"Умный медальон" для работников вредных производств разработали ученые Национального исследовательского ядерного института "МИФИ". Устройство под названием "СорбТрек" должно помочь контролировать химическую нагрузку, которой человек подвергается в течение рабочей смены, и, в перспективе, сможет передавать диспетчеру сигнал о превышении предельно допустимой концентрации вредных веществ. В отличие от обычных стационарных газоанализаторов, разработка представляет собой персональный пробоотборник, который постоянно находится рядом с сотрудником и способен накапливать информацию о составе воздуха, передает inbusiness.kz со ссылкой на пресс-службу НИЯУ МИФИ.
Учет доз облучения на атомных предприятиях давно стал стандартной процедурой производственного контроля. Однако химические риски для работников зачастую сложнее оценить: человек может ежедневно контактировать с формальдегидом, оксидом углерода, хлором и другими потенциально опасными соединениями, при этом не всегда понимая, какую именно нагрузку получает его организм.
Именно для решения этой задачи инициативная группа студентов НИЯУ МИФИ совместно с ГК ЮПХ разработала персональный пробоотборник воздуха "СорбТрек". Проектная команда во главе с заведующей лабораторией и старшим преподавателем кафедры микро- и наноэлектроники НИЯУ МИФИ Юлией Шалтаевой предлагает использовать устройство в качестве своего рода персонального "черного ящика" для контроля химической нагрузки.
Медальон или бейдж крепится к одежде работника и находится непосредственно в рабочей зоне. В течение смены устройство накапливает сведения о вредных газах, после чего полученные данные можно проанализировать и оценить индивидуальную дозу воздействия.
В более дорогой версии "СорбТрек" сможет работать в режиме онлайн и сигнализировать о появлении опасного вещества практически сразу. Другой вариант предполагает накопление информации в течение рабочей смены, например восьмичасовой, с последующим лабораторным анализом.
Как объясняет Юлия Шалтаева, возможности устройства зависят, прежде всего. от того, какой детектор будет использоваться вместе с пробоотборником.
"Всё зависит от того, какой детектор мы будем использовать с этим пробоотборником. Можно использовать "умный нос" — то есть газовые датчики. Они улавливают широкий спектр газов: полупроводниковые или электрохимические. Либо можно на спектрометре ионной подвижности анализировать полученные газы — тогда это азотсодержащие и хлорсодержащие соединения, углеводороды. Их чувствительность — от микрограмм до пикограмм на кубический сантиметр", — рассказала Юлия Шалтаева.
По ее словам, датчик можно установить непосредственно на устройстве, чтобы проводить портативный анализ. При этом потенциальных сфер применения достаточно много: от крупных химических предприятий и металлургических производств до технологий изготовления интегральных микросхем.
"Задачи бывают разные: большие химические производства, металлургия, технологии интегральных микросхем — везде могут быть свои загрязнители. Если мы знаем, какой именно загрязнитель будет, то можно обнаруживать его прямо на месте. Если рядом стоит баллон и рабочий находится на участке, где возможна утечка, это важно знать", — пояснила специалист.
Особенно актуальной технология может оказаться там, где вредная нагрузка возникает не в результате единичной аварийной ситуации, а присутствует в воздухе постоянно.
В качестве примера Юлия Шалтаева приводит химические лаборатории.
"Есть места, например, химические лаборатории, где нагрузка наблюдается в течение всей рабочей смены. К примеру, в лаборатории патологической анатомии анализируются различные биологические пробы, но их консервируют формальдегидом. Нагрузка у персонала постоянная. Хорошо бы иметь возможность оценивать, насколько серьёзные последствия могут быть у человека на рабочем месте, и заботиться о его здоровье", — отметила она.
Главное техническое отличие "СорбТрек" от традиционных газоанализаторов заключается в принципе работы. Обычные газоанализаторы чаще всего являются активными устройствами: датчики непосредственно установлены внутри прибора и в режиме реального времени фиксируют определенные вещества.
Разработчики МИФИ предлагают другой подход — пассивный картридж, который способен накапливать вещества, воздействию которых подвергается конкретный человек.
"Существующие газоанализаторы, как правило, активные — датчики находятся на борту. А мы предлагаем пассивный картридж, который накапливает, — такой "чёрный ящик" всегда находится с человеком. Он может быть абсолютно пассивным, и только в конце рабочей смены проводится анализ. Это позволяет сделать недорогие устройства. Такие устройства есть по всему миру, но в России на данный момент наблюдается их дефицит", — рассказала Юлия Шалтаева.
По ее словам, стабильный воздухозабор через картридж позволяет рассчитать так называемую экспозиционную дозу — суммарное количество вредного вещества, которое сотрудник вдохнул за смену.
В конструкции используется абсорбент, который накапливает потенциально опасные для человека вещества. После завершения работы пробоотборник можно отправить на исследование в спектрометр ионной подвижности. Такой анализ позволяет определить, с какими именно веществами человек контактировал в течение смены.
Для высвобождения накопленных веществ достаточно небольшого нагрева абсорбента. После этого соединения начинают выделяться и могут быть идентифицированы прибором.
При этом "СорбТрек" не предполагается как замена существующей системе производственного контроля. Плановые проверки предприятий продолжат проводиться, в соответствии с действующим законодательством.
"Существующее законодательство мы не можем отменить, поэтому плановые проверки продолжатся. Но мы сможем приборным способом устанавливать и контролировать нормы химической нагрузки на человека. Работодатель получит недорогой инструмент для контроля химической нагрузки на каждого сотрудника", — подчеркнула Юлия Шалтаева.
Таким образом, основная идея разработки заключается не в том, чтобы отказаться от существующих механизмов контроля, а в том, чтобы дополнить их персональными данными. Если стационарный прибор показывает состояние воздуха в определенной точке производственного помещения, то персональный пробоотборник позволяет понять, какой именно воздух и какую химическую нагрузку получает конкретный работник в течение смены.
У устройства может быть и еще одно, менее очевидное применение. В ходе интервью с сотрудниками промышленных предприятий участники проекта узнали, что на некоторых производствах работники, несмотря на запреты, продолжают курить — как обычные сигареты, так и электронные. По словам разработчиков, технология потенциально позволяет фиксировать и такую сопутствующую вредную нагрузку.
Отдельная функция "СорбТрек" связана с оперативным обнаружением превышения ПДК — предельно допустимой концентрации вредного вещества.
"Данные будут поступать на пульт работодателю, где он сможет отслеживать как рядовую нагрузку по итогам рабочего дня, так и оперативно фиксировать превышение ПДК (предельно допустимая концентрация) в режиме онлайн. В случае обнаружения превышения можно будет либо отремонтировать неисправное оборудование, либо устранить утечку на баллоне", — рассказала Юлия Шалтаева.
В таком случае устройство становится не только средством накопления статистики, но и дополнительным инструментом оперативного реагирования. Например, если на производственном участке происходит утечка из оборудования или баллона, информация о превышении концентрации может поступить на пульт работодателя, после чего специалисты смогут проверить источник проблемы.
Необходимость такого контроля разработчики связывают, в том числе с тем, что сами сотрудники далеко не всегда способны определить наличие опасного вещества по запаху.
"Мы вместе со студентами — участниками проекта — проводили интервью с работниками предприятий, где люди работают с высокотоксичными веществами. На вопрос, знают ли они, с каким запахом могут столкнуться, люди зачастую не могут дать внятного ответа. При этом они уже сейчас могут подвергаться вредной нагрузке, просто не осознавая этого", — отметила Юлия Шалтаева.
В перспективе, собранные с помощью "СорбТрек" данные планируется интегрировать в более крупные системы мониторинга условий труда. Однако до этого разработчикам предстоит пройти несколько этапов испытаний.
"Интеграция планируется, но разработка пока находится на ранней стадии. Сейчас речь идёт о воспроизводимости результатов и тестовых испытаниях на сотнях человек для получения репрезентативной статистики. В дальнейшем планируется внедрение устройства: сначала в небольших организациях, а затем и на более высоком уровне — вплоть до муниципальных образований и регионов", — сообщила Юлия Шалтаева.
Пока речь идет о ранней стадии разработки, тестовых испытаниях и поиске площадок для практического внедрения. В ближайшей перспективе ученым предстоит проверить воспроизводимость получаемых результатов и провести испытания на сотнях человек, чтобы сформировать репрезентативную статистику.
При успешном прохождении этих этапов технология потенциально может выйти за рамки заводских цехов и химических предприятий. Одним из направлений, которое рассматривают разработчики, является использование подобных устройств сотрудниками МЧС при ликвидации техногенных аварий.
Однако для спасателей требования к оборудованию значительно выше из-за характера работы и уровня потенциальной опасности.
"У сотрудников МЧС нагрузка значительно выше. У них уже есть аналогичные устройства, но не в формате пробоотборника, а в виде небольшого портативного прибора для выявления источника возгорания на месте уже после пожара. При этом полученные данные в любом случае необходимо доставлять в лабораторию для дальнейшего анализа. Поэтому сотрудники МЧС заинтересованы в портативных устройствах, позволяющих проводить анализ непосредственно на месте", — рассказала Юлия Шалтаева.
По словам специалиста, у компании, с которой сотрудничает команда проекта, уже есть разработки подобного направления.
"В линейке компании, с которой мы сотрудничаем, такие разработки уже имеются. Мы видим большой потенциал для адаптации нашей технологии под нужды МЧС и медицины, в частности, для персонала, работающего с химиотерапевтическими препаратами", — отметила она.
Таким образом, разработка НИЯУ МИФИ может стать инструментом персонального контроля химической нагрузки для самых разных категорий работников — от сотрудников промышленных предприятий и химических лабораторий до спасателей и медицинского персонала. Ключевое преимущество подхода заключается в том, что контроль переносится непосредственно к человеку: устройство сопровождает сотрудника в течение рабочей смены и позволяет оценивать не только состояние воздуха в конкретной точке, но и индивидуальное воздействие потенциально опасных веществ.
Следующим этапом для "СорбТрек" должны стать тестовые испытания на сотнях человек, проверка воспроизводимости результатов и поиск пилотных площадок для внедрения. Если разработчикам удастся подтвердить эффективность технологии и обеспечить ее доступность, персональный пробоотборник может дополнить существующую систему производственного контроля и дать работодателям новый способ отслеживать химическую нагрузку на каждого сотрудника.
Читайте по теме:
Миллиарды тенге вкладывают в науку и технологии в РК
