Dispositivo microfluídico para analizar un fluido bajo presión.

Dispositivo microfluídico para analizar un fluido presente dentro de un conducto

(3) bajo una primera presión, que comprende:

- un mezclador (M) para mezclar una cantidad de fluido que proviene del conducto (3) con por lo menos una cantidad de reactivo (7) que proviene de por lo menos un depósito (6),

- un analizador (A) para analizar la mezcla así constituida, el dispositivo microfluídico comprendiendo además un canal (2) de separación previa para separar previamente una cantidad de fluido dentro del conducto (3), para alimentar el mezclador (M) y para poner bajo presión dicho por lo menos un depósito (6) que empuja el reactivo (7) hacia el mezclado (M);

el dispositivo microfluídico estando caracterizado por que un orificio de salida (11) del analizador (A) está sometido a una segunda presión inferior a la primera presión dentro del conducto, de modo que el fluido transite de manera pasiva desde el conducto (3), por una parte hacia el analizador (A) a través del mezclador (M) y por otra parte hacia dicho por lo menos un depósito (6); el depósito (6) conteniendo el reactivo (7) y el mezclador (M) sufriendo una presión cuya fuente es única, esta fuente siendo el conducto (3).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2012/051484.

Solicitante: Chambre de Commerce et de l'Industrie de Paris au Titre de son Etablissement d'Enseignement Supérieur ESIEE Paris.

Inventor/es: ANGELESCU,DAN EUGEN, FREYERMUTH,PIERRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Muestreo; Preparación de muestras para la investigación... > G01N1/20 (para material fluyente o que se desploma (G01N 1/12, G01N 1/14 tienen prioridad))

PDF original: ES-2537893_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo microfluídico para analizar un fluido bajo presión

La presente invención se refiere a un captador microfluídico para analizar un fluido presente dentro de un conducto bajo presión.

Encuentra aplicación particularmente interesante dentro del ámbito de la supervisión y del análisis en continuo de la calidad del agua potable en redes de distribución, en fábricas de tratamiento del agua o en máquinas o instrumentos utilizados para el tratamiento y la purificación del agua. Pero la presente invención es de un marco más amplio porque se puede aplicar a la medida de diferentes parámetros físicos o electroquímicos de un fluido presente dentro de un conducto bajo presión.

El control de la calidad del agua en línea se ha convertido en un aspecto muy importante tanto para la seguridad como por razones de salud y se dirigen esfuerzos múltiples en el sentido de la creación de aparatos que puedan proporcionar acceso en tiempo real a datos sobre la calidad del agua. La industria del agua generalmente está sometida a presiones sobre los costes: los dispositivos de control deben ser relativamente poco costosos de fabricar, su mantenimiento no debe implicar tareas demasiado intensas para el personal y debe ser reducido al mínimo. Naturalmente se privilegian las soluciones de captadores que puedan ser supervisadas a un coste menor, de preferencia utilizando tecnologías sin hilo a distancia. El mantenimiento se debe efectuar en momentos separados, los captadores por lo tanto deben ser autónomos durante largos periodos de tiempo, lo que reduce automáticamente el número de tecnologías de detección disponibles.

Un aspecto crítico del control en línea de la calidad del agua implica medidas de concentración del cloro. El cloro se utiliza por todo el mundo como un purificador del agua y un desinfectante para prevenir la propagación de enfermedades hídricas y su control a la vez en las fábricas de tratamiento del agua y en diferentes puntos dentro de la red de distribución del agua es muy importante para asegurar, por una parte, que el agua distribuida tiene una calidad elevada y constante y, por otra parte, ser capaces de detectar las fuentes posibles de contaminación de la red del agua. La concentración de cloro, aunque está reconocida como el parámetro de calidad del agua más pertinente, no se controla utilizando los mismos procedimientos en todas partes. En particular, existen países en donde la reglamentación exige que el contenido de cloro total esté controlado, lo que incluye a la vez el cloro libre y el cloro que ya ha reaccionado con los compuestos orgánicos en una reacción de oxidación y existen países en donde solamente debe ser señalado el contenido de cloro libre (o disponible). Un captador para el control en línea de la concentración de cloro tiene por consiguiente la necesidad de detectar los dos tipos de cloro si se tiene que desplegar en el mundo entero.

Se conoce el documento US7799278 o el documento US67235A que describen un captador que comprende una caja sumergible y un sustrato en parte en el exterior de la caja para recuperar el fluido que se va a analizar y transferirlo hacia un medio de análisis que se encuentra en el interior de la caja. En el documento US7799278, la caja está completamente sumergida dentro del fluido que se va a medir. Por lo menos un reactivo está a la misma presión que el fluido que se va a analizar. En un caso, está prevista una bomba para circular el fluido del sustrato hacia la caja. Los orificios de entrada y de salida están a la misma presión. En el documento US67235A, el captador comprende un canal de separación previa para separar previamente una cantidad de fluido dentro del conducto. El sistema propuesto en este documento o en US7799278 o US67235A es voluminoso, permanece muy invasivo e implica numerosos esfuerzos de estanqueidad porque es completamente sumergible.

La presente invención tiene por objetivo un captador microfluídico dotado de una gran autonomía.

Otro objetivo de la invención es un captador microfluídico económico en consumo de reactivo.

La invención tiene todavía por objetivo un captador poco invasivo con un alto nivel de seguridad.

Se logra por lo menos uno de los objetivos anteriormente citados con un dispositivo microfluídico para analizar un fluido presente dentro de un conducto bajo una primera presión. Este dispositivo comprende:

un mezclador para mezclar una cantidad de fluido que proviene del conducto con por lo menos una cantidad de reactivo que proviene de por lo menos un depósito, y

un analizador para analizar la mezcla así constituida.

Este dispositivo comprende además un canal de separación previa para separar previamente una cantidad de fluido dentro del conducto, para alimentar el mezclador y para someter bajo presión dicho por lo menos un depósito. De forma ventajosa, un orificio de salida del analizador está sometido a una segunda presión inferior a la primera presión dentro del conducto, de forma que el fluido transite de manera pasiva desde el conducto, por una parte hacia el analizador a través del mezclador y por otra parte hacia dicho por lo menos un depósito.

El dispositivo según la invención puede constituir un captador en el cual se evita la utilización de bomba para vehicular el fluido. Se sirve ventajosamente de la diferencia de presión entre la presión dentro del conducto y la presión del orificio de salida para que el fluido sea "aspirado" naturalmente desde el conducto hacia el analizador. Se puede decir así que el dispositivo es pasivo. Consume poca energía, lo que permite un funcionamiento autónomo in situ durante un largo período. El dispositivo puede ser alimentado de corriente a través del sector o de preferencia por medio de una batería interna conectada a por lo menos el analizador y a otros órganos de accionamiento como válvulas.

En particular, un dispositivo de este tipo microfluídico comprende un depósito de reactivo químico miniaturizado. Esto permite a la vez hacer una medición fiable utilizando poco reactivo químico y no necesitando mantenimiento costoso. Este dispositivo así puede ser desplegado en lugares lejanos para efectuar una medición en continuo del cloro por ejemplo, o de otro parámetro químico. Utilizando la presión del sistema como fuente de presión para empujar el fluido dentro de los micro canales, el captador propuesto permite realizar una configuración que es intrínsecamente segura: no existe la posibilidad de contaminación de la red de agua especialmente con los reactivos químicos. En efecto, el conducto según la invención puede ser un conducto de la red de distribución de agua potable por ejemplo que esté bajo presión, el desplazamiento del fluido dentro del captador se hace gracias a la diferencia de presión entre el medio que se va a supervisar y el exterior al conducto. Este medio exterior al conducto de forma ventajosa puede ser la atmósfera ambiente; dicha segunda presión siendo entonces la presión atmosférica. Esta configuración asegura el hecho de que el reactivo químico no pueda penetrar dentro del conducto de agua y confiere así una seguridad intrínseca al captador.

El captador según la invención es además remarcable por el hecho de que se puede utilizar un único canal de separación previa para alimentar a la vez el depósito de reactivo y el mezclador. Así, estos dos componentes (depósito de reactivo y mezclador) están sometidos a una misma fuente de presión.

Según una característica ventajosa de la invención, el canal que vehicula el fluido hacia el mezclador y el canal que vehicula el reactivo del depósito hacia el mezclador, están ajustados, es decir presentan una geometría o están dimensionados de tal modo que las proporciones de mezcla entre el fluido y... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo microfluídico para analizar un fluido presente dentro de un conducto (3) bajo una primera presión, que comprende:

un mezclador (M) para mezclar una cantidad de fluido que proviene del conducto (3) con por lo menos una cantidad de reactivo (7) que proviene de por lo menos un depósito (6),

un analizador (A) para analizar la mezcla así constituida, el dispositivo microfluídico comprendiendo además un canal (2) de separación previa para separar previamente una cantidad de fluido dentro del conducto (3), para alimentar el mezclador (M) y para poner bajo presión dicho por lo menos un depósito (6) que empuja el reactivo (7) hacia el mezclado (M);

el dispositivo microfluídico estando caracterizado por que un orificio de salida (11) del analizador (A) está sometido a una segunda presión inferior a la primera presión dentro del conducto, de modo que el fluido transite de manera pasiva desde el conducto (3), por una parte hacia el analizador (A) a través del mezclador (M) y por otra parte hacia dicho por lo menos un depósito (6); el depósito (6) conteniendo el reactivo (7) y el mezclador (M) sufriendo una presión cuya fuente es única, esta fuente siendo el conducto (3).

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que el canal (2b) que vehicula el fluido hacia el mezclador (M) y el canal (2a) que vehicula el reactivo (7) del recipiente hacia mezclador, están conformados de tal modo que las proporciones de mezcla entre el fluido y el reactivo del depósito están determinadas previamente.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2 caracterizado por que comprende por lo menos una primera válvula (19) dentro de un canal (5) del depósito y una segunda válvula (22) dentro de un canal (1) de salida que conduce hacia el orificio de salida del analizador.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende además una tercera válvula dentro del conducto (2) de separación previa para controlar el flujo dentro del conducto de separación previa.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el analizador (A) es una célula óptica.

6. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado por que la célula óptica comprende por lo menos una fuente (24) de luz filtrada, una cavidad óptica formada a partir de un material transparente y que vehicula la mezcla y un detector (26) de banda ancha.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado por que la célula óptica comprende por lo menos: una fuente (24) de luz filtrada,

medios para guiar la luz desde la fuente hacia una cavidad óptica de un chip microfluídico, esta cavidad conteniendo la mezcla,

un detector (26) de banda ancha, y

medios para guiar la luz desde el chip microfluídico hacia el detector de banda ancha.

8. Dispositivo según la reivindicación 7 caracterizado por que los medios para guiar la luz comprenden uno o una combinación de los elementos siguientes:

fibra óptica,

guía de onda obtenida por micro fabricación, y guía de onda líquida.

9. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado por que la célula óptica comprende por lo menos: una fuente de luz de banda ancha,

una cavidad óptica formada a partir de un material transparente y que vehicula la mezcla, y un detector asociado a un filtro determinado.

1. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado por que la célula óptica comprende por lo menos: una fuente de luz de banda ancha,

una cavidad óptica formada a partir de un material transparente y que vehicula la mezcla, un monocromador, y un detector de banda ancha.

11. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que el monocromador es una red de difracción y/o una rueda de filtros.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que dicho por lo menos un depósito (6) de reactivo es del tipo de pistón.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado por que dicho por lo menos un depósito de reactivo es del tipo de membrana flexible.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado por que dicho por lo menos un depósito (6) de reactivo es del tipo de bolsa flexible de reactivo.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el mezclador (M) es un micro mezclador pasivo.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende además un depósito (17) de descarga situado en un orificio de salida del analizador.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la segunda presión está a la presión atmosférica.

18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el canal (2) de separación previa comprende un extremo insertado dentro del conducto de manera estanca, el resto del dispositivo estando dispuesto en el exterior del conducto.