MX2008009874A - Generador de aerosol de tubo capilar - Google Patents

Abstract

Un aparato para generar aerosol comprende un tubo capilar (20) comprende al menos una curva, entradas de fluido (20a, 20b) en comunicación con una fuente de fluido (22) y una salida (20c) a lo largo de la curva. El tubo capilar se calienta a una temperatura suficiente para volatilizar fluido en el tubo capilar, para que el fluido volatilizado sea descargado de la salida para formar un aerosol. También se describe un método para generar un aerosol.

Description

GENERADOR DE AEROSOL DE TUBO CAPILAR BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Los aerosoles son útiles en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, frecuentemente es deseable tratar malestares respiratorios con, o suministrar fármacos por medio de, aspersiones en aerosol de partículas finamente divididas de liquido y/o sólido, por ejemplo, polvo, medicamentos, etc., que se inhalan en los pulmones del paciente. Los aerosoles también se utilizan para propósitos tales como proporcionar esencias deseadas a habitaciones, distribuir insecticidas y suministrar pintura, combustible y lubricante. Se proporciona un generador de aerosol en la forma de un tubo capiiar, el tubo capilar comprende al menos una curva, entradas de fluido, y una salida a lo largo de la curva, en donde el fluido volatilizado se expande fuera de la salida y se mezcla con aire ambiental para formar un aerosol. Las entradas de fluido pueden localizarse en extremos del tubo capilar. El tubo capilar puede comprender más de una curva, por ejemplo, curvas plurales en el mismo plano o el tubo puede ponerse en espiral. El generador de aerosol puede comprender una fuente de liquido en comunicación de fluido con las entradas de fluido. El tubo capilar puede ser de 5 milímetros a 40 milímetros, preferiblemente 10 milímetros a 25 milímetros, de largo y tiene un diámetro interno de 0.1 milímetros a 0.5 milímetros, preferiblemente 0.1 milímetros a 0.2 milímetros. También se proporciona un generador de aerosol que comprende un tubo capilar que comprende al menos una curva, entradas de fluido, y una salida a lo largo de la curva y un mecanismo de calentamiento que calienta el tubo capilar a una temperatura suficiente para volatilizar fluido en el tubo capilar. El tubo capilar puede hacerse de un material eléctricamente resistente al calor tal como acero inoxidable y el mecanismo de calentamiento puede ser un suministro de energía con guías unidas al tubo capilar para pasar corriente eléctrica al menos a lo largo de la curva para calentar el tubo capilar a una temperatura suficiente para volatilizar fluido en el tubo capilar. El generador de aerosol además puede comprender una boquilla y/o una fuente de fluido. Además se proporciona un método para generar un aerosol que comprende los pasos de proporcionar fluido a un generador aerosol que comprende un tubo capilar que comprende al menos una curva, primera y segunda entradas de fluido y una salida a lo largo de la curva y calentar el tubo capilar para calentar el fluido a una temperatura suficiente para volatilizar el fluido para formar un fluido volatilizado, para que el fluido volatilizado se expanda fuera de la salida de el tubo capilar, el fluido volatilizado se mezcla con aire atmosférico ambiental para formar un aerosol. La salida preferiblemente es equidistante de la primera y segunda entradas de fluido. El fluido puede suministrarse a la primera y segunda entradas de fluido a velocidades de flujo diferentes. Fluidos idénticos o diferentes, que pueden ser líquidos, pueden suministrarse a la primera y segunda entradas de fluido. Un líquido puede suministrarse a una primera entrada de fluido y un gas puede suministrarse a una segunda entrada de fluido. El fluido suministrado a un tubo capilar puede comprender extractos de tabaco y una solución portadora y/o al menos un medicamento.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración de un dispositivo de vaporización de fluido. La Figura 2 es una representación esquemática de una porción de tubo capilar flexionado del dispositivo mostrado en la Figura 1. La Figura 3 proporciona una vista agrandada del tubo capilar flexionado, la Figura 3a proporcionando una vista frontal, la Figura 3b proporcionando una vista superior y la Figura 3c proporcionando una vista magnificada de la salida del tubo capilar. Las Figuras 4a-c proporcionan vistas en perspectiva del tubo capilar flexionado conectado a y extendiéndose a través de una tarjeta de circuito impresa de controladores electrónicos con un controlador, la Figura 4a proporcionando una vista frontal, la Figura 4b proporcionando una vista lateral, y la Figura 4c proporcionando una vista superior. Las Figuras 5 y 6 muestran modalidades adicionales del tubo capilar flexionado. El tubo capilar flexionado de la Figura 5 incluye múltiples curvas y el tubo capilar flexionado de la Figura 6 incluye un tubo en espiral que tiene múltiples curvas.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Se proporciona un dispositivo de vaporización de fluido útil para aplicaciones que incluyen generación de aerosol. El dispositivo incluye un tubo capilar flexionado o pasaje que puede calentarse al pasar la corriente eléctrica a través de este, y a través del cual el fluido fluye para vaporizarse al menos parcialmente y si se desea para generar un aerosol. Preferiblemente, el pasaje capilar flexionado comprende una porción de pasaje arqueada y una salida en una localización a lo largo del pasaje arqueado. Con el fin de calentar el tubo, una corriente eléctrica proporcionada por un primer electrodo en un extremo de entrada del tubo pasa a lo largo del tubo a un segundo electrodo en el otro extremo de entrada del tubo. El fluido de las mismas o diferentes fuentes puede suministrarse como un liquido presurizado en las entradas y se convierte al menos parcialmente a un vapor por entrada de calor generado por calor de resistencia del flujo de electricidad a lo largo del tubo mientras el fluido fluye de los extremos de entrada a través del tubo hacia la salida. Cuando se utiliza como generador de aerosol de un inhalador, tal como un inhalador portátil para poner en aerosol medicamentos o sustancias de sabor, mientras el vapor sale del tubo en la salida del tubo capilar se produce un aerosol mientras el vapor ingresa a la atmósfera circundante. En una modalidad preferida, el tubo capilar flexionado comprende al menos una curva (o porción arqueada), tal como una curva de 180°, para que los extremos de entrada del tubo estén equidistantes de la salida del tubo. De esa forma, mientras el tubo capilar flexionado tiene más de una ruta (por ejemplo, dos patas) a través de la cual viaja el fluido de los extremos de entrada del tubo a la salida, el tubo capilar flexionado proporciona una estructura muy compacta comparada con un generador de aerosol que comprende un tubo capilar lineal que tiene una ruta individual a través de la cual el fluido viaja de la entrada a la salida. Además, comparado con un generador de aerosol que comprende un tubo capilar que tiene una ruta individual a través de la cual viaja el fluido de la entrada a la salida, la presión requerida para mover el fluido a través de las dos patas del tubo capilar flexionado es inferior para lograr una velocidad de flujo objetivo. En forma inversa, para una velocidad de flujo objetivo de aerosol, la velocidad de flujo de fluido que viajar a través de cada pata del tubo es menor. Como un resultado de una velocidad de flujo menor de fluido que viaja a través de las dos patas del tubo, se transfiere calor más eficientemente del tubo en el fluido, se requiere menos energía para vaporizar (volatilizar) líquido que fluye a través del tubo, y la huella del tubo puede reducirse. Preferiblemente, se transfiere calor suficiente para vaporizar todo el líquido que ingresa al capilar flexionado durante el tiempo en el que el fluido llega a la salida.

Ya que el tubo capilar flexionado tiene más de una entrada, se puede formar un aerosol que comprende más de un fluido. Más específicamente, diferentes líquidos, que pueden no mezclarse bien, pueden alimentarse en extremos de entrada respectivos del tubo. Alternativamente, un aerosol que comprende líquido y gas puede formarse al alimentar líquido en, por ejemplo, un extremo de entrada del tubo y gas en, por ejemplo, el otro extremo de entrada del tubo. Además, una solución portadora que contiene extractos de tabaco o constituyentes de sabor de tabaco puede utilizarse para formar un aerosol, con el aerosol resultante teniendo atributos organolépticos similares al humo del tabaco. Preferiblemente, la temperatura del tubo y el fluido son mayores en la salida y preferiblemente, la salida está en el centro de la curva en el tubo, (por ejemplo, preferiblemente es equidistante de cada extremo de entrada del tubo y preferiblemente equidistante de cada electrodo), y la salida preferiblemente tiene un diámetro aproximadamente igual al diámetro interior del tubo capilar flexionado. Sin embargo, si se alimentan diferentes fluidos en cada extremo de entrada del tubo, con el fin de optimizar la generación de aerosol, puede ser preferible que la salida no sea equidistante de cada extremo de entrada del tubo o equidistante de cada electrodo y/o el electrodo puede no localizarse en posiciones idénticas en rutas respectivas desde los extremos de entrada del tubo a la salida. Además, si se alimentan diferentes fluidos en cada extremo de entrada del tubo, con el fin de optimizar generación de aerosol, puede ser preferible que se alimenten diferentes fluidos a diferentes velocidades de flujo. El tubo capilar puede hacerse más completamente de un material eléctricamente conductor, tal como acero inoxidable, para que se aplique un voltaje a una longitud del tubo, el tubo se calienta por el flujo de corriente eléctrica a través del tubo, y el fluido que pasa a través del tubo se vaporiza. Como una alternativa, el tubo puede hacerse de un material no conductor o semiconductor, tal como vidrio o silicio, con un revestimiento o capa de material de resistencia al calor tal como platino para calentar el tubo. Específicamente, el tubo puede ser silicio fundido con un elemento calentador formado por un revestimiento resistente. Se proporciona una mejora a una distribución tubo capilar individual utilizada para vaporizar fluido en donde puede ocurrir pérdida en una guía eléctrica más cerca de la salida de tubo capilar y causar una reducción dramática en la temperatura a lo largo del tubo capilar hacia la punta. Para compensar tal pérdida de calor y mantener la punta a una temperatura de suficientemente alta para la generación de un aerosol de calidad, puede sobrecalentarse la sección media capilar. Este sobrecalentamiento expone al fluido para rociarse a temperaturas innecesariamente altas que, en algunos casos, pueden ser suficientes para causar degradación térmica de constituyentes de fluido. La Figura 1 muestra una modalidad de un dispositivo de vaporización de fluido en la forma de un generador de aerosol 10 para usarse como un inhalador portátil. Como se muestra, el generador de aerosol 10 incluye una fuente 12 de fluido, una válvula 14, una distribución de calentador que comprende un tubo capilar (u horquilla) flexionado 20, una boquilla 18, un sensor opcional 15 y un controlador 16. El controlador 16 incluye conexiones eléctricas adecuadas y equipo auxiliar tal como una batería que coopera con el controlador para operar la válvula 14, el sensor 15 y suministrar electricidad para calentar el tubo capilar flexionado 20. En operación, la válvula 14 puede abrirse para permitir que un volumen deseado de fluido de la fuente 12 ingrese al tubo capilar flexionado 20 antes de o subsecuente a la detección por el sensor 15 de una caída de presión en la boquilla 16 causada por un fumador/paciente que intenta inhalar aerosol del generador de aerosol 10. Mientras el fluido se suministra al tubo capilar flexionado 20, el controlador 16 controla la cantidad de energía proporcionada para calentar el tubo capilar suficientemente para volatilizar fluido en el tubo capilar flexionado 20, es decir, el controlador 16 controla la cantidad de electricidad que pasa a través del tubo capilar para calentar el fluido a una temperatura adecuada para volatilizar el fluido ahí. El fluido volatilizado sale de una salida del tubo capilar flexionado 20, y el fluido volatilizado forma un aerosol que puede inhalarse por una persona al extraer de la boquilla 18. El generador de aerosol mostrado en la Figura 1 puede modificarse para utilizar diferentes distribuciones de suministro de fluido. Por ejemplo, la fuente de fluido puede comprender una válvula de suministro, la cual suministra un volumen predeterminado de fluido al tubo capilar flexionado 20 y/o el tubo capilar flexionado 20 puede incluir una o más cámaras de medición de tamaño predeterminado para acomodar un volumen predeterminado de fluido para ser volatilizado durante un ciclo de inhalación. En el caso en donde el tubo capilar flexionado 20 incluye una o más cámaras de medición para acomodar un volumen de fluido, el dispositivo puede incluir una válvula o válvulas en dirección descendente de la cámara(s) para prevenir flujo del fluido más allá de la cámara(s) durante el llenado de la misma. Si se desea, la cámara(s) puede incluir un pre-calentador distribuido para calentar fluido en la cámara(s) para que una burbuja de vapor se expanda y conduzca el resto del líquido de las cámaras hacia el tubo capilar flexionado 20. Detalles de tal disposición de pre-calentador pueden encontrarse en la comúnmente cedida US 6 491 233, la descripción que se incorpora aquí por referencia. Alternativamente, el fluido en la cámara(s) puede precalentarse a una temperatura de fraguada por abajo de la formación de burbuja de vapor. Si se desea, la válvula(s) puede omitirse y la fuente de fluido 12 puede incluir una distribución de entrega tal como una o más bombas de jeringa que suministran un volumen predeterminado de fluido directamente al tubo capilar flexionado 20. En el caso en donde tubo de curva se hace de un material eléctricamente conductor tal como acero inoxidable, la distribución de calentamiento puede ser una porción del tubo capilar que define tubo capilar flexionado 20, dispuesto para volatilizar el líquido en tubo capilar flexionado 20. El sensor 15 puede omitirse o evitarse en el caso en donde el generador de aerosol 10 se opere manualmente por un interruptor mecánico, interruptor eléctrico u otra técnica adecuada. Aunque el generador de aerosol 10 se ilustrado en la Figura 1 es útil para rocío de aerosoles ¡nhalables, tal como fármaco o aerosoles que llevan sabor, el tubo capilar flexionado también puede utilizarse para vaporizar otros fluidos tal como, por ejemplo, aromatizantes, insecticidas, pintura, lubricantes, y combustibles. Un generador de aerosol de tubo capilar flexionado puede recibir flujo de fluido de una fuente de fluido individual. Un fluido, generalmente en la forma de un líquido presurízado y/o volumen predeterminado de fluido de las mismas o fuentes separadas de fluido, ingresa a través de las entradas del tubo capilar y fluye a través de las patas del tubo hacia la salida del tubo. Preferiblemente se proporciona un electrodo separado en cada extremo de entrada del tubo capilar. La porción del tubo capilar entre los electrodos se calienta como un resultado de la corriente eléctrica que fluye a través de una porción del tubo entre los electrodos, y el líquido que ingresa a los extremos de entrada se calienta dentro del tubo para formar un vapor. Mientras el vapor sale de la salida del tubo capilar y entra en contacto con el aire ambiental circundante, el vapor forma un aerosol. Si el líquido es una suspensión, el aerosol puede formarse de sólidos en la suspensión. Si el líquido es una solución de un líquido condensable, el aerosol puede formarse de pequeñas gotas de vapor condensado. Si la salida es más pequeña en corte transversal que el diámetro interno del tubo capilar, el aerosol puede formarse del liquido rociado o atomizado conducido a través de la salida por líquido vaporizado. Como se muestra en la Figura 2, un dispositivo de vaporización de fluido incluye un tubo capilar 20, con un fluido de una fuente de fluido 22 que pasa a través del tubo capilar 20. El fluido ingresa al tubo capilar 20 en el primer extremo de entrada 20a y el segundo extremo de entrada 20b, y sale como un vapor de la salida 20c del tubo capilar 20. Un primer electrodo 23a se conecta cerca del extremo de entrada 20a del tubo capilar 20, y un segundo electrodo 23b se conecta cerca del extremo de entrada 20b. Un líquido que ingresa en la entrada 20a del tubo capilar 20 y entrada 20b se calienta mientras pasa a través del tubo capilar. Se ingresa suficiente calor al fluido que pasa a través del tubo para vaporizar al menos algo del fluido mientras sale de la salida 20c del tubo capilar. De nuevo, aunque no se ilustra pero como se indicó anteriormente, el generador de aerosol puede incluir más de una fuente de fluido para cada entrada del tubo capilar flexionado. Las Figuras 3a-b ilustran una vista agrandada del tubo capilar flexionado 30. La Figura 3a proporciona una vista superior del tubo capilar flexionado 30, en el cual el fluido ingresa en un primer extremo de entrada 30a y el segundo extremo de entrada 30b, y sale como un vapor de la salida 30c en una curva semicircular en el tubo capilar 30. Un primer electrodo 33a se conecta cerca del extremo de entrada 30a. La Figura 3b ilustra una vista frontal del tubo capilar flexionado, y la Figura 3c proporciona una lista magnificada de la salida del tubo capilar. Las Figuras 4a-c ilustran vistas en perspectiva del tubo capilar flexionado. Específicamente, la Figura 4a proporciona una vista superior de tubo capilar flexionado, que se conecta a y se extiende a través de la tarjeta de circuito impreso de controladores electrónicos 49 con un controlador 46, la Figura 4b proporciona una vista lateral del tubo capilar flexionado, que se conecta a la tarjeta de circuito impreso de los controladores electrónicos y controlador, y la Figura 4c proporciona una vista frontal del tubo capilar flexionado, que se conecta a la tarjeta de circuito impreso de controladores electrónicos y controlador. Las patas del tubo capilar flexionado preferiblemente se conectan a la tarjeta de circuito impreso de controladores electrónicos a través de un adhesivo conductor, tal como, por ejemplo, soldadura o resina epóxica conductora, lo que permite que la tarjeta de circuito impreso de controladores electrónicos suministre energía a las patas del tubo capilar flexionado para calentar el tubo capilar flexionado. Las modalidades adicionales del tubo capilar flexionado se muestran esquemáticamente con referencia a las Figuras 5 y 6. El tubo capilar flexionado de la Figura 5 incluye curvas múltiples 51a, 51b ,51c preferiblemente tienen una salida individual a lo largo de la curva central 51b. El tubo capilar flexionado de la Figura 6 incluye un tubo en espiral que tiene múltiples curvas 61a, 61b, 61c, 61d, 61e, preferiblemente tienen una salida individual en la curva central 61c. La distribución de tubo capilar flexionado se diseña para adaptarse a una variedad de velocidades de flujo de fluido a través del tubo capilar, es altamente eficiente de energía y proporciona una disposición compacta. En aplicaciones de inhalador, las zonas de calentamiento del tubo capilar pueden ser de 5 milímetros a 40 milímetros de largo, y más preferiblemente 10 milímetros a 25 milímetros de largo, y los diámetros interiores del tubo pueden ser de 0.1 milímetros a 0.5 milímetros, y más preferiblemente 0.1 milímetros a 0.2 milímetros. Al implementar el calentador capilar en un inhalador, la distribución de tubo capilar flexionado preferiblemente se aisla y/o separa del aire ambiental y el vapor emitido del tubo capilar. Por ejemplo, un cuerpo de material aislante puede utilizarse para soportar el capilar flexionado dentro de una boquilla para que el vapor que sale del tubo capilar no haga contacto con la superficie exterior del tubo capilar. La dirección de descarga del capilar se describe en la Figura 3 como orientada en una dirección dentro del plano general del capilar lejos del extremo de porciones del capilar. En la alternativa, a su vez la descarga puede estar en una dirección con el plano general del capilar hacia el extremo de porciones del capilar o en una dirección fuera del plano general definido por el capilar, tal como una dirección que es ortogonal al plano general definido por el capilar. Aunque se describieron varias modalidades, se debe entender que pueden reclasificarse variaciones y modificaciones como será evidente para aquellos expertos en la técnica. Tales variaciones y modificaciones se van a considerar dentro del dominio y alcance de las reivindicaciones aquí anexas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. - Un generador de aerosol en la forma de un tubo capilar, el tubo capilar comprende al menos una curva, entradas de fluido, y una salida a lo largo de la curva, en donde el fluido volatilizado se descarga de la salida para formar un aerosol.

2. - El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las entradas de fluido se localizan en extremos del tubo capilar.

3.- El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tubo capilar comprende más de una curva.

4.- El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende una fuente de líquido en comunicación de fluido con las entradas de fluido. 5.- El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tubo capilar es de 5 milímetros a 40 milímetros de largo y tiene un diámetro interior de 0.1 milímetros a 0.

5 milímetros.

6. - El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tubo capilar es de 10 milímetros a 25 mm de largo y tiene un diámetro interior de 0.1 milímetros a 0.2 milímetros.

7. - Un generador de aerosol que comprende: un tubo capilar que comprende al menos una curva, entradas de fluido, y una salida a lo largo de la curva; y un mecanismo de calentamiento que calienta el tubo capilar a una temperatura suficiente para volatilizar fluido en el tubo capilar.

8. - El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el tubo capilar está hecho de material eléctricamente resistente al calor y el mecanismo de calentamiento comprende una suministro de energía y guías de forma unidas al tubo capilar para que la corriente pase a lo largo de la curva y caliente el tubo capilar a una temperatura suficiente para volatilizar fluido en el tubo capilar.

9. - El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende una boquilla. 10.- El generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende una fuente de fluido. 11. - Un método para generar un aerosol, que comprende los pasos de: suministrar fluido a un generador de aerosol que comprende un capilar que comprende al menos una curva, primera y segunda entradas de fluido y una salida a lo largo de la curva; y calentar el capilar para calentar el fluido a una temperatura suficiente para volatilizar el fluido para formar un fluido volatilizado, para que el fluido volatilizado se descargue de la salida del capilar para formar un aerosol. 12. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la salida es equidistante de las primera y segunda entradas de fluido. 13. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el fluido se suministra a las primera y segunda entradas de fluido a velocidades de flujo idénticas. 14.- El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el fluido se suministra a cada una de las entradas de fluido a diferentes velocidades de flujo. 15.- El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde fluidos idénticos se suministran a las primera y segunda entradas de fluido. 16. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde se suministran diferentes fluidos a las primera y segunda entradas de fluido. 17. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde se suministran líquidos idénticos a las primera y segunda entradas de fluido. 18. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde se suministran diferentes líquidos a las primera y segunda entradas de fluido. 19. - El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde se suministra un líquido a la primera entrada de fluido y un gas se suministra a la segunda entrada de fluido. 20.- Un método para generar un aerosol que comprende: descargar un sistema volatilizado desde una localización a lo largo de un pasaje capilar al introducir un líquido volátil en cada una de las porciones de extremo opuestas del pasaje capilar y volatilizar al menos una porción del líquido antes del paso de descarga. 21.- Un método de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la descarga es desde una localización a lo largo de una porción arqueada del pasaje capilar.