BR112021008971A2 - sistema gerador de aerossol e cartucho com proteção contra vazamento - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema gerador de aerossol (100) que compreende: um reservatório (23) contendo um substrato gerador de aerossol na forma condensada; um compartimento (11) compreendendo uma entrada de ar (15), saída de ar (26), passagem de fluxo de ar (24) que se estende entre elas e câmara (33); um elemento de aquecimento permeável a líquido (32) que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar, em que um lado está em comunicação fluida com o reservatório e um lado oposto está em comunicação fluida com a câmara, configurado para aquecer o substrato gerador de aerossol para gerar um vapor dentro da câmara; e um elemento permeável a gás (34) que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar, em que um lado está em comunicação fluida com a câmara e um lado oposto está em comunicação fluida com a passagem de fluxo de ar. Vantajosamente, o elemento permeável ao gás pode permitir o transporte do vapor para a passagem de fluxo de ar e pode inibir o transporte da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar. O vapor pode, pelo menos, parcialmente, se condensar em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA

GERADOR DE AEROSSOL E CARTUCHO COM PROTEÇÃO CONTRA VAZAMENTO".

[001] A presente invenção refere-se a sistemas geradores de aerossol e, particularmente, a sistemas geradores de aerossol que produzem um aerossol para inalação por um usuário.

[002] Um tipo de sistema gerador de aerossol é um sistema para fumar aquecido eletricamente que gera um aerossol para que um usuário inale. Existem várias formas de sistemas para fumar aquecidos eletricamente. Um tipo popular de sistema para fumar aquecido eletricamente é um cigarro eletrônico que vaporiza um substrato formador de aerossol líquido ou outra forma condensada de substrato formador de aerossol, para gerar um aerossol.

[003] WO2015/117702A descreve um sistema gerador de aerossol que aquece um substrato líquido para formar um aerossol. O aquecimento é obtido utilizando uma malha de filamentos de aquecimento. O líquido é transportado para a malha a partir de um reservatório de líquido por um material capilar em um lado da malha. Há um canal de fluxo de ar do outro lado da malha. O substrato formador de aerossol líquido vaporizado passa através da malha para o canal de fluxo de ar. A malha, juntamente com o material capilar, é usada para impedir a passagem de gotículas líquidas para o canal de fluxo de ar.

[004] Contudo, em algumas circunstâncias, o substrato líquido pode condensar ou vazar e, como resultado, pode ser sugado através do canal de fluxo de ar. Isso pode resultar em uma experiência diminuída para o usuário.

[005] Em um primeiro aspecto neste documento, é fornecido um sistema gerador de aerossol compreendendo: um reservatório que contém um substrato gerador de aerossol na forma condensada;

um compartimento compreendendo uma entrada de ar, uma saída de ar, uma passagem de fluxo de ar que se estende entre elas e uma câmara; um elemento de aquecimento permeável a líquido que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar, em que um lado do elemento de aquecimento está em comunicação fluida com o reservatório e um lado oposto do elemento de aquecimento está em comunicação fluida com a câmara, em que o elemento de aquecimento é configurado para aquecer o substrato gerador de aerossol na forma condensada para gerar um vapor dentro da câmara; e um elemento permeável a gás que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar, em que um lado do elemento permeável a gás está em comunicação fluida com a câmara e um lado oposto do elemento permeável a gás está em comunicação fluida com a passagem de fluxo de ar.

[006] Vantajosamente, o elemento permeável a gás pode ser configurado para permitir o transporte do vapor para a passagem de fluxo de ar e pode ser configurado para inibir o transporte da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar. O vapor pode, pelo menos, parcialmente, se condensar em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar. O elemento permeável a gás pode ser configurado para transportar substancialmente todo o vapor gerado dentro da câmara para a passagem de fluxo de ar. Vantajosamente, substancialmente todo o vapor gerado dentro da câmara se condensa em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar.

[007] O elemento permeável a gás pode compreender uma malha. Opcionalmente, a malha pode ser hidrofóbica. Adicionalmente ou alternativamente, a malha pode, opcionalmente, ser formada de fio com um diâmetro entre cerca de 10 μm e 100 μm.

[008] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, opcionalmente o substrato gerador de aerossol compreende nicotina.

[009] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, o compartimento compreende um bocal no qual o reservatório é disposto.

[0010] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, o compartimento compreende um conjunto atomizador que contém o elemento de aquecimento permeável a líquido e o elemento permeável a gás em relação espaçada um do outro. Opcionalmente, o conjunto atomizador pode ainda compreender uma tampa que se estende geralmente paralela à passagem de fluxo de ar. O elemento permeável a gás pode, opcionalmente, ser disposto entre a tampa e o elemento de aquecimento. Opcionalmente, a tampa compreende uma porção saliente configurada para bloquear a passagem de fluxo de ar em resposta à rotação da tampa. Adicionalmente ou alternativamente, a tampa, opcionalmente, pode compreender ainda uma ranhura configurada para receber uma chave. A tampa pode, opcionalmente, ser rotativa em resposta à inserção da chave na ranhura, seguida pelo giro da chave.

[0011] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, uma primeira porção da passagem de fluxo de ar é opcionalmente definida no bocal e uma segunda porção da passagem de fluxo de ar é definida no conjunto atomizador.

[0012] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, a passagem de fluxo de ar se estende opcionalmente em uma linha reta entre a entrada de ar e a saída de ar. Isso permite uma construção e montagem simples e pode reduzir a probabilidade dos condensados se coletarem em localizações específicas dentro do caminho de fluxo de ar.

[0013] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, o elemento de aquecimento é opcionalmente um elemento de aquecimento de malha.

[0014] Adicionalmente ou alternativamente, em algumas configurações, o sistema gerador de aerossol compreende ainda uma porção de dispositivo opcional compreendendo uma fonte de alimentação e um circuito de controle conectado à fonte de alimentação. A porção de dispositivo pode, opcionalmente, ser acoplada ao compartimento para permitir um fornecimento de energia a partir da fonte de alimentação para o elemento de aquecimento.

[0015] Em outro aspecto neste documento, é fornecido um método para gerar um aerossol. O método pode compreender: manter, em um reservatório, um substrato gerador de aerossol na forma condensada; aquecer, por um elemento de aquecimento permeável a líquido, o substrato gerador de aerossol para gerar um vapor dentro de uma câmara; permitir o transporte, por meio de um elemento permeável a gás, do vapor para uma passagem de fluxo de ar; inibir o transporte, por meio do elemento permeável a gás, da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar; e condensar, pelo menos parcialmente, o vapor em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar.

[0016] Vantajosamente, o elemento de aquecimento pode se estender geralmente paralelamente a uma passagem de fluxo de ar dentro de um compartimento. O compartimento pode compreender ainda uma entrada de ar e uma saída de ar, em que a passagem de fluxo de ar que se estende entre elas e uma câmara. Um lado do elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida com o reservatório e um lado oposto do elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida com a câmara. O elemento permeável a gás pode se estender geralmente paralelamente à passagem de fluxo de ar, em que um lado do elemento permeável a gás está em comunicação fluida com a câmara e em que um lado oposto do elemento permeável a gás está em comunicação fluida com a passagem de fluxo de ar. O método pode ser apropriadamente implementado usando os sistemas fornecidos neste documento, mas não se limitam aos mesmos.

[0017] Os presentes sistemas e métodos podem incluir qualquer combinação adequada de recursos e configurações opcionais. Por exemplo, quando o elemento permeável a gás compreende uma malha, a malha pode, vantajosamente, ser formada de um material resistente à corrosão, tal como aço inoxidável. A malha pode ser revestida com um material que aumenta a hidrofobicidade ou oleofobicidade da malha. Por exemplo, nano-revestimentos de carboneto de silício, óxido de silício, fluoropolímeros, óxido de titânio ou óxido de alumínio podem ser aplicados à malha, ou a filamentos antes da formação de uma malha a partir dos filamentos, por deposição em fase líquida, deposição em fase de vapor ou evaporação térmica em plasma.

[0018] Quando o elemento permeável a gás compreende uma malha formada por uma pluralidade de filamentos, os filamentos podem ser dispostos em uma trama quadrada, de modo que o ângulo entre os filamentos que entram em contato um com o outro é de aproximadamente 90o. No entanto, podem ser utilizados outros ângulos entre filamentos que entram em contato uns com os outros. Preferencialmente, o ângulo entre filamentos que entram em contato um com o outro está entre 30o e 90o. A pluralidade de filamentos pode compreender um tecido ou um tecido não tecido.

[0019] O sistema gerador de aerossol pode compreender um reservatório (câmara de substrato) para conter o substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser um líquido em temperatura ambiente. Nesse caso, o reservatório pode ser descrito como um reservatório de líquido. O substrato formador de aerossol pode estar em outra forma condensada, tal como um sólido, em temperatura ambiente, ou pode estar em outra forma condensada, tal como um gel, em temperatura ambiente, ou pode estar em outra forma condensada, tal como um líquido, em temperatura ambiente. O elemento gerador de aerossol pode ser fornecido, pelo menos em parte, entre o reservatório e a passagem de fluxo de ar.

[0020] O elemento gerador de aerossol pode compreender um elemento de aquecimento. Aquecer o substrato formador de aerossol pode liberar compostos voláteis do substrato formador de aerossol como um vapor. O vapor pode então resfriar dentro de um fluxo de ar (como em uma passagem de fluxo de ar) para formar um aerossol.

[0021] O elemento de aquecimento pode ser configurado para operar por aquecimento resistivo. Em outras palavras, o elemento de aquecimento pode ser configurado para gerar calor quando uma corrente elétrica passa através do elemento de aquecimento.

[0022] O elemento de aquecimento pode ser configurado para funcionar por aquecimento indutivo. Em outras palavras, o elemento de aquecimento pode compreender um susceptor que, em operação, é aquecido por correntes de Foucault induzidas no susceptor. As perdas de histerese também podem contribuir para o aquecimento indutivo.

[0023] O elemento de aquecimento pode ser disposto para aquecer o substrato formador de aerossol por condução. O elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida, por exemplo, contato direto ou indireto com o substrato formador de aerossol. Por exemplo, o elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida, por exemplo, pode estar em contato direto ou indireto, com o reservatório. O elemento de aquecimento pode ser disposto para aquecer o substrato formador de aerossol por convecção. Particularmente, o elemento de aquecimento pode ser configurado para aquecer um fluxo de ar que posteriormente passa através do, ou pelo, substrato formador de aerossol.

[0024] O elemento de aquecimento pode ser permeável a líquido (permeável a fluido). Particularmente, o elemento de aquecimento pode permitir que o vapor do substrato formador de aerossol passe através do elemento de aquecimento e para a câmara. O elemento de aquecimento pode ser posicionado entre a câmara e o reservatório, ou entre a câmara e um canal acoplado ao reservatório, ou entre a câmara e um ou mais meios de transporte (como um material capilar) acoplado ao reservatório. O elemento de aquecimento pode separar a câmara do reservatório ou pode separar a câmara do referido canal ou pode separar a câmara do referido um ou mais meios de transporte. Um lado do elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida, por exemplo, contato direto ou indireto, com a câmara e um lado oposto do elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida, por exemplo, contato direto ou indireto, com o substrato gerador de aerossol (substrato formador de aerossol).

[0025] Em algumas modalidades, o elemento de aquecimento é geralmente um elemento de aquecimento plano, permeável a fluido, tal como uma malha, placa perfurada ou folha perfurada.

[0026] O elemento de aquecimento pode compreender uma malha formada por uma pluralidade de filamentos eletricamente condutores. Os filamentos eletricamente condutores podem definir interstícios entre os filamentos e os interstícios podem ter uma largura entre 10 µm e 100 µm. Preferencialmente, os filamentos dão origem à ação capilar nos interstícios de modo que, quando em uso, o substrato formador de aerossol líquido a ser vaporizado seja tragado nos interstícios, aumentando a área de contato entre o conjunto aquecedor e o líquido.

[0027] Os filamentos eletricamente condutores podem formar uma malha de tamanho entre 160 e 600 Mesh US (+/- 10%) (ou seja, entre 160 e 600 filamentos por polegada (+/- 10%)). A largura dos interstícios está, preferencialmente, entre 75 µm e 25 µm. A porcentagem da área aberta da malha, que é a razão entre a área de interstícios e a área total da malha está preferencialmente entre 25% e 56%. A malha pode ser formada usando diferentes tipos de tecido ou estruturas de treliça. Alternativamente, os filamentos eletricamente condutores consistem em uma matriz de filamentos dispostos paralelamente uns aos outros.

[0028] Os filamentos eletricamente condutores podem ter um diâmetro entre 8 µm e 100 µm, preferencialmente entre 8 µm e 50 µm e mais preferencialmente, entre 8 µm e 39 µm.

[0029] A área da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores pode ser pequena, preferencialmente menor do que ou igual a 25 mm2, permitindo que seja incorporada em um sistema portátil. A malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores pode, por exemplo, ser retangular e ter dimensões de 5 mm por 2 mm.

[0030] Os filamentos eletricamente condutores podem compreender qualquer material eletricamente condutor apropriado. Os materiais adequados incluem, mas não estão limitados a: semicondutores, como cerâmicas dopadas, cerâmicas eletricamente "condutoras" (como dissiliceto de molibdênio), carbono, grafite, metais, ligas metálicas e materiais compostos feitos de um material cerâmico e de um material metálico. Tais materiais compostos podem compreender cerâmicas dopadas ou não dopadas. Exemplos de cerâmicas dopadas adequadas incluem carbonetos de silício dopados. Exemplos de metais adequados incluem titânio, zircônio, tântalo e metais do grupo da platina. Exemplos de ligas metálicas adequadas incluem aço inoxidável, constantan, ligas contendo níquel, cobalto,

cromo, alumínio, titânio, zircônio, háfnio, nióbio, molibdênio, tântalo, tungstênio, estanho, gálio, manganês e ferro, e superligas à base de níquel, ferro, cobalto, aço inoxidável, Timetal® e ligas à base de ferro e alumínio e ligas à base de ferro, manganês e alumínio. Timetal® é uma marca registrada da Titanium Metals Corporation. Os filamentos podem ser revestidos com um ou mais isolantes. Os materiais preferenciais para os filamentos eletricamente condutivos são aço inox 304, 316, 304L e 316L e grafite.

[0031] A resistência elétrica da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores do elemento aquecedor é preferencialmente entre 0,3 e 4 Ohms. Mais preferencialmente, a resistência elétrica da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores está entre 0,5 Ohms e 3 Ohms e, mais preferencialmente, em cerca de 1 Ohm.

[0032] O sistema pode compreender contatos elétricos fixados ao elemento de aquecimento. A corrente elétrica pode ser passada para e a partir do elemento de aquecimento através dos contatos elétricos, por exemplo, a partir de uma porção do dispositivo à qual o compartimento pode ser acoplado de forma liberável. A resistência elétrica da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores é de, preferencialmente, pelo menos, uma ordem de grandeza e mais preferencialmente, pelo menos, duas ordens de grandeza, maior do que a resistência elétrica dos contatos elétricos. Isso garante que o calor é gerado pelo elemento de aquecimento e não pelos contatos elétricos.

[0033] O elemento gerador de aerossol pode atomizar o substrato formador de aerossol por um método que não seja o aquecimento. Por exemplo, o elemento gerador de aerossol pode compreender uma membrana vibratória ou pode forçar o substrato formador de aerossol através de uma malha fina.

[0034] O reservatório (câmara de substrato formador de aerossol)

pode compreender, ou pode ser acoplado a um material capilar ou outro material de retenção de líquido configurado para garantir um fornecimento de substrato formador de aerossol ao elemento de aquecimento ou outro elemento gerador de aerossol.

[0035] O material capilar pode ter uma estrutura fibrosa ou esponjosa. O material capilar preferencialmente compreende um feixe de capilares. Por exemplo, o material capilar pode compreender uma pluralidade de fibras ou fios ou outros tubos de furos finos. As fibras ou fios podem ser geralmente alinhados para transportar líquido para o aquecedor ou outro elemento gerador de aerossol. Alternativamente, o material capilar pode compreender material esponjoso ou espumoso. A estrutura do material capilar forma uma pluralidade de orifícios ou tubos pequenos, através dos quais o líquido pode ser transportado por ação capilar. O material capilar pode compreender qualquer material adequado ou uma combinação de materiais adequados. Exemplos de materiais apropriados são um material de esponja ou espuma, ou materiais à base de grafite ou cerâmica na forma de fibras ou pós sintetizados, metal espumado ou material plástico, um material fibroso, por exemplo, feito de fio ou fibras extrudadas, tal como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terileno ou polipropileno ligadas, fibras de nylon ou de cerâmica.

[0036] O material capilar pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto com os filamentos eletricamente condutores do elemento de aquecimento. O material capilar pode se estender nos interstícios entre os filamentos. O elemento de aquecimento pode aspirar o substrato formador de aerossol líquido para os interstícios por ação capilar.

[0037] O compartimento pode conter dois ou mais materiais capilares diferentes (dois ou mais meios de transporte), no qual um primeiro material capilar, quando em contato com o elemento de aquecimento, tem uma temperatura de decomposição térmica mais alta e um segundo material capilar, quando em contato com o primeiro material capilar, mas não em contato com o elemento de aquecimento tem uma temperatura de decomposição térmica mais baixa. O primeiro material capilar atua eficazmente como um espaçador, separando o elemento de aquecimento do segundo material capilar de modo que o segundo material capilar não é exposto a temperaturas acima de sua temperatura de decomposição térmica. Conforme usado neste documento, "temperatura de decomposição térmica" significa a temperatura na qual um material começa a se decompor e perder massa pela geração de gases por produtos. O segundo material capilar pode, vantajosamente, ocupar um volume maior do que o primeiro material capilar e pode reter mais substrato formador de aerossol do que o primeiro material capilar. O segundo material capilar pode ter um desempenho de absorção por capilaridade superior ao primeiro material capilar. O segundo material capilar pode ter um custo menor ou ter uma capacidade de preenchimento maior do que o primeiro material capilar. O segundo material capilar pode ser polipropileno.

[0038] O sistema gerador de aerossol pode compreender uma parte do compartimento interno que define a câmara. A parte do compartimento interno pode ser recebida em uma parte do compartimento externo. A parte do compartimento externo pode incluir um bocal no qual um usuário traga para aspirar ar através da passagem de fluxo de ar, da primeira entrada de ar para a segunda saída de ar. O elemento permeável a gás pode ser posicionado na parte do compartimento interno. O elemento permeável a gás pode ser posicionado entre a câmara e o canal de fluxo de ar. O elemento permeável a gás pode separar a câmara do canal de fluxo de ar. Um lado do elemento permeável a gás pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a câmara e um lado oposto do elemento permeável a gás pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a passagem de fluxo de ar. O elemento permeável a gás pode ser fixado à parte do compartimento interno por braçadeiras. Por exemplo, o elemento permeável a gás pode ser fixado por braçadeiras entre duas porções do compartimento. O elemento permeável a gás pode ser fixado à parte do compartimento interno por moldagem. Em outras palavras, uma porção de parte do compartimento interno pode ser moldada em torno do elemento permeável a gás.

[0039] O sistema gerador de aerossol pode compreender uma ou mais entradas de ar e, opcionalmente, pode compreender uma pluralidade de entradas de ar. O sistema gerador de aerossol pode compreender uma saída de ar e, opcionalmente, pode compreender uma pluralidade de saídas de ar.

[0040] O sistema gerador de aerossol pode ter uma parte do compartimento externo. A parte do compartimento externo pode ser configurada para ser segurada com uma mão só por um usuário. A parte do compartimento externo pode ser formada de um material plástico ou de um metal.

[0041] O sistema gerador de aerossol pode ser recarregável com substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser um líquido em temperatura ambiente. O substrato formador de aerossol pode ser um gel ou pode ser um sólido em temperatura ambiente. O substrato formador de aerossol pode ser fornecido na forma de ou como uma cápsula ou comprimido, ou pode ser fornecido em uma forma particulada.

[0042] O substrato formador de aerossol é ou inclui 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.

[0043] O substrato formador de aerossol pode compreender um material vegetal. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material contendo tabaco, contendo compostos aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados do substrato formador de aerossol mediante aquecimento. O substrato formador de aerossol pode compreender, alternativamente, um material sem tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material vegetal homogeneizado. O substrato formador de aerossol pode compreender um material de tabaco homogeneizado. O substrato formador de aerossol pode compreender pelo menos um formador de aerossol. Um formador de aerossol é 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 na temperatura de operação do sistema. Formadores de aerossol adequados são bem conhecidos na técnica e incluem, mas não estão limitados a: álcoois poli-hídricos, tais como trietilenoglicol, 1,3-butanodiol e glicerina; ésteres de álcoois poli- hídricos, tais como mono-, di- ou triacetato de glicerol; e ésteres alifáticos de ácidos mono-, di- ou policarboxílicos, tais como dodecanodioato de dimetila e tetradecanodioato de dimetila. Formadores de aerossol preferenciais são álcoois poli-hídricos ou misturas dos mesmos, como trietilenoglicol, 1,3-butanediol e mais preferencialmente a glicerina. O substrato formador de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, tais como aromatizantes e água.

[0044] O sistema pode compreender ainda circuito elétrico conectado ao elemento aquecedor e a uma fonte de energia elétrica, em que o circuito elétrico é configurado para monitorar a resistência elétrica do elemento de aquecimento ou de um ou mais filamentos do elemento de aquecimento e para controlar o fornecimento de energia para o elemento de aquecimento a partir da fonte de energia dependendo da resistência elétrica do elemento de aquecimento ou especificamente da resistência elétrica dos um ou mais filamentos. Opcionalmente, o circuito elétrico e a fonte de energia elétrica podem ser dispostos dentro de uma porção do dispositivo à qual o compartimento pode ser acoplado de forma liberável.

[0045] 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. O circuito elétrico pode compreender componentes eletrônicos adicionais. O circuito elétrico pode ser configurado para regular um fornecimento de energia para o elemento de aquecimento ou outro componente gerador de aerossol. A energia pode ser fornecida ao elemento de aquecimento continuamente após a ativação do sistema ou pode ser fornecida de forma intermitente, como tragada por tragada. A energia pode ser fornecida ao elemento de aquecimento na forma de pulsos de corrente elétrica.

[0046] O sistema pode ser um sistema para fumar operado eletricamente. O sistema pode ser um sistema gerador de aerossol portátil. O sistema gerador de aerossol pode ter um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O sistema para fumar pode ter um comprimento total entre aproximadamente 30 mm e aproximadamente 150 mm. O sistema para fumar pode ter um diâmetro externo entre aproximadamente 5 mm e aproximadamente 30 mm.

[0047] O sistema vantajosamente compreende uma fonte de alimentação, normalmente uma bateria, com uma bateria de fosfato de ferro-lítio dentro do corpo principal do compartimento ou dentro de uma porção do dispositivo que pode ser acoplada ao corpo principal do compartimento. Alternativamente, a fonte de alimentação pode ser outra forma de dispositivo de armazenamento de carga, como um capacitor. A fonte de alimentação pode necessitar de recarga e pode ter uma capacidade que permita o armazenamento de energia suficiente para uma ou mais experiências de fumar. Por exemplo, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir a geração contínua de aerossol durante 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, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir um número predeterminado de tragadas ou de ativações discretas do aquecedor.

[0048] O sistema gerador de aerossol pode compreender um cartucho e uma porção do dispositivo, em que o cartucho é acoplado à porção do dispositivo em uso. O cartucho pode compreender um substrato formador de aerossol, a câmara e o elemento de aquecimento ou outro elemento gerador de aerossol. A porção do dispositivo compreende uma fonte de alimentação e circuito de controle conectado à fonte de alimentação. A porção do dispositivo é acoplada ao cartucho para permitir um fornecimento de energia da fonte de alimentação para o elemento gerador de aerossol.

[0049] O cartucho pode compreender a saída de ar. O cartucho pode compreender o reservatório que contém o substrato gerador de aerossol em forma condensada. O cartucho pode compreender o compartimento. O cartucho pode compreender o elemento de aquecimento permeável a líquido. O cartucho pode compreender o elemento permeável a gás. O cartucho pode compreender a câmara. O cartucho pode compreender a parte do compartimento interno e a parte do compartimento externo. A porção do dispositivo pode compreender um compartimento de dispositivo que se acopla à parte do compartimento interno ou à parte do compartimento externo, ou ambas. A passagem de fluxo de ar pode se estender através do cartucho e da porção do dispositivo ou pode se estender apenas através da porção do cartucho.

[0050] Os contatos elétricos podem estar no cartucho e podem se acoplar aos contatos elétricos correspondentes na porção do dispositivo.

[0051] As configurações fornecidas neste documento fornecem várias vantagens. Particularmente, as presentes configurações podem reduzir vazamento de líquido de um sistema gerador de aerossol ou de um cartucho em um sistema gerador de aerossol. O fornecimento de uma câmara fornece uma localização dentro da qual o substrato gerador de aerossol em uma forma condensada, por exemplo, que pode vazar através do elemento de aquecimento permeável a líquido, pode ser coletado. O fornecimento de um elemento permeável a gás inibe o transporte do substrato gerador de aerossol coletado em forma condensada para a passagem de fluxo de ar. O objeto atualmente divulgado também fornece um sistema que é robusto e simples de fabricar.

[0052] Modalidades da invenção serão descritas a seguir exclusivamente a título de exemplo, tendo como referência as figuras anexas, nas quais: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema gerador de aerossol de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um cartucho de acordo com uma modalidade da invenção, com certos elementos mostrados em transparência parcial; A Figura 3 é uma seção transversal através do cartucho da Figura 2; A Figura 4 é uma vista explodida do cartucho da Figura 2;

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um cartucho e chave de acordo com outra modalidade da invenção; A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um cartucho da Figura 5, com certos elementos mostrados em transparência parcial; A Figura 7A é uma seção transversal através do cartucho da Figura 5 em uma posição fechada; A Figura 7B é uma seção transversal através do cartucho da Figura 5 em uma posição aberta; A Figura 8 é uma vista explodida do cartucho da Figura 5; e A Figura 9 ilustra um fluxo de operações em um método para gerar um aerossol de acordo com a invenção.

[0053] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema gerador de aerossol 100 de acordo com a invenção. O sistema gerador de aerossol é um sistema para fumar portátil configurado para gerar um aerossol para inalação por um usuário. Particularmente, o sistema mostrado na Figura 1 é um sistema para fumar que gera um aerossol contendo nicotina e compostos aromatizantes.

[0054] O sistema 100 da Figura 1 compreende duas partes, uma porção de dispositivo 10 e um cartucho 20. Em uso, o cartucho 20 está ligado à porção do dispositivo 10.

[0055] A porção do dispositivo 10 compreende um compartimento de dispositivo 11 que contém uma bateria recarregável 12 e um circuito de controle elétrico 13. A bateria recarregável 12 é uma bateria de fosfato de ferro-lítio. O circuito de controle 13 compreende um microprocessador programável e um sensor de fluxo de ar. Opcionalmente, a porção do dispositivo 10 inclui uma porção de entrada de ar do dispositivo 15, uma porção de saída de ar do dispositivo 16 e uma porção de passagem de fluxo de ar do dispositivo 14 que se estende entre elas.

[0056] O cartucho 20 (e, assim, o sistema 100) pode incluir o reservatório 23 que contém um substrato gerador de aerossol na forma condensada; o compartimento 21 que compreende uma entrada de ar 25, saída de ar 26, passagem de fluxo de ar 24 que se estende entre elas e a câmara 33; elemento de aquecimento 32 permeável a líquido (ou outro elemento gerador de aerossol) que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar 24; e elemento 34 permeável ao gás que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar 24. Na configuração ilustrada na Figura 1, um lado do elemento de aquecimento 32 está na comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com o reservatório 23 e um lado oposto do elemento de aquecimento 32 está na comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a câmara 33. Por exemplo, o elemento de aquecimento 32 pode estar em contato direto com o reservatório 23 ou pode estar em contato indireto com o reservatório 23 através dum canal ou meio de transporte 31. O elemento de aquecimento 32 pode ser configurado para aquecer o substrato gerador de aerossol na forma condensada para gerar um vapor dentro da câmara 33 conforme descrito mais adiante neste documento. Um lado do elemento permeável a gás 34 pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a câmara 33 e um lado oposto do elemento permeável a gás 34 pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a passagem de fluxo de ar

24. O elemento permeável a gás 34 pode ser configurado para permitir o transporte do vapor para a passagem de fluxo de ar 24 e pode ser configurado para inibir o transporte da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar 34. O vapor se condensa, pelo menos parcialmente, em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar 24.

[0057] O cartucho 20 compreende um compartimento de cartucho 21 que é ligado de forma liberável, ao compartimento de dispositivo 11,

por exemplo, por uma conexão de encaixe de retenção. O compartimento de cartucho 21 contém um elemento gerador de aerossol, que em uma configuração é, ou inclui, um elemento de aquecimento 32. Por exemplo, o elemento de aquecimento 32 pode ser ou incluir, por exemplo, um elemento de aquecimento eletricamente resistivo. A energia pode ser fornecida ao elemento de aquecimento da bateria 12, sob controle do circuito de controle 13. Esta energia pode ser conduzida da bateria 12 para o elemento de aquecimento 32 através de qualquer combinação adequada de materiais condutores, como metal(is).

[0058] O cartucho 20 também contém um substrato formador de aerossol na forma condensada dentro do reservatório (câmara de substrato) 23. Em algumas configurações, o reservatório 23 é cercado pela parede lateral 22 e pelo compartimento de cartucho 21 e acoplado de forma fluida ao aquecedor 32 através de um canal ou um ou mais meios de transporte. Neste exemplo, o substrato formador de aerossol é uma mistura líquida em temperatura ambiente e compreende nicotina, aromas, um formador de aerossol, tal como glicerol ou propilenoglicol e água. Contudo, deve ser entendido que qualquer outra forma condensada de substrato formador de aerossol adequada pode ser usada. Em algumas configurações, um ou mais meios de transporte, tais como um ou mais materiais capilares 31, podem ser fornecidos na câmara de substrato 23 e podem ser dispostos para promover a distribuição do substrato formador de aerossol ao elemento de aquecimento 32, independentemente da orientação do sistema 100 em relação à gravidade.

[0059] Uma passagem de fluxo de ar completa compreendendo as passagens de fluxo de ar 14, 24 é definida através do sistema. Neste exemplo, uma porção 24 da passagem de fluxo de ar passa através do cartucho 20 e uma porção 14 da passagem de fluxo de ar passa através da porção do dispositivo 10. O sensor de fluxo de ar incluído no circuito de controle 13 é posicionado para detectar o fluxo de ar através da porção 14 da passagem de fluxo de ar na porção do dispositivo. A passagem de fluxo de ar do sistema 100 se estende a partir de uma entrada de ar 15 para uma saída de ar 26. Dentro da porção do dispositivo 10, a de fluxo de ar do dispositivo 14 se estende da porção de entrada de ar do dispositivo 15 para a porção de saída de ar do dispositivo 16. Dentro do cartucho 20, a passagem de fluxo de ar 24 se estende da entrada de ar 25 para a saída de ar 26. A saída de ar 26 está em uma extremidade de bocal do cartucho 20. Quando o usuário traga na extremidade do bocal do cartucho 20, dentro do cartucho 20, o ar é tragado a partir da entrada de ar 25, através da passagem de fluxo de ar 24, para a saída de ar 26.

[0060] Na configuração ilustrada na Figura 1, o aquecedor 32 é geralmente plano e está posicionado entre o canal ou um ou mais materiais capilares 31 e a câmara 33; e o elemento 34 permeável a gás é geralmente plano, posicionado entre a câmara 33 e a passagem de fluxo de ar 24. O aquecedor 32 e o elemento permeável a gás 34 podem ser dispostos substancialmente paralelos um ao outro e/ou podem ser afastados um do outro pela câmara 33. Em funcionamento, o elemento de aquecimento 32 vaporiza, por aquecimento, o substrato formador de aerossol para formar um vapor. O vapor pode passar através do elemento de aquecimento da malha 32 para a câmara 33. O elemento 34 permeável a gás permite o transporte do vapor para a passagem de fluxo de ar 24. O vapor é incorporado ao ar que flui através da passagem de fluxo de ar 24 e resfria para formar um aerossol antes de sair do sistema através da primeira saída de ar 26.

[0061] O elemento 34 permeável a gás pode compreender uma malha. O elemento permeável a gás 34 (por exemplo, malha) impede que gotículas líquidas com um diâmetro maior do que um diâmetro específico saiam da câmara 33 e, assim, evita que tais gotículas líquidas entrem na passagem de fluxo de ar 24. Por conseguinte, o elemento 34 permeável ao gás pode inibir o transporte da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar 24, melhorando assim a experiência do usuário.

[0062] O sistema 100, que neste exemplo consiste em uma porção do dispositivo 10 e um cartucho 20, é alongado, com um comprimento significativamente maior do que a sua largura ou espessura. A extremidade do bocal está em uma extremidade do comprimento do sistema 100, por exemplo, pode estar localizada na extremidade que compreende a saída de ar 26. Este formato permite que um usuário segure confortavelmente o sistema 100 com uma única mão ao usar o sistema. Podemos dizer que o comprimento do sistema 100 se estende em uma direção longitudinal. A passagem de fluxo de ar que inclui os elementos 14, 24 se estende na direção longitudinal para além do elemento permeável a gás 34. O elemento de aquecimento permeável a fluido 32 e o elemento permeável a gás 34 cada e independentemente podem ser geralmente planos e se estendem paralelamente à direção longitudinal. O elemento de aquecimento 32 e o elemento permeável a gás, cada e independentemente, também, podem ser alongados, com o seu comprimento se estendendo na direção longitudinal. Essa disposição permite que um elemento de aquecimento e um elemento permeável a gás com uma área de superfície relativamente grande sejam acomodados em um sistema fino e fácil de segurar.

[0063] Em operação, o elemento de aquecimento 32 pode ser ativado, pelo circuito de controle 13, somente durante as tragadas do usuário ou pode ser ativado continuamente depois de ligar o sistema 100, por exemplo, através de um interruptor dentro da porção do dispositivo 10 e operacionalmente acoplado ao circuito de controle 13. No primeiro caso, as tragadas do usuário são detectadas quando o sensor de fluxo (parte do circuito de controle 13, não especificamente ilustrado) detecta um fluxo de ar através da porção de passagem de fluxo de ar do dispositivo 14 acima de uma taxa de fluxo de ar limite. Em resposta à emissão do sensor de fluxo, o circuito de controle 13 fornece energia ao elemento de aquecimento 32. O fornecimento de energia ao elemento de aquecimento 32 pode ser fornecido por um período predeterminado após a detecção de uma tragada do usuário ou pode ser controlado até que uma condição de desligamento seja cumprida, com base nos sinais do sensor de fluxo e/ou com base em outras entradas recebidas pelo circuito de controle 13, como medições de temperatura ou resistência do elemento de aquecimento. Em um exemplo, o elemento de aquecimento 32 recebe 6 Watts de energia durante 3 segundos após a detecção de uma tragada de um usuário. Quando o elemento de aquecimento 32 recebe energia, ele aquece. Quando está suficientemente quente, o substrato formador de aerossol líquido próximo ao elemento de aquecimento 32 é vaporizado e entra na câmara 33, a partir da qual é transportado através do elemento permeável a gás 34.

[0064] No segundo caso, o elemento de aquecimento 32 recebe energia continuamente durante a operação pelo circuito de controle 13, após a ativação do sistema 100. A ativação pode ser baseada em uma entrada do usuário para o sistema, como apertar um botão ou ativar um interruptor em comunicação operacional com o circuito de controle 13. Em uma modalidade, o elemento de aquecimento 32 recebe 3,3 Watts de potência após a ativação do dispositivo, independentemente das tragadas do usuário. Novamente, isto pode ser ajustado com base em outras entradas para o circuito de controle 13, como medições de temperatura ou resistência do elemento de aquecimento. O sistema pode ser desligado após um tempo predeterminado depois da ativação ou com base em uma entrada adicional do usuário.

[0065] Como outra alternativa, pode ser usado um esquema de fornecimento de energia híbrido, no qual uma energia mais baixa, tal como 3,3 Watts é fornecida entre tragadas do usuário, mas uma energia mais alta, como 7 Watts, é fornecida durante 2 segundos após a detecção de cada tragada do usuário. Isso pode resultar em geração de um volume maior de aerossol.

[0066] O vapor gerado passa através do elemento de aquecimento 32 para a câmara, a partir da qual é transportado através do elemento permeável ao gás 34 e, em seguida, arrastado no fluxo de ar através da passagem de fluxo de ar 24. O vapor resfria dentro do fluxo de ar para formar um aerossol. O aerossol passa através da saída de ar 26 e vai para a boca do usuário.

[0067] Em configurações que incluem material capilar ou outro meio de transporte 31, a forma condensada do substrato gerador de aerossol (por exemplo, líquido ou gel) que é vaporizada pelo elemento de aquecimento 32 sai do material capilar 31. Esta forma condensada (por exemplo, líquido ou gel) é substituída pela forma condensada (por exemplo, líquido ou gel) que ainda resta na câmara do substrato 23, de modo que haja uma forma condensada (por exemplo, líquido ou gel) perto do elemento de aquecimento pronta para a próxima tragada do usuário.

[0068] É possível que nem todo o substrato formador de aerossol vaporizado seja aspirado do sistema 100 pelas tragadas do usuário. Neste caso, o substrato formador de aerossol pode se condensar para formar gotículas grandes dentro da câmara 33. Também pode ser possível que algum líquido passe através do elemento de aquecimento 32 sem ser vaporizado, durante a utilização ou entre usos do sistema. Como o elemento permeável a gás 34 inibe o transporte da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar 24, gotículas grandes ou quantidades maiores da forma condensada do substrato gerador de aerossol não possam ser aspiradas para a boca do usuário através da passagem de fluxo de ar 24 e a saída de ar 26, melhorando assim a experiência do usuário. Por exemplo, gotículas grandes podem proporcionar uma experiência desagradável para o usuário se chegarem à boca do usuário. O elemento 34 permeável a gás protege, assim, o usuário e o circuito de controle 13 e a bateria 12 dentro da porção do dispositivo 10 do vazamento de líquido do cartucho 20. O elemento 34 permeável a gás pode compreender uma camada de malha, ou pode compreender mais do que uma camada de malha. As camadas podem ter tamanhos diferentes.

[0069] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um cartucho 220 de acordo com uma modalidade da invenção, com certos elementos mostrados em transparência parcial. A Figura 3 é uma seção transversal através do cartucho 220 da Figura 2. A Figura 4 é uma vista explodida do cartucho 220 da Figura 2.

[0070] O cartucho 220 ilustrado nas Figuras 2-4 compreende um compartimento externo 221 e um compartimento interno 231. O compartimento externo 221 inclui a passagem de fluxo de ar 224, saída de ar 226, reservatório 223 e ranhuras 241. O compartimento interno 231 inclui abas 242 configuradas para se encaixar de forma segura nas ranhuras 241, de modo a bloquear o compartimento interno 231 dentro do compartimento externo 221 e inibir o acesso ou vazamento do reservatório 223 durante o uso normal. O compartimento interno 231 inclui a saliência 238, que se estende para e encaixa na passagem de fluxo de ar 224 do compartimento externo 221, por exemplo, em um engate de encaixe deslizante ou outro encaixe adequado que iniba o vazamento do substrato gerador de aerossol na forma condensada do reservatório 223 para a passagem de fluxo de ar 224.

[0071] O compartimento interno 231 contém o primeiro e segundo materiais capilares (dois ou mais meios de transporte) 239, 235, conjunto aquecedor incluindo os elementos 232, 237, elemento permeável a gás 234 e a tampa 236. O conjunto aquecedor compreende um suporte do aquecedor 237 que dá suporte ao elemento de aquecimento permeável a líquido 232. O compartimento interno 231 contém materiais capilares 239, 235 dentro do suporte do aquecedor 237 e em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com o elemento de aquecimento 232. O cartucho 220 também compreende elementos de contato elétrico 240 que se estendem entre o elemento de aquecimento da malha e uma superfície externa do cartucho, na extremidade da porção do dispositivo do cartucho (oposta à extremidade do bocal). Os elementos de contato elétrico 240 fazem interface com contatos elétricos correspondentes em uma porção do dispositivo do sistema (por exemplo, configurados de forma análoga à porção do dispositivo 10 descrita acima com referência à Figura 1) para permitir o fornecimento de energia ao elemento de aquecimento 232 por uma bateria (por exemplo, bateria 12) sob controle do circuito de controle (por exemplo, circuito de controle 13). O elemento permeável a gás 234 é fixado ao conjunto aquecedor dentro do compartimento interno 231 pela tampa 236 que se encaixa e acopla à uma superfície interna do compartimento interno 231, por exemplo, em um engate de encaixe deslizante ou outro engate adequado que iniba o vazamento do substrato gerador de aerossol na forma condensada em torno das paredes laterais externas da tampa 236. A passagem de fluxo de ar 224 é definida através do compartimento interno 231 e do compartimento externo 221 entre a entrada de ar 225 e a saída de ar 226. A entrada de ar 225 pode ser acoplada à saída de ar de uma porção do dispositivo, por exemplo, de forma análoga ao acoplamento da entrada de ar 25 à saída de ar 16 da porção do dispositivo 10 descrita com referência à Figura 1. O espaço entre o aquecedor 232 e o elemento permeável a gás 234 define a câmara 233. Um elemento de vedação de elastômero 243 é fornecido para fornecer uma vedação estanque a líquido entre o compartimento interno 231 e o compartimento externo 221.

[0072] Em uma configuração de exemplo, a malha do elemento permeável a gás 234 é feita de fio de aço inoxidável com um diâmetro de cerca de 50 μm. As aberturas da malha têm um diâmetro de cerca de 100μm. A malha pode ser revestida com carboneto de silício.

[0073] Adicionalmente ou alternativamente, a malha do elemento de aquecimento 232 também pode ser formada de aço inoxidável e tem um tamanho de malha de cerca de 400 Mesh US (cerca de 400 filamentos por polegada). Os filamentos podem ter um diâmetro de cerca de 16µm. Os filamentos que formam a malha podem definir interstícios entre os filamentos. Os interstícios neste exemplo podem ter uma largura de cerca de 37 µm, embora interstícios maiores ou menores possam ser usados. O uso de uma malha com estas dimensões aproximadas permite que um menisco do substrato formador de aerossol seja formado nos interstícios, e que a malha do conjunto aquecedor aspire o substrato formador de aerossol por ação capilar. A área aberta da malha do elemento de aquecimento, ou seja, a razão da área dos interstícios para a área total da malha está, vantajosamente, entre 25% e 56%. A resistência elétrica total do conjunto aquecedor está em torno de 1 Ohm.

[0074] O compartimento interno 231 e o compartimento externo 221 podem ser formados de metal ou materiais plásticos robustos. Similarmente, o suporte do aquecedor 237 e/ou a tampa 236 podem ser formados de um material plástico resistente a calor.

[0075] O cartucho das Figuras 2-4 é simples de montar. A montagem do compartimento interno 231, o(s) material(is) capilar(es) 239, 235, o conjunto aquecedor que inclui os elementos 232, 237, o elemento permeável a gás 234, a tampa 236 e o elemento de vedação 243 podem ser descritos como um conjunto atomizador. O conjunto atomizador é montado primeiro. O conjunto atomizador é então empurrado para o compartimento externo 221. Um par de saliências 242 no compartimento interno 231 encaixa nas aberturas ou ranhuras 241 correspondentes no compartimento externo 221 para fixar o compartimento interno ao compartimento externo. A câmara 223 que contém o substrato formador de aerossol pode ser definida pelos compartimentos interno e externo 231, 221. O compartimento externo 221 pode conter o substrato formador de aerossol líquido (ou outra fase condensada) antes do conjunto atomizador ser fixado. Alternativamente, a câmara do substrato formador de aerossol pode ser cheia depois do conjunto atomizador ser fixado ao compartimento externo através de uma porta de enchimento (não mostrada).

[0076] O cartucho das Figuras 2-4 funciona da maneira descrita em relação à Figura 1.

[0077] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um cartucho 520 e chave 560 de acordo com outra modalidade da invenção. A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um cartucho da Figura 5, com certos elementos mostrados em transparência parcial. A Figura 7A é uma seção transversal através do cartucho da Figura 5 em uma posição fechada. A Figura 7B é uma seção transversal através do cartucho da Figura 5 em uma posição aberta. A Figura 8 é uma vista explodida do cartucho da Figura 5.

[0078] O cartucho 520 ilustrado nas Figuras 5-8 é, em muitos aspectos, análogo ao cartucho 220 descrito com referência às Figuras 2-4. Por exemplo, o cartucho 520 ilustrado nas Figuras 5-8 compreende um compartimento externo 521 e um compartimento interno 531. O compartimento externo 521 inclui a passagem de fluxo de ar 524, saída de ar 526, reservatório 523 e ranhuras 541. O compartimento interno 531 inclui abas 542 configuradas para se encaixar de forma segura nas ranhuras 541, de modo a bloquear o compartimento interno 531 dentro do compartimento externo 521 e inibir o acesso ou vazamento do reservatório 523 durante o uso normal. O compartimento interno 531 inclui a saliência 538, que se estende para e encaixa na passagem de fluxo de ar 524 do compartimento externo 521, por exemplo, em um engate de encaixe deslizante ou outro encaixe adequado que iniba o vazamento do substrato gerador de aerossol na forma condensada do reservatório 523 para a passagem de fluxo de ar 524.

[0079] De forma análoga à descrita com referência às Figuras 2-4, o compartimento interno 531 do cartucho 520 contém o primeiro e segundo materiais capilares (dois ou mais meios de transporte) 539, 535, conjunto aquecedor, elemento permeável a gás 534 e tampa 536. O conjunto aquecedor compreende um suporte do aquecedor 537 que dá suporte ao elemento de aquecimento permeável a líquido 532. O compartimento interno 531 contém materiais capilares 539, 535 dentro do suporte do aquecedor 537 e em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com o elemento de aquecimento 532, de forma análoga à descrita mais adiante neste documento. O cartucho 520 também compreende elementos de contato elétrico 540 que se estendem entre o elemento de aquecimento da malha e uma superfície externa do cartucho, na extremidade da porção do dispositivo do cartucho (oposta à extremidade do bocal). Os elementos de contato elétrico 540 fazem interface com contatos elétricos correspondentes em uma porção do dispositivo do sistema (por exemplo, configurados de forma análoga à porção do dispositivo 10 descrita acima com referência à Figura 1) para permitir o fornecimento de energia ao elemento de aquecimento 532 por uma bateria (por exemplo, bateria 12) sob controle do circuito de controle (por exemplo, circuito de controle 13). O espaço entre o aquecedor 532 e o elemento permeável a gás 534 define a câmara 533. Um elemento de vedação de elastômero 543 é fornecido para fornecer uma vedação estanque a líquido entre o compartimento interno 531 e o compartimento externo 521.

[0080] O elemento permeável a gás 534 é fixado ao conjunto aquecedor dentro do compartimento interno 531 pela tampa 536 que se encaixa e acopla à uma superfície interna do compartimento interno 531, por exemplo, em um engate de encaixe deslizante ou outro engate adequado que iniba o vazamento do substrato gerador de aerossol na forma condensada em torno das paredes laterais externas da tampa

536. Na configuração mostrada nas Figuras 5-8, a tampa 536 é rotativa e, assim, pode se ajustar apropriadamente de forma ligeiramente menos justa do que a tampa 236 descrita com referência às Figuras 2-4, de modo a permitir mais liberdade de movimento. O anel de vedação 538 pode ser configurado de modo a facilitar a liberdade de movimento rotacional da tampa 536 enquanto mantém uma vedação estanque líquida para inibir a fuga do substrato gerador de aerossol em torno das paredes laterais da tampa 536.

[0081] A tampa 536 ilustrada nas Figuras 5-8 é configurada de modo a abrir e fechar, em resposta à inserção e giro da chave 560 por um usuário, com a passagem de fluxo de ar 524 através do compartimento interno 531 e do compartimento externo 521 entre a entrada de ar 525 e a saída de ar 526. Mais especificamente, a entrada de ar 525 pode ser acoplada à saída de ar de uma porção do dispositivo, por exemplo, de forma análoga ao acoplamento da entrada de ar 55 à saída de ar 16 da porção do dispositivo 10 descrita com referência à Figura 1. As saliências 563, 564 na chave 560 se encaixam respectivamente nas ranhuras 565, 566 definidas dentro da tampa 536 através das aberturas 561, 562 definidas dentro do compartimento externo 521. Em resposta ao giro da chave 560 em uma primeira direção (por exemplo, no sentido horário ou anti-horário), uma porção saliente 567 da tampa 536 pode se estender para o caminho de fluxo de ar 524, de modo a bloquear o fluxo de ar entre a entrada de ar 525 e a saída de ar 526, como mostrado na Figura 7A, desativando assim o uso do sistema para uma experiência semelhante à de fumar. Em resposta ao giro da chave 560 em uma segunda direção (por exemplo, no sentido horário ou anti-horário), uma porção saliente 567 da tampa 536 se retrai para fora do caminho de fluxo de ar 524, de modo a permitir o fluxo de ar entre a entrada de ar 525 e a saída de ar 526 através da cavidade 567, como mostrado na Figura 7B, permitindo assim o uso do sistema para uma experiência semelhante à de fumar. Pode-se considerar que a cavidade 568 dentro do conjunto atomizador forma uma primeira parte da passagem de fluxo de ar entre a entrada de ar 525 e a saída de ar 526 e pode-se considerar que o compartimento 521 forma uma segunda parte da passagem de fluxo de ar entre a entrada de ar 515 e a saída de ar 526. Assim, o usuário pode controlar a ativação ou desativação do sistema, encaixando a chave 560 no cartucho 520 e girando a chave de modo a abrir ou fechar a passagem de fluxo de ar 524 e pode remover a chave 560, de modo a fixar o sistema no estado ativado ou desativado desejado.

[0082] Opcionalmente, as posições das extremidades das aberturas 561, 562 podem definir limites de rotação da tampa 536, de modo que o giro da chave 560 por um usuário só pode girar a tampa 536 através de uma fixa selecionada de posições (por exemplo, entre uma única posição fechada, como mostrado na Figura 7A e uma única posição aberta, como mostrado na Figura 7B). Em uma configuração, as aberturas 561, 562 são configuradas de tal modo que a tampa 536 pode ser girada cerca de 90 graus usando a chave 560.

[0083] Outros componentes do cartucho 520 podem ser configurados de forma análoga a dos componentes correspondentes descritos com referência às Figuras 2-4 e o cartucho 520 pode ser montado de forma análoga à descrita com referência às Figuras 2-4 com a adição de pressionar o anel de vedação 538 em um recesso definido dentro do topo da tampa 536. O cartucho das Figuras 5-8 funciona da maneira descrita em relação à Figura 1.

[0084] A Figura 9 ilustra um fluxo de operações em um método 90 para gerar um aerossol de acordo com a invenção. As operações no método 90 podem ser implementadas usando o sistema 100 descrito com referência à Figura 1, com o cartucho 220 descrito com referência às Figuras 2-4 e/ou com o cartucho 520 descrito com referência às Figuras 5-8.

[0085] O método 90 ilustrado na Figura 9 inclui conter, em um reservatório, um substrato gerador de aerossol na forma condensada (operação 91). Por exemplo, o reservatório 23 do cartucho 20, o reservatório 223 do cartucho 220, ou o reservatório 523 do cartucho 520 podem conter um substrato gerador de aerossol em uma forma condensada. A forma condensada pode incluir um sólido, um gel ou um líquido. Em um exemplo não limitante, o substrato gerador de aerossol é, ou inclui, um líquido.

[0086] O Método 90 ilustrado na Figura 9 também inclui aquecimento, por um elemento de aquecimento permeável a líquido, o substrato gerador de aerossol para gerar um vapor dentro de uma câmara (operação 92). Por exemplo, o aquecedor 32 do cartucho 20 pode aquecer o substrato gerador de aerossol recebido do reservatório 23, gerando assim um vapor dentro da câmara 33. Como outro exemplo, o aquecedor 232 do cartucho 220 pode aquecer o substrato gerador de aerossol recebido do reservatório 223, gerando assim um vapor dentro da câmara 233. Como outro exemplo, o aquecedor 532 do cartucho 520 pode aquecer o substrato gerador de aerossol recebido do reservatório 523, gerando assim um vapor dentro da câmara 533. Contudo, deve- se observar que a operação 92 pode ser apropriadamente modificada de modo a gerar o vapor dentro da câmara usando uma operação diferente de aquecimento, por exemplo, conforme descrito neste documento.

[0087] O método 90 ilustrado na Figura 9 também inclui permitir o transporte, por um elemento permeável a gás, de vapor para uma passagem de fluxo de ar (operação 93). Por exemplo, o elemento 34 permeável a gás pode permitir o transporte de vapor da câmara 33 para a passagem de fluxo de ar 24. Como outro exemplo, o elemento permeável a gás 234 pode permitir o transporte do vapor da câmara 233 para a passagem de fluxo de ar 224. Como mais um exemplo, o elemento permeável a gás 534 pode permitir o transporte de vapor da câmara 533 para a passagem de fluxo de ar 524.

[0088] O método 90 ilustrado na Figura 9 também inclui a inibição do transporte, pelo elemento permeável a gás, da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar (operação 94). Por exemplo, o elemento permeável a gás 34 pode inibir o transporte de gotículas ou quantidades maiores do substrato gerador de aerossol da câmara 33 para a passagem de fluxo de ar 24. Como outro exemplo, o elemento permeável a gás 234 pode inibir o transporte de gotículas ou quantidades maiores do substrato gerador de aerossol da câmara 233 para a passagem de fluxo de ar 224. Como mais um exemplo, o elemento permeável a gás 534 pode inibir o transporte de gotículas ou quantidades maiores do substrato gerador de aerossol da câmara 533 para a passagem de fluxo de ar 524.

[0089] O método 90 ilustrado na Figura 9 também inclui condensar, pelo menos parcialmente, o vapor em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar (operação 95). Por exemplo, o vapor para o qual o elemento 34 permeável a gás permite o transporte para a passagem de fluxo de ar 24 pode se condensar em um aerossol após ser transportado para tal passagem. Ou, por exemplo, o vapor para o qual o elemento permeável a gás 234 permite o transporte para a passagem de fluxo de ar 224 pode se condensar em um aerossol após ser transportado para tal passagem. Ou, por exemplo, o vapor para o qual o elemento permeável a gás 534 permite o transporte para a passagem de fluxo de ar 524 pode se condensar em um aerossol após ser transportado para tal passagem.

[0090] Opcionalmente, o elemento de aquecimento (por exemplo, 32, 232 ou 532) ou outro elemento gerador de aerossol utilizado na operação 92 pode se estender geralmente paralelo a uma passagem de fluxo de ar (por exemplo, 24, 224, 524) dentro de um compartimento (por exemplo, 21, 221, 521). Opcionalmente, o compartimento (por exemplo, 21, 221, 521) pode compreender ainda uma entrada de ar (por exemplo, 25, 225, 525) e uma saída de ar (por exemplo, 26, 226, 526), em que a passagem de fluxo de ar se estende entre elas. Opcionalmente, a câmara (por exemplo, 33, 233, 533) pode ser disposta dentro do compartimento (21, 221, 521). Opcionalmente, um lado do elemento de aquecimento (por exemplo, 32, 232 ou 532) pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com o reservatório (por exemplo, 23, 223, 523) e um lado oposto do elemento de aquecimento pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a câmara (por exemplo, 33, 233, 533).

[0091] Adicionalmente, ou alternativamente, o elemento permeável ao gás utilizado nas operações 93 e 94 (por exemplo, 34, 234, 534) estende-se opcionalmente paralelamente à passagem de fluxo de ar (por exemplo, 24, 224, 524). Opcionalmente, um lado do elemento permeável a gás (por exemplo, 34, 234, 534) pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto com a câmara (por exemplo, 33, 233, 533) e um lado oposto do elemento permeável a gás pode estar em comunicação fluida, por exemplo, em contato direto ou indireto, com a passagem de fluxo de ar (por exemplo, 24, 224, 524).

[0092] Configurações de exemplo que incluem tais opções, são fornecidas com referência à Figura 1, às Figuras 2-4 e às Figuras 5-8.

[0093] Opcionalmente, o elemento permeável a gás (por exemplo, 34, 234, 534) compreende uma malha. A malha é opcionalmente hidrofóbica. Adicionalmente ou alternativamente, a malha é, opcionalmente, formada de fio com um diâmetro entre cerca de 10 μm e 100 μm. Adicionalmente ou alternativamente, opcionalmente o substrato gerador de aerossol compreende nicotina. Adicionalmente ou alternativamente, o compartimento (por exemplo, 21, 221, 521) compreende um bocal (extremidade distal de 21, 221, 521) no qual o reservatório (por exemplo, 23, 223, 523) está disposto. Adicionalmente ou alternativamente, o sistema compreende um conjunto atomizador que contém o elemento de aquecimento permeável a líquido (por exemplo, 32, 232 ou 532) e o elemento permeável a gás (por exemplo, 34, 234, 534) em relação espaçada um do outro. Opcionalmente, o conjunto atomizador compreende, ainda, uma tampa (por exemplo, 36, 236 ou 536) que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar, em que o elemento permeável a gás (por exemplo, 34, 234, 534) disposto entre a tampa e o elemento de aquecimento. Opcionalmente, a tampa compreende uma porção saliente (567) configurada para bloquear a passagem de fluxo de ar (por exemplo, 24, 224, 524) em resposta à rotação da tampa. Adicionalmente ou alternativamente, opcionalmente, a tampa compreende ainda uma ranhura (por exemplo, 561, 562) configurada para receber uma chave (560), em que a tampa gira em resposta à inserção da chave na ranhura seguida pelo giro da chave. Adicionalmente ou alternativamente, opcionalmente uma primeira porção da passagem de fluxo de ar é opcionalmente definida no bocal (por exemplo, extremidade distal de 21, 221, 521) e uma segunda porção da passagem de fluxo de ar é definida no conjunto atomizador. Adicionalmente ou alternativamente, opcionalmente a passagem de fluxo de ar se estende em uma linha reta entre a entrada de ar (por exemplo, 25, 225, 525) e a saída de ar (por exemplo, 26, 226, 526). Adicionalmente ou alternativamente, o elemento de aquecimento (por exemplo, 32, 232, 532) é opcionalmente um elemento de aquecimento de malha. Adicionalmente ou alternativamente, o sistema opcionalmente inclui ainda uma porção do dispositivo (por exemplo, 10) compreendendo uma fonte de alimentação (por exemplo, 12) e um circuito de controle (por exemplo, 13) conectado à fonte de alimentação, em que a porção do dispositivo é acoplada ao compartimento (por exemplo, 21, 221, 521) para permitir um fornecimento de energia da fonte de alimentação para o elemento de aquecimento (por exemplo, 32, 232, 532).

[0094] Nos exemplos descritos, tanto o aquecedor permeável a líquido quanto o elemento permeável a gás estão no cartucho. Contudo, deve ser claro que um ou ambos esses elementos, por exemplo, podem ser posicionados dentro da porção do dispositivo. Também deve ser claro que o formato e tamanho do canal de fluxo de ar e, particularmente, a câmara de atomização podem ser alterados para fornecer as propriedades específicas desejadas do aerossol distribuído ao usuário.

[0095] Será claro que, embora alguns dos exemplos descritos usem um substrato formador de aerossol líquido, o fornecimento de um elemento permeável a gás é benéfico em sistemas que usam outras formas de substrato formador de aerossol. Um substrato formador de aerossol que é um sólido ou um gel em temperatura ambiente, pode ainda liberar componentes voláteis que se condensam em uma forma líquida na câmara de atomização. Por exemplo, o substrato formador de aerossol pode ser fornecido em um comprimido de gel. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco particulado ou cortado.

[0096] Também deve ser claro que, embora os exemplos descrevam o uso de um elemento de aquecimento resistivo para formar um aerossol, o fornecimento de um elemento permeável a gás é benéfico em sistemas que operam usando diferentes tipos de elemento de aquecimento, tal como um elemento de aquecimento aquecido indutivamente.

O elemento de aquecimento não precisa ser um elemento de aquecimento permeável a fluido posicionado entre o substrato formador de aerossol e a câmara.

O elemento de aquecimento pode ser um aquecedor de forno que aquece as paredes da câmara do substrato formador de aerossol para gerar um vapor.

O vapor pode passar para a passagem de fluxo de ar através do elemento permeável a gás.

O fornecimento de um elemento permeável a gás pode ser benéfico para sistemas que formam um aerossol por outros meios que não o aquecimento.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um reservatório que contém um substrato gerador de aerossol na forma condensada; um compartimento compreendendo uma entrada de ar, uma saída de ar, uma passagem de fluxo de ar que se estende entre elas e uma câmara; um elemento de aquecimento permeável a líquido que se estende geralmente paralelo à passagem de fluxo de ar, em que um lado do elemento de aquecimento está em comunicação fluida com o reservatório e um lado oposto do elemento de aquecimento está em comunicação fluida com a câmara, em que o elemento de aquecimento é configurado para aquecer o substrato gerador de aerossol na forma condensada para gerar um vapor dentro da câmara; e um elemento permeável a gás que se estende geralmente em paralelo à passagem de fluxo de ar, em que um lado do elemento permeável a gás está em comunicação fluida com a câmara e um lado oposto do elemento permeável a gás está em comunicação fluida com a passagem de fluxo de ar, em que elemento permeável a gás é configurado para permitir o transporte do vapor para a passagem de fluxo de ar e é configurado para inibir o transporte da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar, em que o vapor se condensa, pelo menos parcialmente, em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar.

2. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento permeável a gás compreende uma malha.

3. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a malha é hidrofóbica.

4. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizado pelo fato de que a malha é formada de fio com um diâmetro entre cerca de 10 μm e 100 μm.

5. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o substrato gerador de aerossol compreende nicotina.

6. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o compartimento compreende um bocal no qual o reservatório está disposto.

7. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um conjunto atomizador que contém o elemento de aquecimento permeável a líquido e o elemento permeável a gás em relação espaçada um do outro.

8. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o conjunto atomizador compreende ainda uma tampa que se estende geralmente paralela à passagem de fluxo de ar, em que o elemento permeável a gás está disposto entre a tampa e o elemento de aquecimento.

9. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a tampa compreende uma porção saliente configurada para bloquear a passagem de fluxo de ar em resposta à rotação da tampa.

10. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a tampa compreende ainda uma ranhura configurada para receber uma chave, em que a tampa rotativa responde à inserção da chave na fenda seguida pelo giro da chave.

11. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que uma primeira porção da passagem de fluxo de ar é definida no bocal e uma segunda porção da passagem de fluxo de ar é definida no conjunto atomizador.

12. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a passagem de fluxo de ar se estende em uma linha reta entre a entrada de ar e a saída de ar.

13. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento é um elemento de aquecimento de malha.

14. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma porção do dispositivo compreendendo uma fonte de alimentação e um circuito de controle conectado à fonte de alimentação, em que a porção do dispositivo é acoplada ao compartimento para permitir um fornecimento de energia da fonte de alimentação para o elemento de aquecimento.

15. Método para gerar um aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: manter, em um reservatório, um substrato gerador de aerossol na forma condensada; aquecer, por um elemento de aquecimento permeável a líquido, o substrato gerador de aerossol para gerar um vapor dentro de uma câmara, permitir o transporte, por meio de um elemento permeável a gás, do vapor para uma passagem de fluxo de ar; inibir o transporte, por meio do elemento permeável a gás, da forma condensada do substrato gerador de aerossol para a passagem de fluxo de ar; e condensar, pelo menos parcialmente, o vapor em um aerossol dentro da passagem de fluxo de ar.