ES1076696U - Sonda de medida por contacto no intrusiva - Google Patents

Abstract

1. Sonda de medida por contacto no intrusiva que comprende una barrera transparente, un dispositivo óptico y una fibra óptica que se conecta a un espectrómetro, caracterizada porque el dispositivo óptico y la barrera transparente son desmontables entre sí y porque la citada barrera transparente comprende un medio hermético para la unión a un contenedor.2. Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque el medio para la unión a un contenedor comprende una tapa para disponerse sobre una brida del contenedor.3. Sonda, según la reivindicación 2, caracterizada porque la brida es una boca toma-muestras del contenedor.4. Sonda, según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión brida-tapa se realiza mediante el roscado de una sobre la otra.5. Sonda, según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión brida-tapa comprende pernos y al menos una junta de estanqueidad.6. Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de unión al contenedor comprenden una pieza soldada al contenedor.7. Sonda, según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha pieza es una pieza del mismo material de contenedor que comprende unas guías para la disposición de la barrera transparente.8. Sonda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unión entre la barrera transparente y el dispositivo óptico comprende una rosca.9. Sonda, según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha rosca es una rosca de medio giro.10. Sonda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de un material transparente a la radiación emitida por la fuente de luz del dispositivo óptico.11. Sonda, según la reivindicación 10, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de un material sustancialmente inerte.12. Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de zafiro.13. Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de cuarzo.14. Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de vidrio.15. Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de policarbonato.16. Sonda, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque la barrera tiene un espesor de entre 3 y 6 milímetros.17. Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo óptico contiene una fuente de radicación estabilizada y homogénea.18. Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación emite en la zona visible del espectro electromagnético.19. Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación emite en la zona ultravioleta del espectro electromagnético.20. Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación emite en la zona infrarroja del espectro electromagnético.21. Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación es un láser.22. Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo óptico comprende un terminal de fibra óptica que recoge la radiación reflejada o emitida por la muestra.

Description

Sonda de medida por contacto no intrusiva.

La presente invención hace referencia a una sonda de medida por contacto que no requiere la extracción de una muestra de un contenedor para efectuar una medición espectroscópica, es decir, una sonda no intrusiva.

Es ampliamente conocida la utilización de la espectroscopía (visible, ultravioleta, infrarrojo) para determinar la identidad de una muestra y/o la cantidad de un determinado compuesto en dicha muestra (sólida o líquida) en aplicaciones en el ámbito farmacéutico, veterinario, alimentario entre otros.

La adquisición de la medida espectroscópica, según la técnica anterior, requiere tomar una porción de la muestra de un contenedor y, posteriormente, disponerla en el sistema de lectura de un espectrómetro. La extracción de dicha porción de muestra requiere, regularmente, la apertura del contenedor y la manipulación del producto. En aplicaciones, por ejemplo para el seguimiento de procesos de fabricación, en las que es crítico mantener la integridad de los materiales que se están procesando, se requieren unas condiciones ambientales específicas cuando se manipulan dichos productos. Las condiciones para esta manipulación están reguladas por varias normativas: GMP “Good Manufacturing Practices” (EU, FDA, OMS) e ISO 14644-1 “Cleanrooms and associated controlled enviroments”.

Las normativas anteriores son muy restrictivas y requieren que, en caso de manipular los materiales procesados, las estancias garanticen unas condiciones ambientales que impidan la contaminación del producto mediante unos flujos de aire determinados, un filtrado del aire, que el cuarto disponga de una presión diferencial respecto a su entorno, entre otros requerimientos. Estos condicionantes suponen un elevado coste de implementación y mantenimiento.

Adicionalmente, el transporte de los recipientes que contienen el producto hacia las estancias de ambiente controlado para poder realizar la toma de muestra, supone un coste temporal y logístico significativo que es conveniente eliminar.

A la vista de estos problemas se han desarrollado diversas soluciones. Por ejemplo, el documento GB2470288 da a conocer una realización en la que un contenedor comprende, unido a él, un cono de extracción para sustraer una muestra del contenedor principal y posteriormente someter esta muestra al análisis. Esta realización funciona como espectrómetro de masas en línea, ya que no hay que parar el proceso para el análisis de la muestra, pero resulta particularmente relevante que el análisis no se realiza en el producto del contenedor sino una muestra extraída y llevada a un cono externo.

La solución propuesta por GB2470288 presenta como problema el tratamiento de una muestra fuera del contenedor. Para el caso de contenedores que contienen material para utilización en humanos, se requiere que la conexión contenedor-cono de extracción sea higiénica. Además, surge el problema del tratamiento posterior de las muestras una vez se ha efectuado la medición.

Por otra parte, la modificación de los contenedores para incorporar un cono de extracción conlleva un trabajo y coste de modificación importante en cuanto a que se debe tener un sistema para succionar una pequeña muestra que se analizará y se debe tener un sistema de desecho de la muestra o un sistema de tratamiento y retorno de ésta al contenedor.

Por tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un dispositivo que permita realizar un análisis espectroscópico de una muestra dispuesta en un contenedor de modo no intrusivo, es decir, sin destapar el contenedor ni la intervención de instrumentos que pudiesen ser potenciales contaminantes del producto, o bien alterar física o químicamente el producto durante el proceso de medida.

Además, es otro objetivo de la presente invención dar a conocer un dispositivo que realice la medición espectroscópica sin requerir la extracción de una muestra del producto que se encuentra en el contenedor.

Sorprendentemente, el dispositivo objeto de la presente invención permite realizar múltiples mediciones utilizando un mismo espectrómetro, fibra óptica y dispositivo óptico, y múltiples barreras transparentes dispuestas cada una en uno de los contenedores a medir. Además sin realizar ninguna modificación en los contenedores.

Aún más sorprendentemente, el dispositivo objeto de la presente invención permite retirar del contenedor el dispositivo óptico y la fibra óptica que realiza la medición espectroscópica manteniendo la hermeticidad e integridad del contenedor, evitando así la contaminación de los materiales contenidos.

El dispositivo objeto de la presente invención es una sonda de medida por contacto constituida por una barrera transparente a la radiación e inerte a los materiales ubicados en el contenedor que se acopla herméticamente al mismo, un dispositivo óptico con fuente de luz propia y con una geometría que maximiza la información espectroscópica de interés (radiación por reflectancia) conectado mediante fibra óptica a un espectrómetro. La barrera transparente y el dispositivo óptico son desmontables entre sí, pero se mantiene la hermeticidad del contenedor.

Preferentemente, el medio de unión entre la barrera transparente y el contenedor comprende una brida, siendo dicha brida una boca toma-muestras del contenedor y la barrera transparente se dispone en una tapa dispuesta sobre la brida. En una realización particular, la unión brida-tapa se realiza mediante el roscado de una sobre la otra. Alternativamente, la unión brida-tapa comprende pernos y al menos una junta de estanqueidad.

Más preferentemente, los medios de unión al contenedor comprenden una pieza soldada al contenedor, dicha pieza debe ser del mismo material del contenedor y comprender unas guías para la disposición de una barrera transparente.

Aún más preferentemente, la unión entre la barrera transparente y el mecanismo óptico comprende una rosca. Alternativamente, dicha rosca podría ser una rosca de medio giro. Estos mecanismos de unión garantizan la solidez de la unión que permite mantener la geometría óptica óptima para obtener medidas espectroscópicas de calidad y reproducibles a lo largo del tiempo.

La barrera transparente es de un material transparente a la radiación empleada y de un material inerte, por ejemplo, zafiro, cuarzo, vidrio o policarbonato (la naturaleza concreta depende de los materiales presentes en el contenedor). Adicionalmente, el espesor de la barrera es de entre 3 y 6 milímetros, preferentemente, tiene un espesor de 4 mm, para garantizar la resistencia mecánica y no alterar el rendimiento óptico del conjunto barrera transparente-dispositivo óptico. Dicha radiación generada podría ser una radiación láser, ultravioleta o infrarrojo, entre otras.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización de la sonda de medida objeto de la presente invención.

La figura 1 muestra una realización ejemplar de una sonda de medida según la presente invención.

La figura 2 muestra el dispositivo de la figura 1 en una aplicación en la que el contenedor se agita.

La figura 3 muestra una vista superior de un dispositivo según la presente invención.

La figura 4 muestra una realización ejemplar de la barrera transparente y el dispositivo óptico (fuente de luz y terminal fibra óptica).

La figura 5 muestra un corte transversal de la sonda de medida de la figura 4.

La figura 1 muestra una sonda según la presente invención que comprende una barrera transparente dispuesta en una tapa -12-unida al dispositivo óptico -21-conectado mediante fibra óptica -22-a un espectrómetro –24-que se conecta, a su vez, a un ordenador -23-para la adquisición de las medidas espectroscópicas y posterior análisis de los datos obtenidos.

En esta realización particular la sonda de medida se dispone sobre un contenedor -1-y pretende efectuar la medición de una sustancia contenida dentro de éste. Dicho contenedor -1-comprende una boca toma-muestras, una boca para la entrada de producto -11-y una boca de descarte de producto -13-dispuesto en una estructura -10-que controla la posición del contenedor.

En la boca toma-muestras del contenedor -1-se dispone herméticamente una tapa ciega -12-. En dicha abertura se sitúa la barrera transparente que comprende una ventana (no mostrada) que es transparente a la radiación empleada (ultravioleta, visible, infrarrojo, en función de las características a medir y/o los materiales ubicados en el contenedor) para permitir el paso de la luz y la medición de la luz reflejada por los productos a través de esta ventana. En el dispositivo según la presente invención, la barrera transparente dispuesta en la tapa -12-, dispuesta, a su vez, sobre la boca toma-muestras, y el dispositivo óptico -21-son desmontables entre sí pudiéndose realizar la medición espectroscópica sin necesidad de exponer el contenedor a partículas que puedan estar en suspensión en el sitio donde se realiza la medición. Además, no es necesario extraer una muestra del contenedor, modificar su forma física o disponer un elemento al interior de la muestra que pudiese contaminar la sustancia contenida.

Alternativamente, el dispositivo óptico –21-comprende un terminal de fibra óptica que recoge la radiación reflejada o emitida por la muestra.

Además, tal y como se había explicado anteriormente, en esta realización, es posible retirar el dispositivo óptico –21-después de efectuar la medición y el contenedor sigue estando sellado herméticamente, impidiendo el acceso de contaminantes y el dispositivo óptico –21-puede, posteriormente, disponerse sobre otro contenedor para efectuar una nueva medición. De esta manera, solo se requiere un conjunto dispositivo óptico – fibra óptica – espectrómetro y múltiples tapas –12-con barreras transparentes para efectuar múltiples mediciones.

La figura 2 muestra el contenedor de la figura 1 cuando la estructura -10-se somete a rotaciones o movimientos en un agitador (no mostrados) con el fin de mezclar la sustancia dispuesta en el contenedor -1-. Nótese que el dispositivo de esta realización se dispone de forma tal que los elementos ópticos se disponen en la tapa –12y el dispositivo óptico -21-de manera tal que quedan separados del espectrómetro –24-, ya que la electrónica de procesamiento de datos que se encuentra en el espectrómetro –24-suele ser más sensible a las vibraciones, asegurando así, la calidad de la medida espectroscópica.

La figura 3 es una vista superior del dispositivo de las figuras 1 y 2 y se observa la boca -11-de entrada de producto con sus dispositivos de seguridad para evitar la entrada de contaminantes, es conveniente no realizar modificaciones sobre la boca -11-de entrada de producto en cuanto a que las modificaciones efectuadas en los dispositivos de seguridad realizados por el fabricante de contenedores para esta boca -11-no deben alterarse.

La figura 4 muestra en detalle el dispositivo óptico -21-que comprende la tapa –12-con una barrera transparente para su disposición sobre la boca toma-muestras (no mostrada) del contenedor. En el dispositivo de la presente invención el dispositivo óptico -21-es desmontable de la tapa -12-y, en este caso particular, es desmontable realizando un giro relativo de aproximadamente 90o entre la tapa –12-y el dispositivo óptico -21-.

En realizaciones particulares de la presente invención, la fibra óptica –22-comprende un cable de energía eléctrica para alimentar la fuente de luz dispuesta en el dispositivo óptico –21-. El cable de alimentación eléctrica también puede disponerse como un cable independiente.

La figura 5 muestra un corte transversal del dispositivo óptico -21-que permite describir detalles de la conexión entre el dispositivo óptico –21-y la barrera transparente –12-además de la conexión entre la barrera transparente -12-y el contenedor (no mostrado).

El dispositivo óptico -21-comprende una fuente de radiación -210-de un rango espectral determinado (ultravioleta, visible, infrarrojo) y una cavidad –211-en la que se aloja un terminal de fibra óptica –22que recoge la radiación reflejada por la muestra y la envía al espectrómetro. La geometría entre la fuente de luz y el ángulo y profundidad de la fibra óptica es crítica para maximizar el rendimiento óptico del dispositivo. Además comprende una pluralidad de salientes -122-que encajan con entrantes dispuestos en la tapa transparente -12-de manera que una sección de giro relativo entre el dispositivo óptico -21-y la tapa transparente -12-las mantiene unidas. Además dicha unión garantiza que un extremo distal -212-del dispositivo óptico se disponga en la proximidad de un disco transparente -123-dispuesto sobre la tapa. Dicho disco transparente -123-funciona como ventana que permite el paso de la luz, tanto de la generada por la fuente luminosa como la reflejada por la muestra, pero debe ser lo suficientemente resistente como para soportar las presiones del lavado interno del contenedor o el golpeo ejercido por los materiales durante el proceso de fabricación.

Además, en realizaciones particulares, el disco transparente -123-es de un material inerte para evitar su reacción con las sustancias que se disponen en el contenedor. Por otra parte, la barrera debe ser transparente a la luz emitida por la fuente luminosa -210-.

En consecuencia, en la realización objeto de la presente descripción el disco transparente -123-es de zafiro, ya que es un elemento inerte y transparente a la luz infrarroja, y tiene un espesor de 4 milímetros para soportar las presiones de lavado del contenedor y posibles golpes que pueda ocasionar la muestra.

Por otra parte, la unión entre la barrera o tapa transparente -12-y el contenedor se realiza mediante un roscado -121-lo cual mantiene la hermeticidad de la toma y no requiere modificaciones en el contenedor ya que, convencionalmente, los contenedores de aplicaciones, por ejemplo farmacéuticas, disponen de un roscado y tamaño coincidente al de la barrera o tapa transparente -12-.

Con el fin de aumentar la claridad de la presente descripción de una realización de la invención, se han omitido elementos mecánicos y/o electrónicos que forman parte del dispositivo de medición espectroscópica, pero que no son relevantes para explicar el funcionamiento de la invención y son ampliamente conocidos en la técnica.

Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación de los componentes de un dispositivo según la presente invención, formas y dimensiones de los mismos y todos los detalles accesorios que puedan presentarse, siempre y cuando no afecten a su esencialidad.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Sonda de medida por contacto no intrusiva que comprende una barrera transparente, un dispositivo óptico y una fibra óptica que se conecta a un espectrómetro, caracterizada porque el dispositivo óptico y la barrera transparente son desmontables entre sí y porque la citada barrera transparente comprende un medio hermético para la unión a un contenedor.

2. 2.

   Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque el medio para la unión a un contenedor comprende una tapa para disponerse sobre una brida del contenedor.

3. 3.

   Sonda, según la reivindicación 2, caracterizada porque la brida es una boca toma-muestras del contenedor.

4. 4.

   Sonda, según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión brida-tapa se realiza mediante el roscado de una sobre la otra.

5. 5.

   Sonda, según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión brida-tapa comprende pernos y al menos una junta de estanqueidad.

6. 6.

   Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de unión al contenedor comprenden una pieza soldada al contenedor.

7. 7.

   Sonda, según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha pieza es una pieza del mismo material de contenedor que comprende unas guías para la disposición de la barrera transparente.

8. 8.

   Sonda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unión entre la barrera transparente y el dispositivo óptico comprende una rosca.

9. 9. Sonda, según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha rosca es una rosca de medio giro.

10. 10.

    Sonda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de un material transparente a la radiación emitida por la fuente de luz del dispositivo óptico.

11. 11.

    Sonda, según la reivindicación 10, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de un material sustancialmente inerte.

12. 12.

    Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de zafiro.

13. 13.

    Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de cuarzo.

14. 14.

    Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de vidrio.

15. 15.

    Sonda, según la reivindicación 11, caracterizada porque el disco de la barrera transparente es de policarbonato.

16. 16.

    Sonda, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque la barrera tiene un espesor de entre 3 y 6 milímetros.

17. 17.

    Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo óptico contiene una fuente de radicación estabilizada y homogénea.

18. 18.

    Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación emite en la zona visible del espectro electromagnético.

19. 19.

    Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación emite en la zona ultravioleta del espectro electromagnético.

20. 20.

    Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación emite en la zona infrarroja del espectro electromagnético.

21. 21. Sonda, según la reivindicación 17, caracterizada porque la fuente de radiación es un láser.
22. 22. Sonda, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo óptico comprende un terminal de fibra óptica que recoge la radiación reflejada o emitida por la muestra.