CN109475191A

CN109475191A - 加热器管理

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Publication number: CN109475191A
Application number: CN201780043490.5A
Authority: CN
Inventors: S·比拉特; G·考洛特
Original assignee: Philip Morris Products SA
Current assignee: Philip Morris Products SA
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-03-15
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: RU2019102942A; KR20230151552A; JP7256738B2; AU2017304338A1; JP2022079558A; RU2019102942A3; MX2019000910A; KR102595270B1; EP3487326A1; US10905169B2; PH12018502514A1; US10299514B2; US20200138108A1; RU2749372C2; CN115119978A; US20210145066A1; MY191523A; UA126796C2; ZA201807966B; JP2019524113A

Abstract

一种电操作式气溶胶生成系统包括用以检测不利条件的构件，例如干燥加热器。所述系统包括电加热器，所述电加热器包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件、电源，和连接到所述电加热器和所述电源并包括存储器的电路(109)，所述电路被配置成：测量所述电加热器的初始电阻(R₁)；在所述测量所述初始电阻之后测量所述电加热器的后续电阻；确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差(ΔR)；在所述后续电阻与所述初始电阻之间的所确定差大于存储于所述存储器中的最大阈值(ΔR_max)或小于存储于所述存储器中的最小阈值(ΔR_min)时确定不利条件；以及基于是否确定存在不利条件而控制被供应给所述电加热器的电力，或在确定存在不利条件的情况下提供指示。

Description

加热器管理

技术领域

本发明涉及加热器管理。所公开特定实例涉及电加热式气溶胶生成系统中的加热器管理。本发明的各方面是针对一种电加热式气溶胶生成系统和一种用于操作电加热式气溶胶生成系统的方法。一些所描述实例涉及一种可检测加热器元件电阻异常变化的系统，其可以指示加热器元件处的不利条件。不利条件可以例如指示系统中气溶胶形成基质的耗尽水平。在一些所实例描述中，系统可以在具有不同电阻的加热器元件的情况下有效。在其它实例中，检测到的电阻特征可以用于确定或选择可以如何操作系统。本发明的一些方面和特征可应用于电加热式吸烟系统。

背景技术

WO 2012/085203公开一种电加热式吸烟系统，其包括用于存储液体气溶胶形成基质的液体存储部分；包括至少一个用于加热所述液体气溶胶形成基质的加热元件的电加热器；和被配置成基于施加于所述加热元件上的电力与所述加热元件的所得温度变化之间的关联来确定液体气溶胶形成基质的耗尽情况的电路。确切地说，电路被配置成计算加热元件的温度上升速率，其中较高温度上升速率指示向加热器输送液体气溶胶形成基质的芯变干。系统将温度上升速率与在制造期间存储于存储器中的阈值相比较。如果温度上升速率超过阈值，那么系统可以停止向加热器供电。

WO2012/085203的系统可以使用加热器元件的电阻来计算加热元件的温度，其具有不需要专用温度传感器的优点。然而，系统仍需要存储依赖于加热器元件电阻的阈值，并且因此对具有特定电阻或电阻范围的加热器元件进行优化。

然而，可能期望允许系统在使用不同加热器的情况下操作。典型地在WO2012/085203中所描述的类型的系统中，加热器与液体气溶胶形成基质供应源一起在一次性筒中提供。不同筒中的加热器元件可以具有不同电阻。其可能是因相同类型筒中的制造公差所致的结果，或是因为不同筒设计可供用于系统中以提供不同使用者体验。对于待用于系统中的具有已知特定电阻的加热器，对WO2012/085203的系统进行优化，所述加热器在制造所述系统时加以确定。

将期望具有在电加热式气溶胶生成系统中且尤其在可在使用不同加热器的情况下操作的系统中用于确定加热器变干程度或加热器处的其它不利条件的替代性系统。

在具有永久装置部分和含有气溶胶形成基质的可消耗部分的电加热式气溶胶生成系统中，还将期望能够容易地确定所述可消耗部分是“真正”的消耗品还是由装置制造商视为与所述装置兼容的消耗品。这在其中加热器是消耗品一部分的系统中和在其中加热器是永久装置一部分的系统中皆为真。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种电操作式气溶胶生成系统，其包括：

电加热器，其包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件；

电源；以及

电路，其连接到所述电加热器且连接到所述电源并包括存储器，所述电路被配置成：

测量所述电加热器的初始电阻；

在所述测量所述初始电阻之后测量所述电加热器的后续电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

在所述后续电阻与所述初始电阻之间的所确定差大于存储于所述存储器中的最大阈值或小于存储于所述存储器中的最小阈值时确定不利条件；以及

基于是否确定存在不利条件而控制被供应给所述电加热器的电力，或在确定存在不利条件的情况下提供指示。

气溶胶生成系统或气溶胶生成装置中的一个不利条件是气溶胶形成基质在加热器处的不足或耗尽。一般来说，向加热器递送以用于气化的气溶胶形成基质越少，对于所施加的给定电力，加热元件的温度越高。对于给定电力，加热元件在加热循环期间的温度的释放或释放如何历经多个加热循环而变化可以用于检测在加热器处是否存在气溶胶形成基质的量的耗尽，并且尤其在加热器处是否存在不足的气溶胶形成基质。

另一个不利条件是在具有可复制或一次性加热器的系统中存在仿冒或不兼容的加热器或损坏的加热器。如果加热器元件电阻比对于所施加的给定电力所预期的更快地上升，那么其可能是因为加热器是仿冒的并且具有与真正的加热器不同的电特性，或其可能是因为加热器在一定程度上损坏。在任一情况下，电路可以被配置成阻止向加热器进行电力供应。

另一个不利条件在系统中存在仿冒、不兼容或陈旧或损坏的气溶胶形成基质。如果加热器元件电阻比对于所施加的给定电力所预期的更快地上升，那么其可能是因为气溶胶形成基质是仿冒的或较旧的并且因此具有比所预期的更高或更低的水分含量。举例来说，如果使用固体气溶胶形成基质，那么在其极陈旧或曾经受到不当存储的情况下，其可能变干。如果基质比所预期的更干，那么气化将使用比所预期的更少的能量，并且加热器温度将更快地上升。这将导致在加热器元件的电阻的意外变化。

通过使用电加热器的初始电阻与后续电阻测量值之间的差，系统不需要确定加热元件的实际温度或不需要具有关于加热元件在给定温度下电阻的任何预存储的知识。这允许不同的批准加热器用于系统中，并且允许相同类型的加热器因制造公差所致的绝对电阻变化，而不触发不利条件。其还允许检测不兼容的加热器。

电路可以被配置成测量加热器元件的初始电阻和在将电力从电源初始递送到电加热器之后一定时间时的加热器元件电阻。初始电阻可以在首次使用加热器之前进行测量。如果在首次使用加热器之前测量初始电阻，那么可以假设加热器元件在测量时处于约室温下。由于电阻随时间的预期变化可能取决于加热器元件的初始温度，因此在室温下或接近室温下测量初始电阻允许设定较窄的预期行为带。

初始电阻可以计算为初始电阻测量值减去由系统内其它电组件和电接触部分产生的假设寄生电阻。

系统可以包括装置和可拆卸地联接到所述装置的筒，其中电源和电路处于所述装置中，并且电加热器和气溶胶形成基质处于可拆卸筒中。如本文中所使用，筒“可拆卸地联接”到装置意味着筒与装置可以彼此联接或解联接，而不明显损坏所述装置或所述筒。

电路可以被配置成检测筒向装置中的插入和从装置中的移除。电路可以被配置成在将筒首次插入到装置中时但在已经发生任何明显加热之前测量加热器的初始电阻。电路可以将初始电阻测量值与存储于存储器中的可接受电阻范围相比较。如果初始电阻在可接受电阻范围以外，那么可以认为其是仿冒、不兼容或损坏的。在所述状况下，电路可以被配置成阻止电力供应直到筒已经被移除并且由不同筒替换为止。

具有不同特性的筒可以与装置一起使用。举例来说，具有不同大小化加热器的两个不同筒可以与装置一起使用。较大加热器可以用于为对气溶胶具有个人偏好的使用者递送更多气溶胶。

筒可以是可再填充的，或可以被配置成当完全耗尽气溶胶形成基质时弃置。

气溶胶形成基质是能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可通过加热气溶胶形成基质来释放挥发性化合物。

气溶胶形成基质可以包括植物类材料。气溶胶形成基质可包括烟草。气溶胶形成基质可以包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，当加热时所述材料从气溶胶形成基质释放。气溶胶形成基质可以替代地包括不含烟草材料。气溶胶形成基质可包括均质化植物类材料。气溶胶形成基质可包括均质化烟草材料。气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，其在使用中有助于形成致密且稳定的气溶胶，并且在系统的操作温度下基本上耐热降解。合适的气溶胶形成剂是所属领域中众所周知的，并且包含但不限于：多元醇，例如三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，例如甘油单、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，例如三甘醇、1,3-丁二醇，且最优选为丙三醇。气溶胶形成基质可包括其它添加剂和成分，例如调味剂。

筒可以包括液体气溶胶形成基质。对于液体气溶胶形成基质，以合适用于气溶胶生成系统中的方式选择所述基质的某些物理特性，例如蒸气压或粘度。所述液体优选地包括含烟草材料，所述含烟草材料包括在加热时从液体中释放的挥发性烟草香味化合物。替代地或另外，液体可以包括非烟草材料。液体可以包含水、乙醇或其它溶剂、植物提取物、尼古丁溶液和天然或人造的调味剂。优选的是，所述液体进一步包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是甘油和丙二醇。

提供液体存储部分的优点是保护液体存储部分中的液体免受环境空气影响。在一些实施例中，环境光也无法进入液体存储部分，使得可避免液体的光诱导降解。此外，可维持较高的卫生水平。

优选的是，液体存储部分被布置成容纳液体以持续预定次数的抽吸。如果液体存储部分不可再填充且液体存储部分中的液体已经用尽，那么使用者必须替换所述液体存储部分。在此类替换期间，必须防止液体对使用者的污染。或者，液体存储部分可以是可重新填充的。在所述状况下，可以在对液体存储部分的特定次数的再填充之后替换气溶胶生成系统。

替代地，气溶胶形成基质可以是固体基质。气溶胶形成基质可包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述挥发性烟草香味化合物在加热时从基质释放。或者，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质可进一步包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是甘油和丙二醇。

如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，那么所述固体气溶胶形成基质可包括例如以下中的一种或多种：粉末、颗粒、小球、碎片、细条、条状物或片材，所述材料含有草本植物叶、烟草叶、烟草肋料、再造烟草、均质烟草、挤出烟草、落叶烟草(cast leaftobacco)和膨胀烟草中的一种或多种。固体气溶胶形成基质可呈疏松形式，或可在合适的容器或筒中提供。任选地，固体气溶胶形成基质可含有在基质加热时释放的额外烟草或非烟草挥发性香味化合物。固体气溶胶形成基质也可含有胶囊，所述胶囊例如包含额外烟草或非烟草挥发性香味化合物，且此类胶囊可在加热固体气溶胶形成基质期间熔化。

如本文中所使用，均质烟草是指通过使微粒烟草聚结而形成的材料。均质烟草可呈片材形式。均质烟草材料可具有以干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。均质烟草材料可替代地具有以干重计介于5重量％与30重量％之间的气溶胶形成剂含量。均质烟草材料的片材可通过聚结微粒烟草来形成，所述微粒烟草通过研磨或以其它方式粉碎烟草叶片和烟草叶梗中的一种或两种而获得。替代地或另外，均质烟草材料的片材可包括在例如烟草的处理、操作和运送期间形成的烟草尘、烟草细粒和其它微粒烟草副产品中的一种或多种。均质烟草材料的片材可包括为烟草内源性粘合剂的一种或多种固有粘合剂、为烟草外源性粘合剂的一种或多种外来粘合剂或其组合，以帮助使微粒烟草聚结；替代地或另外，均质烟草材料的片材可包括其它添加剂，包含但不限于烟草和非烟草纤维、气溶胶形成剂、保湿剂、增塑剂、香料、填充剂、水性溶剂和非水性溶剂以及其组合。

任选地，固体气溶胶形成基质可提供在热稳定载体上或包埋于热稳定载体中。载体可采用粉末、颗粒、小球、碎片、细条、条状物或片材形式。替代地，载体可以是管状载体，其内表面上或其外表面上或其内表面和外表面两者上沉积有固体基质薄层。此管状载体可由例如纸或纸样材料、非织造碳纤维垫、低质量开网金属丝网(low mass open meshmetallic screen)或穿孔金属箔或任何其它热稳定聚合物基质形成。

固体气溶胶形成基质可以例如片材、泡沫、凝胶或浆液的形式沉积在载体的表面上。固体气溶胶形成基质可沉积在载体的整个表面上，或替代地，可按一定图案沉积，以便在使用期间提供不均匀的香味递送。

电路可以被配置成检测气溶胶形成基质向装置中的插入和从装置中的移除。电路可以被配置成在将气溶胶形成基质首次插入到装置中时但在已经发生任何明显加热之前测量加热器的初始电阻。电路可以将初始电阻测量值与存储于存储器中的可接受电阻范围相比较。如果初始电阻在可接受电阻范围以外，那么可以认为气溶胶形成基质是仿冒、不兼容或损坏的。在所述状况下，电路可以被配置成阻止电力供应直到气溶胶形成基质已经被移除和替换为止。

电加热器可以包括单个加热元件。替代地，电加热器可以包括超过一个加热元件，例如两个、或三个、或四个、或五个、或六个或更多个加热元件。一个或多个加热元件可以被适当地布置以便最有效地加热液体气溶胶形成基质。

至少一个电加热元件优选地包括电阻材料。合适的电阻材料包含但不限于：半导体，例如掺杂陶瓷、“导电”陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。这种复合材料可包括掺杂或未掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包含掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。合适的金属合金的实例包含不锈钢，康铜(Constantan)，含镍合金，含钴合金，含铬合金，含铝合金，含钛合金，含锆合金，含铪合金，含铌合金，含钼合金，含钽合金，含钨合金，含锡合金，含镓合金，含锰合金和含铁合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢的超合金，铁-铝基合金和铁-锰-铝基合金。是钛金属公司的注册商标。在复合材料中，电阻材料可任选地嵌入绝缘材料中、由绝缘材料包封或由绝缘材料涂布或反之亦然，这取决于能量转移的动力学和所需外部物理化学性质。加热元件可包括在两层惰性材料之间起隔离作用的金属蚀刻箔。在所述状况下，惰性材料可包括全聚酰亚胺或云母箔。是E.I.duPont de Nemours and Company的注册商标。

至少一个电加热元件可以采用任何合适的形式。例如，至少一个电加热元件可以采用加热叶片的形式。或者，至少一个电热元件可以采取具有不同导电部分的套管或基质或电阻式金属管形式。液体存储部分可以并有一次性加热元件。替代地，行进穿过液体气溶胶形成基质的中心的一个或多个加热针或杆也可以是合适的。替代地，至少一个电热元件可以包括柔性材料薄片。其它替代方案包含加热线或丝，例如Ni-Cr(镍-铬)、铂、钨或合金线，或加热板。任选地，加热元件可以沉积于刚性载体材料中或上。

在一个实施例中，加热元件包括导电丝的网格、阵列或织物。导电丝可以界定丝之间的间隙，并且间隙的宽度可以在10μm与100μm之间。

导电丝可以形成大小在160到600美国目(Mesh US)(+/-10％)之间(即，在每英寸160与600个丝之间(+/-10％))的网格。间隙的宽度优选地在75μm与25μm之间。作为间隙面积与网格总面积的比的网格开口面积的百分比优选地在25％与56％之间。网格可使用不同类型的编织或格子结构形成。替代地，导电丝由彼此平行布置的丝阵列组成。

导电丝的直径可以在10μm与100μm之间、优选地在8μm与50μm之间并且更优选地在8μm与39μm之间。丝可具有圆形的横截面或者可具有平坦的横截面。

导电丝的网格、阵列或织物的面积可以较小，优选地小于或等于25mm²，从而允许其并入到手持系统中。导电丝的网格、阵列或织物可以例如是矩形的，并且具有5mm乘2mm的尺寸。优选的是，导电丝的网格或阵列覆盖加热器组合件面积中介于10％与50％之间的面积。更优选的是，导电丝的网格或阵列覆盖加热器组合件面积中介于15％与25％之间的面积。

所述丝可以通过蚀刻如箔的片材而形成。当加热器组合件包括平行丝阵列时，这可能是特别有利的。如果加热元件包括丝的网格或织物，那么所述丝可以单独地形成并且针织在一起。

导电丝的优选材料是304、316、304L、316L不锈钢。

至少一个加热元件可以借助于传导来加热液体气溶胶形成基质。加热元件可以至少部分地接触基质。或者，来自加热元件的热量可以借助于热传导元件传导给基质。

优选的是，在使用中，气溶胶形成基质与加热元件接触。

优选的是，电操作式气溶胶生成系统进一步包括用于将液体气溶胶形成基质从液体存储部分输送到电加热器元件中的毛细管材料。

优选的是，毛细管材料被布置成与液体存储部分中的液体接触。优选的是，毛细管芯延伸到液体存储部分中。在所述状况下，在使用中，液体通过毛细管芯中的毛细管作用从液体存储部分传输到电加热器。在一个实施例中，毛细管芯具有第一端部和第二端部，所述第一端部延伸到液体存储部分中与其中的液体接触，且电加热器被布置成对第二端部中的液体进行加热。当启动加热器时，毛细管芯的第二端部处的液体通过加热器的至少一个加热元件气化以形成过饱和蒸气。过饱和蒸气与空气流混合并且在所述空气流中进行载送。在流动期间，蒸气冷凝形成气溶胶且气溶胶被携载到使用者的嘴部。液体气溶胶形成基质具有包含粘度和表面张力的物理性质，其允许液体通过毛细作用输送穿过毛细管芯。

毛细管芯可具有纤维状或海绵状结构。毛细管芯优选包括一束毛细管。举例来说，毛细管芯可以包括多个纤维或丝、或其它细孔管。纤维或丝可以是沿气溶胶生成系统的纵向方向大致对齐的。或者，毛细管芯可以包括形成棒状的海绵样或泡沫样材料。杆形可以沿着气溶胶生成系统的纵向方向延伸。芯的结构形成多个小孔或小管，液体可以通过毛细作用输送穿过所述小孔或小管。毛细管芯可包括任何合适的材料或材料组合。合适材料的实例是毛细管材料，例如海绵或泡沫材料、呈纤维或烧结粉末形式的陶瓷或石墨类材料、泡沫金属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，如乙酸纤维素、聚酯或粘结聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细管芯可以具有任何合适的毛细性和孔隙度，以便与不同的液体物理特性一起使用。液体具有物理性质，包含但不限于，粘度、表面张力、密度、导热率、沸点和蒸气压力，其允许液体通过毛细作用被输送通过毛细装置。

加热元件可以呈包围毛细管芯并且任选地支撑毛细管芯的加热线或丝的形式。芯的毛细管特性与液体特性组合，确保在正常使用期间，当存在大量气溶胶形成基质时，芯在加热区域中始终湿润。

替代地，如所描述，加热器元件可以包括由多个导电丝形成的网格。毛细管材料可以延伸到丝之间的空隙中。加热器组合件可通过毛细作用将液体气溶胶形成基质吸入到间隙中。

壳体可以含有两种或更多种不同的毛细管材料，其中与加热器元件接触的第一毛细管材料具有较高的热分解温度，并且与第一毛细管材料接触但不与加热器元件接触的第二毛细管材料具有较低的热分解温度。第一毛细管材料有效地充当使加热器元件与第二毛细管材料隔开的间隔件，使得第二毛细管材料不暴露于高于其热分解温度的温度。如本文中所使用，“热分解温度”意味着材料通过生成气体副产物而开始分解和失去质量的温度。有利地，第二毛细管材料可以比第一毛细管材料占据更大的体积，并且可以比第一毛细管材料容纳更多的气溶胶形成基质。第二毛细管材料可以具有优于第一毛细管材料的芯吸性能。第二毛细管材料可以比第一毛细管材料更便宜或具有更高的填充能力。第二毛细管材料可以是聚丙烯。

电源可以是任何合适的电源，例如DC电压源。在一个实施例中，电源是锂离子电池。替代地，电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁、钛酸锂或锂聚合物电池。作为替代方案，电源可以是另一形式的电荷存储装置，如电容器。电源可能需要再充电并且可以具有允许存储足够能量以供一个或多个气溶胶生成体验的容量；例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成气溶胶持续约六分钟的时间，对应于抽一支常规香烟所耗费的典型时间，或持续多个六分钟的时间。在另一实例中，电源可以具有足够的容量以允许预定次数的抽吸或加热器的不连续启动。

优选地，气溶胶生成系统包括壳体。优选地，壳体是细长的。壳体可包括任何合适的材料或材料组合。合适的材料的实例包含金属，合金，塑料或含有一种或多种这些材料的复合材料，或适用于食品或药物应用的热塑性塑料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。优选地，所述材料轻质且不易碎。

优选地，电加热式气溶胶生成系统是便携式的。电加热式气溶胶生成系统可以具有与常规雪茄或香烟相当的大小。电加热式气溶胶生成系统可具有介于大致30mm与大致150mm之间的总长度。电加热式气溶胶生成系统可具有介于大致5mm与大致30mm之间的外径。

电路优选地包括微处理器，并且更优选地包括可编程的微处理器。系统可以包括允许将软件上传到微处理器上的数据输入端口或无线接收器。电路可以包括额外电组件。系统可以包括温度传感器。

如果检测到不利条件，那么系统所进行的可以不超过向使用者提供已经检测到不利条件的指示。这可以通过视觉、听觉或触觉警告来进行。替代地或另外，当检测到不利条件时，电路可以自动限制或以其它方式控制向加热器供应的电力。

存在许多其中电路可以被配置成在检测到不利条件的情况下控制向电加热器供应的电力的可能方式。如果递送到加热元件的气溶胶形成基质不足或固体气溶胶形成基质变干，那么可能期望减少或停止向加热器进行电力供应。这可以用以确保向使用者提供连贯且令人愉快的体验，并且减少过热的可能性并减少不合期望的化合物在气溶胶中生成。可停止或限制向所述加热器供应电力。可在短时间内可停止或限制电力供应。但是，可以优选地停止或限制电力供应直到替换加热器或气溶胶形成基质为止。

举例来说，可在抽吸期间首先将6W的脉冲供应给所述加热器。当在抽吸期间确定不利条件时，所述电源在所述抽吸的剩余阶段限于5W的脉冲。在一些实施例中，所述电路可被配置成在后续抽吸中将非受限6W脉冲供应到所述加热器，直到确定其它不利条件为止。但是，在其它优选实施例中，所述电路可被配置成在后续抽吸中将受限5W脉冲供应到所述加热器，直到替换所述加热器或气溶胶形成基质为止。

系统可以包括用于检测使用者何时在系统上抽吸的抽吸检测器，其中所述抽吸检测器连接到电路并且其中所述电路被配置成在抽吸检测器检测到抽吸时从所述电源向所述加热器元件供应电力，并且其中所述电路被配置成确定在每次抽吸期间是否存在不利条件。

抽吸检测器可以是直接测量穿过装置的空气流的专用抽吸检测器，如基于麦克风的抽吸检测器，或可以间接检测抽吸，例如基于装置内的温度变化或加热器元件的电阻变化来间接检测。

电路可以被配置成在初始检测抽吸或向加热器进行初始电力供应之后向加热器元件供应预定的电力持续时间段Δt₁，且电路可以被配置成基于在每次抽吸期间加热器元件电阻在时间t₁处的测量值来确定加热器元件的电阻变化。可以将时间段Δt₁选择为在初始检测抽吸后之后不久或在首次向加热器施加电力之后不久。如果回路检测不兼容或仿冒的加热器或气溶胶形成基质，那么这在替换可消耗筒之后首次使用期间是特别有利的。举例来说，典型抽吸的持续时间可以是3秒，且所述抽吸检测器的响应时间可以是约100毫秒。接着可以将Δt₁选择为在100毫秒与500毫秒之间，即在加热器温度稳定之前的抽吸时段期间。替代地，可以将时间段Δt₁选择为预期加热元件温度已经稳定的时间。

所述电路可以被配置成在确定预定数目次依序或连续使用者抽吸存在不利条件的情况下阻止从所述电源向所述加热器元件进行电力供应。依序或连续抽吸的预定数目可以是任何合适的数目。举例来说，依序或连续抽吸的预定数目可以是1、2、3、4、5或6。优选的是，依序或连续抽吸的预定数目是3。

所述电路可以被配置成连续地确定是否存在不利条件，并在存在不利条件时限制或阻止向所述加热器进行电力供应，并持续阻止或减少向所述加热器元件进行电力供应直到不再存在不利条件为止。

在基于液体和芯的系统中，由于液体在接近加热器处无法得到足够快速替换，因此过量的抽吸可能导致芯干燥。在这些环境中，需要限制向加热器进行电力供应以使得加热器不会变得太热并产生不合期望的气溶胶成分。一旦检测到不利条件，便可以停止送到加热器的电力直到后续使用者抽吸为止。

类似地，过量的抽吸可能不允许加热器在抽吸之间如所预期地冷却，导致加热器温度随着抽吸进行而逐渐的不合期望的上升。这对于基于液体或固体气溶胶形成基质的系统为真。为了减缓所述加热器抽吸间的不合需要的温度上升，当确定不利条件时，所述电路可被配置成在所述抽吸的剩余阶段阻止或限制电力供应，并继续在后续抽吸内限制向所述加热器元件供应电力，直到不再存在不利条件为止。所述电路可以被进一步配置成在在确定预定数目次依序或连续使用者抽吸存在不利条件的情况下阻止从所述电源向所述加热器元件进行电力供应。如本文所使用，‘停用’是指使所述加热器元件不可操作。举例来说，所述电路可被配置成在针对三次连续抽吸确定不利条件的情况下熔断连接到所述加热器元件的熔丝。

电路可以被配置成当存在不利条件时，阻止向加热器元件进行电力供应持续预定停止时间段。

电路可以被配置成阻止向加热器进行电力供应直到替换含有气溶胶形成基质的可消耗部分或加热器为止。

替代地或另外，所述电路可被配置成持续计算所述初始电阻与所述后续电阻之间的差是否已到达所述最大阈值或所述最小阈值，并比较差到达所述阈值所花费的时间与所存储时间值，并在到达所述阈值所花费的时间小于所存储时间值的情况下或在差未在预期时间段中到达所述阈值情况下，确定存在不利条件并阻止或减少向所述加热器元件进行电力供应。如果比所预期更快地达到阈值，那么其可以指示干加热器元件或干基质，或可以指示不兼容、仿冒或损坏的加热器。类似地，如果在预期的时间段内未达到阈值，那么其可以指示仿冒或损坏的加热器或基质。这可以允许快速确定仿冒、损坏或不兼容的加热器或基质。

以及指示加热器元件处的干燥条件，发现不利条件可以指示电特性在预期特性范围以外的加热器。这可能是因为加热器故障，因为材料在加热器上累积超过其使用期限，或因为其是未经授权或仿冒的加热器。举例来说，如果制造商使用不锈钢加热器元件，那么可以预期那些加热器元件在室温下的初始电阻在特定电阻范围内。此外，可以预期加热器的初始电阻与加热器的后续电阻之间的差由于其与加热器元件材料相关而具有特定值。电路可以被配置成在加热器的初始电阻与加热器的后续电阻之间的差小于超出期望值范围时确定不利条件，并基于结果而限制向加热器进行电力供应。这可防止使用一些未经授权的加热器。

多个不同阈值可以用于产生用于不同条件的不同控制策略。举例来说，最高阈值和最低阈值可以用于设定在进一步供应电力之前需要替换基质加热器的界限。若所述差超出最高阈值或小于最低阈值，那么电路可以被配置成阻止向加热器进行电力供应，直到替换加热器或气溶胶形成基质为止。一个或多个中间阈值可以用于检测在加热器处导致干燥条件的过量抽吸行为。电路可以被配置成如果超出中间阈值但未超出最高阈值，那么阻止向加热器进行电力供应持续特定时间段或直到后续使用者抽吸为止。一个或多个中间阈值还可以用于向使用者触发气溶胶形成基质几乎耗尽并且不久将需要替换的指示。电路可以被配置成如果超出中间阈值但未超出最高阈值，那么提供可以是视觉、听觉或触觉的指示。

一种用于检测仿冒、损坏或不兼容的加热器的方法是在首次使用所述加热器或将其插入到装置或系统中时检查所述加热器的电阻或所述加热器的电阻变化率。电路可以被配置成在向加热器供应电力之后预定时间段内测量加热器元件的初始电阻。预定时间段可以是短时间段，并且可以在50毫秒与200毫秒之间。对于包括网格加热元件的加热器，预定时间段可以是约100毫秒。优选的是，预定时间段在50毫秒与150毫秒之间。所述电路可被配置成使用低得多的电力来测量所述加热器的初始电阻作为与向所述加热器供应电力以加热气溶胶形成基质分离的分离，或可在已发生大量加热之前在启动所述加热器的前几个时刻期间测量所述加热器的所述初始电阻。所述电路可被配置成比较所述加热器的所述初始电阻与可接受值范围，且如果所述初始电阻在所述可接受值范围外部，那么所述电路可被配置成阻止向所述电加热器供应电力，或提供指示，直到替换所述加热器或所述气溶胶形成基质为止。

如果所述初始电阻在所述可接受值范围内，那么所述电路可被配置成确定存在可接受加热器并基于是否存在可接受加热器而控制被供应给所述电加热器的电力，或在不存在可接受加热器的情况下提供指示。

所述电路可以被配置成在向所述加热器供应电力的最初一秒内确定存在可接受加热器。

在第二方面中，提供一种用于例如所述第一方面的所述电操作式气溶胶生成系统等电操作式气溶胶生成系统或电操作式气溶胶生成装置中的加热器组合件，所述加热器组合件包括：

电加热器，其包括至少一个加热元件；以及

电路，其连接到所述电加热器并包括存储器，所述电路被配置成：

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

确定所述电加热器的所述后续电阻与所述初始电阻之间的所确定差何时大于存储于所述存储器中的最大阈值或小于存储于所述存储器中的最小阈值；以及

基于是否确定存在不利条件而控制被供应给所述电加热器的电力，或在存在不利条件的情况下提供指示。

所述加热器组合件可以被配置成用于气溶胶生成系统中，并可以被配置成在使用中加热气溶胶形成基质。

在第三方面中，提供一种用于例如所述第一方面的电操作式气溶胶生成系统等电操作式气溶胶生成系统中的电操作式气溶胶生成装置，所述电操作式气溶胶生成装置包括：

电源；以及

电路，其连接到所述电源并包括存储器，所述电路被配置成：

在使用中连接到所述电操作式气溶胶生成系统的电加热器；

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

在所述后续电阻与所述初始电阻之间的所确定差大于存储于所述存储器中的最大阈值或小于存储于所述存储器中的最小阈值时确定存在不利条件；以及

在本发明的第四方面中，提供一种用于例如所述第一方面的电操作式气溶胶生成系统等电操作式气溶胶生成系统或例如所述第三方面在的电操作式气溶胶生成装置等电操作式气溶胶生成装置的电路，在使用中所述电路连接到电加热器并连接到电源，所述电路包括存储器并被配置成：

测量所述电加热器的初始电阻，并

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

在使用中，所述电路可进一步连接到抽吸检测器来检测使用者何时在所述系统上抽吸，且所述电路可被进一步配置成：

确定所述电路何时连接到所述电加热器；

在将所述电路连接到所述电加热器之后在预定时间段内测量所述电加热器的所述初始电阻；

在所述抽吸检测器检测到抽吸时将来自所述电源的电力供应到所述加热元件；

在起始所述将来自所述电源的电力供应到所述电加热器之后，在预定时间段内测量所述电加热器的所述后续电阻；

确定所述后续电阻与所述初始电阻之间的差；

比较所述后续电阻与所述初始电阻之间的差与存储于所述存储器中的最大阈值和最小阈值中的至少一个；

在所述差大于所述最大阈值或小于所述最小阈值的情况下确定存在不利条件；以及

基于是否确定存在不利条件而限制在所述抽吸期间供应给所述电加热器的所述电力，或在确定存在不利条件的情况下在所述抽吸的剩余阶段阻止电力供向所述电加热器。

在一些实施例中，所述电路可被进一步配置成：

在所述存储器中存储对不利条件的确定；

基于所存储的对不利条件的确定而确定不利条件的连续确定次数；以及

在所确定的不利条件的连续确定次数大于最大阈值的情况下停用所述筒。

所述电路可被配置成通过任何合适的构件停用所述筒。举例来说，所述电路可被配置成熔断连接到所述电加热器的熔丝。

在第五方面中，提供一种控制向电操作式气溶胶生成系统或电操作式气溶胶生成装置的电加热器供应电力的方法，所述电操作式气溶胶生成系统例如是所述第一方面的电操作式气溶胶生成系统，所述电操作式气溶胶生成装置例如是所述第三方面的电操作式气溶胶生成装置，所述系统或装置包括：包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件的电加热器；和用于向所述电加热器供应电力的电源，所述方法包括：

向所述电加热器供应电力；

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

在所述后续电阻与所述初始电阻之间的所确定差大于最大阈值或小于最小阈值时确定不利条件；以及

基于是否确定存在不利条件而控制被供应给所述电加热器的所述电力，或在确定存在不利条件的情况下提供指示。

所述方法可以包括测量的加热器元件的所述初始电阻并测量在将电力从所述电源初始递送到所述电加热器之后的一定时间时的所述加热器元件的所述电阻。

所述方法可包括在供应电力时向所述加热器供应恒定电力。替代地，可以取决于其它操作参数而供应可变的电力。在所述状况下，阈值可能取决于向加热器供应的电力。

所述方法可以包括在首次使用加热器之前确定初始电阻。如果在首次使用加热器之前确定初始电阻，那么可以假设加热器元件处于约室温下。由于电阻随时间的预期变化可能取决于加热器元件的初始温度，因此在室温下或接近室温下测量初始电阻允许设定较窄的预期行为带。

所述方法可以包括将初始电阻计算为初始电阻测量值减去由系统内其它电组件和电接触部分产生的假设寄生电阻。

电操作式气溶胶生成系统可以包括用于检测使用者何时在系统上抽吸的抽吸检测器，并且所述方法可以包括在抽吸检测器检测到抽吸时从所述电源向所述加热器元件供应电力，确定在每次抽吸期间是否存在不利条件，和在持续预定次数的连续使用者抽吸存在不利条件的情况下阻止从所述电源向所述加热器元件进行电力供应。

所述方法可以包括在存在不利条件的情况下阻止从所述电源向所述加热器元件进行电力供应。

所述方法可以包括连续地确定是否存在不利条件，并且当存在不利条件时阻止向加热器进行电力供应，并且持续阻止向加热器元件进行电力供应直到不再存在不利条件为止。

所述方法可以包括当存在不利条件时，阻止向加热器元件进行电力供应持续预定停止时间段。

替代地或另外，所述方法可包括持续计算差是否已超出所述最大阈值或所述最小阈值，并比较到达所述阈值所花费的时间与所存储时间值，并在到达所述阈值所花费的时间小于所存储时间值的情况下，确定存在不利条件并控制向所述加热器供应电力。

在一些实施例中，所述电操作式气溶胶生成系统可进一步包括可拆卸筒和被配置成收纳所述可拆卸筒的装置，所述可拆卸筒包括所述电加热器和液体气溶胶形成基质，且所述装置包括所述电源和所述电路，所述电路连接到所述抽吸检测器来检测使用者何时在所述系统上抽吸的抽吸检测器。在这些实施例中，所述方法可进一步包括：

在所述抽吸检测器检测到抽吸之前测量所述电加热器的初始电阻；

在起始所述将来自所述电源的电力供应到所述电加热器之后，在预定时间段内测量所述电加热器的后续电阻；

确定所述后续电阻与所述初始电阻之间的差；

在确定存在不利条件的情况下限制在所述抽吸期间供应给所述电加热器的所述电力，或在确定存在不利条件的情况下在所述抽吸的剩余阶段阻止电力供向所述电加热器。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：

确定所述电路何时连接到所述电加热器；以及

在连接到所述电加热器之后在预定时间段内测量所述电加热器的所述初始电阻；

在本发明的第六方面中，提供一种检测电操作式气溶胶生成系统或电操作式气溶胶生成装置的不兼容或损坏加热器的方法，所述电操作式气溶胶生成系统例如是所述第一方面的电操作式气溶胶生成系统，所述电操作式气溶胶生成装置例如是所述第三方面的电操作式气溶胶生成装置，所述系统或装置包括：包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件的电加热器，和用于向所述电加热器供应电力的电源，所述方法包括：

向所述电加热器供应电力；

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

当所述后续电阻与所述初始电阻之间的所确定差大于最大阈值或小于最小阈值时，或当差在预期时间段外部到达存储于所述存储器中的阈值时，确定加热器不兼容或损坏。

所述方法可以包括在确定存在不相容的加热器的情况下，阻止向所述电加热器进行电力供应或提供指示，直到替换所述加热器或所述气溶胶形成基质为止。

所述方法可以进一步包括在向所述加热器供应电力之后的预定时间段内测量所述加热器的初始电阻或所述加热器的电阻初始变化率，将所述加热器的初始电阻或所述加热器的电阻初始变化率与可接受值范围相比较，并在所述初始电阻或电阻初始变化率在所述可接受值范围外部的情况下，阻止向所述电加热器进行电力供应，或提供指示，直到替换所述加热器或所述气溶胶形成基质为止。

预定时间段可以是短时间段，并且可以在50毫秒与200毫秒之间。对于包括网格加热元件的加热器，预定时间段可以是约100毫秒。优选的是，预定时间段在50毫秒与150毫秒之间。

确定所述预定时间段期间的电阻初始变化率可以通过取得所述预定时间段期间不同时间处的多个电阻测量值并基于所述多个电阻测量值而计算电阻变化率来得以实现。

所述方法可以进一步包括检测何时将加热器或气溶胶形成基质插入到所述系统中。可以紧接在检测到已经将加热器或气溶胶形成基质插入到所述系统中之后执行所述方法。

在本发明的第七方面中，提供一种可直接加载到微处理器的内部存储器中的计算机程序产品，当在电操作式气溶胶生成系统中的微处理器上运行所述产品时，其包括用于执行所述第五或第六方面的步骤的软件代码部分，所述系统包括：包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件的电加热器；和用于向所述电加热器供应电力的电源，所述微处理器连接到所述电加热器并连接到所述电源。

所述计算机程序产品可以提供为一件可下载软件或记录于计算机可读存储媒体上。

根据本发明的第八方面，提供一种在其上存储有根据所述第七方面的计算机程序的计算机可读存储媒体。

关于本发明的一个方面所描述的特征可以应用于本发明的其它方面。确切地说，关于第一方面所描述的特征可以适用于本发明的第二、第三和第四方面。关于本发明的第一、第二、第三和第四所描述的特征也可以适用于本发明的第五、第六和第七方面。

附图说明

将参看附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：

图1a到1d是根据本发明的实施例的系统的示意图；

图2是用于如图1a到1d中所示出的系统中的筒的分解图；

图3是加热器的丝的详细视图，其示出丝之间的液体气溶胶形成基质的弯液面；

图4是在使用者抽吸期间加热器电阻变化的示意图；

图5是示出可以如何测量加热元件电阻的电路图解；

图6说明检测到不利条件后的控制过程；

图7是第一替代性气溶胶生成系统的示意图；

图8是第二替代性气溶胶生成系统的示意图；且

图9是说明用于检测未经授权、损坏或不兼容的加热器的方法的流程图。

具体实施方式

图1a到1d是包含根据本发明的实施例的筒的电加热式气溶胶生成系统的示意图。图1a是一起形成电加热式气溶胶生成系统的气溶胶生成装置10和单独筒20的示意图。

筒20含有气溶胶形成基质并且被配置成收纳于装置内的空腔18中。当筒20中所提供的气溶胶形成基质耗尽时，所述筒应可由使用者进行替换。图1a示出正好在插入到装置中之前的筒20，其中图1a中的箭头1指示所述筒的插入方向。

气溶胶生成装置10是便携式的，并且具有相当于常规雪茄或香烟的大小。装置10包括主体11和烟嘴部分12。主体11含有电池14，如磷酸锂铁电池，电路16和空腔18。电路16包括可编程的微处理器。烟嘴部分12通过铰接连接21连接到主体11，并且可以在如图1中所示出的打开位置与如图1d中所示出的关闭位置之间移动。将烟嘴部分12放置在打开位置中以允许插入和移除筒20，并且当系统将用于生成气溶胶时将所述烟嘴部分放置在关闭位置中。烟嘴部分包括多个进气口13和一出口15。在使用中，使用者吮吸或抽吸出口，以从进气口13汲取空气，穿过烟嘴部分到出口15，然后进入使用者的口腔或肺部。提供内部挡板17以迫使流过烟嘴部分12的空气通过筒。

空腔18具有圆形横截面，并且经过大小调节以容纳筒20的壳体24。电连接件19提供在腔18的侧部，以提供控制电子器件16和电池14与筒20上的对应电触点之间的电连接。

图1b示出图1a的系统，其中筒插入到空腔18中，并且正在移除盖板26。在此位置中，电连接件抵靠筒上的电接触部分。

图1c示出图1b的系统，其中完全移除盖板26并且正将烟嘴部分12移动到关闭位置。

图1d示出图1c的系统，其中烟嘴部分12处于关闭位置中。烟嘴部分12通过夹扣机构保持在关闭位置。处于关闭位置的烟嘴部分12保持筒与电连接件19电接触，使得无论系统的取向如何都能在使用中维持良好的电连接。

图2是筒20的分解图。筒20包括具有选择为容纳于空腔18中的大小和形状的大体上圆柱体壳体24。壳体含有浸泡在液体气溶胶形成基质中的毛细管材料27、28。在此实例中，气溶胶形成基质包括39重量％的甘油、39重量％的丙二醇、20重量％的水和香料，和2重量％的尼古丁。毛细管材料是一种主动地将液体从一端传送到另一端的材料，并且可以由任何合适的材料制成。在此实例中，毛细管材料由聚酯形成。

壳体具有开口端，加热器组合件30固定到所述开口端。加热器组合件30包括包括基质34，所述基质具有形成于其中的开孔35；一对电接触部分32，其固定到基质上并且通过间隔33与彼此分开；和多个导电加热器丝36，其跨越开孔并固定到电接触部分上与开孔35相反的侧面上的。

加热器组件30由可拆卸盖板26覆盖。盖板包括胶粘到加热器组合件上但可以轻易剥落的液体不可渗透性塑料薄片。在盖板的侧面上提供凸台以允许使用者在将其剥落时抓住盖板。现将对所属领域的普通技术人员来说显而易见的是，尽管将胶粘描述为将不可渗透性塑料薄片固定于加热器组合件上的方法，但也可使用所属领域的技术人员熟悉的其它方法，包含热封或超声波焊接，只要盖板可以由消费者容易地移除即可。

在图2的筒中存在两种分开的毛细管材料27、28。提供第一毛细管材料27的圆盘以在使用中接触加热器元件36、32。在第一毛细管材料27上与加热器组合件相反的侧面上提供第二毛细管材料28的较大主体。第一毛细管材料和第二毛细管材料两者都保持液体气溶胶形成基质。相比于第二毛细管材料28，接触加热器元件的第一毛细管材料27具有较高的热分解温度(至少160℃或更高，例如大约250℃)。第一毛细管材料27有效地充当使加热器元件36、32与第二毛细管材料28分开的间隔件，使得第二毛细管材料不暴露于高于其热分解温度的温度中。横跨第一毛细管材料的热梯度使得第二毛细管材料暴露于低于其热分解温度的温度中。可以将第二毛细管材料28选择为具有比第一毛细管材料27优越的芯吸性能，每单位体积可以保持比第一毛细管材料更多的液体并且可以比第一毛细管材料更便宜。在此实例中，第一毛细管材料是耐热材料，如纤维玻璃或含纤维玻璃的材料，并且第二毛细管材料是聚合物，如合适的毛细管材料。示例性合适的毛细管材料包含本文中所论述的毛细管材料，并且在替代性实施例中可以包含高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

毛细管材料27、28在壳体24中有利地取向以将液体输送到加热器组合件30。当组装筒时，加热器丝36、37、38可以与毛细管材料27接触，并且因此可以将气溶胶形成基质直接输送到网格加热器。图3是加热器组合件的丝36的详细视图，其示出加热器丝36之间的液体气溶胶形成基质的弯液面40。可以看到，气溶胶形成基质接触每一丝的大部分表面，使得由加热器组合件生成的大部分热直接进入气溶胶形成基质中。

因此，在正常操作中，液体气溶胶形成基质接触加热器丝36表面的大部分。然而，当已经使用筒中的大部分液体基质时，递送到加热器丝的液体气溶胶形成基质将较少。在挥发的液体较少的情况下，由气化焓吸收的能量较少，并且向加热丝供应的能量较多被引导到使加热丝的温度升高。因此随着加热器元件变干，对于所施加的给定电力，加热器元件的温度得增加速率将增加。加热器元件可能变干，这是因为筒中的气溶胶形成基质几乎用尽或因为使用者进行极长或极频繁抽吸并且液体未能以与其进行气化一样快的速度递送到加热器丝。

在使用中，加热器组合件通过电阻加热来操作。电流在控制电子元件16的控制下通过丝36，以将所述丝加热到所需温度范围内。丝的网格或阵列具有显著高于电接触部分32和电连接件19的电阻，使得较高温度局限于所述丝。在此实例中，系统被配置成通过响应于使用者抽吸而向加热器组合件提供电流来生成热量。在另一个实施例中，系统可以被配置成在装置处于“开启”状态的同时连续地生成热量。用于丝的不同材料可以适用于不同的系统。举例来说，在连续加热系统中，由于石墨丝具有相对较低的比热容并且与低电流加热兼容，因此石墨丝是合适的。在使用高电流脉冲在短时间内生成热的抽吸致动系统中，具有高比热容的不锈钢丝可能更为合适。

系统包含抽吸传感器，所述抽吸传感器被配置成检测使用者何时正抽取空气穿过烟嘴部分。抽吸传感器(未说明)连接到控制电子元件16，并且控制电子元件16被配置成仅当确定使用者正抽吸装置时向加热器组件30供应电流。任何合适的空气流传感器都可以用作抽吸传感器，如麦克风或压力传感器。

为了检测温度变化率的此增加，电路16被配置成测量加热器丝的电阻。此实例中的加热器丝由不锈钢形成，并且因此具有正电阻温度系数。这意味着随着加热器丝的温度上升，其电阻也上升。应了解，在其它实施例中，加热器丝可由具有负电阻系数的材料形成，对于所述材料，当加热器丝的温度上升时，其电阻减小。

图4是在使用者抽吸期间加热器电阻变化的示意图。x轴是在初始检测到使用者抽吸并因此向加热器进行电力供应之后的时间。y轴是加热器组合件的电阻。可以看到，加热器组合件在已经发生任何加热之前具有初始电阻R₁。R₁由因电接触部分32和电连接件19和其间的接触部分而产生的寄生电阻R_P以及加热器丝的电阻R₀组成。由于在使用者抽吸期间向加热器施加电力，因此加热器丝的温度上升，并且因此加热器丝的电阻上升。如所说明，在将电力从电源供应到加热器起的Δt₁的时间段之后的时间t₁处，加热器组件的电阻是R₂。因此加热器组合件从初始电阻到时间t₁处的电阻的电阻改变为ΔR＝R₂-R₁。

在此实例中，假设寄生电阻R_P不随加热器丝变热而变化。这是因为R_P可归因于非受热组件，如电接触部分32和电连接件19。假设R_P值对所有筒都相同，并且将值存储于电路的存储器中。

为了检测加热器丝温度的快速增加，其指示加热器丝的干燥条件，可监测加热器丝的电阻改变。电路可被配置成通过确定在将电力供应到加热器元件之前换句话说在抽吸之前加热器丝的初始电阻R₁的测量值与在从将电力供应给加热器丝起的预定时间段Δt₁之后加热器丝的电阻R₂的测量值之间的差来确定电阻的改变。此外，电路可被配置成通过比较差值ΔR与预定最大阈值ΔR_max来确定电阻改变是否指示温度的不可接受地快速增加。

R₂和R₁都是测量值，且ΔR_max存储于存储器中。理想的是，在进行任何加热之前，换句话说，在首次启动加热器之前测量R₁的值。此初始测量值可用于所有后续抽吸，以便避免因之前抽吸的余热而导致的任何错误。因而，在进行任何加热之前初始测得的电阻将被称为R_1ref。

R_1ref可以对每一筒和用于确定何时插入新筒的检测系统仅测量一次，或R₁可以在每次接通系统时加以测量。然而，优选地电路被配置成在预定时间段之后定期对R_1ref进行更新测量，其中没有将电力供应到加热器丝。预定时间段通常是3分钟，但可以是将加热器丝从其操作温度冷却回到室温所需的任何合适时间。对R_1ref定期更新可再校准电路以补偿环境温度改变和加热器丝的条件改变。

在此实例中，在电路中的微处理器上运行的软件执行以下比较以确定不利条件：

如果R₂>R_1ref+ΔR_max，那么在加热器处存在干燥条件 (1)

除干燥加热器条件之外的其它不利条件可以以此方式加以检测。举例来说，如果在系统中使用具有由具有不同电阻温度系数的材料形成的加热器的筒，那么电路可以对其进行检测并且可以被配置成不向其供应电力。在本实例中，加热器丝由不锈钢形成。具有由Ni-Cr形成的加热器的筒将具有较低电阻温度系数，意味着其电阻随温度增加而上升较慢。因而，最小电阻阈值ΔR_min可存储于电路的存储器中，所述最小电阻阈值对应于针对不锈钢加热器元件所预期的时间段Δt₁中的最低温度升高。如果R2与R1ref之间的电阻改变小于最小阈值ΔR_min，那么电路可被配置成确定对应于存在于系统中的未经授权的筒的不利条件。

因此，系统可以被配置成比较R₂和R_1ref与高存储阈值和低存储阈值以便确定不利条件。R_1ref还可以用以与检查其处于预期范围内的一个或多个阈值相比较。其甚至可以是超过一个高存储阈值，并且取决于超出哪个高阈值来进行不同行动。举例来说，如果超出最高阈值，那么电路可以阻止进一步进行电力供应直到替换加热器和/或基质为止。这可以指示完全耗尽的基质或受到损害或不兼容的加热器。较低阈值可以用于确定基质何时接近耗尽。如果超出此较低阈值，但未超出较高阈值，那么电路可以简单地提供示出基质不久将需要替换的指示，如发光LED。

可以连续地监测R_1ref与R₂之间的差以确定加热器在抽吸之间是否充分地冷却。如果因为使用者极频繁抽吸，差在抽吸之间未达到低于冷却阈值，那么电路可以阻止或限制向加热器进行电力供应，直到所述差降到低于所述冷却阈值为止。替代地，可以在抽吸期间的差的最大值与抽吸之后的差的最小值之间进行比较以确定是否发生足够冷却。

另外，可以连续地监测R₁与R₂之间的差，且将其达到阈值的时间与时间阈值相比较。如果R_1ref与R₂之间的差达到阈值比所预期的快得多或慢得多，那么其可以指示不利条件，如不兼容的加热器。也可以确定变化率，并且将其与阈值相比较。如果差极快或极慢地上升，那么其可以指示不利条件。这些技术可以允许极快地检测不兼容的加热器。

图5是示出可以如何测量加热元件电阻的示意性电路图解。在图5中，加热器501连接到提供电压V2的电池503。待在特定时间处测量的加热器电阻是R_加热器。与加热器501串联地插入具有已知电阻r的附加电阻器505，并使其连接到电压V1，所述电压位于接地与电压V2中间。为了让微处理器507测量加热器501的电阻R_加热器，可以确定流经加热器501的电流和横跨加热器501的电压。接着，可以使用以下众所周知的公式来确定电阻：

V＝IR (2)

在图5中，横跨加热器的电压是V2-V1，且流经加热器的电流是I。

因此：

其电阻r已知的附加电阻器505用以再次使用上述公式(2)来确定电流I。流经电阻器505的电流是I，并且横跨电阻器505的电压是V1。由此：

因此，组合(5)和(6)给出：

因此，当正在使用气溶胶生成系统时，微处理器507可测量V2和V1，且在得知r的值的情况下，可确定在不同时间的加热器的电阻R_加热器。

电路可以在检测到不利条件后以若干不同方式控制向加热器进行电力供应。替代地或另外，电路可以简单地向使用者提供已经检测到不利条件的指示。系统可包含LED或显示器，或可包括麦克风，并且这些组件可以用于向使用者发出不利条件警报。

图6说明根据本发明的抽吸致动系统的控制过程。图6示出四次连续抽吸，P₁、P₂、P₃和P₄。第一次抽吸P₁是其中不存在异常情况的正常抽吸。三次后续抽吸P₂、P₃和P₄均是异常抽吸，其超出高阈值ΔR_Max。

每次抽吸在时间t₁处检测到，在所述时间点处，将电力供应到加热器丝。时间t₁处的加热器丝的电阻示出为R₁。第一次抽吸P1的加热器丝的初始电阻R₁等于初始参考电阻R_1ref，其是在加热开始之前测得。后续异常抽吸P₂、P₃和P₄示出时间t₁处的高于初始参考电阻R_1ref的初始电阻R₁。这指示加热器丝不具有足够时间在抽吸之间冷却回到室温。加热器丝的电阻在时间t₂处测得，所述时间在检测抽吸后的预定时间段Δt₁之后。每次抽吸在时间t₃处结束，持续Δt_抽吸的总时间段。

在图6的控制过程中，一旦确定已经超出高阈值，那么电路就停止向加热器进行电力供应，直到使用者抽吸结束为止。对于第二次、第三次和第四次抽吸P₂、P₃和P₄，这在时间t_h处示出。这即使在使用者过度抽吸时也可以适用于防止加热器变得太热。与停止电力一样，可以提供已经达到阈值的指示。

当检测到新使用者抽吸时，再次向加热器供应电力。这针对抽吸P₃和P₄予以示出。单次超出阈值的情形可能是因极长使用者抽吸所致的结果，但期间超出高阈值的若干个连续抽吸更可能是因筒变空所致的结果。因此，在此实例中，如果对于特定数目次连续抽吸，通常3次抽吸，ΔR超出高阈值ΔR_max，那么通过使筒内的熔丝熔断来停用筒。应了解，可以其它方式停用筒，举例来说，电路可阻止进一步向加热器丝供应电力，直到替换或再填充筒或使用者执行重置操作为止。

在大多数实施例中，筒可从装置移除。当筒没有液体气溶胶形成基质时，使用者可以从装置中取出筒以处置或再填充筒。使用者还可移除部分为空但仍含有液体气溶胶形成基质的筒。

使用者可将使用的筒插入到装置中。举例来说，使用者可将再填充的或部分为空的筒插入到装置中。当使用者将最近使用的筒插入到装置中时，加热器可能没有足够时间在上次使用之后冷却到室温。如果装置的电路在加热器丝仍热时测量加热器丝的初始电阻R_1ref，那么这可能会使电路对不利条件的确定产生偏差，且可能导致加热器丝被加热到不合需要的温度。

因此，电路可被配置成确定最近插入的筒的加热器的温度是否是稳定的。换句话说，电路可被配置成确确定最近插入的筒的加热器是否处于冷却温度，通常为室温。这可基本上防止或抑制电路在加热器丝为热时测量加热器丝的初始电阻R_1ref。

在大多数实施例中，电路被配置成确定筒何时收纳在装置中。因而，电路被配置成确定筒何时从装置移除且筒何时插入到装置中。

当电路确定将筒插入到装置中时，电路可被配置成测量加热器丝的预备电阻R_p1。电路还可被配置成在预定时间段ΔT₂通常在约1秒与约2秒之间之后测量加热器丝的后续预备电阻R_p2。

电路可接着被配置成确定测得的预备电阻R_p1、R_p2之间的差值ΔR_p。如果加热器丝的温度是稳定的，那么差值|ΔR_p的量值应较小或为零。然而，如果差值|ΔR的量值相对较大，那么这指示加热器丝的温度不稳定。在差值|ΔR_p相对较大的情况下，这指示加热器丝为热且在时间段ΔT₂内冷却。电路可被配置成比较差值ΔR_p与最小阈值ΔR_pmin且基于所述比较确定加热器丝的温度是否是稳定的。电路可被配置成确定如果差值|ΔR_p大于最小阈值ΔR_pmin，那么加热器丝的温度不稳定。电路可被配置成执行以下比较：

如果|R_p2-R_p1|＞ΔR_pmin，那么加热器的温度不稳定 (6)

其中R_p2和R_p1均是测得的值且ΔR_pmin存储于存储器中。

还应了解，在一些实施例中，电路可被配置成比较差值|ΔR_p的量值与最小阈值ΔR_pmin。电路可被配置成确定如果差值|ΔR_p的量值大于最小阈值ΔR_pmin，那么加热器丝的温度不稳定。

如果电路确定加热器丝的温度不稳定，那么电路可阻止将电力供应到加热器丝且可能不测量和存储初始电阻R_1ref。电路可被配置成定期或持续地测量后续预备电阻R_p2，确定与初始预备电阻R_p1的差值ΔR_p且比较差值ΔR_p与最小阈值ΔR_pmin，直到差值在稳定温度下加热器丝的预期水平内为止，所述差值尽可能接近零。

如果电路确定加热器丝的温度是稳定的，那么电路可被配置成确定初始参考电阻R_1ref且执行上文所描述的常规过程。

还应了解，在一些实施例中，电路可被配置成在插入新筒之后定期测量单个预备电阻R_p1且确定预备电阻R_p1与在移除先前筒之前针对先前筒测得和存储的先前参考电阻R_1ref之间的差值ΔR_p。

尽管已经参照具有网格加热器的基于筒的系统描述本发明，但相同不利条件检测方法可以用于其它气溶胶生成系统中。

图7说明根据本发明的替代系统，其也使用液体基质和毛细管材料。图7的电加热式气溶胶生成系统100包括具有烟嘴端103和主体端105的壳体101。在主体端中，提供了呈电池107形式的电源和电路109。还提供与电路109合作的抽吸检测系统111。在烟嘴端中，提供呈含有液体115的筒113形式的液体存储部分、毛细管芯117和加热器119。注意，加热器仅在图7中示意性地示出。毛细管芯117的一个端部延伸到筒113中，并且毛细管芯117的另一端部被加热器119环绕。加热器经由连接件121连接到电路，所述连接件可以沿着筒113的外部通过(图7中未示出)。壳体101还包含进气口123、烟嘴端处的出气口125以及气溶胶形成室127。

在使用时，操作如下。液体115通过毛细管作用从筒113从芯117的延伸到筒中的端部输送到芯中被加热器119环绕的另一端部。当使用者在气溶胶生成系统上在出气口125处抽取时，将环境空气抽取穿过进气口123。在图7中所示出的布置中，抽吸检测系统111感测抽吸并且启动加热器119。电池107向加热器119供应电能以加热芯117中被加热器环绕的端部。芯117的所述端部中的液体通过加热器119蒸发从而产生过饱和蒸气。同时，经过气化的液体替换为通过毛细管作用沿着芯117移动的其它液体。所产生的过饱和蒸气与空气流混合并且在所述空气流中从进气口123进行载送。在气溶胶形成室127中，蒸气冷凝以形成可吸入气溶胶，所述可吸入气溶胶朝向出口125载送且进入使用者口中。

在图7中所示出的实施例中，如在图1a到1d的实施例中，电路109和抽吸检测系统111是可编程的。

毛细管芯可由多种多孔或毛细管材料制造，并且优选地具有已知的预定毛细管作用。实例包含呈纤维或烧结粉末形式的陶瓷类或石墨类材料。具有不同孔隙率的芯可用以适应不同液体物理属性，例如密度、粘度、表面张力和蒸气压。芯必须合适以使得当液体存储部分具有足够液体时，所需量的液体可以递送到加热器。

加热器可以包括至少一个围绕毛细管芯延伸的加热线或丝。

如在参照图1到3所描述的系统中，如果筒中的液体用尽或如果使用者进行极长的深抽吸，那么形成芯的毛细管材料可能在加热器线附近变干。以与参照图1到3的系统所描述相同的方式，加热器线在每次抽吸的第一部分期间的电阻变化可以用于确定是否存在不利条件，如干燥的芯。

图7中说明的类型的系统可以具有加热器电阻的可观变化，甚至在相同类型的筒之间具有可观变化，这是因为围绕芯缠绕的加热器线的长度变化。本发明由于以下情况而是特别有利的：其不需要电路存储最大加热器电阻值作为阈值；而相反使用相对于初始电阻测量值的电阻增加量。

图8说明可以体现本发明的又另一气溶胶生成系统。图8的实施例是电加热式烟草装置，其中烟草类固体基质经加热但不经燃烧以产生供吸入的气溶胶。在图8中，气溶胶生成装置700的组件以简化方式示出，并且未按比例绘示。已经省略与理解此实施例无关的元件，以简化图8。

电加热式气溶胶生成装置200包括壳体203和气溶胶形成基质210，例如香烟。将气溶胶形成基质210推入由壳体203形成的空腔205内部，以与加热器201热接近。气溶胶形成基质210在不同温度下释放各种挥发性化合物。通过将电加热式气溶胶生成装置200的操作温度控制在低于一些挥发性化合物的释放温度，可以避免烟雾成分的释放或形成。

在壳体203内具有电源207，例如可充电锂离子电池。电路209连接到加热器201和电源207。电路209控制向加热器201供应的电力，以便调节其温度。气溶胶形成基质检测器213可以检测与加热器201热接近的气溶胶形成基质210的存在和特性，并且向电路209用信号表示气溶胶形成基质210的存在。基质检测器的提供是任选的。空气流传感器211提供于壳体内并且连接到电路209以检测通过装置的空气流速。

在所描述的实施例中，加热器201是沉积在陶瓷基质上的一个或多个电阻轨道。陶瓷基质呈叶片形式，并且在使用时被插入到气溶胶形成基质210中。加热器形成装置的一部分，并且可以用于加热许多不同基质。然而，加热器可以是可替换式组件，并且替换加热器可以具有不同电阻。

在图8中所描述的类型的系统可以是连续加热的系统，其中在其中系统开启的同时，加热器的温度维持在目标温度下，或其可以是抽吸致动系统，其中在检测到抽吸时的时段期间，通过供应更多电力使加热器的温度升高。

在抽吸致动系统的情况下，操作与参照前述实施例所描述的极类似。如果基质在加热器附近干燥，那么对于所施加的给定电力，加热器的电阻将比在基质仍含有可在相对低的温度下气化的气溶胶形成剂的情况下更快地上升。

在连续加热系统的情况下，当使用者在系统上抽吸时，因通过加热器的空气流的冷却效应所致，最初加热器温度将下降。以与所描述类似的方式，当首次检测到抽吸时，可以测量加热器电阻并记录为R₁，且随着系统使加热器回到目标温度，可以在抽吸检测之后的时间段Δt₁时测量后续电阻R₂。如先前为了确定基质是否在加热器附近干燥所描述，接着可以如先前所描述计算ΔR并比较ΔR与存储阈值。基质可能变干，这是因为其已经通过使用而耗尽，或因为其陈旧或曾经受到不当存储，或因为其是仿冒的并且水分含量与真气溶胶形成基质不同。

图8的系统在电路209中包含警告LED 215，其在检测到不利条件时发光。

图9是说明用于检测未经授权、损坏或不兼容的加热器的方法的流程图。在第一步骤300中，检测到包含加热器的筒插入到装置中。接着在步骤300中测量加热器的电阻R_1ref。这在向加热器供应电力之后预定时间段时发生，如100毫秒。在步骤320中，将电阻测量值R₁与预期或可接受电阻范围相比较。可接受电阻范围考虑到在真加热器和基质之间的制造公差和变化。如果R₁处于预期范围以外，那么由于其被认为与装置不兼容，因此过程进行到步骤330，其中提供指示，如声音报警，并且阻止向加热器供应电力。过程接着返回到步骤300，等待检测新筒的插入。

作为在步骤300中测量初始电阻R_1ref的替代方案或补充，可以在向加热器供应电力之后的预定时间段，比如100毫秒，内测量电阻初始变化率。这可以通过取得预定时间段期间不同时间处的多个电阻测量值并且接着由所述多个电阻测量值和取得那些测量值的时间计算电阻初始变化率来进行。以可以预期特定加热器设计具有处于可接受值范围内的初始电阻相同的方式，可以预期对于所施加的给定电力，特定加热器设计具有处于可接受电阻值变化率范围内的电阻初始变化率。可以将电阻初始变化率计算值与可接受电阻值变化率范围相比，并且如果电阻变化率计算值在可接受范围以外，那么过程进行到步骤330。

如果在步骤320中确定R_1ref处于预期电阻范围内，那么过程进行到步骤340。在步骤340中，向加热器施加电力持续时间段Δt₁，其后计算差ΔR。有利地，将Δt₁选择为在明显生成气溶胶之前的短时间段。在步骤350中，将ΔR的值与预期或可接受值范围相比较。预期值范围再次考虑到在制造加热器和基质组合件中的变化。如果ΔR的值在预期范围以外，那么如先前所描述，将加热器视为不兼容的并且过程转到步骤330，并且接着返回到步骤300。如果ΔR的值在预期范围以内，那么过程进行到步骤360，其中向加热器供应电力以允许按使用者需求生成气溶胶。

尽管已经参照三种不同类型的电加热式气溶胶生成系统描述本发明，但应清楚，其可适用于其它电加热式气溶胶生成系统。

还应清楚，本发明可以以用于在现有气溶胶生成系统内的可编程控制器上执行的计算机程序产品形式实施。计算机程序产品可以提供为一件可下载软件或提供于例如压缩光盘等计算机可读媒体上。

上文所描述的示例性实施例具说明性而非限制性。考虑到上文所论述的示例性实施例，与上文示例性实施例一致的其它实施例现在对所属领域的普通技术人员将是显而易见的。

Claims

1.一种电操作式气溶胶生成系统，包括：

电源；以及

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

2.根据权利要求1所述的电操作式气溶胶生成系统，其中所述系统包括装置和可拆卸筒，其中所述电源和所述电路处于所述装置中，并且所述电加热器处于所述可拆卸筒中，并且其中所述筒包括液体气溶胶形成基质。

3.根据权利要求1或2所述的电操作式气溶胶生成系统，其进一步包括用于检测使用者何时在所述系统上抽吸的抽吸检测器，其中所述抽吸检测器连接到所述电路并且其中所述电路被配置成在所述抽吸检测器检测到抽吸时从所述电源向所述加热元件供应电力，并且其中所述电路被配置成确定在每次抽吸期间是否存在不利条件。

4.根据权利要求1所述的电操作式气溶胶生成系统，其中所述系统包括：

可拆卸筒，其包括：

液体气溶胶形成基质；以及

所述电加热器；以及

被配置成以可拆卸方式收纳所述可拆卸筒的装置，所述装置包括：

抽吸检测器，其用于检测使用者何时在所述系统上抽吸；

所述电源；以及

所述电路，所述电路连接到所述抽吸检测器和所述电源且在使用中连接到所述电加热器，所述电路包括存储器并被配置成：

在所述抽吸检测器检测到抽吸之前测量所述电加热器的所述初始电阻；

确定所述后续电阻与所述初始电阻之间的差；

5.根据权利要求2或4所述的电操作式气溶胶生成系统，其中所述电路被进一步配置成：

确定所述电路何时连接到所述电加热器；以及

在将所述电加热器连接到所述电路之后在预定时间段内测量所述电加热器的所述初始电阻。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电操作式气溶胶生成系统，其中所述电路被进一步配置成：

在所述存储器中存储对不利条件的确定；

7.一种加热器组合件，包括：

电加热器，其包括至少一个加热元件；以及

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

8.一种用于根据权利要求4或5所述的电操作式气溶胶生成系统的电操作式气溶胶生成装置，所述电操作式气溶胶生成装置包括：

电源；以及

在使用中连接到所述电操作式气溶胶生成系统的电加热器；

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

9.一种用于根据权利要求1到6中任一项所述的电操作式气溶胶生成系统的电路，在使用中所述电路连接到电加热器且连接到所述电操作式气溶胶生成系统的电源，所述电路包括存储器并被配置成：

测量所述电加热器的初始电阻，并

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

10.根据权利要求9所述的电路，其中在使用中所述电路进一步连接到抽吸检测器来检测使用者何时在所述系统上抽吸，且所述电路被进一步配置成：

确定所述电路何时连接到所述电加热器；

确定所述后续电阻与所述初始电阻之间的差；

比较所述后续电阻与所述初始电阻之间的差与最大阈值和最小阈值中的至少一个；

11.根据权利要求9或10所述的电路，其中所述电路被进一步配置成：

在所述存储器中存储对不利条件的确定；

12.一种控制向电操作式气溶胶生成系统中的加热器进行电力供应的方法，所述系统包括：包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件的电加热器；和用于向所述电加热器供应电力的电源，所述方法包括：

向所述电加热器供应电力；

测量所述电加热器的初始电阻；

确定所述初始电阻与所述后续电阻之间的差；

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电操作式气溶胶生成系统进一步包括可拆卸筒和被配置成收纳所述可拆卸筒的装置，所述可拆卸筒包括所述电加热器和液体气溶胶形成基质，且所述装置包括所述电源、所述电路和用于检测使用者何时在所述系统上抽吸的抽吸检测器，且其中所述方法进一步包括：

确定所述后续电阻与所述初始电阻之间的差；

比较所述后续电阻与所述初始电阻之间的差与最大阈值或最小阈值；

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：

确定所述电路何时连接到所述电加热器；以及

在确定所述电路连接到所述电加热器之后在预定时间段内测量所述电加热器的所述初始电阻。

15.一种能够直接加载到微处理器的内部存储器中的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括软件代码部分，所述软件代码部分用于当在电操作式气溶胶生成系统中的微处理器上运行所述产品时执行根据权利要求12到14中任一项所述的步骤，所述系统包括：包括用于加热气溶胶形成基质的至少一个加热元件的电加热器；和用于向所述电加热器供应电力的电源，所述微处理器连接到所述电加热器并连接到所述电源。