ES2266956T3 - Dispositivo controlado por radiofrecuencia para liberacion/muestreo de sustancias. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de válvula (10; 20) controlado por una señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia para el uso general y en particular para la liberación/toma de una sustancia/muestra, comprendiendo dicho dispositivo: - un depósito (1); y - un sistema de cierre asociado a dicho depósito; en el que dicho sistema de cierre comprende una estructura de válvula (2) y las funciones para abrir y cerrar dicha estructura de válvula (2) se controlan por medio de dicha señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia; en el que dicha estructura de válvula (2) está realizada con por lo menos un par de partes de pared (2a y 2b) que definen de manera conjunta un conducto de flujo (5) y por lo menos una de dichas partes de pared (2a) está realizada en material sensible a dicha señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia, caracterizado porque dicho material sensible a dicha señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia es un material magnético suave que presenta una temperatura decompensación a la que pierde sus propiedades magnéticas, de manera que se puede conseguir la pérdida de sus propiedades magnéticas por medio de la irradiación con la señal electromagnética.
Description
Dispositivo controlado por radiofrecuencia para
liberación/muestreo de sustancias.
La presente invención se refiere a un
dispositivo miniaturizado controlado por señales electromagnéticas
en la gama de radiofrecuencia para la liberación controlada o la
toma de sustancias o muestras que, gracias a sus dimensiones
reducidas, resulta adecuado para su integración en una cápsula para
usos médicos, industriales o medioambientales, por ejemplo, para
liberar un fármaco a lo largo del tracto gastrointestinal de un
organismo vivo, después de su ingestión. En particular, el
dispositivo según la presente invención comprende un depósito y una
estructura de válvula asociada a dicho depósito, controlándose las
funciones de su apertura y cierre por medio de una señal
electromagnética en la gama de radiofrecuencia.
Un dispositivo controlado por medio de señales
electromagnéticas en la gama de radiofrecuencia capaz de controlar
la liberación de una sustancia se describe en la solicitud de
patente internacional WO 02/30264. Dicho dispositivo cuenta con: un
soporte provisto de una pluralidad de depósitos que contienen la
sustancia que se va a liberar; un sistema de cierre para cada uno de
dichos depósitos; y una fuente de energía que puede recibir una
señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia y transmitir
dicha señal al sistema de cierre de manera que se consiga la
apertura del mismo con la posterior liberación de la sustancia. El
sistema de cierre del depósito está constituido esencialmente por un
recubrimiento que se puede desintegrar o que puede variar su propia
porosidad hasta tal punto, que permita la liberación de la sustancia
contenida en el propio depósito. La señal electromagnética recibida
por la fuente de energía se traduce en una variación del potencial
eléctrico que, cuando se aplica a un par ánodo/cátodo, donde el
ánodo está constituido por el sistema de cierre del depósito,
provoca la desintegración o variación en la porosidad del ánodo, con
la posterior liberación de la sustancia contenida en el depósito en
el entorno.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo controlado por medio de señales
electromagnéticas en la gama de radiofrecuencia para la liberación
controlada/toma de sustancias o muestras, siendo dicho dispositivo
mejorado, por ejemplo, en lo que respecta a la propia estructura del
dispositivo, que se simplifica, y/o en lo que respecta a otros
aspectos funcionales y de uso.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo miniaturizado controlado por una señal
electromagnética en la gama de radiofrecuencia para la liberación
controlada o la toma de sustancias o muestras, de modo que se
apliquen las mejoras mencionadas anteriormente. Más específicamente,
la invención se refiere a un dispositivo provisto de las
características previstas en el preámbulo de la reivindicación 1,
que se conoce, por ejemplo, a partir de los documentos
US-A-5.170.801 y US 2002/013555.
Según la invención, dicho objetivo se alcanza
gracias al dispositivo que presenta las características adicionales
establecidas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Las
reivindicaciones siguientes se entenderán como parte integral de la
presente descripción.
La invención se refiere a una válvula de uso
general que puede, en particular, aplicarse a un dispositivo para
controlar la liberación o la toma de sustancias o muestras, que
comprende: un módulo de comunicación capaz de detectar y responder a
señales electromagnéticas en la gama de radiofrecuencia; una
batería; un depósito; y una estructura de válvula asociada a dicho
depósito, cuyo cierre/apertura se controla por medio de la señal
electromagnética mediante el accionamiento de la batería.
La forma de realización preferida de la presente
invención se refiere a un dispositivo que comprende un depósito y
una estructura de válvula asociada a dicho depósito, en el que la
estructura de válvula está formada por material sensible a
radiofrecuencias y, en particular, a radiofrecuencias polarizadas
circularmente, de manera que las funciones de cierre y apertura de
dicha estructura de válvula se controlen por medio de la señal
electromagnética que actúa directamente sobre dicho material.
Otras características y ventajas del dispositivo
según la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la
descripción siguiente, que se da únicamente a título de ejemplo no
limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
- la Figura 1 representa un dispositivo para la
liberación controlada/muestreo de una sustancia que no forma parte
de la presente invención;
- la Figura 2 representa una forma de
realización de un dispositivo para la liberación controlada/muestreo
de una sustancia según la presente invención; y
- las Figuras 3 y 4 ilustran dos ejemplos de
formas de realización del sistema de cierre del dispositivo de la
Figura 2.
Haciendo referencia a la Figura 1, el
dispositivo designado en su totalidad por el número de referencia
10, que no forma parte de la presente invención, comprende: un
módulo de comunicación 4 capaz de detectar y responder a una señal
electromagnética en la gama de radiofrecuencia RF; una batería 3; y
un depósito 1, asociado al cual se prevé una estructura de válvula
2.
La estructura de válvula 2 está provista de
partes de pared 2a y 2b que definen de forma conjunta un conducto de
flujo 5, a través del cual puede fluir la sustancia contenida en el
depósito 1.
El material que constituye dichas partes de
pared 2a y 2b es un material sensible al calor, como por ejemplo una
aleación con memoria de forma, en este caso capaz de modificar su
propia conformación dependiendo de la temperatura. La aplicación de
una corriente y, por lo tanto, de calor, a dicha estructura de
válvula 2 modifica de forma selectiva la posición de dichas partes
de pared 2a y 2b, de modo que hace que el conducto de flujo 5 se
cierre selectivamente (Figura 1a) o lo hace impermeable (Figura
1b).
El módulo de comunicación 4, que funciona, por
ejemplo, según un protocolo como IEEE 802.11, GSM, Bluetooth, y
ZigBee, se integra con un cuadro de control o incluso con un sistema
de regulación electrónico, que actúan sobre la batería 3. El módulo
de comunicación 4 puede detectar una señal electromagnética en la
gama de radiofrecuencia en la banda ICM (frecuencia Industrial,
Científica y Médica) que, en Europa, está situada en 430 MHz y, en
los Estados Unidos, en 900 MHz.
La señal electromagnética detectada por el
módulo de comunicación 4 actúa, por medio del cuadro de control o
del sistema de regulación electrónico, sobre la batería 3, que
provoca, debido al efecto Joule, el calentamiento de la estructura
de válvula 2, regulando el cierre/apertura del conducto de flujo 5 y
por consiguiente, del depósito 1, con la liberación o muestreo
correspondiente de la sustancia/muestra de interés.
La interrupción de la señal electromagnética
permite que la estructura de válvula 2 retorne a su condición
inicial, interrumpiendo su funcionamiento que, sin embargo, se puede
reanudar con la emisión de otra señal electromagnética.
En la forma de realización que se ilustra en la
Figura 2, el dispositivo 20 controlado por una señal
electromagnética en la gama de radiofrecuencia para la
liberación/toma de una sustancia/muestra comprende un depósito 1,
asociado al cual se encuentra una estructura de válvula 2, provista
de partes estructurales conjuntas similares a las que ya se han
ilustrado haciendo referencia a la Figura 1.
En esta forma de realización, es la estructura
de válvula 2 en su totalidad la que resulta sensible a señales
electromagnéticas en la gama de radiofrecuencia; siendo dichas
señales capaces de modificar las características físicas del
material que constituye por lo menos una de las partes de pared 2a y
2b, con la variación correspondiente de la posición respectiva de
las dos partes de pared 2a y 2b, de manera que deje el conducto de
flujo 5 cerrado o impermeable selectivamente.
El dispositivo 20 ilustrado en la Figura 2
también se simplifica con respecto al dispositivo 10 de la Figura 1,
para cuyo funcionamiento se prevén un módulo de comunicación y una
batería. La forma de realización ilustrada en la Figura 2 no
requiere dichos elementos adicionales para su funcionamiento.
El sistema de cierre del dispositivo 20
comprende sustancialmente una estructura de válvula 2 con la
posibilidad de cooperar con otros elementos mecánicos.
La estructura de válvula 2 del dispositivo 20
prevé el uso de dos materiales con propiedades físicas diferentes,
constituyendo cada una de las dos partes de pared 2a y 2b.
La parte de pared 2a, por ejemplo, puede estar
constituida por un material sensible a radiofrecuencias y, en
particular, a un campo de radiación polarizada circularmente, y de
este modo, puede estar sometida a variaciones en sus propiedades
físicas y, en particular, propiedades magnéticas, cuando se somete a
una señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia. Un ejemplo
de un material de este tipo está constituido por un material
magnético suave, por ejemplo, se puede mencionar el granate de
gadolinio de hierro (GdIG), con la composición
Gd_{3}Fe_{5}O_{12}. Un material magnético suave de este tipo
presenta propiedades magnéticas débiles y una temperatura de
compensación a la que se pierden dichas propiedades magnéticas.
Por el contrario, la parte de pared 2b se puede
realizar obviamente en un material magnetizado o magnético
permanentemente, por ejemplo NdFe_{14}B.
Cuando se irradia la parte de pared 2a por medio
de ondas electromagnéticas polarizadas circularmente en la gama de
radiofrecuencia, se provoca un estado de magnetización en el
material magnético suave que se repele con respecto al estado de
magnetización del imán permanente que constituye la parte de pared
2b, con la posterior apertura del conducto de flujo 5 y la
liberación de la sustancia contenida en el depósito 1.
Las Figuras 3 y 4 representan otras dos formas
de realización específicas del sistema de cierre del dispositivo
20.
El sistema de cierre en la configuración de la
Figura 3 prevé la interposición de un elemento mecánico en la forma
de uno o más resortes 6 entre una de las dos partes de pared 2a ó 2b
de la estructura de válvula 2 y una superficie 7 de un contenedor
(que no se ilustra) en la que se alberga el dispositivo 20 (por
ejemplo, la pared interior de una cápsula).
El resorte 6 coopera con la estructura de
válvula 2, facilitando el cierre de la misma en condiciones de
ausencia de cualquier señal electromagnética.
Cuando el material magnético suave que
constituye la parte de pared 2a se ve afectado por las ondas
electromagnéticas en la gama de radiofrecuencia, la fuerza magnética
de repulsión que adquiere dicho material con respecto al material
que constituye la parte de pared 2b supera la fuerza elástica
ejercida por el resorte 6, llevando a la variación en la posición de
dichas partes de pared 2a y 2b, es decir, para abrir el conducto de
flujo 5 y para liberar o tomar una sustancia/muestra.
Cuando cesa la señal electromagnética, el
material magnético suave pierde su magnetización, y la fuerza
elástica del resorte 6 provoca que ambas partes de pared 2a y 2b
vuelvan a estar en contacto entre sí, de manera que se obstruya el
conducto de flujo 5.
En la segunda forma de realización representada
en la Figura 4, el sistema de cierre del dispositivo 20 prevé la
interposición de uno o más elementos mecánicos, por ejemplo, en la
forma de resortes 6a y 6b que cooperan con las dos partes de pared
2a y 2b.
Las dos partes de pared 2a y 2b están
constituidas por materiales con diferentes propiedades magnéticas.
Se puede hacer referencia a lo que se ha descrito anteriormente en
relación al dispositivo 20 de la Figura 2 con respecto a los
materiales y a las propiedades magnéticas correspondientes.
Los resortes 6a y 6b mantienen las dos partes de
pared 2a y 2b separadas entre sí gracias a su fuerza elástica, con
la consecuente permeabilidad del conducto de flujo 5 y liberación de
la sustancia contenida en el depósito.
La aplicación de la señal electromagnética en la
gama de radiofrecuencias varía la condición de magnetización del
material que constituye, por ejemplo, la parte de pared 2a,
provocando una fuerza magnética de atracción entre las dos partes de
pared 2a y 2b de manera que se supere la fuerza elástica de los
resortes 6a y 6b y se obstruya el conducto de flujo 5.
El proceso en ambas configuraciones es
reversible: cuando se interrumpe la señal electromagnética, el
material magnético suave retorna a su condición inicial, y la
estructura de válvula 2 se cierra o se abre.
La posibilidad de controlar la apertura o el
cierre de la estructura de válvula 2 del dispositivo 20 actuando
directamente sobre el material del que están realizadas las partes
de pared por medio de señales electromagnéticas en la gama de
radiofrecuencia permite la eliminación de la batería y del módulo de
comunicación, con la consecuente miniaturización del
dispositivo.
Obviamente, sin perjuicio para el principio de
la invención, los detalles de construcción y las formas de
realización pueden variar con respecto a lo que se ha descrito e
ilustrado en la presente memoria, sin apartarse por ello del alcance
de la presente invención.
Claims (11)
1. Dispositivo de válvula (10; 20) controlado
por una señal electromagnética en la gama de radiofrecuencia para el
uso general y en particular para la liberación/toma de una
sustancia/muestra, comprendiendo dicho dispositivo:
- un depósito (1); y
- un sistema de cierre asociado a dicho
depósito; en el que dicho sistema de cierre comprende una estructura
de válvula (2) y las funciones para abrir y cerrar dicha estructura
de válvula (2) se controlan por medio de dicha señal
electromagnética en la gama de radiofrecuencia; en el que dicha
estructura de válvula (2) está realizada con por lo menos un par de
partes de pared (2a y 2b) que definen de manera conjunta un conducto
de flujo (5) y por lo menos una de dichas partes de pared (2a) está
realizada en material sensible a dicha señal electromagnética en la
gama de radiofrecuencia, caracterizado porque dicho material
sensible a dicha señal electromagnética en la gama de
radiofrecuencia es un material magnético suave que presenta una
temperatura de compensación a la que pierde sus propiedades
magnéticas, de manera que se puede conseguir la pérdida de sus
propiedades magnéticas por medio de la irradiación con la señal
electromagnética.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho dispositivo (10; 20) se encuentra
comprendido en el interior de un contenedor.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho contenedor es una cápsula.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha otra parte de pared (2b) está
realizada en un material magnetizado o magnético
permanentemente.
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material magnético suave es
Gd_{3}Fe_{5}O_{12}.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho material magnetizado
permanentemente es NdFe_{14}B.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha estructura de válvula (2) coopera
con por lo menos un elemento mecánico (6; 6a; 6b).
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicho elemento mecánico es un resorte
(6; 6a; 6b).
9. Dispositivo según las reivindicaciones 2 y
8, caracterizado porque dicho por lo menos un resorte (6)
está dispuesto entre una superficie exterior (7) de dicho contenedor
y por lo menos una de dichas partes de pared (2a; 2b).
10. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho por lo menos un resorte (6a; 6b)
está dispuesto entre dichas dos partes de pared (2a; 2b).
11. Cápsula que comprende en su interior un
dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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