КАРТРИДЖ, ИМЕЮЩИЙ ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ИЗ МАТЕРИАЛА, ПРЕДСТАВЛЯЮЩЕГО СОБОЙ ТОКОПРИЕМНИК
CARTRIDGE WITH AN INNER SURFACE MADE OF A MATERIAL CONSTITUTING A CURRENT COLLECTOR

Настоящее изобретение относится к картриджу для системы, генерирующей аэрозоль, при этом картридж содержит материал, представляющий собой токоприемник, имеющий внутреннюю поверхность, образующую множество промежутков. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей картридж, и способам сборки картриджа.
Широко используются системы, генерирующие аэрозоль, такие как электронные сигареты, которые работают, нагревая жидкий состав, чтобы генерировать аэрозоль для вдыхания пользователями. Как правило, они содержат часть в виде устройства и картридж. В некоторых системах часть в виде устройства содержит блок питания и управляющую электронику, и картридж содержит резервуар для жидкости, удерживающий жидкий состав, нагреватель для испарения жидкого состава и фитиль, который транспортирует жидкость из резервуара для жидкости на нагреватель. Хотя этот тип системы стал популярным, у него имеются некоторые недостатки. Одним из недостатков является вероятность утечки жидкости из резервуара для жидкости, как во время транспортировки и хранения, так и когда картридж соединен с частью в виде устройства. Использование фитиля для транспортировки жидкости из резервуара на нагреватель может усложнить систему. Еще одним из недостатков является повышенная стоимость картриджа в результате включения нагревателя внутрь картриджа.
Было бы желательно устранить по меньшей мере некоторые из этих недостатков, связанных с известными системами, генерирующими аэрозоль.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлен картридж для системы, генерирующей аэрозоль, причем картридж содержит емкость, содержащую наружную поверхность и внутреннюю поверхность, при этом наружная поверхность емкости по меньшей мере частично образует наружную поверхность картриджа. Картридж также содержит материал, представляющий собой токоприемник, содержащий внутреннюю поверхность материала, представляющего собой токоприемник, по меньшей мере частично образующую полость картриджа, при этом во внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, образовано множество промежутков. Картридж также содержит субстрат, образующий аэрозоль, имеющий форму геля при комнатной температуре, причем гель расположен внутри множества промежутков.
Термин «токоприемник» используется в настоящем документе для обозначения материала, который способен индукционно нагреваться. То есть материал, представляющий собой токоприемник, способен поглощать электромагнитную энергию и преобразовывать ее в тепло.
Субстрат, образующий аэрозоль, имеет форму геля при комнатной температуре. Комнатная температура в этом контексте означает 25 градусов Цельсия. Гель представляет собой материал, который не течет и имеет устойчивые размер и форму. Гели содержат большое количество жидкости и могут считаться нетекучими жидкостями. Как правило, устойчивый характер геля обеспечивается за счет поперечно сшитой сетчатой структуры в жидкости, образующей гель.
Преимущественно контактирование субстрата, образующего аэрозоль, с материалом, представляющим собой токоприемник, способствует нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, без необходимости контакта между субстратом, образующим аэрозоль, и электрическим нагревателем. Например, картридж может быть скомбинирован с устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим электрический нагреватель в форме индукционной катушки, при этом индукционная катушка нагревает материал, представляющий собой токоприемник, путем индукционного нагревания. Преимущественно устранение необходимости прямого контакта между субстратом, образующим аэрозоль, и электрическим нагревателем способствует повторному использованию устройства, генерирующего аэрозоль, с несколькими картриджами без загрязнения электрического нагревателя.
Преимущественно предоставление материала, представляющего собой токоприемник, определяющего множество промежутков, при этом субстрат, образующий аэрозоль, расположен внутри множества промежутков, увеличивает площадь контакта между материалом, представляющим собой токоприемник, и субстратом, образующим аэрозоль. Увеличение площади контакта между материалом, представляющим собой токоприемник, и субстратом, образующим аэрозоль, способствует теплопередаче от материала, представляющего собой токоприемник, к субстрату, образующему аэрозоль. Преимущественно это может минимизировать индукционное нагревание материала, представляющего собой токоприемник, которое необходимо для испарения субстрата, образующего аэрозоль.
Преимущественно предоставление субстрата, образующего аэрозоль, в форме геля, который не течет при комнатной температуре, способствует удержанию субстрата, образующего аэрозоль, внутри множества промежутков перед нагревом материала, представляющего собой токоприемник. То есть субстрат, образующий аэрозоль, не может вытекать из множества промежутков, пока субстрат, образующий аэрозоль, остается в форме геля.
Преимущественно по меньшей мере частичное образование полости картриджа с внутренней поверхностью из материала, представляющего собой токоприемник, может способствовать прохождению потока воздуха через картридж во время использования. Преимущественно по меньшей мере частичное образование полости картриджа с внутренней поверхностью из материала, представляющего собой токоприемник, может увеличивать или повышать до максимума площадь поверхности материала, представляющего собой токоприемник, сквозь который воздух может протекать через картридж во время использования.
Материал, представляющий собой токоприемник, может образовывать по меньшей мере часть емкости. Иными словами, по меньшей мере часть емкости может быть изготовлена из материала, представляющего собой токоприемник. В таких вариантах осуществления внутренняя поверхность материала, представляющего собой токоприемник, образует по меньшей мере часть внутренней поверхности емкости.
Преимущественно образование по меньшей мере части емкости из материала, представляющего собой токоприемник, может упростить изготовление и сборку картриджа. Например, образование емкости из материала, представляющего собой токоприемник, может устранить необходимость введения материала, представляющего собой токоприемник, в уже образованную емкость.
Преимущественно образование по меньшей мере части емкости из материала, представляющего собой токоприемник, может способствовать нагреву материала, представляющего собой токоприемник, за счет использования внешней индукционной катушки, по сравнению с вариантами осуществления, в которых отдельно образованная емкость расположена между индукционной катушкой и материалом, представляющим собой токоприемник.
Вся емкость может быть образована из материала, представляющего собой токоприемник.
Материал, представляющий собой токоприемник, может иметь наружную поверхность материала, представляющего собой токоприемник, при этом по меньшей мере часть наружной поверхности материала, представляющего собой токоприемник, прикреплена к внутренней поверхности емкости. Иными словами, материал, представляющий собой токоприемник, может быть образован отдельно от емкости и прикреплен к внутренней поверхности емкости.
Преимущественно образование емкости отдельно от материала, представляющего собой токоприемник, может способствовать выбору оптимальных материалов для емкости и материала, представляющего собой токоприемник. Например, материал, представляющий собой токоприемник, может содержать теплопроводный материал, и емкость может быть образована из теплоизоляционного материала.
Материал, представляющий собой токоприемник, может быть прикреплен к внутренней поверхности емкости за счет использования любых подходящих средств. Материал, представляющий собой токоприемник, может быть прикреплен к внутренней поверхности емкости за счет использования клея. Материал, представляющий собой токоприемник, может быть прикреплен к внутренней поверхности емкости за счет использования одного или нескольких сварных швов.
Часть материала, представляющего собой токоприемник, может образовывать по меньшей мере часть емкости, и по меньшей мере часть материала, представляющего собой токоприемник, может быть образована отдельно от емкости и прикреплена к внутренней поверхности емкости.
По меньшей мере часть внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, может образовывать проход для потока воздуха через картридж. При использовании летучие или испаряемые соединения из субстрата, образующего аэрозоль, могут смешиваться с потоком воздуха в проходе для потока воздуха.
По меньшей мере часть внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, может образовывать смесительную камеру. При использовании летучие или испаряемые соединения из субстрата, образующего аэрозоль, могут смешиваться с потоком воздуха в смесительной камере.
Материал, представляющий собой токоприемник, может иметь по существу кольцевую форму. Такие компоновки могут быть предпочтительными в тех вариантах осуществления, где материал, представляющий собой токоприемник, образует по меньшей мере одно из прохода для потока воздуха и смесительной камеры. Кольцевой материал, представляющий собой токоприемник, может быть предпочтительным в тех вариантах осуществления, где картридж используется с устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим индукционную катушку, выполненную с возможностью прохождения вокруг части картриджа, когда картридж размещен в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Тара может содержать трубчатую часть. Тара может содержать часть в виде основания, проходящую через первый конец трубчатой части. Полость картриджа может представлять собой несквозную полость.
По меньшей мере часть материала, представляющего собой токоприемник, может быть расположена на трубчатой части. Трубчатая часть может быть образована из по меньшей мере части материала, представляющего собой токоприемник. Материал, представляющий собой токоприемник, может быть образован отдельно от трубчатой части и прикреплен к внутренней поверхности трубчатой части. В тех вариантах осуществления, где материал, представляющий собой токоприемник, имеет кольцевую форму, кольцевой материал, представляющий собой токоприемник, может образовывать трубчатую часть или быть прикреплен к внутренней поверхности трубчатой части.
В тех вариантах осуществления, где емкость содержит часть в виде основания, по меньшей мере часть материала, представляющего собой токоприемник, может быть расположена в части в виде основания. Часть в виде основания может быть образована из по меньшей мере части материала, представляющего собой токоприемник. Материал, представляющий собой токоприемник, может быть образован отдельно от части в виде основания и прикреплен к внутренней поверхности части в виде основания. Такие компоновки могут быть предпочтительными в тех вариантах осуществления, где картридж используется с устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим индукционную катушку, расположенную смежно с частью в виде основания емкости, когда картридж размещен в устройстве, генерирующем аэрозоль. Примером такой индукционной катушки может являться плоская спиральная индукционная катушка, как описано в настоящем документе.
Картридж может содержать уплотнение, проходящее через конец трубчатой части, при этом трубчатая часть герметично скреплена с уплотнением. В тех вариантах осуществления, где емкость содержит часть в виде основания, уплотнение предпочтительно проходит через второй конец трубчатой части, противоположный первому концу. Преимущественно уплотнение может запечатывать материал, представляющий собой токоприемник, и субстрат, образующий аэрозоль, в картридже.
Уплотнение может содержать по меньшей мере одно из полимерной пленки и фольги. Уплотнение может содержать металлический материал. Уплотнение может быть прикреплено к емкости с помощью по меньшей мере одного из клея и сварки, такой как ультразвуковая сварка. Уплотнение может быть прикреплено к емкости по периферии конца трубчатой части.
Уплотнение может содержать по меньшей мере одну ломкую перегородку. В вариантах осуществления, в которых уплотнение содержит ломкую перегородку, картридж может быть приспособлен для использования вместе с устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим прокалывающий элемент для разрыва ломкой перегородки.
Уплотнение может содержать по меньшей мере одну съемную перегородку.
Уплотнение может содержать проницаемый для пара элемент, выполненный с возможностью обеспечения высвобождения пара из полости картриджа через проницаемый для пара элемент. Проницаемый для пара элемент может содержать по меньшей мере одно из мембраны или сетки.
Уплотнение может содержать активируемый давлением клапан, который обеспечивает высвобождение пара через клапан, когда перепад давления на клапане превышает пороговый перепад давления.
По меньшей мере некоторые из множества промежутков могут быть взаимно соединены друг с другом. Преимущественно предоставление материала, представляющего собой токоприемник, с множеством промежутков, которые взаимно соединены, может способствовать загрузке промежутков субстратом, образующим аэрозоль, во время изготовления картриджа. Например, в вариантах осуществления, в которых субстрат, образующий аэрозоль, введен в полость картриджа в жидкой форме, субстрат, образующий аэрозоль, может втягиваться во множество взаимно соединенных промежутков за счет капиллярного действия.
Преимущественно предоставление материала, представляющего собой токоприемник, с множеством промежутков, которые взаимно соединены, может способствовать высвобождению испаряемого субстрата, образующего аэрозоль, из материала, представляющего собой токоприемник, во время нагрева.
По меньшей мере некоторые из множества промежутков могут быть изолированы друг от друга. Иными словами, по меньшей мере некоторые из множества промежутков могут быть обособленными промежутками, которые не соединены друг с другом. Преимущественно предоставление множества промежутков, которые изолированы друг от друга, может обеспечить улучшенный контроль капиллярности промежутков, когда они образуются в материале, представляющем собой токоприемник. Преимущественно контролирование капиллярности промежутков может способствовать управлению протеканием субстрата, образующего аэрозоль, в промежутки в тех вариантах осуществления, где субстрат, образующий аэрозоль, введен в промежутки в жидкой форме до этапа превращения в гель.
Множество промежутков образованы на внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник. Преимущественно образование множества промежутков на внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, может способствовать высвобождению испаряемого субстрата, образующего аэрозоль, из материала, представляющего собой токоприемник, во время использования картриджа. Преимущественно образование множества промежутков на внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, может способствовать использованию материала, представляющего собой токоприемник, имеющего уменьшенную толщину. Преимущественно это может способствовать использованию емкости, имеющей уменьшенный или сведенный к минимуму размер.
Множество промежутков может образовывать повторяющуюся схему на внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник. Преимущественно предоставление промежутков, образующих повторяющуюся схему, может способствовать управлению отношением площади поверхности к объему промежутков. Преимущественно управление отношением площади поверхности к объему промежутков может способствовать управлению нагревом субстрата, образующего аэрозоль, посредством материала, представляющего собой токоприемник, во время использования картриджа.
Преимущественно предоставление промежутков, образующих повторяющуюся схему, может способствовать контролированию капиллярности промежутков. Преимущественно управление капиллярностью промежутка может способствовать управлению протеканием потока субстрата, образующего аэрозоль, в промежутки в тех вариантах осуществления, где субстрат, образующий аэрозоль, введен в промежутки в жидкой форме до этапа превращения в гель.
Множество промежутков может включать ряд повторяющихся форм, при этом каждая форма образует промежуток. Повторяющиеся формы могут включать одно или более из кругов, треугольников, квадратов, прямоугольников, пятиугольников, шестиугольников и других многоугольных форм. Множество промежутков может образовывать сотовую схему на поверхности материала, представляющего собой токоприемник.
Материал, представляющий собой токоприемник, может содержать множество выступов, проходящих от поверхности материала, представляющего собой токоприемник. Множество промежутков может быть образовано между множеством выступов. Каждый выступ может быть обособленным и отдельным от смежных выступов. В подобных вариантах осуществления множество промежутков могут быть взаимно связаны друг с другом, как описано в настоящем документе.
Множество промежутков может быть образовано во внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, за счет использования любого подходящего способа.
Материал, представляющий собой токоприемник, может быть выполнен путем 3D-печати, при этом множество промежутков образуется во время процесса 3D-печати.
Множество промежутков может быть образовано за счет тиснения внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник.
Множество промежутков может быть образовано за счет травления внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник. Например, множество промежутков может быть образовано за счет процесса химического травления.
Множество промежутков может быть образовано за счет любого подходящего механического процесса. Например, внутренняя поверхность материала, представляющего собой токоприемник, может быть механически обработана посредством щетки, такой как проволочная щетка, с образованием множества промежутков.
Материал, представляющий собой токоприемник, может содержать металлическую шерсть. Металлическая шерсть может быть образована из любого из металлических материалов, представляющих собой токоприемники, описанных в настоящем документе. Предпочтительно металлическая шерсть содержит пучок металлических нитей, при этом пространства между металлическими нитями образуют множество промежутков.
Материал, представляющий собой токоприемник, может содержать металлическую пену. Предпочтительно металлическая пена представляет собой пену с открытыми порами, при этом открытые поры образуют множество промежутков.
Предпочтительно материал, представляющий собой токоприемник, содержит ферромагнитный металлический материал. Материал, представляющий собой токоприемник, может содержать по меньшей мере одно из ферритного чугуна, ферромагнитной стали, нержавеющей стали. В некоторых вариантах осуществления материал, представляющий собой токоприемник, может содержать неферромагнитные материалы, такие как алюминий. Разные материалы будут генерировать разные количества тепла, будучи расположенными внутри электромагнитных полей, имеющих подобные значения частоты и напряженности поля. Следовательно, материал, представляющий собой токоприемник, может быть выбран так, чтобы обеспечивать желаемое рассеяние мощности внутри известного электромагнитного поля.
В вариантах осуществления, в которых материал, представляющий собой токоприемник, содержит нержавеющую сталь, материал, представляющий собой токоприемник, может содержать по меньшей мере одну нержавеющую сталь серии 400. Подходящие нержавеющие стали серии 400 включают марку 410, марку 420 и марку 430.
Материал, представляющий собой токоприемник, может содержать защитное покрытие, инкапсулирующее поверхность материала, представляющего собой токоприемник. Защитное покрытие может предотвращать прямой контакт между материалом, представляющим собой токоприемник, и субстратом, образующим аэрозоль, расположенным внутри множества промежутков. Преимущественно это может предотвращать нежелательные химические реакции между материалом, представляющим собой токоприемник, и субстратом, образующим аэрозоль. Защитное покрытие может содержать по меньшей мере одно из стекла и керамики.
Предпочтительно каждый из промежутков имеет максимальный размер поперечного сечения, при этом среднечисловой максимальный размер поперечного сечения для множества промежутков составляет по меньшей мере приблизительно 30 микрометров. Преимущественно каждый промежуток, имеющий максимальный размер по меньшей мере приблизительно 30 микрометров, может способствовать протеканию субстрата, образующего аэрозоль, в промежутки в тех вариантах осуществления, где субстрат, образующий аэрозоль, вводится в емкость в жидкой форме до этапа превращения в гель.
Предпочтительно каждый из промежутков имеет максимальный размер поперечного сечения, при этом среднечисловой максимальный размер поперечного сечения для множества промежутков составляет менее приблизительно 300 микрометров. Предпочтительно каждый из промежутков, имеющий максимальный размер менее приблизительно 300 микрометров, может увеличивать или приводить к максимуму отношение площади поверхности к объему множества промежутков, что может способствовать нагреву субстрата, образующего аэрозоль, во время использования картриджа.
Размеры поперечного сечения множества промежутков могут быть определены с использованием любого подходящего способа. Подходящий способ представляет собой сканирующую электронную микроскопию.
Предпочтительно материал, представляющий собой токоприемник, имеет некоторую толщину в направлении, ортогональном внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, причем средняя толщина составляет менее приблизительно 3 миллиметров, предпочтительно менее приблизительно 2 миллиметров, предпочтительно менее приблизительно 1 миллиметра. Предпочтительно средняя толщина материала, представляющего собой токоприемник, составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 миллиметра.
Преимущественно материал, представляющий собой токоприемник, имеющий толщину менее чем приблизительно 3 миллиметра, может уменьшать или сводить к минимуму энергию, необходимую для индукционного нагрева материала, представляющего собой токоприемник, до требуемой температуры.
Преимущественно материал, представляющий собой токоприемник, имеющий толщину меньшей мере приблизительно 0,5 миллиметра, может вмещать требуемое количество промежутков требуемого размера, образуя множество промежутков.
Предпочтительно гель представляет собой термообратимый гель. Термин «термообратимый» используется в настоящем документе для обозначения того, что гель будет становиться текучей жидкостью при нагревании до температуры плавления и будет схватываться с превращением снова в гель при температуре гелеобразования. Температура гелеобразования возникает предпочтительно при комнатной температуре и атмосферном давлении или при их более высоких показателях. Атмосферное давление означает давление, равное 1 атмосфере. Температура плавления предпочтительно превышает температуру гелеобразования.
Предпочтительно гель имеет температуру плавления, составляющую по меньшей мере приблизительно 50 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 60 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 70 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80 градусов Цельсия. Температура плавления в этом контексте означает температуру, при которой гель больше не является нетекучей жидкостью и начинает течь.
Предпочтительно гель содержит гелеобразующее средство. Гель может содержать по меньшей мере одно из агара, агарозы или альгината натрия. Гель может содержать геллановую камедь. Гель может содержать смесь материалов. Гель может содержать воду. Гель может содержать глицерин. Гель может содержать воду и глицерин.
Гель может содержать вещество для образования аэрозоля. В контексте настоящего документа термин «вещество для образования аэрозоля» относится к любым подходящим известным соединению или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля по существу устойчиво к термической деградации при рабочей температуре картриджа. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин или полиэтиленгликоль.
Гель может содержать по меньшей мере одно из никотина или табачного продукта. Дополнительно или альтернативно гель может содержать другое целевое соединение для доставки пользователю. В вариантах осуществления, в которых гель содержит никотин, никотин может быть включен в гель вместе с веществом для образования аэрозоля. Преимущественно предоставление никотина в геле может предотвращать утечку никотина из картриджа при комнатной температуре по сравнению с альтернативными картриджами, в которых никотин предоставлен в жидкости при комнатной температуре. Это является особенно преимущественным, поскольку никотин вызывает раздражение кожи и может быть токсичным.
Когда агар используется как гелеобразующее средство, гель предпочтительно содержит от приблизительно 0,5 процента до приблизительно 5 процентов по весу агара, более предпочтительно от приблизительно 0,8 процента до приблизительно 1 процента по весу агара. Гель может дополнительно содержать от приблизительно 0,1 процента до приблизительно 2 процентов по весу никотина. Гель может дополнительно содержать от приблизительно 30 процентов до приблизительно 90 процентов по весу глицерина, предпочтительно от приблизительно 70 процентов до приблизительно 90 процентов по весу глицерина. Оставшаяся часть геля может содержать воду и любые ароматизаторы.
Когда геллановая камедь используется как гелеобразующее средство, гель предпочтительно содержит от приблизительно 0,5 процента до приблизительно 5 процентов по весу геллановой камеди. Гель может дополнительно содержать от приблизительно 0,1 процента до приблизительно 2 процентов по весу никотина. Гель может дополнительно содержать от приблизительно 30 процентов до приблизительно 99,4 процента по весу глицерина. Оставшаяся часть геля может содержать воду и любые ароматизаторы.
В одном варианте осуществления гель содержит 2 процента по весу никотина, 70 процентов по весу глицерола, 27 процентов по весу воды и 1 процент по весу агара. В еще одном варианте осуществления гель содержит 65 процентов по весу глицерола, 20 процентов по весу воды, 14,3 процента по весу табака и 0,7 процента по весу агара.
Картридж может иметь любую подходящую форму. Предпочтительно картридж является по существу цилиндрическим. В контексте настоящего документа применительно к настоящему изобретению термины «цилиндр» и «цилиндрический» относятся к по существу прямому круговому цилиндру с парой противоположных по существу планарных торцевых поверхностей.
Картридж может иметь любой подходящий размер.
Картридж может иметь длину, составляющую, например, от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров. В определенных вариантах осуществления картридж может иметь длину, составляющую приблизительно 12 миллиметров.
Картридж может иметь диаметр, составляющий, например, от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. В определенных вариантах осуществления картридж может иметь диаметр, составляющий приблизительно 7 миллиметров.
По меньшей мере часть емкости может быть образована из по меньшей мере части материала, представляющего собой токоприемник. По меньшей мере часть емкости может быть образована отдельно из материала, представляющего собой токоприемник. Подходящие материалы для образования емкости включают, но без ограничения, металл, алюминий, полимер, полиэфирэфиркетон (PEEK), полиимиды, такие как Kapton, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен-пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы и виниловые смолы.
Тара может быть образована любым подходящим способом. Подходящие способы включают, но без ограничения, глубокую вытяжку, литье под давлением, вспучивание, дутьевое формование и экструзию.
Картридж может содержать мундштук, выполненный с возможностью обеспечения осуществления пользователем затяжки на мундштуке для втягивания аэрозоля в свой рот или легкие. Если картридж содержит мундштук, мундштук может содержать фильтр. Фильтр может иметь низкую эффективность фильтрации частиц или очень низкую эффективность фильтрации частиц. Альтернативно мундштук может содержать полую трубку. Мундштук может содержать модификатор потока воздуха, например, ограничитель.
Картридж может быть предоставлен внутри трубки мундштука. Трубка мундштука может содержать камеру, образующую аэрозоль. Трубка мундштука может содержать ограничитель потока воздуха. Трубка мундштука может содержать фильтр. Трубка мундштука может содержать картонный кожух. Трубка мундштука может содержать один или более непроницаемых для пара элементов внутри картонной трубки. Трубка мундштука может иметь диаметр, подобный традиционной сигарете, например, приблизительно 7 миллиметров. Трубка мундштука может иметь мундштучный конец, выполненный с возможностью помещения в рот пользователя для вдыхания через него аэрозоля. Картридж может удерживаться в трубке мундштука, например, на конце, противоположном мундштучному концу.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж согласно первому аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит кожух, определяющий полость устройства для вмещения картриджа, и электрический нагреватель, содержащий индукционный нагревательный элемент, размещенный так, чтобы нагревать материал, представляющий собой токоприемник, когда картридж помещен внутри полости устройства. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит блок электропитания и контроллер для управления подачей электропитания от блока электропитания на электрический нагреватель.
Индукционный нагревательный элемент может содержать по меньшей мере одну индукционную катушку, проходящую вокруг по меньшей мере части полости устройства. Индукционная катушка может проходить полностью вокруг полости устройства. Индукционная катушка может быть намотана вокруг полости устройства в виде множества витков.
Индукционный нагревательный элемент может содержать по меньшей мере одну планарную индукционную катушку. Предпочтительно каждая планарная индукционная катушка включает плоскую спиральную индукционную катушку.
В контексте настоящего документа «плоская спиральная индукционная катушка» означает катушку, которая является в целом планарной, при этом ось наматывания катушки перпендикулярна поверхности, в которой лежит катушка. В некоторых вариантах осуществления плоская спиральная катушка может быть планарной в том смысле, что она лежит в плоской евклидовой плоскости. Однако термин «плоская спиральная индукционная катушка» в контексте настоящего документа охватывает катушки, которые имеют такую форму, чтобы соответствовать изогнутой плоскости или другой трехмерной поверхности. Например, плоская спиральная катушка может иметь такую форму, чтобы соответствовать цилиндрическому кожуху или полости устройства. В этом случае можно говорить, что плоская спиральная катушка будет планарной, но соответствовать цилиндрической плоскости, причем ось наматывания катушки будет перпендикулярна цилиндрической плоскости в центре катушки. Если плоская спиральная катушка соответствует цилиндрической плоскости или плоскости, отличной от евклидовой плоскости, предпочтительно плоская спиральная катушка лежит в плоскости, имеющей радиус кривизны в области плоской спиральной катушки больше, чем диаметр плоской спиральной катушки.
Источник питания может представлять собой батарею, такую как перезаряжаемая литий-ионная батарея. Альтернативно источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может требовать перезарядки. Источник питания может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточное количество энергии для одного или более использований устройства. Например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания традиционной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций.
Предпочтительно контроллер и блок электропитания выполнены так, что во время использования высокочастотный колебательный ток проходит через индукционный нагревательный элемент для генерирования переменного магнитного поля, наводящего напряжение в материале, представляющем собой токоприемник. В контексте настоящего документа «высокочастотный колебательный ток» означает колебательный ток, имеющий частоту от приблизительно 125 килогерц до приблизительно 30 мегагерц. Высокочастотный колебательный ток может иметь частоту от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 30 мегагерц, предпочтительно от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 10 мегагерц и более предпочтительно от приблизительно 5 мегагерц до приблизительно 7 мегагерц.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с традиционной сигарой или сигаретой. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предоставлен способ сборки картриджа для системы, генерирующей аэрозоль, причем способ включает предоставление емкости, образующей полость картриджа, и осуществление введения материала, представляющего собой токоприемник, в полость картриджа, причем материал, представляющий собой токоприемник, образует множество промежутков. Способ также включает прикрепление материала, представляющего собой токоприемник, к по меньшей мере части внутренней поверхности емкости. Способ также включает осуществление введения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков и превращение в гель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, с образованием геля, который является твердым при комнатной температуре, при этом гель расположен внутри множества промежутков. Предпочтительно картридж представляет собой картридж согласно первому аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.
Термин «превращение в гель» используется в настоящем документе для обозначения преобразования жидкости в гель.
Преимущественно введение субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков в жидкой форме способствует протеканию субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может втягиваться во множество промежутков за счет капиллярного действия.
Предпочтительно во время этапа осуществления введения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет повышенную температуру, превышающую комнатную температуру. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет температуру, составляющую по меньшей мере приблизительно 50 градусов Цельсия.
Этап превращения в гель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может включать охлаждение жидкого субстрата, образующего аэрозоль. В тех вариантах осуществления, где жидкий субстрат, образующий аэрозоль, вводят во множество промежутков при повышенной температуре, предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, охлаждают до комнатной температуры во время этапа превращения в гель. Предпочтительно гель представляет собой термообратимый гель, как описано в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит гелеобразующее средство, как описано в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения.
Этап прикрепления материала, представляющего собой токоприемник, к по меньшей мере части внутренней поверхности емкости может включать прикрепление материала, представляющего собой токоприемник, за счет использования по меньшей мере одного из клея и сварки.
Тара может содержать трубчатую часть и часть в виде основания, как описано в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения. Предпочтительно способ дополнительно включает расположение уплотнения по всему открытому концу трубчатой части емкости и герметичное скрепление трубчатой части с уплотнением так, что материал, представляющий собой токоприемник, и гель оказываются запечатаны внутри полости картриджа за счет уплотнения. Уплотнение можно располагать по всему открытому концу трубчатой части до или после этапа превращения в гель. Уплотнение может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения.
Картриджи, собранные в соответствии со способом согласно третьему аспекту настоящего изобретения, могут содержать любой из необязательных и предпочтительных признаков, описанных в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ сборки картриджа для системы, генерирующей аэрозоль, причем способ включает предоставление материала, представляющего собой токоприемник, и образование множества промежутков на поверхности материала, представляющего собой токоприемник. Способ также включает образование емкости из материала, представляющего собой токоприемник, причем емкость содержит внутреннюю поверхность, по меньшей мере частично образующую полость картриджа, при этом поверхность материала, представляющего собой токоприемник, содержащая множество промежутков, образует по меньшей мере часть внутренней поверхности емкости. Способ также включает осуществление введения субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков и превращение в гель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, таким образом субстрат, образующий аэрозоль, имеет форму геля при комнатной температуре, при этом гель расположен внутри множества промежутков.
Термин «превращение в гель» используется в настоящем документе для обозначения преобразования жидкости в гель.
Преимущественно введение субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков в жидкой форме способствует протеканию субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может втягиваться во множество промежутков за счет капиллярного действия.
Предпочтительно во время этапа осуществления введения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, во множество промежутков жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет повышенную температуру, превышающую комнатную температуру. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет температуру, составляющую по меньшей мере приблизительно 50 градусов Цельсия.
Этап превращения в гель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может включать охлаждение жидкого субстрата, образующего аэрозоль. В тех вариантах осуществления, где жидкий субстрат, образующий аэрозоль, вводят во множество промежутков при повышенной температуре, предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, охлаждают до комнатной температуры во время этапа превращения в гель. Предпочтительно гель представляет собой термообратимый гель, как описано в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит гелеобразующее средство, как описано в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения.
Тара может содержать трубчатую часть и часть в виде основания, как описано в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения. Предпочтительно способ дополнительно включает расположение уплотнения по всему открытому концу трубчатой части емкости и герметичное скрепление трубчатой части с уплотнением так, что гель оказывается запечатанным внутри полости картриджа за счет уплотнения. Уплотнение можно располагать по всему открытому концу трубчатой части до или после этапа превращения в гель. Уплотнение может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения.
Картриджи, собранные в соответствии со способом согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, могут содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных настоящем документе касательно первого аспекта настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в поперечном разрезе картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан увеличенный вид в поперечном разрезе части материала, представляющего собой токоприемник, по линии 1-1 на фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид сверху части внутренней поверхности материала, представляющего собой токоприемник, по фиг. 2;
на фиг. 4 показан вид сверху части внутренней поверхности альтернативного материала, представляющего собой токоприемник;
на фиг. 5 показан вид сбоку системы, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 5;
на фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая первый способ сборки картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 8 показана блок-схема, иллюстрирующая второй способ сборки картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан вид в поперечном разрезе картриджа 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Картридж 10 содержит емкость 12, частично образующую полость 14 картриджа, причем емкость 12 содержит трубчатую часть 16 и часть 18 в виде основания. Наружная поверхность 13 емкости 12 частично образует наружную поверхность картриджа 10. Внутри полости 14 картриджа расположен материал 20, представляющий собой токоприемник, имеющий кольцевую форму, при этом материал 20, представляющий собой токоприемник, имеет внутреннюю поверхность 21, частично образующую полость 14 картриджа, и наружную поверхность 23. Материал 20, представляющий собой токоприемник, содержит лист ферромагнитной нержавеющей стали, который приклеен своей наружной поверхностью 23 к внутренней поверхности 25 трубчатой части 16 емкости 12. Кольцевая форма материала 20, представляющего собой токоприемник, образует пространство 27, которое может выполнять функцию по меньшей мере одного из смесительной камеры и канала для потока воздуха во время использования картриджа 10.
Картридж 10 также содержит уплотнение 26, проходящее по всему открытому концу трубчатой части 16, причем уплотнение содержит ломкую перегородку и прикреплено к емкости 12 по периферии открытого конца трубчатой части 16 посредством ультразвуковой сварки.
На фиг. 2 показан увеличенный вид в поперечном разрезе части материала 20, представляющего собой токоприемник, по линии 1-1 на фиг. 1. Множество промежутков 22 образованы на внутренней поверхности 21 материала 20, представляющего собой токоприемник. Тара 10 дополнительно содержит субстрат 24, образующий аэрозоль, расположенный во множестве промежутков 22 материала 20, представляющего собой токоприемник. При комнатной температуре субстрат 24, образующий аэрозоль, имеет форму геля, что предотвращает вытекание субстрата 24, образующего аэрозоль, из множества промежутков 22. Гель представляет собой термообратимый гель, так что нагревание геля до по меньшей мере 50 градусов Цельсия плавит гель, чтобы субстрат 24, образующий аэрозоль, имел жидкую форму.
На фиг. 3 показан вид сверху внутренней поверхности 21 материала 20, представляющего собой токоприемник, по фиг. 2. Каждый из промежутков 22 имеет шестиугольную форму, так что множество промежутков 22 образуют сотовую компоновку на внутренней поверхности 21 материала 20, представляющего собой токоприемник. Промежутки 22 могут быть образованы за счет тиснения внутренней поверхности 21 материала 20, представляющего собой токоприемник. Для обеспечения баланса между требуемой капиллярностью и требуемым отношением площади поверхности к объему промежутков 22 каждый промежуток 22 имеет максимальную ширину 29 от приблизительно 30 микрометров до приблизительно 300 микрометров.
На фиг. 4 показан вид сверху части внутренней поверхности 51 альтернативного материала 50, представляющего собой токоприемник. Материал 50, представляющий собой токоприемник, содержит множество выступов 59, образованных на внутренней поверхности 51 материала 50, представляющего собой токоприемник. Множество выступов 59 образует множество взаимно соединенных промежутков 52 между множеством выступов 59. Непрерывный слой субстрата 24, образующего аэрозоль, расположен во множестве взаимно соединенных промежутков 52.
На фиг. 5 и фиг. 6 показана система 100, генерирующая аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит картридж 10 по фиг. 1, мундштук 102, имеющий прокалывающий элемент 104, проходящий от него, и устройство 106, генерирующее аэрозоль. На фиг. 5 показан мундштук 102, отделенный от устройства 106, генерирующего аэрозоль, и на фиг. 6 показан мундштук 102, соединенный с устройством 106, генерирующим аэрозоль.
Устройство 106, генерирующее аэрозоль, содержит кожух 108, определяющий полость 110 устройства для вмещения картриджа 10. Когда картридж 10 помещается внутри полости 110 устройства, а мундштук 102 соединяется с устройством 106, генерирующим аэрозоль, прокалывающий элемент 104 разрывает уплотнение 26 картриджа 10 так, что по меньшей мере часть прокалывающего элемента 104 помещается внутри полости 14 картриджа.
Устройство 106, генерирующее аэрозоль, также содержит электрический нагреватель, содержащий индукционный нагревательный элемент 112. Индукционный нагревательный элемент 112 содержит индукционную катушку, расположенную внутри кожуха 108 и обернутую вокруг полости 110 устройства. Внутри кожуха 108 также расположены контроллер 114 и блок 116 электропитания. Во время использования контроллер 114 управляет подачей колебательного электрического тока от блока 116 электропитания на индукционный нагревательный элемент 112. Колебательный электрический ток внутри индукционного нагревательного элемента генерирует переменное магнитное поле, которое наводит напряжение внутри материала 20, представляющего собой токоприемник, картриджа 10. Наведенное напряжение нагревает материал 20, представляющий собой токоприемник, который нагревает субстрат 24, образующий аэрозоль. Нагретый субстрат 24, образующий аэрозоль, плавится и испаряется с образованием пара внутри пространства 27 в полости 14 картриджа. Пользователь может осуществлять затяжку на мундштуке 102 для втягивания воздуха в систему 100, генерирующую аэрозоль, через вход 118 для потока воздуха. Воздух, поступающий на вход 118 для потока воздуха, протекает в полость 14 картриджа через первое отверстие для потока воздуха в прокалывающем элементе 104 и из полости 14 картриджа через второе отверстие для потока воздуха в прокалывающем элементе 104. По мере того как воздух протекает через полость 14 картриджа и пространство 27, образованное за счет кольцевой формы элемента 20 в виде токоприемника, испаряемый субстрат 24, образующий аэрозоль, захватывается потоком воздуха. Поток воздуха и пар, захватываемый им, протекают из второго отверстия для потока воздуха в рот пользователя через выход 120 для потока воздуха в мундштуке 102.
На фиг. 7 показан первый способ 200 сборки картриджа для системы, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На первом этапе 202 предоставляют емкость, причем емкость имеет внутреннюю поверхность, частично образующую полость картриджа. На втором этапе 204 осуществляют введение материала, представляющего собой токоприемник, в полость картриджа. Материал, представляющий собой токоприемник, образует множество промежутков. На третьем этапе 205 прикрепляют материал, представляющий собой токоприемник, к по меньшей мере части внутренней поверхности емкости. На четвертом этапе 206 вводят жидкий субстрат, образующий аэрозоль, во множество промежутков материала, представляющего собой токоприемник. На пятом этапе 208 превращают в гель жидкий субстрат, образующий аэрозоль, с образованием геля. На шестом этапе 210 располагают уплотнение по всему открытому концу емкости. На седьмом этапе 212 герметично скрепляют емкость с уплотнением, например, посредством ультразвуковой сварки.
На фиг. 8 показан второй способ 300 сборки картриджа для системы, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На первом этапе 302 предоставляют материал, представляющий собой токоприемник. На втором этапе 304 образуют множество промежутков на поверхности материала, представляющего собой токоприемник. На третьем этапе 305 образуют емкость из материала, представляющего собой токоприемник, так что поверхность материала, представляющего собой токоприемник, содержащая множество промежутков, образует внутреннюю поверхность емкости. На четвертом этапе 306 вводят жидкий субстрат, образующий аэрозоль, во множество промежутков материала, представляющего собой токоприемник. На пятом этапе 308 превращают в гель жидкий субстрат, образующий аэрозоль, с образованием геля. На шестом этапе 310 располагают уплотнение по всему открытому концу емкости. На седьмом этапе 312 герметично скрепляют емкость с уплотнением, например, посредством ультразвуковой сварки.