CN109069775B - 包括半导体加热器的气溶胶生成装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种气溶胶生成装置(10)，其包括电源(40)、用于收纳气溶胶生成制品(50；60)的腔(14)以及定位在所述腔(14)内的多个半导体加热器(22)。每个半导体加热器(22)包括衬底层(32)和提供于所述衬底层(32)上的加热层(36)，其中所述加热层(36)是连续层。所述气溶胶生成装置(10)还包括控制器(42)，其配置成控制从所述电源(40)到所述半导体加热器(22)中的每一个的电力供应。

Description

包括半导体加热器的气溶胶生成装置
技术领域
本发明涉及包括半导体加热器的气溶胶生成装置。本发明尤其用作电操作吸烟系统。
背景技术
一种类型的气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。已知的手持电操作吸烟系统通常包括气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括电池、控制电子元件以及电加热器，所述电加热器用于加热专门设计来与气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品。在一些实例中，气溶胶生成制品包括气溶胶生成基质，例如烟丝条或烟草塞，且在气溶胶生成制品插入到气溶胶生成装置中时，气溶胶生成装置内所含的加热器插入到气溶胶生成基质中或周围。在替代电操作吸烟系统中，气溶胶生成制品可包括含有松散烟草等气溶胶生成基质的封壳。
期望的是提供一种能改善对气溶胶生成制品的加热的控制的气溶胶生成装置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种气溶胶生成装置，其包括电源、用于收纳气溶胶生成制品的腔以及定位在腔内的多个半导体加热器。每个半导体加热器包括衬底层和提供于衬底层上的加热层，其中所述加热层是连续层。气溶胶生成装置还包括控制器，所述控制器配置成控制从电源到每个半导体加热器的电力供应。
根据本发明的气溶胶生成装置包括定位在用于收纳气溶胶生成制品的腔内的多个半导体加热器。有利的是，多个半导体加热器可改善对收纳于腔内的气溶胶生成制品的加热的控制。相比于包括金属或陶瓷电阻加热元件的常规电阻加热器，使用每个半导体加热器的加热的温度和持续时间可得以更准确控制。
有利的是，相比于其中加热元件包括图案化导电层的已知装置，为每个半导体加热器提供连续加热层可简化气溶胶生成装置的制造。
多个半导体加热器可有利地促进对气溶胶生成制品的离散部分的加热，这可改善气溶胶从气溶胶生成制品的释放。加热气溶胶生成制品的离散部分可有助于用户在第一时间段消耗气溶胶生成制品的第一部分且在稍后第二时间段消耗气溶胶生成制品的第二部分。
有利的是，使用多个半导体加热器加热气溶胶生成制品的离散部分可有助于更准确估计气溶胶生成制品的消耗量。
有利的是，当相比于包括金属或陶瓷电阻加热器的常规气溶胶生成装置，多个半导体加热器可以更紧密匹配气溶胶生成制品的一部分的形状和大小的几何分布定位在腔内。使多个半导体加热器的几何分布匹配气溶胶生成制品的一部分的形状和大小可有利地提供对气溶胶生成制品更均匀的加热。对气溶胶生成制品更均匀的加热可增大来自气溶胶生成制品的总气溶胶递送量。
所述多个半导体加热器中的每个加热器可提供于腔的内表面上。
所述腔可包括大体上平面的壁，其中所述多个半导体加热器提供于所述大体上平面的壁上。有利的是，将所述多个半导体加热器提供于大体上平面的壁上可有助于加热大体上平面的气溶胶生成制品。有利的是，将半导体加热器提供于大体上平面的壁上可简化气溶胶生成装置的制造。
优选的是，每个半导体加热器大体上是平面的。有利的是，提供大体上平面的半导体加热器可简化半导体加热器和气溶胶生成装置这两者的制造。有利的是，大体上平面的半导体加热器可有助于在气溶胶生成制品收纳于腔内时优化每个半导体加热器与气溶胶生成制品的一部分之间的接触。
每个半导体加热器包括衬底层和提供于衬底层上的加热层。每个加热层可提供于单独衬底层上。优选的是，所述多个半导体加热器包括共同衬底层和彼此间隔开且各自提供于共同衬底层上的多个加热层，其中每个加热层形成半导体加热器。有利的是，使用共同衬底层可简化所述多个半导体加热器和气溶胶生成装置的制造。用于形成衬底层的合适材料是硅。衬底层可以是硅晶片。
每个加热层可具有凸多边形形状。即，每个加热层的形状可使得加热层的边界上的任何两点之间的线段不会在加热层外部延伸。合适的形状包含圆形、卵形、椭圆形、三角形、矩形、正方形、五边形等等。
每个加热层可包括多晶硅。每个加热层可包括为多晶硅提供所要电阻的一种或多种掺杂物。合适的掺杂物是磷。
可将每个加热层直接提供在衬底层上，使得加热层与衬底层之间不存在介入层。
每个半导体加热器还可包括提供于加热层与衬底层之间的一个或多个中间层。每个半导体加热器可包括定位于加热层与衬底层之间的绝缘层。在多个半导体加热器包括共同衬底层的实施例中，绝缘层可以是在共同衬底层上且在多个加热层下的共同绝缘层。用于形成绝缘层的合适材料是氮化硅。
每个半导体加热器可包括电连接到加热层的一个或多个电极。优选的是，每个电极由导电材料形成。每个电极可由至少一种金属形成。所述至少一种金属可包括铜、锌、铝、银、金、铂以及其组合。
每个半导体加热器可包括提供于加热层上的钝化层。有利的是，钝化层可防止加热层在加热器的操作期间氧化。用于形成钝化层的合适材料是二氧化硅。
每个半导体加热器可配置成在介于约200摄氏度与约400摄氏度之间的温度下操作。每个半导体加热器可配置成在介于约3伏与约6伏之间的电压下操作。
每个半导体加热器可延伸低于约7平方毫米的总面积。在每个半导体加热器包括提供于共同衬底层或共同绝缘层上的加热层和一个或多个电触点的实施例中，加热层和一个或多个电触点优选延伸低于约7平方毫米的总面积。有利的是，提供各自具有低于约7平方毫米大小的多个半导体加热器可有助于准确加热气溶胶生成制品的离散部分。
每个半导体加热器可在腔的内表面的一部分上，其中内表面的每个部分的表面积低于约7平方毫米。有利的是，提供各自具有低于约7平方毫米大小的多个半导体加热器可有助于改善对气溶胶生成制品的加热的控制。
每个半导体加热器可直接位于腔的内表面的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。
一个或多个介入层可定位于每个半导体加热器与腔的内表面之间，使得每个半导体加热器间接覆盖腔的内表面的具有低于约7平方毫米面积的一部分。
在每个半导体加热器包括定位于共同衬底层上的加热层和一个或多个电极的实施例中，加热层和一个或电极可位于共同衬底层的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。即，加热层和一个或多个电极间接位于腔的内表面的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。
在每个半导体加热器包括定位于共同绝缘层上的加热层和一个或多个电极的实施例中，加热层和一个或电极可位于共同绝缘层的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。即，加热层和一个或多个电极间接位于腔的内表面的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。
气溶胶生成装置还可包括至少一个气体传感器。气溶胶生成装置可包括多个气体传感器。有利的是，气体传感器可用于监测气溶胶生成装置的操作。举例来说，氧化气体或还原气体的存在可指示来自由气溶胶生成装置加热的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质的耗减。氧化气体或还原气体的存在可指示气溶胶生成制品被气溶胶生成装置加热到比气溶胶生成制品的操作温度高的温度。
每个气体传感器可以是半导体气体传感器。
优选的是，每个半导体气体传感器接近半导体加热器中的至少一个而定位。有利的是，接近半导体加热器中的至少一个定位每个气体传感器可无需提供一个或多个额外加热器以在气体传感器的操作期间加热每个气体传感器。优选的是，控制器配置成在接近气体传感器的半导体加热器被激活时激活每个气体传感器。控制器可配置成使用每个激活的半导体气体传感器监测至少一种气体的量。即，控制器可使用每个激活的半导体气体传感器监测腔内至少一种气体的量。控制器可配置成响应于利用激活的半导体气体传感器确定的至少一种气体的量或响应于利用激活的半导体气体传感器确定的至少一种气体的量的变化而控制对接近激活的半导体气体传感器的半导体加热器的电力供应。举例来说，控制器可配置成在所确定的至少一种气体的量增大时减小对接近激活的半导体气体传感器的半导体加热器的电力供应。控制器可配置成在至少一种气体的量超出预定阈值时解除激活接近激活的半导体气体传感器的半导体加热器。控制器可配置成监测传感器的电阻或电阻的改变。传感器的电阻或电阻的改变指示存在还原或氧化气体。
至少一个半导体气体传感器可位于半导体加热器中的一个上。即，位于半导体气体传感器之下的半导体加热器可以是气体传感器加热器。控制器可配置成控制从电源到气体传感器加热器的电力供应以加热半导体气体传感器。即，控制器可配置成控制从电源到气体传感器加热器的加热层的电力供应。控制器可配置成同时测量半导体气体传感器的电阻以确定腔内至少一种气体的量。控制器可配置成响应于所确定的腔内至少一种气体的量或所确定的腔内至少一种气体的量的变化而控制对气体传感器加热器的电力供应。举例来说，控制器可配置成在所确定的至少一种气体的量增大时减小对气体传感器加热器的电力供应。控制器可配置成在所确定的腔内至少一种气体的量超出预定阈值时终止对气体传感器加热器的电力供应。
每个半导体气体传感器可以是金属氧化物气体传感器。在一个实例中，气体传感器是N型半导体气体传感器，且尤其是锡氧化物气体传感器。N型半导体传感器在存在一氧化碳(CO)或氨等还原气体的情况下电阻减小，且在存在氧气、氧化氮(NO)或二氧化氮(NO2)等氧化气体的情况下电阻增大。还可使用P型半导体气体传感器。P型半导体气体传感器以相反方式表现，因此其在存在还原气体的情况下电阻增大且在存在氧化气体的情况下电阻减小。
多个半导体加热器中的至少一个可配置成充当至少一个气体传感器。多个半导体加热器中的至少一个的加热层可配置成充当气体传感器。即，加热层可充当组合式加热与气体感测层。控制器可配置成测量加热层的至少一个电学特性以确定一种或多种气体存在与否。控制器可配置成测量加热层的至少一个电学特性以测量至少一种气体的量。控制器可配置成测量加热层的电阻。控制器可配置成同时：控制从电源到组合式加热与气体感测层的电力供应以加热所述组合式加热与气体感测层；以及测量组合式加热与气体感测层的电阻以确定腔内至少一种气体的量。控制器可配置成响应于所确定的腔内至少一种气体的量或所确定的腔内至少一种气体的量的变化而控制对组合式加热与气体感测层的电力供应。举例来说，控制器可配置成在所确定的至少一种气体的量增大时减小对组合式加热与气体感测层的电力供应。控制器可配置成在所确定的腔内至少一种气体的量超出预定阈值时终止对组合式加热与气体感测层的电力供应。
配置成充当气体传感器的每个半导体加热器可包括一个或多个第一电极，所述一个或多个第一电极电连接到加热层以将电力从电源供应到加热层以加热所述加热层。所述一个或多个第一电极可包括至少两个第一电极。配置成充当气体传感器的每个半导体加热器可包括一个或多个第二电极，所述一个或多个第二电极电连接到加热层以用于通过控制器测量所述加热层的至少一个电学特性。所述一个或多个第二电极可包括至少两个第二电极。
每个气体传感器可配置成在介于约200摄氏度与约400摄氏度之间的温度下操作。气体传感器，例如半导体气体传感器，通过在气体直接接触传感器时发生的化学反应而操作。在介于约200摄氏度与约400摄氏度之间的温度下，传感器更敏感，因为化学反应速率增大。
在气溶胶生成装置包括多个气体传感器的实施例中，气体传感器中的至少两个可配置成对不同气体敏感。一个传感器可配置成检测还原气体，而另一个可配置成检测氧化气体。两个气体传感器均可对还原气体敏感，但可以不同方式调整(通过改变气体感测层的组成、制造或掺杂)以尤其对不同气体敏感。举例来说，一个气体传感器可调整成感测CO，而另一个可调整成对NO2敏感。
优选的是，控制器配置成循序激活以及解除激活所述多个半导体加热器。即，控制器可配置成循序控制从电源到每个半导体加热器的电力供应。控制器可配置成一次一个地激活以及解除激活所述多个半导体加热器。控制器可配置成激活两个或更多个群组中的多个半导体加热器，其中一个群组内的所有半导体加热器同时激活。控制器可配置成在前一加热器或加热器群组激活之后但在前一加热器或加热器群组解除激活之前激活下一加热器或加热器群组。
电源可包括直流电(DC)源。在优选实施例中，电源包括电池。电源可包括镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁或锂聚合物电池。
气溶胶生成制品可收纳于气溶胶生成装置的腔内，使得制品和装置一起形成气溶胶生成系统。如本文所描述，当相比于包括金属或陶瓷电阻加热器的常规气溶胶生成装置时，提供包括多个半导体加热器的气溶胶生成装置可有助于以更紧密匹配气溶胶生成制品的一部分的形状和大小的几何分布提供加热器。
根据本发明的第二方面，提供一种气溶胶生成装置，其包括电源、用于收纳气溶胶生成制品的腔和定位于所述腔内的多个半导体加热器。气溶胶生成装置还包括控制器，所述控制器配置成控制从电源到每个半导体加热器的电力供应。
每个半导体加热器可包括衬底层和提供于衬底层上的加热层。每个加热层可以是大体上连续的层。每个加热层可在衬底层上形成图案。有利的是，提供在衬底层上形成图案的加热层可在加热器的操作期间提供所要的跨越半导体加热器的温度分布。
根据本发明的第二方面的气溶胶生成装置可包括本文相对于本发明的第一方面描述的任何任选或优选特征。
根据本发明的第三方面，提供一种气溶胶生成系统，其包括根据本发明的第一或第二方面的根据本文中所描述的任何实施例的气溶胶生成制品和气溶胶生成装置。气溶胶生成制品包括至少一种气溶胶形成基质，其中多个半导体加热器配置成在气溶胶生成制品收纳于腔内时加热所述至少一种气溶胶形成基质。
气溶胶生成制品可包括基底层，其中所述至少一种气溶胶形成基质定位于所述基底层的表面上。在所述多个半导体加热器提供于所述腔的大体上平面的壁上的实施例中，所述基底层优选大体上是平面的。
所述至少一种气溶胶形成基质可包括配置成在气溶胶生成制品收纳于所述腔内时位于所述半导体加热器中的至少两个半导体加热器上的气溶胶形成基质。所述至少一种气溶胶形成基质可以是配置成在气溶胶生成制品收纳于所述腔内时位于所有半导体加热器上的单种气溶胶形成基质。
所述至少一种气溶胶形成基质可包括多种气溶胶形成基质，其中每种气溶胶形成基质配置成在气溶胶生成制品收纳于所述腔内时位于所述半导体加热器中的至少一个半导体加热器上。气溶胶形成基质的数目可与半导体加热器的数目相同，其中每种气溶胶形成基质配置成在气溶胶生成制品收纳于所述腔内时位于所述半导体加热器中的一个半导体加热器上。
在每个半导体加热器位于所述腔的内表面的一部分上、其中所述内表面的每个部分的表面积低于约7平方毫米的实施例中，优选的是，每种气溶胶形成基质定位于基底层的表面上，其中所述基底层的表面的每个部分的表面积低于约7平方毫米。有利的是，提供各自覆盖低于约7平方毫米的表面积的多种气溶胶形成基质可有助于通过对应的半导体加热器均匀加热每种气溶胶形成基质。
根据本发明的第四方面，提供一种气溶胶生成制品，其包括基底层和定位于所述基底层的表面上的多种气溶胶形成基质。每种气溶胶形成基质位于基底层的表面的一部分上，其中所述基底层的表面的每个部分的表面积低于约7平方毫米。优选的是，所述基底层大体上是平面的。
气溶胶生成装置的以下任选和优选特征适用于本发明的第三方面。气溶胶生成制品的以下任选和优选特征适用于本发明的第三和第四这两方面。
优选的是，气溶胶生成制品包括可移除覆盖层，其位于基底层上且固定到基底层以使得一种或多种气溶胶形成基质密封于所述可移除覆盖层与所述基底层之间。所述可移除覆盖层可包括无孔聚合物膜。
在气溶胶生成制品包括多种气溶胶形成基质的实施例中，所述多种气溶胶形成基质可包括定位于基底层上的多种第一气溶胶形成基质和定位于基底层上的多种第二气溶胶形成基质，其中第二气溶胶形成基质不同于第一气溶胶形成基质。
控制器可配置成循序激活多个半导体加热器，使得第一气溶胶形成基质与第二气溶胶形成基质分开加热。控制器可配置成激活多个半导体加热器，使得至少一些第一气溶胶形成基质与至少一些第二气溶胶形成基质同时加热。
第一和第二气溶胶形成基质两者可各自包括固体气溶胶形成基质。第一和第二气溶胶形成基质两者可各自包括液体气溶胶形成基质。每种第一气溶胶形成基质可包括固体气溶胶形成基质，且每种第二气溶胶形成基质可包括液体气溶胶形成基质。每种第一气溶胶形成基质可包括液体气溶胶形成基质，且每种第二气溶胶形成基质可包括固体气溶胶形成基质。
在第一和第二气溶胶形成基质中的至少一种包括液体气溶胶形成基质的实施例中，每种气溶胶形成基质可包括定位于基底层上的多孔基质材料和吸附在多孔基质材料上的液体气溶胶形成基质。优选的是，多孔基质材料具有介于约0.1克/立方厘米与约0.3克/立方厘米之间的密度。
优选的是，多孔基质材料具有介于约15％与约55％之间的孔隙度。
多孔基质材料可包括以下中的一种或多种：玻璃、纤维素、陶瓷、不锈钢、铝、聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚(对苯二甲酸环己二甲酯)(PCT)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)和
Figure BDA0001814416750000081
优选的是，多孔基质材料相对于液体气溶胶形成基质是化学惰性的。
在包括至少一种固体气溶胶形成基质的实施例中，固体气溶胶形成基质可包括烟草。固体气溶胶形成基质可包括含烟草材料，所述含烟草材料含有在加热后从所述基质释放的挥发性烟草香味化合物。固体气溶胶形成基质可包括非烟草材料。固体气溶胶形成基质可包括含烟草材料和不含烟草材料。
固体气溶胶形成基质可包含至少一种气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂包含但不限于：多元醇，例如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，如甘油单、二或三乙酸酯；和单、二或聚羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。
优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇。
固体气溶胶形成基质可包括单种气溶胶形成剂。或者，固体气溶胶形成基质可包括两种或更多种气溶胶形成剂的组合。
固体气溶胶形成基质可具有以干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。
固体气溶胶形成基质可具有以干重计介于约5％与约30％之间的气溶胶形成剂含量。
固体气溶胶形成基质可具有以干重计约20％的气溶胶形成剂含量。
在包括至少一种液体气溶胶形成基质的实施例中，液体气溶胶形成基质可包括尼古丁溶液。优选的是，液体气溶胶形成基质包括含烟草材料，所述含烟草材料包括在加热后从液体中释放的挥发性烟草香味化合物。液体气溶胶形成基质可包括非烟草材料。液体气溶胶形成基质可包含水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。优选的是，液体气溶胶形成基质还包括气溶胶形成剂。
在气溶胶生成制品包括多种第一气溶胶形成基质和多种第二气溶胶形成基质的实施例中，所述多种第一气溶胶形成基质可各自包括尼古丁溶液，且所述多种第二气溶胶形成基质可各自包括酸。
所述酸可包括有机酸或无机酸。
优选的是，所述酸包括有机酸，更优选羧酸，最优选α-酮酸或2-含氧酸或乳酸。
有利的是，所述酸包括选自以下组成的组的酸：3-甲基-2-氧代戊酸、丙酮酸、2-氧代戊酸、4-甲基-2-氧代戊酸、3-甲基-2-氧代丁酸、2-氧代辛酸、乳酸以及其组合。有利的是，所述酸包括丙酮酸或乳酸。更有利的是，所述酸包括乳酸。
在气溶胶生成制品包括各自包含尼古丁溶液的多种第一气溶胶形成基质和各自包括酸的多种第二气溶胶形成基质的实施例中，优选的是，控制器配置成激活多个半导体加热器，使得至少一些第一气溶胶形成基质与至少一些第二气溶胶形成基质同时加热。有利的是，同时加热液体尼古丁溶液和酸可生成尼古丁气溶胶和酸气溶胶，其在气相中反应以形成包括尼古丁盐颗粒的气溶胶。
气溶胶形成基质中的至少一种可包括香料。合适香料包含但不限于薄荷醇。
附图说明
参考附图仅通过举例来进一步描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的气溶胶生成装置的横截面图；
图2示出图1的气溶胶生成装置的多个半导体加热器的俯视图；
图3示出图1的气溶胶生成装置的半导体加热器中的一个的详细横截面图；
图4示出根据本发明的第一实施例的气溶胶生成制品的透视图；
图5示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成制品的透视图；以及
图6示出与图1的气溶胶生成装置组合以形成气溶胶生成系统的图5的气溶胶生成制品的横截面图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施例的气溶胶生成装置10的横截面图。气溶胶生成装置包括限定用于收纳气溶胶生成制品的腔14的壳体12。空气入口16提供于腔14的上游端处，且衔嘴18提供于壳体12的下游端处。在衔嘴18中提供空气出口20，其与腔14流体连通以使得在空气入口16与空气出口20之间限定穿过腔14的气流路径。在使用期间，用户抽吸衔嘴18以通过空气入口16将空气抽入腔14中且通过空气出口20将空气抽出腔14。
气溶胶生成装置10还包括提供于腔14的平面壁24上的多个半导体加热器22。每个半导体加热器22包括提供于共同支撑层28上的加热器封装26。多个半导体加热器22形成加热器阵列30，这在图2中更清楚地示出。
图3示出个别半导体加热器22的横截面图。每个半导体加热器22包括提供于共同支撑层28上的加热器封装26。共同支撑层28包括共同衬底层32和位于共同衬底层32上的共同绝缘层34。共同衬底层32是硅晶片，且共同绝缘层包括氮化硅。
每个加热器封装26包括位于共同绝缘层34的一部分上的加热层36和电连接到加热层36的至少两个电极38。每个加热器封装26位于共同绝缘层34的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。加热层36包括掺杂有磷的多晶硅以为加热层36提供所要电阻。电极38包括金属，例如铂。
气溶胶生成装置10还包括定位在壳体12内的电源40和控制器42。在气溶胶生成装置10的操作期间，控制器42控制从电源40经由对应的电极38到每个半导体加热器22的电流供应以激活半导体加热器22。控制器42配置成激活群组中的多个半导体加热器22，其中循序激活以及解除激活每个群组。
控制器42还配置成在加热器被激活时测量和监测每个半导体加热器22的加热层36的电阻以测量和监测至少一种气体的量。以此方式，每个半导体加热器22还充当气体传感器。举例来说，每个加热层36可对某种气体敏感，所述气体在气溶胶生成制品上的气溶胶形成基质被加热到高于气溶胶生成制品的操作温度的温度时生成。在此情境下，控制器可配置成在半导体加热器22的加热层36的测量电阻指示所述气体的存在时解除激活半导体加热器22。
图4示出根据本发明的第一实施例的气溶胶生成制品50。气溶胶生成制品50包括基底层52和提供于基底层52上的气溶胶形成基质54。气溶胶形成基质54包括固体含烟草材料的大体上连续的层。可移除覆盖层56固定到基底层52以将气溶胶形成基质54密封在基底层52与可移除覆盖层56之间。所述可移除覆盖层由无孔聚合物膜形成。
在使用期间，可移除覆盖层56从基底层52移除，且气溶胶生成制品50插入到图1中示出的气溶胶生成装置10的腔14中以形成气溶胶生成系统。控制器42接着循序激活以及解除激活半导体加热器22的群组以循序加热气溶胶形成基质54的离散部分。
图5示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成制品60。气溶胶生成制品60包括与图4种示出的气溶胶生成制品50的基底层52和覆盖层56相同的基底层52和覆盖层56。然而，气溶胶生成制品60包括定位于基底层52上且密封在基底层52与覆盖层56之间的多种离散气溶胶形成基质64。每种气溶胶形成基质64包括多孔基质材料和吸附在多孔基质材料上的液体气溶胶形成基质。每种气溶胶形成基质64位于基底层52的具有低于约7平方毫米表面积的一部分上。
多种气溶胶形成基质64分成三个群组：多种第一气溶胶形成基质68，其各自包括液体尼古丁溶液；多种第二气溶胶形成基质70，其各自包括挥发性酸；以及多种第三气溶胶形成基质72，其各自包括香料。
在使用期间，可移除覆盖层56从基底层52移除，且气溶胶生成制品60插入到图1中示出的气溶胶生成装置10的腔14中以形成气溶胶生成系统80，如图6中所示。气溶胶形成基质64的布置使得在气溶胶生成制品60收纳于腔14内时每种气溶胶形成基质64位于半导体加热器22上。
控制器42接着循序激活以及解除激活半导体加热器22的群组以循序加热离散气溶胶形成基质64。在循序激活的每一阶段，控制器42激活合适的半导体加热器22以同时加热第一气溶胶形成基质68中的一种、第二气溶胶形成基质70中的一种和第三气溶胶形成基质72中的一种。从加热的第一气溶胶形成基质68释放的尼古丁蒸汽和从加热的第二气溶胶形成基质70释放的酸蒸汽在气相中反应以形成包括尼古丁盐颗粒的气溶胶以通过空气出口20递送到用户。从加热的第三气溶胶形成基质72释放的香料为递送到用户的气溶胶赋予香味。

Claims (23)

1.一种气溶胶生成装置，包括：
电源；
腔，其用于收纳气溶胶生成制品；
多个半导体加热器，其定位于所述腔内，每个半导体加热器包括衬底层和提供于所述衬底层上的加热层，其中所述加热层是连续层；
至少一个半导体气体传感器，其中所述半导体加热器中的至少一个的所述加热层能够操作为半导体气体传感器，使得所述加热层是组合式加热与气体感测层；以及
控制器，其配置成控制从所述电源到所述半导体加热器中的每一个的电力供应。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成测量所述组合式加热与气体感测层的电阻以确定所述腔内至少一种气体的量。
3.根据权利要求2所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成同时：
控制从所述电源到所述组合式加热与气体感测层的电力供应以加热所述组合式加热与气体感测层；以及
测量所述组合式加热与气体感测层的所述电阻以确定所述腔内的所述至少一种气体的量。
4.根据权利要求3所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成响应于所确定的所述腔内的所述至少一种气体的所述量而控制对所述组合式加热与气体感测层的所述电力供应。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其包括共同衬底层，且其中所述多个半导体加热器的所述加热层彼此间隔开且提供于所述共同衬底层上。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其中每个半导体加热器的所述加热层具有凸多边形形状。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述多个半导体加热器中的每一个提供于所述腔的内表面上。
8.根据权利要求7所述的气溶胶生成装置，其中所述腔包括平面壁，且其中所述多个半导体加热器提供于所述平面壁上。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述半导体加热器中的每一个是平面的。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述半导体加热器中的每一个延伸低于7平方毫米的总面积。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述至少一个半导体气体传感器包括对所述腔内的不同气体敏感的至少两个半导体气体传感器。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成循序地控制从所述电源到所述半导体加热器中的每一个的所述电力供应。
13.一种气溶胶生成装置，包括：
电源；
腔，其用于收纳气溶胶生成制品；
多个半导体加热器，其定位于所述腔内，每个半导体加热器包括衬底层和提供于所述衬底层上的加热层，其中所述加热层是连续层；
至少一个半导体气体传感器，其中所述至少一个半导体气体传感器包括位于气体传感器加热器上的半导体气体传感器，所述气体传感器加热器是所述多个半导体加热器中的一个；以及
控制器，其配置成控制从所述电源到所述半导体加热器中的每一个的电力供应。
14.根据权利要求13所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成同时：
控制从所述电源到所述气体传感器加热器的电力供应以加热所述半导体气体传感器；以及
测量所述半导体气体传感器的电阻以确定所述腔内至少一种气体的量。
15.根据权利要求14所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成响应于所确定的所述腔内所述至少一种气体的所述量而控制对所述气体传感器加热器的所述电力供应。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其包括共同衬底层，且其中所述多个半导体加热器的所述加热层彼此间隔开且提供于所述共同衬底层上。
17.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其中每个半导体加热器的所述加热层具有凸多边形形状。
18.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述多个半导体加热器中的每一个提供于所述腔的内表面上。
19.根据权利要求18所述的气溶胶生成装置，其中所述腔包括平面壁，且其中所述多个半导体加热器提供于所述平面壁上。
20.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述半导体加热器中的每一个是平面的。
21.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述半导体加热器中的每一个延伸低于7平方毫米的总面积。
22.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述至少一个半导体气体传感器包括对所述腔内的不同气体敏感的至少两个半导体气体传感器。
23.根据权利要求13-15中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器配置成循序地控制从所述电源到所述半导体加热器中的每一个的所述电力供应。
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