BR112014013755B1 - Dispositivo de geração de aerossol, cartucho e sistema de geração deaerossol - Google Patents

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Abstract

Patente de Invenção: "DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE AEROSSOL COM UMA INTERFACE CAPILAR".A presente invenção refere-se a um dispositivo de geração de aerossol que compreende uma porção de armazenamento (113, 501) para armazenar substrato formador de aerossol (115, 505). O dispositivo compreende: um vaporizador (119, 509) para aquecer o substrato formador de aerossol (115, 505), um material capilar (117, 507) para transportar o substrato formador de aerossol líquido (115, 505) da porção de armazenamento (113, 501) na direção do vaporizador (119, 509) por meio de ação capilar e um material poroso (201, 301, 405, 511) entre o material capilar (117, 507) e o vaporizador (119, 509).

Description

[001]A presente invenção refere-se a um dispositivo de geração de aerossol para aquecer um substrato formador de aerossol. Particularmente, mas não exclusivamente, a presente invenção se refere a um dispositivo de geração de aerossol eletricamente operado para aquecer um substrato formador de aerossol líquido.
[002]O documento no WO-A-2009/132793 revela um sistema fumegante eletricamente aquecido. Um líquido é armazenado em uma porção de armazenamento de líquido e uma mecha capilar tem uma primeira extremidade que se estende na porção de armazenamento de líquido para contato com o líquido na mesma e uma segunda extremidade que se estende para fora da porção de armazenamento de líquido. Um elemento de aquecimento aquece a segunda extremidade da mecha capilar. O elemento de aquecimento está sob a forma de um elemento de aquecimento elétrico enrolado de modo espiral em conexão elétrica com uma fonte de alimentação e que circunda a segunda extremidade da mecha capilar. Durante o uso, o elemento de aquecimento pode ser ativado pelo usuário para ligar a fonte de alimentação. A sucção em um bocal pelo usuário faz com que o ar seja extraído para o sistema fumegante eletricamente aquecido sobre a mecha capilar e o elemento de aquecimento e, subsequentemente, na boca do usuário.
[003]É um objeto da presente invenção aprimorar a geração de aerossol em um dispositivo ou sistema de geração de aerossol.
[004]De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo de geração de aerossol que compreende uma porção de armazenamento para o armazenamento de um substrato formador de aerossol; um vaporizador para aquecer o substrato formador de aeros- sol; um material capilar para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e um material poroso entre o material capilar e o vaporizador.
[005]De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um cartucho que compreende uma porção de armazenamento para o armazenamento de um substrato formador de aerossol; um vaporizador para aquecer o substrato formador de aerossol; um material capilar para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e um material poroso entre o material capilar e o vaporizador.
[006]O dispositivo de geração de aerossol e o cartucho coope ram para fornecer um sistema de geração de aerossol para vaporizar o substrato formador de aerossol. O cartucho ou o dispositivo pode compreender a porção de armazenamento para o armazenamento do substrato formador de aerossol. O vaporizador, o material capilar e o material poroso podem estar contidos no dispositivo de geração de aerossol. O vaporizador, o material capilar e o material poroso também podem estar contidos no cartucho.
[007]De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um sistema de geração de aerossol que compreende: um dispositivo de geração de aerossol em cooperação com um cartucho, em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende uma porção de armazenamento para o armazenamento de um substrato formador de aerossol; em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende um vaporizador para aquecer o substrato formador de aerossol para formar um aerossol; em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende um material capilar para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende um material poroso entre o material capilar e o vaporizador.
[008]Para todos os aspectos da invenção, a porção de armaze namento pode ser uma porção de armazenamento de líquido. Para todos os aspectos da invenção, o substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol líquido.
[009]O substrato formador de aerossol pode ser, alternativamen te, qualquer tipo de substrato, por exemplo, um substrato gasoso ou um substrato em gel ou qualquer combinação dos vários tipos de substrato.
[0010]O dispositivo de geração de aerossol ou sistema está dis posto para vaporizar um substrato formador de aerossol para formar o aerossol. O cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol pode incluir o substrato formador de aerossol ou pode ser adaptado para receber o substrato formador de aerossol. Como é de conhecimento do versado da técnica, um aerossol é uma suspensão de partículas sólidas ou gotículas líquidas em um gás, como ar.
[0011]De preferência, o material capilar é disposto para estar em contato com o substrato formador de aerossol na porção de armazenamento. Em uma modalidade, o líquido no material capilar é vaporizado pelo aquecedor para formar um vapor supersaturado. O vapor supersaturado é misturado e transportado no fluxo de ar. Durante o fluxo, o vapor condensa para formar o aerossol e o aerossol é transportado na direção da boca de um usuário. O substrato formador de aerossol líquido tem propriedades físicas adequadas, incluindo tensão superficial e viscosidade, que permite que o líquido seja transportado através do material capilar por meio de ação capilar.
[0012]A invenção fornece inúmeras vantagens. Em primeiro lugar, o material poroso pode fornecer sustentação estrutural para o material capilar, para evitar que o material capilar seja danificado, por exemplo, dividido, flexionado ou achatado. Isso é particularmente verdadeiro se o material capilar for um material flexível e o material poroso for um material rígido. Se o material capilar estiver protegido contra danificações, é mais provável que a formação de aerossol seja consistente, mesmo ao longo de múltiplos usos do dispositivo de geração de aerossol. Em segundo lugar, os custos de fabricação podem ser reduzidos devido ao fato de que o material capilar pode ser um material simples e relativamente barato. O material poroso pode compreender um material mais robusto e dispendioso. Dessa forma, o material mais dispendioso pode ser usado apenas para o material poroso pequeno e o material relativamente barato pode ser usado para a maior parte do dispositivo.
[0013]O material capilar pode compreender qualquer material adequado ou combinação de materiais que tem a capacidade de carregar o substrato formador de aerossol na direção do vaporizador. O material capilar é, de preferência, um material poroso, mas não é necessariamente o caso. O material capilar pode ter uma estrutura fibrosa ou esponjosa. O material capilar de preferência, compreende um aglomerado de capilares. Por exemplo, o material capilar pode compreender uma pluralidade de fibras ou fios ou outros tubos de furo fino. Alternativamente, o material capilar pode compreender material similar à esponja ou similar à espuma. A estrutura do material capilar forma uma pluralidade de pequenos furos ou tubos, através dos quais o substrato formador de aerossol pode ser transportado por meio de ação capilar da porção de armazenamento na direção do vaporizador. O material capilar ou materiais particulares preferenciais irão depender das propriedades físicas do substrato formador de aerossol. Exemplos de materiais capilares adequados incluem um material de esponja ou espuma, materiais à base de cerâmica ou grafite sob a forma de fibras ou pós sinterizados, material plástico ou metal com espuma, um mate rial fibroso, por exemplo, fabricado a partir de fibras fiadas ou extrusa- das, como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefina, polie- tileno, terileno ou polipropileno ligadas, fibras de náilon ou cerâmica. O material capilar pode ter qualquer capilaridade adequada de modo a ser usado com diferentes propriedades físicas de líquido. O líquido tem propriedades físicas, que incluem, mas não se limitam à viscosidade, tensão superficial, densidade, condutividade térmica, ponto de ebulição e pressão de vapor, que permitem que o líquido seja transportado através do material capilar.
[0014]O material poroso pode compreender qualquer material adequado ou combinação de materiais que seja permeável ao substrato formador de aerossol e permita que o substrato formador de aerossol migre do material capilar para o vaporizador. O material ou a combinação de materiais também é inerte em relação ao substrato formador de aerossol. O material poroso pode ser, ou não, um material capilar. O material poroso pode compreender um material hidrofílico para aprimorar a distribuição e a dispersão do substrato formador de aerossol. Isso pode auxiliar na formação de aerossol consistente. O material ou materiais preferenciais particulares irão depender das propriedades físicas do substrato formador de aerossol. Exemplos de materiais adequados são um material capilar, por exemplo, um material de esponja ou espuma, materiais à base de cerâmica ou grafite sob a forma de fibras ou pós sinterizados, um material plástico ou metal com espuma, um material fibroso, por exemplo, fabricado a partir de fibras fiadas ou extrusadas, como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefi- na, polietileno, terileno ou polipropileno ligadas, fibras de náilon ou cerâmica. O material poroso pode ter qualquer porosidade adequada de modo a ser usado com diferentes propriedades físicas de líquido.
[0015]O material poroso e o material capilar compreendem, de preferência, diferentes materiais. De preferência, o material capilar e o material poroso estão em contato, visto que isso fornece transferência satisfatória de líquido.
[0016]A porção de armazenamento pode proteger o substrato formador de aerossol contra o ar ambiente (devido ao fato de que o ar não pode, em geral, entrar na porção de armazenamento de líquido). A porção de armazenamento pode proteger o substrato formador de aerossol contra luz, de modo que o risco de degradação do substrato formador de aerossol seja significativamente reduzido. Ademais, um alto nível de higiene pode ser mantido. A porção de armazenamento pode não ser recarregável. Dessa forma, quando o substrato formador de aerossol na porção de armazenamento foi usado, o cartucho é substituído. Alternativamente, a porção de armazenamento pode ser recarregável. Nesse caso, o cartucho pode ser substituído após um determinado número de recargas da porção de armazenamento. De preferência, a porção de armazenamento é disposta para reter o substrato formador de aerossol por um determinado número de exalações.
[0017]Em uma modalidade preferencial, o dispositivo de geração de aerossol é eletricamente operado e o vaporizador compreende um aquecedor elétrico para aquecer o substrato formador de aerossol.
[0018]O aquecedor elétrico pode compreender um único elemento de aquecimento. Alternativamente, o aquecedor elétrico pode compreender mais do que um elemento de aquecimento, por exemplo, dois, três, quatro, cinco ou seis ou mais elementos de aquecimento. O elemento de aquecimento ou elementos de aquecimento pode ser disposto de modo apropriado de modo a aquecerem de modo mais eficaz o substrato formador de aerossol.
[0019]O pelo menos um elemento de aquecimento elétrico com preende, de preferência, um material eletricamente resistivo. Os materiais eletricamente resistivos adequados, incluem, mas não se limitam a: semicondutores como cerâmicas dopadas, cerâmicas eletricamente "condutivas" (como, por exemplo, dissiliceto de molibdênio), carbono, grafite, metais, ligas metálicas e materiais compósitos fabricados a partir de um material de cerâmica e um material metálico. Tais materiais compósitos podem compreender cerâmicas dopadas ou não dopadas. Exemplos de cerâmicas dopadas adequadas incluem carbetos de silício dopados. Exemplos de metais adequados incluem titânio, zircô- nio, tântalo e metais do grupo de platina. Exemplos de ligas metálicas adequados incluem aço inoxidável, ligas contendo constantan, níquel, cobalto, crômio, alumínio titânio zircônio, háfnio, nióbio, molibdênio, tântalo, tungstênio, estanho, gálio, manganês e ferro e superligas à base de níquel, ferro, cobalto, aço inoxidável, Timetal®, ligas à base de ferro-alumínio e ligas à base de ferro-manganês-alumínio. Timetal® é uma marca registrada de Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Denver Colorado, EUA. Em materiais compósitos, o material eletricamente resistivo pode ser, opcionalmente, embutido, encapsulado ou aplicado como revestimento com um material isolante ou vice-versa, dependendo da cinética de transferência de energia e das propriedades físico-químicas externas necessárias. O elemento de aquecimento pode compreender uma folha metálica quimicamente gravada isolada entre duas camadas de um material inerte. Nesse caso, o material inerte pode compreender Kapton®, folha de mica ou totalmente de poliimida. Kapton® é uma marca registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898, EUA.
[0020]Alternativamente, o pelo menos um elemento de aquecimen to elétrico pode compreender um elemento de aquecimento infravermelho, uma fonte fotônica ou um elemento de aquecimento indutivo.
[0021]O pelo menos um elemento de aquecimento elétrico pode assumir qualquer forma adequada. Por exemplo, o pelo menos um elemento de aquecimento elétrico pode assumir a forma de uma lâmi- na de aquecimento. Alternativamente, o pelo menos um elemento de aquecimento elétrico pode assumir a forma de um invólucro ou substrato que tem diferentes porções eletrocondutivas, ou um tubo metálico eletricamente resistivo. Alternativamente, o pelo menos um elemento de aquecimento elétrico pode ser um aquecedor em disco (extremidade) ou uma combinação de um aquecedor em disco com agulhas ou hastes de aquecimento. Alternativamente, o pelo menos um elemento de aquecimento elétrico pode compreender uma folha flexível de material. Alternativas incluem uma fio ou filamento de aquecimento, por exemplo, um fio de ligar, Níquel-crômio, platina, ou tungstênio, ou uma placa de aquecimento. Opcionalmente, o elemento de aquecimento pode ser depositado dentro ou sobre um material transportador rígido.
[0022]O pelo menos um elemento de aquecimento elétrico pode compreender um dissipador de calor ou reservatório de calor que compreende um material que tem a capacidade de absorver e armazenar calor e, subsequentemente, liberar o calo ao longo do tempo para aquecer o substrato formador de aerossol. O dissipador de calor pode ser formado de qualquer material adequado, como um metal ou material de cerâmica adequado. De preferência, o material tem uma alta capacidade térmica (material de armazenamento de calor sensível) ou é um material que tem a capacidade de absorver e, subse-quentemente, liberar calor através de um processo reversível, como uma mudança de fase de alta temperatura. Os materiais de armazenamento de calor sensíveis adequados incluem gel de sílica, alumina, carbono, bloco de vidro, fibra de vidro, minerais, um metal ou liga como alumínio, prata ou chumbo, e um material de celulose. Outros materiais adequados que liberam calo através de uma mudança de fase reversível incluem parafina, acetato de sódio, naftaleno, cera, óxido de polietileno, um metal, sal de metal, uma mistura de sais eutéticos ou uma liga.
[0023]O dissipador de calor pode ser disposto de modo que esteja diretamente em contato com o substrato formador de aerossol sendo carregado da porção de armazenamento e pode transferir o calor armazenado diretamente para o substrato formador de aerossol. Alternativamente, o calor armazenado no dissipador de calor ou no reservatório de calor pode ser transferido para o substrato formador de aerossol por meio de um condutor de calor, como um tubo metálico.
[0024]O pelo menos um elemento de aquecimento pode aquecer o substrato formador de aerossol por meio de condução. O elemento de aquecimento pode estar pelo menos parcialmente em contato com o substrato formador de aerossol. Alternativamente, o calor do elemento de aquecimento pode ser conduzido para o substrato formador de aerossol por meio de um condutor de calor.
[0025]Alternativamente, o pelo menos um elemento de aqueci mento pode transferir calor para o ar ambiente recebido que é extraído através do dispositivo de geração de aerossol durante uso que, por sua vez, aquece o substrato formador de aerossol por convecção. O ar ambiente pode ser aquecido antes de atravessar o substrato formador de aerossol. Alternativamente, o ar ambiente pode ser extraído, em primeiro lugar, através do substrato formador de aerossol e, então, aquecido.
[0026]No entanto, a invenção não se limita a aquecedores vapori zadores, mas pode ser usada em dispositivos de geração de aerossol e sistemas nos quais o vapor e o aerossol resultante são gerador por um vaporizador mecânico, por exemplo, mas não limitado a um piezo- vaporizador ou um atomizador que usa liquido pressurizado.
[0027]Se o vaporizador compreende um aquecedor elétrico, de preferência, o material poroso compreende um material resistente ao calor. De preferência, a energia elétrica é abastecida para o elemento ou elementos de aquecimento até que o elemento ou elementos de aquecimento alcancem uma temperatura entre aproximadamente 200°C e 440°C. Isso vai de encontro aos cigarros convencionais nos quais a combustão de tabaco e o invólucro de cigarro pode alcançar 800°C. Dessa forma, o termo "resistente ao calor", neste relatório descritivo, se refere a um material que tem a capacidade de tolerar temperaturas maiores do que aproximadamente 200°C ou, com mais de pre-ferência, maiores do que aproximadamente 250°C ou, ainda com mais preferência, até aproximadamente 440°C, sem degradação perceptível. Um exemplo de um material adequado é a cerâmica.
[0028]Dessa forma, uma vantagem adicional dessa modalidade da invenção é que o material poroso pode evitar o dano térmico ao material capilar. O material poroso também pode fornecer uma distribuição de calor uniforme aprimorada. Isso pode auxiliar com formação de aerossol consistente. Os materiais resistentes ao calor adequados podem ser dispendiosos. Porém, o material capilar precisar tolerar apenas as temperaturas na interface poroso-capilar, devido ao fato de que o material poroso fornece uma barreira resistente ao calor entre o material capilar e o aquecedor elétrico. Essas temperaturas são inferiores àquelas no elemento ou elementos de aquecimento. Dessa forma, uma quantidade menor de material resistente ao calor potencialmente dispendioso pode ser usada. Isso reduz os custos de fabricação. O material resistente ao calor fornece isolamento entre o aquecedor e o material capilar.
[0029]De preferência, o material poroso compreende um material eletricamente isolante. Se o vaporizador compreender um aquecedor elétrico, isso evita qualquer curto circuito dos elementos de aquecimento.
[0030]Em uma modalidade, o material poroso compreende sim plesmente uma camada de material poroso entre o vaporizador e o material capilar. Em uma modalidade alternativa, o material poroso compreende um revestimento de material poroso sobre o vaporizador. Em uma modalidade alternativa, o vaporizador está situado em um membro poroso, em que o membro poroso compreende o material poroso. Dessa forma, o vaporizador está situado dentro do membro poroso e a porção do membro poroso entre o vaporizador e o material capilar forma o material poroso. O vaporizador e o membro poroso podem ser integralmente formados. O termo "integralmente formado" se refere ao vaporizador e ao membro poroso sendo fabricados junta-mente em uma única peça.
[0031]Em uma modalidade particularmente preferencial, o disposi tivo de geração de aerossol é eletricamente operado, o vaporizador compreende um aquecedor elétrico para aquecer o substrato formador de aerossol e o aquecedor elétrico e um membro poroso, incluindo o material poroso, são integralmente formados. Em uma disposição, o aquecedor elétrico está situado dentro do membro poroso de modo que, quando o membro poroso estiver adjacente ao material capilar, a porção do membro poroso entre o aquecedor elétrico e o material capilar forme o material poroso. Nesta modalidade, o membro poroso compreende material resistente ao calor.
[0032]Em uma modalidade, o material capilar compreende um corpo capilar alongado para transportar o substrato formador de aerossol líquido da porção de armazenamento de líquido na direção do vaporizador, em que o corpo capilar tem uma primeira extremidade estendendo-se na porção de armazenamento de líquido e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, em que o vaporizador está disposto para vaporizar o substrato formador de aerossol líquido na segunda extremidade do corpo capilar.
[0033]Nesta modalidade, durante uso, o líquido é transferido da porção de armazenamento de líquido por meio de ação capilar da primeira extremidade do corpo capilar na direção da segunda extremidade do corpo capilar. O material poroso é fornecido entre a segunda extremidade do corpo capilar e o vaporizador. O liquido na segunda extremidade do corpo capilar e no material poroso é vaporizado para formar o vapor supersaturado. O corpo capilar pode ter a forma de uma mecha. O corpo capilar pode compreender fibras ou fios alinhados, em geral, na direção longitudinal do dispositivo de geração de aerossol ou sistema. Alternativamente, o corpo capilar pode compreender material similar à esponja ou similar à espuma formado em um formato de haste. O formato de haste pode se estender ao longo da direção longitudinal do dispositivo de geração de aerossol ou sistema.
[0034]Em uma modalidade preferencial, o material capilar com preende um corpo capilar alongado para transportar o substrato formador de aerossol líquido da porção de armazenamento de líquido, em que o corpo capilar tem uma primeira extremidade estendendo-se na porção de armazenamento de líquido e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e o vaporizador compreende um aquecedor elétrico disposto para aquecer o substrato formador de aerossol líquido na segunda extremidade do corpo capilar. O material poroso é fornecido entre a segunda extremidade do corpo capilar e o aquecedor elétrico. Quando o aquecedor for ativado, o líquido na segunda extremidade do corpo capilar e no material poroso é vaporizado pelo aquecedor para formar o vapor supersaturado.
[0035]Em uma modalidade, o material poroso compreende uma luva de material poroso que circunda substancialmente a segunda extremidade do corpo capilar.
[0036]A luva de material poroso pode circundar a segunda extre midade do corpo capilar suficientemente de modo que o corpo capilar não esteja em contato com o vaporizador. Isso é particularmente importante quando o vaporizador compreende um aquecedor elétrico, visto que o material capilar pode não ser resistente ao calor. A luva de material poroso pode fornecer proteção e sustentação para o corpo capilar. A luva porosa não precisar circundar todo o corpo capilar, desde que a luva porosa evite qualquer contato entre o corpo capilar e o vaporizador que possa danificar o corpo capilar.
[0037]Alternativa ou adicionalmente, o material poroso pode com preender uma tampa de material poroso que cobre substancialmente a segunda extremidade do corpo capilar.
[0038]A tampa de material poroso pode cobrir a segunda extremi dade do corpo capilar suficientemente de modo que o corpo capilar não esteja em contato com o vaporizador. Isso é particularmente importante quando o vaporizador compreende um aquecedor elétrico, visto que o material capilar pode não ser resistente ao calor. A tampa de material poroso pode fornecer proteção e sustentação para o corpo capilar. Por exemplo, se o corpo capilar compreende uma pluralidade de fibras ou fios, a tampa de material poroso pode reduzir a probabili-dade de divisão ou ruptura do corpo capilar. A tampa porosa não precisa cobrir todo o corpo capilar, desde que a tampa porosa evite qualquer contato entre o corpo capilar e o vaporizador que possa danificar o corpo capilar.
[0039]Em uma modalidade particularmente preferencial, o cartu cho compreende um bocal; uma fonte de alimentação elétrica e o conjunto de circuitos elétricos estão dispostos no dispositivo; o material capilar compreende um corpo capilar alongado para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento de líquido, em que o corpo capilar tem uma primeira extremidade estendendo- se na porção de armazenamento e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade; o vaporizador compreende um aquecedor elétrico, conectável à fonte de alimentação elétrica, para aquecer o substrato formador de aerossol na segunda extremidade do corpo capilar; e a porção de armazenamento, o corpo capilar e o aquecedor elétrico estão dispostos no cartucho.
[0040]A porção de armazenamento e, opcionalmente, o corpo ca pilar e o aquecedor, pode ser removível do sistema de geração de aerossol como um componente único.
[0041]Em uma modalidade, a porção de armazenamento inclui um passadouro interno, em que o vaporizador se estende através de pelo menos parte do passadouro interno na porção de armazenamento e o material capilar compreende uma interface capilar que forra pelo menos parcialmente o passadouro interno.
[0042]Nesta modalidade, durante uso, o líquido é transferido da porção de armazenamento de líquido por meio de ação capilar através da interface capilar que forra o passadouro interno. A face interna da interface capilar está, de preferência, em contato com o substrato formador de aerossol líquido na porção de armazenamento de líquido. O material poroso é fornecido entre a face externa da interface capilar e o vaporizador. O líquido próximo à face externa da interface capilar e no material poroso é vaporizado para formar o vapor supersaturado. A interface capilar pode compreender qualquer material capilar adequado formado em um formato de tubo. O tubo de material capilar pode se estender ao longo da totalidade ou de parte do comprimento do pas- sadouro interno na porção de armazenamento de líquido.
[0043]Em uma modalidade preferencial, a porção de armazena mento de líquido tem um passadouro interno, em que o vaporizador compreende um aquecedor elétrico estendendo-se através de pelo menos parte do passadouro interno na porção de armazenamento de líquido e o material capilar compreende uma interface capilar que forra pelo menos parcialmente o passadouro interno, em que o aquecedor elétrico é disposto para aquecer o substrato formador de aerossol líquido próximo a uma face externa da interface capilar. O material poroso é fornecido entre a face externa da interface capilar e o aquecedor elétrico. Quando o aquecedor é ativado, o líquido próximo à face externa da interface capilar é vaporizado pelo aquecedor para formar o vapor supersaturado.
[0044]Nesta modalidade, de preferência, o material poroso com preende um tubo de material poroso dentro da interface capilar, que forra ou que forra parcialmente o passadouro interno da porção de armazenamento de líquido.
[0045]O tubo de material poroso pode ser posicionado de modo que a face externa da interface capilar não esteja em contato com o vaporizador. Isso é particularmente importante quando o vaporizador compreende um aquecedor elétrico, visto que o material capilar da interface capilar pode não ser resistente ao calor. O material poroso pode precisar apenas atuar como uma barreira nas proximidades do vaporizador.
[0046]Em uma modalidade particularmente preferencial, o cartu cho compreende a bocal; uma fonte de alimentação elétrica e o conjunto de circuitos elétricos são dispostos no dispositivo; a porção de armazenamento de líquido tem um passadouro interno; o vaporizador compreende um aquecedor elétrico para aquecer o substrato formador de aerossol líquido, conectável à fonte de alimentação elétrica e estendendo-se através de pelo menos parte do passadouro interno na porção de armazenamento de líquido; o material capilar compreende uma interface capilar que forra pelo menos parcialmente o passadouro interno; e a porção de armazenamento de líquido, a interface capilar e o aquecedor elétrico estão dispostos no cartucho.
[0047]A porção de armazenamento de líquido e, opcionalmente, a interface capilar e o aquecedor, pode ser removível do sistema de geração de aerossol como um componente único.
[0048]O substrato formador de aerossol líquido tem, de preferên cia, propriedades físicas, por exemplo, ponto de ebulição e pressão de vapor, adequadas para uso no dispositivo, cartucho ou sistema. Se o ponto de ebulição não for muito alto, pode não ser possível vaporizar o líquido, mas, se o ponto de ebulição for muito baixo, o líquido pode vaporizar muito prontamente. O líquido compreende, de preferência, um material contendo tabaco que compreende compostos voláteis de sabor de tabaco que são liberados do líquido mediante aquecimento. Alternativa ou adicionalmente, o líquido pode compreender um material sem tabaco. O líquido pode incluir soluções aquosas, solventes não aquosos com etanol, extratos vegetais, nicotina, sabores naturais ou artificiais ou qualquer combinação dos mesmos. De preferência, o líquido compreende, ainda, um formador de aerossol. Exemplos de formadores de aerossol adequados são glicerina e propileno glicol.
[0049]O dispositivo de geração de aerossol ou cartucho pode compreender pelo menos uma entrada de ar. O dispositivo de geração de aerossol ou cartucho pode compreender pelo menos uma saída de ar. O cartucho ou dispositivo de geração de aerossol pode compreender uma câmara de formação de aerossol entre a entrada de ar e saída de ar de modo a definir uma rota de fluxo de ar da entrada de ar para a saída de ar através da câmara de formação de aerossol, de modo a carregar o aerossol para a saída de ar e boca de um usuário. Em modalidades nas quais a porção de armazenamento de líquido compreende um passadouro interno, de preferência, a rota de fluxo de ar da entrada de ar para a saída de ar atravessa o passadouro interno. A câmara de formação de aerossol assiste ou facilita simplesmente a geração do aerossol.
[0050]O dispositivo de geração de aerossol pode ser eletricamen te operado e pode compreender, ainda, uma fonte de alimentação elétrica. O dispositivo de geração de aerossol pode compreender, ainda, um conjunto de circuito elétrico. Em uma modalidade, o conjunto de circuitos elétricos compreende um sensor para detectar fluxo de ar indicativo de um usuário dando uma baforada. Nesse caso, de preferên- cia, o conjunto de circuitos elétricos é disposto para fornecer um pulso de corrente elétrica para o vaporizador quando o sensor detecta um usuário dando uma baforada. De preferência, o período de tempo do pulso de corrente elétrica é pré-ajustado dependendo da quantidade de líquido desejada a ser vaporizada. O conjunto de circuitos elétricos é, de preferência, programável para essa finalidade. Alternativamente, o conjunto de circuitos elétricos pode compreender um comutador manualmente operável para que um usuário inicie uma baforada. O perí-odo de tempo do pulso de corrente elétrica é, de preferência, pré- ajustado dependendo da quantidade de líquido desejada s ser vaporizado. O conjunto de circuitos elétricos é, de preferência, programável para essa finalidade.
[0051]De preferência, o dispositivo ou cartucho ou sistema com preende um alojamento. De preferência, o alojamento é alongado. Se o cartucho ou dispositivo de geração de aerossol incluir um corpo capilar alongado, o eixo geométrico longitudinal do corpo capilar e o eixo geométrico longitudinal do alojamento podem ser substancialmente paralelos. Em uma modalidade, o alojamento inclui um elemento de inserção removível que compreende a porção de armazenamento de líquido, o corpo capilar e o aquecedor. Nesta modalidade, aquelas partes podem ser removíveis do alojamento como um componente único. Isso pode ser útil para recarregar ou substituir a porção de armazenamento, por exemplo.
[0052]O alojamento pode compreender qualquer material ade quado ou combinação de materiais. Exemplos de materiais adequados incluem metais, ligas, plásticos ou materiais compósitos contendo um ou mais destes materiais, ou termoplásticos que são adequados para aplicações farmacêuticas ou alimentos, por exemplo, polipropileno, polieteretercetona (PEEK) e polietileno. De preferência, o material é leve e não frágil.
[0053]De preferência, o cartucho e dispositivo de geração de ae rossol são portáteis, individualmente e em cooperação. De preferência, o dispositivo de geração de aerossol é reutilizável por um usuário. De preferência, o cartucho é descartável por um usuário, por exemplo, quando não houver mais líquido contido na porção de armazenamento de líquido. O cartucho e dispositivo de geração de aerossol podem cooperar para formar um sistema de geração de aerossol que é um sistema fumegante e que pode ter um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O sistema fumegante pode ter um compri-mento total entre aproximadamente 30 mm e aproximadamente 150 mm. O sistema fumegante pode ter um diâmetro externo entre aproximadamente 5 mm e aproximadamente 30 mm.
[0054]De preferência, o sistema de geração de aerossol é um sis tema fumegante eletricamente operado.
[0055]De acordo com a invenção, também é fornecido um sistema de geração de aerossol que compreende: uma porção de armazenamento para o armazenamento de um substrato formador de aerossol; um vaporizador para aquecer o substrato formador de aerossol para formar um aerossol; um material capilar para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e um material poroso entre o material capilar e o vaporizador. Nesta modalidade, o sistema de geração de aerossol não compreende um dispositivo e um cartucho separado.
[0056]Em uma modalidade particularmente preferencial, o materi al capilar compreende polipropileno e o material poroso compreende um material de cerâmica, por exemplo, alumina (óxido de alumínio).
[0057]Os recursos aplicáveis em relação a um aspecto da inven ção pode ser aplicável a outro aspecto da invenção.
[0058]A invenção será adicionalmente descrita, a título de exem plo apenas, com referência aos desenhos anexos, em que:
[0059]A Figura 1 mostra um exemplo de um sistema de geração de aerossol;
[0060]A Figura 2 é uma vista em corte transversal esquemática de uma primeira modalidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1;
[0061]A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática de uma segunda modalidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1;
[0062]A Figura 4 é uma vista em corte transversal esquemática de uma terceira modalidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1;
[0063]A Figura 5 é uma vista em corte transversal esquemática de uma quarta modalidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1; e
[0064]A Figura 6 é um gráfico de tempo de aquecimento versus temperatura para três configurações de sistema de geração de aerossol.
[0065]A Figura 1 mostra um exemplo de um sistema de geração de aerossol. Embora não explicitamente mostrado na Figura 1, o sistema de geração de aerossol compreende um dispositivo de geração de aerossol que é, de preferência, reutilizável, em cooperação com um cartucho que é, de preferência, descartável. Na Figura 1, o sistema é um sistema fumegante eletricamente operado. O sistema fumegante 100 da Figura 1 compreende um alojamento 101 que tem uma primeira extremidade que é o cartucho 103 e uma segunda extremidade que é o dispositivo 105. No dispositivo, é fornecida uma fonte de alimentação elétrica sob a forma de uma bateria 107 e o conjunto de circuitos elétricos, sob a forma de hardware 109 e sistema de detecção de baforada 111. No cartucho, é fornecida uma porção de armazenamento 113 contendo líquido 115, material capilar sob a forma de um corpo capilar alongado 117 e um vaporizador sob a forma de aquecedor 119. Observar que o aquecedor é mostrado apenas esquematicamente na Figura 1. Na modalidade exemplificadora mostrada na Figura 1, uma extremidade do corpo capilar 117 se estende na porção de armazenamento de líquido 113 e a outra extremidade do corpo capilar 117 é circundada pelo aquecedor 119. O aquecedor é conectado ao conjunto de circuitos elétricos através de conexões 121, que podem passar ao longo da parte externa da porção de armazenamento de líquido 113 (não mostrado na Figura 1). O alojamento 101 também inclui uma entrada de ar 123, uma saída de ar 125 na extremidade de cartucho e uma câmara de formação de aerossol 127.
[0066]Durante o uso, a operação é da maneira a seguir. O liquido 115 é carregado por meio de ação capilar da porção de armazenamento de líquido 113 da extremidade do corpo capilar 117 que se estende na porção de armazenamento de líquido para a outra extremidade do corpo capilar que é circundada pelo aquecedor 119. Quando um usuário puxa pela saída de ar 125, o ar ambiente é extraído através da entrada de ar 123. Na disposição mostrada na Figura 1, o sistema de detecção de baforada 111 detecta a baforada e ativa o aque-cedor 119. A bateria 107 abastece a energia elétrica para o aquecedor 119 para aquecer a extremidade do corpo capilar 117 circundada pelo aquecedor. O líquido naquela extremidade do corpo capilar 117 é vaporizado pelo aquecedor 119 para criar um vapor supersaturado. Ao mesmo tempo, o líquido sendo vaporizado é substituído por líquido adicional que e move ao longo do corpo capilar 117 por meio de ação capilar. (Isso é, às vezes, denominado "ação de bombeamento".) O vapor supersaturado criado é misturado e transportado no fluxo de ar da entrada de ar 123. Na câmara de formação de aerossol 127, o vapor condensa para formar um aerossol passível de inalação, que é transportado na direção da saída 125 e na boca do usuário.
[0067]Na modalidade mostrada na Figura 1, o hardware 109 e o sistema de detecção de baforada 111 são, de preferência, programáveis. O hardware 109 e o sistema de detecção de baforada 111 podem ser usados para gerenciar a operação de geração de aerossol.
[0068]A Figura 1 mostra um exemplo de um sistema de geração de aerossol de acordo com a presente invenção. No entanto, muitos outros exemplos são possíveis. O sistema de geração de aerossol precisa simplesmente incluir ou receber um substrato formador de aerossol líquido contido em uma porção de armazenamento, um vaporizador para aquecer o substrato formador de aerossol líquido, um material capilar para transportar o substrato formador de aerossol líquido na direção do vaporizador e algum tipo de material poroso (a ser descrito abaixo com referência às Figuras 2 a 6) entre o material capilar e o vaporizador. Por exemplo, o sistema não precisa ser eletricamente operado. Por exemplo, o sistema não precisa ser um sistema fume- gante. Além disso, o sistema pode não incluir um aquecedor, caso no qual outro dispositivo pode ser incluído para vaporizar o substrato formador de aerossol líquido. Por exemplo, a configuração do material capilar pode ser diferente. Por exemplo, um sistema de detecção de baforada não precisa ser fornecido. Ao invés disso, o sistema poderia operar por meio de ativação manual, por exemplo, o usuário operando um comutador quando uma baforada for dada. Por exemplo, o formato e o tamanho geral do alojamento poderiam ser alterados.
[0069]Conforme discutido acima, de acordo com a invenção, é fornecido um material poroso entre o material capilar e o vaporizador. As modalidades da invenção, incluindo o material poroso, serão agora descritas com referência às Figuras 2 a 6. As modalidades se baseiam no exemplo mostrado na Figura 1embora sejam aplicáveis a outras modalidades. Observar que as Figuras 1 a 5 são esquemáticas por natureza. Em particular, os componentes mostrados não estão necessariamente em escala individualmente ou em relação entre si.
[0070]A Figura 2 é uma vista esquemática de uma primeira moda lidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1. O cartucho 200 inclui uma porção de armazenamento 113, um corpo capilar 117 e um aquecedor 119. A porção de armazenamento de líquido 113 contém substrato formador de aerossol líquido 115. Na Figura 2, o aquecedor 119 está sob a forma de uma bobina de aquecimento, conectada ao conjunto de circuitos elétricos (não mostrado) através de conexões elétricas 121. O aquecedor 119 e as conexões elétricas 121 são mostradas esquematicamente na Figura 2 e as conexões elétricas podem passar ao longo da parte externa de porção de armazenamento de líquido 113 embora isso não seja mostrado na Figura 2. É adicionalmente fornecido um material poroso sob a forma de luva porosa 201 que circunda a extremidade do corpo capilar 117 que se projeta da porção de armazenamento de líquido 113.
[0071]A luva porosa 201 fornece sustentação estrutural para o corpo capilar 117. De preferência, a luva porosa 201 compreende um material rígido. Dessa forma, a luva porosa 201 evita ou reduz a probabilidade do corpo capilar 117 de se danificar, por exemplo, dividir, flexionar ou achatar. A luva porosa 201 pode ser retida na posição fazendo-se fendas no alojamento ou outra parte do cartucho ou dispositivo de geração de aerossol, quando o cartucho for montado no dispositivo de geração de aerossol. A luva porosa 201 compreende, de preferência, um material resistente ao calor que pode proteger o corpo capilar 117 contra dano térmico potencial do aquecedor. Dessa forma, a luva porosa atua como uma barreira térmica. A luva porosa 201 tam- bém pode aprimorar a distribuição de calor. A luva porosa 201 pode se tornar mais eficiente na transferência de líquido, conforme o sistema de geração de aerossol aquece. Na Figura 2, o tamanho da luva porosa 201 é pequeno em comparação ao tamanho do corpo capilar 117. Dessa forma, apenas uma pequena quantidade de material resistente ao calor pode ser necessária. Visto que o material resistente ao calor pode ser dispendioso, isso pode reduzir os custos de fabricação. Nesta modalidade, a luva porosa 201 compreende um material eletricamente isolante de modo a ocasionar um curto circuito ao longo das bobinas de aquecedor.
[0072]Na Figura 2, a luva porosa 201 não cobre a extremidade terminal do corpo capilar 117. Embora, na Figura 2, a luva porosa 201 circunde toda a extremidade do corpo capilar que se projeta da porção de armazenamento de líquido 113, a luva porosa pode cobrir simplesmente o corpo capilar nas proximidades do aquecedor 119, de modo a evitar dano térmico ao corpo capilar 117. O diâmetro necessário da luva porosa 201 irá depender do tamanho do corpo capilar 117 e da porção de armazenamento de líquido 113. O comprimento necessário da luva porosa 201 irá depender do tamanho do aquecedor 119 que irá, por sua vez, depender da quantidade de líquido desejada a ser vaporizada. A espessura necessária da luva porosa 201 irá depender das propriedades isolantes e da porosidade necessária.
[0073]A Figura 3 é uma vista esquemática de uma segunda mo dalidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1. O cartucho 300 inclui uma porção de armazenamento 113, um corpo capilar 117 e o aquecedor 119. A porção de armazenamento de líquido 113 contém substrato formador de aerossol líquido 115. Conforme na Figura 2, na Figura 3, o aquecedor 119 está sob a forma de uma bobina de aquecimento, conectada ao conjunto de circuitos elétricos (não mostrado) através de conexões elétricas 121. O aquecedor 119 e as conexões elétricas 121 são mostrados esquematicamente na Figura 3 e as conexões elétricas podem passar apo longo da parte externa da porção de armazenamento de líquido 113 embora isso não seja mostrado. É fornecido adicionalmente um material poroso sob a forma de tampa porosa 301 que circunda a extremidade do corpo capilar 117 que se projeta da porção de arma-zenamento de líquido 113 e que cobre a extremidade terminal do corpo capilar 117.
[0074]A tampa porosa 301 fornece sustentação estrutural para o corpo capilar 117. De preferência, a tampa porosa 301 compreende um material rígido. Dessa forma, a tampa porosa 301 evita ou reduz a probabilidade de o corpo capilar 117 se danificar, por exemplo, dividir, flexionar ou achatar-se. Em particular, devido ao fato de que a extremidade terminal do corpo capilar 117 é coberta, a chance de o material capilar se dividir é substancialmente reduzida. A tampa porosa 301 pode ser retida nem posição fazendo-se fendas no alojamento ou outra parte do cartucho ou dispositivo de geração de aerossol, quando o cartucho estiver montado no dispositivo de geração de aerossol. A tampa porosa 301 compreende, de preferência, um material resistente ao calor que pode proteger o corpo capilar 117 contra dano térmico potencial do aquecedor. Dessa forma, a tampa porosa atua como uma barreira térmica. A tampa porosa 301 também pode aprimorar a distri-buição de calor. A tampa porosa 301 pode se tornar mais eficiente na transferência de líquido, visto que a sistema de geração de aerossol aquece. Na Figura 3, o tamanho da tampa porosa 301 é pequeno em comparação ao tamanho do corpo capilar 117. Dessa forma, apenas uma pequena quantidade de material resistente ao calor pode ser necessária. Visto que o material resistente ao calor pode ser dispendioso, isso pode reduzir custos de fabricação. Nesta modalidade, a tampa porosa 301 compreende um material eletricamente isolante de modo a não ocasionar um curto circuito ao longo das bobinas de aquecedor.
[0075]Na Figura 3, a tampa porosa 301 circunda toda a extremi dade do corpo capilar que se projeta da porção de armazenamento de líquido 113 e cobre também a extremidade terminal do corpo capilar 117. No entanto, a tampa porosa pode cobrir simplesmente o corpo capilar nas proximidades do aquecedor 119, de modo a evitar dano térmico ao corpo capilar 117. O diâmetro necessário da tampa porosa 301 irá depender do tamanho do corpo capilar 117 e da porção de ar-mazenamento de líquido 113. O comprimento necessário da tampa porosa 301 irá depender do tamanho do aquecedor 119 que irá, por sua vez, depender da quantidade de líquido desejada a ser vaporizada. A espessura necessária da tampa porosa 301 irá depender das propriedades isolantes e da porosidade necessária.
[0076]A Figura 4 é uma vista esquemática de uma terceira moda lidade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1. O cartucho 400 inclui uma porção de armazenamento de líquido 113 e o corpo capilar 117 e, conforme nas Figuras 2 e 3, a porção de armazenamento de líquido 113 contém substrato formador de aerossol líquido 115. É fornecido adicionalmente um membro poroso 401 que circunda a extremidade do corpo capilar 117 que se projeta da porção de armazenamento de líquido 113. Uma lâmina ou lâminas de aquecimento 403 estão situadas no membro poroso 401. A porção do membro poroso 401 entre a lâmina ou lâminas de aquecedor 403 e o corpo capilar 117 forma um material poroso 405. As lâminas de aquecedor 403 estão conectadas ao conjunto de circuitos elétricos (não mostrado) através de conexões elétricas 121. As lâminas de aquecedor 403 e as conexões elétricas 121 são mostradas esquematicamente na Figura 4 e as conexões elétricas podem passar ao longo da parte externa da porção de armazenamento de líquido 113 embora isso não seja mostrado.
[0077]O membro poroso 401 fornece sustentação estrutural para o corpo capilar 117. De preferência, o membro poroso 401 compreende um material rígido. Dessa forma, o membro poroso 401 evita ou reduz a probabilidade de o corpo capilar 117 se danificar, por exemplo, dividir, flexionar ou achatar-se. O membro poroso 401 pode ser retido em posição fazendo-se fendas no alojamento ou outra parte do cartucho ou dispositivo de geração de aerossol, quando o cartucho estiver montado no dispositivo de geração de aerossol. O membro poroso 401 compreende, de preferência, um material resistente ao calor que pode proteger o corpo capilar 117 contra dano térmico potencial da lâmina ou lâminas de aquecedor 403. Dessa forma, a porção 405 do membro poroso 401 entre as lâminas de aquecedor 403 e o corpo capilar 117 atua como uma barreira térmica. O membro poroso 401 também pode aprimorar a distribuição de calor. O membro poroso 401 pode se tornar mais eficiente na transferência de líquido, conforme o sistema de geração de aerossol aquece. Na Figura 4, o tamanho do membro poroso 401 é pequeno em comparação ao tamanho do corpo capilar 117. Dessa forma, apenas uma pequena quantidade de material resistente ao calor pode ser necessária. Visto que o material resistente ao calor pode ser dispendioso, isso pode reduzir custos de fabricação. Nesta modalidade, o membro poroso 401 compreende um material eletricamente isolante de modo a não ocasionar um curto circuito ao longo da lâmina ou lâminas de aquecedor.
[0078]Na Figura 4, o membro poroso 401 circunda toda a extre midade do corpo capilar que se projeta da porção de armazenamento de líquido 113. No entanto, o membro poroso 401 pode ser mais curto do que a porção exposta do corpo capilar. Na Figura 4, o membro poroso 401 não cobre a extremidade terminal do corpo capilar 117, em- bora seja possível que o membro poroso 401 cubra a extremidade terminal do corpo capilar, como na modalidade mostrada na Figura 3. As lâminas de aquecimento 403 pode assumir qualquer forma adequada para aquecer o substrato formador de aerossol líquido no corpo capilar 117 e no membro poroso 401. O diâmetro necessário do membro poroso 401 irá depender do tamanho do corpo capilar 117 e da porção de armazenamento de líquido 113. O comprimento necessário do membro poroso 401 irá depender do tamanho e do formato das lâ-minas de aquecedor, que irá, por sua vez, depender da quantidade de líquido desejada a ser vaporizada. A espessura necessária do membro poroso 401, em particular, o material poroso 405, irá depender das propriedades isolantes e da porosidade necessária. De preferência, as lâminas de aquecimento 403 e o membro poroso 401 são integralmente formados, ou seja, fabricados juntamente em uma peça única. Isso simplifica a fabricação.
[0079]A Figura 5 é uma vista esquemática de uma quarta modali dade de um cartucho para uso com um dispositivo de geração de aerossol para produzir um sistema de geração de aerossol similar àquele mostrado na Figura 1. No entanto, a modalidade mostrada na Figura 5 tem uma forma muito diferente dos cartuchos mostrados nas Figuras 1 a 4. Na Figura 5, o cartucho 500 compreende uma porção de armazenamento 501, que está sob a forma de um recipiente que tem um pas- sadouro interno 503. Na Figura 5, a porção de armazenamento de lí-quido 501 contém substrato formador de aerossol líquido 505. De preferência, o cartucho coopera confortavelmente com o dispositivo de geração de aerossol e o passadouro interno 503 faz parte da rota de fluxo de ar para o ar que flui na entrada ou entradas de ar 123 (consulte a Figura 1) na direção da saída de ar 125 (consulte a Figura 1). O passadouro interno 503 é forrado ou parcialmente forrado com material capilar sob a forma de uma interface capilar 507. Um aquecedor 509 se estende através do passadouro interno 503. Na Figura 5, o aquecedor 509 está sob a forma de uma bobina de aquecimento. A bobina de aquecimento está conectada ao conjunto de circuitos elétricos (não mostrado) através de conexões elétricas (também não mostrado). É fornecido adicionalmente um material poroso sob a forma de tubo poroso 511 que forra ou que forra parcialmente o passadouro interno 503 e que fornece uma barreira entre o aquecedor 509 e a interface capilar 507. De preferência, o aquecedor 509 está em contato com o tubo poroso 511 e, de preferência, o tubo poroso 511 está em contato com a interface capilar 507. Isso assegura transferência satisfatória do substrato formador de aerossol líquido da porção de armazenamento de líquido 501 na direção do aquecedor 509.
[0080]A operação da modalidade mostrada na Figura 5 é similar à operação das modalidades mostradas nas Figuras 1 a 4. Durante o uso, o substrato formador de aerossol líquido 505 é carregado por meio de ação capilar da porção de armazenamento de líquido 501 da lateral da interface capilar 507 em contato com o líquido para a lateral da interface capilar 507 em contato com o tubo poroso 511. Quando um usuário suga a saída de ar, o ar ambiente é extraído através do passadouro interno 503 e o aquecedor 509 é ativado. O aquecedor 509 aquece o substrato formador de aerossol líquido 505 na interface capilar 507 e no tubo poroso 511, e o tubo poroso 511 protege a interface capilar 507 contra dano térmico. O líquido é vaporizado pelo aquecedor para formar um vapor supersaturado e, ao mesmo tempo, o líquido sendo vaporizado é substituído por líquido adicional que se move através da interface capilar 507 e no tubo poroso 511. O vapor supersaturado é misturado e transportado no fluxo de ar através do passadouro interno e na boca do usuário.
[0081]O tubo poroso 511 fornece sustentação estrutural para a interface capilar 507. De preferência, o tubo poroso 511 compreende um material rígido. Dessa forma o tubo poroso 511 evita ou reduz a probabilidade de a interface capilar 507 se danificar, por exemplo, dividir ou deformar-se. O tubo poroso 511 também pode ajudar a assegurar que a interface capilar 507 permaneça em posição que forra o pas- sadouro interno 503. O tubo poroso 511 compreende, de preferência, um material resistente ao calor que pode proteger a interface capilar 507 contra dano térmico potencial do aquecedor 509. Dessa forma, o tubo poroso 511 atua como uma barreira térmica. O tubo poroso 511 também pode aprimorar a distribuição de calor. O tubo poroso 511 pode se tornar mais eficiente na transferência de líquido, conforme o sistema de geração de aerossol aquece. Na Figura 5, o comprimento do tubo poroso 511 é pequeno em comparação ao comprimento da interface capilar 507. Dessa forma, apenas uma pequena quantidade de material resistente ao calor pode ser necessária. Visto que o material resistente ao calor pode ser dispendioso, isso pode reduzir custos de fabricação. Nesta modalidade, o tubo poroso 511 pode compreender um material eletricamente isolante de modo a não ocasionar um curto circuito ao longo das bobinas de aquecedor.
[0082]Na Figura 5, o tubo poroso 511 não se estende ao longo do comprimento da porção de armazenamento de líquido 501 e a interface capilar 507, embora isso seja possível. O tubo poroso 511 pode se estender ao longo de qualquer comprimento da porção de armazenamento de líquido 501 e da interface capilar 507 desde que forneça uma barreira para a interface capilar 507 nas proximidades do aquecedor 509. O diâmetro necessário do tubo poroso 511 irá depender do tamanho do passadouro interno 503 e da porção de armazenamento de líquido 501. O comprimento necessário do tubo poroso 511 irá depender do tamanho do aquecedor 509 que irá, por sua vez, depender da quantidade de líquido desejada a ser vaporizado. A espessura necessária do tubo poroso 511 irá depender das propriedades isolantes e da porosidade necessária.
[0083]As modalidades ilustradas nas Figuras 2 a 5 incluem um material capilar e um material poroso. O material capilar pode compreender qualquer material adequado ou combinação de materiais que tem a capacidade de carregar o substrato formador de aerossol líquido na direção do aquecedor. Exemplos de materiais capilares adequados incluem um material de esponja ou espuma, materiais à base de cerâmica ou grafite sob a forma de fibras ou pós sinterizados, material plástico ou metal com espuma, um material fibroso, por exemplo, fabricado a partir de fibras fiadas ou extrusadas, como acetato de celu-lose, poliéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terileno ou polipropi- leno ligadas, fibras de náilon ou cerâmica. O material capilar pode ter qualquer capilaridade adequada de modo a ser usado com diferentes propriedades físicas de líquido.
[0084]O material poroso pode compreender qualquer material adequado ou combinação de materiais que seja permeável ao substrato formador de aerossol líquido e permita que o substrato formador de aerossol líquido migre do material capilar para o aquecedor. O material poroso pode compreender um material que é inerentemente poroso, por exemplo, um material de cerâmica como alumina (óxido de alumínio). Alternativamente, o material poroso pode compreender um material com uma pluralidade de pequenos furos fabricados, para permitir a migração do substrato formador de aerossol líquido para o vaporizador. O material poroso pode compreender um material hidrofílico para aprimorar a distribuição e a dispersão do substrato formador de aerossol líquido. O material ou materiais preferenciais particulares irão depender das propriedades físicas do substrato formador de aerossol líquido. Exemplos de materiais adequados são um material capilar, por exemplo, um material de esponja ou espuma, materiais à base de ce-râmica ou grafite sob a forma de fibras ou pós sinterizados, um materi al plástico ou metal com espuma, um material fibroso, por exemplo, fabricado a partir de fibras fiadas ou extrusadas, como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terileno ou polipropi- leno ligadas, fibras de náilon ou cerâmica. O material poroso pode ter qualquer porosidade adequada de modo a ser usada com diferentes propriedades físicas de líquido. Nas modalidades ilustradas nas Figuras 2 a 5, o material poroso é um componente separado. No entanto, podem ser previstas outras formas para o material poroso. Por exemplo, o material poroso pode compreender um revestimento poroso sobre o aquecedor ou parte do aquecedor. Outras modalidades também são possíveis.
[0085]As Figuras 2 a 5 mostram exemplos de cartuchos para uso com um dispositivo de geração de aerossol de acordo com a presente invenção. Outros exemplos são possíveis. De preferência, o cartucho é descartável e é disposto para cooperar com um dispositivo de geração de aerossol que pode ser reutilizável. O cartucho pode ser recarregado ou substituído quando o líquido for usado. Dessa forma, quando o substrato formador de aerossol líquido no cartucho foi usado, o cartucho pode ser disposto e substituído por um novo cartucho ou o cartucho vazio pode ser recarregado. No entanto, o dispositivo de geração de aerossol pode não ser projetado para operar em conjunto com um cartucho separado. Ao invés disso, o dispositivo de geração de aerossol pode incluir ou receber um substrato formador de aerossol líquido e uma porção de armazenamento e compreender o vaporizador para aquecer o substrato formador de aerossol líquido, o material capilar para transportar o substrato formador de aerossol líquido na direção do vaporizador e o material poroso entre o vaporizador e o material capilar. Isto é, o dispositivo de geração de aerossol pode compreender todos os componentes descritos em relação ao cartucho. Adicionalmente, o dispositivo de geração de aerossol pode compreender uma fonte de alimentação elétrica e o conjunto de circuito elétrico.
[0086]Nas Figuras 1 a 5, o vaporizador compreende um aquecedor elétrico e o material poroso protege o material capilar contra dano térmico. O material poroso também aprimora a distribuição de calor que resulta em formação de aerossol mais consistente. Em uma modalidade preferencial, o material capilar compreende polipropileno e o material poroso compreende cerâmica. Os inventores da presente invenção compararam os padrões de distribuição de calor ao longo do material capilar de polipropileno e da barreira de cerâmica aos padrões de distri-buição de calor em disposições sem um material poroso. Se o material capilar for polipropileno e não for fornecido nenhum material poroso, foi verificado que, após apenas 2 segundos de aquecimento, as temperaturas no material capilar excedem a temperatura de fusão de polipropile- no. As temperaturas não são homogêneas, com íngremes gradientes de temperatura e pontos quentes. Dessa forma, mesmo que o polipropi- leno seja um material conveniente (e relativamente não dispendioso) para uso para o material capilar, o mesmo não pode ser usado (sem um material poroso), visto que o polipropileno iria derreter. Por outro lado, se o material capilar for cerâmica e não for fornecido nenhum material poroso, foi verificado que, após apenas 2 segundos de aquecimento, as temperaturas no material capilar não excedem a temperatura de fusão da cerâmica (que é muito maior do que a de polipropileno). Dessa forma, a cerâmica seria um material ideal para o material capilar, mas é relativamente dispendioso. De acordo com uma modalidade da invenção, o material capilar compreende polipropileno e é fornecido um material de cerâmica poroso. Nesta modalidade, foi verificado que a tempe-ratura no material capilar de polipropileno é consideravelmente menor do que aquela encontrada com um material capilar de polipropileno sozinho, devido ao fato de que a barreira de cerâmica protege o material capilar. Também foi verificado que as temperaturas eram razoavelmen- te homogêneas. Dessa forma, o volume do material necessário pode ser o (relativamente não dispendioso) polipropileno, mas o polipropileno pode ser protegido contra as temperaturas acima de seu ponto de fusão pela barreira de cerâmica.
[0087]A Figura 6 é um gráfico de tempo de aquecimento (s) ver sus temperatura (°C) para cada uma das três configurações descritas acima. A Figura 6 mostra a temperatura máxima alcançada após 2 segundos de aquecimento. A curva 601 é a curva de aquecimento para a configuração que inclui um material capilar de polipropileno e nenhum material poroso. A temperatura alcançada no material capilar após 2 segundos de aquecimento é quase 400 °C. A curva 603 é a curva de aquecimento para a configuração que inclui um material de cerâmica capilar e nenhum material poroso. A temperatura alcançada no material capilar após 2 segundos de aquecimento é menor do que 100 °C. A curva 605 é a curva de aquecimento para a modalidade da invenção que inclui um material capilar de polipropileno juntamente com uma barreira de cerâmica. A temperatura alcançada no material capilar é apenas aproximadamente 150 °C. Dessa forma, a modalidade da invenção reduziu significativamente a temperatura máxima alcançada no material capilar, enquanto evita a necessidade de grandes quantida-des de material de cerâmica dispendioso.
[0088]Dessa forma, de acordo com a invenção, o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol ou o sistema inclui um material poroso entre o material capilar e o vaporizador. O material poroso fornece sustentação estrutural para o material capilar, pode reduzir custos de fabricação e, se o vaporizador compreender um aquecedor, pode proteger o material capilar contra dano térmico. As modalidades do material poroso foram descritas com referência às Figuras 2 a 6. Os recursos descritos em relação a uma modalidade também podem ser aplicáveis à outra modalidade.

Claims (15)

1.Dispositivo de geração de aerossol, compreendendo: uma porção de armazenamento (113) para o armazenamento de um substrato formador de aerossol (115); um vaporizador (119) para aquecer o substrato formador de aerossol; um material capilar (117) para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e caracterizado por possuir um material poroso (201) entre o material capilar e o vaporizador.
2.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de geração de aerossol é eletricamente operado e o vaporizador compreende um aquecedor elétrico (119) para aquecer o substrato formador de aerossol.
3.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material poroso (201) compreende um material resistente ao calor.
4.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o vaporizador está situado em um membro poroso (401), em que o membro poroso compreende o material poroso.
5.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material capilar compreende um corpo capilar alongado (117) para transportar o substrato formador de aerossol (115) da porção de armazenamento na direção do vaporizador, em que o corpo capilar tem uma primeira extremidade estendendo-se na porção de armazenamento (113) e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, em que o vaporizador (119) é disposto para vaporizar o substrato formador de aerossol na segunda extremidade do corpo capilar.
6.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o material poroso compreende uma luva (201) de material poroso que circunda substancialmente a segunda extremidade do corpo capilar.
7.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o material poroso compreende uma tampa (301) de material poroso que cobre substancialmente a segunda extremidade do corpo capilar.
8.Dispositivo de geração de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a porção de armazenamento inclui um passadouro interno (503), o vaporizador (509) se estende através de pelo menos parte do passadouro interno na porção de armazenamento e o material capilar compreende uma interface capilar (507) que forra pelo menos parcialmente o pas- sadouro interno.
9.Cartucho compreendendo: uma porção de armazenamento (113) para o armazenamento de um substrato formador de aerossol (115); um vaporizador (119) para aquecer o substrato formador de aerossol; um material capilar (117) para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e caracterizado por possuir um material poroso (201) entre o material capilar e o vaporizador.
10.Cartucho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de geração de aerossol é eletricamente operado e o vaporizador compreende um aquecedor elétrico (119) para aquecer o substrato formador de aerossol, em que o aque- cedor elétrico é conectável a uma fonte de alimentação elétrica no dispositivo de geração de aerossol.
11.Cartucho, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o material poroso (201) compreende um material resistente ao calor.
12.Cartucho, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o vaporizador está situado em um membro poroso (401), em que o membro poroso compreende o material poroso.
13.Cartucho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o material capilar compreende um corpo capilar alongado (117) para transportar o substrato formador de aerossol (115) da porção de armazenamento na direção do vaporizador (119), em que o corpo capilar tem uma primeira extremidade estendendo-se na porção de armazenamento e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, em que o vaporizador é disposto para vaporizar o substrato formador de aerossol na segunda extremidade do corpo capilar.
14.Cartucho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que a porção de armazenamento (113) inclui um passadouro interno (503), o vaporizador (509) se estende através de pelo menos parte do passadouro interno na porção de armazenamento e o material capilar compreende uma interface capilar (507) que forra pelo menos parcialmente o passadouro interno.
15.Sistema de geração de aerossol compreendendo: um dispositivo de geração de aerossol como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8 em cooperação com um cartucho como definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 14, em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende uma porção de armazenamento (113) para o armazenamento de um substrato formador de aerossol; em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende um vaporizador (119) para aquecer o substrato formador de aerossol (115) para formar um aerossol; caracterizado pelo fato de que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende um material capilar (117) para transportar o substrato formador de aerossol da porção de armazenamento na direção do vaporizador por meio de ação capilar; e em que o cartucho ou o dispositivo de geração de aerossol compreende um material poroso (201) entre o material capilar e o vaporizador.
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