Спосіб аналізу газів і парів летких речовин та їх сумішей за допомогою пристрою для здійснення цього аналізу

1. Спосіб аналізу газів і парів летких речовин та їх сумішей за допомогою пристрою для здійс 3 На відміну від класичних способів аналізу газів або парів летких речовин, способи з використанням збірки з кількох сенсорів, так званого електронного носу (ЕН), надають можливість швидкого і відносно нескладного у виконанні аналізу газів та парів летких речовин (В.А. Snopok, I.V.Kruglenko, //Thin Solid Films, 418 (2002) 243-254; J.A. Brunink, С. Di Natale, F. Bungaro, F.A. Davide, A. D'Amico, A.R. Paolesse, T. Boschi, M. Faccio, G. Ferri, The application of metalloporphyrins as coating material for quartz microbalance-based chemical sensors, //Anal. Chim. Act, 325 (1996) 53-64; С. Di Natale, R. Paolesse, A. Macagnano, A. Mantini, C. Goletti, A. D'Amico, Characterization and design of porphyrinsbased broad selectivity chemical sensors for electronic nose applications, //Sens. Actuators B: Chem., 52 (1998) 162-168). Збірка ЕН з кількох ПКР сенсорів при контакті з парою індивідуальної летючої сполуки чи з сумішшю парів кількох сполук надає групу сигналів (відгуків), відносна інтенсивність яких є характерною лише для даної конкретної речовини чи суміші, як відбиток пальців індивідуальної особи. Така характерна група відгуків отримала в спеціальній літературі назву «сенсорний образ» даної речовини (або суміші) відносно даної конкретної збірки ЕН. Сенсорний образ кожної речовини (або суміші) може бути занесений в комп'ютерну бібліотеку і надалі використаний для порівняння з сенсорними образами невідомих речовин (сумішей), що підлягають аналізу, для їх ідентифікації шляхом розпізнавання образів за допомогою відомих методів, наприклад, методу «neural networks» (нервова сітка) або «multivariate statistical techniques» (мультіваріантна статистична обробка) (В. Dittmann. В. Zimmermann. C. Engelen, G. Jany, S. Nitz, Use of the MS-sensor to discriminate between different dosages of garlic flavoring in tomato sauce. J. Agric. Food Chem. 48 (2000) 2887-2892). При цьому достовірність і точність аналізу залежить від об'єму пам'яті бібліотеки образів, а також від селективності кожного сенсора збірки ЕН відносно речовини, що підлягає аналізу. Відомо, що п'єзокварцові резонатори з нанесеними на їх електроди хімічними покриттями більш чи менш чутливі по відношенню до парів усіх летких речовин і мають лише часткову селективність навіть відносно сполук, що істотно відрізняються між собою по хімічній природі. Тому сенсорні образи різних речовин тим більш характерні, чим більше різниця у селективності кожного сенсора збірки відносно речовин різної природи. (Р.С. Jurs, G.A. Bakken, H.E. McClelland //Chem. Rev. 100 (2000) 2649-2678). Серйозною проблемою для такого типу сенсорів є аналіз парів речовин близьких за хімічною природою, а також багатокомпонентних сумішей. В такому разі навіть дуже багата колекція сенсорних образів не гарантує селективного визначення та достовірної ідентифікації окремої компоненти або суміші у цілому. Для здійснення такого аналізу може бути використаний будь-який стандартний газовий хроматограф, налаштований таким чином та оздоблений такою хроматографічною колонкою, що відповідають прийнятним зазвичай умовам використання 47450 4 цього хроматографу для розділення та аналізу даного типу газових сумішей. На вихлопі газу після датчика типу катарометру (або замість катарометру) послідовно до газового потоку приєднується проточна комірка типу ЕН, що містить 2 або більше сенсорних датчики (наприклад ПКР сенсори), яка за допомогою спеціальної комп'ютерної програми швидко (не менш як раз на кожну секунду) відстежує будь-які зміни в хімічному складі газу, що виходить з колонки хроматографу. Саму ідею про використання ПКР датчика для газового хроматографу було запропоновано ще у 60-ті роки минулого століття (W.H.King. //Analytical Chemistry 36 (1964) N9 1735-1741). Але тоді йшлося про використання в хроматографі лише одного ПКР датчика замість катарометру або іншого датчику, що принципово не змінює схеми аналізу та якості отриманих даних (час виходу піків та висота піків). Більш нова розробка з застосуванням швидкісної хроматографії в поєднанні з одним датчиком на основі поверхневих акустичних хвиль (ПАХ) значно підвищує чутливість та швидкість аналізу домішок летких сполук в повітрі (United States Patent, No 5289715, 1.03.1994,- Vapor detection apparatus and method using an acoustic interferometer, /E.J.Staples, G.W.Watson). Нещодавно було запропоновано аналогічний пристрій з використанням газового хроматографа та датчика на основі п'єзокварцового резонатора (ПКР) спеціальній конструкції, який є більш надійним та стабільним, ніж датчик на ПАХ (United States Patent Application Publication, No US 2006/0179918 A1, 17.08.2006, - Gas chromatograph and quartz crystal microbalance sensor apparatus, /J.Zt Liu). Але в обох останніх розробках ідентифікацію компонентів газової суміші також обмежено тільки часом виходу піку відгуку. На відміну від цього, в даній корисній моделі послідовно з хроматографічною колонкою використовується не один датчик, а збірка з кількох (не менш двох) ПКР датчиків, яка здатна розрізняти виходячи з хроматографу піки не тільки за часом їх виходу, а і за їх сенсорним образом, що надає додаткову інформацію про хімічну природу речовини, що відповідає даному піку. В роботі (Ping Chang, Jeng-Shong Shih. Multichannel piezoelectric quartz crystal sensor for organic vapours //Analytica Chimica Acta 403 (2000) 39-48) було описано використання ЕН збірки з кількома ПКР сенсорами в імпульсно-проточному режимі при введенні малих доз рідких летких речовин в струмінь газу-носію через ін'єкційний порт. Але при цьому не було використано хроматографічного розділення суміші. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого в даній корисній моделі підходу є пристрій, що описано в роботі (J.A.Ragazzo, P.Chalier, C.Ghommidh. Coupling gas chromatography and electronic nose for dehydration and desalcoholization of alcoholized beverages. Application to offflavour detection in wine //Sensors and Actuiators В 106 (2005) 253-257). Але в цій роботі система призначена для рішення специфічної проблеми: аналізу парів вина. При цьому хроматограф використовується лише для видалення парів води та спирту, які заважають аналізу проби парів вина. 5 Надалі проба, що позбавлена парів води та спирту, піддавалася до традиційного аналізу за допомогою електронного носу без її розділення на компоненти. В цитованій роботі в якості датчиків були використані напівпровідникові сенсори. В нашій роботі також було використано систему хроматограф-ЕН з ПКР сенсорами, але лише для ідентифікації парів індивідуальних сполук (вуглеводнів). При цьому не було використано хроматографічну колонку, що розділяє газову суміш (А.П.Филиппов, П.Е.Стрижак, Т.Г.Серебрий. А.И.Трипольский, Б.А.Снопок, В.А.Хаврусь, Т.С.Иващенко. Мультисенсорная система в комплексе с газовым хроматографом для идентификации паров летучих органических соединений //Укр. хим. журн. 73 (2007) №1-2,97-101). На відміну від вказаних вище робіт в даній корисній моделі запропоновано поєднання хроматографічного розділення проби на окремі компоненти з одночасним аналізом кожної компоненти за допомогою ЕН. В основу даної корисної моделі покладена задача підвищення надійності ідентифікації компонентів сумішей газів або парів летких речовин при їх аналізі за допомогою електронного носу (ЕН). Згідно з даною корисною моделлю поставлена задача вирішена шляхом поєднання хроматографічного розділення проби на окремі компоненти з одночасним аналізом кожної компоненти за допомогою електронного носу (ЕН). Таким чином для складної проби можна здобути не один, а декілька сенсорних образів, сукупність яких надає можливість: а) підвищити надійність ідентифікації суміші в цілому та б) отримати якісну та кількісну інформацію про окремі компоненти цієї суміші. На відміну від традиційного методу газової хроматографії спосіб за даною корисною моделлю надає можливість ідентифікації кожної складової суміші не тільки за часом виходу відповідного піку на хроматограмі, але також за сенсорним образом кожної компоненти, що значно покращує надійність її ідентифікації. Для здійснення такого способу аналізу в даній корисній моделі запропоновано використання будь-якого типу газового хроматографу, наприклад ЛХМ-80, оснащеного хроматографічною колонкою, яку заповнено відповідною твердою фазою, наприклад Хроматон, Хромосорб, Поропак тощо. При цьому вихідні гази після колонки спрямовуються безпосередньо у комірку ЕН, або послідовно спочатку на датчик типу катарометр (звичайний для хроматографа ), а потім у комірку ЕН. Комірка ЕН може містити не менш двох сенсорних датчиків будь-якого типу, наприклад ПКР датчиків, які відрізняються поміж собою за селективністю відносно парів тої чи іншої речовини. Відгук від кожного датчика вимірюється безперервно в часі з інтервалом до 1 секунди за допомогою відповідної електронної схеми, що контролюється спеціальною програмою через персональний комп'ютер (ПК). В якості чутливих покриттів для ПКР сенсорів можуть бути використані будь-які хімічні речовини, що відрізняються поміж собою за чутливістю відносно можливих компонентів газової суміші, яку 47450 6 потрібно аналізувати. Наприклад, для аналізу парів вуглеводнів та їх сумішей в якості чутливих покриттів для ПКР сенсорів можуть бути використані стеарати металів MSt2 або їх комплекси з октадециламіном M(ODA)nSt2, де М2+ - катіон металу, St- - аніон стеаринової кислоти, ODA - молекула октадециламіну, або тіолати металів, що були запропоновані у Патентах України (Деклараційний патент на корисну модель 36227. (Україна). Чутливе покриття для сорбційно активних п'єзорезонансних датчиків на пари органічних речовин, (Філіппов О.П., Стрижак П.Є., Серебрій Т.Г Опубл.27.10.2008. - Бюл. № 20.; та Деклараційний патент на корисну модель 37318. (Україна) Чутливе покриття на основі тіолатів металів для сорбційно активних п'єзорезонансних датчиків до парів летких речовин. Філіппов О.П., Стрижак П.Є., Серебрій Т.Г. - Опубл.25.11.2008. - Бюл. № 22), а також деякі цеоліти, іоніти, вуглецеві нанотрубки (ВНТ), або інші покриття, що мають малу інерційність відгуку. Аналіз за допомогою вказаного вище пристрою здійснюється шляхом введення кількох мікролітрів (частіше від 1 до 10 мкл) рідкої речовини, що підлягає аналізу, у випарювач хроматографу за допомогою мікрошприцу. Аналогічно вводиться проба газу, але її доза може складати порядку кількох см3. Після вводу проба зазнає хроматографічного розділення (якщо це суміш), і по мірі виходу з колонки кожна її складова попадає в комірку ЕН, де вона спричиняє відхилення частоти (DF, Гц) кожного з ПКР сенсорів (відгук) відповідно до чутливості даного сенсора до парів даної складової проби. Відгуки ПКР сенсорів реєструються комп'ютерною програмою в часі (t, сек.) і виглядають як біль-менш симетричні піки (в залежності від якості розділення проби на колонці хроматографу). Сукупність відгуків всіх сенсорів дає сенсорний образ чергової складової проби, що виходить з колонки і таким чином дозволяє автоматично визначати якісний та кількісний хімічний склад проби. При цьому час виходу піків, як і у звичайному хроматографічному аналізі з одним датчиком, також може бути враховано для додаткового поліпшення надійності ідентифікації відповідних складових проби. Спосіб аналізу, що пропонується у даній корисній моделі, має переваги як у порівнянні зі звичайним газо-хроматографічним методом аналізу, так і в порівнянні з окремим ЕН. 1. Даний спосіб має підвищену надійність ідентифікації хімічної речовини. Наприклад, якщо в традиційній хроматографії дві різні речовини можна сплутати за близьким часом виходу піку, їх неважко розпізнати за сенсорним образом за допомогою ЕН. 2. В разі ідентифікації певної суміші (наприклад, запаху певного харчового продукту, або певного напою, або моторного палива тощо), якщо ця складна суміш містить якісь сторонні домішки, окремий ЕН не може впізнати основний запах без розділення суміші на компоненти, а може лише констатувати, що ця суміш не відповідає знайомому сенсорному образу певного продукту. Спосіб, що описаний в даній корисній моделі, в такому разі 7 має більше шансів розпізнати основу суміші і може навіть надати інформацію про природу сторонньої домішки. 3. Спосіб, що запропоновано у даній корисній моделі, передбачає можливість повної автоматизації та комп'ютеризації аналізу, якщо супроводжуватиметься відповідним програмним забезпеченням. 4. Спосіб, що запропоновано у даній корисній моделі, може бути використаний для надійної ідентифікації певних сумішей також і в умовах неповного (часткового) розділення суміші на компоненти. Це має суттєве значення для спрощення апаратурного здійснення аналізу. Наприклад, зменшення довжини хроматографічної колонки або температури колонки, як відомо, може призводить до погіршення розподільної здатності колонки, але значно спрощує конструкцію та зменшує об'єм пристрою. Це відкриває можливості застосування запропонованого принципу аналізу при конструюванні пересувних невеликих пристроїв для контролю якості певних продуктів. Як свідчать отримані нами результати, використання способу ЕН в поєднанні з хроматографічним розділенням проби дозволяє розпізнавати різні суміші летких речовин, навіть речовин з дуже близькою хімічною природою, наприклад суміші вуглеводнів, якими є, зокрема, моторні палива. Далі сутність корисної моделі пояснюється описом пристрою для здійснення запропонованого способу аналізу газів або рідких летких речовин і графіками, які ілюструють роботу цього пристрою та отримані за його допомогою результати аналізу деяких сумішей летких речовин згідно корисної моделі. На цих ілюстраціях наведені: на Фіг.1 - Блок-схема пристрою для здійснення запропонованого способу аналізу газів або рідких летких речовин. 1. Блок підготовки газу-носію; 2. Блок управління хроматографом; 3. Випарювач; 4. Мікрошприц; 5.Термостат хроматографу; 6. Хроматографічна колонка; 7. Катарометр; 8. Комірка ЕН з ПКР сенсорами; 9. Термостат для ЕН; 10. Генератори; 11. Блок вимірювача частоти з процесором; 12.ПК. на Фіг.2 - Динаміка відгуку катарометру (умовні одиниці) та одночасного паралельного частотного відгуку трьох ПКР сенсорів (DF, Гц) в часі після введення у випарювач пристрою, що поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН, 6-ти мікролітрів суміші 1, яку складено з рівних об'ємів діетилового ефіру, етилацетату, бензолу, ізо-октану, толуолу та октану, Умови: колонка довжиною 3 м та внутрішнім діаметром 3 мм, заповнена адсорбентом Chromaton-N; газ-носій - гелій, швидкість потоку 40 см3/хв., температура випарювача tвип = 100 °С, температура колонки (термостату хроматографа) tкол = 50 °С, температура детектору (катарометру) tдет = 100 °С, температура ЕН комірки tЕН = 20 °С. Хімічні покриття ПКР датчиків збірки ЕН за номером генератора: G2 - цеоліт ZSM-5, G3 - катіоніт Амберліст А15, G4 - октадецил-тіолат міді Сu(С18S)2. на Фіг.3 - Динаміка відгуку катарометру (умовні одиниці) та одночасного паралельного частотного відгуку трьох ПКР сенсорів (DF, Гц) в часі після введення у випарювач пристрою, що поєднує хро 47450 8 матограф ЛХМ-80 та ЕН, 6-ти мікролітрів суміші 2, яку складено з рівних об'ємів пентану, гексану, циклогексану, гептану, толуолу та октану. Умови такі ж самі, як вказані для Фіг.2. на Фіг.4 - Динаміка одночасного частотного відгуку 8-ми ПКР сенсорів (DF, Гц) в часі після введення у випарювач пристрою, що поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН, 6-ти мікролітрів суміші 1, яку складено з рівних об'ємів діетилового ефіру, етилацетату, бензолу, ізо-октану, толуолу та октану. Умови: колонка довжиною 3 м та внутрішнім діаметром 3 мм, заповнена адсорбентом Chromaton-N; газ-носій - гелій, швидкість потоку 40 см3/хв., температура випарювача tвип = 100 °С, температура колонки (термостату хроматографа) tкол = 50 °C, температура детектору (катарометру) tдет = 100 °С, температура ЕН комірки tен = 20 °С. Хімічні покриття ПКР датчиків збірки ЕН за номером генератора: G0 - стеарат кобальту CoSt2, G1 стеарат міді CuSt2, G2 - цеоліт ZSM-5, G3 - катіоніт Амберліст А-15, G4 - октадецил-тіолат міді Cu(C18S)2, G5 - октадецил-тіолат нікелю Ni(C18S)2, G6 - комплекс стеарату міді з октадецил-аміном Cu(ODA)6St2, G7 - комплекс стеарату нікелю з октадецил-аміном Ni(ODA)6St2. на Фіг.5 - Динаміка одночасного частотного відгуку 8-ми ПКР сенсорів (DF, Гц) в часі після введення у випарювач пристрою, що поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН, 6-ти мікролітрів суміші 2, яку складено з рівних об'ємів пентану, гексану, циклогексану, гептану, толуолу та октану. Умови та покриття сенсорів (G0, G1, G2, G3, G4, G5. G6, G7) такі ж самі, як вказані для Фіг.4. на Фіг.6 - Сенсорні образи відповідних компонент суміші 1, які складені з максимумів одночасних частотних відгуків (-DF, Гц) 8-ми ПКР сенсорів: G0, G1, G2, G3, G4. G5, G6, G7 в момент виходу хроматографічного піку кожної з 6-ти компоненти суміші 1, що отримані за допомогою пристрою, який поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН. Пік 1 діетиловий ефір, пік 2 - етилацетат, пік 3 - бензол, пік 4 - ізо-октан, пік 5 -толуол, пік 6 - октан. Умови та покриття сенсорів такі ж самі, як вказані для Фіг.4. на Фіг.7 - Сенсорні образи відповідних компонент суміші 2, які складені з максимумів одночасних частотних відгуків (-DF, Гц) 8-ми ПКР сенсорів: G0, G1, G2, G3, G4, G5. G6, G7 в момент виходу хроматографічного піку кожної з 6-ти компонентів суміші 2, що отримані за допомогою пристрою, який поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН. Пік 1 пентан, пік 2 - гексан, пік 3 - циклогексан, пік 4 гептан, пік 5 - толуол, пік 6 - октан. Умови та покриття сенсорів такі ж самі, як вказані для Фіг.5. Принципову схему пристрою для здійснення запропонованого способу аналізу газів або парів летких речовин показано на Фіг.1. Основними складовими пристрою є: 1. Блок підготовки газуносію; 2. Блок управління хроматографом; 3. Випарювач; 4. Мікрошприц; 5. Термостат хроматографу; 6. Хроматографічна колонка; 7. Катарометр; 8. Комірка ЕН з ПКР сенсорами; 9. Термостат для ЕН; 10. Генератори; 11. Блок вимірювача частоти з процесором; 12. Персональний комп'ютер. 9 У даній роботі було використано газовий хроматограф ЛХМ-80 з колонкою, що мала довжину 3 м та внутрішній діаметр 3 мм, та була заповнена твердим носієм Хроматон-N та детектором типу катарометр. В якості газу-носію був використаний гелій, швидкість потоку якого була від 10 до 60 см3/хв., температура випарювача tвип була від 100 до 200 °С (у наведених прикладах tвип = 100 °С), температура колонки (термостату хроматографа) tкол була від 50 до 150°С (у наведених прикладах tкол = 50 °С), температура детектору (катарометру) tдет була від 100 до 200 °С (у наведених прикладах tдет = 100 °С). На виході з катарометра газ-носій спрямовувався в герметичну комірку типу електронний ніс (ЕН), в яій були розташовані 8 ПКР сенсорів з різними покриттями. Комірку ЕН було розміщено в окремому термостаті, як показано на Фіг.1. Температура комірки ЕН tЕН була від 15 до 50 °С (в наведених прикладах tЕН = 20 °С). Для створення ПКР сенсорів було використано ПКР з початковою резонансною частотою 10 МГц на основі кварцових пластин АТ-зрізу з нікелевосрібними електродами. Як активні сорбційні матеріали використовувалися розроблені нами оригінальні хімічні покриття на основі координаційних сполук d-перехідних металів (наприклад, комплекси міді(ІІ), кобальту(ІІ), та нікелю(ІІ)) з октадециламіном складу M(ODA)m St2, де М2+ - відповідний іон металу, ODA - октадециламін (С18Н37NН2), St- аніон стеарату (С17Н35СОО)-, а величина m дорівнювала 0, 2, 4, або 6, сполуки d-перехідних металів з октадецилтіолом складу M(ODT)2, де М2+ - відповідний іон металу, ODT - аніон октадецилтіолу (С18Н37S)-, іоніти типу Амберліст А-15, цеоліти, або вуглецеві нанотрубки (CNT) тощо. Навантаження ПКР покриттям (тобто маса сухого покриття) відповідало зменшенню частоти ПКР на 5-10 кГц при оптимальному значенні навантаження 7000 ± 500 Гц. Для здійснення аналізу рідку пробу вводили у випарювач хроматографа за допомогою мікрошприца. Доза рідкої проби була від 0,1 до 50 мікролітрів (мкл) в залежності від чутливості ПКР датчиків та складу проби. Доза газоподібної проби була від 0,5 до 10 мілілітрів. Виміри величин відгуків п'єзорезонансних сенсорів з чутливим покриттями проводили в імпульсному проточному режимі за допомогою спеціальної електронної мікросхеми, що складалася з частотоміра і процесора, яка дозволяла за спеціальною програмою вимірювати поточну зміну частоти кожного ПКР датчика з розрізненням по часу в одну секунду та реєструвати ці зміни за допомогою персонального комп'ютера (ПК). Одночасно реєструвались показники катарометра, що вимірює зміни теплопровідності в струмені газу-носію. В якості параметрів отриманих вимірювань були: висота відгуку кожного ПКР сенсора комірки (зменшення частоти ПКР) в максимумі піка (-DF, в одиницях Гц), час затримки піку (tзатр в секундах) з моменту введення проби та напівширина піку (tнш також в секундах) кожного ПКР сенсора. Крім того, додатково інформативними для аналізу є також висота відгуку катарометру в максимумі піка (hкат в умовних одиницях, напри 47450 10 клад в міліметрах), час затримки піку (tзатр в секундах) та напівширина піку (tнш також в секундах) відгуку катарометра, які використовуються і у звичайній хроматографії. Висота відгуків ПКР сенсорів (-DF), що були отримані в даному втіленні, складає порядок від кількох Гц до кількох сотень Гц, в залежності від хімічної природи речовини, дози проби та чутливості даного ПКР сенсора до парів цієї речовини. При цьому похибка вимірювання (-DF) не перевищує ±1-2 Гц. Час затримки виходу піку складає порядку від декількох десятків секунд до декількох хвилин, а напівширина піків від декількох до декількох десятків секунд. При цьому похибка вимірювання величин tзатр та tнш не перевищує ±1 сек. На Фіг.2 показана динаміка відгуку катарометру (умовні одиниці) та одночасного паралельного частотного відгуку трьох ПКР сенсорів (DF, Гц) в часі після введення у випарювач пристрою, що поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН, 6-ти мікролітрів суміші 1, яку складено з рівних об'ємів діетилфвого ефіру, етилацетату, бензолу, ізо-октану, толуолу та октану. Умови: колонка довжиною 3 м та внутрішнім діаметром 3 мм, заповнена адсорбентом Chromaton-N; газ-носій - гелій, швидкість потоку 40 см3/хв., температура випарювача tвип = 100 °С, температура колонки (термостату хроматографа) tкол = 50 °С, температура детектору (катарометру) tдет = 100 °С, температура ЕН комірки tЕН = 20 °С. Хімічні покриття ПКР датчиків збірки ЕН за номером генератора: G2 - цеоліт ZSM-5, G3 - катіоніт Амберліст А-15, G4 - октадецил-тіолат міді Cu(C18S)2. На Фіг.3 показана динаміка відгуків від 6-ти мікролітрів суміші 2, яку складено з рівних об'ємів пентану, гексану, циклогексану, гептану, толуолу та октану. Умови такі ж самі, як вказані для Фіг.2. При порівнянні Фіг.2 з Фіг.3 видно, що незважаючи на те, що суміш 1 дуже відрізняється від суміші 2 за хімічним складом (з 6-ти компонент тільки дві співпадають), вигляд хроматограм для обох сумішей має не дуже великі розбіжності. Наприклад, в однакових умовах час затримки (tзатр) та висота (hкат) піку відгуку катарометру для діетилового ефіру (в складі суміші 1) майже співпадають з параметрами піку від пентану (в складі суміші 2): tзатр = 44,0 сек та hкат =166 мм, або tзатр = 43,6 сек та hкат = 168 мм, відповідно. Параметри піків від інших компонент для обох сумішей також не дуже відрізняються для піків, схожих за часом затримки, але від зовсім інших хімічних речовин, за якими як раз і відрізняється склад суміші 1 від складу суміші 2. Зрозуміло, для обох сумішей піки від толуолу та октану повністю співпадають. Водночас, співвідношення між частотними відгуками різних ПКР датчиків для кожного піку є індивідуальним та неповторним, що відрізняє суміш 1 від суміші 2. На Фіг.4 та 5 показано динаміку одночасного частотного відгуку в часі 8-ми ПКР сенсорів (DF, Гц) після введення 6-ти мікролітрів суміші 1 або, відповідно, суміші 2 у випарювач пристрою, що поєднує хроматограф ЛХМ-80 та ЕН. При порівнянні Фіг.4 з Фіг.5 добре видно різницю між відгуками одних і самих ПКР сенсорів на компоненти 11 суміші 1 або суміші 2, що були проаналізовані в однакових умовах. На Фіг.6 та 7 показано сенсорні образи послідовно по виходу піків для кожної компоненти, відповідно, для суміші 1 та суміші 2. Як видно з Фіг.6 та 7 всі сенсорні образи, отримані для перших 4-ох піків, надійно відрізняються один від одного для обох сумішей, а в ряду однієї суміші всі 6 компонент мають індивідуальні сенсорні образи, що підтверджує різну хімічну природу всіх відповідних компонент цих сумішей. В той же час відповідні сенсорні образи для піків толуолу та октану, отримані при аналізі суміші 1 або суміші 2, майже повністю співпадають між собою, що підтверджує ідентичність цих компонент в складі обох сумішей. Як видно з отриманих результатів, використання пристрою, що поєднує хроматограф та збірку кількох сенсорів типу ЕН надає можливість надійно розпізнавати різні суміші летких органічних речовин, так і окремі компоненти цих сумішей. Спосіб аналізу газів та парів летких хімічних речовин та пристрій для його здійснення, що заявляються, можуть бути застосовані для аналізу та контролю різноманітних рідких та газових сумішей промислового та побутового призначення, наприклад, нафтопродуктів, моторних палив, розчинників тощо, а також контролю якості рідких сумішей фармацевтичного виробництва, алкогольних напоїв, парфумів та інших продуктів широкого спожи 47450 12 вання. Крім того, при достатній концентрації певних речовин в газовій фазі або при застосуванні відповідного відбору та концентрування газової проби спосіб аналізу та пристрій, що заявляються, можуть бути використані для контролю газових сумішей, визначення та ідентифікації шкідливих речовин у промислових викидах та в повітрі навколишнього середовища, а також для ідентифікації парів алкоголю та наркотичних речовин, або в медичній діагностиці для аналізу складу повітря, що видихає пацієнт. Реальність промислового застосування способу аналізу та пристрою, що заявляються, полягає в тому, що методологія способу та складові пристрою, що запропоновано, є доступними при наявному рівні техніці і не потребують розробки та виготовлення нових складних пристроїв чи матеріалів, що дорого коштують, окрім невеликої електронної схеми та нескладної комп'ютерної програми для процесора пристрою, що заявляється. Стосовно ж самої збірки сенсорів типу електронний ніс, то для неї придатні звичайні ПКР, що виробляються сучасною промисловістю, а хімічні покриття для тих сенсорів з потрібною якістю (чутливість, селективність, оборотна здатність, довговічність т.д.) можуть бути забезпечені не дуже коштовними розробками спеціалістів для пристосування пристрою до конкретних потреб аналізу. 13 47450 14 15 47450 16 17 47450 18 19 47450 20 21 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 47450 Підписне 22 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601