用于电子尼古丁递送系统的一次性套筒的制作方法
本发明涉及用于将尼古丁气溶胶递送到人的系统、及其部件和使用该系统的方法。具体地，本发明涉及用于此类系统的一次性套筒和包括此类一次性套筒的套件。
现有技术的描述
电子尼古丁递送系统(ends)出现于2003年，并且已经发展成为全球广泛使用(“电子尼古丁递送系统：国际烟草控制四国调查(electronicnicotinedeliverysystems:internationaltobaccocontrolfour-countrysurvey)”，美国预防医学杂志(americanjournalofpreventivemedicine)，第44卷，第3期，第207页-第215页(2013年3月))。这些系统替换涉及烟草或其它可吸烟材料的燃烧的常规吸烟制品。ends一般涉及尼古丁的蒸发和/或烟雾化，通常在不燃烧并且不产生焦油和常规吸烟制品的一些较危险的副产物的情况下，通过加热含尼古丁的液体来模拟常规吸烟。
一些廉价产品(被称为电子香烟)在市场上经由用液体饱和的织物将含尼古丁的液体递送到加热器(rose等人的美国专利申请公布us2012/0255567a1)。其它装置为液体提供一次性套筒(菲利普莫里斯产品公司(philipmorrisproductss.a.)的欧洲专利申请公布ep2113178a1)。在一些此类产品中，液体饱和海绵材料，这有助于将其传输到加热器。其它系统掺入廉价的玻璃纤维束吸芯，以从加热器传输液体(菲利普莫里斯产品公司的欧洲专利申请公布ep2606756a1)。吸芯本身通常与电加热器整合(tucker等人的美国专利申请公布us2013/0192615a1)。因此，液体、吸芯和加热器均是一次性套筒的元件。一次性套筒中的吸芯和加热器的组合倾向于导致低成本，围绕吸芯缠绕的裸线加热器最小化一次性部件的成本。
已经尝试将电子香烟技术用于实际戒烟方案和/或尼古丁替换疗法。这些用途的示例公开于rose等人的美国专利申请公布us2012/0255567a1；和juster等人的美国专利申请公布us2013/0340775a1；以及wensley等人的美国专利申请公布us2014/0144429a1。
技术实现要素：
令人惊讶地，我们已经发现了新型的用于具有电加热器的电子尼古丁递送系统的一次性套筒。该一次性套筒包括具有含尼古丁的液体的贮存器；与贮存器保持液体连通的端口；接近端口设置的液体屏障，以防止含尼古丁的液体从贮存器不期望的泄漏；以及耐用的细长吸芯，其被布置和配置成可在端口中滑动，并且接触贮存器中的含尼古丁的液体。
本发明的另一个实施方案涉及用于具有电加热器的电子尼古丁递送系统的套件。该套件包括一次性套筒和耐用的细长吸芯。一次性套筒具有包含含尼古丁的液体的贮存器；与贮存器保持液体连通的端口；以及接近端口设置的液体屏障，以防止含尼古丁的液体从贮存器不期望的泄漏。该耐用的细长吸芯能够可滑动地插入端口中，以破坏液体屏障，从而允许固体、细长吸芯和贮存器中的含尼古丁的液体之间的液体相互作用。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方案的装配的电子尼古丁递送系统(“ends”)的透视图。
图2a为图1的ends的纵截面，其中套筒对准用于插入壳体中。
图2b为图1的装配的ends的纵截面。
图3为可用于图1的ends中的一次性套筒的横截面。
图4a至图4g为空气通过ends的运动、尼古丁气溶胶的形成以及气溶胶朝向ends的管嘴运动的示意图。
图5a为可用于本发明的ends中的电加热器和基板的示意横截面。
图5b为图5a的电加热器和基板的端视图。
图5c为图5a的电加热器和基板的顶视图。
图6a为可用于本发明的电加热器的形成中的生坯陶瓷基底的示意图。
图6b为由图6a的基底形成的多层生坯陶瓷加热器元件的透视图。
图7为在细长吸芯插入贮存器中之前，图3的一次性套筒的横截面。
图8为在细长吸芯插入贮存器中之前，类似于图3的一次性套筒的一次性套筒的另选实施方案的横截面。
图9为图8的一次性套筒的透视图。
图10a为可用于本发明实践中的细长吸芯的透视图。
图10b为图10a的细长吸芯的横截面。
图10c为图10b的横截面的一部分的放大图。
图11为围绕陶瓷吸芯芯轴形成的多层生坯陶瓷加热器元件的透视图。
图12a为本发明的ends的另选实施方案的透视图。
图12b至图12e为在将一次性套筒加载到ends壳体的接收器中期间的图12a的ends和容器的横截面。
图13a至图13c为在将一次性套筒从ends壳体的接收器卸载期间的ends和容器的横截面。
图14为另选多室容器的透视图。
图15a为另选ends的透视图。
图15b为图15a的ends的管嘴和一次性套筒的横截面。
图16a为另选ends的透视图。
图16b为图16a的ends的管嘴和一次性套筒的横截面。
图17a为另选ends的透视图。
图17b为图17a的ends的管嘴和一次性套筒的横截面。
图18a为另选ends的透视图。
图18b为图18a的ends的管嘴和一次性套筒的横截面。
具体实施方式
通过参考在附图中示出的本发明的实施方案，可以获得对上文简要概括的本发明的更具体描述。然而，应当注意到，附图仅示出了本发明的典型实施方案，因此，不应视为限制本发明的范围，本发明也可以容许其它等效的实施方案。
如本文说明书和权利要求书所使用，术语“无孔的”以及其变型涉及能够与液体相互作用，而不使此类液体进入固体结构中的固体物理结构。例如，这可以用简单地没有孔隙以允许液体进入的固体结构或通过用不可透过的涂覆材料或基本上闭合表面孔隙的表面处理来改变另外的多孔结构的表面来实现。沿着此类结构的基本上所有流体传输发生在该结构的外表面上，而不通过结构本身。
如本文说明书和权利要求书所使用，术语“热降解”及其变型涉及在升高的温度存在下的损坏或破坏。这包括燃烧、炭化、熔融、变形、破坏、有毒或其它危险物质的放气等。
如本文说明书和权利要求书所使用，术语“耐用”及其变型涉及结构抵抗损坏、磨损、脆性、扭曲、弯曲和/或破坏，同时在沿着邻近结构并且成为过盈配合的滑动运动期间经受摩擦的能力。
参考图1至图3，电子尼古丁递送系统(“ends”)10包括功率源12和容纳在壳体16内的电加热器14。壳体16具有至少一个进气口17，并且为接近电加热器14的一次性套筒20提供接收器18。一次性套筒20优选地包括包含尼古丁溶液的贮存器22和具有用于从ends10吸取尼古丁气溶胶的出口25的管嘴24。至少当装配时，壳体16、电加热器14和套筒20协作以形成蒸发室26。装配的ends10还提供从至少一个进气口通过蒸发室26、出口导管28到管嘴24的出口25的预定空气流，以允许使用者吸入在其中形成的尼古丁气溶胶。另外，装配的ends10提供从贮存器22到电加热器14的液体导管，优选地为细长吸芯30。壳体16还可以提供与外部电源和/或数据通信(诸如usb端口32)的连通性，以供应和/或再供应内部功率源12，优选地为可再充电电池。
内部功率源12足以对电加热器14、可编程控制器(未示出)以及向用户(例如，光33)、外部计算机或网络的任何期望的反馈进行供电。可编程控制器从压力传感器34(检测用户的吸入)和可能的其它传感器(诸如温度传感器)接收信息，以控制递送到电加热器14的功率，并且控制可选的一个或多个过温传感器，其可终止向电加热器14供电，以防止不期望的和/或危险的热事件。可编程控制器可提供数据收集、存储和与外部计算机的通信。这可通过有线连接或无线连接进行通信。内部功率源12可为任何适当的便携式功率源12。
电加热器14安装在基板36上，以将电阻加热器元件与ends10的其它热敏部件隔离。电加热器14包括容纳在热扩散材料中的至少一个电阻加热器元件。通过热扩散材料的热的扩散一般消除由一个或多个加热元件产生的热分布，以防止电加热器14表面上局部热点的形成。
如上所指示，一次性套筒20优选地包括包含尼古丁溶液的贮存器22和用于从ends10吸取尼古丁气溶胶的管嘴24。另外，装配的ends10提供从贮存器22到电加热器14的液体导管。在优选的实施方案中，液体导管为从贮存器22延伸到电加热器14的细长吸芯30。细长吸芯30紧密接触电加热器14表面，以使得热能能够蒸发通过细长吸芯30传输到其的尼古丁溶液。当尼古丁溶液被蒸发时，细长吸芯30将另外的尼古丁溶液通过毛细管传输到电加热器14。
装配的ends10还提供接近电加热器14的蒸发室26。在蒸发室26中，电加热器14蒸发由细长吸芯30传输的尼古丁溶液，并且在其中蒸发的尼古丁溶液与通过一个或多个进气端口17被吸入的外部空气组合，以形成尼古丁气溶胶。蒸发室26还经由一次性套筒20中的至少一个出口导管28与管嘴24的出口25连通，以允许用户将尼古丁气溶胶吸取到他的或她的口中。
图4a至图4g示出通过ends10的空气流的一个示例。这些附图示意性地解释过程，但并非旨在限制本发明所公开的所有元件的实际位置。如图4a所示，当用户从管嘴吸取空气时，负压导致空气流入装配的ends10中。具体地，空气通过出口导管28从蒸发室26抽出，降低了室26中的空气压力。抽出的空气(由箭头38指示)通过接近蒸发室26的壳体16中的一个或多个孔穴17经由进气口被替换(图4b)。进气由箭头39指示。室26内降低的空气压力通过设置在接近蒸发室26外部的基板36的压力传感器34经由压力均衡端口40进行感测。如图4c所示，通过压力均衡端口40的压力的均衡使隔离膜42扭曲，以降低接近压力传感器34的空气压力，从而使用压力传感器34启动操作地联接的开关。该压力传感器34启动电加热器14，这继而加热了在吸芯30表面上与其接触的尼古丁溶液。尼古丁溶液在蒸发室26中被蒸发，并且与空气组合，形成尼古丁气溶胶44(如图4d所示)。尼古丁气溶胶44通过出口导管28从蒸发室26中被排空，并且被递送到管嘴24，最终被递送到用户的口(图4d)。当尼古丁溶液蒸发时，另外的溶液沿着吸芯30从贮存器22被吸取到电子加热器14，如通过尼古丁溶液传输箭头46所示。从贮存器22去除的尼古丁溶液的体积被通过吸芯30的内孔50吸取的空气48(由箭头指示)所替换(图4e)，下面进一步详细描述。在一个实施方案中，在预定的时间(例如，由可编程的控制器确定的)后，终止向电加热器14供电，蒸发室26冷却，并且没有进一步的尼古丁气溶胶形成(图4f)。然后用户将停止利用ends10，结束他/她的“治疗”(图4g)。另选地，在预定时间之前，用户可以停止利用装置。在此类情况下，蒸发室26中的压力将恢复到大气压，隔离膜(isolationmembrane)42将放松，并且压力传感器34将发信号使开关终止向电加热器14供电。
一次性套筒20具有多个特征结构以增加系统安全。在一个实施方案中，一次性套筒20以不易手动去除的方式牢固地锁定到壳体16中；从壳体16的去除需要与一次性套筒20的容器(下面进行更详细地描述)相互作用。在另一个实施方案中，一次性套筒20不易用另一种液体再填充。在另一个实施方案中，未使用的一次性套筒20被锁定在容器中，直至使用；从容器去除需要与空的ends10壳体16相互作用。因此，一次性套筒20由用于使用的ends10或用于存储和/或处置的容器(下面进行更详细地描述)固定。这极大地降低了尼古丁溶液意外暴露于环境和/或儿童的可能性，因为该设计显著地降低了接近容纳在一次性套筒20中的尼古丁溶液的能力。这基本上通过ends10的使用和尼古丁溶液到气溶胶的转换。当套筒被固定在ends10和/或容纳一次性套筒20的容器中时，难以以其它方式接近液体内容物。
ends10和可与附件诸如充电箱一起使用，其中充电箱可以包括额外的功率源和电子器件。
壳体：
壳体16可以包括任何合适的材料或材料的组合。优选地，它包括一种或多种硬的耐热材料。合适材料的示例包括但不限于金属、合金、塑料或包含这些材料中的一种或多种的复合材料、或陶瓷。塑料可包括热塑性塑料，其适合用于食品或药物应用中，例如，聚丙烯、聚醚醚酮(peek)和聚乙烯。优选地，材料轻且不易碎。可以通过注塑成型或任何其它合适的技术来制造壳体16，并且它优选地符合人体工程学并且适于舒适地配合在使用者的手中。在一个实施方案中，壳体16可以具有高达约20cm的最大长度尺寸和垂直于长度的高达约10cm的最大尺寸。
功率源：
内部功率源12的尺寸被设定成为蒸发尼古丁溶液的电加热器14和容纳在装配的ends10中的任何其它电子控制件提供足够的功率。它优选地为可替换的和/或可再充电的，并且可以包括诸如电容器，或更优选地电池的装置。在目前优选的实施方案中，功率源12为可替换的和/或可再充电的电池，尽管它可以包括由一个或多个电池单元进行充电的快速放电电容器功率源12。根据ends10中所有部件的特性来选择功率源12所需的特性。优选的可再充电电池单元包括但不限于基于锂的单元(包括锂聚合物电池)。内部功率源12的一个示例为提供约3.4v的电压的锂聚合物单元，其具有至少约200毫安小时(mah)的容量。
内部功率源12优选地与耦合器(诸如usb端口32)电连通，以用于与外部电源的连通性。然而，优选的系统防止用户当对该装置进行充电时使用ends。该耦合器还可在内部过程控制器和外部网络和或包括但不限于智能充电箱、智能电话、便携式计算装置、台式计算机，或互联网或其它局域网和/或广域网的计算装置之间提供信息传递。
电子器件：
在一个实施方案中，如图4a至图4g所示，电子控制电路中的压力开关/传感器34被配置成检测通过ends10，尤其是通过蒸发室26的空气吸取，并且在内部功率源12和电加热器14之间的电路是关闭的。过程控制器控制递送到电加热器14的电压/电流的量。电加热器14输出的热的量足以蒸发至少一部分的尼古丁溶液，其然后被用户作为尼古丁气溶胶进行吸取。当用户停止通过管嘴24和出气口吸取空气时，压力传感器34检测蒸发室26内空气流(或压降)的缺乏，并且内部功率源12和电加热器14之间的电路在具有或不具有内置到控制件的延迟电路的情况下打开(例如，直接由压力传感器34或响应于从过程控制器接收指令)。手动切换或启动功率源12也是一个选项。
在一个实施方案中，当由用户使用时，过程控制器可为根据需要而进行工作的微芯片或控制器。因此，过程控制器可从开关/传感器34接收读数，并且可导致供给到电加热器14的电压/电流作为此类读数的函数。开关/传感器34可为开关、传感器或开关和传感器的组合。例如，开关/传感器34可以包括电子空气流传感器，其中当用户利用ends10时，电子空气流传感器进行感测。另外，开关/传感器34可以包括定时开关，该定时开关在电路已经关闭阈值量的时间之后，打开内部功率源12和电加热器14之间的电路。存在多种可用于检测空气流和/或可用于启动加热元件的压力的开关和传感器。
另外，信号元件诸如灯(例如，信号灯33)、声音和/或气味可包括在电子控制电路中和/或由电子控制电路控制。
电加热器：
在一个实施方案中，电加热器14包括基板36和电加热器14。基板36作为电加热器14的安装表面和作为蒸发室26与其它壳体16部件(诸如控制器/控制电路和/或内部功率源12)之间的热屏障进行工作。如图5a所示，基板36可提供一个或多个空气通路(例如，压力均衡端口40和进气通路52)。基板36还为电导体提供一个或多个通路，以将电加热器14连接到内部功率源12。
一般来讲，可使用可加工或更优选地可模制成期望的形状并且可承受系统中使用的液体的化学降解和高温(例如，超过150℃或甚至200℃)的任何材料来制备基板。优选的材料包括但不限于热固性聚合物、热塑性聚合物和陶瓷。特别优选的材料包括陶瓷和耐热热塑性聚合物。可用的耐热热塑性聚合物的代表性、非限制性列表包括液晶聚合物(“lcp”)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯硫醚(pps)、含氟聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺(pai)、高性能聚酰胺(hppa)、聚酰亚胺(pi)、聚酮、聚砜衍生物、聚环己烷对苯二甲酸二甲酯(pct)、含氟聚合物、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯并咪唑(pbi)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、间规聚苯乙烯、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(例如，德国汉堡的velox公司(velox,hamburg,germany)的
电加热器14包括基本上包封在基本上无孔陶瓷材料、热扩散材料中的电阻加热器元件。包封加热器元件的陶瓷材料的无孔性质基本上消除了尼古丁溶液和电阻加热器元件之间的直接接触。这最小化接触尼古丁溶液的电加热器14表面上局部热点的形成。这降低了尼古丁溶液的组分和细长吸芯30两者加热过度的可能性。实际上，这允许使用不可直接接触金属、电阻加热元件诸如钨和/或铜线工作的吸芯。许多商业装置采用玻璃纤维的丝束作为吸芯，并且这些吸芯用裸金属线缠绕。描述于专利文献中的示例包括菲利普莫里斯产品公司的欧洲专利申请公布ep2606756a1；和tucker等人的美国专利申请公布us2013/0192615a1。相反，如下所述，本发明允许使用聚合物吸芯，甚至允许使用由基本上无孔、耐用、热塑性材料形成的挤出吸芯。
在一个优选的实施方案中，电加热器14包括由包封在基本上无孔陶瓷材料中的电阻材料形成的电阻加热器元件。电阻材料可以以线、薄片、箔或膜、连续的或图案化的涂层等的形式沉积(例如，印刷、喷涂、涂覆等)在或形成在进一步加工成包封(以及熔合，如适当地)陶瓷材料中的电阻材料的陶瓷材料上。
合适的电阻材料包括但不限于半导体，诸如掺杂的陶瓷、“导”电陶瓷(诸如，例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制备的复合材料。此类复合材料可以包含掺杂或未掺杂的陶瓷。合适的掺杂的陶瓷的示例包括掺杂的碳化硅。合适的金属的示例包括钛、锆、钽和来自铂族的金属。合适的金属合金的示例包括不锈钢，含镍、钴、铬、铝-钛-锆、铪、铌、钼、钽、钨、锡、镓、锰和铁的合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢的超合金、
在一个实施方案中，电阻材料可以采用包封在惰性的热扩散材料的两个层之间的金属蚀刻箔(或膜)的形式。在该情况下，惰性材料可以包括
在图6a至图6b所示的一个优选的实施方案中，电加热器14采用钨掺杂的材料作为形成在生坯(未经焙烧的)陶瓷基底56上的电阻材料54。优选的，该材料被印刷或涂覆到生坯陶瓷基底上。优选的生坯陶瓷基底56形成有在其中形成的宏观开孔58的图案。电阻材料54的迹线沉积在生坯陶瓷基底56的一部分上的连续的路径中，该连续的路径开始和结束于生坯陶瓷基底56的一个边缘60处。然后，将生坯陶瓷基底56围绕柱形芯轴62(在由箭头63指示的方向上)缠绕，以形成具有由三层生坯陶瓷基底56形成的开口端66的生坯陶瓷加热器元件64，其中每一层生坯陶瓷基底56叠加在前一层上，其中开孔58基本上被分度，以提供从生坯陶瓷加热器元件64的外表面68到其所得的内孔70的连续的宏观开孔。电阻材料54包封在生坯陶瓷加热器元件64的层内，并且提供两个电突片72使其与电阻材料54的末端电接触。如上所述，然后这些突片通过基板36可用于电连接。然后，如本领域的普通技术人员将认识到的，焙烧(加热到非常高的温度以熔合陶瓷材料)生坯陶瓷加热器元件64，以形成电加热器14。
在另选的实施方案中，可以在生坯陶瓷基底56围绕芯轴62缠绕之后形成宏观开孔58。
更一般地，电加热器具有主体，其由至少一个限定长度的侧壁、内部空隙、至少一个内表面(例如，内孔70)、至少一个外表面(例如，外表面68)以及通过至少一个侧壁和/或在连接内表面70和外表面68的邻近侧壁之间的多个开孔58形成。因此，尼古丁蒸气可离开加热器/吸芯组合从内孔70通过宏观开孔58到蒸发室26的体积中。
电加热器可采取提供向内或向外指向的表面的许多形状。例如，已经描述了简单的管状结构。其它管状结构可包括具有圆形、椭圆形、多边形和其它闭合的横截面的那些结构。加热器的另选形式可包括具有开口壁以提供“c形”、“u形”、“v形”的横截面或其它开口通道结构的通道加热器。另选地，主体可以由各自提供侧壁的多根指状物形成，并且侧壁共同地限定内部空隙。
另外，垂直于电加热器长度的最大尺寸(例如，管状电加热器的直径)可变化以提供锥形或截头锥形状或其它类似插座形状，以接收或保持与向内指向的表面紧密接触的吸芯。
套筒：
如上所指示，壳体16为接近电加热器14的一次性套筒20提供接收器18，并且一次性套筒20包括包含尼古丁溶液的贮存器22。虽然以下描述参考尼古丁溶液，但是其它形成蒸气的溶液也可用于本发明的装置中。
一般来讲，尼古丁溶液至少包含水、丙二醇和/或甘油，以及尼古丁的组合。在一些情况下，溶液可以包含约2重量％至约10重量％的尼古丁、约0重量％至约30重量％的水、约65重量％至约95重量％的丙二醇和/或丙二醇和甘油的混合物。这些溶液具有介于约105℃和约150℃之间的沸点、介于约10,000mpas(毫帕斯卡)和约60,000mpas之间的粘度。在一个实施方案中，尼古丁溶液包含至少12重量％的水、至少70重量％的丙二醇；以及至少2重量％的尼古丁或尼古丁的盐。在一个实施方案中，液体制剂包含至少15重量％的水，诸如至少20重量％的水。在一个实施方案中，液体制剂包含至少75重量％的丙二醇，诸如至少80重量％的丙二醇，诸如至少85重量％的丙二醇。
如图7所示，贮存器22包括至少一个端口74，尼古丁溶液可从该端口74被抽出并且被导向到装配的ends10中的蒸发室26。然而，在使用前，设置液体屏障或密封件诸如屏障膜(barriermembrane)76，以防止溶液通过端口74渗漏。在其中细长吸芯30被掺入到一次性套筒20中的实施方案中，细长吸芯30可保存诸如可滑动地配合在邻近屏障膜76的端口74中，并且在一次性套筒20锁定到接收器18中期间，细长吸芯30可进一步滑动到贮存器22中以使屏障膜76破裂，从而提供从贮存器22到电加热器14的液体导管。吸芯30到贮存器22中的渗透可由止挡件77(示出在图3和图7中)限制。在另选的实施方案中(未示出)，液体屏障可以是围绕设置在端口74中的吸芯的远侧端部设置的密封件或塞。在其中细长吸芯30从电加热器14延伸的实施方案中，在一次性套筒20锁定到接收器18中期间，吸芯30将滑动到端口74中，并且使屏障膜76破裂，或破坏处于或接近端口74的密封件。在其中吸芯是ends的替换套件的一部分的另选的实施方案中，吸芯可封装有一次性套筒，并且在将一次性套筒固定到壳体的接收器之前插入端口74中。
当尼古丁溶液从贮存器22中抽出时，容许等体积的空气进入贮存器22。可以通过本领域的普通技术人员已知的一个或多个排气孔(诸如吸芯30的内孔50)或其它贮存器排气技术来提供该替换的空气。
一次性套筒20还包括蒸发室26和管嘴24之间的至少一个空气通路(出口导管28)，以允许用户将尼古丁气溶胶吸取到他的或她的口中。出口导管28可以具有基本上恒定的横截面，或该横截面可以沿着它的长度变化。在一个优选的配置中，出口导管28的横截面积远离蒸发室26减小。管嘴24优选地设置在蒸发室26远侧的一次性套筒20的一部分处。
虽然图1至图7的实施方案是有效的，但是本领域的普通技术人员将认识到，围绕加热器的更对称的空气流可改善粒度分布并且降低蒸发室中冷凝的可能性。因此，可以采用多于一个的出口导管，或出口导管可以为环带的形式。优选地，存在至少两个出口导管(如图8和图9所示)，一次性套筒20’包括蒸发室26’和管嘴24’之间的两个空气通路(出口导管28’)，以允许用户将尼古丁气溶胶吸取到他的或她的口中。同样，两个出口导管28’可以具有基本上恒定的横截面，或该横截面可以沿着它们的长度变化。如上，出口导管28’的横截面积可以远离蒸发室26’减小。管嘴24’优选地设置在蒸发室26’远侧的一次性套筒20’的一部分处。概括的说，一次性套筒包括至少一个出口导管(图3和图7中的出口导管28)。更优选地，一次性套筒可以掺入两个出口导管(图8和图9中的出口导管28’)。甚至更优选地，一次性套筒掺入2至8个出口导管，以改善通过或排出蒸发室的空气流的对称性。
另外，如图8和图9所示，出口导管28’可以具有朝向管嘴减小的横截面。虽然不旨在受限于该理论，但是据信，当气溶胶从ends被吸取时，锥形出口导管可以提供增加的速度。该增加的速度可以降低沉积在套筒或管嘴中的冷凝的可能性。锥形出口导管还可以提供压缩，以保持气溶胶的温度，从而最小化冷凝。
在一个实施方案中，一次性套筒20具有多个特征以增加系统的安全。如下面将更详细地描述，一次性套筒20掺入特征结构的实施方案，以使得其在不损坏一次性套筒20、壳体16，或优选地在不损坏这两者的情况下，以手动可去除的方式牢固地锁定到壳体16的接收器18中。另外，一次性套筒20掺入特征结构以使得其在使用之前或使用之后能够牢固地锁定到容器中用于处理。
虽然在尼古丁递送系统的上下文中已经描述了套筒，但是在该系统中可以采用另选的活性成分，诸如治疗哮喘、疼痛和其它可吸入治疗病症的药物。
蒸发室：
蒸发室26由一次性套筒20、壳体16和电加热器14的元件限定。具体地，电加热器14功能性地处于蒸发室26的中心。在电加热器14和尼古丁溶液之间的界面处形成含尼古丁的蒸气并且与空气混合以形成尼古丁气溶胶。在图2所示的实施方案中，基板36形成蒸气室26的一个壁，并且一次性套筒20的端部78形成蒸气室26的相对壁。蒸气室26的其余壁由壳体26形成。在接近蒸发室26的壳体16中形成至少一个并且优选地多个孔穴17。在图5所示的优选的实施方案中，气体孔穴17经由歧管(示出为环形通路80)与基板36中的进气通路52连通，基板36与蒸发室26的纵向轴成角度，以产生围绕蒸发室26中的电加热器14的圆形气流或涡旋(在图5b中通过箭头81示出)。这些进气通路52提供多个蒸发室进气口开口53。据信，这改善了尼古丁蒸气和进气的混合，以形成更均匀的尼古丁气溶胶，其可通过蒸发室出气口导管28被吸取且进入管嘴24。
虽然上面的描述是指提供围绕加热器的涡旋流，但本领域的普通技术人员将认识到另选的空气流是可以的并且可选择用于不同的所期望的属性。
一般来讲，可使用可加工或更优选地可模制成期望的形状并且可承受系统中使用的液体的化学降解和高温的任何材料来制备蒸发室的部件。优选的材料包括但不限于热固性聚合物、热塑性聚合物和陶瓷。特别优选的材料包括陶瓷和耐热热塑性聚合物。可用的耐热热塑性聚合物的代表性、非限制性列表包括液晶聚合物(“lcp”)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯硫醚(pps)、含氟聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺(pai)、高性能聚酰胺(hppa)、聚酰亚胺(pi)、聚酮、聚砜衍生物、聚环己烷对苯二甲酸二甲酯(pct)、含氟聚合物、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯并咪唑(pbi)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、间同立构聚苯乙烯、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(例如，德国汉堡的velox公司(velox,hamburg,germany)的
吸芯：
另外，装配的ends10提供从贮存器22到电加热器14的液体导管。在优选的实施方案中，液体导管为从贮存器22延伸到电加热器14的细长吸芯30。细长吸芯30紧密接触电加热器14表面，以使得由电阻加热器元件提供的热能量能够蒸发通过细长吸芯30传输到其的尼古丁溶液。当尼古丁溶液被蒸发时，细长吸芯30将另外的尼古丁溶液通过毛细管传输到电加热器14。
在图3所示的一个优选的实施方案中，细长吸芯30为一次性套筒20的部件，并且其由基本上无孔耐用的热塑性材料形成。吸芯30结构能够插入开口、柱形电加热器14的内孔70中，以产生细长吸芯30的外表面和电加热器14的内表面之间的紧密接触。因此，本发明的细长吸芯30足够刚性与稳健以抵抗损坏和显著的扭曲，同时相对于电加热器的内表面和/或相对于一次性套筒的端口轴向地运动。此类吸芯优于由当前用在许多电子尼古丁装置中的玻璃纤维的丝束形成的吸芯，因为此类纤维很可能在与柱形加热器元件的过盈配合中断裂。断裂的纤维片段将自由地被夹带在空气流中，并且然后可以进入用户的肺部。
该优选的吸芯结构的示例作为具有多个液体传导特征结构(诸如从吸芯的外表面突起的纵向延伸的肋82)的管状耐用热塑性材料示出在图8a至图8c中。这提供了肋82之间的毛细通道，以沿着细长吸芯30的外表面将尼古丁溶液从贮存器22传导到柱形电加热器14。在一个实施方案中，选择细长吸芯30的内孔50的尺寸以阻止尼古丁溶液通过内孔50的毛细传输，并且允许空气被吸取到贮存器22中，以当尼古丁溶液从其除去时均衡压力(如图4e所示)。此类细长吸芯30可通过将塑料通过一个或多个模具挤出来形成。挤出的一个优选的形式包括挤出中心管并且将肋82共挤出到管的表面上。
被选择用于吸芯的材料可为可形成足够的刚性以承受涉及可滑动地接合ends的其它部件的力的任何材料，ends的其它部件包括电加热器14、一次性套筒端口74。材料还应当耐受高达至少约180℃的温度的热降解。优选地，该材料耐受高达至少约200℃，并且更优选地至少约250℃的温度的热降解。
一般来讲，可使用可加工或更优选地可模制成所需形状，并且可承受系统中使用的液体的化学降解和上述高温的任何材料来制备吸芯，并且优选的该材料具有低的热导率，以避免在贮存器22中的过热液体。用于细长吸芯的优选的材料包括热固性聚合物、热塑性聚合物和陶瓷。特别优选的材料包括陶瓷和耐热热塑性聚合物。可用的耐热热塑性聚合物的代表性、非限制性列表包括液晶聚合物(“lcp”)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯硫醚(pps)、含氟聚合物、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺(pai)、高性能聚酰胺(hppa)、聚酰亚胺(pi)、聚酮、聚砜衍生物、聚环己烷对苯二甲酸二甲酯(pct)、含氟聚合物、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯并咪唑(pbi)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、间规聚苯乙烯等。优选的材料包括peek、pei、lcp(例如，购自赛拉尼斯公司(celanese)的
如从图10b可以看出，内孔50的直径“di”远大于细长吸芯30的外表面上的邻近的肋82之间的间隔“s”。选择肋82的间隔“s”和高度“h”以有效地传输在邻近的肋之间形成的通道84中的尼古丁溶液。高度“h”是从肋和肋的最外侧尖端之间的通道84的基部进行测量的。间隔“s”是在邻近的肋之间在肋高度的90％处进行测量的。还将认识到可根据需要通过适当的表面处理(包括涂层)对通道84的传输特性进行修改，以改善通道的表面被尼古丁溶液的可润湿性。肋的高度“h”也是由从电加热器14的内孔70到由通道84传输的尼古丁溶液的热传递的效率确定的，因为在使用期间电加热器14的内孔70将与肋82的外端86接触或至少靠近。虽然加热器元件的表面和液体表面不一定要接触，但是我们发现系统容许肋的外端和加热器元件之间的间隙。优选地，该间隙小于约0.3mm，并且更优选地，该间隙小于约0.2mm。据信，加热器元件和尼古丁溶液之间的间隙快速地填充有饱和蒸气，并且因此，此类间隙可比干燥空气间隙更好地将热量从加热器表面传导到液体。
如上所指示，细长吸芯30的内孔50用于允许空气进入贮存器22中，以在尼古丁溶液去除时均衡压力。遗憾的是，在一些情况下，内孔50也可以为穿过其的尼古丁溶液的渗漏提供潜在的路径，因此可以处理(通过涂层或物理表面处理)内孔50的表面以降低其被尼古丁溶液的可润湿性。另选地，可以使用止回阀(未示出)以允许空气通过孔50进入，并且防止不期望的尼古丁溶液渗漏。在一个实施方案中，接触吸芯30的加热器14的表面被设计成最小化被尼古丁溶液的可润湿性，以便在加热器14未启动时，降低沿着通道84经由毛细管的尼古丁溶液渗漏的可能性，例如，通过施加不易被尼古丁溶液润湿的涂层。
在另一个另选的实施方案中，可以塞住中心孔50以防止尼古丁溶液的渗漏，并且可以使用另选的贮存器排气系统。
在另选的实施方案中，细长吸芯30与电加热器14相关联。在该实施方案中，细长吸芯30'可以为用电子加热器形成的陶瓷材料。实际上，可以使用焙烧的陶瓷吸芯30'来取代成形芯轴62(图6a)，并且生坯陶瓷材料可以围绕细长吸芯30'缠绕。所得的吸芯30'和柱形电加热器14'的组合可一起进行焙烧，以形成图11中所示的一体的吸芯/加热器结构。在该实施方案中，细长吸芯30'的远侧端部显著地延伸超过柱形电加热器14'的端部，以使得其延伸到一次性套筒20中的贮存器22中(图7)。
在另一个另选的实施方案中，细长吸芯30具有基本上无孔的支撑体以及细长吸芯的外表面上的毛细结构。根据是否期望允许空气排放回贮存器中，无孔的支撑体可以为固体或管状结构。
容器：
容器88可用于将关键防儿童安全措施提供给一个或多个一次性套筒20。具体地，容器88将未使用的一个或多个一次性套筒20牢固地锁定在包装件中。另外，容器88包括空的一个或多个“废物”室，其尺寸设定成包含使用过的一次性套筒20。容器88、一次性套筒20和外壳16中的接收器18全部配合以牢固地将套筒20锁定到接收器18或容器88中。这极大地降低了包含尼古丁溶液的未附接的一次性套筒20意外暴露于环境和/或儿童的可能性。期望通过使用ends10和尼古丁溶液到气溶胶的转换来接近包含在一次性套筒20中的尼古丁溶液。对液体内容物的其它接近是困难的，最好的是，诸如通过破坏ends10和/或容纳一次性套筒20的容器88。
如图12a所示，具有延伸的接收器套管18'的修改的ends10'可与下面所述的容器的具体实施方案一起使用。去除未使用的一次性套筒所需的步骤示出在图12b至图12e中。
容器88包括至少一个第一室90以及至少一个废物室92，第一室90具有尺寸被设定成容纳未使用的一次性套筒20的开口91，废物室92具有尺寸被设定成内容使用过的一次性套筒20的开口93。每个未使用的一次性套筒20通过第一可释放的接合机构保持在第一室90中，并且每个废物室92具有第二接合机构以在使用后固定此类使用过的一次性套筒20。
为了将未使用的一次性套筒20插入ends10'的壳体16'的接收器18'中，延伸的接收器18'放置在未使用的一次性套筒20的暴露的端部的上方。当延伸的接收器18'插入容器88的第一室90中时，延伸的接收器18'的外表面使将套筒20固定在第一室90中的至少一个保持臂94偏转，远离未使用的一次性套筒20(图12c)。保持臂94在朝向第一室90的中心轴延伸的松弛位置(如图12b中所示)和远离第一室90的中心轴设置的弯曲位置(如图12c中所示)之间能够进行关节运动。设置在延伸的接收器18'内的向内指向的凸缘96(其前端的远侧)将在未使用的一次性套筒20的暴露端处的向外偏置的钩98向内引导，以允许凸缘96通过。一旦凸缘96已经通过未使用的一次性套筒20的钩98，钩就向外返回以牢固地附接到接收器18'的凸缘96以形成完全装配的ends10'(图12d)。当保持臂94保持向外弯曲以允许未使用的一次性套筒20从其移除时，完全装配的ends10’可从容器88的第一室90移除。
一旦已经使用ends10'，并且尼古丁溶液被消耗，就可将使用过的一次性套筒20固定到“废物”室92中以用于处理。如图13a所示，ends10'与废物室92对准。可将使用过的一次性套筒20插入废物室92中，并且设置在废物室92的基部处的一组废物室保持臂100通过接合接近使用过的一次性套筒20的管嘴24的唇部101将使用过的一次性套筒20固定在废物室92中(图13b)。设置在废物室92的基部104处的突起部102也承载在传递杆106的一个端部上，以促使传递杆远离管嘴24，从而接合在使用过的一次性套筒20的相对端处的向外偏置钩98，并且使向外偏置钩向内偏转以使得它们从壳体16上的接收器18'的凸缘96脱离接合(图13c)。在使用过的一次性套筒20牢固地锁定在废物室92中的情况下，可从其移除壳体16'(图13c)，并且未使用的一次性套筒20可联接到壳体16'以用于继续使用。
图14示出优选的具有多个用闭合件110封闭的第一室90'以及多个废物室92'的多室容器108。为了进入第一室90'以获取未使用的一次性套筒，用户将从开口移除闭合件110，以暴露未使用的一次性套筒。
附加的另选的实施方案
上述描述已大体描述为一系列实施方案，其中一次性套筒包括管嘴、出口和贮存器，并且通过贮存器将加热器和蒸发室与出口分开。另选的实施方案可以将加热器和蒸发室定位成更靠近出口。将对这些实施方案中的若干个进行如下描述：
在图15a和图15b中所示的一个实施方案中，ends1000包括具有功率源(未示出)和一个或多个进气口(未示出)的壳体1016；容纳电加热器1014、出气口1025和蒸发室1026的可重复使用的管嘴1024；细长吸芯1030；以及容纳贮存器1022的一次性套筒1020。可重复使用的管嘴1024可移除地附接到壳体1016，以允许一次性套筒1020放置在ends1000中。本领域的普通技术人员将认识到ends1000将需要在电加热器1014(容纳在管嘴1024中)和功率源(容纳在壳体1016中)之间的电路。因此，在壳体1016和管嘴1024之间需要可释放的电连接件(未示出)。在该实施方案中，电加热器1014安装在基板1036上，并且当装配时，基板1036设置成与一次性套筒1020成面对关系。因此，在装配的ends1000中，吸芯1030从贮存器1022延伸，通过基板1036，并且进入电加热器1014中。在使用中，如上所述，进气1039通过进气口(未示出)进入ends1000，并且通过一个或多个内导管1041到达一个或多个空气通路1052，通过基板1036，到其中进气形成尼古丁气溶胶1044的蒸发室1026中。然后可从可重复使用的管嘴1024中的出气口1025抽出尼古丁气溶胶1044。
在图16a和图16b中所示的一个实施方案中，ends2000包括具有功率源(未示出)和一个或多个进气口(未示出)的壳体2016；容纳电加热器2014和出气口2025的可重复使用的管嘴2024；蒸发室2026；细长吸芯2030；以及容纳贮存器2022的一次性套筒2020。可重复使用的管嘴2024可移除地附接到壳体2016，以允许一次性套筒2020放置在ends2000中。可移除的管嘴2024、一次性套筒2020和基板2036形成装配的ends2000中的蒸发室2026。本领域的普通技术人员将认识到ends2000将需要在电加热器2014(容纳在管嘴2024中)和功率源(容纳在壳体2016中)之间的电路。因此，在壳体2016和管嘴2024之间需要可释放的电连接件(未示出)。在该实施方案中，电加热器2014安装在基板2036上，并且当装配时，电加热器2014设置成与一次性套筒2020成面对关系。因此，在装配的ends2000中，吸芯2030从贮存器2022延伸，并且进入电加热器2014中。在使用中，如上所述，进气2039通过进气口(未示出)进入ends2000，并且通过一个或多个内导管2041，到达其中进气形成尼古丁气溶胶2044的蒸发室2026。然后可通过一个或多个空气通路(未示出)通过可重复使用的管嘴2024中的基板2036和出气口2025抽出尼古丁气溶胶2044。
在图17a和图17b中所示的一个实施方案中，ends3000包括具有功率源(未示出)的壳体3016；容纳电加热器3014、一个或多个进气口3017、出气口3025和蒸发室3026的可重复使用的管嘴3024；细长吸芯3030；以及容纳贮存器3022的一次性套筒3020。可重复使用的管嘴3024可移除地附接到壳体3016，以允许一次性套筒3020放置在ends3000中。本领域的普通技术人员将认识到ends3000将需要在电加热器3014(容纳在管嘴3024中)和功率源(容纳在壳体3016中)之间的电路。因此，在壳体3016和管嘴3024之间需要可释放的电连接件(未示出)。在该实施方案中，电加热器3014安装在基板3036上，并且当装配时，基板3036设置成与一次性套筒3020成面对关系。因此，在装配的ends3000中，吸芯3030从贮存器3022延伸，通过基板3036，并且进入电加热器3014中。在使用中，如上所述，进气3039通过进气口3017进入ends3000，并且进入其中进气形成尼古丁气溶胶3044的蒸发室3026(垂直于加热器的长度)中。在该实施方案中，空气/尼古丁气溶胶流垂直于电加热器3014的取向。然后可从可重复使用的管嘴3024中的出气口3025抽出尼古丁气溶胶3044。
在图18a和图18b中所示的一个实施方案中，ends4000包括具有功率源(未示出)的壳体4016；容纳电加热器4014、一个或多个进气口4017以及出气口4025的可重复使用的管嘴4024；蒸发室4026；细长吸芯4030；以及容纳贮存器4022的一次性套筒4020。可重复使用的管嘴4024可移除地附接到壳体4016，以允许一次性套筒4020放置在ends4000中。可移除的管嘴4024、一次性套筒4020和基板4036形成装配的ends4000中的蒸发室4026。本领域的普通技术人员将认识到ends4000将需要在电加热器4014(容纳在管嘴4024中)和功率源(容纳在壳体4016中)之间的电路。因此，在壳体4016和管嘴4024之间需要可释放的电连接件(未示出)。在该实施方案中，电加热器4014安装在基板4036上，并且当装配时，电加热器4014设置成与一次性套筒4020成面对关系。因此，在装配的ends4000中，吸芯4030从贮存器4022延伸，并且进入电加热器4014中。在使用中，如上所述，进气4039通过进气口4017进入ends4000，并且进入其中进气形成尼古丁气溶胶4044的蒸发室4026(垂直于加热器的长度)中。在该实施方案中，空气/尼古丁气溶胶流垂直于电加热器4014的取向。然后可从可重复使用的管嘴4024中的出气口4025抽出尼古丁气溶胶4044。
呈现上述说明书和实施方案是为了帮助完整地并且非限制性地理解本文所公开的发明。由于在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以做出本发明的许多变型和实施方案，因此本发明由以下所附的权利要求书限定。
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