MXPA04011756A - Metodo y espectrometro para la determinacion cuantitativa de un constituyente en una muestra. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un metodo para determinar un constituyente de una muestra y mas especificamente, a un metodo para corregir un valor de absorbancia para un espectrometro. El metodo es especialmente aplicable con relacion a instrumentos de analisis espectrometrico para determinar cuantitativamente la composicion quimica de fluidos, por ejemplo el contenido de grasa, proteina, lactosa o urea, en productos alimenticios, especialmente en leche cruda o en productos lacteos. El metodo se basa en una medicion de uno o mas intervalos seleccionados de un espectro, que proporcionan un espectro de absorcion del producto. El metodo puede ser aplicable con relacion a todos los instrumentos espectroscopicos que den lugar a intervalos especificos de un espectro, tales como UV, VIS, NIR, IR, NMR, MS, etc. Tipicamente el espectro sera un espectro de absorcion MID-IR. La figura mas representativa de la invencion es la numero 1.

Description

MÉTODO Y ESPECTROMETRO PARA LA DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE UN CONSTITUYENTE EN UNA MUESTRA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para determinar un constituyente de una muestra y más específicamente a un método para corregir un valor de absorbancia para un espectrómetro. El método es especialmente aplicable con relación a instrumentos de análisis espectrométrico para determinar cuantitativamente la composición química de fluidos, por ejemplo el contenido de grasa, proteína, lactosa o urea, en productos alimenticios, especialmente en leche cruda o en productos lácteos. El método se basa en una medición de uno o más intervalos seleccionados de un espectro, que proporcionan un espectro de absorción del producto. El método puede ser aplicable con relación a todos los instrumentos espectroscópicos que den lugar a intervalos específicos de un espectro, tales como UV, VIS, NIR, IR, NMR, MS , etc. Típicamente el espectro será un espectro de absorción ID-IR.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El método sirve específicamente para espectrómetros basados en filtros, que comprenden típicamente una fuente de luz infrarroja, un detector infrarrojo y entre los mismos cierto número de filtros ópticos, que pueden ser insertados en la trayectoria óptica de la luz. Una celda de medición de muestras que comprende dos placas de vidrio que definen un espacio de almacenamiento entre las mismas, para el almacenamiento de una muestra que va a ser analizada, se coloca entre la fuente de luz y el detector. Durante el uso la celda se llena con la muestra, por ejemplo leche, y se detecta la luz transmitida desde la fuente de luz a través de la muestra. Típicamente la concentración del constituyente, por ejemplo de la grasa en la leche, se determina mediante el uso de cierto número de filtros específicos de la absorbancia en la muestra de leche medida con relación a una referencia, tal como una muestra de referencia, por ejemplo una muestra de agua pura. Esta es una técnica bien conocida, por ejemplo como se describe en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,236, 075, que ha sido aplicada para el análisis de productos alimenticios por más de 20 años. El análisis de la leche se está llevando a cabo cada vez más mediante el uso de instrumentos FTIR que cubren una amplia gama de frecuencias del espectro IR, véase la solicitud de patente internacional No. PCT/DK96/00068 publicada como O 96/24832. Los espectros medidos de una pluralidad de muestras conocidas se usan para hacer que el instrumento "aprenda" cómo interpretar espectros recientemente medidos, de muestras desconocidas. Ese aprendizaje puede conseguirse mediante la calibración multivariable, en varias formas, por ejemplo mediante la Regresión del Componente Principal (PCR), la Regresión de Mínimos Cuadrados Parciales (PLS), Regresión Lineal Múltiple (MLR), Red Neuronal Artificial (ANN) , etc. Una gran ventaja cuando se usan instrumentos FTIR es que esos instrumentos pueden ser estandarizados de manera tal que se pueda aplicar la misma calibración a una pluralidad de instrumentos estandarizados . Los instrumentos FTIR son costosos. Por consiguiente existe aún la necesidad de que instrumentos de filtros menos caros se apliquen a un pequeño número o al menos un número limitado, de filtros ópticos. Hasta la fecha ha sido imposible estandarizar esos instrumentos, lo cual implica que cada instrumento deba ser calibrado por separado, y cuando una celda de medición o cualquier otro cambio en el sistema óptico haya sido llevado a cabo durante el mantenimiento, el instrumento requiere de nuevas calibraciones . En este contexto una calibración significa la derivación de una expresión matemática, tal como una relación funcional, que permite una predicción de una concentración de un constituyente especificado, a partir de un número de valores de absorbancia determinados.

La absorbancia, a, es definida como la absorción con relación a una referencia. La absorbancia es determinada a partir de señales Is, Ioí medidas por un detector (por ejemplo como una medida en mV o mA) , cuando se realice la medición en una muestra desconocida y en una referencia, respectivamente . A =log10(I0/Is) Cuando los valores de absorbancia, a, han sido determinados para al menos un filtro, preferentemente una pluralidad de filtros, por ejemplo cuatro filtros, la concentración c de un componente especifico puede ser predicha a partir de una expresión tal como: C = bi * ax + b2 * a2 + b3 * a3 + b4 * a4 Los coeficientes b en la ecuación anterior pueden ser determinados mediante una calibración multivariable después de medir cierto número de muestras que tengan varias concentraciones conocidas de constituyentes específicos. Las calibraciones se realizan para constituyentes específicos, por ejemplo el contenido de grasa en la leche. La tarea de proporcionar una buena calibración para un instrumento puede ser muy laboriosa ya que usualmente requiere de un gran número de muestras de calibración que tengan una concentración conocida de un constituyente en cuestión. Las muestras de calibración típicamente tienen que ser analizadas a través de métodos convencionales tediosos y por consiguiente una muestra de calibración es típicamente cara. Dado que la muestra de calibración es típicamente un producto alimenticio, por ejemplo un producto lácteo, la durabilidad es bastante limitada y tienen que proporcionarse nuevas muestras de prueba para cada calibración. A menudo, un instrumento calibrado tiene que volver a ser calibrado de vez en cuando. Como un ejemplo, partes del instrumento, por ejemplo la cubeta o un detector pueden ser reemplazados durante la reparación o servicio. La nueva parte puede tener una característica diferente de la característica de la parte previa y por consiguiente la relación entre la señal detectada y la concentración del constituyente es diferente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la invención es proporcionar un método por el cual se evite una recalibración. El método deberá poderse llevar a cabo fácilmente mediante el uso de sustancias que puedan ser manipuladas fácilmente y que puedan ser almacenadas también fácilmente por cierto tiempo. Por consiguiente la presente invención se refiere a un método para determinar un constituyente de una muestra. El método comprende corregir un valor de respuesta relativo, por ejemplo un valor de respuesta para la leche con relación a un valor de respuesta para el agua. El método es aplicable en un instrumento del tipo que mide un constituyente de una muestra, exponiendo la muestra a radiación electromagnética, en particular radiación infrarroja. Mediante el instrumento, se obtiene un valor de respuesta de la radiación de una muestra del objeto o fluido en cuestión, y se calcula un valor de respuesta relativo comparando el valor de respuesta obtenido con un valor de respuesta de una muestra de referencia, por ejemplo agua. El método comprende los pasos de : cuando el instrumento se encuentre en un primer estado en el que esté recientemente calibrado: - obtener un primer valor de respuesta para una primera muestra de ajuste, y - obtener un segundo valor de respuesta para una primera muestra de referencia, cuando el instrumento se encuentre en un estado diferente al primer estado: - obtener un tercer valor de respuesta para una muestra de ajuste que tenga la misma composición que la primera muestra de ajuste, - obtener un cuarto valor de respuesta para una muestra de referencia que tenga la misma composición que la primera muestra de referencia, a partir de los valores de respuesta, determinar una ganancia que represente la relación entre un primer valor de respuesta relativo, que sea la relación entre el primer y segundo valores de respuesta y un segundo valor de respuesta relativo que sea la relación entre el tercer y cuarto valores de respuesta, respectivamente, y para una muestra, corregir el valor de respuesta relativo mediante la ganancia, a fin de determinar un constituyente de la muestra en cuestión, en donde la primera muestra de referencia comprende una primera substancia que tiene una primera característica de absorción y la primera muestra de ajuste comprende la primera substancia y una segunda substancia que tiene una segunda característica de absorción. La primera y segunda características de absorción deberán ser mutuamente diferentes. Dado que la muestra de ajuste comprende una segunda substancia que tiene una segunda característica de absorción diferente a la de la primera substancia, se logra que una respuesta de la muestra de ajuste sea diferente a una respuesta de la muestra de referencia. Por consiguiente una respuesta de la muestra de ajuste, con relación a una respuesta de la muestra de referencia, da una respuesta relativa que representa un valor absoluto, y el valor puede ser usado para determinar una ganancia. La ganancia es un valor que indica el valor de respuesta relativo para una muestra específica, y el valor tendría que ser obtenido al momento en que el aparato sea calibrado, con relación al valor de respuesta relativo, actualmente obtenido, de la misma muestra. Por consiguiente, los valores de respuesta relativos, conseguidos para una muestra, pueden ser cambiados por un valor de respuesta relativo, correspondiente, que hubiese proporcionado la misma muestra al momento en el que el aparato fue calibrado y ese valor de respuesta relativo puede ser usado para determinar un constituyente de la muestra usando las calibraciones originales. El método puede comprender además el paso de calibrar el instrumento. La calibración debe ser llevada a cabo cuando el instrumento se encuentre en el primer estado, es decir en el momento en que el primer y segundo valores de respuesta sean obtenidos. En esta forma se asegura que el modelo de calibración sea coherente con los valores de respuesta de la muestra de referencia y de la muestra de ajuste. La calibración podría comprender los pasos de: - obtener un quinto valor de respuesta para una muestra que tenga propiedades bien conocidas, por ejemplo leche que haya sido analizada en una forma tradicional y tediosa, y - a partir de la primera respuesta, de la quinta respuesta y de las propiedades conocidas, determinar una función de calibración que sea una relación funcional entre propiedades de una muestra y el valor de respuesta relativo que sea un valor de respuesta para la muestra, con relación a un valor de respuesta para la muestra de referencia. Además la invención se refiere a un método para corregir un valor de absorbancia para un espectrómetro, en donde el método comprende los pasos de: cuando el instrumento se encuentre en un primer estado : - calibrar el espectrómetro, y - obtener un primer valor de absorbancia para una primera muestra de ajuste, el valor de absorbancia es la absorbancia con relación a una primera muestra de referencia, - o viceversa (calibración hacia delante) , cuando el instrumento se encuentre en un estado diferente al primer estado: - obtener un segundo valor de absorbancia para una segunda muestra de ajuste que tenga la misma composición que la primera muestra de ajuste, el segundo valor de absorbancia es la absorbancia con relación a una segunda muestra de referencia que tiene la misma composición que la primera muestra de referencia a partir de los valores de absorbancia, determinar una ganancia que represente la relación entre el primer y segundo valores de absorbancia, y para futuras muestras que vayan a ser analizadas, corregir el valor de absorbancia obtenido mediante la ganancia, en donde el valor de absorbancia de la muestra de ajuste es considerablemente diferente de cero en el intervalo espectral cubierto por el espectrómetro. Preferentemente la primera muestra de referencia comprende una primera substancia que tiene una primera característica de absorción y la primera muestra de ajuste comprende la primera substancia y una segunda substancia que tiene una segunda característica de absorción en el intervalo espectral cubierto por el espectrómetro. Las características de absorción de la primera y segunda substancias deberán ser mutuamente diferentes. Dado que la muestra de ajuste comprende una segunda substancia que tienen una segunda característica de absorción diferente a la de la primera substa'ncia, se logra que una absorbancia de la muestra de ajuste sea un valor diferente de cero, en donde el valor puede ser usado para determinar una ganancia. La ganancia es un valor que es la relación entre la absorbancia de una muestra específica que hubiese sido obtenida al momento en que se calibró el espectrómetro, y la absorbancia de la muestra obtenida actualmente. Por consiguiente, el nuevo valor de absorbancia conseguido para una muestra puede ser cambiado al valor de absorbancia correspondiente (es decir, corregido) que la misma muestra hubiese proporcionado al momento en que fue calibrado el espectrómetro, y esta absorbancia corregida puede ser usada para determinar una concentración de un constituyente de la muestra, usando la calibración original. Por consiguiente, la presente invención es una alternativa a una recalibración, el instrumento puede ser "estandarizado" o ajustado, es decir, el procesamiento de datos de las señales detectadas es ajustado para proporcionar datos que concuerden con la calibración. La ventaja consiste en que se evita una recalibración. La calibración de un instrumento puede ser usada en el tiempo aún cuando la respuesta del detector cambie debido al uso o reparaciones. Por consiguiente, el ajuste de los valores de absorbancia medidos requiere de una muestra de ajuste fácilmente reproducible o de una muestra de ajuste que pueda ser almacenada a través del tiempo, sin cambiar sus propiedades de absorción y que tenga una característica de absorción significativamente diferente, en comparación con la característica de absorción de la muestra de referencia. El método es particularmente ventajoso para muestras de fluidos. El método puede comprender además el paso de calibrar el instrumento. La calibración puede llevarse a cabo cuando el instrumento se encuentre en un primer estado, es decir en el momento en que se obtenga la primera absorbancia. En esa forma se asegura que el modelo de calibración sea coherente con la absorbancia de la muestra de ajuste. La calibración podría comprender los pasos de: - obtener un tercer valor de absorbancia para una muestra de calibración que tenga propiedades bien conocidas, por ejemplo leche que haya sido analizada en una forma tradicional y tediosa, y - a partir del tercer valor de absorbancia y de las propiedades conocidas, determinar una función de calibración que sea una relación funcional entre propiedades de una muestra y un valor de absorbancia. Preferentemente, la primera substancia es agua pura y la segunda substancia es una sal tal como NaCl, KaCl, MgCl, una sal cloruro, bromuro, etc. Preferentemente la muestra de ajuste comprende agua pura mezclada con 12 % de NaCl . Preferentemente la primera substancia tiene una característica de absorción mayor que la segunda substancia en el intervalo espectral cubierto por el espectrómetro. Como un ejemplo, la primera substancia puede ser agua pura y la segunda substancia puede ser solución salina. La primera substancia puede ser similarmente un aceite de silicona o un líquido similar substancialmente transparente. Sin embargo, el agua pura que es una substancia relativamente muy absorbedora es entonces considerada como la substancia preferida para llevar a cabo la invención. En particular se prefiere proporcionar una primera substancia, que absorba radiación de manera diferente a la segunda substancia, en todo el intervalo de frecuencias IR. En ese caso, la absorción relativa entre las dos substancias puede ser determinada en todo el intervalo de frecuencias IR, permitiendo que el instrumento sea ajustado para cualquier frecuencia dentro del intervalo de frecuencias IR. De conformidad con una modalidad preferida de la invención, la segunda substancia se selecciona de un compuesto que substancialmente no absorbe radiación dentro del intervalo de frecuencias IR. Como un ejemplo, el NaCl disuelto en agua se ionizará, hasta cierta concentración de aproximadamente 18 % en peso, completamente, y dado que los iones Na y los iones Cl substancialmente no absorben radiación IR, la solución salina absorberá radiación IR con el mismo patrón de absorción en todo el espectro IR, pero la solución casi de igual manera será menos absorbedora para todas las frecuencias que se encuentren en el espectro IR. De hecho, la solución salina, con respecto a sus propiedades de absorción, es similar al agua pura con una "densidad" reducida, es decir algunas de las moléculas de agua han sido desplazadas por los iones. Por consiguiente, una modalidad específicamente preferida de la invención se refiere al uso de una muestra de referencia que consiste en agua con una primera concentración de NaCl y la muestra de ajuste es agua con una segunda concentración. La segunda concentración es mayor que la primera concentración, y de hecho la primera concentración es, en forma preferente, substancialmente cero. A fin de permitir el almacenamiento de substancias a través del tiempo, la primera y/o segunda substancias pueden ser proporcionadas preferentemente al usuario, por ejemplo en una pequeña ampolleta o bolsita. Preferentemente se adiciona un aditivo para conservar las características de absorción de la substancia. De conformidad con una modalidad alternativa, la solución de NaCl en agua puede ser reemplazada con cualquier solución de sal que comprenda cloruro o bromuro, por ejemplo NaCl , KC1 y MgCl . La segunda substancia de la muestra de ajuste se encuentra preferentemente en el intervalo de 1 a 24 por ciento en peso, tal como en el intervalo de 6 a 18 por ciento en peso, tal como el intervalo de 10 a 14 por ciento en peso, tal como 12 porciento en peso, de la segunda substancia con relación a la primera substancia. De acuerdo con una modalidad alternativa, la primera substancia comprende agua y la segunda substancia comprende alcohol . De acuerdo aún con una modalidad alternativa, la primera substancia comprende agua y la segunda substancia comprende aceite de silicona.

De acuerdo con otro aspecto, la presente invención se refiere a un espectrómetro dispuesto para determinar la absorbancia de una muestra, y para determinar una concentración de un constituyente de una muestra, y el espectrómetro comprende: - al menos una fuente electromagnética adaptada para exponer la muestra a un intervalo espectral especifico de radiación electromagnética, en particular luz infrarroja, al menos un elemento de filtro que puede seleccionar un intervalo espectral especificado, - al menos un compartimiento para muestra, para contener una muestra, - al menos un detector para registrar y convertir señales ópticas en señales eléctricas, - medios para digitalizar las señales, - medios de procesamiento adaptados para procesar las señales digitalizadas a fin de determinar una absorbancia de una muestra medida, medios de almacenamiento adaptados para almacenar coeficientes de calibración para una función que defina la relación entre una absorbancia de una muestra y una concentración de un" constituyente de la muestra, el medio de almacenamiento está adaptado además para almacenar una primera absorbancia de una primera muestra de ajuste, y una segunda absorbancia de una segunda muestra de ajuste, y - medios de procesamiento adaptados para calcular la relación (Anadj/Annueua adj) entre la primera y la segunda absorbancia de una muestra de ajuste a fin de determinar un factor de ganancia (gn) para almacenarlo en el medio de almacenamiento, el medio de procesamiento está adaptado además para modificar los valores de absorbancia medidos para muestras futuras por el factor de ganancia (gn) . Preferentemente los componentes del espectrómetro están adaptados al intervalo infrarrojo, que comprende NIR y/o MID-IR. Preferentemente el espectrómetro comprende una pluralidad de filtros y detectores, cada uno de los cuales está adaptado principalmente para obtener una señal dentro de un intervalo de frecuencias especificado, para la combinación especifica de un filtro y un detector. El intervalo de frecuencias podría ser seleccionado dentro de un intervalo de frecuencias en donde un constituyente específico en cuestión se encuentre particularmente absorbiendo. Una banda de onda actualmente preferida es la banda de onda del infrarrojo medio, desde aproximadamente 2 µp? hasta 15 µ??, y preferentemente limitada al intervalo de bandas de onda desde 2.5 µp? hasta 10 µ?t?, y comprende preferentemente unos pocos filtros de paso de banda, seleccionados, para bandas de onda estrechas dentro de ese intervalo. Ejemplos de valores promedio preferidos para los intervalos de bandas de onda (en cm"1) son: 1045 (lactosa) , 1523 (proteína) , 1496 (región de referencia neutra), 1727 (grasa A) y 2853 (grasa B) . El espectrómetro puede tener un procesador interno para procesar las señales a fin de determinar la concentración de los constituyentes en cuestión y/o el espectrómetro puede ser proporcionado con una interfase para transferir datos entre el espectrómetro y un sistema de computadora externo. El sistema de computadora externo puede ser usado, como un ejemplo, para almacenar datos, por ejemplo para el propósito de documentación, control de calidad, etc. Preferentemente el espectrómetro está provisto además de medios de impresión y/o con una pantalla adaptada para imprimir la concentración del constituyente de la muestra de fluido, por ejemplo, para la documentación de la calidad del producto en cuestión. De conformidad con una modalidad preferida, el espectrómetro comprende además medios, de almacenamiento y está adaptado además para almacenar el resultado del análisis, es decir la concentración del constituyente de la muestra de fluido. Los medios de almacenamiento pueden ser, por ejemplo, un disco duro regular para un sistema de computadora, que comprenda por ejemplo un sistema de administración de bases de datos. El espectrómetro está provisto de una cámara de medición o una conocida como cubeta, para contener la muestra de fluido y la cámara de medición está provista de al menos una ventanilla que permite a un haz de radiación electromagnética entrar y salir de la muestra. La cámara de medición puede comprender dos placas de vidrio substancialmente planas, típicamente de CaF2, que son transparentes a la luz IR, dispuestas en paralelo con una distancia mutua en el intervalo de 10 a 100 µp?, tal como el intervalo de 20 a 80 µp?, tal como el intervalo de 30 a 60 µ??, tal como el intervalo de 35 a 55 µ?p, tal como 50 µ?t?. El espectrómetro puede estar provisto además de medios de almacenamiento para almacenar la muestra de fluido que vaya a ser analizada. Los medios de almacenamiento podrían ser una botella regular conectada a una entrada para bombear la muestra desde la botella hacia la cubeta. Alternativamente el espectrómetro puede tener una conexión a una línea de flujo de proceso, por ejemplo a una línea de flujo de una planta lechera y estar provisto de medios para tomar automáticamente muestras de la línea de flujo. Los productos lácteos, como la leche, tienen partículas de grasa relativamente grandes, distribuidas de manera no uniforme, de manera natural. Por lo tanto una ventaja es proporcionar medios de homogeneizacion entre los medios de almacenamiento o la conexión de- la línea de flujo y la cubeta. Los medios de homogeneizacion pueden estar constituidos de un objeto con un pequeño agujero, cuando la muestra, por ejemplo leche, sea presionada a través del agujero bajo alta presión, y las partículas de grasa sean destruidas y la grasa sea distribuida de manera más uniforme en la leche. El espectrómetro puede estar provisto además de medios de almacenamiento para almacenar la muestra de referencia de fluido y la muestra de ajuste de fluido. Los medios de almacenamiento pueden estar conectados directamente con la cámara de medición para permitir que los fluidos sean bombeados directamente desde los medios de almacenamiento y hacia la cámara. El espectrómetro puede estar provisto preferentemente de un sistema de bombeo que pueda proporcionar un fluido desde uno de los medios de almacenamiento y hacia la cámara, y preferentemente con un sistema de bombeo que pueda mantener ' una presión en el fluido, relativamente constante, en la cámara. El espectrómetro puede estar provisto además de medios de almacenamiento para almacenar fluido de desecho proveniente de muestras que hayan sido analizadas. El fluido puede ser bombeado desde la cámara de medición hacia los medios de almacenamiento, para almacenar muestras de fluido de desecho, ya sea por la presión de la muestra siguiente que sea bombeada hacia la cámara o por una bomba separada dispuesta para vaciar el contenido de la cámara hacia los medios de almacenamiento de fluidos de desecho.

El espectrómetro puede estar provisto además de medios de limpieza automáticos para limpiar la cámara de medición, mangueras y medios de homogeneización. Los medios de limpieza pueden comprender un sistema de bombeo separado y/o un tanque de almacenamiento separado, para almacenar un fluido de limpieza. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el espectrómetro está provisto de un relo . El reloj puede ser usado, por ejemplo, para registrar en la memoria de un sistema computarizado o en una etiqueta impresa, un registro de las fluctuaciones de la concentración del constituyente, a través del tiempo. Esta puede ser, en particular, una ventaja con relación al control del flujo en las líneas, en donde el espectrómetro se encuentre conectado directamente con medios para tomar muestras de fluido de una línea de flujo, por ejemplo de una planta lechera.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se describirá detalladamente una modalidad preferida de la invención, con relación a un instrumento de IR para analizar productos lácteos y con referencia al dibujo, en el que: la figura 1 muestra un diagrama esquemático de un instrumento de conformidad con la invención, y la figura 2 muestra un diagrama de flujo del método de conformidad con la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 muestra un ejemplo de un espectrómetro preferido para llevar a cabo una determinación cuantitativa de un constituyente de conformidad con la invención. El espectrómetro comprende una pipeta 10 para aspirar una muestra desde un recipiente 11, tubos o mangueras 12 que llevan la muestra a través de una válvula de entrada 13 hasta una unidad de intercambio de calor 14. La muestra puede ser bombeada preferentemente a través de una bomba peristáltica 15. Después de la unidad de intercambio de calor 14, la muestra es bombeada a través de un filtro en línea 16 y a través de una unidad de homogeneización 17. La unidad de homogeneización 17 está provista de un agujero 18 en la parte extrema 19, agujero a través del cual es bombeada la muestra de fluido a fin de homogeneizar la muestra. Desde la unidad de homogeneización, la muestra es bombeada hasta una cubeta de medición 20. La cubeta de medición 20 comprende dos placas de vidrio paralelas 21, 22, típicamente de CaF2, que son transparentes a la luz IR, que definen una trayectoria para la luz entre las mismas. La trayectoria para la luz puede ser del tamaño de aproximadamente 50 µp?. El espectrómetro incluye además una fuente de IR 23 y un equipo óptico para la transmisión de luz infrarroja. Los medios de detección están adaptados para detectar la luz que pasa a través de la cubeta 20. El espectrómetro está provisto preferentemente de al menos cuatro medios de detección que corresponden a la detección de la luz dentro de cuatro bandas de onda bien definidas (en la figura 1 únicamente se muestra un medio de detección) . Se pueden disponer filtros (no mostrados) enfrente de cada uno de los cuatro medios de detección, a fin de filtrar al menos una parte principal de la luz que tenga una longitud de onda fuera del alcance del medio de detección particular. Alternativamente, cuatro o más filtros pueden estar dispuestos móvilmente a fin de permitir que cada filtro sea insertado enfrente de los medios de detección individualmente. El espectrómetro comprende además medios para el registro de datos y medios de cálculo (no mostrados) conectados a los medios de detección. Como un ejemplo, los medios de detección pueden estar conectados a un sistema de computadora regular, con software adaptado para procesar la respuesta de los medios de detección y a partir de esa repuesta calcular el (los) constituyente (s) en cuestión. El sistema de computadora (no mostrado) comprende preferentemente medios de visualizacion y medios de entrada, por ejemplo como los proporcionados por una computadora personal (PC) regular y el procesador Pentium de Intel. Después de la detección de la radiación, el fluido se lava de la cubeta de medición, mediante un líquido de enjuague tomado de un recipiente para enjuague correspondiente 25. El fluido de desecho es descargado en un recipiente de desecho 27 para su desecho. El regulador de la retropresión 26 proporciona suficiente retropresión para mantener una cantidad del líquido de muestra en la cubeta bajo una presión bien definida durante la medición. La figura 2 muestra un diagrama de flujo que ilustra el método. Como se indica en el paso 30, una fuente de luz IR genera luz en frente de un "ventilador" giratorio que modula (paso 31) el haz de luz mediante una frecuencia especificada, por ejemplo 10 hertz, una modulación que es necesaria para los circuitos de detección. La luz modulada pasa a través de la cubeta (paso 32) . En la modalidad actualmente preferida, la luz pasa a través de un conjunto de 4 filtros (paso 33) dispuestos en paralelo detrás de la cubeta, justo en frente de cuatro detectores (paso 34), en donde cada detector corresponde a un filtro, es decir corresponde a luz principalmente dentro de una banda de onda especificada. Los valores de absorbancia para una muestra de ajuste son medidos detectando las intensidades de luz, por ejemplo en milivoltios (mV) , y procesando las señales, a, b, c y d, en los medios de procesamiento a fin de determinar los valores de absorbancia E1-E4 en cada una de las bandas de onda de los cuatro filtros. Los valores E1-E4 son almacenados en la memoria del espectrómetro (paso 35, 35A) . Subsecuentemente, o justo antes, los valores de absorbancia son medidos con diferentes muestras conocidas, es decir muestras de calibración en donde las cantidades de un constituyente específico son conocidas. En base a la cantidad conocida de un constituyente específico y la absorbancia medida, el espectrómetro es calibrado (paso 36-36A) . Después de la calibración, el espectrómetro puede determinar la concentración de un constituyente de una muestra arbitraria, en base a la medición de la absorbancia para la luz que pase a través de la muestra (paso 37-37A) . Con el tiempo, ciertas características del espectrómetro pueden cambiar. Como un ejemplo, la intensidad de la luz emitida de la lámpara puede cambiar y posiblemente, la intensidad no cambia igualmente en todo el intervalo de frecuencias de la lámpara. La sensibilidad del detector o detectores puede cambiar y el vidrio de la cubeta se puede volver opaco, de manera tal que el vidrio mismo absorba o refleje más y más radiación. Sin embargo, dado que la concentración de un constituyente de la muestra es determinada siempre a partir de la absorbancia, es decir la absorción con relación a una muestra de referencia, por ejemplo agua, el error es típicamente despreciable. Si el espectrómetro es reparado, en particular si la cubeta es reemplazada, las características del espectrómetro pueden cambiar de manera más importante. La cubeta define una separación entre dos placas de vidrio. Típicamente, la separación se encuentra en el intervalo de 30-60 µt?. En la práctica es imposible proporcionar dos cubetas que definan la misma separación entre las placas de vidrio. Usualmente, la distancia puede variar hasta 10 im. Evidentemente, la absorción de la luz que pasa a través de la muestra de fluido depende de la separación entre las placas de vidrio, es decir la absorción en la muestra es proporcional a la distancia que debe pasar la luz a través de la muestra. Por consiguiente, el espectrómetro debe ser reajustado después de una reparación (pasos 38, 39-39A) . El nuevo ajuste se lleva a cabo midiendo 4 nuevas cantidades Fl, F2 , F3 , F4 que representan la absorbancia en cada banda de onda de los cuatro filtros. Los valores medidos son almacenados en la memoria y se calculan y almacenan nuevos factores de ganancia G=E/F. Posteriormente el instrumento se encuentra nuevamente listo para el funcionamiento normal (paso 37-37A) usando la calibración básica. En la siguiente ej emplificación se explica la determinación y uso de un factor de ganancia. 1. El instrumento se calibra, es decir se determina la relación entre la concentración c, de un constituyente en una muestra y la absorbancia A correspondiente. El resultado es una función F(AJ = la concentración, por ejemplo el contenido de grasa, en donde denota la absorbancia determinada con la única o primera combinación de filtro/detector. Por definición la absorbancia A = log10(Io/Is) en donde I0/Is es derivada de las señales medidas por el detector, por ejemplo como una medida en mV, cuando se mida como una muestra y una referencia, respectivamente . 2. Se determina la absorbancia de una muestra de ajuste. Como un ejemplo, en el espectrómetro se mide una solución de NaCl al 12% en agua. La absorbancia E es almacenada en una memoria . 3. El espectrómetro se usa para la determinación cuantitativa del contenido de constituyentes en muestras. La absorbancia medida A es ajustada como A' = g*A, en donde el factor de ganancia originalmente tiene el valor 1 (g = 1) . Eso significa que el contenido es determinado a partir de la absorbancia medida sin corrección alguna y a partir de la calibración original. 4. Después de cierto periodo, que puede ser de un año, se lleva a cabo el mantenimiento. La cubeta es reemplazada por una nueva cubeta. 5. Se determina la absorbancia de una muestra de ajuste similar, es decir una nueva absorbancia de una solución de NaCl al 12% en agua. La absorbancia F es almacenada, al menos temporalmente, en una memoria. 6. Se calcula un nuevo factor de ganancia como E/F. El nuevo factor de ganancia es almacenado en una memoria . 7. El espectrómetro puede ser usado nuevamente para la determinación cuantitativa del contenido de constituyentes en muestras. La absorbancia medida A es ajustada como A' = g*A en donde g = E/F. Es decir, el contenido es determinado a partir de la absorbancia medida con corrección por el factor de ganancia g y a partir de la calibración original. 8. Después de cierto periodo, que puede ser de otro año, se lleva a cabo otro mantenimiento. La cubeta es reemplazada por una nueva cubeta. 9. Se determina la absorbancia de una muestra de ajuste similar, es decir una nueva absorbancia de una solución de NaCl al 12% en agua. La absorbancia F es almacenada, al menos temporalmente, en una memoria. 10. Se calcula un nuevo factor de ganancia como E/F. El nuevo factor de ganancia es almacenado en una memoria . 11. ...y así sucesivamente. Se puede usar la misma calibración por siempre. El mismo procedimiento aplica para la modalidad preferida en la presente, que tiene cuatro filtros. La única diferencia es que cada medición de una muestra proporciona cuatro valores para una absorbancia en cada una de las cuatro bandas de onda definidas por los cuatro filtros. Los cuatro valores El, E2 , E3, E4 de absorbancia de una primera muestra de ajuste (por ejemplo una solución de NaCl al 12% en agua) , son determinados, en donde cada valor corresponde a uno de los filtros. Los valores son almacenados en la memoria del dispositivo para uso posterior. Los factores de ganancia g!-g4 son todos iguales a 1 para un instrumento recientemente calibrado . Después de una reparación se determinan cuatro nuevos valores Fl, F2 , F3 , F4 de absorbancia de una muestra de ajuste (similar a la primera muestra de ajuste) . Nuevos factores de ganancia gl, g2 , g3 , g4, son calculados y almacenados . En base a la función de calibración F, los factores de ganancia gn y valores de absorbancia medidos para muestras arbitrarias, el espectrómetro puede ser usado para la determinación cuantitativa del contenido de constituyentes en muestras. En el caso de un espectrómetro que tenga n combinaciones de filtros y detectores, la calibración puede ser definida como una función F (g1A1 , , , gnAn) determinando el contenido de un constituyente, en donde denote la absorbancia determinada con la n-ésima combinación de filtro/detector. gi-gn son todos iguales a 1 para un instrumento recientemente calibrado. Justo antes o después de la calibración se mide una muestra de ajuste. La única diferencia del ejemplo con un filtro es que cada medición de una muestra proporciona n valores de absorbancia para las n bandas de onda definidas por los n filtros. Los n valores de absorbancia (El, E2 , ... , En) de una primera muestra de ajuste (por ejemplo una solución de NaCl al 12% en agua) , son determinados, en donde cada valor corresponde a uno de los filtros. Los valores son almacenados en la memoria del dispositivo para uso posterior. Después de una reparación se determinan n nuevos valores (Fl, F2 , ... , Fn) de absorbancia de una muestra de ajuste (similar a la primera muestra de ajuste) . Se calculan y almacenan nuevos factores de ganancia gl, g2,...,gn. g = factor de ganancia = E/F = Aadj/Anueva adj De conformidad con la presente invención los valores de absorbancia determinados ?-,^ -?^ son multiplicados por factores de ganancia g!-gn. gi-gn denota del primer al n-ésimo factor de ganancia . Para cada medición posterior de muestras arbitrarias, la calibración original se aplica con los últimos g valores calculados (valores de ganancia) , es decir la función F(g1A1( , ,gnAj .

Claims (34)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para corregir un valor de respuesta relativo para un instrumento del tipo que puede determinar un constituyente de una muestra a partir de una relación funcional predeterminada entre constituyentes de la muestra y un valor de respuesta relativo que es un valor de respuesta de la exposición de la muestra a una radiación electromagnética, con relación al valor de respuesta obtenido de la exposición de una muestra de referencia a la radiación electromagnética, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: cuando el instrumento se encuentra en un primer estado en el que está recientemente calibrado: - obtener un primer valor de respuesta para una primera muestra de ajuste, y - obtener un segundo valor de respuesta para una primera muestra de referencia, cuando el instrumento se encuentre en un estado diferente al primer estado: - obtener un tercer valor de respuesta para una muestra de ajuste que tenga, la misma composición que la primera muestra de ajuste, - obtener un cuarto valor de .respuesta para una muestra de referencia que tenga la misma composición que la primera muestra de referencia, a partir de los valores de respuesta, determinar una ganancia que represente la relación entre un primer valor de respuesta relativo, que sea la relación entre el primer y segundo valores de respuesta y un segundo valor de respuesta relativo que sea la relación entre el tercer y cuarto valores de respuesta, respectivamente, y para una muestra, corregir el valor de respuesta relativo mediante la ganancia, a fin de determinar un constituyente de la muestra en cuestión, en donde la primera muestra de referencia comprende una primera substancia que tiene una primera característica de absorción y la primera muestra de ajuste comprende la primera substancia y una segunda substancia que tiene una segunda característica de absorción.
2. 2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende los pasos de: cuando el instrumento se encuentre en un primer estado : - obtener un quinto valor de respuesta para una muestra que tenga propiedades bien conocidas, y - a partir de la segunda respuesta, de la quinta respuesta y de las propiedades conocidas, determinar una función de calibración que sea una relación funcional entre propiedades de una muestra y un valor de respuesta relativo que sea un valor de respuesta para la muestra, con relación a un valor de respuesta para la muestra de referencia.
3. 3. Un método de corrección de un valor de absorbancia para un espectrómetro, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: cuando el instrumento se encuentre en un primer estado : - calibrar el espectrómetro, y - obtener un primer valor de absorbancia para una primera muestra de ajuste, el valor de absorbancia es la absorbancia con relación a una primera muestra de referencia, - o viceversa (calibración hacia delante) , cuando el instrumento se encuentre en un estado diferente al primer estado: - obtener un segundo valor de absorbancia para una segunda muestra de ajuste que tenga la misma composición que la primera muestra de ajuste, el segundo valor de absorbancia es la absorbancia con relación a una segunda muestra de referencia que tiene la misma composición que la primera muestra de referencia a partir de los valores de absorbancia, determinar una ganancia que represente la relación entre el primer y segundo valores de absorbancia, y para futuras muestras que vayan a ser analizadas, corregir el valor de absorbancia obtenido mediante la ganancia, en donde el valor de absorbancia de la muestra de ajuste es considerablemente diferente de cero en el intervalo espectral cubierto por el espectrómetro.
4. 4. Un método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la primera muestra de referencia comprende una primera substancia que tiene una primera característica de absorción y la primera muestra de ajuste comprende la primera substancia y una segunda substancia que tiene una segunda característica de absorción, en el intervalo espectral cubierto por el espectrómetro.
5. 5. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las muestras son muestras de fluidos.
6. 6. Un método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque además comprende los pasos de: cuando el instrumento se encuentra en el primer estado : - obtener un tercer valor de absorbancia para una muestra de calibración que tenga propiedades bien conocidas, y - a partir del tercer valor de absorbancia y de las propiedades conocidas, determinar una función de calibración que sea una relación funcional entre propiedades de una muestra y un valor de absorbancia.
7. 7. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera substancia tiene una característica más absorbente que la segunda substancia, en el intervalo espectral cubierto por el espectrómetro.
8. 8. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera substancia absorbe radiación en forma diferente a la segunda substancia, en todo el intervalo de frecuencias IR.
9. 9. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la segunda substancia substancialmente no absorbe radiación dentro del intervalo de frecuencias IR.
10. 10. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera substancia comprende agua.
11. 11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la primera substancia comprende además un aditivo para preservar las características de absorción del agua.
12. 12. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la segunda substancia del fluido de ajuste es una sal disuelta en la primera substancia.
13. 13. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la sal comprende un cloruro o un bromuro.
14. 14. Un método de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque la sal se selecciona de un grupo que consiste de: NaCl, KaCl y MgCl .
15. 15. Un método de conformidad con las reivindicaciones 12-14, caracterizado porque la segunda substancia del constituyente de la muestra de ajuste se encuentra en el intervalo de 1-24 por ciento en peso, tal como en el intervalo de 6-18 por ciento en peso, tal como en el intervalo de 10-14 por ciento en peso, tal como 12 por ciento en peso de la segunda substancia con relación a la primera substancia.
16. 16. Un método de conformidad con la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque la primera substancia comprende agua y la segunda substancia comprende alcohol .
17. 17. Un método de conformidad con la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque la primera substancia comprende agua y la segunda substancia comprende aceite de silicona.
18. 18. Un espectrómetro dispuesto para determinar la absorbancia de una muestra, y para determinar una concentración de un constituyente de una muestra, el espectrómetro está caracterizado porque comprende: - al menos una fuente electromagnética adaptada para exponer la muestra a un intervalo espectral específico de radiación electromagnética, en particular luz infrarroja, al menos un elemento de filtro que puede seleccionar un intervalo espectral especificado, - al menos un compartimiento para muestra, para contener una muestra, - al menos un detector para registrar y convertir señales ópticas en señales eléctricas, - medios para digitalizar las señales, - medios de procesamiento adaptados para procesar las señales digitalizadas a fin de determinar una absorbancia de una muestra medida, medios de almacenamiento adaptados para almacenar coeficientes de calibración para una función que defina la relación entre una absorbancia de una muestra y una concentración de un constituyente de la muestra, el medio de almacenamiento está adaptado además para almacenar una primera absorbancia de una primera muestra de ajuste, y una segunda absorbancia de una segunda muestra de ajuste, y - medios de procesamiento adaptados para calcular la relación (Anadj /Annueva adJ) entre la primera y la segunda absorbancia de una muestra de ajuste a fin de determinar un factor de ganancia (gn) para almacenarlo en los medios de almacenamiento, el medio de procesamiento está adaptado además para modificar los valores de absorbancia medidos para muestras futuras por el factor de ganancia (gn) .
19. 19. Un espectrómetro de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque los componentes del espectrómetro están adaptados al intervalo infrarrojo, que comprende NIR y/o MID-IR.
20. 20. Un espectrómetro de conformidad con la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque comprende una pluralidad de filtros y detectores, cada uno de los cuales está adaptado principalmente para obtener una señal dentro de un intervalo de frecuencias especificado, para la combinación especifica de un filtro y un detector.
21. 21. Un espectrómetro de conformidad con las reivindicaciones 18-20, caracterizado porque comprende una inferíase para transferir datos entre el espectrómetro y un sistema de computadora externo.
22. 22. Un espectrómetro de conformidad con las reivindicaciones 18-21, caracterizado porque comprende una interfase para un operador, en donde la interfase comprende medios de impresión adaptados para imprimir la concentración de un constituyente de la muestra de fluido.
23. 23. Un espectrómetro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la interfase comprende además una pantalla para exhibir la concentración de un constituyente de la muestra de fluido.
24. 24. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-23, caracterizado porque los medios de almacenamiento están adaptados además para almacenar la concentración de un constituyente de la muestra de fluido.
25. 25. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-24, caracterizado porque comprende una cámara de medición para contener la muestra de fluido, en donde la cámara de medición está provista de al menos una ventana que permite que un haz de radiación electromagnética entre y salga de la muestra.
26. 26. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-25, caracterizado porque comprende medios de almacenamiento para almacenar la muestra de fluido.
27. 27. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-26, caracterizado porque comprende medios de almacenamiento para almacenar la muestra de fluido de referencia.
28. 28. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-27, caracterizado porque comprende medios de almacenamiento para almacenar la muestra de fluido de ajuste.
29. 29. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-28, caracterizado porque comprende medios de bombeo de fluido, para bombear una muestra de fluido desde los medios de almacenamiento hasta la cámara de medición.
30. 30. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-29, caracterizado porque comprende medios de almacenamiento para almacenar muestras de fluidos de desecho.
31. 31. Un espectrómetro de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende medios de bombeo de fluido para bombear una muestra de fluido, desde la cámara de medición hasta los medios de almacenamiento, para almacenar muestras de fluidos de desecho.
32. 32. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 25-31, caracterizado porque además comprende medios de limpieza para limpiar la cámara de medición.
33. 33. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-31, caracterizado porque además comprende una unidad de homogeneización para homogeneizar la muestra de fluido antes de determinar la concentración de un constituyente de la muestra de fluido.
34. 34. Un espectrómetro de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18-33, caracterizado porque además comprende un reloj y en donde el medio de procesamiento está adaptado para registrar fluctuaciones de la concentración de un constituyente a través del tiempo.