Instrumentos Fisica

Fisica ll

Instrumentos ópticos y de medición empleados en los laboratorios de la facultad de ciencias químico biológicas.

Indice:

Introducción pag.4

Termociclador pag.5

Analisador de Elisa pag.7

Polarímetro pag..13

Refratometro pag.15

Termometro infrarrojo pag.20

Colorimetro pag. Pag.23

Cuenta colonias pag. 25

Espectrofotómetro pag.27

Conclusion pag. 29

Blibliografia pag.30

Introducción:

A continuación estoy a punto de exponer diez tipos de aparatos relacionados con la óptica y medición utilizados en la FCQB, cada aparato tiene un tipo de funcionamiento distinto y tiene una relación ya sea minima o en su totalidad con la materia de física.

No osbtante, también este trabajo me puede servir a mi ya que conocere un poco mas el tipo de materiales que utilizare en un futuro no muy lejano ya que están relacionados con la carrera que yo realizare y por lo tanto trabajare con algunos o tal vez con todos los instrumentos aquí expuestos.

Termociclador

También conocido como máquina de PCR o reciclador térmico de PCR es un aparato usado en Biología Molecular que permite realizar los ciclos de temperaturas necesarios para una reacción en cadena de la polimerasa de amplificación de ADN o para reacciones de secuencia con el método de Sanger.

El equipo desarrollado posee un bloque portatubos que contiene las muestras con material genético, en donde se ejecuta en forma automática los eventos de la reacción PCR. En el bloque térmico se produce el calentamiento y enfriamiento a una velocidad determinada dependiendo de los distintos protocolos. El rango de temperaturas va desde los 4 ºC a 95ºC.

Cada protocolo PCR tiene su propio perfil de temperatura, el cual queda definido por un conjunto de programas, donde cada programa se define por una sucesión de segmentos.

El diseño del termociclador consta de dos lazos de control en cascada, el primero de ellos tiene como referencia un dato enviado por el computador PC correspondiente al valor de temperatura deseado sobre la muestras para ese instante de tiempo.

El microcontrolador, que tiene implementado un sistema de control PID, genera una señal de salida que es la referencia del segundo lazo de control y corresponde a un valor de tensión aplicado sobre las celdas de Peltier. El circuito de realimentación cierra el lazo de control del actuador, este último constituido por una fuente conmutada.

El termociclador realizado se puede sintetizar en cuatro Bloques principales: Calentamiento/enfriamiento, de Potencia, de control e interfase

usuario equipo.

El bloque de calentamiento y enfriamiento está conformado por diferentes partes, una de ellas es un grupo de cuatro celdas de Peltier, conectadas en serie y actúan a modo de una bomba de calor electrónica. En estas se aplica una tensión positiva o negativa

dependiendo si se desea calentar o enfriar las muestras.

En las superficies superior e inferior de las celdas Peltier aparece una diferencia de temperatura entre las por ellas circula una corriente. Para determinada polaridad de alimentación, la superficie de las celdas en contacto con el sistema de disipación genera un flujo de calor hacia la superficie que está en contacto con el bloque portatubos; si se invierte la polaridad también lo hace el sentido del flujo del calor.

El bloque portatubos posee 2 perforaciones laterales que lo atraviesan transversalmente donde se colocan el sensor de temperaturas y una termocupla de protección.

El encendido y apagado del ventilador se maneja por una señal generada por microcontrolador. Además sobre el portatubos hay una tapa calefactora que tiene como objetivo evitar la condensación de la muestra en la parte superior de los tubos y así evitar las pérdidas de muestras. Se optó por aplicar a esta etapa de un control de temperatura tipo si/no ya que la misma no interviene directamente en los perfiles de temperatura de un protocolo PCR y además no se requieren variaciones en los tiempos de calentamiento o enfriamiento. La tapa permanece encendida entre 40°C y 100°C. El circuito que entrega potencia a la configuración de resistencias para que las mismas eleven la temperatura del la tapa a 115°C tiene como componentes principales un circuito integrado TL 494 que lleva al

estado de conducción un opto triac MOC 3041.

El sensado de la temperatura se realiza con un termistor, la señal entregada por el mismo después de pasar por una etapa de comparación produce el corte de la alimentación a la etapa si la temperatura es mayor o igual a 115°C, mientras que el encendido del circuito

viene dado por el microcontrolador, que activa una de sus salidas para habilitar el funcionamiento del mismo. El bloque de potencia, llamado actuador, es el responsable de entregar la energía necesaria a las celdas. Para cumplir con este propósito el bloque

consta de una fuente conmutada controlada por un sistema de control generador de una señal PWM y de un circuito de realimentación de la señal implementada en configuración comparador. La frecuencia de trabajo definido para la operación correcta es de 20 KHz.

Para definir la polaridad de alimentación de las celdas de Peltier hay un relé y su circuito asociado siendo el microcontrolador el encargado de manejar la conmutación mismo.

El bloque de control, implementado en el microcontrolador cumple con las funciones de generar las órdenes necesarias para que el actuador las ejecute, conmutar el relé, encender el circuito de alimentación del calefactor superior y comunicarse con el computador PC. El bloque de control toma la señal entregada por el sistema de sensado que realimenta al sistema de control y consta de un termistor y la electrónica asociada para ajustar la señal a valores convenientes y la última etapa del acondicionamiento de la señal corresponde a un filtro de Bessel de segundo orden para eliminar al

máximo ruido posible para ser ingresada al conversor analógico digital del microcontrolador.

El microcontrolador promedia las señales y guarda el resultado en un registro llamado media correspondiente

al valor de temperatura en dicho instante y compara con el valor del registro Dserie enviado por la PC al microcontrolador a través del puerto serie.

Una vez que el microcontrolador obtuvo la variable error, el controlador PID implementado proporciona la salida del algoritmo de control siguiente

u(k) = u(k -1)+ A.e(k) +B.e(k -1)+C.e(k - 2)

Donde A, B y C son los parámetros del controlador, u(k) y u(k -1) es la salida anterior anterior del algoritmo de control, e(k) es el error actual, e(k -1) y e(k -2) son pasados.

La salida del algoritmo de control u(k) se utiliza para generar el ciclo útil de trabajo de una señal PWM con el Timer Interfase Module del microcontrolador.

Como se muestra en la figura 5, la señal PWM tiene un período T=TMOD que corresponde a un registro de modulo TIM y un ciclo útil de trabajo TCHO, registro del mismo modulo que se actualiza con el valor de u(k).

Cuando la señal de error aumenta en su valor, el controlador PID proporcionará una salida u(k) mayor, lo que implica un ciclo útil de trabajo mayor. En conclusión el microcontrolador genera la salida de control, que resulta ser la tensión de referencia del circuito de control de la fuente conmutada, finalmente el bloque interfase usuario equipo comprende un programa desarrollado en lenguaje Visual Basic e implementado en una PC y tiene como funcion permitirle al usuario del equipo programar él o los protocolos PCR de una forma ágil y sencilla. Una vez definido el protocolo, el computador PC

comienza a enviarle valores de referencias de temperaturas al microcontrolador para que este produzca una determinada acción de control, al mismo tiempo el microcontrolador envié a la PC valores de temperaturas actuales cada 1 seg. para poder graficar el proceso en tiempo real y observar su evolución.

Analizador de Elisa.

El analizador de ELISA se utiliza para leer el resultado de las pruebas efectuadas, utilizando la técnica de ELISA, la cual tiene aplicación directa en inmunología y en serología; permite confirmar la presencia en el organismo de anticuerpos o antígenos de un agente infeccioso, vacunal o autoanticuerpos –artritis reumatoide, por ejemplo–, entre otras aplicaciones.

PRINCIPIOS DE OPERACIÓN

El analizador de ELISA es un espectrofotómetro especializado. A diferencia de los espectrofotómetros convencionales que permiten efectuar lecturas en un rango amplio de longitudes de onda, este dispone de filtros o rejillas de difracción que limitan el rango de longitudes de onda a aquellas que se utilizan en la técnica ELISA, la cual generalmente se realiza con longitudes de onda comprendidas entre los 400 y los 750 nm –nanómetros–. Algunos analizadores operan en el rango ultravioleta y pueden efectuar análisis entre los 340 y los 700 nm. El sistema óptico utilizado por muchos fabricantes utiliza la fibra óptica para llevar la luz hasta los pozos de la placa, donde se encuentra la muestra bajo análisis. La luz que atraviesa la muestra tiene un diámetro que varía entre 1 y 3 mm. Un sistema de detección recibe la

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