CN105050434A - 用于使液体汽化的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种液体汽化装置和相关的汽化方法。可蒸发的液体通过延伸进入储液库和所述汽化室的芯元件从所述储液库传输至汽化室。所述汽化室中的液体随后通过激活加热元件而被加热，所述加热元件至少部分安装在所述汽化室中。加热步骤将储存在芯元件中的液体转化为蒸汽，之后其通过导管输出所述汽化装置。<pb pnum="1" />

Description

用于使液体汽化的装置和方法

相关申请信息

本申请要求2012年11月5日提交的美国专利申请号13/668,987的优先权，其全文通过引用纳入本文。

背景技术

电子香烟(electroniccigarette)，或电子烟，是通过产生吸入的蒸汽来模拟吸食烟草的效果的装置，所述蒸汽具有吸食烟草烟的外观、味道和感觉。相较于吸食烟草，电子烟通过减少烟草点燃时出现的燃烧过程而提供明显更安全的“吸烟”体验，产生较少的毒素和致癌物。这通过利用加热来使液体溶液汽化成可吸入的雾来实现。

典型的电子烟包含用可蒸发的液体浸透的一沓纤维。当用户通过电子烟吸气时，利用加热元件来对液体浸透的纤维加热，使所述液体汽化，随后递送蒸汽。然而，当液体耗尽且纤维干燥时，它们会燃烧或点燃，使用户感到灼烧口感并释放毒性化学物质。因此，需要改进的汽化技术。

附图说明

图1显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置的外视图。

图2显示根据公开的实施方式的图1的汽化装置的截面图。

图3显示根据公开的实施方式的图1和2的汽化装置的第三透视图。

图4显示根据公开的实施方式的汽化装置的变化形式。

图5显示根据公开的实施方式的汽化装置的变化形式。

图6显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置的芯元件支持物的分隔部分的截面图。

图7显示用于根据公开的实施方式的汽化装置的断热体特性的示例性电路。

图8显示根据公开的实施方式的汽化装置的示例性操作方法。

图9说明根据公开的实施方式的陶瓷的示例性孔径。

图10说明根据公开的实施方式的陶瓷的示例性孔径。

图11显示根据公开的实施方式的包含筒匣(cartridge)构件和电池构件的示例性汽化装置的外视图。

图12显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置中的双储液库的内视图。

图13显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置中的四储液库的内视图。

发明详述

尽管本文通过示例和实施方式来描述装置和方法，本领域技术人员应理解用于汽化的装置和方法并不限于所述的实施方式或附图。应理解，附图和说明并不意在限制至公开的具体形式。而是意在涵盖落在所附权利要求精神和范围内的所有修饰形式、等同形式和替代形式。本文所用的任何标题均仅出于归纳目的，而不意在限制本说明书或权利要求书的范围。如本文所用，词语“可”用于许可涵义(即，表示具有可能性)而非强制涵义(即，表示必须)。类似地，词语“包括”、“包含”和“含有”表示包括(包含/含有)，但不限于。

公开的实施方式提供用于使液体汽化的装置和方法。所述实施方式通过优选将储液库和汽化室分离来改进汽化工艺。可通过一个或多个芯元件将储液库中的液体递送至汽化室。在下文中，辅以附图对用于实践本发明的不同的实施方式做更细致的描述。

汽化装置结构概况

图1说明根据公开的实施方式的用于汽化装置如电子烟的示例性液体筒匣。该筒匣可称为烟弹(cartomizer)或雾化器。液体筒匣，100，能适于在一端101与电源(如电池构件)耦合。另一端102是出口，如入嘴部分(mouthpiece)，用户通过该出口吸入所述装置产生的蒸汽。储液库104装载可蒸发的液体，而芯元件106用于从所述储液库104输送液体至汽化室103。液体进入汽化室103后被汽化，蒸汽经过导管105到达位于筒匣102的另一端的用户口腔。

图2显示根据公开的实施方式的图1的汽化装置的截面图。如图2所示，储液库104和汽化室103可被芯元件支持物107隔开，芯元件支持物107优选用于支持固定芯元件106，并且用作储液库104和汽化室103之间的分隔。如图2所示，可将储液库104定位，使其同轴环绕蒸汽导管105，并且防止储液库104中的液体通过芯支持物107形成的分隔泄漏出来。储液库104和蒸汽导管105的特定位置安排可变化，只要实现所述功能即可。

图3中显示图1-2的汽化装置的另一个视图。所述汽化装置的一端101的外壳在图中显示为透明，从而可描述其中的构件。图3说明了加热元件109，显示其设置为围绕芯元件106。加热元件109可以是热线圈(heatedcoil)或任何其它合适的加热元件。当用户(例如，通过吸气)激活连接至末端101的电源时，加热元件109升温，使芯元件106中存在的液体被汽化。然后，蒸汽通过导管105被运至末端102，其在此处被用户吸入。

图4说明图1-3的筒匣100的另一个截面图，其中末端101适于与电池构件耦合，且末端102被用户用于吸气。如图1-3中所讨论，盘状分隔芯支持物107，将储液库104与汽化室103封闭隔开，并连接蒸汽导管105，同时在支持固定芯106。加热元件109用于使通过芯元件106输入汽化室103的液体汽化。

图5说明图1-4中说明的设计的变化形式。图5显示液体筒匣500，其中包含加热元件509的汽化室503延伸通过分隔507进入储液库区域504。在该筒匣中，芯506被支持固定在汽化室503中，其被保护防止通过环绕汽化室的电池510直接接触储液库。

图6中显示图1-4的示例性分隔部分和芯元件支持物107的截面图。图3-4中所示的芯元件106延伸通过分隔部分中的开口110A和110B。此外，图3-4中所示的蒸汽导管105延伸通过中间的开口111。

芯元件形状和分隔形状

尽管图1-5中所示的芯元件被描述和说明为U型，并且图6中的分隔部分包含供于芯元件的两个开口，根据公开的实施方式的装置并不限于所述安排。所述芯元件可以是通过分隔中的单一开口延伸进入汽化室和储液库的直线。所述芯元件也可以是L型、多叉或甚至是通过分隔中的环形开口的中空柱。所述芯可以被整个包含在分隔的开口中，并且不向外延伸进入储液库或汽化室。能够使芯元件从储液库向汽化室传送液体的任何设计均可被采用，并且可大幅改变芯元件和分隔开口的相对位置。所述汽化装置不限于本文公开的实施方式。

断热体

根据公开的实施方式的汽化装置还可包含断热体(thermalcutoff)，其也可称作热调节器。断热体可被设置为：当加热元件达到某一温度时使其脱离，从而防止对所述汽化装置的部分过度加热或燃烧。当储液库排空或当汽化装置中所含的纤维或芯元件干燥时，可能会出现所述过度加热。

所述热调节器可以是完全独立的单元，其可向后契入任何汽化装置而不改变电池中的电子学，对电池组件中的微控制器添加传感器输入，或改变固件。热调节器优选采用无源电路且不直接供电，而从加热线圈驱动器本身收获能量。可采用任何合适的断热体或热调节器。

现参照图7描述所述电路的操作。当用户在电子烟上抽吸时，电池的V+和V-以DC定压通电，或施加125Hz的方波脉冲串。初始时，可通过电阻器R1向门施加低电压来接通晶体管Q1(其可以是N-通道FET)，然后电流从V+通过加热线圈线圈1，通过Q1，接地。此时，二极管D1正偏，并且传导电流来自电池且虹吸小量的电荷，其将C1充电至V+的最大偏移电压(通常是3.7-4.1V，Li-离子电池电压)。因此，C1作为Li-离子电池电势处的低功率DC源。随后如下操作所述电路活动：随着线圈1升温，其将遵循由冷至热的一条曲线，当用户开始抽吸时维持在高温，然后在用户释放香烟时冷却。在常规条件下，所述线圈及其发出的光和热的量将达到平衡并落在当液体可供给时的“范围”内。然而，一旦液体供给减少，线圈1将达到更高的温度，并将发出更多光和热。这样，传感器S1(其可以是NTC、负温度系数热敏电阻器，或光电二极管)将响应高线圈温度而改变电阻。此时，将有更多电流从C1流出，且Q1门处将形成更高电压。在一些时间点，该电压将夹断FET通道并不允许导电，本质上关闭线圈并起负反馈环的作用。

因此，通过选择S1、R1的值和传感器布置本身的位置和几何学，所述电路可被调至在特定设定点跳闸(trip)，并开始分离加热线圈，从而当汽化室中的液体排空时停止而不过度加热。

装置的操作

图8说明所述汽化装置的一种示例性操作方法。首先，在步骤801中，将可蒸发的液体通过延伸进入所述储液库和所述汽化室的芯元件从储液库输送至汽化室。然后，通过激活至少部分置于汽化室802中的加热元件来加热所述汽化室中的液体。在所述汽化装置是电子烟的实施方式中，当用户通过该烟开口吸气时，所述加热元件可被激活。该加热步骤将贮存在芯元件中的液体转化成蒸汽，之后其通过导管803被输出所述汽化装置。

芯元件的组成

所述芯元件可由任何合适材料组成，如棉花、聚酯、麻纤维、人造纤维、基于金属氧化物的纤维、基于二氧化硅的纤维，或其组合。然而，许多材料在燃烧或过热时会放出毒性化学物质。因此，优选所述芯元件由不燃烧或燃烧时不放出这么多毒性物质的较安全材料组成。一种所述材料，源自谷物，是聚乳酸(PLA)。PLA在多种应用(如寝具用品和服装)中被用作绿色材料。当PLA纤维燃烧时的副产物完全安全，而且其保留了许多与其它合成纤维相同的机械和芯吸性质。

聚乳酸(PLA)是由多个乳酸(C₃H₆O₃)单元制成的聚合物。PLA通常以下述两种方式之一形成：1)乳酸的直接缩合，或2)形成交酯(环二乳酸)，随后是基于开环的聚合化。若PLA经历完全和“适当”燃烧，应预期唯一的产物是二氧化碳和水。PLA的完全燃烧将导致与正常人类呼吸相同的产物。换言之，当PLA经历完全燃烧时，预期不会形成毒性产物。然而，若PLA未经历完全燃烧，则可能产生一些毒性物质。这些物质中的一些可能是：交酯、乙醛和正己醛。交酯可能会造成眼部刺激、皮肤刺激和呼吸刺激。乙醛可能会造成严重的眼部刺激和呼吸刺激。其液体和蒸汽均极度易燃，并且怀疑其为致癌物质。正己醛可能会造成严重眼部刺激、皮肤刺激、呼吸刺激，并且其液体和蒸汽极度易燃。

不完全燃烧可能会形成其它化合物。此外，不完全燃烧的产物也有可能(但可能性很低)在气相中与和PLA"共燃烧"的材料的其它产物/副产物反应。只有燃烧的化学分析(仅PLA或PLA与其它材料)会给出完全和不完全燃烧产物的完全型谱。

为避免与上述纤维材料的燃烧相关联的潜在风险，所述芯元件可采用非纤维型的材料，以将所述液体从储液库输送进入汽化室。例如，根据公开的实施方式，所述芯元件可以至少部分由多孔陶瓷材料组成。陶瓷材料能够承受极高温度(有时超过1400华氏温度)，并固有可用于引导液体的孔洞。此外，可以调节陶瓷材料中孔洞的尺寸，从而控制液体从储液库转移至汽化室的液体转移速率。在一个非限制性实施方式中，所述孔洞的平均直径优选小于100微米，这可通过加工技术、材料或两者结合来设置。

当然，所述芯可由本身由在正常适用下不融化或不燃烧的陶瓷材料构成的纤维构成。例如，除多孔或非多孔陶瓷以外，所述芯元件可由织制陶瓷纤维构成。

更具体地，陶瓷是由对非金属性的无机物质进行加热和冷却制成的材料。常用陶瓷的一些示例有瓷器、粗陶和瓦器。此外，较不常用的陶瓷用于高温加热的科学研究。出于科学研究目的的一些高温反应无法在“常规”玻璃器皿中进行。还有在两种(或更多种)固体金属之间发生的化学反应。使两种金属反应的典型方式是将其熔在一起。因为进行该反应的所需温度极高，常以陶瓷作为“反应容器”。

陶瓷也用于称作元素分析的化合物表征方法。元素分析是化合物表征的一种形式，其给出具体物质中存在的元素的百分比数值。元素分析一般通过使化合物燃烧，随后分析“燃烧后”成分来进行。为了确保完全燃烧成为可能，元素分析通常在极高温度(1000+℃)进行。

陶瓷：反应性和潜在的健康危害因素

陶瓷因其缺乏反应性而可用于这些科学目的。用于制备最具"科学性"的陶瓷的化合物是金属氧化物和二氧化硅。金属氧化物用于陶瓷产品是因为其大多数完全不与其它化合物反应。该趋势不仅在室温相互作用中成立，其在高温下的相互作用中也是如此。事实上，相较于反应中金属氧化物的存在，反应成分更易被高温损毁。金属氧化物缺乏反应性的其它证据是，金属氧化物，典型的是氧化铝(Al₂O₃)，被应用于化合物纯化。出于与采用金属氧化物的相同理由(零反应性和高温可用性)，在陶瓷中采用二氧化硅，并且相比基于其它非金属的陶瓷，基于二氧化硅的陶瓷可用于更高的温度。大多数金属氧化物陶瓷的熔点高于2000℃，而二氧化硅陶瓷具有高于1700℃的熔点。也有熔点超过3000℃-高至约4000℃的陶瓷。

绝大多数情况下，二氧化硅和金属氧化物不形成主要健康危害。然而，本领域技术人员应理解，任何物质均可能具有潜在毒性，这完全取决于暴露的途径和量。氧化铝粉末是黏膜刺激物，其LD₅₀(50％种群致死剂量)是约2g/kg(大鼠)。换言之，180磅的人将必需消耗约160克的氧化铝粉末才会显示可能的威胁。二氧化硅粉末也是黏膜刺激物，其LD₅₀是约3g/kg(大鼠)。这意味着180磅的人将必需摄取约240克的二氧化硅才能显示健康威胁。因为陶瓷中的氧化物是以极度刚性的构架存在而非游离流动粉末，所以这些问题很可能会被消除。

芯吸的过程与植物中所见的毛细管作用相似；简单地说，芯吸是吸收。简单芯吸/毛细管作用的常见示例是用纸巾清洁溢出液。如果在柜台上溢出了一些物质，并在该溢出物上置放一张纸巾，该纸巾会吸收所述液体。其它示例包括油灯和芝宝(Zippo)型打火机，其分别用于点燃与可燃的油或点火液体接触的灯芯。

陶瓷：芯吸和多孔性

基于材料的类型和用于制备多孔陶瓷的那些材料的组合，孔径和分布或陶瓷中的孔可能会大相径庭。事实上，有科学出版物单独介绍控制孔径和频率的方法。本质上，孔径是陶瓷(或其它材料)中的孔的平均尺寸。图9显示孔径的一些示例。图9显示具有不同孔径的六种材料，记为A、B、C、D、E和F。由该图可见，材料A具有最大的孔，且材料F具有最小的孔，其中材料B-E中的孔逐渐减小。图10显示具有多孔陶瓷管1001和1002的多孔陶瓷材料的两个示例。

尽管已开发控制具体材料的孔径的方法，终产物将不包含尺寸全部精确相同的孔。因此，为了确定材料的孔径，如果可能，有必要利用尽可能多的孔的平均值。

孔径对于确定物质在陶瓷构架中的可透过性十分重要。根据Engblom等，(Engblom，S.O.等，J.ofApp.Electrochemistry.2003，33(1)，51–59.)“液体以一定速度流动通过平滑的孔，该速度至少大约与孔直径的平方成比例，并且因为该流速也与所述孔的横截面积成比例，所以孔直径的四次方决定其体积输送能力。这强调大孔不成比例的重要性。”根据沃什伯恩(Washburn)等式，液体经过的距离与液体的粘度具有相反的关系。这本质上意味着，具有较高粘性的物质移动具体距离将耗费更长时间。

陶瓷：加热和燃烧

当材料在陶瓷中加热时，甚至在极高温度下也会在陶瓷中留下残余物。这通常因为没有燃烧是100％有效的。这并不意味着现有方法不准确，而是简单地陈述现有方法极度接近完全燃烧，但其达不到100％的燃烧。在元素分析的示例中，燃烧残余物被简单称作“灰”。与某物质被加热所至的温度无关，通常在燃烧后会有物质残留。在沐浴乳中常见并称作“微珠”的聚苯乙烯珠，是达不到完全燃烧的极佳的示例材料。在该材料类型上进行元素分析时，通常在锡包封容器中完成以确保可能的最佳燃烧。即便在这些环境中，仍有小量材料残留在加热容器中。事实上，在测定和发送元素分析数据时，会将“灰”的百分比列在结果中。

含纤维的芯吸材料(棉花纤维、聚酯、毛织物等)的燃烧产物可能是极度有害的。事实上，毛织物的燃烧产物之一是氰化氢，这是一种3类化学武器。在不采用含纤维的芯的情况中，用于燃烧的替代物仍必须有助于燃烧过程。在许多情况中，液体本身悬浮在外壳中。当采用液体代替聚合物珠或芯时，将适用相同原理：即便最充分的燃烧也会留下残余物。即便液体很可能会具有低于固体的沸点，仍将有残留的“灰”或其它物质留在容器中。液体，如丙二醇(沸点约190℃)将会在极端加热条件下燃烧，然而必定会在其燃烧过的容器中留下“烧焦物”。该烧焦物是产留的碳，并且可能是丙二醇的聚合形式。因为没有清楚知晓关于这些产物的鉴定，难以言明燃烧产物在摄取后是否会威胁生命。然而，如果将残余物装入被加热的容器部分，这点将被完全消除。然而对于大多数情况而言，如果物质本身的燃烧是安全的，或者与其它安全燃烧的物质相组合，其燃烧产物，尽管不建议摄取，若摄取也不会造成生命威胁。

燃烧危害：陶瓷对比纤维

表1显示陶瓷的典型熔点和不同纤维的代表性燃烧温度，以及其相关健康危害。

表1：

陶瓷和其它材料的性质

^＊一些熔点数据未获得

^＊＊大部分危险副产物

密封元件

当采用刚性芯元件(如多孔陶瓷材料)时，可采用密封元件来维持芯元件和分隔之间的液体封闭。所述密封元件可置于芯元件和分隔中的开口的内表面之间，以确保来自储液库的液体无法泄漏进入汽化室。还可构件密封元件使其与芯元件和分隔接触但不出于两者之间，例如L-型密封元件。可采用任何合适的密封元件。例如，所述密封元件可由硅轴震套(siliconaxialshockbushing)构成。所述套(bushing)可保持液体密封，并且可具有允许刚性芯元件(如由刚性多孔陶瓷材料构成)在环绕移动而不损坏的优点。

筒匣和电池电学构件

图11显示根据公开的实施方式用于汽化装置的液体筒匣1100和电池构件200。电池构件200包含吸气传感器202以检测何时用户通过筒匣中的开口吸气，其可连接至电池。该吸气传感器可以是电子开/关传感器或模拟流动传感器(analogflowsensor)，允许用户更用力地吸气并产生更多蒸汽。若采用模拟流动传感器，其可具有离散数量的传感设置，如低、中、高或连续范围。

此外，微处理器或微控制器204控制电池构件200的功能和操作，并且可通过装载于作为电池构件的部分的储存装置上的固件管理所述功能和操作。电池构件200中的实际电池205可以是任何合适的电池，包括标准电池例如碱性电池，或持续时间更长的电池，如锂电池、镍镉电池，或高级锂离子电池。电池205可以是可再充电的。例如，可将电池构件200插入可再充电站，对电池205重新充电。电池205可从电池构件200移出，从而其可被替换或再充电。

此外，电池构件200可包括充电指示器201。充电指示器201可以是光环形式，其在电池的外表面下(而不是明显地)发出特定颜色或光条(lightbar)。一旦用户开始使用该产品，指示器201会点亮，然后指示电量(charge)，从而用户知晓其还有多少电池寿命。

当然，可将电池构件200和液体筒匣1100整合进入单一构件。例如，单一装置可包含全部特征液体筒匣1100和电池构件200，且用户可以从分离的液体源或储液器重新填充所述筒匣，以持续使用该装置，或在使用该装置后弃之。

筒匣鉴定

如上所述，将在储液库1104中包含可蒸发液体的液体筒匣1100连接至电子电池构件200。筒匣100可具有安装在其中的电子构件，从而其可与作为电池构件200的部分的微控制器204通信连接。例如，筒匣1100可发出信号至电池构件200上的微控制器204，以鉴别筒匣的类型或所述筒匣具有的特定电子ID，或者，可安装筒标识模块以单独鉴定筒匣的类型，从而电池构件200上的微控制器204可根据类型做出确定。

筒标识模块特征可通过筒匣上的一个或多个电阻器进行，其可通过模拟-数字("A/D")变换器或所述电池构件上的其它电子装置进行检测。基于电池中的RC充电电路，该信息可用于确定电阻器的电阻，由此鉴别所述筒匣。通过该方式，电阻器或电阻器组的电阻值可用作筒匣的标识符。

所述电阻值可以二进制格式编码信息，其通过电池构件中的微控制器解码。例如，如果风味筒匣具有四种可用的风味并且各风味以两种不同的尼古丁强度发出，则需要有总共八种可用的值需要被编码进入电阻值。该信息可以三个比特储存。如果微控制器中的数字变换器的模拟仅能准确区分至少10比特的值，则可能的电阻值可以只乘以因子1024，这确保可能的电阻值各自足够高从而彼此可以与连接至微控制器的数字变换器的模拟物相区分。因此，如果连接至筒匣的电池构件运行时有小电流通过筒匣上的一个或多个电阻器，并且所述一个或多个电阻器的电阻是约2048，则所述微控制器将记录该筒匣是八个可能的筒匣变化形式中的第二变化形式，如果所述一个或多个电阻器的电阻是约3072，则该微控制器将记录该筒匣是八个可能的筒匣变化形式中的第三变化形式，以此类推。

当然，多种筒标识模块是可用的。筒匣1100可包含带有无线收发器的微芯片，其激活时与电池200上的微控制器204通信连接。所述无线通信连接可以是任何已知的通信形式，包括近场通信、蓝牙等等。

采用这些技术，可鉴定关于该筒匣的多个值，包括关于生产日期、批次编号和其它相关的制造特定指标的信息。该信息可随后用于调节所述装置电池构件200中的操作特性和固件。

光传导装置

所述电池构件200还可包含连接至微控制器204的一个或多个LED或其它光传导装置206(“LTD”)。当用户在所述液体筒匣上吸气时，LTD206可发光，从而模拟香烟。该特征可与上述筒匣鉴定方法联用以产生针对不同类型的筒匣的独特光特性。因此，例如，各筒匣可具有特定闪烁/展示模式，其通过LTD206展示以指示筒匣特征。这些特征可包括，例如，筒匣中的液体中的具体构件强度、筒匣的风味，或筒匣的商标或类型。因此，如果用户拥有带有一般标签的筒匣，并且其不经使用就想确定或确认该筒匣的一些特征，他们可以仅将筒匣插入电池构件200并观察从LTD206上发出的光的模式以检验他们想查验的特征。

LTD206可设置用于展示多种色彩，且该功能可用于不同目的。例如，用户可插入筒匣，随后光传导装置会闪红光以指示草莓风味，或闪绿光以指示苹果风味。红色可指示常规风味，而绿色可指示薄荷醇。可采用多种变化形式。

LTD206可与电池指示器201联用或用于电池指示器201的合适位置。例如，当电池半满或接近耗尽时，LTD206可闪出某一模式或显示某些颜色。LTD206还可用于执行智能功能，例如警示用户停止使用该装置的时间，例如，从用户首次吸食经过了预定或用户自定时段之后，或在预定或用户自定的吸食次数之后。

控制界面

电池构件200可具有机械和/或电子控制界面203，其允许用户调节电池构件200的性能和状态。例如，图11中的界面203可以是安装在电池构件200中的电容式触控传感器，从而用户能够将其手指滑过电池区域的特定部分，以调节一种或多种特性。这些特性可包括，例如，汽化温度。当然，所述界面可以是机械或触摸界面，如按钮、手柄或滑块。从界面203的输入可由微处理器204读取，并因而用于调节电池构件200和固件的状态。

双向通信

可操作电池构件200，从而能够对其上传信息、设置和配置文件，并从其下载信息。例如，电池构件200可装有无线发送装置、蓝牙收发器，或可包含用于通过USB连接的通信界面，或处理用户装置的网络界面。

用户可通过其计算机或通过网络访问电池构件200上的固件，并调节设定以设置其参数选择或设置特定液体筒匣。例如，新风味筒匣可对最大风味具有不同的加热配置，因此消费者可登录网站或打开其计算机，将电池构件200通过USB插入或可能通过无线/蓝牙或蜂窝连接进行直接连接并对该单元下载新的配置文件。另一个例子是，如果用户想限制或减少其摄入。用户可采用预定设置来调节给定期间(session)或一段时间中可被汽化的液体最大量，从而限制其摄入。

该特征允许用户采用PC、移动装置，或其它计算机装置来上传信息、固件更新资料，和其它应用或状态软件来更新电池构件200。通过该技术，用户可修改、更新和个性化其产品，以及对产品下载/上传信息。例如，作为戒烟项目的部分，一些消费者可能想将其对液体汽化的应用限制到一天10次，不超过20次抽吸。这可通过PC、移动装置等编程进入所述电池构件。

此外，电池构件200上的存储器可保持记录与用户使用该装置有关的统计数据，其可被该用户获得。该存储器可记录装置使用的频繁程度、频率和使用强度，筒匣使用次数，使用的筒匣类型，筒匣的消耗，和任何其它应用相关信息。然后，用户可通过无线通信连接或通过通信界面进入电池构件200上的存储器来获取该信息。所述信息还可通过电池构件200传送至用户可及的在线存储库。

多储液库筒匣

所述筒匣构件可包含多于一个储液库，由此允许多于一种类型的液体被汽化。图12显示筒匣300，其具有两个储液库301A和301B、两个芯元件302A和302B，以及两个加热元件303A和303B。芯可各自连接至对应的储液库和加热元件，允许同一筒匣中的两种不同的液体汽化。

当然，可采用多种变化形式。所述筒匣可具有多个储液库和仅一个芯元件和一个加热元件。所述筒匣可具有四个储液库，以及两个芯元件和两个加热元件，从而各芯延伸进入两个储液库，或经设置使一个芯延伸进入三个储液库且第二个芯仅延伸进入一个储液库。在图12中，显示单一汽化室，但所述筒匣可具有多个汽化室，从而从对应第一芯的一个加热元件产生的热不会间接导致第二芯中的液体汽化。

储液库301A和301B各自可包含不同的类型的液体。因此，用户可通过使不同比例的各液体汽化，来从两种不同的液体产生多种不同的组成的蒸汽。或者，可将所述液体在分离的混合储液库中混合，所述储液库以单一芯连接至汽化室。筒匣300还可具有一个或多个板载开关或上述其它通信界面，这允许用户通过筒匣本身定制被汽化的液体的比例。

筒匣300还可包含筒标识模块304，其操作起来与如前讨论的筒标识模块类似。通过鉴定筒匣，电池上的微控制器可确定当用户吸气时各储液库中的待汽化液体的比例。此外，用户可指定或调节各待汽化的液体的比例，以允许通过调节电池构件的设定或配置文件来定制控制蒸汽混合物。例如，用户可具有一种液体筒匣，该筒匣具有含尼古丁液体的储液库和风味液体的储液库。用户可调节电池构件或筒匣本身上的设定，以增加或减少他们每次抽吸期望吸入的尼古丁的量。

图13显示多储液库筒匣400，其具有四个储液库和四个芯，尽管图中仅显示了三个储液库401A、401B、401C，和三个芯402A、402B、402C。采用四个加热元件403A、403B、403C和403D来加热各芯。来自四个储液库中各一个的液体可以多种不同的比例被汽化以产生多种组合的蒸汽。例如，如果筒匣具有用户想要汽化以产生组合蒸汽v的四种不同的液体，则用户将吸入的最终的混合蒸汽是如下所述的线性组合。

假设液体是液体_1-4，且控制/调节信号是h_1-4，则组合蒸汽v可如下计算：

v＝β*(h₁*液体₁+h₂*液体₂+h₃*液体₃+h₄*液体₄)，

其中乘数β说明总体混合可具有非线性特性，并且其自身可以是加热信号和液体的函数。

当然，如前所述，可采用任何数量的液体或任何比例的液体来产生组合蒸汽。例如，具有四个储液库的筒匣可具有连接至第一芯和加热元件的包含不同风味的三个储液库，以及连接至第二芯和加热元件的包含尼古丁液体的第四储液库。在该情况下，组合蒸汽v可如下计算：

v＝β*(h₁*(液体₁+液体₂+液体₃)+h₂*液体₄)。

当然，多储液库筒匣可作为单一单元的部分形成，该单一单元还整合电池构件，并且不必是分离的构件。可采用任何数量或组合的储液器、液体类型、芯和汽化室，其仅受物理空间和构造技术的限制。

此外，上述与筒匣和电池电子构件、筒匣鉴定、光传导装置、物理控制界面、与用户的双向通信和电池构件中的固件的不同配置文件和设定相关的任何或全部特征均可与多储液库筒匣联用。

例如，如果筒匣具有带有两种风味(苹果和胡萝卜)的两个储液库，则用户可利用连接或整合至筒匣的电池构件上的控制装置来调节每次抽吸中各液体汽化的量。用户可上传关于使两种液体汽化的不同温度的设定。如果苹果风味的液体减少，则LTD可闪绿光，而如果胡萝卜风味的液体减少，则LTD可闪橙光。可采用这些特征的多种变化形式和组合。

汽化室密封元件

应注意，汽化室可与所述汽化装置的其它构件分开制造。此时，可将汽化室插入，例如，进入能够放置储液库的较大外壳。为了提供汽化室之外和外壳之内的紧密液体密封，可将一个或多个密封元件置于汽化室之外。示例性密封元件可包括O型环，其为环绕汽化室外部的环状带，等等。图1说明了这些O型环108中的两个的应用。此外，汽化室可与用于密封元件的槽配合，从而添加密封元件如O型环并不会改变汽化室的外形，并允许汽化室更简易地插入所述外壳。

汽化装置和液体筒匣的医学应用

本文公开的液体汽化装置和筒匣不限于尼古丁相关液体，并且可用于多种不同的医学应用。例如，吸入器是用于通过肺递送药物至身体的非常常用的装置。本文公开的筒匣构件和电池构件可以与吸入器相同的方式用于将药物给予个体。例如，通过采用多储液库筒匣，患者或医生可管理用单一装置给药和/或给予多种不同或补充的药物的剂量。这种情况的一个示例是，采用多种不同类型的类固醇和支气管扩张剂以防止哮喘发作的哮喘吸入器筒匣。所述筒匣的用户可通过筒匣或通过电池构件或通过通信界面手动调节筒匣中不同药物液体的剂量，从而其可适应针对其特定症状的剂量。

此外，双向通信界面特征使用户及其医生能够记录不同药物混合物的使用、剂量和功效。例如，如果装置是患者第一次尝试使用的吸入器，则可记录使用信息如药物数量或在一段时间内使用的药物液体的量并将其上传至网站，供于患者或其医生根据使用来确定功效。

遥控调节汽化设定的能力将有助于控制用于患者的剂量。当患者显示改善，或患者正经历不良反应时，医生、药师、护士或其他医务专业人员可向装置发送指令以降低每次抽吸被汽化的液体的量，从而降低特定药物的剂量。类似地，医务专业人员可向装置发送指令以限制在特定时间段中的吸入数量，以防止滥用可能会上瘾的药物，如鸦片制剂或其它镇痛剂。可预先许可吸气的数量或剂量，并且在某个量之后，所述装置会失活直至更多剂量得到许可。

在具有多个储液库的液体筒匣的情况中，医务专业人员可遥控调节不同药物的比率，从而为疾病或康复各阶段的患者提供不同的药物混合物。当然，这些指令或设置参数也可全部由患者直接输入。

在一个示例中，所述装置将能够与PC或移动装置通过蓝牙、wi-fi、红外或蜂窝技术无线通信。此外，一些装置可具有有线连接以用于医学应用，如USB接口或与PC直接连接的其它界面或其它USB主机装置，并用作医学设备以供药物以受控形式通过蒸汽吸入来给予药物。在一个应用中，所述装置可持久连接至USB缆或其它界面，并且用户可向所述装置附上新装载物/再填充物。可采用有线连接来向所述装置供能，并且所述装置可监测用户的吸入概况并计算用户吸食药物时的气流。可设计装置，使用户无法使用未经许可的医疗液体。在该情况下，仅被医生或医务专业人员允许和许可用于所述装置的剂量、液体和液体混合物能在塞住后运转。

自适应控制和构造

因为所述液体汽化装置优选能够记录随时间进行的多种操作和使用特性，所述装置可智能适应于某种使用模式或操作特性。此类操作特性和使用模式可包括，例如，一个或多个燃烧室的温度、用户的抽吸强度、用户消耗液体的速率和峰值消耗的次数，和/或用户对某种类型的液体筒匣或多储液库筒匣中的特定液体的消耗。

所述对于使用信息和操作特性的连续记录可用于通过实时管理液体汽化装置的操作设定来调节用户的体验。用户的先前使用和经历可用于在闭环自适应控制器构造中对特性进行操作，以适应用户的使用模式并最优化或改变所述液体汽化装置的功能性。

此类变化可以与改变LTD上的动画、延长最大可允许的抽吸强度、改变加热设置，和/或混合不同比例的液体等等同样精细。例如，如果所述装置确定用户在入嘴部分置有大量的真空压强，并因此使单元在其默认设定下过度加热，则所述装置可调节加热温度，从而用户不会再让系统过度加热。如果所述液体汽化装置是医疗装置，如哮喘吸入器，则所述装置可确定用户需要过多吸气以缓解哮喘发作，并增加储液库中药物液体的剂量以增加装置在紧急状况下的有效性。可采用多种变化形式，并且所提供的这些示例仅意在显示自适应控制特征的性质。

装置变化形式和装置形状

尽管本文公开的实施方式显示汽化装置为电子烟，但所述汽化装置并不限于该目的或形状。所述汽化装置可以是电子烟或其它“吸烟”装置、麻醉剂汽化器、喷雾器，或用加热元件加热液体产生蒸汽的任何其它汽化装置。

所述装置还可以采用任何形状或形状因素(formfactor)，并且不限于本文公开的物理尺寸。例如，如果液体汽化装置被用作医疗装置，其可被构建以与用户习惯使用的吸入器或其它医疗装置类似。电池可代替通常连接至吸入器的药物隔室，并且所述吸入器的入嘴部分构件可放置所述筒匣。所述装置还可被构建为其中安装有电池和筒匣的单一单元。筒匣和电池之一或两者可以是可替换或可移开的。可采用多种变化形式。

装置API

用于与液体汽化装置的不同构件通信和用于在液体汽化装置的不同构件之间通信的技术和界面API可以软件和/或固件包的形式安装和分布，并且可适应于不同的汽化装置，从而其它生产商可制造与所述液体汽化装置相兼容的产品。例如，可将用于与电池构件通信的API许可给医药厂商，从而其可设计能够通过从电池构件发出的命令来操作的筒匣。

替代性构造

本文中已公开了汽化装置和相关方法的多个实施方式。然而，可进行多种修饰而不偏离所附权利要求和法律等同材料所限定的实施方式的范围。例如，本文所述的特征可与2012年9月13日提交的关于另一种蒸汽递送装置的美国申请号13/615,542联用，该文献通过引用其全文纳入本文。

Claims (36)

1.一种液体汽化装置，其包含：

外壳；

储液库，其位于所述外壳内并适合装载液体；

汽化室，其位于所述外壳内并通过分隔与所述储液库隔开；

芯元件，其延伸通过所述分隔进入所述储液库和所述汽化室，所述芯元件适于将液体从所述储液库转移至所述汽化室；

加热元件，其可操作以加热延伸进入所述汽化室的所述芯元件的至少部分，由此使通过所述芯元件从所述储液库转移至所述汽化室的液体的至少部分被汽化；和

出口，其从所述汽化室延伸至所述外壳中的开口。

2.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含聚乳酸。

3.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含多孔陶瓷材料。

4.如权利要求3所述的液体汽化装置，其特征在于，所述多孔陶瓷材料包含具有预定尺寸的多个孔，从而控制液体从所述储液库转移至所述汽化室的速率。

5.如权利要求4所述的液体汽化装置，其特征在于，所述孔的平均直径小于或等于100微米。

6.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述液体汽化装置还包含与所述芯元件和所述分隔接触的一个或多个柔性密封元件。

7.如权利要求6所述的液体汽化装置，其特征在于，所述一个或多个柔性密封元件包含硅酮套。

8.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含棉花、聚酯、麻纤维、人造纤维、金属氧化物、二氧化硅，或其组合。

9.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述液体汽化装置还包含断热体，所述断热体位于所述外壳内并耦合至所述加热元件。

10.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述液体汽化装置是电子烟。

11.如权利要求1所述的液体汽化装置，其特征在于，所述汽化室包含位于所述汽化室的外表面上的一个或多个槽，所述槽适于接受一个或多个密封元件。

12.如权利要求11所述的液体汽化装置，其特征在于，所述一个或多个密封元件包含O型环。

13.一种蒸汽递送方法，所述方法包括：

采用芯元件将液体从储液库转移至汽化室；

采用加热元件对延伸进入所述汽化室的所述芯元件的至少部分加热，从而使通过所述芯元件从所述储液库转移至所述汽化室的液体的至少部分汽化；和

将所述汽化的液体的至少部分从所述汽化室递送至放置所述汽化室和所述储液库的外壳的开口。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含聚乳酸。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含多孔陶瓷材料。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多孔陶瓷材料包含具有预定尺寸的多个孔，从而控制液体从所述储液库转移至所述汽化室的速率。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述孔的平均直径小于或等于100微米。

18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，通过与所述芯元件和所述分隔接触的一个或多个柔性密封元件来防止液体通过除所述芯元件以外的装置退出所述储液库。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述一个或多个柔性密封元件包含硅酮套。

20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含棉花、聚酯、麻纤维、人造纤维、金属氧化物、二氧化硅，或其组合。

21.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在温度超过预定阈值时使所述加热元件失活。

22.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述外壳包含至少部分电子烟。

23.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述汽化室包含位于所述汽化室的外表面上的一个或多个槽，所述槽适于接受一个或多个密封元件。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述一个或多个密封元件包含O型环。

25.一种电子汽化装置，其包含：

第一外壳；

储液库，其位于所述第一外壳内并适于装载液体；

汽化室，其位于所述第一外壳内并与通过分隔与所述储液库隔开；

芯元件，其延伸通过所述分隔进入所述储液库和所述汽化室，所述芯元件适于将液体从所述储液库转移至所述汽化室；

加热元件，其可操作以加热延伸进入所述汽化室的所述芯元件的至少部分，由此使通过所述芯元件从所述储液库被转移至所述汽化室的液体的至少部分被汽化；

出口，其从所述汽化室延伸至所述第一外壳中的开口；

第二外壳，其适于耦合至所述第一外壳；和

电池，其位于所述第二外壳中，并适于向所述加热元件供能。

26.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含聚乳酸。

27.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含多孔陶瓷材料。

28.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述多孔陶瓷材料包含具有预定尺寸的多个孔，从而控制液体从所述储液库转移至所述汽化室的速率。

29.如权利要求28所述的液体汽化装置，其特征在于，所述孔的平均直径小于或等于100微米。

30.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述液体汽化装置还包含与所述芯元件和所述分隔接触的一个或多个柔性密封元件。

31.如权利要求30所述的液体汽化装置，其特征在于，所述一个或多个柔性密封元件包含硅酮套。

32.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述芯元件的至少部分包含棉花、聚酯、麻纤维、人造纤维、金属氧化物、二氧化硅，或其组合。

33.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述液体汽化装置还包含断热体，所述断热体位于所述外壳内并耦合至所述加热元件。

34.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述液体汽化装置是电子烟。

35.如权利要求25所述的液体汽化装置，其特征在于，所述汽化室包含位于所述汽化室的外表面上的一个或多个槽，所述槽适于接受一个或多个密封元件。

36.如权利要求35所述的液体汽化装置，其特征在于，所述一个或多个密封元件包含O型环。