CN111867409A

CN111867409A - 方法、抽吸设备和计算机程序

Info

Publication number: CN111867409A
Application number: CN201980019027.6A
Authority: CN
Inventors: M·迪格纳姆; D·劳森
Original assignee: Ventus Medical Ltd
Current assignee: Ventus Medical Ltd
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-01-10
Also published as: JP7203112B2; CA3088475A1; AU2019209228A1; US11850353B2; EP3740091B1; EP3740091A1; US20210052829A1; WO2019141577A1; CN111867409B; JP2021511044A; PL3740091T3; AU2019209228B2; KR20200108891A

Abstract

一种在具有被布置成加热可雾化组合物的加热器的抽吸设备中控制雾化组合物生成的方法，所述方法包括：控制输送到加热器的功率，使得加热器从环境温度加热到第一温度，其中第一温度低于使可雾化组合物雾化的温度；向加热器输送预定量的功率，使得加热器的温度从第一温度增加到第二温度，其中第二温度大于或等于使可雾化组合物中的至少一部分雾化的温度。在优选实施例中，加热至第一温度的速率显著慢于加热至第二温度的速率。在加热至第二温度后，在短的一段时间(通常为1‑5s或更短)内，调整对加热器的功率控制，以使其相对快速地冷却到第三或随后的温度。从预热第一温度到第二温度的快速加热以及从第二温度到第三或随后的温度的随后受控冷却可被视为单次激活，并且当设备工作时，通常将被这样激活多次，例如，4‑8次，对应于传统香烟的抽吸数量。在其它优选实施例中，可以控制加热器的功率，以便在任何两个或多个相继激活之间逐步修改第二和第三温度，和/或修改第二和第三温度之间的加热和冷却速率，并按其可能的方式逐步调整。

Description

方法、抽吸设备和计算机程序

技术领域

本发明涉及一种控制抽吸设备中雾化组合物的生成的方法，所述抽吸设备具有被布置成加热可雾化组合物的加热器。本发明还涉及一种抽吸设备以及在抽吸设备的可编程控制器中运行以便执行该方法的计算机程序。

背景技术

医药药物、生理活性物质和香料例如可以通过口和/或鼻抽吸而被输送至人体。可以将这样的材料或物质直接输送到鼻腔和口腔通道和/或肺系统的内衬粘膜或黏膜。这样的物质的一个示例是尼古丁，其既可用于治疗，也可用于娱乐目的。抽吸设备一般通过使尼古丁或含尼古丁的组合物蒸发或雾化来输送尼古丁。这样的设备可以是有动力的，也可以是无动力的。

蒸发是在物质还可以以液态或固态存在的温度下(即，低于物质的临界温度的温度下)将物质转化为气相。例如，可以通过提高物质的温度或通过降低作用于物质上的压力来实现。雾化是将物质转化为气体内悬浮的微小颗粒，即气雾剂。类似地，原子化是将物理物质分离或还原成细颗粒的过程或行为，并且可以包括气雾剂的生成。虽然本申请涉及雾化组合物的生成，但是将认识到的是，雾化组合物还可以包括组合物的气相部分，即蒸汽。这是因为取决于大气条件，蒸汽与其凝聚相之间存在一种连续的平衡状态。

一般来说，尼古丁替代疗法针对的是希望戒烟并克服对尼古丁依赖的人。当前，已经有各种不同的尼古丁替代疗法可供商业使用，但本发明仅涉及用户从中抽吸在大多数(但不一定是全部)情况下含有尼古丁的蒸汽、气雾剂或类似的气载药团，并由此可将尼古丁转移到用户的血流中的设备。这种类型的尼古丁输送设备通常被进一步分类为“无源”或“有源”。被动尼古丁输送设备的一个示例是抽吸器，诸如

抽吸器。这是一种无动力设备(因此是“无源”的)，它允许用户抽吸一定剂量的尼古丁，但是没有吸食香烟的有害燃烧产物。该抽吸器具有塑料香烟的一般外观，并且包括可更换的尼古丁烟弹。当用户通过设备进行抽吸时，尼古丁蒸汽会从烟弹中释放出来，并由用户抽吸。尼古丁替代疗法一般被归类为药用产品，并在销售它们的各个国家中受到适当的药品法规的管制，例如，英国的《人类药品法规》。

相反地，有源设备将通常包括能量源(诸如来自电池的电能)、由此被供以动力的一些激励装置、以及通常含有尼古丁的液体溶液，当适当地激励时，该溶液可以视情况汽化、原子化、雾化或气化，从而可以创建含尼古丁的气载药团，其可以通常通过在设备的一端设置的吸嘴抽吸。绝大多数现代有源设备被称为“电子香烟”或“e-Cigs”，这样的设备中使用的溶液将通常包括以下溶液中的一种或多种：丙二醇(PG)、聚乙二醇(PEG)、蔬菜(VG)或一些其他甘油，一种或多种香料以及尼古丁本身。与其他尼古丁替代疗法一样，这样的设备的根本目的是为用户提供与吸烟类似的体验，无论是在纯粹身体上的手到口、吸烟的蒸汽抽吸和呼出方面，还是在将尼古丁输送到用户的血流中的药理学方面。

在绝大多数现代电子香烟中，蒸发部件将包括简单的电阻加热器，该电阻加热器的形式为设置成与一定量的待雾化溶液接触或与其极为接近的一个或多个线圈或平面加热元件，并且通常将加热器和溶液二者都设在较大的部件中，该部件另外充当溶液的贮存器。这样的部件通常以混成词“雾化烟弹”，即词语“烟弹”和“雾化器”的组合为人们所熟知。最后，正如其名称所示，电子香烟通常包括电子控制电路，其可运转以响应于致动信号来致动加热器，该致动信号诸如来自设备上的一些适当位置处设置的专用开关或可能来自一些其他传感装置，诸如气流或压力改变传感器，由此设备可以检测用户何时通过抽吸将空气通过吸嘴抽入。

本领域技术人员应理解，如本文中所使用的术语“电子香烟”(或“e-Cig”、“e-Cigarette”)包括但不限于电子尼古丁输送系统(ENDS)、电子香烟、e-Cigarette、e-Cig、蒸汽香烟、烟斗、雪茄、小雪茄、蒸发器和性质类似的设备，其作用是产生供用户抽吸的气雾剂薄雾或蒸汽。一些电子香烟是一次性的；另一些是可重复使用的，其具有可更换和可再填充的零件。

图1示出了用于传统电子香烟的已知汽化部件1。汽化部件包括药芯3，其可以是实心或柔性的，在其周围缠绕有加热线圈5。因此，该部件一般被称为药芯-线圈加热器。在电子香烟中，药芯与含有电子烟油的烟弹(未示出)流体连通并且被电子烟油浸透。加热线圈5借助于用于激活加热线圈的开关9连接到电源7。开关9可以是用户可致动的按钮，也可以是用于检测用户通过电子香烟进行的抽吸的流量开关。

药芯3一般包含比单次抽吸期间要汽化的电子烟油更多的电子烟油。这增加了药芯3的热质量，并且意味着由线圈5生成的热量不必要地消耗在加热所有电子烟油而不是实际需要汽化的量上。加热多余的液体会降低设备的能量效率。此外，线圈5与药芯3间隔开，以防止线圈5燃烧药芯3。这减少了对药芯的热传递，并且意味着线圈5必须被供电到高于仅使电子烟油汽化所需的温度，即通常在300℃左右，以便补偿热耗散以及加热大基板和大量液体的低效性。

在通过开关9激活时，电流通过线圈5，从而加热线圈。该热量被传递到药芯3中的电子烟油，从而引起其汽化。图2示出了温度T(y轴)与时间t(x轴)的关系图以及加热线圈5的典型加热曲线。在时间t₁处激活加热线圈5导致温度从环境温度T_amb快速提高到大于或等于电子烟油的汽化温度的工作温度T_θ。温度改变用ΔT表示。在时间t₂处释放开关9致使温度返回到T_amb。每次操作开关9时，都会向加热线圈5输送一定量的电能，所述电能由通过线圈的电流和线圈上的电压确定。这导致温度ΔT改变。在其中环境温度较高的较温暖气候中，这可能会导致比在较冷气候中将达到的工作温度高的工作温度。如果工作温度过高，则可能会使过量的电子烟油汽化和/或生成不合期望的副产品，从而导致产生质量低劣的雾化组合物。这些情况可能导致用户接收高于预期的剂量或使用户产生不愉快的感觉，诸如喉咙刺激或不愉快的味道。在特别极端的情况下，高的工作温度可能会生成可能有害的副产品。另一方面，如果环境温度非常低，则加热线圈5可能无法生成足够的热量来使电子烟油汽化，这也是不合期望的。

图3示出了加热线圈在不同环境温度(T_amb1和T_amb2)下开始的两个单独的加热曲线A1和A2的比较。在加热曲线A1中，由加热线圈5的激活引起的温度改变ΔT导致工作温度低于最大温度T_max，即生成不合期望的副产品的温度。然而，加热曲线A2中的环境温度T_amb2高于A1中的环境温度，并且由此产生的温度改变ΔT导致工作温度升高到T_max以上，从而可能使过多的电子烟油汽化或产生不需要的副产品。事实上，传统电子香烟普遍存在的一个问题是其运转的一致性，特别是在达到和维持一致的工作温度T_θ方面的一致性，以及在每次相继激活设备时产生一致的供抽吸的气载药团(在体积和成分组合物方面)方面的一致性。造成这两个特定问题的一个重要影响因素是设备正在或将要使用时的环境空气温度T_amb。至少对于基本的“固定电压”设备而言，另一个因素是几乎没有对加热元件进行任何精确的电子控制，例如在施加到加热元件上的电压或输送至加热元件的功率方面没有进行任何精确的电子控制。

较新的设备正在解决后面这些问题，并且现在确实存在所谓的“可变电压”(VV)、“可变瓦数”(VW)和温度控制(TC)设备，它们能直接测量或间接计算加热元件的当前工作特性，特别是其实际实时温度和/或其电阻。这样的设备为用户提供了以下灵活性：

-VV：用户选择期望的工作电压水平，该工作电压水平通常低于电池的最大额定电压，通常为2.5-5V；在使用中，电子控制电路适当地调制或以其他方式主动控制施加在加热元件上的电压，以便使它在整个激活过程中保持基本一致，从而促进工作的一致性；VV操作不考虑加热元件的电阻(通常是变化的)，但是对于一些加热器线圈材料(例如，一些Nichrome&

合金品种)而言，电阻温度系数非常低(<<10^-3K^-1)，以至于可以忽略不计，因此简单的VV操作可以实现比电池与加热元件基本直接连接更加一致的蒸汽生产；

-VW：用户选择期望的功率输送值；在很大程度上取决于加热元件的电阻，常用的3.5-5V电池可输送的功率范围通常在1-250W之间；如本领域技术人员将理解的，根据欧姆定律，选择具体期望的瓦数会自动考虑电阻(R)(功率等于V²/R)，因此，即使加热元件的电阻在激活期间随着其温度从环境温度升高到150℃-300℃范围内的温度而发生显著变化，所输送的功率也将受到电子控制以保持恒定；因此，VW操作促进显著的操作灵活性，并允许使用各种不同的加热元件，以及确保操作的一致性。

-TC：较新的设备允许一定程度上的温度控制(或温度保护)，因为用户能选择具体期望的(和/或最高的)元件工作温度；一旦选定，设备内的电子装置(例如，参见Evolv LLC的数字可编程电子控制器，以及采用ELeaf的TC、商标名称为“iStick Pico”的电子香烟)将确保加热元件在期望的温度下运行和/或不会过热，即，不会升高至期望的最高温度以上；

为了在相对简单的数字可编程电子设备中实现TC，加热线圈必须由其中电阻温度系数(TCR或“α”)基本上不可忽略的材料制成，因为加热线圈的温度不是直接测量的，而是根据动态测得的线圈电阻计算得出的；然后使用线性逼近来实现温度的计算

R(T)＝R(T_amb)(1+αΔT)，

其中R(T)是温度T处的电阻，

R(T₀)是某环境温度T_amb处的电阻，

α是电阻温度系数(假定在工作温度范围内是恒定的，并且对于各种常用材料是预先知道的)，并且

ΔT＝T_ACTUAL-T_amb，即当前温度与环境温度之间的差值。

值得一提的是，大多数TC设备还将设置一些VW控制元件，因为现在普遍认为，对于任何给定的主要基于PG/PEG的液体配方，输送到加热线圈的功率是蒸发/雾化功效的主要决定因素。简言之，输送的瓦数越高，汽化/雾化将越广泛，从而导致生成较大的烟羽量供用户抽吸(随后呼出)。然而，虽然增加的功率输送可能会导致产生大的蒸汽羽流，但是VW设备仍相当原始，它们的存在更多来自用户对较大、更可见烟羽的期望，而不是期望输送就其PG/PEG组合物和(最重要的)尼古丁而言一致的羽流。

因此，尽管电子控制取得了上述进展，但是仍然存在设备操作不一致的问题，特别是在世界上环境空气温度可能显著变化或极端变化的地区存在设备操作不一致的问题，因为平均环境温度显著大于或小于温带地区。自然地，对于制造商来说，根据将使用它们的地域具体定制单个设备是不切实际的。此外，虽然VV/VW/TC设备在气雾剂一致性方面可能提供了一些改善，但是任何基本上药芯-线圈类型的电子香烟设备(无论是固定电压、VV、VW还是TC)仍不可能实现跨多次相继抽吸基本上均匀的尼古丁剂量一致性，因此，类似地，这样的设备不太可能会或永远不会获得必要的监管批准，以使其能够在医学上由医生开处方，并通过医疗和保健渠道作为尼古丁替代疗法贴标签并营销。事实上，任何能够用从用户获得的任意液体再填充的设备是(如同任何带贮存器的传统药芯-线圈设备必定是)最不可能获得监管部门批准的，因为按照定义，几乎没有或根本没有对液体配方或由此产生的任何气雾剂中可能存在的受控物质(即尼古丁)的量进行控制。

响应于这样的安全和质量问题，许多国家已经引入或正提议引入较严格的管理烟草产品营销的规则。例如，欧洲联盟已同意了修订的《烟草产品指令》(《烟草及相关产品条例》2016)，其中规定了与烟草产品(特别是用于电子香烟的含尼古丁的液体)的安全和质量有关的具体要求。

考虑到上述情况，设计了本发明的各个方面和实施例。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种控制抽吸设备中的雾化组合物的生成的方法，所述抽吸设备具有被布置成加热可雾化组合物的电阻加热器，所述方法包括：

-在所述设备初始运转时，控制供应至所述加热器的功率，以使得所述加热器以第一加热速率从环境温度加热到第一温度，然后使所述加热器维持在所述第一温度，所述第一温度低于所述可雾化组合物的雾化温度；

-当所述设备运转并且在其第一次或随后的激活时，控制供应至所述加热器的功率，以使得所述加热器的温度以第二或随后的加热速率从所述第一温度提高到第二温度，然后使所述加热器维持在所述第二温度，所述第二温度大于或等于所述雾化温度，

-在完成第一次或任何随后的激活、自第一次或随后的激活以来经过预定的时间段、以及接收到第一次或随后的停用请求这些情况之一之后，

控制供应至所述加热器的功率，以使得所述加热器的温度以第一或随后的冷却速率从所述第二温度降低至第三或随后的温度，然后使所述加热器维持在所述第三或随后的温度，所述第三或随后的温度低于所述雾化温度但高于所述环境温度，

其特征在于，

所述方法在设备的初始运转时或紧接在设备的初始运转之后包括进一步的步骤，即，确定代表所述环境温度的值，并且以至少部分地取决于如此确定的值的方式控制供应至加热器的功率。

本发明的第一方面具有优于传统设备(即使是那些声称提供一些预热功能性的传统设备)的许多优点。首先，本领域技术人员将理解，本发明可以确保设备内的加热器现在可以准确地且可重复地被“从冷”(即，当设备已经一段时间没有运转时，其温度、更重要的是其内的加热器元件的温度将与环境空气温度基本相同)预热到正确的温度。

为了进一步扩展，将认识到，仅仅设置预热功率(瓦数)和时间约束(这在一些更为先进的设备上是可能的)是不够的，因为将设定量的功率施加设定量的时间总是会引起加热元件的温度升高相应设定量。如果环境温度已经提升，则所谓的预热功能实际上可能会将加热元件的温度提升到雾化温度以上，这当然是不可接受的，并且如果少量或没有可雾化组合物剩余，则可能是危险的。相反地，如果当前的环境温度显著降低(例如，在习惯性寒冷的气候中)，则将设定量的功率输送设定量的时间只会导致加热元件的升温不理想，从而导致激活较慢，并且可能导致不完全和/或高度可变的雾化。本发明通过以下方式克服了这些问题，即，基本上在第一预热步骤之前确定环境温度，然后至少在该加热步骤期间使用所确定的值来调整输送到加热元件的功率，以使得每次设备初始接通时，无论环境温度如何，加热器都可再现地被加热到相同的第二温度。一旦已经将加热器元件升高到正确的(已知的)预热温度，就可以确保随后的每个加热和冷却步骤(即，从第一温度到雾化温度，然后再返回)都同样标准化，并且都可以非常准确地进行控制。因此，通过这样的方式，可以准确且精确地控制雾化，以使得每当加热器被加热到第二(雾化)温度时，都会输送数量和质量可再现的雾化组合物。当然，在提供这样的控制精确度和灵活性时，如果需要的话，本发明还允许逐渐改变所产生的气雾剂的量还有质量。此外，功率控制准确性的提高意味着第二温度始终良好地维持在产生过量雾化组合物或有害副产品的温度以下。

第一温度可以被称为预处理温度，即，在将加热器加热到发生雾化的温度之前，把加热器加热到的中间亚雾化温度。加热到低于雾化温度的第一温度的另一个优点在于，受控稳定地加热到这样的温度有助于在加热到第二温度之前处理或均匀化可雾化组合物。例如，如果可雾化组合物的组成成分已经在存储期间分离开，则将加热器加热到第一温度(并进而加热可雾化组合物)可有助于重新混合各成分并改善可雾化组合物的一致性和质量。该优点同样适用于本发明的第二方面，本发明的第二方面在下面进一步描述并且特别地要求第一加热速率和第二加热速率不同，优选地，第二加热速率比第一加热速率快得多。自然地，如果组合物中的成分发生了任何分离，或者如果组合物由于寒冷而特别粘稠，那么相对缓慢且稳定的第一加热速率(其发生的时段通常比雾化发生期间的时段长，例如，预热5s-1m或更长时间，与之相比，雾化1-5s或更短时间)可以进一步促进组合物的均匀性和一致性。而且，当设备被激活时，预热自然会致使雾化组合物的生成更快速，从而为用户带来更令人满意的体验。

上述预处理提供了还进一步的优点，特别是在加热器本身被安装在诸如金属、陶瓷、玻璃或塑料材料基板之类的基板上或以其他方式由其直接支撑的情况下。在现有技术设备中，特别是在药芯-线圈设备中，可能经常发生热点现象，其中线圈和/或药芯的一些非常小的部分(≈1mm或更小)相较于其余部分变得不成比例的热(>300-400℃)。当发生这种情况时，热点附近的可雾化组合物不仅会被立即蒸发，而且还会部分或基本上被热解，从而导致在气雾剂中存在令人不愉快的并且可能有害的化学物质。相反地，在对加热器和其上设置有加热器的基板二者都进行预处理(优选地以期望的加热速率进行预处理)的情况下，热量会被传递到基板本身，以使得其温度也升高，假设加热速率不太快并且允许有足够的时间让热量在基板主体内流动，那么基板便也相应地以使其温度基本上整体均匀且与加热器温度相同的方式进行了预处理。以这种方式，可以在很大程度上消除热点生成的问题。而且，据信以这种方式对基板进行预处理进一步促进了随后将在其上以及在所述基板的紧上方发生的雾化的一致性。还进一步，这样的预处理在很大程度上排除了在基板和加热器二者中产生热冲击。

在优选实施例中，通过动态地测量加热器温度或其代表值并将其与一个或多个先前存储的对应值进行比较，以及相应地控制输送至加热器的功率，来实现将加热器维持在第一温度、第二温度以及第三或随后的温度中的任何一个或多个下。

控制输送到加热器的功率以使加热器达到并维持在不同期望温度的步骤可以以各种不同方式来实现。在一个实施例中，可以将代表加热器温度的值与期望温度进行比较，以便确定测得温度和期望温度之间的误差，并且随后可以根据该误差值来应用校正，以通过调节提供给加热器的功率来将测得温度朝向期望温度驱动，从而随时间推移减小所述误差。可以使用诸如比例-积分-微分(PID)控制回路之类的反馈机制来控制所输送的功率。各种传感器(例如，热敏电阻)可以用于测量温度，或者可以基于其电阻的实时测量值来估计加热器温度。

第一温度可在25℃至90℃的范围内，更特别地在30℃至70℃的范围内，且还更特别地在35℃至50℃的范围内。第二温度可在120℃至180℃的范围内，更特别地在130℃至160℃的范围内。本领域技术人员将认识到，可以基于可雾化组合物及其组成成分的选择以及使它们汽化的温度来选择第二温度以及因此需要输送的功率量。

可以以不同的方式(例如通过使用简单的开关，或者可通过使用抽吸或其他合适的气压传感器自动地)实现设备激活，即，期望雾化时通常短的时间段(<1-5s或更短)。

在优选布置中，可以将初始确定的环境温度(或代表它的值)存储在例如设备内设置的存储器装置中。进一步优选地，所存储的环境温度可以在设备保持运转(即有效地接通)的同时保留在这样的存储器中。在一些实施例中，存储器的存储可以是易失性的，以使得当设备被置于非运转状态下时(即，用户有意关闭设备，或者通过控制电子装置确定经过了预定的时间段而未发生任何激活而自动关闭设备)，任何先前存储的环境温度值都能被简单地从该存储器中擦除。在其他实施例中，存储器可以是更永久的，或者当下次接通设备时可以覆盖先前测得的环境温度值，或者可以维持所有先前测得的环境温度值的某种形式的运行记录。在一些优选实施例中，设想到了使用预存储在非易失性存储器中的查找表，以便将测得的加热器电阻值与温度相关联。

最优选地，依赖于环境温度的加热器功率控制在以下情况中的一个或两个期间生效：当加热器从初始环境温度加热到第一温度时，以及当加热器从第二温度冷却到第三温度时。此外，在一些优选实施例中，可以执行依赖于环境温度的功率控制，以使得第一加热速率显著慢于第二加热速率。还应注意，尽管冷却速率将不可避免地至少在某种程度上取决于环境温度，但是可能期望降低或以某种方式修改自然冷却速率以延长加热器的寿命。如本领域技术人员将理解的是，快速且反复的加热和冷却(在第一、第二和第三温度之间)可能会使加热器逐渐削弱和退化，结果可能会损害加热器的性能，因此，在冷却时控制输送至加热器的功率以使其更慢地冷却或根据某种预定的冷却曲线冷却可能是有利的。这里还值得一提的是，加热器的理论最大或自然冷却速率在很大程度上是根据牛顿冷却定律确定的，该定律以最简单的形式规定物体的热损失速率取决于物体与其周围环境之间的温度差。因此，即刻显而易见的是，环境温度在冷却期间与在加热期间同样重要，至少与在从环境温度到第一温度期间同样重要。

可选地，可以对加热器进行加热，以使得加热器在加热至第二温度小于25-50次、更特别地小于20次、并且还更特别地在8到15次之间之后返回到第三或随后的温度。典型的香烟提供平均约15次的抽吸，但根据特定用户的抽吸强度，也可能在10到20次抽吸之间。雪茄通常提供平均25次的抽吸，但是比香烟维持更长的一段时间。

为免生疑问，申请人认为有差别的第一和第二加热速率的特征是本发明的一个彻底完全可单独要求保护的方面，并且鉴于此，本发明进一步提供了一种控制抽吸设备中的雾化组合物的生成的方法，所述抽吸设备具有被布置成加热可雾化组合物的电阻加热器，所述方法包括：

-在设备初始运转时，控制供应至加热器的功率，以使得加热器以第一加热速率从环境温度加热到第一温度，然后使加热器维持在所述第一温度，所述第一温度低于可雾化组合物的雾化温度；

-当设备运转并且在其第一次或随后的激活时，控制供应至加热器的功率，以使得加热器的温度以第二或随后的加热速率从第一温度提高到第二温度，然后使加热器维持在所述第二温度，所述第二温度大于或等于雾化温度，

控制供应至加热器的功率，以使得加热器的温度以第一或随后的冷却速率从第二温度降低至第三或随后的温度，然后使加热器维持在所述第三或随后的温度，所述第三或随后的温度低于雾化温度但高于环境温度，

其特征在于，

以确保以下情况中的一个或多个的方式对输送至加热器的功率进行具体控制，所述情况为：

第一加热速率慢于第二加热速率，以及

相较于在从加热器的任何停用直到它达到第三或随后的温度的概念时间内没有向加热器输送任何功率的情况下发生的自然冷却速率，第一或任何随后的冷却速率被修改。

上面的“较慢”是指第一加热速率的平均值(以K/s为单位测得，在发生加热的时间内获取)小于对应的第二加热速率的平均值。优选地，第一加热速率的1-8倍仍慢于第二加热速率。

应当提及的是，本发明的第一方面的优选特征和实施例应被认为是等同地适用于本发明的第二方面，并且可以相对于本发明的第二方面单独要求保护，反之亦然。

在与加热器被循环地加热到的具体温度有关的方面或与加热和/或冷却速率有关的方面中，本发明特别适用于以下设备，所述设备使用含有预定量的可雾化组合物的烟弹，所述预定量的可雾化组合物被具体设计成在固定数量的抽吸之后(例如，在设备相继激活5-20次(通常)之后)基本上完全雾化。这样的设备与传统的药芯-线圈设备大不相同，因为这样的传统设备通常包括贮存器，该贮存器含有相对较大量的液体可雾化组合物，所述液体可雾化组合物能持久浸泡药芯，这种浸泡可能会持续长达数天(取决于设备使用频率)，直到需要重新填充含有液体的贮存器。相反地，本发明特别适用的烟弹式设备通常包括基板，在所述基板上设置有固定量的经仔细配制的可雾化组合物，并且所述可雾化组合物旨在在一离散时间段(相当于传统烟草产品的用户从传统烟草产品获得他们固定量的尼古丁通常所需的时间)内完全或大部分被雾化。例如，一个习惯性香烟吸烟者每天会吸许多香烟，每支香烟可能需要4-10次单独的离散抽吸。烟弹式设备可以被设计使得其模拟单支香烟的消耗，即，每个单独的烟弹设有足够量的可雾化组合物，所述可雾化组合物按所需浓度以准确剂量注以尼古丁，以使得发生以下两种情况：

-在包括例如4-20次离散设备激活(即抽吸)的任何单个设备使用期(usagesession)之后，基本上所有可雾化组合物都被雾化，并且烟弹已被有效用尽，并且必须在下一次使用设备之前重新更换，以及

-在任何单个使用期内(during any single session)输送至用户的尼古丁量大约相当于(或稍少或稍多，这取决于个人用户的偏好或要求)在近似相同的时间内由传统烟草产品大体输送的尼古丁量，例如，可以仔细调整任何单个烟弹上设置的制剂量以及其中的尼古丁浓度，以便就尼古丁的输送而言与例如在6分钟的时间段内对单支香烟进行6次抽吸提供大致相同的药理效果。(显然，如本领域技术人员将理解的，这个一般主题存在无限的变化，并且提供此示例仅用以说明原理)。

本发明特别适用于烟弹式设备但对于本领域技术人员而言可能不是即刻显而易见的一个原因是，随着每一次设备激活(即一个单次抽吸)，不仅组合物的量显著改变，而且剩余组合物中的尼古丁浓度也可能改变。此外，取决于特定配方，组合物的化学和物理特性在每次设备激活之间也可能明显改变。考虑到可雾化组合物的体积量发生改变和(可能地)每一次相继激活之间可雾化组合物的化学成分的浓度发生变化两方面，以下功能中的任何一个或其任何组合可能是合期望的，尤其是在确保设备在任何单次激活期间产生的相继气雾剂中尼古丁浓度一致或逐步增加或降低方面可能是合期望的，所述功能为：

-在每次相继设备激活期间，以不同方式控制输送至加热器的功率，以使得第二温度(即组合物雾化的温度)逐步改变，例如，在相继设备激活之间或在任何单次激活期间逐步和/或逐渐提高或降低，以便虑及在相继激活之后以及在任何单次单独激活期间剩余的组合物量的递减；

-在加热器的第一次和/或任何相继冷却中的每一个期间，以不同方式控制输送至加热器的功率，以使得冷却速率和第三或随后的温度中的一个或两者在相继设备激活之间逐步改变；例如，第三温度和随后的温度可以逐步提高或降低，并且第一和相继冷却速率可以类似地更改，以便在相继激活之间逐步加快或减慢；

-控制输送至加热器的功率，以使得加热器所维持的第一、第二和第三或随后的温度中的任何温度在期望如此维持加热器温度时的任何时间内逐步改变。

这些功能无论在可以表达的任何方面都应被认为是本发明的可单独要求保护的特征。然而，本发明的更为简单的实施例当然也是可能的，例如其中：

-第三和随后的温度与第一温度相同，并且基本上保持恒定，

-第一或任何随后的冷却速率是相同的，并且可能还被控制，以使得它们在大小上平均而言与第二加热速率大体相同，

-第二温度(发生雾化的温度)在任何两次相继的设备激活之间维持恒定，并且在任何单次激活期间不会变化，

-设备可以保持激活的时间在任何两次相继的激活之间保持固定、恒定和不变。

本领域技术人员将即刻理解，具有这些具体功能中的一个或多个的烟弹式设备可适于在每个相继的气雾剂中精确地输送期望量的尼古丁，并且实际上，这样的设备现在可以提供迄今为止前所未有程度的尼古丁剂量控制。当认为尼古丁剂量方案对于医疗尼古丁替代疗法而言至关重要时，本领域技术人员可以即刻理解本发明的益处和优点。

本发明的还进一步优选并且还进一步增强了灵活性的特征在于，便于设备确定第一次和/或每一次相继激活的时间长度的代表值、存储该值、以及随后依赖于如此确定的该值在任何进一步的随后激活期间控制输送至加热器的功率。该特征是特别有利的，因为该设备现在可以自己评估当前在用的烟弹中剩余的组合物量，当然其前提是该设备预先用某些针对烟弹的信息进行了编程。这样的信息可能千差万别，内容广泛，并且可能包括：

-关于在该类型的新烟弹上设置的可雾化组合物体积量的一些指示，

-组合物的化学组成配方，特别是至少关于尼古丁浓度的化学组成配方，以及

-常见前体物质(诸如PG、PEG和VG)以及其他杂质(诸如香料等)的浓度。

在一些优选实施例中，提供了进一步的步骤，即，监测自任何先前的激活以来已经过去的时间量，并且如果该监测得到的时间量超过先前存储的阈值(例如，2-5m)，则设备自动地返回到非运转状态，即，设备自动关闭。

在第三方面中，本发明提供了一种抽吸设备，所述抽吸设备被配置成执行上述方法。特别地，本发明提供了一种抽吸设备，所述抽吸设备被配置成生成供用户抽吸的雾化组合物，该设备包括：被布置成加热可雾化组合物的加热器；用以控制输送至加热器的功率的控制器；其中该控制器被配置成按照上述方法中的规定控制输送至加热器的功率。

抽吸设备可以进一步包括与控制器对接或以其他方式与控制器通信的部件，例如：

-至少一个电阻加热器元件，其可以例如使用导电油墨或导电可印刷糊浆丝网印刷在基板上；所述导电油墨或导电可印刷糊浆的示例包括碳基油墨、包含银、钌和钯中的任何一种或多种的导电油墨、或具有相对高的电阻温度系数的其他导电元素或合金材料；所述基板可以包括选自陶瓷、塑料和玻璃中的一种或多种的材料；

-传感器，例如，某种形式的用以检测用户操作设备即接通设备的开关，

-第二传感器，诸如气流或压降传感器，其可以提供用户正在通过设备进行抽吸的指示，并且由此可以启动设备的第一次和随后的激活，并且此后(即，当抽吸停止时)还可能自动停用设备；

-PID或其他合适的反馈控制器。

在将加热器设置在优选基本上平面状的基板上的情况下，优选地在基板上设置并支撑一定量的可雾化组合物。因此，基板、(丝网印刷的)电阻加热器元件和可雾化组合物可以形成类似烟弹的可更换耗材，其可容纳在抽吸设备内，并且一旦可雾化组合物已耗尽即可更换。

加热器可以包括被配置成加热至第一温度的第一电阻加热器元件和被配置成加热至第二温度的第二电阻加热器元件。这使得第一和第二电阻加热器元件能够被独立控制。

在第四方面中，本公开提供了一种在抽吸设备的可编程控制器中运行以便实现上述方法的计算机程序。用软件而非硬件来实现对设备的控制减少了设备的零件总数，并且可以允许减小设备的尺寸。

从第五方面来看，本公开提供了一种其上存储有上述计算机程序的计算机可读存储介质。

附图说明

将仅以示例的方式并参考以下附图来描述根据本发明的各个方面的一个或多个具体实施例，其中：

图1是现有技术的电子香烟药芯-线圈加热器的示意图。

图2是温度与时间的关系图，其示出了典型药芯-线圈加热器的加热曲线。

图3示出了从不同环境温度开始的典型药芯-线圈加热器的两个单独的加热曲线的比较。

图4示出了从不同环境温度开始的根据本发明的实施例的两个加热曲线的比较。

图5示出了根据本发明的实施例的加热曲线，其中加热器被多次加热到第二温度，并且其中清楚地图示出环境温度和预热温度之间、然后随后预热温度和雾化温度之间的不同加热速率，

图5A-5E示出了可能的并且根据本发明的各种不同方面和实施例的各种不同的加热曲线，其将在下面进一步说明，

图6是根据本发明的实施例的抽吸设备的示意图示。

图7是根据本发明的实施例的抽吸设备的控制器的示意电路图。

图8是根据本发明的另一实施例的抽吸设备的控制器的示意电路图。

具体实施方式

图4示出了抽吸设备的加热器的两个单独的加热曲线B1和B2的比较，这两个加热曲线都通过根据本发明的方法产生。所述加热器被布置成加热可雾化组合物。每个加热曲线从不同的环境温度T_amb1和T_amb2开始，并且未按比例绘制。

在两个加热曲线B1和B2中，加热器初始被加热到第一温度或预处理温度T_pre。不管开始的环境温度如何，两个加热曲线中的预处理温度T_pre都是相同的，并且通常可以在比环境温度高5℃至45℃的范围内，而这当然取决于要使用设备的特定气候、国家或地区的环境温度规范。预处理温度T_pre优选为25℃至90℃、35℃至80℃、45℃至70℃范围中的一个。

响应于用户在时间t₁处(例如，通过按下开关以激活设备)致使设备进入初始工作状态，加热器开始朝向预处理温度T_pre(特别是相对逐步地)加热。简言之，用户接通了设备。此时或此后不久，设备会对环境温度进行确定并将该确定值存储起来以供以后使用。在两个加热曲线B1和B2中，对输送到加热器的功率进行控制，以使得加热器的温度随着时间的推移朝向预处理温度T_pre提高，并且这样的控制取决于环境温度的确定值。加热器达到预处理温度T_pre一般需要不到一分钟的时间。然而，如果需要，可以将其减少到30秒或更短。也就是说，可以修改由设备控制器输送到加热器的功率，从而可以实现期望的加热速率。加热速率和预处理温度T_pre本身两者都可以至少部分地取决于所用可雾化组合物的特定选择。不同的组合物可受益于不同的初始加热速率和不同的预处理温度。

一旦温度已经稳定在预处理温度T_pre处，并且在一些实施例中，与以往不同，用户可以通过以下方式二次激活设备，所述方式为例如，通过可能以不同方式(例如，双击式操作或按住式操作)再次按下相同的开关、或通过按下备用开关、或通过(如果设备设有压降和/或气流传感器)抽吸设备。在两个加热曲线B1和B2中的时间t₂处显示了这一点。诸如照明发光二极管(LED)的指示器可以通知用户加热器已经达到预处理温度T_pre，并因此准备好激活进入雾化模式。响应于这样的激活，预定量的功率被输送到加热器以将温度增加到第二温度或雾化温度T_aero，所述第二温度或雾化温度T_aero大于或等于可雾化组合物中的至少一部分被雾化的温度。这生成了雾化组合物，用户可以通过设备抽吸该雾化组合物。雾化温度T_aero低于发生过度雾化或生成不合期望的副产品的最大温度T_max。特别要注意的是，在时间t₂处的激活之后，(两个曲线中的)加热速率显著更快。

理想地，将加热器的温度在雾化温度T_aero处维持单次激活的持续时间(当抽吸发生时)，该单次激活的持续时间的时长一般在2到3秒之间。因此，在抽吸的持续时间内生成了雾化组合物。在两个加热曲线B1和B2中，在时间t₃处，用户的抽吸结束，并且由于抽吸停止，或者如果用户释放设备上的激活开关，则提供给加热器的功率显著降低，以使得温度相对迅速地下降。在一些实施例中，在该冷却期间供应至加热器的功率是滴流型的或呈周期性低脉冲的形式，以使得可以继续估计其温度。当然，如果在与向加热器供应功率的电路不同的电路上、与加热器元件相邻或相接触地使用了热敏电阻、热电偶或其他温度检测设备，那么当然不必直接向加热器供应任何功率，但是如果在加热器冷却时向其供应滴流式或脉冲式低功率，则构造会简单很多(即，不需要专用的温度测量部件)。一旦确定了加热器的温度已返回到预处理温度T_pre，就再次增加供应至加热器的功率，以便随后将其维持在该温度处，等待下一次激活。如果在预定量的时间(例如，两到五分钟)内没有二次激活设备，则设备将自动进入不工作状态，即，设备自行关闭并停止向加热器提供功率，以节省能量并防止可雾化组合物降解。以这种方式关闭设备后，或者如果用户强行关闭设备，则设备和其内的加热器将自然返回到环境温度。这种自然返回的速度取决于关闭时设备和加热器的温度与环境温度之间的温度差，但在正常情况下，这种自然返回可能会在5m-60m的时段内发生。

如上所述，将加热器加热到雾化温度T_aero的速率显著快于将加热器加热到预处理温度T_pre的速率。这有助于快速生成雾化组合物，以使得其能够在用户抽吸时被尽早抽吸到，从而为用户带来更令人满意的体验。它还增加了雾化组合物深入到用户的肺部中的可能性，并减少了雾化组合物被呼出的可能性。

以较慢的速率加热到预处理温度T_pre也为预处理或均匀化可雾化组合物提供了更多的时间，并降低了将可雾化组合物从环境温度过快加热的可能性，这种过快加热可能会导致生成质量低劣的雾化组合物，例如，由于生成了不合期望的副产品或由于可雾化组合物中的某些成分因存储期间的分离而优先于其他成分生成。

从预处理温度T_pre到雾化温度T_aero的温度改变ΔT是由向加热器输送预定量的功率而引起的。由于在用户激活设备以生成用于抽吸的雾化组合物之前将加热器加热到预处理温度T_pre，所以由向加热器输送预定量的功率而引起的温度改变ΔT可再现性地致使实现相同的雾化温度T_aero。这为抽吸产生了标准化并且数量和质量可重复的雾化组合物。换句话说，无论环境温度如何，用户都会经历相同的抽吸体验。

现在转到图5，其中示出了抽吸设备的加热器的加热曲线，其中将加热器被多次加热到第二温度或雾化温度T_aero。直到时间t₃，即，用户完成其第一次抽吸的时间，加热曲线与图4的加热曲线B1中所示的曲线相同。然而，在图5中，对输送到加热器的功率进行控制，以使得温度返回到第一温度或预处理温度，并等待用户随后进一步激活。因此，可雾化组合物相对较快地冷却至预处理温度T_pre，然后以其处理后的均匀化的状态保持在预处理温度T_pre处，以便为随后分别在时间t₄和t₅处发生的设备激活做好准备。在时间t₄和t₅处发生的激活之间，对输送到加热器的功率进行控制，以使得温度再次返回到预处理温度，而不是返回到环境温度。这为每次抽吸产生了标准化并且数量和质量可重复的雾化组合物，以使得不管环境温度如何，用户每次都能经历相同的抽吸体验。从图5中还可以看出，T_aero和T_pre之间的温度差ΔT基本上保持恒定。针对每次相继设备激活维持ΔT恒定，还有改变ΔT(例如，增大或减小ΔT)，或在相继设备激活之间转移ΔT(即，其中ΔT相同，但处于T_aero和T_pre的被调整的值之间)都可能具有优势，如下面将参考图5A-5E进一步说明的那样。

现在参考图5A，其示出了与图5相比稍加修改的曲线，从该图可以看出，尽管时间t₂处的第一次激活与图5中的第一次激活基本相同，但是时间t₄处的下一次激活被修改了，其修改之处在于仅允许加热器冷却到稍微升高的预处理温度T_3-1。此外，对于在时间t₅处开始的第三次激活，仅允许加热器元件冷却到还进一步稍微调整的预处理温度T_3-2。因此，通过在加热器冷却时仔细控制供应至加热器的功率，可以逐步改变预处理温度，在图5A中，所述预处理温度在相继激活之间逐步提高，但是如果需要的话，当然也可以同样地逐步降低，或者如果需要的话，甚至遵循一些规定的模式。在图5B中，可以看出，与在冷却阶段期间控制供应至加热器的功率以便修改由此产生的期望在随后的激活之前使加热器维持的预处理温度不同，在从任何预处理温度T_pre到逐步调整的雾化温度的加热期间，同样可以控制供应至加热器的功率。如从图中可以看出的，初始雾化温度为T_2-0，并且对于随后的雾化，该温度逐步降低，对于在时间t₄处发生的激活，降低至T_2-1，对于在t₅处发生的激活，降低至T_2-2。再次，尽管在该图中图示出了在相继雾化之间雾化温度逐步降低，但是如果需要，可以实现任何逐步的、随机的、一致的或不一致的改变。注意，在该图中，温度T_2-0、T_2-1、T_2-2被示出为高于雾化温度T_aero，在该实施例中，雾化温度T_aero应被理解为在其处或其上才可以发生雾化的最低温度。

就输送规定剂量的方案而言，无论是尼古丁还是实际上可以作为可抽吸蒸汽的一部分给予患者的任何其他药物或组合物，上述方案都为本发明的设备提供了令人难以置信的灵活性。对于越来越难以促使活性成分进入气雾剂的可雾化组合物来说，可以使用逐步增高的雾化温度，反之，对于越来越容易促使活性成分进入气雾剂的可雾化组合物来说，可以使用逐步降低的雾化温度。在每种情况下，最终结果都将是所产生的气雾剂中活性成分的浓度将在多个相继雾化之间基本相同。当然，其他剂量方案也可能是优选的，并且本领域技术人员将即刻认识到本发明可适于提供任何期望剂量方案的容易性和简单性。

图5C图示出了图5A和5B中所示特征的组合，本质上，在相继的设备激活之间，雾化温度和预处理温度二者都逐步降低，但是值得注意的是，这些调整的效果可以是，在所示的三次激活中的任何激活期间，轮廓曲线下的有效面积(本领域技术人员将非常了解在药代动力学和药物输送中使用的AUC或“曲线下面积”度量标准)大致相同。

图5D图示出了图5A和5B中所示特征的不同组合，在该图中，雾化温度被示出为在相继激活之间逐步降低，而预处理温度被示出为在相继设备激活之间逐步提高，因此在这种情况下，这些调整的效果是，轮廓曲线下的有效面积在第一次、第二次和第三次激活之间显著减小。

图5E图示出了本发明的一个特定方面，其中可以调整相继激活之间的冷却速率。如从图中可以看出的，每个激活t₂ t₄ t₅都包括尾端冷却阶段，在该阶段，加热器从雾化温度冷却到预处理温度。该图中的虚线指示在纯牛顿冷却下可达到的理论最大(无辅助)冷却速率。然而，如所看到的，每个激活的实线冷却曲线致使冷却阶段所花费的时间比理论最小冷却时间逐步长了Δt₁、Δt₂、Δt₃的量，如可能期望的那样。这一特征在某些情况下可能是有益的，并且当然也可以与以上关于图5A-5D提到的其他特征相结合。以这种方式调节冷却速率可以防止热冲击问题的产生。

重要的是，图5和图5A-5E中的所有加热曲线都允许，当在任何运转时段中使用该设备时，通过不同且单独的抽吸来调节药物(诸如尼古丁)的剂量。在一些实施例中，即使可雾化组合物的量减少，也可以在每次抽吸中获得近似相同剂量的尼古丁，或者在其他实施例中，可以在第一次和随后相继的设备激活之间逐步调节尼古丁浓度。在第一次和随后相继的设备激活之间逐步调节尼古丁浓度的布置是特别优选的，因为广泛认为，随着对传统香烟的每次抽吸，尼古丁的浓度会发生变化，因此可以对本发明的设备进行编程，以便非常准确地反映出传统香烟的尼古丁输送特性，这对于试图让吸烟者远离香烟来说是无价的，当然香烟的危害显著更多。此外，可以控制供应至加热器的功率，以使得初始只向用户输送相对较低剂量的尼古丁，而在随后的相继设备激活中输送相对大得多的剂量的尼古丁，这可以使尼古丁的输送更具耐受性，因为它降低了初始抽吸的尼古丁浓度，但是可以随着喉咙习惯于抽吸含尼古丁的蒸汽而增加尼古丁的浓度。值得注意的是，单次抽吸中的高水平尼古丁可能会刺激呼吸道，从而引起轻微咳嗽，有时甚至引起严重咳嗽。在图5、5A-5E中，尽管仅图示出了三次激活，但是应当理解，在该设备的单次运转使用期间，典型的激活数量可以在5-10之间(对于香烟吸烟者而言，对于雪茄和烟斗吸烟者而言可能更多)。如前所述，如果在最后一次激活之后的预定量的时间内没有进一步激活设备，则设备将自行关闭。在一些实施例中，该设备可以是有几分自我意识的，所述自我意识在于，该设备知道当前已就位的烟弹以及设置于其中的典型的可雾化组合物的量，并保持对自插入最后一个新烟弹以来已经发生的先前激活的数量进行计数，以使得在烟弹有效用尽之前，该设备可以对该烟弹剩余的允许激活数量进行一定的确定或估计。在这样的情况下，如果设备确定烟弹已用尽，则它也可以自行关闭。

图6以简化的方式示出了抽吸设备的实施例的示意图示。该图示并未按比例绘制，并且省略了对于理解实施例来说不重要的特征。抽吸设备100包括壳体102，所述壳体102具有主体部分102a和吸嘴(衔口)102b。吸嘴102b被可拆卸地附接到主体部分102a。加热器104被布置在吸嘴102b内。加热器104包括平坦的基板，在该扁平的基板上例如通过在所述基板上丝网印刷电阻加热器元件而支撑有电阻加热器元件(未示出)。

一定量的可雾化组合物(未示出)被沉积在加热器104上并由其支撑，并且两者一般都将由底层基板支撑，在大多数情况下，该底层基板将基本上是平面状的，并且通常较小(10mm x 20mm x 2mm)且呈矩形。理想地，可雾化组合物被设置在加热器的电阻元件部分上，以使得加热器将其大部分热量直接传递到组合物中。理想地，加热器104预载有已知量的待雾化的可雾化组合物。吸嘴102b和加热器104可以形成加热器-吸嘴子组件，所述加热器-吸嘴子组件作为可更换的耗材提供以便附接到主体部分102a，一旦加热器104上的可雾化组合物的量已经耗尽，就可以更换该加热器-吸嘴子组件。

抽吸设备100包括进气口106和出气口108。气流路径110从进气口106通过、进而在加热器104附近穿过设备并经由出气口108离开。在使用中，雾化组合物被夹带在沿着气流路径110通过的气流中，并经由出气口108被用户抽吸。

抽吸设备100被电加热并且包括位于主体部分102a内的用于向加热器104提供电力的电源112，例如，可再充电锂离子电池。电源112被连接到控制器114(例如，微控制器)，控制器114又被连接到加热器104以控制输送到加热器104的功率。

开关116被布置在主体部分102的外表面上，并且被连接至控制器114。开关116构成传感器，该传感器可以由用户激活以向控制器114发送信号，以便将加热器104加热到第一温度或预处理温度。抽吸设备100还包括连接至控制器114的LED 118，该LED 118用作指示器并且可以被点亮以通知用户加热器已处于预处理温度下。另外，传感器120(诸如流量传感器或压力换能器)被连接到控制器114，并且当检测到由于用户的抽吸而通过气流路径110的气流时，向控制器114发送信号。响应于来自传感器120的信号，控制器114控制输送到加热器104的功率，以将加热器104加热到第二温度或雾化温度。

图7、8示出了可能的简单电路/电子电路，其图示出了各部件的基本可能布置以及它们如何一起工作。这些布置仅作为示例提供，并且不应被视为对本发明的限制。当然，替代电路和布置构成的设备仍然可以实现本发明的相同整体功能，并且因此将被认为落入本发明的范围内。此外，尽管为了简洁起见而没有重复，但是应该提及的是，下文中的控制器部件206、306、406都能够(并且在本发明的一些方面中确实需要)对代表环境温度的某个值进行初始确定，然后(在一些实施例中)存储该值，并且随后以至少部分地依赖于如此确定的值的方式控制输送至加热器的功率。

图7示出了根据本发明的实施例的用于控制抽吸设备的加热器以便提供上述加热曲线的电路200。电源202向电路提供电源电压V_S。通过微控制器206的模拟输出AO经由用作开关的晶体管208来控制加热器的电阻加热器元件204。具有已知电阻R₁的电阻器210与热敏电阻212串联布置。电阻器210和热敏电阻212的串联组合与电阻加热器元件204和晶体管208的组合并联布置并且与电源202并联布置。因此，电阻器210和热敏电阻212形成电源电压V_S的分压器。电路中处于电阻器210和热敏电阻212中间的点被连接至控制器206的模拟输入AI，以读取该点处的电压V_X，即，热敏电阻212上的电压。

在抽吸设备中，热敏电阻212被布置成与电阻加热器元件204相邻或接近，以使得在使用中，热敏电阻212与电阻加热器元件204热接触以便确定其温度。响应于用户的初始激活，微控制器206开始经由晶体管208向电阻加热器元件204输送功率，以便使电阻加热器元件204的温度朝向预处理温度提高。热敏电阻212的电阻R_TH随温度变化，这又引起电压V_X根据以下方程式变化：

电压V_X和对应温度的查找表可被存储在微控制器206的存储器内，并且可在微控制器206读取到某个电压V_X时用于确定电阻加热器元件204的温度。可替换地，可以通过重新排列方程式(1)并使用已知的V_X和R₁的值来确定热敏电阻212的电阻R_TH。然后可以从电阻和对应温度的查找表中或者通过基于所确定的电阻R_TH和存储在微控制器206的存储器中的与R_TH随温度的变化以及已知电阻和温度(例如，25℃处的R_TH的值)相关的信息对温度进行插值来确定电阻加热器元件204的温度。

基于所确定的电阻加热器元件204的温度，可以控制输送到电阻加热器元件204的功率以便将其温度朝向预处理温度驱动。功率的控制基于PID控制回路，所述PID控制回路在存储于微控制器206内的计算机程序或其他软件或固件内实现。如果微控制器206具有数模转换器(DAC)，则可以通过简单地控制由微控制器206的模拟输出AO输送的电压(而这控制了晶体管208的偏置电压，并因此控制了通过电阻加热器元件204的电流)来控制输送到电阻加热器元件204的功率。替换地，可以由微控制器206的数字输出(未示出)控制晶体管。在这种布置中，微控制器206对所述数字输出进行脉冲宽度调制(PWM)，以使得输送到电阻加热器元件204的功率由调制电压信号的占空比(即，所述数字输出接通时间的百分比)确定。

一旦电阻加热器元件204已经达到预定温度，控制器206就等待用户希望生成用于抽吸的雾化组合物的进一步激活信号。响应于该进一步激活信号，微控制器206将输送至电阻加热器元件204的功率增大预定量，以便使加热器的温度提高到雾化温度。这可以通过将微控制器206的模拟输出处的模拟电压增大一定量或通过将脉冲宽度调制信号的占空比增大一定百分比来实现。一旦抽吸完成，微控制器206就对输送到电阻加热器元件206的功率进行控制，以便返回到预处理温度；或者如果已经达到输送某一剂量的最大抽吸数量，则停止向电阻加热器元件204输送功率。

图8示出了根据本发明的另一实施例的用于控制抽吸设备的加热器以便提供上述加热曲线的电路300。电源302向电路提供电源电压V_S。通过微控制器306的模拟输出AO经由用作开关的晶体管308来控制加热器的电阻加热器元件304。具有已知电阻R₂的电阻器310在电阻加热器元件304和晶体管308之间的中间点处与电阻加热器元件304串联布置。电路中处于电阻加热器元件304和电阻器310中间的点被连接至控制器306的模拟输入AI，以便读取该点处的电压V_Y。

控制电路300被配置成确定电阻加热器元件304的电阻R_H。电阻R_H取决于温度或与温度成比例；随着电阻加热器元件304的温度提高，电阻R_H也增大。因此，电阻R_H提供了电阻加热器元件304的温度的指示器。与图7的电路相比，该电路的优点在于它不需要热敏电阻。基于电阻加热器元件304的电阻R_H而确定了温度或温度指示。这减少了设备的零件总数，并降低了电路和控制程序的复杂度。

电阻R_H可以根据以下方程式由欧姆定律确定：

其中，V_H是电阻加热器元件304上的电压，并且I是流过电阻加热器元件304的电流。

电阻加热器元件304上的电压V_H等于V_S-V_Y，即，已知的电源电压V_S减去在电阻加热器元件304和电阻器310中间的点处测得的电压V_Y，该电压V_Y由微控制器306读取。

流过电阻加热器元件304的电流I等于流过电阻器310的电流，因为电阻加热器元件304和电阻器310是串联的，因此电流I可以根据以下方程式由欧姆定律确定：

电阻器310的电阻R₂也是已知的。因此，将V_H和I的方程式代入方程式(2)中，可得出以下用于确定R_H的方程式：

一旦知道了R_H，就可以基于电阻温度系数α和在参考温度T_REF处给出的电阻加热器元件304的参考电阻R_REF，根据以下方程式使用线性近似来确定电阻加热器元件304的与测得的电阻R_H相对应的温度T_H：

可以根据上述用于确定R_H的相同方法使用设备初始激活时的环境温度作为参考温度T_REF来确定参考电阻R_REF。

基于所确定的电阻加热器元件304的温度T_H，可以控制输送到电阻加热器元件304的功率以将其温度朝向预处理温度驱动。功率的控制基于PID控制回路，所述PID控制回路在存储于微控制器306内的计算机程序或其他软件或固件内实现。如果微控制器306具有数模转换器(DAC)，则可以通过简单地控制由微控制器306的模拟输出AO输送的电压(而这控制了晶体管308的偏置电压，并因此控制了通过电阻加热器元件304的电流)来控制输送到电阻加热器元件304的功率。替换地，可以由微控制器306的数字输出(未示出)控制晶体管。在这种布置中，微控制器306对所述数字输出进行脉冲宽度调制(PWM)，以使得输送到电阻加热器元件304的功率由调制电压信号的占空比(即，所述数字输出接通时间的百分比)确定。

一旦电阻加热器元件304已经达到预定温度，控制器306就等待用户希望生成用于抽吸的雾化组合物的进一步激活信号。响应于该进一步激活信号，微控制器306将输送至电阻加热器元件304的功率增大预定量，以便使加热器的温度提高到雾化温度。这可以通过将微控制器306的模拟输出处的模拟电压增大一定量或通过将脉冲宽度调制信号的占空比增大一定百分比来实现。一旦抽吸完成，微控制器306就对输送到电阻加热器元件306的功率进行控制，以便返回到预处理温度；或者如果已经达到输送某一剂量的最大抽吸数量，则停止向电阻加热器元件304输送功率。

鉴于前面的描述，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本发明的范围内进行各种修改。例如，可以使用其它类型的加热器，诸如包括电阻金属合金或陶瓷的加热器，而不是丝网印刷在基板上的电阻加热器元件。

可以使用以惠斯通电桥配置布置的三个已知值的电阻器和电阻加热器元件，而不是使用已知值的单个电阻器来确定电阻加热器元件的电阻。这可以在确定和控制电阻加热器元件的温度直至预处理温度方面提供改善的准确度。

此外，在确定电阻加热器元件的温度时，可以通过微控制器的另一模拟输入来读取电源电压而不是依赖于电源电压的已知值来准确地确定电源电压。这可以有助于减少由于电源供应功率的变化(例如，当电源开始失去其电荷时)而引起的不准确性。

本公开的范围包括任何新颖的特征或其中明确或隐含地公开的特征的组合或其任何概括，而不管它是否与所要求保护的发明有关或是否缓解了本发明解决的任何或所有问题。申请人特此通知，在本申请或由此衍生的任何这样的进一步申请的审查期间，可以对这样的特征构想出新的权利要求。特别地，参考所附权利要求，来自从属权利要求的特征可以与来自独立权利要求的特征组合，并且来自各个独立权利要求的特征可以以任何适当的方式组合，而不仅仅是在权利要求中枚举的具体组合中组合。

Claims

1.一种控制抽吸设备中雾化组合物的生成的方法，所述抽吸设备具有被布置成加热可雾化组合物的电阻加热器，所述方法包括：

-当所述设备运转并且在其第一次或随后的激活时，控制供应至所述加热器的功率，以使得所述加热器的温度以第二或随后的加热速率从第一温度提高到第二温度，然后使所述加热器维持在所述第二温度，所述第二温度大于或等于所述雾化温度，

-在：完成第一次或任何随后的激活、自第一次或随后的激活以来经过预定的时间段、以及接收到第一次或随后的停用请求这些情况之一之后，

控制供应至所述加热器的功率，以使得所述加热器的温度以第一或随后的冷却速率从第二温度降低至第三或随后的温度，然后使所述加热器维持在所述第三或随后的温度，所述第三或随后的温度低于所述雾化温度但高于所述环境温度，

其特征在于，

所述方法在所述设备初始运转时或紧接在所述设备初始运转之后包括进一步的步骤：确定代表所述环境温度的值，以及以至少部分地取决于如此确定的值的方式控制所述加热器的功率。

2.一种控制抽吸设备中雾化组合物的生成的方法，所述抽吸设备具有被布置成加热可雾化组合物的电阻加热器，所述方法包括：

其特征在于，

以确保以下情况中的一个或多个的方式对所述加热器的功率进行具体控制，所述情况为：

第一加热速率慢于第二加热速率，以及

相较于在从所述加热器的任何停用直到它达到第三或随后的温度的概念时间内没有向所述加热器输送任何功率的情况下发生的自然冷却速率，第一或任何随后的冷却速率被修改。

3.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，通过动态测量加热器温度或其代表值并将其与代表要达到的期望温度的值进行比较，以及相应地控制所述加热器的功率，来实现将所述加热器维持在第一温度、第二温度以及第三或随后的温度中的任何一个或多个温度下。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过确定所述动态测量的温度或其代表值与所述期望温度或其代表值之间的误差值，并且依据所确定的误差值动态地校正当前正在输送的功率以使得所述误差值随时间推移逐步减小，来实现对输送到所述加热器的功率的控制。

5.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，采用反馈机制来动态地控制输送到所述加热元件的功率。

6.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，第一温度在以下范围中的任何一个内，所述范围为：25℃至90℃，30℃至70℃，35℃至50℃。

7.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，第二温度在以下范围中的任何一个内，所述范围为：120℃至190℃，130℃至170℃，140℃至160℃。

8.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，单次激活的持续时间在0.5-6s的范围内，这样的激活通过以下措施中的任何一个或多个启动，所述措施为：通过简单开关启动、借助于气压传感器和气流传感器之一自动地启动，并且其中，通过以下措施之一引起停用发生，所述措施为：通过简单开关的释放或状态改变引起停用发生、当气压传感器或气流传感器停止指示压降或气流时自动地引起停用发生、以及在预定的时间段之后引起停用发生。

9.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，代表所述环境温度的值在初始时确定并存储在所述设备内设置的易失性存储器、非易失性存储器之一中。

10.根据权利要求1或从属于其的任一权利要求所述的方法，其包括以下进一步的步骤：使用一个或多个查找表将测得的加热器电阻值与温度相关联，并将如此确定的温度值与要获得的或视情况而定加热器要维持的期望加热器温度进行比较。

11.根据权利要求2或从属于其的任一权利要求所述的方法，其中，在：当所述加热器从初始环境温度加热到第一温度时、以及当所述加热器从第二温度冷却到第三温度时之一或二者期间实现对加热器功率的依赖于环境温度的控制。

12.根据权利要求2或从属于其的任一权利要求所述的方法，其中，对功率进行依赖于环境温度的控制，以使得第一加热速率显著慢于第二加热速率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，第一加热速率以1-8倍之间慢于第二加热速率。

14.根据权利要求1或从属于其的任一权利要求所述的方法，其中，在所述加热器从第二温度冷却至第三或随后的温度的时间内进行对加热器功率的控制，以使得相较于在这段时间内未向所述加热器输送任何功率的情况下将发生的自然冷却速率修改所述冷却速率。

15.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，所述加热器被加热，以使得所述加热器在根据以下情况中的一个或多个被加热至第二温度之后返回到第三或随后的温度，所述情况为：小于25-50次、小于20次、在8到15次之间、在5到10次之间。

16.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，在所述设备保持运转期间的任何单个时段内的相继设备激活之间以不同方式对加热器功率进行控制，以使得对于每个相继设备激活，第二温度逐步改变。

17.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，在所述设备保持运转期间的任何单个时段内，在第一和相继的加热器冷却时段中的两个或更多个之间以不同方式对加热器功率进行控制，以使得所述冷却速率和第三或随后的温度中的一个或多个在相继设备激活之间逐步改变。

18.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，对加热器功率进行控制，以使得加热器所维持的第一、第二和第三或随后的温度中的任何温度在期望将加热器温度维持在那些温度中的任一温度处的任何时间期间逐步改变。

19.根据任一先前权利要求所述的方法，其中，以下情况中的一个或多个适用，所述情况为：

-第三和随后的温度与第一温度相同，并且基本上保持恒定，

-第一或任何随后的冷却速率是相同的，

-第一或任何随后的冷却速率是相同的并且受控，以使得它们在大小上平均而言与第二加热速率相同，

-在任何两个相继的设备激活之间，第二温度保持恒定，以及

-在任何单个激活期间，第二温度不会变化，

-在任何两个相继激活之间，所述设备可以保持在激活状态的时间是恒定的。

20.根据任一先前权利要求所述的方法，其包括进一步的步骤：确定第一次或任何随后或相继的激活的时间长度的一个或多个代表值，存储所述值，以及随后依据以下两个信息在任何进一步随后的激活期间控制所述加热器的功率，并在此之后存储一个代表该激活的时间长度的值，所述两个信息为：

-如此确定和存储的那些值中的一个或多个，以及

-指示以下信息中的任何一个或多个的二级预存储信息，所述信息为：可雾化组合物的体积量的初始值，所述可雾化组合物的化学成分配方，以及所述可雾化组合物内各成分的相应浓度。

21.根据任一先前权利要求所述的方法，其包括进一步的步骤：监测自任何先前激活以来已经过去的时间量，将该监测的时间量与阈值进行比较，以及如果所述监测的时间量超过所述阈值，则自动使所述设备进入非运转状态。

22.一种抽吸设备，其被配置成执行根据权利要求1-21中的任一项所述的方法。

23.根据权利要求22所述的抽吸设备，其为烟弹式设备，其中，所述加热器被设置在基本上平面状的基板上，在所述基板上在其中所述加热器将具有明显加热效果的相关区域中进一步沉积有一定量的可雾化组合物，以使得所述基板支撑所述加热器和所述可雾化组合物二者，并且其中，所述基板、加热器和可雾化组合物一起呈烟弹的形式或以烟弹的形式设置在一起，所述烟弹可以在用尽时从所述设备中移除，然后更换为新的烟弹。

24.根据权利要求22或23所述的抽吸设备，其包括以下部件：

-直接设置在基板上的至少一个电阻加热器元件，所述电阻加热器元件的材料选自陶瓷、塑料和玻璃中的一种或多种，所述基板支撑并在其上沉积有一定量的可雾化组合物，

-可编程电子控制器，所述可编程电子控制器被电连接到所述加热器元件并适于控制输送到所述加热器元件的功率，

-与所述控制器通信的第一运转设备，所述第一运转设备在被用户运转或被用户致其运转时致使所述设备进入运转状态，

-激活装置，所述激活装置与所述第一运转设备分离且不同，或者可由所述第一运转设备提供，从而以不同的方式运行，由此所述设备被激活或被致使激活，并且在该状态下气雾剂被致使从所述可雾化组合物中生成。

25.根据权利要求24所述的抽吸设备，其进一步包括一方面与所述加热器通信、另一方面与所述控制器通信的特定反馈装置，并且所述特定反馈装置适于在任何特定时刻向所述控制器提供所述加热器的至少一个物理或化学特性的动态指示。

26.一种计算机程序，其在抽吸设备的可编程控制器中运行以实现根据权利要求1-21所述的方法。

27.一种计算机可读存储介质，其上存储有根据权利要求26所述的计算机程序。