КАРТРИДЖ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ
CARTRIDGE AND DEVICE FOR AEROSOL GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к картриджу для системы, генерирующей аэрозоль, и к устройству для размещения картриджа.
В ряде документов уровня техники, например EP-A-0 295 122, EP-A-1 618 803 и EP-A-1 736 065, раскрыты электроуправляемые курительные системы, имеющие ряд преимуществ. Одно преимущество некоторых примеров таких систем состоит в том, что они обеспечивают возможность значительного уменьшения дыма побочного потока и одновременно с этим обеспечивают для курильщика возможность выборочного прерывания и возобновления курения.
В документах уровня техники, таких как EP-A-0 295 122, EP-A-1 618 803 и EP-A-1 736 065, раскрыты электрические курительные системы, которые используют жидкость в качестве субстрата, образующего аэрозоль. Указанная жидкость может вмещаться внутри картриджа, выполненного с возможностью размещения внутри корпуса. Предусмотрен блок питания, такой как батарея, соединенный с нагревателем для нагрева жидкого субстрата во время затяжки с целью образования аэрозоля, предназначенного для курильщика.
Во многих случаях жидкость, предусмотренная в картриджах известного уровня техники, изготавливается заранее перед использованием и транспортируется в виде предварительно подготовленной композиции.
Может быть преимущественным предоставить пользователю картридж и связанное устройство, позволяющие подготавливать или завершать приготовление жидкой композиции, ближе по времени к моменту использования, например непосредственно перед использованием.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрен картридж для системы, генерирующей аэрозоль. Картридж содержит: тару для хранения жидкости, содержащую первую жидкую композицию и вторую композицию, отделенную от первой жидкой композиции; и выпускное отверстие в таре для хранения жидкости, предназначенное для доставки субстрата, образующего аэрозоль, из тары для хранения жидкости.
Предпочтительно, субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкость.
Преимущественным образом, предоставление картриджа, содержащего первую жидкую композицию и вторую композицию, отделенную от первой, позволяет перемешивать, смешивать или осуществлять химические реакции с композицией ближе по времени к моменту использования, например непосредственно перед использованием, позволяя композициям взаимодействовать во время использования, например при выходе из выпускного отверстия, в системе, генерирующей аэрозоль.
Предпочтительно, картридж дополнительно содержит: несколько капсул, причем каждая капсула вмещает вторую композицию для отделения второй композиции от первой жидкой композиции; и держатель для капсул. Капсулы предназначены для отделения первой жидкой композиции от второй композиции перед использованием в системе, генерирующей аэрозоль.
Каждая капсула предпочтительно содержит хрупкую оболочку, вмещающую вторую композицию. Капсулы, содержащие такую хрупкую наружную оболочку, предпочтительно быстро или легко ломаются или разрываются при воздействии механического усилия. Хрупкую наружную оболочку капсул можно быстро или легко разрушить или растворить посредством изменения сил сцепления материала оболочки, например посредством применения энергии, такой как тепло или свет.
Если вторая композиция является жидкой, каждая капсула может быть сжимаемой, причем наружная оболочка, вмещающая жидкую композицию, образована из пористого материала. Пористый материал предпочтительно является гибким. Вторая композиция, представляющая собой жидкость, предпочтительно проходит сквозь пористую оболочку, когда оболочку деформируют для уменьшения внутреннего объема оболочки. Вторая жидкая композиция предпочтительно удерживается внутри пористой оболочки до тех пор, пока оболочка не будет деформирована, благодаря разницам поверхностных натяжений первой жидкости и второй жидкости, которые обеспечивают, чтобы капиллярные силы не перемещали вторую жидкую композицию сквозь пористую оболочку и в первую жидкую композицию.
Пористая оболочка может содержать сорбированную на ней вторую жидкую композицию или иным образом удерживать третью композицию. Третья композиция может представлять собой жидкость, гель или твердое вещество. Третья композиция может представлять собой жидкость, гель или твердое вещество при комнатной температуре, например при 21°C. Композиция, удерживаемая на пористой оболочке, может быть высвобождена посредством деформации оболочки или посредством повышения температуры капсулы под воздействием тепла, или посредством как деформации, так и повышения температуры. Благодаря тому, что капсулу необходимо нагреть перед высвобождением композиции, может быть уменьшен риск высвобождения композиции при транспортировке или хранении.
В качестве альтернативы, капсула может содержать непрерывный пористый материал, такой как сфера из пористого материала, содержащий жидкую композицию. Как будет понятно, жидкая композиция может удерживаться и высвобождаться подобным образом, как и в капсуле, содержащей пористую оболочку, как описано выше.
Картридж может содержать несколько капсул, содержащих твердую композицию. Капсула может содержать оболочку, вмещающую твердую композицию. Капсулы, содержащие твердую композицию, могут быть хрупкими, таким образом, они разламываются на мелкие фрагменты при воздействии сжимающего усилия.
Картридж может содержать несколько групп капсул, причем каждая группа содержит несколько капсул. Каждая группа может содержать любой тип капсул, как описано в настоящем документе, и каждая группа может содержать одинаковую или разную газообразную, жидкую или твердую композицию.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрен картридж с субстратом, образующим аэрозоль, для системы, генерирующей аэрозоль. Картридж содержит: тару для хранения жидкости, содержащую первую жидкую композицию и несколько капсул; выпускное отверстие в таре для хранения жидкости, предназначенное для доставки жидкой композиции из тары для хранения жидкости; и держатель для капсул. Каждая капсула может содержать хрупкую оболочку, вмещающую вторую композицию. Капсула может представлять собой любую капсулу, как описано в настоящем документе.
Вторая композиция может представлять собой жидкость.
Преимущественным образом, предоставление картриджа, содержащего хрупкие капсулы, вмещающие вторую композицию, и соответствующий держатель для капсул, позволяет смешивать жидкую композицию ближе по времени к моменту использования, например непосредственно перед использованием, посредством деформирования, разрыва или разрушения хрупкой оболочки, например посредством сдавливания. Деформированная, разорванная или разрушенная хрупкая оболочка подвергает вторую композицию воздействию первой жидкой композиции, позволяя двум жидкостям смешиваться. Держатель для капсул по существу предотвращает выход любой хрупкой оболочки, или ее части, из картриджа сквозь выпускное отверстие.
Термин «разлом» используется в контексте настоящего документа применительно к процессу деформации, разрыва или иной деформации капсулы для высвобождения вмещаемой композиции. В контексте настоящего документа термин «сдавливать» используется в значении сжимать или давить при помощи внешнего усилия.
Предпочтительно, хрупкая оболочка является по существу непрерывной. Предпочтительно, хрупкая оболочка герметично закрыта перед тем, как ее разламывают для высвобождения второй композиции. Каждая капсула может быть образована в виде ряда физических форм, включающих без ограничения цельную капсулу, капсулу из нескольких частей, однослойную капсулу, многослойную капсулу, большую капсулу и маленькую капсулу.
Каждая капсула может быть выполнена таким образом, чтобы разламываться с высвобождением второй композиции, когда капсула подвергается воздействию внешнего усилия. Сопротивление разлому - это усилие (прикладываемое к капсуле), при котором капсула разламывается. Сопротивление разлому может представлять собой пик на кривой зависимости усилия от сжатия капсулы. Предпочтительно, хрупкая капсула имеет среднюю пиковую нагрузку при разломе, составляющую от приблизительно 5 г до приблизительно 400 г. Более предпочтительно, хрупкая капсула имеет среднюю пиковую нагрузку при разломе, составляющую от приблизительно 7 г до приблизительно 100 г, еще более предпочтительно от приблизительно 7 г до приблизительно 30 г. Относительная деформация капсулы по сравнению с исходным размером оболочки при пиковой нагрузке может составлять от приблизительно 1% до 25%, предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 15%, более предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 10%.
Капсула, содержащая пористую оболочку, может иметь среднюю пиковую нагрузку для деформации капсулы, достаточной для высвобождения жидкой композиции, от приблизительно 5 г до приблизительно 100 г, предпочтительно от приблизительно 5 г до приблизительно 50 г, более предпочтительно от приблизительно 5 г до приблизительно 30 г. Относительная деформация капсулы по сравнению с исходным размером капсулы при пиковой нагрузке может составлять от приблизительно 1% до 80%, предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 60%, более предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 50%.
Капсула, содержащая твердую композицию, может иметь среднюю пиковую нагрузку для разрушения капсулы, достаточного для высвобождения композиции, от приблизительно 10 г до приблизительно 500 г, предпочтительно от приблизительно 15 г до приблизительно 100 г, более предпочтительно от приблизительно 20 г до приблизительно 50 г. Относительная деформация капсулы по сравнению с исходным размером капсулы при пиковой нагрузке может составлять от приблизительно 1% до 30%, предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 20%, более предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 15%.
Каждая капсула может быть выполнена таким образом, чтобы разламываться с целью высвобождения второй композиции, когда капсула подвергается воздействию звуковой, световой, тепловой или химической энергии.
Каждая капсула может быть выполнена таким образом, чтобы разламываться под воздействием ультразвука, например ультразвука с частотой от приблизительно 20000 Гц до приблизительно 40000 Гц, предпочтительно от приблизительно 20000 Гц до приблизительно 30000 Гц. Уровень шума в децибелах для ультразвука предпочтительно составляет менее приблизительно 7 дБ, более предпочтительно менее приблизительно 5 дБ.
2
2
2
2
2
Каждая капсула может быть выполнена таким образом, чтобы разламываться под воздействием ультрафиолетового света, например ультрафиолетового света с длиной волны от приблизительно 100 нм до приблизительно 500 нм, предпочтительно от приблизительно 200 нм до приблизительно 350 нм, и интенсивностью от приблизительно 2 мВт/см до приблизительно 30 мВт/см, более предпочтительно от приблизительно 5 мВт/смдо 15 мВт/см, еще более предпочтительно от приблизительно 7 мВт/см до 11 мВт/см2.
Каждая капсула может быть выполнена таким образом, чтобы разламываться под воздействием тепловой энергии, повышающей температуру капсулы до приблизительно 50°C или до приблизительно 60°C.
Каждая капсула может быть выполнена таким образом, чтобы разламываться при контакте хрупкой оболочки с химическим веществом, например кислотой. Химическое вещество может высвобождаться из других капсул в таре для хранения жидкости. Таким образом, для разлома капсул может использоваться двухэтапный процесс.
Каждая капсула может иметь любую подходящую форму, например сферическую, сфероидную или эллипсоидную. Однако предпочтительно, каждая капсула является по существу сферической. Это может включать капсулы, имеющие значение сферичности по меньшей мере приблизительно 0,9 и предпочтительно значение сферичности приблизительно 1. Сферичность - это показатель того, насколько сферическим является предмет, причем идеальная сфера имеет значение сферичности, равное 1. Значения сферичности могут быть получены из определения среднего наибольшего диаметра и наименьшего диаметра, вычитания разности между наибольшим диаметром и наименьшим диаметром из среднего, затем деления результата на это среднее.
Капсулы могут быть изготовлены в соответствии с любым подходящим способом (например, посредством совместной экструзии, сферонизации, влажной или сухой грануляции или эмульсификации), как должно быть понятно специалистам в данной области техники. Капсулы могут быть выполнены из глицерина, парафина, силикагеля или другого подходящего материала, что должно быть понятно специалистам в данной области техники.
Хрупкие капсулы, как описано в настоящем документе, могут быть изготовлены из водных растворов химических составов на основе желатина. Например, они могут содержать растительные полисахариды, включая их производные, такие как материалы на основе каррагенана, и растворы гелеобразующих средств, таких как глицерин, в качестве пластификаторов. Гелеобразующие средства также могут включать в себя крахмал и/или целлюлозу, или их модифицированные формы. Для конкретной цели воздействия на поведение капсулы внутри конкретной жидкости, такой как первый жидкий субстрат, образующий аэрозоль, а также для влияния на внешний вид капсул и их различимость пользователем, общий химический состав вещества для твердой оболочки может включать средства поверхностной обработки или аппретирующие добавки, а также неравномерную или равномерную пигментацию, включающую красящие вещества. Предпочтительно химический состав вещества для хрупких капсул с твердой оболочкой основан на целлюлозе, предпочтительно состоит из гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC) в форме с низкими вязкоэластичными свойствами для достижения определенных диапазонов сопротивления разлому. В качестве примера, химические составы могут включать в себя в качестве основных составляющих: Vegesoft, пуллулан и гипромеллозу, глицерин, сорбит (включая Sorbitol Special) и заполнители на основе полиэтилена (PEG).
Капсулы, содержащие пористую оболочку или являющиеся полностью пористыми, могут быть образованы из физических или химических гелей, в жидкой или твердой форме, или в виде сочетания этих форм. Предпочтительно, капсула образована из физических гелей с одинаковой центральной композицией, основанной на водных растворах гелеобразующих средств, как описано для хрупких капсул с твердой оболочкой. Желательны конкретные формулы, обеспечивающие широкий диапазон эластичности и деформации, например, также использующие полиионные полимеры, а также включающие формулу коллоидных гелей. Такие химические составы могут включать в себя растворимые и нерастворимые матричные структуры и, следовательно, могут обеспечить желаемые физические характеристики при взаимодействии с первой жидкой композицией. Нерастворимая структура может включать в себя структуры из ионообменной смолы или ионообменные полимеры. Такие структуры могут обеспечить улучшение аромата и могут улучшить химическую устойчивость активных ингредиентов, а также улучшить биодоступность заданных активных ингредиентов в первой жидкой композиции и/или во второй композиции, которая будет перемешана, смешана или вступит в химическую реакцию с первой жидкой композицией.
Такие капсулы со свойствами пористости также могут быть изготовлены из пеноматериала, а именно пеноматериала с открытыми порами, как описано выше.
Капсулы, содержащие твердую композицию, предпочтительно образованы из частиц твердого геля, покрытых материалом, образующим оболочку таких твердых капсул. Такие покрытые оболочки капсул могут быть образованы из химических составов, описанных для хрупких капсул, поскольку при сжатии оболочка капсулы разорвется.
Каждая капсула может содержать пористый элемент, содержащий вторую жидкую композицию, сорбированную на нем. Пористый элемент может по существу заполнять хрупкую оболочку или заполнять лишь часть хрупкой оболочки.
Пористый элемент может содержать один или несколько пористых материалов, выбранных из группы, состоящей из пористых пластиковых материалов, пористых полимерных волокон и пористых стеклянных волокон. Указанные один или несколько пористых материалов могут быть или могут не быть капиллярными материалами и предпочтительно они являются инертными в отношении жидких субстратов, образующих аэрозоль. Особенно предпочтительный пористый материал или материалы будут зависеть от физических свойств второго жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Подходящие пористые волокнистые материалы включают в себя, но без ограничения: целлюлозные хлопковые волокна, целлюлозные ацетатные волокна и связанные полиолефиновые волокна, такие как смесь полипропиленовых и полиэтиленовых волокон.
Все капсулы могут иметь по существу одинаковый размер, например диаметр, при котором капсулы имеют по существу сферическую форму. Если капсулы имеют по существу сферическую форму, диаметр каждой капсулы может составлять от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 4 мм, предпочтительно от приблизительно 1 мм до приблизительно 3 мм, более предпочтительно от приблизительно 1 мм до приблизительно 2 мм. Толщина хрупкой оболочки может составлять от приблизительно 5 мкм до приблизительно 150 мкм, более предпочтительно от приблизительно 15 мкм до приблизительно 80 мкм. Как будет понятно специалистам в данной области техники, толщина хрупкой оболочки будет одним определяющим фактором для сопротивления разлому капсулы.
Объемная плотность каждый капсулы предпочтительно по существу равна плотности жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, капсулы выполнены имеющими нейтральную плавучесть в первом жидком субстрате, образующем аэрозоль, и, следовательно, могут распределяться по таре для хранения жидкости. В контексте настоящего документа термин ʺобъемная плотностьʺ относится к кажущейся плотности капсулы и равняется общей массе капсулы, которая представляет собой сумму массы хрупкой оболочки и массы материала, вмещаемого в оболочке, содержащей по меньшей мере вторую композицию, разделенную на объем капсулы. Следовательно, объемную плотность можно регулировать посредством регулировки массы материала, вмещаемого в оболочку. Например, можно регулировать объем второй композиции или плотность второй композиции.
Картридж может дополнительно содержать по меньшей мере две группы капсул, причем первая группа содержит несколько капсул, вмещающих вторую композицию, и вторая группа содержит несколько капсул, содержащих хрупкую оболочку, вмещающую третью композицию. Картридж может содержать дополнительные группы капсул, причем каждая группа капсул содержит разную композицию.
Первая группа капсул может быть разрываемой посредством первого механизма, и вторая группа капсул может быть разрываемой посредством второго механизма. Например, первая группа капсул может быть разорвана посредством сдавливания, и вторая группа капсул может быть разорвана посредством ультразвуковой энергии. Таким образом, пользователь может регулировать состав смешанной жидкой композиции, выбирая группу капсул, которая будет разорвана перед использованием картриджа. Например, как вторая композиция, так и третья композиция могут представлять собой или могут содержать никотин, причем содержание никотина в смешанной жидкой композиции регулируется пользователем посредством разрыва одной или обеих из первой группы и второй группы капсул.
Вторая композиция и третья композиция предпочтительно отличаются от первой жидкой композиции и предпочтительно отличаются друг от друга. Цвет второй композиции может отличаться от цвета третьей композиции.
Первая жидкая композиция предпочтительно представляет собой субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и воду. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой по меньшей мере одно из глицерина и пропиленгликоля.
Вторая и третья композиции могут содержать по меньшей мере одно из следующего: никотин, ароматизатор, ароматическое вещество и вещество для образования аэрозоля. Ароматизатор может представлять собой натуральный ароматизатор, такой как ментол, или искусственный ароматизатор.
Вторая и третья композиции могут быть жидкими и могут представлять собой любой тип субстратов, образующих аэрозоль, как описано в настоящем документе.
По меньшей мере один из субстратов, образующих аэрозоль, предпочтительно содержит табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагревании. По меньшей мере один из субстратов, образующих аэрозоль, может содержать нетабачный материал. По меньшей мере один из субстратов, образующих аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал и материал, не содержащий табака. Предпочтительно, по меньшей мере один из субстратов, образующих аэрозоль, дополнительно содержит вещество для образования аэрозоля.
Первая жидкая композиция может иметь первый цвет или она может быть по существу прозрачной. При смешивании первой жидкости со второй композицией и/или, при наличии, с третьей композицией, смесь первой жидкой композиции и второй композиции может образовывать второй цвет, отличающийся от первого цвета. Таким образом, пользователь получает визуальный показатель полного смешивания жидкостей.
При наличии второй группы капсул объемная плотность каждой капсулы во второй группе капсул может отличаться от объемной плотности каждой капсулы в первой группе капсул. Объемная плотность первой группы капсул может отличаться от объемной плотности первой жидкой композиции. Таким образом, капсулы могут предоставить визуальный показатель температуры первой жидкой композиции, подобно термометру Галилея.
Картридж может дополнительно содержать группу капсул, причем объемная плотность каждой капсулы меньше плотности первой жидкой композиции, и каждая капсула содержит газопроницаемую оболочку, вмещающую газ. Газопроницаемая оболочка выполнена таким образом, чтобы после предопределенного периода времени объемная плотность каждой капсулы превышала плотность первой жидкой композиции. Таким образом, капсулы, вмещающие газ, могут предоставить показатель возраста картриджа. Например, капсулы, погружающиеся на дно тары для хранения жидкости, могут указывать на то, что у картриджа истек срок годности.
Картридж может дополнительно содержать твердое тело, способное свободно перемещаться внутри тары для хранения жидкости. Твердое тело выполнено таким образом, чтобы позволить пользователю механическим образом встряхивать картридж и разрывать капсулы. Твердое тело может иметь сферическую, цилиндрическую, кубическую или любую другую подходящую форму. После разрыва капсул твердое тело может преимущественным образом обеспечить улучшенное перемешивание или смешивание первой жидкой композиции и второй композиции.
Тара для хранения жидкости может содержать гибкую стенку. Если тара для хранения жидкости содержит гибкую стенку, держатель для капсул предпочтительно представляет собой связующее вещество для приклеивания капсул к по меньшей мере одной стенке тары для хранения жидкости. Гибкая стенка позволяет разламывать капсулы посредством сдавливания, причем сдавливающее усилие, прикладываемое к гибкой стенке для деформирования тары для хранения жидкости, оказывает воздействие на капсулы. Благодаря приклеиванию капсул к по меньшей мере одной стенке тары для хранения жидкости, капсулы удерживаются в таре для хранения жидкости, даже после их разлома. Гибкая стенка может быть выполнена из полимера, такого как полимер, описанный в настоящем документе, или сетки, такой как сетка из нержавеющей стали, покрытая полимерным материалом, отлитым поверх нее, таким как полимерный материал, описанный в настоящем документе. Толщина гибкой стенки может составлять от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,3 мм.
Держатель для капсул может содержать фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент может быть расположен рядом с выпускным отверстием. Фильтрующий элемент может быть прикреплен рядом с выпускным отверстием. Фильтрующий элемент выполнен с возможностью отфильтровывания капсул и их частей из жидкой композиции после их разлома для предотвращения выхода капсул или их частей из тары для хранения жидкости или для предотвращения их контакта с определенной областью тары для хранения жидкости.
В некоторых примерах жидкость может подаваться из тары для хранения жидкости в устройство, генерирующее аэрозоль, для использования. Например, жидкость может подаваться из картриджа в жидкостную камеру устройства, генерирующего аэрозоль. В некоторых примерах картридж может иметь форму бутылки для хранения жидкости. В некоторых примерах картридж может образовывать жидкостную камеру устройства, генерирующего аэрозоль. Картридж может представлять собой заменяемую бутылку для жидкости, предназначенную для использования с устройством, которую заменяют после использования жидкости в таре для хранения жидкости.
В первом аспекте настоящего изобретения тара для хранения жидкости может дополнительно содержать разделяющую стенку, определяющую первое отделение и второе отделение, для хранения первого жидкого субстрата, образующего аэрозоль, отдельно от второго жидкого субстрата, образующего аэрозоль, соответственно. Первое отделение и второе отделение находятся в жидкостной связи. Разделяющая стенка может представлять собой перегородку, сетку или пластину, содержащую множество перфорационных отверстий. Разделяющая стенка может представлять собой мембрану, проницаемую для жидкости или полупроницаемую для жидкости. Мембрана может быть проницаемой для одного или обоих из первого и второго жидких субстратов, образующих аэрозоль. Предпочтительно, мембрана является проницаемой только для одного из первого и второго жидких субстратов, образующих аэрозоль.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрен картридж для системы, генерирующей аэрозоль. Картридж содержит: тару для хранения жидкости, содержащую разделяющую стенку, определяющую первое отделение и второе отделение в таре для хранения жидкости, причем разделяющая стенка содержит перегородку, проницаемую для жидкости, между первым отделением и вторым отделением.
Предпочтительно, первое отделение содержит первую жидкую композицию, и второе отделение содержит вторую жидкую композицию, причем первая и вторая жидкости отделены друг от друга разделяющей стенкой. Картридж согласно третьему аспекту предпочтительно содержит выпускное отверстие в таре для хранения жидкости, предназначенное для доставки жидкой композиции из тары для хранения жидкости.
Разделяющая стенка может быть выполнена таким образом, чтобы определять первое отделение, имеющее по существу такой же объем, что и второе отделение, или имеющее другой объем. Разделяющая стенка может быть расположена перпендикулярно продольной оси тары для хранения жидкости, параллельно продольной оси тары для хранения жидкости или под наклоном к продольной оси тары для хранения жидкости.
В первом и третьем аспектах вторая жидкая композиция может быть отделена от первой жидкой композиции посредством распределения в геле.
В первом и третьем аспектах вторая жидкая композиция может доставляться из выпускного отверстия с другой скоростью, чем первая жидкая композиция. Например, вторая композиция может доставляться с меньшей скоростью. Таким образом, смесь первой композиции и второй композиции можно регулировать для образования дополнительной, окончательной, композиции для превращения в аэрозоль устройством, генерирующим аэрозоль.
Фильтрующий элемент может быть выполнен с возможностью перемещения между первым положением, смежным с выпускным отверстием, и вторым положением, удаленным от первого положения. Перемещение фильтрующего элемента из первого положения во второе положение предпочтительно оказывает достаточное усилие на капсулы для их разрыва, высвобождая вторую композицию.
Тара для хранения жидкости предпочтительно имеет круглое поперечное сечение. Предпочтительно, внешний диаметр фильтрующего элемента выбран таким образом, чтобы фильтрующий элемент и тара для хранения жидкости соединялись посредством точной скользящей посадки. Размещение, при котором тара для хранения жидкости и фильтрующий элемент соединены посредством точной скользящей посадки, улучшают фильтрацию для уменьшения или устранения наличия капсул, или их частей, в общей массе жидкого субстрата, образующего аэрозоль, когда фильтрующий элемент находится во втором положении. Фильтрующий элемент может содержать уплотнение, такое как уплотнительное кольцо, выполненное с возможностью скольжения по внутренней поверхности тары для хранения жидкости.
Фильтрующий элемент может быть выполнен с возможностью размещения конца элемента для перемещения жидкости, проходящего сквозь выпускное отверстие, причем при использовании элемент для перемещения жидкости воздействует на фильтрующий элемент для перемещения фильтрующего элемента из первого положения во второе положение.
Фильтрующий элемент может содержать сквозное отверстие, выполненное с возможностью размещения конца элемента для перемещения жидкости. Фильтрующий элемент предпочтительно содержит пористый диск, содержащий углубление, и фильтр, размещенный в углублении. Толщина пористого диска предпочтительно выбрана таким образом, чтобы пористый диск оставался по существу перпендикулярным продольной оси тары для хранения жидкости по мере перемещения фильтрующего элемента из первого положения во второе положение. Толщина пористого диска может составлять от приблизительно 50 мкм до приблизительно 400 мкм, предпочтительно от приблизительно 70 мкм до приблизительно 200 мкм. Пористый диск предпочтительно содержит сквозное отверстие. Пористый диск может содержать множество перфорационных отверстий. Пористый диск может содержать сетку, предпочтительно сетку с крупными отверстиями. Пористый диск может быть отлит в форме из полимера, такого как любой из полимеров, подходящих для формирования вышеописанного контейнера. При размещении элемента для перемещения жидкости в сквозном отверстии, фильтр предпочтительно выполнен таким образом, что элемент для перемещения жидкости входит в зацепление с фильтром. Внутренний диаметр сквозного отверстия предпочтительно выбран таким образом, чтобы элемент для перемещения жидкости располагался внутри пористого диска посредством посадки с натягом.
Фильтр может содержать капиллярные волокна. Фильтр может быть сформирован посредством сварки листа капиллярных волокон. Сварка может представлять собой ультразвуковую сварку. Толщина фильтра может составлять от приблизительно 20 мкм до приблизительно 200 мкм, предпочтительно от приблизительно 20 мкм до приблизительно 100 мкм.
При наличии подвижного фильтра, картридж может дополнительно содержать элемент для перемещения жидкости, присоединенный к фильтрующему элементу, причем элемент для перемещения жидкости проходит сквозь выпускное отверстие. Пользователь может использовать элемент для перемещения жидкости в качестве поршня для перемещения фильтрующего элемента из первого положения во второе положение для того, чтобы разорвать капсулы. Во втором положении, капсулы или их части отделены от основной массы жидкости и находятся на удалении от выпускного отверстия. Элемент для перемещения жидкости предпочтительно представляет собой удлиненный стержень и предпочтительно является по существу жестким. Когда фильтрующий элемент находится в первом положении, элемент для перемещения жидкости, присоединенный к фильтрующему элементу, находится в первом положении. Когда фильтрующий элемент находится во втором положении, элемент для перемещения жидкости, соединенный с ним, находится во втором положении. Картридж может дополнительно содержать уплотнение между выпускным отверстием и элементом для перемещения жидкости, причем уплотнение разрушается при движении элемента для перемещения жидкости с целью перемещения фильтрующего элемента из первого положения во второе положение.
Предпочтительно, картридж дополнительно содержит уплотнение, выполненное с возможностью герметизации выпускного отверстия. Уплотнение может быть хрупким. Уплотнение может быть съемным. Уплотнение может быть выполнено из пленки. Пленка может быть выполнена из пленки металла, предпочтительно алюминия, более предпочтительно пищевого анодированного алюминия, или полимера, такого как полипропилен, полиуретан, полиэтилен, фторированный этиленпропилен.
Уплотнение может быть выполнено из слоистой пленки. По меньшей мере один слой слоистого материала может представлять собой бумагу или картон. Слои слоистого материала могут быть соединены друг с другом с помощью клея, тепла или давления. Если слоистый материал содержит слой алюминия и слой полимерного материала, полимерный материал может представлять собой покрытие. Слой покрытия может быть тоньше слоя алюминия. Если картридж содержит хрупкое уплотнение, первая часть элемента для перемещения жидкости может содержать прокалывающую часть, выполненную с возможностью прокалывания уплотнения. Первая часть элемента для перемещения жидкости может содержать по меньшей мере одну складку, выполненную с возможностью зацепления с фильтрующим элементом.
Тара для хранения жидкости может содержать контейнер, имеющий закрытый конец и открытый конец, и крышку, содержащую выпускное отверстие. Контейнер может содержать отогнутую кромку, и крышка может содержать выступ, причем отогнутая кромка и выступ выполнены с возможностью зацепления друг с другом для прикрепления крышки к контейнеру. Тара для хранения жидкости может представлять собой тонкостенный контейнер. Контейнер может быть выполнен из по существу прозрачного материала, такого как медицинский полимерный полиметилметакрилат (PMMA) ALTUGLAS, стирол-бутадиеновый сополимер (SBC) K-Resin компании Chevron Phillips, полимеры с особыми характеристиками Pebax, Rilsan и Rilsan Clear компании Arkema, полиэтилен низкой плотности (LDPE) DOW (Health+™), DOW™ LDPE 91003, DOW™ LDPE 91020 (MFI 2.0; плотность 923), полипропилен (PP) PP1013H1, PP1014H1 и PP9074MED компании ExxonMobil™, поликарбонат (PC) CALIBRE™ 2060-SERIES компании Trinseo. Контейнер может быть отлит в форме, например с помощью процесса литья под давлением.
Внутренний диаметр отверстия предпочтительно выбран таким образом, чтобы отверстие и элемент для перемещения жидкости соединялись посредством точной скользящей посадки. Следовательно, когда элемент для перемещения жидкости находится во втором положении, улучшается устойчивость к утечкам жидкости между внешней поверхностью элемента для перемещения жидкости и отверстием. Внутренний диаметр отверстия может составлять от приблизительно 1,8 мм до приблизительно 7 мм, предпочтительно от приблизительно 2,2 мм до приблизительно 5 мм, более предпочтительно от приблизительно 2,1 мм до приблизительно 2,8 мм. Внешний диаметр элемента для перемещения жидкости может составлять от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 7 мм, предпочтительно от приблизительно 2 мм до приблизительно 5 мм, более предпочтительно от приблизительно 1,8 мм до приблизительно 2,3 мм. Допуск между внутренним диаметром выпускного отверстия и внешним диаметром элемента для перемещения жидкости предпочтительно составляет от приблизительно 0,05 мм до приблизительно 0,3 мм, предпочтительно от 0,1 мм до приблизительно 0,15 мм.
Отверстие может содержать упругую прокладку, выполненную с возможностью деформации при размещении элемента для перемещения жидкости в отверстии. Такая упругая прокладка улучшается устойчивость к утечкам между внешней поверхностью элемента для перемещения жидкости и отверстием. Упругая прокладка может представлять собой эластомер или полимер, например графен.
Если картридж содержит элемент для перемещения жидкости, картридж может дополнительно содержать защитную оболочку, соединенную с элементом для перемещения жидкости и выполненную с возможностью зацепления с возможностью скольжения с тарой для хранения жидкости картриджа. Защитная оболочка преимущественным образом защищает элемент для перемещения жидкости от повреждения или загрязнения, когда элемент для перемещения жидкости находится в первом положении. Защитная оболочка предпочтительно имеет цилиндрическую форму с открытым концом и закрытым концом, причем внутренний диаметр цилиндра выбран таким образом, чтобы внутренняя поверхность защитной оболочки и внешняя поверхность тары для хранения жидкости соединялись посредством точной скользящей посадки.
Элемент для перемещения жидкости может дополнительно содержать по меньшей мере один нагревательный элемент, расположенный смежно со второй частью элемента для перемещения жидкости. По меньшей мере один нагревательный элемент предпочтительно содержит электрические контакты, выполненные с возможностью обеспечения электрического соединения с блоком питания. Дополнительные детали по меньшей мере одного нагревательного элемента предоставлены ниже. Если предусмотрена защитная оболочка, вторая часть элемента для перемещения жидкости, содержащая по меньшей мере один нагревательный элемент, может выступать сквозь закрытый конец защитной оболочки.
Элемент для перемещения жидкости может содержать капиллярный фитиль. Капиллярный фитиль может быть выполнен из капиллярных волокон, включая стеклянные волокна, углеродные волокна и металлические волокна, или сочетания любых или всех из стеклянных волокон, углеродных волокон и металлических волокон. Предоставление металлических волокон может улучшить механическое сопротивление фитиля без негативного влияния на гидрофобные свойства фитиля в целом. Такие волокна могут быть предоставлены параллельно центральной оси фитиля, и могут быть сплетенными в косу, скрученными или частично неткаными. Предпочтительно, когда элемент для перемещения жидкости находится во втором положении, капиллярный фитиль расположен таким образом, чтобы находиться в контакте с жидкостью в таре для хранения жидкости. В этом случае при использовании жидкость посредством капиллярного действия в капиллярном фитиле перемещается из тары для хранения жидкости по направлению по меньшей мере к одному электрическому нагревательному элементу. Когда нагревательный элемент активирован, жидкость в капиллярном фитиле испаряется под действием нагревательного элемента с образованием перенасыщенного пара. Перенасыщенный пар смешивается с потоком воздуха и перемещается в нем. Во время прохождения потока пар конденсируется с образованием аэрозоля, и аэрозоль перемещается по направлению ко рту пользователя. Нагревательный элемент в комбинации с капиллярным фитилем может обеспечивать быструю реакцию, поскольку такая компоновка может обеспечивать большую площадь поверхности жидкости для нагрева нагревательным элементом. Следовательно, управление нагревательным элементом согласно настоящему изобретению может зависеть от структуры капиллярного фитиля или других факторов нагревательной компоновки. Дополнительные детали касательно нагревательного элемента и управления им предоставлены ниже.
Преимущество наличия картриджа заключается в возможности поддержания высокого уровня гигиены. Использование элемента для перемещения жидкости, такого как капиллярный фитиль, проходящего между жидкостью и электрическим нагревательным элементом, дает возможность обеспечения сравнительно простой конструкции устройства. Жидкость имеет такие физические свойства, включая вязкость и поверхностное натяжение, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через элемент для перемещения жидкости, например посредством капиллярного действия. Предпочтительно, картридж не является перезаправляемым. Таким образом, когда жидкость в таре для хранения жидкости израсходована, устройство, генерирующее аэрозоль, заменяют. Предпочтительно тара для хранения жидкости выполнена с возможностью хранения жидкости для предопределенного количества затяжек.
Если элемент для перемещения жидкости содержит капиллярный фитиль, капиллярный фитиль может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный фитиль предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный фитиль может содержать несколько волокон или нитей или других тонких полых трубок. Волокна или нити могут быть по существу выровнены в продольном направлении устройства, генерирующего аэрозоль. Капиллярный фитиль может содержать губкообразный или пенообразный материал, образованный в виде стержня. Структура фитиля образует несколько мелких отверстий или трубок, через которые жидкость может транспортироваться к по меньшей мере одному нагревательному элементу посредством капиллярного действия. Капиллярный фитиль может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков. Капиллярный фитиль может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для того, чтобы использовать его с жидкостями с различными физическими свойствами, такими как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и давление пара. Капиллярные свойства фитиля в сочетании со свойствами жидкости обеспечивают постоянное увлажнение фитиля в зоне нагрева.
Элемент для перемещения жидкости может дополнительно содержать канал, имеющий первый конец и второй конец. Канал выполнен таким образом, что в первом положении элемента для перемещения жидкости первый конец и второй конец канала находятся снаружи тары для хранения жидкости, и во втором положении элемента для перемещения жидкости первый конец канала находится внутри тары для хранения жидкости, и второй конец канала находится снаружи тары для хранения жидкости. Когда элемент для перемещения жидкости находится во втором положении, канал предпочтительно выполнен с возможностью перемещения жидкости изнутри тары для хранения жидкости наружу тары для хранения жидкости. Канал может быть полым. Канал может содержать капиллярный материал.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа, содержащего элемент для перемещения жидкости и нагревательный элемент, как описано в настоящем документе. Устройство содержит: корпус для размещения картриджа; блок питания и электрические контакты, выполненные с возможностью соединения нагревательного элемента картриджа с блоком питания, когда картридж размещен в устройстве.
Предпочтительно, корпус содержит полость для размещения картриджа.
Устройство согласно четвертому аспекту может дополнительно содержать исполнительный элемент, выполненный с возможностью перемещения элемента для перемещения жидкости из первого положения во второе положение, когда картридж размещен в полости. Исполнительный элемент может представлять собой электрически управляемый исполнительный элемент. Электрически управляемый исполнительный элемент может быть приведен в действие, когда картридж размещен в полости корпуса. Исполнительный элемент может представлять собой механически управляемый исполнительный элемент. Механически управляемый исполнительный элемент может управляться пользователем. Корпус может содержать крышку, выполненную с возможностью закрывания полости. Крышка может представлять собой шарнирную крышку, выполненную с возможностью перемещения из первого, открытого, положения во второе, закрытое, положение. В первом положении картридж может быть вставлен в полость. При наличии, механически управляемый исполнительный элемент может быть соединен с крышкой. Закрывание крышки может приводить в действие механический исполнительный элемент для перемещения элемента для перемещения жидкости из первого положения во второе положение. Исполнительный элемент предпочтительно вводит в зацепление электрические контакты устройства с соответствующими электрическими контактами на картридже для обеспечения подачи питания к по меньшей мере одному нагревательному элементу картриджа.
В качестве альтернативы предоставлению исполнительного элемента, пользователь может прикладывать сжимающее усилие в продольном направлении к картриджу для перемещения элемента для перемещения жидкости из первого положения во второе положение и затем вставлять картридж в устройство.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа без элемента для перемещения жидкости, как описано в настоящем документе. Устройство содержит: корпус, имеющий полость для размещения картриджа; элемент для перемещения жидкости, содержащий первую часть, которая может быть вставлена в выпускное отверстие картриджа, и вторую часть; нагревательный элемент, расположенный смежно со второй частью элемента для перемещения жидкости; и блок питания, выполненный с возможностью подачи питания нагревательному элементу.
Устройство согласно пятому аспекту может дополнительно содержать исполнительный элемент, выполненный таким образом, чтобы вводить картридж в зацепление с элементом для перемещения жидкости, когда картридж размещен в полости, чтобы, таким образом, элемент для перемещения жидкости был вставлен в картридж. Исполнительный элемент может представлять собой электрически управляемый исполнительный элемент. Электрически управляемый исполнительный элемент может быть приведен в действие, когда картридж размещен в полости корпуса. Исполнительный элемент может представлять собой механически управляемый исполнительный элемент. Механически управляемый исполнительный элемент может управляться пользователем. Корпус может содержать крышку, выполненную с возможностью закрывания полости. Крышка может представлять собой шарнирную крышку, выполненную с возможностью перемещения из первого, открытого, положения во второе, закрытое, положение. В первом положении картридж может быть вставлен в полость. При наличии, механически управляемый исполнительный элемент может быть соединен с крышкой. Закрывание крышки может приводить в действие механический исполнительный элемент для перемещения картриджа к элементу для перемещения жидкости, так чтобы элемент для перемещения жидкости перемещался внутрь картриджа из первого положения во второе положение.
Предпочтительно, устройство согласно пятому аспекту дополнительно содержит защитный экран, выполненный с возможностью перемещения из первого положения во второе положение, причем в первом положении защитный экран расположен смежно с первой частью элемента для перемещения жидкости, и во втором положении защитный экран расположен смежно со второй частью элемента для перемещения жидкости, причем защитный экран смещен в сторону первого положения. Защитный экран преимущественным образом защищает элемент для перемещения жидкости от повреждения и загрязнения перед тем, как картридж вставлен в полость.
Устройство согласно четвертому и пятому аспектам может дополнительно содержать устройство для разрыва капсул, причем указанное устройство представляет собой по меньшей мере одно из следующего: генератор ультразвука, источник ультрафиолетового света, электрический нагреватель и сдавливающее приспособление.
Генератор ультразвука предпочтительно выполнен с возможностью испускания ультразвука с частотой от приблизительно 20000 Гц до приблизительно 40000 Гц, предпочтительно от приблизительно 20000 Гц до приблизительно 30000 Гц, и уровнем децибел менее приблизительно 7 дБ, предпочтительно менее приблизительно 5 дБ. Пользователь может активировать генератор ультразвука, например с помощью переключателя, или генератор может автоматически активироваться устройством, например при вставке картриджа.
2
2
2
2
2
Источник ультрафиолетового света предпочтительно выполнен с возможностью испускания ультрафиолетового света с длиной волны от приблизительно 100 нм до приблизительно 500 нм, предпочтительно от приблизительно 200 нм до приблизительно 350 нм, и интенсивностью от приблизительно 2 мВт/см до приблизительно 30 мВт/см, более предпочтительно от приблизительно 5 мВт/смдо 15 мВт/см, еще более предпочтительно от приблизительно 7 мВт/см до 11 мВт/см2. Пользователь может активировать источник света, например с помощью переключателя, или источник света может автоматически активироваться устройством, например при вставке картриджа.
Для того, чтобы позволить капсуле разламываться под воздействием ультрафиолетового света, капсула предпочтительно содержит покрытие, предназначенное для инициирования процесса разрыва при воздействии ультрафиолетового света. Покрытие может представлять собой фоточувствительный функциональный саморазрушающийся полимер, такой как светочувствительный саморазрушающийся полимер, содержащий хинонметидную основную цепь и фоторазрушаемый нитробензиловый спирт в качестве инициаторов. Также, инициируемое ультрафиолетовым светом высвобождение можно получить с помощью частиц полиорганосилоксана с нитроциннаматом в химическом составе оболочек капсул, которые физически разрушаются под воздействием УФ. Самостоятельное разрушение оболочек капсул при воздействии света, включая УФ свет, также может быть получено с помощью фоторазлагаемых полиэстеров, синтезированных с использованием фотолабильного мономера 2 - нитрофенилэтиленгликоля и хлоридов двухатомных спиртов.
Электрический нагреватель может быть расположен в полости для размещения картриджа. Электрический нагреватель предпочтительно выполнен с возможностью нагревания картриджа до по меньшей мере 50°C, предпочтительно менее 60°C, что достаточно для разрыва капсул, чувствительных к теплу, как описано выше.
Сдавливающее приспособление может представлять собой электрический исполнительный элемент, выполненный с возможностью приложение усилия к картриджу для того, чтобы сжать тару для хранения жидкости и разорвать капсулы.
Как описано выше, картридж может содержать первую группу капсул и вторую группу капсул, причем каждая группа чувствительна к разному механизму для разрыва хрупких оболочек. В этом случае устройство может содержать средства для разрыва каждой группы капсул. Устройство может содержать устройство ввода для приема данных, введенных пользователем и указывающих, какие из капсул необходимо разорвать. После получения введенных данных устройство активирует соответствующие средства для разрыва капсул.
Устройство предпочтительно содержит мундштук. В контексте данного документа термин «мундштук» предпочтительно относится к той части системы, генерирующей аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль, которая размещается во рту пользователя с целью непосредственного вдыхания аэрозоля, генерируемого системой, генерирующей аэрозоль. Мундштук может быть съемным. Мундштук может содержать крышку для закрывания полости.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать камеру для образования аэрозоля, в которой из перенасыщенного пара образуется аэрозоль, перемещаемый далее в рот пользователя. Впускное отверстие для воздуха, выпускное отверстие для воздуха и камера предпочтительно расположены таким образом, чтобы образовать тракт прохождения потока воздуха от впускного отверстия для воздуха к выпускному отверстию для воздуха через камеру для образования аэрозоля с целью транспортировки аэрозоля к выпускному отверстию для воздуха и в рот пользователя. При использовании вторая часть элемента для перемещения жидкости предпочтительно расположена внутри камеры для образования аэрозоля. В мундштуке может быть предусмотрено впускное отверстие для воздуха. В мундштуке может быть предусмотрено выпускное отверстие для воздуха. Часть полости для размещения картриджа может образовывать камеру для образования аэрозоля. Траектория потока воздуха может проходить от впускного отверстия для воздуха, сквозь камеру для образования аэрозоля, вокруг картриджа и к выпускному отверстию для воздуха.
Мундштук может быть выполнен из подходящих полимерных соединений, включая полимеры, применяемые в медицине, включая использование ацетальной смолы DuPont™ Delrin и нейлоновой смолы Zytel, а также Altuglas PMMA, Celanex PBT, ExxonMobil™ PP - медицинских марок, Fortron PPS, Hostaform POM, K-Resin SBC, LD PE Health+™ Dow, Pebax TPE-A, Riteflex TPE-E, Vectra LCP. Мундштук может содержать покрытие, такое как полимерное покрытие.
Корпус устройства, предпочтительно внешняя основная часть, может содержать часть, которую держит пользователь. Корпус устройства может содержать покрытие, предпочтительно идентичное покрытию, при его наличии, на мундштуке.
Устройство может содержать более одного нагревательного элемента, например два, или три, или четыре, или пять, или шесть, или большее количество нагревательных элементов. Нагревательный элемент или нагревательные элементы могут быть расположены надлежащим образом для наиболее эффективного нагрева субстрата, образующего аэрозоль.
По меньшей мере один электрический нагревательный элемент предпочтительно содержит электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, например легированная керамику, электрически «проводящую» керамику (например такую, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal является зарегистрированным товарным знаком компании Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Денвер, Колорадо. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть при необходимости встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент может содержать металлическую травленую фольгу, изолированную между двумя слоями инертного материала. В этом случае инертный материал может содержать Kapton, фольгу, полностью состоящую из полиимида или слюды. Kapton является зарегистрированным товарным знаком компании E.I. du Pont de Nemours и Company, 1007 Market Street, Вилмингтон, Делавэр 19898, США.
По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может представлять собой инфракрасный нагревательный элемент, фотонный источник или индукционный нагревательный элемент.
По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может иметь форму оболочки или субстрата, имеющих различные электропроводящие части, или форму электрически резистивной металлической трубки. Картридж может содержать одноразовый нагревательный элемент. По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может представлять собой дисковый (концевой) нагревательный элемент или комбинацию дискового нагревательного элемента с нагревательными иглами или стержнями. По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может содержать гибкий лист материала, выполненный с возможностью окружения или частичного окружения субстрата, образующего аэрозоль. Другие возможные варианты включают нагревательную проволоку или нить, например Ni-Cr, платиновую, вольфрамовую проволоку или проволоку из сплавов или нагревательную пластину. Необязательно нагревательный элемент может быть нанесен внутри или снаружи на жесткий несущий материал.
По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может содержать радиатор или тепловой резервуар, содержащий материал, способный поглощать и сохранять тепло, и затем с течением времени высвобождать тепло в субстрат, образующий аэрозоль. Радиатор может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как подходящий металлический или керамический материал. Предпочтительно материал имеет высокую теплоемкость (чувствительный теплоаккумулирующий материал) или представляет собой материал, способный поглощать и затем выделять тепло в результате обратимого процесса, такого как высокотемпературный фазовый переход. Подходящие теплоаккумулирующие материалы включают силикагель, оксид алюминия, углерод, стекломат, стекловолокно, минеральные вещества, металл или сплав металлов, таких как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие материалы, которые высвобождают тепло в результате обратимого фазового перехода, включают парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, оксид полиэтилена, металл, соль металла, эвтектическую смесь солей или сплав.
Радиатор или тепловой резервуар может быть расположен таким образом, что он непосредственно контактирует с субстратом, образующим аэрозоль, и может передавать сохраненное тепло непосредственно на субстрат. Тепло, сохраненное в радиаторе или тепловом резервуаре, может быть передано на субстрат, образующий аэрозоль, посредством проводника тепла, такого как металлическая трубка.
По меньшей мере один нагревательный элемент может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, посредством проводимости. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично контактировать с субстратом или носителем, на который нанесен субстрат. Тепло от нагревательного элемента может передаваться на субстрат с помощью теплопроводного элемента.
По меньшей мере один нагревательный элемент может передавать тепло во входящий окружающий воздух, втягиваемый во время использования через электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, который, в свою очередь, нагревает субстрат, образующий аэрозоль, посредством конвекции. Окружающий воздух может вначале втягиваться сквозь субстрат и затем нагреваться.
Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, управление по меньшей мере одним электрическим нагревательным элементом может зависеть от физических свойств жидкого субстрата, таких как точка кипения, давление пара и поверхностное натяжение.
Устройство может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания к единственному или каждому нагревательному элементу. Схема управления может содержать датчик затяжки, выполненный с возможностью определения факта осуществления пользователем затяжки посредством устройства, причем схема управления активирует нагреватель при обнаружении затяжки. Устройство может содержать пользовательское устройство ввода, такое как переключатель, для активации устройства.
Блок питания может представлять собой внешний электрический блок питания или встроенный электрический блок питания. Блок питания может представлять собой блок питания переменного или постоянного тока, предпочтительно постоянного тока. Блок питания может представлять собой батарею. В качестве альтернативы, блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может требовать перезарядки и может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточно энергии для одного или нескольких сеансов курения; например, блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение приблизительно шести минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам; в другом примере блок питания может иметь достаточную емкость для обеспечения осуществления предопределенного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, и оно может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительное устройство может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительное устройство может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предоставлена композиция, образующая аэрозоль, содержащая жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и несколько капсул, причем каждая капсула содержит оболочку, вмещающую композицию. Оболочка может представлять собой, например, хрупкую оболочку. Хрупкая оболочка, например, может разрушаться под воздействием сжимающего усилия. Композиция внутри капсулы может содержать дополнительный субстрат, образующий аэрозоль. Композиция, образующая аэрозоль, может быть предназначена для использования в курительном устройстве. Композиция, образующая аэрозоль, может, например, содержать никотин. Композиция в капсуле может, например, содержать никотин.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предоставлена электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж, как описано в данном документе и устройство, генерирующее аэрозоль, как описано в данном документе.
Любой признак в одном аспекте настоящего изобретения может быть применен к другим аспектам настоящего изобретения в любой подходящей комбинации. В частности, аспекты способа могут быть применены к аспектам устройства, и наоборот. Кроме того, любые, некоторые или все признаки в одном аспекте могут быть применены к любым, некоторым или всем признакам в любом другом аспекте, в любой подходящей комбинации.
Также следует иметь в виду, что конкретные комбинации различных признаков, описанных и определенных в любых аспектах настоящего изобретения, могут быть реализованы и/или предоставлены и/или использованы независимо.
Настоящее изобретение охватывает по существу способы и устройства, описанные в данном документе со ссылками на сопроводительные графические материалы.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан картридж согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показано устройство, генерирующее аэрозоль, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 показана система, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 2 с картриджем по фиг. 1;
на фиг. 4(a) и фиг. 4(b) показана система по фиг. 3 во время использования;
на фиг. 5 показан картридж согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 показано устройство, генерирующее аэрозоль, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 показан картридж согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 8 показан картридж согласно еще одному альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 1 показан картридж 100, содержащий тару для хранения жидкости в форме контейнера 102, крышку 104, содержащую отверстие 106, и фильтрующий элемент 108. Контейнер 102 содержит жидкий субстрат 110, образующий аэрозоль, содержащий несколько капсул 112. Жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин и пропиленгликоль, и воду, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Капсулы 112 содержат хрупкую оболочку, вмещающую второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержащий, например, никотин. Хрупкая оболочка может быть образована из глицерина или подобного материала, предпочтительно глицерина, сохраняющего твердое состояние при температуре ниже приблизительно 50°C.
Контейнер 102 имеет цилиндрическую форму и содержит закрытый конец 114 и открытый конец 116. Контейнер герметично закрыт крышкой 104, и хрупкая пленка расположена поверх отверстия 106. Крышка содержит выступ 118, проходящий вдоль окружности крышки, который входит в зацепление с соответствующей отогнутой кромкой 120 смежно с открытым концом контейнера. Крышка дополнительно содержит упругую прокладку 122, выполненную с возможностью размещения элемента для перемещения жидкости, который подробно описан ниже.
Контейнер 102 может быть по существу прозрачным для того, чтобы пользователь мог видеть содержимое картриджа 100.
Фильтрующий элемент 108 содержит пористый диск 124 и фильтр 126. Пористый диск 124 содержит пористую основу 128 в форме сетки с крупными отверстиями. Фильтр 126 образован из капиллярных волокон, соединенных друг с другом посредством ультразвуковой сварки. Фильтр прикреплен к нижней стороне пористой основы 128. Пористый диск 124 дополнительно содержит сквозное отверстие 130, выполненное с возможностью размещения элемента для перемещения жидкости.
При использовании, фильтрующий элемент выполнен с возможностью перемещения для того, чтобы разорвать капсулы и отфильтровать образующийся в результате разрыва материал хрупких оболочек из жидкости, и переместить образующийся в результате разрыва материал хрупких оболочек дальше от отверстия 106.
Как видно, внешний диаметр фильтрующего элемента 108 обеспечивает точную скользящую посадку в контейнере 102. Таким образом, предотвращается прохождение капсул вокруг фильтрующего элемента по мере перемещения фильтрующего элемента вдоль контейнера. Толщина пористого диска 124 выбрана таким образом, что диск остается по существу перпендикулярным продольной оси картриджа по мере его перемещения из положения, изображенного на фиг. 1, первого положения, в положение смежно с закрытым концом 114, второе положение.
Такой картридж позволяет никотинсодержащей жидкости оставаться отдельно от других компонентов жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в основной части тары для хранения жидкости непосредственно до использования в устройстве, генерирующем аэрозоль. После разрыва капсул два жидких субстрата, образующих аэрозоль, смешиваются с образованием композиции, которая подлежит превращению в аэрозоль устройством, генерирующим аэрозоль.
На фиг. 2 изображено устройство 200, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения и использования картриджа 100. Устройство 200 содержит наружный корпус 202, съемный мундштук 204, блок 206 питания в форме перезаряжаемой батареи, схему 208 управления и полость 210, выполненную с возможностью размещения картриджа 100. Полость 210 содержит элемент 212 для перемещения жидкости, содержащий первый, свободный конец 214 и второй конец 216, прикрепленный к устройству 200. Элемент 212 для перемещения жидкости содержит резистивный нагревательный элемент 218, смежный со вторым концом 216. Нагревательный элемент 218 электрически соединен с блоком 206 питания посредством схемы 208 управления. Первый конец 214 элемента 212 для перемещения жидкости содержит складки, выполненные с возможностью прокалывания хрупкого уплотнения на картридже 100 и с возможностью зацепления с фильтром 126. Элемент 212 для перемещения жидкости представляет собой капиллярный фитиль для перемещения жидкости из контейнера 102 картриджа 100 к нагревательному элементу 218.
Полость дополнительно содержит защитный экран 220. Защитный экран смещен, например посредством пружины, к концу устройства, на котором находится мундштук, и выполнен с возможностью скольжения поверх элемента 212 для перемещения жидкости. Защитный экран защищает элемент 212 для перемещения жидкости от повреждения и загрязнения, когда устройство не используется. В мундштуке предусмотрено впускное отверстие для воздуха (не изображено) и выпускное отверстие для воздуха (не изображено), вместе с траекторией потока воздуха, проходящей от впускного отверстия для воздуха до выпускного отверстия для воздуха сквозь полость.
На фиг. 3 изображено устройство 200 с картриджем 100, вставленным в полость 210. На фиг. 4(a), 4(b) и 4(c) изображен процесс вставки картриджа 100 в устройство 200 пользователем. При использовании пользователь извлекает мундштук 204 для того, чтобы открыть полость 210. Затем пользователь вставляет картридж 100 в полость 210. Картридж входит в зацепление с защитным экраном 220, который направляет картридж 100 таким образом, чтобы элемент 212 для перемещения жидкости вначале прокалывал хрупкое уплотнение и затем перемещался сквозь упругую прокладку 122, и входил в зацепление со сквозным отверстием 130 пористого диска 124. По мере того, как картридж 100 вводят дальше в полость, элемент 212 для перемещения жидкости перемещает фильтрующий элемент 108 из первого положения (изображено на фиг. 1) во второе положение (изображено на фиг. 3 и 4(c)), так что капсулы разрываются и отфильтровываются из жидкости 110 и, таким образом, перемещаются дальше от нагревательного элемента 216. Если фрагменты 222 оболочек капсул не переместить дальше от нагревательного элемента, они могут сгореть при использовании. Как видно, сладки на первом конце 214 элемента 212 для перемещения жидкости позволяют втягивать жидкость в конец элемента для перемещения жидкости.
При использовании пользователь активирует устройство либо посредством осуществления затяжки на мундштуке, что активирует датчик затяжки, либо с помощью переключателя. Затем блок 206 питания подает питание на нагревательный элемент 218, нагревательный элемент испаряет жидкость в капиллярном фитиле с образованием перенасыщенного пара. Пар затем увлекается потоком воздуха, создаваемым пользователем, который делает затяжку посредством устройства, и образует аэрозоль. Дополнительная жидкость втягивается вдоль элемента 212 для перемещения жидкости посредством капиллярного действия.
Наружный корпус 202 в области полости 210 может быть по существу прозрачным, позволяя пользователю видеть содержимое картриджа 100.
Альтернативный пример картриджа 500 изображен на фиг. 5(a). Картридж 500 подобен картриджу, изображенному на фиг. 1. Картридж 500 также содержит контейнер 502, крышку 504, содержащую отверстие 506, фильтрующий элемент 508 и жидкий субстрат 510, образующий аэрозоль, содержащий капсулы 512, содержащие хрупкую оболочку, вмещающую второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В этом примере картридж 500 содержит элемент 514 для перемещения жидкости, соединенный с фильтрующим элементом 508. Элемент 514 для перемещения жидкости может быть идентичен элементу 212 для перемещения жидкости устройства 200, или он может быть выполнен не из капиллярного фитиля. В данном примере изображенная жидкость перемещается посредством трубки 516, предусмотренной на втором конце элемента для перемещения жидкости. Трубка 516, подробно изображенная на фиг. 5(b), содержит пару впускных отверстий 518 в стержне элемента для перемещения жидкости и выпускное отверстие 520 на втором конце элемента для перемещения жидкости. Как будет понятно, при использовании элемент для перемещения жидкости перемещается из первого положения, изображенного на фиг. 5(a), во второе положение, так что пара впускных отверстий трубки 516 находятся внутри контейнера и могут перемещать жидкость к внешнему нагревательному элементу.
Картридж может использоваться в устройстве 600, таком как изображенное на фиг. 6. Устройство подобно устройству, изображенному на фиг. 2, и содержит наружный корпус 602, мундштук 604, блок 606 питания и управляющую электронику 608. Корпус 602 содержит полость 610 для размещения картриджа, содержащего неотделимый элемент для перемещения жидкости, такого как вышеописанный картридж 500. Полость оснащена крышкой 612, выполненной с возможностью закрывания и герметизации полости при использовании. Крышка содержит механизм 614 для принудительного движения элемента для перемещения жидкости из первого положения во второе положение, когда пользователь закрывает крышку. Крышка может быть по существу прозрачной для того, чтобы пользователь мог видеть процесс разрыва и фильтрации, когда крышка закрыта. Устройство 600 дополнительно содержит нагревательный элемент, расположенный в полости 610 для нагревания жидкости, перемещаемой посредством трубки 516.
Когда крышка закрыта, устройство 600 работает таким же образом, как было описано выше применительно к устройству по фиг. 2.
На фиг. 7 изображен альтернативный пример картриджа 700. Картридж 700 подобен картриджу, изображенному на фиг. 1. Картридж 700 также содержит контейнер 702, крышку 704, содержащую отверстие 706, и жидкий субстрат 708, образующий аэрозоль, содержащий капсулы 710, содержащие хрупкую оболочку, вмещающую второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Капсулы 710 прикреплены к внутренней поверхности боковой стенки 712 с помощью клея. Боковая стенка 712 является гибкой и, при использовании, пользователь прикладывает сжимающее усилие к контейнеру 702, так что боковая стенка 712 деформируется и прикладывает усилие к капсулам 710, так что они разрываются, высвобождая второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль, для смешивания с жидким субстратом 708, образующим аэрозоль. Картридж 700 может использоваться в устройстве, изображенном на фиг. 2.
На фиг. 8 изображен альтернативный пример картриджа 800. Картридж 800 подобен картриджу, изображенному на фиг. 1. Картридж 800 также содержит контейнер 802, крышку 804, содержащую отверстие 806, и жидкий субстрат 808, образующий аэрозоль, содержащий капсулы 112. Капсулы 112 содержат хрупкую оболочку, вмещающую второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Капсулы 112 могут свободно перемещаться в жидком субстрате 808, образующем аэрозоль. Картридж 800 дополнительно содержит твердое тело 810, также выполнено с возможностью свободного перемещения внутри контейнера 802. Когда пользователь механическим образом встряхивает картридж, твердое тело ударяется о капсулы 112, заставляя их разрываться и высвобождать второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Затем две жидкости смешиваются и картридж может использоваться в устройстве, генерирующем аэрозоль. Картридж 800 может использоваться в устройстве, таком как изображенное на фиг. 2.