МУНДШТУК И УЗЕЛ НАГРЕВАТЕЛЯ ДЛЯ ИНГАЛЯЦИОННОГО УСТРОЙСТВА
CONNECTION AND HEATER ASSEMBLY FOR INHALATION DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к мундштуку и узлу нагревателя для ингаляционного устройства. Нагреватель выполнен с возможностью нагревать композицию для того, чтобы генерировать аэрозоль для ингаляции пользователем. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к нагревателю для никотиновой заместительной терапии или заменяющему курение устройству. Кроме того, настоящее изобретение относится к мундштуку, содержащему нагреватель, ингаляционному устройству, содержащему нагреватель, и способу изготовления нагревателя.
Несмотря на то, что настоящая заявка сосредоточена на нагреваемых композициях, содержащих никотин, для ингаляции пользователем, следует принимать во внимание, что нагреватель можно использовать для нагрева композиций, содержащих другие соединения, например, лекарственные средства или вкусовые вещества.
Предпосылки
Никотиновая заместительная терапия предназначена для людей, которые хотят бросить курить и преодолеть свою зависимость от никотина. Одна форма никотиновой заместительной терапии представляет собой ингалятор, один из примеров которого продает Johnson & Johnson Limited под торговым названием Nicorette. В целом, это выглядит как пластмассовая сигарета, которую используют люди, которые нуждаются в поведении, ассоциированном с потреблением сжигаемого табака – так называемый аспект «из руки в рот» – курительного табака. Ингалятор содержит заменяемый никотиновый картридж. Когда пользователь вдыхает через устройство, никотин атомизируют из картриджа и абсорбируют через слизистые оболочки рта и горла, вместо прохождения в легкие. Никотиновую заместительную терапию в целом классифицируют как медицинские продукты и в United Kingdom регулируют в соответствии с Human Medicines Regulations.
В дополнение к устройствам пассивной доставки никотина, таким как ингалятор, устройства активной доставки никотина существуют в форме электронной сигареты, которая в целом использует тепло и/или ультразвуковое возбуждение для того, чтобы испарять/распылять состав, содержащий никотин и/или другое вкусовое вещество, пропиленгликоль и/или глицерин, в аэрозоль, туман или пар для ингаляции. Ингалируемый аэрозольный туман или пар обычно несет никотин и/или вкусовые вещества без запаха и рисков для здоровья, ассоциированных со сжигаемыми табачными продуктами, и при использовании пользователь испытывает удовлетворение и физическое ощущение, схожие с испытываемыми от сжигаемых табачных продуктов, в частности, в отношении выдоха, поскольку аэрозольный туман или пар имеет схожий вид с дымом, выдыхаемым при курении стандартного сжигаемого табачного продукта.
Опытный читатель примет во внимание, что термин «заменяющее курение устройство», как используют в настоящем описании, включает, но не ограничиваясь этим, электронные системы доставки никотина (ENDS), электронные сигареты, испаряющие сигареты, трубки, сигары, сигариллы, испарители и устройства схожей природы, которые функционируют для того, чтобы продуцировать аэрозольный туман или пар, который вдыхает пользователь. Некоторые заменяющие устройства являются одноразовыми; другие являются повторно используемыми, с заменяемыми и повторно заполняемыми частями. Настоящее изобретение в первую очередь относится к последнему и, в частности, к «активным» устройствам, которым нужен или которые содержат источник мощности для того, чтобы выполнять аэрозолизацию.
Заменяющие курение устройства обычно напоминают традиционную сигарету и имеют цилиндрическую форму с мундштуком на одном конце, через который пользователь может втягивать аэрозоль, туман или пар для ингаляции. Эти устройства обычно имеют несколько общих компонентов; источник мощности, такой как батарея, резервуар для размещения жидкости, подлежащей испарению (часто называемой жидкостью для электронной сигареты), испарительный компонент, такой как нагреватель, для атомизации и/или испарения жидкости и, тем самым, получения аэрозоля, тумана или пара, и управляющую схему, способную работать для того, чтобы приводить в действие испарительный компонент, отвечающий на сигнал приведения в действие от переключателя, управляемого пользователем или выполненного с возможностью обнаруживать, когда пользователь втягивает воздух через мундштук посредством вдоха.
Наиболее распространенная форма активного заменяющего курение устройства известна как устройство с фитилем и катушкой, пример которого схематически изображен на фиг. 1. Испаряющий компонент содержит фитиль (3), который может быть твердым или гибким, насыщенный жидкостью для электронной сигареты, с нагревательной катушкой (5), намотанной вокруг него. Компоновку с фитилем и катушкой обычно располагают внутри содержащего текучая среда резервуара для того, чтобы жидкость в нем мог абсорбировать фитиль. Полный узел часто называют «картомайзером» (происходит от слияния слов картридж и атомизатор). При использовании электрический ток пропускают через катушку (5), резистивно нагревая ее так, что тепло переносят на жидкость для электронной сигареты в фитиле (3), заставляя ее испаряться. Обычно пропитанный фитиль (3) в целом содержит больше жидкости для электронной сигареты, чем будет испарено в течение одной ингаляции. Это увеличивает теплоемкость фитиля (3) и обозначает, что тепло, генерируемое посредством катушки (5), чрезмерно расходуют на нагревание всей жидкости для электронной сигареты вместо того, чтобы испарять количество, которое фактически необходимо. Излишне нагреваемая жидкость снижает энергоэффективность устройства. Кроме того, катушку (5) располагают на расстоянии от фитиля (3) для того, чтобы предотвращать сжигание фитиля (3) катушкой (5). Это снижает перенос тепла на фитиль и обозначает, что катушка (5) требует чрезмерной мощности для того, чтобы компенсировать излучательное рассеяние тепла с катушки и неэффективность нагрева большой подложки и объема жидкости. Это также снижает энергоэффективность устройства. Кроме того, излишняя жидкость для электронной сигареты и повторный нагрев до более высокой температуры увеличивает риск того, что пользователь получит более высокую дозу никотина, чем предполагаю, и увеличивает потенциал разрушения как никотина, так и эксципиентов.
Другая проблема с известными нагревателями электронных сигарет состоит в том, что их конструкция не поддается автоматизации.
Дополнительная проблема с известными электронными сигаретами состоит в том, что пользователь может повторно заполнять свое устройство жидкостями для электронной сигареты, которые не предназначены для этого устройства и, следовательно, могут иметь более высокие уровни никотина или добавок, которые подвергаются нежелательной реакции при нагревании. Как результат, пользователь может подвергаться чрезмерным уровням никотина или потенциально вредных побочных продуктов.
В WO 2016/005533 раскрыты по существу плоский формирующий аэрозоль картридж для использования в генерирующей аэрозоль системе, работающей от электричества. Картридж содержит основной слой, содержащий множество полостей, и множество формирующих аэрозоль подложек, расположенных на основном слое и содержащих табакосодержащий материал с летучими соединениями запаха табака, которые может высвобождать формирующая аэрозоль подложка. Основной слой и множество формирующих аэрозоль подложек находятся в контакте на контактной поверхности, которая является по существу плоской, и картридж, кроме того, содержит по меньшей мере один электрический нагревательный элемент для того, чтобы нагревать формирующие аэрозоль подложки. В идеале, картридж представляет собой изначально герметичный предмет, и пред установкой в корпус ингаляционного устройства уплотнение нарушают или удаляют, и затем после установки компонент мундштука также прикрепляют к корпусу ингаляционного устройства. Мундштук и картридж представляют собой отдельные компоненты.
В US 2014/0060554 описано электронное курительное изделие, содержащее один или несколько микронагревателей, которое обеспечивает усовершенствованную доставку аэрозоля. В частности, микронагреватели обеспечивают усовершенствованное управление испарением композиции предшественника аэрозоля и обеспечивают пониженные требования к мощности для достижения согласованной аэрозолизации. Документ дополнительно относится к способам формирования аэрозоля в курительном изделии. Электронное курительное изделие может содержать компонент мундштука, в котором можно располагать и/или размещать микронагреватели. В некоторых вариантах осуществления микронагреватели предусмотрены на или в подложке, и подложка может находиться внутри мундштука. В других вариантах осуществления микронагреватели предусмотрены внутри корпуса курительного изделия, и заменяемую подложку, содержащую композицию предшественника аэрозоля, вставляют в электронное курительное изделие.
В US 2013/0255702 описано курительное изделие, содержащее проводящую подложку и, в, частности проводящую подложку, которую можно использовать для джоулева нагрева, например, в электронном курительном изделии. В частности, документ описывает резистивный нагревательный элемент, сформированный из проводящей подложки. Проводящая подложка содержит электропроводящий материал и углеродистую добавку, такую как связывающий материал. Проводящую подложку карбонизируют в том отношении, что ее подвергают условиям обжига для того, чтобы эффективно восстанавливать углеродистую добавку до ее углеродного скелета. Обнаружено, что такая карбонизированная подложка обладает к удивлению усовершенствованными свойствами сопротивления относительно подложки того же состава, которую не карбонизируют. Карбонизированная подложка может содержать материал предшественника аэрозоля. Сформированный резистивный нагревательный элемент может входить в электронное курительное изделие для того, чтобы одновременно обеспечивать резистивный нагрев и формирование аэрозоля с использованием одного цельного компонента. Также описан компонент мундштука, который содержит проводящую подложку, которая образует его составную часть.
В WO 2016/005530, которая очень схожа по раскрытию с вышеуказанной WO 2016/005533, также раскрыт по существу плоский формирующий аэрозоль картридж для использования в генерирующей аэрозоль системе, работающей от электричества. На фиг. 3A, 3B, в частности, раскрыт картридж, имеющий верхнюю и нижнюю части, которые вместе внутри определяют выемку, и между которыми заключают как нагреватель, так и формирующую аэрозоль подложку, которые находятся в контакте на контактной поверхности, которая является по существу плоской.
Популярность и использование заменяющих курение устройств быстро выросла в последние несколько лет. Несмотря на то, что исходно на рынке представлены в качестве помощи, чтобы способствовать закоренелым курильщикам, желающим отказаться от сжигаемого табака, потребители все более рассматривают заменяющие курение устройства в качестве аксессуаров для желательного образа жизни. Кроме того, изменение регуляторной парадигмы уменьшения вреда табака дополнительно усилило использование этих продуктов потребителями. Это вызвало опасения, что заменяющие курение устройства могут стать привлекательным для детей, молодых совершеннолетних и тех, кто в настоящее время не вовлечен в потребление сжигаемых табачных продуктов. Кроме того, сохраняются научные споры о долгосрочных эффектах, оказываемых на здоровье длительным использованием заменяющих курение устройств, и опасения, в частности со стороны сотрудников здравоохранения, касающиеся недостатка информации, доступной потребителям, в отношении использования заменяющих курение устройств и ассоциированных жидкостей, которые не позволяют им принять информированное решение в отношении их использования. Одна из областей конкретной обеспокоенности относится к качеству и происхождению многих жидкостей для электронной сигареты, доступных в настоящее время на рынке.
В ответ на тревогу о безопасности и качестве, в European Union принята пересмотренная Tobacco Products Directive (Tobacco and Related Products Regulations 2016). В TPD введены нормы применительно к заменяющим курение устройствам, которые будут:
– ограничивать риски произвольной экспозиции для никотина, задавая максимальные размеры для резервуара, контейнеров, емкостей и картриджей для повторного заполнения (пункт 20.3(a))
– ограничивать концентрацию никотина в жидкости до 20 мг/мл (пункт 20.3(b)).
– запрещать использование определенных добавок в жидкости (пункт 20.3(c))
– требовать использования ингредиентов только высокой чистоты при изготовлении жидкостей (пункт 20.3(d)).
– требовать, чтобы все ингредиенты (за исключением никотина) не составляли риска для здоровья человека в нагретой или не нагретой форме (пункт 20.3(e))
– требовать, чтобы все заменяющие курение устройства доставляли дозы никотина на согласованных уровнях при нормальных условиях использования (пункт 20.3(f))
– требовать, чтобы все продукты содержали маркировку для детей и самостоятельного вмешательства, замки и механизмы открывания (пункт 20.3(g)).
– требовать, чтобы все продукты отвечали определенным стандартам безопасности и качества, и гарантий, что продукты не ломаются или не текут во время использования или повторного заполнения (предпоследнее и последнее предложения, абзац 41 декларативной части).
Однако даже несмотря на введение таких мер по контролю дозирования никотина для производителей и поставщиков никотиносодержащих составов, предназначенных для использования в электронных сигаретах, устройства с фитилем и катушкой являются неизбежно недоработанными и, как результат, всегда будут страдать значимой вариабельностью дозы между ингаляциями. Кроме того, поскольку такие устройства должны повторно заполнять конечные пользователи, которых нормативная база, такая как вышеуказанная TPD, неминуемо оказывают небольшое или нулевое влияние, такие конечные пользователи всегда смогут использовать свои собственные, возможно фальсифицированные жидкие составы, возможно со вредом для своего собственного здоровья и здоровья других.
Аспекты и варианты осуществления изобретения разрабатывали с учетом вышеуказанного.
Краткое изложение настоящего изобретения
В первом аспекте, предусмотрен узел для ингаляционного устройства (630), содержащий мундштук (632) и нагреватель (500), причем нагреватель содержит подложку (512), которая несет на себе
- по меньшей мере одну часть (514i, ii, iii, iv) резистивного элемента, нанесенную поверх первой области по меньшей мере одной поверхности подложки,
- по меньшей мере пару контактов (513a, b, c, d, e, 513i, ii, iii, iv, v), каждый из которых соединен с указанной по меньшей мере одной частью резистивного элемента на одном конце указанных контактов и нанесен поверх второй области указанной по меньшей мере одной поверхности подложки,
- причем первая область подложки расположена ближе к переднему или входному краю подложки, и вторая область расположена ближе к ее заднему или выходному краю,
- определенное количество аэрозолизируемой композиции (18), расположенной на подложке над указанной первой областью на указанной по меньшей мере одной ее поверхности или противоположной ей поверхности, так что тепло, генерируемое посредством указанной по меньшей мере одной части резистивного элемента, непосредственно или опосредованно проводится на аэрозолизируемую композицию для того, чтобы вызывать по меньшей мере некоторую ее аэрозолизацию,
в мундштуке выполнен впуск (720) текучей среды на заднем его конце выше по потоку и выпуск (702) текучей среды на переднем его конце ниже по потоку, причем внутри мундштука между указанным впуском и указанным выпуском предусмотрено средство (724A, 724B) соединения по текучей среде,
нагреватель расположен по существу внутри мундштука в средстве соединения по текучей среде или около средства соединения по текучей среде и расположен так, что входной край подложки расположен ближе к выпуску текучей среды мундштука, а его выходной край расположен по существу около заднего конца мундштука, так что по меньшей мере части контактов обнажены и доступны с заднего конца мундштука, и так, что когда текучая среда протекает через средство соединения по текучей среде и одновременно происходит аэрозолизация, генерируемый аэрозоль уносится в текучей среде, протекающей внутри мундштука через средство соединения по текучей среде,
при этом мундштук содержит первую и вторую части (632a, 632b), при этом первая часть мундштука имеет щель, которая принимает нагреватель, который удерживается на месте внутри мундштука, когда вторая часть мундштука прикреплена к первой части мундштука, при этом весь узел имеет возможность разъемного прикрепления к части (630) основного корпуса ингаляционного устройства на заднем конце мундштука, при этом электрическое соединение с обнаженными доступными контактами устанавливается при прикреплении заднего конца мундштука к указанной части основного корпуса.
Преимущество использования нагревателя для того, чтобы нагревать композицию по сравнению с медицинским ингалятором или устройствами ингаляторов известного уровня техники, описанных выше, состоит в том, что состав можно специально разрабатывать для того, чтобы доставлять соединение, представляющее интерес, в легкие или в буккальную полость. Для композиций, содержащих никотин, это обозначает, что пользователь испытывает усиленный «импульс», т. е. увеличенную скорость абсорбции никотина. Следовательно, это может помогать утолять жажду никотина более быстро, с использованием меньшего числа ингаляций, тем самым помогая пользователю постепенно уменьшать его потребление никотина.
Дополнительное преимущество нагревателя по настоящему изобретению по сравнению, например, с нагревателем стандартной электронной сигареты, состоит в том, что композицию можно помещать в непосредственном контакте с подложкой и, таким образом, нагревать кондуктивно. Тепло кондуктивно переносят от части резистивного элемента непосредственно в композицию. В одном конкретном варианте осуществления, в котором нагреватель накладывают на одну поверхность подложки, а композицию наносят на другую противоположную поверхность подложки, но в той же ее общей области, что и таковая на другой поверхности, на которую нагреватель накладывают, тепло от нагревателя сначала проводят через материал подложки перед кондуктивной передачей непосредственно в композицию. В обоих случаях нет пространства для воздушного зазора между композицией и нагревателем.
Это обозначает, что нагреватель может испарять требуемое количество жидкости при значительно более низких температурах по сравнению с нагревателями с фитилем и катушкой известного уровня техники. Это увеличивает энергоэффективность и снижает разрушение нагревателя.
Когда композицию предоставляют на нагревателе, нагреватель выполнен с возможностью нагревать композицию с тем, чтобы по меньшей мере долю композиции испарять или аэрозолизировть. Специалист поймет, что «аэрозолизированная композиция» и родственные ей выражения, встречающиеся в настоящем описании, не ограничены аэрозолем как таковым, но также могут содержать долю композиции в паровой фазе.
Кроме того, количество композиции, расположенной на нагревателе, можно тщательно контролировать с тем, чтобы нагреватель только нагревал необходимое количество композиции. Следовательно, устраняют потерю энергии, например, посредством нагрева избытка жидкости для электронной сигареты в электронной сигарете. Как результат, нагреватель по настоящему изобретению имеет значительно более низкую теплоемкость и требует меньше энергии для нагревания, чем нагреватели известного уровня техники. Этот эффект в комбинации с более низкими температурами нагрева способствует увеличению эффективности устройства. Кроме того, так избегают повторного цикла нагрева–охлаждения, наблюдаемого в электронных сигаретах, который может вести к нестабильности состава при использовании и формированию токсических веществ.
В варианте осуществления, где композицию располагают на той же поверхности подложки, на которой помещают нагреватель, нагреватель или по меньшей мере одна часть его резистивного элемента дополнительно может содержать барьерный слой для подавления смешивания нежелательных побочных продуктов, образуемых в ходе нагревания частей резистивного элемента, с композицией.
В зависимости от того как их формируют, некоторые резистивные нагреватели высвобождают нежелательные производные, когда их нагревают посредством подачи электрического тока. Например, материалы или химические соединения, которые добавляют на резистивный нагреватель в ходе изготовления, иногда высвобождаются в виде летучих соединений, которые могут вступать в реакцию с другими химическими соединениями в ходе нагрева, чтобы формировать потенциально вредные побочные продукты. Предпочтительно, чтобы пользователь не вдыхал эти побочные продукты. Барьерный слой помогает сдерживать смешивание нежелательных побочных продуктов, образуемых в ходе нагревания по меньшей мере одного резистивного нагревателя, с композицией или аэрозолизированной композицией посредством обеспечения физического барьера или препятствия между резистивным нагревателем и композицией.
Необязательно, барьерный слой можно формировать из материала, выбранного из одного или нескольких из керамики, пластмассы и стекла. Обнаружено, что эти материалы подходят для обеспечения эффективного барьерного слоя.
В альтернативном варианте осуществления, где композицию располагают на противоположной поверхности подложки относительно той, на которой помещают нагреватель, сама подложка обеспечивает барьер для того, чтобы предотвращать смешивание нежелательных побочных продуктов с композицией.
Нагреватель может содержать по меньшей мере два контакта, которые несет подложка, где первый конец каждого из по меньшей мере двух контактов соединяют с частью резистивного элемента и второй конец каждого из по меньшей мере двух контактов устраивают с возможностью соединения с источником электрической мощности. Это позволяет соединять второй конец каждого из двух контактов с источником мощности, который отделен или удален от подложки. Например, вторые концы могут формировать часть соединителя, который выполнен с возможностью соединяться с комплементарным соединителем, который в свою очередь соединяют с источником мощности.
Размещение части резистивного элемента и контактов на одной или другой поверхности подложки можно выполнять многими различными приемами, такими как трафаретная печать, печать тонких и/или толстых пленок, лазерная абляция или некоторая комбинация этих приемов. Преимущество печати части резистивного элемента и/или контактов состоит в том, что она является экономически эффективной и автоматизируемой, что отличается от медленного ручного процесса намотки катушки вокруг фитиля.
Необязательно, по меньшей мере одну часть резистивного элемента и контакты можно формировать из одного и того же материала, но по меньшей мере одна часть резистивного элемента имеет меньшую поперечного сечения, чем контакты, так что она имеет более высокое сопротивление. Эти позволяет осаждать часть резистивного элемента и контакты за один цикл печати.
Необязательно часть материала, осаждаемого в течение одного цикла печати, можно подвергать абляции, например, посредством лазерного травления, чтобы формировать по меньшей мере одну часть резистивного элемента, имеющую область уменьшенной площади поперечного сечения, так что область уменьшенной площади поперечного сечения имеет относительно более высокое сопротивление, чем остальной материал. Эта стадия уменьшает стадию печати до одного цикла печати по всей площади, которую должна занять часть резистивного элемента, так что любую требуемую деталь или окончательную обработку можно обеспечивать позже с помощью стадии абляции.
Альтернативно, по меньшей мере одна часть резистивного элемента и контакты могут содержать различные материалы и быть расположенными на подложке с использованием отдельных циклов печати. Это обеспечивает гибкость процесса и позволяет модифицировать свойства части резистивного элемента и проводников посредством модификации долей различных составляющих материала, содержащихся в нем.
По меньшей мере одна часть резистивного элемента может иметь длину, которая больше, чем расстояние по прямой между точками, где по меньшей мере одну часть резистивного элемента соединяют с контактами. Это увеличивает сопротивление части резистивного элемента. Сопротивлением резистивного нагревателя можно управлять посредством изменения длины части резистивного элемента.
Необязательно, по меньшей мере одна часть резистивного элемента может идти по извилистому пути между проводниками. Обнаружено, что это обеспечивает конфигурацию с эффективным использованием пространства по меньшей мере для одной части резистивного элемента.
Необязательно, по меньшей мере одна часть резистивного элемента содержит одно из углерода или других элементов, таких как серебро, рутений, палладий. Обнаружено, что углерод обладает подходящими резистивными свойствами для нагревателя по настоящему изобретению. С другой стороны, серебро имеет относительно высокий температурный коэффициент сопротивления по сравнению с углеродом, и использование частей резистивного элемента, содержащего серебро, ведет к большему увеличению сопротивления по сравнению с использованием только углерода. Это позволяет легче осуществлять мониторинг изменений сопротивления и, таким образом, температуры части резистивного элемента.
Необязательно, части резистивного элемента нагревателя могут иметь сопротивление между 5 Ом и 15 Ом при температуре 130°C. Обнаружено, что это является особенно подходящим сопротивлением для частей резистивного элемента и температура представляет относительно низкую рабочую температуру по сравнению, например, со стандартной электронной сигаретой. Этот диапазон сопротивления также позволяет подавать энергию на нагреватель с использованием стандартной литий–полимерной батареи, при этом позволяя дифференцировку в сопротивлениях между температурами.
Нагреватель может содержать множество частей резистивного элемента и соответствующее число контактов. Это обеспечивает гибкость в отношении того, какие нагреватели активируют в любой один момент времени.
Необязательно, проводники могут содержать контакт для каждой из множества частей резистивного элемента и дополнительный контакт, который образует общую землю для каждой из множества частей резистивных элементов. Это обеспечивает расположение с эффективным использованием пространства на подложке.
Подложка может быть по существу жесткой и по существу плоской. Это помогает снижать деформацию подложки в ходе нагрева части резистивного элемента и позволяет прикладывать усилие к подложке, чтобы помогать вставлять подложку в ингаляционное устройство.
Необязательно, подложка может содержать материал, выбранный из одного или нескольких из керамики, пластмассы или стекла. Обнаружено, что эти материалы, в частности, подходят для подложки по настоящему изобретению по меньшей мере в отношении их тепловых и механических свойств.
Подложка может содержать впадину, формируемую, например, лазерной резкой в области, окружающей по меньшей мере одну часть резистивного элемента или множество частей резистивного элемента. Впадина уменьшает площадь поперечного сечения подложки в области, окружающей часть резистивного элемента, тем самым уменьшая перенос тепла от части резистивного элемента через подложку. Это снижает теплоемкость (т. е. количество подложки, которое нужно нагревать в течение цикла нагрева) части подложки, лежащей под резистивным нагревателем, что обозначает, что меньше энергии необходимо для того, чтобы нагревать эту часть подложки. Соответственно, увеличивают энергоэффективность нагревателя. Впадина также может служить для того, чтобы предотвращать миграцию состава из области резистивного нагревателя.
По меньшей мере одна часть резистивного элемента или по меньшей мере один из контактов может иметь область уменьшенной площади поперечного сечения, так что область уменьшенной площади поперечного сечения выполняет функцию предохранителя, который отказывает, если электрический ток, текущий через область уменьшенной площади поперечного сечения превышает определенное пороговое значение. Предохранитель выполняет функцию устройства безопасности, которое предотвращает перегрев нагревателя. Предохранитель также выполняет функцию безотказности в случае, когда отказывают другие меры безопасности, например, в случае отказа электронного или программного управления генерирующим аэрозоль устройством. Это помогает в нагревателе, соответствующим строгим правилам безопасности в месте для медицинских устройств.
Осаждение аэрозолизируемой композиции на подложке может происходить во время изготовления с использованием, например, приемов трафаретной печати, так что предоставляют подложку, которая уже с нагревателем и уже заряжена композицией, подлежащей аэрозолизации. Композиция может содержать предварительно определяемое число доз. Необязательно, композиция может содержать никотин.
Прикрепления первой и второй частей мундштука можно достигать посредством защелкиваемых соединителей, предусмотрены на одной или обеих из первой части мундштука и второй части мундштука.
В наиболее предпочтительных вариантах осуществления, по меньшей мере одну часть резистивного элемента нагревателя располагают вблизи от выпуска средства соединения по текучей среде, например, канала потока воздуха, предусмотренного внутри мундштука. Это уменьшает длину и/или площадь поверхности канала потока воздуха, на котором аэрозолизированная композиция может конденсироваться, если в действительности аэрозолизированная композиция имеет время для того, чтобы достигать внутренней поверхности канала потока воздуха перед выходом через выпуск мундштука.
Канал потока воздуха может содержать направляющие для удерживания нагревателя внутри внутренней части канала потока воздуха. Канал потока воздуха может содержать первую и вторую части, между которым нагреватель можно располагать так, что воздух, текущий внутри первой части, течет через и над поверхностью нагревателя, на котором расположена композиция, и воздух, текущий во второй части, течет внизу нагревателя нагреватель, под и через противоположную поверхность подложки к той, на которой расположена композиция.
Первую и/или вторую часть канала потока воздуха можно определять посредством по меньшей мере одной плоской поверхности, которая помогает создавать ламинарный поток воздуха за нагревателем, таким образом ингибируя контакт аэрозолизированной композиции с внутренними поверхностями канала потока воздуха.
Канал потока воздуха может содержать ограничительное отверстие для ограничения потока воздуха в нем. Использование ограничительного отверстия внутри канала потока воздуха ведет к падению давления внутри канала потока воздуха и может позволять более точно контролировать скорость потока воздуха (например, с помощью эффекта Вентури) в области ограничительного отверстия, что позволяет потоку воздуха через нагреватель проходить быстрее по сравнению с потоком воздуха, входящим в мундштук. Ограничительное отверстие также ограничивает поток воздуха через канал потока воздуха, что обеспечивает пользовательский опыт, схожий со вдыханием через стандартную сигарету.
Необязательно, ограничительное отверстие можно располагать выше по потоку от нагревателя. Это дает время и пространство, чтобы способствовать возвращению турбулентного воздуха, выходящего из ограничительных отверстий, к ламинарному поток во время, в течение которого он проходит через нагреватель.
Необязательно, как первая, так и вторая части канала потока воздуха могут содержать ограничительное отверстие и в идеале размеры и характеристики потока текучей среды выбирают так, что потоки воздуха в первой и второй частях канала потока воздуха схожи, т. е. воздух, текущий в части канала, перемещается в целом с одной и той же скоростью и коэффициентом массового расхода.
Мундштук и узел нагревателя вместе могут формировать заменяемый потребляемый предмет, который, когда новый, поступает уже заряженным композицией, и который можно просто выбрасывать, когда аэрозолизирована вся композиция, изначально присутствовавшая, и потребляемый предмет, таким образом, израсходован.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения предусмотрено ингаляционное устройстве, содержащее описанный выше мундштук и узел нагревателя, часть основного корпуса, часть основного корпуса содержит: источник мощности для устройства; и блок управления.
Такое ингаляционное устройство может обеспечивать управляемое и точное дозирование, требует минимального обслуживания (например, не нужно чистить мундштук) и будет более гигиеничным (например, уменьшает накопление остатков от предыдущего использования внутри ингаляционного устройства). Такое ингаляционное устройство также может поддерживать более согласованный уровень эффективности (например, избегать засорения внутри мундштука), поскольку мундштук можно заменять.
Часть основного корпуса такого ингаляционного устройства может дополнительно содержать впуск текучей среды и выпуск текучей среды в связи друг с другом, последний из которых взаимодействует со впуском текучей среды мундштука, когда соединен с частью основного корпуса, таким образом завершая канал потока воздуха.
Необязательно впуск текучей среды части основного корпуса можно располагать близко относительно конца указанной части основного корпуса, к которой свободно прикрепляют мундштук.
Краткое описание фигур
Один или несколько конкретных вариантов осуществления в соответствии с аспектами настоящего изобретения описаны только в качестве примера и со ссылкой на следующие фиг., на которых:
На фиг. 1 представлено схематическое изображение нагревателя с фитилем и катушкой электронной сигареты известного уровня техники.
На фиг. 2, 2A предоставлены виды в поперечном разрезе нагревателей в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, где определенное количество композиции располагают, во–первых, на той же поверхности подложки, как та, на которой помещают нагреватель, и, во–вторых, на противоположной поверхности, как та, на которой помещают нагреватель.
На фиг. 3 представлен схематический вид в плоскости нагревателя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 представлен схематический вид в плоскости нагревателя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 5a–5d представлены виды в плоскости нагревателя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения в течение различных этапов изготовления.
На фиг. 6 представлен вид сбоку ингаляционного устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 7a и 7b представлены виды сбоку мундштука для устройства с фиг. 6, показанного в разобранной и собранной форме, соответственно.
На фиг. 8 представлен вид в поперечном разрезе устройства с фиг. 6, который выполнен вдоль линии A–A на фиг. 6.
На фиг. 9a представлен вид в плоскости ингаляционного устройства с фиг. 6,
На фиг. 9b представлен вид в сечении сбоку ингаляционного устройства вдоль линии B–B на фиг. 9a.
На фиг. 10a представлен вид в плоскости мундштука в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 10b представлен вид в сечении сбоку мундштука вдоль линии G–G на фиг. 10a.
На фиг. 10c представлен вид сзади мундштука, если смотреть в направлении стрелки H на фиг. 10a.
Подробное описание изобретения
На фиг. 2 представлен нагреватель 10 для ингаляционного устройства в соответствии с настоящим изобретением, содержащий подложку 12 и резистивный нагревательный элемент 14, который поддерживает часть подложки 12. Часть резистивного элемента можно соединять с источником электрической мощности (не показано) посредством контактов (не показано). Барьерный слой 16 лежит поверх части 14 резистивного элемента и части подложки 12. Нагреватель 10 показан с определенным количеством композиции 18, которая расположена на барьерном слое 16.
Когда электрический ток течет через часть 14 резистивного элемента, температура части 14 резистивного элемента возрастает, и тепло переносят через барьерный слой 16 на композицию 18. По меньшей мере часть композиции 18 испаряют и диспергируют в воздух над нагревателем 10. По мере испарения композиции 18 с нагревателя, он остывает, и часть испаряемой композиции будет конденсироваться с тем, чтобы формировать жидкие капельки композиции, висящие в воздухе, т. е. аэрозолизированную композицию. Эту аэрозолизированную композицию может вдыхать пользователь.
Барьерный слой 16 обеспечивает уплотнение поверх части резистивного элемента и части подложки, которое ингибирует смешивание нежелательных побочных продуктов, которые могут образовываться, когда элемент резистивного нагревателя нагревают, с композицией 18 или испарение и смешивание с аэрозолизированной композицией, которую вдыхает пользователь.
Впадины 20 сформированы в подложке 12 около любой стороны элемента 14 резистивного нагревателя. Несмотря на то, что не показано в сечении с фиг. 2, следует принимать во внимание, что впадины 20 идут в направлении к и от плоскости сечения для того, чтобы формировать борозду на любой стороне части 14 резистивного элемента. Дополнительно впадины (не показано) также можно формировать параллельно плоскости сечения около других двух сторон части 14 резистивного элемента. Следовательно, впадины или борозды формируют в области, окружающей по меньшей мере одну часть 14 резистивного элемента. Впадины 20 уменьшают площадь поперечного сечения подложки 12 и, таким образом, перенос тепла через подложку в область впадин 20. Это обеспечивает определенную степень тепловой изоляции для области подложки 12, лежащей под частью 14 резистивного элемента, и ингибирует рассеивания тепла на всем протяжении всей подложки. Это уменьшает объем подложки 12, нагреваемой частью 14 резистивного элемента в течение любого конкретного цикл нагрева, т. е. теплоемкость нагревателя 10. Поскольку на подложке 12 рассеивают меньше тепла, больше тепла переносят на композицию 18, тем самым усовершенствуя тепловую эффективность нагревателя 10.
Нагреватель 10 можно изготавливать посредством предоставления подложки 12 и формирования впадин 20 в области, которая будет нести часть 14 резистивного элемента, например, с использованием процесса лазерной резки. Затем часть 14 резистивного элемента можно размещать в области, окруженной впадинами 20, используя процесс трафаретной печати. Так осаждают толстую пленку проводящих чернил, имеющих подходящее сопротивление, на подложку. Если контакты (не показано) нужно предоставлять на подложке, их также можно располагать на подложке 12 с использованием процесса трафаретной печати. Трафаретная печать обеспечивает экономически эффективный и автоматизируемый способ осаждения части резистивного элемента и контактов. Контакты будут иметь более высокую проводимость, чем часть 14 резистивного элемента. процесс травления можно использовать для завершения очертаний признаков напечатанных трафаретной печатью.
Подложку 12 выполняют из керамики. Однако специалист примет во внимание, что можно использовать материалы, такие как пластмассу или стекло или комбинацию указанных выше материалов. Размеры подложки составляют 15 мм в длину на 10 мм в ширину и 0,5 мм в толщину, что относительно мало по сравнению с нагревателями с фитилем и катушкой стандартной существующей электронной сигареты. Это снижает теплоемкость нагревателя 10 и помогает усовершенствовать тепловую эффективность. Специалист примет во внимание, что подложка может иметь другие подходящие размеры.
Проводящие чернила, используемые для того, чтобы формировать часть 14 резистивного элемента, содержат частицы углерода и частицы серебра. Другие составляющие могут содержать смолу или связывающее средство и растворитель. Однако специалист примет во внимание, что можно использовать другие смеси.
Проводящие чернила, используемые для того, чтобы формировать контакты, содержат проводящие частицы, например, металлические частицы. Однако специалист примет во внимание, что можно использовать частицы других типов, например, графитовые частицы.
Вышеуказанные композиции проводящих чернил можно адаптировать для конкретного процесса трафаретной печати или для достижения желаемого сопротивления для ориентации/раскладки сопротивления конкретной геометрической формы или размера.
Когда элемент 14 резистивного нагревателя и контакты напечатаны трафаретной печатью на подложке 12, нагреватель в целом подвергают процессу нагревания, в котором устраняют любые летучие растворители. Затем нагреватель можно подвергать процессу спекания при более высокой температуре для того, чтобы спекать проводящие или резистивные составляющие проводящих чернил.
Барьерный слой 16 выполняют из слоя стекла, которое термически сваривают с подложкой 12 и частью 14 резистивного элемента. Однако специалист примет во внимание, что барьерный слой 16 можно выполнять из любого подходящего материала, который формирует эффективное уплотнение против выхода нежелательных летучих побочных продуктов, таких как керамика или пластмасса или комбинация любых указанных выше материалов.
Кроме того, композицию, подлежащую аэрозолизации, также можно располагать на нагревателе 10 в ходе изготовления так, что нагреватель уже предоставляют предварительно заряженным композицией. Такую композицию также можно печатать трафаретной печатью на нагревателе 10.
В отличие от этого, на фиг. 2A (на которой использованы номера позиций, схожие с таковыми на фиг. 2, для обозначения схожих частей), нагреватель 10 показан в перевернутой ориентации с частями резистивного элемента нагревателя, теперь предоставленными на дне, обращенной вниз поверхностью 12a подложки 12, т. е. первой поверхностью подложки, а определенное количество композиции 18 расположено на верхней или обращенной вверх поверхности 12b подложки 12, т. е. противоположной второй поверхности. В этой компоновке сама подложка обеспечивает барьер между композицией 18 и частями 14 резистивного элемента нагревателя, несмотря на то, что тепло от него все еще непосредственно проводят через подложку 12 в композицию, чтобы вызывать ее аэрозолизацию, и для аэрозоля, созданного таким образом, подлежащего рассеиванию в воздухе сверху. Снова впадины 20 можно формировать в подложке 12 около любой стороны резистивного элемента 14.
Как отмечено ранее, проводящие чернила различных типов можно использовать для того, чтобы формировать части резистивного элемента и контакты. Например, чернила на основе углерода можно использовать для того, чтобы формировать части резистивного элемента, тогда как чернила, содержащие проводящие элементы, такие как металлы или графит, можно использовать для того, чтобы формировать контакты. Другие составляющие могут содержать растворитель, чтобы допускать печать такими чернилами. Кроме того, одни чернила можно использовать для печати как частей резистивного элемента, так и контактов. Как керамические, так и стеклянные чернила содержат стеклянную фазу, которая обеспечивает удельное электрическое сопротивление, металлические фазы, которые обеспечивают проводимость и высокий температурный коэффициент сопротивления. Металлическая фаза может содержать элементы, например, такие как серебро, рутений, палладий или другие подходящие металлы. Вышеуказанные композиции проводящих чернил можно адаптировать к конкретному процессу трафаретной печати или для достижения желаемого сопротивления для ориентации/раскладки сопротивления конкретной геометрической формы или размера. Когда части 14 элемента резистивного нагревателя и контакты напечатаны на подложке 12, подложку и печатаемый нагреватель затем в целом подвергают процессу нагревания для того, чтобы испарять растворители, после чего можно использовать дополнительный процесс нагревания для того, чтобы спекать металлы и плавить стекло.
На фиг. 3 и 4 представлены дополнительные варианты осуществления нагревателей в соответствии с настоящим изобретением, которые можно выполнять с использованием различных производственных процессов. Следует отметить, что на этих фиг. представлены упрощенные схематические виды. Определенные признаки, такие как впадины и барьерный слой, опущены для прозрачности. Однако специалист примет во внимание, что такие опущенные признаки и другие признаки также можно использовать с этими описанными вариантами осуществления.
Во–первых, со ссылкой на фиг. 3, нагреватель 100 содержит подложку 112, часть 114 резистивного элемента и два контакта 113. Часть 114 резистивного элемента и контакты 113 формируют из различных материалов, т. е. они имеют различные композиции, например, композиции, описанные выше, так что контакты 113 являются более проводящими, чем часть 114 резистивного элемента. Следовательно, часть 114 резистивного элемента и контакты осаждают в отдельных циклах печати. В одном цикле печати осаждают более резистивные проводящие чернила для того, чтобы формировать часть 114 резистивного элемента, и в другом цикле печати осаждают более проводящие чернила для того, чтобы формировать контакты 113. Любую часть 114 резистивного элемента можно осаждать первой, а контакты 113 вторыми, или наоборот.
Один из контактов 113 нагревателя 100 имеет область уменьшенной площади поперечного сечения 122, которая выполняет функцию предохранителя и отказывает, если электрический ток, текущий через эту область, превышает определенное пороговое значение. Получение области уменьшенной площади поперечного сечения можно осуществлять в виде части процесса печати посредством просто печатания этого паттерна на подложке, тем самым избегая необходимости добавлять дополнительный компонент в нагреватель 100. Альтернативно, предохранитель можно формировать с использованием процесса абляции, такого как лазерная резка. Предохранитель выполняет функцию устройства безопасности и предотвращает перегрев нагревателя 100.
Со ссылкой на фиг. 4, нагреватель 200 содержит подложку 212, часть 214 резистивного элемента и контакты 213. Часть 214 резистивного элемента и контакты 213 формируют из одного и того же материала, т. е. одних и тех же проводящих чернил. Эти проводящие чернила в целом более проводят, чем проводящие чернила, используемые для печати отдельного элемента резистивного нагревателя, или могут содержать композицию, обладающую проводимостью между двумя композициями, описанными выше. Часть 214 резистивного элемента формируют посредством предоставления печатаемой дорожки из проводящих чернил, которая имеет меньшую площадь поперечного сечения или меньшую ширину или толщину, чем остальная печатаемая дорожка, так что она имеет более высокое сопротивление. Остальная печатаемая дорожка, т. е. часть, имеющая большую площадь поперечного сечения или большую ширину или толщину, образует контакты 213.
Сопротивление части 214 резистивного элемента также можно увеличивать относительно сопротивления контактов 213, делая элемент резистивного нагревателя длиннее, чем расстояние по прямой между точками X и Y, где часть 214 резистивного элемента соединяют с контактами 213. Этого достигают, придавая части 214 резистивного элемента извилистый или волнистый паттерн.
В результате формирования части 214 резистивного элемента и контактов 213 из одного и того же материала, эти признаки можно располагать на подложке 212 в одном цикле печати. Паттерн части 214 резистивного элемента или можно печатать на подложке, или элемент резистивного нагревателя 214 можно печатать в виде более крупного блока и получать паттерн посредством абляции части блока резистивного нагревателя, например, с использованием лазерного травления или процесса резки.
На фиг. 3 и 4 контакты 113 и 213 идут к и заканчиваются на краях 112 и 212 подложки, соответственно. Эта компоновка обозначает, что нагреватели 100 и 200 можно соединять с источником электрической мощности (не показано), который отделен или удален от нагревателя. Например, края подложки 112 и 212 можно вставлять в соединитель с тем, чтобы контакты 113 и 213 образовывали электрический контакт с соединениями к источнику электрической мощности.
На фиг. 5a–5d представлен нагреватель по настоящему изобретению в ходе различных этапов изготовления. Во–первых, со ссылкой на фиг. 5a, нагреватель 500 содержит подложку 512, имеющую серию впадин 520, сформированных в поверхности подложки 512. Нагреватель 500 выполнен с возможностью нести четыре элемента резистивного нагревателя (не показано на фиг. 5a), расположенных в конфигурации 2×2 на одном конце подложки 512. Впадины 520 располагают в области, окружающей каждую из частей резистивного элемента. Не все впадины 520 соединяют вместе так, что имеет место пропуск между некоторыми из впадин, и в этом пропуске подложка 512 имеет свою полную толщину. Это для того, чтобы избегать чрезмерного ослабления подложки 512 в области четырех частей резистивного элемента. Впадины 520 можно формировать посредством подходящего абляционного процесса, например, лазерного травления или резки.
На фиг. 5b представлена подложка с фиг. 5a, в которой компоновку контактов 513i–513v несет подложка 512. Контакты 513i–513v осаждены с использованием процесса трафаретной печати. Первый конец каждого из контактов 513i–513v располагают так, чтобы соединять с частями резистивного элемента (не показано на фиг. 5b) на одном конце подложки 512. Проводник 513iii выполнен в виде соединения с общей землей и устроен для соединения на его первом конце с каждой из частей резистивного элемента. Проводник 513iii располагают посреди контактов 513i–513v и элементов резистивного нагревателя, поскольку это является наиболее удобной компоновкой, в соответствии с чем его можно соединять с каждой из частей резистивного элемента. Контакты 513i, 513ii, 513iv и 513v располагают для того, чтобы соединять их первыми концами с соответствующей одной из каждой из четырех частей резистивного элемента.
Второй конец контактов 513i–513v заканчивается в соответствующей серии контактных площадок 513a–513e на конце подложки 512, противоположном концу, где располагают элементы резистивного нагревателя. Контактная площадка 513c выполнена с возможностью соединения с общей землей или отрицательным потенциалом источника электрической мощности так, что каждый из элементов резистивного нагревателя можно соединять с потенциалом земли через проводник 513iii. Контактные площадки 513a, 513b, 513d и 513e выполнены с возможностью соединения с источником электрической мощности так, что разность потенциалов можно генерировать на каждой из частей резистивного элемента через один из контактов 513i, 513ii, 513iv и 513v и проводник 513iii общей земли.
На фиг. 5c представлена подложка 512, несущая четыре элемента 514i–514iv резистивного нагревателя. Контакты 513i–513v опущены с целью прозрачности. Элементы 514i–514iv резистивного нагревателя располагают в паттерне 2×2 на одном конце подложки 512. Каждую из частей 514i–514iv резистивного элемента окружают посредством формирования впадин 520. Части 514i–514iv резистивного элемента нанесены с использованием процесса трафаретной печати.
На фиг. 5d представлен полностью собранный нагреватель 500, содержащий подложку 512, контакты 513i–513v, части 514i–514iv резистивного элемента, барьерный слой 516 и композицию, содержащую никотин (не показано), расположенную на каждой из частей 514i–514iv резистивного элемента. Каждая из частей 514i–514iv резистивного элемента соединена с соответствующим одним из контактов 513i, 513ii, 513iv и 513v и проводником 513iii общей земли. Когда разность потенциалов генерируют на одном из элементов 514i–514iv резистивного нагревателя, электрический ток течет через часть резистивного элемента, тем самым активируя часть резистивного элемента и вызывая увеличение его температуры. Например, подавая положительный потенциал на контактную площадку 513a и землю или отрицательный потенциал на контактную площадку 513c, активируют элемент резистивного нагревателя 514i и заставляют его генерировать тепло. Следовательно, каждую из частей 514i–514iv резистивного элемента можно независимо активировать посредством подачи положительного потенциала на любую одну из контактных площадок 513a, 513b, 513d и 513e и потенциал земли на контактную площадку 513c.
Барьерный слой 516 обеспечивает уплотнение над частями 514i–514iv резистивного элемента и частью контактов 513i–513v. Барьерный слой 516 идет по области нагревателя 500, обозначаемой точками RSTU на фиг. 5d. Область нагревателя, обозначаемую точками TUVW, не покрывают барьерным слоем и, таким образом, не изолируют контактные площадки 513a–513e и позволяют им образовывать электрическое соединение с источником электрической мощности.
Содержащие никотин композиции (не показано) располагают поверх барьерного слоя 516 над каждой из частей 514i–514iv резистивного элемента. Композиции содержат 0,5 мг никотина всего (при концентрации 40%). Процесс трафаретной печати использовали для осаждения композиций, хотя специалист примет во внимание, что можно использовать другие способы осаждения. Количество содержащей никотин композиции, осаждаемой поверх каждой из частей 514i–514iv резистивного элемента, может содержать одну или несколько доз никотина на вдох.
На фиг. 6 представлено ингаляционное устройство 600 в соответствии с настоящим изобретением, содержащее часть 630 основного корпуса и мундштук 632. Мундштук 632 можно разъемно прикреплять к части 630 основного корпуса. Кроме того, мундштук 632 формируют из отдельных первой 632a и второй 632b частей, которые собирают в ходе изготовления. Однако специалист примет во внимание, что ингаляционное устройство 600 также можно формировать из одного куска, например, одной трубки.
На фиг. 7a представлен мундштук 632 в разобранной форме. Первая часть 632a мундштука имеет щель (не показано) для приема нагревателя 500 с фиг. 5d. В ходе изготовления, нагреватель 500 вставляют в щель или выемку первой части 632a мундштука и удерживать на месте посредством прикрепления второй часть 632b мундштука к первой части 632a мундштука. Вторую часть 632b мундштука прикрепляют к первой части 632a мундштука посредством защелкиваемых соединителей 634 на любой стороне второй части 632b мундштука.
На фиг. 7b представлен мундштук 632 в собранной форме. Нагреватель 500 надежно удерживают внутри мундштука 632. Как описано выше, нагреватель 500 содержит содержащие никотин композиции, расположенные на частях резистивного элемента, и, следовательно, мундштук 62 содержит заменяемое потребляемое, которое можно разъемно соединять с частью 630 основного корпуса ингаляционного устройства 600.
На фиг. 8 представлено сечение через ингаляционное устройство 600 вдоль линии A–A на фиг. 6. Мундштук 632, соединяющий нагреватель 500, соединяют с частью 630 основного корпуса. Конец части 630 основного корпуса, с которым соединяют мундштук 632, содержит множество контактных штырей 636, которые устроены для того, чтобы образовывать электрический контакт с соответствующими контактными площадками 513a–513e нагревателя 500.
Часть основного корпуса имеет первое внутреннее пространство 638 для размещения источника электрической мощности (не показано) и второе внутреннее пространство для размещения блока управления (не показано) для управления электрической активацией частей 514 резистивного элемента. Контактные штыри 636 соединяют с источником электрической мощности через блок управления. Кнопка 648 также предусмотрена на части 630 основного корпуса, чтобы позволять пользователю активировать нагреватель 500. Альтернативно, специалист примет во внимание, что датчик, чувствительный ко вдоху пользователя, можно использовать для того, чтобы активировать нагреватель.
Мундштук 632 имеет каналы 642, которые лежат поверх частей 514 резистивного элемента, когда нагреватель 500 устанавливают в мундштук 632. Каналы 642 находятся в соединении по текучей среде со впуском воздуха (не показано), расположенным на части 630 основного корпуса, и выпуском 644 воздуха мундштука 632. Сужение 646 располагают в каналах 642 непосредственно перед частями 514 резистивного элемента, чтобы ускорять поток воздуха и обеспечивать падение давления в этой области канала. Это способствует тому, что аэрозолизированную композицию увлекают потоком воздуха.
Устройство 600 с фиг. с 6 до 8 выполнено с возможностью высокой точности и соответствия требованиям Human Medicines Regulations. Следовательно, такое устройство подходит в качестве никотиновой заместительной терапии.
При использовании, пользователь сжимает губы вокруг мундштука 632 ингаляционного устройства 600 и вдыхает. Воздух поступает во впуск воздуха, через каналы 642 и по нагревателю 500 в область частей 514 резистивного элемента перед выходом из ингаляционного устройства через выпуск 644 воздуха. Одновременно со вдохом пользователь нажимает кнопку 648 для того, чтобы активировать нагреватель 500. В зависимости от дозы, подлежащей доставке, блок управления активирует одну или несколько частей 514 резистивного элемента, направляя электрический ток через эти части 514 резистивного элемента, что заставляет их генерировать тепло. По меньшей мере части композиции, осажденные над соответствующей одной или несколькими частями резистивного элемента испаряют и формируют аэрозолизированную композицию над нагревателем 500, которую уносит двигающийся поток воздуха. Поскольку композиция находится в непосредственном проводящем контакте с нагревателем, аэрозолизации требуемого количества композиции можно достичь при значительно более низких температурах, т. е. 140°C, по сравнению со стандартными нагревателями с фитилем и катушкой, которые обычно нагреваются приблизительно до 300°C. Затем пользователь вдыхает аэрозолизированную композицию через выпуск 644. Затем устройство возвращается к подготовке для следующего вдоха.
Далее, со ссылкой на фиг. 9a и 9b, показано ингаляционное устройство 600 со впуском 650 воздуха, расположенным в верхней поверхности части 630 основного корпуса. Впуск 650 воздуха латерально отстоит от центральной продольной оси ингаляционного устройства 600 и расположен в области, где мундштук 632 прикрепляют к части 630 основного корпуса. На фиг. 9b показан вид в поперечном разрезе через ингаляционное устройство 900 вдоль линии B–B на фиг. 9a. Впуск 650 воздуха находится в соединении по текучей среде с мундштуком 632, и воздух выходит из ингаляционного устройства 600 через выпуск 702 (часть которого показана на фиг. 9b). Канал потока воздуха проходит от впуска 650 воздуха на части 630 основного корпуса к выпуску 702 мундштука 632. Основная часть канала потока воздуха, которая проходит через мундштук 632, не видна на фиг. 9b, поскольку она проходит ближе к центральной продольной оси устройства, т. е. в области линии G–G на фиг. 10a.
Со ссылкой на фиг. 10a, представлен вид в плоскости отдельно мундштука 632, т. е. открепленного от части 630 основного корпуса. На фиг. 9b представлен вид в поперечном разрезе через мундштук вдоль линии G–G на фиг. 10a. Воздух поступает в мундштук 632 через отверстие 720 в задней части мундштука 632, это отверстие 720 находится в соединении по текучей среде со впуском 650 воздуха (см. фиг. 9a и 9b). Воздух течет через мундштук 632 к выпуску 702 через окруженный канал потока воздуха или проход текучей среды. Поток воздуха через канал потока воздуха обозначен пунктирными линиями 722a и 722b на фиг. 10b.
Нагреватель 703 располагают внутри мундштука 632 внутри канала потока воздуха. Вблизи от нагревателя 703, канал потока воздуха содержит первую часть 724a канала потока воздуха и вторую часть 724b канала потока воздуха. Первая часть 724a канала потока воздуха устроена для того, чтобы направлять часть потока воздуха (обозначено пунктирной линией 722a) позади и сверху первой обращенной вверх поверхности 703a нагревателя 703 и его частей 705 резистивного элемента. Части 705 резистивного элемента располагают ниже по потоку от конца нагревателя 703 вблизи от или около выпуска 702 мундштука 632. Вторая часть 724b канала потока воздуха устроена для того, чтобы направлять часть потока воздуха (обозначено пунктирной линией 722b) позади и снизу второй обращенной вниз поверхности 703b нагревателя 703. Верхние и нижние поверхности первой 724a и второй 724b частей канала потока воздуха, соответственно, являются плоскими для того, чтобы создавать ламинарный поток воздуха позади частей 705 резистивного элемента.
Нагреватель 703 расположен на направляющих 726, которые идут параллельно продольной оси мундштука и держат нагреватель в центральной области внутри канала потока воздуха так, что воздух может течь как выше, так и ниже нагревателя 703. Выступы 728a и 728b идут от верхних и нижних поверхностей первой 724a и второй 724b частей канала потока воздуха, соответственно, и контактируют с нагревателем 703 около его конца выше по потоку, чтобы помогать удерживать нагреватель 703 на месте внутри мундштука 632. Каждое из выступов 728a и 728b имеет ограничительное отверстие или ограничение канала (не показано на фиг. 10b, см. фиг. 10c), идущее через него. Цель ограничительных отверстий состоит в увеличении сопротивления вдоху посредством ограничения потока воздуха в области выступов 728a и 728b и обеспечении более реалистичного ощущения от ингаляционного устройства 600 для курильщиков традиционных табачных продуктов. Выступы 728a и 728b располагают достаточно выше по потоку от элементов 705 резистивного нагревателя так, что турбулентный воздух, выходящий из ограничительных отверстий, имеет пространство для возвращения к ламинарному потоку за время, в течение которого он проходит элементы 705 резистивного нагревателя. Ламинарный поток помогает мешать аэрозолизированной композиции достигать поверхностей канала потока воздуха, поскольку аэрозолизированная композиция склонна течь через устройство, будучи захваченной невозмущенным потоком.
На фиг. 10c представлен вид сзади мундштука 632, т. е. вид в направлении стрелки H на фиг. 10a. Мундштук 632 имеет центральную вертикальную разделительную стенку 730, которая делит канал потока воздуха надвое. Часть мундштука 632 слева от разделительной стенки 730 представляет собой по существу зеркальное изображение части мундштука 632 справа от разделительной стенки 730. Левая часть мундштука 632 повторяет признаки мундштука 632 справа от разделительной стенки 730.
Как можно видеть на фиг. 10c, выступы 728a и 728b контактируют с нагревателем 703, чтобы помогать удерживать его на месте внутри мундштука 632. Каждое из выступов 728a и 728b имеет ограничительные отверстия 732, проходящие через него. Ограничительное отверстие имеет полукруглую форму, хотя можно использовать любую подходящую геометрическую форму. Размер или диаметр ограничительных отверстий 732 меньше размера канала потока воздуха, в котором их располагают, чтобы ограничивать поток воздуха в области выступов 728a и 728b, как описано выше.
При использовании, пользователь помещает мундштук 632 в свой рот и вдыхает через ингаляционное устройство 600. Воздух течет внутрь через впуск 650 воздуха и через канал потока воздуха к выпуску 650 мундштука 632. Датчик (не показано) можно предоставлять для того, чтобы обнаруживать паление давления внутри канала потока воздуха и посылать сигнал на управляющую схему для того, чтобы нагревать или активировать элементы 705 резистивного нагревателя. Однако специалист примет во внимание, что кнопку (например 648, фиг. 8), нажатую пользователем, можно использовать вместо датчика для того, чтобы активировать элементы 705 резистивного нагревателя. После активации, тепло от элементов 705 резистивного нагревателя переносят на композицию, лежащую поверх элементов 705 резистивного нагревателя. По меньшей мере часть композиции испаряют для того, чтобы формировать аэрозолизированную композицию, которую захватывает поток воздуха, проходящий через верхнюю первую поверхность 703a нагревателя 703, и пользователь делает вдох.
Поскольку элементы 705 резистивного нагревателя располагают на конце ниже по потоку нагревателя 703 вблизи или около выпуска 702, недостаточно времени и/или недостаточно расстояния или площади поверхности канала потока воздуха для формирования конденсата. Следовательно, более высокая доля содержащей никотин композиции достигает пользователя. Кроме того, эта компоновка ингибирует формирование капелек конденсата внутри мундштука 632, которые могут быть неприятными, если пользователь делает вдох.
В описанном варианте осуществления поток воздуха не только проходит через верхнюю поверхность нагревателя 703, но часть канала потока воздуха, т. е. вторую часть 724b канала потока воздуха, располагают ниже нагревателя 703. Авторы изобретения обнаружили, что нижняя вторая часть 724b канала потока воздуха может содействовать при ингибировании конденсации аэрозолизированной композиции на нижних поверхностях подложки и мундштука.
Поскольку пользователь делает вдох, воздух должен затягиваться через ограничительные отверстия 732. Как рассмотрено выше, это увеличивает сопротивление вдоху посредством ограничения потока воздуха и обеспечивает более реалистичное ощущение от ингаляционного устройства 100 для курильщиков традиционных табачных продуктов. Ограничительное отверстие 732 располагают как в верхней первой части 724a канала потока воздуха, так и в нижней второй части 724b канала потока воздуха с тем, чтобы ограничивать верхний и нижний потоки воздуха в равной мере, т. е. оба потока воздуха проходят в целом с одной и той же скоростью и коэффициентом массового расхода. Это способствует плавному потоку воздуха через устройство, что дополнительно ингибирует формирование конденсата.
Различные модификации будут видны специалистам в данной области. Например, части резистивного элемента, контакты и композиции можно осаждать с помощью процесса, отличного от трафаретной печати, например, посредством струйной печати или трехмерной печати. Дополнительно пеллеты, содержащие композицию, может нести нагреватель, или их можно прикреплять к нему. При подаче тепла, пеллеты плавятся и высвобождают композицию, которую аэрозолизируют.