CN108348708A - 用于气雾剂递送设备的电源 - Google Patents

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Abstract

控制主体与料筒耦合或可耦合以形成气雾剂递送设备，所述料筒配备有加热元件。所述控制主体包括：电源和微处理器。当所述控制主体与所述料筒耦合时，所述电源连接至包括所述加热器的电负载，并且包括被配置成为所述电负载供电的超级电容器。所述微处理器被配置成以所述控制主体与所述料筒耦合的激活模式操作。在所述激活模式中，所述微处理器被配置成将功率从所述超级电容器引导至所述加热元件以激活和雾化气雾剂前体组合物的组分。

Description

用于气雾剂递送设备的电源
技术领域
本公开涉及诸如吸烟制品之类的气雾剂递送设备，并且更具体地涉及可利用电生成的热量来生产气雾剂的气雾剂递送设备(例如，通常被称为电子香烟的吸烟制品)。吸烟制品可配置成加热气雾剂前体，所述气雾剂前体可结合可由烟草制得或来源于烟草或以其它方式结合烟草的材料，所述前体能够形成供人消耗的可吸入物质。
背景技术
数年以来，已提出许多吸烟设备作为需要燃烧烟草使用的吸烟产品的改良或替代品。这些设备中有许多据称已设计成提供与香烟、雪茄或烟斗相关联的感觉，但不会递送因烟草燃烧所造成的大量的不完全燃烧物和热解产物。为了这个目的，已提出了利用电能来雾化或加热挥发性材料或尝试在不燃烧烟草的情况下在很大程度上提供香烟、雪茄或烟斗的感觉的众多吸烟产品、风味产生器和药用吸入器。参见，例如，在Robinson等人的美国专利No.7,726,320和Collett等人的美国专利No.8,881,737中描述的背景技术中提出的各种替代吸烟制品、气雾剂递送设备和发热源，其通过引用并入本文。再参见，例如Bless等人的美国专利申请序列第2015/0216232号中的商标名称和商业来源所参考的各种类型的吸烟制品、气雾剂递送设备和电动热生成源，所述专利以引用的方式并入本文中。此外，在Sears等人的美国专利申请No.2014/0096781和Minskoff等人的美国专利申请No.2014/0283859以及2014年5月20日提交的Sears等人的美国专利申请No.14/282,768；2014年5月23日提交的Brinkley等人的美国专利申请No.14/286,552；2014年7月10日提交的Ampolini等人的美国专利申请No.14/327,776；和2014年8月21日提交的Worm等人的美国专利申请No.14/465,167中也提出了各种类型的电动气雾剂和蒸汽递送设备，所有这些通过引用并入本文。
发明内容
本公开涉及气雾剂递送设备、形成这类设备的方法以及这类设备的元件。本公开因此包括但不限于以下示例实现。
示例实现1：与配备有加热元件并包含气雾剂前体组合物的料筒耦合或可耦合的控制主体，所述控制体与所述料筒耦合或可耦合以形成气雾剂递送设备，在该气雾剂递送设备中加热元件被配置成激活和雾化气雾剂前体组合物的组分，控制主体包括当控制主体连接到料筒时连接到电负载的电源，该电负载包括加热器，电源包括超级电容器，该超级电容器被配置为向电负载提供电源；以及微处理器，其被配置为以激活模式操作，在该激活模式中，控制主体与料筒耦合，处于激活模式的微处理器被配置为将电力从超级电容器引导至加热元件以激活和雾化气雾剂前体组合物的组分。
示例实现2：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中超级电容器是双电层电容器(EDLC)。
示例实现3：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中超级电容器是诸如锂离子电容器(LIC)的混合电容器。
示例实现4：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括与超级电容器并联连接的缓冲电路。
示例实现5：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括在超级电容器和电负载之间连接至超级电容器的直流-直流转换器。
示例实现6：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括在超级电容器和电负载之间连接至电负载的二极管。
示例实现7：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括连接到超级电容器的直流-直流转换器，在超级电容器和电负载之间；以及连接到直流-直流转换器和电负载之间的二极管。
示例实现8：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中直流-直流转换器具有输入和输出，并且二极管具有阳极和阴极，并且其中直流-直流转换器的输入和输出分别连接到超级电容器和二极管的阳极，并且二极管的阴极连接到电负载。
示例实现9：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括与超级电容器并联连接的缓冲电路并由此形成并联组合，直流-直流转换器与缓冲电路和超级电容器的并联组合串联连接。
示例实现10：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括可与能源连接的端子，超级电容器可由该能源充电。
示例实现11：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括能源，并且能源是或包括固态电池。
示例实现12：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括能源，并且能源是或包括锂离子电池。
示例实现13：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括在超级电容器和电负载之间连接至超级电容器的直流-直流转换器。
示例实现14：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括在能源和超级电容器之间连接到能源的二极管。
示例实现15：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括在超级电容器和电负载之间连接至超级电容器的直流-直流转换器；以及连接到能源和直流-直流转换器之间的二极管。
示例实现16：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中直流-直流转换器具有输入和输出，并且二极管具有阳极和阴极，并且其中直流-直流转换器的输入和输出分别连接到超级电容器和二极管的阴极，并且二极管的阳极连接到能源。
示例实现17：任何前述或任何后续示例实现或其任一组合的控制主体，其中电源还包括与超级电容器并联连接的缓冲电路并由此形成并联组合，直流-直流转换器与缓冲电路和超级电容器的并联组合串联连接。
通过阅读以下详细描述连同下文简要描述的附图将了解本公开的这些和其它特征、方面和优点。本公开包含阐述于本公开中的两个、三个、四个或大于四个特征或元件的任何组合，而不管这类特征或元件是否在本文中所描述的特定示例实现中明确地组合或以其它方式引用。本公开旨在整体阅读以使得在本公开的方面和示例实现中的任何一个中其任何可分离特征或元件应视为既定的，即可组合的，除非本公开的上下文另外明确规定。
因此，将理解，本简要发明内容是仅出于概述一些示例实现，以便提供本公开的一些方面的基本理解的目的而提供的。因此，将了解，上文所描述的示例实现仅是示例，且不应解释为以任何方式限制本公开的范围或精神。通过结合借助于示例说明一些所描述示例实现的原理的附图做出以下详细描述，其它示例实现、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
因此，已在前文概述中描述了本公开，现在将参考附图，附图未必按比例绘制，且其中：
图1图示根据本公开的示例实现的包括耦合到控制主体的料筒的气雾剂递送设备的侧视图；
图2是根据各种示例实现的气雾剂递送设备的局部剖视图；
图3示出了根据各种示例实现的气雾剂递送设备的控制主体和料筒的各种元件；并且
图4-7更具体地示出了根据本公开的各种示例实现的控制主体的电源。
具体实施方式
现在将在下文中参考本公开的示例实现更充分地描述本公开。描述这些示例实现使得本公开将是彻底和完整的，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。实际上，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实现；相反，提供这些实现是使得本公开将满足适用的法律要求。如在说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数形式一(“a/an)”、“所述(the)”及类似用语包含多个指示物。
如下文中所描述，本公开的示例实现涉及气雾剂递送系统。根据本公开的气雾剂递送系统使用电能来加热材料(优选无需以任何显著程度燃烧材料)以形成可吸入物质；且这类系统的部件具有制品的形式，最优选的是视为手持式设备的充分紧凑型。即，优选的气雾剂递送系统的部件的使用不会导致在主要由于烟草燃烧或热解的副产物产生的气雾剂的意义上的烟雾的产生，但是，那些优选系统的使用导致由于其中结合的某些组分的挥发或雾化所引起的蒸气的产生。在一些示例实现中，气雾剂递送系统的部件可以表征为电子烟，且那些电子烟最优选地结合烟草和/或来源于烟草的组分，且因此以气雾剂形式递送来源于烟草的组分。
某些优选气雾剂递送系统的气雾剂生成件可提供抽吸通过点燃和燃烧烟草(且因此吸入烟草烟雾)所使用的香烟、雪茄或烟斗的许多感觉(例如，吸入和呼出习惯、口味或风味类型、感官效应、身体感觉、使用习惯、视觉线索，诸如由可见气雾剂提供的那些视觉线索，等等)，而无任何显著程度的燃烧其任何组分。例如，本公开的气雾剂生成件的用户可极类似于吸烟者使用传统类型的吸烟制品来握持且使用所述件，在所述件的一个端部上抽吸以吸入由所述件产生的气雾剂，在所选择的时间间隔获取或抽吸喷烟等等。
本公开的气雾剂递送系统还可以表征为蒸气产生制品或药物递送制品。因此，这类制品或设备可经调适以便提供可吸入形式或状态的一种或多种物质(例如，调味剂和/或医药学活性成分)。例如，可吸入物质可以大体上呈气雾剂形式(即，在低于其临界点的温度下呈气相的物质)。替代地，可吸入物质可呈气雾剂形式(即，精细固体颗粒或小液滴于气体中的悬浮液)。为简单起见，不管是否可见且不管是否是可能视为烟雾状的形式，如本文中所使用的术语“气雾剂”意图包括适合于人类吸入的形式或类型的蒸气、气体和气雾剂。
本公开的气雾剂递送系统通常包括提供于外部主体或壳(其可称为壳体)内的多个部件。外部主体或壳的总体设计可变化，且可限定气雾剂递送设备的总体尺寸和形状的外部主体的型式或配置可变化。通常，类似于香烟或雪茄的形状的细长主体可由单个一体式壳体形成，或所述细长壳体可由两个或更多可分离的主体形成。例如，气雾剂递送设备可以包括可大体上呈管状形状的细长壳或主体，且因此类似于常规香烟或雪茄的形状。在一个示例中，气雾剂递送设备的部件中的所有部件包含在一个壳体内。替代地，气雾剂递送设备可以包括两个或更多接合且可分离的壳体。例如，气雾剂递送设备可以在一端具有控制主体，该控制主体包括容纳一个或多个可重复使用的部件(例如，诸如可再充电电池和/或电容器的蓄电池以及用于控制该物品的操作的各种电子器件)的外壳，并且在另一端具有可拆卸地与其耦合的、包含一次性部分(例如，一次性含香料盒)的外部主体或外壳。
本公开的气雾剂递送系统最优选地包括以下部件的某些组合：功率源(即，电功率源)、至少一个控制部件(例如，用于诸如通过控制电流流过功率源到制品的其它部件来致动、控制、调节和停止用于热量生成的功率的装置，例如单独地或作为微控制器的一部分的微处理器)、加热器或热生成构件(例如，电阻加热元件或其它部件，其单独或与一个或多个其它元件组合通常可以被称为“雾化器”)、气雾剂前体组合物(例如，通常在施加足够热量时能够产生气雾剂的液体，诸如通常被称为“烟汁(smoke juice)”、“电子烟液(e-liquid)”以及“电子烟汁(e-juice)”的成分，以及允许抽吸气雾剂递送设备以吸入气雾剂的嘴端区或尖端(例如，贯穿制品的限定空气流路径，以使得可以在抽吸时从此处吸取生成的气雾剂)。
鉴于下文中提供的更多公开内容，本公开的气雾剂递送系统内的部件的更特定型式、配置以及布置将显而易见。另外，可在考虑诸如本公开的背景技术部分中所提到的那些代表性产品等可商购电子气雾剂递送设备后理解各种气雾剂递送系统部件的选择和布置。
在各种示例中，气雾剂递送设备可以包括配置成保存气雾剂前体组合物的储集器。储集器尤其可由多孔材料(例如，纤维材料)形成且因此可以被称为多孔衬底(例如，纤维衬底)。
用作气雾剂递送设备中的储集器的纤维衬底可以是由多种纤维或长丝形成的织造或非织造材料，且可由天然纤维和合成纤维中的一种或两种形成。例如，纤维衬底可包括玻璃纤维材料。在特定示例中，可以使用醋酸纤维素材料。在其它示例实现中，可以使用碳材料。储集器可以大体上呈容器的形式，且可以包括其中所包括的纤维材料。
图1图示根据本公开的各种示例实现的包括控制主体102和料筒104的气雾剂递送设备100的侧视图。具体地说，图1图示耦合到彼此的控制主体和料筒。控制主体和料筒在所形成的功能关系中以可拆卸方式对准。各种机构可以将料筒连接到控制主体从而产生螺纹接合、压入配合接合、过盈配合、磁性接合等等。在一些示例实现中，当料筒和控制主体处于组装配置时，气雾剂递送设备可以是大体上棒状、大体上管状形状或大体上圆柱形状。气雾剂递送设备的横截面也可以是大致矩形或菱形，这可以使其本身与基本上平坦或薄膜的电源(例如包括扁平电池的电源)更好的兼容。料筒和控制主体可包括可由多种不同材料中的任一种形成的分立的、各自的壳体或外部主体。所述壳体可由任何适合的结构上合理的材料形成。在一些示例中，壳体可由诸如不锈钢、铝等等之类的金属或合金形成。其它适合的材料包括各种塑料(例如，聚碳酸酯)、金属电镀塑料(metal-plating over plastic)、或陶瓷等等。
在一些示例实现中，气雾剂递送设备100的控制主体102或料筒104中的一个或两个可以被称为可丢弃的或可重复使用的。例如，控制主体可具有可替换电池或可再充电电池，且因此可与任何类型的再充电技术组合，所述再充电技术包括诸如通过通用串行总线(USB)缆线或连接器连接到典型的交流电插座、连接到汽车充电器(即，点烟器插座)以及连接到计算机、或连接到光伏电池(有时称为太阳能电池)或太阳能电池的太阳能电池板。另外，在一些示例实现中，料筒可包括如公开于Chang等人的美国专利第8,910,639号中的单次使用式料筒，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
图2更具体地示出了根据一些示例实现的气雾剂递送设备100。如在其中所示的剖视图中所见，气雾剂递送设备可以再次包括控制主体102和料筒104，每个都包括多个相应的部件。图2中示出的部件代表可存在于控制主体或料筒中的部件，且并不旨在限制本公开所涵盖的部件的范围。如所示，例如，控制主体可由控制主体壳206形成，所述控制主体壳可包括控制部件208(例如单独或作为微控制器的一部分的微处理器)、流量传感器210、电源212以及一个或多个发光二极管(LED)214，且这类部件可按照可变方式对准。LED可以是气雾剂递送设备100可以配备的合适的视觉指示器的一个示例。除了诸如LED之类的可视指示器之外或者作为替代，诸如音频指示器(例如，扬声器)、触觉指示器(例如振动电动机)等的其他指示器可以被包括。
料筒104可由封围与液体输送元件220流体连通的储集器218的料筒壳216形成，所述液体输送元件220适用于将存储在储集器壳体中的气雾剂前体组合物芯吸或以其它方式输送到加热器222(有时被称为加热元件)。在一些示例中，阀门可以定位在储集器与加热器之间，且配置成控制从储集器传送或递送到加热器的气雾剂前体组合物的量。
可以采用配置成当电流被施加通过时产生热量的材料的各种示例以形成加热器222。这些示例中的加热器可以是电阻加热元件，例如导线线圈、微加热器等。可以形成导线线圈的示例材料包含康泰尔(Kanthal；FeCrAl)、镍铬合金(Nichrome)、二硅化钼(MoSi2)、硅化钼(MoSi)、掺杂有铝的二硅化钼(Mo(Si,Al)2)、石墨和石墨基材料(例如，碳基发泡体和纱线)以及陶瓷(例如，正或负温度系数陶瓷)。在下文进一步描述可用于根据本公开的气雾剂递送设备的加热器或加热构件的示例实现，且可并入到如本文中所描述的如图2中所图示的设备中。
在料筒壳216中可以存在开口224(例如，在嘴端)以允许用于从料筒104中排出所形成的气雾剂。
料筒104还可以包括一个或多个电子部件226，其可以包括集成电路、存储器部件，传感器等。电子部件可适用于通过有线或无线装置与控制部件208和/或与外部设备通信。电子部件可以定位在料筒或其底座228内的任何位置处。
尽管控制部件208和流量传感器210被单独示出，但应理解，控制部件和流量传感器可以被组合为电子电路板，并且空气流量传感器直接附接到电子电路板。此外，电子电路板可以相对于图1的图示水平放置，其中电子电路板可以纵向平行于控制主体的中心轴线。在一些示例中，空气流量传感器可包括其自身的电路板或其可附接到的其它底座元件。在一些示例中，可利用柔性电路板。柔性电路板可配置成多种形状，包括大体上管状形状。在一些示例中，柔性电路板可与如下文进一步描述的加热器衬底组合、层叠到其上或形成所述加热器衬底的部分或全部。
控制主体102和料筒104可以包括适于促进它们之间的流体接合的部件。如图2所示，控制主体可以包括其中具有空腔232的耦合器230。料筒的底座228可适用于接合耦合器且可包括适用于在空腔内配合的突出部234。这类接合可促进控制主体与料筒之间的稳定连接，以及在控制主体中的电源212和控制部件208与料筒中的加热器222之间建立电连接。进一步，控制主体壳206可包括进风口236，所述进风口可以是壳中的连接到耦合器的凹口，凹口允许耦合器周围的环境空气通过并进入壳，接着在壳内穿过耦合器的空腔232并通过突出部234进入料筒中。
根据本公开有用的耦合器和底座描述于Novak等人的美国专利申请公开案第2014/0261495号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。例如，如图2中所见的耦合器230可以限定被配置为与基座228的内周边240匹配的外周边238。在一个示例中，基座的内周边可限定大致上等于或稍微大于耦合器的外周边的半径的半径。进一步，耦合器可以限定外周边处的一个或多个突起242，所述突起配置成与限定在底座的内周边处的一个或多个凹槽244接合。然而，可采用结构、形状和部件的各种其它示例来将底座耦合到耦合器。在一些示例中，料筒104的底座与控制主体102的耦合器之间的连接可以是大体上永久性的，然而在其它示例中，其间的连接可以是可释放的，使得例如控制主体可与可以是可丢弃式和/或可再填充的一个或多个额外料筒一起重复使用。
在一些示例中，气雾剂递送设备100可以是大体上棒状或大体上管状形状或大体上圆柱形状的。在其它示例中，涵盖了其它形状和尺寸，例如矩形或三角形横截面、多面形状等等。
图2中示出的储集器218可以是容器或者可以是纤维储集器，如当前所描述的。例如，在这个示例中，储集器可以包括一层或多层非织造纤维，所述非织造纤维大体上形成为环绕料筒壳216的内部的管的形状。气雾剂前体组合物可以保存在储集器中。液体组分例如可以通过储集器以吸附方式保存。储存器可以与液体输送元件220流体连接。在这个示例中，液体输送元件可以经由毛细管作用将存储在储集器中的气雾剂前体组合物传输到处于金属导线线圈形式的加热器222。因而，加热器与液体输送元件呈加热布置。在下文进一步描述可用于根据本公开的气雾剂递送设备的储集器和输送元件的示例实现，且这类储集器和/或输送元件可以并入到如本文中所描述的如图2中所图示的设备中。具体来说，如下文进一步描述的加热构件和输送元件的特定组合可并入到如本文中所描述的如图2中所图示的设备中。
在使用时，当用户抽吸气雾剂递送设备100时，流量传感器210检测到空气流，且加热器222被激活以雾化气雾剂前体组合物的组分。在气雾剂递送设备的口端上抽吸使得环境空气进入进风口236并穿过耦合器230中的空腔232和底座228的突出部234中的中心开口。在料筒104中，抽吸的空气与所形成的蒸气组合以形成气雾剂。搅动、吸吮或以其它方式将气雾剂从加热器抽吸出且在气雾剂递送设备的嘴端中的开口224排出。
在一些示例中，气雾剂递送设备100可以包括多种额外的软件控制的功能。例如，气雾剂递送设备可以包括配置成检测电源输入、电源端子上的负载和充电输入的电源保护电路。电源保护电路可以包括短路保护和欠压锁定(under-voltage lock out)。气雾剂递送设备还可以包括用于环境温度测量的部件，且其控制部件208可以配置成控制至少一个功能元件从而在充电开始之前或在充电期间，如果环境温度低于某一温度(例如，0℃)或高于某一温度(例如，45℃)，那么抑制电源充电(尤其是任何电池)。
来自电源212的功率递送可以根据功率控制机制随设备100上的每次喷烟的过程而变化。设备可以包括“长喷烟”安全计时器，使得在用户或部件故障(例如，流量传感器210)引起设备试图连续喷烟的情况下，控制部件208可以控制至少一个功能元件以在一段时间(例如，四秒)之后自动终止喷烟。进一步，设备上的喷烟之间的时间可以限制为小于一段时间(例如，100秒)。如果在监视安全计时器上运行的其控制部件或软件变得不稳定且不能在适当的时间间隔(例如，八秒)内维护计时器，那么监视安全计时器可以自动重置气雾剂递送设备。在流量传感器210故障或者以其它方式损坏的情况下，可以提供进一步的安全保护，诸如通过永久地禁用气雾剂递送设备以便防止无意中加热。在压力传感器失效使得设备在四秒最长喷烟时间之后连续激活而不停止的情况下，喷烟限制开关可以停用设备。
气雾剂递送设备100可以包括配置成用于一旦所附接的料筒已达到限定数量的喷烟，就锁定加热器的喷烟跟踪算法(基于根据料筒中的电子烟液进料计算出的可用喷烟的数量)。气雾剂递送设备可以包括睡眠、待机或低功率模式功能，由此可以在限定的不使用时间段之后自动切断功率输送。可以提供进一步的安全保护，其中电源212的所有充电/放电循环可以由控制部件208在其寿命期间监测。在电源达到预定数量(例如，200)的完全放电和完全再充电循环的等效之后，可以将其声明为耗尽，并且控制部件可以控制至少一个功能元件以防止电源的进一步充电。
根据本公开的气雾剂递送设备的各种部件可选自在所属领域中所描述且可商购的部件。在Peckerar等人的美国专利申请公开案第2010/0028766号中描述了根据本公开可以使用的电池的示例，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
当期望气雾剂生成时(例如，在使用期间抽吸时)，气雾剂递送设备100可以包含用于控制到加热器222的电功率的供应的传感器210或另一传感器或检测器。如此，例如，提供一种当在使用期间不抽吸气雾剂递送设备时断开加热器的功率，且在抽吸期间接通功率以致动或触发由加热器生成热量的方式或方法。附加代表性类型的感测或检测机构的、其结构和配置、其部件以及其操作的一般方法描述于Sprinkel,Jr.的美国专利第5,261,424号、McCafferty等人的美国专利第5,372,148号以及Flick的PCT专利申请公开案第WO 2010/003480号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。
气雾剂递送设备100最优选地包含用于在抽吸期间控制到加热器222的电功率的量的控制部件208或另一控制机制。代表性类型的电子部件、其结构和配置、其特征以及其操作的一般方法描述于Gerth等人的美国专利第4,735,217号、Brooks等人的美国专利第4,947,874号、McCafferty等人的美国专利第5,372,148号、Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号、Nguyen等人的美国专利第7,040,314号、Pan的美国专利第8,205,622号、Fernando等人的美国专利申请公开案第2009/0230117号、Collet等人的美国专利申请公开案第2014/0060554号、Ampolini等人的美国专利申请公开案第2014/0270727号以及Henry等人于2014年3月13日提交的美国专利申请序列第14/209,191号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。
用于支持气雾剂前体的衬底、储集器或其它部件的代表性类型描述于Newton的美国专利第8,528,569号、Chapman等人的美国专利申请公开案第2014/0261487号、2013年8月28日提交的Davis等人的美国专利申请序列第14/011,992号以及2014年2月3日提交的Bless等人的美国专利申请序列第14/170,838号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。另外，某些类型的电子烟内的各种芯吸材料以及那些芯吸材料的配置和操作阐述于Sears等人的美国专利申请公开案第2014/0209105号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
气雾剂前体组合物，又称为蒸气前体组合物，可包括多种组分，所述多种组分包括例如多元醇(例如，丙三醇、丙二醇或其混合物)、尼古丁、烟草、烟草提取物和/或调味剂。代表性类型的气雾剂前体组分和制剂还在Robinson等人的美国专利No.7,217,320和Zheng等人的美国专利公开No.2013/0008457；Chong等人的美国专利公开No.2013/0213417；Collett等人的美国专利公开No.2014/0060554；Lipowicz等人的美国专利公开No.2015/0020823；和Koller的美国专利公开No.2015/0020830，以及Bowen等人的WO 2014/182736中被阐述和被表征，其公开内容通过引用结合于此。可以使用的其他气雾剂前体包括已经结合到R.J.Reynolds Vapor公司的产品，Imperial Tobacco Group PLC的BLUTM产品，Mistic Ecigs的MISTIC MENTHOL产品和CN Creative的VYPE产品的气雾剂前体。也可以从Johnson Creek Enterprises LLC获得用于电子香烟的所谓“烟汁”。
气雾剂递送设备100中可以采用产生视觉线索或指示的附加代表类型的部件，诸如视觉指示器和相关部件、听觉指示器、触觉指示器等等。适合的LED部件的示例以及其配置和用途描述于Sprinkel等人的美国专利第5,154,192号、Newton的美国专利第8,499,766号、Scatterday的美国专利第8,539,959号以及2014年2月5日提交的Sears等人的美国专利申请序列第14/173,266号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。
可并入到本公开的气雾剂递送设备中的又其它特征、控件或部件描述于Harris等人的美国专利第5,967,148号、Watkins等人的美国专利第5,934,289号、Counts等人的美国专利第5,954,979号、Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号、Hon的美国专利第8,365,742号、Fernando等人的美国专利第8,402,976号、Katase的美国专利申请公开案第2005/0016550号、Fernando等人的美国专利申请公开案第2010/0163063号、Tucker等人的美国专利申请公开案第2013/0192623号、Leven等人的美国专利申请公开案第2013/0298905号、Kim等人的美国专利申请公开案第2013/0180553号、Sebastian等人的美国专利申请公开案第2014/0000638号、Novak等人的美国专利申请公开案第2014/0261495号以及DePiano等人的美国专利申请公开案第2014/0261408号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。
控制部件208包括数个电子部件，且在一些示例中可以由支撑且电连接电子部件的印刷电路板(PCB)形成。电子部件可以包括微处理器或处理器核和存储器。在一些示例中，控制部件可以包括具有集成的处理器核和存储器的微控制器，且该微控制器可以进一步包括一个或多个集成的输入/输出外围配置。在一些示例中，控制部件可以耦合到通信接口以实现与一个或多个网络、计算设备或其他适当使能的设备的无线通信。合适的通信接口的示例公开于2015年3月4日提交的Marion等人的美国专利序列第14/638,562号，其内容通过引用整体结合于此。根据其气雾剂递送设备可以配置成无线通信的合适的方式的示例公开于Ampolini等人的2014年7月10日提交的美国专利申请序列第14/327,776号和Henry,Jr.等人于2015年1月29提交的美国专利申请序列第14/609,032号中，所述专利中的每一个以全文引用的方式并入本文中。
根据一些示例实现，控制部件208可以被配置为在设备的不同状态下控制气雾剂递送设备100的一个或多个功能元件。图3示出了处于活动模式的与料筒104耦合的控制主体102。如所示，控制主体可以包括可与加热器222(加热元件)的相应端子连接的正极端子302和负极端子304。控制部件208可以包括微处理器306和多个其他电子部件，诸如电阻器、电容器、开关等，其可以与电源212和加热器耦合以形成电路。在一些示例中，加热器可以包括用于传送诸如喷烟计数的数据的通信终端。
根据本公开的示例实现，微处理器306可以被配置成测量正极端子302处的电压并且基于此来控制到达加热器222的功率。在一些示例中，微处理器还可以基于正极端子处的电压来控制气雾剂递送设备100的至少一个功能元件的操作。合适的功能元件的一个示例可以是指示器308，诸如视觉、听觉或触觉指示器。
微处理器306可以对正极端子302处的实际电压进行操作，或者可以包括模数转换器(ADC)以将实际电压转换为数字等效。在一些示例中，ADC的额定的最大电压小于可以出现在正极端子处的最大电压。在这些示例中，控制部件208可以包括分压器310，其被配置为降低到达微处理器的电压。如所示，例如，分压器可以包括电阻器R1和R2，并且可以参考接地连接到正极端子和微处理器并且定位在正极端子与微处理器之间。微处理器可以被配置为测量来自分压器的正极端子处的电压。就此而言，分压器可以包括连接到微处理器的输出，且基于此微处理器可以被配置为测量正极端子处的电压。
在气雾剂递送设备100具有由可分离主体形成的壳体的示例中，当控制部件与料筒104解耦时，气雾剂递送设备，并且更具体地控制部件102可以处于待机模式。在一体式或可分离式壳体的示例中，当控制部件与料筒耦合时，气雾剂递送设备可以在抽吸之间处于待机模式。相似地，在一体的或可分离的壳体的示例中，当用户在设备上抽吸并且流量传感器210检测到气流时，气雾剂递送设备可以被置于激活模式，在激活模式期间，来自电源212的功率可以被引导穿过传感器为加热器222供电以激活和雾化气雾剂前体组合物的组分。在另一个示例中，虽然当用户在设备上抽吸时，流量传感器仍然可以检测气流，但是来自电源的功率可以更直接地为加热器供电而不通过传感器(没有传感器内联)。如上所述，来自电源的功率递送可以根据功率控制机制而变化；并且在一些示例中，该功率控制机制可以取决于正极端子302处的测得的电压。
在控制主体102与料筒104(具有一体的或可分离的壳体)耦合的激活模式中，微处理器306可以被配置为将功率引导至加热器222以激活和雾化气雾剂前体组合物的组分。正极端子302处的电压可以对应于正极加热器电压。微处理器可以被配置为测量诸如来自分压器310的正极加热器电压，并且基于此来控制被引导到加热器的功率。
在一些更具体的示例中，微处理器306可以被配置成引导来自电源212的功率(例如直接或通过流量传感器210)以打开加热器222并相应地启动加热时间段。这可以包括，例如，电源(或内联流量传感器)和加热器之间的开关Q1，其中微处理器可以在关闭状态下操作，如图3所示。然后，微处理器可以基于正极端子302处的电压以周期性的速率调整引导到加热器的功率，直到加热时间段结束。
在一些示例中，引导至加热器222的功率的这种调整可以包括微处理器306被配置为确定引导至加热器的瞬时实际功率的测量值的移动窗口，其中测量窗口的每个测量值被确定为正极加热器电压和通过加热器的电流的乘积。该电流可以以多种不同的方式测量，诸如来自电流感测电阻器R3。在一些示例中，微处理器可以通过加热器的实际电流操作，或者控制部件208或微处理器可以包括被配置为将实际电流转换为数字等效的ADC。
微处理器306可基于瞬时实际功率的测量值的移动窗口来计算引导到加热器222的简单移动平均功率，并将简单移动平均功率与同电源212相关联的选定功率设定点进行比较。然后，微处理器可以调整引导至加热器的功率，以便在简单移动平均功率分别高于或低于选定功率设定点的每个情况下，以周期性的速率关闭或打开加热器。关于根据本公开的示例性实施方式的控制部件的各方面的更多信息可以在上面引用并且并入的Ampolini等人的美国专利申请序列第2014/0270727号中找到。
图4-7更具体地示出了根据本公开的各种示例实现的电源212。如所示，当控制主体102与料筒104耦合时，电源可以连接到包括加热器222的电负载402。更具体地，电负载可以包括上面解释的控制部件208(和其包括分压器310的电子部件)和加热器，其可以与电源耦合以形成电路。这可以另外包括例如流量传感器210、指示器308等。
如所示，电源212可以包括被配置为向电负载402提供电力的超级电容器SC。超级电容器可以是许多不同类型的超级电容器中的任何一种，诸如双电层电容器(EDLC)、诸如锂离子电容器(LIC)的混合电容器等。诸如EDLC的超级电容器可针对快速充电(例如，三秒)。超级电容器针对长寿命(例如32年)和循环寿命(例如，1,000,000次充放电循环)，并且提供环境友好的、低成本的解决方案。超级电容器可以向电负载提供高电流脉冲。并且由于超级电容器不包括电极之间的电解质，所以超级电容器因此可能仅以可忽略的短路的概率运行。
诸如LIC的混合电容器通常具有电池特性(高电压和高能量密度)，同时保持快速充电电容器(例如，三秒)的传统特性。混合电容器可以是可再充电的，并且能够在更长的时间内自行操作，而不需要混合电容器可以从其充电的另一能源。与其他选项相比，混合电容器可以具有更长的使用寿命(例如10年)和循环寿命，并且更环保。
在一些示例中，例如当超级电容器SC是或者包括诸如LIC的混合电容器时，缓冲电路404可以与超级电容器并联连接。在一个实例实现中，额定3.8伏的LIC可以包括并联连接的缓冲电路，以帮助将LIC保持在至少2.2伏。
在一些示例中，电源212还可以包括可与超级电容器SC可从其充电的能源连接的端子406、408。能源可以是多种不同类型中的任何一种，诸如被配置为以类似于电池充电器的方式操作的各种充电器。在其他示例中，能源可以是或包括电池。如图5所示，在一些示例中，能源可以进一步包括能源E，并且能源可以是或包括固态电池、锂离子电池等。在这些示例中，能源可以是从电源固定或可移除并且因此可以从气雾剂递送设备100移除。
合适的固态电池的示例是意法半导体的EnFilmTM可充电固态锂薄膜电池，其具有LiCoO2阴极，LiPON陶瓷电解质和锂阳极。具体而言，意法半导体的EFL700A39电池标称电压为4.1V，厚度仅为220微米。电池的额定使用寿命为10年，4000次充放电循环寿命。电池的典型充电也较短，有些情况下充电时间大约为30分钟。电池具有陶瓷电解质，其可以通过电子的移动产生电流，从而降低阴极和阳极中可导致短路的不希望的晶体生长的风险。
在一些示例中，特别是其中能源E是或包括电池的那些示例中，超级电容器SC可以在能量源削弱时平滑来自低电流源的波动功率，并且可以由此增加其寿命和循环寿命。在具有锂离子电池的示例中，超级电容器可以在比锂离子电池更大的温度范围(例如，从-50到70℃)上运行，并且可以在否则锂离子电池可能无法启动的低温(例如低于-10℃)和高温(例如，40℃以上)下开启。在这些示例中，超级电容器因此可以在较冷和较暖的地区提供额外的益处。
如在图6和图7中所示，在一些示例中，电源212可以进一步包括其他部件，诸如直流-直流转换器410和/或二极管D。图6和图7示出了包括直流-直流转换器和二极管两者的电源，但应理解，电源可以包括任一个但不包括另一个。直流-直流转换器可以避免超级电容器SC的过快放电，并且其可以促进电流的均匀耗散，使得超级电容器向电负载402提供恒定功率。当电容器放电时，二极管可促进电流流入电负载，并防止电流回流。
直流-直流转换器410可以连接到超级电容器SC，在超级电容器和电负载402之间。如图6所示，在一些更具体的示例中，二极管D可以连接到直流-直流转换器和电负载之间，并且在直流-直流转换器和电负载之间。并且在这些示例中的至少一些中，直流-直流转换器的输入和输出可分别连接至超级电容器和二极管的阳极，并且二极管的阴极可连接至电负载。
如图7所示，在一些更具体的示例中，二极管D可以连接到能源E和直流-直流转换器410，并且在能源E和直流-直流转换器410之间。并且在这些示例中的至少一些中，直流-直流转换器的输入和输出可分别连接至超级电容器SC和二极管的阴极，并且二极管的阳极可连接至能源。并且在包括缓冲电路404的示例中，如图6和图7所示，缓冲电路和超级电容器可以形成并联组合，该并联组合可与直流-直流转换器串联连接。
一种或多种制品的前述使用描述可以通过微小修改应用于本文中所描述的各种示例实现，鉴于本文中所提供的更多公开内容所述微小修改对于所属领域的技术人员而言可以是明显的。然而，以上使用描述并不旨在限制制品的使用，而是提供以符合本公开的公开内容的所有必要需求。图1到图4中所图示的或如上文以其它方式所描述的一种或多种制品中所展示的元件中的任一种可以包含于根据本公开的气雾剂递送设备中。
得益于前述描述和相关图式中所呈现的教示，公开内容涉及的所属领域的技术人员将了解本文中阐述的这个公开内容的许多修改和其它实施方案。因此，应理解，本公开不限于所公开的特定实施方案，且其修改和其它实施方案意图包含于所附权利要求书的范围内。此外，尽管前述描述和相关图式在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述示例实现，但应了解，可以在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，通过替代实施方案提供元件和/或功能的不同组合。就此而言，例如，还涵盖与上文明确描述的那些组合不同的元件和/或功能的组合，如同阐述于所附权利要求书中的一些中的一样。尽管本文中采用特定术语，但所述术语仅在通用意义和描述性意义上使用，而不用于局限性目的。

Claims (17)

1.一种与料筒耦合或能够与料筒耦合的控制主体，所述料筒配备有加热元件且包含气雾剂前体组合物，所述控制主体与所述料筒耦合或能够与所述料筒耦合以形成气雾剂递送设备，其中所述加热元件被配置为激活并雾化所述气雾剂前体组合物的组分，所述控制主体包括：
电源，当所述控制主体与所述料筒耦合时，所述电源连接至包括所述加热器的电负载，所述电源包括被配置成为所述电负载供电的超级电容器；以及
微处理器，所述微处理器被配置成以所述控制主体与所述料筒耦合的激活模式操作，所述激活模式中的所述微处理器被配置成将所述电力从所述超级电容器引导至所述加热元件以激活和雾化所述气雾剂前体组合物的组分。
2.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述超级电容器是双电层电容器。
3.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述超级电容器是混合电容器。
4.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括与所述超级电容器并联连接的缓冲电路。
5.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括与所述超级电容器连接的直流-直流转换器，所述直流-直流转换器在所述超级电容器和电负载之间。
6.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括连接至所述电负载的二极管，所述二极管在所述超级电容器和电负载之间。
7.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括：
直流-直流转换器，连接至所述超级电容器，并在所述超级电容器和电负载之间；以及
二极管，连接至所述直流-直流转换器和电负载，并在所述直流-直流转换器和电负载之间。
8.如权利要求7所述的控制主体，其中，所述直流-直流转换器具有输入和输出，并且所述二极管具有阳极和阴极，并且
其中，所述直流-直流转换器的所述输入和输出分别连接至所述超级电容器和所述二极管的所述阳极，并且所述二极管的所述阴极连接至所述电负载。
9.如权利要求7所述的控制主体，其中，所述电源还包括与所述超级电容器并联连接的缓冲电路并由此形成并联组合，所述直流-直流转换器串联连接于所述缓冲电路和超级电容器的所述并联组合。
10.如权利要求1所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括能与对所述超级电容器充电的能源相连接的端子。
11.如权利要求10所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括所述能源，并且所述能源是固态电池或包括固态电池。
12.如权利要求10所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括所述能源，并且所述能源是锂离子电池或包括锂离子电池。
13.如权利要求10所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括与所述超级电容器连接的直流-直流转换器，所述直流-直流转换器在所述超级电容器和电负载之间。
14.如权利要求10所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括连接至所述能源的二极管，所述二极管在所述能源和超级电容器之间。
15.如权利要求10所述的控制主体，其中，所述电源进一步包括：
直流-直流转换器，连接至所述超级电容器，并在所述超级电容器和电负载之间；以及
二极管，连接至所述能源和直流-直流转换器，并在所述能源和直流-直流转换器之间。
16.如权利要求15所述的控制主体，其中，所述直流-直流转换器具有输入和输出，并且所述二极管具有阳极和阴极，并且
其中，所述直流-直流转换器的所述输入和输出分别连接至所述超级电容器和所述二极管的所述阴极，并且所述二极管的所述阳极连接至所述能源。
17.如权利要求15所述的控制主体，其中，所述电源还包括与所述超级电容器并联连接的缓冲电路并由此形成并联组合，所述直流-直流转换器串联连接于所述缓冲电路和超级电容器的并联组合。
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