CN113498319A - 具有残留物检测器的气溶胶生成装置和系统 - Google Patents
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Abstract
一种气溶胶生成装置(100)，包括：腔(104)，其用于接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品；加热器(106)，其被布置成加热接收在腔(104)中的气溶胶形成基质；电源(108)；残留物检测装置；以及控制器(110)。残留物检测装置适合于感测腔(104)中或加热器(106)上的气溶胶形成基质残留物。控制器(110)被配置成：控制从电源(108)向加热器(106)的供电以加热接收在腔(104)中的气溶胶形成基质；从所述残留物检测装置接收指示腔(104)中或加热器(106)上的气溶胶形成基质残留物的量的信号；并且基于从残留物检测器接收的一个或多个信号，确定腔(104)中或加热器(106)上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
Description
本发明涉及气溶胶生成系统和气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置具有用于检测气溶胶生成装置上的气溶胶形成基质残留物的积累的装置。
气溶胶生成系统是本领域中已知的，在所述气溶胶生成系统中气溶胶形成基质诸如含烟草的基质被加热而不是被燃烧。此类气溶胶生成系统的目的是减少常规卷烟中烟草燃烧和热降解所产生的已知有害烟气成分。通常，在此类气溶胶生成系统中，通过将热从气溶胶生成装置的加热器传递到物理上与气溶胶生成装置分离的气溶胶生成制品中的气溶胶形成基质或材料而生成气溶胶。气溶胶生成制品可以位于加热器内、加热器周围或加热器下游。在使用期间，通过从加热器到气溶胶形成基质的热传递，挥发性化合物从气溶胶形成基质释放并且夹带在通过气溶胶生成制品抽吸的空气中。当所释放的化合物冷却时，它们冷凝以形成可以被消费者吸入的气溶胶。
通常，与气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品包括气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质常常与其它元件或部件一起以条的形式组装。通常，这样的条配置成待插入气溶胶生成装置的腔中的形状和尺寸，所述气溶胶生成装置包括加热器以加热气溶胶形成基质。需要一种气溶胶生成系统，其中可以在不需要移除和替换气溶胶生成装置的加热器的情况下替换气溶胶生成制品，特别是降低气溶胶生成制品的制造成本和复杂性。
在一些气溶胶生成系统中，气溶胶生成装置包括加热器，所述加热器具有一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件被布置成围绕插入到装置的腔中的气溶胶生成制品。在一些气溶胶生成系统中，气溶胶生成装置包括加热器，所述加热器具有一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件被布置成穿透插入到装置的腔中的气溶胶生成制品，从而使得一个或多个加热元件与制品中的气溶胶形成基质之间直接接触。加热元件与气溶胶形成基质之间的直接接触可能是期望的，因为它提供了由加热元件有效地加热气溶胶形成基质，并且可以通过传导使热能够从加热元件几乎瞬时地输送到气溶胶形成基质的至少一部分，从而促进气溶胶的快速生成。
在使用期间，气溶胶生成装置与气溶胶生成制品之间的相互作用可导致在制品已从腔移除之后，在装置的腔的壁上和在装置的加热器上留下特别是来自气溶胶形成基质的沉积物或残留物。此类沉积物或残留物可不利地影响气溶胶生成系统的操作和气溶胶的生成。
需要提供能够缓解气溶胶形成基质残留物在气溶胶生成装置上积聚的气溶胶生成系统。需要提供促进加热器与气溶胶形成基质之间的有效热传递的气溶胶生成系统。需要提供促进生成具有一致特性的气溶胶的生成的气溶胶生成系统。
根据本发明的第一方面，提供了一种气溶胶生成装置，其包括：用于接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的腔；加热器，所述加热器被布置成加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；电源；残留物检测装置；以及控制器。残留物检测装置适合于感测腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物。所述控制器被配置成：控制从电源向加热器供电以加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；从残留物检测装置接收指示腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的信号；以及基于从残留物检测器接收的一个或多个信号确定腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
本发明的发明人已认识到，气溶胶形成基质残留物在气溶胶生成装置的加热器上和周围的积累可不利地影响气溶胶生成装置的操作。例如，残留物在装置的加热器上的积累可以增加加热器达到所需温度所需的时间。本发明的发明人还认识到，气溶胶形成基质残留物在气溶胶生成装置的加热器上和周围的积累可不利地影响由装置生成的气溶胶。例如，在系统的若干次使用中加热气溶胶形成基质残留物可导致从残留物释放不期望的挥发性化合物，改变由系统生成的气溶胶的风味。
有利地，本发明的第一方面的气溶胶生成装置设置有用于在从腔已移除出气溶胶生成制品之后感测留在腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的装置，以及控制器，所述控制器被配置成从残留物检测装置接收信号并且确定留在腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。确定留在腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示可以使装置能够以下执行各项中的一者或多者：提醒用户气溶胶形成基质残留物的不可接受的积累；采取动作以防止进一步使用装置，直到去除残留物；并且执行动作以去除残留物。
如本文所使用，“气溶胶生成装置”是指与气溶胶形成基质相互作用以生成气溶胶的装置。气溶胶形成基质可以是气溶胶生成制品的一部分。如本文所用，气溶胶生成装置是电加热的气溶胶生成装置，其包括加热器、电源和控制器，所述控制器被配置成控制从电源到加热器的能量供应，以用于加热气溶胶形成基质以产生气溶胶。
如本文所使用，术语“气溶胶生成制品”是指包括能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的气溶胶形成基质的制品。例如，气溶胶生成制品可以是生成可以通过使用者的口直接吸入到使用者的肺中的气溶胶的制品。气溶胶生成制品可以是一次性的。如本文中所使用，气溶胶生成制品是一种加热式气溶胶生成制品，所述加热式气溶胶生成制品是一种包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品，所述气溶胶形成基质意在被加热而非燃烧，以便释放出可形成气溶胶的挥发性化合物。气溶胶生成制品可以是或可包括烟草梗。
如本文中所使用，术语‘气溶胶形成基质’涉及能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基质来释放此类挥发性化合物。与通过气溶胶形成基质的燃烧或热降解产生的己知有害成分相比，通过加热该气溶胶形成基质形成的烟雾可包含较少的已知有害成分。
气溶胶形成基质可包括尼古丁。气溶胶形成基质可以包括固体和液体组分。优选的是，气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可包括烟草，例如，含烟草材料，所述含烟草材料含有在加热时从基质释放的挥发性烟草香味化合物。在优选实施方案中，气溶胶形成基质包括均质化烟草材料，例如流延叶烟草。
气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶生成基质可包括含烟草材料和不含烟草材料。气溶胶形成基质可包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。
如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，那么固体气溶胶形成基质可包括(例如)以下各项中的一个或多个：粉末、颗粒、小球、碎片、细条、条带或片材，其含有草本植物叶、烟叶、烟草肋料、复原烟草、经加工烟草、均质化烟草、挤出烟草和膨胀烟草中的一者或多者。固体气溶胶形成基质可呈松散形式，或可提供于合适的容器或筒中。举例来说，基质的气溶胶形成材料可以包含在纸或包装物内，并且具有棒的形式。在气溶胶形成基质为棒的形式的情况下，包括任何包装纸的整个棒被认为是气溶胶形成基质。
在优选实施方案中，气溶胶形成基质包含在气溶胶生成制品中，例如具有类似于卷烟的形式的条状制品中。气溶胶生成制品优选地具有与气溶胶生成装置接合的合适大小和形状，以便使气溶胶形成基质与装置的加热元件接触。例如，气溶胶生成制品可以具有大约30mm与大约100mm之间的总长度。气溶胶生成制品可具有在大约5mm与大约12mm之间的外径。术语“上游”和“下游”可以用于描述吸烟制品的元件或部件的相对位置。为了简单起见，如本文中所使用的术语“上游”和“下游”是指沿着吸烟制品的条参考穿过所述条抽吸气溶胶的方向的相对位置。
如本文所使用，术语“气溶胶形成基质残留物”意指粘附到或沉积在腔中或加热器上的有机材料。气溶胶形成基质残留物通常包括气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质可能已经或可能尚未被装置的加热器加热以释放挥发性化合物。在气溶胶生成装置与包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品一起使用的任何阶段期间，例如当制品插入到腔中时，当制品被加热器加热以从气溶胶形成基质中释放挥发性化合物时，以及当制品从腔移除时，气溶胶形成基质残留物可沉积在腔中或加热器上。
特别地，气溶胶形成基质残留物是指在气溶胶生成制品已从腔移除之后，留在腔中或加热器上的残留物。
如本文所使用，提到“在腔中或加热器上”的气溶胶形成基质残留物包括装置的腔中、装置的加热器上以及装置的腔中和加热器上两者的残留物。
如本文所使用，术语“残留物检测装置”是指感测腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的任何装置、设备或气溶胶生成装置的配置。残留物检测装置包括特定的残留物检测器和传感器两者，所述残留物检测器和传感器设置在气溶胶生成装置中以感测腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物，并且气溶胶生成装置具有加热器和控制器，该加热器和控制器具有感测加热器上的气溶胶形成基质残留物的特定配置。优选地，残留物检测装置被配置成在包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品已从腔移除之后感测留在腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物。
如本文所使用，对腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的“指示”的确定是指确定腔中或加热器上的残留物的量的绝对值，例如残留物的体积或厚度，以及确定相对值，例如与预定阈值的比较。
在一些优选实施方案中，控制器还被配置成将确定的气溶胶形成基质残留物的量的指示与阈值进行比较。阈值可以是预定阈值。预定阈值可存储在控制器的存储器上。阈值可以在使用气溶胶生成装置生成气溶胶之前在校准程序中预确定。
阈值可对应于腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的最大可接受量。因此，在确定的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过阈值的情况下，可以确定腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受量。
控制器还可以被配置成在所确定的指示超过阈值时防止从电源向加热器供电以加热腔中的气溶胶形成基质。有利地，当腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受水平时，终止向加热器供电以用于加热气溶胶形成基质可以抑制或防止气溶胶生成装置生成气溶胶。这可以确保由气溶胶生成装置生成的气溶胶在加热腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物时不会含有释放的挥发性化合物的不可接受的量。
控制器还可以被配置成继续防止从电源向加热器供电以加热腔中的气溶胶形成基质，直到后续确定的指示等于或低于阈值。
在一些实施方案中，控制器还可以被配置成：向加热器供电以将加热器的温度升高到第一温度以用于充分加热接收在腔中的气溶胶形成基质以形成气溶胶；以及向加热器供电以将加热器的温度升高到高于第一温度的第二温度，以热释放粘附到或沉积在腔中或加热器上的有机材料。
控制器可以被配置成在所确定的指示超过阈值时将加热器的温度升高到第二温度。
优选的是，第一温度足够高以引起挥发性化合物从气溶胶形成基质的演变，并且因此引起气溶胶的形成。优选的是，第一温度低于气溶胶形成基质燃烧的温度。
优选地，第一温度低于约375摄氏度。例如，第一温度可以在80摄氏度与375摄氏度之间，例如在100摄氏度与350摄氏度之间。加热器保持在第一温度下的时间长度可以是固定的。例如，第一温度可以维持大于2秒的时段，例如在2秒与10秒之间。加热器保持在第一温度下的时间长度可以是可变的。例如，气溶胶生成装置可包括确定用户何时在制品上抽吸的传感器，并且所述时间可以由用户在制品上抽吸的时间长度控制。
优选的是，第二温度是足够高以热释放与加热器接触的有机化合物的温度。换句话说，第二温度是足够高从加热器释放气溶胶形成基质残留物的温度。有机化合物的热释放可以通过热降解发生。热降解是化学化合物由于热作用而分解的过程。有机化合物通常热降解以形成有机蒸气和液体，在本说明书中，所述有机蒸气和液体可以移离加热器，使其处于清洁状态。因此，将加热器的温度升高到第二温度以从加热器和腔释放出气溶胶形成基质的过程在本文中可被称为清洁周期或热降解周期。
优选的是，沉积在加热器上的有机材料通过将加热器的温度升高到约430摄氏度或更大的温度来热释放。例如，温度可以升高至大于475摄氏度，或大于550摄氏度。温度可以升高到更高的温度，例如大于600摄氏度或大于800摄氏度。
优选的是，加热器在第二温度下保持一段时间以使有机化合物热释放。例如，加热器可以在第二温度下保持超过5秒。优选地，加热器在第二温度下保持5秒到60秒之间，例如10秒到30秒之间的时段。
加热器可以是任何合适类型的加热器。
在一些实施方案中，加热器被布置成加热气溶胶形成基质的外表面。在一些优选实施方案中，加热器被布置成在气溶胶形成基质接收在腔内时插入到气溶胶形成基质中。加热器可被定位在腔内。加热器可延伸到腔中。加热器可以是细长加热器。细长加热器可以是叶片形的。细长加热器可以是销形的。细长加热器可以是锥形的。在一些特别优选的实施方案中，气溶胶生成装置包括细长加热器，所述细长加热器被布置成在气溶胶生成制品接收在腔内时插入到气溶胶生成制品中。
加热器可以包括至少一个加热元件。至少一个加热元件可以是任何合适类型的加热元件。在一些实施方案中，所述装置仅包括一个加热元件。在一些实施方案中，所述装置包括多个加热元件。
加热器可以包括至少一个电阻加热元件。优选地，加热器包括多个电阻加热元件。优选地，电阻加热元件以并联布置电连接。有利地，提供以并联布置电连接的多个电阻加热元件可有利于将期望的电力递送到加热器，同时减小或最小化提供期望的电力所需的电压。有利地，减小或最小化操作加热器所需的电压可有利于减小或最小化电源的物理尺寸。
用于形成至少一个电阻加热元件的合适材料包括但不限于：半导体，诸如掺杂陶瓷、电“传导”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。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包括钛、锆、钽和铂族金属。合适的金属合金的例子包括不锈钢、含有镍、钴、铬、铝-钛-锆、铪、铌、钼、钽、钨、锡、镓、锰和铁的合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢、
和铁-锰-铝基合金的超合金。
在一些实施方案中，至少一个电阻加热元件包括电阻材料(诸如不锈钢)的一或多个压印部分。替代地，至少一个电阻加热元件可包括加热丝或纤丝，例如Ni-Cr(镍-铬)、铂、钨或合金丝。
在一些实施方案中，至少一个加热元件包括电绝缘衬底，其中至少一个电阻加热元件设置在电绝缘衬底上。
电绝缘衬底可以包括任何合适的材料。例如，电绝缘衬底可包括以下各项中的一种或多种：纸、玻璃、陶瓷、阳极化金属、涂布金属和聚酰亚胺。陶瓷可以包括云母、氧化铝(Al2O3)或氧化锆(ZrO2)。优选地，电绝缘基质具有小于或等于约40瓦/米·开尔文，优选地小于或等于约20瓦/米·开尔文，理想地小于或等于约2瓦/米·开尔文的导热率。
优选地，加热器包括加热元件，所述加热元件包括刚性电绝缘衬底，所述刚性电绝缘衬底具有设置在其表面上的一个或多个导电轨迹或线。优选地，电绝缘衬底的大小和形状允许其直接插入到气溶胶形成基质中。如果电绝缘衬底不够刚性，那么加热元件可包括另外的加强装置。电流可穿过一个或多个导电轨迹以加热加热元件和气溶胶形成基质。
在一些实施方案中，加热器包括感应加热装置。感应加热装置可包括电感器线圈和被配置将高频振荡电流提供到电感器线圈的电源。如本文所用，术语“高频振荡电流”意指频率在500kHz和30MHz之间的振荡电流。有利地，加热器可包括DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器用于将由DC电源供应的DC电流转换成交流电流。感应器线圈可以布置成在从电源接收高频振荡电流时产生高频振荡电磁场。感应器线圈可被布置成在装置腔中产生高频振荡电磁场。在一些优选实施方案中，感应器线圈可基本上限定装置腔。感应器线圈可以至少部分地沿着装置腔的长度延伸。
加热器可包括感应加热元件。感应加热元件可以是感受器元件。如本文所使用，术语“感受器元件”是指包括能够将电磁能转换成热量的材料的元件。当感受器元件位于交变电磁场中时，感受器被加热。感受器元件的加热可能是感受器中引起的磁滞损耗和涡流中的至少一种的结果，这取决于感受器材料的电特性和磁特性。
感受器元件可以被布置成使得当气溶胶生成制品接收在气溶胶生成装置的腔中时，由感应器线圈产生的振荡电磁场在感受器元件中感生出电流，从而引起感受器元件变热。在这些实施方案中，气溶胶生成装置优选地能够生成具有1千安每米到5千安每米(kA/m)之间、优选地在2kA/m到3kA/m之间、例如约2.5kA/m的磁场强度(H场强)的波动电磁场。优选地，电操作气溶胶生成装置能够生成具有1MHz到30MHz之间、例如1MHz到10MHz之间、例如5MHz到7MHz之间的频率的波动电磁场。
在一些实施方案中，感受器元件位于气溶胶生成制品中。在这些实施方案中，感受器元件优选地定位成与气溶胶形成基质接触。感受器元件可位于气溶胶形成基质中。
在一些实施方案中，感受器元件位于气溶胶生成装置中。在这些实施方案中，感受器元件可以位于腔中。气溶胶生成装置可仅包括一个感受器元件。气溶胶生成装置可包括多个感受器元件。
在一些实施方案中，感受器元件被布置成加热气溶胶形成基质的外表面。在一些实施方案中，感受器元件被布置成在气溶胶形成基质接收在腔内时插入到气溶胶形成基质中。
感受器元件可包括任何合适材料。感受器元件可以由能够被感应加热到足以从气溶胶形成基质释放挥发性化合物的温度的任何材料形成。细长感受器元件的合适材料包括石墨、钼、碳化硅、不锈钢、铌、铝、镍、含镍化合物、钛以及金属材料复合物。优选感受器元件包括金属或碳。有利地，感受器元件可包括铁磁材料或由铁磁材料组成，铁磁材料例如铁素体铁、铁磁合金(例如铁磁钢或不锈钢)、铁磁颗粒和铁氧体。合适的感受器元件可以是铝或包括铝。感受器元件优选地包括大于5％，优选大于20％，更优选大于50％或大于90％的铁磁性或顺磁性材料。优选的细长感受器元件可以被加热到超过250摄氏度的温度。
感受器元件可包括非金属芯，其中在该非金属芯上设置有金属层。例如，感受器元件可包括形成于陶瓷芯或基质的外表面上的金属轨迹。
在一些实施方案中，气溶胶生成系统包括至少一个电阻加热元件和至少一个感应加热元件。在一些实施方案中，气溶胶生成系统包括电阻加热元件和感应加热元件的组合。
残留物检测装置可包括气溶胶生成装置、传感器或传感器的组合的任何合适配置，用于检测腔中、加热器上或腔中和加热器上两者的气溶胶形成基质残留物。
在一些优选实施方案中，加热器包括电阻加热元件，并且残留物检测器装置包括控制器的配置，使得控制器被配置成：测量加热元件的电阻；并且基于测得的加热元件的电阻确定加热元件上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。在这些优选实施方案中，残留物检测装置被专门配置成感测在气溶胶生成制品已从腔移除之后，留在加热器上的气溶胶形成基质残留物。
有利地，将控制器配置成测量加热器的电阻加热元件的电阻并且基于测得的电阻来确定加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示将气溶胶生成装置的部件数目降至最低。
在一些特别优选的实施方案中，提供了一种气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括：壳体，所述壳体限定用于接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的腔；细长加热器，所述细长加热器被布置成在气溶胶生成制品接收在所述腔内时插入到气溶胶生成制品中，所述加热器包括电阻加热元件；电源；以及控制器。在这些特别优选的实施方案中，控制器可以被配置成：控制从电源到加热器的供电；测量电阻加热元件的电阻；以及基于测得的电阻加热元件的电阻确定加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
在一些实施方案中，腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示的确定是基于电阻加热元件的电阻测量值的变化率。加热器上的气溶胶形成基质残留物的存在可以增加在给定功率供应到加热器时加热器的温度从第一温度增加到第二温度的时间长度。由于加热器的电阻取决于加热器的温度，加热器的温度变化率可以与加热器的电阻变化率有关。因此，加热器上存在气溶胶形成基质残留物可以降低对于向加热器供应的给定功率加热元件的电阻变化率。有利地，测量加热器的电阻变化率可以提供加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示，而不需要在气溶胶生成装置中提供额外传感器。
控制器可以被配置成基于在气溶胶生成制品已从腔移除之后测量的电阻测量值来确定腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。有利地，这确保残留物检测装置感测腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物，而不是感测腔中接收的气溶胶生成制品中的气溶胶形成基质。
在一些优选实施方案中，所述控制器被配置成基于在终止从电源向加热器供电以用于加热腔中的气溶胶形成基质后至少预定的时间段之后测量的电阻测量值来确定腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。有利地，在加热加热器之后在进行残留物确定之前等待预定的时间段，可以向控制器提供合理可靠的指示，表明气溶胶生成制品已从腔移除，而不需要将额外传感器包括在装置中。
在一些优选实施方案中，所述控制器被配置成：从所述电源向所述加热器供电，以加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；终止向加热器供电以加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质，以及在预定时间之后，测量所述加热器的电阻加热元件的电阻；并基于所述电阻加热元件的电阻测量值确定所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
在一些实施方案中，所述控制器被配置成从对加热器的一个或多个加热元件的电阻的测量值来确定用户在气溶胶生成装置上的抽吸的特性。所述控制器还可以被配置成基于确定的用户的抽吸特性来确定腔或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示的确定可以基于确定的用户的抽吸的特性随时间的变化。
气溶胶生成装置、特别是气溶胶生成装置的电阻加热器的性能可由于腔中或加热器上的残留物而改变。本发明的发明人已认识到，气溶胶生成装置的性能的这种变化可导致用户使用气溶胶生成装置的变化。例如，相比用户在腔中或加热器上不具有残留物的装置上的抽吸，用户可能更有力地在腔中或加热器上具有气溶胶形成基质残留物的气溶胶生成装置上抽吸。使用中的这种变化可归因于例如对气溶胶生成装置的抽吸的阻力变化或由装置生成的气溶胶的体积的减小。
确定的用户的抽吸的特性可以是任何合适的特性。例如，确定的用户的抽吸的特性可以是抽吸的体积和抽吸的持续时间中的一者或多者。
用户在装置上的抽吸特性可以反映在加热器的电阻加热元件的温度中，继而反映在电阻中。由用户的抽吸引起的通过气溶胶生成装置的空气流可导致加热器的温度降低。由用户在装置上抽吸引起的加热器温度波动可能取决于时间，并且与加热器的其他温度波动相比有区别。此外，随着时间的推移，可确定由用户在装置上抽吸引起的加热器的温度波动。控制器可以被配置成监测随时间推移由用户在可使用的装置上抽吸引起的加热器温度波动的变化，并且基于所检测的变化确定腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
残留物检测装置可包括一个或多个残留物检测器。残留物检测器包括适合于感测腔中或加热器上的残留物的任何检测器或传感器。具体地说，合适的残留物检测器包括：挥发性有机化合物(VOC)检测器；二氧化碳检测器、光学检测器；声波探测器；和电容检测器。一个或多个残留物检测器可以是机电装置。一个或多个残留物检测器可以是以下各项中的任一个：机械装置、光学装置、光机装置以及基于微机电系统(MEMS)的传感器。优选地，一个或多个残留物检测器是基于微机电系统(MEMS)的传感器。一个或多个残留物检测器可以布置在腔处或围绕腔布置。一个或多个残留物检测器可以布置在腔中。一个或多个残留物检测器可以布置在腔的表面上。一个或多个残留物检测器可以布置在加热器上。
在一些实施方案中，残留物检测装置包括挥发性有机化合物检测器。残留物检测装置可包括用于感测挥发性有机化合物(VOC)的一个或多个传感器。如本文所使用，术语“有机化合物”是指至少含有元素碳以及氢、卤素、氧、硫、磷、硅或氮中的一种或多种的任何化合物，除碳的氧化物和无机碳酸盐以及碳酸氢盐以外。如本文所使用，术语“挥发性有机化合物(VOC)”是指在293.15开尔文(K)温度下蒸汽压力为0.01千帕(kPa)或更大或在特定使用条件下具有相应的挥发性的任何有机化合物。本文所使用的“有机化合物”和“挥发性有机化合物”的定义摘自欧洲议会以及2010年11月24日关于工业排放会议(综合污染预防和控制)的指示2010/75/EU。
一个或多个挥发性有机化合物传感器可以是任何合适类型的传感器。例如，合适的VOC传感器包括：电化学气体传感器，例如化学场效应晶体管；化学电阻传感器；金属氧化物半导体(MOS)传感器；催化传感器(载体催化元件)；微悬臂阵列传感器；表面声波(SAW)传感器；光电离检测器(PID)；以及红外传感器。
当前可用的一些示例性的合适VOC传感器包括：来自Sensirion AG公司的SGP30和SGPC3；来自FIGARO USA.,INC公司的TGS2602；以及来自SGX Sensortech Limited公司的MiCS-VZ-89TE。
在一些实施方案中，残留物检测装置包括用于检测腔中一种或多种气体的存在的气体传感器。优选地，一个或多个气体传感器可以被配置成感测二氧化碳。
本发明的发明人已认识到，气溶胶形成基质残留物可演变出特定气体。由气溶胶形成基质残留物演变的气体可以由气体检测器检测，并且用于提供腔中或加热器上存在的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
一个或多个气体传感器可以是任何合适类型的气体传感器。合适类型的气体传感器包括：电化学气体传感器，例如化学场效应晶体管；化学电阻传感器；金属氧化物半导体(MOS)传感器；催化传感器(载体催化元件)；微悬臂阵列传感器；表面声波(SAW)传感器；光电离检测器(PID)；以及红外传感器。
当前可用的一些示例性的适当气体传感器包括：来自Sensirion AG公司的SGP30和SGPC3；来自FIGARO USA.,INC公司的CDM7160-C00和TGS2602；以及来自SGX SensortechLimited公司的MiCS-VZ-89TE。
在一些实施方案中，残留物检测装置包括光学检测器。光学检测器可包括光源。光源可以被布置成将光引导到腔中。光学检测器可包括光传感器。光传感器可以被布置成从腔接收光。
优选地，光学检测器包括光源和光传感器。光学检测器还可以包括一个或多个光导。一个或多个光导可以被布置成将光从光源引导到腔。一个或多个光导可以被布置成将光从腔引导到光传感器。
光源可以是任何合适类型的光源。通常，光源包括发光二极管(LED)。优选地，光源被配置成发射白光。换句话说，优选地，光源被配置成发射宽频带的波长。例如，在光源包括LED的情况下，光源还可以包括磷光体，该磷光体被配置成吸收来自LED的光和不同的互补波长的荧光。光源可包括被配置成发射不同波长的多个LED。
光传感器可以是任何合适的光传感器。通常，光传感器是光电检测器，例如光电二极管。例如，光传感器可包括PN光电二极管、PIN光电二极管或雪崩光电二极管。光传感器可包括光电晶体管。
在包括光学检测器的实施方案中，优选地，限定腔的表面被配置成反射由光源发射的光的波长。例如，腔的表面可以是白色的。限定腔的表面可以涂有或以其它方式涂覆有反射涂层，例如白色涂层。形成腔的表面的材料可以是白色的。
本发明的发明人已认识到，光谱法可用于检测腔中残留物的存在。特别地，本发明人已意识到漫射吸收光谱法可用于提供腔中存在的气溶胶形成基质残留物的量的指示。光电二极管可用于测量腔内的光的强度，这可以提供腔中残留物的量的指示。气溶胶形成基质残留物可具有特定的光学标记，该光学标记可由控制器监测。
在一些实施方案中，光传感器包括光导。光导可以被布置在气溶胶生成装置中的任何合适的位置。在一些实施方案中，加热器可包括光导。例如，光导可以固定到加热器的安装件。在一些实施方案中，气溶胶生成装置包括用于从腔移除气溶胶生成制品的提取器，并且提取器可包括一个或多个光导。在这些实施方案中，当提取器布置在气溶胶生成装置上的适当位置时，一个或多个光导可以被布置成与光源和光传感器中的一者或多者对准。
在一些实施方案中，残留物检测装置包括声波探测器。
腔可具有特定的声学共振频率。腔中的气溶胶形成基质残留物可以改变腔的质量和形状，从而改变腔的共振频率。加热器可具有特定的声学共振频率。加热器上的气溶胶形成基质残留物可以改变加热器的质量和形状，从而改变加热器的共振频率。
本发明的发明人已意识到，声波探测器可用于检测腔和加热器中的一者或多者的声学共振频率的变化。腔的声学共振频率的改变可以提供腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。加热器的共振频率的改变可提供加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
声波探测器可以被配置成产生振动(即，机械波或声波)。所产生的振动的频率可以是可变的。所述声波探测器可包括输出换能器。输出换能器可将电信号转换成振动。特别地，输出换能器可以是扬声器。通常，扬声器是电声换能器。优选地，振荡器是晶体扬声器，例如压电扬声器。
声波探测器可以被配置成接收机械波。声波探测器可包括输入换能器。输入换能器可将振动转换成电信号。输入换能器可以是压电换能器。
优选地，声波探测器是压电声波传感器。
声波探测器可以布置在腔的表面上。优选地，声波探测器布置在加热器上。优选地，加热器是被配置成用于插入到气溶胶形成基质中的细长加热器，并且声波探测器布置在加热器上。
在一些实施方案中，残留物检测装置包括电容传感器。本发明的发明人已认识到，气溶胶形成基质残留物可具有可由电容传感器感测的介电特性。
优选地，电容传感器布置在腔处或围绕腔布置。电容传感器可在腔的基部的至少一部分上方延伸。电容传感器可在腔的侧壁的至少一部分上方延伸。
电容传感器可包括至少两个电极。优选地，电容传感器包括两个叉指形电极。在包括具有两个叉指形电极的电容传感器的实施方案中，叉指形电极中的每一个包括由主轨迹电连接在一起并且间隔开以在相邻突起之间提供空间的多个突起。每一个电极的突起和空间可以被布置成规则或周期性布置。通常，两个叉指形电极被布置成使得每个电极的突起延伸到另一个电极的突起之间的空间中。
每一个叉指形电极的突起可以是基本上相同的。每一个叉指形电极的突起之间的空间可以是基本上相同的。电极的相邻突起之间的空间的宽度可被称为电极的空间波长λ或带间隙。
合适的一对叉指形电极的实例可为来自DropSensTM的DRP-G-IDEPT10传感器。
一对叉指形电极中的一个电极可以被配置为驱动电极。驱动电极可以供应振荡电压。另一个电极可被构造为感测电极。感测电极可以感测由驱动电极生成的电场。由驱动电极生成的电场包括由于在驱动电极的指状物的边缘处的杂散电场而造成的边缘电场。边缘电场包括一分量，该分量在基本正交于叉指形电极所布置的表面的方向上延伸出该表面。因此，由驱动电极产生的边缘电场延伸到被布置于电极上方或邻近处的材料中。
被布置于一对叉指形电极上方或邻近处的材料的电学性质可以影响由驱动电极产生的边缘电场。举例来说，被布置于一对叉指形电极上方或附近的材料的介电性质可以影响产生的边缘电场。因此，所述对叉指形电极的感测电极可以感测被布置于所述对叉指形电极上方或邻近处的材料的电学性质的改变。
在气溶胶形成基质残留物布置在电极上方或附近的情况下，边缘电场可延伸到气溶胶形成基质残留物中。
在一些实施方案中，残留物检测装置包括抽吸检测器。抽吸检测器可包括能够确定气溶胶生成装置上的抽吸的特性的任何合适的传感器。例如，抽吸检测器可包括气流传感器，例如压力传感器。抽吸检测器可以布置在所述装置的气流路径中，并且被配置成感测用户在气溶胶生成装置上的抽吸的特性。用户的抽吸的特性可以是抽吸的体积或持续时间。控制器可以被配置成确定抽吸的特性随时间的变化，通常在多个抽吸，例如十或二十个抽吸上。控制器可以被配置成确定特征抽吸随时间的变化是否提供腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。控制器可以被配置成确定特征抽吸随时间的变化是否提供加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
在一些实施方案中，控制器被配置成在气溶胶形成基质接收在腔中并且向加热器供电以加热气溶胶形成基质时基于来自残留物检测装置的测量值来确定残留物的量的指示。特别地，在残留物检测装置基于用户在装置上的抽吸的特性确定残留物量的指示的实施方案中，控制器被配置成在气溶胶形成基质接收在腔中并且向加热器供电以加热气溶胶形成基质时基于来自残留物检测装置的测量值确定残留物的量的指示。
在其它实施方案中，优选的是，控制器被配置成在气溶胶形成基质未接收在腔中时确定残留物的量的指示。特别地，在包括一个或多个残留物检测器的实施方案中，优选的是，控制器被配置成在气溶胶形成基质不接收在腔中时确定残留物的量的指示。
在一些实施方案中，气溶胶生成装置可包括按钮、开关或另一类型的用户输入，用于启动腔中或加热器上的残留物的确定。在这些实施方案中，用户负责确定气溶胶形成基质何时未接收在腔中。当用户输入被用户致动时，控制器被配置成确定残留物的量的指示。
在一些实施方案中，控制器被配置成基于在气溶胶生成制品已从腔移除之后从残留物检测装置接收的信号来确定残留物的量的指示。在这些实施方案中，控制器被配置成确定气溶胶生成制品已从腔移除。有利地，这确保残留物检测装置感测腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物，而不是感测腔中接收的气溶胶生成制品中的气溶胶形成基质。
控制器可以被配置成以任何合适的方式确定气溶胶生成制品已从腔移除。
在一些优选实施方案中，控制器被配置成基于在终止从电源向加热器供电以用于加热腔中的气溶胶形成基质之后从残留物检测装置接收的信号来确定腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。在一些特别优选的实施方案中，控制器被配置成基于在终止从电源向加热器供电以用于加热腔中的气溶胶形成基质后至少预定的时间段之后从残留物检测装置接收的信号来确定腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。有利地，在加热加热器之后在进行残留物确定之前等待预定的时间段，可以向控制器提供合理可靠的指示，表明气溶胶生成制品已从腔移除，而不需要将额外传感器包括在装置中。
在一些优选实施方案中，气溶胶生成装置还包括气溶胶生成制品检测装置，所述气溶胶生成制品检测装置被配置成检测腔中的气溶胶生成制品的存在。气溶胶生成制品检测装置可包括一个或多个合适的传感器。例如，气溶胶生成制品检测装置可包括一个或多个接近传感器。接近传感器可以是例如光学传感器、电容传感器或超声波探测器。
控制器可以被配置成从气溶胶生成制品检测装置接收信号。控制器还可以被配置成在来自气溶胶生成制品检测装置的信号指示气溶胶生成制品没有接收在腔中时，基于从残留物检测装置接收的信号来确定腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
气溶胶生成装置包括控制器。控制器可以包括微处理器，该微处理器可以是可编程微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其他电路。控制器可以包括其他电子部件。在一些实施方案中，控制器可包括残留物检测装置。
气溶胶生成装置包括电源。电源可以是DC电源。在优选的实施方案中，电源是电池。电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴电池、磷酸锂铁电池或锂聚合物电池。然而，在一些实施方案中，电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如，电容器。电源可能需要再充电并且可以具有允许存储足够用于一次或多次使用者操作，例如，一次或多次气溶胶生成体验的能量的容量。例如，电源可以具有足够的容量以允许连续加热气溶胶形成基质大约六分钟的时间，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多个六分钟的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定数量或不连续的加热器的抽吸或启动。
优选地，气溶胶生成装置包括用于向用户指示确定的腔中或加热器上的残留物的量的残留物指示器。残留物指示器可包括视觉指示器，例如显示器或一个或多个灯。残留物指示器可包括可听指示器，例如扬声器或蜂鸣器。通常，残留物指示器连接到控制器。控制器可以被配置成将信号发送至残留物指示器以向用户指示确定的腔中或加热器上的残留物的量。在一些实施方案中，控制器被配置成在确定的腔中或加热器上的残留物量超过阈值时向残留物指示器发送信号。有利地，向气溶胶生成装置提供一个或多个残留物指示器可使气溶胶生成装置的控制器能够在已检测到腔中或加热器上不可接受量的气溶胶形成基质残留物时提示用户。
优选地，气溶胶生成装置包括壳体。优选地，壳体至少部分地限定用于接纳气溶胶形成基质的腔。所述壳体具有近端和远端。腔室可以布置在装置的近端处。
壳体可为细长的。优选地，壳体形状是圆柱形。壳体可包括任何合适材料或材料的组合。合适的材料的实例包括金属、合金、塑料或含有那些材料中的一种或多种的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。优选地，材料是轻质且不易碎的。
优选地，气溶胶生成装置是便携式的。气溶胶生成装置可具有在大约70毫米与大约120毫米之间的长度。气溶胶生成装置可以是手持装置。换句话说，气溶胶生成装置的尺寸和形状可以设定成握在使用者的手中。
气溶胶生成装置可包括与腔流体连通的至少一个空气入口。在其中气溶胶生成装置包括壳体的实施方案中，优选地，壳体至少部分地限定至少一个空气入口。优选地，至少一个空气入口与腔的远端流体连通。在至少一个加热器是定位在腔内的至少一个细长加热器的实施方案中，优选地，至少一个细长加热器从腔的远端延伸到腔中。
优选地，气溶胶生成装置包括用于指示何时启动至少一个加热器的加热器指示器。加热器指示器可包括当启动至少一个加热器时启动的灯。
气溶胶生成装置可包括允许气溶胶生成装置连接到另一电气装置(例如，充电装置)的外部插头或插口和至少一个外部电触点中的至少一个。举例来说，气溶胶生成装置可以包括USB插头或USB插口以允许气溶胶生成装置连接到另一USB启用装置。例如，USB插头或插座可能使得将气溶胶发生装置与USB充电装置连接，为气溶胶生成装置内的可充电电源充电。USB插头或插口可以支持去往或来自气溶胶生成装置的数据传输，或去往和来自气溶胶生成装置的数据传输。另外地或替代地，气溶胶生成装置可以连接到计算机以将数据传送到装置，诸如用于新气溶胶生成制品的新加热曲线。
根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶生成系统，其包括：气溶胶生成装置和用于接收气溶胶生成装置的盒。所述气溶胶生成装置包括：装置腔，其用于接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品；加热器，其被布置成加热接收在所述装置腔中的气溶胶形成基质；电源；以及装置控制器，其被配置成控制从电源到加热器的供电以加热接收在所述装置腔中的气溶胶形成基质。所述盒包括：用于接收所述气溶胶生成装置的盒腔；残留物检测器，其被布置成在所述气溶胶生成装置接收在所述盒腔中时，感测所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物；以及盒控制器。所述盒控制器被配置成：从所述残留物检测器接收指示所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的信号；以及基于从所述残留物检测器接收的信号来确定所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于接收气溶胶生成装置的盒。所述盒包括：用于接收气溶胶生成装置的盒腔；布置成感测所述装置中的气溶胶形成基质残留物的残留物检测器；以及盒控制器。所述盒控制器被配置成：从所述残留物检测器接收指示所述装置中的气溶胶形成基质残留物的量的信号；以及基于从所述残留物检测器接收的信号来确定所述腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
有利地，提供用于接收气溶胶生成装置的盒，并且向所述盒提供气溶胶形成基质残留物检测器，使气溶胶生成装置能够保持小而轻，而没有残留物检测器的额外部件，同时还为系统提供上文关于本发明的第一方面所描述的残留物检测的益处。
有利地，盒的大小通常大于气溶胶生成装置的大小，这可以使得能够在盒中而不是在气溶胶生成装置中提供较大的残留物检测器。
在一些特别优选的实施方案中，气溶胶生成装置和充电单元两者都可以包括残留物检测装置。气溶胶生成装置可包括第一残留物检测装置，并且充电单元可包括第二残留物检测装置。
本文所述的盒的特征可以同等地适用于根据本发明的第二方面的气溶胶生成系统的盒和本发明的第三方面的盒。
所述盒包括用于接收气溶胶生成装置的盒腔。所述盒可以被配置成使得仅在气溶胶生成装置中未接收气溶胶生成制品时气溶胶生成装置可以接收在盒腔中。例如，盒腔的大小可以设定成接收气溶胶生成装置，但不接收包括接收在装置中的气溶胶生成制品的气溶胶生成装置。有利地，在这些实施方案中，在盒中而不是在气溶胶生成装置中提供残留物检测器可以确保仅在气溶胶生成装置的腔不包含气溶胶生成制品时从残留物检测器进行测量。
优选地，盒包括盒壳体。盒壳体可以至少部分地限定用于接收气溶胶生成装置的盒腔。当气溶胶生成装置接收在盒腔中时，所述盒壳体可基本上围绕或包围所述气溶胶生成装置。
盒腔可以是开放腔，其具有用于接收气溶胶生成装置的至少一个端开口。盒壳体可包括多个部分。盒壳体可包括第一部分和第二部分。第二部分可相对于第一部分移动。第二部分可相对于第一部分旋转或滑动。第二部分可以从第一部分移除。第一部分和第二部分可以在打开位置与关闭位置之间移动。在打开位置，盒腔可以打开以用于接收气溶胶生成装置。在关闭位置，盒腔可以关闭以用于基本上围绕或包围气溶胶生成装置。第一部分可以是基本上限定所述盒腔的主体，并且所述第二部分可以是盖。盖可以相对于主体移动以用于打开和关闭盒腔。
盒壳体可由上文针对气溶胶生成装置壳体列出的材料中的任一种形成。盒壳体可以由与装置壳体相同的材料形成。优选地，盒是便携式的。盒可以是手持盒。换句话说，盒的尺寸和形状可以设定成握在用户的手中。
盒的残留物检测器可以是任何合适的残留物检测器，如上文关于本发明的第一方面所描述的。具体地说，合适的残留物检测器包括：挥发性有机化合物(VOC)检测器；气体检测器，例如二氧化碳检测器、光学检测器；声波探测器；和电容检测器。
一个或多个残留物检测器可以布置在所述盒中的任何合适位置处。当气溶胶生成装置接收在盒腔中时，一个或多个残留物检测器可布置在气溶胶生成装置的腔处或围绕所述腔布置。在所述盒包括具有第一部分和可相对于所述第一部分移动的第二部分的盒壳体的情况下，所述盒控制器可布置在所述第一部分中，且一个或多个残留物检测器可布置在所述第二部分中。在所述盒包括具有主体和盖的盒壳体的情况下，一个或多个残留物检测器可布置在盖上。在这些实施方案中，盒控制器可以布置在盒壳体的主体中。盒控制器和布置在盖上的一个或多个残留物检测器可由柔性电路连接。有利地，在盒的盖上布置一个或多个残留物检测器可以使得在气溶胶生成装置接收在盒腔中且盖从打开位置移动到关闭位置时，一个或多个残留物检测器能够移动到气溶胶生成装置的装置腔附近或所述装置腔中。
在残留物检测器包括VOC检测器、二氧化碳检测器、其它气体检测器或光学检测器的情况下，在气溶胶生成装置接收在盒腔中时，所述检测器可布置在装置腔中或装置腔外部。在残留物检测器包括声波探测器或电容检测器的情况下，残留物检测器可布置在装置腔中。特别地，在残留物检测器包括声波探测器的情况下，声波探测器可以被布置成与装置腔或加热器的表面接触，或至少与装置腔或加热器的表面上的残留物接触。
在一些实施方案中，所述盒包括具有突起的盒壳体。突起可以被布置成在气溶胶生成装置接收在盒腔中时接收在装置腔中。一个或多个残留物检测器可以布置在突起上，使得当气溶胶生成装置被接收在盒腔中时，一个或多个残留物检测器定位在装置腔中。在所述盒包括具有第一部分和可相对于所述第一部分移动的第二部分的壳体的情况下，所述第二部分可包括突起，并且所述突起可以被布置成在所述气溶胶生成装置接收在所述盒腔中并且所述第一部分和所述第二部分布置在所述关闭位置时接收在所述装置腔中。
在残留物检测器包括光学检测器的情况下，所述盒可包括光源和光传感器。光源可以被布置成将光引导到接收在盒腔中的气溶胶生成装置的装置腔中。光传感器可以被布置成从接收在盒腔中的气溶胶生成装置的装置腔接收光。优选地，光学检测器还包括光导，所述光导被布置成在光学检测器与接收在盒腔中的气溶胶生成装置的装置腔之间引导光。在这些实施方案中，被配置成接收在盒腔中的气溶胶生成装置可包括限定装置腔的装置壳体的部分中的窗。限定装置腔的装置壳体的部分中的窗可以使来自盒的光学检测器的光能够进入装置腔，并且可以使来自腔的光能够离开装置腔并且由光学检测器接收。所述窗可以是所述装置壳体中的孔口。所述窗可包括对来自所述光学检测器的光透明的材料。所述窗可以是光导。
在一些实施方案中，所述盒可包括按钮、开关或另一类型的用户输入，以用于启动对在所述装置腔中或接收在所述盒腔中的气溶胶生成装置的加热器上的残留物的确定。当用户输入被用户致动时，所述盒控制器被配置成确定残留物的量的指示。
在一些实施方案中，所述盒可以被配置成在所述盒的盖关闭时启动对在所述装置腔中或在接收于盒腔中的气溶胶生成装置的加热器上的残留物的确定。在一些实施方案中，所述盒可以被配置成在盒的盖关闭之后预定的时间段启动对在所述装置腔中或在接收于盒腔中的气溶胶生成装置的加热器上的残留物的确定。例如，预定的时间段可以在盒的盖关闭后约10秒与约30秒之间。
优选地，所述盒包括残留物指示器，以用于向用户指示确定的腔中或加热器上的残留物的量。残留物指示器可包括视觉指示器，例如显示器或一个或多个灯。残留物指示器可包括可听指示器，例如扬声器或蜂鸣器。通常，残留物指示器连接到盒控制器。盒控制器可以被配置成将信号发送至残留物指示器以向用户指示确定的气溶胶生成装置上残留物的量。在一些实施方案中，盒控制器被配置成在确定的腔中或加热器上的残留物的量超过阈值时向残留物指示器发送信号。有利地，向盒提供一个或多个残留物指示器可以使盒控制器能够在已经检测到气溶胶生成装置上的气溶胶形成基质的不可接受的量时提示用户。
在一些实施方案中，盒控制器还被配置成在确定的气溶胶生成装置上的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过阈值时，向装置控制器发送残留物信号。在这些实施方案中，装置控制器可以被配置成从盒控制器接收残留物信号，且在接收到残留物信号时防止从电源向加热器供电以加热腔中的气溶胶形成基质。
盒控制器还可以被配置成在确定的气溶胶生成装置上的气溶胶形成基质残留物的量的指示等于或低于阈值时向装置控制器发送无残留物信号。在这些实施方案中，装置控制器可以被配置成从盒控制器接收无残留物信号，并且使得能够从装置电源向加热器供电以在接收到无残留物信号时加热腔中的气溶胶形成基质。
在一些实施方案中，盒控制器被配置成在确定的腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过阈值时，将清洁信号发送至装置控制器。在这些实施方案中，装置控制器可以被配置成：向加热器供电，以将加热器的温度升高到第一温度以用于充分加热接收在腔中的气溶胶形成基质以形成气溶胶，从盒的控制器接收清洁信号，并在从盒控制器接收到清洁信号时为加热器供电，以将加热器的温度升高到高于第一温度的第二温度，以热释放粘附到腔或沉积在腔中的有机材料。
配置气溶胶生成系统使得盒控制器启动气溶胶生成装置的热降解清洁周期，可以确保在执行清洁周期时气溶胶生成装置接收在盒中。有利地，当加热器被加热到第二温度时，盒可在清洁周期期间为用户提供避开气溶胶生成装置的加热器的额外保护。
在盒包括具有第一部分和可相对于所述第一部分移动的第二部分的盒壳体的情况下，盒控制器可以被配置成在第一部分和第二部分布置在关闭位置时将清洁信号发送至接收在盒腔中的气溶胶生成装置。有利地，这可确保当执行热降解清洁周期时盒壳体基本上围绕或包围气溶胶生成装置。
盒优选地包括电源。盒电源通常容纳在盒壳体中。优选地盒电源为DC电源。通常，盒电源是电池。盒电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴电池、磷酸锂铁电池或锂聚合物电池。然而，在一些实施方案中，盒电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。盒电源可能需要再充电。盒电源可以具有允许存储足够的能量以对气溶胶生成装置的电源充电多次(例如，10次或20次)的容量。
盒还可以包括容置在壳体中的功率传输电路。功率传输电路可以布置成在气溶胶生成装置接收于盒腔时，将功率从盒电源传输到装置电源。
在气溶胶生成装置包括残留物检测装置的情况下，装置控制器可以被配置成在通信链路上与盒、外部装置和外部服务器中的一者或多者传达确定的残留物的量的指示。在盒包括残留物检测装置的情况下，盒控制器可以被配置成在通信链路上与气溶胶生成装置、外部装置和外部服务器中的一者或多者传达确定的残留物的量的指示。外部装置可以是任何合适的装置，例如个人计算机、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。外部服务器可以是远程服务器。在一些实施方案中，所述系统可以配置成通过互联网与云服务器通信。通信链路可适合于将数据从装置控制器流到盒、外部装置或外部服务器中的一者或多者。通信链路可适合于将数据从盒流到气溶胶生成装置、外部装置或外部服务器中的一者或多者。优选地，通信链路适用于气溶胶生成装置与盒之间的双向数据流。通信链路可适用于在气溶胶生成装置、盒和外部装置或外部服务器中的一者或多者之间的双向数据流。
在一些实施方案中，所述通信链路为有线通信链路。在一些实施方案中，所述通信链路为无线通信链路。优选地，通信链路在接口标准下操作。接口标准是描述允许在两个或多于两个系统或设备部件之间进行信息交换所需的例如代码变换、行赋值或协议一致性等一个或多个功能特征，或例如电、机械或光学特征等物理特征的一种标准。用于通信链路的适合接口标准的实例包括(但不限于)推荐标准232(RS-232)标准系列；通用串行总线(USB)；Bluetooth；FireWire(苹果公司(Apple,Inc)的品牌名称，用于其IEEE 1394接口)、IrDA(红外数据协会-有关通过红外线进行短距离数据交换的通信标准)；ZigBee(基于IEEE802.15.4标准的用于无线个人局域网的规范)和其它Wi-Fi标准。
装置控制器和盒控制器中的至少一个可包括通信接口，例如至少遥测电路和天线。更具体地，可使用通信接口在装置控制器、盒控制器和外部装置或外部服务器中的一者或多者之间的上行链路或下行链路遥测期间传输和接收数据和命令。在至少一个实施方案中，通信接口是使用例如
WI-FI、特高频(UHF)频带中的任何协议、超高频(SHF)频带中的任何协议、低频率等的一个或多个无线(例如，射频)数据传输协议的无线接口。
在一些实施方案中，装置控制器包括通信接口。在一些实施方案中，盒控制器包括通信接口。在一些实施方案中，装置控制器包括第一通信接口，并且盒控制器包括第二通信接口。
在一些优选实施方案中，气溶胶生成系统的控制器，例如，装置控制器或盒控制器可以被配置成通过短距离通信协议(例如，
)将确定的残留物的量的指示传送到外部装置，诸如用户的智能手机，外部装置可以被配置成通过诸如互联网等网络将确定的残留物的量的指示传送到外部服务器，例如，云服务器。
应了解，本发明的第一方面的气溶胶生成装置可包括上文关于本发明的第二方面的气溶胶生成系统所描述的特征中的任一个。例如，第一方面的气溶胶生成装置可包括控制器，该控制器包括通信接口。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于检测气溶胶生成装置中的气溶胶形成基质残留物的残留物检测器装置。所述残留物检测器装置包括：用于接收气溶胶生成装置的至少一部分的检测器腔；以及残留物检测器，所述残留物检测器被布置成感测接收在所述检测器腔中的气溶胶生成装置的一部分中的气溶胶形成基质残留物。
所述残留物检测器装置的残留物检测器可以是任何合适的残留物检测器，如上文关于本发明的第一、第二和第三方面所描述的。具体地说，合适的残留物检测器包括：挥发性有机化合物(VOC)检测器；二氧化碳检测器、光学检测器；声波探测器；和电容检测器。
所述检测器腔可具有任何适当的形状或尺寸。例如，在包括光学检测器的一些实施方案中，腔可以具有基本上半球形形状以用于在所有方向上反射光，使得可以尽可能在气溶胶生成装置腔和加热器的许多表面上引导光。例如，在包括气体检测器、例如二氧化碳检测器的一些实施方案中，检测器腔可具有接近于气溶胶生成装置的近端的形状和大小的基本上圆柱形形状，使得气溶胶生成装置的近端可紧密地接收在检测器腔中。
残留物检测器装置的一个或多个残留物检测器可以布置在检测器装置上的任何合适位置。优选地，一个或多个残留物检测器布置在检测器腔处或围绕检测器腔布置。
在一些实施方案中，残留物检测器装置包括检测器腔中的突起。检测器腔中的突起可以被配置成在气溶胶生成装置的一部分接收在检测器腔中时接收在气溶胶生成装置的腔中。残留物检测器装置的一个或多个残留物检测器可以布置在突起上，使得当气溶胶生成装置的一部分接收在检测器腔中时，一个或多个残留物检测器接收在气溶胶生成装置的腔中。
优选地，残留物检测器装置包括限定检测器腔的壳体。优选地，检测器控制器容纳在检测器壳体中。优选地，残留物检测器装置还包括电源。优选地，检测器电源容纳在检测器壳体中。
在一些特别优选的实施方案中，残留物检测器装置包括指示气溶胶生成装置的腔或加热器需要清洁的指示器。指示器可以是视觉指示器，例如一个或多个LED，或可听指示器，例如蜂鸣器。控制器可以被配置成当确定的在气溶胶生成装置的腔中或加热器上的残留物的量的指示超过预定阈值时向指示器发送信号。向指示器发送信号可以激活指示器，提示用户气溶胶生成装置需要清洁。
残留物检测器装置在许多方面可以类似于本发明的第二和第三实施方案的情况。然而，残留物检测器装置通常不被配置成围绕或包围气溶胶生成装置。优选地，残留物检测器装置的检测器腔被配置成接收包括装置腔和加热器的气溶胶生成装置的近侧部分。
在一些优选实施方案中，残留物检测器装置是用于气溶胶生成装置的清洁系统的一部分。清洁系统可包括清洁工具，例如刷子。清洁工具可以被配置成清洁来自气溶胶生成装置的腔和加热器的气溶胶形成基质残留物。清洁系统可包括两个部分，包括残留物检测器装置的第一部分和包括清洁工具的第二部分。所述第一部分和所述第二部分可以可移除地固定在一起。
根据本发明的第五方面，提供了一种操作气溶胶生成装置的方法，所述气溶胶生成装置包括用于接收气溶胶形成基质的腔，电源，加热器和残留物检测装置，所述方法包括：从所述电源向所述加热器供电以用于加热接收在腔中的气溶胶形成基质；终止向所述加热器的供电；在终止向所述加热器供电之后预定的时间量，使用所述残留物检测装置测量所述腔中或所述加热器上的残留物的量；并且基于来自所述残留物检测装置的测量值确定所述腔中或所述加热器上的所述气溶胶形成基质残留物的量的指示。
在一些实施方案中，所述方法还包括将确定的腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示与预定阈值进行比较。在一些实施方案中，所述方法还包括当确定的腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过预定阈值时，向用户发送指示。从控制器向用户发送的指示可包括例如点亮光源、在显示器上显示消息或其它信息或使蜂鸣器或扬声器发出声音。
在一些实施方案中，所述方法还包括当确定的腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过预定阈值时，向加热器供电以升高加热器的温度从而热释放粘附到或沉积在腔中或加热器上的有机材料。
在一些实施方案中，所述方法还包括当确定的腔中或加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过预定阈值时，防止向气溶胶生成装置的加热器供电。
应当认识到，关于本发明的一个方面描述的特征也可以同样适用于本发明的任何其它方面。特别地，关于气溶胶生成装置描述的残留物检测器的特征也可以适用于气溶胶生成装置的盒，反之亦然。
现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施方案，其中：
图1示出了根据本发明的实施方案的气溶胶生成装置的示意图示；
图2示出了随着时间推移图1的气溶胶生成装置的加热元件的电阻与设置在加热器的表面上的不同量的气溶胶形成基质之间的示例性关系；
图3示出了根据本发明的另一实施方案的气溶胶生成装置的示意图示；
图4示出了图3的气溶胶生成装置的电容残留物检测器的示意图示；
图5示出了根据本发明的另一实施方案的气溶胶生成装置的加热器和光学残留物检测器的示意图示；
图6示出了根据本发明的另一实施方案的具有光导的加热器组件的示意图示；
图7示出了根据本发明的另一实施方案的包括盒和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统的示意图示；
图8示出了根据本发明的另一实施方案的包括盒和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统的一部分的示意图示；以及
图9示出了根据本发明的另一实施方案的与气溶胶生成装置合作的残留物检测器装置的示意图示。
图1示出了根据本发明的第一实施方案的气溶胶生成装置100的示意图示。图1中示出的气溶胶生成装置100是被配置成接收气溶胶生成制品(未示出)的装置，该气溶胶生成制品包括固体气溶胶形成基质和以类似常规卷烟的条形式包裹在一起的过滤嘴。气溶胶生成装置100是一种便携式装置，它被配置成保持在用户的手中。气溶胶生成装置100包括壳体102，该壳体大致为圆柱形，长度约90mm，直径约14mm。
开放的圆柱形腔104设置在装置100的壳体102的近端处，用于接收气溶胶生成制品的气溶胶形成基质。呈刀片形式的细长加热器106延伸到腔104中，以用于穿透到接收在腔104中的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质中。加热器106包括设置在电绝缘聚酰亚胺衬底上的多个电阻加热元件或轨迹。
电源108为约120毫安时容量的锂离子电池形式，容纳在壳体102内。
控制器110也容置在壳体102内。控制器110包括微处理器(未示出)。控制器110连接到加热器106和电源108，并且控制器110被配置成控制从电源108向加热器106的供电。
在此实施方案中，控制器110被配置成测量加热器106的电阻加热元件中的一个的电阻。电阻加热元件的电阻提供加热器106的温度的指示。控制器110被配置成通过基于电阻加热元件的电阻测量值控制从电源108向加热器106的供电来控制加热器106的温度。
电连接器112布置在壳体102的远端面处，与腔104相对。电源108和控制器110连接到电连接器112。
根据本发明，气溶胶生成装置100包括残留物检测装置。在此实施方案中，残留物检测装置包括加热器106和控制器110的配置。控制器被配置成在终止向加热器106供电以加热气溶胶形成基质之后的预定时间段，测量加热器106的电阻加热元件的电阻。在此装置中，预定时间段为30秒，已发现其提供接近使用者在使用后从装置移除气溶胶生成制品所花费的时间且用于使在使用期间生成的气溶胶逗留以从腔分散的合理时间长度。
在预定时间段之后，控制器110被配置成向加热器106供应预定电力以将加热器的温度升高标称量。控制器110还被配置成测量电阻加热元件的电阻，并且当加热器106的温度升高标称量时确定电阻加热元件的电阻变化率。在此实施方案中，控制器110被配置成监测加热元件的电阻变化率并将测得的变化率与阈值进行比较。阈值是存储在控制器110的存储器(未示出)中的预定阈值。如果电阻变化率低于阈值，则这提供加热器上存在不可接受的量的气溶胶形成基质残留物并且不利地影响加热器的性能的指示。
图2示出了示例性图形，其描绘了当在加热器106的表面上提供三个不同量的气溶胶形成基质残留物时，对于被供应到加热器106的给定功率加热器106的电阻加热元件的电阻随着时间推移的示例性变化。如图2中所示，当加热器106的表面上没有设置气溶胶形成基质残留物时，测得加热元件的电阻的最高变化率150。当在加热器106的表面上提供气溶胶形成基质残留物的薄覆盖物时，测得加热元件的电阻的略微较低的变化率152。当在加热器106的表面上提供气溶胶形成基质残留物的厚覆盖物时，测得加热元件的电阻的最低变化率154。加热元件的电阻的变化率的预定阈值156也在图2中示出。预定阈值界定最低可接受的电阻变化率，其指示在加热器上可接受的气溶胶形成基质残留物的最大量。
返回参考图1，气溶胶生成装置100还包括呈布置在壳体102的外表面上的LED形式的残留物指示器114。在此实施方案中，控制器110被配置成当测得的加热元件的电阻变化率确定为低于阈值156时点亮LED 114。残留物指示器LED 114向用户提供在腔中和加热器上的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受水平并且加热器106需要清洁的指示。
应了解，在一些实施方案中，控制器可以被配置成当确定测得的加热元件的电阻变化率低于阈值时防止向加热器供电以加热气溶胶形成基质。
图3示出了根据本发明的第二实施方案的气溶胶生成装置200的示意图示。气溶胶生成装置200基本类似于图1中所示的气溶胶生成装置100，且相同参考标号用于表示相同特征。图3中示出的气溶胶生成装置200被配置成接收气溶胶生成制品(未示出)，该气溶胶生成制品包括固体气溶胶形成基质和以类似常规卷烟的条形式包裹在一起的过滤嘴。气溶胶生成装置200是一种便携式装置，它被配置成保持在用户的手中。气溶胶生成装置200包括壳体202，该壳体大致为圆柱形，长度约90mm，直径约14mm。
开放的圆柱形腔204设置在装置200的壳体202的近端处，用于接收气溶胶生成制品的气溶胶形成基质。呈刀片形式的细长加热器206延伸到腔204中，以用于穿透到接收在腔204中的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质中。加热器206包括设置在电绝缘聚酰亚胺衬底上的多个电阻加热元件或轨迹。
腔204是基本上圆柱形的，具有圆形基部205和从基部205的周边延伸到腔204的开口端的管状侧壁。加热器206通过基部205延伸到腔中。
电源208为约120毫安时容量的锂离子电池形式，容纳在壳体202内。
控制器210也容置在壳体202内。控制器210包括微处理器(未示出)。控制器210连接到加热器206和电源208，并且控制器210被配置成控制从电源208向加热器206的供电。
电连接器212布置在壳体202的远端面处，与腔204相对。电源208和控制器210连接到电连接器212。
根据本发明，气溶胶生成装置200包括残留物检测装置。在此实施方案中，残留物检测装置包括残留物检测器218。残留物检测器218是电容传感器，如图4中所示。
电容传感器218包括设置在腔204的基部205上的一对环形电极220、222。环形电极220、222同心地布置并限定加热器206。环形电极220、222是叉指形电极，每个电极具有多个突起，该多个突起被规则地间隔开并布置成使得一个电极的突起延伸到另一个电极的突起之间的空间中。
第一环形电极220包括从环形主轨迹径向向外延伸的多个突起221。第一电极220的突起221间隔开以在相邻突起221之间提供规则空间。第二环形电极222包括从环形主轨迹径向向内延伸的多个突起223。第二电极222的突起223间隔开以提供相邻突起223之间的规则空间。第一电极220的突起221的数目与第二电极222的突起223的数目相同。第一电极220的突起221与第二电极222的突起223基本上相同，具有相同长度和宽度。第一电极220的突起221延伸到第二电极222的相邻突起223之间的空间中，并且第二电极222的突起223延伸到第一电极220的相邻突起221之间的空间中。
第一电极220和第二电极222围绕电极的圆周间隔开大致恒定的间隔。第二电极220的直径基本上等于腔204的基部205的直径，使得第二电极基本上限定腔204的基部205。在此布置中，电容残留物传感器218被布置成感测腔204的基部205的周边处的气溶胶形成基质残留物。
控制器210被配置成将交变电压供应到第一电极220，使得第一电极220被配置成驱动电极。控制器210还被配置成测量第二电极222处的电压，使得第二电极222被配置成感测电极。控制器210还被配置成使用在第二电极222处测量的电压来确定由第一电极220和第二电极222形成的电容器的电容。
当振荡电压供应到第一电极220时，跨越电极之间的空间在第一电极220与第二电极222之间建立电场。第一电极220与第二电极222之间的电场包括从基部205延伸出并进入腔204中的边缘场。边缘场入射在设置在腔204的基部205上、电容传感器218上方和附近的气溶胶形成基质残留物上。当边缘场入射在设置在腔204的基部205上的气溶胶形成基质残留物时，由于气溶胶形成基质残留物的介电性质，由第一电极220和第二电极222形成的电容器的电容变化，这又使得由控制器210测量的第二电极223处的电压变化。腔204的基部205上的气溶胶形成基质残留物的量与电容残留物传感器218的电容变化的量值有关。因此，电容残留物传感器218的电容可以提供腔204的基部205上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
在此实施方案中，气溶胶生成装置200还包括呈蜂鸣器214形式的指示器，其用于在确定腔204中的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受水平时向用户提供可听警告。
气溶胶生成装置200包括开关215，该开关可由用户按压以提示控制器210测量电容残留物传感器218的电容并且确定在腔204中的气溶胶形成基质残留物的量的指示。控制器210被配置成将确定的电容残留物传感器218的电容与预定阈值进行比较。当确定的电容超过预定阈值时，控制器确定腔204中的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受水平。因此，当确定的电容超过预定阈值时，控制器210被配置成将信号发送至蜂鸣器214以激活蜂鸣器214以提醒用户腔204需要清洁。
在此实施方案中，控制器210还被配置成当所确定的电容超过预定阈值时防止向加热器206供电。因此，用户需要在能够再次使用气溶胶生成装置之前清洁腔204。一旦已清洁腔204，用户需要第二次按下按钮215，使得控制器210第二次确定腔204中的气溶胶形成基质残留物的量。如果控制器210确定腔中的气溶胶形成基质残留物的量在可接受水平内，则控制器210被配置成使得能够从电源208向加热器206供电以用于加热气溶胶形成基质。
在此实施方案中，电容残留物传感器设置于腔的基部上。然而，应了解，在其它实施方案中，电容残留物传感器可布置在腔的一个或多个侧壁上。第一电极和第二电极可以具有在腔的近端与远端之间的方向上在腔的侧壁上延伸的叉指形突起。设置在腔的侧壁上的这种电容传感器可以被配置成感测腔的侧壁上或附近的气溶胶形成基质残留物。
图5示出了根据本发明的另一实施方案的气溶胶生成装置300的近端。气溶胶生成装置300基本类似于图1中所示的气溶胶生成装置100，且相同参考标号用于表示相同特征。图5中所示的气溶胶生成装置300被配置成接收气溶胶生成制品(未示出)，并且包括壳体302，该壳体一般为圆柱形，具有约90mm的长度，约14mm的直径。开放腔304设置在壳体302的近端处，用于接收气溶胶生成制品的气溶胶形成基质。呈刀片形式的细长加热器306延伸到腔304中，以用于穿透到接收在腔304中的气溶胶生成制品的气溶胶形成基质中。加热器306包括设置在电绝缘聚酰亚胺衬底上的多个电阻加热元件或轨迹。
腔304是大体上圆柱形的，具有圆形基部305。加热器306通过基部305中的槽延伸到腔304中。
在此实施方案中，壳体302包括在装置300的近端处的提取器303。提取器303限定腔304，并且可移除地可接收在壳体302的远端部分上。提取器303包括基本上管状侧壁和基部部分，该基部部分从管状侧壁向内延伸以限定腔304的基部305。基部部分包括槽，用于当在壳体302的远端部分上接收提取器时，接收加热器306。提取器303被配置成有利于从加热器306移除气溶胶生成制品。在近侧方向上从壳体302的远端部分移除提取器303以从加热器306移除接收在腔304中的气溶胶生成制品。
电源(未示出)为约120毫安时容量的锂离子电池形式，容置在壳体302内。
控制器310也容置在壳体302内。控制器310包括微处理器(未示出)。控制器310连接到加热器306和电源，并且控制器310被配置成控制从电源向加热器306的供电。
根据本发明，气溶胶生成装置300包括残留物检测装置。在此实施方案中，残留物检测装置包括光学残留物检测器。光学残留物检测器包括呈被配置成发射基本白光的LED形式的光源320和呈光电二极管形式的光传感器322。LED 320和光电二极管322安装到控制器310的相对侧，使得LED 320和光电二极管322定位在装置300的相对侧。
光学残留物检测器还包括一对光导324、326。一对光导324、326布置在提取器303的相对侧处，在提取器303的远端部分中，当提取器303接收在壳体302的远端部分上时，提取器的远端部分与壳体302的远端部分重叠。
第一光导324被布置成当提取器303接收在壳体302的远端部分上时与LED 320对准。第一光导324基本上沿着腔304的基部305的表面将光从LED引导到腔304中。
第二光导326被布置成当提取器303接收在壳体302的远端部分上时与光电二极管326对准。第二光导326将光从腔304、特别是从腔304的基部305引导到光电二极管326。
在此布置中，光学残留物检测器被配置成基本上沿着腔304的基部将具有宽光谱波长的光引导入腔304中，并且将光引导出腔304引导到光电二极管322。因此，光学残留物检测器被配置成检测腔304中、特别是在腔304的基部305处的气溶胶形成基质残留物的存在。
气溶胶生成装置300的控制器310被配置成从入射到光电二极管322上的光的强度的测量值确定腔304中和加热器306上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。控制器310大体上被配置成以类似于上文描述且在图4中示出的装置200的控制器210的方式使用此类残留物确定。
图6示出了根据本发明的另一实施方案的气溶胶生成装置的加热器组件400。在此实施方案中，加热器组件400包括设置在电绝缘聚酰亚胺衬底404上的多个电阻加热元件402。电绝缘衬底404和电阻加热元件402形成为细长加热刀片，该细长加热刀片被配置成用于插入到气溶胶形成基质中。电绝缘衬底404的近端渐缩到一点，以有利于加热器插入到气溶胶形成基质中。
根据本发明，加热器组件400包括用于光学残留物检测器的一对光导424、426。光导424、426与上文描述且在图5中示出的装置300的光导324、326类似地配置。光导424、426被布置成沿着电绝缘衬底404的远端部分延伸，电阻加热元件402未设置于所述电绝缘衬底上。电绝缘衬底404的远端部分和光导424、426用高温塑料材料包覆模制，以将光导424、426固定到电绝缘衬底404，且提供用于将加热器组件400固定到气溶胶生成装置的壳体的安装件405。
当加热器组件400布置在气溶胶生成装置中时，第一光导424被布置成将光从装置的光学残留物检测器的光源引导到装置的腔中在腔的基部处，并且第二光导246被布置成将光从装置的腔的基部引导到装置的光学残留物检测器的光检测器。图4中所示的加热器组件布置可以提供简单、可靠且相对便宜的方式，以向气溶胶生成装置提供光学残留物检测器。
图7示出了根据本发明的另一实施方案的包括盒500的气溶胶生成系统。图7还示出了接收于盒500中的上文描述且在图1中示出的气溶胶生成装置100。
图7中所示的盒500是具有盒壳体502的便携式充电盒，其形状和尺寸设定成握在使用者的手中，并且适合于使用者衣物的口袋。壳体502通常为矩形长方体，该矩形长方体的长度约20mm、宽度约50mm、高度约110mm。
盒壳体502限定用于接收气溶胶生成装置的盒腔504。在图7中，图1的气溶胶生成装置100接收在盒腔504中。盒腔504在盒壳体502近端处是开放的以接收气溶胶生成装置，在与近端相对的盒壳体502的远端处关闭。盖505经由铰链可旋转地附接到盒壳体502的近端，并且被配置成相对于盒壳体502在打开位置与关闭位置之间旋转。当盖505处于关闭位置时，盖505被布置成覆盖盒腔504的开口端。在关闭位置，当气溶胶生成装置100接收在盒腔504中时，盒壳体502和盖505基本上围绕或包围气溶胶生成装置100。当盖505处于打开位置时，盒腔504的开口端无覆盖，并且气溶胶生成装置100可插入到盒腔504中且从盒腔504移除。
盒电源506为容量约2900毫安时(mAh)的锂离子电池的形式，容置于盒壳体502内。
电连接器508布置在盒腔504的闭合远端处，用于接收气溶胶生成装置100。电连接器508连接到盒电源506，并被布置成在气溶胶生成装置完全接收于腔室504中时，与气溶胶生成装置100的对应电连接器112电连接。
盒控制器510也容置在盒壳体502内。盒控制器510连接到盒电源506和电连接器508，并且被配置成控制从盒电源506向电连接器508的供电。
盒控制器510和电连接器508被配置成向接收在盒腔504中的气溶胶生成装置100供电，且还被配置成与气溶胶生成装置100通信，将数据传输到气溶胶生成装置100且从气溶胶生成装置100接收数据。
盒控制器510包括微处理器(未示出)，并且还包括通信接口(未示出)，在此实施方案中，该通信接口包括遥测电路和天线以用于与外部装置或服务器的双向通信。在此实施方案中，通信接口是使用
协议与外部装置或服务器通信的无线接口。通常，通信接口被配置成与用户的智能手机通信。
根据本发明，盒500包括残留物检测器518。残留物检测器518布置在盒500的盖505上，在盒腔504的近端正上方。在此位置，当气溶胶生成装置100接收在盒腔504中且盖505处于关闭位置时，残留物检测器518布置在气溶胶生成装置100的装置腔104的开口端上方。
在一些实施方案中，盒500的盖505可包括突起，该突起被布置成在气溶胶生成装置100接收在盒腔504中并且盖505处于关闭位置时接收在盒腔504中。在这些实施方案中，残留物检测器518可以布置在突起上。
在此实施方案中，残留物检测器518是VOC检测器。因此，由装置腔104中或加热器106上的气溶胶形成基质残留物演变出的挥发性有机化合物可以由盒500的VOC检测器518检测。残留物检测器518经由柔性电路(未示出)电连接到盒控制器510。柔性电路使得残留物检测器518与盒控制器510之间的稳固电连接成为可能，同时还允许盖505相对于盒壳体502旋转。
盒控制器510被配置成在盖505移动到关闭位置之后的预定时间段从残留物检测器518获取读数。在此实施方案中，预定时间段为十秒。盒控制器510被配置成基于来自残留物检测器的一个或多个读数确定装置腔104中或加热器106上的残留物的量的指示。具体地说，在此实施方案中，盒控制器510被配置成将来自残留物检测器518的一个或多个读数与预定阈值进行比较。当来自残留物检测器518的一个或多个读数超过预定阈值时，盒控制器510被配置成确定装置腔104中和加热器106上的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受水平。当来自残留物检测器518的一个或多个读数超过预定阈值时，盒控制器510被配置成在气溶胶生成装置100中启动清洁周期。
当来自残留物检测器518的一个或多个读数超过预定阈值时，盒控制器510被配置成经由电连接器508、112通过通信链路将清洁信号发送至气溶胶生成装置100的装置控制器110。
在此实施方案中，装置控制器110被配置成从盒控制器510接收清洁信号。当装置控制器110从盒控制器510接收清洁信号时，装置控制器110被配置成在清洁周期中向加热器106供电。在清洁周期中，装置控制器110向加热器供电以充分地升高加热器的温度，从而热释放粘附到或沉积在装置腔104中或加热器106上的有机材料。
在每次确定装置腔104中或加热器106上的残留物的量的指示之后，盒控制器510还被配置成基于对盒控制器510的通信接口的确定而输出残留物信号。通信接口被配置成使用
协议通过通信链路将残留物信号传送到用户的智能手机。
设想程序可以存储在用户的智能手机上，用于分析残留物信号中的残留物信息。在一些实施方案中，存储在用户的智能手机上的程序可不配置成分析在残留物信号中接收的数据，而是可以被配置成将数据或信号转发到外部服务器，例如云服务器以用于分析。
在一些实施方案中，盒500还可以包括在盒壳体502的外表面处的图形显示器。盒控制器510还可以被配置成基于确定的指示在显示器上向用户显示残留物量信息。
在一些实施方案中，盒控制器可不被配置成在盖移动到关闭位置之后的预定时间段启动残留物检测，而是可在盒上提供开关，以供用户致动以启动残留物检测。在这些实施方案中，用户可以确定何时启动残留物检测和清洁周期。
图8示出了包括根据本发明的另一实施方案的盒600和接收在盒600中的图1的气溶胶生成装置100的气溶胶生成系统的近侧部分。图8中所示的盒600与图7中所示的盒500大致相似；并且相同参考标号用于表示相同特征。盒600是具有盒壳体602的便携式充电盒，其形状和尺寸设定成握在使用者的手中，并且适合于使用者衣物的口袋。
盒壳体602限定盒腔604，并且包括盖605，所述盒腔和盖与上文关于图7的实施方案所描述的盒腔504和盖505相同。盒电源606为容量约2900毫安时(mAh)的锂离子电池的形式，容置于盒壳体602内。电连接器(未示出)也布置在盒腔604的远端处以用于接收气溶胶生成装置，如上文关于图7的实施方案所述。盒控制器610容纳在盒壳体602内，并且大体上如上文关于图7的实施方案所述那样布置和配置。
根据本发明，盒600包括残留物检测器。在此实施方案中，残留物检测器是光学残留物检测器，该光学残留物检测器包括被配置成发射基本白光的LED形式的光源620、光电二极管形式的光传感器622和两个光导624、626。
在此实施方案中，气溶胶生成装置的装置壳体102包括在装置腔104的基部处的窗107。窗107使光能够通过装置壳体102传播，进入和离开装置腔104。在此实施方案中，窗107由透明高温塑料材料构成。然而，在其它实施方案中，窗可以是装置壳体104中的槽或空间，以使光能够传播到装置腔104中和从装置腔中传出。
盒600的光学残留物检测器的光导624、627被布置成在气溶胶生成装置100接收在盒腔604中时将光引导到装置壳体102中的窗107中并离开窗。第一光导624被布置成将光从LED 620通过装置壳体102中的窗107引导到装置腔104中。第二光导626被布置成将光从装置腔104通过装置壳体102中的窗107引导到光电二极管622。
盒控制器610被配置成基于来自光电二极管622的读数来确定装置腔104中和加热器106上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
图9示出了根据本发明的另一实施方案的残留物检测器装置700。残留物检测器装置700包括限定基本上半球形检测器腔704的残留物检测器主体702。如图9所示，检测器腔704的形状和大小被设定成接收气溶胶生成装置、例如图1的实施方案的气溶胶生成装置100的近侧部分。
根据本发明，残留物检测器装置700包括残留物检测器。在此实施方案中，残留物检测器是光学残留物检测器，该光学残留物检测器包括被配置成发射基本白光的LED形式的光源706和光电二极管形式的光传感器708。
LED 706朝向半球形检测器腔704的边缘定位，并且被布置成将光朝向检测器腔704的相对侧引导。检测器腔704的表面配备有反射涂层，以用于从LED 708反射光。检测器腔704的半球形形状使得入射到腔704的表面上的光在所有方向上反射，使得当气溶胶生成装置100的近端接收在检测器腔704中时，来自LED 706的光可以落在气溶胶生成装置100的装置腔104和加热器106的大部分表面上。
光电二极管708布置在通道710的一端处，所述通道从检测器腔704的表面穿过检测器壳体702从中心延伸到光电二极管708。通道710被配置成使光能够从检测器腔704行进到光电二极管708。在此实施方案中，通道是空通道，但在一些实施方案中，通道可包括光导，例如光纤。
残留物检测器装置700还包括电源712和容纳在检测器壳体702中的控制器714。残留物检测器装置700还包括在检测器壳体702的外表面上的开关716和呈LED形式的视觉指示器716。
检测器控制器714被配置成控制从检测器电源712到光学残留物检测器的LED 706和光电二极管708以及视觉指示器716的LED的供电。检测器控制器714还被配置成在用户按压开关716时点亮光学残留物检测器的LED 706且从光电二极管708获取读数。控制器被配置成基于来自光电二极管708的信号确定在接收在检测器腔704中的气溶胶生成装置100的装置腔104中和加热器106上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。当确定的残留物的量的指示高于存储在检测器控制器714的存储器中的预定阈值时，检测器控制器714被配置成点亮视觉指示器LED 716以提醒用户装置腔104中和加热器106上的气溶胶形成基质残留物的量高于可接受水平且气溶胶生成装置100需要清洁。
应了解，在其它实施方案中，残留物检测器装置可包括其它残留物检测器。例如，残留物检测器装置可包括VOC检测器和二氧化碳检测器中的一者或多者。在其它实施方案中，残留物检测器装置也可以是清洁系统的一部分。清洁系统可包括残留物检测器装置和清洁工具，例如刷子。清洁工具和残留物检测器装置可以可移除地固定在一起。可以设置联接器以将清洁工具和残留物检测器装置可移除地固定在一起。
Claims (15)
1.一种气溶胶生成装置，包括：
腔，所述腔用于接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品；
加热器，所述加热器被布置成加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；
电源；
残留物检测装置，所述残留物检测装置用于感测所述腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物；以及
控制器，所述控制器被配置成：
控制从所述电源向所述加热器的供电，以加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；
从所述残留物检测装置接收指示所述腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的信号；以及
基于从残留物检测器接收的一个或多个信号，确定所述腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器还被配置成在所确定的指示超过阈值时防止从所述电源向所述加热器供电以加热所述腔中的气溶胶形成基质。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述加热器是细长加热器，所述细长加热器被布置成在气溶胶生成制品接收在所述腔内时插入到气溶胶生成制品中，并且所述加热器包括电阻加热元件。
4.根据权利要求3所述的气溶胶生成装置，其中所述残留物检测装置包括所述控制器的配置，使得所述控制器被配置成：
测量所述电阻加热元件的电阻；以及
基于测量的所述电阻加热元件的电阻，确定所述腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
5.根据权利要求4所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器还被配置成：
从所述电源向加热器供电以用于加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；
终止向所述加热器供电以用于加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质，并且在预定时间之后，测量所述加热器的电阻加热元件的电阻；以及
基于所述电阻加热元件的电阻测量值确定所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
6.根据权利要求4或5所述的气溶胶生成装置，其中确定所述腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示基于所述电阻加热元件的电阻测量值的变化率。
7.根据权利要求4所述的气溶胶生成装置，其中所述控制器被配置成：
从所述加热元件的电阻测量值确定用户的抽吸的特性；以及
基于确定的用户的抽吸的特性，确定所述腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
8.根据权利要求7所述的气溶胶生成装置，其中确定的用户的抽吸的特性是抽吸的体积和抽吸的持续时间中的一者或多者，并且其中确定所述腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示基于确定的用户的抽吸的特性随时间的变化。
9.根据权利要求1、2或3所述的气溶胶生成装置，其中所述残留物检测装置包括布置在所述腔处或围绕所述腔布置的残留物检测器。
10.根据权利要求9所述的气溶胶生成装置，其中确定所述腔中的气溶胶形成基质残留物的量的指示基于在终止从所述电源向所述加热器供电以加热所述腔中的气溶胶形成基质之后的至少预定时间段从所述残留物检测器接收的信号。
11.根据权利要求9或10所述的气溶胶生成装置，其中所述残留物检测器包括以下中的至少一个：挥发性有机化合物(VOC)检测器；光学检测器；电容器；和声波探测器。
12.根据权利要求11所述的气溶胶生成装置，其中所述残留物检测器包括光学检测器，并且其中所述光学检测器包括被布置成将光引导到所述腔中的光源和被布置成从所述腔接收光的光传感器。
13.一种气溶胶生成系统，包括：
气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括：
装置腔，所述装置腔用于接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品；
加热器，所述加热器被布置成加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质；
装置电源；以及
装置控制器，所述装置控制器被配置成控制从所述装置电源向所述加热器的供电，以加热接收在所述装置腔中的气溶胶形成基质；以及
盒，所述盒用于接收所述气溶胶生成装置，所述盒包括：
盒腔，所述盒腔用于接收所述气溶胶生成装置；
残留物检测器，所述残留物检测器被布置成在所述气溶胶生成装置接收在所述盒腔中时感测所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物；以及
盒控制器，所述盒控制器被配置成：
从所述残留物检测器接收指示所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的信号；以及
基于从所述残留物检测器接收的信号，确定所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
14.根据权利要求13所述的气溶胶生成系统，其中：
所述盒控制器还被配置成：
将确定的所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示与阈值进行比较；以及
当确定的所述装置腔中或所述加热器上的气溶胶形成基质残留物的量的指示超过所述阈值时，将清洁信号发送至所述气溶胶生成装置的控制器；以及
所述装置控制器还被配置成：
向所述加热器供电，以将所述加热器的温度升高到第一温度，以用于充分加热接收在所述腔中的气溶胶形成基质以形成气溶胶；
从所述盒的控制器接收清洁信号；以及
在从所述盒控制器接收到清洁信号时，向所述加热器供电以将所述加热器的温度升高到高于所述第一温度的第二温度，以热释放粘附到或沉积在所述腔中或所述加热器上的有机材料。
15.一种用于检测气溶胶生成装置中的气溶胶形成基质残留物的残留物检测器装置，所述残留物检测器装置包括：
残留物检测器腔，所述残留物检测器腔用于接收气溶胶生成装置的至少一部分；
残留物检测器，所述残留物检测器被布置成感测接收在所述残留物检测器腔中的气溶胶生成装置的部分上的气溶胶形成基质残留物；以及
控制器，所述控制器被配置成：
从所述残留物检测器接收指示接收在所述残留物检测器腔中的所述气溶胶生成装置的部分上的气溶胶形成基质残留物的量的信号；以及
基于从所述残留物检测器接收的信号，确定接收在所述残留物检测器腔中的所述气溶胶生成装置的部分上的气溶胶形成基质残留物的量的指示。
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