BRPI1013532B1

BRPI1013532B1 - montagem de cabeça de impressão, sistema de impressão em tela e método

Info

Publication number: BRPI1013532B1
Application number: BRPI1013532-4A
Authority: BR
Inventors: Sack Achim; Griesbach Ralf; Willuweit Thomas
Original assignee: Ife Innovative Forschungs Und Entw Gmbh & Co Kg
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2019-11-19
Also published as: CA2763403C; US20120140227A1; CO6470889A2; DE102009025261A1; WO2010146110A4; DE102009025261B4; AU2010261818B2; CN102460116A; JP2012530255A; WO2010146110A1; MX2011013404A; EP2443436B1; US8582103B2; BRPI1013532A2; EA023467B1; EA201101563A1; EP2443436A1; AU2010261818A1; AP2011006041A0; CA2763403A1

Abstract

espectrômetro sem cubeta a presente invenção se refere a um espectrômetro (1; 1<39>) para a medição da concentração de pelo menos um analito numa amostra de fluido (2; 2<39)); com uma fonte de luz (3;3<39>) para a geração de um feixe de luz (4;4<39>), com um fotosensor (5;5<39>) para a recepção do feixe de luz (4;4<39>) e com um trecho de medição (6;6<39>) no curso do feixe do feixe de luz (4;4<39>), no qual a amostra de fluido (2;2<39>) é introduzível, em que o trecho de medição (6;6<39>) é provido de modo alterável.

Description

ESPECTRÔMETRO SEM CUBETA PARA A MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE PELO MENOS UM ANALITO NUMA AMOSTRA FLUIDA E MÉTODO PARA DETERMINAR UM VOLUME DE UM FLUÍDO EM UM RECIPIENTE

A presente invenção se refere a um espectrômetro sem cubeta.

De modo geral, espectrômetros para a medição da concentração de pelo menos um analito numa amostra de fluido são conhecidos. O método de medição fundamental ao espectrômetro se baseia no fenômeno físico conhecido pelo qual um feixe de luz experimenta um enfraquecimento (extinção) quando ele atravessa um fluido. O enfraquecimento é proporcional à concentração do analito e ao trecho de medição no fluido, o qual deve ser atravessado pelo feixe de luz. Essa relação física é descrita pela lei de extinção de BeerLambert.

Em espectrômetros conhecidos, como descritos no impresso DE 28 38 498 C2, tratase de aparelhos com dimensões comparativamente grandes que são postos em funcionamento de modo estacionário no laboratório. A fim de medir a concentração de um analito numa amostra de fluido por meio dos espectrômetros conhecidos, a amostra de fluido deve ser primeiramente colocada numa cubeta, a qual está disposta, conseqüentemente, no respectivo espectrômetro.

Na abordagem descrita anteriormente se identifica como desvantajoso o fato de que cubetas comerciais definem um trecho de medição fixo, o qual é definido pelas superfícies laterais plano-paralelas de cada cubeta. Caso seja necessário, porém, um grande trecho de medição, por exemplo, em concentrações muito baixas do analito na amostra de fluido, então deve ser utilizada uma respectiva cubeta dimensionada de outro modo. Isso é relativamente inconveniente. Além disso, as cubetas são facilmente contaminadas pelo toque com os dedos e também podem facilmente cair acidentalmente e quebrar.

Tarefa da presente invenção é, portanto, prover um espectrômetro melhorado, o qual evite, em especial, o manuseio descrito e inconveniente das cubetas.

Essa tarefa é resolvida por meio de um espectrômetro sem cubeta de acordo com a reivindicação 1.

De acordo com ela, é provido um espectrômetro sem cubeta para a medição da concentração de pelo menos um analito numa amostra de fluido, o qual possui o seguinte: uma fonte de luz para a geração de um feixe de luz, um fotosensor para a recepção de um feixe de luz e um trecho de medição no curso do feixe do feixe de luz, no qual a amostra de fluido é introduzível, em que o trecho de medição é provido de modo alterável.

A ideia fundamental da presente invenção se constitui em renunciar completamente à utilização de cubetas e, ao mesmo tempo, prover um trecho de medição alterável.

Dessa forma, o manuseio inconveniente das cubetas é dispensado e, ao mesmo tempo, é possibilitada a medição de concentrações muito altas e muito baixas de um analito na amostra de fluido.

Petição 870190074530, de 02/08/2019, pág. 5/12

2/21

As reivindicações dependentes divulgam modalidades e desenvolvimentos vantajosos da presente invenção.

Entende-se por um ‘fluido”, no presente contexto, um líquido, um gás ou uma mistura desses. Um fluido também pode possuir, preferencialmente, uma parte sólida.

No presente contexto, não se pensou com o termo “luz” apenas em luz visível, mas também, por exemplo, em infravermelho, raios UV e raios X.

Segundo uma modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, as fontes de luz e o fotosensor são providos para se moverem em direção um ao outro para uma alteração do trecho de medição. Por essa razão o trecho de medição pode ser alterado de maneira simples.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, o trecho de medição está definido entre a fonte de luz ou entre o fotosensor e um condutor de luz disposto no curso do feixe, em que a fonte de luz e o condutor de luz e/ou o fotosensor e o condutor de luz são providos para se mover em direção um ao outro para a alteração do trecho de medição. Também por essa razão o trecho de medição pode ser alterado de maneira simples.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, o condutor de luz se projeta para dentro de uma manga, em que o trecho de medição é formado entre uma face frontal do condutor de luz e um terminal formado que fecha a manga e que por meio do deslocamento da manga e do condutor de luz é alterável em relação um ao outro. Portanto, o trecho de medição pode ser alterado pelo fato de que, ou o condutor de luz é deslizado adiante na luva, em que a manga permanece estacionária em relação a um outro local da peça de manuseio descrita mais detalhadamente do espectrômetro, ou a manga é colocada no condutor de luz, em que o condutor de luz é provido de modo estacionário em relação à peça de manuseio mencionada. Como “face frontal se imagina o final do condutor de luz, no qual o feixe de luz entra ou sai.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, a manga possui pelo menos uma abertura, a qual permite a introdução da amostra de fluido no trecho de medição. Por essa razão, a amostra de fluido pode ser introduzida de maneira simples no trecho de medição. Além disso, também resulta desse fato a possibilidade de prover o espectrômetro como um espectrômetro submersível Como espectrômetro submersível” se imagina que o espectrômetro seja submerso no fluido para a retirada, com uma seção do espectrômetro, de uma amostra de fluido do fluido, e que a amostra de fluido do fluido seja admitida.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, ao longo do curso do feixe duas das aberturas são providas de modo espaçado em relação uma a outra na manga. Por essa razão, caso seja provido um grande trecho de

3/21 medição, a grande amostra de fluido correspondente pode ser introduzida de modo relativamente rápido no trecho de medição.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, o condutor de luz está firmemente preso numa peça de manuseio do espectrômetro e/ou a luva se estende em seções numa região de admissão na peça de manuseio e é provida de modo deslocável dentro da região de admissão. Por essa razão, o espectrômetro pode ser segurado facilmente com uma mão nessa peça de manuseio, em que um operador pode deslocar com a outra mão a luva em relação ao condutor de luz e por isso pode alterar o trecho de medição. Note-se que esse deslocamento da luva em relação ao condutor de luz, como também a mobilidade da fonte de luz e do fotosensor, pode ser provido em etapas (de modo escalonado), por exemplo, por meio de entalhes correspondentes, ou pode ser provido de forma contínua.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, o terminal da luva possui uma lente e/ou o fotosensor. Preferencialmente, a lente limita o trecho de medição ficando em oposição à face frontal do condutor de luz. De modo adicionalmente preferencial, a lente recebe a luz da face frontal do condutor de luz e foca esta no fotosensor. É dizer que o fotosensor está disposto atrás da lente a partir da perspectiva do condutor de luz. O fotosensor é formado, preferencialmente, como diodo emissor de luz. Diodos emissores de luz convertem a luz em corrente elétrica aproveitando o efeito fotoelétrico.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, a fonte de luz acopla o feixe de luz na outra face frontal do condutor de luz. Portanto, a fonte a de luz está disposta preferencialmente na peça de manuseio.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, o condutor de luz é formado como uma haste de acrílico, haste de policarbonato, haste de vidro ou cabo de fibra de vidro. Tais cabos de fibra de vidro são facilmente obteníveis e se caracterizam, além disso, pelo fato de que eles, por exemplo, também podem ser guiados dentro da peça de manuseio nos caminho da fonte de luz.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, uma primeira e uma segunda fonte de luz são providas ou para a geração do feixe de luz com um primeiro ou um segundo comprimento de onda / uma faixa de comprimento de onda. O primeiro e segundo comprimento de onda são diferentes entre si. O mesmo vale para as faixas de comprimento de onda. No entanto, as faixas de comprimento de onda podem se sobrepor. De acordo com a amostra de fluido ou de acordo com o analito cuja concentração é medida, pode ser preciso que diferentes comprimentos de onda ou diferentes faixas de comprimento de onda sejam necessários para realizar uma medição correspondente. Se então a primeira ou segunda fonte de luz gera o feixe de luz, então pode

4/21 ser inserida manualmente por um usuário, por exemplo. Alternativamente, as configurações podem ocorrer automaticamente por meio de um dispositivo de controle do espectrômetro. Em especial, a escolha entre a primeira e a segunda fonte de luz pode ocorrer na dependência de um modo de avaliação selecionado descrito mais precisamente a seguir. Evidentemente também podem ser providas mais do que duas fontes de luz. Preferencialmente, uma ou mais fontes de luz emitem uma luz quase monocromática com uma faixa de comprimento de onda de 250 - 5000 nm.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, uma ou mais fontes de luz são configuradas como diodos emissores de luz, especialmente formados como diodos de laser. Um diodo de laser é um diodo emissor de luz (LED), o qual gera raio laser.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, é provido um dispositivo de controle, o qual controla, numa primeira etapa, uma ou mais fontes de luz, bem como o fotosensor, a fim de determinar uma característica da amostra de fluido, e seleciona, numa segunda etapa, um dos vários modos de avaliação arquivados na memória do espectrômetro, na dependência da característica, e controla, numa terceira etapa, uma ou mais fontes de luz, bem como o fotosensor, na dependência do modo de avaliação selecionado. Um modo de avaliação contém, no presente contexto, uma ou mais instruções para determinar, de maneira reconhecível, repetível e comparável, a concentração de um analito na amostra de fluido. Essas instruções podem, por exemplo, definir a calibragem ou o comprimento de onda do feixe de luz a ser utilizado. Com “característica” se imagina, em especial, um espectro de absorção característico do fluido ou do analito no fluido, o qual também é designado como impressão digital espectral.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, este é formado de modo a ser portátil. É dizer que o espectrômetro possui dimensões tais que possibilitam um portador manual e alça do espectrômetro e que o espectrômetro não deve estar ligado com uma mesa, por exemplo, uma mesa de laboratório, ou um suporte específico.

Segundo outra modalidade preferencial do espectrômetro de acordo com a invenção, este é formado de modo independente da rede elétrica. Imagina-se, com isso, que o espectrômetro não precisa de uma conexão elétrica a uma rede elétrica, mas sim que possua uma fonte de energia integrada ao espectrômetro. Na fonte de energia integrada ao espectrômetro pode se tratar de uma pilha ou de uma batería.

Além disso, é fornecida uma utilização do espectrômetro de acordo com a invenção para a determinação de um volume de um fluido (designado, a seguir, como primeiro fluido) em um recipiente.

Por um recipiente , no presente contexto, se entende qualquer espécie de

5/21 acomodação para admitir um volume definido de fluido. Portanto, o termo “recipiente” compreende, no presente contexto, qualquer espécie de recipiente, limitador de tanque (lago) etc.

Nesse sentido, um segundo fluido com um volume conhecido e com uma concentração conhecida de um analito é colocado primeiramente no recipiente, o qual se mistura, então, com o primeiro fluido.

Depois disso a concentração de analito na mistura é medida a partir do primeiro e segundo fluido por meio de um espectrômetro.

Finalmente, o espectrômetro determina, com base na concentração de analito na mistura, o volume do primeiro fluido. Nesse sentido, primeiramente o volume conhecido do segundo fluido e a concentração conhecida de analito é fornecida no segundo analito para o espectrômetro. A concentração de analito no segundo fluido também pode ser determinada com o espectrômetro.

Além disso, é provido um espectrofotômetro submersível sem cubeta e portátil para a determinação das concentrações de analito na amostra de fluido com

a) uma fonte de luz e um fotosensor, os quais estão dispostos sobre um eixo óptico comum, em que a fonte de luz se constitui de várias luzes de diferentes comprimentos de onda e emitidas por diodos (LED-Array), os quais estão essencialmente dispostos paralelamente em relação ao eixo óptico,

b) um dispositivo de controle / avaliação, o qual determina a concentração de analito na amostra de fluido, com base nos valores de medição providos pelo fotosensor, no qual

c) a fonte de luz e o fotosensor estão dispostos sobre ou em um sistema de transporte suficientemente torsional e flexível e definem entre si um trecho de medição sem cubeta, o qual é preenchido por si só por meio da imersão do espectrofotômetro na amostra de fluido a ser medida, em que a fonte de luz e/ou o fotosensor no curso do feixe são movíveis em relação um ao outro, e

d) o espectrofotômetro é provido com uma fonte de alimentação independente da rede elétrica e um dispositivo de exibição para o resultado de medição.

“Fluido” é o termo genérico para líquidos e gases.

O sistema de transporte para a fonte de luz e para o fotosensor pode ser, por exemplo, um trilho ou uma haste feita de plástico suficientemente torsional e flexível. Plásticos adequados podem ser encontrados com uma simples tentativa. O mesmo também vaie para dimensões adequadas do sistema de transporte. É lógico que as propriedades dos materiais e as dimensões do sistema de transporte influenciam um ao outro. Portanto, quando um material possui uma alta flexibilidade, por exemplo, o trilho do transporte pode ser mais fino. O sistema de transporte também pode ser tubular ou em forma de bastonete, í

6/21 por exemplo. Fonte de luz e fotosensor, portanto, podem estar dispostos no lado interno do tubo ou do bastonete.

Preferencialmente, os LEDs da fonte de luz emitem uma luz quase monocromática na faixa de comprimento de onda de 200 até 1000 nm, por exemplo, 250-750 nm ou 900 nm. Durante as medições em gases os comprimentos de onda também podem ficar na faixa de 1.000 até 5.000 nm. Basicamente todos os comprimentos de onda podem ser realizados, os quais são desejados ou apropriados para um dado problema de medição. Pode-se tratar de vários LEDs diferentes, por exemplo, na forma de um arranjo de LEDs (Array), cujas faixas de emissão de comprimento de onda são diferentes e que também podem se sobrepor parcialmente. As faixas de comprimento de onda dependem, por isso, de certos analito. LEDs ou LE D-A/rays com faixas de comprimento de onda adequadas e com dimensionamento adequado são obteníveis no comércio. Uma vez que o espectrômetro é imerso na amostra de fluido para a medição, a fonte de luz (por exemplo, LED ou LEDArray) se encontra em um alojamento selado contra a penetração do fluido, resistente contra o fluido e de dimensionamento adequado.

No curso do feixe entre as fontes de luz e o fotosensor se encontram um ou vários elementos, a fim de direcionar eficientemente a luz do emissor sobre o fotosensor. Isso pode ser executado como lentes ópticas, ou como um arranjo de lentes, ou como espelho óptico, ou como uma combinação de espelhos e lentes.

A fim de aumentar a pureza espectral da luz emitida pelo emissor, podem se encontrar no curso do feixe entre o emissor e o fotosensor filtros ópticos de banda estreita.

Preferencialmente, estão dispostos no curso do feixe entre a fonte de luz e o fotosensor anteparos para a filtragem da luz dispersa ou refletida. Os anteparos podem estar integrados no alojamento selado contra fluido do fotosensor. Num caso mais simples, trata-se de um anteparo com furo, no qual a luz incidente vinda da fonte de luz incide em uma janela transparente para a luz do comprimento de onda selecionado, por exemplo, uma janela de vidro de quartzo ou de um plástico UV transparente. A fonte de luz também pode ser provida com tal anteparo, caso isso seja necessário ou desejado.

O fotosensor está conectado a um conversor analógico-digital, o qual digitaliza os dados de medição analógicos admitidos e assim traz uma forma processável eletronicamente. Um microprocessador programável assume o controle do espectrofotômetro, por exemplo, o controle dos LEDs, do conversor analógico-digital e do dispositivo de exibição, assume a calibragem ou aferição, bem como a avaliação dos resultados de medição, por exemplo, a determinação da concentração de analito a partir da extinção medida em um dado comprimento de onda de medição ou a partir da extinção medida em um ou vários comprimentos de onda de medição fixos, a partir dos coeficientes de extinção decádicos molares e da espessura de camada conhecida da amostra de fluido.

7/21

Os valores de medição podem ser convertidos e mostrados de modo alfanumérico numa unidade adequada do dispositivo de exibição digital. Conversores analógico-digitais adequados, dispositivos de exibição digitais e microprocessadores programáveis ou controláveis são obteníveis no comércio e não requerem mais explicações.

O espectrômetro é, com base em suas pequenas dimensões e na fonte de alimentação independente da rede elétrica (por exemplo, uma pilha), especialmente adequado para a utilização externa, ou seja, fora do laboratório. A facilidade de utilização (é medida por meio da imersão na amostra de fluido), conjuntamente com a avaliação automática, também faz dele especialmente adequado para usuários leigos, por exemplo, na análise de águas residuais nos países de terceiro múndo ou para o monitoramento da água de piscina.

Uma vantagem do espectrofotômetro é que a fonte de luz e o fotosensor no curso do feixe são movíveis em relação um ao outro numa faixa de 0,5 — 5 cm, de modo que espessas camadas de 0,5 cm até 5 cm podem ser utilizadas. Por exemplo, a fonte de luz e o fotosensor podem ser ajustáveis em trilhos, um em relação ao outro, no sistema de transporte. Alternativamente, o sistema de transporte pode, por si só, ser alongado ou encurtado telescopicamente, por exemplo, com a ajuda de um mecanismo de molas com detentores adequadamente espaçados. Num sistema de transporte tubular ou em forma de bastonete uma rosca adequada podería ser utilizada, a qual, de acordo com a espessura da camada desejada, podería ser girada pra dentro ou pra fora. Basicamente, aqui não há restrições especiais, desde que a distância estabelecida e a espessura da camada possam ser utilizadas suficientemente da mesma forma e que isso permaneça. A distância precisamente estabelecida pode ser determinada, por exemplo, com uma solução colorida, por meio da medição da extinção dessa solução e comparação com a extinção dessa, e concentração com ajuda da lei de Beer-Lambert.

Por isso, outras espessuras de camada facilmente variáveis, por exemplo, camadas maiores, podem ser ajustadas em aparelhos conhecidos, fato que pode ser desejado em concentrações de medição muito baixas. Inversamente, em concentrações de medição muito altas, uma espessura de camada menor pode ser facilmente ajustada. Em aparelhos conhecidos, várias cubetas, com espessuras de camada diferentes, deveríam ser empregadas, a fim de estar preparado para um uso externo em qualquer eventualidade. Evidentemente, espessuras de camada abaixo de 0,5 cm ou acima de 0,5 cm também poderíam ser ajustadas, uma vez que, basicamente, nada fala ao contrário. Nesse sentido, trata-se da região onde as cubetas usualmente comerciais são dimensionadas.

Amostras fortemente concentradas, em vez de reduzir a espessura da camada, também podem ser naturalmente diluídas. Portanto, o curso do feixe através da amostra de fluido em baixa concentração também pode ser prolongado por meio de um sistema de

8/21 espelhos.

O espectrofotômetro portátil é adequado para a medição de diferentes fluidos. Na amostra de fluido pode se tratar de um gás, por exemplo, um líquido (por exemplo, também um fluido corporal, como soro), ou uma mistura (por exemplo, neblina ou fumaça). O tipo de 5 determinação de valor de medição também permite, em relação a um grau conhecido, medir amostras de fluido turvas (por exemplo, neblina ou fumaça), como algumas águas de amostra turva, águas de poros, águas de despejo, esgoto, suspensões de amostras do solo e fertilizantes. Preferencialmente o espectrofotômetro portátil é utilizado para a determinação da concentração de substâncias dissolvidas na água. A amostra de água 10 pode vir de um aquário, de um vaso de jardim ou de uma piscina, por exemplo. Com relação à procedência da água não existem restrições.

Exemplos para substâncias na água determinadas com o espectrofotômetro portátil são o oxigênio, ozônio, cloro (cloro livre, cloro total), compostos nitrogenados (nitrogênio total), potássio, ferro, zinco, metais pesados, amônia, ácido cianúrico, cianeto, uréia, 15 carbonato (dureza da água}, peróxido de hidrogênio, cloreto, nitrito, nitrato ou fosfato. Em especial, o valor do pH de uma amostra de água também pode ser determinado com o espectrofotômetro portátil. Para isso, essa amostra é misturada, por exemplo, com um indicador de componente único, como o fenol vermelho ou com um indicador de mistura de dois componentes (por exemplo, bromotimol azul, timol azul), o qual, então, é medido por 20 fotometria. O indicador utilizado é reconhecido automaticamente pelo aparelho.

Evidentemente que medições de turvação nefelométrica também podem ser realizadas com o espectrofotômetro portátil.

O espectrofotômetro portátil também pode ser utilizado para o controle de nutrientes do solo na agricultura e na silvicultura.

O espectrofotômetro portátil, além disso, é adequado para a medição de amostras de gás, por exemplo, para a determinação da concentração de monóxido de carbono, dióxido de carbono, água ou alcoóis ou poeiras no ar.

Regulamentações adequadas (por exemplo, para a extração, preparação e manuseio da amostra, padrões, reagentes de detecção, comprimentos de onda de medição 30 adequados, etc.) para a determinação fotométrica de uma variedade de analitos na água são encontradas, por exemplo, em “MÉTODOS-PADRÃO ALEMÃES (DEV) PARA ANÁLISE DE ÁGUA, os quais são familiares ao especialista.

Outra vantagem do espectrofotômetro portátil é a sua compatibilidade em relação a testes rápidos usualmente comerciais ou testes fotometricos. Testes rápidos pra quase cada 35 analito, por exemplo, cloro, são obteníveis, por exemplo, pelas empresas Fluka ou Merck. Na medição dos padrões incluídos em tais testes rápidos para a calibragem ou ajuste o espectrofotometro portátil reconhece automaticamente o método de medição (por exemplo,

9/21 os comprimentos de onda de medição adequados) com a ajuda de um banco de dados adequadamente programado, o qual contém, por exemplo, o espectro de absorção característico como “impressão digital” espectral. O método de medição escolhido é exibido no dispositivo de exibição digital do espectrofotômetro portátil. É claro que também é possível escolher manualmente o método de medição a ser utilizado.

Variações de um certo padrão das condições do fabricante também são consideradas no banco de dados e, eventualmente, corrigidas.

Uma modalidade do espectrofotômetro portátil consiste, essencialmente, dos seguintes módulos:

uma fonte de luz na forma de um Array de LEDs (por exemplo, tipo: OP291 A, HLMP-CM36, L-7113UVC, L-53SRC-DV), dos quais cada diodo emissor de luz pode ser controlado isoladamente. Para a limitação da corrente são instalados, respectivamente, resistores.

um fotosensor na forma de um fotodiodo (por exemplo, tipo: FH229) com circuito de avaliação. O fotodiodo com um amplificador operacional (por exemplo, tipo: MCP 6001-E/OT) é conectado de modo que a corrente de saída Iphoto gerada pelo fotodiodo é convertida em uma tensão linear de corrente Uphoto = lphoto*10000*V/A. A tensão obtida dessa forma é diretamente proporcional à intensidade que incide sobre o fotodiodo. A tensão Uphoto é dada numa entrada de um conversor analógico-digital Delta Sigma de 18 Bits (por exemplo, tipo: MCP 3421AOT-E/OT e convertida a partir desse em um sinal digital. O conversor AC já tem internamente um amplificador ajustável de 1 até 8 vezes em um software. Em caso de necessidade a faixa de medição pode ser ajustada com isso.

um microprocessador ou microcontrolador (por exemplo, tipo: PIC18F1220), o qual assume o controle dos LEDs e do conversor AC, controla o curso de medição e emite os valores de medição numa unidade convertida em uma tela e em texto claro.

uma tela na qual os valores de medição podem ser emitidos de modo alfanumérico.

um conversor de tensão Step-up (por exemplo, tipo: XC9119D10AMR), que abastece os componentes eletrônicos no modo de medição com tensão estabilizada de 5V. Caso o aparelho se encontre em standby (modo de espera), a tensão de batería instável da pilha CR2032 (cerca de 3V, apenas tipo de exemplo) para o abastecimento do processador é utilizada. A fim de economizar energia, no estado de espera a periferia geral (fotodiodos, conversor AC e tela) fica sem energia elétrica.

A estrutura mecânica se parece, no caso de uma modalidade, com uma caneta, em que a maior parte da face frontal é ocupada pela tela. Algumas poucas teclas possibilitam o ajuste dos parâmetros a serem medidos e o início de uma medição.

A célula de medição é uma parte do alojamento. Uma calibragem do

10/21 espectrofotômetro portátil pode ser omitida por causa do funcionamento sem cubeta, uma vez que em outros aparelhos conhecidos cubetas alternáveis não são utilizáveis.

O LED-Array e o fotodiodo para a medição de absorção se encontram em duas superfícies da célula de medição plano paralelas em relação uma à outra, de modo que o volume de medição é diretamente irradiado e a luz transmitida incide sobre o fotodiodo. Para bloquear a luz ambiente e a luz dos LEDs, a qual é refletida dentro da célula de medição, são providos anteparos.

Medição

O ponto de partida é uma concentração de íons na solução a ser investigada.

Numa primeira etapa um complexo de corante é formado por meio da adição de um reagente de detecção. O reagente de detecção é colocado, nesse sentido, em excedente na solução, de modo que uma implementação completa de todos os íons a serem detectados no complexo de corante é dada. Na reação íon + reagente de detecção —> complexo de corante + reagente de detecção o equilíbrio da reação fica do lado direito.

A quantidade do corante formado é relacionada de modo linear com a concentração de íons:

C (corante) - A * C (íon)

O corante formado exibe faixas de absorção características que, de acordo com o reagente de detecção da região de infravermelho utilizado, alcança até a região ultravioleta. Não precisa ser medido no máximo de absorção (assim chamada medição de máximo Lambda). Nela a amostra com a luz de um LED adequadamente selecionado é irradiada, assim a absorção do corante pode ser medida e a concentração de corantes e também de íons é calculada com a lei de Beer-Lambert.

A seguir, tem-se:

a intensidade do LED sem complexo de corante recebida do fotodiodo

I a intensidade do LED com complexo de corante recebida do fotodiodo a especifica quão sensivelmente reage o fotodiodo sobre a luz do LED b exprime as propriedades de absorção específicas do corante (a e b são dependentes do comprimento de onda) A Lei de Beer-Lambert

1/10 = -exp (- b * C(corante)) especifica a atenuação da luz transmitida como função da concentração de íons.

Caso a transmissividade

T = 1/10 seja conhecida, a concentração de íons C(íon) pode ser fechada por isso:

C(íon) = C(corante) / A = -1/ (A*b) * 1 n(T)

A luminosidade recebida do fotodiodo se constitui de duas partes: da luz do LED j

i

11/21 irradiada através da célula de medição e da luz do ambiente incidindo lateralmente. A fotovoltagem que o conversor AC converte se comporta, portanto, dessa maneira:

U_photo = a * (I (ambiente) = l(LED))

Nesse sentido, a é um fator de proporcionalidade que é dependente da sensibilidade do LED, da estrutura óptica e da amplificação elétrica da fotovoltagem.

Por meio de uma medição no escuro com LED desligado

U_photo_escuro = a * I(ambiente) e com subtração da fotovoltagem com LED ligado se pode determinar, até o fator a, a luminosidade aparente do LED:

U_photo - U_photo_escuro = a * l(LED) —» l(LED) * a = U_photo - U_photo_escuro

Para determinar a transmissividade, essa medição deve ser realizada duas vezes: uma vez com a amostra a ser examinada, em que sobretudo nenhum reagente de detecção foi dado, e uma vez com a amostra misturada com reagente.

O valor obtido para l(LED) * a SEM reagente é chamado IO, e COM reagente é chamado I.

No cálculo da transmissividade T = l/IO o fator a desaparece.

Em resumo, obtém-se:

C( Ιθη)~· ill ^Photo, oom corante Uphoto, escuro, com corante AÓ U_pt,_oto, sem corante “ 6/photo, escuro, sem corante

Deve-se notar que na constante a não se exprime apenas a sensibilidade do fotodiodo utilizado para o comprimento de onda, mas também uma por meio da atenuação causada pela turvação da amostra de luz do LED e do ambiente. Já que com uma primeira medição sem corante o brilho aparente do LED é medido, esse fator pode ser completamente eliminado, de modo que mesmo as amostras até um pouco turva podem ser medidas.

Determinação do tipo de corante contido na amostra

Uma vez que diferentes LEDs coloridos estão instalados no espectrômetro, é possível fazer a varredura do espectro de absorção do corante em vários lugares. O espectro obtido dessa forma é característico para cada corante, e, comparando com espectros armazenados em um banco de dados, pode ser fechado no presente corante, e assim também no íon a ser detectado. Uma entrada manual, em que os íons devem são ser detectados. É omitida com isso.

A invenção será explicada mais detalhadamente com base nas modalidades, com referência às numerações que acompanham as figuras.

Mostram-se:

12/21

Fig. 1: esquematicamente, um espectrômetro de acordo com uma modalidade da presente invenção;

Fig. 2: numa visão de cima, um espectrômetro de acordo com outra modalidade da presente invenção, em que a luva é apresentada parcialmente transparente;

Fig. 3: a visão a partir da figura 2, em que, adicíonalmente, a peça de manuseio é apresentada parcialmente transparente;

Fig. 4: uma visão lateral a partir da fig. 3.

Nas figuras são designados números de referência idênticos e componentes idênticos ou com função idêntica, salvo indicação contrária.

¹⁰ Fig- 1 mostra, esquematicamente, um espectrômetro 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

No espectrômetro 1 se trata de um espectrômetro sem cubeta para a medição da concentração de pelo menos um analito numa amostra de fluido 2.

O espectrômetro 1 possui uma fonte de luz 3 para a geração de um feixe de luz 4.

3 Além disso, o espectrômetro 1 possui um fotosensor 5 para a recepção do feixe de luz 4.

Além disso, o espectrômetro 1 possui um trecho de medição 6 no curso do feixe do feixe de luz 4. No trecho de medição 6 a amostra de fluido 2 é inserida, em que o volume da amostra de fluido 2 inserida é determinado com base no trecho de medição 6. Com outras 20 palavras, o trecho de medição 6 especifica uma espessura de camada da amostra de fluido 2, a que o feixe de luz deve atravessar, a fim de chegar até o fotosensor 5 a partir da fonte de luz 3.

O trecho de medição 6 é provido de modo a ser alterável, a fim de alterar, com isso, o volume da amostra de fluido 2 inserida ou que pode ser inserida. Com isso, até mesmo os 25 analitos em concentrações muito baixas ou muito altas na amostra de fluido 2 podem ser determinados. Por exemplo, se for o caso de se tratar de um analito, o qual está presente em concentração muito baixa na amostra de fluido, o trecho de medição 6 é provido de modo relativamente grande.

Por meio de uma alteração do trecho de medição 6, um volume de saída 2a da 30 amostra de fluido 2 é aumentado em um volume adicional 2b, por exemplo. Os volumes 2a e 2b são apresentados na fig. 1 de modo delimitado, acima e abaixo de cada uma das linhas tracejadas e à esquerda e à direita de cada uma das linhas sólidas, em que uma linha tracejada vertical separa ambos os volumes 2a e 2b um do outro.

A alteração do trecho de medição 6 pode ocorrer de diferentes maneiras:

De acordo com a presente modalidade um condutor de luz 7 é provido, o qual está disposto no curso do feixe do feixe de luz 4. O trecho de medição 6 é definido entre o condutor de luz 7 e o fotosensor 5. Dessa forma, o trecho de medição 6 pode ser alterado,

13/21 de modo que o fotosensor 5 seja movido em relação ao condutor de luz 7 ou o condutor de luz 7 seja movido em relação ao fotosensor 5.

Alternativamente, também é possível que o trecho de medição 6 seja definido diretamente entre o fotosensor 5 e a fonte de luz 3, portanto, que seja dispensado no condutor de luz 7. Então o trecho de medição 6 é alterado por isso, de modo que ou o fotosensor 5 é movido em relação à fonte de luz 3 ou a fonte de luz 3 é movida em relação ao fotosensor 5.

Os movimentos presentes descritos se referem a um movimento ao longo do curso do feixe do feixe de luz 4.

Além disso, o fotosensor 5 e a fonte de luz 3 poderíam ser trocados na modalidade de acordo com a fig. 1, é dizer que o trecho de medição 6 é definido entre a fonte de luz 3 e o condutor de luz 7.

O espectrômetro 1 descrito renuncia completamente, com isso, às cubetas inicialmente descritas, ou seja, não são necessárias quaisquer cubetas para a medição da concentração de analito. Trata-se, portanto, de um espectrômetro sem cubeta 1.

A seguir, é descrito, em associação com as figuras 2-4, um espectrômetro 1’, para o qual as modalidades na fig. 1 correspondem adequadamente.

O espectrômetro sem cubeta 1’ serve para a medição da concentração de pelo menos um analito numa amostra de fluido 2’. A amostra de fluido 2’ é apresentada na fig. 2 de modo delimitado, acima e abaixo, através de uma linha tracejada e lateralmente através de cada uma das duas linhas sólidas.

Pode se tratar, na amostra de fluido 2’, de um gás, de um líquido ou de uma mistura disso. A amostra de fluido 2 também pode, além disso, conter uma conhecida parte de substância sólida, por exemplo, poeira.

No caso do analito, trata-se, preferencialmente, de um ingrediente preferencialmente solúvel em água. Exemplos para tais ingredientes são oxigênio, ozônio, cloro, (cloro livre e cloro total), compostos nitrogenados (nitrogênio total), magnésio, cálcio, cobre, potássio, ferro, zinco, metais pesados, amônia, ácido cianúrico, cianeto, uréia, carbonato (dureza da água), peróxido de hidrogênio, cloreto, nitrito, nitrato ou fosfato. Exatamente assim pode se tratar na amostra de fluido 2', mas também pode se tratar de um gás, especialmente de ar. Por meio do espectrômetro 1’, por exemplo, a concentração de monóxido de carbono, dióxido de carbono, frações de água, álcoois, turbidez e poeira no ar podem ser medidas. Por exemplo, nas amostras de fluido 2' pode se tratar de amostras do solo ou de fertilizantes. A medição do valor de pH na amostra de fluido 2’ por meio do espectrômetro de 1' também é possível.

Na dependência da amostra de fluido 2’ e/ou do analito pode ser necessário colocar primeiramente um indicador em excedente na amostra de fluido 2’ ou no fluido 20’. Por

14/21 exemplo, para a determinação de um valor pH a amostra de fluido 2’ ou o fluido 20’ podem ser misturados com fenol vermelho.

O espectrômetro T possui várias fontes de luz 3’, ver fig. 3. Nas fontes de luz 3’ se trata, preferencialmente, de LEDs, adicionalmente preferenciais, de LEDs de laser. As fontes de luz 3’ são adaptadas para emitir luzes quase monocromáticas com um comprimento de onda de 250-750 nm, preferencialmente. As fontes de luz 3’ são preferencialmente adaptadas para emitir diferentes comprimentos de onda de cada luz ou diferentes faixas de comprimento de onda. Por exemplo, caso uma fonte de luz 3’ possa ser adaptada para isso, uma luz com um comprimento de onda entre 610 e 750 nm e outra fonte de luz 3’ são adaptadas a fim de emitir uma luz com um comprimento de onda entre 590 e 610 nm. A escolha de cada fonte de luz 3’ pode ser feita dependendo da amostra de fluido 2’ e/ou da concentração de analito, o qual vale para medir e também pode ser selecionada automaticamente, como descrito mais apropriadamente num outro lugar.

As uma ou várias fontes de luz 3’ geram um feixe de luz 4’, o qual é indicado na fig. 3 por linha ponto-tracejada. As várias fontes de luz 3’ podem estar arranjadas em um semicírculo e podem formar de modo adicionalmente preferencial um Array.

O espectrômetro 1 possui, além disso, um fotosensor 5’ para a recepção do feixe de luz 4 . O fotosensor 5’ converte o feixe de luz 4’ incidente em sinais elétricos. Os sinais elétricos dependem, respectivamente, da intensidade da luz incidente e/ou do comprimento do feixe de luz 4 . No caso do fotosensor 5, trata-se, preferencialmente, de um fotodiodo.

Além disso, o espectrômetro 1 é formado com um trecho de medição 6’ no curso do feixe do feixe de luz 4’. No trecho de medição 6’ a amostra de luido 2’ é introduzível, em que, com base no trecho de medição 6’, o volume da amostra de fluido 2’ introduzível é determinado, como já explicado anteriormente em associação com a fig. 1.

O trecho de medição 6 é provido de modo a ser alterável, a fim de alterar o volume da amostra de fluido 2 introduzível. Para isso o espectrômetro 1 é formado, por exemplo, como a seguir:

No curso do feixe do feixe de luz 4’ um condutor de luz 7’ está disposto, por exemplo, na forma de uma haste de acrílico, haste de policarbonato, haste de vidro ou cabo de fibra de vidro.

O condutor de luz 7 possui uma primeira seção 12’, a qual é inserida fixamente numa peça de manuseio 13’ formada como alojamento. O condutor de luz 7’ possui, além disso, uma segunda seção 14 , a qual se estende para fora da peça de manuseio 13’ numa luva 15’.

A luva 15’ possui uma seção transversal essencialmente em forma de anel. O diâmetro interno da seção transversal em forma de anel da luva 15’ corresponde, essencialmente, ao diâmetro externo da seção transversal em fôrma de anel do condutor de

15/21 luz T.

k luva 15’ é preferencialmente provida com vários furos oblongos 19’. Nela dois furos oblongos 19’ podem se localizar em frente um ao outro, como mostrado na fig. 4. Além disso, dois pares dos furos oblongos 19’ em frente um ao outro podem, por exemplo, ser providos ao longo do curso do feixe do feixe de luz 4’ separados um do outro ao longo da luva 15’. Independentemente da posição da luva 15’ em relação à peça de manuseio 13’ ou ao condutor de luz 7, um dos furos oblongos 19’ sempre permanece em conexão com o trecho de medição 6 , o que significa que a amostra de fluido 2’ pode ser removida de um fluido 20 , por exemplo, um corpo de água. Tal retirada da amostra pode ser feita, de acordo com a presente modalidade, simplesmente pelo mergulho dos furos oblongos 19’, portanto, também pelo mergulho da luva 15’, juntamente com o terminal, no fluido 20’.

A luva 15 possui uma primeira seção 16’, com a qual ela se estende até a peça de manuseio 13 . A seção 16’ é admitida, ao longo do curso do feixe do feixe de luz 4’ na peça de manuseio 13’, em uma câmara de admissão 21’ igualmente móvel. Por exemplo, a seção 16 pode ser fornecida com uma rosca externa, a qual se envolve com uma respectiva rosca interna na peça de manuseio 16. Alternativamente, a seção 16’ é fornecida com pinos na parte externa, os quais permanecem envolvidos com os respectivos contra pinos na peça de manuseio 13’ e, assim, permitem um deslocamento gradual da luva 15’ em relação à peça de manuseio.

Uma segunda seção 17’ da luva 15’ se estende para fora a partir da peça de manuseio 13’ e envolve a segunda seção 14’ do condutor de luz T. Na segunda seção 17’ da luva 15 se conecta uma terceira seção 18’ da luva 15’, a qual limita a amostra de fluido 2’ em sua extensão. Na terceira seção 18’ se conecta, por sua vez, um terminal 22’. O terminal 22’ sela a secção transversal em forma de anel da luva 15’.

O trecho de medição 6’ é definido, com isso, entre o terminal 22’ e uma face frontal 23’ do condutor de luz T. O volume da amostra de fluido 2’ é limitado ao longo do curso do feixe do feixe de luz 4’, pelo terminal 22’ e pela face frontal 23’ e, como explicado, e limitado de modo circunferencial pela terceira seção 18’ da luva 15’.

O terminal 22 possui o fotosensor 5’ bem como, preferencialmente, a lente 24’, a qual concentra o feixe de luz 4’ incidente sobre o fotosensor 5’.

Enquanto a luva 15’ é movida para dentro e para fora da região de admissão 21’da peça de manuseio 13’, o trecho de medição 6’ é ajustado e pode, com isso, ser adequado à necessidade da medição de concentração de um analito correspondente. Também é possível que a luva seja dirigida automaticamente para dentro e para fora da peça de manuseio 13’ por meio de um atuador.

Na outra face frontal 25 do condutor de luz 7’ o feixe de luz 4’ é acoplado. Aí pode ser provido um meio 26’ para conectar uma ou outra fonte de luz 3’ guiada com o condutor

16/21 de luz 7’.

O espectrômetro Γ possui, além disso, um dispositivo de controle 27’, ver fig. 4, o qual controla as fontes de luz 3’. Além disso, o dispositivo de controle 27’ controla o fotosensor, 5 a fim de calibrá-lo, por exemplo. Além disso, o fotosensor 5’ leva os sinais elétricos gerados pelo dispositivo de controle 27’ por meio deste para fins de avaliação.

Além disso, o espectrômetro 1 é formado com um dispositivo de exibição 28’ para a exibição da concentração de analito medida, por exemplo. Ademais, no dispositivo de exibição 28 pode ser apresentado um menu de seleção, por meio do qual um usuário pode operar o dispositivo de controle 27’.

O espectrômetro 1’ pode possuir, adicionalmente, um botão liga/desliga 32’ com outros elementos de operação, por meio dos quais é possibilitado o controle do menu do dispositivo de exibição 28’ e a respectiva seleção.

O espectrômetro 1’ pode possuir, além disso, uma memória 34’, a qual, por exemplo, está integrada ao dispositivo de controle 27’. Na memória 34’ podem ser arquivados diferentes modos de avaliação. Por exemplo, um usuário que queira determinar a concentração de um dado analito, por exemplo, de oxigênio, pode selecionar, por meio do menu de seleção do dispositivo de exibição 28’, um modo de avaliação adequado e arquivado na memória 34’. Finalmente, o dispositivo de controle 27’ controla, dependendo do modo de avaliação selecionado, as fontes de luz 3’, bem como o fotosensor 5’ correspondente e examina as respectivas avaliações que são apresentadas no dispositivo de exibição 28’.

Adicional ou alternativamente a avaliação também pode ocorrer como descrito a seguir, em que um modo de avaliação adequado é selecionado automaticamente: numa primeira etapa o dispositivo de controle 27’ controla várias fontes de luz 3’, bem como o fotosensor 5’, a fim de determinar uma característica da amostra de fluido 2’. No caso da característica, trata-se, por exemplo, de um espectro de absorção específico da amostra de fluido 2’. Numa segunda etapa um dos vários modos de avaliação arquivados na memória 34’ é selecionado pelo dispositivo de controle 27’, dependendo da característica. Por exemplo, a característica determinada pode ser comparada com as características arquivadas na memória 34’ e pode ser selecionada na respectiva concordância de uma característica arquivada com um modo de avaliação associado. Numa terceira etapa, conseqüentemente, as fontes de luz 3’, bem como o fotosensor 5’ são controlados, dependendo do modo de avaliação selecionado, e as respectivas avaliações dos sinais são examinadas pelo fotosensor 5’.

Portanto, por meio das etapas de processo anteriores pode ser determinado de modo independente pelo espectrômetro 1, de que tipo de amostra de fluido 2’ se trata, por exemplo, um fertilizante, e, conseqüentemente, o modo de avaliação adequado a isso pode

17/21 ser selecionado, no qual a concentração do analito relevante para a respectiva amostra de fluido é medida e apresentada np dispositivo de exibição 28’. Em especial, a seleção de uma determinada fonte de luz 3’ dentre as várias fontes de luz 3’, a qual é utilizada para a determinação da concentração de um dado analito na amostra de fluido 2’, pode ocorrer dependendo do modo de avaliação.

O dispositivo de controle 27’, o dispositivo de exibição 28’, os elementos de operação 32’, 33’, bem como a memória 34’ na peça de manuseio 13’ são integrados de modo especialmente preferencial, e são bem protegidos contra influências do ambiente, especialmente contra líquidos e poeiras.

Além disso, a peça de manuseio 13’ possui uma fonte de energia 35’ na forma de uma pilha, por exemplo, a qual fornece com energia os componentes elétricos 3’, 5’, 27’, 28’, 33’ e 34’.

Além disso, o espectrômetro 1’ pode possuir uma interface de dados, por exemplo, uma porta USB ou uma porta RS-232, a fim de controlar externamente o espectrômetro T ou os componentes elétricos 3’, 5’, 27’, 28’, 33’ e 34’ e/ou prover energia.

Isso resulta numa estrutura para o espectrômetro T, a qual permite transportá-lo manual e facilmente e manuseá-lo. Além disso, o espectrômetro 1’ é independente da rede elétrica. Obviamente é natural pensar em prover energia ao espectrômetro T a partir de uma rede elétrica. Ademais, o espectrômetro T também pode ser provido de modo estacionário, por exemplo, para a medição da turbidez em tubos. Além disso, o espectrômetro 1’ pode ser utilizado em um laboratório como emissor de sinal para os estados de titrimetria.

Numa modalidade do espectrômetro T, este pode ser formado com os seguintes componentes eletrônicos:

várias fontes de luz 3 na forma de um Array de LEDs (por exemplo, tipo: TSAL5300, MARL: 100041, HLMP-Y801, TLSH180P), em que cada LED pode ser controlado isoladamente; são instalados resistores para o limitador de corrente;

um fotosensor 5’ na forma de um fotodiodo (por exemplo, tipo: OP950) com circuito de avaliação; o fotodiodo é ligado de tal forma com um amplificador operacional (por exemplo, tipo: OP07), que a corrente de saída Iphoto gerada pelo fotodiodo é convertida numa tensão Uphoto linear em relação à corrente Uphoto^ Iphoto; a tensão obtida dessa forma é diretamente proporcional à intensidade da luz que incide no fotodiodo; a tensão Uphoto é dada na entrada de um conversor analógico-digital (por exemplo, tipo: AD7450) e convertida a partir desse conversor em um sinal digital;

um dispositivo de controle 27’ na forma de um microprocessador ou microcontrolador (por exemplo, tipo: MC9S08QG8CDTE), o qual assume o controle dos LEDs 3 e do conversor AC, controla o curso de medição e emite os valores de medição convertidos numa unidade adequada no dispositivo de exibição 28’ na forma de uma tela e

18/21 em texto claro.

um dispositivo de exibição 28’, no qual os valores de medição podem ser emitidos de modo alfanumérico; e/ou um conversor de tensão Step-up (por exemplo, tipo:NCP1400A), que abastece os componentes eletrônicos no modo de medição com tensão estabilizada de 5V. Caso o espectrômetro 1 se encontre em standby (modo de espera), a tensão de bateria instável da pilha CR2032 (cerca de 3V, apenas tipo de exemplo) para o abastecimento do processador é utilizada. A fim de economizar energia, no estado de espera a periferia geral (fotodiodos, conversor AC e tela) fica sem energia elétrica.

O espectrômetro 1,1’ pode ser utilizado para determinar o volume de um fluido em um recipiente.

Concretamente, a determinação do volume de um tanque poderia se fazer da seguinte forma:

Primeiramente um volume de um litro de água é medido. Na água é colocada uma colher de chá de um composto contendo íons de cálcio. Depois disso a concentração dos íons de cálcio no litro de água é determinada por meio do espectrômetro 1,1’, concentração esta que é designada a seguir como primeira concentração.

rinaimente o litro de água é colocado em um tanque e se espera por um tempo conhecido, até que os íons de cálcio no tanque tenham se dividido.

Consequentemente a concentração de íons de cálcio no tanque é determinada por meio do espectrômetro 1,1, concentração esta que é designada a seguir como segunda concentração.

Depois disso é iniciado um modo de avaliação definido do espectrômetro 1, T, modo que determina o volume do tanque com base na primeira e na segunda concentração, bem como com base no volume de um litro de água.

Dessa forma, especialmente proprietários de tanques podem determinar de modo simples o volume de seus tanques.

Embora a invenção tenha sido descrita fundamentalmente de acordo com a modalidade preferencial, ela não se limita a isso, mas sim a várias maneiras modificáveis.

A seguir serão apresentadas outras modalidades da invenção:

1. espectrofotômetro de mergulho portátil e sem cubetas para a determinação das concentrações de analito num amostra de fluido com

a) uma fonte de luz e um fotosensor, os quais estão dispostos sobre um eixo óptico comum, em que a fonte de luz se constitui de várias luzes de diferentes comprimentos de onda e emitidas por diodos (LED-Array) ou diodos de laser, os quais estão essencialmente dispostos paralelamente em relação ao eixo óptico,

b) um dispositivo de controle / avaliação, o qual determina a concentração de

I í l j

19/21 analito na amostra de fluido, com base nos valores de medição providos pelo fotosensor, no qual

2. Espectrofotômetro portátil, de acordo com a modalidade 1, caracterizado pelo fato de os LEDs emitem luz aproximadamente monocromática de comprimento de onda de 250 - 750 nm.

3. Espectrofotômetro portátil, de acordo com a modalidade 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fotosensor é um fotodiodo.

4. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que estão dispostos no curso do feixe, entre a fonte de luz e o fotosensor, anteparos para a filtragem da luz dissipada ou refletida.

5. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que o fotosensor está conectado a um conversor analógicodigital.

6. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle / avaliação se baseia num microprocessador programável.

7. Espectrofotômetro portátil, de acordo com a modalidade 6, caracterizado pelo fato de que o microprocessador assume o controle dos LEDs, do conversor analógico-digital e do dispositivo de exibição digital.

8. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de exibição exibe os valores de medição de modo alfanumérico e convertidos numa unidade adequada.

9. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que a fonte de luz e o fotosensor são movíveis em relação um ao outro no curso do feixe numa faixa de 0,5 - 5 cm.

10. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de que a fonte de alimentação independente da rede elétrica é umal batería.

11. Espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores,ί caracterizado pelo fato de que se trata, no caso da amostra de fluido a ser medida, de um| •fc í» fe

20/21 gás, de um líquido ou de uma mistura disso.

12. Utilização do espectrofotômetro portátil de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado por ser para a determinação da concentração dos ingredientes dissolvidos na água.

13. Utilização, de acordo com a modalidade 12, caracterizada pelo fato de que os ingredientes dissolvidos na água são selecionados a partir de ozônio, cloro (cloro livre, cloro total), compostos nitrogenados (nitrogênio total), magnésio, cálcio, cobre, potássio, ferro, zinco, metais pesados, amônia, ácido cianúrico, cianeto, uréia, carbonato (dureza da água}, peróxido de hidrogênio, cloreto, nitrito, nitrato ou fosfato.

14. Utilização do espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado por ser para o controle de nutrientes dos solos na agricultura e na silvicultura.

15. Utilização do espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades anteriores, caracterizado por ser para a determinação da concentração de monóxido de carbono, dióxido de carbono, teores de água, álcoois, turbidez e poeiras no ar, de ingredientes em suspensões de amostras do solo e fertilizantes.

16. Utilização do espectrofotômetro portátil, de acordo com uma das modalidades amenores, caracterizado por ser para a determinação da concentração dos ingredientes dissolvidos na água também numa variante técnica estacionária da modalidade.

Os presentes desenvolvimentos e modalidades descritas para o espectrofotômetro valem respectivamente para o espectrômetro sem cubeta descrito, e vice-versa.

Lista dos números de referência

	1, 1’ 2, 2’	espectrômetro amostra de fluido
25	2a	volume
	2b	volume
	3	fonte de luz
	3, 3’	fonte de luz
	4, 4’	feixe de luz
30	5, 5’	fotosensor
	6, 6’	trecho de medição
	7, 7’	condutor de luz
	12’	primeira seção
	13’	peça de manuseio
35	14’	segunda seção
	15’	luva
	16’	primeira seção

21/21

17’

18’

19’

20’

21’

22’

23’

24’

25’

26’

27’

28’

32’

33’

34’

35’ segunda seção terceira seção furo oblongo fluido região de admissão terminal face frontal lente face frontal meio dispositivo de controle dispositivo de exibição botão liga/desliga elemento de operação memória fonte de energia

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. ESPECTRÔMETRO SEM CUBETA PARA A MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE PELO MENOS UM ANALITO NUMA AMOSTRA FLUIDA, com uma fonte de luz para a geração de um feixe de luz, com um fotossensor para a recepção do feixe de luz, e com um comprimento de medição, qual a amostra fluida pode ser colocada, no caminho do feixe do feixe de luz, o comprimento de medição sendo provido de modo alterável, caracterizado pela fonte de luz e o fotodetector serem providos de modo que possam se mover relativamente entre si para alterar o comprimento de medição, e o comprimento de medição é formado entre a fonte de luz ou entre o fotossensor e um guia de ondas óptico arranjados no caminho do feixe, e a fonte de luz e o guia de ondas óptico e/ou o fotossensor e o guia de ondas óptico são providos de modo que possam se mover relativamente entre si de modo para alterar o comprimento de medição, em que o guia de ondas óptico se estende para dentro de uma manga, o comprimento de medição é formado entre uma face do guia de ondas óptico e uma peça final, que sela a manga, e o comprimento de medição é provido de modo alterável pela movimentação da manga e do guia de ondas óptico em relação um ao outro.
2. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela manga possuir pelo menos uma abertura, a qual permite a introdução da amostra fluida no comprimento de medição.
3. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por ao longo do caminho do feixe duas das aberturas são providas na manga de modo espaçado em relação uma a outra.
4. ESPECTRÔMETRO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo guia de ondas óptico estar firmemente preso numa peça de manuseio do espectrômetro e/ou a manga se estender em seções numa região de recebimento na peça de manuseio e a manga ser provida de modo deslocável dentro da região de recebimento.
5. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela parte final da manga, que sela a manga, possuir uma lente e/ou o fotossensor.
6. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela fonte de luz acoplar o feixe de luz na outra face frontal do guia de ondas óptico.
7. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo guia de ondas óptico estar na forma de uma haste de acrílico, haste de Macrolon, haste de vidro ou cabo de fibra de vidro.
8. ESPECTRÔMETRO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,

Petição 870190074530, de 02/08/2019, pág. 6/12

2/3 caracterizado pela parte final da manga que sela a manga possuir uma lente e/ou o fotossensor.
9. ESPECTRÔMETRO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela fonte de luz acoplar o feixe de luz na outra face frontal do guia de ondas óptico.
10. ESPECTRÔMETRO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo guia de ondas óptico estar na forma de uma haste de acrílico, haste de Macrolon, haste de vidro ou cabo de fibra de vidro.
11. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma primeira fonte de luz e pelo menos uma segunda fonte de luz serem providas, de modo que o feixe de luz possa ser gerado com um primeiro ou pelo menos um segundo comprimento de onda, ou com uma faixa de comprimento de onda, de acordo com a opção.
12. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais fontes de luz estarem na forma de LEDs.
13. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por uma ou mais fontes de luz estarem na forma de diodos de laser.
14. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um controlador ser provido, e o dito controlador:

controlar uma ou mais fontes de luz e o fotossensor, de modo a determinar uma característica da amostra fluida;

selecionar um dos vários modos de avaliação, que são armazenados em uma memória do espectrômetro, dependendo da característica; e controlar uma ou mais fontes de luz e o fotossensor dependendo do modo de avaliação.
15. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo espectrômetro ser portátil e/ou ser formado de modo independente da rede elétrica.
16. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo guia de ondas óptico ser fixado permanentemente a uma parte manuseável do espectrômetro.
17. MÉTODO PARA DETERMINAR UM VOLUME DE UM FLUÍDO EM UM RECIPIENTE, caracterizado por compreender o uso de um espectrômetro, o espectrômetro sendo um espectrômetro sem cubeta para a medição da concentração de pelo menos um analito numa amostra fluida, com uma fonte de luz para a geração de um feixe de luz, com um fotossensor para o recebimento do feixe de luz, e com um comprimento de medição , no qual a amostra fluida pode ser colocada no caminho do feixe do feixe de luz, o comprimento de medição sendo provido de modo alterável; em que (a) a fonte de luz e o fotodetector são providos de modo que se movam entre si

Petição 870190074530, de 02/08/2019, pág. 7/12

3/3 para alterar o comprimento de medição; e (b) o comprimento de medição é definido entre a fonte de luz ou fotossensor e um guia de ondas óptico disposto no caminho do feixe e a fonte de luz e o guia de ondas óptico e/ou fotossensor e o guia de ondas óptico são providos, de modo que podem se mover em

5 relação um ao outro para alterar o comprimento de medição; e (c) o guia de ondas óptico se estende para dentro de uma manga, o comprimento de medição é formado entre uma face do guia de ondas óptico e uma parte final que sela a manga, e o comprimento de medição é alterável por meio do deslocamento da manga e do guia de ondas óptico em relação um ao outro.