ES2349270T3 - Procedimiento y dispositivo para determinar una concentración de partículas. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para determinar una concentración de partículas. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para determinar la concentración de partículas, en particular de una suspensión médica en un sistema de tuberías con las siguientes etapas: - alineación de un rayo de luz de una fuente de luz mediante un medio continuo cargado de partículas sobre la superficie sensible a la luz de un sensor sensible a la posición (PSD) con al menos una primera y una segunda toma; dirigiéndose el rayo de luz de tal modo sobre la superficie sensible a la luz que el rayo de luz modificado por dispersión adopte como promedio otra posición distinta que el rayo de luz no dispersado, - medición de una primera corriente parcial en la primera toma y de una segunda corriente parcial en la segunda toma según la regla del divisor de corriente para el sensor sensible a la posición y para determinar la desviación del centro del rayo de luz modificado por la dispersión en la superficie sensible a la luz del centro del rayo de luz no dispersado en la superficie sensible a la luz mediante cálculo a partir de la primera corriente parcial y la segunda corriente parcial, y - asignación de la desviación determinada a valores de referencia para determinar la concentración de partículas.

Description

La invención se refiere a un procedimiento para determinar la concentración de partículas, en particular de una suspensión médica en un sistema de tuberías.
Por ejemplo, por el documento EP 74428 A en principio es conocido el hecho de determinar mediante luz dispersada la concentración de suspensiones dispersantes. Mediante el procedimiento ya conocido pueden determinarse en particular los componentes de la sangre. Esta determinación cuantitativa de la concentración de partículas requiere la medición de la intensidad del rayo primario y la intensidad de la radiación dispersa de la muestra que se produce en ángulos determinados, corrigiéndose las señales de medición para compensar condiciones físicas cambiadas en la muestra entre las distintas mediciones o en una sola medición. Las señales de medición corregidas se asignan posteriormente a la concentración del componente del sistema que ha de ser determinado. Las mediciones se realizan según la teoría ya conocida en un intervalo de ángulos de dispersión en el que se produce la dependencia más fuerte de la intensidad de la radiación dispersa de la concentración del componente que ha de ser determinado. Las superficies sensoras usadas en el estado de la técnica están formadas por varias capas, estando prevista respectivamente una capa de cubrición insensible a la luz, en la que están dispuestos orificios lineales definidos, que hacen pasar la luz a las capas sensibles a la luz dispuestas por debajo de la capa de cubrición. Estos orificios lineales definidos deben estar asignados con precisión al objeto que ha de ser medido, así como a la fuente de luz. Cuando debe medirse, por ejemplo, una suspensión médica conducida por una tubería, como por ejemplo sangre, la tubería debe asignarse con precisión a la superficie sensora correspondiente con los orificios lineales. Esto condiciona una disposición precisa costosa, así como una gran propensión a fallos, en la medida que la tubería no esté fijada con seguridad respecto a la superficie sensora.
El documento WO 97/22870 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para determinar una concentración de partículas mediante el uso de un sensor sensible a la posición del tipo CCD (charge coupled device o dispositivo de carga acoplada).
Por el documento DE 19700379 se conoce la aplicación de un sensor con un gran número de elementos receptores de luz para la medición de la repartición granulométrica mediante el efecto de dispersión.
La solicitud de patente europea EP 206840 da a conocer un equipo para la medición de la distancia, que presenta un sensor sensible a la posición en forma de un fotodiodo PIN.
El objetivo de la invención es, por lo tanto, perfeccionar un procedimiento genérico de tal modo que pueda realizarse en una disposición de medición más sencilla sin que sea propenso a fallos.
Este objetivo se consigue según la invención mediante un procedimiento con las etapas
de la reivindicación 1.
En el procedimiento según la reivindicación 1 se usa un sensor sensible a la posición basado en una superficie sensible a la luz de superficie grande, preferiblemente en forma de un fotodiodo PIN, pudiendo hacerse una afirmación acerca de la posición mediante al menos dos tomas en función de la posición, aunque la superficie sensible a la luz esté realizada de forma homogénea. Con un sensor de este tipo pueden realizarse sin problemas mediciones del comportamiento de dispersión del medio continuo cargado de partículas, sin necesitarse una disposición de medición compleja y sin el peligro de la propensión a fallos. La disposición de medición se elige de tal manera que el rayo de luz modificado por la luz dispersada adopte como promedio otra posición que el rayo de luz no dispersado. Este cambio de la posición, que se capta mediante la superficie sensible a la luz del sensor sensible a la posición (PSD) puede usarse como medida para el número de partículas. Esto significa, que un cambio de posición correspondiente puede asignarse a una concentración determinada de partículas.
En el procedimiento es sustancial que el rayo de luz se dirija de tal modo sobre la superficie sensible a la luz que la luz dispersada por las partículas adopte como promedio otra posición que la luz no dispersada.
Según una primera variante de la realización esto puede conseguirse porque el rayo de luz está dirigido perpendicularmente sobre la superficie sensible a la luz del sensor sensible a la posición y porque la superficie sensible a la luz está parcialmente cubierta, de modo que el rayo de luz que incide en la misma queda al menos parcialmente sombreado.
Como alternativa, el rayo de luz puede estar dirigido en un ángulo (w) sobre la superficie sensible a la luz del sensor sensible a la posición.
Según una configuración ventajosa del procedimiento según la invención pueden dirigirse más de un rayo de luz sobre la superficie sensible a la luz. Estas distintas fuentes de luz también pueden presentar distintas longitudes de onda. De este modo, en principio es posible determinar la influencia de los dispersores de luz en distintas longitudes de onda. Cuando las fuentes de luz se conectan simultáneamente puede determinarse una señal de diferencia, con la que puede determinarse, por ejemplo, si se trata de partículas que dispersan la luz de la misma forma o de distintas formas.
Un dispositivo para la realización del procedimiento anteriormente indicado presenta según la invención al menos las características de la reivindicación 6.
Con el dispositivo según la invención es posible usar un solo sensor de luz de estructura sencilla con sólo dos señales eléctricas. De este modo pueden eliminarse las variaciones aleatorias de parámetros de componentes, el desarrollo de la temperatura y el envejecimiento de los mismos.
Según una forma de realización ventajosa de la invención, como fuente de luz puede usarse un diodo luminiscente o un diodo láser que no incluye más óptica.
Es ventajoso usar recipientes de medición de distintos tipos. Pueden ser redondos o planos, rígidos o flexibles. Por ejemplo, pueden usarse sin problemas tuberías transparentes de sistema de tuberías usados en el campo médico.
El procedimiento de medición y el dispositivo correspondiente presentan una gran sensibilidad, de modo que pueden determinarse concentración de partículas muy bajas. Además, no es necesario un ajuste complicado de la fuente de luz y del sensor, puesto que las señales de medición también pueden obtenerse con imágenes ligeramente desplazadas.
Otros detalles y ventajas de la invención se explicarán con ayuda de ejemplos de realización representados en el dibujo. Muestran:
La Figura 1 una disposición básica de un sensor sensible a la posición (PSD) usado en la presente invención;
la Figura 2 un diagrama en el que la intensidad de recepción de la luz captada está representada en función de la posición en el sensor sensible a la posición, estando representadas aquí a título de ejemplo las condiciones de recepción de una disposición según la Figura 4;
la Figura 3 un diagrama según la Figura 2, aunque para las condiciones de recepción de una disposición según la Figura 5;
la Figura 4 una representación básica de una primera forma de realización de la presente invención;
la Figura 5 una representación básica de una segunda forma de realización de la presente invención;
la Figura 6 una representación básica de una tercera forma de realización de la presente invención.
Con ayuda de la Figura 1 se explicará la disposición básica del sensor 10 usado en la solución según la invención. Un rayo de luz 12 de una fuente de luz aquí no detalladamente representada (rayo de luz primario) se dirige sobre una superficie 14 sensible a la luz del sensor 10 sensible a la posición. El sensor presenta dos salidas de corriente 16 y 18 dispuestas con una distancia L entre sí, que se designan en la Figura 1 como salida de corriente I1 (16) e I2 (18). Mediante las salidas de corriente 16 y 18 puede determinarse la posición M del rayo de luz incidente a lo largo de la superficie sensora. Las corrientes parciales resultan según la regla del divisor de corriente. La invención aprovecha esta propiedad. Sin la presencia de dispersores de luz (p. ej. células o partículas), las dos corrientes 11 y 12 suministran una posición que puede tomarse como referencia.
Si la posición se elige de tal modo que el rayo de luz modificado por la luz dispersada adopta como promedio otra posición que el rayo de luz no dispersado, este cambio de la posición puede usarse como medida para el número de dispersores de luz. Por lo tanto, puede determinarse la concentración de los dispersores de luz. Para ello han de realizarse previamente algunas mediciones de referencia, con ayuda de las cuales se capta una matriz, que compara distintas concentraciones de un cambio de la posición de la luz dispersada. Estos valores de referencia pueden usarse en la medición de un medio continuo cargado de partículas, de modo que la desviación respectivamente medida puede asignarse a una concentración de partículas correspondiente. También es posible adaptar una matriz ya presente mediante una medición de calibrado para una disposición de medición, para poder tener en cuenta pequeñas tolerancias en los sistemas de este tipo.
En la Figura 4 está representada una disposición de medición básica de una primera forma de realización. Allí, un rayo de luz primario 12 procedente de una fuente de luz, por ejemplo un diodo luminiscente 20, se dirige sobre la superficie 14 sensible a la luz del sensor 10, estando orientado el rayo de luz perpendicularmente sobre la superficie 14 sensible a la luz. El rayo de luz 12 primario que sale del diodo láser 20 es dispersado por las partículas 22, en el presente caso células, que se encuentran en la trayectoria de los rayos, de modo que resulta un rayo de luz 24 ensanchado. Puesto que debido a la orientación perpendicular de los rayos de luz 12 y 24 sobre la superficie 14 sensible a la luz resulta respectivamente un centro idéntico por cálculo, de modo que en la superficie sensible a la luz no tiene lugar un desplazamiento del centro del rayo primario respecto al centro del rayo de luz ensanchado por la dispersión, una parte de la superficie 14 sensible a la luz queda sombreada por una cubierta 26. De este modo, sólo una parte del rayo de luz va dirigido sobre la superficie 14 sensible a la luz, como está representado en la Figura 4.
Respecto a la intensidad de recepción captada respecto a la posición en el sensor sensible a la luz resulta una distribución como está representada a título de ejemplo en la Figura
2. La curva 1 muestra la intensidad de recepción del rayo primario, con la que resulta por cálculo un centro M1. Con 2 está representada la intensidad de recepción del rayo de luz 24 ensanchado, para el que resulta por cálculo un centro M2. En la línea límite de la cubierta 26, la intensidad de recepción se reduce naturalmente a cero. Según la regla del divisor de corriente, las posiciones de los centros pueden determinarse con la siguiente fórmula:
(I1 – I2) / (I1 + I2) = 1 – 2 (M/L).
En la Figura 5 está representada una segunda forma de realización. Aquí, el rayo de luz 12 primario que sale del diodo luminiscente 20 está orientado con un ángulo w de forma oblicua respecto a la superficie sensora 14 del sensor 10. Entre el diodo luminiscente 20 y la superficie 14 sensible a la luz está dispuesta una tubería flexible 28 como recipiente para las células 22, cuya concentración ha de ser determinada. Gracias a las células 22 dispersantes, el rayo primario 12 se ensancha, de modo que resulta el rayo de luz 24 ensanchado. La dispersión de luz resultante en la superficie 14 sensible a la luz del sensor 10 está representada en la Figura 3.
5 Aquí, la curva 1 corresponde a la intensidad de recepción del rayo primario y la curva 2 a la intensidad de recepción del rayo de luz 24 ensanchado. M1 es el centro obtenido por cálculo que pertenece a la curva 1 y, por lo tanto, al rayo primario 12, mientras que M2 es el centro de la curva de intensidad de recepción 2 del rayo de luz 24 ensanchado.
En la disposición representada en la Figura 6 se han elegido dos diodos luminiscentes 20
10 y 21 como fuentes de luz, emitiendo éstos respectivamente luz láser de distintas longitudes de onda como rayos primarios 12 y 13. El rayo de luz primario 12 es ensanchado por las células 22 resultando el rayo de luz 24, mientras que el rayo de luz primario 13 se ensancha resultando el rayo de luz 25. Puesto que los rayos 12 y 13 presentan distintas longitudes de onda, puede determinarse la influencia de los dispersores de luz en las distintas longitudes de onda. Si los
15 diodos luminiscentes 20 y 21 se conectan simultáneamente, puede determinarse una señal de diferencia. Con esta señal de diferencia puede determinarse, por ejemplo, si se trata de dispersores de luz iguales o diferentes.
En lugar de la forma de realización mostrada en la Figura 1 con dos salidas de corriente, también puede usarse un fotodiodo plano con 2x2 salidas. En este caso, el centro M puede 20 determinarse de forma bidimensional.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Procedimiento para determinar la concentración de partículas, en particular de una
    suspensión médica en un sistema de tuberías con las siguientes etapas: -alineación de un rayo de luz de una fuente de luz mediante un medio continuo cargado de partículas sobre la superficie sensible a la luz de un sensor sensible a la posición (PSD) con al menos una primera y una segunda toma; dirigiéndose el rayo de luz de tal modo sobre la superficie sensible a la luz que el rayo de luz modificado por dispersión adopte como promedio otra posición distinta que el rayo de luz no dispersado, -medición de una primera corriente parcial en la primera toma y de una segunda corriente parcial en la segunda toma según la regla del divisor de corriente para el sensor sensible a la posición y para determinar la desviación del centro del rayo de luz modificado por la dispersión en la superficie sensible a la luz del centro del rayo de luz no dispersado en la superficie sensible a la luz mediante cálculo a partir de la primera corriente parcial y la segunda corriente parcial, y -asignación de la desviación determinada a valores de referencia para determinar la concentración de partículas. 2.-Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el rayo de luz está
    dirigido perpendicularmente sobre la superficie sensible a la luz del sensor sensible a la posición y porque ésta está parcialmente cubierta. 3.-Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el rayo de luz está dirigido con un ángulo (w) sobre la superficie sensible a la luz del sensor sensible a la posición. 4.-Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque están dirigidos al menos dos rayos de luz sobre la superficie sensible a la luz. 5.-Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque los al menos dos rayos de luz presentan al menos en parte distintas longitudes de onda. 6.-Dispositivo para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a
    5, caracterizado por -al menos una fuente de luz, -un recipiente para alojar o hacer pasar el medio continuo cargado de partículas, -un sensor sensible a la posición con una primera y una segunda salida de corriente (PSD) dispuestas a distancia una de otra, resultando una primera corriente parcial en la primera salida de corriente y una segunda corriente parcial en la segunda salida de corriente según la regla del divisor de corriente para el sensor sensible a la posición en función del centro del rayo de luz y -medios para determinar la concentración de partículas mediante la asignación de la desviación determinada a los valores de referencia. 7.-Dispositivo según la reivindicación 6, presentando el sensor sensible a la posición un
    fotodiodo plano con dos por dos salidas de corriente. 5 8.-Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque la fuente de luz es un diodo láser o un diodo luminiscente.
  2. 9.-Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque dos diodos
    láser actuando como fuentes de luz, emiten luz láser de longitudes de onda diferentes que los
    rayos primarios.
    10 10.-Uso del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5 o del dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 9 para determinar la concentración de partículas de la sangre en un separador de células.
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