吸入器的製作方法

2023-07-03 14:51:37 2

傳統的電子菸具有大量可吸入合成物、電池和隨著使用者抽吸電子菸的端部而揮發一些合成物的加熱元件，然後該揮發的合成物被吸入。

電子菸越來流行，因為它們提供了對傳統菸草的替代，其消除了在菸草產品中已經發現的很多致癌物質和有毒物質。

電子菸傳統地使用由高水平丙二醇、甘油、丙三醇或乙二醇組成的可吸入合成物，其中溶解有尼古丁(或例如芳香劑的替代物)。高水平丙二醇導致合成物變粘。這是有利的，因為它能夠防止合成物從設備中不需要地揮發出，並通常容納在棉質填料、墊或其他吸收材料中。電子菸通常包括加熱器或超聲波霧化器，其在少量合成物容積附近。在入口端的抽吸引起加熱器運行，且加熱器附近的物質被揮發並被吸入。合成物相當高的粘度確保加熱器可得到的合成物逐漸補充但通常防止其在未加熱的情況下從吸收材料洩漏。

雖然這是相當成功的，但與電子菸相關存在兩個主要的缺點。首先，丙二醇在相當高的溫度下揮發，這樣其引起通常用在電子菸中的合成物逐漸降解。這可能導致與劑量一致性以及吸入的合成物中存在汙染的問題，該吸入的合成物包括副產品的產生，例如甲醛、甲苯以及丙烯醛。

其次，該電子菸需要相當高的能量以產生高溫。此外它們通常需要大電池以傳遞揮發的合成物的全部劑量，使使用者持續等於20到40支香菸吸入的合成物。這些香菸具有能量以分配至少一個儲存器內全部的合成物。因為這個大容積在高溫下分配，需要大電池。額外地，因為使用了大容器和電池，電子菸中包括的尼古丁劑量高且當以這種形式包裝時潛在地造成安全隱患。

廣泛地，這樣的電子菸可被分為三類，即可再充電的、可補充的以及用完即棄的。那些可再充電的電子菸帶有電源功率適配器。對用戶來說攜帶它是笨重的，因為它不能容易地裝進口袋裡，其是不方便的。如果使用者僅在他們出去前才想起電量用完，相當長的再充電時間也是不方便的。

也存在可補充的電子菸，其需要拆開設備並通過煙盒、液體或吸收材料替換存儲器。然而由於在未密封容器內可得到有毒合成物，在很多國家這些是法律限制的對象。此外，在替換煙盒或設備內的材料的過程中需要額外的小心，並需要使用者付出額外的努力以補充，這可能是麻煩的且髒亂的，尤其如果合成物與皮膚接觸。

更近的發展是用完即棄的香菸。其設計成持續等於大概10-20根香菸的時間，然後該香菸及其容器被丟棄。這是環境不友好的，尤其當該香菸含有相當大的電池並可重新使用或回收時。

本發明解決了上述問題的一些。

EP2454956和WO2013/040275公開了一種具有電池的電子菸。這些香菸也設置有一個或多個電容，其與電池協作以向加熱器快速傳遞高能量從而揮發液體。

US2012/0227753公開了一種用於電子菸的充電包裝。其包括相當大的電池，該大電池能夠為香菸中的電池或電容再充電。該香菸為這種類型：其拆分成多個部件，所有這些部件可單獨保存在包裝中。該包裝能夠同時為多個香菸充電，這表示其意圖是相對緩慢的充電，這在使用先前充過電的主體的同時能夠進行。本發明不包含任何對可吸入液體的參考。其假定這以電子菸提供且該香菸旋開以允許電子菸內部的儲存器被充滿或安裝替換的煙盒。

根據本發明的第一個方面，提供了吸入器和補充包裝的組合裝置，該吸入器包括用於可吸入合成物的儲存器、選擇性地揮發合成物的至少一些成分的加熱器和/或振動換能器以及布置成當使用者從吸入器抽吸時向加熱器和/或振動換能器選擇性供電的至少一個吸入器電容；該補充包裝包括可吸入合成物的補充儲存器以及連接到補充電容的電池，並布置成與吸入器結合併同時補充儲存器以及從補充電容器向吸入器電容充電。

通過提供通過吸入器和補充包裝之間的結合能夠同時對吸入器充電並補充儲存器的補充包裝，本發明提供了一種不僅補充吸入器內的電量還補充合成物的便捷方法。

這將使其自身成為一種具有相當小的儲存器容量的吸入器，該儲存器能夠定期地補充。使用者必須相當頻繁地返回到包裝的事實因為多種原因是有益的。使用多個傳統電子菸，使用者能夠簡單地從香菸進行抽吸，不需要進行任意進一步的行動。作為這樣的結果，他們在不知道的情況下，能夠抽吸多支香菸的量。因為補充和再充電是方便的，本發明布置成更加頻繁地再充裝，理想地在與傳統香菸上通常具有的大致相等數量的噴煙之後，因此限制了吸入量並給使用者暗示：他們已經到達了預期的量或和傳統香菸相同的量。

此外，因為傳統電子菸具有相當大體積的儲存器，劑量一致性的控制變得困難。在使用的早期階段，當儲存器相當滿時，該電子菸可分配其直到結束時(當儲存器耗盡時)的劑量的數倍，因為活躍的尼古丁通常比乙二醇賦形劑更容易揮發。因此，在等於20-40支香菸的過程中，使用者將經歷劑量的波動，因此傳送基本上多於或少於滿足渴望的治療水平。提供一個包裝，利用該包裝，使用者必須結合吸入器以補充儲存器和對電容再充電，這是規律地補充香菸並允許相當小儲存器容積的便利的方法。揮發並分配容器的內含物需要的能量的總量非常小。結果，可使用傾向於具有比相同尺寸的電池具有更小的能量密度的電容器。

因為前述吸入器的低能耗要求，電容器可相當快地再充電。優選該包裝布置成在少於30秒內且優選在少於10秒內將電容從空到完全充好電並補充。因此，不需要像US2012/0227753中等待一段時間，使用者能夠簡單地使香菸與補充包裝結合數秒，而香菸也被補充。

如果電子菸需要相當大的能量，可以在電子菸中與電容結合而設置電池。然而，我們的意圖是總的能源需求小到電容器是電子菸上唯一的電源。

優選地，電子菸的總的電容是1F到350F，優選1到50F且最優選3F到7F。目前，這些更高定額的電容器太大不能安裝在電子菸尺寸的吸入器內，這樣為了容納這些，需要較大的吸入器。然而，電容科技發展快速，且可能很快得到電子菸尺寸吸入器中的電容器。該電容器優選是超級電容器，因為這提供了最高的能量密度。在每一電子菸中可能有多於一個電容器。

補充件中的電池可為可再充電的。由於裝置和合成物的性質，該補充件可為裝置充若干次電，優選多於20次。

另外，吸入器可以以足夠低的能量操作，這樣從電池可以傳遞足夠的能量，然而其仍可為足夠小以和補充儲存器一起容納在補充包裝內，以及為了儲存吸入器同時將包裝保持為可與香菸包裝尺寸相當的尺寸的裝置。

補充儲存器可被增壓，例如使用彈簧加載活塞，其在吸入器和包裝結合時釋放以迫使可吸入合成物進入香菸儲存器。替代地，吸入器和補充包裝的結合被布置成推靠儲存器，由此將合成物分配進吸入器儲存器中。

作為另一替代，補充儲存器可利用推進劑或壓縮氣體增壓，該吸入器儲存器具有可關閉的補充閥而補充包裝具有互補的補充閥，使得吸入器和包裝的結合將引起這兩個補充閥以打開，從而允許增壓的合成物流入吸入器儲存器中。

該補充包裝如此構造，使得其自動終止補充和充電操作。這可以通過感測一些參數實現，這些參數與任一者相關(例如補充的持續時間或總流速，充電的持續時間、壓力傳遞，傳遞的電量、或吸入器電容上再充電的電量)。然而，優選地，補充包裝具有壓力或電子機構以在預定時間段之後使吸入器從其補充且充電的位置脫開。

該加熱器優選構造成將合成物加熱到將揮發合成物中的一些但非所有成分的溫度。這意味著需要的溫度低於現有技術中要求的溫度。這進一步降低了電子菸的能量需求並防止吸入成分的降解。因此，優選地，加熱器布置成將合成物加熱到40℃與180℃之間並優選為40℃到100℃。在這些溫度下進行分配的能力基於發明人這樣的認知：不需要揮發合成物的所有成分。代替的，溫度設定在一個水平，在該水平下合成物的僅一些成分(例如乙醇)。

額外地或替代地，其他機構可用於影響非揮發成分的精細散開。例如，該合成物可包括推進劑以增加儲存器內的壓力以得到改善的煙霧化。

額外地或代替地，設置至少一個氣流通道，其布置成隨著使用者從抽吸端抽吸，穿過香菸的一側吸入空氣，並在抽吸端處接觸離開加熱器的合成物。這樣的氣流通道將降低煙流的平均顆粒尺寸。優選設置有多於一個的這樣通道，且優選該通道布置成圍繞吸入器的主軸產生渦流，從而進一步產生紊流且引起顆粒尺寸的進一步減小。

氣流通道優選布置成穿過吸入器的出口端附近的收縮部，因此產生文丘裡效應並促進合成物吸出吸入器。該吸入器可構造成當使用者從出口端抽吸時，具有從一端到另一端的通流。然而，優選，儲存器內的推進劑的影響和由氣流通道提供的文丘裡效應中的一者或兩者提供了動力以從儲存器排出合成物。

本發明還涉及與上述補充包裝一起使用的吸入器，該吸入器包括用於可吸入合成物的儲存器、揮發該合成物的至少一些成分的加熱器和/或振動換能器，以及布置成當使用者從香菸抽吸時向加熱器和/振動換能器提供電能的至少一個吸入器電容，在不拆開吸入器的情況下，該儲存器可補充且吸入器電容可從吸入器外部的電池再充電。

該吸入器優選具有屬於吸入器的所有上述優選特徵。特別地，其優選具有增壓儲存器。這優選通過優選為HFA的推進劑增壓。

本發明還涉及用於補充吸入器並為其再充電的補充包裝，該補充包裝包括可吸入合成物的補充儲存器以及連接到補充電容器的電池，而包裝布置成與吸入器結合以同時用可吸入合成物補充吸入器並對吸入器進行再充電。

補充包裝優選具有上述屬於補充件的優選特徵。

本發明還涉及補充吸入器並對其再充電的方法，該吸入器包括用於可吸入合成物的儲存器、選擇性地揮發合成物的至少一些成分的加熱器和/或振動換能器以及布置成當使用者從吸入器抽吸時，選擇性向加熱器供電的至少一個吸入器電容，該方法包括使吸入器和補充包裝結合，該補充包裝包括可吸入合成物的補充儲存器以及連接到補充電容器的電池和/或振動換能器，促使補充儲存器補充吸入器儲存器且吸入器電容同時從補充電容器再充電。

現在將參考附圖描述吸入器和補充包裝組合的例子，其中：

圖1為吸入器的示意性橫截面圖；

圖2為補充包裝內的吸入器的示意性橫截面圖；以及

圖3為再充電操作的電路圖。

下面描述的吸入器使用加熱元件以(至少部分地)揮發合成物。替代地或額外地，可設置振動換能器，例如壓電或超聲波換能器，其設置成代替加熱器或在加熱器之外設置以揮發合成物。

該吸入器為模擬香菸，其具有大致圓柱形的結構，大致為香菸的尺寸。

該吸入器具有圓柱形殼體1，其可為一個部件或多個部件。該殼體由類似紙的包裝纏繞以提供更逼真的類香菸外觀和感覺。

在殼體1內具有可吸入合成物的儲存器2。該儲存器2具有出口3，來自出口的流動由球閥4控制，該球閥由電磁致動器抵抗彈簧5的作用打開，該彈簧將球閥4偏壓到出口3上。作為替代，出口閥為呼吸操作閥，例如在WO2011/015825和WO2014/033438中公開的。在球閥4的下遊為加熱器6。其可由任意高效導電材料製成，優選玻璃纖維，並具有沿著其中心軸、用於合成物的通過的內部通道7。該加熱器6由超級電容器8供電(也稱為超級電容器)。合適的電容器由麥斯威爾科技(Maxwell Technologies)作為Hc系列的一部分出售。其優選具有3-7F的容量以及6mm到10mm的直徑以及5到50mm的長度。可能設置有多於一個的電容器。圖1還示出可選擇的電池9，其將為電容器8充電。然而，現在優選的是沒有電池。電容器8通過電線10連接到加熱器6。設置電路11以控制吸入器的操作。

該吸入器具有吸入端12以及補充端13。該吸入端設置有出口孔14，其與來自加熱器的內部通道7連通。在吸入端12附近圍繞加熱器6的是多個如圖1中所示的氣流通道15。實際中，圍繞軸布置有多個氣流通道，但優選有2到4個這樣的通道。如所示，這些通道相對於吸入器的主軸成角度。它們還相對於主軸偏置，使得它們圍繞主軸產生氣流的渦流。特別地，氣流通道15構造成產生文丘裡效應，當使用者從吸入端12抽吸時，在加熱器6的內部路徑7內引起抽吸。

補充端設置有球閥形式的補充閥16，其抵抗彈簧17的作用而打開，該彈簧將閥偏壓而關閉到補充噴嘴18上。該補充閥16通過補充管19連接到儲存器2，該管延伸穿過電容器8以在補充噴嘴18和儲存器21之間提供流體連通。一對具有暴露端部21的電接觸件20被布置為從補充端13到電容器8的相對終端提供電連接。

當使用者從吸入端12抽吸時，氣流被氣流通道15內的傳感器開關(未示出)探測到，引起從電容器8到加熱器6的電流，以加熱合成物。該合成物包括乙醇(沸點78.4℃)、尼古丁(沸點247℃)、丙二醇(沸點188℃)以及HFA(沸點-26℃)。因此，通過將合成物加熱到180℃以下的溫度，除了尼古丁和丙二醇以外所有的物質都揮發了。優選該合成物加熱到80℃，其將包括乙醇但不包括丙二醇。這個加熱的結果是非揮發流體構成和蒸汽的混合物。

同時，球閥4被電磁致動器打開。因此，儲存器2內的合成物在由氣流通道15內的氣流產生的抽吸力的輔助下，沿著內部路徑7離開儲存器，如果使用推進劑，該合成物可被加壓到例如6巴。該氣流也用於分散合成物，確保從出口孔4排出的煙流具有精細的散開，這促進更高的肺部沉積。

現在將參考圖2描述補充包裝。其示出圖1的吸入器被插入到補充包裝中，補充端13在最下面。該補充包裝近似於標準香菸包裝的尺寸和形狀，但可具有任意結構。

補充包裝具有殼體30，其廣義上分為三部分，即，從左到右(在圖2中)，接收吸入器的儲存口31、電源32以及合成物補充件33。如下面描述的，這些穿過殼體30的基部連接。

電源32包括電容器34，其從圖3中示出的電池35充電。控制電路36通過螺帽37保持在適當位置上。儲存器33由活塞38加壓，其由彈簧39向下偏壓並由螺帽40保持在適當位置上。儲存器的下端通過補充管41連接到吸入口31下方的補充閥42。補充閥42為球閥，其被彈簧偏壓而關閉，且其在使用中時通過吸入器的補充噴嘴18打開，該噴嘴向下壓在補充閥42上。

釋放彈簧43在吸入器凹槽31下方設置在殼體30內。當補充過程完成後，該彈簧將吸入器推離補充位置而推到儲存位置。當檢測到表示補充操作完成的一定的優先時，這可以例如通過釋放吸入器而進行。

當儲存器2耗盡合成物，吸入器在圖2示出的取向上插入到殼體30內，並施加向下的力以克服釋放彈簧42。補充噴嘴18打開補充閥42，使得儲存器33內的壓力足夠抬起吸入器內的補充閥16，由此允許合成物沿補充管19流動並連接到存儲器2。補充操作如上所述自動終止，而釋放彈簧將吸入器推動到存儲位置。

在吸入器被補充的同時，電接觸件20的端部21與電連接到電容器43的、殼體30內的內充電板環44和外充電板環45接觸。這引起吸入器電容8利用補充件同時再充電。該再充電電路在圖3中示出。