Detection of volatile organic compounds with a differential ion mobility spectrometry

• Autorzy: Maziejuk M. , Sikora T. , Lisowski W.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie lotnych związków organicznych za pomocą różnicowej spektrometrii ruchliwości jonów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recently growing importance of control of indoor air. The requirements for such detectors are very high: a sensitivity of several tens of ppb; the detection of a large number of substances or to indicate the total amount of volatile organic compounds (VOCs), work in high humidity ranges. A very good solution for the determination of the VOCs is to use IMS (Ion Mobility Spectrometers) or DMS (ang. Differential Mobility Spectrometry) technology, which has a relatively low price while meeting the above requirements. The most important difference between classical spectrometer IMS and the DMS is the electric field. For the IMS it is a constant magnetic field of low intensity – around several hundred volts per cm, meanwhile for the DMS it is at least several kilovolts per cm and is a field with a relatively high frequency from 1 up to several MHz. Another area in which the detection of VOC is becoming increasingly important, is early diagnosis of serious diseases of civilization, eg. diabetes, lung or liver disease – the diagnosis can be made based on the analysis of exhaled air, preferably in conjunction with the study of emissions substances from the skin. Issues related to the prevention and early detection of the above mentioned diseases are rapidly developed, eg. in the US or in the UK. Given the scale of the problem and the challenges of a potential diagnostic method, the proposed technology DMS/IMS begins to be considered as possible to apply. Spectrometers of this type are also developed in Poland by WIChiR. Research results on the selected VOCs are showed in this presentation.

PL

Coraz większego znaczenia nabiera kontrola powietrza wewnątrz pomieszczeń. Wymagania na takie detektory są bardzo wysokie: czułość na poziomie kilkudziesięciu ppb; wykrywanie dużej liczby substancji lub wskazywanie sumarycznej ilości lotnych związków organicznych (LZO), praca w wysokich zakresach wilgotności. Bardzo dobrym rozwiązaniem do oznaczania LZO jest zastosowanie technologii IMS (ang. Ion Mobility Spektrometry) i DMS (ang. Differential Mobility Spectrometry), które charakteryzują się relatywnie niską ceną spełniając jednocześnie powyższe wymagania. Najistotniejszą różnicą pomiędzy klasycznym spektrometrem IMS-em, a DMS-em jest pole elektryczne. Dla IMS-a jest to pole stałe o niewielkim natężeniu – kilkaset volt na cm, natomiast dla DMS-a jest to co najmniej kilkanaście kilowoltów na cm, przy czym jest to pole o dość wysokiej częstotliwości od 1 do kilku MHz. Kolejna dziedzina, w której wykrywanie LZO nabiera coraz większego znaczenia to wczesna diagnoza groźnych chorób cywilizacyjnych, np. cukrzyca, choroby płuc czy wątroby – diagnoza ta może być dokonana na podstawie analizy wydychanego powietrza najlepiej w połączeniu z badaniem emisji ze skóry. Zagadnienia związane z zapobieganiem i wczesnym wykrywaniem ww. chorób są bardzo raptownie rozwijane np. w USA i Wielkiej Brytanii. Biorąc pod uwagę skalę problemu oraz wyzwania stawiane potencjalnej metodzie diagnostycznej, proponowana technologia DMS/IMS zaczyna być rozważana jako możliwa do zastosowania. Spektrometry tego typu są opracowane również w Polsce w WIChiR. Wyniki badań dla przykładowych LZO zostały przedstawione w niniejszej prezentacji.

Słowa kluczowe

EN

spectrometry; VOCs; IMS; DMS

PL

spektrometria; LZO; IMS; DMS

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2016
• Tom: no. 2
• Strony: 173--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Maziejuk M.

• Military Institute of Chemistry and Radiometry, Warszawa

autor

Sikora T.

• Military Institute of Chemistry and Radiometry, Warszawa

autor

Lisowski W.

• Military Institute of Chemistry and Radiometry, Warszawa

Bibliografia

• 1. Hauschild A.-Ch., Schneider T., Pauling J., Rupp K., Jang Mi, Baumbach J.I., Baumbach J.: Metabolites, Computational methods for metabolic data analysis of ion mobility spectrometry data – revieving the state of the art. 733-755, 2, 2012.
• 2. Eiceman G.A., Karpas Z.: Ion Mobility Spectrometry, CRC Press, Boca Raton, 2005.
• 3. Maziejuk M., Szczurek A., Maciejewska M., Pietrucha T., Szyposzyńska M.: Talanta, v. 152, p. 137–146, 2016.
• 4. Miller R.A., Eiceman G.A., Nazarov E.G., King A.T.: A novel micromachined high-field asymmetric waveform-ion mobility spectrometer, Sensors and Actuators B 67 2000 300–306.
• 5. Eiceman G.A., Karpas Z., Hill Jr. H.H.: Ion Mobility Spectrometry, 3rd ed. (CRC/Taylor&Francis, Boca Raton, USA, 2013).
• 6. Maziejuk M., Ceremuga M., Szyposzyńska M., Sikora T., Zalewska A.: Sensors and Actuators B, 213 (2015) 368–374.
• 7. Krylov E.V., Coy S.L., Nazarov E.G.: Temperature effects in differential mobility spectrometry, International Journal of Mass Spectrometry, 279 (2009) 119–125.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.