Método y aparato para generar un material volatilizado.

Instrumento (700) para la generación de material volatilizado,

que comprende:

al menos un pasaje de flujo (723) que posee una salida (725);

una fuente de líquido (733) accionable para proporcionar material líquido al pasaje de flujo (723);

al menos un calentador (710) adaptado para calentar el pasaje del flujo (723) a una temperatura suficiente para volatilizar el material en forma líquida en el pasaje de flujo (723) de tal manera que el material volatilizado se expanda hacia afuera de la salida (725) del pasaje de flujo (723), siendo el material volatilizado incorporado opcionalmente con aire para formar un aerosol;

un primer pasaje de flujo (760b) en comunicación fluida con la salida (725) del pasaje de flujo caracterizado por el hecho de que el instrumento (700) además comprende:

un segundo pasaje de flujo (760c) en comunicación fluida con la salida (725) del pasaje de flujo (723), siendo el segundo pasaje de flujo (760c) diferente al primer pasaje de flujo (760b);

una primera válvula (742) en fluida comunicación con la salida (725) del pasaje de flujo (723); y

un controlador (750) accionable para controlar la condición del calentador (710) y controlar el funcionamiento de la primera válvula (742) de tal manera que el material volatilizado o aerosol (i) fluya a través del primer pasaje de flujo (760b) cuando el calentador (710) sea una condición no conforme y (ii) fluya a través del segundo pasaje de flujo (760c) cuando el calentador (710) es una condición conforme.

Mïtodo y aparato para generar un material volatilizado ANTECEDENTES DE LA INVENCIïN

Campo de la invenciïn [0001] La invenciïn se refiere generalmente a una plataforma flexible que genera aerosoles y vapores a travïs de la volatilizaciïn de un lïquido para ensayos de laboratorio y para el desarrollo de aplicaciones para lïquidos volatilizados.

Descripciïn de tïcnicas relacionadas [0002] La patente estadounidense Nï 5.743.251, divulga un generador de aerosol que incluye un tubo que posee un primer extremo abierto. El generador de aerosol incluye ademïs un calentador para calentar el tubo hasta una temperatura suficiente para volatilizar el material en forma lïquida en el tubo de manera que el material volatilizado se expanda hacia afuera del extremo abierto del tubo y se mezcle con el aire del ambiente para formar un aerosol. La US 5 913 401 revela un nebulizador y el control de ïste para proveer lïquido medicinal y pulverizado para inhalaciïn. La DE 40 09 067 describe un mïtodo y un aparato para cantidades controladas de alimentaciïn de un aerosol en un flujo de aire usando un atomizador.

Un generador de aerosol 21 de acuerdo con la Patente Estadounidense Nï 5.743.251 se muestra en forma esquemïtica con referencia a la Figura 1. El generador de aerosol 21 incluye un tubo 23 que posee un extremo abierto 25. Un calentador 27 se ubica en forma adyacente en al menos una porciïn del tubo 23, pero preferentemente de manera que proporcione una zona calentada alrededor del tubo que maximice la transferencia de calor en forma pareja a travïs de la zona calentada. El calentador 27 se conecta a un suministro de energïa 29, preferentemente un suministro de energïa DC (corriente continua) , como por ejemplo una baterïa.

Durante el funcionamiento, un material (no mostrado) en forma lïquida se introduce en un tubo 23. El calentador 27 calienta la porciïn del tubo 23 a una temperatura suficiente para volatilizar el material lïquido. En el caso de material lïquido orgïnico, el calentador calienta preferentemente el material lïquido justo hasta el punto de ebulliciïn del material lïquido, y preferentemente mantiene la temperatura de la superficie del tubo 23 por debajo de 400 ï C, ya que la mayorïa de los materiales orgïnicos no son estables cuando se los expone a temperaturas superiores a dicha temperatura durante perïodos de tiempo. El material volatilizado se expande hacia afuera del extremo abierto 25 del tubo 23. El material volatilizado se mezcla con el aire del ambiente fuera del tubo y se condensa para formar partïculas; formïndose asï el aerosol.

El tubo 23 es un tubo capilar o una porciïn del mismo que posee un diïmetro interno de entre 0, 05 y 0, 53 milïmetros y el diïmetro interno del tubo puede ser de aproximadamente 0, 1 milïmetros. El tubo 23 puede ser una porciïn de una columna capilar de sïlice fusionado, un tubo cerïmico de silicato de aluminio, o de otros materiales sustancialmente no reactivos capaces de soportar repetidos ciclos de calentamiento y presiones generadas y de tener propiedades conductoras de calor adecuadas. Si se deseara o fuera necesario, puede proporcionarse una pared interna del tubo 23 con un recubrimiento para reducir la tendencia del material a adherirse a la pared del tubo, lo cual puede resultar en una obstrucciïn.

El tubo 23 puede cerrarse en un segundo extremo 31 y el material en forma lïquida puede introducirse en el tubo 23 a travïs del extremo abierto 25 cuando se desee formar un aerosol. De este modo, cuando el material lïquido se calienta mediante el calentador 27, el material volatilizado puede expandirse solamente al salir el tubo 23 a travïs del extremo abierto 25. Sin embargo, el segundo extremo 31 del tubo se conecta a una fuente 33 (mostrada por la lïnea de puntos en la Figura 1) del material lïquido. Se evita que el material lïquido de la porciïn del tubo 23 volatilizado mediante el calentador 27 se expanda hacia la direcciïn del segundo extremo 31, y es forzado hacia afuera del extremo abierto 25 del tubo, como resultado de la contrapresiïn del lïquido desde la fuente 33 del material lïquido. La contrapresiïn del lïquido es de entre aproximadamente 20 hasta aproximadamente 30 psi.

Se observa que pueden desarrollarse una variedad de usos para el generador de aerosol descrito precedentemente. A fin de investigar dichos usos, serïa deseable contar con un instrumento capaz de generar vapores y aerosoles para su evaluaciïn.

RESUMEN DE LA INVENCION

La invenciïn proporciona un instrumento programable para volatilizar materiales lïquidos, facilitando asï el uso de investigaciïn del lïquido vaporizado para varias aplicaciones.

Se suministra un material en forma lïquida a un pasaje de flujo y el material lïquido se calienta a una temperatura suficiente para volatilizar el material de manera que el material se expanda hacia afuera del pasaje del flujo, lo cual resulta en la forma de vapor del material volatilizado y, entonces, si se desea, el material volatilizado se condensa al

mezclarse con aire para formar un aerosol. Se utiliza un controlador programable para controlar la entrega del material lïquido al pasaje de flujo y controlar el calentamiento de una disposiciïn de calentador para volatilizar el lïquido.

Otra forma de realizaciïn se refiere a un instrumento para generar material volatilizado, que comprende al menos un pasaje de flujo que posee un extremo abierto; un suministro de lïquido operable para suministrar material lïquido al pasaje del flujo; al menos un calentador adaptado para calentar el pasaje del flujo a una temperatura suficiente para volatilizar material en forma lïquida en el pasaje del flujo de manera que el material volatilizado se expanda hacia afuera del extremo abierto del pasaje del flujo, y dicho material volatilizado se mezcla opcionalmente con aire para formar un aerosol; una primera vïa de flujo en comunicaciïn fluida con el extremo abierto del pasaje de flujo; una segunda vïa de flujo en comunicaciïn fluida con el extremo abierto del pasaje de flujo, siendo dicha segunda vïa de flujo diferente de la primera vïa de flujo; una primera vïlvula en comunicaciïn fluida con el extremo abierto del pasaje de flujo; y un controlador operable para controlar el estado del calentador y para controlar el funcionamiento de la primera vïlvula de manera que eI material volatilizado o el aerosol (i) fluya a travïs de la primera vïa de flujo cuando el calentador se encuentra en estado no ajustado y (ii) fluya a travïs de la segunda vïa cuando el calentador se encuentra en un estado ajustado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Las caracterïsticas y ventajas de la invenciïn se comprenden bien mediante la lectura de la siguiente descripciïn detallada junto con los dibujos:

La Figura 1 es una vista esquemïtica de un generador de aerosol de acuerdo con la tïcnica anterior.

La Figura 2 muestra un instrumento donde una secciïn de un tubo de metal se utiliza como calentador.

La Figura 3 muestra un instrumento donde un controlador opera un suministro de fluido y una disposiciïn de calentador.

La Figura 4 muestra un instrumento donde varias zonas de calentamiento calientan el lïquido.

La Figura 5 es un diagrama de temperatura respecto a la resistencia de un calentador de resistencia.

La Figura 6 es un diagrama de resistencia de un elemento de calentamiento de resistencia respecto del tiempo, los puntos trazados indican cuando se suministra energïa al elemento de calentamiento y cuando no se suministra energïa al elemento de calentamiento.

La Figura 7 muestra otra forma de realizaciïn de un instrumento donde un controlador opera un suministro de fluido y una disposiciïn de calentador.

La Figura 8 ilustra un diagrama de tiempo como ejemplo para operar el instrumento de la Figura 7.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIïN PREFERIDAS

La invenciïn proporciona un instrumento, que incorpora capacidades de control y mediciïn durante la generaciïn de lïquido vaporizado, el cual se puede condensar en el aire ambiente para formar un aerosol. El instrumento se puede utilizar para fines mïdicos, agrïcolas, industriales y cientïficos. El instrumento incorpora una disposiciïn de calentador que se utiliza para volatilizar material lïquido. El instrumento permite la aplicaciïn precisa de energïa a la disposiciïn calentadora bajo varios programas de control para generar de ese modo aerosoles en forma sïlida o lïquida. Los aerosoles se pueden producir desde de un ïnico pasaje de flujo o desde una disposiciïn de mïltiples pasajes de flujo.

Los aerosoles resultan ïtiles en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, se desea frecuentemente tratar enfermedades respiratorias,... [Seguir leyendo]

1. Instrumento (700) para la generaciïn de material volatilizado, que comprende:

al menos un pasaje de flujo (723) que posee una salida (725) ; una fuente de lïquido (733) accionable para proporcionar material lïquido al pasaje de flujo (723) ; al menos un calentador (710) adaptado para calentar el pasaje del flujo (723) a una temperatura suficiente para volatilizar el material en forma lïquida en el pasaje de flujo (723) de tal manera que el material volatilizado se expanda hacia afuera de la salida (725) del pasaje de flujo (723) , siendo el material volatilizado incorporado opcionalmente con aire para formar un aerosol; un primer pasaje de flujo (760b) en comunicaciïn fluida con la salida (725) del pasaje de flujo caracterizado por el hecho de que el instrumento (700) ademïs comprende: un segundo pasaje de flujo (760c) en comunicaciïn fluida con la salida (725) del pasaje de flujo (723) , siendo el segundo pasaje de flujo (760c) diferente al primer pasaje de flujo (760b) ; una primera vïlvula (742) en fluida comunicaciïn con la salida (725) del pasaje de flujo (723) ; y un controlador (750) accionable para controlar la condiciïn del calentador (710) y controlar el funcionamiento de la primera vïlvula (742) de tal manera que el material volatilizado o aerosol (i) fluya a travïs del primer pasaje de flujo (760b) cuando el calentador (710) sea una condiciïn no conforme y (ii) fluya a travïs del segundo pasaje de flujo (760c) cuando el calentador (710) es una condiciïn conforme.

2. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 1, que ademïs comprende una bomba (744) en comunicaciïn fluida con el primer pasaje de flujo (760b) , siendo dirigido el material volatilizado o aerosol a la bomba (744) a travïs de la primera vïlvula (742) cuando el calentador (710) estï en una condiciïn no conforme y donde la bomba (744) preferentemente comprende un filtro que filtra el material volatilizado o aerosol y la bomba agota el aire filtrado al medio ambiente.

3. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 1, que ademïs comprende:

una boquilla (770) con una salida, estando la boquilla en comunicaciïn fluida con el segundo pasaje de flujo (760c) ; y un sensor de presiïn (745) en comunicaciïn fluida con la boquilla (770) ; donde el sensor de presiïn (745) genera al menos una seïal al controlador (750) cuando un usuario inhala sobre la boquilla (770) .

4. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 3, donde el controlador (750) es accionable para controlar la operaciïn de la primera vïlvula (742) de tal forma que el material volatilizado o aerosol fluya a travïs del segundo pasaje de flujo (760c) y en la boquilla (770) cuando el sensor de presiïn (745) detecte una caïda de la presiïn umbral en la boquilla (770) .

5. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 3, donde el controlador (750) es accionable para controlar la operaciïn de la primera vïlvula (742) de tal forma que el material volatilizado o aerosol fluya a travïs del segundo pasaje de flujo (760c) y en la boquilla (770) durante un periodo de tiempo seleccionado.

6. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 5, donde el controlador (750) es programado para finalizar la formaciïn de material volatilizado a travïs del calentador (710) cuando el controlador (750) no recibe una seïal del sensor de presiïn (745) indicando que la caïda de la presiïn umbral ha sido detectado despuïs de un intervalo de tiempo predeterminado o donde el controlador (750) es accionable para continuar la formaciïn de material volatilizado a travïs del calentador (710) si, dentro de un intervalo de tiempo predeterminado, el controlador (750) recibe una seïal del sensor de presiïn (745) indicando que la caïda de la presiïn umbral ha sido detectado.

7. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 3, comprende ademïs una segunda vïlvula (743) en comunicaciïn fluida con la boquilla (770) , siendo accionable el controlador (750) para controlar la operaciïn de la segunda vïlvula (743) para dirigir el flujo de aire a la boquilla (770) .

8. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 1, donde:

el controlador (750) estï programado para controlar la operaciïn del calentador (710) y el abastecimiento de lïquido, y el instrumento (700) ademïs comprende: un mecanismo de supervisiïn accionable para proporcionar datos de rendimiento del calentador al controlador (750) , siendo usados estos datos por el controlador (750) para proporcionar energïa al calentador (710) o para desconectar la energïa del calentador (710) para mantener el calentador (710) en el rango de temperatura deseado; y una memoria (751) accionable para almacenar parïmetros asociados al instrumento.

9. Instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 1, donde el calentador (710) es al menos un calentador de resistencia (710) y donde preferentemente la condiciïn conforme del calentador (710) es un valor de resistencia de estado estable o donde preferentemente la condiciïn conforme del calentador (710) es un rango de temperatura del pasaje de flujo (723) o

el instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 1, donde el instrumento (700) incluye un abastecimiento de aire dispuesto de tal manera que el material volatilizado sea mezclado con aire para formar el aerosol.

10. Mïtodo para accionar el instrumento (700) de acuerdo con la Reivindicaciïn 1, que comprende los siguientes pasos:

suministrar el material lïquido al pasaje de flujo (723) ; calentar el material lïquido en el pasaje de flujo (723) con el calentador (710) de tal manera que el material volatilizado se expanda fuera de la salida (725) del pasaje de flujo (723) ; opcionalmente, mezclar el material volatilizado con aire para formar un aerosol;

vigilando el calentador (710) ; y controlar la operaciïn de la primera vïlvula (742) de tal manera que el material volatilizado o aerosol (i) fluya a travïs del primer pasaje de flujo (760b) cuando el calentador (710) estï una condiciïn no conforme y (ii) fluye a travïs del segundo canal de flujo (760c) cuando el calentador (710) estï en la condiciïn conforme.

11. Mïtodo segïn la Reivindicaciïn 10, donde la condiciïn conforme del calentador (710) es un valor de resistencia de estado estable o donde la condiciïn conforme del calentador (710) es un rango de temperatura seleccionado del pasaje de flujo (723) o que comprende ademïs un filtrado del material volatilizado o aerosol que fluye a travïs del primer pasaje de flujo (760b) y expulsa aire al medio ambiente o que comprende ademïs una mezcla del material volatilizado con aire para formar el aerosol.