ES2342002T3 - Aparato para determinar la presencia de un contaminante en una muestra de agua u otro fluido. - Google Patents

Abstract

Aparato para analizar la calidad de una muestra de fluido, comprendiendo el aparato: un cuerpo principal que incluye una pluralidad de compartimentos de muestra, medios de retención de un reactivo contaminante dispuesto para retener una pluralidad de dosis de reactivo contaminante dentro del aparato y dispuesto para permitir añadir una dosis de reactivo contaminante a una muestra de fluido en un compartimento de muestra respectivo, y una primera tapa para cerrar el fluido bajo análisis dentro de uno o más de dichos compartimentos, caracterizado por el hecho de que dichos medios de retención se encuentran situados en la citada primera tapa.

Description

Aparato para determinar la presencia de un contaminante en una muestra de agua u otro fluido.

Tal como reconocen los Objetivos De Desarrollo Del Milenio para el agua, la contaminación microbiana del agua potable es la principal causa de la diarrea, responsable de la muerte de 1,8 millones de personas cada año (OMS, 2004) la mayoría de las cuales son niños en países en vías de desarrollo. En cambio, el desarrollo de nuevas tecnologías de análisis de agua viene dado por la necesidad de las compañías de agua en Norteamérica y Europa de adherirse a las estrictas normas establecidas por las autoridades reguladoras y, más recientemente, la preocupación por el bioterrorismo. Incluso en países en vías de desarrollo, raramente hay disponible un equipo básico de análisis de agua, técnicos expertos y laboratorio apropiado. Consecuentemente, existe un desequilibrio entre los objetivos para el desarrollo tecnológico y la carga de la enfermedad. Este fallo en el desarrollo de diagnósticos apropiados es análogo a la falta de inversión de las compañías farmacéuticas para desarrollar fármacos para tratar enfermedades comunes solamente en países en vías de desarrollo.

Cuando se producen desastres naturales, tal como un tsunami y terremotos, las agencias informan que muchas de las muertes atribuibles no se producen como resultado directo del propio desastre, sino que pueden deberse a brotes posteriores de enfermedades, en particular de agua potable contaminada. El análisis de fuentes de agua potable tras un desastre presenta problemas particulares debidos a una crítica falta de personal, recursos, e infraestructura de comunicaciones y transporte.

La Organización Mundial de la Salud publica unas guías para calidad del agua potable. Para la calidad bacteriológica del agua potable, la página web de la OMS indica que "(En) todo el agua destinada para beber, no debe haber E. coli o bacterias coliformes termo-tolerantes detectables en ninguna muestra de 100 ml". Aunque en los países más desarrollados del norte se requiere y se consigue la adhesión a esta estricta norma, es probable que se trate de un objetivo no alcanzable para muchos países en vías de desarrollo en un futuro no muy lejano. Esto es particularmente cierto si el agua se extrae de fuentes comunitarias en zonas rurales tales como ríos o manantiales naturales.

Actualmente, muchas de las otras tecnologías de análisis de agua disponibles están diseñadas para utilizarse en países desarrollados. Esto es porque el tamaño de los mercados para los productos de ensayo del agua es mucho mayor en los países desarrollados que en los países en vías de desarrollo, en los cuales los gobiernos solamente tienen unos fondos limitados disponibles para análisis del agua. Muchas de las tecnologías de análisis del agua, tales como el método de filtrado por membrana estándar, requieren recoger las muestras de agua en el campo, almacenarlas bajo hielo en depósitos de transporte, y transportarlas después de nuevo a un laboratorio microbiológico. Este laboratorio microbiológico requiere que se disponga de unas instalaciones apropiadas para las muestras del análisis, tales como incubadoras de cristal, mesas de laboratorio, instalaciones para la eliminación de residuos potencialmente peligrosos, neveras, y técnicos cualificados que puedan llevar a cabo análisis de agua.

En lugares remotos de países en vías de desarrollo, muchas de estas instalaciones son simplemente inasequibles. El hielo para transportar las muestras de agua de nuevo al laboratorio puede ser imposible de obtener. El laboratorio microbiológico más cercano puede encontrarse a una distancia considerable y puede haber solamente disponible un transporte muy limitado para los técnicos de salud ambiental del apremiado gobierno. Disponer un laboratorio localmente puede resultar también difícil. El suministro de corriente puede ser inasequible o bien disponerse sólo de manera esporádica e incluso puede ser difícil encontrar edificios con mesas de trabajo y agua corriente. Muchas de las organizaciones de países en vías de desarrollo pueden ser incapaces de permitirse los elevados costes de los consumibles asociados a algunos análisis de agua. En muchos distritos rurales de países en vías de desarrollo hay una falta de personal cualificado que pueda realizar algunos de los procedimientos más complejos de análisis del agua, tales como calcular los números más probables de bacteria indicadora o realizar diluciones de muestra apropiadas.

En los últimos años ha habido un cierto progreso en el desarrollo de equipos de campo para ensayo de agua. La universidad de Surrey desarrolló el equipo "DelAgua" y se sigue vendiendo y utilizando en el campo, tanto en países en vías de desarrollo como por agencias de ayuda humanitaria. Se basa en la técnica de filtrado por membrana, requiere un técnico experto y lleva mucho tiempo. Más recientemente, se han desarrollado ensayos utilizando sulfuro de hidrógeno (H2S) para proporcionar un simple resultado de "presencia/ausencia". Una evaluación de estos ensayos (Sobsey y Pfaender, 2002) concluía (p37) que "Se ha analizado el procedimiento H2S en diferentes modificaciones en muchos lugares en diferentes aguas y se produjeron resultados reportados que indican que se trata de una aproximación razonable para ensayar la contaminación fecal de aguas tratadas y no tratadas. Ofrece ventajas que incluyen un bajo coste (estimado a un 20% del coste de ensayos coliformes), simplicidad y facilidad de aplicación a muestras ambientales". Sin embargo, el informe indicó varias deficiencias en las evaluaciones reportadas de la prueba de H2S y comentó que "debido a estas deficiencias, no es posible recomendar las pruebas de H2S extensivamente e inequívocamente para la determinación de la contaminación fecal en agua potable. Sigue habiendo demasiadas incertidumbres sobre la fiabilidad, especificidad y sensibilidad del análisis para detectar la contaminación fecal del agua potable y sus fuentes".

Los ensayos de laboratorio tradicionales incluyen tomar una muestra de 100 ml de agua y pasarla a través de una membrana de filtrado. Los residuos que quedan en la membrana de filtrado se cultivan después con reactivos de coloración. Tras un período de incubación, las colonias marcadas se cuentan manualmente. En los últimos años, varios fabricantes han producido reactivos que utilizan indicadores de nutrientes para detectar coliformes totales y E. coli. Los coliformes producen una enzima que metaboliza los indicadores de nutrientes y producen un cambio de color o bien crean fluorescencia. Estos reactivos son por lo tanto capaces de identificar E. coli por inspección visual o por láser. Un equipo de ensayo de muestras conocido utiliza uno de dichos indicadores de nutrientes en combinación con grandes envases de burbujas de cierre hermético que presentan grandes cantidades (50 - 97) de cavidades para alojar muestras individuales. El indicador de nutrientes se mezcla con una muestra de agua que después se vierte en el envase de burbujas y posteriormente el envase de burbujas se cierra herméticamente de manera que las cavidades individuales se llenan con la muestra y el indicador de nutrientes se mezcla. Tras un período de incubación apropiado se cuenta el número de cavidades de muestras que muestra un resultado positivo (indicativo de contaminación) y se aplica un análisis estadístico para estimar el nivel de contaminación en cfu/l00 ml. Sin embargo, la mezcla de la muestra y el nutriente, el llenado del envase de burbujas, el recuento de los resultados positivos y el análisis estadístico requieren todos de un personal experto o cualificado y como tal no resulta adecuado para su uso por personas no experimentadas o no cualificadas tal como sucede generalmente, por ejemplo, en países en vías de desarrollo.

US2004/0 209 349 describe un aparato y un procedimiento para analizar muestras de líquido.

Existe por lo tanto la necesidad de un procedimiento y un aparato para analizar la calidad de una muestra de fluido que substancialmente solucione los inconvenientes citados.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se dispone un aparato para analizar la calidad de la muestra de fluido según la reivindicación 1.

Preferiblemente, el volumen de por lo menos uno de los compartimentos de la muestra es diferente del volumen de los otros compartimentos de la muestra. Esto permite deducir de manera simple una indicación de la calidad de la muestra a partir del número de compartimentos de la muestra en los cuales se detecte contaminación, ya que a bajos niveles de contaminación solamente los compartimentos de muestra que presenten los mayores volúmenes mostrarán contaminación, mientras que a mayores niveles de contaminación los compartimentos menores también mostrarán contaminación.

Adicionalmente o alternativamente, los medios de retención del reactivo contaminante pueden comprender una membrana rompible que separe la pluralidad de dosis de reactivo contaminante de los respectivos compartimentos de la muestra. Alternativamente, los medios de retención de reactivo contaminante pueden comprender una membrana permeable situada en cada compartimento de la muestra, de manera que el reactivo contaminante quede situado permanentemente dentro del compartimento de muestra pero pueda mezclarse con la muestra de agua. En otra realización, el reactivo contaminante puede quedar retenido dentro de un mecanismo de cartucho dispuesto de manera que las dosis individuales puedan dispensarse mecánicamente del cartucho a los compartimentos de muestra, por ejemplo a través de un movimiento lineal o de giro de un elemento de distribución respecto al cartucho.

Adicionalmente o alternativamente, por lo menos parte de los compartimentos de muestra son transparentes, o por lo menos no opacos, de manera que cualquier indicación visual que proporcione el reactivo contaminante pueda verse fácilmente a simple vista.

En realizaciones preferidas, el aparato puede comprender además un primer indicador visual dispuesto para indicar si la temperatura del aparato ha caído en cualquier punto por debajo de un primer valor límite de temperatura. Además, el aparato puede comprender además un segundo indicador visual dispuesto para indicar si se ha elevado la temperatura del aparato en cualquier punto por encima de un segundo valor límite de temperatura. Los valores límite inferior y superior representan los extremos de temperatura dentro de los cuales los organismos contaminantes presentan una velocidad de crecimiento significativa (por encima del límite superior los organismos mueren, mientras que por debajo del límite inferior su velocidad de crecimiento se detiene con eficacia). En realizaciones preferidas los indicadores visuales comprenden una sustancia química termosensible que experimenta un cambio de aspecto no reversible, tal como el color, cuando se sobrepasa un límite de temperatura particular, ya sea ese superior o inferior. Las sustancias químicas pueden comprender cristales líquidos o leuco colorantes termosensibles.

En otras realizaciones preferidas, el aparato puede incluir además un tercer indicador visual dispuesto para indicar cuándo ha finalizado el período de incubación del organismo contaminante. El tercer indicador visual puede ser preferiblemente sensible a la temperatura del aparato, y de este modo a la temperatura de las muestras que se están incubando. Además, el tercer indicador visual puede incluir preferiblemente una sustancia química que cambie de aspecto visual, tal como el color, a una velocidad igual a la velocidad de crecimiento del contaminante. Es decir el tercer indicador visual imita el comportamiento del contaminante en base a la temperatura. Substancias químicas adecuadas incluyen indicadores de tiempo-temperatura (TTIs) tales como indicadores a base de difusión, indicadores enzimáticos o indicadores de reacción de polimerización.

El aparato puede comprender adicionalmente o alternativamente además un compartimento de fuente de calor dispuesto para recibir una fuente de calor, disponiéndose la fuente de calor para facilitar el procedimiento de incubación. El propio aparato puede comprender, además, una fuente de calor, tal como una almohadilla calefactora, una o más partes de productos químicos exotérmicos, una o más partes de materiales de cambio de fase, o cualquier combinación de los mismos. En el caso de los productos químicos exotérmicos éstos pueden ir encapsulados en un material soluble, preferiblemente de espesor variable, de manera que los productos químicos exotérmicos se activan durante un período de tiempo determinado a medida que se disuelve el material de encapsulación. Resulta ventajoso disponer uno o más medios para mantener la temperatura del aparato a un nivel adecuado para una buena incubación de los organismos contaminantes que no se base en la disponibilidad de una fuente de alimentación externa o de terceros, tal como una alimentación eléctrica, ya que el aparato puede utilizarse donde no haya tal fuente de alimentación.

Adicionalmente o alternativamente, el aparato puede comprender, además, medios de retención de un agente de neutralización dispuestos para retener un agente de neutralización dentro del aparato y dispuesto para administrar el agente de neutralización en los compartimentos de la muestra cuando se accionen. Los medios de retención de neutralización pueden comprender una membrana rompible que separe el agente de neutralización de los compartimentos de la muestra. El objetivo del agente de neutralización es descontaminar la muestra de fluido después de la incubación, eliminando cualquier organismo contaminante, y hacer que el propio reactivo contaminante sea inocuo.

En una realización preferida, el cuerpo principal del aparato puede ser alargado y presentar una primera y una segunda cara frontal, comprendiendo los compartimentos de la muestra una pluralidad de cámaras alargadas que se extienden entre las caras frontales en el cuerpo alargado. Este aparato puede comprender, además, por lo menos una tapa extrema dispuesta para quedar sujeta sobre una cara frontal y cerrar herméticamente los compartimentos de la muestra de manera estanca al fluido. Los medios de retención del reactivo contaminante pueden disponerse preferiblemente dentro de la tapa extrema.

En una realización alternativa, el cuerpo principal del aparato puede comprender un elemento plano que presente una pluralidad de depresiones o cavidades, formadas en el mismo, formando las depresiones los compartimentos de la muestra. Dentro de cada depresión puede quedar retenida la dosis de reactivo contaminante.

A continuación se describirán unas realizaciones de la presente invención sólo mediante ejemplos no limitativos, con referencia a las figuras que se acompañan, en las cuales:

La figura 1 muestra una vista en despiece de una primera realización de la presente invención;

La figura 2 muestra una vista en detalle de una tapa extrema del aparato de la figura 1;

La figura 3 muestra una vista en planta de una segunda realización de la presente invención;

La figura 4 muestra una vista lateral en la sección transversal de la realización de la figura 3; y

La figura 5 muestra una vista lateral de otra variante de la realización mostrada en las figuras 3 y 4.

La figura 1 ilustra una vista en despiece de una primera realización de la presente invención. El dispositivo de análisis de agua comprende un cuerpo principal 1 que presenta una forma substancialmente alargada y tiene una pluralidad de compartimentos de muestra individuales 3 formados en el mismo. En la realización ilustrada, los compartimentos de muestra comprenden unos conductos alargados que se extienden a través de toda la longitud del cuerpo principal 1 del aparato. En realizaciones preferidas se disponen diez compartimentos de muestra separados (por motivos de claridad, en la figura 1 solamente se muestra un número reducido). El cuerpo principal 1 del aparato presenta una primera y una segunda cara frontal. Se dispone una primera tapa extrema 5 que está dispuesta para encajar sobre una cara frontal del cuerpo principal 1 de manera estanca al fluido, cerrando herméticamente de este modo uno de los compartimentos de la muestra. Se dispone también una segunda tapa extrema 7 que queda dispuesta de manera similar para encajar sobre la cara frontal opuesta del cuerpo principal 1 de manera estanca al fluido, cerrando herméticamente de este modo el extremo opuesto de los compartimentos de muestra. La primera tapa extrema 5 presenta una pluralidad de dosis de reactivo contaminante 9 que se aloja dentro de la tapa extrema 5 por un mecanismo de retención de reactivo contaminante. Las dosis de reactivo contaminante se disponen dentro de la tapa extrema 5 de manera que cada dosis queda situada físicamente adyacente a un extremo de un compartimento de muestra respectivo al fijar la tapa extrema 5 de manera estanca sobre un extremo del cuerpo principal 1 del aparato. Para asegurar esta correcta colocación espacial en la tapa extrema 5 y el cuerpo principal 1 del aparato puede disponerse una o más lengüetas cooperantes de acoplamiento (no ilustradas en la figura 1). El mecanismo de retención de reactivo contaminante queda dispuesto de manera que las dosis individuales de reactivo contaminante se introducen en los compartimentos de muestra correspondientes cuando se desee.

En la figura 2 se ilustra esquemáticamente una primera disposición del mecanismo de reactivo contaminante. La figura 2 ilustra esquemáticamente una vista en sección transversal de la primera tapa extrema 5 en la cual se dispone el mecanismo de retención de reactivo contaminante. El mecanismo de retención de reactivo contaminante comprende una membrana rompible 11, tal como una lámina metálica delgada, que se encuentra unida a la superficie inferior de un envase de burbujas 13 que se une a la cara frontal exterior de la tapa extrema 5. En el envase de burbujas se forma una serie de burbujas, conteniendo cada burbuja una dosis de reactivo contaminante. El envase de burbujas está fabricado preferiblemente en un material deformable, tal como un plástico deformable, de manera que al aplicar sobre el envase de burbujas una fuerza de compresión por encima de un límite determinado el reactivo contaminante rompe la membrana rompible 11 y de este modo puede caer hacia el compartimento de muestra correspondiente. En una realización que no forma parte de la invención, el mecanismo de retención de reactivo contaminante comprende unos receptáculos de malla separados situados dentro de cada compartimento de muestra, conteniendo cada receptáculo de malla una dosis de reactivo contaminante, de manera que una muestra de fluido introducida en el compartimento de muestra puede mezclarse con el reactivo contaminante a través de los poros abiertos del receptáculo de malla. En otra realización de la invención, las dosis de reactivo contaminante pueden quedar alojadas dentro de un "cartucho" de compartimentos múltiples que se disponga para quedar situado dentro de una cavidad apropiada dentro de la tapa extrema y un dispositivo de "émbolo" apropiado dispuesto en la tapa extrema que empuje las dosis individuales desde el cartucho, quedando el émbolo mecánicamente unido a la tapa de manera que el movimiento lineal o de giro de la tapa provoque que el émbolo sea empujado hacia el cartucho. Los expertos en la materia podrán prever otros mecanismos de retención y liberación mecánica.

La tapa extrema opuesta 7 puede incluir un mecanismo de retención de agente de neutralización que puede presentar una forma similar a la del mecanismo de retención de reactivo contaminante descrito anteriormente y el cual retiene una o más dosis de agente de neutralización que puede mezclarse con el contenido de los compartimentos de muestra cuando sea necesario para hacer que el contenido del compartimento de muestra sea química y biológicamente inerte. Esto es preferible ya que permite desechar de manera segura el contenido del aparato tras su uso sin contaminar química o biológicamente la zona donde se produce el desecho.

En realizaciones alternativas puede disponerse solamente una única tapa extrema, en cuyo caso un extremo del cuerpo principal 1 está formado sin aberturas. En este caso, tanto el mecanismo de retención de reactivo contaminante como de agente de neutralización puede disponerse en el interior de la única tapa extrema.

Para analizar una muestra de fluido, por ejemplo agua, los compartimentos de muestra individuales se llenan con la muestra de agua. Esto puede realizarse más fácilmente uniendo una u otra tapa extrema al cuerpo principal del aparato y sumergir el aparato en la fuente de agua, si es posible. Al llenar los compartimentos de la muestra, ambas tapas extremas quedan sujetas sobre las respectivas caras extremas del cuerpo principal del aparato para así cerrar herméticamente los compartimentos de muestra individuales. Entonces, el mecanismo de retención de reactivo contaminante se acciona para introducir una dosis individual de reactivo contaminante en cada uno de los compartimentos de muestra. Es necesario entonces incubar el aparato durante un periodo de tiempo para permitir que cualquier organismo contaminante presente en la muestra se multiplique hasta un nivel detectable. El rango de temperaturas en el que cualquier coliforme, por ejemplo, dentro de la muestra de agua establecerá una colonia es de entre 7ºC y 44ºC. Si no puede mantenerse esta temperatura simplemente en virtud de la temperatura ambiente es necesario disponer una fuente de calor de incubación, medios aislamiento o de refrigeración. Es más probable que se requiera alguna forma de fuente de calor que de enfriamiento. Debido al pequeño tamaño del aparato, el calentamiento necesario puede conseguirse sujetándolo contra el cuerpo humano (ideal para un único análisis en uso doméstico) o contra la piel de un animal doméstico. En la realización ilustrada en la figura 1, el cuerpo principal del aparato es substancialmente cilíndrico con un conducto central formado a lo largo del eje longitudinal del cuerpo principal y con los compartimentos de muestra situados rodeando este compartimento central. De este modo, el compartimento central puede utilizarse para recibir una fuente de calor apropiada, por ejemplo un paquete incorporado de productos químicos exotérmicos que se activen cuando el dispositivo se sumerja primero en la fuente de agua de la muestra. Sin embargo, se apreciará que pueden disponerse otras fuentes de calor dentro del compartimento, tales como elementos que se calienten químicamente al activarse por la mezcla de dos o más productos químicos exotérmicos, almohadillas térmicas precalentadas (precalentadas por inmersión en agua caliente, por ejemplo) o elementos térmicos solares o alimentados por batería.

En algunas realizaciones, una parte de los productos químicos exotérmicos encapsulados se introduce en la cavidad central, siendo el material de encapsulación soluble de manera que al mezclarse con fluido (tomado del fluido de muestra) los productos químicos exotérmicos se activen solamente después de que la encapsulación se haya disuelto, proporcionando de este modo un retardo de tiempo en la activación de la acción de calentamiento. Variando el grosor de la encapsulación puede controlarse la velocidad a la que los productos químicos exotérmicos se activan para prolongar el efecto de calentamiento global. En algunas realizaciones, una o más de las tapas extremas provistas puede contener los productos químicos exotérmicos encapsulados de manera que puedan liberarse hacia la cavidad central del aparato cuando se requiera.

En otras realizaciones, la fuente de calor puede proporcionarse incluyendo materiales de cambio de fase dentro del aparato, los cuales se caracterizan por la propiedad de extraer calor o bien aplicar calor a cualquier material de alrededor cuando cambian de fase, por ejemplo de fase sólido a líquido. De este modo, la cavidad puede llenarse con un material de cambio de fase que aplique calor a su entorno al cambiar de fase líquido a sólido y puede activarse simplemente disponiendo el aparato lleno en una fuente de calor directa, por ejemplo en luz solar directa. Igualmente, las paredes del aparato pueden estar formadas para encerrar uno o más receptáculos de dicho material de cambio de fase para sustituir o aumentar el uso de la cavidad central.

La capacidad para calentar o enfriar el aparato sin una fuente de alimentación externa (o solamente con una fuente de alimentación limitada) resulta particularmente ventajosa en circunstancias en las que el aparato se utiliza en zonas muy rurales o remotas en las que puede no haber disponible una fuente de alimentación permanente o fiable.

En condiciones ideales de laboratorio, las muestras de fluido pueden incubarse a 35ºC durante un período de aproximadamente 18 horas, por ejemplo. Sin embargo, debido al uso previsto en condiciones no de laboratorio no puede garantizarse que la temperatura se mantenga constante y por lo tanto el período de incubación variará en función del perfil de temperaturas al cual se exponga el dispositivo durante la incubación. Por lo tanto, en realizaciones preferidas de la presente invención, se dispone uno o más indicadores visuales para indicar de manera inequívoca si la incubación ha sido o no completada y si ha sido satisfactoria o no. En términos del éxito de la incubación cuando el contaminante de interés es E. coli u otros coliformes, la incubación no será satisfactoria si se permite que la temperatura del dispositivo descienda por debajo de la temperatura mínima mencionada anteriormente de aproximadamente 7ºC o por encima del valor de temperatura límite superior de aproximadamente 44ºC. Por lo tanto, puede disponerse un primer indicador visual 17 que preferiblemente comprenda una sustancia química termosensible apropiada que si se expone a una temperatura por encima de aproximadamente 44ºC experimente un cambio de aspecto irreversible. Más preferiblemente, la sustancia química se selecciona de manera que al exponerse a una temperatura por encima del valor límite cambie de color a un color rojo, indicando de este modo visualmente que el dispositivo ha sido expuesto a una temperatura excesiva y que la incubación no será válida. Puede disponerse también un segundo indicador visual 19, de nuevo comprendiendo preferiblemente una sustancia química apropiada, que cuando se exponga a una temperatura por debajo del valor límite inferior de aproximadamente 7ºC experimente un cambio de aspecto irreversible, preferiblemente un cambio de aspecto a un color azul e indicar así que el dispositivo ha sido expuesto a una temperatura por debajo del mínimo aceptado y de este modo que la incubación habrá cesado prematuramente. Ejemplos de productos químicos adecuados incluyen cristales líquidos o leuco colorantes. Los cristales líquidos utilizan polímeros orgánicos como nonanoato de colesterilo o cianobifenilos que cambian su orientación con la temperatura de manera que el cambio relativo de las formas del cristal se encuentra en el espectro de luz visible, produciendo así un cambio de color al verse con el ojo humano. Alternativamente, éstos eliminan totalmente la luz visible y se van coloreado de negro. Estos cristales líquidos van encapsulados y quedan suspendidos en un medio de pintura. Otros polímeros orgánicos que pasan de transparentes a color (es decir, leuco colorantes) son los espirolactanos, fluoranos, espiropiranos y fúlgidos. En la realización ilustrada en la figura 1, el primer y el segundo indicador visual presentan forma de pequeños discos o círculos situados en la superficie exterior del cuerpo principal 1 del dispositivo, aunque pueden estar situados en otra parte del aparato.

Un tercer indicador visual queda también situado en la superficie exterior del cuerpo principal el cual se dispone para indicar cuándo ha finalizado con éxito el procedimiento de incubación. Tal como se ha indicado anteriormente, el período de tiempo requerido para una incubación satisfactoria, suponiendo unas condiciones de temperatura apropiadas, no obstante variará en función del intervalo de temperaturas al cual se haya expuesto el dispositivo. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, el tercer indicador visual 21 comprende una sustancia química que se dispone para variar el aspecto visual durante un período de tiempo y de manera que la velocidad a la que la sustancia cambia de aspecto coincida más con la velocidad de incubación de los coliformes en función de la curva de temperatura expuesta. Es decir, la velocidad a la que varía el aspecto visual de la sustancia química depende de la temperatura a la cual se expone. Sustancias químicas apropiadas son los indicadores/integradores de tiempo-temperatura (TTIs). Éstos consisten en 3 tipos principales: indicadores basados en la difusión, indicadores enzimáticos, e indicadores de reacción de polimerización de estado sólido. El último grupo son compuestos que experimentan una polimerización de adición para dar un cambio de color irreversible progresivo que es indicativo de las condiciones de tiempo - temperatura integrado. En realizaciones preferidas, y tal como se ilustra en la figura 1, el tercer indicador visual comprende una banda rectangular cuyo aspecto visual varía de manera progresiva durante el período de incubación de modo que cuando toda la banda presenta un aspecto visual cambiado entonces se estima que la incubación ha finalizado.

Es evidente que los expertos en la materia apreciarán que pueden disponerse otros indicadores visuales no químicos que tengan la misma funcionalidad que las substancias químicas descritas anteriormente con referencia al primer, el segundo y el tercer indicador visual. Por ejemplo, puede concebirse fácilmente un mecanismo de indicación electrónico utilizando uno o más sensores de temperatura, un circuito limitador apropiado y unas pantallas visuales. Sin embargo, aunque es posible y se encuentra dentro del alcance de la presente invención, estas soluciones no químicas no se prefieren debido a su mayor complejidad y coste.

En otras realizaciones, en lugar de disponer una fuente de calor, o una fuente de frío, dentro de la cavidad central 15 del dispositivo, puede disponerse un manguito de plástico que quede dispuesto para encajar sobre el exterior del aparato tal como se ilustra en la figura 1, incluyendo opcionalmente el manguito de plástico unos receptáculos para fuentes de calor o medios de refrigeración separados o incluyendo el mismo una fuente de calor exotérmica. En otras realizaciones, puede disponerse un mecanismo calefactor o refrigerador activado eléctricamente que vaya alimentado por batería o bien por energía solar, en combinación con un panel solar provisto.

Tal como se ha descrito anteriormente, las autoridades reguladoras han aceptado el filtrado por membrana y los procedimientos de números más probables para establecer una estimación cuantificada del nivel de contaminación en términos de cfu/l00 ml. Aparte de ser demasiado complicado determinar en el contexto de condiciones no de laboratorio y usuarios no expertos, estas metodologías proporcionan un nivel de cuantificación que es más del requerido en el contexto de simplemente proporcionar una indicación del nivel de calidad general de la fuente de agua muestreada. Sin embargo, sigue siendo deseable proporcionar alguna indicación de la diferencia de los niveles de calidad más allá simplemente de una indicación de la presencia o ausencia de contaminación fecal. Esto es deseable si es probable que los niños o personas inmunocomprometidas sean los destinatarios del agua, en cuyo caso es preferible que el agua proporcionada a estas personas sea de mayor calidad que la que de otra manera podría ser aceptable.

Con realizaciones de la presente invención, la calidad de la muestra de agua puede diferenciarse entre tres niveles de contaminación diferentes, por ejemplo de 0 a 10 cfu/100 ml, de 10 a 100 cfu/100 ml y 100 + cfu/100 ml. El solicitante ha determinado que la muestra mínima requerida para distinguir, con un nivel de confianza de un 95%, entre una contaminación de menos de 10 cfu/100 ml o más de 10 cfu/100 ml es de 37,5 ml. El solicitante ha encontrado también que a niveles de contaminación más elevados solamente se requiere un menor tamaño de muestra para que el reactivo de contaminación proporcione una indicación visual de la contaminación. En consecuencia, en realizaciones preferidas de la presente invención, se disponen diez compartimentos de muestra de diferentes volúmenes, por ejemplo 2x10 ml, 2x5 ml, 2x2,5 ml, 2x1 y 2x0,5 ml, un volumen total de 38 ml, es decir, por encima del mínimo requerido para distinguir el nivel de contaminación más inferior al nivel de confianza del 95%. En virtud de los diferentes volúmenes de compartimentos de muestra es posible, simplemente contando el número de compartimentos que muestran una indicación visual de contaminación, determinar el nivel de contaminación global probable. Además, no es necesario distinguir entre los distintos tamaños de los compartimentos que muestran la indicación visual, simplemente el número global de compartimentos. En consecuencia, con el aparato puede proporcionarse un simple diagrama que relacione el número de compartimentos que muestren una indicación visual de contaminación con el nivel de contaminación aproximado. En las realizaciones preferidas del aparato se disponen diez compartimentos dado que es probable que personas no expertas en cálculos aritméticos sean capaces de contar hasta 10. Igualmente, teniendo en cuenta cuál de los compartimentos de muestra muestran contaminación los usuarios más expertos puede deducir una indicación más precisa del nivel de contaminación. Se apreciará también que el número y el volumen global de los compartimentos de muestra puede variar si se requieren o bien son aceptables niveles de confianza aparte del 95%. Por ejemplo, para un nivel de confianza mayor debe aumentarse el volumen global de compartimentos de muestra.

En las figuras 3 a 5 se ilustra esquemáticamente una realización alternativa del aparato de la presente invención. En la figura 3 se muestra una vista en planta en la cual se dispone un elemento plano principal 31 que presenta una pluralidad de compartimentos de muestra 33 formados en el mismo. Se dispone una junta 35 para cerrar el aparato después de introducir la muestra de agua en el mismo. El primer, el segundo y el tercer indicador visual 37, 39 y 41 se disponen en el elemento principal y pueden implementarse tal como se ha descrito anteriormente respecto a la realización ilustrada en la figura 1. La figura 4 muestra una vista lateral del aparato de la figura 3 tomada a través de una sección transversal a través de un conjunto de compartimentos de muestra 33. Los compartimentos de muestra están formados como depresiones o cavidades dentro del elemento principal 31. Se dispone una tapa hermética 43 que queda acoplada preferiblemente de manera permanente en un extremo del elemento principal 31 y presenta una parte de la junta 35 en el extremo opuesto de la misma. En funcionamiento, la junta 35 se abre, permitiendo de este modo introducir el fluido de muestra en el aparato. La tapa hermética se cierra después sobre el elemento principal 31 y se cierra herméticamente al mismo por medio de la junta 35, aislando así la tapa 43 los compartimentos de muestra individuales 33. En la realización ilustrada en la figura 4 se dispone una membrana permeable 45 parcialmente debajo de la pared lateral de las depresiones que forman los compartimentos de muestra, disponiéndose la membrana permeable para limitar dosis individuales de reactivo contaminante 49 dentro de los compartimentos de muestra individuales. La figura 5 ilustra otra variación de la realización ilustrada en las figuras 3 y 4, en la que puede disponerse un compartimento adicional 5 sobre 5, por ejemplo mediante otra membrana flexible, para recibir una fuente de calor para ayudar en la incubación tal como se ha descrito anteriormente.

En realizaciones preferidas el reactivo contaminante comprende un indicador de nutrientes que produce un cambio de color visible para indicar la presencia de contaminante tras el período de incubación. Por lo tanto en realizaciones preferidas, por lo menos una parte de cada uno de los compartimentos de muestra es transparente o no opaco para permitir realizar una inspección visual del contenido. Si los compartimentos de muestra son de volúmenes diferentes también es preferible que la parte no opaca de los compartimentos de muestra sean todos del mismo tamaño y aspecto de modo que a primera vista no puedan distinguirse los compartimentos, ya que esto puede afectar a cómo los usuarios no cualificados reportan los resultados del ensayo. Aunque esto puede conseguirse simplemente variando el tamaño de los compartimentos de muestra tras las "ventanas" transparentes, esto puede tener el efecto de variar la profundidad del color percibido entre compartimentos separados, debido a la posible variación en el grosor de la muestra de fluido que se ve. Como que esto en sí mismo puede no ser deseable (ya que un usuario no cualificado o experto puede descontar falsamente un compartimento de muestra que aparentemente sólo muestre una sombra del indicador contaminante como no contaminado), es más preferible que la geometría interior de los compartimentos de muestra sea tal que la profundidad física del compartimento opuesto a la parte transparente sea la misma con independencia del volumen global del compartimento.

Aunque principalmente está destinado para el uso en zonas del mundo rurales o remotas en las que no hay instalaciones de laboratorio disponibles, se apreciará que el aparato puede utilizarse en otras situaciones, por ejemplo en aplicaciones militares o en zonas de catástrofes. También se apreciará que aunque las realizaciones descritas anteriormente se han referido en general a la calidad del agua potable, el aparato de la presente solicitud puede utilizarse para otras fuentes de agua, tales como agua de río o de lago, o incluso otros fluidos, tales como leche de animal.

Claims (17)

1. Aparato para analizar la calidad de una muestra de fluido, comprendiendo el aparato:

un cuerpo principal que incluye una pluralidad de compartimentos de muestra,

medios de retención de un reactivo contaminante dispuesto para retener una pluralidad de dosis de reactivo contaminante dentro del aparato y dispuesto para permitir añadir una dosis de reactivo contaminante a una muestra de fluido en un compartimento de muestra respectivo, y

una primera tapa para cerrar el fluido bajo análisis dentro de uno o más de dichos compartimentos,

caracterizado por el hecho de que dichos medios de retención se encuentran situados en la citada primera tapa.

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2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el volumen de por lo menos uno de los compartimentos de muestra es diferente del volumen de los otros compartimentos de muestra.

3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios de retención de reactivo contaminante comprenden una membrana rompible que separa la pluralidad de dosis de reactivo de respectivos compartimentos de muestra.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichos compartimentos de muestra son no opacos.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, un primer indicador visual dispuesto para indicar si la temperatura del aparato desciende por debajo de un primer valor de temperatura límite.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, un segundo indicador visual dispuesto para indicar si la temperatura del aparato asciende por encima un segundo valor de temperatura límite.

7. Aparato según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por el hecho de que dicho indicador visual comprende una sustancia química termosensible que experimenta un cambio de aspecto irreversible cuando se supera un límite de temperatura.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, un tercer indicador visual dispuesto para indicar cuándo ha terminado el período de incubación del reactivo contaminante.

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el tercer indicador visual es sensible a la temperatura del aparato.

10. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el tercer indicador visual incluye una sustancia química cuyo aspecto visual cambia a una velocidad igual a la del reactivo contaminante para la temperatura del aparato experimentada.

11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, un compartimento de fuente de calor dispuesto para recibir una fuente de calor.

12. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, una fuente de calor.

13. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, medios de retención de neutralización de reactivo contaminante dispuestos para retener un agente neutralizante dentro del aparato y dispuestos para administrar un agente de neutralización a los compartimentos de muestra cuando son accionados.

14. Aparato según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que los medios de retención de neutralización comprenden una membrana rompible que separa el agente de neutralización de los compartimentos de muestra.

15. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo principal es alargado y presenta una primera y una segunda cara frontal y por el hecho de que los compartimentos de muestra comprenden una pluralidad de cámaras alargadas que se extienden entre las citadas caras frontales.

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16. Aparato según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que el aparato comprende, además, una primera y una segunda tapa extrema dispuestas para quedar sujetas sobre las respectivas caras frontales y cerrar herméticamente dichos compartimentos de muestra de manera estanca al fluido.

17. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo principal comprende un elemento plano que presenta una pluralidad de depresiones formadas en el mismo, constituyendo dichas depresiones los citados compartimentos de muestra.