ES2891923T3 - Dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de un fluido de muestra, aparato y procedimiento para el análisis colorimétrico de un fluido de muestra - Google Patents
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Abstract
Aparato (100) para el análisis colorimétrico de un fluido de muestra, que comprende: un dispositivo electrónico (1) que comprende: - un alojamiento (2) para dicho fluido de muestra; - una pluralidad de fuentes de luz LED (4) que emiten radiaciones de varias longitudes de onda, que oscilan entre 100 nm y 10 μm; - una unidad de accionamiento para controlar dichas fuentes de luz LED (4); - un haz de fibras ópticas (6) dispuesto de manera que reciba como entrada la radiación luminosa emitida por las fuentes de luz LED (4) y la transmita hacia dicho alojamiento (2); y un instrumento de medición (20) para medir la intensidad luminosa y que está situado aguas abajo del alojamiento (2) con respecto al trayecto de la radiación luminosa, caracterizado porque dicho dispositivo optoelectrónico (1) comprende, además: - una guía de luz (7) situada aguas arriba de dicho alojamiento (2) con respecto al trayecto de la radiación luminosa procedente de las fuentes de luz LED (4), dicho haz de fibras ópticas (6) se interpone entre las fuentes de luz LED (4) y dicha guía de luz (7), mezclando dicha guía de luz (7) los diversos componentes espectrales provenientes de las fuentes de luz LED (4) y suministrando un rayo uniforme como salida hacia dicho alojamiento (2); - una pluralidad de microlentes (14) obtenidas en una sección de entrada (7a) de dicha guía de luz (7), recibiendo cada una de dichas microlentes (14) radiación de una de dichas fibras ópticas (6) en el haz.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de un fluido de muestra, aparato y procedimiento para el análisis colorimétrico de un fluido de muestra
El objetivo de la presente invención es un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, un aparato y procedimiento para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido.
El uso de la colorimetría para el análisis de compuestos es conocido en los campos alimentario, biomédico, farmacéutico y medioambiental.
Más allá de los instrumentos estructuralmente complejos y engorrosos, como los espectrofotómetros que usan lámparas halógenas o de deuterio, en este caso nos centramos en los colorímetros, es decir, instrumentos portátiles y compactos para medir la absorción de radiación luminosa por la muestra (coloreada) que se examina. Para maximizar la absorción de la radiación luminosa, se selecciona el intervalo de longitud de onda de manera que corresponda a la región de máxima absorción del espectro de la molécula o muestra a analizar.
Los elementos esenciales de un colorímetro portátil consisten en:
- una fuente de luz LED; y
- un alojamiento para el tubo de ensayo que contiene la muestra a analizar;
- un fotodiodo o fotodetector.
Para realizar una pluralidad de análisis, se debe replicar este sistema básico, es decir, se dispone una batería de LED, una pluralidad de alojamientos y los correspondientes fotodiodos o fotodetectores. De hecho, típicamente un máximo de dos longitudes de onda medibles corresponde a cada alojamiento.
Normalmente se utilizan filtros aguas arriba o aguas abajo de los alojamientos para seleccionar las longitudes de onda y/o lentes para colimar los rayos.
Uno de los límites de los colorímetros de análisis múltiple portátiles conocidos actualmente radica en el aumento del número de alojamientos cuando se necesita cubrir una pluralidad de longitudes de onda (un número de lecturas), lo que provoca un aumento evidente de las dimensiones y costes globales.
Además, la mayoría de los colorímetros portátiles de análisis múltiple actualmente conocidos se configuran en la etapa de producción, sin permitir ninguna actualización o mejora futura de las funciones proporcionadas inicialmente. Dado que la energía se suministra a través de la red eléctrica, la portabilidad de estos instrumentos también es limitada.
Se ha desarrollado una solución más versátil, divulgada en la patente del Reino Unido núm. GB 2.497.750. Esta solución emplea un dispositivo móvil (por ejemplo, un teléfono inteligente), que adquiere imágenes de las muestras por medio de una cámara y realiza el procedimiento relativo utilizando el software cargado en este.
Sin embargo, esta solución también cuenta con una pluralidad de alojamientos en los que hay que disponer la muestra a analizar (de acuerdo con el tipo de análisis).
Otros ejemplos de dispositivos colorimétricos se describen en el documento de patente US 6.741.875 B1 o en el documento de patente US 2.004/0157.341 A1). El primer documento describe un rayo de irradiación con diferentes componentes espectrales transmitido a través de un haz de fibras ópticas a un dispositivo de mezcla y luego a la muestra. El segundo documento describe el uso de una guía de luz para crear una distribución de iluminación uniforme del rayo luminoso de múltiples longitudes de onda en la muestra.
En este contexto, la tarea técnica en la que se basa la presente invención es ofrecer un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, y un aparato y procedimiento para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido que elimine los inconvenientes de la técnica anterior citados anteriormente. En particular, un objetivo de la presente invención es ofrecer un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido que sea más compacto que las soluciones de la técnica anterior, garantizando al mismo tiempo la posibilidad de realizar una pluralidad de análisis.
Otro objetivo de la presente invención es ofrecer un aparato para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, cuyas funciones pueden ser fácilmente actualizadas, incluso por usuarios inexpertos.
Otro objetivo de la presente invención es poner a disposición un procedimiento para realizar el análisis colorimétrico de una muestra de fluido que se pueda llevar a cabo en cualquier lugar (no necesariamente en laboratorios clínicos) incluso por usuarios inexpertos.
La tarea técnica definida y los objetivos especificados se logran sustancialmente mediante un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, que comprende:
- un alojamiento para la muestra;
- una pluralidad de fuentes de luz LED que emiten radiación de varias longitudes de onda, que oscilan entre 100 nm y 2 pm;
- una unidad de accionamiento para controlar dichas fuentes de luz LED;
- un haz de fibras ópticas dispuesto de manera que reciba como entrada la radiación luminosa emitida por las fuentes de luz LED y la transmita hacia el alojamiento.
El dispositivo optoelectrónico comprende una guía de luz situada aguas arriba del alojamiento con respecto a la trayectoria de la radiación luminosa procedente de las fuentes de luz LED. El haz de fibras ópticas se interpone entre las fuentes de luz LED y la guía de luz. La guía de luz mezcla los diversos componentes espectrales provenientes de las fuentes de luz LED y suministra un haz uniforme como salida hacia el alojamiento.
En una realización, el dispositivo optoelectrónico comprende una primera lente para colimar la radiación luminosa, que se interpone entre la guía de luz y el alojamiento para la muestra.
El dispositivo comprende una pluralidad de microlentes en una sección de entrada de la guía de luz. Las microlentes reciben radiación de las fibras ópticas del haz.
En una realización, la guía de luz tiene la forma de un prisma que tiene una primera base orientada hacia el haz de fibras ópticas para recibir la radiación luminosa como entrada, y una segunda base orientada hacia el alojamiento de la muestra para enviar la radiación luminosa uniforme a este último.
La guía de luz está hecha preferentemente de silicona o polimetilmetacrilato o policarbonato o vidrio.
Preferentemente, las fibras ópticas están hechas de polimetilmetacrilato o sílice o vidrio blando.
La tarea técnica definida y los objetivos especificados se logran sustancialmente mediante un aparato optoelectrónico para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, que comprende:
- el dispositivo optoelectrónico propuesto en la presente memoria;
- un instrumento de medida para medir la intensidad luminosa, situado aguas abajo del alojamiento con respecto a la trayectoria de la radiación luminosa.
Por ejemplo, el instrumento de medición consiste en un dispositivo móvil que tiene un sensor óptico.
Alternativamente, el instrumento de medición es un microespectrómetro.
En una realización, el aparato comprende una fibra óptica adicional interpuesta entre el alojamiento y el instrumento de medición. Preferentemente, el aparato comprende una segunda lente interpuesta entre el alojamiento para la muestra y la fibra óptica adicional.
La tarea técnica definida y los objetivos especificados se logran sustancialmente mediante un procedimiento para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido que emplea el dispositivo optoelectrónico descrito anteriormente. Este procedimiento comprende las etapas de:
- encender las fuentes de luz LED;
- detectar la intensidad luminosa de la radiación aguas abajo del alojamiento vacío;
- insertar la muestra en el alojamiento;
- detectar la intensidad luminosa de la radiación aguas abajo del alojamiento en presencia de la muestra;
- calcular la absorbancia de la muestra en función de la intensidad luminosa detectada en ausencia de la muestra y de la intensidad luminosa detectada en presencia de la muestra en el alojamiento.
El procedimiento también comprende una etapa inicial de detección de la intensidad de la oscuridad, mientras se mantienen las fuentes de luz lEd apagadas y el alojamiento vacío.
Preferentemente, la etapa de calcular la absorbancia Ai de la muestra se obtiene aplicando la siguiente fórmula:
En una realización, cada etapa de detección de la intensidad luminosa aguas abajo del alojamiento se lleva a cabo utilizando un dispositivo móvil y comprende las siguientes subetapas:
- interponer una fibra óptica adicional entre el alojamiento de la muestra y un sensor óptico del dispositivo móvil; - hacer que el sensor óptico tome una imagen en color de la fibra óptica adicional;
- extraer los canales rojo, verde y azul de la imagen en color;
- identificar un área de interés en la imagen;
- obtener la intensidad luminosa como la intensidad media de los píxeles en el área de interés.
En otra realización, cada etapa de detección de la intensidad luminosa aguas abajo del alojamiento se lleva a cabo utilizando un microespectrómetro que tiene al menos un sensor para detectar la intensidad luminosa y comprende las siguientes subetapas:
- hacer que el sensor adquiera intensidades luminosas correspondientes a una pluralidad de píxeles;
- seleccionar la intensidad luminosa correspondiente a la longitud de onda de interés para el análisis colorimétrico en curso.
Otras características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción aproximada y, por tanto, no limitativa de una realización preferida, pero no exclusiva, de un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, y de un aparato y procedimiento para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, como se ilustra en los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La Figura 1 ilustra una vista esquemática de un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, de acuerdo con la presente invención;
- Las Figuras 2a y 2b ilustran una vista en perspectiva, en dos realizaciones diferentes, de un elemento (una guía de luz) en el dispositivo optoelectrónico que aparece en la Figura 1;
- La Figura 3 ilustra una vista esquemática de una primera realización de un aparato para análisis colorimétrico de una muestra de fluido, de acuerdo con la presente invención;
- La Figura 4 ilustra una vista esquemática de una segunda realización de un aparato para análisis colorimétrico de una muestra de fluido, de acuerdo con la presente invención.
Con referencia a las figuras, el número 1 indica un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido.
Por ejemplo, la muestra puede ser una sustancia alimenticia (como aceite, vino o cerveza) o un fluido biológico (como sangre, plasma, saliva u orina). El dispositivo optoelectrónico 1 también se puede emplear para el análisis de un líquido extraído de una matriz sólida (por ejemplo, fruta, verdura, huevo o cereal) usando procedimientos de extracción conocidos.
El dispositivo optoelectrónico 1 comprende un alojamiento 2 para la muestra.
La muestra está contenida preferentemente en una cubeta (no mostrada).
En este contexto, el término "cubeta" indica el recipiente para la muestra a analizar.
El dispositivo optoelectrónico 1 comprende una pluralidad de fuentes de luz LED 4 (a continuación, en la presente memoria abreviadas como fuentes LED) que emiten radiación de varias longitudes de onda que oscilan entre 100 nm y 2 pm.
En particular, las fuentes LED 4 emiten radiación luminosa en la región visible del espectro y parcialmente en la región ultravioleta. Las fuentes LED 4 también pueden emitir radiación en la región infrarroja cercana.
El material que constituye la cubeta se selecciona en función del intervalo de las longitudes de onda utilizadas para el análisis (las paredes de la cubeta deben ser transparentes a la radiación que las atraviesa para no afectar el análisis) y de la naturaleza de la muestra que debe contener.
También está presente una unidad de accionamiento para controlar las fuentes 4 de LED.
En particular, la unidad de accionamiento es parte de una placa electrónica 5.
Las fuentes LED 4 están montadas en la placa electrónica 5.
El dispositivo optoelectrónico 1 comprende un haz de fibras ópticas 6, que parte de las fuentes LED 4, y una guía de luz 7.
Preferentemente, las fibras ópticas 6 están hechas de polimetilmetacrilato (conocido por el acrónimo PMMA) o sílice o vidrio blando. En este sector, se sabe que las fibras de clase blanda son fibras de sílice con una alta concentración de dopante (por ejemplo, telurita, fósforo, fluorita, boro, etc.). Por ejemplo, las fibras ópticas 6 tienen un diámetro en el intervalo de 125 pm a 1 mm.
El haz de fibras ópticas 6 se interpone entre las fuentes LED 4 y la guía de luz 7 para recibir como entrada la radiación luminosa emitida por las fuentes LED 4 y transmitirla hacia la guía de luz 7.
La guía de luz 7 tiene una sección de entrada 7a orientada hacia el haz de fibras ópticas 6 y que comprende una pluralidad de microlentes 14 que reciben la radiación de las fibras ópticas 6 en el haz. Las microlentes 14 tienen la función de mejorar la distribución de la radiación en la guía de luz 7. En particular, las microlentes 14 se proporcionan en la sección de entrada 7a.
En particular, las fibras ópticas 6 están agrupadas por medio de una banda 11 que está fijada a la guía de luz 7. En particular, la banda 11 está hecha de aluminio o latón.
La guía de luz 7 está ubicada aguas arriba del alojamiento 2 con respecto al trayecto de la radiación luminosa proveniente de las fuentes LED 4. De esta manera, la guía de luz 7 mezcla los diversos componentes de entrada espectrales (provenientes de las fuentes LED 4) y permite obtener un rayo uniforme como salida hacia el alojamiento 2.
La guía de luz 7 tiene preferentemente la forma de un prisma (Figura 2a) que tiene una primera base orientada hacia el haz de fibras ópticas 6 para recibir la radiación luminosa como entrada, y una segunda base orientada hacia el alojamiento 2 para la muestra para enviar la radiación luminosa uniforme a este último. En esta realización, la primera base constituye la sección de entrada 7a. Las microlentes 14 se proporcionan preferentemente en la primera base 7a.
La elección del prisma es particularmente adecuada para mezclar los diversos componentes de entrada espectrales y suministrar un rayo uniforme como salida.
La banda 11 que agrupa las fibras ópticas 6 está fijada o ubicada en la proximidad de la primera base 7a de la guía de luz 7.
En una variante de realización ilustrada en la Figura 2b, la guía de luz 7 tiene la forma de una pirámide truncada, en la que la base más pequeña está orientada hacia el haz de fibras ópticas 6 y recibe la radiación luminosa como entrada, mientras que la base más grande está orientada hacia el alojamiento 2 para la muestra y envía la radiación luminosa uniforme a este último.
Por ejemplo, la base más pequeña y la base más grande de la pirámide truncada son polígonos que tienen tres o más lados.
En esta variante de realización, la banda 11 que agrupa las fibras ópticas 6 está situada en la proximidad de la base más pequeña de la guía de luz 7.
La realización con la pirámide truncada tiene la ventaja de lograr un ángulo de emisión (para la radiación luminosa desde la base más grande) que es menor que el ángulo de entrada en la base más pequeña.
De esta manera, se incrementa la eficacia de acoplamiento con respecto a una primera lente 9; la primera lente 9 se explica con más detalle a continuación en la presente memoria.
En una variante de realización adicional, la guía de luz 7 tiene la forma de cono truncado.
Preferentemente, en todas las variantes de realización, la guía de luz 7 está hecha de silicona o PMMA o policarbonato.
Alternativamente, la guía de luz 7 está hecha de vidrio o cuarzo. El dispositivo optoelectrónico 1 comprende preferentemente una primera lente 9 para colimar la radiación luminosa y está interpuesta entre la guía de luz 7 y el alojamiento 2.
La primera lente 9 está hecha preferentemente de PMMA o sílice o silicona o policarbonato o NBK7.
El dispositivo optoelectrónico 1 está alimentado preferentemente por una batería 12.
También puede haber un tomacorriente para la conexión a la red eléctrica. Preferentemente, el dispositivo optoelectrónico 1 está provisto de una interfaz de comunicación de red 13 (por ejemplo, Wi-Fi o Bluetooth).
Preferentemente, esta interfaz 13 está integrada en la placa electrónica 5.
Con referencia a las figuras, el número 100 indica un aparato de análisis colorimétrico, que comprende el dispositivo optoelectrónico 1 y un instrumento de medición 20 para medir la intensidad luminosa, que está situado aguas abajo del alojamiento 2 con respecto al trayecto de la radiación luminosa.
En una primera realización, que se ilustra en la Figura 3, el instrumento de medición 20 consiste en un dispositivo móvil que tiene un sensor óptico. El dispositivo móvil 20 es preferentemente un teléfono inteligente o una tableta. El sensor óptico es el sensor de una cámara en el dispositivo móvil 20. Preferentemente, en esta primera realización, se proporciona una fibra óptica adicional 8 y se interpone entre el alojamiento 2 para la muestra y el dispositivo móvil 20.
La fibra óptica adicional 8 está hecha preferentemente de plástico o sílice o vidrio blando. Por ejemplo, el diámetro de la fibra óptica adicional 8 es mayor o igual a 1 mm. Preferentemente, hay una segunda lente 10, que está interpuesta entre el alojamiento 2 y la fibra óptica adicional 8.
La segunda lente 10 está hecha preferentemente de PMMA o sílice o silicona o policarbonato o NBK7.
En una segunda realización, que se ilustra en la Figura 4, el instrumento de medición 20 es un microespectrómetro de tipo conocido.
El procedimiento para realizar análisis colorimétrico de una muestra de fluido de acuerdo con la presente invención se describe a continuación tomando como referencia la modalidad que emplea el dispositivo móvil 20.
Preferentemente, la adquisición de datos se proporciona al comienzo del análisis, mientras se mantienen las fuentes LED 4 apagadas y el alojamiento 2 vacío. De hecho, se detecta la intensidad de la oscuridad Idark, es decir, el "ruido" ocasionado por el sensor óptico cuando todo está apagado.
Posteriormente, se encienden las fuentes LED 4 y se procede a la detección de la intensidad luminosa Iref de la radiación de la fibra óptica adicional 8, de nuevo con el alojamiento 2 vacío.
Preferentemente, se proporciona el ajuste de la intensidad luminosa de las fuentes LED 4, hasta un valor Iref superior o igual a un valor mínimo predeterminado, antes de continuar con las etapas siguientes.
Luego se procede con la inserción de la muestra en el alojamiento 2. Por tanto, la cubeta que contiene la muestra se coloca en el alojamiento 2.
En este contexto, se entiende que la muestra es la sustancia (molécula) que se somete a análisis colorimétrico. Esta muestra se puede diluir en una solución.
En este momento, con las fuentes LED 4 encendidas y la muestra en el alojamiento 2, se detecta la intensidad luminosa I1 de la radiación de la fibra óptica adicional 8.
A partir de las intensidades luminosas detectadas, se calcula la absorbancia A1 de la muestra.
En particular, la absorbancia A1 de la muestra se calcula aplicando la siguiente fórmula:
A l — IOQ10 ((Iref — Idark) / (H — Idark))-El cálculo de la absorbancia se realiza en el instrumento de medición 20.
La concentración de la muestra en la solución se obtiene, por ejemplo, mediante extrapolación, partiendo de una curva cargada previamente en el instrumento de medición 20 (por ejemplo, la memoria del dispositivo móvil 20). Existen otras técnicas de la técnica anterior basadas en curvas de calibración con muestras que tienen concentraciones conocidas a partir de las cuales se derivan valores de concentración desconocidos.
De acuerdo con el análisis a realizar, es posible encender solo algunas de las fuentes LED 4 y agregar uno o más reactivos para obtener una solución.
En este caso, se procede a:
- detectar la intensidad luminosa en presencia de los distintos reactivos;
- calcular la absorbancia de la solución en presencia de los distintos reactivos (en función de las intensidades luminosas detectadas);
- calcular la absorbancia de la muestra (sustancia o molécula de interés) al final de todas las reacciones;
- calcular la concentración.
Las varias etapas para detectar la intensidad luminosa se pueden llevar a cabo utilizando el dispositivo móvil 20 (Figura 3) o el microespectrómetro 20 (Figura 4).
En el caso del dispositivo móvil 20, la fibra óptica adicional 8 se pone en comunicación con el sensor óptico del dispositivo móvil 20.
El sensor óptico adquiere así una imagen en color de la fibra óptica adicional 8. Los canales rojo, verde y azul se extraen de la imagen en color. En el campo del procesamiento de imágenes, esto se conoce como extracción de canal RGB (RGB es el acrónimo de Red-Green-Blue).
A continuación, se identifica el área de interés en la imagen y se calcula la intensidad luminosa como la intensidad media de los píxeles en el área de interés. Para la extracción de canales RGB y para el procesamiento y los cálculos posteriores se aplican algoritmos y fórmulas de tipos conocidos, más allá del ámbito de la presente invención.
También en la segunda realización del aparato, es posible emplear la fibra óptica adicional 8, que está conectada a la abertura en el microespectrómetro 20.
Antes del análisis colorimétrico real, se incluye una etapa de calibración y control de temperatura, cuya descripción está fuera del ámbito de la presente invención.
En la realización que emplea el microespectrómetro 20, se procede a la detección de la intensidad luminosa utilizando un sensor de intensidad luminosa en el microespectrómetro 20.
En particular, el sensor adquiere las intensidades luminosas correspondientes a una pluralidad de píxeles, preferentemente en el intervalo de 350-815 nm.
En base al análisis colorimétrico que se está realizando, para el que se debe detectar una longitud de onda preestablecida, se selecciona la intensidad luminosa correspondiente.
Por ejemplo, en el caso del análisis de dióxido de azufre en una muestra de vino, se utiliza 405 nm.
Las características de un dispositivo optoelectrónico para su uso en el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, y de un aparato y procedimiento para el análisis colorimétrico de una muestra de fluido, de acuerdo con la presente invención, resultan claras a partir de la descripción proporcionada, al igual que sus ventajas.
En particular, el dispositivo optoelectrónico propuesto permite realizar una pluralidad de análisis en función de la muestra preseleccionada sin tener que disponer una pluralidad de alojamientos y fotodetectores como es el caso de las soluciones del estado de la técnica. De hecho, cada alojamiento puede cubrir una pluralidad de longitudes de onda, por ejemplo, longitudes de onda en la región visible del espectro, parcialmente en la región ultravioleta y/o en la región infrarroja cercana.
Por tanto, el dispositivo propuesto es compacto y de estructura simple.
Además, la posibilidad de conectar el dispositivo optoelectrónico a un dispositivo móvil del mercado masivo, como teléfonos inteligentes o tabletas, permite realizar dichos análisis en cualquier lugar, incluso por usuarios con poca experiencia.
El aparato de análisis colorimétrico que comprende el dispositivo móvil es particularmente versátil porque el software cargado en el dispositivo móvil puede permitir una amplia variedad de posibilidades de procesamiento de imágenes para las imágenes adquiridas.
Además, el software cargado en el dispositivo móvil se puede actualizar y mejorar, lo que permite ampliar los análisis que se pueden realizar. Debido a que es alimentado por una batería, en lugar de por medio de la red eléctrica, el dispositivo optoelectrónico propuesto aquí es independiente.
Por último, la presencia de una interfaz de comunicación de red (por ejemplo, Wi-Fi o Bluetooth) permite que el dispositivo interactúe con otros dispositivos como sondas de detección de temperatura o pH.
Claims (15)
1. Aparato (100) para el análisis colorimétrico de un fluido de muestra, que comprende:
un dispositivo electrónico (1) que comprende:
- un alojamiento (2) para dicho fluido de muestra;
- una pluralidad de fuentes de luz LED (4) que emiten radiaciones de varias longitudes de onda, que oscilan entre 100 nm y 10 pm;
- una unidad de accionamiento para controlar dichas fuentes de luz LED (4);
- un haz de fibras ópticas (6) dispuesto de manera que reciba como entrada la radiación luminosa emitida por las fuentes de luz lEd (4) y la transmita hacia dicho alojamiento (2); y un instrumento de medición (20) para medir la intensidad luminosa y que está situado aguas abajo del alojamiento (2) con respecto al trayecto de la radiación luminosa,
caracterizado porque dicho dispositivo optoelectrónico (1) comprende, además:
- una guía de luz (7) situada aguas arriba de dicho alojamiento (2) con respecto al trayecto de la radiación luminosa procedente de las fuentes de luz lEd (4), dicho haz de fibras ópticas (6) se interpone entre las fuentes de luz LED (4) y dicha guía de luz (7), mezclando dicha guía de luz (7) los diversos componentes espectrales provenientes de las fuentes de luz LED (4) y suministrando un rayo uniforme como salida hacia dicho alojamiento (2);
- una pluralidad de microlentes (14) obtenidas en una sección de entrada (7a) de dicha guía de luz (7), recibiendo cada una de dichas microlentes (14) radiación de una de dichas fibras ópticas (6) en el haz.
2. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo optoelectrónico (1) comprende además una primera lente (9) para colimar la radiación luminosa y está interpuesta entre la guía de luz (7) y el alojamiento (2) de dicha muestra.
3. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dicha guía de luz (7) tiene la forma de un prisma que tiene una primera base orientada hacia el haz de fibras ópticas (6) para recibir la radiación luminosa como entrada, y una segunda base orientada hacia el alojamiento (2) de dicha muestra para enviar la radiación luminosa uniforme hacia este último.
4. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha guía de luz (7) está hecha de silicona o polimetilmetacrilato o policarbonato o vidrio.
5. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas fibras ópticas (6) están hechas de polimetilmetacrilato o sílice o vidrio blando.
6. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo optoelectrónico (1) comprende además una batería de suministro de energía (12).
7. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho instrumento de medición (20) consiste en un dispositivo móvil que tiene un sensor óptico.
8. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho instrumento de medición (20) es un microespectrómetro.
9. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una fibra óptica adicional (8) interpuesta entre dicho alojamiento (2) y dicho instrumento de medición (20).
10. Aparato (100) para análisis colorimétrico de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además una segunda lente (10) interpuesta entre dicho alojamiento (2) de la muestra y dicha fibra óptica adicional (8).
11. Procedimiento para realizar análisis colorimétrico de una muestra de fluido utilizando un aparato (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende las etapas de:
encender las fuentes de luz LED (4);
detectar la intensidad luminosa (Iref) de la radiación aguas abajo de dicho alojamiento vacío (2); insertar dicha muestra en el alojamiento (2);
detectar la intensidad luminosa (I1) de la radiación aguas abajo de dicho alojamiento (2) en presencia de la muestra;
calcular la absorbancia (Ai) de la muestra en función de la intensidad luminosa detectada en ausencia de la muestra y de la intensidad luminosa (Ii) detectada en presencia de la muestra en el alojamiento (2).
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además una etapa inicial de detección de la intensidad de la oscuridad (Ida*), mientras mantiene las fuentes de luz LED (4) apagadas y el alojamiento (2) vacío.
13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicha etapa de calcular la absorbancia (Ai) de la muestra (C) se obtiene aplicando la siguiente fórmula:
14. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 11 a 13, en el que cada una de dichas etapas de detección de la intensidad luminosa aguas abajo del alojamiento (2) se lleva a cabo utilizando un dispositivo móvil (20) y comprende las siguientes subetapas:
interponer una fibra óptica adicional (8) entre el alojamiento (2) de la muestra y un sensor óptico del dispositivo móvil (20);
hacer que dicho sensor óptico adquiera una imagen en color de dicha fibra óptica adicional (8); extraer los canales rojo, verde y azul de dicha imagen en color;
identificar un área de interés en la imagen;
obtener la intensidad luminosa como la intensidad media de los píxeles en dicha área de interés.
15. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 11 a 13, en el que cada una de dichas etapas de detección de la intensidad luminosa aguas abajo del alojamiento (2) se lleva a cabo utilizando un microespectrómetro (20) que tiene al menos un sensor para detectar la intensidad luminosa y comprende las siguientes subetapas:
hacer que el sensor adquiera intensidades luminosas correspondientes a una pluralidad de píxeles; seleccionar la intensidad luminosa correspondiente a la longitud de onda de interés para el análisis colorimétrico actual.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITUB2015A006826A ITUB20156826A1 (it) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Dispositivo opto-elettronico per impiego nell?analisi colorimetrica di un campione fluido, apparato e metodo di analisi colorimetrica di un campione fluido |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2891923T3 true ES2891923T3 (es) | 2022-01-31 |
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Also Published As
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