ES2713352T3 - Sensor fluorométrico - Google Patents

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ES2713352T3
ES2713352T3 ES11762104T ES11762104T ES2713352T3 ES 2713352 T3 ES2713352 T3 ES 2713352T3 ES 11762104 T ES11762104 T ES 11762104T ES 11762104 T ES11762104 T ES 11762104T ES 2713352 T3 ES2713352 T3 ES 2713352T3
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wall
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Eugene Tokhtuev
William M Christensen
Christopher J Owen
Viktor Slobodyan
Anatoly Skirda
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Abstract

Un sensor fluorométrico (100), que comprende: un cabezal de sensor sumergible (900), que comprende: un alojamiento (902) que comprende una primera pared (954) con una primera superficie exterior plana y una segunda pared (956) con una segunda superficie exterior plana; una cámara de fuente de luz (912) que comprende una fuente de luz ultravioleta (UV) (934) que emite una primera longitud de onda UV para excitación de una muestra de agua dentro de un área analítica (950) próxima al cabezal de sensor (102); una ventana de fuente de luz (904) posicionada en la primera pared (954) que transmite la primera longitud de onda UV desde la cámara de fuente de luz (912) al área analítica (950), la ventana de fuente de luz (904) comprende un primer canal (906) que se extiende a través de la primera pared (954) y una primera lente esférica (908) posicionada en el primer canal (906) una cámara de detector (914) que comprende un detector de UV (930) que detecta emisiones fluorescentes en una segunda longitud de onda UV desde el área analítica (950); una ventana de detector (920) posicionada en la segunda pared (956) que transmite la segunda longitud de onda UV desde el área analítica (950) a la cámara de detector (914), la ventana de detector (920) comprende un segundo canal (922) que se extiende a través de la segunda pared (956) y una segunda lente esférica (924) posicionada en el segundo canal (922); y un controlador (104) acoplado al detector de UV (930) y adaptado para calcular una concentración de una sustancia química en la muestra de agua dentro del área analítica (950) sobre la base de las emisiones fluorescentes detectadas, en donde la primera lente esférica (908) sobresale parcialmente desde el primer canal (906) de manera que un plano de la primera superficie exterior interseca la primera lente esférica (908), y en donde la segunda lente esférica (924) sobresale parcialmente desde el segundo canal (922) de manera que un plano de la segunda superficie exterior interseca la segunda lente esférica (924), caracterizado por que la primera pared (954) comprende una primera superficie interior plana (962) tangente a una superficie exterior de la primera lente esférica (908) y la segunda pared (956) comprende una segunda superficie interior plana (960) tangente a una superficie exterior de la segunda lente esférica (924); la primera lente esférica (908) tiene un radio R1, y el primer canal (906) tiene un diámetro nominal menor que 2R1, demanera que el primer canal (906) se deforma alrededor de la primera lente esférica (908), asegurando la primera lente esférica (908) dentro del primer canal (906) y creando una junta de sellado impermeable continua alrededor de la primera lente esférica (908) entre la cámara de fuente de luz (912) y el área analítica (950); y la segunda lente esférica (924) tiene un radio R2 y el segundo canal (922) tiene un diámetro nominal menor que 2R2 de manera que el segundo canal (922) se deforma alrededor de la segunda lente esférica (924), asegurando la segunda lente esférica (924) dentro del segundo canal (922) y creando una junta de sellado impermeable continua alrededor de la segunda lente esférica (924) entre la cámara de detector (914) y el área analítica (950).

Description

DESCRIPCION
Sensor fluorometrico
Antecedentes
Realizaciones de la presente invencion generalmente estan relacionadas con dispositivos de medicion optica para probar una muestra de Kquido, y mas particularmente con sensores fluorometricos y fluorometros para determinar y monitorizar la concentracion de una o mas sustancias en una muestra de lfquido.
En operaciones de limpieza y antimicrobianas, usuarios comerciales (p. ej., restaurantes, hoteles, plantas de alimentos y bebidas, tiendas de comestibles, etc.) conffan en la concentracion del producto de limpieza o antimicrobiano para hacer que el producto trabaje eficazmente. Si un producto de limpieza o antimicrobiano no funciona eficazmente (debido a cuestiones de concentracion) puede provocar que un usuario comercial perciba el producto como de calidad inferior. Los consumidores finales tambien pueden percibir que el usuario comercial proporciona servicios inferiores. Ademas, los usuarios comerciales pueden ser investigados y/o sancionados por agencias gubernamentales sanitarias y reguladoras. Por consiguiente, existe la necesidad de un sistema que pueda determinar si la concentracion de un producto esta dentro de un intervalo de concentracion especificado. Lo mismo puede ser verdadero para otras aplicaciones, tales como cuidado del agua, control de plagas, operaciones con bebida y embotellado, operaciones de embalaje, y semejantes.
Un metodo para monitorizar la concentracion de un producto depende de monitorizar la fluorescencia del producto que ocurre cuando la muestra (y el producto dentro de la muestra) se exponen a una longitud de onda predeterminada de la luz. Por ejemplo, compuestos dentro del producto o un trazadorfluorescente anadido al producto pueden fluorescer cuando se exponen a ciertas longitudes de onda de la luz. La concentracion del producto se puede determinar entonces usando un fluorometro que mide la fluorescencia de los compuestos y calcula la concentracion de la sustancia qmmica sobre la base de la fluorescencia medida.
La espectroscopia fluorometrica concierne a la deteccion de luz fluorescente emitida por una muestra de interes. Implica usar un haz de luz, usualmente luz ultravioleta (UV), que excita los electrones de moleculas de ciertos compuestos en la muestra y provoca que emitan luz de menor energfa (es decir, que "fluorescan"). Hay varios tipos de fluorometros para medir la fluorescencia emitida. Los fluorometros generalmente tienen una fuente de energfa radiante de excitacion, un selector de longitud de onda de excitacion, una celda de muestra para contener el material de muestra, un selector de longitud de onda de emision, un detector con procesador de senal y un dispositivo de lectura. Los fluorometros de filtro usan filtros opticos para aislar la luz incidente y la luz fluorescente. Los espectrofluorometros usan monocromadores de rejilla de difraccion para aislar la luz incidente y la luz fluorescente.
El documento US 2009/0212236 A1 describe un sensor fluorometrico que comprende un cabezal de sensor que tiene geometna de 90 grados usando lentes esfericas de zafiro.
Compendio
Algunas realizaciones de la invencion generalmente estan relacionadas con diversos disenos para un sensor fluorometrico que puede emitir luz de excitacion a una muestra de interes y luego detectar y medir emisiones fluorescentes desde la muestra. Algunas realizaciones del sensor fluorometrico incluyen un cabezal de sensor acoplado con un controlador que recibe la fluorescencia medida y calcula una concentracion de un producto dentro de la muestra. El cabezal de sensor incluye una o mas ventanas que trasmiten luz entre la muestra y electronica dentro del cabezal de sensor, y en algunos casos incluyen uno o mas rasgos que mejoran la eficiencia del cabezal de sensor.
Segun un aspecto de la invencion, se proporciona un sensor fluorometrico, definido en la reivindicacion 1.
Segun otro aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para hacer un cabezal de sensor fluorometrico sumergible, definido en la reivindicacion 11.
Realizaciones de la presente invencion pueden proporcionar uno o mas de los siguientes rasgos y/o ventajas. Algunas realizaciones proporcionan un cabezal de sensor de fluorometro con sensibilidad mejorado, p. ej., al incorporar una configuracion de microoptica eficiente para medir senales fluorescentes en un angulo (p. ej., 60-120 grados) con la direccion del haz de excitacion. En algunas realizaciones, se disponen elementos de microoptica para llevar un area analftica donde se miden senales fluorescentes mas cerca de las lentes esfericas de enfoque. La distancia mas corta puede aumentar enormemente la eficiencia y/o la sensibilidad del cabezal de sensor. En algunas realizaciones la distancia analftica puede ser de 5 a 10 veces mas corta que en disenos anteriores. En algunas realizaciones la distancia analftica puede ser de aproximadamente 2 mm.
Estos y otros diversos rasgos y ventajas seran evidentes a partir de una lectura de la siguiente descripcion detallada.
Breve descripcion de los dibujos
Los siguientes dibujos son ilustrativos de realizaciones particulares de la presente invencion y por lo tanto no limitan el alcance de la invencion. Los dibujos no son a escala (a menos que asf se declare) y estan pensados para uso conjuntamente con las explicaciones en la siguiente descripcion detallada. Realizaciones de la presente invencion se describiran mas adelante en esta memoria conjuntamente con los dibujos adjuntos, en donde numerales semejantes denotan elementos semejantes.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. La figura 2 es un trazado de intensidad de excitacion y de espectro de emision de un fluorometro segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 3 es una vista en despiece ordenado de un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. La figura 4 es un diagrama esquematico de una placa de controlador para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 5A es una vista en perspectiva de una placa de fuente de luz para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 5B es una vista en seccion transversal de una zona de una placa de fuente de luz para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 5C es una vista en seccion transversal de una zona de una placa de fuente de luz para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 6A es una vista en perspectiva de una placa de detector de emision para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 6B es una vista en seccion transversal de una zona de una placa de detector de emision para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 6C es un trazado que muestra ejemplos de trasmisiones espectrales de filtro de filtros opticos para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 6D es un trazado que muestra una separacion espectral entre un espectro de excitacion filtrado y un espectro de emision filtrada de un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 7A es una vista en perspectiva superior de un cabezal de sensor segun algunas realizaciones de la invencion. La figura 7B es una vista en perspectiva inferior del cabezal de sensor de la figura 7A.
La figura 7C es una vista en perspectiva en seccion transversal del cabezal de sensor de la figura 7A.
La figura 8 es un diagrama de flujo que describe un metodo para determinar una concentracion de una sustancia en una muestra de agua con un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 9A es una vista en perspectiva en seccion transversal de un cabezal de sensor segun algunas realizaciones de la invencion. La figura 9B es una vista en seccion transversal que muestra el cabezal de sensor de la figura 9A. Las figuras 10A-10C son vistas en seccion transversal de cabezales de sensor segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para hacer un cabezal de sensor segun algunas realizaciones de la invencion.
Las figuras 12A-12C son vistas en seccion transversal de un cabezal de sensor que ilustra posicionamiento de una lente esferica segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 13A es una vista en seccion transversal de una camara de cabezal de sensor y una herramienta de posicionamiento para posicionar una lente esferica segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 13B es una vista en perspectiva de un cabezal de sensor y una herramienta de posicionamiento para posicionar una lente esferica segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 13C es una vista en seccion transversal del cabezal de sensor y la herramienta de posicionamiento de la figura 13B segun algunas realizaciones de la invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
La siguiente descripcion detallada es de naturaleza ejemplar y no pretende limitar de ninguna manera el alcance, la aplicabilidad o la configuracion de la invencion. En cambio, la siguiente descripcion proporciona algunas ilustraciones practicas para implementar realizaciones ejemplares de la presente invencion. Se proporcionan ejemplos de construcciones, materiales, dimensiones y procesos de fabricacion para elementos seleccionados, y todos los otros elementos emplean lo que conocen los expertos en el campo de la invencion. Los expertos en la tecnica identificaran que muchos de los ejemplos indicados tienen una variedad de alternativas adecuadas.
Realizaciones de la invencion generalmente proporcionan un sensor fluorometrico optico de mano que tiene un cabezal de sensor sumergible.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un fluorometro de mano 100 segun algunas realizaciones de la invencion. El fluorometro 100 generalmente incluye un cabezal de sensor sumergible 102 conectado a un modulo de controlador de mano 104. El modulo de controlador 104 tambien incluye una pantalla electronica 110 para exponer lecturas de sensor y calculos a un usuario, y una interfaz de entrada en forma de teclado 112 que permite al usuario interactuar con el fluorometro 100 (p. ej., introducir variables, establecer parametros, acceder a elementos de menu, etc.).
Segun algunas realizaciones, el modulo de controlador 104 tiene un alojamiento generalmente alargado 106 que proporciona una forma conveniente, similar a un asidero o varita, para agarrar o sostener facilmente el fluorometro 100 con la mano. El cabezal de sensor 102 preferiblemente incluye un alojamiento hermetico a agua que le permite tomar mediciones y funcionar de otro modo cuando esta sumergido parcial o totalmente en una muestra de lfquido de interes. Por consiguiente, en algunos casos el cabezal de sensor 102 tiene algunos rasgos y/o caractensticas similares a una sonda de inmersion sumergible. Por ejemplo, en algunas realizaciones de la invencion el cabezal de sensor sumergible 102 tiene uno o mas rasgos y/o componentes similares a los descritos en la patente de EE. UU. n.° 7.550.746 comunmente cedida y la solicitud de patente de EE. UU. publicacion 2009/0212236. La configuracion del cabezal de sensor sumergible 102 tambien se puede contrastar de algunas maneras con fluorometros y otros instrumentos opticos que posicionan sensores y otros componentes exteriores a una celda optica que contiene la muestra de interes.
En algunos casos el cabezal de sensor 102 se conecta a (p. ej., se une o es integral) una superficie inferior 108 del alojamiento de controlador 106 opuesta a la pantalla 110 y posicionada proxima a un extremo distal 120 del alojamiento de controlador. De forma tfpica, un usuario puede agarrar el alojamiento de controlador 106 cerca de un extremo proximal 122 del alojamiento de controlador para tomar mediciones de una muestra, leer la pantalla 110, y/o manipular el teclado 112. Por ejemplo, un usuario puede hundir el cabezal de sensor 102 en una muestra sosteniendo el modulo de controlador 104 por encima de la superficie de una muestra de lfquido (p. ej., en un deposito/recipiente en el campo, un vaso de precipitado en la laboratorio, etc.) con el cabezal de sensor 102 parcial o completamente sumergido en la muestra. En algunas realizaciones, un usuario puede agarrar el segundo extremo del modulo de controlador 104 mientras asegura una cubeta de muestra rellenada con una muestra alrededor del cabezal de sensor sumergible 102. Por supuesto son posibles otras configuraciones del modulo de controlador y el cabezal de sensor y la invencion no se limita a ninguna configuracion ffsica particular.
En general, el fluorometro de mano 100 como mmimo mide emisiones fluorescentes de una muestra que incluye una sustancia de interes (p. ej., una solucion qmmica, tal como un producto antimicrobiano o de limpieza), calcula una concentracion de la sustancia en la muestra, y expone la concentracion determinada a un usuario. El usuario puede entonces realizar opcionalmente acciones deseadas basadas en la concentracion determinada, tal como, por ejemplo, anadir mas de la sustancia a un sistema industrial a fin de aumentar la concentracion de la sustancia. De esta manera, el fluorometro puede ser parte de un bucle de retroalimentacion manual. Si el fluorometro determina que la concentracion es menor o mayor que un umbral de concentracion, un usuario vera la diferencia y podra ajustar la dispensacion de producto apropiadamente ya sea dispensando mas o menos producto. Adicionalmente, el fluorometro puede funcionar como parte de una alarma de producto gastado. Cuando se gasta un producto, la fluorescencia (que refleja la concentracion del producto) caera por debajo de un umbral de nivel predeterminado. En este punto, el sensor puede alertar a un usuario de que el dispensador esta sin producto. La senal puede ser una senal visual o de audio, o una senal vibratoria. Por consiguiente, dicha retroalimentacion asegurara que haya presente suficiente limpiador, antimicrobiano u otra composicion para lograr el efecto deseado (limpieza, reduccion de microorganismos, lubricacion, etc.).
El funcionamiento basico de los fluorometros se conoce bien, y, por consiguiente, aqrn se omiten diversos detalles por concision y claridad. En general, el fluorometro 100 calcula una concentracion de una sustancia particular en una muestra de lfquido sobre la base de propiedades fluorescentes de la sustancia. Como se describira mas en detalle en esta memoria, el fluorometro 100 incluye una fuente de luz que emite luz dentro de un intervalo seleccionado de longitudes de onda. Cuando el cabezal de sensor 102 se sumerge en la muestra de lfquido, la luz encuentra partículas de la sustancia de interes, que excita los electrones en ciertas moleculas de la sustancia y provoca que emitan luz de una energfa inferior (es decir, que "fluorescan") en otro intervalo de longitudes de onda. El cabezal de sensor 102 incluye un sensor optico, tal como un fotodetector, que detecta las emisiones fluorescentes y genera una correspondiente senal electrica que indica la intensidad de las emisiones fluorescentes. El fluorometro 100 incluye un controlador, acoplado con el sensor optico, que entonces puede calcular la concentracion de la sustancia sobre la base de una relacion conocida entre la intensidad de las emisiones fluorescentes y la concentracion de la sustancia.
Para realizaciones de la invencion que implican fluorometros se contemplan varias variaciones y detalles espedficos de este proceso general. Por ejemplo, la sustancia de interes puede ser cualquier solucion qmmica deseada que tenga propiedades fluorescentes. Ejemplos incluyen, pero no se limitan a estos, biocidas tales como productos pesticidas y antimicrobianos, productos anticorrosion, antical y antiincrustaciones, productos desinfectantes y otros de limpieza, detergentes, aditivos y similares. Por conveniencia, a estas y otras sustancias de este tipo se les hace referencia como alternativa en esta memoria simplemente como "productos," "soluciones qmmicas" y/o "soluciones de tratamiento". Adicionalmente, aunque en esta memoria se presentan ejemplos que implican determinar la concentracion de solucion o soluciones de tratamiento de agua dentro de una muestra de agua de enfriamiento (p. ej., una muestra de agua) usadas en diversos sistemas industriales (p. ej., una torre de enfriamiento), se debe apreciar que el fluorometro de mano 100 puede ser util para determinar la concentracion (o concentraciones) de productos usados en numerosos entornos para tratar agua y otros lfquidos. Solo como unos pocos ejemplos, el fluorometro de mano 100 puede ser util para determinar concentraciones de una o mas sustancias en lavandena, lavado automatico de utensilios de cocina, lavado manual de utensilios de cocina, aplicaciones de fregaderos de 3 compartimentos, aplicaciones de fregaderos electricos, cuidado de vehfculos, operaciones de limpieza en el sitio, aplicaciones de asistencia sanitaria, aplicaciones de superficies duras y similares.
Muchos productos fluorescen en presencia de luz irradiada desde el cabezal de sensor 102 porque muchos de los compuestos que constituyen los productos tienen caractensticas fluorescentes. Por ejemplo, un compuesto o molecula que tiene un componente de benceno puede incorporar uno o mas grupos donantes de electrones sustituyentes, tales como -OH, -NH2 y -OCH3, y compuestos polidclicos que exhiben caractensticas fluorescentes. Muchos compuestos usados en las aplicaciones descritas anteriormente incluyen estructuras qmmicas como estas, tales como agentes tensioactivos, lubricantes, agentes antimicrobianos, solventes, hidrotropos, agentes antiredeposicion, tintes, inhibidores de corrosion y aditivos blanqueadores. Estos compuestos se puede incorporar en productos como detergentes de lavado de utensilios de cocina, ayudas al enjuague, detergentes de lavandena, limpiadores de limpieza en el sitio, antimicrobianos, recubrimientos de suelo, tratamientos de cadaveres de aves de corral, alimentos marinos y carne, pesticidas, composiciones de cuidados de vehfculos, composiciones de cuidados de agua, composiciones para piscinas y spa, composiciones de envasado aseptico, composiciones de lavado de botellas, y similares. Ejemplos de algunos de estos compuestos y aplicaciones correspondientes se pueden encontrar en la patente de EE. UU. n.° 7.550.746.
Adicionalmente, o como alternativa, se pueden incorporar trazadores fluorescentes (tambien se le hace referencia en esta memoria como "marcadores fluorescentes") en productos que pueden incluir o no ya de manera natural compuestos fluorescentes. Algunos ejemplos no limitativos de trazadores incluyen disulfonato de naftaleno (NDSA), acido sulfonico de 2-naftaleno, sal sodica de acido tetrasulfonico de acido amarillo 7,1,3,6,8-pireno, y fluorescema. En algunas realizaciones el trazadorfluorescente se anade al producto en una proporcion conocida, haciendo asf posible estimar la concentracion del producto una vez determinada la concentracion del trazador. Por ejemplo, en algunos casos la concentracion del trazador fluorescente se puede determinar comparando una senal fluorescente actual con senales fluorescentes de concentraciones conocidas de trazador medidas durante un procedimiento de calibracion. La concentracion de producto qmmico se puede estimar entonces a partir de la proporcion nominal conocida del trazador fluorescente y la concentracion medida del trazador fluorescente. En algunos casos una concentracion actual de un producto, Cc, en una muestra de lfquido se puede determinar mediante
Cc _ Cm X (Cci/Cf),
en donde
Cm _ Km X (Sx-Zq),
y
en donde Cm es una concentracion de marcador fluorescente actual, Km es un coeficiente de correccion de pendiente, Sx es una medicion de fluorescente actual, Zo es un cambio cero, Co es una concentracion nominal del producto, y Cf es una concentracion nominal del trazadorfluorescente.
Haciendo referencia a la figura 2, se muestra un trazado 200 de una intensidad de espectro de excitacion 202 y una intensidad de espectro de emision 204 de un fluorometro segun algunas realizaciones de la invencion. En este ejemplo, un fluorometro que tiene una fuente de luz en forma de diodo emisor de luz ( LED) ultravioleta (UV) emite luz de excitacion dentro de un intervalo de aproximadamente 280 nm a aproximadamente 310 nm a una muestra de agua de torre de enfriamiento que tiene un producto con un trazadorfluorescente anadido, NDSA. El NDSA anadido absorbe esta radiacion UV y produce fluorescencia en un intervalo de aproximadamente 310 nm a aproximadamente 400 nm. El detector de emision del fluorometro detecta esta radiacion emitida, y el fluorometro determina la concentracion del trazador de NDSA, y en ultima instancia la concentracion del producto dentro de la muestra de la agua de torre de enfriamiento.
La figura 3 es una vista en despiece ordenado de un fluorometro de mano 300 similar al fluorometro de mano mostrado en la figura 1. El fluorometro 300 generalmente incluye un cabezal de sensor sumergible 301 conectado a una zona de modulo de controlador 303. El modulo de controlador 303 incluye un alojamiento y varios componentes dentro del alojamiento. El alojamiento se forma de una zona superior 302 y una zona inferior 304, la zona inferior 304 del alojamiento de controlador define una superficie inferior 305 en el exterior de la zona inferior. El cabezal de sensor 301 incluye un alojamiento de cabezal de sensor 316 que se configura para conectarse fijamente a la superficie inferior 305 del alojamiento de controlador. En algunas realizaciones el alojamiento de cabezal de sensor 316 puede formarse integralmente con una o mas zonas del alojamiento de controlador.
En algunas realizaciones el modulo de controlador 303 generalmente incluye los componentes necesarios para determinar una concentracion de un producto sobre la base de una senal recibida del cabezal de sensor 301. Como se muestra en la figura 3, el modulo de controlador 303 incluye una placa de control 306 que se acopla con una placa de pantalla 308 por medio de un cable de placa de pantalla 312. La placa de pantalla 308 incluye una pantalla electronica 309 (p. ej., una pantalla LCD) que expone informacion a un usuario. El modulo de controlador 303 tambien incluye una interfaz de entrada en forma de revestimiento de teclado de membrana 310, que permite al usuario introducir una variedad de informacion para uso por parte del modulo de controlador 303. El modulo de controlador 303 tambien incluye una fuente de alimentacion portatil, p. ej., batena, 314 para alimentar los circuitos dentro del fluorometro 300.
En algunas realizaciones el cabezal de sensor sumergible 301 tiene uno o mas rasgos y/o componentes similares a los descritos en la patente de EE. UU. n.° 7.550.746 comunmente cedida y la solicitud de patente de EE. UU. publicacion 2009/0212236. Haciendo referencia de nuevo a la figura 3, en algunas realizaciones, el cabezal de sensor 301 incluye un alojamiento 316 que aloja una placa de fuente de luz 320 y una placa de detector de emision 322. Un primer anillo torico 318 proporciona una junta de sellado entre el alojamiento de cabezal de sensor 316 y la zona inferior 304 del alojamiento de controlador. Los componentes sobre la placa de fuente de luz 320 y la placa de detector de emision 322 estan blindados por un tubo de laton 326 que circunda sustancialmente cada placa. Cada tubo 326 incluye un recorte en el extremo distal del tubo, y el alojamiento de cabezal de sensor 316 incluye ventanas 330 que se eXtienden a traves del alojamiento. Estos recortes y las ventanas 330 permiten que una fuente de luz (p. ej., LED) posicionada sobre la placa de fuente de luz 320 y un detector de emision (p. ej., fotodetector) posicionado sobre la placa de detector de emision 322 se comuniquen con un area analttica fuera del alojamiento de cabezal de sensor 316. Cables electricos 324 acoplan la placa de fuente de luz 320 y la placa de detector de emision 322 a la placa de control 306, lo que permite al controlador sobre la placa 306 controlar la fuente de luz y recibir senales desde el detector de emision. En algunas realizaciones el cabezal de sensor 301 tambien incluye uno o mas sensores de temperatura que pueden medir la temperatura de una muestra de agua. Por ejemplo, la placa de fuente de luz 320 y/o la placa de detector de emision 322 pueden incluir uno o mas sensores de temperatura que se extienden adentro del alojamiento de cabezal de sensor 316. Cubiertas 332 posicionadas en una cara distal del alojamiento de sensor 316, junto con anillos toricos adicionales 334, proporcionan una junta de sellado alrededor de los sensores de temperatura.
La figura 4 es un diagrama esquematico de una placa de controlador 400 para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. La placa de controlador 400 puede comprender varios componentes discretos posicionados (p. ej., soldados) y acoplados juntos (no se muestran las conexiones) sobre una placa de circuito impreso 401. La figura 4 presenta un esquema simplificado de los componentes basicos de una placa de control ejemplar400, y los expertos en la tecnica apreciaran que diversas conexiones entre los componentes y/o detalles acerca de componentes pueden variar. La placa de control 400 incluye un controlador 402, que calcula una concentracion de un producto dentro de una muestra de agua sobre la base de una senal de intensidad del detector de emision. El controlador 402 puede proporcionar una variedad de otras funciones, incluidas sin limitacion, realizar una rutina de calibracion, aceptar y ejecutar instrucciones introducidas en la interfaz de entrada, y/o formatear datos para ver en la pantalla del fluorometro. El controlador 402 se puede plasmar en cualquier forma adecuada, tal como un microprocesador controlado por software, un microcontrolador, o una matriz de puertas programables en campo, o un diseno de hardware fijotal como un circuito integrado espedfico de aplicacion, etc. Adicionalmente, el controlador 402 puede tener memoria a bordo, o la placa de control puede tener memoria (no se muestra) que almacena instrucciones para ejecucion por parte del controlador 402.
La placa de control tambien incluye un cable de alimentacion con un conector 410 para conectar la placa 400 a una fuente de alimentacion tal como la batena 314 mostrada en la figura 3. La placa 400 tambien incluye un suministro de energfa de controlador 412, un suministro de energfa analogico 414, y un suministro de energfa de fuente de luz 416 para alimentar la fuente de luz en el cabezal de sensor. En algunas realizaciones la placa de control 400 incluye una batena de reloj de tiempo real 418, un amplificador de trabado 420, un amplificador de fotodiodo de referencia 422, y conectores para la placa de pantalla 424, la placa de fuente de luz 404 y la placa de detector de emision 406. En algunos casos, la placa de control 400 tambien puede tener un resonador 426, un USB u otro tipo de conector de datos 428, medios inalambricos 430 para comunicar con otros dispositivos de computo, y salidas opcionales analogicas 432 y logicas 434.
La figura 5A es una vista en perspectiva de una placa de fuente de luz 500 para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. La placa 500 (tambien mostrada en la figura 3 como 320) generalmente incluye una placa de circuito impreso 502 que tiene una fuente de luz 504 y un fotodiodo de referencia 506, junto con un preamplificador 508 y un conector 510 para acoplar la placa 500 con la placa de control. La figura 5B es una vista en seccion transversal que muestra un ejemplo en el que la fuente de luz 504 y el fotodiodo de referencia 506 estan dentro de una cavidad optica 516 formada por un soporte de filtro 514 asegurado sobre la placa impresa 502. Una pequena zona de luz desde la fuente de luz 504 alcanza el fotodiodo de referencia 506, proporcionando una senal de referencia para compensar variaciones en la intensidad de salida de fuente de luz con el tiempo y con variaciones de temperatura. En algunos casos la senal de referencia se produce por reflexion desde un filtro de excitacion 512 y dispersion de luz dentro de la cavidad 516. En algunos casos la senal de referencia es estable y proporcional a la salida total de la fuente de luz 504. En algunas realizaciones el fotodiodo de referencia 506 trabaja sin atenuadores opticos o divisores de haces debido a la atenuacion natural de la luz en la cavidad optica 516. El filtro de excitacion 512 es posicionado por el soporte de filtro 514 sobre la fuente de luz 504, para filtrar la luz de la fuente de luz 504 antes de que deje el cabezal de sensor sumergible. La fuente de luz 504 puede incluir una variedad de posibles elementos. Por ejemplo, la fuente de luz 504 puede ser una lampara de descarga de gas, una lampara de mercurio, una lampara de deuterio, una lampara de vapor de metal, un diodo emisor de luz ( LED) o una pluralidad de LEDS. Adicionalmente, la fuente de luz 504 puede emitir radiacion de excitacion en varios posibles espectros dependiendo del elemento elegido y el espectro deseado. En algunas realizaciones la fuente de luz es un LED ultravioleta, que puede emitir luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 280 nm a aproximadamente 310 nm.
La figura 5C muestra otro ejemplo de la cavidad optica 516. Un filtro de excitacion 512 se asegura directamente sobre la parte superior del LED UV 504. Una cubierta 520 crea una cavidad optica 516 alrededor del LED UV y el fotodiodo de referencia 506. La cubierta 520 tiene una abertura de salida 530 para acoplar el LED UV con una ventana de excitacion (por ejemplo una ventana 330 como se muestra en la figura 3). En algunos casos una parte principal de la luz UV emitida por el LED UV se traslada desde el LED UV 504 a traves de la abertura de salida 530 a la ventana de excitacion. En algunos casos una zona mas pequena de la luz UV se refleja y dispersa dentro de la cavidad optica 516, proporcionando una senal de referencia estable proporcional a la intensidad de LED UV. En algunas realizaciones la cubierta 520 y/o un soporte de filtro 518 se hacen de politetrafluoretileno para mejorar la intensidad de las senales dispersadas y una estabilidad a largo plazo de la senal de referencia. En algunas realizaciones la cubierta 520 puede tener una superficie interna pulida con una capa reflectante metalizada y/o el soporte de filtro 518 tiene una superficie externa pulida con una capa reflectante metalizada para mejorar la intensidad de las senales reflejadas y la estabilidad de la senal de referencia.
Las figuras 6A y 6B muestran una placa de detector de emision 600 para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. La figura 6A es una vista en perspectiva de la placa de detector de emision 600. La placa de detector 600 generalmente incluye varios componentes, incluido un detector de emision 604 posicionado en una placa de circuito impreso 602. En algunas realizaciones de la invencion, el detector de emision 604 comprende un fotodiodo sensible a UV. Por ejemplo, el detector 604 puede generar una senal de intensidad basada en luz de aproximadamente 310 nm a aproximadamente 400 nm que detecta de un area analttica fuera del cabezal de sensor. La placa de detector 600 tambien incluye un preamplificador 606 y un sensor de temperatura 608. Un soporte de filtro de emision 610 posicionado alrededor del detector de emision 604 soporta uno o mas filtros para filtrar la energfa radiante y pasar las longitudes de onda deseadas al detector 604. En la realizacion mostrada en la figura 6B, los filtros incluyen un filtro de interferencia 612 y un filtro de vidrio UG-11 614. En algunas realizaciones, delante del detector de emision 604 tambien se posiciona un filtro adicional de pelmula de poliester 616. En algunos casos el filtro de pelmula de poliester 616 tiene un grosor de aproximadamente 0,5 /-0,2 mm. En algunos casos disenos opticos pueden proporcionar mayor eficiencia optica (p. ej., usando lentes esfericas, haces sumamente divergentes, etc.) pero tambien se pueden comprometer las prestaciones de filtros de interferencia que tiene una alta eficiencia y un alto valor de rechazo para haces colimados. Incorporar este tipo de pelmula de poliester en algunos casos puede minimizar los niveles de luz parasita para permitir mediciones de fluorescencia de NDSAen muestras con unaturbidez de hasta 100 Unidades Nefelometricas de Turbidez (NTU).
La figura 6C es un trazado que muestra ejemplos de una trasmision espectral 650 del filtro de excitacion 512, una trasmision espectral 652 del filtro de interferencia 612, una trasmision espectral 654 del filtro de vidrio UG-11 614 y una trasmision espectral 656 del filtro de pelmula de poliester 616 de filtros opticos para un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. En algunas realizaciones esta combinacion de filtros proporciona una separacion espectral eficiente entre el espectro de luz de excitacion desde el LED UV y el espectro de luz de emision desde el trazador fluorescente dentro de la muestra. La figura 6D es un trazado que muestra la separacion espectral entre un espectro de excitacion filtrado 660 y un espectro de emision filtrada 662 utilizando el filtro de excitacion 512, el filtro de interferencia 612, el filtro de vidrio UG-11 614 y el filtro de pelmula de poliester 616.
Las figuras 7A-7C presentan diversas vistas de un cabezal de sensor sumergible discreto 700 segun algunas realizaciones de la invencion que se pueden conectar a un modulo de controlador de un fluorometro de mano tal como de los tratados previamente. La figura 7A es una vista en perspectiva superior del cabezal de sensor 700, la figura 7B es una vista en perspectiva inferior del cabezal de sensor 700, y la figura 7C es una vista en perspectiva en seccion transversal del cabezal de sensor 700. El cabezal de sensor 700 se puede hacer de plastico y puede ser moldeado y/o fresado para lograr la forma y rasgos deseados.
En general, el cabezal de sensor 700 comprende un alojamiento 702 que incluye una primera cavidad vertical o camara 712 que se configura para recibir una placa de circuitos de fuente de luz (p. ej., la placa de fuente de luz 320 de la figura 3 o 500 de la figura 5). En algunos casos la camara de fuente de luz 712 se forma con una configuracion cilmdrica, que puede proporcionar un encaje ajustado para los escudos cilmdricos de laton 326 ilustrados en la figura 3. En algunas realizaciones la camara de fuente de luz 712 tiene una configuracion parcialmente cilmdrica que incluye una pared plana 726 a lo largo de un lado lateral de la camara 712. Volviendo a las figuras 7A- 7C, el alojamiento de cabezal de sensor 702 incluye una segunda cavidad vertical o camara 714 para recibir una placa de circuitos de detector de emision (p. ej., la placa de detector de emision 322 de la figura 3 o 600 de la figura 6), similar a la camara de fuente de luz 712. En algunos casos la camara de fuente de luz 712 y la camara de detector de emision 714 se pueden formar y posicionar simetricamente alrededor de un eje longitudinal 708 del cabezal de sensor 700, aunque esto no se requiere en todas las realizaciones.
El alojamiento de cabezal de sensor 702 incluye ademas un recorte angular 752 en la superficie exterior del alojamiento 702. En algunas realizaciones el angulo del recorte 752 es de aproximadamente 90 grados, aunque se debe entender que la invencion no se limita a un angulo particular para el recorte. El recorte 752 esta limitado por una primera pared 754 que interseca una segunda pared 756 en el eje longitudinal del cabezal de sensor 700. La primera pared 754 define una ventana de fuente de luz 720 que proporciona un camino a traves de la primera pared 754 para energfa de excitacion emitida por la fuente de luz. La segunda pared 756 define de manera similar una ventana de detector de emision 722 que proporciona un camino a traves de la segunda pared 756 para que lleguen emisiones fluorescentes al detector de emision ubicado dentro del alojamiento de cabezal de sensor 702. En algunas realizaciones, la ventana de fuente de luz 720 y/o la ventana de detector de emision 722 comprenden un canal que se extiende a traves del alojamiento de cabezal de sensor 702. En algunas realizaciones las ventanas 720, 722 tambien incluyen una lente, prisma u otro material opticamente transparente a la radiacion de fuente de luz y/o emisiones fluorescentes. Por ejemplo, en algunas realizaciones dentro de cada canal se posiciona una lente esferica de vidrio o zafiro. Tambien se pueden usar otros materiales adecuados conocidos en la tecnica. La lente esferica proporciona la ventana de fuente de luz/detector, pero tambien proporciona unos medios de enfoque para dirigir luz entre la fuente de luz/detector y un area analttica 750 fuera del alojamiento 702 del cabezal de sensor 700.
Como se muestra en las figuras en esta memoria, el recorte angular 752, que incluye la ventana de fuente de luz 720 y la ventana de detector de emision 722, se orienta con respecto al modulo de controlador de manera que el recorte angular y las ventanas se orientan hacia el extremo distal del modulo de controlador. Como se trata ademas en esta memoria, el recorte angular y las ventanas se pueden orientar en una direccion diferente en algunas realizaciones. Por ejemplo, en algunas realizaciones el recorte angular y las ventanas se orientan hacia el extremo proximal del modulo de controlador.
En algunas realizaciones, el cabezal de sensor 700 incluye un extremo proximal 704 y un extremo distal 706, entre los que se extiende el eje longitudinal 708 y una longitud del cabezal de sensor 700. Como se muestra en las figuras 1 y 3, en algunas realizaciones el cabezal de sensor 700 se conecta a la superficie inferior del modulo de alojamiento de controlador en o cerca del extremo proximal 704 del cabezal de sensor 700. En algunos casos el cabezal de sensor 700 se puede conectar fijamente al alojamiento de controlador con un sujetador. El sujetador puede incluir, pero no se limita a estos, tornillos, pernos y/o pasadores, o un adhesivo o soldadura (no se muestra en las figuras). En algunas realizaciones el cabezal de sensor 700 se asegura con cuatro tornillos que comprimen un anillo torico posicionado en un surco 710 entre el cabezal de sensor 700 y el modulo de controlador. En algunas realizaciones, el alojamiento de cabezal de sensor 702 se puede formar integralmente con el modulo de controlador de manera que haya una transicion continua entre el extremo proximal 704 del cabezal de sensor y la superficie inferior del modulo de controlador.
En algunas realizaciones el cabezal de sensor 700 tambien incluye parte o todo un sujetador que sujeta de manera retirable una cubeta de muestra alrededor del cabezal de sensor 700. Solo como ejemplo, el sujetador puede comprender uno o mas pasadores 740 posicionados alrededor del alojamiento de cabezal de sensor 702 y ranuras correspondientes en la cubeta de muestra. En algunas realizaciones los pasadores 740 y las ranuras forman un sujetador de bayoneta que asegura la cubeta de muestra alrededor del cabezal de sensor y tambien alinea la cubeta de muestra en una orientacion preferida (p. ej., rotacion) alrededor del cabezal de sensor 700. Tambien se pueden incluir otros sujetadores (p. ej., roscas, elementos de presion opuestos, etc.).
En algunas realizaciones el cabezal de sensor 700 tambien incluye orificios 730 para insertar una o mas cubiertas de sensor de temperatura, tales como las representadas en la figura 3. Volviendo a las figuras 7A-7C, los orificios 730 pueden ser roscados o configurados de otro modo para recibir y asegurar los sensores de temperatura. Los sensores de temperatura (no se muestran en las figuras 7A-7C) se adaptan para sentir la temperatura actual de la muestra de agua y generar una serial correspondiente que se puede usar para corregir calculos de concentracion sobre la base de errores debidos a, p. ej., temperaturas fuera de un intervalo aceptable.
Adicionalmente, el cabezal de sensor 700 es preferiblemente un cabezal de sensor sumergible, que significa que se sumerge parcial o totalmente por debajo de la superficie de una muestra de agua cuando se toman mediciones de emision fluorescente. Por consiguiente, el alojamiento de cabezal de sensor 702, la conexion al alojamiento de controlador y cualesquiera ventanas u otras potenciales oquedades en el alojamiento 702 se sellan eficazmente antes de la inmersion. Por ejemplo, en algunos casos el alojamiento 702 incluye un primer surco de anillo torico 710 en el extremo proximal 704 del cabezal de sensor y segundo surcos de anillo torico 732 alrededor de los orificios de sensor de temperatura 730. En algunas realizaciones que incluyen una cubeta de muestra, tambien se puede formar un tercer surco de anillo torico 742 alrededor de la circunferencia del cabezal de sensor 700 cerca del extremo proximal 704 del cabezal de sensor a fin de proporcionar una junta de sellado sustancialmente impermeable entre la cubeta de muestra y el cabezal de sensor 700. Adicionalmente, la ventana de fuente de luz 720 y la ventana de detector de emision 722 tambien se pueden sellar con anillos toricos y similares. En algunas realizaciones, la ventana de fuente de luz 720 y la ventana de detector de emision 722 se sellan debido a un encaje a presion entre los canales de ventana y las lentes esfericas colocadas dentro de los canales.
La figura 8 es un diagrama de flujo que representa un metodo para determinar una concentracion de un producto en una muestra de agua usando un fluorometro de mano segun algunas realizaciones de la invencion. En general, el fluorometro mide una emision de luz fluorescente de la molecula activa en el producto que es proporcional a la concentracion real del producto en la muestra de agua. Tras proporcionar un fluorometro de mano que tiene un modulo de controlador y un cabezal de sensor conectado al modulo de controlador (802), se proporciona una muestra de agua que contiene el producto de interes. El cabezal de sensor se sumerge en la muestra de agua (804) y la muestra de agua ocupa un area analttica del sensor. A continuacion, una fuente de luz en el cabezal de sensor genera una luz de excitacion ultravioleta (UV) que tiene una primera longitud de onda UV y es dirigida a la muestra de agua y el area analftica (806). El cabezal de sensor detecta y mide entonces las emisiones fluorescentes de la muestra en una segunda longitud de onda UV (808). El cabezal de sensor incluye un controlador (402 en la figura 4, por ejemplo) que calcula la concentracion del producto en la muestra sobre la base de las emisiones fluorescentes medidas (810). La primera longitud de onda puede estar en el intervalo de 280-310 nm. La segunda longitud de onda UV puede estar en el intervalo de 310 nm a 400 nm. El sensor tambien puede medir una emision de fluorescencia de referencia de la muestra en la primera longitud de onda. El sensor tambien puede medir una emision de fluorescencia de una solucion cero que tiene concentracion cero de la sustancia qmmica. En ese caso, la concentracion de la sustancia qmmica en la muestra se puede calcular sobre la base de la diferencia calculada en la emision de fluorescencia medida de la muestra que contiene la sustancia qmmica y la emision de fluorescencia medida de la solucion cero. La concentracion de la muestra tambien se puede calcular sobre la base de una constante de calibracion determinada para concentraciones conocidas del producto en una muestra de calibracion.
Como ejemplo, en algunos casos se pueden evaluar concentraciones de muestra sobre la base de senales de dos detectores de UV. Un detector de referencia mide una intensidad de la excitacion UV generada por la fuente de luz, mientras un detector de emision fluorescente mide una intensidad de las emisiones fluorescentes emitidas por el producto. El calculo usa las siguientes ecuaciones:
Figure imgf000009_0001
donde Cc es una concentracion actual real de un producto X (por ejemplo, un agente tensoactivo, un agente antimicrobiano, etc.) en una solucion de muestra;
Kx es un coeficiente de calibracion;
/ f es una senal de salida del detector de emision para la muestra solucion;
/|es una senal de salida del detector de referencia para la muestra solucion;
/° es una senal de salida del detector de emision para una solucion cero (es decir, una solucion con concentracion cero del producto); y
es una senal de salida del detector de referencia para la solucion cero.
Figure imgf000009_0002
donde Ccalibr es una concentracion del producto en una solucion de calibracion;
ICALIBR es una senal de salida del detector de emision para la solucion de calibracion; y
I calibr es una senal de salida del detector de referencia para la solucion de calibracion.
En algunas realizaciones la senal de salida fluorescente es una funcion no lineal de la concentracion de producto. Por ejemplo, una concentracion actual linealizada, Cl, de un producto X en una solucion de muestra se puede calcular usando la siguiente ecuacion:
Cl = A • R • (1 B • R C • R2 d • R3)
donde A, B, C y D son coeficientes de linealizacion que se pueden encontrar durante la calibracion y
Figure imgf000009_0003
una ratio es
senal de salida metrica basada en senales de detector de emision y de referencia para una muestra y una solucion cero como se ha descrito anteriormente en esta memoria.
En algunas realizaciones la senal de salida fluorescente es una funcion no lineal de la temperatura. Por ejemplo, una concentracion corregida por temperatura, C[, de un producto X en una solucion de muestra se puede calcular usando la siguiente ecuacion:
Figure imgf000009_0004
donde Ki y K2 son coeficientes de correccion de temperatura que se pueden encontrar durante la calibracion;
ts es una temperatura de muestra durante mediciones; y
tcALiBR es una temperatura de muestra durante calibracion.
Como se ha tratado anteriormente con referencia a la figura 4, el controlador 402 dentro del fluorometro de mano puede calcular la concentracion del producto en una muestra sobre la base de la senal de intensidad del detector de emision. En algunas realizaciones el controlador 402 tambien puede calcular la concentracion de producto sobre la base de una constante de calibracion, cambio cero y/o una senal de referencia de excitacion usando las relaciones descritas anteriormente. Instrucciones de funcionamiento para el controlador se pueden almacenar en una memoria a bordo o discreta. En ese sentido, la memoria puede ser un medio legible por ordenador que comprende instrucciones de programa que provocan que el controlador proporcione cualquiera de la funcionalidad atribuidas a ellos, y realizar cualquiera de los metodos descritos en esta memoria. El controlador tambien puede almacenar los datos de fluorescencia sin procesar obtenidos por el detector(es) de emision y/o de referencia y otros datos pertinentes en la memoria. El controlador tambien puede almacenar cualesquiera valores calculados de fluorescencia y/o datos de concentracion en la memoria.
Cambiando a las figuras 9A-9B, segun algunas realizaciones de la invencion se muestran vistas en perspectiva y en seccion transversal superior, respectivamente, de un cabezal de sensor sumergible 900 similar al cabezal de sensor 700 mostrado en las figuras 7A-7C. El cabezal de sensor 900 generalmente incluye un alojamiento 902, una camara de fuente de luz 912 y una camara de detector 914. La camara de fuente de luz 912 incluye una fuente de luz 934 acoplada a una placa de fuente de luz 936, similar a la placa de fuente de luz 500 y fuente de luz 504 mostradas en la figura 5. La camara de detector 914 incluye un detector 930 acoplado a una placa de detector 392, similar a la placa de detector de emision 600 y el detector de emision 604 mostrados en la figura 6. El cabezal de sensor 900 tambien incluye una ventana de fuente de luz 904 que transmite luz desde la fuente de luz 934 a un area analftica 950 fuera del cabezal de sensor 900 y una ventana de detector 920 que transmite luz desde el area analftica 950 a la camara de detector 914 y el detector 930.
Segun algunas realizaciones, el cabezal de sensor sumergible 900 puede medir emisiones fluorescentes de una muestra de agua dentro del area analftica 950 y generar una senal que corresponde a la fluorescencia de la muestra de agua. Como se ha tratado anteriormente en esta memoria, dicha capacidad puede ser util para cuantificar una concentracion de uno o mas productos dentro de la muestra de agua. En funcionamiento, por ejemplo, la fuente de luz 934 puede generar radiacion de excitacion UV que la ventana de fuente de luz 904 transmite al area analftica 950. En algunos casos se coloca un filtro de excitacion entre la fuente de luz 934 y la ventana de fuente de luz 904, similar a la realizacion mostrada en las figuras 5B y 5C. En algunos casos la radiacion de excitacion estimula una respuesta fluorescente en la muestra de agua que ocupa el area analftica 950, que la ventana de detector 920 transmite al detector 930. En algunos casos entre la ventana de detector 920 y el detector 930 se coloca uno o mas filtros de emision, similar a la realizacion mostrada en la figura 6B. El detector 930 genera entonces una senal electrica correspondiente a la intensidad de las emisiones fluorescentes. El detector 930 se acopla ademas con un controlador que entonces puede calcular la concentracion del producto(s) sobre la base de la intensidad de las emisiones fluorescentes.
En algunas realizaciones, el cabezal de sensor 900 se proporciona dentro de un fluorometro de mano tal como el fluorometro 100 descrito anteriormente con referencia a la figura 1. Como tal, el detector 930 se puede acoplar con un controlador ubicado dentro de una zona de modulo de controlador (p. ej., asidero) de la fluorometro. En algunas realizaciones, la configuracion de cabezal de sensor se puede incorporar en una sonda de inmersion que se comunica (p. ej., por medio de cable, inalambrico trasmisiones, etc.) con un controlador de base. Por ejemplo, en algunas realizaciones el cabezal de sensor sumergible 900 se puede incorporar en un fluorometro similar a los descritos en patente de EE. UU. n.° 7.550.746 comunmente cedida y/o la solicitud de patente de EE. UU. Publicacion 2009/0212236. En algunos casos el cabezal de sensor 900 se puede acoplar con un ordenador personal que proporciona la funcionalidad de controlador. Se debe apreciar que tambien son posibles otras disposiciones y el alcance de la invencion no se limita a cualquier configuracion espedfica de controlador.
Volviendo a las figuras 9A y 9B, en algunas realizaciones el cabezal de sensor 900 incluye un recorte 952 en una superficie lateral del alojamiento 902. En algunos casos el recorte 952 generalmente define una primera pared 954 que tiene una superficie plana exterior y una segunda pared 956 que tiene una superficie plana exterior que interseca la superficie exterior de la primera pared 954 en un primer angulo (es decir, la primera pared 954 y la segunda pared 956 forman el primer angulo). La ventana de fuente de luz 904 se ubica dentro de la primera pared 954 y proporciona un camino para trasmision de luz a traves de la primera pared entre el area analftica 950 generalmente ubicada en el recorte y la camara de fuente de luz 912 dentro del cabezal de sensor 900. La ventana de detector 920 se ubica dentro de la segunda pared 956 y proporciona un camino para trasmision de luz a traves de la segunda pared entre el area analftica 950 y la camara de detector 914 dentro del cabezal de sensor 900.
Segun la invencion, la ventana de fuente de luz 904 y la ventana de detector 920 incluyen una combinacion de un canal a traves del alojamiento de cabezal de sensor y una lente que cierra el canal mientras tambien trasmite luz a traves del canal. Como se muestra en las figuras 9A y 9B, la ventana de fuente de luz 904 se forma de un primer canal 906 que se extiende a traves de la primera pared 954 entre la camara de fuente de luz 912 y el exterior del cabezal de sensor 900, y una primera lente esferica 908 posicionada en el primer canal 906. De una manera similar, la ventana de detector 920 se forma de un segundo canal 922 que se extiende a traves de la segunda pared 956 entre la camara de detector 914 y el exterior del cabezal de sensor 900, y una segunda lente esferica 924 posicionada en el segundo canal 922.
El cabezal de sensor 900 es un cabezal de sensor sumergible, que significa que se puede sumergir parcial o totalmente por debajo de la superficie de la muestra de agua durante mediciones. Por consiguiente, la ventana de fuente de luz 904 y la ventana de detector 920 se pueden sellar a fin de proporcionar una junta de sellado sustancialmente impermeable entre la fuente de luz y camaras de detector y el exterior del cabezal de sensor. Como se ha mencionado anteriormente, en algunas realizaciones las ventanas se pueden sellar con anillos toricos y/u otros componentes de sellado.
La ventana de fuente de luz 904 y la ventana de detector 920 tambien se sellan debido a un encaje a presion entre los canales de ventana y las lentes esfericas posicionadas dentro de los canales, sin necesidad de componentes adicionales de sellado tales como anillos toricos. Las paredes primera y segunda 954, 956 del alojamiento comprenden un material en cierto modo resiliente o deformable (p. ej., un plastico) que permite a los canales de ventana distenderse alrededor y asegurar las lentes esfericas dentro de los canales. La primera lente esferica 908 tiene un radio Ri, mientras que el primer canal 906 tiene un diametro nominal menor que 2Ri. En la posicion de la lente esferica, el canal se abulta mas alla su diametro nominal para acomodar el diametro mas grande de la lente esferica. El canal se deforma asf alrededor de la lente esferica, asegurandola dentro del canal 906. La deformacion del primer canal 906 y el correspondiente encaje a presion entre la lente esferica 908 y el canal 906 crea y/o completa una junta de sellado impermeable continua alrededor de la primera lente esferica 908 entre la camara de fuente de luz 912 y el area analftica exterior del cabezal de sensor.
En algunas realizaciones el diametro nominal del primer canal 906 es de aproximadamente 1,75Ri a aproximadamente 1,95Ri. En algunos casos el radio Ri de la primera lente esferica 908 es de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 4 mm. Se debe apreciar que son posibles otros radios para Ri, como son posibles diametros para el primer canal.
Alrededor de la segunda lente esferica 924 se crea una junta de sellado similar. La segunda lente esferica 924 tiene un radio R2, mientras que el segundo canal 922 tiene un diametro nominal menor que 2R2. En la posicion de la segunda lente esferica, el canal se abulta mas alla su diametro nominal para acomodar el diametro mas grande de la segunda lente esferica. El segundo canal se deforma asf alrededor de la lente esferica, asegurandola dentro del segundo canal 922. La deformacion del segundo canal 922 y el correspondiente encaje a presion entre la segunda lente esferica 924 y el segundo canal 922 crea y/o completa una junta de sellado impermeable continua alrededor de la segunda lente esferica 924 entre la camara de detector 914 y el area analftica exterior del cabezal de sensor.
En algunas realizaciones el diametro nominal del segundo canal 922 es de aproximadamente 1,75R2 a aproximadamente 1,95R2. En algunos casos el radio R2 de la segunda lente esferica 924 es de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 4 mm. El radio R2 de la segunda lente esferica 924 tambien puede ser el mismo que el radio Ri de la primera lente esferica 908, aunque esto no se requiere. Se debe apreciar que son posibles otros radios para R2, como son posibles diametros para el segundo canal.
Realizaciones de la invencion proporcionan mejor sensibilidad debido en parte a la proximidad inmediata de la muestra de agua a las ventanas de fuente de luz/detector de emision, que disminuye drasticamente la distancia recorrida entre la fuente de luz/detector de emision y el producto dentro de la muestra de agua. Por consiguiente, la aumentada sensibilidad proporcionada en realizaciones de la invencion es util para medir concentraciones de producto muy bajas (p. ej., partes por millon, ppm) y/o para medir concentraciones de producto dentro de una muestra de agua que tiene mucho color y/o turbidez. Segun algunas realizaciones de la invencion, la junta de sellado creada por el encaje a presion entre una o mas de las lentes esfericas y los canales permite mejor posicionamiento de las lentes esfericas cuando se compara con disenos que incorporan un componente de sellado separado tal como un anillo torico. Por ejemplo, la falta de un anillo torico separado puede permitir posicionar una o ambas lentes esfericas mas cerca del area analftica 950, disminuyendo asf la longitud de trasmision y aumentando la eficiencia de funcionamiento incluso aun mas, especialmente para mediciones de muestras de agua con mucho color y/o turbidez. En algunas realizaciones la distancia analftica puede ser de aproximadamente cinco a aproximadamente diez veces mas corta que en disenos anteriores.
Haciendo referencia a la figura 9B, segun la invencion las lentes esfericas 908, 924 sobresalen del alojamiento del cabezal de sensor, disminuyendo asf la distancia al area analftica 950. La primera lente esferica 908 sobresale parcialmente desde el primer canal 906 de manera que un plano de la superficie exterior de la primera pared 954 interseca la primera lente esferica 908. La segunda lente esferica 924 sobresale de manera similar desde el segundo canal 922 de manera que un plano de la superficie exterior de la segunda pared 956 interseca la segunda lente esferica 924. La primera lente esferica 908 se posiciona dentro del primer canal 906 de modo que un lado de la lente esferica sobresale pasando la superficie exterior de la primera pared 954, mientras una superficie plana interior 962 de la primera pared es tangente o esta a ras de la superficie exterior del lado opuesto de la lente esferica. La segunda lente esferica 924 se posiciona de manera similar dentro del segundo canal 922, con una superficie plana interior 960 tangente o a ras de la superficie exterior de la segunda lente esferica 924.
Las figuras 10A-10C son vistas en seccion transversal de cabezales de sensor quetienen diferentes recortes angulares y disposiciones de opticas segun algunas realizaciones de la invencion. La figura 10A ilustra un cabezal de sensor 1000A que tiene un recorte 1014 en el que la primera pared 954 y la segunda pared 956 forman un angulo de aproximadamente 90 grados. Un eje 1012 de la ventana de canal de fuente de luz cruza un eje 1010 del canal de ventana de detector en un punto de interseccion dentro del area analttica 950 exterior al cabezal de sensor. Como se muestra en esta realizacion, los canales primero y segundo 906, 922 se posicionan dentro de las paredes primera y segunda 954, 956 de manera que los ejes 1012, 1010 de los canales primero y segundo son ortogonales a las superficies exteriores de las paredes primera y segunda 954, 956, aunque una relacion ortogonal no es necesaria.
El angulo del recorte 1014 (es decir, entre la primera pared 954 y la segunda pared 956) y/o el angulo de interseccion de los ejes de canal primero y segundo 1012, 1010 pueden variar en diferentes realizaciones de la invencion. Por ejemplo, en algunos casos los angulos entre los canales y/o paredes de recorte pueden ser de aproximadamente 60 grados a aproximadamente 120 grados. Se debe apreciar que para canales ortogonales, el angulo de interseccion de los canales complementara el angulo de las paredes primera y segunda (es decir, ambos angulos se anaden a 180 grados en este tipo de caso).
Como se muestra en la figura 10A, el angulo del recorte 1014 y el angulo de interseccion entre los ejes de canal es de aproximadamente 90 grados. La geometna de angulo recto entre el canal de fuente de luz y el canal de detector puede aumentar aun mas la eficiencia de funcionamiento al minimizar la cantidad de luz de excitacion que entra al canal de detector, especialmente cuando se compara con una disposicion de 180 grados proporcionada en algunos sensores opticos existentes. Por supuesto, realizaciones de la invencion no se limitan a una orientacion angular particular, y se pueden configurar dependiendo de los parametros deseados para una realizacion particular. Las figuras 10B y 10C ilustran dos realizaciones adicionales. En la figura 10B, un cabezal de sensor 1000B se provee de un recorte angular 1016 que forma un angulo de aproximadamente 120 grados, mientras los ejes 1012, 1010 de los canales primero y segundo 906, 922 forman un angulo de aproximadamente 60 grados. En la figura 10C, un cabezal de sensor 1000C se provee de un recorte angular 1018 que forma un angulo de aproximadamente 60 grados, mientras los ejes 1012, 1010 de los canales primero y segundo 906, 922 forman un angulo de aproximadamente 120 grados.
Como se ha mencionado anteriormente en esta memoria, algunas realizaciones de la invencion pueden permitir posicionar una o ambas lentes esfericas mas cerca del area analftica 950, disminuyendo asf la longitud de trasmision a traves de la muestra de agua entre el area analftica 950 y las lentes esfericas. Por ejemplo, en algunos casos el punto de interseccion de los ejes de canal es una distancia de aproximadamente R1 a aproximadamente 3R1 desde la superficie exterior de la primera pared 954 y una distancia de aproximadamente R2 a aproximadamente 3R2 desde la superficie exterior de la segunda pared 956. En algunas realizaciones el punto de interseccion es una distancia de aproximadamente 1,2R-i, a aproximadamente 3,2R1 desde un centro de la primera lente esferica 908 y una distancia de aproximadamente 1,2R2 a aproximadamente 3,2R2 desde un centro de la segunda lente esferica 924. En algunas realizaciones, la primera lente esferica 908 y la segunda lente esferica 924 son menores que aproximadamente 2 mm desde el punto de interseccion. Como se muestra en la figura 10A, en algunos casos la primera lente esferica 908 puede contactar realmente en la segunda lente esferica 924. Tambien se debe apreciar que si bien las figuras 10A-10C muestran configuraciones simetricas de la primera lente esferica, pared y canal y la segunda lente esferica, pared y canal, la disposicion optica puede no ser simetrica en algunas realizaciones.
La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo 1100 para hacer un cabezal de sensor segun algunas realizaciones de la invencion. El metodo incluye inicialmente proporcionar (1102) una pieza de trabajo de la que se formara el cabezal de sensor. En algunas realizaciones la pieza de trabajo es preferiblemente un plastico opaco moldeable y/o fresable, tal como Fluoruro de Polivinilideno (PVDF), poli(cloruro de vinilo) (PCV), Polioximetileno, o Poliacetal. En algunas realizaciones el plastico es opaco a las longitudes de onda de luz a las que es sensible el detector de emision y/o a longitudes de onda de luz generadas por la fuente de luz dentro del cabezal de sensor. Por supuesto tambien son posibles otros plasticos, y en algunos casos se puede usar cualquier plastico opaco que sea compatible con los procesos qmmicos que ocurren dentro de la muestra. Tambien son posibles otros materiales conocidos en la tecnica (tanto polimericos como no polimericos). En algunas realizaciones el cabezal de sensor se hace fresando una pieza de trabajo solida, aunque en algunas realizaciones, la pieza de trabajo tambien se puede formar a traves de moldeo.
El metodo 1100 incluye ademas formar una camara de fuente de luz (1104) y una camara de detector (1106) en la pieza de trabajo. Por ejemplo, se pueden formar camaras sustancialmente cilmdricas, camaras con una o mas superficies interiores planas tales como las descritas anteriormente en esta memoria, o cualquier otra camara(s) adecuada(s) para alojar la electronica de sensor. Tambien se forma un recorte (1108) en una superficie lateral de la pieza de trabajo. El recorte y la camara de fuente de luz definen una primera pared con una superficie plana exterior y una segunda pared con una superficie plana exterior que interseca la superficie de la primera pared en un primer angulo. El metodo tambien incluye formar (1110) una ventana de fuente de luz en la primera pared y formar (1112) una ventana de detector en la segunda pared. Una fuente de luz UV se posiciona (1114) en la camara de fuente de luz y un detector de UV se posiciona (1116) en la camara de detector. La fuente de luz UV emite una primera longitud de onda UV a traves de la ventana de fuente de luz para excitacion de una muestra de agua dentro de un area analftica proxima al cabezal de sensor que se detecta en una segunda longitud de onda UV a traves de la ventana de detector desde el area analttica.
Formar las ventanas de fuente de luz y/o de detector incluye formar (p. ej., fresado, grabado qmmico, moldeo, etc.) un canal a traves de la primera y/o la segunda pared respectivamente, y posicionar una lente esferica dentro de cada canal.
Haciendo referencia a las figuras 12A-12C, vistas en seccion transversal de un cabezal de sensor 1200 ilustran el posicionamiento de una lente esferica 908 segun algunas realizaciones de la invencion. Como se ha tratado anteriormente, el primer y/o el segundo canal 906, 922 tienen un diametro nominal mas pequeno que el diametro de la lente esferica posicionada dentro del canal. Una primera lente esferica 908 se posiciona dentro de la ventana de canal de fuente de luz 906 al insertar la lente esferica en el canal 906 desde dentro de la camara de fuente de luz 912 (figura 12A), y luego empujar la primera lente esferica adentro del canal de modo que la lente esferica se posiciona a ras de una superficie interior de la camara/pared y sobresaliendo de la superficie exterior de la pared (figura 12C).
Conforme la lente esferica 908 es empujada adentro del canal 906, la superficie del canal preferiblemente se deforma para permitir el paso de la lente esferica. Por ejemplo, empujar una lente esferica de vidrio o zafiro a traves de un canal formado en plastico puede deformar el canal conforme la lente esferica atraviesa el canal. En algunos casos el material de la pared de canal tambien salta hacia atras a su diametro nominal conforme la lente esferica atraviesa el canal. Cuando la lente esferica esta en su final posicion, el canal permanece deformado alrededor de la lente esferica (p. ej., en el interior y el exterior de la lente esferica) asegurando asf la lente esferica 908 dentro del canal 906 y creando una junta de sellado impermeable sustancialmente continua alrededor de la lente esferica entre la camara de fuente de luz y el exterior del cabezal de sensor. Se puede usar un metodo similar para posicionar una lente esferica dentro del canal de detector 922.
Haciendo referencia a las figuras 12A-12C, en algunas realizaciones se puede usar una herramienta 1202 para empujar la lente esferica 1102 adentro del canal 906. En algunas realizaciones la herramienta 1202 puede ser insertada en la camara de fuente de luz 912 o la camara de detector 914 para empujar la lente esferica desde dentro de la camara. Haciendo referencia a la figura 10C, en algunas realizaciones aberturas en la superficie lateral del alojamiento de cabezal de sensor proporcionan acceso a la camara de fuente de luz 912 y la camara de detector 914 a fin de mecanizar canales de ventana 906 y 922 y empujar las lentes esfericas desde fuera de camaras. Tras posicionar las lentes esfericas, las aberturas se pueden sellar con tapones 1020, 1022 u otros medios equivalentes.
La figura 13A es una vista en seccion transversal de un ejemplo de una herramienta de insercion o de posicionamiento 1300 para posicionar una lente esferica 1306 dentro de un canal de ventana 1304 segun algunas realizaciones de la invencion. La herramienta de posicionamiento 1300 se dimensiona y forma preferiblemente para encajar dentro de una camara de cabezal de sensor 1302 (p. ej., la camara de fuente de luz y/o camara de detector). En algunas realizaciones la herramienta 1300 incluye un bastidor 1310 que soporta de manera movible una cuna 1312. Un componente de empuje 1314 (p. ej., un tornillo) puede empujar hacia abajo contra la cuna, que entonces es dirigida lateralmente contra la lente esferica 1306 por una zona angulada del bastidor 1310. Tras empujar la lente esferica adentro del canal, la herramienta 1300 se puede retirary montarse electronica apropiada dentro del canal.
Las figuras 13B y 13C muestran vistas en perspectiva y en seccion transversal, respectivamente, de otro ejemplo de una herramienta de insercion o de posicionamiento 1320 para insertar una lente esferica 1306 en un canal de ventana 1304 de un cabezal de sensor 1322 segun algunas realizaciones de la invencion. La herramienta de insercion 1320 se forma como varilla o barra alargada formada para encajar dentro de una camara de cabezal de sensor 1302. En algunos casos una zona plana 1324 de la barra tiene una hendidura plana, inclinada o angulada 1326 cerca de un extremo de la barra. Cuando la herramienta de insercion 1320 se mueve dentro de la camara de cabezal de sensor 1302, la hendidura plana inclinada 1326 crea una fuerza que empuja la lente esferica 1306 adentro del canal de ventana 1304. En algunos casos la herramienta de insercion 1320 puede tener hendiduras planas inclinadas 1326 de diferentes profundidades y/o angulos, p. ej., en ambos extremos de la barra. Por ejemplo, una hendidura mas profunda puede facilitar la insercion inicial de la lente esferica en el canal de ventana 1304 y luego la herramienta de insercion se puede extraer, rotar e insertar por extremo opuesto para usar una hendidura menos profunda para asegurar que la lente esferica 1306 se inserta completamente en el canal de ventana 1304.
Asf, se describen realizaciones de la invencion. Aunque la presente invencion se ha descrito en detalle considerable con referencia a ciertas realizaciones descritas, las realizaciones descritas se presentan a modo de ilustracion y no limitacion y son posibles otras realizaciones de la invencion. Un experto en la tecnica apreciara que se pueden hacer diversos cambios, adaptaciones y modificaciones sin salir del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un sensor fluorometrico (100), que comprende:
un cabezal de sensor sumergible (900), que comprende:
un alojamiento (902) que comprende una primera pared (954) con una primera superficie exterior plana y una segunda pared (956) con una segunda superficie exterior plana;
una camara de fuente de luz (912) que comprende una fuente de luz ultravioleta (UV) (934) que emite una primera longitud de onda UV para excitacion de una muestra de agua dentro de un area analftica (950) proxima al cabezal de sensor (102);
una ventana de fuente de luz (904) posicionada en la primera pared (954) que transmite la primera longitud de onda UV desde la camara de fuente de luz (912) al area analftica (950), la ventana de fuente de luz (904) comprende un primer canal (906) que se extiende a traves de la primera pared (954) y una primera lente esferica (908) posicionada en el primer canal (906)
una camara de detector (914) que comprende un detector de UV (930) que detecta emisiones fluorescentes en una segunda longitud de onda UV desde el area analftica (950);
una ventana de detector (920) posicionada en la segunda pared (956) que transmite la segunda longitud de onda UV desde el area analftica (950) a la camara de detector (914), la ventana de detector (920) comprende un segundo canal (922) que se extiende a traves de la segunda pared (956) y una segunda lente esferica (924) posicionada en el segundo canal (922); y
un controlador (104) acoplado al detector de UV (930) y adaptado para calcular una concentracion de una sustancia qmmica en la muestra de agua dentro del area analftica (950) sobre la base de las emisiones fluorescentes detectadas,
en donde la primera lente esferica (908) sobresale parcialmente desde el primer canal (906) de manera que un plano de la primera superficie exterior interseca la primera lente esferica (908), y en donde la segunda lente esferica (924) sobresale parcialmente desde el segundo canal (922) de manera que un plano de la segunda superficie exterior interseca la segunda lente esferica (924), caracterizado por que
la primera pared (954) comprende una primera superficie interior plana (962) tangente a una superficie exterior de la primera lente esferica (908) y la segunda pared (956) comprende una segunda superficie interior plana (960) tangente a una superficie exterior de la segunda lente esferica (924);
la primera lente esferica (908) tiene un radio R1, y el primer canal (906) tiene un diametro nominal menor que 2R1, de manera que el primer canal (906) se deforma alrededor de la primera lente esferica (908), asegurando la primera lente esferica (908) dentro del primer canal (906) y creando una junta de sellado impermeable continua alrededor de la primera lente esferica (908) entre la camara de fuente de luz (912) y el area analftica (950); y
la segunda lente esferica (924) tiene un radio R2 y el segundo canal (922) tiene un diametro nominal menor que 2R2 de manera que el segundo canal (922) se deforma alrededor de la segunda lente esferica (924), asegurando la segunda lente esferica (924) dentro del segundo canal (922) y creando una junta de sellado impermeable continua alrededor de la segunda lente esferica (924) entre la camara de detector (914) y el area analftica (950).
2. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 1, en donde un eje del primer canal (906) y un eje del segundo canal (922) se cruzan en un punto de interseccion en el area analftica (950) en un primer angulo desde aproximadamente 60 grados a aproximadamente 120 grados.
3. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 2, en donde el eje del primer canal (906) es ortogonal a la primera superficie exterior y el eje del segundo canal (922) es ortogonal a la segunda superficie exterior.
4. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 2, en donde el primer angulo es de aproximadamente 90 grados.
5. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 2, en donde una primera distancia desde el punto de interseccion a la primera superficie exterior es de aproximadamente R1 a aproximadamente 3R1, una segunda distancia desde el punto de interseccion a la segunda superficie exterior es de aproximadamente R2 a aproximadamente 3R2, una tercera distancia desde un centro de la primera lente esferica (908) al punto de interseccion es de aproximadamente 1,2R1 a aproximadamente 3,2R1, y una cuarta distancia desde un centro de la segunda lente esferica (924) al punto de interseccion es de aproximadamente 1,2R2 a aproximadamente 3,2R2.
6. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 2, en donde cada una de la primera lente esferica (908) y la segunda lente esferica (924) esta a menos de aproximadamente 2 mm desde el punto de interseccion.
7. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 1, en donde R1 es igual a R2 y en donde R1, y R2 son de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 4 mm.
8. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 1, en donde el diametro nominal del primer canal (906) es de aproximadamente 1,75R1 a aproximadamente 1,95R1 y el diametro nominal del segundo canal (922) es de aproximadamente 1,75R2 a aproximadamente 1,95R2
9. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 1, en donde la primera lente esferica (908) contacta en la segunda lente esferica (924).
10. El sensor fluorometrico (100) de la reivindicacion 1, en donde las paredes primera y segunda (954, 956) comprenden un material resiliente y las lentes esfericas primera y segunda (908, 924) comprenden vidrio o zafiro.
11. Un metodo para hacer un cabezal de sensor fluorometrico sumergible (900), que comprende:
proporcionar una pieza de trabajo de plastico;
formar una camara de fuente de luz (912) en la pieza de trabajo;
formar una camara de detector (914) en la pieza de trabajo;
formar un recorte en una superficie lateral de la pieza de trabajo, el recorte y la camara de fuente de luz (912) definen una primera pared (954) con una primera superficie plana exterior, el recorte y la camara de detector (914) definen una segunda pared (956) con una segunda superficie plana exterior, las superficies planas exteriores primera y segunda intersecan en un primer angulo;
formar una ventana de fuente de luz (904) en la primera pared (954), que comprende formar un primer canal (906) que se extiende a traves de la primera pared (954) y posicionar una primera lente esferica (908) en el primer canal (906); formar una ventana de detector (920) en la segunda pared (956), que comprende formar un segundo canal (922) que se extiende a traves de la segunda pared (956) y posicionar una segunda lente esferica (924) en el segundo canal (922);
posicionar una fuente de luz ultravioleta (UV) en la camara de fuente de luz (912) que emite una primera longitud de onda UV a traves de la ventana de fuente de luz (904) para excitacion de una muestra de agua dentro de un area analttica (950) proxima al cabezal de sensor (900); y
posicionar un detector de UV (930) en la camara de detector (914) que detecta emisiones fluorescentes en una segunda longitud de onda UV a traves de la ventana de detector (920) desde el area analttica (950),
que comprende ademas empujar la primera lente esferica (908) adentro del primer canal (906) de modo que la primera lente esferica (908) sobresale parcialmente desde el primer canal (906) de manera que un plano de la primera superficie exterior interseca la primera lente esferica (908), y que comprende ademas empujar la segunda lente esferica (924) adentro del segundo canal (922) de modo que la segunda lente esferica (924) sobresale parcialmente desde el segundo canal (922) de manera que un plano de la segunda superficie exterior interseca la segunda lente esferica (924),
caracterizado por que la primera lente esferica (908) tiene un radio R1, y el primer canal (906) tiene un diametro nominal menor que 2R1, el posicionamiento de la primera lente esferica (908) comprende empujar la primera lente esferica (908) adentro del primer canal (906) desde la camara de fuente de luz (912) y deformar el primer canal (906) alrededor de la primera lente esferica (908) para asegurar la primera lente esferica (908) y crear una junta de sellado impermeable continua alrededor de la primera lente esferica (908) entre la camara de fuente de luz (912) y un exterior del cabezal de sensor (900),
en donde la primera lente esferica (908) es empujada adentro del primer canal (906) de modo que una primera superficie interior plana (962) de la primera pared (954) es tangente a una superficie exterior de la primera lente esferica (908), y
la segunda lente esferica (924) tiene un radio R2y el segundo canal (922) tiene un diametro nominal menor que 2R2, el posicionamiento de la segunda lente esferica (924) comprende empujar la segunda lente esferica (924) adentro del segundo canal (922) desde la camara de detector (914) y deformar el segundo canal (922) alrededor de la segunda lente esferica (924) para asegurar la segunda lente esferica (924) y crear una junta de sellado impermeable continua alrededor de la segunda lente esferica (924) entre la camara de detector (914) y el exterior del cabezal de sensor (900),
en donde la segunda lente esferica (924) es empujada adentro del segundo canal (922) de modo que una segunda superficie interior plana (960) de la segunda pared (956) es tangente a una superficie exterior de la segunda lente esferica (924).
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