APARATO PARA MEZCLA Y/O PRUEBA DE PEQUEÑOS VOLUMENES DE FLUIDOS.

Un aparato (10) para medición, mezcla y/o análisis de una serie de pequeños volúmenes de fluidos con un alto grado de precisión,

incluyendo dicho aparato (10):

a) una sola cámara (20) de reacción y una base (40);

b) un pistón (30) alternativo en dicha cámara (20);

c) una primera entrada (41) a dicha cámara (20) en comunicación con una o más fuentes de fluido de las cuales una parte de un primer fluido de dichos uno o más fluidos está adaptada para ser extraída hacia el interior de dicha cámara (20);

d) al menos otra entrada (43) que incluye una segunda entrada a dicha cámara (20) en comunicación con una o más fuentes de fluido de las que una parte de un segundo fluido de dichos uno o mas fluidos está adaptada para ser extraída hacia el interior de dicha cámara (20); y

e) una salida (45) ampliable, en el que

f) dicho pistón (30) es operable dentro de dicha cámara (20) para variar, a voluntad y de manera precisa, el volumen interno de dicha cámara (20);

g) dicha primera entrada (41) tiene una primera válvula (42) operable a voluntad para permitir el flujo de dicha primera parte hacia el interior de dicha cámara (20) por el movimiento de dicho pistón (30) dentro de dicha cámara (20) alejándose de dicha base (40) hasta que un volumen predeterminado de dicho primer fluido es extraído hacia el interior de dicha cámara (20);

h) dicha segunda entrada (43) tiene una segunda válvula (44) operable a voluntad para permitir el flujo de la segunda parte hacia el interior de dicha cámara (20) por el movimiento de dicho pistón (30) dentro de dicha cámara (20) para extraer progresivamente dicho segundo fluido hacia el interior de dicha cámara (20) hasta que se cumpla una condición predeterminada, que incluye la medición precisa de un volumen de dicho segundo fluido o la terminación de una reacción que implica dichas primera y segunda partes en dicha cámara (20);

i) dicho pistón (30) está adaptado para retornar a su posición de inicio y vaciar el contenido de dicha cámara (20) a través de dicha salida (45) hasta que la totalidad de la muestra sea eyectada a través de la salida (45), en el que dicha salida (45) está cerrada estancamente por una válvula (47) de salida, caracterizado porque dicha válvula (47) de salida está situada en dicha base (40) contigua a la superficie interna de dicha cámara (20)

Aparato para mezcla y/o prueba de pequeños volúmenes de fluidos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato para medición del volumen de pequeñas muestras de fluidos con un alto grado de precisión, tal como entre +/- 0,05 a 0,03 ml. Más concretamente, la presente invención se refiere a un aparato para mezcla y/o análisis de manera precisa de pequeños volúmenes de fluidos de valores ópticos. Aún más concretamente, la presente invención se refiere a un aparato ligero para mezcla de reactivos en porcentajes estequiométricos exactos para la producción óptima de un producto deseado; recogida de muestras de fluidos que reaccionan con un reactivo en un porcentaje de volumen exacto y el análisis de valores ópticos; y/o análisis de una muestra de fluido.

Técnica antecedente

La exigencia de prueba automática y control químico de parámetros específicos del agua y cursos de agua en los sectores doméstico, comercial e industrial es demandada crecientemente tanto por operadores como por organismos gubernamentales. Los riesgos para la salud asociados con albercas o agua de torre de refrigeración gestionados incorrectamente han creado una conciencia de la necesidad de sistemas de monitorización y tratamiento de agua automáticos y fiables. Recientes brotes de infección Giardia y Criptosporidio patógenos contraídos de piscinas comerciales y las numerosas infecciones de Legionella contraídas de las torres de agua de acondicionamiento de aire acentúan la necesidad de exámenes químicos rigurosos. Los estándares gubernamentales ahora especifican frecuentemente la realización de pruebas en piscinas comerciales o torres de refrigeración varias veces al día y los resultados se deben introducir en un libro de registro para auditoría. Dada la creciente conciencia de la importancia de la monitorización regular de cursos de agua tañes como piscinas y torres de refrigeración, existe una necesidad de un aparato para mezcla y/o prueba de pequeñas muestras de fluido que sea capaz de, al menos en un cierto grado, aliviar la tarea frecuentemente laboriosa de realización de pruebas regularmente y neutralizar alteraciones.

Los esterilizadores usados generalmente en el campo del tratamiento de agua, tal como el tratamiento del agua de torres de refrigeración usados en la mayoría de edificios de múltiples pisos, piscinas domésticas y públicas y balnearios, incluyen cloro, dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno, ozono y bromo y combinaciones de estos. El uso de dióxido de cloro en la esterilización de agua es un fenómeno relativamente nuevo y está ganando popularidad en todo el mundo. Es especialmente efectivo contra los patógenos, Giardia y Criptosporidio y ha sido usado ampliamente durante brotes de estos patógenos en piscinas y agua potable durante el año 2000 en Australia. El dióxido de cloro se debe producir "in situ" ya que es inestable. Por esta razón no se vende en contenedores preenvasados para uso comercial o de consumidor. El dióxido de cloro es un gas de color amarillo oscuro. Puede existir en forma de gas disuelto en solución, pero tiene una breve vida propia. Principalmente hay dos maneras de producir dióxido de cloro, por la oxidación del cloro o por la reducción de cloratos. Un procedimiento de producción simple es añadir cloruro de sodio a un ácido en las proporciones correctas. Sin embargo, este procedimiento es especialmente peligroso y no se recomienda que inexpertos intenten mezclar las soluciones correctamente. Si el procedimiento se realiza incorrectamente, el gas de dióxido de cloro puede no permanecer disuelto en la solución y puede evaporarse de la solución para formar una nube de gas tóxico que produce problemas respiratorios graves. Incluso pequeñas concentraciones de dióxido de cloro aerotransportadas pueden producir dificultades respiratorias en los que sufren de asma. Consecuentemente, hay necedad de un aparato capaz de superar estos problemas de seguridad para poner a disposición de inexpertos el uso de este excelente esterilizador de dióxido de cloro, para tratar el curso de agua en cuestión.

La recogida automática de muestras de agua para análisis colorimétrico ha sido limitada al uso de flujo a través de alvéolos. Estos alvéolos se usan normalmente para análisis colorimétrico de la muestra con cualquier reactivo introducido por medio de una bomba peristáltica. Después de la introducción de un reactivo en el vial alveolar de flujo, una varilla magnética mezcla la solución y se realiza el análisis colorimétrico. Sin embargo, hay una consideración con respecto a este flujo a través de alvéolos en aplicaciones tales como piscinas y balnearios en las que la acumulación de algas o minerales puede forrar el interior de los alvéolos reduciendo así su efectividad por afectación de la transparencia óptica que poseían originalmente. Consecuentemente, pueden producirse lecturas imprecisas si no se realiza una limpieza regular de los alvéolos. Consecuentemente, existe la necesidad de un aparato adaptado al análisis colorimétrico de muestras de agua usando reactivos que comporte un régimen de limpieza menos oneroso.

Los sistemas de control automático diseñados para probar parámetros específicos del agua y reaccionar para corregir el parámetro que requiera corrección han sido descritos, pero necesariamente no son ampliamente conocidos. Típicamente, estos sistemas utilizan sondas y se sitúan normalmente en el sistema de recirculación asociado con el curso de agua a tratar. El sistema interpreta valores de determinados parámetros y, sobre la base de los resultados, un dispositivo mecánico o electrónico puede ser activado para corregir el valor en cuestión. El sistema puede bombear cloro en líquido para incrementar el nivel de cloro o bombear ácido hidroclórico para reducir el pH, por ejemplo.

En el caso de las piscinas, balnearios y torres de refrigeración, dos pruebas de agua que pueden hacerse automáticamente con este tipo de equipamiento son: (1) una medición del nivel de desinfectante; y (2) una prueba del nivel de pH del agua. El control correcto de estos dos parámetros es lo más crítico en la prevención del desarrollo de patógenos. Pueden ser necesarias otras pruebas, pero el sistema de la técnica anterior que usa sondas no está adaptado a la prueba de parámetros tales como la dureza por calcio, la alcalinidad total y los niveles de ácido cianúrico o de estabilizador. Convencionalmente, estas pruebas se realizan manualmente.

En estos dispositivos de la técnica anterior se usa, típicamente, una sonda con potencial de reducción/oxidación (ORP) para determinar el potencial de Reducción/oxidación o efectividad del desinfectante en cuestión. La lectura del potencial de reducción/oxidación (expresada en milivoltios) es dependiente del pH de la muestra. Un cambio de pH de solamente 0,5 mV hacia arriba puede dar lugar al desarrollo de niveles de desinfectante excesivamente corrosivos. Un cambio de pH hacia abajo (más acídico) puede dar lugar a niveles de desinfectante inadecuados. Más aún, una determinación y un control correctos del cloro se hacen difíciles con dichos sistemas ORP si el pH no se monitoriza y se estabiliza de manera precisa. Otra desventaja es que las sondas requieren limpieza regularmente y, además, los instrumentos requieren calibración regularmente.

Mientras que los operadores comerciales pueden adherirse a procedimientos estrictos que pueden ayudar a que estos sistemas de ORP produzcan resultados satisfactorios, Los usuarios principiantes se ha observado que son menos asiduos en el seguimiento del procedimiento correcto. Además, muchas de estas sondas son muy sensibles al movimiento y a la velocidad del agua alrededor de las mismas, y las alteraciones menores en corrientes de agua localizadas pueden afectar a la capacidad de la sonda para presentar lecturas correctas. Otra desventaja es que aunque este procedimiento puede ser útil en algunos casos, el resultado del potencial de reducción/oxidación no se puede interpretar en cuanto a partes por millón en relación con los niveles de desinfectante. Como van a apreciar los expertos en la técnica, la mayor parte de los estándares mundiales exigen que los niveles de desinfectante se expresen en partes por millón. Consecuentemente, dados los estándares exigidos en la mayor parte de las jurisdicciones, los usuarios de dichos dispositivos de ORP deberían incluso ser obligados a realizar pruebas de desinfectante manuales estándar. En cuanto a accesibilidad comercial, los sistemas de ORP son costosos y generalmente fuera del rango de precios del típico propietario de piscina doméstica.

Como en el caso de los sistemas...

1. Un aparato (10) para medición, mezcla y/o análisis de una serie de pequeños volúmenes de fluidos con un alto grado de precisión, incluyendo dicho aparato (10):

a) una sola cámara (20) de reacción y una base (40);

b) un pistón (30) alternativo en dicha cámara (20);

c) una primera entrada (41) a dicha cámara (20) en comunicación con una o más fuentes de fluido de las cuales una parte de un primer fluido de dichos uno o más fluidos está adaptada para ser extraída hacia el interior de dicha cámara (20);

d) al menos otra entrada (43) que incluye una segunda entrada a dicha cámara (20) en comunicación con una o más fuentes de fluido de las que una parte de un segundo fluido de dichos uno o mas fluidos está adaptada para ser extraída hacia el interior de dicha cámara (20); y

e) una salida (45) ampliable, en el que

f) dicho pistón (30) es operable dentro de dicha cámara (20) para variar, a voluntad y de manera precisa, el volumen interno de dicha cámara (20);

g) dicha primera entrada (41) tiene una primera válvula (42) operable a voluntad para permitir el flujo de dicha primera parte hacia el interior de dicha cámara (20) por el movimiento de dicho pistón (30) dentro de dicha cámara (20) alejándose de dicha base (40) hasta que un volumen predeterminado de dicho primer fluido es extraído hacia el interior de dicha cámara (20);

h) dicha segunda entrada (43) tiene una segunda válvula (44) operable a voluntad para permitir el flujo de la segunda parte hacia el interior de dicha cámara (20) por el movimiento de dicho pistón (30) dentro de dicha cámara (20) para extraer progresivamente dicho segundo fluido hacia el interior de dicha cámara (20) hasta que se cumpla una condición predeterminada, que incluye la medición precisa de un volumen de dicho segundo fluido o la terminación de una reacción que implica dichas primera y segunda partes en dicha cámara (20);

i) dicho pistón (30) está adaptado para retornar a su posición de inicio y vaciar el contenido de dicha cámara (20) a través de dicha salida (45) hasta que la totalidad de la muestra sea eyectada a través de la salida (45),

en el que dicha salida (45) está cerrada estancamente por una válvula (47) de salida,

caracterizado porque

dicha válvula (47) de salida está situada en dicha base (40) contigua a la superficie interna de dicha cámara (20).

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas primera (41) y segunda (43) entradas y dicha salida (45) están situadas en dicha base (40).

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas primera (41) y segunda (43) válvulas están situadas en dicha base (40).

4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho pistón (30) incluye un par de rebordes (33) anulares operativos para limpiar dicha superficie interna de dicha cámara (20).

5. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aparato (10) incluye una tercera entrada a dicha cámara (20) en comunicación con una fuente de un tercer fluido del que una parte de dicho tercer fluido está adaptada para ser extraída hacia el interior de dicha cámara (20) por la operación de dicho pistón (30), con lo que dicha fuente del primer fluido es una fuente de un primer reactivo, dicha fuente del segundo fluido es una fuente de un segundo reactivo y dicha fuente del tercer fluido es un curso de agua que incluye una piscina, un balneario, un depósito de agua fría, o una fuente de agua potable.

6. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aparato (10) incluye además un analizador de valores ópticos para analizar el contenido de dicha cámara (20).

7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho analizador de valores ópticos indica cuando dicha condición predeterminada está cumplida,

8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho aparato (10) incluye un procesador de ordenador para controlar dicho pistón (30), dicha primera válvula (42) e incluyendo dicha al menos otra válvula dicha segunda válvula (44) y dicha salida (45), y dicho analizador de valores ópticos indica a dicho procesador de ordenador cuando dicha condición predeterminada está cumplida.

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 o 5, caracterizado porque dicha fuente del primer fluido contiene un primer reactivo y dicha fuente del segundo fluido contiene un segundo reactivo, con lo que dicho aparato (10) está adaptado para mezclar y reaccionar entre sí dichos primero y segundo reactivos en proporciones estoiquiométricas precisas para obtener una composición activa.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dicho primer reactivo es cloruro de sodio, dicho segundo reactivo es un ácido en forma líquida, dicha composición activa incluye dióxido de cloro y dicho aparato (10) dispone de un sistema cerrado para mezclar dichos reactivos sin comprometer a un usuario.

11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9 cuando es dependiente de la reivindicación 5, caracterizado porque dicha salida (45) está en comunicación opcionalmente con un eliminador de basura durante un tiempo o con dicho curso de agua durante otro tiempo vía el medio intercambiador y dicho aparato (10) está adaptado para expeler dicha composición activa a través de dicha salida (45) por medio de dicha válvula (47) de salida a dicho curso de agua.

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicha fuente del primer fluido está en forma de un medio de recepción de muestras de un usuario que está adaptado para poner dicho primer fluido en comunicación con dicha cámara (20); y dicho aparato incluye además medio de recepción de pagos adaptado para hacer dicho procesador de ordenador operable tras la recepción de un pago predeterminado por el usuario.

13. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque dicho medio de recepción de muestras recibe la muestra en un vaso de muestra situado sobre dicho medio de recepción o en una cavidad en la que la muestra se puede transferir tal como vertiéndola.

14. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque dicho aparato (10) incluye además una pantalla de información y medio de introducción de información.

15. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque dicha pantalla está adaptada para indicar a dicho usuario la información concerniente a varios valores predeterminados, que incluyen volumen de la fuente del tercer fluido, el material de la superficie interna de dicho vaso que contiene dicha fuente del tercer fluido, tipo de régimen de tratamiento existente, y para facilitar realimentación que incluye realimentación cuando han sido introducidos valores sin sentido por dicho usuario.

16. Un procedimiento de análisis de un pequeño volumen de una composición de fluidos, incluyendo dicho procedimiento las etapas de:

a) apertura de una primera entrada (41) en comunicación con una cámara (20), con lo que dicha cámara (20) se pone en comunicación con una fuente de un primer fluido;

b) operación de un pistón (30) en dicha cámara (20) para desplazar dicho pistón (30) alejándose de una base (40) de dicha cámara (20), hasta una primera posición para extraer un volumen predeterminado y preciso de una cantidad de dicho primer fluido de dicha fuente del primer fluido a través de dicha primera entrada (41) hacia el interior de dicha cámara (20);

c) cierre de dicha primera entrada (41);

d) apertura de una segunda entrada (43) en comunicación con dicha cámara (20), con lo que dicha cámara (20) se pone en comunicación con una fuente de un segundo fluido;

e) operación de dicho pistón (30) para mover dicho pistón (30) desde dicha primera posición a una segunda posición y extraer un segundo fluido de dicha fuente del segundo fluido a través de dicha segunda entrada (43) hacia el interior de dicha cámara (20) hasta que se haya cumplido una condición predeterminada, mezclándose dichos primero y segundo fluidos para formar una composición;

f) cierre de dicha segunda entrada (43);

g) retorno de dicho pistón (30) a su posición de inicio para así expeler dicha composición a través de una salida (45) operable a voluntad por una válvula (47) de salida hasta que sea eyectada la totalidad de la muestra,

caracterizado porque

dicha válvula (47) de salida está situada en dicha base (40) y contigua a la superficie interna de dicha cámara (20).

17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque el primero y el segundo fluidos están en un sistema cerrado que transfiere la composición activa resultante a un sistema de recirculación de agua.

18. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque dichos primero y segundo fluidos son primero y segundo reactivos, respectivamente, con lo que, tras la mezcla y reacción de la etapa g), dichos primero y segundo reactivos se combinan para formar una composición activa que incluye dióxido de cloro.

19. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque dicha condición predeterminada se cumple cuando un analizador de valores ópticos, adaptado para transmitir una señal a través de dicha cámara (20) y para recibir la señal modificada que ha sido transmitida a través de dicha cámara (20), detecta un cierto valor óptico.

20. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque dicho analizador de valores ópticos es un colorímetro (21).