СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВИРУЕМЫЕ ОТДЕЛЬНО НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ВАРИАНТЫ)
AEROSOL GENERATING SYSTEM CONTAINING SEPARATELY ACTIVATED HEATING ELEMENTS (OPTIONS)

Изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей активируемые отдельно нагревательные элементы. В частности, настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей картридж с активируемыми отдельно нагревательными элементами.
Документ WO 2005/120614 относится к устройству, предназначенному для доставки точных, воспроизводимых и/или регулируемых количеств физиологически активного вещества, такого как никотин. Устройство содержит картридж, который содержит несколько нагревательных элементов из фольги, при этом на нагревательных элементах расположено вещество, и источник питания, выполненный с возможностью подачи питания на нагревательные элементы из фольги. При использовании пользователь делает затяжку на устройстве и создает поток воздуха, проходящий через устройство. Тепло, вырабатываемое нагревательным элементом, за счет тепловой энергии испаряет вещество, расположенное на нагревательном элементе. Испаренное вещество конденсируется в потоке воздуха с образованием конденсационного аэрозоля. Аэрозоль затем вдыхается пользователем.
Одна возможная проблема, касающаяся устройства, раскрытого в документе WO 2005/120614, заключается в том, что вещество на определенном нагревательном элементе может быть предварительно нагрето из-за активации нагревательного элемента, который пространственно расположен близко к нему или рядом с ним. Недостатком этого является то, что вероятность термического разложения вещества на нагревательном элементе может повышаться. Это обусловлено тем, что предварительное нагревание вещества может приводить к более длительному нагреванию вещества, чем если бы вещество нагревалось иначе, или предварительное нагревание может приводить к тому, что нагревательный элемент достигает более высокой температуры, чем нагревательный элемент достигал бы в другом случае, или может быть и то и другое.
Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении улучшенной системы, генерирующей аэрозоль, в которой вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, снижена.
Согласно первому аспекту предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж. Картридж содержит нагреватель в сборе, содержащий по меньшей мере четыре активируемых отдельно нагревательных элемента, расположенных в группе. На каждом из нагревательных элементов обеспечен субстрат, образующий аэрозоль. Система также содержит устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью зацепления с картриджем. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания и схему управления. Схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания от блока питания на каждый из нагревательных элементов для генерирования аэрозоля. Схема управления выполнена с возможностью такой последовательной активации нагревательных элементов, которая исключает активацию двух пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элементов одного за другим.
В контексте данного документа термин «группа» может относиться к линейной группе. То есть выражение «нагревательные элементы, расположенные в группе» может относиться к одному ряду нагревательных элементов. В качестве альтернативы термин «группа» может относиться к двухмерной группе. То есть выражение «нагревательные элементы, расположенные в группе» может относиться к двухмерной группе, или к решетке, из нагревательных элементов, например, к группе из двенадцати нагревательных элементов, расположенных в два находящихся рядом друг с другом ряда из шести нагревательных элементов, в одной плоскости. В качестве альтернативы термин «группа» может относиться к трехмерной группе.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» может быть использован в значении субстрата, способного высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из субстратов, образующих аэрозоль, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, которые находятся в газообразном состоянии, но при этом обычно являются жидкими или твердыми при комнатной температуре). Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать жидкость при комнатной температуре. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать твердые частицы при комнатной температуре.
Субстрат, образующий аэрозоль, при комнатной температуре может быть твердым веществом, или может содержать его. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать источник никотина. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать источник никотина и по меньшей мере одно из растительного глицерина, пропиленгликоля и кислоты. Подходящая кислота может содержать одну или более из молочной, бензойной, левулиновой или пировиноградной кислоты. При использовании одно или более из растительного глицерина, пропиленгликоля и кислоты могут испаряться вместе с никотином из источника никотина. Преимущественно испаренные растительный глицерин, пропиленгликоль и/или кислота могут покрывать или охватывать испаренный никотин. Это может увеличивать средний размер частиц аэрозоля, доставляемого пользователю, и поэтому повышать эффективность доставки никотина в легкие, поскольку, возможно, будет меньше выдыхаемых частиц аэрозоля.
Использование субстрата, образующего аэрозоль, который является твердым при комнатной температуре, преимущественно снижает вероятность утечки или испарения субстрата, образующего аэрозоль, во время хранения. Субстрат, образующий аэрозоль, может также быть предоставлен в физически более стабильной форме, и поэтому имеется более низкий риск загрязнения или ухудшения качества, чем в случае источников жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гель или пасту либо как гель, так и пасту. В контексте данного документа гели могут быть определены как по существу разбавленные поперечно сшитые системы, которые не проявляют текучесть в установившемся состоянии. В контексте данного документа паста может быть определена как вязкая текучая среда. Например, паста может быть текучей средой, которая, в состоянии покоя, обладает динамической вязкостью, которая больше чем 1 Па с, или 5 Па с, или 10 Па с. Преимущественно использование субстрата, образующего аэрозоль, который содержит гель, пасту, твердое вещество или их комбинацию, может исключать необходимость в дополнительной пористой матрице для удерживания субстрата, образующего аэрозоль.
Для каждого нагревательного элемента может быть предусмотрена соответствующая часть субстрата, образующего аэрозоль. То есть конкретный нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью нагревания конкретной части субстрата, образующего аэрозоль. Например, нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью нагревания слоя субстрата, образующего аэрозоль, в контакте с указанным нагревательным элементом.
Может быть предусмотрен субстрат, образующий аэрозоль, в непосредственном контакте с каждым нагревательным элементом. Преимущественно это может повышать эффективность передачи тепла от нагревательного элемента на субстрат, образующий аэрозоль.
Каждый нагревательный элемент является отдельно активируемым. Преимущественно это обеспечивает возможность для схемы управления реализовывать определенный порядок активации нагревательных элементов.
Схема управления выполнена с возможностью такой последовательной активации нагревательных элементов, которая исключает активацию двух пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элементов одного за другим. Преимущественно это может сводить к минимуму предварительное нагревание нагревательных элементов. То есть это может сводить к минимуму нагревание определенного нагревательного элемента перед активацией определенного нагревательного элемента. Это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль.
В данном контексте два нагревательных элемента являются «пространственно расположенными рядом друг с другом нагревательными элементами», если между двумя нагревательными элементами не расположены промежуточные нагревательные элементы.
-му
-му
-го
-го
В данном контексте «два последовательно активируемых нагревательных элемента» могут относиться к n нагревательному элементу и m нагревательному элементу в одном картридже, которые активируются без активации другого нагревательного элемента между активацией n и m нагревательных элементов. В данном контексте «нагревание» определенного нагревательного элемента относится к активации определенного нагревательного элемента. То есть нагревание определенного нагревательного элемента относится к такой подаче питания на нагревательный элемент, при которой нагревательный элемент достигает рабочей температуры. Последовательно нагреваемые, или активируемые, нагревательные элементы могут быть нагреты в ходе разных сеансов курения, например, в разные дни. Преимущественно непоследовательная активация двух пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элементов может сводить к минимуму предварительное нагревание нагревательных элементов. То есть это может сводить к минимуму нагревание нагревательного элемента перед подачей питания на нагревательный элемент для его нагревания до рабочей температуры.
Схема управления может быть выполнена с возможностью активации нагревательных элементов в порядке, в котором обеспечено максимальное увеличение минимального расстояния между любыми двумя последовательно активируемыми нагревательными элементами. Для определенного числа нагревательных элементов может предусматриваться больше одного порядка, в котором обеспечено максимальное увеличение минимального расстояния между любыми двумя последовательно активируемыми нагревательными элементами. Преимущественно это может уменьшить нагревание определенного нагревательного элемента перед подачей питания на определенный нагревательный элемент для его нагревания до рабочей температуры. Это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль.
Схема управления может быть выполнена с возможностью такой последовательной активации нагревательных элементов, при которой после активации первого нагревательного элемента из нагревательных элементов в группе, каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе. В данном контексте «как можно дальше» может относиться к максимально возможному пространственному расстоянию. Преимущественно это может уменьшить нагревание определенного нагревательного элемента перед подачей питания на определенный нагревательный элемент для его нагревания до рабочей температуры. Это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль.
Согласно второму аспекту предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж. Картридж содержит нагреватель в сборе, содержащий по меньшей мере три активируемых отдельно нагревательных элемента, расположенных в группе. На каждом из нагревательных элементов обеспечен субстрат, образующий аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, также содержит устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью зацепления с картриджем. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания и схему управления. Схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания от блока питания на каждый из нагревательных элементов для генерирования аэрозоля. Схема управления выполнена с возможностью активации нагревательных элементов в такой последовательности, в которой обеспечена активация каждого нагревательного элемента в группе n раз перед возможностью активации любого нагревательного элемента в группе n+1 раз, и так, что в этой последовательности после активации первого нагревательного элемента из нагревательных элементов в группе каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе.
-й
Согласно второму аспекту схема управления выполнена с возможностью активации нагревательных элементов в такой последовательности, в которой обеспечена активация каждого нагревательного элемента в группе n раз перед возможностью активации любого нагревательного элемента в группе n+1 раз. То есть, перед тем как любой нагревательный элемент в группе может быть активирован n+1 раз, каждый элемент в группе должен был быть активирован n раз. Преимущественно это может обеспечить достаточно времени, чтобы активированный нагревательный элемент охладился. Это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль.
Согласно второму аспекту схема управления выполнена с возможностью активации нагревательных элементов в такой последовательности, в которой обеспечена активация каждого нагревательного элемента в группе n раз перед возможностью активации любого нагревательного элемента в группе n+1 раз, и так, что в этой последовательности после активации первого нагревательного элемента из нагревательных элементов в группе каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе. Например, начиная с группы нагревательных элементов, в которой нагревательные элементы ранее не активировались, после активации первого нагревательного элемента следующий нагревательный элемент, который должен быть активирован (то есть второй нагревательный элемент, который должен быть активирован), находится как можно дальше от активированного первым нагревательного элемента. Затем следующий нагревательный элемент, который должен быть активирован (то есть третий нагревательный элемент, который должен быть активирован) находится как можно дальше от второго активированного нагревательного элемента и не является активированным первым нагревательным элементом. Этот процесс повторяется до тех пор, пока каждый из нагревательных элементов в картридже не будет активирован. Преимущественно это может сводить к минимуму предварительное нагревание нагревательных элементов. То есть это может сводить к минимуму нагревание определенного нагревательного элемента перед активацией определенного нагревательного элемента. Это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль.
Согласно второму аспекту первый нагревательный элемент, который должен быть активирован, может быть выбран схемой управления так, что два последовательно активируемых нагревательных элемента пространственно не расположены рядом друг с другом.
Согласно второму аспекту последовательность активации может предусматривать активацию каждого нагревательного элемента в группе один раз или более одного раза.
Согласно второму аспекту перед началом последовательности активации согласно второму аспекту может быть реализована любая последовательность активации. Например, если группа содержит пять нагревательных элементов, расположенные в ряд и пронумерованные последовательно от начала ряда и до конца ряда как «1», «2», «3», «4», «5», и если между пятью нагревательными элементами обеспечено постоянное расстояние, то порядок активации может быть «1», «2», «3», «4», «5», «3», «1», «5», «2», «4». В этом порядке активации каждый нагревательный элемент активируется два раза, и для второй активации каждого нагревательного элемента каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе.
Согласно второму аспекту после начала последовательности активации согласно второму аспекту может быть реализована любая последовательность активации. Например, если группа содержит пять нагревательных элементов, расположенные в ряд и пронумерованные последовательно от начала ряда и до конца ряда как «1», «2», «3», «4», «5», и если между пятью нагревательными элементами обеспечено постоянное расстояние, то порядок активации может быть «3», «1», «5», «2», «4», «1», «2», «3», «4», «5». В этом порядке активации каждый нагревательный элемент активируется два раза, и для первой активации каждого нагревательного элемента каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе.
Согласно второму аспекту активация первого нагревательного элемента из нагревательных элементов в группе может быть первой активацией любого из нагревательных элементов в группе после включения системы, генерирующей аэрозоль. То есть первый нагревательный элемент в группе может быть первым нагревательным элементом, который должен быть активирован после включения системы, генерирующей аэрозоль. Другими словами, схема управления может быть выполнена с возможностью активации нагревательных элементов в такой последовательности, что, в этой последовательности, после первой активации любого нагревательного элемента в группе, каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе, пока каждый нагревательный элемент в группе не будет активирован один раз. После того как каждый нагревательный элемент был активирован один раз, схема управления может реализовывать такой же порядок активации второй раз или может реализовывать другой порядок активации.
В данном контексте выражение «система, генерирующая аэрозоль, включена» может относиться к системе, генерирующей аэрозоль, которая находится в таком состоянии, в котором она способна доставлять аэрозоль пользователю. Например, система, генерирующая аэрозоль, может содержать кнопку включения, и от пользователя может потребоваться нажать на кнопку включения перед тем, как блок питания может подавать питание на нагревательные элементы. В качестве конкретного примера от пользователя может потребоваться нажать на кнопку включения перед тем, как включится датчик потока, так что датчик потока может взаимодействовать со схемой управления для управления подачей питания от блока питания на нагревательные элементы.
В случае нечетного числа нагревательных элементов, расположенных в ряд, первый нагревательный элемент, который должен быть активирован, может быть срединным нагревательным элементом в ряду нагревательных элементов. Например, если есть пять нагревательных элементов, расположенных в ряд, и если эти нагревательные элементы пронумерованы последовательно от начала ряда и до конца ряда как «1», «2», «3», «4», «5», первый нагревательный элемент, который должен быть активирован, может быть нагревательным элементом «3».
В случае четного числа нагревательных элементов, расположенных в ряд, первый нагревательный элемент, который должен быть активирован, может быть одним из двух срединных нагревательных элементов в ряду нагревательных элементов. Например, если есть шесть нагревательных элементов, расположенных в ряд, и если эти нагревательные элементы пронумерованы последовательно от начала ряда и до конца ряда как «1», «2», «3», «4», «5», «6», первый нагревательный элемент, который должен быть активирован, может быть либо нагревательным элементом «3», либо нагревательным элементом «4».
Согласно второму аспекту является возможным, чтобы как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента находилось больше одного нагревательного элемента. То есть может быть два или более нагревательных элементов, которые равноудалены от наиболее недавно активированного нагревательного элемента и все из которых находятся как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента. В этом случае активируемый непосредственно в последующем нагревательный элемент может быть произвольно выбран из нагревательных элементов, равноудаленных от наиболее недавно активированного нагревательного элемента. Например, если есть пять нагревательных элементов, расположенных в ряд и пронумерованных последовательно от начала ряда и до конца ряда как «1», «2», «3», «4», «5», если между пятью нагревательными элементами обеспечено постоянное расстояние и если первый нагревательный элемент, который должен быть активирован, представляет собой нагревательный элемент «3», то второй нагревательный элемент, который должен быть активирован, может быть произвольно выбран из нагревательного элемента «1» и нагревательного элемента «5». В качестве альтернативы схема управления может выбирать активируемый непосредственно в последующем нагревательный элемент на основе определенного критерия. Например, схема управления может в последующем активировать нагревательный элемент, который находится дальше всего по ходу потока воздуха через картридж, когда пользователь делает затяжку на системе, генерирующей аэрозоль, или схема управления может в последующем активировать нагревательный элемент, который находится дальше всего против потока воздуха через картридж, когда пользователь делает затяжку на системе, генерирующей аэрозоль.
Согласно любому аспекту система может быть выполнена с возможностью нагревания нагревательных элементов до температуры, составляющей меньше чем 200 градусов Цельсия или меньше чем 190 градусов Цельсия. Преимущественно это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, на нагревательных элементах, по сравнению с нагреванием нагревательных элементов до более высоких температур.
Картридж содержит нагревательные элементы, расположенные в группе. Картридж согласно любому аспекту может содержать по меньшей мере восемь, или по меньшей мере десять, или по меньшей мере двенадцать, или по меньшей мере пятнадцать нагревательных элементов. Преимущественно большее число нагревательных элементов в картридже может означать, что картридж прослужит дольше. То есть большее число нагревательных элементов может означать, что картридж не нужно менять часто.
Схема управления может быть выполнена с возможностью активации каждого нагревательного элемента только один раз. Это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, поскольку субстрат, образующий аэрозоль, повторно не нагревается.
На каждом нагревательном элементе может быть обеспечено предварительно определенное количество субстрата, образующего аэрозоль. Преимущественно это может обеспечивать лучший контроль того, сколько субстрат, образующий аэрозоль, нагревается каждый раз, когда активируется нагревательный элемент. В некоторых вариантах осуществления предварительно определенное количество представляет собой количество, способное генерировать достаточно аэрозоля только для одной затяжки. То есть предварительно определенное количество субстрата, образующего аэрозоль, на определенном нагревательном элементе может обеспечивать достаточно аэрозоля для одной затяжки, но не может обеспечивать достаточно аэрозоля для второй затяжки.
В других вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью активации каждого нагревательного элемента один раз перед активацией любого нагревательного элемента второй раз.
Нагревательные элементы могут быть нагреты любым подходящим способом. Например, по меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов может содержать инфракрасный нагревательный элемент, или индукционно нагреваемый нагревательный элемент либо токоприемник, или электрически резистивный нагревательный элемент, или их комбинацию.
Если по меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов содержит электрически резистивный нагревательный элемент, то электрически резистивный нагревательный элемент предпочтительно содержит электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (такая как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают константан, нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Денвер, Колорадо. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть необязательно встроен в изоляционный материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент может содержать металлическую травленую фольгу, изолированную между двумя слоями инертного материала. В этом случае инертный материал может содержать Kapton, фольгу, полностью состоящую из полиимида или слюды. Kapton представляет собой зарегистрированную торговую марку компании E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Уилмингтон, Делавэр 19898, США.
Если по меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов содержит индукционно нагреваемый нагревательный элемент, то нагревательный элемент может быть частично или полностью образован из одного или более материалов токоприемника. Такой индукционно нагреваемый нагревательный элемент в данном документе может называться токоприемником. Подходящие материалы токоприемника включают, но без ограничения, графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий, алюминий, никель, никелевые соединения, титан и композиты из металлических материалов. Предпочтительные материалы токоприемника включают металл, сплав металлов или углерод. Преимущественно материалы токоприемника могут включать ферромагнитный материал, например, ферритное железо, ферромагнитный сплав, такой как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитные частицы и феррит. Материал токоприемника может представлять собой алюминий или содержать его. Материал токоприемника предпочтительно содержит более 5 процентов, предпочтительно более 20 процентов, более предпочтительно более 50 процентов или более 90 процентов ферромагнитных или парамагнитных материалов.
Устройство, генерирующее аэрозоль, или картридж преимущественно могут содержать индукционный нагреватель, который при использовании частично или полностью окружает токоприемник. При использовании индукционный нагреватель за счет индукции нагревает индукционно нагреваемый нагревательный элемент.
Устройство, генерирующее аэрозоль, или картридж может содержать индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части индукционно нагреваемого нагревательного элемента. При использовании блок питания и схема управления могут обеспечивать переменный электрический ток для индукционной катушки, так что индукционная катушка может генерировать переменное магнитное поле для нагревания индукционно нагреваемого нагревательного элемента.
Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи питания на нагревательные элементы в ответ на затяжку, осуществляемую пользователем. Схема управления может содержать датчик потока. Схема управления может управлять блоком питания для подачи питания на нагревательный элемент, когда датчик потока обнаруживает, что скорость течения потока воздуха через картридж увеличилась и превышает пороговое значение активации. Преимущественно это исключает необходимость в ручной активации пользователем нагревания нагревательных элементов системы, генерирующей аэрозоль.
Схема управления может управлять блоком питания для подачи питания на каждый нагревательный элемент в течение фиксированного промежутка времени. Например, схема управления может управлять блоком питания для подачи питания на каждый нагревательный элемент менее 2 секунд, или менее 1 секунды, или менее 0,5 секунды, или менее 0,2 секунды.
В качестве альтернативы схема управления может управлять блоком питания для подачи питания на нагревательный элемент до тех пор, пока датчик потока не обнаружит, что скорость течения потока воздуха через картридж уменьшилась и не превышает порог деактивации.
В качестве альтернативы схема управления может управлять блоком питания для подачи питания на нагревательный элемент до тех пор, пока первым не произойдет одно из следующего:
датчик потока обнаружит, что скорость течения потока воздуха через картридж уменьшилась и не превышает порог деактивации; или питание подавалось на нагревательный элемент дольше, чем фиксированный промежуток времени, например, дольше, чем период времени, составляющий 2 секунды, или 1 секунду, или 0,5 секунды, или 0,2 секунды.
По меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов может содержать пластину, или пластинку, которая выполнена с возможностью быть нагретой.
По меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов может содержать плоский элемент, который выполнен с возможностью быть нагретым.
По меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов может содержать фольгу, которая выполнена с возможностью быть нагретой.
По меньшей мере один из, или каждый из, нагревательных элементов может содержать сетку, которая выполнена с возможностью быть нагретой. Сетка может быть выполнена с возможностью быть электрически нагретой. Сетка может быть выполнена с возможностью быть индукционно нагретой. Сетка может быть выполнена с возможностью быть нагретой любым подходящим способом.
Сетка может содержать нагревательную нить, расположенную с перекрыванием самой себя. Нагревательная нить может быть расположена с перекрыванием самой себя волнообразно или извилисто либо как волнообразно, так и извилисто.
Сетка может содержать множество нагревательных нитей. Нагревательные нити могут перекрывать самих себя или друг друга, либо как самих себя, так и друг друга. Нагревательные нити могут перекрывать самих себя или друг друга, либо как самих себя, так и друг друга волнообразно или извилисто, либо как волнообразно, так и извилисто.
Сетка может быть полностью тканой. Сетка может быть полностью нетканой. Сетка может быть частично тканой и частично нетканой.
Сетка может содержать нагревательные нити, которые образуют сетку размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т. е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)).
Сетка может содержать лист со множеством отверстий, или множеством прорезей, или множеством промежутков, или их комбинацией. Отверстия, прорези и промежутки могут быть расположены на листе равномерно. Равномерно может означать симметрично. Отверстия, прорези и промежутки могут быть расположены на листе неравномерно.
Сетка может содержать нагревательные нити, которые создают отдельно, а затем из них посредством связывания друг с другом, или соединения, или переплетения, или иным образом формируют сетку.
Сетка может содержать нагревательные нити, полученные травлением листа материала, такого как фольга.
Сетка может содержать нагревательные нити, полученные штампованием листа материала.
Процент живого сечения сетки может составлять от 15% до 60% или от 25% до 56%. Термин «процент живого сечения сетки» здесь используется в значении отношения площади промежутков ко всей площади сетки. Термин «процент живого сечения сетки» может относиться к проценту живого сечения по существу плоской сетки.
Сетка может быть образована с использованием любого подходящего типа плетеной или решетчатой структуры.
Сетка может быть по существу плоской. В контексте данного документа термин «по существу плоский» может быть использован в значении образованный в одной плоскости и не обернутый или иным образом приспособленный для соответствия изогнутой или другой неплоской форме. Преимущественно по существу плоская сетка может быть легко обработана во время изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Преимущественно сетка может обеспечивать улучшенную нагреваемую площадь контакта с субстратом, образующим аэрозоль. Это может повышать эффективность передачи тепла от нагревательного элемента на субстрат, образующий аэрозоль, по сравнению с субстратом, образующим аэрозоль, на нагревателе из фольги.
Сетка может быть частично или полностью образована из стали, предпочтительно из нержавеющей стали. Преимущественно нержавеющая сталь является относительно электрически проводящей, теплопроводной, недорогой и инертной.
Сетка может быть частично или полностью образована из железо-хром-алюминиевого сплава, такого как Kanthal , никель-хромового сплава или никеля.
Сетка может содержать множество промежутков. Субстрат, образующий аэрозоль, может удерживаться в промежутках. Таким образом, сетка может обеспечивать распределенные резервуары для субстрата, образующего аэрозоль. Преимущественно сетка, содержащая множество промежутков, может быть совместимой со многими формами субстрата, образующего аэрозоль. Например, сетка, содержащая множество промежутков, может быть совместимой с жидкими, гелеобразными, пастообразными и твердыми субстратами, образующими аэрозоль.
Промежутки могут иметь среднюю ширину от 10 микрометров до 200 микрометров или ширину от 10 микрометров до 100 микрометров.
Сетка может быть образована по меньшей мере частично из множества электрически соединенных нитей. Множество электрически соединенных нитей могут иметь средний диаметр от 5 микрометров до 200 микрометров, или средний диаметр от 8 микрометров до 200 микрометров, или средний диаметр от 8 микрометров до 100 микрометров, или средний диаметр от 8 микрометров до 50 микрометров.
Нагревательные элементы могут содержать электрически резистивную сетку, которая, когда картридж находится в зацеплении с устройством, генерирующим аэрозоль, электрически соединена с блоком питания. Преимущественно электрически резистивная сетка может достигать своей рабочей температуры быстрее, чем другие виды сетки, такие как индукционно нагреваемая сетка. Это может сократить время, требуемое для генерирования аэрозоля соответствующего качества. Кроме того, это может сократить время, в течение которого на нагревательные элементы должно подаваться питание, что, следовательно, может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, когда нагревательные элементы нагреваются.
Электрически резистивная сетка предпочтительно содержит электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы для электрически резистивной сетки включают, но без ограничения, сплавы металлов, такие как стали и нержавеющие стали, железо-хром-алюминиевые сплавы, такие как Kanthal , никель-хромовые сплавы, или никель.
Субстрат, образующий аэрозоль, на каждом из нагревательных элементов может образовывать покрытие в виде субстрата, образующего аэрозоль, на каждом из нагревательных элементов. Например, на каждый из нагревательных элементов может быть нанесен гелеобразный или пастообразный субстрат, образующий аэрозоль, с образованием покрытия на каждом из нагревательных элементов. В контексте данного документа покрытие в виде субстрата, образующего аэрозоль, может содержать субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в промежутках в сетке. Одно, или более одного, или все из покрытий в виде субстрата, образующего аэрозоль, могут быть менее 30 микрон толщиной, например, от 0,05 микрон до 30 микрон толщиной. Одно, или более одного, или все из покрытий, образующих аэрозоль, могут быть менее 10 микрон толщиной, или менее 8 микрон толщиной, или менее 5 микрон толщиной. Преимущественно тонкие покрытия могут обеспечивать возможность быстрого испарения субстрата, образующего аэрозоль, когда нагревательный элемент нагревается. Кроме того, это может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, когда нагревательные элементы нагреваются. Это обусловлено тем, что вероятность термического разложения субстрата повышается с продолжительностью времени нагревания, а в случае меньшей толщины субстрата нагревательный элемент не должен будет нагреваться так долго.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на нагревательные элементы любым подходящим способом. Пригодность способа нанесения субстрата, образующего аэрозоль, может зависеть от свойств субстрата, образующего аэрозоль, например, от вязкости субстрата, образующего аэрозоль. Пригодность способа нанесения субстрата, образующего аэрозоль, может зависеть от требуемой толщины покрытия.
Один приведенный в качестве примера способ нанесения субстрата, образующего аэрозоль, на нагревательный элемент включает приготовление раствора субстрата, образующего аэрозоль, в подходящем растворителе. Раствор может содержать другие необходимые соединения, такие как вкусоароматические соединения. Способ дополнительно включает нанесение раствора на нагревательные элементы и последующее удаление растворителя посредством выпаривания или любым другим подходящим способом. Пригодность растворителя для такого способа может зависеть от композиции субстрата, образующего аэрозоль.
В качестве альтернативы или дополнительно субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на нагревательные элементы посредством погружения нагревательных элементов в субстрат, образующий аэрозоль, или раствор субстрата, либо напылением, нанесением щеткой, печатью или другим способом нанесения субстрата, образующего аэрозоль, или раствора субстрата на нагревательные элементы.
Система, генерирующая аэрозоль, может образовывать впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха. От впускного отверстия для воздуха до выпускного отверстия для воздуха может быть образован канал для потока. При использовании воздух может протекать вдоль нагревательных элементов, через них или вокруг них. При использовании воздух может протекать через впускное отверстие для воздуха, потом вдоль нагревательных элементов, через них или вокруг них и затем через выпускное отверстие для воздуха. То есть осуществление пользователем затяжки может привести к протеканию воздуха через впускное отверстие для воздуха, потом вдоль нагревательных элементов, через них или вокруг них и затем через выпускное отверстие для воздуха.
Картридж может содержать корпус. Корпус может образовывать впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха. От впускного отверстия для воздуха до выпускного отверстия для воздуха может быть образован канал для потока. При использовании воздух может протекать вдоль нагревательных элементов, через них или вокруг них. При использовании воздух может протекать через впускное отверстие для воздуха, потом вдоль нагревательных элементов, через них или вокруг них и затем через выпускное отверстие для воздуха. То есть осуществление пользователем затяжки может привести к протеканию воздуха через впускное отверстие для воздуха, потом вдоль нагревательных элементов, через них или вокруг них и затем через выпускное отверстие для воздуха.
Картридж может содержать корпус, который частично или полностью окружает нагревательные элементы. В данном контексте выражение «полностью окружает» используется в значении «полностью окружающий в одной плоскости». Например, открытый с одного конца цилиндр, в случае которого нагревательные элементы расположены внутри цилиндра, «полностью окружал» бы нагревательные элементы.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Картридж может содержать корпус, который выполнен по меньшей мере частично из материала, который обладает низкой теплопроводностью. Картридж может содержать корпус, который по существу полностью, или полностью, выполнен из материала, который обладает низкой теплопроводностью. Например, более 90% корпуса, или по существу весь корпус, может быть выполнено из материала, у которого теплопроводность меньше чем 2 Вт м К, или 1 Вт м К, или меньше чем 0,5 Вт м К, или меньше чем 0,2 Вт м К. Корпус картриджа может быть выполнен из пластмассы с низкой теплопроводностью. Например, корпус картриджа может быть выполнен из полиэфирэфиркетона (PEEK), полиэтилентерефталата (PET), полиэтилена (PE), полиэтилена высокой плотности (HDPE), полипропилена (PP), полистирола (PS), фторированного этилен-пропилена (FEP), политетрафторэтилена (PTFE), полиоксиметилена (POM) или их комбинации.
Преимущественно корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, может способствовать сведению к минимуму предварительного нагревания нагревательных элементов. То есть корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, может способствовать сведению к минимуму предварительного нагревания нагревательных элементов, которые еще не были нагреты. Это обусловлено тем, что в корпусе после нагревания нагревательного элемента будет удерживаться меньше тепла. Сведение к минимуму предварительного нагревания нагревательного элемента может снизить вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, на нагревательном элементе.
Корпус картриджа может быть образован любым подходящим способом. Подходящие способы включают, но без ограничения, глубокую вытяжку, литье под давлением, вспучивание, дутьевое формование и экструзию.
Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью зацепления с картриджем. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью зацепления с картриджем так, что блок питания может подавать питание на каждый из нагревательных элементов.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью зацепления с картриджем так, что когда устройство, генерирующее аэрозоль, находится в зацеплении с картриджем, картридж временно зафиксирован на месте относительно устройства, генерирующего аэрозоль. То есть, когда устройство, генерирующее аэрозоль, находится в зацеплении с картриджем, картридж может быть ограничен в движении, например, быть неспособным двигаться, относительно устройства, генерирующего аэрозоль, пока устройство, генерирующее аэрозоль, не будет отсоединено от картриджа.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью зацепления с картриджем любым подходящим способом, например, посредством резьбового соединения, или защелки, или посадки с натягом.
Картридж может быть размещен в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать мундштук, посредством которого пользователь вдыхает генерируемый аэрозоль. Картридж может содержать корпус, который образует мундштук. Мундштук может содержать перепускное отверстие для воздуха, так что воздух может протекать в систему, генерирующую аэрозоль, и выходить из мундштука без протекания через нагревательные элементы в картридже, вдоль них или вокруг них.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с традиционной сигарой или сигаретой. Курительное устройство может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь наружный диаметр, составляющий от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Признаки, описанные относительно одного аспекта, могут быть применимы к другому аспекту. В частности, признаки, описанные относительно первого аспекта, могут быть применимы ко второму аспекту, и наоборот.
Настоящее изобретение далее будет описано исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
на фиг. 1 представлен покомпонентный вид картриджа для использования в системе, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 представлен покомпонентный вид системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 представлен покомпонентный вид картриджа для использования в системе, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Картридж 100 содержит первый компонент 102 корпуса и второй компонент 104 корпуса, которые могут быть соединены друг с другом с образованием корпуса картриджа. Когда первый компонент 102 корпуса и второй компонент 104 корпуса соединены друг с другом, мундштучный конец первого компонента 102 корпуса и мундштучный конец второго компонента 104 корпуса образуют мундштук 106 для вставки в рот пользователя.
Картридж 100 содержит впускной клапан 108 для воздуха картриджа, который, когда картридж собран, расположен рядом со впускным отверстием 110 для воздуха картриджа. В этом варианте осуществления впускной клапан 108 для воздуха картриджа представляет собой обратный клапан, который, благодаря своей гибкости, изгибается в ответ на перепад давления, воздействующий на клапан. Тем не менее можно использовать любой подходящий клапан, такой как зонтичный клапан, лепестковый клапан или т. п. Во втором компоненте 104 корпуса находится перепускное отверстие 109 для воздуха, позволяющее воздуху проходить в мундштук 106, когда скорость течения потока воздуха через картридж 100 больше, чем скорость течения, регулируемая впускным клапаном 108 для воздуха картриджа. Например, средний пользователь может делать затяжку через мундштук 106 картриджа 100 при скорости течения от 30 л/мин до 100 л/мин, а впускной клапан 108 картриджа может, следовательно, обеспечивать скорость течения от 5 л/мин до 8 л/мин. Воздух с избыточной скоростью течения может проходить в перепускное отверстие 109 для воздуха.
Картридж 100 дополнительно содержит печатную плату (PCB) 112, обеспечивающую возможность электрического соединения между соединителем 114 картриджа и множеством электрически резистивных нагревательных элементов 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140. Каждый из нагревательных элементов содержит электрически проводящую сетку из нержавеющей стали. Сетка из нержавеющей стали образована с помощью сети из переплетенных нитей из нержавеющей стали. Нити имеют диаметры приблизительно 40 микрометров. Сетка образует множество промежутков со средней шириной приблизительно 80 микрометров для удерживания субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательные элементы установлены на теплоизоляционном разделительном элементе 142. Разделительный элемент содержит множество отверстий 144, которые обеспечивают возможность припаивания нагревательных элементов к соединительным точкам 145, расположенным на PCB 112. PCB 112 содержит множество отверстий 146, через которые может протекать воздух.
Картридж 100 дополнительно содержит датчик 148 потока, который выполнен с возможностью измерения скорости течения потока воздуха через впускное отверстие 110 для воздуха картриджа.
Каждый из электрически резистивных нагревательных элементов покрыт субстратом, образующим аэрозоль. В этом варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит источник никотина.
Субстрат, образующий аэрозоль, нанесен на нагревательные элементы посредством приготовления раствора из субстрата, образующего аэрозоль, и метанольного растворителя, нанесения раствора на нагревательные элементы и последующего выпаривания растворителя при низкой температуре, например, при 25 градусах Цельсия. Субстрат, образующий аэрозоль, удерживается в промежутках нагревательных элементов.
На фиг. 2 представлен покомпонентный вид системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Система 200, генерирующая аэрозоль, содержит картридж 100, показанный на фиг. 1, и устройство 201. Устройство 201 содержит первый компонент 202 устройства и второй компонент 204 устройства. Первый компонент 202 устройства и второй компонент 204 устройства могут быть соединены друг с другом. Второй компонент 204 устройства содержит вырез 205. Когда система собрана, воздух может протекать через вырез 205 и во впускное отверстие 110 для воздуха картриджа.
Устройство 201 дополнительно содержит блок 206 питания, соединенный с дисплеем 208, и схему 212 управления, а также соединитель 214 устройства для электрического соединения блока 206 питания и схемы 212 управления с нагревательными элементами и датчиком 148 потока в картридже 100. Первый компонент 202 устройства содержит прозрачное окошко 213, так что, когда устройство 201 собрано, через прозрачное окошко 213 первого компонента 202 устройства видно дисплей 208. Дисплей 208 может показывать, например, такую информацию: сколько нагревательных элементов было использовано, сколько нагревательных элементов остались неиспользованными, сколько никотина было доставлено во время текущего сеанса курения или сколько никотина было доставлено в заданный период времени, например, в текущем месяце. Система, генерирующая аэрозоль, содержит пользовательский интерфейс (не показан), обеспечивающий пользователю доступ к разным типам информации.
В этом варианте осуществления блок 206 питания представляет собой литий-ионную батарею, хотя существует много альтернативных подходящих блоков питания, которые можно использовать.
На фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Система 200, генерирующая аэрозоль, показанная на фиг. 3, является такой же, что и показанная на фиг. 2. Поперечное сечение расположено через картридж 100, чтобы показать нагревательные элементы в картридже. На этом поперечном сечении не видно блока питания, дисплея и схемы управления.
При использовании система 200, генерирующая аэрозоль, работает следующим образом.
Пользователь включает систему 200 с помощью кнопки (не показана). Пользователь делает затяжку через мундштук 106 картриджа 100. Это приводит к протеканию потока воздуха через вырез устройства, через впускное отверстие 110 для воздуха картриджа и через впускной клапан 108 картриджа. Этот поток воздуха обнаруживается датчиком 148 потока. Также может быть поток воздуха, проходящий через перепускное отверстие 109 для воздуха.
Когда датчик 148 потока обнаруживает, что скорость течения воздуха через впускное отверстие 110 для воздуха картриджа больше, чем порог активации, схема управления управляет блоком питания для подачи питания на первый нагревательный элемент 116. Это нагревает сетку первого нагревательного элемента 116 до приблизительно 180 градусов Цельсия. Это заставляет субстрат, образующий аэрозоль, который удерживается в промежутках сетки первого нагревательного элемента 116, испаряться с образованием частиц аэрозоля. Частицы аэрозоля содержат никотин из источника никотина.
Поток воздуха через впускное отверстие 110 для воздуха картриджа протекает через множество отверстий 146 в PCB 112. Этот поток воздуха затем протекает по нагревательным элементам, в том числе по первому нагревательному элементу 116. Поток воздуха захватывает полученные испарением частицы аэрозоля с образованием аэрозоля, который в последующем доставляется пользователю через мундштук 106.
Схема управления управляет блоком питания для уменьшения питания, подаваемого на первый нагревательный элемент 116, до нуля. В этом варианте осуществления питание подается на нагревательный элемент в течение фиксированного периода времени, составляющего 0,5 секунды.
Этот процесс может повторяться во время одного и того же сеанса курения или в течение нескольких сеансов курения. В результате обнаружения датчиком 148 потока каждой последующей затяжки, осуществляемой посредством системы, генерирующей аэрозоль, схема управления будет управлять блоком питания для подачи питания на каждый последующий нагревательный элемент.
В этом варианте осуществления порядок, в котором схема управления активирует каждый из нагревательных элементов в ответ на обнаруженную затяжку, следующий: 116, 120, 124, 128, 132, 136, 140, 118, 122, 126, 130, 134, 138. Два пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элемента не нагреваются один за другим. Существует много других порядков, в которых схема 212 управления могла бы управлять блоком 206 питания для подачи питания на нагревательные элементы так, что два пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элемента не активируются один за другим. Должно быть по меньшей мере четыре нагревательных элемента, чтобы схема управления могла выполнить порядок активации, в котором два пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элемента не активируются один за другим.
В качестве второго представленного в качестве примера порядка активации может быть преимущественным максимально увеличить наименьшее пространственное расстояние между любыми двумя последовательно активируемыми нагревательными элементами. Таким образом, порядок активации может быть: 116, 130, 118, 132, 120, 134, 122, 136, 124, 138, 126, 140, 128.
В данном контексте «два последовательно активируемых нагревательных элемента» могут относиться к n-му и m-му нагревательному элементу в одном картридже, которые активируются без активации другого нагревательного элемента между активацией n-го и m-го нагревательных элементов. Это включает активацию нагревательного элемента в другом сеансе курения, например, в другой день относительно наиболее недавно активированного нагревательного элемента.
В качестве третьего представленного в качестве примера порядка активации может быть преимущественным активировать нагревательные элементы последовательно так, что после активации первого нагревательного элемента из нагревательных элементов в группе каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе. Таким образом, порядок активации может быть: 128, 140, 116, 138, 118, 136, 120, 134, 122, 132, 124, 130, 126.
В качестве четвертого представленного в качестве примера порядка активации может быть преимущественным активировать нагревательные элементы последовательно так, что после активации первого нагревательного элемента из нагревательных элементов в группе каждый в последующем активируемый нагревательный элемент в группе активируется только один раз и находится как можно дальше от наиболее недавно активированного нагревательного элемента в группе. Также может быть преимущественным, чтобы активированный первым нагревательный элемент был расположен в картридже дальше всего по ходу потока. В случае линейной группы невозможно добиться обоих этих преимуществ и обеспечить то, что два пространственно расположенных рядом друг с другом нагревательных элемента не активируются один за другим. Четвертый порядок активации может быть: 116, 140, 118, 138, 120, 136, 122, 134, 124, 132, 126, 130, 128.
Преимущественно во всех из вариантов осуществления заявленного изобретения, описанных в этом документе, предложена улучшенная система, генерирующая аэрозоль, в которой вероятность термического разложения субстрата, образующего аэрозоль, снижена.