Композиция для испытаний спектрометра подвижности ионов и способ испытаний спектрометра подвижности ионов с ее использованием

Композиция для испытаний спектрометра подвижности ионов и способ испытаний спектрометра подвижности ионов с ее использованием

Реферат

Изобретение относится к области аналитического приборостроения для исследования и анализа веществ и преимущественно может быть использовано в целях испытаний, например, при проверке работоспособности приборов спектрометрии подвижности ионов, которые предназначены для обнаружения и идентификации паров следовых количеств органических веществ, прежде всего наркотических, взрывчатых, психотропных, отравляющих или экологически опасных веществ.

Для обучения работе с опасными веществами, к которым относятся наркотические, взрывчатые, психотропные, отравляющие или экологически опасные вещества, и для испытаний технических средств, применяемых при выполнении таких работ, в целях безопасности и упрощения порядка учета и хранения широко используются имитаторы таких веществ, не представляющие опасности для человека.

Так, например, известны рецептуры (RU 2162077 С2, 2001; RU 2260575 С2, 2005; RU 2260576 С2, 2005; RU 2260577 С2, 2005; RU 2261858 С2, 2005), которые, являясь безопасными для человека, имитируют боевые отравляющие вещества, позволяют выполнять задачи по обучению личного состава войск боевым действиям в условиях химического заражения и обеспечивают срабатывание приборов химической разведки, осуществление визуального и органолептического контроля химического заражения в дневное и в ночное время, а также дегазацию штатными составами.

Указанные известные рецептуры обеспечивают имитацию отравляющих веществ, но не позволяют имитировать взрывчатые и наркотические вещества.

Вместе с тем, в целях борьбы с терроризмом, организованной преступностью и незаконным оборотом указанных выше опасных веществ в настоящее время широко используют обнаружение паров следовых количеств опасных веществ с использованием обученных собак или технических средств спектрометрии подвижности ионов.

Для тренировки собак поиску и обнаружению взрывчатых веществ используют имитаторы запаха взрывчатых веществ.

Так, например, известен имитатор взрывчатого вещества для тренировки розыскных собак, который представляет собой пустотелый алюминиевый цилиндр с отверстиями в стенках и размещенной в нем тканью, пропитанной раствором гексогена или тротила в органическом растворителе (Использование запаховых имитаторов взрывчатых веществ и взрывных устройств для дрессировки и тренировки розыскных собак специального назначения: Методические рекомендации. - Ростов-на-Дону, 1998).

Кроме того, известны запаховые имитаторы взрывчатого вещества (US 5644836 А, 1997; RU 2160528 C1, 2000; RU 2315475 C1, 2008; RU 2364080 C2, 2009), которые используют для тренировки служебных собак и в общей для них части содержат инертную основу из сорбционного материала с нанесенным на нее слоем взрывчатого вещества в количестве, не превышающем 5-10% от массы основы.

Указанные известные имитаторы, позволяя имитировать запах взрывчатых веществ, не обеспечивают имитацию наркотических веществ. Кроме того, хотя незначительное содержание реального взрывчатого вещества в этих известных имитаторах обусловливает безопасность их использования, это обстоятельство не снижает высоких требований к порядку учета и хранения как самих имитаторов, так и их компонентов.

Наиболее близким к композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов, являющейся предметом настоящего изобретения, является известный имитатор наркотических веществ для тренировки служебно-розыскных собак на обнаружение наркотиков (RU 2160529 C1, 2000). Имитатор, являющийся ближайшим аналогом, включает инертную основу, содержащую микрокристаллическую целлюлозу и/или силикагель и эффективное количество одорологического вещества в виде ароматической добавки, имитирующей структурные фрагменты молекул наркотика, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ароматическая добавка 0,01-0,2; инертная основа - остальное.

В качестве ароматической добавки, имитирующей героин, имитатор, являющийся ближайшим аналогом, содержит смесь силикагеля, импрегнированного уксусным ангидридом, а в качестве инертной основы - смесь микрокристаллической целлюлозы и ацетилсалициловой кислоты. В качестве ароматической добавки, имитирующей кокаин, имитатор содержит силикагель, импрегнированный метиловым эфиром бензойной кислоты, а в качестве инертной основы - микрокристаллическую целлюлозу. В качестве ароматической добавки, имитирующей амфетамин, имитатор содержит силикагель, импрегнированный N-бензилметиламином, а в качестве инертной основы - силикагель в смеси с микрокристаллической целлюлозой.

При изготовлении имитатора, являющегося ближайшим аналогом, после внесения в инертную основу ароматической добавки полученную композицию перемешивают в течение 4 часов на роликовом смесителе.

Имитатор, являющийся ближайшим аналогом, не токсичен и не представляет опасности как для кинологов, так и для их собак.

Как отмечают авторы ближайшего аналога, введение в состав ароматической добавки вещества, имитирующего пространственную структуру наркотического вещества, обеспечивает реакцию соответствующего функционального фрагмента с тем же рецептором собаки, что и реальное наркотическое вещество. Это позволяет использовать такой имитатор для обучения собак поиску наркотических веществ.

Вместе с тем, имитатор, являющийся ближайшим аналогом, не может быть использован для испытаний приборов спектрометрии подвижности ионов ввиду существенных различий между спектрами подвижности ионов используемых в ближайшем аналоге ароматических добавок и спектрами подвижности ионов реальных наркотических веществ.

Среди способов испытаний известен способ градуировки фотоионизационного газоанализатора (US 6967485, 2005) с использованием поверочной газовой смеси, который включает ввод в ионизационную камеру газоанализатора поверочной газовой смеси, контроль тока ионизации и регулирование напряжения питания источника ионизирующего излучения до достижения величиной тока ионизации заданного значения. Однако оборудование для осуществления указанного известного способа характеризуется высокой технической сложностью, что позволяет осуществлять испытания газоанализаторов только в условиях поверочной лаборатории и поэтому требует изъятия этих технических средств из процесса эксплуатации для проведения испытаний, а также значительных эксплуатационных расходов.

Известны также способы испытаний спектрометров подвижности ионов для обнаружения взрывчатых веществ, которые в общей для них части включают подготовку тестовой пробы, ввод тестовой пробы паров взрывчатых веществ в спектрометр, получение спектра подвижности ионов и принятие решения об обнаружении тестовой пробы взрывчатого вещества на основании результатов сравнения полученного спектра подвижности ионов с эталонным спектром. Так, например, при испытаниях устройств обнаружения микропримесей веществ в газах, которые рассмотрены в описании изобретения, предметом которого явился источник ионизации коронного разряда (RU 2289810 С2, 2006), в качестве тестовой пробы вводили разбавленные пары взрывчатых веществ, а при испытаниях аналитической головки для обнаружения микропримесей веществ в газах (RU 2265832 С2, 2005), рассмотренных в описании этого изобретения, тестовую пробу формировали с использованием 5 г перекристаллизованного тринитротолуола, упакованного в почтовый конверт.

Авторам настоящего изобретения не удалось выявить общедоступные сведения о способах испытаний спектрометров подвижности ионов, предназначенных для обнаружения и идентификации паров следовых количеств таких опасных органических веществ, как наркотические и взрывчатые вещества, при осуществлении которых используют имитаторы, не содержащие этих опасных веществ, но позволяющие при испытаниях таких технических средств получать спектры подвижности ионов, близкие к спектрам подвижности ионов этих опасных веществ.

Вместе с тем, наиболее близким по технической сущности к способу испытаний спектрометра подвижности ионов, являющемуся предметом настоящего изобретения, следует считать способ экспериментальных испытаний газоанализатора, который рассмотрен в описании изобретения (RU 2325628 С2, 2008), предметом которого является способ анализа следов взрывчатых веществ на руках человека или документах. Способ, являющийся ближайшим аналогом, включает подготовку тестовой пробы путем обеспечения контакта личного документа (паспорта, водительского удостоверения, кредитной карточки, или пластикового, или бумажного проездного документа) с взрывчатым веществом, например, техническим тринитротолулом или пластитом на основе гексогена, ввод тестовой пробы в испытываемый спектрометр посредством нагрева личного документа с подготовленной тестовой пробой до температуры 30-100°С и обдува его потоком воздуха, получение спектра подвижности ионов и принятие решения об обнаружении тестовой пробы взрывчатого вещества на основании результатов сравнения полученного спектра подвижности ионов с эталонным спектром.

Способ, являющийся ближайшим аналогом, как и другие указанные известные способы испытаний спектрометров подвижности ионов, позволяет испытывать технические средства для обнаружения взрывчатых веществ, но не обеспечивают возможности проведения испытаний спектрометров подвижности ионов, предназначенных для обнаружения наркотических веществ. Кроме того, хотя незначительное содержание паров реального взрывчатого вещества в тестовых пробах обусловливает безопасность осуществления этих известных способов, это обстоятельство не снижает высоких требований к порядку учета и хранения взрывчатых веществ, используемых для подготовки тестовой пробы.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала средств и способов, обеспечивающих проведение испытаний спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ, а также обучение работе с ними операторов с использованием безопасных тестовых проб.

Поставленная задача решена, согласно настоящему изобретению, во-первых, тем, что композиция для испытаний спектрометра подвижности ионов, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, основу и ароматическую добавку, отличается от ближайшего аналога тем, что она содержит смесь изопропилового спирта в качестве основы и (0,25-2,00)-процентного водного раствора b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки при следующем соотношении компонентов смеси, об.%: ароматическая добавка - 0,001-0,003 и основа - остальное.

При наилучшем осуществлении изобретения в качестве ароматической добавки композиция содержит новокаин в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций.

Введение в состав композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов (0,25-2,00)-процентного водного раствора b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки позволяет при использовании заявляемой композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов получать спектр подвижности ионов, достаточно близкий к спектру подвижности ионов такого наркотического вещества, как кокаин, что установлено авторами настоящего изобретения опытным путем. b-Диэтиламиноэтиловый эфир парааминобензойной кислоты, имеющий химическую формулу C₁₃H₂₀N₂O₂, и кокаин, являющийся метиловым эфиром бензоилированного экгонина и имеющий химическую формулу C₁₇H₂₁NO₄, относятся к одному классу сложных эфиров, молекулы которых при ионизации в камере ионизации спектрометра подвижности ионов образуют положительно заряженные ионы. Подвижности и концентрации ионов, образованных в процессе ионизации молекул кокаина и b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида, оказываются близкими по значениям, что приводит к близости спектров подвижности ионов этих двух веществ. При этом в отличие от кокаина указанная ароматическая добавка не является опасным веществом, что подтверждает ее широкое использование в медицинских целях в составе новокаина.

Последнее обстоятельство обусловливает возможность при наилучшем осуществлении настоящего изобретения использования в составе заявляемой композиции в качестве ароматической добавки новокаина в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций, 1 мл которого, как известно (www.webmvc.com; www.xumuk.ru; www.lekmed.ru; www.sciteclibrary.ru), содержит в качестве активного вещества b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорид (международное непатентованное название - прокаин) в количестве 2,5-20,0 мг, соответственно. Поскольку новокаин в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций доступен в свободной продаже в аптечной сети, упрощается процесс изготовления композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов.

Указанный диапазон процентного содержания ароматической добавки в составе заявляемой композиции с учетом процентного содержания в используемом водном растворе b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида определен авторами настоящего изобретения опытным путем и соответствует динамическому диапазону чувствительности современных спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ. При использовании ароматической добавки в составе композиции в количестве, меньшем 0,001 об.%, концентрация ароматической добавки в анализируемом потоке воздуха не превысит пороговой чувствительности спектрометра, а при использовании ароматической добавки в количестве, большем 0,003 об.%, может произойти насыщение спектрометра.

Введение в состав композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов изопропилового спирта в качестве основы облегчает процесс изготовления композиции путем смешивания его с ничтожно малым количеством ароматической добавки, а также хранение готовой к применению композиции в герметичной емкости и ее дозирование при подготовке тестовой пробы при испытаниях. Кроме того, изопропиловый спирт обеспечивает быстрое высыхание композиции, нанесенной, например, на алюминиевую фольгу, в ходе подготовки тестовой пробы.

Поставленная задача решена, согласно настоящему изобретению, во-вторых, тем, что способ испытаний спектрометра подвижности ионов, включающий, в соответствии с ближайшим аналогом, подготовку тестовой пробы, ввод ее в испытываемый спектрометр, получение спектра подвижности ионов и принятие решения об обнаружении тестовой пробы на основании результатов сравнения полученного спектра подвижности ионов с эталонным спектром, отличается от ближайшего аналога тем, что при подготовке тестовой пробы используют композицию, содержащую смесь изопропилового спирта и (0,25-2,00)-процентного водного раствора b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки при следующем соотношении компонентов, об.%: ароматическая добавка - 0,001-0,003 и изопропиловый спирт - остальное.

При наилучшем осуществлении способа в качестве ароматической добавки используют новокаин в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций.

При подготовке тестовой пробы наносят композицию на алюминиевую фольгу, выдерживают ее до высыхания композиции и вводят тестовую пробу потоком воздуха с алюминиевой фольги, нагретой до температуры 80-260°С.

Использование при осуществлении заявляемого способа при подготовке тестовой пробы композиции, содержащей (0,25-2,00)-процентного водного раствора b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки позволяет при испытаниях спектрометра подвижности ионов получать спектр подвижности ионов, достаточно близкий к спектру подвижности ионов такого наркотического вещества, как кокаин, что установлено авторами настоящего изобретения опытным путем. b-Диэтиламиноэтиловый эфир парааминобензойной кислоты, имеющий химическую формулу С₁₃Н₂₀N₂O₂, и кокаин, являющийся метиловым эфиром бензоилированного экгонина и имеющий химическую формулу C₁₇H₂₁NO₄, относятся к одному классу сложных эфиров, молекулы которых при ионизации в камере ионизации спектрометра подвижности ионов образуют положительно заряженные ионы. Подвижности и концентрации ионов, образованных в процессе ионизации молекул кокаина и b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида, оказываются близкими по значениям, что приводит к близости спектров подвижности ионов этих двух веществ. При этом в отличие от кокаина указанная ароматическая добавка не является опасным веществом, что подтверждает ее широкое использование в медицинских целях в составе новокаина.

Последнее обстоятельство при наилучшем осуществлении настоящего способа обусловливает возможность использования в составе применяемой композиции в качестве ароматической добавки новокаина в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций, 1 мл которого, как известно (www.webmvc.com; www.xumuk.ru; www.lekmed.ru; www.sciteclibrary.ru), содержит в качестве активного вещества b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорид (международное непатентованное название - прокаин) в количестве 2,5-20,0 мг, соответственно. Поскольку новокаин в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций доступен в свободной продаже в аптечной сети, упрощается процесс изготовления композиции при осуществлении способа испытаний спектрометра подвижности ионов.

Указанный диапазон процентного содержания ароматической добавки в составе используемой при осуществлении заявляемого способа композиции с учетом процентного содержания в используемом водном растворе b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида определен авторами настоящего изобретения опытным путем и соответствует динамическому диапазону чувствительности современных спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ. При осуществлении заявляемого способа испытаний с использованием ароматической добавки в составе композиции в количестве, меньшем 0,001 об.%, концентрация ароматической добавки в анализируемом потоке воздуха не превысит пороговой чувствительности спектрометра, а при использовании ароматической добавки в количестве, большем 0,003 об.%, может произойти насыщение спектрометра.

Использование в заявляемом способе при подготовке тестовой пробы композиции, содержащей изопропиловый спирт в качестве основы, облегчает процесс изготовления композиции путем смешивания его с ничтожно малым количеством ароматической добавки, а также хранение готовой к применению композиции в герметичной емкости и ее дозирование при подготовке тестовой пробы при испытаниях. Кроме того, изопропиловый спирт обеспечивает быстрое высыхание композиции, нанесенной, например, на алюминиевую фольгу, в ходе подготовки тестовой пробы.

В связи с этим возникает возможность расширения арсенала средств и способов, обеспечивающих проведение испытаний спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ, а также обучение работе с ними операторов с использованием безопасных тестовых проб, что свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящего изобретения благодаря наличию у композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов и способа испытаний спектрометра подвижности ионов перечисленных выше отличительных признаков.

Композиция для испытаний спектрометра подвижности ионов содержит смесь изопропилового спирта в качестве основы и (0,25-2,00)-процентного водного раствора b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки при следующем соотношении компонентов, об.%: ароматическая добавка - 0,001-0,003 и основа - остальное.

При наилучшем осуществлении изобретения в качестве ароматической добавки композиция содержит новокаин в форме (0,25-2,00)-процентного водного раствора для инъекций.

С учетом этого процесс изготовления композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов заключается в следующем.

Например, набирают с помощью шприца в первую емкость 20 мл изопропилового спирта. Добавляют в первую емкость 0,1 мл 0,5-процентного раствора новокаина с помощью дозирующего шприца, в качестве которого может быть использован, например, шприц для инъекций инсулина марки «NovoPen 3», производство фирмы «Novo Nordisk», и тщательно перемешивают не менее 1 минуты. Набирают во вторую емкость с помощью шприца 25 мл изопропилового спирта, добавляют в нее с помощью дозирующего шприца 0,1 мл смеси из первой емкости и тщательно перемешивают не менее 1 минуты.

Далее не позднее 1 часа после приготовления композиции заполняют готовой композицией картридж шприца для инъекций инсулина «NovoPen 3» в соответствии с инструкцией по его использованию, в котором готовая композиция может храниться до проведения испытаний спектрометра подвижности ионов.

Способ испытаний спектрометра подвижности ионов осуществляют следующим образом.

Перед вводом спектрометра подвижности ионов в эксплуатацию, когда для запоминания в его вычислительном устройстве эталонных спектров подвижности ионов наркотических веществ получают спектры подвижности ионов проб реальных наркотических веществ, получают, кроме того, спектр подвижности ионов композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов по аналогии с тем, как это рассмотрено ниже, и запоминают его в вычислительном устройстве спектрометра в качестве эталонного спектра для проведения испытаний спектрометра.

При испытаниях спектрометра подвижности ионов перед непосредственным применением его по назначению, например, в условиях пограничных или таможенных пунктов контроля, для подготовки тестовой пробы наносят с помощью дозирующего шприца 0,005-0,020 мл композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов на алюминиевую фольгу и выдерживают до высыхания композиции. Затем вставляют фольгу с тестовой пробой в устройство ввода пробы с использованием салфеток, которым снабжено большинство спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ, используемых в настоящее время на практике. Так, например, устройствами ввода пробы с использованием салфеток оснащены такие спектрометры подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ, как ITEMISER, производство фирмы Ion Track Instruments, США (www.bnti.ru), Sabre 2000, Sabre 4000 и lonscan Model 400B, производство фирмы Smiths Detection, Великобритания (www.smithsdetection.com), «След», производство России (www.antiterror.ru), и ряд других.

Затем, действуя в соответствии с инструкцией по эксплуатации спектрометра подвижности ионов, с помощью спектрометра подвижности ионов осуществляют нагрев фольги с тестовой пробой в устройстве ввода пробы до температуры 80-260°С, и ввод потоком воздуха паров тестовой пробы, образовавшихся в результате термической десорбции, в ионизационную камеру спектрометра, где происходит ионизация молекул композиции, дрейф образовавшихся ионов через дрейфовую камеру спектрометра, которые, попадая на коллекторный электрод спектрометра, обеспечивают формирование на нем электрического сигнала. Этот электрический сигнал после усиления по мощности с заданной дискретностью во времени преобразуют аналого-цифровым преобразователем спектрометра в цифровые коды, соответствующие мгновенным значениям электрического сигнала, и вводят эти цифровые коды в вычислительное устройство спектрометра. Совокупность этих цифровых кодов с учетом значений времени их поступления в вычислительное устройство и представляет собой спектр подвижности ионов композиции для испытаний спектрометра.

Затем сравнивают с помощью вычислительного устройства спектрометра подвижности ионов полученный спектр подвижности ионов композиции с эталонным спектром для проведения испытаний спектрометра, полученным перед вводом спектрометра в эксплуатацию при испытаниях с использованием заявляемой композиции для испытаний спектрометра подвижности ионов и хранящимся в вычислительном устройстве спектрометра, и на основании результатов сравнения принимают решение об обнаружении тестовой пробы, которое свидетельствует об исправности спектрометра подвижности ионов и его готовности к применению по назначению с целью обнаружения наркотического вещества. Результат принятия решения отображают оператору с помощью элементов индикации спектрометра.

Таким образом, изобретение обеспечивает расширение арсенала средств и способов, обеспечивающих проведение испытаний спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ, а также обучение работе с ними операторов с использованием безопасных тестовых проб.

1. Композиция для испытаний спектрометра подвижности ионов, содержащая основу и ароматическую добавку, отличающаяся тем, что она содержит смесь изопропилового спирта в качестве основы и (0,25-2,00)%-ного водного раствора b-диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки при следующем соотношении компонентов смеси, об.%: ароматическая добавка - 0,001-0,003 и основа - остальное.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ароматической добавки она содержит новокаин в форме (0,25-2,00)%-ного водного раствора для инъекций.

3. Способ испытаний спектрометра подвижности ионов, включающий подготовку тестовой пробы, ввод ее в испытуемый спектрометр, получение спектра подвижности ионов и принятие решения об обнаружении тестовой пробы на основании результатов сравнения полученного спектра подвижности ионов с эталонным спектром, отличающийся тем, что при подготовке тестовой пробы используют композицию, содержащую смесь изопропилового спирта и (0,25-2,00)%-ного водного раствора b-диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки при следующем соотношении компонентов, об.%: ароматическая добавка - 0,001-0,003 и изопропиловый спирт - остальное.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве ароматической добавки используют новокаин в форме (0,25-2,00)%-ного водного раствора для инъекций.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при подготовке тестовой пробы наносят композицию на алюминиевую фольгу, выдерживают ее до высыхания композиции и вводят тестовую пробу потоком воздуха с алюминиевой фольги, нагретой до температуры 80-260°С.