ES2854728T3 - Dispositivos de aerosol y métodos para inhalar una substancia y usos de los mismos - Google Patents

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James Monsees
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Abstract

Un cartucho para uso en un dispositivo para aerosolizar un material que comprende: (a) una cáscara para contener un material vaporizable, en donde el material vaporizable comprende (i) partículas de tabaco de diámetro menor de 2 mm, y (ii) un medio formador de aerosol que comprende al menos uno de propilenglicol y glicerina; y (b) una tapa sellada sobre la cáscara, conformando de este modo un cartucho sellado que contiene el material vaporizable.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivos de aerosol y métodos para inhalar una substancia y usos de los mismos
Antecedentes de la invención
El uso de productos de tabaco y los efectos secundarios perjudiciales de fumar tabaco siguen atrayendo una atención creciente a nivel mundial. A medida que entran en vigor más regulaciones relacionadas con fumar en el puesto de trabajo o en público, el interés en desarrollar productos alternativos va creciendo de forma significativa. Un método de reducir los efectos secundarios perjudiciales de fumar es no quemar los productos de tabaco. Esto se debe a que muchos de los analitos perjudiciales, como por ejemplo los analitos de Hoffman, obtenidos de fumar, son recibidos debido al quemado del material.
Una dificultad de desarrollar y comercializar un dispositivo que pueda proporcionar un producto de tabaco aerosolizado es complacer al usuario en términos de atractivo de uso visual y físico. Es deseable un dispositivo que se pueda utilizar múltiples veces para aerosolizar una variedad de sustancias diferentes proporcionando al mismo tiempo al usuario sensaciones similares a las de fumar, como por ejemplo vapor visual. También son deseables un dispositivo y un producto que puedan aerosolizar un producto de tabaco y reducir los analitos de Hoffman y los compuestos mutagénicos proporcionados a un usuario en comparación con fumar.
El documento WO 00/28842 A1 describe un sistema para suministrar un aerosol inhalable que contiene un dispositivo de inhalación que tiene una carcasa en forma de cilindro con un área posterior, de extremo para la boca, y un área frontal.
El documento KR 0193885 B1 describe un artículo generador de sabor en el cual una unidad de sabor reemplazable que contiene material de sabor es calentada eléctricamente por un conjunto de calentadores reutilizables permanentes para desarrollar sabores u otros componentes en forma de vapor o de aerosol para suministro a un usuario.
El documento JP64-372769 A describe un aparato para fabricar artículos de fumar, el cual comprende estructuras para conformar un pasaje axialmente a través de un cilindro de tabaco encamisado, en un extremo del cual existe un casquillo tubular de material no combustible, y para insertar en el pasaje un cartucho generador de aerosol que contiene una substancia formadora de aerosol, en un extremo del cual existe un elemento de combustible, de modo que la substancia formadora de aerosol esté dentro del pasaje existente en el cilindro de tabaco y el elemento de combustible esté dentro del casquillo de material no combustible.
El documento US 2007/0215164 describe un cartucho para uso en un dispositivo para aerosolización, en donde el cartucho comprende una cáscara para un material vaporizable viscoso y una tapa sellada sobre la cáscara.
Compendio de la invención
En la reivindicación 1 se define un cartucho para uso en un dispositivo para aerosolizar un material de acuerdo con la invención. En la reivindicación 10 se define un método de llenado de un cartucho. En las reivindicaciones dependientes se definen rasgos preferidos.
En un aspecto útil para entender la invención, se describe un cartucho para uso en un dispositivo para aerosolizar un material que comprende: una cáscara para contener un material vaporizable viscoso; y una tapa sellada sobre la cáscara, conformando de este modo un cartucho sellado que contiene el material vaporizable viscoso. La tapa puede ser penetrable, en donde una tapa penetrada permite una salida de un aerosol generado calentando el material vaporizable viscoso. La tapa también puede ser una película sellable por calor, en donde la película sellable por calor comprende una capa base y una capa sellable por calor. La cáscara del cartucho o la tapa del cartucho pueden comprender aluminio. Cuando una cáscara de un cartucho de la invención comprende una pestaña, se puede sellar una tapa sobre la pestaña.
El cartucho se puede calentar hasta una temperatura necesaria para aerosolizar el material contenido dentro de la cáscara, calentándolo preferiblemente hasta una temperatura menor de 204,44 °C (400 °F). El material vaporizable viscoso de dentro del cartucho puede comprender al menos uno de un medio formador de aerosol, propilenglicol y glicerina. El material vaporizable viscoso puede comprender tabaco.
El cartucho se puede insertar en un dispositivo en donde el dispositivo es capaz de aerosolizar el material vaporizable viscoso. El dispositivo puede comprender una cámara de horno capaz de calentar el cartucho.
Para marcar un cartucho de la invención, se puede imprimir información sobre al menos una de la cáscara y la tapa.
En otro aspecto útil para entender la invención, un método de llenado de un cartucho que contiene un material vaporizable viscoso comprende: cargar el material vaporizable viscoso en el interior de una cáscara del cartucho; y sellar una tapa sobre la cáscara del cartucho. El método se puede automatizar, por ejemplo, se puede llevar a cabo en una máquina de indexado lineal o rotativa, o se puede cargar utilizando un método de llenado de tornillo sin fin, de bomba peristáltica o de bomba de pistón. En el paso de carga se puede cargar un volumen predeterminado de material vaporizable viscoso, en donde el volumen predeterminado puede ser desde aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente 0,8 centímetros cúbicos. Preferiblemente, el volumen es aproximadamente 0,25 centímetros cúbicos. El paso de sellado de un método de llenado del cartucho puede comprender calentar al menos una de la tapa y la cáscara del cartucho y recortar cualquier material sobrante de la tapa.
En este documento se proporciona un dispositivo para generar un aerosol inhalable que comprende: un cuerpo; un calentador dentro de dicho cuerpo capaz de calentar un material vaporizable viscoso para generar un aerosol inhalable; y un regulador de temperatura que comprende uno o más discos bimetálicos, en donde los discos convierten un cambio de temperatura en desplazamiento mecánico. El aerosol inhalable puede comprender partículas de diámetro menor de aproximadamente 2 micras. El calentador del dispositivo puede estar alimentado por combustible gaseoso, como por ejemplo butano, y se puede encender mediante un encendedor piezoeléctrico.
Los discos del regulador de temperatura pueden desplazar una varilla de empuje que limita o interrumpe el flujo del combustible gaseoso dentro del cuerpo del dispositivo empujando sobre una válvula de restricción de flujo variable. La varilla de empuje también puede proporcionar soporte para un elemento catalítico en forma de malla.
En otro aspecto útil para entender la invención, se proporciona un dispositivo que emula el fumar, en donde el dispositivo genera un aerosol para inhalación por parte de un sujeto calentando un material viscoso que contiene materia de plantas hasta aproximadamente 150 °C y en donde el aerosol tiene una respuesta táctil en la boca o en el tracto respiratorio. El material viscoso puede comprender un medio formador de aerosol que puede comprender al menos uno de propilenglicol y glicerina para producir un aerosol visual cuando es calentado. El material viscoso también puede comprender tabaco y aromatizantes.
El dispositivo también puede proporcionar a un usuario un elemento activo que es parte del aerosol. El elemento activo puede ser absorbido en el tracto respiratorio. El aerosol puede comprender partículas de diámetro menor de aproximadamente 2 micras.
Se describe en este documento un dispositivo de la invención que comprende un cuerpo y un calentador en donde el dispositivo genera un aerosol sin humo para inhalación por parte de un sujeto calentando un material de tabaco viscoso hasta una temperatura objetivo. El material viscoso puede comprender un medio formador de aerosol que puede comprender al menos uno de propilenglicol y glicerina para producir un aerosol visual cuando es calentado. El dispositivo puede proporcionar un elemento activo a un usuario que es parte del aerosol. El elemento activo puede ser absorbido en el tracto respiratorio. El aerosol puede comprender partículas de diámetro menor de aproximadamente 2 micras.
La temperatura objetivo para calentar el material viscoso en el dispositivo puede ser desde aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 200 °C. Preferiblemente, la temperatura objetivo es aproximadamente 150 °C.
El dispositivo también puede ser operado por un usuario con una única mano.
En otro aspecto útil para entender la invención, se describe un dispositivo generador de aerosol en donde el dispositivo genera un aerosol substancialmente libre de al menos un analito de Hoffman tras calentar un material fumable hasta una temperatura objetivo. El analito de Hoffman se puede seleccionar del grupo que consiste en: amoniaco, aminonaftalenos, benzopireno, formaldehído, acetaldehído, acetona, metil etil cetona, butiraldehído, cianuro de hidrógeno, óxidos nitrosos, nitrosaminas específicas del tabaco (TSNAs), piridina, quinolina, hidroquinona, fenol, cresoles, alquitrán, nicotina, monóxido de carbono, 1,3-butadieno, isopreno, acrilonitrilo, benceno, tolueno, y estireno.
La temperatura objetivo para calentar el material viscoso en el dispositivo puede ser desde aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 200 °C. Preferiblemente, la temperatura objetivo es aproximadamente 150 °C, la cual genera un aerosol que comprende partículas de diámetro menor de aproximadamente 2 micras.
La divulgación también proporciona un dispositivo generador de aerosol útil para entender la invención, en donde el dispositivo genera un aerosol tras calentar un material fumable hasta una temperatura objetivo con al menos un 70% menos de analitos de Hoffman que un cigarrillo de tabaco común, y en donde el analito de Hoffman se puede seleccionar del grupo consistente en amoniaco, aminonaftalenos, benzopireno, formaldehído, acetaldehído, acetona, metil etil cetona, butiraldehído, cianuro de hidrógeno, óxidos nitrosos, nitrosaminas específicas del tabaco (TSNAs), piridina, quinolina, hidroquinona, fenol, cresoles, alquitrán, nicotina, monóxido de carbono, 1,3-butadieno, isopreno, acrilonitrilo, benceno, tolueno, y estireno. El cigarrillo de tabaco común puede comprender un filtro.
La temperatura objetivo para calentar el material viscoso en el dispositivo puede ser desde aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 200 °C. Preferiblemente, la temperatura objetivo es aproximadamente 150 °C y genera un aerosol que comprende partículas de diámetro menor de aproximadamente 2 micras.
En un aspecto útil para entender la invención, se describe un método de proporcionar un aerosol substancialmente libre de un analito de Hoffman a un sujeto que comprende: desplegar un dispositivo generador de aerosol que contiene un calentador y un material fumable; calentar el material fumable con el calentador del dispositivo hasta una temperatura objetivo para generar un aerosol; y proporcionar el aerosol al sujeto para inhalación.
En otro aspecto útil para entender la invención, se describe un método para crear una respuesta táctil en la boca o en el tracto respiratorio. El método comprende: desplegar un dispositivo emulador de humo en donde el dispositivo genera un aerosol sin humo que tiene una respuesta táctil en la boca o en el tracto respiratorio calentando un material viscoso que contiene materia de plantas contenido en su interior; calentar el material viscoso hasta una temperatura objetivo; generar un aerosol que tenga la respuesta táctil en la boca o en el tracto respiratorio a partir del material viscoso calentado; e inhalar el aerosol. El material viscoso puede comprender un medio formador de aerosol que puede comprender al menos uno de propilenglicol y glicerina para producir un aerosol visual cuando es calentado. El material viscoso también puede comprender al menos uno de tabaco y aromatizantes. El dispositivo puede proporcionar un elemento activo a un usuario que es parte del aerosol. El elemento activo puede ser absorbido en el tracto respiratorio. El aerosol puede comprender partículas de diámetro menor de aproximadamente 2 micras.
En otro aspecto útil para entender la invención, se describe un dispositivo generador de aerosol en donde el dispositivo genera un aerosol a partir de un material fumable en donde el aerosol contiene al menos un 70% menos de analitos de Hoffman que una substancia generada quemando el material fumable es proporcionado por la invención.
También se describe un dispositivo generador de aerosol en donde el dispositivo genera un aerosol a partir de un material fumable que supera el test de Ames, y un dispositivo generador de aerosol en donde el dispositivo genera un aerosol a partir de un material fumable en donde el aerosol obtiene una puntuación significativamente mejor en el test de Ames que una sustancia generada quemando el material fumable.
La divulgación proporciona un dispositivo generador de aerosol en donde el dispositivo proporciona un aerosol para inhalación a un usuario durante al menos 4 horas no continuas sin recargar combustible o intervenir de cualquier otra manera en el dispositivo.
Breve descripción de los dibujos
Una mejor comprensión de los rasgos y ventajas de la presente invención se obtendrá por referencia a la siguiente descripción detallada que describe realizaciones ilustrativas, en las cuales se utilizan los principios de la invención, y a los dibujos adjuntos, de los cuales:
La figura 1 ilustra un dispositivo útil para entender la invención, que comprende una boquilla y un cuerpo que tiene un calentador, una cámara de horno, un depósito de combustible, y un encendedor con controlador para mantener la temperatura de funcionamiento;
La figura 2 ilustra un dispositivo útil para entender la invención, que comprende un depósito de combustible que está pensado para ser rellenable, y tiene un puerto a tal efecto.
La figura 3 ilustra un dispositivo útil para entender la invención, que comprende un conjunto calentador, el cual puede ser alimentado por cualquier combustible inflamable, y una serie de objetos bimetálicos para controlar el flujo del combustible inflamable hacia el conjunto calentador;
La figura 4 muestra un dispositivo en el cual el combustible se suministra al depósito a través de una válvula de llenado y combustible líquido comprimido puede ser aspirado para su uso por una mecha;
La figura 5 ilustra un dispositivo útil para entender la invención, que comprende un único tapón elastomérico que impide el movimiento de gas y en el cual el flujo de combustible gaseoso está limitado por un elemento de restricción de flujo de espuma comprimida y sólo puede salir a través de un orificio de válvula;
La figura 6 muestra un dispositivo en el cual las aberturas de escape de gases del cuerpo de plástico están ubicadas por encima de las aberturas de escape de gases del calentador y el gas que escapa debe pasar a lo largo del cuerpo del calentador e intercambiar incluso más de su calor, mejorando de este modo la eficiencia del dispositivo;
La figura 7 ilustra un dispositivo útil para entender la invención con una boquilla abisagrada;
La figura 8A muestra un dispositivo en el cual el usuario puede hacer deslizar una tira de material hacia el extremo de la boquilla del dispositivo para encenderlo, y a continuación puede hacer deslizar la tira de vuelta hacia el puerto de llenado para apagarlo;
La figura 8B ilustra el dispositivo de la figura 8A desde una perspectiva diferente;
La figura 9 ilustra un cartucho que puede contener un producto vaporizable húmedo para uso con un dispositivo capaz de vaporizar el producto que comprende una cáscara, una tapa, y una pestaña para pegar la tapa a la cáscara; La figura 10 muestra una película básica sellable por calor con capa base de PET y capa de sellado por calor de APET; La figura 11 muestra una película compuesta con una capa base de PET y una capa de sellado por calor de APET, pero con capa metálica y capa de adhesión al metal adicionales;
La figura 12 ilustra un cartucho útil para entender la invención, que contiene un producto vaporizable húmedo y que comprende aberturas o respiraderos para permitir que el contenido de dentro del cartucho tenga acceso al ambiente;
Las figuras 13A-B ilustran cartuchos con dos partes que pueden encajar entre sí y pueden tener aberturas o respiraderos para liberar un vapor a partir de los contenidos de los cartuchos;
La figura 14 muestra un método ejemplar de uso de un dispositivo de la invención que puede emular el fumar proporcionando todavía muchos de los efectos deseables de fumar requeridos por un usuario reduciendo al mismo tiempo la absorción de analitos de Hoffman;
La figura 15 muestra un método ejemplar de uso de un dispositivo de la invención en el cual el usuario ha recibido substancias de tabaco inhaladas procedentes de un dispositivo de la invención de una manera que ha reducido la absorción de analitos de Hoffman del usuario en al menos un 70% y el usuario puede exhalar un vapor visible procedente del medio formador de vapor para proporcionar una ayuda visual similar a la del humo exhalado en el acto de fumar; y
La figura 16 muestra los resultados de un ensayo de mutagénesis bacteriana (ensayo de Ames) que indica que el material en forma de partículas generado al fumar el dispositivo de la presente invención es no mutagénico.
Descripción detallada de la invención
La invención descrita en este documento tiene un amplio rango de aplicaciones para inhalación de una sustancia activa como apreciarán personas con experiencia en la técnica tras revisar la divulgación. Por ejemplo, los dispositivos, cartuchos, sistemas, kits y métodos se podrían utilizar, por ejemplo, para inhalar un producto de tabaco a través de la boca o de la nariz. Los dispositivos, cartuchos, sistemas, kits, y métodos se podrían utilizar también para reducir los analitos de Hoffman proporcionados al usuario al inhalar un producto de tabaco, en comparación con el fumado o el quemado de tabaco. Además, los dispositivos, sistemas, kits y métodos se podrían utilizar, por ejemplo, para inhalar cualquier sustancia, como por ejemplo una sustancia botánica, farmacéutica, nutracéutica, o cualquier otra sustancia que proporcione un beneficio o sensación a un usuario final.
I. Dispositivo Generador de Aerosol
En la figura 1 se ilustra un dispositivo ejemplar útil para entender la invención. El dispositivo 100 es capaz de crear temperaturas suficientemente altas para aerosolizar un producto contenido dentro del dispositivo 100. Un dispositivo de la invención puede comprender una boquilla 110 y un cuerpo 120 que tiene un calentador 122, una cámara de horno 124, un depósito de combustible 126, y un encendedor con controlador para mantener la temperatura de funcionamiento. Ejemplos de reguladores de temperatura de funcionamiento de un dispositivo incluyen un actuador bimetálico. De forma alternativa, se podría emplear un componente relleno de parafina que se expande y se contrae para modular el flujo de butano. De forma alternativa, se podría emplear un sistema para medir la temperatura en cada momento, por ejemplo, con un sensor de termopar, y compararla con una temperatura prescrita, por ejemplo, con un microcontrolador, y controlando una válvula electromecánica, por ejemplo, una servoválvula o una válvula de solenoide. Una temperatura seleccionada por el usuario, como se ha descrito anteriormente, la temperatura seleccionada se podría utilizar como una entrada a este sistema.
Se puede construir un dispositivo sin un elemento de regulación activo. Esto puede producir como resultado una complejidad menor y una reducción del coste total de fabricación del dispositivo. Por ejemplo, el flujo de combustible hacia el calentador 122 se puede configurar en un nivel bajo. En uso, la temperatura en el interior de la cámara de horno 124 aumenta hasta un punto de equilibrio en el que el calor adicional introducido es igual al calor perdido hacia el ambiente. El calor se pierde por conducción a través del cuerpo del dispositivo 100, y con el vapor proporcionado al usuario. Este punto de equilibrio determina la temperatura de funcionamiento del dispositivo 100. Cambiando el caudal de combustible, el tamaño y el material del quemador, y otros factores, se puede calibrar el sistema para proporcionar una temperatura de funcionamiento deseada bastante estable.
Se puede utilizar un encendedor piezoeléctrico. Se pueden utilizar otros encendedores, como por ejemplo, un encendedor de piedra o una bobina resistiva alimentada por batería.
Como se ilustra en la figura 2, un dispositivo 200 útil para entender la invención, puede comprender también un depósito de combustible 226 que está pensado para que sea rellenable, y tiene un puerto 230 a tal efecto. El depósito 226 puede ser desechable una vez que su combustible se ha agotado. Se puede emplear un mecanismo de liberación como por ejemplo un pasador o una leva que permite al usuario extraer rápidamente el depósito 226 agotado y sustituirlo por un depósito lleno. Un depósito reemplazable podría incluir partes adicionales del dispositivo como el encendedor y el calentador. Un combustible líquido es la fuente de combustible preferible, sin embargo, el combustible líquido puede ser complementado o sustituido por un calentador eléctrico alimentado por batería u otra fuente de calor compacta. El depósito 126 se puede llenar mediante un mecanismo de válvula de llenado 128 como se muestra en la figura 1 con una fuente de combustible especializada o una fuente de combustible comercial estándar.
El depósito de combustible puede contener suficiente combustible para usos repetidos del dispositivo. El dispositivo se puede utilizar para hasta 10, 20, 30, 40, 50, ó 60 usos. En algunas realizaciones, el dispositivo se puede utilizar para más de 60 usos. El dispositivo también se puede utilizar para hasta 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, u 8 horas de uso continuo o no continuo. Un cartucho para uso con el dispositivo se puede desechar después de cada uso o se puede utilizar para múltiples usos. El uso de larga duración de un dispositivo de la invención proporciona al usuario la ventaja de no tener que realizar mantenimiento del dispositivo o rellenar el depósito de combustible con frecuencia. La ventaja de múltiples usos se puede obtener preferiblemente utilizando un depósito de combustible de mayor tamaño y/o el uso de butano como combustible, el cual puede producir las temperaturas necesarias para utilizar el dispositivo de una manera eficiente.
Típicamente, las temperaturas de funcionamiento del dispositivo son no mayores de 200 °C. A menudo la temperatura necesaria para aerosolizar un producto es aproximadamente de entre 100 °C y 200 °C. En algunas realizaciones, la temperatura necesaria para aerosolizar un producto es de aproximadamente 150 °C. Una vez que el producto situado dentro del dispositivo ha sido aerosolizado, el producto aerosolizado se proporciona a un usuario a través de una boquilla. En muchos casos, un dispositivo de la invención está diseñado para emular un dispositivo de fumar, como por ejemplo un cigarrillo, una pipa o un soporte para puros.
En la figura 3, el dispositivo 300 comprende un conjunto calentador 322, que puede ser alimentado por cualquier combustible inflamable, y una serie de objetos bimetálicos 332 para controlar el flujo del combustible inflamable hacia el conjunto calentador 322. Ejemplos de combustible inflamable incluyen, pero no están limitados a, propano, butano, metano, y etanol. A medida que el dispositivo 300 se calienta, o que una parte del dispositivo 300 se calienta, los objetos bimetálicos 332 cambian de forma (por ejemplo, de plana a cóncava o convexa) para regular la cantidad de combustible que entra en el conjunto calentador 322. Esto se puede producir por una variedad de mecanismos, incluyendo por empuje de una varilla 334 (varilla de empuje 334 tal como se denomina en este documento) contra una válvula de flujo variable 336 como se muestra en la figura 3.
Un objeto bimetálico se puede utilizar para convertir un cambio de temperatura en desplazamiento mecánico. El objeto comprende dos metales diferentes que se expanden en diferentes proporciones cuando se calientan, por ejemplo, acero y cobre. El objeto puede ser una aleación o dos metales que han sido unidos entre sí. Los objetos bimetálicos pueden tener cualquier forma plana, como por ejemplo un cuadrado, un rectángulo, o una tira. Preferiblemente, los objetos bimetálicos son discos bimetálicos. Las diferentes expansiones fuerzan al objeto plano a doblarse de una manera si se calienta, y a doblarse en la dirección opuesta si se enfría. Los objetos bimetálicos pueden ser discos bimetálicos como por ejemplo los discos Truflex P675/700 disponibles comercialmente.
El desplazamiento mecánico de un objeto bimetálico es mucho mayor que la pequeña expansión longitudinal en cualquiera de los dos metales. Este efecto se utiliza en una gama de dispositivos mecánicos y eléctricos. En la mayoría de los dispositivos de ejemplo de la invención, el objeto bimetálico se utiliza en la forma plana. En otros, se puede enrollar formando una bobina para una mayor compacidad.
El níquel titanio (NiTi) es una aleación con memoria de forma también denominada habitualmente Nitinol. Por encima de su temperatura de transformación, el Nitinol es superelástico y es capaz de soportar una gran cantidad de deformación cuando se aplica una carga y de volver a su forma original cuando la carga se retira. Por debajo de su temperatura de transformación, muestra el efecto de memoria de forma. Cuando se deforme, permanecerá con esa forma hasta que se caliente por encima de su temperatura de transformación, momento en el cual volverá a su forma original. El Nitinol está compuesto típicamente por aproximadamente un 55 % de níquel en peso. La realización de pequeños cambios en la composición puede modificar de forma significativa la temperatura de transición de la aleación. Estas propiedades únicas y la capacidad de adaptación del Nitinol para ser utilizado en un amplio rango de temperaturas lo hacen apropiado como sustituto para el objeto bimetálico de la presente invención. Como apreciarán los expertos en la técnica se pueden utilizar otras aleaciones con memoria de forma sin apartarse del alcance de la invención.
El uso de discos bimetálicos apilados de forma alternante en un dispositivo de la invención es no sólo una solución sencilla y barata para encajar un esquema de regulación térmico en un espacio muy pequeño, sino que también tiene algunas ventajas clave con respecto a otros métodos de regulación térmica. Los discos son una solución modular, lo que significa que se pueden utilizar diferentes números de discos para ajustar la sensibilidad a la temperatura de un dispositivo. La utilización de múltiples discos en vez de un disco permite un mayor desplazamiento total para un diámetro de disco dado (pequeño). También se pueden utilizar discos más finos o más gruesos para el mismo propósito, o para añadir capacidad adicional de ejercer fuerza. Dado que la forma abovedada de los discos es particularmente resistente, la presión variable del combustible tendrá un efecto mínimo sobre la temperatura de regulación. Asimismo, dado que la pila bimetálica es un sistema no discreto, que actúa de forma continua, el dispositivo puede tener un efecto de regulación amortiguada utilizando el diseño de asiento con rugosidad aumentada mencionado anteriormente, haciendo que el dispositivo sea mucho menos propenso a auto-apagarse. Los discos también responden a una temperatura en un punto más cercano al horno del dispositivo de modo que el horno se mantiene a la temperatura más constante posible.
La figura 4 muestra un ejemplo detallado de algunos componentes de un dispositivo 400 útil para entender la invención. En la figura 4, se suministra combustible al depósito 426 a través de una válvula de llenado 428 y combustible líquido comprimido para su uso puede ser aspirado por una mecha 438. En el ejemplo de la figura 5, el flujo de combustible gaseoso está limitado entonces por un elemento de restricción de flujo de espuma comprimida 540 y sólo puede salir a través de un orificio de válvula 542. Existe un único tapón elastomérico 544 que impide el movimiento de gas. El uso de un único tapón 544 para toda la regulación de flujo de gas puede incrementar la simplicidad y fiabilidad del sistema de manera significativa. Al tapón 544 también se le denomina en este documento válvula de flujo variable 544. También pueden estar incluidos unos medios simples pero independientes para regular el flujo de butano con la temperatura, que dispensan un flujo de gas extremadamente pequeño para mantener una parte de catalizador por encima de su temperatura de encendido, y que permiten al usuario encender y apagar el dispositivo 500. La válvula de flujo variable 544 puede permitir que estas tres necesidades sean manejadas por una única válvula.
El tapón 544 puede estar conectado a un conjunto de producción de chorro rígido que termina en un componente aislante de la electricidad 546. El conjunto de producción de chorro se mantiene normalmente en una posición que permite que salga gas por el orificio de válvula 542 y que entre en el conjunto de producción de chorro por un muelle de empuje con constante elástica relativamente baja 548. El gas está limitado por una junta deslizante 550 a entrar sólo en el conjunto de producción de chorro. De forma alternativa, se podría utilizar un diafragma flexible. El usuario puede vencer este flujo normal de gas haciendo deslizar una corredera de activación de modo que el conjunto de producción de chorro se mantenga hacia abajo de tal manera que el tapón 544 selle el orificio de válvula 542; este es el estado APAGADO del dispositivo 500. Cuando el usuario permite el estado de flujo de gas normal haciendo deslizar una corredera de activación a la posición ENCENDIDO, se presiona un encendedor piezoeléctrico de modo que se genera una chispa entre la roseta del chorro 552 y el calentador del horno 522, encendiendo de este modo el gas que fluye. Cuando el calentador del horno 522 comienza a alcanzar su temperatura de funcionamiento, una serie de discos bimetálicos apilados de forma alternante 532 cambian de forma (pasando de planos a convexos) y actúan sobre un componente de varilla de empuje 534 que a su vez presiona al conjunto de chorro de modo que el tapón 544 limita o interrumpe el flujo de gas.
Utilizando un diseño de discos bimetálicos, un dispositivo de la invención se puede ajustar a un rango de regulación de temperatura especificado simplemente cambiando la distancia entre el tope posterior de los discos y el asiento de la válvula. En las figuras 4-5, insertando el componente calentador de horno 422, 522 en el interior del cuerpo de plástico 420, 520 del dispositivo 400, 500, se puede cambiar la temperatura de funcionamiento simplemente haciendo girar el componente de horno 422, 522 externamente utilizando una herramienta que se acopla con el horno. El horno 424 también puede estar diseñado para ser movido manualmente por un usuario. También se pueden incorporar rasgos sobre el horno 424 para hacer girar el componente.
En la figura 5, el componente de varilla de empuje 534 puede realizar múltiples funciones. La varilla de empuje 534 puede actuar para transferir movimiento longitudinal de los discos bimetálicos 532 al conjunto de producción de chorro, el cual a su vez transmite ese movimiento al tapón de válvula 544. La varilla de empuje 534 también puede sujetar al catalizador de una manera fácil de ensamblar, como por ejemplo enrollando simplemente el catalizador alrededor de la varilla de empuje 534. La varilla de empuje 534 designa un espacio fijo entre la roseta de chorro 552 y el catalizador, de modo que la combustión inicial se puede producir fácilmente. En un ejemplo, la varilla de empuje 534 tiene aproximadamente la forma de una mancuerna, con dos superficies planas, circulares, en extremos opuestos que se utilizan para hacer contacto con los discos bimetálicos 532 en la parte superior, y con el componente aislante 546 en la parte inferior. El extremo inferior de la varilla de empuje 534 tiene grandes recortes que permiten que el flujo de gas pase a través de ellos y que tenga lugar una combustión inicial.
Muchos dispositivos útiles para entender la invención, utilizan un esquema de regulación de temperatura en el que el regulador de temperatura (discos bimetálicos) está ubicado muy cerca del área en el que la temperatura es más crítica (en el horno). La técnica relacionada ha ubicado típicamente el componente sensible a la temperatura en la válvula de flujo, es la cual puede influir fácilmente la temperatura fría del gas combustible que se expande y tiene contacto mínimamente estrecho con la cámara de vaporización. Ejemplos de dispositivos y métodos relacionados se describen en la solicitud de patente de EE.UU. N° 11/485.168, en la patente de EE.UU. N° 4.819. 665, en la patente de EE.UU. N° 4.793.365, en la patente de EE.UU. N° 5.027.836 y en la solicitud PCT WO 2006/082571. El esquema de regulación de un dispositivo de la invención se puede ajustar a una temperatura específica mediante un simple giro del horno.
En los dispositivos ejemplares de las figuras 4-5, el aire entra en el conjunto de chorro a través de aberturas de entrada 454, 554 y se mezcla con el camino de flujo del butano en el venturi 556. El gas de escape sale a través de puertos de salida 458.
Se impide que el usuario toque los elementos internos calientes mediante rasgos aislantes que los rodean. Un dispositivo de la invención puede incluir aislamiento para impedir que el usuario haga contacto con la parte necesariamente caliente del dispositivo. Aunque es preferible una mayor capacidad de aislamiento térmico para que el dispositivo funcione con la mejor eficiencia posible, un aspecto importante para el usuario es percibir una temperatura superficial relativamente fría. Se han empleado diferentes estrategias para abordar el problema de la percepción del usuario en relación con la temperatura del dispositivo. El dispositivo se puede envolver en un material aislante térmico que tenga suficiente durabilidad para uso externo. Los materiales para este objetivo tienen baja conductividad térmica y baja capacidad térmica (calor específico). La combinación de estas propiedades puede permitir que se transmita poco calor a los dedos del usuario. Ejemplos de materiales con baja conductividad térmica y capacidad térmica incluyen algunos polímeros y cerámicas. Una estrategia diferente es utilizar rasgos de distanciamiento que impiden que el usuario toque directamente el área con mayor temperatura. Esto también puede minimizar el área de contacto de los dedos del usuario con el dispositivo para reducir de forma adicional el calor percibido. La conductividad térmica y el calor específico de los rasgos de distanciamiento deberían ser lo más bajos posible.
Un calentador de un dispositivo de la invención puede comprender una cáscara conductora y un catalizador, en donde la cáscara puede ser de uno o más materiales conformados mediante soldadura o unidos entre sí por prensado. El catalizador dentro del calentador se puede elegir para proporcionar una combustión sin llama eficiente del combustible. En algunos casos, para proporcionar una pista visual al usuario, el catalizador o calentador puede emitir un color, por ejemplo rojo, cuando el calentador se está calentando para indicar que el dispositivo está activado.
En algunos casos, el calentador puede expulsar gases de escape directamente a la atmósfera circundante a través de una abertura lateral. Sin embargo, como se muestra en la figura 1, un dispositivo 100 de la invención incorpora preferiblemente una serie de aberturas 158 más pequeñas alrededor del conjunto calentador 122 que transmiten mejor el calor desde el gas catalizado al horno 124. Asimismo, como se muestra en la figura 6, dado que las aberturas de salida 662 del cuerpo de plástico 620 están ubicadas por encima de las aberturas de salida del calentador, el gas que escapa debe pasar a lo largo del cuerpo del calentador e intercambiar una parte incluso mayor de su calor, mejorando la eficiencia del dispositivo 600. El uso de dos barreras (pared del calentador y pared del cuerpo), en conjunto con la colocación al tresbolillo de las aberturas de respiración, tiene la ventaja añadida de mejorar la resistencia al viento (por ejemplo, es menos probable que el viento ambiental perturbe el flujo interno de gases, o enfríe el catalizador hasta el punto de que se extinga). La geometría específica del camino de escape permite estas ventajas sin inhibir la combustión inicial de gas necesaria para iniciar la actividad catalítica. El gas fluye uniformemente a través de un área de escape que se expande de forma continua, sin curvas tortuosas que pudieran provocar que la ráfaga inicial de gas se extinga por sí misma.
En el campo de los catalizadores de combustión, la temperatura de encendido se utiliza a menudo para describir la temperatura mínima a la cual se debe mantener el catalizador para catalizar la reacción exotérmica de combustible y oxidante. Sólo una parte del catalizador debe permanecer a esta temperatura para impedir que la reacción se extinga completamente. La temperatura de funcionamiento objetivo de un calentador de un dispositivo de la invención es próxima a la temperatura de encendido de la mayoría de los catalizadores, y puede hacer que sea difícil conseguir mantener el catalizador. La temperatura de funcionamiento objetivo del calentador puede ser 180 °C. Ejemplos de tipos de catalizadores utilizados en un dispositivo de la invención incluyen, pero no están limitados a, platino, paladio, y rodio. La temperatura de encendido del catalizador de un catalizador para uso con la invención puede ser desde aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 200 °C.
Para tratar de solucionar la pequeña diferencia de temperatura del calentador en comparación con la temperatura de encendido, una pequeña cantidad de gas puede fluir por encima del catalizador y/o se puede proteger el catalizador de factores externos, como por ejemplo el viento. Un dispositivo de la invención puede incluir un camino de escape protegido, lo que significa que el escape no sale directamente al aire exterior, sino que, en vez de esto, viaja a lo largo de una ruta intrincada de modo que es difícil que el viento extinga el catalizador.
Una preocupación para la fiabilidad del dispositivo de la invención es mantener el funcionamiento del catalizador a las bajas temperaturas objetivo del dispositivo. Una única válvula de encendido/apagado discreta puede tener dificultades a este respecto porque el tiempo de ciclo entre ráfagas de butano puede permitir a veces que el catalizador se enfríe hasta una temperatura demasiado baja, y una rápida ráfaga de butano que se expande puede servir en realidad para extinguir el catalizador dado que la temperatura del butano será fría. Una solución simple que se puede incorporar en un dispositivo de la invención es incrementar ligeramente la rugosidad de la superficie del asiento de la válvula, o utilizar una superficie de tapón con textura de modo que el dispositivo puede conseguir un pequeño flujo de butano justo antes de que cierre el flujo completamente durante la regulación. Esto es similar en su funcionamiento a una válvula de aguja, pero mucho más barato y más fácil de implementar. En un dispositivo de la invención también se puede utilizar una válvula de aguja para regular el flujo de combustible. Alguna técnica anterior utiliza una masa térmica de modo que la temperatura de encendido se pueda mantener entre intervalos de regulación. Cuando el flujo de gas se reanuda entre intervalos de regulación sólo el área en contacto con la masa térmica catalizará inicialmente el gas, expulsando una cantidad razonable de combustible no utilizado. Un dispositivo de la invención no requiere una masa térmica de este tipo dado que el asiento de la válvula puede actuar como una válvula analógica y permitir que el dispositivo amortigüe intervalos de regulación e intensidad. Un dispositivo de la invención puede hacer que fluya una pequeña cantidad de butano necesaria para mantener el catalizador por encima de la temperatura de encendido, dicho de otra manera, no sobrecargar el catalizador.
Como se muestra en la figura 3, un dispositivo 300 de la invención se puede utilizar para aerosolizar un material contenido dentro de un cartucho 370 que se puede insertar en el interior de la cámara de horno 324 del dispositivo 300. Con la chispa de un encendedor (inmediatamente después del inicio del flujo de gas), se enciende el gas y empieza a conducirse calor a través de todo el conjunto calentador 322. El calor se transmite al cartucho 370 por conducción, convección, y/o radiación. El cartucho 370 puede estar conformado para llenar la cámara 324 a fin de maximizar el contacto superficial para conducción térmica. Cuando el cartucho 370 se calienta, se genera vapor dentro del cartucho 370 y en el espacio inmediatamente por encima de él. Cuando un usuario aspira en el dispositivo 300, entra aire fresco a través de una entrada de aire, se mezcla con el vapor, y la mezcla se proporciona al usuario a través del pasaje de inhalación. Las una o más entradas de aire pueden estar dirigidas hacia abajo, para mejorar la extracción de vapor del cartucho 370. La entrada de aire también puede estar dirigida a lo largo de una diagonal a través de la boquilla 310, o lateralmente a través de la propia envuelta, por encima del cartucho 370. Las una o más entradas de aire pueden tener un diámetro y una dirección dimensionados para admitir aire del ambiente en el interior de la cámara 324 para remover el vapor sin afectar al mismo tiempo a la temperatura de funcionamiento. Las aberturas de entrada de aire pueden también regular la velocidad de aire del ambiente que entra y que se mezcla con el vapor generado en la cámara de horno 424 a una tasa establecida o a una tasa elegida por el usuario. Por ejemplo, la tasa de aire que entra en el dispositivo 300 puede proporcionar una percepción al usuario como si se aspirase el humo a través de un cigarrillo. Una vez que se ha utilizado el cartucho 370, el dispositivo 300 se puede apagar y el cartucho 370 se extrae abriendo la cámara de horno 324 del dispositivo 300. El cartucho 370 se puede extraer a mano o mediante un mecanismo que pueda extraer de forma rápida y fácil el cartucho 370. Este mecanismo puede incluir el uso de un pasador o pieza deslizante para eyectar el cartucho 370 cuando se mueve o se extrae otra parte del dispositivo 300. El mecanismo de extracción podría implicar también la introducción de un objeto extraño.
Un dispositivo como el mostrado en la figura 7 puede incorporar una boquilla 710 que está conectada al cuerpo 720 del dispositivo 700. La boquilla 710 puede ser un componente abisagrado. La boquilla 710 también se puede fabricar de manera que encaje de forma segura en su sitio cuando está cerrada sobre el cuerpo 720 del dispositivo. El dispositivo 700 puede estar concebido para uso con un cartucho 770 útil para entender la invención como se describe en este documento. Un cartucho 770 se puede insertar en la cámara de horno 724 de un dispositivo 700 útil para entender la invención. Como se muestra en la figura 7, la boquilla 710 se puede extraer, o abrir de forma abisagrada, para proporcionar acceso a la cámara de horno 724 y en donde se puede insertar un cartucho 770 que contiene un material a aerosolizar. La boquilla 710 del dispositivo 700 también puede ser extraíble o ser extraíble y estar configurada para ser usada una sola vez. De esta manera, múltiples usuarios podrían utilizar el mismo dispositivo 700 pero tener boquillas 710 intercambiables. O si una boquilla 710 se ensucia, otra boquilla 710 podría reemplazarla fácilmente para impedir tener que desechar todo el dispositivo 700. Cuando el dispositivo 700 incorpora una boquilla 710 que está conectada al cuerpo del dispositivo, como por ejemplo una boquilla 710 abisagrada, el dispositivo 700 puede ser operado por una única mano de un usuario.
Una boquilla se puede fabricar de un material resistente a alta temperatura y seguro para uso alimentario como por ejemplo cerámica, vidrio, o diversos plásticos resistentes a alta temperatura tales como resinas termoplásticas de poliimida, resina de polieterimida (PEI) (nombre comercial Ultem®). El diseño se simplifica mediante el uso de materiales resistentes a alta temperatura, pero también se podrían utilizar plásticos estándar o madera, con la adición de un componente aislante que impida que un calor excesivo alcance al usuario, p. ej., a los labios del usuario. Además, una boquilla puede ser extendida en longitud, de tal manera que la temperatura en la boca del usuario sea substancialmente menor que en el extremo de la boquilla cercano a la fuente de calor.
La boquilla 710 de un dispositivo 700 útil para entender la invención, como el ejemplo de la figura 7, puede incluir un elemento perforante 712 para perforar un cartucho sellado que contiene un material para uso con el dispositivo 700. Por ejemplo, una boquilla 710 abisagrada se puede abrir, se puede insertar un cartucho 770 en el dispositivo 700, y a continuación la boquilla 710 se puede cerrar, lo que perfora el cartucho 770 para su uso con el dispositivo 710. El elemento perforante 712 puede ser cualquier objeto como sería evidente para un experto en la técnica. Preferiblemente el elemento perforante 712 es una pequeña protuberancia 712 que está moldeada en una boquilla 710 y que termina en una punta o filo 714 para perforar el cartucho 770 cuando se aplica una pequeña cantidad de fuerza.
Algunos dispositivos de la técnica relacionada requieren dos manos para su encendido, lo que conduce a una experiencia de uso difícil. Preferiblemente un método de encendido utilizando un dispositivo de la invención permite el encendido con una sola mano. Como se muestra en las figuras 8A-8B, el usuario puede presionar un botón 802 en el dispositivo 800 para encenderlo, y presionar a continuación de nuevo el botón 802 para apagarlo. En otras realizaciones, el usuario puede hacer deslizar una tira de material hacia el extremo 810 de la boquilla del dispositivo 800 para encenderlo, y hacer deslizar a continuación la tira de vuelta hacia el puerto de llenado para apagarlo. Como sería evidente para un experto en la técnica, en un dispositivo de la invención se pueden incorporar otros componentes, por ejemplo, un interruptor. Se puede proporcionar al usuario una ventaja mecánica para activar un encendedor sin fuerza excesiva por parte del usuario. Ejemplos de una ventaja mecánica incluyen, pero no están limitados a, palancas, mecanismos de cuatro barras, y otros dispositivos como sería evidente para los expertos en la técnica.
Un dispositivo de la invención también puede proporcionar ventajas fáciles de usar adicionales. Por ejemplo, el regulador de temperatura del objeto bimetálico permite que el dispositivo sea de una forma delgada, compacta y, por tanto, atractiva. Métodos de aislamiento térmico impiden que el usuario se vea sorprendido por un calor elevado. Un simple mecanismo de encendido/apagado permite que el usuario empiece y finalice la sesión de uso utilizando una única mano.
II. Cartucho
La figura 9 muestra un cartucho 970 que puede contener un producto vaporizable húmedo 972 (también denominado algunas veces en este documento un material vaporizable viscoso, un material vaporizable fluídico, un material fumable húmedo, un material fumable fluídico, o contenido vaporizable húmedo) para uso con un dispositivo capaz de vaporizar el producto 970. En la figura, el cartucho 970 contiene una cáscara 974 que está sellada con una tapa 976. En este ejemplo, la cáscara 974 comprende una pestaña 978 para pegar la tapa 976 a la cáscara 974. La cáscara 974 del cartucho 970 o todo el cartucho 970 se puede fabricar a partir de una variedad de materiales incluidos, pero no limitados a, metales, plásticos rígidos, plásticos flexibles, papel, cartón, cartulina, y papel encerado. La cáscara 974 del cartucho 970 típicamente comprende un material seguro para uso alimentario, ya que, en la mayoría de los casos, el cartucho 970 se utilizará con un dispositivo para inhalación de una sustancia por parte de un sujeto. Ejemplos de algunos materiales seguros para uso alimentario incluyen aluminio, acero inoxidable, tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polietileno amorfo (APET), polietileno de alta densidad (HDPE), cloruro de polivinilo (PVC), polietileno de baja densidad (LDPE), polipropileno, poliestireno, policarbonato, y muchas variedades de productos de papel. En algunos casos, especialmente cuando el material es papel, la cáscara 974 puede estar revestida con un material o un material seguro para uso alimentario para impedir el secado del contenido vaporizable húmedo 972 y proteger a la vez el contenido vaporizable húmedo 972.
Preferiblemente un cartucho formado y conformado para una inserción más fácil en el interior de una cámara de horno de un dispositivo de la invención y para encajar de forma ajustada en el interior de la cavidad de la cámara de horno para conducción térmica y vaporización mejoradas. Los cartuchos se pueden conformar y enrollar en un proceso que no produce una cantidad significativa de gases perjudiciales.
Una cáscara de un cartucho puede estar dotada de una tapa, por ejemplo, con una película de tapado sellable por calor, para fabricar un cartucho totalmente cerrado y estanco. Un cartucho sellado de la invención puede tener la ventaja de preservar la frescura del contenido, y de impedir el derrame de los materiales de dentro del cartucho durante el transporte o la manipulación por parte del usuario.
La tapa de un cartucho también puede estar compuesta por una variedad de materiales. Típicamente la tapa comprende un material seguro para uso alimentario. La tapa se puede sellar sobre el cartucho después de que el contenido vaporizable húmedo se inserte en el interior de un cartucho de la invención. Muchos métodos de sellar la tapa sobre la cáscara de un cartucho son conocidos para los expertos en la técnica. Un ejemplo de un método de sellar la tapa sobre una cáscara de un cartucho que comprende una pestaña es el sellado por calor. Preferiblemente, la tapa del cartucho se considera segura para uso alimentario hasta al menos aproximadamente 400 °F. La tapa puede ser una película disponible comercialmente para uso con alimentos cocinados en un horno convencional, y a menudo se le denomina “doblemente horneable” (para uso en horno convencional y en horno microondas). Las películas doblemente horneables comprenden típicamente una capa base de PET (tereftalato de polietileno) y una capa de sellado por calor de APET (tereftalato de polietileno amorfo). Estas películas de tapado pueden fácilmente ser metalizadas, o ser recubiertas con una lámina con antelación, preferiblemente con aluminio para mejorar las prestaciones de barrera de la película con relación a la humedad, el oxígeno y otros gases. Las películas metalizadas se pueden producir mediante procesos de conversión habituales conocidos para los expertos en la técnica.
Para ilustración, la figura 10 muestra una película sellable por calor básica 1076 con capa base de PET 1080 y capa de sellado por calor de APET 1082. La figura 11 muestra una película compuesta 1176 con una capa base de PET 1180 similar y una capa de sellado por calor de APET 1182, pero con capa metálica 1184 y capa de adhesión al metal 1186 adicionales. En ambos casos, la capa de sellado por calor de APET 1182 es la que entra en contacto con una pestaña de una cáscara de un cartucho de la invención.
El material de un cartucho de la invención y la cáscara pueden servir para preservar la frescura del material de relleno, y para incrementar la vida útil en almacenamiento de los cartuchos. Un cartucho o tapa o cáscara metalizada también puede mejorar el atractivo visual y el valor percibido de los cartuchos. El material del cartucho también puede permitir impresión y visibilidad mejoradas de información de producto como por ejemplo marca e indicación de sabor.
Un cartucho 1270 útil para entender la invención, que contiene un producto de vaporización húmedo puede tener aberturas o respiraderos 1288 en el cartucho 1270, como muestra el cartucho de ejemplo 1270 de la figura 12. Estas aberturas 1288 pueden permitir que el contenido de dentro del cartucho 1270 tenga acceso al ambiente. Algunos tipos de contenidos pueden necesitar el acceso al ambiente o encontrarlo ventajoso.
El cartucho ejemplar 1270 de la figura 12 también puede estar compuesto por un material que puede ser perforado o abierto cuando se coloca dentro de un dispositivo capaz de vaporizar los contenidos del cartucho 1270. Por ejemplo, si un cartucho 1270 se calienta hasta una cierta temperatura, los contenidos se vaporizan, y la abertura o aberturas u orificios 1288 creados por el dispositivo permiten que el contenido de vapor procedente del cartucho calentado 1270 escape. De una manera diferente, el cartucho 1270 puede comprender una tapa o un precinto 1276 que se puede abrir inmediatamente antes de que el cartucho 1270 se inserte dentro de un dispositivo.
Las partes de un cartucho pueden ser las de la figura 13A, un cartucho 1370 con dos partes 390, 1392 se pueden encajar entre sí, o tener un mecanismo para sellar las dos partes 1390,1392 la una a la otra. La figura 13B muestra un cartucho 1370 que está montado, conteniendo cada parte aberturas o respiraderos 1388 para liberar un vapor a partir de los contenidos del cartucho 1370 cuando el cartucho 1370 se calienta.
En muchos casos, un cartucho útil para entender la invención, está concebido para un único uso y para ser desechable. Sin embargo, algunos tipos de cartuchos, como por ejemplo aquellos que tienen métodos para sellar dos partes la una a la otra, se podrían utilizar múltiples veces como un cartucho reutilizable.
Un cartucho se puede proporcionar o vender a un usuario final conteniendo un único uso de un producto vaporizable húmedo. El tipo de producto contenido dentro del cartucho puede estar estampado o escrito sobre el cartucho, o puede estar indicado mediante el color, el tamaño, o la forma del cartucho. Sin embargo, un cartucho puede ser rellenado por un usuario final con un producto vaporizable húmedo.
Tal como está concebido para ser usado por el consumidor final, un cartucho sellado útil para entender la invención se puede insertar en el interior de la cámara de horno del dispositivo de la invención. La boquilla del dispositivo se devuelve a continuación a la posición cerrada, en cuyo punto puede perforar la película situada en la parte superior del cartucho. Se permite entonces que el vapor generado por el proceso de calentamiento salga del cartucho y sea inhalado por el usuario a través de la boquilla.
III. Materiales Aerosolizados
Cualquier material que es capaz de ser aerosolizado e inhalado por un usuario se puede incorporar en el interior de un dispositivo o cartucho útil para entender la invención, como sería evidente para un experto en la técnica. Es de particular interés que el material proporciona una experiencia al usuario en términos de respuesta táctil en el tracto respiratorio, o en términos de realimentación visual relacionada con la exhalación del material inhalado. Por ejemplo, se tienen que contemplar muchos materiales para uso con la presente invención, incluidos, pero no limitados a, aquellos que contienen tabaco, aromatizantes naturales o artificiales, café molido o granos de café, menta, manzanilla, limón, miel, hojas de té, cacao, y otras alternativas no de tabaco basadas en otros botánicos. Un dispositivo o cartucho útil para entender la invención también puede ser compatible para uso con compuestos farmacéuticos o con compuestos sintéticos, para uso farmacéutico o para uso de placer. Cualquier compuesto de este tipo que pueda ser vaporizado (o volatilizado) a una temperatura relativamente baja y sin productos de degradación perjudiciales puede ser apropiado para uso con un cartucho o dispositivo útil para entender la invención. Ejemplos de compuestos incluyen, pero no están limitados a, mentol, cafeína, taurina, y nicotina.
Los elementos activos contenidos en los botánicos se vaporizan a diferentes temperaturas. El dispositivo se puede calibrar para establecer una única temperatura estable, concebida para vaporizar productos específicos, por ejemplo. También se puede utilizar un controlador para seleccionar una variedad de ajustes de temperatura. El usuario elegiría qué ajuste en base al tipo de cartucho utilizado. El controlador también puede afectar a una temperatura deseada mecánicamente, por ejemplo, modificando el caudal de la válvula, o electrónicamente, por ejemplo, por medio de una válvula electromecánica y de un microcontrolador. Por ejemplo, para modificar la temperatura de funcionamiento de un dispositivo de la invención, la cámara de horno se puede mover con respecto al regulador de temperatura, como por ejemplo discos bimetálicos.
Aquí, se define tabaco o material de tabaco como cualquier combinación de material natural y sintético que pueda ser vaporizado para uso de placer o para uso médico. En una realización útil para entender la presente invención, se puede preparar un cartucho utilizando tabaco curado, glicerina, y aromatizantes. Los expertos en la técnica de la fabricación de productos de tabaco están familiarizados con estos y otros ingredientes utilizados para cigarrillos, puros, y similares. El cartucho se puede producir troceando tabaco en trozos pequeños (por ejemplo, de diámetro menor de 2 mm, preferiblemente menor de 1 mm), añadiendo los otros ingredientes, y mezclando hasta que se consiga una consistencia uniforme. En otra realización, un cartucho se puede preparar procesando el material de relleno hasta darle una consistencia uniforme similar a una pasta (por ejemplo, tamaño de partículas menor de 1 mm), lo cual facilita el proceso de llenado del cartucho, por ejemplo, mediante uso de un tornillo sin fin, de una bomba peristáltica o de una bomba de pistón.
Preferiblemente el material para uso con un dispositivo de la invención o contenido dentro de un cartucho útil para entender la invención comprende al menos uno de un medio formador de vapor y un medio para proporcionar una respuesta táctil en un tracto respiratorio de un usuario. El producto aerosolizado procedente del material insertado en un dispositivo puede ser una combinación de gases en fase vapor, así como pequeñas gotitas que se han producido por condensación a partir de la fase vapor y permanecen suspendidas en la mezcla gas/aire (esta última constituye la parte visible de la substancia inhalada).
Como medio formador de vapor se puede utilizar propilenglicol (PG), glicerina, o una combinación de ambos. Otros medios formadores de vapor se pueden utilizar con un cartucho y dispositivo útiles para entender la invención. El medio formador de vapor sirve para producir un vapor visual, como por ejemplo un vapor similar al humo, cuando se calienta. Este vapor se puede visualizar tanto antes de la inhalación como durante la exhalación del medio. El PG tiene algunas ventajas en comparación con la glicerina sola, ya que exhibe una presión de vapor mucho mayor a temperatura equivalente y permite que el dispositivo opere a una temperatura menor. Reducir la temperatura de funcionamiento ahorra energía, y potencialmente puede mejorar aún más los beneficios para la salud de la utilización de este sistema.
En algunos casos, el vapor producido a partir de PG que es inhalado por el usuario se puede absorber parcialmente en el tracto respiratorio. Si esto ocurre, puede parecer como si el usuario estuviera expeliendo principalmente aire. Esto se diferencia de la experiencia de fumar convencional en que, en el caso de fumar, los usuarios típicamente pueden ver el humo expelido y jugar con él cuando exhalan. Debido a que el vapor visual creado calentando glicerina se puede ver al exhalar, alguna preparación de material de relleno para esta invención puede comprender una combinación de glicerina y PG. En estas realizaciones, el PG permite altas densidades de vapor visual que el usuario puede ver/experimentar antes de inhalar, así como una respuesta táctil en el tracto respiratorio, y la adición de glicerina permite que se puedan ver o experimentar mayores cantidades de vapor al exhalar.
Un método de fabricación del material para uso en un dispositivo o cartucho útil para entender la invención, es combinar hojas de tabaco curado con los otros ingredientes a bajo calor, y a continuación permitir que la mezcla se integre o marine a temperatura ambiente durante un periodo de tiempo extendido, desde un día hasta tres semanas (dependiendo de la receta particular y de los aromas utilizados). El material se puede procesar a continuación troceándolo para darle consistencia uniforme con partículas de diámetro 1 -2 mm y se puede insertar en el cartucho, o directamente en el dispositivo. De forma alternativa, el material se puede procesar para darle una consistencia más uniforme, similar a una pasta, para una manipulación mejorada en un equipo de bomba convencional, como se describe en este documento.
Métodos de ejemplo de llenado de un material en el interior de un cartucho incluyeron un método de llenado por tornillo sin fin y un método de bomba de pistón. Estos dos métodos son procesos de llenado habituales utilizados en la industria del envasado para artículos de alimentación y farmacéuticos. Cualquiera de los dos métodos permite cargar un volumen repetidamente controlado de material de relleno (por ejemplo, aproximadamente 0,25 centímetros cúbicos) en el interior de la cáscara. La cáscara rellenada se puede tapar a continuación utilizando la película de tapado sellable por calor. Las operaciones de llenado y sellado se pueden combinar en una máquina de indexado conocida para los expertos en la técnica del envasado de alimentos y productos farmacéuticos.
IV. Usos
El dispositivo puede emular el fumar proporcionando muchos de los efectos deseables de fumar requeridos por un usuario. Un ejemplo de un método de uso de un dispositivo y/o cartucho útil para entender la invención se muestra en la figura 14. Un medio formador de vapor como el descrito en este documento se puede combinar con un material de tabaco y se puede insertar en un dispositivo 1400 directamente o utilizando un cartucho. El material de tabaco proporciona al usuario la inhalación de substancias 1494, como la nicotina, pero no muchas de las sustancias de tipo alquitrán, como muchos de los analitos de Hoffman (véase más adelante), que acompañan al quemado del material de tabaco. Un dispositivo 1400 se puede utilizar de una manera similar a un cigarrillo u otro artículo de fumar colocando la boquilla del dispositivo 1400 en contacto con la boca 12 de un usuario 10. Sin embargo, sin el humo o sin la sensación de humo, el usuario puede no quedar satisfecho con la experiencia. Para proporcionar una respuesta táctil a la inhalación del material de tabaco, se puede añadir el medio formador de vapor 1494, como por ejemplo propilenglicol, y éste puede ser absorbido en el tracto respiratorio 14.
Asimismo, cuando se fuma un material de tabaco, el humo puede proporcionar una ayuda visual y/o un reconocimiento visual al usuario. Para proporcionar una ayuda visual similar, el medio formador de vapor puede contener una substancia, como por ejemplo la glicerina, que se puede visualizar antes y durante la inhalación, así como durante la exhalación. En un método ejemplar de uso mostrado en la figura 15, el usuario 10 ha recibido substancias de tabaco inhaladas procedentes de un dispositivo 1500 de la invención de una manera que ha reducido la absorción de analitos de Hoffman del usuario 10 en al menos un 70%. Después de la absorción de la sustancia, el usuario puede exhalar un vapor visible 1596 procedente del medio formador de vapor a través de la boca 12. El vapor visible 1596 puede proporcionar una ayuda visual similar a la del humo exhalado en el acto de fumar.
V. Analitos de Hoffman
El humo de cigarrillo es una mezcla compleja de miles de constituyentes químicos. Muchos de estos han sido relacionados con enfermedades relacionadas con fumar. Una referencia estándar de los componentes más perjudiciales encontrados en el humo de los cigarrillos es la lista de analitos de Hoffman que reconoce aproximadamente 44 analitos diferentes que pueden estar presentes en el humo de la corriente principal. Recibe su nombre en honor de Dietrich Hoffmann, un bioquímico y autoridad destacada en la carcinogénesis del tabaco. Esta lista contiene sustancias químicas asociadas habitualmente con los riesgos para la salud del fumar. Estos analitos y sustancias químicas incluyen, por ejemplo, amoniaco, aminonaftalenos, benzopireno, formaldehído, acetaldehído, acetona, metil etil cetona, butiraldehído, cianuro de hidrógeno, óxidos nitrosos, nitrosaminas específicas del tabaco (TSNAs), piridina, quinolina, hidroquinona, fenol, cresoles, alquitrán, nicotina, monóxido de carbono, 1,3-butadieno, isopreno, acrilonitrilo, benceno, tolueno, y estireno. Se ha determinado que algunos analitos de Hoffman pueden no ser deseados en el humo de la corriente principal producido por un artículo de fumar. De esta manera, se ha realizado una amplia investigación sobre la reducción de los analitos de Hoffman. Los analitos de Hoffman también pueden ser carcinogénicos y un dispositivo para fumar o para emular el fumar sería deseable.
Utilizando un dispositivo útil para entender la invención, se puede aerosolizar un material de tabaco sin quemar el material. Al aerosolizar el tabaco, muchas de las sustancias químicas y analitos de Hoffman no deseados no son inhalados por el usuario. Por ejemplo, un dispositivo de la invención puede reducir la inhalación de analitos de Hoffman en aproximadamente un 70% o más. En algunas realizaciones, un dispositivo de la invención puede reducir la inhalación de analitos de Hoffman en aproximadamente un 50% o más. En algunas realizaciones, un dispositivo de la invención puede reducir la inhalación de analitos de Hoffman en aproximadamente un 60% o más. En algunas realizaciones, un dispositivo de la invención puede reducir la inhalación de analitos de Hoffman en aproximadamente un 70% o más. En algunas realizaciones, un dispositivo de la invención puede reducir la inhalación de analitos de Hoffman en aproximadamente un 80% o más. En algunas realizaciones, un dispositivo de la invención puede reducir la inhalación de analitos de Hoffman en aproximadamente un 90% o más.
VI. Ensayo de Ames
El ensayo de mutación bacteriana inversa fue desarrollado originariamente por Ames et al. El ensayo de Ames sirve como una herramienta de predicción para compuestos que podrían provocar carcinogénesis en humanos. El método ha sido adoptado de forma generalizada, y la FDA lo incorpora como parte de un estudio de toxicidad más exhaustivo para nuevos aditivos alimentarios y fármacos. El mismo ensayo ha sido ampliamente utilizado para estudiar la toxicidad de productos de tabaco y humo de tabaco. El ensayo de Ames es un ensayo biológico para evaluar el potencial mutagénico de compuestos químicos. Como el cáncer está a menudo relacionado con daños en el ADN, el ensayo también sirve como un ensayo rápido para estimar el potencial carcinogénico de un compuesto. En comparación, los ensayos estándar para carcinogenicidad hechos en roedores tardan años en completarse y son caros. El ensayo de Ames utiliza varias cepas de la bacteria Salmonella typhimurium que transportan mutaciones en genes implicados en la síntesis de la histidina, de modo que requieren histidina para su crecimiento. La variable que se ensaya es la capacidad del mutágeno para provocar una reversión al crecimiento en un medio libre de histidina. Las cepas controladoras se construyen especialmente para que tengan tanto cambio del marco de lectura (frameshift) como mutaciones puntuales en los genes necesarios para sintetizar la histidina, lo que permite la detección de mutágenos que actúan por medio de diferentes mecanismos. Algunos compuestos son bastante específicos, provocando reversiones en sólo una o dos cepas. Las cepas controladoras también transportan mutaciones en los genes responsables de la síntesis de los lipopolisacáridos, haciendo más permeable la pared celular de las bacterias, y en el sistema de reparación de escisión para hacer el ensayo más sensible. Se añade extracto de hígado de rata para simular el efecto del metabolismo, ya que algunos compuestos, como el benzopireno, son no mutagénicos por sí mismos pero sus productos metabólicos sí lo son. Para realizar un ensayo, las bacterias se extienden sobre una placa de agar con una pequeña cantidad de histidina. Esta pequeña cantidad de histidina en el medio de crecimiento permite que las bacterias crezcan durante un tiempo inicial y tengan la oportunidad de mutar. Cuando se agota la histidina, sólo sobrevivirán bacterias que han mutado para ganar la capacidad de producir histidina. La placa se incuba durante 48 horas. La mutagenicidad de una substancia es proporcional al número de colonias observadas.
Como se muestra en el Ejemplo 2 más adelante, el dispositivo de la invención para uso con un material que contiene tabaco puede mostrar una mejoría significativa en los resultados del ensayo de Ames en comparación con muchos tipos de tabaco de fumar. De esta manera, un dispositivo de la invención puede proporcionar a un usuario muchas de las sustancias del tabaco, como por ejemplo la nicotina, sin proporcionar al mismo tiempo algunos componentes carcinogénicos clave que están asociados con el quemado o el humo del tabaco.
EJEMPLO 1
El humo de cigarrillo es una mezcla compleja de miles de constituyentes químicos. Muchos de estos han sido relacionados con enfermedades relacionadas con fumar. La lista de analitos de Hoffman es una referencia estándar sobre los compuestos más perjudiciales encontrados en el humo de los cigarrillos. Se seleccionará un conjunto de 52 compuestos objetivo en base a la lista de Hoffman. Se espera que el vapor producido por un dispositivo de la invención reducirá los niveles de estos compuestos objetivo en una cantidad significativa (aproximadamente un 70% de reducción o más).
El ensayo de constituyentes de un dispositivo prototipo de la invención y un cigarrillo de referencia (KY2R4F) se realizará en un laboratorio. Muestras de ambos tipos de dispositivos se obtendrán in situ, en máquinas de fumar automáticas y bajo el régimen Canadiense Intenso (caladas de 55 centímetros cúbicos (cc) cada 30 segundos). Se cree que este método aproxima las condiciones reales de fumar mejor que el régimen FTC (caladas de 35 cc cada 60 segundos). Arista ha desarrollado extensos protocolos para el análisis de los compuestos objetivo, basados en la literatura. Estos protocolos se emplearán para el ensayo. Los métodos de recogida y extracción para cada grupo de analitos se resumen en la TABLA 1.
TABLA 1: Análisis de Analitos de Hoffman
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Para cada compuesto objetivo, se ejecutarán cinco ensayos replicados, tanto para un dispositivo de la invención como para el cigarrillo de referencia. Las diferencias en producción media entre los dos artículos se determinarán como porcentaje. Se espera que un dispositivo de la invención reducirá el nivel de analitos de Hoffman en aproximadamente un 70% o más en comparación con el cigarrillo de referencia.
EJEMPLO 2
El ensayo de mutación inversa bacteriana, o “ensayo de Ames“, sirve como una herramienta de predicción para compuestos que podrían provocar carcinogénesis en humanos. Este ensayo ha sido ampliamente utilizado para estudiar la toxicidad de productos de tabaco y de humo de tabaco. El objetivo de este estudio descrito aquí fue examinar el condensado de humo de la presente invención en busca de mutagenicidad en la cepa TA 98 de la bacteria Salmonella typhimurium utilizando el ensayo de Ames. Se eligió la cepa TA 98 porque está entre las cepas más sensibles de Salmonella typhimurium, y puede detectar una gran variedad de mutágenos. Si se detecta una respuesta dependiente de la dosis, se considera que el condensado de humo es mutagénico para esa cepa.
Instalación de ensayo. La preparación del artículo de ensayo (es decir, “fumado“ y extracción), el análisis de constituyentes químicos y la genotoxicidad se realizaron en los Laboratorios Arista, 1941 Reymet Road, Richmond, VA. 23237.
Preparación de extractos de artículos de ensayo. Se “fumaron“ tres cartuchos por cada replicado utilizando un dispositivo de fumar de la presente invención conectado a una máquina de fumar rotativa automatizada (Borgwaldt RM-20 CSR) utilizando los siguientes parámetros: 1) volumen de calada de 55 ml; y 2) duración de calada de 30 segundos y un flujo de aire de acuerdo con las normas ISO. La fase de Materia Particulada Total (TPM) se recogió en una almohadilla de filtro de Cambridge de 44 mm y se extrajo en dimetilsulfóxido (DMSO). Inmediatamente después de la extracción, muestras TPM fueron alicuotadas en viales ámbar individuales y almacenadas a una temperatura menor o igual que -70°c durante un tiempo mayor o igual que 48h antes del ensayo mediante el ensayo de Ames. Una vez descongelados y utilizados para el ensayo, los extractos de TPM no se volvieron a utilizar o a congelar.
Ensayo de mutagenicidad (ensayo de Ames). El ensayo de Ames se realizó sobre extractos TPM generados durante tres sesiones de “fumar“ independientes. El ensayo se realizó de acuerdo con el Procedimiento Relativo Estándar Arista # TOX 001. Las muestras TPM se ensayaron por triplicado con la adición de un sistema de activación metabólica exógeno (S9). Para cada muestra replicada, se ensayaron diez concentraciones de fase particulada a partir de 0-2000 mg TPM por placa en un mínimo de tres placas para cada concentración. Se realizó ensayo concurrente de controles positivos específicos de cada cepa (con y sin S9) y una única concentración (es decir, 100 mg) del condensado de cigarrillo de referencia KY2R4F. El ensayo se realizó de acuerdo con el Método Oficial de Salud de Canadá 501, segunda edición, 2004-11-01, Procedimiento Operativo Estándar Arista # TOX 001. Los resultados del ensayo de Ames se muestran en la figura 16. Los Controles de vehículo y positivos, KY2R4F y revertante espontáneo ejecutados de manera concurrente con cada ensayo y pertinentes para las cepas de bacterias y las condiciones de incubación estuvieron dentro de los límites de control de laboratorio esperados o fueron considerados científicamente aceptables por el director del estudio.
Resultados. Como se muestra en la figura 16, el estudio no encontró ningún efecto dependiente de la dosis de la materia articulada total (TPM) generada por el “fumado“ del dispositivo de la presente invención. Además, todas las muestras TPM mostraron una tasa de reversión menor de la mitad que la del control. En cambio, datos publicados para el cigarrillo de referencia Kentucky “1R4F”, un cigarrillo de tabaco y composición de filtro habituales, producen una tendencia de pendiente positiva para la cepa controladora TA 98. Véase D. W. Bombick et al., “Chemical and Biological Studies of a New Cigarette that Primarily Heats Tobacco. Part 3. In vitro toxicidad of whole smoke,” Food and Chemical Toxicology, 36:183-190 (1997).
Aunque en este documento se han mostrado y descrito las realizaciones preferidas de la presente invención, será evidente para los expertos en la técnica que dichas realizaciones se proporcionan sólo a modo de ejemplo. Se les ocurrirán ahora a los expertos en la técnica numerosas variaciones, cambios, sustituciones sin apartarse de la invención. Se debería entender que en la puesta en práctica de la invención se pueden emplear diversas alternativas a las realizaciones de la invención descritas en este documento. Se pretende que las siguientes reivindicaciones definan el alcance de la invención y que métodos y estructuras dentro del alcance de estas reivindicaciones y sus equivalentes estén cubiertos por ellas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un cartucho para uso en un dispositivo para aerosolizar un material que comprende:
(a) una cáscara para contener un material vaporizable, en donde el material vaporizable comprende (i) partículas de tabaco de diámetro menor de 2 mm, y (ii) un medio formador de aerosol que comprende al menos uno de propilenglicol y glicerina; y
(b) una tapa sellada sobre la cáscara, conformando de este modo un cartucho sellado que contiene el material vaporizable.
2. El cartucho de la reivindicación 1, en el cual el medio formador de aerosol comprende propilenglicol y glicerina.
3. El cartucho de la reivindicación 2, en el cual el propilenglicol y la glicerina están presentes en una combinación que es capaz de formar un vapor visual cuando se calienta hasta una temperatura necesaria para aerosolizar el material vaporizable.
4. El cartucho de la reivindicación 1, en el cual las partículas de tabaco tienen un diámetro de desde 1 mm hasta 2 mm.
5. El cartucho de la reivindicación 1, en el cual las partículas de tabaco tienen un diámetro menor de 1 mm.
6. El cartucho de cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, en el cual el medio formador de aerosol está configurado para formar un aerosol que comprende partículas de diámetro menor de 2 micras.
7. El cartucho de la reivindicación 1, en el cual:
(a) la tapa es penetrable; o
(b) una tapa penetrada permite una salida de un aerosol generado calentando el material vaporizable; o (c) la tapa es una película sellable por calor; o
(d) la tapa comprende aluminio; o
(e) la cáscara comprende aluminio; o
(f) la cáscara comprende una pestaña.
8. El cartucho de la reivindicación 1, en el cual el material vaporizable es un material vaporizable húmedo, un material vaporizable viscoso, o un material vaporizable fluídico.
9. El cartucho de la reivindicación 1, en el cual el material vaporizable comprende aromatizantes.
10. Un método de rellenar un cartucho que contiene un material vaporizable que comprende:
(a) cargar el material vaporizable en el interior de una cáscara del cartucho; y
(b) sellar una tapa sobre la cáscara del cartucho;
en donde el material vaporizable comprende (i) partículas de tabaco de diámetro menor de 2 mm, y (ii) un medio formador de aerosol que comprende al menos uno de propilenglicol y glicerina.
11. El método de la reivindicación 10, en el cual:
(a) el método está automatizado; o
(b) el paso de carga comprende un método de llenado por tornillo sin fin; o
(c) el paso de carga comprende un método de bomba de pistón; o
(d) un volumen predeterminado del material vaporizable se carga en el paso de carga; o
(e) el paso de sellado comprende calentar al menos una de la tapa y la cáscara del cartucho.
12. El método de la reivindicación 10, en el cual el medio formador de aerosol comprende propilenglicol y glicerina.
13. El método de la reivindicación 12, en el cual el propilenglicol y la glicerina están presentes en una combinación que es capaz de formar un vapor visual cuando se calienta hasta una temperatura necesaria para aerosolizar el material vaporizable.
14. El método de la reivindicación 10, en el cual las partículas de tabaco tienen (i) un diámetro de desde 1 milímetro hasta 2 mm, o (ii) un diámetro menor de 1 milímetro.
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