RU2817705C2 - Электронная система предоставления аэрозоля - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к генерирующим аэрозоль системам. Система предоставления аэрозоля содержит резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля, впускное отверстие и выпускное отверстие, каждое из которых соединено по текучей среде с резервуаром и каждое из которых дополнительно выполнено с возможностью обеспечения по меньшей мере непроницаемого для жидкости уплотнения для удержания материала-прекурсора аэрозоля в резервуаре, блок управления, выполненный с возможностью подачи текучей среды под давлением в резервуар через впускное отверстие для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, чтобы заставлять материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие. Предотвращаются утечки исходной жидкости для образования аэрозоля. 4 н. и 19 з.п. ф-лы. 7 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электронным системам предоставления аэрозоля, таким как электронные сигареты и т.п.

Уровень техники

Электронные системы предоставления аэрозоля, такие как электронные сигареты (e-сигареты), как правило, содержат резервуар с исходной жидкостью, содержащей состав, обычно включающий в себя никотин, из которого образуется пар, например, посредством теплового испарения. Таким образом, источник пара для системы предоставления аэрозоля может содержать нагреватель, имеющий всасывающий элемент, выполненный с возможностью приема исходной жидкости из резервуара, например, посредством впитывающего/капиллярного действия. Когда пользователь осуществляет вдох через систему, на нагревательный элемент подается электрическая энергия для испарения исходной жидкости, находящейся в непосредственной близости от нагревательного элемента, чтобы генерировать пар для вдыхания пользователем. Такие системы, как правило, снабжены одним или несколькими отверстиями для впуска воздуха, расположенными на удалении от мундштучного конца системы. Когда пользователь всасывает через мундштук, присоединенный к мундштучному концу системы, воздух втягивается через отверстия для впуска воздуха и проходит мимо источника пара. Между источником пара и отверстием в мундштуке имеется канал, соединяющий источник пара и отверстие в мундштуке, так что воздух, вытягиваемый мимо источника пара, проходит по каналу к отверстию мундштука, унося с собой некоторое количество пара из источника пара в виде аэрозоля. Аэрозоль выходит из системы предоставления аэрозоля через отверстие мундштука для вдыхания пользователем.

В таких системах источник пара и нагревательный элемент могут быть предусмотрены в одноразовом "картомайзере", который представляет собой компонент, включающий в себя как резервуар для приема исходной жидкости, так и нагревательный элемент. Во время использования картомайзер присоединяется к многоразовой части (иногда называемой "устройством"), которая включает в себя различные электронные компоненты, которые могут использоваться для функционирования системы предоставления аэрозоля, такие как схема управления и аккумуляторная батарея. Нагревательный элемент получает электропитание от аккумуляторной батареи через электрическое соединение между картомайзером и многоразовым устройством. После израсходования исходной жидкости в картомайзере (то есть после испарения и вдыхания практически всей исходной жидкости), пользователь заменяет картомайзер и устанавливает новый картомайзер, чтобы продолжить генерирование и вдыхание испаренной жидкости.

В электронных системах предоставления аэрозоля, описанных выше, исходная жидкость, как правило, содержится в резервуаре, но в некоторых случаях может выходить из резервуара через всасывающий элемент (который, как правило, представляет собой волокнистый материал, сообщающийся по текучей среде с резервуаром). Всасывающий элемент использует капиллярный эффект для транспортировки жидкости из резервуара. Исходная жидкость может до некоторой степени удерживаться во всасывающем элементе за счет капиллярных сил или поверхностного натяжения жидкости, но в некоторых случаях утечка исходной жидкости все же происходит. Это может вызвать ряд проблем для пользователя систем предоставления аэрозоля, включая утечку исходной жидкости из системы (на конечности или одежду пользователя) и сбор жидкости (то есть накопление) в системе, что может повлиять на общий образующийся аэрозоль и привести к менее последовательным или менее приятным впечатлениям. Кроме того, утечка исходной жидкости также может происходить при замене компонента картомайзера (который по своей природе может передавать механические силы жидкости, удерживаемой во всасывающем элементе пользователем, перемещающим картомайзер).

Ниже описаны различные подходы, которые помогают решить некоторые из этих проблем.

В документе ЕР 3162229 А1 описано электронное устройство для курения, содержащее источник питания, резервуар для жидкости, в котором хранится жидкость, и распылитель. При работе от источника питания распылитель выполнен с возможностью распыления жидкости, хранящейся в резервуаре для жидкости. Резервуар для жидкости содержит первую камеру для хранения жидкости, причем первая камера имеет переменный объем, который может уменьшаться и не может увеличиваться.

Раскрытие сущности изобретения

Согласно первому аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения, создана система предоставления аэрозоля, содержащая: резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля; впускное отверстие и выпускное отверстие, каждое из которых соединено по текучей среде с резервуаром; и блок управления, выполненный с возможностью подачи текучей среды под давлением в резервуар через впускное отверстие для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, чтобы заставить материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие.

Согласно второму аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения, создано устройство для предоставления аэрозоля, содержащее блок управления, выполненный таким образом, чтобы жидкость под давлением могла поступать в резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля через впускное отверстие, соединенное по текучей среде с резервуаром, для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, чтобы заставить материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие, соединенное по текучей среде с резервуаром.

Согласно третьему аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения, создан картридж, включающий в себя резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля, а также впускное отверстие для приема текучей среды под давлением и выпускное отверстие, каждое из которых соединено по текучей среде с резервуаром, причем картридж выполнен с возможностью выпуска материала-прекурсора аэрозоля из выпускного отверстия, когда давление в резервуаре превышает пороговое значение.

Согласно четвертому аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения создан способ дозирования материала-прекурсора аэрозоля из резервуара, причем резервуар содержит впускное отверстие и выпускное отверстие, которые соединены по текучей среде с резервуаром, при этом способ включает обеспечение возможности текучей среде под давлением поступать в резервуар через впускное отверстие для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, и

дозирование материала-прекурсора аэрозоля из резервуара в ответ на повышенное давление, заставляющее материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие.

Согласно пятому аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения, создан способ дозирования материала-прекурсора аэрозоля из резервуара, причем способ включает повышение давления внутри резервуара до значения, превышающего или равного пороговому значению, выше которого материал-прекурсор аэрозоля может выходить из резервуара, а ниже которого материал-прекурсор аэрозоля не может выходить из резервуара.

Следует отметить, что признаки и аспекты изобретения, описанные выше в отношении первого и других аспектов изобретения, при необходимости в равной степени применимы к вариантам осуществления изобретения и могут быть объединены с ними согласно другим аспектам изобретения, а не только в виде конкретных комбинаций, описанных выше.

Краткое описание чертежей

Далее варианты осуществления изобретения будут описаны посредством примера со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 1 схематично показана система предоставления аэрозоля в соответствии с принципами настоящего изобретения, которая включает в себя устройство, имеющее генератор текучей среды под давлением для регулирования потока жидкости или другого подходящего материала-прекурсора аэрозоля из резервуара картриджа с использованием генерируемой текучей среды под давлением;

на фиг. 2 – более подробно и, в частности, в разрезе картридж системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3 – более подробно многоразовое устройство системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, в частности, без части картриджа;

на фиг. 4 – блок-схема приведенного в качестве примера способа функционирования системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1;

на фиг. 5a–5d – картридж системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, в различные моменты времени при функционировании системы предоставления аэрозоля;

на фиг. 6 – график, на котором представлены значения давления (ось y) внутри резервуара картриджа системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, в зависимости от времени (ось x) при функционировании системы предоставления аэрозоля; и

на фиг. 7 – альтернативный вариант выполнения системы предоставления аэрозоля в соответствии с принципами настоящего изобретения, которая включает в себя устройство, имеющее источник текучей среды под давлением для регулирования потока жидкости или другого подходящего материала-прекурсора аэрозоля из резервуара картриджа с использованием источника текучей среды под давлением.

Осуществление изобретения

В данном документе обсуждены/описаны аспекты и признаки некоторых примеров и вариантов осуществления изобретения. Некоторые аспекты и признаки некоторых примеров и вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы традиционным образом, и для краткости они не обсуждаются/не описываются подробно. Таким образом, следует отметить, что аспекты и признаки устройства и способов, обсуждаемых в данном документе, которые не описаны подробно, могут быть реализованы в соответствии с любыми традиционными технологиями осуществления таких аспектов и признаков.

Настоящее описание относится к системам предоставления аэрозоля, которые также могут называться системами предоставления пара, такими как e-сигареты. На всем протяжении последующего описания иногда может использоваться термин "e-сигарета" или "электронная сигарета"; однако следует отметить, что этот термин может использоваться взаимозаменяемо с системой предоставления аэрозоля и электронной системой предоставления аэрозоля. Настоящее описание применимо к системам, выполненным с возможностью перевода в аэрозольное состояние, например за счет нагрева, исходной жидкости, которая может содержать или не содержать никотин, для генерирования аэрозоля. Однако описание также применимо к системам, выполненным с возможностью высвобождения соединений путем нагрева, но не сжигания твердого или аморфного твердого субстратного материала. Субстратным материалом может быть, например, табак или другие, нетабачные изделия, которые могут содержать или не содержать никотин. В некоторых системах твердые/аморфные твердые материалы предоставляются в дополнение к жидкому субстратному материалу, так что настоящее описание также применимо к гибридным системам, выполненным с возможностью генерирования аэрозоля из комбинации субстратных материалов. В более общем случае субстратные материалы могут содержать, например, твердое, жидкое или аморфное твердое вещество, каждое из которых может содержать или не содержать никотин. Гибридная система может содержать любую комбинацию жидких, аморфных твердых и твердых субстратных материалов. Термин "аэрозолизируемый субстратный материал" или "материала-прекурсора аэрозоля", используемый в данном документе, предназначен для обозначения субстратных материалов, которые могут образовывать аэрозоль либо за счет передачи тепла, либо другими способами. Кроме того, как это принято в данной области техники, термины "пар" и "аэрозоль", а также родственные термины, такие как "испарение", "улетучивание" и "перевод в аэрозольное состояние", могут также использоваться взаимозаменяемо.

Системы предоставления аэрозоля (e-сигареты) часто, хотя и не всегда, содержат модульный узел, включающий в себя как многоразовую часть (блок управления), так и сменный (одноразовый) картридж. Часто сменный картридж будет содержать материал-прекурсор аэрозоля и атомайзер в сборе, а блок управления будет содержать источник питания (например, перезаряжаемую аккумуляторную батарею) и схему управления. Следует отметить, что эти различные части могут содержать дополнительные элементы в зависимости от функциональности. Например, блок управления может содержать пользовательский интерфейс для приема пользовательского ввода и отображения характеристик рабочего состояния. Картриджи механически присоединяются к блоку управления для использования, например, посредством винтовой резьбы, защелкивания или байонетного соединения. Когда материал-прекурсор аэрозоля в картридже исчерпан или когда пользователь желает перейти на другой картридж, имеющий другой материал-прекурсор аэрозоля, картридж может быть извлечен из блока управления, а на его место может быть установлен сменный картридж. Устройства, соответствующие этому типу модульной конфигурации, состоящей из двух частей, как правило, можно называть устройствами, состоящими из двух частей. Как правило, электронные сигареты также имеют удлиненную форму. В целях предоставления конкретного примера будут приведены некоторые варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, которые содержат, как правило, этот тип удлиненного устройства, состоящего из двух частей и использующего одноразовые картриджи. Однако следует отметить, что основные принципы, описанные в данном документе, могут быть в равной степени применены к различным конфигурациям электронных сигарет, например: к однокомпонентным устройствам или модульным устройствам, содержащим более двух частей, многоразовым устройствам и одноразовым устройствам, а также к устройствам, имеющим совершено другие формы, например, к высокопроизводительным коробчатым устройствам на основе так называемых боксмодов, которые, как правило, имеют в большей степени коробчатую форму.

Настоящее описание относится к системе и устройству для предоставления аэрозоля, в которых в резервуаре, содержащем материал-прекурсор аэрозоля, избирательно повышается давление за счет применения текучей среды, чтобы заставить по меньшей мере часть материала-прекурсора аэрозоля выйти из резервуара, например, через выпускное отверстие, связанное с резервуаром. Материал-прекурсор аэрозоля хранится в резервуаре так, чтобы предотвращался самостоятельный выход или значительно уменьшалась вероятность самостоятельного выхода материала-прекурсора аэрозоля из резервуара, или, другими словами, резервуар выполнен с возможностью увеличения степени удержания материала-прекурсора аэрозоля в резервуаре. Например, резервуар может включать в себя выпускной клапан, который переводится в открытое состояние под действием достаточного усилия или давления. В одном варианте осуществления изобретения резервуар снабжен впускным и выпускным клапанами, которые приводятся в действие, чтобы закрыть внутренний объем резервуара, когда текучая среда не подается в резервуар, тем самым в большей степени удерживая жидкость в резервуаре. В настоящем описании представлены варианты осуществления изобретения, в которых в достаточной степени предотвращается выход материала-прекурсора аэрозоля из резервуара, что обеспечивает потенциальные преимущества, связанные с повышенной гигиеной как для пользователя, использующего устройство, так и в отношении роста микробов, а также с уменьшением наличия неприятных запахов или т.п., исходящих от материала-прекурсора аэрозоля, который не был переведен в аэрозольное состояние или не полностью был переведен в аэрозольное состояние и оказывает влияние на генерируемый аэрозоль.

На фиг. 1–3 схематично показаны диаграммы, иллюстрирующие аспекты системы 10 предоставления аэрозоля в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Система 10 предоставления аэрозоля содержит устройство 20 для предоставления аэрозоля (в данном документе для краткости – устройство 20) и картридж 30 (более наглядно показан на фиг. 2). Устройство 20 также может упоминаться в данном документе как "блок управления" или "часть многократного использования", и в данном документе эти термины следует считать взаимозаменяемыми с термином "устройство". Картридж 30 выполнен с возможностью разъемного соединения с устройством 20, как более подробно описано ниже.

На фиг. 1 показан схематичный вид в разрезе картриджа 30, присоединенного к устройству 20, образуя систему 10 предоставления аэрозоля, которую пользователь использует для генерирования аэрозоля. На фиг. 2 отдельно от устройства 20 схематично показан вид в разрезе картриджа 30. На фиг. 3 показан перспективный вид части устройства 20, от которого отсоединен картридж 30. Следует отметить, что различные компоненты и детали, например, такие как провода и более сложная форма, для ясности не показаны на фиг. 1–3.

Картридж 30 включает в себя резервуар 32, содержащий материал-прекурсор аэрозоля. В этом частном варианте осуществления изобретения материал-прекурсор аэрозоля представляет собой жидкий материал-прекурсор аэрозоля (иногда называемый исходной жидкостью). Исходная жидкость может содержать никотин, и/или другие активные ингредиенты, и/или один или несколько ароматизаторов. Используемые в данном документе термины "ароматизирующая добавка" и "ароматизатор" относятся к материалам, которые (при условии, что это разрешается местным законодательством) могут быть использованы для создания желаемого вкуса или аромата продукта для совершеннолетних потребителей. Исходная жидкость также может содержать другие компоненты, такие как пропиленгликоль или глицерол. Следует отметить, что картридж 30 содержит исходную жидкость, которая должна переводиться в аэрозольное состояние для вдыхания пользователем.

Устройство 20 включает в себя внешний корпус 21, мундштук 22, через который генерируемый аэрозоль может выходить из устройства 20, приемник 23 для приема картриджа 30, источник 24 питания, схему 25 управления, генератор 26 текучей среды под давлением и атомайзер 27.

Устройство 20 включает в себя внешний корпус 21, который может быть выполнен, например, из пластика или металла. Внешний корпус 21 имеет в целом цилиндрическую форму, продолжающуюся вдоль продольной оси, обозначенной пунктирной линией LA, и, соответственно, имеет в целом круглую форму поперечного сечения, если смотреть вдоль продольной оси LA. Картридж 30 также имеет в целом цилиндрическую форму вдоль центральной оси картриджа (не показана). Однако следует отметить, что в других вариантах осуществления изобретения форма и/или форма поперечного сечения устройства 20 и/или картриджа 30 могут быть разными, такими как эллиптическая, квадратная, прямоугольная, шестиугольная или, по желанию, некоторая другая правильная или неправильная форма.

Внешний корпус 21 включает в себя мундштук 22 на одном конце устройства 20, который дополнительно включает в себя отверстие 22а, через которое пользователь может вдыхать генерируемый аэрозоль. Мундштук 22 выполнен за одно целое с корпусом 21 устройства 20, хотя в других вариантах осуществления изобретения мундштук 22 может быть съемным образом присоединен к корпусу 21 с помощью подходящего механизма, например винтовой резьбы или тугой посадки, чтобы обеспечить смену мундштука из соображений гигиены. Мундштук 22 образует конец устройства 20, который вставляется в рот пользователя или иным образом приближается к нему при нормальном использовании системы 10. Мундштучный конец устройства 20 также может называться проксимальным концом. Соответственно, конец, противоположный проксимальному концу, может называться дистальным концом устройства 20. Внешний корпус 21 также включает в себя боковую поверхность между проксимальным и дистальным концами устройства 20, которая при нормальном использовании является, например, поверхностью, которую пользователь держит рукой.

Устройство 20, как правило, включает в себя компоненты, срок службы которых превышает ожидаемый срок службы сменного картриджа 30, который может определяться количеством исходной жидкости, присутствующей в резервуаре 32. Устройство 20 предназначено для использования с несколькими картриджами 30, и, следовательно, устройство 20 называется многоразовым. Как показано на фиг. 1 и 3, корпус 21 включает в себя приемник 23, размер которого рассчитан на прием картриджа 30. Приемник образует место, в котором картридж 30 присоединяется к устройству 20. Приемник 23 расположен между дистальным и проксимальным концами устройства 20. На фиг. 1 зазор между картриджем 30 и внутренней стенкой приемника 23 увеличен для ясности, однако в практических вариантах осуществления изобретения приемник 23/картридж 30 имеет такой размер, чтобы картридж 30 плотно входил в приемник 23. Многоразовое устройство 20 и картридж 30 отделяются/отсоединяются друг от друга путем вытягивания картриджа 30 из устройства 20 в направлении, приблизительно перпендикулярном продольной оси LA. Когда картридж 30 присоединен к устройству 20, как в общих чертах показано на фиг. 1, центральная ось картриджа 30 совмещена с продольной осью LA устройства 20, хотя в других вариантах осуществления изобретения оси могут быть смещены относительно друг друга.

Как показано на фиг. 3, приемник 23 согласно настоящему варианту осуществления изобретения можно в общих чертах рассматривать как полуцилиндрический вырез (то есть полуцилиндрическую секцию без какой-либо части внешнего корпуса), ниже которого расположено полуцилиндрическое углубление, которое продолжается в устройство 20. Две полуцилиндрические секции обеспечивают лоток и ограничивают по существу цилиндрический объем, в который может быть помещен цилиндрический картридж 30. В этом варианте осуществления изобретения половина цилиндрического картриджа 30 входит в полуцилиндрическое углубление и закрывается внешним корпусом 21, в то время как другая половина картриджа 30 остается открытой. Приемник 23 и/или картридж 30 могут иметь такую форму, чтобы внешняя поверхность картриджа 30 в целом совпадала с внешней поверхностью корпуса 21.

Картридж 30 вставляется в приемник 23 путем проталкивания картриджа 30 по направлению к продольной оси LA и извлекается из приемника 23 путем вытягивания картриджа 30 по направлению от продольной оси LA. Чтобы облегчить извлечение картриджа 30, картридж 30 и/или внешний корпус 21 могут иметь элементы, которые позволяют пользователю захватывать картридж 30. Например, на внешней поверхности картриджа 30 могут быть расположены выступ или углубление. Корпус 21 и/или картридж 30 также могут быть снабжены механизмом зацепления (не показан), который может использоваться для удержания или может способствовать удержанию картриджа 30 в приемнике 23. В качестве альтернативы или дополнительно для закрывания открытой части картриджа 30, чтобы удерживать или способствовать удержанию картриджа 30 внутри приемника 23, может быть предусмотрена крышка, шарнирно закрепленная на устройстве 20.

Картридж 30 отсоединяется от многоразового устройства 20 для замены, когда исходная жидкость исчерпана или если пользователь желает изменить аромат/тип исходной жидкости, и при желании заменяется другим картриджем 30.

Многоразовое устройство 20 дополнительно включает в себя источник 24 питания, такой как аккумуляторная батарея или аккумуляторный элемент (например, литий-ионный аккумулятор), для обеспечения питания системы 10 предоставления аэрозоля. Аккумуляторная батарея может быть перезаряжаемой и/или заменяемой. Следует отметить, что любая подходящая аккумуляторная батарея может быть установлена в многоразовое устройство 20.

Схема 25 управления включает в себя печатную плату, которая обеспечивает функции управления устройством для предоставления аэрозоля, например, с помощью (микро)контроллера, процессора, специализированной интегральной схемы (ASIC) или управляющей микросхемы аналогичного типа. Схема 25 управления может быть выполнена с возможностью управления любыми функциями, связанными с системой 10, включая работу атомайзера 27 и генератора 26 текучей среды под давлением, которые более подробно описаны ниже. Однако схема 25 управления может также управлять зарядкой или подзарядкой аккумуляторной батареи 24, визуальными индикаторами (например, светодиодами)/дисплеями, связанными с рабочими состояниями/статусом устройства 20 или функциями связи для взаимодействия с внешними устройствами и т.д. Схема 25 управления может включать в себя печатную плату (ПП). Следует также отметить, что функции, выполняемые схемой 25 управления, могут быть разделены между несколькими печатными платами и/или между компонентами, которые не установлены на печатной плате, причем эти дополнительные компоненты и/или печатные платы могут быть размещены соответствующим образом внутри устройства для предоставления аэрозоля. Например, функции схемы 25 управления для управления зарядкой (подзарядкой) аккумуляторной батареи 24 могут выполняться отдельно (например, на другой печатной плате) от функций управления выпуском аэрозоля.

Генератор 26 текучей среды под давлением представляет собой компонент, способный генерировать текучую среду под давлением из исходной текучей среды. Другими словами, генератор 26 текучей среды под давлением может повышать давление текучей среды от первого давления до второго давления. В описанном варианте осуществления изобретения генератор 26 текучей среды под давлением представляет собой воздушный компрессор 26 и, таким образом, способен генерировать сжатый воздух. Воздушный компрессор 26 сообщен по текучей среде с окружающей средой, внешней по отношению к устройству 20, через один или несколько входов 26b воздушного компрессора, которые могут быть отверстием, расположенным на внешнем корпусе 21 и соединенным по текучей среде с входом воздушного компрессора 26. Во время работы воздушный компрессор 26 может всасывать воздух снаружи устройства 20 через вход 26b и генерировать текучую среду под давлением (точнее, сжатый воздух), имеющую давление, превышающее давление окружающего воздуха. Хотя генератор 26 текучей среды под давлением показан на фиг. 1 в определенном месте, следует отметить, что генератор 26 может быть расположен в любом подходящем месте в устройстве 20, при этом трубопровод или т.п. можно использовать для подходящего подключения генератора к картриджу 30 (который более подробно описан ниже).

Любой подходящий воздушный компрессор 26 может использоваться в соответствии с принципами настоящего изобретения. Например, в одном варианте осуществления изобретения воздушный компрессор 26 представляет собой пьезоэлектрический насос. Давление, до которого воздушный компрессор 26 нагнетает воздух, может варьироваться от одного варианта осуществления изобретения к другому в зависимости от свойств картриджа 30 (который более подробно описан ниже). В описанном варианте осуществления изобретения давление сжатого воздуха на выходе воздушного компрессора составляет от 100 до 600 мбар, хотя это значение может зависеть от рабочей частоты пьезоэлектрического насоса и желаемой выходной скорости потока.

Атомайзер 27 представляет собой любой компонент, который способен генерировать аэрозоль из материала-прекурсора аэрозоля. Атомайзер 27 может включать в себя резистивно нагреваемый элемент, индукционно нагреваемый элемент, вибрирующую сетку, излучательный источник тепла, химическое вещество и т.д. Выбор и пригодность атомайзера 27 может зависеть от материала-прекурсора аэрозоля, который должен быть переведен в аэрозольное состояние. В качестве конкретного примера в описанном варианте осуществления изобретения атомайзер представляет собой нагревательный элемент 27, который содержит неэлектропроводную подложку (например, керамическую) и электропроводный материал (например, никель-хром), который нагревается под действием электрического тока, проходящего через материал. Нагревательный элемент 27 имеет форму (прямоугольной) плоской пластины. Электропроводный материал нагревается резистивно (например, за счет подачи электроэнергии от аккумуляторной батареи 24). Нагревательный элемент 27 пригоден для достижения температур, способных испарять исходную жидкость для генерирования аэрозоля, например, в диапазоне от 150 до 350°C.

Температуру нагревательного элемента 27 также можно регулировать для достижения и/или поддержания определенной температуры в некоторых вариантах осуществления изобретения. Хотя это не показано на фиг. 1, устройство 30 может дополнительно включать в себя датчик температуры нагревательного элемента, такой как резистивный датчик температуры (РДТ), выполненный с возможностью измерения температуры нагревательного элемента 27. В этих вариантах осуществления изобретения схема 25 управления способна регулировать питание, подаваемое на нагревательный элемент 27, для достижения или поддержания определенной температуры на основе измеренной температуры нагревательного элемента 27. Однако в других вариантах осуществления изобретения температура нагревательного элемента 27 может быть получена без использования отдельного датчика температуры, например, с помощью схемы 25 управления, выполненной с возможностью определения электрического сопротивления нагревательного элемента 27.

Как показано на фиг. 1 и 2, картридж 30 включает в себя внешний корпус 31, резервуар 32, образованный внутренними поверхностями внешнего корпуса 31, исходную жидкость 33, находящуюся внутри резервуара 32, впускное отверстие 34 и выпускное отверстие 35.

Внешний корпус 31 картриджа 30 размещается таким образом, чтобы присутствовала полая область внутри внешнего корпуса 31. Полая область образует резервуар 32 картриджа и обеспечивает объем, предназначенный для хранения определенного количества исходной жидкости 33, например не более 2 мл исходной жидкости. В описанном варианте осуществления изобретения исходная жидкость 33 является свободной, что означает, что исходная жидкость 33 удерживается преимущественно только внутренними поверхностями внешнего корпуса 31, а в остальном может свободно перемещаться внутри резервуара 32. Однако в других вариантах осуществления изобретения резервуар 32 может включать в себя, например, вату или пену, пропитанную исходной жидкостью 33.

Впускное отверстие 34 и выпускное отверстие 35 образуют вход и выход для картриджа 30. Впускное и выпускное отверстия 34, 35 соединены по текучей среде с резервуаром 32 и, таким образом, образуют вход и выход резервуара 32 соответственно. Впускное отверстие 34 выполнено таким образом, чтобы, когда картридж 30 присоединен к устройству 20, то есть когда он расположен в приемнике 23, впускное отверстие 34 дополнительно обеспечивало сообщение по текучей среде с воздушным компрессором 26 через канал 26а для текучей среды под давлением. Канал 26а для текучей среды под давлением представляет собой канал, соединяющий по текучей среде выход воздушного компрессора 26 с приемником 23 (и впускным отверстием 34, когда картридж 30 установлен в приемнике 23). Таким образом, сжатый воздух, создаваемый воздушным компрессором 26, может проходить к впускному отверстию 34 картриджа 30 через канал 26a для текучей среды под давлением.

Когда канал 26а для текучей среды под давлением и картридж 30 соединены вместе (то есть когда картридж 30 вставлен в приемник 32), сжатый воздух направляется по каналу 26а для текучей среды к впускному отверстию 34. В этой связи канал 26а для текучей среды под давлением и картридж 30 (или, скорее, соединение между каналом 26а для текучей среды под давлением и картриджем 30) выполнены с возможностью предотвращения или уменьшения утечки сжатого воздуха из канала 26а для текучей среды под давлением. Другими словами, канал 26а для текучей среды под давлением взаимодействует с картриджем 30 и/или впускным отверстием 34, образуя герметичное (или по существу герметичное) уплотнение. В варианте осуществления изобретения, показанной на фиг. 1 и более наглядно на фиг. 2 и 3, канал 26a для текучей среды под давлением в незначительной степени продолжается в приемнике 23. Продолжающаяся часть канала 26a для текучей среды под давлением выполнена таким образом, чтобы плотно прилегать к углубленному участку 34a картриджа 30, тем самым образуя уплотнение. Углубленный участок 34a и/или открытая часть канала 26a для текучей среды под давлением может при необходимости содержать уплотнительный элемент, такой как уплотнительное кольцо или т.п., чтобы способствовать созданию воздухонепроницаемого уплотнения. Чтобы облегчить вставку открытой части канал 26a для текучей среды под давлением в углубленный участок 34a, один или оба из канала 26a для текучей среды под давлением и углубленного участка 34a выполнены из гибкого материала (такого как эластомер), и/или приемник 23 имеет размер, который немного превышает длину картриджа 30, чтобы пользователь мог вставить картридж 30 в приемник 23 и затем надеть (в направлении вдоль продольной оси LA) углубленный участок 34a картриджа 30 на открытую часть канала 26а для текучей среды под давлением. Следует отметить, что это один пример того, как может быть достигнуто герметичное или по существу воздухонепроницаемое соединение между картриджем 30 и каналом 26а для текучей среды под давлением. В других вариантах осуществления изобретения углубление может быть образовано в приемнике 23, при этом впускное отверстие 34 может быть выполнено таким образом, чтобы продолжаться в углубление приемника 23. В качестве альтернативы картридж 30 может быть снабжен другим соединительным механизмом, таким как винтовая резьба или т.п., для соединения с соответствующей резьбой устройства 20.

Когда картридж 30 присоединен к устройству 20, выпускное отверстие 35 располагается в непосредственной близости от нагревательного элемента 27. Исходная жидкость 33 может проходить через выпускное отверстие 35 (как более подробно описано ниже) по направлению к нагревательному элементу 27. Таким образом, исходная жидкость 33 может нагреваться после выхода из картриджа 30 и впоследствии образовывать аэрозоль с воздухом, поступающим в устройство через отверстие 28 для впуска воздуха. Хотя это и не показано, направляющий элемент (такой как полая цилиндрическая трубка) позволяет направить исходную жидкость 33, выпускаемую из картриджа 30, к нагревательному элементу 27.

Впускное и выпускное отверстия 34, 35 описанного варианта осуществления изобретения включают в себя соответствующие клапаны, как более наглядно показано на фиг. 3. Клапаны выполнены с возможностью смещения в закрытую/герметичную (по меньшей мере непроницаемую для жидкости) конфигурацию, и, таким образом, выполнены с возможностью открытия в ответ на определенное пороговое давление, воздействующее на соответствующий клапан. Строго говоря, пороговое давление, при котором клапан выполнен с возможностью открытия, фактически является пороговым перепадом давления относительно давления окружающей среды за пределами резервуара 32. Соответственно, картридж 30 является непроницаемым для жидкости при извлечении из устройства 20, тем самым означая, что вероятность утечки исходной жидкости 33 из картриджа 30 является низкой.

Однако следует отметить, что в других вариантах осуществления изобретения один или несколько впускных и выпускных клапанов отсутствуют, и вместо этого впускное и выпускное отверстия 34, 35 могут быть всегда открыты. В этих вариантах осуществления изобретения непроницаемое для жидкости уплотнение обеспечивается за счет тщательного учета размера (то есть диаметра) впускного и выпускного отверстий в зависимости от исходной жидкости 33, в результате чего поверхностное натяжение исходной жидкости 33 используется для предотвращения выхода исходной жидкости 33 из картриджа 30 ниже определенного порогового давления. В этом случае, когда давление превышает точку, в которой поверхностное натяжение больше не может удерживать жидкость, жидкость выпускается из выпускного отверстия 35.

Как показано на фиг. 1, расположение картриджа 30 и компонентов устройства 20 является таким, что сжатый воздух, создаваемый компрессором 26, нагнетается в сторону резервуара 32 картриджа 30, который расположен ближе к мундштуку 22. То есть впускное отверстие 34, как правило, находится ближе к мундштуку 22, чем выпускное отверстие 35. Вообще говоря, во время нормального использования системы 10 предоставления аэрозоля пользователь удерживает систему таким образом, чтобы мундштук 22 находился во рту пользователя или в непосредственной близости от него, в то время как дистальный конец (то есть конец, противоположный мундштуку 22) удерживается немного ниже, чем мундштучный конец. То есть устройство при нормальном использовании держат под наклоном, причем мундштучный конец приподнят над дистальным концом. Это означает, что жидкость в резервуаре 32 имеет тенденцию располагаться ближе к выпускному отверстию 35. Впоследствии такое расположение помогает снизить вероятность вытеснения воздуха из выпускного отверстия 35, так как при нормальном использовании объем жидкости контактирует с выпускным отверстием 35. Следует отметить, что выпускное отверстие 35 и впускное отверстие 34 могут быть выполнены в различных местах внутри картриджа 30 (например, со смещением в осевом направлении), чтобы помочь улучшить этот эффект.

Ниже, со ссылкой на фиг. 4, приводится описание работы такой системы 10 предоставления аэрозоля. Во-первых, если это еще не сделано, пользователь устанавливает картридж 30, содержащий исходную жидкость 33, в приемник 23 устройства 20 (этап S1). Как упоминалось выше, в описанном варианте осуществления изобретения это включает вставку картриджа 30 путем проталкивания картриджа 30 по направлению к оси LA устройства 20 таким образом, чтобы ось картриджа 30 была совмещена с осью LA устройства 20.

Затем, на этапе S2, пользователь включает систему 10 предоставления аэрозоля. В связи с этим, корпус 21 включает в себя кнопку или другой исполнительный механизм для перевода устройства 20 из режима выключения в режим включения, в котором на схему 25 управления подается питание от источника 24 питания. Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления изобретения небольшое количество энергии может подаваться на схему 25 управления, даже когда устройство 20 выключено; однако на этапе S2 подается большая мощность, позволяющая обеспечить питанием большее количество функций схемы 25 управления.

На этапе S3 устройство 20 контролирует действия пользователя. Действие пользователя означает, что пользователь хочет вдохнуть аэрозоль. Например, действием может быть нажатие кнопки или т.п. на поверхности корпуса 21. Например, пользователь может нажать кнопку и затем поднести мундштук 22 к губам и начать вдох. В качестве альтернативы действие может быть основано на том, что пользователь действительно вдыхает через мундштук 22. Например, устройство 20 может включать в себя датчик давления или воздушного потока (не показан), выполненный с возможностью обнаружения осуществления входа пользователя через устройство 20. Если обнаружено любое из вышеуказанных действий пользователя, способ переходит к этапу S4, в противном случае устройство 20 продолжает контролировать действия пользователя.

После того, как на этапе S3 было обнаружено действие пользователя, схема 25 управления затем подает питание на воздушный компрессор 26, чтобы начать генерирование текучей среды под давлением (воздуха) на этапе S4. В этой связи схема 25 управления управляет, например, двигателем воздушного компрессора 26, путем подачи определенной мощности из аккумуляторной батареи 24 для выработки сжатого воздуха. На этапе S5 выработанный воздух направляется (или подается) к впускному отверстию 34 картриджа 30 через канал 26a для текучей среды под давлением. Когда сжатый воздух направляется к впускному отверстию и когда давление становится достаточным для преодоления порогового значения срабатывания клапана впускного отверстия 34, клапан впускного отверстия 34 открывается (и, таким образом, открывает резервуар 32).

Следует отметить, что хотя этапы S4 и S5 показаны как отдельные этапы, фактически они могут быть реализованы по существу в одно и то же время. Воздушный компрессор работает, нагнетая воздух в замкнутый объем и постепенно увеличивая давление воздуха в этом объеме. Замкнутым объемом может быть отдельный объем для хранения (например, который сформирован как часть воздушного компрессора 26) или может быть объем, образованный каналом 26а для текучей среды под давлением и (закрытым) впускным отверстием 34.

Соответственно, в случаях, когда сжатый воздух хранится внутри компрессора 26 или находится отдельно от канала 26а, выпуск сжатого воздуха можно контролировать (например, с помощью схемы 25 управления). Например, после того, как давление в объеме для хранения достигло определенного предела, схема 25 управления может выпускать сжатый воздух (который впоследствии проходит по каналу 26) путем открытия клапана. В качестве альтернативы воздушный компрессор 26 может непрерывно подавать воздух в канал 26а, который постепенно увеличивает давление внутри канала 26а, и, следовательно, этапы S4 и S5 выполняются по существу одновременно. В этом случае давление воздуха в канале 26а может постепенно увеличиваться до того момента, когда открывается клапан впускного отверстия 34 (и в это время сжатый воздух может поступать в резервуар 32).

Следует отметить, что воздушный компрессор 26 может иметь определенные рабочие параметры, которые позволяют определить то, как изменяется давление в резервуаре. Например, воздушный компрессор 26 может характеризоваться выходным расходом потока, например X мл воздуха в секунду. В зависимости от значения X, порогового значения давления клапана впускного отверстия 34 и дополнительного "пустого" объема, определяемого резервуаром, клапан впускного отверстия 34 может либо эффективно оставаться открытым, либо закрываться (до тех пор, пока давление не достигнет уровня, достаточного для того, чтобы снова открыть клапан впускного отверстия 34). В целях обеспечения конкретного примера в настоящем варианте осуществления изобретения предполагается, что клапан впускного отверстия 34 остается открытым.

Обращаясь к фиг. 5 и 6, теперь поясняется, что происходит, когда текучая среда под давлением (то есть сжатый воздух) подается в резервуар 32, содержащий исходную жидкость 33. На фиг. 5(a)–5(d) показано сечение картриджа 30 (в частности, выпускное отверстие 35) на различных этапах цикла создания давления в резервуаре 32, в то время как на фиг. 6 представлен график, показывающий давление P в резервуаре 32, отложенное по оси y, и время t, отложенное по оси x.

На фиг. 5(а) показан картридж 30, когда жидкость под давлением не подается в резервуар 32. В этом состоянии клапан выпускного отверстия 35 закрыт. Давление внутри резервуара 32 равно первому давлению P1. Это состояние показано на фиг. 6 от момента времени t=0 до момента времени t=t1, которое показывает постоянное давление P1 внутри резервуара 32. Как описано выше, это состояние, до которого клапан впускного отверстия 34 открыт, и, таким образом, следует отметить, что воздушный компрессор 26 может работать в период до момента времени t1, а текучая среда под давлением может подаваться к клапану впускного отверстия 34 между моментом времени t0 и моментом времени t1.

В момент времени t1 впускной клапан впускного отверстия 34 открывается с помощью текучей среды под давлением (сжатым воздухом), выходящей из воздушного компрессора 26. В этот момент сжатый воздух может начать поступать в резервуар 32. Это показано стрелкой на 5(b). В момент времени t1 давление в резервуаре начинает расти (как показано наклонной линией на фиг. 6 после t1).

В определенный момент времени t2 давление внутри резервуара 32 является достаточно большим, чтобы вызвать открытие выпускного клапана выпускного отверстия 35. Другими словами, возникает перепад давления между внутренней частью резервуара и внешней средой клапана выпускного отверстия 35, что заставляет клапан выпускного отверстия 35 открываться. На фиг. 6 это показано как давление P2. Следовательно, когда давление в резервуаре 32 достигает давления P2, выпускной клапан выпускного отверстия 35 открывается, при этом часть содержимого резервуара 32 (например, часть исходной жидкости 33) может вытекать из резервуара 32. На фиг. 5(c) показано такое состояние, в котором капля исходной жидкости 33 вытекает (выходит) из резервуара 32.

В это время давление в резервуаре 32 снижается. Это можно объяснить, используя уравнение состояния идеального газа PV=nRT, предполагая, что воздух действует как идеальный газ, температура воздуха не изменяется во время этого процесса, а исходная жидкость 33 является несжимаемой. В уравнении состояния идеального газа P – давление, V – объем контейнера, который занимает идеальный газ, n – количество молей идеального газа, R – газовая постоянная, а T – температура идеального газа. При сделанных выше предположениях должно быть ясно, что RT является постоянной величиной. Незадолго до и вскоре после того момента, когда исходная жидкость выпускается из резервуара 32, можно предположить, что количество молей воздуха в резервуаре является достаточно постоянным (другими словами, n является постоянной величиной). Это означает, что PV равно постоянному значению. Как упоминалось выше, некоторая часть исходной жидкости 33 выпускается из резервуара 32. Эта выпускаемая исходная жидкость имеет определенный объем. Когда исходная жидкость выпускается, объем в резервуаре 32, который может занимать воздух, увеличивается (на величину, пропорциональную объему выпускаемой исходной жидкости, при условии, что исходная жидкость является относительно несжимаемой, величина увеличения равна объему исходной жидкости). Это означает, что давление внутри резервуара 32 снижается для того, чтобы поддерживать постоянное значение nRT.

На фиг. 6 давление снижается от давления P2 до давления P1 с момента времени t2 до момента времени t3. Период между t2 и t3 показан в увеличенном масштабе на фиг. 6 для ясности. На практике t3 будет, вероятно, находится намного ближе к t2. Следует также понимать, что, хотя на фиг. 6 показано давление, падающее до P1 в момент времени t3, это не обязательно может быть так, так как давление может быть немного выше P1 в зависимости от скорости потока на выходе воздушного компрессора 26 (то есть скорости, при которой молекулы газа попадают в резервуар).

В результате снижения давления внутри резервуара 32 выпускной клапан выпускного отверстия 35 смещается в закрытое положение, таким образом останавливая выход дополнительной исходной жидкости 33 из резервуара 32. Это показано на фиг. 5(d).

Следовательно, можно увидеть, что давление внутри картриджа 30 согласно настоящему изобретению начинается с первого значения давления, увеличивается до второго значения давления из-за присутствия текучей среды под давлением в резервуаре 32 и снова падает до более низкого значения давления после того, как часть содержимого резервуара 32 была выпущена из резервуара 32.

Этот цикл можно повторять несколько раз. В зависимости от количества исходной жидкости 33, которая выходит из резервуара 32 в каждом цикле, каждый цикл, описанный выше, может подходить для одной затяжки/одного вдоха применительно к устройству 20, или может потребоваться несколько циклов для одной затяжки. В последнем случае можно точнее регулировать количество аэрозоля, которое может образоваться за одну затяжку. Другими словами, система 10 может быть настроена на управление количеством генерирующего аэрозоль материала, выпускаемого в секунду из картриджа 30. Следует также принимать во внимание, что первый или второй случай могут быть реализованы путем изменения параметров компонентов устройства 20 и картриджа 30. Объем исходной жидкости, который выходит из картриджа 30, может зависеть от множества параметров, включая геометрию выпускного отверстия, характеристики клапана, характеристики резервуара и т.д. Более того, количество исходной жидкости 33, выпускаемой в секунду, зависит от скорости потока на выходе воздушного компрессора, и в некоторых вариантах осуществления изобретения схема 25 управления выполнена с возможностью управления количеством жидкости, выходящей из картриджа 30, путем регулирования скорости потока на выходе воздушного компрессора 26 (или, в более общем смысле, скорости потока текучей среды под давлением, направляемой в резервуар 32). Скорость потока можно регулировать на основе ввода пользователя, такого как команда на подачу определенного количества генерирующего аэрозоль материала, или в ответ на характеристики вдоха пользователя.

Возвращаясь к фиг. 4, после этапов S4 и S5 способ переходит к этапу S6, на котором схема 25 управления подает питание на атомайзер 27. Более конкретно, схема 25 управления подает питание на резистивный(е) элемент(ы) нагревательного элемента 27, вызывая нагрев резистивного(ых) элемента(ов). Схема 25 управления выполнена таким образом, чтобы нагревательный элемент 27 смог достичь температуры, подходящей для испарения исходной жидкости 33, которая выходит из резервуара 32. Как упоминалось выше, она может находиться в диапазоне от 150 до 350°C в зависимости от исходной жидкости 33 для испарения. Исходная жидкость 33, которая покинула резервуар 32, впоследствии испаряется нагревательным элементом 27.

Следует отметить, что, хотя этапы S4, S5 и S6 описаны последовательно, этапы могут быть реализованы в любом порядке. В некоторых случаях на нагревательный элемент 27 может подаваться питание до того, как исходная жидкость 33 будет выпущена из резервуара 32. Это может иметь место в том случае, если нагревательному элементу 27 требуется определенное время для достижения рабочей температуры (другими словами, чтобы учесть время нагрева). Аналогичным образом, этап S5 может быть реализован после этапа S6, если как воздушному компрессору 26, так и нагревательному элементу 27 требуется определенное время для достижения рабочего состояния.

Когда пользователь осуществляет вдох через мундштук 22 устройства 20, воздух втягивается в устройство 20 через отверстие 28 для впуска воздуха, расположенное на корпусе 21 устройства. Воздушный тракт выполнен таким образом, чтобы он проходил через нагревательный элемент 27. Воздушный тракт показан на фиг. 1 рядом стрелок, начинающихся у отверстия 28 для впуска воздуха. Следовательно, когда исходная жидкость 33 испаряется нагревательным элементом 27, как описано выше, воздух смешивается с паром, генерируемым нагревательным элементом 27, для образования аэрозоля. Всасывающее действие пользователя означает, что аэрозоль затем проходит через устройство 20 в отверстие 22а мундштука 22, откуда он затем попадает в рот/легкие пользователя.

На этапе S7 схема 25 управления продолжает отслеживать наличие действия пользователя, обнаруженного на этапе S3. Если действие поддерживается, то процесс продолжается, как описано выше (что может включать в себя выполнение другого цикла на этапах S4–S6, как описано выше). В случае если действие пользователя не поддерживается, способ переходит к этапу S8, на котором может быть прекращено питание воздушного компрессора 26 и/или нагревательного элемента 27. Затем способ переходит к этапу S3, и цикл повторяется для последующего действия пользователя.

Следует отметить, что способ, проиллюстрированный на фиг. 4, приведен только в качестве примера, при этом устройство может работать в соответствии со способом, модифицированным по сравнению со способом, проиллюстрированным на фиг. 4, как указано выше. Следовательно, согласно настоящей заявке можно соответствующим образом сконфигурировать или настроить компоненты, используемые в устройстве, и/или предпочтения пользователя и устройство.

Генератор 26 текучей среды под давлением, как описано выше, в более общем смысле может называться источником текучей среды под давлением. То есть считается, что "источник текучей среды под давлением", используемый в данном документе, включает в себя механизмы, в которых текучая среда под давлением вырабатывается не только из исходной текучей среды (без давления или с низким давлением), как описано выше, но также включает в себя источники хранящейся текучей среды с предварительно повышенным давлением (то есть находящейся уже под давлением), например, в виде баллона со сжатым воздухом и т.п.

На фиг. 7 показан схематичный вид в разрезе системы 110 предоставления аэрозоля, включающей в себя емкость для текучей среды под давлением. Система 110, показанная на фиг. 7, включает в себя многочисленные компоненты, которые аналогичны или идентичны компонентам, описанным со ссылкой на фиг. 1. Эти компоненты обозначены теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 1, поэтому для краткости повторное описание этих компонентов в данном документе не представлено.

Устройство 120 системы 110 предоставления аэрозоля отличается от устройства 20 системы 10 предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, тем, что оно включает в себя емкость 126 для текучей среды под давлением и схему 125 управления, подходящую для управления выпуском текучей среды под давлением в картридж 30 (который в значительной степени идентичен картриджу 30, показанному на фиг. 1), в отличие от воздушного компрессора 26 и схемы 25 управления.

Более конкретно, устройство 120 содержит емкость 126 для текучей среды под давлением, которая в этом примере включает в себя баллон со сжатым воздухом. Однако следует отметить, что любой подходящий контейнер для текучей среды под давлением может быть использован в соответствии с принципами настоящего изобретения. В емкости для текучей среды под давлением предварительно повышается давление перед установкой в устройство 120, например, с использованием известных технологий наполнения контейнеров для удержания текучей среды под давлением. Следовательно, емкость для текучей среды под давлением может также упоминаться в данном документе как емкость для текучей среды с предварительно повышенным давлением. Емкость для жидкости с предварительно повышенным давлением может быть отделена от устройства 120 аналогично тому, как картридж 30 отделяется от устройства 120. Следовательно, емкость с предварительно повышенным давлением можно удалить и заменить другой емкостью с предварительно повышенным давлением в случае, когда текучая среда под давлением выходит или давление становится слишком низким для того, чтобы обеспечить приведение в действие впускного клапана впускного отверстия 34. Схема 125 управления может быть выполнена с функцией определения того, когда опустошается емкость с предварительно повышенным давлением, например, путем контроля давления текучей среды, выпускаемой из емкости с предварительно повышенным давлением, с использованием подходящего датчика (не показан) или путем учета использования емкости с предварительно повышенным давлением.

Устройство 120 дополнительно содержит канал 126а для текучей среды под давлением, который в значительной степени аналогичен каналу 26а для текучей среды, описанному со ссылкой на фиг. 1. Однако канал 126а для текучей среды в этом примере дополнительно включает в себя запорно-пусковой элемент 126c. Запорно-пусковой элемент 126c представляет собой приводимый в действие элемент, который выполнен таким образом, чтобы выборочно блокировать канал 126a для текучей среды. Запорно-пусковой элемент 126c может быть смещен в заблокированное положение. Схема 125 управления управляет запорно-пусковым элементом 126c. Более конкретно, когда действие пользователя обнаруживается на этапе S3, показанном на фиг. 4, схема 125 управления приводит в действие запорно-пусковой элемент 126c, вызывая открытие канала 126a для текучей среды. В заблокированном состоянии запорно-пусковой элемент 126c предотвращает (или значительно снижает) поток текучей среды с предварительно повышенным давлением, проходящей из емкости 126 к впускному отверстию 34. Однако в открытом состоянии текучая среда с предварительно повышенным давлением может выходить из накопителя 126 и проходить к впускному отверстию 34. Запорно-пусковой элемент 126c может быть выполнен с использованием любой подходящей технологии, которая может использоваться для того, чтобы можно было выборочно выводить текучую среду, например с помощью сжатого воздуха, из герметичного контейнера, такой, например, как исполнительные элементы, используемые в дезодорантах или банках с краской, находящихся под давлением. Следует отметить, что запорно-пусковой элемент 126c может быть расположен в устройстве (например, как часть канала 126a для текучей среды, которая описана в данном документе) или как часть контейнера, образующего накопитель 126 (например, как часть форсунки или клапана, установленного на контейнере). В последнем случае накопитель 126 и/или устройство 120 могут включать в себя механизм зацепления, который позволяет запорно-пусковому элементу 126c входить в зацепление с устройством 120 и приводить его в действие.

В некоторых вариантах осуществления изобретения схема 125 управления может быть выполнена с возможностью управления потоком текучей среды по направлению к впускному отверстию 34 (и, таким образом, к резервуару 32) на основе приведения в действие запорно-пускового элемента 126c в различной степени. Например, более низкая скорость потока может быть достигнута только при частичном открытии исполнительного элемента. Таким образом, схема 125 управления может быть выполнена с возможностью управления дозированием исходной жидкости 33, подаваемой на нагревательный элемент 27.

Следует также отметить, что корпус 121 устройства 120 в значительной степени аналогичен корпусу 21, описанному со ссылкой на фиг. 1. Однако, так как устройство 120 включает в себя накопитель 126 жидкости с предварительно повышенным давлением, нет необходимости в отверстии 26b для впуска воздуха, как описано со ссылкой на фиг. 1, так как емкость для текучей среды под давлением не генерирует текучую среду под давлением снаружи устройства 120.

Таким образом, была описана система предоставления аэрозоля, содержащая: резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля; впускное отверстие и выпускное отверстие, каждое из которых соединено по текучей среде с резервуаром; и блок управления, выполненный с возможностью подачи текучей среды под давлением в резервуар через впускное отверстие для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, чтобы заставить материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие.

Хотя выше было описано, что устройство 20, 120 выполнено с возможностью подачи сжатого воздуха во впускное отверстие 34 картриджа 30, следует отметить, что другие текучие среды под давлением могут подаваться в картридж 30. Например, другие газы могут находиться под давлением и подаваться в картридж 30. В качестве альтернативы, жидкости, такие как вода или масло, также могут подаваться в картридж 30. В тех вариантах осуществления изобретения, в которых картридж 30 содержит жидкость, такую как исходная жидкость 33, подаваемая жидкость, предпочтительно, не способна смешиваться (или является несмешивающейся) с исходной жидкостью 33. Таким образом, несмешивающаяся жидкость действует таким образом, чтобы вытеснить исходную жидкость 33 из картриджа 30. В зависимости от того, как сориентировано устройство 20, 120 во время нормального использования, текучая среда может быть легче или тяжелее, чем исходная жидкость 33, чтобы гарантировать, что исходная жидкость удаляется из картриджа 30.

Хотя выше было описано, что устройство 20, которое включает в себя генератор текучей среды под давлением (например, воздушный компрессор 26), дополнительно включает в себя впускное отверстие 26b для впуска воздуха для всасывания воздуха снаружи устройства 20 через впускное отверстие 26b, это не всегда необходимо. В некоторых вариантах осуществления изобретения генератор 26 текучей среды под давлением выполнен с возможностью повышения давления жидкости, такой как вода, или газа, который не является воздухом. В этих вариантах осуществления изобретения вода или газ, давление которых должно быть повышено, подаются в накопитель/контейнер, который может быть выполнен за одно целое с устройством 20 или вставлен в него (аналогично накопителю 126). Однако в этих вариантах осуществления изобретения генератор 26 текучей среды под давлением выполнен с возможностью повышения давления текучей среды, хранящейся в контейнере, в ответ на ввод пользователя. Это может быть выгодно, так как перед использованием нет необходимости повышать давление в контейнере (как в случае с устройством 120), поэтому в некоторых случаях пользователю будет проще пополнить или заменить его.

Выше также было описано, что картридж 30 включает в себя резервуар для жидкости, содержащий исходную жидкость, которая действует как прекурсор пара/аэрозоля. Однако в других вариантах осуществления изобретения картридж 30 может содержать другие формы материала-прекурсора аэрозоля, такие как табачные листья, молотый табак, восстановленный табак, гели и т.д. В соответствии с принципами настоящего изобретения, описанного в данном документе, хотя степень, в которой более твердые/гелевые материалы-прекурсоры аэрозолей могут выходить из картриджа 30, когда картридж 30 не находится в нормальной ориентации, может быть относительно меньше, тем не менее, в изобретении может применяться любая форма материалов-прекурсоров аэрозолей. Таким образом, настоящее изобретение относится к системам предоставления аэрозоля без сжигания, таким как нагревательные изделия, которые высвобождают соединения из субстратных материалов без сжигания субстратных материалов, такие как электронные сигареты, изделия для нагрева табака, и гибридным системам для генерирования аэрозоля из комбинации субстратных материалов. Субстратные материалы, иногда называемые в данном документе материалами-прекурсорами аэрозолей или аэрозолируемыми материалами, могут включать в себя любую жидкость, гель или твердый субстрат.

Следует также понимать, что картриджи 30 могут быть снабжены комбинациями материалов-прекурсоров аэрозоля. Следует отметить, что любой подходящий тип испарительного элемента/нагревательного элемента может быть выбран в соответствии с аспектами настоящего изобретения, например фитиль и катушка, нагреватель типа печки, нагреватель светодиодного типа, вибратор и т.д.

Выше также в целом было описано, что картридж 30 не включает в себя нагревательный элемент 27 (или, в более общем смысле, испарительный элемент). В некоторых вариантах осуществления изобретения картридж 30 может включать в себя нагревательный элемент 27, выполненный за одно целое с картриджем 30 с тем намерением, чтобы нагревательный элемент 27 был расположен вместе с картриджем 30. В этом случае картридж 30 может включать в себя электрические соединения для электрического соединения нагревательного элемента 27 с источником 24 питания устройства 20.

В других вариантах осуществления изобретения картридж 30 может отсутствовать, и вместо него устройство 20 может быть снабжено резервуаром для материала-прекурсора аэрозоля, который может непосредственно принимать некоторое количество материала-прекурсора аэрозоля. Например, часть устройства может включать в себя резервуар со съемной крышкой (например, с резьбовой крышкой), которая позволяет вводить исходную жидкость в устройство 20. (То есть альтернативный вариант состоит в том, что картридж 30 выполнен за одно целое с устройством 20). Настоящее изобретение также применимо к таким системам 10 предоставления пара.

Хотя выше было описано, что приемник 23 образует углубление в виде лотка, следует отметить, что вместо этого могут быть реализованы другие механизмы для размещения картриджа 30. Например, корпус 21, 121 может содержать две съемные части, которые отделяются друг от друга в продольном направлении LA. Когда они соединены вместе, две части образуют закрытый цилиндрический приемник 23, но когда две части разделены, они обеспечивают доступ к цилиндрическому приемнику 23. Таким образом, в разделенном состоянии пользователь может вставлять или извлекать картридж 30, вытягивая или толкая картридж в направлении продольной оси ЛА. Альтернативные механизмы могут включать в себя подвижную опору, которая шарнирно прикреплена к корпусу 21 и перемещается, например, в направлении, перпендикулярном продольной оси LA. Специалисту в данной области техники известны альтернативные подходы для обеспечения загрузки картриджа 30 в устройство 20, 120.

Хотя вышеописанные варианты осуществления изобретения в некотором отношении сосредоточены на некоторых конкретных примерах систем предоставления аэрозоля, следует отметить, что те же самые принципы можно применить к системам предоставления аэрозоля, в которых используются другие технологии. Другими словами, конкретный способ функционирования различных аспектов системы предоставления аэрозоля не имеет прямого отношения к принципам, лежащим в основе описанных в данном документе примеров.

Приведенное выше описание применимо к системам, выполненным с возможностью перевода в аэрозольное состояние, например посредством нагревания, исходной жидкости, которая может содержать или не содержать никотин, для генерирования аэрозоля. Однако следует отметить, что изобретение также применимо к системам, выполненным с возможностью высвобождения соединений путем нагревания, но не сжигания твердого/аморфного субстратного материала. Субстратным материалом может быть, например, табак или другие, нетабачные изделия, которые могут содержать или не содержать никотин. В некоторых системах твердые/аморфные твердые материалы предоставляются в дополнение к исходной жидкости, так что настоящее описание также применимо к гибридным системам, выполненным с возможностью генерирования аэрозоля путем нагревания, но не сжигания, комбинации субстратных материалов. Другие комбинации, такие как твердые и аморфные твердые субстратные материалы, также входят в объем настоящего изобретения. В более общем случае субстратные материалы могут содержать, например, твердое, жидкое или аморфное твердое вещество, которое может содержать или не содержать никотин.

В целях рассмотрения разных проблем и усовершенствования уровня техники, настоящее описание сделано путем иллюстрации различных вариантов, в которых одно или несколько заявленных изобретений могут быть реализованы на практике. Преимущества и признаки изобретения представляют собой только репрезентативную выборку вариантов осуществления и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Они представлены только с целью содействия в понимании и изучении одного или нескольких заявленных изобретений. Следует отметить, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, признаки, конструкции и/или другие аспекты настоящего описания не должны рассматриваться в качестве ограничений, как определено в формуле изобретения, или ограничений эквивалентов формулы изобретения, при этом могут быть использованы другие варианты осуществления и сделаны модификации, не выходящие за рамки объема формулы изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут, предпочтительно, содержать, состоять из или состоять по существу из различных комбинаций раскрытых элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, средств и т.д., кроме тех, которые конкретно описаны в данном документе, и, таким образом, следует отметить, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с признаками независимых пунктов формулы изобретения в комбинациях, отличающихся от явно изложенных в формуле изобретения. Настоящее изобретение может включать в себя другие изобретения, не заявленные в настоящее время, но которые могут быть заявлены в будущем.

Claims (29)

1. Система предоставления аэрозоля, содержащая:

резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля;

впускное отверстие и выпускное отверстие, каждое из которых соединено по текучей среде с резервуаром и каждое из которых дополнительно выполнено с возможностью обеспечения по меньшей мере непроницаемого для жидкости уплотнения для удержания материала-прекурсора аэрозоля в резервуаре; и

блок управления, выполненный с возможностью подачи текучей среды под давлением в резервуар через впускное отверстие для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, чтобы заставлять материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие.

2. Система по п. 1, в которой выпускное отверстие выполнено с возможностью обеспечения возможности выхода материала-прекурсора аэрозоля из резервуара через выпускное отверстие, когда давление внутри резервуара больше или равно пороговому давлению.

3. Система по п. 1 или 2, которая дополнительно содержит источник текучей среды под давлением, причем источник текучей среды под давлением выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с впускным отверстием резервуара.

4. Система по п. 3, в которой источником текучей среды под давлением является по меньшей мере одно из генератора текучей среды под давлением, предназначенного для генерирования текучей среды под давлением, и накопителя текучей среды с предварительно повышенным давлением.

5. Система по любому из пп. 1–4, в которой блок управления дополнительно содержит контроллер, причем контроллер выполнен с возможностью регулирования потока текучей среды под давлением.

6. Система по п. 5, в которой контроллер выполнен с возможностью регулирования количества материала-прекурсора аэрозоля, выходящего из резервуара, путем регулирования количества текучей среды под давлением, поступающей в резервуар.

7. Система по п. 6, в которой контроллер выполнен с возможностью приема входного сигнала и управления потоком текучей среды под давлением на основе входного сигнала.

8. Система по любому из пп. 1–7, в которой выпускное отверстие содержит клапан.

9. Система по любому из пп. 1–8, в которой впускное отверстие содержит клапан.

10. Система по п. 9, в которой клапан впускного отверстия выполнен с возможностью открывания в ответ на воздействие текучей среды под давлением.

11. Система по п. 9 или 10, в которой клапан впускного отверстия выполнен с возможностью открывания, когда давление, создаваемое текучей средой под давлением, превышает первое пороговое значение, при этом выпускной клапан выполнен с возможностью открывания, когда давление внутри резервуара превышает второе пороговое значение.

12. Система по любому из пп. 1–11, в которой блок управления содержит насос, выполненный с возможностью выборочного генерирования текучей среды под давлением, причем насос выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с впускным отверстием.

13. Система по любому из пп. 1–11, в которой блок управления содержит контейнер с предварительно повышенным давлением, содержащий текучую среду под давлением и выполненный с возможностью выборочного выпуска текучей среды под давлением, причем контейнер с предварительно повышенным давлением выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с впускным отверстием.

14. Система по любому из пп. 1–13, в которой блок управления содержит корпус, причем корпус образует канал для текучей среды под давлением, выполненный с возможностью сообщения по текучей среде с впускным отверстием и обеспечения возможности протекания текучей среды под давлением по каналу для текучей среды под давлением во впускное отверстие.

15. Система по п. 14, в которой корпус дополнительно образует канал для прекурсора аэрозоля, позволяющий материалу-прекурсору аэрозоля проходить по каналу для прекурсора аэрозоля.

16. Система по любому из пп. 1–15, в которой блок управления содержит атомайзер, при этом выпускное отверстие выполнено так, чтобы материал-прекурсор аэрозоля, выходящий через выпускное отверстие, распылялся атомайзером.

17. Система по любому из пп. 1–16, в которой текучей средой под давлением является газ.

18. Система по любому из пп. 1–17, которая содержит картридж, отделяемый от блока управления, причем картридж содержит резервуар, впускное отверстие и выпускное отверстие.

19. Система по п. 18, в которой как впускное отверстие, так и выпускное отверстие содержит клапан, при этом впускной клапан и выпускной клапан выполнены с возможностью закрывания при извлечении картриджа из корпуса.

20. Устройство для предоставления аэрозоля, содержащее блок управления, выполненный с возможностью позволять текучей среде под давлением поступать в резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля через впускное отверстие, соединенное по текучей среде с резервуаром для повышения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, чтобы заставлять материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие, соединенное по текучей среде с резервуаром, при этом каждое из впускного отверстия и выпускного отверстия выполнено с возможностью обеспечения по меньшей мере непроницаемого для жидкости уплотнения для удержания материала-прекурсора аэрозоля в резервуаре.

21. Картридж для системы предоставления аэрозоля, включающий в себя резервуар для содержания материала-прекурсора аэрозоля и впускное отверстие для приема текучей среды под давлением и выпускное отверстие, каждое из которых соединено по текучей среде с резервуаром и каждое из которых дополнительно выполнено с возможностью обеспечения по меньшей мере непроницаемого для жидкости уплотнения для удержания материала-прекурсора аэрозоля в резервуаре, причем картридж выполнен с возможностью позволять выпуск материала-прекурсора аэрозоля из выпускного отверстия, когда давление в резервуаре превышает пороговое значение.

22. Способ дозирования материала-прекурсора аэрозоля из резервуара, причем резервуар содержит впускное отверстие и выпускное отверстие, соединенные по текучей среде с резервуаром, при этом способ включает:

обеспечение возможности текучей среде под давлением поступать в резервуар через впускное отверстие для увеличения давления внутри резервуара по сравнению с давлением, внешним по отношению к резервуару, и

дозирование материала-прекурсора аэрозоля из резервуара в ответ на повышенное давление, заставляющее материал-прекурсор аэрозоля выходить из резервуара через выпускное отверстие,

при этом каждое из впускного отверстия и выпускного отверстия дополнительно выполнено с возможностью обеспечения по меньшей мере непроницаемого для жидкости уплотнения для удержания материала-прекурсора аэрозоля в резервуаре.

23. Способ по п. 22, в котором давление внутри резервуара имеет первое значение до повышения давления в резервуаре, при этом давление внутри резервуара увеличивается до второго значения перед падением давления до третьего значения, когда материал-прекурсор аэрозоля выходит из резервуара.

Images