Fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable.

Un fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable (150) que comprende:

una carcasa (152) y una punta de sonda fluorométrica (10,60,90,120) conectada de manera intercambiable a la carcasa (152), la punta de sonda (10,60,90,120) que incluye una carcasa de punta de sonda (164) que define una célula abierta (28,68,193,126,168) y que encierra un arreglo óptico de sonda,

el arreglo óptico de sonda que incluye una fuente de excitación (12,62,92,122), un detector de fluorescencia (36,76,104,134), un filtro de excitación (24,66,98,130) y un filtro de emisión (34,74,102,132), en donde la fuente de excitación (12,62,92,122) está dirigida al detector de fluorescencia (36,76,104,134) de manera que una muestra (30,70,94,124,170) en la célula abierta (28,68,193,126,168) se puede detectar fluorométricamente, en donde dicha punta de sonda (10,60,90,120) tiene una abertura (38,78,106,136) que está en comunicación con dicho detector de fluorescencia (36,76,104,134), en donde dicha abertura (38,78,106,136) se localiza entre dicha célula abierta (28,68,193,126,168) y dicho detector de fluorescencia (36,76,104,134), en donde el filtro de excitación (24,66,98,130) y el filtro de emisión (34,74,102,132) están cada uno en contacto directo con la muestra (30,70,94,124,170), y en donde dicha abertura (38,78,106,136) reduce los efectos de dispersión de la luz debido a la turbidez.

Fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable Campo de la invención La presente invención se refiere generalmente a los dispositivos analíticos y métodos para monitorear y/o controlar los procesos o sistemas naturales o industriales. Más específicamente, la presente invención se refiere a un fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable para detectar la fluorescencia emitida por una muestra derivada de un proceso o sistema natural o industrial de manera que el proceso o sistema se pueda monitorear y, opcionalmente, controlar.

Antecedentes de la invención Un fluorómetro es un dispositivo analítico que comprende básicamente una fuente de luz, un medio para seleccionar el intervalo de longitud de onda de excitación deseado, una célula de muestra, un medio para seleccionar el intervalo de longitud de onda de emisión deseado, y un detector. Un espectrofluorómetro es un tipo específico de fluorómetro donde el medio para seleccionar el intervalo de longitudes de onda de emisión y/o excitación se lleva a cabo mediante una rejilla. Una rejilla actúa para dispersar un continuo de luz en sus componentes. Los espectrofluorómetros se pueden subdividir además en espectrofluorómetros de escaneo, que usan un medio mecánico para escanear el espectro de longitud de onda basándose en la posición de la rejilla con relación a la fuente de excitación y/o emisión (esto describe un modelo de fluorómetro de laboratorio estándar) , o espectrofluorómetros fijos donde la rejilla está fija con respecto a la emisión. Después, se dirige la emisión (fluorescencia) a un arreglo de detectores. El arreglo de detectores podría ser dispositivos de carga acoplados, abreviado usualmente "CCD" o el arreglo de detectores podría ser fotodiodos. Después, los detectores se calibran en las unidades de longitud de onda adecuadas. Está disponible un dispositivo comercial como éste de Ocean Optics (disponible de Dr y sdale y Associates, Inc., P.O. Box 44055, Cincinnati, OH 45244 (513) 831-9625) . Este tipo de espectrofluorómetro fijo aún requiere el dispositivo de selección de longitud de onda de excitación adecuado, que podría ser una rejilla o filtro.

Los fluorómetros que son más adecuados para su uso bajo condiciones de campo no son espectrofluorómetros de rejilla, más bien, son fluorómetros basados en filtro. Un fluorómetro a base de filtro usa un filtro para excluir todos excepto el intervalo de longitud de onda seleccionado. Generalmente, los fluorómetros a base de filtro disponibles y conocidos en la actualidad tienen un canal con este canal que contiene una célula ópticamente adecuada.

Una fuente de luz y un filtro de excitación opcional, están posicionados en un lado de la célula ópticamente adecuada, y un detector de emisión y un filtro de emisión están posicionados en otro lado de la célula ópticamente adecuada. Opcionalmente puede estar presente un detector de referencia. Debido a que la fluorescencia es isotrópica, generalmente, los fluorómetros están configurados para detectar cualquier luz fluorescente emitida desde el fluoróforo a un ángulo de 90° desde la fuente de luz a fin de minimizar la recolección de cualquier luz de excitación espuria.

El filtro de excitación permite que la luz del intervalo de longitud de onda de excitación seleccionado pase a través del filtro y dentro de la célula. Cuando se llevan a cabo las pruebas por lotes fuera de línea, se coloca una muestra de, por ejemplo, agua de un sistema de agua natural o industrial y se mantiene en la célula ópticamente adecuada. Cuando se llevan a cabo las pruebas en línea, la muestra de agua puede fluir a través de la célula ópticamente adecuada. La luz se absorbe mediante un fluoróforo presente en la muestra de agua, que, a su vez, emite una luz fluorescente (conocida de aquí en adelante como una señal fluorescente) que tiene la misma o una mayor longitud de onda que la luz de excitación. El filtro de emisión, que está posicionado entre el detector de emisión y la célula ópticamente adecuada, se selecciona de manera que permita que solamente la luz emitida por el fluoróforo (la señal fluorescente del fluoróforo) pase a través del filtro hacia el detector de emisión.

En general se conoce el uso de los fluoróforos en los sistemas de agua industrial o en hidrología. Se conoce el uso de trazadores fluorescentes inertes para determinar las pérdidas hidráulicas en un sistema de agua industrial. Además, se conoce también el uso de trazadores fluorescentes para controlar el aditivo o la dosificación del producto en un sistema recirculante o de agua o de enfriamiento en circuito abierto (véase la patente de Estados Unidos núm. 4, 783, 314) . En este método, se combina un trazador fluorescente con uno o más aditivos en una proporción conocida de trazador para aditivo (s) y después se añade la mezcla al agua de un sistema de enfriamiento. Después se usa un fluorómetro para detectar la presencia y concentración del trazador fluorescente en el agua de enfriamiento y la presencia y concentración por lo tanto de la cantidad de aditivo.

La US-B1-6, 369, 894 describe un fluorómetro modular capaz de comprender las múltiples unidades independientes capaces de detectar más de un fluoróforo. Además, describe un fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable que comprende:

una sonda fluorométrica, la sonda que incluye una carcasa de sonda que define una célula abierta y que encierra un arreglo óptico de sonda, el arreglo óptico de sonda que incluye una fuente de excitación y un detector de fluorescencia en donde la fuente de excitación está dirigida hacia el detector de fluorescencia de manera que se puede detectar fluorométricamente una muestra en la célula abierta.

La US-A-2003/058450 proporciona un dispositivo para la medición óptica de las cualidades de una sustancia en la luz ambiental que comprende una cámara de muestra que tiene una pared translúcida que define dicha cámara.

La EP-A-0 564 157 proporciona un aparato para analizar un líquido de muestra que contiene partículas tales como sangre y orina en donde el aparato es capaz de obtener espectros de señales de luz utilizando medios espectrales tal como un prisma o una rejilla de difracción.

Siempre habrá una necesidad continua de fluorómetros nuevos y mejorados que estén disponibles para su uso en el área problemática del monitoreo y el control del proceso de agua industrial.

Resumen de la invención La presente invención proporciona un fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable como se define en la reivindicación adjunta 1.

Opcionalmente, se configura dicha abertura como una forma de tubo cilíndrico.

El fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable de acuerdo con la invención se puede usar en un método de detección fluorométrica de fluoróforos presentes en una muestra, el método que comprende las etapas de:

a) proporcionar un fluorómetro de acuerdo con la invención;

b) proporcionar una o más muestras derivadas de una corriente de proceso natural o industrial;

c) usar el fluorómetro para detectar las señales fluorescentes de los fluoróforos en las muestras; y

d) hacer funcionar un controlador de tal forma que las señales fluorescentes detectadas por el fluorómetro se usan por el controlador para monitorear y/o controlar el proceso natural o industrial del cual se toman las muestras.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una vista cortada en sección de una punta de sonda intercambiable para un fluorómetro fabricado de acuerdo con la presente invención.

La Figura 2 es una vista cortada en sección de otra punta de sonda intercambiable para un fluorómetro fabricado de acuerdo con la presente invención.

La Figura 3 es una vista cortada en sección de aún otra punta de sonda intercambiable para un fluorómetro fabricado de acuerdo con la presente invención.

La Figura 4 es una vista cortada en sección de aún todavía otra punta de sonda intercambiable para un fluorómetro fabricado de acuerdo con la presente invención.

La Figura 5 es una vista en sección de un fluorómetro de punta de sonda intercambiable fabricado de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de la invención A lo largo de la descripción de esta solicitud de patente las siguientes palabras tienen los significados indicados:

Un "fluoróforo" es una molécula que, tras la absorción de un fotón de energía (hv) que resulta en un electrón que se promueve desde el estado electrónico molecular fundamental (So) hasta un estado electrónico excitado (S1 o S2 o S3) y que se relaja posteriormente hasta el estado vibracional más bajo del estado excitado... [Seguir leyendo]

1. Un fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable (150) que comprende:

una carcasa (152) y una punta de sonda fluorométrica (10, 60, 90, 120) conectada de manera intercambiable a la carcasa (152) , la punta de sonda (10, 60, 90, 120) que incluye una carcasa de punta de sonda (164) que define una célula abierta (28, 68, 193, 126, 168) y que encierra un arreglo óptico de sonda, el arreglo óptico de sonda que incluye una fuente de excitación (12, 62, 92, 122) , un detector de fluorescencia (36, 76, 104, 134) , un filtro de excitación (24, 66, 98, 130) y un filtro de emisión (34, 74, 102, 132) , en donde la fuente de excitación (12, 62, 92, 122) está dirigida al detector de fluorescencia (36, 76, 104, 134) de manera que una muestra (30, 70, 94, 124, 170) en la célula abierta (28, 68, 193, 126, 168) se puede detectar fluorométricamente, en donde dicha punta de sonda (10, 60, 90, 120) tiene una abertura (38, 78, 106, 136) que está en comunicación con dicho detector de fluorescencia (36, 76, 104, 134) , en donde dicha abertura (38, 78, 106, 136) se localiza entre dicha célula abierta (28, 68, 193, 126, 168) y dicho detector de fluorescencia (36, 76, 104, 134) , en donde el filtro de excitación (24, 66, 98, 130) y el filtro de emisión (34, 74, 102, 132) están cada uno en contacto directo con la muestra (30, 70, 94, 124, 170) , y en donde dicha abertura (38, 78, 106, 136) reduce los efectos de dispersión de la luz debido a la turbidez.

2. El fluorómetro de célula abierta de punta intercambiable (150) de la reivindicación 1 en donde se configura dicha abertura como una forma de tubo cilíndrico.