COMPONENTE PARA IMPLEMENTACIÓN DE SONDAS ÓPTICAS Y SONDA ÓPTICA

Campo de la invención

La presente invención tiene por objeto un componente con el que implementar sondas de medida óptica, especialmente sondas de detección de biopelículas bacterianas (conocidas como biofilms) y la monitorización de su crecimiento en sistemas de distribución de fluidos. Otro objeto de la invención es una sonda óptica que incorpora dicho componente.

Antecedentes de la invención

Son conocidos en el estado de la técnica los sensores ópticos para monitorizar fluidos. Por ejemplo, el documento US2013250281 A1 divulga un sensor de deterioro de un lubricante que incluye una guía óptica con una trayectoria desde un elemento emisor de luz hasta un elemento receptor de luz, la cual cruza un espacio en el que entra el lubricante. Los cambios en el lubricante producen cambios en la luz recibida en el receptor de luz, lo cual permite conocer el estado del lubricante. Para la conexión del emisor y el receptor de luz se pueda realizar desde el exterior del contenedor o tubería donde se encuentra el lubricante, la trayectoria de la guía de luz vira 180° mediante la integración en el sensor de dos espejos en los que se refleja la luz 90° antes y después de atravesar el lubricante.

Para evitar el uso de espejos, es conocido el uso de lúmenes o fibras ópticas curvadas, como por ejemplo los divulgados en los documentos EP2937537A1 y US2010027015A1. Estos sensores ópticos son más económicos de fabricar, más robustos y más fáciles de limpiar que los que utilizan espejos, aunque todavía es posible conseguir una configuración de sensor óptico todavía más económica, más robusta y más fácil de limpiar.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es el de proporcionar sondas ópticas aptas para la monitorización de fluidos que presentan ventajas respecto al estado de la técnica mencionado. De acuerdo con este objetivo, se ha desarrollado un componente destinado a implementar sondas ópticas especialmente ventajosas para la detección de biofilms y la monitorización de su crecimiento en sistemas de distribución de fluidos. El presente componente para implementación de sondas ópticas se caracteriza por el hecho de que integra todos los elementos funcionales de una sonda óptica en un único cuerpo obtenido mediante impresión 3D. Gracias a ello, es posible ofrecer configuraciones de sondas ópticas con mejores prestaciones que las conocidas en el estado de la técnica.

En su realización más genérica, el componente para implementación de sondas ópticas comprende un cuerpo, definido por una dimensión longitudinal, en el que un extremo longitudinal dispone de una superficie de interacción destinada a estar en contacto con el fluido a monitorizar. A la vez, el cuerpo comprende un canal hueco que transcurre por su interior y define una guía de medida óptica, la cual es apta para la transmisión de señales ópticas entre sus extremos. Esta primera realización se caracteriza por el hecho de que la superficie de interacción comprende una ranura y la guía de medida comprende una trayectoria tal que se entrecruza con la ranura.

Gracias, por un lado, a que el componente integra varios de los elementos de una sonda óptica, y por otro, a que la guía de medida comprende una trayectoria tal que se entrecruza con la ranura por donde transcurre el fluido a monitorizar, esta configuración resulta en una forma de obtener una sonda más económica de fabricar, más robusta y más fácil de limpiar que las conocidas en el estado de la técnica. El cuerpo puede obtenerse mediante impresión 3D, por lo que puede integrar en su interior la guía, la cual puede incluir tramos curvados, con lo que puede tener una trayectoria que se entrecruce con la superficie de interacción en algún punto y después dirigirse a una superficie de conexión.

En una realización preferente, los extremos de la guía de medida se ubican en una superficie de conexión situada en el otro extremo longitudinal del cuerpo. Gracias a ello, se facilita la instalación de la sonda en una tubería de un sistema de distribución de fluidos, ya que queda separada la zona de interacción con el fluido respecto a la zona de conexionado de la guía óptica. De forma preferente, la guía de medida comprende un tramo curvado que incluye dicha sección de pared que se entrecruza con la superficie de interacción. Y aún más preferentemente, dicho tramo curvado describe un arco de al menos 180°, de forma que la trayectoria de la guía de medida ocupa el menor espacio posible, con lo que se reduce el tamaño de la sonda.

Preferiblemente, la pared del fondo de la ranura comprende un saliente interpuesto en la trayectoria de la guía de medida. Gracias a ello, se facilita que la superficie de interacción acumule el biofilm y que las señales ópticas que atraviesas la guía de medida interaccionen con el biofilm. En otra realización preferente, el cuerpo comprende un segundo canal hueco que transcurre por su interior y que define una guía de referencia, la cual es apta para la transmisión de señales ópticas entre sus extremos. Gracias a que el cuerpo se encuentra obtenido mediante impresión 3D, puede integrar en su interior tanto una guía de medida como una guía de referencia en un único cuerpo. Preferiblemente, la guía de referencia comprende una trayectoria tal que ambos extremos se encuentran en una misma superficie de conexión, facilitando así la instalación de la sonda en una tubería de un sistema de distribución de fluidos. De forma preferente, la guía de referencia comprende un tramo curvado que describe un arco de al menos 180°, de forma que se compacta el tamaño del cuerpo. Y aún más preferentemente, el centro del tramo curvado transcurre adyacente a la guía de medida, siendo perpendiculares entre sí sendas direcciones longitudinales de ambas guías en ese punto. Es decir, el cuerpo puede comprender un guía de medida también con un tramo curvado de 180°, donde su centro puede estar entrecruzado con la superficie de interacción, y que las direcciones longitudinales de ambas guías en esos puntos centrales sean perpendiculares entre sí. No hace falta mencionar que, preferentemente, los extremos de la guía de medida y los extremos de la guía de referencia están situados en una misma superficie de conexión. En este caso, las ubicaciones de sus extremos preferiblemente forman un paralelogramo de lados iguales, con el objetivo de compactar al máximo el tamaño del componente.

Para que el componente pueda recibir fácilmente la conexión de cables ópticos que le transmitan y que reciban las señales ópticas, los extremos de la guía de medida y/o de la guía de referencia comprenden medios de conexión óptica, como pueden ser conectores roscados o de tipo snap. En una realización preferente, los medios de conexión óptica están formados por unos salientes con un interior cónico, en los cuales resulta sencillo fijar los cables ópticos de transmisión de las señales mediante resina.

En una versión opcional del componente, el cuerpo es macizo y sólo se encuentran vacíos los canales huecos. En otra versión alternativa, el cuerpo sólo comprende paredes que definen los elementos huecos, como pueden ser las guías o los canales, mientras que el resto de volumen del cuerpo se encuentra hueco. Las paredes que definen las guías o canales preferentemente tienen un grosor entre 0,5 mm y 20 mm. En esta segunda versión, la superficie de conexión puede comprender un orificio por el que rellenar el cuerpo, como por ejemplo de resina. Preferiblemente, también cuenta con un segundo orificio para expulsar el aire del interior mientras se rellena. Para facilitar su fijación a la tubería del sistema de fluidos a inspeccionar, el componente preferiblemente comprende una superficie externa roscada en al menos un tramo de su dimensión longitudinal.

De forma opcional, el cuerpo comprende un canal hueco que cruza longitudinalmente el cuerpo desde la superficie de conexión hasta la superficie de interacción, y que define una cavidad apta para el alojamiento de un sensor de temperatura, el cual permite una mejor calibración de la sonda óptica, entre otras ventajas.

Finalmente, el componente puede comprender como opción un indicador de posición, situado en la superficie de conexión y paralelo a la ranura. De esta forma, al roscar el componente en la tubería, resulta posible conocer la posición de la ranura por donde debe transcurrir el fluido a monitorizar.

Otro objeto de la presente invención es reivindicar una sonda óptica que incluye el componente según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, entendiéndose por sonda óptica a dicho componente en conjunción con al menos los cables ópticos que le transmiten y que reciben las señales ópticas que pasan a través del componente. Dichos cables pueden ir conectados por sus otros extremos a un emisor y/o detector de señales ópticas.

Breve descripción de las figuras

Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

Figura 1.- Vista en perspectiva de una realización preferente del presente componente para implementación de sondas ópticas.

Figura 2.- Vista en sección de la realización preferente de la figura 1.

Descripción de una realización preferente

A continuación, se describe una realización preferente del presente componente para implementación de sondas ópticas, haciendo referencia a las figuras 1 y 2. En la figura 1 se muestra una perspectiva de una realización preferente del componente (1), donde se aprecia la dimensión longitudinal del cuerpo dispuesta en vertical. Esta realización dispone en el extremo superior de una superficie de conexión (1b), donde los extremos (11 i, 11o, 12i, 12o) de las guías (11, 12) se ubican.

En la figura 2 se muestra una sección axial del componente (1), donde se aprecia el canal hueco que define la guía de medida (11), seccionada en toda su longitud. El interior del componente (1) sólo comprende las paredes que definen los elementos huecos, como son la guía de medida (11), la guía de referencia (12) y la cavidad (14) para el sensor de temperatura, mientras que el resto de volumen del cuerpo se encuentra hueco. Dado que gran parte del cuerpo se encuentra vacío, en la figura 2 también se aprecia un tramo de la guía de referencia (12), así como la sección transversal que se encuentra perpendicular a la guía de medida (11). En el extremo inferior se encuentra la superficie de interacción (1a) destinada a estar en contacto con el fluido a monitorizar. Como se puede apreciar, la superficie de interacción (1a) comprende una ranura (13) y la guía de medida (11) comprende una trayectoria tal que se entrecruza con la ranura (13) en su tramo curvado (11c), el cual describe un arco de más de 180°. La pared del fondo de la ranura (13) comprende un saliente (15) interpuesto en la trayectoria de la guía de medida (11).

Por su parte, la guía de referencia (12) comprende una trayectoria tal que ambos extremos (12i, 12o) de la guía de referencia (12) se encuentran en la misma superficie de conexión (1b) que los de la guía de medida (11), formando entre los cuatro un paralelogramo de lados iguales. En esta realización, la guía de referencia (12) comprende un tramo curvado (12c) que describe un arco de más de 180°, cuyo centro transcurre por encima de la guía de medida (11), siendo perpendiculares sendas direcciones longitudinales en ese punto.

Esta realización preferente del componente (1) comprende integrados unos medios de conexión óptica (21a, 21b, 21c, 21d) formados por unos salientes con un interior cónico, vinculados con los extremos (11 i, 11o, 12i, 12o) de la guía de medida (11) y de la guía de referencia (12). Adicionalmente, el componente (1) comprende integrada una superficie externa roscada (16) en un tramo de su dimensión longitudinal.

Esta realización preferente comprende un indicador de posición (3), situado en la superficie de conexión (1b) y paralelo a la ranura (13). A su vez, la superficie de conexión (1b) comprende dos orificios (4a, 4b) por los que rellenar el cuerpo.