MXPA00002458A - Filtro microestructurado - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un filtro microestructurado que tiene una entrada para fluido no-filtrado y una salida para fluido filtrado, el filtro se caracteriza porque comprende:una placa base sustancialmente plana y una placa de cubierta que es asegurable a la misma;y una pluralidad de proyecciones que cada una comprende un componente integral de la placa base y los cuales cada uno proyecta de la misma, las proyecciones se separan una de la otra mediante canales que forman una trayectoria de fluido a través del filtro de la entrada a la salida, la placa de cubierta cuando se asegura a la placa base cubriendo las proyecciones y los canales;en donde la pluralidad de proyecciones son dispuestas en por lo menos dos hileras para extenderlas en una configuración de zigzag y en una relación mutuamente yuxtapuesta a través del filtro;y la entrada y la salida de cada una comprende una ranura alargada para fluido no-filtrado y filtrado respectivamente, cada una de las ranuras son sustancialmente tan anchas como el filtro y sustancialmente tan altas como las proyecciones en los lados de entrada y de salida del filtro respectivamente.

Description

FILTRO MICROES RUCTURADO La invención se relaciona filtros microestructurados para fluidos. Se conocen varios filtros, en donde el medio filtrante tiene microporos abajo del rango submicrometro, el tamaño del poro está estadísticamente distribuido dependiendo del material. Las dimensiones externas del medio filtrante de este tipo son polvos de diez veces mayores que el diámetro del poro y la experiencia ha mostrado que estos no pueden hacerse fácilmente tan pequeños como se desea.

Tiras de metal con micro-aberturas las cuales también se sabe que se utilizan para tamizar el estampado, hasta un espesor de 100 µm, que comprende por ejemplo níquel, provisto con orificios los cuales están distribuidos de manera uniforme sobre la tira, el diámetro de los orificios es de algunos micrones. Estas tiras se producen por ejemplo de manera galvánica. Las tiras de metal de este tipo no pueden ensamblarse con componentes microestructurados.

REF.: 32674 La especificación de la Patente Europea No. 0231 432 describe un microfiltro con flujo cruzado en donde el fluido que es filtrado se alimenta y sale de este con un flujo concentrado y se toma un flujo filtrado. Se coloca entre la cámara en donde fluye ei fluido y la cámara de recolección para ei filtrado una línea de membranas o placas de tierra en donde existen pasajes. La línea de membranas y pasajes forman ei microfiltro. La dirección de los pasajes está inclinados a través de un ángulo de 90 ° a 135 ° con respecto a la dirección del flujo del fluido/concentrado. Ei fluido suministrado el cual entra en ei concentrado fluye más allá de ia línea de membranas. Se recolecta el filtrado en una pluralidad de cámaras y abandona el filtro perpendicularmente a ia superficie del filtro o en la superficie del filtro en una pluralidad de pasajes que se extienden entre los pasajes para el concentrado.

La especificación de la Patente Internacional No. WO 93/11862 expone un filtro micromecáníco el cual se construye con tres capas. Colocadas en ia capa base cerrada, en regiones dadas está una capa intermedia y colocada sobre esta está una capa de revestimiento con aperturas que se alargan de cierta manera en una región. Esta ausente la capa intermedia en la relación en paralelo para uno o ambos lados longitudinales de las aperturas. En estas regiones, la capa de revestimiento se arregla con una configuración con forma de ménsula o suspendido de la parte superior. Colocado bajo la parte en forma de ménsula de la capa de revestimiento, adjunto a la apertura, está una apertura poco profunda la cual es tan gruesa como la capa intermedia y tan larga como la apertura agrandada. El filtrado fluye a través de esta apertura dentro de la cámara de recolección del filtrado el cual es más denso que en la cámara intermedia. La capa de revestimiento contiene un gran número de aperturas agrandadas las cuales se arreglan a manera de fila paralelas una con otra. Las filas de las aperturas pueden arreglarse con una configuración serpenteante en la capa de revestimiento. El fluido fluye a través de una pluralidad de aperturas perpendiculares a la superficie del filtro en una pluralidad de cámaras de entrada y se remueve desde una pluralidad de cámaras de recolección del filtrado a través de una pluralidad de aperturas perpendiculares a la superficie del filtro. Las capas de este filtro pueden hacerse de silicio, material plástico o metal y están estructurados por gravado, repujado o procesamiento o accionamiento mecánico, ya que pueden incluirse los métodos que involucran tecnología de película delgada y disposición de metal fuera de la fase vapor.

Estos, y otros, aparatos previamente propuestos sufren de varios problemas. Por ejemplo, se ha notado que ai menos alguno de los aparatos propuestos previamente es inapropiadamente susceptible al bloqueo con lo cual el aparato puede entonces cesar de funcionar. En un esfuerzo por solucionar . es te problema se ha propuesto proveer un filtro mayor, pero estos filtros más grandes tienen un gran volumen muerto indeseable. También, algunos de los aparatos propuestos previamente son inapropiadamente complicados, y por lo tanto caros y consumen tiempo en la manufactura. Además, algunos de ios aparatos propuestos previamente son tales que estos no pueden ensamblarse fácilmente con otros componentes microestructurados.

Por consiguiente es un objetivo de ia invención el proveer un filtro microestructurado para un fluido que soluciona uno o más de ios problemas descritos aquí.

De acuerdo con un aspecto de la invención se provee un filtro microestructurado que tiene una entrada para el fluido sin filtrar y una salida para el fluido filtrado, el filtro comprende: una cámara de filtrado provista entre la entrada y la salida, ia cámara está parcialmente definida por una placa base plana y una placa de revestimiento que está asegurada a esta; y un cuerpo de filtrado dentro de la cámara de filtrado, el cuerpo de filtrado está formado por una pluralidad de proyecciones donde cada una comprende un componente integral de ia placa base y cada una se proyecta a partir de este, las proyecciones están espaciadas una de otra por medio de pasajes que forman una trayectoria del fluido a través de ia cámara de filtrado desde ia entrada hacia ia salida, la placa de revestimiento cuando se asegura a ia placa base cubre las proyecciones y los pasajes; en donde la pluralidad de proyecciones está arreglada en al menos dos filas que se extienden con una configuración en zigzag y una relación mutuamente yuxtapuesta a través de la cámara de filtrado; y la entrada y la salida de cada uno comprende una ranura alargada para el fluido sin filtrar y filtrado respectivamente, cada una de las ranuras es substancialmente tan ancha como ia cámara de filtrado y substancialmente tan alta como las proyecciones en ios lados de entrada y de salida del cuerpo del filtro respectivamente.

Una modalidad preferida de la invención provee un filtro microestructurado para un fluido que tiene una entrada para el fluido sin filtrar y una salida para ei fluido filtrado, en donde la dirección del flujo del fluido a través de todo ei filtro es en la superficie, que tiene las siguientes características: una pluralidad de proyecciones que se arreglan a manera de filas con relación mutuamente yuxtapuestas y que se proyectan fuera una placa base preferentemente plana y que son un componente integral de la placa se. una pluralidad de pasajes entre las proyecciones , Una placa de revestimiento preferentemente plana que está colocada sobre las proyecciones y que cubre ios pasajes, en donde ios pasajes forman una trayectoria de paso desde ei lado de entrada hacia el lado de salida del filtro, y el espaciado entre la placa base en ei área alrededor de las proyecciones y ia placa de revestimiento dentro de una fila de proyecciones es 'aproximadamente tan grande como ei ancho de ios pasajes en el lado de las proyecciones, en donde pasa ei fluido dentro de ia fila de pasajes, y una ape tura de entrada ala gada para un fluido sin filtrar, que se extiende por aproximadamente todo ei ancho del filtro y la cual es aproximadamente tan alta como las proyecciones que se proyectan fuera de ia placa base, en el lado de entrada del filtro, y Una apertura de salida alargada para un fluido filtrado, que se extiende por aproximadamente todo ei ancho del filtro y la cual es aproximadamente tan alta como las proyecciones que se proyectan fuera de ia placa base, en ei lado de salida del filtro .

Preferentemente, la relación de altura con ancho de ia apertura . de entrada y ia apertura de salida es desde 1:5 a 1:1000. La apertura de entrada preferentemente retiene las partículas granul re .

Una pluralidad de filas de proyecciones pueden arreglarse en una configuración en cascada. Los arreglos de proyecciones más cercanas ai lado de la entrada del filtro son más grandes que las proyecciones que están arregladas más hacia el lado de ia salida del filtro.

El espaciado entre ia placa base plana y ia placa de revestimiento plana en ia región alrededor de cada una de las filas de proyecciones, esta fila se arregla con una configuración en cascada, es preferentemente tan grande como ei ancho de ios pasajes en ei lado de las proyecciones, en donde pasa ei fluido dentro de ia fila de pasajes. Ei espaciado está preferentemente entre ia mitad y ei doble del ancho del pasaje. El espaciado preferentemente decrece desde una fila a otra, como se ve en ia dirección del flujo. Por lo tanto los pasajes pueden ser de una sección transversal cuadrada en sus lados de entrada para ei fluido.

El espaciado entre la placa base plana en ei área alrededor de las proyecciones y ia placa plana de revestimiento puede ser constante dentro de una fila de proyecciones. En el caso de que las filas de proyecciones que estén arregladas con una configuración serpenteante o una configuración en zigzag, el espaciado puede ser mayor en ia región del extremo de ia fila el cual está en ia proximidad del lado de salida del filtro que en ia región del extremo de la fila la cual está en ia proximidad del lado de entrada del filtro. Ei espaciado preferentemente se incrementa aproximadamente de manera lineal desde un extremo de la fila de proyecciones al otro.

Los lados que están mutuamente frente a frente de dos filas adyacentes de proyecciones pueden definir una cámara interconectada en donde fluye el fluido por todos los pasajes entre las proyecciones de una primera fila, y fuera de esta fluye el fluido dentro de todos los pasajes entre las proyecciones de ia fila adyacente. Colocada corriente arriba de ia primera fila de proyecciones está una cámara de colección de ia sección transversal alargada, en donde ei fluido sin filtrar pasa y fuera de esta ei fluido fluye dentro de todos pasajes entre las proyecciones de ia primera fila. Colocada corriente abajo de ia primera fila de proyecciones está una cámara de recolección de sección transversal alargada, en donde el fluido fluye fuera de todos ios pasajes de ia primera fila, y fuera de esta pasa ei fluido filtrado .

Las proyecciones pueden estar en forma de membranas o placas de tierra que como se ve la dirección del flujo es recta o curvada. Las proyecciones también pueden estar preferentemente en forma de columnas rectas de cualquier sección transversal, preferentemente una sección transversal redonda o poligonal.

La longitud de ios pasajes que se extienden entre las membranas o placas de tierra es preferentemente ai menos dos veces más grandes que sus alturas en el lado de entrada del fluido.

Preferentemente la sección transversal de los pasajes es aproximadamente de forma cuadrada o cilindrica o trapezoidal; en. ei último caso el lado más grande del trapecio puede formarse por una placa de revestimiento. Los pasajes son por ejemplo desde 5 a 50 µm de longitud, desde 2.5 a µm de alto y desde 2.5 a 25 µm de ancho. El ancho de los pasajes puede ser más grande hacia el lado de salida.

Ei espaciado entre las filas de proyecciones es preferentemente dos veces mayor del ancho del pasaje en el lado de entrada. Las filas de proyecciones pueden extenderse paralelamente una de otra o con una configuración serpenteante o una configuración en zigzag. Las filas arregladas con una configuración en zigzag pueden estar inclinadas en relación una de otra a través de un ángulo desde 2 ° a 25 Cuando el filtro tiene filas de proyecciones que están arregladas en una configuración serpenteante o en zigzag, las partículas que son filtradas primero se depositan en las regiones sobre ei lado de entrada del fluido, las cuales están en ia proximidad del lado de salida del filtro, ei espacio entre las filas de proyecciones en ei lado de entrada se incrementa progresivamente, iniciándose en la región del lado de salida del filtro. Ei filtro aproximadamente solo se obstruye de manera completa y la capacidad del filtro se empobrece cuando ia cámara de entrada entre cada una de las filas de proyecciones está casi llena con partículas que son fi 11 radas .

El grado de separación del filtro es preferentemente relativo a la forma definida debido a las menores fluctuaciones en las dimensiones de los pasajes. El filtro no puede requerir un distribuidor del flujo de alimencación para que ei fluido se filtre y un aparato de recolección del filtrado para ei fluido filtrado.

El filtro puede producirse utilizando procesos conocidos para metal, silicio, vidrio, cerámica o material plástico por ejemplo. La placa base puede hacerse del mismo material que, o de diferente material a la, placa de revestimiento. El filtro es prefer ntemente adecuado para un rango de alta presión, por ejemplo hasta 30 Mpa (300 bar) .

Un filtro microestructurado de conformidad con otra modalidad de ia invención, están arreglados otros elementos microestructurados de fluidez en ia misma placa base, por ejemplo una boquilla para rociar un fluido o para producir un aerosol, también en el rango de alta presión.

El filtro microestructurado de conformidad con varias modalidades de la invención puede exhibir algunas o todas las siguientes ventajas: - debido a que el filtro tiene un gran número de pasajes sobre una pequeña área este puede ser operacional aun sí algunos pasajes se bloquean por impurezas que contaminan el fluido. Esto permite que la capacidad de uso mejore el filtro cuando esté se ensambla con una boquilla para el uso con un atomizador, así como cuando se usa un atomizador para ia administración de un medicamento, la falla del atomizador dentro del periodo específico de uso puede tener fatales consecuencias para el usuario; - ios pasajes pueden definirse dentro de límites estrechos con respecto a la forma, el área de sección transversal y longitud (en la modalidad más preferida las dimensiones de todos ios pasajes dentro del filtro son las mismas); - ia sección transversal de pasaje puede adaptarse para otras condiciones, por ejemplo para la sección transversal de una boquilla que se conecta corriente abajo de esta; - un área superficial del filtro más grande puede colocarse dentro de un pequeño volumen del filtro; - antes de que pase el fluido dentro de los pasajes el flujo del fluido puede dirigirse entre las filas arregladas con una configuración serpenteante o en zigzag substancialmente perpendicularmente al flujo en los pasajes; - el área abierta del filtro (suma del área de sección transversal de todos los pasajes) puede ser al menos 50 % del área total del filtro; el filtro puede tener un pequeño volumen muerto; y - el filtro puede ensamblarse de una manera simple con otros componentes microestructurados.

El filtro microestructurado que se describe aquí encuentra particular utilidad cuando se utiliza para filtrar un medicamento disuelto en un solvente para producir un aerosol para la aplicación por inhalación. Los solventes adecuados son por ejemplo agua o etanol o mezclas de estos. Los medicamentos adecuados son por ejemplo Berotec, Atrovent, Berodual, Salbutanol, Conbivent, Oxívent, Ba 679, BEA 2108 y otros.

El filtro de conformidad con ia invención también puede utilizarse en un nebulizador, tai como se describe en la solicitud PCT W091/14468 o PCT/EP96/04351.

Ei filtro microestructurado descrito aquí puede producirse de la siguiente manera ilustrativa; una pluralidad de placas base interconectadas , por ejemplo el orden de magnitud de algunos miles, se icroest ructura simultáneamente en un área de superficie mayor y se conecta en una etapa con ia placa de revestimiento plana más grande (proceso en lotes) . Este montaje combinado puede entonces dividirse en varias piezas individuales.

Este modo de manufactura tiene algunas ventajas específicas. Por un lado la producción por lotes proporciona ia posibilidad de producir particularmente partes individuales que no son caras con un alto grado de precisión con exactitud de estructura de unos cuantos micrómetros debajo dentro del rango de submicrómetro, lo cual podría producir solo un costo substancialmente mayor en una serie de procedimientos para el procesamiento, lo cual por otra parte la producción por lotes proporciona una calidad uniforme definida con respecto a todas las partes, que pueden ser reproducib'ies logradas bajo las mismas condiciones del proceso y es improbable un cambio lento, como sería el caso por ejemplo en ia serie de procedimientos para el procesamiento debido al desgaste de ia herramienta.

Además, la posición y la iocalización de las partes en el proceso también están predeterminadas por el diseño y no tienen que ajustarse y colocarse por medio de mecanismos de separación y manejo caro como en ei caso, con alguno de los arreglos previamente propuesto.

La placa base puede producirse, por ejemplo, por gravado por intercambio de ion reactivo, galvanoformado o en el caso de materiales plásticos, de acuerdo con el proceso LIGM por litografía, galvanoformado y moldeo. Pueden existir otros procesos para la producción de formas específica de pasajes. La sección transversal de los pasajes con forma trapezoidal o cilindrica pueden producirse por sobre-gravado o sub-gravado específico. Estas formas pueden producirse por procesos de gravado en seco y también con gravado en húmedo. Las secciones transversales triangulares del pasaje pueden producirse con procesos de gravado anisotrópicamente en placas base monocristalina de silicio. La placa base es preferentemente estructurada por gravado húmedo o seco isotrópico o anisotrópico o una combinación de estos procesos, particularmente preferidos por gravado en seco anisotrópico.

La placa base microest ructurada y las proyecciones de esta pueden unirse con la placa de revestimiento plana por unión anódica de silicio y vidrio, por ejemplo un vidrio alcalino de borosiiicat o . En un ejemplo, la placa de vidrio se coloca sobre la placa de silicio microest ructurada y se conecta con un electrodo. Todo el ensamble se calienta a temperaturas entre 200 a 500 °C y se aplica un voltaje negativo de aproximadamente 1000V entre la placa de silicio y la placa de vidrio. Debido al voltaje los iones alcalinos cargados positivamente pasan a través del vidrio hacia ei cátodo en donde estos se neutralizan. Se forma en ei vidrio en la transición entre ei vidrio y el silicio una carga de espacio negativo la cual se provee por atracción electrostática de las dos superficies, y además por medio de ios enlaces con puentes oxígeno origina un enlace químico durable entre ia superficie del vidrio y ia superficie del silicio.

Con el proceso ilustrativo descrito anteriormente una placa de revestimiento de vidrio es particularmente ventajosa para asegurar ia calidad debido, por una parte, ia calidad de ia conexión del enlace y, por otra parte debido a los defectos o partículas incluidas lo cual origina ei mal funcionamiento del filtro que puede reconocerse fácilmente por medio de inspección óptica .

Después del procedimiento de ensamble puede dividirse en filtros individuales, preferentemente con una sierra circular de diamante rotatoria de alta velocidad, con la parte interna y ia parte externa de cada filtro expuestas sí esta no están previamente expuesta. El corte puede colocarse con un grado de exactitud dentro de algunos micrómetros .

Sin embargo utilizando el enlace anódico, la placa base microestructurada puede unirse a la placa de revestimiento plana por medio de soldadura ultrasónica, soldadura láser, pegado o soldar o cualquier otro medio aparente para personas con experiencia en el arte.

Las modalidades de las invenciones ahora se describirán como medio de ejemplo únicamente, con referencia a las figuras acompañantes, en donde: La Figura 1 ilustra .una representación esquemática de una modalidad del filtro; La Figura 2 es una vista en una escala agrandada que muestra el arreglo de las proyecciones en líneas del filtro de la Figura 1; La Figura 3 es una vista de sección transversal a lo largo de la línea A-A de la Figura 2; La Figura 4 es una ilustración de una variedad de diferentes proyecciones; La Figura 5 es una ilustración esquemática de otras proyecciones; La Figura 6 es una ilustración esquemática de varios patrones ilustrativos en como las proyecciones pueden arreglarse; La Figura 7 muestra un ejemplo ilustrativo de la orientación de las proyecciones; y La Figura 8 es una imagen producida en un microscopio por barrido de electrones de un filtro en al final de su vida útil.

Como se mencionó, la Figura 1 muestra una modalidad ilustrativa de un filtro, visto desde el lado de apertura inicial, el cual después se cubre con la placa de revestimiento (no se muestra) . Una placa base 1 del filtro está microestructurado entre las regiones del borde 2a y 2b. La microestructuración provee, en este ejemplo, las líneas 3 de proyecciones las cuales se arreglan con una configuración en zigzag. También puede verse que las líneas 3 están relativamente inclinadas una de otra a través de un ángulo alfa.

En este ejemplo, se provee la placa base, además del filtro y la corriente arriba de este, con otra línea de proyecciones 4 las cuales forman un filtro muy áspero y el cual sirve para agitar el fluido que fluye a través del filtro. Se coloca corriente arriba de las líneas 4 una ranura de entrada 5 a través de esta pasa el fluido sin filtrar dentro del filtro. En esta modalidad, el arreglo que une el filtro es la boquilla 6 fuera de este puede salir el fluido filtrado. La boquilla 6 se ha formado,. en este ejemplo ilustrativo, como una componente integral de la placa base 1. Se apreciará que el filtro puede estar formado sin la boquilla 6 y el filtro rugoso 4.

La Figura 2 es una vista agrandada de una porción de la Figura 1 que muestra un arreglo de proyecciones en las líneas 3. En este caso las proyecciones 7 son membranas o placas de tierra pero, se describirán enseguida, estas pueden tener una configuración alterna. Se puede ver que las líneas 3 comprenden una pluralidad de proyecciones 7 las cuales ascienden desde la placa base 1 y las cuales están separadas una de otra para proveer un filtro fino de fluido.

La Figura 3 es una vista de corte transversal a través de una línea de proyecciones tomada a lo largo de la línea A-A en la Figura 2. En esta modalidad, las proyecciones 7 tienen lados longitudinales curvados de manera cóncava, entre estos están ios pasajes 8 con sección transversal con forma de cilindro.

La Figura 4 muestra .una pluralidad de modalidades de proyecciones, cada una vista desde el lado de apertura inicial del filtro (por ejemplo desde arriba) . Cualquiera, o alguna combinación de, las proyecciones ilustradas (o cualquier otra proyección) puede emplearse en el filtro descrito aquí. La Figura 4 muestra una placa con tierra rectangular 11, una placa con tierra alargada 12 de ancho constante rodeada con lados estrechos, una placa con forma de bastidor 13, una placa de tierra 14 de ancho constante y con un lado estrecho que se extiende de manera inclinada, y una placa de tierra 12 ia cual es curvada con un segmento con forma de circulo. También se ilustran una columna 16, una columna triangular 17, una columna redonda 18 y una columna octagonal 19. Como se mencionó anteriormente, cualquiera o cualquier combinación de estas placas con tierras son adecuadas para utilizarlas en ei filtro.

La Figura 5 muestra varias vistas de corte transversal a través de una variedad de diferentes proyecciones, más específicamente una proyección de una sección transversal rectangular 21, una proyección de una sección transversal 22 con lados longitudinales curvados de manera cóncava, una proyección de sección transversal trapezoidal 23 en donde el lado largo del trapecio esta conectado a la placa base 1, una proyección de la sección transversal trapezoidal 24 en donde ei lado corto del trapecio esta conectado a la placa base i, y una proyección 25 con dos bordes longitudinales redondeado .

La Figura 6 muestra varios arreglos de las proyecciones en donde las proyecciones - sin tener en cuenta la forma de estas - se indican por puntos de diferentes tamaños. Las proyecciones pueden arreglarse en forma de matriz 31 o iinealmente en una fila 32 o en una configuración serpenteante 33 o en una configuración de zigzag 34. Una pluralidad de proyecciones arreglada en una configuración de fila 35 o en una configuración serpenteante o de zigzag 36 puede estar arregladas en sucesión con relación a una cascad .

La Figura 7 muestra una orientación ilustrativa de las placas con. tierra con relación a ia dirección de entrada del flujo 41 del fluido.

Como se muestra, algunas de las placas con tierra (indicadas con ei número de referencia 42) están arregladas en paralelo a la dirección de entrada del flujo, otras de las placas con tierra (indicadas con ei número de referencia 43 están arregladas perpendicuiarmente a ia dirección de entrada del flujo y ei resto de las placas con tierra (indicadas con ei número de referencia 44) están arregladas de manera inclinada con diferentes ángulos a la dirección de entrada del flujo. Se debe entender de la Figura 7 que las placas con tierra no tienen que tener la misma orientación con respecto a la dirección de entrada del flujo. De hecho, la provisión de placas de tierra orientadas de diferente manera es una ventaja distintiva mientras que la diferente orientación sirve para mejorar el grado de agitación del fluido mientras el fluido se mueve a través del filtro.

La Figura 8 muestra una imagen producida en un microscopio con barrido de electrones de un filtro microestructurado tai como se muestra en ia Figura i al final de su vida útil de. servicio. La imagen se gravó a través de la placa de revestimiento de vidrio (no visible) . La imagen mostrada ilustra un filtro con líneas de proyecciones arregladas con una configuración en zigzag; sin embargo las mismas proyecciones no pueden verse en ia ampliación seleccionada.

Ei fluido ha fluido a través del filtro en la dirección de las flechas durante el uso del filtro de las partículas suspendidas en el fluido han comenzado a atraparse por las proyecciones adyacentes. Como se muestra, las líneas de proyecciones están cubiertas con partículas filtradas, más específicamente a un grado mayor en la proximidad de las regiones del borde 2a y 2b que en ia región central del filtro. No existen partículas en el espacio entre las líneas de proyecciones, el cual está en el lado de entrada de flujo del filtro; y así el filtro es totalmente operacional en esta región (por ejemplo ei fluido puede aun pasar a través de este) . Como se puede ver de la Figura 8, ia línea limitante entre ia región libre del filtro y ia región obstruida del filtro se extiende con una forma aproximadamente parabólica. Como se ve de la .Figura 8, ei fluido puede pasar aún a través del filtro aunque una parte considerable del área superficial del filtro ya se ha obstruido.

Puede verse por io tanto que el filtro descrito aquí es menos propenso a bloquearse que los filtros propuestos previamente, mientras que este puede funcionar adecuadamente aún cuando una porción relativamente grande de la superficie del filtro se ha obstruido. Como un resultado de esta mejora, la vida útil del filtro (y así cualquier aparato incluyendo ei filtro) puede incrementarse grandemente. Esto es contraste directo con ios arregios propuestos previamente en donde una cantidad relativamente pequeña de ia obstrucción del filtro origina que el aparato cese su funcionamiento de manera correcta.

Ejemplo: Filtro Microestructurado para un Atomizador Como se menciono anteriormente, el filtro descrito aquí encuentra gran utilidad en los atomizadores para producir un .aerosol de un fluido que lleva medicamento.

Un ejemplo ilustrativo de un atomizador se describirá ahora. En este ejemplo ilustrativo, ei filtro se forma sobre una placa base junto con varios componentes microestructurados. La placa base es de 2.6 mm de ancho y aproximadamente 5 mm de largo. En un ancho de aproximadamente 2 mm este contiene 40 filas de proyecciones, con las filas arregladas con una configuración en zigzag. Cada fila es de 1.3 mm de largo. Las proyecciones son placas con tierra rectangulares las cuales son de 10 µm de largo y 2.5 µm de ancho; y estas se proyectan fuera de la placa base por 5 µm . provistos entre las placas están los pasajes los cuales son de 5 µm de alto y 3 µm de ancho.

Colocada en el lado de entrada del filtro está una línea de 10 placas con tierra rectangulares las cuales son de 200 µm de largo y 50 µm de ancho; y estas se proyectan hacia fuera de la placa base por 100 µm. Provisto entre estas placas de tierra están los pasajes los cuales son de iOOµm de alto y 150 µm de ancho. Las diez placas rectangulares proveen un patrón de flujo del filtro y un medio de agitación del fluido del fluido a través de este. En un espaciado de aproximadamente 300 µm enfrente de la línea de placas de tierra se provee un fluido que entra al hueco ei cual es aproximadamente 2 mm de ancho y 100 µm de alto.

Una cámara de colección del filtrado se provee atrás de las filas de placas con tierra arregladas con una configuración con zigzag. La cámara de colección del filtrado es de 5 µm de alto y gradualmente estrecho desde un ancho de 2 µm y la cual se comunica con la boquilla de corte transversal rectangular la cual es de 5 µm de alto y 8 µm de ancho. En este ejemplo, la apertura de la boquilla se produjo al mismo tiempo que ia placa base se microestructura .

La placa base es de 1.5 mm de grueso comprende níquel y está producida por galvano-formado de una inserción por moldeo plástico el cual contiene las estructuras complementarias para 1083 filtros. Este se reviste con una placa plana de níquel con 0.8 de grueso ia cual se suelda a ia placa base.

Se hace constar que con relación a esta fecha, ei mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de ia presente invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad io contenido en las siguientes.

Claims (25)

Reivindicaciones

1. Un filtro microestructurado que tiene una entrada para el fluido sin filtrar y una salida para el fluido filtrado, caracterizado porque el filtro comprende: una cámara de filtración provista entre la entrada y la salida, la cámara está definida parcialmente por una placa substancialmente plana y una placa de cubierta que se asegura a esta; y un cuerpo del filtro provisto dentro de la cámara del filtro; el cuerpo del filtro está formado por una pluralidad de proyecciones en donde cada una comprende un componente integral de la placa base y desde donde se proyecta cada una, las proyecciones están espaciadas una de otra por medio de pasajes que forman una trayectoria del fluido a través de la cámara de filtrado desde la entrada a la salida, la placa de revestimiento después se asegura a la placa base que cubre las proyecciones y los pasajes; en donde la pluralidad de proyecciones está arreglada en al menos dos filas extendiéndose en una configuración en zigzag y con una relación mutuamente yuxtapuesta a través de la cámara del filtro; y la entrada y la salida cada una comprenden una ranura alargada para el fluido sin filtrar y el filtrado respectivamente, cada una de las ranuras es substancialmente tan ancha como la cámara del filtro y substancialmente tan alta como las proyecciones en los lados de entrada y salida del cuerpo del filtro respectivamente.

2. Un filtro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espaciado entre la placa base y la placa de revestimiento es aproximadamente tan grande como el ancho de los pasajes entre las proyecciones adyacentes .

3. Un filtro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: - una pluralidad de filas de proyecciones se arregla en forma de cascada, la sección transversal de los pasajes perpendicuiarmente a la dirección del flujo del fluido - como se vio en la dirección del flujo -disminuye de fila a fila, - Las proyecciones que están arregladas más cercanas al lado de entrada del filtro son más grandes que las proyecciones que están arregladas más al lado de la salida del filtro, y el espaciado entre la placa base y la placa de revestimiento en el área alrededor de cada una de las filas de proyecciones, esta fila se arregla en forma de cascada, es aproximadamente tan grande como el ancho de los pasajes en el lado de las proyecciones, en donde pasa el fluido en la fila de los pasajes.

4. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a- 3, caracterizado porque la placa base y la placa de revestimiento son substancialmente planas.

5. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la apertura de entrada tiene una relación de altura con ancho de 1:5 a 1:1000, y la apertura de salida tiene una relación de altura con ancho desde 1:5 a 1:1000.

6. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque : un espaciado entre la placa base en el área alrededor de las proyecciones y la placa de revestimiento dentro de una fila de proyecciones está entre la mitad y el doble del ancho del pasaje en el lado de las proyecciones, en donde pasa el fluido dentro de la fila de pasajes.

7. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los lados frente a frente mutuamente espaciados de dos filas de proyecciones adyacentes definen un espacio interconectado dentro del cual fluye el fluido por todos los pasajes entre las proyecciones de la primera fila y fuera de este el fluido fluye dentro de todos los pasajes entre las proyecciones de la fila siguiendo la dirección del flujo.

8. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende: una .cámara de recolección de sección alargada entre la apertura de entrada y una primera fila de proyecciones, dentro de la cual pasa el fluido sin filtrar y sale de esta el flujo del -fluido en todos los pasajes entre las proyecciones de la primera fila, y una cámara de recolección de sección transversal alargada entre la última fila de proyecciones y la ranura de salida, en donde el flujo del fluido sale de todos los pasajes de la última fila y fuera de esta pasa el fluido filtrado .

9. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las proyecciones <=stán en forma de placas con tierra las cuales - como se ve en la dirección del flujo - son rectas o curvadas; o está en forma de columnas.

10. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los pasajes son de una sección transversal substancialmente constante, y tienen una longitud que es al menos el doble tan grande como su altura en el lado de entrada del fluido.

11. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los pasajes son de una sección transversal aproximadamente constante sobre la longitud del pasaje, y son de una longitud de 5µm a 50 µm, una altura de 2.5 µm a 25 µm y un ancho de 2.5 µm a 25µm.

12. Un filtro de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los pasajes tienen una sección transversal substancialmente cuadrada.

13. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los pasajes tienen una sección transversal con forma de cilindro o trapezoidal.

14. Un filtro de conformidad a la reivindicación 13, caracterizado porque un lado más largo del pasaje trapezoidal esta formado por la placa de revestimiento.

15. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los pasajes tienen una sección transversal aproximadamente cuadrada en el lado de entrada del filtro que se vuelve más ancho hacia el lado de salida del filtro.

16. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque un espaciado entre las filas de proyecciones es preferentemente dos veces mayor que el ancho del pasaje en el lado de entrada.

17. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque las proyecciones se arreglan en filas que se extienden paralelas unas a otras.

18. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la configuración en zigzag comprende filas de proyecciones inclinadas con relación unas a otras a través de un ángulo alfa de entre 2o a 25°.

19. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el espaciado entre la placa base en el área alrededor de las proyecciones y la placa de revestimiento dentro de la fila de proyecciones es substancialmente constante.

20. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el espaciado entre la placa base en el área alrededor de las proyecciones y la placa de revestimiento dentro de la fila de proyecciones es mayor en la región del extremo de la fila la cual esta en la proximidad de la salida del filtro que en la región del extremo de la fila el cual esta en la proximidad de la entrada del filtro.

21. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque un espaciado entre la placa base plana en el área alrededor de las proyecciones y la placa de revestimiento plana dentro de una fila de proyecciones se incrementa linealmente desde la región del extremo de la fila la cual esta en la proximidad del lado de entrada del filtro con una dirección hacia la región del extremo de la fila el cual esta en la proximidad del lado de salida del filtro.

22. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque la placa base se ha estructurado por gravado en húmedo o seco isotrópico o anisotrópico o una combinación de estos procesos, preferentemente por gravado en seco anisotrópico.

23. Un filtro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque la placa base es de sílice y la placa de revestimiento es de vidrio, la placa base se une con la placa de revestimiento por enlace anódico .

24. Un nebulizador para terapia por inhalación, el nebulizador comprende un filtro microestructurado para el fluido que tiene una entrada para el fluido sin filtrar y una salida para el fluido filtrado, caracterizado porque el filtro comprende: una pluralidad de proyecciones las cuales están arregladas en al menos dos filas en relación mutuamente yuxtapuesta y las cuales se proyectan fuera de la placa base y las cuales son un componente integral de la placa base; una pluralidad de pasajes entre las proyecciones, y una placa de revestimiento que se asegura a la placa base para cubrir las proyecciones y los pasajes; en donde: los pasajes forman una pluralidad de trayectorias desde la entrada a la salida; la entrada comprende una ranura de entrada alargada para el fluido sin filtrar la cual se extiende substancialmente sobre todo el ancho del filtro y es substancialmente tan grande como las proyecciones que se proyectan hacia fuera de la placa base en el lado de entrada del filtro, y la salida comprende una ranura de salida alargada para el fluido filtrado que se extiende substancialmente sobre todo el ancho del filtro y es substancialmente tan grande como las proyecciones que se proyectan hacia fuera de la placa base en el lado de salida del filtro.

25. Un nebulizador de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque comprende una boquilla conectada a la salida. » * FILTRO MICROESTRUCTURADO Resumen de la Invención ün filtro microestructurado para un fluido, ei filtro tiene una entrada para el fluido sin 5 filtrar y una salida para ei fluido filtrado, ei filtro comprende: una pluralidad de proyecciones (7) que se arreglan en ai menos dos filas (3) en relación mutuamente yuxtapuestas y las cuales se proyectan fuera de la placa base (i) y las 10 cuales son una componente integral de ia placa base, una pluralidad de pasajes (8) entre las proyecciones (7), y una placa de revestimiento que está asegurada a ia placa base para cubrir las proyecciones (7) y ios pasajes (8), en donde 15 ios pasajes forman una • pluralidad de trayectorias de paso desde ia entrada a ia salida, ia entrada comprende una apertura de entrada alargada (5) para un fluido sin filtrar, que se extiende por aproximadamente todo ei 20 ancho del filtro y ia cual es aproximadamente tan alta como las proyecciones (7) que Se proyectan fuera de ia placa oase, en ei lado de entrada del filtro, y ia salida comprende una apertura de salida alargada para un fluido 25 filtrado, que se. extiende por aproximadamente todo el ancho del filtro y ia cual es aproximadamente tan alta como las proyecciones (7) que se proyectan fuera de ia placa base, en ei lado de salida del filtro. Ei filtro de conformidad con ia invención permanece operacionai, aun sí una parte del área está obstruida. Ei filtro se utiliza por ejemplo en un atomizador en donde se produce un aerosol de un fluido ei cual contiene un medicamento.