Dispositivo de celda de flujo de dispersión de luz.

Un dispositivo de celda de flujo, que comprende:

un cuerpo de celda de flujo ópticamente transmisor sólido (200) que comprende una superficie externa (202,

206, 210) y que rodea un orificio hueco (214), comprendiendo el orificio hueco una abertura de extremo de entrada de líquido en la superficie externa, y una abertura de extremo de salida de líquido en la superficie externa en una localización axialmente opuesta a la abertura de extremo de entrada de líquido;

una estructura de entrada de líquido que comprende una primera sección saliente (610) en contacto con la abertura de extremo de entrada de líquido y que se extiende en el orificio hueco, teniendo la estructura de entrada de líquido un puerto de entrada de líquido (606) formado en la primera sección saliente y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco; y

una estructura de salida de líquido que comprende una segunda sección saliente (710) en contacto con la abertura de extremo de salida de líquido y que se extiende en el orificio hueco, teniendo la estructura de salida de líquido un puerto de salida de líquido (706) formado en la segunda sección saliente y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco,

caracterizado por que

la estructura de entrada de líquido tiene una pluralidad de ranuras radiales (614) formadas en la primera sección saliente, extendiéndose la pluralidad de ranuras radiales de manera radial en relación con un eje central que pasa a través del orificio hueco y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco, y el puerto de entrada de líquido se coloca en comunicación de fluido con las ranuras radiales.

Dispositivo de celda de flujo de dispersión de luz CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a celdas de flujo utilizadas para manipular muestras de liquido a Irradiar por una fuente de luz en el transcurso de la realización de técnicas de dispersión de luz, y a los aparatos, sistemas y métodos que utilizan tales celdas de flujo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Habltualmente, las técnicas de dispersión de luz utilizan una celda de flujo construida de un material ópticamente transmisor tal como el vidrio. La celda de flujo está configurada para permitir el paso de una muestra de líquido a través de un orificio formado en el material sólido de la celda de flujo. Un haz de láser se dirige a través del material sólido en el orificio en el que irradia la muestra de líquido que se encuentra en el mismo. En respuesta a esta Irradiación, los rayos de luz se propagan desde el orificio a través del material sólido en diversos ángulos. Uno o más detectores de luz situados externos a la celda de flujo reciben los rayos de luz y convierten, habitualmente, la señal óptica en una señal eléctrica o digital, que se procesa y se condiciona a partir de entonces por componentes electrónicos, según sea necesario, para derivar información con respecto a los analltos contenidos en la muestra de líquido irradiada.

Dos detectores de luz utilizados habltualmente son un detector de luz estático y un detector de luz dinámico. El detector de luz estático funciona según el principio de medición de intensidad de dispersión de luz (o dispersión estática o dispersión de Raylelgh). La Intensidad de luz dispersada por una molécula en una solución que es pequeña en comparación con la longitud de onda del haz de láser incidente es proporcional a la concentración multiplicada por el peso molecular. Asi, por ejemplo, si la concentración de las moléculas en una solución se conoce o se mide durante el proceso de análisis, pueden determinarse los promedios y las distribuciones de peso molecular. El detector de luz dinámico funciona según el principio de medición de dispersión de luz dinámica (o dispersión de luz cuasl-elástlca, o espectroscopia de correlación de fotones). En la detección de dispersión de luz dinámica, el coeficiente de difusión traslaclonal de las moléculas que se mueven al azar en la solución se calcula a partir de la función de autocorrelación de la luz dispersada. Estos valores de señal muy pequeños pueden recogerse utilizando un contador de fotones de estado sólido, tal como un fotodiodo de avalancha y la electrónica autocorrelacionada que incorpora procesadores de señales digitales de alta velocidad. A partir de la constante de difusión, puede calcularse el radio hidrodinámico utilizando la ecuación de Stokes-Einstein.

Existe una necesidad continua de mejoras en el diseño de las celdas de flujo utilizadas en los procesos de dispersión de luz. Tales mejoras incluyen, por ejemplo, la miniaturización, de manera que la celda de flujo pueda utilizarse con éxito en una amplia gama de sistemas analíticos, tales como diversos tipos de sistemas de cromatografía, así como un rendimiento mejorado (por ejemplo, relación señal a ruido, resolución de datos, sensibilidad del instrumento, etc.). Además, la celda de flujo y sus componentes correspondientes deben diseñarse con el fin de que sean flexibles y versátiles para satisfacer las necesidades de una amplia diversidad de procesos de dispersión de luz.

El documento EP 0 182 618 A2 se refiere a una celda de muestra para mediciones de dispersión de luz que tienen una amplia utilidad en diversos campos de las determinaciones de dispersión de luz.

El documento US 5 734 468 A se refiere a un método y un dispositivo para determinar la presencia de hemolisis, icteris y lipemia en una muestra de suero. Estos son especialmente útiles para el establecimiento de un índice hemolítico, un índice ictérico y un índice lipémico para una muestra de suero, antes de transferir la muestra de suero a un analizador clínico.

El documento EP 1 225 439 A2 se refiere, en general, a celdas de flujo y más especialmente a celdas de flujo de energía radiante para su uso en diversas aplicaciones de química analítica, tales como la espectrofotometría. El documento también se refiere a métodos para la fabricación de tales celdas de flujo.

El documento WO 2004/106916 A1 se refiere a la caracterización absoluta de partículas microscópicas en una solución, más especialmente a la caracterización absoluta de partículas microscópicas, tales como polímeros y coloides, usando la dispersión de luz estática (SLS) y la dispersión de luz estática dependiente del tiempo (TDSLS).

El documento EP 1 515 131 A1 se refiere a un método y un dispositivo para realizar la dispersión de luz, en particular, para realizar la dispersión de luz estática (SLS) y la dispersión de luz estática dependiente del tiempo (TDSLS), pero también para realizar otros tipos de dispersión de luz, como la dispersión de luz de intensidad total (TILS).

El documento EP 1 884 762 A2 se refiere a un detector de dispersión de luz usado para un detector de partículas microscópicas para medir el peso y el tamaño molecular, por ejemplo, girando el radio, de las partículas microscópicas dispersadas en una muestra de líquido.

El documento US 2003/086087 A1 se refiere a un sistema para identificar microorganismos y otras partículas microscópicas en un fluido. El sistema incluye un láser que dirige un haz de láser a través de una zona de detección y una pluralidad de fotodetectores que detectan la luz dispersada en diferentes direcciones a partir de una partícula en la zona de detección, e incluye un portador que limita el fluido a un movimiento a lo largo de una trayectoria estrecha. El portador incluye una esfera de vidrio con un paso para transportar el fluido. La superficie esférica permite que la luz dispersada en un ángulo grande con respecto a la dirección del haz de láser, pase a través de la esfera de vidrio a su exterior para detectarla allí.

El documento DE 38 13 718 A1 se refiere a un dispositivo de dispersión de luz multiángulo que tiene una celda de medición para recibir la sustancia a medir, que se irradia por una haz primario. Los haces secundarios dispersados se detectan a través de detectores y se evalúan en una unidad de evaluación. Para reducir la relación de señal/ruido, las trayectorias de haces secundarios se forman, al menos en parte, por guías de onda óptica. Este dispositivo permite una medición de dispersión de luz muy exacta con una muy buena relación de señal/ruido, de manera que pueden reducirse considerablemente los tiempos de medición necesarios.

El documento WO 98/52013 A1 se refiere a métodos y aparatos para la caracterización molecular y, más especialmente, a métodos y aparatos mejorados para medir los radios hidrodinámicos de las moléculas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Para hacer frente a los problemas anteriores, se proporciona un dispositivo de celda de flujo de acuerdo con la reivindicación 1 y un método para realizar una medición de dispersión de luz de una muestra de líquido de acuerdo con la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se exponen otras realizaciones ventajosas.

De acuerdo con una implementación, un dispositivo de celda de flujo incluye un cuerpo de celda de flujo ópticamente transmisor sólido, una estructura de entrada de líquido y una estructura de salida de líquido. El cuerpo de celda de flujo incluye una superficie externa y tiene un orificio hueco. El orificio hueco incluye una abertura de extremo de entrada de líquido en la superficie externa, y una abertura de extremo de salida de líquido en la superficie externa en una localización axialmente opuesta al extremo de entrada de líquido. La estructura de entrada de líquido incluye una primera sección saliente en contacto con el extremo de entrada de líquido y que se extiende hacia el orificio hueco. La estructura de entrada de líquido tiene un puerto de entrada de líquido formado en la primera sección saliente y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco. La estructura de salida de líquido incluye una segunda sección saliente en contacto con el extremo de salida de líquido y que se extiende en el orificio hueco. La estructura de salida de líquido tiene un puerto de salida de líquido formado en la segunda sección saliente y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco.

De acuerdo con otra implementación, un dispositivo de celda de flujo incluye un cuerpo de celda de flujo ópticamente transmisor sólido, una fuente de láser, y un detector de luz. El cuerpo de celda de flujo tiene un eje central.... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de celda de flujo, que comprende:

un cuerpo de celda de flujo ópticamente transmisor sólido (200) que comprende una superficie externa (202, 206, 210) y que rodea un orificio hueco (214), comprendiendo el orificio hueco una abertura de extremo de entrada de líquido en la superficie externa, y una abertura de extremo de salida de líquido en la superficie externa en una localización axialmente opuesta a la abertura de extremo de entrada de líquido;

una estructura de entrada de líquido que comprende una primera sección saliente (610) en contacto con la abertura de extremo de entrada de líquido y que se extiende en el orificio hueco, teniendo la estructura de entrada de líquido un puerto de entrada de líquido (606) formado en la primera sección saliente y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco; y

una estructura de salida de líquido que comprende una segunda sección saliente (710) en contacto con la abertura de extremo de salida de líquido y que se extiende en el orificio hueco, teniendo la estructura de salida de líquido un puerto de salida de líquido (706) formado en la segunda sección saliente y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco, caracterizado por que

la estructura de entrada de líquido tiene una pluralidad de ranuras radiales (614) formadas en la primera sección saliente, extendiéndose la pluralidad de ranuras radiales de manera radial en relación con un eje central que pasa a través del orificio hueco y que se comunica de manera fluida con el orificio hueco, y el puerto de entrada de líquido se coloca en comunicación de fluido con las ranuras radiales.

2. El dispositivo de celda de flujo de la reivindicación 1, en el que la primera sección saliente tiene una primera cavidad (612) orientada hacia el orificio hueco, de tal manera que un área transversal de la primera cavidad aumenta en la dirección del orificio hueco, y la segunda sección saliente tiene una segunda cavidad (712) orientada hacia el orificio hueco, de tal manera que un área transversal de la segunda cavidad disminuye en la dirección que se aleja del orificio hueco.

3. El dispositivo de celda de flujo de la reivindicación 1 o 2, en el que el cuerpo de celda de flujo tiene un eje central a lo largo del que se orienta el orificio hueco, y la superficie externa comprende una superficie de entrada de líquido plana (206) ortogonal al eje central y que tiene un perímetro circular, una superficie de salida de líquido plana (202) paralela a la superficie de entrada de líquido y que tiene un perímetro circular, y una pared lateral (210) que se extiende axialmente desde el perímetro de la superficie de entrada de líquido hasta el perímetro de la superficie de salida de líquido, teniendo la pared lateral un perfil externo esférico.

4. El dispositivo de celda de flujo de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende además una fuente de láser (922) orientada en relación con el cuerpo de celda de flujo con el fin de dirigir un haz de láser a lo largo de un plano central del cuerpo de celda de flujo y a través del orificio hueco, siendo el plano central ortogonal a un eje central a lo largo del que se orienta el orificio hueco.

5. El dispositivo de celda de flujo de la reivindicación 4, en el que el orificio hueco establece una trayectoria de flujo de líquido a lo largo del eje central desde el puerto de entrada de líquido al puerto de salida de líquido, y la fuente de láser está configurada para dirigir el haz de láser ortogonalmente en relación con la trayectoria de flujo de líquido.

6. El dispositivo de celda de flujo de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende además uno o más detectores de luz (944, 948) orientados en relación con el cuerpo de celda de flujo con el fin de recibir uno o más rayos de luz que se propagan desde el orificio hueco y a lo largo de un plano central del cuerpo de celda de flujo y a través del orificio hueco, siendo el plano central ortogonal a un eje central a lo largo del que se orienta el orificio hueco.

7. El dispositivo de celda de flujo de la reivindicación 1, en el que al menos una parte de la superficie externa es esférica, el cuerpo de celda de flujo tiene un eje central a lo largo del que se orienta el orificio hueco, y que comprende además un elemento de montaje (930, 932), comprendiendo el elemento de montaje una superficie curva orientada hacia el cuerpo de celda de flujo y paralela a la parte de superficie externa esférica, y una pluralidad de orificios de montaje radiales (940) que se abren en la superficie curva, teniendo los orificios de montaje radiales unos ejes de orificio de montaje respectivos colineales con los radios respectivos que se extienden desde el orificio hueco a lo largo del plano central en ángulos diferentes en relación con el eje central.

8. El dispositivo de celda de flujo de la reivindicación 7, que comprende además uno o más detectores de luz (944, 948) montados en uno o más de los orificios de montaje radiales (940), incluyendo cada detector de luz una entrada óptica alineada con un radio correspondiente que se extiende a lo largo del plano central.

9. El dispositivo de celda de flujo de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que la estructura de entrada de líquido está fijada a la estructura de salida de líquido por un elemento de sujeción y el cuerpo de celda de flujo se sujeta entre la estructura de entrada de líquido y la estructura de salida de líquido.

10. Un método para realizar una medición de dispersión de luz de una muestra de liquido, comprendiendo el método:

introducir la muestra de líquido en un orificio hueco (214) de un cuerpo de celda de flujo ópticamente transmisor sólido (200), orientándose el orificio hueco a lo largo de un eje central;

dirigir un haz electromagnético a través del cuerpo de celda de flujo y en el orificio hueco a lo largo de un plano central del cuerpo de celda de flujo ortogonal al eje central, para irradiar la muestra de líquido y producir un rayo de luz;

dirigir el rayo de luz a lo largo del plano central lejos del orificio hueco; y

recibir el rayo de luz en un detector de luz (944, 948) colocado externo al cuerpo de celda de flujo, en el que la Introducción de la muestra de líquido comprende hacer fluir la muestra de líquido a lo largo de una trayectoria de flujo de líquido desde un puerto de entrada de líquido (606) de una estructura de entrada de líquido,

caracterizado por que la muestra de líquido fluye a través de una pluralidad de ranuras radiales (614) formadas en una primera sección saliente (610) de la estructura de entrada de líquido, en el orificio hueco (214) y hacia un puerto de salida de líquido (706), en el que la pluralidad de ranuras radiales se extiende radialmente en relación con el eje central y divide la muestra de líquido en una pluralidad de corrientes inicialmente separadas, y en el que el haz electromagnético y el rayo de luz se propagan ortogonales a la trayectoria de flujo de líquido.

11. El método de la reivindicación 10, en el que una superficie externa del cuerpo de celda de flujo comprende una superficie de entrada de líquido (206), una superficie de salida de líquido (202) y una pared lateral (210) entre la superficie de entrada de líquido y la superficie de salida de líquido, la pared lateral es esférica, y dirigir el rayo de luz incluye hacer pasar el rayo de luz a través de la pared lateral esférica.

12. El método de la reivindicación 10 u 11, que comprende además montar el cuerpo de celda de flujo entre una estructura de entrada de líquido y una estructura de salida de líquido, poniendo en contacto una primera sección saliente (610) de la estructura de entrada de líquido con un extremo de entrada de líquido del orificio hueco y poniendo en contacto una segunda sección saliente (706) de la estructura de salida de líquido con un extremo de salida de líquido del orificio hueco.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-12, que comprende además montar una pluralidad de detectores de luz (944, 948) en una pluralidad de orificios de montaje radiales (940) de un elemento de montaje (930, 932), comprendiendo el elemento de montaje una superficie curva orientada hacia el cuerpo de celda de flujo y paralela a una parte de superficie externa esférica del cuerpo de celda de flujo, en el que los orificios de montaje radiales se abren en la superficie curva y tienen unos ejes de orificio de montaje respectivos collneales con los radios respectivos que se extienden desde el orificio hueco a lo largo del plano central en diferentes ángulos en relación con el eje central.