ДВУХСЛОЙНЫЙ СЕТЧАТЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ РАСПЫЛИТЕЛЯ В СБОРЕ
TWO-LAYER MESH ELEMENT FOR SPRAYER ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится к сетчатому элементу для распылителя в сборе, при этом сетчатый элемент содержит первый и второй слои. Настоящее изобретение также относится к распылителю в сборе, содержащему сетчатый элемент, устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему распылитель в сборе, и системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль.
Известны портативные электрические системы, генерирующие аэрозоль, которые состоят из источника питания, содержащего батарею и электронную схему управления, и картриджа, содержащего источник жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в блоке хранения, и электрического распылителя в сборе. В некоторых примерах распылитель в сборе может содержать электрический нагревательный элемент для генерирования аэрозоля путем нагрева и испарения жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Некоторые устройства содержат распылитель в сборе, содержащий сетчатый элемент, определяющий одно или несколько сопел, при этом устройство выполнено с возможностью подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на одну сторону сетчатого элемента. Сетчатый элемент может вибрировать при подаче жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем проталкивания капель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через сопла. Такое конструктивное исполнение можно назвать активным сетчатым элементом.
В альтернативных конструктивных исполнениях может содержаться исполнительное устройство, выполненное с возможностью вызывать вибрацию сетчатого элемента при подаче жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для проталкивания капель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через сопла. Такое конструктивное исполнение можно назвать пассивным сетчатым элементом.
Распылитель в сборе, содержащий сетчатый элемент, будет демонстрировать минимальный размер капель, который может быть образован распылителем в сборе для конкретного жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Как правило, желателен небольшой размер капель, чтобы максимально увеличить доставку в легкие переведенного в аэрозольное состояние жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Одним из средств уменьшения размера капель, производимых сетчатым элементом, является уменьшение размера поперечного сечения сопел. Однако сопла меньшего размера в поперечном сечении требуют большего давления для проталкивания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через сопла. Следовательно, в известных системах, содержащих сетчатый элемент, обычно не допускается дальнейшее уменьшение размера поперечного сечения сопел, когда требуемое увеличение давления жидкости недопустимо велико.
Было бы желательно предусмотреть сетчатый элемент для распылителя в сборе, который облегчает генерирование аэрозоля, имеющего небольшой размер капель. Было бы желательно предусмотреть сетчатый элемент, который снижает или минимизирует давление, необходимое для проталкивания жидкости через одно или несколько сопел, образованных сетчатым элементом.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается сетчатый элемент для распылителя в сборе. Сетчатый элемент содержит первый слой, определяющий по меньшей мере один канал, при этом по меньшей мере один канал имеет минимальную площадь поперечного сечения. Сетчатый элемент также содержит второй слой, лежащий поверх первого слоя, причем второй слой образует по меньшей мере одно сопло, имеющее максимальную площадь поперечного сечения. По меньшей мере одно сопло лежит над по меньшей мере одним каналом, и максимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла меньше минимальной площади поперечного сечения по меньшей мере одного канала.
В контексте данного документа термин «сопло» относится к проему, щели или отверстию в сетчатом элементе, которые обеспечивают проход для жидкости для перемещения через сетчатый элемент.
Авторы настоящего изобретения установили, что уменьшение длины сопла снижает давление, необходимое для проталкивания жидкости через сопло. Сетчатый элемент согласно настоящему изобретению содержит первый слой, определяющий по меньшей мере один канал, и второй слой, определяющий по меньшей мере одно сопло, лежащее над по меньшей мере одним каналом, причем максимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла меньше, чем минимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного канала.
Преимущественно более большая площадь поперечного сечения по меньшей мере одного канала по сравнению с площадью поперечного сечения по меньшей мере одного сопла подразумевает, что длина по меньшей мере одного канала не влияет на длину по меньшей мере одного сопла. Другими словами, толщина первого слоя сетчатого элемента не образует часть длины сопел, образованных вторым слоем сетчатого элемента. Следовательно, для данной жидкости давление, необходимое для проталкивания жидкости через по меньшей мере одно сопло, определяется только минимальной площадью поперечного сечения по меньшей мере одного сопла и длиной по меньшей мере одного сопла.
Преимущественно толщина второго слоя может быть выбрана так, чтобы уменьшить или минимизировать длину по меньшей мере одного сопла, образованного вторым слоем.
Преимущественно толщина первого слоя может быть выбрана так, чтобы увеличить или максимизировать механическую прочность сетчатого элемента. Другими словами, толщина первого слоя может быть увеличена или доведена до максимума, не влияя на длину по меньшей мере одного сопла, образованного вторым слоем.
Предпочтительно первый слой содержит первую поверхность и вторую поверхность, причем по меньшей мере один канал проходит между первой поверхностью и второй поверхностью.
Предпочтительно второй слой содержит внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одно сопло проходит между внутренней поверхностью и внешней поверхностью. Предпочтительно внутренняя поверхность второго слоя обращена ко второй поверхности первого слоя. Предпочтительно внешняя поверхность второго слоя отвернута от первого слоя.
Предпочтительно первый слой имеет первую толщину, проходящую между первой поверхностью и второй поверхностью. Предпочтительно второй слой имеет вторую толщину, проходящую между внутренней поверхностью и внешней поверхностью. Предпочтительно первая толщина больше второй толщины.
Предпочтительно первый слой имеет первую толщину по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,2 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,25 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,3 миллиметра. Предпочтительно первый слой имеет первую толщину менее приблизительно 1 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,95 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,9 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,85 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,8 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,75 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,7 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,65 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,6 миллиметра.
Второй слой предпочтительно имеет вторую толщину по меньшей мере приблизительно 1 микрометр, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 2 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 3 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 4 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 5 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 6 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 7 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 8 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 9 микрометров. Второй слой предпочтительно имеет вторую толщину менее приблизительно 50 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 45 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 40 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 35 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 30 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 25 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 20 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 15 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 12 микрометров. Второй слой может иметь вторую толщину приблизительно 10 микрометров.
Предпочтительно по меньшей мере один канал имеет первую длину, причем первая длина представляет собой кратчайшее расстояние вдоль по меньшей мере одного канала между первой поверхностью и второй поверхностью. В вариантах осуществления, в которых первый слой имеет первую толщину, первая длина по меньшей мере одного канала может быть такой же, как первая толщина первого слоя. Предпочтительно первая длина составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,2 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,25 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,3 миллиметра. Предпочтительно первая длина менее приблизительно 1 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,95 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,9 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,85 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,8 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,75 миллиметра, предпочтительно меньше чем приблизительно 0,7 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,65 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,6 миллиметра. Предпочтительно минимальное поперечное сечение по меньшей мере одного канала ортогонально первой длине по меньшей мере одного канала.
Предпочтительно по меньшей мере одно сопло имеет вторую длину, причем вторая длина представляет собой кратчайшее расстояние вдоль по меньшей мере одного сопла между внутренней поверхностью и внешней поверхностью. В вариантах осуществления, в которых второй слой имеет вторую толщину, вторая длина по меньшей мере одного сопла может быть такой же, как вторая толщина второго слоя. Предпочтительно вторая длина составляет по меньшей мере приблизительно 1 микрометр, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 2 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 3 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 4 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 5 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 6 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 7 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 8 микрометров, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 9 микрометров. Предпочтительно вторая длина составляет менее приблизительно 50 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 45 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 40 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 35 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 30 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 25 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 20 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 15 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 12 микрометров. Второй слой может иметь вторую толщину приблизительно 10 микрометров. Предпочтительно максимальное поперечное сечение по меньшей мере одного сопла ортогонально второй длине по меньшей мере одного сопла.
Предпочтительно первая длина по меньшей мере одного канала больше, чем вторая длина по меньшей мере одного сопла.
Предпочтительно по меньшей мере одно сопло представляет собой множество сопел, причем множество сопел лежит над по меньшей мере одним каналом.
По меньшей мере один канал может быть единственным каналом, причем множество сопел лежит над единственным каналом.
По меньшей мере один канал может содержать множество каналов, причем каждый канал лежит под по меньшей мере двумя соплами. Множество каналов может содержать первый канал, лежащий под первым множеством сопел, и второй канал, лежащий под вторым множеством сопел.
Преимущественно обеспечение множества сопел, лежащих над каждым каналом, может упростить изготовление сетчатого элемента за счет уменьшения количества каналов, необходимых в первом слое.
Предпочтительно каждый канал лежит под по меньшей мере приблизительно 5 соплами, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 10 соплами, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 15 соплами, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 20 соплами. Предпочтительно каждый канал лежит под менее приблизительно 150 соплами, предпочтительно менее приблизительно 140 соплами, предпочтительно менее приблизительно 130 соплами, предпочтительно менее приблизительно 120 соплами, предпочтительно менее приблизительно 110 соплами, предпочтительно менее приблизительно 100 соплами.
Предпочтительно минимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного канала составляет по меньшей мере приблизительно 0,01 квадратных миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,02 квадратных миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,03 квадратных миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,04 квадратных миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,05 квадратных миллиметра. Предпочтительно минимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного канала составляет менее приблизительно 0,5 квадратных миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,45 квадратных миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,4 квадратных миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,35 квадратных миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,3 квадратных миллиметра.
По меньшей мере один канал может иметь любую подходящую форму поперечного сечения.
По меньшей мере один канал может иметь первую форму поперечного сечения по первой линии, параллельной первой длине по меньшей мере одного канала. Первая форма поперечного сечения по меньшей мере одного канала может быть круглой, эллиптической, овальной, треугольной, квадратной, прямоугольной или любой другой многоугольной формы. Предпочтительно первая форма поперечного сечения по меньшей мере одного канала является квадратной или прямоугольной.
По меньшей мере один канал может иметь вторую форму поперечного сечения, ортогональную первой длине по меньшей мере одного канала. Другими словами, вторая форма поперечного сечения образует минимальную площадь поперечного сечения по меньшей мере одного канала. Вторая форма поперечного сечения по меньшей мере одного канала может быть круглой, эллиптической, овальной, треугольной, квадратной, прямоугольной или любой другой многоугольной формы. Предпочтительно вторая форма поперечного сечения по меньшей мере одного канала является круглой. Предпочтительно по меньшей мере один канал имеет минимальный диаметр. Предпочтительно минимальный диаметр по меньшей мере одного канала составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,2 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,25 миллиметра. Предпочтительно минимальный диаметр по меньшей мере одного канала составляет менее приблизительно 1 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,95 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,9 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,85 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,8 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,75 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,7 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,65 миллиметра, предпочтительно менее приблизительно 0,6 миллиметра.
Предпочтительно максимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла составляет по меньшей мере приблизительно 0,01 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,05 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,1 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,2 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,3 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,4 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,5 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,6 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,7 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,8 квадратных микрометра. Предпочтительно максимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла составляет менее приблизительно 20 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 19 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 18 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 17 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 16 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 15 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 14 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 13 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 12 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 11 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 10 квадратных микрометров.
Предпочтительно по меньшей мере одно сопло имеет минимальную площадь поперечного сечения, причем минимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла равна или меньше максимальной площади поперечного сечения по меньшей мере одного сопла. Предпочтительно минимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла составляет по меньшей мере приблизительно 0,01 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,05 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,1 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,2 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,3 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,4 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,5 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,6 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,7 квадратных микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,8 квадратных микрометра. Предпочтительно минимальная площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла составляет менее приблизительно 20 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 19 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 18 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 17 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 16 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 15 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 14 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 13 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 12 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 11 квадратных микрометров, предпочтительно менее приблизительно 10 квадратных микрометров.
По меньшей мере одно сопло может иметь любую подходящую форму поперечного сечения.
По меньшей мере одно сопло может иметь первую форму поперечного сечения по второй линии, параллельной второй длине по меньшей мере одного сопла. Первая форма поперечного сечения по меньшей мере одного сопла может быть круглой, эллиптической, овальной, треугольной, квадратной, прямоугольной или любой другой многоугольной формы. Предпочтительно первая форма поперечного сечения по меньшей мере одного сопла является треугольной. Термин «треугольный» в контексте данного документа используется для обозначения форм, содержащих треугольник или треугольные элементы. Например, первая форма поперечного сечения может содержать треугольник, усеченный треугольник, усеченный треугольник с квадратной или прямоугольной частью, отходящей от усеченной части треугольника, и т. п. Преимущественно треугольная форма первого поперечного сечения может предусматривать по меньшей мере одно сопло с областью сходящегося потока. Преимущественно область сходящегося потока может уменьшить или минимизировать давление, необходимое для проталкивания жидкости через по меньшей мере одно сопло, при этом обеспечивая требуемую минимальную площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла.
По меньшей мере одно сопло может иметь вторую форму поперечного сечения, ортогональную второй длине по меньшей мере одного сопла. Другими словами, вторая форма поперечного сечения образует максимальную площадь поперечного сечения по меньшей мере одного сопла. Вторая форма поперечного сечения по меньшей мере одного сопла может быть круглой, эллиптической, овальной, треугольной, квадратной, прямоугольной или любой другой многоугольной формы. Предпочтительно вторая форма поперечного сечения по меньшей мере одного сопла является круглой. Предпочтительно по меньшей мере одно сопло имеет максимальный диаметр. Предпочтительно максимальный диаметр по меньшей мере одного сопла составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,25 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,5 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,75 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1 микрометр. Предпочтительно максимальный диаметр по меньшей мере одного сопла составляет менее приблизительно 10 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 9 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 8 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 7 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 6 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 5 микрометров, предпочтительно менее 4 микрометров.
Предпочтительно по меньшей мере одно сопло имеет минимальный диаметр, причем минимальный диаметр по меньшей мере одного сопла равен или меньше максимального диаметра по меньшей мере одного сопла. Предпочтительно минимальный диаметр по меньшей мере одного сопла составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,25 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,5 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,75 микрометра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1 микрометр. Предпочтительно минимальный диаметр по меньшей мере одного сопла составляет менее приблизительно 10 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 9 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 8 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 7 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 6 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 5 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 4 микрометров, предпочтительно менее приблизительно 3 микрометров.
Предпочтительно по меньшей мере одно сопло имеет минимальный диаметр от приблизительно 0,1 микрометра до приблизительно 3 микрометров.
Преимущественно сопла, имеющие минимальный диаметр менее приблизительно 3 микрометров, способствуют образованию капель жидкости, имеющих диаметр менее 2,5 микрометров. Преимущественно капли жидкости, имеющие диаметр менее 2,5 микрометров, способствуют доставке капель жидкости к альвеолам легких пользователя. Обычно во время вдыхания по меньшей мере 80 процентов капель жидкости, имеющих диаметр менее 2,5 микрометров, достигают альвеол легких пользователя.
Преимущественно сопла, имеющие минимальный диаметр по меньшей мере приблизительно 0,1 микрометра, могут уменьшать или минимизировать давление, необходимое для проталкивания жидкости через сопла, при этом образуя капли жидкости, имеющие диаметр менее 2,5 микрометров.
В вариантах осуществления, в которых второй слой содержит внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, предпочтительно сетчатый элемент содержит гидрофобное покрытие на внешней поверхности второго слоя. Термин «гидрофобный» в контексте данного документа используется для обозначения материала, который демонстрирует краевой угол смачивания водой более 90 градусов. Преимущественно в вариантах осуществления, в которых водосодержащая жидкость распределяется через сетчатый элемент, гидрофобное покрытие преимущественно увеличивает или максимизирует краевой угол смачивания между водосодержащей жидкостью и внешней поверхностью второго слоя. Преимущественно увеличенный или максимальный краевой угол смачивания улучшает отделение капель жидкости от внешней поверхности второго слоя. Преимущественно улучшение отделения капель жидкости от внешней поверхности второго слоя может способствовать уменьшению или минимизации размера капель жидкости.
Гидрофобное покрытие может быть предусмотрено на одной или нескольких областях внешней поверхности второго слоя. Например, гидрофобное покрытие может содержать по меньшей мере одну кольцевую область из гидрофобного материала, окружающую по меньшей мере одно сопло.
Гидрофобное покрытие может быть нанесено на всю внешнюю поверхность второго слоя.
Гидрофобное покрытие может содержать по меньшей мере один из следующих материалов: полиуретан (PU), перфторуглерод (PFC), политетрафторэтилен (PTFE) и супергидрофобный металл. Подходящие супергидрофобные металлы включают микропористые металлы и металлические сетки, функционализированные углеродными цепями. Примеры металлов включают медь и алюминий.
Гидрофобное покрытие может быть образовано путем модификации поверхности второго слоя. Например, внешняя поверхность второго слоя может быть химически модифицирована для обеспечения требуемой степени гидрофобности.
Гидрофобное покрытие может быть образовано осаждением гидрофобного материала на внешней поверхности второго слоя. Например, гидрофобный материал может быть осажден на внешней поверхности второго слоя с использованием по меньшей мере одного из следующих способов: способа физического осаждения из паровой фазы и способа химического осаждения из паровой фазы.
Внешняя поверхность второго слоя может образовывать кольцевую часть, проходящую вокруг по меньшей мере одного сопла, причем толщина второго слоя на каждой кольцевой части больше, чем толщина второго слоя между смежными кольцевыми частями. Преимущественно кольцевая часть может способствовать отделению капли жидкости от жидкости, остающейся внутри по меньшей мере одного сопла. В вариантах осуществления, в которых сетчатый элемент содержит гидрофобное покрытие, предпочтительно по меньшей мере часть гидрофобного покрытия предусмотрена на кольцевой части. В вариантах осуществления, в которых гидрофобное покрытие содержит одну или несколько кольцевых областей из гидрофобного материала, предпочтительно каждая кольцевая область из гидрофобного материала расположена на кольцевой части второго слоя.
Предпочтительно кольцевая часть имеет скругленную форму. Преимущественно скругленная форма может дополнительно способствовать отделению капли жидкости от жидкости, остающейся внутри по меньшей мере одного сопла. Кольцевая часть может иметь в поперечном сечении форму полукруга.
В вариантах осуществления, в которых первый слой содержит первую поверхность и вторую поверхность, предпочтительно сетчатый элемент содержит гидрофильное покрытие на первой поверхности первого слоя.
Первый слой может содержать по меньшей мере одну поверхность канала, проходящую между первой поверхностью и второй поверхностью, при этом по меньшей мере одна поверхность канала определяет по меньшей мере один канал. Сетчатый элемент может содержать гидрофильное покрытие по меньшей мере на одной поверхности канала.
В вариантах осуществления, в которых второй слой содержит внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, предпочтительно сетчатый элемент содержит гидрофильное покрытие на внутренней поверхности второго слоя.
Второй слой может содержать по меньшей мере одну поверхность сопла, проходящую между внешней поверхностью и внутренней поверхностью, при этом по меньшей мере одна поверхность сопла определяет по меньшей мере одно сопло. Сетчатый элемент может содержать гидрофильное покрытие по меньшей мере на одной поверхности сопла.
Термин «гидрофильный» в контексте данного документа используется для обозначения материала, который имеет краевой угол смачивания водой менее 90 градусов. Преимущественно в вариантах осуществления, в которых водосодержащая жидкость распределяется через сетчатый элемент, гидрофильное покрытие может способствовать протеканию водосодержащей жидкости к первому слою через по меньшей мере один канал и по меньшей мере одно сопло.
Гидрофильные покрытия могут содержать по меньшей мере один из 3 материалов: полиамид, поливинилацетат, ацетат целлюлозы, хлопок и один или несколько гидрофильных оксидов. Подходящие гидрофильные оксиды включают диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана и пентаоксид тантала.
Гидрофильные покрытия могут быть образованы модификацией поверхности по меньшей мере одного из первого слоя и второго слоя. Например, поверхность по меньшей мере одного из первого слоя и второго слоя может быть химически модифицирована для обеспечения требуемой степени гидрофильности. В вариантах осуществления, в которых гидрофильное покрытие содержит по меньшей мере один гидрофильный оксид, гидрофильное покрытие может быть образовано путем окисления материала, образующего по меньшей мере один из первого слоя и второго слоя.
Гидрофильные покрытия могут быть образованы осаждением гидрофильного материала на поверхности по меньшей мере одного из первого слоя и второго слоя. Например, гидрофильный материал может быть нанесен с использованием по меньшей мере одного из следующих способов: способа физического осаждения из паровой фазы и способа химического осаждения из паровой фазы.
В вариантах осуществления, в которых сетчатый элемент содержит множество сопел, множество сопел может быть расположено по повторяющемуся шаблону на втором слое. Множество сопел может быть расположено в произвольном порядке на втором слое.
Первый слой и второй слой могут быть выполнены за одно целое. Другими словами, первый слой и второй слой могут быть выполнены как единый элемент.
Второй слой может быть выполнен отдельно от первого слоя. Предпочтительно второй слой прикреплен к первому слою. Например, второй слой может быть прикреплен к первому слою по меньшей мере одним из следующих способов: посадка с натягом, клей и сварка.
По меньшей мере один из первого слоя и второго слоя может содержать по меньшей мере один из следующих металлов: платину, палладий, никель и нержавеющую сталь. По меньшей мере один из первого слоя и второго слоя может содержать смесь по меньшей мере одного из следующего: платины, палладия, никеля и нержавеющей стали.
Сетчатый элемент может содержать пластину «кремний на диэлектрике». Например, первый слой может содержать первую кремниевую пластину, а второй слой может содержать вторую кремниевую пластину. Сетчатый элемент может содержать углубленный оксидный слой между первой кремниевой пластиной и второй кремниевой пластиной. Углубленный оксидный слой может быть образован путем окисления поверхности по меньшей мере одной из первой кремниевой пластины и второй кремниевой пластины до того, как первая и вторая кремниевые пластины будут скреплены друг с другом.
По меньшей мере один канал может быть образован в первом слое с использованием любого подходящего способа. По меньшей мере один канал может быть образован с использованием по меньшей мере одного из следующих способов: лазерная перфорация, травление и электроразрядная механическая обработка.
По меньшей мере одно сопло может быть образовано во втором слое с использованием любого подходящего способа. По меньшей мере одно сопло может быть образовано с использованием по меньшей мере одного из следующих способов: лазерная перфорация, травление и электроразрядная механическая обработка.
В вариантах осуществления, в которых сетчатый элемент содержит первую кремниевую пластину, углубленный оксидный слой и вторую кремниевую пластину по меньшей мере один канал и по меньшей мере одно сопло могут быть образованы посредством способа травления, включающего несколько этапов.
Способ травления может быть первым способом травления. Предпочтительно первый способ травления включает первый этап травления одной или нескольких первых дискретных областей углубленного оксидного слоя. Каждая из первых дискретных областей, вытравленных на первом этапе, соответствует требуемому положению сопла в готовом сеточном элементе. Каждая из первых дискретных областей вытравливается только частично, так что каждая из первых дискретных областей не распространяется на всю толщину углубленного оксидного слоя.
Предпочтительно первый способ травления включает второй этап прикрепления первой кремниевой пластины ко второй кремниевой пластине так, чтобы углубленный оксидный слой располагался между первой кремниевой пластиной и второй кремниевой пластиной.
Предпочтительно первый способ травления включает третий этап травления через вторую кремниевую пластину на одной или нескольких вторых дискретных областях, причем каждая из вторых дискретных областей лежит над одной из первых дискретных областей. Одна или несколько вторых дискретных областей вытравливаются по всей толщине второй кремниевой пластины, так что каждая из вторых дискретных областей сообщается с лежащей ниже первой дискретной областью. Каждая из вторых дискретных областей образует сопло, проходящее через второй кремниевый слой. Предпочтительно каждая из вторых дискретных областей имеет минимальную площадь поперечного сечения, соответствующую требуемой минимальной площади поперечного сечения сопла. Предпочтительно третий этап включает реактивное ионное травление второй кремниевой пластины на одной или нескольких вторых дискретных областях.
Первый способ травления может включать четвертый этап дальнейшего травления второй кремниевой пластины для придания каждому из сопел требуемой формы. Четвертый этап может включать травление второй кремниевой пластины для придания каждому из сопел расходящейся формы. Четвертый этап может включать травление второй кремниевой пластины гидроксидом калия.
Предпочтительно первый способ травления включает пятый этап травления одной или нескольких третьих дискретных областей первой кремниевой пластины, причем каждая из третьих дискретных областей лежит под по меньшей мере одним из сопел во второй кремниевой пластине. Одна или несколько третьих дискретных областей вытравливаются по всей толщине первой кремниевой пластины. Каждая из третьих дискретных областей образует канал, проходящий через первый кремниевый слой. Предпочтительно пятый этап включает реактивное ионное травление первой кремниевой пластины на одной или нескольких третьих дискретных областях.
Предпочтительно первый способ травления включает шестой этап травления оставшейся части углубленного оксидного слоя в каждой из первых дискретных областей для обеспечения сообщения по текучей среде между каждым соплом и нижележащим каналом. Шестой этап может включать жидкостное химическое травление углубленного оксидного слоя на каждой из первых дискретных областей. Жидкостное химическое травление может включать жидкостное химическое травление с использованием фтористоводородной кислоты, содержащей буферные добавки.
Вместо первого способа травления способ травления может быть вторым способом травления. Предпочтительно второй способ травления включает первый этап травления одной или нескольких первых дискретных областей углубленного оксидного слоя. Каждая из первых дискретных областей, вытравленных на первом этапе, соответствует требуемому положению сопла в готовом сеточном элементе. Каждая из первых дискретных областей вытравливается только частично, так что каждая из первых дискретных областей не распространяется на всю толщину углубленного оксидного слоя.
Предпочтительно второй способ травления включает второй этап прикрепления первой кремниевой пластины ко второй кремниевой пластине так, чтобы углубленный оксидный слой располагался между первой кремниевой пластиной и второй кремниевой пластиной.
Предпочтительно второй способ травления включает третий этап травления одной или нескольких вторых дискретных областей первой кремниевой пластины, причем каждая из вторых дискретных областей лежит под по меньшей мере одной из первых дискретных областей в углубленном оксидном слое. Одна или несколько вторых дискретных областей вытравливаются по всей толщине первой кремниевой пластины. Каждая из вторых дискретных областей образует канал, проходящий через первый кремниевый слой. Предпочтительно третий этап включает реактивное ионное травление первой кремниевой пластины на одной или нескольких вторых дискретных областях.
Предпочтительно второй способ травления включает четвертый этап травления оставшейся части углубленного оксидного слоя на каждой из первых дискретных областей. Четвертый этап может включать жидкостное химическое травление углубленного оксидного слоя на каждой из первых дискретных областей. Жидкостное химическое травление может включать жидкостное химическое травление с использованием фтористоводородной кислоты, содержащей буферные добавки.
Предпочтительно, второй способ травления включает пятый этап частичного травления через вторую кремниевую пластину на одной или нескольких третьих дискретных областях, причем каждая из третьих дискретных областей лежит над одной из первых дискретных областей. Каждая из третьих дискретных областей образует часть сопла, проходящего во вторую кремниевую пластину. На пятом этапе может обеспечиваться часть требуемой формы каждого сопла. На пятом этапе может формироваться расширяющаяся часть каждого сопла. Пятый этап может включать травление второй кремниевой пластины гидроксидом калия.
Предпочтительно второй способ травления включает шестой этап травления оставшейся части второй кремниевой пластины в каждой из третьих дискретных областей, так что каждая из третьих дискретных областей образует сопло, проходящее через вторую кремниевую пластину. Предпочтительно каждая часть второй кремниевой пластины, вытравленная на шестом этапе, имеет минимальную площадь поперечного сечения, соответствующую требуемой минимальной площади поперечного сечения сопла. Предпочтительно шестой этап включает реактивное ионное травление второй кремниевой пластины.
Второй способ травления может включать седьмой этап дальнейшего травления второй кремниевой пластины на каждой из третьих дискретных областей для дальнейшего придания формы каждому из сопел. Седьмой этап может включать травление второй кремниевой пластины гидроксидом калия.
Второй способ травления может включать восьмой этап травления оставшейся части углубленного оксидного слоя в каждом канале. Восьмой этап может включать жидкостное химическое травление углубленного оксидного слоя. Жидкостное химическое травление может включать жидкостное химическое травление с использованием фтористоводородной кислоты, содержащей буферные добавки.
Сетчатый элемент может содержать электрический нагревательный элемент, расположенный на поверхности первого слоя или второго слоя. Преимущественно электрический нагревательный элемент можно использовать для нагрева жидкости, которая должна выталкиваться через по меньшей мере одно сопло сетчатого элемента. Преимущественно нагревание жидкости может снизить вязкость жидкости. Преимущественно уменьшение вязкости жидкости может уменьшить или минимизировать размер капель жидкости, образующихся при проталкивании жидкости через по меньшей мере одно сопло.
Электрический нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью прямого нагрева жидкости, которая должна выталкиваться через по меньшей мере одно сопло. Электрический нагревательный элемент может быть расположен на первой поверхности первого слоя.
Электрический нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью косвенного нагрева жидкости, которая должна выталкиваться через по меньшей мере одно сопло. Электрический нагревательный элемент может быть расположен на внешней поверхности второго слоя.
Электрический нагревательный элемент может содержать нагревательный элемент микроэлектромеханической системы.
Электрический нагревательный элемент может содержать адгезионный слой. Адгезионный слой может способствовать приклеиванию электрического нагревательного элемента по меньшей мере к одному из первого слоя и второго слоя. Адгезионный слой может содержать металл. Адгезионный слой может содержать тантал.
Электрический нагревательный элемент может содержать одну или несколько резистивных нагревательных дорожек. Одна или несколько резистивных нагревательных дорожек могут содержать металл. Одна или несколько резистивных нагревательных дорожек могут содержать по меньшей мере один из следующих материалов: платину, никель и поликремний.
Электрический нагревательный элемент может содержать пассивирующий слой. Пассивирующий слой может содержать по меньшей мере один из следующих материалов: оксид металла и нитрид металла. Пассивирующий слой может содержать по меньшей мере один из следующих материалов: нитрид кремния, диоксид кремния, диоксид титана и оксид алюминия.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается распылитель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, при этом распылитель в сборе содержит сетчатый элемент в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения согласно любому из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Распылитель в сборе также содержит упругодеформируемый элемент и полость, образованную между сетчатым элементом и упругодеформируемым элементом. Распылитель в сборе также содержит впускное отверстие для жидкости для подачи распыляемой жидкости в полость и исполнительное устройство, выполненное с возможностью сообщения колебаний упругодеформируемому элементу.
Во время использования распыляемая жидкость подается в полость через впускное отверстие для жидкости. Исполнительное устройство колеблет упругодеформируемый элемент, проталкивая по меньшей мере часть жидкости внутри полости через по меньшей мере один канал и по меньшей мере одно сопло сетчатого элемента. Жидкость, проталкиваемая через по меньшей мере одно сопло сетчатого элемента, образует по меньшей мере одну каплю. Импульс силы жидкости, проталкиваемой через по меньшей мере одно сопло с образованием по меньшей мере одной капли, уносит по меньшей мере одну каплю от сетчатого элемента. Следовательно, во время использования распылитель в сборе генерирует аэрозоль, содержащий капли жидкости, выталкиваемые через сетчатый элемент.
Распылитель в сборе может содержать одну или несколько стенок, по меньшей мере частично ограничивающих полость между сетчатым элементом и упругодеформируемым элементом. Распылитель в сборе может содержать по меньшей мере одну боковую стенку. Полость может быть ограничена сетчатым элементом, упругодеформируемым элементом и по меньшей мере одной боковой стенкой. Впускное отверстие для жидкости может проходить через по меньшей мере одну боковую стенку.
Полость распылителя в сборе может иметь любую подходящую форму и размер. Полость распылителя в сборе может быть по существу цилиндрической.
Предпочтительно исполнительное устройство выполнено с возможностью сообщения колебаний упругодеформируемому элементу по направлению к сетчатому элементу и от него. Предпочтительно упругодеформируемый элемент расположен напротив сетчатого элемента.
Исполнительное устройство может включать исполнительное устройство любого подходящего типа. Исполнительное устройство может содержать пьезоэлектрический элемент.
Распылитель в сборе может содержать элемент предварительной загрузки, выполненный с возможностью сжатия исполнительного устройства между элементом предварительной загрузки и упругодеформируемым элементом. Элемент предварительного загрузки может регулироваться для изменения сжатия исполнительного устройства между элементом предварительного загрузки и упругодеформируемым элементом. Элемент предварительной загрузки может быть регулируемым. Элемент предварительной загрузки может содержать винт. Элемент предварительной загрузки может регулироваться вручную. Элемент предварительной загрузки может регулироваться автоматически. Распылитель в сборе может содержать двигатель, выполненный с возможностью перемещения элемента предварительной загрузки для изменения сжатия исполнительного устройства между элементом предварительной загрузки и упругодеформируемым элементом.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее распылитель в сборе в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, согласно любому из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит источник питания и контроллер, выполненный с возможностью управления подачей питания от источника питания на исполнительное устройство распылителя в сборе. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит соединитель устройства для вмещения резервуара для жидкости и выполненный с возможностью подачи жидкости из резервуара для жидкости к входному отверстию для жидкости распылителя в сборе.
Во время использования контроллер управляет подачей питания от источника питания на исполнительное устройство для выталкивания капель жидкости через сетчатый элемент, как описано в данном документе.
В вариантах осуществления, в которых распылитель в сборе содержит электрический нагревательный элемент, контроллер предпочтительно выполнен с возможностью управления подачей питания от источника питания на электрический нагревательный элемент. Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью нагревания электрического нагревательного элемента во время использования до температуры от приблизительно 20 градусов Цельсия до приблизительно 100 градусов Цельсия. Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью нагревания электрического нагревательного элемента во время использования до температуры от приблизительно 70 градусов Цельсия до приблизительно 90 градусов Цельсия. Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью нагревания электрического нагревательного элемента во время использования до температуры приблизительно 80 градусов Цельсия.
Источник питания может представлять собой источник постоянного напряжения. В предпочтительных вариантах осуществления источник питания является батареей. Например, источник питания может быть никель-металлогидридной батареей, никель-кадмиевой батареей или батареей на основе лития, например, литий-кобальтовой, литий-железо-фосфатной или литий-полимерной батареей. Источник питания альтернативно может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, которая обеспечивает возможность хранения количества энергии, достаточного для использования устройства, генерирующего аэрозоль, с одним или более изделиями, генерирующими аэрозоль.
Соединитель устройства для вмещения резервуара для жидкости может содержать по меньшей мере один из следующих соединителей: штыковой соединитель, винтовой соединитель, магнитный соединитель и соединитель с посадкой с натягом.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус. Предпочтительно распылитель в сборе, контроллер и источник питания расположены внутри корпуса. Соединитель устройства для вмещения резервуара для жидкости может быть расположен внутри корпуса.
Корпус может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Материал может быть легким и нехрупким.
Корпус может образовывать камеру для аэрозоля, выполненную с возможностью вмещения капель жидкости, выталкиваемых из сетчатого элемента во время использования устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль содержит впускное отверстие для воздуха, сообщающееся по текучей среде с камерой для аэрозоля. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль содержит выпускное отверстие для воздуха, сообщающееся по текучей среде с камерой для аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук, сообщающийся по текучей среде с выпускным отверстием для воздуха. Мундштук может быть выполнен за одно целое с корпусом. Мундштук может быть выполнен с возможностью отсоединения от корпуса.
Во время использования пользователь выполняет затяжку на мундштуке, чтобы втянуть воздух в камеру для аэрозоля через впускное отверстие для воздуха. Воздух протекает через камеру для аэрозоля, в которой капли жидкости, выталкиваемые из сетчатого элемента, захватываются воздушным потоком с образованием аэрозоля. Аэрозоль выходит из камеры для аэрозоля через выпускное отверстие для воздуха и доставляется пользователю через мундштук.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать датчик для обнаружения потока воздуха, указывающего на то, что пользователь делает затяжку. Датчик потока воздуха может представлять собой электромеханическое устройство. Датчик потока воздуха может быть любым из: механического устройства, оптического устройства, оптико-механического устройства и датчика на основе микроэлектромеханических систем (MEMS). Контроллер может быть выполнен с возможностью подачи питания от источника питания на исполнительное устройство распылителя в сборе в ответ на сигнал от датчика потока воздуха, указывающий на то, что пользователь делает затяжку.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать управляемый вручную переключатель для инициирования затяжки пользователем. Контроллер может быть выполнен с возможностью подачи питания от источника питания на исполнительное устройство распылителя в сборе в ответ на сигнал от переключателя, управляемого вручную.
Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно содержит индикатор для индикации того, что питание подается от источника питания на исполнительное устройство распылителя в сборе. Индикатор может содержать световой индикатор, который загорается при подаче питания от источника питания на исполнительное устройство распылителя в сборе.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно из следующего: внешний штекер или разъем и по меньшей мере один внешний электрический контакт, позволяющие соединять устройство, генерирующее аэрозоль, с другим электрическим устройством. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать USB-штекер или USB-разъем, чтобы позволить соединить устройство, генерирующего аэрозоль, с другим устройством, снабженным USB. USB-штекер или USB-разъем может обеспечивать возможность соединения устройства, генерирующего аэрозоль, с зарядным USB-устройством для зарядки перезаряжаемого источника питания в устройстве, генерирующем аэрозоль. USB-разъем или штекер может поддерживать передачу данных на устройство, генерирующее аэрозоль, или от него, или как на устройство, так и от него. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть подключено к компьютеру для передачи данных в устройство, генерирующее аэрозоль.
В тех вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит USB-штекер или разъем, устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать съемную крышку, закрывающую USB-штекер или разъем, когда они не используются. В вариантах осуществления в которых USB-штекер или USB-разъем является USB-штекером, USB-штекер может дополнительно или альтернативно быть выборочно выдвигаемым из устройства.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложена система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, согласно любому из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит резервуар для жидкости, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль.
Во время использования резервуар для жидкости по меньшей мере частично вмещается в соединителе устройства для подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к впускному отверстию для жидкости распылителя в сборе.
Предпочтительно резервуар для жидкости содержит контейнер, причем жидкий субстрат, образующий аэрозоль, расположен внутри контейнера. Контейнер может быть выполнен из любого подходящего материала. Контейнер может быть выполнен по меньшей мере из одного следующего материла: стекла, металла или пластмассы. Контейнер может быть прозрачным. Контейнер может быть полупрозрачным.
Контейнер может образовывать отверстие, через которое жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может вытекать из контейнера. Предпочтительно резервуар для жидкости содержит уплотнение, лежащие над отверстием, для герметизации жидкого субстрата, образующего аэрозоль, внутри контейнера. Предпочтительно уплотнение является по меньшей мере одним из следующего: съемным и хрупким. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать прокалывающий элемент, выполненный с возможностью прокалывания уплотнения, когда резервуар для жидкости по меньшей мере частично вмещается в соединителе устройства.
Резервуар для жидкости может содержать соединитель резервуара, выполненный с возможностью соединения с соединителем устройства, генерирующего аэрозоль. Соединитель резервуара может содержать по меньшей мере один из следующих соединителей: штыковой соединитель, винтовой соединитель, магнитный соединитель и соединитель с посадкой с натягом.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержащий никотин, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может содержать глицерин. Вещество для образования аэрозоля может содержать пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотиновую концентрацию от приблизительно 2% до приблизительно 10%.
Настоящее изобретение будет также описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в поперечном сечении сетчатого элемента согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид сверху сетчатого элемента, показанного на фиг. 1;
на фиг. 3 показан увеличенный вид в поперечном сечении части сетчатого элемента, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4 показан вид в поперечном сечении одного сопла сетчатого элемента, показанного на фиг. 1;
на фиг. 5 показан вид в поперечном сечении одного сопла сетчатого элемента, показанного на фиг. 1, иллюстрирующий альтернативную внешнюю поверхность второго слоя;
на фиг. 6 показан вид в перспективе в поперечном сечении распылителя в сборе, содержащего сетчатый элемент, показанный на фиг. 1; и
на фиг. 7 показан частичный вид в поперечном сечении в разобранном состоянии системы, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 и 2 показан сетчатый элемент 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Сетчатый элемент 10 содержит первый слой 12, определяющий множество цилиндрических каналов 14, и второй слой 16, определяющий множество сопел 18. Сопла 18 объединены в группы, причем каждая группа сопел 18 лежит над одним из каналов 14.
Сетчатый элемент 10 также содержит электрический нагревательный элемент 19, расположенный на втором слое 16. Во время использования электрический нагревательный элемент 19 нагревает сетчатый элемент 10, который нагревает жидкость, выталкиваемую через сопла 18.
На фиг. 3 и 4 показаны увеличенные виды в разрезе одного из каналов 14 и одного из сопел 18. Первый слой 12 содержит первую поверхность 20 и вторую поверхность 22. Второй слой 16 содержит внутреннюю поверхность 24, обращенную ко второй поверхности 22 первого слоя 12. Второй слой 16 также содержит внешнюю поверхность 26, на которой предусмотрено гидрофобное покрытие 28. Первый и второй слои 12, 16 выполнены из кремниевых пластин. Углубленный оксидный слой 30 выполнен путем окисления второй поверхности 22 первого слоя 12 перед скреплением месте первого и второго слоев 12, 16 во время изготовления сетчатого элемента 10.
Каждый канал 14 имеет минимальный диаметр 32 и длину, соответствующую толщине 33 первого слоя 12. Минимальный диаметр 32 каждого канала 14 значительно больше максимального диаметра 34 каждого вышележащего сопла 18. Следовательно, каждый канал 14 имеет минимальную площадь поперечного сечения, которая больше максимальной площади поперечного сечения каждого сопла 18. По существу, длина канала 14 не влияет на длину каждого сопла 18 при определении давления, необходимого для проталкивания данной жидкости через каждое сопло 18. Преимущественно толщина 33 первого слоя 12 может быть выбрана так, чтобы обеспечить сетчатому элементу требуемую прочность и жесткость, не влияя на давление, необходимое для выталкивания капель жидкости из сопел 18.
Каждое сопло 18 имеет треугольную форму поперечного сечения, так что каждое сопло 18 имеет максимальный диаметр 34 на внутренней поверхности 24 второго слоя 16 и минимальный диаметр 36 на внешней поверхности 26 второго слоя 16. Минимальный диаметр 36 каждого сопла 18 выбирается в соответствии с требуемым размером капель жидкости, выталкиваемых через сопло 18 во время использования. Каждое сопло 18 имеет длину, соответствующую толщине 38 второго слоя 16. Толщина 38 второго слоя 16 значительно меньше толщины 33 первого слоя 12 для сведения к минимуму длины каждого сопла 18. Треугольная форма поперечного сечения каждого сопла 18 и минимальная длина каждого сопла 18 уменьшают или минимизируют давление, необходимое для проталкивания данной жидкости через каждое сопло 18.
Как показано на фиг. 5, внешняя поверхность 26 второго слоя 16 может содержать кольцевую часть 40 увеличенной толщины, окружающую каждое сопло 18. Полукруглая форма поперечного сечения каждой кольцевой части 40 облегчает отделение капель жидкости от жидкости, остающейся внутри каждого сопла 18 во время использования.
На фиг. 6 показан вид в перспективе в поперечном сечении распылителя в сборе 50, содержащего сетчатый элемент 10, показанный на фиг. 1. Сетчатый элемент 10 размещен внутри корпуса 52 сетчатого элемента. Распылитель в сборе 50 также содержит упругодеформируемый элемент 54 и исполнительное устройство 56, выполненное с возможностью сообщения колебаний упругодеформируемому элементу 54. Исполнительное устройство 56 представляет собой пьезоэлектрическое исполнительное устройство.
Распылитель в сборе 50 также содержит элемент 58 предварительной загрузки, выполненный с возможностью сжатия исполнительного устройства 56 между элементом 58 предварительной загрузки и упругодеформируемым элементом 54. Элемент 58 предварительного загрузки, исполнительное устройство 56 и упругодеформируемый элемент 54 расположены внутри корпуса 60 исполнительного устройства. Корпус 60 исполнительного устройства прикреплен к корпусу 52 сетчатого элемента с образованием полости 62 между сетчатым элементом 10 и упругодеформируемым элементом 54. Корпус 60 исполнительного устройства образует впускное отверстие 64 для жидкости для обеспечения подачи жидкости, подлежащей распылению, в полость 62.
Во время использования жидкость, подлежащая распылению, подается в полость 62 через впускное отверстие 64 для жидкости. Исполнительное устройство 56 сообщает колебания упругодеформируемому элементу 54, проталкивая по меньшей мере часть жидкости внутри полости 62 через каналы 14 и сопла 18 сетчатого элемента 10. Жидкость, проталкиваемая через сопла 18 сетчатого элемента 10, образует капли. Импульс силы жидкости, проталкиваемой через сопла 18 с образованием капель, уносит капли от сетчатого элемента 10. Следовательно, во время использования распылитель в сборе 50 генерирует аэрозоль, содержащий капли жидкости, выталкиваемые через сетчатый элемент 10.
На фиг. 7 показан вид в поперечном сечении системы 70, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 70, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 72, генерирующее аэрозоль, и резервуар 74 для жидкости.
Устройство 72, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 76, содержащий первую часть 78 корпуса и вторую часть 80 корпуса. Контроллер 82 и источник 84 питания, предусматривающий батарею, расположены внутри первой части 78 корпуса. Мундштук 85, образующий канал 87 мундштука, выполнен с возможностью соединения со второй частью 80 корпуса.
Вторая часть 80 корпуса образует камеру 86 резервуара для жидкости для вмещения резервуара 74 для жидкости. Первая часть 78 корпуса выполнена с возможностью отсоединения от второй части 80 корпуса для обеспечения возможности замены резервуара 74 для жидкости.
Устройство 72, генерирующее аэрозоль, также содержит соединитель 88 устройства, расположенный внутри камеры 86 резервуара для жидкости для зацепления с соединителем 90 резервуара, который образует часть резервуара 74 для жидкости.
Устройство 72, генерирующее аэрозоль, содержит распылитель в сборе 50 по фиг. 6, расположенный во второй части 80 корпуса. Впускное отверстие 64 для жидкости распылителя в сборе 50 сообщается по текучей среде с соединителем 88 устройства. Сетчатый элемент 10 распылителя в сборе 50 расположен внутри камеры 92 для аэрозоля, образованной второй частью 80 корпуса.
Резервуар 74 для жидкости содержит контейнер 94 и жидкий субстрат 96, образующий аэрозоль, расположенный внутри контейнера 94. Когда соединитель 90 резервуара зацеплен с соединителем 88 устройства, жидкий субстрат 96, образующий аэрозоль, из резервуара 74 для жидкости подается в полость 62 распылителя в сборе 50 через соединитель 90 резервуара, соединитель 88 устройства и впускное отверстие 64 для жидкости распылителя в сборе 50.
Когда первая часть 78 корпуса соединена со второй частью 80 корпуса, контроллер 82 управляет подачей питания от источника 84 питания на исполнительное устройство 56 для выталкивания капель жидкого субстрата 96, образующего аэрозоль, в камеру 92 для аэрозоля из сетчатого элемента 10.
Вторая часть 80 корпуса образует впускное отверстие 98 для воздуха и выпускное отверстие 100 для воздуха, каждое из которых находится в сообщении по текучей среде с камерой 92 для аэрозоля. Во время использования пользователь осуществляет затяжку через мундштук 85 для втягивания воздуха в камеру 92 для аэрозоля через впускное отверстие 98 для воздуха. Воздух проходит через камеру 92 для аэрозоля, где капли жидкого субстрата, образующего аэрозоль, 96, выталкиваемые из сетчатого элемента 10, захватываются воздушным потоком с образованием аэрозоля. Аэрозоль вытекает из камеры 92 для аэрозоля через выпускное отверстие 100 для воздуха и доставляется пользователю через канал 87 мундштука.
Устройство 72, генерирующее аэрозоль, также содержит датчик 102 потока воздуха, расположенный внутри камеры 92 для аэрозоля. Датчик 102 потока воздуха выполнен с возможностью подачи сигнала на контроллер 82, указывающий на осуществление пользователем затяжки через мундштук 85. Контроллер 82 выполнен с возможностью подачи питания от источника 84 питания на исполнительное устройство 56 распылителя в сборе 50, только когда контроллер принимает сигнал от датчика 102 потока воздуха, указывающий на осуществление пользователем затяжки через мундштук 85.