ES2244296B1 - Sistema de medicion de fosforo y procedimiento asociado. - Google Patents
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Abstract
Sistema de medición de fósforo y procedimiento asociado, caracterizado porque está compuesto por una unidad lectora (3), que es básicamente un interfaz de adquisición de datos y control, junto con un ordenador personal (1). Este ordenador (1) ejecuta el procedimiento (100) para la generación, adquisición y análisis de las medidas de fósforo sobre una muestra (2).
Description
Sistema de medición de fósforo y procedimiento
asociado.
El sistema de medición de fósforo y
procedimiento asociado, tiene por objeto presentar un nuevo sistema
de medición de los niveles de fósforo presentes en una superficie
de muestra. La medida del nivel de fósforo se basa en la
adquisición y análisis de una señal óptica visible emitida por la
muestra tras incidir sobre ella una radiación ultravioleta.
Hasta el momento no se conoce ningún sistema de
medición óptica para la medida de fósforo en superficies de
muestra. Dentro del estado de la técnica actual si que se conocen
diversos sistemas de medición óptica de diversas magnitudes
físicas, como son la densidad, el color, la presencia, la
aceleración, la velocidad, etcétera, no obstante, la medición de la
presencia de un material como el fósforo en superficies de muestra
se ha realizado hasta el momento mediante típicas reacciones
químicas de catalización, midiendo posteriormente, fuera de línea,
la muestra ya catalizada. Por lo tanto, estas medidas químicas
presentan fuertes problemas cuando son necesarias medidas
instantáneas del nivel de fósforo o cuando es necesaria una medida
en línea de las muestras con presencia de fósforo.
Para paliar o en su caso eliminar todos los
problemas arriba planteados, se presenta el sistema de medición de
fósforo y procedimiento asociado, objeto de la presente patente de
invención.
El sistema consta de un interfaz de adquisición
de datos y control junto con un ordenador personal. Este ordenador
ejecuta el procedimiento para la generación, adquisición y análisis
de las medidas necesarias.
El ordenador se conecta a través de una tarjeta
de adquisición de datos en formato PCMCIA a una unidad de lectura
encargada de generar y detectar las señales ópticas, tanto
visibles, como ultravioleta. Para evitar las posibles variaciones
en la calidad (rugosidad, limpieza, etc.) de la superficie a
analizar, las medidas son relativas a la señal ultravioleta
incidente.
Esta unidad de lectura consta de los siguientes
elementos:
- \bullet
- Conversor DC-DC con salida de \pm12 V para alimentar los distintos elementos a partir de los +5V procedentes del PC. Incluye los elementos de filtrado necesarios para reducir el ruido de alimentación a menos de 10 mV.
- \bullet
- Generador de señal cuadrada de baja frecuencia. Aunque es programable y el PC puede ajustar su frecuencia, ésta se ha fijado a 25 KHz para realizar las medidas.
- \bullet
- Circuito de adaptación del LED de ultravioleta. Básicamente consiste en una fuente de corriente basada en un transistor de conmutación.
- \bullet
- LED de ultravioleta cuya emisión se dirige a un orificio en la parte inferior de la caja. La potencia emitida es de 3 mW y su longitud de onda está centrada en 370 nm, valor adecuado para producir la fosforescencia en el papel tratado.
- \bullet
- Fotodiodo de silicio con una respuesta en el espectro visible de 0,4 A/W. Además de detectar la señal emitida por el fósforo, también produce una corriente debida a la iluminación directa del LED por reflexión.
- \bullet
- Amplificador diferencial de la señal del fotodiodo. El uso de un amplificador diferencial mejora la inmunidad al ruido de alimentación. La salida del amplificador se aplica a un conversor AD incluido en la tarjeta de adquisición del PC.
El tiempo de respuesta del sistema electrónico y
optoelectrónico (\approx 10 \mus) es mucho menor que los tiempos
asociados a la fosforescencia (\approx 5 ms).
Una vez obtenidas las muestras, se realiza su
procesado para obtener un valor asociado a la cantidad de fósforo
depositada en el papel mediante el procedimiento que se describe a
continuación.
El procedimiento asociado comienza inicializando
los valores de frecuencia, número de muestras y velocidad de
muestreo, así como otras variables auxiliares. En segundo lugar se
adquieren 16 periodos sincronizados de la señal del fotodiodo. El
promedio de éstos, permite una reducción del nivel de ruido, así
como la reducción de interferencias de otras fuentes luminosas o
eléctricas. Una vez realizado el promedio y normalizado entre 0 y 1,
se ajusta el semiperiodo de bajada a una función suma de dos
funciones exponenciales:
v(t) =
a_{0} e^{-\tfrac{t}{\tau_{0}}} + a_{1}
e^{-\tfrac{t}{\tau_{1}}}
a_{0} +
a_{1} =
1
La condición para las amplitudes deriva de la
normalización de la medida. El ajuste se realiza por medio del
algoritmo de ajuste no lineal de
Levenberg-Mardquart, uno de los más eficientes, con
los siguientes valores iniciales:
a_{0} = 0,9
\hskip1cm\tau_{0} = 10 \mus
a_{1} = 0,1
\hskip1cm\tau_{1} = 5 ms
La primera componente se asocia a la señal
recibida por el fotodiodo desde el LED, mientras que la segunda se
corresponde con la fosforescencia. Haciéndolo en la forma
propuesta, disponemos de una referencia de la potencia emitida por
el LED y la reflejada en la muestra, reduciendo los factores que
podrían provocar errores en la medida, como la textura del soporte
de la muestra, la suciedad, variaciones en la potencia de emisión,
entre otros.
Una vez realizado el ajuste, se calcula el valor
de mérito como el cociente entre las dos amplitudes y se presenta
al usuario, tanto en valor numérico, como en una escala de colores.
Una vez realizada una medida, existe la posibilidad de guardar la
forma de onda para un análisis posterior. El formato utilizado es
un fichero ASCII separado con comas, que permite su importación a
otros programas de análisis.
Para complementar la descripción que se está
realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, una serie de
figuras en las cuales, con carácter ilustrativo y no limitativo, se
ha representado lo siguiente:
- Figura 1: Esquema general del sistema de
medición de fósforo.
- Figura 2: Esquema interno de la unidad de
lectura.
- Figura 3: Diagrama de bloques del
procedimiento asociado al sistema de medición de fósforo.
Como es posible ver en las figuras adjuntas, el
sistema de medición de fósforo y procedimiento asociado, objeto de
la presente patente de invención, está compuesto por una unidad
lectora (3), que es básicamente un interfaz de adquisición de datos
y control, junto con un ordenador personal (1). Este ordenador (1)
ejecuta el procedimiento (100) para la generación, adquisición y
análisis de las medidas necesarias.
El ordenador (1) se conecta a través de una
tarjeta de adquisición de datos en formato PCMCIA a una unidad de
lectura (3) encargada de generar y detectar las señales ópticas,
tanto visibles, como ultravioletas. Para evitar las posibles
variaciones en la calidad (rugosidad, limpieza, etc.) de la
superficie a analizar, las medidas son relativas a la señal
ultravioleta incidente.
Esta unidad de lectura (3) consta de un
conversor DC-DC (34) con salida de \pm12 V para
alimentar los distintos elementos a partir de los +5V procedentes
del ordenador personal (1). Incluye los elementos de filtrado
necesarios para reducir el ruido de alimentación a menos de 10 mV.
Además consta de un generador de señal cuadrada de baja frecuencia
(35), un circuito de adaptación del LED de ultravioleta (36) y el
LED de ultravioleta (37) cuya emisión se dirige a un orificio en la
parte inferior de la caja.
También consta la unidad lectora (3) de un
fotodiodo de silicio (33) el cual, además de detectar la señal
emitida por el fósforo presente en la muestra (2), también produce
una corriente debida a la iluminación directa del LED ultravioleta
(37) por reflexión. Conectado al fotodiodo de silicio (33) tenemos
un amplificador diferencial de la señal del fotodiodo (32). La
salida del amplificador (32), junto con las entradas y salidas
descritas anteriormente se encuentran conectadas con el ordenador
personal (1) mediante un puerto de entrada salida (31).
Una vez obtenidas los datos sobre la muestra
(2), se realiza su procesado para obtener un valor asociado a la
cantidad de fósforo depositada en la muestra (2) mediante el
procedimiento (100) que se describe a continuación.
El procedimiento asociado (100) comienza
inicializando los valores (101) de frecuencia, número de muestras y
velocidad de muestreo, así como otras variables auxiliares. En
segundo lugar se adquieren (102) 16 periodos sincronizados de la
señal del fotodiodo (33). El promedio de éstos y su normalización
entre 0 y 1 (103), permite una reducción del nivel de ruido, así
como la reducción de interferencias de otras fuentes luminosas o
eléctricas. Una vez realizado el promedio y normalizado entre 0 y 1
(103), se ajusta el semiperiodo de bajada a una función suma de dos
funciones exponenciales (104). El ajuste se realiza por medio del
algoritmo de ajuste no lineal de
Levenberg-Mardquart.
Una vez realizado el ajuste (104), se calcula el
valor de mérito (105) como el cociente entre las dos amplitudes y
se presenta al usuario (106), tanto en valor numérico, como en una
escala de colores. Una vez realizada una medida, existe la
posibilidad de guardar la forma de onda (107) para un análisis
posterior.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
de la presente invención, así como una forma de llevarla a la
práctica, solamente queda por añadir que dicha invención puede
sufrir ciertas variaciones en forma y materiales, siempre y cuando
dichas alteraciones no varíen sustancialmente las características
que se reivindican a continuación.
Claims (3)
1. Sistema de medición de fósforo y
procedimiento asociado, caracterizado porque está compuesto
por una unidad lectora (3), que es básicamente un interfaz de
adquisición de datos y control, junto con un ordenador personal
(1). Este ordenador (1) ejecuta el procedimiento (100) para la
generación, adquisición y análisis de las medidas de fósforo sobre
una muestra (2).
2. Sistema de medición de fósforo y
procedimiento asociado, según reivindicación primera
caracterizado porque la unidad lectora (3) está compuesta
por un conversor DC-DC (34) con salida de \pm12 V
para alimentar los distintos elementos a partir de los +5V
procedentes del ordenador personal (1). Además consta de un
generador de señal cuadrada de baja frecuencia (35), un circuito de
adaptación del LED de ultravioleta (36) y el LED de ultravioleta
(37). También consta la unidad lectora (3) de un fotodiodo de
silicio (33), el cual, además de detectar la señal emitida por la
muestra (2), también produce una corriente debida a la iluminación
directa del LED ultravioleta (37) por reflexión. Conectado al
fotodiodo de silicio (33) tenemos un amplificador diferencial de la
señal del fotodiodo (32). La salida del amplificador, junto con las
entradas y salidas descritas anteriormente se encuentran conectadas
con el ordenador personal (1) mediante un puerto de entrada salida
(31).
3. Sistema de medición de fósforo y
procedimiento asociado, caracterizado porque el
procedimiento (100) de adquisición de datos comienza inicializando
los valores (101) de frecuencia, número de muestras y velocidad de
muestreo, así como otras variables auxiliares. En segundo lugar se
adquieren (102) 16 periodos sincronizados de la señal del fotodiodo
(33). El promedio de éstos y su normalización entre 0 y 1 (103),
permite una reducción del nivel de ruido, así como la reducción de
interferencias de otras fuentes luminosas o eléctricas. Una vez
realizado el promedio y normalizado entre 0 y 1 (103), se ajusta el
semiperiodo de bajada a una función suma de dos funciones
exponenciales (104). El ajuste se realiza por medio del algoritmo
de ajuste no lineal de Levenberg-Mardquart. Una vez
realizado el ajuste (104), se calcula el valor de mérito (105) como
el cociente entre las dos amplitudes y se presenta al usuario
(106), tanto en valor numérico, como en una escala de colores. Una
vez realizada una medida, existe la posibilidad de guardar la forma
de onda (107) para un análisis posterior.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200302411A ES2244296B1 (es) | 2003-10-03 | 2003-10-03 | Sistema de medicion de fosforo y procedimiento asociado. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200302411A ES2244296B1 (es) | 2003-10-03 | 2003-10-03 | Sistema de medicion de fosforo y procedimiento asociado. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2244296A1 ES2244296A1 (es) | 2005-12-01 |
| ES2244296B1 true ES2244296B1 (es) | 2007-02-01 |
Family
ID=35453076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200302411A Expired - Fee Related ES2244296B1 (es) | 2003-10-03 | 2003-10-03 | Sistema de medicion de fosforo y procedimiento asociado. |
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| US5323010A (en) * | 1992-12-01 | 1994-06-21 | I.S.S. (Usa) Inc. | Time resolved optical array detectors and CCD cameras for frequency domain fluorometry and/or phosphorimetry |
| US6043506A (en) * | 1997-08-13 | 2000-03-28 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Multi parameter scanner |
| NL1017989C2 (nl) * | 2001-05-03 | 2002-11-05 | Univ Delft Tech | Werkwijze voor het uitvoeren van een assay, inrichting daarvoor, alsmede een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting. |
| CA2350871A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-15 | Jean-Joseph Max | Portable apparatus for detecting the transmittance and luminescence of a sample |
-
2003
- 2003-10-03 ES ES200302411A patent/ES2244296B1/es not_active Expired - Fee Related
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| ES2244296A1 (es) | 2005-12-01 |
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