MX2014007187A

MX2014007187A - Metodo y aparato para la filtracion de agua en puntos de uso.

Info

Publication number: MX2014007187A
Application number: MX2014007187A
Authority: MX
Inventors: Richard Renjilian; Thomas A Langdo; Eugene A Fitzgerald; Larry R Brown
Original assignee: Water Initiative Llc
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-11-25
Also published as: EP2791063A1; IL233087A0; PE20141512A1; CO7071102A2; CA2859189A1; BR112014014522A2; JP2015504776A; ZA201404588B; US20140374327A1; WO2013090785A1; CN104144884A; KR20140113953A

Abstract

Un aparato para la filtración de agua incluye una base, un receptáculo de filtración acoplado a la base y una garrafa acopiada removiblemente a la base; el receptáculo de filtración incluye una entrada de agua y una salida de agua; receptáculo de filtración incluye un filtro plegado posicionado entre la entrada de agua y la salida de agua; el filtro plegado tiene una cara con pliegues caracterizada por una superficie que tiene una pluralidad de picos y una pluralidad de valles, de tal modo que las superficie está dispuesta en una pluralidad de de planos; el receptáculo de filtración está configurado estructuralmente para mantener el filtro plegado en una orientación en la cual la cara con pliegues del filtro plegado atraviesa una trayectoria de flujo de agua que se extiende de la entrada de agua a la salida de agua; el receptáculo de filtración está configurado además para inducir el flujo de agua a lo largo de la trayectoria de flujo de agua por lo menos en una de una orientación de receptáculo y una geometría de receptáculo; la garrafa incluye una entrada acoplada a la salida de agua en el receptáculo de filtración.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA LA FILTRACIÓN DE AGUA EN PUNTOS DE USO REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud reclama prioridad de la Solicitud Provisional de E.U.A. No. 61/576,219, presentada el 15 de diciembre del 2011 , titulada "METHOD AND APPARATUS FOR POINT OF USE WATER FILTRATION" cuya solicitud se incorpora en la presente por referencia en su totalidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las organizaciones regionales, tales como instalaciones municipales para la distribución de agua, enfatizan con fuerza las acciones de purificación de agua que ocurren antes de la distribución del agua a una región o comunidad local. No obstante los esfuerzos complicados y costosos implementados para desinfectar el agua en dichas formas, los suministros de agua todavía pueden contener o adquirir contaminantes después del procesamiento central por una instalación de agua municipal u otra regional a medida que el agua se distribuye desde la instalación a los usuarios finales en sus hogares y oficinas.

Los sistemas para la filtración de agua en puntos de uso existentes disponibles para los usuarios finales incorporan un número de componentes ineficientes e ineficaces. El costo y las ineficiencias asociadas con los sistemas actuales, algunos de los cuales incluyen jarras filtradoras, accesorios para grifos, y unidades integradas en los enfriadores para distribución de agua, resultan en parte, de los métodos ordinarios utilizados para determinar cuándo se ha agotado un filtro. Dichos sistemas pueden tener en cuenta sólo el lapso de tiempo que un sistema ha estado en uso, lo que puede dar como resultado una indicación falsa positiva o falsa negativa del estado del filtro.

Los indicadores falsos relacionados con estos sistemas pueden hacer que un usuario final deseche un filtro de forma prematura o continúe utilizando un filtro que ya ha superado su capacidad para una filtración efectiva. Además, los sistemas existentes no tienen la capacidad de eliminar eficiente y efectivamente en cuanto a costo, ciertos materiales y agentes patógenos que proporcionan opciones de agua de alta calidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los inventores han apreciado que el agua se puede filtrar eficiente y efectivamente a través de un aparato para la filtración de agua en puntos de uso inventivo. Los inventores además aprecian que dicho dispositivo puede implementar de manera eficiente una variedad de técnicas de suplementación inventivas para proporcionar agua de alta calidad en una variedad de formas.

En vista de lo anterior, la presente descripción se dirige a métodos y aparatos para la filtración de agua.

En algunas modalidades de la invención ejemplares descritas en la presente, un aparato para la filtración de agua incluye una base, un receptáculo de filtración acoplado a la base y una garrafa acoplada de manera desmontable a la base. El receptáculo de filtración tiene una entrada de agua y una salida de agua. El receptáculo de filtración incluye un filtro plegado colocado en el mismo. El filtro se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua y el filtro plegado incluye una cara con pliegues que se caracteriza por una superficie que tiene una pluralidad de picos y una pluralidad de valles, de manera que la superficie se coloca en una pluralidad de planos. El receptáculo de filtración se configura de manera estructural para mantener el filtro plegado en una orientación en donde la cara con pliegues del filtro plegado atraviesa una trayectoria de flujo de agua que se extiende desde la entrada de agua hasta la salida de agua. El receptáculo de filtración además se configura para inducir el flujo de agua a lo largo de la trayectoria del flujo de agua por medio de al menos una de la orientación del receptáculo y la geometría del receptáculo. La garrafa se acopla a la base de manera que una entrada de la garrafa se acopla a la salida del agua en el receptáculo de filtración.

En algunas modalidades, la garrafa puede incluir una salida de la garrafa. La salida de la garrafa se puede colocar en una región inferior de la garrafa. La salida de la garrafa también puede incluir una válvula. La válvula se puede configurar para abrirse cuando la garrafa se acopla a la base y para cerrarse cuando la garrafa se remueve de la base. La base puede incluir un puerto en comunicación de fluido con la garrafa acoplada a la base a través de la válvula abierta en la salida de la garrafa. El aparato también puede incluir una bomba acoplada a la base. La bomba se puede acoplar al puerto en la base. El aparato puede incluir una pluralidad de bombas acopladas a la base.

En algunas modalidades, la garrafa se configura como una jarra para servir que tiene por lo menos un mango y una boquilla. En algunas modalidades, el aparato puede incluir un receptáculo de suplementación acoplado a la base. El receptáculo de suplementación se configura para contener una sustancia suplementaria. El receptáculo de suplementación incluye un puerto de entrada del receptáculo de suplementación acoplado a la bomba. El receptáculo de suplementación incluye una trayectoria de fluido acoplada a un puerto de salida de porción individual colocado por arriba de una región de soporte de porción individual que se acopla a la base. El receptáculo de suplementación puede incluir una trayectoria de fluido acoplada de forma selectiva a por lo menos uno del puerto de salida de porción individual y la entrada de la garrafa para filtrar y complementar de forma selectiva una porción individual o mayor de una bebida a base de agua. Una sola porción generalmente describe una porción que es menor a una porción a granel. Sin embargo, ni una porción individual ni una porción a granel se limitan a algún tamaño en particular. Por ejemplo una porción individual puede incluir porciones de 59.14, 118.29, 177.43, 236.58, 295.72, 354.87, 473.16, 591.45, 709.74, mi de fluido o una porción de 1 litro. Un puerto de salida de porción individual se distingue de un puerto de salida de porción a granel con base en el destino del agua filtrada y/o suplementada. Más particularmente, el puerto de salida de una porción individual dirige el agua a una región configurada para sostener un contenedor generalmente configurado para el consumo por un individuo mientras que el puerto para el suministro de una porción a granel dirige el agua a una región configurada para sostener un contenedor generalmente configurado para el consumo de múltiples individuos o un solo individuo a lo largo de una pluralidad de porciones, que en varias modalidades normalmente es una garrafa. El receptáculo de suplementacion puede incluir un cartucho desechable de suplementacion. El cartucho de suplementacion incluye un sello del cartucho acoplado al alojamiento del cartucho y tiene una sustancia suplementaria contenida en el mismo. El cartucho de suplementacion puede tener una forma geométrica correspondiente al receptáculo de suplementacion. El cartucho de suplementacion puede tener un interior dividido en una región de filtración y un compartimiento de suplementacion. La sustancia suplementaria en el cartucho de suplementacion puede incluir por lo menos un componente de sabor, vitaminas, un extractor de sal, minerales, extractos herbales y productos farmacéuticos. La sustancia suplementaria puede ser un líquido o un sólido. El sólido puede ser granulado o en polvo. Como se puede ver, el cartucho de suplementacion puede, además de incluir sustancias para la adición al agua filtrada, incluir sustancias para el filtrado de agua suplementaria. Como tal, el cartucho de suplementación puede proporcionar una etapa de filtro secundaria. Como tal, las ¡mplementaciones comerciales de las modalidades de la invención pueden proporcionar un aparato para filtración proporcionado con un filtro primario funcional dentro del receptáculo de filtración y puede permitir a los usuarios obtener un cartucho de suplementación con base en la necesidad percibida en un suministro de agua que proporciona tipos específicos de niveles de filtración secundarios como una alternativa para o además de inyectar sabor u otras sustancias en el agua para consumo. Estos procesos de filtración secundarios se pueden realizar para eliminar los contaminantes por razones de salud o de estética del agua para mejorar el sabor o la consistencia del proceso de suplementación. Por ejemplo, un usuario puede obtener un aparato de filtración con un filtro primario configurado para filtrar los contaminantes comunes y si el usuario está consciente de que su fuente de agua contiene niveles irregularmente altos de radio, el usuario puede obtener cartuchos de suplementación para la filtración suplementaria en una forma similar a seleccionar el sabor que un usuario desee. De igual manera, es bien sabido que el contenido mineral del agua afecta el sabor y apariencia del agua y bebidas. En este caso, el usuario puede obtener un aparato de filtración con un filtro primario configurado para filtrar componentes del agua tal como sales, sólidos disueltos totales (TDS, por sus siglas en inglés), minerales, dureza del agua u otros componentes similares que pueden afectar el sabor de la bebida o proceso de suplementacion. Dicha eliminación podría logarse a través del uso de procesos de intercambio iónico a través del uso de resinas de intercambio iónico o zeolitas para reducir o eliminar el contenido mineral del agua para consistencia de suplementacion mejorada y eliminación de sabores indeseables.

En varias modalidades de la invención, el aparato de filtración puede incluir un receptáculo de suplementacion acoplado a la base y que se configura para contener una sustancia suplementaria. El receptáculo de suplementacion puede incluir un puerto de entrada en comunicación de fluido con la salida de agua en el receptáculo de filtración, el receptáculo de suplementacion tiene una trayectoria de fluido acoplada de forma selectiva con un puerto de salida de porción individual que se coloca por arriba de una región de soporte de porción individual que se acopla a la base.

En algunas modalidades el aparato de filtración puede incluir un receptáculo de suplementacion acoplado a la base. El receptáculo de suplementación se puede configurar para contener una sustancia suplementaria en el mismo y puede además incluir una sustancia de liberación en el tiempo o de liberación controlada para permitir el uso de porciones múltiples. El aparato de filtración puede además incluir un indicador configurado para proporcionar una señal que indique un estado de la sustancia suplementaria relacionada con el uso de porciones múltiples.

En algunas modalidades, el aparato para filtración de agua incluye una unidad de modulación de la temperatura que incluye una unidad de calentamiento, una unidad de enfriamiento y un controlador.

En algunas modalidades, el aparato para filtración de agua incluye un indicador del estado del filtro con base en la erosión. El indicador se puede colocar entre la entrada de agua y la salida de agua. El indicador proporciona una señal que indica el estado del filtro. La señal se proporciona después de que ha aparecido una cantidad predeterminada de erosión dependiente del flujo en el indicador. El filtro con base en la erosión puede incluir un polímero erosionable.

En algunas modalidades, el aparato de filtración es menor a 262.19 cm3.

Otras modalidades ejemplares incluyen métodos para filtración de agua en un aparato para filtración de agua. Los métodos de acuerdo con dichas modalidades introducen agua en un receptáculo de filtración que se acopla a una base del aparato para filtración de agua. El receptáculo de filtración incluye una entrada de agua y una salida de agua. El receptáculo de filtración incluye un filtro plegado. El filtro plegado se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. El filtro plegado tiene una cara con pliegues que se caracteriza por una superficie que tiene una pluralidad de picos y una pluralidad de valles, de manera que la superficie se pueda colocar en una pluralidad de planos. El método además incluye hacer que el agua fluya a lo largo de una trayectoria de flujo de agua que se extiende desde la entrada de agua hasta la salida de agua, de manera que el agua atraviesa la cara con pliegues del filtro plegado.

En otra modalidad ejemplar, un aparato para filtración de agua incluye una base, un receptáculo de filtración acoplado a la base, y un indicador del estado del filtro con base en la erosión. El receptáculo de filtración incluye una entrada de agua y una salida de agua. El receptáculo de filtración tiene un filtro colocado en el mismo. El filtro se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. El indicador se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. El indicador proporciona una señal que indica un estado del filtro después de que ha aparecido una cantidad predeterminada de erosión dependiente del flujo en el indicador. La señal puede ser electrónica. La señal puede ser uno o más de un indicador visual, un indicador audible y un indicador de sabor. El indicador visual se puede configurar para cambiar el color del agua. El indicador visual puede ser una palabra.

Otra modalidad ejemplar proporciona un método para filtrar agua en un aparato para filtración de agua. El método incluye introducir agua en un receptáculo para filtración de agua que se acopla a la base del aparato para filtración de agua. El receptáculo de filtración tiene una entrada de agua y una salida de agua e incluye un filtro que se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. El receptáculo de filtración además incluye un indicador del estado del filtro con base en la erosión. El indicador se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua y proporciona una señal que indica el estado del filtro. La señal es proporcionada después de que ha aparecido una cantidad predeterminada de erosión dependiente del filtro en el indicador. El método además incluye hacer que el agua fluya a lo largo de la trayectoria de flujo de agua que se extiende desde la entrada de agua hasta la salida de agua, de manera que el agua atraviese el filtro y el indicador y de manera que el indicador se erosione. El método también incluye indicar, por medio de una señal, el estado del filtro después de que ha aparecido en el indicador una cantidad predeterminada de erosión dependiente del flujo.

Otra modalidad ejemplar proporciona un cartucho desechable para filtración de agua para usarse con un aparato para filtración de agua. El cartucho incluye un sello del cartucho que se acopla a un alojamiento del cartucho. El alojamiento del cartucho tiene una forma geométrica que corresponde a un receptáculo del cartucho del aparato para filtración de agua. El alojamiento del cartucho tiene un interior dividido en una región de filtración y un compartimiento de suplementación. La región de filtración incluye una sustancia de filtración. El compartimiento de suplementación incluye una sustancia suplementaria. La región de filtración se divide desde la región de suplementación de manera que los líquidos que entran a la región de filtración atraviesen la sustancia de filtración y posteriormente entren a la región de suplementación y atraviesen la sustancia de filtración antes de salir del cartucho.

En algunas modalidades la región de filtración y la región de suplementación del cartucho desechable para filtración de agua se pueden colocar en una orientación apilada. La orientación apilada se puede fijar en algunas modalidades y se puede configurar por el usuario en otras modalidades. El alojamiento del cartucho puede incluir una pared con división sólida que tiene una abertura colocada adyacente a la pared periférica del alojamiento del cartucho. La abertura proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración y la región de suplementación. En otras modalidades, las regiones de filtración y de suplementación se separan por una membrana permeable al agua, malla, tejido, papel o material similar con agua fluyendo sustancialmente a través del área de esta capa de separación.

En algunas modalidades, la región de filtración y la región de suplementación del cartucho desechable para filtración de agua se pueden colocar en una orientación lateral. El alojamiento del cartucho puede incluir una pared con división sólida que tiene una abertura colocada en la parte superior y la periferia de ambas, la región de filtración y la región de suplementación. La abertura proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración y la región de suplementación. En otras modalidades, las regiones de filtración y suplementación se separan por una membrana permeable al agua, malla, tejido, papel, o material similar con el agua que fluye sustancialmente a través del área de esta capa de separación.

En otra modalidad, la región de filtración y la región de suplementación del cartucho desechable para filtración de agua se colocan en una orientación apilada en donde la sustancia de filtración divide la región de filtración de la región de suplementación.

Otra modalidad de la invención proporciona un método para filtrar agua que incluye perforar un cartucho desechable. El cartucho desechable tiene un sello del cartucho y un alojamiento del cartucho con un interior dividido en una región de filtración y una región de suplementación. La región de filtración incluye una sustancia de filtración y la región de suplementación incluye una sustancia suplementaria. El método además incluye introducir agua en el cartucho desechable. El agua se introduce en la región de filtración y posteriormente se introduce en la región de suplementación, de manera que el agua atraviese la sustancia de filtración antes de entrar a la región de suplementación. El método además incluye hacer que el agua salga de la región de suplementación y del alojamiento del cartucho.

El método puede incluir hacer que el agua salga del alojamiento del cartucho al perforar el alojamiento del cartucho y la región de suplementación. En algunas modalidades, la forma de la sustancia de filtración corresponde a la sección transversal del alojamiento del cartucho.

Otra modalidad de la invención ejemplar proporciona un aparato para filtración de agua que incluye una base, un receptáculo de filtración acoplado a la base, una garrafa acoplada de manera desmontable a la base y un receptáculo de suplementación acoplado a la base. El receptáculo de filtración tiene una entrada de agua y una salida de agua y un filtro que se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. La garrafa incluye una entrada acoplada a la salida de agua en el receptáculo de filtración. El receptáculo de suplementación se configura para contener una sustancia suplementaria en el mismo. El receptáculo de suplementación incluye un puerto de entrada del receptáculo de suplementación en comunicación de fluido con la salida de agua en el receptáculo de filtración. El receptáculo de suplementación tiene una trayectoria de fluido que se acopla de manera selectiva a un puerto de salida de porción individual y un puerto de entrada de la garrafa en la garrafa. El puerto de salida se coloca por arriba de una región de soporte de porción individual, por lo que el aparato de filtración se opera para filtrar o complementar de forma selectiva una bebida a base de agua para una sola porción o porción a granel.

En otra modalidad, se proporciona un aparato de filtración de agua que incluye una base, un receptáculo de filtración acoplado a la base y una garrafa acoplada de manera desmontable a la base. El receptáculo de filtración tiene una entrada de agua y una salida de agua. El filtro incluye una pluralidad de módulos para filtro desmontables que se seleccionan del siguiente grupo: un módulo para desinfección, un módulo para mejorar el sabor, un módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, un módulo para eliminación de arsénico, un módulo para patógeno base, un módulo para eliminación de minerales, un módulo para eliminación de sal, un módulo para sabor, un módulo para vitaminas, un módulo para productos farmacéuticos. La garrafa se acopla a la base de manera que una entrada de la garrafa se acople a la salida de agua en el receptáculo de filtración.

Las modalidades de la invención ejemplares, también proporcionan un producto de programa de computadora. El producto de programa de computadora incluye un código legible por computadora almacenado en un medio de almacenamiento tangible. El código legible por computadora forma un programa de computadora ejecutable por medio de una computadora para filtrar agua con un aparato para filtrar agua. El programa de computadora incluye un código de computadora para hacer que el agua fluya en el receptáculo de filtración de agua que se acopla a una base del aparato para filtración de agua. El receptáculo de filtración incluye una entrada de agua y una salida de agua con un filtro clocado entre los mismos. El filtro además incluye un indicador del estado del filtro con base en la erosión. El programa de computadora además incluye un código de computadora para hacer que el agua filtrada entre al receptáculo de suplementación. El receptáculo de suplementación se configura para contener una sustancia suplementaria en el mismo. El receptáculo de suplementación además incluye un puerto de entrada del receptáculo de suplementación que se acopla a la bomba. El receptáculo de suplementación tiene una trayectoria de fluido que se acopla a un puerto de salida de porción individual que se coloca por arriba de una región de soporte de porción individual acoplada a la base.

En otra modalidad, se proporciona un aparato para filtración de agua que incluye una base, un receptáculo de filtración acoplado a la base y una garrafa acoplada de manera desmontable a la base. El receptáculo de filtración incluye una entrada de agua y una salida de agua. El receptáculo de filtración incluye un medio de filtración colocado en el mismo. El medio de filtración incluye por lo menos uno de un óxido de metal y un hidróxido de metal. El medio de filtración se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. El receptáculo de filtración se configura de manera estructural para mantener el medio de filtración en una orientación en donde el medio de filtración atraviesa una trayectoria de flujo de agua que se extiende desde la entrada de agua a la salida de agua. El receptáculo de filtración se configura además para inducir el flujo de agua a lo largo de la trayectoria de flujo de agua por medio de al menos una de una orientación del receptáculo y una geometría del receptáculo. La garrafa se acopla de manera desmontable a la base de manera que la entrada de la garrafa se acople a la salida de agua en el receptáculo de filtración.

En otra modalidad, se proporciona un aparato de filtración de agua que incluye una garrafa y un receptáculo de filtración acoplado a la garrafa. El receptáculo de filtración incluye una entrada de agua y una salida de agua. El receptáculo de filtración incluye un filtro que se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua. El filtro incluye una pluralidad de módulos para filtración desmontables, seleccionados del grupo que consiste en un módulo para desinfección, un módulo para mejorar el sabor, un módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, un módulo para eliminación de arsénico, un módulo para patógeno base, un módulo para eliminación de minerales, un módulo para eliminación de sal, un módulo para sabor, un módulo para vitaminas, y un módulo para productos farmacéuticos. Los módulos para filtración se apilan en un orden especificado por el usuario dentro del receptáculo de filtración de manera que una región interior en la garrafa se acople a la salida de agua en el receptáculo de filtración. En algunas modalidades el módulo para desinfección, el módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, el módulo para eliminación de arsénico, el módulo para eliminación de patógenos base, el módulo para eliminación de minerales y el módulo para eliminación de sal son permeables a por lo menos un sabor del módulo para sabor, por lo menos una vitamina del módulo para vitamina y por lo menos un producto farmacéutico del módulo para producto farmacéutico por lo que por lo menos un sabor, vitamina y producto farmacéutico no se reducen sustancialmente cuando el agua pasa a través del filtro y se mantienen en el agua sustancialmente al mismo nivel de cantidad después de que el agua pasa a través del todo el filtro como cuando se introduce por medio del módulo para sabor, vitamina y producto farmacéutico. En algunas modalidades, los módulos se pueden apilar de manera que los módulos para sabor, vitamina y producto farmacéutico se coloquen corriente abajo del módulo para filtración por lo que el agua que pasa a través del módulo para filtración penetra uno o más del módulo para desinfección, el módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, el módulo para eliminación de arsénico, el módulo para eliminación de patógenos base, el módulo para eliminación de minerales y el módulo para eliminación de sal antes de penetrar uno o más del módulo para sabor, vitamina y producto farmacéutico.

Se debe apreciar que todas las combinaciones de los conceptos anteriores y conceptos adicionales discutidos con mayor detalle a continuación (siempre y cuando dichos conceptos no sean mutuamente incompatibles) se contemplan como parte de la materia inventiva en cuestión que se describe en la presente. En particular, todas las combinaciones de la materia en cuestión reclamada que aparecen a final de esta descripción se contemplan como formando parte de la materia en cuestión inventiva que se describe en la presente. También se debe apreciar que a la terminología empleada explícitamente en la presente, que también puede aparecer en cualquier descripción incorporada por referencia, debe dársele un significado más consistente con los conceptos particulares descritos en la presente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS El experto en la técnica entenderá que los dibujos son principalmente para propósitos ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la materia en cuestión inventiva que se describe en la presente. Los dibujos no están necesariamente a escala; en algunos casos, varios aspectos de la materia en cuestión inventiva que se describe en la presente pueden mostrarse de manera exagerada o amplificada en los dibujos para facilitar el entendimiento de las diferentes características. En los dibujos, los caracteres de referencia similares por lo general se refieren a las características similares (por ejemplo, elementos funcionalmente similares y/o estructuralmente similares).

La figura 1 proporciona una ilustración esquemática de un aparato para la filtración de agua, de acuerdo con una modalidad de la invención.

La figura 2 es un esquema de un esquema de filtración de acuerdo con varias modalidades de la invención.

La figura 3 muestra un progreso temporal de un indicador del estado de filtración de acuerdo con una modalidad de la invención.

Las figuras 4 a 6 ilustran cartuchos desechables para filtración y suplementacion combinadas de acuerdo con varias modalidades de la invención.

La figura 7 proporciona una ilustración esquemática de un aparato para la filtración de agua, de acuerdo con otra modalidad de la invención.

La figura 8 representa un módulo para filtración de múltiples etapas de acuerdo con varias modalidades de la invención.

Las características y ventajas de las modalidades de la invención se harán más evidentes a partir de la descripción detallada que se establece a continuación cuando se toman en conjunto con los dibujos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación hay descripciones más detalladas de varios conceptos relacionados con, y las modalidades de, sistemas, métodos y aparatos de la invención para mejorar la calidad del agua a través de técnicas de filtración y suplementación efectivas. Se deberá apreciar que varios conceptos que se introdujeron anteriormente y se discutieron con mayor detalle a continuación se pueden implementar en cualquier número de formas, ya que los conceptos descritos no se limitan a ninguna forma particular de implementación. Los ejemplos de implementaciones y aplicaciones específicas se proporcionan principalmente para propósitos ilustrativos.

Varias modalidades de la invención que se describen en la presente se dirigen en general a los aparatos y métodos para la filtración de agua. Las modalidades de la invención descritas en la presente demuestran un aparato para filtración de agua en puntos de uso que puede eliminar efectiva y eficientemente las impurezas del agua, controlar la temperatura del agua o bebida al gusto del consumidor y agregar moléculas beneficiosas o deseables para el agua para consumo.

La figura 1 proporciona una ilustración esquemática de un aparato para la filtración de agua, de acuerdo con una modalidad de la invención. El esquema muestra generalmente el flujo de las operaciones que están acopladas en un aparato que se proporciona de acuerdo con varias modalidades de la invención. Ya que dicho aparato se puede diseñar en general para operaciones en puntos de uso (POU, por sus siglas en inglés) en hogares u oficinas, el aparato se puede proporcionar en una forma geométrica que sea menor a los 262.19 cm3.

Como se demuestra en la figura 1 , el agua 101 se puede introducir inicialmente en un aparato 100 para filtración. Esta entrada puede ocurrir en una región superior del aparato 101 y puede introducir agua 101 directamente en un receptáculo de filtración. El receptáculo de filtración 102 puede incluir una tapa desmontable o que gira en pivote u otro mecanismo de abertura para permitir a un usuario introducir agua en el mismo. El receptáculo de filtración 102 almacena un filtro reemplazable 103, que puede incluir un filtro plegado, como se discute además en la presente con relación a la figura 2. De acuerdo con varias modalidades de la invención, el agua se puede introducir utilizando una garrafa acoplada de manera desmontable 104 o el agua 101 se puede alimentar en un receptáculo de filtración por medio de una línea de agua (no se muestra) que se acopla, directa o indirectamente, al receptáculo de filtración 102. Se puede proporcionar una conexión a una línea de agua exclusiva, similar al esquema empleado para un dispensador de hielo de un refrigerador o despachador de agua. Por medio de ejemplo, la línea de agua se puede conectar directamente a la base 105 y se puede bombear hacia arriba a través de un canal, tubo u otro componente de acoplamiento al receptáculo de filtración 102. En dicha modalidad de la invención ejemplar, se puede proporcionar una bomba 110 para bombear agua o la contrapresión desde el suministro de agua puede lograr suficientemente un caudal de bombeo aceptable.

El receptáculo 102 se puede formar u orientar de manera geométrica para hacer que el agua introducida en el mismo fluya en una forma particular y a una ubicación particular, de acuerdo con varias modalidades de la invención. Por medio de ejemplo no limitativo, el receptáculo 102 puede sesgarse para hacer que el agua introducida en el mismo fluya hacia una salida en el receptáculo. Alternativa o adicionalmente, el receptáculo 102 puede tener una base o canales en el mismo que se forman para hacer que el agua introducida en el receptáculo fluya desde el punto de entrada a una salida o puerto de salida en el receptáculo. El receptáculo 102 también se puede proporcionar con otras características tales como sujetadores, lengüetas o divisiones para dirigir el flujo en una forma particular, o trayectoria y para mantener el filtro 103 colocado en el mismo en una orientación particular con respecto al flujo inducido. Dichos mecanismos pueden incluir una pluralidad de niveles proporcionados dentro del receptáculo y pueden hacer que el agua fluya desde aquellos niveles hacia ciertas porciones o regiones del filtro. La configuración geométrica del receptáculo 102 también se puede adaptar para dirigir agua introducida en el receptáculo lejos de los bordes del receptáculo y lejos de los bordes del filtro que se colocan en el mismo. Por ejemplo, el receptáculo puede tener una configuración inclinada que incluye uno o más niveles. Como se discutió además en la presente de acuerdo con varias modalidades de la invención, el filtro 103 puede proporcionar un cartucho para filtración de múltiples etapas. Como se discutió además en la presente, el filtro 103 puede incluir un filtro plegado en algunas modalidades de la invención, pero puede incluir un filtro no plegado en otras modalidades de la invención.

Después de la introducción en el receptáculo de filtración y después de atravesar el filtro colocado en el mismo, entonces se le puede permitir al agua entrar al depósito de la garrafa de la jarra para servir desmontable 104. La garrafa se puede colocar en varias ubicaciones en la base 105 del aparato de filtración 100. Se puede proporcionar una válvula en la salida del receptáculo de filtración. La válvula se puede configurar para permitir que el agua filtrada 109 fluya solamente cuando la garrafa 104 se acopla al aparato. La garrafa de la jarra 104 proporciona un depósito para el agua en varias etapas, de acuerdo con las modalidades de la invención, y también puede funcionar como jarra para servir para una mesa de comedor o para almacenamiento, por ejemplo dentro de un enfriador. De acuerdo con varias modalidades descritas en la presente, la garrafa 104 puede proporcionar un depósito para el agua antes y/o después de que el agua se procesa más allá de una filtración inicial. La garrafa 104 también puede funcionar como un depósito durante el enfriamiento o calentamiento del agua filtrada. En una modalidad ejemplar, la bomba 110 se puede utilizar para hacer que el agua fluya desde la garrafa de la jarra 104 a un depósito de enfriamiento o calentamiento más pequeño. La bomba 110 puede incluir un tipo de bomba para crear el logro de un caudal deseado y presión de agua.

Una segunda bomba puede empujar el agua desde el depósito de enfriamiento y calentamiento más pequeño a un receptáculo de suplementación 106 que tiene componentes para alterar o complementar el agua purificada. El receptáculo de suplementación 106 se puede medir para acomodar un cartucho de suplementación de porción individual o un cartucho de suplementación de múltiples porciones. Dicho cartucho, vaso o cápsula funciona para infusionar uno o más sabores, vitaminas, minerales, extractos herbales o de plantas y productos farmacéuticos. Una vez que la bebida está infusionada con los suplementos especificados por el usuario la bebida a base de agua se puede dispersar en un contenedor de porción individual 108 tal como un vaso, tazón, botella de vidrio, etc.

Como se demostró adicionalmente, el aparato 100 puede incluir un panel de control a través del cual un usuario final puede elegir una variedad de ajustes de bebida incluyendo, más no limitándose a, cantidad, concentración o fuerza y temperatura.

La tecnología de filtración del agua que se utiliza en las modalidades de la invención es compatible con un enfoque de purificación de agua en "puntos de uso" (POU). Los sistemas de POU está compuestos por componentes que eliminan las impurezas del agua en una escala relativamente pequeña, por ejemplo, un sistema para la superficie de la mesa u orientado al hogar en lugar de una instalación central grande, como instalaciones municipales para el tratamiento de agua. Se pueden utilizar diferentes tecnologías para eliminar los minerales y compuestos disueltos en comparación con el control de patógenos o control microbiano.

De acuerdo con varias modalidades de la invención, se puede utilizar la tecnología de adsorción para eliminar los minerales y compuestos disueltos tales como arsénico, fluoruro y plomo que pueden estar presentes en el agua del usuario. La tecnología de adsorción tiene ventajas, que incluyen un rendimiento de casi 100% de agua (sin rechazo de agua), operación automática, operación bajo flujo por gravedad y capacidad para eliminar de manera efectiva los contaminantes presentes. En varias modalidades ejemplares, el material de adsorción puede incluir por lo menos uno de carbón activado, un óxido de metal o un hidróxido de metal, por lo que el cartucho para filtración se opera para filtrar el agua a una escala de temperatura de 5o C (Celsius) a 40° C.

Aumentar al máximo la vida de los medios de adsorción requiere una elección apropiada de los medios de adsorción, condiciones de flujo y diseño del filtro. Además de la eficiencia, dos grandes preocupaciones para los usuarios son el rendimiento (caudal) y la vida útil. Un parámetro importante para incrementar la vida útil media de la filtración y el caudal es el flujo por área unitaria o velocidad de la carga hidráulica las bajas velocidades de carga hidráulica siendo ventajosas para la vida útil media. Esto propone hacer etapas de filtración individuales con filtros cortos y gruesos (por ejemplo con una relación de aspecto menor a 1).

Las modalidades de la invención ejemplares proporcionan recipientes con diámetro grande para permitir velocidades de carga hidráulica bajas mientras se logran velocidades de flujo razonables. Los parámetros medios típicos para la carga hidráulica de expendedores son 5.43 mm/seg. Las pruebas de laboratorio de medios de arsénico y fluoruro revelaron que los tiempos de vida medios de la filtración se pueden extender dramáticamente al operar los filtros a cargas hidráulicas mucho menores, por ejemplo por debajo de 2.71 mm/seg y por debajo de 1.69 mm/seg. Las velocidades de la carga hidráulica bajas permiten que los medios de adsorción trabajen más eficientemente para almacenar contaminantes para permitir tiempo para difusión entre los poros y una saturación más eficiente de los sitios de adsorción.

Las modalidades de la invención ejemplares que incorporan cargas hidráulicas bajas tal como a o por debajo de 2.71 mm/seg se pueden implementar con medios de filtración que incluyen óxido de metal y medios de hidróxido y materiales de tierras raras tal como hidróxido férrico granular, alúmina activada, óxido férrico granular, óxido de titanio, óxido de zirconio, óxido de cerio, óxido de hafnio, óxido de lantano u otro óxido de metal o mezclas. Otros materiales de filtración potenciales incluyen carbonos activados, zeolitas y resinas de intercambio iónico. En varias modalidades, el material de filtración que incluye por lo menos una de zeolitas y resinas de intercambio iónico proporciona un cartucho para filtración que se opera para filtrar agua a una escala de temperatura de 5° C a 99° C. Las resinas de intercambio iónico pueden ser resinas de catión de ácido débil, resinas de anión de base débil o una mezcla de resinas de anión y catión para eliminar el contenido de minerales. Las aplicaciones de desmineralización normalmente utilizan un lecho mixto de resinas de intercambio iónico de base fuerte y ácido fuerte. Todos estos materiales de medios se pueden incluir en las distintas capas o se pueden mezclar. Asimismo, las modalidades de la invención incluyen etapas de filtros con relaciones de aspecto menores a uno.

Para abordar la contaminación por patógenos o por microbios generalmente se requieren diferentes enfoques. El agua con capacidad de desinfección inadecuada o inexistente (tal como desinfección con cloro) se puede contaminar con patógenos. Esto puede ocurrir debido a una infraestructura de cloración inadecuada o debido a la interrupción del proceso de desinfección de tratamiento central después de un desastre natural o ruptura de la tubería de suministro. El sistema de POU proporcionado de acuerdo con varias modalidades de la invención descritas en la presente, posee capacidades de desinfección que se pueden implementar utilizando una o más membranas, desinfectando activamente a través de la liberación controlada de los compuestos de desinfección y/o una combinación de las dos.

Como se estableció anteriormente varias modalidades de la invención descritas en la presente proporcionan funcionalidad multifacética, mientras conserva el valioso espacio del mostrador a través del uso de una garrafa de jarra de porción elegante 104, que también sirve como un depósito de agua filtrada. El depósito de porción de la jarra generalmente está presente en el aparato 100 después de la etapa de filtración de agua pero antes de cualquiera de los mecanismos de enfriamiento o complementación. De acuerdo con algunas modalidades, la garrafa 104 se bloquea en el sistema con una conexión inferior a prueba de fugas. Además, puede haber aditivos de liberación en el tiempo liberados en la jarra o depósito por medio de los dispositivos de liberación en el tiempo presentes en la jarra o después del paso de filtración anterior para impartir las moléculas deseables o beneficiosas tal como vitaminas, minerales o extractos de acuerdo con las varias modalidades de la invención.

La jarra 104 puede incluir una válvula colocada dentro de la parte inferior de la jarra para evitar la fuga de agua cuando la jarra 104 se remueve del aparato 100 para servir. La jarra también puede incluir un mecanismo para asegurar que se alinea de manera apropiada tras la inserción en el aparato. Como parte de la verificación de la alineación, la jarra 104 se puede recortar en la base con la acción de la leva alineada, lo que requiere una rotación ligera de la jarra 104 para bloquearse de acuerdo con las modalidades de la invención. También puede haber un sensor de nivel en la jarra que puede depender del sensor activado por flotación, con el sistema de lectura de nivel operando por medio de un componente magnético (tal como un interruptor de lengüeta), mecánicos, ópticos o de fotodetección. La jarra 104 puede tener que interbloquearse para verificar que se carga en el aparato 100, por ejemplo por medio de un sensor infrarrojo (IR, por sus siglas en inglés) o un dispositivo similar.

El agua en el depósito de porción de la jarra de agua puede estar normalmente a temperatura ambiente, aunque la jarra se puede remover y enfriar en el refrigerador de una cocina, si se desea. El volumen de este depósito es lo suficientemente grande para proporcionar agua adecuada, pero no demasiado grande como para ser difícil de manejar y pesado. Puede oscilar entre 1.5 a 4 litros de agua y en algunas modalidades puede estar entre 2 a 3 litros de agua.

El agua en la jarra 104 normalmente está a temperatura ambiente como se mencionó anteriormente, pero puede ajustarse al gusto del usuario por medio del uso de componentes de enfriamiento y calentamiento adicionales. La temperatura del agua se puede ajusfar utilizando una bomba y un depósito chico térmicamente aislado, térmicamente ajustado antes de surtirla al través del sistema de suplementación de moléculas. Un depósito de enfriamiento separado puede ser más pequeño que el depósito de porción de la jara desmontable principal, en una escala de volumen de 0.5 I. Para enfriar, se puede implementar un compresor de enfriador convencional o módulo para enfriamiento termoeléctrico en estado sólido. Para calentar, se puede utilizar un elemento de calentamiento resistivo estándar. Los enfriadores termoeléctricos operan como bombas de calor utilizando el efecto de Peltier en conjunto con un disipador de calor y un ventilador en el lado ambiental (caliente) que aleja el calor del depósito de agua y da como resultado el enfriamiento. Los termoeléctricos ofrecen el potencial para ajustar la temperatura al gusto del usuario a través de un enfoque de "marcar una temperatura" cuyo sintonizador se puede proporcionar por medio de un panel de control 107. El bombeo térmico del termoeléctrico se puede controlar al ajustar la corriente en el módulo termoeléctrico o la velocidad del ventilador de enfriamiento o ambos. También se puede invertir para bombear calor desde el lado caliente (ambiente) al lado frío (agua) para calentar el agua. Esto permite ajustar la temperatura del agua fría a agua caliente ligeramente por arriba de la temperatura ambiente de la unidad por el usuario por medio del sistema de control apropiado. Este control de temperatura permite al usuario otro nivel de personalización de agua y bebida a su preferencia.

La figura 2 es un esquema de un esquema de filtración de acuerdo con varias modalidades de la invención. Como se demuestra en la figura 2, un filtro 201 colocado dentro del receptáculo de filtración se puede proporcionar en una disposición de filtro plegado, de acuerdo con varias modalidades de la invención. El filtro 201 se pede proporcionar en una forma cuadrada o rectangular y puede corresponder a la forma periférica de un receptáculo de filtración o puede tener una forma alternativa que se extienda al perímetro del receptáculo de filtración. En varias modalidades, el filtro 201 puede tener un filtro cuadrado o rectangular inscrito dentro de un círculo para combinar un filtro plegado con una disposición de filtro circular.

Una membrana filtra mecánicamente patógenos en un sistema para filtración de agua que se proporciona en varias modalidades. Este tipo de filtración normalmente requiere el uso de una membrana con tamaños de poros comparables y preferiblemente más pequeños que el patógeno. Para eliminar mecánicamente quistes de protozoarios se requieren membranas con tamaños de poro en el orden de 1 miera, mientras que la eliminación de bacterias normalmente requiere tamaños de poro en el orden de 0.1 mieras. El flujo de agua a través de la membrana con un tamaño de poro de 0.1 mieras es muy lento, normalmente en el orden de milímetros por minuto por cm2 del área de la membrana. Esto es normalmente muy lento para filtrar una cantidad razonable de agua a través del flujo inducido por gravedad. Esta limitación del área se supera en las modalidades de la invención al incrementar el área superficial disponible para filtración por plegado.

El plegado se puede implementar en diferentes modalidades que se describen en la presente. En un enfoque, una forma del filtro rectangular o cuadrada se puede utilizar para permitir el plegado y de este modo, incrementar el área del filtro y el flujo a través de un área rectangular grande. Al utilizar el plegado, es posible incrementar el área del filtro por un factor de 10 si se utilizan pliegues con una profundidad de 2.54 cm y cinco pliegues por cm. Este incremento grande en el área permite la introducción práctica de filtros de tamaño de poro chico tal como filtros de 0.1 mieras en una aplicación de POU que emplea un flujo de agua de alimentación de gravedad sustancialmente vertical 202.

En otras modalidades, el flujo de agua se puede configurar para flujo lateral, como se demuestra por la referencia 204, a lo largo del perímetro del filtro plegado verticalmente orientado 203. El filtro 203 permite el plegado de la membrana a lo largo de un subconjunto de la altura del filtro cerca del perímetro. Este enfoque lateral, que saca ventaja del perímetro, es susceptible a una escala de formas del filtro que incluyen, pero no se limitan a, formas circulares y rectangulares. Las membranas utilizadas pueden incluir cualquiera de las membranas estándar disponibles de Millipore, Pacific Membranes, Pall o especialmente membranas tales como material Ahlstrom Disruptor o material 3M Virasorb.

En otro enfoque, los compuestos para desinfección que son beneficiosos para el usuario se pueden agregar a través de métodos de liberación en el tiempo controlado para desinfectar de forma activa el agua, realizando un beneficio para el usuario. El sistema de filtro de POU de la invención tiene una combinación de ambos enfoques. Algunas modalidades descritas en la presente implementan métodos de liberación en el tiempo para desinfectar de forma activa el agua y eliminar todo tipo de patógenos de virus y bacterias en una forma que proporciona varias ventajas sobre los enfoques de usar solo una membrana. Una implementación de liberación en el tiempo se puede combinar con las implementaciones de la membrana antes mencionada y ofrece una defensa de múltiples niveles para microorganismos para eliminar quistes, que son resistentes a la cloración. Además de las implementaciones de desinfección antes mencionadas, las modalidades de la invención proporcionadas en la presente pueden incorporar otros aspectos de desinfección, tales como la desactivación fotocatalítica, tratamiento con luz UV u ozonación.

Los sistemas de filtración de acuerdo con las modalidades de la invención descritas en la presente tienen diferentes etapas, que se dirigen a diferentes contaminantes para eficiencia y rendimiento mejorados. El filtro de acuerdo con las modalidades se puede diseñar para exhibir altos flujos, por arriba de 0.5 litros por minuto, mientras mantiene bajas velocidades de carga hidráulica por debajo de 1.69 mm/seg. De este modo, el área del filtro en dichas modalidades por lo general es mayor que 46.45 cm2 y puede ser cuadrada o redonda. En algunas modalidades, el filtro puede ser por lo menos la mitad del ancho que el depósito de la jarra para servir. En dichas modalidades, la geometría del filtro se puede desacoplar de las limitaciones impuestas por la geometría de la jarra para servir. De este modo el filtro puede ser más grande (más ancho) que la jarra para tomar ventaja de los parámetros de filtración favorables.

La figura 3 muestra un progreso temporal de un indicador del estado de filtración que implementa la tecnología de notificación y detección de acuerdo con las modalidades de la invención. Es ventajoso tener una tecnología de detección simple, fuerte y de bajo costo para poner en alerta al usuario cuando se puede cambiar el filtro. Varias modalidades de la invención que se proporcionan en la presente representan la cantidad o el volumen de agua que se utiliza en el sistema de filtración para notificar a un usuario del tiempo apropiado para cambiar el filtro. Algunas de estas modalidades de la invención implementan el uso de polímeros y productos químicos para proporcionar dicha notificación. En estas modalidades, los polímeros y productos químicos utilizados son componentes de grado de ingesta de alimentos. En algunas modalidades, un indicador de cambio de filtro puede incluir un parámetro de calidad de agua que incluye por lo menos uno de temperatura de agua, TDS (sólidos disueltos totales) del agua, nivel de pH y contenido de mineral en el agua.

En un enfoque, una reacción mediada por el agua alerta al usuario para cambiar el filtro a través de un cambio de color. El agua llega al área de reacción química de un indicador 301 ya sea por disolución lenta de un polímero soluble en agua 303 en una erosión de capa por capa controlada, o por medio de difusión a través de la membrana a una velocidad controlada. Esta penetración del agua por medio de erosión o difusión es proporcional al número de tratamientos con agua y servirá como la base para medir el rendimiento del agua del filtro y de este modo la vida útil. El siguiente ejemplo es para un enfoque que utiliza la erosión del polímero, pero se puede crear un ejemplo análogo para el caso de difusión. Una vez que se erosiona el revestimiento de polímero 303 por la exposición repetida del agua, un indicador de pH de grado alimenticio derivado de vegetales 304 reaccionará con una pequeña cantidad de ácido de grado alimenticio 305 para producir un cambio en el color. Otras reacciones químicas se pueden sustituir, pero para propósitos ilustrativos se demuestra el uso de un cambio de pH e indicación de color resultante utilizando un polímero en erosión 303. El polímero en erosión soluble en agua 303 (cuya erosión se demuestra como el nivel decreciente del polímero desde el momento 0 (t=0) hasta el momento x (t=x) para algún momento después (t=x8) se puede elegir de uno de la siguiente lista de polímeros ejemplares disponibles como polímeros de grado alimenticio: polivinilpirrolidona, Poloxmer 407 (copolímero de tres bloques de óxido de polipropileno y óxido de polietieno), dextrano, alcohol polivinílico, celulosa, PLGA (ácido glicólico poliláctico). La antocianina es un colorante de grado alimenticio ejemplar que reacciona químicamente para cambiar el color tras la disolución y mezclado como el indicador de pH. La antocianina se deriva de varios vegetales tal como la col roja (véase http://www.food-info.net/uk/colour/anthocyanin. htm). La col se produce en un grupo muy grande de plantas de pigmentos rojo-azul. La antocianina se da en todas las plantas superiores, preferiblemente en flores y frutos pero también en las hojas, tallos y raíces. El color de las antocianinas depende no sólo de la estructura sino también de la acidez del fruto. Muchas antocianinas son rojas en condiciones ácidas y se tornan azules en condiciones menos ácidas. Las antocianinas se utilizan como aditivos alimenticios con número E E163 (antocianina(s) E163). Este aditivo de cambio de pH se puede colocar en un depósito separado de un ácido de grado alimenticio en forma de polvo tal como ácido fosfórico o ácido cítrico.

Una estructura de sensor de tiempo se puede crear con una capa del pigmento de grado alimenticio de antocianina 304 en el fondo de acuerdo con varias modalidades de la invención. La antocianina se cubre por medio de una capa de polímero soluble en agua tal como Poloxámero 407. Luego se proporciona una segunda cámara que tiene una capa de ácido de grado alimenticio 305, tal como ácido cítrico en forma de polvo. Esta estructura se puede cubrir con una membrana delgada permeable al agua. Esta membrana simplemente separa las dos áreas de reacción en proximidad cercana e impide que se muevan. Esa estructura entonces se puede cubrir con una segunda capa 303 de Poloxámero 407, que es la capa de polímero erosionado que sirve como la capa de tiempo. Tras las exposición con agua, el Poloxámero soluble 407 se disolverá capa por capa con cada exposición al agua para realizar la función de tiempo. Después de un número designado de exposiciones al agua, el ácido cítrico se disolverá. Poco después de la disolución del ácido cítrico 305, la delgada capa de Poloxámero 407 debajo del mismo se hidratará y expondrá la antocianina 304 al ácido cítrico 305. Se produce un cambio de color 302, que cambia de azul a rojo indicando "x" usos del dispositivo para tratamiento de agua. El diagrama del dispositivo que se muestra más abajo, con el polímero soluble en agua estando presente en el eje y. La estructura se puede incorporar de manera que la ventana que muestra el cambio de color sea visible después de que el Poloxámero 407 final se disuelve por completo. El sensor 303 se puede incorporar en una unidad de tratamiento del receptáculo de filtración en algún lugar entre la entrada en el receptáculo y la salida, de manera que cada llenado de la unidad de tratamiento con agua expone el sensor al volumen relacionado de agua.

En otras modalidades de la invención, un polímero soluble en agua opaco o revestimiento alimenticio se puede utilizar para cubrir el mensaje impreso en una fibra tejida, papel, bolsita de té o material similar. El mensaje impreso se puede utilizar como un indicador visual para notificar al usuario que cambie el filtro al exponer un mensaje que dice "cambiar el filtro". El revestimiento del polímero se erosiona a una velocidad conocida y de este modo, por elección del polímero y el espesor del mismo, se puede proporcionar un dispositivo de notificación de filtro del usuario con un tiempo de notificación conocido relacionado con el volumen de agua basado en la erosión. El polímero de erosión soluble en agua se puede elegir en dicha modalidad a partir de la misma lista que se proporcionó anteriormente, es decir: polivinil pirrolidona, Poloxámero 407 (copolímero de tres bloques de óxido de polipropileno y óxido de polietileno), dextrano, alcohol polivinílico, celulosa, PLGA (ácido glicólico poliláctico). Los polímeros pueden hacerse opacos, de acuerdo con las modalidades de la invención, por medio de la inclusión de una segunda fase, tal como un pigmento opaco o colorante tal como dióxido de titanio de grado alimenticio con número E E171 , que cubre el mensaje impreso. Por medio de un diseño apropiado de la capa de revestimiento, este revestimiento soluble en agua opaco se erosiona a una velocidad conocida tras la exposición al agua. Después de una exposición predeterminada al agua, el revestimiento opaco se erosiona, y el mensaje se revela informando al usuario que cambie el filtro.

Las figuras 4 a 6 ilustran cartuchos desechables para la filtración y la suplementacion combinados de acuerdo con varias modalidades de la invención. Los cartuchos desechables proporcionados por dichas modalidades se pueden utilizar en un sistema de filtración de agua sin un sistema de filtración por separado o en combinación con un sistema de filtración por separado. En dichas modalidades, un cartucho 400 se puede proporcionar en forma de vaso o cápsula y puede incluir una capa de sellado 401 , que sella una abertura en el alojamiento 402 que se utiliza para presentar el cartucho. El alojamiento del cartucho 402 puede tener una forma geométrica correspondiente a un receptáculo del cartucho de un aparato de filtración de agua relacionado. El interior del alojamiento del cartucho 402 puede dividirse en una región de filtración o un compartimiento 403 y una región de suplementacion o compartimiento 404. El compartimiento de filtración 403 incluye una sustancia de filtración 405. El compartimiento de suplementacion 404 incluye una sustancia suplementaria 406. De acuerdo con varias modalidades de la invención, la región de filtración se divide desde la región de suplementacion de manera que los líquidos que entran a la región de filtración atraviesan la sustancia de filtración y posteriormente entran a la región de suplementacion que atraviesa la sustancia de filtración antes de salir del cartucho. En algunas modalidades, el cartucho para filtración 400 puede incluir un indicador visual operable para proporcionar una señal que indique el estado de la sustancia suplementaria 406.

La figura 4 ilustra un cartucho 400, en donde la región de filtración 403 y la región de suplementación 404 se colocan en una orientación apilada. En esta modalidad, el alojamiento del cartucho 402 incluye una pared con división sólida 407 que tiene una abertura 408 que se coloca adyacente a una pared periférica del alojamiento del cartucho. La abertura 408 proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración 403 y la región de suplementación 404. La abertura 408 se coloca a una distancia lejana desde el puerto de entrada 409, que se puede generar por medio de una cánula del dispositivo de filtración de manera que los líquidos que entran a la región de filtración 403 atraviesen la sustancia de filtración 405 y antes de entrar a la región de suplementación 404, atraviesen la sustancia de suplementación 406 y salgan del compartimiento de filtración 403 por medio de una salida 410, que también se puede generar por medio de una cánula del dispositivo de filtración. El alojamiento del cartucho puede incluir una lengüeta de colocación o ranura (no se muestra) de manera que la cánula para generar los puertos 409 y 410 se oriente de forma apropiada con respecto a la abertura 408. El sello 401 y el alojamiento 402 se pueden proporcionar de un material adecuado penetrable por el dispositivo de filtración de manera que los puertos 409 y 410 permanezcan sellados hasta la implementación del dispositivo de filtración para la preparación de una bebida. La sustancia de filtración 405 puede incluir cualquiera de los medios de filtración descritos en la presente y las sustancias de suplementación 406 pueden incluir cualquiera de las sustancias de suplementación descritas en la presente para agregar vitaminas, sabores, extractos, minerales o productos farmacéuticos. Por ejemplo, la sustancia de filtración 405 puede ser una resina de intercambio iónico de lecho sencillo o mixto para eliminar sustancialmente sal, iones o minerales del agua. El caudal del líquido en el cartucho 400 se puede proporcionar de manera que se logre una interacción de filtración adecuada.

La figura 5 ilustra un cartucho 500, en donde la región de filtración 503 y la región de suplementación 506 se colocan en una orientación lateral una con respecto a la otra y el alojamiento del cartucho 502 incluye una pared con división sólida 507 que tiene una abertura 508 que se coloca en la parte superior y la periferia tanto de la región de filtración 503 como de la región de suplementación 506, la abertura 508 proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración 503 y la región de suplementación 506. El sello 501 y el alojamiento 502 se pueden proporcionar de un material adecuado penetrable por el dispositivo de filtración y de manera que dichos puertos 509 y 510 permanezcan sellados hasta crearse por la implementación del dispositivo de filtración para la preparación de una bebida. El alojamiento del cartucho puede incluir lengüetas o ranuras de colocación 512 de manera que las cánulas para generar los puertos 509 y 510 se orienten de forma apropiada con respecto a la abertura 508 y la sustancia de filtración 505. La sustancia de filtración 505 puede incluir cualquiera de los medios de filtración descritos en la presente y las sustancias de suplementación 506 pueden incluir cualquiera de las sustancias de suplementación descritas en la presente para agregar vitaminas, sabores, extractos, minerales o productos farmacéuticos. Por ejemplo, la sustancia de filtración 505 puede ser una resina de intercambio iónico de lecho sencillo o mixto para eliminar sustancialmente sal, iones o minerales del agua. En algunas modalidades, la sustancia 505 se puede colocar con un cartucho 500 de manera que una trayectoria 511 para un fluido que entra al cartucho 500 a través del puerto 509 se desplace al fondo del compartimiento 503 y se desplace hacia arriba a través de la sustancia 506 antes de atravesar la abertura 508. Adicionalmente, los puertos 509 y 510 se pueden colocar en lados opuestos del alojamiento en una configuración lateralmente colocada para asegurar una infusión y filtración completas. El caudal del líquido en el cartucho 500 se puede proporcionar de manera que se logre una interacción de filtración adecuada.

La figura 6 ¡lustra un cartucho 600, en donde la región de filtración 603 y la región de suplementación 604 se colocan en una orientación apilada. En esta modalidad, el alojamiento del cartucho 602 se sella por medio de un sello 601. La región de filtración 603 incluye una sustancia de filtración 605 que sirve como la división primaria entre la región 603 y 604. La región de suplementación 604 incluye una sustancia de suplementación 606 en la misma. La sustancia de filtración 605 puede incluir cualquiera de los medios de filtración descritos en la presente y las sustancias de suplementación 606 pueden incluir cualquiera de las sustancias de suplementación descritas en la presente para agregar vitaminas, sabores, extractos, minerales o productos farmacéuticos. Por ejemplo, la sustancia de filtración 605 puede ser una resina de intercambio iónico de lecho sencillo o mixto para eliminar sustancialmente sal, iones o minerales del agua. El sello 601 y el alojamiento 602 se pueden proporcionar de un material adecuado penetrable por medio de un dispositivo de filtración y de manera que dichos puertos 609 y 610 permanezcan sellados hasta que se puedan crear por implementación del dispositivo de filtración para la preparación de una bebida. El alojamiento del cartucho puede incluir lengüetas o ranuras de colocación 611 de manera que las cánulas para generar los puertos 609 y 610 se orienten de forma apropiada con respecto a la sustancia de filtración 605. El cartucho para filtración 600 también puede incluir lengüetas 607 para soportar la sustancia 605 y mantenerla en la orientación apropiada para evitar que los líquidos que entran a la región 603 a través del puerto 609 entren a la región 604 sin atravesar la sustancia de filtración 605. El caudal del líquido en el cartucho 600 se puede proporcionar de manera que se logre la interacción de filtración adecuada.

La figura 7 proporciona una ilustración esquemática de un aparato para la filtración de agua, de acuerdo con otra modalidad de la invención. Las modalidades de la invención que se describen en la presente proporcionan un sistema de tipo vaso o cápsula para aplicaciones de porción individual o múltiple ambas lográndose en formas de filtración y suplementación. Los vasos de suplementación mencionados como "Tcups" (vasosT) pueden contener una o más de vitaminas, sabores, extractos, minerales o productos farmacéuticos que se van a agregar al agua purificada para crear una bebida nutritiva. Por ejemplo, el surtido de los productos farmacéuticos en una bebida puede ser útil para algunos individuos para permitirles tomar productos farmacéuticos en casos en donde tienen una aversión o dificultad para ingerir pastillas o para beber una cantidad prescrita de agua con su medicamento, etc. Como se demuestra en la figura 4, una vez que el agua filtrada 109 emerge se puede enviar a través del sistema para llegar al receptáculo de suplementación 701. El receptáculo 701 permite al usuario utilizar selectivamente un cartucho de suplementación Tcup para infundir una bebida de porción individual, lo que iniciará un flujo 703 a un contenedor de porción individual 108 o infusionar una bebida de porción a granel, lo que iniciará un flujo 701 a la garrafa 104. El receptáculo 701 puede incluir una o más válvulas operables para seleccionar la trayectoria de flujo apropiada y el tiempo para el nivel deseado de concentración. Además, el receptáculo 701 se puede medir par acomodar cartuchos Tcup de porción individual y mayor o de múltiples porciones.

Los Tcups proporcionados de acuerdo con las modalidades de la invención, pueden ser cápsulas selladas herméticamente para conservar la naturaleza química de los contenidos interiores. Los contenidos pueden estar en forma de un jarabe, en algunas modalidades, para disminuir la cantidad de tiempo que se requiere para completar la disolución y mezclado. En otras modalidades, se pueden utilizar polvos o formas de liberación en el tiempo. En algunas modalidades, más de una forma (por ejemplo, un jarabe y un polvo) se pueden implementar en las etapas. En caso de enfoques de liberación en el tiempo, el Tcup se puede implementar para una aplicación de porciones múltiples más que un vaso de porción individual.

El Tcup se puede cargar en un ensamble de tipo mordaza mecánica para ser perforado por medio de agujas huecas separadas o cánulas para introducir agua para la formación de la bebida y para drenar la bebida resultante. Estas agujas pueden estar en lados opuestos del Tcup como se demuestra en relación con las figuras 4 a 6, (parte superior e inferior) o pueden estar en el mismo lado (ambas en la parte superior, ambas en la parte inferior, ambas en los lados). Para promover el mezclado, la aguja para introducción de agua puede tener la salida de agua en un ángulo en relación al punto necesario, que oscila de 10 a 90 grados. Esta inyección de agua en ángulo podría crear un movimiento de remolino dentro del Tcup para promover el mezclado y la homogeneidad de la bebida. Además, el Tcup también puede tener estructuras adicionales presentes para promover el mezclado. Un tipo podría ser una barra de mezclado o componente de tipo propulsor que podría girar con la inyección de agua para promover el mezclado. O el Tcup puede tener un patrón de tipo pared en espiral dentro, con la introducción de agua ocurriendo en el Tcup en el borde, y el agua drenándose fuera del centro. El alojamiento del cartucho puede incluir lengüetas o ranuras de colocación, tales como las que se ilustraron previamente, de manera que las agujas o cánulas para generar puertos de entrada y salida se orientan de manera apropiada con los mecanismos interiores para operación óptima. Para hacer la punción del Tcup tan repetible como sea posible, sería útil hacer que las agujas perforen el mismo material. Esto podría lograrse al fabricar las superficies superiores e inferiores por medio de láminas, mantenidas juntas con una estructura de polímero o por perforación solo de la superficie de la lámina con ambas agujas. En el caso de perforar una superficie de una sola lámina con ambas agujas, podría ser útil tener un Tcup insertado en el lado de la lámina hacia abajo de manera que facilite el drenaje de la bebida resultante.

El uso de liberación gradual es otro enfoque que permite la creación de un producto de Tcup de múltiples porciones. En el caso de material de liberación gradual, el sistema se podría configurar para un número predeterminado de usos múltiples para un Tcup predeterminado. El sistema puede determinar y ajustar automáticamente el tiempo de la vida útil del Tcup por medio de la información del Tcup. El sistema puede estar en forma de un código de barras, etiqueta RFID, corte mecánico para una detección óptica o mecánica o una bomba mecánica elevada o patrón de bombas que se puedan leer, etc. Después de un número predeterminado de usos, la máquina puede bloquear el sistema y hacer que el usuario cambie el Tcup.

Este material de libración gradual se puede configurar de varias formas diferentes. Puede ser una matriz hospedero de polímero insoluble con el(los) compuesto(s) que se va(n) a suministrar. Puede ser un sistema de depósito con una membrana a través de la cual ocurre la difusión del(de los) compuesto(s) objetivo. O puede ser un carbohidrato que se puede disolver, grasa, cera o una matriz de confitería que contiene el compuesto objetivo y se libera a medida que la matriz se disuelve.

En varias modalidades, el Tcup de liberación en el tiempo contiene compuesto(s) de liberación beneficiosa (vitaminas, minerales, productos farmacéuticos, etc.) en una matriz de polímero insoluble en agua, de manera que el (los) compuesto(s) de liberación se distribuyan de manera homogénea a través de la matriz. La matriz de polímero puede estar en forma de una lámina, tableta, pella o hemisferio que se localiza dentro del Tcup. Por ejemplo, pellas similares fabricadas por medio de este enfoque muestran excelente liberación de compuestos de desinfección y se mencionan en la siguiente publicación de patente internacional WO2010/096521.

En general, el polímero se puede seleccionar entre acetato de etilen vinilo, polietileno de baja y alta densidad, polipropileno, poliestireno o silicona entre otros. Los polímeros utilizados incluyen polímeros de grado alimenticio. Los parámetros de fabricación del polímero tal como la temperatura de moldeo se eligen para evitar la degradación sustancial del compuesto beneficioso.

En una modalidad preferida, el polímero es acetato de etilen vinilo. La liberación controlada del compuesto beneficioso se adapta a través de la selección del compuesto que se va a liberar, el polímero, la relación del compuesto de liberación al polímero, el tamaño de la partícula del compuesto de liberación y el método de fabricación que controla la homogeneidad de la matriz resultante. La matriz de polímero puede ser una fuente de liberación de más de 1 % en peso, pero menos del 90% de la fuente de liberación en peso. El resultado se puede proporcionar en una tableta, cápsula, hemisferio o lámina que libera el compuesto beneficioso de manera controlable al sistema de la bebida. El uso de la geometría de la matriz y cualquier revestimiento de barrera es importante para controlar la velocidad de liberación.

En otra modalidad, el compuesto beneficioso se encapsula por medio de un revestimiento de polímero y se libera por difusión a través de la mayor parte del revestimiento o cubierta. Alternativamente, el compuesto beneficioso se puede incrustar en un matriz no polimérica que se disuelve lentamente para permitir la liberación constante en el tiempo debido a la solubilidad fija del material hospedero. Esta matriz de liberación lenta o de revestimiento puede ser una cera, carbohidratos, celulosa o hidrogel. El proceso de revestimiento de barrera mencionado anteriormente se puede utilizar para cualquiera de los enfoques de matriz que son limitados en cuanto a la infusión, en los enfoques de polímeros insolubles como también de carbohidratos solubles, etc.

Las modalidades de la invención proporcionadas en la presente incluyen Tcups diseñados para eliminar o sustituir minerales con escala seleccionada o amplia del agua además de ser capaces de agregar moléculas beneficiosas o deseables en un espacio de una porción individual o porción limitada. Por ejemplo en algunas aplicaciones, puede ser deseable eliminar todos los contenidos de sal o sólidos disueltos totales (TDS) del agua debido a la preferencia personal o a altos niveles de TDS presentes en el agua de partida. Normalmente, los TDS se reducen en los sistemas de filtración de agua utilizando resinas de intercambio iónico, pero este enfoque sufre de una capacidad limitada debido a la gran cantidad de TDS presentes en aguas normales (normalmente mayor a 200 mg/l). Las modalidades descritas en la presente, acomodan la limitación de la capacidad que se encuentra cuando se utilizan resinas de intercambio iónico a través de la implementación de Tcups con resinas colocadas en el mismo. Por ejemplo, un Tcup con 3.81 cm de diámetro y 2.54 cm de alto se puede llenar con una resina de intercambio iónico de desmineralización comercial para eliminación de TDS del agua, ofreciendo una opción de personalización única de agua. Dichas resinas están disponibles de Dow (MR-3) u otros proveedores. El volumen de la resina de intercambio iónico en dicho volumen pequeño se puede desmineralizar por completo más de 4 litros de agua con 250 mg/l de TDS o 1 litro con 1000 mg/l de TDS, reduciendo el nivel por debajo de 20 mg/l. El sistema puede incluir un medidor de TDS corriente arriba del Tcup de desmineralización que calcula para el usuario y asimismo ajusta la vida útil de manera que el usuario pueda saber cuándo cambiar el Tcup y sea capaz de utilizarlo durante múltiples porciones. Este cálculo se puede generalizar al medir algún parámetro de agua y ajusfar electrónicamente la vida útil del Tcup para el usuario con base en un cálculo. Además de la desmineralización, los Tcups se pueden utilizar en una capacidad de intercambio iónico simple, por ejemplo para intercambiar sodio con calcio para aquellos cuya condición médica requiera limitar el sodio o que tienen suministros de agua con alto contenido de sodio.

En otra modalidad, este paso de intercambio iónico o de desmineralización se puede integrar en una sola cápsula o Tcup que contiene un componente de suplementación. En este enfoque, el agua puede pasar a través de la porción de intercambio iónico del Tcup y tener un contenido reducido de mineral antes de entrar a la región de suplementación. En contraste con los materiales de adsorción tales como óxidos de metal o carbonos activados, los materiales de intercambio iónico son capaces de funcionar a temperaturas sustancialmente elevadas. De este modo, los materiales de intercambio iónico se pueden utilizar de manera efectiva para eliminar sales, iones y minerales a temperaturas elevadas que se utilizan en la preparación de bebidas calientes. Los materiales de intercambio iónico son normalmente resinas de intercambio iónico a base de polímeros o zeolitas de arcilla. Para las resinas de intercambio iónico, la temperatura máxima para la operación de intercambio iónico varía por la resina pero normalmente oscila entre 60° C a aproximadamente 150° C. Estas son mucho más altas que los límites de temperatura típicos de los materiales de adsorción que se limitan a las temperaturas del agua de 40°C o menos. De este modo, a diferencia de los materiales de adsorción, los materiales de intercambio iónico se adaptan bien a la filtración de agua caliente antes de hacer café, té, cacao y otras bebidas calientes. La eliminación de sales, iones y minerales puede ayudar a mejorar la consistencia de la bebida ya que estos parámetros del agua varían en gran medida de región en región y tienen un gran impacto en el sabor.

La figura 8 representa un módulo para filtración de múltiples etapas de acuerdo con varias modalidades de la invención. Las modalidades de la presente invención pueden incluir una pluralidad de niveles de filtración a través del uso de cartuchos de filtración modulares y de múltiples etapas. Dichos cartuchos se pueden implementar para tener un módulo para desinfección 801 , un módulo para eliminación de arsénico 802 y un módulo para eliminación de patógenos 803. A medida que el agua fluye a través de cartuchos de filtración de múltiples etapas 800, cada etapa es atravesada por agua 804 antes de salir del cartucho para filtración. El cartucho puede incluir un alojamiento y cada uno de los módulos se puede colocar de manera desmontable dentro del alojamiento. Los indicadores de estado se pueden proporcionar para cada módulo de manera que sean individualmente reemplazables cada vez que se agoten. Las etapas de filtración ejemplares, que se pueden proporcionar en una variedad de configuraciones de múltiples etapas, se proporcionan como sigue. La figura 8 ilustra un cartucho para filtración de múltiples etapas cuadrado, sin embargo, el cartucho se puede implementar en otras geometrías, por ejemplo geometrías circulares.

La etapa de desinfección implementada por el módulo 801 proporciona desinfección activa. En algunas modalidades, la desinfección se logra a través de la liberación de los compuestos de desinfección (normalmente a base de halógeno) a través de métodos de liberación controlada y en el tiempo para desinfectar de forma activa el agua, realizando un beneficio para el usuario. Esta etapa se puede proporcionar como una etapa inicial en las varias modalidades de la invención para dar tiempo de que el halógeno interactúe y elimine a los patógenos. La protección de membrana adicional se puede emplear en etapas subsiguientes, por ejemplo, al final del sistema de filtración para realizar el beneficio máximo para el usuario y reducir al mínimo las posibilidades de volverse a contaminar. En algunas modalidades, el carbón activo se puede proporcionar como un sustituto para el módulo para desinfección.

En varias modalidades, un módulo para eliminación de minerales dirigidos 802 se puede implementar para el arsénico y el fluoruro. El módulo 802 puede incorporar medios de óxido de metal, tal como alúmina activada modificada con hierro (Alean AAFS50) para eliminación de fluoruro. El arsénico se puede eliminar por un número de medios de óxido de metal con base en alúmina activada (Alean AAFS50 o 400G), cerio, óxido de hierro (medios Severn Trent GFO), hidróxido de hierro (medios Siemens GFH), o titania (medios Dow Adsorbía, medios Graver Metsorb, medios Siemens ASG).

En algunas modalidades de la invención, se puede implementar la eliminación de metal pesado dirigida para plomo, mercurio, cadmio. La eliminación de estas sustancias de metal pesado se puede logar a través del uso de un material de intercambio iónico dirigido, tal como material absorbente ATS que se ofrece por Surfatas o titania (medios Dow Adsorbía, medios Graver Metsorb) o resinas de intercambio iónico que son de lecho individual o mixto.

En algunas modalidades, el carbón activado se puede utilizar para eliminación de compuestos orgánicos, cloro y sabores u olores desagradables. Los compuestos orgánicos pueden ser solventes industriales hechos por el hombre o desinfección con cloro halogenado por medio de productos o compuestos orgánicos naturales tal como geosmina o 2-metilisoborneol (MIB). Esta etapa de carbón activado ayuda a la eliminación de los compuestos de desinfección que se pueden introducir intencionalmente en el agua, por ejemplo, por medio de una instalación de tratamiento de agua municipal, y cualquiera de los productos secundarios de las etapas anteriores.

En varias modalidades de la invención, una etapa de protección de contaminación por patógenos se puede proporcionar en el módulo 803. Dicha etapa puede incorporar el uso de membranas o materiales con propiedades biocidas. Los enfoques de membrana se pueden utilizar para incrementar el caudal a niveles apreciables para tamaños de poro pequeños contemplados en el orden de 0.2 a 1.2 mieras para la eliminación bacterias y de quistes. Las membranas de materiales hidrófilos tales como nylon, polisulfona (PS) o polietersulfona (PES) se pueden utilizar para lograr flujos superiores. Los virus se pueden eliminar en dichas modalidades por medio del uso de membranas tal como la membrana del disruptor de Ahlstrom o Virasorb 3M. Esta etapa puede utilizar un conjunto anidado de membranas para evitar incrustaciones con una membrana de tamaño de poro pequeño tal como 0.2 mieras protegido por una membrana de 1.2 mieras de acuerdo con varias modalidades de la invención. Las membranas en esta etapa también pueden filtrar contaminantes no microbianos, que frecuentemente aparecen como precipitados tal como plomo. En lugar de que las membranas hagan contacto con los materiales de desinfección que tiene actividad biocida a través de los grupos de halógeno unidos covalentemente a la superficie (por ejemplo, materiales disponibles de Halosource) se podrían utilizar materiales que exhiben propiedades antimicrobianas, tales como el cobre o el cerio.

En algunas modalidades, la etapa final del cartucho de etapas múltiples puede incluir un componente de suplementación para introducir moléculas beneficiosas tal como vitaminas a través de un mecanismo de liberación constante como se describe a detalle posteriormente. Este mecanismo de liberación constante se puede construir en un ensamble de filtro como la etapa final, o se puede localizar por separado después del ensamble del filtro pero antes de la jarra para servir de manera que el agua en la jarra para servir tenga la(s) molécula(s) beneficiosa(s) agregada(s). Las moléculas beneficiosas introducidas pueden interferir con y eliminarse por los medios de filtración. De este modo, puede ser útil en algunas modalidades permitir que los compuestos beneficiosos se liberen en el agua sin captación por medio del filtro. Esto se logra al elegir de forma apropiada el orden de los medios y el punto de introducción para los compuestos beneficiosos. Por ejemplo, muchos compuestos orgánicos se eliminan por medio del carbón activado. Si se deben introducir los compuestos beneficiosos, es útil introducirlos después de la etapa de carbón activado en el filtro, preferiblemente en la última etapa de manera que no haya interferencia o captación por medio del filtro. El cartucho del filtro se puede diseñar de forma que se mantenga el orden apropiado en un sistema configurado por el usuario de manera que se elimine el potencial para la captación del filtro de compuestos deseables. Los cartuchos pueden tener lengüetas, salientes, huecos, roscas o diámetros diferentes para asegurar que el cartucho del filtro se cargue en la orientación adecuada y en el orden apropiado. Si se implementa un sistema de liberación gradual, su vida útil se puede monitorear por medio de coordinación de tiempo, calendario o un dispositivo de sensor activo que puede monitorear el compuesto liberado o medir la cantidad o volumen de agua para alertar al usuario cuando está agotado y necesita cambio. En algunas modalidades, los módulos para filtración (tal como módulo para desinfección 801, módulo para arsénico 802 y módulo para patógenos 803) son componentes de suplementación permeables tales como sabor, vitaminas y productos farmacéuticos por lo que los suplementos no se reducen sustancialmente cuando el agua pasa a través del filtro y se mantienen en el agua sustancialmente al mismo nivel de cantidad después de que el agua pasa a través de todo el filtro como cuando se introduce en los módulos para suplementación. En algunas modalidades, los módulos para suplementación se pueden colocar corriente debajo de los módulos para filtración 801-803.

En lugar de medios, se pueden utilizar espumas o fibras granulares impregnados con los materiales anteriores para las etapas representativas.

En algunas modalidades, los módulos para cada etapa se pueden proporcionar en una forma tal que cada módulo separado se parte en un soporte de tipo depósito para permitir al usuario realizar algún grado de personalización del sistema de filtración. El patógeno base, la mejora del sabor y la funcionalidad de la eliminación del plomo pueden ser componentes base del sistema en algunas modalidades. El usuario puede tener la opción de incrementar la capacidad de filtración para el arsénico o el fluoruro o ambos dependiendo de las condiciones locales del agua. De acuerdo con varias modalidades de la invención, un sitio web con una base de datos con un código postal se puede utilizar para ayudar a notificar al usuario sobre un filtro recomendado o módulos para cartucho para los mismos con base en los reportes locales del agua. Por ejemplo, en una región con fluoruro en exceso, el usuario puede montar a presión dos módulos del fluoruro para prolongar la vida útil del filtro y proporcionar protección agregada. Estos elementos de filtro se pueden codificar por color para permitir al usuario diferenciar con facilidad entre los módulos y las funcionalidades. Por ejemplo, el módulo para arsénico podría ser de color rojo, mientras que el módulo para fluoruro podría ser de color azul.

En dicha modalidad de cámara o montaje a presión, el elemento de filtración que se monta a presión se puede configurar para eliminar la derivación del filtro. En algunas modalidades, esto se puede logar al fabricar elementos de filtro a partir de diferentes materiales, con la pared del filtro exterior siendo un plástico hidrófobo o revestimiento para ayudar a canalizar el agua lejos de los bordes del filtro hacia el centro. Dichas configuraciones ayudan a eliminar los efectos del borde y mejorar el rendimiento del filtro. En algunas modalidades las paredes del filtro incluyen un revestimiento de polímero hidrófobo, o el uso de un polímero hidrófobo para la pared lateral del filtro. En otra modalidad, el filtro se puede construir a partir de un material de tipo bolsita de té o papel. El borde exterior (por ejemplo, 1 cm exterior) puede ser un revestimiento hidrófobo tal como cera. En estos casos, el agua es impulsada hacia el centro para reducir al mínimo la derivación.

En modalidades que proporcionan los módulos para filtración de múltiples etapas en forma de discos circulares, los sellos de anillo en O se pueden implementar con ranuras de leva de bloqueo para bloquear los módulos en su lugar con un movimiento giratorio como en conectores BNC electrónicos. De igual manera, las roscas de tornillo con anillos en O u otros enfoques se pueden utilizar para permitir al usuario ensamblar la pila de filtración en una configuración a prueba de fugas y fuerte. Además, las roscas o levas se pueden elegir de manera que la pila de filtración se puede ensamblar solo en una configuración específica y de este modo, diferentes módulos pueden tener diferentes configuraciones de leva o tornillo. Por ejemplo, el último módulo en la pila puede estar libre de una rosca o leva en su lado inferior, de manera que cuando se utiliza, solo se puede integrar como la etapa final en el módulo para filtración de múltiples etapas. El primer módulo obligatorio se puede proporcionar con la única disposición de leva o rosca que se acopla al aparato de filtración, por lo que requiere que un módulo particular tal como el módulo para desinfección u otro módulo para filtración se pueda encontrar primero por los fluidos que fluyen a través del módulo para filtración de múltiples etapas y requerir además que todos los módulos se acoplen a este módulo. Este enfoque puede dar al usuario un grado de personalización supervisado de manera que el sistema de filtración siempre esté ensamblado en el orden apropiado para eficacia.

Aunque varias modalidades de la invención se han descrito e ilustrado en la presente, los expertos en la técnica contemplarán fácilmente una variedad de otros medios y/o estructuras para realizar la función y/o obtener los resultados y/o una o más de las ventajas descritas en la presente, y cada una de dichas variaciones y/o modificaciones se considera que están dentro del alcance de las modalidades descritas en la presente invención. Más en general, los expertos en la técnica apreciarán con facilidad que todos los parámetros, dimensiones, materiales y/o configuraciones descritos en la presente pretenden ser ejemplares y que los parámetros, dimensiones, materiales y/o configuraciones reales dependerán de la aplicación o aplicaciones específicas para las que se utilizan cada una de las enseñanzas de la invención. Los expertos en la técnica reconocerán o serán capaces de determinar utilizando una o más de la experimentación de rutina, muchos equivalentes a las modalidades de la invención específicas descritas en la presente. Por lo tanto, se debe entender que las modalidades anteriores se presentan por medio de ejemplo solamente y que dentro del alcance de las reivindicaciones y equivalentes anexos a la misma, las modalidades de la invención se pueden practicar de otra forma a la descrita y reclamada en la presente. Las modalidades de la invención de la presente descripción se dirigen a cada una de las características, sistema, artículo, material, kit, y/o método individual descrito en la presente. Además, cualquier combinación de dos o más de dichas características, sistemas, artículos, materiales, kits y/o métodos, si dichas características, sistemas, artículos, materiales, kits y/o métodos no son mutuamente inconsistentes, se incluyen dentro del alcance de la invención de la presente descripción.

Las modalidades anteriormente descritas de la invención se pueden implementar en cualquiera de numerosas formas. Por ejemplo, algunas modalidades se pueden implementar utilizando hardware, software o una combinación de los mismos. Cuando cualquier aspecto de una modalidad se implementa al menos en parte en software, el código del software se puede ejecutar en cualquier procesador adecuado o colección de procesadores, si se proporciona en una sola computadora o se distribuye entre múltiples computadoras.

En este sentido, se pueden determinar varios aspectos de la invención al menos en parte como un medio de almacenamiento legible por computadora (o múltiples medios de almacenamiento legibles por computadora) (por ejemplo, un memoria de computadora, uno o más discos flexibles, discos compactos, discos ópticos, cintas magnéticas, memorias flash, configuraciones de circuitos en Field Programmable Gate Arrays u otros dispositivos semiconductores u otro medio de almacenamiento de computadora tangible o medio no transitorio) codificados con uno o más programas que, cuando se ejecutan en una o más computadoras u otros procesadores, realizan métodos que implementan varias modalidades de la terminología discutida anteriormente. El medio o medios legibles por computadora se pueden transportar, de manera que el programa o programas almacenados en la misma se puedan cargar en una o más computadoras diferentes u otros procesadores para implementar varios aspectos de la presente tecnología como se discutió anteriormente.

Los términos "programa" o "software" se utilizan en la presente en sentido genérico para mencionar cualquier tipo de código de computadora o conjunto de instrucciones ejecutables por computadora que se pueden emplear para programar una computadora u otro procesador para implementar varios aspectos de la tecnología actual como se discutió anteriormente. Adicionalmente, se debe apreciar que de acuerdo con un aspecto de esta modalidad, uno o más programas de computadora que cuando se ejecutan realizan métodos de la presente tecnología no necesitan residir en una sola computadora o procesador, sin que se pueden distribuir en una forma modular entre un número de diferentes computadoras o procesadores para implementar varios aspectos de la tecnología actual.

Las instrucciones ejecutables por computadora pueden estar en muchas formas, tales como módulos de programa ejecutados por una o más computadoras u otros dispositivos. Por lo general, los módulos de programa incluyen rutinas, programas, objetos, componentes, estructuras de datos, etc., que realizan tareas particulares o implementan tipos de datos abstractos particulares. Normalmente, la funcionalidad de los módulos del programa se puede combinar o distribuir según se desee en varias modalidades.

También, la tecnología descrita en la presente se puede determinar como un método, del cual al menos se proporciona un ejemplo. Los actos realizados como parte del método se pueden ordenar en cualquier forma adecuada. Asimismo, se pueden construir modalidades en donde los actos se realizan en un orden diferente al ilustrado, que puede incluir realizar algunos actos de forma simultánea, aunque se muestren como actos secuenciales en modalidades ilustrativas.

Todas las definiciones, como se definen o utilizan en la presente, deben entenderse como que controlan las definiciones de los diccionarios, definiciones en documentos que se incorporan por referencia y/o significados ordinarios de los términos definidos.

Los artículos indefinidos "un" y "una" como se utilizan en la presente en la especificación y en las reivindicaciones, a menos que se indique claramente lo contrario, deben entenderse como "por lo menos uno".

Como se utiliza en la presente en la especificación y en las reivindicaciones, "o" se debe entender por tener el mismo significado que "y/o" como se definió anteriormente. Por ejemplo, cuando se separan artículos en una lista, "o" o "y/o" se deben interpretar como inclusivos, es decir, la inclusión de por lo menos uno, pero también que incluye más de uno, de un número o lista de elementos y opcionalmente, artículos no nombrados adicionales. Únicamente los términos claramente indicados por el contrario, tal como "solamente uno de" o "exactamente uno de" o cuando se utiliza en las reivindicaciones, "consiste en" se referirá a la inclusión de exactamente un elemento de un número o lista de elementos. En general, el término "o" como se utiliza en la presente, solo se debe interpretar como indicando alternativas exclusivas (es decir, "uno u otro pero no ambos") cuando está precedido por términos de exclusividad, tal como, "cualquiera", "uno de", "solo uno de" o "exactamente uno de". "Que consiste esencialmente en" cuando se utiliza en las reivindicaciones, debe tener su significado ordinario como se utiliza en el campo del derecho de patentes.

Como se utiliza en la presente en la especificación y en las reivindicaciones, la frase "por lo menos uno" en referencia a una lista de uno más elementos, se debe entender en el sentido de por lo menos un elemento seleccionado de cualquiera o más de los elementos en la lista de elementos, pero no necesariamente que incluye por lo menos uno de cada uno y todos los elementos nombrados específicamente dentro de la lista de elementos y sin excluir cualquiera de las combinaciones de elementos en la lista de elementos. Esta definición también muestra que elementos pueden estar presentes opcionalmente aparte de los elementos identificados específicamente dentro de la lista de elementos a los que se refiere la frase "por lo menos uno", si se relaciona o no con aquellos elementos identificados específicamente. De este modo, como un ejemplo no limitativo, "por lo menos uno de A y B" (o equivalentemente, "por lo menos uno de A o B", o equivalentemente "por lo menos uno de A y/o B") se puede referir, en una modalidad, a por lo menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, A, sin B presente (y opcionalmente incluyendo elementos diferentes a B); en otra modalidad, por lo menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, B, sin A presente (y opcionalmente incluyendo elementos diferentes a A); incluso en otra modalidad, por lo menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, A, y por lo menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, B (y opcionalmente incluyendo otros elementos), etc.

En las reivindicaciones, como también en la especificación anterior, todas las frases de transición tal como "que comprende", "que incluye", "que porta", "que tiene", "que contiene", "que implica", "que sostiene", "que se compone de" y similares se deben entender como no concluyentes, es decir que incluyen pero no se limitan a. Solamente las frases de transición "que consiste en" y "que consiste esencialmente en" deben ser frases de transición cerradas o semi-cerradas, respectivamente, como se establece en el Manual de la Oficina de Patentes de los Estados Unidos de los Procedimientos de Examinación de Patentes, Sección 2111.03.

Las reivindicaciones no se deben entender como limitadas al orden o elementos descritos a menos que se establezca para tal efecto. Se debe entender que varios cambios en la forma y detalle pueden hacerse por un experto en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas. Se reclaman todas las modalidades que están dentro del espíritu y alcance de las siguientes reivindicaciones y equivalentes de las mismas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para filtración del agua que comprende: un receptáculo de filtración, el receptáculo de filtración tiene una entrada de agua y una salida de agua, el receptáculo de filtración tiene un filtro colocado en el mismo, el filtro colocado entre la entrada de agua y la salida de agua, el filtro comprende una pluralidad de módulos para filtración desmontables seleccionados del grupo que consiste de un módulo para desinfección, un módulo para mejorar el sabor, un módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, un módulo para eliminación de arsénico, un módulo para patógenos base, un módulo para eliminación de minerales, un módulo para, eliminación de sal, un módulo para sabor, un módulo para vitaminas y un módulo para productos farmacéuticos, los módulos para filtración apilables en un orden específico dentro del receptáculo de filtración por el usuario.

2.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el módulo para desinfección, el módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, el módulo para eliminación de arsénico, el módulo para eliminación de patógenos base, el módulo para eliminación de minerales, y los módulos para eliminación de sal son permeables a por lo menos un sabor del módulo para sabor, por lo menos una vitamina del módulo para vitaminas, y por lo menos un producto farmacéutico del módulo para productos farmacéuticos.

3. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el módulo para sabor, el módulo para vitamina y el módulo para producto farmacéutico están corriente abajo de uno o más de los módulos para filtración desmontables, por lo que el agua que pasa a través del filtro penetra uno o más del módulo para desinfección, el módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, el módulo para eliminación de arsénico, el módulo para eliminación de patógenos base, el módulo para eliminación de minerales, y el módulo para eliminación de sal antes de penetrar uno o más de los módulos para sabor, vitaminas y productos farmacéuticos.

4. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el receptáculo de filtración se acopla a una garrafa, de manera que una región interior en la garrafa se acople a la salida de agua en el receptáculo de filtración.

5. - Un cartucho desechable para filtración de agua para usarse con un aparato de filtración de agua que comprende: un sello del cartucho acoplado a un alojamiento del cartucho, el alojamiento del cartucho tiene una forma geométrica que corresponde a un receptáculo del cartucho del aparato para filtración de agua, el alojamiento del cartucho tiene un interior dividido en una región de filtración y un compartimiento de suplementación; una sustancia de filtración colocada dentro de una región de filtración; y una sustancia suplementaria colocada dentro del compartimiento de la región de suplementación, en donde la región de filtración se divide desde la región de suplementación de manera que los líquidos que entran a la región de filtración atraviesen la sustancia de filtración y posteriormente entren a la región de suplementación y atraviesen la sustancia de filtración antes de salir del cartucho.

6. - El cartucho desechable para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la región de filtración y la región de suplementación se colocan en una orientación apilada y el alojamiento del cartucho incluye una pared con división sólida que tiene una abertura colocada adyacente a una pared periférica del alojamiento del cartucho, la abertura proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración y la región de suplementación.

7. - El cartucho desechable para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la región de filtración y la región de suplementación se colocan en una orientación lateral y el alojamiento del cartucho incluye una pared con división sólida que tiene una abertura colocada en la parte superior y la periferia tanto de la región de filtración como de la región de suplementación, la abertura proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración y la región de suplementación.

8. - El cartucho desechable para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la región de filtración y la región de suplementación se colocan en una orientación apilada y la sustancia de filtración divide la región de filtración de la región de suplementación.

9. - El cartucho desechable para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la sustancia de filtración comprende un material de adsorción seleccionado de la siguiente lista: carbón activado, un óxido de metal o un hidróxido de metal, en donde el cartucho para filtración opera para filtrar el agua a una escala de temperatura de 5o C a 40° C.

10. - El cartucho desechable para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la sustancia de filtración comprende una zeolita de resina de intercambio iónico, en donde el cartucho para filtración opera para filtrar el agua a una escala de temperatura de 5o C a 99° C.

11. - El cartucho desechable para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la región de filtración y la región de suplementación se separan por medio de una capa permeable al agua, la capa permeable al agua proporciona una trayectoria de fluido entre la región de filtración y la región de suplementación a través de una porción sustancial de su área en sección transversal.

12.- Un aparato para filtración de agua que comprende: una base; un receptáculo de filtración acoplado a la base, el receptáculo de filtración tiene una entrada de agua y una salida de agua, el receptáculo de filtración tiene un filtro colocado en el mismo, el filtro se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua; una garrafa acoplada de manera desmontable a la base, de manera que la entrada de la garrafa se acople a la salida de agua en el receptáculo de filtración; y un receptáculo de suplementación acoplado a la base, el receptáculo de suplementación se configura para sostener una sustancia suplementaria en el mismo, el receptáculo de suplementación además comprende un puerto de entrada del receptáculo de suplementación en comunicación de fluido con la salida de agua en el receptáculo de filtración, el receptáculo de suplementación tiene una trayectoria de fluido acoplada de forma selectiva a un puerto de salida de porción individual que se coloca por arriba de una región de soporte de porción individual que se acopla a la base y un puerto de entrada de la garrafa en la garrafa, por lo que el aparato de filtración se puede operar para filtrar y suplementar de forma selectiva una bebida a base de agua para una porción individual o a granel.

13.- El aparato para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el filtro comprende una pluralidad de módulos para filtro desmontables seleccionados del grupo que consiste en un módulo para desinfección, un módulo para mejorar el sabor, un módulo para eliminación de contaminantes orgánicos, un módulo para eliminación de arsénico, un módulo para patógenos base, un módulo para eliminación de minerales, un módulo para eliminación de sal , un módulo para sabor, un módulo para vitaminas y un módulo para productos farmacéuticos que son configurables por el usuario.

14 - El aparato para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende además una pluralidad de indicadores del estado del módulo para filtro basados en la erosión, cada indicador en la pluralidad de indicadores corresponde a un módulo para filtro específico en la pluralidad de los módulos para filtro desmontables, la pluralidad de indicadores se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua, cada indicador en la pluralidad de indicadores proporciona una señal representativa del estado del módulo para filtro correspondiente, la señal se proporciona después de una cantidad predeterminada de erosión dependiente del flujo del indicador respectivo.

15.- El aparato para filtración de agua de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende adicionalmente un indicador del estado del filtro basado en la erosión, el indicador se coloca entre la entrada de agua y la salida de agua, el indicador proporciona una señal que indica un estado del filtro, la señal se proporciona después de que ha ocurrido una cantidad predeterminada de erosión dependiente del flujo al indicador en donde la señal es electrónica y/u opcionalmente en donde la señal es por lo menos una de un indicador visual, un indicador audible, y un indicador de sabor, y/u opcionalmente en donde la señal es un indicador visual configurado para cambiar el color y/u opcionalmente en donde la señal es un indicador visual que incluye una palabra y/u opcionalmente en donde el indicador se basa en un parámetro de calidad del agua que se selecciona de la siguiente lista: temperatura, TDS, pH y contenido de mineral.