ES2294798T3 - Conjunto para retener componentes opticos. - Google Patents
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Abstract
CONJUNTO (300) QUE ES UTIL PARA RETENER COMPONENTES OPTICOS TALES COMO LENTES (348, 348A) FILTROS OPTICOS (354, 354A) Y SIMILARES QUE INCLUYE UN BLOQUE (302) DOTADO DE UNA CAVIDAD Y UN PAR DE ELEMENTOS DE SUJECION (314, 314A, 316, 316A) SITUADOS EN LA CAVIDAD. EN DETERMINADAS REALIZACIONES, LA CAVIDAD ES CILINDRICA Y CADA ELEMENTO DE SUJECION (314, 314A, 316, 316A) TIENE UNA CONFIGURACION SEMICILINDRICA. CADA ELEMENTO DE SUJECION INCLUYE PREFERIBLEMENTE UNAS NERVADURAS (330, 330A, 334, 334A, 338, 338A) DEFORMABLES Y MOLDEADAS DE UNA PIEZA QUE DESPLAZAN LOS COMPONENTES OPTICOS (348, 348A, 453, 354A) CUANDO LOS ELEMENTOS DE SUJECION (314, 314A, 316, 316A) ESTAN CERRADOS EN UNA POSICION TAL QUE EL EJE OPTICO DE CADA COMPONENTE (348, 348A, 354, 354A) ES COLINEAL CON EL EJE CENTRAL (320) DE LA CAMARA OPTICO (318) Y LA CAVIDAD DE SUJECION.
Description
Conjunto para retener componentes ópticos.
Este invento se refiere a un conjunto para
soportar firmemente uno o más componentes ópticos tales como
lentes, filtros ópticos y elementos similares.
Los componentes ópticos se usan en una variedad
de aplicaciones. Las lentes, por ejemplo, se usan ampliamente en
prismáticos, telescopios, máquinas fotográficas y microscospios.
Los filtros ópticos, como otro ejemplo, se usan comúnmente en
máquinas fotográficas así como en circuitos ópticos donde no se
desea luz de ciertas longitudes de onda.
Los dispositivos ópticos se usan también para
detectar parámetros de la sangre en tiempo real. Por ejemplo, la
patente de EE.UU. Nº Re. 31.897 concedida a Lubbers y colaboradores
y la patente de EE.UU. Nº 5.403.746 concedida a Bentsen y
colaboradores describen unos detectores fluorescentes que responden
a la luz de acuerdo con la presión parcial de oxígeno, con la
presión parcial del dióxido de carbono y con el pH de la sangre.
Tales detectores a menudo están acoplados ópticamente a un
dispositivo de medida de parámetros de la sangre que analiza la luz
procedente de los detectores y proporciona una presentación visual
de la medida del parámetro de interés.
Los dispositivos de medida de los parámetros de
la sangre incluyen frecuentemente al menos una fuente luminosa para
dirigir la luz hacia los sensores y al menos un detector de luz para
recibir la luz procedente de los sensores. Tales dispositivos
podrían incluir también fibras ópticas de guiado de la luz que se
extienden entre la fuente de luz, los sensores y los detectores de
luz, junto con una o más lentes para enfocar la luz a lo largo de
su camino previsto. Adicionalmente, los dispositivos de medida de
parámetros de la sangre incluyen a menudo unos filtros ópticos para
permitir en general que solamente llegue a los sensores la luz que
tenga determinadas longitudes de onda y también en general
permitir que solamente llegue a los detectores de luz la luz que
tenga ciertas longitudes de onda diferentes.
Muchos dispositivos ópticos convencionales que
contienen lentes y/o filtros ópticos incluyen un alojamiento
tubular con una cavidad cilíndrica que tiene un diámetro
aproximadamente igual al diámetro de los filtros o lentes. Los
telescopios, por ejemplo, usualmente incluyen un alojamiento
cilíndrico tubular metálico con arandelas, espaciadores o juntas
internas para sujetar las lentes en determinadas posiciones. Tales
dispositivos a menudo se ensamblan dejándolos caer en las lentes,
arandelas, espaciadores y/o juntas en la secuencia correcta y luego
afirmando un tapón o anillo de retención al alojamiento para retener
a los componentes en posición.
Si bien los conjuntos y métodos de ensamblaje
descritos anteriormente para los dispositivos ópticos convencionales
son algo satisfactorios, tales conjuntos y métodos a menudo se
consideran ineficaces y adecuados de modo óptimo para la
fabricación de dispositivos relativamente caros. Además, dichos
conjuntos y métodos no se prestan fácilmente a dispositivos
pequeños en donde se provee un número de cavidades yuxtapuestas para
componentes ópticos. En el documento US 3749497 se dan ejemplos de
dichos dispositivos de la técnica anterior.
El presente invento está dirigido en un aspecto
a un conjunto para retener uno o más componentes ópticos de acuerdo
con las reivindicaciones 1 y 6.
En las diversas realizaciones anteriormente
descritas, el conjunto óptico representa una construcción sencilla
y todavía elegante para retener componentes ópticos tales como
lentes, filtros, fuentes de luz, detectores, prismas, divisores de
haz y cercos similares. Opcionalmente, los cercos de retención
pueden moldearse integralmente de un material de plástico barato.
Los componentes ópticos se pueden colocar fácilmente en los cercos
de retención antes de que estos cercos de retención se inserten en
la cavidad, facilitando de ese modo la ensambladura y permitiendo
la confirmación visual de que los componentes ópticos se encuentran
adecuadamente instalados dentro de los cercos de retención.
En las características expuestas en las
reivindicaciones subordinadas se definen detalles adicionales del
invento.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
casete de medida de parámetros de fluido y de calibración junto con
un dispositivo de medida de parámetros de fluido, que presenta un
ejemplo de cómo se orientan entre sí el casete y el dispositivo de
medida antes de acoplarse juntos;
La Figura 2 es una vista en corte transversal en
dirección longitudinal y a escala ampliada a través del casete
aislado que se muestra en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista algo similar a la
Figura 2, excepto que en la Figura 3 el corte se ha tomado a lo
largo de un plano de referencia diferente;
La Figura 4 es una vista en alzado a escala
ampliada y en corte parcial del casete mostrado en las Figuras 2 y
3, mirando hacia un costado del casete que mira al dispositivo de
medida cuando el casete y el dispositivo de medida están acoplados
juntos;
La Figura 5 es una vista en corte transversal
lateral a escala ampliada del casete y de parte del dispositivo de
medida de la Figura 1, pero mostrados según están acoplados juntos,
y adicionalmente mostrando los conectores y tubos necesarios para
acoplar el casete a un circuito de fluido tal como un circuito de
circulación extracorporal;
La Figura 6 es una vista algo similar a la
Figura 5, excepto que no se muestra el dispositivo de medida y los
componentes adicionales se han conectado al casete para la
calibración de los detectores del casete;
La Figura 7 es una vista en perspectiva y en
despiece ordenado del casete aislado que se ha mostrado en la
Figura 1 pero desde una vista diferente, que ilustra una
construcción en dos piezas del casete a título de ejemplo;
La Figura 8 es una vista en corte transversal
lateral a escala ampliada del dispositivo de medida aislado que se
ha ilustrado en la Figura 1, excepto que no se han mostrado las
fibras ópticas dentro del dispositivo;
La Figura 9 es una vista en perspectiva y en
despiece ordenado del dispositivo de medida mostrado en la Figura
1;
La Figura 10 es una vista en perspectiva en
despiece ordenado y a escala ampliada del dispositivo de medida
de la Figura 1, excepto que se ha retirado un alojamiento del
dispositivo de medida;
La Figura 11 es una vista desde un extremo a
escala ampliada de una parte del dispositivo de medida de la Figura
1, mirando en una dirección paralela a un eje longitudinal del
alojamiento del dispositivo y que muestra, entre otros elementos,
un conjunto de bloque de terminales de fibra;
La Figura 12 es una vista desde abajo a escala
ampliada del conjunto de bloque de terminales de fibra mostrado en
la Figura 11;
La Figura 13 es una vista lateral en corte
transversal y a escala ampliada de una parte del conjunto del bloque
de terminales de fibra que se ha representado en la Figura 11;
La Figura 14 es una vista en perspectiva a
escala ampliada de una placa de inserción que es parte del conjunto
de bloque de terminales de fibra mostrado en la Figura 11;
La Figura 15 es una ilustración esquemática que
muestra, entre otras cosas, los diversos caminos de los haces de
fibras ópticas del dispositivo de medida ilustrado en la Figura
1;
La Figura 16 es una vista en perspectiva y a
escala ampliada en forma parcialmente en despliegue ordenado de
parte de un conjunto óptico del dispositivo de medida de la Figura
1;
La Figura 16a es una vista en alzado lateral a
escala ampliada de una lente del conjunto óptico ilustrado en la
Figura 16;
La Figura 17 es una vista en corte transversal a
escala ampliada tomado según un eje longitudinal de un cerco óptico
de retención del conjunto óptico representado en la Figura 16;
Las Figuras 17a, 17b y 17c son vistas a escala
ampliada de diversas partes del cerco óptico de retención mostrado
en la Figura 17;
La Figura 18 es una vista en planta del cerco
óptico de retención mostrado en la Figura 17;
La Figura 19 es una vista en corte transversal
del cerco de retención ilustrado en las Figuras 16 y 17, tomado
según un plano de referencia perpendicular al eje longitudinal del
cerco de retención;
La Figura 19a es una vista a escala ampliada de
una parte del cerco de retención mostrado en la Figura 19;
La Figura 20 es una vista en planta a escala
ampliada de otro cerco óptico de retención del conjunto óptico
representado en la Figura 16;
La Figura 21 es una vista en corte transversal
tomado a lo largo de un eje longitudinal del cerco óptico de
retención mostrado en la Figura 20;
La Figura 22 es una vista en alzado a escala
ampliada de una placa de acoplamiento electro-óptico del dispositivo
de medida mostrado en la Figura 1;
La Figura 23 es un diagrama esquemático de
bloques de un conjunto eléctrico del dispositivo de la Figura 1 así
como parte de un monitor;
La Figura 24 es un diagrama esquemático de
bloques del monitor, que muestra también la conexión al dispositivo
de la Figura 1 junto con la conexión a otros dispositivos;
La Figura 25 es un diagrama esquemático de un
circuito de circulación extracorporal que usa el casete y el
dispositivo de la Figura 1;
La Figura 26 es una vista algo similar a la
Figura 1, pero de acuerdo con otra realización del invento;
La Figura 27 es una vista algo similar a la
Figura 25, pero de acuerdo con otra realización del invento;
La Figura 28 es una vista en perspectiva a
escala ampliada de un cuerpo de un casete de medida de parámetros
de la sangre construido de acuerdo con otra realización del
invento;
La Figura 29 es una vista algo similar a la
Figura 28, con la excepción de que mira en otra dirección hacia el
cuerpo;
La Figura 30 es una vista en perspectiva a
escala ampliada de una envuelta ejemplar de casete para la conexión
desmontable con el cuerpo de casete mostrado en las Figuras
28-29;
La Figura 31 es una vista en corte transversal
desde un extremo y a escala ampliada de la envuelta de casete
mostrada según está fijada al cuerpo de casete de las Figuras
28-29, y que ilustra adicionalmente un acoplamiento
del dispositivo de medida de parámetros de la sangre de la Figura 1
acoplado al casete;
La Figura 32 es una vista en perspectiva y a
escala ampliada en forma parcialmente en despiece ordenado de otra
envuelta de casete que se puede fijar al cuerpo de casete mostrado
en las Figuras 28-29 si se desea para presentar un
área de sección transversal algo mayor para el paso de sangre;
La Figura 33 es una vista algo similar a la
Figura 32, excepto que se ha tomado en otra dirección hacia la
envuelta de casete y que representa otra parte de la envuelta en
forma de despiece ordenado;
La Figura 34 es una vista algo similar a la
Figura 31, excepto que muestra la envuelta de casete de las Figuras
32-33 en lugar de la envuelta de casete de la Figura
30;
La Figura 35 es una vista en perspectiva a
escala ampliada de un sombrerete de transporte para uso con la
envuelta de casete de las Figuras 32-33;
La Figura 36 es una vista algo similar ala
Figura 35, excepto que mira en otra dirección hacia el
sombrerete;
La Figura 37 es una vista algo similar a la
Figura 34, excepto que muestra otra envuelta de casete que está
unida al cuerpo de casete de acuerdo con otra realización del
presente invento; y
La Figura 38 es una vista algo similar a la
Figura 34, excepto que muestra otra envuelta de casete que está
acoplada al cuerpo de casete de acuerdo con todavía otra realización
del invento.
En la Figura 1 se ha ilustrado un sistema 10
para medir una o más características o parámetros de un fluido tal
como sangre. El sistema 10 incluye, hablando en términos generales,
un casete 12 que recibe el fluido junto con un dispositivo de
medida 14 para medir parámetros del fluido contenido en el casete
12.
El casete 12 se muestra con más detalle en las
Figuras 2 a 6, e incluye una envuelta alargada 16 que tiene unas
secciones de pared que definen una cámara interna. alargada 18, de
fluido pasante que se extiende a lo largo del eje longitudinal de
la envuelta 16. Como se ilustra en las Figuras 5 y 6, la cámara 18
de fluido incluye una primera parte 20 que tiene un primer puerta u
puerta "de admisión" para admitir fluido al interior de la
cámara 18, una segunda parte 22 que tiene un segundo puerta u puerta
de "descarga" para permitir que el fluido salga a la cámara 18
de fluido y una parte central 24 situada entre las partes 20, 22.
(Aunque la descripción que viene a continuación se refiere a un
fluido que circula al interior de la cámara 18 a través de la
primera parte 20 y se descarga de la cámara 18 a través de la
segunda parte 22, se entenderá que el fluido podría circular
también, si así se desea, en sentido contrario a través de la cámara
18 de tal manera que el fluido entre a la cámara 18 a través del
segundo puerta y salga a través del primer puerta).
La cámara 18 de fluido incluye también una
región o parte troncocónica 25 de expansión que está situada entre
la parte central 24 y la segunda parte 22. La parte 25 de expansión
tiene un área libre que es mayor que el área libre de la parte
central 24 en unos planos de referencia perpendiculares al eje
longitudinal de la envuelta 16 y que aumenta de tamaño a medida que
se aproxima la segunda parte 22. Las partes 20, 22, 24 y 25 se
comunican entre sí y tienen secciones transversales circulares en
planos de referencia perpendiculares al eje longitudinal del casete
16. Preferiblemente, al menos las secciones de pared que definen la
parte central 24 incluyen una superficie hidrófila, y con más
preferencia las secciones de pared que definen todas las partes 20,
22, 24 y 25 incluyen una superficie hidrófila. Opcionalmente, la
superficie hidrófila comprende un recubrimiento de heparina.
Un costado externo de la envuelta 16 incluye una
sección central con un rebajo 26 generalmente ovalado. La envuelta
16 soporta al menos un detector que sirve para determinar uno o más
parámetros del fluido contenido en la cámara 18. En la realización
mostrada, una serie de cuatro detectores está situada entre el
rebajo 26 y la parte central 24 de la cámara 18 de fluido, y los
detectores están instalados en cuatro cavidades que están
dispuestas en una relación alineada y separada a lo largo del eje
longitudinal de la envuelta 16. Como se ha representado en la
Figura 4, los detectores incluyen un detector 28 de iones (de
potasio), un detector de pH 30, un detector 32 de dióxido de
carbono y un detector 34 de oxígeno que están alojados en las
cavidades 27, 29, 31, 33 respectivamente.
Si se desea, se podrían emplear detectores
adicionales según se describe más adelante. Los detectores útiles
en el aparato del invento comprenden preferiblemente un conjunto de
múltiples estratos que se puede fijar con adhesivos a la envuelta
16 de casete.
El detector de iones 28 comprende
preferiblemente los siguientes estratos: (i) una membrana de
refuerzo, (ii) un adhesivo sensible a la presión (en adelante PSA)
recubierto sobre la membrana de refuerzo, (iii) un elemento de
detección que comprende un compuesto de detección de iones unido a
un sustrato, cuyo sustrato está fijado a la membrana (por ejemplo,
mediante un adhesivo que no interfiera), y (iv) un estrato más
exterior de opacificación sobre la superficie descubierta del
sustrato.
Los adhesivos útiles sensibles a la presión
incluyen adhesivos de silicona y adhesivos de poliuretano y otros
que son capaces de unir una membrana (descrito más adelante) al
casete. Preferiblemente, los adhesivos son esencialmente
transparentes a las longitudes de onda de la luz utilizada en los
casetes de detección del invento, y no interfieren químicamente
con los detectores útiles de iones. Los adhesivos útiles de silicona
incluyen el PSA-518TM (General Electric Co.,
Schenectady, NY) descritos en el ejemplo 2 de la patente de EE.UU.
Nº 5.508.509. Los adhesivos útiles de poliuretano incluyen el
FLEXOBOND 431TM (Bacon Co., Irvine, CA), descritos en el ejemplo 3
de la patente de EE.UU. Nº 5.591.400.
Podría ser útil un forro interior de liberación
cuando se fabriquen los detectores de iones para proteger la
superficie descubierta del estrato adhesivo. Estos forros interiores
pueden ser cualquiera de los que son comunes en la industria para
ese fin, y se selccionan de acuerdo con el adhesivo del que tienen
que liberarse. Ejemplos de forros interiores útiles de liberación
incluyen el tereftalato de polietileno (en adelante PET) que
opcionalmente se podría recubrir, por ejemplo, con silicona o un
fluoro polímero, para aumentar la facilidad de liberación del
adhesivo. Un forro interior útil es el Scotch Pack 1022TM (3M
Company, St. Paul, MN) una película de PET recubierta con
perfluoro-poliéter, descrito en la patente de EE.UU.
Nº 5.508.509, Ejemplo 2.
La membrana de refuerzo proporciona soporte (por
ejemplo, rigidez y capacidad de manipulación) para los conjuntos de
múltiples estratos. Preferiblemente, la membrana de refuerzo es
transparente y esencialmente impermeable a, o mucho menos permeable
que el sustrato de detección a, la solución en la que está presente
un ión elegido como objetivo, tal como sangre o una solución de
calibración. La membrana preferiblemente permite que la señal o
señales, preferiblemente las señales ópticas, procedentes del
elemento y sustrato de detección pasen a través de la misma.
Materiales particularmente útiles de construcción para esta membrana
de refuerzo incluyen materiales de polímeros tal como poliésteres,
policarbonatos, polisulfonas incluyendo - pero sin carácter
limitativo -poliétersulfonas y polifenilsulfonas, fluoruro de
polivinilidina, polimetilpentenos, y materiales similares. En una
realización actualmente preferida para el detector 28 de iones, la
membrana de refuerzo es de policarbonato.
Detectores de iones adecuados que se podrían
usar como el detector 28 de potasio se describen en las patentes de
EE.UU. Números 5.474.743 (Trend y colaboradores), 5.176.882 (Gray y
colaboradores), 5.136.033, (Masilamani y colaboradores); solicitud
de patente de EE.UU. Nº de serie 08/521.869; y solicitud de patente
de EE.UU. Nº Docket 52630USA7A (expedida en fecha con la presente y
asignada al asignatario del presente invento).
Los detectores preferidos 28 comprenden un
compuesto ionóforo fluorescente (en adelante simplemente "el
ionóforo") que contiene una fracción de ligando para unir un ión
y una fracción fluorescente. El compuesto tiene una longitud de
onda de máxima absorbencia de al menos aproximadamente 350 nm. Las
fracciones fluorescentes adecuadas preferiblemente contienen
estados de situación próxima n\pi* y estados excitados n\pi*.
Las fracciones fluorescentes adecuadas, cuando se acoplan a una
fracción de ligando apropiada, preferiblemente son capaces de un
arrugamiento dependiente de iones fuera del plano. Asimismo, el
estado \pin* de fracciones fluorescentes adecuadas
preferiblemente tiene una energía suficientemente elevada que la
mezcla dependiente de iones domina el acoplamiento no radiactivo
al estado fundamental. Fracciones fluorescentes particularmente
preferidas incluyen fracciones de cumarina, aunque se podrían
emplear otros carbonilos aromáticos o nitroaromáticos o fracciones
N-heterocíclicas. Fracciones adecuadas de ligando de
iones incluyen fracciones cíclicas "de jaula" capaces de ligar
un ión. Preferiblemente, la jaula es capaz de ligar selectivamente
un ión. Las fracciones preferidas de ligando de iones incluyen
fracciones de cryptando y de éter corona, siendo particularmente
preferidas las fracciones de cryptando.
\newpage
Los iones que podrían detectarse usando el
ionóforo incluyen, por ejemplo, Ag^{+}, Ba^{+2}, Ca^{+2},
Ce+, Cd^{2+}, Fr+, Hg^{2+,} K+, Li+, Mg^{+2}, Mn^{2+}, Na+,
Pb^{+2}, Ru+, Sr^{+2}, Ti+, y Zn^{2+}. Si se desea, el
ionóforo se podría usar conjuntamente con una membrana selectiva de
iones. Los detectores preferidos comprenden ionóforos que detectan
K+, Na+, y Ca^{+2}.
Los compuestos ionóforos fluorescentes adecuados
incluyen compuestos que responden a la siguiente fórmula general
(Fórmula "A"):
donde
T es O ó N, con la provisión que cuando T es O q
es 0 y n es 0 a 2, y cuando T es N q es 1 y m y n son
independientemente 0 ó 1;
cada R^{2} independientemente es un grupo que
no interfiere estéricamente.
que incluye fracciones tales como hidrógeno,
halógeno, un grupo que contenga hidrocarbilo, un grupo
heterocíclico, o un grupo que tenga la fórmula
(CH_{2}X)_{a}E en la que X es O, NH o un enlace simple, E
es un grupo funcional que incluye hidrógeno activo, y a es un
número entero del 1 al 100;
R^{3} preferiblemente es un grupo que no
extrae electrones, incluyendo fracciones que no extraen electrones
tal como hidrógeno, un grupo heterocíclico, o un grupo que tenga la
fórmula (CH_{2}X)_{b} E en el que X y E se definen como
anteriormente y b es un número entero del 0 al 100;
R^{1} es un grupo que extrae electrones o
polarizable, incluyendo fracciones como carboxilo, carboxamida,
sulfonilarilo, éster, éster de ceto-alquilo,
fracciones heterocíclicas y grupos aromáticos (preferiblemente
sustituidos en una o más posiciones); los grupos R^{1} más
preferidos incluyen fracciones heterocíclicas sustituidas que
responden a la fórmula general (Fórmula "C"):
en donde Y e Y' independientemente
son O, S, NH_{x}, o CH_{y} donde x es 0 ó 1 e y es 1 ó 2, con la
provisión de que al menos uno de Y e Y' deben ser O, S, o NH_{x},
cada grupo R^{4} es independientemente hidrógeno, halógeno, un
grupo que contenga hidrocarbilo, un grupo
hetero-acíclico, un grupo heterocíclico, o un grupo
que tenga la fórmula (CH_{2}X)cE en la que X y E se
definen como anteriormente y c es un número entero del 0 al 100, o
ambos grupos R^{4} junto con los átomos de carbono a los que están
unidos forman un anillo de 5 o de 6 miembros que opcionalmente
pueden tener uno o más grupos R^{4} adicionales unidos a él;
y
Z es O ó NR^{5}, donde R^{5} es hidrógeno o
un grupo que contenga hidrocarbilo, más preferiblemente R^{5} es
H o un grupo alquílico C1 a C4, y con máxima preferencia R^{5} es
H.
En general, los compuestos de la Fórmula A
tienen una longitud de onda de excitación de al menos 350 nm y una
longitud de onda de emisión preferiblemente de no más de alrededor
de 500 nm. Los compuestos preferidos (por ejemplo, en donde
R^{1} es una fracción heterocíclica que tiene la fórmula general
de la Fórmula "C") tienen una longitud de onda de excitación
de al menos aproximadamente 380 nm y una longitud de onda de emisión
de no más de alrededor de 500 nm. En una realización
particularmente preferida, los grupos sustituyentes y su posición
en el anillo de cumarina se han elegido de tal manera que se asegure
que la máxima excitación (es decir, la absorción) del ionóforo del
presente invento está centrada en una longitud de onda mayor de 380
nm. Esto permite que el ionóforo del presente invento se use con
fuentes luminosas de estado sólido tales como, por ejemplo, diodos
electroluminiscentes (en adelante LED) y lásers. Las longitudes de
onda de excitación y de emisión de estos compuestos están separadas
preferiblemente como mínimo alrededor de 10 nm, lo cual permite
que estos compuestos sean útiles en las técnicas de medida de
concentración de cationes basadas en fluorescencia. Los grupos
sustituyentes y sus posiciones se eligen preferiblemente para
mantener la longitud de onda de emisión por debajo de 500 nm,
preservando de ese modo la respuesta del ionóforo para esta clase
de indicadores. Finalmente, los grupos sustituyentes y sus
posiciones se eligen preferiblemente para proveer la opción para
unión por enlace covalente a sustratos. Preferiblemente, el
sustrato al que se une el indicador se elige de tal manera que
soporte una respuesta uniforme y reproducible del ionóforo y que
minimice el efecto de los cambios fisiológicos del pH sobre la
respuesta del ionóforo. En la patente de EE.UU. Nº 5.053.520 se
describen agentes de acoplamiento adecuados para unión por enlace
covalente. En los documentos World Pat. Números WO 96/07268 y WO
96/10747 se describen agentes de acoplamiento homobifuncionales y/o
heterobifuncionales.
Preferiblemente, el ionóforo se une por enlace
covalente a un sustrato adecuado que se puede fijar a la membrana
de refuerzo, según se describe más adelante. El sustrato
preferiblemente es un material de polímero que se puede hinchar
por la acción del agua y es permeable a las especies iónicas de
interés, y preferiblemente es insoluble en el fluido a monitorizar.
Los polímeros de sustrato particularmente útiles incluyen, por
ejemplo, materiales de celulosa permeables a iones, alcohol
polivinílico (en adelante PVA) de alto peso molecular o
entrecruzado, dextrano, dextrano entrecruzado, poliuretanos,
poliestirenos cuaternizados, poliestirenos sulfonados,
poliacrilamidas, acrilatos polihidroxialquílicos, pirrolidones
polivinílicos, poliamidas hidrófilas, poliésteres, y mezclas de los
mismos. En una realización particularmente útil, el sustrato es
celulósico, especialmente celulosa entrecruzada permeable a los
iones. En una realización actualmente preferida, el sustrato
comprende una membrana de celulosa regenerada (CUPROPHAN,TM, Enka
AG, Ohderstrasse, Alemania) que se ha entrecruzado con un compuesto
epoxídico, tal como éter butanodiol diglicidilo, que luego reacciona
con una diamina para proporcionar una funcionalidad de amina
pendiente del polímero celulósico, según se describe en la patente
de EE.UU. Nº 5.591.400, Ejemplo 4.
El ionóforo anteriormente descrito
preferiblemente se une por enlace covalente al sustrato de celulosa
con funcionalidad de amina mediante cualquier técnica reactiva
útil, que podría depender de la funcionalidad química del
ionóforo.
El sustrato de celulosa funcionalizado como
ionóforo se puede unir opcionalmente con adhesivos a la membrana de
refuerzo descrita anteriormente mediante cualquier adhesivo que no
interfiera. Preferiblemente, el adhesivo es en esencia transparente
a la luz utilizada en la excitación del ionóforo y a la luz emitida
desde éste. Uno de dichos adhesivos útiles es el adhesivo de
uretano FLEXOBOND 431TM (Bacon Co., Irvine, CA).
Alternativamente, el sustrato funcionalizado se
puede fundir con calor a la membrana, con tal que las condiciones
necesarias para la unión por calor no perjudiquen el funcionamiento
del ionóforo, del detector y de la membrana de refuerzo.
El estrato más exterior del conjunto detector de
multi-estratos, es decir, el estrato en contacto
inmediato con el fluido a medir, preferiblemente comprende un
estrato opacificador que aísla ópticamente al ionóforo en el
conjunto de detección. El agente opacificador se puede aplicar antes
de que se aplique a la membrana de refuerzo el componente de
sustrato de ionóforo, según se describe en las patentes de EE.UU.
Números 5.081.041 y 5.081.042, o después de que se haya fijado al
sustrato el componente de detección. Se puede fijar directamente al
elemento de detección o se puede separar del elemento de
detección. En realizaciones preferidas, se aplica después de que el
elemento de detección se ha fijado a la membrana de refuerzo.
La capa superior preferiblemente es un material
que sea permeable al análito de interés, tal como un material de
polímero según se ha citado anteriormente, que contiene un agente
opaco tal como negro de carbón, o agentes opacos basados en carbón,
óxido férrico, ftalocianinas metálicas, y materiales similares.
Tales agentes opacos están con preferencia y de forma sustancial
uniformemente dispersos en el polímero en una cantidad efectiva
para proveer el grado deseado de opacidad con el fin de proporcionar
el aislamiento óptico previsto. Un agente opaco particularmente
útil es el negro de carbón. La capa exterior puede ser también un
recubrimiento de tinta sobre el elemento de detección aplicado
usando una variedad de técnicas, tales como una técnica de inyección
de tinta o una técnica de apantallamiento con tinta. La capa
exterior puede ser también una membrana negra grapada o piqueteada
con calor al casete que sujeta el elemento de detección.. Por
ejemplo, puede ser una membrana negra DURAPORETM (comercializada
por Millipore como una membrana blanca que luego se trata con tinta
negra) y sellada con calor al casete, según se describe en las
patentes de EE.UU. Números 5.508.509 y 5.591.400. Una realización
actualmente preferida comprende negro de carbón disperso en una
matriz de un material epoxídico y dextrano entrecruzado, como se
describe en la patente de EE.UU. Nº 4.919.891.
Una realización actualmente preferida del
detector 28 comprende un estrato de detección que incluye
6,7-(2.2.2-criptando-3-(2''-/5''-carboxi)furilol-cumarina
unido por enlace covalente a una membrana de celulosa entrecruzada
funcionalizada como amina (CUPROPHANTM, Enka AG, Ohdersrasse,
Alemania) cuyo estrato de detección se adhiere a una membrana de
refuerzo de policarbonato mediante un adhesivo de uretano FLEXOBOND
430TM y habiéndose recubierto la membrana de refuerzo con un
adhesivo CW14TM sensible a la presión sobre un forro interior de
liberación.
Detectores 30 de pH adecuados se describen en la
patente de EE.UU. Nº Re 31.879 (Lubbers), y patentes de EE.UU.
Números 4.708.738 (Yafuso), 4.824.789 (Yafuso), 4.886.338 (Yafuso),
4.824.789 (Yafuso), 4.886.338 (Yafuso), 4.999.306 (Yafuso),
5.081.041 (Yafuso), 5.081.042 (Yafuso), 5.127.077 (Iyer), 5.132.057
(Tomisaka), 5.403.746 (Bentsen), 5.508.509 (Yafuso), y 5.591.400
(Dektar y colaboradores).
El detector 30 de pH preferiblemente comprende
los siguientes estratos: (i) una membrana de refuerzo, (ii) un
adhesivo sensible a la presión (PSA) recubierto sobre la membrana de
refuerzo, (iii) un elemento de detección que comprende un compuesto
de detección unido a un sustrato, cuyo sustrato se fija a la
membrana (por ejemplo, mediante un adhesivo que no interfiera), y
(iv) un estrato más exterior de sobre-recubrimiento
que se hace opaco sobre la superficie descubierta del sustrato. Con
la excepción del detector de pH, estos estratos y la construcción
en estratos múltiples son esencialmente según se ha descrito
anteriormente para el detector 28 de iones de potasio.
Entre los componentes adecuados de detección de
pH se incluyen muchos indicadores de pH bien conocidos y/o
derivados funcionalizados de dichos indicadores. Entre los
componentes útiles de detección de pH se encuentran el ácido
hidroxipirene trisulfónico (en adelante HPTS) y derivados (por
ejemplo sales) del mismo, fenolftaleína, fluoresceína, rojo de
fenol, pararosanilina, rojo de magenta, azul de xilenol, púrpura de
bromocresol, azul de bromofenol, azul de bromotimol, azul de
tetrabromofenol, azul de bromoclorofenol, verde de bromocresol,
rojo de clorofeno, o-cresolftaleína, timolftaleína,
difenilamina amarilla de metanil,
N,N-dimetilanilina, azul añil, alizarina, GG
amarillo de alizarina, alizarina amarilla R, rojo congo, rojo de
metilo, violeta de metilo 6B, 2,5 - dinitrofenol, y/o los diversos
derivados funcionalizados de las especies anteriores. Se pueden
hacer componentes de detección para otras especies iónicas a partir
de especies orgánicas que incluyen fluoresceína,
di-yodo-fluoresceína,
diclorofluoresceína, fenosafranina, bengal de rosa, cosin l azulado,
cosin amarillento, magneson, tartracina, criocromo negro T,
cumarina, alizarina, y otros. El componente preferido para
detección del pH es el ácido hidroxipirenesulfónico (PST), derivados
del mismo, y mezclas de los mismos.
Entre los componentes adicionales adecuados de
indicador para uso en el presente invento se incluyen:
9-amino-6-cloro-2-metoxiacridina;
2',7'-bis-(2-carboxietil-5-(y
-6) -carboxifluoresceína;
2',7'-bis-(2-carboxietil-5-
(y 6) carboxifluoresceína, éster de acetoximetilo;
2',7'-bis-(2-carboxietilo)-5-
(y 6) carboxifluoresceína, éster acetoximetílico; 5- (y 6)
carboxi-2',7'-diclorofluoresceína;
diacetato 5-(y 6)- carboxi-2', 7'- de
diclorofluoresceína; 5- (y
6)-carboxi-4'5'-diacetato
de dimetilfluoresceína; 5-carboxifluoresceína;
6-carboxiluoresceína; 5- (y 6)-
carboxifluoresceína; 5-diacetato de
carboxifluoresceína; 6-diacetato de fluoresceína;
5-diacetato de carboxifluoresceína; éster de
acetoximetilo; 5- (y -6) -diacetatode carboxifluoresceína; 5- (y
6)- carboxinafto fluoresceína; 5- (y 6)- diacetato de
carboxinaftofluoresceína; 5 (y 6)- carboxiSNAFL®-1, éster de
succinimidilo (5'(y 6')-éster de succinimidilo-3,
10-dihidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno);
5- (y 6)- carboxiSNAFL®-2, éster de succinimidilo (5'(y 6')-éster
de
succimidilo-9-cloro-3,10-dihidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno;
carboxiSNAFL®-1(5' (y 6')
carboxi-3,10-dihidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno);
carboxiSNAFL®-1diacetato(5'(y
6')carboxi-3,10-diacetoxi-spiro(tH-benzo.©xanteno-7,1'
(3'H)-isobenzofurano)3'-uno;
carboxiSNAFL®-2(5'(y
6')-carboxi-9-cloro-3,10-dihidroxi-spiro(tH-benzo©xanteno-7,1'
(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxiSNAFL®-2 diacetato (5' (y 6')-carboxi-9-cloro-3,10-diacetoxi-spiro(7H-ben-
zo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano)-3'-uno); carboxiSNARF®-1 (5' (y 6')-carboxi-10-dimetilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo ©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxiSNARF®-1, AM acetato (3.acetoxi-5'-acetoximetoxicarbonilo-10-dimetilamina-spiro(7H-benzo©xanteno-7.1' (3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxiSNARF®-2
(5'(y 6')-carboxi-10-dietilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxi
SNARF®-2, AM acetato (3-acetoxi-5'-acetoximetoxicarbonilo-10-dietilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-
7,1'(3'H)-isobenzofurano)3'-uno; carboxiSNARF®-6(5'(y 6')-carboxi-10-dietilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo©
xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano)3'-uno; carboxiSNARF®-X(5'(y 6')-carboxi-3-hidroxi-tetrahidroquinolicina(1,9-hi)spiro)(7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)isobenzofurano-3'-uno; 5-diacetato de clorometilfluoresceína; 4-clorometil-7-hidroxicumarina; Cl-NERF(4-(2-cloro-6-(etilamina)-7-metil-3-oxo-3H-xanteno-0-y1)-1,3-benceno-ácido dicarboxílico); dextrano, 2',7'-bis(2carboxietilo)-5(y 6)-carboxi-fluoresceína, aniónica); dextrano, BCECF, 40.000 MW,aniónico; dextrano, BCECF, 70.000 MW, aniónico); dextrano, Cl-NERF, 10.000 MW, aniónico; dextrano, Cl-NERF, 70.000 MW,aniónico; dextrano, Cl-NERF, 10.000 MW, fijable con lisina; dextrano, DM-NERF,10,000 MW, aniónico(dextrano, 4-(2,7-dimetil-6-(etilamina)-3-oxo-3H-xanteno-9-y1)-1,3benceno ácido dicarboxílico, aniónico; dextrano, DM-NERF,70,000 MW, aniónico; dextrano, DM-NERF,10.000 MW, aniónico, fijable con lixina; dextrano, 7-hidroxicumarina,10.000 MW, neutro; dextrano, 7-hidroxicumarina, 70.000 MW, neutro; dextrano, b-metillobeliferona, 10.000 MW, neutro; dextrano, b-metilobelliferona, 70.000 MW, neutro; dextrano, SNAFL®-2, 10.000 MW, aniónico (dextrano, 9-cloro-3,10-dihidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)3'-uno, aniónico; dextrano, SNAFL®-2,70.000 MW, aniónico (dextrano, 10-dimetilamina-3-hidroxi-spiro (7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)isobenzofurano)-3'-uno, aniónico); dextrano, SNARF®-1, 10.000 MW, aniónico; dextrano, SNARF®1, 70.000 MW, aniónico; 1,4-dihidroxiftalonitrilo; DM-NERF(4-(2,7-dimetilo.-6-etilamina)-3-oxo-3H-xanteno-9-y1)1,3 benceno ácido dicarboxílico; diacetato de fluoresceína; 8-hidroxipireno-1,3,6-ácido trisulfónico, sal trisódica; naftofluoresceína; diacetato de naftofluoresceína; SNAFL®-1 (3,10-dihidroxi-spiro (7H-benzo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano-3'-uno; y SNAFL®-1, diacetato (3,10-diacetoxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano(3'-uno).
(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxiSNAFL®-2 diacetato (5' (y 6')-carboxi-9-cloro-3,10-diacetoxi-spiro(7H-ben-
zo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano)-3'-uno); carboxiSNARF®-1 (5' (y 6')-carboxi-10-dimetilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo ©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxiSNARF®-1, AM acetato (3.acetoxi-5'-acetoximetoxicarbonilo-10-dimetilamina-spiro(7H-benzo©xanteno-7.1' (3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxiSNARF®-2
(5'(y 6')-carboxi-10-dietilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano)-3'-uno; carboxi
SNARF®-2, AM acetato (3-acetoxi-5'-acetoximetoxicarbonilo-10-dietilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-
7,1'(3'H)-isobenzofurano)3'-uno; carboxiSNARF®-6(5'(y 6')-carboxi-10-dietilamina-3-hidroxi-spiro(7H-benzo©
xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano)3'-uno; carboxiSNARF®-X(5'(y 6')-carboxi-3-hidroxi-tetrahidroquinolicina(1,9-hi)spiro)(7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)isobenzofurano-3'-uno; 5-diacetato de clorometilfluoresceína; 4-clorometil-7-hidroxicumarina; Cl-NERF(4-(2-cloro-6-(etilamina)-7-metil-3-oxo-3H-xanteno-0-y1)-1,3-benceno-ácido dicarboxílico); dextrano, 2',7'-bis(2carboxietilo)-5(y 6)-carboxi-fluoresceína, aniónica); dextrano, BCECF, 40.000 MW,aniónico; dextrano, BCECF, 70.000 MW, aniónico); dextrano, Cl-NERF, 10.000 MW, aniónico; dextrano, Cl-NERF, 70.000 MW,aniónico; dextrano, Cl-NERF, 10.000 MW, fijable con lisina; dextrano, DM-NERF,10,000 MW, aniónico(dextrano, 4-(2,7-dimetil-6-(etilamina)-3-oxo-3H-xanteno-9-y1)-1,3benceno ácido dicarboxílico, aniónico; dextrano, DM-NERF,70,000 MW, aniónico; dextrano, DM-NERF,10.000 MW, aniónico, fijable con lixina; dextrano, 7-hidroxicumarina,10.000 MW, neutro; dextrano, 7-hidroxicumarina, 70.000 MW, neutro; dextrano, b-metillobeliferona, 10.000 MW, neutro; dextrano, b-metilobelliferona, 70.000 MW, neutro; dextrano, SNAFL®-2, 10.000 MW, aniónico (dextrano, 9-cloro-3,10-dihidroxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)-isobenzofurano)3'-uno, aniónico; dextrano, SNAFL®-2,70.000 MW, aniónico (dextrano, 10-dimetilamina-3-hidroxi-spiro (7H-benzo©xanteno-7,1'(3'H)isobenzofurano)-3'-uno, aniónico); dextrano, SNARF®-1, 10.000 MW, aniónico; dextrano, SNARF®1, 70.000 MW, aniónico; 1,4-dihidroxiftalonitrilo; DM-NERF(4-(2,7-dimetilo.-6-etilamina)-3-oxo-3H-xanteno-9-y1)1,3 benceno ácido dicarboxílico; diacetato de fluoresceína; 8-hidroxipireno-1,3,6-ácido trisulfónico, sal trisódica; naftofluoresceína; diacetato de naftofluoresceína; SNAFL®-1 (3,10-dihidroxi-spiro (7H-benzo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano-3'-uno; y SNAFL®-1, diacetato (3,10-diacetoxi-spiro(7H-benzo©xanteno-7,1' (3'H)-isobenzofurano(3'-uno).
En una realización actualmente preferida, el
indicador PST está unido con enlace covalente a un sustrato
CUPRO-
PHANTM amino-funcional que se une mediante un adhesivo FLEZOBOND 431TM de poliuretano a una membrana de refuerzo de policarbonato. El sustrato de detección está sobrecubierto con una matriz de dextrano entrecruzada con un material epoxídico que tiene negro de carbón disperso en la misma.
PHANTM amino-funcional que se une mediante un adhesivo FLEZOBOND 431TM de poliuretano a una membrana de refuerzo de policarbonato. El sustrato de detección está sobrecubierto con una matriz de dextrano entrecruzada con un material epoxídico que tiene negro de carbón disperso en la misma.
Detectores adecuados 32 de dióxido de carbono se
describen en la patente de EE.UU. Reedición Nº Re 31.879 (Lubbers),
y patentes de EE.UU. Números 4.557.900 (Heitzmann), 4.824.789
(Yafuso), 4.849.172 (Yafuso), 4.867.919 (Yafuso), 4.919.891
(Yafuso), 5.127.077 (Lyer), 5.175.016 (Yafuso), 5.272.088
(Morlotti), 5.403.746 (Bentsen,
5.453.248 (Olstein), y 5.508.509 (Yafuso).
5.453.248 (Olstein), y 5.508.509 (Yafuso).
El detector 32 de dióxido de carbono podría ser
también de la forma de un conjunto multi-estratos.
En una realización actualmente preferida, el estrato del sustrato
de detección del detector 32 comprende una matriz hidrófoba en la
que están dispersas una pluralidad de partículas o perlas que llevan
un indicador de detección de dióxido de carbono. El indicador puede
fijarse a o en las perlas de cualquier manera eficaz.
Como las perlas son hidrófilas, están destinadas
a recibir y contener una solución acuosa del indicador. El término
"hidrófilo" significa un material, tal como una sustancia de
polímero, que retiene una gran fracción (por ejemplo, mayor del 20%
de su peso) de agua dentro de su estructura pero no se disuelve en
el agua. Los materiales hidrófilos útiles como perlas en los
detectores de dióxido de carbono incluyen perlas de vidrio o
hidrogeles, poliacrilamida, dextrano entrecruzado, agarosa,
poli(metacrilato de hidroxialquilo), poliestireno sulfonado,
y productos análogos. Un material de perlas hidrófilas actualmente
preferido es dextrano entrecruzado SEPHADEX 750TM (Pharmacia
Biotech, Inc., Piscataway, NJ).
En las concentraciones de dióxido de carbono
para detección, los ejemplos de indicadores de absorbencia que
pueden usarse incluyen rojo de clorofenilo, púrpura de bromo cresol,
nitrofenol, azul de bromo timol, penaclorome, rojo de fenol y
productos similares. Los indicadores de fluorescencia útiles para
dióxido de carbono incluyen los detectores anteriormente expuestos
que son útiles para detectar el pH,
beta-metilobelliferona, fluoresceína y similares.
Un detector de dióxido de carbono particularmente útil es el ácido
trisulfónico-hidroxipireno 3,6, 8- al que en la
presente memoria se hará referencia como HTPS o ácido trisulfónico
de hidroxipireno y derivados, por ejemplo sales del HTPS. El
componente de detección más preferido, en particular para detectar
la concentración de dióxido de carbono en sangre, se selecciona del
PST, derivados del HTPS y mezclas de los mismos. Las sales
metálicas de tierra alcalinotérreas y alcalinas del HTPS son
derivados útiles del HTPS.
El material de matriz hidrófoba en el que están
dispersas las perlas portadoras de un indicador adecuado es
preferiblemente transparente a las longitudes de onda de excitación
y de emisión de luz útiles en los casetes de detección del invento,
y por otra parte es inerte al dióxido de carbono, al indicador de
absorbencia o fluorescencia, y a las perlas. La matriz hidrófoba
sirve para aislar el indicador, mientras que permite que el dióxido
de carbono se difunda a través de la misma. Materiales adecuados
para matriz hidrófoba incluyen numerosas siliconas, tal como un
elastómero de siliconas, caucho de siliconas vulcanizable a
temperatura ambiente (en adelante RTV) caucho de siliconas
vulcanizable con calor, polidimetilsiloxano, poli (siloxano de
vinilo), copolímero de silicona-policarbonato, y
productos similares, así como uretanos perfluorados (poliéteres).
Entre los materiales de matriz de silicona particularmente
preferidos se incluyen el dimetilsiloxano terminado en vinilo
PS443TM y el polidimetil siloxano PE1055TM, ambos disponibles
comercialmente en Petrarch Systems, Inc.
En una realización actualmente preferida, el
detector 32 de dióxido de carbono comprende un estrato de detección
que incluye colorante de detección PST en perlas de dextrano
entrecruzadas SEPHADEX 75GTM en una matriz de silicona adherida a
una membrana de refuerzo y recubierto exteriormente con un estrato
opacificador que comprende un pigmento de óxido de hierro disperso
en una matriz de silicona.
En una realización alternativa, se puede formar
un colorante indicador adecuado en una disolución amortiguadora
acuosa, y se puede emulsionar la solución con un precursor líquido
de la matriz de polímero hidrófoba. Tras la polimerización del
precursor, el indicador emulsionado se dispersa en esencia
uniformemente en toda la matriz de polímero. Los colorantes
indicadores y los polímeros de silicona anteriormente mencionados
pueden ser útiles en la realización.
Detectores adecuados 34 de oxígeno se describen
en las patentes de EE.UU. Números 4.557.900 (Heitzmann), 4.849.172
(Yafuso), 4.867.919 (Yafuso), 4.919.891 (Yafuso), 5.043.285 (Surgi),
5.127.077 (Iyer), 5.206.381 (Yafuso), 5.409.666 (Nagel y
colaboradores), 5.453.248 (Olstein), 5.462.879 (Bentsen), 5.462.880
(Kane), 5.480.723 (Klainer), 5.408.540 (Nagel y colaboradores), y
5.508.509 (Yafuso), y en la solicitud de patente europea EP
585.212.
El detector 34 de oxígeno podría ser de la forma
de un conjunto de detección multi-estratos. En
particular, la construcción del detector 34 de oxígeno podría
parecerse mucho a la del detector 32 de dióxido de carbono, en el
sentido de que el estrato de detección comprende un colorante o
indicador de detección en una matriz permeable a los gases (por
ejemplo de silicona), y el estrato más exterior podría comprende un
pigmento en una matriz de silicona. Los materiales de matriz
permeables a los gases útiles en el detector 34 de oxígeno
preferiblemente pueden ser los mismos que los anteriormente
relacionados.
Los indicadores útiles de detección de oxígeno
comprenden indicadores de fluorescencia que incluyen uno o más
compuestos aromáticos polinucleares, derivados de compuestos
aromáticos nucleares y productos similares. Entre los ejemplos de
tales compuestos aromáticos polinucleares se incluyen el
decacicleno, el benzo-ghi-perileno
y el coroneno. Los indicadores de oxígeno podrían incluir una mezcla
de derivados de butilo terciarios de dichos compuestos aromáticos
polinucleares. Tales indicadores se describen de un modo más
completo en la patente de EE.UU. Nº 4.849.172 (Yafuso y
colaboradores).
Entre los indicadores útiles adicionales de
oxígeno se incluyen complejos de rutenio ((II), osmio (II), iridio
(III), rodio, renio y cromo (II) con 2,2' bipiridina, 1.10
fenantrolina, 4,7 difenil-1,10 fenantrolina, 4,7
dimetil-1,10-fenantrolina,
4,7-difenil disulfonado-1,10
fenantrolina, 2,2 bi-2-tiazolina,
2,2-bitiazol,
5-bromo-1,10-fenantrolina,
y
5-cloro-1,10-fenantrolina,
y complejos de Co (II), Cu(II), Pt(II), Pd(II),
y Zn (II) con porfirina, etioporfirina, tetrafenilporfirina,
tetrafluorofenilporfirina, tetrabenzo porfirina,
tetrafluorobenzoporfirina, tetraclorobenzoporfirina, diéster IX de
mesoporfirina, éster dimetilo IX de protoporfirina, y
octetilporforima. Se prefieren los complejos de rutenio, entre los
complejos metálicos.
Los indicadores de oxígeno se podrían unir por
enlaces covalentes a los materiales de polímero o a los materiales
de matriz incluidos en la composición de detección. Dicha unión por
enlaces covalentes preferiblemente se realiza mediante la provisión
de un componente de indicador de oxígeno que incluye un grupo
reaccionable que reacciona con un grupo reaccionable,
preferiblemente un grupo reaccionable diferente, presente en uno de
los componentes del precursor del material de matriz de polímero.
De ese modo, durante la formación del material de matriz de
polímero, los grupos reaccionables anteriormente mencionados
reaccionan también para enlazar por covalencia el indicador de
oxígeno al material de matriz. Entre los componente de indicador de
oxígeno particularmente útiles se incluyen los compuestos
aromáticos polinucleares anteriormente citados derivados para
incluir un grupo reaccionable, tal como un grupo reaccionable con
insaturación funcional carbono-carbono. Se
prefieren en particular los derivados vinílicos de dichos
compuestos.
Alternativamente, el sensor de oxígeno puede
comprender un elemento de captación, unos medios de excitación, y
unos medios de detección, en donde los medios de captación incluyen
uno o más, preferiblemente uno o dos, componentes de monómero
indicador, preferiblemente situados en - con más preferencia unidos
por enlace covalente a - un material de matriz, preferiblemente un
material de matriz macizo. Cada uno de estos componentes de
monómero indicador es capaz de proveer una primera señal emitida de
una longitud de onda determinada en respuesta a la exposición a una
primera señal de excitación. Además, este elemento de captación es
capaz de proveer una segunda señal emitida (debida a la emisión por
el complejo de estado excitado), que preferiblemente tiene una
longitud de onda mayor que la primera señal emitida o señales
emitidas, en respuesta a una segunda señal de excitación.
En una realización particularmente útil, el
componente de indicador es sensible a la concentración de oxígeno
en un fluido y comprende uno o más compuestos aromáticos
polinucleares y/o uno o más derivados de los mismos. El compuesto
aromático polinuclear es preferiblemente cualquier indicador óptico
fluorescente o absorbente, con más preferencia fluorescente, de la
clase aromática polinuclear. El compuesto aromático polinuclear del
que se deriva el componente de indicador se selecciona todavía con
más preferencia del grupo que consiste en perileno, decacicleno,
benzoperileno (por ejemplo, benzo(ghi)perileno),
coroneno, pireno, porficina, porfirina, clorina, ftalocianina y
derivados y mezclas de los mismos. Como el perileno y sus derivados
tienen una sensibilidad al oxígeno relativamente reducida, se
emplean preferiblemente otros compuestos aromáticos polinucleares,
tales como los mencionados en la presente memoria, cuando el
análito es oxígeno. Cuando se va a utilizar un componente excímero,
el componente de indicador monómero se selecciona preferiblemente de
un compuesto aromático nuclear, derivados del mismo componente
aromático nuclear, y mezclas de los mismos. Se obtienen excelentes
resultados si el compuesto aromático polinuclear es
benzo(ghi)perileno.
Si se desea, el compuesto aromático polinuclear
básico se podría derivar con uno o más de otros grupos, por
ejemplo, grupos funcionales no sustituyentes tales como los grupos
alquílicos, siempre que tal derivación no interfiera
sustancialmente con la generación de señal emitida provista por un
complejo de estado excitado. Dichos derivados se describen en la
patente de EE.UU. Nº 5.409.666 (Nagel y colaboradores). Por ejemplo,
se dice que el componente de indicador monómero de un elemento de
captación obtenido mediante la unión por enlace covalente de
benzo(ghi)prileno de vinilo en un polímero adicional
de silicona curado es un derivado del
benzo(ghi)perileno.
Los componentes monómeros útiles en el detector
34 podrían incluir, por ejemplo, dos o más componentes monómeros
similares de indicador, dos o más componentes monómeros diferentes
de indicador, o uno o más, preferiblemente uno, componentes
monómeros no indicadores. Preferiblemente, tales componentes
monómeros no tienen un efecto perjudicial sobre el elemento de
captación, sobre el sistema de sensor, sobre el análito o sobre el
fluido al que está expuesto el elemento de captación.
Ejemplos de componentes monómeros que producen
componentes de captación de oxígeno más preferidos incluyen: (1)
componentes monómeros aromáticos polinucleares; (2) componentes
monómeros alifáticos o aromáticos que contengan aminas o aromáticos
que contengan éter; y (3) componentes monómeros aromáticos de
nitrilo. Los componentes exciplex más preferidos comprenden al
menos un componente monómero seleccionado del grupo (1) y al menos
un componente monómero seleccionado del grupo (2).
Alternativamente, otro componente más preferido comprende al menos
un componente monómero seleccionado del grupo (3) y al menos un
componente monómero seleccionado de cualquiera de los dos grupos
(1) o (2).
Ejemplos de componentes monómeros aromáticos
(grupo 1) útiles incluyen bifenilo, naftaleno, fenantreno,
p-terfenilo, criseno, benzopireno, pireno,
dibenzantreno, benzantreno, antraceno, perileno, benzoperileno,
fluoranteno, coroneno, quinolina, fenilquinolina, benzoquinolina,
quinoxalina, dibenzoquinoxalina, benzoquinoxalina, ftalimida,
piridina, fenacina, dibenzofenacina, acridina, benzacridina y
derivados de estos compuestos. Ejemplos de componentes monómeros
útiles, alifáticos o que contengan aminas o aromáticos que contengan
éter (grupo 2) incluyen
tetrametil-p-diamina de fenileno,
dimetoxidimetilanilina, metoxidimetilanilina, dietilanilina,
difenilmetilamina, trietilamina, indol, dimetiltoluidina,
tri-p-anisilamina,
ditolilmetilamamina, tritolilamina, trifenilamaina, etilcarbazol,
trimetoxibenceno, tetrametoxibenceno y derivados de estos
compuestos. Ejemplos de componentes monómeros aromáticos que
aceptan nitrilos (grupo 3) incluyen benzonitrilo, cianonaftaleno,
dicianobenceno y derivados de estos compuestos.
Cualquiera de estos pares de componentes
monómeros se podría anclar o unir por enlace covalente a un material
de matriz, por ejemplo, silicona.
En una realización actualmente preferida, el
detector 34 de oxígeno comprende un estrato de detección que
incluye benzo(ghi)perileno de vinilo unido por enlace
covalente a una matriz de silicona que comprende
polialquil(aril)hidroxilano, adherido a una membrana
de refuerzo de poliuretano y recubierto exteriormente con una matriz
de silicona de negro de carbón disperso.
En una realización actualmente preferida, el
detector 28 se ha provisto como un laminado de múltiples estratos
fijado al casete 12 en la cavidad 27. El detector de iones 28 y el
detector 30 de pH se colocan preferiblemente cerca de la primera
parte 20 de "admisión" de la cámara 18 de fluido de tal manera
que queden situados en la mitad inferior del casete durante la
calibración. Esto asegura que los detectores 28 y 30 se expongan al
líquido durante la calibración. Los detectores 32 y 34 son menos
sensibles a la necesidad para inmersión en un líquido durante la
calibración.
Alternativamente, el casete 12 puede incluir
detectores para potasio, sodio, calcio y glucosa, en donde estos
detectores usan esencialmente la misma química descrita
anteriormente. Por ejemplo, la detección de los iones de potasio,
sodio, y calcio puede usar cryptandos cumarínicos adecuados de
acuerdo con la Fórmula A, en donde el tamaño de la jaula del
cryptando es específico para cada ión. Un detector de glucosa
adecuado puede comprender cualquiera de los detectores de oxígeno
anteriormente mencionados, modificado por la presencia de enzima
glucosa oxidasa. La detección de glucosa se puede basar en la
destrucción del oxígeno durante la oxidación enzimática de la
glucosa, según se describe, por ejemplo, en la patente de EE.UU. Nº
5.518.694. Con modificaciones poco importantes al tren óptico
descrito más adelante, el dispositivo de medida 14 se puede adaptar
para alojar a estos detectores alternativos. En algunas
aplicaciones, por ejemplo, la monitorización cardiovascular de
parámetros de la sangre, podría ser ventajoso usar ambos tipos de
dispositivos de medida.
Otros detectores que pueden ser útiles en el
casete 12 podrían incluir, por ejemplo, un detector de temperatura
basado en fluorescencia, tal como el que se puede preparar mediante
la inmovilización de un indicador basado en rutenio tal como
rutenio(II) (difenilfenantrolina)
(dimetilsililpropanosulfonato) en una matriz impermeable al
oxígeno, por ejemplo, poli(metilmetacrilato).
En la envuelta 16 está situado un agujero entre
el detector 30 de pH y el detector 32 de dióxido de carbono. Un
pozo 36 receptor de un termistor está fijado a la envuelta 16 y se
extiende sobre el agujero. El pozo 36 tiene una configuración en
forma de sombrero con un borde que está unido mediante un adhesivo a
secciones de pared de la envuelta 16 que miran a la parte central
24 de la cámara 18 de fluido. Un adhesivo adecuado es un adhesivo
de uretano acrílico tal como el adhesivo de la marca "UV Cure"
fabricado por Loctite Corporation. El pozo 36 se ha construido
preferiblemente de un material resistente a la corrosión que tiene
una conductividad térmica similar al metal, tal como titanio de 0,1
mm (0,004'') de espesor. Según se ha ilustrado para el ejemplo de
las Figuras 5 y 6, el pozo 36 sobresale hacia el interior de la
parte central 24 de la cámara 18 de fluido para proporcionar un
contacto térmico íntimo con el fluido contenido en la misma.
La envuelta 16 incluye también un reborde 40
generalmente ovalado que circunscribe el rebajo 26 y se extiende
hacia fuera en una dirección a alejarse del eje longitudinal de la
envuelta 16. Como puede apreciarse con referencia a la Figura 4,
los ejes principales del rebajo ovalado 26 y del reborde circundante
40 coinciden y se extienden a través del centro de los detectores
28, 30, 32, 34 y del pozo 346 y son también paralelos a los ejes
longitudinales de la envuelta 16 y de la cámara 18 de fluido.
Una chaveta semicilíndrica de alineación 42 está
unida integralmente a una pared interior del reborde 40.
Preferiblemente, la chaveta de alineación 42 está orientada de tal
manera que un plano de referencia que es perpendicular al eje
longitudinal de la envuelta 16 y se extiende de forma equidistante
entre el detector 32 y el detector 34 también biseca la chaveta 42
a lo largo de su plano diametral central.
El casete 12 incluye además un primer
acoplamiento macho para unir de forma separable la envuelta 16 al
dispositivo de medida 14. El acoplamiento 44 tiene una
configuración convexa, generalmente en forma de U, en las
direcciones perpendiculares al eje longitudinal de la envuelta 16
según se ha representado en las Figuras 2 y 3. El acoplamiento 44
incluye la sección central anteriormente mencionada de la envuelta
16 y unas partes opuestas de pata 46 que se extienden hacia fuera
de la envuelta 16 en una dirección a alejarse de la dirección de
extensión hacia fuera del reborde 40. Cada parte de pata 46 incluye
un par de secciones de soporte que tienen unas superficies
exteriores coplanares y planas 47 (véanse, por ejemplo, las Figuras
2,3 y 7; omitidas en la Figura 4) que son paralelas al lado
exterior de la respectiva parte de pata 46. Preferiblemente, las
superficies exteriores de las partes opuestas de pata 46 convergen
a medida que se aproxima la envuelta 16 y se extienden a lo largo
de respectivos planos de referencia que están orientados formando
entre sí un ángulo en el intervalo de aproximadamente 28 grados
hasta alrededor de 32 grados. Con más preferencia, las superficies
exteriores se extienden a lo largo de respectivos planos de
referencia que están orientados formando un ángulo entre sí de
aproximadamente 30 grados.
Una pestaña 48 está unida integralmente al
extremo exterior de cada parte de pata 46. Las pestañas 46 están
situadas en un plano común de referencia que es paralelo al eje
longitudinal de la envuelta 16. Las partes de pata 46 son algo
flexibles y se pueden desplazar ligeramente una hacia otra bajo la
influencia de la presión de un dedo, pero tienen también suficiente
memoria para volver rápida y repetidamente a su orientación normal
original como se muestra en los dibujos una vez que se ha liberado
la presión del dedo.
Una región de extremo central y exterior de cada
parte de pata 46 está unida integralmente a una lengüeta 50 de
forma de cuña que está situada entre las secciones de soporte. Las
lengüetas 50 se extienden en el sentido de separarse entre sí y
hacia fuera de las respectivas partes de pata 46 a lo largo de
respectivos planos de referencia que están orientados formando un
ángulo entre sí de aproximadamente 80 grados.
Adicionalmente, un borde distal de cada lengüeta
50 se extiende en un plano de referencia que está orientado
formando un ángulo de 25 grados con respecto a la dirección de
extensión de las pestañas 48. Los bordes más exteriores de las
lengüetas 50 están espaciados hacia fuera con respecto a las
regiones adyacentes de las respectivas partes de pata 46 y están
situados en un plano común de referencia que se encuentra entre el
eje longitudinal de la envuelta 16 y el plano de referencia antes
mencionado que contiene las pestañas 48.
Preferiblemente, la envuelta 16 se hace de un
material de plástico relativamente transparente tal como el
policarbonato de calidad médica, y se construye de dos o más piezas
inicialmente separadas que se moldean por inyección y luego se unen
juntas. En la Figura 7 se presenta un ejemplo de una construcción
adecuada de dos piezas. En la Figura 7, una pieza de la envuelta 16
incluye el rebajo 26 y el reborde 40, y lleva los cuatro detectores
28, 30, 32, 34, y la segunda pieza incluye las partes de pata 46,
las puertas de admisión y descarga y otros elementos como se
muestra en dicha figura. Las piezas se pueden unir entre sí por
soldadura con ultrasonidos, soldadura con disolventes o unión con
adhesivos. Por supuesto, son también posibles otras construcciones
(tales como una construcción integral, de una sola pieza o de tres
piezas).
Según se ha ilustrado en las Figuras 4 a 6, la
envuelta 16 tiene una primera sección roscada externa que rodea la
puerta de admisión de la primera parte 20. La primera sección
roscada se construye preferiblemente de manera que se una de forma
conjugada a un conector tipo Luer (tipo catéter) roscado
internamente tal como el conector macho Luer 52 mostrado en la
Figura 5 cuando el casete 12 se está usando para medir parámetros
del fluido que circula a través de la cámara 18. El conector 52
tiene una parte acanalada para proporcionar un acoplamiento de
ajuste con apriete a un tramo de tubo flexible 54 que dirige fluido
hacia la cámara 18.
Una segunda sección roscada externa rodea la
puerta de descarga de la segunda parte 22 de cámara de fluido. Como
se muestra en la Figura 5, un racor 56 tiene una sección roscada
interna que recibe de forma conjugada a la segunda sección roscada.
El racor 56 incluye opcionalmente un collarín que se extiende hacia
fuera que tiene un nervio 58 que se extiende radialmente hacia
dentro. La envuelta 16 tiene un nervio 60 que la circunscribe, que
se extiende radialmente hacia fuera, adyacente a la segunda sección
roscada que funciona como un tope y proporciona una interferencia
física al nervio 58 con el fin de impedir la separación del racor 56
en circunstancias normales cuan doquiera que el racor 56 esté
parcialmente desenroscada de la envuelta 16.
El racor 56 incluye también otra sección roscada
interna que se construye de manera que reciba de forma conjugada un
conector Luer hembra 62 (Figura 5) cuando el casete 12 se use con el
dispositivo de medida 14 para medir parámetros del fluido que
circula a través de la cámara 18. Un tramo de tubo flexible 64 está
conectado en una relación de apriete a presión con una sección
acanalada del conector 62 para dirigir la circulación de fluido que
sale de la cámara 18.
La Figura 6 es una representación a título de
ejemplo del casete 12 durante la calibración de los detectores 28,
30, 32 y 34. Durante la calibración, un conjunto 66 de filtro de gas
sustituye al conectador 52 que se ha ilustrado en la Figura 5 y
tiene una sección roscada interna que recibe de forma conjugada a la
sección roscada que rodea a la puerta de admisión de la primera
parte 20 de cámara de fluido. Un extremo opuesto del conjunto 66 de
filtro de gas tiene una abertura 68 de admisión de gas que está
provista de un conector construido con una rosca parcial de
tornillo. Este conector está destinado a acoplarse con un conector
de tubo (que no se ha mostrado) y el tubo, a su vez, está conectado
a una fuente de gas de calibración.
El conjunto 66 de filtro de gas tiene un tramo
de alojamiento central, cilíndrico y ensanchado que contiene una
sección de forma de disco de una membrana filtrante 70.
Preferiblemente, la membrana 70 se ha hecho de un material
hidrófobo (tal como el politetrafluoroetileno) que se esteriliza con
autoclave o un material (tal como un material acrílico modificado)
que se esteriliza por radiación. Un material acrílico modificado
adecuado es la membrana marca VERSAPORE "H" de Gelman
Sciences. Se ha provisto una red de canales circulares concéntricos
encajados y de canales radiales intersecantes por todas las paredes
que mira a las dos caras de la membrana 70 para facilitar el paso
de gas de calibración a través de sustancialmente todas las diversas
regiones de la membrana 70.
El conjunto 66 de filtro de gas incluye también
una descarga que recibe una sección de tubo agitador 72. Un ejemplo
de un tubo 72 adecuado es un tubo hecho de poliéterestercetona, que
tiene 0,075 mm (0,003'') de diámetro interior y 0,3 mm (0,012'') de
diámetro interior, fabricado por Zeus Products. Un tapón 74 rodea al
tubo agitador 72 y sujeta el tubo agitador 72 a la descarga del
conjunto 66 de filtro en relación de cierre hermético. Entre los
ejemplos de material adecuado para el tapón 74 se incluye
policarbonato si el casete 12 se va a esterilizar por radiación, y
resina acrílica si el casete 12 se va a esterilizar por
autoclave.
Cuando se envía para transporte al consumidor
final, el casete 12 preferiblemente está provisto del conjunto 66
de filtro así como de un sombrerete 78 (Figura 6) y de una cantidad
de fluido para calibración contenida en la cámara 18 de fluido. A
efectos de transporte, el sombrerete 78 se rosca apretadamente en el
interior de la sección de descarga de la racor 56 en relación de
cierre hermético y la racor 56 se aprieta contra la envuelta 16
(como se muestra en su orientación dibujada en la Figura 5) para
proporcionar un obturador de fluido entre la racor 56 y la envuelta
16. Aunque no se ha mostrado en los dibujos, un sombrerete de
transporte se acopla firmemente al extremo exterior del conjunto 66
de filtro para introducirse en la abertura 68 de admisión durante
el traslado y la manipulación
inicial.
inicial.
Durante la calibración, el casete 12 se orienta
en una posición erecta, preferiblemente vertical como se muestra en
la Figura 6, y el racor 56 se desenrosca parcialmente mediante la
rotación del racor 56 con respecto a la envuelta 16 en un arco
alrededor del eje longitudinal de ésta. Durante dicho movimiento, el
racor 56 se desplaza desde una primera posición que cierra una
puerta de descarga de gas hasta una segunda posición para abrir o
ventear la puerta de descarga de gas. Los nervios 58, 60 impiden la
separación involuntaria del racor 56 de la envuelta 16. El
aflojamiento del racor 56 con respecto a la envuelta 16 permite que
el gas circule desde la segunda parte 22 de cámara de fluido a la
atmósfera a través de la puerta de descarga de gas según se ha
representado por las flechas en la Figura 6. Opcionalmente, la pared
periférica exterior del nervio 60 está provista de uno o más
canales 59 (véanse Figuras 1 y 7) que se extienden en una dirección
paralela al eje longitudinal de la envuelta 16 con el fin de
facilitar la descarga de gas desde la puerta superior de descarga
de la cámara 18 de fluido.
La cantidad de fluido 80 de calibración se
selecciona preferiblemente de tal manera que el nivel de fluido 80
contenido en la cámara 18 durante la calibración se extienda a
través de un tramo inferior de la parte 25 de zona de expansión
como se ha ilustrado en la Figura 6. Dicho nivel disminuye la
probabilidad de que una parte del fluido 80 de calibración pueda
escapar a través de la puerta superior de descarga, y todavía
asegura que el fluido 80 cubra totalmente a los detectores 28, 30,
32, 34. Ventajosamente, la configuración troncocónica de la parte
25 de zona de expansión facilita la ruptura de las burbujas de gas
de calibración que pasan a través del fluido 80 con el fin de
disminuir adicionalmente la probabilidad de escape del fluido 80 de
la cámara 18. Además, la superficie hidrófila sobre las secciones de
pared de la parte 24 de cámara facilita el paso suave de las
burbujas de gas de calibración por los detectores 28, 30, 32, 34.
Opcionalmente, se podría usar un agente antiformación de espuma
además de o en lugar de la superficie hidrófila.
A continuación se describen con más detalle las
etapas de calibración. Una vez que ha terminado la calibración, el
conjunto 66 se retira de la envuelta 16 y se sustituye por el
conector 52 que se ha representado en la Figura 5. Adicionalmente,
se aprieta el racor 56 a su orientación como se muestra en la Figura
6 para proporcionar un cierre hermético resistente a las fugas de
fluido entre el racor 56 y la envuelta 16. Se retira también el
sombrerete 78 que se ha mostrado en la Figura 6 y se sustituye por
el conector 62 (Figura 5), y el extremo exterior del conector 62 se
acopla al tramo de tubo 64. Como se describe con más detalle más
adelante, los tramos de tubo 54, 64 permiten la circulación de un
fluido (tal como sangre) que entre y salga de la cámara 18 para
medir los parámetros del fluido.
El dispositivo de medida 14 que se ha mostrado
en las Figuras 1 y 5 se ilustra también con más detalle en las
Figuras 8-20. El dispositivo 14 incluye un
alojamiento alargado 200 de dos partes que se ha ilustrado tal como
aparece antes del armado en la Figura 9. Las dos partes se podrían
sujetar mediante unos conectores internos dentados (para armado con
cierre de resorte) o por tornillos. Preferiblemente, el alojamiento
200 se ha hecho de un material de plástico resistente al impacto
tal como una mezcla de policarbonato y polímero de
acrilonitrilo-butadieno-estireno (en
adelante ABS),y tiene una superficie exterior lisa para facilitar
la desinfección. Opcionalmente, la superficie interior del
alojamiento 200 está recubierta con un material de blindaje
electromagnéticamente compatible.
El dispositivo de medida 14 incluye un segundo
acoplamiento hembra 202 que se ha construido óptimamente de un
material metálico como aluminio anodizado. El acoplamiento 202 tiene
un rebajo cóncavo con una configuración generalmente en forma de U
en direcciones perpendiculares al eje longitudinal del alojamiento
200. El rebajo incluye dos secciones 204 opuestas de pared lateral
y planas que están interconectadas por una sección de seno central
206 (véase, por ejemplo, la Figura 1). Preferiblemente, las
secciones de pared lateral opuestas 204 convergen cuando la sección
de seno 206 se aproxima y extiende a lo largo de respectivos planos
de referencia que están orientados formando un ángulo de
aproximadamente 32 grados entre sí. Con más preferencia, las
secciones de pared lateral 204 se extienden a lo largo de
respectivos planos de referencia formando un ángulo de
aproximadamente 30 grados entre sí. Una parte de borde exterior de
cada sección de pared lateral 204 tiene una acanaladura alargada
208 que se extiende en una dirección paralela al eje longitudinal
del alojamiento 200.
El dispositivo de medida 14 incluye un conjunto
210 de bloque de terminales de fibra (véase, por ejemplo, la Figura
9). El conjunto 210 de bloque de fibra incluye una placa 212 de
inserción de bloque de fibra y una placa 214 de extremo de bloque
de fibra que están unidas entre sí por un par de tornillos para
metales según se ha representado en la Figura 10. Preferiblemente,
la placa de inserción 212 se ha hecho de policarbonato, y la placa
de extremo 214 se ha hecho de aluminio.
La cara inferior de la placa de inserción 212 se
sujeta a la parte superior del acoplamiento 202 mediante cuatro
tornillos para metal que se han ilustrado en la Figura 10. La cara
inferior de la placa de inserción 212 incluye un saliente 216
generalmente ovalado (véase, por ejemplo, la Figura 12) que tiene un
eje principal que es paralelo al eje longitudinal del alojamiento
200. El saliente 216 incluye un chavetero semicilíndrico 218 con un
diámetro que es justo un poco mayor que el diámetro de la chaveta 42
del casete. Preferiblemente, el chavetero 218 está orientado de tal
manera que un plano de referencia que biseca al chavetero 218 a lo
largo de su plano diametral central es también perpendicular al eje
longitudinal del alojamiento 200.
El saliente 216 tiene una pared lateral que se
aloja de forma conjugada y se extiende a través de una abertura
ovalada que está situada centralmente en la sección de seno 206 del
acoplamiento 202. La pared lateral exterior del saliente 216 tiene
una configuración ovalada (vista desde abajo) que tiene una forma
complementaria a la configuración ovalada de la pared lateral
interior del reborde 40 del casete 12 (véase, por ejemplo, la Figura
4).
La Figura 5 ilustra el casete 12 y una parte del
dispositivo de medida 14 cuando están acoplados juntos. Cuando el
dispositivo de medida 14 está conectado al casete 12, las lengüetas
50 del casete 12 se alojan en unas acanaladuras respectivas 208 del
dispositivo de medida 14. Además, las superficies exteriores 47 de
las secciones de soporte del casete establecen contacto de plano
con las respectivas superficies enfrentadas planas de las secciones
de pared lateral 204 del dispositivo de medida. Como puede
observarse, el primer acoplamiento 44 que está conectado a la
envuelta 16 del casete y el segundo acoplamiento 202 que está
conectado al alojamiento 200 representan conjuntamente un conector
para conectar de forma liberable el casete 12 al dispositivo de
medida 14.
Durante el ensamblaje del casete 12 al
dispositivo de medida 14, la envuelta 16 es impulsada en una
dirección hacia el saliente 216, y durante dicho movimiento de
impulsión las superficies exteriores de las lengüetas 50 de forma
de cuña funcionan como una leva para desviar las partes de pata 46
hacia dentro y una hacia otra hasta el momento en que el borde
exterior de cada lengüeta 50 es adyacente a la respectiva
acanaladura 208. Una vez que los bordes exteriores de las lengüetas
50 son adyacentes a las acanaladuras 208, la carga inherente de las
partes de pata 46 causa que éstas se esparzan y vuelvan a adoptar su
configuración normal de con una acción como de resorte de tal
manera que los bordes exteriores de las lengüetas 50 se alojen en
las acanaladuras 208 y de ese modo acoplen el casete 12 al
dispositivo de medida 14.
El saliente 216 tiene una parte de extremo
exterior que ajusta de forma conjugada y sin holgura dentro del
rebajo 26 cuando el dispositivo de medida 14 y el casete 12 están
unidos juntos. Además, cuando el dispositivo de medida 14 y el
casete 12 están unidos juntos, la chaveta 42 del casete 12 ajusta
dentro del chavetero conjugado 218 del dispositivo de medida 14.
Ventajosamente, la chaveta 42 impide sustancialmente el acoplamiento
del casete 12 al dispositivo de medida 14 cuando se hace un intento
de acoplar el casete 12 al dispositivo de medida 14 de una forma
contraria (es decir, de tal manera que el casete 12 esté orientado
180 grados con respecto a un eje vertical de referencia desde su
orientación mostrada en la Figura 5).
El casete 12 se separa del dispositivo de medida
14 mediante el apriete conjunto de las partes de pata 46 y moviendo
el casete en el sentido de alejarlo del dispositivo 14 hasta que las
lengüetas 50 liberen las acanaladuras 208. Aunque no se ha mostrado
en los dibujos, los lados exteriores del acoplamiento 202 están
provistos preferiblemente cada uno de un rebajo del tamaño de la
punta de los dedos para aumentar el agarre del usuario sobre el
borde exterior de las pestañas 48 del casete durante la separación
del casete 12 del dispositivo de medida 14. Los rebajos ayudan
también a guiar el dedo del usuario hacia una posición para
enganchar el centro de las pestaña 48 en un lugar muy próximo a las
lengüetas 50.
El conjunto 210 de bloque de terminales de fibra
incluye un tubo vertical 220 de policarbonato que se ha soldado con
disolvente a la placa de inserción 212 y aloja un conjunto de
termistor. Como se ha mostrado en las Figuras 5 y 10, el conjunto
de termistor incluye un soporte 222 de termistor que tiene un
pasillo interno central y una sección de extremo inferior reducida.
Un termistor 224 está fijado parcialmente dentro de una cavidad de
la sección de extremo inferior del soporte 222 de termistor y tiene
un par de conductores que se extienden a través del pasillo. Un
ejemplo de un termistor adecuado es el nº de pieza
SC30BF103A-L8 de Thermometrics.
Un sombrerete 226 (véase Figura 5) hecho de un
material como acero inoxidable tapa al termistor 224 y está sujeto
mediante un compuesto de impregnación a una pared lateral que
circunscribe de la sección de extremo inferior del soporte 222. El
sombrerete 226 tiene una conductividad térmica que es elevada con
respecto a la conductividad térmica del material de plástico
adyacente. El compuesto de impregnación (tal como el nº H20 de
Epo-tek) llena sustancialmente el espacio
comprendido entre la superficie interior del sombrerete 226 y la
superficie exterior del termistor 224 y facilita la transmisión de
calor entre el sombrerete 226 y el termistor 224.
El soporte 222 se aloja en un conducto interno,
generalmente cilíndrico, del tubo 220, y una junta tórica 228
situada en una acanaladura periférica del soporte 222 provee un
cierre hermético resistente a fluidos. El soporte 222 se mantiene
en el conducto del tubo 220 mediante un cerco de retención 230 que
tiene una sección superior roscada que se rosca a una sección
roscada conjugada del tubo 220.
El paso del tubo 220 se estrecha hasta un
diámetro algo menor cerca de su extremo inferior, y presenta un
resalte anular 232 que se ha representado en la Figura 5. El soporte
222 incluye un nervio cilíndrico superior 234 que circunscribe que
tiene un diámetro exterior que es mayor que el diámetro interno del
conducto del tubo en las regiones situadas debajo del saliente 232.
Además, un muelle helicoidal 236 que trabaja a compresión (véase
también la Figura 10) se extiende entre - y se apoya contra - el
extremo inferior del dispositivo de retención 230 y una pared
anular que mira hacia arriba del nervio 234. El muelle 236 carga
elásticamente al soporte 222 en una dirección hacia abajo vista en
la Figura 5, de tal manera que el nervio 234 llega a descansar
contra el resalte 232 cuando el dispositivo de medida 14 no esté
acoplado al casete 12.
Cuando el casete 12 y el dispositivo de medida
14 no están acoplados entre sí, el extremo inferior del sombrerete
226 de termistor sobresale por debajo del fondo de la placa 212 una
distancia que es mayor que la profundidad del pozo 36 del casete 12
con respecto a la superficie superior del rebajo 26 cuando se ve
desde la Figura 5. En estas condiciones, Como tal, cuando el casete
12 está acoplado al dispositivo de medida 14, el sombrerete 226
establece contacto con el fondo del pozo 36 y obliga al soporte 222
a desplazarse en una dirección ascendente contra la carga del
muelle 236. Una vez que se han conectado entre sí el acoplamiento 44
y el acoplamiento 42, el muelle 236 tiende a retener el fondo del
sombrerete 226 en una posición de contacto muy próximo con el fondo
del pozo para aumentar el área de contacto efectiva entre el
sombrerete 226 y el pozo 36 y reducir la resistencia térmica. La
configuración interior del pozo 36 es preferiblemente algo
complementaria y con más preferencia es muy complementaria a la
configuración externa del sombrerete 226 con el fin de mejorar la
transmisión de calor a lo largo de un camino del fluido en la parte
central 24 de la cámara 18, a través de la unión entre el pozo 36 y
el sombrerete 226, y por último al termistor 224.
Con referencia a la Figura 12, la placa de
inserción 212 incluye cuatro agujeros 238, 240, 242 y 244 que se
extienden a través del saliente 216 y están dispuestos en relación
de separación a lo largo del eje principal del saliente ovalado
216. Adicionalmente, la placa inferior incluye tres agujeros 246,
248, 250 que están separados del saliente 216 y se extienden a
través de una plataforma elevada 252 (véanse Figuras 10 y 13).
situada en una sección de extremo superior exterior de la placa de
inserción 212. Como se muestra en la Figura 13, un disco 254 hecho
de un material de referencia óptica está colocado en el agujero 248
y sujeto contra un saliente del agujero 248 por un tornillo
prisionero que está roscado al interior de una sección roscada
inferior del agujero 248. El disco 254 de referencia óptica está
hecho preferiblemente de un material fluorescente (tal como un
material fluorescente de un 0,002 por ciento en peso en
policarbonato). Un material fluorescente adecuado es un colorante
fluorescente de alto rendimiento cuántico, tal como un material
marca "MACROLUX 10GN" fabricado por Bayer.
Los agujeros 246, 250 son idénticos al agujero
248 y cada uno aloja un tornillo prisionero similar a los
tornillos prisioneros 256 y un disco de referencia óptica 254a, 254b
(que se han mostrado numerados solamente en la Figura 15). El disco
de referencia óptica 254a en el agujero 246 es idéntico al disco de
referencia óptica 254. El disco de referencia óptica 254b en el
agujero 250 es similar al disco de referencia óptica 254, pero en
su lugar es de un material fluorescente de un 0,0035 por ciento en
peso disuelto en policarbonato.
La placa de extremo 214 del conjunto 210 de
bloque terminal de fibra tiene nueve agujeros 258 a 274 que están
numerados en la Figura 14. Los agujeros 258 a 274 están dispuestos
en un conjunto ordenado de tres filas con tres agujeros en cada
fila. Los agujeros 258 a 274 así como los agujeros 238 a 250 están
destinados cada uno a alojar un casquillo que rodea un extremo de
un haz de fibras ópticas. En la Figura 13 se ha designado por el
número 276 un casquillo ejemplar. Un ejemplo de un material adecuado
para los casquillos alojados en los agujeros 246 a 250 es latón o
acero inoxidable, un ejemplo de un material adecuado para los
casquillos alojados en los agujeros 238 a 244 es acero inoxidable,
y un ejemplo de un material adecuado para los casquillos alojados
en los agujeros 258 a 274 es latón o aluminio. Opcionalmente, la
plataforma de la placa inferior incluye tres pequeñas aberturas
roscadas (véanse Figuras 10 y 13), cada una de las cuales interseca
con uno de los agujeros 246, 248, 250. Cada una de estas pequeñas
aberturas está destinada a alojar con rosca a un pequeño tornillo
prisionero (que no se ha mostrado) que sujeta el casquillo en el
agujero adyacente 246, 248, 250 a la plataforma con el fin de
facilitar el armado.
El conjunto 210 de bloque de terminales de
fibras incluye un número de haces de fibras ópticas. Los haces de
fibra ópticas se han omitido en todas las vistas con la excepción de
que en la Figura 9 se muestra un una red ejemplar de haces (no
dibujada con precisión) con fines explicativos. En la Figura 15 se
ha ilustrado un esquema de los diversos haces de fibras ópticas que
muestra los diversos caminos verdaderos preferidos de los haces de
fibras ópticas entre los agujeros 238-250 y los
agujeros 258-274.
Con más detalle, y con referencia a la Figura
15, el conjunto 210 de bloque de terminales de fibra incluye un
primer haz de fibras ópticas 280 que se extiende entre el agujero
240 y el agujero 260, un segundo haz de fibras ópticas 281 que se
extiende entre el agujero 240 y el agujero 270, un tercer haz de
fibras ópticas 282 que se extiende entre el agujero 246 y el 270,
un cuarto haz de fibras ópticas 283 que se extiende entre el
agujero 242 y el agujero 270, un quinto haz de fibras ópticas 284
que se extiende entre el agujero 242 y el agujero 258, un sexto haz
de fibras ópticas 285 que se extiende entre el agujero 246 y el
agujero 264, un séptimo haz de fibras ópticas 286 que se extiende
el agujero 244 y el agujero 262, un octavo haz de fibras ópticas
287 que se extiende entre el agujero 244 y el agujero 244, un noveno
haz de fibras ópticas 288 que se extiende entre el agujero 250 y el
agujero 274, un décimo haz de fibras ópticas 289 que se extiende
entre el agujero 250 y el agujero 266, un undécimo haz de fibras
ópticas 290 que se extiende entre el agujero 248 y el agujero 226,
un duodécimo haz de fibras ópticas 291 que se extiende entre el
agujero 248 y el agujero 272, un decimotercer haz de fibras ópticas
292 que se extiende entre el agujero 238 y el agujero 272, y un
decimocuarto haz de fibras ópticas 293 que se extiende entre el
agujero 238 y el agujero 268.
Una fibra óptica adecuada para cada uno de los
diversos haces 280-293 es una fibra que tiene un
diámetro nominal exterior de 56 micras (0.0022'') con vidrio de
alma de Schott LF5 o F2, vidrio de vaina de Schott 8250 7056 ó 7052
y un espesor de vaina de 2 a 3 micras (0,00008 a 0.00012''). De un
modo preferible, pero no necesario, todas las fibras ópticas de los
diversos haces 280-293 son idénticas. Por supuesto,
otros tipos de fibras y otros números de fibras de cada uno de los
haces 280-293 podrían ser diferentes de la
descripción anteriormente expuesta.
Preferiblemente, se usa un adhesivo óptico tal
como un adhesivo epoxídico de la marca
"Epo-tck" nº 301 ó 302 para sujetar los
extremos agrupados en haces de las fibras en los casquillos (tal
como el casquillo 276) a las presentes aberturas ópticas. Los haces
280-293 están recubiertos preferiblemente con un
material de plástico o de caucho rígido, influorescente y
ópticamente opaco. Los extremos de algunos de los haces
280-293 están entremezclados para presentar
secciones bifurcadas de tal manera que las fibras ópticas alojadas
en un casquillo puedan conducir a diferentes casquillos en los
extremos opuestos de las fibras según se ha representado
esquemáticamente en la Figura 15. Además, las fibras ópticas de cada
abertura óptica están dispuestas de forma aleatoria (es decir, las
fibras de cada abertura óptica están bien mezcladas en el espacio
aún en casos donde las fibras atraviesen secciones bifurcadas). Por
ejemplo, las fibras de la abertura óptica en el agujero 240 están
dispuestas de forma aleatoria de tal manera que no exista un área
circular con un diámetro de 0,5 mm (0,020'') o mayor que tenga
menos de tres fibras que se originen de cualquiera de los dos haces
280,281.
En la tabla 1 que se expone a continuación se
especifica un ejemplo de un número adecuado de fibras ópticas para
la región central de cada haz 280-293. (Para los
fines de la presente memoria, el término "región central"
querrá decir una sección central del haz a lo largo de su longitud
en un lugar situado entre sus extremos y cualesquiera secciones
bifurcadas). La Tabla II identifica el número objetivo de fibras
ópticas y el diámetro máximo de la abertura óptica (que podría
incluir fibras que se originen de un haz o de más de un haz) en
los casquillos situados en cada uno de los agujeros
238-250 y 258- 274. Los valores de las Tablas I y II
se basan en fibras ópticas que tienen un diámetro exterior de 56
micras según se ha mencionado anteriormente, y una fracción de
empaquetado del 70% (es decir, el área ocupada por las fibras
dividida por el área circular total de la abertura óptica). Como
las fibras ópticas pequeñas son difíciles de contar durante el
armado, el fabricante podría preferir en su lugar medir el
diámetro de un haz para determinar con mayor rapidez por estimación
el número de fibras ópticas contenidas en el haz.
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El dispositivo de medida 14 tiene también un
conjunto óptico 300 que incluye un bloque 302 así como nueve
subconjuntos ópticos 304-312 (que están numerados
sólo en la Figura 16). El bloque 302 tiene nueve cavidades
cilíndricas dispuestas simétricamente en tres filas con tres
cavidades en cada fila, y en cada cavidad se aloja uno de los
subconjuntos ópticos 304-312. Preferiblemente, el
bloque 302 se ha construido de un material que tenga una
conductividad térmica similar al metal. Un ejemplo de un material
adecuado es el aluminio. El bloque 302 podría hacerse también de un
material cerámico que tuviese una conductividad térmica
apropiada.
Los subconjuntos ópticos numerados con 310, 311
y 312 son subconjuntos ópticos de excitación, y en la Figura 16 se
ha ilustrado el subconjunto 312 a título de ejemplo. El subconjunto
312 incluye un primer cerco óptico de retención 314 y un segundo
cerco óptico de retención 316 que es idéntico al primer cerco de
retención 314. Cuando los cercos de retención 314, 316 se conectan
juntos de la forma mostrada en la Figura 10, las secciones de pared
interna de los cercos de retención 314, 316 definen juntas una
cámara alargada 318 que tiene una configuración global algo
cilíndrica con un eje central longitudinal de referencia 320.
El primer cerco de retención 314 se muestra
aislado en las Figuras 17 a 19. El cerco de retención 314 tiene
unas secciones de pared internas que definen una primera parte 322
de cámara (Figuras 17 y 18), una segunda parte 324 de cámara, una
tercera parte 326 de cámara y una cuarta parte 328 de cámara. Cuando
los cercos de retención 314, 316 están unidos juntos de la manera
mostrada en la Figura 10, las primeras partes 322 de cámara de los
cercos de retención presentan una puerta de entrada de luz
generalmente cilíndrica que tiene una forma para albergar un diodo
emisor de luz (según se describe con mayor detalle más adelante),
las segundas partes 324 de cámara presentan una subcámara
generalmente cilíndrica para alojar un filtro óptico, las terceras
partes 326 de cámara presentan una subcámara para alojar una lente
óptica, y las cuartas partes 328 de cámara presentan una puerta de
salida de luz generalmente cilíndrica. Una pequeña abertura
cilíndrica se extiende entre y comunica el puerta de entrada de luz
con la subcámara de filtro óptico, y una segunda pequeña abertura
cilíndrica se extiende entre y comunica la subcámara de filtro
óptico con la subcámara de lente.
Cada una de las secciones de pared del cerco de
retención 314 que definen las las partes 324, 326 de cámara está
conectada a un primer conjunto de uno o más nervios 330. En la
realización mostrada en los dibujos, el primer conjunto incluye dos
nervios separados 330 que se extienden en una dirección paralela al
eje central 320. Cada uno de los nervios 330 (véase, por ejemplo,
la Figura 18) se extiende preferiblemente en toda la longitud de
las respectivas partes 324, 326 de cámara y tiene una parte de punta
deformable más exterior que se muestra con más detalle en las
Figuras 19a. La parte de punta deformable 332 podría ser elastómera
(es decir, vuelve automáticamente a su forma original después que
se retira la fuerza que causa la deformación) o no elastómera.
El cerco de retención 314 incluye también un
segundo conjunto de uno o más nervios 334. En la realización
mostrada en los dibujos, el segundo conjunto de nervios 334 consiste
en un único nervio que está situado a lo largo de una sección
radial de pared de la tercera parte 326 de cámara directamente junto
a la cuarta parte 328 de cámara. El nervio 334 tiene una
configuración global de un triángulo en vista de costado según se ha
ilustrado en las Figuras 17 y 17a, y tiene una parte más exterior
336 de punta deformable (elastómera o no elastómera) que se
muestra a escala ampliada en las Figuras 17a y 17b.
La segunda parte 324 de cámara y la tercera
parte 326 de cámara incluyen también un tercer conjunto de uno o
más nervios 338 que se extienden en planos de referencia
perpendiculares al eje central 320. En la realización ilustrada en
las Figuras 17 a 19 se muestran seis nervios 338. Cuatro de lo
nervios 338 están situados en la segunda parte 324 de cámara, y
están dispuestos en oposición, de tal manera que un par de nervios
338 se extienda en un primer plano común de referencia
perpendicular al eje central 320 y el otro par de nervios 338 se
extiende en un segundo plano de referencia perpendicular al eje
central 320. Los dos nervios restantes 338 están situados en la
tercera parte 326 de cámara y se extienden en otro plano común de
referencia que es perpendicular al eje central 320. En la Figura
17c se muestra un ejemplo de nervio 338, y cada nervio incluye una
parte más exterior 340 de punta deformable que podría ser elastómera
o no elastómera.
El cerco de retención 314 tiene una sección de
pared simétrica diametral con un par de espigas 342 y un par de
agujeros de coincidencia 344. Una espiga 42 y un agujero 344 tienen
ejes de referencia centrales y paralelos que se extienden en un
plano común perpendicular al eje central 320. Similarmente, la otra
espiga 342 y el otro agujero 344 tienen también respectivos ejes de
referencia centrales que se extienden en un plano común que es
perpendicular al eje central 320 pero separado del plano de
referencia antes mencionado que contiene los ejes centrales de la
otra espiga 342 y agujero 344.
Las secciones de pared que definen la tercera
parte 326 de cámara incluyen también una sección de pared 346
anular y biselada que se extiende en un camino semicircular
alrededor del eje central 320. Por consiguiente, la subcámara de
lente tiene una configuración total que incluye una parte
generalmente cilíndrica y una parte troncocónica alineada que
tienen ejes centrales comunes que son colineales con el eje central
320. Como el cerco de retención 316 es idéntico al cerco de
retención 314, no se da una descripción detallada del cerco de
retención 316.
Cuando los cercos de retención 314, 316 se unen
juntos en la manera mostrada en la Figura 10, las espigas 342 del
cerco de retención 314 se alojan en los agujeros 344 del cerco de
retención 316 y las espigas 342 del cerco de retención 316 se
alojan en los agujeros 344 del cerco de retención 314.
Preferiblemente, al menos un par conjugado de las espigas 342 y
agujeros 344 está más cerca de un extremo del subconjunto 312 que
del otro extremo. En estas condiciones, si se hace un intento de
conectar juntos los cercos de retención 314, 316 de tal manera que
las primeras partes 322 de cámara no estén opuestas entre sí y en su
lugar estén situadas en extremos opuestos, los extremos de los
cercos de retención 314, 316 no estarán alineados y proporcionarán
una indicación visual fácilmente aparente al operario de que los
cercos de retención 314, 316 no se han orientado adecuadamente entre
sí.
En las terceras partes 326 de cámara está
alojada una lente plano-convexa 348 (véanse Figuras
16 y 16a) que incluye una parte cilíndrica que tiene una pared
cilíndrica exterior periférica 350 y una parte convexa en forma de
cúpula que tiene una pared exterior 352 con una configuración de una
parte de esfera. El eje diametral central de la parte de forma de
cúpula y el eje central de la parte cilíndrica están situados a lo
largo de un eje de referencia común conocido como el eje óptico de
la lente 348. Un ejemplo de una lente adecuada tiene una distancia
focal de 6 mm y un diámetro de 6 mm tal como la pieza Nº 45078
fabricada por Edmund Scientific. Preferiblemente, la orientación de
la sección de pared biselada 346 de la tercera parte 326 de cámara
(con respecto al eje central 320) es algo similar a la orientación
de la región acoplada de la pared exterior 352 (con respecto al eje
central de la parte de forma de cúpula) en áreas donde las secciones
346 establecen contacto con la pared exterior 352 cuando se
ensamblan juntos los cercos de retención 314, 316.
Durante el armado, y cuando los cercos de
retención 314, 316 se cierran alrededor de la lente 348, la pared
cilíndrica 350 entra en contacto con los nervios 330, 334, 338 en
una relación de ajuste con apriete. Cuando los cercos de retención
314, 316 se aproximan a una orientación totalmente cerrada,
conectados juntos, las partes de punta 332, 336, 340 de la
subcámara de lente se aplastan y deforman mientras ejercen
respectivas fuerzas sobre la lente en determinadas direcciones. Más
específicamente, cuando los cercos de retención 314, 316 se
cierran, las partes de punta 332, 340 del primero y del tercer
conjunto de nervios 330, 336 dirigen una fuerza sobre la lente 348
en una dirección radialmente hacia dentro hacia el eje central 320,
mientras que las partes de punta del segundo conjunto de nervios
334 dirigen una fuerza sobre la lente 348 que tiene unos
componentes vectoriales que se extienden en direcciones radialmente
hacia dentro hacia el eje central 320 así como unos componentes
vectoriales que se extienden paralelamente al eje central 320 en
direcciones hacia las secciones 346 de pared biselada.
La orientación de los nervios 330, 334, 338 que
están situados en las terceras partes 326 de cámara se selecciona
para guiar la lente 348 a una relación concéntrica adecuada para que
el eje óptico de la lente 348 se alinee en paralelo con y
preferiblemente colineal con precisión con el eje central 320.
Cuando los cercos de retención 314, 316 se cierran juntos, el eje
óptico de la lente 348 se desvía lo necesario mediante los nervios
330, 334, 338 y se lleva a una posición que coincida con el eje
central de referencia 320. Los nervios 334 fuerzan a la pared
exterior 352 de forma de cúpula a una posición de contacto sin
holgura con las secciones 346 de pared biselada. Los nervios 334
ejercen también una fuerza sobre la lente 348 que es suficiente para
pivotar la lente 348 sobre las secciones 346 de pared y desviar la
cara plana trasera de la parte cilíndrica de lente próxima al
puerta 328 de salida de luz a una orientación tal que la cara
trasera sea precisamente perpendicular al eje central 320 una vez
que se hayan cerrado los cercos de retención 314, 316. Los nervios
330, 338 funcionan para desviar la lente 348 en una dirección
lateral cuando se cierran los cercos de retención 314, 315 de tal
manera que el eje óptico de la lente 346 sea colineal con el eje
central 320.
Cuando se cierran los cercos de retención 314,
316, las partes de punta deformable 332, 336, 340 podrían fluir
para acomodar la configuración de la lente 348 (y cualesquiera
irregularidades superficiales) y sujetar en posición la lente 348.
Dichas partes de punta deformable 332, 336, 340 (junto con otras
regiones de los cercos de retención de plástico 314, 316) tienden
también a proteger la lente 348 contra daños cuando el conjunto
óptico 300 o el dispositivo de medida 14 se someten a impactos o
vibraciones.
Las segundas partes 324 de cámara de los cercos
de retención 314, 316 están destinadas a alojar un filtro óptico
354. El filtro 354, que se ha mostrado en la Figura 10 a título de
ejemplo, tiene una configuración cilíndrica con un eje central.
Cuando los cercos de retención 314, 316 se llevan hacia una
orientación cerrada, conectados juntos, las partes de punta 332 de
los nervios 330 situadas en las segundas partes 324 de cámara y las
partes de punta 340 de los nervios 338 situadas en las segundas
partes 324 de cámara se aplastan y deforman, y fuerzan al filtro
354 a una orientación tal que el eje central del filtro sea colineal
con el eje central 320 del subconjunto 312. Una vez que los cercos
de retención están totalmente cerrados, los nervios 330, 338
encajan sin holgura en la pared lateral cilíndrica del filtro 354 y
lo retienen fijamente en posición.
Cuando los cercos de retención 314, 316 se
cierran juntos, presentan una superficie cilíndrica exterior lisa
que tiene un diámetro que preferiblemente es muy similar o idéntico
al diámetro interno del agujero del bloque 302 que aloja al
subconjunto 312. Con más preferencia, la superficie cilíndrica
exterior presentada por los cercos de retención 314, 316 cuando
están ensamblados juntos es ligeramente mayor que el agujero del
bloque 302 que aloja al subconjunto 312 con el fin de establecer un
ligero ajuste con apriete entre el bloque 302 y el subconjunto 312.
Una vez que el subconjunto 312 se ha alojado en el agujero, los
cercos de retención 314, 316 siguen ensamblados juntos sin
necesidad de utilizar adhesivos, elementos de sujeción o elementos
similares. Sin embargo, alternativamente se podrían proveer un
adhesivo o un elemento de sujeción mecánica para fijar los cercos
de retención 314, 316 en el bloque.
Cada uno de los cercos de retención 314, 316
preferiblemente se moldea de forma integral y se hace de un material
de plástico deformable y relativamente blando, tal como un polímero
de ABS o una mezcla de polímero de ABS y policarbonato. Un ejemplo
de un polímero de ABS adecuado es el nº 8540H fabricado por
TAITALAC. Preferiblemente, el material tiene una fluencia en frío
limitada y todavía es suficientemente elástico para sujetar
fijamente en posición al componente óptico.
Opcionalmente, las partes de punta 332, 336, 340
o alternativamente los nervios enteros 330, 334, 338 se hacen de un
material de plástico que tenga un módulo de elasticidad mayor que el
módulo de elasticidad del material de plástico del resto de los
cercos de retención 314, 316. Por ejemplo, se podría usar el moldeo
por inserción para proveer partes de punta 332, 336, 340 que se
hagan de un material diferente que el resto del material de los
cercos de retención 314, 316. En cualquier caso, el material de las
partes de punta 332, 336, 340 y/o de los nervios enteros 330, 334,
336 se selecciona de tal manera que cada parte de punta 332, 336,
340 encaje sin holgura y retenga una fuerza sobre la lente 348 y/o
el filtro 354 incluso después de repetidos ciclos de fluctuaciones
de la temperatura. Preferiblemente, los cercos de retención 314, 316
se hacen de un material que tenga una conductividad térmica menor
que la conductividad térmica del material del bloque 302, a fin de
ayudar a asegurar que la temperatura de la lente 348 y filtros 354
de los diversos subconjuntos
304-312 sea sustancialmente idéntica incluso durante períodos de fluctuación de temperatura del bloque 302.
304-312 sea sustancialmente idéntica incluso durante períodos de fluctuación de temperatura del bloque 302.
Los subconjuntos ópticos 310, 311 de excitación
son idénticos al subconjunto óptico 312 de excitación con la
excepción de los filtros ópticos. En particular, el filtro óptico
354 del subconjunto 312 tiene un diámetro máximo de 6 mm (0,25'') y
una longitud de 3,6 a 4,4 mm (0,145'' a 0,175''), tiene un paso de
banda con una longitud de onda central de 398 nm y transmite un 50%
de la transmisión de pico en longitudes de onda de 385 nm y 410 nm.
El filtro óptico para el subconjunto 311 es idéntico al filtro 354
excepto que el filtro óptico para el subconjunto 311 tiene un paso
de banda con una longitud de onda central de 413 nm y transmite un
50% de la transmisión de pico en longitudes de onda de 400 nm y 425
nm. El filtro óptico para el subconjunto 310 es idéntico al filtro
354, excepto que el filtro óptico para el subconjunto 310 tiene un
paso de banda con una longitud de onda central de 475 nm y
transmite un 50% de la transmisión de pico en longitudes de onda de
460 nm y 490 nm. Los demás aspectos de los subconjuntos 310, 311
son idénticos al subconjunto 312, y por tanto, no es necesario dar
una descripción detallada de lo subconjuntos 310, 311.
Sin embargo, los subconjuntos ópticos 304 a 309
son subconjuntos ópticos de emisión y son algo diferentes de los
subconjuntos 310-312 de excitación, como puede
apreciarse por referencia al subconjunto 304 que se ha mostrado en
una vista en despiece ordenado en la Figura 16. El subconjunto 304
incluye dos cercos de retención 314a, 316a que son esencialmente
similares a los cercos de retención 314, 316 excepto por las
diferencias especificadas más adelante. En las Figuras 20 y 21 se
ha ilustrado el cerco de retención 314a por sí solo. Los cercos de
retención 314a, 316a son idénticos, y por tanto bastará con una
descripción detallada del cerco de retención 314a para describir el
cerco de retención 316a. El cerco de retención 314a tiene unas
secciones de pared interna que definen una primera parte 322a de
cámara, una segunda parte 324a de cámara, una tercera parte 326a de
cámara, una cuarta parte 328a de cámara y una quinta parte 329a de
cámara. Cuando los cercos de retención 314a, 316a se unen juntos,
las primeras partes 322a de cámara presentan una puerta de entrada
de luz generalmente cilíndrica y las cuartas partes 328a de cámara
presentan una puerta de salida de luz generalmente cilíndrica.
Además, cuando se cierran los cercos de retención 314a, 316a, las
segundas partes 324a de cámara presentan una subcámara de filtro
generalmente cilíndrica para alojar un filtro óptico 354a similar a
la subcámara de filtro del subconjunto 312, y las terceras partes
326a de cámara presentan una primera subcámara de lente para alojar
una lente óptica 348a similar a la subcámara de lente del
subconjunto 312. Las quintas partes 329a de cámara, cuando los
cercos de retención 314a, 316a están cerrados, presentan una segunda
subcámara de lente para alojar una lente óptica 349a que es similar
a la primera subcámara de lente del subconjunto 304, pero la
segunda subcámara de lente está orientada 180 grados en oposición de
fase con relación a la orientación de la primera subcámara de lente
con respecto a un eje central de referencia del subconjunto 304.
El cerco de retención 314a tiene unos conjuntos
primero, segundo y tercero de nervios 330a, 334, 338a
respectivamente, que preferiblemente son idénticos al primer
conjunto de nervios 330, al segundo conjunto de nervios 334 y al
tercer conjunto de nervios 338 del subconjunto 312. Como
consecuencia, cuando están cerrados los cercos de retención 314a,
316a, los nervios 330a, 334a, 338a funcionan para desviar la lentes
348a, 349a así como el filtro 354a lo necesario para llevar a los
ejes ópticos de las lentes 348a, 349a y al eje central del filtro
354a en alineación paralela y preferiblemente en alineación colineal
con el eje central del subconjunto 304 una vez armado. Los cercos
de retención 314a, 316a tienen también dos espigas y dos agujeros
conjugados similares a las espigas 342 y agujeros 344 de los cercos
de retención 314, 316. Sin embargo, preferiblemente la espiga y el
agujero en cada lado de cada cerco de retención 314a, 316a están
separados entre sí en una distancia que es algo diferente que la
separación entre las espigas 342 y los agujeros 344 de los cercos de
retención 314, 316 en direcciones paralelas al eje central 320, con
el fin de disminuir la probabilidad de que uno de los cercos de
retención 314, 316 se conecte accidentalmente a uno de los cercos de
retención 314a, 316a.
Cada uno de los subconjuntos ópticos
305-309 de emisión es idéntico al subconjunto óptico
304 de emisión excepto por los filtros ópticos. Específicamente, el
filtro óptico 354a del subconjunto 304, así como los filtros
ópticos para los subconjuntos 305, 307 son cada uno idénticos al
filtro 354 anteriormente descrito, con la excepción de que los
filtros para los subconjuntos 304, 305, 307 tienen un paso de banda
con una longitud de onda central de 550 nm y transmiten el 50% de
la transmisión de pico en longitudes de onda de 515 nm y 585 nm. El
subconjunto óptico 306 tiene un filtro óptico que es idéntico al
filtro 354, excepto que el filtro óptico para el subconjunto 306
tiene un paso de banda con una longitud de onda central de 485 nm y
transmite el 50% de transmisión de pico en longitudes de onda de
450 nm y 520 nm. Los filtros ópticos para los subconjuntos 308, 309
son idénticos al filtro 354, excepto que los filtros ópticos para
los subconjuntos 308, 309 tienen un paso de banda con una longitud
de onda central de 500 nm y transmiten el 50% de la transmisión de
pico en longitudes de onda de 465 nm y 535 nm. Las lentes 348a,
349a del subconjunto 304, así como las correspondientes lentes de
los subconjuntos 305-309, son cada una idénticas a
la lente 348 descrita anteriormente.
Los cercos de retención 314, 314a, 316, 316a
aportan ventajas importantes, por cuanto que no sólo mantienen las
lentes 348, 348a, 349a y los filtros 354, 354a apropiadamente
alineadas, sino que también presentan aberturas incorporadas para
alojar diodos emisores de luz y fotodiodos según se describe más
adelante con mayor detalle. Adicionalmente, los cercos de retención
314, 314a, 316, 316a proporcionan unas puertas incorporadas y
moldeadas para entrada de luz y salida de luz de un tamaño
adecuado para las aberturas ópticas adyacentes. Los cercos de
retención 314, 314a, 316, 316a proporcionan unos medios económicos y
todavía sencillos y eficaces para la fabricación y el armado de los
diversos componentes sin la necesidad de juntas o arandelas como es
común con otros conjuntos ópticos (tales como, por ejemplo, los
conjuntos ópticos convencionales en donde las lentes, los filtros y
las arandelas se dejan caer en secuencia en el interior de una
cámara cilíndrica de un alojamiento de una sola pieza).
Los expertos en la técnica reconocerán que los
conceptos de los cercos de retención y de un bloque óptico
conjugados se podrían usar también para otros conjuntos ópticos
tales como prismáticos, telescopios y aparatos similares. Además,
se podría proveer un conjunto útil mediante el moldeo de las lentes
y/o filtros ópticos in situ e integralmente con uno de los
cercos de retención. Como otra alternativa, se podrían construir los
cercos de retención de manera que presenten ejes ópticos plegados o
desviados tales como los que a menudo se proveen, por ejemplo, para
los prismáticos. Si se va a usar el conjunto en aplicaciones donde
se desee una rápida transmisión de calor entre el bloque y los
cercos de retención (por ejemplo, en conjuntos donde se calientan
los componentes ópticos), los cercos de retención se podrían hacer
de un material que no fuese un plástico y entre los cercos de
retención y el bloque se podría colocar un compuesto de impregnación
térmica.
Aunque en la actualidad se prefiere el conjunto
óptico 300 según se ha descrito anteriormente con detalle, se
podría construir un conjunto óptico alternativo mediante la
eliminación del bloque 302 y la provisión de otra estructura para
sujetar juntos los cercos de retención y también sujetar juntos los
subconjuntos como un grupo, si se desea. Por ejemplo, se podrían
construir anillos o grapas con acción de resorte para sujetar
juntos cada par de cercos de retención, y se podría proveer un
entramado, una rejilla o unos zunchos u otra estructura para
sujetar pares ensamblados de los cercos de retención a otros pares
ensamblados de cercos de retención. Opcionalmente, la configuración
de cada par ensamblado de cercos de retención podría tener una
forma distinta de la cilíndrica tal como hexagonal, cuadrada,
rectangular o triangular en los casos en que se desee establecer un
contacto plano, cara con cara entre pares adyacentes de cercos de
retención y evitar espacios intermedios de aire (como podría
desearse, por ejemplo, para facilitar la transmisión de calor).
Como otra opción, cada cerco de retención podría estar provisto de
una estructura (tal como espigas o lengüetas de acción de resorte o
una disposición de enlace de clavija simple) para enclavar con el
otro cerco de retención de ese subconjunto, o para enclavar con
cercos de retención de otros subconjuntos.
Como una opción adicional, un número de cercos
de retención para un número de subconjuntos diferentes se podrían
moldear juntos integralmente en relación yuxtapuesta como un
conjunto ordenado y luego conectarse a un conjunto ordenado similar
después de que los componentes ópticos estuviesen en posición en
cada cámara de subconjunto, con el fin de reducir el número de
piezas que de no ser así tendrían que manejarse por separado. Por
ejemplo, tres cercos de retención similares a los cercos de
retención 316 de la Figura 16 se podrían moldear integralmente y
luego ensamblarse a tres cercos de retención similares a los cercos
de retención 314 de la Figura 16 (con la opción, según se ha
explicado anteriormente, de que cada cerco de retención 314 es
idéntico a cada cerco de retención 316). Además, los dorsos de los
cercos de retención de una fila se podrían moldear integralmente a
los dorsos de los cercos de retención de la fila adyacente para
reducir adicionalmente el número de piezas en cualquier conjunto
óptico. Además, los pares ensamblados de dichos cercos de retención
podrían tener formas distintas de la cilíndrica tales como
hexagonal, cuadrada, rectangular, triangular o similares, según se
ha mencionado anteriormente.
El dispositivo de medida 14 incluye también un
conjunto eléctrico 400 (véase, por ejemplo, la Figura 9) que
incluye un conjunto electro-óptico 402 y un subconjunto 404 de
regleta de circuito impreso que tiene un sustrato de regleta de
circuito impreso y diversos componentes electrónicos fijados sobre
el sustrato. El subconjunto electro-óptico 402 incluye una placa de
acoplamiento 406 (véase también la Figura 22) que tiene seis rebajos
408 algo ovalados que están dispuestos en dos filas con tres
rebajos 408 en cada fila. La placa de acoplamiento 406 incluye
también tres rebajos circulares 410 que están dispuestos a lo largo
de una sola fila y en alineación tipo columna con los rebajos 408,
de tal manera que los rebajos 408, 410 presentan un conjunto
ordenado de nueve rebajos con tres rebajos en cada una de las tres
filas.
Preferiblemente, al menos una parte de la placa
de acoplamiento 406 es de un material elastómero. A título de
ejemplo, la placa de acoplamiento 406 podría incluir un sustrato de
aluminio que estuviese recubierto total o parcialmente con un
material elástico tal como poliuretano o silicona. Opcionalmente, el
sustrato presenta unos rebajos que se corresponden con los rebajos
408, 410 y un estrato de material elastómero se aloja en cada
rebajo. Opcionalmente, el material elastómero se extiende más allá
de los cuatro bordes del sustrato metálico y cubre la totalidad de
la extensión de una superficie trasera plana del sustrato metálico
que mira hacia fuera del conjunto óptico 300. Preferiblemente, el
material elastómero no conduce la corriente eléctrica y tiene unos
agujeros que están alineados pero son algo más pequeños que los
agujeros practicados en el metal provisto para conductores
eléctricos. Por tanto, los conductores se mantienen fuera del
contacto con el sustrato de aluminio.
El subconjunto electro-óptico 402 incluye tres
diodos emisores de luz (en adelante LED) 412 (véanse Figuras 8 y
10), cada uno de los cuales tiene una base circular que se aloja sin
holgura en un rebajo respectivo de los rebajos 410. Cada LED 412
tiene también una parte en forma de cúpula que se aloja sin holgura
y de forma complementaria en la puerta de entrada de luz presentada
por las primeras partes de cámara de los respectivos cercos de
retención de los subconjuntos 310-312. Los cercos de
retención de los subconjuntos 310-312 tienen
también una cavidad circular (véase, por ejemplo, la cavidad 323 en
las Figuras 17 y 18) para alojar el resto de la base circular del
LED correspondiente. Un ejemplo de un LED adecuado es un LED de
nitruro de galio tal como una pieza nº NLPB-500
fabricada por Nuchia o alternativamente un diodo láser.
Los conjuntos electro-ópticos 402 incluyen
también seis detectores de luz de estado sólido o fotodiodos 414,
cada uno de los cuales incluye un cuerpo que se aloja parcialmente y
sin holgura en un rebajo respectivo de los rebajos 408. Los
fotodiodos podrían ser o bien fotodiodos de silicona o bien
fotodiodos de avalancha. Un ejemplo de un fotodiodo adecuado de
silicona 414 es la pieza nº S1133-14 fabricada por
Hamamatsu. Los LED 412, así como los fotodiodos 414, incluyen un
par de conductores que se extienden a través de respectivos
agujeros de la placa de acoplamiento 406, y en particular a través
de los agujeros del sustrato metálico y material elastómero
anteriormente mencionado.
Un par de tornillos 416 para metal (véase Figura
10) se extienden a través de una parte plegada del sustrato de
regleta de circuito impreso, a través de agujeros respectivos 418
(véase Figura 22) de la placa de acoplamiento 406, a través de
respectivos agujeros 420 (véase Figura 16) del bloque 302 y se
roscan en el interior de unos agujeros conjugados roscados 422
(véase Figura 14) de la placa de extremo 214 del bloque de fibra.
Preferiblemente, el bloque 302 está provisto también de un par de
vástagos salientes 424 alineados en paralelo que se alojan en
respectivos agujeros 426 (véase Figura 14) de la placa de inserción
214 para facilitar el armado. Una vez que se han apretado los
tornillos 416 en la placa de inserción 214, el material elástico que
se extiende sobre el sustrato de la placa de acoplamiento 406
provee un estrato flexible que ayuda a prevenir daños al conjunto
eléctrico 400 cuan doquiera que el dispositivo de medida 14 esté
sujeto a fuerzas de choque físico como podrían producirse, por
ejemplo, cuando se deje caer accidentalmente el dispositivo de
medida 14.
Como se ha mostrado por ejemplo en la Figura 9,
una parte de borde periférico de la placa de acoplamiento 406
sobresale hacia fuera de las áreas adyacentes del bloque óptico 302
así como del subconjunto 404 de regleta de circuito impreso. Las
partes de borde periférico de la placa de acoplamiento 406 se alojan
en unos canales 428 de las dos partes del alojamiento 200. Las
partes de borde periférico sobresalientes del acoplamiento 406 en
combinación con los canales 428 proveen un soporte estable de
montaje para el conjunto óptico 300 y el conjunto eléctrico 400, y
sirven también para reducir la cantidad de calor por convección que
de no ser así fluiría desde el área dentro del alojamiento 200 que
rodea al subconjunto 404 de regleta de circuito impreso hasta el
área dentro del alojamiento 200 que rodea al resto de los
componentes incluyendo el conjunto óptico 300 y el conjunto 210 de
bloque de fibra.
El subconjunto 404 de regleta de circuito
impreso incluye un controlador 430 (véase Figura 23), que recibe
alimentación de energía eléctrica, señales de temporización de reloj
y señales de instrucción desde un monitor distante 432 (véase
Figura 24). Un cable eléctrico flexible 434 (véase Figura 8)
interconecta operativamente el controlador 430 y el monitor 432.
Sin embargo, como otra opción, el conjunto eléctrico 400 se podía
alimentar por baterías instaladas en o junto al alojamiento 200 y
sustituirse el cable eléctrico 434 por un haz de fibras ópticas o
por un dispositivo telemétrico de comunicación tal como un
dispositivo que suministrase señale de radiofrecuencia o señales de
frecuencia
óptica.
óptica.
El sustrato de regleta de circuito impreso del
subconjunto 404 está plegado en una configuración rectangular del
tipo caja como se muestra en las Figuras 8 a 10. La configuración
tipo caja incluye cuatro partes laterales y dos partes de extremo
que rodean el espacio donde están montados los componentes
electrónicos sobre el sustrato. Tal construcción proporciona
ventajosamente blindaje eléctrico para los componentes electrónicos,
y sirve también para aislar térmicamente en cierto modo a los
componentes de los LED.
El controlador 430 está conectado eléctricamente
(conexión que no se muestra en los dibujos) a tres activadores 436
que, a su vez, están conectados eléctricamente cada uno a un LED
correspondiente de los LED 412. Los activadores 436 excitan los
respectivos LED 412 de acuerdo con una secuencia.
El subconjunto 304 de regleta de circuito
impreso incluye tres convertidores analógico-digital
438, 439, 440 que se han mostrado en la Figura 23 así como en la
Figura 15. Un convertidor analógico-digital adecuado
es el nº de catálogo DDC101 fabricado por
BURR-BROWN. Como se ha representado esquemáticamente
en la Figura 15, el convertidor 438 está conectado eléctricamente a
los fotodiodos 414 correspondientes con los subconjuntos ópticos
305 y 306, el convertidor 439 está conectado eléctricamente a los
fotodiodos 414 asociados con los subconjuntos ópticos 307 y 308, y
el convertidor 440 está conectado eléctricamente al diodo 414
asociado con los subconjuntos ópticos 304, 309. Adicionalmente, un
amplificador de señal o amplificador operacional 442 (tal como el
nº de catálogo AD795 fabricado por Analog Devices) está interpuesto
en el conductor eléctrico entre el fotodiodo 414 del subconjunto
309 y el convertidor 439.
En uso, el controlador 430, tras recibir una
señal determinada del monitor 432, dirige una señal a uno de los
activadores 436 el cual, a su vez, excita el LED correspondiente de
los LED 412. La luz entonces se desplaza desde el LED 412 a través
de las diferentes fibras ópticas del conjunto 210 de bloque de
fibras y al correspondiente detector 28-34 donde es
absorbida. El detector entonces emite luz en una longitud de onda
diferente. La cantidad de luz emitida se determina por la
concentración de análito (tal como un fluido de calibración o
sangre) en la cámara 18 de fluido del casete 12. La luz emitida
desde dicho detector 28-34 se dirige a través de
otras fibras ópticas del conjunto 210 de bloque de fibras y hasta
uno de los fotodiodos 414, y el convertidor 438-440,
que está conectado eléctricamente a ese diodo 413, suministra una
señal de salida digital que representa la cantidad de flujo
luminoso detectada. El controlador 430, de acuerdo con un intervalo
preseleccionado de retardo de tiempo, lee los datos recibidos del
convertidor apropiado 438-440 y pasa estos datos al
monitor 432 por medio del cable 434.
El filtro óptico 354 instalado dentro de cada
uno de los subconjuntos ópticos 310-312 de
excitación sirve para dejar pasar sustancialmente toda la luz que
tenga longitudes de onda dentro de su paso de banda y para bloquear
sustancialmente toda la luz que tenga longitudes de onda que no
estén dentro del paso de banda. La lente 348 de cada subconjunto
óptico 310-312 de excitación enfoca la luz emitida
desde el filtro óptico 354 sobre la abertura óptica del haz óptico
de fibras adyacente.
La luz que se emite desde los detectores
28-34 y se dirige a los subconjuntos ópticos
304-309 de emisión pasa desde la abertura óptica
del haz óptico de fibras adyacente a la correspondiente lente 348a.
La lente 348a sirve para co-iluminar y dirigir la
luz a lo largo del eje óptico al filtro óptico adyacente 354a. La
segunda lente 349a enfoca entonces la luz sobre el correspondiente
fotodiodo adyacente 414. El filtro 354a deja pasar la mayor parte
de la luz que tenga longitudes de onda comprendidas dentro del paso
de banda y bloquea sustancialmente toda la luz que tenga longitudes
de onda fuera del paso de banda. Para cada camino óptico dado, el
filtro 354 selecciona las longitudes de onda de luz que exciten al
colorante fluorescente en el detector correspondiente
28-34, y bloquea sustancialmente toda otra luz. El
filtro 354a selecciona las longitudes de onda que han sido emitidas
por el colorante fluorescente y bloquea sustancialmente toda la luz
remanente (incluyendo cualquier luz de excitación reflejada).
Los convertidores 438-440
convierten la señal analógica recibida de los fotodiodos 414 en una
corriente de datos digitales que es representativa de la cantidad
de flujo luminoso detectado por los fotodiodos 414. Los datos
digitales se envían al controlador 430, el cual, a su vez, manda los
datos al monitor 432.
La Figura 15 muestra que la luz emitida desde el
LED 412 que está alojado en el subconjunto 310 se dirige
simultáneamente al detector 30, al detector 32 y al disco 254 de
referencia adyacente al agujero 246. La luz emitida desde el
detector 30 es detectada por el fotodiodo 414 próximo al subconjunto
305 y convertida a una señal digital por el convertidor 438. La luz
emitida desde el disco 254 de referencia próximo al agujero 246 es
detectada por el fotodiodo 414 del subconjunto 307 y convertida a
una señal digital por el convertidor 439. La luz que es detectada
desde el detector 32 por el fotodiodo 414 adyacente al subconjunto
304 se convierte a una corriente de datos digitales mediante el
convertidor 440. La corriente de datos digitales procedente de los
tres convertidores 438-440 es recibida por el
controlador 430 y dirigida al monitor 432.
De un modo algo similar, la luz que se emite
desde el LED 412 del subconjunto 312 se dirige al detector 34 así
como al disco 254 de referencia que es adyacente al agujero 250. La
luz emitida desde el detector 34 es detectada por el fotodiodo 414
próximo al subconjunto 306, y la salida analógica del fotodiodo 414
se convierte a una corriente de datos digitales mediante el
convertidor 438. Al mismo tiempo, la luz emitida desde el disco 254
de referencia adyacente al agujero 250 es detectada por el fotodiodo
414 próximo al subconjunto 308, y la señal analógica de ese
fotodiodo 414 se convierte a una corriente de datos digitales
mediante el convertidor 439.
Cuando se activa el LED 412 del subconjunto 311,
la luz se dirige simultáneamente al detector 28 y al disco 254 de
referencia que es adyacente al agujero 248. La luz emitida desde el
disco 254 de referencia adyacente al agujero 248 es detectada por
el fotodiodo 414 próximo al subconjunto 308, y la salida analógica
del fotodiodo 414 se amplifica mediante el amplificador 442 y se
dirige al convertidor 440 que convierte la señal analógica a una
corriente de datos digitales.
El esquema presentado en la Figura 15 permite el
uso de sólo tres convertidores 438-440 aún cuando
estén en uso cuatro detectores (es decir, los detectores
28-34) y tres discos 254 de referencia, y también
permite el uso de solamente tres LED 412. Tal disposición de tiempo
compartido o "multiplexación" conserva el número de
componentes necesarios para el conjunto eléctrico 400 y conserva
también espacio de tal manera que el alojamiento 200 pueda ser
relativamente pequeño. Adicionalmente, dicha disposición reduce la
cantidad de calor que de otro modo podría generarse dentro del
alojamiento 200.
En la Figura 24 se presenta un diagrama
esquemático de bloques del monitor 432. El monitor 432 incluye una
tarjeta de interfaz 450 que está conectada al cable 434 tendido
desde el subconjunto eléctrico 404.La tarjeta de interfaz 450 está
acoplada eléctricamente a una placa auxiliar 452 que, a su vez, está
conectada a un controlador primario u "ordenador de una sola
placa" (en adelante SBC) 454. La tarjeta de interfaz 450
proporciona también alimentación de energía eléctrica a los LED
412.
El SBC controla la amplitud y duración del
impulso que excita los LED 412. El SDC 454 está conectado a una
tarjeta de memoria 456 así como a una presentación visual 458 tal
como una pantalla de presentación visual de LED. Un inversor de
alimentación para la pantalla de presentación visual 458 está
conectado también al SBC 454.
El monitor 432 incluye también una fuente de
alimentación 462 que está conectada a una fuente de tensión de
línea. La fuente de alimentación 462 está acoplada eléctricamente a
un cargador 464 que mantiene a una batería en estado cargado. La
fuente de alimentación, así como la batería 466, están conectadas a
un selector de alimentación 468. El monitor 432 incluye un
interruptor 470 que, cuando está cerrado, envía alimentación de
energía a tres convertidores CC/CC 472. Los convertidores CC/CC
472, así como una impresora 474, están acoplados eléctricamente a la
placa auxiliar 452.
La Figura 25 es una ilustración esquemática de
un circuito de circulación extracorporal 500 que emplea con ventaja
el dispositivo de medida 14 y el casete anteriormente descritos. El
circuito 500 incluye un primer tramo de tubo 502 que tiene una
admisión que está puesta en comunicación con un vaso de sangre
venosa (preferiblemente la vena cava) de un paciente 504 al que se
le está practicado una intervención quirúrgica tal como una cirugía
a corazón abierto. El tubo 502 incluye también una descarga que está
conectada a un depósito de sangre venosa 506. Un depósito 508 de
cardiotomía está conectado también por medio de un segundo tramo de
tubo 510 al depósito de bolsa venosa 506.
El circuito 500 incluye también un tercer tramo
de tubo 512 que tiene una admisión que está conectada a un puerta
de descarga del depósito de sangre venosa 506. El tercer tramo de
tubo 512 tiene una descarga que está conectada a una bomba
peristólica o centrífuga 514.
La bomba 514 tiene una descarga que está
acoplada a una admisión de un cuarto tramo de tubo 516. El cuarto
tramo de tubo 516 tiene una descarga que está acoplada a una puerta
de admisión de un oxigenador 518. El oxigenador 518 tiene una
puerta de descarga que está conectada a una admisión de un quinto
tramo de tubo 520.
El quinto tramo de tubo 520 tiene una descarga
que está en comunicación con una puerta de admisión de un filtro
arterial 522. Una puerta de descarga del filtro arterial 522 está
conectada a una admisión de un sexto tramo de tubo 523.El sexto
tramo de tubo 523 tiene también una descarga que está conectada a un
vaso de sangre arterial (preferiblemente la aorta) del paciente
504.
El circuito 500 de circulación extracorporal
incluye también un pasillo de derivación 524. En la realización
ilustrada en la Figura 25, el pasillo de derivación 524 incluye un
sexto tramo de tubo 526 que tiene una admisión que está conectada a
una puerta de descarga del filtro arterial 522. El sexto tramo de
tubo 526 tiene también una descarga que está conectada a una puerta
de admisión de un casete de medida de parámetros de la sangre tal
como el casete 12 mostrado en las Figuras 1 a 7. A título de
ejemplo, el sexto tramo de tubo 526 podría ser el mismo que el tubo
64 mostrado en la Figura 5.
El pasillo de derivación 524 incluye también un
séptimo tramo de tubo 528 que tiene una admisión que está conectada
a una puerta de descarga del casete 12. El séptimo tramo de tubo 528
es opcionalmente el mismo que el tubo 84 que se muestra en la
Figura 5. El séptimo tramo de tubo 528 tiene también una puerta de
descarga que está conectada a una puerta de admisión de un puerta
530 de toma de muestras.
El pasillo de derivación 524 incluye además un
octavo tramo de tubo 532 que tiene una admisión que está acoplada a
una puerta de descarga de la puerta 530 de toma de muestras. El
octavo tramo de tubo 532 tiene una descarga que está conectada a la
puerta de admisión del depósito 506 de sangre venosa en la
realización mostrada en la Figura 25. Aunque no se muestra en el
dibujo, el pasillo de derivación 524 podría incluir opcionalmente
una válvula para limitar o interrumpir el paso de sangre a través de
los tubos 526, 528 y 532.
Los conductos de paso dentro de los tubos
flexibles 502, 510, 512 y 516 así como el depósito para cardiotomía
508, el depósito 506 de sangre venosa y la bomba 514, comprenden un
pasillo de sangre venosa. Los conductos de paso situados dentro de
los tubos 520, 523 así como dentro del filtro arterial 532
representan un pasillo de sangre arterial. La descarga del pasillo
de derivación 524 (es decir, la descarga del octavo tramo de tubo
532 en la realización mostrada en la Figura 25) podría estar situada
en uno cualquiera de diferentes lugares a lo largo del pasillo de
sangre venosa, y se ha mostrado conectada a la puerta de admisión
del depósito de sangre venosa 505 solamente a título de ejemplo.
Preferiblemente, la descarga del pasillo de derivación 524 se sitúa
en el pasillo de sangre venosa aguas arriba de la bomba 524 con el
fin de permitir que la sangre circule a través del pasillo de
derivación 524 sin necesidad de una bomba auxiliar.
La admisión del pasillo de derivación 524 (es
decir, la admisión del sexto tramo de tubo 526 en la realización
mostrada en la Figura 25) se sitúa preferiblemente en comunicación
con el pasillo de sangre arterial en uno cualquiera de un número
de lugares diferentes a lo largo de éste último, y con más
preferencia se conecta a una puerta de descarga del filtro arterial
522 según se ha representado en la Figura 25. Sin embargo, como
otra opción, la admisión del pasillo de derivación 524 podría
situarse a lo largo del pasillo de sangre venosa, preferiblemente
en un lugar aguas abajo de la bomba 514.
En el circuito representado en la Figura 25, el
pasillo de derivación 524 desvía una parte de la sangre del
paciente que circula a través del pasillo de sangre arterial y
dirige la parte desviada de vuelta al pasillo de sangre venosa.
Ventajosamente, la colocación del casete 12 con sus detectores
28-34 a lo largo de la longitud del pasillo de
derivación 524 evita la necesidad de instalar el casete en serie con
cualquiera de los dos pasillos de sangre venosa o arterial, y
todavía permite que la sangre se mueva continuamente pasando por los
detectores 28-34 en todo momento si se desea.
Además, el pasillo de derivación 524 se puede conectar a o
desconectar de los pasillos de sangre venosa y arterial durante una
intervención quirúrgica si se desea sin interrumpir la circulación
de sangre a través del pasillo de sangre venosa y del pasillo de
sangre arterial al paciente 504.
Por contraste con lo anterior, los circuitos
convencionales de circulación extracorporal con dispositivos de
monitorización de gas en la sangre han incluido típicamente un
casete o celda de flujo pasante que está interpuesto en el pasillo
de sangre venosa o arterial y tiene uno o más detectores para
determinar parámetros de la sangre que circula a través de la
celda. Sin embargo, como la celda de flujo pasante está en serie con
los pasillos de sangre venosa y arterial, la celda se debe
conectar al pasillo de sangre venosa o arterial antes de que la
sangre se dirija a través del circuito de circulación extracorporal,
lo cual resulta ser un inconveniente en ciertos casos. Dicha
disposición impide también efectivamente la posibilidad de cambiar
la celda si, por ejemplo, uno o más de los detectores están
defectuosos.
Preferiblemente, el pasillo de derivación 524
tiene un área media de sección transversal en planos de referencia
perpendiculares a la circulación de la sangre que es menor que el
área media de sección transversal de los pasillos de sangre venosa
y/o arterial en planos de referencia perpendiculares a la
circulación de la sangre. Por ejemplo, el pasillo de derivación 524
incluyendo los tubos flexibles 526, 528 y 532 podría tener un
diámetro interno de 3,2 mm (0,125''), mientras que los pasillos de
sangre venosa y arterial incluyendo los tubos flexibles 502, 512,
516, 520 y 523 podrían tener un diámetro interno medio en el
intervalo desde aproximadamente 6,3 mm (0,25'') hasta alrededor de
12,7 mm (0,5''). El área interna más pequeña del pasillo de
derivación 524 permite el uso de diámetro de tubos relativamente
pequeños que se pueden fijar o desconectar fácilmente en cualquier
momento sin interrumpir indebidamente la circulación de la sangre a
través de los pasillos de sangre venosa y arterial. Por ejemplo, el
pasillo de derivación 524 se podría conectar a los pasillos de
sangre venosa y arterial algún tiempo después de que la sangre
haya comenzado a circular a través de éste último, como podría ser
conveniente en el área quirúrgica después de que el paciente haya
llegado del área pre-quirúrgica con los pasillos de
sangre arterial y venosa instalados y en uso.
Además, el pasillo de derivación 524 representa
una ventaja en el sentido de que la puerta de toma de muestras 530
se puede instalar muy cerca del casete 12 y ayuda a asegurar que las
muestras de sangre que se tomen desde la puerta de toma de muestras
530 se correlacionan mejor con la medida de las características de
la sangre determinadas por el casete 12 y el dispositivo de medida
14. Esta disposición evita también la necesidad de una jeringa o de
otro dispositivo para extraer muestras de sangre de la puerta de
toma demuestras como es el caso con muchos circuitos convencionales
de circulación extracorporal.
El casete 12 y el dispositivo 14 se podrían usar
también en una aplicación de derivación que no sea de circulación
extracorporal. Por ejemplo, en una unidad de cuidados intensivos o
en otra zona de cuidados críticos, se podría construir un pasillo
de derivación de sangre arterial a venosa mediante la conexión de
tubos flexibles de un diámetro relativamente pequeño (por ejemplo,
de 3,1 mm (0,125'') a 4,8 mm (0,19'') de diámetro exterior a un
vaso de sangre arterial y a un vaso de sangre venosa usando técnicas
convencionales de canulación. Entonces, la sangre circularía a
través de los tubos debido a la diferencia de presiones entre la
sangre arterial y la sangre venosa. Se usaría un casete tal como el
casete 12 conectado a los tubos para monitorizar uno o más
parámetros de la sangre.
Ventajosamente, el eje longitudinal del
dispositivo de medida 14, y en particular el eje longitudinal del
alojamiento 200, generalmente es paralelo, y preferiblemente es
paralelo a la dirección de la sangre que circula a través de la
cámara 18 de fluido del casete 12. Dicha construcción provee un
conjunto compacto y además disminuye la posibilidad de corrientes
parásitas u otras interrupciones en la circulación de la sangre que
de no ser así tenderían a facilitar la coagulación de la sangre. La
disposición en paralelo es particularmente útil cuando el casete 12
y el dispositivo de medida 14 están situados en las proximidades del
cuerpo del paciente.
La Figura 26 es una ilustración esquemática de
un circuito de circulación extracorporal 500a que responde a otra
realización del invento. En las Figuras 25 y 26, los elementos que
se han identificado por los mismos números son idénticos, y en
consecuencia no se repite una descripción detallada de dichos
elementos. Sin embargo, el circuito 500a de circulación
extracorporal de la Figura 26 tiene un pasillo de derivación 524a
que es algo diferente del pasillo de derivación 524.
Más particularmente, el pasillo de derivación
524a incluye un sexto tramo de tubo 526a que tiene una admisión que
está conectada al filtro arterial 522 y una descarga que está
conectada a una puerta de toma de muestras 530a. El pasillo de
derivación 524a incluye también un séptimo tramo de tubo 528a que
tiene una admisión que está conectada a la puerta 530a de toma de
muestras y una descarga que está conectada al casete 12. Un octavo
tramo de tubo 532a del pasillo de derivación 524a tiene una admisión
que está conectada al casete 12 y una descarga que está conectada
al depósito para cardiotomía 508.
El circuito de circulación extracorporal 500a
incluye también un noveno tramo de tubo 534a que tiene una admisión
que está conectada a una admisión del depósito de sangre venosa 506
y una descarga que está conectada a la puerta de toma de muestras
534a. En el noveno tramo de tubo 534a está interpuesta una bomba
536a para dirigir la sangre desde el depósito 506 de sangre venosa
a través del noveno tramo de tubo 534a y a la puerta 530a de toma
de muestras.
La puerta 530a de toma de muestras incluye
válvulas para interrumpir selectivamente la circulación de la
sangre del sexto tramo de tubo 526a o del noveno tramo de tubo 534a.
Por ejemplo, las válvulas de la puerta 530a de toma de muestras se
podrían ajustar para permitir la circulación de sangre a través del
sexto tramo de tubo 526a e interrumpir la circulación de sangre en
el noveno tramo de tubo 534a, de tal manera que los detectores
28-34 del casete 12 se podrían utilizar para
monitorizar los parámetros de la sangre arterial. Como otra opción,
las válvulas de la puerta 530a de toma de muestras se podrían
ajustar para interrumpir la circulación de sangre a través del
sexto tramo de tubo 526a y permitir la circulación de sangre a
través del noveno tramo de tubo 534a y al casete 12, con lo que los
detectores 28-34 se podrían usar para monitorizar
los parámetros de la sangre venosa. Dicha disposición permite al
usuario monitorizar alternativamente los parámetros de ambas
sangres venosa y arterial sin necesidad de disponer de dos casetes y
dispositivos de medida.
En la Figura 27 se ha ilustrado esquemáticamente
otra realización alternativa del invento, en donde se ha mostrado
un circuito 500b de circulación extracorporal. Los componentes
mostrados en las Figuras 25 y 27 que llevan los mismos números de
identificación son idénticos, y por ello no es necesario repetir una
descripción detallada de dichos componentes. Sin embargo, el
circuito 500b de circulación extracorporal incluye un pasillo de
derivación 524b que es algo diferente que el pasillo de derivación
524, 524a descrito anteriormente en la presente memoria.
Más particularmente, el pasillo de derivación
524b incluye un sexto tramo de tubo 526b que tiene una admisión que
está conectada a una descarga del filtro arterial 522 y una descarga
que está conectada a la admisión del casete 12. Un séptimo tramo de
tubo 528b del pasillo de derivación 524b tiene una admisión que está
conectada al conector 62 de descarga del casete 12 y una descarga
que está conectada a una puerta de admisión de una puerta 530b de
toma de muestras. Un octavo tramo de tubo 532b del pasillo de
derivación 524b tiene una admisión que está conectada a una puerta
de descarga de la puerta 530b de toma de muestras y una descarga que
está conectada al depósito 508 para cardiotomía.
Adicionalmente, el pasillo de derivación 524b
incluye un noveno tramo de tubo 534b que tiene una admisión que
está conectada a una puerta de admisión del depósito de sangre
venosa 506 y una descarga que está conectada a un racor de admisión
de un segundo casete 12a. Opcionalmente, el segundo casete 12a es
idéntico al primer casete 12. El segundo casete 12a tiene un
conector de descarga (tal como el conector Luer 62 mostrado en la
Figura 5) que conecta a una admisión de un décimo tramo de tubo
538b. El décimo tramo de tubo 538b tiene una descarga que está
conectada a una admisión de la puerta 532b de toma de muestras. Una
bomba 536b está interpuesta en el décimo tramo de tubo 538b para
dirigir la sangre desde la admisión del depósito 506 de sangre
venosa a la puerta 530b de toma de muestras.
El circuito 500b de circulación extracorporal
que se ha mostrado en la Figura 27 permite al usuario monitorizar
características de sangre simultáneamente en ambos pasillos de
sangre arterial y sangre venosa. Como una alternativa a los
circuitos 500a, 500b mostrados respectivamente en las Figuras 26 y
27, la admisión del noveno tramo de tubo 534a, 534b se podría
conectar al cuarto tramo de tubo 516, y en tales casos la presión
suministrad por la bomba 514 es preferiblemente suficiente para
dirigir el flujo de sangre a través de los tubos 534a, 534b sin
necesidad de disponer de las bombas 536a, 536b.
Los pasillos de derivación 524a, 524b, como el
pasillo de derivación 524, preferiblemente tienen un área media de
sección transversal en planos de referencia perpendiculares a la
circulación de sangre que es menor que el área media de sección
transversal de los pasillos de sangre venosa o arterial cuando se
consideran en planos de referencia perpendiculares a la circulación
de la sangre. Los pasillos de derivación 524a, 524b se pueden
añadir o quitar convenientemente de los circuitos 500a, 500b
respectivamente sin interrumpir la circulación de la sangre que
pasa a través de los pasillos de sangre arterial y venosa.
En las Figuras 28 a 31 se ha ilustrado un casete
12a que responde a otra realización del invento, y en líneas
generales incluye un cuerpo 15a de casete que se muestra aislado en
las Figuras 28 y 29 y una envuelta 16a de casete que se muestra
aislada en la Figura 30. El cuerpo 15a incluye un miembro central
17a de soporte para montar uno o más detectores que están
destinados a detectar uno o más parámetros en un fluido tal como
sangre. En la realización mostrada en las Figuras 28 y 29, el
miembro de soporte 17a lleva cuatro detectores
28-34 que son idénticos a los detectores
28-34 descritos con relación al casete 12 anterior,
aunque en este sentido debería entenderse que se podrían proveer
alternativamente detectores diferentes o un número menor o mayor de
los mismos.
Los detectores 28-34 del cuerpo
15a de casete están situados en un rebajo ovalado 26a que está
circundado por un reborde 40a. Una chaveta 42a está conectada
integralmente a una pared lateral del reborde 40a como se ha
mostrado en la Figura 28. El rebajo 26a, el reborde 40 y la chaveta
42 son similares en configuración al rebajo 26, reborde 40 y
chaveta 42 descritos anteriormente con el fin de acoplarse de forma
conjugada y liberable al saliente 216 del dispositivo de medida 14
cuando se desee.
El cuerpo 15a de casete incluye también un
acoplamiento macho 44a para la conexión separable al acoplamiento
hembra del dispositivo de medida 14. El acoplamiento 44a tiene una
configuración convexa, generalmente en forma de U en planos de
referencia perpendiculares a un eje que se extienda a través del
centro de los cuatro detectores 28-34. El
acoplamiento 44a incluye unas partes de patas opuestas 46a que se
extienden hacia fuera del cuerpo 15a en una dirección a alejarse de
la extensión hacia fuera del reborde 40a. Cada parte de pata 46a
incluye tres secciones de soporte que tienen superficies exteriores
lisas y coplanares 47a destinadas a establecer contacto con el
acoplamiento 202. Preferiblemente, las superficies exteriores 47a de
las partes opuestas de pata 46a convergen cuando el cuerpo 15a se
aproxima y se extiende a lo largo de planos de referencia que están
orientados formando entre sí un ángulo en el intervalo desde
aproximadamente 28 grados hasta alrededor de 32 grados. Con más
preferencia, las superficies exteriores 47a se extienden a lo largo
de respectivos planos de referencia que están orientados formando
entre sí un ángulo de aproximadamente 30 grados.
Una pestaña 48a está conectada integralmente al
extremo exterior de cada parte de pata 46a. Las pestañas 48a están
situadas en un plano común que es paralelo al eje anteriormente
mencionado que se extiende a través del centro de los cuatro
detectores 28-34. Las partes de pata 46a son algo
flexibles y se pueden desplazar ligeramente una hacia otra bajo la
influencia de la presión de un dedo, pero tienen también suficiente
memoria para volver rápida y repetidamente a su orientación
original normal como se muestra en los dibujos una vez que se ha
liberado la presión del
dedo.
dedo.
Una región exterior central de cada parte de
pata 46a está unida integralmente a una lengüeta 50a de forma de
cuña. Las lengüetas 50a se extienden en el sentido de alejarse una
de otra y hacia fuera de las respectivas partes de pata 46 según
planos respectivos de referencia que están orientados formando entre
sí un ángulo de aproximadamente 80 grados. Adicionalmente, un borde
distal de cada lengüeta 50a se extiende en un plano de referencia
que está orientado formando un ángulo de 25 grados con respecto a la
dirección de extensión de las pestañas 48a. Los bordes más
exteriores de las lengüetas 50a están espaciados hacia fuera con
respecto a regiones adyacentes de las respectivas partes de pata
46a y están situados en un plano común de referencia que está entre
el cuerpo 15a y el plano de referencia anteriormente mencionado que
contiene las pestañas 48a.
Adicionalmente, las partes de pata 46a tienen
cada una dos aberturas rectangulares 49a que están situadas entre
el cuerpo 15a y las lengüetas 50a, y preferiblemente están situadas
junto al cuerpo 15a. Además, el cuerpo 15a de casete tiene una
acanaladura 51a según se ha ilustrado en la Figura 29 para alojar
una junta tórica 51 que se ha representado solamente en la Figura
31.
La envuelta 16a de casete que aparece aislada en
la Figura 30 tiene unas paredes que definen una cámara 18a, una
admisión 53a para admitir un fluido tal como sangre a la cámara 18a
y una descarga 55a para descargar fluido de la cámara 18a. La
envuelta 16a tiene una abertura lateral 19a que está rodeada por una
pared 61a y se extiende al interior de la cámara 18a. La envuelta
16a incluye también un par de aletas alargadas 57a que se extienden
hacia fuera en una dirección a alejarse de la cámara 18a. Dos
cierres de resorte u orejetas 59a, cada uno con una configuración
saliente en forma de cuña, están unidos a cada aleta en un lugar
próximo a la cámara 18a.
Las aletas 57a son algo flexibles y se pueden
desplazar ligeramente una hacia otra bajo la influencia de la
presión de un dedo, pero tienen también suficiente memoria para
volver rápida y repetidamente a su orientación original normal como
se muestra en los dibujos una vez que se ha liberado la presión del
dedo. Preferiblemente, el cuerpo 15a de casete y la envuelta 16a de
casete se han moldeado por inyección cada uno como piezas
inicialmente separadas de un material de plástico tal como un
policarbonato de calidad médica relativamente transparente.
Las orejetas 59a de las aletas 57a de envuelta y
las aberturas 49a del cuerpo 15a de casete constituyen un conector
para acoplar de forma separable la envuelta 16a al cuerpo 15a. El
cuerpo 15a y la envuelta 16a se muestran acoplados juntos en la
Figura 31, donde se puede observar que cada una de las orejetas 59a
está alojada en una abertura respectiva de las aberturas 49a para
acoplar firmemente la envuelta 16a al cuerpo 15a. Cuando la
envuelta 16a está conectada así al cuerpo 15a, la junta tórica 51a
(Figura 31) se acopla a la pared 61a (Figura 30) de la envuelta 16a
con el fin de cerrar la abertura 19a y proveer un cierre hermético a
los fluidos a prueba de fugas entre el cuerpo 15a y la envuelta
16a.
Ventajosamente, la configuración cuneiforme de
las orejetas 59a funciona como una leva para desviar las aletas
respectivas 57a hacia dentro y en una dirección de una a otra a
medida que las orejetas se deslizan a través de las superficies
interiores de las partes de pata 46a cuando la envuelta 16a se
acopla al cuerpo 15a. En estas condiciones, el usuario puede
acoplar firmemente la envuelta 16a al cuerpo 15a haciendo presión
sobre la envuelta 16a junto a la cámara 18a de fluido, y el usuario
no necesita apretar juntas las aletas 57a. Una vez que los bordes
exteriores de las orejetas 59a se han desplazado pasando los lados
exteriores de las aberturas 49a, la elasticidad inherente de las
aletas 57a causa que las orejetas 59a entren con acción de resorte
en las aberturas 49a. Sin embargo, la envuelta 16a se podría
separar del cuerpo 15a cuando se desee presionando las aletas una
hacia otra hasta que llegue el momento de que los bordes exteriores
de las orejetas 59a liberen las aberturas 49a, luego moviendo la
envuelta 16a en el sentido de alejarla del cuerpo 15a.
La Figura 31 ilustra también la unión del casete
12a al acoplamiento hembra 202 del dispositivo de medida 14
descrito anteriormente. Las lengüetas 50a entran con acción de
resorte en el interior de las acanaladuras respectivas 208 del
acoplamiento 202 cuando el casete 12a se mueve hacia el dispositivo
de medida 14. En este aspecto, las lengüetas 50a son similares en
función y operación a las lengüetas 50, y proporcionan una unión
con acción de resorte para acoplar de forma liberable el casete 12a
al dispositivo de medida 14. Cuando se desee separar el casete 12a
del dispositivo de medida 14, se mueven hacia dentro las pestañas
48a mediante la presión de un dedo una hacia otra hasta que llega
un momento en que las lengüetas dejan libres las acanaladuras 208,
y entonces se podría retirar el casete 12a del acoplamiento hembra
202.
En otros aspectos, el casete 12a es similar en
construcción y funcionamiento al casete 12. Por ejemplo, el casete
12a se usa con fines de calibración y se podría usar también para
monitorizar parámetros de la sangre. Como otro ejemplo, las paredes
internas del casete 12a que definen la cámara 18a están provistas
preferiblemente de una superficie hidrófila tal como un
recubrimiento de heparina. La cámara 18a incluye también
preferiblemente unas partes de cámara similares a las partes 20,
22, 24 y 25 anteriormente descritas.
Adicionalmente, se podrían acoplar diversos
racores y conectores a la admisión 53a y a la descarga 55a para
conectar tubos flexibles. Alternativamente, se podría conectar un
sombrerete tal como el sombrerete 56 a la puerta de descarga 55a, y
un conjunto de filtro de gas similar al conjunto 66 de filtro se
podría acoplar a la admisión 53a. Este tipo de conjunto permite al
usuario calibrar los detectores 28-34 de una manera
similar al procedimiento descrito anteriormente para el casete
12.
La envuelta 16a de casete tiene un diámetro
interno relativamente pequeño y se usa durante la calibración.
Opcionalmente, la envuelta 16a se podría usar también cuando el
casete 12a forme parte de un pasillo de derivación tal como el
pasillo de derivación 524, 524a, 524b de las Figuras 25 a 27. En las
Figuras 32 y 33 se ha ilustrado una envuelta alternativa 16b de
casete, y es útil cuando el casete 12a se va a usar como una celda
de flujo pasante para la detección en un pasillo de sangre arterial
o venosa. Por ejemplo, la envuelta 16b podría tener una admisión
53b y una descarga 55b que están destinadas a recibir tubo flexible
que tiene un diámetro interno nominal de 12, mm (0,5'').
La envuelta 16b incluye cuatro cierres de
resorte cuneiformes u orejetas 59b que están situados por parejas a
lo largo de los lados opuestos de una abertura ovalada 19b. Las
orejetas 59b tienen la misma relación espacial entre sí que las
orejetas 59a descritas anteriormente, y están destinadas a entrar
con acción de resorte en las aberturas 49a del cuerpo 15a de casete
cuando la envuelta 16b se conecta al cuerpo 15a. Sin embargo, como
las orejetas 59b no están acopladas a aletas tales como las aletas
59a, las orejetas 59b sirven para conectar la envuelta 16b al
cuerpo 15a de un modo sustancialmente permanente, y como
consecuencia la envuelta 16b no se puede separar fácilmente del
cuerpo 15a una vez que se han acoplado juntos.
La envuelta 16b tiene una cámara interna 18b
para fluido con una abertura lateral 19b. Una membrana ovalada 61b
se extiende a través de la abertura 19b y se une a una pista ovalada
63b. La membrana 61b se conecta a la pista 63b por soldadura con
ultrasonidos o unión con adhesivos. La membrana 61b se hace de un
material que tiene una serie de pequeñas perforaciones tal como
policarbonato microfiltrado de 0,12 mm (0,005'').
Aparte de la membrana 61b, la envuelta 16b de
casete se hace usando dos piezas inicialmente separadas: una
primera pieza 65b y una segunda pieza 67b según se ha mostrado en la
Figura 33. Las piezas primera y segunda 65b, 67b se unen juntas
usando, por ejemplo, un procedimiento de soldadura por ultrasonidos
o de unión con adhesivos.
La Figura 34 es una vista en corte transversal
desde un extremo a través de la envuelta 16b, el cuerpo15a y el
acoplamiento hembra 202 del dispositivo de medida 14. Como puede
observarse en la Figura 34, la configuración de la cámara 18b para
fluido en la proximidad de los detectores 28-34 es
generalmente ovalada, lo cual es ventajoso en el sentido de que se
puede proporcionar un área de cámara algo mayor dentro de los
confines de las partes de pata 46a. El área de sección transversal
de la parte generalmente ovalada de la cámara 18b para fluido
mostrada en la Figura 34 es aproximadamente igual, y preferiblemente
igual, al área de la sección transversal circular de la admisión
53b y descarga 55b. Además, las secciones de pared que definen la
cámara 18b de fluido proveen preferiblemente una transición suave
entre las áreas de sección transversal circulares y el área central,
generalmente ovalada, para evitar una interrupción indebida de la
circulación de sangre a través de la cámara 18b.
Las Figuras 35 y 36 representan un sombrerete
destinado a usarlo con la envuelta 16b. El sombrerete 69b incluye
un miembro central 71b generalmente ovalado que está destinado a
extenderse sobre la membrana 61b y a protegerla antes de que llegue
el momento de que la envuelta 16b se conecte al cuerpo 15a.
Preferiblemente, el miembro 71b tiene una forma complementaria en
configuración a la membrana 61b cuando la membrana 61b está fijada a
la envuelta 16b. El sombrerete 69b tiene también una acanaladura
73b para llevar una junta tórica (que no se ha mostrado) con el fin
de establecer un acoplamiento de obturación con la envuelta 16b para
realizar un cierre hermético sobre la membrana 61b.
El sombrerete 69b incluye un par de aletas
flexibles 75b, cada una de las cuales tiene un par de aberturas
rectangulares 77b según se muestra en la Figura 35. Cuando se
presiona el sombrerete 69b sobre la envuelta 16b, las aletas 75b se
encajan en las orejetas cuneiformes 59b y se desvían hacia fuera en
una dirección a alejarse una de otra. Una vez que las orejetas se
han desplazado hasta una posición adyacente a las respectivas
aberturas 77b, la elasticidad inherente de las aletas 75b causa que
las aletas 75b vuelvan a su orientación normal como se muestra en
las Figuras 35 y 36 para acoplar firmemente el sombrerete 69b a la
envuelta 16b. El sombrerete 69b se podría separar fácilmente de la
envuelta 16b cuando se desee, presionando las aletas 75b en una
dirección de una hacia otra hasta que las orejetas 59b liberen las
aberturas 77b y luego moviendo el sombrerete 69b alejándose de la
envuelta 16b.
Las Figuras 37 y 38 ilustran a título de ejemplo
otras dos envueltas para uso con el cuerpo 15a. En la Figura 37,
por ejemplo, una envuelta 16c incluye una primera pieza 65c y una
segunda pieza 67c que junto con el cuerpo 15a de casete presentan
una cámara 18c para fluido. La cámara 18c para fluido tiene un área
de sección transversal generalmente circular a lo largo de toda su
longitud. Como la cámara 18c tiene un área menor que, por ejemplo,
el área de sección transversal de la cámara 18b mostrada en la
Figura 34, se evita la necesidad de una parte central ovalada de la
cámara 18c. En otros aspectos, la envuelta 16c es similar a la
envuelta 16b. Por ejemplo, la envuelta 16c tiene una membrana
similar a la membrana 61b.
Como un ejemplo de uso del casete 12a, el cuerpo
15a se acopla preferiblemente a la envuelta 16a y luego se
transporta al usuario en dicha relación de acoplamiento conjunto.
Adicionalmente, un conjunto de filtro de gas tal como un conjunto
66 (véase, por ejemplo, la Figura 5) se conecta al casete 12a junto
con un racor y un sombrerete tales como el racor 56 y el sombrerete
78 (véase, por ejemplo, la Figura 6). El usuario luego conecta el
conjunto de filtro de gas a una fuente de gas de calibración, y
afloja el sombrerete. El gas de calibración se dirige entonces a
través de la cámara 18a para fluido en la manera anteriormente
descrita con respecto a la calibración del casete 12.
Una vez terminada la calibración, se retira la
envuelta 16a del cuerpo 15a apretando una hacia otra las aletas
57a. Durante esta operación, el cuerpo 15a preferiblemente sigue
conectado al acoplamiento 202 del dispositivo de medida 14. A
continuación, se retira el sombrerete de la envuelta seleccionada
16b ó 16c. Si, por ejemplo, el casete 12a está destinado a usarse
en un pasillo de sangre arterial o venosa que tenga tramos de tubo
con un diámetro interno nominal de 12,5 mm (0,5''), la envuelta 16b
se conecta al cuerpo 15a de la manera mostrada en la Figura 34. Una
vez terminado el procedimiento, se retira el cuerpo 15a con la
envuelta 16b del acoplamiento 202 y se descartan. Por otra parte,
si el casete 12a está destinado a usarse en un pasillo más pequeño,
la envuelta 16c se acopla al cuerpo 15a de la manera ilustrada en
la Figura 37.
Ventajosamente, la membrana 61b permite al
usuario conectar la envuelta 16b a un pasillo de sangre arterial o
venosa hasta que llegue el momento de acoplar el cuerpo 15a a la
envuelta 16b. En consecuencia, la envuelta 16b se podría usar para
hacer pasar fluido a lo largo de los pasillos de sangre arterial y
venosa sin interrumpir la circulación de la sangre par empezar la
monitorización.
El conjunto de casete que se ha mostrado en la
Figura 38 incluye el cuerpo 15a mencionado anteriormente, pero en
este caso el cuerpo 15a está acoplado a una envuelta 16d que es
ventajosamente un componente unitario y aislado con la excepción de
una membrana que es similar a la membrana 61b. El área de la sección
transversal de una cámara 18d para fluido del casete 12a mostrado
en la Figura 38 es sustancialmente igual que el área de la cámara
18a para fluido representada en la Figura 31, y en estas condiciones
el casete 12a según se ha representado con la envuelta 16d en la
Figura 38 está destinado convenientemente para uso con un pasillo de
derivación tal como un pasillo de derivación 524 de las Figuras
25-27. La envuelta 16d resulta útil en los casos en
que, por ejemplo, el fabricante desee transportar una sola unidad
que se use tanto para calibración como para monitorización de
sangre, y carece de aletas (tales como las aletas 57a de la Figura
31) para disminuir la probabilidad de que el cuerpo 15a se separe
de la envuelta 16d en uso. En los demás aspectos, la envuelta 16d
es similar a las envueltas 16b, 16c y tiene, entre otras cosas, unas
orejetas similares a las orejetas 59b para acoplar la envuelta 16d
al cuerpo 15a. Adicionalmente, el sombrerete de transporte 69b se
podría usar con las envueltas 16c, 16d, si se desea.
Claims (22)
1. Un conjunto (300) para retener uno o más
componentes ópticos (348, 348a, 354, 354a) que comprende:
un bloque (302) que tiene una cavidad;
un primer cerco de retención (314, 314a) alojado
en dicha cavidad; y
un segundo cerco de retención (316, 316a)
alojado en dicha cavidad, cuya cavidad tiene una configuración
complementaria a la configuración total de dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y de dicho segundo cerco de retención (316,
316a) cuando están alojados en dicha cavidad para unir firmemente
dicho primer cerco de retención (314, 314a) a dicho segundo cerco
de retención (316, 316a), presentando conjuntamente dicho primer
cerco de retención (314, 314a) y dicho segundo cerco de retención
(316, 316a) una cámara (318) que tiene un eje central (320) para
alojar uno o más componentes ópticos (348, 348a, 354, 354a), cuyo
primer cerco de retención (314, 314a) y cuyo segundo cerco de
retención (316, 316a) presentan un primer conjunto de uno o más
nervios (330, 330a) y un segundo conjunto de uno o más nervios
(334, 334a) teniendo cada nervio de dicho primer conjunto de uno o
más nervios (330, 330a) una parte de punta deformable exterior (332)
situada para dirigir una fuerza sobre al menos un componente óptico
(348, 348a, 354, 354a) en direcciones al menos en parte hacia dicho
eje central (320), cada uno de cuyos nervios de dicho segundo
conjunto de uno o más nervios (334, 334a) tiene una parte de punta
deformable exterior (336) situada para dirigir una fuerza sobre al
menos un componente óptico (348, 348a, 354, 354a) en direcciones al
menos en parte paralelas a dicho eje central (320).
2. El conjunto (300) de la reivindicación 1, en
donde dicho primer conjunto (330, 330a) y dicho segundo conjunto
(334, 334a) comprenden un material de plástico.
3. El conjunto (300) de las reivindicaciones 1
ó 2, en donde dicha cavidad tiene una configuración cilíndrica, y
en donde dicho primer cerco de retención (314, 314a) y dicho segundo
cerco de retención (316, 316a) cuando se conectan juntos presentan
una configuración exterior cilíndrica que es complementaria a dicha
configuración cilíndrica de dicha cavidad.
4. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en donde cada uno de dicho primer
cerco de retención (314, 314a) y de dicho segundo cerco de retención
(316, 316a) tienen al menos un agujero (344) y al menos una espiga
(342), y en donde dicha al menos una espiga (342) de dicho primer
cerco de retención (314, 314a) se aloja en dicho al menos un
agujero (344) de dicho segundo cerco de retención (316, 316a) y
dicha al menos una espiga (342) de dicho segundo cerco de retención
(316, 316a) se aloja en dicho al menos un agujero (344) de dicho
primer cerco de retención (314, 314a) cuando dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y dicho segundo cerco de retención (316,
316a) están conectados juntos.
5. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en donde dicho bloque (302) tiene
unas secciones de pared interiores que definen dicha cavidad, y en
donde dicho primer cerco de retención (314, 314a) y dicho segundo
cerco de retención (316, 316a) tienen unas secciones de pared
exteriores que se acoplan de modo complementario a dichas secciones
de pared interiores.
6. Un conjunto (300) para retener uno o más
componentes ópticos (348,348a,354,354a) que comprende:
un bloque (302) que tiene una cavidad
cilíndrica;
un primer cerco de retención (314, 314a) alojado
en dicha cavidad; y
un segundo cerco de retención (316, 316a)
alojado en dicha cavidad, cada uno de dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y de dicho segundo cerco de retención (316,
316a) tiene una configuración generalmente semicilíndrica y que
juntos presentan una superficie exterior cilíndrica lisa con un
diámetro aproximadamente igual al diámetro de dicha cavidad
cilíndrica para establecer un contacto conjugado con dicha cavidad,
cuyo dicho primer cerco de retención (314, 314a) y cuyo dicho
segundo cerco de retención (316, 316a) presentan juntos una cámara
(318) que tiene un eje central (320) para alojar uno o más
componentes ópticos (348, 348a, 354, 354a), presentando cada uno de
dicho primer cerco de retención (314, 314a) y de dicho segundo cerco
de retención (316, 316a) al menos un nervio (330, 330a, 334, 334a,
338, 338a) para situar al menos un componente óptico dentro de dicha
cámara.
7. El conjunto (300) de la reivindicación 6,
en donde dicho primer cerco de retención (314, 314a) y dicho
segundo cerco de retención (316, 316a) presentan un primer conjunto
de uno o más nervios (330, 330a) y un segundo conjunto de uno o más
nervios (334, 334a), teniendo cada uno de dicho primer conjunto de
uno o más nervios (330, 330a) una parte de punta deformable
exterior (332) situada para dirigir una fuerza sobre el al menos un
componente óptico (348, 348a, 354, 354a) en direcciones al menos
parcialmente hacia dicho eje central (320), cuyo citado segundo
conjunto de uno o más nervios (334, 334a) tiene una parte de punta
deformable exterior (336) situada de manera que dirija una fuerza
sobre el al menos un componente óptico (348, 348a, 354, 354a) en
direcciones al menos parcialmente paralelas a dicho eje central
(320).
8. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en donde dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y dicho segundo cerco de retención (316,
316a) son sustancialmente idénticos.
9. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8, en donde cada uno de dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y de dicho segundo cerco de retención (316,
316a) tienen al menos un agujero (344) y al menos una espiga (342),
y en donde dicha al menos una espiga (342) de dicho primer cerco de
retención (314, 314a) se aloja en dicho al menos un agujero (344)
de dicho segundo cerco de retención (316, 316a), y dicha al menos
una espiga (342) de dicho segundo cerco de retención (316, 316a) se
aloja en dicho al menos un agujero (344) de dicho primer cerco de
retención (314, 314a).
10. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en donde dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y dicho segundo cerco de retención (316, 316a)
presentan un ajuste con apriete con respecto a dicha cavidad.
11. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho bloque (302) está
hecho de un material que tiene una conductividad térmica
determinada, y en donde dicho primer cerco de retención (314, 314a)
y dicho segundo cerco de retención (316, 316a) están hechos cada uno
de un material que tiene una conductividad térmica menor que dicha
conductividad térmica determinada.
12. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en donde dicho bloque (302) está
constituido por un material metálico y en donde dicho primer cerco
de retención (314, 314a) y dicho segundo cerco de retención (316,
316a) están constituidos cada uno por un material de plástico.
13. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye una placa (406) acoplada
a dicho bloque (302) y al menos una fuente luminosa (412) conectada
a dicha placa (406), cuya al menos una fuente luminosa (412) está
situada de manera que dirija luz sobre el al menos un componente
óptico (348, 348a, 354, 354a).
14. El conjunto (300) de la reivindicación 13,
que incluye medios para cargar elásticamente dicha al menos una
fuente luminosa (412) en direcciones hacia dicho bloque (302).
15. El conjunto (300) de la reivindicación 14,
en donde dichos medios para cargar elásticamente dicha al menos una
fuente luminosa (412) en direcciones hacia dicho bloque (302)
comprenden un estrato de material de plástico adyacente a dicha al
menos una fuente luminosa (412).
16. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes. que incluye una placa (406) acoplada
a dicho bloque (302) y al menos un detector (414) de luz conectado a
dicha placa (406), cuyo al menos un detector (414) de luz está
situado de manera que detecte la luz recibida por el al menos un
componente óptico (348, 348a, 354, 354a).
17. El conjunto (300) de la reivindicación 16,
que incluye medios para cargar elásticamente dicho al menos un
detector (414) de luz en direcciones hacia dicho bloque (302).
18. El conjunto (300) de la reivindicación 17,
en donde dichos medios para cargar elásticamente dicho al menos un
detector (414) de luz en direcciones hacia dicho bloque (302)
comprenden un estrato de material de plástico adyacente a dicho al
menos un detector (414) de luz.
19. El conjunto (300) de la reivindicación 18,
en donde dicho estrato de material de plástico rodea sustancialmente
a dicha placa (406).
20. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en donde dicho primer cerco de
retención (314, 314a) y dicho segundo cerco de retención (316, 316a)
se han moldeado integralmente de un material de plástico.
21. El conjunto (300) de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye un dispositivo de medida
(14) para medir parámetros de un fluido, en donde dicho dispositivo
de medida incluye dicho conjunto (300).
22. El conjunto (300) de la reivindicación 21,
y que incluye un casete (12) conectado de forma separable a dicho
dispositivo de medida (14), cuyo casete (12) incluye una cámara (18)
para recibir una cantidad de sangre.
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