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ES2555161B1 - Procedure for measuring the concentration of chemical species - Google Patents

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ES2555161B1
ES2555161B1 ES201400514A ES201400514A ES2555161B1 ES 2555161 B1 ES2555161 B1 ES 2555161B1 ES 201400514 A ES201400514 A ES 201400514A ES 201400514 A ES201400514 A ES 201400514A ES 2555161 B1 ES2555161 B1 ES 2555161B1
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Spain
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concentration
chemical species
sensor
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sample
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José Miguel GARCÍA PÉREZ
Félix Clemente GARCÍA GARCÍA
Saúl Vallejos Calzada
César REPRESA PEREZ
José María CÁMARA NEBREDA
Iván ROS SANTAOLALLA
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Universidad de Burgos
Original Assignee
Universidad de Burgos
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251Colorimeters; Construction thereof
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
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Abstract

Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas de interés industrial, medioambiental o biomédico a través del procesado de los valores RGB de una fotografía digital tomada conjuntamente a un sensor colorimétrico y a un sistema de patrones de referencia. Se posibilita que un usuario sin especialización con un dispositivo con cualquier tipo de cámara, con capacidad de proceso de datos, lleve a cabo el análisis de cualquier especie química de interés, por ejemplo hierro en sangre. Se posibilita la eliminación del ruido ambiental, permitiendo el análisis correcto desde el punto de vista químico a partir de una fotografía tomada bajo cualquier condición lumínica y con cualquier tipo de cámara. Igualmente relevante es que el dispositivo que se utiliza es comercial y no requiere de ninguna adaptación, únicamente del algoritmo que ejecuta el procedimiento en su parte de extracción de los datos de la fotografía y análisis posterior.Procedure for measuring the concentration of chemical species of industrial, environmental or biomedical interest through the processing of the RGB values of a digital photograph taken together with a colorimetric sensor and a system of reference standards. It is possible for a user without specialization with a device with any type of camera, with data processing capacity, to carry out the analysis of any chemical species of interest, for example iron in blood. The elimination of ambient noise is possible, allowing the correct analysis from the chemical point of view from a photograph taken under any light condition and with any type of camera. Equally relevant is that the device used is commercial and does not require any adaptation, only of the algorithm that executes the procedure in its part of extracting the data from the photograph and subsequent analysis.

Description

Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas Procedure for measuring the concentration of chemical species

s s

Objeto de la invención Object of the invention

10 lS 10 lS
La presente invención se refiere a un procedimiento de medida de concentraciones de especies químicas mediante un análisis químico para verificar y controlar la concentración de especies químicas de interés industrial, medioambiental o biomédico a través del procesado de los valores RGB de una fotografía digital tomada sobre sensores calorimétricos que han sido puestos en contacto con disoluciones con una concentración conocida de una determinada especie química (un sistema de referencia de disoluciones patrón) y con disoluciones con una concentración desconocida (disoluciones problema), que se desea medir, de la misma especie quimica . The present invention relates to a method for measuring concentrations of chemical species by means of a chemical analysis to verify and control the concentration of chemical species of industrial, environmental or biomedical interest through the processing of RGB values of a digital photograph taken on sensors calorimetrics that have been contacted with solutions with a known concentration of a certain chemical species (a reference system of standard solutions) and with solutions with an unknown concentration (problem solutions), which you want to measure, of the same chemical species.

Los sensores colorimétricos químicos, bien como materiales sólidos o en disolución, tienen la característica de cambiar de color ante la presencia de las especies químicas de interés. Chemical colorimetric sensors, either as solid materials or in solution, have the characteristic of changing color in the presence of chemical species of interest.

20 25 20 25
Dichos sensores colorimétricos sólidos pueden ser puestos en contacto con la disolución que contiene la especie química, ya sea por inmersión del sensor colorimétrico en la disolución, o bien por deposición de una muestra de la disolución sobre el sensor calorimétrico sólido. En el caso de sensores colorimétricos en disolución, se introduce una muestra de la disolución que contiene la especie química a analizar, en un vial o cubeta conteniendo la disolución de sensor calorimétrico. Said solid colorimetric sensors can be contacted with the solution containing the chemical species, either by immersion of the colorimetric sensor in the solution, or by deposition of a sample of the solution on the solid calorimetric sensor. In the case of solution colorimetric sensors, a sample of the solution containing the chemical species to be analyzed is introduced into a vial or cuvette containing the calorimetric sensor solution.

30 30
El procesado digital automático de la fotografía tomada sobre los sensores calorimétricos que se han puesto en contacto con las disoluciones patrón y con las disoluciones problema, ofrece como salida la concentración de la especie de interés en la unidad que el usuario defina, por ejemplo partes por millón o molaridad, así como información sobre los límites en los que se encuentra la concentración, bien sean legales o aconsejables, es decir, si se está entre, por encima o por debajo de estos The automatic digital processing of the photograph taken on the calorimetric sensors that have been in contact with the standard solutions and with the problem solutions, offers as an output the concentration of the species of interest in the unit that the user defines, for example parts by million or molarity, as well as information on the limits in which the concentration is, whether legal or advisable, that is, if it is between, above or below these

límites. Asimismo la presente invención ha previsto almacenar un registro de los análisis realizados de cara al estudio posterior de los resultados o a su re-evaluación, conjuntamente con las coordenadas de latitud y altitud que identifican el lugar físico en el que se ha realizado el análisis. limits. Likewise, the present invention has provided for storing a record of the analyzes carried out for the subsequent study of the results or for their re-evaluation, together with the latitude and altitude coordinates that identify the physical place in which the analysis was performed.

La toma de la fotografía se hace directamente, sin condiciones lumínicas específicas ní precauciones, por lo que cualquier usuario la puede llevar a cabo, y es independiente del tipo de camara digital utilizado. Esto es así porque se fotografía a la vez el sensor calorimétrico que se ha puesto en contacto con la muestra de disolución problema y los sensores colorimétricos que se han puesto en contacto con las muestras de disoluciones patrón, llevando a cabo un calibrado can cada fotografia. The photograph is taken directly, without specific lighting conditions or precautions, so that any user can carry it out, and is independent of the type of digital camera used. This is because the calorimetric sensor that has been in contact with the sample of the solution solution and the colorimetric sensors that have been in contact with the samples of standard solutions are photographed at the same time, carrying out a calibration with each photograph.

Asimismo, el procesamiento de los datos es automático, por lo que no se requiere de experiencia analítica ni de tratamiento de datos. El procesamiento digital reconoce la forma de las muestras de disoluciones patrón y de disolución problema en cada sensor calorimétrico, asignando la concentración de referencia a los primeros, para llevar a cabo un calibrado empleando componentes principales de los valores RGB de cada disolución patrón; se transforman las tres variables RGB del color mostrado por cada muestra de disolución patrón en contacto con material sensor calorimétrico, en una componente principal, como vía de aglutinar la información RGB en una única variable para cada muestra de disolución patrón, reduciendo además el ruido. Also, the data processing is automatic, so no analytical experience or data processing is required. The digital processing recognizes the shape of the samples of standard solutions and problem solution in each calorimetric sensor, assigning the reference concentration to the first ones, to carry out a calibration using principal components of the RGB values of each standard solution; the three RGB variables of the color shown by each sample of standard solution in contact with calorimetric sensor material are transformed into a main component, as a way of agglutinating the RGB information into a single variable for each sample of standard solution, also reducing noise.

Se calibra así el sistema de medida mediante el correspondiente ajuste de curvas y posteriormente se calcula la concentración de la especie química a analizar en la disolución problema, por extrapolación de la curva ajustada anteriormente a la componente principal de los valores RGB correspondientes a la muestra de disolución problema. Altemativamente, el calibrado y la extrapolación de la medida se pueden llevar a cabo teniendo en cuenta únicamente uno o dos de los parámetros RGB, o una combinación matemática de alguno o todos ellos. The measuring system is thus calibrated by means of the corresponding adjustment of curves and subsequently the concentration of the chemical species to be analyzed in the problem solution is calculated, by extrapolation of the curve previously adjusted to the main component of the RGB values corresponding to the sample of problem dissolution. Alternatively, the calibration and extrapolation of the measurement can be carried out taking into account only one or two of the RGB parameters, or a mathematical combination of some or all of them.

Problema técnico a resolver y Antecedentes de la invención Technical problem to be solved and Background of the invention

La utilización de sensores químicos o quimiosensores en la determinación de especies química de interés es una tecnología madura de valoración y cuantificación de especies químicas en laboratorio de rápida evolución tecnológica (José M. García, The use of chemical sensors or chemosensors in the determination of chemical species of interest is a mature technology for the assessment and quantification of chemical species in a laboratory of rapid technological evolution (José M. García,

Félix C. Garcia, Felipe Serna, José L. de la Peña, "Fluorogenic and Chromogenic Félix C. Garcia, Felipe Serna, José L. de la Peña, "Fluorogenic and Chromogenic

Polymer Chemosensors", Polymer Reviews 2011 , 51 , 341-390; R. Martinez-Máñez, F. Polymer Chemosensors ", Polymer Reviews 2011, 51, 341-390; R. Martinez-Máñez, F.

Sancenón, "Fluorogenic and chromogenic chemosensors and reagents for anions", Sancenón, "Fluorogenic and chromogenic chemosensors and reagents for anions",

Chemical Reviews 2003, 103, 4419-4476). Chemical Reviews 2003, 103, 4419-4476).

s s

Por otra parte, el desarrollo novedoso de sensores calorimétricos poliméricos sólidos, Moreover, the novel development of solid polymeric calorimetric sensors,

en forma de película, y fácilmente manejables, por parte del Grupo de Polímeros de la in film form, and easily manageable, by the Group of Polymers of the

Universidad de Burgos ha conducido al diseño de materiales sensores que permiten la Universidad de Burgos has led to the design of sensor materials that allow the

determinación cualitativa de la concentración de varias especies químicas de forma qualitative determination of the concentration of various chemical species so

10 10
visual y cuantitativamente mediante diversas técnicas analíticas, incluyendo el análisis visually and quantitatively through various analytical techniques, including analysis

por color de fotografías digitales mediante tratamiento estadfstico y numérico de los by color of digital photographs by statistical and numerical treatment of

datos (S. Vallejos, A. Muñoz, S. Ibeas, F. Serna, F. C. Garcia, J. M. Garcia, "Salid data (S. Vallejos, A. Muñoz, S. Ibeas, F. Serna, F. C. Garcia, J. M. Garcia, "Get out

sensory polymer substrates far the quantification of iron in blood, wine and water by a sensory polymer substrates far the quantification of iron in blood, wine and water by a

scalable RGB technique", Journal of Materials Chemistry 2013, 1, 15435-15441; J. L. scalable RGB technique ", Journal of Materials Chemistry 2013, 1, 15435-15441; J. L.

15 fifteen
Pablos, M. Trigo-López, F. Serna, F. C. Garcia, J. M. Garcia, "Water soluble polymers, Pablos, M. Trigo-López, F. Serna, F. C. Garcia, J. M. Garcia, "Water soluble polymers,

solid polymer membranes, and coated fibres as smart sensory materials for the nak.ed solid polymer membranes, and coated fibers as smart sensory materials for the nak.ed

eye detection and quantification of TNT in aqueous media~, Chemical Communications eye detection and quantification of TNT in aqueous media ~, Chemical Communications

2014, 50, 2484-2487; patente solicitada J. L. Pablos, M. Trigo, S. Vallejos, M. A. 2014, 50, 2484-2487; patent applied for J. L. Pablos, M. Trigo, S. Vallejos, M. A.

Muñoz, L.A. . Sarabia, M.C Ortiz, A. Mendía, F.C. Garda, F. Sema, J.M. García, Muñoz, L.A. . Sarabia, M.C Ortiz, A. Mendía, F.C. Garda, F. Sema, J.M. Garcia,

20 twenty
"Materiales pol iméricos sólidos para la detección fluorogénica de explosivos "Solid polymeric materials for the fluorogenic detection of explosives

nitroderivados y utilización de los mismos", N. de solicitud: P201400073, Año de nitro derivatives and their use ", Application No.: P201400073, Year of

solicitud: 2014). request: 2014).

Al llevar a cabo estos desarrollos se hicieron patentes dos hechos: a) el potencial de In carrying out these developments two facts became apparent: a) the potential for

25 25
este tipo de materiales en análisis químico; b) la necesidad de un sistema automático this type of materials in chemical analysis; b) the need for an automatic system

que llevara a cabo un análisis quimico empleando los materiales sensores a partir de that will carry out a chemical analysis using the sensor materials from

una simple fotografía para que pudiera utilizarse in situ, por cualquier persona, sin a simple photograph so that it could be used on site, by anyone, without

especialización, por tanto, y que ofreciera información finalista tanto para este tipo de specialization, therefore, and that offered finalist information for both this type of

usuario como para otros especializados; es decir, que además de aportar una user as for other specialized; that is, in addition to providing a

30 30
concentración cuantitativa informara sobre si ésta se encontrara dentro de los límites quantitative concentration will inform if it is within the limits

adecuados, que pueden ser legales o recomendables, en función del ámbito de appropriate, which may be legal or recommended, depending on the scope of

aplicación de la medida. En este marco, también se hizo patente la ventaja que application of the measure. In this context, the advantage that

supondría el registro automático de todos los análisis, junto con el lugar de rea lización, it would mean the automatic recording of all analyzes, together with the place of performance,

para su posterior re-evaluación o elaboración de mapas de concentración de especies químicas en regiones de interés. for its subsequent re-evaluation or elaboration of concentration maps of chemical species in regions of interest.

Tradicionalmente se vienen utilizando con éxito los sensores químicos ópticos, tanto los que se basan en variaciones de fluorescencia como en color, en valoración y cuantificación de especies químicas de interés en el laboratorio. La cuantificación requiere de un conocimiento profundo del sistema sensor, así como de una alta especialización tanto de los equipos científicos que se utilizan para llevar a cabo las medidas, específicamente espectrofotómetros de ultravioleta/visible y fluorímetros, como de tratamiento de datos por métodos matemáticos, y concretamente estadísticos. Un ejemplo característico de productos sensores que requieren de estas características para su utilización lo representa la empresa Ursa Bioscience (WI/rNrI. ursa biosci ence.com). Traditionally, optical chemical sensors have been used successfully, both based on fluorescence and color variations, on titration and quantification of chemical species of interest in the laboratory. The quantification requires a deep knowledge of the sensor system, as well as a high specialization of both the scientific equipment used to carry out the measurements, specifically ultraviolet / visible spectrophotometers and fluorimeters, as well as data processing by mathematical methods, and specifically statistical. A characteristic example of sensor products that require these characteristics for use is represented by the company Ursa Bioscience (WI / rNrI. Ursa biosci ence.com).

Por otra parte, existen numerosos kits sensores colorimétricos comercializados, como los 'Test Kits" de la empresa Hanna instruments (http://wwIN.hannainst.es/catalogo). que se basan en un sistema de reactivos que producen un cambio de color en función de la concentración de, por ejemplo, hierro, cloro, cobre, y otros en agua, y contraste visual con una escala de color, o como los "Kits de ensayo colorimétricos" de Merck Millipore para aguas Aquamerck®, Microquant® y Aquaquant® para análisis de dureza, nitratos, nitritos, fosfato, etc. (http://www.merckmillipore.es/chemicalsl colorimetric-test-kits/spanish/ c_JxWb.s10MaIAAAEdThBRbT5Y), o los de ensayo para el análisis de aguas como kits rápidos y maletas de reactivos Visocolor®, de la empresa Macherey-Nagel (http://www.mn-net.coml). El cambio de color en estos kits se contrasta visualmente con unos patrones para que el usuario tenga información cualitativa o semi-cuantitativa de concentraciones de especies o rangos de concentración. El ejemplo más extendido y característico serian las tiras de papel indicador para el control visual del pH. On the other hand, there are numerous commercialized colorimetric sensor kits, such as the 'Test Kits' of the Hanna instruments company (http://wwIN.hannainst.es/catalogo), which are based on a reagent system that produces a color change depending on the concentration of, for example, iron, chlorine, copper, and others in water, and visual contrast with a color scale, or as the "Colorimetric test kits" of Merck Millipore for Aquamerck®, Microquant® and Aquaquant® for analysis of hardness, nitrates, nitrites, phosphate, etc. (http://www.merckmillipore.es/chemicalsl colorimetric-test-kits / spanish / c_JxWb.s10MaIAAAEdThBRbT5Y), or those for water analysis as Quick kits and Visocolor® reagent cases, from Macherey-Nagel (http: //www.mn-net.com) The color change in these kits is visually contrasted with patterns so that the user has qualitative information or semi-quantitative concentrations of species or ranges of conce Introduction The most widespread and characteristic example would be the strips of indicator paper for visual pH control.

Por tanto, la utilización de los sensores químicos como método cuantitativo de determinación de concentraciones actualmente requiere, abreviadamente, un laboratorio químico dotado con espectrofotómetros, su mantenimiento, personal especializado en análisis químico y/o clínico, y recogida de muestra y traslado al laboratorio, que supone un elevado coste en relación con el proceso y con el tiempo entre muestreo y resultados. Altemativamente, la utilización de los kits comerciales conlleva una valoración subjetiva del color por parte del usuario y la confrontación contra una escala que dará lugar a un valor numérico necesariamente cualitativo que ha de interpretarse en el contexto del análisis, por lo que requiere asimismo de cierta especialización . Therefore, the use of chemical sensors as a quantitative method of concentration determination currently requires, briefly, a chemical laboratory equipped with spectrophotometers, their maintenance, personnel specialized in chemical and / or clinical analysis, and sample collection and transfer to the laboratory, which implies a high cost in relation to the process and the time between sampling and results. Alternatively, the use of commercial kits entails a subjective assessment of the color by the user and the confrontation against a scale that will lead to a necessarily qualitative numerical value to be interpreted in the context of the analysis, so it also requires some specialization

Descripción de la invención Description of the invention

La presente invención se refjere a un procedimiento de medida de la concentración de especies químicas. The present invention relates to a process for measuring the concentration of chemical species.

Como paso previo al procedimiento objeto de la presente invención, se requiere realizar las siguientes acciones: As a previous step to the procedure object of the present invention, the following actions are required:

tomar muestras de al menos dos disoluciones patrón cuya concentración de una determinada especie química a medir, resulta conocida; poner en contacto dichas muestras de disoluciones patrón con al menos take samples of at least two standard solutions whose concentration of a certain chemical species to be measured, it turns out known; contacting said samples of standard solutions with at least

un primer sensor químico colorimétrico, susceptible de colorearse en relación directa con la concentración de la especie quimica a medir, contenida en cada una de las muestra de disolución patrón; tomar al menos una muestra de al menos una disolución problema, cuya concentración de la especie química a medir resulta desconocida; poner en contacto cada muestra de disolución problema con al menos un segundo sensor calorimétrico, de las mismas características colorimétricas que el primer sensor químico colorimétrico, susceptible de colorearse en relación directa con la concentración de la especie química a medir, contenida en la muestra de disolución problema. a first colorimetric chemical sensor, susceptible to color in direct relationship with the concentration of the chemical species to be measured, contained in each of the sample of standard solution; take at least one sample of at least one problem solution, whose concentration of the chemical species to be measured is unknown; contact each sample of problem solution with at least a second calorimetric sensor, of the same characteristics colorimetric than the first colorimetric chemical sensor, susceptible of coloring in direct relation to the concentration of the species Chemistry to be measured, contained in the sample of problem solution.

A continuación, el procedimiento de la presente invención introduce las siguientes fases novedosas: Next, the process of the present invention introduces the following novel phases:

tomar al menos una fotografía de cada primer sensor calorimétrico take at least one photograph of each first calorimetric sensor

puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y al menos una fotografía del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de disolución problema; contacted each of the samples of the standard solutions and at least one photograph of the second calorimetric sensor contacted with the sample of the problem solution;

extraer, mediante un dispositivo con capacidad de procesamiento de imágenes, un valor representativo del color, mostrado en las fotografías, extract, by means of a device capable of image processing, a representative value of the color, shown in the photographs,

de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y un valor representativo del color del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de disolución problema; asociar a cada valor representativo del color de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón, el valor conocido de concentración de la especie química a medir en cada una de las disoluciones patrón; determinar estadísticamente una expresión matemática que relacione entre sí los valores representativos del color de cada primer sensor colorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón, junto con sus correspondientes valores de concentración de la especie química a medir; determinar, mediante interpolación de la expresión matemática obtenida en el paso anterior, el valor de concentración de la especie química a medir en la disolución problema, correspondiente con el va lor representativo del color del segundo sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema. of each first calorimetric sensor brought into contact with each of the samples of the standard solutions and a representative value of the color of the second calorimetric sensor contacted with the sample of the problem solution; associating to each representative value of the color of each first calorimetric sensor in contact with each of the samples of the standard solutions, the known concentration value of the chemical species to be measured in each of the standard solutions; statistically determine a mathematical expression that relates to each other the representative color values of each first colorimetric sensor brought into contact with each of the samples of the standard solutions, together with their corresponding concentration values of the chemical species to be measured; determine, by interpolation of the mathematical expression obtained in the previous step, the concentration value of the chemical species to be measured in the problem solution, corresponding to the representative value of the color of the second colorimetric sensor placed in contact with the sample of the solution trouble.

En una realización preferente del presente procedimiento, la fase de extracción de un valor representativo del color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema, comprende: In a preferred embodiment of the present process, the extraction phase of a color-representative value, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor contacted with each of the samples of the standard solutions and the second calorimetric sensor contacted With the sample of the problem solution, it includes:

a. to.
extraer los parámetros RGB relativos al color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema; extract the RGB parameters related to the color, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor in contact with each of the samples of the standard solutions and of the second calorimetric sensor in contact with the sample of the problem solution;

b. b.
determinar, mediante un procedimiento de análisis estadístico, un valor representativo de los parámetros RGB asociados al color, mostrado en determine, by means of a statistical analysis procedure, a representative value of the RGB parameters associated with the color, shown in

las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema. the photographs of each first calorimetric sensor placed in contact with the samples of the standard solutions and of the second calorimetric sensor contacted with the sample of the problem solution.

S S
Para este proceso, se emplea previamente un algoritmo de reconocimiento de los bordes de las imágenes de las muestras de disoluciones patrón y disoluciones problema en contacto con los materiales sensores de cada sensor colorimétrico. For this process, an algorithm for recognition of the edges of the images of the samples of standard solutions and problem solutions in contact with the sensor materials of each colorimetric sensor is previously used.

10 10
Un algoritmo de este tipo (convencional en el estado de la técnica de reconocimiento de imágenes), permite analizar el color de cada una de las zonas delimitadas por los bordes reconocidos. An algorithm of this type (conventional in the state of the art of image recognition), allows to analyze the color of each one of the zones delimited by the recognized edges.

15 fifteen
Por su parte, la determinación de un valor representativo de los parámetros RGB asociados al color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema, comprende: For its part, the determination of a representative value of the RGB parameters associated with the color, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor contacted with each of the samples of the standard solutions and of the second colorimetric sensor contacted with The sample of the problem solution includes:

20 twenty
calcular la covarianza mutua entre los parámetros RGB asociados al color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor colorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema; calculate the mutual covariance between the RGB parameters associated with the color, shown in the photographs, of each first colorimetric sensor contacted with each of the samples of the standard solutions and of the second colorimetric sensor contacted with the sample of the problem solution ;

calcular los autovalores y los autovectores asodados a la matriz de covarianza cuyos valores son las covarianzas calculadas en la fase anterior; calculate the eigenvalues and eigenvectors attached to the covariance matrix whose values are the covariances calculated in the previous phase;

25 25
determinar el autovector representativo, como aquel autovector asociado al autovalor de mayor valor absoluto calculado en la fase anterior; determine the representative eigenvector, such as that eigenvector associated with the autovalue of greater absolute value calculated in the previous phase;

30 30
calcular, para cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y para el segundo sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema, los valores absolutos de las proyecciones de sus autovectores asociados, calculados en la fase anterior, sobre el autovector representativo determinado en la fase anterior; calculate, for each first calorimetric sensor in contact with each of the samples of the standard solutions and for the second colorimetric sensor contacted with the sample of the problem solution, the absolute values of the projections of their associated autovectors, calculated in the previous phase, on the representative autovector determined in the previous phase;

determinar, para cada muestra de disolución patrón y de disolución problema, el mayor de los valores absolutos calculados en la fase anterior; determine, for each sample of standard solution and problem solution, the highest of the absolute values calculated in the previous phase;

5 establecer cada mayor de los valores absolutos determinado en la fase anterior, respectivamente como valor representativo de los parámetros RGB asociados al color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con 5 establish each greater of the absolute values determined in the previous phase, respectively as the representative value of the RGB parameters associated with the color, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor brought into contact with each of the samples of the standard solutions and of the second calorimetric sensor contacted with

10 la muestra de la disolución problema,. 10 sample of the problem solution ,.

A su vez, en una realización preferente de la presente invención, la fase de determinación estadística de una expresión matemática que relacione entre sí los valores representativos del color de cada primer sensor colorimétrico puesto en In turn, in a preferred embodiment of the present invention, the phase of statistical determination of a mathematical expression that relates to each other the representative color values of each first colorimetric sensor set in

15 contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón, junto con sus correspondientes valores conocidos de concentración de la especie química (a medir en la disolución problema), comprende: Contact with each of the samples of the standard solutions, together with their corresponding known concentration values of the chemical species (to be measured in the test solution), comprises:

obtener una curva experimental resultante de unir entre sí puntos asociados a obtain an experimental curve resulting from joining together points associated with

20 cada muestra de disolución patrón, donde los valores de las coordenadas de cada uno de dichos puntos en unos ejes de coordenadas son respectivamente el valor representativo del color, mostrado en las fotografías, del primer sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución patrón asociada a dicho punto y el valor conocido de la concentración de la especie 20 each sample of standard dissolution, where the values of the coordinates of each of said points on coordinate axes are respectively the representative value of the color, shown in the photographs, of the first colorimetric sensor brought into contact with the sample of the solution pattern associated with that point and the known value of the species concentration

25 química a medir en dicha muestra de disolución patrón: 25 chemistry to be measured in said sample of standard solution:

determinar, mediante un procedimiento de asimilación por mínimos cuadrados determine, through an assimilation procedure for least squares

o regresión lineal, una expresión matemática que represente una curva que se asemeje lo máximo posible a la curva experimental obtenida en la fase anterior. or linear regression, a mathematical expression that represents a curve that closely resembles the experimental curve obtained in the previous phase.

Según una pnmera forma de realización, el primer sensor calorimétrico y el segundo sensor calorimétrico estan compuestos por discos que comprenden materiales reactivos cromogénicos sólidos. According to a pnmera embodiment, the first calorimetric sensor and the second calorimetric sensor are composed of discs comprising solid chromogenic reactive materials.

Según una segunda forma de realización, el primer sensor colorimétrico y el segundo sensor calorimétrico están compuestos por disoluciones de materiales reactivos cromogénicos que se introducen en viales o cubetas de material transparente o traslúcido. According to a second embodiment, the first colorimetric sensor and the second calorimetric sensor are composed of solutions of chromogenic reactive materials that are introduced into vials or cuvettes of transparent or translucent material.

S 10 S 10
El procedimiento objeto de la presente invención prevé que la toma de al menos una fotografía del primer sensor calorimétrico y del segundo sensor colorimétrico se realice mediante un dispositivo móvil con procesador integrado de imágenes, que se encarga de tomar la fotografía del primer sensor calorimétrico puesto en contacto con las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de la disolución problema y determinar el valor de concentración de la especie química a medir en la disolución problema. The procedure object of the present invention provides that the taking of at least one photograph of the first calorimetric sensor and the second colorimetric sensor is carried out by means of a mobile device with an integrated image processor, which is responsible for taking the photograph of the first calorimetric sensor set in contact with the samples of the standard solutions and the second calorimetric sensor placed in contact with the sample of the test solution and determine the concentration value of the chemical species to be measured in the test solution.

Dicho dispositivo móvil puede tratarse de un teléfono móvil inteligente (Smartphone) o una tableta. Said mobile device can be a smart mobile phone (Smartphone) or a tablet.

15 fifteen
De esta manera, el procedimiento puede ser ejecutado automáticamente mediante dicho dispositivo móvil, de manera que un usuario sin conocimientos de química ni práctica en la medida de especies químicas disueltas pueda llevar a cabo la medida en cualquier tipo de condiciones ambientales y de iluminación del entomo, sin más que fotografiar los sensores colorimétricos tras haberlos puesto en contacto con las muestras de disoluciones patrón y disoluciones problema. In this way, the procedure can be executed automatically by means of said mobile device, so that a user without knowledge of chemistry or practice in the measurement of dissolved chemical species can carry out the measurement in any type of environmental conditions and lighting of the environment. , without more than photographing the colorimetric sensors after having put them in contact with the samples of standard solutions and problem solutions.

20 twenty
En una realización preferente de la invención, en la fase de toma de fotografías, el dispositivo móvil registra junto con los valores de concentración de las especies quimicas a medir en las disoluciones problema, también los datos relativos a la fecha, la hora, la latitud, la longitud y [a altitud del momento y del lugar en donde se realiza la prueba. In a preferred embodiment of the invention, in the phase of taking photographs, the mobile device records together with the concentration values of the chemical species to be measured in the problem solutions, also the data relating to the date, time, latitude , the length and [at altitude of the moment and the place where the test is performed.

25 25
Alternativamente, si la medida de la concentración de una especie química se realiza sobre el cuerpo de un paciente, el dispositivo móvil registra junto con los valores de concentración de las especies quimicas a medir en las disoluciones problema, también los datos relativos a la fecha, la hora y la región anatómica en que se realiza la prueba. Alternatively, if the measurement of the concentration of a chemical species is made on the body of a patient, the mobile device records together with the concentration values of the chemical species to be measured in the problem solutions, also the data related to the date, the time and anatomical region in which the test is performed.

30 30
En cualquiera de los casos mencionados anteriormente, se prevé que el dispositivo móvil ofrezca una representación de un mapa de concentraciones sobre una superficie In any of the cases mentioned above, the mobile device is expected to offer a representation of a concentration map on a surface

o región geográfica o anatómica dada, junto con la variación de concentraciones de las especies químicas a medir en un periodo determinado. or given geographical or anatomical region, together with the variation of concentrations of the chemical species to be measured in a given period.

El procedimiento objeto de la presente invención comprende típicamente comparar los resultados obtenidos del valor de la concentración de una determinada especie química en una disolución problema con unos valores límites característicos contenidos en una base de datos, donde, a resultas de la comparación anterior, se determina si la concentración de una determinada especie química en una disolución problema se encuentra por encima o por debajo de dichos límites característicos. De esta manera se puede determinar si una concentración detectada se encuentra dentro de los límites legales y/o aconsejables. The process object of the present invention typically comprises comparing the results obtained from the concentration value of a certain chemical species in a problem solution with characteristic limit values contained in a database, where, as a result of the previous comparison, it is determined if the concentration of a certain chemical species in a problem solution is above or below said characteristic limits. In this way it can be determined if a detected concentration is within the legal and / or advisable limits.

La presente invención tiene como características clave que el análisis se realiza a traves de la evaluación de las variaciones de color mediante la toma de una fotografía, y que se elimina la interferencia del tipo y características de la cámara, del ambiente lumínico así como del usuario mediante la toma conjunta de la fotografía con el sistema de referencia de muestras de disoluciones patrón y con las muestras de disoluciones problema, junto con el calculo de la curva de calibrado para cada medida, es decir, con cada fotografia. The present invention has as key characteristics that the analysis is carried out through the evaluation of color variations by taking a photograph, and that interference of the type and characteristics of the camera, the light environment and the user is eliminated by taking the photograph together with the reference system of samples of standard solutions and with the samples of problem solutions, together with the calculation of the calibration curve for each measurement, that is, with each photograph.

Asimismo la invención consiste en el tratamiento de los datos del análisis y su confrontación frente a datos relevantes de concentración tabulados para indicar si la concentración medida sobrepasa, es inferior, o se encuentra entre estos datos de referencia, que bien pueden ser límites legales o recomendados para determinadas aplicaciones industriales, medioambientales o biomédicas. Likewise, the invention consists in the treatment of the analysis data and its confrontation against relevant tabulated concentration data to indicate if the measured concentration exceeds, is lower, or is among these reference data, which may well be legal or recommended limits. for certain industrial, environmental or biomedical applications.

Asimismo la invención consiste en el registro automático de la altitud y latitud a la que se ha llevado a cabo el análisis para que junto con los resultados del análisis, se tengan también los datos del lugar en los que se han obtenido, para completar el análisis y elaborar mapas de concentración sobre mapas físicos. Likewise, the invention consists in the automatic registration of the altitude and latitude at which the analysis has been carried out so that together with the results of the analysis, the data of the place where they were obtained are also taken, to complete the analysis and develop concentration maps on physical maps.

El análisis de las variaciones de color en cada foto que contiene la referencia de disoluciones patrón y la muestra de disolución problema se lleva a cabo mediante procesado de los valores RGB del material sensor calorimétrico puesto en contacto The analysis of the color variations in each photo containing the reference of standard solutions and the sample of problem solution is carried out by processing the RGB values of the calorimetric sensor material brought into contact

con las disoluciones, tanto de la muestra de disolución problema como del sistema de with the solutions, both of the sample of problem solution and of the system of

referencia de muestras de disoluciones patrón. reference of samples of standard solutions.

Preferentemente, y de forma no limitante ante otros tratamientos matemáticos, el Preferably, and non-limitingly before other mathematical treatments, the

S S
anállsis de los tres datos RGB (rojo , verde y azul) de cada uno de los sensores analysis of the three RGB data (red, green and blue) of each of the sensors

quimicos calorimétricos incluidos en cada fotografía (que incluyen la muestra de calorimetric chemicals included in each photograph (which include the sample of

disolución problema y el sistema de referencia de muestras de disoluciones patrón) se problem solution and the standard solution sample reference system)

realiza reduciendo las tres variables RGB de cada punto sensor a una sol a variable , performed by reducing the three RGB variables of each sensor point to one sun to variable,

mediante componentes principales. Con la componente principal y la concentración de by main components. With the main component and the concentration of

10 10
la especie química de interés en los distintos materiales sensores que incluyen la the chemical species of interest in the different sensor materials that include the

referencia se construye la recta XY de calibrado, por ajuste lineal o no lineal, que reference the XY calibration line is constructed, by linear or non-linear adjustment, which

permite extraer la información de concentración de la especie química en la muestra allows to extract the concentration information of the chemical species in the sample

de disolución problema depositada en el sensor colorimetrico. Esta información se of dissolution problem deposited in the colorimetric sensor. This information is

puede obtener, asimismo, con calibrados empleando directamente alguno de los You can also obtain calibrated directly using any of the

15 fifteen
parámetros RGB, o una combinación de ellos. RGB parameters, or a combination of them.

Obtenida la información de la concentración, ésta se registra, preferentemente de Once the concentration information is obtained, it is recorded, preferably from

manera automática mediante un dispositivo móvil, junto con las coordenadas de altitud automatically using a mobile device, along with altitude coordinates

y latitud a las que se ha llevado a cabo el análisis. Además, esta concentración se and latitude at which the analysis was carried out. In addition, this concentration is

20 twenty
puede comparar automáticamente con los datos relevantes de concentraciones para la can automatically compare with the relevant concentration data for the

especie quimica de interés y el medio, dando como resultado una información chemical species of interest and the environment, resulting in information

cualitativa de la misma que, a modo de ejemplo, puede ser de pasa/no pasa, qualitative of it which, by way of example, can be pass / fail,

cumple/no cumple, fuera/dentro de rango, dentro/tuera del limite legal, dentro/fuera del meets / does not comply, outside / within range, within / outside the legal limit, within / outside the

lím ite aconsejable, etc. advisable limit, etc.

25 25

El procedimiento objeto de la presente invención es susceptible de implementarse The process object of the present invention is capable of being implemented.

mediante una aplicación en un dispositivo móvil, que puede conectarse a una base de through an application on a mobile device, which can be connected to a base of

datos remota en la que se disponga de datos relevantes de concentraciones para remote data where relevant concentration data are available for

nu evas especies químicas, así como posibles actualizaciones de los existentes a nu evas chemical species, as well as possible updates of existing ones to

30 30
nuevos valores o a diferentes lugares del mundo. new values or to different places in the world.

Asimismo, el procedimiento permite el análisis remoto de las fotografías tomadas por Also, the procedure allows the remote analysis of the photographs taken by

un dispositivo móvil, de manera que el análisis se produce en un dispositivo diferente a mobile device, so that the analysis occurs on a different device

y/o situado a una cierta distancia del lugar en el que han sido tomada s las fotografías and / or located at a certain distance from the place where the photographs have been taken

de los sensores calorimétricos que se han puesto en contacto con las disoluciones of the calorimetric sensors that have contacted the solutions

patrón y/o con las disoluciones problema. pattern and / or with the problem solutions.

La presente invención presenta la ventaja, frente al mencionado estado de la técnica, The present invention has the advantage, compared to the mentioned prior art,

S S
consistente en que el análisis se puede realizar automáticamente a partir de la loma Consistent that the analysis can be performed automatically from the hill

de una fotografía realizada sobre un sensor calorimétrico que se ha puesto en of a photograph taken on a calorimetric sensor that has been placed in

contacto con la muestra de la especie química en disolución a medir, o disolución contact with the sample of the chemical species in solution to be measured, or solution

problema, y en un sistema de referencia que consiste en sensores calorimétricos problem, and in a reference system consisting of calorimetric sensors

puestos en contacto con disoluciones patrón de la especie química en cuestión; es brought into contact with standard solutions of the chemical species in question; is

10 10
decir para la medida de cada especie química es necesario un sistema de referencia say for the measurement of each chemical species a reference system is necessary

patrón especifica mente diseñado para dicha especie química. Specifically designed pattern for said chemical species.

Además, el sistema de referencia de muestras de disoluciones patrón puestas en In addition, the reference system for samples of standard solutions placed in

contacto con el primer sensor calorimétrico puede estar elaborado previamente, por lo contact with the first calorimetric sensor may be previously prepared, so

15 fifteen
que la medida de la muestra de disolución problema se realiza simplemente poniendo that the measurement of the problem dissolution sample is done simply by putting

en contacto esta muestra disolución problema con el segundo sensor calorimétrico y in contact this sample solution problem with the second calorimetric sensor and

realizando la fotografía sobre ambos sensores colorimétricos. taking the picture on both colorimetric sensors.

Por lo tanto, preferentemente el usuario interviene únicamente en la puesta en Therefore, preferably the user only intervenes in the commissioning

20 twenty
contacto del sistema sensor con la disolución problema y en la toma de esa fotografía, contact of the sensor system with the problem solution and in the taking of that photograph,

y esta toma la puede llevar a cabo cualquier persona sin conocimiento de química, ni and this can be taken by anyone without knowledge of chemistry, or

de análisis, ni siquiera de fotografía/óptica. of analysis, not even photography / optics.

La influencia del tipo de cámara, condiciones de iluminación, usuario, etc., se eliminan The influence of the type of camera, lighting conditions, user, etc., are eliminated

25 25
mediante la realización automática de la curva de calibrado con cada foto a analizar, by automatically performing the calibration curve with each photo to analyze,

que incluye tanto el sistema de referencia de muestras de disoluciones patrón puestas which includes both the reference system of samples of standard solutions placed

en contacto con el primer sensor colorimétrico como el segundo sensor calorimétrico in contact with the first colorimetric sensor as the second calorimetric sensor

puesto en contacto con la muestra de disolución problema, lo que representa la clave put in contact with the problem dissolution sample, which represents the key

de la democratización del sistema de análisis. Además, el resultado del análisis se of the democratization of the analysis system. In addition, the result of the analysis is

30 30
ofrece en términos cuantitativos, que se registra y es útil para valoración posterior, así It offers in quantitative terms, which is recorded and is useful for subsequent valuation, as well

como para una persona más especializada, y para un estudio de conjunto y de mapas, as for a more specialized person, and for a set and map study,

y cualitativamente indicando si el resultado, por ejemplo, se encuentra dentro de los and qualitatively indicating whether the result, for example, is within the

límites legales, si una determinada agua es potable en relación con la especie química legal limits, if a certain water is potable in relation to the chemical species

a valorar, o si se está dentro de los límites convencionales en un análisis biológico. to be assessed, or if it is within the conventional limits in a biological analysis.

Por otra parte, se registran los resultados para posteriores evaluaciones, reevaluaciones o seguimientos de evolución, o establecimiento de mapas de concentración a través de la indicación de la región anatómica o geográfica por coordenadas de latitud y altitud de cada pareja de fotografía/análisis. On the other hand, the results are recorded for subsequent evaluations, reassessments or monitoring of evolution, or establishment of concentration maps through the indication of the anatomical or geographical region by latitude and altitude coordinates of each pair of photography / analysis.

En resumen, las ventajas que presenta frente a las soluciones existentes son: In summary, the advantages it presents over existing solutions are:

permite realizar medidas de especies químicas in situ y sin intervención del usuario en el análisis de los datos. Dicho análisis se puede llevar a cabo de forma totalmente automatizada; It allows measurements of chemical species in situ and without user intervention in the analysis of the data. Said analysis can be carried out in a fully automated way;

se evita la introducción de errores en la medida debido a las condiciones ambientales existentes y debidas al propio dispositivo fotográfico empleado, ya que la imagen capturada engloba tanto al sistema de referencia formado por el primer sensor calorimétrico puesto en contacto con las muestras de disoluciones patrón, como al segundo sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de disolución problema, por lo que cualquier error o desviación introducido afecta por igual al sistema de referencia y al segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de disolución problema, ya que el análisis se lleva a cabo por comparación de los parámetros RGB del segundo sensor calorimétrico en contacto con la muestra de disolución problema frente al primer sensor calorimétrico en contacto con las muestras de las disoluciones patrón. Por tanto, estas desviaciones o errores no afectan al resultado final del análisis; the introduction of errors in measurement is avoided due to the existing environmental conditions and due to the photographic device itself, since the captured image encompasses both the reference system formed by the first calorimetric sensor placed in contact with the samples of standard solutions, as with the second colorimetric sensor placed in contact with the sample of the dissolution problem, so that any error or deviation introduced affects the reference system and the second calorimetric sensor placed in contact with the sample of the problem solution equally, since the analysis is It is carried out by comparing the RGB parameters of the second calorimetric sensor in contact with the sample of dissolution problem against the first calorimetric sensor in contact with the samples of the standard solutions. Therefore, these deviations or errors do not affect the final result of the analysis;

se permite realizar el análisis de la especie quimica en tiempo real; it is allowed to perform the analysis of the chemical species in real time;

se permite que dicho análisis sea llevado a cabo por cualquier persona que this analysis is allowed to be carried out by any person who

disponga de un dispositivo fotográfico sin necesidad de que se trate de personal especializado, al realizarse de forma digital y automática, y; have a photographic device without the need for specialized personnel, when performed digitally and automatically, and;

se permite una gran disminución de costes en relación a las técnicas de cuantificación fotométricas convencionales. a large cost reduction is allowed in relation to conventional photometric quantification techniques.

Breve descripción de las figuras Brief description of the figures

5 5
Como parte de la explicación del modo de realización de la invención se han incluido una serie de figuras cuya explicación es la siguiente: Figura1.Muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización del procedimiento de medida de la concentración de especies químicas objeto de la presente invención. As part of the explanation of the embodiment of the invention, a series of figures have been included, the explanation of which is as follows: Figure 1. It shows a flow chart of an example of embodiment of the procedure for measuring the concentration of chemical species object of the invention. present invention

10 10
Figura 2.-Muestra un ejemplo de realización con el sistema de referencia formado por el primer sensor colorimétrico puesto en contacto con cinco muestra s de disoluciones patrón (P1 a P5) y el segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con una muestra a analizar de disolución problema (P) insertada perpendicularmente a éL Figure 2.- Shows an example of embodiment with the reference system formed by the first colorimetric sensor placed in contact with five samples of standard solutions (P1 to P5) and the second calorimetric sensor placed in contact with a sample to be analyzed for dissolution. problem (P) inserted perpendicular to HIM

1S 1S
Figura 3.-Muestra un dispositivo móvil con cámara fotográfica integrada, mostrando la imagen del sistema de referencia con las muestras de disoluciones patrón, y la muestra de disolución problema (P). Figure 3.- It shows a mobile device with integrated camera, showing the image of the reference system with the samples of standard solutions, and the sample of problem solution (P).

20 twenty
Figura 4.-Muestra las formas reconocidas resultantes durante la fase de detección de bordes del procedimiento objeto de la presente invención . Figure 4.- Shows the resulting recognized forms during the edge detection phase of the process object of the present invention.

25 30 25 30
Figura 5.-Muestra las gráficas resu ltantes de un ajuste por mínimos cuadrados de Jos puntos cuyas coordenadas se corresponden con las concentraciones conocidas de la especie química a medir en el sistema de referencia de disoluciones patrón, y con la componente principal de los parámetros RGB de cada una de las muestras de disoluciones patrón, obtenida a partir del analisis de una imagen del primer sensor co lorimétrico capturada por el dispositi vo móvil. Este ajuste puede ser lineal o cuadrático, siendo el de menor error el utilizado para obtener el valor de la concentración problema. Asimismo se observa el punto correspondiente a la muestra de disolución problema en contacto con el segundo sensor colorimétrico; la coordenada de este punto relativa a la concentradón de la especie química a medir en la disolución problema se obtiene por interpolación de la gráfica obtenida por mínimos cuadrados o por regresión lineal. Figure 5.- Shows the graphs of a squared minimum adjustment of the points whose coordinates correspond to the known concentrations of the chemical species to be measured in the reference system of standard solutions, and with the main component of the RGB parameters of each of the samples of standard solutions, obtained from the analysis of an image of the first calorimetric sensor captured by the mobile device. This adjustment can be linear or quadratic, the one with the least error being the one used to obtain the value of the problem concentration. Likewise, the point corresponding to the problem solution sample in contact with the second colorimetric sensor is observed; The coordinate of this point relative to the concentration of the chemical species to be measured in the problem solution is obtained by interpolation of the graph obtained by least squares or linear regression.

Figura 6.-Muestra las gráficas resultantes de un ajuste por mínimos cuadrados de los Figure 6.- Shows the graphs resulting from a least squares adjustment of the

puntos cuyas coordenadas se corresponden con las concentraciones conocidas de la points whose coordinates correspond to the known concentrations of the

especie química a medir en el sistema de referencia de disoluciones patrón, y con la chemical species to be measured in the reference system of standard solutions, and with the

componente principal de los parámetros RG8 de cada una de las muestras de main component of the RG8 parameters of each of the samples of

S S
disoluciones patrón, obtenida a partir del análisis de una imagen del primer sensor standard solutions, obtained from the analysis of an image of the first sensor

calorimétrico capturada por el dispositivo móvil en condiciones de iluminación distintas calorimeter captured by the mobile device under different lighting conditions

a las utilizadas para la Figura 5. Este ajuste puede ser lineal o cuadrático, siendo el de to those used for Figure 5. This adjustment can be linear or quadratic, being that of

menor error el utilizado para obtener el va lor de la concentración problema. Asimismo Less error is used to obtain the value of the problem concentration. Likewise

se observa el punto correspondiente a la muestra de disolución problema en contacto the point corresponding to the sample of problem solution in contact is observed

10 10
con el segundo sensor calorimétrico; la coordenada de este punto relativa a la with the second calorimetric sensor; the coordinate of this point relative to the

concentración de la especie química a medir en la disolución problema se obtiene por concentration of the chemical species to be measured in the problem solution is obtained by

interpolación de la gráfica obtenida por mínimos cuadrados o por regresión lineal. interpolation of the graph obtained by least squares or linear regression.

Figura 7.-Muestra una tabla representando datos de los parámetros RGB (y sus Figure 7.-Shows a table representing data of the RGB parameters (and their

15 fifteen
componentes principales) del primer sensor calorimétrico, puesto en contacto con main components) of the first calorimetric sensor, brought into contact with

cada una de las muestras de disoluciones patrón. Asimismo, muestra los parámetros each of the samples of standard solutions. It also shows the parameters

RGB (y su componente principal) del segundo sensor colorimétrico puesto en contacto RGB (and its main component) of the second colorimetric sensor brought into contact

con la muestra de disolución problema, así como el resultado del cálculo de la with the sample of dissolution problem, as well as the result of the calculation of the

concentración de la especie quimica a medir en dicha disolución problema, obtenido concentration of the chemical species to be measured in said problem solution, obtained

20 twenty
mediante interpolación de la gráfica obtenida por regresión lineal o por mínimos by interpolation of the graph obtained by linear regression or by minimum

cuadrados, a partir de los puntos representativos de las muestras de disoluciones squares, from the representative points of the solution samples

patrón. Pattern.

Figura 8.-Muestra, para las mismas muestras utilizadas en el ejemplo de la Figura 7, Figure 8.-Sample, for the same samples used in the example of Figure 7,

25 25
pero tomando la fotografía de las muestras bajo otras condiciones ambientales, una but taking the photograph of the samples under other environmental conditions, a

tabla representando datos de los parámetros RGB (y sus componentes principales) del table representing data of the RGB parameters (and their main components) of the

primer sensor cOlorimétrico, puesto en contacto con cada una de las muestras de first crometric sensor, put in contact with each of the samples of

disoluciones patrón. Asimismo, muestra los parámetros RGB (y su componente standard solutions. It also shows the RGB parameters (and its component

principal) del segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de main) of the second calorimetric sensor in contact with the sample of

30 30
disolución problema, así como el resultado del cálculo de la concentración de la problem dissolution, as well as the result of the calculation of the concentration of the

especie química a medir en dicha disolución problema, obtenido mediante chemical species to be measured in said problem solution, obtained by

interpolación de la gráfica obtenida por regresión lineal o por mínimos cuadrados, a interpolation of the graph obtained by linear regression or by least squares, at

partir de los puntos representativos de las muestras de disoluciones patrón. from the representative points of the samples of standard solutions.

35 35
Descripción detallada Detailed description

,. .

El diagrama de flujo de la Figura 1 muestra las diferentes etapas en las que se divide el procedimiento de medida de la concentración de especies químicas de interés biomédico, medioambiental e industrial. The flow chart of Figure 1 shows the different stages in which the procedure for measuring the concentration of chemical species of biomedical, environmental and industrial interest is divided.

s 10 s 10
En un primer momento se procede a la captura de la imagen que contiene un segundo sensor colorimetrico (2), que se ha puesto en contacto con la disolución problema, disolución que con tiene una concentración desconocida de una determinada especie química cuya concentración se desea medir. Preferentemente, se toma una fotografía de dicho segundo sensor calorimétrico (2) (en contacto con la disolución problema), superpuesto sobre un primer sensor calorimétrico (1) en contacto con al menos dos muestras de disoluciones patrón, que contienen una concentración conocida de la mencionada especie quimica a medir. At first, the image containing a second colorimetric sensor (2) is captured, which has been contacted with the problem solution, a solution that has an unknown concentration of a specific chemical species whose concentration is to be measured. . Preferably, a photograph of said second calorimetric sensor (2) (in contact with the problem solution) is taken, superimposed on a first calorimetric sensor (1) in contact with at least two samples of standard solutions, which contain a known concentration of the mentioned chemical species to measure.

l S l S
En el ejemplo de realización mostrado en la Figura 2, el primer sensor calorimétrico (1) contiene cinco pletinas, discos o porta-muestras circulares, con material sensor calorimétrico que ha entrado en contacto con disoluciones patrón con concentración conocida de una especie quimica cuya concentración se desea medir en la disolución problema. In the exemplary embodiment shown in Figure 2, the first calorimetric sensor (1) contains five circular plates, discs or sample holders, with calorimetric sensor material that has come into contact with standard solutions with known concentration of a chemical species whose concentration it is desired to measure in the problem solution.

20 twenty
Esta operación se realiza por defecto con la cámara integrada en el dispositivo móvil (3), aunque también es posible incorporar una imagen tomada con otro dispositivo fotográfico importado con formato en color RGB estándar. El resultado de esta operación se observa en la Figura 3. This operation is performed by default with the camera integrated in the mobile device (3), although it is also possible to incorporate an image taken with another imported photographic device with standard RGB color format. The result of this operation is seen in Figure 3.

2S 30 2S 30
A continuación se procede al reconocimiento de las muestras, lo que incluye tanto las muestras de disoluciones patrón en contad.o con el primer senSor colorimétrico (1) , que en el ejemplo que ilustra la invención son 5, como la muestra de disolución problema en contacto con el material sensor del segundo sensor calorimétrico (2), tal como se observa en las Figuras 2 a 4. Para ello se emplea un algoritmo de detección de bordes que delimita los circulas correspondientes a cada muestra en muestras circulares. De igual forma se realizaría en muestras de otro formato o en muestra líquidas en viales o cubetas. The samples are then recognized, which includes both samples of standard solutions in counting or the first colorimetric sensor (1), which in the example illustrating the invention are 5, as the sample of problem solution in contact with the sensor material of the second calorimetric sensor (2), as seen in Figures 2 to 4. For this purpose, an edge detection algorithm is used that delimits the circulars corresponding to each sample in circular samples. In the same way it would be done in samples of another format or in liquid samples in vials or cuvettes.

A continuación, una vez determinadas las regiones en las que se encuentra la información relevante, se extrae un valor representativo del color de cada uno de los materiales sensores que han entrado en contacto con las disoluciones patrón y Then, once the regions in which the relevant information is found, a representative value of the color of each of the sensor materials that have come into contact with the standard solutions and

disolución problema. problem dissolution.

Dicho proceso se realiza preferentemente mediante la extracción de Jos parámetros o componentes RGB correspondientes al color de cada muestra en contacto con el correspondiente material sensor. Dado que el color no es uniforme en cada muestra, se calcula un valor promedio en cada muestra para cada componente R, G o 8. Said process is preferably carried out by extracting the parameters or RGB components corresponding to the color of each sample in contact with the corresponding sensor material. Since the color is not uniform in each sample, an average value is calculated in each sample for each component R, G or 8.

10 A continuación se busca un valor representativo de los parámetros RGB asociados al color de cada una de las muestras de disolución patrón y de disolución problema en contacto con su correspondiente sensor calorimétrico. 10 A representative value of the RGB parameters associated with the color of each of the standard solution and problem solution samples in contact with its corresponding calorimetric sensor is then sought.

1S 1S
El valor representativo de cada color, denominado en adelante como componente He representative value of each color, called in ahead how component

principal de principal of
ese color, se obtiene mediante un procedimiento estadístico estándar that color, be gets through a standard statistical procedure

conocido como análisis en componentes principales. Este análisis parte de la matriz de known as principal component analysis. This analysis starts from the matrix of

covarianzas normalizadas, que es resultado del cálculo de las correlaciones entre los standardized covariances, which is the result of the calculation of correlations between

canales RGB de cada muestra de disolución patrón. Siguiendo este procedimiento RGB channels of each sample of standard solution. Following this procedure

20 twenty
estadístico se calculan los valores propios de la matriz de covarianzas y se extrae el statistically, the eigenvalues of the covariance matrix are calculated and the

vector propio asociado al valor propio de mayor valor. Este vector propio sirve para own vector associated with the highest value own value. This own vector serves to

obtener la componente principal de cada muestra de color patrón sin más que calcular get the main component of each standard color sample with no more to calculate

el producto escalar entre dicho vector propio y los valores RGB de cada muestra. the scalar product between said own vector and the RGB values of each sample.

25 25
La componente principal de cada una de las muestras de disolución patrón se asocia a The main component of each of the standard dissolution samples is associated with

su its
respectiva concentración de valor conocido lo que permite establecer una relación respective concentration of known value which allows to establish a relationship

funcional. Esta relación functional. This relationship
se obtiene a partir de una regresión lineal o bien un ajuste is obtained from a linear regression or an adjustment

cuadrático, como se aprecia en la Figura 5, tomando finalmente el que proporcione un quadratic, as seen in Figure 5, finally taking the one that provides a

menor error. minor error

30 30

En el último paso, con la componente principal de la muestra de disolución problema o In the last step, with the main component of the sample of problem solution or

muestra problema, se obtiene la concentración estimada a partir de la interpolación de sample problem, the estimated concentration is obtained from the interpolation of

la relación funcional proporcionada por el ajuste anterior. Este es un cálculo preferente the functional relationship provided by the previous adjustment. This is a preferred calculation.

pero no limitante para el cálculo de concentraciones a partir de los datos de RGB. but not limiting for the calculation of concentrations from RGB data.

,. .

El ejemplo siguiente es ilustrativo de la invención, no pretende ser limitan te, y describe la determinación de la concentración de hierro en medio acuoso de una muestra problema utilizando patrones de concentración conocida para la elaboración del calibrado. The following example is illustrative of the invention, is not intended to be limiting, and describes the determination of the concentration of iron in aqueous medium of a test sample using standards of known concentration for the preparation of the calibration.

Ejemplo 1. Calculo de la concentración de Fe(lIl) en medio acuosos empleando un sistema de 5 patrones. Example 1. Calculation of the concentration of Fe (lIl) in aqueous media using a system of 5 standards.

Se parte de un sistema de 6 discos sensores de Fe(lU) elaborados según procedimiento publicado (S. Vallejos, A. Muñoz, S. Ibeas, F. Serna, F. C. García, J. M. García, "Salid sensory polymer substrates for the quantification of iron in bload, wine and water by a scalable RGB technique", Joumal af Materials Chemistry 2013, 1, It is based on a system of 6 Fe (lU) sensor discs prepared according to the published procedure (S. Vallejos, A. Muñoz, S. Ibeas, F. Serna, FC García, JM García, "Salid sensory polymer substrates for the quantification of iron in bload, wine and water by a scalable RGB technique ", Joumal af Materials Chemistry 2013, 1,

15435-15441 ). 15435-15441).

De los 6 discos, 5 discos conforman el primer sensor calorimétrico (1), y están dispuestos en un soporte etiquetados como P1 a P5 (ver Figura 2 y tabla de la Figura 7) y se añaden sobre la superficie de cada disco 30 mL de una disolución de Fe(lIl) conocida, entre O y 6 ppm, (ver tabla mostrada en la Figura 7), tamponada a pH = 2. A continuación se añaden 30 mL de una disolución problema, con concentración desconocida de Fe(III), tamponada a pH = 2 sobre un disco sensor en un soporte separado, constituyendo el segundo sensor calorimétrico (2), que tras añadir la disolución se in serta perpendicularmente en el soporte de los patrones, tal como se muestra esquemáticamente en la Figura 2. Of the 6 discs, 5 discs make up the first calorimetric sensor (1), and are arranged on a support labeled P1 to P5 (see Figure 2 and table of Figure 7) and 30 mL of each disk are added on the surface a known solution of Fe (lIl), between 0 and 6 ppm, (see table shown in Figure 7), buffered at pH = 2. Then 30 mL of a test solution is added, with unknown concentration of Fe (III) , buffered at pH = 2 on a sensor disk in a separate support, constituting the second calorimetric sensor (2), which after adding the solution is inserted perpendicularly in the pattern support, as shown schematically in Figure 2.

En este ejemplo se indica la preparación del patrón, que una vez preparado sirve para la realización de múltiples medidas. Este patrón puede además comercializarse. In this example, the preparation of the standard is indicated, which once prepared serves for the realization of multiple measurements. This pattern can also be marketed.

La Figura 2 corresponde a la imagen a fotografiar por la cámara. En ella se puede distinguir el patrón de referencia y la muestra a analizar insertada perpendirularmente a él. Tras un proceso de detección de bordes se reconocen las muestras patrón y problema (Figura 3). A partir de las muestras detectadas se extraen sus valores RGB que se muestran en la tabla mostrada en la Figura 7. Figure 2 corresponds to the image to be photographed by the camera. In it you can distinguish the reference pattern and the sample to be analyzed perpendicularly to it. After a border detection process, the standard and problem samples are recognized (Figure 3). The RGB values shown in the table shown in Figure 7 are extracted from the detected samples.

Mediante un am3Jisis en componentes principales se reduce el numero de variables de 3 (R, G Y B) a una sola variable (CP1) de cada muestra. El análisis se realiza conjuntamente con las muestras de disoluciones patrón y con la muestra de disolución problema. La reducción de variables a una sola cumple dos funciones, por una parte By means of an analysis in main components, the number of variables from 3 (R, G and B) to a single variable (CP1) of each sample is reduced. The analysis is carried out in conjunction with the samples of standard solutions and with the sample of problem solution. The reduction of variables to a single one fulfills two functions, on the one hand

5 simplifica el ajuste posterior y la extrapolación para el cálculo de la concentración de la muestra problema y, por otra y más importante, supone una reducción importante de ruido con una pérdida mínima de información. Mediante un ajuste por mínimos cuadrados podemos establecer una relación funcional entre las concentraciones de la especie química en las muestras de disoluciones 5 simplifies the subsequent adjustment and extrapolation for the calculation of the concentration of the test sample and, on the other and more important, it represents a significant reduction of noise with a minimum loss of information. Through an adjustment by least squares we can establish a functional relationship between the concentrations of the chemical species in the samples of solutions

10 patrón y la correspondiente componente principal de sus parámetros RGB. El ajuste que proporciona un menor error nos permite conocer el valor de la concentración de la especie química en la disolución problema, por extrapolación. 10 pattern and the corresponding main component of its RGB parameters. The adjustment that provides a lower error allows us to know the value of the concentration of the chemical species in the problem solution, by extrapolation.

El resultado indica que la concentración de la muestra de disolución problema fue de 15 50.5 ppm, con un error inferior al 2% respecto a la concentración estimada por espectroscopia de absorción atómica, técnica analítica contrastada. The result indicates that the concentration of the test solution sample was 15 50.5 ppm, with an error of less than 2% compared to the concentration estimated by atomic absorption spectroscopy, proven analytical technique.

Es especialmente relevante indicar que este procedimiento, al calCular la curva de calibrado en cada medida con los datos de RGB tratados de las muestras de 20 disoluciones patrón, y extrapolar con los de la muestra de disolución problema, ofrece el mismo resultado en distintos dispositivos, condiciones ambientales y usuarios, eliminando estas interferencias y permitiendo emplear dispositivos electrónicos comerciales, sin ningún tipo de adaptación ni soporte. Es decir, los datos RGB de cada muestra variarán de un análisis a otro en función de las condiciones mencionadas, It is especially relevant to indicate that this procedure, when calculating the calibration curve in each measurement with the RGB data treated from the samples of 20 standard solutions, and extrapolating with those of the sample of the solution solution, offers the same result in different devices, environmental conditions and users, eliminating these interferences and allowing the use of commercial electronic devices, without any adaptation or support. That is, the RGB data of each sample will vary from one analysis to another depending on the conditions mentioned,

25 pero la curva de valoración de estos datos con las concentraciones conocidas de las muestras de disoluciones patrón dará como resultado el mismo valor de concentración de la muestra de disolución problema. 25 but the valuation curve of these data with the known concentrations of the standard solution samples will result in the same concentration value of the test solution sample.

Ejemplo 2. Cálculo de la concentración de la muestra de disolución problema del 30 Ejemplo 1 tomando la fotografia en distintas condiciones ambientales. Example 2. Calculation of the concentration of the test solution sample of Example 30 taking the picture in different environmental conditions.

Para ilustrar la independencia del resultado con las condiciones ambientales, se realiza una fotografía con una cámara convencional en otras condiciones al sistema de análisis descrito en el Ejemplo 1: se importa en el dispositivo móvil (3) de análisis empleado en el Ejemplo 1, Y se procesa, dando como resultado el mostrado en la tabla de la Figura 8. To illustrate the independence of the result with the environmental conditions, a photograph is taken with a conventional camera under other conditions to the analysis system described in Example 1: it is imported into the mobile analysis device (3) used in Example 1, and it is processed, resulting in the one shown in the table in Figure 8.

En las tablas de las Figuras 7 y 8, el valor de la concentración de la muestra de 5 disolución problema se mide mediante espectroscopia de absorción atómica para comprobar la bondad del resultado calculado. In the tables of Figures 7 and 8, the concentration value of the test solution sample is measured by atomic absorption spectroscopy to check the goodness of the calculated result.

El resultado indica que la concentración de la muestra de disolución problema fue de The result indicates that the concentration of the test solution sample was

49.96 ppm, con un error inferior al 1% respecto a la concentración estimada por 10 espectroscopia de absorción atómica, técnica analítica contrastada. 49.96 ppm, with an error of less than 1% with respect to the concentration estimated by 10 atomic absorption spectroscopy, proven analytical technique.

Se aprecia la concordancia con el resultado del Ejemplo 1. Concordance with the result of Example 1 is appreciated.

" "

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas que comprende: 1. Procedure for measuring the concentration of chemical species comprising: tomar muestras de al menos dos disoluciones patrón cuya take samples of at least two standard solutions whose concentración de una determinada especie química a medir, resulta concentration of a certain chemical species to be measured, it turns out conocida; known; poner en contacto respectivamente cada una de dichas muestras de contacting each of said samples respectively disoluciones patrón con al menos un primer sensor calorimétrico (1), standard solutions with at least one first calorimetric sensor (1), susceptible de colorearse en relación directa con la concentración de la liable to color in direct relation to the concentration of the especie química a medir, contenida en cada muestra de disolución chemical species to be measured, contained in each dissolution sample patrón; Pattern; tomar al menos una muestra de al menos una disolución problema, take at least one sample of at least one problem solution, cuya concentración de la especie química a medir resulta desconocida; whose concentration of the chemical species to be measured is unknown; poner en contacto cada muestra de disolución problema con al menos contact each sample of problem solution with at least un segundo sensor colorimétrico (2), de las mismas caracteristicas a second colorimetric sensor (2), of the same characteristics calorimétricas que el primer sensor calorimétrico (1), susceptible de calorimetric than the first calorimetric sensor (1), susceptible to colorearse en relación directa con la concentración de la especie color in direct relation to the species concentration química a medir, contenida en la muestra de disolución problema; chemistry to be measured, contained in the test solution sample; caracterizado por que adicionalmente comprende: characterized in that it additionally comprises: tomar al menos una fotograf1a de cada primer sensor calorimétrico (1), puesto en contacto con cada una de las disoluciones patrón, y al menos una fotografía del segundo sensor calorimétrico (2), puesto en contacto con la disolución problema; extraer, mediante un dispositivo con capacidad de procesamiento de imágenes, un valor representativo del color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrica (1) puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón, y del segundo sensor calorimétrico (2) puesto en contacto con la disolución problema; asociar a cada valor representativo del color de cada primer sensor calorimétrico (1) puesto en contacto con cada una de las muestras de take at least one photograph of each first calorimetric sensor (1), brought into contact with each of the standard solutions, and at least one photograph of the second calorimetric sensor (2), contacted with the problem solution; extract, by means of an image-capable device, a representative color value, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor (1) placed in contact with each of the samples of the standard solutions, and of the second calorimetric sensor (2) contacted the problem solution; associate each representative color value of each first calorimetric sensor (1) in contact with each of the samples of
disoluciones patrón, el valor conocido de concentración de la especie standard solutions, the known concentration value of the species
química a medir en cada una de las disoluciones patrón; chemistry to be measured in each of the standard solutions;
determinar estadísticamente una expresión matemática que relacione statistically determine a mathematical expression that relates
entre sí los valores representativos del color, mostrado en las each other the representative values of the color, shown in the
s s
fotografías, de cada primer sensor colorimétrico (1) puesto en contacto photographs of each first colorimetric sensor (1) contacted
con cada una de las muestras de disoluciones patrón, junto con sus with each of the samples of standard solutions, together with their
correspondientes valores de concentración conocida de la especie corresponding values of known concentration of the species
química a medir; chemistry to be measured;
determinar, mediante interpolación de la expresión matemática obtenida determine, by interpolation of the mathematical expression obtained
10 10
en el paso anterior, el valor de concentración de la especie química a in the previous step, the concentration value of the chemical species a
medir en la disolución problema, correspondiente con el valor measure in the problem solution, corresponding to the value
representativo del color del segundo sensor calorimétrico (2) puesto en representative of the color of the second calorimetric sensor (2) set to
contacto con la muestra de disolución problema. Contact with the sample of problem solution.
15 fifteen
2. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la 2. Procedure for measuring the concentration of chemical species according to
reivindicación 1, caracterizado por que la fase de extracción de un valor claim 1, characterized in that the phase of extracting a value
representativo del color de cada primer sensor colorimétrico (1) puesto en representative of the color of each first colorimetric sensor (1) set to
contacto con cada una de [as muestras de las disoluciones patrón y del contact with each of [the samples of the standard solutions and the
segundo sensor co[orimétrico (2) puesto en contacto con la muestra de [a second co-orimetric sensor (2) placed in contact with the sample of [a
20 twenty
disolución problema comprende: Problem solution includes:
a. extraer los parámetros RGB relativos al color, mostrado en las to. extract RGB parameters related to color, shown in the
totografías, de cada primer sensor calorimétrico (1) puesto en contacto Totographs of each first calorimetric sensor (1) put in contact
con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo with each of the samples of the standard and second solutions
25 25
sensor colorimétrico (2) puesto en contacto con la muestra de disolución colorimetric sensor (2) placed in contact with the dissolution sample
problema; trouble;
b. determinar, mediante un procedimiento de análisis estadístico, un valor b. determine, by means of a statistical analysis procedure, a value
representativo de los parámetros RGB asociados a[ color, mostrado en representative of the RGB parameters associated with [color, shown in
30 30
las fotografías , de cada primer sensor calorimétrico (1) puesto en the photographs of each first calorimetric sensor (1) placed in
contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del contact with each of the samples of the standard solutions and the
segundo sensor calorimétrico (2) puesto en contacto con la muestra de second calorimetric sensor (2) placed in contact with the sample of
disolución problema. problem dissolution.
23 2. 3
3. 3.
Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la Procedure for measuring the concentration of chemical species according to
reivindicación 2, caracterizado por que la determinación de un valor claim 2, characterized in that the determination of a value
representativo de los parámetros RGB asociados al color, mostrado en las representative of the RGB parameters associated with the color, shown in the
fotografías, de cada primer sensor calorimétrico (1) puesto en contacto con photographs, of each first calorimetric sensor (1) contacted
5 5
cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor each of the samples of the standard solutions and the second sensor
calorimétrico (2) puesto en contacto con la muestra de disolución problema calorimeter (2) placed in contact with the test solution sample
comprende: understands:
a) calcular la covarianza mutua entre los parámetros RGB asociados al a) calculate the mutual covariance between the RGB parameters associated with the
10 10
color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico color, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor
(1) puesto en contacto con cada una de las muestras de las (1) contacted each of the samples of the
disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico (2) puesto en standard solutions and the second calorimetric sensor (2) set to
contacto con la muestra de disolución problema; contact with the sample of problem solution;
15 fifteen
b) calcular los autovalores y los autovectores asociados a la matriz de b) calculate the eigenvalues and eigenvectors associated with the matrix of
covarianza cuyos valores son las covarianzas calculadas en la fase covariance whose values are the covariances calculated in the phase
anterior; previous;
c) determinar un autovector representativo, como aquel autovector c) determine a representative autovector, such as that autovector
20 twenty
asociado al autovalor de mayor valor absoluto calculado en la fase associated with the highest absolute value autovalue calculated in the phase
anterior; previous;
d) calcular, para cada primer sensor colorimétrico puesto en contacto con d) calculate, for each first colorimetric sensor contacted with
cada una de las muestras de las disoluciones patrón y para el segundo each of the samples of the standard solutions and for the second
25 25
sensor colorimétrico puesto en contacto con la muestra de disolución colorimetric sensor placed in contact with the dissolution sample
problema, los valores absolutos de las proyecciones de sus problem, the absolute values of the projections of their
autovectores asociados, calculados en la fase anterior, sobre el associated autovectors, calculated in the previous phase, on the
autovector representativo determinado en la fase anterior; representative autovector determined in the previous phase;
30 30
e) determinar, para cada primer sensor calorimétrico puesto en contacto e) determine, for each first calorimetric sensor placed in contact
con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y para el with each of the samples of the standard solutions and for the
segundo sensor calorimétrico puesto en contacto con la muestra de second calorimetric sensor placed in contact with the sample of
disolución problema, el mayor de los valores absolutos calculados en la problem solution, the largest of the absolute values calculated in the
fase anterior; previous phase;
24 24
f) establecer cada uno de Jos mayores valores absolutos determinados en la fase anterior, respectivamente como valor representativo de los parámetros RGB asociados al color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico (1) puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor calorimétrico (2) puesto en contacto con la muestra de disolución problema. f) establish each of the higher absolute values determined in the previous phase, respectively as the representative value of the RGB parameters associated with the color, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor (1) put in contact with each of the samples of the standard solutions and the second calorimetric sensor (2) placed in contact with the sample of the problem solution.
4. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la reivindicación 1, caracterizado por que la fase de determinación estadística de una expresión matemática que relacione entre sí los valores representativos del color, mostrado en las fotografías, de cada primer sensor calorimétrico (1) puesto en contacto con cada una de las muestras de las disoluciones patrón, junto con sus correspondientes valores de concentración de la especie química a medir, comprende: 4. Method for measuring the concentration of chemical species according to claim 1, characterized in that the phase of statistical determination of a mathematical expression that relates to each other the representative values of the color, shown in the photographs, of each first calorimetric sensor (1 ) placed in contact with each of the samples of the standard solutions, together with their corresponding concentration values of the chemical species to be measured, comprises:
a. to.
obtener una curva experimental resultante de unir entre sí puntos asociados a cada muestra de disolución patrón, donde los valores de las coordenadas de cada uno de dichos puntos en unos ejes de coordenadas son respectivamente el valor representativo del color, mostrado en las fotografías, del primer sensor colorimetrico (1) puesto en contacto con la muestra de la disolución patrón asociada a dicho punto y el valor conocido de la concentración de la especie química a medir en dicha disolución patrón; Obtain an experimental curve resulting from joining points associated with each sample of standard dissolution, where the values of the coordinates of each of these points in some coordinate axes are respectively the representative value of the color, shown in the photographs, of the first colorimetric sensor (1) placed in contact with the sample of the standard solution associated with said point and the known value of the concentration of the chemical species to be measured in said standard solution;
b. b.
determinar, mediante un procedimiento de asimilación por mínimos cuadrados o regresión lineal, una expresión matemática que represente una curva que se asemeje lo máximo posible a la curva experimental obtenida en la fase anterior. determine, through a method of assimilation by least squares or linear regression, a mathematical expression that represents a curve that closely resembles the experimental curve obtained in the previous phase.
5. 5.
Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la reivindicación 1, caracterizado por que el primer sensor colorimétrico (1 ) y el segundo sensor calorimétrico (2) están compuestos por discos que comprenden materiales reactivos cromogénicos sólidos. Method for measuring the concentration of chemical species according to claim 1, characterized in that the first colorimetric sensor (1) and the second calorimetric sensor (2) are composed of disks comprising solid chromogenic reactive materials.
6. 6.
Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la reivindicación 1, caracterizado por que el primer sensor calorimétrico (1) y el segundo sensor calorimétrico (2) estan compuestos por disoluciones de Method for measuring the concentration of chemical species according to claim 1, characterized in that the first calorimetric sensor (1) and the second calorimetric sensor (2) are composed of solutions of
5 materiales reactivos cromogénicos que se introducen en viales o cubetas de malerial traslúcido. 5 chromogenic reactive materials that are introduced into vials or cuvettes of translucent materials.
7. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la reivindicación 1, caracterizado por que la toma de al menos una fotografía del 10 primer sensor calorimétrico (1) y del segundo sensor calorimétrico (2) se realiza mediante un dispositivo móvil (3) con procesador integrado de imágenes, que se encarga de tomar la fotografía del primer sensor calorimétrico (1) puesto en contacto con las muestras de las disoluciones patrón y del segundo sensor colorimétrico (2) puesto en contacto con la muestra de la disolución problema, 7. Method for measuring the concentration of chemical species according to claim 1, characterized in that the taking of at least one photograph of the first calorimetric sensor (1) and the second calorimetric sensor (2) is carried out by means of a mobile device (3 ) with an integrated image processor, which is responsible for taking the photograph of the first calorimetric sensor (1) placed in contact with the samples of the standard solutions and of the second colorimetric sensor (2) contacted with the sample of the problem solution, 15 y determinar el valor de concentración de la especie química a medir en la disolución problema. 15 and determine the concentration value of the chemical species to be measured in the problem solution. 8. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la 8. Procedure for measuring the concentration of chemical species according to reivindicación 7, caracterizado por que el dispositivo móvil (3) es un teléfono 20 inteligente o una tableta. claim 7, characterized in that the mobile device (3) is a smart phone or a tablet. 9. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la reivindicación 7, caracterizado por que el dispositivo móvil (3) registra los valores de concentración de las especies químicas a medir en las disoluciones 9. Method for measuring the concentration of chemical species according to claim 7, characterized in that the mobile device (3) records the concentration values of the chemical species to be measured in the solutions 25 problema, junto con los datos relativos a la fecha, la hora, la latitud, la longitud y la allilud del momento y del lugar en donde se realiza la prueba. 25 problem, together with the data related to the date, time, latitude, longitude and allilud of the moment and the place where the test is performed. 10. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según la reivindicación 7, caracterizado por que el dispositivo móvil (3) registra los 30 valores de concentración de las especies químicas a medir en las disoluciones 10. Method for measuring the concentration of chemical species according to claim 7, characterized in that the mobile device (3) records the 30 concentration values of the chemical species to be measured in the solutions problema, junto con los datos relativos a la fecha, la hora y la región anatómica en que se realiza la prueba. problem, together with data related to the date, time and anatomical region in which the test is performed. 11. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas segun las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado por que el dispositivo móvil (3) ofrece una representación de un mapa de concentraciones sobre una superficie o región dadas, junto con la variación de concentraciones de las especies 11. Method for measuring the concentration of chemical species according to claims 9 and 10, characterized in that the mobile device (3) offers a representation of a map of concentrations on a given surface or region, together with the variation of concentrations of the species s químicas a medir en un periodo determinado. s chemical to be measured in a given period. 12. Procedimiento de medida de la concentración de especies químicas según las reivindicaciones 1, caracterizado por que comprende comparar los resultados obtenidos del valor de la concentración de una determinada especie química en una disolución problema con unos valores límites característicos contenidos en una base de datos, donde, a resultas de la comparación anterior, se determina si la concentración de una determinada especie química en una disolución problema se encuentra por encima o por debajo de dichos límites característicos. 12. Method for measuring the concentration of chemical species according to claims 1, characterized in that it comprises comparing the results obtained from the value of the concentration of a particular chemical species in a problem solution with characteristic limit values contained in a database, where, as a result of the previous comparison, it is determined whether the concentration of a certain chemical species in a problem solution is above or below said characteristic limits.
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