ES2882924T3 - Sistema generador de aerosol con prevención de fugas - Google Patents

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Olivier Yves Cochand
Flavien Dubief
Jean-Marc Flick
Michel Thorens
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Abstract

Un sistema generador de aerosol operado eléctricamente (100) para el calentamiento de un sustrato líquido formador de aerosol, el sistema que comprende: una porción de almacenamiento de líquido (113) para el almacenamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115); un calentador eléctrico (119) para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115); al menos un conector eléctrico (201) para el calentador (119), en donde el al menos un conector eléctrico (201) se ubica en el exterior de la porción de almacenamiento de líquido (113); y medios de prevención de fugas configurados para evitar o reducir las fugas del sustrato líquido formador de aerosol (115) de la porción de almacenamiento de líquido (113), en donde los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado (703) entre la porción de almacenamiento de líquido (113) y el al menos un conector eléctrico (201), y en donde los medios de sellado comprenden material de sellado en un contacto entre la porción de almacenamiento de líquido (113) y el al menos un conector eléctrico (201).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema generador de aerosol con prevención de fugas
La presente invención se refiere a un sistema generador de aerosol. En particular, la presente invención se refiere a un sistema generador de aerosol en el que el sustrato formador de aerosol es líquido.
El documento WO-A-2009/132793 describe un sistema para fumar calentado eléctricamente. Un líquido se almacena en una porción de almacenamiento de líquido, y una mecha capilar tiene un primer extremo que se extiende en la porción de almacenamiento de líquido para entrar en contacto con el líquido en esta, y un segundo extremo que se extiende fuera de la porción de almacenamiento de líquido. Un elemento de calentamiento calienta el segundo extremo de la mecha capilar. El elemento de calentamiento tiene forma de un elemento de calentamiento eléctrico enrollado en forma de espiral en conexión eléctrica con un suministro de energía, y que rodea el segundo extremo de la mecha capilar. Durante el uso, el elemento de calentamiento puede activarse por el usuario para encender el suministro de energía. La succión en una boquilla por el usuario provoca que el aire se aspire en el sistema para fumar calentado eléctricamente a través de la mecha capilar y el elemento de calentamiento y subsecuentemente en la boca del usuario.
El documento GB 2 468 932 A describe un cigarrillo electrónico que comprende un inhalador electrónico y un atomizador electrónico conectado al inhalador electrónico a través de un conector eléctrico. El atomizador electrónico comprende un tubo atomizador, un contenedor de líquido posicionado dentro del tubo atomizador y un medio de almacenamiento de líquido posicionado dentro del contenedor de líquido. El atomizador electrónico comprende además un cable de calentamiento eléctrico posicionado en el exterior del contenedor de líquido y dentro del tubo atomizador. Un conector eléctrico se posiciona dentro de un asiento del tapón y sobresale de un extremo del tubo atomizador. Una pieza a prueba de fugas y una arandela de sellado se posicionan entre el asiento del tapón y una superficie interna del tubo atomizador.
Los sistemas generadores de aerosol de la técnica anterior, que incluyen el sistema para fumar operado eléctricamente mencionado anteriormente, tienen un número de ventajas, pero todavía hay oportunidad de mejorar el diseño.
De conformidad con un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema generador de aerosol operado eléctricamente de conformidad con la reivindicación 1.
El sistema generador de aerosol se dispone para vaporizar el sustrato formador de aerosol para formar el aerosol. El sistema generador de aerosol puede incluir el sustrato formador de aerosol o puede adaptarse para recibir el sustrato formador de aerosol. Como se conoce por los expertos en la técnica, un aerosol es una suspensión de partículas sólidas o gotitas de líquido en un gas, tal como el aire.
Una ventaja de la invención es que se evita las fugas de líquido desde la porción de almacenamiento de líquido o al menos se reduce esencialmente. Minimizar, o preferentemente evitar, las fugas, es importante para evitar el desperdicio del sustrato líquido formador de aerosol. Por otra parte, las fugas del sustrato líquido formador de aerosol pueden crear contaminación, por ejemplo, cuando se usan consecutivamente diferentes sustratos formadores de aerosol. Además, el sustrato líquido formador de aerosol que se ha escapado de la porción de almacenamiento de líquido puede fluir fuera del sistema generador de aerosol y provocar molestias al usuario. Por ejemplo, el sistema generador de aerosol puede volverse húmedo o pegajoso.
El sustrato líquido formador de aerosol preferentemente tiene propiedades físicas, por ejemplo el punto de ebullición y la presión de vapor, adecuados para su uso en el sistema generador de aerosol. Si el punto de ebullición es muy alto, puede no ser posible vaporizar el líquido pero, si el punto de ebullición es muy bajo, el líquido puede vaporizarse muy fácilmente. El líquido comprende preferentemente un material que contiene tabaco que comprende compuestos volátiles con sabor a tabaco que se liberan del líquido al calentarse. Alternativa o adicionalmente, el líquido puede comprender un material que no es de tabaco. El líquido puede incluir agua, solventes, etanol, extractos de plantas, soluciones de nicotina y sabores naturales o artificiales. Preferentemente, el líquido comprende además un formador de aerosol. Ejemplos de formadores de aerosol adecuados son la glicerina y el propilenglicol. Una ventaja de proporcionar una porción de almacenamiento de líquido es que el líquido en la porción de almacenamiento de líquido se protege del aire ambiente (debido a que el aire no puede entrar generalmente en la porción de almacenamiento de líquido) y, en algunas modalidades de la luz, de manera que el riesgo de degradación del líquido se reduce significativamente. Por otra parte, puede mantenerse un alto nivel de higiene. La porción de almacenamiento de líquido puede no ser rellenable. Por tanto, cuando el líquido en la porción de almacenamiento de líquido se ha usado, se reemplaza el sistema generador de aerosol. Los medios de prevención de fugas evitan la contaminación cuando se reemplaza la porción de almacenamiento de líquido. Alternativamente, la porción de almacenamiento de líquido puede ser rellenable. En ese caso, el sistema generador de aerosol puede reemplazarse después de cierto número de rellenos de la porción de almacenamiento de líquido. Preferentemente, la porción de almacenamiento de líquido se dispone para contener líquido para un número predeterminado de bocanadas.
En una modalidad, los medios de prevención de fugas comprenden un tapón poroso al menos parcialmente ubicado dentro de la porción de almacenamiento de líquido.
Proporcionar un tapón poroso al menos parcialmente dentro de la porción de almacenamiento de líquido minimiza el líquido libre. Esto reduce la posibilidad de que el líquido se fuge de la porción de almacenamiento de líquido. El tapón poroso puede comprender cualquier material adecuado o combinación de materiales que sea capaz de retener el sustrato líquido formador de aerosol, pero también es inerte con respecto al sustrato líquido formador de aerosol. El material o los materiales particulares preferidos dependerán de las propiedades físicas del sustrato líquido formador de aerosol. Ejemplos de materiales adecuados son un material capilar, por ejemplo, un material de esponja o espuma, materiales basados en cerámica o de grafito en forma de fibras o polvos sinterizados, un material de metal espumado o plástico, un material fibroso, por ejemplo fabricado de fibras hiladas o extrudidas, tales como acetato de celulosa, poliéster, o poliolefina unida, polietileno, fibras de terileno o polipropileno, fibras de nailon o cerámica. El tapón poroso puede tener cualquier forma adecuada. Sin embargo, con la máxima preferencia, el tapón poroso llena esencialmente la cavidad de la porción de almacenamiento de líquido a fin de minimizar el líquido libre.
El sistema generador de aerosol puede comprender además una mecha capilar para transportar el sustrato líquido formador de aerosol desde la porción de almacenamiento de líquido.
Preferentemente, la mecha capilar se dispone para estar en contacto con el líquido en la porción de almacenamiento de líquido. Preferentemente, la mecha capilar se extiende en la porción de almacenamiento de líquido. En ese caso, durante el uso, el líquido se transfiere desde la porción de almacenamiento de líquido por acción capilar en la mecha capilar. En una modalidad, el líquido en un extremo de la mecha capilar se vaporiza para formar un vapor supersaturado. El vapor supersaturado se mezcla y se transporta en el flujo de aire. Durante el flujo, el vapor se condensa para formar el aerosol y el aerosol se transporta hacia la boca de un usuario. El sustrato líquido formador de aerosol tiene propiedades físicas, que incluyen la viscosidad y la tensión superficial, las que permiten al líquido transportarse a través de la mecha capilar por acción capilar.
La mecha capilar puede tener una estructura fibrosa o esponjosa. La mecha capilar comprende preferentemente un conjunto de capilares. Por ejemplo, la mecha capilar puede comprender una pluralidad de fibras o hilos u otros tubos de calibre fino. Las fibras o hilos pueden generalmente alinearse en la dirección longitudinal del sistema generador de aerosol. Alternativamente, la mecha capilar puede comprender un material similar a la esponja o similar a la espuma que se conforma en forma de barra. La forma de barra puede extenderse a lo largo de la dirección longitudinal del sistema generador de aerosol. La estructura de la mecha forma una pluralidad de pequeños orificios o tubos, a través de los que el líquido puede transportarse por acción capilar. La mecha capilar puede comprender cualquier material o combinación de materiales adecuados. Ejemplos de los materiales adecuados son materiales capilares, por ejemplo, un material de esponja o espuma, materiales basados en cerámica o de grafito en forma de fibras o polvos sinterizados, material de metal espumado o plástico, un material fibroso, por ejemplo fabricado de fibras hiladas o extrudidas, tales como acetato de celulosa, poliéster, o poliolefina unida, polietileno, fibras terileno o polipropileno, fibras de nailon o cerámica. La mecha capilar puede tener cualquier capilaridad y porosidad adecuada a fin de usarse con diferentes propiedades físicas del líquido. El líquido tiene propiedades físicas, que incluyen pero no se limitan a la viscosidad, tensión superficial, densidad, conductividad térmica, punto de ebullición y presión de vapor, que permiten que el líquido se transporte a través del dispositivo capilar por acción capilar. Las propiedades físicas del sustrato líquido formador de aerosol también pueden afectar el comportamiento de las fugas.
En una modalidad preferida, el sistema generador de aerosol comprende un tapón poroso ubicado al menos parcialmente dentro de la porción de almacenamiento de líquido y una mecha capilar para transportar el sustrato líquido formador de aerosol desde la porción de almacenamiento de líquido. En ese caso, el tapón poroso y la mecha capilar pueden comprender el mismo material o materiales diferentes. Preferentemente, la mecha capilar se dispone para extenderse en el tapón poroso que está dentro de la porción de almacenamiento de líquido. Preferentemente, la mecha capilar se extiende esencialmente hacia el centro del tapón poroso. La mecha capilar y el tapón poroso están preferentemente en contacto, ya que esto proporciona una buena transferencia del líquido. La mecha capilar y el tapón poroso pueden proporcionarse como un único miembro capilar integral, ubicado parcialmente dentro de la porción de almacenamiento de líquido para retener el líquido, y que se extiende parcialmente fuera de la porción de almacenamiento de líquido para transportar el sustrato líquido formador de aerosol por acción capilar. Alternativamente, la mecha capilar y el tapón poroso pueden estar separados.
Si el sistema generador de aerosol comprende una mecha capilar, los medios de prevención de fugas pueden comprender medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar. Tales medios de sellado, particularmente en combinación con un tapón poroso, proporcionan la prevención de fugas mejorada.
En una modalidad, los medios de sellado comprenden material de sellado que rodea esencialmente la mecha capilar. Preferentemente, la mecha capilar se ubica parcialmente dentro de la porción de almacenamiento de líquido para entrar en contacto con el líquido en la porción de almacenamiento de líquido. En ese caso, preferentemente, los medios de sellado comprenden material de sellado en la unión entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar. Los medios de sellado pueden ser en forma de un anillo de sellado.
Los medios de sellado pueden ser particularmente importantes si se proporciona un tapón poroso al menos parcialmente ubicado dentro de la porción de almacenamiento de líquido y la capilaridad del tapón poroso es diferente de la capilaridad de la mecha capilar. En ese caso, se formará un gradiente de resistencia capilar o capilaridad entre el tapón poroso en la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar, lo que puede forzar que el líquido se mueva desde la porción de almacenamiento de líquido hacia la mecha capilar.
En una modalidad preferida, los medios de sellado se crean al colocar la mecha en un molde de inyección y se inyecta un material de sellado apropiado alrededor de la mecha capilar. Cuando la mecha capilar se coloca en la porción de almacenamiento de líquido, los medios de sellado se posicionan en la unión entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar.
Los medios de sellado preferentemente sellan esencialmente cualquier espacio entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar. Por tanto, si cualquier líquido comienza a fugarse fuera de la porción de almacenamiento de líquido, los medios de sellado evitarán cualquier líquido o reducirán la cantidad de líquido que sale de la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar. Si se proporcionan los medios de sellado además de un tapón poroso, cualquier líquido que escape del tapón poroso puede contenerse por los medios de sellado.
Los medios de sellado pueden comprender cualquier material de sellado adecuado o combinación de materiales de sellado. El material puede ser el mismo material o un material diferente que el material de la porción de almacenamiento de líquido.
El sistema generador de aerosol es operado eléctricamente. El sistema generador de aerosol operado eléctricamente comprende un calentador eléctrico para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol.
El calentador eléctrico puede comprender un único elemento de calentamiento. Alternativamente, el calentador eléctrico puede comprender más de un elemento de calentamiento, por ejemplo dos, o tres, o cuatro, o cinco, o seis o más elementos de calentamiento. El elemento de calentamiento o los elementos de calentamiento pueden disponerse apropiadamente a fin de calentar más eficazmente el sustrato formador de aerosol.
El al menos un elemento de calentamiento eléctrico comprende preferentemente un material eléctricamente resistivo. Los materiales eléctricamente resistivos adecuados incluyen pero no se limitan a: semiconductores tales como cerámicas dopadas, cerámicas eléctricamente “conductoras” (tales como, por ejemplo, disiliciuro de molibdeno), carbono, grafito, metales, aleaciones de metal y materiales compuestos fabricados de un material cerámico y un material metálico. Tales materiales compuestos pueden comprender cerámicas dopadas o sin dopar. Ejemplos de cerámicas dopadas adecuadas incluyen carburos de silicio dopados. Ejemplos de metales adecuados incluyen titanio, zirconio, tantalio y metales del grupo del platino. Ejemplos de aleaciones de metal adecuadas incluyen acero inoxidable, constantán, aleaciones que contienen níquel-, cobalto-, cromo-, aluminio-titanio-zirconio, hafnio-, niobio-, molibdeno-, tántalo-, tungsteno-, estaño-, galio-, manganeso- y aleaciones que contienen hierro, y superaleaciones basadas en níquel, hierro, cobalto, acero inoxidable, Timetal®, aleaciones basadas en hierroaluminio y aleaciones basadas en hierro-manganeso-aluminio. Timetal® es una marca registrada de Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Denver Colorado. En materiales compuestos, el material eléctricamente resistivo puede opcionalmente incrustarse, encapsularse o recubrirse con un material aislante o viceversa, en dependencia de la cinética de la transferencia de energía y las propiedades fisicoquímicas externas requeridas. El elemento de calentamiento puede comprender una lámina metálica grabada aislada entre dos capas de un material inerte. En ese caso, el material inerte puede comprender Kapton®, lámina de mica o todo poliimida. Kapton® es una marca registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898, Estados Unidos de América.
Alternativamente, el al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede comprender un elemento de calentamiento infrarrojo, una fuente fotónica, o un elemento de calentamiento inductivo.
El al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede tomar cualquier forma adecuada. Por ejemplo, el al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede tomar la forma de una lámina de calentamiento. Alternativamente, el al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede tomar la forma de una cubierta o sustrato que tiene diferentes porciones electroconductoras, o un tubo metálico eléctricamente resistivo. La porción de almacenamiento de líquido puede incorporar un elemento de calentamiento desechable. Alternativamente, una o más agujas o barras de calentamiento, que corren a través del sustrato líquido formador de aerosol, también pueden adecuarse. Alternativamente, el al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede ser un calentador de disco (extremo) o una combinación de un calentador de disco con agujas o barras de calentamiento. Alternativamente, el al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede comprender una lámina de material flexible. Otras alternativas incluyen un cable o filamento de calentamiento, por ejemplo un cable de Ni-Cr, platino, tungsteno o de aleación, o una placa de calentamiento. Opcionalmente, el elemento de calentamiento puede depositarse en o sobre un material portador rígido.
El al menos un elemento de calentamiento eléctrico puede comprender un disipador de calor, o depósito de calor, que comprende un material capaz de absorber y almacenar calor y subsecuentemente liberar el calor a través del tiempo para calentar el sustrato formador de aerosol. El disipador de calor puede formarse de cualquier material adecuado, tal como un material de metal o cerámico adecuado. Preferentemente, el material tiene una alta capacidad térmica (material de almacenamiento sensible al calor), o es un material capaz de absorber y subsecuentemente liberar el calor a través de un proceso reversible, tal como un cambio de fase a alta temperatura. Los materiales de almacenamiento sensibles al calor adecuado incluyen gel de sílice, alúmina, carbono, lana de vidrio, fibra de vidrio, minerales, un metal o aleación tal como aluminio, plata o plomo, y un material de celulosa tal como papel. Otros materiales adecuados que liberan calor a través de un cambio de fase reversible incluyen parafina, acetato de sodio, naftalina, cera, óxido de polietileno, un metal, una sal de metal, una mezcla de sales eutécticas o una aleación.
El disipador de calor o el depósito de calor pueden disponerse de manera que estén directamente en contacto con el sustrato líquido formador de aerosol y puedan realizar la transferencia del calor almacenado directamente al sustrato. Alternativamente, el calor almacenado en el disipador de calor o el depósito de calor puede transferirse al sustrato formador de aerosol por medio de un conductor del calor, tal como un tubo metálico.
El al menos un elemento de calentamiento puede transmitir calor al sustrato formador de aerosol por medio de conducción. El elemento de calentamiento puede estar al menos parcialmente en contacto con el sustrato. Alternativamente, el calor desde el elemento de calentamiento puede conducirse hacia el sustrato por medio de un elemento conductor de calor.
Alternativamente, el al menos un elemento de calentamiento puede realizar la transferencia de calor al aire ambiente entrante que se aspira a través del sistema generador de aerosol durante el uso, el que a su vez calienta el sustrato formador de aerosol por convección. El aire ambiente puede calentarse antes de pasar a través del sustrato formador de aerosol. Alternativamente, el aire ambiente puede aspirarse primero a través del sustrato líquido y luego calentarse.
En una modalidad preferida, el sistema generador de aerosol comprende un calentador eléctrico y una mecha capilar. En esa modalidad, preferentemente, la mecha capilar se dispone para estar en contacto con el líquido en la porción de almacenamiento de líquido. Durante el uso, el líquido se transfiere desde la porción de almacenamiento de líquido hacia el calentador eléctrico por acción capilar en la mecha capilar. En una modalidad, la mecha capilar tiene un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo que se extiende en la porción de almacenamiento de líquido para entrar en contacto con el líquido en esta y el calentador eléctrico que se dispone para calentar el líquido en el segundo extremo. Cuando el calentador se activa, el líquido en el segundo extremo de la mecha capilar se vaporiza por el calentador para formar el vapor supersaturado. El vapor supersaturado se mezcla y se transporta en el flujo de aire. Durante el flujo, el vapor se condensa para formar el aerosol y el aerosol se transporta hacia la boca de un usuario.
La porción de almacenamiento de líquido, y opcionalmente, la mecha capilar y el calentador, pueden eliminarse del sistema generador de aerosol como un componente único.
El sistema generador de aerosol comprende además al menos un conector eléctrico para el calentador. Los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y al menos uno de los conectores eléctricos.
En una modalidad, los medios de sellado comprenden material de sellado que rodea esencialmente uno o ambos conectores eléctricos. Los medios de sellado pueden estar en forma de uno o más anillos de sellado. Los conectores eléctricos se ubican en el exterior de la porción de almacenamiento de líquido. Los medios de sellado comprenden material de sellado en el contacto entre la porción de almacenamiento de líquido y los conectores eléctricos. En una modalidad preferida, los medios de sellado se crean al colocar cada conector eléctrico en un molde de inyección y se inyecta un material de sellado apropiado alrededor del conector.
Los medios de sellado preferentemente evitan esencialmente que el líquido corra a lo largo de los conectores eléctricos. Por tanto, si cualquier líquido comienza a fugarse fuera de la porción de almacenamiento de líquido, los medios de sellado evitarán cualquier líquido o reducirán la cantidad de líquido que corre en el sistema. Si se proporcionan los medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y al menos uno de los conectores eléctricos además de los medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar, cualquier líquido que no se contenga por los medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar puede contenerse por los medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y los conectores eléctricos. Si los medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido y al menos uno de los conectores eléctricos se proporcionan además de un tapón poroso, cualquier líquido que escape del tapón poroso puede contenerse por los medios de sellado.
Los medios de sellado pueden comprender cualquier material de sellado adecuado. El material puede ser el mismo material o un material diferente que el material de la porción de almacenamiento de líquido.
El sistema generador de aerosol puede comprender al menos una entrada de aire. El sistema generador de aerosol puede comprender al menos una salida de aire. El sistema generador de aerosol puede comprender una cámara formadora de aerosol entre la entrada de aire y la salida de aire a fin de definir una ruta del flujo de aire desde la entrada de aire hasta la salida de aire a través de la cámara formadora de aerosol, a fin de transportar el aerosol a la salida de aire y en la boca de un usuario. La cámara formadora de aerosol simplemente ayuda o facilita la generación de aerosol.
El sistema generador de aerosol puede comprender además un suministro de energía eléctrica. El sistema generador de aerosol puede comprender además circuitos eléctricos. En una modalidad, los circuitos eléctricos comprenden un sensor para detectar el flujo de aire indicador de que un usuario toma una bocanada. En ese caso, los circuitos eléctricos se disponen preferentemente para proporcionar un pulso de corriente eléctrica a un calentador eléctrico cuando el sensor detecta que un usuario toma una bocanada. Preferentemente, el período de tiempo del pulso de corriente eléctrica se establece previamente, en dependencia de la cantidad de líquido que se desea vaporizar. Los circuitos eléctricos se programan preferentemente para este propósito. Alternativamente, los circuitos eléctricos pueden comprender un interruptor manual para que un usuario inicie una bocanada. El período de tiempo del pulso de corriente eléctrica, preferentemente se establece previamente, en dependencia de la cantidad de líquido que se desea vaporizar. Los circuitos eléctricos se programan preferentemente para este propósito.
Preferentemente, el sistema generador de aerosol comprende un alojamiento. Preferentemente, el alojamiento se alarga. Si el generador de aerosol incluye una mecha capilar, el eje longitudinal de la mecha capilar y el eje longitudinal del alojamiento pueden ser esencialmente paralelos. El alojamiento puede comprender una cubierta y una boquilla. En ese caso, todos los componentes pueden contenerse tanto en la cubierta como en la boquilla. En una modalidad, el alojamiento incluye un inserto que puede eliminarse que comprende la porción de almacenamiento de líquido, la mecha capilar y el calentador. En esa modalidad, esas partes del sistema generador de aerosol pueden eliminarse del alojamiento como un componente único. Esto puede ser útil para rellenar o reemplazar la porción de almacenamiento de líquido, por ejemplo.
El alojamiento puede comprender cualquier material o combinación de materiales adecuados. Ejemplos de materiales adecuados incluyen metales, aleaciones, plásticos o materiales compuestos que contienen uno o más de esos materiales, o termoplásticos que son adecuados para aplicaciones alimenticias o farmacéuticas, por ejemplo polipropileno, polieteretercetona (PEEK) y polietileno. Preferentemente, el material es ligero y no frágil.
En una modalidad particularmente preferida, el sistema generador de aerosol comprende además: un primer extremo que tiene una boquilla; un segundo extremo opuesto al primer extremo; un suministro de energía eléctrica y circuitos eléctricos dispuestos en el segundo extremo; una mecha capilar para transportar el sustrato líquido formador de aerosol desde la porción de almacenamiento de líquido, la mecha capilar que tiene un primer extremo que se extiende en la porción de almacenamiento de líquido y un segundo extremo opuesto al primer extremo; y un calentador eléctrico, conectado al suministro de energía eléctrica, para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol en el segundo extremo de la mecha capilar; en donde la porción de almacenamiento de líquido, la mecha capilar y el calentador eléctrico se disponen en el primer extremo del sistema generador de aerosol.
Preferentemente, el sistema generador de aerosol es portátil. El sistema generador de aerosol puede ser un sistema para fumar y puede tener un tamaño comparable a un tabaco o cigarrillo convencional. El sistema para fumar puede tener una longitud total entre aproximadamente 30 mm y aproximadamente 150 mm. El sistema para fumar puede tener un diámetro externo entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 30 mm.
Preferentemente, el sistema generador de aerosol es un sistema para fumar operado eléctricamente.
De conformidad con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un cartucho para el almacenamiento de un sustrato líquido formador de aerosol de conformidad con la reivindicación 6. El cartucho puede usarse con el sistema generador de aerosol del primer aspecto de la invención.
En una modalidad, los medios de prevención de fugas comprenden un tapón poroso al menos parcialmente ubicado dentro del contenedor. Las propiedades de tal tapón poroso ya se han discutido.
El cartucho puede comprender además una mecha capilar para transportar el sustrato líquido formador de aerosol desde el contenedor. Las propiedades de tal mecha capilar ya se han discutido.
Si el cartucho comprende una mecha capilar, los medios de prevención de fugas pueden comprender medios de sellado entre el contenedor y la mecha capilar. Las propiedades de tales medios de sellado ya se han discutido. El cartucho comprende un calentador eléctrico para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol, el calentador eléctrico que se conecta a un suministro de energía eléctrica en el sistema generador de aerosol. Las propiedades de tal calentador eléctrico ya se han discutido.
El cartucho comprende al menos un conector eléctrico para el calentador. Los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado entre el contenedor y al menos uno de los conectores eléctricos. Las propiedades de tales medios de sellado ya se han discutido.
Los elementos que se describen en relación con un aspecto de la invención pueden aplicarse a otro aspecto de la invención.
La invención se describirá además, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema generador de aerosol que tiene una porción de almacenamiento de líquido;
la Figura 2 es una vista en perspectiva de una porción de almacenamiento de líquido de conformidad con una modalidad de la invención;
la Figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de la porción de almacenamiento de líquido de la Figura 2;
la Figura 4 es una vista en perspectiva del tapón poroso que se muestra en la Figura 3;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de una porción de almacenamiento de líquido de conformidad con otra modalidad de la invención;
la Figura 6 es una vista esquemática en sección transversal de la porción de almacenamiento de líquido de la Figura 5; y
la Figura 7 es una vista en sección transversal esquemática de una porción de almacenamiento de líquido, por ejemplo a lo largo de la línea VII-VII de la Figura 5.
La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema generador de aerosol que tiene una porción de almacenamiento de líquido. En la Figura 1, el sistema es un sistema para fumar operado eléctricamente. El sistema para fumar 100 de la Figura 1 comprende un alojamiento 101 que tiene un primer extremo que es el extremo de boquilla 103 y un segundo extremo que es el extremo del cuerpo 105. En el extremo del cuerpo, se proporciona un suministro de energía eléctrica en forma de batería 107 y circuitos eléctricos en forma de hardware 109 y un sistema de detección de bocanadas 111. En el extremo de boquilla, se proporciona una porción de almacenamiento de líquido en forma de cartucho 113 que contiene líquido 115, una mecha capilar 117 y un calentador 119. Debe notarse que el calentador se muestra solamente esquemáticamente en la Figura 1. En la modalidad ilustrativa que se muestra en la Figura 1, un extremo de la mecha capilar 117 se extiende en el cartucho 113 y el otro extremo de la mecha capilar 117 se rodea por el calentador 119. El calentador se conecta a los circuitos eléctricos a través de conexiones 121, las que pueden pasar a lo largo del exterior del cartucho 113 (no se muestra en la Figura 1). El alojamiento 101 también incluye una entrada de aire 123, una salida de aire 125 en el extremo de boquilla, y una cámara formadora de aerosol 127.
Durante el uso, el funcionamiento es el siguiente. El líquido 115 se transporta por acción capilar desde el cartucho 113 del extremo de la mecha 117 la que se extiende en el cartucho hacia el otro extremo de la mecha la que se rodea por el calentador 119. Cuando un usuario aspira en el sistema generador de aerosol en la salida de aire 125, el aire ambiente se aspira a través de la entrada de aire 123. En la disposición que se muestra en la Figura 1, el sistema de detección de bocanadas 111 detecta la bocanada y activa el calentador 119. La batería 107 suministra energía eléctrica al calentador 119 para calentar el extremo de la mecha 117 rodeada por el calentador. El líquido en ese extremo de la mecha 117 se vaporiza por el calentador 119 para crear un vapor supersaturado. Al mismo tiempo, el líquido que se vaporiza se reemplaza por un líquido adicional que se mueve a lo largo de la mecha 117 por acción capilar. (Esto a veces se denomina como “acción de bombeo”.) El vapor supersaturado creado se mezcla y se transporta en el flujo de aire desde la entrada de aire 123. En la cámara formadora de aerosol 127, el vapor se condensa para formar un aerosol inhalable, el que se transporta hacia la salida 125 y en la boca del usuario.
En la modalidad que se muestra en la Figura 1, el hardware 109 y el sistema de detección de bocanadas 111 son preferentemente programables. El hardware 109 y el sistema de detección de bocanadas 111 pueden usarse para administrar el funcionamiento del sistema generador de aerosol.
La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema generador de aerosol de conformidad con la presente invención. Sin embargo, muchos otros ejemplos son posibles. El sistema generador de aerosol simplemente necesita incluir o recibir un sustrato líquido formador de aerosol contenido en una porción de almacenamiento de líquido, y algún tipo de medios de prevención de fugas (se describirá a continuación con referencia a las Figuras 2 a la 7) configurado para evitar o reducir las fugas del sustrato líquido formador de aerosol de la porción de almacenamiento de líquido.
Por ejemplo, el sistema no necesita ser un sistema para fumar. Por ejemplo, no necesita proporcionarse un sistema de detección de bocanadas. En cambio, el sistema pudiera funcionar por activación manual, por ejemplo el usuario hace funcionar un interruptor cuando se toma una bocanada. Por ejemplo, pudiera alterarse toda la forma y el tamaño del alojamiento. Por otra parte, el sistema puede no incluir una mecha capilar. En ese caso, el sistema puede incluir otro mecanismo para suministrar líquido para la vaporización.
Sin embargo, en una modalidad preferida, el sistema sí incluye una mecha capilar para transportar el líquido desde la porción de almacenamiento de líquido. La mecha capilar puede fabricarse de una variedad de materiales porosos o capilares y preferentemente tiene una capilaridad predefinida, conocida. Los ejemplos incluyen materiales basados en cerámica o en grafito en forma de fibras o polvos sinterizados. Las mechas de diferentes porosidades pueden usarse para acomodar propiedades físicas líquidas diferentes tales como densidad, viscosidad, tensión superficial y presión de vapor. La mecha debe adecuarse de manera que la cantidad de líquido requerida pueda suministrarse al calentador.
Como se discutió anteriormente, de conformidad con la invención, el sistema generador de aerosol incluye medios de prevención de fugas configurados para evitar o reducir las fugas del sustrato líquido formador de aerosol desde la porción de almacenamiento de líquido. Ahora se describirán un número de modalidades de la invención, que incluyen los medios de prevención de fugas, con referencia a las Figuras 2 a la 7. Las modalidades se basan en el ejemplo que se muestra en la Figura 1, aunque se aplican a otras modalidades de los sistemas generadores de aerosol. Debe notarse que la Figura 1 y las siguientes Figuras 2 a la 7 son esquemáticas en naturaleza. En particular, los componentes que se muestran no están a escala ni individualmente, ni unos con relación a los otros.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de la porción de almacenamiento de líquido 113, la mecha capilar 117 y el calentador 119, para su inclusión en un sistema generador de aerosol de conformidad con una modalidad de la invención. En la Figura 2, el calentador 119 tiene forma de una bobina de calentamiento que rodea y soporta la mecha capilar 117. Las láminas de conexión eléctrica 201 se conectan a cada extremo de la bobina de calentamiento. Las láminas de conexión 201 corren a lo largo del exterior de la porción de almacenamiento de líquido en las ranuras 203.
La Figura 3 es una sección transversal esquemática de la porción de almacenamiento de líquido 113 y la mecha capilar 117 de la Figura 2. (El calentador 119 y las láminas de conexión eléctrica 201 no se muestran en la Figura 3 para mayor claridad.) Como puede observarse en la Figura 3, la porción de almacenamiento de líquido 113 contiene un tapón poroso 301. El tapón poroso 301 se dispone para contener el líquido en la porción de almacenamiento de líquido 113. De esa manera, se reduce la cantidad de líquido libre, es decir, el líquido que fluye libremente. Proporcionar tal tapón poroso reduce la posibilidad de que el líquido se fuge de la porción de almacenamiento de líquido. También mejora la transferencia de líquido a la mecha capilar, y de esta manera permite minimizar el desperdicio de líquido, particularmente a medida que el líquido en la porción de almacenamiento de líquido se agota y la porción de almacenamiento de líquido se vacía.
El tapón poroso comprende cualquier material que sea adecuado para retener el líquido. Ejemplos de materiales adecuados son un material capilar, por ejemplo, un material de esponja o espuma, un material de metal espumado o plástico, un material fibroso, por ejemplo fabricado de fibras enrolladas o extrudidas, tales como acetato de celulosa, poliéster, o poliolefina unida, polietileno, fibras terileno o polipropileno, fibras de nailon o cerámica.
La Figura 4 es una vista en perspectiva de un tapón poroso 301. En esta modalidad, el tapón poroso 301 tiene la forma de un tubo cilíndrico. La dimensión externa D del tapón es esencialmente la misma que la dimensión interna (no se muestra) de la porción de almacenamiento de líquido. D se elige de modo que el tapón poroso llene esencialmente la porción de almacenamiento de líquido. Esto minimiza la cantidad de líquido libre, lo que puede evitar fugas y mejorar la transferencia de líquido a la mecha capilar. Sin embargo, el tapón poroso no necesita llenar esencialmente la porción de almacenamiento de líquido. Por ejemplo, el tapón poroso podría ser más corto o más estrecho que la porción de almacenamiento de líquido.
En esta modalidad, la dimensión interna d del tapón es esencialmente igual que el diámetro de la mecha capilar 117, de manera que la mecha capilar 117 puede posicionarse dentro del tapón poroso tubular con un ajuste razonablemente ajustado. Esto es ventajoso debido a que el tapón poroso está luego en contacto con la mecha capilar, lo que permite una buena transferencia de líquido desde el tapón poroso a la mecha capilar. Sin embargo, este no tiene por qué ser el caso y la dimensión interna d del tapón poroso puede ser mayor que el diámetro de la mecha capilar. La mecha capilar se extiende preferentemente hasta la parte inferior de la porción de almacenamiento de líquido, aunque este no tiene por qué ser el caso. Por otra parte, el tapón poroso se extiende preferentemente hasta la parte inferior de la porción de almacenamiento de líquido, aunque este no tiene por qué ser el caso.
Proporcionar un tapón poroso, como se muestra en las Figuras 3 y 4, reduce la posibilidad de fugas de la porción de almacenamiento de líquido, al absorber el líquido libre. Es decir, la cantidad de líquido que fluye libremente se minimiza de manera que se evitan o al menos se reducen las fugas. Además, el tapón poroso puede reducir el desperdicio del líquido debido a que esencialmente todo el líquido, incluso en la parte inferior de la porción de almacenamiento de líquido, puede retenerse por el tapón poroso y transferirse a la mecha capilar.
Por tanto, el tapón poroso reduce la posibilidad de fugas de líquido desde la porción de almacenamiento de líquido. Sin embargo, en el caso de que el sustrato líquido formador de aerosol, sin embargo, se fuge de la porción de almacenamiento de líquido, pueden proporcionarse además mecanismos para la prevención de fugas. Estos se describirán con referencia a las Figuras 5, 6 y 7. Los medios de prevención de fugas que se muestran en las Figuras 5, 6 y 7 también pueden proporcionarse por separado de un tapón poroso.
La Figura 5 es una vista en perspectiva similar a la de la Figura 2. La Figura 5 es una vista en perspectiva de la porción de almacenamiento de líquido 113, la mecha capilar 117 y el calentador 119, para su inclusión en un sistema generador de aerosol de conformidad con una segunda modalidad de la invención. Como en la Figura 2, en la Figura 5, el calentador 119 tiene forma de una bobina de calentamiento que rodea y soporta la mecha capilar 117. Las láminas de conexión eléctrica 201 se conectan a cada extremo de la bobina de calentamiento. Las láminas de conexión 201 corren a lo largo del exterior de la porción de almacenamiento de líquido en las ranuras 203.
La Figura 6 es una sección transversal esquemática de la porción de almacenamiento de líquido 113 y la mecha capilar 117 de la Figura 5. (El calentador 119 y las láminas de conexión eléctrica 201 no se muestran en la Figura 6 para mayor claridad.) Como puede observarse en las Figuras 5 y 6, se proporcionan además medios de prevención de fugas en forma de sello 501.
En la modalidad ilustrada en las Figuras 5 y 6, el sello 501 comprende material de sellado en la unión entre la porción de almacenamiento de líquido 113 y la mecha capilar 117. El sello 501 puede formarse de varias maneras. Por ejemplo, el sello puede aplicarse en forma líquida durante el ensamblaje de la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar. Alternativamente, el sello puede aplicarse en forma de anillo sólido separado de material de sellado (similar a un anillo o) que se ajusta cómodamente en la mecha capilar. En una modalidad preferida, el sello puede crearse al colocar la mecha en un molde de inyección y se inyecta un material de sellado apropiado alrededor de la mecha capilar. (Esto a veces se denomina como “sobremoldeado”.) Luego, la mecha capilar puede colocarse luego en la porción de almacenamiento de líquido de manera que el sello se posiciona en la unión entre la porción de almacenamiento de líquido y la mecha capilar.
El sello 501 sella o tapa esencialmente cualquier espacio entre la porción de almacenamiento de líquido 113 y la mecha capilar 117. Debe notarse que las láminas de conexión eléctrica 201 se ubican preferentemente en el exterior del sello 501, como se muestra en la Figura 5. Sin embargo, las láminas de conexión 201 podrían ubicarse alternativamente dentro del sello 501 o pasar directamente a través del sello 501. Por tanto, si cualquier líquido comienza a fugarse fuera de la porción de almacenamiento de líquido, el sello 501 evitará que el líquido corra en el sistema y potencialmente fuera de la boquilla. El sello 501 que se muestra en las Figuras 5 y 6 puede proporcionarse además o como alternativa al tapón poroso ilustrado en las Figuras 2, 3 y 4.
El sello 501 puede comprender cualquier material de sellado adecuado. Preferentemente, el material de sellado es suave, flexible, elástico y a prueba de líquidos. Ejemplos adecuados son cualquier elastómero, plástico o caucho. El material del sello 501 puede ser el mismo material que el material de la porción de almacenamiento de líquido 113. Alternativamente, el sello 501 puede comprender un material diferente. El sello 501 puede comprender además material capilar para retener cualquier líquido que se recoja.
La Figura 7 es una vista en sección transversal esquemática de una porción de almacenamiento de líquido, por ejemplo a lo largo de la línea VII-VII en la Figura 5. La modalidad que se muestra en la Figura 7 es ligeramente diferente de la que se muestra en la Figura 5. La Figura 7 muestra la porción de hombro de la porción de almacenamiento de líquido 113. La mecha capilar 117 se muestra posicionada en la porción de almacenamiento de líquido 113. El calentador 119 y las láminas de conexión eléctrica 201 no se muestran para mayor claridad. Como en la Figura 5, en la Figura 7, las láminas de conexión eléctrica corren a lo largo del exterior de la porción de almacenamiento de líquido en las ranuras 203. Sin embargo, en la modalidad de la Figura 7, las láminas de conexión eléctrica se extienden a través de las aberturas 701 en la cubierta de la porción de almacenamiento de líquido. En la Figura 7, se proporcionan medios de prevención de fugas en forma de sellos 703.
Los sellos 703 comprenden material de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido 113 y las láminas de conexión eléctrica 201. En particular, las láminas de conexión eléctrica pasan cada una a través de una abertura en la cubierta de la porción de almacenamiento de líquido y el material de sellado se proporciona en cada abertura, para rodear la lámina de conexión eléctrica que pasa a través de la abertura. Los sellos 703 pueden formarse de varias maneras. Por ejemplo, los sellos pueden aplicarse en forma líquida durante el ensamblaje de la porción de almacenamiento de líquido, mecha capilar y calentador. Alternativamente, los sellos pueden aplicarse en forma de anillos sólidos de material de sellado que se ajustan cómodamente en cada lámina de conexión eléctrica, antes de que las láminas se fijen a la porción de almacenamiento de líquido. Alternativamente, los sellos pueden crearse al colocar cada lámina de conexión eléctrica en un molde de inyección y se inyecta un material de sellado apropiado alrededor de la lámina. (Esto a veces se denomina como “sobremoldeado”.) Luego, las láminas de conexión eléctrica pueden posicionarse en la porción de almacenamiento de líquido de manera que los sellos se posicionan alrededor de las aberturas.
En la modalidad de la Figura 7, los sellos rodean esencialmente las láminas de conexión eléctrica. Sin embargo, es posible que se proporcionen sellos 703 incluso si las láminas de conexión eléctrica no se extienden a través de las aberturas en la cubierta de la porción de almacenamiento de líquido, por ejemplo, si las láminas de conexión eléctrica simplemente corren en ranuras (por ejemplo, como en la Figura 5), puede proporcionarse material de sellado entre la lámina y la porción de almacenamiento de líquido. El material de sellado puede o no rodear esencialmente la lámina.
Por tanto, si cualquier sustrato líquido formador de aerosol comienza a fugarse fuera de la porción de almacenamiento de líquido o fuera de la mecha capilar en la región del calentador, y corre por las láminas de conexión eléctrica, los sellos 703 evitarán que el líquido corra en el sistema y potencialmente fuera de la boquilla. Los sellos 703 que se muestran en la Figura 7 pueden proporcionarse además o como una alternativa al tapón poroso ilustrado en las Figuras 2, 3 y 4, y el sello 501 ilustrado en las Figuras 5 y 6. Además, solamente necesita proporcionarse un sello.
Cada sello 703 puede comprender cualquier material de sellado adecuado. El material puede ser el mismo material que el material de la porción de almacenamiento de líquido 113. Alternativamente, los sellos 703 pueden comprender un material diferente. Si también se proporciona el sello 501, los sellos 501 y 703 pueden comprender el mismo material o materiales diferentes. Si se proporcionan dos sellos 703, los dos sellos 703 pueden comprender el mismo material o materiales diferentes. El sello 501 puede comprender además material capilar para retener cualquier líquido que se recoja. Los sellos 703 pueden comprender lámina de plástico o material de película o capas compuestas de plásticos y metal.
Por tanto, de conformidad con la invención, el sistema generador de aerosol incluye medios de prevención de fugas para evitar o al menos disminuir las fugas del sustrato líquido formador de aerosol desde la porción de almacenamiento de líquido. Se han descrito modalidades de los medios de prevención de fugas con referencia a las Figuras 2 a la 7. Los elementos descritos en relación con una modalidad pueden también aplicarse a otra modalidad.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema generador de aerosol operado eléctricamente (100) para el calentamiento de un sustrato líquido formador de aerosol, el sistema que comprende:
una porción de almacenamiento de líquido (113) para el almacenamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115);
un calentador eléctrico (119) para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115);
al menos un conector eléctrico (201) para el calentador (119), en donde el al menos un conector eléctrico (201) se ubica en el exterior de la porción de almacenamiento de líquido (113); y
medios de prevención de fugas configurados para evitar o reducir las fugas del sustrato líquido formador de aerosol (115) de la porción de almacenamiento de líquido (113), en donde los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado (703) entre la porción de almacenamiento de líquido (113) y el al menos un conector eléctrico (201), y en donde los medios de sellado comprenden material de sellado en un contacto entre la porción de almacenamiento de líquido (113) y el al menos un conector eléctrico (201).
2. Un sistema generador de aerosol operado eléctricamente (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde los medios de prevención de fugas comprenden un tapón poroso (301) al menos parcialmente ubicado dentro de la porción de almacenamiento de líquido (113).
3. Un sistema generador de aerosol operado eléctricamente (100) de conformidad con la reivindicación 1 o 2, que comprende además una mecha capilar (117) para transportar el sustrato líquido formador de aerosol (115) desde la porción de almacenamiento de líquido (113).
4. Un sistema generador de aerosol operado eléctricamente (100) de conformidad con la reivindicación 3, en donde los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado entre la porción de almacenamiento de líquido (113) y la mecha capilar (117).
5. Un sistema generador de aerosol operado eléctricamente (100) de conformidad con la reivindicación 3 o 4, que comprende además:
un primer extremo (103) que tiene una boquilla;
un segundo extremo (105) opuesto al primer extremo; y
un suministro de energía eléctrica (107) y circuitos eléctricos (109) dispuestos en el segundo extremo (105); en donde la mecha capilar (117) tiene un primer extremo que se extiende en la porción de almacenamiento de líquido (113) y un segundo extremo opuesto al primer extremo;
en donde el calentador eléctrico (119) se conecta al suministro de energía eléctrica (107) para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115) en el segundo extremo de la mecha capilar (117);
en donde la porción de almacenamiento de líquido (113), la mecha capilar (117) y el calentador eléctrico (119) se disponen en el primer extremo (103) del sistema generador de aerosol (100).
6. Un cartucho para el almacenamiento de un sustrato líquido formador de aerosol (115), para su uso con un sistema generador de aerosol (100) para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115), el cartucho que comprende:
un contenedor (113) para el almacenamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115);
un calentador eléctrico (119) para el calentamiento del sustrato líquido formador de aerosol (115), el calentador eléctrico (119) se conecta a un suministro de energía eléctrica (107) en el sistema generador de aerosol (100);
al menos un conector eléctrico (201) para el calentador (119), en donde el al menos un conector eléctrico (201) se ubica en el exterior del contenedor (113); y
medios de prevención de fugas configurados para evitar o reducir las fugas del sustrato líquido formador de aerosol (115) del contenedor (113), en donde los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado (703) entre el contenedor (113) y el al menos un conector eléctrico (201), y en donde los medios de sellado (703) comprenden material de sellado en un contacto entre el contenedor (113) y el al menos un conector eléctrico (201).
7. Un cartucho de conformidad con la reivindicación 6, en donde los medios de prevención de fugas comprenden un tapón poroso (301) al menos parcialmente ubicado dentro del contenedor (113).
8. Un cartucho de conformidad con la reivindicación 6 o 7, que comprende además una mecha capilar (117) para transportar el sustrato líquido formador de aerosol (115) desde el contenedor (113).
9. Un cartucho de conformidad con la reivindicación 8, en donde los medios de prevención de fugas comprenden medios de sellado entre el contenedor (113) y la mecha capilar (117).
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