BR112020024864A2 - Sistema gerador de aerossol indutivamente aquecido com sensor de temperatura ambiente - Google Patents
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Abstract
um sistema gerador de aerossol (200) compreendendo: um cartucho (102) contendo um substrato volátil e tendo um susceptor e um dispositivo gerador de aerossol (202) configurado para receber o cartucho (102). o dispositivo gerador de aerossol (102) compreende: uma carcaça (204) com uma câmara (206) dimensionada para receber pelo menos uma porção do cartucho (102), uma bobina indutora (208) disposta em torno de pelo menos uma porção da câmara (206), uma fonte de alimentação (210), um sensor de temperatura ambiente (214) e um circuito de controle (212) configurado para controlar a fonte de potência da fonte de alimentação (210) para a bobina indutora (208) com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente (214).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA
[001] A presente invenção refere-se a um sistema gerador de aerossol e um dispositivo gerador de aerossol. Particularmente, a invenção se relaciona a um sistema que compreende uma fonte de nicotina e uma fonte de ácido para geração in situ de um aerossol que compreende partículas de sal de nicotina.
[002] São conhecidos sistemas para distribuição de nicotina que gera um aerossol inalável a um usuário a partir de um substrato formador de aerossol sólido, como o tabaco, pelo aquecimento em vez de combustão do substrato formador de aerossol sólido. Alguns desses sistemas compreendem um dispositivo gerador de aerossol com uma câmara configurada para receber um substrato formador de aerossol sólido e um aquecedor dentro ou ao redor da câmara para aquecer o substrato formador de aerossol sólido e liberar compostos voláteis do substrato que esfriam para formar um aerossol. O substrato formador de aerossol sólido pode ser fornecido em um cartucho. O cartucho pode ter a forma de uma coluna compreendendo o substrato formador de aerossol sólido, como uma folha de tabaco agrupada e frisada e outros elementos, tal como filtros e porções de transferência, envolvidos na forma de uma coluna, semelhante a um cigarro convencional.
[003] São conhecidos sistemas para distribuição de nicotina que gera um aerossol inalável a um usuário a partir de um substrato formador de aerossol líquido contendo nicotina e um ou mais formadores de aerossol. Tais sistemas normalmente compreendem dispositivos com um reservatório contendo o substrato formador de aerossol líquido, um aquecedor para vaporizar o substrato formador de aerossol líquido para gerar um aerossol e um elemento de transporte líquido para fornecer o substrato ao aquecedor. Uma configuração conhecida para tais dispositivos compreende um elemento de transporte líquido na forma de um pavio capilar, tendo uma porção que se estende em um reservatório do substrato e uma porção que se estende para fora do reservatório e um aquecedor na forma de uma bobina eletricamente resistiva que é enrolada ao redor da porção do pavio capilar que se estende para fora do reservatório.
[004] São conhecidos sistemas para a distribuição de nicotina a um usuário que compreendem uma fonte de nicotina e uma fonte de composto de melhoramento de distribuição volátil. Por exemplo, WO 2008/121610 A1 e WO 2017/108992 A1 divulgam um dispositivo no qual a nicotina e um ácido, tal como o ácido pirúvico ou ácido lático são reagidos entre si na fase gasosa, para formar um aerossol de partículas de sal de nicotina que é inalado pelo usuário. Sistemas que compreendem uma fonte de ácido separada e uma fonte de nicotina normalmente reagem à nicotina e ao ácido em forma gasosa para formar um aerossol de partículas de sal de nicotina. Para controlar e equilibrar as concentrações de vapor da nicotina e do ácido para produzir uma estequiometria de reação eficiente, foi proposto um aquecimento da nicotina e do ácido em dispositivos do tipo divulgados em WO 2008/121610 A1.
[005] Todos os sistemas acima compreendem um ou mais substratos voláteis e um ou mais aquecedores para aquecer um ou mais substratos voláteis. Várias configurações de aquecedor são conhecidas. Uma configuração de aquecedor compreende um ou mais elementos de aquecimento eletricamente resistivos. Os elementos de aquecimento eletricamente resistivos podem fazer parte do dispositivo e estar conectados a uma fonte de alimentação do dispositivo. Os elementos de aquecimento eletricamente resistivos podem formar parte de um cartucho contendo o substrato volátil e podem ser conectados a uma fonte de alimentação do dispositivo quando o cartucho é recebido pelo dispositivo, através de contatos complementares na carcaça do cartucho e na carcaça do dispositivo. Outra configuração do aquecedor compreende um arranjo de aquecimento indutivo que compreende um ou mais elementos susceptores e uma ou mais bobinas indutoras. Normalmente, o elemento susceptor é disposto em um cartucho que compreende um ou mais substratos voláteis e o dispositivo que compreende uma bobina indutora é configurado para gerar um campo magnético oscilante que induz uma tensão no elemento susceptor para aquecimento do elemento susceptor, quando o cartucho é recebido pelo dispositivo.
[006] Um sistema gerador de aerossol usando um arranjo de aquecimento indutivo tem a vantagem de que nenhum contato elétrico precisa ser formado entre um cartucho com um susceptor e um dispositivo composto por uma bobina indutora, a fim de aquecer um substrato volátil no cartucho. O elemento de aquecimento não precisa ser unido eletricamente a quaisquer outros componentes, eliminando a necessidade de solda ou outros elementos de ligação. Além disso, a bobina indutora é fornecida como parte do dispositivo, tornando possível construir um cartucho que seja simples, barato e robusto. Os cartuchos são artigos descartáveis normalmente produzidos em números muito maiores do que os dispositivos com os quais eles funcionam. Reduzir o custo dos cartuchos, mesmo que este necessite de um dispositivo mais caro, pode gerar uma economia significativa para os fabricantes e os consumidores.
[007] Uma vez que um elemento susceptor em um cartucho não está diretamente conectado fisicamente ao circuito de controle do dispositivo gerador de aerossol, o circuito de controle não é capaz de medir diretamente propriedades ou quantidades elétricas do susceptor, tal como a resistência elétrica do susceptor. Como tal, não é possível que o circuito de controle meça diretamente uma propriedade ou quantidade do susceptor e calcule a temperatura do susceptor a partir de relações conhecidas entre a quantidade medida e a temperatura.
[008] Também foi constatado que a temperatura ambiente nas proximidades de um sistema gerador de aerossol pode afetar a capacidade do sistema de elevar a temperatura do cartucho à temperatura de operação desejada e manter a temperatura do cartucho a uma temperatura de operação desejada.
[009] É desejável o fornecimento de um sistema gerador de aerossol indutivamente aquecido que é capaz de operar em uma ampla faixa de temperaturas ambientes. É desejável o fornecimento de um sistema gerador de aerossol indutivamente aquecido que é capaz de aquecer um substrato volátil a uma temperatura desejada em uma ampla faixa de temperaturas ambientes. É desejável o fornecimento de um sistema gerador de aerossol indutivamente aquecido que seja capaz de gerar um aerossol consistente em uma ampla faixa de temperaturas ambientes. Particularmente, é desejável o fornecimento de um sistema gerador de aerossol indutivamente aquecido compreendendo uma fonte de nicotina e uma fonte de ácido para a geração in situ de um aerossol compreendendo partículas de sal de nicotina que seja capaz de operar em uma ampla faixa de temperaturas ambiente, ao mesmo tempo que fornece uma distribuição consistente de aerossol.
[0010] De acordo com a invenção, é fornecido um sistema gerador de aerossol compreendendo: um cartucho com um substrato volátil e um susceptor e um dispositivo gerador de aerossol configurado para receber o cartucho. O dispositivo gerador de aerossol compreende: uma carcaça com uma câmara dimensionada para receber pelo menos uma porção do cartucho, uma bobina indutora disposta em torno de pelo menos uma porção da câmara, uma fonte de alimentação, um sensor de temperatura ambiente e um circuito de controle configurado para controlar a fonte de potência desde a fonte de alimentação até a bobina indutora. O circuito de controle é configurado para controlar a fonte de potência da fonte de alimentação até a bobina indutora com base em uma ou mais leituras do sensor de temperatura ambiente.
[0011] Preferencialmente, a fonte de alimentação é conectada à bobina indutora e configurada para fornecer uma corrente oscilante à bobina indutora. Preferencialmente, a corrente oscilante é uma corrente oscilante de alta frequência. Conforme usado neste documento, uma corrente oscilante de alta frequência significa uma corrente oscilante com uma frequência de entre 500kHz e 30MHz. A corrente oscilante de alta frequência pode ter uma frequência de entre 1 e 30 MHz, preferencialmente de entre 1 e 10 MHz e, mais preferencialmente de entre 5 e 7 MHz.
[0012] Em operação, a corrente oscilante de alta frequência é passada através da bobina indutora para gerar um campo magnético alternante que induz uma tensão no elemento susceptor. A tensão induzida faz com que uma corrente flua no elemento susceptor e esta corrente provoca o aquecimento Joule do elemento susceptor que, por sua vez, aquece a porção do cartucho no qual o elemento susceptor está localizado. Uma vez que o elemento susceptor é ferromagnético, as perdas de histerese no elemento susceptor também geram uma quantidade significativa de calor.
[0013] Conforme usado neste documento, um "elemento susceptor" significa um elemento condutor que aquece quando submetido a uma mudança do campo magnético. Isto pode ser o resultado das correntes de Foucault induzidas no elemento susceptor e/ou das perdas por histerese.
[0014] O sistema é configurado para elevar a temperatura do cartucho acima da temperatura ambiente durante uma experiência de geração de aerossol. O sistema pode ser configurado para elevar a temperatura do cartucho a uma temperatura de operação "normal" ou
"padrão" ou a um perfil de temperatura normal ou padrão que varia ao longo do tempo durante uma experiência de geração de aerossol. O tempo necessário para elevar a temperatura do cartucho de uma temperatura inicial para uma temperatura de operação desejada pode ser referido neste documento como o "tempo de pré-aquecimento".
[0015] Conforme usado neste documento, a termo "temperatura ambiente" é usado para significar a temperatura do ar na proximidade de um sistema gerador de aerossol. Em outras palavras, o termo "temperatura ambiente" significa a temperatura do ar em torno do sistema gerador de aerossol.
[0016] Conforme usado neste documento, "a temperatura do cartucho" é usada para se referir a uma temperatura média do cartucho e à temperatura de características ou regiões específicas do cartucho, tal como de um ou mais compartimentos do cartucho ou de um elemento susceptor no cartucho. Será apreciado que diferentes regiões de um cartucho podem ser aquecidas a diferentes taxas durante o aquecimento do elemento suscetível e que a temperatura média do cartucho pode ser significativamente diferente da temperatura local em determinadas regiões do cartucho. Por exemplo, é provável que a temperatura de um susceptor no cartucho seja significativamente maior do que a temperatura em uma parede externa de uma carcaça do cartucho. Para alguns cartuchos, a temperatura do próprio susceptor ou a temperatura de uma ou mais determinadas regiões do cartucho podem ser criticamente importantes para a geração de aerossol, enquanto para outros cartuchos a temperatura média do cartucho pode ser criticamente importante para a geração de aerossol. Assim, "a temperatura do cartucho" é usada neste documento geralmente para se referir a uma temperatura do cartucho e referências específicas à temperatura de uma determinada característica ou região de um cartucho ou à temperatura média de um cartucho são usadas quando necessário para identificar uma determinada temperatura.
[0017] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender um sensor de temperatura ambiente. As leituras do sensor de temperatura ambiente são indicativas da temperatura ambiente nas proximidades do sistema.
[0018] Vantajosamente, o sensor de temperatura ambiente pode ser substancialmente isolado da câmara para receber o cartucho. Isso pode impedir ou inibir substancialmente que a temperatura detectada pelo sensor de temperatura ambiente seja influenciada pela temperatura do cartucho. Vantajosamente, isso pode reduzir a transferência de calor entre o cartucho, a bobina indutora e o sensor de temperatura ambiente.
[0019] O sensor de temperatura ambiente pode ser espaçado da câmara para receber o cartucho. Uma abertura de ar pode ser fornecida entre o sensor de temperatura ambiente e a câmara para o recebimento do cartucho. Em algumas modalidades, o dispositivo gerador de aerossol é alongado e compreende um eixo longitudinal. O sensor de temperatura ambiente pode ser espaçado da câmara para receber o cartucho ao longo do eixo longitudinal. O sensor de temperatura ambiente pode ser disposto na extremidade oposta do dispositivo em relação à câmara para receber o cartucho. O dispositivo pode ter uma extremidade proximal e uma extremidade distal, a câmara podendo ser disposta na extremidade proximal e o sensor de temperatura ambiente podendo ser disposto na extremidade distal do dispositivo.
[0020] Conforme usado neste documento, os termos "proximal" e "distal" são usados para descrever as posições relativas dos componentes ou das porções dos componentes dos dispositivos geradores de aerossol e cartucho.
[0021] O sensor de temperatura ambiente pode ser espaçado a partir do circuito de controle. O circuito de controle pode ser conectado ao sensor de temperatura ambiente para receber leituras do sensor de temperatura ambiente.
[0022] O circuito de controle e o sensor de temperatura ambiente podem ser dispostos em uma placa de circuito impressa. O sensor de temperatura ambiente pode ser integral ao circuito de controle. O sensor de temperatura ambiente pode ser parte integral do circuito de controle.
[0023] O sensor de temperatura ambiente pode ser qualquer tipo adequado de sensor de temperatura. Os sensores de temperatura adequados incluem: sensores de temperatura de lacuna de banda, detectores de temperatura de resistência (RTDs), termopares, termistores, termistores com coeficientes de temperatura particularmente negativos (ou termistor NTC) e sensores de temperatura de semicondutores. Preferencialmente, o sensor de temperatura ambiente é um sensor de temperatura MEMS (micro- electromechanical systems). O sensor de temperatura ambiente pode ser um sensor de temperatura negativo (negative temperature coefficient, NTC). Em algumas modalidades particularmente preferidas, o circuito de controle e o sensor de temperatura ambiente são fornecidos em uma placa de circuito impresso. A placa de circuito impresso pode ser espaçada da câmara para receber o cartucho. Em algumas modalidades, o circuito de controle compreende um microprocessador, um microcontrolador ou um chip de circuito integrado de aplicação específica (application specific integrated circuit, ASIC) que compõe o sensor de temperatura ambiente.
[0024] Os circuitos de controle podem ser configurados para fazer uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente em qualquer momento adequado durante ou antes de uma experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades preferenciais, o circuito de controle é configurado para tirar uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente antes que a potência seja fornecida à bobina indutora. Em algumas modalidades particularmente preferidas, o circuito de controle é configurado para fazer uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente depois que o dispositivo foi ligado por um usuário e antes que a potência seja fornecida à bobina indutora pela primeira vez após o dispositivo ser ligado. Em outras palavras, o circuito de controle pode ser configurado para fazer uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente antes de uma experiência de geração de aerossol. Vantajosamente, isso pode garantir que as leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente não sejam afetadas pela temperatura do cartucho quando o cartucho estiver sendo aquecido.
[0025] Em algumas modalidades, o circuito de controle é configurado para fazer uma leitura de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente antes de uma experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades, o circuito de controle é configurado para fazer uma leitura de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente no início de uma experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades, o circuito de controle é configurado para fazer uma pluralidade de leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente durante uma experiência de geração de aerossol. Os circuitos de controle podem ser configurados para fazer leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente em intervalos regulares.
[0026] Vantajosamente, os inventores da presente invenção perceberam que a temperatura ambiente nas proximidades do sistema afeta a temperatura do cartucho durante uma experiência de geração de aerossol. Particularmente, os inventores perceberam que a temperatura ambiente nas proximidades do sistema afeta a capacidade do sistema de manter a temperatura do cartucho na temperatura de operação desejada. Os inventores também perceberam que a temperatura ambiente nas proximidades do sistema afeta o tempo de pré-aquecimento do sistema.
[0027] O sistema pode ter uma temperatura ambiente "normal" ou "padrão" pré-definida na qual se espera que o dispositivo seja operado. A temperatura do ar predeterminada como "normal" pode ser a temperatura ambiente. Temperatura ambiente conforme usado neste documento significa cerca de 20 graus Celsius.
[0028] Quando o sistema é usado a uma temperatura ambiente "normal", o sistema pode ser configurado para elevar a temperatura do cartucho da temperatura ambiente para uma temperatura de operação desejada dentro de um tempo de pré-aquecimento predeterminado. O sistema pode ser configurado para manter a temperatura do cartucho na temperatura de operação desejada, uma vez alcançada a temperatura de operação desejada.
[0029] Os inventores descobriram que em algumas configurações a capacidade do sistema de manter a temperatura do cartucho na temperatura de operação desejada não é significativamente afetada pela temperatura ambiente nas proximidades do sistema quando a temperatura ambiente está dentro de uma faixa de temperatura ambiente "normal". Da mesma forma, os inventores descobriram que em algumas configurações o tempo de pré-aquecimento do sistema não é significativamente afetado pela temperatura ambiente quando a temperatura ambiente nas proximidades do sistema está dentro de uma faixa de temperatura ambiente "normal".
[0030] A faixa de temperatura ambiente "normal" pode ser qualquer faixa de temperatura adequada. A faixa "normal" de temperatura ambiente pode estar dentro de cerca de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10 graus Celsius de uma temperatura ambiente "normal" predefinida. A faixa "normal" de temperatura do ar pode estar dentro de cerca de 5 graus Celsius de temperatura ambiente. Quando o sistema é usado em ambientes com uma temperatura ambiente entre cerca de 15 graus Celsius e cerca de 25 graus Celsius, o sistema pode não precisar ajustar a potência fornecida à bobina indutora para compensar o efeito da temperatura ambiente. Uma faixa de temperatura ambiente "normal" típica pode estar entre 10 graus Celsius e cerca de 30 graus Celsius, entre cerca de 12 graus Celsius e cerca de 27 graus Celsius ou entre cerca de 15 graus Celsius e cerca de 25 graus Celsius.
[0031] O circuito de controle é configurado para controlar a fonte de potência desde a fonte de alimentação até a bobina indutora para controlar o aquecimento do susceptor no cartucho. Os circuitos de controle podem ser configurados para fornecer um perfil de potência específico para a bobina indutora ao longo do tempo. Os circuitos de controle podem ser configurados para fornecer um perfil de potência específico à bobina indutora ao longo do tempo para elevar a temperatura do cartucho à temperatura de operação desejada e manter a temperatura do cartucho na temperatura de operação desejada.
[0032] Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para fornecer uma potência constante à bobina indutora. O circuito de controle pode ser configurado para regular um fornecimento de potência para a bobina indutora. O circuito de controle pode ser configurado para fornecer uma corrente constante para a bobina indutora.
[0033] Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para variar a potência fornecida à bobina indutora ao longo do tempo. Os circuitos de controle podem ser configurados para aumentar a potência de uma potência inicial para uma potência de operação durante um período de tempo predeterminado. O circuito de controle pode ser configurado para diminuir a potência fornecida à bobina indutora de uma potência inicial para uma potência de operação durante um período de tempo pré-determinado. O fornecimento de uma potência inicial para a bobina indutora e a diminuição da potência fornecida à bobina indutora após o período de pré-aquecimento pode ser benéfico para elevar a temperatura do cartucho para uma temperatura de operação desejada o mais rápido possível. Em algumas modalidades preferenciais, o circuito de controle pode ser configurado para aumentar gradualmente a potência fornecida da fonte de alimentação para a bobina indutora ao longo do tempo de uma potência inicial para uma potência de operação. O aumento gradual da potência pode ser um aumento gradual contínuo ou um aumento gradual ou incremental. Os circuitos de controle podem ser configurados para aumentar gradualmente a potência fornecida da fonte de alimentação para a bobina indutora ao longo do tempo, de uma potência inicial para uma potência de pré-aquecimento final que é maior do que uma potência de operação subsequente. A taxa de aumento pode ser constante durante o período de pré-aquecimento, de modo que o aumento é linear com o tempo. A taxa de aumento pode aumentar durante o período de pré-aquecimento, de modo que o aumento forma uma curva convexa com o tempo. A taxa de aumento pode diminuir ao longo do período de pré-aquecimento, de modo que o aumento forma uma curva côncava com o tempo.
[0034] Quando o sistema é usado a uma temperatura ambiente normal predefinida ou dentro de uma faixa de temperatura ambiente normal predefinida, o circuito de controle pode ser configurado para fornecer um perfil de alimentação "normal" ou "padrão" à bobina indutora ao longo do tempo. O perfil de alimentação "normal" ou "padrão" pode corresponder a um perfil de temperatura do cartucho desejado. Por exemplo, um perfil de potência normal pode compreender o circuito de controle que fornece uma potência média constante da fonte de alimentação para a bobina indutora durante toda a duração de uma experiência de geração de aerossol. Em outro exemplo, um perfil de potência normal pode compreender o circuito de controle que fornece potência desde a fonte de alimentação até a bobina indutora em uma curva predeterminada ao longo do tempo durante uma experiência de geração de aerossol.
[0035] Qualquer potência adequada pode ser fornecida desde a fonte de alimentação até a bobina indutora durante a experiência de geração de aerossol. Por exemplo, uma potência de operação "normal" ou "padrão" adequada a ser fornecida da fonte de alimentação para a bobina indutora pode ser entre cerca de 0,25 watts e cerca de 1 watt ou entre cerca de 0,35 watts e cerca de 0,85 watts ou entre cerca de 0,45 watts e cerca de 0,78 watts. Por exemplo, uma potência de pré- aquecimento final normal a ser fornecida da fonte de alimentação para a bobina indutora pode ser entre cerca de 0,5 watts e cerca de 3 watts, entre cerca de 0,75 watts e cerca de 2 watts ou entre 0,9 watts e cerca de 1,5 watts, em modalidades onde a potência final de pré-aquecimento é maior do que a potência de operação subsequente. Esses exemplos de valores de potência podem ser aplicáveis a sistemas com cartuchos que compreendem fontes de nicotina e ácido, que são configurados para elevar a temperatura do cartucho a uma temperatura de estado estável máxima entre cerca de 90 graus Celsius e cerca de 120 graus Celsius.
[0036] Em algumas modalidades, o circuito de controle é configurado para ajustar a potência fornecida à bobina indutora com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente para elevar a temperatura do cartucho da temperatura ambiente para uma temperatura de operação desejada em um tempo de pré-aquecimento predeterminado. Isso pode ajudar a garantir que a experiência de um usuário do sistema permaneça inalterada, independentemente da temperatura ambiente.
[0037] Quando o sistema é usado em temperaturas ambientes abaixo de uma temperatura ambiente normal predefinida ou abaixo de uma faixa de temperatura ambiente normal predefinida, pode ser necessário aumentar a potência fornecida à bobina indutora em relação ao perfil de potência normal. O circuito de controle pode ser configurado para aumentar a potência fornecida à bobina indutora em relação ao perfil de potência normal quando uma leitura do sensor de temperatura ambiente indica que a temperatura ambiente está abaixo de uma temperatura ambiente normal predefinida ou abaixo de uma faixa de temperatura normal predefinida. Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para aumentar a potência fornecida à bobina indutora em relação ao perfil de potência normal durante um período inicial de tempo de pré-aquecimento. Isso pode permitir que o sistema eleve a temperatura do cartucho até a temperatura de operação desejada dentro de um período de tempo de pré-aquecimento predefinido. Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para aumentar a potência fornecida ao indutor em relação ao perfil de potência normal durante a duração de uma experiência de geração de aerossol.
[0038] Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para aumentar a duração do período de tempo de pré- aquecimento em relação à duração do período de pré-aquecimento do perfil de potência normal quando uma leitura do sensor de temperatura ambiente indica que a temperatura ambiente está abaixo de uma temperatura ambiente normal predefinida ou abaixo de uma faixa de temperatura ambiente normal. Isso pode compreender o fornecimento de uma potência inicial para a bobina indutora e a redução da potência para uma potência de operação após um período de tempo de pré- aquecimento aumentado em relação ao período de pré-aquecimento do perfil de potência normal.
[0039] Quando o sistema é usado em temperaturas ambientes acima de uma temperatura ambiente "normal" predefinida ou uma faixa de temperatura ambiente "normal" predefinida, pode ser necessário diminuir a potência fornecida à bobina indutora em relação ao perfil de potência normal. O circuito de controle pode ser configurado para diminuir a potência fornecida à bobina indutora em relação ao perfil de alimentação normal quando uma leitura de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente indica que a temperatura ambiente está acima de uma temperatura ambiente normal predefinida ou acima de uma faixa de temperatura normal predefinida. Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para diminuir a potência fornecida à bobina indutora em relação ao perfil de potência normal apenas durante um período de tempo de pré-aquecimento. Isso pode permitir que o sistema eleve a temperatura do cartucho até a temperatura de operação desejada dentro de um período de tempo de pré-aquecimento predefinido sem elevar a temperatura do cartucho acima da temperatura de operação desejada. Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para diminuir a potência fornecida ao indutor em relação ao perfil de potência normal durante a duração de uma experiência de geração de aerossol.
[0040] Em algumas modalidades, os circuitos de controle podem ser configurados para diminuir a duração do período de tempo de pré- aquecimento em relação à duração do período de pré-aquecimento do perfil de potência normal quando uma leitura do sensor de temperatura ambiente indica que a temperatura ambiente está abaixo de uma temperatura ambiente normal predefinida ou abaixo de uma faixa de temperatura ambiente normal. Isso pode compreender o fornecimento de uma potência inicial para a bobina indutora e a redução da potência para uma potência de operação após um período de tempo de pré-
aquecimento reduzido em relação ao período de tempo de pré- aquecimento do perfil de potência normal.
[0041] Em algumas modalidades preferenciais, o circuito de controle é configurado para controlar a potência fornecida à bobina indutora com base em um valor alvo. O valor alvo corresponde a um parâmetro do circuito de controle que pode ser controlado pelo circuito de controle para ajustar a potência fornecida à bobina indutora.
[0042] O valor alvo pode ser uma potência alvo, de modo que o circuito de controle seja configurado para manter uma potência média fornecida à bobina indutora no valor de potência alvo. O valor alvo também pode ser qualquer outro tipo adequado de valor alvo, como um valor de tensão alvo, um valor de corrente alvo ou um valor de resistência alvo. Por exemplo, o valor alvo pode ser um valor de tensão alvo e o circuito de controle pode ser configurado para controlar a fonte de potência para a bobina indutora mantendo a tensão média através da bobina indutora a um valor constante correspondente ao valor de tensão alvo.
[0043] O circuito de controle pode compreender uma memória armazenando o valor alvo.
[0044] O circuito de controle pode ser configurado para controlar a potência fornecida à bobina indutora, ajustando o valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente e para controlar a fonte de potência para a bobina indutora com base no valor alvo ajustado. O valor alvo pode ser aumentado ou diminuído com base nas leituras de temperatura ambiente ou mais do sensor de temperatura ambiente.
[0045] Em algumas modalidades, a magnitude do ajuste do valor alvo pode variar como uma função das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente. Em outras palavras, o circuito de controle pode ajustar o valor alvo com base em uma relação conhecida entre o valor alvo e as uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente. Por exemplo, o valor alvo pode ser uma resistência alvo de um componente do circuito de controle e a resistência do componente pode ser conhecida por variar proporcionalmente com a temperatura.
[0046] Em algumas modalidades preferenciais, a magnitude do ajuste do valor alvo pode ser incremental, discreta ou gradual. Em outras palavras, a magnitude do ajuste do valor alvo pode ser a mesma para uma faixa de leituras de temperatura ambiente. Vantajosamente, isso pode reduzir os recursos exigidos pelo processador para ajustar o valor alvo. Por exemplo, quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente é de até 10 graus Celsius acima de uma faixa de temperatura ambiente normal predeterminada, o valor alvo pode ser diminuído por um primeiro valor de ajuste e onde as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está acima de 10 graus Celsius acima da faixa de temperatura normal pré-determinada, o valor alvo pode ser diminuído por um segundo valor de ajuste, maior que o primeiro valor de ajuste. Da mesma forma, quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente é de até 10 graus Celsius abaixo de uma faixa de temperatura ambiente normal predeterminada, o valor alvo pode ser diminuído por um primeiro valor de ajuste e onde as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está abaixo de 10 graus Celsius acima da faixa de temperatura normal pré-determinada, o valor alvo pode ser aumentado por um segundo valor de ajuste, maior que o primeiro valor de ajuste.
[0047] Em algumas modalidades preferenciais, o sistema pode ser configurado para operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de operação e os circuitos de controle podem ser configurados para prevenir ou inibir a fonte de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora se as uma ou mais leituras de temperatura ambiente indicarem que a temperatura ambiente está fora da faixa de temperatura ambiente de operação. As faixas de temperatura ambiente de operação adequadas para um sistema podem ser entre -10 graus Celsius e cerca de 50 graus Celsius, entre cerca de -5 graus Celsius e cerca de 40 graus Celsius, entre cerca de 0 graus Celsius e cerca de 37 graus Celsius ou entre cerca de 15 graus Celsius e cerca de 35 graus Celsius. O circuito de controle pode ser configurado para prevenir ou inibir o fornecimento de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora se as leituras de temperatura ambiente indicarem que a temperatura ambiente está abaixo de cerca de 10 graus Celsius, cerca de 5 graus Celsius, cerca de 0 graus Celsius, cerca de -5 graus Celsius ou cerca de -10 graus Celsius. O circuito de controle pode ser configurado para prevenir ou inibir o fornecimento de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora se as leituras de temperatura ambiente indicarem que a temperatura ambiente está acima de cerca de 35 graus Celsius, cerca de 40 graus Celsius, cerca de 45 graus Celsius, cerca de 50 graus Celsius ou cerca de 55 graus Celsius.
[0048] Em algumas das modalidades preferidas, a magnitude do ajuste do valor alvo é determinada com base na comparação das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente com uma pluralidade de valores de temperatura ambiente de referência, sendo cada referência o valor da temperatura ambiente associado a um determinado ajuste de valor alvo. Por exemplo, os circuitos de controle podem ser configurados para comparar cada leitura de temperatura ambiente com uma pluralidade de valores de temperatura ambiente de referência. Cada valor de temperatura ambiente de referência pode estar associado a um ajuste de valor alvo determinado.
[0049] Em algumas modalidades, o valor alvo pode variar com o tempo. Nessas modalidades, um perfil alvo pode ser formado a partir de uma pluralidade de valores alvo, sendo cada valor alvo associado a um determinado período de tempo de uma experiência de geração de aerossol. Por exemplo, um primeiro valor alvo pode estar associado aos primeiros 10 segundos de uma experiência de geração de aerossol (ou seja, um período de tempo de pré-aquecimento de 10 segundos) e um segundo valor alvo pode estar associado com o tempo restante de uma experiência de geração de aerossol, a partir de 10 segundos.
[0050] O circuito de controle pode ser configurado para controlar a potência fornecida à bobina indutora, pelo ajuste do perfil alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente. Em outras palavras, o circuito de controle pode ser configurado para controlar a potência fornecida à bobina indutora, ajustando pelo menos uma das pluralidades dos valores alvo e os tempos associados a cada um dos valores alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente. A magnitude do ajuste do perfil alvo pode ser a mesma para cada valor alvo do perfil alvo. Vantajosamente, isso pode reduzir os recursos do processador necessários para fazer o ajuste para temperatura ambiente.
[0051] A magnitude do ajuste do valor alvo ou dos valores alvo de um perfil alvo pode ser de qualquer magnitude adequada. Por exemplo, a magnitude do ajuste pode ser de até cerca de 75 por cento do valor alvo normal, até cerca de 50 por cento do valor alvo normal, até cerca de 45 por cento do valor alvo normal, até cerca de 35 por cento do valor alvo normal, até cerca de 25 por cento do valor alvo normal, até cerca de 15 por cento do valor alvo normal ou até cerca de 10 por cento do valor alvo normal. Em outras palavras, quando a magnitude do ajuste é de cerca de 10 por cento do valor alvo normal, um ajuste para aumentar o valor alvo normal resultaria em 1,1 vezes a magnitude do valor alvo normal e um ajuste para diminuir o valor alvo normal resultaria no valor alvo ajustado sendo 0,9 vezes a magnitude do valor alvo normal.
[0052] Em alguns exemplos de modalidades onde o valor alvo ou o perfil alvo é um valor de potência alvo ou perfil de potência alvo, a magnitude do ajuste pode ser de até cerca de 1 Watt, até cerca de 0,85 Watts, até cerca de 0,75 Watts, até cerca de 0,60 Watts ou até cerca de 0,55 Watts.
[0053] O valor alvo ou o perfil alvo podem ser ajustados com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente em qualquer momento adequado antes de uma experiência de geração de aerossol ou durante uma experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades, o valor alvo ou o perfil alvo podem ser ajustados uma vez, antes de uma experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades, o valor alvo ou o perfil alvo podem ser ajustados uma vez, no início de uma experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades, o valor alvo ou o perfil alvo podem ser ajustados uma pluralidade de vezes antes de uma experiência de geração de aerossol e durante uma experiência de geração de aerossol. O valor alvo ou o perfil alvo podem ser ajustados em intervalos regulares.
[0054] Cada leitura de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente e cada determinação de um ajuste de valor alvo com base na medição requer recursos e potência do processador. Assim, pode ser benéfico que o circuito de controle seja configurado para fazer uma leitura de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente durante uma experiência de geração de aerossol, a fim de reduzir ou minimizar a utilização do processador e o consumo de potência pelo circuito de controle.
[0055] Uma experiência de geração de aerossol pode compreender o aquecimento contínuo do cartucho por um período de cerca de seis minutos, correspondente ao típico tempo despendido para fumar um cigarro convencional ou por um período que seja um múltiplo de seis minutos. Em outro exemplo, uma experiência de geração de aerossol pode compreender um número predeterminado de tragadas ou ativações distintas da bobina indutora.
[0056] Preferencialmente, as uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente podem ser medidas antes do início de uma experiência de geração de aerossol ou no início de uma experiência de geração de aerossol. Da mesma forma, preferencialmente, o ajuste do valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente pode ser determinado antes do início de uma experiência de geração de aerossol ou no início de uma experiência de geração de aerossol.
[0057] Em algumas modalidades, o circuito de controle é configurado para ajustar o valor alvo durante apenas um tempo de pré- aquecimento. Em outras palavras, o circuito de controle é configurado para ajustar o valor alvo no tempo necessário para elevar a temperatura do cartucho da temperatura ambiente para uma temperatura de operação desejada.
[0058] Em algumas modalidades, o circuito de controle é configurado para ajustar o valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente para elevar a temperatura do cartucho da temperatura ambiente para uma temperatura de operação desejada em um tempo de pré-aquecimento predeterminado. Isso pode ajudar a garantir que a experiência de um usuário do sistema permaneça inalterada, independentemente da temperatura ambiente.
[0059] São conhecidas propostas no estado da técnica para determinação da temperatura de um susceptor em um sistema gerador de aerossol aquecido indutivamente, sem medida direta de quantidades elétricas do susceptor. Por exemplo, em WO-A1-2015/177255, WO-A1-
2015/177256 e WO-A1-2015/177257 é proposto um sistema gerador de aerossol operado eletricamente que compreende uma fonte de alimentação CC e um circuito configurados para medir a tensão CC e a corrente CC fornecidas a partir da fonte de alimentação CC, que é usada para determinar a resistência aparente de um susceptor. Nestes exemplos, a fonte de alimentação CC é disposta para fornecer uma corrente CC a um conversor CC/CA, e a tensão CC medida e a corrente CC fornecidas a partir da fonte de alimentação CC são a tensão e a corrente no lado de entrada de um conversor CC/CA. Será apreciado que as modalidades que compreendem uma fonte de alimentação de tensão CC constante podem não exigir que a tensão CC seja medida. Como descrito nos documentos acima mencionados, foi verificado que a resistência aparente do susceptor varia com a temperatura do susceptor em uma relação estritamente monotônica sobre determinadas faixas da temperatura do susceptor. A relação estritamente monotônica permite uma determinação inequívoca da temperatura do susceptor a partir de uma determinação da resistência aparente do susceptor. Isso porque cada valor determinado da resistência aparente é representativo de apenas um único valor da temperatura apenas do susceptor, não havendo ambiguidade na relação. A relação estritamente monotônica da temperatura do susceptor e a resistência aparente do susceptor permitem a determinação e o controle da temperatura do susceptor e, assim, a determinação e o controle da temperatura do substrato volátil.
[0060] O sistema gerador de aerossol da presente invenção normalmente compreende um cartucho descartável e um dispositivo durável ou reutilizável. Devido a variações na geometria e propriedades dos susceptores em diferentes cartuchos, pode não ser possível que um dispositivo determine com precisão a temperatura absoluta do susceptor com base nas medições da resistência aparente apenas do susceptor, sem calibrar o dispositivo para cada cartucho. Vantajosamente, os inventores da presente invenção perceberam que a medição da temperatura ambiente nas proximidades do sistema, além de medir a resistência aparente do susceptor, fornece ao circuito de controle informações adicionais que podem permitir ao sistema de controle estimar com mais precisão a temperatura absoluta do susceptor.
[0061] Em algumas modalidades particularmente preferidas, o dispositivo compreende uma fonte de alimentação CC e o circuito de controle é configurado para medir uma resistência aparente do susceptor. O circuito de controle pode ser configurado para medir a tensão CC e a corrente CC através da fonte de alimentação CC para determinar a resistência aparente do susceptor.
[0062] Nessas modalidades particularmente preferidas, o valor alvo é uma resistência aparente do susceptor. O circuito de controle pode ser configurado para monitorar a resistência aparente do susceptor e ajustar a potência fornecida à bobina indutora para manter a resistência aparente do susceptor no valor alvo da resistência aparente. O valor alvo da resistência aparente pode corresponder à resistência aparente do susceptor quando o sistema está sendo usado a uma temperatura ambiente normal e o cartucho é aquecido a uma temperatura de operação desejada.
[0063] A resistência aparente do susceptor pode ser qualquer valor adequado para o sistema. A resistência aparente do susceptor pode variar de acordo com a configuração do susceptor, do material de susceptor, da concepção do cartucho, do conversor CC/CA, dos componentes do circuito de controle e da fonte de alimentação CC. Em algumas modalidades, a resistência aparente do susceptor à temperatura ambiente pode ser entre cerca de 0,5 e cerca de 10 Ohms, entre cerca de 1 e cerca de 7 Ohms, entre cerca de 1,5 e cerca de 5
Ohms ou entre cerca de 2,0 e cerca de 3,5 Ohms.
[0064] O circuito de controle pode ser configurado para medir a resistência aparente do susceptor ao longo de uma experiência de geração de aerossol.
[0065] Em funcionamento, quando o sistema é usado dentro de uma faixa de temperatura ambiente normal, o circuito de controle pode ser configurado para monitorar a resistência aparente do susceptor enquanto fornece potência para a bobina indutora e para controlar a potência fornecida à bobina indutora para manter a resistência aparente do susceptor a um valor de resistência aparente alvo desejado. Uma vez que a resistência aparente do susceptor geralmente corresponde à temperatura do susceptor, o valor alvo da resistência aparente pode ser definido a uma temperatura desejável esperada para o susceptor.
[0066] Em algumas modalidades, o circuito de controle pode armazenar um perfil de resistência aparente de alvo em vez de um único alvo de valor de resistência aparente. O perfil alvo da resistência aparente pode compreender valores de resistência aparentes associados a determinados tempos ou períodos de tempo dentro de uma experiência de geração de aerossol. Assim, quando o sistema é usado dentro de uma faixa de temperatura ambiente normal, o circuito de controle pode ser configurado para monitorar a resistência aparente do susceptor enquanto fornece potência para a bobina indutora e para controlar a potência fornecida à bobina indutora para manter a resistência aparente do susceptor no valor alvo da resistência aparente desejado para o tempo específico durante a experiência de geração de aerossol. Em outras palavras, o circuito de controle pode ser configurado para controlar a potência fornecida à bobina indutora para manter a resistência aparente do susceptor no perfil alvo da resistência aparente. O perfil alvo da resistência aparente pode incluir um perfil alvo inicial de pré-aquecimento da resistência aparente. O perfil alvo de pré-
aquecimento da resistência aparente pode aumentar gradualmente um valor alvo da resistência aparente com o tempo durante um período de tempo de pré-aquecimento. O aumento pode ser contínuo ou o aumento pode ser gradual ou incremental. A taxa de aumento pode ser constante durante o período de pré-aquecimento, de modo que o aumento é linear com o tempo. A taxa de aumento pode aumentar durante o período de pré-aquecimento, de modo que o aumento forma uma curva convexa com o tempo. A taxa de aumento pode diminuir ao longo do período de pré-aquecimento, de modo que o aumento forma uma curva côncava com o tempo.
[0067] O valor alvo da resistência aparente pode aumentar de um valor alvo da resistência aparente inicial para um valor alvo da resistência aparente de operação. O valor alvo da resistência aparente pode ser o valor alvo da resistência aparente de operação após o período de pré-aquecimento. O valor alvo da resistência aparente pode aumentar de um valor alvo inicial da resistência aparente para um valor alvo final de pré-aquecimento da resistência aparente. O valor alvo final de pré-aquecimento da resistência aparente pode ser maior do que o valor alvo da resistência aparente de operação, que é o valor de resistência aparente alvo após o período de tempo de pré-aquecimento.
[0068] Quando as leituras do sensor de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente nas proximidades do sistema está fora de uma faixa de temperatura ambiente normal, o circuito de controle pode ser configurado para ajustar o valor alvo da resistência aparente ou o perfil alvo da resistência aparente. Os circuitos de controle podem ser configurados para ajustar a resistência aparente do alvo por uma quantidade predeterminada para uma determinada faixa de temperaturas ambientes.
[0069] A magnitude do ajuste predeterminado da temperatura ambiente alvo pode ser de qualquer magnitude adequada. Em algumas modalidades preferenciais, o ajuste predeterminado pode ser de até cerca de 10 Ohms, até cerca de 7 Ohms, até cerca de 5 Ohms, até cerca de 4 Ohms, até cerca de 3 Ohms, até cerca de 2 Ohms ou até cerca de 1 Ohms. Em determinadas modalidades, a magnitude do ajuste pode ser de até cerca de 1 Ohms para temperaturas na faixa entre cerca de 15 graus Celsius e cerca de 36 graus Celsius.
[0070] O circuito de controle do dispositivo gerador de aerossol pode ser configurado para controlar a potência fornecida à bobina indutora de qualquer maneira adequada. Embora o circuito de controle possa ser configurado para ajustar a potência instantânea fornecida à bobina indutora, tipicamente o circuito de controle controla a potência média fornecida à bobina indutora. Preferencialmente, o circuito de controle é configurado para controlar a potência média fornecida à bobina indutora, controlando o ciclo de trabalho da fonte de alimentação. Particularmente, o circuito de controle pode usar modulação de largura de pulso para controlar a potência média fornecida à bobina indutora.
[0071] Nas modalidades particularmente preferidas que compreendem uma fonte de alimentação CC, o circuito de controle pode armazenar uma resistência aparente alvo normal que corresponde à resistência aparente do susceptor quando o susceptor está na temperatura de operação desejada. Os circuitos de controle podem armazenar uma pluralidade de resistências aparentes alvo normais, cada resistência aparente alvo normal sendo associada a um período de tempo em uma experiência de geração de aerossol. A pluralidade de resistências aparentes alvo normais formam um perfil alvo de resistência aparente normal ao longo do tempo.
[0072] O dispositivo gerador de aerossol vantajosamente compreende uma fonte de alimentação. Preferencialmente, a fonte de alimentação é uma fonte de alimentação CC. A fonte de alimentação pode ser disposta dentro da carcaça do dispositivo. Tipicamente, a fonte de alimentação é uma bateria, tal como uma bateria de fosfato de lítio- ferro. No entanto, em algumas modalidades, a fonte de alimentação pode ser outra forma de dispositivo de armazenamento de carga, como um capacitador. A fonte de alimentação pode exigir recarga e pode ter uma capacidade que permita o armazenamento de potência suficiente para uma ou mais experiências de usuário, por exemplo, uma ou mais experiências de geração de aerossol. Por exemplo, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir o aquecimento contínuo do cartucho por um período de cerca de seis minutos, correspondente ao tempo típico despendido para fumar um cigarro convencional ou por um período que seja um múltiplo de seis minutos. Em outro exemplo, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir um número predeterminado de tragadas ou de ativações distintas da bobina indutora.
[0073] O dispositivo gerador de aerossol compreende um circuito de controle. O circuito de controle é um circuito elétrico configurado para controlar o fornecimento de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora. O circuito de controle é conectado à fonte de alimentação e à bobina indutora. O circuito elétrico pode ser alojado dentro de uma carcaça do dispositivo. O circuito elétrico pode compreender um microprocessador, que pode ser um microprocessador programável, um microcontrolador ou um chip integrado de aplicação específica (ASIC) ou outros circuitos de componentes eletrônicos capazes de fornecer controle. Os circuitos elétricos podem compreender componentes eletrônicos adicionais. Como mencionado acima, o circuito elétrico pode compreender o sensor de temperatura ambiente. O circuito elétrico é configurado para regular um fornecimento de corrente para a bobina indutora. A corrente pode ser fornecida à bobina indutora continuamente mediante ativação do dispositivo ou pode ser fornecida intermitentemente, tal como por uma base tragada a tragada. O circuito elétrico inclui vantajosamente um inversor CC/CA, para fornecer uma corrente CA à bobina indutora. O inversor CC/CA que pode compreender vantajosamente um amplificador de potência de Classe-D ou Classe-E.
[0074] O circuito de controle, a fonte de alimentação e a bobina indutora podem ser capazes de gerar um campo eletromagnético variável com uma resistência de campo magnético (resistência de H- campo) entre cerca de 1 quiloampère por metro (kA/m) e cerca de 5 kA/m, entre cerca de 2 kA/m e cerca de 3 kA/m ou cerca de 2,5 kA/m. O dispositivo de aquecimento indutivo pode ser capaz de gerar um campo eletromagnético flutuante com uma frequência entre cerca de 1 MHz e cerca de 30 MHz, entre cerca de 1 MHz e cerca de 10 MHz ou entre cerca de 5 MHz e cerca de 7 MHz.
[0075] Para susceptores formando baixas cargas ôhmicas e com uma resistência elétrica significativamente maior do que a resistência elétrica do indutor da rede de carga LC, o dispositivo gerador de aerossol da presente invenção pode aquecer o susceptor a uma temperatura na faixa de 300-400 graus Celsius em um período de tempo de cerca de cinco segundos ou mesmo menos de cinco segundos em algumas modalidades.
[0076] O dispositivo gerador de aerossol compreende uma carcaça. A carcaça compreende uma câmara para receber pelo menos uma porção do cartucho. A carcaça pode ter uma extremidade distal e uma extremidade proximal e a câmara pode ser disposta na extremidade proximal do dispositivo. O sensor de temperatura ambiente pode ser disposto na extremidade distal do dispositivo. A carcaça do dispositivo pode ser alongada. A carcaça pode compreender qualquer material ou combinação de materiais apropriados. Os exemplos de materiais adequados incluem metais, ligas, plásticos ou materiais compostos que contêm um ou mais daqueles materiais, ou termoplásticos que são adequados para as aplicações farmacêuticas ou alimentícias, por exemplo, polipropileno, poli-éter-éter-cetona (PEEK) e polietileno. Preferencialmente, o material é leve e não frágil.
[0077] O sistema gerador de aerossol compreende um cartucho. O cartucho pode ser qualquer tipo adequado de cartucho contendo um substrato volátil e com um susceptor.
[0078] O susceptor pode ser disposto no cartucho nas proximidades térmicas do substrato volátil. O termo "proximidade térmica" é usado neste documento com referência ao susceptor e ao substrato volátil para significar que o susceptor está posicionado em relação ao substrato, de modo que uma quantidade adequada de calor é transferida do susceptor para o substrato. Por exemplo, o termo "proximidade térmica" destina- se a incluir as modalidades em que o susceptor está em contato físico próximo com o substrato volátil. O termo "proximidade térmica" também é destinado a incluir modalidades em que o susceptor é espaçado a partir do substrato volátil e configurado para transferir uma quantidade adequada de calor para o substrato volátil através de convecção ou radiação.
[0079] O susceptor pode compreender um ou mais elementos susceptores. Conforme usado neste documento, um "elemento susceptor" significa um elemento condutor que aquece quando submetido a uma mudança do campo magnético. Isto pode ser o resultado das correntes de Foucault induzidas no elemento susceptor e/ou das perdas por histerese.
[0080] O material e a geometria do elemento susceptor podem ser escolhidos para fornecer uma resistência elétrica e uma geração de calor desejadas.
[0081] Possíveis materiais para os elementos susceptores incluem grafite, molibdênio, carboneto de silício, aços inoxidáveis, nióbio, alumínio e praticamente quaisquer outros elementos condutivos. O elemento susceptor pode ser um elemento ferroso. O elemento susceptor pode ser um elemento de ferrita. O elemento susceptor pode ser um elemento de aço inoxidável. O elemento susceptor pode ser um elemento de aço inoxidável ferrítico. Os materiais susceptores adequados incluem aço inoxidável 410, 420 e 430.
[0082] O material do elemento susceptor pode ser escolhido por causa de sua temperatura de Curie. Acima de sua temperatura de Curie, um material não é mais ferromagnético e, então, o aquecimento devido a perdas por histerese já não ocorre. No caso de o elemento susceptor ser feito de um único material, a temperatura Curie pode corresponder a uma temperatura máxima que o elemento susceptor deve ter (isto é, a temperatura Curie é idêntica à temperatura máxima à qual o elemento susceptor deve ser aquecido ou desvia desta temperatura máxima em cerca de 1-3%). Isto reduz a possibilidade de superaquecimento rápido.
[0083] Caso o elemento susceptor seja feito de mais de um material, os materiais do elemento susceptor podem ser otimizados em relação aos aspectos adicionais. Por exemplo, os materiais podem ser selecionados de modo que um primeiro material do elemento susceptor pode ter uma temperatura de Curie que esteja acima da temperatura máxima à qual o elemento susceptor deve ser aquecido. Este primeiro material do elemento susceptor pode então ser otimizado com relação à, por exemplo, geração máxima de calor e à transferência para o substrato volátil para, por um lado, fornecer um aquecimento eficiente do susceptor. No entanto, o elemento susceptor pode então compreender adicionalmente um segundo material, com uma temperatura de Curie que corresponde à temperatura máxima à qual o susceptor deve ser aquecido e, uma vez que o elemento susceptor atinge essa temperatura de Curie, as propriedades magnéticas do elemento susceptor mudam como um todo. Essa alteração pode ser detectada e comunicada ao microcontrolador que então interrompe a geração de energia CA até que a temperatura tenha esfriado abaixo da temperatura de Curie novamente, quando a geração de potência CA pode ser retomada.
[0084] Pelo menos uma porção do elemento susceptor pode ser permeável a fluidos. Conforme usado neste documento, um elemento "permeável a fluido" significa um elemento que permite que um líquido ou gás o atravesse. O elemento susceptor pode ter uma pluralidade de aberturas formadas nele para permitir que o fluido o atravesse. Particularmente, o elemento susceptor permite que o material de origem, tanto na fase gasosa como na fase gasosa e líquida, o atravesse.
[0085] O elemento susceptor pode assumir qualquer forma adequada. O elemento susceptor pode compreender, por exemplo, uma malha, bobina espiral plana, fibras ou um tecido. Em algumas modalidades, o elemento susceptor pode compreender uma folha ou uma tira.
[0086] O cartucho contém um substrato volátil. Conforme usado neste documento, o termo "substrato volátil" é usado para significar um substrato capaz de interagir com o dispositivo para gerar um aerossol. O substrato volátil pode ser qualquer tipo adequado de substrato. Normalmente, o substrato volátil compreende nicotina.
[0087] O substrato volátil pode ser um substrato formador de aerossol. Conforme usado neste documento, um substrato formador de aerossol é um substrato capaz de liberar compostos voláteis que podem formar um aerossol. Os compostos voláteis podem ser liberados pelo aquecimento do substrato formador de aerossol.
[0088] O substrato formador de aerossol pode estar contido em um único compartimento do cartucho.
[0089] O substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol sólido. O substrato formador de aerossol sólido pode compreender um material contendo tabaco com compostos aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados do substrato mediante aquecimento. O substrato formador de aerossol pode conter ainda um formador de aerossol que facilita a formação de um aerossol denso e estável. Exemplos de formadores de aerossol adequados são a glicerina e o propilenoglicol.
[0090] O substrato formador de aerossol sólido pode compreender, por exemplo, um ou mais dentre: pó, grânulos, péletes, pedaços, filamentos, tiras ou folhas contendo um ou mais dentre: folha de ervas, folha de tabaco, fragmentos de galhos de tabaco, tabaco reconstituído, tabaco homogeneizado, tabaco extrudado e tabaco expandido. Conforme usado neste documento, o tabaco homogeneizado se refere ao material formado pelo tabaco aglomerado particularizado. O tabaco homogeneizado pode estar na forma de uma folha. O material de tabaco homogeneizado pode ter um teor de formador de aerossol superior a 5% em peso seco. O substrato formador de aerossol pode compreender uma folha frisada agrupada de material de tabaco homogeneizado. Conforme usado neste documento, o termo "folha frisada" indica uma folha com diversas arestas ou corrugações substancialmente paralelas. O substrato formador de aerossol sólido pode estar na forma solta ou pode ser fornecido em um recipiente ou compartimento de cartucho adequado.
[0091] O substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol líquido. O substrato formador de aerossol líquido pode compreender nicotina. O substrato formador de aerossol líquido contendo nicotina pode ser uma matriz de sal de nicotina. O substrato formador de aerossol líquido pode compreender tabaco. O substrato formador de aerossol líquido pode compreender um material contendo tabaco, contendo compostos aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados a partir do substrato formador de aerossol mediante aquecimento. O substrato formador de aerossol líquido pode compreender um material vegetal homogeneizado. O substrato formador de aerossol líquido pode compreender ainda um ou mais formadores de aerossol. Um formador de aerossol pode ser qualquer composto conhecido adequado ou mistura de compostos que, quando em uso, facilitem a formação de um aerossol denso e estável e que seja substancialmente resistente à degradação térmica à temperatura de operação do sistema. Exemplos de formadores de aerossol adequados incluem glicerina e propilenoglicol. O substrato formador de aerossol líquido pode compreender água, solventes, etanol, extratos vegetais e aromatizantes naturais ou artificiais.
[0092] O substrato formador de aerossol líquido pode compreender pelo menos um formador de aerossol. O formador de aerossol pode ser glicerina ou propilenoglicol. O formador de aerossol pode compreender tanto glicerina quanto propilenoglicol. O substrato formador de aerossol líquido pode ter uma concentração de nicotina entre cerca de 0,5% e cerca de 10%, por exemplo, cerca de 2%.
[0093] O substrato formador de aerossol pode compreender um gel. À temperatura ambiente, o gel pode ter um tamanho e forma estáveis e pode não fluir. O gel pode compreender um gel termorreversível. Isto significa que o gel se tornará fluido quando aquecido a uma temperatura de fusão e retornará a forma de gel em uma temperatura de gelificação. A temperatura de gelificação está preferencialmente na temperatura ambiente ou acima desta e na pressão atmosférica. A temperatura de fusão é preferencialmente mais elevada do que a temperatura de gelificação. Preferencialmente, a temperatura de fusão do gel está acima de 50 graus Celsius ou 60 graus Celsius ou 70 graus Celsius e mais preferencialmente acima de 80 graus Celsius. A temperatura de fusão neste contexto significa a temperatura em que o gel não é mais sólido e começa a fluir. Preferencialmente, o gel compreende ágar ou agarose ou alginato de sódio. O gel pode compreender goma gelana. O gel pode compreender uma mistura de materiais. O gel pode compreender água.
[0094] Em modalidades que compreendem um substrato formador de aerossol, o substrato formador de aerossol pode ter uma temperatura de vaporização entre cerca de 70 graus Celsius a cerca de 230 graus Celsius. O sistema gerador de aerossol pode ser configurado para aquecer o substrato formador de aerossol a uma temperatura média entre cerca de 60°C e cerca de 240°C.
[0095] Em algumas modalidades particularmente preferidas, o substrato volátil compreende dois ou mais substratos mantidos separadamente no cartucho. O substrato volátil pode compreender uma fonte de nicotina e uma fonte de ácido. Nestas modalidades particularmente preferidas, o cartucho compreende um primeiro compartimento com uma primeira entrada de ar e uma primeira saída de ar, o primeiro compartimento contendo uma fonte de nicotina que compreende um primeiro material transportador impregnado com nicotina e um segundo compartimento com uma segunda entrada de ar e uma segunda saída de ar, o segundo compartimento contendo uma fonte de ácido que compreende um segundo material transportador impregnado com um ácido.
[0096] Nestas modalidades particularmente preferidas, o termo "nicotina", é usado para descrever nicotina, base de nicotina ou um sal de nicotina. Nas modalidades em que o primeiro material transportador é impregnado com base de nicotina ou um sal de nicotina, as quantidades de nicotina citadas neste documento são a quantidade de base de nicotina ou quantidade de nicotina ionizada, respectivamente.
[0097] O primeiro material transportador pode ser impregnado com nicotina líquida ou uma solução de nicotina em um solvente aquoso ou não aquoso.
[0098] O primeiro material transportador pode ser impregnado com nicotina natural ou nicotina sintética.
[0099] A fonte de ácido pode compreender um ácido orgânico ou um ácido inorgânico.
[00100] Preferencialmente, a fonte de ácido compreende um ácido orgânico, mais preferencialmente um ácido carboxílico, mais preferencialmente um alfa-cetoácido, 2-oxo ou ácido lático.
[00101] Vantajosamente, a fonte de ácido compreende um ácido selecionado do grupo composto por ácido 3-metil-2-oxopentanóico, ácido pirúvico, ácido 2-oxopentanóico, ácido 4-metil-2-oxopentanóico, ácido 3-metil-2-oxobutanóico, ácido 2-oxooctanóico, ácido lático e combinações desses. Vantajosamente, a fonte de ácido compreende ácido pirúvico ou ácido lático. Mais vantajosamente, a fonte de ácido compreende ácido lático.
[00102] O primeiro material transportador e o segundo material transportador podem ser os mesmos ou diferentes.
[00103] O primeiro material transportador e o segundo material transportador podem ter qualquer estrutura adequada. O primeiro material transportador e o segundo material transportador são materiais porosos. O primeiro material transportador e o segundo material transportador podem ter uma estrutura fibrosa ou esponjosa ou semelhante a espuma. O primeiro e o segundo material de capilaridade podem compreender qualquer material adequado ou uma combinação de materiais adequados. Exemplos de materiais adequados são um material de esponja ou espuma, materiais com base em grafite ou cerâmica na forma de fibras ou pós sinterizados, materiais de metal ou plástico espumado, um material fibroso, por exemplo, feito de fio ou fibras extrudadas, como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terileno ou polipropileno ligadas, fibras de nylon ou de cerâmica. O primeiro material transportador e o segundo material transportador podem compreender um ou mais dentre vidro, celulose, cerâmica, aço inoxidável, alumínio, polietileno (PE), polipropileno, politereftalato de etileno (PET), poli(tereftalato de ciclohexanodimetileno) (PCT), tereftalato de polibutileno (PBT), politetrafluoretileno (PTFE), politetrafluoretileno expandido (ePTFE) e BAREX®.
[00104] Vantajosamente, o primeiro compartimento do cartucho pode conter uma fonte de nicotina que compreende um primeiro material transportador impregnado com entre cerca de 1 miligrama e cerca de 40 miligramas de nicotina.
[00105] Preferencialmente, o primeiro compartimento do cartucho contém uma fonte de nicotina compreendendo um primeiro material transportador impregnado com entre cerca de 3 miligramas e cerca de 30 miligramas de nicotina. Mais preferencialmente, o primeiro compartimento do cartucho contém uma fonte de nicotina compreendendo um primeiro material transportador impregnado com entre cerca de 6 miligramas e cerca de 20 miligramas de nicotina. Mais preferencialmente ainda, o primeiro compartimento do cartucho contém uma fonte de nicotina compreendendo um primeiro material transportador impregnado com entre cerca de 8 miligramas e cerca de 18 miligramas de nicotina.
[00106] O primeiro compartimento do cartucho pode compreender ainda um aromatizante. Os aromatizantes adequados incluem, mas sem limitação, mentol. O primeiro material transportador pode ser impregnado com a nicotina e um aromatizante. Vantajosamente, o primeiro material transportador pode ser impregnado com entre cerca de 3 miligramas e cerca de 12 miligramas de aromatizante.
[00107] Vantajosamente, o segundo compartimento do cartucho pode conter uma fonte de ácido lático que compreende um segundo material transportador impregnado com entre cerca de 2 miligramas e cerca de 60 miligramas de ácido lático.
[00108] Preferencialmente, o segundo compartimento do cartucho contém uma fonte de ácido lático que compreende um segundo material transportador impregnado com entre cerca de 5 miligramas e cerca de 50 miligramas de ácido lático. Mais preferencialmente, o segundo compartimento do cartucho contém uma fonte de ácido lático que compreende um segundo material transportador impregnado com entre cerca de 8 miligramas e cerca de 40 miligramas de ácido lático. Mais preferencialmente ainda, o segundo compartimento do cartucho contém uma fonte de ácido lático que compreende um segundo material transportador impregnado com entre cerca de 10 miligramas e cerca de 30 miligramas de ácido lático.
[00109] O sistema gerador de aerossol pode ser necessário para aquecer uma ou mais dentre a fonte de nicotina e a fonte de ácido a qualquer temperatura desejada adequada. A temperatura desejada pode ser uma temperatura que resulta na fonte aquecida tendo propriedades desejadas, como uma viscosidade desejada ou temperatura da superfície específicas. Preferencialmente, a temperatura desejada está abaixo do ponto de ebulição da fonte.
[00110] O sistema gerador de aerossol pode ser configurado para aquecer pelo menos um dentre o primeiro compartimento e o segundo compartimento do cartucho a uma temperatura desejada. O sistema pode ser configurado para aquecer pelo menos um dentre o primeiro compartimento e o segundo compartimento a uma temperatura desejada por qualquer configuração adequada do susceptor, da bobina indutora, da fonte de alimentação e dos componentes eletrônicos. Por exemplo, as dimensões e o número de voltas da bobina indutora, as dimensões e o material susceptor e a potência fornecida à bobina indutora podem ser selecionados de acordo com a temperatura desejada do sistema.
[00111] O sistema gerador de aerossol pode ser configurado para aquecer tanto o primeiro compartimento quanto o segundo compartimento a uma temperatura desejada. O sistema pode ser configurado para aquecer o primeiro compartimento a uma primeira temperatura desejada e aquecer o segundo compartimento a uma segunda temperatura desejada. Em algumas modalidades preferidas, a primeira temperatura desejada pode ser substancialmente a mesma da segunda temperatura desejada. Em algumas modalidades, a primeira temperatura desejada pode ser diferente da segunda temperatura desejada.
[00112] Preferencialmente, o sistema gerador de aerossol é configurado para aquecer pelo menos um dentre o primeiro compartimento e o segundo compartimento do cartucho a uma temperatura abaixo de cerca de 250 graus Celsius. Preferencialmente, o aquecedor elétrico é configurado para aquecer o primeiro compartimento e o segundo compartimento do cartucho a uma temperatura entre cerca de 80 graus Celsius e cerca de 150 graus Celsius.
[00113] Conforme usado neste documento com referência a invenção, por "substancialmente a mesma temperatura" deve ser compreendido que a diferença na temperatura entre o primeiro compartimento e o segundo compartimento do cartucho medida em locais correspondentes em relação ao centro do compartimento é menos do que cerca 3 ºC.
[00114] Em uso, o aquecimento do primeiro compartimento e do segundo compartimento do cartucho a uma temperatura acima da temperatura ambiente permite que as concentrações de vapor da nicotina no primeiro compartimento do cartucho e a pressão de vapor de ácido no segundo compartimento do cartucho sejam controladas e equilibradas proporcionalmente para produzir uma estequiometria de reação eficiente entre a nicotina e o ácido. Vantajosamente, isso pode melhorar a eficiência da formação de partículas de sal de nicotina e a consistência da distribuição de nicotina a um usuário. Vantajosamente, isso também pode reduzir a distribuição de nicotina e ácido não reagidos ao usuário.
[00115] Foi descoberto que uma temperatura alvo de cerca de 100 graus Celsius a cerca de 110 graus Celsius é uma temperatura alvo desejável para aquecer uma ou mais dentre as fontes de nicotina e ácido para produzir uma estequiometria de reação eficiente.
[00116] Foi descoberto que a presente invenção é particularmente vantajosa nesses sistemas preferidos, compreendendo uma fonte de nicotina e uma fonte de ácido para geração in situ de um aerossol que compreende partículas de sal de nicotina. Foi verificado que a compensação da temperatura ambiente fornecida pela presente invenção produz um aerossol mais consistente sobre uma ampla faixa de temperaturas ambientes nesses sistemas. Acredita-se que a compensação da temperatura ambiente é particularmente importante nesses sistemas, uma vez que esses sistemas exigem que a temperatura média de cada compartimento seja mantida a uma temperatura desejada, a fim de produzir uma estequiometria de reação eficiente.
[00117] Em algumas modalidades particularmente preferidas, o primeiro compartimento e o segundo compartimento são dispostos em série dentro do cartucho.
[00118] Em algumas modalidades particularmente preferidas, o primeiro compartimento e o segundo compartimento são dispostos em paralelo dentro do cartucho. O primeiro compartimento e o segundo compartimento podem ser dispostos simetricamente em relação um ao outro dentro do cartucho.
[00119] Conforme usado neste documento, "paralelo" significa que o primeiro compartimento e o segundo compartimento estão dispostos dentro do cartucho, de modo que, em uso, um primeiro fluxo de ar puxado através do cartucho passa para o primeiro compartimento através da primeira entrada de ar, a jusante e através do primeiro compartimento e para fora do primeiro compartimento através da primeira saída de ar e um segundo fluxo de ar puxado através do cartucho passa para o segundo compartimento através da segunda entrada de ar, a jusante através do segundo compartimento e para fora do segundo compartimento através da segunda saída de ar. O vapor de nicotina é liberado da fonte de nicotina no primeiro compartimento para o fluxo de ar tragado através do cartucho e o vapor de ácido é liberado a partir da fonte de ácido no segundo compartimento para dentro do fluxo de ar tragado através do cartucho. O vapor de nicotina no primeiro fluxo de ar reage com o vapor de ácido no segundo fluxo de ar na fase gasosa, para formar um aerossol de partículas de sal de nicotina.
[00120] O cartucho pode compreender uma carcaça formada de qualquer material ou combinação de materiais apropriados. Os materiais adequados incluem, mas não estão limitados a: alumínio, poliéter-éter-cetona (PEEK), poliimidas como Kapton®, tereftalato de polietileno (PET), polietileno (PE), polietileno de alta densidade (HDPE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), etileno propileno fluorado (FEP), politetrafluoroetileno (PTFE), polioximetileno (POM), resinas epóxi, resinas de poliuretano, resinas de vinil, polímeros de cristal líquido (LCP) e LCPs modificados, tal como LCPs com grafite e fibras de vidro.
[00121] Em modalidades que compõem um substrato formador de aerossol sólido, o cartucho pode compreender um invólucro formado a partir de qualquer material de envolvimento adequado, como papel de cigarro.
[00122] O sistema gerador de aerossol pode compreender ainda um bocal. Nas modalidades particularmente preferidas que compreendem uma fonte de nicotina e uma fonte de ácido, o vapor de nicotina liberado da fonte de nicotina e o vapor ácido liberado da fonte de ácido podem reagir uns com os outros na fase gasosa no bocal, para formar um aerossol de partículas de sal de nicotina.
[00123] Em modalidades onde o bocal é configurado para engate com o cartucho ou forma parte do cartucho, a combinação do dispositivo gerador de aerossol e do bocal pode simular a forma e as dimensões de um artigo para fumar combustível, como um cigarro, um charuto ou uma cigarrilha. Vantajosamente, em tais modalidades, a combinação do cartucho e o bocal pode simular a forma e as dimensões de um cigarro.
[00124] O bocal pode ser configurado para engate com a carcaça do dispositivo gerador de aerossol.
[00125] O bocal pode ser concebido para ser descartado uma vez que a nicotina no primeiro compartimento e o ácido no segundo compartimento são esgotados.
[00126] O bocal pode compreender qualquer material ou combinação de materiais adequados. Exemplos de materiais adequados incluem termoplásticos que são adequados para aplicações alimentícias ou farmacêuticas, por exemplo, polipropileno, poliéter-éter-cetona (PEEK) e polietileno. O bocal pode compreender o mesmo material do cartucho. O bocal e o cartucho podem compreender diferentes materiais.
[00127] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol configurado para receber um cartucho contendo um substrato volátil e que tem um susceptor. O dispositivo gerador de aerossol compreende: uma carcaça com uma câmara dimensionada para receber pelo menos uma porção de um cartucho, uma bobina indutora disposta em torno de pelo menos uma porção da câmara, uma fonte de alimentação, um sensor de temperatura ambiente e um circuito de controle configurado para controlar a fonte de potência desde a fonte de alimentação até a bobina indutora, com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente.
[00128] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de controle do aquecimento indutivo em um sistema gerador de aerossol que compreende um cartucho contendo um substrato volátil e com um susceptor e um dispositivo gerador de aerossol configurado para receber o cartucho, o dispositivo gerador de aerossol tendo uma bobina indutora disposta em torno de pelo menos uma porção de uma câmara para receber o cartucho, uma fonte de alimentação, um sensor de temperatura ambiente e um circuito de controle conectado à bobina indutora, o circuito de controle sendo configurado para controlar a fonte de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora. O método compreende: detecção da temperatura ambiente utilizando o sensor de temperatura ambiente e controle da fonte de potência da fonte de alimentação até a bobina indutora, com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente.
[00129] Em algumas modalidades preferenciais, o controle da potência fornecida à bobina indutora a partir da fonte de alimentação com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente compreende: ajuste de um valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente e controle da fonte de potência para bobina indutora com base no valor alvo ajustado.
[00130] A magnitude do aumento ou diminuição da resistência aparente alvo do susceptor pode variar em função das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente.
[00131] A magnitude do aumento ou diminuição da resistência alvo pode ser determinada com base na comparação das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente com uma pluralidade de valores de temperatura ambiente de referência, cada valor de temperatura ambiente de referência sendo associado a um determinado ajuste de valor alvo.
[00132] A fonte de alimentação do dispositivo gerador de aerossol pode ser uma fonte de alimentação CC e o método pode compreender ainda a etapa de monitoramento da resistência aparente do susceptor. O valor alvo pode ser uma resistência alvo aparente do susceptor e o fornecimento de potência para a bobina indutora pode ser controlado para manter a resistência aparente do susceptor na resistência aparente do susceptor na resistência alvo aparente ajustada.
[00133] Para evitar dúvidas, as características descritas acima em relação a um aspecto da invenção também podem ser aplicáveis igualmente a outros aspectos da invenção. Particularmente, qualquer característica descrita em relação ao primeiro aspecto pode ser igualmente aplicável ao segundo e terceiro aspectos, qualquer característica descrita em relação ao segundo aspecto pode ser igualmente aplicável ao primeiro e terceiro aspectos e qualquer característica descrita em relação ao terceiro aspecto pode ser igualmente aplicável ao primeiro e segundo aspectos.
[00134] Modalidades da invenção serão descritas a seguir exclusivamente a título de exemplo, tendo como referência as figuras anexas, nas quais: A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um cartucho de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 2 mostra uma vista de seção transversal do cartucho da Figura 1 ao longo da linha A-A; A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva da tampa da extremidade distal do cartucho da Figura 1; A Figura 4 mostra uma vista do plano transversal da porção do cartucho do cartucho da Figura 1, ao longo da linha B-B;
A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva parcialmente expandida do cartucho da Figura 1, incluindo a fonte de nicotina e o arranjo susceptor e a fonte de ácido lático e arranjo susceptor; A Figura 6 mostra uma modalidade de um sistema gerador de aerossol de acordo com a presente invenção tendo o cartucho da Figura 1 e um dispositivo gerador de aerossol; A Figura 7 mostra uma modalidade do circuito de controle para o dispositivo da Figura 6; A Figura 8 mostra um primeiro exemplo de um perfil alvo de resistência aparente ao longo do tempo definido pelo circuito de controle do dispositivo da Figura 6; e A Figura 9 mostra um segundo exemplo de um perfil alvo de resistência aparente ao longo do tempo definido pelo circuito de controle do dispositivo da Figura 6.
[00135] As Figuras 1 a 5 mostram ilustrações esquemáticas de um cartucho de acordo com uma modalidade da invenção para uso em um sistema gerador de aerossol para a geração de um aerossol compreendendo partículas de sal de lactato de nicotina.
[00136] O cartucho 102 compreende um corpo alongado 104 e uma tampa da extremidade distal 106. O cartucho 102 tem um comprimento de cerca de 28 milímetros e um diâmetro de cerca de 6,9 milímetros.
[00137] O cartucho 102 compreende uma porção do cartucho 105 na extremidade distal do cartucho, que se estende entre a extremidade distal do corpo 104 e uma parede de extremidade proximal 108. A porção do cartucho 105 tem um comprimento de cerca de 15 milímetros e um diâmetro de cerca de 6,9 milímetros.
[00138] A porção de cartucho 105 do cartucho 102 compreende um primeiro compartimento alongado 110 que se estende da extremidade distal do corpo 104 até a parede de extremidade proximal 108. O primeiro compartimento 110 contém uma fonte de nicotina e um arranjo susceptor 112 de acordo com a invenção atual. A fonte de nicotina compreende um primeiro material transportador impregnado com cerca de 10 miligramas de nicotina e cerca de 4 miligramas de mentol. O susceptor compreende uma malha de aço inoxidável ferromagnético cobrindo um lado do primeiro material transportador.
[00139] A porção de cartucho 105 do cartucho 102 também compreende um segundo compartimento alongado 114 que se estende da extremidade distal do corpo 104 até a parede de extremidade proximal 108. O segundo compartimento 114 contém uma fonte de ácido lático e um arranjo susceptor 116 de acordo com a presente invenção. A fonte de ácido lático compreende um segundo material transportador impregnado com cerca de 20 miligramas de ácido lático. O susceptor compreende uma malha de aço inoxidável ferromagnético cobrindo um lado do segundo material transportador.
[00140] O primeiro compartimento 110 e o segundo compartimento 114 estão dispostos em paralelo. O primeiro compartimento 110 e o segundo compartimento 114 são dispostos adjacentes um ao outro, separados por uma parede de divisória 118.
[00141] O primeiro compartimento 110 e o segundo compartimento 114 têm substancialmente a mesma forma e tamanho. O primeiro compartimento 110 e o segundo compartimento 114 têm um comprimento de cerca de 12 milímetros, uma largura de cerca de 5 milímetros e uma altura de cerca de 1,7 milímetros.
[00142] O primeiro material transportador e o segundo material transportador compreendem uma folha não tecida de PET/PBT e são substancialmente da mesma forma e tamanho. A forma e tamanho do primeiro material transportador e do segundo material transportador são semelhantes à forma e tamanho do primeiro compartimento 110 e do segundo compartimento 114 do cartucho 102, respectivamente.
[00143] Como mostrado na Figura 3, a tampa de extremidade distal
106 compreende uma primeira porção elevada alongada 119 e uma segunda porção elevada alongada 121. A primeira e a segunda porções elevadas 119, 121 são dispostas em paralelo e se estendem para fora do plano da tampa 106, substancialmente na mesma direção. A primeira porção elevada alongada 119 é dimensionada e disposta para ser recebida na extremidade distal aberta do primeiro compartimento 110 e a segunda porção elevada alongada 121 é dimensionada e disposta a ser recebida na extremidade distal aberta do segundo compartimento
114. A tampa de extremidade distal 106 compreende uma primeira entrada de ar 120 compreendendo uma fileira de duas aberturas espaçadas e uma segunda entrada de ar 122 compreendendo uma fileira de quatro aberturas espaçadas. A fileira de aberturas da primeira entrada de ar 120 e a fileira de aberturas da segunda entrada de ar 122 estão dispostas em paralelo. A fileira de aberturas da primeira entrada de ar 120 é disposta ao longo da primeira porção elevada 119 e se estende até a primeira porção elevada 119. A fileira de aberturas da segunda entrada de ar 122 é disposta ao longo da segunda porção elevada 121 e se estende até a segunda porção elevada 121. Cada uma das aberturas que formam a primeira entrada de ar 120 e a segunda entrada de ar 122 é de seção transversal substancialmente circular e tem um diâmetro de cerca de 0,5 milímetros.
[00144] Como mostrado na Figura 4, a parede de extremidade proximal 108 da porção de cartucho 105 compreende uma primeira saída de ar 126 compreendendo uma fileira de duas aberturas espaçadas e uma segunda saída de ar 128 compreendendo uma fileira de quatro aberturas espaçadas. A primeira saída de ar 126 está alinhada com o primeiro compartimento 110 e a segunda saída de ar 128 está alinhada com o segundo compartimento 114. Cada uma das aberturas que formam a primeira saída de ar 126 e a segunda saída entrada de ar 128 é de seção transversal substancialmente circular e tem um diâmetro de cerca de 0,5 milímetros.
[00145] Também como mostrado na Figura 4, o primeiro compartimento 110 compreende duas saliências ou estrias 127 que se projetam da parede de divisória 118 em direção ao lado oposto da câmara 110. As saliências 127 da primeira câmara 110 estendem substancialmente o comprimento do primeiro compartimento 110 e são espaçadas de modo que um canal de ar se forma entre as saliências. O segundo compartimento 114 compreende três saliências ou estrias 129 que se projetam da parede de divisória 118 em direção ao lado oposto da câmara 114. As saliências 129 da segunda câmara 114 são substancialmente semelhantes às saliências da primeira câmara 110, tendo a mesma largura e estendendo substancialmente o comprimento da segunda câmara 114. As saliências 129 da segunda câmara 124 são espaçadas de modo que dois canais de ar são formados entre elas, um canal de ar entre cada uma das saliências adjacentes. As saliências 127 da primeira câmara 110 e as saliências 129 da segunda câmara 114 são fornecidas para espaçar o primeiro e o segundo arranjo de material transportador e susceptor 112, 116 da parede de divisória 118, para garantir fluxo de ar suficiente sobre a superfície externa do material transportador e arranjos de susceptor pelo menos de um lado.
[00146] Como mostrado na Figura 5, para formar o cartucho 102, o primeiro material transportador é impregnado com nicotina e mentol e o primeiro arranjo de material transportador e susceptor 112 é inserido no primeiro compartimento 110 e o segundo material transportador é impregnado com ácido lático e o segundo arranjo de material transportador e susceptor 116 é inserido no segundo compartimento
114. A tampa de extremidade distal 106 é então inserida na extremidade distal do corpo 104, de modo que a primeira entrada de ar 120 esteja alinhada ao primeiro compartimento 110 e a segunda entrada de ar 122 esteja alinhada ao segundo compartimento 114.
[00147] A primeira entrada de ar 120 está em comunicação fluida com a primeira saída de ar 126 de modo que um primeiro fluxo de ar possa passar para o cartucho 102 através da primeira entrada de ar 120, através do primeiro compartimento 110 e fora do cartucho 102 através da primeira saída de ar 126. A segunda entrada de ar 122 está em comunicação fluida com a segunda saída de ar 128 de modo que um segundo fluxo de ar possa passar para o cartucho 102 através da segunda entrada de ar 122, através do segundo compartimento 114 e fora do cartucho 102 através da segunda saída de ar 128.
[00148] Antes do primeiro uso do cartucho 102, a primeira entrada de ar 120 e a segunda entrada de ar 122 podem ser vedadas por uma vedação de folha removível ou uma vedação de folha perfurável (não mostrada) aplicada na face externa da tampa de extremidade distal 106. Da mesma forma, antes da primeira utilização do cartucho 102, a primeira saída de ar 126 e a segunda saída de ar 128 podem ser vedadas por uma vedação de folha removível ou por uma vedação de folha perfurável (não mostrada) aplicada na face externa da parede de extremidade proximal do corpo 104.
[00149] O cartucho 102 ainda compreende um terceiro compartimento 130 a jusante do primeiro compartimento 110 e do segundo compartimento 114 e em comunicação fluida com a primeira saída de ar 120 do primeiro compartimento 110 e com a segunda saída de ar 122 do segundo compartimento 114. Durante o uso, o vapor de nicotina no primeiro fluxo de ar reage com o vapor de ácido no segundo fluxo de ar no terceiro compartimento 130 para formar um aerossol de partículas de sal de nicotina.
[00150] O terceiro compartimento 130 compreende uma única abertura 132 na extremidade proximal do compartimento, com um diâmetro de cerca de 1,3 milímetros. O terceiro compartimento 130 também compreende uma entrada de ventilação 132 para permitir que o ar externo entre no terceiro compartimento e dilua os vapores de sal de nicotina, ácido e nicotina. A entrada de ventilação tem um diâmetro de cerca de 0,5 milímetros.
[00151] O cartucho 102 também compreende uma porção de bocal 140 a jusante do terceiro compartimento 130 e que está em comunicação fluida com a abertura 132 na extremidade proximal do terceiro compartimento 130. A porção de bocal 140 tem um comprimento de cerca de 13 milímetros e uma abertura na extremidade proximal do cartucho 102 com um diâmetro de cerca de 5 milímetros.
[00152] Em uso, um usuário traga na porção de bocal 140 do cartucho 102 para tragar ar através do primeiro e do segundo compartimento 110, 112 no terceiro compartimento 130, através do terceiro compartimento 130 na porção de bocal 140 e fora da porção de bocal 140 através da abertura na extremidade proximal.
[00153] A Figura 6 mostra uma ilustração esquemática de um sistema gerador de aerossol 200 de acordo com uma modalidade para a geração de um aerossol compreendendo partículas de sal de lactato de nicotina.
[00154] O sistema gerador de aerossol compreende um dispositivo gerador de aerossol 202 e um cartucho 102 de acordo com a modalidade da invenção mostrada nas Figuras 1 a 5.
[00155] O dispositivo gerador de aerossol 202 compreende uma carcaça 204 definindo uma cavidade 206 em uma extremidade proximal da carcaça 204 para receber a porção distal do cartucho 102 entre a tampa de extremidade distal 106 e a parede de extremidade proximal
108.
[00156] Uma bobina indutora 208 é fornecida ao longo do comprimento da cavidade 206 e é coaxialmente alinhada com a cavidade 206, de modo que a bobina 208 circunscreve substancialmente a cavidade. Quando o cartucho 102 é recebido na cavidade 206, a bobina indutora 208 se estende ao longo do comprimento do primeiro e do segundo compartimento 110, 114.
[00157] O dispositivo gerador de aerossol 202 ainda compreende uma fonte de alimentação 210 e um circuito de controle 212 alojados dentro da carcaça 204. A fonte de alimentação 210 está conectada à bobina indutora 208 através do circuito de controle 212 e o circuito de controle é configurado para controlar o fornecimento de potência fornecida à bobina indutora 208 a partir da fonte de alimentação 210.
[00158] A fonte de alimentação 210 é configurada para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina indutora 208, com uma frequência entre cerca de 5 e cerca de 7 MHz. Em operação, uma corrente oscilante de alta frequência é passada através da bobina indutora 208 para gerar um campo magnético alternante que induz uma tensão nos elementos susceptores. A tensão induzida faz com que uma corrente flua nos elementos susceptores e esta corrente provoca o aquecimento Joule dos elementos susceptores que, por sua vez, aquecem a nicotina na primeira câmara 110 e o ácido na segunda câmara 114. Durante o uso, o circuito de controle 212 do dispositivo gerador de aerossol 202 controla a fonte de potência da fonte de alimentação 210 do dispositivo gerador de aerossol 202 até a bobina indutora 208 para aquecer o susceptor no primeiro compartimento 110 e o susceptor no segundo compartimento 114 do cartucho 102 até substancialmente a mesma temperatura de cerca de 100 °C.
[00159] O circuito de controle 212 compreende um microcontrolador com um sensor de temperatura 214, de acordo com a invenção atual.
[00160] Nesta modalidade, o circuito de controle 212 está disposto em uma extremidade distal do dispositivo 202, oposto a uma extremidade proximal do dispositivo 202 que compreende a cavidade 206 para receber o cartucho 102. Uma vez que o circuito de controle 212 está disposto na extremidade oposta do dispositivo 202 até a cavidade 206, o circuito de controle 212 é substancialmente isolado da cavidade 206. Em outras palavras, o circuito de controle 212 é espaçado da cavidade 206 de modo que o aumento da temperatura do cartucho não eleva a temperatura do circuito de controle 212. Como o circuito de controle 212 é isolado termicamente da cavidade 206, o sensor de temperatura 214 do circuito de controle 212 pode ser usado como um sensor de temperatura ambiente. Vantajosamente, esse arranjo dos circuitos de controle e do sensor de temperatura ambiente no dispositivo pode simplificar a construção do dispositivo e pode reduzir o custo, uma vez que um sensor de temperatura adicional, separado do circuito de controle 212, não é necessário.
[00161] Quando o cartucho 102 é inserido na cavidade 206 do dispositivo gerador de aerossol 202, o bocal 140 se estende para fora da cavidade 206 de modo que um usuário pode acessar o bocal 140 para tragar na extremidade proximal e receber um aerossol de partículas de sal de lactato de nicotina.
[00162] O dispositivo 202 compreende um interruptor (não mostrado). Em uso, um usuário pressiona o interruptor para ligar o dispositivo 202. Quando o dispositivo é ligado, o circuito de controle 212 fornece uma corrente oscilante da fonte de alimentação 210 até a bobina indutora 208 para aquecer os elementos susceptores no primeiro e segundo compartimentos do cartucho 102. O sistema 200 requer que a temperatura do primeiro e segundo compartimentos sejam aumentadas para uma temperatura de operação de cerca de 100 graus Celsius antes que um usuário possa dar uma primeira tragada no dispositivo. Isto é para garantir que o aerossol consistente de partículas de sal de lactato de nicotina seja gerado. Nesta modalidade, o tempo de pré-aquecimento é em torno de 5 segundos, se o sistema 200 é aquecido a partir de uma temperatura ambiente de 20 graus Celsius. Após o tempo de pré-aquecimento, quando o primeiro e o segundo compartimentos estão a uma temperatura de operação de cerca de 100 graus Celsius, um usuário pode dar uma primeira tragada no bocal 140 do cartucho 102. Ao dar uma tragada, o usuário traga na extremidade proximal do bocal 140 para tragar um primeiro fluxo de ar através do primeiro compartimento 110 do cartucho 102 e um segundo fluxo de ar através do segundo compartimento 114 do cartucho 102. À medida que o primeiro fluxo de ar é tragado através do primeiro compartimento 110 do cartucho 102, o vapor de nicotina é liberado do primeiro material transportador para o primeiro fluxo de ar. À medida que o segundo fluxo de ar é tragado através do segundo compartimento 114 do cartucho 102, o vapor de ácido lático é liberado do segundo material transportador para o segundo fluxo de ar. O vapor de nicotina no primeiro fluxo de ar e o vapor de ácido lático no segundo fluxo de ar são tragados do primeiro e do segundo compartimento para o terceiro compartimento 130. O ar ambiente também é tragado para o terceiro compartimento 130 através da entrada de ventilação 134. No terceiro compartimento 130, o vapor de nicotina do primeiro fluxo de ar e o segundo vapor de ácido lático no segundo fluxo de ar reagem um com o outros na fase gasosa para formar um aerossol de partículas de sal de nicotina. O aerossol de partículas de sal de nicotina é tragado do terceiro compartimento 130 através da abertura proximal 132 no bocal 140 e é entregue ao usuário através da extremidade proximal do bocal
140.
[00163] A Figura 7 ilustra um exemplo de parte de um circuito de controle 212 que pode ser usado para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina indutora, usando um amplificador de potência Classe-E. Como pode ser observado a partir da Figura 7, o circuito inclui uma amplificador de potência de Classe E que inclui um interruptor de transistor 1100 compreendendo um Transistor de Efeito de Campo (FET) 1110, por exemplo, Transistor de Efeito de Campo de
Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET), um circuito de alimentação do interruptor de transistor indicado pela seta 1120 para fornecer o sinal de comutação (tensão porta-fonte) para o FET 1110, e uma rede de carga LC 1130 compreendendo um capacitor de derivação C1 e uma conexão de série de um capacitor C2 e uma bobina indutora L2. A fonte de alimentação CC, que compreende a bateria 210, inclui um bloqueador L1 e fornece uma tensão de alimentação CC. Também mostrado na Figura 7 está a resistência ôhmica R que representa a carga ôhmica total 1140, que é a soma da resistência ôhmica RBobina da bobina indutora espiral plana, marcada como L2 e a resistência ôhmica R Carga do elemento susceptor.
[00164] A tensão de alimentação CC VCC e a corrente CC ICC extraídas da fonte de alimentação CC (a bateria 210) são mostradas na Figura 7. A tensão de alimentação CC VCC e a corrente CC I CC extraídas da fonte de potência CC são fornecidas por canais de alimentação (não mostrados) para o microcontrolador do circuito de controle 212. Medições da tensão de alimentação CC VCC e da corrente CC I CC extraídas da fonte de potência CC são usadas para determinar a resistência aparente RA do susceptor. Mais especificamente, o quociente da tensão de alimentação CC VCC e da corrente de alimentação CC ICC é usado para determinar a resistência aparente RA do susceptor. A resistência aparente RA de susceptor é usada para controlar o fornecimento adicional de potência CA para a rede de carga LC e particularmente para induzir L2, como descrito em mais detalhes abaixo.
[00165] Nesta modalidade, tanto a tensão de alimentação CC VCC e quanto a corrente CC ICC extraídas da fonte de potência CC são medidas, o que pode ser alcançado com um sensor de tensão CC adequado e um sensor de corrente CC adequado integrados no circuito. No entanto, em algumas modalidades, a fonte de potência CC pode ser uma fonte de potência CC de tensão constante e, como tal, a tensão de alimentação CC VCC pode ser conhecida. Nestas modalidades, apenas a corrente CC ICC extraída da fonte de potência CC precisa ser medida e assim o sensor de tensão CC pode ser administrado.
[00166] Devido ao número muito baixo de componentes, o volume dos componentes eletrônicos da fonte de alimentação pode ser mantido extremamente pequeno. Esse volume extremamente pequeno dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação é possível devido ao indutor L2 da rede de carga LC 1130 ser usado diretamente como o indutor para o acoplamento indutivo ao elemento susceptor e esse pequeno volume permite manter pequenas as dimensões gerais de todo o dispositivo de aquecimento indutivo.
[00167] O princípio de operação geral do amplificador de potência Classe-E é conhecido e descrito em detalhe no artigo "Class-E RF Power Amplifiers", Nathan O. Sokal, publicado na revista bimestral QEX, edição janeiro/fevereiro de 2001, páginas 9-20, da American Radio Relay League (ARRL), Newington, CT, EUA e em WO 2015/177043 A1, em nome de Philip Morris Products S.A.
[00168] Embora um amplificador de potência Classe-E seja preferido para a maioria dos sistemas de acordo com a divulgação, também é possível usar outras arquiteturas de circuito, como arquiteturas de circuito, incluindo um amplificador de potência Classe-D, como também descrito em WO 2015/177043 A1, em nome da Philip Morris Products S.A.
[00169] Como mencionado acima, o circuito de controle 212 é configurado para medir a resistência aparente RA do susceptor.
[00170] De acordo com a invenção atual, o microcontrolador do circuito de controle 212 é programado para medir a resistência aparente RA do susceptor e controlar a potência fornecida desde a fonte de alimentação CC 210 até a bobina indutora 208 para manter a resistência aparente RA do susceptor em um valor alvo de resistência aparente ao longo do tempo. O circuito de controle 212 é configurado para controlar a fonte de potência da fonte de alimentação CC 210 até a bobina indutora 208, controlando o ciclo de trabalho de comutação do amplificador de potência Classe-E.
[00171] Um valor alvo da resistência aparente "normal" ou "padrão", R0, corresponde à resistência aparente alvo desejada do susceptor quando o sistema está sendo usado em uma faixa de temperatura ambiente normal. Nesta modalidade, uma faixa de temperatura ambiente normal é entre 13 graus Celsius e 27 graus Celsius (ou seja, 7 graus Celsius acima e abaixo de uma temperatura ambiente normal de 20 graus Celsius).
[00172] O circuito de controle 212 é programado para medir a temperatura ambiente nas proximidades do sistema, fazendo leituras da temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente 214. O circuito de controle 212 é programado para medir a temperatura ambiente antes de fornecer potência da fonte de alimentação 210 para a bobina indutora 208.
[00173] Quando as leituras da temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente 214 indicam que a temperatura ambiente está dentro da faixa de temperatura ambiente normal, o circuito de controle 212 é programado para fornecer potência da fonte de alimentação 210 para a bobina indutora 208, medir a resistência aparente do susceptor 210, comparar a resistência aparente medida com a resistência aparente alvo normal R0 e controlar o fornecimento de potência da fonte de alimentação 210 para a bobina indutora 208 para manter a resistência aparente medida na resistência aparente alvo normal R0.
[00174] Neste exemplo, quando as leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente 214 indicam que a temperatura ambiente está fora da faixa de temperatura ambiente normal, o circuito de controle 212 é configurado para ajustar o valor de resistência aparente alvo normal, R0, por uma quantidade predeterminada. Desta forma, o circuito de controle 212 é programado para compensar a temperatura ambiente em que o sistema está sendo utilizado. Foi descoberto que este controle de temperatura pode melhorar a consistência do aerossol gerado por um sistema gerador de aerossol.
[00175] As Figuras 8 e 9 ilustram dois exemplos de perfis de resistência aparente alvo para o sistema e dois ajustes de perfil de resistência aparente alvo de acordo com a invenção atual.
[00176] A Figura 8 ilustra um primeiro exemplo de perfil alvo de resistência aparente durante uma experiência de geração de aerossol. Neste exemplo, o valor alvo da resistência aparente é constante durante a experiência de geração de aerossol. Em outras palavras, o valor alvo da resistência aparente para o sistema não varia de acordo com o tempo durante a experiência de geração de aerossol.
[00177] Neste exemplo, um valor da resistência aparente alvo normal, R0, é armazenado em uma memória do circuito de controle. O valor da resistência aparente alvo normal R0 é definido durante um procedimento de calibração antes do primeiro uso do dispositivo, como por exemplo na fábrica antes do envio do dispositivo. A calibração pode compreender o fornecimento de um cartucho no dispositivo como mostrado na Figura 6 acima, dispondo o cartucho e o dispositivo em um ambiente com uma temperatura ambiente conhecida, fornecendo potência da fonte de alimentação CC para a bobina indutora para aquecer o susceptor no cartucho, medindo a temperatura do susceptor usando um sensor de temperatura separado e medindo a resistência aparente do susceptor quando a temperatura do susceptor atinge uma temperatura desejada. O valor alvo da resistência normal, R0, é considerado a resistência aparente medida e é armazenado em uma memória do circuito de controle.
[00178] Quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está dentro da faixa de temperatura ambiente normal (ou seja, neste exemplo, entre 13 graus Celsius e 27 graus Celsius) o circuito de controle é programado para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida no valor da resistência aparente alvo normal R0.
[00179] Os valores de ajuste predeterminados para o valor alvo da resistência aparente também são armazenados na memória do circuito de controle. Os valores de ajuste predeterminados também são definidos durante um procedimento de calibração, semelhante ao procedimento de calibração para o valor da resistência aparente alvo normal. Cada valor de ajuste pode ser baseado em uma resistência aparente medida do susceptor quando o susceptor está em uma temperatura conhecida.
[00180] Quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está abaixo da faixa de temperatura ambiente normal (ou seja, neste exemplo, abaixo de 13 graus Celsius) o circuito de controle é programado para adicionar um primeiro valor de ajuste predeterminado, R1, ao valor da resistência aparente alvo normal. O circuito de controle é programado ainda para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida no valor de resistência aparente ajustado, R0+R1.
[00181] Quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está acima da faixa de temperatura ambiente normal (ou seja, neste exemplo, acima de 27 graus Celsius) o circuito de controle é programado para subtrair um segundo valor de ajuste predeterminado, R2, do valor da resistência aparente alvo normal. O circuito de controle é programado ainda para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida na resistência aparente alvo ajustada, R0-R2.
[00182] A Figura 9 ilustra um segundo exemplo de perfil de resistência aparente alvo durante uma experiência de geração de aerossol. Neste exemplo, o valor de resistência aparente alvo é um primeiro valor R0' durante um período de tempo de pré-aquecimento T0 e é um segundo valor R0 após o período de tempo de pré-aquecimento T0.
[00183] Neste exemplo, um valor da resistência aparente alvo de pré- aquecimento normal, R0', é armazenado em uma memória do circuito de controle, associado a um período de tempo pré-aquecimento predeterminado T0 e um valor da resistência aparente alvo normal, R 0, também é armazenado em uma memória do circuito de controle.
[00184] Quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está dentro da faixa de temperatura ambiente normal (ou seja, neste exemplo, entre 13 graus Celsius e 27 graus Celsius) o circuito de controle é programado para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida no valor da resistência aparente alvo de pré- aquecimento normal R0' durante um período de tempo de pré- aquecimento T0 e para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida no valor da resistência aparente alvo normal R0 após um período de tempo de pré-aquecimento T0.
[00185] Quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está abaixo da faixa de temperatura ambiente normal (ou seja, neste exemplo, abaixo de 13 graus Celsius) o circuito de controle é programado para adicionar um primeiro valor de ajuste predeterminado, R1, ao valor da resistência aparente alvo de pré- aquecimento normal R0' e ao valor da resistência aparente alvo normal
R0. O circuito de controle é programado para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida no valor da resistência aparente alvo de pré- aquecimento normal, R0'+R1, para o período de tempo de pré- aquecimento T0 e no valor da resistência aparente alvo, R0+R1, após o período de pré-aquecimento T0.
[00186] Quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está acima da faixa de temperatura ambiente normal (ou seja, neste exemplo, acima de 27 graus Celsius) o circuito de controle é programado para subtrair um segundo valor de ajuste predeterminado, R2, do valor da resistência aparente alvo de pré- aquecimento normal R0' e do valor da resistência aparente alvo normal R0. O circuito de controle é programado para ajustar o ciclo de trabalho da fonte de alimentação de modo que a resistência aparente do susceptor seja mantida na resistência aparente alvo de pré- aquecimento, R0'-R2, para o período de tempo de pré-aquecimento T0 e na resistência aparente alvo ajustada, R0-R2, após o período de tempo de pré-aquecimento T0.
[00187] Neste exemplo, a resistência alvo de pré-aquecimento normal é constante durante o período de pré-aquecimento; no entanto, será apreciado que em outras modalidades a resistência alvo de pré- aquecimento normal pode ser aumentada ao longo do tempo, partindo de uma resistência alvo de pré-aquecimento inicial para uma resistência alvo de pré-aquecimento final. A taxa de aumento pode ser constante, de modo que o aumento seja linear com o tempo ou possa aumentar ou diminuir de modo que o aumento forme uma curva convexa ou côncava com o tempo. A taxa de aumento pode ser determinada pelos materiais e geometria do susceptor.
[00188] Neste exemplo, a magnitude do ajuste do valor de resistência aparente alvo normal é a mesma para cada valor de resistência aparente alvo no perfil de resistência aparente alvo. Em outras palavras, a mesma quantidade é adicionada ou subtraída da resistência aparente de pré-aquecimento alvo e a resistência aparente alvo.
[00189] Em ambos os exemplos, a magnitude do primeiro valor de ajuste R1 e do segundo valor de ajuste R2 são iguais. No entanto, será apreciado que em outros exemplos cada valor de ajuste pode ter uma magnitude diferente.
[00190] Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser programado para ajustar a resistência aparente alvo normal, R0, por quantidades adicionais predeterminadas quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está fora de uma ou mais faixas de temperatura ambiente. Por exemplo, uma faixa de temperatura ambiente extrema pode ser definida por indicações de temperatura ambiente abaixo de 15 graus Celsius e acima de 35 graus Celsius. Quando a temperatura ambiente é determinada para estar abaixo do limite de temperatura ambiente extrema (ou seja, abaixo de 5 graus Celsius), o circuito de controle pode ser programado para aumentar a resistência aparente alvo normal R0 por um terceiro valor predeterminado, R3, maior do que a primeira quantidade predeterminada, R1, de modo que o valor da resistência aparente alvo é R0 + R3. Quando a temperatura ambiente é determinada a estar acima do limite de temperatura ambiente extrema (ou seja, acima de 35 graus Celsius), o circuito de controle pode ser programado para diminuir a resistência aparente alvo normal R0 por uma quarta quantidade predeterminada, R4, maior que a segunda quantidade predeterminada R2, de modo que o valor de resistência aparente alvo é R0 - R4.
[00191] Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser programado para impedir ou inibir substancialmente que a potência seja fornecida da fonte de alimentação para a bobina indutora quando as leituras de temperatura ambiente indicam que a temperatura ambiente está fora de uma determinada faixa de temperatura de operação.
[00192] Em algumas modalidades, o valor alvo da resistência aparente pode ser ajustado por valores que variam ao longo do tempo. Em algumas modalidades, os circuitos de controle podem ser configurados para fazer leituras da temperatura ambiente durante uma experiência de geração de aerossol e ajustar o valor de resistência aparente alvo com base nas leituras de temperatura ambiente em toda a experiência de geração de aerossol. Em algumas modalidades, o valor da resistência aparente alvo é ajustado em função das leituras de temperatura ambiente, com base em uma relação conhecida entre a temperatura do susceptor e a resistência aparente.
[00193] Outras concepções de cartucho que incorporam elementos susceptores de acordo com esta divulgação podem agora ser concebidos por aquele versado na técnica. Por exemplo, o cartucho pode não incluir elementos susceptores em um ou mais dentre o primeiro e o segundo compartimento, mas pode compreender um ou mais elementos susceptores dispostos em um ou mais compartimentos adicionais, isolados do primeiro e do segundo compartimento, de modo que um ou mais elementos susceptores não entrem em contato com a nicotina ou o ácido. Em algumas modalidades, o cartucho pode compreender um ou mais elementos susceptores dentro de um ou mais dentre o primeiro e o segundo compartimento e um ou mais elementos susceptores em um ou mais compartimentos adicionais, isolados da nicotina e do ácido. Por exemplo, o cartucho pode não incluir uma porção de bocal, mas ao invés disso o dispositivo pode incluir uma porção de bocal. A porção do bocal pode ter qualquer forma desejada. Além disso, um arranjo de bobina e susceptor de acordo com a divulgação pode ser usado desde em sistemas de outros tipos até naqueles já descritos, tais como umidificadores, aromatizantes de ambiente e outros sistemas geradores de aerossol que compreendem cartuchos.
[00194] Também será apreciado que outros tipos de cartuchos contendo outros tipos de substrato volátil podem ser usados com tal dispositivo que compreende um sensor de temperatura ambiente de acordo com a invenção. Por exemplo, um cartucho composto por um susceptor e um único compartimento contendo um substrato formador de aerossol líquido pode ser usado com tal dispositivo que tem um sensor de temperatura ambiente. Nestas modalidades, o dispositivo pode ser configurado para fornecer potência suficiente para a bobina indutora para aquecer o susceptor para vaporizar uma parte do substrato formador de aerossol. Nestas modalidades, o dispositivo pode ser composto por um sensor de tragada e o circuito de controle pode ser configurado para fornecer potência à bobina indutora quando uma tragada de um usuário é detectada pelo sensor de tragada. Em outro exemplo, cartuchos na forma de uma coluna que compreende um substrato formador de aerossol sólido, como um plugue de tabaco homogeneizado e frisado, um susceptor e um filtro, envolvidos na forma de uma coluna, por exemplo, com papel de cigarro, podem ser usados com tal dispositivo que tem um sensor de temperatura ambiente.
[00195] Os exemplos de modalidades descritos acima são ilustrativos, mas não limitantes. Considerando os exemplos de modalidades discutidas acima, outras modalidades consistentes com os exemplos de modalidades acima se tornarão evidentes aos versados na técnica.
Claims (15)
1. Sistema gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um cartucho que contém um substrato volátil e um susceptor e um dispositivo gerador de aerossol configurado para receber o cartucho, o dispositivo gerador de aerossol compreendendo: uma carcaça com uma câmara dimensionada para receber, pelo menos, uma porção do cartucho; uma bobina indutora disposta em torno de, pelo menos, uma porção da câmara; uma fonte de alimentação; um sensor de temperatura ambiente; e um circuito de controle configurado para controlar a fonte de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora com base em uma ou mais leituras da temperatura ambiente a partir do sensor de temperatura ambiente, o circuito de controle sendo configurado para controlar a fonte de potência através do: ajuste de um valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente e controle da fonte de potência da bobina indutora com base no valor alvo ajustado.
2. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a magnitude do ajuste do valor alvo varia como uma função das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente.
3. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a magnitude do ajuste do valor alvo é determinada com base na comparação das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente com uma pluralidade de valores de temperatura ambiente de referência, cada valor de temperatura ambiente de referência sendo associado a um determinado ajuste de valor alvo.
4. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que compreende: a fonte de alimentação é uma fonte de alimentação CC e o circuito de controle é configurado para monitorar a resistência aparente do susceptor pela medição da corrente CC fornecida a partir da fonte de alimentação CC; o valor alvo é uma resistência aparente alvo do susceptor; e o circuito de controle é configurado para controlar o fornecimento de potência CC para a bobina indutora para manter a resistência aparente do susceptor no valor de resistência aparente alvo ajustado.
5. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle é configurado para ajustar o valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente para elevar a temperatura do cartucho da temperatura ambiente para uma temperatura de operação desejada em um tempo de pré-aquecimento predeterminado.
6. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sensor de temperatura ambiente é espaçado da câmara para receber o cartucho.
7. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle e o sensor de temperatura são fornecidos em uma placa de circuito impresso espaçada da câmara para receber o cartucho.
8. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o cartucho ainda compreende: um primeiro compartimento com uma primeira entrada de ar e uma primeira saída de ar, o primeiro compartimento contendo uma fonte de nicotina; e um segundo compartimento com uma segunda entrada de ar e uma segunda saída de ar, o segundo compartimento contendo uma fonte de ácido.
9. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o cartucho ainda compreende um terceiro compartimento, separado do primeiro e do segundo compartimento, o segundo material susceptor sendo disposto dentro do terceiro compartimento.
10. Dispositivo gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que é configurado para receber um cartucho contendo um substrato volátil e que tem um susceptor, o dispositivo gerador de aerossol compreendendo: uma carcaça com uma câmara dimensionada para receber, pelo menos, uma porção de um cartucho; uma bobina indutora disposta em torno de, pelo menos, uma porção da câmara; uma fonte de alimentação; um sensor de temperatura ambiente; e um circuito de controle configurado para controlar a fonte de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente.
11. Método de controle de aquecimento indutivo em um sistema gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende um cartucho contendo um substrato volátil e com um susceptor e um dispositivo gerador de aerossol configurado para receber o cartucho, o dispositivo gerador de aerossol tendo uma bobina indutora disposta em torno de pelo menos uma porção de uma câmara para receber o cartucho, uma fonte de alimentação, um sensor de temperatura ambiente e um circuito de controle configurado para controlar o fornecimento de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora, o método compreendendo ainda: detecção da temperatura ambiente usando o sensor de temperatura ambiente; e controle da fonte de potência da fonte de alimentação para a bobina indutora com base em uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente por: ajuste de um valor alvo com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente; e controle da fonte de potência da bobina indutora com base no valor alvo ajustado.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a magnitude do ajuste da resistência alvo varia como uma função das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a magnitude do ajuste no valor alvo é determinada com base na comparação das uma ou mais leituras de temperatura ambiente do sensor de temperatura ambiente com uma pluralidade de valores de temperatura ambiente de referência, sendo cada referência o valor da temperatura ambiente associado a um determinado ajuste de valor alvo.
14. Método, de acordo a reivindicação 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que: a fonte de alimentação do dispositivo gerador de aerossol é uma fonte de alimentação CC;
o método ainda compreende a etapa de monitoramento da resistência aparente do susceptor; o valor alvo é uma resistência aparente alvo do susceptor; e a fonte de potência para a bobina indutora é controlada para manter a resistência aparente do susceptor na resistência aparente alvo ajustada.
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o valor alvo é ajustado com base nas uma ou mais leituras de temperatura ambiente para elevar a temperatura do cartucho da temperatura ambiente para uma temperatura de operação desejada em um tempo de pré-aquecimento predeterminado.
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