CN112638185A - 气溶胶发生材料的特性确定 - Google Patents

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Abstract

公开了用于确定气溶胶发生设备的气溶胶发生材料的特性的装置和方法。气溶胶发生设备包括用于在使用中加热气溶胶发生材料的加热器。所述装置设置成监测气溶胶发生材料的加热的第一性质，从而确定气溶胶发生材料的加热曲线；分析所述加热曲线以识别对应于气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热的加热曲线的特征；和基于识别的一个或多个特征，确定气溶胶发生材料的特性。

Description

气溶胶发生材料的特性确定
技术领域
本发明涉及确定气溶胶发生材料的特性(表征，characteristic)，并且更具体而言涉及确定气溶胶发生设备的气溶胶发生材料的特性。
背景技术
在使用期间，诸如香烟、雪茄之类的吸烟制品会燃烧烟草，以产生烟草烟雾。人们已经尝试通过产生释放化合物而不燃烧的产品以提供这些制品的替代物。这种产品的例子是所谓的“热而不烧”产品或烟草加热设备或产品，它们通过加热而不燃烧材料释放化合物。该材料可以是，例如，烟草或可以包含或可以不包含尼古丁的其他非烟草产品。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定气溶胶发生设备的气溶胶发生材料的特性的装置，该气溶胶发生设备包括用于在使用中加热气溶胶发生材料的加热器；该装置设置成：监测气溶胶发生材料的加热的第一性质，从而确定气溶胶发生材料的加热曲线；和分析该加热曲线以识别对应于气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热的加热曲线特征；和基于所识别出的一个或多个特征，确定该气溶胶发生材料的特性。
可选地，该装置设置成分析该加热曲线以识别对应于该气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的该加热曲线特征。
可选地，该第一性质与该气溶胶发生材料的温度有关。
可选地，该加热器是用于在使用中感应加热该气溶胶发生材料的感应加热器，并且该装置设置成监测该气溶胶发生材料的感应加热的第一性质，从而确定该气溶胶发生材料的加热曲线。
可选地，该第一性质包括该感应加热器的性质。
可选地，该第一性质包括该感应加热器的承载器(susceptor)的温度。
可选地，该第一性质包括该感应加热器的电性质。
可选地，该电性质包括指示向该感应加热器的感应器提供的电流的性质。
可选地，该第一性质包括感应加热器的谐振驱动电路的频率特性。
可选地，该频率特性包括谐振驱动电路的谐振频率。
可选地，该感应加热具有基本恒定的感应加热功率。
可选地，该装置设置成：确定第一性质的变化速率；和基于所确定的第一性质的变化速率，识别该加热曲线的一个或多个特征。
可选地，该一个或多个特征包括其中第一性质保持基本恒定的该加热曲线的部分。
可选地，该特性包括气溶胶发生材料的温度。
可选地，该一个或多个特征包括紧随其中第一性质保持基本恒定的该加热曲线的第一部分其中第一性质变化的该加热曲线的第二部分。
可选地，该特性包括该气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的终点。
可选地，该装置设置成：基于该一个或多个所确定的特性控制加热器。
可选地，该装置设置成：基于所确定的特性，确定已经达到气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的终点；和响应于确定已经达到气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的终点而控制加热器。
可选地，该装置设置成：控制加热器以进一步将气溶胶发生材料加热预定量。
可选地，该装置设置成：控制向气溶胶发生材料供应预定量的能量。
可选地，该装置设置成基于所确定的特性向用户展示信息。
可选地，该装置设置成基于所确定的特性向用户展示与气溶胶发生材料的一种或多种组分有关的信息。
可选地，该装置设置成基于所确定的特性向用户展示与其中操作设备的环境有关的信息。
可选地，该气溶胶发生材料的所述一种或多种组分之一是液体。
根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶发生设备，其包括：根据第一方面的装置；和加热器。
可选地，该加热器是感应加热器，该感应加热器包括：一个或该感应器；和一个或该布置成与该感应器进行感应能量传递的承载器(susceptor)，该承载器设置成在使用时对容纳于气溶胶发生设备中的气溶胶发生材料进行加热。
可选地，该气溶胶发生设备包括：气溶胶发生材料。
可选地，该加热器的质量低于该气溶胶发生材料的质量。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于确定气溶胶发生设备的气溶胶发生材料的特性的方法，该气溶胶发生设备包括用于在使用时加热气溶胶发生材料的加热器；该方法包括：监测气溶胶发生材料的加热的第一性质，从而确定气溶胶发生材料的加热曲线；分析该加热曲线，以识别对应于气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热的该加热曲线的特征；和基于所识别的一个或多个特征，确定气溶胶发生材料的特性。
根据本发明的第四方面，提供了一种在处理器上执行时使该处理器执行第三方面的方法的程序。
根据以下仅以示例方式给出的描述并参考附图，其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示意性地图示说明了根据一个实施例的气溶胶发生设备。
图2示意性地图示说明了根据一个实施例的感应加热器。
图3图示说明了根据一个实施例的加热曲线；
图4示意性地图示说明了根据一个实施例的感应加热性质的变化速率的曲线图；和
图5示意性地图示说明了根据一个实施例的方法的流程图。
具体实施方式
感应加热是通过电磁感应加热导电物体(或承载器)的过程。感应加热器可以包括感应元件，如电磁体，和用于使变化的电流如交流电流通过电磁体的电路。电磁铁中变化的电流会产生变化的磁场。变化的磁场穿透相对于电磁体适当定位的承载器，从而在承载器内部产生涡流。该承载器对涡流具有电阻，因此该涡流相对于该电阻的流动导致承载器通过焦耳加热而被加热。在承载器是否包含诸如铁、镍或钴等铁磁性材料的情况下，承载器中的磁滞损耗，即磁性材料中的磁偶极子的取向会由于其与该变化的磁场的对齐而发生变化，也可以产生热量。
在感应加热中，与通过，例如，传导加热相比，热量在承载器内部产生，从而容许快速加热。此外，感应加热器和承载器之间不需要任何物理接触，从而容许增加构造和应用的自由度。
感应加热器可以包括RLC电路，该RLC电路包括由电阻器提供的电阻(R)，部分由感应元件(例如，可以设置成感应加热承载器的电磁体)提供的电感(L)，和由电容器提供的电容(C)，串联连接。在某些情况下，电阻是由连接感应器和电容器的电路部分的欧姆电阻提供，而因此RLC电路不必一定包括这样的电阻器。这种电路可以称为，例如，LC电路。当电路元件的阻抗或导纳(admittances)的虚部(imaginary parts)相互抵消时，RLC和LC电路可能会表现出以特定谐振频率发生的电谐振。在RLC或LC电路中发生谐振，是因为感应器的坍塌磁场会在其绕组中产生电流，从而给电容器充电，而同时放电电容器提供的电流会在感应器中建立磁场。在上述这些电路中，当以谐振频率驱动电路时，感应器和电容器的串联阻抗最小，而电路电流最大。因此，以谐振频率或接近谐振频率驱动RLC或LC电路可以提供有效和/或高效的感应加热。
图1示意性地图示说明了根据一个实施例的气溶胶发生设备100。气溶胶发生设备100是手持式的。气溶胶发生设备100包括电池部分106、气溶胶发生部分104和嘴部部分(mouthpiece portion)102。气溶胶发生部分104包括控制器112、感应加热器114和气溶胶发生材料116。气溶胶发生材料116可以，例如，经由可拆卸地连接到气溶胶发生设备100的卡座(cartridge)(未显示)而在气溶胶发生装置100中是可拆卸的和/或可更换的。电池部分106包括电池110。电池110设置成为感应加热器114供电。感应加热器114设置成在使用中感应加热气溶胶发生材料116。控制器112设置成控制由感应加热器114提供的感应加热。气溶胶发生设备100设置成加热气溶胶发生材料116以产生气溶胶，以供使用者经由嘴部部分102吸入。
气溶胶发生材料116可以包括在加热时提供通常是以蒸气或气溶胶的形式的挥发组分的材料。气溶胶发生材料116可以是包含非烟草的材料或包含烟草的材料。气溶胶发生材料可以，例如，包括烟草本身、烟草衍生物、膨胀烟草(expanded tobacco)、重构烟草、烟草提取物、均质烟草或烟草替代物中的一种或多种。该气溶胶发生材料可以是磨碎烟草、切碎烟草(cut rag tobacco)、挤出烟草、重构烟草、重构材料、液体、凝胶、胶凝片、粉末或附聚体等形式。气溶胶发生材料还可以包括其他非烟草产品，根据产品，它可能包含或可能不包含尼古丁。该气溶胶发生材料可以包含一种或多种保湿剂，如甘油或丙二醇。在一些实施例中，气溶胶发生材料116可以包括彼此不同的两种或更多种组分。例如，气溶胶发生材料116可以具有含有第一相的第一组分和具有第二相的第二组分。例如，气溶胶发生材料116可以包括(在环境温度和压力下)固体形式的组分和液体形式的组分。例如，气溶胶发生材料116可以包括含烟草的材料，该材料包含，例如，固体形式的烟草和一种或多种液体形式的组分，如水和/或湿润剂等。该气溶胶发生设备的工作温度(即，气溶胶发生材料116在使用时要加热而产生气溶胶的温度)可以高于气溶胶发生材料116的一种或多种组分之一的汽化或沸腾温度，例如，高于气溶胶发生材料116的液体组分的汽化或沸腾温度，例如，高于水的沸腾温度。气溶胶发生材料116的液体含量，例如，水含量，可以因气溶胶发生材料116的批次、用途和/或类型而不同，和/或可以取决于气溶胶发生材料116所处的外部环境。
在使用中，用户可以，例如，通过本身已知的按钮(未显示)或吹气检测器(puffdetector)(未显示)而激活控制器112，以使感应加热器114加热气溶胶发生材料116，这会导致气溶胶发生材料116产生气溶胶。气溶胶发生于从进气口(未显示)吸入设备100的空气中，由此被运送到嘴部部分102，在此气溶胶离开设备100。
感应加热器114和/或设备100整体上可以设置成将气溶胶发生材料116加热到一定温度范围，以使气溶胶发生材料的至少一种组分汽化而不会使气溶胶发生材料燃烧。例如，该温度范围可以为约50-约350℃，如约50-约250℃，或约50-约150℃。在一些实施例中，该温度范围为约170--约220℃。在一些实施例中，该温度范围可以不是该范围，而该温度范围的上限可以大于350℃。
现在参考图2，图示说明了根据一个实施例可以在气溶胶发生设备100中使用的感应加热器114。感应加热器114包括用于感应加热承载器210的RLC谐振电路200。谐振电路200包括串联连接的电阻器204、电容器206和感应器208。谐振电路200具有电阻R、电感L和电容C。感应器208设置成用于将感应能量传输到承载器210。承载器210设置成加热气溶胶发生材料116。在一些实施例中，承载器210可以配备气溶胶发生材料116，并且承载器210和气溶胶发生材料116可以提供于可拆卸地连接到整个设备100的卡座(未显示)中，例如，以允许更换卡座(未显示)。
电路200的电感L由设置成用于感应加热承载器210的感应器208提供。承载器210的感应加热是经由感应器108产生的交变磁场，其如上所述会诱导承载器210中的焦耳热或磁滞损耗。电路200的电感L的一部分可能是由于承载器210的磁导率(magneticpermeability)。由感应器208产生的交变磁场由流过感应器208的交流电流产生。流过感应器208的交流电流是流过RLC谐振电路200的交流电流。感应器208，例如，可以是线圈绕线的形式。
电路200的电容C由电容器206提供。电路200的电阻R可以由电阻器204、连接谐振电路200组件的导线电阻、感应器208电阻和/或在由设置成与感应器108进行感应能量传递的承载器210提供的谐振电路200中流动电流的电阻提供。应当理解的是，电路200不必一定包括电阻器204，并且电路200中的电阻R可以由连接线、感应器208和/或承载器210的电阻提供。
交流电流在电路200中由合适的驱动电路202，例如，H桥驱动器202，或另一种可变或交流电流电源进行驱动。驱动电路202能够由控制器112控制以在谐振电路200中提供交流电流。驱动电路202连接至来自电池110的DC电压源。例如，驱动电路202可以通过经由开关组件(未显示)使横过电路的电压逆转(并随后恢复)而从电池110的DC电压源提供电路100中的交流电流。这可能是有用的，因为它允许RLC谐振电路由DC电池供电，并允许控制交流电流的频率。
驱动电路202连接到控制器112。控制器112控制驱动电路202或其组件(未显示)，从而以给定的驱动频率f.在RLC谐振电路200中提供交流电流I。例如，驱动频率f可以控制于具体RLC电路200的谐振频率fr处或其附近。
确定气溶胶发生材料116的特性，例如，气溶胶发生材料116的感应加热期间的气溶胶发生材料116的特性，是合乎需要的。例如，确定或校准气溶胶发生材料116的温度的确定，例如，以容许精确控制气溶胶发生材料116的加热，可能是有用的。作为另一个实施例，确定在加热期间什么时候气溶胶发生材料116的水或其他组分已经汽化，或确定何时达到了气溶胶发生材料116的组分的汽化终点，可能是有用的，因为这可以允许改进气溶胶发生材料进一步加热最高至一种或多种其他组分的汽化温度的控制。例如，气溶胶发生材料116可以包括不同的水含量，水含量根据许多因素如制造工艺、外部环境等而可以变化很大。确定在加热期间何时基本上所有的水已经从气溶胶发生材料116中汽化可以，例如，容许控制独立于初始水含量的气溶胶发生材料的进一步加热，并因此允许更一致的气溶胶输送，以及更有效的加热控制。例如，水已经完全汽化之时可以推断出随后需要一定量的额外能量以达到其他组分的汽化温度。
根据本发明的实施例，装置(例如，控制器112)设置成在气溶胶发生材料116的加热期间确定气溶胶发生材料116的特性。概括而言，并如下更详细描述的，控制器112设置成监测气溶胶发生材料116的感应加热的第一性质P，从而确定气溶胶发生材料116的加热曲线。控制器112设置成分析该加热曲线以识别对应于气溶胶发生材料116的一种或多种组分的加热(例如，汽化)的加热曲线的特征。控制器112设置成基于所识别的一个或多个特征确定气溶胶发生材料的特性。例如，该特性可以是气溶胶发生材料116的温度，和/或气溶胶发生材料116的组分(例如，水)的汽化终点。正如下面更详细地解释，确定这种特性可以允许，例如，精确确定气溶胶发生材料的温度，和/或改善对气溶胶发生材料116的进一步加热的控制。
正如上所述，控制器112设置成监测气溶胶发生材料116的感应加热的第一性质P，从而确定气溶胶发生材料116的加热曲线。
现在参考图3，示意性地图示说明了气溶胶发生材料116的示例性加热曲线302。加热曲线302对应于作为时间t的函数的气溶胶发生材料116的感应加热的第一性质P的值。随着感应加热器114加热气溶胶发生材料116，感应加热的第一性质P作为时间t的函数而变化。第一性质P可以由控制器112作为时间t的函数而连续或离散地记录于，例如，存储器或内存器(未显示)中。
在一些实施例中，第一性质P与气溶胶发生材料116的温度能够进行关联。例如，性质P可以是气溶胶发生材料116的实测温度。例如，气溶胶发生材料116的温度可以通过位于气溶胶发生材料116处或其附近的单独温度传感器(未显示)进行感测。控制器112可以与温度传感器(未显示)进行通信耦联，并且可以从温度传感器(未显示)收集温度数据，从而监测作为时间t的函数的气溶胶发生材料116的温度。
在一些实施例中，第一性质P是感应加热器114的性质。例如，第一性质P可以包括感应加热器114的承载器210的温度。例如，温度传感器(未显示)可以置于承载器210处或其附近。在这一点上，应当理解的是，承载器210的温度可以是气溶胶发生材料116的加热的函数。控制器112可以与温度传感器(未显示)通信耦联，并可以收集来自温度传感器(未显示)的温度数据，以便监测作为时间t的函数的承载器210的温度。由于承载器210设置成加热气溶胶发生材料116，例如，其可以与气溶胶发生材料116热接触或紧密热接触，则所确定的承载器温度可以与气溶胶发生材料116，或气溶胶发生材料116的至少一部分的温度相同或相似。
第一性质P不必一定通过单独的温度传感器(未显示)对承载器210和/或气溶胶发生材料116进行直接温度测量。例如，在一些实施例中，第一性质P包括感应加热器114(或更一般地电路200)的电性质，其可以指示承载器210和/或气溶胶发生材料116的温度。
在一个实施例中，第一性质P包括指示提供给感应加热器114的感应器208的电流I的性质。正如上所述，电池110可以向驱动电路202提供DC电压(和基本上DC电流)，其随后将交流电流提供给包括感应器208的谐振电路200。随着承载器210的温度通过感应加热而升高，承载器210的性质(例如，承载器210的欧姆电阻)可能会发生变化。纯属仅举例而言，承载器210的欧姆电阻可以随温度而增大。承载器210的欧姆电阻的增加进而可以提高谐振电路200的总有效电阻R。因此，根据欧姆定律，对于例如由电池110提供的给定DC电源电压，随着谐振电路200的有效电阻R增加，由驱动电路202从电池110汲取的电流I将减小，谐振电路200中流动的电流I将减小，因此提供给感应器208的电流I将减小。因此，提供给感应加热器114的感应器208的电流I能够关联于承载器210的相对温度，并可以用作气溶胶发生材料116的感应加热的第一性质P。
驱动电路202从电池110汲取的电流I和/或谐振电路200中流动的电流I和/或提供给感应器的电流I可以由控制器112以多种方式进行监测。例如，电流I可以被动地或主动地进行测量。例如，电流表(未显示)可以施加于电池110和驱动电路202之间的供电线上(未显示)，以测量由驱动电路202汲取的电流。该测量结果可以提供给控制器112，其可以监测作为时间t的函数的电流I作为第一性质P。作为另一实施例，可以将拾取线圈(pick-up coil)(未显示)放置于感应器208附近，并可以使用电压表(未显示)测量由感应器208感应的横过拾取线圈(未显示)的电压。感应电压可以与谐振电路200中流动的电流I成比例，并提供给感应器208。因此，该感应电压是指示提供给感应加热器114的感应器208的电流I的性质的实施例。所测得的感应电压可以提供给控制器112，控制器112可以监测感应电压和/或将感应电压转换为谐振电路200中流动的电流I的量度，作为第一性质P。
应当理解的是，在其他实施方式中，可以将除了电流I之外的电路200的电性质测量作为第一性质P。
在一些实施例中，第一性质P包括感应加热器114的谐振电路200的频率特性。
例如，该频率特性可以包括谐振驱动电路200的谐振频率fr。电路200的谐振频率fr可以取决于电路200的电容C和电感L，并可以由下式给出：
Figure BDA0002954466700000121
感应器208的电感L和谐振电路200由此的电感L取决于承载器210的磁导率μ。磁导率μ是材料支持自身内形成磁场的能力的度量，并且表示材料响应于所施加的磁场而获得的磁化程度。承载器210的磁导率μ越大，电感L越大。构成承载器116的材料的磁导率μ可以随温度而变化。例如，对于包含工作于其居里温度Tc以下的铁磁和亚铁磁材料的承载器，随着承载器210的温度升高，承载器210的导磁率μ将减小，因此谐振电路200中的电感L将减小，并因此，经由方程(1)，谐振电路200的谐振频率fr将减小。因此，感应加热器114的谐振电路200的谐振频率fr能够关联于承载器210的相对温度，并可以用作气溶胶发生材料116的感应加热的第一性质P。
谐振电路200的谐振频率fr可以使用任何合适的方式进行测量。在谐振频率fr下，感应器208和电容器206的串联阻抗Z最小，因此电路电流I最大。电路200的谐振频率fr可以通过布置成测量谐振电路200的频率响应的控制器112进行测定。例如，控制器112可以设置成间歇测量RLC电路100中流动的电流I(或如上所述，与RLC电路200中流动的电流I关联的参数)作为驱动RLC电路的驱动频率f的函数。例如，控制器112可以设置成控制驱动电路202而扫描一定范围的驱动频率f。在扫描驱动频率期间可以测量电路200中流动的电流I(或与其关联的参数)，并且因此可以确定作为驱动频率f的函数的RLC电路200的频率响应。然后，例如，可以由频率响应将谐振频率fr确定为电路200中流动的电流I最大时的频率f。该过能够随时间进行重复而获得作为时间t的函数的频率f的变化(作为第一性质P)。
再次参照图3，作为时间t的函数监测气溶胶发生材料的感应加热的第一性质P，从而确定气溶胶发生材料116的加热曲线302。为了便于解释说明，在图3的以下描述中假定了第一性质P与气溶胶发生材料的温度直接成正比，但应当理解的是，如上所述，在其他实施例中，气溶胶发生材料的感应加热的任何第一性质P都可以使用。此外，为了便于解释说明，在图3的以下描述中假设了感应加热的功率(即，通过感应加热为气溶胶发生材料提供的能量的速率)在加热曲线302上基本保持恒定，尽管应当理解的是，如下面更详细的描述，这不必一定就是这种情况，并且在其他实施例(未显示)中感应加热功率可以发生变化。
在图3所示的实施例中，在时间t0时，第一性质P处于某个初始值P0，对应于气溶胶发生材料116的某个初始温度。随着感应加热开始(在该实施例中，采用了恒定加热功率)，第一性质P作为t0-t1之间的时间t的函数而增加。这对应于气溶胶发生材料116的温度升高，这是因为通过承载器210施加于气溶胶发生材料116的能量升高了气溶胶发生材料116的温度。然而，在时间t1时，第一性质P基本上停止升高(这可以包括以不同的速率/基本上降低的速率增加)，而是在时间t2-t3之间保持基本恒定于P1值。换句话说，在t1-t2之间存在的加热曲线的部分304，其中第一性质P作为时间t的函数保持基本恒定(平稳)。
由于气溶胶发生材料的组分的汽化潜热，第一性质P在时间t1-t2之间保持恒定。该潜热是在其沸点提供给气溶胶发生材料116的组分以改变其相(例如，从液体变为气体)而不改变其温度的能量。换句话说，第一性质P保持基本恒定，因为尽管气溶胶发生材料116仍被感应加热(在该实施例中仍以恒定的加热功率被加热)，但提供给气溶胶发生材料的能量并非用于升高气溶胶发生材料116的温度，而是用于汽化气溶胶发生材料116的组分。作为一个实施例，该组分可以是水，其沸点已知为100℃。因此，可以精确地确定的是，在第一性质基本保持于P1的时间t1-t2之间，气溶胶发生材料116的温度为100℃，即，第一性质P的值P1对应于气溶胶发生材料116的100℃的温度。
在时间t2时，第一性质P再次开始增加，这对应于气溶胶发生材料116的温度的升高。第一性质P在时间t2时由于气溶胶发生材料116的全部或基本上全部组分已经汽化而增加，因此气溶胶发生材料116的感应加热再次使气溶胶发生材料116的温度升高。第一性质P开始再次增加的加热曲线302的部分306，紧接第一性质P保持基本恒定的部分304之后，可以对应于，例如，该气溶胶发生材料的组分的汽化终点。例如，该组分可以是水，并且可以精确地确定在t2时气溶胶发生材料116的全部或基本上全部水已经汽化，并且例如，该气溶胶发生材料在时间t2时的水含量基本上为零。
正如上所述，该装置(例如，控制器112)设置成分析加热曲线302以识别加对应于气溶胶发生材料116的一种或多种组分的汽化的加热曲线302的特征。该装置(例如，控制器112)设置成基于所识别的一个或多个特征确定气溶胶发生材料116的特性。例如，控制器112可以包括处理器(未显示)和存储器(未显示)。该处理器可以，例如，提取存储于该存储器中的加热曲线数据，并对数据进行处理，以便进行加热曲线的分析，和/或对特性的确定。应当理解的是，该加热曲线数据包括代表两个不同时间的第一性质P的至少两个数据点，然后能够将这些数据点用于计算第一性质P的变化。
在一些实施例中，加热曲线302的特征包括其中第一性质P保持基本恒定的加热曲线302的部分304。控制器112可以基于识别第一性质P保持基本恒定的特征而确定气溶胶发生材料的温度。例如，正如上所述，该组分可以是水，其具有已知为100℃的沸点，因此在识别出第一性质P基本保持恒定的特征时，控制器112可以确定气溶胶发生材料116的温度为约100℃。
在一些实施例中，加热器114的质量，例如，感应加热器114的承载器210的质量，可以大于气溶胶发生材料116的质量。这可以有助于确保第一性质P是准确关联于气溶胶发生材料的温度。例如，这可以有助于确保能够很容易识别出第一性质P保持基本恒定的特征，从而可以有助于改进确定加热曲线的特征以及由此确定气溶胶发生材料116的特性的可靠性和/或精确性。此外，所提供的感应加热的功率可以如此而使加热曲线的特征能够易于识别。例如，在该特征是其中第一性质P保持基本恒定的部分304的情况下，所提供的感应加热的功率可以如此而使时间t1-t2之间的时间足够大以允许能够很容易地识别出部分304。正如所理解的是，允许很容易识别出加热曲线的特征的感应加热功率可以取决于所使用的气溶胶发生材料的质量和/或类型和/或用于加热气溶胶发生材料的承载器的质量和/或类型。
气溶胶发生材料116可以包括其他已知的可汽化组分。例如，可能已知的是，气溶胶发生材料116包括多种，例如，两种，已知的可汽化组分。例如，可能已知的是，第一组分具有的沸点为X℃，而第二组分具有的沸点为Y℃，其中X℃低于Y℃。因此，在加热气溶胶发生材料时，控制器112可以确定，例如，当其中第一性质P保持基本恒定的加热曲线的第一部分(未显示)达到时，气溶胶发生材料的温度是X℃，而当其中第一性质P保持基本恒定的加热曲线的第二部分(未显示)达到时，气溶胶发生材料的温度是Y℃。因此，控制器112可以可靠而准确地确定气溶胶发生材料116的温度。相比于，例如，使用温度传感器的直接温度测量，这可以提供更可靠的温度确定，因为这种方法可能，例如，不太易于校准错误。
作为另一实施例，该一个或多个特征可以包括其中第一性质P发生变化的加热曲线302的第二部分306紧随其中第一性质P保持基本恒定的加热曲线302的第一部分304之后。控制器112可以基于这种特征的识别而确定气溶胶发生材料116的一种或多种组分的汽化终点。例如，正如上所述，该组分可以是水，可以准确地确定的是，当第一性质开始紧随其中第一性质P保持基本恒定的部分之后开始再次升高时，水的汽化终点已经达到，即气溶胶发生材料116的所有或基本上所有的水已经汽化。因此，可以确定的是，例如，气溶胶发生材料112在此时的水含量基本上为零。正如以下更详细的描述，这可以允许改进对气溶胶发生材料116的进一步加热的控制。
在一些实施例中，控制器112可以设置成基于该一个或多个所确定的特性对感应加热器114进行控制。例如，控制器112可以控制感应加热器114以增加或减小感应加热功率，和/或施加不同的加热功率，和/或控制感应加热器114停止提供感应加热，和/或控制感应加热器114根据预定的控制模式或顺序提供感应加热，和/或向气溶胶发生材料116提供预定的进一步的感应加热和/或进一步的预定量的能量。控制器112可以，例如，通过控制提供给驱动装置202的电流，或通过控制驱动电路202的驱动频率f，而控制感应加热器114。
正如上所述，所确定的特性可以是气溶胶发生材料116的温度。控制器112可以基于所确定的气溶胶发生材料温度控制感应加热器114。例如，一旦确定给定温度(例如，对应于已知组分的沸点)已经达到，则控制器112就可以根据预定义的控制顺序或特定加热曲线控制感应加热器114。例如，这可以有助于防止气溶胶发生材料过热。
作为另一实施例，正如上所述，所确定的特性可以是气溶胶发生材料的组分的汽化终点。控制器112可以设置成确定气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化终点已经达到，并且响应于气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化终点已经达到的确定结果，而控制该感应加热器。例如，控制器112可以控制感应加热器114以进一步将气溶胶发生材料116感应加热预定量。例如，控制器112可以控制向气溶胶发生材料116供应预定量的能量。
例如，与气溶胶发生装置100可以一起使用的不同气溶胶发生材料116，或与气溶胶发生装置100一起使用(例如，相继使用)的不同批次的同一气溶胶发生材料116，可以包括不同的水含量(或不同的其他组分含量)。确定加热期间所有水(或其他组分)已从气溶胶发生材料116中汽化的时间点，允许独立于初始水(或其他组分)含量而控制气溶胶发生材料的进一步加热，因此可以容许实现更一致的气溶胶输送以及更有效的加热控制。换句话说，由于水引起的变化被消除(或显著减小)，并因此控制器112可以从水基本上汽化之时向承载器210/气溶胶发生材料116供给所设定量的功率。这意味着能够更精确地达到操作温度。
例如，在水(或其他组分)汽化之后，可以预定将气溶胶发生材料116的温度升高到给定的工作温度(例如，达到气溶胶发生材料116产生气溶胶的最佳温度)所需的额外能量，并且控制器112可以控制感应加热器114以将预定量的能量提供给气溶胶发生材料116。这可以允许更简单和/或更精确地控制感应加热。例如，控制可以独立于气溶胶发生材料的用途、批次或类型等之间可能会有所不同的气溶胶发生材料的初始组分(例如，水)含量进行。例如，与不考虑这些变化的控制相比，这可以允许更准确地应用感应加热控制的至少一部分，和/或例如与考虑整个控制范围内的这些变化的控制相比，可以更为简单。因此，控制器112可以允许对气溶胶发生材料的感应加热的控制进行改进，并且可以容许对气溶胶发生设备100进行改进。
在另一个实施例中，控制器112可以设置成基于气溶胶发生材料116的所确定的特性向用户展示信息。例如，在所确定的特性指示所有水(或其他组分)已经从气溶胶发生材料116中汽化的情况下，可以向用户提供指示该情况的信息。在另一实施例中，向用户展示的信息可以指示气溶胶发生材料116的温度。例如，当所确定的特性指示所有水已经从气溶胶发生材料116中汽化时，该信息可以向用户通知气溶胶发生材料116正处于水的沸腾温度。在其他实施例中，可以向用户展示与气溶胶发生材料116的组分有关的信息。例如，与气溶胶发生材料116的组成有关的信息可以基于对加热曲线302的分析而确定。例如，对加热曲线的分析可以揭示在气溶胶发生材料116中存在具有不同沸点的第一和第二可汽化组分，如上所述。因此，可以向用户展示指示这些组分存在于气溶胶发生材料116中的信息。在一些实施例中，控制器112可以基于所确定的与气溶胶发生材料116的组成有关的信息进一步确定气溶胶发生材料116是否是被批准与设备100一起使用的材料。在实施例中，控制器112可以向用户展示这种信息和/或控制器112可以设置成基于气溶胶发生材料116是否批准与设备100一起使用而采取行动，例如确定是否允许设备100运行而加热气溶胶发生材料116。在另一个实施例中，控制器112可以构造成基于所确定的气溶胶发生材料116的特性确定与其中运行设备100的环境有关的参数。例如，控制器112可以基于加热曲线302的特征确定气溶胶发生材料116中的水量。在实施例中，气溶胶发生材料116中的水量可以指示其中运行设备100的环境的湿度。因此，例如，可以向用户展示与环境湿度有关的信息。
在一些实施例中，控制器112设置成确定第一性质P的变化速率，例如，作为时间的函数的第一性质的变化速率。控制器112可以设置成基于所确定的第一性质的变化速率识别该加热曲线的一个或多个特征。图4示意性地图示说明了作为时间t的函数的第一性质P的变化速率dP/dt的曲线图402。与图3一样，在图4中假定了该感应加热具有恒定的加热功率，并且性质P直接与气溶胶发生材料116的温度成比例。在时间t0时，感应加热开始，并且变化速率dP/dt(即，在该实施例中，第一性质P相对于时间t的一阶导数)的值为Q1。这保持这种情况直到时间t1，变化速率dP/dt减小至基本上为零，其中它保持直至t2。这表明，在时间范围t1-t2中的曲线图402的部分404中，作为时间t的函数的性质P基本上不变化，即，基本上保持恒定。如上所述，例如，由此可以确定，组分(例如水)已经达到其沸腾(或汽化)点，因此在该点气溶胶发生材料116的温度是该组分的沸腾(或汽化)点，例如，对于水而言为100℃。在时间t2，在曲线图402的第二部分406中，变化速率dP/dt再次增加。这表明性质P已经开始再次增加(紧随其中性质P保持基本恒定的部分404之后)，并且因此由此控制器112可以如上所述确定气溶胶发生材料116的此组分(例如，水)的汽化终点已经达到。控制器112可以基于这种确定结果而如上所述执行对感应加热器114的控制。基于所确定的第一性质P的变化速率识别加热曲线的一个或多个特征，可以允许控制器112灵敏地识别第一性质P的相关变化，因此进行可靠而精确的控制。
图5示意性地图示说明了用于确定气溶胶发生设备100的气溶胶发生材料116的特性的方法。正如上所述，气溶胶发生设备100包括用于在使用中感应加热气溶胶发生材料116的感应加热器114。该方法可以，例如，由装置，例如，气溶胶发生设备100的控制器112进行实施。控制器112(或其他装置)可以包括处理器(未显示)和存储器(未显示)。存储器(未显示)可以具有存储于其上的指令(例如，计算机程序)，在由处理器(未显示)执行时该指令使控制器112(或其他装置)实施该方法。
在步骤502中，该方法包括监测气溶胶发生材料116的感应加热的第一性质P，从而确定气溶胶发生材料116的加热曲线。在一些实施例中，第一性质P可以是如上描述的第一性质P中的任何一种。该加热曲线可以，例如，类似于以上参考图3所描述的。
在步骤504中，该方法包括分析加热曲线以识别与气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化相对应的该加热曲线的特征。正如上所述，该特征可以包括其中第一性质P保持基本恒定(例如，指示组分的汽化)的部分，和/或其中第一性质P发生变化的部分紧随其中第一性质P保持基本恒定(例如，指示组分的汽化终点)的部分之后。
在步骤506中，该方法包括基于所识别的一个或多个特征确定气溶胶发生材料的特性。正如上所述，该特性可以是，例如，气溶胶发生材料116的温度和/或气溶胶发生材料116的组分的汽化终点。尽管在图5中未显示，但该方法可以包括，例如，如上所述，基于所确定的特性控制感应加热。
在一些实施例中，可以基本上连续地发生或可以基本上同时(即同时)发生对感应加热的第一性质P的监测，由此确定加热曲线，以及分析加热曲线以识别与气溶胶发生材料116的一种或多种组分的汽化相对应的特征。例如，随着对第一性质进行监测，即实时地，可以进行加热曲线的分析。例如，可以针对第一性质的当前值以及在第一性质P的当前值之前立即确定或记录的第一性质P的一个或多个值进行分析。基本上同时执行监测和分析，可以允许进行气溶胶发生材料116的特性的响应性确定，并可以允许对气溶胶发生设备100进行响应性并因此更准确和可靠的控制。
在上述一些实施例中，假设了第一性质P与气溶胶发生材料的温度直接成比例。然而，应当理解的是，这并非一定是这种情况，并且在其他实施例中，第一性质P可以与气溶胶发生材料的温度具有其他依赖性，但尽管如此，仍可以分析加热曲线以确定对应于气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的该加热曲线的特征。
在上述一些实施例中，假设了感应加热以恒定的感应加热功率进行。然而，应当理解的是，气溶胶发生材料116并非一定以恒定的感应加热功率进行加热才能确定特性，并且在其他实施例中，可以使用可变的感应加热功率。类似地，应该理解的是，第一性质P并非一定要作为时间t的直接函数进行监测才能确定加热曲线，即，应该理解的是，所确定的加热曲线并非一定是作为时间t的直接函数的第一性质P。例如，在其他实施例中，第一性质P可以作为供给至气溶胶发生材料116，和/或例如，由感应加热器114消耗的能量E的函数进行监测。因此，加热曲线可以包括第一性质P作为提供给气溶胶发生材料116的能量E和/或感应加热器114所消耗的能量的函数。能量E可以，例如，通过将提供于感应加热器114(即，被感应加热器114消耗)的电功率(其可以，例如，与感应加热器104提供的感应加热功率相同或相似或成比例)乘以提供该功率的时间t而进行确定。类似于关于以上实施例的情况，当气溶胶发生材料116的组分开始汽化时，第一性质P可以作为所提供的能量E的函数而保持基本恒定，因为能量E并不是提高气溶胶发生材料的温度，而是用于汽化该气溶胶发生材料的组分。因此，例如，在这一点上，气溶胶发生材料116的温度可以被精确地确定为该组分的沸点(或汽化点)。类似地，当在其中该第一性质基本上保持恒定的部分之后第一性质P立即升高时，可以确定已经达到该组分的汽化终点。正如上所述，然后可以基于该点已经达到而控制由感应加热器114进行的进一步加热的控制。
在上面的一些实施例中，描述了用于确定气溶胶发生材料116的特性的装置是气溶胶发生设备100的控制器112。然而，应当理解的是，这并非一定是这种情况，并且在其他实施例中，该装置可以不是气溶胶发生设备100的内部或整体组件，并且可以，例如，作为单独的装置提供。
在另一实施例中，第一性质P的特征可以用于识别气溶胶发生材料116和/或确定气溶胶发生材料116是否旨在与气溶胶发生设备100一起使用。例如，该控制器可以确定气溶胶发生材料116不会与气溶胶发生设备100一起使用。这能够基于明确(例如，通过名称或组分)识别气溶胶发生材料，或通过将第一性质P的特征与(例如，预先存储的)预期特征进行比较。如果第一性质P的测量特征与预期特征不同，则控制器可以阻止对气溶胶发生材料116的加热，或可以向设备100的用户提供警告。
在以上一些实施例中，描述了气溶胶发生设备包括用于在使用中对气溶胶发生材料进行感应加热的感应加热器，并且描述了该装置设置成监测气溶胶发生材料的感应加热的第一性质，以确定气溶胶发生材料的加热曲线。然而，应该理解的是，这并非一定是这种情况，并且在一些实施例中，该气溶胶发生设备可以包括用于在使用中加热气溶胶发生材料的任何加热器，并且该装置可以设置成监测对气溶胶发生材料进行加热的第一性质，从而确定气溶胶发生材料的加热曲线。例如，在一些实施例中，该加热器可以是电阻加热器，第一性质可以是，例如，由温度传感器测量的气溶胶发生材料的温度，例如，如上所述。
在上述一些实施例中，描述了该装置分析加热曲线以识别与气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化相对应的该加热曲线的特征。然而，应该理解的是，这并非一定是这种情况，并且在一些实施例中，该装置可以分析该加热曲线以识别对应于(更一般地)加热该气溶胶发生材料的一种或多种组分的该加热曲线的特征。例如，除了气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化之外，该加热曲线的特征可以是，例如，一定的加热梯度(例如，气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热升温速率)。然后使用所识别的加热梯度可以，例如，确定气溶胶发生材料的特性。例如，气溶胶发生材料的不同组分可能具有不同的热容，这可能会影响所识别的加热梯度。因此，气溶胶发生材料的特性可以是气溶胶发生材料的组分的本性(性质，身份，特征，identity)和/或例如，气溶胶发生材料的类型。作为另一实施例，不同量的某种气溶胶发生材料(或其组分)可以导致不同的所观察到的加热梯度。因此，气溶胶发生材料的特性可以是气溶胶发生材料(或其组分)的(当前)量。应当理解的是，与气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热相对应的加热曲线的其他特征可以被识别出并可以用于确定气溶胶发生材料的特性。
在另一实施例中，该装置可以使用与加热曲线的不同部分相关联的梯度分析该加热曲线，以识别出与气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化相对应的该加热曲线的特征。例如，在从气溶胶发生材料中汽化诸如水的组分之前，加热曲线可以具有第一梯度M1。然而，在气溶胶发生材料中的所有水已经汽化之后，加热曲线可以具有第二梯度M2。在该实施例中，第二梯度M2将大于第一梯度M1，因为在具有梯度M2的该加热曲线中该点之处由于不再有水需要加热，则气溶胶发生材料116需要较少的能量将其温度升高给定的量。与具有梯度M1和M2的加热曲线相切的点能够被确定，从而确定加热曲线中的拐点。由此能够确定与气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化相对应的加热曲线的特征。如果该拐点不能通过其他技术很轻易识别，例如，如果感应加热功率如此之高而使拐点短寿命，则这可能会是很有用的。
应当注意的是，正是气溶胶发生材料本身的加热曲线的特征被识别出而使之确定气溶胶发生材料的特性。因此，尽管在一些实施例中，可以监测(感应)加热器的性质而确定气溶胶发生材料的加热曲线，但这仍然是要识别出来与气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热相对应的加热曲线的特征以确定气溶胶发生材料的特性。例如，这可能与加热器(例如，感应加热器的承载器)本身的某些特征相反。识别与气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热相对应的加热曲线的特征以便确定气溶胶发生材料的特性，可以允许确定针对被加热的气溶胶发生材料具有特异性的特性，这具有例如上文所述的益处，如改进的一致性和改进的加热控制。
以上实施例应该理解为本发明的举例说明性实施例。应当理解的是，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例，或任何其它的所述其它实施例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以采用以上未描述的等同物和修改。

Claims (30)

1.一种用于确定气溶胶发生设备的气溶胶发生材料的特性的装置，所述气溶胶发生设备包括用于在使用中加热所述气溶胶发生材料的加热器；所述设备设置成：
监测所述气溶胶发生材料的加热的第一性质，从而确定所述气溶胶发生材料的加热曲线；
分析所述加热曲线以识别对应于所述气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热的所述加热曲线的特征；和
基于识别的一个或多个所述特征，确定所述气溶胶发生材料的特性。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置设置成分析所述加热曲线以识别对应于所述气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的所述加热曲线的特征。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一性质与所述气溶胶发生材料的温度有关。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述加热器是用于在使用中对所述气溶胶发生材料进行感应加热的感应加热器，并且所述装置设置成监测所述气溶胶发生材料的感应加热的第一性质，从而确定所述气溶胶发生材料的加热曲线。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一性质包括所述感应加热器的性质。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一性质包括所述感应加热器的承载器的温度。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一性质包括所述感应加热器的电性质。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述电性质包括指示提供给所述感应加热器的感应器的电流的性质。
9.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一性质包括所述感应加热器的谐振驱动电路的频率特性。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述频率特性包括所述谐振驱动电路的谐振频率。
11.根据权利要求4-10中任一项所述的装置，其中所述感应加热具有基本恒定的感应加热功率。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其中所述装置设置成：
确定所述第一性质的变化速率；和
基于确定的所述第一性质的变化速率，识别所述加热曲线的一个或多个所述特征。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的装置，其中一个或多个所述特征包括其中所述第一性质保持基本恒定的所述加热曲线的部分。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述特性包括所述气溶胶发生材料的温度。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中一个或多个所述特征包括其中所述第一性质发生改变的所述加热曲线的第二部分紧随其中所述第一性质保持基本恒定的所述加热曲线的一个部分或第一部分之后。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述特性包括所述气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的终点。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的装置，其中所述装置设置成：
基于一个或多个确定的特性控制所述加热器。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述装置设置成：
基于确定的特性，确定达到所述气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的终点；和
响应于达到所述气溶胶发生材料的一种或多种组分的汽化的终点的确定结果，控制所述加热器。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述装置设置成：
控制所述加热器以进一步将所述气溶胶发生材料加热预定量。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述装置设置成：
控制向所述气溶胶发生材料提供预定量的能量。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的装置，其中所述装置设置成：
基于确定的特性向用户展示信息。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述装置设置成：
基于确定的特性向用户展示与所述气溶胶发生材料的一种或多种组分有关的信息。
23.根据权利要求20或21所述的装置，其中所述装置设置成：
基于确定的特性向用户展示与其中运行所述设备的环境有关的信息。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的装置，其中所述气溶胶发生材料的一种或多种组分之一是液体。
25.一种气溶胶发生设备，包括：
权利要求1-24中任一项所述的装置；和
加热器。
26.根据权利要求25所述的气溶胶发生设备，其中所述加热器是感应加热器，并且所述感应加热器包括：
一个感应器或所述感应器；和
一个承载器或所述承载器，其设置成用于与所述感应器进行感应能量传递，所述承载器设置成在使用中加热容纳于所述气溶胶发生设备中的气溶胶发生材料。
27.根据权利要求25或26所述的气溶胶发生设备，所述气溶胶发生设备包括：
所述气溶胶发生材料。
28.根据权利要求27所述的气溶胶发生设备，其中所述加热器的质量低于所述气溶胶发生材料的质量。
29.一种用于确定气溶胶发生设备的气溶胶发生材料的特性的方法，所述气溶胶发生设备包括用于在使用中加热所述气溶胶发生材料的加热器，所述方法包括：
监测所述气溶胶发生材料的加热的第一性质，从而确定所述气溶胶发生材料的加热曲线；
分析所述加热曲线，以识别对应于所述气溶胶发生材料的一种或多种组分的加热的所述加热曲线的特征；和
基于识别的一个或多个所述特征，确定所述气溶胶发生材料的特性。
30.一种程序，在处理器上执行所述程序时，所述程序使所述处理器执行根据权利要求29所述的方法。
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