ES2960943T3 - Dispositivo de administración de aerosoles con componente de administración de microfluidos - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación se refiere a un vaporizador de microfluidos, un dispositivo de administración de aerosol que puede incluir dicho vaporizador y métodos para formar un aerosol. Un vaporizador de microfluidos puede comprender un sustrato que define: un depósito configurado para contener un líquido; un calentador adaptado para vaporizar el líquido; y un canal capilar configurado para el movimiento del líquido desde el depósito al calentador. Un dispositivo de administración de aerosol puede comprender una carcasa y un vaporizador de microfluidos. El vaporizador de microfluidos y el dispositivo de administración de aerosol se pueden utilizar para formar aerosoles con composiciones precisas y reproducibles. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de administración de aerosoles con componente de administración de microfluidos
La presente divulgación es una solicitud divisional y se refiere a la materia divulgada en la solicitud de patente europea número 16710625.1 del 9 de marzo de 2016.
CAMPO DE LA DIVULGACIÓN
La presente descripción se refiere a dispositivos de administración de aerosoles tales como artículos para fumar, y más particularmente a dispositivos de administración de aerosoles que pueden utilizar calor generado eléctricamente para la producción de aerosol (por ejemplo, artículos para fumar comúnmente denominados cigarrillos electrónicos). Los artículos para fumar pueden configurarse para calentar un precursor de aerosol, que puede incorporar materiales que pueden ser hechos o derivados del tabaco o incorporar de otra manera el tabaco, siendo el precursor capaz de formar una sustancia inhalable para el consumo humano.
ANTECEDENTES
Se han propuesto muchos dispositivos para fumar a lo largo de los años como mejoras o alternativas a los productos para fumar que requieren la combustión de tabaco para su uso. Muchos de esos dispositivos supuestamente han sido diseñados para proporcionar las sensaciones asociadas con fumar cigarrillos, puros o pipa, pero sin administrar cantidades considerables de productos de combustión incompleta y pirólisis que son resultado de la quema del tabaco. Con este fin, se han propuesto numerosos productos para fumar, generadores de sabor e inhaladores medicinales que utilizan energía eléctrica para vaporizar o calentar un material volátil o que intentan proporcionar las sensaciones de fumar cigarrillos, puros o pipa sin quemar tabaco significativamente. Véanse, por ejemplo, los diversos artículos alternativos para fumar, los dispositivos de administración de aerosoles y las fuentes generadoras de calor establecidas en el arte de los antecedentes descrito en la Patente de los Estados Unidos número 7.726.320 a Robinson et al., la publicación de patente de los Estados Unidos número 2013/0255702 a Griffith Jr. Et al., y la Solicitud de patente de los Estados Unidos con número 13/647.000 a Sears et al., presentada el 8 de octubre de 2012. Véanse también, por ejemplo, los diversos tipos de artículos para fumar, los dispositivos de administración de aerosol y las fuentes de generación de calor con energía eléctrica a las que se hace referencia por nombre de marca y fuente comercial en la solicitud de patente de los Estados Unidos con número 14/170.838 to Bless et al., presentada el 3 de febrero de 2014.
Sería conveniente proporcionar un depósito para una composición de precursor de aerosol para su uso en un dispositivo de administración de aerosol, el depósito se proporciona para mejorar la formación del dispositivo de administración de aerosol. También sería deseable proporcionar dispositivos de administración de aerosoles que se preparan utilizando dichos depósitos. También se conocen los siguientes documentos: US 2014/060554, US 2014/261488, EP 2.340.729, US 2009/139520, US 2008/142010, US 2011/175960, WO 2006/04407, US 2005/016550, US 7,683,02 y WO 2012/009706.
Breve descripción de la invención
La invención se define en la reivindicación independiente 1. Tales modalidades preferidas de la invención se divulgan en las reivindicaciones dependientes.
La presente divulgación se refiere a los dispositivos microfluídicos que pueden utilizarse en la formación de vapor. Tales dispositivos de microfluidos son particularmente útiles como vaporizadores en el dispositivo de administración de aerosoles. Un vaporizador de microfluidos como se describe en este documento puede ser beneficioso para proporcionar un control preciso sobre la composición del aerosol, proporcionando cantidades reducidas de líquido que pueden ser necesarias para formar el número deseado de inhalaciones de aerosol en el dispositivo de administración del aerosol, y reduciendo el consumo de energía necesario para proporcionar el aerosol. La presente divulgación se refiere además a los dispositivos de administración de aerosoles que específicamente pueden incorporar un vaporizador de microfluidos como se describe en este documento, así como los métodos de formación de vapor y aerosoles, los métodos de fabricación de un vaporizador de microfluidos y los métodos de fabricación de dispositivos de administración de aerosoles.
En algunos ejemplos, la presente divulgación proporciona un vaporizador de microfluidos compuesto por un sustrato que define: un depósito configurado para contener un líquido; un calentador adaptado para vaporizar el líquido; y un canal capilar configurado para el movimiento del líquido desde el depósito hasta el calentador. El vaporizador de microfluidos puede configurarse de acuerdo con las siguientes afirmaciones, dos o más de las cuales pueden combinarse.
El vaporizador de microfluidos puede comprender además una cubierta que recubre el sustrato. Al menos una parte de la cubierta puede ser permeable al vapor e impermeable al líquido.
El sustrato del vaporizador de microfluidos se puede adaptar para la transferencia pasiva del líquido desde el depósito al calentador a través del canal capilar.
El vaporizador de microfluidos puede comprender además un elemento de transporte activo seleccionado del grupo que consta de válvulas, bombas, calentadores, formadores de campo eléctrico, materiales sensibles a estímulos, y combinaciones de los mismos.
El líquido en el vaporizador de microfluidos puede ser una composición precursora de aerosol o un componente de la misma. El líquido pueden comprender uno o más sabores. Uno o más sabores pueden incluir la nicotina, particularmente la nicotina derivada del tabaco. El líquido puede comprender un formador de aerosol. Las plantas de aerosol se pueden seleccionar del grupo que consiste en agua, glicerol, propilenglicol y combinaciones de los mismos.
El sustrato del vaporizador de microfluidos puede comprender una pluralidad de calentadores.
El sustrato del vaporizador de microfluidos puede comprender una pluralidad de depósitos.
El vaporizador de microfluidos puede comprender un primer depósito con un formador de aerosol y un segundo depósito con uno o más sabores. El primer depósito y el segundo depósito pueden estar en comunicación de fluido con el calentador a través del canal capilar. El primer depósito puede estar en comunicación de fluido con un primer calentador a través de un primer canal capilar, y el segundo depósito puede estar en comunicación de fluido con un segundo calentador a través de un segundo canal capilar. Alternativamente, el primer y segundo depósitos pueden estar en comunicación fluida con el mismo calentador. Cualquier número de depósitos, canales capilares y calentadores se pueden utilizar en cualquier combinación, y los números relativos de cada elemento presente en una modalidad dada pueden variar.
El sustrato del vaporizador de microfluidos puede comprender además una o más patillas de conexión eléctrica.
Los depósitos y/o los canales capilares definidos por el sustrato del vaporizador de microfluidos pueden grabarse en el sustrato. Los depósitos y/o los canales capilares pueden formarse en el sustrato mediante cualquier otro método adecuado como se describe en este documento.
El calentador del vaporizador de microfluidos puede estar debajo de al menos una parte del canal capilar.
El vaporizador de microfluidos puede comprender una pluralidad de canales capilares. La pluralidad de canales capilares puede extenderse radialmente desde el sustrato. El vaporizador de microfluidos puede comprender una pluralidad de calentadores colocados en los extremos terminales de los canales capilares. Los calentadores pueden tener una forma de disco sustancial o pueden tener otra forma. Los canales capilares se pueden formar en los calentadores colocados en los extremos terminales de los canales capilares.
El sustrato del vaporizador de microfluidos puede ser sustancialmente en forma de chip. Dicho factor de forma puede comprender los materiales, incluidos, entre otros, Si y SiO<2>.
Según la invención, se proporciona un dispositivo de administración de aerosoles. El dispositivo de administración de aerosoles consta de una carcasa y un vaporizador de microfluidos de acuerdo con la invención. El dispositivo de administración de aerosoles puede configurarse de acuerdo con las siguientes afirmaciones, de las cuales se pueden combinar dos o más.
El dispositivo de administración de aerosoles puede comprender una primera carcasa que comprende el vaporizador de microfluidos y una segunda carcasa que comprende una fuente de alimentación.
El dispositivo de administración de aerosoles puede incluir además una boquilla.
El dispositivo de administración de aerosoles puede incluir además un microcontrolador.
El dispositivo de administración de aerosoles puede comprender una entrada adaptada para proporcionar una instrucción de control al microcontrolador. La entrada puede ser una pantalla táctil. La entrada puede ser una APLICACIÓN u otro programa informático instalado en una computadora o dispositivo informático portátil, como un teléfono inteligente o una tableta. La entrada puede constar de uno o más botones pulsadores.
En algunas modalidades, un dispositivo de administración de aerosoles puede comprender: una carcasa; y un vaporizador de microfluidos que comprende: un sustrato; uno o una pluralidad de depósitos de sabor líquido formados en el sustrato; uno o una pluralidad de sabores líquidos colocados en los depósitos de sabor líquido; uno o una pluralidad de depósitos formadores de aerosoles líquidos formados en el sustrato; un formador de aerosoles líquidos en el depósito o depósitos formadores de aerosoles líquidos; uno o una pluralidad de calentadores; una pluralidad de canales capilares configurados para el movimiento del sabor o sabores líquidos y el formador de aerosoles líquidos hacia el calentador o calentadores; y una o más conexiones eléctricas. El dispositivo de administración de aerosoles puede configurarse de acuerdo con las siguientes afirmaciones, de las cuales se pueden combinar dos o más.
El dispositivo de administración de aerosoles se puede configurar de modo que los sabores líquidos puedan incluir nicotina. La nicotina se puede colocar en un primer depósito de sabor líquido y al menos un sabor líquido adicional se puede colocar en un segundo depósito de sabor líquido.
El dispositivo de administración de aerosoles puede comprender una pluralidad de calentadores. El dispositivo de administración de aerosoles puede estar formado de tal manera que se pueda configurar un primer canal capilar para el movimiento del formador de aerosol líquido a un primer calentador, y se pueda configurar un segundo canal capilar para el movimiento de al menos uno de los sabores líquidos a un segundo calentador. En otras realizaciones, se pueden configurar múltiples capilares para el movimiento de diferentes componentes de una composición precursora de aerosol (o e-líquido) al mismo calentador.
El dispositivo de administración de aerosoles se puede configurar de forma que se puedan colocar sabores líquidos separados en depósitos de sabores líquidos separados.
El dispositivo de administración de aerosoles puede incluir además un microcontrolador. El dispositivo de administración de aerosoles puede comprender además una entrada adaptada para proporcionar una instrucción de control al microcontrolador.
El dispositivo de administración de aerosoles se puede configurar de modo que el vaporizador de microfluidos pueda comprender una cubierta que recubre el sustrato. El dispositivo de administración de aerosoles se puede configurar de forma que al menos una parte de la cubierta pueda ser permeable al vapor e impermeable al líquido.
El dispositivo de administración de aerosoles puede comprender además un elemento de transporte activo seleccionado del grupo que consta de válvulas, bombas, calentadores, formadores de campo eléctrico, materiales sensibles a estímulos, y combinaciones de los mismos. El elemento de transporte activo puede ser definido por el sustrato o puede ser incluido en la carcasa y en comunicación activa con el sustrato para activar el transporte de líquido en el sustrato.
El dispositivo de administración de aerosoles puede comprender además un recipiente que se encuentra en comunicación de fluido con el vaporizador de microfluidos y que puede incluir uno o más componentes precursores de aerosoles que se retienen por o dentro del contenedor. El recipiente puede colocarse sustancialmente ortogonal al depósito de microfluidos.
En algunos ejemplos, la presente divulgación proporciona métodos para formar un aerosol. Como ejemplo, un método de formación de un aerosol puede comprender el suministro de un dispositivo de administración de aerosoles de acuerdo con cualquier modalidad como se describe en este documento; la entrega de una señal de control a un vaporizador de microfluidos que provoca una alícuota definida de un formador de aerosol líquido y, opcionalmente, una alícuota definida de al menos un sabor líquido para moverse a través de uno o más canales capilares a uno o más calentadores; y la entrega de una señal de control al vaporizador de microfluidos que hace que el calentador o calentadores calienten y vaporicen el formador de aerosol líquido y los sabores líquidos opcionales suministrados a los calentadores.
Otras características y ventajas de la divulgación serán evidentes a partir de una lectura de la siguiente descripción detallada junto con los dibujos adjuntos, que se describen brevemente a continuación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Habiéndose descrito, por lo tanto, la descripción en los términos generales anteriores, se hará ahora referencia a los dibujos adjuntos, que no están necesariamente dibujados a escala, y en donde:
La FIG. 1 es una vista parcialmente recortada de un dispositivo de administración de aerosol que comprende un cartucho y un cuerpo de control que incluye un vaporizador de microfluidos de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 2 es una vista parcialmente recortada de un dispositivo de administración de aerosol que comprende una carcasa con una boquilla y un vaporizador de microfluidos de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 3 es una vista parcialmente despiezada de un vaporizador de microfluidos de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 4 es una vista parcialmente despiezada de un vaporizador de microfluidos adicional de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 5 es una vista superior de un vaporizador de microfluidos que comprende una pluralidad de depósitos de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 6 es una vista superior de un vaporizador de microfluidos que comprende una pluralidad de depósitos colocados radialmente alrededor de un solo calentador de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 7 es una vista superior de un vaporizador de microfluidos que comprende una pluralidad de depósitos y una pluralidad de calentadores dedicados de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 8 es una vista en perspectiva de un depósito de microfluidos que comprende un depósito con una pluralidad de canales capilares que se extienden radialmente desde el mismo y que tiene una pluralidad de calentadores colocados en los extremos terminales del mismo de acuerdo con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación;
La FIG. 9 es una vista superior de un calentador en una forma sustancialmente de disco que tiene un canal capilar sobre un elemento calefactor formado en el suelo de un calentador y que tiene una cubierta del calentador (se muestra retirada del calentador para tener claridad de visión) que incluye microperforaciones, el calentador se corresponde con un ejemplo de modalidad de la presente divulgación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
A continuación y en el presente documento se describirá la presente divulgación de manera más completa, haciendo referencia a realizaciones a modo de ejemplo de esta. Estas realizaciones a modo de ejemplo se describen de modo que esta divulgación sea exhaustiva y completa y transmitirán con totalidad el alcance de la divulgación a los expertos en la materia. De hecho, la divulgación se puede incorporar de muchas formas diferentes y no se debería interpretar como limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento; por el contrario, estas realizaciones se proporcionan de modo que esta divulgación satisfaga los requisitos legales aplicables. Como se utiliza en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una", "el" y "la" incluyen referencias al plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Tal como se describe a continuación en el presente documento, las realizaciones de la presente divulgación se refieren a sistemas de administración de aerosol. Los sistemas de administración de aerosol según la presente divulgación usan energía eléctrica para calentar un material (preferiblemente sin quemar el material en ningún grado significativo y/o sin alteración química significativa del material) para formar una sustancia inhalable; y los componentes de tales sistemas tienen la forma de artículos que, lo más preferiblemente, son lo suficientemente compactos como para considerarse dispositivos portátiles. Es decir, el uso de componentes de los sistemas preferidos de administración de aerosoles no da lugar a la producción de humo, es decir, a partir de subproductos de combustión o pirólisis del tabaco, pero más bien, el uso de esos sistemas preferidos resulta en la producción de vapores resultantes de la volatilización o vaporización de ciertos componentes incorporados en ellos. En realizaciones preferidas, los componentes de sistemas de administración de aerosol pueden caracterizarse como cigarrillos electrónicos, y esos cigarrillos electrónicos incorporan lo más preferiblemente tabaco y/o componentes derivados del tabaco y, por tanto, administran componentes derivados de tabaco en forma de aerosol.
Las piezas de generación de aerosol de determinados sistemas de administración de aerosol preferidos pueden proporcionar muchas de las sensaciones (por ejemplo, rituales de inhalación y exhalación, tipos de sabores o aromas, efectos organolépticos, sensación física, rituales de uso, señales visuales tales como las proporcionadas por el aerosol visible y similares) de fumar un cigarrillo, puro o pipa que se emplea encendiendo y quemando tabaco (y, por lo tanto, inhalando el humo del tabaco), sin ningún grado sustancial de combustión de ninguno de sus componentes. Por ejemplo, el usuario de una pieza generadora de aerosol de la presente descripción puede sujetar y usar esa pieza de forma muy parecida a como un fumador emplea un tipo tradicional de artículo para fumar, aspirar en un extremo de esa pieza para inhalar el aerosol producido por esa pieza, tomar o aspirar bocanadas a intervalos de tiempo seleccionados, y similares.
Los dispositivos de administración de aerosol de la presente divulgación también pueden caracterizarse por ser artículos que producen vapor o artículos de administración de medicamento. Por lo tanto, tales artículos o dispositivos se pueden adaptar con el fin de proporcionar una o más sustancias (por ejemplo, sabores y/o ingredientes activos farmacéuticos) en forma o estado inhalable. Por ejemplo, las sustancias inhalables pueden estar sustancialmente en forma de vapor (es decir, una sustancia que está en fase gaseosa a una temperatura inferior a su punto crítico). De manera alternativa, las sustancias inhalables pueden estar en forma de aerosol (es decir, una suspensión de partículas sólidas finas o gotitas de líquido en un gas). Con fines de simplicidad, se pretende que el término "aerosol", tal como se usa en el presente documento, incluya vapores, gases y aerosoles de una forma o tipo adecuado para la inhalación humana, sean o no visibles, y de una forma que se podría considerar o no similar al humo.
Los dispositivos de administración de aerosol de la presente divulgación incluyen generalmente una serie de componentes proporcionados dentro de un cuerpo o carcasa exterior, que puede denominarse alojamiento. El diseño general del cuerpo o carcasa exterior puede variar y el formato o configuración del cuerpo exterior que puede definir el tamaño y la forma globales del dispositivo de administración de aerosoles puede variar. Por lo general, un cuerpo alargado que se asemeja a la forma de un cigarrillo o cigarro puede estar formado por un solo alojamiento unitario, o el alojamiento alargado puede estar formado por dos o más cuerpos separables. Por ejemplo, un dispositivo de administración de aerosoles puede comprender una carcasa o cuerpo alargado que puede tener una forma sustancialmente tubular y, como tal, asemejarse a la forma de un cigarrillo o puro convencional. En una modalidad, todos los componentes del dispositivo de administración de aerosoles están contenidos dentro de un alojamiento. De manera alternativa, un dispositivo de administración de aerosoles puede comprender dos o más alojamientos que están unidos y son separables. Por ejemplo, un dispositivo de administración de aerosoles puede poseer en un extremo un cuerpo de control que comprende un alojamiento que contiene uno o más componentes reutilizables (por ejemplo, una batería recargable y varios componentes electrónicos para controlar el funcionamiento de ese artículo), y en el otro extremo y fijado de forma removible al mismo un cuerpo externo o carcasa que contiene una porción desechable (por ejemplo, un cartucho desechable incluye uno o más componentes precursores de aerosol, como sabores y formadores de aerosol).
Los dispositivos de administración de aerosoles de la presente divulgación pueden estar formados por un alojamiento o carcasa exterior que no tiene una forma tubular sustancial, pero que pueden formarse a dimensiones sustancialmente mayores. El alojamiento o carcasa se puede configurar para incluir una boquilla y/o se puede configurar para recibir una carcasa independiente (por ejemplo, un cartucho) que puede incluir elementos consumibles, como un formador de aerosol líquido, y puede incluir un vaporizador.
Los dispositivos de administración de aerosol de la presente divulgación comprenden lo más preferiblemente alguna combinación de una fuente de potencia (es decir, una fuente de potencia eléctrica), al menos un componente de control (por ejemplo, medios para accionar, regular y detener la potencia para la generación de calor, tal como controlando el flujo de corriente eléctrica de la fuente de potencia a otros componentes del artículo, por ejemplo un microcontrolador o microprocesador), un elemento de calentamiento o miembro de generación de calor (por ejemplo, un elemento de calentamiento de resistencia eléctrica u otro componente, que solo o en combinación con uno o más elementos adicionales puede denominarse habitualmente "atomizador"), una composición de precursor de aerosol (por ejemplo, habitualmente un líquido que puede proporcionar un aerosol tras la aplicación de calor suficiente, tal como componentes habitualmente denominados "jugo de humo", "e-líquido" y "e-jugo"), y una región de boquilla o boca para permitir aspirar en el dispositivo de administración de aerosol para la inhalación de aerosol (por ejemplo, un trayecto de flujo de aire definido a través del artículo de tal manera que el aerosol generado puede retirarse del mismo tras su aspiración).
Formatos, configuraciones y disposiciones de componentes más específicos dentro de los sistemas de administración de aerosol de la presente divulgación resultarán evidentes a la vista de la divulgación adicional proporcionada a continuación en el presente documento. Adicionalmente, la selección y disposición de diversos componentes de sistema de administración de aerosol pueden apreciarse tras considerar los dispositivos de administración de aerosol electrónicos comercialmente disponibles, tales como los productos representativos mencionados en la sección de antecedentes de la técnica de la presente divulgación.
Un ejemplo de modalidad de un dispositivo de administración de aerosol 100 de acuerdo con la presente divulgación se proporciona en la FIG. 1. Como se ve en la vista de corte ilustrada en la misma, el dispositivo de administración de aerosoles 100 puede comprender un cuerpo de control 102 y un cartucho 104 que pueden alinearse de forma permanente o desmontable en una relación de funcionamiento. El acoplamiento del cuerpo de control 102 y el cartucho 104 puede ser de ajuste a presión (como se muestra en la ilustración), roscado, ajuste por interferencia, magnético o similar. En particular, se pueden utilizar componentes de conexión, como se describe adicionalmente en este documento. Por ejemplo, el cuerpo de control puede incluir un acoplador adaptado para acoplar un conector en el cartucho.
En las realizaciones específicas, uno o ambos del cuerpo de control 102 y el cartucho 104 se pueden denominar desechables o reutilizables. Por ejemplo, el cuerpo de control puede tener una batería reemplazable o una batería recargable y, por lo tanto, puede combinarse con cualquier tipo de tecnología de recarga, incluida la conexión a una toma de corriente eléctrica típica, la conexión a un cargador de coche (es decir, el receptáculo del encendedor de cigarrillos), y la conexión a una computadora, por ejemplo, a través de un cable de bus serie universal (USB). Por ejemplo, un adaptador que incluye un conector de USB en un extremo y un conector de cuerpo de control en un extremo opuesto se da a conocer en la publicación de solicitud de patente de los Estados Unidos número de serie 13/840.264 a Novak et al., presentada el 15 de marzo de 2013. Además, en algunas modalidades, el cartucho puede comprender un cartucho de un solo uso, como se indica en la solicitud de patente de los Estados Unidos número de serie 13/603.612 a Chang et al., presentada el 5 de septiembre de 2012.
Como se ilustra en la FIG. 1, un cuerpo de control 102 puede estar formado por una carcasa de cuerpo de control 101 que puede incluir un componente de control 106 (por ejemplo, un microcontrolador), un sensor de flujo 108, una batería 110 y un LED 112, y dichos componentes pueden alinearse de forma variable. Otros indicadores (por ejemplo, un componente de retroalimentación háptica, un componente de retroalimentación de audio, o similares) se pueden incluir además de o como una alternativa al LED. Tipos representativos de componentes que proporcionan señales o indicadores visuales, como los componentes de diodos emisores de luz (LED) y sus configuraciones y usos se describen en las patentes de los Estados Unidos Números 5.154.192 a Sprinkel et al.; 8.499.766 a Newton y 8.539.959 a Scatterday; y la solicitud de patente de los Estados Unidos con número 14/173.266, presentado el 5 de febrero de 2014, a Sears et al.
Un cartucho 104 particularmente puede incluir un vaporizador de microfluidos 130. Dicho vaporizador puede adoptar una variedad de configuraciones como se describe en este documento.
Puede haber una abertura 128 en la carcasa del cartucho 103 (por ejemplo, en el extremo de la boca) para permitir la salida del aerosol formado del cartucho 104. Tales componentes son representativos de los componentes que pueden estar presentes en un cartucho y no pretenden limitar el alcance de los componentes de cartucho que abarca la presente divulgación.
El cartucho 104 también puede incluir uno o más componentes electrónicos 150, que pueden incluir un circuito integrado, un componente de memoria, un sensor o similares. El componente electrónico 150 puede adaptarse para comunicarse con el componente de control 106 y/o con un dispositivo externo por medios alámbricos o inalámbricos. El componente electrónico 150 puede colocarse en cualquier lugar dentro del cartucho 104 o de su base 140.
Aunque el componente de control 106 y el sensor de flujo 108 se ilustran por separado, se entiende que el componente de control y el sensor de flujo pueden combinarse como una placa de circuito electrónico con el sensor de flujo de aire conectado directamente a ella. Además, la placa de circuito electrónico puede colocarse horizontalmente en relación con la ilustración de la FIG. 1 en donde la placa de circuito electrónico puede estar paralela longitudinalmente al eje central del cuerpo de control. En algunas modalidades, el sensor de flujo de aire puede constar de su propia placa de circuitos u otro elemento base al que se puede conectar.
El cuerpo de control 102 y el cartucho 104 pueden incluir componentes adaptados para facilitar un acoplamiento del fluido entre ellos. Como se ilustra en la FIG. 1, el cuerpo de control 102 puede incluir un acoplador 124 que tiene una cavidad 125 en él. El cartucho 104 puede incluir una base 140 adaptada para acoplar el acoplador 124 y puede incluir una proyección 141 adaptada para encajar dentro de la cavidad 125. Tal acoplamiento puede facilitar una conexión estable entre el cuerpo de control 102 y el cartucho 104, así como establecer una conexión eléctrica entre la batería 110 y el componente de control 106 en el cuerpo de control y el vaporizador de microfluidos 130 en el cartucho. Además, la carcasa del cuerpo de control 101 puede incluir una entrada de aire 118, que puede ser una muesca en la carcasa donde se conecta al acoplador 124 que permite el paso del aire ambiental alrededor del acoplador y dentro de la carcasa donde luego pasa a través de la cavidad 125 del acoplador y dentro del cartucho a través de la proyección 141.
Un acoplador y una base útiles según la presente descripción se describen en la publicación de solicitud de patente número 13/840.264 a Novak et al., presentada el 15 de marzo de 2013. Por ejemplo, un acoplador como se ve en la FIG.
1 puede definir una periferia exterior 126 configurada para acoplarse con una periferia interior 142 de la base 140. En una modalidad, la periferia interior de la base puede definir un radio que sea sustancialmente igual o ligeramente mayor que un radio de la periferia exterior del acoplador. Además, el acoplador 124 puede definir una o más protuberancias 129 en la periferia exterior 126 configuradas para acoplar uno o más huecos 178 definidos en la periferia interior de la base. Sin embargo, se pueden emplear varias modalidades de estructuras, formas y componentes para acoplar la base al acoplador. En algunas modalidades la conexión entre la base 140 del cartucho 104 y el acoplador 124 del cuerpo de control 102 puede ser sustancialmente permanente, mientras que en otras modalidades la conexión entre ellas puede ser desmontable de tal manera que, por ejemplo, el cuerpo de control se puede reutilizar con uno o más cartuchos adicionales que pueden ser desechables y/o recargables.
El dispositivo de administración de aerosoles 100 puede tener una forma sustancialmente similar a una varilla o sustancialmente tubular o sustancialmente cilíndrica en algunas realizaciones. En otras realizaciones, se abarcan formas y dimensiones adicionales: por ejemplo, una sección transversal rectangular o triangular o similares.
En uso, cuando un usuario aspira en el artículo 100, el flujo de aire es detectado por el sensor 108, el vaporizador de microfluidos 130 se activa y una composición precursora de aerosol presente en el vaporizador de microfluidos se vaporiza. La aspiración en el extremo de la boca del artículo 100 hace que el aire ambiente entre en la entrada de aire 118 y pase a través de la cavidad 125 en el acoplador 124 y la abertura central en la proyección 141 de la base 140. En el cartucho 104, el aire aspirado se combina con el vapor formado para formar un aerosol. El aerosol se retira del vaporizador de microfluidos y sale de la abertura de boca 128 en el extremo de boca del artículo 100.
Una modalidad ejemplar adicional de un dispositivo de administración de aerosol 200 de acuerdo con la presente divulgación se ilustra en la sección transversal parcial que se muestra en la FIG. 2. El dispositivo de administración de aerosol 200 incluye una carcasa 201 que generalmente es de forma rectangular, pero puede tomar cualquier forma adicional que se desee y tiene el tamaño adecuado para acomodar los elementos adicionales del dispositivo. Una batería 210, el microcontrolador 206 y el sensor 208 también están presentes en la carcasa 201. El dispositivo de administración de aerosol 200 en tales modalidades puede incluir un vaporizador de microfluidos 230, que puede colocarse dentro de una cámara de vapor 235. En particular, el vaporizador de microfluidos 230 puede incluir una o más patillas de conexión eléctrica (no se ve en la FIG. 2) que permiten la fijación eléctrica del vaporizador de microfluidos a través de un puerto de conexión 237. Como tal, el vaporizador de microfluidos 230 puede ser desmontable y reemplazable. El dispositivo de administración de aerosol 200 puede incluir una boquilla 220 para el paso de aerosol formado a un usuario del dispositivo. La boquilla 220 puede conectarse con fluidez a la cámara de vapor (o directamente al vaporizador de microfluidos) a través de un conducto de aerosol 222, y la boquilla puede ser retráctil en el conducto de aerosol o en una cavidad o indentación adicional en el dispositivo de administración de aerosol 200.
Como se describe más adelante en el presente documento, un vaporizador de microfluidos puede comprender un sustrato que define al menos un depósito en el mismo para contener uno o más componentes precursores de aerosoles (o composiciones completas de precursores de aerosoles). En algunas modalidades, se puede proporcionar un depósito en conexión de fluido al vaporizador de microfluidos y puede ser complementario a cualquier depósito definido por el sustrato del vaporizador de microfluidos. En otras modalidades, un sustrato de vaporizador de microfluidos puede excluir un depósito, y un depósito separado puede proporcionarse en conexión de fluido con el vaporizador de microfluidos. Por ejemplo, como se ilustra en la FIG. 2, un recipiente 266 está en conexión fluida con el vaporizador de microfluidos 230 a través de un elemento de transporte de líquido 268. El contenedor 266 puede ser en cualquier forma adecuada para retener un componente líquido en él o por el mismo. Por ejemplo, el recipiente puede ser una botella u otro elemento amurallado que tenga paredes que sean sustancialmente impermeables y no reactivas con los componentes precursores de aerosoles retenidos en el mismo. Como otro ejemplo, el recipiente 266 puede ser un material fibroso en el que los componentes precursores líquidos de aerosol se absorben, adsorben o almacenan de otro modo en él o por el mismo. El elemento de transporte de líquido 268 puede ser de cualquier forma adecuada para transportar el líquido desde el recipiente 266 hasta el vaporizador de microfluidos 230. Por ejemplo, el elemento de transporte de líquido 268 puede ser una mecha fibrosa, particulada o adecuada para la absorción del líquido a lo largo de la longitud del mismo. En otras modalidades, el elemento de transporte de líquido 268 puede ser un canal capilar y, por lo tanto, puede estar sustancialmente en forma de un tubo de flujo que tenga el tamaño adecuado para facilitar la acción capilar para el movimiento del líquido a través de él. En otras modalidades, el elemento de transporte de líquido 268 puede dimensionarse de modo que la acción capilar se reduzca o esté sustancialmente ausente, y el transporte de líquido puede facilitarse mediante una o más bombas o similares. Además, puede haber una o más válvulas en el elemento de transporte de líquido 268. El recipiente 266 puede estar en cualquier disposición espacial con el vaporizador de microfluidos 230. En ciertas modalidades, el recipiente 266 puede ser sustancialmente ortogonal al vaporizador de microfluidos 230. Además, se puede utilizar una pluralidad de recipientes. El elemento de transporte de líquido 268 puede transportar el líquido directamente a un calentador o zona de calentamiento en el vaporizador de microfluidos 230 y/o a un depósito definido por el sustrato del vaporizador de microfluidos (dependiendo de si se utiliza el recipiente 266 en lugar de, o complementario a un depósito definido por el sustrato del vaporizador de microfluidos).
Se puede incluir un elemento de entrada con el dispositivo de administración de aerosol. Con este fin, una pantalla táctil 209 representada por líneas discontinuas como si estuviera opcionalmente presente y accesible desde una superficie exterior del dispositivo de administración de aerosol 200 se ilustra en la FIG. 2. La pantalla táctil (u otra entrada) se puede incluir para permitir que un usuario controle las funciones del dispositivo y/o para la salida de información a un usuario. Aunque una pantalla táctil 209 se ilustra en la FIG. 2, el dispositivo de administración de aerosol no se limita a una sola modalidad. Más bien, cualquier componente o combinación de componentes puede ser utilizado como una entrada para controlar la función del dispositivo. Por ejemplo, se pueden utilizar uno o más botones pulsadores. Como otro ejemplo, los componentes adaptados para el reconocimiento de gestos basados en movimientos específicos del dispositivo de administración de aerosoles pueden utilizarse como entrada. Consultar la solicitud de patente de los Estados Unidos con número 14/565.137, presentado el 9 de diciembre de 2014, a Henry et al
En algunas modalidades, una entrada puede comprender una computadora o un dispositivo informático, como un teléfono inteligente o una tableta. En particular, el dispositivo de administración de aerosoles puede conectarse a la computadora u otro dispositivo, por ejemplo, mediante el uso de un cable USB o un protocolo similar. El dispositivo de administración de aerosoles también puede comunicarse con una computadora u otro dispositivo que actúe como una entrada a través de comunicación inalámbrica. Consulte, por ejemplo, los sistemas y métodos para controlar un dispositivo mediante una solicitud de lectura, como se describe en la solicitud de patente de los Estados Unidos con número 14/327.776, presentada el 10 de julio de 2014, a Ampolini et al. En tales modalidades, una APLICACIÓN u otro programa informático puede utilizarse en conexión con una computadora u otro dispositivo informático para introducir instrucciones de control en el dispositivo de administración de aerosoles, tales instrucciones de control incluyendo, por ejemplo, la capacidad de formar un aerosol de composición específica mediante la elección del contenido de nicotina y/o el contenido de otros sabores a incluir.
Los diversos componentes de un dispositivo de administración de aerosoles según la presente descripción se pueden elegir de entre los componentes descritos en la técnica y disponibles en el mercado. Los ejemplos de baterías que se pueden usar según la descripción se describen en la publicación de solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2010/0028766 a nombre de Peckeraret al.
El dispositivo de administración de aerosoles puede incorporar un sensor o detector para controlar el suministro de energía eléctrica al elemento de generación de calor cuando se desea la generación de aerosol (por ejemplo, al aspirar durante el uso). Como tal, por ejemplo, se proporciona una manera o método para apagar la fuente de alimentación al elemento de generación de calor cuando el dispositivo de administración de aerosoles no se está aspirando durante el uso, y para encender la fuente de alimentación para accionar o activar la generación de calor por el elemento de generación de calor durante la aspiración. Los tipos representativos adicionales de mecanismos de seguimiento o detección, estructura y configuración de los mismos, componentes de los mismos y métodos generales de operación de los mismos, se describen en la patente de los Estados Unidos Números 5.261.424 a Sprinkel, Jr.; 5.372.148 a McCafferty et al.; y PCT WO 2010/003480 por Flick.
El dispositivo de administración de aerosoles incorpora preferentemente un mecanismo de control para controlar la cantidad de energía eléctrica al elemento de generación de calor durante la aspiración. Los tipos representativos de componentes electrónicos, estructura y configuración de los mismos, características de los mismos y métodos generales de operación de los mismos, se describen en la patente de los Estados Unidos Números 4.735.217 a Gerth et al.; 4.947.874 a Brooks et al.; 5.372.148 a McCafferty et al.; 6.040.560 a Fleischhauer et al.; 7.040.314 a Nguyen et al. y 8.205.622 a Pan; las pulbicaciones de patente de los Estados Unidos Números 2009/0230117 a Fernando et al. y 2014/0060554 a Collett et al.; y las solicitudes de patente de los Estados Unidos con Números 13/837.542, presentado el 15 de marzo de 2013, a Ampolini et al y 14/209.191, presentado el 13 de marzo de 2014, a Henry et al.
En varias modalidades, la presente divulgación es particularmente beneficiosa en que el uso de un vaporizador de microfluidos en un dispositivo de administración de aerosoles puede hacer posible transportar (y distribuir) con precisión una cantidad deseable de un precursor de aerosol líquido a una zona de calentamiento. Muchos dispositivos de suministro de aerosol convencionales (por ejemplo, cigarrillos electrónicos) utilizan combinaciones de una mecha fibrosa y una bobina de calentamiento resistiva para formar un vapor al humedecer espontáneamente con un líquido de un depósito (normalmente un tapete fibroso) a través de la mecha fibrosa la bobina de calentamiento resistiva. A medida que el líquido es vaporizado por la bobina de calentamiento resistiva, más líquido se absorbe espontáneamente desde el depósito al calentador. Tales dispositivos sufren de un control impreciso de la formación de vapor, es decir, la incapacidad de transportar un único precursor de aerosol a la zona de calentamiento en el momento deseado. Tales dispositivos también sufren de la incapacidad de dispensar solo la cantidad precisa de energía necesaria para vaporizar el líquido precursor del aerosol de una manera rápida para proporcionar aerosol a demanda y evitar el drenaje innecesario de energía en la batería.
Un vaporizador de microfluidos de acuerdo con las modalidades de la presente divulgación puede proporcionar precisión en la formación de vapor que falta en dispositivos conocidos. Tal como se utiliza aquí, el término microfluídico está destinado a referirse a la transferencia de pequeños volúmenes de líquido, tales como mililitro o más pequeño, microlitro o más pequeño, nanolitro o más pequeño, o picolitro o más pequeño. La capacidad de mover líquido de un depósito a un calentador en volúmenes pequeños y precisos puede proporcionar una mejora de la formación de vapor, así como reducir el consumo de energía innecesario.
En algunas modalidades, un vaporizador de microfluidos puede comprender un sustrato que define los componentes específicos del vaporizador. En particular, el sustrato puede definir un depósito que está configurado para contener un líquido (por ejemplo, una composición de precursor de aerosol o sus componentes), un calentador adaptado para vaporizar el líquido y un canal capilar configurado para el movimiento del líquido desde el depósito hasta el calentador. El sustrato puede estar formado por cualquier material que sea lo suficientemente inerte en relación con el líquido y el nivel de calentamiento necesario para la vaporización. Específicamente, el sustrato de preferencia es químicamente no reactivo con los componentes de la composición del precursor del aerosol (incluidos los formadores de aerosol, sabores y similares). El sustrato también de preferencia es térmica y mecánicamente estable en las condiciones de uso. Por ejemplo, el sustrato puede estar formado por un material que es estable a una temperatura de aproximadamente 100 °C o más, aproximadamente 150 °C o más, aproximadamente 200 °C o más, aproximadamente 300 °C o más, aproximadamente 400 °C o más, o aproximadamente 500 °C o más. En otras modalidades, la capa de soporte puede ser estable en un rango de temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 750 °C, aproximadamente 125 °C a aproximadamente 650 °C, o aproximadamente 150 °C a aproximadamente 500 °C. En algunas modalidades, la capa de soporte puede estar formada por un material de cerámica, particularmente un material a base de silicio. Un ejemplo específico de un material de capa de soporte es un material de nitruro de silicio. Sin embargo, se pueden utilizar otros materiales, como el vidrio o el cuarzo. También se pueden utilizar ciertos materiales termoplásticos, como los copolímeros cíclicos de olefina (COC).
El sustrato puede tomar una variedad de formas. En algunas modalidades, el sustrato puede tener sustancialmente forma de chip, pero dicha forma no es necesaria. El término forma de chip tiene como objetivo hacer referencia a una forma que es sustancialmente plana y tiene una longitud y un ancho que son ambos mayores que el espesor. Un sustrato en forma de chip puede ser sustancialmente cuadrado o rectangular; sin embargo, otras formas (por ejemplo, redondo, ovalado, triángulo, u otras formas de múltiples caras) también pueden considerarse en forma de chip cuando son sustancialmente planas. A la luz de tal forma ejemplar, un vaporizador de microfluidos puede, en algunas modalidades, diferenciarse como un “lab-en-un-chip”. Por lo tanto, una pluralidad de elementos necesarios para la vaporización de un líquido se puede incluir con el sustrato. En algunas modalidades, el sustrato puede tener un espesor relativamente pequeño, por ejemplo, alrededor de 1 mm a aproximadamente 20 mm, alrededor de 1.5 mm a aproximadamente 15 mm, o alrededor de 2 mm a aproximadamente 10 mm. En algunas modalidades, el sustrato puede tener una superficie de aproximadamente 0.5 cm2 a aproximadamente 50 cm2, aproximadamente 1 cm2 a aproximadamente 45 cm2, aproximadamente 2 cm2 a aproximadamente 40 cm2, o aproximadamente 3 cm2 a aproximadamente 30 cm2.
Una modalidad de un vaporizador de microfluidos 330 se ilustra en la FIG. 3. En la modalidad ilustrada, el vaporizador de microfluidos 330 comprende un sustrato 345 que tiene sustancialmente forma de chip. Un calentador 355 es definido por el sustrato 345 y puede ser colocado en el sustrato en una variedad de maneras. Por ejemplo, el calentador 355 puede estar en la superficie superior 345a del sustrato 345 o en la superficie inferior 345b del sustrato. Cuando se encuentra en la superficie inferior 345b del sustrato 345, de preferencia el sustrato es lo suficientemente conductor del calor como para lograr la vaporización del líquido. En algunas modalidades, el calentador 355 puede estar incorporado en el sustrato 345, como estando colocado dentro de un pozo u otra muesca en el sustrato. En la modalidad ilustrada, el calentador 355 se coloca dentro de un pozo formado en el sustrato 345 y está cubierto por una capa conductora de calor 347 (que se ilustra como parcialmente transparente en la FIG. 3 para permitir la visualización del calentador 355 colocado debajo de la capa conductora de calor).
En algunas modalidades, el calentador 355 se puede diferenciar como un microcalentador. En particular, el microcalentador se puede diferenciar como un calentador basado en sistemas microelectromecánicos (MEMS). Los calentadores basados en MEMS se han utilizado anteriormente en microsensores subminiatura como sensores de viento, sensores de humedad y sensores de gas. Estos microcalentadores basados en MEMS pueden emitir calor aplicando una corriente eléctrica a una resistencia y pueden proporcionar ventajas como un bajo requerimiento de entrada de potencia y un tiempo de respuesta muy corto. Un microcalentador basado en MEMS es muy ventajoso en un vaporizador de microfluidos, como se describe actualmente, ya que puede proporcionar una función de dispositivo de bajo voltaje y / o baja potencia, al tiempo que proporciona un calentamiento rápido a un rango de calor suficientemente alto para vaporizar la composición del precursor de aerosol líquido.
Un microcalentador útil aquí puede describirse como un calentador de película delgada o un calentador de película caliente. Esto puede ser particularmente descriptivo de la naturaleza física del microcalentador, que puede comprender un material eléctricamente conductor que específicamente se puede proporcionar en forma de una película - es decir, una capa eléctricamente conductora. En ciertas modalidades, el material eléctricamente conductor puede ser modelado. En otras palabras, el material eléctricamente conductor puede estar presente en el microcalentador en un patrón específico y, como tal, se refiere a la naturaleza física del microcalentador terminado y no se limita a un método de fabricación del microcalentador. El espesor de la capa eléctricamente conductora puede variar y puede ser, por ejemplo, aproximadamente 1,000 |jm o menos, aproximadamente 500 |jm o menos, aproximadamente 200 |jm o menos, aproximadamente 100 jim o menos, aproximadamente 50 jim o menos, aproximadamente 10 jm o menos, o aproximadamente 5 jim o menos. En otras modalidades, la capa eléctricamente conductora puede tener un espesor de aproximadamente 0.1 jim a aproximadamente 500 jim, aproximadamente 0.5 jim a aproximadamente 200 jim, aproximadamente 1 jim a aproximadamente 100 jim, o aproximadamente 2 jim a aproximadamente 50 jim.
El material eléctricamente conductor utilizado en el microcalentador puede comprender esencialmente cualquier material que sea eléctricamente conductor y adecuado para la formación de película delgada en los rangos de tamaño discutidos anteriormente. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor se puede seleccionar del grupo que consiste en metales elementales, aleaciones metálicas, silicio (incluyendo silicio monocristalino y poli-silicio), cerámica, carbono, carburos, nitruros, y combinaciones de los mismos. En modalidades más específicas, el material eléctricamente conductor se puede formar de platino, oro, plata, cobre, aluminio, tungsteno, zinc, paladio, níquel, titanio, nicromo, carburo de silicio, polisilicio, silicio de cristal único, nitruro de titanio, y similares. En modalidades particulares, los metales elementales, como el platino, pueden ser particularmente beneficiosos debido a la buena resistencia a la oxidación y estabilidad a largo plazo. Un microcalentador de película delgada de acuerdo con la presente divulgación puede exhibir un alto nivel de robustez y estabilidad que se puede preferir sobre los cables calientes más frágiles y menos estables.
El uso de un microcalentador en el vaporizador de microfluidos puede ser particularmente beneficioso ya que, en algunas modalidades, el material utilizado para formar al menos la porción del microcalentador del vaporizador de microfluidos puede ser (o tener propiedades consistentes con) un semiconductor. Como tal, el semiconductor utilizado en la formación de un microcalentador puede ser dopado de una manera que modula o afina sus propiedades eléctricas de una manera preferencial.
Además de la capa eléctricamente conductora, un microcalentador de acuerdo con la presente divulgación puede comprender una capa de soporte. En particular, el material eléctricamente conductor puede estar modelado en dicha capa de soporte. La capa de soporte está formada preferiblemente por un material que es estable a la temperatura bajo las temperaturas de funcionamiento del calentador. Por ejemplo, la capa de soporte puede ser estable a una temperatura de aproximadamente 150 °C o más, aproximadamente 200 °C o más, aproximadamente 300 °C o más, aproximadamente 400 °C o más, o aproximadamente 500 °C o más. En otras modalidades, la capa de soporte puede ser estable en un rango de temperatura de aproximadamente 125 °C a aproximadamente 750 °C, aproximadamente 150 °C a aproximadamente 650 °C, o aproximadamente 175 °C a aproximadamente 500 °C. En algunas modalidades, la capa de soporte puede estar formada por un material de cerámica, particularmente un material a base de silicio. Un ejemplo específico de un material de capa de soporte es un material de nitruro de silicio. Sin embargo, se pueden utilizar otros materiales, como el vidrio o el cuarzo. También se pueden utilizar ciertos materiales termoplásticos, como los copolímeros cíclicos de olefina (COC). La capa de soporte puede estar formada por un material aislante o puede incluir una capa aislante. Los microcalentadores ejemplares que pueden ser útiles de acuerdo con la presente divulgación se describen en la patente de los Estados Unidos Número 8.881.737 a Collett et al.
La capa conductora de calor 347 está formada preferiblemente por un material de tal manera que la capa conductora de calor es estable a la temperatura bajo las temperaturas de funcionamiento del calentador y que es radiante de calor y / o conductora de calor. Por ejemplo, la capa conductora de calor 347 puede ser estable a una temperatura de aproximadamente 100 °C o más, aproximadamente 150 °C o más, aproximadamente 200 °C o más, aproximadamente 400 °C o más, o aproximadamente 500 °C o más. En otras modalidades, la capa conductora de calor puede ser estable en un rango de temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 750 °C, de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 650 °C, o de aproximadamente 175 °C a aproximadamente 500 °C. En algunas modalidades, la capa conductora de calor puede estar en contacto directo con una composición precursora de aerosol o un componente de la misma. En consecuencia, es preferible que la capa conductora de calor sea sustancialmente no reactiva químicamente con los diversos compuestos que pueden incluirse en el material precursor del aerosol. Por sustancialmente no reactivo químicamente se entiende que cualquier reacción química entre la capa conductora de calor y un componente del material precursor del aerosol es lo suficientemente limitada como para que la capa conductora de calor no se rompa para permitir que la composición del precursor del aerosol esté en contacto directo con el capa eléctricamente conductora del calentador. Alternativamente, la frase puede significar que cualquier reacción química entre la capa conductora de calor y un componente del material precursor del aerosol es lo suficientemente limitada como para que los compuestos químicos presentes en la capa conductora de calor no se liberen (o se formen nuevos compuestos químicos) para combinarse con el aerosol formado para la inhalación por un consumidor. En algunas modalidades, la capa conductora de calor se puede formar de un material de cerámica, particularmente un material a base de silicio. Un ejemplo específico de un material de capa conductora de calor es un material de dióxido de silicio. Sin embargo, se pueden utilizar otros materiales, como el vidrio o el cuarzo.
El sustrato 345 del vaporizador de microfluidos 330 ilustrado en la FIG. 3 además puede incluir un depósito 365 que está configurado para contener una composición de precursor de aerosol 367 (o un elemento de la misma). El depósito particularmente puede ser un pozo u otra muesca formada en el sustrato 345. En otras modalidades, el vaporizador de microfluidos 330 puede tener una construcción multicapa (ver Fig. 4).
Aunque solo se ilustra un único depósito en la FIG. 3, se entiende que puede incluirse una pluralidad de depósitos. Por otra parte, los líquidos para la aerosolización pueden almacenarse por separado en la pluralidad de depósitos.
El precursor del aerosol, o la composición del precursor del vapor, puede variar. Preferiblemente, el precursor del aerosol se compone de una combinación o mezcla de varios ingredientes o componentes. La selección de los componentes precursores de aerosoles particulares, y las cantidades relativas de esos componentes utilizados, pueden modificarse para controlar la composición química general del aerosol principal producido por la pieza generadora de aerosoles. De particular interés son los precursores de aerosoles que se pueden diferenciar como generalmente de naturaleza líquida. Por ejemplo, los precursores de aerosoles generalmente líquidos representativos pueden tener la forma de soluciones líquidas, mezclas de componentes miscibles o líquidos que incorporen componentes suspendidos o dispersos. Los precursores de aerosoles típicos son capaces de ser vaporizados al exponerse al calor bajo aquellas condiciones que se experimentan durante el uso de las piezas generadoras de aerosoles que son características de la presente divulgación; y por lo tanto son capaces de producir vapores y aerosoles que pueden ser inhalados.
Para los sistemas de administración de aerosoles que se diferencian como cigarrillos electrónicos, el precursor de aerosoles incorpora más preferentemente tabaco o componentes derivados del tabaco. En un sentido, el tabaco puede suministrarse como partes o trozos de tabaco, como láminas de tabaco finamente trituradas, molidas o en polvo. En otro sentido, el tabaco puede suministrarse en forma de extracto, como un extracto seco en aerosol que incorpora muchos de los componentes solubles en agua del tabaco. Alternativamente, los extractos de tabaco pueden tener la forma de extractos con un contenido relativamente alto de nicotina, cuyos extractos también incorporan cantidades menores de otros componentes extraídos derivados del tabaco. En otro sentido, los componentes derivados del tabaco pueden proporcionarse en una forma relativamente pura, como ciertos agentes saborizantes que se derivan del tabaco. En un sentido, un componente que se deriva del tabaco, y que puede emplearse en una forma altamente purificada o esencialmente pura, es la nicotina (por ejemplo, nicotina de grado farmacéutico).
El precursor del aerosol puede incorporar un llamado “formador de aerosol”. Dichos materiales tienen la capacidad de producir aerosoles visibles cuando se vaporizan tras la exposición al calor bajo las condiciones experimentadas durante el uso normal de las piezas generadoras de aerosoles que son características de la presente divulgación. Tales materiales de formación de aerosoles incluyen varios polioles o alcoholes polihídricos (por ejemplo, glicerina, propilenglicol y mezclas de estos). Muchas modalidades de la presente divulgación incorporan componentes precursores de aerosoles que pueden diferenciarse como agua, humedad o líquido acuoso. Durante las condiciones de uso normal de ciertas piezas generadoras de aerosoles, el agua incorporada dentro de esas piezas puede vaporizarse para producir un componente del aerosol generado. Como tal, a los efectos de la presente divulgación, el agua que está presente en el precursor del aerosol puede considerarse como un material formador de aerosol.
Es posible emplear una amplia variedad de agentes savorizantes opcionales o materiales que alteran el carácter sensorial o la naturaleza del aerosol extraído generado por el sistema de administración de aerosol de la presente divulgación. Por ejemplo, estos agentes saborizantes opcionales pueden utilizarse dentro del precursor del aerosol para alterar el sabor, el aroma y las propiedades organolépticas del aerosol. Ciertos agentes saborizantes pueden ser proporcionados de fuentes distintas del tabaco. Los agentes saborizantes ejemplares pueden ser de naturaleza natural o artificial, y pueden emplearse como concentrados o paquetes de sabores.
Los agentes saborizantes ejemplares incluyen vanilina, vanilina etílica, crema, té, café, frutas (por ejemplo, manzana, cereza, fresa, melocotón y sabores cítricos, incluyendo lima y limón), arce, mentol, menta, menta, hierbabuena, menta verde, gaulteria, nuez moscada, clavo, lavanda, cardamomo, jengibre, miel, anís, salvia, canela, sándalo, jazmín, cascarilla, cacao, regaliz, y saborizanes y paquetes de sabores del tipo y carácter tradicionalmente utilizados para la saborización del tabaco, cigarro y pipa. Los jarabes, como el jarabe de maíz de alta fructosa, también se pueden emplear. Ciertos agentes saborizantes pueden incorporarse en los materiales formadores de aerosoles antes de la formulación de una mezcla precursora de aerosoles final (por ejemplo, ciertos agentes saborizantes solubles en agua pueden incorporarse en el agua, el mentol puede incorporarse en el propilenglicol y ciertos paquetes de sabores complejos pueden incorporarse en el propilenglicol). Ciertos extractos de tabaco, incluyendo la nicotina, se pueden diferenciar como sabores que se pueden combinar con uno o más formadores de aerosol.
Los precursores en aerosol también pueden incluir ingredientes que exhiben características ácidas o básicas (por ejemplo, ácidos orgánicos, sales de amonio o aminas orgánicas). Por ejemplo, ciertos ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido levulínico, ácido succínico, ácido láctico y ácido pirúvico) pueden incluirse en una formulación precursora en aerosol que incorpore nicotina, preferiblemente en cantidades hasta llegar a ser equimolares (basado en el contenido total de ácido orgánico) con la nicotina. Por ejemplo, el precursor del aerosol puede incluir alrededor de 0.1 a aproximadamente 0.5 moles de ácido levulínico por un mol de nicotina, alrededor de 0.1 a aproximadamente 0.5 moles de ácido succínico por un mol de nicotina, alrededor de 0.1 a aproximadamente 0.5 moles de ácido láctico por un mol de nicotina, alrededor de 0.1 a aproximadamente 0.5 moles de ácido pirúvico por un mol de nicotina, o varias permutaciones y combinaciones de los mismos, hasta una concentración en la que la cantidad total de ácido orgánico presente es equimolar a la cantidad total de nicotina presente en el precursor del aerosol.
Como ejemplo no limitante, un precursor de aerosol representativo puede tener la forma de una mezcla de alrededor de 70 % a aproximadamente 90 % de glicerina, a menudo alrededor de 75 % a aproximadamente 85 % de glicerina; alrededor de 5 % a aproximadamente 20 % de agua, a menudo alrededor de 10 % a aproximadamente 15 % de agua; alrededor de 1 % a aproximadamente 10 % de propilenglicol, a menudo alrededor de 4 % a aproximadamente 8 % de propilenglicol; alrededor de 0.1 % a aproximadamente 6 % de nicotina, a menudo alrededor de 1.5 % a aproximadamente 5 % de nicotina; y agente saborizante opcional en una cantidad de hasta aproximadamente 6 %, a menudo alrededor de 0.1 % a aproximadamente 5 % de agente saborizante; sobre una base de peso. Por ejemplo, un precursor de aerosol representativo puede tener la forma de una formulación que incorpore más del 76 % de glicerina, aproximadamente el 14 % de agua, aproximadamente el 7 % de propilenglicol, aproximadamente 1 % a aproximadamente 2 % de nicotina y menos del 1 % de agente saborizante opcional, sobre una base de peso. Por ejemplo, un precursor de aerosol representativo puede tener la forma de una formulación que incorpore más del 75 % de glicerina, aproximadamente el 14 % de agua, aproximadamente el 7 % de propilenglicol, aproximadamente el 2.5 % de nicotina y menos del 1 % de agente saborizante opcional. Por ejemplo, un precursor de aerosol representativo puede tener la forma de una formulación que incorpore más del 75 % de glicerina, aproximadamente el 5 % de agua, aproximadamente el 8 % de propilenglicol, aproximadamente el 6 % de nicotina y menos del 6 % de agente saborizante opcional, sobre una base de peso.
Como otro ejemplo no limitante, un precursor de aerosol representativo puede tener la forma de una mezcla de aproximadamente 40 % a aproximadamente 70 % de glicerina, a menudo alrededor de 50 % a aproximadamente 65 % de glicerina; alrededor de 5 % a aproximadamente 20 % de agua, a menudo alrededor de 10 % a aproximadamente 15 % de agua; alrededor de 20 % a aproximadamente 50 % de propilenglicol, a menudo alrededor de 25 % a aproximadamente 45 % de propilenglicol; alrededor de 0.1 % a aproximadamente 6 % de nicotina, a menudo alrededor de 1.5 % a aproximadamente 5 % de nicotina; alrededor de 0.5 % a aproximadamente 3 %, a menudo alrededor de 1.5 % a aproximadamente 2 % de mentol; y agente saborizante adicional opcional en una cantidad de hasta aproximadamente el 6 %, a menudo alrededor del 0.1 % a aproximadamente el 5 % de agente saborizante; en una base de peso. Por ejemplo, un precursor de aerosol representativo puede tener la forma de una formulación que incorpore aproximadamente 50 % de glicerina, aproximadamente 11 % de agua, aproximadamente 28 % de propilenglicol, aproximadamente 5 % de nicotina, aproximadamente 2 % de mentol y aproximadamente 4 % de otro agente saboriznate, sobre una base de peso.
Los tipos representativos de componentes precursores de aerosoles y formulaciones también se exponen y caracterizan en la patente de los Estados Unidos n.° 7.217.320 de Robinson et al. y las publicaciones de patente de los Estados Unidos Números 2013/0008457 a Zheng et al.; 2013/0213417 a Chong et al. y 2014/0060554 a Collett et al. Otros precursores de aerosol que pueden emplearse incluyen los precursores de aerosol que se han incorporado en el producto VUSE® por R. J. Reynolds Vapor Company, el producto BLU™ de Lorillard Technologies, el producto MISTIC MENTOL de MI<s>T<i>C Ecigs, y el producto VYPE de Cn Creative Ltd. También son deseables los llamados “jugos de humo” para los cigarrillos electrónicos que han estado disponibles en Johnson Creek Enterprises LLC.
La cantidad de precursor de aerosol que se incorpora dentro del sistema de administración de aerosol es tal que la pieza generadora de aerosol proporciona características sensoriales aceptables y de rendimiento deseables. Por ejemplo, es muy preferible que se empleen cantidades suficientes de material formador de aerosoles (por ejemplo, glicerina y/o propilenglicol) para proporcionar la generación de un aerosol convencional visible que en muchos aspectos se asemeje a la apariencia del humo del tabaco. La cantidad de precursor de aerosol dentro del sistema de generación de aerosol puede depender de factores tales como el número de inhalaciones deseadas por pieza de generación de aerosol. Típicamente, la cantidad de precursor de aerosol incorporado dentro del sistema de administración de aerosol, y particularmente dentro de la pieza generadora de aerosol, es menos de aproximadamente 2 g, generalmente menos de aproximadamente 1.5 g, a menudo menos de aproximadamente 1 g y con frecuencia menos de aproximadamente 0.5 g.
Cuando se utiliza una pluralidad de depósitos, se pueden almacenar en los depósitos una variedad de combinaciones de componentes separados de la composición del precursor del aerosol. En algunas modalidades, una composición precursora de aerosol sustancialmente completa puede almacenarse en dos o más depósitos separados. En algunas modalidades, los formadores de aerosol (por ejemplo, glicerina, propilenglicol y agua) pueden almacenarse en uno o más depósitos y uno o más sabores pueden almacenarse en uno o más depósitos adicionales. En algunas modalidades, los formadores de aerosol pueden almacenarse en uno o más depósitos, la nicotina como sabor primario puede almacenarse en uno o más depósitos adicionales, y los sabores adicionales opcionales pueden almacenarse en uno o más depósitos adicionales opcionales (aunque los sabores opcionales pueden combinarse con la nicotina y/o el formador de aerosol). También se incluyen otras combinaciones de materiales almacenados en depósitos separados, y tal capacidad de almacenar por separado los materiales puede proporcionar un control preciso de la composición del aerosol que se proporciona. En particular, la composición del aerosol puede ajustarse según se desee para que el líquido solo se extraiga de los depósitos específicos necesarios para proporcionar la composición del aerosol deseada en una inhalación específica en un sistema de administración de aerosol que incluya el vaporizador de microfluidos. Esta capacidad se describe más detalladamente en relación con la FIG. 4 abajo.
Volviendo a la FIG. 3, el sustrato comprende además una pluralidad de canales capilares 375. Se entiende que uno o más canales capilares 375 pueden ser utilizados para proporcionar la cantidad exacta de la composición del precursor del aerosol 367 del depósito 365 al calentador 355 necesaria para proporcionar la cantidad deseada de formación de aerosol. La orientación de los canales capilares 375 puede variar. Por ejemplo, los canales pueden ser curvados o inclinados en lugar de rectos. Múltiples canales capilares 375 pueden fusionarse o combinarse de otra manera en un efecto ramificado. Por ejemplo, un solo canal capilar que sale del depósito puede ramificarse en varios canales capilares antes o después de entrar en contacto con el calentador. Otras configuraciones de canales capilares que pueden ser discernidas en base a las modalidades ejemplares descritas actualmente también están comprendidas por esta divulgación.
En la FIG. 3, los canales capilares 375 se ilustran como terminando en la capa conductora de calor 347. En algunas modalidades, la capa conductora de calor 347 puede adaptarse para la propagación de la composición del precursor del aerosol suministrado 367 a través del calentador subyacente 355. Como tal, la capa conductora de calor 347 puede estar al menos parcialmente empotrada en el sustrato 345 (por ejemplo, en el pozo o muesca en la que se coloca el calentador 355) de modo que la superficie de la capa conductora de calor esté colocada más abajo que la superficie superior 345a del sustrato. En otras modalidades, los canales capilares 375 pueden extenderse al menos parcialmente a través de la capa conductora de calor 347. En otras modalidades, la capa conductora de calor 347 puede estar ausente, y la superficie superior 345a del sustrato 345 puede extenderse a través y sobre el calentador 355. Como tal, los canales capilares 375 formados en el sustrato 345 pueden extenderse al menos parcialmente a través de la posición del calentador 355 dentro o por debajo del sustrato. Por lo tanto, en algunas modalidades, el calentador puede subyacer al menos a una porción de uno o más canales capilares.
El vaporizador de microfluidos 330 puede funcionar en función de una o ambas de la transferencia de microfluidos pasivaa y la transferencia de microfluidos activa. La transferencia de microfluidos pasiva puede depender de fuerzas superficiales o capilares para transferir el líquido a través o a lo largo de los canales capilares. Como tal, varios factores (por ejemplo, viscosidad del líquido, densidad del líquido, tensión superficial del líquido, ángulos de contacto en los canales, estructura de la superficie en los canales y geometría del canal) se pueden ajustar para lograr el nivel de transferencia pasiva deseado. En la transferencia de microfluidos pasiva, el líquido puede pasar libremente del depósito al calentador a medida que el líquido se evapora lejos del calentador.
La transferencia de microfluidos activa puede depender al menos en parte de las fuerzas capilares para la transferencia de líquidos; sin embargo, los factores externos también se aplican a la transferencia directa de líquidos específicos en volúmenes específicos desde depósitos específicos al calentador para la vaporización. Los elementos de transporte activos que pueden incluirse en un vaporizador de microfluidos, tal como se describe en este documento, pueden seleccionarse, por ejemplo, del grupo que consiste en válvulas, bombas, calentadores, formadores de campo eléctrico, polímeros que responden a estímulos, y combinaciones de los mismos. Por ejemplo: las válvulas pueden abrirse y cerrarse por orden para permitir que el líquido fluya por acción capilar (o mediante la adición de otras fuerzas activas) solo cuando se desee; las microbombas pueden utilizarse para aumentar el flujo de líquido más allá de lo que es posible a través de fuerzas capilares solamente; los calentadores se pueden utilizar para calentar áreas alrededor de canales capilares para proporcionar gradientes térmicos que afecten el flujo de líquido; los formadores de campo eléctrico se pueden utilizar para establecer campos que afecten la transferencia de líquido; los materiales que responden a estímulos (por ejemplo, polímeros inteligentes) pueden utilizarse en la formación de canales y/o en la formación de sustratos, de modo que la transferencia de líquidos pueda verse influida por cambios en la naturaleza de los canales, como el cambio de la forma, la conductividad y similares de los canales en respuesta al calor aplicado, los campos eléctricos o similares.
En la FIG. 3, las válvulas 377 se muestran en cada uno de los canales capilares 375 para ejemplificar elementos de transporte activos que pueden incorporarse en el vaporizador de microfluidos 330. Las válvulas 377 pueden abrirse para permitir el movimiento de la composición del precursor del aerosol 367 desde el depósito 365 hasta el calentador 355 para la vaporización.
Los canales capilares pueden estar formados por una variedad de métodos. Por ejemplo, los canales pueden estar grabados o impresos en el sustrato. En otras modalidades, la deposición y la unión se pueden utilizar para agregar canales al sustrato, o se pueden utilizar técnicas de litografía blanda, como la litografía de polidimetilsiloxano (PDMS). En otras modalidades, se pueden formar o añadir canales utilizando métodos como estereolitografía, fotolitografía, galvanoplastia, moldeo por inyección y estampado en relieve.
Se incluye una cubierta 385 con el vaporizador de microfluidos 330 para cubrir el sustrato 345 y así retener la composición del precursor del aerosol 367 dentro del depósito 365 y los canales capilares 375. La cubierta 385 incluye una pluralidad de microperforaciones 387 que preferiblemente están dimensionadas para evitar la salida de líquido pero para permitir el paso de vapor formado a través de ella. La cubierta 385 puede estar sustancialmente en forma de malla. La cubierta 385 puede estar formada por cualquier material que sea estable al calor y químicamente no reactivo, como cualquier material adecuado para su uso en la formación del sustrato.
El vaporizador de microfluidos 330 también incluye una pluralidad de patillas de conexión eléctrica 395 y el cableado eléctrico necesario (no se muestra) para permitir el control del calentador 355 y cualquier otro componente (por ejemplo, válvulas 377) del vaporizador de microfluidos que pueda requerir dicho control. Se puede utilizar cualquier tipo de contactos eléctricos. Preferiblemente, las patillas de conexión eléctrica 395 pueden tener un formato estándar para facilitar la conexión con otro dispositivo, como un dispositivo de administración de aerosol. Consulte la FIG. 2, por ejemplo, el vaporizador de microfluidos 330 de la FIG. 3 puede incluir contactos eléctricos 395 en un formato tal que el vaporizador de microfluidos puede estar enchufado en el puerto de conexión 237. De esta manera, el vaporizador de microfluidos 330 puede ser sustancialmente un dispositivo de enchufar y usar que se adapta para ser insertado en un dispositivo de administración de aerosol para la formación de aerosol y posteriormente retirado y reemplazado. El acoplamiento entre las patillas de contacto eléctrico 395 y el puerto de conexión 237 puede ser de empuje/empoje o empuje/tracción. En otras modalidades, el vaporizador de microfluidos 330 puede colocarse dentro de un dispositivo de administración de aerosoles de una manera que no esté prevista su extracción y reemplazo. Por ejemplo, el vaporizador de microfluidos puede estar conectado por cable a un componente de control dentro de un alojamiento o puede estar incluido en una carcasa con conectores eléctricos, la carcasa no está configurada para ser abierta por un consumidor (por ejemplo, dentro de la carcasa del cartucho 103 en la FIG. 1).
Un vaporizador de microfluidos multicapa 430 se ilustra en la FIG. 4. Allí, el sustrato 445 está formado por una capa base 448 y una capa intermedia 446. Ambas capas pueden estar formadas de un material como se describe anteriormente. El calentador 455 está unido a la capa base 448 y corresponde a una primera ventana 446a formada en la capa intermedia 446. Una capa conductora de calor 447 se coloca dentro de la primera ventana 446a de una manera que impide el paso de líquido al calentador 455. También se forma una segunda ventana 446b en la capa intermedia y forma un depósito 465 en el que puede almacenarse una composición precursora de aerosol (o un componente de la misma). Una pluralidad de canales capilares 475 se forma en la capa intermedia 446 y proporciona conexión fluida entre la primera ventana 446a y la segunda ventana 446b. Cuando se ensambla, la capa intermedia 446 entra en contacto con la capa base 448 y se sella, pega o conecta de otra manera a la misma de modo que el líquido almacenado en el depósito 465 formado por la segunda ventana 446b y la capa base 448 no puede filtrarse entre las capas. A continuación, se aplica una cubierta 485 sobre la capa intermedia 446 para retener una composición precursora de aerosol líquido dentro del depósito 465 y los canales capilares 475. Las microválvulas 477 se colocan dentro de los canales capilares 475. La cubierta 485 incluye una pluralidad de microperforaciones de tal manera que al menos una parte de la cubierta es permeable al vapor pero impermeable al líquido.
Sin embargo, una modalidad adicional de un vaporizador de microfluidos 530 se ilustra en la FIG. 5. Como se ve en la vista superior de la misma (con una capa de cubierta opcional ausente para facilitar la ilustración), un sustrato 545 está provisto de una pluralidad de depósitos, un solo calentador 555, un canal capilar principal 575a y una pluralidad de canales capilares ramificados 575b que conectan un depósito respectivo al canal capilar principal. Por ejemplo, los depósitos 565a y 565b se pueden llenar con una composición formadora de aerosol (por ejemplo, glicerina, propilenglicol y agua), el depósito 565c se llena con una combinación de nicotina y portador formador de aerosol, los depósitos 565d - 565g se llenan cada uno con diferentes sabores, y el depósito 565h se llena con agua pura. El uso de una pluralidad de depósitos de sabor puede permitir el uso de soluciones concentradas en volúmenes más pequeños. Una pluralidad de microválvulas 577 se coloca en cada uno de los canales capilares de la rama 575b.
En uso, un vaporizador de microfluidos 530 como se ilustra en la FIG. 5 puede permitir un control preciso de diferentes combinaciones de sabores. En algunas modalidades, cuando se incluyen en un dispositivo de administración de aerosol, un usuario puede usar una entrada (consulte, por ejemplo, la pantalla táctil 209 ilustrada en la FIG. 2) para instruir la formación de aerosol con una composición específica. Por ejemplo, un usuario puede introducir instrucciones para la formación de un aerosol con un contenido específico de nicotina (desde el 0 % en peso hasta una cantidad umbral predeterminada) e incluir un sabor adicional específico. En tal ejemplo, el vaporizador de microfluidos 530 suministraría el formador de aerosol de uno o ambos depósitos 565a y 565b, nicotina del depósito 565c, y el sabor requerido de los depósitos 565d - 565g. Puede elegirse una única combinación para el tiempo de uso del dispositivo de administración de aerosoles (o el tiempo de uso del vaporizador de microfluidos específico), o una combinación diferente de sabores (incluyendo el contenido de nicotina) se puede dirigir con cada inhalación o cualquier combinación de inhalaciones en un dispositivo de administración de aerosol incluyendo el vaporizador de microfluidos. Si es necesario, el usuario puede indicar al vaporizador de microfluidos 530 que suministre agua del depósito 565h al calentador para limpiar el sistema de los sabores anteriores y/o limpiar los canales del vaporizador y/o la región del calentador.
Una modalidad ejemplar adicional de un vaporizador de microfluidos 630 se muestra en la FIG. 6. Un sustrato sustancialmente redondo 645 está provisto de una pluralidad de depósitos 665a-665f, una pluralidad de canales capilares 675a-675f y un calentador 655. En la modalidad ejemplar, los depósitos 665a y 665b se pueden llenar con una composición formadora de aerosol (por ejemplo, glicerina, propilenglicol y agua), el depósito 665c se llena con una combinación de nicotina y portador formador de aerosol, y los depósitos 665d - 665f se llenan cada uno con diferentes sabores. Cualquier combinación de formador de aerosol, nicotina y sabores adicionales se puede proporcionar al calentador 655 para formar un aerosol de una composición específicamente deseada. El control activo del suministro de líquido a través de los canales capilares 675a - 675f puede lograrse utilizando cualquier método descrito en este documento. Como tal, las microválvulas, microbombas, o similares se pueden incluir con el sustrato 645.
En algunas modalidades, un vaporizador de microfluidos puede incluir una pluralidad de calentadores. Por ejemplo, en la modalidad de la FIG. 7, un sustrato 745 define cuatro calentadores 755a - 755d que están en conexión de fluido con cuatro depósitos respectivos 765a - 765d a través de cuatro canales capilares respectivos 775a - 775d. En esta modalidad, el depósito 765a incluye un formador de vapor, el depósito 765b incluye una composición de nicotina, el depósito 765c incluye un primer componente de sabor adicional, y el depósito 765d incluye un segundo componente de sabor adicional. De esta manera, las cantidades precisas de formador de vapor, nicotina y componente de sabor adicional se pueden enviar a sus respectivos calentadores para formar un vapor personalizado. Aunque no se ilustra en la FIG. 7, se entiende que uno o más elementos de transporte activos (por ejemplo, una microválvula o microbomba) pueden incluirse de cualquier manera según se describe aquí. Mediante el uso de un componente de entrada (como la pantalla táctil 209 en la FIG. 2), un consumidor puede definir la cantidad exacta de nicotina deseada en una inhalación en el dispositivo de administración de aerosol y la intensidad exacta del sabor deseada en la inhalación. Además, como cada componente utiliza su propio calentador, se puede evitar la posibilidad de que surja un sabor cruzado derivado del residuo en el calentador de una inhalación anterior con sabor diferente. Cuando se utiliza una pluralidad de calentadores, los calentadores pueden estar en paralelo o en serie. También se pueden utilizar circuitos independientes para dos o más calentadores cuando se utiliza una pluralidad de calentadores.
En las modalidades ejemplares descritas anteriormente, los depósitos, los canales capilares y los calentadores se forman directamente en el sustrato. En otras modalidades, los canales capilares y los calentadores pueden ser definidos por el sustrato en el que se extienden hacia afuera desde el sustrato, que forma el depósito. Como tal, el vaporizador de microfluidos puede diferenciarse en que uno o más canales capilares se extienden radialmente desde el sustrato. Además, se pueden colocar uno o más calentadores en los extremos terminales de los canales capilares.
La FIG. 8 ilustra una modalidad de un vaporizador de microfluidos 830 en el que un sustrato 845 es alargado para estar sustancialmente en forma de tubo. Aunque se ilustra un tubo con una sección transversal circular, el sustrato puede tomar cualquier forma deseada. El sustrato 845 es preferiblemente hueco para tener una cámara formada en él, siendo la cámara un depósito 865 para almacenar una composición precursora de aerosol. Una pluralidad de calentadores 855 están alineados radialmente alrededor del sustrato 845 y están en conexión fluida con el depósito 865 en él a través de una pluralidad de canales capilares 875. En uso, la composición del precursor del aerosol del depósito 865 en el sustrato 845 puede pasar a través de los canales capilares 875 a los calentadores 855 colocados en los extremos terminales de los canales capilares. Los calentadores 855 pueden incluir al menos una pared que incluye microperforaciones para que el vapor pueda pasar a través de ella, pero se evita que el líquido pase a través de ella.
Los calentadores 855 en la FIG. 8 son sustancialmente en forma de disco; sin embargo, otras formas también se incluyen. Los calentadores pueden tener una variedad de estructuras que proporcionan la composición del precursor de aerosol líquido que pasa a través de los canales capilares 875 para entrar en contacto de calentamiento con un elemento de calentamiento y formar vapor que puede escapar del calentador.
Una modalidad ejemplar de un calentador 955 que está sustancialmente en forma de disco se muestra en la FIG. 9. En ella, el calentador 955 tiene un piso 981 a través del cual se abre el canal capilar 975a. El suelo del calentador 981 puede estar formado de cualquier material estable al calor y químicamente no reactivo como de otra forma se describe en este documento. Una bobina capilar 975b se interconecta con el canal capilar 975a de forma que el líquido pasa desde el canal capilar y a través de la bobina capilar. Subyacente a la bobina capilar 975b hay un elemento de calentamiento 985, que se encuentra en una disposición de calentamiento con la bobina capilar de tal manera que el líquido en la bobina capilar se puede vaporizar. El elemento de calentamiento 985 puede estar formado por cualquier material que se analiza de otra manera aquí como adecuado para proporcionar calentamiento. Por ejemplo, se puede utilizar un elemento de calentamiento impreso. En uso, la composición del precursor de aerosol líquido de un depósito (consulte la FIG. 8) pasa a través del canal capilar 975a y luego se distribuye a través de la bobina capilar 975b. Al calentar el elemento de calentamiento 985, el líquido de la bobina capilar 975b se vaporiza. Se puede colocar una cubierta del calentador 988 sobre los elementos restantes del calentador 955 para retener el líquido en la bobina capilar 975b hasta la vaporización, momento en el cual el material de la fase de vapor puede pasar a través de la cubierta del calentador. Se puede utilizar cualquier construcción de cubierta que sea permeable al vapor e impermeable al líquido.
Como otra modalidad ejemplar, la bobina capilar 975b en la FIG. 9 puede ser reemplazada por una pluralidad de ramas de canal sustancialmente lineales que se extienden radialmente desde la abertura del canal capilar 975a a través del suelo del calentador 981. Las ramas del canal sustancialmente lineales pueden abrirse en la periferia (o borde) 990 del calentador 955 para permitir la salida del vapor formado de la misma. En tal modalidad, la cubierta del calentador 988 (o simplemente una superficie superior del calentador) puede ser sólida en lugar de perforada. La periferia 990 del calentador 955, sin embargo, puede estar cubierta con una capa microperforada o material similar que sea permeable al vapor e impermeable al líquido.
En modalidades como las ilustradas en la FIG. 8, la pluralidad de calentadores 855 puede activarse individualmente (por ejemplo, una activación del calentador que proporciona una inhalación de aerosol). Alternativamente, una combinación de calentadores 855 puede ser activada sustancialmente al unísono para proporcionar una sola inhalación de aerosol. En otras modalidades, el sustrato 845 puede dividirse en una pluralidad de depósitos, que pueden contener el mismo o diferentes composiciones. En la FIG. 8, las líneas discontinuas 866 ilustran una modalidad opcional en la que el sustrato 845 se divide en cuatro depósitos, cada uno de los cuales tiene un conjunto de canales capilares de extensión radial 875 y calentadores asociados 855.
Aún otras características, controles o componentes que pueden incorporarse en sistemas de administración de aerosol de la presente divulgación se describen en las patentes de los Estados Unidos n.os 5.967.148 a nombre de Harriset al.;5.934.289 a nombre de Watkinset al.;patente de los Estados Unidos número 5.954.979 a Counts et al.; 6.040.560 a Fleischhauer et al.; 8.365.742 a Hon; 8.402.976 a Fernando et al.; la publicación de solicitud de patente de los Estados Unidos Números 2010/0163063 por Fernando et al.; 2013/0192623 a Tucker et al.; 2013/0298905 a Leven et al.; 2013/0180553 a Kim et al. y 2014/0000638 a Sebastian et al.; y la solicitud de patente de los Estados Unidos con Números 13/840.264, presentado el 15 de marzo de 2013, a Novak et al Y 13/841.233, presentado el 15 de marzo de 2013, a DePiano et al. La descripción anterior del uso del artículo puede aplicarse a las diversas modalidades descritas en este documento a través de modificaciones menores, que pueden ser evidentes para un experto en la técnica a la luz de la divulgación adicional proporcionada en este documento. Sin embargo, la descripción de uso anterior no pretende limitar el uso del artículo, sino que se proporciona para cumplir con todos los requisitos necesarios de descripción de la presente descripción. Muchas modificaciones y otras realizaciones de la divulgación se le ocurrirán a un experto en la materia a la que pertenece esta divulgación, que tiene el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los dibujos asociados. Por lo tanto, se debe entender que la divulgación no se debe limitar a las realizaciones específicas divulgadas en el presente documento y que las modificaciones y otras realizaciones están destinadas a quedar incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Si bien en el presente documento se emplean términos específicos, estos se utilizan únicamente en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación.
Claims (12)
1. Un dispositivo de administración de aerosol que comprende una carcasa y un vaporizador de microfluidos (330) dentro de la carcasa, el vaporizador de microfluidos caracterizado porque comprende:
un sustrato (345);
un depósito (365) formado en el sustrato y configurado para contener un líquido;
un calentador (355) colocado en o sobre el sustrato y adaptado para vaporizar el líquido; y
un canal capilar (375) formado en o sobre el sustrato y configurado para el movimiento del líquido desde el depósito hasta el calentador.
2. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una cubierta que recubre el sustrato, preferiblemente en donde al menos una parte de la cubierta es permeable al vapor e impermeable al líquido.
3. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se cumple una o ambas de las siguientes condiciones:
el sustrato está adaptado para la transferencia pasiva del líquido desde depósito al calentador a través del canal capilar; el líquido es una composición precursora de aerosoles, o componente de la misma, adecuado para su uso en el dispositivo de administración de aerosoles.
4. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se cumple una o ambas de las siguientes condiciones:
el vaporizador de microfluidos comprende además un elemento de transporte activo seleccionado del grupo que consta de válvulas, bombas, calentadores, formadores de campo eléctrico, materiales sensibles a estímulos, y combinaciones de los mismos;
el líquido es una composición precursora de aerosoles, o componente de la misma, adecuado para su uso en el dispositivo de administración de aerosoles.
5. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el líquido comprende uno o más sabores, preferiblemente en donde uno o más sabores comprende nicotina.
6. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el líquido comprende un formador de aerosol, preferiblemente en donde el formador de aerosol se selecciona del grupo que consiste en agua, glicerol, propilenglicol, y combinaciones de los mismos.
7. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se cumple una o ambas de las siguientes condiciones:
el vaporizador de microfluidos comprende una pluralidad de calentadores colocados en o sobre el sustrato;
el vaporizador de microfluidos comprende una pluralidad de depósitos formados en el sustrato.
8. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende un primer depósito formado en el sustrato que incluye un formador de aerosol y un segundo depósito formado en el sustrato que incluye uno o más sabores.
9. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque:
el primer depósito y el segundo depósito están en comunicación de fluido con el calentador a través del canal capilar; o el primer depósito está en comunicación fluida con un primer calentador colocado en o sobre el sustrato a través de un primer canal capilar formado en o sobre el sustrato, y el segundo depósito está en comunicación fluida con un segundo calentador colocado en o sobre el sustrato a través de un segundo canal capilar formado en o sobre el sustrato.
10. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el sustrato comprende además una o más conexiones eléctricas.
11. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se cumple una o ambas de las siguientes condiciones:
el depósito y el canal capilar están grabados en el sustrato;
el calentador se encuentra debajo de al menos una parte del canal capilar.
12. El dispositivo de administración de aerosol de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los canales capilares se extienden radialmente desde el sustrato, preferiblemente en donde el vaporizador de microfluidos también comprende una pluralidad de calentadores colocados en los extremos terminales de los canales capilares.
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