Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.
One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.
공항 및 기타 장소에서 폭발물의 흔적 선별하는 것은 테러의 위협에 대한 대중의 보호에 중요한 단계입니다. 현재의 관행은 크게 화물창으로 향하는 사람들에 의해 처리 항목, 사람 자체 및 항목에서 표면 오염의 닦아 샘플링에 초점을 맞추고있다. 수집 와이프는 이온 이동도 분광 1, 최근, 질량 분석법에 의한 검출에 통상적으로 수집 고체 물질의 열 탈착에 기반 상업 폭발성 추적 검출기 (ETDs)을 사용하여 현장에서 바로 분석한다. 샘플 수집 및 분석에 사용할 총 시간은 여객 및화물 처리량에 미치는 영향을 최소화 할 필요성에 의해 제한됩니다. 샘플링 프로토콜은 수집을 닦아 중요한 요소 무게가 나간다 표준화 된 측정을 필요로 최단 시간에 가장 샘플을 수집하기 위해 최적화되어야한다.
샘플링 와이프건강, 환경 규제 경기장 2, 3, 4, 5, 6, 7의 샘플의 표면 오염에 사용되는 것이 일반적이다. 일반적인 관행은이 일반적인 커버리지 패턴을 사용하여 고정 된 영역 내에 손 샘플링 와이프 지주를 포함한다. 힘과 속도 등 여러 가지 요인을 닦아에 대한 제어를 증가시키기 위해, 우리는 또한 생물학적 9 샘플링 와이프의 효율성을 평가하는 데 사용 된 8 닦아 샘플링을 시뮬레이션하기 위해 수단 방법을 개발했다. 접착력 측정위한 상업적 장치는 목적에 적응시켰다 이는 와이프에게 고정 하에서 일정한 속도와 이동 거리에 평면 표면을 포함한다. 샘플링 기간 동안 힘은 와이프 홀더의 상부에 배치 된 중량에 의해 제어된다. 관심의 표면 (직물, 괞 찮아stics, 금속 등)가 평면 상에 배치되고, 입자 샘플을 그 표면에 고정 된 영역에 배치된다. 시험 입자 및 입자 직경으로서의 초기 연구에 사용 된 폴리스티렌 라텍스 미립자가 작은 (9 μm의) 범위에서보다 효율적으로 수집 큰 (42 μm의) 분야와 입자 수집에 영향을 미칠 것으로 나타났다. 또한 샘플링 기간 동안인가 된 힘의 증가에 따라 포집 효율이 약간 향상하는 결과, 다른면에서 컬렉션에서 다른 물티슈에 대한 차이를 관찰 하였다.
후속 연구에서는 폴리스티렌 입자 겉보기 포집 효율 (10)을 감소 컬렉션 후 표면을 닦아 지속적으로 재 증착 될 수 있다는 것을 발견했다. 이러한 가방과 같은 검사 시나리오 샘플링 품목 광범위한 여행 dista을 필요 와이프 집적 영역에 비해 큰 수있는 바와 같이, 이것은 미량 폭발물 검출에 중요한 고려NCES는 항목의 면적도 작은 비율을 포함합니다. 그러므로, 샘플 수집 후 표면의 이동량은 중요한 인자이며, 필드 프로토콜은 전형적으로 각각의 분석 전에 덮여 최대 허용 거리를 정의한다.
마이크로 스피어의 모양 (11), (12)과 화학적 및 물리적 특성이 그들에게 폭발물에 대한 부적절한 모사을 할 수는 수집 실험을 닦아 실제 폭발 입자와 달리합니다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 공지 된 입자 크기 폭발적인 1,3,5- trinitroperhydro -1,3,5- 트리 아진 (RDX)을 함유하는 시험 물질을 개발 하였다. 시험 물질은 어레이의 각 점에서의 증발에 의해 형성된 마이크로 미터 크기의 고체 침전물 테프론 기판 상에 배열 RDX 용액의 잉크젯 인쇄 나노 리터 부피로 이루어진다. 증착물은 표면에 마찰에 의해 상기 테스트 표면에 전사하고, 생성 된 부분icle 크기는 시작 예금 크기에 의해 정의된다. 추적 폭발물을 포함하는 지문 분석에 의해 결정된 원하는 입자 직경이 20 ㎛ 인 10이다. 기탁은 테프론 기판 (13) 상에 용액을 마이크로 리터 부피 피펫 팅에 의해 형성 될 수 있지만, 하나의 큰 금고에 일반적으로 더 큰 건조 것이다 입경의 바람직한 범위 (이 작업에 관련된 RDX 매스 용). 잉크젯 RDX 입자 표준은 포집 효율을 닦아 결정하는 방법을 설명하기 정량적 추출 및 분석 방법과 함께 본 연구에서 사용된다. 이 측정은 새로운 샘플링의 개발은 더 나은 수집 효율성과 잎사귀 촉진하기 위해 설계, 그리고 더 많은 샘플을 수집하는 동안 사용할 적절한 힘을 얻을 표면을 대상으로 포함한 현장 샘플링 모범 사례를 지원하고, 지역 분석 이전에 다루된다.
시료 채취는 현재 검사 환경에서 탐지 능력을 향상시키는 제한 단계로 보인다. 닦아 샘플링은 현재 능력을 평가하고 새로운 샘플링 재료 및 프로토콜의 개발을 지원하기 위해 측정 및 표준화의 필요성이다. 여기에 설명 된 방법은 이러한 측정 인프라를 제공하도록 설계되며, 공지의 요인의 대부분 컨트롤 와이프 샘플링 관련된다. 이전의 연구는 그 입자 크기를 보여 주었다, 수집, 테스트 표면, 샘플링시에 힘을인가 와이프 및 이동량을 제어하는 중요한 인자이다. 기악 방법은인가 된 힘을 제어, 와이 핑의 속도 및 이동 거리를 허용하고, 이러한 파라미터에 대해 선택된 값은 실제 상황에서 예상되는 범위 내로한다. 힘은 집적 영역 위에 배킹 가중치를 이용하여 도포하고, 케어 CALC하기 위해 힘의 균일 한 분포를 달성하기 위해주의해야ulate 압력.
테스트 표면은 사용자에 의해 선택되는 샘플링 과제의 예상 범위를 복제 실제 검사 환경에 관한 것이다. 샘플링 와이프는 새롭게 디자인 된 재료의 효능을 현재의 관행을 평가 및 / 또는 측정하기 위해 선택됩니다. 실험실 간의 결과를 비교하기 위해, 동일한 테스트 표면과 와이프 중요한 매개 변수를 지정하거나 단일 소스에서 구입 한 재료를 공유하여 수행 할 수있는 사용되어야합니다. ETD 물티슈는 시판되고 있지만 생산에서 지속적이고 다른 많은 다른 속성을 가질 수있다. 이러한 조정 실험실 간 노력에 의해 미래에 해결 될 수있는 문제이다.
수집 효율을 평가하는 데 사용되는 샘플은 실제 상황에서 예상되는 물리적 특성과 일치해야합니다. 폭발물의 경우, 우리는 생산 RDX의 잉크젯 프린팅 솔루션에 대한 접근 방식을 개발했습니다기판의 범위를 효율적으로 전송하고 1 내지 40 ㎛ 인 크기 범위의 입자 침착을 생성 마이크로 미터 크기의 예금. 대안 적으로, 고정 된 크기의 폴리스티렌 미립자가 사용될 수있다. 테프론 기판 상 RDX 용액을 피펫은 일반적으로 매우 클 수있다 단일 입금 결과, 표면에 전사 한 후 입자 크기를 알 수있다. 입자 크기를 특징으로하고 재현성으로 도시되는 경우이 방법은 샘플링 과정에 사용될 수있다.
이 방법은 폭발물에 대한 샘플링 효율성을 평가하기위한 기술되었다뿐만 아니라 환경, 핵, 또는 법의학 응용 프로그램에 적용 할 수 있습니다. 샘플은 다시 실제 응용 프로그램에 맞게 개발되어야하며, 입자 잔류의 경우, 테프론 건조 전송의 동일한 유형이 적합 할 것입니다. 이러한 증기 응결, 샘플의 다른 유형과 같은 입자 전송 이외의 소스로부터 발생하는 표면 오염더 적합 할 수 있습니다.
기술의 현재 제한 샘플링의 방향을 변경할 수 없다는 것이다. 현재의 구성은 일반적으로 객체의 필드 샘플링 발생 방향 변화를 제어 할 수없는 경우에만, 따라서 한 방향으로의 이동을 허용한다. Y 움직임과 영역을 채우기 위해 특정 샘플링 패턴을 허용 – 우리는 현재 X를 통합하여 이러한 요구를 해결하고 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
박사 제인 모로우 박사 산드라 다 실바, NIST에서 모두, 방법의 이전 버전에 기여했다. 국토 안보부의 미 교육부의 과학 기술 이사회는 부처 간 계약에 따라이 물질의 일부의 생산을 후원 HSHQPM-15-T-00050 국립 표준 기술 연구소 (NIST)와 함께.
Slip/Peel Tester | Imass | TL-2300 | replaces TL-2200 used in protocol |
3D printer | Stratasys | Connex500 | VeroWhite resin as printing material |
steel rod with thread | McMaster-Carr | 7786T14 | cut to size for desired weight, multiple online vendors available |
felt or rubber | backing material in wipe holder, multiple online vendors available | ||
PTFE substrate | SPI Supplies | 01426-AB | 1" wide Bytac Bench and Shelf protector, Al-backed, cut to size |
RDX solution | Cerilliant Analytical Reference Standards | ERR-001S | 1000 mg/mL in acetonitrile |
Inkjet printer | MicroFab Technologies, Inc. | jetlab4 xl-B | |
Isotopically tagged RDX | Cambridge Isotope Laboratories | CLM-3846-S | For internal analytical standard |
2 mL glass vial | Restek | 21140 /24670 | |
Methanol | Sigma Aldrich | 14262 | Chromasolv grade |
ETD wipe 1 | DSA Detection | DSW8055P | Ionscan 500 DT wipe |
ETD wipe 2 | DSA Detection | ST1318P | Itemiser DX wipe |
Ballistic nylon fabric | Seattle Fabrics | 1050 Denier Ballistics | |
Synthetic leather fabric | contact authors for sample |