UTILIZACIÓN DE UNA CAPA DE COMBUSTIBLE SÓLIDO, PROCEDIMIENTO PARA FABRICARLA Y UNIDAD DE CALEFACCIÓN CORRESPONDIENTE.

[0001] Esta descripción se refiere a unidades de calefacción capaces de calentar rápidamente el sustrato a temperatura esencialmente uniforme sobre la superficie y a artículos y procedimientos que emplean a estas unidades de calefacción. Introducción [0002] Se emplean fuentes de calor auto contenidas en una amplia variedad de industrias, desde industrias de alimentación para calentar alimentos y bebidas hasta industrias de ocio al aire libre para proporcionar calentadores de manos y pies o aplicaciones médicas para dispositivos de inhalación. Varias fuentes de calor auto contenidas están basadas en o bien una reacción química exotérmica o en calefacción óhmica. Por ejemplo, las unidades de auto-calefacción que producen calor mediante una reacción química exotérmica tienen a menudo al menos dos compartimientos, uno para almacenar una composición de producción de calor y uno para almacenar una solución de activación. Los dos compartimientos están separados por un sello rompible que cuando se rompe permite que se mezclen los componentes para iniciar una reacción exotérmica para generar calor (ver por ejemplo las patentes americanas de números 5,628,304; 4,773,A9; 6,289,889). Este tipo de unidad de auto-calefacción no-combustible es adecuada para calentar alimentos, bebidas, o dedos de los pies o de las manos fríos, puesto que la producción de calor es relativamente baja. Otra fuente común de calor auto contenida es la calefacción óhmica. En la calefacción óhmica se hace pasar una corriente a través de un material eléctricamente resistivo para generar calor que es transmitido a un artículo adyacente. Este modo de producción de calor se ha empleado para vaporizar o calentar una sustancia volátil, por ejemplo tabaco, para su inhalación por un usuario. Ya se han descrito soportes de cigarrillos y las cazoletas de pipa provistas de serpentín de resistencia eléctrica para generar calor con la finalidad de volatilizar sabores de tabaco aromas (Ver las patentes americanas de números. 2,104,266; 4,922,901; 6,095,143). La calefacción de medicamentos diferentes del tabaco mediante calefacción óhmica también se han descrito. Por ejemplo, WO 94/09842 de Rosen describe la aplicación de un medicamento a una superficie eléctricamente resistiva y calentar la superficie para vaporizar el medicamento para su inhalación. La calefacción óhmica tiene la ventaja de facilitar un control preciso de la energía aplicada para determinar el calor generado. Sin embargo, en varios sistemas de calefacción óhmica, y en particular para pequeños sistemas donde hay una disponibilidad de energía limitada, tales como, por ejemplo, cuando se emplean baterías, puede haber un retardo sustancial del orden de segundos o minutos entre que se inicia la calefacción y se alcanza la temperatura máxima. Además, para dispositivos pequeños, tales como por ejemplo, dispositivos médicos portátiles, donde la fuente de energía comprende una batería, la calefacción óhmica puede ser cara y voluminosa. [0003] Otro enfoque para proporcionar una cantidad de calor controlada es emplear interacciones electroquímicas. En este caso, los componentes que interactúan electroquímicamente tras el inicio de una reacción exotérmica se utilizan para generar calor. Las reacciones electroquímicas exotérmicas incluyen reacciones de un agente metálico y un electrolito, tal como una mezcla de gránulos de magnesio y partículas de hierro como agente metálico, y cristales de cloruro de potasio granulares como electrolito. En presencia de agua, se genera calor mediante la hidroxilación exotérmica de magnesio, donde la tasa de hidroxilación se acelera de manera controlada por la interacción electroquímica entre magnesio y hierro, que se inicia cuando el electrolito de cloruro de potasio se disocia al entrar en contacto con el agua líquida. Las interacciones electroquímicas se han empleado en la industria del tabaco para volatilizar tabaco para su inhalación (Ver las patentes americanas de números. 5,285,798; 4,941,483; 5,593,792). [0004] Los procedimientos de auto-calefacción antes mencionados son capaces de generar calor suficiente para calentar un artículo adyacente a varios centenares de grados Celsius durante un periodo de varios minutos. Sigue habiendo una necesidad en el estado de la técnica de un dispositivo capaz de producción de calor rápida, es decir, del orden de segundos y fracciones de segundo, capaz de calentar con uniformidad esencial un artículo dentro de un rango de temperaturas definido, y que sea adecuado para la utilización en artículos destinados a ser utilizados por gente. US 5,322,018 se refiere a un encendedor que supone proporcionar una rápida propagación longitudinal y radial de la reacción de la ignición. US 4,193,388 se refiere a un recipiente que, según se dice, puede ser diseñado para calentar su superficie externa para esterilizarlo, o para calentar su superficie interna y cualquier cosa que contenga. Resumen [0005] Esta descripción se refiere a la utilización de una capa de un lodo esencialmente homogéneo de una masa seleccionada de un combustible sólido según la reivindicación 1. [0006] Esta descripción también se refiere a un procedimiento para proporcionar un recubrimiento esencialmente homogéneo y uniforme de combustible sólido seco, según la reivindicación 15, y a una unidad de calefacción según la reivindicación 28. [0007] Debe entenderse que la descripción general siguiente y la siguiente descripción detallada se ofrecen a modo de ejemplo y de explicación y que no limita el alcance de protección a determinadas realizaciones, tal como se reivindican. 2   Descripción de los dibujos [0008] La figura 1A es una ilustración en sección de una unidad de calefacción según determinadas realizaciones. [0009] La figura 1B es una ilustración en perspectiva de una unidad de calefacción tal como se describe aquí, pero no una realización de la invención reivindicada. [0010] La figura 2A es una ilustración en sección de una unidad de calefacción que tiene una geometría cilíndrica tal como se describe aquí, pero no una realización de la invención reivindicada. [0011] La figura 2B es una ilustración en perspectiva de una unidad de calefacción que tiene una geometría cilíndrica tal como se describe aquí, pero no una realización de la invención reivindicada. [0012] La figura 2C es una ilustración en sección de una unidad de calefacción cilíndrica similar a la unidad de calefacción de las figuras 2A-2B pero que tiene una diseño de encendedor modificado tal como se describe aquí, pero no una realización de la invención reivindicada. [0013] La figura 2D es una ilustración en sección de una unidad de calefacción con forma cilíndrica que incluye un shunt térmico tal como se describe aquí pero no una realización de la invención reivindicada. [0014] La figura 3 es una ilustración esquemática en sección de una unidad de calefacción química que tiene dos transductores de presión para medir la presión interna durante y después de la ignición del combustible sólido. [0015] Las figuras 4A-4F son imágenes térmicas de una unidad de calefacción con forma cilíndrica medidas empleando una cámara térmica de infrarrojos en instantes post-ignición de 100 milisegundos (Figura. 4A), 200 milisegundos (Figura. 4B), 300 milisegundos (Figura. 4C), 400 milisegundos (Figura. 4D), 500 milisegundos (Figura. 4E), y 600 milisegundos (Figura. 4F). [0016] Las figuras 5A-5B son imágenes térmicas que muestran la uniformidad de temperatura de la extensión superficial del sustrato exterior 400 milisegundos tras la ignición de dos unidades de calefacción con forma cilíndrica. [0017] Las figuras 6A-6C muestran ilustraciones esquemáticas de la generación de vapor de medicamento de una unidad de suministro de medicamentos que lleva un film de medicamento sobre la superficie de sustrato exterior (Figura 6A); ignición de la unidad de calefacción (Figura 6B); y generación de una onda de calor efectiva para vaporizar el film de medicamento (Figura 6C). [0018] Las figuras 7A-7E son fotografías a alta velocidad que muestran la generación de vapor térmico de una unidad de suministro de medicamentos en función del tiempo tras la ignición del combustible sólido. [0019] La figura 8 muestra un dispositivo de suministro de medicamento que contiene una unidad de calefacción como parte de un dispositivo de suministro de medicamento por inhalación para el suministro de un aerosol que comprende un medicamento. [0020] Las figuras 9A-9C muestran unidades de suministro de medicamentos para la utilización en dispositivos de suministro de medicamentos diseñados para suministrar dosis de medicamento múltiples. [0021] Las figuras 10A-10B muestran ilustraciones de una vista en perspectiva (Figura 10A) y una vista ensamblada (Figura 10B) de una unidad de... [Seguir leyendo]

1. Utilización de una capa de un lodo esencialmente homogéneo de una masa seleccionada de un combustible sólido (20, 316, 212, 114, 512, 174, 620), que comprende un agente de oxidación que contiene metal y un metal que es un agente reductor en una proporción definida, que recubre a una porción de una superficie interior de un sustrato (12, 302, 210, 510, 170, 418) a calentar, donde el espesor de la capa recubierta de combustible sólido está en el intervalo que va de 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0762 cm (0.030 pulgadas) en un procedimiento de control de la uniformidad de la temperatura y de la temperatura de pico de una superficie exterior del sustrato cuando se calienta rápidamente, comprendiendo el procedimiento la ignición del combustible sólido. 2. Utilización según la reivindicación 1, donde la temperatura de pico del sustrato durante el calentamiento se controla utilizando una masa de combustible sólido determinada para proporcionar esta temperatura de pico. 3. Utilización según la reivindicación 1, donde el sustrato se selecciona de entre un metal, una aleación, y una cerámica. 4. Utilización según la reivindicación 3, donde el sustrato es una hoja metálica. 5. Utilización según la reivindicación 4, donde el espesor de la hoja metálica está en el intervalo que va de 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0254 cm (0.010 pulgadas). 6. Utilización según la reivindicación 1, donde la capa de combustible sólido presenta un espesor que va desde 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0127 cm (0.005 pulgadas). 7. Utilización según la reivindicación 1, donde el metal que contiene al agente oxidante se selecciona de entre al menos uno de los siguientes MoO3, KClO4, KClO3, y Fe2O3. 8. Utilización según la reivindicación 1, donde el metal que es un agente reductor se selecciona de entre al menos uno de los siguientes: aluminio, zirconio, hierro, y titanio. 9. Utilización según la reivindicación 1, donde la cantidad de metal que es un agente reductor va desde 60% en peso a 90% en peso del peso total seco del combustible sólido. 10. Utilización según la reivindicación 1, donde la cantidad de agente de oxidación que contiene metal va desde 10% en peso a 40% en peso del peso total seco del combustible sólido. 11. Utilización según la reivindicación 1, donde el combustible sólido comprende al menos un material aditivo. 12. Utilización según la reivindicación 11, donde dicho material aditivo es un material inorgánico. 13. Utilización según la reivindicación 12, donde el material inorgánico se selecciona de entre el grupo que consiste en arcillas, alcóxidos de metal, silicatos de sodio, silicatos de potasio, silicatos de aluminio, alumina, sol a base de sílice y un material sol-gel inorgánico. 14. Utilización según la reivindicación 11, donde el material aditivo es un agente de gelificación de arcilla. 15. Procedimiento para proporcionar un recubrimiento esencialmente homogéneo y uniforme de combustible sólido seco (20, 316, 212, 114, 512, 174, 620) sobre una superficie de un sustrato (12, 302, 210, 510, 170, 418) que comprende: a. mezclar un combustible sólido, que comprende al menos un agente de oxidación que contiene metal y al menos un metal que es un agente reductor, con un material aditivo en un disolvente para formar un lodo homogéneo; b. aplicar una capa delgada del lodo con un espesor determinado sobre una superficie de un sustrato; y c. secar el lodo aplicado para formar una capa de combustible sólido seco sobre el sustrato donde el espesor de la capa de combustible sólido está en el intervalo que va de 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0762 cm (0.030 pulgadas). 16. El procedimiento según la reivindicación 15, donde dicho recubrimiento es un recubrimiento por inmersión, un recubrimiento por pulverización, un recubrimiento por rodillo, un recubrimiento por grabado, un recubrimiento por rodillo inverso, un recubrimiento por espacio, un recubrimiento por barra calibrada, un recubrimiento por moldeado en ranura, un recubrimiento por cortina, o un recubrimiento por cuchilla de aire. 17. El procedimiento según la reivindicación 16, donde dicho recubrimiento por espacio se realiza con un barra de calibrado enrollada con hilo en una máquina de capa. 18. El procedimiento según la reivindicación 15, donde antes de aplicar el recubrimiento se posiciona una máscara sobre una porción de la superficie del sustrato para evitar la deposición del combustible sólido sobre dicha porción. 37   19. El procedimiento según la reivindicación 15, donde el sustrato es una hoja metálica. 20. El procedimiento según la reivindicación 19, donde el espesor de la hoja metálica está en el intervalo que va de 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0254 cm (0.010 pulgadas). 21. El procedimiento según la reivindicación 15, donde la capa de combustible sólido presenta un espesor que va desde 0.00254cm (0.001 pulgadas) a 0.0127cm (0.005 pulgadas). 22. El procedimiento según la reivindicación 15, donde el agente de oxidación se selecciona de entre al menos uno de los siguientes MoO3, KClO4, KClO3, y Fe2O3. 23. El procedimiento según la reivindicación 15, donde el agente reductor se selecciona de entre al menos uno de los siguientes: aluminio, zirconio, hierro, y titanio. 24. El procedimiento según la reivindicación 15, donde dicho material aditivo es un material inorgánico. 25. El procedimiento según la reivindicación 15, donde el material aditivo es un agente de gelificación de arcilla. 26. El procedimiento según la reivindicación 15, donde dicho secado se realiza en un horno durante al menos dos horas. 27. El procedimiento según la reivindicación 15, donde el sustrato es un metal, una aleación, o una cerámica. 28. Unidad de calefacción (10, 300, 102, 530) que durante el encendido calienta rápidamente una zona definida de una superficie exterior de un sustrato a una temperatura de pico establecida que comprende: a. Un recinto que comprende al menos un sustrato que tiene una superficie exterior y una superficie interior, b. Una capa de combustible sólido (20, 80, 316, 212, 114, 514, 174, 620) que comprende un agente de oxidación que contiene metal y un metal que es un agente reductor en una proporción definida, que recubre a la superficie interior del sustrato (12, 302, 210, 510, 170, 418) correspondiente a la zona definida de la superficie exterior del sustrato a calentar, donde el espesor) de la capa de combustible sólido está en el intervalo que va de 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0762 cm (0.030 pulgadas); y c. Un encendedor dispuesto en el interior del recinto para la ignición del combustible sólido. 29. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde la temperatura de pico está ajustada por la masa de combustible sólido que recubre a la superficie interior del sustrato. 30. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde la capa de combustible sólido presenta un espesor que va desde 0.00254 cm (0.001 pulgadas) a 0.0127 cm (0.005 pulgadas). 31. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde el recinto comprende más de un sustrato. 32. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde el sustrato es una hoja metálica. 33. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde el combustible sólido comprende un agente de oxidación que se selecciona de entre al menos uno de los siguientes MoO3, KClO4, KClO3, y Fe2O3. 34. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde el combustible sólido comprende un agente reductor que se selecciona de entre al menos uno de los siguientes: aluminio, zirconio, hierro, y titanio. 35. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde el combustible sólido comprende al menos un material aditivo. 36. La unidad de calefacción según la reivindicación 35, donde el material aditivo es un agente de gelificación de arcilla. 37. La unidad de calefacción según la reivindicación 28, donde el sustrato es un metal, una aleación, o una cerámica. 38. La unidad de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 37 que comprende además un elemento de calefacción resistivo para activar el encendedor. 39. La unidad de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 37 que comprende además an fuente de radiación electromagnética para activar el encendedor. 40. La unidad de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 37 que comprende además un mecanismo para producir una fuerza percusiva para activar el encendedor. 41. La unidad de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 40 donde la capa de combustible sólido es esencialmente homogénea. 38   42. La utilización, el procedimiento o la unidad de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el combustible sólido está configurado para calentar una porción de la superficie exterior del sustrato a una temperatura de al menos 200° C en menos de 1 segundo tras la ignición del combustible sólido. 43. Una unidad de suministro de medicamentos (500) que comprende a la unidad de calefacción (530) según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 42 y que comprende además; un medicamento (514) dispuesto sobre una porción de la superficie exterior del sustrato (510). 44. Un dispositivo de suministro de medicamento (150) que comprende a la unidad de suministro de medicamentos según la reivindicación 43 y que comprende además: un alojamiento (152, 154) que define una vía de aire, donde la porción de la superficie exterior del sustrato que comprende al medicamento está configurado para estar dispuesto en el interior de la vía de aire. 39     41   42   43   44     46   47   48 Toma de aire Toma de aire   49     51   Temperatura de pico Masa de combustible CombustibleZr:MoO3 80:20 con hoja de 0.004 80:20 con hoja de 0.005 70:30 con hoja de 0.004 80:20 con hoja de 0.004 52   53   Presión Hoja Tiempo 54 Almohadillas Almohadillas Almohadillas Almohadilla   Temperatura por encima de la temperatura ambiente Tiempo Muestra 1 Muestra 2 T1: medida por debajo del combustible T2: medida entre las almohadillas 1ª y 2ª T3: medida entre las almohadillas 1ª y 2ª   56   Presión Temperatura de pico 57 Espesores de Hoja   % Pureza % Rendimiento 58 Masa de combustible   Temperatura Posición (pulgadas) 59 Horizontal Vertical