ГЕНЕРИРУЮЩИЙ АЭРОЗОЛЬ УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ПОВЕРХНОСТЬ С МИКРОСТРУКТУРОЙ
AEROSOL GENERATING ASSEMBLY COMPRISING A MICROSTRUCTURE SURFACE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройствам доставки аэрозоля, таким как электронные сигареты, и, в частности, к устройствам доставки аэрозоля, содержащим атомайзер и антимикробную поверхность. Атомайзер может быть выполнен с возможностью нагрева композиции предшественника аэрозоля, которая может быть изготовлена или получена из табака или иным образом включать табак, для образования пригодного для вдыхания вещества для потребления человеком.
Уровень техники
За многие годы было предложено множество курительных устройств в качестве усовершенствования курительных продуктов или альтернатив курительным продуктам, для использования которых требуется сгорание табака. Множество из таких устройств специально выполнены для обеспечения ощущений, связанных с курением сигареты, сигары или трубки, но без доставки в значительном количестве продуктов неполного сгорания и пиролиза, которые образуются в результате сгорания табака. С этой целью были предложены многочисленные курительные продукты, генераторы аромата и медицинские ингаляторы, которые используют электроэнергию для испарения или нагревания летучего вещества или пытаются обеспечить ощущения курения сигареты, сигары или трубки без сжигания табака в значительной степени. Например, различные известные альтернативные курительные изделия, устройства доставки аэрозоля и тепловырабатывающие источники описаны в патенте США №8881737 (Collett и др.), публикациях патентных заявок США №2013/0255702 (Griffith Jr. и др.), №2014/0000638 (Sebastian и др.), №2014/0096781 (Sears и др.), №2014/0096782 (Ampolini и др.), и №2015/0059780 (Davis и др.), которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, различные варианты реализации продуктов и нагревательных конструкций описаны в разделах "Уровень техники" в патентах США №5388594 (Counts и др.) и №8079371 (Robinson и др.), которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.
Использование устройств доставки аэрозоля включает в себя вдыхание аэрозоля, вырабатываемого устройством доставки аэрозоля. Пользователь обычно прикладывает устройство доставки аэрозоля к губам для выполнения затяжки через устройство доставки аэрозоля и получения аэрозоля. Однако такое использование может подвергнуть устройство доставки аэрозоля воздействию слюны и/или другого биологического материала. Соответственно, может потребоваться создание устройства доставки аэрозоля, содержащего элементы, выполненные с возможностью противодействия росту микроорганизмов.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к узлу картриджей для устройств доставки аэрозоля, выполненных с возможностью образования аэрозоля, которые в некоторых вариантах осуществления изобретения могут называться электронными сигаретами. Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается генерирующий аэрозоль узел. Генерирующий аэрозоль узел может содержать композицию предшественника аэрозоля, атомайзер и корпус. Корпус может содержать поверхность, по меньшей мере часть которой может содержать микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств.
В некоторых вариантах осуществления изобретения корпус может содержать мундштук, образующий выходное отверстие. Микроструктура может представлять собой биомимикрическую микроструктуру. Поверхность может задавать микроструктуру акульей кожи или микроструктуру листа лотоса. Поверхность может не содержать химического покрытия. Указанная поверхность может быть расположена на внутренней поверхности корпуса. Указанная поверхность может быть расположена на наружной поверхности корпуса.
В некоторых вариантах осуществления изобретения корпус может быть сформован в форме, выполненной с возможностью получения микроструктуры на поверхности. Форма может быть протравленной. Генерирующий аэрозоль узел может быть включен в картридж или баллончик для устройства доставки аэрозоля.
Согласно дополнительному аспекту изобретения предлагается способ образования генерирующего аэрозоль узла. Способ может включать обеспечение композиции предшественника аэрозоля. Кроме того, способ может включать помещение атомайзера в положение сообщения по текучей среде с композицией предшественника аэрозоля. Способ может дополнительно включать сборку атомайзера с корпусом, содержащим поверхность, по меньшей мере часть которой может содержать микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств.
В некоторых вариантах осуществления сборка атомайзера с корпусом может включать помещение корпуса в положение сообщения по текучей среде с атомайзером. Кроме того, способ может включать образование корпуса, содержащего микроструктуру. Образование корпуса может не включать нанесение на поверхность химического покрытия.
В некоторых вариантах осуществления изобретения образование корпуса может включать образование микроструктуры по меньшей мере на одной из внутренней и наружной поверхности корпуса. Образование корпуса может включать образование микроструктуры в форме. Способ может дополнительно включать травление формы.
Согласно дополнительному аспекту изобретения предлагается способ повышения чистоты устройства доставки аэрозоля. Способ может включать оснащение устройства доставки аэрозоля поверхностью, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств. Микроструктура может представлять собой биомимикрическую микроструктуру. Поверхность может задавать микроструктуру акульей кожи или микроструктуру листа лотоса.
Таким образом, настоящее изобретение включает, без ограничений, следующие варианты осуществления:
Вариант осуществления изобретения 1: Генерирующий аэрозоль узел, содержащий: композицию предшественника аэрозоля; атомайзер; и корпус, содержащий поверхность, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств.
Вариант осуществления изобретения 2: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором корпус содержит мундштук, образующий выходное отверстие.
Вариант осуществления изобретения 3: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором микроструктура представляет собой биомимикрическую микроструктуру.
Вариант осуществления изобретения 4: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором поверхность задает микроструктуру акульей кожи или микроструктуру листа лотоса.
Вариант осуществления изобретения 5: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором поверхность не содержит химического покрытия.
Вариант осуществления изобретения 6: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором указанная поверхность расположена на внутренней поверхности корпуса.
Вариант осуществления изобретения 7: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором указанная поверхность расположена на наружной поверхности корпуса.
Вариант осуществления изобретения 8: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором корпус сформован в форме, выполненной с возможностью получения микроструктуры на поверхности.
Вариант осуществления изобретения 9: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором форма обработана травлением.
Вариант осуществления изобретения 10: Узел в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, причем генерирующий аэрозоль узел включен в картридж или баллончик для устройства доставки аэрозоля.
Вариант осуществления изобретения 11: Способ образования генерирующего аэрозоль узла, включающий: обеспечение композиции предшественника аэрозоля; помещение атомайзера в положение сообщения по текучей среде с композицией предшественника аэрозоля; и сборку атомайзера с корпусом, содержащим поверхность, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств.
Вариант осуществления изобретения 12: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором сборка атомайзера с корпусом включает помещение корпуса в положение сообщения по текучей среде с атомайзером.
Вариант осуществления изобретения 13: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, включающий образование корпуса, содержащего микроструктуру.
Вариант осуществления изобретения 14: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором образование корпуса не включает нанесение на поверхность химического покрытия.
Вариант осуществления изобретения 15: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором образование корпуса включает образование микроструктуры по меньшей мере на одной из внутренней и наружной поверхности корпуса.
Вариант осуществления изобретения 16: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором образование корпуса включает образование микроструктуры в форме.
Вариант осуществления изобретения 17: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, включающий травление формы.
Вариант осуществления изобретения 18: Способ повышения чистоты устройства доставки аэрозоля, включающий: оснащение устройства доставки аэрозоля поверхностью, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств.
Вариант осуществления изобретения 19: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором микросьруктура представляет собой биомимикрическую микроструктуру.
Вариант осуществления изобретения 20: Способ в соответствии с любым предшествующим или последующим вариантом осуществления или их сочетанием, в котором поверхность задает микроструктуру акульей кожи или микроструктуру листа лотоса.
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после прочтения нижеследующего подробного описания вместе с сопроводительными чертежами, которые кратко описаны ниже. Настоящее изобретение включает любую комбинацию двух, трех, четырех или более признаков или элементов, сформулированных в данном описании изобретения или изложенных в любом одном или большем количестве пунктов формулы изобретения, независимо от того, скомбинированы ли такие признаки или элементы в явной форме либо иным образом изложены в описании конкретного варианта осуществления изобретения или в формуле изобретения, которые представлены в настоящей заявке. Настоящее описание выполнено для прочтения с учетом всех элементов таким образом, что любые отделимые признаки или элементы описанного изобретения в любом из его аспектов и вариантов осуществления должны рассматриваться как комбинируемые, если контекст изобретения явно не указывает иное.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
После описания таким образом настоящего изобретения с использованием вышеизложенных общих терминов далее ссылка будет сделана на сопроводительные чертежи, которые необязательно изображены с соблюдением масштаба, и на которых:
ФИГ. 1 изображает вид сбоку устройства доставки аэрозоля, содержащего картридж и управляющий корпус, в собранной конфигурации, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 2 изображает управляющий корпус, показанный на ФИГ. 1, в разобранной конфигурации с пространственным разделением деталей в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 3 изображает картридж, показанный на ФИГ. 1, в разобранной конфигурации с пространственным разделением деталей в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 4 изображает частичный разрез картриджа, показанного на ФИГ. 1, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 5 представляет собой изображение акульей кожи под микроскопом;
ФИГ. 6 представляет собой изображение поверхности, содержащей микроструктуру акульей кожи, под микроскопом в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 7 представляет собой изображение листа лотоса, выполненное растровым электронным микроскопом;
ФИГ. 8 представляет собой изображение поверхности, содержащей микроструктуру листа лотоса, выполненное растровым электронным микроскопом, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 9 изображает вид в разрезе баллончика устройства доставки аэрозоля в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ. 10 схематично изображает способ сборки устройства доставки аэрозоля в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения; и
ФИГ. 11 схематично изображает способ повышения чистоты устройства доставки аэрозоля.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение далее будет подробно описано со ссылкой на приведенные в качестве примера варианты его осуществления. Эти приведенные в качестве примера варианты осуществления описаны таким образом, что настоящее изобретение будет представлено всесторонне и в завершенном виде с полным раскрытием его объема для специалиста в данной области. Разумеется, настоящее изобретение может быть реализовано во множестве различных форм и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, описанными в настоящей заявке; скорее, эти варианты осуществления представлены таким образом, что настоящее изобретение удовлетворяет соответствующим юридическим требованиям. Используемые в описании и в приложенной формуле формы единственного числа включают формы множественного числа, если контекст явно не утверждает иное.
Настоящее изобретение относится к устройствам доставки аэрозоля. Устройства доставки аэрозоля могут использовать электрическую энергию для нагрева материала (предпочтительно без сгорания материала в любой существенной степени) для образования пригодного для вдыхания вещества; при этом такие изделия наиболее предпочтительно являются достаточно компактными, чтобы считаться "переносными" устройствами. Устройство доставки аэрозоля может обеспечивать некоторые или все из ощущений (например, ритуалы вдыхания и выдыхания, типы вкусов или ароматов, органолептические эффекты, физическое ощущение, ритуалы использования, визуальные стимулы, такие как создаваемые видимым аэрозолем и т.п.) курения сигареты, сигары или трубки фактически без сгорания в какой-либо существенной степени какого-либо из компонентов этого изделия или устройства. Устройство доставки аэрозоля может не образовывать дым в том смысле, что аэрозоль образуется из побочных продуктов сгорания или пиролиза табака, а скорее изделие или устройство наиболее предпочтительно образует пары (включая пары в аэрозолях, которые могут считаться видимыми аэрозолями и могут быть описаны как дымоподобные), являющиеся следствием улетучивания или испарения определенных компонентов изделия или устройства, хотя в других вариантах осуществления аэрозоль может не быть видимым. В наиболее предпочтительных вариантах осуществления изобретения устройства доставки аэрозоля могут содержать табак и/или компоненты, полученные из табака. Таким образом, устройство доставки аэрозоля может быть охарактеризовано как электронное курительное изделие, такое как электронная сигарета.
Несмотря на то, что настоящее изобретение в целом относится к устройствам доставки аэрозоля, таким как электронные сигареты, следует отметить, что механизмы, компоненты, элементы и способы могут быть реализованы во многих различных формах и связаны с различными изделиями. Например, представленное в настоящей заявке описание может быть использовано в сочетании с вариантами осуществления традиционных курительных изделий (например, сигарет, сигар, трубок и т.п.) и сигарет, использующих нагрев табака вместо его сжигания. Кроме того, следует отметить, что описание механизмов, компонентов, элементов и способов, раскрытых в настоящей заявке, представлено относительно вариантов осуществления изобретения, относящихся к механизмам доставки аэрозоля, исключительно в качестве примера и может быть реализовано и использовано в различных других продуктах и способах.
Устройства доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению также могут быть охарактеризованы как парообразующие изделия или изделия доставки лекарственного препарата. Таким образом, такие изделия или устройства могут быть приспособлены для подачи одного или более веществ (например, ароматизаторов и/или фармацевтических активных ингредиентов) в пригодном для вдыхания виде или состоянии. Например, пригодные для вдыхания вещества по существу могут находиться в виде пара (т.е. вещества, находящегося в газовой фазе при температуре, которая ниже, чем его критическая точка). Согласно альтернативному варианту осуществления пригодные для вдыхания вещества могут находиться в виде аэрозоля (т.е. взвеси тонких твердых частиц или жидких капель в газе). В целях простоты используемый в настоящей заявке термин «аэрозоль» предназначен для обозначения паров, газов и аэрозолей того вида или того типа, которые подходят для вдыхания человеком, независимо от того, являются ли они или не являются видимыми и имеют или не имеют вид, который может считаться «подобным дыму».
Предложенные устройства доставки аэрозоля при использовании могут быть подвержены различным физическим воздействиям, осуществляемым человеком, использующим курительное изделие традиционного типа (например, сигарету, сигару или трубку, которые употребляют путем поджигания и вдыхания табака). Например, пользователь предложенного в соответствии с настоящим изобретением устройства доставки аэрозоля может держать данное изделие аналогично традиционному типу курительного изделия, затягиваться с одного конца указанного изделия для вдыхания аэрозоля, вырабатываемого этим изделием, делать затяжки с выбранными интервалами времени и т.п.
Предложенные устройства доставки аэрозоля обычно содержат ряд компонентов, расположенных внутри наружного корпуса или оболочки. Общая конструкция наружного корпуса или оболочки может варьироваться, и формат или конфигурация наружного корпуса, которая может задавать общий размер и форму устройства доставки аэрозоля, также может варьироваться. Как правило, удлиненный корпус, напоминающий по форме сигарету или сигару, может быть выполнен из единой цельной оболочки; или же удлиненный корпус может быть выполнен из двух или более отделяемых компонентов. Например, устройство доставки аэрозоля может содержать удлиненную оболочку или корпус, которые могут по существу иметь трубчатую форму и соответственно походить на форму обычной сигареты или сигары. Однако в других вариантах осуществления изобретения могут быть использованы различные другие формы и конфигурации (например, прямоугольная форма или форма кармашка).
В одном варианте осуществления все компоненты устройства доставки аэрозоля расположены внутри одного наружного корпуса или оболочки. В альтернативном варианте осуществления изобретения устройство доставки аэрозоля может содержать две или более оболочек, которые соединены друг с другом и являются отделяемыми. Например, на одном конце устройства доставки аэрозоля может находиться управляющий корпус, который содержит оболочку, заключающую в себе один или более компонентов многократного использования (например, перезаряжаемую батарею и различную электронику для управления работой этого изделия), а на другом конце устройства к нему может быть присоединена с возможностью отсоединения оболочка, заключающая в себе сменную часть (например, сменный картридж, содержащий вкусоароматические добавки). Более конкретные форматы, конфигурации и компоновки компонентов в цельной оболочке или в разъемной многокомпонентной оболочке будут очевидны в свете дальнейшего раскрытия изобретения, представленного в настоящей заявке. Кроме того, различные конструкции устройства доставки аэрозоля и компоновки компонентов могут быть понятны после рассмотрения имеющихся в продаже электронных курительных изделий.
Предложенные в соответствии с настоящим изобретением устройства доставки аэрозоля наиболее предпочтительно содержат некоторую комбинацию источника питания (т.е. источника электропитания), по меньшей мере одного управляющего компонента (например, средства для приведения в действие, управления, регулирования и/или прекращения питания для выработки тепла, к примеру, за счет управления электрическим током, проходящим от источника питания к другим компонентам устройства доставки аэрозоля), нагревателя или тепловырабатывающего компонента (например, электрического резистивного нагревательного элемента или компонента, обычно называемого "атомайзером"), и композиции предшественника аэрозоля (например, обычно жидкости, способной вырабатывать аэрозоль при воздействии на нее достаточного количества тепла, такой как ингредиенты, обычно называемые "курительным соком", "жидкостью для электронных сигарет" и "соком для электронных сигарет"), и области или конца мундштука для обеспечения возможности осуществления затяжки из устройства доставки аэрозоля с целью вдыхания аэрозоля (например, заданного пути для воздушного потока через изделие таким образом, что образуемый аэрозоль может быть извлечен через него при затяжке).
Выравнивание компонентов в пределах предложенного устройства доставки аэрозоля может варьироваться. В конкретных вариантах осуществления изобретения композиция предшественника аэрозоля может быть расположена возле конца устройства доставки аэрозоля, который может быть выполнен с возможностью размещения вблизи рта пользователя таким образом, чтобы максимально увеличить доставку аэрозоля пользователю. Тем не менее, не исключены и другие конфигурации. Обычно нагревательный элемент может быть расположен достаточно близко к композиции предшественника аэрозоля так, чтобы тепло от нагревательного элемента могло испарять предшественник аэрозоля (а также одну или более ароматических добавок, лекарственных препаратов или тому подобных веществ, которые подобным образом могут быть обеспечены для доставки пользователю) и образовывать аэрозоль для доставки пользователю. Когда нагревательный элемент нагревает композицию предшественника аэрозоля, аэрозоль формируется, высвобождается, или образуется в физической форме, подходящей для вдыхания потребителем. Следует отметить, что указанные выше термины следует считать взаимозаменяемыми, так что формы указанного термина, такие как «высвобождать», «высвобождение», «высвобождает» или «высвобожденный», включают в себя формы, такие как «формировать» или «создавать», «формирование» или «создание», «формирует» или «создает» и «сформированный» или «созданный». В частности, пригодное для вдыхания вещество высвобождается в виде пара или аэрозоля, или их смеси, причем такие термины также являются взаимозаменяемыми в настоящей заявке за исключением случаев, в которых указано иное.
Как указано выше, устройство доставки аэрозоля может содержать батарею или другой источник электропитания (например, конденсатор) для подачи электрического тока, достаточного для обеспечения различных функциональных возможностей устройства доставки аэрозоля, таких как питание нагревателя, питание систем управления, питание индикаторов и т.п.Источник питания может быть выполнен в соответствии с различными вариантами осуществления. В предпочтительном варианте осуществления изобретения источник питания выполнен с возможностью подачи достаточной энергии для быстрого нагревания нагревательного элемента с целью образования аэрозоля и снабжения энергией устройства доставки аэрозоля для его использования в течение необходимого периода времени. Источник питания предпочтительно имеет размер, пригодный для удобного размещения в устройстве доставки аэрозоля таким образом, что устройством доставки аэрозоля можно удобно пользоваться. Кроме того, предпочтительный источник питания выполнен достаточно легким и не препятствует процессу курения.
Более конкретные форматы, конфигурации и компоновки компонентов в пределах устройства доставки аэрозоля в соответствии с настоящим изобретением будут очевидны в свете дальнейшего раскрытия изобретения, представленного ниже. Кроме того, выбор различных компонентов устройства доставки аэрозоля может быть понятен после рассмотрения имеющихся в продаже устройств доставки аэрозоля. Кроме того, расположение компонентов в устройстве доставки аэрозоля может быть также понятно после рассмотрения имеющихся в продаже электронных устройств доставки аэрозоля.
Один примерный вариант осуществления устройства 100 доставки аэрозоля изображен на ФИГ. 1. В частности, на ФИГ. 1 изображено устройство 100 доставки аэрозоля, содержащее управляющий корпус 200 и картридж 300. Управляющий корпус 200 и картридж 300 могут быть постоянно или с возможностью разъединения выровнены с обеспечением рабочего взаимодействия. Картридж 300 может быть соединен с управляющим корпусом 200 посредством различных механизмов, включая резьбовое взаимодействие, взаимодействие при прессовой посадке, посадку с натягом, магнитное взаимодействие и т.п. Устройство 100 доставки аэрозоля может быть по существу стержнеобразным, по существу трубчатым или по существу цилиндрическим в некоторых вариантах осуществления, когда картридж 300 и управляющий корпус 200 находятся в собранном состоянии. Однако в других вариантах осуществления изобретения могут быть использованы различные другие конфигурации, такие как прямоугольная конфигурация или конфигурация в форме кармашка.
В конкретных вариантах осуществления изобретения картридж 300 и/или управляющий корпус 200 могут быть одноразовыми или многоразовыми. Например, управляющий корпус 200 может содержать сменную батарею или перезаряжаемую батарею и/или конденсатор и, таким образом, может быть объединен с зарядным устройством любого типа, включая соединение с типичной электрической розеткой переменного тока, соединение с автомобильным зарядным устройством (т.е. приемным гнездом прикуривателя) и соединение с компьютером, например, посредством кабеля универсальной последовательной шины (USB, universal serial bus). Кроме того, в некоторых вариантах осуществления картридж 300 может содержать одноразовый картридж, как описано в патенте США №8910639 (Chang и др.), который полностью включен в настоящую заявку посредством ссылки.
На ФИГ. 2 изображен вид с пространственным разделением деталей управляющего корпуса 200 устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1) в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на чертеже, управляющий корпус 200 может содержать муфту 202, наружный корпус 204, уплотнительный элемент 206, адгезивный элемент 208 (например, ленту KAPTON), датчик 210 потока (например, датчик затяжек или переключатель давления), управляющий компонент 212, разделитель 214, источник 216 электропитания (например, батарею, которая может быть перезаряжаемой), монтажную плату с индикатором 218 (например, светоизлучающим диодом (светодиодом)), цепь 220 соединителя и торцевую заглушку 222. Примеры источников электропитания описаны в публикации патентной заявки США №2010/0028766 (Peckerar и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Касательно датчика 210 потока, соответствующие токорегулирующие компоненты и прочие токоуправляющие компоненты, включая различные микроконтроллеры, датчики и переключатели, для устройств доставки аэрозоля описаны в патентах США №4735217 (Gerth и др.), №4922901 (Brooks и др.), №4947874 (Brooks и др.), №4947875 (Brooks и др.), №5372148 (McCafferty и др.), №6040560 (Fleischhauer и др.), №7040314 (Nguyen и др.) и №8205622 (Pan), которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, схемы управления описаны в публикации патентной заявки США №2014/0270727 (Ampolini и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
В одном варианте осуществления индикатор 218 может содержать один или более светоизлучающих диодов. Индикатор 218 может быть соединен с возможностью передачи данных с управляющим компонентом 212 посредством цепи 220 соединителя и может светиться, например, во время совершения пользователем затяжки через картридж, соединенный с муфтой 202, что может быть обнаружено датчиком 210 потока. Торцевая заглушка 222 может быть выполнена с возможностью обеспечения видимости свечения, создаваемого под ней индикатором 218. Соответственно, индикатор 218 может светиться во время использования устройства 100 доставки аэрозоля для имитации горящего конца курительного изделия. Однако в других вариантах осуществления изобретения индикатор 218 может быть представлен в другом количестве, может иметь другие формы и даже может представлять собой отверстие в наружном корпусе (такое, чтобы обеспечивать высвобождение звука при наличии таких индикаторов).
В предложенном в соответствии с настоящим изобретением устройстве доставки аэрозоля могут быть использованы и другие дополнительные компоненты. Например, в патенте США №5154192 (Sprinkel и др.) описаны индикаторы для курительных изделий; в патенте США №5261424 (Sprinkel мл.) описаны пьезоэлектрические датчики, которые могут быть связаны с мундштучным концом устройства, для обнаружения активности губ пользователя, связанной с выполнением затяжки, с последующим запуском нагревания; в патенте США №5372148 (McCafferty и др.) описан датчик затяжки для управления потоком энергии в матрицу нагревающей нагрузки в ответ на падение давления на мундштуке; в патенте США №5967148 (Harris и др.) описаны приемные гнезда в курительном устройстве, которые содержат идентификатор, обнаруживающий неоднородность в коэффициенте пропускания инфракрасного света вставленного компонента, и контроллер, который исполняет подпрограмму обнаружения при вставке указанного компонента в приемное гнездо; в патенте США №6040560 (Fleischhauer и др.) описан заданный исполняемый цикл включения/выключения питания с множеством различных фаз; в патенте США №5934289 (Watkins и др.) описаны фотонно-оптронные компоненты; в патенте США №5954979 (Counts и др.) описано средство для изменения сопротивления затягиванию через курительное устройство; в патенте США №6803545 (Blake и др.) описаны конкретные конфигурации аккумуляторной батареи для использования в курительных устройствах; в патенте США №7293565 (Griffen и др.) описаны различные заряжающие системы для использования с курительными устройствами; в патенте США №8402976 (Fernando и др.) описано компьютерное интерфейсное средство для курительных устройств для облегчения зарядки и обеспечения возможности компьютерного управления курительными устройствами; в патенте США №8689804 (Fernando и др.) описана системы идентификации для курительных устройств; и в международном патенте WO 2010/003480 (Flick) описана система обнаружения потока текучей среды, указывающая на затяжку в системе генерации аэрозоля; все вышеперечисленные изобретения посредством ссылки полностью включены в настоящую заявку. Дополнительные примеры компонентов, относящиеся к электронным изделиям для доставки аэрозоля и материалам или компонентам, которые могут быть использованы в данном изделии, приведены в патентах США №4735217 (Gerth и др.), №5249586 (Morgan и др.), №5666977 (Higgins и др.); №6053176 (Adams и др.); №6164287 (White); №6196218 (Voges); №6810883 (Felter и др.); №6854461 (Nichols); №7832410 (Hon); №7513253 (Kobayashi); №7896006 (Hamano); №6772756 (Shayan); №8156944, №8375957 (Hon); №8794231 (Thorens и др.), №8851083 (Oglesby и др.), №8915254, №8925555 (Monsees и др.) и №9220302 (DePiano и др.); публикациях патентных заявок США №2006/0196518 и №2009/0188490 (Hon), №2010/0024834 (Oglesby и др.), №2010/0307518 (Wang), №2010/0307518 (DePiano и др.); и публикациях международных патентных заявок WO 2010/091593 (Hon) и WO 2013/089551 (Foo), которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. Различные материалы, описанные в вышеупомянутых документах, могут быть включены в настоящие устройства согласно различным вариантам осуществления, и все вышеприведенные описания посредством ссылки полностью включены в настоящую заявку.
На ФИГ. 3 изображен картридж 300 в разобранной конфигурации с пространственным разделением деталей. Как показано на чертеже, картридж 300 может содержать основание 302, вывод 304 управляющего компонента, электронный управляющий компонент 306, устройство 308 направления потока, атомайзер 310, резервуар, такой как емкость, и/или подложку 312 резервуара, наружный корпус 314, мундштук 316, шильдик 318 и первый и второй нагревательные выводы 320а, 320b в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый и второй нагревательные выводы 320а, 320b могут быть встроены в устройство 308 направления потока или иным образом соединены с ним. Например, первый и второй нагревательные выводы 320а, 320b могут быть сформованы со вставкой в устройстве 308 направления потока. Соответственно, устройство 308 направления потока и первый и второй нагревательные выводы могут быть совместно названы узлом 322 устройства направления потока. Дополнительное описание первого и второго нагревательных выводов 320а, 320b и устройства 308 направления потока представлено в публикации патентной заявки США №2015/0335071 (Brinkley и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Атомайзер 310 может содержать элемент 324 транспортировки жидкости и нагревательный элемент 326. Картридж может дополнительно содержать транспортную заглушку основания, взаимодействующую с основанием и/или транспортную заглушку мундштука, взаимодействующую с мундштуком, для защиты основания и мундштука и предотвращения попадания в них загрязнений перед использованием, как описано, например, в патенте США №9220302 (Depiano и др.), который полностью включен в настоящую заявку посредством ссылки.
Основание 302 может быть соединено с первым концом наружного корпуса 314, а мундштук 316 может быть соединен с противоположным вторым концом наружного корпуса для существенного или частичного закрытия расположенных в нем других компонентов картриджа 300. Например, вывод 304 управляющего компонента, электронный управляющий компонент 306, устройство 308 направления потока, атомайзер 310 и подложка 312 резервуара могут быть в значительной степени или полностью расположены внутри наружного корпуса 314. Шильдик 318 может по меньшей мере частично окружать наружный корпус 314 и при необходимости основание 302 и содержать нанесенную на него информацию, такую как идентификатор продукта. Основание 302 может быть выполнено с возможностью взаимодействия с муфтой 202 управляющего корпуса 200 (см., например, ФИГ. 2). В некоторых вариантах осуществления основание 302 может содержать элементы предотвращения вращения, которые по существу предотвращают относительное вращение между картриджем и управляющим корпусом, как описано в публикации патентной заявки США №2014/0261495 (Novak и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Подложка 312 резервуара может быть выполнена с возможностью удержания композиции предшественника аэрозоля. Кроме того, типичные компоненты и составы предшественника аэрозоля представлены и охарактеризованы в патентах США №7726320 (Robinson и др.), №8881737 (Collett и др.) и №9254002 (Chong и др.); публикациях патентов США №2013/0008457 (Zheng и др.), №2015/0020823 (Lipowicz и др.) и №2015/0020830 (Koller), а также в международном патенте WO 2014/182736 (Bowen и др.), содержание которых включено в настоящую заявку посредством ссылки. Другие предшественники аэрозоля, которые могут быть использованы в устройстве доставки аэрозоля, включают предшественники аэрозоля, включенные в продукт VUSE компании R. J. Reynolds Vapor Company, продукт BLU компании Lorillard Technologies, продукт MISTIC MENTHOL компании Mistic Ecigs и продукт VYPE компании CN Creative Ltd. Кроме того, желательными являются так называемые "курительные соки" для электронных сигарет, выпускаемые компанией Johnson Creek Enterprises LLC. Варианты осуществления шипучих материалов, которые могут быть использованы с предшественником аэрозоля, описаны в качестве примера в публикации патентной заявки США №2012/0055494 (Hunt и др.), содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, использование шипучих материалов описано, например, в патентах США №4639368 (Niazi и др.), №5178878 (Wehling и др.), №5223264 (Wehling и др.), №6974590 (Pather и др.), №7381667 (Bergquist и др.), №8424541 (Crawford и др.) и №8627828 (Strickland и др.); а также в публикациях патентных заявок США №2010/0018539 (Brinkley и др.) и №2010/0170522 (Sun и др.) и международной патентной заявке РСТ WO 97/06786 (Johnson и др.), которые включены в настоящую заявку посредством ссылки.
Подложка 312 резервуара может содержать множество слоев нетканых волокон, сформованных в виде трубки, охватывающей внутреннюю часть наружного корпуса 314 картриджа 300. Таким образом, в подложке 312 резервуара могут удерживаться, например, жидкие компоненты за счет сорбционного действия. Подложка 312 резервуара соединена по текучей среде с элементом 324 транспортировки жидкости. Таким образом, элемент 324 транспортировки жидкости может быть выполнен с возможностью транспортировки жидкости от подложки 312 резервуара к нагревательному элементу 326 за счет действия капиллярных сил или других механизмов транспортировки жидкости.
2
2
Как показано, элемент 324 транспортировки жидкости может находиться в прямом контакте с нагревательным элементом 326. Как дополнительно показано на ФИГ. 3, нагревательный элемент 326 может содержать проволоку, образующую множество витков, намотанных вокруг элемента 324 транспортировки жидкости. В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 326 может быть образован посредством наматывания проволоки вокруг элемента 324 транспортировки жидкости, как описано в патенте США №9210738 (Ward и др.), который посредством ссылки полностью включен в настоящую заявку. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления проволока может образовывать витки с изменяющимся шагом, как описано в публикации патентной заявки США №2014/0270730 (DePiano и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки. Для образования нагревательного элемента 326 могут быть использованы различные варианты осуществления материалов, выполненных с возможностью вырабатывания тепла при пропускании через них электрического тока. Примеры материалов, из которых может быть образована проволочная катушка, включают в себя кантал (FeCrAl); нихром; дисилицид молибдена (MoSi); силицид молибдена (MoSi); дисилицид молибдена, легированный алюминием (Mo(Si,Al)), титан, платину, серебро, палладий, графит и материалы на основе графита; а также керамику (например, керамику с положительным или отрицательным коэффициентом температурного расширения).
Однако для образования нагревательного элемента 326 могут быть использованы различные другие варианты осуществления способов, и в атомайзере 310 могут быть использованы различные другие варианты осуществления нагревательных элементов. Например, в атомайзере может быть использован штампованный нагревательный элемент, как описано в публикации патентной заявки США №2014/0270729 (DePiano и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки. В дополнение к вышеуказанному, дополнительные типичные нагревательные элементы и материалы для использования в этих элементах описаны в патентах США №5060671 (Counts и др.), №5093894 (Deevi и др.); №5224498 (Deevi и др.), №5228460 (Sprinkel Jr. и др.), №5322075 (Deevi и др.), №5353813 (Deevi и др.), №5468936 (Deevi и др.), №5498850 (Das), №5659656 (Das), №5498855 (Deevi и др.), №5530225 (Hajaligol), №5665262 (Hajaligol), №5573692 (Das и др.) и №5591368 (Fleischhauer и др.), которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, в других вариантах осуществления изобретения может быть использован химический нагрев. Различные дополнительные примеры нагревателей и материалов, используемых для образования нагревателей, описаны в патенте США №8881737 (Collett и др.), который включен в настоящую заявку посредством ссылки, как указано выше.
В настоящем устройстве доставки аэрозоля могут быть использованы различные компоненты нагревателя. В различных вариантах осуществления может быть использован один или более микронагревателей или подобных твердотельных нагревателей. Микронагреватели и атомайзеры, содержащие микронагреватели, подходящие для использования в предложенных устройствах, представлены в патенте США №8881737 (Collett и др.), который полностью включен в настоящую заявку посредством ссылки.
Первый нагревательный вывод 320а и второй нагревательный вывод 320b (например, положительный и отрицательный нагревательные выводы) выполнены с возможностью взаимодействия с противоположными концами нагревательного элемента 326 и возможностью образования электрического соединения с управляющим корпусом 200 (см., например, ФИГ. 2), когда картридж 300 соединен с ним. Кроме того, когда управляющий корпус 200 соединен с картриджем 300, электронный управляющий компонент 306 может образовывать электрическое соединение с управляющим корпусом посредством вывода 304 управляющего компонента. Управляющий корпус 200 может, таким образом, использовать электронный управляющий компонент 212 (см. ФИГ. 2) для определения подлинности картриджа 300 и/или выполнения других функций. Кроме того, различные примеры электронных управляющих компонентов и функций, выполняемых этими компонентами, описаны в публикации патентной заявки США №2014/0096781 (Sears и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Различные другие подробности, касающиеся компонентов, которые могут содержаться в картридже 300, приведены, например, в публикации патентной заявки США №2014/0261495 (DePiano и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки. В этом отношении ФИГ. 7 показывает увеличенное изображение с пространственным разделением деталей основания и вывода управляющего компонента; ФИГ. 8 показывает увеличенный перспективный вид основания и вывода управляющего компонента в собранной конфигурации; ФИГ. 9 показывает увеличенный перспективный вид основания, вывода управляющего компонента, электронного управляющего компонента и нагревательных выводов в собранной конфигурации; ФИГ. 10 показывает увеличенный перспективный вид основания, атомайзера и управляющего компонента в собранной конфигурации; ФИГ. 11 показывает противоположный перспективный вид узла, представленного на ФИГ. 10; ФИГ. 12 показывает увеличенный перспективный вид основания, атомайзера, устройства направления потока и подложки резервуара в собранной конфигурации; ФИГ. 13 показывает перспективный вид основания и наружного корпуса в собранной конфигурации; ФИГ. 14 показывает перспективный вид картриджа в собранной конфигурации; ФИГ. 15 показывает первый частичный перспективный вид картриджа, представленного на ФИГ. 14, и муфты для управляющего корпуса; ФИГ. 16 показывает противоположный второй частичный перспективный вид картриджа, представленного на ФИГ. 14, и муфты, представленной на ФИГ. 15; ФИГ. 17 показывает перспективный вид картриджа, содержащего основание с механизмом предотвращения вращения; ФИГ. 18 показывает перспективный вид управляющего корпуса, содержащего муфту с механизмом предотвращения вращения; ФИГ. 19 показывает выравнивание картриджа, представленного на ФИГ. 17, с управляющим корпусом, представленным на ФИГ. 18; ФИГ. 20 показывает устройство доставки аэрозоля, содержащее картридж, представленный на ФИГ. 17, и управляющий корпус, представленный на ФИГ. 18, с модифицированным видом устройства доставки аэрозоля, показывающим взаимодействие механизма предотвращения вращения картриджа с механизмом предотвращения вращения корпуса соединителя; ФИГ. 21 показывает перспективный вид основания с механизмом предотвращения вращения; ФИГ. 22 показывает перспективный вид муфты с механизмом предотвращения вращения; и ФИГ. 23 показывает вид в разрезе основания, представленного на ФИГ. 21, и муфты, представленной на ФИГ. 22, находящихся в состоянии взаимодействия. Различные другие подробности, касающиеся компонентов, которые могут содержаться в картридже 300, приведены, например, в публикации патентной заявки США №2015/0335071 (Brinkley и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Различные компоненты предложенного в соответствии с настоящим изобретением устройства доставки аэрозоля могут быть выбраны из описанных известных и имеющихся в продаже компонентов. Например, сделана ссылка на резервуар и систему нагревателя для управляемой доставки различных распыляемых материалов в электронном курительном изделии, описанном в публикации патентной заявки США №2014/0000638 (Sebastian и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
В другом варианте осуществления по существу весь картридж может быть выполнен из одного или более углеродных материалов, которые могут обеспечивать преимущества в отношении биоразлагаемости и отсутствия проводов. В этом отношении нагревательный элемент может содержать углеродный пенопласт, резервуар может содержать карбонизированную ткань, и графит может быть использован для образования электрического соединения с источником питания и управляющим компонентом. Примерный вариант осуществления картриджа на основе углерода описан в публикации патентной заявки США №2013/0255702 (Griffith и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Во время использования пользователь может выполнять затяжку через мундштук 316 картриджа 300 устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1). Это может приводить к прохождению воздуха через отверстие, выполненное в управляющем корпусе 200 (см., например, ФИГ. 2) или в картридже 300. Например, в одном варианте осуществления отверстие может быть выполнено между муфтой 202 и наружным корпусом 204 управляющего корпуса 200 (см., например, ФИГ. 2), как описано в патенте США №9220302 (DePiano и др.), который полностью включен в настоящую заявку посредством ссылки. Однако в других вариантах осуществления изобретения поток воздуха может быть принят через другие детали устройства 100 доставки аэрозоля. Как указано выше, в некоторых вариантах осуществления картридж 300 может содержать устройство 308 направления потока. Устройство 308 направления потока может быть выполнено с возможностью направления потока воздуха, полученного от управляющего корпуса 200, к нагревательному элементу 326 атомайзера 310.
Датчик в устройстве 100 доставки аэрозоля (например, датчик 210 потока в управляющем корпусе 200) может обнаруживать затяжку. При обнаружении затяжки управляющий корпус 200 может направлять электрический ток на нагревательный элемент 326 через схему, содержащую первый нагревательный вывод 320а и второй нагревательный вывод 320b. Соответственно, нагревательный элемент 326 может испарять композицию предшественника аэрозоля, направляемую в зону образования аэрозоля из подложки 312 резервуара элементом 324 транспортировки жидкости. В этом отношении компоненты устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1), включающие в себя по меньшей мере резервуар (например, подложку 312 резервуара), выполненный с возможностью содержания композиции предшественника аэрозоля, и атомайзер (например, атомайзер 310), могут называться генерирующим аэрозоль узлом. Мундштук 316 может обеспечивать возможность прохождения воздуха и уносимого пара (т.е. компонентов композиции предшественника аэрозоля в пригодной для вдыхания форме) из картриджа 300 через выходное отверстие 328 к потребителю, выполняющему затяжку через мундштук.
Соответственно, когда пользователь совершает затяжку из устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1), его губы могут контактировать с частью этого устройства, такой как мундштук 316. Кроме того, при совершении пользователем затяжки из устройства 100 доставки аэрозоля внутри устройства доставки аэрозоля аэрозоль может быть образован и направлен пользователю. Однако такая эксплуатация может приводить к определенным проблемам.
В этом отношении вследствие повторного контакта с губами пользователя мундштук 316 и/или другие части устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1) могут быть подвержены воздействию дыхания и слюны пользователя, а также любых находящихся в них болезнетворных организмов. В качестве дополнительного примера, если пользователь делает выдох в устройство 100 доставки аэрозоля, части устройства доставки аэрозоля вдоль пути прохождения воздуха через устройство могут быть подвержены воздействию таких болезнетворных организмов. Соответственно, в мундштуке 316 и/или других частях устройства 100 доставки аэрозоля может происходить рост микроорганизмов.
Кроме того, некоторое количество аэрозоля, произведенного в устройстве 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1), может конденсироваться на его внутренних поверхностях. Таким образом, внутри устройства 100 доставки аэрозоля могут образовываться капли текучей среды. В некоторых случаях капли текучей среды могут вытекать из устройства 100 доставки аэрозоля через мундштук 316 или другое отверстие, выходящее в окружающую среду. Таким образом, эти капли текучей среды могут нежелательно контактировать с окружающими объектами, такими как карман пользователя, когда устройство находится в нем. Кроме того, капли жидкости тратятся напрасно вместо того, чтобы быть доставленными пользователю в качестве аэрозоля. Это может снизить эффективность доставки аэрозоля пользователю, и/или конденсированный аэрозоль может быть получен пользователем в жидком виде, что может отрицательно сказаться на вкусовых или других органолептических характеристиках, связанных с использованием устройства доставки аэрозоля.
Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать элементы, выполненные с возможностью решения вышеописанных проблем. В этой связи на ФИГ. 4 изображен частичный разрез картриджа 300. Как показано, в одном варианте осуществления воздух 402 может проходить через устройство 308 направления потока, проходящее через атомайзер 310. По меньшей мере часть воздуха 402 может объединяться с паром, вырабатываемым в атомайзере 310, с образованием аэрозоля 404, который выходит через мундштук 316.
Таким образом, участки устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1), которые наиболее вероятно подвержены росту на них микроорганизмов и/или образованию на них конденсата из аэрозоля, включают в себя поверхности, окружающие атомайзер 310 и расположенные за ним по ходу потока, относящиеся к пути прохождения потока через устройство 100 доставки аэрозоля. Например, аэрозоль может конденсироваться на одной или более внутренних поверхностях 316А мундштука 316 и/или одной или более внутренних поверхностях 314А наружного корпуса 314. Кроме того, внутренние поверхности 316А мундштука 316 и внутренние поверхности 314А наружного корпуса 314 могут быть подвержены росту на них микроорганизмов вследствие воздействия дыхания и слюны пользователя и содержащихся там болезнетворных организмов. К тому же, рост микроорганизмов может происходить на поверхностях, к которым прикасается пользователь. В частности, наружная поверхность 316 В мундштука 316 может быть подвержена повторному контакту с губами пользователя и, следовательно, наружная поверхность может быть подвержена росту на ней микроорганизмов.
Соответственно, в некоторых вариантах осуществления устройство 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1) может содержать элементы на внутренней и наружной поверхностях 316А, 316В мундштука и внутренних поверхностях 314А наружного корпуса 314, выполненные с возможностью противодействия росту микроорганизмов. Например, в некоторых вариантах осуществления эти поверхности 316А, 316В, 314А могут содержать покрытие, выполненное с возможностью решения вышеописанных проблем. Например, поверхности 316А, 316В, 314А могут содержать антимикробное покрытие. Антимикробные покрытия выполнены с возможностью либо уничтожения микроорганизмов, либо предотвращения их роста. Таким образом, использование антимикробных покрытий может решить проблемы, связанные с ростом микроорганизмов в устройстве доставки аэрозоля или на нем. Кроме того, как указано выше, могут возникать проблемы конденсации аэрозоля. Соответственно, выбранное покрытие может быть гидрофобным. Гидрофобные поверхности могут противодействовать образованию на них капель текучей среды, так что проблемы, связанные с конденсацией аэрозоля, могут быть минимизированы. Однако использование антимикробного и/или гидрофобного покрытия может подвергать пользователя воздействию химических веществ, содержащихся в таких покрытиях. В этой связи некоторые покрытия, обладающие антимикробными и/или гидрофобными свойствами, могут быть токсичными. Кроме того, покрытия могут изнашиваться во время использования, так что их эффективность может снижаться.
По этим причинам использование покрытия для решения проблем, связанных с ростом микроорганизмов и/или конденсацией аэрозоля, может быть менее оптимальным. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения направлены на создание устройств доставки аэрозоля и их компонентов, которые противодействуют росту микроорганизмов и/или конденсации аэрозоля без использования покрытий, наносимых на их поверхности.
Следовательно, варианты осуществления настоящего изобретения направлены на создание генерирующего аэрозоль узла, содержащего поверхность с разработанными гидрофобными и/или антимикробными свойствами. Иными словами, поверхность может содержать трехмерные структуры, придающие поверхности гидрофобные и/или антимикробные характеристики. По причинам, описанным выше, поверхность может явно исключать химическое покрытие, в частности, химические антимикробные покрытия.
Вместо этого поверхность генерирующего аэрозоль узла может содержать микроструктуру. В этом отношении микроструктура может обозначать разработанную топографию поверхности, содержащую упорядоченные трехмерные элементы в микроскопическом масштабе. Такая поверхность может отличаться от внутренне присущих элементов поверхности объектов по меньшей мере на основании того, что трехмерный рисунок специально создан для задания упорядоченной структуры в микроскопическом масштабе. Как описано ниже, в некоторых вариантах осуществления изобретения микроструктура может содержать биомимикрическую микроструктуру, выполненную с возможностью имитации поверхностной топографии определенных поверхностей природных организмов, которая обеспечивает антимикробные и/или гидрофобные свойства, которые дополнительно отличают настоящие микроструктуры от внутренне присущей топографии объектов.
Микроструктура может демонстрировать различную геометрию (например, столбики, каналы, пластинки, конусы, волоски и т.п.) и может быть специально разработана с заданной шероховатостью, что может обеспечивать конкретную биологическую реакцию и/или может обеспечивать управление биоадгезией. Микроструктура может быть по существу постоянной (например, демонстрирующим отдельный повторяющийся элемент, имеющий по существу неизменяющиеся размеры) и/или может демонстрировать по существу повторяющуюся структуру (например, множество элементов, отличающихся размером и/или формой и/или расстоянием между ними, которые задают упорядоченную повторяющуюся структуру). Микроструктура может быть задана по меньшей мере частично в отношении размера геометрических элементов, образующих микроструктуру, и/или расстояния между ними Например, геометрические элементы могут иметь среднюю высоту примерно 1-500 мкм, примерно 1,5-250 мкм, примерно 2-100 мкм, примерно 2,5-50 мкм или примерно 3-25 мкм. Геометрические элементы могут иметь среднее расстояние между ними примерно 0,1-20 мкм, примерно 0,25-15 мкм, примерно 0,5-10 мкм или примерно 1-5 мкм. Использование поверхности, которая содержит микроструктуру, так что является гидрофобной поверхностью, может противодействовать накоплению биологического материала и образованию конденсата на ней, тем самым решая вышеупомянутые проблемы, касающиеся роста микроорганизмов и конденсации.
Как указано выше, поверхность может быть оснащена микроструктурой, придающим ей по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств. Поверхность, содержащая микроструктуру, может быть расположена на внутренней поверхности генерирующего аэрозоль узла. Например, поверхность, содержащая микроструктуру, может быть выполнена на внутренней поверхности(-ях) 316А мундштука 316 и/или на внутренней поверхности(-ях) 314А наружного корпуса 314. В дополнительном или альтернативном варианте поверхность, содержащая микроструктуру, может быть расположена на наружной поверхности генерирующего аэрозоль узла. Например, поверхность, содержащая микроструктуру, может быть выполнена на наружной поверхности 316 В мундштука 316. Соответственно, поверхность, содержащая микроструктуру, может быть расположена на вышеуказанных поверхностях, на которых может возникать рост микроорганизмов и/или конденсация аэрозоля. Следует понимать, что поверхность, содержащая микроструктуру, может быть выполнена на любой поверхности устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1).
Могут быть использованы различные варианты осуществления поверхностей, содержащих микроструктуру. Однако в одном или более вариантах осуществления изобретения может потребоваться микроструктура, по существу имитирующая микроструктуру, найденную в природе. Иными словами, микроструктура может представлять собой по существу разработанную копию природного микроскопического топографического рисунка или биомимикрическую микроструктуру. В качестве примера, известно, что акулья кожа обладает высокой стойкостью к прикреплению к ней живых организмов, таких как усоногие и водоросли. Кроме того, акулья кожа может быть гидрофобной. Такая стойкость к прикреплению и водостойкость могут быть обеспечены по меньшей мере частично за счет топографического рисунка на коже, задающего шероховатую поверхность.
На ФИГ. 5 представлено изображение акульей кожи 500 под микроскопом. Как показано, акулья кожа содержит матрицу твердых зубовидных конструктивных элементов 502, называемых кожными зубиками или плакоидными чешуйками. Зубовидные конструктивные элементы 502 могут образовывать структуру 504 в форме ромбов или параллелограммов в местах, в которых зубовидные конструктивные элементы выходят на поверхность. Каждый зубовидный конструктивный элемент 502 может содержать множество выпуклых параллельных ребер 506, разделенных впадинами 508.
Один вариант осуществления поверхности, содержащей микроструктуру 600, изображен на ФИГ. 6. Поверхность, содержащая микроструктуру 600, может быть использована на любой из поверхностей устройства 100 доставки аэрозоля, таких как поверхности, в частности, описанные выше, которые могут быть подвержены росту на них микроорганизмов и образованию на них конденсата. Как показано, микроструктура 600 представляет собой биомимикрическую микроструктуру, которая является по существу микроструктурой акульей кожи. В этом отношении поверхность, содержащая микроструктуру 600, может содержать структуру 604 в форме ромбов или параллелограммов Параллелограммы 604 могут иметь ширину от примерно 20 мкм до примерно 30 мкм. Каждый параллелограмм 604 может содержать множество выпуклых параллельных ребер 606, разделенных впадинами 608. Ребра 606 могут выступать примерно на 2-4 мкм наружу от впадин 608. Соответственно, поверхность, содержащая микроструктуру 600, задающую микроструктуру акульей кожи, может реализовать свойства, похожие на свойства натуральной акульей кожи. Таким образом, поверхность, содержащая микроструктуру 600, задающую микроструктуру акульей кожи, может обеспечивать антимикробные и/или гидрофобные свойства. Примерные варианты осуществления продуктов, содержащих микроструктуру акульей кожи, выпускает компания Sharklet Technologies, Inc., г. Орора, штат Колорадо. Варианты топографии поверхности, подходящие для использования в качестве микроструктуры в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, описаны в патенте США №8997672 (Brennan и др.), который полностью включен в настоящую заявку посредством ссылки.
Могут быть использованы различные другие варианты осуществления поверхностей, содержащих микроструктуру. В этой связи лист лотоса обладает супергидрофобными свойствами, которые предотвращают накопление на нем воды и веществ. Супергидрофобные свойства обеспечены частично эпикутикулярным воском. Однако супергидрофобные свойства могут быть дополнительно обеспечены структурой поверхности. В этом отношении на ФИГ. 7 представлено изображение листа 700 лотоса, выполненное растровым электронным микроскопом, в масштабе 5 мкм и 50 мкм. Как показано, лист 700 лотоса может содержать множество бугорков 702. Бугорки 702 могут иметь высоту примерно 10-20 мкм и ширину примерно 10-15 мкм.
На ФИГ. 8 представлено изображение дополнительного варианта осуществления поверхности, содержащей микроструктуру 800, выполненное растровым электронным микроскопом, в масштабе 5 мкм и 50 мкм. Как показано, микроструктура 800 представляет собой биомимикрическую микроструктуру, которая является по существу микроструктурой листа лотоса. В этом отношении поверхность, содержащая микроструктуру, может содержать множество выступов 802, которые имитируют размер и форму бугорков 702 листа 700 лотоса (см. ФИГ. 7). Например, выступы 802 могут иметь высоту примерно 10-20 мкм и ширину примерно 10-15 мкм. Дополнительное описание поверхностей, содержащих микроструктуру листа лотоса, представлено в работе "Супергидрофобные поверхности, разработанные посредством имитации морфологии поверхности листа лотоса с иерархической структурой" («Superhydrophobic Surfaces Developed by Mimicking Hierarchical Surface Morphology of Lotus Leaf», Latthe и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Соответственно, поверхность, содержащая микроструктуру 800, задающую микроструктуру листа лотоса, может реализовать свойства, похожие на свойства натурального листа лотоса. Таким образом, поверхность, содержащая микроструктуру 800, задающую микроструктуру листа лотоса, может обеспечивать антимикробные и/или гидрофобные свойства.
Следует отметить, что хотя поверхность, содержащая микроструктуру, обычно описана в настоящем документе как поверхность, используемая в вариантах осуществления устройств доставки аэрозоля, содержащих картриджи, нужно понимать, что содержащая микроструктуру поверхность может быть включена в любой вариант осуществления устройства доставки аэрозоля. Например, на ФИГ. 9 изображен вид в разрезе баллончика 900 для устройства доставки аэрозоля. Баллончик 900 может содержать основание 902, вывод 904 управляющего компонента, электронный управляющий компонент 906, устройство 908 направления потока, которое может быть образовано наружным корпусом 912 или отдельным компонентом, атомайзер 910 и мундштук 914 согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления настоящего изобретения. Атомайзер 910 может содержать первый нагревательный вывод 916а и второй нагревательный вывод 916b, элемент 918 транспортировки жидкости и нагревательный элемент 920. Баллончик 900 может дополнительно содержать транспортную заглушку основания, шильдик и транспортную заглушку мундштука, как описано выше.
Основание 902 может быть соединено с первым концом наружного корпуса 912, а мундштук 914 может быть соединен с противоположным вторым концом наружного корпуса по меньшей мере для частичного закрытия расположенных в нем других компонентов баллончика 900. В некоторых вариантах осуществления основание 902 может содержать элементы предотвращения вращения, которые по существу предотвращают относительное вращение между баллончиком и соответствующим устройством, содержащим источник питания, как описано в публикации патентной заявки США №2014/0261495 (Novak и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Баллончик 900 может дополнительно содержать уплотнительный элемент 922 и первичный элемент 924 транспортировки жидкости. В этом отношении наружный корпус 912 и/или дополнительный компонент могут быть выполнены с возможностью удержания композиции 926 предшественника аэрозоля в резервуаре 928. В некоторых вариантах осуществления резервуар 928 может быть выполнен с возможностью повторного наполнения, тогда как в других вариантах осуществления баллончик 900 может быть выполнен с возможностью однократного использования. Уплотнительный элемент 922 может быть расположен на конце камеры 928 и содержать одно или более отверстий 930, обеспечивающих контакт композиции 926 предшественника аэрозоля с первичным элементом 924 транспортировки жидкости. Кроме того, элемент 918 транспортировки жидкости атомайзера 910 может контактировать с первичным элементом 924 транспортировки жидкости. И первичный элемент 924 транспортировки жидкости, и элемент 918 транспортировки жидкости атомайзера 910 могут содержать капиллярные и/или пористые материалы, обеспечивающие перемещение композиции 926 предшественника аэрозоля через них (например, за счет действия капиллярных сил), так что композиция предшественника аэрозоля может быть подана к нагревательному элементу 920, нагрета и испарена при подаче управляющим корпусом электрического тока на нагревательный элемент через нагревательные выводы 916а, 916b.
Соответственно, баллончик 900 может содержать генерирующий аэрозоль узел. Аэрозоль может быть образован в атомайзере 910 и направлен через устройство 908 направления потока, наружный корпус 912 и мундштук 914 пользователю. Таким образом, в качестве примера внутренняя поверхность 908А устройства 908 направления потока, внутренняя поверхность 912А наружного корпуса 912 и/или внутренняя поверхность 914А мундштука 914 может содержать поверхность, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, которая может обладать антимикробными и/или гидрофобными свойствами. Кроме того, наружная поверхность 914 В мундштука 914 может содержать поверхность, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, которая может обладать антимикробными и/или гидрофобными свойствами. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения содержат генерирующие аэрозоль узлы, включенные в картридж или баллончик для устройства доставки аэрозоля, или любой другой вариант осуществления устройства доставки аэрозоля или его частей.
Различные варианты осуществления и способы могут быть использованы для образования поверхностей, содержащих микроструктуру, предложенную в соответствии с настоящим изобретением. В одном приведенном в качестве примера способе один или более компонентов устройства 100 доставки аэрозоля (см. ФИГ. 1) могут быть образованы в форме, выполненной с возможностью получения поверхности, содержащей микроструктуру. Форма может быть протравленной (например, посредством химического, электрохимического или лазерного травления) с заданием поверхности, выполненной с возможностью образования поверхности, содержащей микроструктуру. Однако могут быть использованы различные другие варианты осуществления способов для образования поверхности, содержащей микроструктуру. Например, поверхность, содержащая микроструктуру, может быть выполнена посредством одного или более способов, таких как самосборка монослоя, фотолитография, плазмостимулированная полимеризация, освещение ультрафиолетовыми лучами, электроспиннинг, облучение, шаблонные методы, химическое осаждение и струйная обработка (например, бикарбонатом натрия) с последующим анодированием поверхности, прошедшей струйную обработку. Различные примеры таких способов создания поверхностей, содержащих микроструктуру, описаны в работе "Искусственные структуры листа лотоса, полученные посредством струйной обработки бикарбонатом натрия" («Artificial Lotus Leaf Structures Made by Blasting with Sodium Bicarbonate», Lee и др.), которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
Таким образом, различные способы могут быть использованы для образования микроструктуры, как описано в настоящей заявке. Например, образование структуры может быть осуществлено при помощи аддитивной технологии или редукционной технологии. При аддитивной технологии материал может быть нанесен на поверхность с образованием структуры. Образующий структуру материал может быть идентичен по составу тонкой пленке или может иметь различный состав. При редукционной технологии часть поверхности может быть удалена с образованием серии канавок, задающих микроструктуру. Неограничивающие примеры технологий образования структуры, покрываемые настоящим изобретением, включают в себя наноимпринтинг, фотолитографию, обработку электронным пучком, обработку ионным пучком, обработку рентгеновскими лучами, самосборку, взрывную литографию и аналогичные способы образования структуры.
На ФИГ. 10 изображен способ сборки генерирующего аэрозоль узла. Как показано, способ может включать обеспечение композиции предшественника аэрозоля на этапе 1002. Способ может дополнительно включать помещение атомайзера в положение сообщения по текучей среде с композицией предшественника аэрозоля. Кроме того, способ может включать сборку атомайзера с корпусом, содержащим поверхность, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств.
Сборка атомайзера с корпусом на этапе 1006 может включать помещение корпуса в положение сообщения по текучей среде с атомайзером. Кроме того, способ может включать образование корпуса, содержащего микроструктуру. Образование корпуса может не включать нанесение на поверхность химического покрытия. Образование корпуса может включать образование микроструктуры по меньшей мере на одной из внутренней и наружной поверхности корпуса. Кроме того, образование корпуса может включать образование микроструктуры в форме. Способ может дополнительно включать травление формы.
На ФИГ. 11 схематично изображен способ повышения чистоты устройства доставки аэрозоля. Как показано, способ может включать оснащение устройства доставки аэрозоля поверхностью, по меньшей мере часть которой содержит микроструктуру, обеспечивающую по меньшей мере одно из гидрофобных и антимикробных свойств, на этапе 1102. В некоторых вариантах осуществления микроструктура может представлять собой биомимикрическую микроструктуру. Поверхность может задавать микроструктуру акульей кожи или микроструктуру листа лотоса.
Множество модификаций и других вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть очевидными для специалиста в данной области техники после ознакомления с настоящим изобретением, представленным в приведенных выше описаниях и сопроводительных чертежах. Таким образом, следует отметить, что настоящее изобретение не должно ограничиваться конкретными описанными в настоящей заявке вариантами осуществления, и что модификации и другие варианты осуществления включены в объем охраны настоящего изобретения, определенный пунктами приложенной формулы. Несмотря на то, что в настоящей заявке используются конкретные термины, они использованы только в родовом и описательном смысле, а не в целях ограничения.