TR2021018491A2 - Bi̇r spektrofotometre - Google Patents

Abstract

Bu buluş, tercihen gıda ve vücut sıvı analizinde kullanılmak üzere numune ön hazırlığına gerek olmadan spektroskopik analiz yapabilen kolay taşınabilir ve en az bir LED, LED için gerekli akım ve voltajı sağlamak için en az bir lazer diyot güç kaynağı (2), üzerine düşen ışığın enerji ve dalga boyunu değiştirmek için en az bir emiter (31), emiterden (31) yayılan ışınları toplamak ve numuneye yönlendirmek için en az bir mercek (32), numuneden geçen ışığın algılanması için en az bir dedektör (33) içeren en az bir fotonik ünite (3), fotonik üniteden (3) çıkan voltajın yükseltilmesi için opamp içeren en az bir yükselteç/offset devresi (4), yükselteç devresi (4) çıkışındaki verilerin gerçek zamanlı ölçülmesi ve kontrol edilmesi için en az bir mikrodenetleyici (5), en az bir güç kaynağı (6) ile karakterize edilen bir spektrofotometre (1) ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME BIR SPEKTROFOTOMETRE Teknik Alan Bu bulus, gida ve Vücut sivi analizlerinde tasinabilir, maliyeti düsük en önemlisi uzman personel gerektirmeyen, IOT ve POC sistemlere alternatif, spektroskopik analiz yapabilen spektrofotometre ile ilgilidir. Önceki Teknik Organik maddelerin gerek nicelik (kantitatit), gerekse nitelik (kalitatit) açidan analizlerini gerçeklestirmek için, bu maddelerin degisen kimyasal bag özelliklerinin degerlendirilmesinden yararlanilmaktadir. Bu amaçla çesitli yöntemler gelistirilmistir. Bir ömekteki atom, molekül veya iyonlarin, bir enerji düzeyinden digerine geçisleri sirasinda absorblanan veya yayilan elektromanyetik isimanin ölçülmesi ve yorumlanmasi spektroskopi olarak adlandirilmaktadir. Ölçülen degisken çogunlukla isigin yogunlugu ve polarizasyon durumudur. Spektroskopi, spektral çizgiler üretmek ve bunlarin dalga boylarini ve yogunluklarini ölçmek için kullanilir. Enstrüman, spektrumu göreceli birimler yerine mutlak birimlerle ölçmek üzere tasarlanmissa, bu genellikle bir spektrofotometre olarak adlandirilir. Spektrofotometre, moleküler biyolojide sikça kullanilan bir çesit fotometredir. Çözelti içerigindeki analit miktarinin bulunmasinda kullanilir. Temel mantigi, hazirlanan çözeltiden belirli spektrumlarda isik geçirilmesi ve bu isinin ne kadarinin çözelti tarafindan absorblandigini (soguruldugunu) bulmasi esasina dayanir. Çözeltinin içerdigi analit ne kadar fazla ise daha fazla isin, çözelti tarafindan sogurulur. Spektrofotometre, çözeltinin içinden geçebilen (çözelti tarafindan absorblanniayan) isigin yogunlugu tespit ederek çözelti içerigindeki analit hakkinda kantitatif olarak bilgi verir. 3506136 Örnegin, farkli sicakliklarda bakterilerin gelisiminin gösterilmesi için çesitli ortamlara birakilan bakteriler belirlenen çözeltiler içinde teker teker spektrofotometre ile Ölçüldügünde bakterilerin fazla oldugu örnekte daha fazla absorblanma gözlenecektir. Dolayisiyla bu durum ortamdaki sicakliga bagli bakteri büyüme hizi ile ilgili bilgi verir. Sonuçta, daha fazla bakteri daha fazla madde demektir ve bu da absorbsiyonun daha fazla olmasi anlamina gelir. Basta saglik ve gida sektörü olmak üzere biyofotonik, endüstri, kimya ve eczacilik alanlarinda, yari iletken üretiminde, malzeme testlerinin kalite kontrol asamasinda spektrofotometre cihazlari kullanilmaktadir. Teknigin bilinen durumunda spektrofotometre cihazlarinda, isigin moleküler etkilesimi tanecik modeline dayandirilmaktadir. Isigin numune ile etkilesiminden elde edilen bilgi yansima veya saçilmaya sebep olur ve dedektör tarafinda sogurma, geçirgenlik ve yansima seklinde degerlendirilinektedir. Söz konusu spektrofotometre cihazlarinda tasinma, maliyet, uzman personel gerektirme konularinda yetersiz kalmaktadir. Bulus ile Çözülen Sorunlar Bu bulusun amaci, numune ön hazirligi olmadan orta infrared bölgede nicel ve nitel ölçüm yapan bir spektrofotometre cihazi gerçeklestirmektir. Bu bulusun amaci, tasinabilir, maliyeti düsük, ölçüm için uzman personel gerektirmeyen bir spektrofotometre Cihazi gerçeklestirmektir. Bu bulusun amaci, klasik fizik görüsünden ayrilarak isigin termodinamik etkisini incelemekte olup temeli Plank Yasasina dayanmaktadir. Bu olguya göre isik kaynaginin sürme akimi ve voltajindaki degisim, isik kaynaginin enerjisinde degisim meydana getirir. Numune ile etkilesim sonucu malzeme isinir ve buharlasir. Böylece malzemenin atomlari uyarilir ve bu uyarma sonrasinda her 3506136 element kendine özel bir enerji yayar. Yayilan enerji dedektör tarafindan algilanir. yogunluk, analizi yapilan malzemedeki elementin konsantrasyonuyla orantilidir. Bunun sonucunda yeni bir teknik kullanarak spektrofotometrik bir yöntem gelistirilmistir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen bir spektrofotometre, ekli sekillerde gösterilmis olup bu sekiller; Sekil 1. Bulus konusu spektrofotometrenin sematik görünüsüdür. Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. 1. Spektrofotometre 2. Lazer diyot güç kaynagi 3. Fotonik ünite 31.Emiter 32. Mercek 33.Dedektör 4. Yükselteç /Offset devresi . Mikrodenetleyici 6. Güç kaynagi Tercihen gida ve Vücut sivi analizinde kullanilmak üzere numune ön hazirligina gerek olmadan spektroskopik analiz yapabilen kolay tasinabilir bir spektrofotometre (1) en temel halinde, - en az bir diyet, 3506136 - diyot için gerekli akim ve voltaji saglamak için en az bir lazer diyot güç kaynagi - üzerine düsen isigin enerji ve dalga boyunu degistirmek için en az bir emiter (31), emiterden (31) yayilan isinlari toplamak ve numuneye yönlendirmek için en az bir mercek (32), numuneden geçen isigin algilanmasi için orta kizilötesi bölgedeki isimalari algilayabilen en az bir dedektör (33) içeren en az bir fotonik - fotonik üniteden (3) çikan voltajin yükseltilmesi için opamp içeren ve sistem hassasiyetin arttirilmasi için dedektör (33) çikis voltajini 0-10 V (volt) skalasina tasimak için offset devresi içeren en az bir yükselteç/ Offset devresi (4), - yükselteç/ Offset devresi (4) çikisindaki verilerin gerçek zamanli ölçülmesi ve kontrol edilmesi için en az bir mikrodenetleyici (5), - en az bir güç kaynagi (6) içermektedir. Bulus konusu spektrofotometre (1), en az bir LED (Light emmitting diode) içermektedir. Diyot, akimi bir yönde iletip diger yönde engeller. Bazi yari iletken diyotlar, elektrik ile uyarildiginda isik saçar. LED" in karakteristik özelliklerini maksimum seviyede sunabilmesi için uygun akim ve gerilimin uygulanmasi gerekmektedir. Diyotun maksimum seviyede çalismasi için LED ile baglantili en az bir lazer diyot güç kaynagi (2) bulunmaktadir. Lazer diyot güç kaynagi (2) devrede led (emiter) için gerekli akim ve voltaji saglayarak uzun süre sorunsuz çalismasini saglamaktadir. Lazer diyot güç kaynagi (2), voltaj gösterge paneli, akim gösterge paneli, (+) çikisi, toprak çikisini, kalibrasyon tusu, akim ayar tusu, açma- kapama tusunu içermektedir. Bulus konusu spektrofotometre (l), en az bir fotonik ünite (3) içermektedir. Fotonik ünite (3) içerisinde sirasiyla emitter (31), ince kenarli mercek (32) ve dedektör (33) yer almaktadir. Emiter (31) üzerine düsen voltaj ve akim, isigin enerjisinde ve dalga boyunda degisimi saglamaktadir. Ince kenarli mercek (32), emiterden (31) daginik olarak yayilan isinlari toplayarak numune üzerine tek bir isin dalgasi olarak aktarilmasina yardimci olmaktadir. Dedektör (33), numuneden geçen isigin 3506136 algilandigi kisimdir. Fotonik ünitede (3) kullanilan emiter (31), [-20 um spektral aralikta çalismaktadir. Dedektör (33) ise bu araligin 3-20 um araligini karsilamaktadir. Spektrofotometrede (l) MIR spektroskopisi ölçüm metodu kullanilarak emilime dayanan alternatif bir olgu ortaya koymaya çalisilmistir, Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda fotonik ünitede (3), emiterin (31) yüksek akim ve voltaj degerlerinde isinarak yanmasini engellemek için en az bir sogutucu konumlandirilmistir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda fotonik ünite (3), en az bir küvet içermektedir. Küvet içerisine incelemesi yapilacak olan malzeme, numune yerlestirilmektedir. Fotonik ünite analizinde kullanilacak küvetin optik yol uzunlugu tercihen 1 cm olarak belirlenmistir. Ancak mid-infrared bölgede suyun güçlü emilimi dedektörde (33) bir yanit olusturmamaktadir. Bu durumun üstesinden gelmek için optik yol uzunlugu ( içerisine yerlestirilmesi için en az bir küvet boslugu bulunmaktadir. Spektrofotometre (l), en az bir yükselteç/offset devresi (4) içermektedir. Yükselteç /offset devresi (4) içerisinde bir op-amp ve voltaj offsetini saglamak için gerilim bölücü devre yapisi tasimaktadir. Fotonik ünitedeki (3) detektörden (33) gelen voltajin yükseltilmesi amaçli yükselteç/offset devresi (4) ile elde edilen voltaj araligi genisletilmektedir. Gerilim bölücü devre yapisi kullanilarak offset devresi kurulmustur. Yükselteç/offset devresi (4), dedektör (33) çikis voltajini yaklasik seyreden dedektör (43) voltaj çikisini O-lOV araligina tasimaktadir. Yükselteç/offset devresi (4) çikisinda verilerin gerçek zamanli ölçülmesi için en az bir mikro denetleyici (5) yerlestirilmektedir. Mikro denetleyici (5), mekanik, elektromekanik ve elektronik sistemlerin veya bunlarin bileseni olan robotlarin kontrolü için kullanilabilen mini bir kart seklindeki elektronik platformdur. Mikro denetleyici (5), 14 adet dijital giris / çikis pini (6 adeti PWM (Pulse Width Modulation-Darbe /Sinyal Genislik Modülasyonu), 6 adet analog giris pini, 16 3506136 MHZ saat hizi için osilator, bir adet USB baglantisi, bir adet DC güç girisi, bir adet kullanilabilmesi, bilesenlerin kablo baglantilarinin rahatlikla yapilabilmesi icin pin soket yapisi kullanilmaktadir. Yükselteç/offset devresi (4) çikisindaki verilerin gerçek zamanli ölçülmesi için Matlab kullanilmaktadir. Spektrofotometre (1), sistemin ihtiyaci olan enerjiyi saglamak için en az bir güç kaynagi (6) içermektedir. Güç kaynagi (6), +5V çikis voltaji, -5V çikis voltaji, - 12V çikis voltaji, +12V çikis voltaji, toprak çikisi, açma-kapama tusu içermektedir. TR TR TR TR

Claims (4)

ISTEMLER

1. Tereihen gida ve vücut sivi analizinde kullanilmak üzere numune ön hazirligina gerek olmadan spektroskopik analiz yapabilen kolay tasinabilir ve en az bir diyet, diyot için gerekli akim ve voltaji saglamak için en az bir diyot güç kaynagi üzerine düsen isigin enerji ve dalga boyunu degistirmek için en az bir emiter (31), emiterden (31) yayilan isinlari toplamak ve numuneye yönlendirmek için en az bir mercek (32), numuneden geçen isigin algilanmasi için orta kizilötesi bölgedeki isimalari algilayabilen en az bir dedektör (33) içeren en az bir fotonik ünite (3), fotonik üniteden (3) çikan voltajin yükseltilmesi için opamp içeren ve sistem hassasiyetin arttirilmasi için dedektör (33) çikis voltajini 0-10 V skalasina tasimak için offset devresi en az bir yükselteç/offset devresi (4), yükselteç/offset devresi (4) çikisindaki verilerin gerçek zamanli ölçülmesi ve kontrol edilmesi için en az bir mikrodenetleyici (5), en az bir güç kaynagi (6) ile karakterize edilen bir spektrofotometre (1).

2. LED diyot ile karakterize edilen istem 1'deki gibi bir spektrofotometre (1).

3. Emiterin (31) yüksek akim ve voltaj degerlerinde isinarak yanmasini engellemek için en az bir sogutucu içeren fotonik ünite (3) ile karakterize edilen istem 1 veya istem 27deki gibi bir spektrofotometre (1).

4. Mercegin bir ince kenarli mercek olmasi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir spektrofotometre (l).