СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПАКОВКИ, СОДЕРЖАЩЕЙ РАСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/42 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способам, составам и устройствам для аэрозолизации лекарственных средств с помощью высокотемпературного негорючего способа индукционного нагрева и их применениям. Настоящее изобретение дополнительно относится к способам и устройствам для получения аэрозоля из табака и/или других немедицинских веществ с использованием аналогичных способов.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Столкнувшись с состоянием, вызывающим физический дискомфорт, таким как болезненное состояние, расстройство, недомогание, нарушения нормального функционирования организма и тому подобное, большинство людей используют лекарственные средства, такие как лекарства, добавки, травы и т. п., для немедленного облегчения симптомов, возникающих в результате основного заболевания. Существуют определенные легальные и широко доступные, отпускаемые без рецепта (over-the-counter, OTC) лекарственные препараты и добавки, которые оказывают благотворное воздействие при различных распространенных заболеваниях. Существуют также определенные контролируемые наркотические и фармацевтические препараты, назначаемые врачами при различных более серьезных заболеваниях.

Одним из наиболее распространенных способов введения этих OTC и отпускаемых по рецепту лекарственных препаратов является пероральное введение. Однако, как и при любой пероральной доставке лекарственного препарата, оно должно проходить через пищеварительный тракт. Существует ряд недостатков перорального введения. Например, поскольку лекарственное средство должно проходить через пищеварительную систему, начало активации лекарственного средства происходит медленно. В дополнение в пищеварительном тракте лекарственное средство может быть инактивировано или разрушено и, следовательно, может потерять свою активность или эффективность. Само лекарственное средство также может вызывать проблемы в пищеварительном тракте или побочные эффекты, такие как потеря аппетита, диарея, повышенная кислотность и т. п. Кроме того, пациенты могут неохотно глотать пероральные лекарственные препараты в виде таблеток или неспособны сделать это.

Определенные лекарственные препараты предназначены для воздействия на мозг или на его действия или деятельность, но, учитывая общепринятый способ попадания внутрь – желудочно-кишечный, внутривенный или внутримышечный – эти лекарственные препараты также могут иметь различные неприятные побочные эффекты из-за характера попадания внутрь или инъекции. Они включают, но без ограничения, желудочно-кишечные осложнения, расстройства пищеварения, высокое кровяное давление и/или головные боли, а также нежелание пользователей самостоятельно вводить лекарственные препараты путем инъекций.

Существуют и другие способы доставки, такие как внутрикожные инъекции, наложения пластыря, ингаляции и т. п. Каждый из них имеет свои собственные преимущества и недостатки. Следовательно, все еще существуют возможности для улучшения способов введения лекарственных препаратов.

Например, существуют разновидности лекарственных препаратов, которые являются более безопасными, более эффективными и более действенными в отношении как безопасности, так и эффективности, если их попадание внутрь осуществляется путем вдыхания аэрозоля, такого как газ, пар, спрей и любое другое средство для ингаляции, содержащее лекарственное средство или его активный ингредиент, а не путем желудочно-кишечной, внутривенной или внутримышечной доставки.

Дополнительно определенные способы аэрозолизации и доставки этих лекарственных препаратов также имеют недостатки, в частности те, которые превращают в аэрозоль сам лекарственный препарат, изменяя молекулярную или химическую структуру лекарственного препарата, или те, которые могут быть превращены в аэрозоль при высокой температуре — увеличивая продолжительность нагрева и повышая риск изменения молекулярной или химической структуры активного ингредиента. Другие недостатки текущих методик аэрозолизации включают транспортировку, хранение и продажу некоторых из этих лекарственных препаратов в картриджах, которые подвержены протеканию и во многих случаях спроектированы и изготовлены из материалов картриджей, которые не являются экологически чистыми, содержат пластмассы и другие материалы, которые не поддаются биологическому разложению.

Чтобы гарантировать то, что лекарственный препарат доставлен неизменным с помощью высокотемпературного негорючего индукционного способа, предпочтительно, чтобы способ аэрозолизации не изменял химическую или фундаментальную молекулярную структуру лекарственного препарата или других материалов, из которых состоит лекарственный препарат, или, если такие изменения происходят, чтобы они не влияли на эффективность лекарственного препарата и/или не улучшали его.

Следовательно, все еще существует необходимость в улучшении способов введения лекарственных препаратов. В частности, все еще существует необходимость в улучшении способов аэрозолизации лекарственных препаратов для ингаляций, которые также предоставляли бы дополнительное преимущество дозирования, контроля и отмеривания точных доз в ингаляторах без разрушения активного ингредиента или добавления других химических веществ в аэрозоль в результате неэффективности использования энергии или увеличения продолжительности нагрева. Существует также необходимость в расходных вариантах осуществления, которые поддаются биологическому разложению и не содержат материалов, которые не соответствуют экологически безопасной утилизации.

В дополнение к медицинским системам доставки, устройства нагрева без горения (HNB) представляют собой тип устройства, обычно используемого для нагрева табака при температурах ниже тех, которые вызывают горение, для создания аэрозоля, содержащего никотин и другие компоненты табака, который затем становится доступным пользователю устройства. В некоторых вариантах осуществления нагреваемый элемент или токоприемник размещают внутри твердого табачного изделия с катушкой, обернутой вокруг табачного изделия и токоприемника, чтобы заставить токоприемник нагреваться посредством индукционного механизма. В отличие от традиционных сигарет, цель состоит не в том, чтобы сжечь табак, а в том, чтобы нагреть табак в достаточной степени, чтобы высвободить никотин и другие составляющие за счет образования аэрозоля. Зажигание и горение сигареты создает нежелательные токсины, которых можно избежать, используя устройство HNB. Однако существует тонкий баланс между обеспечением достаточного тепла для эффективного высвобождения составляющих табака в аэрозольной форме и предотвращением горения или зажигания табака. Текущие устройства HNB на рынке не нашли этого баланса, либо нагревая табак при температурах, при которых образуется недостаточное количество аэрозоля, либо перегревая табак и создавая неприятную или «горелую» вкусоароматическую характеристику. Дополнительно текущая методология оставляет внутренние компоненты традиционных устройств HNB загрязненными побочными продуктами сжигания табака и побочными продуктами случайного сгорания.

Кроме того, для обеспечения быстрого и энергоэффективного перехода из твердого или жидкого состояния в аэрозольное с помощью высокотемпературного негорючего индукционного нагрева, состав должен быть выполнен таким образом, чтобы исключить поток воздуха между составом и токоприемником индуктивной системы.

По вышеуказанным причинам существует необходимость в устройстве, способе и составе, которые предоставляют пользователю возможность управлять мощностью устройства, что будет влиять на температуру, при которой табак будет нагреваться с помощью индукционного способа для снижения риска горения – даже при температурах, которые в противном случае были бы достаточными для зажигания – повышая при этом эффективность и вкусоароматическую характеристику производимого аэрозоля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение направлено на устройства, способы и состав для доставки расходного материала в аэрозольном состоянии для ингаляционного введения и попадания их внутрь с использованием высокотемпературного негорючего индукционного способа аэрозолизации варианта осуществления разработки и конфигурации состава.

В частности, настоящее изобретение направлено на дальнейшие улучшения устройств нагрева без горения, таких как описанные в предварительной заявке США № 63/000456, поданной 26 марта 2020 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. В целом, устройство нагрева без горения представляет собой устройство для преобразования расходного материала в аэрозоль, который содержит определенные его составляющие, но ограничивающий побочные продукты, наиболее часто связанные с горением, например, дым, золу, смолу и некоторые другие потенциально вредные химические вещества. Это осуществляется путем использования высокой температуры без горения расходных материалов за счет упаковки расходных материалов, содержащих внутренний токоприемник внутри оболочки. Это изобретение может включать позиционирование и постепенное продвижение тепла вдоль расходного табачного компонента с использованием индукционного нагревательного элемента, обернутого вокруг упаковки, содержащей расходный материал, для нагрева токоприемника, используя магнитное поле, генерируемое индукционным нагревательным элементом.

Целью настоящего изобретения является устройство, в котором обеспечен источник индукционного нагрева, предназначенный для использования с целью нагрева расходного табачного компонента.

Другой целью настоящего изобретения является расходный табачный компонент, состоящий из нескольких герметичных, индивидуальных, воздухонепроницаемых оболочек с покрытием, содержащих расходный табачный препарат и индукционный нагревательный источник. Оболочка может представлять собой алюминиевый покровный слой с предварительно установленными отверстиями. Оболочки могут быть покрыты гелем, который герметизирует отверстия до тех пор, пока индукционный нагревательный процесс не расплавит гель, очищая отверстия. В некоторых вариантах осуществления гель может включать вкусоароматическую добавку, которая может добавлять вкус и аромат к табачному аэрозолю или усиливать его.

В некоторых вариантах осуществления несколько оболочек уложены внутри бумажной трубки с промежутками между ними, образованными избыточной алюминиевой оберткой на нижнем конце каждой оболочки и каналами с обеих сторон для пропуска образующегося аэрозоля. Когда индукционный нагревательный источник активирован, предварительно установленные отверстия очищаются, а вкус и аромат смешиваются с аэрозолем, который проходит через трубку и становится доступным для пользователя устройства.

При использовании этих способов и приспособления, устройство должно нагревать меньшую массу, может мгновенно нагреваться, быстро остывать и экономить энергию, что позволяет использовать его больше между сеансами перезарядки. Это контрастирует с хорошо известными, применяющимися в настоящее время, коммерчески доступными устройствами нагрева без горения.

Другой целью настоящего изобретения является табакосодержащий расходный компонент, состоящий из нескольких герметичных, индивидуальных, воздухонепроницаемых оболочек с покрытием и индукционный нагревательный источник. Затем оболочки покрывают гелем, который герметизирует их до тех пор, пока индукционный нагревательный процесс не расплавит гель, очищая отверстия. В некоторых вариантах осуществления гель может включать вкусоароматическую добавку, которая может добавлять вкус и аромат к расходному табачному компоненту или усиливать его.

Другой целью настоящего изобретения является создание упаковки, содержащей расходные материалы, которую легко заменить, и которая сводит к минимуму загрязнение внутренней части кожуха во время использования, чтобы уменьшить усилия по очистке кожуха.

Другой целью настоящего изобретения является перемещение нагревательного элемента относительно токоприемника или расходного материала для нагрева сегментов расходного материала независимо от других сегментов.

Другой целью настоящего изобретения является максимальное повышение эффективности использования энергии в устройстве для генерирования аэрозоля.

Другой целью настоящего изобретения является аэрозолизация расходного материала, который может быть сжат вокруг токоприемника таким образом, чтобы исключить любой поток воздуха между расходным материалом и токоприемником. Например, блок, содержащий расходный материал, может содержать инертные нереактивные соединения, которые смешиваются с формой расходного материала, а затем плотно сжимаются вокруг токоприемника. Состав может быть превращен в аэрозоль с использованием портативного высокотемпературного индукционного нагревательного устройства, выполненного в соответствии с вариантом осуществления расходного материала.

Настоящее изобретение дополнительно улучшает устройство нагрева без горения путем использования тонкого, как бумага, токоприемника, сделанного из металлической ваты, который эффективно нагревается и легко изготавливают, тем самым экономя затраты.

В некоторых вариантах осуществления эффективность повышают за счет легко наносимой оболочки.

В некоторых вариантах осуществления эффективность повышают за счет использования клапана для регулирования перепада давления, создаваемого внутри упаковки, содержащей расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления эффективность устройства повышают за счет уникальной конфигурации уплотнения для герметизации пространства между упаковкой, содержащей расходный материал, и приемником посредством высокотемпературного негорючего индукционного способа, предназначенного для превращения в аэрозоль содержащихся расходных материалов и выполненных в варианте осуществления расходного материала, не вызывая горения.

В некоторых вариантах осуществления эффективность устройства повышают за счет системы распознавания. Система распознавания может идентифицировать конкретные характеристики и особенности расходного материала и взаимодействовать с системным контроллером для управления способом введения расходного материала на основе профиля расходного материала. Например, расходный материал может быть обработан маркером, таким как чернила или краситель (видимый или невидимый), который может быть считан датчиком в устройстве. Характеристики маркера, после определения датчиком, могут позволить устройству распознавать различные характеристики, на распознавание которых устройство было запрограммировано, и регулировать температуру, продолжительность нагрева и количество доз для наилучшего нагрева расходного материала в соответствии с его вкусом и улучшения потребительского опыта. Дополнительно система распознавания может вызвать изменение цвета расходного материала после того, как он был использован для конкретно запрограммированного количества затяжек, указывая, когда расходный материал полностью израсходован. Затем такая индикация сделает расходный материал непригодным для дальнейшего использования в устройстве. Наконец, система распознавания может быть использована для инициирования ответа отключения, чтобы сделать расходный материал непригодным для использования. Например, может произойти всплеск мощности, который приведет к появлению дыры в расходном материале, что сделает его более непригодным для использования.

Соответственно, устройство, способ и состав настоящего изобретения могут быть использованы для превращения в аэрозоль различных расходных материалов, предпочтительно, лекарственных препаратов. Например, данные лекарственные препараты включают, но без ограничения, препараты, выполненные с возможностью повышения бронхиальной эффективности, поддержки отказа от табака и никотина, помощи в расслаблении, ослаблении тревоги, подавлении разрушительных мыслей, управлении болью, повышении концентрации внимания, содействии спокойному сну, помощи в сексуальной активности, повышении энергии и бодрствования и противодействии вредным последствиям передозировки некоторых других лекарственных препаратов. В дополнение данные расходные материалы могут включать табак, коноплю или другие вещества, которые могут попадать в организм потребителей при вдыхании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 показан вид сбоку внутренней части варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2А показан вид в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения со снятыми частями, чтобы показать внутреннюю часть варианта осуществления.

На фиг. 2B показан вид в перспективе варианта осуществления, показанного на фиг. 2A, с отрезанными и/или снятыми частями, чтобы продемонстрировать внутренние компоненты.

На фиг. 2C показан вид в сечении варианта осуществления, показанного на фиг. 2A, разрезанного вдоль линии 2C-2C.

На фиг. 2D показан покомпонентный вид варианта осуществления, показанного на фиг. 2А.

На фиг. 2E показан вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения с отрезанными и/или снятыми частями, чтобы продемонстрировать внутренние компоненты.

На фиг. 2F показан вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения с отрезанными и/или снятыми частями, чтобы продемонстрировать внутренние компоненты.

На фиг. 3A показан вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3B показан частично покомпонентный вид варианта осуществления, показанного на фиг. 3А.

На фиг. 3C показан вид в перспективе варианта осуществления, показанного на фиг. 3A, с отрезанными и/или снятыми частями, чтобы продемонстрировать внутренние компоненты.

На фиг. 3D показан вид в перспективе крупным планом блока, содержащего расходный материал, показанного на фиг. 3A.

На фиг. 4A и 4B показаны покомпонентные виды вариантов осуществления упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 4C показан вид в перспективе другого варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, с отрезанными или снятыми частями, чтобы продемонстрировать внутренние компоненты.

На фиг. 4D показан вид в сечении варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 4E показан вид в перспективе другого варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, с отрезанными или снятыми частями, чтобы продемонстрировать внутренние компоненты.

На фиг. 5A показан вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5B показан вид в сечении варианта осуществления, показанного на фиг. 5A, рассмотренного вдоль линии 5B-5B.

На фиг. 5C показан вид в перспективе упаковки, содержащей расходный материал, из варианта осуществления, показанного на фиг. 5A.

На фиг. 6A показан вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6B показан покомпонентный вид варианта осуществления, показанного на фиг. 6A.

На фиг. 7A и 7B показаны виды в перспективе других вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7С показан другой вариант осуществления упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 7D показан покомпонентный вид варианта осуществления, показанного на фиг. 7C.

На фиг. 8A показан вид сбоку варианта осуществления нагревательного элемента.

На фиг. 8B показан вид спереди нагревательного элемента, показанного на фиг. 8A.

На фиг. 9A показан вид сбоку варианта осуществления устройства для получения аэрозоля.

На фиг. 9B показан вид сверху устройства для получения аэрозоля.

На фиг. 9С показана структурная схема варианта осуществления контроллера и его соединения с другими компонентами настоящего изобретения.

На фиг. 10A–10B показаны структурные схемы вариантов осуществления контроллера и его соединения с другими компонентами настоящего изобретения.

На фиг. 11А показан вид в перспективе варианта осуществления подвижного нагревательного элемента с системой распознавания.

На фиг. 11B–11E показан другой вариант осуществления системы распознавания.

На фиг. 12A–12D показаны покомпонентные виды, виды в сечении и виды в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения с использованием магнита для выравнивания.

На фиг. 12E показан вид в перспективе другого варианта осуществления механизма выравнивания.

На фиг. 13A–13B показаны виды в перспективе токоприемника с несколькими заостренными элементами.

На фиг. 13C–D показаны виды сбоку в сечении вариантов осуществления на фиг. 13A и 13B, соответственно, с разрезом вдоль продольной оси, показывающий снятый и вставленный токоприемник с несколькими заостренными элементами в упаковку, содержащую расходный материал.

На фиг. 14A–14C показаны виды с торца варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, с нагревательным элементом, вращающимся вокруг упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 15A–15C показаны виды с торца варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, имеющей еще один токоприемник с тремя заостренными элементами, с нагревательным элементом, вращающимся вокруг упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 16A–16D показаны виды с торца варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, имеющей токоприемник с четырьмя заостренными элементами, с нагревательным элементом, вращающимся вокруг упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 17А–17В показаны виды в перспективе варианта осуществления механизма для вращения нагревательного элемента по эксцентричной траектории вокруг упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 18A–18B показаны виды с торца варианта осуществления на фиг. 17A-17B механизма для вращения нагревательного элемента по эксцентричной траектории вокруг упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 19 показан вид в перспективе варианта осуществления механизма для вращения нагревательного элемента по эксцентричной траектории и перемещения нагревательного элемента вдоль упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 20 показан вид в перспективе варианта осуществления механизма для перемещения нагревательного элемента относительно упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 21 показана структурная схема варианта осуществления контроллера и его соединения с другими компонентами настоящего изобретения.

На фиг. 22 показан вариант осуществления поглотителя тепла, прикрепленного к нагревательному элементу, со снятыми частями поглотителя тепла, чтобы показать нагревательный элемент.

На фиг. 23А показан вид в сечении контроллера для потока воздуха, прикрепленного к упаковке, содержащей расходный материал.

На фиг. 23В показан другой вариант осуществления контроллера для потока воздуха, прикрепленного к приемнику.

На фиг. 23C–23J показаны различные варианты осуществления уплотнений.

На фиг. 24A показан покомпонентный вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 24B показан вид с торца варианта осуществления на фиг. 24A.

На фиг. 24С показан вид в сечении, рассмотренный по линии 24С–24С, показанной на фиг. 24В.

На фиг. 25A–B показаны виды в перспективе с частичным разрезом упаковки, содержащей расходный материал, со снятым токоприемником, чтобы показать конфигурацию внутри упаковки, содержащей расходный материал, в которой используется токоприемник с полыми заостренными элементами.

На фиг. 25C–D показаны виды с частичным разрезом вариантов осуществления на фиг. 25A–B, соответственно, с токоприемником с полыми заостренными элементами, встроенными в упаковку, содержащую расходные материалы.

На фиг. 25E показан вид в сечении варианта осуществления, показанного на фиг. 25A–D, с разрезом вдоль его продольной оси, чтобы показать поток воздуха во время использования.

На фиг. 26А показан вид в перспективе другого варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, до вставки токоприемника.

На фиг. 26B–C показаны виды с частичным разрезом варианта осуществления, показанного на фиг. 26A, чтобы показать взаимосвязь внутренних компонентов до вставки токоприемника.

На фиг. 26D показан вид в сечении варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, показанной на фиг. 26A–C, с разрезом вдоль ее продольной оси.

На фиг. 26Е показан вид с частичным разрезом варианта осуществления, показанного на фиг. 26А, после вставки токоприемника.

На фиг. 26F показан вид с частичным разрезом, показанный на фиг. 26E, с нагревательным элементом, обернутым вокруг упаковки, содержащей расходный материал.

На фиг. 26G показан вид в сечении варианта осуществления упаковки, содержащей расходный материал, показанной на фиг. 26F, с разрезом вдоль ее продольной оси.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Подробное описание, изложенное ниже в связи с приложенными графическими материалами, предназначено как описание предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления настоящего изобретения и не предназначено для представления единственных форм, в которых настоящее изобретение может быть изготовлено или использовано. В описании изложены функции и последовательность этапов для создания и эксплуатации настоящего изобретения в связи с проиллюстрированными вариантами осуществления. Однако следует понимать, что одни и те же или эквивалентные функции и последовательности могут быть выполнены разными вариантами осуществления, которые также должны находится в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

Настоящее изобретение согласно настоящей заявке представляет собой устройство для генерирования аэрозолей из продукта, содержащего расходный материал, для вдыхания таким образом, который использует относительно высокую температуру при минимальном горении продукта, содержащего расходный материал. В целях данной заявки термин «расходный материал» следует толковать в широком смысле, чтобы охватить любой тип фармацевтического препарата, лекарственного средства, химического соединения, активного средства, составляющего, любого другого лекарственного препарата и т. п., независимо от того, используют ли расходный материал для лечения состояния или болезни, предназначен ли он для питания, является ли добавкой или его используют для рекреации. Исключительно в качестве примера расходный материал может включать фармацевтические препараты, пищевые добавки и отпускаемые без рецепта лекарственные препараты, такие как, но без ограничения, табак, конопля, марихуана, лаванда, кава, кофе, кофеин, лобелия, худия, мелатонин, эпедимиум, гуарана, женьшень и т. п.

Со ссылкой на фиг. 1–2Е устройство 100 содержит упаковку 102, содержащую расходный материал, и устройство 200 для получения аэрозоля. Устройство 100 генерирует аэрозоли посредством процесса нагрева без горения, в котором блок 104, содержащий расходный материал, нагрет до температуры, при которой блок 104, содержащий расходный материал, не горит внутри упаковки 102, содержащей расходный материал, но расходный материал высвобождается из блока 104, содержащего расходный материал, в виде аэрозольного продукта, который можно вдыхать. Таким образом, блок 104, содержащий расходный материал, представляет собой любой продукт, содержащий расходный материал, который может быть высвобожден в виде аэрозоля при нагреве до надлежащей температуры. Любое описание настоящего изобретения для конкретного применения, такого как табачное изделие, представлено только в качестве конкретного примера и не предназначено для ограничения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено использованием только табачных изделий.

Упаковка, содержащая расходный материал

Со ссылкой на фиг. 2A–6B упаковка 102, содержащая расходный материал, представляет собой компонент, который нагревается для высвобождения расходного материала в виде аэрозоля. Упаковка 102, содержащая расходный материал, содержит блок 104, содержащий расходный материал, и металл 106 (также называемый токоприемником), окружающий блок 104, содержащий расходный материал, для нагрева блока 104, содержащего расходный материал, изнутри посредством системы индукционного нагрева. В некоторых вариантах осуществления упаковка 102, содержащая расходный материал, может иметь оболочку 108 для содержания блока 104, содержащего расходный материал, и токоприемника 106. То, насколько хорошо нагревается упаковка 102, содержащая расходный материал, зависит от консистенции продукта. Консистенция продукта учитывает различные факторы, такие как положение, форма, ориентация, композиция и другие характеристики блока 104, содержащего расходный материал. Другие характеристики блока 104, содержащего расходный материал, могут включать ограничение количества кислорода, содержащегося в блоке. Цель состоит в том, чтобы обеспечить максимальную консистенцию продукта, сохраняя каждый из этих факторов неизменным в производственном процессе.

Оболочка 108 выполнена с возможностью проницаемости для аэрозоля, чтобы позволить аэрозолю выходить из оболочки 108. Блок 104, содержащий расходный материал, может быть размещен внутри корпуса 150. Корпус 150 является менее проницаемым или непроницаем для аэрозоля. Корпус 150 может имитировать сигарету. Таким образом, корпус 150 может представлять собой продолговатую конструкцию, имеющую первый конец 152 и второй конец 156, противоположный первому концу 152. Когда блок 104, содержащий расходный материал, нагрет токоприемником 106, то создается аэрозоль, содержащий расходный материал. Когда пользователь втягивает корпус 150, например, путем всасывания на втором конце 156, аэрозоль выходит из оболочки 108, но не из корпуса 150. Из-за отрицательного давления, создаваемого всасыванием на втором конце 156, аэрозоль втягивают ко второму концу 156 через любое пространство между блоком 104, содержащим расходный материал, и корпусом 150. В некоторых вариантах осуществления разделитель 135 (см. фиг. 3A–3B) может окружать оболочку 108, отделяя корпус 150 от оболочки 108. В таком варианте осуществления аэрозоль может перемещаться по пространству, образованному разделителем 135. В некоторых вариантах осуществления разделитель 135 может представлять собой фильтр 140 (см. фиг. 2C–2D). Устройство 200 для получения аэрозоля предусматривает компоненты для удержания корпуса 150 в надлежащем положении для нагрева токоприемника 106.

Если форма блока 104, содержащего расходный материал, находится в непосредственном физическом контакте с токоприемником 106 с максимальной площадью контакта между каждым из них, то тогда можно сделать вывод, что тепловая энергия, индуцируемая в токоприемнике 106, будет в значительной степени передана блоку 104, содержащему расходный материал. Таким образом, форма и расположение блока 104, содержащего расходный материал, относительно токоприемника 106 является важным фактором. В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, обычно имеет цилиндрическую форму. Таким образом, блок 104, содержащий расходный материал, может иметь круглое или овальное сечение.

Блок, содержащий расходный материал

Конструкция блока 104, содержащего расходный материал, направлена на минимизацию количества воздуха, воздействию которого подвержен блок 104, содержащий расходный материал. Это устраняет или снижает риск окисления или возгорания во время хранения или во время процесса нагрева. В результате при определенных настройках можно нагреть блок 104, содержащий расходный материал, до температур, которые в противном случае вызвали бы возгорание при использовании с устройствами предшествующего уровня техники, допускающими большее воздействие воздуха.

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, изготовлен из порошкообразной формы расходного материала, который спрессован в твердые прессованные пеллеты или стержень. Сжатие расходного материала снижает количество кислорода, захваченного внутри блока 104, содержащего расходный материал, и ограничивает перемещение кислорода в блок 104, содержащий расходный материал, во время нагрева.

Например, блок 104, содержащий расходный материал, может быть одним продолговатым блоком, определяющим продольную ось L в виде стержня или палки, как показано на фиг. 2A–2E. Блок 104, содержащий расходный материал, может представлять собой продолговатый цилиндр или трубку с круглым поперечным сечением, овальным поперечным сечением, прямоугольным поперечным сечением и т. п. В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, может представлять собой множество цилиндрических таблеток или пеллет, уложенных сверху друг на друга, как показано на фиг. 3A–4B. Таким образом, блок 104, содержащий расходный материал, может быть образован двумя противоположными концами 105, 107 и боковой стенкой 109 между ними, проходящей от первого конца 105 ко второму концу 107, определяя длину блока 104, содержащего расходный материал.

Токоприемник 106 может быть подобным образом удлинен и встроен в блок 104, содержащий расходный материал, предпочтительно вдоль продольной оси L и по существу продолжающий длину и ширину (т. е. диаметр) блока 104, содержащего расходный материал. В блоках 104, содержащих расходный материал, имеющих овальное сечение, диаметр относится к большому диаметру, определяющему длинную ось овала.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 4C, блок 104, содержащий расходный материал, может принимать любую другую форму, включая сферическую, овальную, эллиптическую и даже быть бесформенным. В целом, токоприемник 106 может копировать форму блока 104, содержащего расходный материал, для максимального увеличения контакта площади поверхности между токоприемником 106 и блоком 104, содержащим расходный материал; однако токоприемник 106 также может иметь другие формы, включая множество токоприемников 106, спорадически распределенных внутри блока 104, содержащего расходный материал.

В альтернативном варианте осуществления расходный материал может быть смешан с веществом, которое не препятствует работе устройства 100, но вытесняет воздух из промежуточных пространств расходного материала и/или окружает расходный материал, изолируя его от воздуха. Например, блок 104, содержащий расходный материал, может дополнительно содержать добавку, такую как увлажнитель, ароматизатор, наполнитель для вытеснения кислорода или вещество, генерирующее пар, и т. п. Добавка может дополнительно способствовать поглощению и передаче тепловой энергии, а также удалению кислорода из блока 104, содержащего расходный материал.

В еще одном альтернативном варианте осуществления расходный материал может быть сформирован в виде крошечных пеллет, гранул, порошка или другой формы, которые могут быть инкапсулированы для дополнительного снижения количества воздуха, доступного для расходного материала.

В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, может содержать измельченный источник расходного материала, преобразованный в порошковую форму, а затем объединенный с токоприемником 106 путем плотного сжатия вокруг токоприемника 106. Исключительно в качестве примера источником расходного материала может быть растение, семя, цветок, корень, лист, растительный компонент или любой другой источник, из которого можно извлечь расходный материал. Эти компоненты могут быть высушены, измельчены и смешаны с другими компонентами, известными для создания пеллет и таблеток, которые спрессовываются вокруг токоприемника для образования пеллеты, таблетки или стержня вокруг токоприемника 106. Спрессованная пеллета, таблетка или стержень могут быть заключены в оболочку 108 для образования упаковки 102, содержащей расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления расходный материал можно извлечь из его источника и включить в новую среду 105 для переноса расходного материала, как показано на фиг. 4D. Этот вариант осуществления может быть использован, например, если расходный материал не является материалом растительного происхождения, был извлечен из его природного источника, синтезирован или не подходит для использования в качестве спрессованного твердого вещества. Среда 105, содержащая расходный материал, образует блок 104, содержащий расходный материал. Например, среда 105 может представлять собой хлопок, стекловолокно, ткань, бумагу, целлюлозу, волокнистый материал и т. п. Расходный материал может быть объединен со средой 105 для формирования блока 104, содержащего расходный материал, а затем плотно прижат к токоприемнику 106. Находясь в сжатой форме, среда 105 может быть связана внутри оболочки 108 для сохранения своей сжатой формы для создания упаковки 102, содержащей расходный материал. Расходный материал может быть включен в среду 105 посредством известных носителей, таких как жидкости, гели, смолы, полутвердые вещества и т. п. Например, состав для расходного материала может содержать альгинат пропиленгликоля, глицерин, спирт, воду, пропиленгликоль, пропиленальгинат, полисорбаты и т. п. для связывания натурального ингредиента и некоторой формы связывающей среды, которая может состоять из других нереактивных, натуральных, растительных материалов или некоторых других биоразлагаемых, нереактивных материалов, например, бумаги, целлюлозы, хлопка и т. п. В некоторых вариантах осуществления расходный материал может быть включен в среду 105 в виде сыпучего твердого вещества, например, порошка, гранул, частиц и т. п. В некоторых вариантах осуществления эти сыпучие твердые расходные материалы могут быть нанесены на токоприемник 106 и инкапсулированы в оболочку 108. В некоторых вариантах осуществления среда 105 может дополнительно содержать добавку, такую как увлажнитель, ароматизатор, наполнитель для вытеснения кислорода или вещество, генерирующее пар и т. п. Добавка может дополнительно способствовать поглощению и передаче тепловой энергии, а также удалению кислорода из блока 104, содержащего расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления расходный материал может быть сформирован в смолу, сыпучее твердое вещество, пеллеты, целлюлозу, пасту и другие подходящие формы для экструзии с помощью экструдера. В этих формах экструдер может быть сконструирован с возможностью выдавливания на нескольких сторонах токоприемника 106, чтобы центрировать токоприемник 106 между слоями во время экструдирования.

Токоприемник

Токоприемник 106 представляет собой компонент, который нагревается индукционным способом и нагревает блок 104, содержащий расходный материал, изнутри. Таким образом, токоприемник 106 изготовлен из металла, например, из черных металлов, который можно нагревать индукционным способом.

Токоприемник 106 может быть экструдирован машинным способом. После экструдирования блок 104, содержащий расходный материал, может быть объединен с токоприемником 106 путем его сжатия вокруг токоприемника 106 вдоль длины токоприемника 106. В качестве альтернативы токоприемник 106 может быть отштампован из плоской металлической заготовки или любым другим подходящим способом изготовления до сборки блока 104, содержащего расходный материал, вокруг токоприемника 106.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 2E, токоприемник 106 может быть изготовлен из стальной ваты. Например, токоприемник 106 может состоять из тонких нитей стальной ваты, связанных вместе в виде прокладки. Таким образом, прокладка из стальной ваты имеет множество тонких краев. В некоторых вариантах осуществления прокладка из стальной ваты может быть пропитана, погружена или полностью заполнена добавкой, такой как увлажнитель, ароматизатор, вещество, генерирующее пар, вещество для замедления окисления стальной ваты (ржавчины) и/или наполнитель для удаления воздуха между нитями стальной ваты и т. п. Как показано на фиг. 2Е, вдоль прокладки из стальной ваты могут быть вырезы или зазоры 112 для разделения блока 104, содержащего расходный материал, на отдельные сегменты для индивидуального нагрева, как описано ниже. В качестве альтернативы можно использовать индивидуальные прокладки из стальной ваты, разделенные пространством и/или расходным материалом, так что каждая прокладка может быть нагрета индивидуально во время использования.

Стальная вата может быть изготовлена из низкоуглеродистой стали. Преимущества стальной ваты включают, но без ограничения, легкость утилизации с точки зрения окружающей среды, поскольку она начинает окисляться вскоре после нагрева; и, таким образом, становится рыхлой и легко разрушается без опасных острых краев. Также металлы, состоящие из железа и углерода, относительно нетоксичны. Также углерод увеличивает жесткость.

Предпочтительно токоприемник 106 сплющивают до тех пор, пока он не станет тонким, как бумага. Таким образом, толщина T сплющенного токоприемника 106, в частности, стальной ваты, может составлять менее 0,1 дюйма. (2,54 мм) Предпочтительно толщина токоприемника 106 может составлять менее 0,05 дюйма. (1,27 мм) Более предпочтительно толщина токоприемника 106 может составлять менее 0,025 дюйма, (0,635 мм) или даже менее 0,01 дюйма. (0,254 мм) В некоторых вариантах осуществления токоприемник 106 может иметь толщину всего 0,0039 дюйма. (0,099 мм). Длина токоприемника 106 может варьироваться от приблизительно 0,5 дюйма (12,7 мм) до приблизительно 1,25 дюйма. (31,75 мм) Предпочтительно токоприемник имеет длину приблизительно 0,75 дюйма (19,05 мм).

Для получения тонкой сплющенной полоски стальной ваты, кусок стальной ваты могут подвергнуть целому ряду растяжений и сжатий до тех пор, пока не будет достигнута необходимая толщина T. Это могло быть достигнуто с помощью прессования прокаткой с последующим процессом штамповки для получения требуемой формы и текстуры.

Как только необходимая толщина получена, токоприемник 106 может быть разрезан на нужную форму и размеры. Использование стальной ваты и утончение стальной ваты обеспечивает легкую и затяжную нарезку, поскольку лезвие для нарезки стальной ваты может служить дольше по сравнению с традиционными металлами и более толстыми токоприемниками, представленными в настоящее время на рынке. Кроме того, использование стальной ваты дешевле в изготовлении и требует меньше энергии для нагрева. В некоторых вариантах осуществления требуется приблизительно на треть меньше энергии для достижения той же температуры, что и у других токоприемников не из стальной ваты.

В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, может быть объединен с токоприемником 106 или включен в него путем его совместной экструзии с токоприемником 106 для создания слоя блока 104, содержащего расходный материал, сверху или снизу слоя токоприемника 106. В некоторых вариантах осуществления два слоя блока 104a, 104b, содержащего расходный материал, могут быть совместно экструдированы с токоприемником 106 между ними для создания сандвич-структуры вокруг токоприемника 106, который может быть сжат между двумя слоями блока 104a, 104b, содержащего расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления, в которых блок 104, содержащий расходный материал, содержит среду 105, содержащую расходный материал, токоприемник 106 может быть упакован или окружен средой 105, а затем среда 105 и токоприемник 106 могут быть спрессованы вместе и помещены внутрь оболочки 108 (см. фиг. 4D).

В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, и токоприемник 106, имеющие одинаковые размеры, могут быть размещены друг над другом. Например, это может происходить посредством процесса совместной экструзии. Блок 104, содержащий расходный материал, и токоприемник 106 затем можно свернуть от первого конца 111 ко второму концу 113 так, как сворачивают спальный мешок, как показано на фиг. 4Е. Предпочтительно токоприемник 106 находится сверху во время процесса сворачивания. В результате токоприемник 106 и блок, содержащий расходный материал, образуют цилиндрическую форму, определяющую продольную ось L, со спиралеобразным узором, если смотреть вдоль поперечного сечения, но токоприемник 106 остается внутренним по отношению к блоку 104, содержащему расходный материал. Поперечное сечение представляет собой разрез вдоль диаметра цилиндра перпендикулярно продольной оси. Эта конфигурация дополнительно увеличивает площадь поверхности воздействия между токоприемником 106 и блоком 104, содержащим расходный материал. Токоприемник 106 может иметь множество отверстий 110, позволяющих аэрозолю выходить.

В некоторых вариантах осуществления, в которых токоприемник 106 представляет собой стальную вату или другой металл, имеющий характеристики пористости стальной ваты, расходный материал может быть включен непосредственно в токоприемник 106, например, в текучей (например, жидкое, полужидкое, вязкое вещество и т. п.) или сыпучей твердой (например, порошок, гранулы, частицы и т. п.) форме, в этом случае токоприемник 106 выполняет двойную функцию и нагревательного элемента, и блока 104, содержащего расходный материал. Таким образом, блок 104, содержащий расходный материал, может представлять собой токоприемник 106, объединенный с включенным в него расходным материалом.

Токоприемник 106 может быть изготовлен из любого металлического материала, который генерирует тепло при воздействии переменных магнитных полей, как в случае индукционного нагрева. Предпочтительно металл предусматривает черный металл. Для максимального увеличения действенности нагрева блока 104, содержащего расходный материал, токоприемник 106 обычно соответствует форме наибольшей площади сечения блока 104, содержащего расходный материал, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, с которой блок 104, содержащий расходный материал, входит в контакт с токоприемником 106, но могут быть использованы и другие конфигурации. В вариантах осуществления, в которых блок 104, содержащий расходный материал, представляет собой продолговатый цилиндр, наибольшую площадь сечения будут определять путем деления продолговатого цилиндра вниз по продольной оси L вдоль его большого диаметра с образованием прямоугольной площади сечения. Таким образом, токоприемник 106 также должен быть прямоугольным с размерами по существу аналогичными размерам площади поперечного сечения продолговатого цилиндра.

В некоторых вариантах осуществления токоприемник 106 может представлять собой металлическую пластину. В некоторых вариантах осуществления токоприемник 106 может представлять собой металлическую пластину со множеством отверстий 110, как показано на фиг. 2В, наподобие сетчатого экрана. Индукционный нагрев оказывается наиболее эффективным и действенным на краях токоприемника 106. Сетчатый экран создает больше краев в токоприемнике 106, которые могут контактировать с блоком 104, содержащим расходный материал, поскольку края определяют отверстия 110.

Как показано на фиг. 2D, токоприемник 106 может представлять собой полосу с выполненным рядом небольших отверстий 110 для увеличения количества краев, которые могут быть использованы в действенном индукционном нагревательном процессе, за которым следует больший зазор 112, обеспечивающий такую длину токоприемника 106, которая не допускает индукционного нагрева или по меньшей мере уменьшает индукционный нагрев и/или уменьшает теплопроводность от нагреваемого сегмента. Эта конфигурация позволяет нагревать упаковку 102, содержащую расходный материал, отдельными сегментами. Продолговатый токоприемник 106 может представлять собой продолговатую металлическую пластину, имеющую продольное направление, причем продолговатая металлическая пластина, содержит наборы отверстий 110a, 110b и наборы зазоров 112a, 112b, при этом наборы отверстий 110a, 110b последовательно чередуются с наборами зазоров 112a, 112b вдоль продольного направления продолговатой металлической пластины, так что каждый набор отверстий 110a, 110b примыкает к одному из зазоров 112a, 112b. Следовательно, перемещаясь от одного конца токоприемника 106 к противоположному концу, существует первый набор отверстий 110а, затем первый зазор 112а, потом второй набор отверстий 110b, затем второй зазор 112b и т. д. В области зазоров 112 находится очень мало металлического материала; следовательно, теплопередача минимальна. Таким образом, даже несмотря на то, что блок 104, содержащий расходный материал, представляет собой единый блок, его все же можно нагревать отдельными секциями. Блок 104, содержащий расходный материал, и токоприемник 106 затем могут быть обернуты, а токоприемник 106 может быть помещен в оболочку 108.

Оболочка

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может быть изготовлена из металла. Таким образом, оболочка может быть отлита или изготовлена вручную и подвергнута механической обработке. Предпочтительным металлом может быть алюминий с предварительно пробитыми отверстиями 120. В некоторых вариантах осуществления алюминий может быть облицован пористой бумагой или непористой бумагой с вентиляционными отверстиями, позволяющими аэрозолю выходить из оболочки 108.

Блок 104, содержащий расходный материал, размещен внутри оболочки 108, чтобы удерживать тепло, генерируемое токоприемником 106. Отверстия 120 в оболочке 108 могут обеспечить выход расходного аэрозоля при нагреве. Поскольку отверстия 120 создают проход, по которому воздух может поступать в оболочку 108 для воздействия на блок 104, содержащий расходный материал, отверстия 120 могут быть временно герметично закрыты с использованием покрытия. Покрытие предпочтительно изготовлено из композиции, которая плавится при температурах, которые создают расходные аэрозоли. Следовательно, поскольку токоприемник 106 нагрет из-за отсутствия воздуха внутри оболочки 108, блок 104, содержащий расходный материал, может быть нагрет до чрезвычайно высоких температур без возгорания. Поскольку токоприемник 106 достигает высоких температур, расходные аэрозоли, которые начинают образовываться, не могут выйти наружу. Когда покрытие расплавляется и открывает отверстие 120, тогда расходные аэрозоли могут выйти из оболочки 108 для вдыхания. В предпочтительном варианте осуществления покрытие может представлять собой гель альгината пропиленгликоля («PGA»). Покрытие может также содержать вкусоароматическое вещество. Следовательно, поскольку покрытие расплавляется и расходный аэрозоль высвобождается, вкусоароматическое вещество также высвобождается вместе с расходным аэрозолем. В некоторых вариантах осуществления вкусоароматическое вещество может быть смешано с добавками.

В некоторых вариантах осуществления отверстия 120 могут представлять собой множество отверстий или прорезей. Отверстия 120 могут быть образованы вдоль длины боковой стенки 122 оболочки 108, расположены в радиальном направлении вокруг боковой стенки 122, произвольным образом или равномерно расположены по всей боковой стенке 122 и т. п. В некоторых вариантах осуществления отверстия 120 могут представлять собой множество отверстий вдоль противоположных концов 124, 126 оболочки 108. В некоторых вариантах осуществления с продолговатым блоком 104, содержащим расходный материал, оболочка 108 также может быть удлинена с отверстием 120 в виде одной или более продолговатых прорезей, проходящих по длине оболочки параллельно продольной оси L, тем самым, создавая шов. Данный шов может быть загнут или гофрирован, но все равно оставлять зазор, через который могут проходить расходные аэрозоли, либо по всей его длине, либо в отдельных областях. Подобно отверстиям 120, описанным выше, шов может быть герметично закрыт покрытием.

В некоторых вариантах осуществления оболочки 108 могут быть изготовлены в виде блока из двух частей, имеющего первую секцию 108a оболочки и вторую секцию 108b оболочки. Блок 104, содержащий расходный материал, может быть вставлен в первую секцию 108a оболочки, а вторая секция 108b оболочки может быть размещена поверх первой секции 108a оболочки, чтобы накрыть блок 104, содержащий расходный материал. Предварительно сделанные отверстия 120 могут быть образованы в оболочке 108 до инкапсуляции блока 104, содержащего расходный материал.

Установив общие принципы упаковки 102, содержащей расходный материал, были также рассмотрены варианты, которые достигают тех же целей. Например, в некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, может содержать две продолговатые секции 104a, 104b. Две продолговатые секции 104а, 104b блока 104, содержащего расходный материал, могут быть образованы плоскостью, параллельной продольной оси L и пересекающей ее вдоль диаметра. Следовательно, две продолговатые секции 104а, 104b могут представлять собой полуцилиндрические секции, которые при соединении вместе образуют полностью цилиндрический блок 104, содержащий расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 3A–4B, блок 104, содержащий расходный материал, может быть в виде пеллеты или таблетки. В отличие от блока 104, содержащего расходный материал, который представляет собой продолговатый цилиндр или трубку, в котором длина боковой стенки 109 намного больше диаметра, в варианте осуществления таблетки таблетка может представлять собой короткий цилиндр, образующий продольную ось L, при этом длина боковой стенки 109 ближе к размеру диаметра или короче диаметра. Токоприемник 106 может иметь плоскую круглую форму, чтобы соответствовать форме сечения таблетки при поперечном разрезе, перпендикулярном продольной оси L. Блок 104, содержащий расходный материал, может быть сжат вокруг токоприемника 106. Для имитации сигареты множество блоков 104, содержащих расходный материал, могут быть уложены впритык вдоль их продольных осей L, образуя продолговатый цилиндр. Следовательно, каждый индивидуальный блок 104, содержащий расходный материал, может быть нагрет отдельно, эффективно имитируя сегменты блока 104, содержащего расходный материал, имеющего продолговатую трубчатую основную часть.

Также могут быть использованы другие формы, такие как квадратная или прямоугольная с токоприемником 106, имеющим соответствующую форму. Однако цилиндрическую форму можно легко подогнать под форму, которая имитирует форму настоящей сигареты.

В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, может быть образован из двух секций 104а, 104b блока 104, содержащего расходный материал, объединенных вместе в единое целое, как показано на фиг. 4А и фиг. 4В. Две секции 104а, 104b образованы путем разделения блока 104, содержащего расходный материал, пополам в поперечном направлении вдоль плоскости, перпендикулярной продольной оси L. Токоприемник 106 может быть зажат между двумя секциями 104а, 104b. С зажатым токоприемником 106 между двумя секциями 104a, 104b, содержащими расходный материал, блок 104, содержащий расходный материал, может быть заключен в оболочку 108. Этот процесс может быть повторен для создания множества индивидуальных блоков 104, содержащих расходный материал, зажимающих соответствующие токоприемники 106, каждый из которых индивидуально содержится в соответствующей оболочке 108. Множество блоков 104, содержащих расходный материал, могут быть уложены друг на друга для создания упаковки 102, содержащей расходный материал, в которой каждый индивидуальный блок 104, содержащий расходный материал, может быть нагрет индивидуально, по одному за раз.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может быть алюминиевой, обернутой вокруг блока 104, содержащего расходный материал. Алюминий может иметь дополнительные сгибы 130, 132 на противоположных концах, как показано на фиг. 3D. Эти дополнительные сгибы 130, 132 создают зазор между смежными блоками 104, содержащими расходный материал, когда они уложены друг на друга.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может состоять из двух частей, имеющих первую секцию 108а оболочки и вторую секцию 108b оболочки, которая служит в качестве крышки или колпачка для заключения блока 104, содержащего расходный материал, внутри первой секции 108а оболочки, как показано на фиг. 4А и фиг. 4В. Как описано ранее, отверстия 120 на оболочке 108 могут быть расположены вдоль боковой стенки 122 или на концах 124, 126. Как описано ранее, токоприемник 106 может быть изготовлен из любого типа металла, который подвержен индуцированному нагреву, включая стальную вату, как показано на фиг. 4В. В предпочтительных вариантах осуществления в токоприемнике 106 созданы многочисленные края путем создания множества отверстий 110 или с использованием спрессованных вместе нитей из стальной ваты. Нити из стальной ваты могут быть от высшего до среднего класса. Как было рассмотрено выше, прокладка из стальной ваты может быть пропитана, покрыта или наполнена добавкой, ароматизатором, защитным веществом и/или наполнителем.

В некоторых вариантах осуществления множество блоков 104, содержащих расходный материал, могут содержаться в одной продолговатой оболочке 108, как показано на фиг. 5A–6B. Оболочка 108 может быть отлита с отделениями 111 для размещения каждого отдельного блока 104, содержащего расходный материал. В некоторых вариантах осуществления отдельные отделения 111 могут быть соединены друг с другом перемычкой 121. В некоторых вариантах осуществления перемычка 121 может образовывать канал 125, который обеспечивает сообщение по текучей среде из одного отделения 111 в другое. В некоторых вариантах осуществления перемычка 121 может быть загнута для предотвращения сообщения по текучей среде между одним отделением 111 и другим через перемычку 121. В некоторых вариантах осуществления продолговатая оболочка 108 может представлять собой сборку из двух частей, разделенную поперечно вдоль продольной оси L, как показано на фиг. 6A–6B. Блоки 104, содержащие расходный материал, могут быть размещены в отделениях 111 одной из секций 108a оболочки. Затем вторая секция 108b оболочки может быть состыкована с первой секцией 108a оболочки для закрытия блоков 104, содержащих расходный материал. Щель между первой секцией 108а оболочки и второй секцией 108b оболочки может быть использована в качестве отверстия 120. В качестве альтернативы предварительно сделанные отверстия 120 могут быть выполнены в одной или обеих секциях 108a, 108b оболочки.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 7A–7D, оболочка 108 может быть изготовлена из материала, который позволяет оболочке 108 служить в качестве токоприемника. Например, оболочка 108 может быть изготовлена из стали или иным образом содержать черный металл, или любой другой металл, который может быть нагрет с использованием индукционного нагрева. В таком варианте осуществления не требовалось бы встраивать внутренний токоприемник 106 в блок 104, содержащий расходный материал. Оболочка 108 все еще может содержать множество отверстий 120 и быть покрыта добавкой и/или герметиком, таким как PGA. Такой вариант осуществления может быть выполнен в виде продолговатой трубки, как показано на фиг. 7А, или в виде таблеток или дисков, как показано на фиг. 7B. Оболочка 108 может представлять собой оболочку, состоящую из двух частей, имеющую первую секцию 108a оболочки и вторую секцию 108b оболочки, как было рассмотрено ранее.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может иметь поперечные прорези 123, расположенные поперек оболочки 108, в целом, перпендикулярно продольной оси L, как показано на фиг. 7C и фиг. 7D. Прорези 123 создают разбивку на сегменты в оболочке 108, так что только небольшой сегмент блока 104, содержащего расходный материал, нагревается при приведении в действие. Поперечные прорези 123 могут быть сквозными отверстиями, которые открывают блок 104, содержащий расходный материал, снизу. В таких вариантах осуществления сегменты могут быть заполнены покрытием или какой-либо другой заглушкой для герметизации отверстия либо на постоянной основе, либо веществом, которое плавится при нагреве и позволяет аэрозолю выходить через прорезь 123. В некоторых вариантах осуществления заглушка может быть изготовлена из материала, который может функционировать как поглотитель тепла, и/или из вещества, которое трудно нагревать с помощью индукции для снижения эффекта от нагрева на поперечных прорезях 123. В некоторых вариантах осуществления поперечная прорезь 123 может представлять собой углубленную часть или углубление в оболочке 108. Другими словами, поперечная прорезь 123 может представлять собой утонченную часть оболочки 108. Таким образом, поперечная прорезь 123 может образовывать лунку. Лунка может быть заполнена заглушкой, которая может функционировать как поглотитель тепла и/или вещество, которое трудно нагревать с помощью индукции для снижения теплопередачи вдоль поперечной прорези 123.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может представлять собой твердый покровный слой для обеспечения структурной целостности упаковки 102, содержащей расходный материал. В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может представлять собой гибкую обертку, а блок 104, содержащий расходный материал, и токоприемник 106 могут быть завернуты внутрь оболочки 108. Например, в некоторых вариантах осуществления токоприемник 106 может представлять собой плоский лист ваты, обернутый хлопком, в который включен расходный материал в жидкой или сыпучей твердой форме. Вата и хлопок могут быть обернуты алюминиевой фольгой, имеющей множество отверстий 120.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может быть изготовлена из пористого материала, как показано на фиг. 4С. Например, оболочка 108 может представлять собой пористую бумажную обертку или другой подобный материал. Таким образом, поры функционировали бы как отверстия 120, позволяя аэрозолю выходить из блока 104, содержащего расходный материал, при нагреве. Кроме того, поскольку блок 104, содержащий расходный материал, сжат для удаления кислорода, возгорание по-прежнему маловероятно при рабочих температурах и короткой длительности времени, в течение которого блок 104, содержащий расходный материал, подвержен воздействию высокой температуры. Даже несмотря на то, что внешняя часть оболочки 108 подвержена воздействию кислорода вдоль канала между оболочкой 108 и корпусом 150, индукционный нагрев быстро нагревает расходный материал изнутри, поэтому внешняя часть оболочки 108 никогда не достигает температуры возгорания. Например, при температурах выше 350 градусов Цельсия и даже выше при 400 градусах Цельсия возгорание в настоящем изобретении не происходило. Наоборот, поскольку в других устройствах используют сыпучий табак (или расходный материал) или нагревают расходный материал снаружи, то эти устройства подвержены возгоранию расходного материала. Дополнительно другие нагретые табачные изделия нагревают весь табак одновременно – либо изнутри с помощью лезвия/стержня, либо с помощью «печи», окружающей расходный материал. Это вызывает пресыщенный горелый привкус уже после 3 затяжек. В дополнение большинство других текущих технологий нагрева табака направляют поток воздуха сквозь табак, что снижает температуру горения. В отличие от этого, в настоящем изобретении источником тепла является токоприемник 106, который заключен в сжатый блок 104, содержащий расходный материал, для создания бескислородной среды или среды с ограниченным доступом кислорода, а расходный аэрозоль, полученный при нагреве, выпускается из той окружающей среды в окружающий канал между оболочкой 108 и корпусом 150.

В вариантах осуществления, в которых оболочка 108 представляет собой пористый материал, оболочка 108 может быть тонкой, позволяя аэрозолю проходить через поры оболочки и выходить из оболочки 108 сбоку или в радиальном направлении наружу. Это позволяет аэрозолю поступать в канал, созданный между корпусом 150 и оболочкой 108. В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может быть толще и иметь достаточную пористость, чтобы позволить аэрозолю проходить сквозь поры в продольном направлении вдоль длины оболочки 108. В таком варианте осуществления канал между корпусом 150 и оболочкой 108 может не понадобиться. Такие пористые материалы могут включать сигаретную бумагу, целлюлозу или другие фильтрующие материалы, или любой подходящий для этой цели материал.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может содержать покрытие 115. В контексте настоящего документа покрытие 115 представляет собой текучую среду, такую как жидкое, полужидкое или вязкое вещество, которое затвердело в покровный слой, и, в частности, жесткий, пористый покровный слой, который может сохранять свою форму при обращении с ним. Примером покрытия 115 является масса, изготовленная из крахмала. Крахмал может быть кукурузным крахмалом, картофельным крахмалом или крахмалом из любого другого растительного источника, такого как саго, пшеница, ячмень, рис, тапиока, маниок и т. п., а в некоторых вариантах осуществления может быть объединен с другими волокнистыми материалами, такими как бумажная масса или т. п. Когда крахмал смешивают с текучей средой, такой как вода, масса становится жидкой, полужидкой или вязкой. При нагреве и/или со временем масса может затвердеть. Это распространенный метод, используемый при приготовлении жареных блюд. Подобным образом покрытие 115 в жидкой форме может быть нанесено на блок 104, содержащий расходный материал. Например, в жидкой форме масса может быть нанесена распылением или намазана на блок 104, содержащий расходный материал, или блок 104, содержащий расходный материал, может быть погружен в массу. На покрытый блок 104, содержащий расходный материал, может быть подано тепло. Затем покрытие создает затвердевший, но все еще пористый покровный слой вокруг блока 104, содержащего расходный материал, для формирования оболочки 108. В другом варианте осуществления оболочка в виде покровного слоя может быть отлита с использованием комбинации крахмальной массы. Однако кислород все еще в значительной степени удаляется между расходным материалом и токоприемником 106.

В таком варианте осуществления нет необходимости пробивать отверстия 120 в оболочке 108 из-за пористости оболочки 108. Пористость может быть создана и/или увеличена по мере нагрева оболочки 108 во время использования. В дополнение крахмал обеспечивает высокую температуру воспламенения и не придает вкуса и аромата. Кроме того, при использовании крахмала риск утечки очень мал и крахмал может иметь длительный срок хранения.

Затем оболочка 108, содержащая блок 104, содержащий расходный материал, может быть вставлена в корпус 150 для формирования упаковки 102, содержащей расходный материал. Когда токоприемник 106 нагрет, расходный материал распыляется и выходит в пористую оболочку 108. Когда пользователь делает втягивание через мундштук 158, отрицательное давление, создаваемое внутри корпуса 150, вызывает поток воздуха в направлении мундштука 158, и превращенный в аэрозоль расходный материал проходит сквозь поры оболочки к мундштуку, где пользователь может вдохнуть расходный материал.

Подобно варианту осуществления, показанному на фиг. 2A–2E, оболочка 108 в виде пористого покровного слоя может представлять собой один продолговатый блок, такой как трубки или стержни. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 3A–D, пористые покровные слои могут быть отдельными, короткими цилиндрическими блоками или блочными блоками, которые можно укладывать в стопку. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 4C, пористые покровные слои могут быть сферическими.

Исключительно в качестве примера крахмальный порошок может быть распылен на состав активного ингредиента вокруг токоприемника, формируя пористую оболочку; или масса может быть сформирована путем добавления воды к крахмальному порошку для придания ему консистенции меда, а затем активный ингредиент и токоприемник погрузят в массу и дадут им возможность высохнуть, формируя пористую оболочку.

Следовательно, способ изготовления упаковки 102, содержащей расходный материал, для использования в устройстве 200 для получения аэрозоля, включает объединение токоприемника 106 с расходным материалом для формирования блока 104, содержащего расходный материал; нанесение покрытия на блок 104, содержащий расходный материал; нагрев покрытия для создания оболочки 108 вокруг блока 104, содержащего расходный материал, при этом оболочка 108 является пористой, в результате чего получают упаковку 102, содержащую расходный материал. Предпочтительно покрытие содержит крахмал. Способ может дополнительно включать экструзию расходного материала с токоприемником 106 для формирования блока 104, содержащего расходный материал. Способ может дополнительно включать прокатку экструдированного токоприемника 106 и расходного материала для формирования цилиндра со спиралеобразным узором, если смотреть вдоль поперечного сечения. Способ может дополнительно включать введение расходного материала в среду 105 для формирования блока 102, содержащего расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления способ изготовления упаковки 102, содержащей расходный материал, для использования в устройстве 200 для получения аэрозоля, включает сплющивание куска стальной ваты в токоприемник 106, имеющий толщину менее 0,1 дюйма (0,254 мм); объединение токоприемника 106 с расходным материалом для формирования блока 104, содержащего расходный материал; размещение блока 104, содержащего расходный материал, в оболочке 108, в результате чего получают упаковку 102, содержащую расходный материал. Способ может дополнительно включать экструзию токоприемника 106 для сплющивания куска стальной ваты. Способ может дополнительно включать экструзию токоприемника 106 с расходным материалом для объединения токоприемника 106 с расходным материалом. Способ может дополнительно включать прокатку экструдированного токоприемника 106 и расходного материала для формирования цилиндра со спиралеобразным узором, если смотреть вдоль поперечного сечения. Способ может дополнительно включать введение расходного материала в среду 105 для формирования блока 104, содержащего расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления оболочка 108 может быть полностью удалена, и блок 104, содержащий расходный материал, просто окружен корпусом 150. В таком варианте осуществления аэрозоль высвобождается из блока 104, содержащего расходный материал, непосредственно в канал между блоком 104, содержащим расходный материал, и корпусом 150. Как и в вариантах осуществления с оболочкой, внешняя часть блока 104, содержащего расходный материал, не достигает температуры горения из-за быстрого индукционного нагрева изнутри.

В вариантах осуществления, где оболочка 108 является пористой или отсутствует, свежесть расходного материала может быть сохранена с использованием воздухонепроницаемой упаковки, которая может быть заполнена азотом или другим инертным газом для предотвращения окисления. Такая упаковка может быть использована для больших упаковок 102, содержащих расходный материал, например, для табачных изделий, где каждый день может быть использовано несколько упаковок 102, содержащих расходный материал. В качестве альтернативы индивидуальная упаковка может быть использована для упаковок 102, содержащих расходный материал, содержащих лекарственные препараты, где расходный материал используют только периодически.

Разделитель

Упаковка 102, содержащая расходный материал, может содержать разделитель 135 для создания пространства между корпусом 150 и блоком 104, содержащим расходный материал. Пространство между корпусом 150 и блоком 104, содержащим расходный материал, создает проход для потока воздуха, чтобы перенести расходный материал в аэрозольной форме к мундштуку 158 для вдыхания.

В некоторых вариантах осуществления разделитель 135 может представлять собой трубку 140 фильтра для инкапсулирования блока 104, содержащего расходный материал, токоприемника 106 и оболочки 108, как показано на фиг. 2C и 2D. Другими словами пористость трубки 140 фильтра создает проход для потока воздуха к мундштуку. Исключительно в качестве примера трубка 140 фильтра может быть изготовлена из целлюлозы или ацетата целлюлозы, хотя может быть использован любой подходящий фильтрующий материал.

Трубка 140 фильтра может быть изготовлена из фильтрующего материала для улавливания любого нежелательного мусора, в то же время позволяя расходному аэрозолю, который высвобождается в результате нагрева оболочки, проходить поперечно через фильтр. Трубка 140 фильтра может окружать оболочку 108 и дополнительно закрывать отверстия 120 с покрытием. Поскольку трубка 140 фильтра может быть изготовлена из фильтрующего материала, расходный аэрозоль способен проходить через трубку 140 фильтра. Исключительно в качестве примера трубка фильтра может быть изготовлена из целлюлозы или ацетата целлюлозы, хотя может быть использован любой подходящий фильтрующий материал.

В некоторых вариантах осуществления разделитель 135 может представлять собой любую жесткую конструкцию, которая может сохранять пространство между оболочкой 108 и корпусом 150, в то же время создавая проход для потока воздуха от оболочки 108 к мундштуку 158, как показано на фиг. 3A и 3B. Например, разделитель 135 может представлять собой каркас, гофрированный материал, стержни, кольца, установленные на оболочке 108 с поперечными отверстиями, прорезанными в стенке кольца, и т. п.

В некоторых вариантах осуществления разделитель может быть необязательным. Например, в вариантах осуществления, в которых оболочка изготовлена из жесткого, но пористого материала, разделитель 135 не потребовался бы, поскольку пористость оболочки 108 создает проход для потока воздуха для перемещения расходного материала от блока 104, содержащего расходный материал, к мундштуку 158.

В некоторых вариантах осуществления разделитель 135 может быть необязательным. Если блок 104, содержащий расходный материал, и/или оболочка 108 имеют форму, отличную от формы корпуса 150, то образуется естественный канал. Например, если блок 104, содержащий расходный материал, и/или оболочка 108 имеют треугольное или квадратное сечение, их размещение в цилиндрической оболочке 108 создает три и четыре канала, соответственно. Для цилиндрического корпуса 150 любой блок 104, содержащий расходный материал, и/или оболочка 108, имеющие многоугольное сечение или даже овальное сечение, будут создавать каналы для аэрозоля без необходимости в разделителе 135. Любое сечение, которое создает один или более каналов, может устранить необходимость в разделителе 135. В качестве альтернативы блок 104, содержащий расходный материал, и/или оболочка 108 могут быть цилиндрическими, а корпус 150 может быть многоугольным или даже квадратным для создания каналов без необходимости в разделителе 135.

Корпус

Упаковка 102, содержащая расходный материал, может дополнительно содержать корпус 150 для заключения оболочки 108 и разделителя 135, в случае наличия. В предпочтительном варианте осуществления корпус 150 обычно имитирует сигарету. Таким образом, корпус 150 в целом является трубчатым, имеющий первый конец 152 с первым отверстием 153, и второй конец 156, противоположный первому концу 152, причем второй конец 156 имеет второе отверстие 157. Таким образом, корпус 150 может представлять собой полую трубку, выполненную так, чтобы пользователь мог делать втягивание на втором конце 156, заставляя воздух протекать через первое отверстие 153 на первом конце 152 дальше по ходу потока ко второму отверстию 157 на втором конце 156. Например, корпус 150 может иметь длину от приблизительно 1,5 дюйма (38,10 мм) до приблизительно 3,25 дюйма (82,55 мм).

Корпус 150 содержит материал, который с меньшей вероятностью позволяет пропускать сквозь себя расходные аэрозоли, такой как бумага, пластик, металл, керамика, стекло, дерево, углеродное волокно, прессованная крахмальная бумага и т. п. Это позволяет расходному аэрозолю следовать по пути вдыхания ко рту пользователя в направлении от первого конца 152 корпуса 150 ко второму концу 156 корпуса 150.

Корпус 150 может быть закрыт торцевой крышкой 154 на первом конце 152. Торцевая крышка 154 может состоять из фильтрующего материала определенного типа. По мере того, как воздух протекает от первого конца 152 ко второму концу 156, торцевая крышка 154 функционирует в качестве предварительного фильтра. Другая функция торцевой крышки 154 в корпусе 150 заключается в том, чтобы служить ограничителем потока воздуха, создавая отрицательное давление внутри расходного материала, когда воздух втягивается через торцевую крышку 154.

На противоположном конце 156 корпуса 150 находится мундштук 158, через который пользователь делает затяжку, чтобы втягивать нагретый расходный аэрозоль из оболочки 108 вдоль корпуса 150 к мундштуку 158 и в рот пользователя. Таким образом, мундштук 158 может также содержать тип фильтра, аналогичный типу фильтра торцевой крышки 154. Любой тип фильтра можно использовать в качестве торцевой крышки 154 и мундштука 158. В некоторых вариантах осуществления торцевая крышка 154 и/или мундштук 158 могут представлять собой лист фильтрующего материала, бумаги или любого другого подходящего материала, который был свернут от первого конца ко второму концу для создания внутренней спирали, если смотреть в поперечном сечении, как показано на фиг. 2F.

Оболочку 108 можно вдвинуть в корпус 150 через первое отверстие 153 или второе отверстие 157. Если оболочку 108 вдвинуть из первого отверстия 153, то мундштук 158 может быть установлен на место, чтобы предотвратить выскальзывание оболочки 108. Подобным образом, если оболочку 108 вдвинуть в корпус 150 из второго отверстия 157, то торцевая крышка 154 может быть установлена на место, чтобы предотвратить выскальзывание оболочки 108 из первого отверстия 153. Таким образом, мундштук 158 и торцевая крышка 154 удерживают оболочку 108 на месте внутри корпуса 150.

Корпус 150, обернутый вокруг трубки 140 фильтра, создает продольный канал через трубку 140 фильтра, по которому расходный аэрозоль перемещается, а не выходит в радиальном направлении из трубки 140 фильтра. Это позволяет расходному аэрозолю следовать по пути вдыхания ко рту пользователя. Один конец 152 корпуса 150 может быть закрыт торцевой крышкой 154. Торцевая крышка 154 может состоять из фильтрующего материала определенного типа. На противоположном конце 156 корпуса 150 находится мундштук 158, через который пользователь делает затяжку, чтобы втягивать нагретый расходный аэрозоль из оболочки 108 вдоль трубки 140 фильтра к мундштуку 158 и в рот пользователя. Таким образом, мундштук 158 также может представлять собой тип фильтра, аналогичный типу фильтра торцевой крышки 154. Если упаковка 102, содержащая расходный материал, включает канал, по которому проходит расходный аэрозоль, и этот канал ведет непосредственно к мундштуку 158, который также является частью упаковки 102, содержащей расходный материал, и канал изолирован от приемного устройства 151 и/или кожуха 202, то приемное устройство 151 и/или кожух 202 останутся свободными от любых остатков или побочных продуктов, образующихся во время работы устройства. В этой конфигурации приемное устройство 151 и/или кожух 202 остаются чистыми и не требуют от пользователя периодической очистки приемного устройства 151 и/или кожуха 202.

Индукционный нагрев

Нагрев блока 104, содержащего расходный материал, достигается с помощью индукционного нагревательного процесса, который обеспечивает бесконтактный нагрев металла, предпочтительно черного металла, путем помещения металла в присутствии переменного магнитного поля, генерируемого индукционным нагревательным элементом 160, как показано на фиг. 8A–8B. В предпочтительном варианте осуществления индукционный нагревательный элемент 160 представляет собой проводник 162, намотанный на катушку, который генерирует магнитное поле при пропускании тока через катушку. Металлический токоприемник 106 размещен достаточно близко к проводнику 162, чтобы он находился в пределах магнитного поля. В предпочтительном варианте осуществления проводник 162 намотан таким образом, что образует центральную полость 164. Это позволяет вставить упаковку 102, содержащую расходный материал, в полость 164, чтобы проводник 162 окружал токоприемник 106, не касаясь токоприемника 106. Ток, проходящий через проводник 162, представляет собой переменный ток, создающий быстропеременное магнитное поле. Переменное магнитное поле может создавать вихревые токи в токоприемнике 106, которые могут генерировать тепло внутри токоприемника 106. Таким образом, упаковка 102, содержащая расходный материал, обычно нагревается изнутри. В вариантах осуществления, в которых оболочка 108 также служит в качестве токоприемника, упаковка 102, содержащая расходный материал, нагревается снаружи. В некоторых вариантах осуществления множество отдельных проводников 162a-f могут быть расположены последовательно, чтобы обеспечить возможность нагрева отдельных блоков упаковки 102, содержащей расходный материал.

В предпочтительном варианте осуществления нагрев является очень быстрым и непродолжительным. Требуется приблизительно менее десяти секунд, чтобы устройство «прогрелось» и было готово подавать питание на катушку, которая затем почти сразу нагревает токоприемник для обеспечения расходного аэрозоля. Предпочтительно время прогрева составляет от приблизительно 1 секунды до приблизительно 7 секунд или от приблизительно 3 секунд до приблизительно 6 секунд. Наиболее предпочтительно время прогрева составляет приблизительно от 2 до 3 секунд. Интенсивный кратковременный нагрев нагревает блок 104, содержащий расходный материал, изнутри, и предпочтительно не повышает температуру внешней части блока 104, содержащего расходный материал, или оболочки 108 (если таковая имеется) до температуры горения. Например, продолжительность интенсивного нагрева может составлять от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 секунд. Предпочтительно нагрев составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 секунд. Наиболее предпочтительно нагрев составляет от приблизительно 1 до приблизительно 2 секунд. Нагрев является достаточным для создания расходного аэрозоля, который должен быть удален из блока 104, содержащего расходный материал.

В предпочтительном варианте осуществления сегменты упаковки 102, содержащей расходный материал, должны быть нагреты индивидуально. Таким образом, проводник 162 также может быть предусмотрен в виде отдельных наборов спиральных проводников 162a–f, как показано на фиг. 8A. Каждая проводящая катушка 162a–f может быть прикреплена к контроллеру 166, которым можно управлять для активации одной проводящей катушки 162a–f за один раз. Хотя на фиг. 8A показаны шесть (6) проводящих катушек 162a–f, можно использовать большее или меньшее количество катушек. В альтернативном варианте осуществления может быть использована одна проводящая катушка 162 с механическим механизмом, который перемещает катушку вдоль упаковки 102, содержащей расходный материал, для индивидуального нагрева каждого сегмента упаковки 102, содержащей расходный материал.

Отдельные проводящие катушки 162a–f могут сочетаться с отдельными сегментами упаковки 102, содержащей расходный материал, как описано выше и показано на фиг. 3A–6B. В качестве альтернативы, каждая проводящая катушка 162a–f может соответствовать определенной длине непрерывной упаковки 102, содержащей расходный материал, такой, как показано на фиг. 2A–2D, 7A и 7D, для нагрева только этой определенной длины. В предварительном испытании таких вариантов осуществления нагрев вдоль отдельных длин упаковки 102, содержащей расходный материал, не приводит к заметному нагреву смежных частей упаковки 102, содержащей расходный материал, поскольку смежный ненагретый расходный материал по-видимому выполняет функцию изолятора. Таким образом, конструкции для ограничения теплопередачи могут быть необязательными, хотя такие конструкции рассматривались в данном документе и могут быть полезными.

Эффективность преобразования электрической энергии в тепловую энергию в токоприемнике 106 называется в данном документе как «коэффициент преобразования» и основана на множестве факторов, таких как объемное удельное сопротивление металла, диэлектрическая проницаемость металла, геометрия металла и тепловая потеря, постоянство и эффективность источника питания, геометрия катушки, потери и общая частота работы — для определения некоторых из этих факторов. Устройство 100 сконструировано и выполнено с возможностью максимального увеличения коэффициента преобразования.

Для дальнейшего повышения эффективности нагревательного процесса может быть использован метод предварительного нагрева. Предпочтительно токоприемник 106 предварительно нагрет до умеренной температуры, измеряемой датчиком температуры, затем, когда пользователь готов вдохнуть, токоприемник 106 получает заряд энергии, быстро повышающий температуру до более высокой температуры аэрозолизации. Например, когда упаковка 102, содержащая расходный материал, вставлена в устройство 100, то это может привести в действие нагревательную систему 160, которая нагревает токоприемник 160 приблизительно до умеренной температуры (т. е. выше комнатной температуры, но ниже температуры аэрозолизации), например, 200 градусов Цельсия. Затем, когда пользователь начинает делать затяжку на мундштуке, перепад давления, создаваемый внутри упаковки 102, содержащей расходный материал, обнаруживается датчиком 426 давления, и системный контроллер 166 генерирует выброс энергии для быстрого повышения температуры до более высокой температуры аэрозолизации, например, 350 градусов Цельсия.

В некоторых вариантах осуществления может быть использован внешний исполнительный элемент, при этом, когда пользователь готовится вдохнуть, пользователь может привести в действие внешний исполнительный элемент, чтобы начать процесс предварительного нагрева до умеренной температуры. Затем, когда пользователь готов вдохнуть, может быть приведен в действие второй внешний исполнительный элемент, или вакуум, создаваемый внутри всасывающим действием, может быть обнаружен датчиком 426 давления или другим устройством, которое может подавать сигнал нагревательной системе 160 генерировать выброс энергии для быстрого повышения температуры до температуры аэрозолизации. После того, как пользователь закончит вдыхать пар, температура может снова упасть до умеренной температуры или промежуточной температуры между умеренной температурой и температурой аэрозолизации. Следовательно, когда пользователь готов принять следующую дозу, происходит запуск нагревательной системы.

Например, когда упаковку 102, содержащую расходный материал, впервые используют в устройстве 200 для получения аэрозоля, устройство 200 для получения аэрозоля нагревает токоприемник в диапазоне от приблизительно 100 градусов Цельсия до приблизительно 250 градусов Цельсия в зависимости от активного ингредиента. Затем, когда делается затяжка, устройство 200 для получения аэрозоля повышает температуру до приблизительно 400 градусов Цельсия или выше для создания затяжки. Это повышение может достигать приблизительно 0,01 секунды. Как только была сделана затяжка, устройство 200 для получения аэрозоля начинает экстраполировать падение температуры с помощью кривой зависимости от времени для вычисления температуры перед следующей затяжкой. Поскольку устройство 200 для получения аэрозоля имеет термостат на одном из чипов, начальная температура окружающей среды устройства известна. Экстраполируя кривую зависимости температуры от времени в зависимости от того, когда будет сделана следующая затяжка, устройство 200 для получения аэрозоля точно вычисляет, сколько энергии необходимо для достижения 400 градусов Цельсия при следующей затяжке. Это происходит снова и снова после каждой затяжки. Таким образом, если затяжка сделана в течение 5 секунд после первой затяжки или через 30 секунд после первой затяжки, процесс нечеткой логики доведет следующую затяжку до температуры 400 градусов Цельсия (или до любой заданной температуры) второй/следующей затяжки. Системный контроллер 166 может быть функционально связанный с датчиком температуры для измерения температур. Эта система обеспечивает постоянство затяжки, которая будет аналогична перемещению катушки для получения постоянной затяжки. Следовательно, этот признак может быть предпочтительным вариантом осуществления, в котором нагревательную катушку не перемещают.

Таким образом, предпочтительный вариант осуществления способа аэрозолизации расходного материала с помощью устройства 200 для получения аэрозоля может включать предварительный нагрев токоприемника 106, окруженного расходным материалом, до умеренной температуры, которая выше комнатной температуры, но ниже температуры аэрозолизации; и нагрев токоприемника 106 от умеренной температуры до температуры аэрозолизации, в результате чего расходный материал превращается в аэрозоль. После нагрева токоприемника 106 до температуры аэрозолизации токоприемник может быть снова доведен до умеренной температуры. В качестве альтернативы после нагрева токоприемника 106 до температуры аэрозолизации токоприемник 106 может быть снова доведен до промежуточной температуры, которая ниже температуры аэрозолизации, но выше умеренной температуры. Предпочтительно предварительный нагрев токоприемника 106 происходит при вставке упаковки 102, содержащей расходный материал, в устройство 200 для получения аэрозоля. В дополнение нагрев токоприемника 106 до температуры аэрозолизации происходит тогда, когда датчик 426 давления обнаруживает падение давления внутри устройства 200 для получения аэрозоля, например, в приемном устройстве 151.

Устройство для получения аэрозоля

Для осуществления нагрева и превращения расходного материала в аэрозоль, упаковку 102, содержащую расходный материал, размещают внутри устройства 200 для получения аэрозоля, как показано на фиг. 1 и фиг. 9A–9C. Устройство 200 для получения аэрозоля содержит приемное устройство 151 для содержания упаковки 102, содержащей расходный материал, индукционный нагревательный элемент 160 для нагрева токоприемника 106 и системный контроллер 166 для управления индукционным нагревательным элементом 160. Кожух 202 сконструирован для эргономичного использования. Для простоты номенклатуры кожух 202 описан с использованием таких терминов, как передняя, задняя, боковые, верхняя и нижняя. Эти термины не предназначены для ограничения, а скорее их используют для описания положений различных компонентов относительно друг друга. В целях описания настоящего изобретения передняя часть 210 будет частью кожуха 202, которая обращена к пользователю при использовании по назначению, как описано в данном документе. Как предполагалось, когда пользователь сжимает кожух 202 для использования, пальцы пользователя обхватывают заднюю часть 212 устройства 100, при этом большой палец обхватывает переднюю часть 210. Кожух 202 образует полость 214 (см. фиг. 1), в которой содержатся компоненты устройства 100. Таким образом, кожух 202 сконструирован для содержания значительной части упаковки 102, содержащей расходный материал, контроллера 166, индукционного нагревательного элемента 160 и источника 220 питания. В предпочтительном варианте осуществления верхняя передняя часть кожуха 202 образует выходное отверстие 216. Часть 158 мундштука упаковки 102, содержащей расходный материал, выступает из выходного отверстия 216, так что пользователь имеет доступ к упаковке 102, содержащей расходный материал. Мундштук 158 достаточно далеко выступает из кожуха 202, чтобы позволить пользователю обхватить губами мундштук 158 для вдыхания расходного аэрозоля.

Кожух 202 предназначен для удобного использования пользователем и легкой переноски. В предпочтительном варианте осуществления кожух 202 может иметь размеры приблизительно 85 мм в высоту (3,35 дюйма) (измерено от верхней части 222 до нижней части 224), 44 мм (1,73 дюйма) в глубину (измерено от передней части 210 до задней части 212) и 22 мм в ширину (0,87 дюйма) (измерено от боковой части 226 до боковой части 228). Это может быть изготовлено путем прото-формования для получения более качественных/прочных пластиковых деталей.

В некоторых вариантах осуществления упаковка 102, содержащая расходный материал, может удерживаться во втягивающем устройстве, которое позволяет втягивать упаковку 102, содержащую расходный материал, внутрь кожуха 202 для хранения и перемещения. Из-за конфигурации упаковки 102, содержащей расходный материал, приемному устройству 151 и/или кожуху 202 не требуется сквозное отверстие для очистки, как в других устройствах, в которых все еще преобладает некоторое горение с образованием остатков побочных продуктов сгорания. В вариантах осуществления, где упаковка 102, содержащая расходный материал, содержит пользовательский мундштук 158 и трубку 140 фильтра, если во время работы образуются какие-либо побочные продукты, то они останутся в одноразовой упаковке 102, содержащей расходный материал, которая заменяется, когда пользователь вставляет новую упаковку 102, содержащую расходный материал, и трубку 140 фильтра, если необходимо, в приемное устройство 151 и/или кожух 202. Таким образом, внутренняя часть приемного устройства 151 и/или кожуха 202 остается чистой во время работы.

В предпочтительном варианте осуществления верхняя часть 222 кожуха 202 содержит пользовательский интерфейс 230. Размещение пользовательского интерфейса 230 в верхней части 222 кожуха 202 позволяет пользователю легко проверять состояние устройства 100 перед использованием. Пользователь потенциально мог бы просматривать пользовательский интерфейс 230 даже во время вдыхания. Пользовательский интерфейс 230 может представлять собой многоцветный светодиодный (RGB) дисплей для указания состояния устройства во время использования. Световод может быть использован для обеспечения широкоугольной видимости этого дисплея. Исключительно в качестве примера пользовательский интерфейс 230 имеет 0,96-дюймовый (по диагонали) OLED-дисплей с разрешением 128x32 и интерфейсом I2C (или SPI). Пользовательский интерфейс 230 способен поддерживать тактильную обратную связь 234 (вибрация) и звуковую обратную связь 250 (пьезоэлектрический преобразователь). В некоторых вариантах осуществления поверх OLED-стекла может быть помещено прозрачное пластиковое покрытие (PC или ABS) для защиты его от повреждений/царапин.

Задняя часть 212 кожуха имеет спусковой крючок 232, который представляет собой активируемую (сжатием) пальцем кнопку для включения устройства/инициирования «затяжки». Предпочтительно спусковой крючок 232 примыкает к верхней части 212. В этой конфигурации пользователь может удерживать кожух 202 по назначению указательным пальцем на спусковом крючке 232 или рядом с ним для удобного приведения в действие. В некоторых вариантах осуществления на спусковом крючке 232 может быть предусмотрен блокировочный механизм – либо механический, либо посредством электрической блокировки, которая требует открытия кожуха 202 до электрического включения спускового крючка 232. В некоторых вариантах осуществления двигатель 234 с тактильной обратной связью может быть механически соединен со спусковым крючком 232 для улучшения распознавания тактильной обратной связи пользователем во время работы. Приведение в действие спускового крючка 232 подает питание на индукционный нагревательный элемент 160 для нагрева токоприемника 106.

Устройство 100 получает питание от аккумуляторной батареи 220. Предпочтительно аккумуляторная батарея 220 представляет собой двухэлементный литий-ионный аккумуляторный блок (подключенный последовательно) с возможностью непрерывного втягивания 4A и номинальной емкостью 650-750 мАч. Двухэлементный блок может включать схему защиты. Аккумуляторная батарея 220 может быть заряжена с помощью разъема 236 USB типа «C». Разъем 236 USB типа «C» также может быть использован для связи. Контроллер 166 может также обеспечивать контроль 238 напряжения аккумуляторной батареи для отображения состояния заряда/разряда аккумуляторной батареи.

Спусковой крючок 232 функционально связан с приводом 240 индукционной катушки через контроллер 166. Привод 240 индукционной катушки активирует индукционный нагревательный элемент 160 для нагрева токоприемника 106. Настоящее изобретение устраняет конструкцию катушки, приводимой в действие двигателем, из предшествующего уровня техники. Привод 240 индукционной катушки может обеспечить привод/мультиплексирование для нескольких катушек. Например, привод 240 индукционной катушки может обеспечить привод/мультиплексирование для 6 или более катушек. Каждая катушка обернута вокруг одного сегмента упаковки 102, содержащей расходный материал, и может быть приведена в действие по меньшей мере один или более раз. Следовательно, один сегмент упаковки 102, содержащей расходный материал, может быть нагрет дважды, например. В устройстве 100, имеющем шесть катушек, пользователь может извлекать 12 «затяжек» из устройства 100.

Схемой привода индукционной катушки в предпочтительном варианте осуществления можно непосредственно управлять с помощью микропроцессорного контроллера 166. Специальное периферийное устройство в этом процессоре (генератор с числовым программным управлением) позволяет ему генерировать сигналы частотного преобразователя с минимальными затратами на обработку CPU. Схема индукционной катушки может иметь один или более параллельно соединенных конденсаторов, что делает ее параллельным резонансным контуром.

Схема привода может включать контроль тока с помощью «пикового детектора», который возвращает данные на аналоговый вход процессора. Функция пикового детектора состоит в том, чтобы фиксировать максимальное значение тока для любого цикла напряжения схемы привода, обеспечивая стабильное выходное напряжение для преобразования аналого-цифровым преобразователем (частью микропроцессорного чипа) и затем использовать в алгоритме привода индукционной катушки.

Алгоритм привода индукционной катушки реализован в аппаратно-программном обеспечении, работающем на микропроцессоре. Резонансная частота индукционной катушки и конденсаторов будет известна с достаточной точностью по конструкции следующим образом:

Резонансная частота (в Герцах) = 1/(2*pi* SQRT{L*C} )

где: pi = 3,1415...,

SQRT обозначает квадратный корень из содержимого в скобках {...},

L = измеренная индуктивность индукционной катушки, и

C = известная емкость параллельно соединенных конденсаторов.

Будут существовать производственные допуски на значения L и C (указанные выше), что приведет к некоторому изменению фактической резонансной частоты по сравнению с той, которая рассчитана по приведенной выше формуле. Дополнительно индуктивность индукционной катушки будет варьироваться в зависимости от того, что находится внутри этой катушки. В частности, наличие черного металла внутри (или в непосредственной близости) этой катушки приведет к некоторому количеству изменений индуктивности, что приведет к небольшому изменению в резонансной частоте схемы L–C.

Алгоритм аппаратно-программного обеспечения для приведения в действие индукционной катушки будет перемещать рабочую частоту в максимально ожидаемом диапазоне частот, в то же время контролируя ток, ища частоту, при которой потребляемый ток минимален. Это минимальное значение будет иметь место на резонансной частоте. Как только эта «центральная частота» найдена, алгоритм продолжит перемещение частоты на небольшую величину по обе стороны центральной частоты и отрегулирует значение центральной частоты по мере необходимости для поддержания минимального значения тока.

Электроника подключена к контроллеру 166. Контроллер 166 позволяет осуществлять процессорное управление частотой для оптимизации нагрева токоприемника 106. Связь между частотой и температурой редко коррелирует прямым образом, в значительной степени из-за того, что температура является результатом частоты, продолжительности и способа, которым выполнена упаковка 102, содержащая расходный материал. Контроллер 166 может также обеспечивать контроль тока для определения подачи мощности и контроль пикового напряжения на индукционной катушке для установления резонанса. Исключительно в качестве примера контроллер может обеспечивать частоту приблизительно от 400 кГц до приблизительно 500 кГц и предпочтительно 440 кГц с трехсекундным циклом предварительного нагрева для доведения температуры токоприемника 106 до 400 градусов Цельсия или выше за одну секунду. В некоторых вариантах осуществления температура токоприемника 106 может быть повышена до 550 градусов Цельсия или выше за одну секунду. В некоторых вариантах осуществления температура может быть повышена до 800 градусов Цельсия. Таким образом, настоящее изобретение имеет эффективный диапазон 400–800 градусов Цельсия. В устройствах предшествующего уровня техники такие температуры приводили бы к горению расходного материала, делая устройства предшествующего уровня техники неэффективными при этих температурах. В настоящем изобретении такие высокие температуры все еще могут быть использованы для повышения эффективности получения аэрозоля и обеспечения более быстрого времени нагрева.

[001] Устройство 100 может также содержать систему 242 связи. В предпочтительном варианте осуществления технология беспроводной связи Bluetooth с низким энергопотреблением может быть использована для связи с периферийным устройством. Система 242 связи может иметь интерфейс последовательной передачи данных к основному процессору для сообщения информации, например, на телефон. Готовый к использованию радиочастотный модуль (предварительно сертифицированный: FCC, IC, CE, MIC) также может быть использован. В одном примере используют модуль Laird BL652, поскольку поддержка SmartBASIC позволяет быстро разрабатывать приложения. Система 242 связи позволяет пользователю программировать устройство 100 в соответствии с личными предпочтениями, связанными с плотностью аэрозоля, количеством высвобождаемого вкуса и аромата и т. п., путем управления частотой и 3-этапным рабочим циклом, в частности, этапом предварительного нагрева, этапом нагрева и этапом постепенного замедления индукционных нагревательных элементов 160. Система 242 связи может иметь один или более портов 236 USB.

В некоторых вариантах осуществления RTC (часы/календарь в реальном времени) с резервным питанием от батареи может быть использовано для отслеживания информации об использовании. RTC может измерять и сохранять соответствующие пользовательские данные для использования вместе с внешним приложением, загруженным на периферийное устройство, например, на смартфон.

В некоторых вариантах осуществления разъем micro-USB (или разъем USB типа C или другой подходящий разъем) может быть расположен на нижней части кожуха 202. Со всех сторон может быть предусмотрен опорный разъем из пластика для уменьшения нагрузки на разъем из-за усилий кабеля.

Исключительно в качестве примера устройство 100 может быть использовано следующим образом. Питание устройства может быть включено от мгновенного приведения в действие спускового крючка 232. Например, короткое нажатие на спусковой крючок (менее 1,5 сек) может включить устройство 100, но не запускает цикл нагрева. Второе короткое нажатие на спусковой крючок 232 (менее 1 сек) в течение этого времени будет поддерживать устройство 100 включенным на более длительный период времени и запускает сообщение по технологии беспроводной связи Bluetooth, если в настоящий момент нет активного (связанного) соединения по технологии беспроводной связи Bluetooth с телефоном. Более длительное нажатие на спусковой крючок 232 (более 1,5 сек) запускает цикл нагрева. Питание устройства 100 может оставаться включенным в течение короткого периода времени после каждого цикла нагрева (например, 5 сек) для отображения обновленного состояния устройства на пользовательском интерфейсе 230 OLED перед выключением питания. В некоторых вариантах осуществления устройство 100 может включать питание, когда упаковка 102, содержащая расходный материал, извлечена из кожуха 202. В некоторых вариантах осуществления отдельный переключатель 246 питания может быть использован для включения и выключения устройства.

Когда обнаружено активное соединение со смартфоном и пользовательское приложение запущено на смартфоне, тогда устройство 100 будет оставаться включенным в течение 2 минут перед выключением. Когда уровень заряда батареи слишком низок для работы, дисплей 230 пользовательского интерфейса мигает несколько раз (показывая значок батареи на уровне «0%») перед выключением устройства.

В некоторых вариантах осуществления пользовательский интерфейс 230 может отображать разделенную на сегменты сигарету, показывающую, какие сегменты остались (сплошная заливка) по сравнению с тем, какие сегменты были использованы (пунктирный контур), в качестве индикатора того, какая часть упаковки 102, содержащей расходный материал, все еще содержит расходные продукты, подлежащие высвобождению. Пользовательский интерфейс 230 также может отображать значок батареи с обновленным текущим состоянием батареи, значок зарядки (символ в виде молнии), когда устройство подключено, и значок Bluetooth, когда есть активное соединение со смартфоном. Пользовательский интерфейс 230 может отображать значок Bluetooth, медленно мигающий, когда нет соединения, но устройство 100 сообщает.

Устройство может также иметь индикатор 248 для информирования пользователя о состоянии питания. Индикатор 248 может быть RGB LED. Исключительно в качестве примера RGB LED может показывать зеленый LED, горящий при первом включении устройства, красный LED, мигающий во время предварительного нагрева, красный LED, горящий (постоянно) во время «вдоха» и синий LED, мигающий во время зарядки. Рабочий цикл мигания указывает на относительное состояние заряда батареи (20-100%) с шагом 20% (постоянный синий означает, полностью заряженный). Быстрое мигание синего LED может быть показано при обнаружении активного соединения по технологии беспроводной связи Bluetooth (телефон подключен к устройству и запущено пользовательское приложение на телефоне).

Тактильная обратная связь может предоставить пользователю дополнительную информацию во время использования. Например, 2 коротких импульса могут быть поданы сразу при включении питания (от кнопки спускового крючка). Продолжительный импульс в конце цикла предварительного нагрева может быть подан для указания того, что устройства отсылают к вдыханию (начало цикла «вдоха» HNB). Короткий импульс может быть подан при первом подключении или отключении питания от USB. Короткий импульс может быть подан при установлении активного соединения по технологии беспроводной связи Bluetooth с активным приложением для смартфона, запущенным на смартфоне.

Соединение по технологии беспроводной связи Bluetooth может быть запущено после включения питания коротким (менее 1,5 сек) нажатием кнопки на рукоятке. Если нет «связанного» соединения BLE (Bluetooth с низким энергопотреблением), устройства могут начать медленное сообщение (режим «сопряжения») при обнаружении второго короткого нажатия после обнаружения первоначального короткого нажатия, которое включает устройство. Как только соединение с приложением для смартфона будет установлено, значок Bluetooth на дисплее 230 пользовательского интерфейса может перестать мигать, и загорится синий LED (постоянно). Если устройство 100 включено и у него есть «связанное» соединение со смартфоном, то оно может начать сообщать попытку восстановить это соединение с телефоном до тех пор, пока оно не выключится. Если соединение с этим смартфоном может быть восстановлено, то блок может оставаться включенным до 2 минут, прежде чем выключится. Для удаления связанного соединения, пользователь может включить устройство коротким нажатием, за которым следует еще одно короткое нажатие. Пока значок BLE мигает, пользователь может нажать и удерживать спусковой крючок 232, пока устройство 100 не завибрирует и значок Bluetooth не исчезнет.

Таким образом, путем жесткого управления вышеупомянутых коэффициентов эффективности преобразования и коэффициентов постоянства продукта можно обеспечить управляемую подачу тепла в блок 104, содержащий расходный материал. Эта управляемая подача тепла включает микропроцессорный контроллер 166 для контроля системы 160 индукционного нагрева для поддержания различных уровней подачи питания к токоприемнику 106 в течение управляемых интервалов времени. Эти свойства обеспечивают функцию пользовательского управления, которая позволила бы выбирать определенные расходные вкусы и ароматы, определяемые температурой, при которой получен расходный аэрозоль.

В некоторых вариантах осуществления микропроцессор или настраиваемый логический блок могут быть использованы для управления частотой и подачей мощности системы индукционного нагрева. Как показано на фиг. 10А, система 160 индукционного нагрева может содержать проволочную катушку 162, соединенную параллельно с одним или более конденсаторами 260, идущими к генератору, работающему на частоте собственного резонанса, и от него. Индуктивность катушки 162 в сочетании с емкостью конденсатора (конденсаторов) 260 в значительной степени определяет резонансную частоту, на которой будет работать схема. Однако в этом варианте осуществления микропроцессор/микроконтроллер 166 вместо этого может быть использован для приведения в действие переключателей питания и, следовательно, для управления частотой колебаний схемы. При таком подходе пиковое напряжение и ток используют в качестве обратной связи, позволяющей программе микропроцессорного управления обеспечить замкнутую настройку для нахождения резонанса. Преимущество этого подхода заключается в том, что он позволяет эффективно управлять мощностью, подаваемой на токоприемник, путем синхронного включения и выключения колебаний схемы под управлением программы управления микропроцессора 166 и обеспечивает оптимальное включение/выключение элементов управления мощностью, приводящих в действие систему индукционных катушек.

На основе этих концепций авторы изобретения рассмотрели ряд вариантов. Таким образом, как было рассмотрено выше, настоящее изобретение содержит блок 104, содержащий расходный материал, токоприемник 106, встроенный в блок 104, содержащий расходный материал, нагревательный элемент 160, выполненный с возможностью по меньшей мере частичного окружения блока 104, содержащего расходный материал, контроллер 166 для управления нагревательным элементом 160, и приемное устройство 151 и/или кожух 202, содержащий блок 104, содержащий расходный материал, токоприемник 106, нагревательный элемент 160 и контроллер 166. Предпочтительно блок 104, содержащий расходный материал, содержится вместе с токоприемником 106 в упаковке 102, содержащей расходный материал. Таким образом, любое описание связей между упаковкой 102, содержащей расходный материал, и другими компонентами настоящего изобретения может быть также применено к блоку 104, содержащему расходный материал, поскольку некоторые варианты осуществления необязательно могут требовать упаковку блока 104, содержащего расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 10А, устройство содержит генератор, работающий на частоте собственного резонанса, для управления индукционным нагревательным элементом 160. Генератор, работающий на частоте собственного резонанса, содержит конденсатор 260, параллельно функционально связанный с индукционным нагревательным элементом 160. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 10B, несколько нагревательных элементов 160 могут быть подключены параллельно к их соответствующим конденсаторам 260a, 260b. Предпочтительно нагревательные элементы выполнены в виде спиральной проволоки 162a, 162b.

Чтобы позволить одной упаковке 102, содержащей расходный материал, многократно генерировать аэрозоль, можно использовать несколько нагревательных элементов 160 и/или подвижных нагревательных элементов 160. Таким образом, нагревательный элемент 160 содержит несколько спиральных проволок 162a, b, где каждая спиральная проволока может быть функционально связана с контроллером 166 для активации независимо от других спиральных проволок.

В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 160 может быть подвижным. В таких вариантах осуществления упаковка 102, содержащая расходный материал, может представлять собой продолговатый элемент, образующий первую продольную ось L, и нагревательный элемент 162 может быть выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль первой продольной оси L. Например, как показано на фиг. 11A–E, нагревательный элемент 160 может быть прикреплен к держателю 270. Держатель 270 может быть функционально связан с приемным устройством 151 таким образом, чтобы перемещать вдоль длины упаковки 102, содержащей расходный материал, в то время как нагревательный элемент 160 остается намотанным вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал. Пролет S катушки (измеренный как линейное расстояние от первого витка 272 катушки до последнего витка 274 катушки) может быть достаточно коротким только для того, чтобы покрыть сегмент упаковки 102, содержащей расходный материал. Как только нагревательный элемент 160 активирован в том сегменте, держатель 270 продвигают вдоль упаковки 102, содержащей расходный материал, вдоль ее продольной оси L к другому сегменту упаковки 102, содержащей расходный материал. Расстояние перемещения держателя 270 таково, что первый виток 272 катушки останавливается смежно с тем местом, где ранее находился последний виток 274 катушки. Таким образом, новый сегмент, равный по размеру ранее нагретому сегменту, готов к нагреву. Это может продолжаться до тех пор, пока держатель 270 не переместят от первого конца 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, к противоположному концу 107. В качестве альтернативы катушка может быть неподвижной, а упаковку 102, содержащую расходный материал, можно заставить двигаться для выполнения подобного нагрева сегментов. В таком варианте осуществления приемное устройство 151 возможно должно иметь увеличенную длину, чтобы обеспечить возможность перемещения упаковки 102, содержащей расходный материал, а держатель 270 должен быть приспособлен к перемещению упаковки 102, содержащей расходный материал, а не катушки.

В вариантах осуществления, в которых упаковка 102, содержащая расходный материал, содержит множество блоков 104, содержащих расходный материал, пролет S катушки может быть приблизительно того же размера, что и длина блока 104, содержащего расходный материал. Держатель 270 может быть выполнен с возможностью выравнивания катушки с блоком 104, содержащим расходный материал, так что катушка может нагревать весь блок 104, содержащий расходный материал. Держатель 270 может быть выполнен с возможностью перемещения катушки от одного блока 104, содержащего расходный материал, к следующему, снова позволяя многократно нагревать одну упаковку 102, содержащую расходный материал, с высвобождением аэрозоля каждый раз.

Система распознавания

В некоторых вариантах осуществления желательно иметь возможность определять, был ли нагрет блок 104, содержащий расходный материал, или его часть. Если блок 104, содержащий расходный материал, уже был нагрет, то нагревательный элемент 160 может нагревать следующий блок 104, содержащий расходный материал, или следующий сегмент блока 104, содержащего расходный материал, чтобы предотвратить потерю энергии на использованную часть блока 104, содержащего расходный материал. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 11A, система 500 распознавания, которую используют для обнаружения сегментов упаковки 102, содержащей расходный материал, которые были использованы, обеспечена в устройстве, позволяя устройству автономно определять следующий неиспользованный сегмент, доступный для использования. Например, устройство может содержать оптический датчик 320 для определения того, была ли часть упаковки 102, содержащей расходный материал, которая подвержена распознаванию, нагрета сверх предварительно заданной температуры. В некоторых вариантах осуществления оптический датчик 320 может обнаруживать визуальные изменения в упаковке 102, содержащей расходный материал, которые указывают на нагрев. В некоторых вариантах осуществления оптический датчик 320 может обнаруживать тепловые изменения в упаковке 102, содержащей расходный материал, которые указывают на нагрев. В некоторых вариантах осуществления оптический датчик 320 может обнаруживать текстурные изменения (т. е. изменения в текстуре) в упаковке 102, содержащей расходный материал, которые указывают на нагрев. В некоторых вариантах осуществления оптический датчик 320 может представлять собой контроллер, отслеживающий, где находится нагревательный элемент 160 вдоль упаковки 102, содержащей расходный материал, и когда он был нагрет относительно его перемещения вдоль упаковки 102, содержащей расходный материал. Например, контроллер может содержать запоминающее устройство для хранения местоположений частей упаковки 102, содержащей расходный материал, которые были нагреты до предварительно заданной температуры.

В предпочтительном варианте осуществления оптический датчик 320 представляет собой фотоотражательный датчик. Фотоотражательный датчик может быть выполнен с возможностью обнаружения изменений в упаковке 102, содержащей расходный материал, от ее первоначального состояния в сравнении с состоянием, когда упаковка 102, содержащая расходный материал, подвергалась воздействию значительного тепла (т. е. превышала нормальные температуры дня). Более предпочтительно, упаковка 102, содержащая расходный материал, может состоять из термочувствительного красителя, который меняет цвета при нагреве до предварительно заданной температуры. Такое изменение цвета может быть обнаружено фотоотражательным датчиком. Термочувствительный краситель может быть нанесен вокруг внешней поверхности упаковки 102, содержащей расходный материал. Когда сегмент упаковки 102, содержащей расходный материал, нагрет, лента 322 в непосредственной близости от нагретого сегмента меняет цвета. Например, лента 322 может изменить цвет с белого на черный. Оптический датчик 320, установленный с нагревательным элементом 160, имеет оптику 324, сфокусированную непосредственно над — или под — нагревательным элементом для обеспечения вида сбоку упаковки 102, содержащей расходный материал, во всем диапазоне перемещения нагревательного элемента 160.

В некоторых вариантах осуществления концевой переключатель 326 также установлен на одном конце 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, и использован для обнаружения того, когда упаковка 102, содержащая расходный материал, извлечена или повторно вставлена в устройство. Когда упаковка 102, содержащая расходный материал, была вставлена обратно, устройство активирует снабженный приводом узел нагревательного элемента и перемещает его по всему диапазону перемещения, позволяя оптическому датчику 320 определять, были ли ранее нагреты какие-либо сегменты, путем обнаружения темных лент 322 термочувствительного красителя. Таким образом, устройство может дополнительно содержать концевой переключатель 326 для сброса данных запоминающего устройства, когда в корпус вставлена новая упаковка 102, содержащая расходный материал.

Кроме того, система 500 распознавания использует технологию распознавания для определения наличия, типа и другой информации о расходном материале, чтобы настроить устройство 200 для получения аэрозоля для выполнения протокола применения, предназначенного для потребления этого расходного материала. Различные расходные материалы, которые могут быть использованы настоящей системой, могут иметь конкретную температуру и продолжительность теплового воздействия для оптимизации и высвобождения надлежащей дозы расходного материала. В некоторых ситуациях могут быть ограничения на количество доз, которые пользователь может принять за определенный период времени. Следовательно, вместо одной температуры и продолжительности, которые могут быть оптимальными для одного расходного материала, а не для других, или которые могут быть максимально допустимыми температурой и продолжительностью, достаточными для аэрозолизации всех потенциальных расходных материалов, система 500 распознавания автоматически настраивает температуру и продолжительность на основе расходного материала и любого указания по рецепту, а также выполняет другие функции, такие как определение наличия расходного материала, израсходован ли расходный материал, превысил ли пользователь количество использований за установленный период времени и т. п.

Например, со ссылкой на фиг. 11B–11E в некоторых вариантах осуществления система 500 распознавания может содержать оптический датчик 320. Оптический датчик 320 может быть выполнен с возможностью считывания знака 504 на упаковке 102, содержащей расходный материал, и соотнесения этого знака 504 с набором команд, относящихся к тому, как устройство 200 для получения аэрозоля должно вести себя по отношению к расходному материалу, содержащемуся в упаковке 102, содержащей расходный материал. Например, знак 504 может представлять собой конкретный узор, который можно увидеть в штрих-кодах, QR-кодах и т. п., или конкретный спектр света, последовательность цветов, конкретное нанесение узора или любую их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления оптический датчик 320 может содержать источник 506 света, охватывающий либо узкую, либо широкую часть видимого или невидимого (ультрафиолетового или инфракрасного) спектра света для освещения по меньшей мере одной части упаковки 102, содержащей расходный материал. Оптический датчик 320 может дополнительно содержать датчик 508 света с целью распознавания отраженного света/светового спектра от этой части упаковки 102, содержащей расходный материал.

Датчик 508 света, который чувствителен в том же диапазоне спектра, что и источник 506 света, расположенный для оптимального обнаружения отраженного света от источника 506 света за периметром упаковки, содержащей расходный материал. Датчик 508 света может либо обнаруживать интенсивность света в одном или более диапазонах спектра видимого или невидимого света, либо он может обнаруживать как интенсивность света, так и длины волн (цвет) отраженного света.

В некоторых вариантах осуществления знак 504 может представлять собой одну или более лент цветных, оттенков серого и/или невидимых (чувствительных к УФ) чернил, нанесенных на упаковке 102, содержащей расходный материал, и предпочтительно по периметру упаковки 102, содержащей расходный материал. Предпочтительно знак 504 находится около первого конца 152 упаковки 102, содержащей расходный материал, так что знак 504 может быть обнаружен, когда упаковка 102, содержащая расходный материал, полностью вставлена в устройство 200 для получения аэрозоля или в то время как упаковка 102, содержащая расходный материал, находится в процессе вставки в устройство 200 для получения аэрозоля.

Электронная схема и системный контроллер 166, расположенные в устройстве 200 для получения аэрозоля, управляют источником 506 света и контролируют датчик 508 света на наличие упаковки 102, содержащей расходный материал, и обрабатывают данные, полученные датчиком 508 света, с целью определения одной или более характеристик этой упаковки 102, содержащей расходный материал, чтобы не выходить за рамки протокола применения.

Таким образом, датчик 508 света может быть способным считывать знак по мере вставки упаковки 102, содержащей расходный материал, в устройство 200 для получения аэрозоля или после того, как она была правильно установлена.

В некоторых вариантах осуществления система 500 распознавания может дополнительно содержать оптические модификаторы 512 для направления, отклонения, фокусировки и выбора желаемого света в желаемой области. Например, оптические модификаторы 512 могут быть оптическими волноводами (световодами), отражающими поверхностями, световыми проемами, призмами, линзами, фильтрами, поляризаторами, светоделителями, оптоволокнами и т. п. Подобным образом могут быть оптические модификаторы 512, расположенные для направления света, отраженного от упаковки 102, содержащей расходный материал, обратно в активную область на датчике 508 света.

Использование разных типов источников 506 света и датчиков 508 света обеспечивает множество режимов обнаружения. Например, источник/детектор невидимого УФ света может быть использован в сочетании с источником/детектором цветного света, позволяющим устройству потенциально обнаруживать используемый поддельный продукт в сопоставлении с неподдельным продуктом. Другими словами, поскольку подделыватель не увидел бы невидимого света, подделыватель не поместил бы такую ленту 510 на поддельную упаковку 102, содержащую расходный материал, и устройство 100 не работало бы.

Исключительно в качестве примера источник 506 света может излучать весь спектр видимого света и некоторое количество невидимого света, такого как инфракрасный и ультрафиолетовый. Одна упаковка 102, содержащая расходный материал, может иметь ленту 510, которая отражает свет в синем спектре. Таким образом, датчик 508 света обнаруживает синий цвет. Синий цвет может соответствовать упаковке, содержащей расходный материал, содержащей никотин. Таким образом, устройство 200, содержащее аэрозоль, настроит нагревательную систему для нагрева до надлежащей температуры в течение надлежащей длительности времени для высвобождения никотина из упаковки 102, содержащей расходный материал. Если, с другой стороны, упаковка 102, содержащая расходный материал, содержит ленту 510, которая отражает красный спектр, датчик света обнаруживает красный цвет. Красный цвет может соответствовать упаковке, содержащей расходный материал, содержащей коноплю. Таким образом, устройство 200, содержащее аэрозоль, настроит нагревательную систему для нагрева до надлежащей температуры в течение надлежащей длительности времени для высвобождения конопли из упаковки 102, содержащей расходный материал. Много разных цветов и комбинация цветов или узоров могут использоваться для кодирования многих разных расходных материалов.

Дополнительно система 500 распознавания может обеспечивать признак уведомления. Например, цвет упаковки 102, содержащей расходный материал, может изменяться после ее использования для конкретно запрограммированного количества затяжек с указанием того, когда расходный материал был полностью потреблен. Такое указание затем сделает упаковку 102, содержащую расходный материал, непригодной для дальнейшего использования в устройстве.

Кроме того, система 500 распознавания может быть использована для инициирования ответа отключения, чтобы сделать расходный материал непригодным для использования. Например, может произойти всплеск мощности, который приведет к появлению дыры в упаковке 103, содержащей расходный материал, что сделает ее более непригодной для использования.

Следовательно в предпочтительном варианте осуществления устройство 100 для генерирования аэрозоля может содержать упаковку 102, содержащую расходный материал, которая содержит расходный материал, токоприемник 106, окружающий расходный материал, и знак 504; устройство 200 для получения аэрозоля, содержащее нагревательный элемент 160 для индукционного нагрева токоприемника 106 и систему 500 распознавания, выполненную с возможностью считывания знака 504; и системный контроллер 166, функционально соединенный с системой 500 распознавания и нагревательным элементом 160, при этом информация, принятая с системы 500 распознавания, используется для управления нагревательным элементом 160. Система 500 распознавания содержит оптический датчик 320. Оптический датчик 320 содержит датчик 508 света для обнаружения света, в частности, длину волны света, отражаемую знаком 504. Оптический датчик 320 может дополнительно содержать источник 506 света, выполненный с возможностью излучения спектра света в направлении знака 504. Системный контроллер 166 может затем исполнять протокол применения, конкретный для расходного материала, связанного со знаком 504.

При использовании в таком случае способ исполнения протокола применения для аэрозолизации расходного материала включает считывание знака 504 на упаковке 102, содержащей расходный материал, которая содержит расходный материал, посредством оптического датчика 320; идентификацию протокола применения для расходного материала, связанного со знаком 504, посредством системного контроллера 166; исполнение протокола применения, в результате чего расходный материал превращается в аэрозоль. Способ может дополнительно включать обнаружение узора на знаке 504 или обнаружение длины волны света, отраженного от знака 504, с использованием датчика 508 света. Способ может дополнительно включать излучение источником 106 света спектра света в направлении знака 504, чтобы знак 504 отражал определенную длину волны света обратно к датчику 508. Способ может дополнительно включать исполнение системным контроллером 166 ответа отключения для того, чтобы сделать расходный материал непригодным для использования.

Приспособление для выравнивания

Как показано на фиг. 12A–12E, чтобы облегчить надлежащее выравнивание нагревательного элемента 160 вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал, устройство 200 может содержать приспособление для выравнивания упаковки. Например, приспособление для выравнивания упаковки может представлять собой магнит 280. Предпочтительно магнит 280 представляет собой цилиндрический магнит, определяющий вторую продольную ось M. В вариантах осуществления, в которых нагревательный элемент 160 представляет собой цилиндрическую катушку, обернутую вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал, цилиндрическая катушка определяет третью продольную ось C. Цилиндрический магнит 280 и нагревательный элемент 160 выполнены с возможностью сохранения выравнивания на одной прямой второй продольной оси M с третьей продольной осью C. Предпочтительно цилиндрический магнит 280 представляет собой круглый кольцевой магнит, где центром является путь для потока воздуха. Предпочтительно любой магнит 280 относится к типу редкоземельного неодима. Он намагничивается в осевом направлении.

В варианте осуществления, в котором используется магнит 280 для выравнивания, один конец 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, может содержать элемент 281, притягивающийся к магниту. Предпочтительно элемент 281, притягивающийся к магниту, представляет собой штампованный металлический компонент из листа железа, который изготовлен на первом конце 105 упаковки 102, содержащей расходный материал. Цилиндрический магнит 280 может представлять собой часть устройства 200 для получения аэрозоля, и упаковка 102, содержащая расходный материал, может содержать элемент 281, притягивающийся к магниту, или шайбу, прикрепленную к ее концу 105 таким образом, что упаковка 102, содержащая расходный материал, притягивается к магниту 280, прикрепленному к устройству 200 для получения аэрозоля. Другие комбинации магнитов 280 и элементов 281, притягивающихся к магниту, в различных положениях могут использоваться для выполнения желаемого выравнивания.

В некоторых вариантах осуществления, предпочтительно в тех, в которых используется упаковка 102, содержащая расходный материал, с трубкой 140 фильтра и корпусом 150, приспособление для выравнивания упаковки может представлять собой приемное устройство 151, такое как плотно прилегающий цилиндр (если корпус 150 является цилиндрическим), который может использоваться для выравнивания упаковки 102, содержащей расходный материал, и катушка 162 может быть расположена снаружи приемного устройства 151, как показано на фиг. 12E. Приемное устройство 151 может быть прикреплено к устройству 200 и выровнено надлежащим образом с катушками 162 таким образом, что когда упаковка 102, содержащая расходный материал, вставлена в катушки 162, токоприемник 106 надлежащим образом выровнен с катушками 162.

В некоторых вариантах осуществления корпус 150 может функционировать как приемное устройство 151. Следовательно, вместо отдельного приемного устройства 151 корпус 150 может иметь характеристики, описанные выше, и вставка в катушки 162 может по сути являться процессом выравнивания, или корпус может быть прикреплен внутри катушек 162, и трубка 140 фильтра, содержащая блок 104, содержащий расходный материал, и токоприемник 106, может быть вставлена в корпус 150.

В некоторых вариантах осуществления несколько активаций одной упаковки, содержащей расходный материал, могут быть выполнены посредством токоприемника 106, имеющего несколько заостренных элементов 290, как показано на фиг. 13A–D. Токоприемник с несколькими заостренными элементами представляет собой токоприемник 106 с двумя или более заостренными элементами 290. В некоторых вариантах осуществления токоприемник может иметь три заостренных элемента 290a, 290b, 290c. В некоторых вариантах осуществления токоприемник 106 может иметь четыре заостренных элемента. В некоторых вариантах осуществления токоприемник 106 может иметь более четырех заостренных элементов. В предпочтительном вариантом осуществления токоприемник 106 с несколькими заостренными элементами имеет три или четыре заостренных элемента.

Несколько заостренных элементов 290a, 290b, 290c токоприемника 106 с несколькими заостренными элементами являются, в целом, параллельными друг другу, как показано на фиг. 13C и 13D. Токоприемник 106 с несколькими заостренными элементами выполнен и может быть встроен в упаковку 102, содержащую расходный материал, таким образом, что каждый заостренный элемент 290a, 290b, 290c является параллельным продольной оси L упаковки, содержащей расходный материал, и расположен на равном расстоянии от нее, а также расположены на равном расстоянии друг от друга по периметру воображаемого круга. Таким образом, если смотреть в сечении, как показано на фиг. 14A–C, заостренные элементы 290a, 290b, 290c токоприемника расположены на равном расстоянии друг от друга относительно круглой поверхности упаковки 102, содержащей расходный материал. Такая компоновка обеспечивает максимальное увеличение каждым заостренным элементом 290a, 290b, 290c неперекрывающихся зон нагрева для каждого заостренного элемента, когда каждый заостренный элемент максимально активирован. Другими словами, когда заостренный элемент 290a, 290b, 290c токоприемник нагревается, он будет излучать тепло в радиальном направлении в сторону от заостренного элемента 290a, 290b, 290c токоприемника, создавая круглую зону нагрева заостренным элементом 290a, 290b, 290c токоприемника в центре. Каждый заостренный элемент 290a, 290b, 290c токоприемника будет нагревать свою собственную круглую зону, хотя некоторое перекрытие может быть неизбежным. В совокупности вся площадь сечения блока 104, содержащего расходный материал, может быть нагрета, один сегмент сечения за один раз.

Когда нагревательный элемент 160 представляет собой цилиндрическую катушку, обернутую вокруг токоприемника 106, максимальное количество энергии передается в центр цилиндрической катушки. Следовательно, когда токоприемник 106 выровнен с центром цилиндрической катушки, токоприемник 106 будет принимать максимальное количество энергии из электричества, проходящего через катушку. Другими словами, когда заостренный элемент 290a, 290b, 290c токоприемника находится на одной линии с цилиндрической катушкой, заостренный элемент 290a, 290b, 290c токоприемника будет принимать максимальное количество энергии от цилиндрической катушки. Таким образом, для независимого нагрева каждого заостренного элемента 290a, 290b, 290c токоприемника, заостренный элемент 290a, 290b, 290c токоприемника и центр катушки должны быть перемещены друг относительно друга таким образом, чтобы центр катушки выравнивался с одним из заостренных элементов 290a, 290b, 290c токоприемника последовательно. Это может быть выполнено путем перемещения заостренного элемента токоприемника относительно катушки или путем перемещения катушки относительно заостренного элемента токоприемника, или и того, и другого.

Перемещение нагревательного элемента

В предпочтительном варианте осуществления нагревательный элемент 160 перемещается относительно токоприемника 106. Например, цилиндрическая катушка может быть обернута вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал, и выполнена с возможностью вращения вдоль эксцентрического пути таким образом, что во время одного вращения цилиндрической катушки каждый из заостренных элементов 290a, 290b, 290c будет выровнен с центром катушки в разные моменты времени, как показано на фиг. 14A–16D. Упаковка 102, содержащая расходный материал, может быть продолговатой деталью, имеющей первую продольную ось L, при этом нагревательный элемент 160 представляет собой катушку, обернутую вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал, для формирования цилиндра, имеющего вторую продольную ось C, и при этом нагревательный элемент 160 выполнен с возможностью вращения вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал, в эксцентрическом пути таким образом, что вторая продольная ось C выравнивается по одной линии с каждым из заостренных элементов 290a, 290b, 290c токоприемника с несколькими заостренными элементами в некоторой точке во время перемещения нагревательного элемента вокруг упаковки 102, содержащей расходный материал. Следовательно, токоприемник 106 с несколькими заостренными элементами является неподвижным, и катушка перемещается с вращением в эксцентрическом пути таким образом, что центр катушки выравнивается с линейной осью каждого заостренного элемента 290a, 290b, 290c токоприемника по очереди путем вращения. Электрические токосъемные контактные кольца будут обеспечивать энергией конструкцию катушки с вращением в эксцентрическом пути.

Вращение нагревательного элемента 160 может осуществляться рядом зубчатых колес 300а, 300b, функционально соединенных с двигателем 302. Например, как показано на фиг. 17А–18В, нагревательный элемент 160 может быть установлен на первом зубчатом колесе 300а, так что нагревательный элемент может вращаться вместе с первым зубчатом колесом 300а. Второе зубчатое колесо 300b может быть функционально соединено с первым зубчатым колесом 300а, таким образом вращение второго зубчатого колеса 300b вызывает вращение первого зубчатого колеса 300а. Второе зубчатое колесо 300b может быть функционально соединено с двигателем 302, чтобы заставить второе зубчатое колесо 300b вращаться. Нагревательный элемент 160 установлен на первом зубчатом колесе 300a таким образом, что вращение первого зубчатого колеса 300a вызывает перемещение продольной оси C нагревательного элемента 160 вдоль эксцентрического пути, а не вызывает вращение нагревательного элемента вокруг зафиксированного неперемещающегося центра. Таким образом, центр нагревательного элемента 160 может смещаться с выравниванием с разными заостренными элементами 290a, 290b, 290c.

В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 160, зубчатые колеса 300a, 300b и двигатель 302 могут быть установлены на держателе 270, как показано на фиг. 19. Держатель 270 обеспечивает перемещение нагревательного элемента, зубчатых колес 300a, 300b и двигателя 302 в осевом направлении вдоль длины упаковки 102, содержащей расходный материал. Держатель 270 может быть функционально соединен с приводом 306, который функционально соединен со вторым двигателем 304. Например, привод 306 может иметь резьбу. Держатель 270 может иметь резьбовое отверстие 276, через которое вставляют привод 306. Активация второго двигателя 304 вызывает вращение привода 306. Вращение привода 306 вызывает перемещение держателя 270 вдоль привода 306, как показано двойной стрелкой на фиг. 19.

В некоторых вариантах осуществления вместо вращения нагревательного элемента 160 вдоль эксцентрического пути, нагревательный элемент 160 может быть перемещен поступательно вдоль оси X-Y, если смотреть в сечении. Следовательно, упаковка 102, содержащая расходный материал, может быть продолговатой деталью, определяющей продольную ось L, и при этом нагревательный элемент 160 выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно продольной оси L, если смотреть в сечении, для выравнивания центра цилиндрического спирального нагревательного элемента 160 с каждым из заостренных элементов 290a, 290b, 290c токоприемника с несколькими заостренными элементами 106 по очереди. В сценарии расположения по оси X–Y энергия катушки может подаваться через гибкий электрический проводник или с помощью подвижных электрических контактов.

Например, нагревательный элемент 160 может быть функционально установлен на паре пластин 310, 312 поступательного движения, как показано на фиг. 20. В частности, нагревательный элемент 160 может быть установлен непосредственно на первой пластине 310 поступательного движения, и первая пластина 310 поступательного движения может быть установлена на второй пластине 312 поступательного движения. Первая пластина 310 поступательного движения может быть выполнена с возможностью перемещения в направлении X или Y, а вторая пластина 312 поступательного движения может быть выполнена с возможностью перемещения в направлении Y или X, соответственно. В примере, показанном на фиг. 20, первая пластина 310 поступательного движения выполнена с возможностью движения в направлении X, тогда как вторая пластина 312 поступательного движения выполнена с возможностью перемещения в направлении Y. Эта конфигурация может быть переключена таким образом, что первая пластина 310 поступательного движения выполнена с возможностью перемещения в направлении Y, и вторая пластина 312 поступательного движения выполнена с возможностью перемещения в направлении X. Первая и вторая пластины 310, 312 поступательного движения могут быть функционально соединены со своими соответствующими двигателями, например, посредством зубчатых колес, чтобы вызвать перемещение пластин поступательного движения в надлежащем направлении. Между двумя пластинами 310, 312 поступательного движения нагревательный элемент 160 может быть перемещен таким образом, что его продольная ось C может выравниваться на одной линии с любым из заостренных элементов 290a, 290b, 290c.

В других компоновках узел катушки может перемещаться вдоль линейной оси токоприемника, независимо от механизмов вращения или перемещения без вращения, как было рассмотрено выше. Следовательно, три заостренных элемента токоприемника обеспечат нагревание устройством упаковки 102, содержащей расходный материал, трижды в одном и том же линейном положении путем нагревания трех разных заостренных элементов 290a, 290b, 290c в три разных момента времени, прежде чем он переместится в свое следующее линейное положение, где он сможет нагревать снова три раза. В упаковке 102, содержащей расходный материал, с четырьмя линейными положениями одна упаковка, содержащая расходный материал, сможет обеспечить 12 отдельных «затяжек», т. е. 3 заостренных элемента в 4 положениях вдоль длины упаковки 102, содержащей расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления вместо перемещения нагревательного элемента 160 относительно упаковки 102, содержащей расходный материал, упаковка 102, содержащая расходный материал, может быть перемещена относительно нагревательного элемента. Следовательно, упаковка 102, содержащая расходный материал, выполнена с возможностью вращения внутри нагревательного элемента 160 в эксцентрическом пути таким образом, что вторая продольная ось C, определенная катушками, выравнивается на одной линии с каждым из заостренных элементов 290a, 290b, 290c токоприемника с несколькими заостренными элементами в некоторой точке во время вращения упаковки 102, содержащей расходный материал, внутри нагревательного элемента 160. В качестве альтернативы упаковка 102, содержащая расходный материал, выполнена с возможностью перемещения в радиальном направлении внутри нагревательного элемента 160 таким образом, что вторая продольная ось C выравнивается на одной линии с каждым из заостренных элементов токоприемника с несколькими заостренными элементами в некоторой точке во время перемещения упаковки 102, содержащей расходный материал, внутри нагревательного элемента 160. В некоторых вариантах осуществления как упаковка 102, содержащая расходный материал, так и нагревательный элемент 160 могут перемещаться. Например, нагревательный элемент 160 может перемещаться линейно вдоль продольной оси упаковки 102, содержащей расходный материал, и упаковка 102, содержащая расходный материал, может перемещаться в эксцентрическом или радиальном пути для перемещения токоприемника 106 в положение относительно нагревательного элемента 106, так что все из расходных материалов нагреваются последовательно по мере того, как пользователь делает отдельные затяжки. Другие вариации перемещения также могут использоваться.

Механизмы перемещения, описанные выше, являются всего лишь примерами. Механизм в сценарии перемещения X-Y-Z может быть выполнен с использованием множества комбинаций двигателей, линейных исполнительных элементов, зубчатых колес, лент, кулачков, электромагнитных клапанов и т. п.

Обращаясь к фиг. 21, управление системой индукционного нагрева по замкнутому контуру может быть основано на измерении плотности магнитного потока, создаваемой системой индукционного нагрева. Системы индукционного нагрева функционируют с помощью создания концентрированного переменного магнитного поля внутри нагревательного элемента в виде индукционной катушки. Это поле будет производить эффект нагрева в металлическом токоприемнике за счет вихревых токов и реверсирования магнитного потока (при условии, что материалом приемника является железо), которые возникают в материале токоприемника. Индукционный нагрев представляет собой, как правило, «открытый контур», в котором есть ограничивающие средства отслеживания температуры токоприемника внутри индукционной катушки при ее работе. В контролируемых условиях магнитное поле, внешнее по отношению к индукционной катушке и находящееся в разумной близости от катушки, можно использовать для определения интенсивности потока внутри катушки. Например, небольшая катушка 310 может быть размещена в разумной близости от нагревательного элемента 160 типа индукционной катушки, причем ее ось приблизительно параллельна линиям 312 поля магнитного потока, проходящим через небольшую катушку 310, обеспечивая средство обнаружения величины магнитного потока нагревательного элемента 160 типа индукционной катушки, существующего благодаря напряжению, индуцированному на небольшой катушке 310 из-за изменяющегося магнитного потока, проходящего через небольшую катушку 310. Величина этого внешнего потока затем может быть откалибрована для соотношения с плотностью магнитного потока внутри нагревательного элемента 160 и, следовательно, может использоваться в качестве средства управления по замкнутому контуру индукционной системы для обеспечения стабильной работы по мере нагрева токоприемника 106. Магнитный поток симметричен вокруг оси индукционной катушки. Измерение плотности потока, выполненное в любом месте рядом с индукционной катушкой, можно использовать для экстраполяции плотности магнитного потока внутри нагревательного элемента на основе характеристики относительных величин магнитного потока в каждом месте (внутри индукционной катушки и внутри паразитной измерительной катушки). На практике нет необходимости в количественной оценке этого, поскольку измерение потока вместо этого используется для определения скорости нагрева, который будет происходить в токоприемнике 106, который присутствует в этом магнитном поле. Таким образом, небольшая катушка 310, выполненная таким образом, функционирует как датчик магнитного потока.

Следовательно, в некоторых вариантах осуществления устройство может дополнительно содержать датчик магнитного потока, расположенный смежно с индукционным нагревательным элементом 160 и выполненный с возможностью измерения магнитного потока, создаваемого индукционным нагревательным элементом 160. Датчик магнитного потока может быть функционально соединен с контроллером 166 для управления активацией индукционного нагревательного элемента 160 на основе обратной связи от датчика магнитного потока.

Поглотитель тепла

В некоторых вариантах осуществления для управления рассеиванием тепловой энергии от нагревательного элемента 160 устройство может дополнительно содержать поглотитель 330 тепла, функционально соединенный с индукционным нагревательным элементом 160. Индукционный нагрев включает циркуляцию больших токов в индукционной катушке, что приводит к резистивному нагреву в проволоке, используемой для формирования катушки. Рассеивание тепловой энергии пользуется преимуществом материалов с высокой теплопроводностью, которые электрически изолированы для формирования поглотителей 330 тепла. Предпочтительно поглотители 330 тепла могут быть сформированы либо путем литьевого формования, либо путем процессов заливки. Поскольку в предпочтительном варианте осуществления используется цилиндрическая катушка в качестве нагревательного элемента 160, поглотитель 330 тепла может также представлять собой цилиндр, сформированный вокруг индукционной катушки, так что он заключает в оболочку катушку, как показано на фиг. 22. Цилиндрический поглотитель 330 тепла, заключающий в оболочку нагревательный элемент 160, находится внутри вертикальной полости внутри кожуха 202, образуя разновидность «вытяжной трубки», внутри которой происходит воздушная конвекция. Для вытяжной трубки требуется вентиляция в верхней части для поддерживания потока воздуха. Этот способ также исключает окантовку электромагнитного поля, обеспечивая очень сфокусированный способ нагрева на каждом сегменте упаковки 102, содержащей расходный материал. В результате такой фокусировки нет необходимости оборачивать блок 104, содержащий расходный материал, внутри упаковки 102, содержащей расходный материал, в непроводящую фольгу или другой подобный материал, бумагу, или будет достаточно подобного материала.

В предпочтительном варианте осуществления поглотитель тепла 330 представляет собой ребристый цилиндр, окружающий нагревательный элемент 160. Ребристый цилиндр представляет собой поглотитель тепла цилиндрической формы с ребрами 332, выступающими в сторону от его внешней поверхности 334. Предпочтительно каждое ребро 332 проходит по существу по длине цилиндра для обеспечения значительной площади поверхности, от которой тепло от нагревательного элемента 160 может рассеиваться. Теплопроводный материал поглотителя 330 тепла может быть полимером. Теплопроводный полимер может представлять собой термоотверждаемое, термопластичное формовочное или заливочное соединение. Поглотитель 330 тепла может быть подвергнут машинной обработке, отлит или образован из этих материалов. Материал может быть жестким или упругим. Некоторые примеры теплопроводных соединений, используемых в теплопроводных полимерах, представляют собой нитрид алюминия, нитрид бора, углерод, графит и керамику. В предпочтительном варианте осуществления нагревательный элемент 160 представляет собой индукционную катушку, обернутую в ребристый цилиндр теплопроводного полимера, который был отлит вокруг катушки, при этом открытый центр создает вентиляцию за счет эффекта, подобного вытяжной трубке.

Управление давлением

Извлечению аэрозоля из блока 104, содержащего расходный материал, способствует отрицательное давление, созданное внутри корпуса 150. Есть несколько целей, в которых используется это отрицательное давление. Первая: отрицательное давление способствует и ускоряет извлечение нагретого и расширяющегося аэрозоля, получаемого внутри блока 104, содержащего расходный материал, в результате индукционного нагрева токоприемника 106 внутри оболочки 108 и максимального контакта между токоприемником 106 с в основном растительным веществом, таким как табак или каннабиноид.

Вторая: отрицательное давление внутри корпуса 150 обеспечивает средство обнаружения того, когда пользователь втягивает воздух через корпус 150, благодаря использованию датчика давления, который отслеживается системным контроллером 166, выполненным как одно целое с устройством 200 для получения аэрозоля, который затем используется для инициирования изменения в управлении схемой, используемой для нагрева блока 104, содержащего расходный материал.

Третья: отрицательное давление внутри корпуса 150 обеспечивает средство управления количеством получения аэрозоля для изменения опыта пользователя путем обеспечения управляемого пользователем или автоматического управления выходным отверстием для воздуха.

Отрицательное давление внутри корпуса 150 может быть создано просто путем ограничения потока воздуха, создаваемого торцевой крышкой 154, тогда как пользователь делает затяжку воздуха посредством мундштука 158.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 23A, устройство может дополнительно содержать контроллер 340 для потока воздуха для обеспечения средства для регулирования устойчивости вкуса и аромата блока 104, содержащего расходный материал, путем управления потоком воздуха, который втягивается через упаковку 102, содержащую расходный материал. Конструкция упаковки 102, содержащей расходный материал, является такой, что количество пара/вкуса и аромата, которое вводят в проходы для потока воздуха, зависит от продолжительности и интенсивности индукционного нагрева, а также разницы давлений воздуха между проходом (проходами) для воздуха через упаковку 102, содержащую расходный материал. Например, контроллер 340 для потока воздуха может содержать регулируемый клапан 342 управления потоком, такой как игольчатый клапан, клапан-бабочка, сферический клапан или регулируемый проем. Регулируемые клапаны управления потоком позволяют пользователю управлять потоком воздуха даже при использовании. Однако контроллер 340 для потока воздуха может также представлять собой мембрану 344 с фиксированными проемами, такую как пористая или волокнистая мембрана или элемент. Мембрана 344 может также выполнять функцию всасывающего фильтра для улавливания частиц. Следовательно, механизмы управления потоком могут регулироваться или не регулироваться пользователем. В вариантах осуществления мембраны 344 может быть предусмотрено несколько мембран 344 с проемами разных размеров. Таким образом, пользователь может выбирать необходимый размер проема и применять эту мембрану 344 к первому концу 105 устройства. Если пользователь предпочитает увеличенный или уменьшенный поток воздуха, пользователь может выбрать другую мембрану 344 с большими или меньшими проемами, соответственно. В некоторых вариантах осуществления в контроллере 340 для потока воздуха могут использоваться как клапан 342 управления, так и мембрана 344. Например, мембрана 344 может находиться перед клапаном 342 управления для управления потоком воздуха и фильтрования частиц перед клапаном 342 управления, затем клапан 342 управления может дополнительно управлять потоком воздуха для точно настроенного управления потоком воздуха.

В некоторых вариантах осуществления для лучшего управления эффективностью втягивания нагретого расходного аэрозоля из оболочки 108 может быть обеспечено приемное устройство 151, как показано на фиг. 23B. Приемное устройство 151 имеет ближний конец 402 с основным отверстием 404 и дальний конец 406 с дальним отверстием 408. Первый конец 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, может быть вставлен через основное отверстие 404 приемного устройства 151 и расположен на дальнем конце 406, смежном с дальним отверстием 408. Таким образом, основное отверстие 404 имеет по существу такие же размер и форму, что и наружная поверхность упаковки 102, содержащей расходный материал (например, наружные размеры корпуса 150). Дальнее отверстие 408 приемного устройства 151 меньше, чем основное отверстие 404, а также первое и второе отверстия 153, 157 корпуса 150. Меньший размер дальнего отверстия 408 относительно отверстий 153, 157 корпуса 150 ограничивает поток воздуха в приемное устройство 151, уменьшая тем самым давление внутри приемного устройства 151 и корпуса 150.

Предпочтительно, чтобы приемное устройство 151 было изготовлено из непроводящего материала, чтобы избежать индукционного нагрева, такого как боросиликатная керамика, пластик, дерево, углеродное волокно, стекло, кварцевое стекло, стекло Pyroceram, стекло Robax, высокотемпературные пластики, такие как Vespel, Torlon, полиимид, PTFE (политетрафторэтилен), PEEK (полиэфирэфиркетон) или другие подходящие материалы. В качестве альтернативы приемное устройство 151 может быть изготовлено из проводящего материала, который имеет более низкое удельное сопротивление, чем токоприемник 106 в упаковке 102, содержащей расходный материал, который обеспечивает некоторый индукционный нагрев приемного устройства 151, но не такой сильный как токоприемник 106. Примеры материалов с более низким удельным сопротивлением могут включать медь, алюминий и латунь, где токоприемник 106 изготовлен из материалов с более высоким удельным сопротивлением, таких как железо, сталь, олово, углерод или вольфрам, хотя могут использоваться и другие материалы. В некоторых вариантах осуществления может использоваться приемное устройство 151 с таким же или более высоким удельным сопротивлением, чем у токоприемника 106, который будет нагревать внешнюю часть упаковки 102, содержащей расходный материал, по мере того, как приемное устройство 151 нагревается за счет индукции. Приемное устройство 151 может быть прикреплено к устройству 200 и надлежащим образом выровнено с катушками 162, обернутыми вокруг приемного устройства 151, так что, когда упаковку 102, содержащую расходный материал, вставляют в приемное устройство 151, токоприемник 106 надлежащим образом выравнивается с катушками 162.

В определенных способах индукционного нагрева, но без горения, расходный материал, содержащийся в упаковке 102, содержащей расходный материал, вставляется в приемное устройство 151 пользователем. При этом может быть зазор между упаковкой 102, содержащей расходный материал, и приемным устройством 151. Такой зазор может быть причиной трех существенных проблем. Первая: в вариантах осуществления с клапаном 342 зазор в определенных случаях вызовет прохождение потока воздуха из верхней части и внешней части приемного устройства 151 к нижней части, вызывая неэффективную работу клапана 342 и приводя к неудовлетворительному опыту пользователя. Вторая: пользователи ощущают липкие губы, когда их губы прилипают к мундштуку 158, и, следовательно, они случайно вытягивают упаковку 102, содержащую расходный материал, из приемного устройства 151 после вдыхания активного ингредиента из-за того, что упаковка, содержащая расходный материал, прилипает к губе потребителя, и отсутствия уплотнения для защиты упаковки 102, содержащей расходный материал, во время обычного использования в другом случае. Третья: в определенных вариантах осуществления расходного материала, где расходный материал имеет форму таблетки и сжат вокруг токоприемника 106, зазор между мундштуком и расходным материалом может затруднить подачу надлежащего количества воздуха в нагревательное приемное устройство 151.

В некоторых вариантах осуществления уплотнение 420 может быть обеспечено на ближнем конце 402 приемного устройства 151. Уплотнение 420 может окружать корпус 150 для создания герметичного уплотнения вокруг корпуса 150. Например, уплотнение 420 может представлять собой кольцо, размещенное вокруг корпуса 150 на ближнем конце 402 приемного устройства 151. В предпочтительном варианте осуществления уплотнение 420 представляет собой удерживающую и герметичную конструкцию, которая может быть описана как зажимная втулка, прокладка, уплотнительное кольцо, сальник или другой подобный термин, который описывает герметичную конструкцию. Уплотнение 420 выполнено из гибкого (упругого) полимера, такого как силикон, резина, пластик или другой материал (термоотверждаемый или термопластичный).

Исключительно в качестве примера уплотнение 420, конструкция уплотнения 420 может представлять собой цилиндр с краями под прямым углом и отверстием 421 через центр (см. фиг. 23C–23D). В некоторых вариантах осуществления уплотнение 420 может быть тороидальным или «тороидальной формы» с круглыми краями с отверстием 421 через центр (см. фиг. 23E–23F). В некоторых вариантах осуществления форма уплотнения 420 может быть конической со стенками под углом и отверстием 421 через его центр (см. фиг. 23G–23H). В некоторых вариантах осуществления уплотнение 420 может иметь несколько уплотнительных поверхностей в точках контакта (см. фиг. 23I–23J).

Перед использованием устройства 100 упаковку 102, содержащую расходный материал, вставляют в основное отверстие 404 приемного устройства 151 на ближнем конце 402. Уплотнение 420 расположено раньше по ходу потока относительно основного отверстия 404 внутри приемного устройства 151 и окружает периметр или наружную поверхность блока 102, содержащего расходный материал. В некоторых вариантах осуществления уплотнение 420 выполнено с возможностью создания силы смещения в отношении внутренней стенки приемного устройства 151 и наружной стенки упаковки 102, содержащей расходный материал, с уплотнением тем самым блока 102, содержащего расходный материал, относительно приемного устройства 151.

В некоторых вариантах осуществления прижимное устройство 422 обеспечивает приведение в действие уплотнения 420 из высвобожденного состояния в активное состояние. Высвобожденное состояние обеспечивает свободное перемещение упаковки 102, содержащей расходный материал, в приемное устройство 151 и из него. В активном состоянии прижимное устройство 422 в радиальном направлении прижимает уплотнение 420 к упаковке 102, содержащей расходный материал. Например, в некоторых вариантах осуществления прижимное устройство 422 может в осевом направлении прижимать уплотнение. Уплотнение 420, являющееся упругим, при прижимании в осевом направлении расширяется в радиальном направлении, тем самым уменьшая свой внутренний диаметр таким образом, что оно сжимается и уплотняется вокруг стенки периметра блока 102, содержащего расходный материал. Этот тип прижимания может быть достигнут посредством вращательного или линейного перемещения прижимного устройства 422 внутри удерживаемого рукой устройства 100. Это прижимание и контакт с блоком 102, содержащим расходный материал, могут либо выполнять функцию удерживания блока 102, содержащего расходный материал, внутри устройства 100 во время работы, предотвращая его от легкого смещения или преждевременного удаления из удерживаемого рукой устройства 100, либо они могут также выполнять функцию удерживания и обеспечения уплотнения вокруг периметра блока 104, содержащего расходный материал. Таким образом, прижимное устройство 422 может быть механическим или электромеханическим механизмом для прижимания уплотнения 420 путем приведения в действие исполнительного элемента 424, такого как кнопка, ручка, ползунок, сенсорный экран, переключатель, диск и т. п., или любой их комбинации.

Приемное устройство 151 в комбинации с уплотнением 420 ограничивает источник всего потока воздуха, втягиваемого через упаковку 102, содержащую расходный материал, для подачи через дальнее отверстие 408. Это точное управление потоком воздуха переходит непосредственно в управление отрицательным давлением, генерируемым внутри упаковки 102, содержащей расходный материал. После вставки упаковки 102, содержащей расходный материал, в приемное устройство 151 устройства 100 с приведением в действие уплотнения 420, пользователь вдыхает через открытый мундштук 158 (с фильтром) блока 102, содержащего расходный материал, и поток воздуха втягивается через дальнее отверстие 408, приводя к падению давления на первом конце 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, а также внутрь к блоку 104, содержащему расходный материал. Это падение давления (вакуум) на первом конце 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, может быть измерено датчиком 426 давления, функционально соединенным с системным контроллером 166 для инициирования и управления нагревом компонентов, образующих лекарственное средство или пар, внутри упаковки 102, содержащей расходный материал.

В некоторых вариантах осуществления уплотнение 420 и контроллер 340 для потока воздуха могут использоваться вместе. Предпочтительно контроллер 340 для потока воздуха соединен с упаковкой 102, содержащей расходный материал, на первом конце 105. Удаленно от первого конца 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, находится дальний конец 345 контроллера 340 для потока воздуха, имеющий дальнее отверстие 343. Между дальним отверстием 343 контроллера 340 для потока воздуха и первым концом 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, находится клапан 342 управления. Клапан 342 управления может представлять собой игольчатый клапан, клапан-бабочку, сферический клапан, оборотный клапан или любой другой регулируемый клапан потока или регулируемый проем. Клапан 342 управления обеспечивает возможность управления пользователем потоком воздуха даже во время использования. Дальнее отверстие 343 может быть меньше, чем отверстие 153 на первом конце 152 корпуса 150 для обеспечения ограничения потока воздуха через первый конец 152 корпуса 150, обеспечивая управляемое падение давления в зависимости от потока воздуха путем дросселирования потока воздуха через дальнее отверстие 343 или клапан 342. Клапан 342 управления может быть функционально соединен с системным контроллером 166 для управления 342 открытием и закрытием клапана 342.

Контроллер 340 для потока воздуха может использоваться вместо торцевой крышки 154 или в дополнение к торцевой крышке 154. Если контроллер 340 для потока воздуха используется с торцевой крышкой 154, контроллер для потока воздуха может быть помещен смежно с торцевой крышкой 154 на корпусе 150. В некоторых вариантах осуществления, вместо наличия торцевой крышки 154 на корпусе 150, торцевая крышка 154 может быть помещена раньше по ходу потока или дальше по ходу потока относительно клапана 342 управления внутри контроллера 340 для потока воздуха. С торцевой крышкой 154 или без нее контроллер 340 для потока воздуха обеспечивает средство для управления потоком воздуха, который втягивается раньше по ходу потока в направлении дальше по ходу потока через упаковку 102, содержащую расходный материал, и вакуум или разница давлений воздуха создается внутри корпуса 150. Эта разница давлений вытягивает пар из упаковки 102, содержащей расходный материал, в поток воздуха. Если потоком воздуха в первый конец 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, можно управлять, эту разницу давлений можно изменять, позволяя вводить больше (или меньше) пара в поток воздуха, эффективно изменяя устойчивость вкуса и аромата. Эта способность изменять устойчивость вкуса и аромата тесно связана с нагревом упаковки 102, содержащей расходный материал, поскольку именно повышение температуры расходного материала приводит к образованию этого пара. Путем точного управления процессом нагрева (временем и скоростью) и потоком воздуха через первый конец 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, можно получить широкий диапазон ощущений устойчивости вкуса и аромата.

В некоторых вариантах осуществления контроллер 340 для потока воздуха может быть частью приемного устройства 151. Например, контроллер 340 для потока воздуха может быть прикреплен к дальнему концу 406 приемного устройства 151 или выполнен как одно целое с ним. Таким образом, контроллер 340 для потока воздуха создает удлинение приемного устройства 151. Для предотвращения выпадения первого конца 152 корпуса 150 в клапан 342 управления, упор 428 может быть размещен в направлении к дальнему концу 406 приемного устройства 151, но дальше по ходу потока относительно клапана 342 управления. Например, упор 428 может представлять собой выступ, стенку, выступающую часть или т. п., которые выступают в радиальном направлении внутрь от внутренней стенки, чтобы упираться в первый конец 152 корпуса 150 и предотвращать перемещение корпуса в регулятор 340 воздуха.

Клапан 342 управления служит в качестве контроллера для потока воздуха в первый конец 152 корпуса 150, когда пользователь втягивает воздух через упаковку 102, содержащую расходный материал. Посредством ограничения этого потока воздуха отрицательное давление (вакуум) создается на первом конце 152 корпуса 150, а также внутри относительно корпуса 150. В предпочтительном варианте осуществления потоком воздуха через этот клапан 342 можно управлять либо посредством механического, либо посредством электромеханического средства, выполненного как одно целое с устройством 100. Действие клапана 342 управления, датчика 426 давления и уплотнения 420 может быть согласовано системным контроллером 166 для управления точным созданием разности давлений внутри упаковки 102, содержащей расходный материал.

Благодаря использованию уплотнения 420 с клапаном 342 управления обеспечивается лучшая работа клапана 342 управления, поскольку это позволяет лучше управлять клапаном 342 управления, поскольку уплотнение 420 обеспечивает то, что поток воздуха не сможет поступить из верхней части на мундштуке 158 или любых других областей, через которые воздух может просачиваться в устройство 100, кроме отверстий 408, 343, специально предназначенных для потока воздуха. Таким образом, функционирование клапана 342 улучшается за счет уплотнения 420.

Уплотнение 420 также обеспечивает другое преимущество. При использовании устройств, таких как настоящее изобретение, может быть тенденция прилипания губ к мундштуку. Когда это происходит, липкие губы могут вытягивать упаковку 102, содержащую расходный материал, из устройства 200 для получения аэрозоля. Это явление не происходит в обычных сигаретах из-за неразъемной конструкции; однако в случае устройства, где упаковка 102, содержащая расходный материал, является отдельной от 104 устройства 200 для получения аэрозоля, устройство 200 для получения аэрозоля должно удерживать упаковку 102, содержащую расходный материал. Уплотнение 420 согласно настоящему изобретению делает невозможным вытягивание липкими губами упаковки, содержащей расходный материал, из устройства 200 для получения аэрозоля, если это не является конкретной необходимостью.

В вариантах осуществления, в которых используется приемное устройство 151, корпус 150 становится необязательным, поскольку приемное устройство 151 по существу функционирует как корпус 150. Следовательно, блок 104, содержащий расходный материал, может быть вставлен непосредственно в приемное устройство 151, в этом случае приемное устройство 151 представляет собой корпус 150. Мундштук 158 может быть вставлен и уплотнен в основном отверстии 404 приемного устройства 151 с помощью уплотнения 420. В таком случае уплотнение 420 между приемным устройством 151 и мундштуком 158 будет существенно важным для его работы, и единственным допустимым воздухом будет тот, который поступает через дальнее отверстие 408 или клапан 342.

Следовательно, в некоторых вариантах осуществления устройство 100 для генерирования аэрозоля содержит блок 104, содержащий расходный материал; токоприемник 106, объединенный с блоком 104, содержащим расходный материал; приемное устройство 151, имеющее ближний конец 402, определяющий основное отверстие 404 для размещения блока 104, содержащего расходный материал, и дальний конец 406, определяющий дальнее отверстие 408; мундштук 158, вставленный в основное отверстие 404 приемного устройства 151; и уплотнение 420 для создания герметичного уплотнения между мундштуком 158 и основным отверстием 404 приемного устройства 151. Устройство 100 может дополнительно содержать оболочку 108, заключающую блок 104, содержащий расходный материал, и токоприемник 106 для формирования упаковки 102, содержащей расходный материал. Устройство 100 может дополнительно содержать корпус 150 для размещения упаковки 102, содержащей расходный материал. В таком варианте осуществления мундштук 158 включен в корпус 150. Устройство 100 может дополнительно содержать разделитель 135 между упаковкой 102, содержащей расходный материал, и корпусом 150 для поддерживания прохода для потока воздуха к мундштуку 158. Для управления разностью давлений внутри приемного устройства 151 относительно внешней части приемного устройства 151, устройство 100 может дополнительно содержать контроллер 340 для потока воздуха на дальнем конце 406 приемного устройства 151. Контроллер 340 для потока воздуха содержит клапан 342 управления и датчик 426 давления. Датчик 426 давления функционально соединен с системным контроллером 166, и системный контроллер 166 функционально соединен с клапаном 342 управления для управления разностью давлений внутри приемного устройства 151 относительно внешней части приемного устройства 151 для оптимизации превращения в аэрозоль и потока воздуха расходного материала.

Полые токоприемники

В некоторых вариантах осуществления вместо наличия потока аэрозоля из блока 104, содержащего расходный материал, через отверстия 120 оболочки 108 в трубку 140 фильтра и в направлении мундштука 158, воздух течет в токоприемник 106, вытягивает активное вещество из блока 104, содержащего расходный материал, для создания аэрозоля, который течет через токоприемник 106 в направлении мундштука 158, как показано на фиг. 25A–E. В таких вариантах осуществления токоприемник 106 может иметь один или более полых заостренных элементов 350 с по меньшей мере одним впускным отверстием 352 вдоль длины каждого заостренного элемента 350 и по меньшей мере одним выпускным отверстием 354. Заостренный элемент 350 содержит присоединенный конец 356, функционально соединенный с основанием 358 токоприемника, и свободный конец 360, противоположный основанию 358 токоприемника. Полый заостренный элемент 350 соединен с основанием 358 токоприемника на присоединенном конце 356. Выпускное отверстие 354 полого заостренного элемента 350 размещено в направлении свободного конца 360. Например, выпускное отверстие может находиться на наконечнике 362 свободного конца 360, или может быть несколько выпускных отверстий 354, расположенных на расстоянии под углом вокруг поверхности периметра полого заостренного элемента 350 на стороне свободного конца 360.

В некоторых вариантах осуществления наконечник 362 свободного конца 360 может быть заостренным или острым для облегчения проникновения в блок 104, содержащий расходный материал. Размер частиц, плотность, связующие вещества, наполнители или любой компонент, используемый в блоке 104, содержащем расходный материал, могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить проникновение заостренных элементов 290, 350 токоприемника и/или игл для перфорации, не вызывая чрезмерного сжатия или изменений плотности блока 104, содержащего расходный материал. Изменения плотности из-за компрессионной «набивки» блока 104, содержащего расходный материал, могут негативно повлиять на поток воздуха или пара через блок 104, содержащий расходный материал.

Любые частицы расходного материала, которые могут проталкиваться через оболочку 108 после проникновения в токоприемник 106, будут удерживаться в полости 368 между блоком 104, содержащим расходный материал, и мундштуком 158. Поскольку наконечники 362 заостренных элементов 290, 350 являются острыми, маловероятно, что расходный материал будет вытолкнут из оболочки 108.

В некоторых вариантах осуществления выпускные отверстия 354 и/или впускные отверстия 352 могут быть покрыты покрытием, которое плавится при температурах нагрева. В предпочтительном варианте осуществления блок 104, содержащий расходный материал, является достаточно длинным чтобы покрывать весь полый заостренный элемент 350 за исключением выпускного отверстия 354.

Основание 358 токоприемника может содержать отверстие 364, которое соответствует полому заостренному элементу 350. В вариантах осуществления с несколькими полыми заостренными элементами 350a–d каждый полый заостренный элемент 350a–d имеет свое собственное соответствующее отверстие 364.

В некоторых вариантах осуществления может быть несколько полых заостренных элементов 350a–d. Полые заостренные элементы 350a–d могут быть расположены по кругу, что делает их совместимыми с подвижным нагревательным элементом 160 или подвижной упаковкой 102, содержащей расходный материал. В некоторых вариантах осуществления может быть один полый заостренный элемент 350, причем полый заостренный элемент 350 расположен по центру в основании 358 токоприемника. В некоторых вариантах осуществления может быть центральный полый заостренный элемент 350, окруженный несколькими полыми заостренными элементами 350a–d. Может использоваться другая компоновка полых заостренных элементов 350.

Каждый полый заостренный элемент 350 может иметь по меньшей мере одно впускное отверстие 352 и по меньшей мере одно выпускное отверстие 354. Предпочтительно полый заостренный элемент 350 содержит несколько впускных отверстий 352 и несколько выпускных отверстий 354. Впускные отверстия 352 могут быть расположены последовательно вдоль длины полого заостренного элемента 350. В некоторых вариантах осуществления впускные отверстия 352 могут быть расположены кругообразно по периметру полого заостренного элемента 350. Увеличенное количество впускных отверстий 352 на полом заостренном элементе 350 увеличивает количество точек, через которые генерируемый аэрозоль может выходить из блока 104, содержащего расходный материал, и из упаковки 102, содержащей расходный материал. Подобным образом может быть несколько выпускных отверстий 354, расположенных кругообразно по периметру заостренного элемента 350 на стороне свободного конца 360.

В некоторых вариантах осуществления блок 104, содержащий расходный материал, не проходит от одного конца 105 упаковки 102, содержащей расходный материал, к мундштуку 158. Таким образом, между блоком 104, содержащим расходный материал, и мундштуком 158 есть полость 368. Эта полость 368 может быть заполнена теплопроводным материалом, вкусоароматическим веществом и т. п.

Как показано на виде в сечении по фиг. 25E, при использовании токоприемник 106 встроен в блок 104, содержащий расходный материал. Когда токоприемник 106 нагревается посредством индукционного нагрева нагревательным элементом 160, блок, содержащий расходный материал, высвобождает аэрозоль. По мере того, как пользователь делает затяжку через мундштук 158, разность давлений внутри упаковки 102, содержащей расходный материал, вызывает поступление аэрозоля в полый заостренный элемент 350 через впускное отверстие 352 и выход через выпускное отверстие 354 (см. стрелки, показывающие поток воздуха). Аэрозоль затем поступает в полость 368 упаковки 102, содержащей расходный материал, и фильтруется через мундштук 158 для вдыхания пользователем. Таким образом, оболочка 108 не должна иметь каких-либо отверстий 120.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 26A–G, может быть один полый заостренный элемент 350, расположенный по центру на основании 358 токоприемника, причем несколько заостренных элементов 290a–d окружают полый заостренный элемент 350. В таком варианте осуществления полый заостренный элемент 350 не обязательно должен быть способным нагреваться путем индукционного нагрева, хотя допускается эта возможность. В этом варианте осуществления блок 104, содержащий расходный материал, может иметь центральное отверстие 366, через которое полый заостренный элемент 350 может быть вставлен для плотной посадки.

Как показано на фиг. 26G, при использовании, когда заостренные элементы 290 токоприемника нагреваются, генерируемый аэрозоль поступает через впускные отверстия 352 полого заостренного элемента 350 и выходит через выпускные отверстия 354 и в мундштук 158, как показано стрелками потока воздуха.

Аэрозоль, получаемый способами и устройствами, описанными в данном документе, является эффективным и уменьшает количество токсических побочных продуктов, наблюдаемых в традиционных сигаретах и других устройствах нагрева без горения.

ПРИМЕР

Как показано на фиг. 24A–C, испытание проводилось на упаковках 102, содержащих расходный материал, которые были приготовлены путем прессования порошкообразного табака, смешанного с увлажнителем и PGA, с формированием блока 104 расходного материала вокруг токоприемника 106, заключенного в фольгу, покрывающую в качестве оболочки 108, вставленного в трубку 140 фильтра таким образом, чтобы отверстия 120 присутствовали с трех сторон в качестве каналов для воздуха, покрытых стандартной сигаретной бумагой в качестве корпуса 150, закрытого с одного конца ближним фильтром с высокой пропускной способностью в качестве мундштука 158 и с другого конца – дальним наконечником фильтра в качестве торцевой крышки 154. Токоприемник 106 выполнен в виде металлического листа, закрученного в спираль. Блок 104, содержащий расходный материал, и оболочка 108 имеют треугольные сечения. Трубка фильтра 140 представляет собой спиральную бумажную трубку.

Испытание в г. Дарем, Северная Каролина, проводилось с помощью прототипа устройства, было определено, что оно нагрело токоприемник до 611 °C (градусов Цельсия) за счет калибровки электрической мощности, которая использовалась в процессе испытания.

Испытание в г. Дарем проводилось с использованием 20-портовой линейной аналитической курительной машины SM459 и выполнялось техническими специалистами, знакомыми с оборудованием и всеми связанными вспомогательными приспособлениями. Технические специалисты поместили в курительную машину три упаковки 102, содержащие расходный материал. Каждая упаковка 102, содержащая расходный материал, была подвергнута затем осуществлению «затяжек» 6 раз для получения в совокупности 18 затяжек. Полученный в результате аэрозоль затем собирали на фильтрующие прокладки. Режим «курения» представлял собой затяжку каждые 30 секунд с продолжительностью затяжки 2 секунды и объемом 55 мл, собранным с использованием профиля кривой нормального распределения. Анализ собранного аэрозоля определил, что в аэрозоле каждого расходуемого стика присутствовало 0,570 мг окиси углерода (CO), что значительно ниже уровней, при которых можно было бы предположить, что произошло горение, несмотря на то, что обычно предполагается, что горение будет происходить при температурах выше 350 °C.

Второй набор испытаний был проведен в г. Ричмонд, штат Вирджиния. Испытания в г. Ричмонд проводились с помощью подобным образом выполненной упаковки 102, содержащей расходные материалы, и прототипа устройства, которое было откалибровано для нагрева токоприемника 106 при трех разных настройках: 275 °С, 350 °С и 425 °С. Данные в отношении CO были сгенерированы компанией Enthalpy Analytical (EA) (г. Ричмонд, штат Вирджиния, США), LLC в соответствии с методом EA AM-007. Упаковки 102, содержащие расходные материалы, были выкурены с использованием аналитической курительной машины в соответствии с установленной канадской процедурой интенсивного курения. Паровую фазу дыма (то есть аэрозоль) собирали в мешки для отбора проб газа, прикрепленные к курительной машине, настроенной на требуемые параметры затяжек. Способ недисперсионного инфракрасного поглощения (NDIR) используется для измерения концентрации CO в паровой фазе в объемных процентах (процентах по объему). Используя количество упаковок 102, содержащих расходные материалы, количество затяжек, объем затяжки и условия окружающей среды, процентное содержание СО преобразовывали в миллиграммы на упаковку, содержащую расходный материал (мг/сигарету).

При калиброванных настройках температуры было определено, что в аэрозоле, получаемом при каждом из параметров, не было обнаружено СО, несмотря на то, что обычно предполагается, что горение будет происходить при температурах выше 350 °С.

Проведенные испытания являются испытаниями, соответствующими промышленным стандартам. В подобных испытаниях, соответствующих промышленным стандартам, коммерчески доступные продукты нагрева без горения сообщают о CO при 0,436 мг/сигарету. Стандартная горючая сигарета сообщает о CO при 30,2 мг/сигарету.

Приведенное выше описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено быть исчерпывающим или ограничивать настоящее изобретение точной раскрытой формой. Ввиду вышеизложенной идеи возможны многие модификации и вариации. Предполагается, что объем настоящего изобретения ограничивается не этим подробным описанием, а формулой изобретения и эквивалентами прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способу изготовления упаковки, содержащей расходный материал, для использования в устройстве для получения аэрозоля. Способ изготовления упаковки включает: объединение токоприемника с расходным материалом с формированием блока, содержащего расходный материал; нанесение покрытия на блок, содержащий расходный материал; нагрев покрытия для затвердевания оболочки вокруг блока, содержащего расходный материал. Оболочка является пористой, в результате чего получают упаковку, содержащую расходный материал. Обеспечивается герметичная упаковка расходного материала. 4 з.п. ф-лы, 88 ил.

1. Способ изготовления упаковки, содержащей расходный материал, для использования в устройстве для получения аэрозоля, причем способ включает:

a) объединение токоприемника с расходным материалом с формированием блока, содержащего расходный материал;

b) нанесение покрытия на блок, содержащий расходный материал;

с) нагрев покрытия для затвердевания оболочки вокруг блока, содержащего расходный материал, при этом оболочка является пористой, в результате чего получают упаковку, содержащую расходный материал.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что покрытие содержит крахмал.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно включает экструзию расходного материала с токоприемником с формированием блока, содержащего расходный материал.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно включает прокатку экструдированного токоприемника и расходного материала с формированием цилиндра со спиралеобразным узором, если смотреть вдоль поперечного сечения.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает введение расходного материала в среду с формированием блока, содержащего расходный материал.