ES2201554T3 - Contenedor. - Google Patents

Abstract

Contenedor portátil para recibir contenidos para transporte mientras regula la temperatura de los contenidos, comprendiendo el contenedor portátil un medio de calentamiento y/o de enfriamiento en forma de un dispositivo de efecto Peltier, un receptáculo interno separable para recibir los contenidos, y una unidad de control para controlar el dispositivo de efecto Peltier; caracterizado porque el receptáculo interno ocupa la mayor parte del espacio en el contenedor, con un espacio de aire substancialmente alrededor de la periferia completa del receptáculo interno separable, y porque la unidad de control controla el dispositivo de efecto Peltier a fin de regular la temperatura del aire en torno al exterior del receptáculo interno y regular de ese modo la temperatura de los contenidos del receptáculo interno.

Description

Contenedor.

La presente invención se refiere a un contenedor portátil.

La incidencia creciente de transplantes de órganos, y el uso creciente de fármacos sensibles a la temperatura en el tratamiento de enfermedades tanto en humanos como en animales, ha conducido a una necesidad de un contenedor portátil fiable para tales órganos y fármacos. Actualmente es habitual que los órganos y fármacos sean transportados en cajas, empaquetados en hielo. Esto es insatisfactorio por un número de razones.

En primer lugar, el uso de hielo significa que la temperatura más alta a la cual se pueden mantener los órganos o fármacos es el punto de congelación, o 0ºC. Los cristales de hielo comenzarán a formarse a esta temperatura, y el desarrollo de estos cristales de hielo puede dañar las células de un órgano que está siendo transportado para transplante, a menos que se tomen medidas para evitar esto. Además, 0ºC puede que no sea la temperatura óptima a la cual se podrían guardar los fármacos.

En segundo lugar, el hielo se derretirá con el tiempo, y de este modo la temperatura a la cual se mantendrán los fármacos u órganos no será constante. Puede ser necesario reponer el hielo durante el transporte.

Para evitar estos problemas, es deseable proporcionar un contenedor con algunos medios para regular su temperatura, por ejemplo con un dispositivo de efecto Peltier que puede calentar o enfriar los contenidos, y una unidad de control. Tal contenedor se describe en el documento US-5.217.064.

Un uso adicional de contenedores de uso médico es en el transporte de muestras de material infeccioso o contaminado. Por ejemplo, las muestras de tal material pueden necesitar ser llevadas a un laboratorio para análisis. Frecuentemente es necesario mantener tales muestras a determinadas temperaturas, para garantizar que las bacterias en las muestras estén todavía vivas cuando lleguen al laboratorio y puedan entonces ser cultivadas e identificadas. Sin embargo, se apreciará que el transporte de tales muestras plantea un número de problemas. En particular, tras tal transporte, es necesario garantizar que el contenedor sea apropiadamente esterilizado con posterioridad, para evitar la contaminación cruzada. Esto se puede hacer lavando o esterilizando en autoclave, pero se entenderá que estos métodos pueden no ser idealmente adecuados para limpiar un dispositivo Peltier.

Según la invención, se proporciona un contenedor portátil tal como se define en la reivindicación 1.

El medio de calentamiento y/o de enfriamiento puede comprender sólo un medio de calentamiento o sólo un medio de enfriamiento. Sin embargo, se prefiere que se proporcionen ambos medios de calentamiento y de enfriamiento.

El control de la temperatura del aire en el espacio de aire alrededor del receptáculo interno permite la regulación de la temperatura de los contenidos a la vez que aún permite que sea retirado el receptáculo interno. La retirada del receptáculo interno es útil, por ejemplo, al permitir que sea lavado o esterilizado en autoclave. Además, cuando se retira el receptáculo interno puede ser ubicado en un frigorífico. De este modo puede ser refrigerado a la temperatura deseada, antes de ser ubicado dentro del contenedor principal, que puede entonces ser cerrado y activado para regular la temperatura de los contenidos del receptáculo interno. Esto reduce la cantidad de energía usada por el contenedor portátil, puesto que sólo es necesario mantener fríos los contenidos, en lugar de tener que enfriarlos inicialmente. Si por ejemplo el contenedor está alimentado por una batería, entonces se puede aumentar la duración del tiempo en la cual el contenedor puede mantener fríos sus contenidos, y de este modo la duración del viaje que puede ser emprendido.

El contenedor portátil se puede usar para llevar fármacos, muestras de tejido, órganos para transplante o ciertamente cualquier otro material que deba ser transportado a una temperatura determinada.

El contenedor por lo general tendrá un alojamiento externo, con un espacio de aire que está definido entre el alojamiento externo y el receptáculo interno. El alojamiento externo puede comprender una porción de base y una porción de tapa.

Preferiblemente se proporciona un ventilador para ayudar a la circulación de aire en el espacio de aire. Este se proporciona ventajosamente contiguo al dispositivo Peltier, estando ambos ubicados, por ejemplo, en una porción de la tapa del contenedor.

Preferiblemente, el contenedor comprende salientes que se extienden desde el alojamiento externo del contenedor para soportar el receptáculo interno. El aire puede circular entonces entre los salientes alrededor del receptáculo interno. Además, los salientes ayudan a colocar el receptáculo interno con seguridad en el contenedor principal.

Preferiblemente, la unidad de control del contenedor está dispuesta para mantener una temperatura deseada para los contenidos del contenedor, para recibir una señal de un detector de temperatura ubicado dentro del contenedor, y para generar una señal para controlar el dispositivo de efecto Peltier. A partir de una comparación de la señal de temperatura detectada con la temperatura deseada, la unidad de control decide si pone en funcionamiento el dispositivo de efecto Peltier, y en qué sentido (calentando o enfriando el interior del contenedor). El detector de temperatura está preferiblemente dispuesto para detectar la temperatura en el espacio de aire. Se puede proporcionar más de un detector, por ejemplo uno encima del receptáculo interno y uno debajo.

La temperatura a la cual se van a mantener los contenidos del contenedor puede ser regulada permanentemente en la unidad de control. Sin embargo, puesto que el contenedor puede ser usado con materiales diferentes, se prefiere que la temperatura a la cual se van a mantener los contenidos del contenedor se introduzca en la unidad de control.

Esta información se puede introducir de cualquier manera adecuada. En una versión preferida, se monta un teclado numérico sobre el contenedor para introducir la temperatura deseada. Sin embargo, el teclado numérico puede ser susceptible al daño, y de este modo, de forma alternativa o adicionalmente, el contenedor puede comprender un receptor electromagnético o ultrasónico, y la temperatura se regula usando un transmisor externo. En una versión adicional, el contenedor se puede conectar a un ordenador, ya sea de forma directa o vía un módem, y éste se usa para regular la temperatura.

Puede ser importante que la temperatura deseada, una vez regulada, no se cambie sin autorización, y de este modo se prefiere que la unidad de control incluya medios para verificar la condición de un usuario antes de que se regule la temperatura a la cual se van a mantener los contenidos del contenedor. Si se usa un teclado numérico, entonces puede ser necesario introducir un código (tal como un PIN) antes de que se pueda cambiar la temperatura regulada. Los códigos también pueden ser usados si se usa un sistema de radio u ordenador para introducir la información. Se podría también usar un sistema de tarjeta, por ejemplo usando tarjetas de barrido o un sistema en el que se ha de insertar una clave dentro de un cierre antes de que se pueda modificar la temperatura regulada.

Por lo general, es también deseable conocer el historial de temperatura de los contenidos del contenedor. En contenedores anteriores, no hay garantía de que los órganos o fármacos no hayan sido dañados durante el tránsito por exposición a temperaturas inapropiadas, puesto que no hay registro de las temperaturas a las cuales se han expuesto. De este modo, se prefiere que la unidad de control también comprenda un sistema de registro de temperatura, proporcionando dicho sistema de registro de temperatura medios para verificar el historial de temperatura del
contenedor.

Preferiblemente, se proporciona un contenedor portátil que comprende una unidad de control que tiene un sistema de registro de temperatura, proporcionando dicho sistema de registro de temperatura medios para verificar el historial de temperatura de los contenidos del contenedor.

El sistema de registro de temperatura puede experimentar un número de formas. Por ejemplo, se puede usar un dispositivo similar a un tacógrafo, para tomar muestras de la temperatura a intervalos determinados y hacer una marca sobre una hoja de datos. Las marcas pudieran (como en un tacógrafo) requerir interpretación para ser comprendidas. Sin embargo, en una versión preferida, el sistema de registro de temperatura toma muestras de la temperatura a intervalos, e imprime la temperatura muestreada. Entonces sólo es necesario verificar el impreso para ver si se ha respetado la temperatura regulada. Alternativamente, el sistema de registro de temperatura se puede proporcionar con una memoria que almacene los datos relacionados con el historial de la temperatura. Se puede acceder a la información en esta memoria por medios adecuados tal como un ordenador que usa un módem, opcionalmente por un enlace remoto, y se puede visualizar. Como una alternativa, el ordenador se puede programar para verificar los datos propiamente dichos, y dar una simple salida "segura/no segura". Cualquiera de los métodos que se elijan, se puede verificar el historial de temperatura de los contenidos cuando el contenedor llegue a su destino, y el receptor pueda de este modo inmediatamente verificar si los contenidos han sido dañados por exposición a temperaturas inapropiadas durante el tránsito. Los contenidos del contenedor son de este modo inmediatamente verificables.

Por supuesto, aunque es útil conocer si el material que se está transportando se ha deteriorado como resultado de exponerlo a temperaturas inapropiadas, sería mejor que el material no se estropeara nada en absoluto, para evitar la pérdida. Esto es particularmente importante en el caso de órganos para transplante. De este modo, en una realización preferida, la unidad de control genera una señal de alarma si la temperatura del contenedor se desvía demasiado de la temperatura regulada. El significado de "demasiado" dependerá, por supuesto, del material que está siendo transportado, aunque 3ºC es una cantidad típica. Esta señal de alarma puede tomar la forma de una luz sobre el contenedor o una señal sonora, que alertaría a una persona que viaja con el contenedor de que algo anda mal.

Las señales de alarma también pueden ser generadas si los cierres que mantienen el contenedor cerrado son detectados como si estuvieran abiertos, puesto que esto puede indicar que el contenedor, y posiblemente los contenidos del mismo, han sido manipulados indebidamente.

El contenedor puede ser alimentado de cualquier manera adecuada. Sin embargo, puesto que el contenedor está destinado a ser portátil, la alimentación para el dispositivo Peltier, las unidades de control y los motores del ventilador es preferiblemente derivada de una batería, más preferiblemente una batería recargable. Se prefiere que se proporcione también una fuente de alimentación de reserva, en forma de una segunda batería, de modo que incluso si se agota la batería principal el contenedor puede todavía regular la temperatura de sus contenidos. Al fallar la batería principal se puede generar una señal de alarma, y se puede generar una señal de alarma diferente cuando la batería de reserva cae por debajo de una proporción predeterminada de su capacidad.

Además, se prefiere que el contenedor sea suficientemente sólido para soportar los impactos y carga de choque. Es inevitable que ocurrirán accidentes, y que los contenedores se dejarán caer desde alturas, se golpearán y demás. Sin embargo, los dispositivos Peltier son relativamente frágiles, y deben ser protegidos de los impactos importantes.

De este modo, se prefiere que el dispositivo Peltier se monte en un bloque de material elastomérico. La provisión de este elemento elastomérico ayuda a reducir las desaceleraciones a que está sometido el dispositivo Peltier, y de este modo reduce las cargas de choque en él.

Se prefiere además que el dispositivo Peltier esté conectado a un disipador de calor interno orientado hacia el interior del contenedor, y a un disipador de calor externo orientado hacia el exterior del contenedor, estando los disipadores de calor sujetos conjuntamente por medios de sujeción que pasan a través de los disipadores de calor y el elemento elastomérico. El dispositivo Peltier, los disipadores de calor y el elemento elastomérico forman entonces una unidad única, y los disipadores de calor y el dispositivo Peltier se someterán a las mismas desaceleraciones. Es deseable que los disipadores de calor permanezcan en contacto térmico íntimo con el dispositivo Peltier, para permitirle que funcione apropiadamente, y esta característica reduce el riesgo de que puedan ser separados por vibración.

El medio de sujeción puede experimentar cualquier forma adecuada. Sin embargo, si hay una trayectoria de conducción desde el disipador de calor interno al disipador de calor externo, entonces las propiedades aislantes del contenedor se verán comprometidas, así como ciertamente lo estará la eficacia del dispositivo Peltier. De este modo, se prefiere que el medio de sujeción esté formado de un material plástico. En una realización particularmente preferida los medios de sujeción son pernos de nylon.

Por supuesto, si el contenedor va a mantener los contenidos a una temperatura determinada, es deseable que tenga un alojamiento externo térmicamente aislante, para evitar que las variaciones en la temperatura externa afecten la temperatura de los contenidos.

Se conoce un número de formas para construir contenedores térmicamente aislantes. Por ejemplo, un matraz Dewer tiene una estructura de doble pared. El espacio entre las paredes es evacuado para proporcionar un vacío, y los lados de las paredes orientados hacia el vacío son plateados. También se conoce el uso de material térmicamente aislante tal como materiales polímeros espumados, tal como poliuretano, en las paredes de los contenedores, para reducir la conducción de calor a través de la pared.

Se conoce el uso de paneles al vacío para aislamiento térmico. Estos paneles comprenden una capa de material térmicamente aislante contenida dentro de una cubierta flexible evacuada, que incluye una capa de aluminio. Cuando se usan tales paneles para aislar contenedores, se colocan normalmente en las paredes huecas del contenedor para reducir el calor que pasa a través de las paredes por conducción. Sin embargo, la presencia de aire en las paredes huecas todavía permite la transferencia de calor a través de convección.

Preferiblemente, el contenedor comprende un alojamiento externo en forma de una pared interna y una pared externa que define un espacio entre ellas, en el que el espacio entre las paredes interna y externa está al menos parcialmente evacuado y está ocupado por un material sólido térmicamente aislante.

Las paredes interna y externa definen de este modo el espacio que está al menos parcialmente evacuado y ocupado por el material aislante, además de su otra función como paredes del contenedor.

La presencia del material térmicamente aislante reduce la cantidad de calor que es transferido a través de las paredes del contenedor por medio de conducción. Además, la transferencia de calor por medio de convección se reduce por la evacuación al menos parcial del espacio entre las paredes interna y externa. Por supuesto, cuanto mayor sea el grado de evacuación, menor calor es transferido por convección.

Tal contenedor puede conservar de forma separable contenidos que van a ser aislados térmicamente del medio que les rodea, y por lo tanto por lo general tendrá un cuerpo principal y un cierre.

El material aislante puede estar en forma de polvo. Sin embargo, entonces es necesario que las paredes interna y externa sean relativamente rígidas y fuertes. En consecuencia, se prefiere que el material aislante sea rígido. El material aislante contribuirá entonces a la integridad estructural del contenedor como un todo. Un material aislante adecuado es sílice microporosa compactada.

Si se usa un material aislante rígido, se conformará normalmente para ocupar el espacio entre las paredes externa e interna, por ejemplo moldeándose o maquinándose a la forma requerida.

En una realización preferida, el material aislante impide el paso de la radiación infrarroja. Esto se puede hacer absorbiendo, reflejando o dispersando la radiación infrarroja, y reduce la cantidad de calor transferido a través de las paredes del contenedor por medio de radiación.

En una realización preferida adicional, la pared externa está metalizada. La capa metalizada atenuará cualquier radiación que pase a través de ella, y esto también ayuda a reducir la cantidad de calor transferido a través de las paredes del contenedor por medio de radiación. Usando una pared externa metalizada con un material aislante que absorba la radiación infrarroja, se puede reducir la cantidad de calor transferido hasta niveles muy bajos.

Preferiblemente, es la superficie interna de la pared externa la que está metalizada. Esto protege la capa metalizada de la abrasión y demás, a la que estaría sometida si estuviera sobre la superficie externa de la pared externa, y de este modo prolonga su vida útil.

Como una alternativa a, o adicionalmente a, proporcionar una capa metalizada, la pared externa puede incluir una capa de lámina metálica. La pared externa puede estar formada como un laminado, que incorpora una capa de lámina metálica.

Se prefiere además que la pared interna del contenedor esté metalizada. Cuando se desee mantener los contenidos del contenedor por encima de la temperatura ambiente, es importante reducir las pérdidas de calor de los contenidos, y la metalización de la pared interna reduce la cantidad de radiación infrarroja que pasa a través de la pared interna.

Alternativamente o de forma adicional, la pared interna puede incluir una capa de lámina metálica, y puede estar formada como un laminado que incorpora una capa de lámina metálica.

La metalización o la capa de lámina metálica de las paredes interna o externa puede estar provista de medios para hacer una conexión eléctrica para proporcionar un blindaje electrostático. Éste puede entonces servir para blindar cualquier equipo eléctrico, dentro del contenedor, de la interferencia eléctrica. Se prevé que el contenedor aislado incluirá un medio eléctrico de enfriamiento y/o de calentamiento, y la conexión de este medio pudiera causar interferencia si no estuviera blindado.

El espacio entre las paredes interna y externa se puede evacuar al menos parcialmente y entonces se puede cerrar herméticamente de forma permanente. Sin embargo, ya que cualquier material usado para formar las paredes interna y externa será permeable hasta cierto grado, se prefiere que se proporcionen algunos medios para restaurar el vacío. En consecuencia, en una realización preferida adicional, se proporciona un paso para permitir que el espacio entre las paredes interna y externa se comunique con una región fuera del espacio. El paso puede permitir que el espacio entre las paredes interna y externa esté conectado a un manómetro, una bomba de vacío o similar. El vacío en el espacio entre las paredes interna y externa puede entonces ser verificado por medio de un manómetro, y si el vacío se ha degradado demasiado, como resultado de permeación de gas excesiva a través de las paredes interna y externa, entonces puede ser restaurado usando la bomba de vacío.

Por supuesto, se deben proporcionar medios para garantizar que no haya ninguna fuga en el paso. Esto se podría realizar proporcionando un tapón en el paso. Sin embargo, se prefiere que el paso esté provisto de una válvula, la cual está normalmente cerrada. La válvula puede entonces ser abierta cuando se ha conectado un manómetro, bomba de vacío o similar.

El paso se puede proporcionar en cualquier punto conveniente sobre las paredes interna o externa, o sobre, por ejemplo, una pared terminal que conecte las paredes interna y externa. Sin embargo, si el paso está en la pared externa, entonces existe un riesgo de que un impacto o similar pudiera abrirlo, por ejemplo dañando una válvula dispuesta sobre la pared externa. Sería posible empotrar una válvula en la pared externa para reducir el riesgo de daño por impacto. Sin embargo, se prefiere que la pared interna esté provista del paso, para substancialmente eliminar el riesgo de daño a ella por impacto.

Las realizaciones preferidas de la invención se describirán a continuación, únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización del contenedor en una condición cerrada;

la figura 2 es una vista en sección transversal esquemática fragmentaria que muestra la estructura de una pared de la primera realización del contenedor;

la figura 3 es una vista en sección transversal esquemática fragmentaria que muestra una variante de estructura de una pared de la primera realización del contenedor;

la figura 4 es una vista en sección transversal a través de una segunda realización del contenedor;

la figura 5 es una vista en sección transversal fragmentaria de la tapa de una tercera realización del contenedor;

la figura 6 es una vista en planta de una parte de la tapa de la tercera realización del contenedor; y

la figura 7 es una vista en perspectiva de la misma parte de la tapa de la tercera realización del contenedor.

Un contenedor según un primer aspecto preferido de la invención está indicado por el número 10 de referencia en la figura 1. El contenedor comprende una parte 12 de base, en la que se alojan los contenidos y una tapa 14. La parte de base y la tapa conjuntamente forman un alojamiento externo. La tapa 14 está unida a la base 12 por una articulación, elementos de sujeción o similares, y el contenedor se mantiene cerrado por los cierres 76. El contenedor está destinado a aislar térmicamente sus contenidos del exterior, por ejemplo para mantener los contenidos más fríos que el exterior.

Las paredes del contenedor tienen una estructura intercalada, según se muestra mejor en la figura 2. Comprenden una pared 20 externa, que forma la superficie externa del contenedor, una capa 30 intermedia, y una pared 40 interna. La capa intermedia ocupa el espacio entre las paredes interna y externa.

La pared externa satisface un número de funciones. Es substancialmente impermeable al gas y al líquido. Es también importante que el material que forma la pared externa sea fuerte, y en particular que sea resistente a la perforación. Para que la pared externa satisfaga estos diversos criterios, se usa un material laminado ligado con resina. El laminado puede incluir capas de Kevlar (marca) o material plástico reforzado con fibra de carbono o de vidrio, para proporcionar la resistencia necesaria. Tales materiales son muy fuertes en tensión, compresión y esfuerzo cortante, y también muestran buena resistencia a las cargas de choque. Esto es importante para ayudar a evitar el daño al contenedor cuando se deja caer.

La superficie 22 interna y la pared 20 externa está metalizada. Esto se puede hacer por pulverización, bombardeo iónico o deposición al vacío de acero o aluminio. La capa metalizada refleja la mayor parte de la radiación que incide sobre ella, y atenúa la radiación que pasa a través de la pared 20 externa. Si la capa metalizada se fuera a aplicar a la superficie 24 externa de la pared 20 externa, en lugar de a la superficie 22 interna, entonces estaría sometida a arañazos, abrasión y similares. Cualquier tipo de discontinuidades en la capa metalizada permitirá que la radiación pase a través de ella sin ser afectada, y esto es claramente indeseable. Por esta razón, la capa metalizada se aplica a la superficie 22 interna de la pared
20 externa.

Alternativamente o de forma adicional, el material laminado puede incluir una o más capas de lámina metálica. Estas no sólo servirán para reflejar y atenuar la radiación, sino también para reducir la permeabilidad en su conjunto a los gases de la capa externa.

Se puede proporcionar una o más de las capas de lámina metálica o metalizada con medios para realizar una conexión eléctrica para proporcionar un blindaje electrostático. Este blindaje funcionará como una jaula de Faraday, y apantallará cualquier interferencia que pueda de otro modo ser ocasionada por equipos eléctricos tales como calefactores, frigoríficos o controles termostáticos dentro del contenedor.

La capa 30 intermedia comprende un material de sílice expandida porosa, que ocupa substancialmente la totalidad del ancho lateral entre las paredes interna y externa (es decir, la dirección transversal a los planos de las paredes). El material tiene una conductividad térmica muy baja, y sirve como un aislante térmico para el contenedor. Tal material está disponible con el nombre de "Microtherm" de Micropore International Limited de Droitwich, Inglaterra. Además de sus características térmicamente aislantes, el material es rígido y contribuye a la resistencia e integridad estructural del contenedor.

El material de sílice expandida puede también ser tratado para reducir además la transmisión de la radiación infrarroja a través de él. Puede incorporar plaquetas metálicas para reflejar la radiación infrarroja, semiconductores tales como negro de carbón u óxidos de metal para absorber la radiación infrarroja, y/o transmisores de alto índice de refracción para dispersar la radiación infrarroja. Estos sirven para hacer que la capa intermedia sea substancialmente opaca a la radiación infrarroja. Como resultado, cualquier radiación infrarroja que pase a través de la pared 20 externa no alcanzará el interior del contenedor 10. Además, el tamaño de los poros en el material de sílice expandida es menor que el recorrido libre medio de las moléculas de aire.

La pared 40 interna puede ser construida de un modo similar a la pared 20 externa, puesto que debe también ser substancialmente impermeable a gases o líquidos. Sin embargo, ya que la pared 40 interna tiene menos probabilidad de ser sometida a impactos directos o golpes similares, no requiere la misma resistencia que la pared 20 externa. Además, puesto que se debería evitar que pase cualquier radiación infrarroja al contenedor a través de la capa 30 intermedia, hay menos necesidad de que la pared 40 interna esté metalizada en situaciones en las que se desee mantener la temperatura de los contenidos del contenedor por debajo de la temperatura ambiente.

Por supuesto, cuando se desea mantener la temperatura de los contenidos del contenedor por encima de la temperatura ambiente (por ejemplo, para evitar la congelación de los contenidos en condiciones extremadamente frías), entonces se prefiere que la pared interna esté metalizada, para evitar que el calor se escape de los contenidos a través de la radiación infrarroja. Adicionalmente, hay menos necesidad de que la pared externa esté metalizada en estas condiciones. Por supuesto, si la pared externa no está metalizada o no está provista de una capa de lámina metálica, entonces la capa de lámina metálica o metalizada de la pared interna se puede usar para formar un blindaje electrostático según se ha comentado anteriormente.

Para permitir que el contenedor se use tanto si la temperatura de los contenidos debe ser mantenida por encima o por debajo de la temperatura ambiente, ambas paredes interna y externa pueden estar metalizadas, para reducir la transferencia de calor por medio de la radiación ya sea a o desde los contenidos del contenedor. Cuanto menor sea la radiación que pasa a través de las paredes interna o externa, menor radiación hay para ser absorbida, reflejada o dispersada por el material aislante, y esto reduce la carga de transporte de calor conductivo.

En la fabricación del contenedor, las paredes interna y externa se forman separadamente. Se cargan los bloques maquinados del material de sílice expandida a la región del fondo y alrededor de los lados de la pared externa, y entonces se inserta la pared interna.

Las paredes 20, 40 interna y externa se conectan entonces conjuntamente, de modo que formen una envoltura impermeable al líquido y al gas alrededor de la capa 30 intermedia. Esto se puede hacer de un número de formas. Por ejemplo, se pueden usar cierres herméticos metálicos soldados, aunque esto entonces proporciona una trayectoria de conducción de calor dentro del contenedor. Como una alternativa, se pueden unir cierres herméticos de neopreno preformados a ambas paredes interna y externa, y este método de cierre hermético substancialmente reduce la conducción de calor. Además, si se usan los materiales laminados para formar las paredes interna y externa, éstos pueden por sí mismos estar formados por rebordes y cierres herméticos, que pueden entonces tener una capa de neopreno que los recubre aplicada a ellos para cerrarlos herméticamente de forma completa. El uso de una capa de neopreno también puede potenciar el cierre hermético entre la base y la tapa del contenedor cuando está cerrado, ya que la capa de neopreno se puede colocar donde se apoyan la base y la tapa.

Para aumentar más las propiedades aislantes del contenedor 10, la envoltura es evacuada hasta un vacío bastante alto, de modo que la presión sea preferiblemente menor que 0,1 mm Hg (0,13 milibars o 13 Pa). La evacuación de la envoltura substancialmente reduce la transferencia de calor convectivo a través de la capa intermedia. Se apreciará que es necesario que las paredes 20, 40 interna y externa sean impermeables a los gases para crear un vacío dentro de la envoltura. Se apreciará también que, puesto que cualquier perforación de la envoltura conducirá a la pérdida de vacío, es importante que la pared 20 externa en particular sea fuerte y resistente a la perforación.

Una vez que el vacío haya sido establecido, la presión atmosférica externa tenderá a empujar la pared externa hacia adentro. Asimismo, la presión atmosférica dentro del contenedor tenderá a empujar la pared interna hacia fuera. La tendencia de las paredes a colapsar acercándose una a otra se resiste parcialmente por la resistencia inherente de las paredes, y parcialmente por la presencia del material aislante. Debido a que el material aislante ayuda a resistir las fuerzas de compresión originadas por la presión atmosférica, las paredes pueden ser más delgadas y por tanto más ligeras que sería de otro modo el caso.

Se proporciona un paso 42 en la pared 40 interna. Este paso está provisto de una válvula 44, que está normalmente cerrada. El paso 42 se puede conectar a una bomba de vacío y se puede abrir la válvula 44 para permitir la evacuación inicial del espacio entre las paredes. Además, el paso 42 se puede conectar a un manómetro, permitiendo que se verifique el grado de vacío en el espacio. Habrá inevitablemente alguna fuga a través de las paredes 20, 40 interna y externa, y esto tenderá a degradar el vacío en el espacio. Si una verificación muestra que el vacío en el espacio se ha degradado demasiado, se puede volver a conectar la bomba de vacío para evacuar el espacio de nuevo y restaurar el vacío.

Según se menciona anteriormente, el material de sílice expandida es poroso, y así los gases en los poros del material deben ser retirados cuando es evacuado el espacio entre las paredes interna y externa. Se muestra un rebajo 32 pequeño en el material de sílice expandido opuesto al paso 42 en la figura 2. Esto proporciona una mayor área específica del material de sílice expandido para que el vacío actúe, y así ayudar en la desgasificación del material. Sin embargo, se puede prescindir del rebajo si se desea.

Según se mencionó anteriormente, el contenedor 10 comprende una base 12 y una tapa 14, para permitir el acceso a los contenidos del contenedor. Las paredes tanto de la base 12 como de la tapa 14 están formadas con una estructura intercalada según se describe anteriormente, para proporcionar un buen aislamiento térmico. Puesto que la base 12 y la tapa 14 se forman como partes separadas, la tapa 14 está también provista de una abertura para permitir que sea evacuada la envoltura de la tapa y el vacío en la envoltura sea verificado y restaurado si es necesario.

Se observará de este modo que las paredes del contenedor 10 evitan la transferencia de calor por todos los tres mecanismos normales (conducción, convección y radiación). La conducción de calor a través de la pared se evita por la baja conductividad térmica del material de sílice expandido que forma la capa 30 intermedia. La convección no puede ocurrir ya que la envoltura es evacuada, y de ese modo no hay fluido a través del cual pueda ocurrir la convección. La transferencia de calor a través de la radiación se evita por la(s) capa(s) metalizada(s) de la pared 40, 20 interna y/o externa, que atenúan cualquier radiación incidente, y la presencia de los materiales en el material de sílice expandido de la capa 30 intermedia, que reflejan, absorben y/o dispersan cualquier radiación infrarroja que ha pasado a través de la pared 20 externa.

En una estructura alternativa mostrada en la figura 3, el material de sílice expandido rígido se puede sustituir por gránulos de sílice expandidos. Sin embargo, es necesario entonces que la pared 20 externa sea relativamente fuerte, y puede también ser necesario proporcionar espaciadores 34 entre las capas externa e interna para mantener un espaciado entre ellas. Además, se debe proporcionar el medio para garantizar que los gránulos no sean succionados por la bomba de vacío cuando es evacuado el espacio entre las paredes interna y externa. Este medio puede experimentar la forma de una malla 36 a través del extremo del
paso 42.

El contenedor descrito anteriormente está destinado a mantener sus contenidos a una cierta temperatura con independencia de la temperatura ambiente, y puede ser un contenedor portátil, por ejemplo un contenedor de alimentos o de uso médico. Sin embargo, se apreciará que la estructura de la pared es también aplicable a otros tipos de contenedor, tal como frigoríficos, congeladores o vehículos refrigerados.

Si el contenedor va a ser usado como un contenedor portátil de alimentos o de uso médico, entonces es necesario que la temperatura de los contenidos permanezca dentro de ciertos límites. Los materiales de uso médico en particular, tales como órganos para transplante y ciertos fármacos sensibles a la temperatura, se dañan fácilmente cuando son mantenidos a temperaturas inapropiadas.

En una segunda realización preferida de la invención, según se muestra en la figura 4 en particular, el contenedor está provisto de un módulo 50 termoeléctrico que explota el efecto Peltier, para calentar y/o enfriar los contenidos del contenedor.

Cuando una corriente directa pasa alrededor de un circuito que incorpora dos metales diferentes, una de las uniones entre los dos metales es calentada y la otra enfriada. Cuál unión es calentada y cuál unión es enfriada depende de la dirección de la corriente. Se origina un efecto similar si se usan ciertos semiconductores en lugar de metales. Esta generación y absorción de calor puede ser usada para proporcionar una bomba de calor, y la dirección en la que el calor es bombeado depende de la dirección del flujo de corriente. Son bien conocidas las bombas de calor que usan el efecto Peltier, y no serán descritas más aquí.

En la realización mostrada en la figura 4, se monta un módulo 50 termoeléctrico de efecto Peltier en la tapa del contenedor. El módulo propiamente dicho se conecta entre un disipador 52 de calor interno y un disipador 54 de calor externo, los cuales están formados de aluminio, que proporciona un buen equilibrio entre la eficacia térmica y el peso ligero. Los disipadores de calor están provistos de aletas para proporcionar un área de superficie aumentada para la transferencia de calor. Cada disipador de calor está en contacto térmico íntimo con una cara del módulo 50 de efecto Peltier.

Ambos disipadores de calor están provistos de ventiladores 56, 58 alimentados eléctricamente asociados con los mismos. El ventilador 56 asociado con el disipador 52 de calor interno está dispuesto para impulsar aire desde el interior del contenedor contra el disipador 52 de calor interno. La energía de calor en el aire es entonces transferida al disipador de calor por convección forzada, y el aire es enfriado de este modo. El ventilador 58 asociado con el disipador 54 de calor externo está dispuesto para extraer aire atmosférico a través de los conductos en la tapa 14 (no mostrado) y a través de los canales entre las aletas. El aire es entonces calentado por el disipador 54 de calor y expulsado a través de una rejilla 60 en la parte superior de la tapa, para transferir calor desde el disipador 54 de calor externo al medio ambiente.

El módulo 50 de efecto Peltier y los disipadores 52, 54 de calor pueden ser usados para calentar o enfriar el interior del contenedor 10. Cuando el interior del contenedor necesita ser enfriado, se suministra electricidad al módulo 50 de efecto Peltier con el fin de bombear calor desde el disipador 52 de calor interno al disipador 54 externo. Como resultado, es enfriado el disipador de calor interno, y es calentado el disipador de calor externo. El ventilador 56 asociado con el disipador 52 de calor interno es impulsado para traer el aire dentro del contenedor contra el disipador 52 de calor interno, y como resultado este aire es enfriado. Mientras tanto, el ventilador 58 asociado con el disipador 58 de calor externo es activado para extraer aire más allá del disipador 58 de calor externo y descargarlo a la atmósfera. Este aire es calentado a medida que pasa más allá del disipador 54 de calor externo, y de este modo extrae calor desde el disipador de calor externo. El efecto neto es descargar calor desde el interior del contenedor al exterior.

Cuando es necesario calentar los contenidos del contenedor, se invierte la dirección del suministro de corriente al dispositivo 50 de Peltier, de modo que el calor es bombeado desde el disipador 54 de calor externo al disipador 52 interno. Como resultado, es enfriado el disipador 54 de calor externo, mientras que es calentado el disipador 52 de calor interno. El ventilador 56 asociado con el disipador 52 de calor interno impulsa el aire en el contenedor contra el disipador 52 de calor interno para calentar el aire, y de este modo calienta el interior del contenedor. El aire que está en contacto con el disipador 54 de calor externo servirá para calentarlo, y como resultado se enfriará el aire exterior. No hay necesidad por lo general de activar el ventilador 58 asociado con el disipador de calor externo. De este modo el efecto neto de operar el módulo de esta manera es extraer el calor desde el exterior del contenedor dentro de su interior.

El módulo 50 de efecto Peltier permite que la temperatura del interior del contenedor sea variada dentro de un intervalo de alrededor de 60ºC, permitiendo que la temperatura de los contenidos difiera un máximo de 30ºC de la temperatura externa. Por ejemplo, en áreas tropicales, los contenidos del contenedor pudieran ser almacenados a 10ºC incluso si la temperatura exterior fuera de 40ºC, y se puede evitar que los contenidos del contenedor se congelen incluso si la temperatura externa se acerca a -30ºC.

La decisión de si calentar o enfriar el interior del contenedor se hace por una unidad 62 de control, que es programada con la temperatura deseada para el interior del contenedor. La unidad de control recibe las señales desde una unidad 64 de termostato, que a su vez está conectada a los detectores 66, 68 de temperatura, ubicados en ambas superficies superior e inferior de la tapa, y también sobre el fondo inferior del contenedor (no mostrado). La unidad 62 de control compara las señales procedentes de la unidad 64 de termostato con la temperatura deseada, y decide si operar el módulo 50 de efecto Peltier para calentar o enfriar el interior del contenedor.

Según se puede observar en la figura 4, el contenedor incluye un receptáculo 70 interno separable, y es este contenedor interno el que realmente mantiene los materiales (fármacos, órganos o similares) que son transportados en el contenedor 10. El uso de tal receptáculo 70 interno confiere un número de ventajas. Por ejemplo, se puede fabricar el receptáculo 70 interno con el fin de ser esterilizado en autoclave. Es entonces posible llevar materiales infecciosos o contaminados en el receptáculo interno, y esterilizarlo por autoclave. No hay necesidad de esterilizar el contenedor 10 principal, ya que no entra en contacto con el material infeccioso o contaminado. Además, el receptáculo 70 interno puede ser cargado con fármacos y refrigerado separadamente para enfriarlo. Cuando es necesario transportar los fármacos, el receptáculo 70 interno puede simplemente ser ubicado dentro del contenedor 10 principal y mantenido a una temperatura baja por el módulo 50 de efecto Peltier. No hay necesidad de usar el módulo de efecto Peltier para realizar el enfriamiento inicial del receptáculo interno o sus
contenidos.

Las paredes y fondo de la base 12 y la tapa 14 del contenedor 10 forman un alojamiento externo y preferiblemente tienen el tipo de aislamiento térmico descrito con relación a las figuras 1 a 3.

El receptáculo interno está soportado en el contenedor externo sobre los montantes 72, 74 que se proyectan hacia adentro desde las paredes y fondo de la base 12 del contenedor 10. Los montantes se pueden también proyectar hacia abajo desde la superficie interna de la tapa 14, aunque éstos no se muestran. El propósito de los montantes es asegurar que el aire pueda circular en el espacio alrededor del exterior del receptáculo 70 interno. Además, los montantes que se proyectan hacia abajo desde la tapa se apoyan en la parte superior del receptáculo 70 interno, y aseguran que esté apropiadamente ubicado en el contenedor 10 principal y no se pueda abrir accidentalmente.

Además, el contenedor 10 está provisto de puntos 78 de cierre, que le permiten estar asegurado a un vehículo.

Se apreciará que la temperatura dentro del receptáculo 70 interno debería preferiblemente ser tan espacialmente uniforme como sea posible; en otras palabras, se deben evitar "puntos calientes".

Para evitar tales puntos calientes, se hace circular el aire dentro del contenedor 10 principal alrededor del receptáculo 70 interno, de modo que todo el exterior del receptáculo interno se mantenga por lo general a una temperatura uniforme. Esta circulación se logra en parte por el ventilador 56 asociado con el disipador 52 de calor interno, y en parte (cuando el interior del contenedor está siendo enfriado) por el aire más frío que se mueve hacia abajo desde el disipador 52 de calor interno, desplazando al aire más caliente hacia arriba. Es también posible que el receptáculo 70 interno esté formado con aberturas, de modo que se pueda entonces hacer circular aire a través de él; sin embargo, no es entonces habitualmente posible llevar material infeccioso o contaminado, ya que hay un riesgo de que hayan fugas dentro del contenedor 10 principal.

La temperatura a la cual se van a mantener los contenidos del contenedor puede ser introducida en la unidad 62 de control de cualquier manera adecuada, y se facilita un número de alternativas en la introducción. Además, la unidad de control puede incluir un sistema de registro de temperatura, y puede generar señales de alarma si se excede la temperatura regulada o si los cierres que mantienen el contenedor cerrado son abiertos, según se describe anteriormente.

Ya que el contenedor está destinado a ser portátil, la energía para el dispositivo 50 Peltier, la unidad 62 de control y los motores del ventilador, se deriva de una batería (no mostrada). La batería es recargable, y puede ser recargada a través de las cargas 79 de energía. Por conveniencia, se dispone la batería en la tapa del contenedor. Se dispone también una fuente de energía de reserva, en forma de una segunda batería (no mostrada), de modo que, incluso si se descarga la batería principal, el contenedor puede todavía
regular la temperatura de sus contenidos. La unidad de control genera una señal de alarma en el fallo o agotamiento de la batería principal, y una señal de alarma diferente adicional cuando la batería de reserva cae por debajo de una proporción predeterminada de su capacidad.

Se apreciará, que el contenedor de uso médico tiene un número de aplicaciones. Su robustez y capacidad para funcionar en un amplio intervalo de condiciones de temperatura permite ser usado en áreas donde no son adecuados los contenedores refrigerados más delicados.

Sin embargo, los módulos de efecto Peltier son por lo general relativamente frágiles, y no deberían ser expuestos a altas desaceleraciones. Las altas desaceleraciones pueden resultar cuando se deja caer el contenedor, se somete a impactos o similares. Es de este modo necesario asegurar que el módulo 50 de efecto Peltier en el contenedor no está expuesto a altas desaceleraciones cuando el contenedor lo está en su conjunto.

Esto se logra en la realización mostrada en las figuras 5 a 7, colocando el módulo 50 de efecto Peltier en una estructura 80 flexible, la cual absorbe la desaceleración y protege el módulo de daños. Se muestra una sección transversal de una parte de la tapa 14 del contenedor en la figura 5. La mayor parte de la tapa está formada de paneles que emplean la tecnología del vacío, según se describe previamente. Sin embargo, se forma un orificio en el centro de la tapa, y los bordes del orificio se forman a partir de las paredes interna y externa de los paneles del vacío, los cuales se forman en las lengüetas 82 salientes según se muestra.

Un elemento 84 elastomérico en forma de bastidor está posicionado en el orificio, y el elemento se muestra mejor en las figuras 6 y 7. Según se observa, los bordes del bastidor están formados con acanaladuras 86, y estas acanaladuras alojan las lengüetas 82 de los paneles de vacío para ubicar el elemento en su lugar. El centro del elemento 84 en forma de bastidor es dimensionado para alojar el módulo 50 de efecto Peltier.

Los disipadores 52, 54 de calor interno y externo están unidos a la parte superior e inferior del módulo 50 de efecto Peltier, y están ubicados en su lugar con relación al elemento en forma de bastidor por pernos 88 de nylon, que pasan a través de ambos elementos 52, 54 disipadores de calor y del elemento 84 en forma de bastidor. Los pernos son asegurados en su lugar por tuercas 90 de nylon. Las tuercas y tornillos de nylon se usan para evitar que estén en la trayectoria directa de la buena conducción de calor entre los disipadores de calor interno y externo, que podría surgir si se usaran pernos metálicos.

Según se muestra en las figuras 6 y 7, se forma un canal 92, en la superficie superior del elemento 84 en forma de bastidor, para alojar las conexiones de fuerza que unen el módulo de efecto Peltier y los motores de los ventiladores al suministro de fuerza.

El elemento elastomérico absorberá la cargas de choque aplicadas al contenedor como un todo, y reduce la desaceleración experimentada por el módulo de efecto Peltier. Los contenedores con el módulo de efecto Peltier montados en tal elemento han mejorado enormemente la resistencia al choque e impactos.

Claims (28)

1. Contenedor portátil para recibir contenidos para transporte mientras regula la temperatura de los contenidos, comprendiendo el contenedor portátil un medio de calentamiento y/o de enfriamiento en forma de un dispositivo de efecto Peltier, un receptáculo interno separable para recibir los contenidos, y una unidad de control para controlar el dispositivo de efecto Peltier;

caracterizado porque el receptáculo interno ocupa la mayor parte del espacio en el contenedor, con un espacio de aire substancialmente alrededor de la periferia completa del receptáculo interno separable, y porque la unidad de control controla el dispositivo de efecto Peltier a fin de regular la temperatura del aire en torno al exterior del receptáculo interno y regular de ese modo la temperatura de los contenidos del receptáculo interno.

2. Contenedor según la reivindicación 1, que comprende salientes que se extienden desde un alojamiento externo del contenedor para soportar el contenedor interno.

3. Contenedor según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha unidad de control está dispuesta para mantener una temperatura deseada para los contenidos del contenedor, para recibir una señal desde un detector de temperatura ubicado dentro del contenedor, y para generar una señal para controlar el dispositivo de efecto Peltier.

4. Contenedor según la reivindicación 3, en el que se monta un teclado numérico sobre el contenedor para introducir la temperatura deseada.

5. Contenedor según la reivindicación 3 ó 4, en el que el contenedor comprende un receptor electromagnético o ultrasónico, y la temperatura deseada se regula usando un transmisor externo.

6. Contenedor según la reivindicación 3, 4 ó 5, en el que el contenedor se puede conectar a un ordenador para regular la temperatura deseada.

7. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que dicha unidad de control genera una señal de alarma si la temperatura en el contenedor se desvía demasiado de la temperatura deseada.

8. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad de control comprende un sistema de registro de temperatura, proporcionando dicho sistema de registro de temperatura medios para verificar el historial de temperatura del contenedor.

9. Contenedor según la reivindicación 8, en el que dicho sistema de registro de temperatura está dispuesto para tomar muestras de la temperatura a intervalos, e imprimir las temperaturas muestreadas.

10. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuerza para el medio de calentamiento y/o de enfriamiento y para la unidad de control deriva de una batería.

11. Contenedor según la reivindicación 10, en el que se proporciona una fuente de fuerza de reserva.

12. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de calentamiento y/o de enfriamiento está montado en un bloque de material elastomérico.

13. Contenedor portátil según la reivindicación 12, en el que el dispositivo Peltier está montado en un bloque de material elastomérico que a su vez está montado en un alojamiento del contenedor.

14. Contenedor según la reivindicación 12 ó 13, en el que el dispositivo Peltier está conectado a un disipador de calor interno orientado hacia el interior del contenedor y un disipador de calor externo orientado hacia el exterior del contenedor, estando los disipadores de calor sujetos conjuntamente por medios de sujeción que pasan a través de los disipadores de calor y el elemento elastomérico.

15. Contenedor según la reivindicación 14, en el que el medio de sujeción está formado a partir de un material aislante.

16. Contenedor según la reivindicación 15, en el que los medios de sujeción son pernos de nylon.

17. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un alojamiento externo en forma de una pared interna y una pared externa que definen un espacio entre ellas, en el que el espacio entre las paredes interna y externa está al menos parcialmente evacuado y está ocupado por un material sólido térmicamente aislante.

18. Contenedor según la reivindicación 17, en el que el material aislante es rígido.

19. Contenedor según la reivindicación 17 a 18, en el que el material aislante impide el paso de radiación infrarroja.

20. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, en el que la pared externa está metalizada.

21. Contenedor según la reivindicación 20, en el que la superficie interna de la pared externa está metalizada.

22. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, en el que la pared externa incluye una capa de lámina metálica.

23. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22, en el que la pared interna está metalizada.

24. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, en el que la pared interna incluye una capa de lámina metálica.

25. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 24, en el que se proporciona la metalización o la capa de lámina metálica con medios para hacer una conexión eléctrica para proporcionar un blindaje electrostático.

26. Contenedor según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 25, que comprende un paso para permitir que el espacio entre las paredes interna y externa esté comunicado con una región fuera del espacio.

27. Contenedor según la reivindicación 26, en el que el paso está provisto de una válvula, estando la válvula normalmente cerrada.

28. Contenedor según la reivindicación 26 ó 27, en el que la pared interna está provista del paso.