CN106455707A - 用于加热可吸用材料的设备和可吸用材料制品 - Google Patents

Abstract

提供一种设备（1），以便使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发。在一个示例中，所述设备（1）具有电容式传感器（12、13、15），所述电容式传感器（12、13、15）被布置成在使用中当可吸用材料制品与设备（1）的壳体（2）相关联时感测电容的变化。在另一个示例中，所述设备（1001）具有电阻式传感器（1050、1013），所述电阻式传感器（1050、1013）被布置成在使用中当可吸用材料制品与设备（1001）的壳体（1002）相关联时提供电阻的测量。在一些示例中，可使用电容式感测和电阻式感测的组合。在另一个示例中，传感器使用至少两种不同的感测技术。

Description

用于加热可吸用材料的设备和可吸用材料制品

相关申请的交叉引用

本申请主张于2014年3月21日提交的美国临时专利申请No. 61/968,780的权益，所述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及被布置成加热可吸用材料的设备和可吸用材料制品。

背景技术

吸烟制品（诸如，香烟、雪茄等等）在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已尝试通过创造在不燃烧的情况下释放化合物的产品来提供燃烧烟草的这些制品的替代品。此类产品的示例是所谓的加热型不燃产品，其通过加热但不燃烧材料来释放化合物。材料可以是例如烟草或其它非烟草产品，其可以或可以不包含尼古丁。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种设备，以便使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，所述设备包括：

壳体；以及

电容式传感器，其被布置成在使用中当可吸用材料制品与壳体相关联时感测电容的变化。

在示例性实施例中，电容式传感器包括电极，设备包括处理器，所述处理器被建构和布置成在使用中感测所述电极和与壳体相关联的可吸用材料制品的电容变化。

在示例性实施例中，电容式传感器包括至少两个电极，设备包括处理器，所述处理器被建构和布置成在使用中当可吸用材料制品与壳体相关联时感测所述至少两个电极的电容变化。在示例性实施例中，所述至少两个电极被布置成使得在使用中与壳体相关联的可吸用材料制品的至少一部分能够定位于所述至少两个电极之间。

在示例性实施例中，设备包括电路，所述电路被建构和布置成使得如果电容变化满足至少一个预定标准，那么仅将设备操作成在使用中引起与壳体相关联的可吸用材料制品的加热。

在示例性实施例中，设备包括电路，所述电路被建构和布置成以便在以下两种情况之间交替：将充电电压施加于电容式传感器，以将电容式传感器充电到相对高的电压；和允许电容式传感器放电到相对低的电压，所述电路被布置成使得如果在预定时间段中电容式传感器上的相对高电压与相对低电压之间的转变次数小于预定数量，那么仅将设备操作成在使用中引起与壳体相关联的可吸用材料制品的加热。在示例性实施例中，预定数量是当没有可吸用材料制品与壳体相关联时在预定时间段中电容式传感器上相对高的电压与相对低的电压之间的转变次数。

在示例性实施例中，设备包括电阻式传感器，所述电阻式传感器被布置成在使用中当可吸用材料制品与壳体相关联时提供电阻的测量。

在示例性实施例中，设备包括加热器，所述加热器能够操作成在使用中加热被接收于壳体内的可吸用材料制品。

根据本发明的第二方面，提供一种设备，以便使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，所述设备包括：

壳体；以及

电阻式传感器，其被布置成在使用中当可吸用材料制品与壳体相关联时提供电阻的测量。

在示例性实施例中，电阻式传感器包括至少两个电极，设备包括处理器，所述处理器被建构和布置成在使用中当可吸用材料制品与壳体相关联时使用所述至少两个电极来提供电阻的测量。在示例性实施例中，所述至少两个电极被布置成使得在使用中与壳体相关联的可吸用材料制品的至少一部分能够定位在所述至少两个电极之间并与之接触，所述至少两个电极在使用中提供可吸用材料制品的所述至少一部分的电阻的测量。

在示例性实施例中，设备包括电路，所述电路被建构和布置成使得如果电阻满足至少一个预定标准，那么仅将设备操作成在使用中引起加热与壳体相关联的可吸用材料制品。

在示例性实施例中，设备包括加热器，所述加热器能够操作成在使用中加热被接收于壳体内的可吸用材料制品。

根据本发明的第三方面，提供一种设备，以便使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，所述设备包括：

壳体；以及

传感器布置，其被建构和布置成在使用中当可吸用材料制品与壳体相关联时通过使用至少两种不同的感测技术来识别可吸用材料制品。

在示例性实施例中，所述至少两种不同的感测技术中的一者使用电容式感测，且所述至少两种不同的感测技术中的另一者使用电阻式感测。

在示例性实施例中，所述至少两种不同的感测技术中的一者使用电气感测，且所述至少两种不同的感测技术中的另一者使用光学感测。合适的光学感测技术包括例如使用例如某种光发射体（诸如一个或多个LED（发光二极管）、激光等等）和对应的一个或多个检测器来使用和检测条形码（其可以是常规的线性类型或更新近的二维类型）。取决于例如可吸用材料上使用的标记或标志的本质，可以使用可见光或不可见光。

在示例性实施例中，设备包括加热器，所述加热器能够操作成在使用中加热被接收于壳体内的可吸用材料制品。

根据本发明的第四方面，提供可吸用材料制品，所述制品具有非金属导电区域以便由设备的传感器检测，所述设备被布置成引起可吸用材料的加热。

在示例性实施例中，非金属导电区域呈至少部分地环绕制品的材料带的形式。

在示例性实施例中，非金属导电区域包括碳。

在示例实施例中，非金属导电区域是印制墨。

在一些示例实施例中，可吸用材料制品可以被接收（至少部分地）于壳体内。在此类示例实施例中，设备自身可包括能够操作成在使用中加热被接收于壳体内的可吸用材料制品的加热器。在一些其它示例性实施例中，可吸用材料制品可包含与加热器结合的可吸用材料（例如，呈液体或其它形式）。在此类示例性实施例中，可吸用材料制品与一体式加热器在使用中可以连接到设备，并且其中设备通常包含用于加热器的电源供应。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例来描述本发明的实施例，附图中：

图1示出用于加热可吸用材料的设备的示例的透视图；

图2示出用于加热可吸用材料的设备的示例的纵向横截面视图；

图3示出其间插入有可吸用材料制品的电极的示例的透视图；

图4示意性地示出电极到感测电路的连接的示例；

图5示出电压相对时间的图表的示例；

图6示出当不存在可吸用材料制品时和当存在可吸用材料制品时所检测的电压随时间的推移的变化的示例；

图7示出电极和可吸用材料制品的示例的透视图；

图8示出用于加热可吸用材料的设备的另一个示例的纵向横截面视图；

图9示出其间插入有可吸用材料制品的电极的另一个示例的透视图；

图10示出用于加热可吸用材料的设备的另一个示例的纵向横截面视图；

图11示出其间插入有可吸用材料制品的电极的另一个示例的透视图；

图12示意性地示出电极到感测电路的连接的另一个示例；

图13示出可吸用材料制品的示例的示意性纵向横截面；

图14示出接装纸的示例；以及

图15示出接装纸的另一个示例。

具体实施方式

如本文中所使用的那样，术语“可吸用材料”包括在加热时提供挥发成分（通常呈气溶胶的形式）的材料。“可吸用材料”包括任何含烟草的材料，并且可以例如包括烟草、烟草衍生物、膨胀烟草、再造烟草或烟草替代品中的一者或多者。“可吸用材料”也可以包括其它非烟草产品，取决于产品，其可以或可以不包含尼古丁。

参考图1，示出设备1的示例的透视图，所述设备被布置成加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，通常以形成能够被吸入的气溶胶。设备1是所谓的“加热型不燃”设备1。在该示例中，设备1为大体上细长的，具有横截面为圆形的大体上细长的圆筒形外壳体2。外壳体2具有开放端3（本文中有时称为嘴部端）。外壳体2可由绝热材料形成。特别合适的材料是聚醚醚酮（PEEK），不过可以使用其它塑料，包括例如丙烯睛丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）或其它绝热材料。外壳体2的最外表面可具有装饰性涂层（诸如，金属面饰）。外壳体2的最内表面可部分地或完全地涂覆有是良好的热导体的材料。通过举例的方式，可针对该目的使用金属涂层（诸如，铜的涂层）。

图2示出用于加热可吸用材料的设备1的示例的横截面视图。设备1具有加热室4，所述加热室4在使用中装纳待加热和挥发的可吸用材料。可吸用材料可呈由可吸用材料形成或包含可吸用材料的制品5的形式，所述制品能够由使用者可移除地插入设备1内。可吸用材料制品5可以是大体上细长的圆筒体，例如筒或盒或棒。可吸用材料制品5在使用中被插入壳体2内。可吸用材料制品5的端部穿过壳体2的开放端3突伸出设备1外，通常以便连接到过滤嘴等等，所述过滤嘴可以是单独的物品或与可吸用材料制品5一起提供，使用者在使用中通过所述过滤嘴吸入。

设备1进一步具有电子设备/电力室6，在该示例中，所述电子设备/电力室6装纳电气控制电路7和电源8。在该示例中，加热室4和电子设备/电力室6沿设备1的纵向轴线X-X彼此相邻。在所示示例中，电子设备/电力室6远离嘴部端3，不过其它位置也是可能的。电气控制电路7可包括控制器（诸如微处理器布置），所述控制器被配置和布置成控制可吸用材料的加热并且也辨别或识别可吸用材料制品5，如下文进一步所讨论的那样。电气控制电路7可在使用中接收来自例如喷烟致动型传感器的信号，所述喷烟致动型传感器对例如由使用者发起可吸用材料制品5上的抽吸（draw）时发生的压力变化或气流率变化是敏感的。然后电气控制电路7能够操作以便当需要时引起“按需”加热可吸用材料制品5。喷烟致动型传感器的各种布置都是可用的，包括例如热敏电阻器、机电装置、机械装置、光学装置、光学机械装置和基于微机电系统（MEMS）的传感器。作为替代性方案，设备可具有能够手动操作的开关以便使用者发起喷烟。

电源8可以是电池，其可以是可再充电电池或非可再充电电池。合适电池的示例包括例如锂离子电池、镍电池（诸如镍镉电池）、碱性电池和/或类似物等。特别优选的电池类型是LiFePO₄电池。电池8电气地联接到加热室4的一个或多个加热元件（将在下文进一步讨论），以当需要时并且在电气控制电路7的控制下供应电力，以加热可吸用材料（如所讨论的那样，以在不引起可吸用材料燃烧的情况下使可吸用材料挥发）。在该示例中，电池8装纳在电气控制电路7的印刷电路板内。在其它示例中，可以不同地布置电池8和电气控制电路7，诸如布置成沿设备1的纵向轴线X-X彼此相邻。

加热室4装纳在加热器支撑套筒9内，所述加热器支撑套筒装纳在外壳体2内。在该示例中，加热器支撑套筒9是横截面为圆形的大体上细长的圆筒体。在示例中，加热器支撑套筒9是双壁式或“真空”套筒，其具有在每一端处连结至彼此并以小间隔d分隔的外圆筒壁和内圆筒壁。仅作为一个示例且为了给出尺度的概念，加热器支撑套筒9可以是大约50 mm长且具有大约9 mm的外直径，且间隔d可以是大约0.1 mm到0.12 mm左右。在一个示例中，加热器支撑套筒9的功能之一是辅助使外壳体2与加热室4绝热，使得在使用期间外壳体2不变热或至少不过热以至于无法触摸。加热器支撑套筒9的外圆筒壁与内圆筒壁之间的空间可装纳空气。然而，加热器支撑套筒9的外圆筒壁与内圆筒壁之间的空间优选地被抽空以改进加热器支撑套筒9的绝热性质。作为替代性方案，加热器支撑套筒9的外圆筒壁与内圆筒壁之间的空间可填充有一些其它绝热材料，包括例如合适的泡沫型材料。加热器支撑套筒9的材料优选地使得加热器支撑套筒9是刚硬的从而为安装在其中的部件提供结构稳定性。合适材料的示例是不锈钢。其它合适材料包括聚醚醚酮（PEEK）、陶瓷、玻璃、钢、铝等。

在设备1的一个示例中，加热器支撑套筒9包含至少一个加热元件10，且可包含多个加热元件或加热器节段10。优选地存在至少两个加热器节段10，不过具有其它数量的加热器节段10的布置是可能的。在所示的具体示例中，存在四个加热器节段10。在该示例中，加热器节段10沿加热器支撑套筒9的纵向轴线X-X或平行于加热器支撑套筒9的纵向轴线X-X对齐。电气控制电路7和通向加热器节段10的电力连接优选地被布置成使得至少两个、且更优选地所有加热器节段10能够彼此独立地供电，使得能够独立地加热可吸用材料制品5的选定区（例如，根据需要依次地（随时间的推移）或一同地（同时地））。在该具体示例中，加热器节段10大体上是环形或圆筒形，其具有在使用中装纳可吸用材料制品5的中空内部。在示例中，加热器节段10可由陶瓷材料制成。示例包括氧化铝和氮化铝以及氮化硅陶瓷，其可以层压和烧结。设备1具有通/断开关11，所述开关11突伸穿过外壳体2以便由使用者操作。

可使用该加热器节段10或每个加热器节段10的不同形状和不同构造。此外，其它加热布置是可能的，包括例如通过发射红外辐射来加热的红外加热器节段10，或由例如围绕加热器节段10的电阻式电气绕组形成的电阻式加热元件。仍可使用其它不同的加热布置。

有时期望的是设备1能够识别或辨别已由使用者引入设备1内的具体可吸用材料制品5。例如，在实践中，设备1作为整体（具体地包括加热布置和由电气控制电路7提供的加热控制）将常常针对可吸用材料制品5的具体布置（例如，大小、形状、具体可吸用材料等中的一者或多者）被优化，且将不期望设备1与具有（显著）不同特性的可吸用材料或可吸用材料制品5一起使用。另外，如果设备1能够识别或辨别已被引入设备1内的具体可吸用材料制品5或至少可吸用材料制品5的一般类型，那么这能够帮助消除或至少减少将假冒品或其它非正品的可吸用材料制品5与设备1一起使用。设备1可被布置成使得其将仅加热其辨别出的可吸用材料制品5，且将不结合其未辨别出的可吸用材料制品5来操作。设备1可被布置成使得其向使用者提供可吸用材料制品5未被辨别出的一些指示。这种指示可以是视觉的（例如，警告灯，其可例如在一段时间内闪烁或持续地点亮）和/或听觉的（例如警告“蜂鸣声”等等）。替代性地或额外地，设备1可以被布置成使得例如当其辨别出第一类型的可吸用材料制品5时遵循第一加热模式，且当其辨别出第二类型的可吸用材料制品5时遵循第二、不同的加热模式（且可选地可针对其它类型的可吸用材料制品5提供再进一步的加热模式）。所述加热模式可在许多方面不同，例如将热递送到可吸用材料的速率、各种加热周期的正时、首先加热可吸用材料的哪个（哪些）部分等。这使得能够在需要使用者的最小程度的互动的情况下使相同的设备1与不同基本类型的可吸用材料制品5一起使用。

在实施例的示例中，设备1被建构和布置成使用电容式感测，以当在使用中可吸用材料制品5被接收于壳体2内时感测电容的变化。在实施例的另一个示例中，设备1被建构和布置成使用电阻式感测，以感测被接收于壳体2内的可吸用材料制品5。在实施例的另一个示例中，设备1被建构和布置成使用电容式感测和电阻式感测的组合，以感测被接收于壳体2内的可吸用材料制品5。在实施例的示例中，当可吸用材料制品5被接收于壳体2内时，设备1感测电容的变化。当可吸用材料制品5被接收于壳体2内时的电容可实际上与当壳体2内不存在可吸用材料制品5时的电容相比较。在这些示例中的任一个中，这使得能够实现被接收于壳体内的具体可吸用材料制品5的某些识别或辨别。在实施例的示例中，提供可吸用材料制品5以便能够如本文中所描述的那样由设备1的传感器来感测。在实施例的具体示例中，可吸用材料制品5设有能够由如本文中所描述的设备1的传感器感测的条或带或其它标志或一个或多个标记。

一般地，如本文中所使用的电容式感测通过当可吸用材料制品5位于设备1内时有效地感测电容的变化来操作。实际上，在实施例中，获得电容的测量。如果电容满足一个或多个标准，那么可认定可吸用材料制品5适合与设备1一起使用，然后设备1能够照常继续操作以加热可吸用材料。否则，如果电容不满足所述一个或多个标准，那么可认定可吸用材料制品5不适合与设备1一起使用，且设备1不作用以加热可吸用材料和/或可向使用者发出某些警告消息。

一般地，如本文中所使用的电容式感测可以以两种方式中的一种工作。首先，设备1可设有（至少）一个电极，所述电极实际上提供电容器的一个“板”，且电容器的另一个“板”由可吸用材料制品5（或至少由可吸用材料制品5上的某些特征，诸如上文提及且在下文进一步讨论的标志或标记）来提供。图7中示意性地示出了此种情况的示例，图7示出仅电极70和连接导线71（其连接到设备1中的感测电路）的多个部分的透视图，设备1的其它零件未在图7中图示。当可吸用材料制品5被插入设备1内时，能够获得由设备1的电极70和可吸用材料制品5的组合所形成的电容的测量，且接着将其与一个或多个标准相比较以确定设备1是否能够接着继续加热可吸用材料。

作为替代性方案，设备1可设有（至少）两个电极，所述电极实际上提供电容器的一对“板”。当可吸用材料制品5插入设备1内时，其被插入所述两个电极之间。结果，形成在设备1的两个电极之间的电容改变。能够获得由设备1的两个电极形成的该电容的测量，且接着将其与一个或多个标准相比较，以确定设备1是否能够接着继续加热可吸用材料。

图2中所示的示例是设备1的示例，其使用（至少）两个电极以允许电容式感测来感测被接收于壳体2内的可吸用材料制品5。具体地，在该示例中，设备1具有位于外壳体2的开放端3附近的两个电极12。两个电极12是弯曲的，每个电极12的横截面几乎为半圆形，以便限定大体上圆形的开口，当可吸用材料制品5被接收在壳体2中时，可吸用材料制品5通行经过该开口。在所示示例中，电极12大体上平行于设备1的纵向轴线略微纵向地延伸，以便产生电极12的更大重叠面积且因此增加有效电容。电极12经由连接导线14连接到感测电路13。感测电路13可被提供为电气控制电路7的一部分，例如提供为控制器（诸如，上文描述的微处理器）的一部分，或者提供为单独的电路。出于说明的目的，图3示出了仅电极12和连接导线14的多个部分（没有设备1的其它零件）的透视图，并且可吸用材料制品5插入电极之间。图4示意性地示出电极12到感测电路13的连接。强调的是，感测电路13可与电气控制电路7分开地或一体地形成，例如作为控制器（诸如微处理器）的一部分，且实际上感测电路13的功能可完全由控制器（诸如微处理器）来提供。图4中示意性地示出感测电路13的示例，应理解的是，感测电路13的其它布置是可能的，不论作为设备1的控制器（诸如微处理器）的一部分还是作为单独的电路。

在该示例中，电极12和感测电路13的组合提供电容式传感器15。在该示例中，感测电路13在以下两种情况之间交替：向电容器电极12中的一者供应电压；和允许电压从电容器电极12中的该者漏出（drain）。电容器电极12中的另一者被接地（例如，通过电气地连接到设备1的外壳体2）。

更详细地说，在示例中，感测电路13具有运算放大器（op-amp）或其它差动放大器16，所述放大器具有非反相输入17和反相输入18。op-amp 16的输出19连接到逆变器（inverter）20。非反相输入17连接到电容器电极12中的一者。非反相输入17也经由电阻器21连接到逆变器20的输出。逆变器20的输出也连接到感测电路13的电压控制部分21。电压控制部分21传递逆变器20的输出以控制第一开关22，且经由第二逆变器23来控制第二开关24。第一开关22和第二开关24的输出连接到op-amp 16的反相输入18。第一开关22的输入处于相对高的电压V_{DD_SCALED}下，且第二开关24的输入处于相对低的电压V_DD/4下。

在示例中，设备1的该示例的操作如下。首先，当设备1处于其中没有可吸用材料制品5被插入设备1中的状态时，设备1周期性地校准由感测电路13和电容器电极12的组合所提供的电容式传感器15以确立基准值，将对照所述基准值来评估后续测量值。具体地，优选地在设备1的电气控制电路7的控制器的控制下，将高“激励”电压施加到电极12中的一者。这引起电极12中的该者上的电荷及因此电压增加，该增加以由存在于电容式传感器15的相关部分中的电阻和电容所限定的特性速率进行。也将这种高“激励”电压施加到电压控制部分21，这引起第一开关22闭合且第二开关24打开，使得第一开关22的输入电压V_{DD_SCALED}被施加到op-amp 16的反相输入18。

一旦电极12中的所述一者上的电压（其被施加到op-amp 16的非反相输入17）达到预定值（在该示例中为第一开关22的输入电压V_{DD_SCALED}），op-amp 16的输出就切换。这引起第一开关22打开且第二开关24闭合，使得第二开关24的输入电压V_DD/4被施加到op-amp 16的反相输入18。与此同时，电极12中的所述一者上的电荷通过电阻器21漏出，从而引起电极12中的所述一者上的电压以由存在于电容式传感器15的相关部分中的电阻和电容所限定的特性速率下落。一旦电极12中的所述一者上的电压下落到第二预定值（在该示例中为第二开关24的输入电压V_DD/4），op-amp 16的输出就再次切换回去，且重复该过程。

图5中能够看到这种过程的作用。图5示出电压对时间的图表。粗线示出在以下两种情况之间交替的方波型电压：向电极12中的所述一者施加高电压，以对所述电极12充电；和移除所述电压以允许电极12中的所述一者上的电荷漏出。（在所示示例中，当ACMPOUT高时，选择V_DD/4作为参考电压，且由于逆变器20，电极12中的所述一者开始放电。当电容器电压下降到低于V_DD/4时，ACMPOUT水平转换（toggle）到低状态且选择V_{DD_SCALED}作为参考，并且电极12中的所述一者上的电荷开始增加。当电容器电压再次达到V_{DD_SCALED}时，ACMPOUT转换（升高），再次选择V_DD/4作为参考电压，且重复该周期。）电极12中的所述一者的交替充电和放电由浅灰色线指示。能够看到，电极12中的所述一者上的电荷或电压的增加且接着衰减中的每一个都以特性速率进行。

于是，在使用者发起时（即，当使用者已将可吸用材料制品5插入设备1内且发起一个环节（session）（例如，通过操作某些致动器开关和/或通过使用喷烟致动型传感器）时），设备1的控制器以类似的方式读取电容式传感器15。具体地，再次，优选地在设备1的电气控制电路7的控制器的控制下，将高“激励”电压施加到电极12中的一者。这引起电极12中的所述一者上的电荷及因此电压增加，该增加以由存在于电容式传感器15的相关部分中的电阻和电容所限定的特性速率进行。也将这个高“激励”电压施加到电压控制部分21，这引起第一开关22闭合且第二开关24打开，使得第一开关22的输入电压V_{DD_SCALED}被施加到op-amp 16的反相输入18。一旦电极12中的所述一者上的电压（其被施加到op-amp 16的非反相输入17）达到预定值（在该示例中为第一开关22的输入电压V_{DD_SCALED}），op-amp 16的输出就切换。这引起第一开关22打开且第二开关24闭合，使得第二开关24的输入电压V_DD/4被施加到op-amp 16的反相输入18。与此同时，电极12中的所述一者上的电荷通过电阻器21漏出，从而引起电极12中的所述一者上的电压以由存在于电容式传感器15的相关部分中的电阻和电容所限定的特性速率下落。一旦电极12中的所述一者上的电压下落到第二预定值（在该示例中为第二开关24的输入电压V_DD/4），op-amp 16的输出就再次切换返回，且重复该过程。

在这种情况下，由于可吸用材料制品5存在于电极12之间，所以电容式传感器15的电容不同。这意味着电极12中的所述一者上的电压的增加和减少以不同速率发生（且实际上具有不同轮廓）。图6中能够看到这种情况，其中上迹线（trace）示出当不存在可吸用材料制品5时（如图5中那样）电极12中的所述一者上的检测到电压的变化，且下迹线示出当可吸用材料制品5存在于电极12之间时电极12中的所述一者上的检测到的电压的变化。如能够看到的那样，当可吸用材料制品5存在于电极12之间时，在这种情况下电容更高，且因此当可吸用材料制品5存在于电极12之间时，电压的增长率及同样地电压的降低率更低。

能够以许多不同方式来检测当可吸用材料制品5存在于电极12之间或不存在于电极12之间时电容中的这种差异，以确定可吸用材料制品5是否存在，且具体地确定是否存在正确或适当的可吸用材料制品5。例如，能够使用图6的上部和下部中示意性地示出的电压迹线中的差异以获得当可吸用材料制品5存在于电极12之间时电容的值的测量。在另一个示例中，设备1的电气控制电路7的控制器对在给定时间段中发生多少次转变（比如，从高电压到低电压）进行计数。由于充电率和放电率与存在于电容式传感器15中的电容有关，所以在给定时间中发生的转变的次数与存在的电容有关：更高的电容（诸如当可吸用材料制品5存在时）导致在给定时间段中更少的转变。设备1的电气控制电路7的控制器将给定时间段中的转变次数与在校准过程期间（即，当不存在可吸用材料制品5时）获得的转变次数相比较。如果在某一时间段内转变次数低于某一预定阈值或落在预定范围内，那么认为可吸用材料制品5是正品，且允许完成所述环节从而导致可吸用材料制品5被加热。然而，如果在某一时间段内转变次数高于预定阈值或不落在预定范围内，那么不认为可吸用材料制品5是正品，且加热环节将不会开始；可选地，能够单独地通知使用者，如上文所提及的那样。作为替代方案，当可吸用材料制品5存在于设备1中时的转变次数的阈值数量可以是当可吸用材料制品5不存在于设备1中时（如在上文所讨论的校准阶段中）的转变次数的某一比例或百分数，而非使用比如转变（比如，从高电压到低电压）的次数的绝对阈值数量。将理解的是，在某一时间段内，电容式传感器上的最大电压与最小电压之间的转变次数是电容式传感器15的充电率/放电率的测量。在具体示例中，且无限制地，一些标称值是V_{DD_SCALED}=2.25V，V_DD/4 = 0.56V，测量时间是0.1秒，且每次测量的转变次数是1000。在测试期间的具体实际示例中，当可吸用材料制品5不存在于设备1中时每次测量的转变次数是1100，而当可吸用材料制品5存在于设备1中时每次测量的转变次数是1050。

可以注意到的是，具有用于可吸用材料制品5的电容式感测的（至少）两个电极12的设备1可如上文所描述的那样交替地操作，其中一个电极12实际上提供电容器的一个“板”，且电容器的另一个“板”由可吸用材料制品5（或至少由可吸用材料制品5上的一些特征，诸如上文提及且在下文进一步讨论的标志或标记）来提供。（这与上文描述的感测两个电极12之间的电容的具体示例不同）。当可吸用材料制品5被插入设备1内时，能够获得由设备1的电极12和可吸用材料制品5的组合形成的电容的测量，且接着将该测量与一个或多个标准相比较以确定设备1是否能够接着继续加热可吸用材料。出于该目的使多个电极12围绕设备1的开放端3间隔开是有利的，因为可吸用材料制品5围绕设备1中的纵向轴线X-X的取向更不重要，因为通常电极12中的至少一个将足够接近可吸用材料制品5以充分感测电容。

在图2到图4的具体示例中，两个电极12大体上或几乎为半圆形，且在外壳体2的相对侧上面向彼此，以限定大体上圆形的开口，当可吸用材料制品5被接收于壳体2中时，其通行进入该开口。电极12的不同形状和布置是可能的。

例如，图8和图9示出设备801的另一个示例，其使用位于外壳体802的开放端803附近的（至少）两个电极812，以允许电容式感测来感测被接收于壳体802内的可吸用材料制品805。与图2和图3的示例中的对应物品相同或至少功能上类似的部件和电路具有类似的附图标记，但增大“800”。因此，图8和图9中所示的示例设备801具有加热室804、装纳电气控制电路807和电源808的电子设备/电力室806、加热器支撑套筒809、多个加热元件或加热器节段810，以及通/断开关811等，所有这些可以与图2到图4中示意性地示出的示例的对应部件相同或至少功能上类似。其它加热布置是可能的，包括例如通过发射红外辐射来加热的红外加热器节段810，或由例如围绕加热器节段810的电阻式电气绕组形成的电阻式加热元件。仍可使用其它不同的加热布置。

在图8和图9的示例中，两个电极812相互交错。如图2及图3的示例那样，电极812经由连接导线814连接到感测电路813。感测电路813可被提供为电气控制电路807的一部分，诸如提供为控制器（例如，上文描述的微处理器）的一部分，或提供为单独的电路。出于说明的目的，图9示出了仅电极812（没有设备801的其它零件）的透视图，并且可吸用材料制品805插入所述电极之间。如在上述示例中那样，电极812和感测电路813的组合提供电容式传感器。在该示例中，感测电路813在以下两种情况之间交替：向电容器电极812中的一者供应电压；和允许电压从电容器电极812中的所述一者漏出。电容器电极812中的另一者接地（例如通过电气地连接到设备801的外壳体802）。监测由电极812提供的电容及当可吸用材料制品805被接收于壳体802内时该电容如何变化，以便使得能够关于可吸用材料制品805是否为“正品”作出判定。这可类似于上文描述的主要示例来进行，即，通过交替进行电容器电极812中的所述一者的充电和电压从电容器电极812中的所述一者漏出（既在可吸用材料制品805被接收于壳体802内之前的校准阶段期间，也在接着当可吸用材料制品805被接收于壳体802内时），并且对在给定时间段中发生的转变（比如，从高电压到低电压）的次数进行计数。然而，再次，可使用其它方法。

如所阐述的那样，在图8和图9的该示例中，两个电极812相互交错。也就是说，在该示例中，每个电极812大体上为环形且具有大体上平行于设备801的纵向轴线延伸的多个齿形结构（castellation）或“指部”820。电极812安装在设备801的外壳体802中，使得一个电极812的指部820处于另一个电极820的指部820之间，以便形成电极812的大面积的重叠，且因此增加有效电容。在该示例中，相应电极812的指部820之间的配合是密配合（snug fit），不过，尽管这是优选的，但松（非接触式）配合也是可能的。

图10到图12示意性地示出一种实施例的示例，其中使用电阻式感测来感测被接收于壳体内的可吸用材料制品。与图2和图3的示例中的对应物品相同或至少功能上类似的部件和电路具有类似的附图标记，但增大“1000”。因此，图10到图12中所示的示例设备1001具有：外壳体1002，其具有开放端1003；加热室1004，其在使用中接收可吸用材料制品1005；电子设备/电力室1006，其装纳电气控制电路1007和电源1008；加热器支撑套筒1009；多个加热元件或加热器节段1010；以及通/断开关1011等，所有上述部件可与图2到图4中示意性地示出的示例的对应部件相同或至少功能上类似。其它加热布置是可能的，包括例如通过发射红外辐射来加热的红外加热器节段1010，或由例如围绕加热器节段1010的电阻式电气绕组形成的电阻式加热元件。仍可使用其它不同的加热布置。

在图10到图12的示例中，设备1001具有位于外壳体1002的开放端1003附近的至少两个导电电阻触头或电极1050。两个电极1050是弯曲的，每个电极1050的横截面几乎为半圆形，以便限定大体上圆形的开口，当可吸用材料制品1005被接收于壳体1002内时，其通行穿过所述开口。两个电极1050可由相对有弹性或有弹力的材料形成，并且可被布置成以便朝向彼此略微向内偏压。这有助于确保当可吸用材料制品1005被引入设备1002内时，与可吸用材料制品1005形成良好的物理接触。

电极1050经由连接导线1014连接到感测电路1013。感测电路1013可被提供为电气控制电路1007的一部分，例如作为控制器（诸如上文描述的微处理器）的一部分，或作为单独的电路。出于说明的目的，图11示出了仅电极1050（没有设备1001的其它零件）的透视图，并且可吸用材料制品1005被插入所述电极之间。电极1050和感测电路1013的组合提供电阻式传感器。

监测由电极1050有效测得的电阻及当可吸用材料制品1005被接收于壳体1002内时所述电阻如何变化，以便使得能够关于可吸用材料制品1005是否为“正品”作出判定。这可由例如电气控制电路1007来进行，从而引起贯穿电极1050施加参考电压V_dd并检测输出的电流。高电流指示电阻低，且小电流指示电阻高。可获得电阻的绝对测量。然而，再次，可使用其它方法。

在实施例的另一个示例中，使用上文描述的示例中的任意示例的组合，可使用电容式感测和电阻式感测的组合。一般地，这准许获得关于可吸用材料制品的更多信息。这使得能够获得可吸用材料制品的更精确的识别和/或允许将更多信息有效地编码于可吸用材料制品中。在某些实施例中，这还提供了一些冗余，因为如果出于一些原因电容式感测和电阻式感测中的一者失效，那么可使用另一者来识别已被引入设备内的可吸用材料制品。可使用设备中的一个或多个相同的电极进行电容式感测和电阻式感测，或者电容式感测和电阻式感测可使用它们自己的相应的一个或多个专用电极。

上文描述的一个或多个电极（不论是呈例如用于电容式感测的电容性衬垫（pad）还是呈用于电阻式感测的电阻式触头的形式）通常是导电的。在用于电容式感测的一个或多个电极的情况中，所述一个或多个电极优选地被机械地安装在设备的主体或壳体中，以便当在使用中可吸用材料制品被接收于设备中或连接到设备时与可吸用材料制品电气地隔离。在用于电阻式感测的一个或多个电极的情况中，所述一个或多个电极优选地被机械地安装在设备主体或壳体中，以便当在使用中可吸用材料制品被接收于设备中或连接到设备时，与可吸用材料制品形成物理接触。用于所述一个或多个电极的合适材料包括铜或含铜合金，包括例如铜箔（在电容式感测的情况中）和铍-铜（在电阻式感测的情况中）。

在图13中，示出设有或形成有一些标志或标记131的可吸用材料制品130的示例的示意性纵向横截面，下文将进一步描述所述标志或标记的示例。可结合如本文中所描述的用于加热可吸用材料的设备的示例中的至少一些来使用可吸用材料制品130。标记131的布置对于具体加热设备可以不同，且可针对具体加热设备被不同地优化。

可吸用材料制品130具有可吸用材料棒132。如上文提及的那样，可吸用材料可包括例如任何含烟草的材料，且可以例如包括烟草、烟草衍生物、膨胀烟草、再造烟草或烟草替代品中的一者或多者。“可吸用材料”还可包括其它非烟草产品，取决于该产品，其可以或可以不包含尼古丁。可吸用材料的棒132邻近开放管状滤嘴133。棒132和滤嘴133以本身已知的方式通过被卷在接装纸134中被组装和保持在一起。

在所示示例中，标志或标记131被提供在接装纸134上。在所示的示例中，标记131呈材料带的形式，所述材料带在已组装的可吸用材料制品130中完全环绕可吸用材料制品130。这种布置促进由上文描述的加热设备的示例来测量标记131的性质，因为可吸用材料制品130在加热设备内的具体取向并不重要。其它布置是可能的。例如，标记131可以不必在所有情况下完全环绕可吸用材料制品130，而是可以将标记131形成为不同的、非连续图案，诸如规则的或不规则的棋盘图案，或者环绕可吸用材料制品130的带或条的规则的或不规则的间距。图14示出在组装可吸用材料制品130之前接装纸134的示例，其中所述接装纸134具有单个标记带131。图15示出在组装可吸用材料制品130之前接装纸134的示例，其中所述接装纸134为有效地双幅（double width）且在相对边缘处具有一对标记带131。在制造期间，当形成可吸用材料制品130对时，将双幅接装纸134切割通过中心。

为了给出尺度的概念，在具体示例中，可吸用材料的棒132具有大约53 mm的长度，滤嘴133具有30 mm的长度，且接装纸的宽度可为35 mm（沿平行于可吸用材料制品130的长度的方向）。标记131可具有大约4 mm的宽度（再次地，沿平行于可吸用材料制品130的长度的方向）。优选的是，标记131的厚度小，以便不干扰用于可吸用材料制品的制造工艺，或者不会使得难以将可吸用材料制品插入加热设备内。例如，厚度可以在0.03 mm到0.3 mm的近似范围中，且更优选地在大约0.03到0.05 mm之间。实际上，如果浸渍于可吸用材料制品的表面中，那么标记131可有效地根本不具有厚度。另一方面，可存在特定应用，其中最小厚度是优选的，以便使得能够实现令人满意的感测。

取决于可吸用材料制品130旨在与其一起使用的加热设备的具体感测布置，标志或标记131可以以许多不同方式来形成，且可由许多不同材料形成。标记131可以例如被提供在可吸用材料制品130的外部、可吸用材料制品130的内部、可吸用材料制品130的外部与内部两者，和/或被浸渍于接装纸134的材料中。（出于说明的目的，图13中以夸大的形式示出标记131）。在使用电阻式感测的情况下（不论以其自身的方式还是结合一些其它感测（诸如电容式感测）），标记131优选地被提供在可吸用材料制品130的外侧上，使得加热设备的电阻式感测电极能够与标记131形成良好的电气接触。在使用电容式感测的情况下，标记131可被提供在可吸用材料制品130的内部或外部。标记131可被提供在可吸用材料制品130的内部和外部，和/或单独的标记131可被提供在可吸用材料制品130的内部和外部。标志或标记131可确切地“标在”可吸用材料制品130上（诸如通过印制）。替代性地，标志或标记131可通过其它技术（诸如在制造期间与可吸用材料制品130一体地形成）被提供在可吸用材料制品130中或之上。

在某些示例中，且取决于用以感测和识别可吸用材料制品130的感测的本质，标记131可由导电材料形成。标记131可以是例如传导性墨。使用例如轮转式凹版印刷方法、丝网印刷、喷墨印刷或任何其它合适的工艺可以将墨印制于接装纸134上。

在使用中，具体地在使用电容式传感器（其被布置成当可吸用材料制品130与加热设备相关联时感测电容的变化）的加热设备，且具体地使用（至少）两个电极（其实际上提供电容器的一对“板”）的加热设备的背景中，以下考虑因素是相关的。可吸用材料制品130（及其导电标记或标志131）形成其自己的电路，从而将一个传感器电极与另一个传感器电极电气地联接。具体地，这种联接的有效性和结果受到可吸用材料制品130和/或标记131的固有电阻R_i和电容C的影响。电阻R_i通常主要由例如针对标记131选取的墨和配方的类型以及由标记131的厚度和宽度确定。因此，针对标记131的墨的选择以及标记131的应用厚度提供了在宽的范围内控制R_i特性的方式。电容C通常主要由标记131的轴向宽度以及标记131距加热设备的电极的距离确定。该距离相应地由电极距彼此的间距以及可吸用材料制品130的厚度（例如，直径）确定。因此，检测器电极与可吸用材料制品130上的标记131之间的联接或“C”特性电容耦合能够通过可吸用材料制品130在加热设备中的“配合”来确定或控制（通过例如适当地设定可吸用材料制品130的厚度或直径，以及通过控制检测器电极和标记131的轴向宽度）。

已发现，特别合适的材料是非金属传导性墨，这是一种具有导电性但不含有金属材料或至少实质上不含有金属材料的墨。该墨可含有例如碳，其可呈石墨的形式。因此，墨可以为碳基非金属导电墨。在具体示例中，墨的重量电阻率可在近似30,000到300,000欧姆-克/m²的范围中。已发现是特别合适的示例的重量电阻率的具体值包括近似38,000欧姆-克/m²、150,000欧姆-克/m²和290,000欧姆-克/m²。

在一个具体示例中，墨可以主要包括石墨粉末和充当粘结剂的树脂，或可主要由石墨粉末和充当粘结剂的树脂组成。墨可使用各种各样的大的和小的颗粒大小的石墨，其中更大的颗粒形成电传导的主要路径，并且更小的颗粒“填入”更大的颗粒之间的间隙中。使用大小更大的颗粒帮助通过减少颗粒之间的单个接触点的数量来改进导电率。在另一个示例中，墨可具有使用碳纳米管的晶体结构。

已发现，用于此目的的合适的墨包括由美国俄亥俄州的工程材料系统有限公司（Engineered Materials Systems, Inc. of Ohio）供应的CI-2001和CI-2004传导性碳墨。这些墨旨在在印制电子设备中（诸如印刷电路板上等）使用，例如以在接触区域处提供物理和环境保护以及针对电阻要求进行调整。

相比于其它技术（包括现有技术中已知的一些技术），本发明的实施例具有许多优点。感测布置提供良好的信噪比，特别是在电容式感测的情况下。这在电池供电型装置中是特别有益的，因为在处理信号的过程中消耗更少的电力且能够更快速地作出更准确的判定。此外，普遍地，在制造可吸用材料制品期间将存在制造公差，使得可吸用材料制品的外直径将在一定范围内变化。这种变化实际上可以大约为例如2%到5%左右。在具体情况下，可吸用材料制品的直径可以在大约5.3 mm到5.45 mm的范围中。本感测布置（具体地包括本文中所公开的各种电容式感测布置）良好地适应这种变化。这是重要的，因为这使否则可能发生的“假负例（false negative）”（由此正品可吸用材料制品被疏忽地拒斥）的数量最小化。相比于一些其它技术，本感测布置可使用更少的电气部件，且带有更少的输入/输出连接。

为了解决各种问题并发展该技术，该公开的全部通过图示和举例的方式示出各种实施例，在所述实施例中可实践所要求保护的本发明，并且所述实施例提供被布置成加热但不燃烧可吸用材料的卓越设备。本公开的优势和特征仅是关于实施例的代表性样本的，且并非是详尽的和/或排他的。呈现它们仅仅是以辅助理解和教导所要求保护的和以其它方式公开的特征。将理解的是，本公开的优点、实施例、示例、功能、特征、结构和/或其它方面将不视为对如由权利要求所限定的本公开的限制，或者对所述权利要求的等价物的限制，并且在不背离本公开的范围和/或精神的情况下可利用其它实施例且可做出改型。各种实施例可适当地包括以下各项的各种组合、由以下各项的各种组合组成，或者基本上由以下各项的各种组合组成：公开的元件、部件、特征、零件、步骤、器件等。本公开可包括目前未要求保护但可以在未来要求保护的其它发明。

Claims (22)

1. 一种设备，其使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，所述设备包括：

壳体；以及

电容式传感器，其被布置成在使用中当可吸用材料制品与所述壳体相关联时感测电容的变化。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电容式传感器包括电极，所述设备包括处理器，所述处理器被建构和布置成在使用中感测所述电极和与所述壳体相关联的可吸用材料制品的电容的变化。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电容式传感器包括至少两个电极，所述设备包括处理器，所述处理器被建构和布置成在使用中当可吸用材料制品与所述壳体相关联时感测所述至少两个电极的电容的变化。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少两个电极被布置成使得在使用中与所述壳体相关联的可吸用材料制品的至少一部分能够定位在所述至少两个电极之间。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的设备，包括电路，所述电路被建构和布置成使得如果所述电容的变化满足至少一个预定标准，那么仅将所述设备操作成在使用中引起与所述壳体相关联的可吸用材料制品的加热。

6.根据权利要求1到5中的任一项所述的设备，包括电路，所述电路被建构和布置成以便在以下两种情况之间交替：向所述电容式传感器施加充电电压以将所述电容式传感器充电到相对高的电压；和允许所述电容式传感器放电到相对低的电压，所述电路被布置成使得如果在预定时间段中在所述电容式传感器上的所述相对高的电压与所述相对低的电压之间的转变次数小于预定数量，那么仅将所述设备操作成在使用中引起与所述壳体相关联的可吸用材料制品的加热。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述预定数量是当没有可吸用材料制品与所述壳体相关联时，在所述预定时间段中所述电容式传感器上的所述相对高的电压与所述相对低的电压之间的转变次数。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的设备，包括电阻式传感器，所述电阻式传感器被布置成在使用中当可吸用材料制品与所述壳体相关联时提供电阻的测量。

9.根据权利要求1到8中的任一项所述的设备，包括加热器，所述加热器能够操作成在使用中加热被接收于所述壳体内的可吸用材料制品。

10. 一种设备，其使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，所述设备包括：

壳体；以及

电阻式传感器，其被布置成在使用中当可吸用材料制品与所述壳体相关联时提供电阻的测量。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述电阻式传感器包括至少两个电极，所述设备包括处理器，所述处理器被建构和布置成在使用中当可吸用材料制品与所述壳体相关联时使用所述至少两个电极来提供电阻的测量。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少两个电极被布置成使得在使用中与所述壳体相关联的可吸用材料制品的至少一部分能够定位在所述至少两个电极之间并与所述至少两个电极接触，所述至少两个电极在使用中提供可吸用材料制品的所述至少一部分的电阻的测量。

13.根据权利要求10到12中的任一项所述的设备，包括电路，所述电路被建构和布置成使得如果所述电阻满足至少一个预定标准，那么仅将所述设备操作成在使用中引起与所述壳体相关联的可吸用材料制品的加热。

14.根据权利要求10到13中的任一项所述的设备，包括加热器，所述加热器能够操作成在使用中加热被接收于使用中的所述壳体内的可吸用材料制品。

15. 一种设备，其使得能够加热可吸用材料以使所述可吸用材料的至少一种成分挥发，所述设备包括：

壳体；以及

传感器布置，其被建构和布置成在使用中当可吸用材料制品与所述壳体相关联时通过使用至少两种不同的感测技术来识别所述可吸用材料制品。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述至少两种不同的感测技术中的一者使用电容式感测，且所述至少两种不同的感测技术中的另一者使用电阻式感测。

17.根据权利要求15所述的设备，其中，所述至少两种不同的感测技术中的一者使用电气感测，且所述至少两种不同的感测技术中的另一者使用光学感测。

18.根据权利要求15到17中的任一项所述的设备，包括加热器，所述加热器能够操作成在使用中加热被接收于所述壳体内的可吸用材料制品。

19.一种可吸用材料的制品，所述制品具有非金属导电区域，以便由设备的传感器检测，所述设备被布置成引起所述可吸用材料的加热。

20.根据权利要求19所述的制品，其中，所述非金属导电区域呈至少部分地环绕所述制品的材料带的形式。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的制品，其中，所述非金属导电区域包括碳。

22.根据权利要求19到21中的任一项所述的制品，其中，所述非金属导电区域是印墨。