СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ ПРОКАЛЫВАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH IMPROVED PIERCING ELEMENT

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, для доставки аэрозоля пользователю, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, и, в частности, к такой системе для доставки никотина пользователю.
Системы, генерирующие аэрозоль, содержащие одну или несколько частей многоразового использования и расходуемый картридж, известны в данной области техники и включают доступные в продаже электронные сигареты или продукты для электронного парения. Такие системы могут предоставлять аэрозоль, содержащий никотин или ароматизатор, путем испарения жидкости, генерирующей аэрозоль. Недостатки доступных на рынке продуктов могут включать, например, утечку жидкости, старение жидкости или изменения воздушного потока, что приводит к низкому качеству аэрозоля.
Было бы желательно предоставить усовершенствованные системы, генерирующие аэрозоль, предотвращающие один или несколько из этих недостатков. Например, было бы желательно хранить жидкость, генерирующую аэрозоль, без ухудшения ее качества для того, чтобы доставлять высококачественный аэрозоль пользователю. Также было бы желательно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, для доставки никотина или ароматизатора пользователю, в которой никотин или ароматизатор высвобождаются только при использовании системы, генерирующей аэрозоль. Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении усовершенствованной системы, генерирующей аэрозоль, предотвращающей или уменьшающей недостатки известных систем.
Настоящее изобретение предоставляет систему, генерирующую аэрозоль, содержащую устройство, генерирующее аэрозоль, во взаимодействии с изделием, генерирующим аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержит по меньшей мере одну уплотненную тару, содержащую источник никотина, при этом уплотнения, уплотняющие тару, содержат деформируемый материал. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит: наружный корпус, выполненный с возможностью размещения изделия, генерирующего аэрозоль, и удлиненный прокалывающий элемент для прокалывания уплотнений, уплотняющих по меньшей мере одну тару. Удлиненный прокалывающий элемент содержит прокалывающую головную часть, представляющую собой часть на дальнем конце удлиненного прокалывающего элемента, и полую часть стержня, выполненную с возможностью предоставления канала для прохождения потока воздуха через по меньшей мере одну тару. Полая часть стержня содержит по меньшей мере два отверстия так, чтобы при эксплуатации, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещают в устройстве, генерирующем аэрозоль, и прокалывающий элемент прокалывает уплотнения, уплотняющие по меньшей мере одну тару, по меньшей мере одно отверстие находилось в жидкостной связи с по меньшей мере одной тарой.
Удлиненный прокалывающий элемент в системах, генерирующих аэрозоль, согласно изобретению выполняет двойную функцию: прокалывание и предоставление канала для потока воздуха. Следовательно, система, генерирующая аэрозоль, согласно изобретению предоставляет преимущества, заключающиеся в облегчении экономичного массового производства. Предоставление прокалывающего элемента, содержащего полую часть стержня и по меньшей мере два отверстия, позволяет потоку воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, проходить через по меньшей мере одну тару по полой части стержня прокалывающего элемента. Дополнительно, используя деформируемый материал для образования уплотнений, уплотняющих по меньшей мере одну тару, позволяет уплотнениям образовывать по меньшей мере частичное уплотнение вокруг полой части стержня после того, как прокалывающий элемент проколол уплотнения. Преимущественно, это ограничивает или предпочтительно устраняет поток воздуха вокруг наружной стороны прокалывающего элемента и максимально увеличивает поток воздуха через полую часть стержня, тем самым способствуя доставке однородного аэрозоля пользователю. В частности, образование по меньшей мере частичного уплотнения вокруг полой части стержня обеспечивает, чтобы большая часть или весь объем аэрозоля, выходящего из по меньшей мере одной тары, выходил через полую часть стержня посредством по меньшей мере одного отверстия, которое находится в жидкостной связи с по меньшей мере одной тарой.
Удлиненный прокалывающий элемент содержит ближний конец, прикрепленный к устройству, генерирующему аэрозоль, и дальний конец, удаленный от ближнего конца. Дальний конец содержит прокалывающую головную часть и выполнен для прокалывания уплотнений, уплотняющих по меньшей мере одну тару, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль. Для способствования прокалыванию уплотнений дальний конец прокалывающей головной части предпочтительно содержит площадь поперечного сечения, которая меньше площади поперечного сечения полой части стержня. В особенно предпочтительном варианте осуществления площадь поперечного сечения прокалывающей головной части сужается от площади поперечного сечения полой части стержня к точке на дальнем конце прокалывающей головной части. В некоторых вариантах осуществления удлиненный прокалывающий элемент имеет по существу круглый профиль поперечного сечения и прокалывающая головная часть имеет по существу коническую форму.
В контексте настоящего изобретения термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к сочетанию изделия, генерирующего аэрозоль, как описано и изображено далее в настоящем документе, с устройством, генерирующим аэрозоль, как описано и изображено далее в настоящем документе. В системе изделие и устройство взаимодействуют для генерирования вдыхаемого аэрозоля, содержащего никотин. Предпочтительно, система, генерирующая аэрозоль, согласно изобретению представляет собой систему доставки в легкие и аэрозоль, содержащий никотин, может быть доставлен в легкие пользователя.
В контексте настоящего изобретения термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с изделием, генерирующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля, содержащего никотин, который пользователь втягивает ртом непосредственно в свои легкие. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит удлиненный прокалывающий элемент и предпочтительно дополнительно содержит источник питания для нагревания по меньшей мере одного нагревателя в сборе, предназначенного для нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, и, в частности, для нагревания источника никотина. По меньшей мере один нагреватель в сборе может быть предоставлен в устройстве, генерирующем аэрозоль, или в изделии, генерирующем аэрозоль.
В контексте настоящего изобретения термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему по меньшей мере одну уплотненную тару, вмещающую источник никотина и выполненную с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль, содержащий никотин, при комнатной температуре или при нагревании. В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, содержит одну тару, вмещающую источник никотина, и содержит уплотнение на каждом конце тары. В других вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, содержит две или более уплотненные тары, при этом каждая тара содержит уплотнение, образованное из деформируемого материала, на каждом конце тары. В таких вариантах осуществления по меньшей мере одна из тар вмещает источник никотина. Другие тары также могут вмещать источник никотина или они могут вмещать одно или несколько других веществ, таких как летучее соединение, ускоряющее доставку, или один или несколько ароматизаторов. В тех вариантах осуществления, которые содержат две или более тары, тары расположены последовательно внутри изделия, генерирующего аэрозоль, так, чтобы удлиненный прокалывающий элемент прокалывал все уплотнения на всех тарах, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль. Две или более тары могут быть размещены внутри изделия, генерирующего аэрозоль, так, чтобы тары примыкали друг к другу, или тары могут быть разнесены.
В данном контексте термин «деформируемый материал» относится к материалу, который подвергается пластической или упругой деформации при приложении усилия к материалу и в то же время может быть проколот удлиненным прокалывающим элементом при приложении умеренного усилия для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в устройство, генерирующее аэрозоль. Преимущественно, после прокалывания деформируемый материал может образовывать по меньшей мере частичное уплотнение вокруг полой части стержня удлиненного прокалывающего элемента. В отличие от деформируемого материала, подходящего для использования в образовании уплотнений в настоящем изобретении, хрупкие материалы являются жесткими и будут рваться, трескаться или раскалываться при приложении усилия к материалу.
Деформируемый материал предпочтительно имеет модуль Юнга, составляющий менее, чем приблизительно 10 ГПа, предпочтительнее менее, чем приблизительно 8 ГПа, наиболее предпочтительно менее, чем приблизительно 5 ГПа. В качестве дополнения или альтернативы деформируемый материал предпочтительно имеет модуль Юнга, составляющий по меньшей мере приблизительно 0,01 ГПа, предпочтительнее по меньшей мере приблизительно 0,1 ГПа, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1 ГПа. Деформируемый материал может иметь модуль Юнга, составляющий от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 ГПа, предпочтительно от приблизительно 0,1 до приблизительно 8 ГПа, наиболее предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 5 ГПа. Материалы, имеющие модуль Юнга в пределах этих диапазонов, демонстрируют большую степень упругости, особенно при сравнительно низких растяжениях, обычно встречаемых при прокалывании уплотнения на изделии, генерирующем аэрозоль, или таре изделия. Следовательно, деформируемые материалы, имеющие модуль Юнга в пределах этих диапазонов, обеспечивают оптимальную повторную герметизацию уплотнения вокруг полой части стержня прокалывающего элемента после прокалывания прокалывающей головной частью уплотнения. В то же время деформируемые материалы, имеющие модуль Юнга в пределах этих диапазонов, демонстрируют достаточную жесткость для того, чтобы позволить прокалывающей головной части удлиненного прокалывающего элемента проколоть уплотнение. Если уплотнение образовано с использованием материала, имеющего слишком малую величину модуля Юнга, то материал может быть слишком упругим для применения в настоящем изобретении, так что при приложении усилия прокалывающим элементом уплотнение будет деформироваться без прокалывания.
Если не указано иное, величины модуля Юнга, выраженные в настоящем документе, измерены согласно ASTM E111-04.
Подходящие деформируемые материалы для образования уплотнений включают полимерные материалы, такие как каучук и пластмасса. Например, подходящие деформируемые материалы включают природный каучук, синтетический каучук, полиэтилен, полипропилен, полихлортрифторэтилен, фторированный этиленпропилен, сополимеры акрилонитрилметилакрилата и смеси этих материалов. Деформируемый материал также может быть образован в виде слоистой структуры из одного или нескольких слоев этих материалов.
Для облегчения производства уплотнения предпочтительно образованы в виде пробок, каждая из которых содержит торцевую поверхность и фланец, проходящий из торцевой поверхности вокруг периметра торцевой поверхности. В этом случае каждая тара предпочтительно содержит трубчатую часть, вмещающую источник никотина или источник другого летучего соединения, и пробку, вставленную на каждом конце трубчатой части. Фланец на каждой пробке обеспечивает уплотнительную посадку с натягом с внутренней поверхностью трубчатой части. Во время вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в устройство, генерирующее аэрозоль, удлиненный прокалывающий элемент прокалывает торцевую поверхность каждой пробки, тем самым разрушая уплотнение. Преимущественно, уплотнения в форме пробок могут быть изготовлены с помощью процессов экономичного массового производства и они упрощают конструкцию тар.
Предпочтительно, уплотнения, уплотняющие каждую тару, предоставляют герметичное уплотнение. Термин «герметичное уплотнение» используется для обозначения уплотненной тары, где содержание удаляемых при нагревании летучих веществ в таре не изменяется на величину более, чем приблизительно 4 процента по весу от общего содержимого тары за период длиной 2 недели, в течение которого уплотнение остается нетронутым. Предпочтительно, содержание удаляемых при нагревании летучих веществ в таре не изменяется на величину белее, чем приблизительно 2 процента по весу от общего содержимого тары за период длиной 2 недели. Термин «удаляемые при нагревании летучие вещества» относится к летучему содержимому тары, и общий вес удаляемых при нагревании летучих веществ внутри тары может быть измерен как уменьшение массы, когда содержимое тары высушивают в печи с принудительной тягой при температуре, отрегулированной до 100 градусов по Цельсию, в течение трех часов.
Для облегчения полной повторной герметизации деформируемого материала вокруг полой части стержня прокалывающего элемента, максимальный диаметр прокалывающей головной части предпочтительно меньше или равен максимальному диаметру полой части стержня. Эта конструкция обеспечивает то, что прокалывающая головная часть не образует отверстие в уплотнении, которое больше максимального диаметра полой части стержня. Следовательно, сжатие деформируемого материала не требуется или требуется в минимальном объеме для повторной герметизации уплотнения вокруг полой части стержня прокалывающего элемента после того, как уплотнения были проколоты и изделие, генерирующее аэрозоль, было полностью вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль. Кроме этого, предоставление прокалывающей головной части, имеющей максимальный диаметр, который меньше или равен максимальному диаметру полой части стержня, облегчает производство всего прокалывающего элемента в виде одной детали.
Полая часть стержня и прокалывающая головная часть предпочтительно имеют максимальный диаметр, составляющий от приблизительно 1 мм до приблизительно 3 мм, предпочтительнее от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 2,5 мм. В предпочтительном варианте осуществления максимальный диаметр составляет приблизительно 2 мм.
В некоторых вариантах осуществления полая часть стержня прокалывающего элемента содержит трубчатую часть и по меньшей мере два отверстия представляют собой по меньшей мере два отверстия, предоставленные в трубчатой части. Трубчатая часть может быть образована без отверстий и отверстия могут быть выполнены посредством механической обработки в трубчатой части в ходе последующего производственного процесса, такого как пробивание отверстий, сверление, фрезерование или лазерная резка. В качестве альтернативы отверстия могут быть образованы вместе с образованием трубчатой части. Например, трубчатая часть может быть отформована или отлита так, чтобы содержать отверстия.
В альтернативных вариантах осуществления полая часть стержня прокалывающего элемента может быть образована из материала, который содержит два или более отверстия, без необходимости в предоставлении отдельного процесса для образования отверстий. Например, полая часть стержня может быть образована в виде оплетенной трубки, где зазоры между перекрывающими друг друга жгутами предоставляют оплетенной трубке естественную пористость так, чтобы зазоры образовывали множество отверстий в полой части стержня. Таким образом, образование полой части стержня из оплетенной трубки устраняет потребность в предоставлении отдельного процесса для образования отверстий в полой части стержня. Предпочтительно, оплетенная трубка выполнена из приблизительно 3 или более отдельных жгутов. В качестве дополнения или альтернативы оплетенная трубка образована из менее чем приблизительно 13 отдельных жгутов. Наиболее предпочтительно, оплетенная трубка образована из от приблизительно 3 до приблизительно 5 отдельных жгутов.
Подходящие материалы для образования удлиненного прокалывающего элемента включают металлы и металлические сплавы, такие как алюминий, сталь, бронза, железо и латунь. В качестве альтернативы удлиненный прокалывающий элемент может быть образован из композитного материала, такого как усиленная углеродными волокнами эпоксидная смола, стекловолоконные композитные материалы и арамидные композиты. Другие подходящие материалы включают твердые пластмассы, такие как полиэтилен высокой плотности и полиэтилен ультравысокой плотности.
Для предоставления направленного и однородного потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, система, генерирующая аэрозоль, предпочтительно содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха, при этом когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль, по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха расположено выше по потоку относительно по меньшей мере одной тары и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха расположено ниже по потоку относительно по меньшей мере одной тары. Следовательно, в таких вариантах осуществления по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха выполнены для определения траектории потока воздуха, проходящей от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к по меньшей мере одному выпускному отверстию для воздуха по полой части стержня через по меньшей мере одну тару. Это оптимизирует поток воздуха через по меньшей мере одну тару и, следовательно, обеспечивает оптимальную доставку содержащего никотин аэрозоля пользователю.
В данном контексте термин «впускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или нескольких отверстий, через которые воздух может быть втянут в систему, генерирующую аэрозоль.
В данном контексте термин «выпускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или нескольких отверстий, через которые воздух может быть вытянут из системы, генерирующей аэрозоль.
Для облегчения доставки никотина изделие, генерирующее аэрозоль, необязательно содержит по меньшей мере одну дополнительную тару, содержащую источник летучего соединения, ускоряющего доставку. В таких вариантах осуществления никотин и летучее соединение, ускоряющее доставку, предпочтительно образуют пары, вступающие в реакцию друг с другом внутри системы, генерирующей аэрозоль, для образования аэрозоля, содержащего соль никотина, доставляемого пользователю. Подходящие летучие соединения, ускоряющие доставку, известны в данной области техники и включают летучие соединения, описанные в документе WO 2008/121610.
Для предотвращения преждевременной реакции никотина с летучим соединением, ускоряющим доставку, источник никотина и источник соединения, ускоряющего доставку, хранятся отдельно внутри изделия, генерирующего аэрозоль. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна тара содержит первую тару, вмещающую источник никотина, и вторую тару, вмещающую источник летучего соединения, ускоряющего доставку. По меньшей мере два уплотнения содержат первое и второе уплотнение, уплотняющие первую тару, и третье и четвертое уплотнение, уплотняющие вторую тару, при этом уплотнения выполнены из деформируемого материала. Вторая тара, содержащая источник летучего соединения, ускоряющего доставку, может быть расположена выше по потоку или ниже по потоку относительно первой тары, содержащей источник никотина.
В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, содержит тару, вмещающую источник ароматизатора. Тара, вмещающая источник ароматизатора, может быть предоставлена вместо второй тары, содержащей источник летучего соединения, ускоряющего доставку, или тара, вмещающая источник ароматизатора, может представлять собой третью тару, в дополнение ко второй таре, содержащей источник летучего соединения, ускоряющего доставку. Подходящие ароматизаторы известны в данной области техники.
В альтернативных вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать две или более тары, при этом по меньшей мере одна тара содержит источник никотина и другие тары содержат по меньшей мере одно из источника никотина и источника ароматизатора. Благодаря предоставлению широкого диапазона различных изделий, каждое из которых вмещает разное количество тар, содержащих никотин или ароматизатор, или благодаря предоставлению изделия, в котором пользователь может вставлять или извлекать тару, содержащую никотин или ароматизатор, возможно предоставить пользователю выбор длительности или интенсивности сеанса курения, или выбор сеанса ароматизированного или не ароматизированного курения, или оба указанных выбора.
В данном контексте термины «выше по потоку», «ниже по потоку» и «дальний» и «ближний» используются для описания соответствующих положений компонентов или частей компонентов изделий, генерирующих аэрозоль, устройств, генерирующих аэрозоль, и систем, генерирующих аэрозоль, в соответствии с изобретением относительно направления воздуха, втягивающегося через изделия, генерирующие аэрозоль, устройства, генерирующие аэрозоль, и системы, генерирующие аэрозоль, во время их использования. Следует понимать, что термины «дальний» и «ближний» в случае использования для описания соответствующих положений компонентов удлиненного прокалывающего элемента используются так, что прокалывающая головная часть находится на дальнем «свободном» конце и ближний «закрепленный» конец соединен с устройством.
В данном контексте термин «продольный» используется для описания направления между расположенным ниже по потоку концом и противоположным расположенным выше по потоку концом изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.
Расположенный выше по потоку и расположенный ниже по потоку концы изделия, генерирующего аэрозоль, определяются относительно потока воздуха, когда пользователь осуществляет затяжку с расположенного ниже по потоку конца или конца, подносимого ко рту, изделия, генерирующего аэрозоль. Воздух втягивается в изделие, генерирующее аэрозоль, с расположенного выше по потоку конца, проходит ниже по потоку через изделие, генерирующее аэрозоль, и покидает изделие, генерирующее аэрозоль, через расположенный ниже по потоку конец.
В тех вариантах осуществления, которые содержат две или более уплотненные тары, тары предпочтительно расположены последовательно от впускного отверстия для воздуха до выпускного отверстия для воздуха внутри системы, генерирующей аэрозоль. Последовательное размещение тары преимущественно способствует прокалыванию уплотнений на всех тарах одним удлиненным прокалывающим элементом.
В данном контексте под термином «последовательный» подразумевается, что тары расположены внутри изделия, генерирующего аэрозоль, так, что при использовании поток воздуха, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, поочередно проходит через каждую из тар. В тех вариантах осуществления, которые содержат тару, вмещающую источник летучего соединения, ускоряющего доставку, пар соединения, ускоряющего доставку, высвобождается из источника летучего соединения, ускоряющего доставку, и пар никотина высвобождается из источника никотина, и оба вида пара поступают в поток воздуха, втягиваемый через систему, генерирующую аэрозоль. Пар соединения, ускоряющего доставку, вступает в реакцию с паром никотина в газовой фазе для образования аэрозоля, который доставляется пользователю.
В тех вариантах осуществления, которые содержат две или более тары, тары могут примыкать друг к другу. В качестве альтернативы тары могут быть разнесены. Объем тар может быть одинаковым или объем тар может быть разным.
Когда изделие, генерирующее аэрозоль, полностью размещено внутри устройства, генерирующего аэрозоль, удлиненный прокалывающий элемент предпочтительно содержит по меньшей мере первое отверстие, расположенное внутри по меньшей мере одной тары, и по меньшей мере второе отверстие, расположенное ниже по потоку относительно по меньшей мере одной тары и находящееся в жидкостной связи с по меньшей мере одним выпускным отверстием для воздуха, при этом по меньшей мере первое отверстие находится в жидкостной связи с по меньшей мере вторым отверстием посредством полой части стержня. Эта конструкция позволяет пару изнутри по меньшей мере одной тары поступать в поток воздуха внутри полой части стержня через по меньшей мере первое отверстие, и позволяет потоку воздуха, содержащему пар, выходить из полой части стержня в по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха через по меньшей мере второе отверстие. В тех вариантах осуществления, которые содержат две или более тары, полая часть стержня предпочтительно содержит по меньшей мере одно отверстие, расположенное внутри каждой тары, и по меньшей мере второе отверстие, расположенное ниже по потоку относительно тар и находящееся в жидкостной связи с по меньшей мере одним выпускным отверстием для воздуха. Для оптимизации потока воздуха через систему, полая часть стержня предпочтительно содержит по меньшей мере два отверстия, расположенные внутри каждой тары. В качестве дополнения или альтернативы полая часть стержня предпочтительно содержит по меньшей мере два отверстия, расположенные вниз по потоку относительно по меньшей мере одной тары и находящиеся в жидкостной связи с по меньшей мере одним выпускным отверстием для воздуха.
Прокалывающая головная часть также может содержать отверстие, находящееся в жидкостной связи с каналом для потока воздуха внутри полой части стержня, либо в дополнение к по меньшей мере одному отверстию в полой части стержня, расположенному ниже по потоку относительно по меньшей мере одной тары и находящемуся в жидкостной связи с по меньшей мере одним выпускным отверстием, либо в качестве альтернативы к такому отверстию в полой части стержня. Тем не менее, предпочтительно прокалывающая головная часть не содержит отверстий, поскольку отверстия в прокалывающей головной части могут блокироваться частями уплотнений, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставляют в устройство, генерирующее аэрозоль.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления каждая тара может содержать трубчатый пористый элемент. Предпочтительно, никотин, летучее соединение, ускоряющее доставку, ароматизатор или другое летучее соединение сорбировано на трубчатом пористом элементе.
Предпочтительно, продольная длина трубчатого пористого элемента меньше продольной длины уплотненной тары. Трубчатый пористый элемент предпочтительно находится на расположенном выше по потоку конце уплотненной тары. Когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль, по меньшей мере одно отверстие, находящееся в жидкостной связи с уплотненной тарой, предпочтительно смежно с расположенной ниже по потоку частью уплотненной тары без трубчатого пористого элемента.
В данном контексте термин «сорбированный» означает, что никотин, летучее соединение, ускоряющее доставку, ароматизатор или другое летучее соединение адсорбировано на поверхности трубчатого пористого элемента или абсорбировано в трубчатом пористом элементе, или как адсорбировано на, так и абсорбировано в трубчатом пористом элементе.
Внутренний диаметр трубчатого пористого элемента предпочтительно составляет от приблизительно 2 мм до приблизительно 5 мм, более предпочтительно от приблизительно 2,5 мм до приблизительно 3,5 мм. В предпочтительном варианте осуществления внутренний диаметр трубчатого пористого элемента составляет приблизительно 3 мм.
Трубчатый пористый элемент предпочтительно имеет продольную длину от приблизительно 7,5 мм до приблизительно 15 мм, более предпочтительно от приблизительно 9 мм до приблизительно 11 мм, и в предпочтительном варианте осуществления трубчатый пористый элемент имеет продольную длину приблизительно 10 мм.
Трубчатый пористый элемент может представлять собой полый цилиндр. Полый цилиндр представляет собой предпочтительно прямой круговой полый цилиндр. Трубчатый пористый элемент предпочтительно имеет такой диаметр, что когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещают в устройстве, генерирующем аэрозоль, полая часть стержня образует посадку с натягом внутри трубчатого пористого элемента.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления система, генерирующая аэрозоль, может содержать по меньшей мере один дополнительный элемент. Система, генерирующая аэрозоль, может дополнительно содержать один, два, три, четыре, пять или более дополнительных элементов. Дополнительный элемент может являться одним из следующего: фильтрующим элементом; дополнительной тарой; камерой, образующей аэрозоль; и полой трубкой. В предпочтительном варианте осуществления дополнительный элемент содержит мундштук. Мундштук может быть уплотнен на одном конце или на обоих концах перед использованием.
Мундштук может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают термопласты, которые подходят для пищевых или фармацевтических применений, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен.
Мундштук может образовывать часть изделия, генерирующего аэрозоль, часть устройства, генерирующего аэрозоль, или мундштук может быть образован отдельно и выполнен с возможностью присоединения к по меньшей мере одному из изделия, генерирующего аэрозоль, и устройства, генерирующего аэрозоль. В предпочтительном варианте осуществления мундштук либо образует часть изделия, генерирующего аэрозоль, либо выполнен с возможностью присоединения к изделию, генерирующему аэрозоль, так, чтобы пользователь мог использовать мундштук в качестве толкающего устройства для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в устройство, генерирующее аэрозоль. Таким образом, устраняется любой риск контакта пользователя с удлиненным прокалывающим элементом. Кроме этого, мундштук может выполнять функцию тянущего устройства для облегчения извлечения изделия, генерирующего аэрозоль, из устройства, генерирующего аэрозоль, по завершении сеанса курения. Мундштук может содержать средство для разъемного сцепления с устройством, генерирующим аэрозоль, для удерживания изделия, генерирующего аэрозоль, в полностью вставленном положении в ходе сеанса курения.
В тех вариантах осуществления, которые содержат мундштук, мундштук предпочтительно образует или содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха системы, генерирующей аэрозоль.
В качестве дополнения или альтернативы каждое из изделия, генерирующего аэрозоль, и устройства, генерирующего аэрозоль, может содержать направляющие и выравнивающие средства, взаимодействующие для обеспечения правильной ориентации и вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в устройство, генерирующее аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать корпус, имеющий профиль наружного поперечного сечения, совпадающий с соответствующим профилем внутреннего поперечного сечения наружного корпуса устройства, генерирующего аэрозоль. В этом случае совпадающие профили предпочтительно являются вращательно-асимметричными так, чтобы изделие, генерирующее аэрозоль, могло быть вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль, в единственной ориентации, и для предотвращения вращения изделия, генерирующего аэрозоль, после того, как оно было вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль.
В предпочтительном варианте осуществления наружный корпус устройства, генерирующего аэрозоль, содержит полость, выполненную с возможностью вмещения изделия, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно, полость имеет продольную длину, которая больше продольной длины удлиненного прокалывающего элемента. Таким образом, прокалывающая часть прокалывающего элемента не открыта или недоступна для пользователя.
Предпочтительно, полость устройства, генерирующего аэрозоль, является по существу цилиндрической. Полость устройства, генерирующего аэрозоль, может иметь поперечное сечение любой подходящей формы. Например, полость может иметь по существу круглое, эллиптическое, треугольное, квадратное, ромбовидное, трапециевидное, пятиугольное, шестиугольное или восьмиугольное поперечное сечение.
Предпочтительно, полость устройства, генерирующего аэрозоль, имеет поперечное сечение по существу такой же формы, как поперечное сечение изделия, генерирующего аэрозоль, вмещаемого в полость. Как описано выше, профили поперечных сечений полости и изделия, генерирующего аэрозоль, предпочтительно являются вращательно-асимметричными для обеспечения того, чтобы изделие, генерирующее аэрозоль, могло только быть вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль, лишь в правильной ориентации.
Система, генерирующая аэрозоль, может дополнительно содержать блок питания, по меньшей мере один нагреватель и схему управления. Схема управления предпочтительно выполнена с возможностью управления подачей питания на по меньшей мере один нагреватель так, чтобы никотин или любое другое летучее соединение распылялись в достаточной степени для обеспечения генерирования аэрозоля.
Общие размеры системы, генерирующей аэрозоль, могут быть подобны традиционному курительному изделию, такому как сигарета, сигара, сигарилла или другое такое курительное изделие.
При использовании пользователь вставляет изделие, генерирующее аэрозоль, в наружный корпус устройства, генерирующего аэрозоль. Когда пользователь вставляет изделие, генерирующее аэрозоль, прокалывающий элемент прокалывает уплотнения на по меньшей мере одной таре. В тех вариантах осуществления, которые содержат две или более тары, прокалывающий элемент прокалывает уплотнение на расположенном выше по потоку концу расположенной выше по потоку тары, проходит через трубчатый пористый элемент (при его наличии) и затем прокалывает уплотнение на расположенном ниже по потоку конце тары. Прокалывающий элемент затем прокалывает уплотнение на расположенном выше по потоку конце следующей тары, проходит через тару и затем прокалывает уплотнение на расположенном ниже по потоку конце тары. Изделие, генерирующее аэрозоль, полностью вставлено после того, как все уплотнения на всех тарах были проколоты удлиненным прокалывающим элементом. Каждое уплотнение образовано из деформируемого материала, как описано выше.
В тех вариантах осуществления, которые содержат источник летучего соединения, ускоряющего доставку, термин «летучий» используется для обозначения того, что соединение, ускоряющее доставку, имеет давление пара, составляющее по меньшей мере приблизительно 20 Па. Если не указано иное, все давления пара, упоминаемые в настоящем документе, представляют собой давления пара при 25°C, измеренные в соответствии с ASTM E1194-07.
Предпочтительно, давление пара летучего соединения, ускоряющего доставку, составляет по меньшей мере приблизительно 50 Па, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 75 Па, наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 Па при 25°C.
Предпочтительно, летучее соединение, ускоряющее доставку, имеет давление пара менее чем или равное приблизительно 400 Па, более предпочтительно менее чем или равное приблизительно 300 Па, еще более предпочтительно менее чем или равное приблизительно 275 Па, наиболее предпочтительно менее чем или равное приблизительно 250 Па при температуре 25°C.
В определенных вариантах осуществления давление пара летучего соединения, ускоряющего доставку, может составлять от приблизительно 20 Па до приблизительно 400 Па, более предпочтительно от приблизительно 20 Па до приблизительно 300 Па, еще более предпочтительно от приблизительно 20 Па до приблизительно 275 Па, наиболее предпочтительно от приблизительно 20 Па до приблизительно 250 Па при 25°C.
В других вариантах осуществления давление пара летучего соединения, ускоряющего доставку, может составлять от приблизительно 50 Па до приблизительно 400 Па, более предпочтительно от приблизительно 50 Па до приблизительно 300 Па, еще более предпочтительно от приблизительно 50 Па до приблизительно 275 Па, наиболее предпочтительно от приблизительно 50 Па до приблизительно 250 Па при 25°C.
В дополнительных вариантах осуществления давление пара летучего соединения, ускоряющего доставку, может составлять от приблизительно 75 Па до приблизительно 400 Па, более предпочтительно от приблизительно 75 Па до приблизительно 300 Па, еще более предпочтительно от приблизительно 75 Па до приблизительно 275 Па, наиболее предпочтительно от приблизительно 75 Па до приблизительно 250 Па при 25°C.
В еще дополнительных вариантах осуществления давление пара летучего соединения, ускоряющего доставку, может составлять от приблизительно 100 Па до приблизительно 400 Па, более предпочтительно от приблизительно 100 Па до приблизительно 300 Па, еще более предпочтительно от приблизительно 100 Па до приблизительно 275 Па, наиболее предпочтительно от приблизительно 100 Па до приблизительно 250 Па при 25°C.
Летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать одно соединение. В качестве альтернативы летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать два или более разных соединения.
Если летучее соединение, ускоряющее доставку, содержит два или более разных соединений, то два или более разных соединения в сочетании имеют давление пара по меньшей мере приблизительно 20 Па при 25°C.
Предпочтительно, летучее соединение, ускоряющее доставку, является летучей жидкостью.
Летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать смесь двух или более разных жидких соединений.
Летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать водный раствор одного или нескольких соединений. В качестве альтернативы летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать неводный раствор одного или нескольких соединений.
Летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать два или более разных летучих соединения. Например, летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать смесь двух или более разных летучих жидких соединений.
В качестве альтернативы летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать одно или несколько нелетучих соединений и одно или несколько летучих соединений. Например, летучее соединение, ускоряющее доставку, может содержать раствор одного или нескольких нелетучих соединений в летучем растворителе или смесь одного или нескольких нелетучих жидких соединений и одного или нескольких летучих жидких соединений.
Соединение, ускоряющее доставку, предпочтительно содержит кислоту или хлорид аммония. Предпочтительно, соединение, ускоряющее доставку, содержит кислоту. Более предпочтительно, соединение, ускоряющее доставку, содержит кислоту, имеющую давление пара по меньшей мере приблизительно 5 Па при температуре 20°C. Предпочтительно, кислота имеет большее давление пара, чем никотин при температуре 20°C.
Соединение, ускоряющее доставку, может содержать органическую кислоту или неорганическую кислоту. Предпочтительно, соединение, ускоряющее доставку, содержит органическую кислоту. Более предпочтительно, соединение, ускоряющее доставку, содержит карбоновую кислоту. Наиболее предпочтительно, карбоновая кислота содержит 2-оксокислоту.
В предпочтительном варианте осуществления 2-оксокислота содержит кислоту, выбранную из группы, состоящей из 3-метил-2-оксовалериановой кислоты, пировиноградной кислоты, 2-оксовалериановой кислоты, 4-метил-2-оксовалериановой кислоты, 3-метил-2-оксобутановой кислоты, 2-оксооктановой кислоты и их комбинаций. В особенно предпочтительном варианте осуществления соединение, ускоряющее доставку, содержит пировиноградную кислоту.
В тех вариантах осуществления, в которых летучее соединение, ускоряющее доставку, предоставлено на трубчатом пористом элементе, трубчатый пористый элемент предпочтительно представляет собой сорбционный элемент с кислотой или хлоридом аммиака, сорбированным на нем.

Трубчатый пористый элемент может быть образован из любого подходящего материала или комбинации материалов. Например, сорбционный элемент может содержать одно или несколько из стекла, нержавеющей стали, алюминия, полиэтилена (PE), полипропилена, полиэтилентерефталата (PET), полибутилентерефталата (PBT), политетрафторэтилена (PTFE), расширенного политетрафторэтилена (ePTFE) и BAREX.
Трубчатый пористый элемент может содержать один или несколько пористых материалов, выбранных из группы, состоящей из пористых пластиковых материалов, пористых полимерных волокон и пористых стеклянных волокон. Один или несколько пористых материалов могут являться или не являться капиллярными материалами и предпочтительно инертными по отношению к кислоте или хлориду аммония. Особенно предпочтительный пористый материал или материалы будут зависеть от физических свойств кислоты или хлорида аммония. Один или несколько пористых материалов могут иметь любую подходящую пористость для использования с разными кислотами, имеющими разные физические свойства.
Подходящие пористые волокнистые материалы включают, помимо всего прочего: целлюлозные хлопковые волокна, целлюлозные ацетатные волокна и связанные полиолефиновые волокна, такие как смесь полипропиленовых и полиэтиленовых волокон.
Трубчатый пористый элемент может иметь любые подходящие размер и форму.
Размер, форма и состав трубчатого пористого элемента могут быть выбраны так, чтобы обеспечить сорбцию необходимого количества летучего соединения, ускоряющего доставку, на трубчатом пористом элементе.
Трубчатый пористый элемент преимущественно выполняет функцию резервуара для соединения, ускоряющего доставку.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления источник никотина предпочтительно содержит одно или несколько из никотина, основания никотина, соли никотина или производного никотина.
Источник никотина может содержать натуральный никотин или синтетический никотин. Источник никотина может содержать основание никотина, соль никотина, такую как никотин-HCl, никотин-битартрат или никотин-дитартрат, или их комбинацию.
2
Источник никотина может дополнительно содержать образующее электролит соединение. Образующее электролит соединение может быть выбрано из группы, состоящей из гидроксидов щелочных металлов, оксидов щелочных металлов, оксидов щелочноземельных металлов, гидроксида натрия (NaOH), гидроксида кальция (Ca(OH)), гидроксида калия (KOH) и их комбинаций.
В качестве альтернативы или дополнения источник никотина может дополнительно содержать другие компоненты, включая, но без ограничения, натуральные ароматизаторы, искусственные ароматизаторы и антиоксиданты.
Предпочтительно, источник никотина содержит состав жидкого никотина.
Состав жидкого никотина может содержать чистый никотин, раствор никотина в водном или безводном растворителе или жидкий экстракт табака.
Раствор жидкого никотина может содержать водный раствор основания никотина, соли никотина, такой как никотин-HCl, никотин-битартрат или никотин-дитартрат, и образующее электролит соединение.
Источник никотина может содержать сорбционный элемент и никотин, сорбированный на сорбционном элементе. В предпочтительном варианте осуществления источник никотина содержит источник летучего жидкого никотина.
Изобретение будет далее описано лишь в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, где на фиг. 1 показано схематическое представление варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 показано схематическое представление системы 100, генерирующей аэрозоль. Система 100 содержит устройство 102, генерирующее аэрозоль, и изделие 104, генерирующее аэрозоль. Изделие 104, генерирующее аэрозоль, имеет удлиненную цилиндрическую форму и содержит первую тару 106, содержащую источник летучего соединения, ускоряющего доставку, и вторую тару 108, содержащую источник летучего жидкого никотина. Первая тара 106 и вторая тара 108 расположены последовательно и упираются друг в друга соосно. Первая тара 106 находится на расположенном выше по потоку конце изделия 104, генерирующего аэрозоль. Вторая тара 108 расположена ниже по потоку относительно первой тары 106. Дополнительный элемент (не показанный) в форме мундштука или тому подобного может быть предусмотрен на расположенном ниже по потоку конце второй тары 108.
Первая тара содержит трубчатый пористый элемент 109, на котором сорбировано летучее соединение, ускоряющее доставку. Продольная длина трубчатого пористого элемента меньше продольной длины первой тары 106. Трубчатый пористый элемент находится на расположенном выше по потоку конце первой тары.
Расположенные выше по потоку и расположенные ниже по потоку концы первой тары 106 и второй тары 108 изделия 104, генерирующего аэрозоль, уплотнены деформируемыми уплотнениями 110, 112 и 114, 116 соответственно. Деформируемые уплотнения выполнены из деформируемого материала, как описано выше. Подходящие материалы включают полимерные материалы, такие как каучук или пластмасса.
Устройство 102, генерирующее аэрозоль, содержит наружный корпус 118, имеющий удлиненную цилиндрическую полость, выполненную с возможностью вмещения изделия 104, генерирующего аэрозоль. Продольная длина полости меньше длины изделия 104, так что расположенный ниже по потоку конец изделия 104 выступает из полости.
Устройство 102 дополнительно содержит удлиненный прокалывающий элемент 120. Прокалывающий элемент расположен по центру внутри полости устройства, генерирующего аэрозоль, и проходит вдоль продольной оси полости. На одном конце прокалывающий элемент 120 содержит прокалывающую головную часть 122 в форме конуса, имеющего круговое основание. Прокалывающий элемент дополнительно содержит полую часть 124 стержня, имеющую множество отверстий. Как можно видеть, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещается внутри устройства, генерирующего аэрозоль, отверстия располагаются группами, при этом одна группа 126 находится внутри первой тары 106 и три группы 128, 130 и 132 находятся внутри второй тары 108. Каждая группа 126, 128, 130 и 132 содержит множество отверстий, расположенных вдоль окружности полой части 124 стержня. Одно или несколько выпускных отверстий 134 находятся на расположенном ниже по потоку конце удлиненного прокалывающего элемента, при этом одно или несколько выпускных отверстий 134 расположены ниже по потоку относительно второй тары 108.
Впускные отверстия для воздуха (не показанные) предусмотрены на расположенном выше по потоку конце устройства 102, генерирующего аэрозоль. Выпускные отверстия для воздуха (не показанные) предусмотрены на расположенном ниже по потоку конце изделия 104, генерирующего аэрозоль. Впускные отверстия для воздуха находятся в жидкостной связи с расположенным выше по потоку концом канала для потока воздуха внутри полой части 124 стержня. Выпускные отверстия для воздуха находятся в жидкостной связи с одним или несколькими выпускными отверстиями 134 на расположенном ниже по потоку конце удлиненного прокалывающего элемента.
При эксплуатации изделие 104 вставляют в устройство 102. Прокалывающая головная часть 122 прокалывает деформируемое уплотнение 110 и создает отверстие в уплотнении, имеющее диаметр, приблизительно равный максимальному диаметру прокалывающей головной части. Максимальный диаметр прокалывающей головной части представляет собой диаметр базовой окружности конуса, образующего прокалывающую головную часть, и по существу равен максимальному диаметру полой части стержня. Как можно видеть, внутренний диаметр полости устройства соответствует наружному диаметру изделия 104 так, что изделие расположено по центру внутри полости.
Прокалывающая головная часть затем входит в сцепление со вторым деформируемым уплотнением первой тары 106. Как и ранее, прокалывающая головная часть прокалывает деформируемое уплотнение 112 и создает отверстие в уплотнении, имеющее диаметр, приблизительно равный максимальному диаметру прокалывающей головной части. Как можно видеть, максимальный диаметр прокалывающей головной части приблизительно равен внутреннему диаметру трубчатого пористого элемента 109. На данном этапе прокалывающая головная часть также прокалывает первое деформируемое уплотнение 114 второй тары 108 и создает отверстие в уплотнении, имеющее диаметр, приблизительно равный максимальному диаметру прокалывающей головной части.
Прокалывающая головная часть затем входит в сцепление со вторым деформируемым уплотнением второй тары. Как и ранее, прокалывающая головная часть прокалывает хрупкое уплотнение 116 и создает отверстие в уплотнении, имеющее диаметр, приблизительно равный максимальному диаметру прокалывающей головной части.
Каждый раз, когда прокалывающая головная часть 122 входит в сцепление с деформируемым уплотнением, деформируемый материал деформируется по мере образования отверстия в уплотнении. Следовательно, когда отверстие образовано и прокалывающий элемент 120 проталкивается через отверстие, деформируемый материал сжимается и сохраняет уплотнение вокруг наружной стороны полой части 124 стержня.
При эксплуатации, когда изделие 104, генерирующее аэрозоль, полностью вставлено в устройство 102, генерирующее аэрозоль, образуется траектория потока воздуха, показанная сплошными стрелками и проходящая через систему, генерирующую аэрозоль. Траектория потока воздуха проходит от расположенного выше по потоку конца изделия 104, генерирующего аэрозоль, через впускные отверстия для воздуха до расположенного ниже по потоку конца изделия 104. Летучее соединение, ускоряющее доставку, увлекается потоком воздуха через отверстия 126 из-за уменьшения давления воздуха внутри полой части стержня, когда пользователь делает затяжку на расположенном ниже по потоку конце изделия, генерирующего аэрозоль. Затем воздух продолжает движение через полую часть стержня и увлекает пар летучего жидкого никотина, высвобожденный из источника летучего жидкого никотина. Пар никотина также увлекается потоком воздуха через отверстия 128, 130 и 132 из-за уменьшения давления воздуха внутри полой части стержня, когда пользователь делает затяжку на расположенном ниже по потоку конце изделия, генерирующего аэрозоль. Из-за уплотняющего эффекта деформируемого материала, образующего уплотнения 110, 112, 114 и 116 вокруг наружной стороны полой части 124 стержня, уменьшается или прекращается поток воздуха вокруг наружной стороны полой части 124 стержня. Это обеспечивает максимальную доставку частиц аэрозоля пользователю.
Пар соединения, ускоряющего доставку, который в предпочтительном варианте осуществления содержит пировиноградную кислоту, выделяется из соединения, ускоряющего доставку, сорбированного на трубчатом пористом элементе 109 в поток воздуха, втягивающийся через изделие 104, генерирующее аэрозоль, и пар никотина выделяется из источника летучего жидкого никотина во второй таре 108 в поток воздуха, втягивающийся через изделие 104, генерирующее аэрозоль. Пар соединения, ускоряющего доставку, вступает в реакцию с паром никотина в газовой фазе для образования аэрозоля, который доставляется пользователю через расположенный ниже по потоку конец изделия 104, генерирующего аэрозоль.
Изобретение было пояснено выше со ссылкой на системы, генерирующие аэрозоль, содержащие устройства, генерирующие аэрозоль, содержащие прокалывающий элемент, имеющий коническую прокалывающую головную часть. Тем не менее, следует понимать, что системы, генерирующие аэрозоль, и устройства, генерирующие аэрозоль, в соответствии с изобретением могут содержать другие формы прокалывающей головной части.