ES2298954T3 - Aparato y metodo para analisis espectrofotometrico. - Google Patents
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Abstract
Un porta-muestras (6) para un aparato de análisis espectrofotométrico, comprendiendo dicho porta-muestras (6): una superficie de recepción de muestras (6a), con una primera región de transmisión de luz, y una superficie de contacto de muestras (6b), con una segunda región de transmisión de luz, en el que las superficies (6a; 6b) están conectadas para movimiento relativo entre una primera posición, en la que las superficies conectadas (6a; 6b) están separadas para permitir que se reciba una muestra en la primera región de transmisión de luz, y una segunda posición, en la que las regiones primera y segunda de transmisión de luz se mantienen en contacto íntimo con y comprimen la muestra recibida a la vez que son movibles para cambiar el espesor de la muestra entre las regiones de transmisión de luz para obtener diferentes longitudes de trayectoria ópticas a través de la muestra, y un controlador de espesor de muestras (14), que está dispuesto para controlar la distancia entre la superficie de recepción de muestras (6a) y la superficie de contacto de muestras (6b) en la segunda posición de modo que puede cambiarse un espesor de muestra entre las superficies (6a; 6b) para obtener al menos dos medidas de la muestra a diferentes longitudes de trayectoria ópticas a través de la muestra; caracterizado porque la superficie de contacto de muestras (6b) está conectado mediante bisagras a la superficie de recepción de muestras (6a).
Description
Aparato y método para análisis
espectrofotométrico.
La presente invención está relacionada a un
aparato y un método para análisis espectrofotométrico.
Es bien conocido proporcionar un
espectrofotómetro para la determinación cuantitativa y/o cualitativa
de substancias de interés en un material de muestra de ensayo,
particularmente una solución. Dicho espectrofotómetro detecta la
energía electro-magnética, normalmente la energía
óptica, en una o más longitudes de onda definidas después de su
interacción con una muestra de ensayo retenida en un
porta-muestras, tal como una celda o cubeta. Este
dispositivo de espectrofotómetro puede configurarse para trabajar en
uno o más de los modos bien conocidos de transmisión, reflectancia
o transreflectancia y puede, por ejemplo, comprender un elemento
monocromático de dispersión o puede, por ejemplo, ser configurado
como un interferómetro, tal como un interferómetro de Transformada
de Fourier.
Una muestra es convencionalmente vertida en una
celda o cubeta. Cuando se va a realizar una medida
espectrofotométrica sobre una longitud de trayectoria corta, tal
como para muestras con absorción grande para la longitud de onda
usada, la muestra puede necesitar ser bombeada dentro de la celda o
cubeta. Cuando se usa una longitud de trayectoria corta, la
longitud de trayectoria necesita ser estable y controlada con
precisión, debido a que una pequeña diferencia en la longitud de
trayectoria ahora representa un cambio porcentual mayor en la
longitud de trayectoria y por consiguiente afectará enormemente a
los resultados de la medida.
También se conoce a partir de, por ejemplo, el
documento US 5.602.647, proporcionar un espectrofotómetro óptico,
en el que un porta-muestras tiene una longitud de
trayectoria de óptica interna variable. En este espectrofotómetro
se varía la longitud de trayectoria para optimizar la intensidad
detectada de una longitud de onda particular. El espectrofotómetro
se configura para hacer la determinación cuantitativa y/o
cualitativa en base a la intensidad de radiación óptica transmitida
y los valores de la longitud de trayectoria óptica en las posiciones
de intensidad pico. En este espectrofotómetro, es muy importante
que la longitud de trayectoria variable pueda ser controlada con
precisión. Una longitud de trayectoria incorrecta usada para la
determinación cuantitativa resultará en un resultado incorrecto de
las medidas. Así, la variación de la longitud de trayectoria óptica
puede introducir fallos en los resultados, si la longitud de
trayectoria no se controla con precisión.
El documento US 6.628.382 describe otro aparato
para espectrofotometría sobre muestras líquidas extremadamente
pequeñas. El aparato comprende dos superficies de yunque. Una de las
superficies puede ser oscilada a bastante distancia de la otra, de
modo que las superficies puedan limpiarse fácilmente y una muestra
pueda aplicarse fácilmente. Se coloca una gota líquida sobre una
superficie, y la otra superficie se pone en contacto con la gota.
Después de esto, las superficies son separadas de modo que la
muestra se extrae en una columna. En esta posición, se realiza la
medida espectrofotométrica. Alternativamente pueden realizarse dos
medidas a dos longitudes de trayectoria diferentes. Esto es
adecuado cuando la exactitud de la diferencia de trayectoria para
una diferencia de trayectoria pequeña puede ser determinada mejor
que la trayectoria óptica completa absoluta. De acuerdo con el
documento US 6.628.382, la longitud de trayectoria óptica debe ser
aún controlada de forma muy precisa.
El documento GB 796.745 describe una cubeta de
absorción de longitud de trayectoria variable para líquidos con una
superficie de contacto de muestra y una superficie de recepción de
muestra que son relativamente deslizables para variar una longitud
de trayectoria óptica entre las dos superficies. El soporte de
deslizamiento es de una construcción relativamente compleja y por
tanto cara, y dispuesto para asegurar que las dos superficies
permanecen exactamente paralelas entre sí a medida que se varía la
longitud de trayectoria.
El documento US 5309213A describe una celda
óptica en forma de un volumen de muestra muy delgado afilado que se
inserta en un haz de luz. Esto permite que sea examinado un
intervalo de espesores de muestra moviendo lateralmente a lo largo
de la muestra la fuente y el aparato de detección.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo y método para análisis
espectrofotométrico, que permita una presentación simple de una
muestra al espectrofotómetro. Es otro objeto de la invención
proporcionar un espectrofotómetro que esté diseñado para realizar
medidas fácilmente a longitudes de trayectoria diferentes de una
muestra.
Estos y otros objetos de la invención se
consiguen al menos parcialmente por medio de un dispositivo de
acuerdo con la reivindicación 1 y un método de acuerdo con la
reivindicación 5.
Así, según un primer aspecto de la invención, se
proporciona un aparato para análisis espectrofotométrico. El
aparato comprende una superficie de recepción de muestras, con una
primera región de transmisión de luz, que se dispone para recibir
una muestra para ser analizada, y una superficie de contacto de
muestras, con una segunda región de transmisión de luz, que se
dispone junto con la superficie de recepción de muestras para su
movimiento relativo, de modo que se pueden llevar a una primera
posición relativa, donde las superficies están espaciadas
suficientemente separadas para permitir que la muestra sea colocada
en la superficie de recepción de muestras sin entrar en contacto
con la superficie de contacto de muestras, y una segunda posición
relativa, donde las regiones primera y segunda de transmisión de
luz hacen contacto con la muestra sobre la superficie de recepción
de muestras para efectuar una compresión de la muestra entre ellas.
El aparato además comprende un controlador del espesor de muestra,
que está dispuesto para controlar la distancia entre la superficie
de recepción de muestras y la superficie de contacto de muestras en
la segunda posición de la superficie de contacto de muestras, de
modo que puede cambiarse un espesor de muestra entre las superficies
para obtener al menos dos medidas de la muestra en diferentes
longitudes de trayectoria ópticas a través de la muestra.
Según el primer aspecto de la invención, puede
presentarse una superficie de recepción de muestras para permitir
el acceso a la superficie. Esto implica que una muestra puede
colocarse directamente sobre la superficie, sin la necesidad de
bombear la muestra en un porta-muestras. Esto es una
solución simple y barata, ya que no es necesario ningún sistema de
flujo con bombas y tubos asociados. Además, el acceso a las
superficies de recepción de muestras y de contacto de muestras
también proporciona una posibilidad de limpiar las superficies
fácilmente. Así, el mantenimiento del aparato es fácilmente
mantenido. Consecuentemente, la posibilidad de separar la
superficie de contacto de muestras de la superficie de recepción de
muestras, mientras las dos superficies permanecen físicamente
conectadas entre sí, hace al aparato de uso fácil.
El controlador de espesor de muestras fija la
longitud de trayectoria dentro de una muestra comprimida. Así, el
aparato permite que la longitud de trayectoria sea fijada
directamente en una posición donde las superficies de recepción de
muestras y de contacto de muestras sean ambas traídas en contacto
con la muestra. Esto hace al aparato simple de usar y el
controlador de espesor de muestra puede actuar instantáneamente para
fijar la longitud de trayectoria, cuando la superficie de contacto
de muestras se aproxima a la superficie de recepción de muestras.
Esto también implica que el controlador de espesor de muestras pueda
estar implementado en una construcción mecánica simple,
principalmente necesaria para mantener la superficie de recepción de
muestras y la superficie de contacto de muestras a diferentes
distancias entre sí.
Además, la invención se basa parcialmente en el
discernimiento que realizan dos medidas sobre una muestra con dos
longitudes de trayectoria diferentes que pueden usarse para
determinar contenidos de una muestra de una manera inteligente.
Empleando una relación de intensidades transmitidas a dos longitudes
de trayectoria diferentes a través de la muestra y realizando un
pre-procesamiento apropiado de está relación, tal
como una transformación normal estándar de variante (SNV) o una
corrección multiplicativa dispersa (MSC), no es necesario saber la
longitud de trayectoria exacta en las medidas. El espectro
pre-procesado no depende de la longitud de
trayectoria a la que fueron medidos los espectros. Este
discernimiento proporciona una posibilidad para determinar
contenidos incluso si las medidas no son realizadas a las longitudes
de trayectoria exactas propuestas. Por lo tanto, el aparato no
necesita controlar el espesor de la muestra de manera precisa para
las medidas a diferentes longitudes de trayectoria. Esto implica
que los requisitos sobre el controlador de espesor de muestras para
controlar el espesor de muestra no son extremos. Además, esto
permite que el controlador de espesor de muestras cambie las
longitudes de trayectoria dentro de una muestra comprimida con una
longitud de trayectoria pequeña, aún cuando una inexactitud en la
longitud de trayectoria fijada pudiera dar un error relativo
grande.
Según la invención, la superficie de contacto de
muestras se conecta mediante bisagras a la superficie de recepción
de muestras. Esto implica que la superficie de contacto de muestras
puede moverse fácilmente entre las posiciones primera y segunda. La
superficie de contacto de muestras puede ser manipulada manualmente
para hacer girar la superficie de contacto de muestras alrededor de
la bisagra para mover la superficie. También, debido a que el
controlador de espesor de muestras no necesita fijar con extrema
precisión la longitud de trayectoria a través de la muestra es
irrelevante que la superficie de contacto de muestras no se mueva en
una dirección a lo largo de una normal a las superficies.
El controlador de espesor de muestras puede
comprender un saliente que se extiende desde una de la superficie
de recepción de muestras o la superficie de contacto de muestras, en
donde la distancia entre la superficie de recepción de muestras y
la superficie de contacto de muestras está controlada por la
distancia del saliente que se extiende desde la superficie. El
saliente mantendrá así a la superficie de contacto de muestras a una
cierta distancia lejos de la superficie de recepción de muestras,
siendo controlada esta distancia por la extensión del saliente
desde una superficie. El controlador de espesor de muestras puede
comprender adicionalmente un motor para controlar la distancia del
saliente que se extiende desde la superficie.
El controlador de espesor de muestras puede
estar dispuesto para controlar la disminución de la superficie de
contacto de muestras hacia la segunda posición, de modo que la
superficie de contacto de muestras es llevada lentamente hacia la
segunda posición. Esto asegura que la superficie completa de
contacto de muestras puede entrar en contacto con la muestra. Por
ejemplo, si la muestra es líquida, la superficie completa de
contacto de muestras pueda estar humedecida por la superficie de
contacto de muestras que lentamente hace contacto con la muestra.
Además, la superficie de contacto de muestras puede ser llevada
manualmente hacia la segunda posición, mientras que el controlador
del espesor de muestras controla la disminución final de la
superficie de contacto de muestras.
\newpage
El controlador de espesor de muestras puede
estar dispuesto para cambiar el espesor de la muestra en un rango
de 10-50 \mum, preferentemente
15-45 \mum. Esto es conveniente para las medidas
que se realizan sobre muestras altamente absorbentes. La invención
es especialmente conveniente para uso en medidas sobre dichas
longitudes de trayectoria cortas, debido a que tradicionalmente
estas longitudes de trayectoria han sido proporcionadas por cubetas
complejas con exactitud extrema en la longitud de trayectoria
proporcionada. Estas cubetas han sido asociadas con bombas para
presentar una muestra en la cubeta. Así, la invención proporciona un
aparato mucho más simple y más barato para realizar medidas sobre
tales longitudes de trayectorias cortas.
El aparato puede además comprender una unidad
aritmética, que está dispuesta para recibir la información de
salida desde por lo menos dos medidas en las diferentes longitudes
de trayectoria y que está adaptada para calcular un valor
dependiente de la relación de la información de salida recibida en
las dos longitudes de trayectoria para una misma longitud de onda
usada en las medidas y para generar de allí, una o ambas de una
indicación cuantitativa y cualitativa de una sustancia de interés
dentro de la muestra.
Dividiendo las intensidades de luz detectadas de
la misma longitud de onda después que han atravesado dos
trayectorias diferentes a través de la misma muestra se elimina la
intensidad relacionada a inestabilidades. Esto implica que las
medidas no son afectadas por la tendencia de intensidad temporal
aleatoria en el espectrofotómetro, que puede ser causada por las
condiciones de operación inestables, tales como variaciones en la
temperatura del instrumento. La eliminación de la intensidad
relacionada a inestabilidades implica que no existe necesidad de
realizar regularmente medidas en una muestra de calibración para el
llamado "ajuste de cero" del espectrofotómetro.
Es más, como se describió anteriormente,
disponiendo la unidad aritmética para realizar los cálculos de la
relación, variaciones en las longitudes de trayectoria a través de
la muestra no afectarán a los resultados de la medida.
Un segundo aspecto de la invención proporciona
un método para el análisis espectrofotométrico de una muestra. El
método comprende colocar la muestra en una superficie de recepción
de muestras y descender una superficie de contacto de muestras en
relación a la superficie de recepción de muestras, de modo que se
lleva a una posición, donde la superficie de contacto de muestras
hace contacto con la muestra colocada sobre la superficie de
recepción de muestras y comprime la muestra entre la superficie de
recepción de muestras y la superficie de contacto de muestras. El
método además comprende controlar una primera longitud de
trayectoria a través de la muestra en la muestra comprimida,
realizar una primera medida sobre la muestra con la primera longitud
de trayectoria, cambiar la longitud de trayectoria a través de la
muestra en la muestra comprimida a una segunda longitud de
trayectoria, y realizar una segunda medida en la muestra con la
segunda longitud de trayectoria.
El método proporciona un método de uso fácil de
realizar análisis espectrofotométrico, en donde una muestra puede
presentarse de una manera simple al espectrofotómetro y la longitud
de trayectoria de la muestra se controla fácilmente.
Se genera una indicación cuantitativa y/o
cualitativa de una sustancia de interés dentro de la muestra,
dependiendo de una relación de las intensidades dependientes de la
primera y la segunda longitudes de onda. El descenso de la
superficie de contacto de muestras en relación con la superficie de
recepción de muestras se consigue moviendo a pivote la superficie de
contacto de muestras que está conectada mediante bisagras a la
superficie de recepción de muestras.
La invención se describirá con más detalle ahora
por medio de ejemplos con referencia a los dibujos que se
acompañan.
La figura 1, es una vista esquemática de los
componentes de un aparato para análisis espectrofotométrico según
una realización de la invención.
La figura 2, es una vista en perspectiva de un
porta-muestras del aparato de la figura 1, que
ilustra una superficie de contacto de muestras que se espacia aparte
de una superficie de recepción de muestras para permitir aplicar una
muestra en la superficie de recepción de muestras.
La figura 3, es una vista lateral del
porta-muestras que ilustra la superficie de contacto
de muestras que se pone en contacto con la muestra para realizar las
medidas espectrofotométricas.
La figura 4, es una vista en planta de la
superficie de recepción de muestras que ilustra los salientes para
controlar la distancia entre la superficie de recepción de muestras
y la superficie de contacto de muestras.
Refiriéndose ahora a la figura 1, un
espectrofotómetro 2 según una realización de la invención, será
ahora descrito. El espectrofotómetro 2 comprende un alojamiento 4,
en el que están dispuestas todas las partes del espectrofotómetro
2. Así, todos los componentes ópticos del espectrofotómetro 2 están
dispuestos dentro del alojamiento 4. El alojamiento 4 protege los
componentes ópticos e impide que el montaje óptico llegue a estar
deformado.
El espectrofotómetro 2 tiene una pantalla (no
mostrada) para presentar los resultados a un usuario. El
espectrofotómetro también tiene un porta-muestras 6,
que proporciona presentar una muestra al espectrofotómetro 2 de una
manera simple.
Ahora, se explicará el montaje óptico del
espectrofotómetro 2. El espectrofotómetro 2 comprende un
porta-muestras 6; una fuente de luz policromática
8, una disposición de detección 10; una unidad aritmética 12 y una
unidad de control 14a de un controlador de espesor de muestras 14
para fijar un espesor de muestra. En el presente ejemplo la fuente
8, el porta-muestras 6 y la disposición de detección
10 están dispuestos relativamente para que la luz de uso desde la
fuente 8 pase a lo largo de un eje óptico 16 para ser transmitida a
través de superficies opuestas 6a, 6b del
porta-muestras 6 antes de ser detectada por la
disposición de detección 10. Puede proporcionarse óptica de enfoque
18, mostrada aquí como un par de lentes, y emplearse de una manera
conocida para formar la forma del haz de luz deseado desde la
fuente 8, a través del porta-muestras 6 y hacia la
disposición de detección 10.
El porta-muestras 6 de la
presente realización se configura con las superficies opuestas 6a,
6b en una dirección a lo largo del eje óptico 16 formado como un
todo o parte del material transmisor de luz y siendo movibles entre
sí, como se describirá con más detalle a continuación. La unidad de
control 14a está conectada de forma operativa a una o ambas
superficies opuestas 6a, 6b, para ejercer una fuerza allí, para
cambiar su separación relativa y por tanto la longitud de
trayectoria óptica a través de la celda de muestra 6.
La fuente de luz policromática 8 está
configurada aquí para generar y emitir simultáneamente todas las
longitudes de onda específicas de interés. Según una realización,
la fuente de luz policromática 8 está dispuesta para emitir
radiación infrarroja. Para complementar esto, la disposición de
detección 10 está aquí comprendida de un espectrómetro 10a y un
foto-detector asociado 10b. Estos elementos 10a, 10b
están mutuamente configurados de una manera conocida, de modo que
son capaces de generar un espectro de transmisión dependiente de la
longitud de onda del material de muestra dentro de la celda de
muestra 6.
La unidad aritmética 12 está conectada de forma
operativa a una salida de información del
foto-detector 10b. La unidad aritmética 12 se
configura para recibir y preferentemente para almacenar un espectro
de transmisión así generado en una pluralidad, siendo
preferentemente al menos dos, de separaciones diferentes de las dos
superficies 6a, 6b. La unidad 12 puede configurarse para almacenar
los espectros como se indica por una salida de información de la
unidad 12 y puede comprender una pluralidad de unidades separadas
sino interconectadas en vez de una única unidad funcional 12 que se
ilustra en la presente realización.
En funcionamiento la unidad aritmética 12 de la
presente realización registra los datos espectrales de la
disposición de detección 10 que corresponde a una primera separación
de las superficies 6a, 6b. El controlador de espesor de muestras 14
es entonces accionado para cambiar la separación entre las
superficies 6a, 6b y la unidad aritmética 12 registra los datos
espectrales de la disposición de detección 10 que corresponden a
una segunda, diferente, separación de las superficies 6a, 6b. De
esta manera, los valores de intensidades para la luz de la fuente
policromática 8 que se transmite a través del material de muestra,
indexados a sus longitudes de onda, están disponibles a la unidad
aritmética 12 para al menos dos trayectorias ópticas diferentes a
través del material de muestra. La unidad aritmética 12 se configura
para hacer una determinación cuantitativa o cualitativa de la
presencia de una sustancia de interés dentro del material de muestra
basado en los cálculos de la relación de los valores de intensidad
así obtenidos en las mismas longitudes de onda para cada una de las
dos longitudes de trayectoria diferentes. La unidad 12 además se
configura para entregar a continuación una indicación de la
determinación realizada así. Por ejemplo, esto puede estar en forma
de una medida cuantitativa de la sustancia de interés o puede ser,
por ejemplo una indicación cualitativa de la presencia de la
sustancia de interés dentro de la muestra.
Más específicamente la unidad aritmética 12 se
configura para hacer uso de la metodología encapsulada por medio de
las siguientes ecuaciones cuando se lleva a cabo las
determinaciones:
La intensidad de luz de longitud de onda
\lambda, (I_{\lambda}) que se recibe en el detector 10b después
de atravesar una longitud de trayectoria b_{1} a través de una
muestra con un coeficiente de absorción a_{\lambda}, (incluye
tanto el coeficiente de absorción de la muestra como del porta) y
conteniendo una concentración, C, de una sustancia de interés que
puede expresarse según la ecuación conocida:
(1)I_{1\lambda} = I_{0\lambda} \
exp(a_{\lambda} \cdot C \cdot
b_{1})
donde I_{0\lambda} es la
intensidad de la luz de longitud de onda \lambda incidente en la
superficie 6a del porta
6.
De forma similar para una longitud de
trayectoria más corta b_{2}, la intensidad recibida por el
detector 10b a la misma longitud de onda \lambda puede expresarse
como:
(2)I_{2\lambda} = I_{0\lambda} \
exp(a_{\lambda} \cdot C \cdot
b_{2})
Usando estas dos ecuaciones (1) y (2) que
representan las intensidades determinadas, la absorbancia
A_{\lambda} dependiente de la longitud de onda puede expresarse
como:
(3)A_{\lambda}
= log(I_{2\lambda} \ / \ I_{1\lambda}) = a_{\lambda} \cdot C
\cdot (b_{1} -
b_{2})
Por lo tanto, en una configuración más simple la
unidad aritmética 12 puede configurarse para determinar la
concentración C de la ecuación (3) y de un conocimiento de las dos
longitudes de trayectoria b_{1} y b_{2} (por lo menos su
diferencia); las intensidades detectadas asociadas I_{1\lambda} e
I_{2\lambda}, y el valor del coeficiente de absorción
a_{\lambda}, a la(s) lon-
gitud(es) de onda(s), \lambda, de interés.
gitud(es) de onda(s), \lambda, de interés.
Sin embargo, más normalmente, la ciencia de
quimiomimétrica puede aplicarse al problema de una manera
generalmente conocida, por medio del que se emplea el análisis
estadístico multivariable para producir un algoritmo de
calibración, que establece una correlación de la absorbancia
\lambda, a la concentración, C, de una sustancia de interés. Como
es bien conocido, esto implica el uso de un conjunto de muestras de
calibración o de "capacitación", que se seleccionan
preferentemente para abarcar el rango completo de concentraciones y
sustancias probables para ser de interés. Se ha comprendido que
realizando un pre-proceso adecuado de la relación en
la ecuación (3), tal como una transformada variante estándar
normal, no es necesario conocer la longitud de trayectoria exacta
en las medidas. El espectro pre-procesado usando la
transformada variante estándar normal no depende de la longitud de
trayectoria en la que los espectros fueron medidos. Por lo tanto, se
apreciará que de esta manera la trayectoria óptica real o la
diferencia de trayectoria para cualquier muestra de ensayo no
necesitan ser conocidas para que la unidad aritmética 12 haga una
predicción con respecto a una o más sustancias de interés.
Refiriéndose ahora a las figuras 2 a 4, será
descrito en más detalle el porta-muestras 6 del
espectrofotómetro 2.
El porta-muestras 6 comprende de
una superficie de recepción de muestras 6a y una superficie de
contacto de muestras 6b. Estas dos superficies 6a, 6b son movibles
entre sí. La superficie de contacto de muestras 6b constituye una
cara de una tapa 22, que está conectada mediante bisagras a un fondo
20. La superficie de recepción de muestras 6a constituye una cara
del fondo 20. Al menos una porción de las superficies 6a, 6b que
hace contacto con una muestra se forma de un material que transmite
luz, proporcionando ventanas para permitir a la luz entrar y salir
de la muestra. La luz emitida por la fuente 8 se dirige a través de
una de las ventanas de la superficie y la luz transmitida a través
de la muestra y la otra ventana de la superficie, se dirige al
detector 10. La fuente 8 o el detector 10 se dispone dentro de la
tapa 22 solamente para exigir los acoplamientos electrónicos en la
tapa 22 y evitar el acoplamiento de la trayectoria óptica en o fuera
de la tapa 22.
La tapa 22 gira sobre la bisagra para cambiar
entre un estado abierto y cerrado del porta-muestras
6. La tapa 22 puede maniobrarse manualmente entre los estados
abiertos y cerrados agarrando la parte exterior de la tapa 22 más
alejada de la bisagra. El porta-muestras 6 se
muestra en la figura 2 en su estado abierto. Como puede verse, la
superficie de recepción de muestras 6a y la superficie de contacto
de muestras 6b están separadas en este estado abierto, en donde la
tapa 22 se ha abierto aproximadamente 90º. Esto implica que a un
usuario se le proporciona el acceso a las superficies 6a, 6b, de
modo que las superficies 6a, 6b pueden limpiarse fácilmente.
Además, una muestra puede aplicarse fácilmente a la superficie de
recepción de muestras 6a. Típicamente, se aplica una muestra en
forma de un material líquido o viscoso.
Cuando se ha aplicado una muestra a la
superficie de recepción de muestras 6a, la tapa 22 está cerrada. La
tapa 22 puede cerrarse manualmente. Cuando la tapa 22 está cerca del
fondo 20, hará contacto con un saliente ajustable 14b, que controla
la separación de las superficies 6a, 6b. El saliente 14b puede
extenderse inicialmente lo suficiente para impedir que la
superficie de contacto de muestras 6b haga contacto con la muestra.
Esto implica que el usuario no llevará la superficie de contacto de
muestras 6b en contacto con la muestra, con lo que el contacto
puede controlarse con precisión. Cuando la superficie de contacto de
muestras 6b contacta con el saliente 14b, la unidad de control 14a
controlará que la distancia que el saliente 14b se extiende del
fondo 20 para ajustar la separación de la superficie de contacto de
muestras 6b de la superficie de recepción de muestras 6a. De esta
manera, la superficie de contacto de muestras 6b puede ser
descendida lentamente hacia la superficie de recepción de muestras
6a, de modo que la muestra aplicada sobre la superficie de recepción
de muestras 6a permite humedecer la ventana óptica completa sobre
la superficie de contacto de muestras 6b. En la figura 3, el
porta-muestras 6 se muestra en su estado
cerrado.
Ahora, cuando la muestra se comprime y ambas
superficies 6a, 6b están en contacto con la muestra, puede
realizarse una medida espectrofotométrica. El controlador de
espesor de muestras 14 fija una primera distancia entre las
superficies 6a, 6b para proporcionar una primera longitud de
trayectoria a través de la muestra. Después de que se ha realizado
una primera medida espectrofotométrica, el controlador de espesor de
muestras 14 fija una segunda distancia entre las superficies 6a, 6b
para proporcionar una segunda longitud de trayectoria a través de
la muestra, y se realiza una segunda medida espectrofotométrica. El
controlador de espesor de muestras 14 fija las distancias ajustando
la distancia que el saliente ajustable 14b sale del fondo 20. Para
una medida usando radiación infrarroja, se puede fijar la primera
distancia a aproximadamente 40 \mum y se puede fijar la segunda
distancia a aproximadamente 15 \mum.
Como se muestra en la figura 4, el saliente
ajustable 14b, se extiende desde una porción del fondo 20 a un
borde más lejano de la bisagra. El saliente ajustable 14b puede ser
un tornillo o una tapa y la extensión del saliente ajustable 14b,
puede controlarse por medio de un motor (no mostrado). El motor se
engrana con el saliente 14b para fijar la posición del saliente
14b. La unidad de control 14a controla el motor para fijar la
extensión apropiada del saliente 14b del fondo 20.
El espectrofotómetro descrito anteriormente es
adecuado para el análisis de líquidos, tal como bebidas, aceites
comestibles o similares. El espectrofotómetro también puede usarse
para el análisis de sustancias viscosas o
semi-fluidas, tales como los yogures, cremas agrias
y similares.
Debe enfatizarse, que las realizaciones
preferidas descritas aquí, de ninguna manera limitan y que son
posibles realizaciones alternativas dentro del alcance de protección
definido por las reivindicaciones adjuntas.
Como una alternativa adicional, el
porta-muestras 6 puede estar dispuesto como una
unidad desmontable, que puede desmontarse completamente del
espectrofotómetro 2 aplicando una muestra a la superficie de
recepción de muestras 6a. El porta-muestras 6 puede
encajarse entonces al espectrofotómetro 2 para guiar la luz a través
de la muestra. La fuente 8 y el detector 10 no se colocan
preferentemente en la unidad desmontable, de modo que la luz se
guía principalmente en el porta-muestras 6 hacia la
muestra y fuera del porta-muestras 6 hacia el
detector 10. El porta-muestras 6 y el
espectrofotómetro 2 comprenden mutuamente medios de engranaje, tales
como salientes y los correspondientes rebajes. Esto implica que la
posición relativa entre el porta-muestras 6 y el
espectrofotómetro 2 puede ser bien definida para asegurar que la
trayectoria óptica a través del porta-muestras 6
cumple con la trayectoria óptica del espectrofotómetro 2.
Se apreciará que el controlador de espesor de
muestras 14 puede configurarse para funcionar de una manera tal
para proporcionar tres o más separaciones diferentes de las dos
superficies 6a, 6b, en que los espectros serán registrados y
guardados por la unidad aritmética 12. En tal caso, la unidad
aritmética 12 puede configurarse ventajosamente para derivar una
pluralidad de valores indicativos de la sustancia de interés en una
misma muestra de los valores de intensidad obtenidos a diferentes
pares de longitudes de trayectoria y usando la ecuación (3) o los
quimiomimétricos descritos anteriormente. Esta pluralidad de valores
así derivados puede combinarse simplemente para proporcionar un
valor promedio, que indica cuantitativamente la presencia de la
sustancia de interés, o puede combinarse, tal como, promediando
apropiadamente cada valor, para proporcionar una indicación
cuantitativa de este tipo.
Se apreciará por aquellos expertos en la
técnica, que el porta-muestras 6 puede incorporarse
en otras disposiciones de espectrofotómetro, tal como en una
trayectoria óptica de un brazo de una conocida disposición de
espectrofotómetro de Infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR),
sin salirse de la invención como se reivindica.
Se apreciará además que puede emplearse
radiación en muchas regiones de longitud de onda diferente, tal como
luz ultra-violeta, visible, infrarroja cercano o
infrarroja o cualquier combinación de las mismas.
Claims (6)
1. Un porta-muestras (6) para un
aparato de análisis espectrofotométrico, comprendiendo dicho
porta-muestras
(6):
(6):
una superficie de recepción de muestras (6a),
con una primera región de transmisión de luz, y una superficie de
contacto de muestras (6b), con una segunda región de transmisión de
luz, en el que las superficies (6a; 6b) están conectadas para
movimiento relativo entre una primera posición, en la que las
superficies conectadas (6a; 6b) están separadas para permitir que se
reciba una muestra en la primera región de transmisión de luz, y una
segunda posición, en la que las regiones primera y segunda de
transmisión de luz se mantienen en contacto íntimo con y comprimen
la muestra recibida a la vez que son movibles para cambiar el
espesor de la muestra entre las regiones de transmisión de luz para
obtener diferentes longitudes de trayectoria ópticas a través de la
muestra, y
un controlador de espesor de muestras (14), que
está dispuesto para controlar la distancia entre la superficie de
recepción de muestras (6a) y la superficie de contacto de muestras
(6b) en la segunda posición de modo que puede cambiarse un espesor
de muestra entre las superficies (6a; 6b) para obtener al menos dos
medidas de la muestra a diferentes longitudes de trayectoria ópticas
a través de la muestra;
caracterizado porque la superficie de
contacto de muestras (6b) está conectado mediante bisagras a la
superficie de recepción de muestras (6a).
2. Un porta-muestras (6) según
la reivindicación 1, en el controlador de espesor de muestras (14)
comprende un saliente ajustable (14b), que se extiende desde una de
la superficie de recepción de muestras (6a) o la superficie de
contacto de muestras (6b), por lo que en la segunda posición la
distancia entre la superficie de recepción de muestras (6a) y la
superficie de contacto de muestras (6b) se controla ajustando la
distancia del saliente (14b) que se extiende desde la superficie
asociada (6a; 6b).
3. Un porta-muestras (6) según
la reivindicación 2, en el que el controlador de espesor de muestras
(14) además comprende una unidad de control (14a) para controlar la
distancia del saliente (14b) que se extiende desde la superficie
asociada (6a; 6b).
4. Un porta-muestras de acuerdo
con la reivindicación 3, en el que el controlador de espesor de
muestras (14) está dispuesto para controlar el movimiento de la
superficie de contacto de muestras (6b) hacia la segunda posición de
modo que la superficie de contacto de muestras (6b) se lleva
lentamente hacia la segunda posición.
5. Un método para análisis espectrofotométrico
de una muestra, comprendiendo dicho método:
colocar la muestra en una superficie de
recepción de muestras (6a) de un porta-muestras (6)
según cualquier reivindicación precedente,
descender una superficie de contacto de muestras
(6b) con relación a la superficie de recepción de muestras (6a) de
modo que se lleva a una posición, en donde la superficie de contacto
de muestras (6b) hace contacto con la muestra colocada sobre la
superficie de recepción de muestras (6a) para comprimir la muestra
entre la superficie de recepción de muestras (6a) y la superficie de
contacto de muestras (6b), controlando una primera longitud de
trayectoria a través de la muestra,
realizar una primera medida sobre la muestra con
la primera longitud de trayectoria para determinar la intensidad de
la luz que atraviesa la primera longitud de trayectoria dependiente
de una primera longitud de onda,
cambiar la longitud de trayectoria a través de
la muestra comprimida a una segunda longitud de trayectoria,
realizar una segunda medida sobre la muestra con
la segunda longitud de trayectoria para determinar la intensidad de
la luz que atraviesa la segunda longitud de trayectoria dependiente
de una segunda longitud de onda, y
generar una o ambas de una indicación
cuantitativa y una indicación cualitativa de una sustancia de
interés en la muestra dependiente de una relación de las
intensidades dependientes de la primera y la segunda longitudes
de
onda;
onda;
caracterizado porque el descenso de la
superficie de contacto de muestras (6b) en relación con la
superficie de recepción de muestras (6a) se consigue mediante
movimiento a pivote de la superficie de contacto de muestras (6b)
que se conecta mediante bisagras a la superficies de recepción de
muestras (6a).
6. Un aparato (2) para análisis
espectrofotométrico, comprendiendo dicho aparato una disposición de
detección (10) capaz de ser acoplada ópticamente de forma interna a
un porta-muestras (6) para realizar análisis
espectrofotométrico de una muestra mantenida en él;
caracterizado porque el porta-muestras (6) es
un porta-muestras según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4 y porque el aparato (2) además
comprende una unidad aritmética (12) que está adaptada para recibir
información de salida de al menos dos medidas realizadas a
diferentes longitudes de trayectoria óptica y cuya unidad aritmética
(12) está además adaptada para calcular un valor dependiente de la
relación de información de salida recibida en las dos longitudes de
trayectoria para una misma longitud de onda y para generar una o
ambas de una indicación cuantitativa y una indicación cualitativa de
una sustancia de interés en la muestra.
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