ES2316493T3 - Metodo para verificar la dosificacion de un fluido. - Google Patents
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Abstract
Un método para verificar la dosificación de un fluido desde una boquilla de dosificación (14), comprendiendo el método las etapas de: (a) proporcionar una fuente (16) de radiación electromagnética y un receptor (18) de la radiación electromagnética desde la fuente (16) de radiación electromagnética, de manera que el flujo de un fluido (12) desde la boquilla (14) pasa a través de una trayectoria (20) de radiación electromagnética desde la fuente (16) al receptor (18); (b) activar la fuente (16) de manera que la fuente (16) produzca radiación electromagnética; (c) iluminar el receptor (18) con la radiación electromagnética; (d) generar una primera señal con el receptor (18); (e) ajustar un umbral basado en la primera señal, siendo el umbral un porcentaje predeterminado de la primera señal y tal que no se detecte una gota de fluido menor (12), que tiene un volumen insuficiente para influir significativamente de manera negativa en la dosificación de un volumen de fluido pretendido (12), que cuelga de la boquilla de dosificación (14); (f) dosificar fluido (12) desde la boquilla de dosificación (14); (g) obstruir la señal electromagnética entre la fuente (16) y el receptor (18) con el fluido (12) dosificado desde la boquilla de dosificación (14); (h) generar una segunda señal con el receptor (18); (i) comparar el umbral y la segunda señal sustancialmente de manera continua para indicar el inicio de una dosificación de fluido (12) desde la boquilla de dosificación (14); (j) generar una tercera señal con el receptor (18); (k) comparar la tercera señal y el umbral para indicar el final de una dosificación de fluido (12) desde la boquilla de dosificación (14); (l) determinar un primer período de tiempo entre la generación de la segunda señal y la generación de la tercera señal; (m) determinar un segundo período de tiempo de una duración temporal esperada entre el inicio y el final de la dosificación de fluido (12) desde la boquilla de dosificación (14); y (n) comparar el primer período de tiempo y el segundo período de tiempo para verificar la dosificación de fluido (12) desde la boquilla de dosificación (14).
Description
Método para verificar la dosificación de un
fluido.
Las realizaciones de la presente invención se
refieren generalmente a un método para verificar la dosificación de
un fluido. Más específicamente, las realizaciones se refieren a un
método para verificar la dosificación de un fluido en un
instrumento automatizado.
Los instrumentos automatizados están disponibles
para realizar un número de tareas. Uno de dichos instrumentos
automatizados es un instrumento analítico. Un instrumento analítico
puede realizar ensayos, tales como ensayos de diagnóstico médico,
sobre una muestra. Por ejemplo, dichos ensayos pueden identificar el
virus del SIDA en una muestra de sangre u otro artículo de interés
en una muestra biológica.
Para realizar dichos ensayos, un instrumento
analítico puede mezclar la muestra biológica con una sustancia, tal
como un reactivo y similares. En algunas realizaciones, estos
reactivos pueden ser fluidos. Los fluidos pueden suministrarse a la
muestra biológica dentro del instrumento medico por un sistema de
fluido. El sistema de fluido puede incluir una fuente de fluido,
una bomba, una boquilla de dosificación y un conducto que conecta
de forma fluida esos elementos. La fuente de fluido puede ser un
recipiente y similares. La bomba funciona para mover fluido desde
el recipiente hacia la boquilla de dosificación a través del
conducto. La muestra, que puede contenerse en un recipiente
adecuado, se sitúa adyacente a la boquilla de dosificación. Cuando
la bomba está en funcionamiento, el fluido del recipiente sale de
la boquilla y entra en el recipiente de la muestra. El movimiento
del fluido hacia el recipiente, si se desea, puede provocar que se
mezclen el fluido y la muestra.
Como se ilustra adicionalmente a modo de
ejemplo, un instrumento dado puede realizar un análisis de sangre.
El instrumento añade un volumen predeterminado de un fluido a un
volumen predeterminado de una muestra de sangre. El fluido
reacciona con la muestra de sangre. Debido a la reacción entre la
muestra y el fluido, se envía una señal electromagnética o una luz
desde la mezcla de la muestra y el fluido. Un detector en el
instrumento ve o lee la luz enviada desde la mezcla. Los elementos
apropiados del instrumento, tales como un ordenador y similares,
interpretan la información obtenida por el detector y proporcionan
información a un operario acerca de la muestra de sangre.
Para que este instrumento funcione como se
pretende y proporcione resultados precisos, es conveniente que se
mezcle con la muestra una cantidad o volumen específico,
predeterminado, de fluido. Si se añade demasiado o muy poco fluido
a la muestra, la luz enviada desde la mezcla puede ser diferente a
la luz apropiada enviada desde la mezcla cuando se añade el volumen
de fluido predeterminado. La luz diferente enviada desde la mezcla
se interpreta en el ordenador de la misma manera que la luz
apropiada. Por lo tanto, el ordenador puede dar una información
imprecisa al operario del instrumento.
La posibilidad de que un instrumento proporcione
información imprecisa es una preocupación. Por ejemplo, el ensayo
realizado puede ser para ver si una unidad de sangre estuviese
infectada por el virus del SIDA. Suponiendo que la sangre está
infectada por el virus del SIDA, añadir muy poco o demasiado fluido
a la muestra de sangre puede dar como resultado que el instrumento
le diga al operario que la unidad de sangre no está infectada por
el virus del
SIDA.
SIDA.
Muchas cosas pueden provocar que se añada la
cantidad incorrecta de fluido a la muestra. Por ejemplo, el conducto
puede contener una burbuja. El propio conducto puede estar doblado
o dañado. Puede que la bomba no funcione apropiadamente. Se puede
formar una gota de fluido en un extremo de la boquilla de
dosificación. Puede que estas causas no se detecten simplemente
controlando la duración del funcionamiento de la bomba o del fluido
saliendo de la boquilla de dosificación. En consecuencia, puede
apreciarse que es conveniente tener un elemento en el instrumento
para verificar que ha salido la cantidad apropiada predeterminada de
fluido de la boquilla de dosificación durante el funcionamiento del
instrumento analítico. Un método para verificar la dosificación de
un fluido desde un extremo de salida de fluido de una boquilla se
conoce a partir del documento
DE-A-4211003.
Las realizaciones descritas en este documento
proporcionan un método para verificar la dosificación de un fluido
desde una boquilla de dosificación como se define en la
reivindicación 1.
La Figura 1 ilustra genéricamente un aparato
para verificar la dosificación de un fluido;
La Figura 2 ilustra otra realización del aparato
mostrado en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista esquemática de un
aparato para verificar la dosificación de un fluido que muestra las
posiciones relativas de los elementos del aparato;
La Figura 4 es un gráfico de una señal
electrónica generada por un receptor sensible a una señal enviada
por una fuente que comprende un aparato para verificar la
dosificación; y
La Figura 5 es un gráfico similar a la Figura 4
que muestra una dosificación inapropiada.
La Figura 1 ilustra una realización 10 de un
aparato y un método para verificar la dosificación de un fluido 12
desde una boquilla de dosificación 14. La verificación de
dosificación, como se aclarará en este documento, se refiere a
obtener información acerca del estado de dosificación de un fluido,
a detectar una gota de fluido suspendida mayor, a comprobar la
duración temporal de una dosificación, etc. En las realizaciones
analizadas en este documento, la verificación de dosificación
utiliza una medición de intensidad de la radiación electromagnética,
posiblemente unida a una medición temporal.
Para la claridad de entendimiento, se analizarán
las realizaciones del aparato y el método con respecto a su empleo
con un instrumento analítico. Por ejemplo, las realizaciones pueden
usarse con los instrumentos y métodos descritos en las patentes de
Estados Unidos Nº 5.006.309, 5.089.424, 5.120.199, 5.185.264,
5.198.368 y 5.244.630. Esas patentes se ceden al cesionario del
presente caso. Sin embargo, debe reconocerse que cada una de las
realizaciones puede tener otros empleos sin alejarse del alcance de
las reivindicaciones.
Pueden integrarse múltiples realizaciones en un
instrumento individual a lo largo de una trayectoria de
procesamiento. Aunque el fluido 12 puede entenderse como que es un
reactivo, también son posibles otros fluidos. Puede ser deseable
situar un aparato en cada emplazamiento de adición de fluido capaz
de provocar un resultado falso o proporcionar al operario del
instrumento una información imprecisa. Ilustrando a modo de ejemplo,
en un instrumento analítico, el aparato de verificación de
dosificación puede situarse donde se añaden las partículas,
conjugados o sondas a la muestra y donde ocurren los lavados.
Volviendo a la Figura 1, la realización 10
comprende una fuente de radiación electromagnética 16 y un receptor
18 asociados operativamente con la boquilla de dosificación 14. La
fuente 16 y el receptor 18 se disponen con respecto a la boquilla
de dosificación 14 de manera que el flujo del fluido 12 desde la
boquilla 14 pasa a través de una trayectoria 20 de radiación
electromagnética desde la fuente 16 al receptor 18. Debe observarse
que la trayectoria 20 pasa a través de un fluido ambiente, tal como
el aire. No se requieren ni lentes ni filtros. Como se analizará
con más detalle más adelante, el paso del fluido 12 a través de la
trayectoria 20 permite verificar la dosificación.
La fuente 16 y el receptor 18 se predeterminan
de manera que el receptor 18 genera una señal sensible a la
radiación electromagnética enviada desde la fuente 16. En una
realización ejemplar, la fuente 16 puede ser un diodo emisor de luz
y similares. En una realización específica, la fuente 16 es capaz de
emitir una radiación electromagnética de aproximadamente 900 nm
(infrarroja). El receptor 18, en una realización ejemplar, puede
ser un fototransistor y similares. Si la fuente 16 fuese un diodo
que emite radiación electromagnética a aproximadamente 900 nm,
entonces el receptor 18 se elegiría de manera que el pico de
sensibilidad del receptor 18 estaría sustancialmente en el mismo
intervalo que el espectro electromagnético. Si se usase la parte
infrarroja del espectro electromagnético en la realización 10,
entonces se reduciría la cantidad de energía presente en los
fotones que van desde la fuente 16 al receptor 18. En una
realización específica, la fuente 16 es un
SEP8706-002 y el receptor 18 es un
SDP8406-003, ambos disponibles en Honeywell, MICRO
SWITCH, Optoelectronics Division of Richardson, Texas.
En las realizaciones ilustradas, la fuente 16 y
el receptor 18 se conectan eléctricamente mediante un cable 22 a
otros componentes electrónicos de apoyo, tales como un controlador
24 a través de un preamplificador 26, por ejemplo. La fuente 16 se
suministra con una potencia de un nivel sustancialmente constante.
De este modo, si se incluyesen múltiples realizaciones 10 en un
instrumento específico, entonces todas las realizaciones pueden
compararse con un umbral común, analizado más adelante.
En la realización ilustrada, el preamplificador
26 presenta una impedancia de entrada relativamente alta para
igualar la impedancia del receptor 18. El preamplificador 26 también
presenta una impedancia relativamente baja para igualar la
impedancia del controlador 24. La impedancia relativamente baja
facilita la transmisión de la señal a lo largo del conducto 22
hacia el controlador 24. En una realización ejemplar, el controlador
24 comprende un procesador, tal como un Motorola (Schaumburg,
Illinois) 68HC11F1 y similares, un conversor de digital a
analógico, tal como un 7228A, disponible en Analog Devices, Inc. of
Norwood, Massachusetts, y similares. Si se proporcionan múltiples
aparatos 10, entonces el controlador 24 puede incluir un
multiplexor, tal como uno que maneje aproximadamente seis salidas y
aproximadamente 12 entradas. Las salidas llevarían hasta
aproximadamente 5 mA, dos pares de fuente 16/receptor 18 conectados
eléctricamente en serie. Dicho circuito puede incorporar
retroalimentación de corriente para proporcionar una respuesta
sustancialmente lineal. En una realización, el multiplexor se
predetermina para tener una respuesta de frecuencia suficiente
durante aproximadamente el 98% del ajuste en aproximadamente 130
microsegundos. De esta manera, el accionamiento del dispositivo la
fuente 16 y las señales de entrada del multiplexor se elegirían
apropiadamente de manera que pudieran leerse las doce entradas,
aproximadamente, cada 16 ms.
En una realización específica, el
preamplificador 26 acciona selectivamente dos pares de fuente
16/receptor 18 con dos señales eléctricas predeterminadas. Para una
mayor claridad, se designa un primer par de fuente 16/receptor 18
como el par "A", mientras que se designa el otro par como par
"B". Se conectan eléctricamente en serie los pares A y B con
el preamplificador 26. El preamplificador 26 acciona los pares A y B
a una señal eléctrica predeterminada apropiada para el par A. Se
controla la salida del receptor 18 en el par A. Posteriormente, el
preamplificador 26 acciona los pares A y B a una señal eléctrica
predeterminada para el par B. Se controla la salida del receptor B
18. Si se proporcionase una pluralidad de pares A y B, entonces
todos los pares se accionarían mediante la señal eléctrica A, se
controlaría secuencialmente la salida de los receptores A 18,
posteriormente todos los pares se accionarían mediante la señal
eléctrica B y se controlaría secuencialmente la salida de todos los
receptores B 18.
De esta manera, la señal eléctrica que acciona
todas las fuentes 16 no es constante. La señal eléctrica A se
aplica a la fuente 16 y la salida del receptor asociado 18 se
controla después de que se acomoda. Se aplica la señal eléctrica B
y se controla la salida del receptor B 18. Este proceso puede
repetirse en un intervalo de aproximadamente 1250 veces por
segundo. De este modo, cada salida del receptor 18 se controla
aproximadamente 625 veces por segundo. En consecuencia, durante un
ciclo de dosificación, la salida del receptor 18 puede controlarse
aproximadamente 80 veces aunque la salida esté por debajo del
umbral. Esto puede dar como resultado una tolerancia de error de
aproximadamente el uno por ciento.
Además, en otras realizaciones, puede
proporcionarse el controlador 24 con un acceso, tal como un puerto
RS232, a un ordenador para visualizar, controlar y localizar
problemas en el aparato 10. El ordenador u otros elementos
electrónicos asociados operativamente con el acceso pueden
proporcionar una señal de retroalimentación indicativa a un
operario del estado del fluido de dosificación 12 desde la boquilla
de dosificación 14.
En la realización 10 mostrada en la Figura 1, la
fuente 16 y el receptor 18 se desvían de la trayectoria del flujo
del fluido 12 desde la boquilla de dosificación 14 a través de los
tamices 28A y 28B respectivamente. Los tamices 28A y 28B se
construyen y se sitúan para disminuir la posibilidad de que el
fluido 12 que fluye desde la boquilla de dosificación 14 pudiera
llegar a la fuente 16 o al receptor 18, entonces la realización 10
puede no funcionar como se pretende. Los tamices 28A y 28B también
pueden usarse si se desea para evitar limpiar la fuente 16 y/o el
receptor 18. En esta realización, podrían limpiarse los tamices 28A
y 28B, en vez de la fuente 16 y el receptor 18.
Sin embargo, que el fluido 12 alcance la fuente
16 y/o el receptor 18 puede no ser siempre una preocupación. Esto
puede depender de las características del fluido 12. Si no fuese una
preocupación que el fluido 12 llegue a la fuente 16 o al receptor
18, entonces uno ambos tamices 28A y 28B pueden eliminarse. La
Figura 2 ilustra una realización 30 de un aparato para verificar la
dosificación del fluido 12 desde la boquilla de dosificación 14 que
no comprende los tamices 28A y 28B. La realización 30 es
sustancialmente similar a la realización 10 de la Figura 1, por lo
tanto se usan los mismos números de referencia para estructuras
similares. Ambas realizaciones 10 y 30 actúan sustancialmente
igual.
Los emplazamientos relativos de la boquilla 14,
la fuente 16 y el receptor 18 ayudan al funcionamiento pretendido
de las realizaciones 10 y 30. Estos emplazamientos relativos se
ilustran en la Figura 3. Las dimensiones dadas en los párrafos
siguientes son para propósitos de ilustración solamente y no
pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones.
En una realización ejemplar, la boquilla de
dosificación 14 comprende una perforación con un diámetro D de
aproximadamente 0,762 mm (0,030 pulgadas). Por lo tanto, un chorro
de fluido 12 que sale de la boquilla de dosificación 14 tiene un
diámetro de aproximadamente 0,762 mm (0,030 pulgadas).
La fuente 16, que ilumina las partes pertinentes
del receptor 18 con radiación electromagnética, y el receptor 18 se
exponen mutuamente a través de una abertura que tiene un diámetro A
de aproximadamente 1,575 mm (0,062 pulgadas). En una realización,
las aberturas pueden formarse mediante una técnica adecuada, tal
como mecanizado y similares, en un soporte de montaje, formado con
un material adecuado tal como aluminio y similares, asociado
operativamente con la fuente 16 y el receptor 18. Las aberturas
definen las dimensiones de una sección transversal latitudinal de
la trayectoria 20 de la radiación electromagnética desde la fuente
16 al receptor 18. De este modo, durante la dosificación del fluido
12 desde la boquilla de dosificación 14, el fluido 12 se encontrará
con o bloqueará aproximadamente la mitad de la sección transversal
latitudinal de la trayectoria 20.
Un eje longitudinal de la trayectoria 20 se
desvía desde un extremo de salida de fluido 34 de la boquilla de
dosificación 14 en una distancia específica predeterminada O,
mostrada en la Figura 3. En una realización ejemplar, la distancia
O es de aproximadamente 2,54 mm (0,10 pulgadas). Se elige la
distancia O de manera que las realizaciones 10 y 30 son capaces de
detectar un volumen de fluido significativo 12 suspendido del
extremo 34 de la boquilla de dosificación 14. Dicho de otra manera,
la distancia O se elige de manera que las realizaciones 10 y 30
detecten una gota de fluido mayor 12 y eviten una gota de fluido
menor 12 que cuelga o está suspendida del extremo 34 de la boquilla
14.
Una gota de fluido mayor 12 contiene un volumen
de fluido 12 suficiente para influir significativamente de manera
negativa en la dosificación de un volumen de fluido pretendido 12
desde la boquilla de dosificación 14, mientras que una gota de
fluido menor 12 no tiene suficiente volumen de fluido 12 para
influir significativamente de manera negativa en la dosificación de
un volumen de fluido pretendido 12. De este modo, puede apreciarse
que, evitando la detección de gotas de fluido suspendidas menores
12, puede disminuir la probabilidad de detectar una dosificación
incorrecta. Sin embargo, es conveniente detectar gotas suspendidas
mayores porque una gota suspendida mayor puede influir
significativamente en la dosificación del fluido 12 desde la
boquilla de dosificación 14. Si se hubiese influido
significativamente en la dosificación del fluido 12, entonces es
posible que el instrumento asociado con la boquilla de dosificación
14 pudiese dar información incorrecta al operario del instrumento
acerca de una muestra que se está analizando.
La detección de una gota suspendida mayor
también depende de un umbral aplicado a una señal generada por el
receptor 18. El umbral es un porcentaje predeterminado de una señal
electromagnética (por ejemplo, intensidad electromagnética) enviada
desde la fuente 16 y recibida por el receptor 18. Puede considerase
que el umbral representa una parte de la señal enviada desde la
fuente 16 y bloqueada para que no llegue al receptor 18 por el
fluido 12 suspendida de o dosificada desde la boquilla de
dosificación 14. El valor del umbral se predetermina de manera que
las realizaciones 10 y 30 puedan detectar el estado de dosificación
de fluido y una gota suspendida mayor e ignorar una gota suspendida
menor. Se analizará en detalle la determinación del umbral más
adelante. Las realizaciones 10 y 30, así como todos los componentes
electrónicos de apoyo, se construyen para proporcionar información
al operario dependiendo de una comparación de intensidad
electromagnética recibida por el receptor 18 con el umbral, siendo
indicativo de ese modo al operario del estado de dosificación de
fluido y/o de gotas suspendidas.
Por ejemplo, si se fijase el umbral a
aproximadamente el 90% de la intensidad de la fuente 16, entonces
las realizaciones 10 y 30 podrían indicar la presencia de una gota
suspendida si la fuente 16 iluminase el receptor 18 a un nivel
menor de aproximadamente el 90% del nivel de iluminación de la
fuente 16 al receptor 18 cuando no está presente ningún fluido 12
(por ejemplo, en estado de inactividad). De este modo, las
realizaciones 10 y 30 indicarían una dosificación errónea si la
radiación electromagnética recibida por el receptor 18 cayese
aproximadamente un 10% desde su estado de inactividad.
Si el umbral del receptor 18 se ajustase para
detectar aproximadamente el 10% de disminución de intensidad
electromagnética enviada por la fuente 16, entonces las
realizaciones 10 y 30 detectarían una gota de fluido 12, con un
volumen de fluido tan pequeño como aproximadamente 10 \mul, por
ejemplo, colgando del extremo 34 de la boquilla de dosificación 14:
De esta manera, se pueden detectar los efectos de cosas que pueden
provocar que disminuya o se corte de manera relativamente lenta una
dosificación del fluido 12 desde la boquilla de dosificación 14 al
final de un ciclo de dosificación, en lugar de que el ciclo de
dosificación termine bruscamente.
Tratando en detalle la construcción de las
realizaciones 10 y 30, se describirá ahora un método de
funcionamiento de las realizaciones 10 y 30. Ambas realizaciones 10
y 30 funcionan sustancialmente de la misma manera. De este modo, el
análisis siguiente se aplica igualmente a ambas realizaciones 10 y
30. Se debe recordar que las etapas del método descritas más
adelante en este documento pueden realizarse en cualquier orden
adecuado dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Se supone que no ha salido ningún fluido 12 de
la boquilla de dosificación 14 de manera que ningún fluido 12 ha
pasado a través de la boquilla de dosificación 14 para formar una
gota suspendida. La fuente 16 se activa para producir una señal
electromagnética de características predeterminadas. La señal
electromagnética se desplaza desde la fuente 16 a lo largo de la
trayectoria 20 hasta el receptor 18. La fuente 16 genera esta señal
electromagnética sustancialmente de manera continua durante el
funcionamiento de las realizaciones 10 y 30. Si se incluyesen las
realizaciones 10 y 30 en un instrumento analítico, entonces, en una
realización, la fuente 16 generaría la señal electromagnética
durante sustancialmente toda la duración del funcionamiento del
instrumento analítico. En este punto, el receptor 18 está en un
estado de inactividad. La señal electromagnética recibida en este
momento por el receptor 18 se define como la señal de inactividad o
de referencia.
El funcionamiento sustancialmente continuo de la
fuente 16 permite un funcionamiento sustancialmente a prueba de
fallos de las realizaciones. Específicamente, como se aclarará en
este documento, la señal electromagnética se desplaza desde la
fuente 16 al receptor 18 sustancialmente de manera continua de
manera que no puede usarse ninguna desviación recibida por el
receptor 18, como se determina por el controlador 24 en la
intensidad de señal transmitida, para proporcionar al operario
información indicativa de la dosificación de fluido 12 desde la
boquilla de dosificación 14.
La intensidad de la señal electromagnética
transmitida por la fuente 16 y recibida por el receptor 18 se usa
para determinar el umbral analizado anteriormente. Si hubiese
múltiples realizaciones 10 y 30 en un instrumento dado, entonces
todas las realizaciones podrían ajustarse al mismo umbral. En una
realización ejemplar, debido a que el flujo de fluido 12 desde la
boquilla 14 durante un ciclo de dosificación de fluido pretendido
pasará a través de aproximadamente la mitad de la trayectoria 20 de
la radiación electromagnética desde la fuente 16 al detector 18, el
umbral puede seleccionarse para ser aproximadamente el 75% de la
señal en estado de inactividad.
Ilustrando adicionalmente a modo de ejemplo, en
una realización, la señal accionadora de la fuente 16 se ajusta
antes de la dosificación de fluido 12 desde la boquilla de
dosificación 14. La señal accionadora de la fuente 16 se ajusta de
manera que la señal de inactividad está en un nivel predeterminado
deseado por encima del umbral. La señal accionadora de la fuente 16
puede ajustarse dentro del intervalo de un máximo y un mínimo de
señal accionadora de la fuente 16 asociada con la fuente pertinente
16. Si no fuese posible ajustar la señal accionadora de la fuente
16 de manera que la señal de inactividad esté por encima del umbral
de la cantidad deseada, entonces se informará al operario con un
mensaje de error. De este modo, se verifica la funcionalidad del
par fuente 16/receptor
18.
18.
De acuerdo con la invención, se detecta una gota
suspendida mayor. Por lo tanto, puede ser conveniente ajustar
sustancialmente el umbral dentro del intervalo de aproximadamente el
80% hasta aproximadamente el 90% de la señal de inactividad. El
valor exacto del umbral puede depender de numerosos factores, tales
como las dimensiones físicas de las realizaciones 10 y 30, las
características del fluido 12, etc. El valor umbral puede
determinarse mediante y almacenarse en una memoria, tal como una
RAM, ROM, EPROM, SRAM y similares ejecutando las rutinas
apropiadas, presentes en o asociadas con el controlador 24. El
controlador 24 puede actualizar el umbral según sea necesario,
permitiendo posiblemente de ese modo obstrucciones, tales como el
polvo, distinto del fluido 12 en la trayectoria 20. Estas
obstrucciones pueden acumularse en el tiempo, haciendo conveniente
de ese modo la actualización del umbral.
Con el ajuste del umbral, los ciclos de
dosificación de fluido 12 pueden comenzar. A medida que el fluido
12 sale de la boquilla de dosificación 14, el fluido 12 pasa a
través de la trayectoria 20 y disminuye correspondientemente la
intensidad de la señal electromagnética que llega al receptor 18. El
controlador 24 controla la intensidad electromagnética recibida por
el receptor 18.
En algunas realizaciones, el controlador 24
puede contener un temporizador para controlar la duración de la
disminución en la intensidad electromagnética recibida. En estas
realizaciones, el controlador 24 controla el intervalo de tiempo
durante el cual la intensidad electromagnética recibida por el
receptor 18 disminuye por debajo del umbral predeterminado. El
final del ciclo de dosificación se determina cuando la intensidad
recibida por el receptor 18 vuelve a un valor mayor que el umbral.
El tiempo entre el momento en que la intensidad recibida cae por
debajo del umbral y el momento en que la intensidad recibida aumenta
por encima del umbral es la duración temporal real del ciclo de
dosificación. Esta duración temporal real se compara con una
duración temporal predeterminada esperada del ciclo de
dosificación, que puede determinarse empíricamente. La duración
temporal esperada puede depender de las tolerancias de la bomba del
fluido 12, de la longitud del conducto desde la bomba hasta el
extremo 34 de la boquilla de dosificación 14, etc. En una
realización ejemplar, una duración temporal esperada puede ser de
aproximadamente 124 ms hasta aproximadamente 144 ms. Si las dos
duraciones temporales fueran sustancialmente iguales, entonces el
controlador 24 puede provocar que se envíe al operario información
indicativa de una dosificación apropiada. Si las duraciones reales y
esperadas no fueran sustancialmente iguales, entonces el
controlador 24 puede provocar que se envíe al operario información
indicativa de una dosificación inapropiada.
En una realización ejemplar, en la Figura 4 se
muestra una señal electrónica generada por el receptor 18 sensible
a la señal electromagnética enviada por la fuente 16 durante una
dosificación apropiada. En este ejemplo, se supone que el umbral se
fija a aproximadamente el 90% de la señal de inactividad Q y la
duración temporal esperada para una dosificación apropiada está
sustancialmente dentro del intervalo de 124 a 144 ms.
Como muestra el gráfico, el ciclo de
dosificación comienza, marcado como "X" en la Figura 4, y el
fluido 12 que fluye desde la boquilla de dosificación 14 bloquea
una parte de la trayectoria 20: El fluido 12 disminuye la
intensidad de la señal electromagnética recibida por el receptor 18.
La intensidad recibida disminuye suficientemente de manera que cae
por debajo del valor umbral predeterminado. Esta disminución en la
intensidad recibida tiene una duración de aproximadamente 138 ms
(duración temporal real). Cuando el ciclo de dosificación finaliza,
indicado por "Y" en la Figura 4, la intensidad recibida
aumenta, se eleva por encima del valor umbral y se aproxima a la
señal de inactividad Q. El controlador 24 compara las duraciones
temporales real y esperada. Debido a que las dos duraciones son
sustancialmente idénticas, la dosificación es una dosificación
apropiada. Si se desea, el controlador 24 puede provocar que se
envíe al operario una señal de retroalimentación pertinente.
La transmisión de señal desde la fuente 16 al
receptor 18 continúa. Si se desea, es posible reajustar el umbral.
Esto puede ser conveniente si, por razones distintas de una gota
suspendida, tales como polvo y similares, la intensidad recibida no
tuviese que volver a la señal de inactividad. Las realizaciones 10 y
30 están preparadas para la verificación de otra dosificación.
Las dosificaciones inapropiadas pueden tener un
número de causas. Uno de las causas puede ser un gas, por ejemplo
una burbuja de aire y similares, en la trayectoria del fluido 12
desde un recipiente de almacenamiento de fluido 12 al extremo 34 de
la boquilla de dosificación 14. Muchas cosas pueden provocar que el
gas esté presente en la trayectoria del fluido. Por ejemplo, el
sistema del fluido 12 puede haberse "preparado"
inapropiadamente, el recipiente de almacenamiento de fluido 12
puede estar casi vacío, las conexiones en el sistema del fluido 12
pueden tener filtraciones, el fluido 12 puede estar restringido,
puede haber consecuencias debido a un sifonamiento, etc.
Si hubiese gas en la tubería del líquido,
entonces la duración temporal real puede acortarse. Esto puede
ocurrir sin cambiar sustancialmente el volumen del fluido 12
dosificado desde la boquilla de dosificación 14. El gas en la
tubería puede comprimirse durante la activación inicial de una bomba
que fuerce el paso del fluido 12 a través de la tubería que
abastece la boquilla de dosificación 14, provocando de ese modo
posiblemente un retraso en el inicio de la dosificación. Además, al
final del ciclo de dosificación, la velocidad del fluido 12 que
sale del extremo 34 de la boquilla de dosificación 14 puede ser
mayor que la velocidad del fluido generada por la bomba. La
velocidad aumentada del fluido 12 puede provocar que el volumen
deseado de fluido 12 salga de la boquilla de dosificación 14 antes
de que finalice la duración temporal esperada. Además, la velocidad
aumentada del fluido 12 puede provocar que el fluido 12 salpique
lugares no pretendidos.
La acumulación de residuo del fluido 12, que
puede deberse a la evaporación del fluido 12 del extremo 34 de la
boquilla 14, puede dirigir el fluido 12 desde el extremo 34 de la
boquilla de dosificación 14 en una dirección no pretendida. La
dirección errónea del fluido 12 desde el extremo 34 de la boquilla
de dosificación 14 durante un ciclo de dosificación puede dar como
resultado una dosificación inapropiada que también es detectable por
la realización 10. De este modo, la realización 10 también puede
verificar que el fluido 12 se dosificó desde la boquilla de
dosificación 14 en una trayectoria o dirección pretendida.
Otra causa de dosificaciones inapropiadas puede
ser una gota de fluido 12 que cuelga o está suspendida del extremo
34 de la boquilla de dosificación. La gota suspendida puede formarse
liberando presión de fluido a través de la boquilla de dosificación
14. Esto puede provocarse mediante un "acodamiento" o otra
limitación en la tubería del fluido que suministra el fluido 12 a
la boquilla de dosificación 14. Una gota suspendida puede volverse
una limitación para el fluido 12 cuando sale de la boquilla 14 a
través del extremo 34. Dependiendo de la composición del fluido 12
y del tiempo de duración de la gota suspendida, es posible que el
fluido 12 que comprende la gota pueda secarse sobre la boquilla de
dosificación 14. Además, es posible que el fluido 12 suspendido del
extremo 34 de la boquilla 14 en forma de gota pueda caerse del
extremo 34 de la boquilla 14 en un momento poco ventajoso. La gota
que cae puede provocar que se proporcione al operario una
información errónea. De este modo, se recomienda que se descarte
toda la información asociada con ensayos que impliquen una
dosificación inapropiada.
Para una aclaración adicional, en una
realización ejemplar, en la Figura 5 se muestra una señal
electrónica generada por el receptor 18 sensible a la señal
electromagnética enviada por la fuente 16 durante una dosificación
inapropiada. A modo de aclaración, se supone que el umbral y las
duraciones temporales esperadas son los mismos que los descritos
anteriormente. Durante el período de tiempo ilustrado, no se
pretende dosificar ningún fluido 12 desde la boquilla 14. La
dosificación inapropiada, en este ejemplo, es el resultado de una
gota suspendida mayor. La filtración lenta del fluido 12 desde el
extremo 34 de la boquilla de dosificación 14 puede haber provocado
la gota suspendida mayor. Esto puede ser indicativo de un defecto en
la boquilla 14 o en el conducto que suministra fluido 12 a la
boquilla 14.
La señal recibida, en el punto A en la Figura 5,
está en aproximadamente la señal de inactividad. A medida que
transcurre el tiempo, se filtra más fluido 12 desde el extremo 34 de
la boquilla 14. Comienza a formarse una gota en el extremo 34. La
gota de fluido 12 dirige la luz difusa de nuevo hacia la trayectoria
20 de la radiación electromagnética desde la fuente 16 al receptor
18. La dirección de la luz difusa hacia la trayectoria 20 provoca
que aumente la intensidad recibida, como se muestra en B.
La intensidad recibida aumenta hasta que una
parte de la gota de fluido 12 que cuelga del extremo 34 de la
boquilla 14 comienza a obstruir una parte de la trayectoria 20 entre
la fuente 16 y el receptor 18. En este punto C, la intensidad
recibida de la intensidad electromagnética empieza a disminuir. La
intensidad recibida disminuye hasta que una gota de fluido 12 es
suficiente para enfocar o dirigir radiación electromagnética desde
la fuente 16 hacia el receptor 18. Como se muestra, la intensidad
recibida aumenta debido a la desviación efectuada por la gota de
fluido 12 suspendida del extremo 34 de la boquilla de dosificación
14.
El tamaño de la gota suspendida continúa
creciendo al tiempo que se filtra más y más fluido 12 desde la
boquilla de dosificación 14. El tamaño de la gota aumenta hasta que
las fuerzas del sistema, por ejemplo la gravedad, tensión
superficial, adherencia, etc., son insuficientes para mantener la
gota de fluido 12 sobre el extremo 34 de la boquilla de
dosificación 14. En este punto, marcado como E, la gota cae del
extremo 34 de la boquilla de dosificación 14. Debido a que no hay
sustancialmente fluido 12 colgando del extremo 34 de la boquilla 14,
la trayectoria 20 está sustancialmente despejada. La intensidad
recibida aumenta, marcada como F, hacia la señal de inactividad.
Debido a que el fluido 12 continúa filtrándose desde el extremo 34
de la boquilla 14, se repite el comportamiento descrito
anteriormente.
Dados los ejemplos anteriores, es evidente cómo
las realizaciones 10 y 30 pueden controlar cualquier estado
pertinente a una dosificación de fluido 12 desde la boquilla de
dosificación 14 con las modificaciones apropiadas en las
estructuras descritas. Por ejemplo, la distancia entre el extremo 34
de la boquilla de dosificación 14 y la línea media longitudinal de
la trayectoria 20 pueden determinarse para permitir la detección de
gotas suspendidas menores. El umbral puede predeterminarse para
permitir la detección de burbujas de aire, grumos,
heterogeneidades, etc. en el fluido dosificado 12 cuando fluye desde
el extremo 34 de la boquilla de dosificación 14.
Cuando las características técnicas mencionadas
en cualquier reivindicación van seguidas de señales de referencia,
esas señales de referencia se han incluido únicamente con el
propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y,
en consecuencia, dichas señales de referencia no tienen ningún
efecto limitante sobre el alcance de cada elemento identificado a
modo de ejemplo por dichas señales de referencia.
Claims (11)
1. Un método para verificar la dosificación de
un fluido desde una boquilla de dosificación (14), comprendiendo el
método las etapas de:
(a) proporcionar una fuente (16) de radiación
electromagnética y un receptor (18) de la radiación electromagnética
desde la fuente (16) de radiación electromagnética, de manera que
el flujo de un fluido (12) desde la boquilla (14) pasa a través de
una trayectoria (20) de radiación electromagnética desde la fuente
(16) al receptor (18);
(b) activar la fuente (16) de manera que la
fuente (16) produzca radiación electromagnética;
(c) iluminar el receptor (18) con la radiación
electromagnética;
(d) generar una primera señal con el receptor
(18);
(e) ajustar un umbral basado en la primera
señal, siendo el umbral un porcentaje predeterminado de la primera
señal y tal que no se detecte una gota de fluido menor (12), que
tiene un volumen insuficiente para influir significativamente de
manera negativa en la dosificación de un volumen de fluido
pretendido (12), que cuelga de la boquilla de dosificación
(14);
(f) dosificar fluido (12) desde la boquilla de
dosificación (14);
(g) obstruir la señal electromagnética entre la
fuente (16) y el receptor (18) con el fluido (12) dosificado desde
la boquilla de dosificación (14);
(h) generar una segunda señal con el receptor
(18);
(i) comparar el umbral y la segunda señal
sustancialmente de manera continua para indicar el inicio de una
dosificación de fluido (12) desde la boquilla de dosificación
(14);
(j) generar una tercera señal con el receptor
(18);
(k) comparar la tercera señal y el umbral para
indicar el final de una dosificación de fluido (12) desde la
boquilla de dosificación (14);
(l) determinar un primer período de tiempo entre
la generación de la segunda señal y la generación de la tercera
señal;
(m) determinar un segundo período de tiempo de
una duración temporal esperada entre el inicio y el final de la
dosificación de fluido (12) desde la boquilla de dosificación (14);
y
(n) comparar el primer período de tiempo y el
segundo período de tiempo para verificar la dosificación de fluido
(12) desde la boquilla de dosificación (14).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un método como se define en la reivindicación
1 que comprende adicionalmente la etapa de:
(o) localizar la fuente (16) y el receptor (18)
con respecto a la boquilla de dosificación (14) de manera que una
gota de fluido mayor (12), que tiene un volumen suficiente para
influir significativamente de manera negativa en la dosificación de
un volumen de fluido pretendido (12), que cuelga de la boquilla de
dosificación (14), obstruya la señal electromagnética entre la
fuente (16) y el receptor (18).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Un método como se define en la reivindicación
1 que comprende adicionalmente la etapa de:
(o) ajustar el umbral de manera que se detecte
una gota de fluido mayor (12), que tiene un volumen suficiente para
influir significativamente de manera negativa en la dosificación de
un volumen de fluido pretendido (12), que cuelga de la boquilla de
dosificación (14).
\vskip1.000000\baselineskip
4. Un método como se define en la reivindicación
1 que comprende adicionalmente las etapas de:
(o) generar una señal de retroalimentación
indicativa de un resultado de la etapa (n); y
(p) proporcionar la señal de retroalimentación a
un operario.
\newpage
5. Un método como se define en la reivindicación
1 que comprende adicionalmente las etapas de:
(o) definir la trayectoria (20) de la radiación
electromagnética que tiene un eje longitudinal entre la fuente (16)
y el receptor (18); y
(p) desviar el eje longitudinal de la
trayectoria (20) de la radiación electromagnética entre la fuente
(16) y el receptor (18) desde un extremo de salida de fluido (34)
de la boquilla de dosificación (14) en una distancia de
aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas).
\vskip1.000000\baselineskip
6. Un método como se define en la reivindicación
1 que comprende adicionalmente la etapa de:
(o) localizar la fuente (16) y el receptor (18)
con respecto a la boquilla de dosificación (14) de manera que una
gota de fluido menor (12), que tiene un volumen insuficiente para
influir significativamente de manera negativa en la dosificación de
un volumen de fluido pretendido (12), que cuelga de la boquilla de
dosificación (14), no obstruya significativamente la señal
electromagnética entre la fuente (16) y el receptor (18).
\vskip1.000000\baselineskip
7. Un método como se define en la reivindicación
1 que comprende adicionalmente la etapa de:
(o) impedir que el fluido (12) dosificado desde
la boquilla de dosificación (14) llegue al menos a uno de la fuente
(16) o el receptor (18).
\vskip1.000000\baselineskip
8. Un método como se define en una o más de las
reivindicaciones 1-7 que comprende adicionalmente la
etapa de:
(o) actualizar el umbral.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Un método como se define en la reivindicación
1 en el que el umbral es suficiente:
para detectar una gota de fluido mayor (12) que
tiene un volumen suficiente para influir significativamente de
manera negativa en la dosificación de un volumen de fluido
pretendido (12), que cuelga de la boquilla de dosificación (14), y
que comprende adicionalmente la etapa de:
comparar la segunda señal con el umbral para
verificar una dosificación de fluido (12) desde la boquilla de
dosificación (14).
\vskip1.000000\baselineskip
10. Un método como se define en la
reivindicación 9 que comprende adicionalmente las etapas de:
(o) definir la trayectoria (20) de radiación
electromagnética que tiene un eje longitudinal entre la fuente (16)
y el receptor (18); y
(p) desviar el eje longitudinal de la
trayectoria (20) de la radiación electromagnética entre la fuente
(16) y el receptor (18) desde un fluido que sale del extremo (34)
de la boquilla de dosificación (14) en una distancia de
aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas).
\vskip1.000000\baselineskip
11. Un método como se define en la
reivindicación 10 que comprende adicionalmente la etapa de:
(p) impedir que el fluido (12) dosificado desde
la boquilla de dosificación (14) llegue al menos a uno de la fuente
(16) o el receptor (18).
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