CN108883241A - 带泵的气溶胶生成系统 - Google Patents

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Abstract

气溶胶生成系统(10)包括加热器组件(24)和手动操作泵(20)。所述泵包括具有入口部分(32)和出口部分(34)的中空构件(30)，其中所述中空构件的所述入口部分被配置成与液体存储部分(18)连接，所述中空构件的所述出口部分与施配组件(22)流体连接。所述泵被配置成用于将液体气溶胶形成基质施配到所述加热器组件上，并且用于通过所述施配组件将液体气溶胶形成基质从所述液体存储部分泵送到所述加热器组件上。

Description

带泵的气溶胶生成系统
技术领域
本发明涉及一种用于在气溶胶生成系统中使用的液体气溶胶形成基质的传递系统，例如手持式电操作气溶胶生成系统。本发明还涉及一种包括这类传递系统的气溶胶生成系统和一种在气溶胶生成系统中生成气溶胶的方法。
背景技术
已知由以下组成的手持式电操作气溶胶生成系统：包括电池和控制电子件的装置部分，包括装纳在液体存储部分中的气溶胶形成基质供应和电操作蒸发器的筒部分，以及用户从中吸入气溶胶的烟嘴。蒸发器通常包括加热线的线圈，所述线圈卷绕于浸没在液体存储部分中所装纳的液体气溶胶形成基质中的伸长芯体周围。
EP 0 957 959 B1公开一种用于从源接纳液体材料的电操作气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括用于通过具有开放端的管从源泵送计量的量的液体材料的电动泵。提供围绕管的加热元件。在启动加热器之后，管内的液体材料挥发。在挥发后，液体材料膨胀并且以气体形式离开管的开放端。
需要提供一种具有低维护液体传递系统并且具有所要雾化效果的气溶胶生成系统。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种气溶胶生成系统，其包括加热器组件和手动操作泵。手动操作泵限定具有入口部分和出口部分的泵送体积。手动操作泵的入口部分被配置成可连接到液体存储部分。手动操作泵的出口部分与施配组件流体连接，以将液体气溶胶形成基质施配到加热器组件上。手动操作泵用于通过施配组件将液体气溶胶形成基质从液体存储部分泵送到加热器组件上。
借助本发明的实例，液体气溶胶形成基质可提供到加热器组件上而不需要任何电驱动泵送系统。因此，可能易于发生机电故障的电部件或电子部件的数目减少。此外，这类传递系统的布线方案复杂度较低，使得气溶胶生成系统的维护以及组装都得以简化。
手动操作泵的泵送体积可由具有至少一个壁的中空构件限定，且其中此壁的至少一部分是柔性的。替代地，手动操作泵的泵送体积可由具有至少一个壁的中空构件和可在中空构件内移动的柱塞限定。如本文中所使用的术语“泵送体积”被定义为中空构件的在中空构件的入口与出口之间延伸的内部体积。在一些实施例中，限定泵送体积的中空构件可以是中空柔性构件，例如中空柔性管。使用两个端部形成入口和出口部分的中空柔性管，产生了可以有成本效益的方式产生的特别简单且可靠的设计。
手动启动泵可包括被配置成改变手动操作泵的泵送体积的体积调节器。体积调节器可被配置成由用户手动地操作。体积调节器可包括与泵送体积的壁的至少一个柔性部分或柱塞接合的可移动元件。当用户操作体积调节器时，可移动元件可压靠在中空构件的至少一个柔性部分或柱塞上，使得中空构件的内部体积改变。当可移动元件压靠在中空构件的至少一个柔性部分或柱塞上时，中空构件的内部体积减小，从而在泵送体积中形成过压。由于此过压过量，容纳在泵送体积中的液体气溶胶形成基质通过泵送体积的出口部分排出。当从中空构件的至少一个柔性部分或柱塞释放可移动元件时，中空构件的内部体积膨胀到其初始大小，由此在泵送体积中形成负压。由于此负压，液体气溶胶形成基质从液体存储部分泵送到中空构件的泵送体积中。
手动操作泵的中空构件的入口部分和出口部分可各自包括单向阀。在中空构件的入口部分处的单向阀可仅允许液体从连接的液体存储部分流动到泵送体积中。在中空构件的出口部分处的单向阀可仅允许液体从泵送体积流动到施配组件。
可以使用具有足够大小和液体流量的任何可商购的单向阀，包含迷你和微型翼阀、鸭嘴阀或止回阀。所述阀可例如由对侵蚀性化学品具抗性的材料或可用于食品业和医学应用的材料制成。
在本发明的一个实施例中，泵送体积由具有出口部分和入口部分的中空柔性管限定，所述出口部分和所述入口部分各自具备单向阀。体积调节器包括可移动元件和固定元件。柔性管定位于体积调节器的固定元件与可移动元件之间，使得通过朝向固定元件移动可移动元件，管的内部体积减小。
体积调节器的可移动构件可连接到设置在气溶胶生成系统的壳体中的按钮，使得用户可容易地操作体积调节器。
可提供弹性构件，其确保在用户释放体积调节器后，可移动构件返回到其原始位置。
在操作泵送单元期间，中空元件的大小和其可折叠比例与施配到加热器组件上以形成气溶胶的液体的体积直接相关，并且可能受限以指定每泵送脉冲的最大液体体积。在使用柔性中空管的实施例中，管的外径可在2到8毫米的范围内，并且可优选地在3到5毫米的范围内。
应作为一次喷烟剂量泵送的液体的最大量可以是0.010到0.060微升，优选地约0.0125微升的小体积。
挤压手动操作泵的中空构件所需的力和位移极小。因此，还可使用弹性构件以便限定操作体积调节器所需的最小力。这种力可大体上自由选择，并且可适于用户习惯或预期。所述力可调整成在0.1到1.0牛顿的范围内，并且优选地在0.5到0.8牛顿的范围内。
可移动构件的位移也可自由选择，并且可适于具体实施例的设计。位移可调整成在0.4到5.0毫米的范围内变化，并且可优选地在0.7到3.0毫米的范围内变化。
手动操作泵的入口部分被配置成用于连接到液体存储部分。手动操作泵与液体存储部分之间的连接可以是永久连接或可释放连接。在一些实施例中，液体存储部分可以是可再填充的。在一些实施例中，液体存储部分可以是可替换的，并且可以在其为空时或在用户将希望使用不同类型的液体进行气溶胶生成时更换。手动操作泵与液体存储部分之间的可释放连接可以通过任何合适的连接装置，包含鲁尔锥形接头(锁定或装配类型)建立。
泵可被配置成泵送特征在于相比于水具有相对高粘度的液体气溶胶形成基质。液体气溶胶形成基质的粘度可以在约10到500毫帕秒的范围内，优选地在约17到86毫帕秒的范围内。
喷嘴可设置在施配组件的出口端处，液体气溶胶形成基质可通过所述喷嘴喷射到加热器组件上以供挥发并形成气溶胶。喷嘴将液体气溶胶形成基质流转化成多个小液滴。液滴的喷射模式可适于加热器组件的形状。
传递装置可包括传统类型的雾化器喷雾嘴，在此情况下，通过用户的喷烟动作经由喷嘴供应气流，从而形成将与在喷嘴的出口中形成雾化喷雾的液体混合并作用的加压气流。在市场上可获得数种包含对较小量的液体起作用且大小满足装配在小型便携式装置中的要求的喷嘴的系统。可使用的另一类别的喷嘴是无气喷雾嘴，其有时被称为微喷雾嘴。此类喷嘴产生极小的微型喷射雾锥。利用这一类别的喷嘴，装置内部的气流管理，即烟嘴内部的气流管理围绕喷嘴和加热元件，从而朝向烟嘴出口冲洗加热器组件，优选地包含离开烟嘴的气溶胶的湍流模式。
对于任一类别的喷嘴，传递装置和薄片式加热器组件之间的面向喷嘴的气隙的距离优选地在2到10毫米的范围内，更优选地在3到7毫米的范围内。可使用任何类型的可用喷射嘴。来自制造商“The Lee Company”的无气喷嘴062Minstac是合适的喷雾嘴的实例。
加热器组件可包括适用于蒸发液体气溶胶形成基质的任何类型的加热元件。加热器组件在一些实例中可以是基本平坦的，并且可具有任何所需形状。加热器组件例如可具有矩形、多边形、圆形或卵形形状，并且宽度和长度尺寸可在3到10毫米之间。
加热元件可包括适用于接纳并加热气溶胶形成基质以用于气溶胶生成系统中的薄的，优选地基本平坦的导电材料，例如纤维网、导电膜，或加热条带阵列。
加热元件可以包括多个开口。举例来说，加热元件可以包括其间具有空隙的纤维网。加热元件可以包括任选地穿有小孔的薄膜或板。加热元件可以包括串联连接的窄加热条带阵列。
加热器组件可以包括耐热基板和设置在耐热基板中或耐热基板的表面上的加热元件。加热器组件的耐热基板可以由玻璃、耐热玻璃、陶瓷、硅、半导体、金属或金属合金制成。
耐热基板可以是基本平坦的并且可以具有任何所需形状。耐热基板可具有例如宽度和长度尺寸在3到10毫米之间的矩形、多边形、圆形或卵形形状。耐热基板的厚度可以在0.2与2.5毫米之间的范围内。在一些实施例中，耐热基板可以具有大小为约7×6毫米或5×5毫米(L×W)的矩形形状。
加热元件可以作为提供到耐热基板的表面的薄膜涂层而提供。加热元件可以浸渍、沉积或印刷在耐热基板的表面上。薄膜加热元件的材料可以是具有适宜电性质且对耐热基板具有足够高的粘附性的任何合适材料。
加热元件可以设置在耐热基板的体积内，可以夹在耐热基板的两个元件之间，或可以由耐热材料的保护层覆盖。
在一些实施例中，液体气溶胶形成基质可以传递到耐热基板的前侧，并且加热元件可以设置在耐热基板的后侧上。
加热器组件可以与施配组件间隔开。通过提供与传递组件间隔开的加热器组件，相比于具有用于将液体气溶胶形成基质流从传递组件载送到加热器组件的管道段的蒸发器，可以更好地控制传递到加热器组件的液体气溶胶形成基质的量。可以避免由于此管道段引起的不合需要的毛细管作用。当通过气隙时，所传递量的液体气溶胶形成基质在撞击加热器组件的表面之前将变换成液滴的射流。因此，在一些实例中，可以增强所传递量的液体气溶胶形成基质在加热器组件上的均匀分布，从而更好地控制并重复每吸入循环生成具有预定量的蒸发气溶胶形成基质的气溶胶。
加热器组件的操作温度可以在120到210摄氏度之间，优选地在150到180摄氏度之间。在一些实例中，操作温度可变化。
气溶胶生成系统可被配置成使得在由用户启动泵送单元后，电信号产生并被传输到控制单元。为此目的，体积调节器的可移动构件可连接到与控制单元电通信的机电开关。因此，泵送单元的启动还可同时触发控制单元以启动加热器组件。
可通过开关与控制单元之间的对应布线建立与控制单元的电通信。还可通过无线接口建立与控制单元的电通信，所述无线接口例如将信号远程发送到控制单元的开关，所述控制单元可例如相对于开关的位置安置在装置的另一端处。
开关可被设计为动力自供电电子部件。此类动力电子开关不需要到控制单元和电源的布线连接，这是因为产生和发送信号所需的电能是通过按压开关按钮的作用而产生。用于远程信号的单次按钮启动的动力电子开关是可商购的。市场中存在的可适用方案包含高度压缩、小且薄的电子件，包含薄膜柔性电子件。消除或减少导线和电接触件简化了设计和气溶胶生成系统的组件，并且改进了总体的可靠性。
动力电子部件还可与另外的周围装置通信，并且确切地说，还可与例如传感器等在气溶胶生成系统中使用的另外的电子部件通信。
气溶胶生成系统可以是电操作气溶胶生成系统。优选地，气溶胶生成系统是便携式的。气溶胶生成系统可以具有与常规雪茄或香烟相当的大小。气溶胶生成系统可以具有在大致30毫米与大致150毫米之间的总长度。气溶胶生成系统可以具有在大致5毫米与大致30毫米之间的外径。
根据本发明的第二方面，提供一种用于生成气溶胶的方法，其包括以下步骤：提供加热器组件；以及提供手动操作泵，所述手动操作泵包括具有入口部分和出口部分的中空构件。中空构件的入口部分被配置成连接到液体存储部分，并且中空构件的出口部分与施配组件流体连接。所述方法进一步包含操作手动操作泵以通过施配组件将液体气溶胶形成基质从液体存储部分泵送到加热器组件上。
关于一个方面描述的特征可以同等地应用于本发明的其它方面。
附图说明
现将参考附图仅借助于实例描述本发明的实施例，在所述附图中：
图1是处于备用模式中的气溶胶生成系统的示范性实施例的侧视图；
图2展示在手动操作体积调节器期间的图2的传递系统；
图3展示在手动启动体积调节器之后的图2的传递系统；并且
图4是用于调节中空构件的内部体积的替代机构的示意性说明。
具体实施方式
图1展示本发明的处于初始或备用模式中的气溶胶生成系统的部件。气溶胶生成系统10包括壳体12、电源14、控制单元16、液体存储部分18、手动操作泵20、施配组件22和加热器组件24。壳体包括空气入口26和在其近端处的烟嘴28。在使用中，用户在烟嘴处吸吮或喷烟，从而通过加热器组件24形成从空气入口26朝向烟嘴28的空气流。
手动操作泵20被配置成收集来自液体存储部分18的液体并以可控方式将其泵送到加热器组件24上。泵20包括柔性中空管30，所述柔性中空管30具有入口部分32和出口部分34，并且在其间限定泵送体积36。在管30的两端处设置有单向阀38、40，其中在入口部分32处的单向阀38允许液体气溶胶形成基质进入泵送体积36中，并且其中在出口部分34处的单向阀40允许液体气溶胶形成基质从泵送体积36离开。包括固定元件44和可移动元件46的体积调节器设置在柔性中空管30的相对侧处。可移动元件46连接到设置在气溶胶生成系统10的壳体12中的按钮48。
在图1中，手动操作泵描绘成处于初始位置中，在初始位置中，泵送体积被液体气溶胶形成基质完全填充。
当用户按压按钮48时，如图2中所描绘，中空管30挤在可移动元件46与固定元件44之间。由此，泵送体积36减小，并且在泵送体积36中形成过压。为了补偿过压，液体气溶胶形成基质的一部分通过中空管30的出口部分34排出。这由图2中的箭头50指示。出口部分34与施配组件22流体连接。施配组件22包括管路52和喷雾嘴54。喷雾嘴54是形成液体气溶胶形成基质的小液滴的喷射雾锥56的无气喷雾嘴，所述喷射雾锥56被均匀地传递到加热器组件24。
加热器组件24通过布线58与电源14电连接，并且由控制单元16控制。控制单元16通过布线60与连接到按钮48的电开关62通信。因此，在通过按钮48启动手动操作泵的同时，用户通过电开关62产生电信号，然后控制单元16启动加热器组件24以挥发所传递的液体气溶胶形成基质。
当按压按钮48时，用户可在烟嘴28处抽吸一次，从而在空气入口26与烟嘴28之间形成空气流。挥发的液体气溶胶形成基质与空气流混合，从而形成待由用户吸入的气溶胶。
当释放按钮48时，如图3中所描绘，可移动元件46通过弹性弹簧构件64返回到其原始位置。中空管30恢复其初始大小，从而在泵送体积36中形成负压。为了补偿负压，新鲜的液体气溶胶形成基质通过入口阀38从液体存储部分18泵送到泵送体积36中。这由图3中的箭头66指示。在此实施例中，液体存储部分18包括折叠袋。当从液体存储部分18泵送液体气溶胶形成基质时，折叠袋的体积减小。
上文所描述的实施例依赖于柔性壁来调节中空构件的内部体积。然而，调节中空构件的体积的其它方式是可能的。
图4是用于调节手动操作泵中的中空构件的内部体积的替代机构的示意性说明。中空构件100包括容纳一定体积的液体的刚性壁105。中空构件100以参考图1到3所描述的方式通过入口阀110连接到液体存储部分并且通过出口阀115连接到加热器组件。柱塞120可在中空构件100内移动，并且在移动时维持与刚性壁105液密密封。中空构件的内部体积108限定在刚性壁105、入口阀110、出口阀115和柱塞120之间。柱塞在中空构件内的移动改变了内部体积。柱塞固定到按钮125，所述按钮125可由用户按压以移动柱塞，从而减小中空构件的内部体积。回位弹簧130设置在按钮与刚性壁105之间，以在释放按钮时，使柱塞返回到初始位置。当由用户按压按钮时，中空构件中的液体被迫通过出口阀115离开，并且当释放按钮时，柱塞返回到其初始位置，并且液体通过入口阀110被抽吸到中空构件中。
上文所描述的示范性实施例具说明性而非限制性。考虑到上文所论述的示范性实施例，与上文示范性实施例一致的其它实施例现在对所属领域的普通技术人员将是显而易见的。

Claims (13)

1.一种气溶胶生成系统，其包括：
加热器组件，以及
手动操作泵，其包括具有入口部分和出口部分的中空构件和具有可移动元件的体积调节器，所述体积调节器被配置成改变所述中空构件的内部体积，其中
所述中空构件的所述入口部分被配置成与液体存储部分连接，
所述中空构件的所述出口部分与施配组件流体连接，以将液体气溶胶形成基质施配到加热器组件上，
所述入口部分和所述出口部分各自包括单向阀，其中在所述入口部分处的所述单向阀仅允许液体从所述液体存储部分流动到所述中空构件中，并且其中在所述出口部分处的所述单向阀仅允许液体从所述中空构件流动到所述施配组件；并且
其中所述手动操作泵用于通过所述施配组件将液体气溶胶形成基质从所述液体存储部分泵送到所述加热器组件上。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述中空构件包括至少一个壁，并且其中所述壁的至少一部分是柔性的。
3.根据权利要求2所述的气溶胶生成系统，其中所述体积调节器被配置成压靠在所述手动操作泵的所述中空构件的所述至少一个壁的柔性部分上，并且
其中在压缩所述中空构件后，所述中空构件的所述内部体积减小，并且包括在所述中空构件中的液体气溶胶形成基质通过所述中空构件的所述出口部分排出，并且
其中在使所述中空构件膨胀后，液体气溶胶形成基质通过所述入口部分从所述液体存储部分泵送到所述中空构件的所述内部体积中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述体积调节器包括可移动元件和固定元件，
其中所述手动操作泵的所述中空构件由柔性管限定，并且
其中所述柔性管定位于所述体积调节器的所述固定元件与所述可移动元件之间，使得通过朝向所述固定元件移动所述可移动元件，所述管的所述内部体积减小，并且反之亦然。
5.根据权利要求4所述的气溶胶生成系统，其中所述体积调节器包括弹性元件，当由用户释放所述体积调节器时，所述弹性元件帮助所述可移动元件返回到其初始位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述施配组件包括用于将所述液体气溶胶形成基质喷射到所述加热器组件上的喷嘴。
7.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成系统，其中在启动所述泵后，预定量的液体气溶胶形成基质被传递到所述加热器组件上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述加热器组件包括电阻加热元件、金属网或涂在非导电耐热基板上的金属薄膜涂层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述可移动元件连接到电子开关，当操作所述体积调节器时，所述电子开关形成电信号。
10.根据权利要求9所述的气溶胶生成系统，其中所述电子开关是动力电子开关，并且其中通过所述开关的致动产生的信号通过无线通信信道传输到控制单元。
11.一种传递液体气溶胶形成基质的方法，其包括
提供加热器组件，以及
提供手动操作泵，所述手动操作泵包括具有入口部分和出口部分的中空构件和具有可移动元件的体积调节器，所述体积调节器被配置成改变所述中空构件的内部体积，其中
所述中空构件的所述入口部分被配置成连接到液体存储部分，并且所述中空构件的所述出口部分与施配组件流体连接，所述入口部分和所述出口部分各自包括单向阀，其中在所述入口部分处的所述单向阀仅允许液体从所述液体存储部分流动到所述中空构件中，并且其中在所述出口部分处的所述单向阀仅允许液体从所述中空构件流动到所述施配组件；以及
操作所述手动操作泵以通过所述施配组件将液体气溶胶形成基质从所述液体存储部分泵送到加热器组件上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述手动操作泵是通过启动包括可移动元件的体积调节器来操作，
所述可移动元件连接到电子开关，每当启动所述体积调节器时，所述电子开关产生电子信号。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中所述电子开关是动力手动电子开关，并且其中所产生的信号通过无线通信信道传输到控制单元。
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