CN1045691A

CN1045691A - 利用电能的吸烟物品

Info

Publication number: CN1045691A
Application number: CN89107128A
Authority: CN
Inventors: 约翰尼·李·布鲁克; 唐纳德·勒鲁瓦·罗伯兹; 杰里·斯科特·西蒙斯; 卡尔·克里斯托弗·莫里森
Original assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Current assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1990-10-03
Also published as: NO893590D0; DK442589A; FI894224A; US4947874A; EP0358002A3; JPH02124082A; FI894224A0; EP0358002A2; DK442589D0; NO893590L; KR900004280A

Abstract

本发明提供的吸烟物品使用电阻发热元件和电源以产生有烟草味的烟或烟雾和其它吸烟的感觉。它有利地包括一个使用一次即丢弃的部分和一个可重复使用的控制器。使用一次即丢弃部分可以是一支烟，它通常包括(i)表面积大于1m²/g的可透过空气的电阻发热元件，其上通常载有一种烟雾形成物质，以及(ii)烟草料或烟卷。可重复使用的控制器通常包括一吸烟启动的电流启动装置，一控制发热元件温度的时基电源调节装置，以及一个电池电源。

Description

本发明涉及香烟及其它吸烟物品，诸如雪茄烟、烟斗之类，它们使用电阻发热元件和电源产生烟草味的烟或者烟雾。

本发明的最佳吸烟物品，通过加热但不燃烧烟草，不产生侧向烟气或臭味，也不产生一氧化碳，而能提供使用者以吸烟的感觉（例如，吸烟的味觉、触觉、满足、愉快等）。在这里所使用的“吸烟物品”一词包括香烟、雪茄烟、烟斗之类，它们使用各种类型的烟草。

多年来已经提出了许多吸烟物品来改进或代替燃烧烟草的吸烟物品。

已经提出了许多代替烟草的吸烟物质，这些物质在雷纳（Rainer）等人的专利号为4，079，742的美国专利中列举出了很多。在七十年代，商品名称为Cytrel和NSM的代替烟草的吸烟物质被引入欧洲作为部分烟草的代替物，但并未获得长期的商业上的成功。

许多参考文献提出了产生有香味的蒸汽和/或看得见的烟雾的吸烟物品。这些吸烟物品大多数使用一种易燃的燃料源来提供一种烟雾和/或加热一种烟雾，例如，可以参见在班纳吉（Banerjee）等人的专利号为4，714，082的美国专利里所引证的背景技术。

然而，尽管数十年的关注和努力，没有人成功地研制出一种能形成与吸香烟或烟斗类似的感觉，而不释放大量不完全燃烧和高温分解的产物的吸烟物品。

然而，最近转让给R.J雷诺兹（R.J.Reynolds）烟草公司的公告号为174，645和212，234的欧洲专利和专利号为4，708，151、4，714，082和4，756，318的美国专利中描述了一些吸烟物品，它们能通过加热但不燃烧烟草形成与吸香烟和烟斗类似的感觉，而不释放大量不完全燃烧的产物。这些吸烟物品依靠燃料元件的燃烧来产生热量，因此导致一些燃烧物的产生。

这些年来，已经提出了大量的吸烟制品、香味发生器和药物吸入器，它们利用电能来蒸发或加热一种挥发性物质，或者设法不燃烧烟草而形成吸烟或烟斗的感觉。

惠特莫尔.Jr（Whittemore.Jr）的美国专利2，057，353号提出了一种蒸发单元。具体一些说是一根灯心，据说它通过毛细管作用传送药水到一处，在那里，通过电阻发热元件使液体蒸发。

麦克考密克（Mc Cormick）的美国专利2，104，266号提出了一种吸烟物品，它具有一个烟斗或烟嘴，它们包含一种电阻线圈（ⅰ）线圈绕在一种绝缘和耐热材料上，以及（ⅱ）容纳在一绝缘室里。吸烟物品使用前，烟斗装以烟草，或者烟嘴中装以香烟。然后，电流流过电阻线圈。由电阻线圈产生的热量传输到烟斗里或烟嘴里的烟草，使烟草里的各种组分挥发。使用一个恒温开关来使加热烟草的温度保持在一个预定的温度范围。

吉尔伯特（Gilbert）的美国专利3，200，819提出了一种具有一种有香味的芯子，诸如浸渍薄荷水的多孔基体的无烟、无烟草的香烟。该吸烟物品包括电池，它用来点亮一个灯管或灯泡，它们是在装配以前点亮的。一灯泡放置在一管状套筒里，套筒则放在一个具有香烟的尺寸、颜色和形状的塑料管里。在使用中，据说点亮的灯泡加热有香味的空气，它们被吸而经过在灯泡和管状套筒之间形成的通路。如此，温暖潮湿而有香味的空气便传送到使用者。

里博（Ribot）等人的公告号为2，128，256的法国专利提出了一种用于释放除去菸碱的烟的吸烟物品。提出的该吸烟物品包括一个密封的安瓿，它装有压缩的除去菸碱的烟。一电阻浸在烟里。使用时，电阻的两端被推到与微型电池接触，使电阻产生热量，加热在安瓿里的烟。据说通过使用者的抽吸使温暖的烟由吸烟物品烟嘴附近的阀门排出。

塔凯达（Takeda）等人的公告号为8231/73的日本专利提出一种雪茄形的吸入器，它包含一种电池供电的镍铬电热丝以加热空气，热空气进而蒸发香精容器里的香精。镍铬电热丝是通过一手动或吸烟启动的“通一断”开关通电的。

科瓦奇（Kovacs）的西德专利申请2，653，133号提出了一种内部带有电池的吸烟模拟器，它能加速或控制释放到使用者的芳香物质的挥发或散发。在西德补充专利申请2，704，218号里，科瓦奇描述了使用一真空或吸动开关用以“接通”电池供电的加热线圈。

在奥格登（Ogden）等人的美国专利4，246，913号中描述了一种吸动的、压力传感器开关。作为厌烟疗法器的一部分，每当吸烟者吸烟时，它就给吸烟者送出一个轻微的电击。

伯勒斯（Burruss）的美国专利4，141，369号提出了一种类似于前面所讨论的Mc Cormick的吸烟物品那样的物品。伯勒斯提出一种容器，它被通电加热到足以使放入其中的冒烟物质中所要求的组份挥发，在使用者吸烟时，椐说经过容器的被加热的空气携带挥发的物质到使用者的口内。

伯勒斯（Burruss）的美国专利4，303，083号提出了一种烟斗，它具有一个电阻发热元件、一个手工操纵的“通-断”电源开关和一个位于电阻发热元件上方的用来添加挥发剂的开口。使用时，用一石英管或滴眼管将挥发剂加到烟斗内的发热表面，它显然是吸一次加一次的。据说，挥发剂蒸发，与吸入烟斗的空气混和，然后被使用者吸入。

尼尔森（Nilsson）等人的PCT（专利合作条约）公告号86/02528提出了一种类似于麦克考密克所描述的吸烟物品。尼尔森等人提出的是一种从用碳酸钠的水溶液处理过的烟草原料中释放出挥发性物质的吸烟物品。该吸烟物品类似一烟嘴，据说包括一种电池供电的加热线圈，用来加热插入其中的没有过滤嘴的香烟。开启一个开关对加热线圈供电。据说一个温度传感器断开和再接通电池，以便使由装置所产生的温度保持在一狭窄的温度范围内。吸经装置的空气据说加热到低于烟草燃烧温度的高温，并据说从装入其中的处理过的烟草中释放出烟草味。

格斯（Gerth）等人的美国专利4，735，217号提出了一种“卷烟形”的药物吸取物品，它装有一粒可蒸发的药片及与一个电池电源和一个吸动开关串联连接的一个镍铬合金电阻发热元件。在它们仅有的一个工作实例中，在两秒钟的吸烟时间内，镍铬合金发热元件据说达到190°F至220°F（90℃至105℃）的温度，这温度显然已足以使薄荷从薄荷片中挥发。在第8列第43-63行中，格斯等人接着推测，他们的吸烟物品能用于从含烟碱的片剂中蒸发烟碱，并且，他们认为可以设法用含烟碱的化合物涂在发热元件上来代替使用可挥发的片剂。

然而，我们认为，不可能用足够的可挥发的液态物质涂在格斯特等人描述的药物吸取物品的镍铬合金发热元件上，而在一般香烟的6至10次抽吸寿命里向使用者释放足够的挥发性物质。并且认为，格斯等人的药物吸取物品不能提供足够的能量来（ⅰ）蒸发挥发性物质直到接近一般的两秒钟抽吸的末尾，或者（ⅱ）在两秒钟的抽吸时间内提供足够高的温度（例如150℃至350℃）来蒸发许多挥发性物质，包括许多希望有的烟雾形成物质和大多数挥发性烟草味组分。另外，即使仅用一个AA电池，格斯等人所描述的药物吸取物品还是比一般的卷烟直径大三倍以上，并重许多倍，并且它设置一个相当不精密的吸动控制开关，无法在抽吸时调节电流或热量。

虽经多年的关注和努力，上述使用电能的吸烟物品没有一种曾获得商业上的重大成功，并认为没有一种曾广泛地销售过。而且，人们认为，上述使用电能的吸烟物品没有一种能够提供使用者以吸烟或吸烟斗的感觉。

因此，人们希望提供一种吸烟物品，它能提供吸烟或吸烟斗的感觉，它不燃烧烟草或其它物质，并且它不产生燃烧产物。

本发明涉及香烟和其它吸烟物品，它们使用一个电阻发热元件和一个电源形成烟草味的烟或烟雾和其它的吸烟的感觉，不燃烧烟草或其它物质，不产生任何燃烧或高温分解产物包括一氧化碳或任何侧向烟气或臭味。最佳的吸烟物品能够几乎在吸烟一开始就产生烟雾，以及在整个吸烟过程和一般香烟的6至10次吸烟寿命里控制烟雾剂的产生。

本发明的一个方面，该吸烟物品包括一支香烟或一个使用一次就丢弃的部分，例如芯子，它使用一个通常在使用前承载烟雾形成物质和/或烟草味物质的、可透过空气的大表面积电阻发热元件。该电阻发热元件一般是一种多孔物质，用在《美国化学学会杂志》第60卷第309页（1968年）和格雷戈等人著的《吸附表面积和孔隙度》（纽约，科学出版社（1967））所描述的布吕诺弗、埃米特和特勒（BET）方法测得它的表面积大于1m²/g。发热元件的材料最好是一种碳纤维材料，表面积最好大于约1000m²/g。（作为对比，格斯等人的镍铬合金金属电阻元件的表面积仅约0.01m²/g），这种多孔电阻发热元件最好浸渍以液态烟雾形成物质，诸如丙三醇，以及烟草萃取物。这种发热元件特别有益的是它们能够保存和释放相当大量的液态烟雾形成物质和烟草味物质。例如，这种发热元件能附有足够的烟雾形成物质，为6至10次或更多次吸烟提供烟雾。

香烟或使用一次就丢弃的部分包括诸如一卷或一料截断的填料形式的烟草。也可用其它形式的烟草。

本发明的另一方面涉及一种可重复使用的控制器，它与本发明的香烟或使用一次就丢弃的部分或其它电阻发热烟雾产生物品一起使用。该可重复使用的控制器通常包括一个电流启动装置、一个控制发热元件温度的分开的电流调节装置和一个电池电源。电源也可以与电流启动和电流调节装置分开设置，例如一个分离的电池组或者通过一个合适的变压器把家庭电源降压使用。可重复使用的控制器可以是烟斗形式的、一可重复使用的烟嘴、或者上述使用一次即丢弃的部分能够插入其中的手持式单元或其它便携形式单元。本发明的这种具有香烟和使用一次即丢弃部分的可重复使用的物品的使用在下列方面特别有利：（ⅰ）它许可使用相当大的电源，能产生10至40瓦或更高的功率，（ⅱ）它许可使用精密的和高级的电流启动和调节装置，这种装置如果装到用过一次就丢弃的部分中就显得代价太昂贵了。

电流启动装置最好是吸烟时启动的，从而电流仪在使用者抽吸期间才流过电阻发热元件以产生烟雾。

电流调节装置通常仅在电流启动期间起作用，它最好是时基的。即，电流调节装置最好基于控制吸烟时电流流过电阻发热元件的时间间隔。这样也就控制了电阻发热元件和烟雾形成物质经受的温度。电流调节装置通常包括一个电气控制电路，它使电阻发热元件的起始热量增加到最大，直至达到烟雾形成物和烟草味物质挥发所需要的温度范围，通常在约150℃和约350℃之间。其后，控制器通过调节、限制或阻断流过电阻发热元件的电流，通常保持发热元件在余下的几次吸烟时处于所要求的温度范围和/或保证发热元件在吸烟时不过热。

时基电流调节装置最好包括一个许可不间断的电流在电流启动以后的一段起始时间流过发热元件的装置，从而可以快速地加热发热元件。电流调节装置最好包括一个用来在其后调节或阻断流过发热元件的电流的定时器，以便通过反复关闭-打开开关来控制在余下几次吸烟时流过发热元件的平均电流。这样也就控制了发热元件所经受的温度范围。电流调节装置最好是再包括一个防止发热元件在快速吸烟时过热的装置。

本发明的最佳电流调节装置在吸烟时几乎能立即产生烟雾，最好的是在约0.5秒钟内，甚至在约0.1秒钟内，这取决于电源产生的瓦特数和发热元件的电阻率等因数。这种最佳调节装置还保证保留足够的烟雾形成和烟草味物质以供以后几次的吸烟之用，并保证这些物质不因暴露在过高的温度中而变质。

为了使用本发明的吸烟物品，使用者只要将香烟或使用一次即丢弃的部分插入控制器，以便将发热元件电气连接到包括电流启动和电流调节装置的电路以及连接到电池。当使用者在吸烟物品的烟嘴端吸烟时，最佳电流启动和电流调节装置许可电流不受限制地或不间断地流过电阻发热元件，以迅速产生热量。这种加热法使烟雾形成和/或烟草味物质挥发，它们再形成烟雾并穿过吸烟物品进入使用者口中。同时，电流调节装置（ⅰ）调节流过发热元件的电流来控制电阻发热元件的加热和其经受的温度，（ⅱ）防止烟雾形成物质过热和变质。当使用者停止在吸烟物品上抽吸时，电流启动装置阻止电流再流过发热元件并使电流调节装置停止工作。这个过程在一次接一次吸烟中继续，直至使用者决定停止对吸烟物品抽吸为止。那时，香烟或使用一次即丢弃的部分可取下丢弃，换一个新的插入其位置。

本发明的另一个方面涉及这里描述的香烟或使用一次即丢弃部分的各种结构。例如，在某些最佳实施例里，有利地在使用一次即丢弃的部分一端设置一个电气连接装置，该电气连接装置包括将电阻发热元件连接到电池或者其它外部电源的装置，最好包括一个连同最佳的吸动电流启动装置一起使用的空气通道。在另一个最佳实施例里，使用一次即丢弃部分适宜于经由位于可重复使用的控制器上的接插件连接到外部电源。在某些最佳实施例里，电阻发热元件位于使用一次即丢弃部分的中心和/或不占据使用一次即丢弃部分横截面的较大部分。在其它最佳实施例里，电阻发热元件位于靠近用后丢弃部分的一端，和/或至少基本上充满用后丢弃部分或通过它的空气通道的横截面。

本发明的另一方面是，电流启动装置、电流调节装置、和/或电源可以装到包含电阻发热元件的吸烟物品部分里，从而使可重复使用的控制器缩小体积，甚至省去控制器。

本发明的再一个方面涉及电阻发热烟雾形成物品的电流控制电路，它包括这里描述的电流调节装置。

本发明的最佳吸烟物品在每60秒钟吸烟一次，每次吸烟2秒钟、35ml的标准FTC吸烟条件下测得每次吸烟释放的总的湿颗粒物质平均至少为0.5mg，更好的至少为0.8mg的烟雾。本发明的最佳吸烟物品在这样的条件下，对多次吸烟，至少约6次吸烟中，甚至在约10次吸烟中，能够释放这样的烟雾，这种烟雾而且是看得见的。

本发明的吸烟物品能够形成一种化学组分简单的烟雾。上述化学组分简单的烟雾包括空气、烟雾形成物质、烟草挥发物和所需的香味剂。根据埃姆斯测试，这种烟雾没有显著的诱变活动性，参见埃姆斯等人的Mut.Res《诱变研究》;31∶347-364（1975）;纳高等人的Mut.Res《诱变研究》;42∶335（1977）

在此所使用的、并且仅对本申请来说，“烟雾”一词包括可见或不可见的蒸汽、气体、微粒之类，特别是那些位于吸烟物品电阻元件上或其它地方的烟雾形成物质和/或烟草味物质由电阻元件加热产生的，被使用者感觉为“似烟”的成分。

下面通过附图和详述对本发明的吸烟物品作更为详尽的描述。

图1是本发明吸烟物品的纵向局部剖视图;

图1A是图1所示的实施例沿I-I线的部分剖视图;

图2是本发明吸烟物品的纵向局部剖视图;

图3是本发明吸烟物品的透视图，图中示出了可重复使用部分的露出的内部视图;

图4、5和6是本发明的最佳吸烟物品的纵向局部视图，示出了使用一次即丢弃部分以及控制器的剖视图。

图7和8是本发明其它的吸烟物品的纵向剖视图;

图9和10是用于本发明的最佳控制器的时基控制电路和有关接线的代表性的原理图;

图11是用本发明的最佳电流调节装置控制加热期间，电阻发热元件的温度、平均电流和平均电压的示意图。

参见图1，吸烟物品10包括香烟12和一个可重复使用的手持控制器14。香烟12包括电气插塞16，载有一种烟雾形成物质的电阻发热元件18，一卷烟草料20，烟嘴过滤器22，以及一个弹性的包层24。最佳的控制器14包括一壳体26，一个具有压敏开关形式的吸烟起动的电流启动机构28，一个时基电流控制电路30，以及装有电池电源34（图中为电池34A和34B）的小室32。

在香烟12里所使用的电阻发热元件18最好是一种具有大的表面积和具有吸附、多孔、可湿特性的纤维状物质，以便能携带适量的烟雾形成物质来有效地形成烟雾。合适的发热元件可取表面积大于约50m²/g，更好是取大于约250m²/g，最好是取大于约1000m²/g的发热元件。

最佳的发热元件通常具有小的质量、低的密度、中等的电阻率，并且在使用期间经受的温度下是热稳定的。这样的发热元件加热和冷却迅速，因而为能量的有效利用提供保证。元件的快速加热还几乎立刻就可以挥发烟雾形成物质。快速冷却在当不需要生成烟雾的期间防止大量挥发（因而浪费）烟雾形成物质。这样的发热元件也可以比较精确地控制烟雾形成物质经受的温度范围，特别是当利用本发明的最佳时基电流控制装置的时候。

最佳的电阻发热元件包括可从美国纽约州纽约市的Kynol公司买到的商品目录号为CFY-0204-1、CFY-0204-2和CFY-0204-3的碳丝线。这些碳丝线表面积一般约为1500m²/g，电阻率一般约为10至30毫欧-厘米，见柯克-奥斯默（Kirk-Othmer）：《化学技术百科大全》16卷第三版第135页-136页（1981年），这种碳线惯用的长度范围为从约15mm至约50mm，其它最佳的电阻发热元件包括可以从美国Kynol公司买到的碳毡和活性碳毡，其商品目录号如为CN-157（HC）、CN-210（HC）、ACN-211-10、ACN-210-10和ACN-157-10，这些毡表面积一般约为1500m²/g，电阻率一般约为5至30毫欧-厘米，正如在下面将参照附图4-6更为详细地描述的，这些毡能以直径约为4至8mm的圆盘形式使用。其它适用的发热元件包括多孔金属丝或薄膜;碳线、织物、纤维、圆片或条带;石墨柱状体、纤维织物或涂料;具有中等电阻率的多孔高温聚合物;与电阻发热组元紧密接触的多孔基质;等等。

电阻发热元件18最好是浸渍或承载烟雾形成物质，以便使烟雾形成物质与电阻发热元件发生热交换关系。烟雾形成物质可以是例如一种多元醇，比如丙三醇，丙二醇，或其混和物;水;一种烟草原料比如烟草芳香油、烟草香精、喷干的烟草萃取物、冻干的烟草萃取物、烟草粉末，等等，以便提供烟草味;或其混合。其它适用的烟雾形成物质是本技术领域的人所熟知的，例如，参见美国专利4，714，092和4，756，318。装入的烟雾形成物质的量视不同的物质和不同的发热元件而不同，但使用的液态烟雾形成物质的量一般为约大于15mg，最好是在约25mg至约50mg的范围。

最好设置一个耐热的一电绝缘的条带、管子或间隔片36，为的是保持发热元件在适当位置，并防止发热元件本身接触。绝缘间隔片36可以是耐热塑料（诸如聚酰亚胺），经阻燃剂处理的纤维素薄片、表面覆盖氧化铝的铝箔、绝缘的陶瓷材料，等等。

电气插塞16最好用一种有弹性的、电绝缘的材料诸如热塑性材料制造。插塞16包括两个经由接插件40、41连接到发热元件18端部的电气插头或插脚38、39。插脚38、39插入位于控制器14的电气连接插座44里的电气插口42、43。插塞16还包括一个通道46，压力传感开关28的管子48穿过它延伸。如图1A所示，插脚38、39和通道46是相对于插塞16的纵轴偏置的。

电气插塞16的长度的一部分最好包以一个热塑性管子形式的套环49，后者最好是摩擦配合在插塞长度的一部分的周围。套环49本身又借助于使用烟嘴纸52或其它合适的手段诸如粘结剂的包层24、摩擦配合等固定到香烟的其余部分。套环49最好包括一个或多个周缘的进气口54，在吸烟时，它们使得周围空气流经香烟。进气口也可设置在香烟的入口端或香烟周缘的别处，使穿过香烟的吸入的周围空气进入使用者口内时经过电阻发热元件。

香烟可包括一个位于电阻发热元件18和烟草卷或烟草料20之间的插塞间隔件55。该插塞间隔件55许可烟雾方便地穿过它，却防止烟草填充物与发热元件接触，插塞间隔件可以是褶迭的烟纸（例如，Kimberly-Clark公司供应的褶迭的烟纸，比如P144-185-GAPF再造烟纸）做成的柱形塞。间隔件最好用纸质包层56包覆。

烟草料20可以是烟草填充物，诸如烟叶束或碎片，再造的烟草、体积扩大的烟草、加工过的烟草茎，或其掺和物。压制的烟草材料和其它形式的烟草，诸如烟草萃取物、烟草末之类也可使用。烟草料20最好包覆以纸质的包层57。

烟草萃取物;烟味调节剂诸如乙酰丙酸和其它添味剂诸如薄荷醇、香草醛、巧克力、甘草之类可承载在发热元件上，放置在发热元件和间隔件之间，加到间隔件上，与烟草料掺和，或者加到烟嘴过滤器中。

烟嘴过滤器22最好是一种由熔融吹制的热塑性塑料诸如聚丙烯制成的低效过滤器。例如，过滤器可通过褶迭一种可从Kimberly-Clack公司买到的无纺聚丙烯网状物，诸如试验性的熔融吹制的粗纤维聚丙烯PP-100-F制成。烟嘴过滤器22还可由酯酸纤维素束之类制造。过滤材料最好用纸质塞包层58包覆。

为了释放最大量的烟雾和香味（否则它们会被径向、也即外边的空气通过包层24渗流而稀释），可用一层或多层非多孔的卷烟纸包裹香烟。合适的非多孔的卷烟纸例如是Kimberly-Clark公司供应的诸如KC-63-5;P878-5，P878-16-2和780-63-5。如果需要的话，包层可以是一种弹性纸板材料、衬箔的纸板等。并且纸板可被卷烟纸包层包围。

可重复使用的控制器14包括一个壳体或外壳26，它为使用者提供一种方便而美观的支座。外壳26可以具有多种形状，并可用塑料、金属等制造。控制器14包括一个绝缘的插座44，后者包括用于连接插塞16的插脚38、39的插入式插口42、43。插座44还包括管子48，它插入插塞16的通道46，与香烟内部区域保持气流连通，管子48的另一端处于与压敏开关28气流连通的位置。因而在吸烟时发生在香烟内的空气压力的变化能被开关检测出来。

控制器14最好再包括一个控制电路30，它通过导电金属线（图中未画出）连接到一吸动的差动压敏开关28，以及经由电池接线端62连接到电池34A和34B。控制电路30最好是时基电路。即，最佳的电流控制电路最好是基于控制吸烟时电流流过电阻发热元件的时间间隔。该时基电路又控制电阻发热元件和烟雾形成物质所经受的温度。最佳的压敏开关和控制电路以及它们所连接的电源34和电阻发热元件18在下面参照图9和10加以更为详尽的描述。

虽然在一次吸烟期间，挥发烟雾形成物质所需的热量是随物质的不同而不同的，为了使每次吸烟时能挥发适量的烟雾形成物质，通常总需要足够高的热量，以便加热烟雾形成物质到高于约120℃的温度。一般在一次吸烟期间，挥发适量烟雾形成物质必要的温度约高于150℃，往往约高于200℃，有时高达约300℃至350℃。然而，最好是避免加热烟雾形成物质到超过约550℃，以免烟雾形成物质变质和/或过量的、过早的挥发。

在每一次吸烟的时候，对于一特定的电阻发热元件和一特定的烟雾形成物质，需要足够大的电流来产生挥发足够的烟雾形成物质所需的热量，从而释放适量的烟雾。对于这里描述的最好的烟雾形成物质和最好的碳发热元件，一个18伏特的电池，几乎在电流一开始启动，亦即在约0.5秒时间内，甚至是在0.1秒时间内，就可以产生足够的功率（亦即约18瓦特）来加热烟雾形成物质到一合适的温度，以挥发该烟雾形成物质。18伏特的电池可用两个充足电的9伏特二氧化锰-锌晶体管收音机电池（如图1所示）或3个6伏特的铅酸电池构成。一个使用氢氧化钾作为电解液并具有约12至15个串接的电池的银-锌碱电池同样可用。其中每一个正电极的表面积约为3.25cm²。其它电池还包括镍-锌或镍-镉电池。

在使用时，使用者将香烟12的插塞16插入控制器14的插座44里。这个动作完成了电阻发热元件18与开关28、控制电路30和电池34A及34B的连气连接，这个动作也形成了开关28和香烟内部的气流连通。当使用者在香烟嘴端吸烟时，周围空气通过进气口54进入香烟。在吸烟时，压力起动开关28响应所测得的在香烟里空气压力的变化后，立即让电流流过电阻发热元件18。结果是，发热元件的温度升高，而这温度又加热烟雾形成物质并使之挥发。挥发的烟雾形成物质与吸入的空气混和而形成烟雾。挥发的烟雾形成物质（以烟雾或蒸汽形式）穿过烟草卷20，在那里，它从烟草中洗提出烟味，经烟嘴过滤器22排出，进入使用者口中。在吸烟时，最佳的电流控制电路（下面将详述）调节电流的流动，以控制发热元件的温度以及烟雾形成物质的挥发量。

当使用者停止吸烟时，压力启动开关28再次响应所检测到的在香烟里空气压力的变化，使流经发热元件的电流立即中止。结果是，发热元件和烟雾形成物的温度快速下降到烟雾形成物的挥发温度以下，便停止形成烟雾。这个过程一次接一次，通常在至少约6次吸烟中一直持续，直到烟雾的释放下降到使用者所需的量以下。于是，使用者从控制器14中取出香烟12将其丢弃。然后，使用者可选一支新的香烟，将它插入可重复使用的控制器中，重复吸烟过程。

图2所表示的实施例除了电阻发热元件18是安置在一耐热而绝缘的管子66里之外，大体上与图1的实施例相同。绝缘管66最好是用一种高温塑料诸如聚酰亚胺、陶瓷、耐热纤维素、压制的烟草材料、表面涂覆氧化铝的铝管、等等制造。最好用一个增塑的醋酸纤维素管子68包围绝缘管66，而它本身又被纸质包层24包围。本实施例也包括在香烟嘴端周围的粘贴包层70，为的是使过滤件22附到香烟的余下部分。

参见图3，图中的实施例大体上与图2的实施例相同，只是控制器或电源组件14包括一个挠性的、电线之类的连接器72，它的末端是一个带有插脚76，77的插塞74，用来电气连接到位于香烟12末端的插座79上。一个针状的管子48从开关28延伸出来，并穿过有弹性的包层24延伸，以便吸烟时香烟里空气压力的变化能被开关检测。如果需要的话，可把管子48装进电线之类的连接器72，并通过插座79延伸到香烟里。对于这种设计，使用者可以将控制部件放在衬衣口袋里或桌子上，以通常的方式握香烟。而不必把附加的控制部件的重量持于他/她的手中。一个发光二极管81置于差动开关28附近。该二极管81电气连接到电路（下面将作描述）中，在吸烟时它就发光。因此，使用者就有了一个用于识别电流流过电阻发热元件18的时间的直观的工具。

参见图4，它所示的实施例大体上与图2的实施例相同，只是电阻发热元件18是一个圆形盘或垫圈，它最好是由一种美国Kynol公司的碳毡形成。垫圈可透过气流，并安置成模跨管子套环49里的空气通道。因此，通过进气口54吸进香烟12里的空气便通过电阻发热元件18。插塞74的电气插脚85、86与发热元件接触，并帮助它挨着套环49固定就位。在此实施例里，套环49可以是一种热塑性物质、一种热稳定塑性物质，一种陶瓷等等。

图5所示实施例大体上与图1的实施例相同，在此实施例中，发热元件18是一个安置成横跨穿过管子套环49而延伸的空气通道83的碳毡制的圆形盘或热圈。垫圈借助套环49上的台肩固定就位。另外，香烟没有电气插塞，代之以用于发热元件的电气插脚85、86从一位于控制器14上的插塞延伸。香烟12经由一个从控制器延伸的夹子89或者其它适用的连接工具相对于控制器14固定就位。

图6所表示的实施例与图5的实施例大体上相同，只是压敏管48还用作连接插脚之一（例如，代替图5的连接插脚86）。

参见图7，吸烟物品10呈烟斗状，烟斗包括具有空气通道91的柄90和插入使用一次即丢弃的吸烟部分94的斗92。斗和柄可用欧石南木之类制造。烟斗10包括电源34，诸如一个或多个电池、压敏开关28、压力传感通道93、电流控制电路30、以及从斗底部延伸出来的电插脚85、86。最佳的压敏电流控制电路及其与电源34和电阻发热元件18的连接在下面将参照图9和10更详尽地描述。

吸烟部分94包括一个连接到一套环98上的管状外套96，而套环98又支承位于香烟一端的电阻发热元件18和烟雾形成及烟味物质。电阻发热元件18可以是一个碳纤维毡垫圈，它垂直于香烟的纵轴延伸，因而吸入的空气穿过电阻发热元件。吸一次就丢弃的吸烟部分94设置在斗90里，而电阻发热元件18设置在斗底部附近，因而从斗里延伸出来的电气插脚85、86接触电阻发热元件。

参见图8，它所表示的实施例大体上与图7的实施例相同。在这个实施例中，电阻发热元件18靠近香烟的空气入口端设置（亦即远离斗的底部）而不是靠近香烟的空气出口端。并且，烟草料20是设置在香烟里电阻发热元件和香烟的空气出口端之间。在这样的情况下，电气插脚85、86从斗底部延伸穿过烟草料20而接触电阻发热元件18。

上述各实施例最好与图9所示意性地示出的最佳电路结合。具体地说来，图9的电路包括一电源34、电阻发热元件18、电流启动机构、以及一个用于在电流流动期间控制流经电阻发热元件的电流流动的最佳电流调节电路或装置。

该电路的电流启动机构是一吸烟启动开关28，或者某些其它适用的电流启动/断流机构，诸如手控启动通-断开关，温度启动通-断开关，或者嘴唇压力启动开关。最佳吸烟启动开关28能使电流仅在吸烟的时候流过电阻发热元件18。一种典型的吸烟启动开关包括一种用来检测前述香烟或使用一次即丢弃的部分的内部区域里的空气压力差异的装置和一个响应该差异的“通-断”开关。

最佳的吸烟启动开关28是一个压力差动开关诸如弗罗里达州Ft.劳德代尔（Ft.Lauderdale）的微型气动逻辑电路公司（Micro Pneumatic Logic，Inc）的型号为MPL-502-V、量程A的开关。另一种适用的吸烟启动机构是一种灵敏的压力传感器（例如具有放大器或增益级），它还与一个用于检测一个预定的阀值压力的比较器相连接。还有另一种适用的吸烟启动机构，它是一种可由气流偏转的叶片。该叶片的运动由一种运动传感装置检测。还有另一种适用的启动机构是一种压电开关。还可用一种适当连接的伊利诺斯州弗里波特的Honeywell（霍尼韦尔）公司微型开关部门霍尼韦尔微型开关微型桥式气流传感器，其零部件号为AWM2100V。其它适用的差动开关、模拟压力传感器、流率传感器等等对于本技术领域里的技术人员都是显而易见的。

电流调节电路最好是时基电路。通常，这种电路包括一个使电流能在吸烟的初始时间内不间断地流过电阻发热元件的装置，以及一个用于在其后调节电流流动直至抽吸完毕的定时器装置。其后的电流调节最好包含电路的快速通-断开关（例如在每次1至50毫秒的数量级）以保持电阻发热元件处于所要求的温度范围里。或者，其后的电流调节包含调制流过电阻发热元件的电流，以保持电阻发热元件处于一个所要求的温度范围里。

一个最佳的时基电流调节电路最好包括一个晶体管110、一个定时器112、一个比较器114、以及一个电容116。合适的晶体管、定时器、比较器和电容是市场上都能买到、对于本技术领域里的技术人员都是显见的。典型的定时器是那些可从NEC（日本电气公司）买到的如C-1555C和可从Intersil电气公司买到的如ICM7555以及各种各样其它尺寸和构造的所谓“555定时器”。一种典型的比较器是可从National半导体公司买到的如LM311比较器。

在图9的最佳电路里，检测不间断的电流流动的初始时间间隔长度的装置包括电阻器118、120、122和124;电容器116;以及比较器114。比较器114是通过连接到输入端128和接地端130、132而通电的。电阻器122和120构成一个分压器，它在分压器的中间抽头134（亦即电阻器122和120之间的公共点）提供一预定的参考电压或阀值电压。分压器中间抽头134连接到比较器114的负输入端136。电容器116与电阻器124并联连接。电容器116和电阻器124的并联组合一端与电阻器118串联连接，另一端连接到电源34的接地参考点。电阻器118的另一端经由开关28连接到电源34，电阻器118和电容器116与电阻器124的并联组合的公共结点连接到比较器114的正输入端138。

电阻器118和124及电容器116的电容量选择得使电容器116的充电速率接近电阻发热元件18的加热和冷却速率。电阻器124的电阻对于电阻器118和124的电阻之和的比值规定了电容器116能够充电的最大电压。分压器的电阻器120和122的电阻最好提供一个稍低于由电阻器118和124规定的电容器最大电压的电压值。

用于调节（或中止）在初始时间间隔以后的电流流动的定时器装置包括定时器112、二极管140、141、电阻器143、145和电容器147。该定时器装置产生一个具有预置的通-断工作周期的周期性的数字波，它用来在经过初始时间间隔以后，在晶体管110上快速接通和关断电流，以控电阻发热元件所经受的温度范围。

定时器112是通过输入端149和接地端151与电源连接的。定时器112的复位端153连接到比较器114的输出端155。结果，在不间断的电流流动的初始时间间隔，比较器114使定时器截止。电阻器157为定时器112的复位端153提供一种叫做“上拉”的功能。

定时器112还在放电端166处连接到二极管140、141。二极管140、141再分别连接到电阻器145和143。此外，定时器112通过触发端168和阀值端169连接到电阻器143和145以及电容器147。设置电容器147是为了调整工作周期的总的时间周期。电容器147最好是一种快速充放电的电容器，为的是提供一种相当快的工作周期（例如在1至50毫秒的数量级）。

电阻器145决定电容器147的充电速率，从而也决定工作周期的“断开”时间间隔，而电阻器143决定电容器147的放电速率，从而决定工作周期的“接通”时间间隔。二极管140的作用是在电容器充电期间允许电流从定时器112流经电阻器145流到电容器147，而在电容器放电时防止电流通过电阻器145。二极管141的作用是在电容器放电期间允许电流从电容器147流经电阻器143到定时器，而在电容器充电时防止电流通过电阻器143。因此，通过选择电阻器143和145的电阻，能够改变波形的接通-断开工作周期。

定时器112的输出端159连接到电阻器161。电阻器161又连接到晶体管110的基极，为的是限制流过晶体管的基极-发射极结的“导通”电流。晶体管110的作用是响应来自定时器的电流的流动，通过“接通”和“断开”控制从电源34流过电阻发热元件18的较大电流。

当吸烟开始时，吸烟启动开关28闭合，以使电流能流过电路。通常“截止”的晶体管响应流经定时器112的电流转换成“导通”。这就使电流能流过电阻发热元件18。

与此同时电容器116开始充电。在电容器116充电到由电阻器120和122决定的预定阀值电压时，（这一般发生在1秒钟左右时间内）比较器114通过复位端153启动定时器112。通过转换晶体管110到“截止”，这就使不间断的电流停止流到晶体管110。同时，定时装置开始在输出端159处产生具有一个预定的接通-断开工作周期的周期性数字波。定时装置的这种作用本身又引起晶体管迅速地接通和断开，因而能够迅速地使电流流过和停止流过电阻发热元件18。这种快速开关的作用是控制流过电阻发热元件的平均电流，从而控制在一次吸烟的其余时间电阻发热元件经受的温度范围。

如上所述，电容器147的电容决定了预置工作周期的总的时间周期，而工作周期的相对“接通”和“断开”周期是由电阻器143和145的电阻的相对值所决定的。通过改变这些电阻值，有可能严密地控制电阻发热元件18所经受的温度范围，以在吸烟的后阶段形成一个处于相对稳定状态的温度范围，或者一个有控制的温度范围的减小或增大。

当停止吸烟时，吸烟启动开关断开而阻止电流再流过电路，因而，晶体管110转换到其通常的“截止”位置，从而阻止电流再流过电阻发热元件18。结果，电阻发热元件开始冷却，烟雾形成物质的发挥停止。同时，电容器116开始放电。放电速率最好与电阻发热元件的冷却速率大致相同。

当下一次吸烟开始时，吸烟启动开关又闭合，因而允许电流流过电路。如果这次吸烟是发生在电容器116放电完毕之前（亦即在发热元件完全冷却之前），电容器116最好以与电阻发热元件加热的速率大致相同的速率重新充电到预定的阀值电压。于是，几乎在电阻发热元件18达到最佳温度范围的同时，启动定时器112，不间断的电流流动的阶段停止。如此，便能防止电阻发热元件在使用者快速吸烟时间过度加热。

本发明的控制器和吸烟物品也能与由图10示意地示出的另一个时基电路结合。具体地说，图10的电路包括电源34、电阻发热元件18、电流启动机构、以及一个用来在电流流动时控制流过电阻发热元件的电流的电流调节电路或装置。

最佳的电流启动机构是一种上述类型的吸烟启动开关28。

图10所示电流调节电路是时基电路。该电路包括定时器112，电阻器161、176和180，电容器190和晶体管110。

典型的定时器前面已经叙述过了。定时器112通过输入端149和接地端151与电源连接。定时器112的输出端159通过电阻器161连接到晶体管110的基极。定时器112通过阀值端169连接到电阻器180，通过触发端168连接到电阻器180和178之间的结点，并通过放电端166连接到电阻器178和176之间的结点。电阻器180和178之间的结点又连接到电容器190，电容器190连接到电源34的接地参考点。

电阻器178和176的电阻之和决定了不间断的电流流过电阻发热元件18的时间，而电阻器176的电阻决定了阻止电流流过电阻发热元件的时间。电阻180限制电容器190上的电压放电速率，从而限制了电阻发热元件在前一次吸烟后短时间内接着发生的吸烟期间的起始加热时间。

如果需要的话，可以使用发光二极管81和电阻器192。发光二极管81与电阻器192串联连接。发光二极管81和电阻器192的串联组合与电阻发热元件18并联连接。如此在吸烟时，发光二极管就发亮，于是使用者就有了一种知道电流流过电阻发热元件而产生热量的时段的直观装置。这种发光二极管也可用在图9所示的最佳电路中。

当开始吸烟时，吸烟启动开关28闭合而使电流能流过图10的电路。通常“截止”的晶体管响应电流流过定时器112转换到“导通”，而它本身又使电流能流过电阻发热元件18。

与此同时，电容器190开始充电。当电容器190充电到由电阻器178和176所决定的预置电压时，定时器112的作用是转换晶体管110，使流过电阻发热元件18的电流截止。然而，在一个由电阻器176决定的时间间隔以后，定时器112又回到“导通”状态，这个过程自身重复到吸烟停止。如此，电阻发热元件经受的温度在较长的吸烟期间能够得到控制，不至过热。例如，一个工作周期可以包括一个一吸烟就开始的不间断电流流动的约为1.5至2秒钟的“导通”时间间隔，接下来就是约为0.5至1秒钟的“截止”期间。

当吸烟停止时，吸烟启动开关断开而阻止电路再流过电路。因此，晶体管110回复到其通常的“截止”状态，这样就阻止电流再流过电阻发热元件18。电阻发热元件18冷却，烟雾形成物质的挥发就停止。同时，电容器190放电。

调制流经发热元件的电流的电流调节装置可以用来代替前述通-断时基电路。此外，通-断和电流调制装置可连接到温度传感器或其它传感装置上，而不是连接到时基电路，以便控制流过电阻发热元件的电流。这样的传感器可以是温度传感器，诸如红外传感器、压电膜片之类，或者是根据温度自动启闭的装置，诸如双层金属片。这样的温度传感器可以直接探测发热元件的温度，或者探测通过发热元件的空气的温度。另外，温度传感器也可以探测与承载烟雾的发热元件的加热和冷却性能相近的第二或“摸拟”电阻发热元件的温度。另一类可用的传感器是动态电阻传感器，它探测发热元件在加热期间的阻值的变化。

下面所提供的例子为的是进一步说明本发明，但不应该看作是对本发明的范围的限制，除非另外指出，例子中所有的几份和百分数都是重量，并且所有的尺寸都是近似的。

例1

一种基本上如图2所示的吸烟物品是这样制作的：

A.使用一次即丢弃的部分的制作

端部插塞是由一个Delrin塑料圆柱体形成的，有一段长2mm、直径8mm的部分和一段长3mm、直径7mm的部分，该插塞中有一个大小足够的通道46，以容纳18号针48，以及二个较小的通道，以容纳电插脚38、39。

电阻发热元件是由长35mm的碳细丝构成的，它可从美国Kynol公司得到，商品目录号为CFY-0204-1。该电阻发热元件的电阻为20.6Ω，据说表面积约为1500m²/g。该电阻发热元件被一滴一滴地注入35mg包含31%丙二醇、62%丙三醇和7%烟草萃取物的一种混合物的液态烟雾形成物质。

两个15mm长的包含插脚38、39的褶皱接插件40、41是从宾夕法尼亚州匹兹堡的Rlack Box公司得到的。其商品目录号为GH-FA810。褶皱插件40、41装于电阻发热元件18的两端。第一接插件40的插脚38穿过插塞16中的一个较小的通道插入。接着将电阻发热元件折叠在一长20mm、宽5mm的Kapton聚酰亚胺薄膜长条36上，以使它自身不接触。然后将第二接插件41的插脚39穿过插塞16的第二个小通道插入。

一个9mm长的Delrin管49由一个直径8mm的圆筒体制成。一段为6mm长，内径7mm，第二段3mm长，内径4mm。单个的进气孔54是用64号钻头开在离开内径4mm的管端约4mm远处。管49内径7mm的一端则摩擦配合在插塞16的7mm一端。

一个39mm长、外径4mm的Kapton聚酰亚胺管，66在电阻发热元件18上套入，并插入Delrin管49的4mm内径端4mm。来自美国Filtrona公司的一个长36mm、外径8mm的SC S-1的增塑醋酸纤维素管68套在聚酰亚胺管上。该管68再包覆一层Kimberly-Clark公司的P-850-192-2纸24。

一个10mm长、低效醋酸纤维素过滤器22（每根细丝8登尼尔，总共为40，000登尼尔）用一层滤嘴纸70固定在被包裹的管子的开口端。使用一次即丢弃的部分12的总长约为55mm。

B.控制器组件

形成控制器的聚苯乙烯外壳，以便将压敏开关、电流控制电路和电池电源分别放置在外壳的小室里。压敏开关是从微型气动逻辑电路公司得到的型号为MPL-502V、量程A的差动开关的开关部分。一根20mm长、18号钢针插入开关内一合适的开口。一个长26mm、高12mm、宽9mm的聚甲基丙烯酸甲酯插座44上形成一个供18号针插入的孔，并装配两个Black Box公司的型号GH-FA820的插入式连接件42、43。插座套在针上，并插入壳体中一个尺寸合适的开口。

所使用的控制电路示意性地表示在图9中。它设计成在吸烟开始后1秒提供流过发热元件的不间断电流。在吸烟的其余时间内，控制电路设计得交替地断开5毫秒，接着接通5毫秒（50%工作周期），直到压力启动开关断开。比较器114是从National半导体公司得到的型号LM-311。如图9所示，在输入端128、接地端130和132、负输入端136、正输入端138和输出端155上进行接线。定时器112是从NEC电气公司得到的、型号为C-1555C。在定时器112的触发端168、阀值端169、输出端159、放电端166、输入端149和接地端151上接有连接线，晶体管110是型号为MJE2955的来自Motorola半导体公司的产品。二极管140和141是IN914型二极管，来自Fairchild半导体公司。电容器116的电容为2.2μF。电容器147的电容为0.1μF。电阻器118、120、122和124的电阻分别为1，000，000Ω、180，000Ω、1，000，000Ω和820，000Ω。电阻器157、143、145和161的电阻分别为120，000Ω、39，000Ω、100，000Ω和1000Ω。

如图9所示地表示的那样，控制电路连接到开关、用来插使用一次即丢弃的部分上的插塞的插座、以及电池端子。电池电源由两个9V碱性晶体管收音机电池串联组成。

C.使用

将端部插塞16插进插座44里，以便将使用一次即丢弃的部分与控制器电气连接。并将针插入使用一次即丢弃的部分。接着将使用一次即丢弃的部分的过滤器端插入一标准的吸烟机构，在快速时间控制（FTC）条件下每60秒钟吸烟2秒钟、35ml。吸烟物品在连续10次吸烟的所有吸烟过程中都产生可见的烟雾。对四种类似的使用一次即丢弃的部分也进行了吸烟试验。五种取样输出平均为13mg总的湿颗粒物质（WTPM）而未检测到一氧化碳。

例2

用长约32mm、电阻18Ω姆的Kynol商品目录为CFY-0204-2的碳纤维丝制作发热的电阻元件。在丝上加以18μl丙三醇，丝的两端电气连接到一个18V/1A的有限电源。该结构装有例1所描述的控制电路。

组件启动后，电阻元件就在每30秒钟内作一次2秒钟时间间隔的加热。在每次吸烟时，在电流开始流经电阻发热元件以后1秒钟，定时机构便开始控制电流，定时机构提供的工作周期是10毫秒。在工作周期的一半时间内允许最大电流流过电阻发热元件，在工作周期的另一半时间内不允许电流流过电阻发热元件。如此，在定时器一个周期的时间间隔内，经受的平均电流为最大电流的约1/2。

对电压和电流的值相对于时间作了测量。电阻元件的温度是用一个Wahl型HSM-672的红外SPY聚焦到电阻元件上相对于时间来进行监测的，对测量得到的和监测得到的数据进行了记录，示于图11。

如图11所示，达到的最高温度在第一次吸烟时约为200℃，在第二次吸烟时约为350℃，此后约为500℃。此外，在每次吸烟时，电阻发热元件迅速地达到最高温度，其后，在吸烟的其余时间里保持该温度，在此以后，元件在约5秒钟时间内冷却到周围温度。

例3

一种基本上如图1和1A所示的吸烟物品制作如下：

A.香烟的制备

端部插塞16是由一个Delrin圆柱体形成的，有一段2mm长、直径8mm的部分和一段3mm长、直径7mm的部分。如图1A所示，插塞中形成一个大小足够的通道46，以容纳18号针48，以及两个较小的通道，以容纳电插脚38、39。

电阻发热元件18是由从美国Kynol公司得到的商品目录号为CFY-0204-2的46mm长碳细丝形成的。这种发热元件的电阻为20Ω，据说表面积约为1500m²/g。该发热元件浸渍以47mg丙三醇。两个15mm长的包含插脚38、39的褶皱接插件40，41是从宾夕法尼亚州匹兹堡的Black Box公司得到的，其商品目录号为GH-FA810。褶皱接插件40插到发热元件一端，插脚38通过插塞中一个较小的通道插入。发热元件的第二端穿过一个外径为4mm、最长为20mm的聚酰亚胺管，以使它自身不接触。发热元件的第二端上安装第二个褶皱接插件41。接着，第二个插脚39穿过二个小通道插入。

一个9mm长的Delrin管49是由一个直径8mm的圆筒体制成的，一段长6mm，内径7mm，第二段长3mm，内径4mm。单个的进气孔54用64号钻头开在离开管子4mm内径端约4mm处，管49的7mm内径端则摩擦装配在插塞16的直径7mm的端部。

一个10mm长的烟条是由Burley烟草切割填充物包以纸形成的，它摩擦装配到外径8mm，长75mm的有弹性的纸板管24的一端内，紧接在烟条20的后面安置一个3mm长的中等效率的酯酸纤维素过滤器22。管子24的另一端套在发热元件上，并紧靠着管子49的4mm的内径端。胶带52用来使这些管子固定就位。发热元件18被安置得不接触纸板管，伸进管内25mm，并离开烟草料最近端5mm（亦即与烟草料空间上隔开）。

C.使用

端部插塞16插进插座44里，以使香烟与控制器电气连接，并使针插入香烟。接着将香烟端部的过滤器插入一标准的吸烟机构，每30秒钟吸烟2秒钟，50ml）。香烟在接连10次吸烟的速个吸烟过程中都产生可见的烟雾，给出12mg总的湿颗粒物质（WTPM），没有释放出可检测到的一氧化碳。当使用Filtrona公司的、型号为FTS-300压降测试器检测时，该香烟呈现88mm水压降的吸阻。

制作和抽吸了一类似的香烟，它产生了烟味和可见的烟雾。

例4

一种基本上如图3所示的吸烟物品制作如下：

A.使用一次即丢弃的部分的制作

陶瓷插座79是由一段7mm长、4mm直径的陶瓷圆柱体形成的，带有两个纵向的1.5mm直径的通道。

电阻发热元件18是由从美国Kynol公司得到的商品目录号为CFY-0204-2的一段碳细丝形成的。当它置于使用一次即丢弃的部分里面时，足以提供测得为18Ω的电阻。该元件浸渍以38mg包含多元醇和烟草萃取物的一种混合物的液态烟雾形成物质。多元醇混合物主要包括丙三醇，还包括一些丙二醇。发热元件的两端插入并穿过插座79的通道形成一个环，发热元件的两端在插座上折返。一个聚酰亚胺薄膜长条36设置在环中，以防止发热元件自身接触。

在电阻发热元件环和插座79上面摩擦配合一4mm外径、长80mm的Kapton管。然后，在聚酰亚胺管的整个长度上用从俄亥俄州，托莱多的Owens Corning公司得到的玻璃号为6437的绝缘玻璃纤维68包封到直径约8mm。玻璃纤维68被一种非多孔的卷烟纸包层24，例如可从Kimberly-Clark公司得到的P-850-192-2纸包封，最后形成的棒状物的直径为8mm。

在棒状物远离陶瓷插座的一端安置一个长约10mm、直径约8mm的低效醋酸纤维束（每根细丝为8登尼尔，总共为40，000登尼尔）过滤件22。棒状物和过滤件用滤嘴纸固定在一起。

在绝缘插座79后面约1mm处穿刺几个穿过纸包层24和聚酰亚胺管66的孔54，以便为烟雾形成提供空气进入口。孔眼的直径约为0.8mm，它足以为使用一次即丢弃的部分提供使用Filtrona公司的型号为FTS-300压降测试器检测得为约100mm水压降的吸阻。

B.控制器组件

控制器包括一个压敏开关28，一个控制电路30，一个电池电源34A、34B，以及一根末端有一柱型插塞74的软电线72。

电线72是一根50mm长的绝缘铜线。插塞74包括一个长10mm、直径4mm的、带有两个纵向地穿过它而延伸的小通道的陶瓷圆柱体;以及一个由来自佐治亚州，奥古斯塔的Dartco Mfg公司的齐达（Zydar）制造的装配在圆柱体上的耐热套筒。圆柱形插塞的直径约为8mm。连接到电线72上的铜插脚76、77穿过陶瓷圆柱体中的通道插入并延伸到离插塞表面10mm以外。

压敏开关28是从微型气动逻辑电路公司得到的、型号MPL-502-V、量程A的差动开关。一根12mm长的18号钢针插入开关里适合的开口中。

所使用的控制电路如图10所示，它设计成在吸烟开始后向发热元件提供2秒钟的不间断的电流。在该次吸烟的其余时间里，控制电路设计成交替地断开1秒钟，再接通2秒钟，直到压力启动控制开关断开。定时器112是来自NEC日本电气公司的C-1555C型定时器。定时器112的触发端168、阀值端169、输出端159、放电端166、输入端149和接地端151分别接有连接线。晶体管110是来自Motorola半导体公司的产品MJE2955。电容器190的电容为22μF。电阻器176、178和180的电阻分别为20，000Ω、120，000Ω和68，000Ω，电阻器161和192的电阻均为1，000Ω。

如图10所示意地表示的那样，控制电路连接到开关、电线72和电池端子上。电池电源由两个串联连接的9V碱性晶体管收音机电池组成。

C.使用

将插塞74的插脚76、77插入插座79以接触电阻发热元件18，从而通过与电阻发热元件18的每一端接触使使用一次即丢弃的部分连接到控制器。针48穿过使用一次即丢弃部分的外部包层24和聚酰亚胺管66。为了测试，将过滤件22从使用一次即丢弃的部分取走。对吸烟物品如例1所描述的那样进行抽吸。在连续12次吸烟的整个吸烟过程中都产生可见的烟雾。在每次吸烟期间，指示灯发亮。

例5

制备与例4的使用一次即丢弃的部分类似的5个使用一次即丢弃的部分，并使用如前面所描述的控制器在FTC吸烟条件下进行抽吸。吸烟物品在整个10次吸烟过程中都产生可见的烟雾，WTPM平均13mg，且未发现一氧化碳。

例6

一种基本上如图4所示的吸烟物品制作如下：

A.使用一次即丢弃的部分的制备

电气绝缘的插塞16由-Delrin圆柱体形成，有一段2mm长、8mm直径的部分和一段3mm长、7mm直径的部分。插塞中形成一个大小足够的通道46，以容纳18号针48，以及两个较小的通道，以容纳电气插脚85、86。

插脚85、86是镀金铜插脚，它穿过插塞内的通道延伸到插塞8mm的外径端以外，并延伸到离插塞7mm外径端3mm以外。在插脚延伸到7mm外径端外的端头上加一个银钎料的扁的焊道。

一个绝缘套环49是用长9mm、直径8mm的Delrin圆柱体形成的，形成的套环一段长3mm、内径4.5mm，另一段长6mm、内径6mm。单个的进气孔54开在离开套环的6mm内径端约4mm远处。

电阻发热元件18是从美国Kynol公司得到的6mm直径的碳细丝毡圆盘如Kynol活性碳毡ACN-211-10构成的。电阻发热元件的重量约为8mg，据说电阻率为20-30Ω/cm。用滴入法将约39.5mg液态烟雾形成物质加到毡里。烟雾形成物质是9份丙三醇和1份粘性的烟草精。烟草精是通过水提Burley烟草，喷干含水的提取物，用乙醇提取喷干的提取物，最后浓缩用乙醇提取所得到的烟草组份而获得的。

将电阻发热元件18插到套环49的6mm内径端里，紧靠套环的4.5mm内径部分。

接着将套环49的6mm内径端装配在插塞16的细端，从而使插脚85、86的扁平的银纤料端各自接触电阻发热元件18。

一个外径8mm、长75mm的有弹性的纸板管紧靠套环49的端部，与插塞16相对置，两个管子都用胶带52固定就位。

B.使用

插塞16贴着例1里所描述的控制器的插座74安置，以使使用一次即丢弃的部分与控制器电气连接，并且将针48插入使用一次即丢弃的部分。对吸烟物品如例1所述那样进行抽吸。该吸烟物品在所测量的整个10次吸烟过程中产生可见的烟雾，产生WTPM8.1mg，未释放可检测到的一氧化碳。

以同样的方式制备和抽吸一类似的使用一次即丢弃的部分，它在每次吸烟时都产生烟味和可见的烟雾。

Claims

1、一种与电源一起使用的香烟，其特征在于，它包括：

(a)一个表面积大于1m²/g的电阻发热元件；

(b)由上述发热元件在使用前所承载的烟雾形成物质；以及

(c)烟草。

2、按照权利要求1所述的香烟，其特征在于，发热元件的表面积大于50m²/g。

3、按照权利要求1或2所述的香烟，其特征在于，烟雾形成物质包括一种烟草萃取物和至少一种多元醇。

4、一种与电源一起使用的吸烟物品的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，它包括：

（a）一种表面积大于1m²/g的电阻发热元件;

（b）由上述发热元件在使用前所承载的烟雾形成物质。

5、按照权利要求4所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，发热元件的表面积大于50m²/g。

6、按照权利要求4所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，上述使用一次即丢弃的部分包括一个至少局部地穿过它的空气通道，并且电阻发热元件由一个置于通道里的可透过空气的发热元件组成。

7、按照权利要求6所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，发热元件安置成与空气通道的纵轴大致垂直。

8、按照权利要求4所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，它包括用于将发热元件与外部电源连接的装置。

9、按照权利要求4所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，它包括一个输出烟雾给使用者的出气口和位于发热元件与出气口之间的烟草料。

10、按照权利要求4所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，烟雾形成物质包括一种烟草萃取物。

11、一种与电源一起使用的吸烟物品的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，它包括：

（a）一个至少局部地穿过使用一次即丢弃的部分的空气通道;

（b）一个位于空气通道里的可透过空气的电阻发热元件;

（c）一种烟雾形成物质。

12、按照权利要求11所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，烟雾形成物质是由上述发热元件在使用前承载的。

13、按照权利要求11所述的使用一次即丢弃的部分，其特征在于，烟雾形成物质包括一种烟草萃取物。

14、一种与电源一起使用的吸烟物品，其特征在于，它包括：

（a）一个表面积大于1m²/g的电阻发热元件;

（b）由上述发热元件在使用前承载的烟雾形成物质;

（c）使电流能在使用者抽吸期间流过发热元件的吸烟启动控制装置。

15、按照权利要求14所述的吸烟物品，其特征在于，它还包括用于调节在抽吸时流过发热元件的电流的装置。

16、按照权利要求14或15所述的吸烟物品，其特征在于，它还包括一个电源。

17、按照权利要求14或15所述的吸烟物品，其特征在于，发热元件的表面积大于50m²/g。

18、按照权利要求14或15所述的吸烟物品，其特征在于，烟雾形成物质包括一种烟草萃取物和至少一种多元醇。

19、按照权利要求15所述的吸烟物品，其特征在于，用于调节吸烟时电流流动的装置包括一定时器。

20、按照权利要求15所述的吸烟物品，其特征在于，它还包括在前一次吸烟未充分冷却前再次吸烟时用来限制发热元件的温度的装置。

21、按照权利要求15所述的吸烟物品，其特征在于，吸烟启动控制装置包括用来检测吸烟物品内空气压力变化的装置。

22、一种与电源一起使用的吸烟物品，其特征在于，它包括：

（a）一个电阻发热元件;

（b）烟雾形成物质;

（c）用于启动和停止电流流过发热元件的开关装置;以及

（d）在电流启动的一个起始时间间隔使不受限制的电流能流过发热元件的装置，以及在其后调节电流流动直到电流停止流动的装置。

23、按照权利要求22所述的吸烟物品，其特征在于，烟雾形成物质是由上述发热元件在使用前承载的。

24、按照权利要求23所述的吸烟物品，其特征在于，发热元件的表面积大于1m²/g。

25、按照权利要求22所述的吸烟物品，其特征在于，它还包括一个电源。

26、按照权利要求22或23所述的吸烟物品，其特征在于，烟雾形成装置包括一种烟草萃取物。

27、一种与电源一起使用的吸烟物品，其特征在于，它包括：

（a）一个至少局部地穿过吸烟物品的空气通道;

（b）一个位于空气通道里的可透过空气的电阻发热元件;

（c）一种烟雾形成物质;以及

（d）使电流能在使用者抽吸期间流过发热元件的吸烟启动控制装置。

28、按照权利要求27所述的吸烟物品，其特征在于，烟雾形成物质是由发热元件所承载的。

29、按照权利要求27或28所述的吸烟物品，其特征在于，它还包括用于调节在抽吸时流过发热元件的电流。

30、一个与使用一次即丢弃的部分一起使用的控制器，使用一次即丢弃部分具有一种烟雾形成物质和一个电阻发热元件，控制器的特征在于，它包括：

（a）用于将控制器电气连接到电阻发热元件的装置;

（b）用于将控制器电气连接到电源的装置;

（c）使电流在使用者抽吸时能流过发热元件的吸烟启动控制装置;以及

（d）用于调节在抽吸时流过加热元件的电流的装置。

31、按照权利要求30所述的控制器，其特征在于，用于调节抽吸时的电流流动的装置包括一定时器。

32、按照权利要求31所述的控制器，其特征在于，用于调节抽吸时的电流流动的装置包括（ⅰ）在一个起始时间间隔内使电流能不间断地通过发热元件的装置，（ⅱ）在起始时间间隔以后控制通过发热元件的平均电流的装置。

33、按照权利要求31所述的控制器，其特征在于，它还包括在前一次吸烟未充分冷却前再次吸烟时用来限制发热元件的温度的装置。

34、按照权利要求31所述的控制器，其特征在于，吸烟启动控制装置包括用于检测使用一次即丢弃的部分里空气压力变化的装置。

35、按照权利要求31所述的控制器，其特征在于，吸烟启动控制装置包括一个空气压力差动开关。

36、按照权利要求31所述的控制器，其特征在于，用于将控制器连接到电源的电气连接装置包括连接到电池的装置。

37、一个与一个使用一次即丢弃的部分一起使用的控制器，使用一次即丢弃的部分具有一种烟雾形成物质和一个电阻发热元件，控制器的特征在于，它包括：

（a）用于将控制器电气连接到电阻发热元件的装置;

（b）用于将控制器电气连接到电源的装置;

（c）电流启动和停止流动的装置;以及

（d）在电流启动的一个起始时间间隔内使不受限制的电流能流过发热元件的装置，以及在其后用来连续调节电流流动直到电流停止流动的装置。

38、按照权利要求37所述的控制器，其特征在于，电流启动和停止流动装置是一个使电流在使用者抽吸时能流过发热元件的吸烟启动控制开关。

39、按照权利要求37所述的控制器，其特征在于，用于使电流能在起始时间间隔内不间断地流动和其后用于调节电流流动直到电流停止流动的装置，包括控制抽吸时加热发热元件的温度范围的装置。

40、一个具有一种烟雾形成物质和对烟雾形成物质加热以产生烟雾的、能产生热量的电阻元件的吸烟物品的电流控制电路，其特征在于，上述控制电路包括（ⅰ）使电流能在一个起始时间间隔流过电阻元件的装置，（ⅱ）用于在其后调节流过电阻元件的电流的装置。