CN110545681B - 包括形状记忆合金的气溶胶递送装置和相关方法 - Google Patents

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Abstract

提供了气溶胶递送装置。该气溶胶递送装置可包括构造成输出电流的电源。气溶胶递送装置还可包括雾化器，该雾化器与包含气溶胶前体组合物的贮存器流体连通，该雾化器构造成接收来自电源的电流。气溶胶递送装置还可包括分配机构，该分配机构包括形状记忆合金，该形状记忆合金构造成响应于由电源提供的电流所产生的热量而改变形状并选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动，该雾化器构造成产生气溶胶。

Description

包括形状记忆合金的气溶胶递送装置和相关方法
技术领域
本公开涉及诸如吸烟制品之类的气溶胶递送装置；并且更具体地涉及利用由电生成的热量来产生气溶胶的气溶胶递送装置(例如，通常称为电子烟的吸烟制品)。该气溶胶递送装置构造成对能够蒸发的气溶胶前体进行加热以形成供人们消费的可吸入物质，该气溶胶前体由烟草制成或衍生而成或者以其它方式包含烟草。
背景技术
近年来，已经提出了许多吸烟装置以作为对需要燃烧烟草使用的吸烟产品的改进或替代。据称许多上述装置已经被设计成提供与吸香烟、雪茄或烟斗相关的感觉，但不递送由于烟草的燃烧而产生的大量的不完全燃烧产物和热解产物。为此，已经提出了采用电能蒸发或加热挥发性材料或者尝试提供吸香烟、雪茄或烟斗的感觉而不将烟草燃烧至显著程度的许多香烟产品、香味发生器以及药物吸入器。例如，参见授予Robinson等人的美国专利第7,726,320号和 Griffith Jr.等人的美国专利公开第2013/0255702号以及Sears等人的美国专利公开第2014/0096781号中描述的背景技术中所述的各种替代性吸烟制品、气溶胶递送装置和发热源，上述文献以参见的方式纳入本文。例如，还参见Bless等人的美国专利公开第2015/0216232号中的参照商标名称和商业来源的各种类型的吸烟制品、气溶胶递送装置和电动发热源，该文献以参见的方式纳入本文。
然而，可期望提供具有增强功能的气溶胶递送装置。在这方面，期望改进气溶胶前体组合物向雾化器的递送。
发明内容
本公开涉及一种包括形状记忆合金的气溶胶递送装置和相关方法。在一个方面，提供了一种气溶胶递送装置。该气溶胶递送装置可包括构造成输出电流的电源。该气溶胶递送装置可包括与包含气溶胶前体组合物的贮存器流体连通的雾化器。该雾化器可构造成接收来自电源的电流。气溶胶递送装置可包括分配机构，该分配机构包括形状记忆合金，该形状记忆合金构造成响应于由电源提供的电流所产生的热量而改变形状，并选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动。雾化器可构造成从其产生气溶胶。
在一些实施例中，雾化器可包括液体输送元件和加热元件。加热元件可以是分配机构并且可包括一个或多个盘绕件，这些盘绕件包括绕液体输送元件缠绕的形状记忆合金并且构造成从第一形状变成第二形状，在第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与液体输送元件的外表面间隔开，以允许气溶胶前体组合物流到液体输送元件中，在第二形状中，所述一个或多个盘绕件与液体输送元件的外表面接触，以响应于由来自电源的电流所产生的热量而在液体输送元件处加热气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶。当在一个或多个盘绕件处停止接收电流时，所述一个或多个盘绕件可构造成从第二形状返回至第一形状。
在一些实施例中，分配机构可包括阀。该阀可构造成从第一形状变成第二形状，在第一形状中，阀处于闭合构造，以防止气溶胶前体组合物从贮存器被分配至雾化器，在第二形状中，阀处于打开构造，以响应于由来自电源的电流所产生的热量而允许气溶胶前体组合物相对于在贮存器与雾化器之间限定的端口而从贮存器被分配至雾化器。当在阀处停止接收电流时，该阀可构造成从第二形状返回至第一形状。
在一些实施例中，电源、贮存器和雾化器可各自容纳在可分离的壳体中。在一些实施例中，形状记忆合金可包括镍钛合金。在一些实施例中，气溶胶递送装置可包括流量传感器和控制器，该流量传感器构造成输出对应于在气溶胶递送装置上进行的吸气的信号，控制器构造成输出电流以产生热量，来响应于吸气的检测而改变分配机构的形状。
在一些实施例中，分配机构可包括致动器，该致动器构造成从第一形状变成第二形状，以使气溶胶前体组合物朝向雾化器移位。分配机构还可包括与贮存器的内部配合的活塞，该活塞构造成响应于致动器的致动而沿着在贮存器中居中限定的纵向轴线运动。
在一附加方面，提供了一种气溶胶递送装置的操作方法。该方法可包括提供动力源、雾化器、包含气溶胶前体组合物的贮存器、以及包括形状记忆合金的分配机构。该方法还可包括利用由电源输出的电流来加热分配机构，以改变分配机构的形状，从而选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动。该方法还可包括将电流从电源引导至雾化器，以从气溶胶前体组合物产生气溶胶。
在一些实施例中，提供雾化器可包括提供加热元件，该加热元件是分配机构并且包括一个或多个盘绕件和液体输送元件，这些盘绕件包括形状记忆合金，所述一个或多个盘绕件绕液体输送元件缠绕。改变分配机构的形状可包括一个或多个盘绕件从第一形状至第二形状的改变，在第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与液体输送元件的外表面间隔开，以允许气溶胶前体组合物流到液体输送元件中，在第二形状中，所述一个或多个盘绕件与液体输送元件的外表面接触，以响应于来自电源的电流所产生的热量而在液体输送元件处加热气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶。该方法可包括通过停止电流向盘绕件的流动而使盘绕件从第二形状返回至第一形状。
在一些实施例中，改变包括阀的分配机构的形状可包括从第一形状变成第二形状，在第一形状中，阀处于闭合构造，以防止气溶胶前体组合物从贮存器被分配至雾化器，在第二形状中，阀处于打开构造，以响应于由来自电源的电流所产生的热量而允许气溶胶前体组合物相对于在贮存器与雾化器之间限定的端口而从贮存器被分配至雾化器。该方法可包括在阀处停止接收电流。该方法可包括响应于此而使阀从第二形状返回至第一形状。
在一些实施例中，该方法可包括由传感器检测吸气。可响应于检测到的吸气来控制利用由电源提供的电流所进行的对分配机构的加热。在一些实施例中，改变分配机构的形状可包括将致动器的形状从第一形状变成第二形状，以使气溶胶前体组合物朝向雾化器移位。使致动器的形状从第一形状变成第二形状可包括，响应于致动器的致动，而使与贮存器的内部相配合的活塞沿着在贮存器中居中限定的纵向轴线运动。通过阅读以下详细描述和在下文中简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将会变得清楚。
因此，本公开不具有限制性地包括以下实施例：
实施例1：一种气溶胶递送装置，该气溶胶递送装置包括：电源，该电源构造成输出电流；雾化器，该雾化器与包含气溶胶前体组合物的贮存器流体连通，该雾化器构造成接收来自电源的电流；以及分配机构，该分配机构包括形状记忆合金，该形状记忆合金构造成响应于由电源提供的电流所产生的热量而改变形状，并选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动，该雾化器构造成从气溶胶前体组合物中产生气溶胶。
实施例2：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，雾化器包括液体输送元件和加热元件。
实施例3：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，加热元件是分配机构并且包括一个或多个盘绕件，这些盘绕件包括绕液体输送元件缠绕的形状记忆合金并且构造成从第一形状变成第二形状，在第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与液体输送元件的外表面间隔开，以允许气溶胶前体组合物流到液体输送元件中，在第二形状中，所述一个或多个盘绕件与液体输送元件的外表面接触，以响应于来自电源的电流所产生的热量在液体输送元件处加热气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶。
实施例4：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，当在一个或多个盘绕件处停止接收电流时，所述一个或多个盘绕件构造成从第二形状返回至第一形状。
实施例5：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，分配机构包括阀。
实施例6：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，阀构造成从第一形状变成第二形状，在第一形状中，阀处于闭合构造，以防止气溶胶前体组合物从贮存器被分配至雾化器，在第二形状中，阀处于打开构造，以响应于来自电源的电流所产生的热量而允许气溶胶前体组合物相对于在贮存器与雾化器之间限定的端口而从贮存器被分配至雾化器。
实施例7：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，当在阀处停止接收电流时，该阀构造成从第二形状返回至第一形状。
实施例8：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，电源、贮存器和雾化器各自容纳在可分离的壳体中。
实施例9：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，形状记忆合金包括镍钛(NiTi)合金。
实施例10：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，还包括流量传感器和控制器，流量传感器构造成输出对应于在气溶胶递送装置上进行的吸气的信号，控制器构造成输出电流以产生热量，来响应于对吸气的检测而改变分配机构的形状。
实施例11：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，分配机构包括致动器，该致动器构造成从第一形状变成第二形状，以使气溶胶前体组合物朝向雾化器移位。
实施例12：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，分配机构还包括与贮存器的内部配合的活塞，该活塞构造成，响应于致动器的致动而沿着在贮存器中居中限定的纵向轴线运动。
实施例13：一种气溶胶递送装置的操作方法，该方法包括：提供动力源、雾化器、包含气溶胶前体组合物的贮存器，以及包括形状记忆合金的分配机构；利用由电源输出的电流来加热分配机构，以改变分配机构的形状，从而选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动；以及将电流从电源引导至雾化器，以从气溶胶前体组合物产生气溶胶。
实施例14：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供雾化器包括提供加热元件，该加热元件是分配机构并且包括一个或多个盘绕件和液体输送元件，这些盘绕件包括形状记忆合金，所述一个或多个盘绕件绕液体输送元件缠绕；以及其中，改变分配机构的形状包括使一个或多个盘绕件从第一形状变成第二形状，在第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与液体输送元件的外表面间隔开，以允许气溶胶前体组合物流到液体输送元件中，在第二形状中，所述一个或多个盘绕件与液体输送元件的外表面接触，以响应于由来自电源的电流所产生的热量在液体输送元件处加热气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶。
实施例15：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的方法，还包括通过停止电流向盘绕件的流动以使盘绕件从第二形状返回至第一形状。
实施例16：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的方法，其中，改变包括阀的分配机构的形状包括从第一形状变成第二形状，在第一形状中，阀处于闭合构造，以防止气溶胶前体组合物从贮存器被分配至雾化器，在第二形状中，阀处于打开构造，以响应于来自电源的电流所产生的热量而允许气溶胶前体组合物相对于在贮存器与雾化器之间限定的端口从贮存器被分配至雾化器。
实施例17：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的方法，还包括：在阀处停止接收电流；以及响应于此而使阀门从第二形状返回到第一形状。
实施例18：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的方法，还包括由传感器检测吸气，其中，响应于所检测到的吸气来控制利用由电源提供的电流进行的对分配机构的加热。
实施例19：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，改变分配机构的形状包括使致动器的形状从第一形状变成第二形状，以使气溶胶前体组合物朝向雾化器移位。
实施例20：如任一前述实施例或任何前述实施例的任何组合所述的装置，其中，使致动器的形状从第一形状变成第二形状包括，响应于致动器的致动，而使与贮存器的内部配合的活塞沿着在贮存器中居中限定的纵向轴线运动。
通过阅读以下详细描述和在下文中简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将是清楚的。本公开包括在该公开中阐述或在任何一项或多项权利要求中记载的两个、三个、四个或更多个特征或元件的任何组合，无论这种特征或元件是否已被描述为组合或以其它方式在文中的具体实施例描述或权利要求书中记载。除非本公开的上下文中明确地另作规定，本公开旨在整体地阅读，使得本公开的任何可分特征或元件在其方面和实施例中的任何一个中应被看作意在能够组合。
附图说明
已经在前文中从总体上描述了本公开，现将参照不一定按比例绘制的附图，其中：
图1A示出了根据本公开的示例性实施例的气溶胶递送装置的侧剖视图，该气溶胶递送装置具有设置为处于闭合构造的阀的分配机构，该阀包括形状记忆合金；
图1B示出了根据本公开的示例性实施例的图1A的气溶胶递送装置的侧剖视图，所述阀处于打开构造；
图2A示出了根据本公开的示例性实施例的气溶胶递送装置的侧剖视图，该气溶胶递送装置具有分配机构，该分配机构设置为处于收缩形状并且联接于棘轮的第一齿的致动器，该致动器是形状记忆合金；
图2B示出了根据本公开的示例性实施例的图2A的气溶胶递送装置的侧剖视图，所述致动器处于延伸形状；
图2C 示出了根据本公开的示例性实施例的图2A的气溶胶递送装置的侧剖视图，所述致动器处于缩回形状并且联接于棘轮的第二齿；
图3A示出了根据本公开的示例性实施例的加热元件的侧视图，该加热元件至少部分地与液体输送元件的外表面间隔开，该加热元件包括形状记忆合金；
图3B示出了根据本公开的示例性实施例的图3A的加热元件的侧视图，该加热元件与液体输送元件的外表面接触；以及
图4示意性地示出了根据本公开的示例性实施例的气溶胶递送装置操作方法的方法流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参照示例性的实施例来更加完整地描述本公开。对这些实施例进行描述，使得本公开将是详尽和完整的，且对于本领域的技术人员来说将完整地传达本公开的范围。实际上，本公开可以用许多形式来实施并且不应理解为被限制于文中所阐述的各实施例；相反，提出这些方面使得该公开将满足可适用的法律要求。除非文中清楚地另有说明，否则在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式“一”、“一个/种”和“该”包括复数指示物。
如下文所述，本公开的实施例涉及气溶胶递送装置和相关方法。根据本公开的气溶胶递送装置使用电能对材料进行加热(优选地不将材料燃烧至任何显著的程度)以形成可吸入物质；这种系统的部件具有如下制品的形式，该制品最为优选地是足够紧凑以可被视作手持式装置。即，气溶胶主要来自烟草的燃烧或热解的副产物的烟雾的产生，从这种意义上说，使用优选的气溶胶递送装置的成分并不导致烟雾的产生，而是使用那些优选的装置导致蒸气的产生，蒸气由其中的某些成分的挥发或蒸发导致。在优选的实施例中，气溶胶递送装置的组分可表征为电子香烟，并且那些电子香烟最优选地结合有烟草和/或衍生自烟草的组分，并因此以气溶胶形式递送烟草衍生的组分。
某些优选的气溶胶递送装置的气溶胶生成部件提供了抽香烟、雪茄或烟斗的许多感觉(例如吸入和呼出的习惯、口味或香味的种类、感官效果、身体感觉、使用习惯、由可见的气溶胶提供的视觉提示等)，而不将其中的任何成分燃烧至显著的程度，而这些香烟、雪茄或烟斗通过点燃和燃烧烟草(并因此吸入烟草烟雾)而被使用。例如，本公开的气溶胶生成装置的用户就像吸烟者使用传统类型的吸烟制品那样持有并使用该装置、在该装置的一端上吸气以吸入由该装置产生的气溶胶、以及以选定的时间间隔进行抽吸或吸气等。
本公开的气溶胶递送装置还表征为合适的蒸气发生制品或药剂递送制品。因此，可以对这种制品或装置进行修改，从而以可吸入的形式或状态提供一种或多种物质(例如，香味和/或药物活性成分)。例如，可吸入物质可以是基本上蒸气的形式(即，在低于临界点的温度下处于气相的物质)。替代地，可吸入物质可以是气溶胶的形式(即，在气体中有细小固体颗粒或液滴的悬浮物)。
最为优选的是，本公开的气溶胶递送装置包括以下部件的某些组合：动力源(即，电源)、至少一个控制部件(例如，诸如通过控制从电源流向气溶胶生成装置的其它部件的电流以用于致动、控制、调节和停止用于发热的电力的装置)、雾化器(例如，液体输送元件和电阻加热器或发热部件)、分配机构 (例如，包括形状记忆合金的阀或致动器)、气溶胶前体(例如，在施加充足的热量时通常能够生成气溶胶的诸如通常被称为“烟汁”、“电子液体”和“电子汁”的配料之类的液体)、以及允许在气溶胶递送装置上吸气以吸入气溶胶的嘴端区域或末端(例如，穿过该气溶胶递送装置的限定的气流通路，使得在由用户吸气时，产生的气溶胶从该气流通路而被抽出)。
根据下文所提供的进一步公开内容，本公开的气溶胶递送装置内的部件的更为具体的形式、构造和布置将是显而易见的。此外，考虑了市售的电子气溶胶递送装置，则可以理解到不同气溶胶递送装置部件的选择和布置，比如本公开的背景技术部分中引用的那些代表性产品。
气溶胶递送装置内的部件的对准是可变的。在具体的实施例中，气溶胶前体组合物相对于装置的两个相对的端部位于中心(例如，在料筒的贮存器内，料筒在某些情况下是可更换的和一次性的或可再填充的)。然而，不排除其它的构造。通常，组件相对于彼此地构造，使得来自加热元件的热量使气溶胶前体组合物(以及可同样提供以递送给用户的一种或多种调味剂、药物等)挥发并形成用于向用户递送的气溶胶。当加热元件对气溶胶前体组合物进行加热时，气溶胶以适合消费者吸入的物理形式来形成、释放或生成。应当注意的是，前述术语意在是可互换的，使得所提到的释放、将释放、会释放或释放后包括形成或生成、将形成或将生成、会形成或会生成以及形成后或生成后。具体地，可吸入物质以蒸气或气溶胶或者其混合物的形式释放。
气溶胶递送装置结合有电池或其它电源，以提供充足的电流来向装置提供各种功能，比如对加热器的供电、对控制系统的供电、对指示器的供电、致动分配机构等。电源可以采取多种实施方式。优选地，电源能够递送充足的电力以迅速对加热元件和/或分配机构进行加热，从而在所期望的持续时间内提供气溶胶的形成以及向制品供电。优选地，电源的尺寸适于方便地装配在气溶胶递送装置内，从而可以容易地操纵气溶胶递送装置；并且此外，优选的电源具有足够轻的重量，以免减损所期望的吸烟体验。例如，电源是电池。
在一些实施例中，如在Novak等人的美国专利申请公开第2014/0261495 号中所公开的那样，料筒包括基部，该基部包括抗旋转特征部，所述抗旋转特征部基本上阻止料筒与控制主体之间的相对旋转，上述文献全文以参见的方式纳入本文。
雾化器单元可包括一个或多个加热器部件，这些加热器部件用于本发明的气溶胶递送装置中。在各种实施例中，使用了一个或多个微加热器或类似固态加热器。本文进一步描述了所使用的微加热器的实施例。进一步地，在授予 Collett等人的美国专利第8,881,737号中描述了适用于目前公开的装置中的微加热器和结合有微加热器的雾化器，其全文以参见的方式纳入本文。在一些实施例中，如授予Ward等人的美国专利第9,210,738号中所描述的那样，加热元件通过绕液体输送元件卷绕盘绕件而形成，该文献全文以参见的方式纳入本文。进一步地，在一些实施例中，盘绕件包括可变的盘绕间隔，如在授予DePiano 等人的美国专利第9,277,770号中所述的，其全文以参见的方式纳入本文。构造成当通过其施加电流时产生热量的材料的各种实施例用于形成电阻加热元件。形成线圈的示例性材料包括康泰尔(Kanthal)(FeCrAl)、镍铬合金、镍钛(NiTi)、二硅化钼(MoSi2)、硅化钼(MoSi)、夹杂有铝的二硅化钼 (Mo(Si,Al)2)、石墨和石墨基材料；陶瓷(例如，正温度系数陶瓷或负温度系数陶瓷)、以及铜/铝/镍合金。在另外的实施例中，如在DePiano等人的美国专利申请公开第2014/0270729号中所描述的那样，在雾化器中采用经冲压的加热元件，其全文以参见的方式纳入本文。对上述来说进一步地，在授予Counts 等人的美国专利第5,060,671号；授予Deevi等人的美国专利第5,093,894号；授予Deevi等人的美国专利第5,224,498号；授予Sprinkel Jr.等人的美国专利第 5,228,460号；授予Deevi等人的美国专利第5,322,075号；授予Deevi等人的美国专利第5,353,813号；授予Deevi等人的美国专利第5,468,936号；授予 Das的美国专利第5,498,850号；授予Das的美国专利第5,659,656号；授予 Deevi等人的美国专利第5,498,855号；授予Hajaligol的美国专利第5,530,225 号；授予Hajaligol的美国专利第5,665,262号；授予Das等人的美国专利第 5,573,692号；以及授予Fleischhauer等人的美国专利第5,591,368号中描述了本文中所使用的附加的代表性加热元件和材料，上述文献的公开内容全文以参见的方式纳入本文。进一步地，在其它实施例中还可采用化学加热。在授予 Collett等人的美国专利第8,881,737号中描述了加热器以及用于形成加热器的材料的各种附加的示例，上述文献如上所述以参见的方式纳入本文。
在一些实施例中，本公开的气溶胶递送装置包括控制主体、雾化器单元和料筒。当控制主体联接于料筒和/或雾化器单元时，料筒中的电子部件(未示出) 与控制主体形成电连接。控制主体由此采用该电子部件来确定料筒是否是正品以及/或者执行其它的功能。进一步地，在Sears等人的美国专利申请公开第 2014/0096781号中描述了电子部件的各种示例以及由此实行的功能，上述文献全文以参见的方式纳入本文。
在使用期间，用户在嘴件上吸气，该嘴件可设置在雾化器单元处或气溶胶递送装置的任何其它部分处。这可将空气吸入而通过控制主体中的、雾化器单元中的或料筒中的开口。例如，在一种实施例中，如在授予DePiano等人的美国专利第9,220,302号中所述的，开口限定在控制主体的联接件与外主体之间，上述文献全文以参见的方式纳入本文。然而，在其它实施例中，空气流通过气溶胶递送装置的其它部分而被接纳。
气溶胶递送装置中的传感器(例如，控制主体中的抽吸或流量传感器)可对抽吸进行检测。抽吸传感器构造成输出对应于气溶胶递送装置上的吸气的信号。因此，控制主体构造成响应于传感器对抽吸的检测而输出电流，以加热分配至雾化器的气溶胶前体组合物。因此，加热器蒸发气溶胶前体组合物，并且嘴件允许空气和所夹带的蒸气(即，呈可吸入形式的气溶胶前体组合物的组分) 从料筒通向在嘴件上吸气的消费者。
例如，在Novak等人的美国专利申请公开第2014/0261495号中提供了关于可包括在料筒内的部件的各种其它细节，上述文献全文以参见的方式纳入本文。根据本公开的气溶胶递送装置的各种组分可以从现有技术中所描述的组分和市售的组分中选择。在Watson等人于2016年7月28日提交的美国专利申请第15/222,615号中描述了市售的气溶胶递送装置的示例性实施例，上述文献全文以参见的方式纳入本文。例如，还参考了Sebastian等人的美国专利申请公开第2014/0000638号中公开的在电子吸烟制品中用于对多种可气溶胶化材料进行可控递送的料筒和雾化器，上述文献全文以参见的方式纳入本文。
在本公开中，图1A-1B示出了总地标记为100A的气溶胶递送装置的第一实施例的剖视图。该气溶胶递送装置包括各自容纳在可分离的壳体中的控制主体200、料筒300和雾化器单元400。雾化器单元400在料筒300的第一端处与料筒300配合，并且控制主体200在料筒300的相对的第二端处与料筒300 配合。控制主体200、料筒300和雾化器单元400中的每一个通过螺纹配合、压配、过盈装配、磁性配合等而与相邻部件以功能关系永久地或可拆卸地对准。在一些方面，当料筒300、雾化器单元400和控制主体200处于组装好的构造时，气溶胶递送装置100A为基本杆状、基本管状或基本圆柱形。
在具体的实施例中，控制主体200、料筒300中和雾化器单元400的一个或多个可被称为一次性的或可重复使用的。例如，控制主体206具有电源206 (例如，可替换电池或可充电电池和/或电容器)，该电源206与任何类型的充电技术结合，该充电技术包括连接至典型的交流电插座、连接至车载充电器 (即，点烟插座)以及诸如通过通用串行总线(USB)线缆连接至电脑。进一步地，在一些实施例中，料筒包括一次性使用的料筒，如在Chang等人的美国专利第8,910,639号中公开的那样，该专利全文以参见的方式纳入本文。在另一种示例中，料筒300包括配置在其中的气溶胶前体组合物，并构造成在所有气溶胶前体组合物被蒸发掉时被移除和替换。
控制主体200包括控制部件(例如，控制器)202、流量传感器204(例如，抽吸传感器或压力开关)和电源206。在一些方面，电源206包括电池或其它电源，该电池或其它电源构造成输出足以向气溶胶递送装置100A提供各种功能的电流，比如电阻加热、对控制部件(例如，控制部件202)供电、对指示器供电、对分配机构供电等。优选地，电源206的尺寸设计成方便地装配在气溶胶递送装置100A内，使得该气溶胶递送装置100A易于操纵。控制主体200的附加部件包括但不限于例如：进气口208，不同数量、不同形状和/ 或在控制主体200开口中的指示器(例如，发光二极管(LED))(未示出) (当存在这样的指示器时，比如用于释放声音)，能够与配置在雾化器单元400 中的加热元件和/或配置在料筒300中的致动器电连接的连接器电路(未示出)，联接件(未示出)，密封构件(未示出)，粘合构件(例如，
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带) (未示出)，间隔件(未示出)和端盖(未示出)。在Peckerar等人的美国专利申请公开第2010/0028766号中描述了电源的示例，该公开全文以参见的方式纳入本文。提供抽吸致动能力的示例性机构包括由伊利诺斯州弗里波特的霍尼韦尔公司(Honeywell,Inc.)的MICRO SWITCHTM部门制造的163PC01D36型硅传感器。在授予Gerth等人的美国专利第4,735,217号中描述了可在根据本公开的连接器电路中使用的按需操作的电气开关的其它示例，该文献全文以参见的方式纳入本文。在授予Brooks等人的美国专利第4,922,901号、第4,947,874 和第4,947,875号、授予McCafferty等人的美国专利第5,372,148号、授予Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号以及授予Nguyen等人的美国专利第7,040,314号中提供了对电流调节电路以及包括可用于本发明的气溶胶递送装置的微控制器的其它控制部件的进一步描述，所有文献全文以参见的方式纳入本文。还可参照授予Ampolini等人的美国专利第9,423,152号中描述的控制方案，其全文以参见的方式纳入本文。
在本公开的气溶胶递送装置中可以采用进一步的其它部件。例如，授予 Sprinkel等人的美国专利第5,154,192号公开了用于吸烟物品的指示器；授予 Sprinkel,Jr.的美国专利第5,261,424号公开了压电传感器，该压电传感器与装置的嘴端相关联以检测与进行吸气并随后触发加热相关联的用户的嘴唇活动；授予McCafferty等人的美国专利第5,372,148号公开了抽吸传感器，该抽吸传感器用于控制流入加热负载阵列内的能量流动以响应通过烟嘴件的压降；授予 Harris等人的美国专利第5,967,148号公开了吸烟装置的容纳部，该容纳部包括标识件和控制器，上述标识件对插入后的部件的红外透射率的不均匀性进行检测，上述控制器在部件插入该容纳部时执行检测程序；授予Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号描述了具有多个差分相位的限定的可执行电力循环； Watkins等人的美国专利第5,934,289号公开了光子-光电子部件；授予Counts 等人的美国专利第5,954,979号公开了用于通过吸烟装置改变吸气阻力的手段；授予Blake等人的美国专利第6,803,545号公开了在吸烟装置中使用的具体的电池构造；授予Griffen等人的美国专利第7,293,565号公开了与吸烟装置一起使用的各种充电系统；授予Fernando等人的美国专利第8,402,976号公开了用于吸烟装置的电脑交互手段以有助于充电并且允许对装置进行电脑控制；授予 Fernando等人的美国专利第8,689,804号公开了用于吸烟装置的标识系统；以及Flick的WO2010/003480公开了指示气溶胶产生系统中的抽吸的流体流动感测系统；所有上述公开全文以参见的方式纳入本文。在下述文献中公开的与气溶胶递送装置以及可用于本公开的制品中的材料或部件相关的部件的其它示例包括授予Gerth等人的美国专利第4,735,217号；授予Morgan等人的美国专利第5,249,586号；授予Higgins等人的美国专利第5,666,977号；授予Adams 等人的美国专利第6,053,176号；授予White的美国第6,164,287号；授予Voges 的美国专利第6,196,218号；授予Fleter等人的美国专利第6,810,883号；授予Nichols的美国专利第6,854.461号；授予Hon的美国专利第7,832,410号；授予Kobayashi的美国专利第7,513,253号；授予Hamano的美国专利第7,896,006 号；授予Shayan的美国专利第6,772,756号；授予Hon的美国专利第8,156,944 号和第8,375,957号；授予Thorens等人的美国专利第8,794,231号；以及授予 Oglesby等人的美国专利第8,851,083号；Hon的美国专利申请公开第 2006/0196518号和第2009/0188490号；授予Monsees等人的美国专利第8,915,254号和第8,925,555号；Oglesby等人的美国专利申请公开第 2010/0024834号；Wang的美国专利申请公开第2010/0307518号；DePiano等人的美国专利申请公开第2014/0261408号；Hon的WO2010/091593；Foo的 WO2013/089551，上述每篇文献全文以参见的方式纳入本文。前述文献公开的各种材料可在各种实施例中结合到本公开的装置中，并且前述公开全文以参见的方式纳入本文。
料筒300包括贮存器302，该贮存器302将气溶胶前体组合物304包含在其中。气溶胶前体组合物304包括一种或多种不同的组分。例如，气溶胶前体组合物304包括多元醇(例如甘油、丙二醇或其混合物)、水、尼古丁、天然和人造香料、薄荷醇或其混合物。在授予Sensabaugh,Jr.等人的美国专利第 4,793,365号；授予Jacob等人的美国专利第5,101,839号；Biggs等人的PCT WO 98/57556；以及R.J.Reynolds Tobacco公司专著的Chemical andBiological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of BurnTobacco(对加热替代燃烧的新型卷烟原型的化学和生物研究)(1988)中阐述了代表性类型的其它气溶胶前体组合物；上述公开内容以参见的方式纳入本文。在Davis等人均于2016年7月21日提交的美国专利申请序列第15/216,582号和第15/216,590 号中提供了关于气溶胶前体组合物的实施例的附加描述，该附加描述包括对烟草或其中衍生自烟草的组分的描述，上述文献全文以参见的方式纳入本文。
料筒300还包括纵向延伸的空气流动通道318，该空气流动通道318在料筒300的整个纵向长度上延伸。空气流动通道318在第一纵向端部处限定有与进气口208流体连通的端口，并且在相对的第二纵向端部处限定有与雾化器单元的流动路径404(以下更详细地描述)连通的端口。空气流动通道318构造成将环境空气从进气口208引导至靠近雾化器402(以下更详细地描述)的位置，以便为消费者用户形成可吸入物质。
雾化器单元400包括雾化器402、由雾化器单元400的内部结构限定的流动路径404、以及具有嘴件406的嘴端区域。嘴端区域与雾化器单元400的与料筒300配合的端部相对地形成。嘴件406包括开口，该开口穿过嘴件406，以允许在气溶胶递送装置100A上进行吸气期间使空气和所夹带的蒸气(即，可吸入气溶胶形式的气溶胶前体组合物的组分)从雾化器单元400通向消费者。
雾化器单元400的内部包括形成流动路径404的内部结构。例如，如图 1A-1B所示，流动路径404构造成多个部分，第一部分限定在雾化器单元400 的壳体的两个内部结构之间并且基本上平行于通过在贮存器302与雾化器402 之间限定的端口310的流动方向。流动路径404的第二部分限定在雾化器单元 402与壳体的内部结构之间，并且基本垂直于通过端口310的流动方向。因此，流动路径404的第一部分和第二部分相对于彼此配置成大约90度。流动路径 404的第三部分限定在雾化器单元400的壳体的内部结构与雾化器单元400的壳体的内部之间，并且还基本上平行于端口310。流动路径404的第三部分与空气流动通道318的相对的第二端流体连通。嘴件406定位成与流动路径404 的第三部分相邻并且与该第三部分流体连通。因此，一旦气溶胶前体组合物304 通过流动路径404而从贮存器302被递送至雾化器402，雾化器402就构造成加热气溶胶前体组合物304，以便从其产生气溶胶。从流入口208被引导并通过空气流动通道318的环境空气与气溶胶混合，以形成可吸入物质。形成的可吸入物质从流动路径404的第三部分被引导至嘴件406，以递送至消费者。
在一些方面，雾化器402包括电阻加热元件，该电阻加热元件包括线圈和液体输送元件，线圈与电池206电连通并且构造成响应于从电池206接收的电流而产生热量，液体输送元件包括芯部，该芯部构造成引导(一种或多种)气溶胶前体组合物与由加热元件产生的热量相互作用，以便在与热量相互作用时产生气溶胶。参照图3A-3B提供了雾化器402的示例性实施例，其中线圈用作分配机构以及电阻加热元件。
构造成当通过其施加电流时产生热量的材料的各种实施例被用于形成线圈。形成线圈的示例性材料包括康泰尔(Kanthal)(FeCrAl)、镍铬合金、二硅化钼(MoSi2)、硅化钼(MoSi)、夹杂有铝的二硅化钼(Mo(Si,Al)2)以及陶瓷(例如，正温度系数陶瓷)。或者将参照图3A-3B更详细地描述的那样，线圈由诸如镍钛之类的形状记忆合金形成。液体输送元件也由构造成输送液体的各种材料形成。例如，在一些实施例中，液体输送元件包括棉和/或玻璃纤维。当雾化器单元400与料筒300和控制主体200相配合时，在加热元件的相对端处的导电加热器端子(例如，正端子和负端子)构造成引导电流通过加热元件，并且构造成附连于适当的配线或连接器电路(未示出)以形成加热元件与电池 206的电连接。在Brammer等人的美国专利申请公开第2015/0117842号、第 2015/0114409号和第2015/0117841号中提供了雾化器402及其部件的附加示例构造，上述文献全文以参见的方式纳入本文。
当雾化器单元400与料筒300和控制主体200配合时，气溶胶前体组合物 304构造成选择性地从料筒300的贮存器302被分配至雾化器单元400。以这种方式，分配机构306被配置在贮存器302中和/或雾化器单元400中，其中分配机构306包括形状记忆合金，该形状记忆合金构造成响应于由电源206提供的电流所产生的热量而改变形状。
形状记忆合金通常是指在经受适当的热刺激时能够恢复到某种先前限定的形状或尺寸的一组金属材料。形状记忆合金能够经历相变，在相变中屈服强度、刚度、尺寸和/或形状随温度而变化。通常，在低温相或马氏体相中，形状记忆合金可以弹性变形，并且在暴露于某些较高温度时将转变成奥氏体相或母相，从而在变形之前恢复其形状。
形状记忆合金以几种不同的基于温度的相而存在。这些相中最常用的是所谓的马氏体相和奥氏体相。在以下的讨论中，马氏体相通常是指更易变形的低温相，而奥氏体相通常是指更刚性的高温相。当形状记忆合金处于马氏体相并被加热时，它开始变为奥氏体相。该现象开始的温度通常称为奥氏体开始温度 (As)。该现象结束的温度称为奥氏体结束温度(Af)。
当形状记忆合金处于奥氏体相并被冷却时，它开始变为马氏体相，并且该现象开始的温度被称为马氏体开始温度(Ms)。奥氏体结束转变为马氏体的温度称为马氏体结束温度(Mf)。通常，形状记忆合金在其马氏体相中更软且更容易变形，并且在奥氏体相中更坚固、更硬和/或更刚性。
根据合金成分和加工历史，形状记忆合金可以呈现出单向形状记忆效应、固有的双向效应、或者非固有的双向形状记忆效应。退火形状记忆合金典型地仅呈现出单向形状记忆效应。在形状记忆材料的低温变形之后的充分加热将引起从马氏体到奥氏体类型的转变，并且材料将恢复原始的退火形状。因此，仅在加热时观察到单向形状记忆效应。包含呈现出单向记忆效应的形状记忆合金组合物的活性材料不会自动重新成形，并且需要外部机械力使形状返回至其先前的构造。
固有的和非固有的双向形状记忆材料的特征在于，从马氏体相加热至奥氏体相时的形状转变(即，从第一形状到第二形状)，以及在奥氏体相冷却回到马氏体相时附加的形状转变(即，从第二形状到第一形状)。关于本公开，本文描述的形状记忆合金呈现出双向形状记忆效应。呈现出固有形状记忆效应的活性材料由形状记忆合金组合物制成，该组合物将导致活性材料由于上述相变而自动重新成形。形状记忆材料在加工过程中必定会产生固有的双向形状记忆行为。这些程序包括材料在马氏体相时的极端变形、在约束或载荷下的加热－冷却、或者诸如激光退火、抛光或喷丸处理之类的表面改性。一旦材料经过锻练以呈现出双向形状记忆效应，低温状态与高温状态之间的形状变化就通常是可逆的，并且在大量的热循环中持续存在。相比之下，呈现出非固有的双向形状记忆效应的活性材料是复合材料或多组分材料，其将呈现出单向效应的形状记忆合金组合物与另一种元素结合在一起，所述另一种元素提供恢复力以重新成形为原始形状。
形状记忆合金在加热时所记忆的其高温形式的温度可通过合金组合物的微小变化和通过热处理来调节。例如，在镍钛形状记忆合金中，它可以从高于约100℃到低于约-100℃是可变化的。形状恢复过程仅在几度的范围内进行，并且转变的开始或结束可控制在一种程度或两种程度之内，这取决于所期望的应用场合以及合金组合物。形状记忆合金的机械性能在涵盖其转变的温度范围内变化很大，典型地为系统提供形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼能力。
合适的形状记忆合金材料包括但不限于镍钛基合金、铟钛基合金、镍铝基合金、镍镓基合金、铜基合金(例如，铜锌合金、铜铝合金、铜金和铜锡合金)、金镉基合金、银镉基合金、铟镉基合金、锰铜基合金、铁铂基合金、铁铂基合金、铁钯基合金等。合金可以是二元、三元或任何更高阶，只要合金组合物呈现出形状记忆效应即可，形状记忆效应例如是形状定向、阻尼能力等的变化。
形状记忆合金在被加热至其从马氏体到奥氏体的相变温度时呈现出2.5倍的模量增加和高达8％的尺寸变化(取决于预应变量)。在形状记忆合金中被称为超弹性(或假弹性)的应力诱导相变是指形状记忆合金在以双向方式显著变形后在卸载时恢复其原始形状的能力。当形状记忆合金处于奥氏体相时施加足够的应力将使它们变为其较低模量的马氏体相，处于马氏体相时，它们可以呈现出高达8％的超弹性变形。移除所施加的应力将使形状记忆合金切换回其奥氏体相，从而恢复它们的起始形状和更高的模量，并消耗能量。更具体地，外施应力的施加导致马氏体在高于Ms的温度下形成。通过形成马氏体来适应宏观变形。当应力释放时，马氏体相转变回奥氏体相，并且形状记忆合金返回其原始形状。超弹性形状记忆合金可以受到比普通金属合金多几倍的应变而不会发生永久塑性变形，然而，这仅是在特定温度范围内观察到，在该温度范围中在Af附近具有最大恢复能力。在授予Browne等人的美国专利第9,316,212 号中提供了关于形状记忆合金的附加信息，上述文献全文以参见的方式纳入本文。还参见Jani等人的《材料与设计》(Materials&Design)(1980-2015)56 卷第1078-1113页，以及Borden的1991年10月的《机械工程》(MechanicalEngineering)67-72页，其全文以参见的方式纳入本文。此外，示例性形状记忆合金可从加利福尼亚州尔湾市(Irvine)的戴纳劳依公司(DYNALLOY，Inc.) 商购获得。
以这种方式，分配机构306的形状记忆合金构造成与电源206连通。在一些实施例中，电源206构造成输出电流，热量由电流通过连接器电路(未示出) 而产生。因此，在流量传感器204(例如，抽吸传感器或压力开关)感测到抽吸的情况下，从电源206引导电流来加热分配机构306的形状记忆合金，以使形状记忆合金改变形状并提供气溶胶前体组合物的到雾化器402的流动。由电流的输出所产生的热量由控制器202经由连接器电路引导至分配机构306，并且引导至雾化器402。在这方面，可将电流引导通过分配机构306，使得通过电阻加热来对分配机构进行加热。或者，单独的加热元件可加热分配机构306。
因此，参考本公开，在一些实施例中，分配机构306的形状记忆合金提供双向形状记忆效应。因此，分配机构306构造成响应于由电源206提供的电流产生的热量而从第一形状变成第二形状(即，从马氏体相到奥氏体相)并在冷却时从第二形状返回至第一形状(从奥氏体相回到马氏体相)。优选地，在一些实施例中，形状记忆合金包括具有以下特性的镍钛合金：奥氏体结束温度 Af大约在390摄氏度至410摄氏度之间，奥氏体开始温度大约在145摄氏度至 155摄氏度之间，马氏体开始温度Ms大约在145摄氏度至155摄氏度之间，并且马氏体结束温度Mf大约在55摄氏度至75摄氏度之间。在一些实施例中，马氏体开始温度Ms和奥氏体开始温度As基本上相同。
无论用于形状记忆合金的合金如何，在这些实施例中，分配机构306构造成，一旦达到奥氏体开始温度As就开始从第一形状变成第二形状，并且一旦达到奥氏体结束温度Af就结束向第二形状的转变。同样地，分配机构306构造成，一旦达到马氏体开始温度Ms就开始从第二形状变成第一形状，并且一旦达到马氏体结束温度Mf就结束向第一形状的转变。
如可理解的那样，这些转变进行时所在的温度可构造成高于气溶胶递送装置100A所暴露于的正常环境条件。于是，从第一形状到第二形状的转变可能仅在分配机构306在其使用期间被有意加热时进行。类似地，发生从第二形状到第一形状的转变的温度也可高于气溶胶递送装置所暴露于的正常环境条件，使得分配机构可以转变回第一形状。因此，例如，在优选实施例中，用于从第一形状到第二形状的转变的奥氏体开始温度As可在约125至约175摄氏度之间的温度下进行，并且用于从第二形状到第一形状的转变的马氏体开始温度 Ms可在约160至约100摄氏度之间的温度下进行。
在一些方面，分配机构306构造为阀308，使得阀308构造成响应于由来自电源206的电流所产生的热量而相对于在贮存器302与雾化器402之间限定的端口310从第一构造变成第二构造。端口310包括当料筒300与雾化器单元 400配合或对准时在贮存器302与雾化器402之间限定的通道。以这种方式，当阀308处于打开构造(即，阀的第二形状)时，允许将气溶胶前体组合物304 通过端口310从储存器302分配至雾化器402，并且当阀308处于闭合构造(即，阀的第一形状)时，防止气溶胶前体组合物304通过端口310从贮存器302分配至雾化器402。
图1A示出了处于第一形状的阀308，其中阀308处于闭合构造，使得阀 308配置成基本上垂直于相对于端口310的流动方向，由此流过阀310中的流动被阻挡。当阀308处于闭合构造时，没有由电源206供给的电流产生的热量，因此，没有提供给阀308的热量。从另一方面来说，如果由来自电源206的电流产生热量，则产生的热量也没有将阀308的形状记忆合金加热至奥氏体开始温度As，在该奥氏体开始温度As下，阀308的形状记忆合金构造成变形或改变形状。例如，约为150摄氏度的奥氏体开始温度As导致阀308的形状记忆合金从第一构造变成第二预构造。
图1B示出了处于第二预构造形状的阀308，其中阀308处于打开构造，使得阀310配置成基本上平行于相对于端口310的流动方向，或者至少部分地从端口移位，由此气溶胶前体组合物304的流可通过阀310流动。当阀308处于打开构造时，从电源206到阀308的电流提供热量，该热量将阀308的形状记忆合金至少加热到奥氏体开始温度As。只要阀308的形状记忆合金的温度保持在奥氏体开始温度As以上，阀308就将保持在其第二预构造形状中，并且端口310将保持用于气溶胶前体组合物304流过的开口管道。然而，在电源206 停止提供用于加热阀308的电流的情况下，阀308的形状记忆合金将开始冷却，并且一旦形状记忆合金的温度冷却至马氏体开始温度Ms，阀308就将恢复至第一形状(即，闭合构造)。
值得注意的是，在一些方面，提供了与控制器202通信的机构(未示出)。在阀308达到和/或超过奥氏体开始温度As，并且在所期望的一段时间或与抽吸相关的其它措施之后，控制器202将停止引导电流以加热形状记忆合金，使得形状记忆合金冷却至马氏体开始温度Ms，以便将形状记忆合金转变回第一形状(即闭合构造)。以这种方式，该机构构造成允许期望量的气溶胶前体组合物304流动，使得阀308的形状记忆合金冷却而回到闭合构造，而期望量的气溶胶前体组合物304被引导到雾化器402以供气溶胶的生产。
有利地，气溶胶递送装置100A提供了极大地限制或完全防止配置在贮存器302中的气溶胶前体组合物304泄漏的能力。阀308被用于覆盖端口310，使得每次抽吸仅分配一定量的气溶胶前体组合物304，并且在不使用时通过覆盖贮存器302来用以防止泄漏。
图2A-2C示出了总地标记为100B的气溶胶递送装置的第二实施例的剖视图。在许多方面，气溶胶递送装置100B在其每个功能部件和结构部件的方面类似于图1A-1B中所示的气溶胶递送装置100A。例如，该气溶胶递送装置100B 包括各自容纳在可分离的壳体中的控制主体200、料筒300和雾化器单元400。控制主体200包括与图1A-1B中所示的实施例中的控制主体200的部件相同的所有部件，包括控制部件(例如，控制器)202、流量传感器204(例如，抽吸传感器或压力开关)和电源206。进气口208也设置在控制主体200中。
类似于图1A-1B中所示的装置100A，装置100B的料筒300包括其中包含气溶胶前体组合物304的贮存器302。如上所述，如图1A-1B所示，空气流动通道318通过料筒300的纵向长度而被限定，并且在空气流动通道318的第一纵向端部处与进气口208流体连通。类似于图1A-1B中所示的装置100A，雾化器单元400包括雾化器402、流动路径404以及嘴端区域，流动路径404 由雾化器单元400的内部结构限定并与空气流动通道318的相对的第二端流体连通，嘴端区域具有嘴件406。端口310限定在贮存器302与雾化器402之间，通过该端口来分配气溶胶前体组合物304。然而，装置100B包括分配机构306，该分配机构306不同于图1A-1B中所示的分配机构306。
在这方面，以上参照图1A和1B描述的分配机构306包括控制前体组合物流动的阀308，而另一种实施例的分配机构包括致动器，该致动器构造成从第一形状变成第二形状以使气溶胶前体组合物朝向雾化器移位。在一种实施例中，活塞与贮存器的内部相配合，该活塞构造成响应于致动器的致动而沿着在贮存器中居中限定的纵向轴线运动。在图2A-2C中示出了构造为致动器的分配机构的一种这样的示例性构造。
在与贮存器302相邻的区域中，图2A-2C中示出的分配机构306被配置在料筒300中。在一些方面，分配机构306包括与棘轮314配合的致动器312。棘轮314与活塞316相配合，活塞316构造成响应于致动器312的致动而沿着在贮存器302中居中地限定的纵向轴线运动。
致动器312包括形状记忆合金，该形状记忆合金构造成响应于被引导至形状记忆合金的电流或热量而从第一形状变成第二形状，以将贮存器302内的气溶胶前体组合物304朝向雾化器402推动。更具体地，且如图2A-2C所示，致动器312呈弹簧的形式。弹簧可构造成在缩回构造和伸长构造之间，在缩回构造中，弹簧限定有相对较短的长度(参见图2A、2C)，在伸长构造中，弹簧限定有相对较长的长度(参见图2B)。
致动器312构造成利用由电源206提供的电流加热。更具体地，电源206 构造成输出电流，热量由电流通过连接器电路(未示出)而产生。致动器312 本身可接收电流并响应于该电流产生热量(例如，通过电阻加热)，或者可由独立的元件接收电流并加热致动器。因此，致动器312构造成响应于来自电源 206的电流产生的热量而被致动或相对于棘轮314从第一形状变成第二预构造形状。
棘轮314与活塞316和致动器312两者配合，使得致动器312从第一形状到第二形状的致动(例如，形状改变或变形)导致棘轮314以及与其配合的活塞316沿着在贮存器302中居中地限定的纵向轴线运动。在一些示例性实施例中，例如图2A-2C所示，棘轮314包括条或杆，该条或杆具有允许单向运动的多个成角度的齿。例如，棘轮314的多个成角度的齿仅允许沿着气溶胶前体组合物304的流动方向运动。齿或棘爪(未示出)可与棘轮314的一组成角度的齿配合，使得多个齿中的每个相继的齿与棘轮314的齿的配合响应于致动器 312从第一形状到第二形状的变化而使活塞316在贮存器302的内部沿着纵向轴线递增地运动。
随着活塞316沿着纵向轴线递增地运动，贮存器302的体积减小，使得包含在贮存器302中的气溶胶前体组合物304受迫通过端口310，并朝向雾化器 402进入流动通道404。在这方面，端口310和/或流动通道可相对较小，以便阻止流动通过端口310和/或流动通道，除了活塞316移位以外。以这种方式，当致动器312处于第二构造(即，第二预构造延伸形状)时，允许将气溶胶前体组合物304通过端口312从储存器302分配至雾化器402，并且当致动器312 处于第一构造(即，第一缩回形状)时，防止气溶胶前体组合物304通过端口 312从贮存器302分配至雾化器402。
图2A示出了处于第一构造的致动器312，其中致动器312处于第一缩回形状，其具有与棘轮314配合的外部自由端和与料筒300的内部区域配合的第二相对端。当致动器312处于第一构造时，没有由电源206提供的电流产生的热量，因此，没有提供给致动器312的热量。从另一方面来说，如果来自电源 206的电流产生热量，则产生的热量也没有将致动器312加热至奥氏体开始温度As，而在该奥氏体开始温度As下，致动器312的形状记忆合金构造成变形或改变形状。例如，约为150摄氏度的奥氏体开始温度As导致致动器312的形状记忆合金从第一形状变成第二预构造形状。无论如何，直到致动器312的形状记忆合金的温度达到奥氏体开始温度As之前，活塞316将不会沿着纵向轴线运动。
图2B示出了处于第二构造的致动器312，其中致动器312处于第二延伸形状，其具有与棘轮314配合的外部自由端以及与料筒300的内部区域配合的第二相对端。当致动器312处于第二构造时，由电源206提供的电流正在产生热量或产生了热量，使得致动器312的形状记忆合金的温度达到或超过奥氏体开始温度As。一旦致动器312的形状记忆合金的温度达到或超过奥氏体开始温度As，致动器就开始从第一缩回形状转换成第二延伸形状。这导致当致动器 312延伸时，棘轮314沿着纵向轴线受推而运动。当致动器312被加热至或超过奥氏体开始温度As时，致动器312构造成延伸至其最大延伸长度，该最大延伸长度对应于棘轮314沿着纵向轴线运动的一个或多个增量。每个增量由棘轮上每个齿的长度确定。因此，致动器312能够延伸的最大长度可相对于棘轮 314的每个齿的长度构造。例如，在一种实施例中，在致动器312的最大延伸长度处，棘轮314运动相当于一个棘轮长度的距离，并将等量的气溶胶前体组合物304推动至雾化器402。一旦达到致动器312的最大延伸长度，活塞316 将相对于料筒300保持在其当前位置处，因为活塞316的与棘轮314相配合的齿或棘爪防止棘轮沿相反方向运动，或者致动器312本身阻止这种运动。
然而，在电源206停止提供电流，使得不再从其产生热量的情况下，致动器308的形状记忆合金将开始冷却，并且一旦形状记忆合金的温度冷却至马氏体开始温度Ms，阀308就将恢复至第一缩回构造(即，第一形状)。在第一形状中，棘轮314和活塞316将相对于料筒300保持在相同位置处，因为活塞 316的棘爪或齿、或者致动器312本身防止棘轮314沿相反方向运动。
图2C示出了返回至第一构造的致动器312，其中致动器312在冷却至马氏体开始温度Ms后处于第一缩回形状。值得注意的是，在从第二伸长形状返回至第一缩回形状的返回转换时，致动器312的外部自由端配合远离活塞316 的新齿，以便将活塞316基本上保持在对应于致动器的先前伸长构造的位置中。以这种方式，致动器312基本上提供活塞316朝向雾化器单元400的单向运动，并且基本上防止活塞沿相反方向朝向控制主体200运动。
图3A-3B示出了总地标记为500的雾化器的示例性实施例的侧视图。在一些实施例中，雾化器500构造成被实施为类似于包括在图1A-1B和图2A-2C 中的气溶胶递送装置100A、100B中的雾化器402的雾化器，而在一些实施例中，雾化器500被构造成在常规的气溶胶递送装置中实施。雾化器500包括液体输送元件502和加热元件504。在一些方面，加热元件504构造为电阻加热元件以及本公开含义内的分配机构。更具体地，加热元件504构造成选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动，雾化器构造成如图1A-1B和2A-2C中的每一个中所提供的分配机构306那样从其产生气溶胶。
在一些实施例中，加热元件504包括一个或多个盘绕件，这些盘绕件包括绕液体输送元件502缠绕的形状记忆合金。加热元件504的形状记忆合金包括上述所有相同的特征。因此，当加热元件504从电源(例如，电源206，图1A-2C) 接收电流时，加热元件504构造成不仅对由液体输送元件502提供给加热元件 504的气溶胶前体组合物进行加热，还绕液体输送元件502从第一形状变成第二形状，以便选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动。
有利地，气溶胶递送装置100B以及气溶胶递送装置100A可分离地容纳料筒300和雾化器单元400，使得气溶胶前体组合物料筒可更换，而不必更换雾化器单元400或控制主体200。因此，这对于可重复使用的气溶胶递送装置是成本有效的方法，因为能够在保持相同的控制主体和雾化器单元的同时更换气溶胶前体组合物的不同香味、类型、尼古丁强度等。
更具体地，如图3A所示，加热元件504呈第一形状，其中加热元件504 的一个或多个盘绕件至少部分地与液体输送元件502的外表面间隔开。以这种方式，液体输送元件502的外表面暴露，以允许气溶胶前体组合物(例如，304，图1A-2C)流入液体输送元件502而不提供限制。当加热元件504处于第一形状时，电源206提供的电流没有产生热量，因此，加热元件504不产生热量。从另一方面来说，如果来自电源206的电流产生热量，则所产生的热量也不会将加热元件504的形状记忆合金加热至奥氏体开始温度As，而在该奥氏体开始温度下As，加热元件504的形状记忆合金构造成变形或改变形状。例如，约为 150摄氏度的奥氏体开始温度As导致加热元件504的形状记忆合金从第一形状变成第二预构造形状。
相反地，如图3B所示，加热元件504处于第二预构造形状，其中加热元件504的一个或多个盘绕件与液体输送元件502的外表面接触，以响应于来自电源的电流所产生的热量而在液体输送元件502处加热气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶。。当加热元件504处于第二预构造形状时，加热元件504的形状记忆合金的温度已超过奥氏体开始温度As。只要加热元件504的温度保持在奥氏体开始温度As以上，加热元件504将保持其第二预构造形状并且将对由液体输送元件502所吸收的气溶胶前体组合物进行加热。然而，在停止接收电流而使得不再产生热量时，加热元件504的形状记忆合金将开始冷却，并且一旦形状记忆合金的温度达到马氏体开始温度Ms，就将从第二形状返回至第一形状。
以这种方式构造有形状记忆合金的雾化器的优点包括更好的芯吸补充，因为加热元件504并不总是配置成与液体输送元件502的外表面直接接触，并且液体输送元件502的更多表面区域在没有制约的情况下暴露。此外，通过将雾化器500配置在雾化器单元(例如，雾化器单元400，图1A-2B)中，与配置有贮存器的料筒分开，由于单个雾化器可与包含各种不同气溶胶前体组合物的料筒互换，因此实现了增加的可定制性和灵活性。进一步地，这种构造允许更换料筒而无需如在气溶胶递送装置的现有实施例中的通常情况下那样更换雾化器。
现在参照图4，提供了总地标记为600的气溶胶递送装置操作方法。该气溶胶递送装置操作构造成利用气溶胶递送装置、例如上文描述的气溶胶递送装置100A或气溶胶递送装置100B。在第一步骤602中，提供或者可以其它方式来获得电源、雾化器、包含气溶胶前体组合物的贮存器、以及包括形状记忆合金的分配机构。在一些示例性实施例中，电源、雾化器、贮存器和分配机构中的每一个是本文参照图1A-1B、图2A-2B和/或图3A-3B描述的那些。
在第二步骤604中，利用由电源输出的电流对分配机构进行加热，以改变分配机构的形状，从而选择性地调节气溶胶前体组合物从贮存器到雾化器的流动。
在第三步骤606中，将电流从电源引导至雾化器，以从气溶胶前体组合物产生气溶胶。
在一些实施例中，步骤602中的提供雾化器可包括提供加热元件，该加热元件是分配机构并且包括一个或多个盘绕件，这些盘绕件包括形状记忆合金和液体输送元件，所述一个或多个盘绕件绕液体输送元件缠绕。在步骤604中，改变分配机构的形状包括使一个或多个盘绕件从第一形状变成第二形状，在第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与液体输送元件的外表面间隔开，以允许气溶胶前体组合物流到液体输送元件中，在第二形状中，所述一个或多个盘绕件与液体输送元件的外表面接触，以响应于来自电源的电流所产生的热量在液体输送元件处加热气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶。该方法还可包括通过停止电流向盘绕件的流动来使盘绕件从第二形状返回至第一形状。
在一些实施例中，步骤604中的改变包括阀的分配机构的形状可包括从第一形状变成第二形状，在第一形状中，阀处于闭合构造，以防止气溶胶前体组合物从贮存器被分配至雾化器，在第二形状中，阀处于打开构造，以响应于来自电源的电流所产生的热量而允许气溶胶前体组合物相对于在贮存器与雾化器之间限定的端口从贮存器被分配至雾化器。该方法还可包括在阀处停止接收电流。该方法可包括响应于停止接收电流而使阀从第二形状返回至第一形状。
在一些实施例中，该方法还可包括由传感器检测吸气。可响应于检测到的吸气来控制步骤604中的利用由电源提供的电流来加热分配机构。
在一些实施例中，步骤604中的改变分配机构的形状可包括使致动器的形状从第一形状变成第二形状，以使气溶胶前体组合物朝向雾化器移位。使致动器的形状从第一形状变成第二形状可包括响应于致动器的致动而使与贮存器的内部配合的活塞沿着在贮存器中居中地限定的纵向轴线运动。
本公开的许多修改和其它实施例将被本公开所属领域的技术人员想到，其具有在前面的描述和相关联的附图中呈现的教示内容的益处。因此，应当理解的是，本公开不局限于所揭示的具体实施例，各种修改和其它的实施例都将包含到附后权利要求书的范围之内。尽管在文中使用了特定的术语，但它们是以一般和描述意义使用的，而不是出于限制的目的。

Claims (13)

1.一种气溶胶递送装置，所述气溶胶递送装置包括：
电源，所述电源构造成输出电流；
雾化器，所述雾化器与包含气溶胶前体组合物的贮存器流体连通，所述雾化器包括液体输送元件和加热元件，所述加热元件布置成与所述电源连通以从所述电源接收电流并且包括形状记忆合金，所述电源构造成向所述加热元件输出电流，并且所述形状记忆合金构造成响应于由所述电源提供的电流所产生的热量来改变形状，并选择性地调节所述气溶胶前体组合物从所述贮存器到所述雾化器的流动，所述雾化器构造成从所述气溶胶前体组合物中产生气溶胶；以及
流量传感器和控制器，所述流量传感器构造成输出对应于在所述气溶胶递送装置上的吸气的信号，所述控制器构造成响应于所述信号来控制由所述电源提供给所述加热元件和所述雾化器的电流，
其中，所述加热元件包括一个或多个盘绕件，所述一个或多个盘绕件包括绕所述液体输送元件缠绕的所述形状记忆合金，并且构造成从第一形状变成第二形状，在所述第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与所述液体输送元件的外表面间隔开，以允许所述气溶胶前体组合物流到所述液体输送元件中，在所述第二形状中，所述一个或多个盘绕件与所述液体输送元件的外表面接触，以响应于来自所述电源的电流所产生的热量而在所述液体输送元件处加热所述气溶胶前体组合物，并由此产生所述气溶胶。
2.如权利要求1所述的气溶胶递送装置，其特征在于，当在所述一个或多个盘绕件处停止接收电流时，所述一个或多个盘绕件构造成从所述第二形状返回至所述第一形状。
3.如权利要求1所述的气溶胶递送装置，其特征在于，所述形状记忆合金包括镍钛合金。
4.如权利要求1所述的气溶胶输送装置，其特征在于，所述电源、所述贮存器和所述雾化器各自容纳在可分离的壳体中。
5.一种气溶胶递送装置，所述气溶胶递送装置包括：
电源，所述电源构造成输出电流；
雾化器，所述雾化器与包含气溶胶前体组合物的贮存器流体连通；
阀，所述阀布置成与所述电源连通以从所述电源接收电流并且包括形状记忆合金，所述形状记忆合金构造成响应于由所述电源提供的电流所产生的热量来改变形状，并选择性地调节所述气溶胶前体组合物从所述贮存器到所述雾化器的流动，所述雾化器构造成从所述气溶胶前体组合物中产生气溶胶；以及
流量传感器和控制器，所述流量传感器构造成输出对应于在所述气溶胶递送装置上的吸气的信号，所述控制器构造成响应于所述信号来控制由所述电源提供给所述阀和所述雾化器的电流，其中，所述阀构造成从第一形状变成第二形状，在所述第一形状中，所述阀处于闭合构造，以防止所述气溶胶前体组合物从所述贮存器被分配至所述雾化器，在所述第二形状中，所述阀处于打开构造，以响应于来自所述电源的电流所产生的热量而允许所述气溶胶前体组合物相对于在所述贮存器与所述雾化器之间限定的端口而从所述贮存器被分配至所述雾化器。
6.如权利要求5所述的气溶胶递送装置，其特征在于，当在所述阀处停止接收电流时，所述阀构造成从所述第二形状返回至所述第一形状。
7.一种气溶胶递送装置，所述气溶胶递送装置包括：
电源，所述电源构造成输出电流；
雾化器，所述雾化器与包含气溶胶前体组合物的贮存器流体连通；
致动器，所述致动器布置成与所述电源连通以从所述电源接收电流并且包括形状记忆合金，所述形状记忆合金构造成响应于由所述电源提供的电流所产生的热量来改变形状，并选择性地调节所述气溶胶前体组合物从所述贮存器到所述雾化器的流动，所述雾化器构造成从所述气溶胶前体组合物中产生气溶胶；以及
流量传感器和控制器，所述流量传感器构造成输出对应于在所述气溶胶递送装置上的吸气的信号，所述控制器构造成响应于所述信号来控制由所述电源提供给所述致动器和所述雾化器的电流，
其中，所述致动器构造成从第一形状变成第二形状，以使所述气溶胶前体组合物朝向所述雾化器移位。
8.如权利要求7所述的气溶胶递送装置，其特征在于，所述致动器包括与所述贮存器的内部配合的活塞，所述活塞构造成，响应于所述致动器的致动而沿着在所述贮存器中居中地限定的纵向轴线运动。
9.一种气溶胶递送装置操作方法，所述方法包括：
提供电源、雾化器、包含气溶胶前体组合物的贮存器、以及分配机构，所述分配机构布置成与所述电源连通并且包括形状记忆合金；
通过流量传感器输出对应于所述气溶胶递送装置上的吸气的信号；
通过控制器响应于所述信号来控制从所述电源到所述分配机构和所述雾化器的输出；
响应于来自所述电源的输出，改变所述分配机构的所述形状记忆合金的形状，从而选择性地调节所述气溶胶前体组合物从所述贮存器到所述雾化器的流动；以及
使用所述雾化器从所述气溶胶前体组合物产生气溶胶；
其中，所述分配机构包括以下至少之一：
加热元件，所述加热元件包括一个或多个盘绕件和液体输送元件，输送一个或多个线圈包括所述形状记忆合金，并且绕所述液体所述元件缠绕，其中，改变所述加热元件的形状包括使所述一个或多个盘绕件从第一形状变成第二形状，在所述第一形状中，所述一个或多个盘绕件至少部分地与所述液体输送元件的外表面间隔开，以允许所述气溶胶前体组合物流到所述液体输送元件中，在所述第二形状中，所述一个或多个盘绕件与所述液体输送元件的外表面接触，以响应于来自所述电源的电流产生的热量而在所述液体输送元件处加热所述气溶胶前体组合物，并由此产生气溶胶；
阀，其中，改变所述阀的形状包括从第一形状变成第二形状，在所述第一形状中，所述阀处于闭合构造，以防止所述气溶胶前体组合物从所述贮存器被分配至所述雾化器，在所述第二形状中，所述阀处于打开构造，以响应于来自所述电源的电流所产生的热量而允许所述气溶胶前体组合物相对于在所述贮存器与所述雾化器之间限定的端口而从所述贮存器被分配至所述雾化器；
致动器，其中，改变所述致动器的形状包括使致动器的形状从第一形状变成第二形状，以使所述气溶胶前体组合物朝向所述雾化器移位。
10.如权利要求9所述的气溶胶递送装置操作方法，其特征在于，还包括通过停止电流向所述盘绕件的流动来使所述盘绕件从所述第二形状返回至所述第一形状。
11.如权利要求9所述的气溶胶递送装置操作方法，其特征在于，还包括：在所述阀处停止接收来自所述电源的电流；以及
响应于此而使所述阀从所述第二形状返回至所述第一形状。
12.如权利要求9所述的气溶胶递送装置操作方法，其特征在于，使所述致动器的形状从所述第一形状变成所述第二形状包括，响应于所述致动器的致动而使与所述贮存器的内部配合的活塞沿着在所述贮存器中居中地限定的纵向轴线运动。
13.如权利要求9所述的气溶胶递送装置操作方法，其特征在于，所述电源、所述贮存器和所述雾化器各自容纳在可分离的壳体中。
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