CN104349687A - 并有导电衬底的吸烟物品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于焦耳加热的导电衬底(50)，例如用于电子吸烟物品(10)中。具体来说，本发明提供一种由导电衬底(50)形成的电阻加热元件。所述导电衬底(50)包含导电材料；和含碳添加剂，例如粘合剂材料。所述导电衬底(50)经碳化，所述碳化在于使其经历煅烧条件以将所述含碳添加剂有效还原为其碳骨架。已经发现，所述碳化衬底(50)相对于未碳化的具有相同配方的衬底具有出人意料地改进的电阻性质。所述碳化衬底(50)可以包括气雾剂前驱体材料。所形成的电阻加热元件可以包括于电子吸烟物品(10)中，以通过单一整体组件同时提供电阻加热和气雾剂形成。

Description

并有导电衬底的吸烟物品
技术领域
本发明涉及气雾剂传递物品和其用于以可吸入形式产生烟草组分或其它材料的用途。所述物品可以由烟草制成或来源于烟草或以其它方式并有烟草以供人类消费。
背景技术
多年来已经提出了许多吸烟物品作为对基于燃烧烟草的吸烟产品的改进或作为其替代方案。例示性替代方案已经包括了其中燃烧固体或液体燃料以将热量转移到烟草或其中使用化学反应以提供所述热源的装置。众多参考文献已经提出了一类各种吸烟物品，其产生调味蒸气、可见气雾剂或调味蒸气与可见气雾剂的混合物。那些提出的类型的吸烟物品中的一些包括管状区段或纵向延伸的空气通道。
对吸烟物品的改进或替代方案的要点典型地在于提供与抽吸香烟、雪茄或烟斗相关的感觉而不会传递大量的不完全燃烧和热解产物。为此目的，已经提出了众多吸烟产品、风味产生器和药用吸入器，其利用电能来使挥发性材料挥发或加热挥发性材料或尝试在不燃烧烟草的情况下提供抽吸香烟、雪茄或烟斗的感觉。
替代性吸烟物品的通用实例描述于埃利斯(Ellis)等人的美国专利第3,258,015号；埃利斯等人的美国专利第3,356,094号；摩西(Moses)的美国专利第3,516,417号；兰泽洛蒂(Lanzellotti)等人的美国专利第4,347,855号；博尔特(Bolt)等人的美国专利第4,340,072号；伯内特(Burnett)等人的美国专利第4,391,285号；里尔(Riehl)等人的美国专利第4,917,121号；利青格(Litzinger)的美国专利第4,924,886号；和赫恩(Hearn)等人的美国专利第5,060,676号中。那些类型的吸烟物品中的多者采用了可燃燃料源，其经燃烧以提供气雾剂和/或加热形成气雾剂的材料。参看例如班纳吉(Banerjee)等人的美国专利第4,714,082号和怀特(White)等人的美国专利第4,771,795号中引用的背景技术；所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。还参看以下各者中所述的那些类型的吸烟物品：例如克莱尔曼(Clearman)等人的美国专利第4,756,318号；班纳吉等人的美国专利第4,714,082号；怀特等人的美国专利第4,771,795号；桑萨包(Sensabaugh)等人的美国专利第4,793,365号；克莱尔曼等人的美国专利第4,917,128号；科尔特(Korte)的美国专利第4,961,438号；塞拉诺(Serrano)等人的美国专利第4,966,171号；巴莱(Bale)等人的美国专利第4,969,476号；塞拉诺等人的美国专利第4,991,606号；法里尔(Farrier)等人的美国专利第5,020,548号；克莱尔曼等人的美国专利第5,033,483号；施拉特(Schlatter)等人的美国专利第5,040,551号；克赖顿(Creighton)等人的美国专利第5,050,621号；劳森(Lawson)的美国专利第5,065,776号；奈斯特龙(Nystrom)等人的美国专利第5,076,296号；法里尔等人的美国专利第5,076,297号；克莱尔曼等人的美国专利第5,099,861号；德鲁伊特(Drewett)等人的美国专利第5,105,835号；巴尼斯(Barnes)等人的美国专利第5,105,837号；豪泽(Hauser)等人的美国专利第5,115,820号；贝斯特(Best)等人的美国专利第5,148,821号；海沃德(Hayward)等人的美国专利第5,159,940号；里格斯(Riggs)等人的美国专利第5,178,167号；克莱尔曼等人的美国专利第5,183,062号；夏伦(Shannon)等人的美国专利第5,211,684号；德维(Deevi)等人的美国专利第5,240,014号；尼科尔斯(Nichols)等人的美国专利第5,240,016号；克莱尔曼等人的美国专利第5,345,955号；里格斯等人的美国专利第5,551,451号；本萨利姆(Bensalem)等人的美国专利第5,595,577号；巴尼斯等人的美国专利第5,819,751号；松浦(Matsuura)等人的美国专利第6,089,857号；贝文(Beven)等人的美国专利第6,095,152号；贝文的美国专利第6,578,584号；和多明格斯(Dominguez)的美国专利第6,730,832号；所述专利以全文引用的方式并入本文中。此外，采用含碳燃料元件的某些类型的香烟已经由R.J.雷诺烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)以商标名称“Premier”和“Eclipse”商业销售。参看例如对加热而非燃烧烟草的新香烟原型的化学与生物研究(Chemical and Biological Studieson New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco),R.J.雷诺烟草公司专论(R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph)(1988)和吸入毒理学(InhalationToxicology),12:5,第1-58页(2000)中所述的那些类型的香烟。还参看班纳吉等人的美国专利公开第2005/0274390号、克鲁克斯(Crooks)等人的美国专利公开第2007/0215167号、班纳吉等人的美国专利公开第2010/0065075号和斯通(Stone)等人的美国专利公开第2012/0042885号，所述专利公开的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
某些提出的香烟状的烟草产品据称采用呈并不打算任何显著程度上燃烧的形式的烟草。参看例如须藤(Sudoh)的美国专利第4,836,225号；栗山(Kuriyama)等人的美国专利第4,972,855号；和爱德华兹(Edwards)的美国专利第5,293,883号，所述文献以全文引用的方式并入本文中。其它类型的吸烟物品，例如通过使烟草或经加工的烟草经受由化学或电热源产生的热量而产生调味蒸气的那些类型的吸烟物品，描述于查德(Chard)等人的美国专利第4,848,374号；布鲁克斯(Brooks)等人的美国专利第4,947,874号和第4,947,875号；康茨(Counts)等人的美国专利第5,060,671号；德维等人的美国专利第5,146,934号；德维的美国专利第5,224,498号；班纳吉等人的美国专利第5,285,798号；法里尔等人的美国专利第5,357,984号；法里尔等人的美国专利第5,593,792号；康茨的美国专利第5,369,723号；康茨等人的美国专利第5,692,525号；柯林斯(Collins)等人的美国专利第5,865,185号；亚当斯(Adams)等人的美国专利第5,878,752号；德维等人的美国专利第5,880,439号；巴格特(Baggett)等人的美国专利第5,915,387号；沃特金斯(Watkins)等人的美国专利第5,934,289号；德维等人的美国专利第6,033,623号；亚当斯等人的美国专利第6,053,176号；怀特的美国专利第6,164,287号；福涅尔(Fournier)等人的美国专利第6,289,898号；福涅尔等人的美国专利第6,615,840号；李(Li)等人的美国专利公开第2003/0131859号；班纳吉等人的美国专利公开第2005/0016549号；和赫恩等人的美国专利公开第2006/0185687号中，所述文献各自以全文引用的方式并入本文中。
已经进行某些尝试以传递蒸气、喷雾剂或气雾剂，例如具有或并有调味剂和/或烟碱的那些。参看例如维拉格(Virag)的美国专利第4,190,046号；雷(Ray)的第4,284,089号；雅各布斯(Jacobs)的第4,635,651号；格斯(Gerth)等人的第4,735,217号；雷等人的第4,800,903号；英格布雷森(Ingebrethsen)等人的第5,388,574号；格罗斯(Gross)等人的第5,799,663号；阿布胡利曼(Abhulimen)等人的第6,532,965号；和阿迪加(Adiga)等人的第6,598,607号；和洪(Hon)的EP1,618,803中阐述的类型的装置；所述文献以全文引用的方式并入本文中。还参看考克斯(Cox)等人的美国专利第7,117,867号和网站www.e-cig.com上阐述的装置，其以全文引用的方式并入本文中。
已经描述并且在一些情况下已经可商购的其它代表性香烟或吸烟物品包括在以下各者中所述的那些：布鲁克斯等人的美国专利第4,922,901号；摩根(Morgan)等人的美国专利第5,249,586号；康茨等人的美国专利第5,388,594号；希金斯(Higgins)等人的美国专利第5,666,977号；福格斯(Voges)的美国专利第6,196,218号；费尔特(Felter)等人的美国专利第6,810,883号；尼科尔斯的美国专利第6,854,461号；洪的美国专利第7,832,410号；小林(Kobayashi)的美国专利第7,513,253号；罗宾逊(Robinson)等人的美国专利第7,726,320号；滨野(Hamano)的美国专利第7,896,006号；沙杨(Shayan)的美国专利第6,772,756号；洪的美国专利公开第2009/0095311号；洪的美国专利公开第2006/0196518号、第2009/0126745号和第2009/0188490号；托伦斯(Thorens)等人的美国专利公开第2009/0272379号；蒙赛斯(Monsees)等人的美国专利公开第2009/0260641号和第2009/0260642号；奥格尔斯比(Oglesby)等人的美国专利公开第2008/0149118号和第2010/0024834号；王(Wang)的美国专利公开第2010/0307518号；和洪的WO 2010/091593。其它实例包括可以如下名称商购的电子香烟产品：HEATBARTM、HYBRIDVEGASTM、E-GARTM、C-GARTM、E-MYSTICKTM、Vaporizer、GREENBLUTMCigs、WHITECirrus、V2CIGSTM、SOUTH BEACH SMOKETM、SMOKERoyal Blues、SMARTSMOKEKnight Sticks、InnoVapor、SMOKINGCrown 7、CHOICETMNO.7TM、LOGICTM ecig、和PREMIUMTM。
采用烟草替代材料的吸烟物品和采用除燃烧烟草去筋烟叶以外的热源以产生烟草味的蒸气或烟草味的可见气雾剂的吸烟物品尚未得到广泛商业成功。通过电加热烟草而产生吸烟的味道和感觉的物品具体来说已经遭受了调味剂或其它可吸入材料的不一致释放。电加热的吸烟装置在许多情况下已经被进一步限制于需要外部加热装置，这是不便的并且减损了吸烟体验。因此，可能需要提供一种吸烟物品，其可以提供抽吸香烟、雪茄或烟斗的感觉，其在不燃烧烟草的情况下提供所述感觉，其在不需要燃烧热源的情况下提供所述感觉，并且其提供所述感觉而不必传递大量的不完全燃烧和热解产物。
发明内容
本发明提供适用于经口传递可吸入材料的物品。所述物品具体来说包含由导电衬底形成的电阻加热元件，其中导电材料与载体材料一体地形成，所述载体材料可以涂布或浸渍有可以挥发或雾化以供吸入的材料。所形成的气雾剂和/或蒸气可以类似于抽吸常规香烟的方式吸入。因此，本发明物品具体来说可以称为吸烟物品。
在一个方面，本发明因此提供一种电阻加热元件。所述电阻加热元件有益地包括组件，所述组件足以使得所述电阻加热元件充当加热元件和用于固定气雾剂前驱体和其它任选材料的衬底两者。举例来说，所述电阻加热元件可以包含衬底，所述衬底由导电材料和至少一种含碳添加剂形成。优选地，所述衬底或其至少一部分经碳化(即已经优选地在惰性氛围中经历煅烧条件，以便增加所述衬底的相对碳含量)。举例来说，在一些实施例中，所述导电衬底可以包含多个经组合的组件(例如由另一种材料缠绕的核心或缠绕核心的外部材料，其中所述核心和所述外部缠绕材料中仅一者经碳化)。所述电阻加热元件可以进一步包含与所述碳化衬底相联的气雾剂前驱体材料。有益地，所述电阻加热元件可以展现出使得所述材料适用于响应于所施加的电流而提供电阻加热的电阻。举例来说，在一些实施例中，所述电阻加热元件可以展现出约25欧姆或更小的电阻。更优选地，所述电阻加热元件的电阻可以是约10欧姆或更小，或所述电阻可以在约0.1欧姆到约10欧姆范围内。因为所述电阻加热元件由衬底与导电材料的组合形成，所以如本文中所论述的导电衬底可以视为电阻加热元件。
多种导电材料可以用于所述电阻加热元件中。举例来说，所述导电材料可以包含石墨。在其它实施例中，所述导电材料可以包含金属。所述导电材料具体来说可以按微粒形式使用。
所述衬底的所述含碳添加剂可以涵盖多种材料。举例来说，所述含碳添加剂可以包含烟草或烟草衍生物。在一些实施例中，所述含碳添加剂可以仅包含元素碳，例如经研磨的碳或活性碳。在使用元素碳的实施例中，可能有益的是包括一或多种其它含碳添加剂。举例来说，所述含碳添加剂可以包含粘合剂，所述粘合剂可以是多糖或其衍生物。更具体来说，适用粘合剂可以包含树胶、纤维素材料或纤维素衍生物。非限制性实例包括瓜尔胶、羧甲基纤维素和其组合。还可以使用无机粘合剂。
所述电阻加热元件具体来说可以关于其碳化状态进行表征。举例来说，所述碳化衬底可以具有特定孔隙率，例如约10％或更大的孔隙率。所述碳化衬底同样可以如以上已经提到的关于所述衬底的相对碳含量进行表征。在特定实施例中，所述碳化衬底中的碳相对于所述碳化衬底的总重量的重量百分比可以超过未碳化衬底中的碳相对于所述未碳化衬底的总重量的重量百分比。举例来说，所述碳化衬底中的碳的所述重量百分比可以超过所述未碳化衬底中的碳的所述重量百分比约10％或更大。
所述电阻加热元件中所用的所述气雾剂前驱体材料可以包含在本文中论述的工作温度下可挥发以便形成适用于供消费者吸入的气雾剂、蒸气等的任何材料。所述气雾剂前驱体材料可以进一步包含适用于夹带于气雾剂或蒸气中以便连同气雾剂或蒸气一起吸入的材料。在特定实施例中，适用气雾剂前驱体材料可以是多元醇，例如甘油、丙二醇和其组合。所述气雾剂前驱体材料具体来说可以与可吸入物质组合。换句话说，独立材料可以与所述气雾剂前驱体材料一起提供在所述衬底上(在所述衬底上以混合物形式或以独立施用形式)。因此，加热后所形成的气雾剂可以包括一定含量的可吸入物质，因为所述物质同样被雾化或被以其它方式形成的气雾剂实质上携载。在某些实施例中，所述可吸入物质可以包含药剂，并且更具体来说可以包含烟碱。在一些实施例中，所述可吸入物质可以包含烟草组分或烟草来源的材料。举例来说，所述气雾剂前驱体材料可以与烟草、烟草组分或烟草来源的材料一起在浆料中。再者，所述气雾剂前驱体材料可以与调味剂组合。所述气雾剂前驱体材料可以通过任何适合手段施用到所述碳化衬底。在某些实施例中，所述气雾剂前驱体材料可以涂布在所述碳化衬底上、由所述碳化衬底吸附或吸收于所述碳化衬底中。
除上述之外，所述电阻加热元件可以呈现材料的多种特定组合。举例来说，在某些实施例中，所述电阻加热元件可以由以下形成：1)衬底，其包含：选自由石墨、金属颗粒和其组合组成的群组的导电材料；经研磨的碳；烟草；和至少一种多糖；其中所述衬底经碳化；和2)与所述碳化衬底相联的多元醇气雾剂前驱体材料。优选地，所述电阻加热元件的电阻是约15欧姆或更小。作为另一个实例，所述电阻加热元件可以由以下形成：1)衬底，其包含：选自由石墨、金属颗粒和其组合组成的群组的导电材料；和至少一种多糖；其中所述衬底经碳化；和2)与所述碳化衬底相联的气雾剂前驱体材料，所述气雾剂前驱体材料包含多元醇和可吸入物质。同样，所述电阻加热元件的电阻优选地是约15欧姆或更小。
所述电阻加热元件可以呈现多种物理形状和尺寸。在某些实施例中，所述加热元件可以是细长的并且长度可以是约5mm到约40mm。更具体来说，所述加热元件可以是实质上杆状的并且平均直径可以例如是约0.5mm到约5mm。在一些实施例中，所述电阻加热元件可以是细长的并且具有不均匀的截面几何形状。在替代性实施例中，所述电阻加热元件可以由导电材料形成，所述导电材料以被由含碳添加剂形成的材料实质上环绕的核心形式提供。类似地，可以形成电阻加热元件以使得所述导电材料呈实质上环绕包含至少一种含碳添加剂的核心的外鞘形式。在一些实施例中，所述电阻加热元件的所述衬底的特征可以是作为挤出物。或者，所述衬底可以呈未经挤压的形式。举例来说，所述衬底可以是实质上球状的或微粒状的。所述衬底还可以呈薄片形式，所述薄片具体来说可以是轧制薄片。此外可以使所述衬底实质上成芯片状，实质上成芯片状在于所述衬底是扁平的，具有规定长度、宽度和厚度(例如，厚度小于宽度和厚度中的一者或两者)。所述衬底还可以是实质上圆盘状的。在一些实施例中，所述导电衬底可以与衬底支撑框架相连地提供。举例来说，所述衬底可以实质上悬挂在所述支撑框架内或所述衬底可以放置在所述支撑框架上。在例示性实施例中，所述衬底支撑框架可以具有包括线性部分(例如直线、X状、Y状等)的截面。此外，所述支撑框架可以包括与电源形成电连接的组件。
如上所述，所述电阻加热元件具体来说适用作吸烟物品的组件。因此，在另一个方面，本发明可以提供吸烟物品。在一个实施例中，根据本发明的吸烟物品一般来说可以包含如本文中另外描述的与电源电连接的电阻加热元件。在特定实施例中，所述电阻加热元件与所述电源可以可去除式连接。举例来说，所述电阻加热元件可以容纳于第一壳体中，所述第一壳体与第二壳体可去除式连接，所述第二壳体容纳所述电源。每个壳体可以独立地包括其它组件以便促进所述电连接。
所述吸烟物品的所述电源可以涵盖提供充足电功率以加热所述电阻加热元件以形成气雾剂的任何电源，并且可以例如选自由以下组成的群组：电池、电容器和其组合。所述吸烟物品还可以包括任何品种的用于使所述电源充电或再充电的构件。
所述吸烟物品可以进一步包含控制组件，所述控制组件驱动来自所述电源的电流到达所述电阻加热元件。举例来说，所述控制组件可以包含喷吹驱动的传感器、推送按钮、电容性传感器等，或所述组件的一些组合。同样地，所述吸烟物品可以包含一个组件，所述组件调节来自所述电源的预先引发的电流到达所述电阻加热元件。举例来说，所述电流调节组件可以是基于时间的组件。在特定实施例中，所述电流调节组件可以起作用以在已经达到了规定温度后阻止电流到达所述电阻加热元件。在其它实施例中，所述电流调节组件可以起作用以在已经达到了规定温度后使所述电流断断续续地循环到达所述电阻加热元件，以便维持所述规定温度持续规定时间段。更具体来说，所述电流调节组件可以使所述电流断断续续地循环到达所述电阻加热元件，以维持低于气雾剂形成温度的第一温度，并且允许电流响应于电流驱动控制组件而增加，以便实现高于所述第一温度并且是气雾剂形成温度的第二温度。作为例示性实施例，所述第一温度可以是约50℃到约110℃，并且所述第二温度可以是约120℃到约300℃。在其它实施例中，根据本发明的吸烟物品可以包含多个控制组件，包括独立控制组件、与电池成整体的控制组件、与传感器成整体的控制组件等。
如以上已经提到，根据本发明的吸烟物品可以包含多个单元，所述单元彼此可啮合并且可脱啮。在某些实施例中，吸烟物品因此可以包含第一单元，所述第一单元与第二单元可啮合并且可脱啮，所述第一单元包含所述电阻加热元件，并且所述第二单元包含所述电源。所述第二单元可以进一步包含一或多个控制组件，所述控制组件驱动或调节来自所述电源的电流。此外，所述第一单元可以包含啮合所述第二单元的远端和相对近端(即嘴端)，在其近端处具有开口。所述第一单元可以包括可以与所述嘴端连接并且可以按需要成形的任选烟嘴。再者，所述第一单元可以包含气流路径，所述气流路径提供了从所述电阻加热元件形成的气雾剂离开所述第一单元的所述嘴端的通道。在特定实施例中，所述第一单元可以是一次性的。
在其它实施例中，所述吸烟物品可以由单一壳体形成，所述壳体可以任选地包括可去除式嘴端。在所述实施例中，可以使用可去除式并且可更换的电阻加热元件，并且可以通过所述可去除式嘴端将其插入和去除。在所述实施例中，可能适用的是所述电阻加热元件包括衬底支撑框架。
在另一个方面，本发明可以提供一种成套装置，其用于容纳吸烟物品或其组件。在某些实施例中，根据本发明的成套装置可以包含箱体，其容纳一或多个其它成套装置组件；一或多个用于可再用吸烟物品的一次性单元，所述一次性单元包含筒柱主体，所述筒柱主体具有被配置成啮合可再用吸烟物品的组件的远端和包括烟嘴的相对近端，在其近端处具有开口，所述一或多个一次性单元中的每一者包含如本文中另外论述的安置在所述筒柱主体内的电阻加热元件；和任选地一或多个选自由以下组成的群组的组件：可再用控制单元、电池和充电组件。更具体来说，根据本发明的成套装置中的所述可再用控制单元可以包含：控制外壳，其包括用于啮合所述一次性单元的所述筒柱主体的所述远端的啮合端；安置在所述控制外壳内的电源；和一或多个安置在所述控制外壳内的控制组件，所述一或多个控制组件被配置成驱动或调节来自所述电源的电流。
在另一个方面，本发明进一步提供制备如本文中公开的电阻加热元件的方法，所述电阻加热元件具体来说被配置成用于吸烟物品中。在某些实施例中，制备电阻加热元件的方法可以包含将导电材料与至少一种含碳添加剂组合以形成中间衬底，在约200℃或更高的温度下加热所述中间衬底规定时间段以形成碳化衬底，并且将气雾剂前驱体材料与所述碳化衬底组合以形成所述电阻加热元件。
在特定实施例中，组合所述材料的所述步骤可以包含混合规定时间，例如约5分钟或更久的时间。混合还可以包含添加液体，以使得所述中间衬底的水分含量是约15％或更大。
在组合所述材料之后，所述方法还可以包含使所述中间衬底形成为规定形状。举例来说，所述形成步骤可以包含挤压所述中间衬底以形成挤出物。更一般地说，所述形成步骤可以包含使所述中间衬底形成为细长形式。所述细长衬底随后可以被加工成规定长度，例如约2.5mm到约60mm的长度。所述形成步骤的特征还可以是使所述中间衬底形成为关于所述电阻加热元件本身的性质实质上如本文中另外描述的形式。举例来说，所述方法可以包含以下任一者：使所述中间衬底形成为细长并且具有不均匀截面几何形状的形式；使所述衬底形成为球粒；使所述衬底形成为薄片；轧制形成的薄片；提供呈被所述至少一种含碳添加剂实质上环绕的核心形式的所述导电材料；和提供呈实质上环绕包含所述至少一种含碳添加剂的核心的外鞘形式的所述导电材料。
加热所述中间衬底可以在任何适合设备(例如真空烘箱或马弗炉(mufflefurnace))中进行。在增加的温度下加热(即煅烧)可以适用于改进所述材料的电阻。可能优选的是煅烧温度是约200℃到约1,200℃、约250℃到约1,000℃或约300℃到约900℃。在一些实施例中，可能优选的是在惰性氛围中(例如在氮气氛围下)进行加热。
任何适用方法都可以用以使所述气雾剂前驱体材料与所述碳化衬底相联。举例来说，所述相联步骤可以包含在所述碳化衬底之上或之中涂布、吸附或吸收所述气雾剂前驱体材料。
在一些实施例中，形成电阻加热元件的方法可以包括使所述电阻加热元件与支撑框架连接。举例来说，所述电阻加热元件可以实质上悬挂在所述支撑框架内，或所述电阻加热元件可以放置在所述支撑框架的表面上。
在另一个方面，本发明涵盖形成气雾剂的方法。在某些实施例中，形成气雾剂的方法可以包含将如本文中另外描述的电阻加热元件放置成与电源电连接。举例来说，所述电源可以是电子吸烟物品。
附图说明
已经用上述一般术语如此描述了本发明，现在将参考附图，所述附图未必按比例绘制，并且其中：
图1是根据本发明的吸烟物品的例示性实施例的透视图，其中所述物品的一部分外部壳体被切除以展现其内部组件；
图2是根据本发明的吸烟物品的例示性实施例的透视图，其中所述物品包含控制主体和与其可连接并且可拆卸的筒柱；
图3是根据本发明的例示性实施例的吸烟物品的纵向截面；
图4a是沿着图3的线4的截面，其展示用于将电阻加热元件定位在根据本发明的筒柱内的构件的例示性实施例；
图4b是沿着图3的线4的截面，其展示用于将电阻加热元件定位在根据本发明的筒柱内的构件的替代性例示性实施例；
图5a到图5f是筒柱的截面，其示出提供于筒柱内的单一整体导电衬底或多个单独导电衬底的例示性实施例；
图5g是用于根据本发明的吸烟物品的筒柱的例示性实施例的透视图，其中所述筒柱的一部分外部壳体被切除以展现串联布置在筒柱内的多个单独导电衬底；
图6是根据本发明的吸烟物品的例示性实施例的透视图，其中所述物品在其中包含多个永久性组件和用于接收可去除式并且可更换的导电衬底的腔体；
图7a示出衬底支撑框架内的导电衬底的例示性实施例，所述衬底支撑框架促进导电衬底向根据本发明的吸烟物品中的插入和导电衬底从根据本发明的吸烟物品的抽出；
图7b示出衬底支撑框架内的多个导电衬底的例示性实施例，所述衬底支撑框架促进导电衬底向根据本发明的吸烟物品中的插入和导电衬底从根据本发明的吸烟物品的抽出；
图7c是根据例示性实施例的吸烟物品的截面，其示出插入到吸烟物品中的腔体中的组合导电衬底与衬底支撑框架；
图7d示出定位在衬底支撑框架上的多个芯片导电衬底的例示性实施例，所述衬底支撑框架促进导电衬底向根据本发明的吸烟物品中的插入和导电衬底从根据本发明的吸烟物品的抽出；
图7e是根据例示性实施例的吸烟物品的截面，其示出插入到吸烟物品中的腔体中的组合导电衬底与衬底支撑框架；
图7f是根据本发明的吸烟物品的例示性实施例的局部透视图，其中根据本发明的实施例的组合导电衬底与衬底支撑框架已经部分插入其中的腔体中；并且
图7g是根据例示性实施例的吸烟物品的截面，其示出插入到吸烟物品中的腔体中的组合导电衬底与衬底支撑框架。
具体实施方式
现在将在下文中参考本发明的例示性实施例更充分地描述本发明。描述这些例示性实施例，以使得本发明将是透彻并且完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。实际上，本发明可以按许多不同形式实施并且不应理解为限于本文中所阐述的实施例；确切地说，提供这些实施例以使得本发明将满足可适用的法律要求。如本说明书中和所附权利要求书中所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”、“所述(the)”包括复数个指示物。
本发明提供使用电能来加热材料(优选地不在任何显著程度上燃烧材料)以形成可吸入物质的物品，所述物品足够紧凑以视为“手持式”装置。在某些实施例中，所述物品具体来说可以表征为吸烟物品。如本文中所用，所述术语打算意指一种物品，其在不实质上燃烧所述物品的任何组件的情况下提供抽吸香烟、雪茄或烟斗的味道和/或感觉(例如手感或口感)。术语吸烟物品未必表明，所述物品在操作中产生燃烧或热解副产物的意义上的烟雾。实际上，吸烟涉及个体在使用所述物品中的身体动作，例如握持物品、在物品一端上吸取和从物品吸入。在其它实施例中，本发明物品的特征可以是作为产生蒸气的物品、雾化物品或药剂传递物品。因此，可以布置所述物品以便提供一或多种呈可吸入状态的物质。在其它实施例中，可吸入物质可以实质上呈蒸气(即在低于其临界点的温度下呈气相的物质)形式。在其它实施例中，可吸入物质可以呈气雾剂(即精细固体颗粒或液滴于气体中的悬浮液)形式。可吸入物质的物理形式未必受本发明物品的性质限制，但实际上可以取决于介质和可吸入物质本身关于其是否以蒸气状态或气雾剂状态存在的性质。在一些实施例中，所述术语可以是可互换的。因此，为简单起见，除非另外说明，否则如用以描述本发明的术语应理解为可互换的。
在一个方面，本发明提供一种吸烟物品。吸烟物品一般来说可以包括多个提供于细长主体内的组件，所述细长主体可以是单一整体壳体或可以由两个或更多个可分离片件形成。举例来说，根据一个实施例的吸烟物品可以包含壳体(即细长主体)，其可以是实质上管状的，例如类似于常规香烟或雪茄的形状。吸烟物品的所有组件都可以存在于壳体内。在其它实施例中，吸烟物品可以包含两个接合并且可分离的壳体。举例来说，控制主体可以包含壳体，其含有一或多个可再用组件并且具有与筒柱可去除式连接的末端。筒柱可以包含壳体，其含有一或多个一次性组件并且具有与控制主体可去除式连接的末端。鉴于本文中提供的其它公开内容，显而易知单一壳体内或可分离控制主体与筒柱内的组件的更具体布置。
根据本发明适用的吸烟物品具体来说可以包含电源(power source)(即电源(electrical power source))、一或多个控制组件(例如用以控制/驱动/调节从电源到物品的一或多个其它组件的功率流)、加热器组件和气雾剂产生组件的某一组合。吸烟物品可以进一步包括通过物品的规定气流路径，以使得由物品产生的气雾剂可以由用户在物品上吸取而自其抽出。物品内组件的排列可以不同。在特定实施例中，气雾剂产生组件可以定位得接近物品的是用户口部的近端的一端以便使向用户传递气雾剂达到最大。然而，不排除其它配置。一般来说，加热器组件可以定位得足够接近那个气雾剂产生组件，以使得来自加热器组件的热量可以使由气雾剂产生材料(以及一或多种同样可以被提供以便传递给用户的调味剂、药剂等)携载的气雾剂前驱体材料挥发并且形成气雾剂以便传递给用户。当加热部件加热气雾剂产生组件时，以适用于被消费者吸入的物理形式形成、释放或产生气雾剂(单独或包括另一种可吸入物质)。应注意，以上术语意欲是可互换的，以使得提及释放(release/releasing/releases/released)包括形成或产生(form or generate/forming or generating/forms or generates/formed orgenerated)。具体来说，以蒸气或气雾剂或其混合物形式释放可吸入物质。
根据本发明的吸烟物品一般来说可以包括电源以提供足以向物品提供各种功能(例如电阻加热、给指示器供电等)的电流。用于本发明吸烟物品的电源可以呈现各种实施例。优选地，电源能够传递充足功率以快速加热所述加热部件以提供气雾剂形成并且通过使用给物品供电持续所要持续时间。电源优选地经尺寸化以便利地装配在物品内。适用电源的实例包括优选地可再充电的锂离子电池(例如可再充电的锂-二氧化锰电池)。具体来说，可以使用锂聚合物电池，因为所述电池可以提供增加的安全性。还可以使用其它类型的电池，例如N50-AAA CADNICA镍-镉电池。根据本发明可以使用的电池的其它实例描述于美国公开申请第2010/0028766号中，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。在本发明的某些实施例中可以使用薄膜电池。可以在电源中使用这些电池中的任一者或其组合，但可再充电电池由于与一次性电池相关的成本和处置考虑因素而是优选的。在提供一次性电池的实施例中，吸烟物品可以包括用于去除和更换电池的通路。或者，在使用可再充电电池的实施例中，吸烟物品可以包含充电接点，用于与从标准120伏AC壁装插座或其它来源(例如汽车电力系统或独立便携式电源，包括USB连接)得到功率的常规再充电单元中的相应接点相互作用。可以在便携式充电箱体中提供用于使电池再充电的构件，所述箱体可以包括例如可以向吸烟物品中存在的相对较小电池提供多次充电的相对较大电池单元。所述物品可以进一步包括用于提供非接触式感应再充电系统的组件，以使得所述物品可以在不与外部电源物理连接的情况下进行充电。因此，所述物品可以包括用以促进将能量从电磁场转移到物品内的可再充电电池的组件。
在其它实施例中，电源还可以包含电容器。电容器能够比电池更快速地放电并且可以在喷吹之间充电，使电池以比其用以对加热部件直接供电时低的速率放电到电容器中。举例来说，可以与电池分开或组合地使用超级电容器，即电双层电容器(EDLC)。当单独使用时，超级电容器可以在每次使用物品之前再充电。因此，本发明还可以包括可以在各使用之间与吸烟物品连接以补充超级电容器的充电器组件。
吸烟物品可以进一步包括多种功率管理软件、硬件和/或其它电子控制组件。举例来说，所述软件、硬件和/或电子控制件可以包括执行电池的充电、检测电池电荷状态、进行功率节省操作、防止电池的无意或过度放电等。
根据本发明的“控制器”或“控制组件”可以涵盖多种适用于本发明吸烟物品中的元件。此外，根据本发明的吸烟物品可以包括一个、两个或更多个可以组合到整体元件中或可以存在于吸烟物品内的独立位置的控制组件，并且可以采用单独控制组件来执行不同控制方面。举例来说，吸烟物品可以包括与电池成整体或以其它方式与电池组合的控制组件，以便控制从电池放电。吸烟物品可以独立地包括控制物品的其它方面的控制组件。或者，可以提供执行物品的多个控制方面或所有控制方面的单一控制器。同样，物品中所用的传感器(例如喷吹传感器)可以包括控制响应于刺激从电源放电的驱动的控制组件。吸烟物品可以独立地包括控制物品的其它方面的控制组件。或者，可以在传感器中或以其它方式与传感器相联地提供单一控制器以便执行物品的多个控制方面或所有控制方面。因此，可以看出，可以在本发明吸烟物品中组合控制器的多种组合以提供装置的所有方面的所要控制水平。
吸烟物品还可以包含一或多个适用于控制从电源到物品的其它组件(例如到电阻加热元件)的电能流的控制器组件。具体来说，物品可以包含驱动电流从电源例如到电阻加热元件的控制组件。举例来说，在一些实施例中，物品可以包括可以与控制电路连接的推送按钮以便手动控制功率流。举例来说，消费者可以使用推送按钮来接通物品和/或驱动电流到电阻加热元件中。可以提供多个按钮，用于手动执行物品的供电与断电，并且用于启动加热以供气雾剂产生。所存在的一或多个推送按钮可以与吸烟物品的外部表面实质上齐平。
代替推送按钮(或除了推送按钮之外)，本发明物品可以包括一或多个响应于消费者在物品上的吸取(即喷吹驱动的加热)的控制组件。举例来说，物品可以包括对消费者在物品上吸取时的压力变化或气流变化灵敏的开关(即喷吹驱动的开关)。其它适合的电流驱动/消动机构可以包括温度驱动的开/关开关或唇部压力驱动的开关。可以提供所述喷吹驱动能力的例示性机构包括由伊利诺斯州弗里波特哈尼威尔公司(Honeywell,Inc.,Freeport,Ill)的微型开关分部(MicroSwitch division)制造的型号163PC01D36硅传感器。通过所述传感器，电阻加热元件可以通过消费者在物品上吸取时的压力变化快速启动。另外，流量感测装置(例如使用热线风速测量原理的那些)可以用来在感测气流变化之后使得足够快速地向电阻加热元件供能。可以使用的另一种喷吹驱动的开关是压差开关，例如来自佛罗里达州福特劳德戴尔微气动逻辑公司(Micro Pneumatic Logic,Inc.,Ft.Lauderdale,Fla)的型号MPL-502-V，范围A。另一个适合的喷吹驱动的机构是灵敏压力转换器(例如配备有放大器或增益级)，其又与用于检测预定阈值压力的比较器耦接。另一个适合的喷吹驱动的机构是通过气流偏转的叶片，所述叶片的运动通过移动感测构件来检测。另一个适合的驱动机构是压电开关。还适用的是来自伊利诺斯州弗里波特哈尼威尔公司的微型开关分部的适合地连接的哈尼威尔微型开关微桥空气流量传感器(Microbridge Airflow Sensor)，件号AWM2100V。根据本发明的加热电路中可以采用的按需求操作的电开关的其它实例描述于格斯等人的美国专利第4,735,217号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。熟练的业内人士通过本发明的知识将显而易知其它适合的差动开关、模拟压力传感器、流速传感器等。可以包括压力感测管或在喷吹驱动的开关与吸烟物品内的气流通道之间提供流体连接的其它通道，以便容易通过开关鉴别吸取期间的压力变化。
电容性感测组件具体来说可以按多种方式并入到装置中以允许装置的一或多个组件的不同类型的“上电”和/或“下电”。电容性感测可以包括使用并有基于电容耦合的技术的任何传感器，包括(但不限于)检测和/或测量接近性、位置或位移、湿度、液平面、压力或加速的传感器。电容性感测可以由提供表面电容、投射电容、互电容或自电容的电子组件而产生。电容性传感器一般来说可以检测导电的或电介质与空气不同的任何物质。电容性传感器例如可以用电容性替代方案替换机械按钮。因此，根据本发明的电容性感测的一个特定应用是触摸式电容性传感器。举例来说，触摸垫可以存在于吸烟物品上，其允许用户输入多种命令。最基本地，触摸垫可以按与推送按钮(如上文已经描述)非常相同的方式对加热元件供电。在其它实施例中，可以接近于吸烟物品的嘴端应用电容性感测，以使得吸烟物品上用以在物品上吸取的唇部压力可以发信号通知装置以向加热元件提供功率。除了触摸式电容传感器之外，根据本发明可以采用运动电容传感器、液体电容传感器和加速度计以从吸烟物品引发多种响应。此外，还可以将光电传感器并入本发明吸烟物品中。
本发明物品中采用的传感器可以针对功率流明确地发信号通知加热元件，以便加热包括气雾剂前驱体材料的衬底并且形成蒸气或气雾剂以供用户吸入。传感器还可以提供其它功能。举例来说，可以包括“唤醒”传感器。在特定实施例中，吸烟物品可以按“睡眠”模式包装，以使得来自电源的功率不能传递到加热元件(或必要时物品的其它组件)。吸烟物品可以包括传感器，例如光电传感器或拉片启动的传感器或甚至电容性传感器，以使得在吸烟物品解包装之后，传感器的启动使物品从睡眠模式移动到工作模式，在工作模式中，物品可以如本文中另外所述而使用。举例来说，可以对吸烟物品进行包装，以使得实质上防止光到达吸烟物品。物品上的光电传感器则将起作用以检测何时物品从包装移出，即经受环境光照；和物品从睡眠模式转变到工作模式。同样，传感器可以起作用，以使得当物品再次受保护免于环境光照(例如放置于携载箱体或贮藏箱体中)时，物品恢复到睡眠模式作为安全性措施。根据本发明同样可以采用提供类似功能的其它感测方法。
当消费者在吸烟物品的嘴端上吸取时，电流驱动构件可以允许无限制或不间断的电流通过电阻加热部件以快速产生热量。由于快速加热，可能适用的是包括电流调节组件，以便(i)调节通过加热部件的电流以控制电阻元件的加热和由此经历的温度，和(ii)防止衬底或携载气雾剂前驱体材料和/或其它调味剂或可吸入材料的其它组件过热和降解。
电流调节电路具体来说可以是基于时间的。具体来说，这种电路包括允许在吸取期间不间断的电流通过加热元件持续初始时间段的构件，和用于后续调节电流直到完成吸取的定时器构件。举例来说，后续调节可以包括快速开-关切换电流(例如近似约每1到50毫秒)以将加热元件维持在所要温度范围内。此外，调节可以包含仅允许不间断的电流直到达到所要温度，随后完全关掉电流。加热部件可以由消费者再启动，在物品上引发另一个喷吹(或手动驱动推送按钮，取决于启动加热器所采用的特定开关实施例)。或者，后续调节可以涉及调整通过加热元件的电流以将加热元件维持在所要温度范围内。在一些实施例中，为了释放所要配量的可吸入物质，可以向加热部件供能约0.2秒到约5.0秒、约0.3秒到约4.5秒、约0.5秒到约4.0秒、约0.5秒到约3.5秒或约0.6秒到约3.0秒的持续时间。一种例示性基于时间的电流调节电路可以包括晶体管、定时器、比较器和电容器。适合的晶体管、定时器、比较器和电容器是可商购的并且对于熟练的业内人士将是显而易知的。例示性定时器是以C-1555C获自NEC电子(NEC Electronics)和以ICM7555获自通用电气英特锡尔公司(General ElectricIntersil,Inc.)的那些，以及各种其它大小和配置的所谓“555定时器”。例示性比较器以LM311获自国家半导体(National Semiconductor)。所述基于时间的电流调节电路和可以适用于本发明吸烟物品中的其它控制组件的进一步描述提供于布鲁克斯等人的美国专利第4,922,901号、第4,947,874号和第4,947,875号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。
控制组件具体来说可以被配置成紧密控制向电阻加热元件提供的热量的量。在一些实施例中，电流调节组件可以起作用以在已经达到了规定温度后停止电流到达电阻加热元件。如本文中另外论述，所述规定温度可以在如下范围内，其实质上足够高以使气雾剂前驱体材料和任何其它可吸入物质挥发并且提供等效于常规香烟上的典型喷吹的量的气雾剂。虽然使得用以提供单一喷吹所要体积的充足体积的气雾剂前驱体材料挥发所需要的热量可以不同，但可能特别适用的是加热部件加热到约120℃或更高、约130℃或更高、约140℃或更高或约160℃的温度。在一些实施例中，为了使适当量的气雾剂前驱体材料挥发，加热温度可以是约180℃或更高、约200℃或更高、约300℃或更高或约350℃或更高。在其它实施例中，用于气雾剂形成的规定温度可以是约120℃到约350℃、约140℃到约300℃或约150℃到约250℃。然而，可能特别希望的是，避免加热到实质上超过约550℃的温度，以便避免气雾剂前驱体材料和/或其它构筑材料的降解和/或过度、过早挥发。加热具体来说应该在足够低的温度下并且持续足够短的时间，以便避免物品的衬底或其它组件降解和/或显著燃烧(优选地任何燃烧)。如下文中更详细地论述，加热的持续时间可以受多种因素控制。加热温度和持续时间可以取决于希望通过物品吸取的气雾剂和环境空气的所要体积。然而，持续时间可以取决于电阻加热元件的加热速率而变化，因为物品可以被配置成使得仅在达到所要温度以前向电阻加热元件供能。或者，加热的持续时间可以耦合到消费者在物品上的喷吹的持续时间。一般来说，加热的温度和时间将由一或多个含于如上所述的控制外壳中的组件来控制。
电流调节组件同样可以在已经达到了规定温度后使电流断断续续地循环到达电阻加热元件，以便维持规定温度持续规定时间段。所述快速开-关循环可以如上文已经论述，并且规定温度可以是如上所述的气雾剂产生温度。
再者，电流调节组件可以使电流断断续续地循环到达电阻加热元件，以维持低于气雾剂形成温度的第一温度，并且随后允许电流响应于电流驱动控制组件而增加，以便实现高于第一温度并且是气雾剂形成温度的第二温度。所述控制可以改进物品对于气雾剂形成的响应时间，以使得气雾剂形成几乎在消费者起始喷吹后立即开始。在一些实施例中，第一温度(其可以表征为待用温度)可以仅略低于以上规定的气雾剂形成温度。具体来说，待用温度可以是约50℃到约150℃、约70℃到约140℃、约80℃到约120℃或约90℃到约110℃。
鉴于前述内容，可以看出，可以采用多种机构来促进驱动/消动电流到达电阻加热元件和到达吸烟物品的其它组件。具体来说，物品可以包含调节来自电源的预先引发的电流到达电阻加热元件的组件。举例来说，本发明物品可以包含定时器(即基于时间的组件)以便调节物品中的电流(例如在消费者吸取期间)。物品可以进一步包含定时器响应性开关，其使得电流能够和使得电流不能到达电阻加热元件。电流调节还可以包含使用电容器和用于以规定速率(例如接近加热部件加热和冷却的速率的速率)对电容器进行充电和放电的组件。具体来说可以调节电流，以使得在吸取期间存在不间断的电流通过加热部件持续初始时间段，但在初始时间段之后可以关掉电流或者使其断断续续地循环直到完成吸取为止。如上文所论述，所述循环可以由定时器控制，所述定时器可以产生预设切换循环。在特定实施例中，定时器可以产生周期性数字波形。初始时间段期间的流量可以进一步通过使用比较器来调节，所述比较器将第一输入下的第一电压与阈值输入下的阈值电压进行比较并且当第一电压等于阈值电压时产生输出信号，所述输出信号启用定时器。所述实施例可以进一步包括用于在阈值输入下产生阈值电压的组件和用于在经过初始时间段后在第一输入下产生阈值电压的组件。
除了以上控制元件之外，吸烟物品还可以包含一或多个指示器。所述指示器可以是灯(例如，发光二极管)，其可以提供本发明物品的使用的多个方面的指示。举例来说，一系列灯可以对应于吸烟物品的既定筒柱的喷吹次数。具体来说，可以通过每次喷吹点亮灯，当所有灯都点亮时向消费者指示筒柱被完全使用。或者，在筒柱初始负载后所有灯都可以被点亮，并且可以通过每次喷吹熄灭一盏灯，当所有灯都灭掉时向消费者指示筒柱被完全使用。在其它实施例中，可以仅存在单一指示器，并且其光照可以指示电流正流动到电阻加热元件并且物品正得到有效加热。这可以确保消费者不会无意中使得物品以有效加热模式处于无人值守状态。再者，可以提供一或多个指示器作为电池状态(例如电池电荷、低电池电量、电池充电等)的指示器。尽管上文关于视觉指示器以开/关方法描述指示器，但还涵盖其它操作指标。举例来说，视觉指示器还可以包括灯色彩或强度的变化以展示吸烟经历的进展。本发明类似地涵盖触觉指示器和声音指示器。此外，还可以在单一物品中使用所述指示器的组合。
根据本发明的吸烟物品可以进一步包含气雾剂形成组件和加热气雾剂形成组件以产生气雾剂以供用户吸入的加热部件。本发明的特征具体来说可以是关于提供整体地形成为单一电阻加热元件的加热部件和气雾剂形成组件。具体来说，本发明可以提供一种电阻加热元件，其包含包括导电材料和至少一种含碳添加剂的衬底，并且还包括与衬底相联的气雾剂前驱体材料。更具体来说，使衬底碳化。优选地，如本文中另外描述，电阻加热元件展现低于规定值的电阻，由此使得电阻加热元件适用于当电流流动通过其中时提供足量热量。
适用作电阻加热元件的导电材料可以是具有低质量、低密度和中等电阻率并且在使用期间经历的温度下热稳定的那些。适用的加热元件快速加热和冷却，并且由此提供能量的有效使用。元件的快速加热对于提供接近其的气雾剂前驱体材料的几乎即刻挥发可以是有益的。快速冷却在不希望气雾剂形成的时间段期间防止气雾剂前驱体材料的实质上挥发(并因此防止浪费)。所述加热元件还允许相对精确地控制气雾剂前驱体材料所经历的温度范围，尤其当采用基于时间的电流控制时。适用的导电材料优选地与被加热的材料(例如气雾剂前驱体材料和其它可吸入物质材料)是化学上无反应性的，以免不利地影响所产生的气雾剂或蒸气的风味或含量。可以用作导电材料的例示性非限制性材料包括碳、石墨、碳/石墨复合物、金属、金属和非金属碳化物、氮化物、硅化物、金属间化合物、金属陶瓷、金属合金和金属箔。具体来说，耐火材料可以是适用的。可以混合各种不同材料以实现电阻率、质量和热导率的所要性质。在特定实施例中，可以采用的金属包括例如镍、铬、镍与铬的合金(例如尼克洛姆(nichrome))和钢。可以适用于提供电阻加热的材料描述于康茨等人的美国专利第5,060,671号；德维等人的美国专利第5,093,894号；德维等人的第5,224,498号；小斯普林克尔(Sprinkel Jr.)等人的第5,228,460号；德维等人的第5,322,075号；德维等人的美国专利第5,353,813号；德维等人的美国专利第5,468,936号；达斯(Das)的美国专利第5,498,850号；达斯的美国专利第5,659,656号；德维等人的美国专利第5,498,855号；哈加利戈尔(Hajaligol)的美国专利第5,530,225号；哈加利戈尔的美国专利第5,665,262号；达斯等人的美国专利第5,573,692号；和弗莱施豪尔(Fleischhauer)等人的美国专利第5,591,368号中，所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。更一般来说，导电材料可以关于其电导率(或比电导)表征，其是材料的电阻率(或比电阻)的倒数。电导率可以按如由符号西格马(σ)表示的单位姆欧/米(即以欧姆为单位的电阻率的倒数)或西门子/米来定量。具体来说，适用的导电材料的电导率可以是近似101σ或更大、102σ或更大或103σ或更大。举例来说，石墨的电导率取决于其基面而是约3×102到约3×105σ。
本发明的特征具体来说可以在于，电阻加热元件可以包含由两个或更多个整体组件形成的衬底。具体来说，衬底可以包含例如上文所论述的导电材料与一或多种衬底添加剂的组合。如下文更全面论述，所述衬底添加剂可以包含适用于提供待通过吸烟物品传递给用户的可吸入组分的材料、适用于向衬底提供块体、粘合或其它特定性质的材料、和适用于促进气雾剂形成的材料。因此，衬底可以实质上是包含导电材料的固体块团。导电材料由此优选地可以按促进与一或多种其它材料组合以形成衬底的形式存在。
在特定实施例中，导电材料可以呈微粒形式。举例来说，导电材料的平均粒度可以是至多约2mm、至多约1mm、至多约750μm、至多约500μm。在其它实施例中，颗粒的平均大小可以是约1nm到约2mm、约50nm到约1.5mm、约0.1μm到约1mm、约0.5μm到约500μm或约1μm到约100μm。在其它实施例中，导电材料可以是实质上杆状颗粒。举例来说，导电杆状颗粒的直径可以是至多约1mm、至多约750μm、至多约500μm或至多约250μm。此外，杆状物的直径可以是约0.1μm到约1mm、约0.25μm到约500μm、约0.5μm到约250μm或约1μm到约100μm。导电杆状颗粒的长度可以是至多约10mm、至多约5mm、至多约2mm、至多约1mm或至多约750μm。此外，杆状颗粒的长度可以是约0.5μm到约10mm、约1μm到约5mm、约2μm到约1mm或约5μm到约500μm。导电材料可以进一步按其它形式提供，例如呈箔片、泡沫、圆盘、螺旋、纤维、导线、膜、纱线、条带、丝带或圆柱形式，以及具有不同尺寸的不规则形状。
除了导电材料之外，电阻加热元件的衬底组分可以包含至少一种含碳添加剂。含碳添加剂可以提供多种优势。具体来说，如下文进一步论述，含碳添加剂可以充当晶格形成剂，所述功能在于添加剂可以通过特定加工步骤而改变以去除材料的非碳组分并且留下碳晶格、碳骨架或碳主链型结构。在一些实施例中，含碳添加剂可以是经研磨的碳。
在某些实施例中，衬底中所用的含碳材料可以是烟草、烟草组分或烟草来源的材料(即烟草中天然可见的可以从烟草直接分离或合成地制备的材料)。所采用的烟草可以包括或可以来源于烟草，例如烤干烟草、白肋烟草、东方烟草(Oriental tobacco)、马里兰烟草(Maryland tobacco)、深色烟草、熏烤烟草和黄花烟草(Rustica tobacco)，以及其它稀有或特殊烟草，或其掺合物。各种代表性烟草类型、经加工的烟草类型和烟草掺合物的类型阐述于以下各者当中：劳森等人的美国专利第4,836,224号；佩尔费蒂(Perfetti)等人的美国专利第4,924,888号；布朗(Brown)等人的美国专利第5,056,537号；布林克利(Brinkley)等人的美国专利第5,159,942号；金特里(Gentry)的美国专利第5,220,930号；布莱克利(Blakley)等人的美国专利第5,360,023号；谢弗(Shafer)等人的美国专利第6,701,936号；多明格斯等人的美国专利第6,730,832号、李等人的美国专利第7,011,096号；李等人的美国专利第7,017,585号；劳森等人的美国专利第7,025,066号；佩尔费蒂等人的美国专利申请公开第2004/0255965号；贝尔曼(Bereman)的PCT公开WO 02/37990；和邦毕克(Bombick)等人,基础与应用毒理学(Fund.Appl.Toxicol.),39,第11-17页(1997)；所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。各种类型的烟草、生长实践、收获实践和晒制实践的描述阐述于烟草生产(Tobacco Production),化学与技术(Chemistry and Technology),戴维斯(Davis)等人(编)(1999)中。最优选地，所采用的烟草已经被适当晒制和老化。尤其优选的用于晒制烤干烟草的技术和条件阐述于内斯特(Nestor)等人,国际烟草研究杂志(Beitrage Tabakforsch.Int.),(2003)467-475和皮尔(Peele)的美国专利第6,895,974号中，所述文献以全文引用的方式并入本文中。用于空气晒制烟草的代表性技术和条件阐述于罗顿(Roton)等人,国际烟草研究杂志,21(2005)305-320和史塔芙(Staaf)等人,国际烟草研究杂志,21(2005)321-330中，所述文献以全文引用的方式并入本文中。
并入吸烟物品内的烟草可以按各种形式采用；并且可以采用烟草的各种形式的组合，或可以在吸烟物品内的不同位置处采用不同烟草形式。举例来说，烟草可以按如下形式采用：以叶片或茎干的切割或切碎的碎片形式；以经加工的形式(例如复原的烟草薄片，例如切碎成去筋烟叶形式的复原烟草薄片的碎片；并有烟草组分的膜；经挤压的烟草部分或碎片；膨胀的烟草叶片，例如已经体积膨胀的去筋烟叶；大小和总体外观与去筋烟叶相当的经加工的烟草茎干的碎片；颗粒状烟草；泡沫状烟草材料；压缩或球状的烟草；等)；以精细粉碎的烟草碎片(例如烟草粉尘、烟草粉末、聚结的烟草粉末等)形式；或以烟草提取物形式。参看例如坎特雷尔(Cantrell)等人的美国专利第7,647,932号和克鲁克斯等人的美国专利公开第2007/0215167号，所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
吸烟物品可以采用呈叶片和/或茎干形式的烟草。因此，烟草可以按在许多方面与传统地用于制造烟草产品(例如香烟)的形式和方式几乎相同的形式和方式使用。传统地，烟草叶片和茎干的切割或切碎的碎片已经被用作用于香烟制造的所谓“去筋烟叶”。还可以采用水提取的茎干的碎片。因此，呈这种形式的烟草在吸烟物品内引入块团和块体。用于晒制、去茎干、老化、湿润、切割、重排和处置用作去筋烟叶的烟草的方式和方法对于烟草产品制造领域的技术人员将是显而易知的。
可以并入吸烟物品内的经加工的烟草可以不同。用于提供复原的烟草薄片的例示性方式和方法(包括浇铸和造纸技术)阐述于科瑞特西斯(Keritsis)等人的美国专利第4,674,519号；克拉普(Clapp)等人的美国专利第4,941,484号；杨(Young)等人的美国专利第4,987,906号；基尔南(Kiernan)等人的美国专利第4,972,854号；杨等人的美国专利第5,099,864号；索恩(Sohn)等人的美国专利第5,143,097号；布林克利等人的美国专利第5,159,942号；布林克利等人的美国专利第5,322,076号；杨等人的美国专利第5,339,838号；利青格等人的美国专利第5,377,698号；杨的美国专利第5,501,237号；和库马尔(Kumar)的美国专利第6,216,706号中；所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。用于提供经加工的烟草的经挤压形式的例示性方式和方法阐述于托夫特(Toft)等人的美国专利第4,821,749号；小格雷夫斯(Graves,Jr.)等人的美国专利第4,880,018号；卢克(Luke)等人的美国专利第5,072,744号；它莫尔(Tamol)等人的美国专利第4,874,000号；赫姆斯利(Hemsley)的美国专利第5,551,450号；卓(Cho)等人的美国专利第5,649,552号；怀特的美国专利第5,829,453号；内维特(Nevett)等人的美国专利第6,125,855号；和怀特的美国专利第6,182,670号中；所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。经挤压的烟草材料可以具有圆柱、股线、圆盘等形式。例示性膨胀烟草(例如蓬松烟草)可以使用以下各者中阐述的类型的技术来提供：德拉布尔德(de la Burde)等人的美国专利第Re 32,013号；阿姆斯特朗(Armstrong)等人的美国专利第3,771,533号；奇恩(Ziehn)的美国专利第4,577,646号；怀特的美国专利第4,962,773号；詹森(Johnson)等人的美国专利第5,095,922号；斯坦伯格(Steinberg)的美国专利第5,143,096号；赞贝利(Zambelli)的美国专利第5,172,707号；布朗等人的美国专利第5,249,588号；康拉德(Conrad)的美国专利第5,687,748号；波因德克斯特(Poindexter)的美国专利第5,908,032号；和波因德克斯特等人的美国专利公开2004/0182404；所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。一类特别优选的膨胀烟草是干冰膨胀烟草(DIET)。经加工的烟草茎干的例示性形式包括切割-轧制的茎干、切割-轧制-膨胀的茎干、切割-蓬松的茎干和切碎-蒸汽膨胀的茎干。用于提供经加工的烟草茎干的例示性方式和方法阐述于凯特(Kite)的美国专利第4,195,646号和哈尼卡特(Honeycutt)等人的美国专利第5,873,372号中，所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。采用烟草粉尘的方式和方法阐述于科瑞特西斯等人的美国专利第4,341,228号；沃斯(Vos)等人的美国专利第4,611,608号；格拉特利(Gellatly)的美国专利第4,706,692号；和格拉特利等人的美国专利第5,724,998号中；所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。其它类型的经加工的烟草具有麦克格拉斯(McGrath)等人的美国专利公开第2006/0162733号中阐述的类型，所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
烟草可以按掺合形式使用。典型地，以掺合的去筋烟叶形式提供各种类型和形式的烟草的掺合物。举例来说，用于香烟制造的某些常用烟草掺合物常称为“美国掺合物”，包含烤干烟草、白肋烟草和东方烟草的切割或切碎的碎片的混合物；并且在许多情况下，所述掺合物还含有经加工的烟草(例如经加工的烟草茎干、体积膨胀的烟草和/或复原的烟草)的碎片。用于制造具体吸烟物品的烟草掺合物内的每种类型或形式的烟草的精确量可以不同，并且是设计选择方式，取决于例如所要感觉特征(例如风味和香味)等因素。参看例如烟草百科全书(Tobacco Encyclopedia),福格斯(编)第44-45页(1984)；布朗恩(Browne),香烟设计(The Design of Cigarettes),第3版,第43页(1990)；和烟草生产,化学与技术,戴维斯等人(编)第346页(1999)中所述类型的烟草掺合物。还参看以下各者中阐述的代表性类型的烟草掺合物：劳森等人的美国专利第4,836,224号；佩尔费蒂等人的美国专利第4,924,888号；布朗等人的美国专利第5,056,537号；金特里的美国专利第5,220,930号；佩尔费蒂等人的美国专利申请公开第2004/0255965号；内斯特等人的美国专利申请公开第2005/0066986号；贝尔曼的PCT公开第WO 02/37990号；和邦毕克等人,基础与应用毒理学,39,第11-17页(1997)；所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
可以用传统地用于制造烟草产品的类型的烟草添加剂处理烟草。那些添加剂可以包括用以增强用于生产雪茄、香烟、烟斗等烟草的风味和香味的类型的材料。举例来说，那些添加剂可以包括各种香烟罩壳和/或顶部装饰组分。参看例如沃迟诺斯基(Wochnowski)的美国专利第3,419,015号；伯恩特(Berndt)等人的美国专利第4,054,145号；小伯查姆(Burcham,Jr.)等人的美国专利第4,887,619号；沃森(Watson)的美国专利第5,022,416号；斯特朗(Strang)等人的美国专利第5,103,842号；和马丁(Martin)的美国专利第5,711,320号；所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。优选的罩壳材料包括水、糖和糖浆(例如蔗糖、葡萄糖和高果糖玉米糖浆)、保湿剂(例如甘油或丙二醇)和调味剂(例如可可和甘草)。那些添加的组分还包括顶部装饰材料(例如调味材料，例如薄荷醇)。参看例如梅斯(Mays)等人的美国专利第4,449,541号，所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。添加剂还可以使用以全文引用的方式并入本文中的列图(Lettau)的美国专利第4,995,405号中描述的；或以薄荷醇应用系统(Menthol Application System)MAS获自科尔机械制造股份有限公司(Kohl Maschinenbau GmbH)的类型的设备添加到烟草中。具体罩壳和顶部装饰组分的选择取决于例如所要感觉特征等因素，并且那些组分的选择和使用对于香烟设计与制造领域的技术人员将是容易显而易知的。参看古奇奥(Gutcho),烟草调味物质与方法(Tobacco Flavoring Substances and Methods),罗意斯数据公司(Noyes Data Corp.)(1972)和莱芬韦尔(Leffingwell)等人,用于吸烟产品的烟草调味剂(Tobacco Flavoring for Smoking Products)(1972)，所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。可以添加的其它材料包括劳森等人的美国专利第4,830,028号和马歇尔(Marshall)等人的美国专利公开第2008/0245377号中公开的那些，所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
用于将烟草并入到吸烟物品、并且尤其是经设计以便不会蓄意燃烧吸烟物品内的几乎所有烟草的那些吸烟物品中的各种方式和方法阐述于布鲁克斯等人的美国专利第4,947,874号；坎特雷尔等人的美国专利第7,647,932号，班纳吉等人的美国专利申请公开第2005/0016549号；和克鲁克斯等人的美国专利申请公开第2007/0215167号中；所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。另外，烟草已经并入已经由R.J.雷诺烟草公司以商标名称“Premier”和“Eclipse”商业销售的香烟内。参看例如对加热而非燃烧烟草的新香烟原型的化学与生物研究,R.J.雷诺烟草公司专论(1988)和吸入毒理学,12:5,第1-58页(2000)中所述的那些类型的香烟。烟草还已经并入已经由菲利普莫里斯公司(Philip Morris Inc.)以商标名称“Accord”商业销售的吸烟物品内。
在其它实施例中，衬底的含碳材料可以包含一或多种可以表征为烟草替代品或烟草增量剂的材料。所述材料可以同时或交替地充当衬底的粘合剂。具体来说，粘合剂可以是适用于将衬底组分维持为粘性块团的任何材料。在特定实施例中，粘合剂可以是有机的，例如多糖或其衍生物。更具体来说，粘合剂可以是树胶、纤维素或纤维素衍生物。适用树胶的非限制性实例包括天然树胶、阿尼玛树胶(gum anima)、阿拉伯树胶、肉桂树胶、达马树胶(dammar gum)、结冷胶(gellan gum)、瓜尔胶、考立胶(kauri gum)、刺槐豆胶、云杉树胶、韦兰胶(welan gum)和黄原胶。可以使用的纤维素和其衍生物的非限制性实例包括纤维素酯(例如乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝化纤维素和硫酸纤维素)和纤维素醚(例如甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素和羧甲基纤维素)。适用粘合剂的其它实例包括海藻酸盐(例如海藻酸钠和海藻酸铵)、琼脂、角叉菜胶、蒟蒻、果胶和明胶。根据本发明的适用粘合剂还可以由无机材料形成。可以使用的例示性无机材料包括硅酸盐(例如硅酸钠)、二氧化硅(例如胶态二氧化硅)、氧化铝(例如胶态氧化铝)、硅酮树脂和陶瓷材料。
可以使用的填充剂包括碳酸钙、氧化铝、二氧化硅、晶粒和木浆。本发明的衬底中可以使用的例示性类型的烟草替代品或增量剂阐述于法格(Fagg)等人的美国专利申请公开第2008/0017203号中，所述公开以全文引用的方式并入本文中。
衬底中所用的一或多种含碳添加剂可以包含气雾剂前驱体。举例来说，可以使用含有烟碱的烟草。因此，可吸入物质可以是烟草组分。在一些实施例中，可能优选的是如下文所论述在衬底已经碳化之后向其施用气雾剂前驱体。然而，未必排除在碳化之前在衬底中使用含有可吸入物质的原料。
使电阻加热元件的衬底组分(即包括导电材料和含碳材料)碳化以用于本发明的吸烟物品中。如本文中所用，术语碳化应理解为意指，碳化衬底的碳重量百分比大于碳化前衬底。如根据下文进一步论述的衬底制备方法可以更好地理解，最初制备的衬底材料将具有相对于衬底总重量的规定碳重量百分比。当衬底进行碳化时，最初存在于衬底中的非碳材料内含物将被从衬底去除，以使得碳化衬底中的碳相对于碳化衬底的总重量的重量百分比超过未碳化衬底中的碳相对于未碳化衬底的总重量的重量百分比。在一些实施例中，衬底经碳化的表征可以意味着，衬底已经经历如本文中另外论述的碳化条件。在特定实施例中，衬底经碳化的表征可以如以上已经提到般定量地定义。举例来说，碳化衬底中的碳的重量百分比可以超过未碳化衬底中的碳的重量百分比约5％或更大、约10％或更大、约15％或更大、约20％或更大、约25％或更大、约30％或更大、约40％或更大或约50％或更大。所述碳含量可以使用任何适合分析手段来评估。
在一些实施例中，导电衬底可以表征为包含碳与导电材料的复合物，例如碳-石墨复合物。因为导电材料与含碳材料在碳化之前组合，所以最终的复合材料是呈固体形式的碳与导电材料的实质上均质混合物，如本文中另外论述，所述实质上均质混合物在与液体接触后不降解(或以其它方式不溶于水性介质中)并且仍展现所要电阻。预期所述性质组合将不可通过将碳与导电材料以干燥状态(即不经历碳化工艺)组合而实现。
碳化衬底可以进一步关于衬底的孔隙率进行表征。在碳化期间，可以从衬底有效地去除衬底的非碳组分，留下底层材料的碳主链。因此，碳化衬底的孔隙率可以高于未碳化衬底的孔隙率，并且所述孔隙率可以是可调节的。在特定实施例中，碳化衬底的平均孔隙率可以是约10％或更高、约20％或更高、约30％或更高、约40％或更高、约50％或更高或约60％或更高。所述孔隙率可以定量为材料的组合微孔隙率与大孔隙率的平均值。孔隙率可以使用测量孔隙率的任何适合方法，例如通过工业CT扫描、吸胀方法、水蒸发方法、侵入孔隙率测定法和气体膨胀方法来定量。
除了碳化衬底之外，电阻加热元件可以进一步包含气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料，例如多元醇(例如甘油、丙二醇或其混合物)和/或水。代表性类型的气雾剂前驱体材料阐述于小桑萨包等人的美国专利第4,793,365号；雅各布(Jakob)等人的美国专利第5,101,839号；比格斯(Biggs)等人的PCT WO 98/57556；和对加热而非燃烧烟草的新香烟原型的化学与生物研究,R.J.雷诺烟草公司专论(1988)中；所述文献的公开内容以引用的方式并入本文中。优选的气雾剂前驱体材料在向其施加充足热量(和必要时用空气冷却)后产生可见气雾剂，并且高度优选的气雾剂前驱体材料产生可以被视为“烟雾状”的气雾剂。优选的气雾剂前驱体材料相对于通过燃烧烟草产生的烟雾的化学性质来说是化学上简单的。必要时，气雾剂前驱体材料可以与其它液体材料(例如水)组合。举例来说，气雾剂前驱体材料配制品可以并有甘油与水的混合物，或丙二醇与水的混合物，或丙二醇与甘油的混合物，或丙二醇、甘油与水的混合物。例示性气雾剂前驱体材料还包括如下装置内并有的那些类型的材料，所述装置可通过美国佐治亚州阿克沃思亚特兰大进口公司(Atlanta Imports Inc.,Acworth,Ga.,USA.)以商标名称是E-CIG的电子雪茄(其可以使用相关吸烟筒柱型号C1a、C2a、C3a、C4a、C1b、C2b、C3b和C4b来采用)形式；和以来自中国北京如烟SBT技术与发展有限公司(Ruyan SBT Technology and Development Co.,Ltd.,Beijing,China)的如烟雾化电子烟斗和如烟雾化电子香烟形式获得。
其它烟草材料(例如烟草香味油、烟草香精、喷雾干燥的烟草提取物、冷冻干燥的烟草提取物、烟草粉尘等)可以与蒸气前驱体或气雾剂前驱体材料组合。如本文中所用，术语“烟草提取物”意指使用烟草提取加工条件和技术从烟草分离、从烟草移出或来源于烟草的组分。典型地，使用溶剂获得烟草提取物，所述溶剂例如具有水性性质的溶剂(例如水)或有机溶剂(例如醇，例如乙醇，或烷烃，例如己烷)。因此，将提取的烟草组分从烟草移出并且与未提取的烟草组分分离；并且对于存在于溶剂内的提取的烟草组分来说，(i)可以从提取的烟草组分去除溶剂，或(ii)可以使用提取的烟草组分与溶剂的混合物本身。举例来说，可以使用水作为溶剂使烟草经历提取条件；随后将所得烟草水性提取物从水不溶性浆分离；并且随后(i)可以使用烟草水性提取物于水内的混合物本身，或(ii)可以从提取的烟草组分去除大量的水(例如使用喷雾干燥或冷冻干燥技术)以便提供呈粉末形式的烟草提取物。优选的烟草提取物并有众多组分，所述组分从烟草分离、从烟草移出或来源于烟草；并且不是使用对于单一组分具有高度选择性的烟草提取工艺条件获得的(例如优选的提取物不是高烟碱含量提取物或可以表征为相对纯烟碱组合物的提取物)。因此，以溶剂被去除后的总提取物重量计(例如当溶剂是水时，以干重计)，例示性优选烟草提取物具有少于45％烟碱、通常少于35％烟碱并且经常少于25％烟碱。另外，高度优选的烟草提取物是高度芳香族的并且有香味的，并且因此向由并有那些提取物的吸烟物品产生的气雾剂引入所要感觉特征。例示性类型的烟草提取物、烟草香精、溶剂、烟草提取加工条件与技术和烟草提取物收集与分离程序阐述于沙赫纳(Schachner)的澳大利亚专利第276,250号；梅列罗(Meriro)的美国专利第2,805,669号；格林(Green)等人的美国专利第3,316,919号；图甘(Tughan)的美国专利第3,398,754号；鲁克(Rooker)的美国专利第3,424,171号；卢提西(Luttich)的美国专利第3,476,118号；奥斯本(Osborne)的美国专利第4,150,677号；凯特的美国专利第4,131,117号；穆勒(Muller)的美国专利第4,506,682号；罗伯茨(Roberts)等人的美国专利第4,986,286号；法格的美国专利第5,005,593号；法格的美国专利第5,065,775号；怀特等人的美国专利第5,060,669号；怀特等人的美国专利第5,074,319号；怀特等人的美国专利第5,099,862号；怀特等人的美国专利第5,121,757号；穆诺茨(Munoz)等人的美国专利第5,131,415号；史密斯(Smith)等人的美国专利第5,230,354号；桑萨包的美国专利第5,235,992号；史密斯的美国专利第5,243,999号；雷蒙德(Raymond)的美国专利第5,301,694号；冈萨雷斯-帕拉(Gonzalez-Parra)等人的美国专利第5,318,050号；克拉普等人的美国专利第5,435,325号；和布林克利等人的美国专利第5,445,169号中；所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
电阻加热元件可以进一步包含一或多种调味剂、药剂或与其相关的其它可吸入材料。举例来说，可以使用液体烟碱。所述其它材料可以与气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料组合。因此，气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料可以描述为包含除了气雾剂之外的可吸入物质。所述可吸入物质可以包括调味剂、药剂和如本文中所论述的其它材料。具体来说，使用根据本发明的吸烟物品传递的可吸入物质可以包含烟草组分或烟草来源的材料。举例来说，气雾剂前驱体材料可以在被添加到碳化衬底之前与烟草、烟草组分或烟草来源的材料一起在浆料中。或者，调味剂、药剂或其它可吸入材料可以提供于储槽中，并且其规定等分试样可以与衬底接触，所述衬底伴随有加热以将调味剂、药剂或其它可吸入材料连同气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料一起释放到待由用户吸入的空气流中。在特定实施例中，调味剂、药剂或其它可吸入材料可以沉积于第二衬底(例如纸张或其它多孔材料)上，所述第二衬底与电阻加热元件接近地定位。接近性优选地足以使得电阻加热元件的加热向第二衬底提供足以使调味剂、药剂或其它可吸入材料从第二衬底挥发并且释放的热量。
可以采用多种类型的调味剂或改变吸烟物品的主流气雾剂的感觉或感官特性或性质的材料。所述调味剂可以从除烟草以外的来源提供，在性质上可以是天然或人造的，并且可以按浓缩物或风味包形式采用。尤其受关注的是施用到吸烟物品中产生气雾剂的那些区域、或并入吸烟物品中产生气雾剂的那些区域内的调味剂。同样，所述调味剂可以直接添加到电阻加热元件的衬底或可以提供于如上文已经提到的第二衬底上。例示性调味剂包括香草醛、乙基香草醛、奶油、茶、咖啡、水果(例如苹果、樱桃、草莓、桃和橘调味剂，包括酸橙和柠檬)、枫树、薄荷醇、薄荷、胡椒薄荷、留兰香、冬青、肉豆蔻、丁香、薰衣草、小豆蔻、姜、蜂蜜、茴香、鼠尾草、肉桂、檀香木、茉莉、卡藜、可可、甘草以及具有传统地用于对香烟、雪茄和烟斗烟草进行调味的类型和特性的调味剂和风味包。还可以采用糖浆，例如高果糖玉米糖浆。调味剂还可以包括酸性或碱性特征(例如有机酸，例如乙酰丙酸、琥珀酸和丙酮酸)。必要时，调味剂可以与气雾剂产生材料组合。可以使用的例示性植物来源的组合物公开于杜布(Dube)等人的美国申请第12/971,746号和杜布等人的美国申请第13/015,744号中，所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。所述其它组分的选择可以基于例如本发明物品所要的感觉特征等因素而不同，并且本发明旨在涵盖对于烟草和烟草相关或烟草来源的产品领域的技术人员可以容易显而易知的任何所述其它组分。参看古奇奥,烟草调味物质与方法,罗意斯数据公司(1972)和莱芬韦尔等人,用于吸烟产品的烟草调味剂(1972)，所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。可以适用于与烟草材料组合以影响其感觉性质(包括感官性质，例如已经在本文中描述)的材料(例如调味剂、罩壳等)中的任一者可以与气雾剂前驱体材料组合。具体来说可以将有机酸并入到气雾剂前驱体中以影响可以与气雾剂前驱体组合的药剂(例如烟碱)的风味、感觉或感官性质。举例来说，有机酸(例如乙酰丙酸、乳酸和丙酮酸)可以与烟碱一起包括于气雾剂前驱体中，其量至多与烟碱等摩尔(以总有机酸含量计)。可以使用有机酸的任何组合。举例来说，气雾剂前驱体可以包括约0.1到约0.5摩尔乙酰丙酸/一摩尔烟碱、约0.1到约0.5摩尔丙酮酸/一摩尔烟碱和约0.1到约0.5摩尔乳酸/一摩尔烟碱，至多达到如下浓度，其中所存在的有机酸的总量与气雾剂前驱体中存在的烟碱的总量等摩尔。
基于气雾剂前驱体材料中采用的材料的各种量，气雾剂前驱体材料可以呈现多种构象。举例来说，适用气雾剂前驱体材料可以包含至多约98重量％、至多约95重量％或至多约90重量％多元醇。这个总量可以分到两种或更多种不同多元醇之间的任何组合中。举例来说，一种多元醇可以构成约50重量％到约90重量％、约60重量％到约90重量％或约75重量％到约90重量％气雾剂前驱体，并且第二多元醇可以构成约2重量％到约45重量％、约2重量％到约25重量％或约2重量％到约10重量％气雾剂前驱体。适用气雾剂前驱体还可以包含至多约25重量％、约20重量％或约15重量％水，具体来说，约2重量％到约25重量％、约5重量％到约20重量％或约7重量％到约15重量％水。调味剂等(其可以包括药剂，例如烟碱)可以构成至多约10重量％、至多约8重量％或至多约5重量％气雾剂前驱体。
作为一个非限制性实例，根据本发明的气雾剂前驱体可以包含甘油、丙二醇、水、烟碱和一或多种调味剂。具体来说，甘油可以按约70重量％到约90重量％、约70重量％到约85重量％或约75重量％到约85重量％的量存在，丙二醇可以按约1重量％到约10重量％、约1重量％到约8重量％或约2重量％到约6重量％的量存在，水可以按约10重量％到约20重量％、约10重量％到约18重量％或约12重量％到约16重量％的量存在，烟碱可以按约0.1重量％到约5重量％、约0.5重量％到约4重量％或约1重量％到约3重量％的量存在，并且调味剂可以按至多约5重量％、至多约3重量％或至多约1重量％的量存在，所有量都以气雾剂前驱体的总重量计。气雾剂前驱体的一个特定非限制性实例包含约75重量％到约80重量％甘油、约13重量％到约15重量％水、约4重量％到约6重量％丙二醇、约2重量％到约3重量％烟碱和约0.1重量％到约0.5重量％调味剂。烟碱可以例如是高烟碱含量烟草提取物。
气雾剂前驱体材料(或如上所述的其它材料)与衬底材料(例如电阻加热元件的衬底或第二衬底)接触的方式可以不同。液体材料可以施用到所形成的衬底，或可以在衬底制造期间并入到第二衬底中。气雾剂前驱体材料可以溶解或分散于水性液体或其它适合溶剂或液体载剂中，并且喷射到那个衬底材料上。参看例如内斯特等人的美国专利申请公开第2005/0066986号，所述公开的公开内容以全文引用的方式并入本文中。一般来说，气雾剂前驱体材料(单独或与调味剂、药剂和/或其它可吸入物质组合)可以涂布在碳化衬底上、由碳化衬底吸收或吸附于碳化衬底中。当使用多种气雾剂前驱体材料和/或其它可吸入物质时，多种物质可以单独地或以物质的任何组合形式与碳化衬底相联。因此，当气雾剂前驱体和/或其它可吸入物质已经通过本文中公开的方法中的任一者或其它适合方法直接施用到碳化衬底、由此使气雾剂前驱体和/或其它可吸入物质与碳化衬底直接接触并且变得与碳化衬底成为整体时，气雾剂前驱体材料和/或其它可吸入物质可以被视为与碳化衬底相联。气雾剂前驱体可以定义为与碳化衬底组合或涂布在碳化衬底上、由碳化衬底吸收或吸附于碳化衬底中。
所采用的气雾剂前驱体材料相对于衬底材料的干重的量可以不同。施用到衬底的液体材料的量可以相对于单独的气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料来表示，或可以相对于所施用的液体(例如气雾剂前驱体材料加任何调味剂、药剂或待通过吸烟物品传递的类似材料)的总量来表示。施用到碳化衬底的液体的量可以使得整体电阻加热元件包含约5重量％到约75重量％、约10重量％到约60重量％或约15重量％到约50重量％液体组分，即单独的气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料、或气雾剂前驱体材料加任何调味剂、药剂或待通过吸烟物品传递的类似材料。
导电衬底还可以关于衬底关于可以添加到衬底的气雾剂前驱体和/或其它可吸入材料的保留容量进行表征。气雾剂前驱体保留容量可以关于由规定质量的碳化导电衬底在施加的离心力下保留的气雾剂前驱体的质量进行评估。举例来说，当规定质量的碳化导电衬底装载有气雾剂前驱体(例如甘油)并且随后以27,000的重力加速度(g)离心时，导电衬底可以保留的气雾剂前驱体的量等于衬底质量的约25％或更大(优选地约30％或更大、约40％或更大、约50％或更大或约55％或更大)。举例来说，在一个实施例中，在规定条件下测试的60mg根据本发明的导电衬底可以保留约35mg甘油(即保留容量是约58质量％)。
吸烟物品内使用的气雾剂前驱体材料的量使得香烟展现可接受的感觉和感官性质和所要性能特征。举例来说，高度优选的是，采用充足气雾剂前驱体材料(例如甘油和/或丙二醇)以便提供在许多方面类似于烟草烟雾的外观的可见主流气雾剂的产生。典型地，并入到吸烟物品中的气雾剂产生材料的量在约1.5g或更少、约1g或更少或约0.5g或更少的范围内。气雾剂前驱体材料的量可以取决于例如吸烟物品所用每个筒柱所要的喷吹次数等因素。需要气雾剂产生组合物不引入显著程度的不可接受的异味、雾蒙蒙的口感或显著不同于通过燃烧烟草去筋烟叶产生主流烟雾的传统类型的香烟的整体感受。具体气雾剂产生材料和衬底材料的选择、那些所用组分的量、和所用烟草材料的类型可以变更以便控制通过吸烟物品产生的主流气雾剂的整体化学组成。
气雾剂前驱体或蒸气前驱体材料可以按多种配置提供于衬底上。举例来说，可以将材料(和任何其它调味剂等)施用到衬底，以使得材料沿着衬底长度的浓度实质上恒定(例如当将衬底分成多个纵向片段时，每个单独区段中的材料的总浓度可以实质上类似，例如差异小于10质量％、小于5质量％或小于2质量％)。在其它实施例中，液体材料可以沿着衬底以规定模式存在。举例来说，所述模式可以是一梯度，其中浓度沿着衬底长度不断地升高或降低。以此方式，在物品上的单独喷吹可以提供相对于前一或后一喷吹变化的量的材料。根据本发明可以预想任何种类的所述模式，并且本发明涵盖所述变化。
通过本发明物品释放的气雾剂的量可以不同。优选地，物品经配置有足量的气雾剂前驱体材料、足量的任何其它可吸入物质，并且在充足温度下起作用持续充足时间以在使用过程中释放所要含量的雾化材料。所述含量可以从物品单一吸入提供，或可以分开，以便通过从物品的多次喷吹在相对短的时间长度(例如少于30分钟、少于20分钟、少于15分钟、少于10分钟或少于5分钟)内提供。举例来说，物品可以在每次在物品上的喷吹中提供约0.01mg到约0.5mg、约0.05mg到约0.3mg或约0.1mg到约0.2mg的量的烟碱。在其它实施例中，所要量可以相对于以喷吹持续时间和体积计所传递的总湿微粒物质的含量进行表征。举例来说，对于规定次数的喷吹(如本文中另外描述)，当在2秒35ml喷吹的标准FTC吸烟条件下吸烟时，物品可以在每次喷吹时传递至少0.1mg总湿微粒物质。所述测试可以使用任何标准吸烟机器来进行。在其它实施例中，在相同条件下每次喷吹时(持续时间是约2秒)传递的总湿微粒物质(WTPM)的含量可以是至少1.5mg、至少1.7mg、至少2.0mg、至少2.5mg、至少3.0mg、约1.0mg到约5.0mg、约1.5mg到约4.0mg、约2.0mg到约4.0mg或约2.0mg到约3.0mg。所述值可以是指单独或与通过物品传递的任何其它可吸入物质组合传递的气雾剂前驱体材料的含量。出于计算的目的，约2秒的平均喷吹时间可以传递的喷吹体积是约5ml到约100ml、约15ml到约70ml、约20ml到约60ml或约25ml到约50ml。在某些实施例中，所述总喷吹体积可以提供先前描述的WTPM含量。因此，所传递的WTPM可以相对于总喷吹体积进行表征，例如在约25ml到约75ml的总喷吹体积中是约1mg到约4mg WTPM。所述表征包括本文中另外描述的所有喷吹体积值和WTPM值。根据本发明的吸烟物品可以被配置成提供任何喷吹次数，所述喷吹次数可通过用待传递的气雾剂或其它可吸入物质的总量(或待传递的总WTPM)除以每次喷吹传递的量来计算。导电衬底(或多个单独导电衬底)可以装载有适当量的气雾剂前驱体或其它可吸入物质以实现所要喷吹次数和/或待传递材料的所要总量。
电阻加热元件可以关于材料的电阻进行表征。所述电阻可以是指未碳化形式(其可以称为原始衬底)下的电阻。电阻可以进一步关于衬底(有或无气雾剂前驱体材料与其相联)的碳化状态进行测量。如本文中进一步所论述，根据本发明出人意料地发现，电阻加热元件的电阻可以在原始衬底与碳化衬底之间大不相同。因此，原始状态下的衬底配制品可以展现使得衬底在本发明吸烟物品中不可工作的电阻。另一方面，相同衬底配制品可以通过使衬底碳化的行为而转化为高度适用的电阻加热元件。在特定实施例中，根据本发明可以适用的由碳化衬底形成的电阻加热元件的电阻可以是约50欧姆或更小、约30欧姆或更小、约25欧姆或更小、约20欧姆或更小、约15欧姆或更小、约10欧姆或更小或约8欧姆或更小。在特定实施例中，包括碳化衬底的电阻加热元件的电阻可以是约0.01欧姆到约50欧姆、约0.05欧姆到约25欧姆、约0.1欧姆到约10欧姆、约0.2欧姆到约8欧姆、约0.5欧姆到约5欧姆或约1欧姆到约4欧姆。电阻具体来说可以在基底长度上进行评估。举例来说，前述电阻值可以在区段长度是10mm的材料区段上计算。然而，可以选择不同基底长度以便进行比较性电阻测量。
在其它实施例中，加热可以关于待产生的气雾剂的量进行表征。具体来说，物品可以被配置成提供产生规定体积的气雾剂(例如约5ml到约100ml，或认为适用于吸烟物品的任何其它体积，例如本文中另外描述)所需的量的热量。在某些实施例中，所产生的热量的量可以关于在约290℃的加热器温度下提供约35ml气雾剂的两秒喷吹进行测量。在一些实施例中，物品优选地可以提供约1到约50焦耳热量/秒(J/s)、约2J/s到约40J/s、约3J/s到约35J/s或约5J/s到约30J/s。
根据前述内容，可以看出，材料和条件的某些组合可以提供特别适用于本发明吸烟物品的电阻加热元件。举例来说，具体电阻加热元件可以包含以下材料组合，衬底经碳化，并且电阻加热元件具有如本文中另外公开的电阻：
●衬底，其包含选自由石墨、金属和其组合组成的群组的导电材料；和至少一种多糖；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含选自由石墨、金属和其组合组成的群组的导电材料；和碳颗粒；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含石墨；和至少一种多糖；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含石墨；和碳颗粒；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含选自由石墨、金属和其组合组成的群组的导电材料；至少一种多糖；和烟草；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含选自由石墨、金属和其组合组成的群组的导电材料；碳颗粒；和烟草；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含石墨；至少一种多糖；和烟草；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含石墨；碳颗粒；和烟草；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；
●衬底，其包含选自由石墨、金属和其组合组成的群组的导电材料；和烟草；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料；以及
●衬底，其包含石墨；和烟草；并且具有与其相联的多元醇气雾剂前驱体材料。
前述例示性实施例中的任一者可以进一步包括一或多种与气雾剂前驱体材料组合(即独立地或以组合形式添加到碳化衬底)的可吸入材料(例如烟碱或其它调味剂)。
适用作电阻加热元件的导电衬底可以呈现多种形状、配置和几何形状。由于碳化导电衬底的结构稳定性，衬底当装载有气雾剂前驱体时不溶解。这使得有可能根据本发明提供呈提供均匀加热并由此产生均匀蒸气和/或气雾剂的多种形状和大小(包括薄膜)的最终导电衬底(包括装载有气雾剂前驱体)。因此，最终导电衬底可以按实质上刚性形式提供。此外，导电衬底由此提供呈单一单片形式的电阻加热器和气雾剂前驱体。
在某些实施例中，导电衬底可以是细长的(即长度大于平均直径、平均厚度或平均宽度)。具体来说，导电衬底可以是实质上杆状的。在所述实施例中，导电衬底的长度可以是约5mm到约40mm、约7.5mm到约35mm或约10mm到约30mm。导电衬底的平均直径同样可以是约0.1mm到约10mm、约0.2mm到约6mm、约0.5mm到约5mm或约1.5mm到约3mm。优选地，导电衬底具有实质上均匀的直径。然而，在一些实施例中，导电衬底可以具有不均匀的截面几何形状。在其它实施例中，导电衬底的截面可以具有以下形状中的任一者：圆形、三角形、卵形、正方形、矩形、星形、Y形、T形等。一般来说，可在挤压工艺中通过模具实现的任何形状都可以应用于本发明的导电衬底，但使表面积最大化的形状可能是优选的。再者，导电衬底可以包括适用于增加表面积的方面。举例来说，导电衬底可以在导电衬底的一个或两个末端处包括中心通道开口和/或在一或多个位置处对于导电衬底的外表面开放。导电衬底的外表面还可以被成形以增加表面积，例如被开槽或在其中形成腔体或其它凹痕。
电阻加热元件的衬底可以是从任何适用制备方法所得的材料。举例来说，衬底可以是挤出物。在其它实施例中，衬底可以呈非挤压形式(即可以经模制、压制、切割等)。再者，衬底可以是球状的、颗粒状的或呈平均粒度在以下范围内的任何其它微粒形式：约0.1mm到约5mm、约0.25mm到约4.5mm或约0.5mm到约4mm。在其它实施例中，平均粒度可以是约5mm或更小、约4mm或更小、约3mm或更小、约2mm或更小或约1mm或更小。微粒状衬底可以填充到适合容器(例如大小适用于本发明吸烟物品并且由实质上多孔的材料形成以允许形成的气雾剂由其逸出的管状或其它形状的容器)中，或可以按其它方式(例如通过与适合粘合剂组合)压实为整体主体。
在其它实施例中，衬底可以呈薄片形式。所述薄片可以被切割成适用于本发明吸烟装置的大小。或者，薄片可以经轧制，例如成实质上管状的。再者，导电衬底可以由多个单独导电衬底形成。举例来说，2个或更多个、3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、6个或更多个、7个或更多个、8个或更多个、9个或更多个或10个或更多个单独导电衬底(例如单独的杆状物)可以经捆绑或以其它方式组合以形成整体导电衬底。类似地，例如呈厚度和直径不同的单独圆盘形式的多个单独导电衬底可以提供为整体导电衬底。在例示性实施例中，所述多个单独导电衬底可以串联提供于吸烟设备中。根据本发明的导电衬底的例示性配置在下文关于各个图示进一步描述。
提供多个单独导电衬底对于提供气雾剂前驱体材料的多次馈入和/或对于改进传递的气雾剂的一致性和形成气雾剂的功率需求一致性可以是有利的。因此，单独导电衬底可以单独地布线到控制组件和电源，以使得在单一时间为实现气雾剂产生并非对所有的单独导电衬底供电。举例来说，单一导电衬底可以被配置成提供约8-10次持续时间为两秒的喷吹，即等效于约一根常规香烟。因此，举例来说，根据本发明的吸烟物品可以通过包括五个单独导电衬底而提供等效于五根常规香烟的喷吹次数。其它反复也涵盖在内，并且可以基于所存在的单独导电衬底的数目和由每个单独导电衬底提供的喷吹次数进行设计。
尽管可能优选的是导电材料与至少一种含碳添加剂混合，但未必排除其它实施例。举例来说，导电材料可以呈被至少一种含碳添加剂(其可以呈薄片形式)实质上环绕的核心形式。或者，导电材料可以呈实质上环绕包含至少一种含碳添加剂的核心的外鞘形式。电阻加热元件的组件的组合的其它配置同样为本发明所涵盖。
电阻加热元件优选地与吸烟物品的电源处于电连接，以便可以将电能提供到电阻加热元件以产生热量并且接着使气雾剂前驱体材料和由吸烟物品提供的任何其它可吸入物质雾化。所述电连接可以是永久性的(例如硬布线)或可以是可去除式的(例如其中电阻加热元件提供于可以与包括电源的控制主体连接并且自其拆卸的筒柱中)。
除了前述内容以外，本发明还提供制备可以用于吸烟物品或使用加热来使材料挥发以便通过吸入传递给消费者的其它装置中的电阻加热元件的方法。一般来说，所述方法可以包含将导电材料与至少一种含碳添加剂组合以形成衬底，其中在组合材料之后，含碳添加剂呈碳化状态。碳化可以包含加热含碳添加剂以驱走添加剂的至少一部分非碳组分。更具体来说，碳化可以包含加热到约250℃或更高、约300℃或更高、约350℃或更高、约400℃或更高或约500℃或更高的温度。加热可以执行约10分钟或更久、约30分钟或更久、约60分钟或更久、约90分钟或更久或约120分钟或更久的时间。所述加热可以在适用于达成所提及温度的任何加热器(例如巴恩斯特德(Barnstead)Thermolyne 62700熔炉)中进行。碳化具体来说可以在倾斜上升的加热下进行，其中递增地升高温度直到达到最大煅烧温度为止。举例来说，煅烧温度倾斜上升的速率可以是约1℃/分钟到约20℃/分钟、约2℃/分钟到约15℃/分钟或约5℃/分钟到约10℃/分钟。优选地，碳化可以在惰性氛围中进行。
含碳添加剂的碳化可以在与导电材料组合之前进行。或者，碳化可以在与导电材料组合之后进行。由导电材料与至少一种含碳材料(呈碳化状态)的组合形成的衬底可以具有与其相联的气雾剂前驱体材料以形成最终电阻加热元件。
在某些实施例中，可能有利的是将导电材料与至少一种含碳添加剂在任何碳化之前组合。举例来说，形成衬底中所用的所有干燥成分都可以在最初组合。组合可以包含例如将材料混合规定时间，例如约5分钟或更久、约10分钟或更久、约15分钟或更久、约30分钟或更久、约1小时或更久或约2小时或更久。可能需要混合来实现组合的均匀性以确保导电材料实质上均匀分散遍及所形成的衬底。混合还可以包含添加液体到材料的组合。可以提供例如水等液体以使得混合物的水分含量是约10％或更高、约15％或更高、约20％或更高或约25％或更高。可以用以添加水分到混合物和/或用于形成粘团状结实物的其它例示性液体可以包括多元醇，例如甘油和丙二醇。所形成的材料组合可以称为中间衬底。中间衬底可以表征为塑料块团。这具体来说可以意味着，可以使中间衬底的块团成形，以便衬底块团可以连续承受任何方向的变形而不断裂。
作为一个实例，可以使中间衬底成形，以便其可以通过适合模具挤压以使得中间衬底呈挤出物形式。所述挤出物可以具有细长形式，例如是实质上杆状的。挤压可以适用于提供具有均匀形状和均匀尺寸(具体来说直径)的中间衬底。当然，挤压可以适用于形成多种形状，包括球粒、颗粒和具有不同截面形状的细长片件。再者，形成中间衬底可以包括将材料形成为具有规定厚度的薄片，所述厚度例如约0.1mm到约7mm、约0.5mm到约5mm或约0.1mm到约2.5mm。所述形成可以包括模制、切割和其它方法。形成的薄片具体来说可以经轧制以形成实质上管状的中间衬底。衬底还可以经共挤压以提供可以提供不同性质的内部和外部区段。举例来说，导电衬底的一个区段可以由与导电衬底的第二区段相比多孔性更大或更小、导电性更大或更小等的材料形成。
必要时，可以将中间衬底形成为具有穿过其的通道。举例来说，可以构筑挤压模以挤压出具有穿过其的中心通道的连续长丝。可以使通道形成所需尺寸，以便当如本文中所述将电阻加热元件并入到吸烟物品中时，允许通过通道进行空气吸取。中心通道的平均直径可以与整体加热元件的平均直径成比例。举例来说，中心通道的平均直径可以是电阻加热元件中的碳化衬底的平均直径的约1％到约90％、约5％到约75％、约10％到约50％或约15％到约40％。
此外，导电材料与含碳添加剂可以独立地加工(即未混合)以形成中间衬底。举例来说，组合步骤可以包含提供呈核心形式(例如呈细长杆状物等或呈颗粒块团)的导电材料，并且核心可以被含碳添加剂实质上环绕。在所述实施例中，含碳添加剂可以按实质上粘团状结实物形式提供。导电材料可以进一步与粘合剂组合，以使得导电材料与含碳添加剂可以独立地提供并且经共挤压以制造所要形式。所述内容还可以用于以下方法中，在所述方法中，组合可以包含提供呈实质上环绕包含含碳添加剂的核心的外鞘形式的导电材料。
可以进一步加工中间衬底以使含碳材料碳化。具体来说，碳化可以包含在如上文所论述的温度下加热规定时间段。此后，材料的组合可以被称为碳化衬底。在碳化之前，所形成的中间衬底可以经历一或多个干燥步骤以降低固有水分含量。举例来说，衬底可以在室温下干燥约10分钟到约120分钟、约20分钟到约150分钟或约30分钟到约90分钟的时间。所述干燥可以用以使材料在切割之前稳定。所形成的衬底的切割长度段可以在碳化之前在至多约50℃、至多约40℃或至多约35℃的温度下进一步干燥约1小时到约48小时、约4小时到约36小时或约8小时到约24小时的时间。
在一些实施例中，碳化衬底可以包含一定含量的可挥发组分，并且可以不需要进一步处理。然而，典型地，含碳材料的碳化(或煅烧)驱走了含碳材料的实质上所有挥发性组分，仅主要留下材料的碳骨架。因此，在一些实施例中，所述方法可以进一步包含使气雾剂前驱体材料与碳化衬底相联以形成电阻加热元件。所述相联步骤可以包含将气雾剂前驱体材料与碳化衬底以如下方式组合的任何手段，在所述方式中，可以在电阻加热衬底后使气雾剂前驱体材料挥发以形成气雾剂。具体来说，气雾剂前驱体材料可以涂布到衬底上，喷射到衬底上，或通过将衬底浸渍到气雾剂前驱体材料中而施用到衬底。气雾剂前驱体材料可以在室温下或高于室温下真空沉积到衬底上。所述相联可以通过涂布机制、吸附机制或和吸收机制进行。必要时，过量气雾剂前驱体材料可以例如通过离心从衬底去除。
电阻加热元件可以使用额外加工步骤(例如将材料切割成适用于吸烟物品中的规定长度)来形成。所述额外加工可以应用于中间衬底或碳化衬底。因此，根据前述公开内容，显而易见的是，提供整体加热器和气雾剂形成衬底的电阻加热元件可以被提供以与上文所论述的其它组件组合，从而形成适用的吸烟物品。
尽管上文已经描述多种适用于根据本发明的吸烟物品的材料，例如加热器、电池、电容器、切换组件、气雾剂形成器等，但本发明不应视为仅限于所例示的实施例。实际上，本领域的技术人员可以基于本发明认识到，所述领域中的类似组件可以与本发明的任何特定组件互换。举例来说，小斯普林克尔的US 5,261,424公开了可以与用以检测与进行吸取相关的用户唇部活动并且随后触发加热的装置的嘴端相联的压电传感器；麦卡弗蒂(McCafferty)等人的US 5,372,148公开了一种响应于通过烟嘴的压降控制流入热负荷阵列中的能量的喷吹传感器；哈里斯(Harris)等人的US5,967,148公开了吸烟装置中的插孔，其包括检测插入的组件的红外透射率的非均匀性的识别器和在组件插入到插孔中时执行检测例程的控制器；弗莱施豪尔等人的US6,040,560描述了一种具有多个差分相位的规定可执行功率循环；沃特金斯等人的US5,934,289公开了光子光导发光组件；康茨等人的US 5,954,979公开了改变通过吸烟装置的吸取阻力的构件；布莱克(Blake)等人的US 6,803,545公开了适用于吸烟装置中的特定电池配置；格里芬(Griffen)等人的US 7,293,565公开了用于吸烟装置中的各种充电系统；费尔南多(Fernando)等人的US 2009/0320863公开了用于吸烟装置以促进充电并且允许对装置进行计算机控制的计算机接口构件；费尔南多等人的US2010/0163063公开了用于吸烟装置的鉴别系统；并且弗利克(Flick)的WO2010/003480公开了一种指示气雾剂产生系统中的喷吹的流体流量感测系统；所有的前述公开内容都以全文引用的方式并入本文中。与电子气雾剂传递物品相关的组件和本发明物品中可以使用的公开材料或组件的其它实例包括格斯等人的美国专利第4,735,217号；摩根等人的美国专利第5,249,586号；希金斯等人的美国专利第5,666,977号；亚当斯等人的美国专利第6,053,176号；怀特的US 6,164,287；福格斯的美国专利第6,196,218号；费尔特等人的美国专利第6,810,883号；尼科尔斯的美国专利第6,854,461号；洪的美国专利第7,832,410号；小林的美国专利第7,513,253号；滨野的美国专利第7,896,006号；沙杨的美国专利第6,772,756号；洪的美国专利公开第2009/0095311号、第2006/0196518号、第2009/0126745号和第2009/0188490号；托伦斯等人的美国专利公开第2009/0272379号；蒙赛斯等人的美国专利公开第2009/0260641号和第2009/0260642号；奥格尔斯比等人的美国专利公开第2008/0149118号和第2010/0024834号；王的美国专利公开第2010/0307518号；和洪的WO 2010/091593。在各种实施例中，由前述文献公开的多种材料可以并入到本发明装置中，并且所有的前述公开内容都以全文引用的方式并入本文中。
尽管根据本发明的物品可以如下文详细所论述呈现多种实施例，但消费者使用物品的范围将是类似的。具体来说，物品可以提供为单一单元，或提供为多个组件，所述组件由消费者组合以供使用并且接着此后由消费者拆卸。一般来说，根据本发明的吸烟物品可以包含第一单元，所述第一单元与第二单元可啮合并且可脱啮，第一单元包含电阻加热元件，并且第二单元包含电源。在一些实施例中，第二单元可以进一步包含一或多个控制组件，所述控制组件驱动或调节来自电源的电流。第一单元可以包含啮合第二单元的远端和包括烟嘴的相对近端，在其近端处具有开口。第一单元可以包含通向第一单元的烟嘴中的气流路径，并且气流路径可以提供由电阻加热元件形成的气雾剂到烟嘴中的通道。在优选实施例中，第一单元可以是一次性的。同样，第二单元可以是可再用的。
更具体来说，根据本发明的吸烟物品可以具有可再用的控制主体，其形状是实质上圆柱形的，具有连接端和相对闭合端。控制外壳的闭合端可以包括物品的当前使用的一或多个指示器。物品可以进一步包含筒柱，其具有啮合控制主体的连接端的连接端并且具有相对嘴端。为了使用物品，消费者可以将筒柱的连接端与控制主体的连接端连接或以其它方式将筒柱与控制主体组合，以使得物品可如本文中所论述进行操作。在一些实施例中，控制主体和筒柱的连接端可以螺纹连接以形成螺杆型啮合。在其它实施例中，连接端可以具有压入配合啮合。
在使用期间，消费者引发包括气雾剂前驱体材料和任何其它可吸入物质的电阻加热元件的加热。所述加热以气雾剂(其可以包括与其一起包括在内的任何其它可吸入物质)形式释放至少一部分气雾剂前驱体材料，并且所述气雾剂提供于筒柱内与筒柱的嘴端流体连通的空间内。当消费者在筒柱的嘴端上吸入时，空气经吸取通过筒柱，并且在吸取的材料离开筒柱的嘴端进入消费者嘴中时，消费者吸入了吸取的空气与气雾剂的组合。为了起始加热，消费者可以驱动引起电阻加热元件的推送按钮、电容性传感器或类似组件，从而接收来自电池或其它能量来源(例如电容器)的电能。电能可以供应预定时间长度或可以手动地控制。优选地，在物品上的喷吹中间，电能流动并不实质上行进(尽管能量流动可以行进以维持高于环境温度的基线温度，例如促进快速加热到活性加热温度的温度)。在其它实施例中，如本文中另外描述，加热可以通过消费者的喷吹动作通过使用各种传感器来引发。在中断喷吹后，加热将停止或减少。当消费者已经获取充足的喷吹次数以便已经释放足量可吸入物质(例如足以等同于典型吸烟经历的量)时，可以从控制外壳移出并且丢弃筒柱。可以提供筒柱被用尽的指示(即，气雾剂前驱体材料已通过消费者实质上移出)。在一些实施例中，单一筒柱可以提供多于单一吸烟经历并且由此可以提供充足含量的气雾剂前驱体材料以模拟多达整包常规香烟或甚至更多。同样，可以在单一吸烟物品中提供多个单独导电衬底以提供规定的喷吹次数、常规香烟等效物等。
物品的前述使用描述可以通过微小修改而应用于所述各种实施例，所述实施例根据本文中提供的其它公开内容对于本领域的技术人员可以是显而易知的。然而，以上使用描述并不打算限制本发明物品的使用，而是经提供以符合本发明的公开内容的所有必要需求。
现在参看图1，根据本发明的吸烟物品10一般来说可以包含壳体15和多个提供于壳体内的组件。物品可以表征为具有嘴端11(即消费者可以在上面吸取以从物品吸入气雾剂的末端)和远端12。所展示的物品以单一整体装置形式提供(然而，线A指示任选的分界，由此装置可以是两个例如可去除式或通过胶合永久性地接合在一起的独立组件)。如根据本文中的其它公开内容将显而易知，可以优选的是物品的其它实施例由两个或更多个各自容纳物品的独立组件的可拆卸单元形成。图1的实施例中所示的各种组件可以存在于其它实施例中，包括由多个单元形成的实施例。
根据本发明的物品10可以具有可以定义为实质上棒状或实质上管状或实质上圆柱状的整体形状。如图1中所示，物品具有实质上圆形截面；然而，其它截面形状(例如卵形、正方形、三角形等)也为本发明所涵盖。描述物品的物理形状的所述语言还可以应用于包含多个单元(例如控制主体和筒柱)的实施例中的物品的单独单元。
吸烟物品10的壳体15可以由适用于形成并且维持适当构象(例如管状形状)并且用于在其中固定物品的适合组件的任何材料形成。壳体可以如图1所示由单一壁形成。在一些实施例中，如本文中进一步所论述，壳体可以由耐热性的以便至少在由电阻加热元件提供的加热温度的温度下保持其结构完整性(例如不降解)的材料(天然或合成)形成。在一些实施例中，可以使用耐热性聚合物。在其它实施例中，壳体可以由纸张(例如实质上麦杆状的纸张)形成。如本文中进一步所论述，壳体(例如纸管)可以具有一或多个起作用以实质上防止蒸气移动穿过其的与其相联的层。在一个实例中，可以将铝箔层层压到壳体的一个表面。还可以使用陶瓷材料。在其它实施例中，可以包括绝缘层70，具体来说包括在壳体中电阻加热元件50所存在的区域中，以免不必要地从电阻加热元件移走热量。然而，绝缘层可以存在于物品的其它区域(包括物品的实质上整个长度)中。举例来说，在物品包含控制主体和独立筒柱的实施例中，控制主体必要时可以包括绝缘层。绝缘层70可以由纸张或其它纤维材料(例如纤维素)形成。此外，壳体15可以在其至少一部分上、例如在物品的嘴端11处包括外包装115(如图7c中所示)，并且所述外包装也可以由多个层形成。外包装可以例如是香烟中的典型包装纸。外包装具体来说可以包含常规香烟的过滤嘴元件中典型地所用的材料，例如乙酸纤维素，并且由此可以起作用以在消费者的嘴中提供常规香烟的感觉。本发明中的外包装中可以使用的例示性类型的包装材料、包装材料组分和经处理的包装材料描述于怀特等人的美国专利第5,105,838号；阿尔宗尼克(Arzonico)等人的美国专利第5,271,419号；金特里的美国专利第5,220,930号；伍德黑德(Woodhead)等人的美国专利第6,908,874号；阿什克拉夫特(Ashcraft)等人的美国专利第6,929,013号；汉考克(Hancock)等人的美国专利第7,195,019号；福尔摩斯(Holmes)的美国专利第7,276,120号；汉考克等人的美国专利第7,275,548号；福涅尔等人的PCT WO 01/08514；和哈加利戈尔等人的PCT WO 03/043450中，所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。代表性包装材料可以R.J.雷诺烟草公司等级119、170、419、453、454、456、465、466、490、525、535、557、652、664、672、676和680从史怀哲-毛迪特国际(Schweitzer-Maudit International)商购。包装材料的孔隙率可以不同，并且经常在约5CORESTA单位与约30,000CORESTA单位之间，通常在约10CORESTA单位与约90CORESTA单位之间，并且经常在约8CORESTA单位与约80CORESTA单位之间。
为了使气雾剂和调味剂传递达到最大，所述传递否则可能会因通过壳体15的径向(即外部)空气渗入而稀释，可以使用一或多个层的无孔香烟纸来包裹物品(存在或不存在外包装)。适合的无孔香烟纸的实例可从金佰利-克拉克公司(Kimberly-ClarkCorp.)以KC-63-5、P878-5、P878-16-2和780-63-5商购。优选地，外包装是对于在本发明物品的使用期间形成的蒸气实质上不可透过的材料。必要时，外包装(或如果不存在外包装，那么是壳体)可以包含弹性纸板材料、箔片内衬的纸板、金属、聚合材料等，并且这种材料可以由香烟纸包装包围。此外，物品10可以包括包围物品并且任选地可以用来使过滤嘴材料与物品连接的接装纸。
壳体15当由单一层形成时厚度可以是约0.2mm到约5.0mm、约0.5mm到约4.0mm、约0.5mm到约3.0mm或约1.0mm到约3.0mm。如上文所论述，其它层的添加可以增加壳体的厚度。可以用来提供上文所述的功能或用作以上提到的材料和组分的替代方案的其它例示性类型的组分和材料可以是克鲁克斯等人的美国公开第2010/00186757号；克鲁克斯等人的美国公开第2010/00186757号；和塞巴斯蒂安(Sebastian)等人的美国公开第2011/0041861号中阐述的那些类型；所述文献的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
如图1的实施例中所见，吸烟物品10包括电子控制组件20、流量传感器30和电池40，并且这些组件可以按多种次序放置于物品内。尽管未明确地展示，但应理解物品10可以视需要包括布线，以将来自电池40的功率提供到其它组件并且使组件互连以便使由物品提供的必需功能适当操作。物品10进一步包括如本文中所述的电阻加热元件50。电阻加热元件50与电池40电连接。举例来说，电阻加热元件50可以包括接线端51(展示为定位在加热元件的相对末端处)以促进形成有电流通过加热元件的闭合电路。可以包括其它布线(未图示)以在物品内提供必需电连接。在特定实施例中，可以使物品10布线上电路，以使得控制组件20传递、控制或以其它方式调整来自电池40的功率以便根据一或多种规定算法对电阻加热元件50供能，例如上文已经描述。所述电路具体来说可以并有流量传感器30以使得物品10仅在由消费者使用时有效。举例来说，当消费者在物品10上喷吹时，流量传感器检测喷吹，并且随后启动控制组件以引导功率通过物品，以使得电阻加热元件50产生热量并且由此提供气雾剂以供消费者吸入。控制算法可能需要向电阻加热元件50供能以循环并且由此维持规定温度。因此可以对控制算法进行编程以在无消费者喷吹的规定时间流逝之后自动解除启动物品10并且中断功率流通过物品。此外，物品可以包括温度传感器以向控制组件提供反馈。所述传感器可以例如与电阻加热元件50直接接触。同样可以使用替代性温度感测构件，例如依赖于逻辑控制组件来评估通过电阻加热元件的电阻并且使所述电阻与元件的温度相关联。在其它实施例中，如本文中另外描述，流量传感器30可以被适当组件替换以提供替代性感测构件，例如电容性感测。如本文中已经描述，可以并入任何种类的传感器和其组合。再者，可以包括一或多个控制按钮16以允许由消费者手动驱动来引发多种功能，例如对物品10供电与断电、开启加热元件50以产生蒸气或气雾剂以供吸入等。
另外，物品可以包括一或多个定位于壳体15上的状态指示器19。如上文所论述，所述指示器可以展示从物品获取或物品中剩余的喷吹次数，可以指示作用或非作用状态，可以响应于喷吹而点亮等等。尽管展示了六个指示器，但可以存在更多或更少指示器，并且指示器可以呈现不同形状并且甚至可以仅为壳体中的开口(例如用于当存在所述指示器时发出声音)。
如图1的实施例中所示，第二衬底53经展示为接近于加热元件50并且优选地可以与其直接接触，以使得在气雾剂前驱体和任何其它可吸入材料从衬底释放时，由电阻加热元件产生的热量促成蒸气形成。多种衬底材料可以用于形成第二衬底53。如本文中进一步描述，可能有利的是将加热元件50和第二衬底53组合成单一组件，并且下文关于其它图描述了组件的所述组合。
如也在图1的实施例中可见，物品10包括环绕电阻加热元件50(和第二衬底53)的开放腔体。所述开放腔体提供用于从第二衬底53释放气雾剂的容积。物品还在嘴端11中包括口孔18以允许从围绕电阻加热元件50的腔体中抽出气雾剂。尽管在图1的图示中未明确展示，但物品可以在其嘴端中包括过滤嘴材料(例如乙酸纤维素或聚丙烯)以增加其结构完整性和/或必要时提供过滤能力和/或提供吸取阻力。举例来说，根据本发明的物品在17.5cc/s气流下可以展现约50到约250mm水压降的压降。在其它实施例中，压降可以是约60mm到约180mm或约70mm到约150mm。压降值可以使用获自菲尔创纳仪器(Filtrona Instruments)的菲尔创纳过滤嘴测试站(FiltronaFilter Test Station)(CTS系列)或获自莫林斯公共有限公司蔚蓝分部(CeruleanDivision of Molins,PLC)的质量测试模块(Quality Test Module，QTM)来测量。为了促进气流通过物品，可以提供进气口17并且所述进气口可以在壳体15中实质上包含孔口，所述孔口允许气流进入物品的内部。可以提供多个进气口，并且进气口可以定位于物品嘴端上游的任何位置处，以使得来自进气口的空气可以与形成的气雾剂混合并且促进从围绕电阻加热元件/衬底的腔体移出形成的气雾剂并且使其通过物品嘴端中的开口。尽管未展示，但必要时，可以在物品内提供结构元件，以使得有效地将物品内的一或多个组件与从进气口流动到嘴端中的开口的空气隔离。换句话说，可以提供规定的气流路径，并且所述规定气流路径可以实质上避免流动通过气流路径的空气与电池40和控制组件20中的一者或两者物理接触。如图1中所示，通过进气口17获取的空气通过流量传感器30，随后进入环绕加热元件/衬底的腔体，以使得如本文中另外描述，流量传感器的启动将促进加热元件的加热。
在优选实施例中，物品10可以呈现与香烟或雪茄形状相当的大小。因此，物品的直径可以是约5mm到约25mm、约5mm到约20mm、约6mm到约15mm或约6mm到约10mm。所述尺寸具体来说可以对应于壳体15的外径。
图1中所展示的实施例中的吸烟物品10可以表征为一次性物品。因此，在所述实施例中，可能需要衬底53包括足量气雾剂前驱体材料和任何其它可吸入材料(其可以独立地提供于不同衬底上)，以使得消费者可以获得多于物品的单一使用。举例来说，物品可以包括充足可雾化和/或可吸入材料，以使得物品可以提供的喷吹次数实质上等效于获自多根常规香烟(例如2根或更多根、5根或更多根、10根或更多根或20根或更多根常规香烟)的喷吹(约两秒持续时间)次数。更具体来说，根据图1的实施例的一次性单一单元物品可以提供约20次或更多次、约50次或更多次或约100次或更多次喷吹，单一喷吹如本文中已经描述来测量。
在特别优选的实施例中，根据本发明的物品可以包含两个彼此可连接并且可拆卸的单元。举例来说，图2展示根据一个实施例的吸烟物品10，其由控制主体80和筒柱90形成。在特定实施例中，控制主体可以被称为可再用的，并且筒柱可以被称为一次性的。在一些实施例中，整个物品可以表征为一次性的，所述一次性在于可以将控制主体配置成在有限数目的筒柱的情况下仅用于有限的使用次数(例如直到电池功率组件不再向物品提供充足功率为止)，并且此后，可以丢弃整个物品10(包括控制主体)。在其它实施例中，控制主体可以具有可更换的电池，以使得控制主体可以通过多次电池交换和使用许多筒柱而再使用。类似地，物品10可以是可再充电的并且由此可以与任何类型的再充电技术组合，所述技术包括连接到典型电插座、连接到汽车充电器(即点烟器插孔)和连接到计算机(例如通过USB线)。
控制主体80和筒柱90具体来说被配置成使得彼此啮合并且形成互连的功能性装置。如图2中所示，控制主体80包括近端连接端13，其包括相对于控制主体直径较小的突起82。筒柱包括远端连接端14，其啮合控制主体80的近端啮合端以提供呈功能性可用形式的吸烟物品10。在图2中，控制主体突起82包括螺纹，其允许筒柱90通过筒柱的远端连接端中的相应螺纹(图2中不可见)旋拧到控制主体80上。因此，筒柱90的远端连接端可以包括用于接收控制主体突起82的开放腔体。尽管在图2中展示了螺纹连接的啮合，但应理解涵盖其它啮合手段，例如压入配合啮合、磁性啮合等。
控制主体80与筒柱90之间的功能关系进一步见于图3中，所述图以截面形式展示两个拆卸的单元。控制主体80包括控制组件20、流量传感器30和电池40。尽管这些组件以特定排列展示，但应理解组件的各种排列为本发明所涵盖。控制主体80进一步包括多个指示器19和在控制主体壳体81中的进气口17。一或多个进气口的多个位置为本发明所涵盖。如所展示，进气口17被定位成使得通过进气口吸取的空气充分接触流量传感器30以启动传感器(但涵盖其它位置，尤其如果提供不同感测构件，或如果例如通过推送按钮提供手动驱动)。壳体81可以由本文中已经关于图1的实施例描述的材料形成。插孔60也包括在控制主体80的近端连接端13处并且延伸到控制主体突起82中以当筒柱90与控制主体连接时允许易于与电阻加热元件50电连接。必要时，突起82的末端可以包括空气通道83，以促进在物品10的使用期间气流从控制主体中的进气口进入筒柱中。
筒柱90包括筒柱壳体91，所述筒柱壳体在其嘴端11处具有口孔18以允许在于物品10上吸取期间空气和夹带的蒸气(和如果存在的话，其它可吸入材料)从筒柱通过到达消费者。筒柱90进一步包括绝缘层70和定位于筒柱的接近开口的嘴端处的过滤嘴75。筒柱壳体91、绝缘层70和过滤嘴75可以由如本文中已经描述为适用于所述目的的材料形成。绝缘层70和/或过滤嘴75可以不存在。筒柱90进一步包括导电衬底150，其实质上中心地定位于筒柱内，具有围绕其的开放空气空间以供蒸气形成。导电衬底有效地充当图1中的电阻加热元件50和第二衬底53两者。导电衬底150在其相对的两端处包括接线端51(例如正端和负端)，以便促进电流通过导电衬底并且以便适当布线(未图示)的连接以形成导电衬底的电连接，其中插塞65定位于筒柱的远端连接端14处。当筒柱90连接到控制主体80时，插塞65啮合插孔60以形成电连接，以使得电流从电池40可控制地流动通过插孔和插塞并且到达导电衬底150。筒柱壳体91可以在远端连接端上延续，以使得筒柱的这个末端实质上闭合，插塞由其突出。然而，在其它实施例中，筒柱90的远端连接端14可以包括一或多个空气开口93，其促进气流从控制主体80(例如从空气通道83)进入筒柱中。尽管空气开口93在图3中展示为筒柱90的远端中的孔口形式，但其不限于此。举例来说，筒柱90的远端连接端14可以具有轴辐式设计，如同图4a中所示的固定元件一般。因此，辐条之间的开放间隙可以充当空气开口以允许气流从控制主体80进入筒柱90中。
如图3中所示，筒柱90包括稀释空气孔口117。稀释空气孔口117可以适用于向筒柱90中提供吸取的环境空气以稀释从吸烟物品10传递到消费者的蒸气或气雾剂。除了控制主体80中的进气口17之外，可以存在稀释空气孔口117。或者，稀释空气孔口117可以代替控制主体80中的进气口17而存在。在所述实施例中，当空气流量传感器30用于检测物品10上的吸取时，所述流量传感器可以存在于筒柱90中而非控制主体80中，或可以建立气流路径以使得进入筒柱中的空气稀释孔口117的空气充分接触控制主体中的流量传感器，从而驱动流量传感器并且从物品产生程序化响应。在采用替代性构件来驱动功率流到达电阻加热器(例如通过如图1中所示的推送按钮16或电容传感器)的实施例中，筒柱90的远端14和控制主体80的近端可以完全密封和/或可以不存在空气通道83和空气开口93，并且通过物品10吸取的空气可以完全通过空气稀释孔口117或筒柱上存在的类似组件而获取。
一般来说，在使用中，当消费者在筒柱的嘴端11上吸取时，流量传感器30检测流量变化并且启动控制组件20以促进电流通过导电衬底150。因此，适用的是气流以流量传感器30几乎立即检测到气流的方式行进通过控制主体80。当流量传感器30定位于控制主体80内时，可能适用的是使进气口17在控制主体上。必要时，可以提供密封的气流路径，以使得在筒柱与控制主体啮合之后，控制主体80内的流量传感器30与筒柱内部(和筒柱主体上存在的进气口)流体连接，当与控制主体连接时，所述流体连接关于控制主体内的组件的剩余部分密封但开放通向筒柱90。此外，在其它实施例中，流量传感器30可以位于筒柱90内而非控制主体80内。
为了促进导电衬底的定位，筒柱可以包括一或多个固定元件。固定元件优选地由不导电的材料形成。举例来说，固定元件可以实质上由与筒柱壳体91或绝缘层70相同的材料形成。固定元件可以呈现多种配置，唯一限制在于固定元件允许充足气流通过筒柱90，以使得当在物品10上吸取时在其中形成的蒸气和/或气雾剂通过筒柱嘴端11的口孔18到达消费者。
根据本发明适用的固定元件的一个实例展示于图4a中，其展示了沿着图3中的线4获取的截面。具体来说，这个实施例展示了轴辐式设计，其中多个辐条55a将筒柱壳体91连接到环绕导电衬底150的轴毂56。在图示中，绝缘层70的部分被切除以展现连接到壳体91的辐条55a的其它部分。或者，辐条55a可以连接到绝缘层70。辐条和轴毂的尺寸可以变化。必要时，可以包括外环元件以使辐条成一体并且促进固定器与壳体的连接的简易性。
类似地，图4b展示了沿着图3中的线4获取的截面，其中固定器包含两个从导电衬底150直接延伸到绝缘层70的辐条55b。尽管展示了两个辐条，但可以提供更多或更少个。必要时，同样可以使用轴毂元件。
本发明的导电衬底150可以按单一整体主体形式提供，例如图3中所示，其展示实质上杆状的单一导电衬底。在其它实施例中，例如上文已经描述，导电衬底可以按多个单独导电衬底形式提供。导电衬底配置的例示性实施例展示于图5a到图5f中，展示了具有筒柱壳体91和绝缘层70的筒柱90的截面。可以存在其它元件(例如为简单起见，省略加热元件固定器、过滤嘴等)，但应理解，可以包括与如本文中另外论述的具体来说筒柱或一般来说吸烟物品有关的其它元件的任何组合。图5a到图5d展示多种可能截面形状(除了已经展示的圆形截面之外)的呈单一整体组件形式的导电衬底150。在图5a中，展示中心通道155，并且其可以存在于所涵盖的实施例中的任一者中。所述中心通道可以适用于增加导电衬底用于蒸气形成的表面积。图5e和图5f展示呈多个单独导电衬底150形式的导电衬底。在图5f中，展示支撑带155。所述支撑带可以沿着导电衬底杆状物的长度存在于分散位置处，或可以沿着其整个长度存在，并且可以提供导电衬底杆状物的连接点和/或可以充当导电衬底杆状物的垫片。另一个例示性实施例展示于图5g中，其展示由筒柱壳体91形成的筒柱90的部分剖视图。在筒柱90中，提供多个成形为圆盘的单独导电衬底150。两个支撑杆156、157展示为连接到每个导电衬底圆盘并且延伸筒柱的长度。可以提供不同布置的支撑件。所述支撑杆可以适用于布置连接到圆盘的电布线(未展示)，以使得来自电池的功率可以传递到单独圆盘或传递到多个圆盘。如上所述，还可以存在其它筒柱组件，并且所述其它筒柱组件仅出于简单性而未展示于这个图示中。图5g中所示的单独导电衬底的数目、形状、间距和供电(例如在单一时间被供电的圆盘的次序或数目)可以变化。在一些实施例中，串联布置的导电衬底可以各自提供一或多次气雾剂前驱体材料和任何其它可吸入物质的馈入，并且吸烟物品的控制组件可以向单一圆盘(或其它形状的导电衬底)提供功率以实现所设计的喷吹次数直到圆盘被视为被用尽为止，并且随后自动向串联中的下一圆盘提供功率以再提供喷吹。以此方式，所提供的气雾剂前驱体和其它可吸入材料的量可以得到更精确地控制，并且单一导电衬底的任何偶然损坏并不会致使整个筒柱不可用。
前文已经描述了导电衬底提供于吸烟物品内的本发明各种实施例。导电衬底可以提供于筒柱内，其方式使得导电衬底并不打算是可更换的。换句话说，在导电衬底上的气雾剂前驱体已经被用完后，可以丢弃整个物品(即当物品是完全一次性时)，或可以丢弃整个筒柱(即当控制主体是可再用的并且所用筒柱可以用具有馈入有气雾剂前驱体的新导电衬底的新筒柱更换时)。然而，在其它实施例中，本发明的吸烟物品可以被配置成使得导电衬底本身可从物品去除并且可用馈入有气雾剂前驱体的新导电衬底更换。
在某些实施例中，可以提供与可去除式衬底支撑框架相连的导电衬底。一般来说，衬底支撑框架可以包含刚性足以将导电衬底固定于其中或其上、向导电衬底提供足以释放夹带于通过物品的空气中的蒸气的表面积、并且提供足以允许对其进行包装和处置的耐久性的任何固体材料。
作为一个例示性实施例，图6展示了由单一整体壳体15形成的吸烟物品10(但物品或者可以由可分开的控制主体和筒柱组件形成)。物品10包括远端12和嘴端11，所述嘴端包括具有形成于其中的口孔18的可去除式端盖111。物品内有控制组件20、电池40和流量传感器30。如本文中已经描述，控制组件20可以包含一或多个可以容纳于物品10的单一区域内或可以分在物品内的多个位置中的独立控制组件。同样，可以包括控制组件与电池40和流量传感器30中的一或多者。因此，尽管控制组件20以物品的单一独立组件形式展示，但应理解，图示一般来说打算指示物品内至少一个控制组件的存在，并且可以不需要与电池40或流量传感器30分开的控制组件。
在嘴端11处，物品10包括腔体100，其提供开放空间用于放置导电衬底并且形成待由消费者从口孔18吸取的蒸气和/或气雾剂。尽管未在这个图中展示，但必要时，例示的实施例还可以包括绝缘层和/或过滤嘴，其可以定位于可去除式端盖111内。应理解，所述腔体还可以存在于本文中论述的其它所展示的实施例中。
物品10还包括通过插孔支撑件61定位于物品内的插孔60。所述插孔支撑件61可以由任何适合材料(优选地不将电能传导到物品的壳体的绝缘材料)形成，并且可以具有任何适用于将插孔固定于壳体内的尺寸，其方式为使得插孔不因与插塞重复连接和断开而变得移位，例如本文中公开的物品使用方式。
与上文关于各个图所论述的例示性实施例相比，吸烟物品10不包括导电衬底或永久性包括于物品中的其它电阻加热和/或气雾剂前驱体材料。实际上，在这些实施例中，物品被配置成使得可去除式导电衬底可以可去除式地定位于物品的腔体100内。吸烟物品10中可以采用的可去除式导电衬底的各种实施例展示于图7a到图7g中。如图7a中所示，导电衬底150定位于衬底支撑框架250内。在这个实施例中，导电衬底150是实质上杆状的；然而，可以使用如本文中已经论述的其它形状和尺寸。在使用中，当去除端盖111时，衬底支撑框架250可以通过物品的嘴端11处的开口滑动到图6中所示的物品10的腔体100中。衬底支撑框架250在其一个末端处包括处置突片255，以使得物件可以被处置而不会触碰导电衬底150并且不会可能损坏导电衬底。支撑框架250的相对端包括插塞65，其连接到图6中所示的物品10中的插孔60。尽管未展示，但电布线也将包括于图6的物品10中以提供物品的各种组件的任何必需电连接，并且电布线同样将包括于图7a中所示的导电衬底150和衬底支撑框架250内。因此，当衬底支撑框架250上的插塞65连接到吸烟物品10中的插孔60时，形成必需电连接，以使得在使用物品后，可去除式导电衬底150如本文中另外公开而起作用，以便形成蒸气和/或气雾剂以供消费者吸入。衬底支撑框架可以由任何适合材料形成，所述材料包括例如纸张、卡纸板、聚合物等。
尽管在图7a中展示了在衬底支撑框架250内放置单一导电衬底150，但本发明不限于此。举例来说，多个单独导电衬底150可以提供于衬底支撑框架250内，并且单独导电衬底可以呈现任何适用形状或尺寸。图7b展示了多个导电衬底150定位于衬底支撑框架内的实施例。同样地，圆盘(如图5g所示)可以定位于衬底支撑框架内以向本发明吸烟物品提供可更换的导电衬底。
图7c展示图6的物品10的嘴端11的端视图，其中端盖111被去除并且根据图7a的衬底支撑框架250中的导电衬底150插入到其中(处置突片255是可见的)。在例示性实施例中，物品10的壳体15的内部包括凹槽175，其用于接收衬底支撑框架250并且促进导电衬底150于腔体100内的恰当放置，以使得插塞65恰当地啮合插孔60，从而向物品提供必需电连接。尽管展示了凹槽175，但可以使用引导件(例如轨道)的其它实施例来促进可去除式导电衬底在物品10内的恰当放置。图7c中还展示包括于壳体15的外部上的外包装115。
在图7a到图7c中，导电衬底150一般来说悬挂在衬底支撑框架250的组件之间。然而，在其它实施例中，导电衬底可以基本上涂布或“印刷”到衬底支撑框架上，所述衬底支撑框架可以向其中涂布的导电衬底材料提供固体背衬。举例来说，图7d展示了一种衬底支撑框架250，它是固体连续背衬材料，在其上导电衬底150的“芯片”涂布于其上。另外，插塞65提供于衬底支撑框架250的一端上，并且可以提供电布线(未图示)并且所述电布线可以直接连接到衬底支撑框架250。导电衬底芯片可以呈现多种形状和尺寸，并且可以确定大小和尺寸以便提供每个芯片所要的所要总蒸气和/或气雾剂释放。芯片的长度可以类似于本文中已经关于导电衬底论述的长度值，并且芯片的宽度和厚度可以类似于本文中已经关于导电衬底论述的直径值。尽管衬底支撑框架250的一侧在图7d中可见，但应理解，导电衬底150的其它芯片还可以提供于衬底支撑框架的相对侧上。
图7e展示图6的物品10的嘴端11的端视图，其中端盖111被去除并且根据图7d的定位于衬底支撑框架250上的导电衬底150的多个芯片插入到其中。在例示性实施例中，物品10的壳体15的内部包括凹槽175，其用于接收衬底支撑框架250并且促进导电衬底150于腔体100内的恰当放置，以使得插塞65恰当地啮合插孔60，从而向物品提供必需电连接。尽管展示了凹槽175，但同样可以使用引导件的其它实施例来促进可去除式导电衬底在物品10内的恰当放置。
图7f展示根据本发明的吸烟物品内的可去除式导电衬底的另一个实例。如图7f中所见，将在上面形成了导电衬底150的多个芯片的衬底支撑框架250部分插入到吸烟物品10的壳体15中，配合到壳体壁中形成的凹槽175中(但还涵盖用于促进支撑框架在吸烟物品的腔体中的放置的其它构件)。有益地，衬底支撑框架上的可用表面积的增大增加了支撑框架上可以提供的导电衬底的量。
图7g展示图7f的物品10的嘴端11的端视图，其中端盖111被去除并且将上面定位有导电衬底150的多个芯片的衬底支撑框架250完全插入到其中。在例示性实施例中，物品10的壳体15的内部同样包括凹槽175，其用于接收衬底支撑框架250并且促进导电衬底150于腔体100内的恰当放置，以使得插塞65恰当地啮合插孔60，从而向物品提供必需电连接。
控制主体和筒柱可以关于整体长度进行表征。举例来说，控制主体的长度可以是约30mm到约100mm、约40mm到约90mm或约50mm到约80mm。筒柱的长度可以是约20mm到约60mm、约25mm到约55mm或约30mm到约50mm。组合的筒柱与控制主体的整体长度(或由单一整体壳体形成的根据本发明的吸烟物品的整体长度)可以约等于或小于典型香烟的长度，例如约60mm到约120mm、约65mm到约110mm或约70mm到约100mm。
尽管筒柱和控制主体一般来说可以按完整吸烟物品或药剂传递物品形式一起提供，但所述组件也可以独立地提供。举例来说，本发明还涵盖一种一次性单元，其用于可再用吸烟物品或可再用药剂传递物品。
在特定实施例中，根据本发明的一次性单元或筒柱可以实质上等同于如上文关于附图所述的筒柱。因此，一次性筒柱可以包含实质上管状的筒柱壳体，其具有被配置成啮合可再用吸烟物品或药剂传递物品的远端连接端和被配置成允许所形成的蒸气和任何其它可吸入材料通过到达消费者的相对嘴端。筒柱壳体可以界定内部筒柱空间，其包括其它筒柱组件。具体来说，内部筒柱空间可以包括如本文中另外描述的导电衬底，其当通过电流加热时提供气雾剂或蒸气(和必要时其它可吸入材料)的形成。筒柱壳体的内表面可以在其上包括绝缘层，并且导电衬底可以定位于绝缘层内部的内部筒柱空间内。导电衬底可以包括其它硬件(例如电布线、电接线端、电触点等)，从而促进电流通过导电衬底。所述其它硬件可以用以提供外部电连接，即当一次性筒柱啮合到可再用控制主体时，形成与电源电连接的构件。举例来说，一次性筒柱可以包括从筒柱的远端连接端突出的电插塞，其可以啮合控制主体中的插孔。一次性筒柱可以包括连接构件，例如螺纹、凸起等以促进与控制主体机械连接。
除了一次性单元之外，本发明可以进一步表征为提供一种独立控制主体，其用于可再用吸烟物品或可再用药剂传递物品中。在特定实施例中，控制主体一般来说可以由壳体形成，其具有用于接收独立地提供的筒柱的连接端的近端连接端(其可以在其中包括一或多个孔口)。控制主体可以进一步包括可以与控制主体的一或多个其它组件电连接的电源，包括促进与独立地提供的筒柱电连接的组件。控制主体还可以包括其它组件，包括用于驱动电流进入加热部件中的组件，和用于调节所述电流以维持所要温度持续所要时间和/或用于循环电流或当已经达到所要温度或已经加热了加热部件所要时间长度时终止电流的组件。因此，控制主体可以包括流量传感器和其它控制组件。控制主体可以进一步包含一或多个与用于驱动电流的组件中的一者或两者相联的推送按钮。控制单元可以进一步包含指示器，例如灯，指示加热器正在加热和/或指示对于控制单元使用的筒柱所剩余的喷吹次数。控制主体还可以包括连接构件，例如螺纹、凸起等以促进与筒柱机械连接。
尽管本文中所述的各个图展示呈工作关系的控制主体和筒柱，但应理解，控制主体和筒柱可以按单独装置形式存在。因此，本文中关于组合形式的组件另外提供的任何论述还应理解为适用于单独并且独立的组件形式的控制主体和筒柱。
在另一个方面，本发明可以涉及成套装置，其提供如本文中所述的多种组件。举例来说，成套装置可以包含具有一或多个筒柱的控制主体。成套装置可以进一步包含具有一或多个充电组件的控制主体。成套装置可以进一步包含具有一或多个电池的控制主体。成套装置可以进一步包含具有一或多个筒柱和一或多个充电组件和/或一或多个电池的控制主体。在其它实施例中，成套装置可以包含多个筒柱。成套装置可以进一步包含多个筒柱和一或多个电池和/或一或多个充电组件。本发明成套装置可以进一步包括箱体(或其它包装、携载或贮藏组件)，其容纳其它成套装置组件中的一或多者。箱体可以是可再用硬或软容器。此外，箱体可以仅是盒子或其它包装结构。
实验
现将具体参考各种实例来描述本发明。以下实例并不打算限制本发明并且实际上是以例示性实施例形式加以提供。
实例1
制备导电衬底
制备两个用于根据本发明的吸烟物品中的例示性导电衬底。在每种情况下，将衬底材料混合并且挤压以形成长度是10mm并且直径是4.5mm(实例1a)和4mm(实例1b)的衬底。每个例示性衬底的配方和测量电阻提供于下表1中。百分比是以w/w计而提供。
表1
为了制备实例1a和1b中的衬底，将所有微粒成分充分混合，并且添加水以产生粘团状结实物，其水分含量对于实例1a是39％并且对于实例1b是24.9％(以w/w计)。使用分批挤压机以10,000psi(68.95MPa)的压力挤压粘团，以形成直径如上所述的挤压杆状物。母挤压模具有楔形表面以促进塑料块团的平滑流动。实例1a中所用的模具是5槽模具，并且实例1b中所用的模具是平滑的。在模具中包括0.025英寸(0.635mm)的钢针以形成延伸所形成的杆状物的中心的长度的轴向针孔。所述针孔以如本文中另外描述的中心通道的方式起作用。
将湿的杆状物放在良好通风的托盘上约一小时以降低水分含量。随后将半干的杆状物小心地切成10mm测试长度，同时保持挤出物的形状和轴向孔的完整性。将衬底片在室温下干燥过夜，并且在巴恩斯特德Thermolyne 62700熔炉中在氮气中在800℃下煅烧一小时以形成碳化衬底。在煅烧期间，实例1a中的瓜尔胶和烟草以及实例1b中的CMC转化为其相应碳骨架，由此增加挤出物的孔隙率。使用倾斜上升速率是5℃/分钟的倾斜上升的加热，直到达到最高温度为止。
将煅烧(即碳化)衬底片在普利讯(Precision)真空烘箱中在100℃的温度下并且在30英寸汞(0.1MPa)真空下用甘油浸渍。使用福禄克(Fluke)179True RMS万用表沿着衬底的长度测量碳化衬底的电阻。根据实例1a和实例1b制备的导电衬底的样品的平均电阻值在提供于上表1中。
实例2
导电材料浓度对于导电衬底的电阻的影响
为了测试衬底中的导电材料对于电阻的影响，形成(不碳化)多个导电衬底并且进行测试。一般来说，通过挤压烟草(5:3:2比率的烤干烟草、白肋烟草和土尔其烟草(Turkish tobacco))、石墨(来自优良石墨公司(Superior Graphite Company))、粘合剂(即羧甲基纤维素)和其它添加剂的混合物来制造导电衬底。确切配方提供于表2A中。
在每个实例中，将干燥成分在西格马叶片混合器(Sigma Blade Mixer)(来自特利丹(Teledyne))中以低速度混合约一小时。将液体成分添加到混合物中并且再继续混合4小时。添加充足的水以确保塑料混合物的刚性足以在挤压之后保持其形状。在这个阶段粘团的水分含量是约31-32％(w/w)。为了挤压，将塑料混合物装入分批挤压机的筒管中并且根据实例1的方法形成为约4mm直径的挤压杆状物。将湿的杆状物放在良好通风的托盘上约一小时。随后将半干的杆状物小心地切成10mm长度，同时保持挤出物的形状和轴向孔的完整性。将经切割的衬底杆状物在室温下干燥过夜。
通过福禄克179True RMS万用表沿着杆状物的长度测量电阻，并且结果展示于表2A中。如表2A中所见，石墨浓度影响电阻，以使得石墨含量的增加导致电阻从210,000欧姆降低到50欧姆。
在实例2a-2d中，石墨是所用的唯一导电添加剂。在实例2e-2h中，还测试了数种金属粉末以测定其对于电阻的影响。铜、铝和银粉末作为添加剂进行测试。在这些实例中，使用上文所描述的相同方法制备衬底。如表2B中所示，所测试的金属中无一者显示出电阻的任何显著降低。
表2A
表2B
实例3
煅烧对于导电衬底的电阻的影响
为了测试煅烧对于衬底的电阻的影响，使用实例2中描述的相同方法形成各种衬底。在经历煅烧之前和之后测量衬底的电阻。配方、煅烧条件和电阻值如下文论述。
除非另外指示，否则烟草掺合物按重量计是50％烤干烟草、30％白肋烟草和20％土尔其烟草。
3a：从19g烟草掺合物、180g石墨、20g CMC、1g铜粉和40g甘油的配方制备具有100mm长度和4mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约27欧姆的电阻。在300℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约3.5欧姆的电阻。
3b：从180g石墨、20g CMC、10g铜粉和40g甘油的配方制备具有10mm长度和4mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约66欧姆的电阻。在300℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约2.5欧姆的电阻。
3c：从180g石墨、20g CMC、10g银粉和40g甘油的配方制备具有10mm长度和4mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约140欧姆的电阻。在200℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约10欧姆的电阻。或者，在300℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约1.7欧姆的电阻。
3d：从66g经研磨的碳、18g石墨、10g瓜尔胶、5g烟草掺合物(即KG-1与KG-2研磨白肋烟草的50/50掺合物)和1g碳酸钠的配方制备具有12mm长度和4.2mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约209,000欧姆的电阻。在500℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约20欧姆的电阻。
3e：从48.72g经研磨的碳、10g石墨、10g瓜尔胶、30g碳酸钙和1.28g氧化铜的配方制备具有12mm长度和4.2mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约130,000欧姆的电阻。在300℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约30欧姆的电阻。或者，在900℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约3.9欧姆的电阻。
3f：从140g经研磨的碳、40g石墨和20g瓜尔胶的配方制备具有10mm长度和4.3mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约37.9欧姆的电阻。在900℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约1.3欧姆的电阻。
3g：从140g石墨、40g烟草掺合物(即5份烤干烟草、3份白肋烟草和2份东方烟草)和20g CMC的配方制备具有10mm长度和4.4mm直径的杆状物。未碳化的杆状物展现约11.7欧姆的电阻。在900℃下煅烧1小时之后，杆状物展现约1.0欧姆的电阻。
得益于在前述描述和相关图式中呈现的传授内容，本发明所涉及的领域的技术人员将想到本发明的许多修改和其它实施例。因此，应理解，本发明不应限于本文中公开的特定实施例并且所述修改和其它实施例打算包括于所附权利要求书的范围内。尽管本文中采用了特定术语，但所述术语仅在通用和描述性意义上使用，而不用于限制目的。

Claims (53)

1.一种电阻加热元件，其包含：
a.衬底，其包含导电材料和至少一种含碳添加剂，其中所述衬底或其一部分经碳化；和
b.气雾剂前驱体材料，其与所述碳化衬底组合；
其中所述电阻加热元件的电阻是约15欧姆或更小。
2.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述导电材料包含石墨、金属或其组合。
3.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述导电材料呈微粒形式。
4.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述含碳添加剂包含选自由以下组成的群组的材料：烟草、烟草衍生物、经研磨的碳、粘合剂和其组合。
5.根据权利要求4所述的电阻加热元件，其中所述粘合剂是多糖或其衍生物。
6.根据权利要求5所述的电阻加热元件，其中所述粘合剂选自由以下组成的群组：树胶、纤维素、纤维素衍生物和其组合。
7.根据权利要求5所述的电阻加热元件，其中所述粘合剂选自由以下组成的群组：瓜尔胶、羧甲基纤维素、无机材料和其组合。
8.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述碳化衬底的孔隙率是约10％或更大。
9.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述碳化衬底中的碳相对于所述碳化衬底的总重量的重量百分比超过所述衬底当其未碳化时中的碳相对于所述衬底当其未碳化时的总重量的重量百分比。
10.根据权利要求9所述的电阻加热元件，其中所述碳化衬底中的碳的所述重量百分比超过所述未碳化衬底中的碳的所述重量百分比约10％或更大。
11.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述气雾剂前驱体材料包含选自由以下组成的群组的材料：多元醇、水、药剂、烟碱、调味剂和其组合。
12.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述气雾剂前驱体材料涂布在所述衬底或其一部分上、由所述衬底或其一部分吸附或吸收于所述衬底或其一部分中。
13.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述电阻加热元件的电阻是约8欧姆或更小。
14.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述电阻加热元件的电阻是约0.1欧姆到约8欧姆。
15.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述衬底包含选自由石墨、金属颗粒和其组合组成的群组的导电材料；经研磨的碳；烟草；和至少一种多糖；其中所述衬底或其一部分经碳化。
16.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述衬底包含选自由石墨、金属颗粒和其组合组成的群组的导电材料；和至少一种多糖；其中所述衬底经碳化。
17.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述加热元件是细长的并且长度是约5mm到约40mm。
18.根据权利要求17所述的电阻加热元件，其中所述加热元件是实质上杆状的。
19.根据权利要求18所述的电阻加热元件，其中所述加热元件的平均直径是约0.5mm到约5mm。
20.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述导电材料呈被所述至少一种含碳添加剂实质上环绕的核心形式。
21.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述导电材料呈实质上环绕包含所述至少一种含碳添加剂的核心的外鞘形式。
22.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其中所述衬底是球状的，是扁平薄片，是轧制薄片，是实质上芯片状的，或是实质上圆盘状的。
23.根据权利要求1所述的电阻加热元件，其进一步包含衬底支撑框架。
24.根据权利要求23所述的电阻加热元件，其中所述衬底实质上悬挂在所述支撑框架内或放置在所述支撑框架上。
25.根据权利要求23所述的电阻加热元件，其中所述支撑框架包括组件，所述组件与电源形成电连接。
26.一种吸烟物品，其包含根据权利要求1到25中任一项所述的电阻加热元件，其中所述电阻加热元件与电源电连接。
27.根据权利要求26所述的吸烟物品，其中所述电阻加热元件与所述电源可去除式连接。
28.根据权利要求26所述的吸烟物品，其中所述物品包含控制组件，所述控制组件驱动来自所述电源的电流到达所述电阻加热元件。
29.根据权利要求26所述的吸烟物品，其中所述吸烟物品包含第一单元，所述第一单元与第二单元可啮合并且可脱啮，所述第一单元包含所述电阻加热元件，并且所述第二单元包含所述电源。
30.根据权利要求29所述的吸烟物品，其中所述第二单元进一步包含一或多个控制组件，所述控制组件驱动或调节来自所述电源的电流。
31.一种成套装置，其包含：
箱体；
一或多个用于可再用吸烟物品的一次性单元，所述一次性单元包含筒柱主体，所述筒柱主体具有被配置成啮合可再用吸烟物品的组件的远端和包括烟嘴的相对近端，在其近端处具有开口，所述一或多个一次性单元中的每一者包含安置在所述筒柱主体内的根据权利要求1到25中任一项所述的电阻加热元件；以及
任选地一或多个选自由以下组成的群组的组件：可再用控制单元、电池和充电组件。
32.一种形成气雾剂的方法，所述方法包含将根据权利要求1到25中任一项所述的电阻加热元件放置成与电源电连接。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述电源是电子吸烟物品。
34.一种制备电阻加热元件的方法，所述方法包含：
a.将导电材料与至少一种含碳添加剂组合以形成中间衬底；
b.在约200℃或更高的温度下加热所述中间衬底规定时间段以形成碳化衬底；以及
c.将气雾剂前驱体材料与所述碳化衬底组合以形成所述电阻加热元件。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述组合步骤包含混合约5分钟或更久的时间。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述混合步骤包含添加液体，以使得所述中间衬底的水分含量是约15％或更大。
37.根据权利要求34所述的方法，其进一步包含在所述组合步骤之后使所述中间衬底形成为规定形状。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述形成步骤包含挤压所述中间衬底以形成挤出物。
39.根据权利要求37所述的方法，其包含使所述中间衬底形成为细长形式。
40.根据权利要求37所述的方法，其包含使所述中间衬底形成为实质上圆柱形的形式。
41.根据权利要求37所述的方法，其包含使所述衬底形成为球粒、扁平薄片或轧制薄片。
42.根据权利要求37所述的方法，其中所述组合步骤包含提供呈被所述至少一种含碳添加剂实质上环绕的核心形式的所述导电材料。
43.根据权利要求37所述的方法，其中所述组合步骤包含提供呈实质上环绕包含所述至少一种含碳添加剂的核心的外鞘形式的所述导电材料。
44.根据权利要求37所述的方法，其中所述导电材料包含石墨、金属或其组合。
45.根据权利要求37所述的方法，其中所述含碳添加剂包含选自由以下组成的群组的材料：烟草、烟草衍生物、经研磨的碳、粘合剂和其组合。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述粘合剂是多糖或其衍生物。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述粘合剂是选自由以下组成的群组的材料：树胶、纤维素、纤维素衍生物和其组合。
48.根据权利要求45所述的方法，其中所述粘合剂选自由以下组成的群组：瓜尔胶、羧甲基纤维素和其组合。
49.根据权利要求34所述的方法，其中所述加热步骤是在惰性氛围中进行。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述加热步骤是在氮气氛围中进行。
51.根据权利要求34所述的方法，其中所述电阻加热元件的电阻是约10欧姆或更小。
52.根据权利要求35所述的方法，其进一步包含使所述电阻加热元件与支撑框架连接。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述电阻加热元件实质上悬挂在所述支撑框架内或放置在所述支撑框架的表面上。
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