Портативное многофункциональное устройство для обнаружения и идентификации следов полимерной природы по интенсивности флуоресценции

Полезная модель относится к устройствам для обнаружения и идентификации следов полимерной природы, которые могут быть использованы в криминалистике при предварительном криминалистическом исследовании по «горячим следам» при проведении досмотровых мероприятий на транспорте, автодорогах, аэропортах и является эффективным средством борьбы с нарушителями дорожного движения, с преступниками, оставившими следы резиновой обуви, следы автомобильных и велосипедных шин, самодельных глушителей пистолетов, одежды, волокон, пластиков, содержащих флуоресцирующие добавки и др.
Исследование волокон, пластиков, резиновых изделий, содержащих флуоресцирующие добавки, проводится с целью установления обнаруженных частиц к полимерам, определения их родовой, групповой принадлежности материала сравнительных объектов.
В ходе исследования полимеров применяются методы оптической микроскопии, проводятся исследования при обработке органическими растворителями, кислотами, щелочами и оценивается поведение при нагревании и воздействия открытого огня.
Микроскопическими исследованиями полимеров выявляются признаки внешней и внутренней морфологии сравниваемых объектов для выявления цвета, прозрачности, толщины, однородности материала, однослойности или многослойности, наличие наполнителей, включений, загрязнений, следов рельефа, следов твердости, пластичности, упругости, эластичности и пр. [Митричев B.C., Хрусталев В.Н. «Основы криминалистического исследования материалов, веществ и изделий из них» - СПб.: Питер., 2003 - с. 591:ил. - (серия «учебное пособие»)].
Портативное многофункциональное устройство для обнаружения и идентификации следов полимерной природы по интенсивности флуоресценции, далее «Устройство», представляет собой контейнер цилиндрической формы, имеющий три блока, из которых в блоке (1) имеется защитная крышка, магнитная вставка, светодиодные лампы УФ-излучения, фотосенсор, в блоке (2) имеется контактная группа (1), микроконтроллер, электронно-вычислительная машина (ЭВМ), сенсорный дисплей, приемопередатчик GSM, microUSB, регулятор интенсивности УФ-излучения, два резьбовых соединения (под резьбовым соединением понимается разъемное соединение, выполняемое с помощью резьбовых крепежных деталей, винтов, болтов, шпилек, гаек или резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали (Резьба и резьбовые соединения: методические указания / А.Я. Швец, А.Ю. Калинин, О.А. Яковук. - М.: МГТУ «МАМИ», 2011)), а блок (3) имеет контактную группу (2), аккумулятор и вход для подключения зарядного устройства. «Устройство» также имеет ручку для транспортировки.
Известно достаточно много устройств для обнаружения и идентификации следов различных веществ, основанных на воздействии УФ-излучений: неозона - Д, лекарственных препаратов, вин, ягодных соков, продуктов органического синтеза, хелатных комплексов, сложных смесей высокомолекулярных углеводов, состава битума и т.д.
В мировой практике для обнаружения и идентификации полимеров, как правило, применяется высокоаналитическое оборудование: ИК-Фурье-спектрометры, эмиссионно-спектральный и рентгеновские методы анализа, а также тонкослойная газовая и газожидкостная хроматография и др. При исследовании резин, наполненных пластиков, волокон нужно учитывать, что резина, например, имеет очень сложный состав. Это различные каучуки или смесь каучуков, активаторы, наполнители, вулканизующие вещества, пластификаторы и т.д. Эти методы и методики исследования резин, пластиков, волокон очень сложные и длительны по времени и относятся к разрушающим методам.
Известна полезная модель Патент RUS №152626 от 10.06.2015, Бюл. №16, авторов Лобачевой Г.К. и др., где представлено «Устройство для обнаружения, сбора, транспортировки, хранения, анализа и идентификации следов резины на обследуемых поверхностях», где описан люминесцентный анализ резин, используемый в криминалистике. Недостатками Патента является слабая люминесценция, невозможность достаточно точно идентифицировать следы шин, особенно, когда шины изготовлены из одного и того же каучука, и нет возможности определить интенсивность флуоресценции в числовом эквиваленте, чтобы провести идентификацию образцов.
В качестве аналога нами взят Патент на изобретение «Детектор валют, ценных бумаг и документов» - RU 2577197 С, МПК Y07D 7/00, опубл. 10.03.2016, Б.И. №7.
Недостатками известного устройства следует признать его сложность, дороговизну и невозможность оценить интенсивность флуоресценции в цифровом изображении.
Известна полезная модель ПМ «Устройство для контроля подлинности документа, защищенного от подделок «PRO CUBE»». Патент на ПМ №131221 U/опубл 10.08.2013 Б.И. №22.
Недостатком «Устройства» следует признать его сложность, дороговизну и невозможность оценить интенсивность цветности флуоресценции в цифровом изображении.
Известен Патент на изобретение «Способ определения подлинности и достоинства банкнот и машина для сортировки банкнот Барс», №2158443 С, Y07D 7/00, Y06K 9/00, взятый нами за аналог. Согласно данному патенту способ определения подлинности и достоинства банкрот заключается в том, что банкноту освещают видимым инфракрасным и ультрафиолетовым светом, при этом принимают решение о подлинности и достоинстве банкноты, банкноту сканируют при помощи сканирующего устройства, получают полные изображения передают в компаратор, на который заранее устанавливают программу распознавания образов.
Недостатками данного изобретения является невозможность оценки интенсивности флуоресценции в числовом эквиваленте, дороговизна и невозможность использования данной машины на месте происшествия.
Известен «Дозиметр ультрафиолетового излучения», взяты нами за аналог Патент №2572459 С, МПК Y001J 1/58, опубл. 10.01.2016, Б.И. №1.
Дозиметр ультрафиолетового излучения содержит чувствительный элемент из люминесцентного стекла и фотоприемное устройство, чувствительный элемент выполнен в виде волокна, изготовленного из стекла с нейтральным молекулярным кластером серебра, и оптически сопряжен с фотоприемным устройством посредством передающего оптического волокна.
Недостатками изобретения является невозможность оценить интенсивность флуоресценции в числовом эквиваленте, дороговизна, искажение результата, сниженная чувствительность измерений из-за нагрева фотоприемного устройства и электромагнитных помех.
В качестве аналога взят Патент на изобретение С №105097981 (A), МПК H01L 31/101, опубл. 2015-11-25 «Ультрафиолетовый фотосенсор, способ изготовления и способ обнаружения ультрафиолетового излучения», использующий ультрафиолетовый фотодатчик.
Недостатком является невозможность оценить интенсивность флуоресценции в цифровом эквиваленте и сложность в эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является инфракрасный спектрофотометр Sciolatin, взятый нами за прототип, включает в себя источник света, который освещает образец и оптический датчик, называемый спектрометр, который собирает свет, отраженный от образца. Спектрометр, который включает в себя всю информацию, необходимую для определения результата этого взаимодействия между светом и молекулами в образце.
Полученные результаты со спектрометра в режиме реального времени Scio передает на смартфон при помощи беспроводной сети. Данные сравниваются с показателями базы данных и при совпадении результаты выводятся на дисплей смартфона.
Scio основан на методе ИК-спектроскопии. Физической основой для этого метода является то, что каждый тип молекулы вибрирует по-своему уникальным способом, и эти колебания взаимодействуют со светом от ИК-источника, чтобы создать уникальную оптическую «подпись».
Усовершенствованные алгоритмы используют обновляемую базу данных для анализа спектра в течение миллисекунд и передачи информации о исследуемом образце обратно на смартфон пользователя в режиме реального времени [https://w.w.w.consumerphysics.com/mysscio/technology].
Недостатком прототипа является невозможность использования Scio для обнаружения и идентификации следов полимерной природы под воздействием УФ-излучения, а также получать информацию об образце в цифровом изображении по интенсивности флуоресценции.
Технический результат заявленной полезной модели - создание портативного многофункционального устройства для обнаружения и идентификации следов полимерной природы способного просто и с высокой точностью идентифицировать полимеры, оценивать интенсивность флуоресценции образцов в цифровом изображении.
Технический результат достигается тем, что заявленное портативное многофункциональное «Устройство» для обнаружения и идентификации интенсивности флуоресценции следов полимерной природы, содержит в контейнере светодиодные лампы УФ-излучения, фотосенсор, микроконтроллер, ЭВМ, microUSB, приемопередающее устройство GSM, регулятор интенсивности УФ-излучения, сенсорный дисплей, кнопка вкл/выкл, аккумулятор, ручку, группы контактов, защитную крышку, магнитную вставку, которые в свою очередь расположены в трех блоках.
Описанное выше «Устройство» позволяет достигнуть такого технического результата, как простота работы с «Устройством», возможность получить в цифрах интенсивность флуоресценции сравниваемых образцов и принимать однозначное решение о их идентификации.
Флуоресценция - один из видов люминесценции. Это излучение, вызванное возбуждением молекул различными факторами. В нашем случае, флуоресценция появляется под действием ультрафиолетового излучения. Основной параметр спектра - интенсивность флуоресценции.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид «Устройства», на фиг. 2 блок-схема взаимодействия элементов «Устройства».
Устройство - 1 состоит из трех блоков: блок (1)-17 содержит защитную крышку - 8, магнитную вставку - 16, светодиодные лампы УФ-излучения - 3, фотосенсор - 2, блок (2)-2 содержит контактную группу (1)-4, микроконтроллер - 5, ЭВМ - 3, сенсорный дисплей-14, приемопередатчик GSM-9, microUSB - 12, регулятор интенсивности УФ-излучения - 10, контактную группу (2)-7 и два резьбовых соединения - 21, а блок (3)-19 содержит контактную группу (2)-7, аккумулятор - 6, вход для подключения зарядного устройства - 20 и ручку для транспортировки - 11 (Фиг. 1).
Все элементы «Устройства» находятся в конструктивно-функциональном единстве друг с другом. Конструктивное единство элементов заявленного «Устройства» обеспечивается тем, что они соединены друг с другом.
При соединении блоков (1, 2, 3)-17, 18, 19 при помощи двух резьбовых соединений-21 и установлении кнопки вкл/выкл-15 в положение вкл устройство - 1 обеспечивается электроэнергией через контактные группы (1,2)-4, 7, после чего ЭВМ-13, микроконтроллером - 5, фотосенсором - 2, светодиодными лампами УФ-излучения, регулятором интенсивности света - 10 и сенсорным дисплеем-14 приводятся в рабочее состояние, т.е. готовы к работе.
При направлении устройства - 1 с оптимальной интенсивностью излучения диодными УФ-лампами - 3 на объекты полимерной природы, будь то резина, волокно, ткань, пластик, которые содержат флуоресцирующие вещества, фотосенсором - 2 улавливается излучение, через контактную группу (1)-4 передается сигнал в микроконтроллер - 5, где происходит обработка полученного сигнала и конвертация в цифровую информацию, которая передается в ЭВМ-13, которая в свою очередь обрабатывает и выводит полученные результаты на сенсорный дисплей-14.
После завершения оценки интенсивности флуоресценции объектов предварительного исследования, полученные результаты при помощи приемопередатчика GSM-9 отправляются в базу данных.
С помощью регулятора интенсивности УФ-излучения - 10 устанавливается оптимальная яркость для всего исследования.
Защитная крышка - 8 сделана из магнитного материала, защищает светодиодные лапы УФ излучения - 3 и фотосенсор - 2 от механических повреждений при помощи магнитной вставки – 16, установленной в блоке (1) - 17.
Для удобной транспортировки устройство - 1 оборудовано ручкой - 11.
Для извлечения полученной информации устройство - 1 оборудовано microUSB-12 портом для приема и передачи данных.
С целью обеспечения долговременной работы устройство - 1 оборудовано входом - 20 для зарядного устройства – 20, через который обеспечивается зарядка аккумулятора-6.
Два резьбовых соединения - 21 предназначены для соединения блоков (1, 2, 3) - 17, 18, 19 в единое устройство.
На фиг. 2 представлена блок-схема взаимодействия элементов «Устройства».
Технические данные элементов «Устройства»:
1. Микроконтроллер - Arduino Nano 3.0 ATmega 168 имеет 16 кБ флеш-памяти для хранения кода программ;
2. Аккумулятор - 9 вольт типа «Крона» (6F 22,9 в) емкость 250 мА/ч напряжение 8,4 В;
3. Порт - microUSB;
4. Корпус «Устройства» - материал: алюминий;
5. Защитное покрытие - хлорсульфированный полиэтилен;
6. В корпусе диодные лампы УФ-излучатель, рабочее напряжение (2-6.0 В, длина волны - 220 нм)
7. Количество диодных ламп УФ-излучения: 7
8. Фотосенсор - оптический датчик;
Предлагаемая полезная модель была испытана в лаборатории ВА МВД России.
Были исследованы несколько образцов полимерной природы с флуоресцирующими веществами, полученные значения интенсивности флуоресценции приведены в таблице 1.
Установлена зависимость интенсивности флуоресценции образцов полимерной природы в условных единицах от концентрации флуоресцирующего вещества и от природы полимера, что позволяет осуществлять идентификацию следов полимерной природы.