RU2681342C2 - Электронные испарительные устройства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройству для генерации аэрозоля, включающему бачок для жидкости, трубку с выходами, нагреватель вокруг выходов трубки, насос, установленный с возможностью перекачки жидкости из резервуара через указанную трубку, через выходы трубки и на нагреватель. Технический результат заключается в обеспечении способности изменять воздушный поток в испарительную камеру, чтобы изменять размер частиц конденсационного аэрозоля и/или изменять количество видимого пара, выпускаемого устройством. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 22 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многие факторы оказывают влияние на зависимость от табачных сигарет. К предпосылкам такой зависимости относятся привыкание к никотину или психологические факторы, в том числе запах, вкус или социальные ассоциации курения табачных сигарет. Одним из факторов, способствующих зависимости от сигарет, являются сенсорные ориентиры, связанные с вдыханием и выдыханием самого дыма. Некоторые электронные сигареты создают большое количество пара, имитирующего дым табачных сигарет. Во избежание осаждения пара в легких и исключения выдыхания пара некоторые известные устройства обеспечивают создание аэрозольных частиц размерами от 0,2 до 0,6 микрон. Аэрозольные частицы такого размера могут быть слишком малы, чтобы оседать в легких за счет гравитации при регулярном дыхании. Следовательно, они, как правило, вдыхаются и затем выдыхаются.

Особенности вдыхания курильщиков могут варьироваться в широких пределах. Эти особенности разных курильщиков включают скорости вдыхания и общие объемы вдыхания. Скорости вдыхания могут варьироваться от пиковых величин, достигаемых курильщиком, до реальных значений (т.е. малых скоростей вдыхания на начальном этапе по сравнению с началом вдыхания с большой скоростью). Эффективность глубоких отложений в легких может зависеть от многих факторов, таких как размер частиц аэрозоля, время поступления аэрозоля в легкие (в котором имеет значение объем вдыхания - рано или поздно) и скорости вдыхания. Особенности вдыхания оказывают также влияние на место отложений в дыхательном тракте. Вследствие инерционного соударения более быстрая скорость вдыхания вызывает осаждение более крупных частиц аэрозоля на задней стенке глотки, в заднем отделе полости рта и на верхних дыхательных путях. Люди с поверхностным дыханием и меньшим общим объемом вдыхания имеют преимущество от более раннего поступления аэрозоля в объем вдыхания, допуская поступление аэрозоля глубоко в легкие, не оставляя в ротовой полости, глотке и верхних дыхательных путях.

Эти факторы выдвигают технические проблемы разработки электронной сигареты или иного испарительного устройства, имитирующего практику курения табачных сигарет. Существует потребность в новых способах и устройствах для применения веществ, таких как никотин. В частности, существует потребность в новых способах и устройствах для использования веществ, которые аэрозолизированы для получения определенного диапазона размеров частиц. Например, имеется необходимость в новых способах и устройствах для подачи пользователю никотина специальными дозами в специальном диапазоне размеров частиц без канцерогенов и других химикалиев, связанных с табачной продукцией.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для генерации пара или конденсационного аэрозоля содержит нагреватель, например, в виде катушки проволоки вокруг трубки в испарительной камере между входом и выходом. Бачок устройства содержит жидкость. Жидкость подается насосом из бачка в трубку. Жидкость, которая может содержать никотин, течет в испаритель через выходы в трубке. Испарительная камера является частью канала воздушного потока, которую можно сконструировать таким образом, чтобы создавать конденсационный аэрозоль с диаметром частиц от 1 до 5 микрон.

Как вариант, насос можно полностью или частично расположить в бачке, или насос может иметь приводной двигатель, расположенный за пределами бачка. Приводной двигатель может работать от соленоидной катушки, связанной магнитным способом с одним или несколькими магнитами внутри насоса.

Путь воздушного потока через испарительную камеру может иметь второй вход, выполненный для обеспечения в основном ламинарного течения воздуха в воздушном потоке, при этом второй вход расположен после нагревателя. Путь воздушного потока и/или отверстия для доступа в путь воздушного потока можно менять, чтобы изменять размер частиц конденсационного аэрозоля, генерируемого в испарительной камере, и/или изменять количество паров, выпускаемых устройством.

Устройство может иметь регулятор входа, чтобы контролировать размер первого входа. Регулятор входа может быть скользящей заслонкой, выполненной с возможностью перекрытия первого входа методом скольжения, или съемным соплом, выполненным для модификации первого входа. Если используется съемное сопло, оно, как вариант, может выполняться с возможностью вставки в первый вход. Отверстие съемного сопла может иметь площадь поперечного сечения менее площади поперечного сечения первого входа.

Регулятор входа может быть электронно управляемым. В электронной связи с регулятором входа может применяться пользовательский интерфейс, чтобы давать пользователю возможность выбирать размер частиц конденсационного аэрозоля, генерируемого устройством. С регулятором входа можно применять множество первых входов, чтобы изменять количество используемых входов. Выход может быть в мундштуке, соединенном с испарительной камерой и со множеством входов перед нагревателем. Перед нагревателем может устанавливаться заслонка, выполненная с возможностью плавного перемещения в испарительной камере, возможно, по сигналам с пользовательского ввода.

Устройство может содержать датчик потока, электрически соединенный с электронным регулятором, который получает и сохраняет в памяти особенности вдыхания пользователя устройства, при этом устройство выполняется с возможностью модификации его характеристик на основе особенностей вдыхания пользователя. Далее устройство может включать пользовательский интерфейс, позволяющий пользователю модифицировать характеристики устройства, что может обеспечивать более эффективную подачу конденсационного аэрозоля глубоко в легкие пользователя, давая пользователю возможность вдыхать более слабую фракцию конденсационного аэрозоля и/или регулировать сенсорный эффект, например, вкусовые ощущения или признаки наличия аэрозоля.

В качестве альтернативы, модифицированными характеристиками могут быть количество жидкости, испаряемой нагревателем, количество потока, подаваемого к нагревателю, или размер входа. Датчик потока может быть термоанемометром или расходомером лопастного типа с возможностью измерения пониженного вдыхания. Если используется датчик давления, его конструкция должна обеспечивать измерение скорости вдыхания. Электронный регулятор может включать микропроцессор и/или устройство беспроводной связи. Конструкция устройства должна обеспечивать расчет оптимальных параметров генерации конденсационного аэрозоля на основе особенностей вдыхания пользователя. В этом случае модифицированные характеристики могут включать размер частиц аэрозоля, время генерации аэрозоля в объеме вдыхания пользователя, сопротивление устройства воздушному потоку или скорость вдыхания пользователем устройства.

Особенности вдыхания могут включать скорости вдыхания пользователем за некоторый период времени, общий объем вдыхаемого воздуха или пиковую скорость вдыхания пользователем. Устройство может быть запрограммировано для модификации характеристик устройства на основе особенностей вдыхания или для обеспечения модификации характеристик устройства пользователем в ручном режиме на основе особенностей вдыхания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 изображено цилиндрическое устройство генерации аэрозоля, вид сбоку, в перспективе.

На Фиг. 2 изображено устройство, представленное на фиг. 1, в перспективе, в разрезе.

На фиг. 3 изображены в перспективе компоненты устройства, изображенного на фиг. 1, без корпуса.

На Фиг. 4 изображено устройство, представленное на фиг. 3, в разрезе.

На Фиг. 5 изображен в перспективе нагреватель устройства, показанного на фиг. 1-4, увеличено.

На Фиг. 6 изображен насос устройства, представленного на фиг. 5, в разрезе, увеличено.

На Фиг. 7 изображена в перспективе испарительная камера устройства, представленного на фиг. 1, увеличено.

На Фиг. 8 изображена диаграмма воздушного потока;

на Фиг. 9 - вид в разрезе, показывающий детали нагревателя;

на Фиг. 10 - испарительная камера, вид сбоку;

на Фиг. 11 - насос, в разрезе в перспективе;

на Фиг. 12 - альтернативный насос, в перспективе;

на Фиг. 13 - патрон насоса, представленного на фиг. 12, в разрезе;

на Фиг. 14 - патрон насоса, представленного на фиг. 13, в разрезе, увеличено;

на Фиг. 15 - альтернативное устройстве генерации аэрозоля, в перспективе, в разрезе;

на Фиг. 16 - устройство, представленное на фиг. 15, в разрезе, увеличено;

на Фиг. 17 - насос, представленный на фиг. 16, в разрезе, увеличено;

на Фиг. 18 - компоненты насоса, представленного на фиг. 17, в разрезе, увеличено;

на Фиг. 19 - схема устройства, имеющего мундштук, байпасную воздушную линию, нагреватель, входные отверстия и скользящий регулирующий элемент.

На Фиг. 20 изображена схема сменного сопла устройства для генерации аэрозоля;

на Фиг. 21 - схема скользящей перегородки для модулирования воздушного потока и испарения в устройстве для генерации аэрозоля;

на Фиг. 22 - схема скользящего регулирующего элемента для модулирования воздушного потока и испарения в устройстве для генерации аэрозоля.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 изображен пример цилиндрического устройства генерации аэрозоля 30, размеры и форма которого подобны табачной сигарете, обычно длиной 100 мм и 7,5 мм в диаметре, хотя длина может варьироваться от 70 до 150 или 180 мм, а диаметр - от 5 до 20 мм. Как изображено на фиг. 2, устройство 30 имеет трубчатый корпус 32, который может быть цельным или может состоять из двух или трех секций, факультативно, включая батарейный отсек 34, отсек бачка 36 и отсек нагревателя 38. В передней части устройства 30 может устанавливаться светодиод 40 с выходом 52 в задней части устройства 30.

В изображенном примере в корпусе 32 находятся батарейка 56 и бачок для жидкости 60. Бачок 60 содержит жидкость, например, жидкий никотин. Сзади или внутри бачка 60 располагается насос 64. Насос (например, поршневой или диафрагменный) может быть связан механически или магнитным способом с двигателем 80 насоса. Контрольный клапан 82 допускает подачу определенного объема жидкости из бачка 60 к насосу 64 для последующей подачи к нагревателю 70. Нагреватель 70 может быть выполнен в виде катушки проволоки. Бачок может иметь подвижный торцевой колпачок, который перемещается, чтобы не допускать возникновения вакуума в бачке, когда жидкость расходуется.

В качестве альтернативы, нагреватель может быть выполнен в виде перфорированного цилиндра или перфорированной пластины, керамической пластины, сотовой детали или открытой решетки. Нагреватель 70 устанавливается внутри камеры аэрозолизации 74, идущей от воздушного входа 78 к воздуховоду 88, соединенному с выходом 52. Выход 52 факультативно может находиться в мундштуке 84, который может быть снят с корпуса 32. Вход 78 может выполняться как одно отверстие или как множество отверстий или щелей. Как показано на фиг. 10, камера аэрозолизации 74 может иметь дугообразный сегмент 86 под нагревателем 70 (согласно ориентации на прилагаемых чертежах) для более эффективного изменения направления воздушного потока, перпендикулярного относительно нагревателя, на параллельное направление относительно нагревателя, когда воздушный поток идет от камеры аэрозолизации 74 в воздуховод 88 и далее к выходу 52. В воздуховоде 88 происходит агрегатирование частиц аэрозоля до заданного размера.

Двигатель 80 насоса может быть установлен за пределами бачка 60 и связан механически или магнитным способом с поршнем 120, двигающимся внутри насоса. В процессе работы двигатель 80 насоса двигает поршень 120, чтобы доставлять определенный объем жидкости из бачка 60 к нагревателю 70, который испаряет жидкость. Поток воздуха через воздушный вход 78 вызывает конденсацию испаряемой жидкости, образуя в испарительной камере аэрозоль с частицами заданного размера до направления потока аэрозоля через выход 52. Двигатель 80 насоса может быть магнитным двигателем, конструкция которого обеспечивает осциллирование низкой частоты (например, от 1 до 10 Гц). Объем, перекачиваемый за один ход поршня, определяется заданной длиной хода и диаметром поршневой камеры. Электронный регулятор 46 может контролировать состояние батарейки и обеспечивать постоянный нагрев путем непосредственного измерения сопротивления нагревателя с учетом изменений напряжения/заряда батарейки.

Как изображено на фиг. 6, трубка 100 соединяет бачок 60 с нагревателем 70. Трубка может быть выполнена из металла или иного электрорезистивного материала. Трубка 100 может быть припаяна к концу нагревателя 70. Как показано на фиг.7, нагреватель 70 является катушкой, наматываемой на конец трубки 100, длина катушки нагревателя может быть 2 мм-8 мм. В приведенном примере нагреватель 70 выполнен из 9-12 витков проволоки из нержавеющей стали диаметром 0,2 мм, намотанных концентрично вокруг трубки 100. Конец катушки нагревателя может быть запрессован внутрь или снаружи трубки 100, чтобы создать электрическое соединение с трубкой 100 и закрыть ее конец. Участок трубки 100 внутри нагревателя 70 может использоваться как дозировочная игла и в целом выполнен концентричным относительно катушки нагревателя.

Как изображено на фиг. 9, трубка 100 и катушка могут быть круглыми, при этом внешний диаметр трубки 100 может быть от 0,8 мм до 2 мм или от 1 мм до 1,5 мм. Кольцевой зазор разделяет внешний диаметр трубки 100 от центральной части катушки нагревателя и обычно составляет от 0,1 мм до 0,5 или 1 мм, или от 0,2 мм до 0,4 мм. Зазор между соседними витками катушки обычно составляет от 0,2 мм до 0,8 мм. Следовательно, поверхностное натяжение стремится удерживать жидкость внутри или вокруг катушки нагревателя. Как изображено на фиг. 9, выходной конец трубки 100 факультативно может просто закрываться пробкой 108, без использования опрессовки или сварки. Факультативно кольцевой зазор может быть исключен, и катушка нагревателя будет касаться трубки.

Как изображено на фиг. 7, трубка 100 имеет выходы 102, окруженные испарителем 70. Выходы 102 могут быть отцентрированы на одной общей оси или располагаться вразбежку или радиально со смещением относительно друг друга. Часть трубки 100 между бачком 60 и нагревателем 70 может быть окружена втулкой 104, чтобы обеспечить изоляцию трубки 100. Катушка нагревателя может быть сварена точечной сваркой с втулкой 104. При использовании электрический ток протекает через нагреватель 70 при соединении батарейки 56 с трубкой 100 и втулкой 104. В данном примере часть нагревателя, соединенная с трубкой или приваренная к концу трубки, а также часть нагревателя, соединенная со втулкой 104, могут служить электрическими контактами, обеспечивающими электрическую связь нагревателя с батарейкой. В качестве батарейки может использоваться литиевая батарейка напряжением 3,8 В с емкостью 200 миллиампер-часов, что обычно достаточно на один день умеренного использования. Батарейка обычно является цилиндрической с электродами или контактами на ее противоположных плоских концах.

Как изображено на фиг.6, клапан 122А открывается и позволяет жидкости поступать в поршневую камеру 132, когда поршень 120 движется от входного конца трубки 100, и закрывается, когда поршень 120 движется к входному концу трубки 100. Возвратно-поступательное циклически повторяющееся движение поршня 120 перекачивает жидкость от входного конца 134 трубки 100 далее к выходному концу трубки 100 или ближе к нагревателю 70, окружающему выходной конец 136 трубки 100. Второй клапан 122 В между входным концом трубки 100 и выходным концом трубки 100 открывается, когда жидкость поступает к нагревателю 70, и закрывается, когда поршень 120 движется в обратную сторону, чтобы предотвращать движение жидкости назад от нагревателя 70 в поршневую камеру 132. Закрытие клапана 122 В может осуществляться таким образом, чтобы закрывать конец трубки 100, когда вдыхание прекращается, герметизировать бачок, ограничивать или предотвращать просачивание или утечку жидкости к нагревателю 70 между выдохами или вдохами. Клапан 122 В может перемещаться в положение закрытия с помощью магнита 126 или пружины.

Участок трубки 100, по которому скользит поршень 120, может иметь внешний диаметр 1 мм. При скольжении вдоль трубки 100 поршень 120 может проходить около 0,75 мм, чтобы за каждый такт работы насоса перекачивался объем жидкости 0,5 мл, обычно за один такт перекачивается объем около от 0,3 до 0,7 мл. В приведенном примере при работе насоса с частотой 5 Гц к нагревателю 70 подается 2 мл жидкости в секунду.

При работе устройства 30 пользователь делает вдохи на выходе 52, вдыхание может восприниматься датчиком 50. При обнаружении вдыхания датчик 50 включает нагреватель 70 с помощью электронного регулятора 46. Кроме того, при обнаружении вдыхания электронный регулятор 46 включает насос 64, чтобы доставлять определенный объем (т.е. дозу) жидкости из бачка 60 в трубку 100. Как изображено на фиг. 11, рядом с насосом может устанавливаться датчик 50А, возможно, с сенсорным элементом, выходящим в камеру аэрозолизации 74.

После подачи жидкости в трубку 100 доза жидкости перемещается далее по трубке прямым объемным вытеснением из насоса 64. Участок 106 трубки 100 расположен в пределах камеры аэрозолизации 74 и окружен катушкой нагревателя 70. Жидкость из трубки 100 откачивается через выходы 102 в расположенный в пределах камеры участок 106 трубки. Выходы 102 служат в качестве экстракционных окон, через которые создаваемое насосом давление выталкивает жидкость через выходы 102 к нагревателю 70. Трубка 100 может иметь 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 выходов 102 диаметром от 0,2 мм до 0,5 мм. В приведенном примере используется три выхода 102.

Как изображено на фиг. 8, конструкция устройства 30 обеспечивает быстрое охлаждение и конденсацию испаряемого никотина в конденсационный аэрозоль. Вследствие соударения частицы аэрозоля продолжают быстрое агрегатирование и рост до еще более крупных частиц во время продолжения движения в воздушном потоке. Агрегатирование продолжается до образования относительно стабильного аэрозоля с соответствующим размером частиц. Когда пользователь вдыхает, воздух входит в устройство через входные отверстия 200, которые расположены вокруг периферии устройства на расстоянии примерно 2,5 см от выхода 52 устройства. Входные отверстия обычно являются круглыми, каждое из них может иметь диаметр от 0,4 мм до 1,2 мм. Всего четыре, шесть или восемь входных отверстий расположены вокруг периферии цилиндрического корпуса. Затем воздух направляется по каналу 202 вокруг периферии воздушной линии и проходит через две дозирующие прорези 204, используемые для определения сопротивления вдыхания через устройство. Прорези 204 могут быть выполнены в виде отверстий диаметром 0,8 мм. Затем воздух протекает через восемь прорезей 206, расположенных вокруг входа 208 воздушной линии, которые распределяют воздух по всему поперечному сечению воздушной линии. Каждая из прорезей 206 может быть длиной 8 мм и шириной от 0,7 мм до 1 мм.

Воздух затем идет на вход воздушной линии и через нагреватель перпендикулярно продольной оси нагревателя. Наконец, воздух протекает через воздуховод 88 после нагревателя вместе с испаренной никотиновой смесью и выходит через выход 52. В данном примере сопротивление вдыхания устройства примерно равно сопротивлению потока табачной сигареты и таким образом облегчает процедуру ротового дыхания (т.е. пускания клубов пара) пользователем устройства.

После прохода дозы жидкости через выходы 102 трубки жидкость контактирует с испарителем 70 и испаряется. Испаренная жидкость течет через камеру 74 во вдыхаемый поток воздуха, т.е. воздуха, протекающего между входом 78 и выходом 52. Воздух идет со скоростью потока (от около 1 до примерно 10 литров в минуту), эффективной для конденсации испаряемой жидкости в аэрозоль с частицами от около 1 до примерно 5 микрон в диаметре. Следовательно, проходит через выход 52 устройства и вдыхается пользователем глубоко в легкие.

На Фиг. 12 изображен альтернативный картридж бачка, включающий насос с магнитами 130 поршня между первым клапаном 122 и вторым клапаном 124, при этом указанные магниты 130 используются для управления движением поршня.

Устройство 30 может быть разработано таким образом, чтобы генерировать аэрозоль с размерами частиц в диапазоне от 1 микрона до 3 микрон. Частицы аэрозоля размером от 1 до 3 микрон могут оседать в легких более эффективно, чем более мелкие частицы, и не очень легко выдыхаются. Описываемые здесь устройства и способы обеспечивают создание электронных сигарет, которые более близко имитируют осаждение никотина, связанное с табачными сигаретами. Устройство 30 может обеспечивать особенности никотиновой фармакокинетики, имеющие сенсорные эффекты, связанные с курением табачных сигарет.

Устройство 30 может быть разработано таким образом, чтобы генерировать частицы масс-медианного аэродинамического диаметра от около 1 до примерно 5 микрон. Частицы могут иметь геометрическое стандартное отклонение менее 2. Аэрозоль может генерироваться из химического состава, содержащего активную фармацевтическую субстанцию. До испарения химический состав может быть в жидкой или твердой фазе. Субстанция может быть никотином, факультативно стабилизированным с использованием одного или более носителей (например, растительный глицерин и/или пропиленгликоль). Химический состав жидкости может иметь 69% пропиленгликоля, 29% растительного глицерина и 2% никотина.

Устройство 30 может иметь достаточно низкое сопротивление потоку, чтобы пользователь мог вдыхать непосредственно в легкие. Низкое сопротивление потоку в целом имеет преимущество для поступления субстанции, такой как никотин, глубоко в легкие, чтобы обеспечивать быструю фармакокинетику никотина. Табачные сигареты могут иметь достаточно высокое сопротивление потоку, чтобы затруднять вдыхание непосредственно в легкие, вынуждая таким образом пользователя вдыхать или пускать клубы дыма, используя ротовое дыхание.

Аэрозоль далее может захватываться потоком воздуха, создаваемым одним или несколькими вторичными проходными каналами или входами, связанными с камерой 74, как описывается ниже со ссылками на фиг. 19-22. Захватывающий поток воздуха может эффективно захватывать аэрозоль для его доставки глубоко в легкие пользователя данного устройства. Первичный захватывающий поток может быть от около 20 до примерно 80 литров в минуту, вторичный захватывающий поток может быть от около 6 до примерно 40 литров в минуту.

Количество жидкого химического состава, поставляемого насосом, может регулироваться производительностью насоса, например, удельной производительностью насоса, соответствующей удельному объему, который насос перекачивает. Настройка насоса от первой производительности до второй производительности может приводить к перекачке насосом различных объемов жидкого химического состава. Насос можно настраивать на первую управляемую производительность, чтобы к нагревателю поступало первое количество жидкости, что генерирует первый аэрозоль с первым размером (например, диаметром) частиц, а затем производительность насоса может быть изменена, чтобы работать со второй управляемой производительностью и поставлять к нагревателю второе количество жидкости, что генерирует второй аэрозоль со вторым размером (например, диаметром) частиц.

Первый и второй аэрозоли могут иметь различные размеры (например, диаметры) частиц. Первый аэрозоль может иметь размер (например, диаметр) частиц, соответствующий доставке глубоко в легкие и абсорбции в них, т.е. около 1 микрона до примерно 5 микрон (масс-медианный аэродинамический диаметр или визуальный средний диаметр). Второй аэрозоль может иметь размер (например, диаметр) частиц, соответствующий вдыханию пользователем устройства таким образом, чтобы был видимым вдыхаемый аэрозоль, т.е. менее чем примерно 1 микрон. Изменение производительности насоса может происходить во время одного использования устройства пользователем. Изменение производительности насоса во время одного использования может происходить автоматически или вручную, или это может происходить во время отдельных использований устройства пользователем.

Автоматическое изменение производительности насоса может осуществляться электрическим подключением насоса к схеме, конструкция которой обеспечивает переключение производительности насоса во время работы устройства. Схема может управляться программой управления. Программа управления может храниться в памяти электронного регулятора 46, который может быть программируемым. Пользователь может выбирать желательный размер частиц аэрозоля или устанавливать размер частиц, выбирая конкретную программу в электронном регуляторе 46 перед использованием устройства 30.

Конкретная программа может быть связана с конкретной производительностью насоса для доставки заданного объема жидкого химического состава для генерации аэрозоля с желательным размером частиц. Если пользователь желает получать аэрозоль с иным размером (например, диаметром) частиц для последующего использования, он может выбрать иную программу, связанную с иной производительностью насоса для доставки иного объема жидкого химического состава, чтобы генерировать аэрозоль с новым выбранным размером (например, диаметром) частиц. Конкретная программа может быть связана с конкретной производительностью насоса для доставки заданных объемов жидкого химического состава для генерации аэрозолей с желательными размерами частиц. Каждая из конкретных производительностей насоса в конкретной программе может доставлять заданный объем жидкости, чтобы генерировать разные аэрозоли с разными размерами (например, диаметрами) частиц во время одного использования устройства.

Пользователь устройства может осуществлять изменение производительности насоса вручную, нажимая кнопку или переключатель 54 на устройстве во время его использования. Изменение производительности насоса вручную может происходить во время одного использования устройства или между отдельными использованиями устройства. Кнопка или переключатель электрически соединена с электронным регулятором 46. Электронный регулятор 46 может иметь программу (программы), разработанную (разработанные) для управления работой насоса таким образом, чтобы нажимание на кнопку или переключатель 54 заставляло электронный регулятор изменять работу (например, производительность) насоса и обеспечивать поставку иного объема жидкого химического состава. Пользователь устройства может нажимать кнопку или переключать переключатель 54 во время использования или между использованиями устройства.

Конструкция устройства генерации аэрозоля может производить аэрозоль с диаметром частиц от около 1 микрона до примерно 1,2 микрона. После вдыхания с выхода устройства пользователь может совершать дыхательные движения, чтобы способствовать доставке аэрозоля с диаметром частиц от около 1 микрона до примерно 1,2 микрона глубоко в легкие пользователя для последующей абсорбции в кровообращение пользователя. Во время дыхательных движений пользователь может задерживать дыхание во время вдыхания и затем выдыхать. Задержка дыхания может составлять 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 секунд. Задержка дыхания может составлять от около 2 секунд до примерно 5 секунд. В качестве альтернативы пользователь может вдыхать и непосредственно выдыхать аэрозоль, имеющий диаметр части от около 1 микрона до примерно 1,2 микрона. Вдох с последующим непосредственным выдохом может вызывать генерацию видимых паров, так как при этом может выдыхаться большой процент аэрозоля.

Пользователь может выбирать, желает ли он генерировать аэрозоль устройством генерации аэрозоля с последующей доставкой его глубоко в легкие (например, в альвеолы) или предпочитает выдыхать его в качестве видимого пара. Устройство 30 можно конструировать для генерации размера частиц аэрозоля (например, диаметром около 1 микрона), чтобы в случае непосредственного выдыхания пользователем без задержки дыхания наибольшая или значительная часть аэрозоля выдыхалась в качестве видимого пара. Наибольшая или значительная часть аэрозоля может быть более чем 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% или 99%. Таким способом пользователь устройства генерации аэрозоля во время его использования делает выбор, вдыхать ли глубоко в легкие и/или генерировать видимый пар.

Как изображено на фиг. 13 и 14, картридж 180 с бачком 182 для жидкости включает насос 184 со сменным патроном, соединенный с продолговатым корпусом 188, в концевой части которого находится нагреватель 186. Вокруг продолговатого корпуса 188 может устанавливаться съемный колпачок 190 нагревателя для его защиты, когда картридж не установлен в устройство 30. Съемный колпачок 190 нагревателя можно снимать, когда бачок вставлен в отдельный компонент или соединен с отдельным компонентом, чтобы сформировать устройство генерации аэрозоля. Картридж 180 может быть одним из компонентов в многокомпонентном устройстве генерации аэрозоля. Картридж может быть расходным или заправляемым.

В примере, изображенном на фиг. 1-9, бачок может быть заправляемым, не заменяемым, с конструкцией для содержания 2 мг никотиновой жидкой смеси. При концентрации никотина 2%, бачок такого размера обеспечивает 40 мл никотина. Если принять, что 40 мг никотина примерно равны 40 сгорающим табачным сигаретам по показателю потребляемого никотина, то в данном примере бачок устройства служит 1-3 дня в зависимости от интенсивности и частоты использования. Бачок может быть заменяемым. Конструкция устройства 30 с заменяемым картриджем может обеспечивать: 1) только замену картриджа; 2) замену внутренних частей насоса (но не магнитного соленоида с патроном); 3) замену нагревателя и внутренних частей насоса с патроном. В устройстве данного типа не заменяемыми компонентами являются батарейка и электроника. Не заменяемым компонентом может быть также испарительная камера 74. В каждой из этих конструкций жидкость может содержаться в твердом контейнере или в гибком пакете. В случае использования гибкий пакет может быть изготовлен из многослойного ламинатного материала, чтобы сохранять чистоту жидкости. В процессе использования жидкость расходуется, и гибкий пакет сжимается.

В способах с разделением субстанции (например, никотина) на аликвоты для обеспечения однородности дозирования можно использовать элемент из пористого материала, чтобы извлекать определенную порцию жидкости для измерения дозы, необходимой для обеспечения однородности дозирования. Для измерения дозы может использоваться трубка, например, капиллярная трубка; для инжекции дозы можно использовать нагрев. Для отмеривания дозы можно использовать материал или геометрию устройства, обеспечивая средства контроля постоянства доз для вариабельности окружающей среды и устройства. Регулирование потока вдыхания обеспечивает контроль изменения вдохов пользователя и их коррекцию, в результате достигается постоянство от дозы к дозе, а также предсказуемые и желательные размеры частиц аэрозоля.

Жидкость может отмеряться в зону предварительного испарения с помощью механизма дозирования силами капиллярности. Измерение может происходить между вдохами пользователя устройства. В результате вдоха пользователя жидкость может втягиваться в испарительную камеру или на нагреватель. Жидкость может втягиваться или отмеряться в испарительную камеру или на нагреватель в результате вдоха пользователя.

Испарительное устройство может включать элементы для разделения и уменьшения размеров больших частиц аэрозоля до размера, обеспечивающего прохождение глубоко в легкие пользователя. Глубоко в легких частицы могут оседать и быстро абсорбироваться. Например, контроль размера частиц может приводить к быстрой абсорбции подобно обычным сигаретам, что может способствовать удовлетворению влечения к никотину. Частицы аэрозоля с никотином, генерируемые устройством, могут достигать пиковых плазменных концентраций, аналогичных пиковым плазменным концентрациям, достигаемым при курении обычных сигарет.

Устройство 30 может позволять пользователю варьировать сопротивление потоку, чтобы лучше обеспечивать проход глубоко в легкие или имитацию попыхивания табачной сигаретой. Варьируя размер входа, который регулирует поток через зону испарения, а также размер байпасной линии или второго входа, пользователь может управлять сопротивлением потока через устройство и в результате - размером частиц создаваемого аэрозоля. Сопротивление потока можно варьировать по времени, например, по месяцам, дням, часам или минутам Сопротивление потока можно варьировать во время одного цикла курения.

Например, пользователь может выбрать высокое сопротивление потоку и малый размер частиц, чтобы более близко имитировать ощущение, восприятие или фармакокинетику никотина, связанные с курением табачной сигареты. Пользователь может выбрать или изменить сопротивление потоку/размер частиц после нескольких начальных вдохов. Пользователь может выбрать или изменить сопротивление потоку/размер частиц в следующих целях: чтобы максимизировать затяжку или ощущение никотина во время ряда вдохов (например, снижая таким образом пристрастие к никотину), или больше фокусироваться на вторичных аспектах опыта курения электронных сигарет, например, производить большие видимые облачка пара. При некоторых настройках предпочтительно использовать более крупные частицы аэрозоля с генерацией небольшого количества видимого выдыхаемого пара или без видимого выдыхаемого пара.

На Фиг. 15-18 изображен еще один пример устройства генерации аэрозоля, имеющего трубчатый корпус, вход 140, выход 152, насос 142, бачок 144, нагреватель 146, датчик 148 и воздушную линию 150. Как и в устройстве 30, показанном на фиг. 1-9, вход 140 может выполняться как одно отверстие или как множество отверстий. Воздушная линия 150 может быть единым проходным каналом, или может включать первичный проходной канал и один или более вторичных проходных каналов, соединенных с первичным проходным каналом, в целом после нагревателя.

Как изображено на фиг. 17 и 18, насос может иметь первую высокоэластичную мембрану 154, которая вибрирует или осциллирует взад-вперед. Насос может размещаться в бачке 144 полностью или частично. Как изображено на фиг. 17, двигатель 158 насоса может размещаться рядом с бачком 60 и может быть соленоидной катушкой. Насос 142 может быть насосом с магнитом 160, устанавливаемым в первой высокоэластичной мембране 154 и используемым для управления работой насоса 142. Насос 142 далее может иметь вторую высокоэластичную мембрану 156, служащую в качестве клапана для входа жидкости в трубку, которая заканчивается дозировочной иглой, конфигурация которой обеспечивает инжекцию или просачивание жидкости к нагревателю.

Как изображено на фиг. 19, компоненты насоса, представленного на фиг. 16-18, могут удерживаться вместе шпильками 162. На Фиг. 18 изображены прорези или отверстия 164 в насосе 142, через которые жидкость может проходить в насос и выходить из него в трубку и дозировочную иглу. Двигатель 158 насоса может быть соленоидной катушкой из обмоточного провода сортамента 36 для электромагнитов, имеющей 400 витков и сопротивление 10-11 Ом. Если батарейка подает ток примерно 0,34 ампер через соленоидную катушку, насос 142 приводится в работу с частотой 5 Гц, чтобы жидкий химический состав перекачивался с производительностью 2-3 мг/с.

На Фиг. 19 и 20 изображены возможные варианты модификации устройства 30. Размером частиц, генерируемых устройством 30, можно управлять, контролируя объем воздуха, который захватывает испаряемую никотиновую смесь. Контроль скорости потока через испарительную камеру 1102 может осуществляться регулированием размера (размеров) первичного воздушного входа (первичных воздушных входов) 1104 в испарительную камеру. Регулированием размера отверстия можно регулировать размер частиц. Пользователь может варьировать размер отверстия, чтобы регулировать размер генерируемых частиц и таким образом воздействовать на процесс курения электронных сигарет по показателю количества видимого пара, генерируемого устройством, а также на другие органолептические показатели.

Пользователь может выбирать крупный размер частиц (1-3 микрона), чтобы ближе имитировать осаждение никотина обычными сигаретами, а также курить электронную сигарету более выборочным методом, а в ином случае он может выбирать размер частиц аэрозоля 0,5 микрона, чтобы ближе имитировать визуальные аспекты выдыхания видимого пара подобно обычному курению. Пользователь может осуществлять это, манипулируя подвижным регулирующим элементом, таким как скользящий регулирующий элемент 1106, или варьируя размер входного отверстия другим методом, как показано на фиг. 19 и 22. Устройство может также выпускаться со сменными соплами 1120, которые пользователь вставляет в устройство, как показано на фиг. 20. В качестве альтернативы устройство может иметь пользовательский интерфейс, на котором пользователь выбирает размер частиц аэрозоля, и встроенная электроника открывает или закрывает отверстие. Скользящая перегородка 1130 может располагаться перед нагревателем 1108. Скользящая перегородка 1130 может использоваться для отклонения воздуха вокруг нагревателя или зоны испарения, как изображено на фиг. 21. Элементы, изображенные на фиг. 19-22, могут, конечно, использоваться в других устройствах дополнительно к устройству 30.

Пользователь может переключать сопротивление вдыхаемому потоку и/или показатели размера частиц пара, чтобы больше фокусироваться на сенсорных аспектах курения электронных сигарет. При некоторых настройках предпочтительно использовать более крупные частицы аэрозоля с небольшими показателями видимого выдыхаемого пара или без таковых в тех местах, где пускать большие шлейфы и кольца дыма социально неприемлемо. В устройстве, изображенном на фиг.19, скользящий регулирующий элемент 1106 может смещаться, чтобы закрывать или открывать первичный воздушный вход 1104 перед нагревателем 1108 или вторичный воздушный вход 1110 после нагревателя 1108.

Как изображено на фиг. 19, устройство 30 может иметь испарительную камеру 1102, один или более первичных или первых вводов 1104 и последующий в линии выход 1112. Линия воздушного потока 1150 ведет в испарительную камеру. Вторичный вход 1110, если таковой используется, обеспечивает в основном ламинарный приток воздуха в линию воздушного потока, при этом вторичный вход 1110 расположен после нагревателя 1108.

Устройство может изменять размер выхода 1112 и/или входа 1104 и/или вторичного входа 1110 с помощью регулирующего элемента, такого как скользящая перегородка 1130. Как альтернатива, регулирующий элемент может быть в виде ограничительного сопла или фиксированной или подвижной заслонки, расположенной перед нагревателем, а также факультативно может иметь способность скольжения внутри испарительной камеры. Испарительная камера 1102 может быть выполнена для ограничения потока газа через линию воздушного потока 1150, чтобы обеспечивать конденсацию испаряемого жидкого химического состава.

Claims (29)

1. Устройство для генерации аэрозоля, включающее бачок для жидкости, трубку с выходами, нагреватель вокруг выходов трубки, насос, установленный с возможностью перекачки жидкости из резервуара через указанную трубку, через выходы трубки и на нагреватель.

2. Устройство по п. 1, в котором нагреватель содержит катушку проволоки, обмотанную вокруг трубки.

3. Устройство по п. 2, содержащее камеру аэрозолизации, имеющую один или более воздушных входов и воздушный выход, ориентированный перпендикулярно воздушным входам.

4. Устройство по п. 2, далее включающее батарейку, содержащую первый электрод, электрически соединенный с первым концом катушки проволоки, и второй электрод, электрически соединенный с трубкой.

5. Устройство по п. 4, в котором насос является поршневым насосом, содержащим подвижный в пределах длины хода поршень и перекачивающим от 0,1 мл до 1,0 мл жидкости за каждый ход поршня.

6. Устройство по п. 3, далее включающее электронный регулятор, электрически соединенный с батарейкой, насосом, нагревателем и датчиком, выполненным с возможностью восприятия вдыхания в воздушном выходе, с последующим включением насоса и нагревателя с помощью электронного регулятора.

7. Устройство по п. 2, в котором катушка проволоки установлена концентрично относительно трубки.

8. Устройство по п. 7, имеющее кольцевой зазор, отделяющий центральную часть катушки проволоки от трубки.

9. Устройство по п. 1, далее включающее жидкость в бачке, содержащую пропиленгликоль, глицерин и от 1% до 5% никотина.

10. Устройство по п. 1, далее включающее трубчатый корпус с батарейкой на первом конце трубчатого корпуса и воздушным выходом на втором конце трубчатого корпуса, с бачком между батарейкой и насосом и с насосом между бачком и камерой аэрозолизации.

11. Устройство по п. 10, в котором трубка параллельна и концентрична относительно трубчатого корпуса.

12. Устройство по п. 5, включающее насос с поршнем, перекачивающий от 0,3 мл до 0,7 мл жидкости за каждый ход поршня с частотой ходов от 2 Гц до 10 Гц.

13. Устройство по п. 6, в котором генерируемый аэрозоль имеет размер частиц от 1 микрона до 5 микрон.

14. Устройство для генерации аэрозоля, включающее трубчатый корпус с первым концом и вторым концом, расположенные в корпусе бачок для жидкости и камеру аэрозолизации, катушку проволоки вокруг трубки в камере аэрозолизации, при этом трубка имеет выходы, окруженные катушкой проволоки, насос, установленный на первом конце трубки в трубчатом корпусе, насос, соединенный с насосом для перекачки жидкости из бачка через трубку и через выходы трубки на катушку проволоки, при этом один или более воздушных входов в камеру аэрозолизации ориентированы в основном перпендикулярно трубке.

15. Устройство по п. 14, далее включающее воздушный выход, ориентированный параллельно трубке.

16. Устройство по п. 14, в котором катушка проволоки установлена концентрично относительно трубки и отделена от трубки кольцевым зазором от 0,1 мм до 1 мм.

17. Устройство по п. 15, далее включающее второй вход, обеспечивающий поступление в основном ламинарного потока воздуха в корпус после катушки проволоки.

18. Устройство по п. 17, далее включающее подвижный регулирующий элемент для регулирования потока воздуха в камеру аэрозолизации и изменения размера частиц аэрозоля, генерируемого в камере аэрозолизации.

19. Способ генерации аэрозоля для вдыхания, включающий перекачку жидкости из бачка для жидкости через выходы трубки к катушке нагревателя, установленной вокруг трубки в камере аэрозолизации, подачу электрического тока на катушку нагревателя для нагрева жидкости до образования пара, подачу воздуха через катушку нагревателя вместе с паром, захватываемым потоком воздуха, в воздуховод, обеспечивая охлаждение и конденсацию захваченного пара в воздуховоде для генерации конденсационного аэрозоля.

20. Способ по п. 19, в котором воздух подают в направлении, перпендикулярном трубке.

21. Способ по п. 19, включающий удерживание жидкости между катушкой нагревателя и внешней поверхностью трубки за счет поверхностного натяжения жидкости.

22. Способ по п. 20, далее включающий запуск перекачки жидкости и подачу электрического тока в ответ на восприятие вдыхания.

23. Способ по п. 22, в котором воздуховод параллелен трубке.

24. Способ по п. 23, в котором катушка нагревателя установлена концентрично относительно трубки, а кольцевой зазор между катушкой нагревателя и внешней цилиндрической поверхностью трубки составляет от 0,1 мм до 1 мм.

25. Способ по п. 23, в котором конденсационный аэрозоль имеет размер частиц от 1 микрона до 5 микрон.

26. Способ по п. 19, включающий регулирование количества воздуха, протекающего через катушку нагревателя, путем регулирования размера воздушного входа.

27. Способ по п. 19, включающий перекачку жидкости с первой регулируемой производительностью, при этом обеспечивают поступление первого количества жидкости к нагревателю, который генерирует аэрозоль с первым размером частиц, затем производительность насоса изменяют для работы со второй регулируемой производительностью, при этом обеспечивают поступление второго количества жидкости к нагревателю, который генерирует аэрозоль со вторым размером частиц.

28. Картридж для использования в испарительном устройстве, включающий корпус, расположенный в корпусе бачок для жидкости, содержащий жидкость, поддерживаемый корпусом нагреватель, выполненный в виде катушки проволоки вокруг выходов трубки, и расположенный в корпусе насос для перекачки жидкости из бачка для жидкости к нагревателю через выходы трубки.

29. Картридж по п. 28, включающий установленный на нагревателе съемный колпачок нагревателя.

Images