BRPI0707403A2 - gerador de aerossol para tubos capilares - Google Patents

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Marc D Belcastro
Jeffrey A Swepston
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Philip Morris Prod
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Abstract

GERADOR DE AEROSSOL PARA TUBOS CAPILARES. A presente invenção refere-se a um aparelho para gerar aeros- sol compreende um tubo capilar 20, compreende pelo menos uma curva, entradas de fluido 20a, 20b em comunicação com uma fonte de fluido 22 e uma saída 20c ao longo da curva, O tubo capilar é aquecido até uma temperatura suficiente para volatilizar fluido no tubo capilar de modo que o fluido volatilizado descarrega da saída para formar um aerossol. Um método de geração de um aerossol, também é descrito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "GERADORDE AEROSSOL PARA TUBOS CAPILARES".
SUMÁRIO
Aerossóis são úteis em uma ampla variedade de aplicações. Porexemplo, freqüentemente, é desejável tratar indisposições respiratórias oudistribuir fármacos por meio de pulverizações de aerossol de partículas fi-namente divididas de líquido e/ou sólido, por exemplo, pó, medicamentosetc., que são inaladas nos pulmões de um paciente. Aerossóis também sãousados para fins tais como fornecimento de odores desejados para ambien-tes, distribuição de inseticidas e distribuição de tinta, combustível e lubrificante.
É proporcionado um gerador de aerossol na forma de um tubocapilar, o tubo capilar compreendendo pelo menos uma curva, entradas defluido e uma saída ao longo da curva, em que fluido volatilizado se expandepara fora da saída e se mistura com ar ambiente para formar um aerossol.
As entradas de fluido podem estar localizadas em extremidades do tubo ca-pilar. O tubo capilar pode compreender mais de uma curva, por exemplo,múltiplas curvas no mesmo plano ou o tubo pode ser espiralado.
O gerador de aerossol pode compreender uma fonte de líquidoem comunicação de fluido com as entradas de fluido. O tubo capilar pode terde 5 milímetros a 40 mm, de preferência, 10 mm a 25 mm de comprimento etem um diâmetro interno de 0,1 mm a 0,5 mm, de preferência, 0,1 mm a 0,2 mm.
Também é proporcionado um gerador de aerossol compreen-dendo um tubo capilar que compreende pelo menos uma curva, entradas defluido e uma saída ao longo da curva e um mecanismo de aquecimento queaquece o tubo capilar até uma temperatura suficiente para volatilizar fluidono tubo capilar. O tubo capilar pode ser feito de um material de aquecimentoeletricamente resistivo, tal como aço inoxidável e o mecanismo de aqueci-mento pode ser um suprimento de energia com condutores presos ao tubocapilar para passar corrente elétrica pelo menos ao longo da curva para a-quecer o tubo capilar até uma temperatura suficiente para volatilizar o fluidono tubo capilar. O gerador de aerossol pode ainda compreender uma peçapara a boca e/ou uma fonte de fluido.
Ainda é proporcionado um método para a geração de um aeros-sol, compreendendo as etapas de fornecimento de fluido a um gerador deaerossol que compreende as etapas de fornecimento de fluido a um geradorde aerossol compreendendo um tubo capilar que compreende pelo menosuma curva, primeira e segunda entradas de fluido e uma saída ao longo dacurva e aquecimento do tubo capilar para aquecer o fluido até uma tempera-tura suficiente para volatilizar o fluido, a fim de formar um fluido volatilizado,de modo que o fluido volatilizado e expande para fora da saída do tubo capi-lar, o fluido volatilizado se misturando com ar atmosférico ambiente paraformar um aerossol. A saída, de preferência, é eqüidistante das primeira esegunda entradas de fluido. O fluido pode ser fornecido às primeira e segun-da entradas de fluido em taxas idênticas ou diferentes. Fluidos idênticos oudiferentes, que podem ser líquidos, podem ser fornecidos às primeira e se-gunda entradas de fluido. Um líquido pode ser fornecido a uma primeira en-trada de fluido e um gás pode ser fornecido a uma segunda entrada de flui-do. Fluido fornecido ao tubo capilar pode compreender extratos de tabaco euma solução veículo e/ou pelo menos um medicamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é uma ilustração de um dispositivo de vaporização defluido.
A figura 2 é uma representação esquemática de uma porçãocurvada de tubo capilar do dispositivo mostrado na figura 1.
A figura 3 proporciona uma vista ampliada do tubo capilar curva-do, com a figura 3a proporcionando uma vista frontal; a figura 3b proporcio-nando uma vista de topo e a figura 3c proporcionando uma vista ampliada dasaída do tubo capilar.
As figuras 4a - c proporcionam vistas em perspectiva do tubo capilarcurvado conectado e estendendo-se através de uma placa de circuito im-presso acionadora com um controlador, com a figura 4a proporcionando umavista frontal, a figura 4b proporcionando uma vista lateral e a figura 4c pro-porcionando uma vista de topo.As figuras 5 e 6 mostram modalidades adicionais do tubo capilarcurvado. O tubo capilar curvado da figura 5 inclui múltiplas curvas e o tubocapilar curvado da figura 6 inclui um tubo espiralado tendo múltiplas curvas.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS
É proporcionado um dispositivo de vaporização de fluido útil paraaplicações incluindo geração de aerossol. O dispositivo inclui um tubo capilarcurvado ou passagem, que pode ser aquecido pela passagem de correnteelétrica através dele e através do qual fluido circula para ser, pelo menosparcialmente, vaporizado e, se desejado, gerar um aerossol. De preferência,a passagem de tubo capilar compreende uma porção de passagem arquea-da e uma saída em uma localização ao longo da passagem arqueada. A fimde aquecer o tubo, uma corrente elétrica fornecida por um primeiro eletrodoem uma extremidade de entrada do tubo passa ao longo do tubo para umsegundo eletrodo na outra extremidade de entrada do tubo. Fluido dasmesmas ou de fontes diferentes podem ser fornecidos como um líquidopressurizado nas entradas e é, pelo menos parcialmente, convertido em umvapor pela entrada de calor gerado por aquecimento de resistência do fluxode eletricidade ao longo do tubo, à medida que o fluido circula das extremi-dades de entrada através do tubo para a saída. Quando usado como umgerador de aerossol de um inalador, tal como um inalador portátil para trans-formar em aerossol medicamentos ou substâncias aromatizantes, enquantoo vapor sai do tubo na saída do tubo capilar, um aerossol é produzido à me-dida que o vapor entra na atmosfera vizinha.
Em uma modalidade preferida, o tubo capilar curvado compre-ende pelo menos uma curvatura (ou porção arqueada), tal como uma curvade 180-, de modo que as extremidades de entrada do tubo são eqüidistantesda saída do tubo. Desse modo, como o tubo capilar curvado tem mais de umcaminho (por exemplo, duas pernas) através dos quais fluido se desloca dasextremidades de entrada do tubo para a saída, o tubo capilar curvado pro-porciona uma estrutura muito compacta, comparado com um gerador de ae-rossol, compreendendo um tubo capilar linear, tendo um curso único atravésdo qual o fluido se desloca da entrada para a saída. Ainda, comparado comum gerador de aerossol, que compreende um tubo capilar tendo um cursoúnico através do qual o fluido se desloca da entrada para a saída, a pressãorequerida para mover fluido através das duas pernas do tubo capilar curvadoé menor para se obter uma taxa de fluxo alvo. Inversamente, para uma taxade fluxo alvo de aerossol, a taxa de fluxo de fluido que se desloca através decada perna do tubo é mais lenta. Como um resultado de uma taxa de fluxomais lenta de fluido que se desloca através das duas pernas do tubo, calor étransferido mais eficientemente do tubo para o fluido, menos energia é re-querida para vaporizar (volatilizar) líquido que circula através do tubo e oespaço ocupado pelo tubo pode ser reduzido. De preferência, calor suficien-te é transferido para vaporizar todo o líquido que entra no capilar curvado nomomento em que o fluido chega na saída.
Como o tubo capilar curvado tem mais de uma entrada, um ae-rossol compreendendo mais de um fluido pode ser formado. Mais especifi-camente, diferentes líquidos, que podem não se misturar bem, podem seralimentados em respectivas extremidades de entrada do tubo. Alternativa-mente, um aerossol compreendendo líquido e gás pode ser formado atravésda alimentação de líquido, por exemplo, em uma extremidade de entrada dotubo e gás, por exemplo, na outra extremidade de entrada do tubo. Ainda,uma solução veículo, contendo extratos de tabaco ou constituintes de sabortabaco, pode ser usada para formar um aerossol, com o aerossol resultantetendo atributos organolépticos similares à fumaça do tabaco.
De preferência, as temperaturas do tubo e do fluido são maioresdo que na saída e, de preferência, a saída está no centro da curvatura notubo (por exemplo, é, de preferência, eqüidistante de cada entrada do tuboe, de preferência, eqüidistante de cada eletrodo) e a saída, de preferência,tem um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro interno do tubo capilarcurvado. Contudo, se fluidos diferentes são alimentados em cada extremida-de de entrada, a fim de otimizar a geração de aerossol, pode ser preferívelque a saída não seja eqüidistante de cada extremidade de entrada do tuboou eqüidistante de cada eletrodo e/ou o eletrodo não esteja localizado emposições idênticas em respectivos cursos das extremidades de entrada dotubo para a saída. Ainda, se fluidos diferentes forem alimentados em cadaextremidade de entrada do tubo, a fim de otimizar a geração de aerossol,pode ser preferível que os fluidos diferentes sejam alimentados em diferen-tes taxas de fluxo.
O tubo capilar curvado pode ser feito inteiramente de um materi-al eletricamente condutor, tal como aço inoxidável, de modo que uma tensãoé aplicada a um comprimento do tubo, o tubo é aquecido pelo fluxo de cor-rente elétrica através do tubo e o fluido que passa através do tubo é vapori-zado. Como uma alternativa, o tubo poderia ser feito de um material nãocondutor ou semicondutor, tal como vidro ou silício, com um revestimento oucamada de material de aquecimento de resistência, tal como platina, paraaquecimento do tubo. Especificamente, o tubo poderia ser sílica fundida comelemento aquecedor formado por um revestimento resistivo.
É proporcionado um aperfeiçoamento em uma disposição sim-pies de tubo capilar, usado para vaporizar fluido, em que a perda de calorpode ocorrer em um condutor elétrico mais perto da saída do tubo capilar ecausar um declínio dramático na temperatura ao longo do tubo capilar emdireção à ponta. Para compensar essa perda de calor e manter a ponta emuma temperatura suficientemente alta para a geração de um aerossol dequalidade, a seção mediana do capilar pode ser superaquecida. Esse supe-raquecimento expõe o fluido a ser aerossolizado até temperaturas desne-cessariamente altas que podem, em alguns casos, serem suficientes paracausar degradação térmica de constituintes do fluido.
A figura 1 mostra uma modalidade de um dispositivo de vapori-zação de fluido na forma de um gerador de aerossol 10 para uso como uminalador portátil. Conforme mostrado, o gerador de aerossol 10 inclui umafonte 12 de fluido, uma válvula 14, uma disposição de aquecedor compreen-dendo um tubo capilar curvado (ou pregador de cabelo) 20, uma peça para aboca 18, um sensor opcional 15 e um controlador 16. O controlador 16 incluiconexões elétricas adequadas e equipamento auxiliar, tal como uma bateria,que coopera com o controlador para operar a válvula 14, o sensor 15 e for-necimento de eletricidade para aquecer o tubo capilar curvado 20. Em ope-ração, a válvula 14 pode ser aberta para permitir que um volume desejadode fluido da fonte 12 entre no tubo capilar curvado 20 antes ou subseqüenteà detecção pelo sensor 15 de uma queda de pressão na peça para a boca18, causada por um fumante/ paciente tentando inalar aerossol do geradorde aerossol 10. À medida que fluido é fornecido para o tubo capilar curvado20, o controlador 16 controla a quantidade de energia fornecida para aque-cer o tubo capilar suficientemente para volatilizar fluido no tubo capilar cur-vado 20, isto é, o controlador 16 controla a quantidade de eletricidade pas-sada através do tubo capilar para aquecer o fluido até uma temperatura a -dequada para volatilizar o fluido nela existente. O fluido volatilizado sai poruma saída do tubo capilar curvado 20 e o fluido volatilizado forma um aeros-sol que pode ser inalado por uma pessoa quando de sua colocação da peçapara a boca 18.
O gerador de aerossol mostrado na figura 1 pode ser modificadopara utilizar diferentes disposições de fluido. Por exemplo, a fonte de fluidopode compreender uma válvula de distribuição que distribui um volume pre-determinado de fluido para o tubo capilar curvado 20 e/ou o tubo capilar cur-vado 20 pode incluir uma ou mais câmaras de medição de tamanho prede-terminado para acomodar um volume predeterminado de fluido a ser volatili-zado durante um ciclo de inalação. No caso onde o tubo capilar curvado 20inclui uma ou mais câmaras de medição para acomodar um volume de flui-do, o dispositivo pode incluir uma válvula ou válvulas a jusante da(s) câma-ra(s) para impedir fluxo do fluido além da(s) câmara(s) durante seu enchi-mento. Se desejado, a(s) câmara(s) pode incluir um preaquecedor dispostopara aquecer fluido na(s) câmara(s) de modo que uma bolha de vapor seexpande e aciona o líquido restante das câmaras no tubo capilar curvado 20.Detalhes dessa disposição de pré-aquecedor podem ser encontrados napatente norte-americana Nq 6 491 233, comumente possuída, cuja descriçãoé aqui incorporada através de referência. Alternativamente, fluido na(s) câ-mara(s) poderia ser preaquecido até uma temperatura estabelecida abaixoda formação de bolha de vapor. Se desejado, a(s) válvula(s) poderia(m) seromitida(s) e a fonte de fluido 12 pode incluir uma disposição de distribuição,como uma ou mais bombas de seringa, que fornecem um volume predeter-minado de fluido diretamente para o tubo capilar curvado 20. No caso onde otubo capilar curvado é feito de um material eletricamente condutor, tal comoaço inoxidável, a disposição de aquecimento pode ser uma porção do tubocapilar definindo um tubo capilar curvado 20, disposto para volatilizar o líqui-do no tubo capilar curvado 20. O sensor 15 pode ser omitido ou desviado, nocaso onde o gerador de aerossol 10 é operado manualmente por uma chavemecânica, chave elétrica ou outra técnica adequada. Embora o gerador deaerossol 10 ilustrado na figura 1 seja útil para a aerossolização de aerossóisinaláveis, tais como aerossóis portadores de fármaco ou aroma, o tubo capi-lar curvado também pode ser usado para vaporizar outros fluidos, tais como,por exemplo, odorizadores, inseticidas, tinta, lubrificantes e combustíveis.
Um gerador de aerossol de tubo capilar curvado pode receberfluxo de fluido de uma única fonte de fluido. Um fluido, em geral, na forma deum líquido pressurizado e/ou volume predeterminado de fluido das mesmasou de fontes de fluido separadas, entra através das entradas do tubo capilare circula através das pernas do tubo em direção à saída do tubo. De prefe-rência, um eletrodo separado é proporcionado em cada extremidade de en-trada do tubo capilar. A porção do tubo capilar curvado entre os eletrodos éaquecida como um resultado da corrente elétrica que circula através de umaporção do tubo entre os eletrodos e o líquido que entra nas extremidades deentrada é aquecido dentro do tubo para formar um vapor. À medida que ovapor sai da saída do tubo capilar e entra em contato com o ar ambiente cir-cundante, o vapor forma um aerossol. Se o líquido for uma suspensão, oaerossol pode ser formado de sólidos na suspensão. Se o líquido for umasolução de um líquido condensável, o aerossol pode ser formado de gotícu-Ias de vapor condensado. Se a saída for menor em seção transversal que odiâmetro interno do tubo capilar, o aerossol pode ser formado de líquido a-tomizado acionado através da saída pelo líquido vaporizado.
Conforme mostrado na figura 2, um dispositivo de vaporizaçãode fluido inclui um tubo capilar 20, com um fluido de uma fonte de fluido 22que passa através do tubo capilar 20. O fluido entra no tubo capilar 20 naprimeira extremidade de entrada 20a e na segunda extremidade de entrada20b e sai como um vapor da saída 20c do tubo capilar 20. Um primeiro ele-trodo 23a é conectado perto da extremidade de entrada 20a do tubo capilar20 e um segundo eletrodo 23b é conectado perto da extremidade de entrada20b.
Um líquido que entra na entrada 20a do tubo capilar 20 e na en-trada 20b é aquecido à medida que ele passa através do tubo capilar. Calorsuficiente é introduzido no fluido que passa através do tubo para vaporizarpelo menos algum do fluido à medida que ele sai da saída 20c do tubo capi-lar. Mais uma vez, embora não ilustrado, mas como indicado acima, o gera-dor de aerossol pode incluir mais de uma fonte de fluido para cada entradado tubo capilar curvado.
As figuras 3a -b ilustram uma vista ampliada do tubo capilar cur-vado 30. A figura 3a proporciona uma vista de topo do tubo capilar curvado30, em que fluido entra na primeira extremidade de entrada 30a e na segun-da extremidade de entrada 30b e sai como um vapor da saída 30c em umacurva semicircular no tubo capilar 30. Um primeiro eletrodo 33a é conectadoperto da extremidade de entrada 30a do tubo capilar 30 e um segundo ele-trodo 33b é conectado perto da extremidade de entrada 30b. A figura 3b ilus-tra uma vista frontal do tubo capilar curvado e a figura 3c proporciona umavista ampliada da saída do tubo capilar.
As figuras 4a - c ilustram vistas em perspectiva do tubo capilarcurvado. Especificamente, a figura 4a proporciona uma vista de topo do tubocapilar curvado, que é conectado e se estende através da placa de circuitointegrado de acionador 49 com um controlador 46, a figura 4b proporcionauma vista lateral do tubo capilar curvado, que é conectado à placa de circuitoimpresso de acionador. As pernas do tubo capilar curvado são conectadas,de preferência, à placa de circuito impresso por um adesivo condutor, talcomo, por exemplo, solda ou epóxi condutor, permitindo que a placa de cir-cuito impresso de acionador forneça eletricidade para as pernas do tubo ca-pilar curvado para aquecer o tubo capilar curvado.
Modalidades adicionais do tubo capilar curvado são mostradasesquematicamente com referência às figuras 5 e 6. O tubo capilar curvadoda figura 5 inclui múltiplas curvas 51a, 51b, 51c, de preferência tem uma Cí-nica saída ao longo da curva central 51b. O tubo capilar curvado da figura 6inclui um tubo espiralado tendo múltiplas curvas 61a, 61b, 61c, 61 d, 61 e, depreferência, tem uma única saída na curva central 61c.
A disposição de tubo capilar curvado é projetada para acomodaruma variedade de taxas de fluxo de líquido através do tubo capilar, é alta-mente eficiente em energia e proporciona uma disposição compacta. Emaplicações de inalador, as zonas de aquecimento do tubo capilar curvadopodem ter 5 mm a 40 mm de comprimento, ou mais preferivelmente, 10 mma 25 mm de comprimento e os diâmetros internos do tubo pode ser 0,1 mm a0,5 mm ou mais preferivelmente, 0,1 mm a 0,2 mm.
Na implementação do aquecedor capilar em um inalador, a dis-posição de tubo capilar curvado é, de preferência, isolada e/ou isolada do arambiente e do vapor emitido do tubo capilar. Por exemplo, um corpo de ma-terial isolante poderia ser usado para suporte do tubo capilar dentro de umapeça para a boca, de modo que o vapor que sai do tubo capilar não contataa superfície externa do tubo capilar curvado.
A direção de descarga do capilar é divulgada na figura 3 comosendo orientada em uma direção dentro do plano geral do capilar para longeda extremidade das porções do capilar. Na alternativa, a descarga pode, naverdade, estar em uma direção dentro do plano geral definido pelo capilar,tal como uma direção que é ortogonal ao plano geral definido pelo capilar.
Embora várias modalidades tenham sido descritas, deve sercompreendido que variações e modificações podem ser feitas, como seráevidente para aqueles habilitados na técnica. Essas variações e modifica-ções devem ser consideradas dentro do alcance e escopo das reivindica-ções anexas.

Claims (21)

1. Gerador de aerossol na forma de um tubo capilar, o tubo capi-lar compreendendo pelo menos uma curva, entradas de fluido e uma saídaao longo da curva, em que o fluido volatilizado descarrega da saída paraformar um aerossol.
2. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, emque as entradas de fluido estão localizadas em extremidades do tubo capilar.
3. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, emque o tubo capilar compreende mais de uma curva.
4. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, aindacompreendendo uma fonte de líquido em comunicação de fluido com as en-tradas de fluido.
5. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, emque o tubo capilar tem 5 milímetros a 40 milímetros de comprimento e temum diâmetro interno de 0,1 milímetro a 0,5 milímetro.
6. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, emque o tubo capilar tem 10 milímetros a 25 milímetros de comprimento e temum diâmetro interno de 0,1 milímetro a 0,2 milímetro.
7. Gerador de aerossol compreendendo:um tubo capilar compreendendo pelo menos uma curva, entra-das de fluido e uma saída ao longo da curva; eum mecanismo de aquecimento que aquece o tubo capilar atéuma temperatura suficiente para volatilizar fluido no tubo capilar.
8. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 7, emque o tubo capilar é feito de material de aquecimento eletricamente resistivoe o mecanismo de aquecimento compreende um suprimento de energia econdutores anexos ao tubo capilar de modo que a corrente passa ao longoda curva e aquece o tubo capilar até uma temperatura suficiente para volati-lizar fluido no tubo capilar.
9. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 7, aindacompreendendo uma peça para a boca.
10. Gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 7, aindacompreendendo uma fonte de fluido.
11. Método para geração de um aerossol, compreendendo asetapas de:Fornecimento de fluido para um gerador de aerossol compreen-dendo um capilar compreendendo pelo menos uma curva, primeira e segun-da entradas de fluido e uma saída ao longo da curva; eaquecimento do capilar para aquecer o fluido até uma tempera-tura suficiente para volatilizar o fluido a fim de formar um fluido volatilizado,de modo que o fluido volatilizado descarga da saída do capilar para formarum aerossol.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que a saída éeqüidistante das primeira e segunda entradas de fluido.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que fluido éfornecido às primeira e segunda entradas de fluido em taxas de fluxo idênticas.
14. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que fluido éfornecido a cada uma das entradas de fluido em diferentes taxas de fluxo.
15. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que fluidosidênticos são fornecidos às primeira e segunda entradas de fluido.
16. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que fluidosdiferentes são fornecidos às primeira e segunda entradas de fluido.
17. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que líquidosidênticos são fornecidos às primeira e segunda entradas de fluido.
18. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que líquidosdiferentes são fornecidos às primeira e segunda entradas de fluido.
19. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que um líqui-do é fornecido à primeira entrada de fluido e um gás é fornecido à segundaentrada de fluido.
20. Método de geração de um aerossol compreendendo:descarga de um sistema volatilizado de uma localização ao lon-go de uma passagem capilar pela introdução de um líquido volátil em cadauma das porções extremas opostas da passagem capilar e volatilizando pelomenos uma porção do líquido antes da etapa de descarga.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, em que a des-carga é de uma localização ao longo de uma porção arqueada da passagemcapilar.
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