ES2317197T3

ES2317197T3 - Aparato de calentamiento para vaporizador.

Info

Publication number: ES2317197T3
Application number: ES05712980T
Authority: ES
Inventors: Michael A. Centanni; Aaron L. Hill; Francis J. Zelina
Original assignee: American Sterilizer Co
Current assignee: American Sterilizer Co
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: WO2006101467A1; EP1730999B1; KR20070006809A; TW200533393A; CA2561118C; KR100784675B1; US6967315B2; AU2005329364A1; TWI273912B; JP2007534132A; DE602005011414D1; AU2005329364B2; CA2561118A1; AU2005329364A8; EP1730999A1; AU2005329364B8; US20050095168A1; CN1954644A; EP1730999A4; ATE416595T1

Abstract

Vaporizador para vaporizar un líquido antimicrobiano, atomizado, para formar un vapor antimicrobiano, comprendiendo el vaporizador: una fuente de radiación electromagnética (36, 50; 250) que produce una corriente alterna o microondas; un tubo (230) que presenta un paso (236) formado a través del mismo, presentando dicho tubo (230) una entrada (76) para recibir el líquido antimicrobiano atomizado en el paso (236), y una salida (44) para liberar el vapor antimicrobiano del paso (236) para suministrar el vapor antimicrobiano a una zona definida; y un elemento de inserción (180; 280) ubicado en el interior del paso (236) del tubo (230), en el que dicho tubo (230) y dicho elemento de inserción (180; 280) contribuyen ambos a la vaporización del líquido antimicrobiano, atomizado para formar el vapor antimicrobiano; caracterizado porque dicho tubo (230) se compone de un primer material eléctricamente no conductor (231) y un primer material sensible electromagnéticamente (240) y porque dicho elemento de inserción (180; 280) se compone de: un segundo material eléctricamente no conductor (231) y un segundo material sensible electromagnéticamente (240).

Description

Aparato de calentamiento para vaporizador.

Solicitudes relacionadas

Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud US con n.º de serie 10/167.910, presentada el 12 de junio de 2002, y por la presente se incorpora en su totalidad a la presente memoria como referencia.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a un generador de vapor. Encuentra aplicación particular conjuntamente con sistemas de vapor de vapor de agua y de peróxido de hidrógeno utilizados en relación con la desinfección y esterilización de dispositivos médicos y en la higienización, desinfección y esterilización de salas, edificios, recintos grandes, y en el embotellado, envasado, y otras cadenas de producción y se describirán con particular referencia a las mismas. Debe observarse, sin embargo, que la invención puede aplicarse también a otros sistemas de vaporización química tales como los que emplean otros peróxidos, perácidos, y similares.

Antecedentes de la invención

Una variedad de procesos de descontaminación microbiana emplean vapores esterilizadores, tales como vapor de agua o una mezcla de vapor de agua con otro antimicrobiano (por ejemplo, vapor de peróxido de hidrógeno), en cantidades relativamente grandes. Los esterilizadores de vapor de agua, por ejemplo, emplean vapor seco a presión a alta temperatura como un vapor esterilizador. Se prefiere el vapor de agua seco, puesto que las gotitas de agua no vaporizadas pueden preservar microbios o priones del vapor de agua. Los sistemas de vapor de peróxido de hidrógeno utilizan un flujo de vapor de peróxido de hidrógeno, normalmente a aproximadamente la presión atmosférica o por debajo. De nuevo, la presencia de gotitas de agua no es beneficiosa, pues éstas pueden preservar microbios y priones del vapor de peróxido. La patente US nº 2003/0230567 A1 da a conocer un sistema para proporcionar un vapor antimicrobiano que comprende un tubo que está formado de un material eléctrica y térmicamente conductor. El documento US 6.008.482 describe un generador de vapor de agua que comprende una pared generalmente cilíndrica fabricada de material aislante y que define una cámara de calentamiento; puede colocarse dentro de dicha cámara de calentamiento un elemento de calentamiento fabricado de material metálico poroso.

Objetos de envasado médico, farmacéutico, dental y alimentario se esterilizan con frecuencia antes de utilizarse o reutilizarse, en tales sistemas. También se utilizan vapores en la descontaminación de recintos estériles y otras salas limpias utilizadas en hospitales y laboratorios. Equipo de procesamiento para fármacos y alimentos, liofilizadores, y equipo de procesamiento cárnico también se desinfectan o esterilizan ventajosamente con un vapor.

En el caso de vapor de agua, por ejemplo, los sistemas de descontaminación microbiana crean con frecuencia el vapor de agua hirviendo agua dentro de un depósito de un generador de vapor de agua, tal como una caldera. Un elemento de calentamiento grande normalmente se ubica encima de la superficie inferior del depósito para mantener un suministro de agua hirviendo.

En el caso de otros vapores antimicrobianos basados en agua, tal como vapor de peróxido de hidrógeno, un vaporizador fuera de la cámara genera un flujo de vapor. Normalmente, una disolución de aproximadamente el 35% de peróxido de hidrógeno en agua se inyecta en el vaporizador como gotitas finas o una niebla a través de boquillas de inyección. Las gotitas entran en contacto con una superficie calentada que calienta las gotitas para formar el vapor, sin descomponer el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Un gas portador se hace circular por la superficie de transmisión de calor para absorber el vapor de peróxido.

Dichos procedimientos de generación de vapor presentan desventajas cuando se desean cantidades de vapor grandes o se necesita vapor en un plazo breve. Las calderas tienden a ser partes de equipo relativamente grandes, que funcionan mejor cuando el vataje se extiende por un área superficial grande de elemento de calentamiento. Esto mantiene bajo el vatiaje y prolonga la vida útil del elemento de calentamiento. El área superficial grande de elemento de calentamiento, sin embargo, ocupa un espacio considerable. Además, para evitar daños en el elemento de calentamiento, está completamente sumergido en agua. De este modo, lleva algún tiempo calentar el gran volumen de agua hasta la temperatura de vapor de agua para que comience la generación de vapor de agua. Es costoso mantener un suministro de agua por encima de 100ºC disponible para cuando se requiera. Cualquier agua calentada no utilizada debe enfriarse generalmente en un intercambiador de calor antes de eliminarse en un sistema de aguas residuales municipal.

El peróxido de hidrógeno vaporizado es un esterilizante de vapor particularmente útil tanto para la esterilización a vacío de sistemas como de salas y otros recintos grandes. Es efectivo en o próximo a la temperatura ambiente, lo que reduce el potencial para la degradación térmica de equipo y objetos asociados que van a esterilizarse o desinfectarse dentro del recinto esterilizador. Además, el peróxido de hidrógeno se descompone fácilmente en agua y oxígeno, simplificando de este modo la eliminación.

A medida que aumenta el tamaño del esterilizador o del recinto, o aumenta la demanda de peróxido de hidrógeno, la eficacia del sistema de vaporización se vuelve más significativa. La capacidad del vaporizador está limitada de varias maneras. En primer lugar, el proceso de vaporización crea un aumento de presión, reduciendo el flujo del gas portador a través del vaporizador. En segundo lugar, para mantener la eficacia de esterilización, la presión a la que el vapor se genera está limitada a aquella a la que el peróxido de hidrógeno es estable en el estado de vapor. En tercer lugar, el tiempo que lleva generar el peróxido de hidrógeno depende del tiempo que lleve calentar una superficie hasta la temperatura de vaporización del peróxido de hidrógeno.

Una solución ha sido aumentar el tamaño del vaporizador, la tasa de inyección de peróxido de hidrógeno en el vaporizador, y el caudal de gas portador. Sin embargo, el gas portador tiende a enfriar la superficie de calentamiento, interrumpiendo el proceso de vaporización. Calentar la superficie a una temperatura mayor descompone el peróxido de hidrógeno.

Otra solución adicional es utilizar vaporizadores múltiples para alimentar un único recinto. Los vaporizadores pueden controlarse cada uno de manera independiente, para permitir variaciones en las características de la cámara. Sin embargo, la utilización de vaporizadores múltiples aumenta el coste del sistema y requiere una vigilancia cuidadosa para garantizar que cada vaporizador está funcionando con un rendimiento equilibrado.

La presente invención proporciona sistemas y procedimientos de vaporización nuevos y mejorados que superan los problemas mencionados anteriormente y otros.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se prevé un vaporizador para vaporizar un fluido para formar un vapor antimicrobiano, que comprende: (1) una fuente de radiación electromagnética; y (2) un aparato de calentamiento para producir calor para vaporizar un fluido antimicrobiano que pasa a través del mismo, incluyendo: (a) un material eléctricamente no conductor, y (b) un material sensible electromagnéticamente.

Una ventaja de la presente invención es que se consigue una producción elevada de vapor esterilizante.

Otra ventaja de la presente invención es que permite generar vapor esterilizante "cuando se requiera" en un plazo breve.

Otra ventaja reside en cargas de potencia eléctrica resistivas reducidas.

Otra ventaja de la presente invención es que permite generar rápidamente niveles de concentración de vapor, particularmente cuando se utiliza con recintos más pequeños, reduciendo de este modo el tiempo de acondicionamiento.

Todavía otra ventaja de la presente invención es proporcionar un vaporizador construido con materiales que no degradarán fluidos antimicrobianos.

Todavía otra ventaja adicional de la presente invención es proporcionar un vaporizador que presenta peso reducido.

Todavía otra ventaja de la presente invención es proporcionar un vaporizador cuya fabricación es menos costosa.

Éstas y otras ventajas se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas junto con los dibujos adjuntos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La invención puede tomar forma física en ciertas partes y disposición de partes, de las que se describirá en detalle una forma de realización preferida en la memoria y se ilustrará en los dibujos adjuntos que forman parte de la misma, y en la que:

La invención puede adoptar la forma de diversos componentes y disposiciones de componentes, y en diversas etapas y disposiciones de etapas. Los dibujos se proporcionan únicamente a título ilustrativo de una forma de realización preferida y no deben interpretarse a título limitativo de la invención.

La figura 1 es una vista esquemática de una primera forma de realización de un sistema de vaporización según la presente invención;

la figura 2 es una vista esquemática de una segunda forma de realización de un sistema de vaporización según la presente invención;

la figura 3 es una vista en sección lateral de una segunda forma de realización de un vaporizador;

la figura 4 es una vista en perspectiva de una tercera forma de realización de vaporizador;

la figura 5 es una vista en sección lateral de una cuarta forma de realización de un vaporizador;

la figura 6 es una vista en sección lateral de una quinta forma de realización de un vaporizador;

la figura 7 es una vista en sección lateral de una sexta forma de realización de un vaporizador;

la figura 8 es una vista en sección lateral de una séptima forma de realización de un vaporizador;

la figura 9 es una vista en perspectiva de una octava forma de realización de un vaporizador;

la figura 10 es una vista en sección de un vaporizador para su uso en un proceso de descontaminación microbiana, que ilustra otra forma de realización de la presente invención;

la figura 11 es una vista en sección ampliada de una parte de un tubo de calentamiento de vaporizador que se compone de partículas metálicas granulares incrustadas en un material eléctricamente no conductor;

la figura 12 es una vista en sección ampliada de una parte de un tubo de calentamiento de vaporizador que se compone de escamas metálicas incrustadas en un material eléctricamente no conductor;

la figura 13 es una vista en sección ampliada de una parte de un tubo de calentamiento de vaporizador que se compone de esferas de vidrio recubiertas con metal incrustadas en un material eléctricamente no conductor;

la figura 14 es una vista ampliada del área mostrada en la figura 14;

la figura 15 es una vista en sección ampliada de un vaporizador para su uso en un proceso de descontaminación microbiana, según todavía otra forma de realización de la presente invención;

la figura 16 es una vista en sección ampliada de un vaporizador para su uso en un proceso de descontaminación microbiana, según todavía otra forma de realización de la presente invención;

la figura 17 es una vista en sección ampliada de un vaporizador para su uso en un proceso de descontaminación microbiana, según todavía otra forma de realización de la presente invención;

la figura 18 es una vista en sección de un vaporizador que incluye un generador de microondas, según aún otra forma de realización adicional de la presente invención;

la figura 19 es una vista en sección de un vaporizador para su uso en un proceso de descontaminación microbiana, según aún otra forma de realización de la presente invención;

la figura 20 es una vista en sección tomada a lo largo de las líneas 20-20 de la figura 19;

la figura 21 es una vista en perspectiva de una sección del tubo de calentamiento de vaporizador que se compone de material sensible electromagnéticamente incrustado en un material eléctricamente no conductor, según todavía otra forma de realización adicional de la presente invención;

la figura 22 es una vista en perspectiva de un aparato de calentamiento de vaporizador formado por dos secciones de tubo de calentamiento del tipo mostrado en la figura 21;

la figura 23 es una vista en sección de una parte de un conjunto de aparato de calentamiento de vaporizador, según todavía una forma de realización adicional de la presente invención; y

la figura 24 es una vista en perspectiva explosionada del conjunto de aparato de calentamiento de vaporizador mostrado en la figura 23.

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Descripción detallada de una forma de realización preferida

Haciendo referencia a continuación a los dibujos en los que las vistas presentan fines solamente ilustrativos de una forma de realización preferida de la invención y no limitativos de la misma, la figura 1 muestra un sistema para proporcionar un vapor antimicrobiano a una cámara de esterilización o para la descontaminación microbiana de una sala u otra área definida con un vapor antimicrobiano. Aunque el sistema se describe con referencia particular a vapor de agua y a peróxido de hidrógeno en forma de vapor, también se contemplan otros vapores antimicrobianos, tales como vapores que comprenden ácido peracético u otros peroxicompuestos, aldehídos, tales como vapores de formaldehído, y combinaciones de vapores, tales como peróxido de hidrógeno con ácido peracético, y similares.

Aunque se hace referencia particular a la esterilización, que se refiere a la destrucción de todos los microorganismos, tanto nocivos como no, debe observarse que el vapor antimicrobiano se utiliza de manera alternativa para proporcionar niveles menores de descontaminación microbiana, tales como desinfección o higienización. El término "descontaminación microbiana" y términos similares, tal como se utilizan en la presente memoria, incluyen la destrucción de microorganismos, tales como bacterias y hongos. El término también pretende abarcar la degradación o desactivación de otras especies biológicas de tamaño de microorganismo nocivas, y especies de replicación más pequeñas, particularmente aquellas que pueden sufrir cambios conformacionales, tales como priones.

La figura 1 ilustra un sistema particularmente adecuado para la generación de vapor de agua a presión para un esterilizador 10 de vapor de agua. El sistema incluye un generador de vapor, tal como un vaporizador 12 instantáneo, muy próximo a una cámara 14 del esterilizador 10. Los objetos que van a descontaminarse de microbios se cargan en la cámara 14 a través de una abertura 16 cerrada por una puerta 18. El vapor de agua del generador 12 se suministra tanto a la cámara 14 interior como a la camisa 20 calefactora, que rodea la cámara. El suministro al sistema se realiza mediante tuberías, tales como tubos aislados térmicamente o vías de paso 22 y 24, respectivamente.

El generador 12 incluye un recipiente 28 de inducción, que se sitúa en un campo magnético y se calienta mediante corrientes eléctricas generadas de manera inductiva en el recipiente de inducción mediante el campo magnético. El recipiente 28 de inducción transfiere el calor generado en el líquido que va a vaporizarse, o bien por conducción, radiación, o convección, lo que hace que el líquido se convierta en vapor.

En una primera forma de realización, mostrada en la figura 1, el recipiente 28 de inducción comprende un tubo de calentamiento 30. El tubo de calentamiento 30 presenta una pared de tubo hueco 32 que define un paso o perforación interior 34, que presenta preferentemente forma cilíndrica. El tubo 30 está formado de un material eléctrica y térmicamente conductor, tal como hierro, acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, latón, bronce, cerámica y compuestos poliméricos eléctricamente conductores, u otros materiales que pueden calentarse de manera inductiva. Tal como se describe adicionalmente a continuación, la perforación 34 proporciona una cámara para recibir un líquido, tal como agua, que va a convertirse en un vapor, tal como vapor de agua. La perforación 34 está dimensionada para recibir un volumen de agua que es lo suficientemente pequeño como para ser vaporizado rápidamente cuando se introduce y entra en contacto con las paredes de la perforación en un proceso de vaporización instantánea. Aunque la perforación 34 se muestra en la figura 1 alineada verticalmente a lo largo de su eje, debe apreciarse que la perforación se alinea de manera alternativa horizontalmente o presenta partes de la perforación que están dispuestas en orientaciones diferentes, tal como se trata con más detalle posteriormente. Una bobina 36 de inducción se envuelve alrededor de una superficie externa 38 del tubo 30 en una hélice, a lo largo de toda o parte de la longitud del tubo. La bobina 36 está preferentemente espaciada del tubo por una capa 40 de material aislante térmico. Una carcasa 42 aislante eléctricamente rodea la bobina y el material aislante.

Un extremo superior o salida 44 del tubo de calentamiento 30 está conectado de manera fluida con los tubos 22, 24. Las válvulas 46, 48 en los tubos 22, 24 ajustan de manera variable la cantidad de vapor de agua que pasa a la cámara 14 y la camisa 20 calefactora, respectivamente. Los tubos, 22, 24, o un conector (no mostrado) que conectan la tubería con el tubo de calentamiento 30, pueden estar formados de materiales, tales como cobre, latón, o tuberías poliméricas.

Una fuente de CA 50 suministra una corriente alterna a la bobina 36. En respuesta a la corriente aplicada, la bobina 36 produce un campo magnético alternativo, que pasa a través del tubo de calentamiento 30, provocando corrientes de Foucault que calientan el tubo. El calor pasa a través de una superficie interna 52 del tubo 30 en contacto con las gotitas de agua que se mueven a través de la perforación 34. La corriente eléctrica, y por tanto la tasa de calentamiento del tubo de calentamiento 30, puede ajustarse, por ejemplo, previendo medios de ajuste 54, tales como un modulador de ancho de impulso, una resistencia variable, o similares en un circuito 56 eléctrico que conecta la fuente de CA 50 y la bobina 36 de inducción. De manera alternativa, o adicionalmente, los medios de ajuste incluyen un sencillo conmutador 58 encendido/apagado en el circuito.

Los medios de ajuste de corriente 54, 58 están preferentemente bajo el control de un sistema de control 60, que controla también otros aspectos del sistema de esterilización. Por ejemplo, el sistema de control 60 recibe mediciones de temperatura de vapor de agua de un monitor de temperatura 62, tal como un termopar, situado adyacente al extremo de salida del tubo de calentamiento, o en otro lugar en el sistema tal como en los pasos 22, 24. El controlador 60 controla los medios de ajuste de corriente 54, 58 en respuesta a la temperatura medida para mantener una temperatura de vapor de agua preseleccionada. El controlador 60 se conecta preferentemente con uno o más monitores de temperatura 64 y monitores de presión 66, 68 situados dentro de la cámara 14, la camisa 20 calefactora, o en el otro lugar en el sistema. El controlador regula el generador 12 para mantener la temperatura y la presión de esterilización deseada, tal como se describe posteriormente con más detalle.

Se suministra agua dulce y otro líquido que va a vaporizarse desde una fuente 70, tal como agua industrial o agua purificada de un tanque, al generador mediante un tubo o línea de entrada de líquido 72, regulado por una válvula de entrada ajustable 74, tal como una válvula de solenoide, que está preferentemente bajo el control del controlador 60. El tubo de entrada 72 está conectado a un segundo extremo o extremo de entrada 76 del tubo de calentamiento 30. Como con los tubos de salida 22, 24, el tubo de entrada 72, o un conector (no mostrado) que conecta el tubo de entrada 72 con el tubo de calentamiento 30, se forma preferentemente de cobre, latón, o tubería polimérica. Se prevé preferentemente una válvula de retención 78 en la línea de entrada 72 para evitar el retorno del flujo de agua fuera del generador de vapor de agua 12.

El calor instantáneo generado de manera inductiva vaporiza el agua ubicada en la perforación 34 para producir vapor de agua. El agua se introduce preferentemente en la perforación como una corriente continua de agua líquida a presión. El agua cambia a vapor de agua a medida que atraviesa una zona de dos fases de un líquido saturado a un gas saturado. A medida que se produce vapor de agua, la presión dentro de la perforación 34 aumenta. El vapor de agua se fuerza a presión fuera de la perforación y a través de la vía de fluido 24 que conecta el generador 12 con la cámara 14. El proceso continúa de esta manera, produciendo más vapor de agua a partir de la serie de inyecciones de agua.

En una forma de realización alternativa, el agua, u otro líquido que va a vaporizarse, se introduce como una corriente continua.

Si se utiliza agua industrial, el agua se pasa preferentemente a través de un sistema de filtros (no mostrado) para eliminar el material particulado, minerales disueltos, y/o materia orgánica. La pureza puede expresarse como la resistencia entre dos electrodos separados un centímetro en una muestra de agua que someterse a prueba, siendo un megaohmio una resistencia de 1 x 10^{6} ohm. Preferentemente, el agua filtrada o de otro modo purificada presenta una pureza de 1 megaohmio, o mayor, que puede lograrse con un filtro de ósmosis inversa (RO) seguido por una cama de intercambio de iones. Opcionalmente, una bomba 80 presuriza el agua en la línea de entrada 72.

El vapor de agua o agua líquida agotado sale de la cámara 14 de esterilizador a través de la línea 90. Un purgador 92 de vapor de agua en la línea 90 se abre cuando hay condensado para liberar el condensado. El vapor de agua o agua líquida agotado de la camisa 20 sale mediante una línea de drenaje interconectada o mediante una segunda línea de drenaje separada 94 y un purgador 96. El aislamiento 98 térmico, opcionalmente suplementado mediante cinta térmica u otros medios de calentamiento (no mostrados) donde sea apropiado, preferentemente rodea las vías 22, 24, la camisa 20 calefactora, y puede cubrir también la puerta 18.

Opcionalmente, unos medios de succión 100, tales como una bomba de vacío o expulsor de agua, se utilizan para retirar aire o vapor de agua de la cámara 14, a través de una línea de vaciado 102, antes de un ciclo de esterilización, durante el ciclo, o para eliminar vapor agotado después del ciclo de esterilización.

Un proceso de esterilización típico se realiza de la manera siguiente. Los objetos que van a descontaminarse de microbios, tales como instrumentos médicos, dentales, o farmacéuticos, o similares, se cargan en la cámara 14 y se cierra la puerta 18. Se introduce vapor de agua en la cámara 14 para desplazar aire, que pasa hacia abajo y sale de la cámara a través de la línea de drenaje 90. El controlador 60 opcionalmente controla la bomba de vacío o expulsor 100 de agua para retirar aire de la cámara 14. El controlador 60 cierra entonces la válvula 104 en la línea de vacío 102. Opcionalmente, se aplican varios impulsos de vapor de agua a la cámara 14, cada uno seguido por o precedido por un impulso de vacío. Por ejemplo, el vapor de agua se introduce hasta que se consigue una presión preseleccionada. La bomba o expulsor 100 de agua se acciona entonces hasta que se consigue un vacío preseleccionado. Las etapas de presurización y evacuación se repiten preferentemente varias veces (por lo general aproximadamente cuatro veces), finalizando con una etapa de presurización de vapor de agua.

El controlador también controla el calentamiento del interior de la cámara controlando el funcionamiento del generador y la válvula 48. Específicamente, el controlador recibe mediciones de temperatura desde los monitores de temperatura 64, 68 y controla la válvula de entrada de agua 74 y/o resistencia 54 variable para generar vapor de agua, que pasa a lo largo de la línea 24 hasta la camisa. Una vez que la cámara 14 está a una temperatura adecuada, preferentemente por encima de la temperatura de condensación del vapor de agua, el controlador 60 abre la válvula 46, permitiendo que el vapor de agua entre en la cámara. El controlador 60 controla el funcionamiento de la resistencia 54 y diversas válvulas 46, 48, 74, 96, 104, en respuesta a mediciones de temperatura y presión recibidas desde los monitores 62, 64, 66, 68, para mantener condiciones de esterilización preseleccionadas (por ejemplo, temperatura y presión) durante un periodo de tiempo considerado suficiente para obtener el nivel deseado de antidescontaminación microbiana. Una vez que ha transcurrido el periodo de tiempo, la válvula 46 se cierra y el vapor de agua se retira de la cámara 14 mediante la bomba de vacío 100. Se permite entonces la entrada de aire limpio o filtrado en la cámara 14.

En una realización alternativa, mostrada en la figura 2, el sistema de esterilización 10 se muestra adaptado para la descontaminación microbiana con peróxido de hidrógeno u otro vapor de múltiples componentes. En esta realización, el generador 12 es análogo al de la figura 1 pero se utiliza para la producción de un vapor de múltiples componentes, tal como una mezcla de peróxido de hidrógeno y vapor de agua. Un líquido que va a vaporizarse, tal como una mezcla acuosa de peróxido de hidrógeno en agua, se bombea desde un depósito o tanque 70 al generador a través de la línea de entrada 72. Más específicamente, medios para introducir peróxido de hidrógeno líquido, tal como una bomba de inyección 80, contenedor a presión, sistema de alimentación por gravedad, o similares, depositan peróxido de hidrógeno, preferentemente en forma de flujo líquido o aerosol, desde el depósito 70 al generador 12 a través de una boquilla 108 de inyección.

El peróxido de hidrógeno líquido incluye una mezcla de peróxido de hidrógeno en un diluyente, tal como agua, preferentemente una mezcla acuosa que comprende entre aproximadamente el 30 y el 40% en peso de peróxido de hidrógeno en agua.

El vapor de peróxido de hidrógeno generado cuando el líquido entra en contacto con las paredes calentadas 32 del tubo de calentamiento 30 se mezcla preferentemente con un gas portador. En una realización, un gas portador, tal como aire, nitrógeno, dióxido de carbono, helio, argón, o una combinación de gases portadores, se alimenta al vaporizador 12 instantáneo al mismo tiempo que el líquido de peróxido de hidrógeno para ayudar a propulsar el vapor de peróxido a través del vaporizador. El aire entra en el tubo de calentamiento 30 a través de una línea de gas portador 110, que puede conectarse con la línea de entrada de líquido 72, tal como se muestra en la figura 2, o pasa directamente hacia la perforación 34. De manera alternativa, o adicionalmente, una línea 112 de gas portador se conecta con la línea de salida 22, de modo que el gas portador se mezcla con el vapor ya formado. La mezcla de todo o la mayoría del gas portador con el vapor tras la formación de vapor aumenta el rendimiento global del vaporizador. Las válvulas 114, 116 en las líneas de gas portador 110, 112 se utilizan para regular el caudal del gas portador a través de las líneas 110, 112, respectivamente.

El gas portador puede ser aire a presión atmosférica o suministrarse desde un tanque u otro depósito (no mostrado). Preferentemente, el gas portador entrante pasa a través de un filtro 120, tal como un filtro HEPA, para eliminar partículas transportadas por el aire, a través de un secador 122 para retirar el exceso de humedad, y se calienta mediante un calentador 124 para elevar la temperatura del gas portador.

La presión preferida del gas portador suministrado a las líneas 110, 112 varía con la tasa de producción de peróxido de hidrógeno y la longitud y restricción de pasos en el vaporizador 12 instantáneo, y normalmente varía de 1,0-2,0 atmósferas absolutas (1,013 x 105 - 2,026 x 105 pascales absolutos), es decir., aproximadamente 0-1 atm manométricas (0-1.013 x 105 pascales manométricos), más preferentemente, aproximadamente 6-14 x 103 Pa.

La vaporización instantánea y el gas portador de barrido garantizan que la mezcla de peróxido de hidrógeno/agua no se condense y forme un charco en el vaporizador. Otra ventaja de utilizar un gas portador de este tipo es transportar el líquido y el vapor a través del generador 12 aumenta porque el peróxido de hidrógeno líquido es probable que choque continuamente contra el mismo punto en el vaporizador 12. Cuanto más dispersado se encuentre el peróxido de hidrógeno líquido en el vaporizador, más rápidamente se vaporizará el peróxido. Además, con una inyección de peróxido de hidrógeno bien dispersada, es menos probable que zonas específicas del vaporizador experimenten un enfriamiento indebido dificultando por tanto el proceso de vaporización.

El gas portador tiende a enfriar el vaporizador, reduciendo la tasa a la que la disolución de peróxido de hidrógeno acuosa se vaporiza. Por consiguiente, es deseable mantener el gas portador en o ligeramente por encima de un caudal mínimo para transportar el peróxido de hidrógeno vaporizado a través del generador 12 de vapor sin degradación significativa del vapor de peróxido, pero en un caudal que sea lo suficientemente bajo para que no se produzca un enfriamiento apreciable del vaporizador por el gas portador. Por consiguiente, el caudal del gas portador a través del generador 12 de vapor es preferentemente inferior al caudal de gas portador que no pasa a través del generador 12 de vapor. La mayoría del gas portador se desplaza por tanto a través del paso 112 y se inyecta en la segunda corriente de gas portador en una zona 126 de mezcla aguas abajo del vaporizador 12, en la que tanto la corriente de gas portador como el vapor se combinan antes de entrar en la cámara 14.

La mezcla de gas portador y peróxido de hidrógeno de vapor pasa a través de la línea 22 y hacia la cámara 14. Un detector 128, tal como un detector de peróxido de hidrógeno, detecta opcionalmente la concentración de peróxido de hidrógeno y/o vapor de agua en la cámara 14. El controlador recibe las mediciones de concentración detectadas o señales indicativas de las mismas y temperaturas y presiones desde los monitores 64, 66 y regula el suministro de vapor de peróxido de hidrógeno limpio a la cámara u otras condiciones de funcionamiento en consecuencia. De manera alternativa, el controlador está preprogramado con concentraciones previstas de peróxido de hidrógeno u otros datos que permiten al controlador mantener las condiciones de cámara seleccionadas controlando y/o midiendo diversos parámetros del sistema, tales como temperatura y presión de cámara, caudales de peróxido de hidrógeno y de gas portador, y similares.

El vapor agotado sale de la cámara 14 a través de una línea de salida 102 y se hace pasar preferentemente a través de un destructor 130, tal como un convertidor catalítico, para convertir cualquier resto de peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua, antes de liberarlo a la atmósfera.

De manera alternativa, la línea de salida 102 se acopla con la(s) línea(s) de entrada de gas portador 110, 112 como un sistema de flujo de recirculación a su través, por lo que el vapor agotado, preferentemente tras pasar a través del convertidor catalítico, vuelve a la línea de entrada 110, entre el filtro 120 y el secador 122, o antes del filtro, de modo que el vapor agotado se seca y calienta antes de mezclarse una vez más con el líquido de peróxido de hidrógeno o vapor.

En esta forma de realización, el vapor esterilizador, el peróxido de hidrógeno y el agua en la forma de realización preferida, es efectivo a temperatura ambiente o por encima de la temperatura ambiente y en presiones atmosféricas, subatmosféricas o por encima de las atmosféricas. La camisa 20 calefactora de y la línea 24 vapor de agua preferentemente se eliminan, y, si se desea calentar la cámara 14, un calentador 131, tal como un calentador de resistencia, rodea toda o parte de la cámara. El calentador 131 está preferentemente bajo el control del controlador 60.

Generalmente es deseable mantener el peróxido de hidrógeno por debajo de su punto de saturación para evitar condensación sobre los objetos que van a esterilizarse. De este modo, el controlador 60 preferentemente controla las condiciones de cámara, tales como temperatura, presión, tasa de introducción de vapor, y así sucesivamente para mantener la concentración de peróxido de hidrógeno próxima aunque ligeramente inferior a su nivel de saturación. Por ejemplo, el sistema de control 60 incluye un comparador 132 (véase la figura 2) para comparar las señales de condición monitorizadas de los monitores 128, 64, 66 con la concentración de vapor de peróxido de hidrógeno ideal preseleccionada y otras condiciones como se indican mediante señales de referencia. Preferentemente, el comparador determina una desviación de cada señal de condición monitorizada respecto a la señal de referencia correspondiente o un valor de referencia. Preferentemente, se detecta una pluralidad de las condiciones y se proporcionan múltiples comparadores. Un procesador 134 especifica un algoritmo que implementa un programa o una tabla 136 de consulta previamente programada con cada señal de desviación (o combinación de desviaciones de diferentes condiciones) para recuperar un ajuste correspondiente para el vaporizador 12 instantáneo. También se contemplan otros circuitos para convertir desviaciones mayores en ajustes mayores y desviaciones más pequeñas en ajustes más pequeños. De manera alternativa, el cálculo del error puede realizarse en intervalos muy cortos con aumentos y disminuciones de magnitud constantes cuando la condición monitorizada es inferior o superior a los puntos de referencia.

Los valores de ajuste se utilizan por el controlador 60 para ajustar la bomba reguladora 80 de peróxido de hidrógeno y los reguladores 114, 116 de gas portador para llevar las condiciones monitorizadas a los valores de referencia. Por ejemplo, las tasas de inyección de vapor se aumentan cuando se detectan una concentración de vapor inferior a la deseada, temperaturas más altas, presión más alta, o similares. Las tasas de producción de vapor se reducen en respuesta a una concentración de vapor detectada más alta, temperaturas detectadas más bajas, presión más baja, y similares.

El sistema de vapor de peróxido de hidrógeno puede accionarse como un sistema de presión ambiente o por encima de la presión atmosférica, en el que el gas portador y el vapor de peróxido de hidrógeno dentro de la cámara se rellenan de manera continua o intermitente. O, el sistema puede accionarse como un sistema a vacío profundo, en el que la cámara 14 se evacua a una presión de, por ejemplo aproximadamente 10 torr o inferior, antes de la introducción de peróxido de hidrógeno. Como con el sistema de vapor de vapor de agua, pueden introducirse uno o más impulsos de vapor en la cámara 14, con impulsos de vacío entre ellos. En otro sentido, el sistema de la figura 2 es análogo al sistema de la figura 1 y se acciona de manera similar. Para la esterilización de recintos más grandes 14, tales como salas, pueden emplearse vaporizadores 12 adicionales, cada uno de manera separada bajo el control del controlador 60.

Debe apreciarse que mientras que el vapor de múltiples componentes se ha descrito con referencia particular a peróxido de hidrógeno, también se contemplan otros vapores de un solo componente y de múltiples componentes. Otros vapores de esterilización adecuados incluyen perácidos, tales como ácido peracético con agua, una mezcla de peróxido de hidrógeno con ácido peracético, y similares.

Haciendo referencia a continuación a la figura 3, se muestra una forma de realización alternativa de un generador 12 de vapor. Se identifican componentes similares mediante los mismos números y los nuevos componentes con números nuevos. En esta realización, en lugar de un tubo de calentamiento, el recipiente 28 de inducción incluye una perforación 34 que está formada mediante perforación o de otro modo formando un paso en un bloque 140 de un material eléctricamente conductor, tal como grafito, aluminio, cobre, latón, bronce, acero, o similar. Una bobina 36 calienta de manera inductiva el bloque 140 cuando una corriente CA se pasa a través de la bobina. De manera alternativa, la perforación 34 se define en el sistema de tuberías 142 montado dentro del bloque 140 y en contacto térmico con el mismo. El sistema de tuberías 142 puede formarse de un material térmicamente conductor tal como cobre, latón, un polímero o un polímero cargado. De manera alternativa, en lugar del sistema de tuberías, las paredes de la perforación 34 definidas por el bloque 140 pueden recubrirse con una capa (no mostrada) de un material protector, térmicamente conductor tal como acero inoxidable, TEFLON^{TM} vidrio, o similar, que es resistente al paso de líquido y vapor a través de la perforación aunque no necesita calentarse de manera inductiva por la bobina 36. En estas realizaciones, el calor pasa desde el bloque al líquido por conducción a través del sistema de tuberías 142 o la capa térmicamente conductora.

La bobina 36 de inducción rodea el bloque 140 o a una parte del mismo e induce que se caliente el bloque de manera similar al tubo de calentamiento 30 de la figura 1. El calor fluye desde el bloque 140 y a través del sistema de tuberías 142, cuando está presente. Como con las realizaciones de las figuras 1 y 2, el líquido que va a vaporizarse, por ejemplo, agua o peróxido de hidrógeno acuoso, o bien solo o bien con un gas portador, pasa a través de la perforación 34 del generador y se vaporiza cuando entra en contacto con las paredes calentadas 54 de la perforación. Como con las realizaciones anteriores, se rellena con el material de aislamiento térmico 40 entre la bobina 36 y el bloque 140 y entre la bobina y la carcasa 42. En el caso de peróxido de hidrógeno, el bloque 140 se mantiene mediante el funcionamiento de la bobina 36 de inducción a una temperatura inferior a la que se produce una disociación significativa del peróxido de hidrógeno. Opcionalmente, un dispositivo 144 de sobretemperatura se monta sobre o en el bloque 140 y corta la energía de la bobina 36 en el momento que la bobina está excitada sin líquido vaporizable suficiente en el bloque 140. Además, una válvula de descarga de presión 146 se proporciona entre el bloque 140 y la cámara 14 de esterilización, que descarga la presión en exceso para proteger el bloque y la cámara 14 de las condiciones de sobrepresión.

En la forma de realización de la figura 3, la perforación 34 comprende una serie de partes de perforación alargadas 150, 152, 154, 156 y 158 (se muestran cuatro en la figura 3, aunque también pueden contemplarse menos o más de cuatro partes de perforación), que pasan generalmente de manera longitudinal hacia atrás y hacia delante a través del bloque 140. Las partes de perforación están conectadas mediante partes de conexión o extremo 160, 162, 164, que pueden situarse fuera del bloque 140 para una fabricación conveniente. Las paredes de extremo 168 de las partes de extremo 160, 162, 164 están situadas generalmente en ángulos rectos con respecto al sentido de flujo del líquido en las partes de perforación. La inercia superior de los líquidos y gotitas que fluyen lanzados contra las paredes de extremo 168, con cada vuelta, aumenta de este modo la tasa de vaporización y reduce el riesgo de que gotitas no vaporizadas se descarguen del vaporizador.

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Opcionalmente, tal como se muestra en las figuras 4 y 5, la perforación 34 aumenta su diámetro a lo largo de su longitud, o bien gradualmente, con cada parte de perforación sucesiva 152, 154, 156 (figura 4), o bien progresivamente, a lo largo de su longitud (figura 5), creándose de este modo una área de contacto y un volumen interno por unidad de longitud crecientes. El peróxido de hidrógeno líquido entra en contacto con las superficies de pared 52 de la perforación 34 y se vaporiza. El volumen creciente de la mezcla vapor/líquido que pasa a través de la perforación 34 se aloja por el diámetro creciente de las partes de perforación 150, 152, 154, 156, etc.

En cada una de las formas de realización, la perforación 34 puede realizar varias vueltas dentro del bloque 140. Por ejemplo, partiendo de la entrada de perforación 76, la perforación 34 realiza una vuelta en U próxima a un extremo 170 del bloque, vuelve a un extremo de entrada 172 del bloque, y opcionalmente realiza una, dos o más de tales vueltas antes de alcanzar la salida 44. En una forma de realización, las vueltas son cerradas, en "forma de L" más que vueltas redondeadas. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 3, cada vuelta incluye dos esquinas de aproximadamente 90 grados próximas a la pared de extremo 168, que hace que la vuelta en la perforación sea de aproximadamente 180 grados. Disponer de esquinas cerradas, más que redondeadas, fomenta el impacto de la mezcla de vapor/líquido que fluye contra las paredes, mejorando de ese modo la tasa de vaporización.

Se contemplan otras disposiciones, tales como una perforación helicoidal 34, tal como se muestra en la figura 6. En cada giro, la inercia tiende a propulsar gotitas suspendidas, finas hacia las paredes lo que da como resultado la vaporización de las gotitas. De esta manera, cualquiera de las gotitas finas de niebla o neblina se transforman en vapor. Preferentemente, se proporcionan por lo menos dos giros de sustancialmente 180 grados en la trayectoria de flujo para garantizar este contacto aumentado.

Se contemplan también otras disposiciones para aumentar progresivamente el diámetro de perforación. En la forma de realización de la figura 7, el número de partes de perforación aumenta con cada pasada a través del bloque. Por ejemplo, una única parte de perforación longitudinal 150 define la primera pasada, y dos o más partes de perforación 152A, 152B definen la segunda pasada. Cada una de las segundas partes de perforación 152A, 152B está conectada preferentemente con dos partes de perforación más 154A, 154B o 154C, 154D para una tercera pasada, y así sucesivamente. De este modo, en cuanto a las realizaciones anteriores, el área de sección transversal de la vía de fluido 34 creada por las partes de perforación aumenta a medida que el peróxido de hidrógeno se desplaza desde la entrada 76 hasta la salida 44 (en este caso, una pluralidad de salidas).

También se contemplan otros procedimientos para aumentar el área superficial calentada y/o crear turbulencia lo que pone el líquido en contacto con la superficie calentada y fomenta el mezclado con el gas portador. En la realización de la figura 8, un elemento de desviación o elemento de inserción 180 en forma de una hélice o barrena está montado axialmente dentro de la perforación 34. El elemento de inserción 180 preferentemente se calienta de manera inductiva así como o en lugar del tubo 30 (o bloque 140, cuando está presente). Por ejemplo, la hélice 180 está formada de acero inoxidable u otro material eléctricamente conductor que no es susceptible de degradación por el líquido o vapor que pasa a través de la perforación. En la realización de la figura 8, las vueltas 181 del sacacorchos aumentan su diámetro en el sentido de flujo. Por ejemplo, la última vuelta toca o casi toca el tubo 30.

En una forma de realización alternativa, mostrada en la figura 9, un elemento de inserción 180 está montado axialmente en la perforación 34 e incluye discos o placas espaciados axialmente 182 montados en un árbol 184 central. Aún en otra realización, pueden proporcionarse deflectores o aletas para reducir el espacio disponible para el flujo mientras se aumenta el área superficial calentada. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 2, deflectores 186 se extienden desde las paredes del tubo hacia la perforación. Los deflectores pueden transferir calor por conducción y/o pueden calentarse de manera inductiva de igual manera que el tubo 32.

Para aumentar el flujo de calor hasta el elemento de inserción 180 en las realizaciones de las figuras 8 y 9, el elemento de inserción está unido preferentemente al tubo 30 mediante elementos térmicamente conductores 188, tales como tornillos metálicos (figura 8). Por ejemplo, se aterrajan roscas en el tubo 30 y extremos adyacentes del elemento de inserción 180. A continuación, se insertan tornillos térmicamente conductores a través de roscas aterrajadas correspondientes y se crea así una trayectoria para el desplazamiento de calor hasta el elemento de inserción. Avellanar las cabezas de los tornillos y/o soldar o cobresoldar sobre las cabezas de tornillo crea una superficie lisa que permite a la bobina 36 de inducción estar espaciada de forma próxima al tubo 30.

El agua, peróxido de hidrógeno líquido, u otro líquido vaporizable, se vaporiza cuando entra en contacto con la superficie de pared 52 de la perforación 34 y progresivamente se convierte de un líquido, aerosol o niebla en un vapor. La presión creciente que normalmente resultaría de esta conversión se elimina sustancialmente por el aumento de tamaño de la perforación y/o por un aumento en la velocidad de flujo de modo que se mantiene el flujo a través de la perforación. Al final de la serie de pasadas a través de la perforación 34, el agua y/o peróxido de hidrógeno está preferentemente por completo en forma de vapor a una temperatura y presión que mantiene el vapor por debajo del punto de rocío, de modo que no se produce condensación del vapor.

El vaporizador 12 puede conseguir una mayor producción de vapor que los vaporizadores del tipo de goteo convencionales que se calientan mediante un calentador del tipo de resistencia. La tasa de calentamiento que puede lograrse usando una bobina 36 de inducción es significativamente mayor que la que se consigue con calentadores de resistencia. Obviamente, a medida que aumenta el calor suministrado, pueden conseguirse por consiguiente mayores producciones.

Se apreciará que el generador de vapor de cualquiera de las realizaciones anteriores se acopla alternativamente con un recinto grande, tal como una sala, o un recinto provisional que rodea un objeto grande que va a descontaminarse de microbios. Esto es particularmente cierto cuando se usa un vapor esterilizante, tal como peróxido de hidrógeno, que es eficaz a o aproximadamente a la temperatura ambiente (es decir, desde aproximadamente 15-30ºC.) y a o próximo a la presión atmosférica.

Los recintos esterilizables incluyen áreas de trabajo sin microorganismos o casi sin microorganismos, liofilizadores y equipo de procesamiento de alimentos o farmacéutico. El hecho de que sean factibles altas temperaturas de esterilización y/o evacuación del recinto durante la esterilización depende de la construcción del recinto y de la naturaleza de su contenido. Por ejemplo, en algunos casos, se construyen áreas de trabajo esterilizables a partir de materiales de plástico no rígido que no soportan altas temperaturas ni grandes gradientes de presión. Por el contrario, con frecuencia se requiere que el equipo de procesamiento de alimentos soporte altas temperaturas y presiones durante operaciones de procesamiento y se adapta más fácilmente para conseguir condiciones de esterilización óptimas a través de evacuación y calentamiento. Con uno o más vaporizadores 12 de este tipo, puede descontaminarse una línea de embotellado de alta velocidad (por ejemplo, aproximadamente 1.000 botellas/min).

Por ejemplo, la cámara 14 puede ser una sala con un volumen del orden de 1.000-4.000 metros cúbicos. En esta realización, las corrientes de gas portador combinadas pueden tener un caudal de aproximadamente 20.000 litros/minuto, mientras que la corriente de gas portador que fluye a través del vaporizador 12 es de 100 litros/min o menos, más preferentemente, de aproximadamente 20 litros/min o menos, lo más preferentemente, de aproximadamente 1-10 litros/min.

Opcionalmente, las vías 22, 24, 102 incluyen la totalidad o una parte de la red de conductos de un sistema de HVAC preexistente. Al iniciar un procedimiento de descontaminación, se hace circular aire de la sala a través del secador 122 durante una duración suficiente para disminuir la humedad relativa en la sala hasta un nivel aceptable, preferentemente una humedad relativa inferior al 20%. Para recintos herméticos, puede ser apropiado el control de la presión dentro del recinto. Para la descontaminación de salas limpias y similares, en las que debe evitarse aspirar aire potencialmente contaminado hacia la habitación, la presión en la sala se mantiene preferentemente superior a la presión ambiente. Cuando la sala que va a tratarse ha estado expuesta o se han utilizado materiales peligrosos en ella, preferentemente se mantiene una presión inferior a la atmosférica en la sala 14 para garantizar que los materiales peligrosos no escapen antes de la descontaminación.

Una vez que la sala 14 se ha llevado a una humedad relativa lo suficientemente baja, se inyecta un vapor antimicrobiano en el aire. El vapor antimicrobiano incluye vapor de peróxido de hidrógeno en una realización, aunque se contemplan también otros vapores antimicrobianos o mezclas de vapores antimicrobianos.

El controlador 60 está conectado con uno o más detectores 128 de concentración de peróxido en la sala. El controlador opcionalmente controla ventiladores (no mostrados) u otros dispositivos en la sala 10 para ajustar la distribución de vapor de peróxido de hidrógeno para una mejor uniformidad.

Cuando los conductos de recirculación de aire son de mayor diámetro y presentan una mayor capacidad de movimiento de aire, un segundo vaporizador 12 instantáneo y una segunda bomba de inyección 80 están conectados con la fuente de peróxido líquido 70 y con la fuente de aire. Para recintos más grandes, se proporcionan una o más líneas de circulación de aire adicionales con vaporizadores instantáneos.

Aunque se ha descrito haciendo referencia en particular al peróxido de hidrógeno, se apreciará que el sistema de la presente invención puede aplicarse también a la vaporización de otras disoluciones y líquidos puros, tales como ácido peracético, otros peroxicompuestos, y similares.

Una pluralidad de formas de realización contempladas adicionalmente de la presente invención se describirá a continuación con particular referencia a las figuras 10 a 24. Según las realizaciones contempladas adicionalmente de la presente invención, un aparato de calentamiento de vaporizador que se compone de un tubo de calentamiento y/o un elemento de inserción que incluye un material eléctricamente no conductor y un material sensible electromagnéticamente, tal como se describirá en detalle posteriormente. Debe entenderse que en cada una de las realizaciones contempladas adicionalmente, el elemento de inserción se proporciona opcionalmente. El término "material sensible electromagnéticamente" se utiliza en la presente memoria para referirse a un material que es sensible a la presencia de un campo eléctrico, un campo magnético o ambos, de modo que se produce energía térmica con la exposición a por lo menos uno de los campos mencionados anteriormente. Los campos eléctricos y magnéticos pueden ser estáticos u oscilantes.

Las realizaciones contempladas adicionalmente de la presente invención pueden adoptar una variedad de formas, que incluyen, pero no se limitan a, las tratadas en detalle posteriormente. Según una realización contemplada adicionalmente, el tubo 30 y/o elemento de inserción 180 se compone/n de un material eléctricamente no conductor y un material sensible electromagnéticamente, en los que el material sensible electromagnéticamente está incrustado en el material eléctricamente no conductor. En otra realización contemplada adicionalmente, una capa de material sensible electromagnéticamente puede proporcionar una superficie externa del tubo 30 y/o elemento de inserción 180, o puede estar ubicada dentro de un material eléctricamente no conductor. Todavía en otra realización contemplada adicionalmente, una capa de material eléctricamente no conductor aísla el material sensible electromagnéticamente de fluidos antimicrobianos. A este respecto, se utiliza un material eléctricamente no conductor para proporcionar una capa de recubrimiento protector.

Debe apreciarse que pueden utilizarse elementos de las realizaciones contempladas anteriores en combinaciones alternativas. Se describen en detalle realizaciones ilustrativas posteriormente.

El material eléctricamente no conductor puede adoptar muchas formas adecuadas, incluyendo, pero sin limitarse a, un material polimérico, un material cerámico o un vidrio. Además, puede utilizarse un polímero, una cerámica y/o un vidrio en combinación para formar el tubo 30 y/o el elemento de inserción 180.

Los polímeros adecuados incluyen, pero no se limitan a, un polímero termoplástico o un polímero termoestable.

A título de ejemplo, no limitativo, un polímero termoplástico que forma el material eléctricamente no conductor puede seleccionarse de entre el grupo constituido por: un nailon; Amodel® (PPI, poliftalamida); Aurum® (poliimida); Ryton®/Fortron® (PPS, poli(sulfuro de fenileno)); fluoropolímeros (PFA, FEP, Tefzel® ETFE, Halar® ECTFE, Kynar® PVDF); Teflon® PTFE; Stanyl® (poliamida 4.6, nailon 4.6); Torlon® (poliamida-imida); Ultem® (polieterimida, PEI); Victrex® PEEK (poliariletercetona, polieteretercetona); o cualquier otro polímero termoplástico que presenta una "temperatura de uso" superior a la mayor temperatura necesaria para producir un vapor antimicrobiano. Tal como se ha indicado anteriormente, el vapor antimicrobiano puede producirse a partir de agua únicamente, o una mezcla de fluidos tales como agua y peróxido de hidrógeno. En la mayoría de los casos, se espera que los polímeros termoplásticos que presentan una temperatura de uso superior a aproximadamente 150ºC deben ser adecuados. Por ejemplo, los nailons presentan una temperatura de uso a corto plazo de aproximadamente 199ºC. Para algunos esterilizantes, puede ser suficiente nailon 6/6 estabilizado al calor, que presenta una temperatura de uso continuo de 121ºC. Teflon presenta una temperatura de uso continuo de 260ºC.

El polímero termoestable que forma el material eléctricamente no conductor puede seleccionarse del grupo que incluye, pero sin limitarse a, una resina epoxídica o un uretano.

A título de ejemplo no limitativo, puede seleccionarse un material cerámico adecuado para formar el material eléctricamente no conductor de entre el grupo constituido por: sílice, alúmina, magnesia u otros materiales basados en óxidos metálicos.

El material sensible electromagnéticamente puede adoptar muchas formas adecuadas, incluyendo, pero sin limitarse a, un metal o aleación metálica, un material recubierto con metal, carbón, grafito, acero inoxidable, una soldadura de aleación metálica (por ejemplo, estaño y zinc), un material ferromagnético (por ejemplo, hierro), un material ferrimagnético (es decir, ferritas, tales como magnetita (Fe_{3}O_{4}) o FeO \cdot Fe_{2}O_{3}), un material ferroeléctrico (tales como perovskitas, por ejemplo, titanato de plomo (PbTiO_{3})), un material ferrieléctrico, y combinaciones de los mismos.

A modo de ejemplo, y no de limitación, el metal puede seleccionarse de entre el grupo constituido por: níquel, cobre, zinc, plata, acero inoxidable, tungsteno, nicromo (aleación de níquel-cromo), y combinaciones de los mismos.

Tal como se indicó anteriormente, puede utilizarse una soldadura de aleación metálica como un material sensible electromagnéticamente. La soldadura se funde durante el procesamiento del material eléctricamente no conductor (por ejemplo, un polímero, una cerámica o un vidrio) para formar una red metálica de interconexión dentro del material eléctricamente no conductor. En el caso de un polímero, una soldadura de bajo punto de fusión se combina con la resina polimérica y se procesa. Por ejemplo, pueden extruirse un polímero y una soldadura de bajo punto de fusión para formar filamentos. Los filamentos se enfrían y se cortan para dar pastillas. Las pastillas se moldean por inyección para dar un tubo de calentamiento y/o elemento de inserción. La soldadura de bajo punto de fusión forma una red metálica interpenetrante dentro del polímero.

En el caso de una cerámica, la porosidad de la cerámica permite que la soldadura fluya dentro de la cerámica cuando se calcina la cerámica, produciendo de este modo una cerámica calcinada que presenta una red metálica. La porosidad previa a la calcinación de la cerámica ayuda a que la soldadura fluya dentro de la cerámica durante la calcinación. Debe apreciarse que la soldadura debe tener una temperatura de fusión que es superior a la mayor temperatura necesaria para vaporizar los fluidos antimicrobianos.

También pueden utilizarse metales distintos de la soldadura para producir la red metálica. A este respecto, cualquier metal que se funda cuando la cerámica se calcina es adecuado también. Puesto que la temperatura de calcinación de la mayoría de las cerámicas está normalmente en el intervalo de 2.500ºF a 3.000ºF, la mayoría de los metales se fundirá durante la calcinación. Con enfriamiento, el metal se recristaliza formando una red metálica interpenetrante dentro de la cerámica.

El carbón también es un material sensible electromagnéticamente adecuado para su utilización con una matriz de un polímero, una cerámica o un vidrio. A este respecto, puede añadirse carbón al polímero, cerámica o vidrio para producir una red de partículas de carbón conductoras. Puesto que el carbón también es refractario, las partículas de carbón soportarán las altas temperaturas de calcinación de la cerámica. El carbón también es térmicamente conductor, y por tanto ayudará a difundir el calor (producido por el calentamiento por inducción). El carbón también proporciona una buena "antena" de recepción para ondas electromagnéticas.

Tal como se trató anteriormente, una realización contemplada adicionalmente de la presente invención incluye un tubo 30 y/o elemento de inserción 180 que se componen de un material eléctricamente no conductor y un material sensible electromagnéticamente, en el que el material sensible electromagnéticamente está incrustado en el material eléctricamente no conductor (por ejemplo, una matriz de un polímero, una cerámica o un vidrio) para formar un material compuesto. El material sensible electromagnéticamente puede adoptar la forma de un material particulado, incluyendo, pero sin limitarse a fibras, escamas, esferas, fibras cortas monocristalinas, granos o combinaciones de los mismos, en el que el material particulado es un metal o aleación metálica, una partícula recubierta con metal, carbón, o grafito. El material particulado puede adoptar una variedad de formas, incluyendo, pero sin limitarse a, esférica, achatada y alargada hacia los polos. Además, el material sensible electromagnéticamente puede recubrir alternativamente un material particulado (es decir, materiales particulados recubiertos con metal o aleación metálica, carbón o grafito).

Los ejemplos de materiales particulados adecuados específicos, incluyen, pero no se limitan a, materiales particulados de carbón (fibras, escamas, fibras cortas monocristalinas o granos); materiales particulados de níquel (fibras, escamas, fibras cortas monocristalinas o granos); materiales particulados de tungsteno (fibras, escamas, fibras cortas monocristalinas o granos); nicromo (alambres, fibras, escamas, fibras cortas monocristalinas o granos); esferas de vidrio recubiertas con níquel, cobre o plata (de manera autocatalítica o por electrodeposición); material particulado de polímero termoplástico recubierto con níquel, cobre o plata (de manera autocatalítica o por electrodeposición); escamas de acero; y fibras de acero inoxidable.

En una forma de realización, el material particulado sensible electromagnéticamente está incrustado en el material eléctricamente no conductor en una concentración adecuada para proporcionar un aparato de calentamiento que presenta una característica de calentamiento deseada. Tal como se apreciará, las características de generación de calor y de transferencia de calor del aparato de calentamiento se basan en la concentración (es decir, carga) de material particulado sensible electromagnéticamente dentro del material eléctricamente no conductor. Se cree que las características de transferencia de calor (es decir, conductividad térmica) del aparato de calentamiento están relacionadas con la características de conductividad eléctrica del aparato de calentamiento. Por consiguiente, la concentración del material particulado sensible electromagnéticamente en el aparato de calentamiento puede determinarse según la teoría de la percolación.

Según la teoría de la percolación, cuando la concentración del material particulado sensible electromagnéticamente alcanza el umbral de percolación, la conductividad eléctrica del material compuesto aumentará precipitadamente. Por tanto, cuando se desea un calentamiento rápido, la concentración del material particulado sensible electromagnéticamente está preferentemente en o es superior al umbral de percolación. Asimismo, si se desea o es aceptable un tiempo de calentamiento más prolongado, entonces la concentración del material particulado sensible electromagnéticamente puede estar por debajo del umbral de percolación.

En el caso de un material compuesto cargado de material particulado, el modelo matemático que describe el comportamiento eléctrico del material compuesto se conoce como teoría de la percolación. Por ejemplo, si se depositan partículas de metal sobre un sustrato en una disposición L x L de orificios, puede producirse conducción eléctrica entre la partículas metálicas, debido a que cuando dos orificios adyacente se llenan con una partícula metálica, apenas se tocan entre sí, permitiendo de ese modo la conducción eléctrica entre las partículas metálicas. Grupos de partículas metálicas que se tocan se denominan "agrupaciones" ("clusters"). Una agrupación que se extiende desde un extremo de la disposición hasta el otro se denomina un "agrupación de expansión".

Cuando se depositan inicialmente partículas de metal en los orificios de la disposición L x L no puede haber conducción eléctrica. A este respecto, puede no producirse conducción eléctrica hasta que se hayan depositado por lo menos L partículas metálicas. Sin embargo, en vista de la probabilidad estadística de que L partículas metálicas se alineen entre sí para formar una agrupación de expansión, será necesario que se depositen muchas más que L partículas metálicas antes de que se vuelva significativa la probabilidad de una agrupación de expansión. En cierto punto, hay un aumento exponencial en la conducción eléctrica. El "umbral de percolación" es la concentración de material
particulado sensible electromagnéticamente que da como resultado un material compuesto eléctricamente conductor.

El umbral de percolación depende de la razón de aspecto (es decir, la razón entre la dimensión más larga con respecto a la dimensión más corta) del material particulado. A este respecto, se cree que el umbral de percolación para esferas eléctricamente conductoras (razón de aspecto de uno) es superior al umbral de percolación para fibras. Por consiguiente, se necesita una mayor concentración de esferas eléctricamente conductoras para conseguir un material compuesto eléctricamente conductor de la que se requeriría para fibras eléctricamente conductoras.

La relación de escala (es decir, ley de potencia) para la conductividad eléctrica de una matriz cargada de material particulado se expresa como \sigma \propto (x - x_{c})^{t}, en la que \sigma es la conductividad eléctrica, x es la concentración (porcentaje en volumen) de material particulado sensible electromagnéticamente, X_{c} es el umbral de percolación (x_{c} depende de la geometría de la partícula) y t es un exponente crítico correspondiente. Normalmente, t es aproximadamente 2,0.

Según la teoría de la percolación convencional, cuando la concentración del material particulado sensible electromagnéticamente alcanza el umbral de percolación, la conductividad eléctrica del material compuesto se eleva precipitadamente. Esta ley de escala se aplica a la aplicación tanto de corriente continua (CC) como de corriente alterna (CA).

Debe apreciarse que la mayoría de los materiales compuestos presenta una conductividad eléctrica distinta de cero en concentraciones de material particulado sensible electromagnéticamente por debajo del umbral de percolación. Se cree que esto resulta de una agrupación de percolación que consiste en la subred de vecinos más cercanos de la red túneles completa. Aunque la concentración de material particulado sensible electromagnéticamente se selecciona preferentemente para que sea igual o superior al umbral de percolación, la concentración puede seleccionarse también para ser inferior al umbral de percolación, siempre que se obtenga una conductividad eléctrica distinta de cero.

Se cree que el mecanismo de conducción del compuesto no es por el contacto real de partícula a partícula. A este respecto, hay una capa fina de material eléctricamente no conductor entre algunas de las partículas sensibles electromagnéticamente. Por consiguiente, los electrones (que son los portadores de carga en el material compuesto) deben formar un túnel mecanocuántico de una partícula a otra a través de una capa intermedia de material sensible electromagnéticamente. Por consiguiente, la conductividad eléctrica del material compuesto puede no ser tan buena como la conductividad eléctrica del material sensible electromagnéticamente solo, es decir, el material del que están compuestas las partículas.

Debe entenderse que la dimensionalidad de la red sensible electromagnéticamente puede tener un valor "fractal" (es decir, presenta una dimensionalidad de entre dos y tres). Dicho de otro modo, una red de partículas sensibles electromagnéticamente dentro de un material eléctricamente no conductor puede presentar una dimensionalidad aproximada de entre dos y tres, en la que una dimensionalidad de dos es la dimensionalidad de un cuadrado, y una dimensionalidad de tres es la dimensionalidad de un cubo.

Se cree además que un polímero con partículas sensibles electromagnéticamente incrustadas en el mismo puede actuar también como polímero de limitación de corriente para autolimitar la acumulación de calor, y de ese modo evitar que se funda el polímero. A este respecto, una cantidad suficiente de materiales particulados sensibles electromagnéticamente se combinan dentro de una matriz polimérica de modo que cuando se obtienen parámetros de funcionamiento deseados, el vaporizador funciona como un polímero de limitación de corriente. Dicho de otro modo, a medida que aumenta la temperatura del vaporizador más allá de la temperatura de funcionamiento, la matriz de polímero se calienta y se expande hasta el punto en el que las partículas sensibles electromagnéticamente pierden suficiente "contacto" de modo que la conductividad eléctrica del material compuesto disminuye, limitando de ese modo la corriente que fluye a través del material compuesto, y de ese modo limitando el calor por efecto Joule producido. En este instante, la matriz polimérica empieza a enfriarse hasta que la matriz polimérica se contrae lo suficiente para restablecer el contacto de partícula a partícula, en cuyo caso el vaporizador se vuelve operativo de nuevo.

Tal como se indicó anteriormente, una fuente CA 50 suministra una corriente alterna a una bobina 36. La radiación electromagnética hace que los electrones se muevan en el material sensible electromagnéticamente, lo que da como resultado de ese modo la producción de calor. Los materiales sensibles electromagnéticamente se acoplan o bien a un campo eléctrico o bien a un campo magnético oscilante para producir el calor. En el caso de acoplarse a un campo eléctrico, el calor producido es calor por efecto Joule o calor I^{2}R. En el caso de acoplamiento a un campo magnético oscilante, se produce calor a través de la generación de corrientes de Foucault en el material sensible electromagnéticamente. Debe apreciarse que, dependiendo de las partículas sensibles electromagnéticamente utilizadas, la bobina 36 puede sustituirse por un generador de microondas o RF que dirige la radiación hacia el material sensible electromagnéticamente.

Debe apreciarse que la frecuencia de la corriente alterna puede variarse, haciendo de ese modo que la radiación electromagnética aplicada penetre en el tubo de calentamiento 30 y/o el elemento de inserción 180 a distintas profundidades, como resultado del "efecto pelicular". El efecto pelicular se describirá a continuación por medio del siguiente ejemplo, en el que el vaporizador comprende un tubo de calentamiento 30 y un elemento de inserción 180. El tubo de calentamiento 30 y/o el elemento de inserción 180 pueden incluir material sensible electromagnéticamente.

Ejemplo 1

Tubo de calentamiento:: geometría: cilíndrica

\quad: espesor de pared = 5 mm

\quad: material: grafito unido con resina

(profundidad pelicular)(raíz cuadrada de frecuencia) =\delta \sqrt{f} = 1.592

en la que \delta es la profundidad pelicular, y f es la frecuencia de la radiación electromagnética aplicada al tubo de calentamiento del ejemplo 1. A una frecuencia de f = 101,4 kHz, la radiación electromagnética aplicada habrá disminuido a 1/e su valor inicial dentro del espesor de pared del tubo 30 (es decir, 5 mm). Para excitar material sensible electromagnéticamente en el elemento de inserción, debe utilizarse radiación electromagnética de una frecuencia (f_{1}) inferior a 101,4 kHz. A este respecto, una frecuencia (f_{1}) inferior a 101,4 kHz dará como resultado una profundidad pelicular superior al espesor de pared de 5 mm del tubo 30. Por consiguiente, la radiación emitida presenta una longitud de onda que permite la propagación a través del tubo 30, y chocará directamente contra el material sensible electromagnéticamente en el elemento de inserción 180. Por tanto, el elemento de inserción 180 se calienta directamente por inducción, en lugar de por conducción. Debe entenderse que la frecuencia de la radiación electromagnética puede variarse de modo que sólo el tubo 30 esté expuesto a radiación electromagnética a una primera frecuencia, y el tubo 30 y el elemento de inserción 180 están expuestos a radiación electromagnética a una segunda frecuencia. Por consiguiente, la frecuencia de la radiación electromagnética puede variarse para calentar alternativamente (1) el tubo 30 y (2) el tubo 30 y el elemento de inserción 180.

Haciendo referencia a continuación a la figura 10, se muestra un vaporizador 12 que presenta un tubo 230 que se compone de un material eléctricamente no conductor 231 incrustado con partículas 240 sensibles electromagnéticamente. En la realización ilustrada, el material eléctricamente no conductor 231 es un polímero, y las partículas 240 sensibles electromagnéticamente son fibras metálicas. El tubo 230 incluye una superficie interna 232 y una superficie externa 234. La superficie interna 232 define una perforación 236.

Las figuras 11 a 14 ilustran el tubo 230, en el que se utilizan tipos de partícula alternativos para las partículas 240 sensibles electromagnéticamente. A este respecto, la figura 11 muestra partículas 240 sensibles electromagnéticamente en la forma de partículas metálicas granulares, incrustadas en el material eléctricamente no conductor 231.

La figura 12 muestra un tubo de calentamiento 230 compuesto de partículas 240 sensibles electromagnéticamente en la forma de escamas metálicas, incrustadas en material eléctricamente no conductor 231.

La figura 13 muestra un tubo de calentamiento 230 que se compone partículas 240 sensibles electromagnéticamente en la forma de esferas recubiertas con metal, incrustadas en material eléctricamente no conductor 231. Las esferas recubiertas con metal se componen generalmente de esferas 252 de vidrio recubiertas con un recubrimiento 254 metálico, tal como se ve mejor en la figura 14. Tal como se trató anteriormente, las esferas 252 de vidrio pueden recubrirse con un material sensible electromagnéticamente de manera autocatalítica o por electrodeposición.

Haciendo referencia a continuación a la figura 15, se muestra un tubo de calentamiento 230 que se compone de un material eléctricamente no conductor 231 incrustado con partículas 240 sensibles electromagnéticamente, y una capa 260 de material sensible electromagnéticamente. La capa 260 de material sensible electromagnéticamente se forma sobre la superficie interna 232 del tubo 230. La capa 260 puede formarse mediante técnicas de deposición conocidas convencionalmente (tratadas posteriormente), o puede ser un componente preformado. En la realización ilustrada, las partículas 240 sensibles electromagnéticamente son fibras metálicas.

Haciendo referencia a continuación a la figura 16, se muestra un tubo de calentamiento 230 que se compone de un material eléctricamente no conductor 231 incrustado con partículas 240 sensibles electromagnéticamente, y una capa 270 de material eléctricamente no conductor sobre la superficie interna 232 del tubo 230. En esta realización de la presente invención, la capa 270 de material eléctricamente no conductor (por ejemplo, un polímero) aísla fluidos antimicrobianos de partículas 240 sensibles electromagnéticamente. A este respecto, sólo la capa 270 de material eléctricamente no conductor está expuesta a los fluidos antimicrobianos. A modo de ejemplo, y no de limitación, la capa 270 de material eléctricamente no conductor puede aplicarse a la superficie interna 232 mediante técnicas de deposición conocidas convencionalmente. Alternativamente, la capa 270 de material eléctricamente no conductor puede preformarse (por ejemplo, por moldeo).

La figura 17 ilustra un tubo 309 que incluye una pared de tubo 32 que se compone de un material sensible electromagnéticamente, tal como hierro, zinc, acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, latón o bronce, tal como se trató anteriormente en conexión con el tubo 30. Una capa 270 de material eléctricamente no conductor reviste la superficie interna 52 de la pared de tubo 32. De esta manera, la capa 270 de material eléctricamente no conductor aísla el material sensible electromagnéticamente de los fluidos antimicrobianos. Por consiguiente, sólo la capa 270 de material eléctricamente no conductor está expuesta a fluidos antimicrobianos. A modo de ejemplo, y no de limitación, la capa 270 de material eléctricamente no conductor puede recubrirse sobre la superficie interna 232 mediante técnicas de deposición conocidas convencionalmente. Alternativamente la capa 270 de material eléctricamente no conductor puede preformarse (por ejemplo, por moldeo).

La figura 18 ilustra una realización de la presente invención, en la que se genera energía de microondas para producir calor. El tubo 230 se compone preferentemente de material eléctricamente no conductor 231 que presenta partículas 240 sensibles electromagnéticamente incrustadas en el mismo. El material sensible electromagnéticamente 231 es preferentemente un material que produce calor a medida que el material se impulsa a través de su bucle de histéresis eléctrico o magnético.

Un generador de microondas 250 proporciona una fuente de energía electromagnética. El generador de microondas 250 puede adoptar la forma de un magnetrón que genera energía electromagnética. El generador de microondas 250 genera microondas, es decir, radiación electromagnética que presenta una frecuencia de aproximadamente 1 GHz a aproximadamente 300 GHz. En una realización, un vidrio que contiene partículas de ferrita se expone a microondas. Se cree que el campo magnético cambiante de las microondas impulsa las partículas de ferrita a través de sus bucles de histéresis magnética, manipulando magnéticamente los materiales particulados. Esta manipulación magnética da como resultado el calentamiento de las partículas de ferrita. El calor se transfiere al vidrio (por ejemplo, matriz de Pyrex®). De manera similar, puede mezclarse material particulado ferroeléctrico dentro de una matriz de un polímero, una cerámica o un vidrio. En este caso, se cree que el campo eléctrico oscilante de una onda electromagnética incidente impulsa las partículas a través de sus bucles de histéresis eléctrica generando calor.

El material sensible electromagnéticamente 231 puede seleccionarse del grupo, que incluye, pero sin limitarse a: un material ferromagnético (hierro) y/o ferrimagnético (ferritas, por ejemplo, magnetita (Fe_{3}O_{4}) o FeO \cdot Fe_{2}O_{3}), o ferroeléctrico (tal como perovskitas, por ejemplo, titanato de plomo (PbTiO_{3})) y/o un material ferrieléctrico. Un material específico a modo de ejemplo es poli(tereftato de etileno) (PET) metalizado, que se utiliza normalmente en envases de alimentos aptos para microondas para acelerar el proceso de cocción.

Como alternativa a la forma de realización ilustrada en la figura 18, el tubo 230 puede componerse de un material eléctricamente no conductor 231, pero sin ninguna partícula sensible electromagnéticamente incrustada. Una capa de material sensible electromagnéticamente 240 (por ejemplo, una película polimérica metalizada, tal como PET metalizado) recubre la superficie interna 232 del tubo 230.

Tal como se indicó anteriormente, el material sensible electromagnéticamente puede estar en la forma de una capa de material sobre una superficie del tubo de calentamiento 30 y/o elemento de inserción 180 (por ejemplo, véase la figura 15). El material eléctricamente no conductor puede estar alternativamente en la forma de una capa de recubrimiento protector sobre una superficie del tubo de calentamiento 30 y/o elemento de inserción 180 (por ejemplo, véase las figuras 16 y 17). Pueden formarse capas de material sensible electromagnéticamente y material eléctricamente no conductor mediante técnicas de deposición conocidas convencionalmente, incluyendo, pero sin limitarse a electrodeposición, deposición autocatalítica, pulverización por arco y pulverización térmica.

Según las formas de realización contempladas adicionalmente de la presente invención, el tubo de calentamiento y/o elemento de inserción pueden producirse mediante una variedad de técnicas, incluyendo, pero sin limitarse a moldeo convencional, moldeo por inyección o extrusión. Se prefieren la extrusión o el moldeo por inyección para un polímero termoplástico. Se prefiere el moldeo convencional en el caso de un polímero termoendurecible. En el caso de un tubo o elemento de inserción extruído, el material particulado sensible electromagnéticamente puede añadirse a una extrusora junto con un polímero para producir un cilindro de un material compuesto.

Las figuras 19 y 20 ilustran un tubo de calentamiento 330 que presenta múltiples perforaciones 336 formadas en el mismo para proporcionar múltiples vías. El tubo 330 comprende partículas 240 sensibles electromagnéticamente incrustadas en un material eléctricamente no conductor 231. El tubo de calentamiento 330 puede producirse por medios conocidos convencionalmente, incluyendo, pero sin limitarse a moldeo, moldeo por inyección, extrusión y colada por centrifugación. Pueden formarse perforaciones 336 en el mismo mediante taladrado.

Las figuras 21 y 22 ilustran aún otra realización del tubo de calentamiento. El tubo 430 se compone de partículas 240 sensibles electromagnéticamente incrustadas en un material eléctricamente no conductor 231. El tubo 430 está formado por dos partes semicilíndricas 430a, 430b con ranuras 432 mecanizadas en las mismas. Las ranuras 432 incluyen una única parte de ranura 432a y una parte de múltiples ranuras 432b. El tubo de calentamiento 430 puede producirse por moldeo, moldeo por inyección o extrusión. Las dos partes semicilíndricas 430a, 430b pueden unirse por ultrasonidos o de otro modo (figura 22) para formar un cilindro con vetas que actúan como trayectorias de flujo. Los fluidos antimicrobianos atomizados pueden dispersarse en las vetas. Debe apreciarse que pueden formarse trayectorias de flujo adicionales por mecanizado.

Las figuras 23 y 24 ilustran el tubo 230 que se compone de partículas 240 sensibles electromagnéticamente incrustadas en un material eléctricamente no conductor 231. Un elemento de inserción con forma de tornillo 280 comprende partículas 240 sensibles electromagnéticamente incrustadas en un material eléctricamente no conductor 231. Una vía de paso helicoidal 282 se define por el elemento de inserción 280 con forma de tornillo. Los fluidos antimicrobianos atomizados pueden dispersarse hacia la vía de paso helicoidal 282. Tal como se muestra en la figura 24, el elemento de inserción 280 está ubicado dentro del tubo 230.

El tubo de calentamiento y/o elemento de inserción pueden presentar formas geométricas distintas de las ilustradas en la presente memoria. Además, la utilización de un material eléctricamente no conductor que puede moldearse o extruirse (por ejemplo, un polímero) facilita la producción de tubos de calentamiento y elementos de inserción de una gran variedad de formas geométricas. Esto también permite que el tubo de calentamiento y el elemento de inserción se formen convenientemente como componente integrado. Debe apreciarse que uno o más codos pueden unirse a un tubo de calentamiento y/o elemento de inserción cilíndrico, en el que el codo proporciona una "pared" contra la que puede chocar un fluido antimicrobiano atomizado y por tanto vaporizarse.

Debe entenderse que la presente invención puede incluir también un dispositivo de detección de temperatura para evitar el sobrecalentamiento del vaporizador que podría dar como resultado la fusión o destrucción de cualquier material eléctricamente no conductor. Un dispositivo de detección de temperatura a título de ejemplo es un termopar que detecta cambios de temperatura utilizando un par de alambres unidos compuestos por metales distintos que produce una tensión que cambia con la temperatura.

La utilización de un material eléctricamente no conductor tal como se ha descrito anteriormente puede proporcionar varios efectos ventajosos. A este respecto, pueden reducirse los costes de fabricación y el peso del vaporizador. Además, puede utilizarse un material eléctricamente no conductor para aislar material sensible electromagnéticamente de fluidos antimicrobianos. Por consiguiente, pueden utilizarse fluidos antimicrobianos tales como agua, peróxido de hidrógeno, perácidos, y similares sin preocuparse por la degradación de los fluidos antimicrobianos por el material sensible electromagnéticamente (por ejemplo, cobre).

Claims

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1. Vaporizador para vaporizar un líquido antimicrobiano, atomizado, para formar un vapor antimicrobiano, comprendiendo el vaporizador:

una fuente de radiación electromagnética (36, 50; 250) que produce una corriente alterna o microondas;

un tubo (230) que presenta un paso (236) formado a través del mismo, presentando dicho tubo (230) una entrada (76) para recibir el líquido antimicrobiano atomizado en el paso (236), y una salida (44) para liberar el vapor antimicrobiano del paso (236) para suministrar el vapor antimicrobiano a una zona definida; y

un elemento de inserción (180; 280) ubicado en el interior del paso (236) del tubo (230),

en el que dicho tubo (230) y dicho elemento de inserción (180; 280) contribuyen ambos a la vaporización del líquido antimicrobiano, atomizado para formar el vapor antimicrobiano;

caracterizado porque dicho tubo (230) se compone de un primer material eléctricamente no conductor (231) y un primer material sensible electromagnéticamente (240) y porque dicho elemento de inserción (180; 280) se compone de: un segundo material eléctricamente no conductor (231) y un segundo material sensible electromagnéticamente (240).
2. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre dicho material eléctricamente no conductor (231) primero y segundo se selecciona de entre el grupo constituido por: un polímero, una cerámica y un vidrio.
3. Vaporizador según la reivindicación 2, en el que dicho polímero se selecciona de entre el grupo constituido por un polímero termoplástico y un polímero termoendurecible.
4. Vaporizador según la reivindicación 3, en el que dicho polímero termoplástico se selecciona de entre el grupo constituido por: poliftalamida, poliimida, fluoropolímeros, PTFE, poliamida 4.6, nailon 4.6, poliamida-imida, poliariletercetona, polieteretercetona.
5. Vaporizador según la reivindicación 3, en el que dicho polímero termoendurecible se selecciona de entre el grupo constituido por: una resina epoxídica y un uretano.
6. Vaporizador según la reivindicación 2, en el que dicha cerámica es un material de óxido metálico.
7. Vaporizador según la reivindicación 6, en el que dicha cerámica se selecciona de entre el grupo constituido por: sílice, alúmina, y magnesia.
8. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que dicho primer y segundo material sensible electromagnéticamente se selecciona de entre el grupo constituido por: un metal, una aleación metálica, un material recubierto con metal, carbón, grafito, acero inoxidable, una soldadura de aleación metálica, un material ferromagnético, un material ferrimagnético, un material ferroeléctrico, un material ferroeléctrico, y combinaciones de los mismos.
9. Vaporizador según la reivindicación 8, en el que dicho metal se selecciona de entre el grupo constituido por: níquel, cobre, zinc, plata, acero inoxidable, tungsteno, nicromo, y combinaciones de los mismos.
10. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre dicho primer y segundo material sensible electromagnéticamente (240) es un material ferromagnético.
11. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre dicho primer y segundo material sensible electromagnéticamente (240) es un material ferrimagnético.
12. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre dicho primer y segundo material sensible electromagnéticamente (240) es un material ferroeléctrico.
13. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre dicho primer y segundo material eléctricamente no conductor (231) forma una matriz eléctricamente no conductora, por lo menos uno de entre dicho primer y segundo material sensible electromagnéticamente (240) está incrustado en la matriz eléctricamente no conductora.
14. Vaporizador según la reivindicación 13, en el que por lo menos uno de entre dicho primer y segundo material sensible electromagnéticamente (240) está en forma de un material particulado seleccionado de entre el grupo constituido por:

fibras, escamas, esferas, fibras cortas monocristalinas, granos, un material particulado recubierto y combinaciones de los mismos.
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15. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) forma una capa (260) sobre una superficie (232) de dicho primer material eléctricamente no conductor (231), y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) forma una capa sobre una superficie de dicho segundo material eléctricamente no conductor (231).
16. Vaporizador según la reivindicación 15, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) está incrustado en dicho primer material eléctricamente no conductor (231), y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) está incrustado en dicho segundo material eléctricamente no conductor (231).
17. Vaporizador según la reivindicación 15, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) se deposita sobre dicho primer material eléctricamente no conductor (231) mediante por lo menos uno de entre: pulverización térmica, electrodeposición, deposición autocatalítica y pulverización por arco, y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) se deposita sobre dicho segundo material eléctricamente no conductor (231) mediante por lo menos uno de entre: pulverización térmica, electrodeposición, deposición autocatalítica y pulverización por arco.
18. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material eléctricamente no conductor (231) forma una primera capa (270) para proporcionar un primer recubrimiento protector, aislando dicho recubrimiento protector dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) de un fluido antimicrobiano, y formando dicho segundo material eléctricamente no conductor (231) una segunda capa para proporcionar un recubrimiento protector, aislando dicho segundo recubrimiento protector dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) de un fluido antimicrobiano.
19. Vaporizador según la reivindicación 18, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) está incrustado en dicho primer material eléctricamente no conductor (231), y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) está incrustado en dicho segundo material eléctricamente no conductor (231).
20. Vaporizador según la reivindicación 18, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) se deposita para formar dicha primera capa (270) mediante por lo menos uno de entre: pulverización térmica, electrodeposición, deposición autocatalítica y pulverización por arco, y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) se deposita para formar dicha segunda capa mediante por lo menos uno de entre: pulverización térmica, electrodeposición, deposición autocatalítica y pulverización por arco.
21. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que dicha fuente de radiación electromagnética es un generador de microondas (250), generando dicho generador de microondas (250) microondas que provocan el calentamiento de por lo menos uno de entre dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240).
22. Vaporizador según la reivindicación 21, en el que por lo menos uno de entre: dicho primer material sensible electromagnéticamente (240) y dicho segundo material sensible electromagnéticamente (240) se selecciona de entre el grupo constituido por: un material ferromagnético, un material ferrimagnético, un material ferroeléctrico y un material ferrieléctrico.
23. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que dicha corriente alterna presenta por lo menos una primera frecuencia y una segunda frecuencia, en el que dicha radiación electromagnética penetra en dicho tubo (230) a unas profundidades primera y segunda respectivas.
24. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de inserción (180; 280) es un elemento de inserción con forma de tornillo, siguiendo dicho paso (236) una trayectoria helicoidal a través de dicho elemento de inserción con forma de tornillo.
25. Procedimiento de descontaminación microbiana de por lo menos uno de entre un área definida y un objeto dentro del área definida, comprendiendo el procedimiento:

calentar de manera inductiva un tubo (230) que define un paso interior (236), comprendiendo dicho tubo (230) un material eléctricamente no conductor (231) y un material sensible electromagnéticamente (240), seleccionándose dicho material no conductor de entre el grupo constituido por: un polímero, una cerámica, y un vidrio;

hacer pasar un líquido atomizado por el paso interior (236), vaporizando el tubo calentado de manera inductiva (230) el líquido atomizado que entra en contacto con las paredes (32; 52; 232) del paso (236) para formar un vapor antimicrobiano; y,

hacer fluir el vapor fuera del tubo (230) hacia el área definida para descontaminar de microbios por lo menos uno del área definida y el objeto.
26. Procedimiento según la reivindicación 25, que incluye asimismo: mezclar el vapor con un gas portador; y, hacer fluir la mezcla de vapor y gas portador hacia el área definida.
27. Procedimiento según la reivindicación 26, que incluye asimismo: mezclar el líquido atomizado con una parte del gas portador antes de la vaporización.
28. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que el líquido atomizado incluye agua y el vapor es vapor de agua.
29. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que el líquido atomizado incluye un peroxicompuesto.
30. Procedimiento según la reivindicación 25, que incluye asimismo: detectar una concentración del vapor antimicrobiano en el área definida; y, ajustar una tasa de calentamiento inductivo del recipiente en respuesta a la concentración detectada.
31. Vaporizador según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de inserción (180; 280) se compone asimismo de un metal.
32. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que el líquido atomizado incluye peróxido de hidrógeno.