RO125797B1 - Sondă fluorometrică - Google Patents

Description

Invenția se referă la o sondă fluorometrică portabilă, de mici dimensiuni și este destinată determinării valorii fluorescenței unei specii chimice sau biologice și convertirea acesteia în unități de concentrație prin intermediul unui soft specific, fiind conectată la un laptop.

Fluorescență, alături de fosforescență și de chemoluminescență, stă la baza unor metode fotometrice moderne de analiză instrumentală. Anumite specii chimice sau biologice prezintă proprietatea de reemisie fotonică luminoasă, pe anumite lungimi de undă specifice, atunci când sunt iradiate tot cu energie luminoasă, Reemisiaare loc întotdeauna la lungimi de undă superioare celor de iradiere și poartă denumirea de fluorescență atunci când reemisia încetează imediat după iradiere și de fosforescență atunci când reemisia persistă un anumit timp după încetarea iradierii. La o intensitate a radiației incidente (PO) constantă, fluorescența (intensitatea fluorescenței) (F) unei specii chimice sau moleculare este proporțională cu concentrația (c) a acesteia:

F = Kc (1)

Factorul de prOporționalitate (K) depinde de natura speciei și reprezintă totodată sensibilitatea metodei pentru acea specie. Ramura analitică ce se ocupă de folosirea acestei dependențe în scopul determinării concentrației poartă denumirea de fluorometrie. Unul din principalele avantaje ale fluorometriei este dat de faptul că intensitatea radiației fluorescente este proporțională cu intensitatea radiației incidente, ceea ce permite ca prin mărirea intensității primeia să se ajungă la o mărire la extrem a sensibilitâții metodei, ceea ce determină implicit coborârea limitei de detecție a urmelor speciilor chimice sau moleculare fluorescente analizate cu unul până la trei ordine de mărime față de metodele s pectro metri ce clasice de absorbție sau de transmisie, limitele de detecție obișnuite pentru fluorometrie fiind situate în domeniul părți per bilion (1 ppb = 1:10'⁹) sau chiar părți per trilion (1 ppt = 1:10¹²). Un alt mare avantaj al fluorometriei este acela că domeniul de liniaritate al relației de mai sus (condiție obligatorie pentru o precizie de măsurare ridicată) este mult mai mare decât cel al metodelor spectrofotometrice clasice de absorbție sau de transmisie. De asemenea, în fluorometrie, pentru analiză, sunt suficiente cantități extrem de mici de soluție, de ordinul μΙ, iar la metodele fluorometrice și selectivitatea este mai bună decât la cele spectrofotometrice. Dezavantajul evident al fluorometriei este acela că se poate folosi numai pentru determinarea concentrației speciilor ce prezintă fenomenul de fluorescență.

Un exemplu de dispozitiv pentru măsurarea concentrației fluorescenței unei substanțe este prezentat în brevetul JP 7005106 A (Oshita Tomoo, 1995). Dispozitivul folosește iluminarea unei probe pe care s-a marcat prin electroforeză un tipar de tip semisferic. Proba absoarbe lumina de excitație și emite fluorescență, convertită în semnal electric. Acesta este amplificat, convertit în mărimi digitale și memorat. El poate fi livrat către un dispozitiv de procesare date, de tip controler. Se poate obține o curbă a intensității relative a fluorescenței, bazată pe comparația cu valori ale concentrației unei substanțe standard, obținute tot prin măsurare.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în crearea de dispozitive de măsurare a concentrațiilor speciilor electrochimice sau biologice fluorescente. Soluția constă în realizarea unei sonde fluorometrice, miniaturale, compacte și autonome, destinată măsurării concentrației speciilor chimice sau biologice fluorescente, de natură solidă, pulverulentă sau lichidă (ultimele numai dacă sunt absorbite pe materiale solide sau poroase de tip folie poroasă).

RO 125797 Β1 în acest scop, măsurarea radiației de fluorescentă se realizează la 90° față de di recția 1 radiației incidente, folosindu-se o sursă de radiație monocromatică de tip LED sau diodă laser cu emisie în albastru și pentru recepție un detector de tip CCD, în fața căruia se 3 găsește un filtru de interferență, iarîn fața filtrului o lentilă colectoare, întreaga structură fiind montată într-un tub metalic, cilindric, de mici dimensiuni, atât alimentarea LED-ului, cât și 5 preluarea datelor se realizează printr-o interfața de tip USB, plasată în partea superioară a sondei. 7

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- se obține o sondă fluorometrică, miniaturală, compactă și cu preț redus, destinată 9 măsurării concentrației speciilor chimice sau moleculare fluorescente;

- sonda fluorometrică nu necesită sursă electrică de alimentare, LED-ul emițător de 11 consum extrem de mic, fiind alimentat prin interfața USB a unui calculator sau laptop, aceeași interfață prin care se preiau și datele de la sondă în vederea procesării acestora; 13

- sonda fluorometrică permite, împreună cu o unitate de calcul externă și un soft specializat, determinarea concentrației speciilor chimice sau moleculare fluorescente, de 15 natură solidă pulverulentă și lichidă, pe teren, fără a fi necesară o pregătire complexă a probelor; 17

- printr-un suport prins cu două șuruburi, sonda permite analiza de fluorescență a unor specii chimice, picurate pe benzi de hârtie sau pe folii siliconice poroase; 19

- folosindu-se avantajele enumerate mai sus, sonda fluorometrică permite construirea de kit -uri miniaturale, ieftine și specializate pe anumite specii chimice, inclusiv pe analiza 21 plasmei sanguine, folosind în acest scop o singură picătură de sânge. Este evident că, în această situație, sonda devine o unitate autonomă de analiză și trebuie echipată cu 23 microprocesor cu display electronic și cu soft specializat, precum și cu sursă electrică de alimentare proprie. 25

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figura care reprezintă o secțiune prin sonda fluorometrică. 27

Sonda fluorometrică se compune dintr-o specie chimică sau biologică fluorescentă 1, existentă în substanțe solide, pulverulente sau în lichide îmbibate în materiale poroase 29 sau pulberi, un corp 2 în care se găsește canalul de excitare compus dintr-un un LED 3, cu emisie în albastru și un canal de măsurare a fluorescenței, așezat ia un unghi de 90° față de 31 canalul de excitare, format, la rândul lui, dintr-o lentilă optică colectoare 4, un filtru de interferență 5, un senzor CCD 6 de mare sensibilitate și o unitate de interfațare 7 de tip USB. 33

Pentru măsurări pe solide și pulberi, pe corpul detectorului se prinde cu două șuruburi un corp de adaptare 8, iar pentru măsurări la lichide îmbibate pe benzi de hârtie sau pe benzi 35 poroase siliconice, este folosit un corp special de adaptare 9, fixat cu aceleași două șuruburi ca și corpul de adaptare 8 37

Pentru măsurarea conform invenției, a intensității fluorescenței (F) speciilor chimice lichide sau gazoase, substanța de analizat este iradiată cu o radiație luminoasă 39 monocromatică în domeniul vizibil și măsurată cu un senzor situat la un unghi de 90° față de direcția radiației incidente și a unui circuit electronic corespunzător, intensitatea radiației de 41 fluorescență fiind situată totîn domeniul vizibil, dar la o lungime de undă superioară celei a radiației incidente. Determinarea concentrației (c) unei specii chimice sau biologice se face 43 prin extrapolarea valorii fluorescenței (F) măsurate pe o curbă de etalonare, realizată în coordonate: fluorescență (F) - concentrație (c), curbă realizată cu ajutorul unor concentrații 45 cunoscute pentru acea specie.

Claims (5)

1 Revendicare

3 Sondă fluorometrică, caracterizată prin aceea că, în vederea măsurării valorii fluorescentei, ca o măsură a concentrației unei specii fluorescente (1) din substanțe solide,

5 pulverulente sau din lichide îmbibate în materiale poroase sau pulberi, este constituită dintrun lanț de măsurare compus dintr-un corp (2) în care se găsește un canal de excitare format

7 dintr-un LED (3) cu emisie în albastru și un canal de măsurare a fluorescentei, așezat la un unghi de 90” față de canalul de excitare și formaț ia rândul lui dintr-o lentilă optică colectoare

9 (4), un filtru de interferență (5), un senzor CCD (6) de mare sensibilitate și o unitate de interfațare (7) de tip USB.