BR112021011385A2

BR112021011385A2 - Sistema gerador de aerossol aquecido por radiação, cartucho, elemento gerador de aerossol e método para os mesmos

Info

Publication number: BR112021011385A2
Application number: BR112021011385-1A
Authority: BR
Inventors: Robert Emmett; Ana Isabel Gonzalez Florez
Original assignee: Philip Morris Products S.A.
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2021-08-31
Also published as: JP7297068B2; WO2020148214A1; US20210345674A1; JP2022516368A; EP3911187A1; RU2764904C1; CN113226084A; IL284470A; KR20210099638A; KR102635677B1

Abstract

sistema gerador de aerossol aquecido por radiação, cartucho, elemento gerador de aerossol e método para os mesmos. a presente invenção refere-se a um dispositivo gerador de aerossol aquecido por radiação. uma parede do cartucho define uma cavidade. o substrato formador de aerossol é alojado dentro da cavidade. a superfície externa da parede do cartucho compreende um material de alta emissividade. a invenção refere-se ainda a um dispositivo gerador de aerossol para uso com o cartucho e a um dispositivo gerador de aerossol ou um dispositivo de shisha compreendendo o dispositivo gerador de aerossol, a um sistema compreendendo tanto o dispositivo gerador de aerossol como o cartucho e a um método para formar um aerossol em um dispositivo gerador de aerossol.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA GERADOR DE AEROSSOL AQUECIDO POR RADIAÇÃO, CARTUCHO, ELEMENTO GERADOR DE AEROSSOL E MÉTODO PARA OS MESMOS".

[001] A presente invenção refere-se a um cartucho para uso com um dispositivo gerador de aerossol. Mais particularmente, esta divulgação refere-se a um cartucho para um dispositivo gerador de aerossol aquecido por radiação, em que um aerossol pode ser gerado através do aquecimento do cartucho por meio de radiação eletromagnética. Os aspectos da invenção referem-se a um cartucho, a um dispositivo gerador de aerossol, a um dispositivo de shisha para um sistema compreendendo um dispositivo gerador de aerossol e um cartucho, a um método para formar um aerossol com um cartucho e a um método para formar um aerossol com um cartucho e um dispositivo gerador de aerossol.

[002] Dispositivos de shisha tradicionais são usados para fumar um substrato de tabaco de shisha e são configurados de modo que o vapor e a fumaça passem por um recipiente de água antes da inalação por um usuário. Os dispositivos de shisha podem incluir uma saída ou mais de uma saída, de modo que o dispositivo possa ser usado por mais de um usuário de uma vez. O uso de dispositivos de shisha é considerado por muitos como uma atividade de lazer e uma experiência social.

[003] Os dispositivos de shisha tradicionais empregam carvão para aquecer ou queimar um substrato de tabaco para gerar um aerossol para inalação por um usuário. Durante o uso de um dispositivo de shisha tradicional, podem ser produzidos níveis elevados de monóxido de carbono e subprodutos de combustão indesejados, como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, bem como outros constituintes nocivos e potencialmente nocivos. O monóxido de carbono pode ser gerado pelo carvão e também pela combustão do substrato de tabaco.

[004] Uma forma de reduzir a produção de monóxido de carbono e subprodutos da combustão é usar aquecedores elétricos ao invés de carvão, por exemplo, aquecedores com resistência, que aquecem o substrato do tabaco a uma temperatura suficiente para produzir um aerossol do substrato sem combustão do substrato. Os dispositivos de shisha aquecidos por resistência funcionam muitas vezes em combinação com um cartucho que aloja o substrato. Um corpo de aquecimento de um material altamente condutor transfere o calor do elemento de aquecimento resistivo para o cartucho compreendendo o substrato.

[005] Contudo, em comparação aos dispositivos de shisha tradicionais operados por carvão vegetal, os dispositivos aquecidos eletricamente podem sofrer de uma massa de aerossol total inferior, aerossol visível inferior, volume de aerossol inferior ou qualquer combinação destes. A redução em uma ou mais destas propriedades de aerossol pode ser particularmente pronunciada durante as primeiras tragadas devido a um menor contato entre o substrato dentro do cartucho e o corpo de aquecimento. O tempo necessário para aquecer o substrato até que uma primeira tragada esteja disponível para consumo (TT1P) pode ser relativamente longo em comparação a dispositivos de shisha aquecidos com carvão convencional. Por exemplo, o corpo de aquecimento pode contactar apenas os lados laterais do cartucho a fim de facilitar a inserção do cartucho no dispositivo. Por conseguinte, o contato térmico entre o cartucho e o elemento de aquecimento elétrico é reduzido. Além disso, existe tipicamente uma lacuna de ar entre o cartucho e o corpo de aquecimento, o que reduz o contato térmico. A lacuna pode ser necessária para facilitar a remoção e inserção do cartucho no dispositivo. Isto pode ser particularmente útil para cartuchos de forma cilíndrica. Mesmo que nenhuma lacuna seja projetada, uma pode surgir devido a divergências na fabricação. Contudo, tal lacuna de ar pode resultar em ineficiência de aquecimento e atraso térmico. Por exemplo, uma lacuna de ar de aproximadamente 0,3 milímetros pode introduzir um atraso de temperatura de aproximadamente 10 graus Celsius quando a temperatura é medida no centro do cartucho.

[006] A necessidade de um corpo de aquecimento adicional ou material de interface, a fim de transferir o calor do elemento de aquecimento elétrico para o cartucho, reduz o grau de liberdade na concepção geométrica do dispositivo. Além disso, não apenas o cartucho, mas também o corpo de aquecimento é aquecido, o que requer mais energia e aumenta a inércia térmica.

[007] Além disso, em dispositivos geradores de aerossol aquecidos eletricamente, é às vezes difícil medir com precisão a temperatura, particularmente em tempo real. Um sensor de temperatura infravermelho pode ser usado, mas tais dispositivos devem ser calibrados individualmente.

[008] Seria desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol que reduza a produção de monóxido de carbono e subprodutos de combustão indesejados em comparação aos dispositivos de shisha de carvão tradicionais.

[009] Seria desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol sem a necessidade de um corpo de aquecimento ou material de interface em contato físico com o cartucho.

[0010] Seria desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol no qual a eficiência de aquecimento possa ser aumentada.

[0011] Seria desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol que permita um aquecimento rápido com baixa inércia térmica.

[0012] Seria desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol que permita a direcionalidade da emissão de energia com apenas pouca ou mesmo substancialmente nenhuma perda de energia.

[0013] Seria desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol que permita monitorar a temperatura do cartucho em tempo real com um sensor de temperatura infravermelho.

[0014] De acordo com vários aspectos da presente invenção, é fornecido um cartucho para uso com um dispositivo gerador de aerossol aquecível por radiação. Em algumas modalidades, o cartucho é para um dispositivo de shisha aquecido por radiação. Uma parede do cartucho define uma cavidade. O substrato formador de aerossol é alojado dentro da cavidade. A superfície externa da parede do cartucho compreende um material de alta emissividade.

[0015] O cartucho da presente invenção pode ser aquecido por absorção de radiação eletromagnética. O aquecimento com radiação eletromagnética traz o benefício de alta velocidade, flexibilidade e aquecimento eficiente.

[0016] A absorção da radiação eletromagnética permite o aquecimento direto e sem contato do cartucho. O cartucho transfere o calor para o substrato formador de aerossol compreendido nele. Em contraste com a condução de calor ou convecção de calor, a radiação transfere energia através de ondas eletromagnéticas diretamente para o material irradiado. Como consequência, não há necessidade de presença de um meio ou "transportador de calor" entre a fonte de calor e o elemento aquecido. Isso pode ajudar a encurtar o tempo necessário para conduzir o substrato formador de aerossol para a temperatura alvo desejada. Particularmente, o período de pré-aquecimento, que é o tempo necessário até que o substrato formador de aerossol compreendido no cartucho tenha alcançado a temperatura de funcionamento (TT1P), pode ser reduzido.

[0017] Uma vantagem adicional do aquecimento por radiação é que não há necessidade de combinar a forma do aquecedor com a forma do cartucho. Em dispositivos geradores de aerossol a base de condução de calor, a eficiência de aquecimento é significativamente reduzida à medida que a área de contato do cartucho e a fonte de calor são reduzidas. Na presente invenção, o calor é gerado por absorção de radiação eletromagnética, que é independente da forma real do cartucho a ser aquecido. Assim, mesmo formas complexas de cartuchos podem ser usadas sem perder a eficiência do aquecimento. Podem ser desejadas geometrias de cartucho complexas para satisfazer as exigências do cliente ou por motivos antifalsificação.

[0018] A parede do cartucho que define a cavidade pode ser feita de um material de alta condução térmica. O corpo completo do cartucho que define a cavidade pode ser feito de material de alta condução térmica. O material de alta condução térmica que define a cavidade pode compreender um metal ou uma liga metálica. A parede ou o corpo do cartucho pode compreender qualquer um dos seguintes: alumínio, cobre, zinco, níquel, prata e combinações de um ou mais destes. Preferencialmente, o corpo compreende alumínio.

[0019] O material termicamente condutor do cartucho permite uma rápida distribuição de calor dentro do corpo do cartucho, de modo que o substrato formador de aerossol compreendido dentro do cartucho pode ser aquecido homogeneamente após exposição à radiação eletromagnética. A rápida distribuição de calor no corpo do cartucho permite o aquecimento homogeneamente, mesmo que nem todas as paredes do cartucho que definem a cavidade sejam expostas à radiação eletromagnética.

[0020] Em algumas modalidades, o cartucho compreende um ou mais materiais que são menos termicamente condutores do que alumínio. Por exemplo, o corpo pode compreender qualquer material polimérico termicamente estável adequado. Se o material é suficientemente fino, calor suficiente pode ser transferido através do corpo para o substrato formador de aerossol alojado no mesmo, apesar do corpo ser formado de um material que não é particularmente relativamente termicamente condutor.

[0021] O cartucho pode compreender uma ou mais aberturas. Em algumas modalidades, as uma ou mais aberturas podem ser formadas na parte superior e inferior do corpo para permitir que o ar flua através do cartucho quando em uso. O cartucho pode compreender um recurso de alinhamento configurado para combinação com um recurso de alinhamento complementar de um receptáculo de um dispositivo gerador de aerossol para alinhar as aberturas do cartucho com as aberturas do receptáculo quando o cartucho for inserido no receptáculo.

[0022] As aberturas no corpo do cartucho podem ser cobertas durante o armazenamento para impedir o derramamento do substrato formador de aerossol armazenado no cartucho para fora do cartucho. Adicionalmente ou alternativamente, as aberturas no corpo do cartucho podem ter dimensões suficientemente pequenas para prevenir ou inibir que o substrato formador de aerossol saia do cartucho. Se as aberturas forem cobertas, um consumidor pode remover a cobertura antes de inserir o cartucho no receptáculo.

[0023] O cartucho pode ter qualquer formato adequado. Preferencialmente, o cartucho tem uma forma frustocônica ou cilíndrica.

[0024] A condutividade térmica do material pode ser maior do que 200 watts por metro e Kelvin e, preferencialmente, maior do que 230 watts por metro e Kelvin.

[0025] A condutividade térmica pode ser determinada de acordo com ASTM E1225-13 sob condições padrão conforme mencionado neste método ASTM.

[0026] O material de alta emissividade do cartucho absorve eficientemente a radiação eletromagnética e converte a sua energia de radiação em energia térmica. Quanto mais alta for a emissividade térmica do material, mais a radiação incidente é absorvida e convertida em energia térmica. É bem conhecido que os materiais com propriedades de alta emissividade também mostram uma alta absorção de radiação eletromagnética. Assim, os dois termos "alta emissividade" e "alta absorção" são utilizados por analogia neste documento.

[0027] O material de alta emissividade pode ter uma emissividade de pelo menos 0,85. Preferencialmente, o material de alta emissividade pode ter uma emissividade de pelo menos 0,9. A emissividade do material de alta emissividade pode ser determinada de acordo com ASTM C1371-15 sob condições padrão conforme mencionado neste método ASTM.

[0028] O material de alta emissividade pode compreender um ou mais óxidos de metal de transição e pode ser selecionado de entre um ou mais de Cr2O3, CoOx, Fe2O3 e NiO.

[0029] Partes da cápsula que em uso devem ser expostas à radiação eletromagnética podem ser feitas a partir do material de alta emissividade. O material de alta emissividade também pode ser incluído ou incorporado no material termicamente condutor do cartucho. O material termicamente condutor da cápsula pode também ser dopado com material de alta emissividade.

[0030] O material de alta emissividade pode ser fornecido como uma camada de material à superfície externa ou partes da superfície externa do cartucho. O material de alta emissividade pode ser fornecido como um revestimento. O revestimento pode ser fornecido como um revestimento contínuo que se estende na superfície externa ou como um ou mais adesivos de revestimento fornecidos à superfície externa do cartucho.

[0031] Revestimentos de alta emissividade adequados podem compreender um aditivo de alta emissividade e podem compreender ainda um pigmento refratário e um agente ligante.

[0032] O pigmento refratário do revestimento pode ser selecionado de entre um ou mais de: zircônio, silicato de zircônio, óxido de alumínio, silicato de alumínio e óxido de silício.

[0033] Em alguns revestimentos, o pigmento refratário e o aditivo de alta emissividade são o mesmo material.

[0034] Em uma modalidade, o cartucho pode ser feito a partir de um corpo de alumínio definindo uma cavidade para reter um substrato formador de aerossol. A superfície externa do cartucho de alumínio é fornecida com um revestimento de alta emissividade. A superfície externa completa do cartucho pode ser fornecida com o revestimento de alta emissividade. Preferencialmente, pelo menos as porções da superfície externa do cartucho que estão em uso expostas à radiação eletromagnética são fornecidas com o revestimento de alta emissividade. Esse cartucho oferece a vantagem de absorver um máximo de radiação eletromagnética e converter esta energia de radiação em energia térmica. Ao mesmo tempo, o material de alumínio altamente condutor distribui a energia térmica homogeneamente dentro das paredes do cartucho e, assim, permite o aquecimento homogêneo do material formador de aerossol alojado dentro do cartucho.

[0035] O termo "substrato formador de aerossol" refere-se a um dispositivo ou substrato que libera, mediante aquecimento, compostos voláteis que podem formar um aerossol a ser inalado pelo usuário. Os substratos formadores de aerossol adequados podem compreender um material vegetal. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco ou um material contendo tabaco, contendo compostos aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados do substrato formador de aerossol mediante aquecimento. Adicionalmente ou alternativamente, um substrato formador de aerossol pode compreender um material sem tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material homogeneizado vegetal. O substrato formador de aerossol pode compreender pelo menos um formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, tais como aromatizantes. Em algumas modalidades, o substrato formador de aerossol é um líquido à temperatura ambiente. Por exemplo, o substrato formador de aerossol pode compreender uma solução, suspensão ou dispersão líquida ou semelhantes. Em algumas modalidades, o substrato formador de aerossol compreende um líquido à temperatura ambiente. Por exemplo, o substrato formador de aerossol pode ser composto por tabaco ou açúcar. Preferencialmente, o substrato formador de aerossol compreende nicotina.

[0036] Qualquer substrato formador de aerossol adequado pode ser usado com dispositivos geradores de aerossol ou cartuchos da invenção. O substrato formador de aerossol é, preferencialmente, um substrato capaz de liberar um ou mais compostos voláteis que podem formar um aerossol. Os compostos voláteis podem ser liberados pelo aquecimento do substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser sólido ou líquido ou compreender componentes sólidos e líquidos. Preferencialmente, o substrato formador de aerossol é sólido.

[0037] O substrato formador de aerossol pode compreender nicotina. O substrato formador de aerossol que contém nicotina pode compreender uma matriz de sal de nicotina. O substrato formador de aerossol pode compreender um material vegetal. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco e, preferencialmente, o material contendo tabaco contém compostos aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados a partir do substrato formador de aerossol mediante aquecimento.

[0038] O substrato formador de aerossol pode compreender um material de tabaco homogeneizado. O material de tabaco homogeneizado pode ser formado pela aglomeração do tabaco particularizado. Quando presente, o material de tabaco homogeneizado pode ter um teor de formador de aerossol igual ou maior do que 5% em relação ao peso seco e, preferencialmente, entre maior do que 30% em peso em uma base de peso seco. O teor de formador de aerossol pode ser menor do que cerca de 95% em uma base de peso seco.

[0039] O substrato formador de aerossol pode compreender, alternativamente ou adicionalmente, um material sem tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material homogeneizado vegetal.

[0040] O substrato formador de aerossol 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.

[0041] O substrato formador de aerossol pode compreender pelo menos um formador de aerossol. O formador de aerossol pode ser qualquer composto ou mistura de compostos adequado e conhecido que, em uso, facilita a formação de um aerossol denso e estável e que é substancialmente resistente à degradação térmica na temperatura operacional do elemento gerador de aerossol. 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 particularmente preferenciais são álcoois poli-hídricos ou misturas destes, tais como trietilenoglicol, 1,3-butanediol e, mais preferencialmente, glicerina. O substrato formador de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, tais como aromatizantes. Preferencialmente, o substrato formador de aerossol compreende nicotina e pelo menos um formador de aerossol. Em uma modalidade particularmente preferencial, o formador de aerossol é glicerina.

[0042] O substrato formador de aerossol sólido pode ser fornecido ou incorporado em um transportador termicamente estável. O transportador pode compreender uma camada fina na qual o substrato sólido é depositado em uma primeira superfície principal, na segunda superfície externa principal ou na primeira e segunda superfícies principais. O transportador pode ser formado, por exemplo, por um papel ou material semelhante a papel, uma manta de fibra de carbono não tecida, uma tela metálica de malha aberta de massa inferior ou uma folha metálica perfurada ou qualquer outra matriz polimérica termicamente estável. Alternativamente, o transportador pode ter a forma de pó, grânulos, péletes, pedaços, fios, tiras ou folhas. O transportador pode ser um feixe de tecido não tecido ou de fibras no qual foram incorporados componentes de tabaco. O tecido não tecido ou feixe de fibras pode compreender, por exemplo, fibras de carbono, fibras naturais de celulose ou fibras derivadas de celulose.

[0043] Em algumas modalidades, o substrato formador de aerossol está na forma de uma suspensão. Por exemplo, o substrato formador de aerossol pode estar na forma de uma suspensão espessa semelhante a melaço. O substrato formador de aerossol alojado no cartucho pode compreender melaços de shisha.

[0044] O termo "material de tabaco" refere-se a um material ou substância compreendendo tabaco, que inclui misturas de tabaco ou tabaco aromatizado, por exemplo.

[0045] Conforme usado neste documento, o termo "aerossol" é usado quando se discute um fluxo de aerossol, pode se referir a aerossol, ar contendo aerossol ou vapor ou ar entranhado com aerossol. O ar compreendendo vapor pode ser um precursor do ar compreendendo aerossol, por exemplo, após ser arrefecido ou após ser acelerado.

[0046] De acordo com outro aspeto da invenção, é fornecido um elemento gerador de aerossol para gerar um aerossol em um dispositivo gerador de aerossol, o elemento gerador de aerossol compreendendo um dispositivo fotônico configurado para gerar radiação eletromagnética e um receptáculo para receber um cartucho como descrito acima. O elemento gerador de aerossol está disposto para aquecer o substrato formador de aerossol dentro do cartucho direcionando a radiação eletromagnética para o cartucho. Em algumas modalidades, o elemento gerador de aerossol é para gerar aerossol em um dispositivo de shisha.

[0047] Assim, o dispositivo fotônico atua como um emissor de radiação eletromagnética. Geralmente, o elemento gerador de aerossol da invenção utiliza radiação eletromagnética para aquecer o corpo do cartucho compreendendo o substrato formador de aerossol.

[0048] O elemento gerador de aerossol da invenção proporciona, portanto, um sistema de aquecimento alternativo, em que o cartucho que aloja o substrato formador de aerossol é aquecido por absorção de radiação eletromagnética. O aquecimento com radiação eletromagnética traz o benefício de alta velocidade, flexibilidade e aquecimento eficiente.

[0049] Em contraste com a condução ou convecção, a radiação transfere energia através de ondas eletromagnéticas. Como consequência, não existe qualquer requisito para a presença de um meio ou "transportador de calor". Isso pode ajudar a encurtar o tempo necessário para conduzir o substrato formador de aerossol à temperatura desejada. Isso pode ser particularmente benéfico durante um período de pré-aquecimento do substrato formador de aerossol. Além disso, não é necessário qualquer contato físico entre o elemento gerador de aerossol e o cartucho compreendendo o substrato formador de aerossol. O elemento gerador de aerossol da invenção permite o aquecimento sem contato do cartucho.

[0050] O elemento gerador de aerossol pode ser utilizado com um substrato formador de aerossol para produzir aerossol. Particularmente, o elemento gerador de aerossol pode receber e aquecer o substrato formador de aerossol para gerar aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser aquecido, mas não queimado, pelo elemento gerador de aerossol. O elemento gerador de aerossol pode compreender um elemento de aquecimento adicional. O elemento de aquecimento elétrico adicional pode compreender um elemento de aquecimento elétrico.

[0051] Em algumas modalidades, o elemento gerador de aerossol pode compreender características de um dispositivo de shisha convencional, tal como qualquer um dentre: um frasco ou um receptáculo para receber um substrato formador de aerossol, uma placa de cobertura para cobrir o frasco ou receptáculo, uma folha para cobrir o frasco e pelo menos um pélete de carvão para aquecer o substrato formador de aerossol.

[0052] Os materiais de alta emissividade do cartucho podem absorver eficientemente a radiação eletromagnética. Por conseguinte, o elemento gerador de aerossol da invenção permite o aquecimento alvo do cartucho. A este respeito, o espectro de radiação do dispositivo fotônico pode ser adaptado aos materiais de alta emissividade utilizados para a fabricação da cápsula. A radiação eletromagnética não aquece necessariamente o ar circundante. Isso significa que um aquecimento mais eficiente pode ser alcançado. Além disso, mais liberdade na concepção está disponível, uma vez que uma lacuna de ar não provoca grandes perdas térmicas, tal como em um sistema de shisha convencional aquecido eletricamente. Assim, é necessário um material potencialmente menos isolante. Com os meios de aquecimento da presente invenção, um cartucho pode ser aquecido até uma temperatura alvo de 200 graus Celsius dentro de 60 segundos. Isso é consideravelmente mais rápido do que o possível com meios de aquecimento de resistência convencionais.

[0053] Em algumas modalidades, o dispositivo fotônico pode ser configurado para gerar um feixe de radiação eletromagnética. O elemento gerador de aerossol pode ser disposto para aquecer o substrato formador de aerossol dentro do cartucho pelo direcionamento do feixe de radiação eletromagnética para o cartucho. Os raios eletromagnéticos podem ser manipulados para irradiar apenas uma parte específica do cartucho. Por conseguinte, o elemento gerador de aerossol da invenção permite o aquecimento alvo do cartucho como uma função do espaço.

[0054] Outra vantagem dos meios de aquecimento eletromagnéticos da presente invenção é a resposta térmica rápida. O cartucho compreendendo o substrato formador de aerossol pode ser substancialmente aquecido apenas durante o tempo de irradiação.

[0055] Além disso, o aquecimento por radiação eletromagnética fornece alta flexibilidade à disposição espacial do emissor eletromagnético e do cartucho. Isso abre um amplo escopo de opções para a concepção geométrica do elemento gerador de aerossol e do dispositivo de shisha.

[0056] Em algumas modalidades, o feixe eletromagnético pode sofrer manipulação entre o dispositivo fotônico e o cartucho. Em algumas modalidades, a manipulação de um feixe eletromagnético é, preferencialmente, facilitada por meio de um elemento óptico.

[0057] Em algumas modalidades, o elemento gerador de aerossol compreende ainda um elemento óptico localizado entre o dispositivo fotônico e o receptáculo e sendo configurado para manipular o feixe de radiação eletromagnética.

[0058] O termo "manipulação do feixe de radiação eletromagnética" pode compreender quaisquer alterações em um trajeto de luz de um feixe de radiação eletromagnética. Os exemplos incluem qualquer um dentre reflexão de um feixe eletromagnético, desvio de um feixe eletromagnético, convergência de um feixe eletromagnético e divergência de um feixe eletromagnético.

[0059] O termo "elemento óptico" compreende qualquer elemento que seja capaz de manipular o feixe de radiação eletromagnética. Os exemplos compreendem espelhos, espelhos curvos, lentes, lentes convexas e lentes côncavas. As lentes côncavas podem divergir o feixe eletromagnético e, assim, diminuir a densidade de energia do feixe eletromagnético. Tal configuração pode ser particularmente útil para manter o substrato a uma temperatura mais baixa predeterminada por intervalos de tempo longos, onde não ocorre tragadas, por exemplo, na fase de pré-aquecimento ou entre tragadas. As lentes convexas podem convergir o feixe eletromagnético e, assim, podem aumentar a densidade de energia do feixe eletromagnético. Um feixe convergente ou focado pode permitir um aquecimento rápido de áreas específicas do cartucho.

[0060] De acordo com uma ou mais modalidades, o elemento óptico do elemento gerador de aerossol da invenção pode ser disposto em um suporte óptico. O suporte óptico pode ser móvel. O movimento do suporte óptico pode ser executado mecanicamente, eletricamente ou eletromecanicamente. O movimento pode ser realizado por quaisquer meios adequados. Os exemplos podem compreender motores de passo, parafusos excêntricos ou ambos os motores de passo e parafusos excêntricos. O movimento pode ser executado manualmente por um usuário. Preferencialmente, o movimento é executado automaticamente por meio de componentes controlados eletronicamente.

[0061] Uma posição do elemento óptico pode ser ajustável durante o uso pelo suporte óptico. O elemento óptico disposto no suporte óptico permite a manipulação do feixe de radiação eletromagnética. O elemento óptico disposto no suporte óptico permite manipular dinamicamente o feixe de radiação eletromagnética.

[0062] O termo "suporte óptico móvel" compreende qualquer tipo de suporte do elemento óptico que permite mover o elemento óptico em diferentes posições ou direções em relação ao feixe eletromagnético incidente. Assim, a manipulação do feixe eletromagnético causado pelo elemento óptico pode ser alterada movendo o elemento óptico por meio do suporte óptico móvel.

[0063] O termo "manipulação dinâmica do feixe de radiação eletromagnética" significa que o feixe de radiação eletromagnética pode ser manipulado durante o uso do elemento gerador de aerossol em um dispositivo gerador de aerossol.

[0064] O termo "durante o uso" pode referir-se a qualquer instante de tempo quando um usuário opera o dispositivo gerador de aerossol. "Durante o uso" pode referir-se a qualquer instante de tempo quando o dispositivo gerador de aerossol é ligado. "Durante o uso" pode referir-se a qualquer instante de tempo em que a energia é fornecida ao dispositivo fotônico. "Durante o uso" pode referir-se a um instante de tempo durante uma tragada ou entre tragadas.

[0065] A manipulação do feixe eletromagnético pode ser executada por meio do suporte óptico móvel. O movimento mecânico, eletrônico ou eletromecânico pode ser realizado por qualquer meio adequado. Os exemplos podem compreender motores de passo, parafusos excêntricos ou ambos os motores de passo e parafusos excêntricos. O movimento pode ser executado manualmente por um usuário. Preferencialmente, o movimento é executado automaticamente por meio de componentes controlados eletronicamente.

[0066] Geralmente, o progresso da manipulação dinâmica do feixe eletromagnético pode ser controlado por um programa de computador que opera em um circuito eletrônico. Uma parte da manipulação dinâmica ou toda a manipulação dinâmica pode ser controlada automaticamente, por exemplo, de acordo com um programa de computador. O programa de computador pode ser armazenado em um meio legível por computador não transitório. Um ou mais aspetos da manipulação dinâmica podem ser parcial ou totalmente controláveis por um usuário. Por exemplo, um usuário pode controlar um ritmo da manipulação dinâmica. Um usuário pode controlar uma localização do substrato ao qual o feixe eletromagnético é orientado. Por exemplo, um meio pode ser incluído, permitindo que um usuário insira comandos e, assim, manipule dinamicamente o feixe eletromagnético de acordo com suas preferências. Tais meios podem ser quaisquer meios adequados, como é do conhecimento daquele versado na técnica. Um exemplo é uma unidade de controle compreendendo uma interface de usuário. Em algumas modalidades, a interface de usuário pode compreender meios de interface de usuário eletrônicos, mecânicos ou eletromecânicos.

[0067] O dispositivo fotônico do elemento gerador de aerossol funciona como um emissor eletromagnético. O emissor eletromagnético pode ser selecionado em vista de uma ou mais propriedades do emissor eletromagnético. Uma ou mais propriedades do emissor eletromagnético podem ser selecionadas em dependência de um ou mais dos materiais de alta emissividade usados para a fabricação do cartucho. Por exemplo, as referidas propriedades do emissor eletromagnético podem compreender qualquer uma ou combinação de:

comprimento de onda, frequência, tamanho do ponto, fonte varredora, onda pulsada vs. contínua, energia e potência.

[0068] A radiação eletromagnética emitida pode ser qualquer radiação UV, radiação IV ou luz visível. O comprimento de onda do emissor eletromagnético pode variar de 100 nanômetros a 10 micrômetros, preferencialmente de 500 nanômetros a 50 micrômetros e mais preferencialmente de 700 nanômetros a 3 micrômetros. O dispositivo fotônico utilizado e o comprimento de onda eletromagnético emitido pelo dispositivo fotônico podem ser escolhidos dependendo da maturidade da tecnologia e dos preços de mercado competitivos.

[0069] O termo "comprimento de onda" pode referir-se a um único comprimento de onda, uma pluralidade de comprimentos de onda únicos, um intervalo de comprimentos de onda, uma pluralidade de intervalos de comprimentos de onda ou qualquer combinação destes.

[0070] Em algumas modalidades, o emissor eletromagnético pode emitir radiação eletromagnética a uma potência no intervalo de 0,1 Watt a 30 Watts, preferencialmente de 0,5 Watt a 25 Watts, mais preferencialmente de 1 Watt a 20 Watts e mais ainda preferencialmente de 1 Watt a 3 Watts. Em algumas modalidades, é utilizada uma potência relativamente alta entre 1 e 20 Watts para pré-aquecer o substrato formador de aerossol. Em algumas modalidades, é utilizada uma potência relativamente mais baixa entre 1 e 3 Watts para tragadas, dependendo da demanda, ou seja, durante o uso contínuo do dispositivo de shisha.

[0071] A potência de saída total pode ser gerada por um único dispositivo fotônico. Em algumas modalidades, pode ser utilizado mais do que um dispositivo fotônico. Os intervalos de energia indicados acima correspondem à potência de saída total gerada pelos dispositivos fotônicos. Assim, quanto mais dispositivos fotônicos forem usados, menos energia de saída precisa ser gerada pelos dispositivos fotônicos individuais. O número ótimo de dispositivos fotônicos pode depender das considerações de custo, restrições de conceção e limitações de energia dos dispositivos fotônicos.

[0072] Em algumas modalidades, a densidade de energia do feixe de radiação eletromagnética pode estar em um intervalo de 0,010 Watt por centímetro quadrado a 30 Watts por centímetro quadrado, preferencialmente de 0,050 Watt por centímetro quadrado a 6 Watts por centímetro quadrado e mais preferencialmente de 0,100 Watts por centímetro quadrado a 3 Watts por centímetro quadrado.

[0073] Em algumas modalidades, o diâmetro do feixe de radiação eletromagnética pode estar no intervalo de 1 milímetro a 110 milímetros, preferencialmente de 2 milímetros a 100 milímetros e mais preferencialmente de 5 milímetros a 80 milímetros.

[0074] O termo "diâmetro do feixe eletromagnético" pode referir-se ao diâmetro da área do cartucho que é diretamente irradiada pelo feixe de radiação eletromagnética.

[0075] A distância entre o emissor eletromagnético e o cartucho pode ser de até 30 centímetros, preferencialmente até 20 centímetros e mais preferencialmente até 10 centímetros. A eficiência do aquecimento pode ser aumentada quanto mais próximo o emissor eletromagnético estiver localizado do cartucho aquecido.

[0076] Em algumas modalidades, o emissor eletromagnético pode compreender um emissor baseado em eletroluminescência, tal como, mas não limitado a um laser, um diodo laser, um diodo emissor de luz ou um diodo superluminescente. Os dispositivos eletroluminescentes adequados são diodos emissores de luz que operam em comprimentos de onda entre 320 e 660 nanômetros.

[0077] Em algumas modalidades, o emissor eletromagnético pode compreender um emissor baseado em incandescência, tal como, mas não limitado a uma lâmpada halógena ou uma lâmpada de quartzo. Para fontes de luz baseadas em incandescência adequadas, a temperatura de operação pode variar entre 1000 e 3400 Kelvin.

[0078] O dispositivo fotônico da invenção pode ser utilizado como os únicos meios de aquecimento para aquecer o substrato formador de aerossol. Em algumas modalidades, o dispositivo fotônico da invenção pode compreender um ou mais meios de aquecimento adicionais. Quaisquer meios de aquecimento podem ser usados como meios de aquecimento adicionais. Os exemplos compreendem meios de aqueci- mento elétricos, tais como meios de aquecimento resistivos, meios de aquecimento indutivo ou uma combinação de ambos dentre os meios de aquecimento por resistência e meios de aquecimento por indução.

[0079] Em uma ou mais modalidades, o elemento gerador de aerossol pode compreender ainda meios de aquecimento adicionais, tais como, meios de aquecimento elétricos, configurados para aquecer o substrato formador de aerossol recebido no receptáculo. Os meios de aquecimento elétricos adicionais podem estar em contato térmico com o receptáculo. Em uma ou mais modalidades, pelo menos uma parte do receptáculo pode ser formada pelos meios de aquecimento elétricos adicionais.

[0080] Os meios de aquecimento adicionais compreendem meios de aquecimento por resistência. Por exemplo, os meios de aquecimento adicionais podem compreender um ou mais fios de resistência ou outros elementos de resistência. Os fios resistivos podem estar em contato com um material termicamente condutor para distribuir o calor produzido em uma área mais ampla. Exemplos de materiais condutores adequados incluem alumínio, cobre, zinco, níquel, prata e combinações destes. Para fins dessa divulgação, se os fios de resistência estiverem em contato com um material termicamente condutor, ambos os fios de resistência e o material termicamente condutor farão parte dos meios que formam pelo menos uma porção da superfície do receptáculo.

[0081] Em alguns exemplos, os meios de aquecimento adicionais compreendem um elemento de aquecimento por indução. Por exemplo, os meios de aquecimento adicionais podem compreender um material susceptor que forma uma superfície do receptáculo. Conforme usado neste documento, o termo "susceptor" refere-se a um material que pode converter a energia eletromagnética em calor. Quando localizado em um campo eletromagnético alternante, tipicamente correntes de Foucault são induzidas e perdas de histerese ocorrem no susceptor causando o aquecimento do susceptor. Uma vez que o material susceptor está localizado em contato térmico ou em grande proximidade térmica com o substrato formador de aerossol, o substrato é aquecido pelo susceptor, de modo que um aerossol seja formado. Preferencialmente, o susceptor é disposto pelo menos parcialmente em contato físico direto com o substrato formador de aerossol ou o cartucho contendo o substrato formador de aerossol.

[0082] O susceptor pode ser formado a partir de qualquer material que possa ser indutivamente aquecido. Preferencialmente, o susceptor pode ser formado a partir de qualquer material que pode ser indutivamente aquecido a uma temperatura suficiente para gerar um aerossol a partir do substrato formador de aerossol. Susceptores preferenciais compreendem um metal ou carbono. Um susceptor preferencial pode compreender ou consistir em um material ferromagnético, por exemplo, ferro ferrítico, uma liga ferromagnética tal como um aço ferromagnético ou aço inoxidável e ferrita. Um susceptor adequado pode ser ou compreender alumínio.

[0083] Os susceptores preferidos são susceptores do metal, por exemplo, o aço inoxidável. No entanto, os materiais suscetíveis também podem compreender ou ser feitos de grafite, molibdênio, carboneto de silício, alumínio, nióbio, ligas Inconel (superligas à base de austenita níquel-cromo), películas metalizadas, cerâmicas como, por exemplo,

zircônia, metais de transição, como por exemplo Fe, Co, Ni ou componentes metaloides, como, por exemplo, B, C, Si, P, Al.

[0084] Um susceptor compreende preferencialmente mais que 5%, preferencialmente mais que 20%, preferencialmente mais que 50% ou 90% de materiais ferromagnéticos ou paramagnéticos. Os susceptores preferenciais podem ser aquecidos a uma temperatura superior a 250 graus Celsius. Susceptores adequados podem incluir um núcleo não metálico com uma camada de metal disposta no núcleo não metálico, por exemplo, faixas metálicas formadas sob uma superfície de um núcleo cerâmico.

[0085] O dispositivo gerador de aerossol também pode compreender uma ou mais bobinas de indução configuradas para induzir correntes de Foucault e/ou perdas de histerese em um material susceptor, o que resulta no aquecimento do material susceptor. Um material susceptor também pode ser posicionado no cartucho contendo o substrato gerador de aerossol. Um elemento susceptor composto pelo material susceptor pode incluir qualquer material adequado, como os descritos em, por exemplo, Pedidos de Patentes Publicados PCT WO 2014/102092 e WO 2015/177255.

[0086] Os meios de aquecimento adicionais, seja um elemento de aquecimento por indução ou um susceptor, podem ser termicamente acoplados a um bloco de aquecimento. Os meios de aquecimento adicionais podem estar em contato direto com o bloco de aquecimento. O bloco de aquecimento pode compreender qualquer material termicamente condutor adequado. Em algumas modalidades, o bloco de aquecimento compreende alumínio, alumina ou uma cerâmica de alumina. O bloco de aquecimento pode formar a superfície externa dos meios de aquecimento adicionais.

[0087] Os meios de aquecimento adicionais podem compreender um elemento de aquecimento por resistência ou por indução ou ambos os elementos de aquecimento interno e externo, em que "interno" e "externo" referem-se à posição relativa do elemento de aquecimento em relação ao substrato formador de aerossol em uso. Um elemento de aquecimento interno pode assumir qualquer forma adequada. Por exemplo, um elemento de aquecimento interno pode assumir a forma de uma lâmina de aquecimento. Alternativamente, o aquecedor interno pode assumir a forma de um revestimento ou substrato com diferentes porções eletrocondutoras ou um tubo metálico com resistência elétrica. Alternativamente, o elemento de aquecimento interno pode ser uma ou mais agulhas ou colunas de aquecimento que passam pelo centro do substrato formador de aerossol. Outras alternativas incluem um fio ou filamento de aquecimento, por exemplo, um fio de Ni-Cr (níquel-cromo), platina, tungstênio ou fio de liga ou uma placa de aquecimento. Opcionalmente, o elemento de aquecimento interno pode ser colocado dentro de um material transportador rígido ou sobre ele. Em tal modalidade, o elemento de aquecimento com resistência elétrica pode ser formado usando um metal que tenha uma relação definida entre a temperatura e a resistividade. Em um exemplo de tal dispositivo, o metal pode ser formado como uma faixa de um material isolante adequado, tal como um material cerâmico e então colocado entre outro material isolante, como um vidro. Aquecedores formados desta maneira podem ser usados tanto para aquecer como para monitorar a temperatura dos elementos de aquecimento durante o funcionamento. O elemento gerador de aerossol pode aquecer o substrato formador de aerossol pelos meios de aquecimento acima mencionados para gerar um aerossol. Em algumas modalidades, o substrato formador de aerossol é preferencialmente aquecido a uma temperatura em um intervalo de cerca de 150°C a cerca de 350°C; mais preferencialmente, de cerca de 180°C a cerca de 250°C ou de cerca de 200°C a cerca de 230°C.

[0088] O elemento gerador de aerossol compreende um receptáculo para receber o cartucho como descrito acima. O receptáculo pode compreender qualquer número adequado de aberturas em comunicação com um ou mais canais de entrada de ar do dispositivo gerador de aerossol. Em algumas modalidades, o receptáculo pode compreender de 1 a 1000 aberturas, como por exemplo de 1 a 500 aberturas. As aberturas podem ser de tamanho uniforme ou de tamanho não uniforme. As aberturas podem ser de forma uniforme ou de forma não uniforme. As aberturas podem ser distribuídas uniformemente ou não uniformemente. As aberturas podem ser formadas no receptáculo em qualquer local adequado. Por exemplo, as aberturas podem ser formadas em uma ou ambas dentre uma parte superior ou inferior do receptáculo. Preferencialmente, as aberturas são formadas na parte inferior do receptáculo.

[0089] Se a parte superior do receptáculo compreender uma ou mais aberturas, pelo menos algumas das aberturas na parte superior do receptáculo podem ser dispostas para alinhamento com pelo menos algumas das aberturas na parte superior do cartucho quando o cartucho for recebido no receptáculo.

[0090] Em algumas modalidades, o elemento gerador de aerossol é configurado para perfurar o cartucho para formar aberturas no cartucho. Em algumas modalidades, o receptáculo do elemento gerador de aerossol é configurado para perfurar o cartucho para formar aberturas no cartucho.

[0091] O receptáculo é preferencialmente moldado e dimensionado para permitir o contato entre uma ou mais paredes ou teto do receptáculo e o cartucho que compreende o substrato formador de aerossol quando o cartucho é recebido pelo receptáculo. Vantajosamente, isto facilita o aquecimento por condução do substrato formador de aerossol por um elemento de aquecimento externo adicional.

[0092] Preferencialmente, o interior do receptáculo e o exterior do cartucho que compreende o substrato formador de aerossol são de tamanho, forma e dimensões semelhantes. Preferencialmente, o interior do receptáculo tem uma razão de altura para uma largura de base (ou diâmetro) maior do que cerca de 1,5 para 1. Preferencialmente, o exterior do cartucho tem uma razão de altura para uma largura de base (ou diâmetro) maior do que cerca de 1,5 para 1. Tais razões podem permitir um esgotamento mais eficiente do substrato formador de aerossol dentro do cartucho durante o uso, permitindo que o calor penetre para o meio do cartucho. Por exemplo, o receptáculo e o cartucho podem ter um diâmetro de base (ou largura) de cerca de 1,5 a cerca de 5 vezes a altura ou de cerca de 1,5 a cerca de 4 vezes a altura ou de cerca de 1,5 a cerca de 3 vezes a altura. Da mesma forma, o receptáculo e o cartucho podem ter uma altura de cerca de 1,5 a cerca de 5 vezes o diâmetro de base (ou largura) ou cerca de 1,5 a cerca de 4 vezes o diâmetro de base (ou largura) ou cerca de 1,5 a cerca de 3 vezes o diâmetro de base (ou largura). Preferencialmente, o receptáculo e o cartucho têm uma razão de altura para diâmetro de base ou razão de diâmetro de base para altura de cerca de 1,5 para 1 a cerca de 2,5 para 1.

[0093] Em algumas modalidades, o interior do receptáculo e o exterior do cartucho têm, cada um, um diâmetro de base em um intervalo de cerca de 15 mm a cerca de 30 mm e uma altura em um intervalo de cerca de 40 mm a cerca de 60 mm.

[0094] O receptáculo pode ser formado de uma ou mais partes. Preferencialmente, o receptáculo é formado por duas ou mais partes. Preferencialmente, pelo menos uma parte do receptáculo pode ser móvel em relação à outra parte do receptáculo para permitir o acesso ao interior do receptáculo para inserir o cartucho no receptáculo. Por exemplo, uma parte do receptáculo pode ser fixável de forma removível à outra parte do receptáculo para permitir a inserção do cartucho que aloja o substrato formador de aerossol quando as partes forem separadas. As partes do receptáculo podem ser fixáveis de qualquer maneira adequada, tal como através de engate rosqueado, encaixe por interferência, encaixe por pressão, conexão magnética ou similares. Em algumas modalidades, as partes do receptáculo são fixadas umas às outras por meio de uma articulação. Quando as partes do receptáculo forem fixadas por meio de uma articulação, as partes do receptáculo também podem compreender um mecanismo de travamento para prender as partes de receptáculo umas às outras quando o receptáculo estiver em uma posição fechada. Em algumas modalidades, o receptáculo compreende uma gaveta que pode ser aberta para permitir que o cartucho seja colocado na gaveta e que pode ser fechada para permitir que o dispositivo de shisha seja usado.

[0095] De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol para uso com um cartucho como descrito acima. O dispositivo gerador de aerossol compreende o elemento gerador de aerossol como descrito acima. Em algumas modalidades, o dispositivo gerador de aerossol é um dispositivo de shisha. Em uma ou mais modalidades, o dispositivo de shisha pode compreender ainda um conduíte de fluxo de ar e um recipiente de líquido.

[0096] Em uso, o aerossol gerado pode fluir através de um conduíte de fluxo de ar. O conduíte de fluxo de ar também pode ser referido neste documento como um tubo de haste. O conduíte de fluxo de ar compreende uma porção de extremidade proximal definindo uma abertura proximal posicionada para receber fluxo de ar do elemento gerador de aerossol. O conduíte de fluxo de ar compreende uma porção de extremidade distal definindo uma abertura distal posicionada em um interior de um recipiente. O recipiente é configurado para receber um líquido no mesmo, até um nível de enchimento de líquido. O conduíte de fluxo de ar está em comunicação fluida com o recipiente. Um canal de fluxo de ar pode ser definido entre o elemento gerador de aerossol e o interior do recipiente. Particularmente, o elemento gerador de aerossol está em comunicação fluida com o recipiente, por meio do conduíte de fluxo de ar. O interior do recipiente compreende um volume inferior para receber líquido e um volume superior para um espaço vazio. O recipiente compreende uma saída de espaço vazio em comunicação fluida com o volume superior do recipiente, acima do nível de enchimento de líquido. Em algumas modalidades, uma mangueira pode ser conectada à saída do espaço vazio. Um bocal pode ser acoplado à mangueira para tragadas de um usuário no dispositivo de shisha.

[0097] O recipiente pode ser opaco ou pode compreender um compartimento ou uma porção de compartimento transparente para permitir que um consumidor observe o conteúdo do recipiente. O recipiente pode compreender uma demarcação de enchimento de líquido, tal como uma linha de enchimento de líquido. O compartimento de recipiente pode ser formado a partir de qualquer material adequado. Por exemplo, o compartimento de recipiente pode compreender vidro ou um material plástico rígido adequado. Preferencialmente, o recipiente é removível de uma porção do dispositivo de shisha que compreende o elemento gerador de aerossol. Isto torna vantajosamente mais fácil o enchimento ou limpeza do recipiente pelo usuário.

[0098] O recipiente pode ser enchido a um nível de enchimento de líquido. Preferencialmente, o líquido compreende água. O líquido pode opcionalmente ser infundido com um ou mais corantes, aromatizantes ou colorantes e aromatizantes. Por exemplo, o líquido pode ser infundido com uma ou ambas as infusões botânicas ou de ervas. Em algumas modalidades, o aerossol pode sofrer alteração ao ser puxado através do líquido.

[0099] O ar pode fluir através do elemento gerador de aerossol para puxar o aerossol a partir do elemento gerador de aerossol através de um conduíte de fluxo de ar. O conduíte de fluxo de ar pode definir um canal de fluxo de ar. O fluxo de ar pode sair do dispositivo de shisha através de uma saída de espaço vazio do recipiente. O ar pode fluir através do conduíte de fluxo de ar através da aplicação de uma pressão negativa na saída de espaço vazio. A fonte de pressão negativa pode ser sucção ou tragadas de um usuário. Em resposta, o aerossol pode ser tragado através do conduíte de fluxo de ar, através do líquido alojado no interior do recipiente. O usuário pode sugar um bocal em comunicação fluida com a saída de espaço vazio para gerar ou fornecer a pressão negativa na saída de espaço vazio ou no bocal. Em algumas modalidades, o fluxo de ar pode entrar em um receptáculo do substrato formador de aerossol do dispositivo de shisha, fluir ao longo ou através do substrato formador de aerossol e pode se tornar arrastado com aerossol. O ar arrastado com aerossol pode então fluir de uma saída no receptáculo através do conduíte de fluxo de ar para o recipiente.

[00100] Conforme usado neste documento, o termo "a jusante" refere-se a uma direção ao longo do conduíte de fluxo de ar em direção ao interior do recipiente a partir do elemento gerador de aerossol. O termo "a montante" refere-se a uma direção oposta à direção a jusante ou a uma direção ao longo do conduíte de fluxo de ar em direção ao elemento gerador de aerossol a partir do interior do recipiente.

[00101] O conduíte de fluxo de ar é posicionado entre o elemento gerador de aerossol e o interior do recipiente. O conduíte de fluxo de ar pode compreender um ou mais componentes ao longo do conduíte de fluxo de ar. O conduíte de fluxo de ar compreende uma porção de extremidade proximal definindo uma abertura proximal posicionada para receber fluxo de ar do elemento gerador de aerossol. O conduíte de fluxo de ar compreende uma porção de extremidade distal definindo uma abertura distal posicionada no interior do recipiente. A porção de extremidade distal do conduíte de fluxo de ar pode se estender para um volume de líquido no interior do recipiente durante o uso do dispositivo de shisha.

[00102] O conduíte de fluxo de ar pode ser descrito como definindo um eixo longitudinal que se estende através da porção de extremidade proximal e da porção de extremidade distal. Uma direção lateral pode ser definida como ortogonal ao eixo longitudinal. Por exemplo, uma seção transversal, circunferência, largura ou diâmetro do conduíte de fluxo de ar pode ser definida na direção lateral ou em um plano ortogonal em relação ao eixo longitudinal.

[00103] O compartimento do dispositivo de shisha pode compreender uma ou mais entradas de ar através das quais o ar pode entrar no dispositivo de shisha. O ar pode ser orientado a partir das entradas de ar ao longo de um trajeto de fluxo de ar para o receptáculo e pode ser orientado ainda através do conduíte de fluxo de ar em direção ao interior do recipiente. Em algumas modalidades, o trajeto de fluxo de ar tem uma primeira porção que se estende a partir da entrada de ar do compartimento para o dispositivo fotônico e para uma segunda porção que se estende a partir do dispositivo fotônico para o receptáculo. Os dispositivos fotônicos podem aquecer durante o uso. Ao orientar o ar ambiente relativamente frio a partir de um espaço de ambiente, através das entradas de ar do compartimento para o dispositivo fotônico, o ar quente que rodeia o dispositivo fotônico pode ser removido ou deslocado após a tragada e redirecionado para passar através do cartucho. Deste modo, o calor residual produzido pelo dispositivo fotônico é eficientemente utilizado para aquecer ainda mais o substrato formador de aerossol. Ao mesmo tempo, o dispositivo fotônico é arrefecido pelo ar ambiente, de modo que o desempenho ideal do dispositivo fotônico é garantido.

[00104] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender componentes eletrônicos de controle configurados para controlar o aquecimento e a operação do dispositivo gerador de aerossol. Os componentes eletrônicos de controle podem ser fornecidos de qualquer forma adequada. Os componentes eletrônicos de controle podem compreender um controlador. Os componentes eletrônicos de controle podem compreender uma memória. A memória pode compreender instruções que fazem com que um ou mais componentes do dispositivo gerador de aerossol executem uma função ou aspecto dos componentes eletrônicos de controle. As funções atribuídas aos componentes eletrônicos de controle nesta divulgação podem ser incorporadas como um ou mais dentre software, firmware e hardware. A memória pode ser um meio de armazenamento legível por computador não transitório.

[00105] Particularmente, um ou mais dos componentes, tal como os controladores descritos neste documento, podem incluir um processador, tal como uma unidade central de processamento (CPU), computador, matriz lógica ou outro dispositivo capaz de direcionar dados que entram ou saem dos componentes eletrônicos de controle. O controlador pode compreender um ou mais dispositivos de computação com memória, meios de processamento e hardware de comunicação. O controlador pode compreender circuitos usados para acoplar vários componentes do controlador ou com outros componentes operacionalmente acoplados ao controlador. As funções do controlador podem ser executadas por hardware. As funções do controlador podem ser executadas por instruções armazenadas em um meio de armazenamento legível por computador não transitório. As funções do controlador podem ser executadas por hardware e pelas instruções armazenadas em um meio de armazenamento legível por computador não transitório.

[00106] Quando o controlador compreender um processador, o processador pode, em algumas modalidades, compreender qualquer um ou mais dentre um microprocessador, um microcontrolador, um processador de sinal digital (DSP), um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um arranjo de portas programável em campo (FPGA) e/ou um circuito lógico distinto ou integrado equivalente. Em algumas modalidades, o processador pode compreender vários componentes, tais como qualquer combinação de um ou mais microprocessadores, um ou mais controladores, um ou mais DSPs, um ou mais ASICs e/ou um ou mais FPGAs, além de outro circuito lógico distinto ou integrado. As funções atribuídas ao controlador ou processador neste documento podem ser incorporadas como software, firmware, hardware ou qualquer combinação destes. Embora descrito neste documento como um sistema baseado em processador, um controlador alternativo pode utilizar outros componentes, como relés e temporizadores, para alcançar os resultados desejados, isoladamente ou em combinação com um sistema baseado em microprocessador.

[00107] Em uma ou mais modalidades, os exemplos de sistemas, métodos e interfaces podem ser implementados usando um ou mais programas de computador usando um aparelho de computação, que pode compreender um ou mais processadores, memória ou memória e um ou mais processadores. O código do programa, a lógica ou ambos descritos neste documento podem ser aplicados aos dados/informações de entrada para executar a funcionalidade descrita neste documento e gerar dados/informações de saída desejados. Os dados ou informações de saída podem ser aplicados como uma entrada para um ou mais outros dispositivos e/ou métodos conforme descrito neste documento ou como seria aplicado de forma conhecida. Em vista do citado acima, será prontamente evidente que a funcionalidade do controlador conforme descrito neste documento pode ser implementada de qualquer maneira conhecida por uma pessoa versada na técnica.

[00108] Em algumas modalidades, os componentes eletrônicos de controle podem incluir um microprocessador, que pode ser um microprocessador programável. Os circuitos eletrônicos podem ser configurados para regular um fornecimento de energia. O circuito eletrônico pode ser configurado para gerar sinais de controle para ativar o dispositivo fotônico para gerar radiação eletromagnética.

[00109] Em algumas modalidades, os componentes eletrônicos de controle podem ser configurados para controlar o fornecimento de energia ao dispositivo fotônico, dependendo da temperatura do cartucho. Dessa forma, os componentes eletrônicos de controle podem regular a temperatura do elemento resistivo.

[00110] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender um sensor de temperatura. O sensor de temperatura podem ser um sensor de temperatura IV. O dispositivo fotônico, que é utilizado para emitir radiação eletromagnética para aquecer o cartucho, também pode ser utilizado como um sensor de temperatura IV. Ao utilizar o dispositivo fotônico para emitir radiação e também para monitorar a temperatura do cartucho, uma concepção particularmente compacta do dispositivo pode ser alcançada.

[00111] O sensor de temperatura pode compreender um termopar. O sensor de temperatura pode ser operacionalmente acoplado aos componentes eletrônicos de controle para controlar a temperatura do cartucho. O sensor de temperatura pode ser posicionado em qualquer localização adequada. Por exemplo, o sensor de temperatura pode ser configurado para inserção em um substrato formador de aerossol ou em um cartucho recebido dentro do receptáculo para monitorar a temperatura do substrato formador de aerossol sendo aquecido. Além disso ou alternativamente, o sensor de temperatura pode ser posicionado para detectar a temperatura em uma saída de aerossol do dispositivo gerador de aerossol, tal como a saída de aerossol do elemento gerador de aerossol. Além disso ou alternativamente, o sensor de temperatura pode estar em contato com um elemento de resfriamento, tal como o lado aquecido da bomba de calor. O sensor pode transmitir sinais sobre a temperatura detectada para os componentes eletrônicos de controle, que podem ajustar a saída do dispositivo fotônico para conseguir uma temperatura adequada no sensor.

[00112] Pode ser utilizado qualquer termopar adequado, tal como um termopar do tipo K. O termopar pode ser colocado no cartucho onde a temperatura é mais baixa. Por exemplo, o termopar pode ser colocado no centro ou meio do cartucho.

[00113] Independentemente de o dispositivo gerador de aerossol compreender um sensor de temperatura, o dispositivo é configurado preferencialmente para aquecer um substrato gerador de aerossol recebido em um receptáculo a uma extensão suficiente para gerar um aerossol sem gerar combustão do substrato formador de aerossol.

[00114] Os componentes eletrônicos de controle podem ser acoplados a uma fonte de alimentação do dispositivo gerador de aerossol. O dispositivo gerador de aerossol pode compreender qualquer fonte de alimentação adequada. Por exemplo, uma fonte de alimentação de um dispositivo gerador de aerossol pode ser uma bateria (tal como um conjunto de baterias). Em algumas modalidades, um ou mais componentes da bateria, tais como os elementos do cátodo e do ânodo ou mesmo toda a bateria, podem ser adaptados para combinar com as geometrias de uma porção de um dispositivo gerador de aerossol no qual são dispostos. Em alguns casos, a bateria ou componente da bateria pode ser adaptado através do rolamento ou montagem para combinação com geometrias. As baterias da unidade de fonte de alimentação podem ser recarregáveis. As baterias da fonte de alimentação podem ser removíveis e substituíveis. Qualquer bateria adequada pode ser usada. Por exemplo, podem ser usadas baterias do tipo para serviços pesados ou baterias padrões existentes no mercado, como as usadas em ferramentas elétricas industriais de serviço pesado. Alternativamente, a unidade de fonte de alimentação pode ser qualquer tipo de fonte de alimentação elétrica compreendendo um super ou hipercapacitor. Em algumas modalidades, o dispositivo gerador de aerossol pode ser conectável a uma fonte de alimentação elétrica externa, e eletricamente e eletronicamente concebido para tal fim. Independentemente do tipo de fonte de alimentação empregado, a fonte de alimentação fornece preferencialmente energia suficiente para o funcionamento normal do dispositivo de shisha por aproximadamente 30 minutos, preferencialmente pelo menos aproximadamente 50 minutos, mais preferencialmente por pelo menos 70 minutos de operação contínua do dispositivo, antes de ser recarregado ou precisar se conectar a uma fonte de alimentação elétrica externa.

[00115] O dispositivo de shisha pode compreender um elemento de aceleração. O ar entranhado com aerossol pode sofrer despressurização ao passar através de um ou mais elementos de aceleração. O ar entranhado com aerossol continua então através de um tubo de haste para dentro do recipiente, podendo então ser inalado pelo usuário. O elemento de aceleração pode ser posicionado ao longo do conduíte de fluxo de ar, tal como ao longo do canal de fluxo de ar do conduíte de fluxo de ar. Particularmente, o elemento de aceleração pode ser posicionado ao longo do conduíte de fluxo de ar. O elemento de aceleração pode formar integralmente parte do canal de fluxo de ar ou do conduíte de fluxo de ar. O elemento de aceleração pode ser configurado para acelerar o aerossol que flui através do elemento de aceleração.

[00116] O dispositivo de shisha pode compreender um elemento de resfriamento. O elemento de resfriamento pode ser disposto ao longo do canal de fluxo de ar ou do conduíte de fluxo de ar. O elemento de resfriamento pode ser parte integrante do canal de fluxo de ar ou do conduíte de fluxo de ar. O elemento de resfriamento é configurado para arrefecer o aerossol no canal de fluxo de ar, particularmente ar que flui através ou passa pelo elemento de resfriamento. O elemento de resfriamento pode ser disposto a jusante do elemento gerador de aerossol ao longo do canal de fluxo de ar. Particularmente, o elemento de resfriamento pode ser disposto entre o elemento gerador de aerossol e a extremidade do canal de fluxo de ar ou pelo menos entre o elemento gerador de aerossol e o recipiente. Além disso, o elemento de resfriamento pode ser posicionado adjacente a, ou o mais próximo possível de uma câmara de desaceleração ou porção de desaceleração do tubo de haste, o que pode promover um resfriamento rápido para a produção de aerossol. O elemento de resfriamento pode utilizar resfriamento passivo, resfriamento ativo ou ambos. O elemento de resfriamento pode compreender um conduíte de material termicamente condutor.

[00117] Ainda de acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um sistema gerador de aerossol compreendendo o dispositivo gerador de aerossol da invenção, como descrito acima e um cartucho compreendendo substrato formador de aerossol, como descrito acima. Geralmente, o cartucho é um consumível que é montado de forma removível no receptáculo do elemento gerador de aerossol do dispositivo gerador de aerossol.

[00118] Ainda de acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um sistema gerador de aerossol compreendendo o dispositivo gerador de aerossol ou o dispositivo de shisha da invenção, como descrito acima, e um cartucho compreendendo substrato formador de aerossol,

como descrito acima. Geralmente, o cartucho é um consumível que é montado de forma removível no receptáculo do elemento gerador de aerossol do dispositivo gerador de aerossol ou do dispositivo de shisha.

[00119] De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um método para formar um aerossol em um dispositivo gerador de aerossol. De acordo com o método, a radiação eletromagnética é gerada por meio de um dispositivo fotônico. Além disso, a radiação eletromagnética é direcionada do dispositivo fotônico ao longo de um trajeto óptico para um cartucho compreendendo um substrato formador de aerossol. Por fim, o substrato formador de aerossol é aquecido por meio da radiação eletromagnética. Consequentemente, a temperatura do substrato formador de aerossol aumenta após a absorção da luz eletromagnética. A temperatura do substrato formador de aerossol compreendido no cartucho pode aumentar após a absorção da luz eletromagnética pelo cartucho até atingir a temperatura de vaporização na qual um aerossol é formado. Em algumas modalidades do método, o dispositivo gerador de aerossol é um dispositivo de shisha.

[00120] Em uma ou mais modalidades do método, a radiação eletromagnética é um feixe de radiação eletromagnética e o método compreende a manipulação do feixe de radiação eletromagnética antes do aquecimento do cartucho por meio do feixe de radiação eletromagnética. Em algumas modalidades do método, a manipulação do feixe de radiação eletromagnética compreende o uso de um ou mais elementos ópticos para manipular o feixe de radiação eletromagnética. Em algumas modalidades, um ou mais elementos ópticos podem ser fornecidos em um suporte móvel. Diferentes porções do substrato formador de aerossol podem, portanto, ser aquecidas seletivamente, por exemplo, de uma maneira sequencial.

[00121] Em algumas modalidades do método, o método compreende manipulação do feixe de radiação eletromagnética dinamicamente. Em algumas modalidades, a referida manipulação dinâmica pode ser alcançada por meio de um suporte móvel do elemento óptico, de modo que porções diferentes do substrato formador de aerossol sejam seletivamente aquecidas, por exemplo, de uma maneira sequencial.

[00122] Para fins de exemplo, um método para o uso de um dispositivo de shisha, conforme descrito neste documento, é fornecido abaixo em ordem cronológica. O recipiente pode ser separado de outros componentes do dispositivo de shisha e enchido com água. Um ou mais dentre sucos de fruta naturais, substâncias obtidas de plantas, e infusões de erva podem ser adicionados à água para aromatização. A quantidade de líquido adicionado deve cobrir uma porção do conduíte de fluxo de ar principal, mas não deve exceder uma marca de nível de enchimento que possa existir opcionalmente no recipiente. O recipiente é então remontado ao dispositivo de shisha. Uma porção do elemento gerador de aerossol pode ser removida ou aberta para permitir que o cartucho seja introduzido no receptáculo. O elemento gerador de aerossol é então remontado ou fechado. O dispositivo pode então ser ligado. Um usuário pode tragar de um bocal até que um volume desejado de aerossol para encher a câmara com a entrada de aceleração de ar seja produzido. O usuário pode tragar no bocal conforme desejado. O usuário pode continuar usando o dispositivo até que nenhum aerossol esteja visível na câmara. Em algumas modalidades, o dispositivo será desligado automaticamente quando o substrato formador de aerossol acabar no cartucho. Alternativamente ou adicionalmente, o consumidor pode reabastecer o dispositivo com um cartucho novo após, por exemplo, receber a sugestão do dispositivo de que os consumíveis estão esgotados ou quase esgotados. Se reabastecido com um novo cartucho, o dispositivo pode continuar a ser usado. Preferencialmente, o dispositivo de shisha pode ser desligado a qualquer momento por um consumidor, por exemplo, usando o interruptor para desligar o dispositivo.

[00123] Em alguns exemplos, um usuário pode ativar um ou mais dispositivos fotônicos usando um elemento de ativação. O elemento de ativação pode ser, por exemplo, fornecido em ou adjacente ao bocal. O elemento de ativação pode estar, por exemplo, em comunicação sem fio com os componentes eletrônicos de controle e pode sinalizar para os componentes eletrônicos de controle ativarem o dispositivo fotônico do modo de espera para a irradiação parcial ou completa. Em algumas modalidades, tal ativação manual só é ativada enquanto o usuário tragar no bocal, para evitar o superaquecimento ou aquecimento desnecessário do substrato formador de aerossol no cartucho.

[00124] Em alguns exemplos, o bocal compreende um sensor de tragada. O sensor de tragada pode estar em comunicação sem fio com os componentes eletrônicos de controle e a tragada no bocal por um consumidor provoca a ativação do dispositivo fotônico de um modo de espera para radiação completa.

[00125] Um dispositivo de shisha da invenção pode ter qualquer gerenciamento de fluxo de ar adequado. Em um exemplo, a ação de tragar do usuário criará um efeito de sucção que causa uma baixa pressão dentro do dispositivo, que fará com que o ar externo flua através da entrada de ar do dispositivo, para dentro do canal de entrada e para dentro do receptáculo do elemento gerador de aerossol. O ar pode então fluir através do cartucho que aloja o substrato no receptáculo para transportar o aerossol através da saída de aerossol do receptáculo. O aerossol pode então fluir para uma primeira abertura da entrada de aceleração de ar da câmara (a não ser que a saída do elemento gerador de aerossol também sirva como a entrada de aceleração de ar da câmara). Conforme o ar arrastado com o aerossol flui através da entrada da câmara, o ar é acelerado. O ar acelerado arrastado com aerossol sai da entrada através de uma segunda abertura para entrar na câmara principal da câmara, onde o ar arrastado com aerossol é desacelerado.

A desaceleração na câmara principal pode melhorar a nucleação ou expansão ou ambas, a nucleação e a expansão do aerossol, levando a uma melhoria do aerossol visível. O ar arrastado com aerossol pode então sair da câmara e fluir através do conduíte principal (a não ser que o conduíte principal seja a câmara principal da câmara) para o líquido dentro do recipiente. O aerossol irá borbulhar para fora do líquido, entrar no espaço superior do recipiente acima do nível do líquido e sair pela saída do espaço superior através da mangueira e do bocal para entrega ao consumidor. O fluxo de ar e o fluxo do aerossol dentro do dispositivo de shisha podem ser acionados pela ação de tragar do usuário.

[00126] O método pode compreender direcionar o ar ambiente ao longo de uma primeira porção de uma rota de fluxo de ar a partir de uma entrada de ar do dispositivo de shisha para o dispositivo fotônico, de modo a arrefecer o dispositivo fotônico por meio do ar ambiente e de modo a pré-aquecer o ar ambiente. O método pode compreender ainda direcionar o ar ambiente pré-aquecido do dispositivo fotônico para o cartucho. Ao orientar o ar ambiente frio a partir de um ambiente através das entradas de ar para o dispositivo fotônico, o ar quente que rodeia o dispositivo fotônico pode ser removido ou deslocado após a tragada e redirecionado para passar através do cartucho. Deste modo, o calor residual produzido pelo dispositivo fotônico é eficientemente utilizado para aquecer ainda mais o substrato formador de aerossol. Ao mesmo tempo, o dispositivo fotônico é arrefecido pelo ar ambiente, de modo que o desempenho ideal do dispositivo fotônico é garantido.

[00127] A montagem de todas as partes principais do dispositivo de shisha da invenção garante o funcionamento hermético do dispositivo. A função hermética deve assegurar que um gerenciamento adequado do fluxo de ar ocorra. O funcionamento hermético pode ser alcançado de qualquer maneira adequada. Por exemplo, as vedações como anéis de vedação e arruelas podem ser usadas para garantir a vedação hermética.

[00128] Os anéis de vedação e as arruelas de vedação ou outros elementos de vedação podem ser feitos de qualquer material ou materiais adequados. Por exemplo, as vedações podem compreender um ou mais compostos de grafeno e compostos de silício. Preferencialmente, os materiais são aprovados para uso em seres humanos pela Food and Drug Administration dos EUA.

[00129] As partes principais, como a câmara, o conduíte de fluxo de ar principal da câmara, um compartimento de cobertura do receptáculo e o recipiente podem ser feitos de qualquer material ou materiais adequados. Por exemplo, essas partes podem ser feitas de vidro, compostos à base de vidro, polissulfona (PSU), polietersulfona (PES) ou polifenilsulfona (PPSU). Preferencialmente, as peças são feitas de materiais adequados para uso em máquinas padrões de lavar prato.

[00130] Em alguns exemplos, um bocal da invenção incorpora um recurso de acoplamento rápido macho/fêmea para conectar a uma unidade de mangueira. Isso permite a substituição do bocal.

[00131] O dispositivo de shisha aquecido por radiação eletrônica pode funcionar da seguinte forma. Um cartucho que aloja um substrato formador de aerossol pode ser aquecido por radiação eletromagnética. Para este fim, o elemento gerador de aerossol dirige radiação eletromagnética para o cartucho. O elemento gerador de aerossol pode ser configurado de modo que a temperatura fornecida é suficiente para gerar um aerossol sem combustão ou queima do substrato formador de aerossol. Um usuário pode tragar ar do shisha elétrico, o ar pode entrar através de um canal de entrada de ar, passar o elemento de resfriamento, seguir ao longo de um cartucho, depois em direção a uma parte inferior do cartucho e depois para uma parte inferior do receptáculo. O aerossol gerado pode ser acelerado enquanto passa através de um elemento de aceleração. Antes ou durante a aceleração, o aerossol gerado pode ser resfriado pelo elemento de resfriamento para aumentar a condensação no aerossol. O aerossol pode sofrer uma alteração de pressão ao entrar em uma câmara e expandir-se dentro da câmara, o que pode desacelerar o aerossol, antes de passar através de um conduíte de fluxo de ar principal ou tubo de haste, que é parcial- mente imerso em água em um volume mais baixo de um recipiente. O aerossol gerado passa através da água e se expande em um volume superior do recipiente antes de ser extraído por uma mangueira.

[00132] Em uma ou mais modalidades do método, o substrato formador de aerossol compreende melaço de shisha.

[00133] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um meio legível por computador não transitório compreen- dendo software para executar o método como descrito acima.

[00134] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um controlador configurado para implementar o método como descrito acima. Em algumas modalidades, o referido controlador compreende software para executar o método como descrito acima. Em algumas modalidades, o software é fornecido como parte do controlador em um meio legível por computador não transitório, como descrito acima.

[00135] Todos os termos científicos e técnicos usados neste documento têm significados comumente usados na técnica, salvo especificação em contrário. As definições fornecidas neste documento são para facilitar o entendimento de certos termos usados frequentemente neste documento.

[00136] Características descritas em relação a um aspecto podem igualmente ser aplicadas a outros aspectos da invenção.

[00137] A invenção será descrita mais detalhadamente, apenas a título de exemplo, com referência às Figuras anexas, em que:

[00138] A Figura 1 mostra um dispositivo de shisha incluindo um elemento gerador de aerossol da invenção;

[00139] A Figura 2 mostra um cartucho esquemático da invenção de acordo com uma modalidade;

[00140] A Figura 3 mostra uma vista de fundo de um exemplo de um cartucho frustocônico da invenção;

[00141] A Figura 4 mostra um elemento gerador de aerossol da invenção;

[00142] A Figura 5 mostra um elemento gerador de aerossol de acordo com outra modalidade da invenção; e

[00143] A Figura 6 mostra um trajeto de fluxo de ar no elemento gerador de aerossol da Figura 5.

[00144] A Figura 1 mostra um dispositivo de shisha 100 compreendendo um elemento gerador de aerossol 10 configurado para receber um cartucho 30 compreendendo um substrato formador de aerossol 42 (não mostrado). O elemento gerador de aerossol 10 pode aquecer o substrato formador de aerossol 20 por meio de radiação eletromagnética, como discutido abaixo em relação à Figura 2, para gerar um aerossol. Em uso, o aerossol gerado flui através de um conduíte de fluxo de ar. O conduíte de fluxo de ar pode ser fornecido como parte de um tubo de haste 12. O conduíte de fluxo de ar compreende uma porção de extremidade proximal definindo uma abertura proximal 14 posicionada para receber fluxo de ar do elemento gerador de aerossol 10 e uma porção de extremidade distal definindo uma abertura distal 16 posicionada em um interior de um recipiente 18.

[00145] O tubo de haste 12 está em comunicação fluida com o recipiente 18. Um canal de fluxo de ar é definido entre o elemento gerador de aerossol 10 e o interior do recipiente 18. Particularmente, o elemento gerador de aerossol 10 está em comunicação fluida com um recipiente 18, por meio do tubo de haste 12 definindo, pelo menos parcialmente, o canal de fluxo de ar. O interior do recipiente 18 compreende um volume superior 20 para espaço superior e um volume inferior 22 para líquido. Uma mangueira 24 está em comunicação fluida com o volume superior 20 através de uma saída de espaço superior 26 formada em um lado do recipiente 18 acima de uma linha de líquido. Um bocal 28 é acoplado à mangueira 24 para um usuário do dispositivo

100.

[00146] O aerossol gerado pode fluir a partir do elemento gerador de aerossol 10 e através do canal de fluxo de ar por meio do tubo de haste 12 para o volume mais baixo 22 do recipiente 18. O aerossol pode passar através do líquido no volume inferior 22 e subir para o volume superior 20. A tragada por um usuário em um bocal 28 da mangueira 24 pode puxar o aerossol no volume superior 20 através da saída de espaço superior 26, para dentro da mangueira 24 para inalação. Particularmente, a pressão negativa no bocal 28 pode traduzir-se em pressão negativa na saída do espaço superior 26, gerando fluxo de ar através do elemento gerador de aerossol 10 e do tubo de haste 12.

[00147] A Figura 2 mostra uma seção transversal de um cartucho esquemático 30 da presente invenção. O cartucho 30 tem um corpo cilíndrico 32 compreendendo uma parede inferior 34, uma parede superior 36 e uma parede lateral 38. As paredes do cartucho 30 definem uma cavidade 40 que compreende o substrato formador de aerossol 42.

[00148] As paredes 34, 36, 38 do cartucho são formadas a partir de alumínio, que é um material de alta condução térmica. Nas superfícies externas das paredes 34, 36, 38 um material de alta emissividade 44 é depositado. O material de alta emissividade 44 é um revestimento compreendendo um pigmento refratário, um aditivo de alta emissividade e um agente ligante. O material de alta emissividade pode compreender 31,2 por cento em peso de álcool etílico, 7,4 por cento em peso de acetona, 2,5 por cento em peso de ligante celulósico, 0,8 por cento em peso de ligante de argila e 58,1 por cento em peso de óxido de cério. Quando o revestimento é seco a 500 graus Celsius, é constituído por 98,1 por cento em peso de óxido de cério, 0,8 por cento em peso de carbono e 1,0 por cento de silicato de magnésio. Quando o revestimento é aquecido acima de 500 graus Celsius no ar, o carbono oxida e produz 99,0 por cento em peso de óxido de cério e 1,0 por cento em peso de silicato de magnésio. Neste caso, o óxido de cério serve ao mesmo tempo como pigmento refratário e como aditivo de alta emissividade. A emissividade do revestimento utilizado na Figura 2 está acima de 0,9.

[00149] A Figura 3 mostra uma vista inferior de uma modalidade de um cartucho 30 da presente invenção. O cartucho 30 pode ter uma forma ligeiramente frustocônica, o que pode facilitar a inserção do cartucho 30 em um receptáculo do elemento gerador de aerossol. A parede inferior 34 do cartucho 30 é fornecida com uma pluralidade de aberturas 35 para permitir que o aerossol saia do cartucho 30. A parede superior 36 do cartucho 30 é fornecida com aberturas semelhantes a fim de permitir que o ar entre no cartucho 30. A parede superior 36 é ainda fornecida com um ressalto 36a que, em uso, assenta nas paredes 54 do dispositivo gerador de aerossol 10 formando o receptáculo 56.

[00150] Geralmente, o ar entra no cartucho 30 através de aberturas na parede superior 36 do cartucho 30, passa através da cavidade 40, através do substrato formador de aerossol 42 e sai do cartucho 30 através de aberturas 35 na parede inferior 34 do cartucho 30.

[00151] A Figura 4 mostra em mais detalhe um elemento gerador de aerossol 10 da invenção para gerar um aerossol como parte de um dispositivo de shisha 100 da Figura 1. O elemento gerador de aerossol 10 compreende um dispositivo fotônico 50 configurado para gerar e emitir um feixe de radiação eletromagnética 52. Na modalidade da Figura 4, o feixe de radiação eletromagnética 52 é gerado por dois diodos laser que emitem radiação com um comprimento de onda entre 320 nanômetros e 660 nanômetros a uma potência total de até 30 Watts. O elemento gerador de aerossol 10 compreende ainda um elemento de parede 54 definindo um receptáculo 56 para receber um cartucho 30 compreendendo um substrato formador de aerossol 42. O elemento gerador de aerossol 10 está disposto para aquecer o cartucho 30 direcionando o feixe de radiação eletromagnética 52 dos dois diodos laser 50 para o cartucho 30 recebido no receptáculo 54.

[00152] Na modalidade da Figura 4, a parede superior 36 do cartucho 30 compreende dois ressaltos 36a que, em uso, são suportados pelo elemento de parede 54. Os dois diodos de laser 50 são fornecidos no elemento de parede 54 ao redor do cartucho 30. A radiação eletromagnética 52 é direcionada para a parede lateral 38 do cartucho

30. O revestimento de alta emissividade 44 do cartucho 30 absorve a radiação eletromagnética 52 emitida a partir dos dispositivos fotônicos 50 e transforma a energia de radiação em energia térmica. Como o cartucho 30 é formado de alumínio e como o alumínio tem alta condutividade térmica, o calor se distribui homogeneamente pelo corpo 32 do cartucho 30.

[00153] Na Figura 5 é representada uma modificação do elemento gerador de aerossol 10 da Figura 4. A modificação se refere principalmente ao trajeto óptico da radiação eletromagnética 52. Em vez de uma irradiação direta da parede lateral 38, os diodos de laser estão irradiando indiretamente a parede inferior 34 do cartucho 30.

[00154] Para este fim, o feixe de radiação eletromagnética 52 gerado por cada diodo de laser 50 é direcionado para baixo em um elemento óptico 60 fornecido em uma parte inferior do elemento gerador de aerossol 10.

[00155] Os elementos ópticos 60 são configurados para manipular os feixes de radiação eletromagnética 52. Na modalidade da Figura 5, os elementos ópticos 60 compreendem espelhos curvos para manipular o feixe de radiação eletromagnética 52 refletindo o feixe 52, de modo que o feixe 52 muda de direção. Preferencialmente, o raio do espelho curvo não é fixo, mas, em vez disso, pode ser manipulado dinamicamente por meio de, por exemplo, pressão de água ou ar.

[00156] Cada elemento óptico 60 é montado no elemento gerador de aerossol 10 por meio do suporte óptico 62. Na modalidade mostrada na Figura 5, cada feixe de radiação eletromagnética 52 compreende um feixe incidente de radiação eletromagnética que se propaga do dispositivo de laser 50 em direção ao espelho curvo e um feixe refletido de radiação eletromagnética que se propaga do espelho curvo para o cartucho 30. O espelho curvo reflete o feixe de radiação eletromagnética 52, alterando a direção do feixe 52 para uma nova direção, cuja direção está em um ângulo de aproximadamente 60 graus em relação à direção original do feixe. Assim, existe um ângulo de aproximadamente 60 graus entre o feixe incidente de radiação eletromagnética e o feixe refletido de radiação eletromagnética. Contudo, outros ângulos de reflexão podem ser ajustados, se desejado.

[00157] O suporte óptico 62 pode ser móvel de modo a ajustar diferentes ângulos de reflexão. A posição no cartucho 30, em que o feixe de radiação eletromagnética 52 irradia a parede inferior 34 do cartucho 30, pode ser manipulada dinamicamente pelo suporte óptico móvel 62. Por exemplo, o ângulo de rotação do espelho curvo em relação ao feixe eletromagnético incidente pode ser manipulado usando o suporte óptico móvel 62. Por exemplo, o suporte óptico móvel 62 pode compreender um conjunto microestruturado de motores de passo. Como representado na Figura 5, cada feixe de radiação eletromagnética 52 emitido pelos diodos de laser 50 é redirecionado para diferentes porções do cartucho 30. Estas porções podem se sobrepor, de modo que a parede inferior completa 34 do cartucho 30 é irradiada.

[00158] Após a absorção do feixe de radiação eletromagnética 52 pelo revestimento de alta emissividade 44 e depois por condução, a temperatura do substrato formador de aerossol 42 aumenta até atingir uma temperatura em que o vapor é gerado e um aerossol é formado. A parede inferior 34 do cartucho 30 é fornecida com aberturas 35 para permitir o fluxo de ar através da cápsula 30.

[00159] A Figura 6 mostra esquematicamente um trajeto de fluxo de ar exemplar através do elemento gerador de aerossol 10 da Figura 5. O ar ambiente fresco entra no elemento gerador de aerossol 10 através das entradas de ar 66 do dispositivo de shisha 100. O ar fresco é orientado para além dos dispositivos fotônicos 50. Assim, o ar ambiente frio resfria os dispositivos fotônicos 50 e, ao mesmo tempo, o ar ambiente fresco é pré-aquecido. O ar ambiente pré-aquecido é então direcionado de cima, através das aberturas na superfície superior 36 do cartucho 30 e para dentro da cavidade. Ao passar através do cartucho 30, o ar ambiente pré-aquecido mistura-se com os vapores gerados a partir do substrato formador de aerossol aquecido 42, formando um aerossol. O aerossol deixa o cartucho 30 através das aberturas na parede inferior 34 do cartucho 30 e é direcionado através do tubo de haste 12 para o recipiente 18 do dispositivo de shisha 100.

[00160] Ao direcionar o ar ambiente frio para além dos dispositivos fotônicos 50, os dispositivos fotônicos 50 são eficientemente resfriados, o que assegura o desempenho ideal dos dispositivos fotônicos 50. Ao mesmo tempo, o ar é pré-aquecido antes de entrar no cartucho 30, de modo que o calor residual dos dispositivos fotônicos 50 pode ser usado na geração de aerossol, fornecendo um processo mais eficiente.

[00161] Nas Figuras 4 a 6 apenas dois dispositivos fotônicos 50 são representados em ambos os lados do cartucho 30. Obviamente, podem ser fornecidos dispositivos fotônicos 50 adicionais em qualquer posição ao longo da circunferência do receptáculo 56 do dispositivo gerador de aerossol 10. Preferencialmente, os dispositivos fotônicos 50 são distribuídos equidistantemente em torno da circunferência do receptáculo 56. Similarmente, a Figura 6 mostra apenas uma entrada de ar 66. Obviamente, mais do que uma entrada de ar pode ser fornecida.

Em algumas modalidades, podem ser fornecidas entradas de ar 66 correspondentes para cada dispositivo fotônico 50 do elemento gerador de aerossol 10.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um cartucho para um dispositivo gerador de aerossol aquecido por radiação, o cartucho compreendendo: - uma parede do cartucho definindo uma cavidade, e - um substrato formador de aerossol disposto dentro da cavidade, em que uma superfície externa da parede do cartucho compreende um material de alta emissividade; e um dispositivo gerador de aerossol compreendendo um elemento gerador de aerossol para gerar um aerossol no dispositivo gerador de aerossol, o elemento gerador de aerossol compreendendo - um dispositivo fotônico configurado para gerar radiação eletromagnética, e - um receptáculo para receber o cartucho, em que o elemento gerador de aerossol está disposto para aquecer o substrato formador de aerossol dentro do cartucho direcionando a radiação eletromagnética para o cartucho.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo gerador de aerossol é um dispositivo de shisha.

3. Cartucho paro uso em um sistema, como definido na reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma parede do cartucho definindo uma cavidade; e - um substrato formador de aerossol dentro da cavidade; em que uma superfície externa da parede do cartucho compreende um material de alta emissividade.

4. Cartucho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a parede do cartucho que define a cavidade é feita de um material de alta condução térmica.

5. Cartucho, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o material de alta emissividade tem uma emissividade de pelo menos 0,9.

6. Cartucho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que o material de alta emissividade compreende um ou mais óxidos de metal de transição.

7. Cartucho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal de transição é selecionado de um ou mais de Cr2O3, CoOx, Fe2O3 e NiO.

8. Cartucho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo fato de que o material de alta emissividade é fornecido como um revestimento e o revestimento compreende um pigmento refratário e um agente ligante.

9. Cartucho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o pigmento refratário é selecionado de um ou mais dentre zircônio, silicato de zircônio, óxido de alumínio, silicato de alumínio e óxido de silício.

10. Cartucho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 9, caracterizado pelo fato de que o substrato formador de aerossol compreende melaço de shisha.

11. Elemento gerador de aerossol paro uso em um sistema, como definido na reivindicação 1 ou 2, ou para uso com um cartucho, como definido em qualquer uma das reivindicações 3 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende: - um dispositivo fotônico configurado para gerar radiação eletromagnética, e - um receptáculo adaptado para receber um cartucho, como definido em qualquer uma das reivindicações 3 a 10,

em que o elemento gerador de aerossol está disposto para aquecer o substrato formador de aerossol dentro do cartucho direcionando a radiação eletromagnética para o cartucho.

12. Elemento gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um elemento óptico localizado entre o dispositivo fotônico e o receptáculo e sendo configurado para manipular a radiação eletromagnética.

13. Elemento gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o elemento óptico compreende um espelho curvo para refletir a radiação eletromagnética.

14. Elemento gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma entrada de ar e uma rota de fluxo de ar, em que uma primeira porção da rota de fluxo de ar se estende da entrada de ar até o dispositivo fotônico e uma segunda porção da rota de fluxo de ar se estende do dispositivo fotônico até o receptáculo.

15. Método para formação de um aerossol com um dispositivo gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) gerar radiação eletromagnética por meio de um dispositivo fotônico; (b) direcionar a radiação eletromagnética do dispositivo fotônico para um cartucho, como definido em qualquer uma das reivindicações 3 a 10 ao longo de um trajeto óptico; e (c) aquecer o cartucho através da radiação eletromagnética.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que (b) direcionar a radiação eletromagnética do dispositivo fotônico para o cartucho, como definido em qualquer uma das reivindicações 3 a 10 compreende:

(i) orientar a radiação eletromagnética do dispositivo fotônico para um elemento óptico; (ii) manipular a radiação eletromagnética por meio de um elemento óptico; e (iii) orientar a radiação eletromagnética manipulada do elemento óptico para o cartucho.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: (d) direcionar um ar ambiente ao longo de uma primeira porção de uma rota de fluxo de ar de uma entrada de ar para o dispositivo fotônico, de modo a arrefecer o dispositivo fotônico por meio do ar ambiente e de modo a pré-aquecer o ar ambiente; e (e) direcionar o ar ambiente pré-aquecido do dispositivo fotônico para o cartucho.