ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СПЕКТРОМЕТРОМ, РАБОТАЮЩИМ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Развитие различных направлений производств ведет к совершенствованию методов и средств научной базы экспериментальных исследований. Важное место занимают методы оптического контроля [1, 2]. Эти методы дают возможность достижения наиболее достоверных результатов эксперимента в отсутствие механических контактов с предметом исследования. В этой области наиболее универсальными методами исследований являются спектральные методы и технические средства [3, 4]. Эти методы позволяют решать такую задачу, как исследование состава, структуры и состояния исследуемого вещества в разных агрегатных состояниях [5, 6].

Современные спектральные методы и средства измерений оптических параметров жидкофазных, твердотельных и газообразных сред и работа соответствующих приборов и систем основаны на получении спектров поглощения, пропускания, отражения от исследуемых образцов [7, 8]. Анализ литературных данных показал, что наиболее перспективными в этом классе приборов являются спектральные приборы, работающие в видимой области спектра (λ = 380–760 нм) [9, 10]. Данное направление в оптическом приборостроении перспективно, приборы и системы имеют высокую точность измерений, малогабаритны, удовлетворяют требованиям производственного контроля, просты в эксплуатации [11, 12].

Поэтому исследование оптических свойств дезинфицирующих средств может представлять интерес для компаний-производителей, медицины, а также оптического приборостроения.

Цель работы состояла в получении оптических параметров дезинфицирующих средств посредством автоматизированного спектрального прибора, работающего в видимом диапазоне длин волн.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Значимым на практике является получение оптических параметров по жидкофазным дезинфицирующим средствам:

– в медицинских учреждениях, объектах коммунальной и социальной сфер:

– на промышленных предприятиях, объектах торговли и оказания услуг;

– в индустрии красоты, спорта и туризма;

– на предприятиях питания, транспорта, в сфере образования;

– в быту и на любых других объектах, где присутствует человек и нужно обеспечить его безопасность в отношении патогенных микроорганизмов.

Производители дезинфектантов рекомендуют свой продукт по химическому составу вещества. Огромный интерес представляет получение оптических параметров исследуемых веществ спектрометрией. А это означает, что описываемая разработка может представлять интерес как для медицины, так и для любой области, где ведется деятельность человека.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Дезинфицирующие средства можно классифицировать по нескольким основным группам: жидкие концентраты, дезинфицирующие таблетки и гранулы, дезинфицирующие средства в форме кожных антисептиков и жидкого мыла. В работе исследовались жидкие концентраты (дезинфицирующие средства Лайк, Гранд, Аквалайт).

Лайк состоит из ингибиторов коррозии, синергистов и функциональных добавок; pH 7.0 для 1% водного раствора. Хорошо биоразлагаем и экологически безопасен, активно влияет на вирусы — аденовирусы, гриппа Н5N1, гриппа Н1N1, парагриппа, ОРВИ, SARS, — энтеровирусы, ротавирусы, вирусы гепатитов А, Е, В, С, D, G, герпеса, ВИЧ, полиомиелита. Удаляет грибы рода Candida, Trichophyton, плесневые грибы, а также особо опасные инфекции (чума, холера, туляремия).

В состав Гранд входят третичные амины, изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии и функциональные добавки. Не требуется смывание рабочего раствора после дезинфекции, применяется в присутствии пациентов, сохраняет свои свойства после замораживания и оттаивания. Качественно действует на грамположительные и грамотрица-тельные бактерии, вирусы (в том числе аденовирусы, гриппа H5N1, гриппа Н1N1, парагриппа, ОРВИ, SARS, энтеровирусы, ротавирусы, вирусы гепатитов А, Е, В, С, D, G, герпеса, ВИЧ, полиомиелита). Высокоэффективен против грибов рода Candida, Trichophyton, плесневелых грибов. Удаляет цисты и ооцисты простейших, яйца и личинки гельминтов.

Аквалайт содержит активный хлор в виде координационно-связанного неорганического комплекса; ингибиторы коррозии, эмульгаторы и функциональные компоненты. Эта жидкость представляет собой четвертый (самый низкий) класс опасности, стабильно работает даже при минимальных концентрациях рабочих растворов, способна противостоять резистентности микроорганизмов. Качественно действует на грамположи-тельные и грамотрицательные бактерии. Блокирует вирусы (в том числе аденовирусы, все типы вирусов гриппа, полиомиелита, энтеральных, парентеральных гепатитов, герпеса, "атипичной пневмонии" (SARS), ВИЧ-инфекции и др., включая коронавирусы), а также патогенные грибы рода Candida, Trichophyton.

Исследуемые дезинфектанты были предоставлены представителями группы компаний "Континент".

СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА (λ = 380–760 нм)

Для исследования спектров пропускания жидких концентратов (дезинфицирующие средства Лайк, Гранд, Аквалайт) в видимом диапазоне длин волн использовался спектрометр, внешний вид и структурная схема которого приведены на рис. 1 и рис. 2.

В процессе измерений снимались спектры пропускания исследуемых веществ. В состав спектрометра входили полихроматор с вогнутой дифракционной решеткой, устанавливаемой на классическом круге Роуланда, фотоприемное устройство (ПЗС-линейка) и система освещения (осветитель). Вогнутая дифракционная решетка параллельно выполняла функции фокусирующего и диспергирующего элементов и не требовала применения дополнительной оптики [13–15]. Фо-топриемное устройство находилось на круге Роуланда напротив дифракционной решетки, что обеспечивало быстродействие спектрометра и одновременно упрощало конструкцию в целом, т.к. позволяло исключить механическую систему сканирования спектра.

Рис. 1. Внешний вид спектрометра

Рис. 3. Схема осветительной системы (осветитель)

На рис. 3 приведен осветитель, где была применена лампа накаливания с криптоновым наполнением (рабочее напряжение 6.0 V, ток 0.75 А). Использование криптонового наполнения позволяло увеличить светоотдачу лампы за счет более высокой температуры спирали накала.

Для анализа, исследуемого вещества применялись специализированные кюветы с рабочей длиной от 0.1 мм до 0.5 мм и оптическими площадками из лейкосапфира. Кюветы имели толщину

0.05 мм. Кюветы с измеряемыми жидкофазными средами устанавливались в коллимированном пучке света, который формируется двухлинзовым (линзы 1 и 2) конденсором.

Выравнивание распределения интенсивности света в пределах спектрального диапазона 380– 760 нм обеспечивалось дополнительным оптическим фильтром на основе цветного стекла СС-6.

Используемое программное обеспечение осуществляло вывод результатов измерений спектров пропускания в виде числовых массивов и в графической форме (в виде зависимости коэффициента пропускания от длины волны), а также сохраняло эти данные.

Спектрометр обеспечивал измерение коэффициента пропускания дезинфектантов в диапазоне длин волн 380–760 нм с погрешностью не хуже Δ Т ≤ 2%.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Исследуемые однопроцентные растворы дезинфицирующих средств были помещены в кюветы.

В работе были измерены спектры пропускания растворов и дистиллированной воды, которые приведены на рис. 4.

На рис. 4 показано распределение коэффициента пропускания от длины волны исследуемых 1% растворов и дистиллированной воды.

Характерные особенности в видимых спектрах исследованных веществ были разными. Однако спектральные зависимости дезинфектантов Лайк и Гранд по форме были сравнимы, а положение характерного максимума пропускания приходилось на длину волны λ = 580 нм (минимум поглощения K(λ) — это "плечо" для Лайк и Гранд). Спектральный минимум прозрачности для Аква- лайт в видимой области спектра приходится на λ = = 595 нм (максимум поглощения — "плечо" в спектре К(λ) для Аквалайт соответственно). На длинноволновой границе рабочего спектрального диапазона (λ ≥ 750 нм) все спектры монотонно стремились к максимуму и с учетом погрешности измерений Т из-за потерь на границах раздела "окно кюветы – исследуемый раствор" вследствие существенного различия в показателе преломления растворов различного состава были близки к прозрачности кюветы с дистиллированной водой, принятом за эталон с Т = 100%. Важно, что при одинаковой концентрации (1%) Лайк и Гранд положение характерных спектральных особенностей практически совпадало в обоих дезинфектантах (кривые 3, 4). Кривая 2 (Аквалайт) отличалась от спектральных зависимостей Лайк и Гранд. По-видимому, это связано с наличием хлора в виде координационно-связанного неорганического комплекса.

В приведенных исследованиях на рис. 4 видно, что коэффициенты пропускания данных дезинфектантов отличны друг от друга. Поэтому в дальнейших исследованиях и при производстве дезинфектантов необходимо учитывать не только химический состав, но и оптические свойства веществ.

λ, нм

Рис. 4. Спектры пропускания исследуемых дезинфицирующих средств с концентрацией 1% и дистиллированной воды.

1 — вода; 2 — Аквалайт; 3 — Гранд; 4 — Лайк

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная возможность применения автоматизированного спектрального прибора может быть использована для изучения оптических свойств дезинфицирующих средств в форме кожных антисептиков и жидкого мыла, а также твердотельных дезинфектантов.

Данная работа представляет интерес для оптического приборостроения, медицины, экологии, биологии и промышленности.