ES2923627T3 - Sistema de sensores ópticos para un dispositivo para el tratamiento de líquidos - Google Patents
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Abstract
El sistema sensor tiene un dispositivo de proyección (9) para proyectar luz sobre cuerpos de iluminación (12.1-12.3) en un área. Un dispositivo de formación (11) para formar los cuerpos de iluminación en un fotodetector (13) para suministrar una señal de medición basada en la luz recibida. El dispositivo de proyección es un dispositivo para la proyección simultánea de luz sobre los cuerpos de iluminación bajo diferentes ángulos sobre el mismo cuerpo de iluminación. Un dispositivo de evaluación conectado con el fotodetector (13) evalúa la señal de medición. También se incluye una reivindicación independiente para un método para operar un sistema de sensor óptico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de sensores ópticos para un dispositivo para el tratamiento de líquidos
La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente.
Un sistema de sensores ópticos del tipo según la invención sirve, por ejemplo, para determinar la altura de un nivel de líquido en recipientes (por ejemplo, recipientes de reacción o alojamientos de placas de microtitulación), la posición y la identidad de recipientes (por ejemplo, recipientes de reacción o placas de microtitulación) y la posición y la identidad de objetos (por ejemplo, herramientas, accesorios, puntas de pipeta en una gradilla y otros denominados "materiales de laboratorio") en un dispositivo para el tratamiento de líquidos.
Un dispositivo para el tratamiento de líquidos puede ser, en particular, un dispositivo para la dosificación y/o el transporte y/o la examinación y/o el procesamiento (por ejemplo, químico, físico o biológico) de líquidos. En los dispositivos conocidos para el tratamiento de líquidos, los procesos se llevan a cabo manualmente o de forma parcial o totalmente automática. Para la dosificación se conocen, por ejemplo, pipetas manuales, sistemas de dosificación asistidos por PC y estaciones de dosificación totalmente automáticas. Para la dosificación, el transporte, la examinación y el procesamiento de líquidos hay estaciones de tratamiento totalmente automáticas (las llamadas "estaciones de trabajo").
Tanto en el pipeteo manual como en el automático, la punta de la pipeta debe sumergirse en el líquido con la menor profundidad de inmersión posible para la absorción de líquido, porque el error de dosificación aumenta con la profundidad de inmersión y la punta de la pipeta o el recipiente pueden dañarse en caso de una inmersión demasiado profunda. Además, la punta de pipeta debe estar continuamente sumergida durante la absorción de líquido para que no entre aire. Hay que tener en cuenta que el nivel de líquido en el recipiente disminuye durante la absorción de líquido. En el caso de pipetas manuales, el usuario debe comprobar constantemente la profundidad de inmersión de la punta de pipeta y reajustar la punta de pipetea. En el caso de dispositivos de dosificación automáticos, se emplean equipos de vigilancia y de control.
Del documento EP1288635A2 se conoce un dispositivo para el tratamiento de líquidos con un equipo de iluminación para iluminar un punto de iluminación aproximadamente puntual en el espacio y con un equipo receptor de luz aproximadamente puntual con un fotodetector para suministrar una señal de medición dependiente de la intensidad de la luz recibida. El dispositivo presenta un sistema de reproducción para reproducir el punto de iluminación en el dispositivo receptor de luz aproximadamente puntual. Además, tiene un equipo de evaluación para detectar la aproximación de una superficie límite entre dos medios con diferentes índices de refracción al punto de iluminación mediante la evaluación de las señales de medición suministradas por el fotodetector. Cuando una superficie límite entre dos medios con diferentes índices de refracción entra en el punto de iluminación, la intensidad de la radiación luminosa recibida por el equipo receptor de luz y, por tanto, la señal de medición suministrada por el fotodetector, cambian fuertemente. De esta manera, se puede detectar si se encuentra o no una superficie límite en el punto de iluminación.
Dado que el rayo de luz del equipo de iluminación y el sistema de reproducción pueden alinearse coaxialmente con el punto de iluminación, es posible la detección sin contacto de capas límite desde una mayor distancia mayor y con una reducida necesidad de espacio lateral. Esto favorece la detección del nivel de líquido en recipientes con una abertura relativamente pequeña y/o una profundidad relativamente grande.
Se puede trabajar de forma selectiva con luz de una longitud de onda para la que un líquido (por ejemplo, agua) es opaco, para detectar un nivel de líquido sin interferencias por recipientes cercanos.
Para la determinación de la posición de una superficie límite, la posición relativa del punto de iluminación y de la superficie límite puede modificarse hasta que la superficie límite se encuentre en el punto de iluminación. Además, es posible escanear la superficie de un objeto con el punto de iluminación para deducir la posición del objeto completo y/o su identidad sobre la base de valores individuales o del curso de la señal de medición. Para ello, el dispositivo puede presentar un equipo de ajuste para ajustar la posición relativa del punto de iluminación y la superficie límite en la dirección del eje óptico del sistema de reproducción y/o transversalmente al mismo. El equipo de evaluación puede controlar el ajuste de la posición relativa del punto de iluminación y la superficie límite mediante el equipo de ajuste. Entonces, el ajuste puede realizarse en función de señales de medición, por ejemplo para ajustar el punto de iluminación a la superficie límite y/o desplazarlo a lo largo de la superficie límite.
Para posicionar el punto de iluminación en la superficie límite o para localizar la superficie límite, el equipo de ajuste tiene que recorrer en muchos casos largos trayectos de desplazamiento. Esto cuesta mucho tiempo y reduce la velocidad de trabajo del dispositivo para el tratamiento de líquidos.
El documento DE19924259A1 describe un dispositivo y un procedimiento para detectar el nivel de llenado de un recipiente de líquido, en el que la luz procedente de una fuente de luz se convierte, a través de una lente, en luz
paralela que, tras pasar por un divisor de haz, entra en cámaras individuales de una placa de titulación y se refleja o bien en el fondo de las cámaras individuales o bien en una superficie de líquido en una cámara llena de líquido. La posición del fondo o de la superficie del líquido se determina modificando la longitud de una sección de la trayectoria de rayos, de modo que, o bien el fondo se reproduzca nítidamente con baja intensidad en el dispositivo de registro, o bien la superficie del líquido presente en las cámaras se reproduzca nítidamente como punto de luz con la máxima intensidad. Se aprovecha el hecho de que la luz paralela incidente se difracta en la superficie del líquido y se forma en un punto focal. Para modificar la longitud de una sección de la trayectoria de rayos, se eleva o se baja la placa de titulación o la disposición óptica completa.
El documento WO00/42384A1 describe un sistema para la detección de un nivel de líquido con una fuente de luz y un fotodetector. La fuente de luz genera un haz con un ángulo fijo que el fotodetector detecta cuando es reflejado por la superficie del líquido. El rendimiento del fotodetector varía en función de la intensidad de la radiación reflejada que incide sobre el. Además, el rendimiento varía con la distancia entre la superficie del líquido, la fuente de luz y el fotodetector. Por ejemplo, el sistema puede utilizarse para el pipeteo automático, para lo que debe detectarse la posición de una punta de pipeta con respecto a un líquido en un recipiente para procesar el líquido de forma segura y eficaz sin que la punta de pipeta toque el recipiente.
Sobre esta base, la invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente, que permita una detección más rápida de superficies límite.
El objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Además, el objetivo se consigue mediante un procedimiento con la característica de la reivindicación 2. Por último, el objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 3. Realizaciones ventajosas del procedimiento se indican en las reivindicaciones subordinadas.
Según la reivindicación 1, el procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente comprende los siguientes pasos:
• la proyección de luz a al menos un punto de iluminación,
• la reproducción del al menos un punto de iluminación en al menos un fotodetector,
• la modificación de la distancia vertical del al menos un punto de iluminación y la superficie límite dentro del recipiente,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical,
• la determinación de la posición del punto de iluminación en el máximo de la señal de medición como posición de la superficie límite
caracterizado por:
• la proyección de luz de al menos una fuente de luz simultáneamente a varios puntos de iluminación puntuales que tienen diferentes posiciones en el espacio, teniendo los puntos de iluminación una disposición tridimensional o una disposición en una superficie,
• la determinación del máximo de la señal de medición de al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical entre los múltiples puntos de iluminación puntuales y la superficie límite.
Según la reivindicación 2, el procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente comprende los siguientes pasos:
• la proyección de luz a al menos un punto de iluminación,
• la reproducción del al menos un punto de iluminación en al menos un fotodetector,
• la modificación de la distancia vertical del al menos un punto de iluminación y la superficie límite dentro del recipiente,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical,
• la determinación de la posición del punto de iluminación en el máximo de la señal de medición como posición de la superficie límite
caracterizado por:
• a al menos un punto de iluminación puntual se proyecta en diferentes ángulos luz de varias fuentes de luz,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical entre el al menos un punto de iluminación puntual y la superficie límite.
Según la reivindicación 3, el procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente comprende los siguientes pasos:
• la proyección de luz a al menos un punto de iluminación,
• la reproducción del al menos un punto de iluminación en al menos un fotodetector,
• la modificación de la distancia vertical del al menos un punto de iluminación y la superficie límite dentro del recipiente,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical,
• la determinación de la posición del punto de iluminación en el máximo de la señal de medición como posición de la superficie límite
caracterizado por:
• el al menos un punto de iluminación puntual se reproduce en varios fotodetectores que tienen diferentes posiciones en el espacio,
• la determinación del máximo de la señal de medición de los fotodetectores durante la modificación de la distancia vertical entre el al menos un punto de iluminación puntual y la superficie límite.
La invención se basa en particular en los siguientes conocimientos: El sistema de sensores ópticos del dispositivo para el tratamiento de líquidos según el documento EP1288635A2 depende de que el equipo de iluminación, el equipo receptor de luz y la superficie límite están alineados entre sí de tal manera que la luz del punto de iluminación en la superficie límite sea reflejada con precisión al equipo receptor de luz puntual. Cuando el equipo de iluminación y el sistema de reproducción están alineados coaxialmente con el punto de iluminación, el equipo de iluminación y el sistema de reproducción deben estar orientados perpendicularmente con respecto a la superficie límite para que la luz procedente del punto de iluminación puntual sea reflejada al dispositivo receptor de luz puntual. A partir de un determinado ángulo de inclinación de la superficie límite con respecto al eje del equipo de iluminación, la luz reflejada deja de incidir en el dispositivo receptor de luz. Por lo tanto, esta superficie límite inclinada no es detectada por el sistema de sensores ópticos.
En los recipientes, las superficies de los líquidos se forman de distintas maneras, especialmente en recipientes de pequeñas dimensiones como los recipientes de reacción y los pocillos de placas de microtitulación. Las formas de estas superficies límite están determinadas, en particular, por la gravitación, las dimensiones de los recipientes, el tipo de llenado del líquido, la tensión superficial del líquido, las propiedades de humectación de las paredes de los recipientes y otras influencias muy diversas que no permiten predecir el punto de reflexión óptimo en el que el equipo de iluminación y el sistema de reproducción de imágenes están orientados perpendicularmente con respecto a la superficie límite.
El punto de reflexión óptimo puede ser de gran superficie particularmente en el caso de superficies de planas en recipientes relativamente grandes, y puede ser de pequeña superficie particularmente en el caso de superficies de líquido relativamente irregulares en recipientes pequeños. Precisamente en el caso de muestras de líquido pipeteadas manualmente, la superficie de líquido puede estar inclinada, ya que el líquido se dispensa preferentemente en la pared del recipiente. De esta manera, el punto de reflexión óptimo puede estar situado de forma muy excéntrica.
El sistema de sensores ópticos conocido, dado el caso, debe desplazarse varias veces horizontal y verticalmente hasta que se localice el punto de reflexión óptimo. En consecuencia, la detección de la superficie límite puede requerir largos trayectos de desplazamiento y el tiempo requerido es correspondientemente grande.
El procedimiento según la invención es adecuado para hacer funcionar un sistema de sensores ópticos que presenta varios puntos de iluminación simultáneamente y/o ilumina el mismo punto de iluminación simultáneamente en diferentes ángulos y/o presenta varios fotodetectores que pueden recibir luz simultáneamente y proporcionar una señal de medición dependiente de la luz recibida. Por lo tanto, varios puntos de iluminación o varios fotodetectores tienen diferentes posiciones en el espacio. De este modo, varios puntos de iluminación pueden iluminar simultáneamente una zona más grande de la superficie límite que ha de ser detectada. Cuando un punto de iluminación se ilumina en diferentes ángulos, la luz es reflejada en diferentes ángulos por la superficie límite que ha de ser detectada. Varios fotodetectores pueden recibir luz emitida por la superficie límite en diferentes ángulos. En todas las variantes mencionadas anteriormente, se incrementa la probabilidad de encontrar, con una disposición determinada del equipo para la proyección y del equipo para la reproducción, con respecto a la superficie límite que ha de ser detectada, un punto de reflexión óptimo en el que la luz proyectada sobre un punto de iluminación sea reflejada por la superficie límite de tal manera que incida en al menos un fotodetector. Este proporciona una señal de medición correspondiente
para que el equipo de evaluación pueda detectar la disposición de la superficie límite en el punto de iluminación.
En consecuencia, es posible que se pueda prescindir de un desplazamiento o del sistema de sensores ópticos con respecto a la superficie límite. Si se requiere un desplazamiento del sistema de sensores ópticos con respecto a la superficie límite porque no se determina inmediatamente un punto de reflexión óptimo, el sistema de sensores ópticos puede ser desplazado con respecto a la superficie límite hasta que el equipo de evaluación determine, mediante la evaluación de las señales de medición, que un punto de reflexión óptimo de la superficie límite se encuentra en un punto de iluminación. Los trayectos de desplazamiento para la localización del punto de reflexión óptimo pueden reducirse. De esta manera, se hace posible una detección más rápida de la superficie límite y se puede incrementar la velocidad de funcionamiento de un dispositivo para el tratamiento de líquidos.
Los efectos ventajosos mencionados se consiguen en particular cuando el equipo para la proyección proyecta la luz simultáneamente a varios puntos de iluminación y/o proyecta la luz simultáneamente en diferentes ángulos al mismo punto de iluminación y solo hay un único fotodetector. Además, se consiguen cuando el equipo para la proyección ilumina un solo punto de iluminación en un solo ángulo y existen varios fotodetectores. De manera especialmente ventajosa, se consiguen cuando el equipo para la proyección ilumina simultáneamente varios puntos de iluminación y/o ilumina el mismo punto de iluminación simultáneamente en diferentes ángulos y existen varios fotodetectores.
El sistema de sensores ópticos puede detectar diferentes tipos de superficies límite, en particular líquidos u objetos, en particular con superficies límite reflectantes de forma difusa o dirigida. Por lo tanto, puede usarse, en particular, para la determinación de la posición y/o la identidad de superficies límite o de los líquidos u objetos que las presentan. El equipo para la proyección puede proyectar básicamente la luz de una fuente de luz ajena. Según una realización, el equipo para la proyección presenta al menos una fuente de luz propia. Según otra realización, la fuente de luz es al menos un láser, un LED o una bombilla. El láser es, por ejemplo, un láser semiconductor, en particular un diodo láser.
Si el equipo para la proyección presenta múltiples fuentes de luz, la luz de diferentes fuentes de luz puede ser proyectada de forma absolutamente simultánea a diferentes puntos de iluminación y/o ser proyectada simultáneamente en diferentes ángulos al mismo punto de iluminación. Sin embargo, la invención también se refiere a realizaciones en las que la luz de diferentes fuentes de luz se proyecta a varios puntos de iluminación con un desfase de tiempo y/o se proyecta al mismo punto de luz en diferentes ángulos con un desfase de tiempo, de manera que en un momento determinado está encendida solo una fuente de luz. Estas realizaciones también posibilitan una detección más rápida de la superficie límite, especialmente si las fuentes de luz se encienden en una sucesión muy rápida, ya que, de esta manera, la superficie límite puede ser escaneada mucho más rápidamente que desplazando el conocido sistema de sensores de un solo rayo por medio del equipo de ajuste. El encendido sucesivo de las fuentes de luz puede resultar útil para asignar las señales de medición a las diferentes fuentes de luz. Por lo tanto, varias fuentes de luz encendidas sucesivamente iluminan los diferentes puntos de iluminación casi simultáneamente o iluminan un punto de luz en diferentes ángulos casi simultáneamente y, por lo tanto, se encienden simultáneamente en el sentido de la invención.
Según una realización, la fuente de luz emite luz con una longitud de onda que es reflejada en una medida particularmente fuerte por una superficie límite que ha de ser detectada. Por consiguiente, para la detección de la superficie de un líquido se puede usar luz con otra longitud de onda que para detección la de superficie de un objeto. Si se trabaja con luz de una longitud de onda para la que el líquido es opaco, el nivel del líquido puede detectarse sin interferencias por paredes de recipientes cercanos. Si el líquido es transparente a la luz de una determinada longitud de onda, con esta luz se puede determinar la posición de un fondo de recipiente a través del líquido. La longitud de onda adecuada para la detección de un líquido puede depender de su composición (por ejemplo, una solución acuosa u orgánica). La longitud de onda adecuada para la detección de la superficie de un objeto puede depender del material (por ejemplo, metal o plástico) de qué tipo (transparente, reflectante, brillante, mate, etc.) del que esté hecho. Entran en consideración longitudes de onda en una amplia gama que incluye luz visible e invisible (radiación IR y UV). Especialmente para la gama de luz visible están disponibles diodos láser.
Según una realización, el equipo para la proyección presenta varias fuentes de luz de distinta longitud de onda, que pueden encenderse en función de la superficie límite que ha de ser detectada. Según otra realización, el equipo para la proyección comprende una fuente de luz de longitud de onda ajustable (por ejemplo, un diodo láser sintonizable).
Estas realizaciones permiten detectar una superficie límite con luz de distinta longitud de onda. Valores de medición inválidos pueden ser detectados y desechados tras comprobar la medición con luz de otra longitud de onda. Especialmente si un recipiente contiene solo una cantidad de líquido muy pequeña, es importante distinguir entre la superficie del líquido y el fondo del recipiente. En caso de la medición con luz de una sola longitud de onda, esto puede resultar muy difícil. El uso de luz con diferentes longitudes de onda facilita la asignación, especialmente si la longitud de onda se optimiza en función del caso de medición y del material.
El equipo para la proyección es un equipo para la proyección de luz en al menos un punto de iluminación puntual. El punto de iluminación puntual es especialmente ventajoso para detectar superficies límite pequeñas, por ejemplo, niveles de líquido en recipientes estrechos o en los alojamientos de placas de microtitulación. Además, si la luz se enfoca en al menos un punto de iluminación puntual, se obtienen señales de medición especialmente fuertes cuando
un punto de iluminación puntual incide en un punto de reflexión óptimo. Para generar un punto de iluminación puntual, según una realización, la al menos una fuente de luz es puntual. Según otra realización, el equipo para la proyección en la trayectoria de rayos de la al menos una fuente de luz tiene al menos un diafragma y/o al menos una guía de luz, de modo que en el lado de salida de la luz del diafragma o de la guía de luz hay una fuente de luz casi puntual.
Los puntos de iluminación pueden tener diferentes disposiciones en el espacio. Tienen una disposición tridimensional o una disposición en una superficie. Según otra realización, la superficie es un plano. Según otra realización, los puntos de iluminación están dispuestos en una superficie convexa o cóncava o en superficies inclinadas entre sí. Estas realizaciones se aproximan a formas características de superficies límite (por ejemplo, de superficies de líquido en recipientes estrechos) y, por tanto, pueden facilitar la localización de un punto de reflexión óptimo.
En el caso de una disposición tridimensional, los puntos de iluminación pueden estar dispuestos en particular en las intersecciones de una rejilla espacial. En el caso de la disposición en una superficie, pueden estar dispuestos en particular en las intersecciones de una cuadrícula plana (o a modo de retícula) o en otros patrones.
Varios puntos de iluminación diferentes pueden ser, en particular, puntos de iluminación separados entre sí o discretos. Pero también pueden tocarse o cubrirse parcialmente unos a otros.
Según una realización, el rayo de luz que ilumina el al menos un punto de iluminación tiene un ángulo de apertura de 8° o menos, de modo que el rayo de luz puede introducirse en recipientes con un diámetro de apertura relativamente pequeño y/o una gran profundidad sin deslumbramiento en la zona del borde. En particular, puede tratarse de recipientes con un volumen de llenado en el rango de ml e inferior, que a menudo se usan para alojar líquidos en estaciones de dosificación y estaciones de tratamiento totalmente automáticas.
Según una realización, la distancia del punto de iluminación con respecto al sistema de reproducción es de 100 mm o más, por lo que es posible una medición sin contacto del nivel de líquido en muchos recipientes usuales del tipo descrito anteriormente.
Según una realización, el equipo para la proyección comprende una única fuente de luz y al menos un equipo para la reproducción de la fuente de luz en al menos un punto de iluminación. Este equipo para la proyección puede, en particular, iluminar un único punto de luz. Según una realización, para la proyección simultánea de luz a varios puntos de iluminación diferentes y/o para la proyección simultánea de luz al mismo punto de iluminación en diferentes ángulos, según una realización, el equipo para la proyección comprende un equipo para la división de la fuente de luz en varias fuentes de luz virtuales y al menos un equipo para la reproducción de las múltiples fuentes de luz virtuales en al menos un punto de iluminación.
Según una realización, el equipo para la división de la fuente de luz comprende una guía de luz en abanico y/o un diafragma de múltiples agujeros. La guía de luz en abanico dirige el extremo sin abanico hacia la fuente de luz y el extremo en abanico hacia el equipo para la reproducción. Las fuentes de luz virtuales se encuentran en el extremo en abanico de la guía de luz en abanico. El diafragma de múltiples agujeros está dispuesto en la trayectoria de rayos entre la fuente de luz y el equipo para la reproducción. Las múltiples fuentes de luz virtuales están definidas por las aperturas del diafragma de múltiples agujeros.
Según otra realización, el equipo para la proyección comprende varias fuentes de luz y al menos un equipo para la reproducción de las múltiples fuentes de luz en al menos un punto de iluminación. En esta realización, la luz de múltiples fuentes de luz se utiliza para la proyección simultánea de luz a múltiples puntos de iluminación y/o para la proyección simultánea de luz al mismo punto de iluminación en diferentes ángulos.
Según otra realización, el equipo para la proyección comprende un equipo común para reproducir las múltiples fuentes de luz virtuales o las múltiples fuentes de luz a al menos un punto de iluminación.
Según una realización, el al menos un fotodetector tiene forma de punto, línea o superficie. El al menos un fotodetector puede ser, por ejemplo, un fotodiodo, una línea de fotodiodos, una matriz de fotodiodos o un fotodetector de superficie. Preferentemente, la forma del fotodetector corresponde a la forma del punto de iluminación que se reproduce en el fotodetector. Por lo tanto, preferiblemente se reproduce un punto de iluminación puntual en un fotodetector puntual.
Los fotodetectores pueden tener diferentes disposiciones en el espacio, por ejemplo una disposición tridimensional o una disposición en una superficie. La superficie puede ser, en particular, un plano. Los fotodetectores pueden estar dispuestos, en particular, en las intersecciones de una rejilla espacial o una cuadrícula planar (o a modo de retícula) o en otros patrones. Preferiblemente, la disposición de los fotodetectores se corresponde con la disposición de los puntos de iluminación, siendo representado cada punto de iluminación en un fotodetector asignado al mismo. Por ejemplo, los puntos de iluminación y los fotodetectores están dispuestos respectivamente en las intersecciones de una rejilla espacial o una cuadrícula plana, correspondiéndose las distancias de los puntos de iluminación entre sí con las distancias de los fotodetectores entre sí.
Las distancias entre los puntos de iluminación y/o los fotodetectores son, por ejemplo, del orden de una décima de
milímetro a unos pocos milímetros.
En particular, los múltiples fotodetectores pueden ser, en particular, fotodetectores separados entre sí o discretos o tocarse entre sí. Varios fotodetectores pueden ser componentes diferentes o partes de un solo componente.
Un fotodetector puntual puede ser un fotodetector con una superficie sensible a la luz, particularmente pequeña. Según una realización, en la trayectoria de rayos entre el al menos un equipo para la reproducción y el al menos un fotodetector están dispuestos al menos un diafragma y/o al menos una guía de luz. El diafragma o la guía de luz limitan el paso de luz a una zona puntual de la superficie sensible a la luz del fotodetector, de modo que se obtiene un fotodetector igualmente puntual.
Según una realización, hay un único fotodetector y al menos un equipo para reproducir al menos un punto de iluminación en el fotodetector. Preferiblemente, el al menos un equipo para la reproducción reproduce varios puntos de iluminación en el único fotodetector para facilitar la localización de un punto de reflexión óptimo. Pero también se incluyen realizaciones en las que el equipo para la reproducción reproduce solo un punto de iluminación en el fotodetector al que se proyecta luz en diferentes ángulos para proyectar luz al punto de iluminación en un ángulo de incidencia, para el que sea óptimo el punto de reflexión.
Según una realización, entre el al menos un equipo para la reproducción y el fotodetector está dispuesto un equipo para la reunión de luz. El dispositivo para la reunión tiene varias entradas por las que puede entrar luz. En el dispositivo para la reunión, la luz que ha entrado se reúne y se suministra al fotodetector a través de una salida común. Según otra realización, el dispositivo para la reunión de luz comprende guías de luz que se juntan.
Según una realización, están presentes varios fotodetectores y al menos un equipo para la reproducción de al menos un punto de iluminación en varios fotodetectores. Por los múltiples fotodetectores se incrementa la probabilidad de recibir luz reflejada de un único punto de iluminación. Si están presentes varios puntos de iluminación, por los múltiples fotodetectores se incrementa la probabilidad de recibir luz reflejada de al menos un punto de luz.
Según una realización, los equipos para la proyección y el al menos un equipo para la reproducción están dispuestos coaxialmente. Esto favorece la detección de superficies límite en recipientes estrechos y el escaneo de objetos con una superficie muy estructurada.
Según una realización, la luz de la al menos una fuente de luz se suministra a través de un divisor de haz al equipo para la reproducción de la al menos una fuente de luz en el al menos un punto de iluminación, y el mismo equipo para la reproducción reproduce el al menos un punto de iluminación, a través del divisor de haz, en el al menos un fotodetector. Esto posibilita la medición de luz incidente. Al estar presente solo un equipo para la reproducción, el gasto es relativamente pequeño.
Según una realización, el al menos un equipo para la reproducción de la al menos una fuente de luz y/o el al menos un equipo para la reproducción del al menos un punto de iluminación comprende una lente y/o varias lentes dispuestas una al lado de otra y/o un conjunto de lentes y/o una lente escalonada. Varias lentes dispuestas una al lado de otra transversalmente al eje del equipo para la reproducción, el conjunto de lentes y la lente escalonada se utilizan en particular para la reproducción de varias fuentes de luz o fuentes de luz virtuales en al menos un punto de iluminación y/o para la reproducción de al menos un punto de iluminación en varios fotodetectores.
Según una realización, el equipo de evaluación tiene medios para filtrar la señal de medición proporcionada por el al menos un fotodetector. Esto permite suprimir los componentes de ruido de la señal de medición y eliminar la influencia de luz ajena y otras interferencias. Para ello, por ejemplo, se derivan las señales de medición suministradas por los fotodetectores durante el desplazamiento vertical del al menos un punto de iluminación y se determina la superficie límite en el punto donde la derivación adopta el valor cero. Están disponibles otros procedimientos de evaluación (por ejemplo, mediante logaritmo, integración de orden superior) para filtrar las señales de ruido de la señal de medición. Mediante el filtrado de las señales de medición se incrementan la sensibilidad del sistema de sensores ópticos y la rapidez de detección de superficies límite por medio del sistema de sensores ópticos.
Según una realización, está disponible un equipo de ajuste para ajustar la posición relativa del al menos un punto de iluminación y la superficie límite en la dirección del eje óptico del al menos un sistema de reproducción y/o transversalmente al mismo con el fin de posicionar al menos un punto de iluminación en un punto de reflexión óptimo. Según otra realización, por medio del equipo de ajuste puede ajustarse la posición relativa de la óptica formada por el equipo para la proyección, el sistema de reproducción y el al menos un fotodetector, y de la superficie límite. Para ello, pueden ser desplazables el sistema de sensores ópticos, por ejemplo, por medio de un equipo de transporte desplazable horizontal y verticalmente (en la dirección de los ejes X, Y y Z) y/o la superficie límite, por ejemplo, por medio de un portaobjetos.
Para el ajuste en la dirección del eje óptico del al menos un sistema de reproducción, según otra realización, el equipo de ajuste tiene un objetivo de zoom y/o un sistema de autoenfoque en el sistema de reproducción. Para el ajuste transversal al eje óptico, el equipo de ajuste puede tener al menos un espejo de escaneo en el sistema de
reproducción.
Según una realización, el equipo de ajuste está accionado por motor, por ejemplo, para su integración en un dispositivo automático para el tratamiento de líquidos.
Según una realización, el equipo de evaluación controla el ajuste de la posición relativa del al menos un punto de iluminación y de la superficie límite mediante el equipo de ajuste. El equipo de evaluación puede llevar a cabo el ajuste en función de las señales de medición, para ajustar al menos un punto de iluminación a la superficie límite y/o desplazarlo a lo largo de la superficie límite.
Según una realización, el equipo de evaluación determina la posición y/o la identidad de superficies límite o de los líquidos u objetos que las presentan. La identidad de líquidos y objetos puede determinarse, por ejemplo, mediante el escaneo de sus superficies límite con luz de determinadas longitudes de onda y la comparación de las señales de medición con datos de referencia. La identidad de objetos puede determinarse mediante la comparación del perfil de la superficie límite, determinado mediante escaneo, con datos de referencia. Los datos de referencia pueden almacenarse, por ejemplo, después de la determinación mediante el escaneo previo de líquidos de referencia u objetos de referencia. Los resultados de estas determinaciones pueden usarse para el control automático de secuencias del dispositivo para el tratamiento de líquidos.
Según otra realización, el equipo de evaluación detecta la posición y/o la identidad de superficies límite en recipientes (por ejemplo, recipientes de reacción o alojamientos de placas de microtitulación) y/o de los artículos de laboratorio (el llamado "material de laboratorio", como, por ejemplo, recipientes de reacción, placas de microtitulación, puntas de pipeta) y/o de herramientas.
Según una realización, el sistema de sensores ópticos está dispuesto en un dispositivo automático para el tratamiento de líquidos.
Según una realización, el equipo de evaluación es un equipo de evaluación para detectar una marca de objetos escaneable ópticamente. La marca escaneable ópticamente es, por ejemplo, un código de barras o un código de rayas dispuesto en un objeto o una disposición codificada de agujeros o de líneas de una trama en el objeto.
El procedimiento según la invención determina la posición espacial de la superficie límite en la dirección vertical (o en la dirección del eje Z), es decir, en o contra la dirección de la gravitación terrestre. Se pueden suprimir la determinación de la posición en la dirección horizontal (o en la dirección de los ejes X e Y) y la asignación del punto de reflexión óptimo a un punto determinado en la superficie límite. Esto acelera la detección del nivel de líquido.
Según una realización, la posición del al menos un punto de iluminación se modifica en la dirección transversal a la vertical si durante la modificación de la distancia vertical entre el punto de iluminación y la superficie límite no se determina ningún máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector, y después, se vuelve a buscar un máximo de la señal de medición modificando la distancia vertical entre el al menos un punto de iluminación y la superficie límite. Estos pasos suplementarios solo tienen que llevarse a cabo si no se determina ningún máximo de la señal de medición durante la primera modificación de la distancia vertical.
En una realización del procedimiento
- se proyecta luz en dirección hacia una superficie límite sobre al menos un punto de iluminación, - la distribución de la cantidad de luz reflejada se determina por medio de varios fotodetectores y - sobre la base de la distribución de cantidad de luz determinada se determinan la posición probable del punto de reflexión óptimo a la superficie límite y/o la posición probable y/o la identidad probable de la superficie límite.
En este procedimiento, de la distribución de la luz reflejada se deducen la posición probable de la superficie límite y/o del punto de reflexión óptimo en la superficie límite y/o la identidad probable de la superficie límite o del líquido que la presenta o del objeto que la presenta. Las señales de medición suministradas por los múltiples fotodetectores son evaluadas de manera correspondiente. La información sobre la posición probable o la identidad probable es suficiente para algunas aplicaciones, por ejemplo, cuando solo hay que determinar si es que un recipiente contiene líquido, si un objeto ha llegado al final de un proceso o si se trata de un determinado tipo de objetos (por ejemplo, una placa de microtitulación con 384 alojamientos). La determinación exacta de la posición o la identificación exacta de la superficie límite se puede realizar de forma acelerada en un paso posterior, según una realización, porque incluso después de la evaluación de pocas señales de medición puede medirse de manera selectiva. Para ello, según una realización, el al menos un punto de iluminación se ajusta a la posición probable de la superficie límite o al punto de reflexión óptimo y se repite la medición.
En una realización del procedimiento
- se proyecta luz a varios puntos de iluminación,
- los puntos de iluminación se desplazan sobre una superficie límite,
- cada punto de luz se reproduce en un fotodetector asignado y
- se comparan las señales de medición suministradas por los distintos fotodetectores y, en caso de desviación, se detecta un error de medición.
En este procedimiento, la superficie de objetos es escaneada varias veces y se utilizan las señales de medición para detectar errores de medición. La detección de errores de medición puede ser el punto de partida para volver a escanear la superficie límite del objeto. Pero también se puede realizar una corrección recurriendo a las señales de medición de escaneos adicionales, obtenidas en un solo paso de trabajo, para la corrección de una medición errónea. Para este procedimiento, se pueden utilizar todos los canales del sistema de sensores ópticos o solo una parte de ellos. En particular, se puede utilizar para el escaneo de un código de barras, un código de rayas, una disposición codificada de agujeros o líneas de una trama en un objeto. Pero el procedimiento también es adecuado para escanear superficies límite para la identificación de objetos.
Básicamente, el sistema de sensores ópticos también puede utilizarse para la identificación o la determinación de la posición de objetos, si se utiliza solo un canal del sistema de sensores ópticos, es decir, generando por medio de un único rayo de luz un único punto de iluminación que se reproduce en un único fotodetector. El sistema de sensores ópticos multicanal puede cambiarse a un sistema de sensores ópticos monocanal mediante medidas adecuadas, por ejemplo, mediante la lectura de un solo fotodetector y/o el recubrimiento de puntos de iluminación mediante diafragmas adecuadas del equipo para la proyección y/o la desconexión de fuentes de luz. Entonces, el sistema es capaz de detectar la posición de objetos en el espacio a través de movimientos horizontales (en las direcciones X e Y) del equipo de ajuste.
Según una realización, las posiciones y/o identidades determinadas de las superficies límite se almacenan y/o se usan para el control y/o la comprobación de un procedimiento para el tratamiento de líquidos. Los valores determinados pueden depositarse en memorias de datos y utilizarse para la determinación de volúmenes de líquido o para la determinación de la posición de objetos. Además, los datos determinados según los procedimientos descritos anteriormente pueden ponerse a disposición, a través de un sistema de bus, de un equipo de control que, a su vez, controla un dispositivo para el tratamiento de líquidos.
Según una realización, las posiciones y/o identidades de superficies límite y/o de objetos se determinan al principio de un procedimiento para el tratamiento de líquidos y/o se vuelven a determinar en el curso de un procedimiento para el tratamiento de líquidos y/o, a partir de las posiciones y/o identidades determinadas, son calculados modificaciones de los estados por el procedimiento para el tratamiento de líquidos. Por medio de un equipo de pipeteo, pueden ser extraídos así como añadidos volúmenes de líquido de o a determinados recipientes, en función de las necesidades del procedimiento para el tratamiento de líquidos. Las modificaciones de los volúmenes en cada recipiente pueden ser calculados y protocolizados por un equipo de control y almacenados para los pasos posteriores del procedimiento para el tratamiento de líquidos. Entonces, básicamente ya no es necesaria una redeterminación de la posición de las superficies límite de los líquidos. Además, a través de un equipo de agarre u otro equipo de transporte según el procedimiento para el tratamiento de líquidos, pueden ser movidos objetos. Tampoco en este caso es necesario determinar la nueva posición o la ausencia de los objetos en un lugar determinado, ya que la nueva posición puede ser calculada. Por lo tanto, básicamente, es suficiente con determinar por medio del sistema de sensores ópticos los estados (posiciones y/o identidades de superficies límite o de los líquidos u objetos que las presentan) al principio del procedimiento para el tratamiento de líquidos, si no son definidos por el usuario.
Según otra realización, los valores calculados son comprobados por una redeterminación de las posiciones y/o identidades. En cada estado intermedio del procedimiento para el tratamiento de líquidos, pueden comprobarse los comandos y las acciones ejecutados anteriormente y almacenarse los valores en ese estado intermedio.
Según otra realización, las posiciones y/o identidades determinadas y/o calculadas se archivan y/o se emiten. Tras la finalización de un procedimiento, es posible una comprobación de todos los comandos o acciones ejecutados, por medio del sensor óptico, para la garantía de calidad o la validación. Los resultados pueden almacenarse y/o emitirse para su archivo y/o seguimiento.
A continuación, la invención se explica con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos de ejemplos de realización. En los dibujos, muestran:
la figura 1 un rayo de luz en un punto de reflexión óptimo de una superficie límite curvada de forma cóncava de un líquido en un recipiente, en sección vertical;
la figura 2 un rayo de luz en un punto de reflexión óptimo de una superficie límite curvada de forma convexa de un líquido en un recipiente, en sección vertical;
la figura 3 la posición de un punto de reflexión ideal de la superficie límite de un líquido en un recipiente, en vista en planta desde arriba;
la figura 4 la posición de un punto de reflexión real de la superficie límite de un líquido en un recipiente, en una vista en planta desde arriba;
la figura 5 varios rayos de luz paralelos en una superficie límite curvada de forma cóncava de un líquido en un
recipiente, en sección vertical;
la figura 6 varios rayos de luz paralelos en una superficie límite curvada de forma convexa de un líquido en un recipiente, en sección vertical;
la figura 7 el escaneo de la superficie límite real de un líquido en un recipiente por medio de múltiples rayos de luz dispuestos en forma de matriz, en vista en planta desde arriba;
la figura 8 un sistema de sensores ópticos con múltiples fuentes de luz y múltiples fotodetectores, en un alzado lateral esquemático;
la figura 9 un sistema de sensores ópticos con múltiples fuentes de luz virtuales y múltiples fotodetectores, en un alzado lateral esquemático;
la figura 10 un sistema de sensores ópticos con múltiples fuentes de luz virtuales y un fotodetector con reunión de luz preconectada, en un alzado lateral esquemático;
la figura 11 un sistema de sensores ópticos con múltiples fuentes de luz y un fotodetector con reunión de luz preconectada, en un alzado lateral esquemático;
la figura 12 un sistema de sensores ópticos con una fuente de luz con rayos de luz divergentes y varios fotodetectores con alineación convergente, en un alzado lateral esquemático;
la figura 13 un sistema de sensores ópticos con rayos de luz divergentes, orientados hacia superficies límite inclinadas, y con múltiples fotodetectores paralelos, en un alzado lateral esquemático;
la figura 14 el sistema de sensores ópticos con múltiples fuentes de luz con rayos de luz orientados en diferentes ángulos hacia un punto de iluminación común y con múltiples fotodetectores orientados hacia este, en un alzado lateral esquemático;
la figura 15 un diagrama de bloques de un sistema de sensores ópticos según la figura 10;
la figura 16 una disposición ejemplar de placas de microtitulación en un dispositivo para el tratamiento de líquidos con un sistema de sensores ópticos, en particular para la detección de la posición y la identificación de material de laboratorio, en vista en planta desde arriba;
la figura 17 una disposición ejemplar de material de laboratorio en un dispositivo para el tratamiento de líquidos con un sistema de sensores ópticos, en particular para la detección de la posición y la identificación de material de laboratorio;
la figura 18 un sistema de sensores ópticos durante el escaneo de un código de barras, en un alzado lateral esquemático.
En la siguiente descripción, las partes coincidentes de diferentes ejemplos de realización se designan con los mismos signos de referencia.
Las figuras 1 a 7 muestran ejemplos de la formación del nivel de líquido en un recipiente de reacción con una capacidad comprendida en el intervalo de una fracción de mililitro hasta algunos mililitros. Este tipo de recipientes de reacción son comercializados, por ejemplo, por el solicitante bajo la denominación de "Eppendorf Rohrchen" o "Eppendorf Tubes".
Los recipientes 1 son cónicos en la zona inferior 2 y tienen un fondo de recipiente 3 curvado de forma cóncava por dentro. Los recipientes 1 están orientados verticalmente con su eje 4.
Según la figura 1, un líquido 5 dispuesto en el recipiente 1 tiene un "menisco" o superficie límite 6 curvada de forma cóncava.
Un rayo de luz 7 orientado hacia la superficie límite 6 paralelamente al eje de recipiente 4 incide en un punto de reflexión 8 óptimo perpendicularmente sobre la superficie límite 6. Desde el punto de reflexión 8 óptimo, es reflejado paralelamente al eje de recipiente 4. Un dispositivo para registrar superficies límite según la figura 1 del documento EP1288635A2 puede determinar la posición de la superficie límite 6 orientando el rayo de luz hacia el punto de reflexión 8 óptimo.
La figura 2 muestra el punto de reflexión 8 óptimo en una superficie límite 6 curvada de forma convexa en el recipiente 1.
Según la figura 3, en el caso ideal, el punto de reflexión 8 óptimo está dispuesto en el eje central 4 del recipiente 1. Si se conoce la posición del recipiente 1, se puede determinar fácilmente el nivel de llenado por medio del dispositivo para registrar superficies límite según el documento EP1288635A2. Según la figura 4, el punto de reflexión 8 óptimo realmente está dispuesto de forma excéntrica. Un sistema de sensores según el documento EP1288635A2 debe desplazarse vertical y horizontalmente para localizar el punto de reflexión 8 óptimo.
Según la invención, conforme a las figuras 5 y 6, se orientan varios rayos de luz paralelos 7 hacia la superficie límite 6 en el recipiente 1. Respectivamente uno de los rayos de luz 7 paralelos incide en el punto de reflexión 8 óptimo. De esta manera, la luz reflejada puede ser detectada por medio de un fotodetector no mostrado que está orientado hacia la luz reflejada.
La figura 7 ilustra la localización del punto de reflexión 8 óptimo por medio de una disposición en forma de matriz de rayos de luz 7 en una superficie límite 6 real según la figura 4. El punto de reflexión 8 óptimo puede ser localizado
básicamente en un solo proceso de escaneo. Dado el caso, un equipo para la proyección los rayos de luz 7 debe ser desplazado verticalmente (perpendicularmente al plano de dibujo) para enfocar un rayo de luz 7 en el punto de reflexión 8 óptimo en la superficie límite 6.
Varios rayos de luz 7 para el escaneo de la superficie límite 6 pueden generarse de diferentes maneras. A continuación se explican algunos ejemplos:
Según la figura 8, rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 paralelos, procedentes de fuentes de luz 9.1, 9.2, 9.3 paralelas, se orientan hacia un divisor de haz 10. Por el divisor de haz 10, los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 son reflejados a un conjunto de lentes 11. El conjunto de lentes 11 tiene una multiplicidad de lentes dispuestas una al lado de otra, estando asignada a cada rayo de luz 7.1, 7.2, 7.3 una lente. Por el conjunto de lentes 11, los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 son enfocados a puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 dispuestos a modo de trama.
En el ejemplo, todos los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 inciden perpendicularmente en una superficie límite 6 reflectante, de modo que la luz es reflejada en la dirección hacia los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 incidentes. La luz reflejada es reproducida por el conjunto de lentes 11 y el divisor de haz 10 en los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 paralelos.
El conjunto de lentes 11 enfoca los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 a puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 y la luz reflejada desde los puntos de iluminación a los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3. Si los puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 están situados en la superficie límite 6, la cantidad de luz recibida por los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 es máxima. Las señales de medición de los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 indican por tanto que los puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 están situados en la superficie límite 6. Por lo tanto, se conoce la distancia de la superficie límite 6 al sistema de sensores ópticos.
En la figura 8, la superficie límite 6 es plana. En el caso de una superficie límite irregular 6, solo un rayo de luz 7.1 o 7.2 o 7.3 que incida perpendicularmente en una zona de esta superficie límite incide en el punto de reflexión 8 óptimo. La luz reflejada es recibida por el fotodetector 13.1 o 13.2 o 13.3 en el que se reproduce el punto de iluminación 12.1 o 12.2 o 12.3 correspondiente. La señal de medición de este fotodetector 13.1 o 13.2 o 13.3 indica la localización del punto de reflexión 8 óptimo, de modo que se puede detectar la distancia de la superficie límite 6 al sistema de sensores ópticos en una superficie límite 6 no plana.
El sistema de sensores ópticos de la figura 9 presenta solo una única fuente de luz 9. La luz de esta fuente de luz se divide entre varias fuentes de luz 9.1, 9.2, 9.3 virtuales a través de una guía de luz 14.1, 14.2, 14.3 en abanico. Los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 que parten estas son enfocadas a su vez, de la manera ya descrita, a puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 a través de una disposición formada por el divisor de haz 10 y el conjunto de lentes 11. Los rayos de luz reflejados desde puntos de iluminación óptimos son representados en fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 paralelos.
El sistema de sensores ópticos de la figura 10 se diferencia de lo descrito anteriormente en que presenta solo un fotodetector 12. Delante del fotodetector 12 están dispuestas guías de luz 15.1, 15.2, 15.3 que se reúnen o se funden entre sí. Los extremos en abanico de las guías de luz 15.1, 15.2, 15.3 están asignados respetivamente a un rayo de luz 7.1, 7.2, 7.3. La luz reflejada desde los puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 en la dirección de los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 incidentes es reproducida en las entradas de las guías de luz 15.1, 15.2, 15.3. La luz que llega allí es suministrada de forma concentrada al fotodetector 13. La disposición de un punto de reflexión 8 óptimo de la superficie límite 6 en al menos un punto de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 se traduce en una señal de medición incrementada del fotodetector 13.
El sistema de sensores ópticos de la figura 11 combina las múltiples fuentes de luz 9.1, 9.2, 9.3 del sistema de sensores ópticos de la figura 8 con guías de luz 15.1, 15.2, 15.3 que se reúnen y con un fotodetector 13 de la figura 10, dispuesto a continuación. Las fuentes de luz virtuales de la figura 10 están sustituidas por tanto por fuentes de luz 9.1, 9.2, 9.3 reales. Si al menos un punto de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 incide en un punto de reflexión 8 óptimo de una superficie límite 6, esto se traduce en un incremento de la señal de medición suministrada por el fotodetector 13.
En la disposición de la figura 12, una fuente de luz 9 proporciona rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 divergentes que son reflejados por el divisor de haz 10 y enfocados a través de un conjunto de lentes 11 a puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3. Todos los puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 inciden en una superficie límite 6 plana. Los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 reflejados desde allí son reproducidas por el conjunto de lentes 11 y el divisor de haz 10 en fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3. Si solo una zona de la superficie límite 6 es plana, solo el rayo de luz 7.1 o 7.2 o 7.3 que incide allí se es reflejado al fotodetector 13.1 o 13.2 o 13.3 asignado. En consecuencia, el aumento de la señal de medición de al menos un fotodetector 13.1, 13.2, 13.3 indica que la superficie límite 6 se encuentra en un punto de iluminación 12.1, 12.2, 12.3.
La realización de la figura 13 se diferencia de la descrita anteriormente en que todos los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 se encuentran en rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 que son reflejados paralelamente por una superficie límite 6. Dado que la fuente de luz 9 emite rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 divergentes, son reflejados solo por una superficie límite 6 con una zona central 6.1 plana y dos zonas de borde 6.2, 6.3 inclinadas de forma opuesta hacia los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 asignados. La forma de la superficie límite 6 corresponde aproximadamente a la forma de un menisco cóncavo que a menudo es formado por la superficie de un líquido en un recipiente. Por lo tanto, esta disposición es
especialmente adecuada para la detección de niveles de líquido en recipientes. Con la ayuda del incremento de la suma de los señales de medición de los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 se puede reconocer especialmente bien la disposición de los puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 en la superficie límite 6.1, 6.2, 6.3.
El sistema de sensores ópticos de la figura 14 tiene fuentes de luz 9.1, 9.2, 9.3, cuyos rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 convergen de tal manera que después de la reflexión por un divisor de haz 10 y la concentración por un conjunto de lentes 11 se reúnen en un punto de iluminación común 12. Los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3 están dispuestos sobre los rayos de luz 7.1, 7.2, 7.3 que son reflejados por una superficie límite 6 plana, orientada perpendicularmente al eje del conjunto de lentes 11. La disposición de un punto de reflexión óptimo en el punto de iluminación se traduce en el incremento de las señales de medición de todos los fotodetectores 13.1, 13.2, 13.3. Si solo uno de los rayos de luz 7.1 o 7.2 o 7.3 incidentes es reflejado a un fotodetector 13.1 o 13.2 o 13.3, esto se traduce en un incremento de la señal de medición del fotodetector correspondiente. Por lo tanto, también este sistema de sensores ópticos facilita la localización de un punto de reflexión óptimo.
Si los puntos de iluminación 12.1, 12.2, 12.3 de los sistemas de sensores ópticos descritos anteriormente no inciden en un punto de reflexión 8 óptimo de una superficie límite 6, desplazando los sistemas de sensores ópticos con respecto a la superficie límite 6 se puede conseguir que un punto de iluminación incida en un punto de reflexión 8 óptimo y así se pueda detectar la posición de la superficie límite 6.
Según la figura 15, un sistema de sensores ópticos tiene una alimentación eléctrica 16 para múltiples fuentes de luz 9 que tienen diferentes longitudes de onda. Las fuentes de luz 9 son controladas por un equipo de control de luz 17. Por medio del equipo de control de la luz 17, se puede encender de manera selectiva una de las diferentes fuentes de luz 9, con lo que se puede elegir la mejor longitud de onda para la detección de una superficie límite determinada.
La señal de medición de un fotodetector 13 se suministra a un filtro de ruido 20 a través de un amplificador 18 con regulador de amplificación 19. Después de la digitalización, la señal de medición filtrada es suministrada, por medio de un convertidor A/D no mostrado, a un equipo de evaluación en forma de un ordenador 21 que evalúa las señales de medición. En función de las señales de medición, el ordenador 21 controla un equipo de ajuste 22 para ajustar el sistema de sensores ópticos con respecto a una superficie límite en las direcciones horizontal (X-Y) y vertical (Z).
Según la figura 16, un sistema de sensores ópticos puede detectar la posición de placas de microtitulación 23 en la zona de trabajo 24 de un dispositivo para el tratamiento de líquidos 25. Un pivotamiento, un desplazamiento paralelo u otro tipo de disposición defectuosa de una placa de microtitulación 23 con respecto a una posición prevista se detecta con la ayuda del sistema de sensores ópticos. Puede tenerse en cuenta o corregirse al procesar líquidos en los alojamientos de las placas de microtitulación 23 y/o al transportar las placas de microtitulación 23.
Según la figura 17, con la ayuda de un sistema de sensores ópticos se detecta la posición de placas de microtitulación 23 y de recipientes de presentación 26 en una gradilla 27 y la ausencia de una placa de microtitulación en una posición 28 prevista para esta. El estado determinado del material de laboratorio en la zona de trabajo 24 del dispositivo para el tratamiento de líquidos 25 se tiene en cuenta en los pasos de tratamiento posteriores.
La figura 18 muestra un sistema de sensores ópticos en el que para el escaneo de un código de barras están encendidos solo una fuente de luz 9 y solo un fotodetector 13 , de modo que la disposición de medición corresponde al ejemplo de realización según el documento EP1288635A2 . Por medio de la disposición de medición se escanea un código de barras 29 en un objeto 30 para identificar el mismo. Para comprobar el escaneo, mediante la activación de una segunda fuente de luz 9 no representada y un segundo fotodetector no representado puede realizarse una medición simultánea. Para ello, el sistema de sensores ópticos se desplaza en dirección horizontal con respecto al código de barras 29.
Claims (9)
1. Procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente, con los siguientes pasos:
• la proyección de luz a al menos un punto de iluminación,
• la reproducción del al menos un punto de iluminación en al menos un fotodetector,
• la modificación de la distancia vertical del al menos un punto de iluminación y la superficie límite dentro del recipiente,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical,
• la determinación de la posición del punto de iluminación en el máximo de la señal de medición como posición de la superficie límite
caracterizado por:
• la proyección de luz de al menos una fuente de luz simultáneamente a varios puntos de iluminación puntuales que tienen diferentes posiciones en el espacio, teniendo los puntos de iluminación una disposición tridimensional o una disposición en una superficie,
• la determinación del máximo de la señal de medición de al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical entre los múltiples puntos de iluminación puntuales y la superficie límite.
2. Procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente, con los siguientes pasos:
• la proyección de luz a al menos un punto de iluminación,
• la reproducción del al menos un punto de iluminación en al menos un fotodetector,
• la modificación de la distancia vertical del al menos un punto de iluminación y la superficie límite dentro del recipiente,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical,
• la determinación de la posición del punto de iluminación en el máximo de la señal de medición como posición de la superficie límite
caracterizado por:
• a al menos un punto de iluminación puntual se proyecta en diferentes ángulos luz de varias fuentes de luz, • la determinación del máximo de la señal de medición de al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical entre el al menos un punto de iluminación puntual y la superficie límite.
3. Procedimiento para la determinación de la posición de una superficie límite de un líquido en un recipiente, con los siguientes pasos:
• la proyección de luz a al menos un punto de iluminación,
• la reproducción del al menos un punto de iluminación en al menos un fotodetector,
• la modificación de la distancia vertical del al menos un punto de iluminación y la superficie límite dentro del recipiente,
• la determinación del máximo de la señal de medición del al menos un fotodetector durante la modificación de la distancia vertical,
• la determinación de la posición del punto de iluminación en el máximo de la señal de medición como posición de la superficie límite
caracterizado por:
• el al menos un punto de iluminación puntual se reproduce en varios fotodetectores que tienen diferentes posiciones en el espacio,
• la determinación del máximo de la señal de medición de los fotodetectores durante la modificación de la distancia vertical entre el al menos un punto de iluminación puntual y la superficie límite.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la posición del al menos un punto de iluminación se modifica en la dirección transversal a la vertical si durante la modificación de la distancia vertical entre el punto de iluminación y la superficie límite no se determina ningún máximo de la señal de medición de al menos un fotodetector, y después, se vuelve a buscar un máximo de la señal de medición modificando la distancia vertical entre el al menos un punto de iluminación y la superficie límite.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las posiciones determinadas de superficies límite se almacenan y/o se usan para el control y/o la comprobación de un procedimiento para el tratamiento de líquidos.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5 para hacer funcionar un sistema de sensores ópticos con un equipo de ajuste (22) para ajustar la posición relativa del al menos un punto de iluminación (12) y de la superficie límite (6) en la dirección del eje óptico del al menos un sistema de reproducción (11) y/o transversalmente a este.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6 para hacer funcionar un sistema de sensores ópticos, en el que el equipo para la proyección (9, 10, 11) comprende un equipo para la división (14) de la luz de una fuente de luz en varias fuentes de luz virtuales y al menos un equipo para la reproducción (11) de las múltiples fuentes de luz virtuales en al menos un punto de iluminación (12), y/o en el que el equipo para la proyección (9, 10, 11) comprende varias fuentes de luz (9) y al menos un equipo para la reproducción (11) de las múltiples fuentes de luz en al menos un punto de iluminación (12).
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para hacer funcionar un sistema de sensores ópticos con al menos una fuente de luz, en el que la al menos una fuente de luz (9) emite luz con una longitud de onda que es reflejada en una medida particularmente fuerte por una superficie límite (6) que ha de ser detectada y/o en el que el equipo para la proyección (9, 10, 11) presenta varias fuentes de luz (9) conmutables por separado con diferentes longitudes de onda y/o presenta una fuente de luz (9) con longitud de onda ajustable.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8 para hacer funcionar un sistema de sensores ópticos, en el que los puntos de iluminación (12) están dispuestos en un plano y/o en el que los puntos de iluminación (12) están dispuestos en una superficie convexa o cóncava o en superficies inclinadas una respeto a otra.
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