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BR112018002329B1 - MULTI-EXCITATION MULTI-EMISSION FLUOROMETER FOR MULTI-PARAMETER WATER QUALITY MONITORING - Google Patents

MULTI-EXCITATION MULTI-EMISSION FLUOROMETER FOR MULTI-PARAMETER WATER QUALITY MONITORING Download PDF

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Publication number
BR112018002329B1
BR112018002329B1 BR112018002329-9A BR112018002329A BR112018002329B1 BR 112018002329 B1 BR112018002329 B1 BR 112018002329B1 BR 112018002329 A BR112018002329 A BR 112018002329A BR 112018002329 B1 BR112018002329 B1 BR 112018002329B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
fluorometer
excitation
signaling
water
multiple emission
Prior art date
Application number
BR112018002329-9A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Kevin R. Flanagan
Christopher J Palassis
Original Assignee
Ysi, Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ysi, Inc filed Critical Ysi, Inc
Publication of BR112018002329B1 publication Critical patent/BR112018002329B1/en

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Abstract

FLUORÔMETRO DE MÚLTIPLAS EXCITAÇÕES MÚLTIPLAS EMISSÕES PARA MONITORAMENTO DE QUALIDADE DE ÁGUA DE MÚLTIPLOS PARÂMETROS. Um fluorômetro é fornecido para monitorar a qualidade da água, apresentando uma variedade de fontes de excitação, uma variedade de detectores de emissões múltiplas e um processador de sinal. No conjunto de fontes de excitação, cada fonte de excitação fornece a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação. O conjunto de detectores de emissões múltiplas detecta comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir de água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação e fornece sinalização de detecção de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes. O processador de sinal recebe a sinalização de detector de emissões múltiplas e determina sinalização correspondente contendo informações sobre uma identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água utilizando uma técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização de detector de emissões múltiplas recebida.MULTI-EXCITATION MULTI-EMISSION FLUOROMETER FOR MULTI-PARAMETER WATER QUALITY MONITORING. A fluorometer is provided to monitor water quality, featuring a variety of excitation sources, a variety of multiple emission detectors, and a signal processor. In the excitation source array, each excitation source provides respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength. The multiple emission detector array detects multiple emission wavelengths emitted from water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective illumination wavelength provided from the array of excitation sources and provides multiple emission detection signaling containing information about the multiple coexisting fluorescent species. The signal processor receives the multiple emission detector signaling and determines corresponding signaling containing information about an identification of the multiple coexisting fluorescent species present in the water using a quasi-simultaneous identification technique based on the received multiple emission detector signaling.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOSCROSS REFERENCE FOR RELATED ORDERS

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisória no. 62/200.336 (911-023.1-1//N-YSI-0031), depositado em 3 de agosto de 2015; que é incorporado por referência na sua totalidade.[001] This application claims the benefit of provisional patent application no. 62/200,336 (911-023.1-1//N-YSI-0031), filed August 3, 2015; which is incorporated by reference in its entirety.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Campo da Invenção1. Field of Invention

[002] Esta invenção refere-se a uma técnica para determinar a qualidade da água; e mais particularmente refere-se a uma técnica para determinar a qualidade da água com base na detecção de múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água.[002] This invention relates to a technique for determining water quality; and more particularly relates to a technique for determining water quality based on the detection of multiple coexisting fluorescent species present in water.

2. Descrição da técnica relacionada2. Description of the related technique

[003] As técnicas de monitoramento da água são conhecidas na técnica, incluindo o monitoramento da presença de esgoto e águas residuais. Uma confirmação da água contaminada com esgoto é um processo complicado, por exemplo, especialmente quando se usa um único comprimento de onda de emissão, o que descobriu que não determina inequivocamente a presença de água residual. Em vista disso, há uma necessidade no setor para uma melhor maneira de monitorar a água.[003] Water monitoring techniques are known in the art, including monitoring the presence of sewage and wastewater. Confirmation of sewage-contaminated water is a complicated process, for example, especially when using a single emission wavelength, which has been found to not unequivocally determine the presence of wastewater. In light of this, there is a need in the industry for a better way to monitor water.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[004] A título de exemplo, a presente invenção inclui novas e únicas técnicas de monitoramento da qualidade da água.[004] By way of example, the present invention includes new and unique water quality monitoring techniques.

[005] De acordo com algumas modalidades, a presente invenção pode incluir um aparelho, por exemplo, sob a forma de um fluorômetro, para monitorar a qualidade da água, apresentando uma combinação de um conjunto de fontes de excitação, um conjunto de detectores de emissões múltiplas e um módulo de processador ou processamento de sinal.[005] According to some embodiments, the present invention may include an apparatus, for example, in the form of a fluorometer, for monitoring water quality, featuring a combination of a set of excitation sources, a set of detectors of multiple emissions and a processor or signal processing module.

[006] Cada fonte de excitação no conjunto de fontes de excitação pode ser configurada para fornecer respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação, por exemplo, em relação à água que está sendo monitorada.[006] Each excitation source in the excitation source array may be configured to provide respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength, for example, relative to the water being monitored.

[007] O conjunto de detectores de emissões múltiplas pode ser configurado para detectar comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir da água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, e fornece sinalização de detecção de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes.[007] The multiple emission detector array may be configured to detect multiple emission wavelengths emitted from the water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated. by the respective illumination wavelength provided from the array of excitation sources, and provides multiple emission detection signaling containing information about the multiple coexisting fluorescent species.

[008] O módulo de processador ou processamento de sinal pode ser configurado para receber a sinalização de detector de emissões múltiplas, e determinar sinalização correspondente contendo informações sobre uma identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando uma técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização de detector de emissões múltiplas recebida.[008] The signal processor or processing module can be configured to receive multiple emission detector signaling, and determine corresponding signaling containing information about an identification of the multiple coexisting fluorescent species present in the water using a quasi-simultaneous identification technique, with based on received multiple emission detector signaling.

[009] O aparelho pode incluir uma ou mais das seguintes características adicionais.[009] The apparatus may include one or more of the following additional features.

[010] O conjunto de fontes de excitação pode incluir uma fonte de excitação, por exemplo, como um LED de excitação, e o comprimento de onda de iluminação pode ser de 280 nanômetros; e o conjunto de detectores de emissões múltiplas pode incluir um primeiro detector de emissão configurado para detectar a radiação óptica a 340 nanômetros para detectar a presença de pico-T, tipo proteína (por exemplo, incluindo o pico de T-triptofano) na água; e um segundo detector de emissão configurado para detectar a radiação óptica a 450 nanômetros para detectar a presença de pico A tipo húmico/fúlvico na água.[010] The excitation source assembly may include an excitation source, for example, such as an excitation LED, and the illumination wavelength may be 280 nanometers; and the multiple emission detector array may include a first emission detector configured to detect optical radiation at 340 nanometers to detect the presence of protein-like T-peak (e.g., including the T-tryptophan peak) in the water; and a second emission detector configured to detect optical radiation at 450 nanometers to detect the presence of humic/fulvic type A peak in the water.

[011] O conjunto de detectores de emissões múltiplas pode incluir uma pluralidade de fotodiodos e filtros passa banda ópticos configurados para detectar e filtrar os comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos pela água, e fornecer a sinalização de detector de emissões múltiplas.[011] The multiple emission detector assembly may include a plurality of photodiodes and optical bandpass filters configured to detect and filter multiple emission wavelengths emitted by water, and provide multiple emission detector signaling.

[012] Os filtros passam banda ópticos podem incluir, por exemplo, um primeiro filtro passa banda óptico e fotodiodo configurado para filtrar a radiação óptica a 340 nanômetros para detectar a presença de pico-T, tipo proteína na água; e um segundo filtro passa banda óptico e fotodiodo configurado para filtrar a radiação óptica a 450 nanômetros para detectar a presença de pico A tipo húmico/fúlvico na água.[012] Optical bandpass filters may include, for example, a first optical bandpass filter and photodiode configured to filter optical radiation at 340 nanometers to detect the presence of protein-type T-peaks in water; and a second optical bandpass filter and photodiode configured to filter optical radiation at 450 nanometers to detect the presence of humic/fulvic type A peak in the water.

[013] O conjunto de fontes de excitação pode incluir uma pluralidade de fontes de excitação configuradas para fornecer uma pluralidade de sinalização óptica de fonte de excitação em uma pluralidade de comprimentos de onda de iluminação, por exemplo, como pluralidade de LEDs de excitação.[013] The excitation source assembly may include a plurality of excitation sources configured to provide a plurality of excitation source optical signaling at a plurality of illumination wavelengths, for example, as a plurality of excitation LEDs.

[014] O conjunto de detectores de emissões múltiplas pode incluir filtros passa banda ópticos centrados espectralmente sobre os comprimentos de onda de emissão de fluorescência de interesse.[014] The array of multiple emission detectors may include optical bandpass filters spectrally centered on the fluorescence emission wavelengths of interest.

[015] O conjunto de detectores de emissões múltiplas pode incluir uma combinação de uma ou mais fibras ópticas ou lente de focalização e um analisador de espectro óptico para captura e análise de fluorescência.[015] The multiple emission detector array may include a combination of one or more optical fibers or focusing lens and an optical spectrum analyzer for fluorescence capture and analysis.

[016] A pluralidade de fontes de excitação pode ser configurada para responder à sinalização de controle adequada e fornecer quase simultaneamente a pluralidade de sinalização óptica de fonte de excitação para produzir a pluralidade de comprimentos de onda de iluminação e detectar os comprimentos de onda de emissões múltiplas. Alternativamente, a pluralidade de fontes de excitação pode ser configurada para responder à sinalização de controle adequada correspondente e fornecer seletivamente a pluralidade de sinalização óptica de fonte de excitação para produzir a pluralidade de comprimentos de onda de iluminação e detectar os comprimentos de onda de emissões múltiplas. Em outras palavras, a pluralidade de fontes de excitação e o conjunto de detectores de emissões múltiplas podem ser configurados para responder à sinalização de controle e, quase simultaneamente ou seletivamente, fornecem a pluralidade de sinalização óptica de fonte de excitação para produzir qualquer combinação de comprimentos de onda de excitação ou emissão de fluorescência detectada.[016] The plurality of excitation sources can be configured to respond to appropriate control signaling and almost simultaneously provide the plurality of excitation source optical signaling to produce the plurality of illumination wavelengths and detect the emission wavelengths. multiple. Alternatively, the plurality of excitation sources may be configured to respond to corresponding appropriate control signaling and selectively provide the plurality of excitation source optical signaling to produce the plurality of illumination wavelengths and detect the multiple emission wavelengths. . In other words, the plurality of excitation sources and the array of multiple emission detectors may be configured to respond to control signaling and, almost simultaneously or selectively, provide the plurality of excitation source optical signaling to produce any combination of lengths. of excitation wave or detected fluorescence emission.

[017] O fluorômetro pode ser configurado em, ou faz parte de, um único corpo de sensor. O único corpo de sensor pode incluir, ou assumir a forma de, uma sonde tendo um alojamento estanque à água que envolve o fluorômetro. A sonde pode incluir uma porta; e o fluorômetro pode incluir um conector elétrico configurado para se conectar à porta da sonda. O conector elétrico pode ser configurado para se conectar a uma placa de circuito impresso (PCB), por exemplo, contendo a eletrônica do sensor. A eletrônica do sensor pode incluir o módulo de processador ou processamento de sinal. O fluorômetro pode incluir uma cabeça opto-mecânica que contém componentes eletro-opto-mecânicos, incluindo o conjunto de fontes de excitação e o conjunto de detectores de emissões múltiplas. O alojamento estanque à água pode incluir uma janela configurada para permitir a transmissão/interação óptica entre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes a serem medidas na água que está sendo monitorada e os componentes eletro-opto-mecânicos contidos na sonda. A título de exemplo, a janela pode ser feita de safira, bem como vários outros materiais de janela.[017] The fluorometer can be configured in, or is part of, a single sensor body. The single sensor body may include, or take the form of, a probe having a watertight housing surrounding the fluorometer. The sonde may include a port; and the fluorometer may include an electrical connector configured to connect to the probe port. The electrical connector can be configured to connect to a printed circuit board (PCB), for example, containing the sensor electronics. The sensor electronics may include the signal processing or processor module. The fluorometer may include an opto-mechanical head that contains electro-opto-mechanical components, including the excitation source assembly and the multiple emission detector assembly. The watertight housing may include a window configured to permit optical transmission/interaction between the multiple coexisting fluorescent species to be measured in the water being monitored and the electro-opto-mechanical components contained in the probe. By way of example, the window can be made from sapphire as well as various other window materials.

[018] A título de exemplo, o módulo de processador ou processamento de sinal pode ser configurado para fornecer sinalização correspondente contendo informações sobre a identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando a técnica de identificação quase simultânea para o processamento posterior. A título de exemplo, o processamento adicional pode incluir, ou assumir a forma de, fornecer sinalização de controle para processamento adicional da água sendo monitorada; ou o processamento adicional pode incluir fornecer a sinalização de controle para adaptar o próprio processo de monitoramento de água para monitorar a água. A título de exemplo adicional, sinalização correspondente pode incluir informações para fornecer uma exibição visual relacionada à identificação e/ou um alarme de áudio/visual, etc.[018] By way of example, the signal processor or processing module can be configured to provide corresponding signaling containing information about the identification of multiple coexisting fluorescent species present in the water using the quasi-simultaneous identification technique for subsequent processing. By way of example, additional processing may include, or take the form of, providing control signaling for further processing of the water being monitored; or further processing may include providing control signaling to adapt the water monitoring process itself to monitor water. By way of further example, corresponding signage may include information to provide a visual display relating to identification and/or an audio/visual alarm, etc.

[019] O fluorômetro pode incluir uma cabeça opto- mecânica configurada com componentes eletro-opto-mecânicos, incluindo o conjunto de fontes de excitação e o conjunto de detectores de emissões múltiplas.[019] The fluorometer may include an opto-mechanical head configured with electro-opto-mechanical components, including the set of excitation sources and the set of multiple emission detectors.

[020] A pluralidade de fontes de excitação pode ser configurada ou disposta circunferencialmente sobre o conjunto de detectores de emissões múltiplas.[020] The plurality of excitation sources can be configured or arranged circumferentially about the array of multiple emission detectors.

[021] De acordo com algumas modalidades, a presente invenção pode incluir um aparelho tomando a forma de um módulo de processador ou processamento de sinal configurado pelo menos para: receber sinalização contendo informações sobre sinalização de fonte de excitação fornecida por um conjunto de fontes de excitação, cada fonte de excitação configurada para fornecer a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação e sinalização de detector de emissões múltiplas fornecida por um conjunto de detectores de emissões múltiplas configurados para detectar comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir da água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, a sinalização de detector de emissões múltiplas contendo informações sobre o múltiplas espécies fluorescentes coexistentes; e determinar sinalização correspondente contendo informações sobre a identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água utilizando uma técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização recebida.[021] According to some embodiments, the present invention may include an apparatus taking the form of a signal processor or processing module configured at least to: receive signaling containing information about excitation source signaling provided by a set of excitation sources excitation, each excitation source configured to provide respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength, and multiple emission detector signaling provided by a set of multiple emission detectors configured to detect multiple emission wavelengths emitted from the water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective illumination wavelength provided from the array of excitation sources, the detector signaling of multiple emissions containing information about multiple coexisting fluorescent species; and determine corresponding signaling containing information on the identification of multiple coexisting fluorescent species present in the water using a near-simultaneous identification technique based on the received signaling.

[022] A título de exemplo, o módulo de processador ou processamento de sinal pode assumir a forma de alguma combinação de um processador de sinal e pelo menos uma memória incluindo um código de programa de computador, em que o processador de sinal e pelo menos uma memória são configurados para fazer o aparelho implementar a funcionalidade da presente invenção, por exemplo, para responder à sinalização recebida e para determinar a sinalização correspondente, com base na sinalização recebida. Além disso, esse aparelho também pode incluir uma ou mais das características apresentadas acima.[022] By way of example, the signal processor or processing module may take the form of some combination of a signal processor and at least one memory including a computer program code, wherein the signal processor and at least a memory are configured to cause the apparatus to implement the functionality of the present invention, for example, to respond to received signaling and to determine the corresponding signaling based on the received signaling. Furthermore, this device may also include one or more of the features presented above.

[023] De acordo com algumas modalidades, a presente invenção pode incluir um método compreendendo passos para: receber em um módulo de processador ou processamento de sinal sinalização contendo informações sobre sinalização de fonte de excitação fornecida por um conjunto de fontes de excitação, cada fonte de excitação configurada para fornecer a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação e sinalização de detector de emissões múltiplas fornecida por um conjunto de detectores de emissões múltiplas configurados para detectar comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir da água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, a sinalização de detector de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes; e determinar no módulo de processador ou processamento de sinal sinalização correspondente contendo informações sobre uma identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando a técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização recebida. O método também pode incluir uma ou mais das características apresentadas acima.[023] According to some embodiments, the present invention may include a method comprising steps for: receiving into a signal processor or processing module signaling containing information about excitation source signaling provided by a set of excitation sources, each source of excitation configured to provide respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength and multiple emission detector signaling provided by a set of multiple emission detectors configured to detect multiple emission wavelengths emitted from the water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective illumination wavelength provided from the set of excitation sources, the multiple emission detector signaling containing information about the multiple coexisting fluorescent species; and determining in the signal processor or processing module corresponding signaling containing information about an identification of the multiple coexisting fluorescent species present in the water using the quasi-simultaneous identification technique, based on the received signaling. The method may also include one or more of the features presented above.

[024] De acordo com algumas modalidades, a presente invenção pode incluir um aparelho tomando a forma de: meios para receber em um módulo de processador ou processamento de sinal sinalização contendo informações sobre sinalização de fonte de excitação fornecida por um conjunto de fontes de excitação, cada fonte de excitação configurada para fornecer a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação, e sinalização de detector de emissões múltiplas fornecida por um conjunto de detectores de emissões múltiplas configurados para detectar comprimentos de onda emissões múltiplas emitidos a partir de água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, a sinalização de detector de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes; e meios para determinar no módulo de processador e processamento de sinal sinalização correspondente contendo informações sobre uma identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando a técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização recebida. Esse aparelho também pode incluir uma ou mais das características apresentadas acima.[024] According to some embodiments, the present invention may include an apparatus taking the form of: means for receiving in a signal processor or processing module signaling containing information about excitation source signaling provided by a set of excitation sources , each excitation source configured to provide respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength, and multiple emission detector signaling provided by a set of multiple emission detectors configured to detect multiple emission wavelengths emitted from water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective illumination wavelength provided from the array of excitation sources, the detector signaling of multiple emissions containing information about multiple coexisting fluorescent species; and means for determining in the signal processor and processing module corresponding signaling containing information about an identification of the multiple coexisting fluorescent species present in the water using the quasi-simultaneous identification technique, based on the received signaling. This device may also include one or more of the features presented above.

[025] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, o aparelho também pode assumir a forma de um meio de armazenamento legível por computador tendo componentes executáveis pelo computador para executar os passos do método acima mencionado.[025] According to some embodiments of the present invention, the apparatus may also take the form of a computer-readable storage medium having computer-executable components for performing the steps of the aforementioned method.

[026] O meio de armazenamento legível por computador também pode incluir uma ou mais das características apresentadas acima.[026] The computer-readable storage medium may also include one or more of the characteristics presented above.

[027] No momento da apresentação do pedido de patente, outros produtos similares são conhecidos e fabricados por empresas como Turner Designs e Upplux Tryptophan Fluorometer.[027] At the time of filing the patent application, other similar products are known and manufactured by companies such as Turner Designs and Upplux Tryptophan Fluorometer.

[028] As semelhanças entre a presente invenção e estes produtos conhecidos podem incluir: Detecção óptica baseada em fluorescência de águas residuais, comprimento de onda de emissão para triptofano irá sobrepor-se com apenas um dos comprimentos de onda de emissão aqui estabelecidos.[028] Similarities between the present invention and these known products may include: Fluorescence-based optical detection of wastewater, emission wavelength for tryptophan will overlap with only one of the emission wavelengths set forth herein.

[029] As diferenças entre a presente invenção e estes produtos conhecidos podem incluir: O sensor aqui apresentado de acordo com a presente invenção tem uma vantagem chave e inovação de utilizar comprimentos de onda de emissão dupla para uma confiança significativa e aumentada de detecção de águas residuais - tudo em um único corpo de detecção.[029] Differences between the present invention and these known products may include: The sensor presented herein in accordance with the present invention has a key advantage and innovation of utilizing dual emission wavelengths for significant and increased water detection reliability. residuals - all in a single detection body.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[030] O desenho inclui as Figuras 1 a 4, que não são necessariamente desenhadas em escala, da seguinte forma: a Figura 1 mostra um diagrama de aparelho na forma de um corpo de sensor, de acordo com algumas modalidades da presente invenção; a Figura 2 inclui as Figuras 2A e 2B, em que a Figura 2A é uma vista frontal de uma cabeça opto-mecânica que pode formar parte do corpo de sensor na Figura 1, e em que a Figura 2B é uma vista de seção transversal (ou cortada) da cabeça opto- mecânica na Figura 2A, de acordo com algumas modalidades da presente invenção; a Figura 3 inclui as Figuras 3A e 3B, em que a Figura 3A é uma vista frontal de uma cabeça opto-mecânica para detecção de múltiplos parâmetros que pode formar parte do corpo de sensor na Figura 1 e em que a Figura 3B é uma vista de seção transversal do cabeça opto-mecânica na Figura 3A, de acordo com algumas modalidades da presente invenção; e a Figura 4 mostra um diagrama de blocos de um aparelho, por exemplo, tendo um módulo de processador ou processamento de sinal para implementar funcionalidade de processamento de sinal, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.[030] The drawing includes Figures 1 to 4, which are not necessarily drawn to scale, as follows: Figure 1 shows a diagram of apparatus in the form of a sensor body, in accordance with some embodiments of the present invention; Figure 2 includes Figures 2A and 2B, wherein Figure 2A is a front view of an opto-mechanical head that may form part of the sensor body in Figure 1, and wherein Figure 2B is a cross-sectional view ( or cut) of the optomechanical head in Figure 2A, in accordance with some embodiments of the present invention; Figure 3 includes Figures 3A and 3B, wherein Figure 3A is a front view of an opto-mechanical head for multi-parameter sensing that may form part of the sensor body in Figure 1, and wherein Figure 3B is a view cross-section of the opto-mechanical head in Figure 3A, in accordance with some embodiments of the present invention; and Figure 4 shows a block diagram of an apparatus, for example, having a signal processor or processing module for implementing signal processing functionality, in accordance with some embodiments of the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO MELHOR MODO DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE BEST MODE OF THE INVENTION A técnica subjacente em geralThe underlying technique in general

[031] Na sua primeira encarnação, um fluorômetro geralmente indicado como 20 de acordo com a presente invenção pode ser configurado para medir a fluorescência de pico tipo T-triptofano (Xθx/em = 280/340 nm) e pico A tipo húmico/fúlvico (Àex/em = 280/450 nm), por exemplo, usando uma fonte de excitação única/detecção de emissão dupla como meio de identificação da água afetada pelo esgoto em geral. A confirmação afirmativa da água contaminada com esgoto é complicada na medida em que pode ser determinada mais precisamente através da identificação quase simultânea de múltiplas espécies de fluorescência. Para o caso particular em questão, e de acordo com algumas modalidades da presente invenção, pode-se procurar identificar quase simultaneamente duas espécies que requerem dois comprimentos de onda de emissão de fluorescência detectados dentro de um único corpo de detecção. É a informação combinada de fluorescência múltipla que serve para resolver a questão única da identificação de águas residuais. Os inventores chegaram a entender que um único comprimento de onda de emissão sozinho não pode determinar inequivocamente a presença de águas residuais, e fornecer técnicas novas e únicas aqui divulgadas para resolver este problema de "comprimento de onda de emissão única" na técnica.[031] In its first incarnation, a fluorometer generally indicated as 20 according to the present invention can be configured to measure T-tryptophan type peak fluorescence (Xθx/em = 280/340 nm) and humic/fulvic type A peak. (Àex/em = 280/450 nm), for example, using a single excitation source/dual emission detection as a means of identifying water affected by sewage in general. Affirmative confirmation of sewage-contaminated water is complicated in that it can be determined more precisely through the nearly simultaneous identification of multiple fluorescence species. For the particular case in question, and in accordance with some embodiments of the present invention, one may seek to almost simultaneously identify two species that require two wavelengths of fluorescence emission detected within a single detection body. It is the combined multiple fluorescence information that serves to solve the unique question of wastewater identification. The inventors have come to understand that a single emission wavelength alone cannot unambiguously determine the presence of wastewater, and provide new and unique techniques disclosed herein to resolve this "single emission wavelength" problem in the art.

[032] Além disso, o espírito da presente invenção não se destina a ser restrito à identificação de apenas duas espécies de fluorescência, mas sim destina-se a abranger a possibilidade de detecção quase simultânea de múltiplas espécies de fluorescência, por exemplo, incluindo três ou mais espécies de fluorescência. De acordo com algumas modalidades, esta noção pode ser estendida para incluir múltiplas fontes de excitação e detecção de comprimento de onda de emissões múltiplas para detectar quase simultaneamente múltiplas espécies de fluorescência dentro de um único corpo de detecção. Para o monitoramento da qualidade da água, muitas vezes o fato é que a presença de múltiplas espécies de fluorescência tende a obscurecer ou interferir com qualquer mensurando desejado. A identificação quase simultânea das múltiplas espécies divulgadas ou apresentadas aqui serve para isolar e descrever/identificar mais individualmente o parâmetro de qualidade da água de interesse.[032] Furthermore, the spirit of the present invention is not intended to be restricted to the identification of only two fluorescence species, but rather is intended to encompass the possibility of almost simultaneous detection of multiple fluorescence species, for example, including three or more fluorescence species. According to some embodiments, this notion can be extended to include multiple excitation sources and multiple emission wavelength detection to almost simultaneously detect multiple fluorescence species within a single detection body. For water quality monitoring, it is often the case that the presence of multiple fluorescence species tends to obscure or interfere with any desired measurement. The near-simultaneous identification of the multiple species disclosed or presented here serves to isolate and more individually describe/identify the water quality parameter of interest.

Figuras 1-3Figures 1-3

[033] As Figuras 1 e 2 mostram uma primeira modalidade, com base em um que procura identificar quase simultaneamente duas espécies que requerem dois comprimentos de onda de emissão de fluorescência detectados dentro de um único corpo de detecção, por exemplo, que pode assumir a forma do aparelho 10 geralmente mostrado na Figura 1 com um fluorômetro 20 com uma cabeça opto-mecânica 26 mostrada em detalhe na Figura 2. Esta noção pode ser estendida para incluir múltiplas fontes de excitação e detecção de comprimento de onda de emissões múltiplas para detectar quase simultaneamente múltiplas espécies de fluorescência dentro de um único corpo de detecção usando uma cabeça opto-mecânica 40, por exemplo, consistente com a divulgada em relação à Figura 3.[033] Figures 1 and 2 show a first modality, based on one that seeks to almost simultaneously identify two species that require two wavelengths of fluorescence emission detected within a single detection body, for example, which can assume the form of apparatus 10 generally shown in Figure 1 with a fluorometer 20 with an opto-mechanical head 26 shown in detail in Figure 2. This notion can be extended to include multiple excitation sources and multiple emission wavelength detection to detect nearly simultaneously multiple fluorescence species within a single detection body using an opto-mechanical head 40, for example, consistent with that disclosed in relation to Figure 3.

[034] As implementações dos sensores ou dos corpos de detecção 10 e dos fluorômetros 20 diferem principalmente nos detalhes relativos às cabeças opto-mecânicas 26 e 40 mostradas nas Figuras 2 e 3. Os sensores ou corpos de sensor 10 descritos neste pedido de patente possuem pelo menos o seguinte em comum: o corpo de sensor 10 geralmente inclui, ou consiste de, um alojamento estanque à água 15a (Figura 1) que envolve o fluorômetro 20 e tem pelo menos parte de um conector elétrico 22 que se conecta a uma porta 15b no corpo de sensor principal 10. Os sensores ou corpos de detecção 10 podem incluir, ou assumir a forma de, uma estrutura de sonda. O fluorômetro 20 pode ser configurado com uma placa de circuito impresso (PCB) geralmente indicada como 24 e o conector elétrico 22 também pode ser ligado à placa de circuito impresso (PCB) 24 que contém a eletrônica do sensor, por exemplo, que pode incluir um elemento tipo módulo de processador ou processamento de sinal 100 (Figura 4), por exemplo, para implementar funcionalidade de processamento de sinal consistente com a descrita aqui. O fluorômetro 20 pode ser configurado com os elementos tipo cabeça opto-mecânica 26 ou 40, que podem ser ligado à PCB 24. Os elementos tipo cabeça opto-mecânica 26 ou 40 podem conter os componentes electro-opto-mecânicos, por exemplo, incluindo elemento tipo diodos emissores de luz (LEDs) 30 e elementos tipo detectores de emissão 32, 34 tendo elementos tipo fotodetectores (PDs) 32a, 34a e filtros passa banda ópticos 32b, 34b. Uma extremidade/lado do alojamento estanque à água 15a também pode conter uma janela 15c (Figura 1) que pode ser configurada para permitir a transmissão/interação óptica entre o fluoróforo (isto é, espécies fluorescentes a serem medidas) e os elementos tipo componentes de detecção ópticos 30, 32 e 34 em relação à modalidade na Figura 2, ou elementos 42 ou 44 em relação à modalidade na Figura 3. A título de exemplo, a janela pode ser feita de safira, embora o alcance da invenção não se destine a ser limitado a isto. As concretizações são imaginadas usando outros tipos ou tipo de material de janela já conhecidos ou posteriormente desenvolvidos na técnica, por exemplo, como um especialista na técnica apreciaria.[034] The implementations of the sensors or detection bodies 10 and the fluorometers 20 differ mainly in the details relating to the opto-mechanical heads 26 and 40 shown in Figures 2 and 3. The sensors or sensor bodies 10 described in this patent application have at least the following in common: the sensor body 10 generally includes, or consists of, a watertight housing 15a (Figure 1) that surrounds the fluorometer 20 and has at least part of an electrical connector 22 that connects to a port 15b on the main sensor body 10. The sensors or sensing bodies 10 may include, or take the form of, a probe structure. The fluorometer 20 may be configured with a printed circuit board (PCB) generally indicated as 24 and the electrical connector 22 may also be connected to the printed circuit board (PCB) 24 that contains the sensor electronics, for example, which may include a signal processing or processor module-like element 100 (Figure 4), for example, to implement signal processing functionality consistent with that described herein. The fluorometer 20 may be configured with opto-mechanical head elements 26 or 40, which may be connected to the PCB 24. The opto-mechanical head elements 26 or 40 may contain electro-opto-mechanical components, for example, including light emitting diodes (LEDs) type element 30 and emission detector type elements 32, 34 having photodetector type elements (PDs) 32a, 34a and optical band pass filters 32b, 34b. One end/side of the watertight housing 15a may also contain a window 15c (Figure 1) that may be configured to allow optical transmission/interaction between the fluorophore (i.e., fluorescent species to be measured) and the component-like elements of optical detection elements 30, 32 and 34 in relation to the embodiment in Figure 2, or elements 42 or 44 in relation to the embodiment in Figure 3. By way of example, the window may be made of sapphire, although the scope of the invention is not intended to be limited to this. Embodiments are imagined using other types or types of window material already known or later developed in the art, for example, as one skilled in the art would appreciate.

[035] Em particular, a Figura 1 mostra ou representa o corpo de sensor único 10 com a conexão elétrica 22 no seu fundo, a PCB 24 (por exemplo, mostrada na Figura 1 como uma placa de circuito preenchida eletricamente no corpo principal do sensor 10), e o elemento tipo cabeça opto- mecânica semelhante ao elemento 26 ou 40 (como circulado na Figura 1), por exemplo, contendo os elementos tipo LEDs 30 (Figura 2), PDs e elementos tipo filtros passa banda ópticos 32, 34, conforme descrito em relação à Figura 2. Na Figura 1 , o corpo de sensor 10 é mostrado a título de exemplo como uma representação de um corpo de sensor típico e não se destina a ser preciso em detalhes de escala ou de engenharia por si só. Um dos componentes essenciais que diferencia todas as modalidades descritas aqui é a cabeça opto-mecânica 26 ou 40 (como circulado na Figura 1). Em vista disso, e para esse fim, as Figuras 2A, 2B, 3A e 3B mostram apenas detalhes associados à cabeça opto-mecânica 26 ou 40.[035] In particular, Figure 1 shows or represents the single sensor body 10 with the electrical connection 22 at its bottom, the PCB 24 (e.g., shown in Figure 1 as an electrically populated circuit board in the main body of the sensor 10), and the opto-mechanical head-type element similar to element 26 or 40 (as circled in Figure 1), for example, containing LEDs-type elements 30 (Figure 2), PDs and optical bandpass filter-type elements 32, 34 , as described with respect to Figure 2. In Figure 1, sensor body 10 is shown by way of example as a representation of a typical sensor body and is not intended to be accurate in scale or engineering details per se. . One of the essential components that differentiates all of the embodiments described here is the opto-mechanical head 26 or 40 (as circled in Figure 1). In view of this, and for this purpose, Figures 2A, 2B, 3A and 3B only show details associated with the opto-mechanical head 26 or 40.

Figura 2: Exemplo de Modalidade ParticularFigure 2: Example of Private Modality

[036] As Figuras 2A e 2B mostram uma primeira modalidade da cabeça opto-mecânica 26 que pode formar parte de um elemento tipo sensor 10 (Figura 1), de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A título de exemplo, a cabeça opto-mecânica 26 inclui um corpo de cabeça opto- mecânica 26a que pode conter um único elemento tipo LED 30 com um comprimento de onda de excitação de 280 nm, e dois elementos tipo detectores de emissão 32, 34. A título de exemplo, os dois detectores de emissão 32, 34 podem incluir dois fotodetectores de silício ou outros apropriados 32a, 34a com respectivos filtros passam banda ópticos 32b, 34b centrados no espectro a 340nm e 450nm. Esta configuração opto-mecânica é projetada para detectar duas espécies fluorescentes coexistentes que emitem radiação óptica a 340nm e 450nm, respectivamente, quando iluminadas pelo elemento tipo fonte óptica de 280nm 30. A título de exemplo, os fotodiodos 32a, 34a e o LED 30 podem ser configurados, ou podem empregar, uma configuração de lente de esfera para maximizar a coleta de fluorescência, por exemplo, consistente com o mostrado nas Figuras 2A e 2B.[036] Figures 2A and 2B show a first embodiment of the opto-mechanical head 26 that can form part of a sensor-type element 10 (Figure 1), according to some embodiments of the present invention. By way of example, the opto-mechanical head 26 includes an opto-mechanical head body 26a that may contain a single LED-type element 30 with an excitation wavelength of 280 nm, and two emission detector-type elements 32, 34 By way of example, the two emission detectors 32, 34 may include two silicon or other suitable photodetectors 32a, 34a with respective optical bandpass filters 32b, 34b centered on the spectrum at 340nm and 450nm. This opto-mechanical configuration is designed to detect two coexisting fluorescent species that emit optical radiation at 340nm and 450nm, respectively, when illuminated by the 280nm optical source-type element 30. By way of example, photodiodes 32a, 34a and LED 30 can be configured, or may employ, a sphere lens configuration to maximize fluorescence collection, for example, consistent with that shown in Figures 2A and 2B.

Figura 3: Exemplo de Modalidade GeneralizadaFigure 3: Example of Generalized Modality

[037] As Figuras 3A e 3B mostram uma segunda modalidade mais generalizada tendo a cabeça opto-mecânica 40 com um corpo de cabeça opto-mecânica 40a que pode formar parte do elemento tipo sensor 10 (Figura 1), de acordo com para algumas modalidades da presente invenção. A título de exemplo, a cabeça opto-mecânica 40 pode conter um conjunto 42 de muitos LED de excitação. Na Figura 3A, o conjunto 42 é mostrado tendo 16 LEDs de excitação, embora o alcance da invenção não se destine a ser limitado a qualquer número particular de LEDs de excitação. Os comprimentos de onda de excitação e o número de LEDs podem ser escolhidos de acordo com a aplicação desejada. Por exemplo, dependendo da aplicação específica, um número diferente de LEDs de excitação pode ser usado. Em funcionamento, cada LED de excitação é configurado para fornecer a respectiva sinalização óptica de LED de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação, por exemplo, consistente com o aqui estabelecido. Além disso, a cabeça opto-mecânica 40 pode incluir óptica de recepção 44, por exemplo, quer um conjunto de fotodiodos com filtros passa banda ópticos associados centrados espectralmente sobre os comprimentos de onda de emissão de fluorescência de interesse ou, alternativamente, tal como um elemento tipo analisador de espectro óptico 46 como mostrado (Figura 3B). Ambas as técnicas de óptica de recepção servem como um meio para discriminar espectralmente a sinalização óptica de fluorescência coletada/capturada geralmente indicada como Fc. A fluorescência pode ser capturada através de um elemento tipo lente de focalização 44 (Figura 3B) que fornece a sinalização óptica de lente de focalização 44a em um elemento tipo analisador de espectro 46, ou usando uma ou mais guias de ondas de fibra óptica, por exemplo, incluindo um feixe de fibras ópticas (também indicado pela etiqueta de referência 44). A configuração opto-mecânica 40 pode ser configurada ou projetada para detectar espécies fluorescentes múltiplas, independentes ou coexistentes que emitem radiação óptica em uma faixa ou distribuição de comprimentos de onda de emissão quando iluminadas pelo conjunto de LED 42. O conjunto de LEDs 42 e fotodiodos (ou tipo o analisador de espectro 46) não precisam ser ativados quase simultaneamente, mas podem ser ativados ou escaneados seletivamente para produzir qualquer combinação de comprimentos de onda de excitação ou emissão de fluorescência detectada.[037] Figures 3A and 3B show a second, more generalized embodiment having the opto-mechanical head 40 with an opto-mechanical head body 40a that may form part of the sensor-type element 10 (Figure 1), according to some embodiments. of the present invention. By way of example, the opto-mechanical head 40 may contain an array 42 of many excitation LEDs. In Figure 3A, array 42 is shown having 16 excitation LEDs, although the scope of the invention is not intended to be limited to any particular number of excitation LEDs. The excitation wavelengths and number of LEDs can be chosen according to the desired application. For example, depending on the specific application, a different number of excitation LEDs can be used. In operation, each excitation LED is configured to provide respective excitation LED optical signaling at a respective illumination wavelength, e.g., consistent with that set forth herein. Furthermore, the opto-mechanical head 40 may include receiving optics 44, for example, either an array of photodiodes with associated optical bandpass filters spectrally centered over the fluorescence emission wavelengths of interest or, alternatively, such as a optical spectrum analyzer type element 46 as shown (Figure 3B). Both reception optics techniques serve as a means to spectrally discriminate the collected/captured fluorescence optical signaling generally denoted as Fc. Fluorescence can be captured through a focusing lens-type element 44 (Figure 3B) that provides optical signaling from focusing lens 44a to a spectrum analyzer-type element 46, or by using one or more fiber optic waveguides, e.g. example, including a bundle of optical fibers (also indicated by reference label 44). The opto-mechanical configuration 40 may be configured or designed to detect multiple, independent, or coexisting fluorescent species that emit optical radiation over a range or distribution of emission wavelengths when illuminated by the LED array 42. The LED array 42 and photodiodes (or spectrum analyzer type 46) do not need to be activated nearly simultaneously, but can be selectively activated or scanned to produce any combination of detected fluorescence excitation or emission wavelengths.

[038] Na Figura 4, a pluralidade de fontes de excitação de LED 42 pode ser configurada ou disposta circunferencialmente em torno do conjunto de detectores de emissões múltiplas 44.[038] In Figure 4, the plurality of LED excitation sources 42 may be configured or arranged circumferentially around the array of multiple emission detectors 44.

Figura 4: Implementação da Funcionalidade de Processamento de SinalFigure 4: Implementation of Signal Processing Functionality

[039] A título de exemplo adicional, a Figura 4 mostra o aparelho ou corpo de sensor 10 de acordo com algumas modalidades da presente invenção para implementar a funcionalidade de processamento de sinal associada. O aparelho ou corpo de sensor 10 pode incluir um módulo de processador ou processamento de sinal 100 configurado pelo menos para: receber sinalização contendo informações sobre sinalização de fonte de excitação fornecida por um conjunto de fontes de excitação, cada fonte de excitação configurada para fornecer a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação e sinalização de detector de emissões múltiplas fornecida por um conjunto de detectores de emissões múltiplas configurados para detectar comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir da água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, a sinalização de detector de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes; e determinar sinalização correspondente contendo informações sobre a identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água utilizando uma técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização recebida.[039] By way of further example, Figure 4 shows the apparatus or sensor body 10 in accordance with some embodiments of the present invention for implementing the associated signal processing functionality. The sensor apparatus or body 10 may include a signal processor or processing module 100 configured at least to: receive signaling containing information about excitation source signaling provided by a set of excitation sources, each excitation source configured to provide the respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength and multiple emission detector signaling provided by a set of multiple emission detectors configured to detect multiple emission wavelengths emitted from water containing information about multiple species coexisting fluorescent species present in water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective illumination wavelength provided from the array of excitation sources, the multiple emission detector signaling containing information about the multiple fluorescent species coexisting; and determine corresponding signaling containing information on the identification of multiple coexisting fluorescent species present in the water using a near-simultaneous identification technique based on the received signaling.

[040] Em operação, o módulo de processador ou processamento de sinal 100 pode ser configurado para fornecer sinalização correspondente contendo informações sobre a identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando a técnica de identificação quase simultânea, por exemplo, para processamento adicional, consistente com que está estabelecido aqui. O âmbito da invenção não se destina a ser limitado a qualquer tipo, natureza ou modo particular de processamento adicional e pode incluir outras técnicas de processamento já conhecidas ou posteriormente desenvolvidas no futuro.[040] In operation, the signal processor or processing module 100 may be configured to provide corresponding signaling containing identification information about the multiple coexisting fluorescent species present in the water using the quasi-simultaneous identification technique, e.g., for further processing, consistent with what is set out here. The scope of the invention is not intended to be limited to any particular type, nature or mode of further processing and may include other processing techniques now known or further developed in the future.

[041] O módulo de processador ou processamento de sinal 100 pode ser configurado ou fazer parte de um corpo de sensor, por exemplo, como uma sonda.[041] The signal processor or processing module 100 may be configured or form part of a sensor body, for example, as a probe.

[042] A título de exemplo, a funcionalidade do módulo de processador ou processamento de sinal 100 pode ser implementada usando hardware, software, firmware ou uma combinação destes. Em uma implementação de software típica, o módulo de processador ou processamento de sinal 100 incluiria uma ou mais arquiteturas baseadas em microprocessadores tendo, por exemplo, pelo menos um elemento tipo processador ou microprocessador de sinal 100. Um especialista na técnica seria capaz de programar com o código de programa adequado, tal como uma implementação baseada em microcontrolador ou baseada em microprocessador para executar a funcionalidade de processamento de sinal aqui descrita sem experimentação indevida. Por exemplo, o módulo de processador ou processamento de sinal 100 pode ser configurado, por exemplo, por um especialista na técnica sem experimentação indevida, para receber a sinalização contendo informações sobre sinalização de fonte de excitação fornecida por um conjunto de fontes de excitação, cada fonte de excitação configurada para fornecer a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação e sinalização de detector de emissões múltiplas fornecida por vários detectores de emissão configurados para detectar comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir de água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminados pelo respectivo comprimento de onda de iluminação fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, a sinalização de detector de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes, consistente com o que foi descrito aqui.[042] By way of example, the functionality of the signal processing or processor module 100 may be implemented using hardware, software, firmware, or a combination thereof. In a typical software implementation, the signal processor or processing module 100 would include one or more microprocessor-based architectures having, for example, at least one signal processor or microprocessor-like element 100. One skilled in the art would be able to program with suitable program code, such as a microcontroller-based or microprocessor-based implementation to perform the signal processing functionality described herein without undue experimentation. For example, the signal processor or processing module 100 may be configured, for example, by one skilled in the art without undue experimentation, to receive signaling containing excitation source signaling information provided by a set of excitation sources, each excitation source configured to provide respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength and multiple emission detector signaling provided by multiple emission detectors configured to detect multiple emission wavelengths emitted from water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective illumination wavelength provided from the set of excitation sources, the multiple emission detector signaling containing information about the multiple coexisting fluorescent species, consistent with what has been described here.

[043] Além disso, o módulo de processador ou processamento de sinal 100 pode ser configurado, por exemplo, por um especialista na técnica sem experimentação indevida, para determinar a sinalização correspondente contendo informações sobre uma identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando uma técnica de identificação de abordagem quase simultânea, consistente com o descrito aqui. A título de exemplo, o âmbito da invenção não se destina a ser limitado a qualquer tipo ou natureza particular de implementação e/ou técnica de processamento de sinal para a identificação quase simultânea das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água. O escopo da invenção pretende incluir implementações e/ou técnicas de processamento de sinal para a identificação quase simultânea das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que são agora conhecidas ou posteriormente desenvolvidas no futuro, conforme seria entendido e apreciado por um especialista na técnica.[043] Furthermore, the signal processor or processing module 100 can be configured, for example, by one skilled in the art without undue experimentation, to determine the corresponding signal containing information about an identification of the multiple coexisting fluorescent species present in the water using a near-simultaneous approach identification technique, consistent with what is described here. By way of example, the scope of the invention is not intended to be limited to any particular type or nature of implementation and/or signal processing technique for the near-simultaneous identification of multiple coexisting fluorescent species present in water. The scope of the invention is intended to include implementations and/or signal processing techniques for the nearly simultaneous identification of multiple coexisting fluorescent species present in water that are now known or further developed in the future, as would be understood and appreciated by one skilled in the art.

[044] O escopo da invenção não se destina a ser limitado a qualquer implementação particular usando tecnologia agora conhecida ou posteriormente desenvolvida no futuro. O escopo da invenção pretende incluir a implementação da funcionalidade do (s) processador (es) de sinal (s) 100 como processador autônomo, processador de sinal ou módulo de processador de sinal, bem como módulos de processador ou processadores separados, bem como alguma combinação destes.[044] The scope of the invention is not intended to be limited to any particular implementation using technology now known or later developed in the future. The scope of the invention is intended to include implementing the functionality of the signal processor(s) 100 as a stand-alone processor, signal processor, or signal processor module, as well as separate processor modules or processors, as well as some combination of these.

[045] O módulo de processador ou processamento de sinal 10 também pode incluir, por exemplo, outros circuitos ou componentes de processador de sinal 102, incluindo memória de acesso aleatório ou módulo de memória (RAM) e/ou memória somente de leitura (ROM), dispositivos e controle de entrada/saída, e barramentos de dados e endereço conectando os mesmos, e/ou pelo menos um processador de entrada e pelo menos um processador de saída, por exemplo, o que seria apreciado por um especialista na técnica.[045] The signal processor or processing module 10 may also include, for example, other signal processor circuits or components 102, including random access memory or memory module (RAM) and/or read-only memory (ROM ), input/output devices and control, and data and address buses connecting the same, and/or at least one input processor and at least one output processor, for example, which would be appreciated by one skilled in the art.

Os Componentes ÓpticosThe Optical Components

[046] A título de exemplo, e como um especialista na técnica apreciaria, componentes ópticos como LEDs, fotodiodos, filtros passa banda ópticos, fibras ou fibras ópticas, matrizes de LEDs, lentes de focalização, analisadores de espectro óptico são conhecidos na técnica, e o escopo da invenção não se destina a ser limitado a qualquer tipo ou natureza particular dos mesmos que possa ser usado aqui. O âmbito da invenção pretende incluir o uso de tais componentes ópticos que podem ser agora conhecidos na técnica ou posteriormente desenvolvidos no futuro.[046] By way of example, and as one skilled in the art would appreciate, optical components such as LEDs, photodiodes, optical bandpass filters, optical fibers or fibers, LED arrays, focusing lenses, optical spectrum analyzers are known in the art, and the scope of the invention is not intended to be limited to any particular type or nature thereof that may be used herein. The scope of the invention is intended to include the use of such optical components as may now be known in the art or further developed in the future.

O escopo da invençãoThe scope of the invention

[047] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade exemplar, os especialistas na técnica entenderão que podem ser feitas várias mudanças e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem se afastar do alcance da invenção. Além disso, as modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar do seu escopo essencial. Por conseguinte, pretende- se que a invenção não seja limitada à (s) modalidade (s) aqui descrita como o melhor modo contemplado para a realização desta invenção.[047] Although the invention has been described with reference to an exemplary embodiment, those skilled in the art will understand that various changes can be made and equivalents can be substituted for elements thereof without departing from the scope of the invention. Furthermore, modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from its essential scope. Therefore, it is intended that the invention is not limited to the embodiment(s) described herein as the best mode contemplated for carrying out this invention.

Claims (9)

1. Fluorômetro (20) para monitorar a qualidade da água, compreendendo: um conjunto (42) de fontes de excitação, cada fonte de excitação configurada para fornecer a respectiva sinalização óptica de fonte de excitação em um respectivo comprimento de onda de iluminação; um conjunto de múltiplos detectores de emissão configurado para detectar comprimentos de onda de emissões múltiplas emitidos a partir da água contendo informações sobre múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água que emitem radiação óptica em pelo menos dois comprimentos de onda diferentes quando iluminadas pelo respectivo comprimento de onda de iluminação, fornecido a partir do conjunto de fontes de excitação, e fornecer sinalização de detecção de emissões múltiplas contendo informações sobre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes; e um módulo de processador ou processamento de sinal (100) configurado para receber a sinalização de detector de emissões múltiplas, e fornecer sinalização correspondente contendo informações sobre uma identificação das múltiplas espécies fluorescentes coexistentes presentes na água usando uma técnica de identificação quase simultânea, com base na sinalização de detector de emissões múltiplas recebida; em que o fluorômetro (20) está configurado, ou faz parte do corpo de um único sensor, e em que o corpo do sensor único compreende uma sonda com um alojamento estanque à água (15a) que envolve o fluorômetro (20); caracterizado pelo fato de que o conjunto de múltiplos detectores de emissão inclui uma combinação de lente de focalização (44) e um analisador de espectro óptico (46), em que a lente de focalização (44) concentra a sinalização óptica da lente (44a) no analisador de espectro (46), e em que o conjunto (42) de fontes de excitação está organizado circunferencialmente sobre o analisador de espectro óptico (46).1. Fluorometer (20) for monitoring water quality, comprising: an array (42) of excitation sources, each excitation source configured to provide respective excitation source optical signaling at a respective illumination wavelength; an array of multiple emission detectors configured to detect multiple emission wavelengths emitted from water containing information about multiple coexisting fluorescent species present in the water that emit optical radiation at at least two different wavelengths when illuminated by the respective wavelength of illumination, provided from the array of excitation sources, and provide multiple emission detection signaling containing information about the multiple coexisting fluorescent species; and a signal processor or processing module (100) configured to receive multiple emission detector signaling, and provide corresponding signaling containing information about an identification of the multiple co-existing fluorescent species present in the water using a quasi-simultaneous identification technique, based on received multiple emission detector signaling; wherein the fluorometer (20) is configured in, or forms part of, the body of a single sensor, and wherein the body of the single sensor comprises a probe with a watertight housing (15a) that surrounds the fluorometer (20); characterized by the fact that the multiple emission detector assembly includes a combination of a focusing lens (44) and an optical spectrum analyzer (46), wherein the focusing lens (44) focuses the optical signaling of the lens (44a) in the spectrum analyzer (46), and in which the set (42) of excitation sources is organized circumferentially on the optical spectrum analyzer (46). 2. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fontes de excitação compreende uma fonte de excitação, e o comprimento de onda de iluminação é de 280 nanômetros.2. Fluorometer (20), according to claim 1, characterized by the fact that the set of excitation sources comprises an excitation source, and the illumination wavelength is 280 nanometers. 3. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a fonte de excitação compreende um LED de excitação.3. Fluorometer (20), according to claim 2, characterized in that the excitation source comprises an excitation LED. 4. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de fontes de excitação e o analisador de espectro óptico (46) são configurados para responder à sinalização de controle e quase simultaneamente ou seletivamente fornecer a pluralidade de comprimentos de onda de excitação ou emissão de fluorescência detectada.4. Fluorometer (20), according to claim 1, characterized by the fact that a plurality of excitation sources and the optical spectrum analyzer (46) are configured to respond to the control signaling and almost simultaneously or selectively provide the plurality of wavelengths of excitation or detected fluorescence emission. 5. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sonda compreende uma porta; e o fluorômetro (20) compreende um conector elétrico configurado para encaixar na porta da sonda.5. Fluorometer (20), according to claim 1, characterized by the fact that the probe comprises a port; and the fluorometer (20) comprises an electrical connector configured to fit the probe port. 6. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o conector elétrico é configurado para se conectar a uma placa de circuito impresso (24) contendo eletrônica de sensor.6. Fluorometer (20), according to claim 5, characterized by the fact that the electrical connector is configured to connect to a printed circuit board (24) containing sensor electronics. 7. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de sensor inclui o módulo de processador ou processamento de sinal (100).7. Fluorometer (20), according to claim 6, characterized by the fact that the sensor electronics includes the signal processor or processing module (100). 8. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o fluorômetro (20) compreende uma cabeça opto-mecânica (26, 40) que contém componentes electro-opto-mecânicos, incluindo o conjunto de fontes de excitação e o conjunto de detectores de emissões múltiplas (44).8. Fluorometer (20), according to claim 6, characterized by the fact that the fluorometer (20) comprises an opto-mechanical head (26, 40) that contains electro-opto-mechanical components, including the set of sources of excitation and the multiple emission detector array (44). 9. Fluorômetro (20), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o alojamento estanque à água (15a) compreende uma janela (15c) configurada para permitir a transmissão/interação óptica entre as múltiplas espécies fluorescentes coexistentes e os componentes eletro- optomecânicos, incluindo onde a janela é feita de safira.9. Fluorometer (20), according to claim 8, characterized by the fact that the watertight housing (15a) comprises a window (15c) configured to allow optical transmission/interaction between the multiple coexisting fluorescent species and the components electro-optomechanical, including where the window is made of sapphire.
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