ОДНОРАЗОВАЯ КАССЕТА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЕ ДОСТАВКИ НИКОТИНА
DISPOSABLE CARTRIDGE FOR USE IN ELECTRONIC NICOTINE DELIVERY SYSTEM

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к системе доставки никотинового аэрозоля человеку, ее компонентам и способам применения. В частности, изобретение относится к одноразовой кассете для применения в таких системах и комплектах, включающих в себя такую одноразовую кассету.
Описание известного уровня техники
American Journal of Preventive Medicine
Электронные системы доставки никотина (ЭСДН) появились в 2003 г. и получили широкое распространение по всему миру («Electronic Nicotine Delivery Systems: International Tobacco Control Four-Country Survey», , VOL. 44, Issue 3, pp. 207-215 (March 2013)). Эти системы заменяют традиционные табачные изделия, которые подразумевают сжигание табака или других курительных материалов. ЭСДН по существу подразумевает испарение и/или аэрозолизацию никотина, часто путем нагревания никотиносодержащей жидкости, для имитирования традиционного курения без сжигания и образования смолы и ряда других более опасных сопутствующих продуктов традиционных табачных изделий.
Некоторые представленные на рынке недорогие изделия, известные как электронные сигареты, доставляют никотиносодержащую жидкость в нагреватель посредством ткани, насыщенной жидкостью (Rose et al., заявка на патент США № US2012/0255567 A1). В других устройствах предусмотрена одноразовая кассета для жидкости (Philip Morris Products S.A., заявка на европейский патент № EP 2 113 178 A1). В некоторых таких изделиях жидкость насыщает губчатый материал, который помогает перемещать ее в нагреватель. Другие системы включают в себя фитиль из пучка недорогого стекловолокна для перемещения жидкости из нагревателя (Philip Morris Products, S.A., заявка на европейский патент № EP2 606 756 A1). Сам фитиль часто объединен с электронагревателем (Tucker et al., заявка на патент США № US2013/0192615 A1). Таким образом, жидкость, фитиль и нагреватель представляют собой элементы одноразовой кассеты. Комбинация фитиля и нагревателя в одноразовой кассете обеспечивает недорогие нагреватели из голого провода, навитые на фитиль, для максимального снижения стоимости одноразовых компонентов.
Предпринимаются также попытки применять технологию электронных сигарет для режимов фактического отказа от курения и/или никотинозаместительной терапии. Примеры такого применения описаны Rose et al., заявка на патент США № US2012/0255567 A1; Juster et al., заявка на патент США № US2013/0340775A1; Wensley et al., заявка на патент США № 2014/0144429 A1.
Изложение сущности изобретения
К удивлению, мы открыли ранее неизвестную одноразовую кассету для применения в электронной системе доставки никотина, имеющей электронагреватель. Одноразовая кассета включает в себя резервуар с никотиносодержащей жидкостью, отверстие в жидкостном сообщении с резервуаром, жидкостный барьер, расположенный вблизи отверстия, для предотвращения нежелательной утечки никотиносодержащей жидкости из резервуара, и долговечный удлиненный фитиль, расположенный и выполненный с возможностью скольжения в отверстие и контакта с никотиносодержащей жидкостью в резервуаре.
Другой вариант осуществления изобретения относится к комплекту для применения в электронной системе доставки никотина, имеющей электронагреватель. Комплект включает в себя одноразовую кассету и долговечный удлиненный фитиль. Одноразовая кассета имеет резервуар с никотиносодержащей жидкостью, отверстие в жидкостном сообщении с резервуаром и расположенный вблизи отверстия жидкостный барьер для предотвращения нежелательной утечки никотиносодержащей жидкости из резервуара. Долговечный удлиненный фитиль выполнен с возможностью скользящей посадки в отверстие для разрушения жидкостного барьера с целью обеспечения жидкостного взаимодействия между твердым удлиненным фитилем и никотиносодержащей жидкостью в резервуаре.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен вид в перспективе собранной электронной системы доставки никотина (ЭСДН) в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 2A представлено продольное сечение показанной на Фиг. 1 ЭСДН с кассетой, выровненной для вставки в корпус.
На Фиг. 2B представлено продольное сечение собранной ЭСДН, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлено поперечное сечение одноразовой кассеты, используемой в ЭСДН, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 4A-4G представлены схематические изображения перемещения воздуха через ЭСДН, образования никотинового аэрозоля и перемещения аэрозоля к мундштуку ЭСДН.
На Фиг. 5A схематически представлено поперечное сечение электронагревателя и опорной пластины, используемых в ЭСДН настоящего изобретения.
На Фиг. 5B представлен вид сзади электронагревателя и опорной пластины, показанных на Фиг. 5A.
На Фиг. 5C представлен вид сверху электронагревателя и опорной пластины, показанных на Фиг. 5A.
На Фиг. 6A представлено схематическое изображение сырой керамической подложки, используемой в формировании электронагревателя настоящего изобретения.
На Фиг. 6B представлен вид в перспективе многослойного нагревательного элемента из сырой керамики, сформированного из подложки, показанной на Фиг. 6A.
На Фиг. 7 представлено поперечное сечение одноразовой кассеты, показанной на Фиг. 3, перед вставкой удлиненного фитиля в резервуар.
На Фиг. 8 представлено поперечное сечение альтернативного варианта осуществления одноразовой кассеты, аналогичной показанной на Фиг. 3, перед вставкой удлиненного фитиля в резервуар.
На Фиг. 9 представлен вид в перспективе одноразовой кассеты, показанной на Фиг. 8.
На Фиг. 10A представлен вид в перспективе удлиненного фитиля, используемого в практической реализации настоящего изобретения.
На Фиг. 10B представлено поперечное сечение удлиненного фитиля, показанного на Фиг. 10A.
На Фиг. 1°C представлена в увеличенном виде часть поперечного сечения, показанного на Фиг. 10B.
На Фиг. 11 представлен вид в перспективе многослойного нагревательного элемента из сырой керамики, сформированного вокруг керамического сердечника фитиля.
На Фиг. 12A представлен вид в перспективе альтернативного варианта осуществления ЭСДН настоящего изобретения.
На Фиг. 12B-E представлены поперечные сечения ЭСДН, показанных на Фиг. 12A, и контейнер во время загрузки одноразовой кассеты в приемную часть корпуса ЭСДН.
На Фиг. 13A-C представлены поперечные сечения ЭСДН и контейнер во время выгрузки одноразовой кассеты из приемной части корпуса ЭСДН.
На Фиг. 14 представлен вид в перспективе альтернативного многокамерного контейнера.
На Фиг. 15A представлен вид в перспективе альтернативной ЭСДН.
На Фиг. 15B представлено поперечное сечение мундштука и одноразовой кассеты ЭСДН, показанных на Фиг. 15A.
На Фиг. 16A представлен вид в перспективе альтернативной ЭСДН.
На Фиг. 16B представлено поперечное сечение мундштука и одноразовой кассеты ЭСДН, показанных на Фиг. 16A.
На Фиг. 17A представлен вид в перспективе альтернативной ЭСДН.
На Фиг. 17B представлено поперечное сечение мундштука и одноразовой кассеты ЭСДН, показанных на Фиг. 17A.
На Фиг. 18A представлен вид в перспективе альтернативной ЭСДН.
На Фиг. 18B представлено поперечное сечение мундштука и одноразовой кассеты ЭСДН, показанных на Фиг. 18A.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Более конкретное описание изобретения, кратко обобщенное выше, можно представить путем ссылки на его варианты осуществления, которые показаны на прилагаемых рисунках. Однако следует отметить, что прилагаемые рисунки иллюстрируют только типичные варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, поскольку изобретение может допускать другие в равной степени эффективные варианты осуществления.
В рамках настоящего описания и формулы изобретения термин «непористый» и его варианты относятся к твердой физической структуре, выполненной с возможностью взаимодействия с жидкостью без проникновения таких жидкостей в твердую структуру. Это может быть достигнуто, например, за счет твердой структуры, в которой просто нет пор, позволяющих проникать жидкости, или путем изменения поверхности в остальном пористой структуры с помощью непроницаемого материала покрытия, или посредством обработки поверхности, по существу закрывающей поверхностные поры. По существу, все перемещение текучей среды по такой структуре происходит на ее внешних поверхностях, а не через саму структуру.
В рамках настоящего описания и формулы изобретения термин «термическая деградация» и его варианты относятся к повреждению или разрушению при наличии повышенных температур. Сюда относятся сгорание, обугливание, плавление, деформация, разрушение, выделение газов ядовитыми и другими опасными веществами и т. п.
В рамках настоящего описания и формулы изобретения термин «долговечный» и его варианты относятся к способности структуры сопротивляться повреждению, износу, ломкости, деформации, вспучиванию и/или разрушению под воздействием трения во время скользящих движений вдоль примыкающих структур и при посадках с натягом.
Как показано на Фиг. 1-3, электронная система 10 доставки никотина (ЭСДН) включает в себя источник 12 питания и электронагреватель 14, заключенные в корпус 16. Корпус 16 имеет, по меньшей мере, одно воздухозаборное отверстие 17 и обеспечивает приемную часть 18 для одноразовой кассеты 20 вблизи электронагревателя 14. Предпочтительно, одноразовая кассета 20 включает в себя резервуар 22, содержащий никотиновый раствор, и мундштук 24, имеющий выпускное отверстие 25 для вытягивания никотинового аэрозоля из ЭСДН 10. По меньшей мере, в собранном состоянии корпус 16, электронагреватель 14 и кассета 20 вместе образуют испарительную камеру 26. Собранная ЭСДН 10 также обеспечивает заданный поток воздуха из, по меньшей мере, одного воздухозаборного отверстия через испарительную камеру 26, выпускной воздуховод 28 и выпускное отверстие 25 мундштука 24, чтобы пользователь мог вдыхать образуемый там никотиновый аэрозоль. Кроме того, собранная ЭСДН 10 обеспечивает канал для жидкости от резервуара 22 к электронагревателю 14, предпочтительно удлиненный фитиль 30. Корпус 16 также может обеспечивать соединение с внешним электрическим источником и/или обмен данными, например USB-порт 32, для снабжения и/или пополнения электроэнергией внутреннего источника 12 питания, предпочтительно перезаряжаемой батареи.
Внутренний источник 12 питания обладает достаточной мощностью для снабжения энергией электронагревателя 14, программируемого контроллера (не показан) и любой требуемой обратной связи с пользователем (например, лампы 33), внешним компьютером или сетью. Программируемый контроллер принимает информацию с датчика 34 давления (обнаруживая вдыхание пользователем) и, возможно, других датчиков (таких как датчики температуры), чтобы регулировать питание, подаваемое на электронагреватель 14, и управляет опционными датчиками температуры, которые могут прекращать подачу питания на электронагреватель 14 во избежание нежелательных и/или опасных тепловых явлений. Программируемый контроллер может обеспечивать сбор, хранение и передачу данных на внешний компьютер. Данные можно передавать по проводному или беспроводному соединению. Внутренний источник 12 питания может представлять собой любой подходящий переносной источник 12 питания.
Для того чтобы изолировать электрорезистивные нагревательные элементы от других термочувствительных компонентов ЭСДН 10, электронагреватель 14 устанавливают на опорной пластине 36. Электронагреватель 14 содержит, по меньшей мере, один электрорезистивный нагревательный элемент, заключенный в теплорассеивающий материал. Рассеивание тепла через теплорассеивающий материал по существу выравнивает тепловой профиль, формируемый нагреваемыми элементами, для предотвращения образования локализованных тепловых пятен на поверхности электронагревателя 14.
Как указано выше, одноразовая кассета 20 предпочтительно включает в себя резервуар 22, содержащий никотиновый раствор, и мундштук 24 для вытягивания никотинового аэрозоля из ЭСДН 10. Кроме того, собранная ЭСДН 10 обеспечивает канал для жидкости от резервуара 22 к электронагревателю 14. В предпочтительном варианте осуществления канал для жидкости представляет собой удлиненный фитиль 30, проходящий от резервуара 22 к электронагревателю 14. Удлиненный фитиль 30 тесно контактирует с поверхностью электронагревателя 14, позволяя тепловой энергии испарять никотиновый раствор, перемещаемый туда удлиненным фитилем 30. По мере испарения никотинового раствора удлиненный фитиль 30 перемещает дополнительный никотиновый раствор к электронагревателю 14 за счет капиллярности.
Собранная ЭСДН 10 также обеспечивает испарительную камеру 26 вблизи электронагревателя 14. Именно в испарительной камере 26 электронагреватель 14 испаряет никотиновый раствор, перемещаемый удлиненным фитилем 30, и испаренный никотиновый раствор объединяется с наружным воздухом, втягиваемым через одно или более впускных отверстий 17, с образованием никотинового аэрозоля. Испарительная камера 26 также сообщается с выпускным отверстием 25 мундштука 24 посредством, по меньшей мере, одного выпускного воздуховода 28 в одноразовой кассете 20, чтобы пользователь мог втягивать никотиновый аэрозоль в рот.
На Фиг. 4A-4G показан один пример потока воздуха через ЭСДН 10. Эти фигуры схематически поясняют процесс и не предназначены для ограничения фактического местоположения всех элементов, описанных в настоящем документе. Как показано на Фиг. 4A, при втягивании пользователем воздуха из мундштука отрицательное давление заставляет воздух течь в собранную ЭСДН 10. В частности, воздух вытягивается из испарительной камеры 26 через выпускной воздуховод 28, снижая давление воздуха в камере 26. Вытягиваемый воздух (указанный стрелками 38) заменяется посредством воздухозаборного отверстия через одно или более отверстий 17 в корпусе 16 вблизи испарительной камеры 26 (Фиг. 4B). Приточный воздух указан стрелками 39. Пониженное давление воздуха в камере 26 считывается датчиком 34 давления, расположенным вблизи опорной пластины 36 снаружи испарительной камеры 26, посредством отверстия 40 для выравнивания давления. Как показано на Фиг. 4C, выравнивание давления через отверстие 40 для выравнивания давления деформирует изоляционную мембрану 42, снижая давление воздуха вблизи датчика 34 давления, чтобы привести в действие функционально связанный переключатель с помощью датчика 34 давления. Этот датчик 34 давления приводит в действие электронагреватель 14, который, в свою очередь, нагревает контактирующий с ним никотиновый раствор на поверхности фитиля 30. Никотиновый раствор испаряется и объединяется с воздухом в испарительной камере 26, образуя никотиновый аэрозоль 44 (показанный на Фиг. 4D). Никотиновый аэрозоль 44 отсасывается из испарительной камеры 26 через выпускной воздуховод 28 и поступает в мундштук 24 и, в конце концов, в рот пользователя (Фиг. 4D). По мере испарения никотинового раствора дополнительный раствор вытягивается из резервуара 22 по фитилю 30 к электронагревателю 14, как показано стрелками 46 перемещения никотинового раствора. Объем никотинового раствора, удаляемого из резервуара 22, заменяется воздухом 48 (указанным стрелками), вытягиваемым по внутреннему каналу 50 фитиля 30 (Фиг. 4E), более подробно описанному ниже. В одном варианте осуществления по истечении заданного времени (например, заданного программируемым контроллером) подача питания на электронагреватель 14 прекращается, испарительная камера 26 остывает и никотиновый аэрозоль больше не образуется (Фиг. 4F). Впоследствии пользователь прекращает вытягивание из ЭСДН 10, завершая свою «терапию» (Фиг. 4G). Альтернативно, пользователь может прекратить вытягивание из устройства раньше заданного времени. В таком случае давление в испарительной камере 26 вернется к атмосферному давлению, напряжение изоляционной мембраны 42 спадет и датчик 34 давления отправит переключателю сигнал о прекращении подачи питания на электронагреватель 14.
Одноразовая кассета 20 имеет ряд элементов для повышения безопасности системы. В одном варианте осуществления одноразовую кассету 20 надежно фиксируют в корпусе 16 таким образом, чтобы ее было сложно удалить рукой; для удаления из корпуса 16 требуется взаимодействие с контейнером (описанным боле подробно ниже) для одноразовой кассеты 20. В дополнительном варианте осуществления одноразовую кассету 20 трудно дозаправить другой жидкостью. В другом варианте осуществления неиспользованную одноразовую кассету 20 фиксируют в контейнере на время применения; для удаления из контейнера требуется взаимодействие с пустым корпусом 16 ЭСДН 10. Таким образом, одноразовую кассету 20 фиксируют либо с помощью ЭСДН 10 для применения, либо с помощью контейнера (описанного более подробно ниже) для хранения и/или утилизации. Этим сильно снижают возможность непреднамеренного воздействия никотинового раствора на окружающую среду и/или детей, так как данная конфигурация значительно уменьшает возможность доступа к никотиновому раствору, содержащемуся в одноразовой кассете 20. По существу, это происходит за счет применения ЭСДН 10 и преобразования никотинового раствора в аэрозоль. Когда кассета зафиксирована в ЭСДН 10 и/или контейнере, содержащем одноразовую кассету 20, доступ к жидкому содержимому иным образом затруднен.
ЭСДН 10 можно применять вместе с принадлежностями, такими как зарядный футляр, который может включать в себя дополнительный источник питания и электронику.
Корпус
Корпус 16 может быть выполнен из любого приемлемого материала или комбинации материалов. Предпочтительно, он включает один или более твердых теплостойких материалов. Примеры приемлемых материалов включают, без ограничения, металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из этих материалов, или керамику. Пластмассы могут включать термопластики, приемлемые для применения в пищевой и фармацевтической промышленности, например полипропилен, полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) и полиэтилен. Предпочтительно, материал является легким и нехрупким. Корпус 16 может быть изготовлен литьем пластмасс под давлением или любым иным приемлемым способом и предпочтительно является эргономичным и удобно сидит в руке пользователя. В другом варианте осуществления корпус 16 может иметь максимальную длину вплоть до около 20 см и максимальный размер, перпендикулярный длине, вплоть до около 10 см.
Источник питания
Внутренний источник 12 питания имеет размеры, обеспечивающие достаточно энергии для испаряющего никотиновый раствор электронагревателя 14 и любых других электронных регуляторов, включенных в собранную ЭСДН 10. Он может включать в себя такие устройства, как конденсатор или, более предпочтительно, батарея, и он предпочтительно выполнен с возможностью замены и/или перезарядки. В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления источник 12 питания представляет собой заменяемую и/или перезаряжаемую батарею, хотя он мог бы включать в себя источник 12 питания с быстро разряжающимся конденсатором, который заряжают одним или более элементами батареи. Характеристики, требуемые для источника 12 питания, выбраны с учетом характеристик всех компонентов в ЭСДН 10. Предпочтительные перезаряжаемые элементы батареи включают в себя, без ограничения, элементы на основе лития, в том числе литий-полимерные батареи. Один пример внутреннего источника 12 питания представляет собой литий-полимерный элемент, обеспечивающий напряжение около 3,4 В и имеющий емкость, по меньшей мере, около 200 миллиампер-час (мА·ч).
Внутренний источник 12 питания предпочтительно находится в электрическом соединении с разъемом (таким как USB-порт 32) для подключения к внешнему электрическому источнику. Однако предпочтительная система не позволяет пользоваться ЭСДН во время зарядки устройства. Этот разъем также может обеспечивать передачу информации между внутренним контроллером процесса и внешними сетями и/или вычислительными устройствами, включая, без ограничения, интеллектуальный зарядный футляр, смартфон, переносное вычислительное устройство, настольный компьютер или Интернет либо другие локальные и/или глобальные сети.
Электроника
В одном варианте осуществления, который описан на Фиг. 4A-4G, переключатель/датчик 34 давления в электронной цепи управления выполнен с возможностью обнаружения втягивания воздуха через ЭСДН 10, в особенности через испарительную камеру 26, и замыкания электрической цепи между внутренним источником 12 питания и электронагревателем 14. Контроллер процесса управляет величиной напряжения/тока, подаваемого на электронагреватель 14. Электронагреватель 14 выделяет достаточное количество тепла для испарения, по меньшей мере, части никотинового раствора, который пользователь впоследствии втягивает в виде никотинового аэрозоля 44. Когда пользователь прекращает втягивать воздух через мундштук 24 и воздуховыпускное отверстие, датчик 34 давления обнаруживает отсутствие воздушного потока (или падение давления) в испарительной камере 26 и электрическая цепь между внутренним источником 12 питания и электронагревателем 14 размыкается (например, непосредственно датчиком 34 давления или в ответ на прием команд от контроллера процесса), с использованием или без использования схемы задержки, встроенной в элемент управления. Как вариант, источник 12 питания переключают или активируют вручную.
В одном варианте осуществления контроллер процесса может быть выполнен в виде микрочипа или контроллера, который при применении пользователем действует требуемым образом. Таким образом, контроллер процесса может принимать показания от переключателя/датчика 34 и вызывать подачу напряжения/тока на электронагреватель 14 в зависимости от таких показаний. Переключатель/датчик 34 может представлять собой переключатель, датчик или комбинацию переключателя и датчика. Например, переключатель/датчик 34 может представлять собой электронный датчик потока воздуха, который обнаруживает, когда пользователь делает затяжку из ЭСДН 10. Дополнительно, переключатель/датчик 34 может представлять собой выключатель с выдержкой времени, который размыкает цепь между внутренним источником 12 питания и электронагревателем 14 после того, как цепь была замкнута в течение порогового времени. Существуют самые разные переключатели и датчики, которые можно применять для активации нагревательного элемента при обнаружении потока воздуха и/или давления.
Кроме того, сигнальные элементы, такие как лампы (например, сигнальная лампа 33), звуки и/или запахи, могут быть включены в электронную схему управления и/или могут управляться ею.
Электронагреватель
В одном варианте осуществления электронагреватель 14 включает в себя опорную пластину 36 и электронагреватель 14. Опорная пластина 36 действует в качестве монтажной поверхности для электронагревателя 14 и теплового барьера между испарительной камерой 26 и другими компонентами корпуса 16, такими как контроллеры/схема управления и/или внутренний источник 12 питания. Как показано на Фиг. 5A, опорная пластина 36 может обеспечивать один или более проходов для воздуха (например, отверстие 40 для выравнивания давления и проход 52 воздухозаборного отверстия). Опорная пластина 36 также обеспечивает одно или более проходных отверстий для электрических проводников, соединяющих электронагреватель 14 с внутренним источником 12 питания.
По существу, для изготовления опорной пластины можно использовать любой материал, который можно выточить или, более предпочтительно, отлить для получения желаемой формы и который может противостоять химической деградации под действием жидкостей, применяемых в системе, и выдерживать высокие температуры (например, более 150°C или даже 200 °C). Предпочтительные материалы, без ограничения, включают термоотверждающиеся полимеры, термопластичные полимеры и керамику. Особенно предпочтительные материалы включают керамику и теплоустойчивые термопластичные полимеры. Репрезентативный не имеющий ограничительного характера список используемых теплоустойчивых термопластичных полимеров включает жидкокристаллические полимеры (ЖКП), полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), полиэфиримид (ПЭИ), полифениленсульфид (ПФС), фторполимеры, полиимиды, полиамидимиды (ПАИ), высокоэффективные полиамиды (ВЭПА), полиимиды (ПИ), поликетоны, производные полисульфона, полициклогексан-диметилтерефталаты (ПЦД), фторполимеры, полиэфиримиды (ПЭИ), полибензимидазолы (ПБИ), полибутилентерефталаты (ПБТ), синдиотактический полистирол, сополимеры акрилонитрила и метилакрилата (например, смолы Barex, Velox, г. Гамбург, Германия) и т. п.
Электронагреватель 14 включает в себя электрорезистивные нагревательные элементы, по существу заключенные в оболочку из по существу непористого керамического материала, т. е. теплорассеивающего материала. Благодаря непористому характеру керамического материала, в который заключены нагревательные элементы, по существу устранен прямой контакт между никотиновым раствором и резистивными нагревательными элементами. Это минимизирует образование локализованных горячих пятен на поверхности электронагревателя 14, которая контактирует с никотиновым раствором. Это снижает вероятность перегрева как компонентов никотинового раствора, так и удлиненного фитиля 30. Действительно, это позволяет применять фитили, которые не могут работать в прямом контакте с металлическими резистивными нагревательными элементами, такими как вольфрамовая и/или медная проволока. Во многих имеющихся в продаже устройствах в качестве фитилей используют пучки стекловолокна, и эти фитили обматывают голыми металлическими проволоками. Примеры, описанные в патентной литературе, включают Philip Morris Products, S.A., заявка на европейский патент № EP2 606 756 A1; и Tucker et al., заявка на патент США № US2013/0192615 A1. Напротив, настоящее изобретение позволяет использовать полимерный фитиль, даже экструдированный фитиль, сформированный из по существу непористого долговечного термопластичного материала, как описано ниже.
В одном предпочтительном варианте осуществления электронагреватель 14 включает в себя резистивные нагревательные элементы, сформированные из электрорезистивных материалов, заключенных в по существу непористый керамический материал. Электрорезистивные материалы могут представлять собой проволоку, чешуйки, фольгу или пленку со сплошным или узорчатым покрытием и т. п., нанесенные (например, методом печати, напыления, покрытия и т. п.) или образованные на керамическом материале, который подвергают дополнительной обработке с целью заключения электрорезистивного материала в керамический материал (и слияния с ним, если уместно).
Приемлемые электрорезистивные материалы включают, без ограничения, полупроводники, такие как легированная керамика, «проводящая» электричество керамика (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, металлические сплавы и композитные материалы, выполненные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут представлять собой легированную и нелегированную керамику. Примеры приемлемой легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры приемлемых металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы платиновой группы. Примеры приемлемых металлических сплавов включают нержавеющую сталь, никелевые, кобальтовые, хромовые, алюминиево-титаново-циркониевые, гафниевые, ниобиевые, молибденовые, танталовые, вольфрамовые, оловянные, галлиевые, марганцевые и железосодержащие сплавы и суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, титановый сплав Timetal и сплавы на основе железа, марганца и алюминия.
В одном варианте осуществления электрорезистивный материал может представлять собой металлическую протравленную фольгу (или пленку), заключенную между двумя слоями инертного теплорассеивающего материала. В этом случае инертный материал может представлять собой полиамид Kapton или фольгу из слюды. Протравленная фольга может представлять собой металлический лист, которому придана требуемая конфигурация путем вырезания лазером или электрохимической обработки. Лист может иметь прямоугольную форму или фигурную форму, которая может образовывать спиралевидную структуру при оборачивании вокруг капиллярного фитиля 30. Другие альтернативные варианты осуществления включают проволоку из Ni-Cr, платины, вольфрама или сплава, заделанную в керамический материал.
В одном предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг. 6A-B, в электронагревателе 14 в качестве электрорезистивного материала 54 использован легированный вольфрамом материал, сформированный на сырой (необожженной) керамической подложке 56. Предпочтительно, материал нанесен на сырую керамическую подложку методом печати или покрытия. Предпочтительная сырая керамическая подложка 56 сформирована с узором из макроотверстий 58 в ней. На часть сырой керамической подложки 56 осаждают небольшое количество электрорезистивного материала 54 в виде непрерывной дорожки, начинающейся и заканчивающейся на одном крае 60 сырой керамической подложки 56. Впоследствии сырую керамическую подложку 56 оборачивают вокруг цилиндрического сердечника 62 (в направлении, указанном стрелкой 63) с образованием сырого керамического нагревательного элемента 64 с открытыми концами 66, образуемого тремя слоями сырой керамической подложки 56, причем каждый слой накладывают на предыдущий слой таким образом, чтобы отверстия 58 по существу совпадали друг с другом, обеспечивая непрерывные макроотверстия от внешней поверхности 68 сырого керамического нагревательного элемента 64 до его итогового внутреннего канала 70. Электрорезистивный материал 54 заключают между слоями сырого керамического нагревательного элемента 64 и снабжают двумя электрическими выводами 72, находящимися в электрическом контакте с концами электрорезистивного материала 54. Впоследствии эти выводы можно использовать для электрического соединения через опорную пластину 36, как описано выше. Впоследствии сырой керамический нагревательный элемент 64 обжигают (нагревают до очень высокой температуры для сплавления с керамическим материалом) с образованием электронагревателя 14, как будет понятно специалистам в данной области.
В альтернативном варианте осуществления макроотверстия 58 можно сформировать после оборачивания сырой керамической подложки 56 вокруг сердечника 62.
В более общем плане, электронагреватель имеет корпус, образованный, по меньшей мере, одной боковой стенкой, которая формирует длину, внутреннюю полость, по меньшей мере, одну внутреннюю поверхность (например, внутренний канал 70), по меньшей мере, одну внешнюю поверхность (например, внешнюю поверхность 68) и множество отверстий 58, проходящих, по меньшей мере, через одну боковую стенку и/или между прилегающими боковыми стенками и соединяющих внутреннюю поверхность 70 и внешнюю поверхность 68. Таким образом, никотиновый пар может покидать комбинацию нагреватель/фитиль из внутреннего канала 70 через макроотверстия 58 в пространство испарительной камеры 26.
Электронагреватель может принимать множество форм, которые обеспечивают поверхности, направленные внутрь и наружу. Например, описана простая трубчатая структура. Другие трубчатые структуры могут включать структуры с круглыми, эллиптическими многоугольными и иными замкнутыми поперечными сечениями. Альтернативные формы нагревателя могут включать канальные нагреватели, которые имеют незамкнутую стенку, обеспечивающую «c-образное», «u-образное», «v-образное» поперечное сечение, или иные незамкнутые структуры канала. Альтернативно, корпус может быть образован множеством пальцев, каждый с боковой стенкой, а все вместе эти боковые стенки формируют внутреннюю полость.
Кроме того, максимальный размер перпендикулярно длине электронагревателя (например, диаметр трубчатого электронагревателя) может меняться, чтобы обеспечивать форму в виде конуса или усеченного конуса либо иные гнездообразные формы для приема или удержания фитиля в тесном контакте с направленной внутрь поверхностью.
Кассета
Как указано выше, корпус 16 обеспечивает приемную часть 18 для одноразовой кассеты 20 вблизи электронагревателя 14, а одноразовая кассета 20 включает в себя резервуар 22, содержащий никотиновый раствор. Хотя последующее описание относится к никотиновому раствору, в устройстве настоящего изобретения можно использовать другие парообразующие растворы.
По существу, никотиновые растворы включают, по меньшей мере, комбинацию воды, пропиленгликоля и/или глицерина и никотина. В некоторых случаях растворы могут включать от около 2 до около 10% масс. никотина, от около 0 до около 30% масс. воды, от около 65 до около 95% масс. пропиленгликоля и/или смеси пропиленгликоля и глицерина. Эти растворы имеют точку кипения между около 105°C и около 150°C и вязкость между около 10 000 и около 60 000 мПа (миллипаскалей). В одном варианте осуществления никотиновый раствор включает, по меньшей мере, 12% масс. воды, по меньшей мере, 70% масс. пропиленгликоля; и, по меньшей мере, 2% масс. никотина или его соли. В одном варианте осуществления жидкий состав содержит, по меньшей мере, 15% масс. воды, например, по меньшей мере, 20% масс. воды. В одном варианте осуществления жидкий состав содержит, по меньшей мере, 75% масс. пропиленгликоля, например, по меньшей мере, 80% масс. пропиленгликоля, например, по меньшей мер, 85% масс. пропиленгликоля.
Как показано на Фиг. 7, резервуар 22 имеет, по меньшей мере, одно отверстие 74, из которого может быть вытянут никотиновый раствор и направлен в испарительную камеру 26 в собранной ЭСДН 10. Тем не менее, для предотвращения утечки раствора через отверстие 74, перед применением устанавливают жидкостный барьер или уплотнение, например барьерную мембрану 76. В вариантах осуществления, в которых удлиненный фитиль 30 встроен в одноразовую кассету 20, удлиненный фитиль 30 может храниться, например, посаженным со скольжением в отверстие 74 впритык к барьерной мембране 76, и во время фиксации одноразовой кассеты 20 в приемной части 18 удлиненный фитиль 30 может продвинуться дальше в резервуар 22, разрывая барьерную мембрану 76, чтобы обеспечить канал для жидкости от резервуара 22 к электронагревателю 14. Проникновение фитиля 30 в резервуар 22 может быть ограничено посредством ограничителя 77 (показанного на Фиг. 3 и 7). В альтернативном варианте осуществления (не показан) жидкостный барьер может представлять собой уплотнение или пробку, расположенную возле дистального конца фитиля, находящегося в отверстии 74. В вариантах осуществления, в которых удлиненный фитиль 30 проходит от электронагревателя 14, при фиксации одноразовой кассеты 20 в приемной части 18 фитиль 30 будет продвигаться в отверстие 74 и разрывать барьерную мембрану 76 или разрушать уплотнение в отверстии 74 или вблизи него. В альтернативных вариантах осуществления, в которых фитиль представляет собой часть сменного комплекта для ЭСДН, фитиль можно укомплектовать одноразовой кассетой и вставить в отверстие 74 перед фиксацией одноразовой кассеты в приемной части корпуса.
По мере вытягивания никотинового раствора из резервуара 22 равный объем воздуха вводится в резервуар 22. Этот заменяющий воздух можно обеспечивать через одно или более вентиляционных отверстий (таких как внутренний канал 50 фитиля 30) или с помощью другой технологии вентиляции резервуара, известной специалистам в данной области.
Одноразовая кассета 20 также включает в себя, по меньшей мере, один проход для воздуха (выпускной воздуховод 28) между испарительной камерой 26 и мундштуком 24, чтобы пользователь мог втягивать никотиновый аэрозоль в рот. Выпускной воздуховод 28 может иметь по существу постоянное поперечное сечение, либо поперечное сечение может меняться по всей длине воздуховода. В одной предпочтительной конфигурации площадь поперечного сечения выпускного воздуховода 28 уменьшается по мере удаления от испарительной камеры 26. Мундштук 24 предпочтительно располагается в части одноразовой кассеты 20, дистальной по отношению к испарительной камере 26.
Хотя показанный на Фиг. 1-7 вариант осуществления эффективен, специалисту в данной области будет понятно, что улучшить распределение размера частиц и снизить вероятность конденсации в испарительной камере можно за счет более симметричного потока воздуха вокруг нагревателя. Следовательно, можно использовать более одного выпускного воздуховода или выпускной воздуховод может быть в форме кольца. Предпочтительно наличие, по меньшей мере, двух выпускных воздуховодов (как показано на Фиг. 8 и 9), причем одноразовая кассета 20' включает в себя два прохода для воздуха (выпускные воздуховоды 28') между испарительной камерой 26' и мундштуком 24', чтобы пользователь мог втягивать никотиновый аэрозоль в рот. Опять же, два выпускных воздуховода 28' могут иметь по существу постоянное поперечное сечение либо поперечное сечение может меняться по всей длине воздуховодов. Как и выше, площадь поперечного сечения выпускных воздуховодов 28' может уменьшаться по мере удаления от испарительной камеры 26'. Мундштук 24' предпочтительно расположен в части одноразовой кассеты 20', дистальной по отношению к испарительной камере 26'. Таким образом, одноразовая кассета включает в себя, по меньшей мере, один выпускной воздуховод (выпускной воздуховод 28 на Фиг. 3 и 7). Более предпочтительно, одноразовая кассета может включать в себя два выпускных воздуховода (выпускные воздуховоды 28' на Фиг. 8 и 9). Еще более предпочтительно, одноразовая кассета включает в себя от 2 до 8 выпускных воздуховодов для улучшения симметрии потока воздуха через испарительную камеру и на выходе из нее.
Кроме того, как показано на Фиг. 8 и 9, выпускные воздуховоды 28' могут иметь поперечное сечение, которое уменьшается к мундштуку. Хотя мы не намерены придерживаться этой теории, считается, что сужающийся выпускной воздуховод может обеспечивать повышение скорости при вытягивании аэрозоля из ЭСДН. Эта повышенная скорость может уменьшать вероятность осаждения конденсата в кассете или мундштуке. Сужающийся выпускной воздуховод также может обеспечивать компрессию для поддержания температуры аэрозоля, чтобы максимально снижать конденсацию.
В одном варианте осуществления одноразовая кассета 20 имеет ряд элементов для повышения безопасности системы. Как будет более подробно описано ниже, варианты осуществления одноразовой кассеты 20 включают элементы, позволяющие надежно фиксировать ее в приемной части 18 корпуса 16 таким образом, чтобы ее можно было удалить рукой без ущерба для одноразовой кассеты 20, корпуса 16 или, предпочтительно, того и другого. Кроме того, одноразовая кассета 20 содержит элементы, позволяющие надежно фиксировать ее в контейнере до применения и после применения для утилизации.
Хотя описание кассеты приведено в контексте системы доставки никотина, в этой системе можно использовать альтернативные активные ингредиенты, такие как лекарственные средства для лечения астмы, боли и других заболеваний, к которым применима ингаляционная терапия.
Испарительная камера
Испарительная камера 26 образована элементами одноразовой кассеты 20, корпусом 16 и электронагревателем 14. В частности, электронагреватель 14 функционально расположен в центре испарительной камеры 26. Именно на границе раздела между электронагревателем 14 и никотиновым раствором образуется никотиносодержащий пар, который смешивается с воздухом с образованием никотинового аэрозоля. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 2, опорная пластина 36 образует одну стенку испарительной камеры 26, а конец 78 одноразовой кассеты 20 образует противоположную стенку испарительной камеры 26. Корпус 16 образует остальные стенки испарительной камеры 26. В корпусе 16, вблизи испарительной камеры 26, образуется, по меньшей мере, одно, а предпочтительно множество отверстий 17. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг. 5, отверстия 17 для воздуха сообщаются посредством коллектора (показан в виде кольцевого прохода 80) с проходами 52 воздухозаборного отверстия в опорной пластине 36, которые наклонены от продольной оси испарительной камеры 26, чтобы создавать круговой поток или завихрение воздуха (показано стрелками 81 на Фиг. 5B) вокруг электронагревателя 14 в испарительной камере 26. Эти проходы 52 воздухозаборного отверстия обеспечивают множество воздухозаборных отверстий 53 испарительной камеры. Считается, что это улучшает смешивание никотинового пара и приточного воздуха с образованием более однородного никотинового аэрозоля, который можно вытягивать через выпускной воздуховод 28 испарительной камеры в мундштук 24.
Хотя приведенное выше описание относится к обеспечению вихревого потока вокруг нагревателя, специалисту в данной области будет понятно, что возможны альтернативные потоки воздуха и что их можно выбирать для обеспечения различных требуемых характеристик.
По существу, для изготовления компонентов испарительной камеры можно использовать любой материал, который можно выточить или, более предпочтительно, отлить для получения желаемой формы и который может противостоять химической деградации под действием жидкостей, применяемых в системе, и выдерживать высокие температуры. Предпочтительные материалы, без ограничения, включают термоотверждающиеся полимеры, термопластичные полимеры и керамику. Особенно предпочтительные материалы включают керамику и теплоустойчивые термопластичные полимеры. Репрезентативный не имеющий ограничительного характера список используемых теплоустойчивых термопластичных полимеров включает жидкокристаллические полимеры (ЖКП), полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), полиэфиримид (ПЭИ), полифениленсульфид (ПФС), фторполимеры, полиимиды, полиамидимиды (ПАИ), высокоэффективные полиамиды (ВЭПА), полиимиды (ПИ), поликетоны, производные полисульфона, полициклогексан-диметилтерефталаты (ПЦД), фторполимеры, полиэфиримиды (ПЭИ), полибензимидазолы (ПБИ), полибутилентерефталаты (ПБТ), синдиотактический полистирол, сополимеры акрилонитрила и метилакрилата (например, смолы Barex, Velox, г. Гамбург, Германия) и т. п.
Фитиль
Кроме того, собранная ЭСДН 10 обеспечивает канал для жидкости от резервуара 22 к электронагревателю 14. В предпочтительном варианте осуществления канал для жидкости представляет собой удлиненный фитиль 30, проходящий от резервуара 22 к электронагревателю 14. Удлиненный фитиль 30 тесно контактирует с поверхностью электронагревателя 14, позволяя тепловой энергии, обеспечиваемой электрорезистивными нагревательными элементами, испарять никотиновый раствор, перемещаемый туда удлиненным фитилем 30. По мере испарения никотинового раствора удлиненный фитиль 30 перемещает дополнительный никотиновый раствор к электронагревателю 14 за счет капиллярности.
В одном предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг. 3, удлиненный фитиль 30 представляет собой компонент одноразовой кассеты 20 и сформирован из по существу непористого долговечного термопластичного материала. Эта структура фитиля 30 выполнена с возможностью вставки во внутренний канал 70 открытого цилиндрического электронагревателя 14 для создания тесного контакта между внешними поверхностями удлиненного фитиля 30 и внутренними поверхностями электронагревателя 14. Таким образом, удлиненный фитиль 30 настоящего изобретения является достаточно жестким и прочным, чтобы противостоять повреждению и значительной деформации во время перемещения в осевом направлении относительно внутренних поверхностей электронагревателя и/или относительно отверстия одноразовой кассеты. Такой фитиль предпочтительнее фитилей, образованных пучками стекловолокна, которые сейчас применяют во многих электронных никотиновых устройствах, так как такие волокна с большой вероятностью ломаются при посадке с натягом в цилиндрический нагревательный элемент. Обломки волокна могут беспрепятственно увлекаться воздушным потоком и впоследствии могут попадать в легкие пользователя.
Пример этой предпочтительной структуры фитиля показан на Фиг. 8A-C в виде трубчатого долговечного материла, имеющего множество проводящих жидкость элементов, таких как проходящие в продольном направлении ребра 82, выступающие из его внешней поверхности. Это обеспечивает капиллярные каналы между ребрами 82 для проведения никотинового раствора вдоль внешней поверхности удлиненного фитиля 30 из резервуара 22 к цилиндрическому электронагревателю 14. В одном варианте осуществления размеры внутреннего канала 50 удлиненного фитиля 30 выбирают таким образом, чтобы препятствовать капиллярному перемещению никотинового раствора по внутреннему каналу 50 и способствовать затягиванию воздуха в резервуар 22 для выравнивания давления по мере удаления оттуда никотинового раствора (как показано на Фиг. 4E). Такой удлиненный фитиль 30 можно получить экструдированием пластмассы через одну или более пресс-форм. Один предпочтительный вид экструзии включает экструдирование центральной трубки и коэкструзию ребер 82 на поверхности трубки.
Материал, выбираемый для фитиля, может представлять собой любой материал, который можно сформировать достаточно жестким для выдерживания сил, действующих при скользящем соприкосновении с другими компонентами ЭСДН, включая электронагреватель 14 и отверстие 74 одноразовой кассеты. Он также должен быть устойчивым к термической деградации вплоть до температуры, по меньшей мере, около 180 °C. Предпочтительно, материал противостоит термической деградации вплоть до температуры, по меньшей мере, около 200°C и более предпочтительно, по меньшей мере, 250 °C.
По существу, для изготовления фитиля можно использовать любой материал, который можно выточить или, более предпочтительно, отлить для получения желаемой формы и который может противостоять химической деградации под действием жидкостей, применяемых в системе, и выдерживать высокие температуры, упомянутые выше, и предпочтительно материалы обладают низкой теплопроводностью во избежание перегрева жидкости в резервуаре 22. Предпочтительные материалы для удлиненного фитиля включают термоотверждающиеся полимеры, термопластичные полимеры и керамику. Особенно предпочтительные материалы включают керамику и теплоустойчивые термопластичные полимеры. Репрезентативный не имеющий ограничительного характера список используемых теплоустойчивых термопластичных полимеров включает жидкокристаллические полимеры (ЖКП), полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), полиэфиримид (ПЭИ), полифениленсульфид (ПФС), фторполимеры, полиимиды, полиамидимиды (ПАИ), высокоэффективные полиамиды (ВЭПА), полиимиды (ПИ), поликетоны, производные полисульфона, полициклогексан-диметилтерефталаты (ПЦД), фторполимеры, полиэфиримиды (ПЭИ), полибензимидазолы (ПБИ), полибутилентерефталаты (ПБТ), синдиотактический полистирол и т. п. Предпочтительные материалы включают ПЭЭК, ПЭИ, ЖКП (например, жидкокристаллические полимеры Vectra производства компании Celanese) и т. п.
i
Как видно из Фиг. 10B, диаметр «d» внутреннего канала 50 намного больше промежутка «s» между смежными ребрами 82 на внешней поверхности удлиненного фитиля 30. Промежуток «s» и высоту «h» ребер 82 выбирают для эффективного перемещения никотинового раствора в каналах 84, образованных между смежными ребрами. Высоту «h» измеряют от основания канала 84 между ребрами до самого удаленного кончика ребра. Промежуток «s» измеряют между смежными ребрами на уровне 90% от их высоты. Понятно также, что транспортные свойства каналов 84 можно модифицировать, если требуется, путем соответствующей обработки поверхности (включая покрытия) для улучшения смачиваемости поверхностей канала никотиновым раствором. Высота «h» также определяется эффективностью переноса тепла от внутреннего канала 70 электронагревателя 14 к никотиновому раствору, перемещаемому каналами 84, поскольку во время применения внутренний канал 70 электронагревателя 14 будет контактировать или, по меньшей мере, находиться в непосредственной близости от внешних концов 86 ребер 82. Хотя поверхность нагревательных элементов и поверхность жидкости не должны контактировать, мы обнаружили, что система допускает зазор между внешними концами ребер и нагревательным элементом. Предпочтительно, зазор составляет менее около 0,3 мм и более предпочтительно менее около 0,2 мм. Считается, что зазор между нагревательным элементом и никотиновым раствором быстро заполняется насыщенными парами и поэтому такой зазор может проводить тепло от поверхности нагревателя к жидкости лучше, чем сухой воздушный зазор.
Как указано выше, внутренний канал 50 удлиненного фитиля 30 служит для того, чтобы воздух проникал в резервуар 22 и выравнивал давление по мере удаления никотинового раствора. К сожалению, при некоторых условиях внутренний канал 50 также может обеспечивать потенциальный путь для утечки через него никотинового раствора, поэтому поверхность внутреннего канала 50 можно обработать (путем нанесения покрытия или физических обработок поверхности) для снижения ее смачиваемости никотиновым раствором. Альтернативно, можно применять обратный клапан (не показан), чтобы позволять воздуху проникать через канал 50 и предотвращать нежелательную утечку никотинового раствора. В одном варианте осуществления поверхности нагревателя 14, которые контактируют с фитилем 30, выполнены с возможностью сведения к минимуму смачиваемости никотиновым раствором для снижения вероятности утечки никотинового раствора за счет капиллярности вдоль каналов 84 при неактивированном нагревателе 14, например за счет нанесения покрытия, которое плохо смачивается никотиновым раствором.
В еще одном альтернативном варианте осуществления центральный канал 50 можно закрыть пробкой для предотвращения утечки никотинового раствора и можно применять альтернативную систему вентиляции резервуара.
В альтернативном варианте осуществления удлиненный фитиль 30 связан с электронагревателем 14. В этом варианте осуществления удлиненный фитиль 30' может представлять собой керамический материал, сформированный вместе с электронагревателем. Действительно, вместо образующего сердечника 62 (Фиг. 6A) можно применять обожженный керамический фитиль 30', а удлиненный фитиль 30' можно обернуть сырым керамическим материалом. Итоговую комбинацию фитиля 30' и цилиндрического электронагревателя 14' можно обжигать вместе с образованием объединенной структуры фитиля/нагревателя, показанной на Фиг. 11. В этом варианте осуществления дистальный конец удлиненного фитиля 30' значительно простирается за конец цилиндрического электронагревателя 14', чтобы фитиль мог проходить в резервуар 22 одноразовой кассеты 20 (Фиг. 7).
В еще одном альтернативном варианте осуществления удлиненный фитиль 30 имеет по существу непористую основу и капиллярную структуру на ее внешней поверхности. Непористая основа может иметь сплошную или трубчатую структуру в зависимости от того, желательно ли допускать поступление воздуха обратно в резервуар.
Контейнер
Контейнер 88 используется для обеспечения важных мер безопасности по предотвращению доступа детей к одноразовой (-ым) кассете (-ам) 20. В частности, контейнер 88 надежно фиксирует неиспользованные одноразовые кассеты 20 в упаковке. Кроме того, контейнер 88 включает в себя одну или более пустых камер «для отходов», которые имеют размеры, позволяющие вмещать использованную одноразовую кассету 20. Контейнер 88, одноразовая кассета 20 и приемная часть 18 в корпусе 16 вместе надежно фиксируют одноразовую кассету 20 в приемной части 18 или в контейнере 88. Это значительно снижает потенциальную возможность непреднамеренного воздействия неприкрепленной одноразовой кассеты 20, которая содержит никотиновый раствор, на окружающую среду и/или детей. Желательно, чтобы доступ к никотиновому раствору, содержащемуся в одноразовой кассете 20, осуществлялся путем применения ЭСДН 10 и преобразования никотинового раствора в аэрозоль. Доступ к жидкому содержимому иным способом затруднен. В лучшем случае это можно сделать, сломав ЭСДН 10 и/или контейнер 88, содержащий одноразовую кассету 20.
Как показано на Фиг. 12A, модифицированную ЭСДН 10', имеющую продолговатую приемную гильзу 18', можно применять для частного варианта осуществления контейнера, описанного ниже. Этапы, требуемые для удаления неиспользованной одноразовой кассеты, показаны на Фиг. 12B-E.
Контейнер 88 включает в себя, по меньшей мере, одну основную камеру 90 с отверстием 91, которая имеет размеры, позволяющие вмещать неиспользованную одноразовую кассету 20, и, по меньшей мере, одну камеру 92 для отходов с отверстием 93, которая имеет размеры, позволяющие вмещать использованную одноразовую кассету 20. Каждая неиспользованная одноразовая кассета 20 удерживается в основной камере 90 с помощью основного высвобождаемого механизма зацепления, а каждая камера 92 для отходов имеет вспомогательный механизм зацепления для фиксации такой использованной одноразовой кассеты 20 после ее применения.
Чтобы вставить неиспользованную одноразовую кассету 20 в приемную часть 18' корпуса 16' ЭСДН 10', продолговатую приемную часть 18' приставляют к открытому концу неиспользованной одноразовой кассеты 20. Когда продолговатую приемную часть 18' вставляют в основную камеру 90 контейнера 88, внешняя поверхность продолговатой приемной части 18' отклоняет от неиспользованной одноразовой кассеты 20, по меньшей мере, один удерживающий рычажок 94, который фиксирует кассету 20 в основной камере 90 (Фиг. 12C). Удерживающий рычажок 94 выполнен с возможностью поворота между положением, в котором он расслаблен и простирается к центральной оси основной камеры 90 (как показано на Фиг. 12B), и положением, в котором он отогнут и смещен от центральной оси основной камеры 90 (как показано на Фиг. 12C). Направленный внутрь фланец 96, расположенный в пределах продолговатой приемной части 18' дистально ее переднему концу, направляет вовнутрь отклоненные наружу крючки 98 на открытом конце неиспользованной одноразовой кассеты 20, что позволяет фланцу 96 пройти. Как только фланец 96 проходит крючки 98 неиспользованной одноразовой кассеты 20, они снова отклоняются наружу, надежно фиксируя фланец 96 приемной части 18', с образованием полностью собранной ЭСДН 10' (Фиг. 12D). Полностью собранная ЭСДН 10' выполнена с возможностью удаления из основной камеры 90 контейнера 88, так как удерживающие рычажки 94 остаются отогнутыми наружу, позволяя удалить оттуда неиспользованную одноразовую кассету 20 (Фиг. 12E).
После применения ЭСДН 10' и израсходования никотинового раствора использованную одноразовую кассету 20 можно зафиксировать в камере 92 «для отходов» с целью утилизации. ЭСДН 10' совмещают с камерой 92 для отходов, как показано на Фиг. 13A. Использованную одноразовую кассету 20 можно вставить в камеру 92 для отходов, и группа удерживающих рычажков 100 камеры для отходов, которые расположены у основания камеры 92 для отходов, зафиксирует использованную одноразовую кассету 20 в камере 92 для отходов (Фиг. 13B), войдя в зацепление с буртиком 101 вблизи мундштука 24 использованной одноразовой кассеты 20. Кроме того, выступ 102, расположенный у основания 104 камеры 92 для отходов, надавит на один конец передаточного стрежня 106, выталкивая его из мундштука 24, чтобы прийти в зацепление с отклоненными наружу крючками 98 на противоположном конце использованной одноразовой кассеты 20 и отвести их вовнутрь для высвобождения их из фланца 96 приемной части 18' корпуса 16 (Фиг. 13C). Когда использованная одноразовая кассета 20 надежно зафиксирована в камере 92 для отходов, корпус 16' может быть удален оттуда (Фиг. 13C) и к корпусу 16' можно подсоединить неиспользованную одноразовую кассету 20 для дальнейшего применения.
На Фиг. 14 показан предпочтительный многокамерный контейнер 108, имеющий множество основных камер 90', закрытых крышкой 110, и множество камер 92' для отходов. Чтобы получить доступ в основную камеру 90' для получения неиспользованной одноразовой кассеты, пользователю нужно снять крышку 110 с отверстия, чтобы открыть неиспользованную одноразовую кассету.
Дополнительные альтернативные варианты осуществления
Вышеизложенное описание по существу раскрывает ряд вариантов осуществления, в которых одноразовая кассета включает в себя мундштук, выпускное отверстие и резервуар, а нагреватель и испарительная камера отделены от выпускного отверстия резервуаром. В альтернативных вариантах осуществления нагреватель и испарительная камера могут быть расположены вплотную к выпускному отверстию. Ниже будут описаны несколько таких вариантов осуществления.
В одном варианте осуществления, показанном на Фиг. 15A и B, ЭСДН 1000 включает в себя корпус 1016, содержащий источник питания (не показан) и одно или более воздухозаборных отверстий (не показаны); многоразовый мундштук 1024, включающий в себя электронагреватель 1014, воздуховыпускное отверстие 1025 и испарительную камеру 1026; удлиненный фитиль 1030; и одноразовую кассету 1020, содержащую резервуар 1022. Многоразовый мундштук 1024 выполнен с возможностью удаления после прикрепления его к корпусу 1016, чтобы можно было устанавливать одноразовую кассету 1020 в ЭСДН 1000. Специалисту в данной области будет понятно, что в ЭСДН 1000 потребуется электрическая цепь между электронагревателем 1014 (содержащимся в мундштуке 1024) и источником питания (содержащимся в корпусе 1016). Поэтому между корпусом 1016 и мундштуком 1024 требуется электрическое соединение (не показано), выполненное с возможностью разъема. В этом варианте осуществления электронагреватель 1014 смонтирован на опорной пластине 1036, и в собранном состоянии опорная пластина 1036 непосредственно примыкает к одноразовой кассете 1020. Таким образом, в собранной ЭСДН 1000 фитиль 1030 простирается из резервуара 1022 и проходит через опорную пластину 1036 в электронагреватель 1014. Во время применения приточный воздух 1039 поступает в ЭСДН 1000 через воздухозаборные отверстия (не показаны) и проходит по одному или более внутренних воздуховодов 1041 к одному или более проходов 1052 для воздуха через опорную пластину 1036 в испарительную камеру 1026, где он образует никотиновый аэрозоль 1044, как описано выше. Впоследствии никотиновый аэрозоль 1044 может быть вытянут из воздуховыпускного отверстия 1025 в многоразовом мундштуке 1024.
В одном варианте осуществления, показанном на Фиг. 16A и B, ЭСДН 2000 включает в себя корпус 2016, содержащий источник питания (не показан) и одно или более воздухозаборных отверстий (не показаны); многоразовый мундштук 2024, включающий в себя электронагреватель 2014 и воздуховыпускное отверстие 2025; испарительную камеру 2026; удлиненный фитиль 2030; и одноразовую кассету 2020, содержащую резервуар 2022. Многоразовый мундштук 2024 выполнен с возможностью удаления после прикрепления его к корпусу 2016, чтобы можно было устанавливать одноразовую кассету 2020 в ЭСДН 2000. В собранной ЭСДН 2000 испарительную камеру 2026 образуют выполненный с возможностью удаления мундштук 2024, одноразовая кассета 2020 и опорная пластина 2036. Специалисту в данной области будет понятно, что в ЭСДН 2000 потребуется электрическая цепь между электронагревателем 2014 (содержащимся в мундштуке 2024) и источником питания (содержащимся в корпусе 2016). Поэтому между корпусом 2016 и мундштуком 2024 требуется электрическое соединение (не показано), выполненное с возможностью разъема. В этом варианте осуществления электронагреватель 2014 смонтирован на опорной пластине 2036, и в собранном состоянии электронагреватель 2014 непосредственно примыкает к одноразовой кассете 2020. Таким образом, в собранной ЭСДН 2000 фитиль 2030 простирается из резервуара 2022 в электронагреватель 2014. Во время применения приточный воздух 2039 поступает в ЭСДН 2000 через воздухозаборные отверстия (не показаны) и проходит по одному или более внутренних воздуховодов 2041 в испарительную камеру 2026, где он образует никотиновый аэрозоль 2044, как описано выше. Впоследствии никотиновый аэрозоль 2044 может быть вытянут через один или более проходов для воздуха (не показаны) в опорной пластине 2036 и воздуховыпускное отверстие 2025 в многоразовый мундштук 2024.
В одном варианте осуществления, показанном на Фиг. 17A и B, ЭСДН 3000 включает в себя корпус 3016, содержащий источник питания (не показан); многоразовый мундштук 3024, включающий в себя электронагреватель 3014, одно или более воздухозаборных отверстий 3017, воздуховыпускное отверстие 3025 и испарительную камеру 3026; удлиненный фитиль 3030; и одноразовую кассету 3020, содержащую резервуар 3022. Многоразовый мундштук 3024 выполнен с возможностью удаления после прикрепления его к корпусу 3016, чтобы можно было устанавливать одноразовую кассету 3020 в ЭСДН 3000. Специалисту в данной области будет понятно, что в ЭСДН 3000 потребуется электрическая цепь между электронагревателем 3014 (содержащимся в мундштуке 3024) и источником питания (содержащимся в корпусе 3016). Поэтому между корпусом 3016 и мундштуком 3024 требуется электрическое соединение (не показано), выполненное с возможностью разъема. В этом варианте осуществления электронагреватель 3014 смонтирован на опорной пластине 3036, и в собранном состоянии опорная пластина 3036 непосредственно примыкает к одноразовой кассете 3020. Таким образом, в собранной ЭСДН 3000 фитиль 3030 простирается из резервуара 3022 и проходит через опорную пластину 3036 в электронагреватель 3014. Во время применения приточный воздух 3039 поступает в ЭСДН 3000 через воздухозаборные отверстия 3017 и входит в испарительную камеру 3026 перпендикулярно длине нагревателя, где он образует никотиновый аэрозоль 3044, как описано выше. В этом варианте осуществления поток воздуха/никотинового аэрозоля перпендикулярен положению электронагревателя 3014. Впоследствии никотиновый аэрозоль 3044 может быть вытянут из воздуховыпускного отверстия 3025 в многоразовом мундштуке 3024.
В одном варианте осуществления, показанном на Фиг. 18A и B, ЭСДН 4000 включает в себя корпус 4016, содержащий источник питания (не показан); многоразовый мундштук 4024, включающий в себя электронагреватель 4014, одно или более воздухозаборных отверстий 4017 и воздуховыпускное отверстие 4025; испарительную камеру 4026; удлиненный фитиль 4030; и одноразовую кассету 4020, содержащую резервуар 4022. Многоразовый мундштук 4024 выполнен с возможностью удаления после прикрепления его к корпусу 4016, чтобы можно было устанавливать одноразовую кассету 4020 в ЭСДН 4000. В собранной ЭСДН 4000 испарительную камеру 4026 образуют выполненный с возможностью удаления мундштук 4024, одноразовая кассета 4020 и опорная пластина 4036. Специалисту в данной области будет понятно, что в ЭСДН 4000 потребуется электрическая цепь между электронагревателем 4014 (содержащимся в мундштуке 4024) и источником питания (содержащимся в корпусе 4016). Поэтому между корпусом 4016 и мундштуком 4024 требуется электрическое соединение (не показано), выполненное с возможностью разъема. В этом варианте осуществления электронагреватель 4014 смонтирован на опорной пластине 4036, и в собранном состоянии электронагреватель 4014 непосредственно примыкает к одноразовой кассете 4020. Таким образом, в собранной ЭСДН 4000 фитиль 4030 простирается из резервуара 4022 в электронагреватель 4014. Во время применения приточный воздух 4039 поступает в ЭСДН 4000 через воздухозаборные отверстия 4017 и входит в испарительную камеру 4026 перпендикулярно длине нагревателя, где он образует никотиновый аэрозоль 4044, как описано выше. В этом варианте осуществления поток воздуха/никотинового аэрозоля перпендикулярен положению электронагревателя 4014. Впоследствии никотиновый аэрозоль 4044 может быть вытянут из воздуховыпускного отверстия 4025 в многоразовом мундштуке 4024.
Представленное выше описание и варианты осуществления предназначены для более полного и не имеющего ограничительного характера понимания изобретения, описанного в настоящем документе. Так как возможны различные изменения и варианты осуществления изобретения без отступления от его сущности и объема, суть настоящего изобретения отражена в прилагаемой ниже формуле изобретения.