Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее исполнительный элемент для деагломерирования порошка
Группа изобретений относится к устройству, генерирующему аэрозоль, и к системе, генерирующей аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем диспергирования порошка, образующего аэрозоль, в поток воздуха, при этом устройство содержит корпус устройства, содержащий проход для потока воздуха, проходящий через него и выполненный с возможностью вмещения капсулы, содержащей порошок, образующий аэрозоль, для выпуска в проход для потока воздуха, а также магнитный исполнительный элемент, выполненный с возможностью генерирования движения капсулы при размещении в корпусе устройства для деагломерирования порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы. Магнитный исполнительный элемент содержит по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку внутри корпуса устройства для генерирования магнитного поля. Магнитный исполнительный элемент дополнительно содержит подвижный сердечник, выполненный с возможностью движения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки. Сердечник выполнен с возможностью соединения с капсулой с целью передачи движения сердечника на капсулу. Подвижный сердечник содержит или образует держатель для вмещения и удержания капсулы внутри корпуса устройства. Технический результат - создание устройства, содержащее средство для деагломерирования порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, для генерирования аэрозоля из порошка, образующего аэрозоль. Изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, которая содержит такое устройство, генерирующее аэрозоль, и капсулу, содержащую порошок, образующий аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
Устройства, генерирующие аэрозоль, основанные на диспергировании порошка, образующего аэрозоль, в поток воздуха, широко известны из уровня техники. Например, такие устройства могут использоваться для лечения респираторных заболеваний путем доставки сухого порошка, содержащего фармацевтический препарат в форме аэрозоля, в дыхательные пути пациента. Подобным образом, такие устройства могут быть использованы для доставки никотинового и/или ароматизированного порошка с целью предоставления пользователю определенного ощущения. В частности, такие устройства известны как устройства для вдыхания порошка или ингаляторы порошка. Устройства могут быть выполнены с возможностью вмещения капсулы, которая содержит порошок, образующий аэрозоль, который должен быть диспергирован. Тем не менее, порошок внутри капсулы может иметь тенденцию к агломерации, которая может быть неблагоприятна для образования аэрозоля.
Таким образом, было бы желательно получить устройство, генерирующее аэрозоль, и систему для генерирования аэрозоля из порошка, образующего аэрозоль, с преимуществами решений из известного уровня техники, но без их ограничений. В частности, было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, и систему, содержащую средства для деагломерирования порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы.
Согласно настоящему изобретению предоставлено устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля посредством диспергирования порошка, образующего аэрозоль, в поток воздуха. Устройство содержит корпус устройства, имеющий проход для потока воздуха, проходящего через него. Корпус устройства выполнен с возможностью вмещения капсулы, которая содержит порошок, образующий аэрозоль, для выпуска в проход для потока воздуха. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит магнитный исполнительный элемент, выполненный с возможностью генерирования движения капсулы при размещении в корпусе устройства для деагломерирования порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы.
Согласно настоящему изобретению, было признано, что деагломерация порошка может быть легко достигнута путем приложения к капсуле движения с целью разрыхления порошка внутри капсулы. Преимущественно такой тип деагломерации порошка основан только на механической деагломерации порошка, образующего аэрозоль, без необходимости в добавлении в порошок каких-либо деагломерирующих добавок. Кроме того, деагломерирующее движение преимущественно вызывает завихрение порошка, что облегчает выпуск порошка в проход для потока воздуха и, таким образом, усиливает образование аэрозоля.
Предпочтительно движение, которое должно быть сгенерировано и вызвано применительно к капсуле, представляет собой движение встряхивания или вибрационное движение или пульсирующее движение. Движение может представлять собой либо возвратно-поступательное движение, либо колебательное движение. Предпочтительно движение встряхивания, вибрационное движение или пульсирующее движение могут включать в себя частоту в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, в частности от 20 Гц до 1 кГц, предпочтительно от 50 Гц до 500 Гц, наиболее предпочтительно от 100 Гц до 500 Гц. В частности, движение встряхивания, вибрационное движение или пульсирующее движение могут включать резонансную частоту капсулы, содержащей порошок. Преимущественно это позволяет выполнять как можно более эффективное встряхивание порошка в капсуле.
Перемещение может представлять собой линейное движение или вращательное движение или их комбинацию. Соответственно, магнитный исполнительный элемент может представлять собой линейный магнитный исполнительный элемент или роторный магнитный исполнительный элемент.
В контексте данного документа термин «магнитный исполнительный элемент» относится к любому исполнительному элементу с использованием магнитных эффектов, в частности магнитного поля, для генерирования сил, которые влияют на движение части исполнительного элемента или объекта, соединенного с исполнительным элементом. В частности, магнитный исполнительный элемент может быть основан на магнитных силах, действующих на расстоянии, таких как сила магнитного сопротивления и сила Лоренца.
Магнитный исполнительный элемент может содержать неподвижную часть и подвижную часть. В контексте данного документа подвижная часть выполнена с возможностью перемещения относительно неподвижной части, в то время как неподвижная часть является неподвижной относительно устройства, генерирующего аэрозоль. Подвижная часть может быть выполнена с возможностью перемещения в ответ на магнитное поле или магнитные поля, генерируемые внутри исполнительного элемента, что приводит к возникновению магнитной силы между неподвижной частью и подвижной частью. В контексте данного документа подвижная часть магнитного исполнительного элемента также называется «сердечник», как будет более подробно пояснено ниже.
Для генерирования движения капсулы в соответствии с изобретением подвижная часть может быть соединена с капсулой с целью передачи своего магнитно индуцированного движения относительно неподвижной части на капсулу.
Как будет дополнительно объяснено ниже более подробно, собственно капсула может представлять собой подвижную часть исполнительного элемента, которая непосредственно приводится в действие неподвижной частью исполнительного элемента. Капсула может быть либо частью исполнительного элемента, либо может представлять собой автономный объект, отдельный от исполнительного элемента, который не является частью исполнительного элемента. В частности, исполнительный элемент может содержать неподвижную часть, генерирующую магнитную силу, которая непосредственно влияет на капсулу, то есть на движение капсулы. В этом случае капсула может содержать средства, например магнитные или электропроводные материалы, для непосредственного соединения с магнитным полем таким образом, чтобы создать силу, которая сообщает вибрацию капсуле.
Магнитное поле или магнитные поля, на которых основывается действующая сила магнитного исполнительного элемента, могут быть сгенерированы либо одним из неподвижной части и подвижной части, либо как подвижной частью, так и неподвижной частью.
Магнитное поле или магнитные поля могут быть сгенерированы электрическим током, проходящим через провод, например, через один или более витков магнитной катушки. Следовательно, магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может представлять собой магнитный исполнительный элемент с электрическим приводом.
В частности, магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может содержать по меньшей мере одну магнитную катушку для генерирования магнитного поля. Магнитные катушки преимущественно обеспечивают, высокую степень управляемости магнитного поля. В частности, магнитные катушки позволяют изменять напряженность магнитного поля за счет изменения тока, проходящего через них. Кроме того, магнитные катушки могут быть легко выполнены с возможностью обеспечения любой требуемой геометрии поля в соответствии с конкретными требованиями магнитного исполнительного элемента. В контексте данного документа термины «магнитная катушка» и «магнитное поле» в общем также включают термины «электромагнитная катушка» и «электромагнитное поле». Соответственно, термины «магнитная сила» и «магнитный эффект» включают термины «электромагнитная сила» и «электромагнитный эффект».
Магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может также содержать по меньшей мере один постоянный магнит для генерирования магнитного поля, индуцирующего движущую силу между неподвижной частью и подвижной частью магнитного исполнительного элемента. Предпочтительно по меньшей мере один постоянный магнит включает редкоземельный магнит, изготовленный из сплавов редкоземельных элементов, такой как самариево-кобальтовый магнит или неодимовый магнит. Редкоземельные магниты преимущественно представляют собой наиболее сильный тип постоянных магнитов, производящий значительно более сильные магнитные поля, чем другие типы, такие как феррит или алнико магниты. Разумеется, по меньшей мере один постоянный магнит может также включать феррит или алнико магнит.
Указанная по меньшей мере одна магнитная катушка может быть либо неподвижной, либо подвижной, с возможностью перемещения относительно устройства, генерирующего аэрозоль, в частности, относительно основного корпуса устройства, генерирующего аэрозоль. Соответственно, магнитная катушка может представлять собой либо часть подвижной части, либо часть неподвижной части исполнительного элемента. Наоборот, либо неподвижная часть, либо подвижная часть исполнительного элемента может содержать по меньшей мере одну магнитную катушку. Конечно, каждая из как неподвижной, так и подвижной части исполнительного элемента может содержать по меньшей мере одну магнитную катушку, то есть по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку и по меньшей мере одну подвижную магнитную катушку, соответственно.
Подобным образом, по меньшей мере один постоянный магнит может быть либо неподвижным, либо подвижным по отношению к устройству, генерирующему аэрозоль. Соответственно, постоянный магнит может быть либо частью подвижной части, либо частью неподвижной части исполнительного элемента. Наоборот, либо неподвижная часть, либо подвижная часть исполнительного элемента может содержать по меньшей мере один постоянный магнит.
В целом, магнитный исполнительный элемент может представлять собой исполнительный элемент на основе подвижной катушки или исполнительный элемент на основе подвижного магнита. В исполнительном элементе на основе подвижной катушки подвижная магнитная катушка расположена в статическом магнитном поле, например, в статическом магнитном поле неподвижного постоянного магнита или другой магнитной катушки, неподвижной относительно подвижной магнитной катушки. При приведении в действие посредством тока на эту подвижную магнитную катушку действует сила Лоренца, вызывающая движение катушки. Эта сила пропорциональна подаваемому току. Преимущественно это позволяет точно управлять этой силой, а, следовательно, перемещением подвижной магнитной катушки. Исполнительные элементы на основе катушки, как правило, известны также как исполнительные элементы на основе звуковой катушки. Наоборот, в исполнительном элементе на основе подвижного магнита подвижный постоянный магнит расположен в неподвижном магнитном поле, например, в неподвижном магнитном поле, генерируемом неподвижной магнитной катушкой или компоновкой катушек. Путем реверсирования полярности неподвижного поля подвижный постоянный магнит может быть приведен в действие, например, во вращательное или линейное движение. Преимущественно, исполнительные элементы на основе подвижного магнита могут обеспечивать значительные приводные силы.
Предпочтительно магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку внутри корпуса устройства для генерирования магнитного поля. Наличие магнитной катушки, неподвижной внутри корпуса устройства, преимущественно снижает сложность устройства, генерирующего аэрозоль, таким образом обеспечивая простую конструкцию, которая является надежной и недорогой в производстве. В частности, неподвижная магнитная катушка не требует каких-либо средств для передачи электрической мощности в подвижную систему исполнительного элемента.
Магнитная катушка может представлять собой плоскую спиральную магнитную катушку или винтообразную магнитную катушку. Винтообразные катушки преимущественно позволяют, генерировать однородные поля. Плоские спиральные катушки преимущественно позволяют создать компактное устройство. Термин «плоская спиральная катушка» в контексте настоящего документа охватывает катушки, являющиеся плоскими, а также плоские спиральные катушки, форма которых соответствует изогнутой поверхности. Плоская спиральная катушка может иметь круглую форму или может иметь в целом продолговатую, или прямоугольную форму. Магнитная катушка может удерживаться внутри корпуса устройства. В частности, магнитная катушка может быть расположена на внутренней поверхности корпуса устройства, которая находится внутри стенки материала корпуса устройства, или смежно с ней. Магнитная катушка может быть расположена в основном корпусе или в мундштуке устройства.
В качестве дополнения к неподвижной части магнитного исполнительного элемента, в частности по меньшей мере одной указанной ранее неподвижной магнитной катушки, магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать подвижный сердечник. В контексте данного документа термин «подвижный сердечник» в целом относится к любому подвижному элементу, компоненту или части магнитного исполнительного элемента, выполненному с возможностью движения в ответ на магнитное поле, которое может быть сгенерировано неподвижной частью магнитного исполнительного элемента, в частности, неподвижной магнитной катушкой. Таким образом, при работе исполнительного элемента создается электродвижущая сила между сердечником и магнитным полем неподвижной части, что вызывает движение сердечника. В отличие от некоторых определений термина «сердечник», иногда используемых в электротехнике, сердечник - в контексте настоящего документа, не нуждается в электрическом токе или даже не проводит его. Вместо этого, сердечник согласно настоящему документу предпочтительно содержит по меньшей мере один магнитный материал для взаимодействия с магнитным полем неподвижной части исполнительного элемента.
В контексте данного документа термин «магнитный материал» относится к намагничиваемому или постоянно намагниченному материалу. Магнитный материал может быть либо магнитно-мягким, таким как мягкое в магнитном отношении железо, либо магнитно-жестким, таким как постоянный магнит. Магнитный материал может представлять собой ферромагнитный материал или ферримагнитный материал. Например, магнитный материал может содержать железо, ферромагнитную сталь или постоянный магнит, такой как самариево-кобальтовый магнит или неодимовый магнит.
Для генерирования движения капсулы, деагломерирующего порошок, в соответствии с настоящим изобретением подвижный сердечник выполнен соединяемым, в частности, неподвижно и/или с возможностью постоянного соединения с капсулой таким образом, чтобы передавать его движение на капсулу. В целом, сердечник может быть выполнен с возможностью соединения с капсулой с помощью любых подходящих средств. В частности, сердечник может быть выполнен с возможностью соединения с капсулой посредством посадки с натягом, притертого соединения, зажимных, прокалывающих или магнитных средств. Сердечник может быть выполнен с возможностью соединения с капсулой посредством держателя, который выполнен с возможностью вмещения и удержания капсулы внутри корпуса устройства. Держатель может представлять собой держатель с посадкой с натягом, с притертым соединением, зажимной, прокалывающий или магнитный держатель. В частности, держатель может быть частью сердечника. Подобным образом, сердечник может содержать или образовывать держатель для вмещения и удержания капсулы в корпусе устройства. Сердечник может быть выполнен с возможностью соединения с капсулой посредством линейного или вращательного вала магнитного исполнительного элемента.
В соответствии с одной конфигурацией магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может представлять собой роторный магнитный исполнительный элемент. В частности, магнитный исполнительный элемент может представлять собой электродвигатель, предпочтительно электродвигатель с постоянным магнитом. Электродвигатель с постоянным магнитом представляет собой тип бесщеточного электродвигателя, в котором используются постоянные магниты вместо витков в подвижной части.
Соответственно, магнитный исполнительный элемент может содержать по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку и вращающийся сердечник. Вращающийся сердечник содержит по меньшей мере один установленный с возможностью вращения постоянный магнит, который выполнен с возможностью вращения в ответ на магнитное поле магнитной катушки, таким образом, чтобы вызывать вращательное движение капсулы при соединении с сердечником. В этой конфигурации магнитный исполнительный элемент представляет собой вращающийся магнитный исполнительный элемент. В частности, неподвижная магнитная катушка может быть частью статора или составлять его, в то время как установленный с возможностью вращения постоянный магнит может быть частью ротора или составлять его.
Благодаря присутствию постоянных магнитов вместо витков в подвижной части исполнительного элемента, исполнительный элемент не нуждается в каком-либо переключателе или токосъемном кольце или щетках. Таким образом, вращающийся магнитный исполнительный элемент обеспечивает преимущество в отношении простой конструкции, которая является надежной и недорогой в производстве.
Конечно, вращающийся магнитный исполнительный элемент, как описано ранее, может также содержать несколько неподвижных магнитных катушек, в частности компоновку неподвижных магнитных катушек. Подобным образом, вращающийся магнитный исполнительный элемент, то есть подвижный сердечник или ротор, может содержать несколько установленных с возможностью вращения постоянных магнитов, в частности компоновку установленных с возможностью вращения постоянных магнитов, содержащую несколько постоянных магнитов.
Неподвижная магнитная катушка или компоновка катушек может быть выполнена с возможностью генерирования переменного магнитного поля, вызывающего вращение по меньшей мере одного постоянного магнита или компоновки постоянных магнитов. В частности, переменное магнитное поле может представлять собой вращающееся магнитное поле. С целью усиления деагломерации порошка внутри капсулы, неподвижная магнитная катушка или компоновка катушек может работать в импульсном режиме таким образом, чтобы генерировать магнитное поле с возможностью попеременного включения и выключения и, вызывая таким образом, импульсное вращательное движение сердечника и соединенной с ним капсулы. В качестве альтернативы, катушка исполнительного элемента может работать таким образом, чтобы генерировать медленное непрерывное вращательное движение сердечника и соединенной с ним капсулы. Медленное непрерывное вращательное движение может включать скорость вращения, равную 200 оборотам в минуту или менее, в частности, равную 100 оборотам в минуту или менее, предпочтительно равную 60 оборотам в минуту или менее.
Неподвижная магнитная катушка, т.е. витки неподвижной катушки, могут быть намотаны на полюсный наконечник с образованием магнитных полюсов при подаче тока. Например, полюсный наконечник может представлять собой слоистый сердечник из мягкого в магнитном отношении железа. Магнитные полюса расположены таким образом, что постоянный магнит или компоновка постоянных магнитов могут вращаться между ними.
Направление намагниченности по меньшей мере одного постоянного магнита предпочтительно перпендикулярно оси вращения. Сердечник или роторы могут быть радиально намагничены, то есть, с северными и южными полюсами, которые чередуются вдоль окружности ротора.
Предпочтительно по меньшей мере один постоянный магнит включает редкоземельный магнит, изготовленный из сплавов редкоземельных элементов, такой как самариево-кобальтовый магнит или неодимовый магнит.
По меньшей мере один постоянный магнит может быть установлен на вращательном вале для поддержания его вращательного движения. Сам вращательный вал может быть установлен с возможностью вращения внутри корпуса устройства. Для этого устройство, генерирующее аэрозоль, в частности, магнитный исполнительный элемент, может содержать по меньшей мере один, предпочтительно два подшипника, таких как опорные подшипники, для предоставления опоры вращательному валу. Вращательный вал также может быть использован для соединения капсулы с исполнительным элементом. В частности, вращательный вал может быть прикреплен или может быть частью прокалывающей трубки, которая выполнена с возможностью прокалывания капсулы, в частности, с возможностью соединения с капсулой посредством прокалывания. Прокалывающая трубка может быть также выполнена с возможностью связи по текучей среде с внутренней частью капсулы посредством прохода для потока воздуха, проходящего через корпус устройства. Соответственно, вращательный вал может быть полым. Например, вращательный вал может представлять собой трубку, связанную по текучей среде с проходящим через корпус устройства проходом для потока воздуха или его частью.
Согласно другой конфигурации магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может быть выполнен с возможностью генерирования линейного движения капсулы. В частности, магнитный исполнительный элемент может представлять собой линейный магнитный исполнительный элемент, такой как линейный электродвигатель.
Соответственно, магнитный исполнительный элемент может содержать по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку и линейно подвижный сердечник. Линейно подвижный сердечник может содержать установленный с возможностью скольжения постоянный магнит, выполненный с возможностью линейного движения в ответ на магнитное поле магнитной катушки таким образом, чтобы вызвать линейное движение капсулы при соединении с сердечником. В этой конфигурации линейный магнитный исполнительный элемент представляет собой линейный подвижный магнитный исполнительный элемент.
Направление намагниченности по меньшей мере одного постоянного магнита предпочтительно является параллельным оси его линейного движения.
Указанная по меньшей мере одна неподвижная магнитная катушка может быть выполнена с возможностью генерирования осевого магнитного поля вдоль линейной оси движения установленного с возможностью скольжения постоянного. В зависимости от ориентации тока, питающего неподвижную магнитную катушку, установленный с возможностью скольжения постоянный магнит либо отталкивается, либо притягивается магнитным полем неподвижной магнитной катушки. Таким образом, путем подачи переменного тока на неподвижную магнитную катушку переменное магнитное поле может быть сгенерировано для обеспечения возвратно-поступательного линейного движения постоянного магнита и прикрепленной к нему капсулы.
В качестве альтернативы, линейный магнитный исполнительный элемент может содержать две неподвижные магнитные катушки, расположенные на некотором расстоянии вдоль линейной оси движения установленного с возможностью скольжения постоянного магнита. Каждая из двух неподвижных магнитных катушек может быть выполнена с возможностью генерирования осевого магнитного поля вдоль линейной оси движения постоянного магнита. Предпочтительно сам постоянный магнит расположен между двумя отстоящими в осевом направлении неподвижными магнитными катушками. Таким образом, путем поочередного приведения в действие одной из двух магнитных катушек за один раз, установленный с возможностью скольжения постоянный магнит может быть приведен в действие с возвратно-поступательным линейным движением между двумя неподвижными магнитными катушками. Подобным образом, каждая из двух неподвижных магнитных катушек может быть питаемой посредством переменных токов, которые сдвинуты по фазе, например, на 180°. Таким образом, установленный с возможностью скольжения постоянный магнит может всегда притягиваться одной из двух катушек и отталкиваться соответствующей другой, что также вызывает возвратно-поступательное линейное движение постоянного магнита и прикрепленной к нему капсулы.
Вследствие этого, в любой из вышеописанных конфигураций и режимов работы капсула может быть эффективно встряхиваемой, что преимущественно вызывает эффективную деагломерацию порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы.
Для поддержания своего линейного движения по меньшей мере один постоянный магнит может быть установлен на линейном вале. Сам линейный вал может быть установлен с возможностью скольжения в корпусе устройства. Соответственно, устройство, генерирующее аэрозоль, в частности магнитный исполнительный элемент, может содержать по меньшей мере один, предпочтительно два подшипника, таких как подшипники скольжения, для обеспечения опорой линейного вала. Линейный вал также может быть использован для соединения капсулы с исполнительным элементом. В частности, линейный вал может быть прикреплен или может быть частью прокалывающей трубки, которая выполнена с возможностью прокалывания капсулы, в частности с возможностью соединения с капсулой посредством прокалывания. Прокалывающая трубка может быть также выполнена с возможностью связи по текучей среде с внутренней частью капсулы посредством прохода для потока воздуха, проходящего через корпус устройства. Соответственно, линейный вал также может быть полым. Например, вращательный вал может представлять собой трубку, связанную по текучей среде с проходящим через корпус устройства проходом для потока воздуха или его частью.
Согласно еще одной конфигурации магнитный исполнительный элемент согласно настоящему изобретению может представлять собой исполнительный элемент на основе магнитного сопротивления. Исполнительные элементы на основе магнитного сопротивления, как правило, содержат неподвижную магнитную катушку, а также подвижный сердечник, содержащий магнитный материал, то есть намагничиваемый материал, такой как сталь или железо. При эксплуатации магнитная катушка вызывает движение сердечника в направлении, которое увеличивает индуктивность катушки. Таким образом, магнитная катушка действует как электрический магнит, который притягивает сердечник при прохождении электрического тока через катушку. Сердечник, в свою очередь, может быть использован для обеспечения механической силы для какого-либо механизма. Преимущественно, исполнительные элементы на основе магнитного сопротивления могут быть непосредственно управляемыми, например, с помощью электрической схемы, и, таким образом, имеют очень быстрое время реакции. Сила, прикладываемая к сердечнику, пропорциональна изменению индуктивности катушки относительно изменения положения сердечника, и току, проходящему через катушку. Магнитный исполнительный элемент может представлять собой вращательный исполнительный элемент на основе магнитного сопротивления, такой как индукторный двигатель. Подобным образом, магнитный исполнительный элемент может представлять собой линейный исполнительный элемент на основе магнитного сопротивления, такой как соленоидный исполнительный элемент. В любом случае, исполнительный элемент на основе магнитного сопротивления содержит вращательно или линейно подвижный сердечник, соответственно, который может быть соединен с капсулой.
В соответствии с конкретной конфигурацией магнитный исполнительный элемент может содержать по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку, а также подвижный сердечник, который содержит по меньшей мере один упругий консольный рычаг. Консоль может быть выполнена с возможностью соединения с капсулой, содержащей порошок, подлежащей размещению в корпусе устройства. Кроме того, консоль выполнена с возможностью вибрации в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки, чтобы таким образом вызвать вибрационное движение капсулы при соединении с сердечником.
Консольный рычаг может иметь неподвижный конец, прикрепленный к корпусу устройства, и свободно подвижный конец, противоположный неподвижному концу. Предпочтительно эта одностороннее крепление облегчает вибрационное движение консольного рычага.
По меньшей мере часть консольного рычага, такая как свободно подвижный конец, может содержать магнитный материал, в частности ферромагнитный или ферримагнитный материал, такой как сталь или железо. Магнитный материал выполнен с возможностью взаимодействия с магнитным полем неподвижной магнитной катушки таким образом, чтобы двигаться в направлении, которое увеличивает индуктивность катушки. Таким образом, за счет подачи питания на неподвижную магнитную катушку током предварительно заданной частоты, либо в импульсном режиме, либо в непрерывном режиме, упругая консоль находится в отклоненном состоянии, когда катушка включена и в согнутом, когда катушка выключена. Вследствие этого консольный рычаг вибрирует в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки. Таким образом, при соединении с капсулой консольный рычаг передает свое вибрационное движение на капсулу, что преимущественно приводит к эффективной деагломерации порошка, образующего аэрозоль, содержащегося в капсуле.
Предпочтительно каждый консольный рычаг содержит дополнительную массу на своем свободно подвижном конце для увеличения инерции консольного рычага. Преимущественно это позволяет вибрирующим консольным рычагам оказывать большее влияние на капсулу.
Предпочтительно магнитный исполнительный элемент или сердечник, соответственно, содержит несколько указанных консольных рычагов, которые расположены таким образом, чтобы образовать охватывающий приемный конус для размещения капсулы. Например, магнитный исполнительный элемент или сердечник, соответственно, может содержать по меньшей мере три консольных рычага, которые расположены в окружном направлении на внутренней стенке корпуса устройства таким образом, чтобы образовать коробообразный охватывающий приемный конус для размещения в нем капсулы. В частности, упругие консольные рычаги могут образовывать зажимной приемный конус, в котором каждый консольный рычаг прикладывает пружинящее усилие к капсуле при размещении в приемном конусе. Таким образом, сердечник преимущественно обеспечивает держатель для надежного удерживания капсулы внутри корпуса устройства.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере один упругий элемент, соединенный с сердечником, для приложения усилия установки к сердечнику. Подобным образом, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере один упругий элемент, выполненный с возможностью соединения с капсулой для приложения к капсуле усилия установки при размещении внутри корпуса устройства. Преимущественным образом, упругий элемент облегчает возвратно-поступательное движение сердечника и капсулы соответственно, что, в свою очередь, усиливает деагломерацию порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы. Упругий элемент может представлять собой спиральную пружину или торсионную пружину.
Как описано выше, устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит корпус устройства, имеющий проход для потока воздуха, проходящий через него, в который выпускают порошок, образующий аэрозоль, для образования аэрозоля. Соответственно, корпус устройства может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для потока воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха, причем проход для потока воздуха может проходить между впускным отверстием для потока воздуха и выпускным отверстием для потока воздуха. В контексте данного документа термин «впускное отверстие для потока воздуха» используется для описания одного или более отверстий, через которые воздух может быть втянут в устройство, генерирующее аэрозоль. Подобным образом, термин «выпускное отверстие для потока воздуха» используется для описания одного или более отверстий, через которые воздух может быть выведен из устройства, генерирующего аэрозоль. Выпускное отверстие для потока воздуха может быть предусмотрено в мундштуке устройства, генерирующего аэрозоль.
При размещении внутри корпуса устройства внутреннее пространство капсулы должно быть связано по текучей среде с проходом для потока воздуха таким образом, чтобы обеспечить возможность выпуска порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы в проход для потока воздуха. Для этого капсула может содержать по меньшей мере одно предварительно выполненное разгрузочное отверстие, через которое порошок, образующий аэрозоль, может выходить из внутренней части капсулы при размещении внутри корпуса устройства. Например, капсула может содержать проницаемую для порошка оболочку, такую как оболочка в виде сетки. Когда капсула размещена в корпусе устройства, проход для потока воздуха предпочтительно проходит вдоль внешней стороны капсулы, в частности, вдоль внешней поверхности капсулы, так что порошок, образующий аэрозоль, может быть непосредственно выпущен в проход для потока воздуха. С целью предотвращения непреднамеренного выхода порошка, образующего аэрозоль, через предварительно выполненное разгрузочное отверстие (отверстия) перед вставкой капсулы внутрь устройства, генерирующего аэрозоль, капсула может содержать защитное покрытие. Защитное покрытие может покрывать по меньшей мере разгрузочное отверстие (отверстия) или даже всю капсулу. Перед вставкой капсулы в устройство, генерирующее аэрозоль, защитное покрытие должно быть удалено таким образом, чтобы освободить по меньшей мере одно разгрузочное отверстие.
Подобным образом, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере один прокалывающий элемент, который выполнен с возможностью прокалывания капсулы, в частности, с возможностью соединения с капсулой, т.е. с оболочкой капсулы, посредством прокалывания, и с возможностью связи по текучей среде с внутренней частью капсулы посредством прохода для потока воздуха. Для этого прокалывающий элемент может содержать часть в виде полого стержня, связанную по текучей среде с проходом для потока воздуха, а также по меньшей мере одно отверстие в части в виде полого стержня, которая расположена внутри капсулы при прокалывании. Таким образом, по меньшей мере одно отверстие связано по текучей среде с внутренней частью капсулы, обеспечивая таким образом возможность выпуска порошка, образующего аэрозоль, в проход для потока воздуха. Предпочтительно часть в виде полого стержня содержит проницаемую для порошка часть в виде стержня, например, сетчатую или перфорированную часть в виде стержня, для обеспечения таким образом нескольких отверстий, находящихся в связи по текучей среде с внутренней частью капсулы. Предпочтительно прокалывающий элемент представляет собой прокалывающую трубку. Соответственно, прокалывающая трубка может содержать по меньшей мере одну проницаемую для порошка часть в виде стержня, такую как часть в виде сетки или перфорированная часть.
Прокалывающий элемент или трубка могут либо заканчиваться во внутренней части капсулы, либо могут проходить через всю капсулу. Предпочтительно проход для потока воздуха проходит через внутреннюю часть капсулы. Для этого устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать прокалывающую трубку, проходящую через всю капсулу, как описано выше. В качестве альтернативы, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере две прокалывающие трубки, в частности пару противоположных прокалывающих трубок, которые заканчиваются во внутренней части капсулы, причем одна из прокалывающих трубок обеспечивает возможность подачи в проход для потока воздуха, а другая ― наружу. Одна из прокалывающих трубок, в частности, прокалывающая трубка, которая обеспечивает возможность подачи наружу, может быть прикреплена к мундштуку устройства, генерирующего аэрозоль. В любом случае проход для потока воздуха проходит через прокалывающую трубку (трубки). Или наоборот, прокалывающие элементы являются частью прохода для потока воздуха или обеспечивают по меньшей мере часть прохода для потока воздуха.
Предпочтительно прокалывающий элемент или прокалывающая трубка подвижно установлены в корпусе устройства таким образом, чтобы обеспечить возможность движения капсулы, выполненной с возможностью соединения посредством прокалывания, генерируемого магнитным исполнительным элементом.
Прокалывающий элемент или трубка могут быть прикреплены к магнитному исполнительному элементу для соединения капсулы с магнитным исполнительным элементом. Предпочтительно прокалывающая трубка может представлять собой вращательный вал или линейный вал магнитного исполнительного элемента или быть его частью. Преимущественно это позволяет сконструировать очень компактное устройство.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать электрический нагреватель для подогревания или даже нагревания порошка, образующего аэрозоль, в капсуле при размещении в корпусе устройства. Обеспечение порошка тепловой энергией, преимущественно способствует дисперсии частиц порошка и, таким образом, повышает интенсивность образования аэрозоля. Кроме того, подогревание или нагревание преимущественно сохраняет порошок сухим. Электрический нагреватель может представлять собой резистивный нагреватель или индукционный нагреватель. Предпочтительно электрический нагреватель представляет собой индукционный нагреватель, поскольку индукционный нагрев обеспечивает возможность бесконтактного нагрева порошка в капсуле, что обеспечивает преимущество в отношении движения индуцируемого на капсулу. Индукционный нагреватель может содержать индукционный источник для генерирования переменного электромагнитного поля и токоприемник, который нагревается из-за по меньшей мере одного из вихревых токов или потерь на гистерезис, которые вызваны переменным электромагнитным полем в материале токоприемника. Для генерирования переменного электромагнитного поля индукционный источник предпочтительно содержит по меньшей мере одну индукционную катушку. Преимущественно магнитная катушка магнитного исполнительного элемента может также использоваться в качестве индукционной катушки для индукционного нагрева порошка, образующего аэрозоль. Подобным образом, другую часть магнитного исполнительного элемента можно использовать в качестве токоприемника. Предпочтительно по меньшей мере часть подвижного сердечника магнитного исполнительного элемента может быть использована в качестве токоприемника. Как описано выше, подвижный сердечник выполнен с возможностью соединения с капсулой и, таким образом, может преимущественно обеспечивать непосредственный тепловой контакт с капсулой. Подобным образом, путем выбора подходящих материалов, прокалывающая трубка или собственно капсула могут быть использованы в качестве токоприемника. В качестве альтернативы, порошок, образующий аэрозоль, может содержать материал токоприемника.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать электрическую схему для работы и управления устройством, в частности, для работы и управления магнитным исполнительным элементом и, при наличии, электрическим нагревателем. Электрическая схема может содержать микропроцессор, микроконтроллер или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. В частности, электрическая схема может быть выполнена с возможностью управления подачей тока на магнитный исполнительный элемент и, при наличии, на электрический нагреватель. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью управления магнитным исполнительным элементом и, при наличии, электрическим нагревателем, либо непрерывно после активации устройства пользователем, либо с перерывами, например, на основании затяжек. Предпочтительно электрическая схема содержит по меньшей мере одно из генератора постоянного тока или генератора переменного тока, в частности, преобразователь постоянного тока в переменный ток, который выполнен с возможностью подачи тока на магнитный исполнительный элемент, в частности, на магнитную катушку или компоновку магнитных катушек магнитного исполнительного элемента. Электрическая схема может дополнительно содержать по меньшей мере одно из следующего: генератора постоянного тока или генератора переменного тока, который выполнен с возможностью подачи тока на электрический нагреватель, если он присутствует. В частности, электрическая схема может дополнительно содержать генератор переменного тока, который выполнен с возможностью подачи высокочастотного колебательного тока на индукционную катушку индукционного нагревателя, при его наличии. В контексте настоящего документа высокочастотный колебательный ток обозначает колебательный ток с частотой от 500 кГц до 30 МГц, предпочтительно от 1 МГц до 10 МГц, более предпочтительно от 5 МГц до 7 МГц.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания для питания электрической схемы, магнитного исполнительного элемента и, при наличии, электрического нагревателя. Предпочтительно блок питания представляет собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы, блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и может иметь электроемкость, которая позволяет сохранять достаточное количество энергии для одного или более сеансов пользователя или для заданного количества затяжек или отдельных активаций устройства.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать основной корпус и мундштук, который прикреплен с возможностью снятия к основному корпусу. В контексте настоящего документа термин «мундштук» обозначает часть устройства, которая помещается в рот пользователя для непосредственного вдыхания аэрозоля, генерируемого системой, генерирующей аэрозоль. Соответственно, мундштук может содержать выпускное отверстие для потока воздуха, в частности выпускное отверстие для потока воздуха вышеуказанного прохода для потока воздуха, которое выполнено с возможностью доставки аэрозоля, генерируемого в корпусе устройства, в рот пользователя.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в частности основной корпус устройства, генерирующего аэрозоль, может содержать полость внутри корпуса устройства для размещения капсулы, содержащей порошок.
Устройство, генерирующее аэрозоль, описанное в настоящем документе, может представлять собой «пассивное» устройство, которое использует только вдыхаемый поток воздуха, созданный пользователем для создания потока воздуха, проходящего через корпус устройства, генерирующего аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать датчик затяжки (не показан), такой как микрофон, для обнаружения осуществления пользователем затяжки на мундштуке. Датчик затяжки может быть частью электрической схемы, которая может быть выполнена с возможностью активации магнитного исполнительного элемента и, при наличии, электрического нагревателя, когда обнаружена затяжка.
Согласно настоящему изобретению, предложена также система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению и описанное в данном документе, а также капсулу, заключающую в себе порошок, образующий аэрозоль, при этом капсула выполнена с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
Как упомянуто выше, собственно капсула может быть непосредственно приведена в движение неподвижной частью исполнительного элемента и, таким образом, может представлять собой подвижную часть исполнительного элемента. Тем не менее, капсула не должна быть или даже не являться частью исполнительного элемента или устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно капсула представляет собой автономное изделие. В этой конфигурации неподвижная часть исполнительного элемента может только содержать неподвижную магнитную катушку для генерирования магнитного поля внутри корпуса устройства. Соответственно, капсула может быть выполнена с возможностью движения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки при ее размещении в корпусе устройства. Для этого капсула может содержать по меньшей мере одно из следующего: магнитная катушка, магнитный материал или постоянный магнит, причем каждое из них выполнено с возможностью движения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки устройства, генерирующего аэрозоль, так, чтобы вызвать движение капсулы.
Разумеется, магнитный исполнительный элемент может также содержать, в дополнение к неподвижной части, подвижную деталь, такую как подвижный сердечник, который выполнен с возможностью соединения с капсулой и выполнен с возможностью движения в ответ на магнитное поле неподвижной части. В этой конфигурации неподвижная часть исполнительного элемента может генерировать магнитную силу, которая непосредственно воздействует как на капсулу, так и на подвижную часть исполнительного элемента.
Предпочтительно капсула представляет собой расходный материал, в частности расходный материал, выбрасываемый после однократного использования.
Капсула может быть размещена в корпусе устройства с возможностью вращения вокруг или движения линейно вдоль продольной оси корпуса капсулы.
Капсула может иметь любой подходящий размер или форму. Например, капсула может быть цилиндрической. Предпочтительно капсула может представлять собой гильзу, имеющую закругленные пробки на обоих концах.
Капсула может содержать две половины капсулы, например, изготовленные из формованных литьем под давлением полимеров. Каждая половина может содержать по меньшей мере одну прокалываемую часть. По меньшей мере одна половина может быть заполнена порошком, образующим аэрозоль, перед сборкой обеих половин вместе. Половины могут иметь разные диаметры, так что при сборке одна половина охватывает часть другой половины телескопическим образом. Соответственно, капсула может представлять собой двухкомпонентную телескопическую капсулу.
Капсула может иметь длину, например, от приблизительно 4 мм до приблизительно 20 мм, предпочтительно приблизительно 16 мм. Капсула может иметь диаметр или ширину, например, от приблизительно 4 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно приблизительно 6 мм. Капсула может иметь толщину, например, от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 1,0 мм, предпочтительно от приблизительно 0,2 мм до приблизительно 0,4 мм.
Материал и толщина стенки капсулы предпочтительно являются такими, чтобы позволить прокалывающей трубке легко прокалывать стенку капсулы. Подходящие материалы капсулы могут представлять собой, например, металл, желатин или пластмассы. В частности, подходящие материалы капсулы могут содержать жесткую сигаретную или фильтровальную бумагу, гидроксипропилметилцеллюлозу (HPMC), поливиниловый спирт (PVA), пуллулан. Подобным образом, материал капсулы может быть выполнен на основе крахмала.
Порошок, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Термин «никотин» относится к никотину и производным никотина, таким как никотиновые соли. Соответственно, никотиновый порошок может представлять собой никотиновую соль или гидрат никотиновой соли. Подходящие никотиновые соли или гидраты никотиновой соли включают, например, никотина тартрат, никотина аспартат, никотина лактат, никотина глутамат, никотина битартрат, никотина салицилат, никотина фумарат, никотина монопируват, никотина гидрохлорид и их комбинации.
Никотиновый порошок может иметь любое подходящее распределение размера частиц для доставки никотина к легким пользователя. В частности, по меньшей мере 90 весовых процентов (вес.%) никотинового порошка может иметь размер частиц приблизительно 10 микрон или менее, предпочтительно - приблизительно 7 микрон или менее. Никотиновый порошок предпочтительно имеет средний диаметр частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 микрон, более предпочтительно - от приблизительно 1 до приблизительно 7 микрон, особо предпочтительно - от приблизительно 2 до приблизительно 6 микрон.
Частицы никотинового порошка могут быть поверхностно модифицированы, например на частицы никотиновой соли может быть нанесено покрытие. Предпочтительным материалом покрытия является L-лейцин. Особо подходящие частицы никотинового порошка содержат никотина битартрат с покрытием из L-лейцина, никотина глутамат с покрытием из L-лейцина и аспартат с покрытием из L-лейцина.
Капсула предпочтительно содержит от приблизительно 5 до приблизительно 20 миллиграмм никотинового порошка, в частности, приблизительно 10 миллиграмм никотинового порошка. Предпочтительно капсула содержит достаточное количество никотинового порошка для его доставки пользователю при осуществлении от примерно 10 до примерно 30 затяжек.
Описанный в данном документе никотиновый порошок не содержит носителей. Отсутствие носителей может обеспечивать возможность вдыхания и доставки никотинового порошка в легкие пользователя при скоростях вдыхания или потока воздуха, которые подобны скоростям вдыхания или потока воздуха в типовом режиме курения. В дополнение, поскольку никотиновый порошок не содержит носителей, путь потока воздуха в ингаляторе может иметь простую геометрию или простую конфигурацию.
Тем не менее, порошок, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать частицы носителя, которые служат для повышения флюидизации активных частиц и для улучшения однородности дозы посредством действия в качестве разбавителя или объемообразующего средства в составе.
В качестве альтернативы или в дополнение к никотиновому порошку, порошок, образующий аэрозоль, может также содержать еще одно активное средство или ингредиент, как, например, активный фармацевтический материал. Это активное средство или ингредиент можно смешивать в одной и той же капсуле. Второе активное средство или ингредиент может иметь диапазон среднего диаметра частиц, сходный с тем, который имеет вышеописанный никотиновый порошок.
Дополнительные признаки и преимущества системы, генерирующей аэрозоль, и капсулы согласно настоящему изобретению были описаны выше применительно к устройству, генерирующему аэрозоль, согласно настоящему изобретению и повторно описываться не будут.
Далее настоящее изобретение будет описано лишь на примерах, со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в перспективе капсулы, содержащей порошок, образующий аэрозоль, применяемой в системе, генерирующей аэрозоль, согласно фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид в перспективе компоновки магнитных катушек, применяемой в системе, генерирующей аэрозоль, согласно фиг. 1;
на фиг. 4 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 показан вид в перспективе компоновки магнитных катушек, применяемой в системе, генерирующей аэрозоль, согласно фиг. 4;
на фиг. 6 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 7 показан вид в перспективе компоновки магнитных катушек, применяемой в системе, генерирующей аэрозоль, согласно фиг. 6.
Фиг. 1 схематически изображает систему, генерирующую аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, которая основана на диспергировании порошка, образующего аэрозоль, в поток воздуха. Согласно изобретению, система, генерирующая аэрозоль, содержит два компонента: устройство 1, генерирующее аэрозоль, и капсулу 30 для применения с этим устройством, которая содержит порошок 31, образующий аэрозоль, для диспергирования в поток воздуха, проходящий через устройство.
Согласно фиг. 1, устройство 1, генерирующее аэрозоль, содержит основной корпус 2 и мундштук 5, выполненный с возможностью съемного прикрепления к основному корпусу 2. Мундштук 5 может быть соединен с основной частью 2 посредством соединения любого типа, такого как шарнирное соединение, защелкивающееся соединение или завинчивающееся соединение. Корпус основного корпуса 2 и мундштука 5 вместе образуют корпус 3 устройства. Согласно настоящему изобретению корпус 3 устройства выполнен с возможностью размещения в нем капсулы 30, содержащей порошок. В данном варианте осуществления капсула 30, главным образом, размещена внутри полости, образованной в основном корпусе 2. Для размещения в ней капсулы 30 мундштук 5 может быть удален из основного корпуса 2 для обеспечения возможности вставки капсулы. После вставки капсулы 30 мундштук 5 снова прикрепляют к основному корпусу 2 таким образом, что капсула полностью окружена корпусом 3 устройства.
Устройство 1, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит проход для потока воздуха, проходящий через корпус 3 устройства (показан штрих-пунктирной стрелкой на фиг. 1), в который должен быть выгружен порошок 31, образующий аэрозоль. В настоящем варианте осуществления проход для потока воздуха проходит от бокового впускного отверстия 7 для потока воздуха в основном корпусе 2 через полость для размещения капсулы в направлении выпускного отверстия 8 для потока воздуха на конце кончика мундштука 5. При использовании пользователь может делать затяжку на мундштуке 5 для втягивания воздуха через впускное отверстие 7 для потока воздуха в корпус 3 устройства и далее через выпускное отверстие 8 для потока воздуха в рот пользователя. В этом смысле устройство 1, генерирующее аэрозоль, согласно фиг. 1 представляет собой «пассивное» устройство, которое использует только вдыхаемый поток воздуха, созданный пользователем для генерирования потока воздуха, проходящего через корпус 3 устройства.
Для того, чтобы обеспечить возможность диспергирования порошка 31, образующего аэрозоль, в капсуле 30 в поток воздуха, проходящий через корпус 3 устройства, устройство 1, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит прокалывающую трубку 6, которая является частью прохода для потока воздуха, или наоборот, через которую проходит проход для потока воздуха. Прокалывающая трубка 6 выполнена с возможностью прокалывания капсулы 30, в частности, с возможностью соединения с капсулой 30 посредством прокалывания и с возможностью связи по текучей среде внутренней стороны капсулы 30 с проходом для потока воздуха. В настоящем варианте осуществления прокалывающая трубка 6 представляет собой металлическую трубку, подобную канюле, которая является достаточно жесткой для прокалывания капсулы 30 насквозь. Прокалывающая трубка 6 может быть прикреплена к мундштуку. Таким образом, после вставки капсулы 30 в корпус 3 устройства капсула 30 автоматически прокалывается путем повторного соединения мундштука 5 и основного корпуса 2. В качестве альтернативы, прокалывающая трубка 6 может быть отделена от основного корпуса 2 и мундштука 5 и может только контактировать с капсулой 30 при ее прокалывании. Прокалывающая трубка 6 открыта на обоих концах, позволяя воздуху проходить через нее, то есть от впускного отверстия 7 для потока воздуха через трубку 6 в направлении выпускного отверстия 8 для потока воздуха в мундштуке 5. Прокалывающая трубка 6 дополнительно содержит перфорированную проницаемую для порошка трубчатую секцию, такую как секция стенки в виде сетки. После прокалывания капсулы 30, перфорированная проницаемая для порошка трубчатая секция расположена внутри капсулы 30 таким образом, чтобы обеспечивать связь по текучей среде между потоком воздуха, проходящим через трубку 6, и порошком 31, образующим аэрозоль, внутри капсулы 30. Таким образом, когда пользователь делает затяжку на мундштуке 5 для втягивания воздуха вдоль прохода для потока воздуха, порошок 31, образующий аэрозоль, легко захватывается и диспергируется в поток воздуха через прокалывающую трубку 6.
На фиг. 2 показан приведенный в качестве примера вариант осуществления капсулы, содержащей порошок, применяемой в комбинации с устройством 1, генерирующим аэрозоль, согласно фиг. 1. Капсула 30 в основном имеет цилиндрическую форму. В частности, капсула 30 может содержать две половины 32, 33 капсулы, при этом каждая половина представляет собой цилиндрическую гильзу, имеющую полусферическую пробку или дно. По меньшей мере одна половина может быть заполнена порошком 31, образующим аэрозоль, перед сборкой обеих половин вместе. Половины 32, 33 могут иметь разные диаметры, так что при сборке одна половина охватывает часть другой половины телескопическим образом. Соответственно, капсула 30 может представлять собой двухкомпонентную телескопическую капсулу. Капсула 30 может быть выполнена из металла, желатина или пластмасс. Например, капсула 30 может содержать две половины капсул, изготовленных из формованных литьем под давлением полимеров. Каждая половина может содержать по меньшей мере одну прокалываемую часть. Толщина стенки капсулы предпочтительно составляет от 0,2 мм до 0,4 мм, так что обеспечивается возможность легкого прокалывания стенки капсулы прокалывающей трубкой 6. В настоящем варианте капсула 30 содержит примерно 10 миллиграмм никотинового порошка, что является достаточным для доставки пользователю приблизительно 15 затяжек. Предпочтительно капсула 30 представляет собой порошок, содержащий расходный материал, подлежащий выбрасыванию после однократного использования. Разумеется, возможно также, что капсула выполнена с возможностью повторного наполнения таким образом, чтобы обеспечить возможность многократного использования капсулы.
Согласно настоящему изобретению устройство 1, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит магнитный исполнительный элемент 10, выполненный с возможностью генерирования движения капсулы 30 при ее размещении в корпусе 3 устройства для деагломерирования порошка 31, образующего аэрозоль, в капсуле 30. Предпочтительно магнитный исполнительный элемент 10 содержит неподвижную магнитную катушку 20 для генерирования магнитного поля, а также подвижный сердечник 40, который выполнен с возможностью соединения с капсулой 30 и выполнен с возможностью движения в ответ на магнитное поле катушки 20 таким образом, чтобы индуцировать деагломерирующее порошок движение капсулы 30.
Что касается варианта осуществления согласно фиг. 1, неподвижная магнитная катушка 20 представляет собой винтообразную катушку, расположенную внутри основного корпуса 2. На фиг. 3 показаны дополнительные детали катушки 20 исполнительного элемента, намотанной на гильзу, которая может образовывать часть полости для размещения внутри корпуса 3 устройства. Как можно видеть на фиг. 1, винтообразная катушка 20 исполнительного элемента расположена вблизи внутренней поверхности корпуса 3 устройства, образующей полость для размещения капсулы 30.
Сердечник 40 также расположен внутри полости основного корпуса 2, но смещен относительно оси к винтообразной катушке 20. В варианте осуществления согласно фиг. 1, сердечник содержит четыре упругих консольных рычага 71 (только два из которых показаны на фиг. 1), которые расположены с образованием коробообразного охватывающего приемного конуса для размещения в нем капсулы 30. Таким образом, при вставке в корпус 3 устройства капсула 30 находится не только в контакте с консольными рычагами 71, но также надежно удерживается за счет упругих консольных рычагов 71, прикладывающих пружинящее усилие к капсуле 30. Консольные рычаги содержат неподвижный конец, прикрепленный к корпусу 3 устройства, и свободно подвижный дальний конец, противоположный неподвижному концу таким образом, чтобы обеспечить возможность каждого рычага отклоняться и таким образом вибрировать. По меньшей мере часть каждого консольного рычага 71, предпочтительно по меньшей мере свободно подвижный конец, содержит магнитный материал, в частности ферромагнитный или ферримагнитный материал, такой как сталь или железо. Благодаря этому, каждый консольный рычаг 71 может взаимодействовать с магнитным полем катушки 20 таким образом, чтобы двигаться в направлении, которое увеличивает индуктивность катушки 20. Посредством подачи питания на катушку 20 с заданным током, либо в импульсном режиме, либо в непрерывном режиме каждая консоль 71 находится в отклоненном состоянии, когда катушка 20 включена и в согнутом, когда катушка 20 выключена. Как следствие, консольные рычаги вибрируют в ответ на магнитное поле катушки 20, что преимущественно приводит к эффективной деагломерации порошка 31, образующего аэрозоль, в капсуле 30. Кроме того, благодаря вибрационному движению консольных рычагов 71, обеспечивается возможность завихрения порошка 31, что облегчает выпуск порошка 31 в проход для потока воздуха и, таким образом, усиливает образование аэрозоля во время затяжки пользователя. Предпочтительно каждый консольный рычаг 71 содержит дополнительную массу на своем свободно подвижном дальнем конце для увеличения инерции консольного рычага. Преимущественно это позволяет вибрирующим консольным рычагам оказывать большее влияние на капсулу.
В дополнение к магнитной катушке 20 устройство 1, генерирующее аэрозоль, согласно фиг. 1 содержит дополнительную магнитную катушку 50 для генерирования переменного электромагнитного поля, которое используется для индукционного подогрева или нагрева порошка 31, образующего аэрозоль, внутри капсулы 30. Как можно видеть на фиг. 1 и фиг. 2, индукционная катушка 50 представляет собой винтообразную катушку, подобную катушке 20 исполнительного элемента, которая расположена внутри корпуса 3 устройства таким образом, что она окружает консольные рычаги 71, прокалывающую трубку 6 и капсулу 30. Благодаря магнитным свойствам сердечника, каждый консольный рычаг 71 представляет собой токоприемник для взаимодействия с индукционной катушкой 50. Благодаря подаче переменного тока на индукционную катушку 50, каждый консольный рычаг 71 нагревается из-за вихревых токов и/или потерь на гистерезис, вызванных в нем переменным электромагнитным полем индукционной катушки 50. Поскольку консольные рычаги 71 находятся в непосредственной близости от или даже в контакте с капсулой 30, порошок 31, образующий аэрозоль, внутри капсулы 30 может легко подогреваться или нагреваться. Аналогично, путем выбора подходящих материалов прокалывающая трубка 6 также может быть использована в качестве токоприемника для индукционного подогревания или нагревания порошка 31 внутри капсулы 30. Преимущественно сообщение порошку 31 тепловой энергии облегчает дисперсию частиц порошка в потоке воздуха и, таким образом, повышает интенсивность образования аэрозоля. Кроме того, подогревание или нагревание преимущественно сохраняет порошок 31 сухим.
Как катушка 20 исполнительного элемента, так и индукционная катушка 50 могут приводиться в действие и управляться электрической схемой устройства 1, генерирующего аэрозоль (не показано). Предпочтительно устройство 1, генерирующее аэрозоль, может также содержать датчик потока воздуха (не показан), например, для активации катушки 20 исполнительного элемента и индукционной катушки 50 в ответ на выявляемую датчиком осуществляемую пользователем затяжку.
Фиг. 4 схематически иллюстрирует второй вариант осуществления системы, генерирующей аэрозоль, который также содержит устройство 1', генерирующее аэрозоль, и капсулу 30, содержащую порошок, для использования с устройством 1'. Капсула 30 идентична капсуле 30, показанной на фиг. 2 и используемой в сочетании с устройством 1 согласно фиг. 1. В целом, устройство 1', генерирующее аэрозоль, в соответствии с фиг. 4 также является очень похожим на устройство 1, генерирующее аэрозоль, согласно фиг. 1. Следовательно, соответствующие признаки обозначены одинаковыми ссылочными номерами. В соответствии с первым вариантом осуществления ссылка делается на описание, представленное на фиг. 1-3. Устройства 1, 1', генерирующие аэрозоль, согласно первому и второму варианту осуществления по существу отличаются лишь магнитными исполнительными элементами 10, 10', используемыми для генерирования движения капсулы 30, деагломерирующего порошок. В отличие от первого варианта осуществления, магнитный исполнительный элемент 10' второго варианта осуществления включает подвижный магнитный исполнительный элемент 10', выполненный с возможностью генерирования возвратно-поступательного линейного движения капсулы 30. Как можно видеть на фиг. 4, исполнительный элемент 10' содержит винтообразную неподвижную магнитную катушку 20' и линейно подвижный сердечник 40'. Линейно подвижный сердечник 40' содержит установленный с возможностью скольжения постоянный магнит 81', выполненный с возможностью линейного движения в ответ на магнитное поле катушки 20' исполнительного элемента, которая окружает магнит 81'.
Постоянный магнит 81' установлен на линейном вале, который в свою очередь установлен с возможностью скольжения внутри корпуса 3 устройства. В настоящем варианте осуществления линейный вал представляет собой часть прокалывающей трубки 6, которая выполнена с возможностью прокалывания капсулы 30, в частности с возможностью соединения с капсулой 30 посредством прокалывания и с возможностью связи по текучей среде внутренней части капсулы 30 с проходом для потока воздуха, проходящим через нее.
Предпочтительно постоянный магнит 81' представляет собой магнит редкоземельного металла, такой как самариево-кобальтовый магнит или неодимовый магнит.
Как показано на фиг. 5, винтообразная катушка 20' исполнительного элемента, по существу, идентична катушке 20' исполнительного элемента согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 3. Во время работы катушка 20' исполнительного элемента генерирует осевое магнитное поле вдоль линейной оси движения установленного с возможностью скольжения постоянного магнита 81' (обозначенного двойной стрелкой на фиг. 4). Направление намагниченности магнита 81' параллельно осевому полю винтообразной катушки 20' исполнительного элемента и параллельно линейной оси движения. В зависимости от ориентации тока, используемого для подачи питания на катушку 20' исполнительного элемента, постоянный магнит 81' либо отталкивается, либо притягивается магнитным полем катушки 20'. Таким образом, подача переменного тока на катушку 20' исполнительного элемента может вызывать возвратно-поступательное линейное движение постоянного магнита 81' и капсулы 30, соединенной с ним.
В качестве альтернативы, исполнительный элемент 10' может содержать дополнительную неподвижную винтообразную катушку 50' исполнительного элемента в дополнение к катушке 20' исполнительного элемента. Эта дополнительная винтообразная катушка 50' также расположена вдоль линейной оси движения постоянного магнита 81' внутри корпуса 3 устройства. Постоянный магнит 81' предпочтительно расположен между двумя разнесенными в осевом направлении катушками 20', 50' исполнительного элемента. Таким образом, путем поочередной активации одной из двух магнитных катушек 20', 50' за один раз установленный с возможностью скольжения постоянный магнит 81' приводится в действия с совершением возвратно-поступательного линейного движения вдоль осевого направления прокалывающей трубки 6. Подобным образом, на каждую из катушек 20'; 50' исполнительного элемента может подаваться питание посредством переменных токов, которые сдвинуты по фазе, например, на 180°. Таким образом, установленный с возможностью скольжения постоянный магнит 81' всегда притягиваться одной из двух катушек и отталкиваться соответствующей другой, что также вызывает возвратно-поступательное линейное движение постоянного магнита 81' и соединенной с ним капсулы 30.
Устройство 1', генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит спиральную пружину 90, соединенную с по меньшей мере одним из сердечника 40' и капсулы 30 для прикладывания к ним усилия установки, облегчающего возвратно-поступательное движение. Усилия установки пружины 90 может также обеспечивать возможность управления исполнительным элементом 10' с помощью лишь одной катушки, которая получает питание посредством постоянного тока в импульсном режиме включения-выключения. При включении магнитное поле катушки может приводить в действие постоянный магнит 81 в направлении, противоположном усилию установки спиральной пружины 90. Наоборот, при выключении, усилие установки напряженной пружины 90 может приводить постоянный магнит 81' в движение назад в другом направлении. Таким образом, работа катушки в импульсном режиме включения-выключения приводит к линейному колебанию постоянного магнита 81.
В любой из вышеописанных конфигураций и режимов работы возвратно-поступательное линейное движение постоянного магнита 81' вызывает эффективную деагломерацию и завихрение порошка 31, образующего аэрозоль, в капсуле 30.
Альтернативно или дополнительно, дополнительная неподвижная катушка 50' может быть использована для индукционного подогревания или нагревания порошка 31, образующего аэрозоль, в капсуле 30, как описано выше в отношении первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1. Что касается второго варианта осуществления, показанного на фиг. 4, то именно прокалывающая трубка 6 предпочтительно используется в качестве токоприемника.
На фиг. 6 показана схематическая иллюстрация системы, генерирующей аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Система также содержит устройство 1ʺ, генерирующее аэрозоль, а также капсулу 30, содержащую порошок, для использования с устройством 1ʺ, которая идентична капсуле 30, показанной на фиг. 2, и используемой в сочетании с устройствами 1, 1', показанными на фиг. 1 и 4. В целом, устройство 1ʺ, генерирующее аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления также является очень похожим на устройства 1, 1' в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления. Следовательно, соответствующие признаки обозначены одинаковыми ссылочными номерами. В соответствии с первым и вторым вариантами осуществления ссылка делается в описании, представленном на фиг. 1-5.
В отличие от устройств 1, 1', показанных на фиг. 1 и 4, устройство 1ʺ, генерирующее аэрозоль, в соответствии с фиг. 6 содержит роторный исполнительный элемент 10ʺ, выполненный с возможностью генерирования вращательного движения капсулы 30. Для этого магнитный исполнительный элемент 10ʺ содержит неподвижную магнитную катушку 20ʺ и вращающийся сердечник 40ʺ. Вращающийся сердечник 40ʺ содержит установленный с возможностью вращения постоянный магнит 81ʺ, окруженный катушкой 20ʺ, которая выполнена с возможностью вращения в ответ на магнитное поле катушки таким образом, чтобы вызвать вращательное движение капсулы 30, соединенной с ней. Постоянный магнит 81ʺ установлен на вращательном вале, который в свою очередь удерживается с возможностью вращения двумя подшипниками 82ʺ внутри корпуса 3 устройства. В частности, вращательный вал представляет собой часть прокалывающей трубки 6, которая выполнена с возможностью прокалывания капсулы, в частности, для соединения посредством прокалывания с капсулой 30 и для связи по текучей среде внутренней части капсулы 30 с проходом для потока воздуха, проходящим через нее.
В настоящем варианте осуществления постоянный магнит 81' представляет собой магнит редкоземельного металла, такой как самариево-кобальтовый магнит или неодимовый магнит, который генерирует радиальное постоянное магнитное поле.
Как показано на фиг. 7, катушка 20ʺ исполнительного элемента представляет собой радиально сегментированную катушку, выполненную с возможностью генерирования переменного магнитного поля, направленного перпендикулярно поверхности корпуса 3 устройства. В частности, конфигурация сегментированной катушки обеспечивает возможность генерирования вращающегося магнитного поля.
Переменное магнитное поле, генерируемое катушкой 20ʺ исполнительного элемента, взаимодействует с радиальным магнитным полем постоянного магнита 81 таким образом, чтобы вызывать вращение последнего. Такое вращение, обеспечиваемое подшипниками 82, передается на прокалывающую трубку 6, которая в итоге вызывает вращение капсулы 30 и порошка 31, содержащегося в нем. С целью усиления деагломерации порошка 31 внутри капсулы 30, катушка 20ʺ исполнительного элемента может работать в импульсном режиме, так чтобы генерировать магнитное поле, которое поочередно включено и выключено и, таким образом, вызывает импульсное вращательное движение сердечника и капсулы, соединенной с ним. В качестве альтернативы, катушка 20ʺ исполнительного элемента может приводиться в действие таким образом, чтобы генерировать медленное непрерывное вращательное движение сердечника и соединенной с ним капсулы. Медленное непрерывное вращательное движение может включать скорость вращения, равную 200 оборотам в минуту или менее, в частности, равную 100 оборотам в минуту или менее, предпочтительно равную 60 оборотам в минуту или менее.
Как можно дополнительно видеть на фиг. 7, устройство 1ʺ, генерирующее аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления может также содержать дополнительную катушку 50ʺ, которая может быть использована, подобно первому и второму вариантам осуществления, для индукционного подогревания или нагревания порошка. Индукционная катушка 50ʺ может быть подобна катушке 20ʺ исполнительного элемента.
1. Устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем диспергирования порошка, образующего аэрозоль, в поток воздуха, при этом устройство содержит:
корпус устройства, содержащий проход для потока воздуха, проходящий через него и выполненный с возможностью вмещения капсулы, содержащей порошок, образующий аэрозоль, для выпуска в проход для потока воздуха,
магнитный исполнительный элемент, выполненный с возможностью генерирования движения капсулы при размещении в корпусе устройства для деагломерирования порошка, образующего аэрозоль, внутри капсулы, при этом магнитный исполнительный элемент содержит по меньшей мере одну неподвижную магнитную катушку внутри корпуса устройства для генерирования магнитного поля, при этом магнитный исполнительный элемент дополнительно содержит подвижный сердечник, выполненный с возможностью движения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки, при этом сердечник выполнен с возможностью соединения с капсулой с целью передачи движения сердечника на капсулу, при этом подвижный сердечник содержит или образует держатель для вмещения и удержания капсулы внутри корпуса устройства.
2. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1, отличающееся тем, что неподвижная магнитная катушка представляет собой плоскую спиральную магнитную катушку или винтообразную магнитную катушку.
3. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, отличающееся тем,
что сердечник содержит по меньшей мере один установленный с возможностью вращения постоянный магнит, выполненный с возможностью вращения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки, вызывая таким образом вращательное движение капсулы при соединении с сердечником.
4. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, отличающееся тем, что сердечник содержит по меньшей мере один установленный с возможностью скольжения постоянный магнит, выполненный с возможностью линейного движения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки, таким образом, чтобы вызвать линейное движение капсулы при соединении с сердечником.
5. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, отличающееся тем, что сердечник содержит по меньшей мере один упругий консольный рычаг, по меньшей мере часть которого содержит магнитный материал, при этом консольный рычаг выполнен с возможностью вибрации в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки, таким образом, чтобы вызвать вибрационное движение капсулы при соединении с сердечником.
6. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 5, отличающееся тем, что сердечник содержит несколько указанных консольных рычагов, расположенных с возможностью образования охватывающего приемного конуса для размещения в нем капсулы.
7. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один упругий элемент, соединенный с сердечником для приложения к нему усилия установки.
8. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере одну прокалывающую трубку, выполненную с возможностью прокалывания капсулы и соединения по текучей среде внутренней части капсулы с проходом для потока воздуха.
9. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 8, отличающееся тем, что прокалывающая трубка содержит по меньшей мере одну проницаемую для порошка часть в виде стержня.
10. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 8 или 9, отличающееся тем, что прокалывающая трубка прикреплена к магнитному исполнительному элементу для соединения капсулы с магнитным исполнительным элементом.
11. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит электрический нагреватель для нагревания порошка, образующего аэрозоль, в капсуле при размещении в корпусе устройства.
12. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов и капсулу, выполненную с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль, причем капсула содержит порошок, образующий аэрозоль.
13. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 12, отличающаяся тем, что капсула содержит по меньшей мере одно из магнитной катушки, магнитного материала или постоянного магнита, каждый из которых выполнен с возможностью движения в ответ на магнитное поле неподвижной магнитной катушки устройства, генерирующего аэрозоль, когда капсула размещена в корпусе устройства, генерирующего аэрозоль, так, чтобы вызвать движение капсулы.
