CN113950264A - 具有用于状态检测的光学装置的气溶胶生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加热能够在加热时形成可吸入气溶胶的气溶胶形成基质的电加热气溶胶生成装置。所述装置包括接收腔，所述接收腔用于可移除地接收包括待加热的气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的至少一部分。所述装置还包括电加热器，所述电加热器用于在所述制品接收在所述接收腔中时加热所述气溶胶形成基质。另外，所述装置包括状态检测器，所述状态检测器用于检测所述接收腔中至少一个特定状态的存在。所述状态检测器包括辐射发射器，所述辐射发射器被布置和配置成将辐射发射到接收腔中。所述状态检测器还包括辐射传感器，所述辐射传感器被布置和配置成检测从所述接收腔的内部反射的并且指示所述至少一个特定状态的存在的发射辐射的一部分。

Description

具有用于状态检测的光学装置的气溶胶生成装置

技术领域

本发明涉及一种电加热气溶胶生成装置，其具有用于检测所述装置的接收腔中至少一个特定状态的存在的装置。

背景技术

用于通过电加热气溶胶形成基质来生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置大体上是现有技术中已知的。此类装置可包括用于可移除地接收包括待加热的气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的至少一部分的腔。所述装置还包括电加热器，所述电加热器用于当所述制品接收在所述腔中时加热基质。出于各种目的，对接收腔中的某些状况和状态的检测对于确保装置的正常运行是重要的。例如，准确地检测用户的抽吸以用于抵消在用户进行抽吸时加热温度的变化很重要。在其他情况下，可能需要检测接收腔中气溶胶生成制品的存在或移位，以便启用或禁用加热过程。同样，可能需要对制品类型进行识别，以确保各装置仅使用适当的制品。此类状态检测通常通过布置在腔内部的传感器装置来实现。在那里，传感器装置不可避免地暴露于热和水分，并且在感应加热装置的情况下，甚至更多暴露于高频电磁场。通常，此类效应使状态检测易受干扰。此外，传感器可能受损，特别是由于在清洁腔期间或在将制品插入腔中或从腔移除期间产生的机械效应。

发明内容

因此，将期望具有一种具有现有技术解决方案的优点但没有它们的限制的电加热气溶胶生成装置。特别地，期望具有这样的电加热气溶胶生成装置，其提供用于检测装置接收腔中至少一个特定状态的存在的改进装置。

根据本发明，提供了一种用于加热能够在加热时形成可吸入气溶胶的气溶胶形成基质的电加热气溶胶生成装置。所述装置包括接收腔，所述接收腔用于可移除地接收包括待加热的气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的至少一部分。所述装置还包括电加热器，所述电加热器用于在所述制品接收在所述接收腔中时加热所述气溶胶形成基质。另外，所述装置包括状态检测器，所述状态检测器用于检测所述接收腔中至少一个特定状态的存在。所述状态检测器包括辐射发射器，所述辐射发射器被布置和配置成将辐射发射到接收腔中。所述状态检测器还包括辐射传感器，所述辐射传感器被布置和配置成检测从所述接收腔的内部反射的并且指示所述至少一个特定状态的存在的发射辐射的一部分。

根据本发明，已认识到，发射辐射到接收室中并检测从接收室的内部反射的辐射的状态检测器有利地允许远程检测接收腔中的状态。由于这一点，辐射发射器和辐射传感器可布置在远离接收室中的任何不利状况，例如热、水分和电磁场的位置处。

另外，基于辐射的状态检测器允许快速和瞬时状态检测，而在特定状态或状态改变的发生与其在状态检测器的位置处的可检测性之间没有任何延迟。

一般来说，状态检测器可以被配置成检测接收腔中一个特定状态的存在或检测接收腔中多个不同状态的存在。具体地说，状态检测器可以被配置成以下各中的至少一者：

-通过检测由于在使用者抽吸期间发生的所述接收腔中的空气密度的变化引起的反射辐射的强度变化来检测使用者的抽吸；

-在将气溶胶生成制品插入接收腔中时，通过检测反射辐射的强度变化来检测所述接收腔中气溶胶生成制品的存在；

-通过检测反射辐射的强度与反射辐射的强度的预定义值的偏差，检测所述接收腔中气溶胶生成制品的移位；或者

-通过检测对应于特定制品类型的反射辐射的强度的预定义值，识别所述接收腔中接收的气溶胶生成制品的特定类型。

如本文所使用，术语“辐射”是指电磁辐射，特别是光，优选是在400nm至700nm的光谱范围中的可见光和/或在700nm至1mm的光谱范围中的红外(IR)光，特别是在700nm至1.4μm的光谱范围中的近红外(NIR)光，和/或在100nm至400nm的光谱范围中的紫外(UV)光。

因此，辐射发射器可以被配置成发射在100nm至1400nm之间，特别是在100nm至400nm之间，和/或在400nm至700nm之间，和/或在700nm至1400nm之间的光谱范围中的辐射。具体地说，辐射发射器可以被配置成发射在100nm至1400nm之间的光谱范围中的光，特别是在400nm至700nm的光谱范围中的可见光；和/或在700nm至1mm的光谱范围中的红外(IR)光，特别是在700nm至1.4μm的光谱范围中的近红外(NIR)光；和/或在100nm至400nm的光谱范围中的紫外(UV)光。

因此，辐射发射器可以是光发射器，特别是可见光发射器或红外(IR)光发射器，特别是近红外(NIR)光发射器，或紫外(UV)光发射器。

辐射发射器优选地包括发光二极管(LED)。LED可以低成本获得，并且具有较小的节省空间的总体尺寸，这证明对于状态检测器的紧凑设计是有利的。取决于要发射的辐射的光谱范围，辐射发射器可包括白色或绿色或红色或红外LED或其组合。如本文所使用，绿色LED或红色LED表示以绿色或红色作为原色的窄带波长发射辐射的LED。此类LED也可以表示为单色LED。因此，辐射发射器可包括一个或多个单色辐射源。白色二极管表示一种LED，其发射宽带波长中的辐射，所述宽带波长覆盖在400nm与700nm之间的较大部分的可见光谱范围或在400nm与700nm之间的整个可见光谱范围。白色LED可包括发射三原色“红色”、“绿色”和“蓝色”的个别LED，三原色混合以形成白光。替代地，白色LED可包括磷材料，以将单色光从蓝色或UV LED转换为与荧光灯类似的广谱白光。

优选地，辐射检测器包括光电二极管。与LED类似，光电二极管也可以低成本获得，并且还具有较小的节省空间的总尺寸，这证明对于状态检测器的紧凑设计是有利的。优选地，选择辐射检测器的光谱灵敏度，以便匹配发射辐射的光谱范围的至少一部分，即辐射发射器的发射光谱。例如，辐射检测器可包括光谱灵敏度在190nm至1100nm范围内的硅(Si)光电二极管，或光谱灵敏度在400nm至1700nm范围内的锗(Ge)光电二极管，或光谱灵敏度在800nm至2600nm范围内的砷化铟镓(InGaAs)光电二极管。

优选地，辐射发射器和辐射检测器布置在接收腔外部。有利地，这能够使辐射发射器和辐射传感器完全与接收室中的任何不利条件隔离。另外，在接收腔外部的布置允许简单的腔设计。具体而言，腔不需要包括用于连接辐射发射器和辐射传感器的任何电馈通。出于此原因，腔可包括封闭的内表面。有利地，这还允许屏蔽气溶胶生成装置的其它部分，例如电子部件，使其免受源自腔的内部的不利影响。除此之外，在接收腔外部的布置防止传感器例如由于在清洁腔期间或在将制品插入到接收腔中或从接收腔移除期间的机械效应而受损。

优选地，辐射发射器和辐射检测器不与接收腔的内部流体连通，由于上文论述的相同原因这证明是有利的。

辐射发射器和辐射检测器可以由壁构件与接收腔的内部分离。壁构件形成接收腔的至少一部分。具体地，壁构件可以形成限定接收腔的壁的一部分。

为了使辐射能够发射到接收腔中并且向外朝向辐射传感器反射，壁构件优选地对于发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少一部分是光学透射的。

为了确保足够量的辐射功率可到达接收室的内部且随后到达辐射传感器(反射辐射)，对于发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少一部分，壁构件可具有至少20％的光学透射率，特别是至少50％的光学透射率，优选至少75％的光学透射率，甚至更优选至少80％的光学透射率。优选地，发射辐射和反射辐射的光谱范围的部分(对此透射率高于上述阈值中的相应一个阈值)覆盖发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少20％，特别是至少50％。

一般来说，壁构件可以由与限定接收腔的壁的其它部分的材料不同的材料制成。替代地，壁构件可以由与限定接收腔的壁的其它部分的材料相同的材料制成。

壁构件可以由以下材料中的一种制成：聚四氟乙烯(PTFE，也称为

)和聚醚醚酮(PEEK)。此类材料确保足够的透射率。例如，对于某些波长，PTFE可以是对于可见光不能透过的，但是对于其它波长范围可透过的。

壁构件可具有在0.1毫米至2毫米的范围内，特别是0.15毫米至1毫米的范围内，优选0.2毫米至0.5毫米的范围内的壁厚度。壁厚度表示壁构件的横向于特别是垂直于限定接收腔的内表面的壁构件的表面的延伸。

接收腔可包括插入开口，可以通过所述插入开口将气溶胶生成制品插入到接收腔中。如本文所使用，气溶胶生成制品插入的方向表示为插入方向。优选地，插入方向对应于长度轴线的延伸，特别是接收腔的中心轴线的延伸。

在插入到接收腔中后，气溶胶生成制品的至少一部分仍可向外延伸通过插入开口。优选地，提供向外延伸的部分以用于与用户交互，特别是用于到达用户的嘴部中。因此，在使用所述装置期间，插入开口可接近嘴部。因此，如本文所使用，在使用所述装置时，靠近插入开口或靠近用户的嘴部的区段分别用前缀“近侧”表示。布置得更远的区段用前缀“远侧”表示。

相对于此惯例，接收腔可以布置在或位于气溶胶生成装置的近侧部分中。插入开口可以布置在或位于气溶胶生成装置的近端处，特别是在接收腔的近端处。

同样，接收腔可以形成为腔，特别形成为细长腔，包括远端部分和近端部分。如果存在，插入开口可以布置在接收腔的近端处。在远端处，接收腔可包括与插入开口相对的底部。

壁构件优选地位于接收腔的远端部分处。具体地，壁构件可以形成接收腔的底部的至少一部分。替代地，壁构件可以形成接收腔的侧壁的远端部分的至少一部分。

因此，状态检测器的至少一部分，特别是辐射发射器和辐射传感器可靠近或邻近接收腔的远端部分布置。特别地，辐射发射器和辐射传感器可以靠近或邻近接收腔的底部布置。同样，辐射发射器和辐射传感器可靠近或邻近接收腔的侧壁的远端部分的一部分布置。这种布置在通过腔的气流穿过腔的远端部分的装置的构造中特别有利。具体而言，这适用于气流在被接收在腔中时在腔的远端部分处进入气溶胶生成制品的情况。例如，当状态检测器用于抽吸检测时，状态检测器靠近或邻近这些部分的布置是有利的，因为这些部分对在用户的抽吸期间发生的接收腔中的空气密度的变化最敏感。

一般来说，状态检测器的至少一部分，特别是辐射发射器和辐射传感器可靠近或邻近壁构件布置。特别地，状态检测器的至少一部分，特别是辐射发射器和辐射传感器可以布置在壁构件处或至少部分地布置在壁构件内。如上文所描述的，壁构件可以是接收腔的侧壁或底部的一部分。

如本文所使用，术语“布置在壁构件处”特别意指相应部件布置在与形成接收腔的内表面的至少一部分的壁构件的另一表面相对的壁构件的表面处。

至少部分地在壁构件内的布置对于减少吸光度效应和提高状态检测器的响应时间可能是有利的。另外，至少部分地在壁构件内的布置有利地允许状态检测器的至少一部分，特别是辐射发射器和辐射传感器的至少一部分在气溶胶生成装置中的紧凑集成。例如，状态检测器的至少一部分，例如辐射发射器和辐射传感器，可以集成到接收腔的壁构件中。

辐射发射器和辐射传感器可以是感测单元的一部分。感测单元可包括支承体，所述辐射发射器和所述辐射传感器附接到所述支承体并且用于将所述感测单元安装在所述装置中。例如，所述装置可包括插入式凹部，所述插入式凹部位于靠近接收腔的底部部分处，并且被配置成接收感测单元。为了将感测单元牢固地保持在插入式凹部中，支承体可包括一个或多个卡扣配合件，所述卡扣配合件在感测单元插入到插入式凹部中时与插入式凹部中的对应卡扣配合件接合。

除了辐射发射器和辐射传感器之外，状态检测器还可包括用于控制辐射发射器的操作和/或用于将辐射传感器的输出信号转换成指示接收腔中存在至少一个特定状态的信号的电路。电路可以包括用于电流-电压转换的跨阻放大器、反相信号放大器、单端到差分转换器、模数转换器和微控制器中的至少一个。

气溶胶生成装置还可包括与状态检测器操作联接的控制器。所述控制器可以被配置成基于由状态检测器提供的输出信号特别是辐射传感器的输出信号来确定接收腔中至少一个特定状态的存在，所述输出信号指示接收腔中至少一个特定状态的存在。

控制器可进一步配置成控制气溶胶生成装置的整体操作，特别是加热过程。基于指示接收腔中至少一个特定状态的存在的信号，控制器可以被配置成在用户进行抽吸时控制加热过程，以便将加热温度维持在某一水平。同样，控制器可被(优选地自动地)配置成当检测到在接收腔中存在气溶胶生成制品时启用或启动加热过程，特别是通过检测在将气溶胶生成制品插入接收腔中时反射辐射强度的变化。作为另一实例，控制器可以被配置成当检测到在接收腔中的气溶胶生成制品移位时停止或禁用加热，特别是通过检测反射辐射的强度与反射辐射强度的预定义值的偏差。作为另一实例，控制器可以被配置成当识别接收腔中接收的合适或不合适的制品类型时启用或禁用装置的操作，具体而言，通过检测对应于特定制品类型的反射辐射强度的预定义值。

控制器和状态检测器的至少部分可以是气溶胶生成装置的整体电路的组成部分。

气溶胶生成装置可包括电源，优选电池，例如磷酸铁锂电池。作为备选，电源可以是另一形式的电荷存储装置，诸如电容器。电源可能需要再充电，且可具有允许存储足够用于一次或多次用户体验的能量的容量。举例来说，电源可具有足够容量以允许在大约六分钟的时段或六分钟的整倍数的时段中连续生成气溶胶。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定数量的抽吸或不连续的加热装置的启动。

气溶胶生成装置可包括与接收腔流体连通的至少一个空气入口。因此，气溶胶生成系统可包括空气路径，该空气路径从至少一个空气入口延伸到接收腔中，并且可能进一步通过制品内的气溶胶形成基质和烟嘴进入到用户的嘴部中。

优选地，空气入口在用于将制品插入腔中的接收腔的插入开口处实现。当制品接收在腔中时，空气可以在插入开口的边缘处被抽吸到接收腔中，并且进一步通过形成在气溶胶生成制品的外圆周与接收腔的内表面的至少一个或多个部分之间的气流通路。

接收腔可包括在接收腔的内部中延伸的多个突起。优选地，多个突起彼此间隔开，使得在相邻突起之间，即，通过相邻突起之间的间隙(自由空间)形成气流通路，

另外，多个突起可构造为接触气溶胶生成制品的至少一部分以将气溶胶生成制品保持在接收腔中。

多个突起中的至少一个突起，特别是每个突起可以包括肋，或者可以形成肋，或者可以是肋。优选地，一个或多个肋沿着接收腔的长度轴线，特别是中心轴线的方向延伸。优选地，接收腔的长度轴线对应于可沿着其将气溶胶生成制品插入到接收腔中的插入方向。

肋可以围绕长度轴线，特别是中心轴线对称地布置。具体而言，肋可以围绕长度轴线，特别是中心轴线等距间隔地布置。这些构造中的任一个对于装置的改进的气流管理都是有利的。如上文所描述的，术语“沿着长度轴线，特别是中心轴线的方向延伸”包括平行于中心轴线的延伸以及在中心轴线的大致方向(其可相对于中心轴线倾斜(例如，2度到5度)，但仍然位于与中心轴线相应的共同平面中)上的延伸。后者特别适用于如下文进一步提到的接收腔的基本上锥形的，例如圆锥形或截头圆锥形形状。

一个或多个肋可以具有基本上三角形的横截面形状。备选地，一个或多个肋可以具有基本上矩形或基本上梯形或基本上半卵形或基本上半圆形的横截面形状。

一个或多个肋可包括接触表面，所述接触表面优选地适于在将制品插入到接收腔中时接触表面接触的气溶胶生成制品的相应部分的形状。

多个突起中的至少一个突起，特别是每个突起可以是倒角的或可以包括至少一个倒角。优选地，各个突起可以在面向接收腔的插入开口的一侧处是倒角的，或者可以包括面向接收腔的插入开口的至少一个倒角。有利地，这便于将制品插入到接收腔中。同样，各个突起可以在背对接收腔的插入开口的一侧处是倒角的，或者可以包括背对接收腔的插入开口的至少一个倒角。有利地，这便于从接收腔移除制品。

所述气溶胶生成装置可包括布置在接收腔内，特别是在接收腔的远端处的一个或多个端部止挡件。一个或多个端部止挡件优选地构造成限制气溶胶生成制品插入到接收腔中的插入深度。具体而言，一个或多个端部止挡件可构造成防止气溶胶生成制品邻接接收腔的远端处的接收腔的内表面，所述接收腔的远端处的接收腔的内表面与接收腔的近端处的接收腔的插入开口相对。因此，当制品接收在接收腔中时，一个或多个端部止挡件有利地在接收腔的远端部分内提供自由空间，从而允许在接收腔的远端与气溶胶生成制品的远端之间的自由空气流动。靠近腔的底部的接收腔的远端部分内的自由空间或间隙体积可有利地充当气溶胶检测腔。

一个或多个端部止挡件可包括接触表面，当制品接收在接收腔中时，气溶胶生成制品，特别是气溶胶生成制品的远端可以邻接所述接触表面。

优选地，气溶胶生成装置可包括多个单独的端部止挡件，例如三个端部止挡件，所述端部止挡件布置在接收腔内，特别是在接收腔的远端处。

多个端部止挡件可以围绕接收腔的长度轴线，特别是中心轴线对称地布置。具体而言，多个端部止挡件可以围绕接收腔的长度轴线，特别是中心轴线等距间隔地布置。如上文所描述的，这允许围绕端部止挡件和接收在接收腔中的制品的自由空气流动。

气溶胶生成装置的电加热器可以是感应加热器。感应加热器可包括感应源，所述感应源包括配置成在接收腔内产生交变电磁场，特别是高频电磁场的感应器。交变电磁场，特别是高频电磁场可以在500kHz(千赫)至30MHz(兆赫)之间，特别是在5MHz至15MHz之间，优选地在5MHz与10MHz之间的范围内。在将制品插入到接收腔中时，交变电磁场用于感应加热与待加热的气溶胶形成基质热接触或热接近的感受器。感应器可以布置成例如分别围绕接收腔的至少一部分或接收腔的内表面的至少一部分。例如，感应器可以是布置在接收腔的侧壁内的感应器线圈，例如螺旋线圈。感应器可布置成例如仅围绕接收腔的内表面的远侧部分。同样，感应器可以布置成例如围绕接收腔的内表面的至少中间轴向部分，其中中间轴向部分位于接收腔的内表面的远侧部分与近侧部分之间。

备选地，加热器可以是包括电阻加热元件的电阻加热器。电阻加热元件配置成由于电阻加热元件的瞬时欧姆电阻或电阻负载而在电流通过其时变热。例如，电阻加热元件可以包括电阻加热丝、电阻加热迹线、电阻加热网格或电阻加热网中的至少一者。在使用所述装置时，电阻加热元件与待加热的气溶胶形成基质热接触或热接近。

一般来说，接收腔可以具有任何合适的形状。具体而言，接收腔的形状可对应于待接收在其中的气溶胶生成制品的形状。优选地，接收腔可具有基本上圆柱形形状或锥形形状，例如基本上圆锥形或基本上截头圆锥形形状。

同样，接收腔可具有任何合适的横截面，如在垂直于接收腔的长度轴线或垂直于制品的插入方向的平面中所见。具体而言，接收腔的横截面可对应于待接收在其中的气溶胶生成制品的形状。优选地，接收腔具有基本上圆形的横截面。备选地，接收腔可具有基本上椭圆形的横截面或基本上卵形的横截面或基本上正方形的横截面或基本上矩形的横截面或基本上三角形的横截面或基本上多边形的横截面。如本文所使用，上述形状和横截面优选地指代接收腔的形状或横截面，而不考虑任何突起。

所述装置可包括控制器模块和接收腔模块。有利地，这允许气溶胶生成装置的模块化组装。控制器模块优选地包括控制器和电源。接收腔模块可至少包括接收腔、辐射发射器和辐射检测器。优选地，接收腔模块可包括电加热器的至少部分。例如，如果加热器是感应加热器。接收腔模块可包括感应线圈。感应线圈可以集成在限定接收腔的壁中。例如，感应线圈可以集成在接收腔的壁侧中，特别地，以便围绕接收腔的内部的至少一部分。接收腔模块可形成为管状套筒，其可插入到气溶胶生成装置的控制器模块中。

替代地，接收腔的至少一部分可以与气溶胶生成装置的主体一体地形成。通过将接收腔的至少一部分设置为主体的一部分，可以减少构成气溶胶生成装置所需的部件的数量。

本发明还涉及一种气溶胶生成系统，该气溶胶生成系统包括根据本发明并且如本文所述的气溶胶生成装置。所述系统还包括气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括待由装置加热的至少一个气溶胶形成基质，其中所述制品的至少一部分可移除地可接收或可移除地接收在所述装置的接收腔中。

气溶胶生成制品可以是消耗品，特别是旨在供单次使用。气溶胶生成制品可以是烟草制品。具体而言，所述制品可以是杆状制品，优选圆柱形杆状制品，其可类似于常规香烟。

制品可包括以下元件中的一者或多者：第一支承元件、基质元件、第二支承元件、冷却元件和过滤器元件。优选地，气溶胶生成制品至少包括第一支承元件、第二支承元件和位于第一支承元件与第二支承元件之间的基质元件。

所有前述元件可以按照上述顺序沿着制品的长度轴线顺序布置，其中第一支承元件优选地布置在制品的远端处，并且过滤器元件优选地布置在制品的近端处。上述元件中的每一个都可以是基本圆柱形的。具体而言，所有元件都可以具有相同的外部横截面形状。另外，元件可由外包装物包围，以便将元件保持在一起并维持杆状制品的期望的圆形横截面形状。优选地，包装物由纸制成。

如本文所使用，术语“气溶胶形成基质”涉及能够在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。气溶胶形成基质可以是固体或液体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可包括含烟草材料，该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。备选地或附加地，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质还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。气溶胶形成基质还可包括其它添加剂和成分，例如尼古丁或调味物质。具体而言，液体气溶胶形成基质可包括水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。气溶胶形成基质还可以是糊状材料、包括气溶胶形成基质的多孔材料小袋或者例如与胶凝剂或粘性剂混合的松散烟草，其可包括诸如丙三醇的常见气溶胶形成剂，并且接着被压缩或模制成棒。

基质元件优选地包括待加热的至少一个气溶胶形成基质。在气溶胶生成系统基于感应加热的情况下，基质元件还可包括与气溶胶形成基质热接触或热接近的感受器。如本文所使用，术语“感受器”是指包括能够在交变电磁场内被感应加热的材料的元件。这可以是感受器中引起的磁滞损耗或涡电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。

第一支承元件和第二支承元件中的至少一者可包括中心空气通路。优选地，第一支承元件和第二支承元件中的至少一者可包括中空乙酸纤维素管。备选地，第一支承元件可以用于覆盖和保护基质元件的远侧前端。

气溶胶冷却元件是具有大表面积和低抽吸阻力(例如，15mmWG至20mmWG)的元件。在使用时，由从基质元件释放的挥发性化合物形成的气溶胶在输送到气溶胶生成制品的近端之前被抽吸通过气溶胶冷却元件。

过滤器元件优选地用作烟嘴，或与气溶胶冷却元件一起用作烟嘴的一部分。如本文所使用，术语“烟嘴”是指制品的一部分，气溶胶通过该部分离开气溶胶生成制品。

另外，制品可包括光学标记。光学标记可用于标记和识别制品的特定类型。当气溶胶生成制品接收在装置的腔中时，标记可以由气溶胶生成装置的状态检测器检测。

优选地，光学标记是包括回射材料的无源光学标记，其反射从辐射发射器朝向辐射传感器发射的入射辐射。例如，光学标记可以是粘附物，其附接到气溶胶生成制品的外表面。因此，当制品接收在接收腔中时，可以通过检测对应于特定制品类型的反射辐射强度的预定义值来识别此类制品的特定类型。

根据本发明的气溶胶生成系统和气溶胶生成制品的另外特征和优点已经在上文中相对于气溶胶生成装置进行了描述，并且同样适用。

附图说明

将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：

图1以截面视图示意性地示出了根据本发明的气溶胶生成装置的示例性实施例；

图2以透视图示意性地示出了根据图1的装置的接收腔模块，以及其中引入的气溶胶生成制品；

图3以透视截面视图示意性地示出了根据图2的接收腔模块和气溶胶生成制品；

图4示意性地示出了没有气溶胶生成制品的根据图2的接收腔模块；

图5示意性地示出了没有气溶胶生成制品的根据图4的接收腔的截面视图；

图6示意性地示出了根据本发明的气溶胶生成装置在第一状态检测应用中的实施例；

图7示意性地示出了根据本发明的气溶胶生成装置在第二状态检测应用中的实施例；以及

图8示意性地示出了根据本发明的气溶胶生成装置在第三状态检测应用中的实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的气溶胶生成装置200的示例性实施例。气溶胶生成装置200具有细长形状，并且包括控制器模块210和接收腔模块220。腔模块220包括用于接收气溶胶生成制品2的至少一部分的接收腔221。接收腔模块220插入到形成在控制器模块210的近侧部分211内的凹部230中。在远侧部分212内，控制器模块210包括用于为装置200供电并控制该装置的操作的电源250和控制器260。气溶胶生成装置200和气溶胶生成制品2一起形成根据本发明的气溶胶生成系统。

在形成腔230的控制器模块210的近侧部分211内，气溶胶生成装置包括感应器240。在本实施例中，感应器240是围绕接收腔221布置的螺旋线圈。感应器240是由电源250和控制器260供电和操作的感应加热器的一部分。在使用装置200时，当制品2接收在接收腔221中时，感应器240在接收腔221内产生交变电磁场以感应加热包含在该制品中的气溶胶形成基质。替代地，感应器240可以是接收腔模块220的一部分。

图2、图3和图4示出了具有和没有气溶胶生成制品2的接收腔模块220的不同方面。可以看到，接收腔模块220是细长套筒，所述细长套筒包括插入开口15，通过所述插入开口可以将气溶胶生成制品2至少部分地插入到接收腔221中。气溶胶生成制品2的插入方向基本上沿着接收腔221的中心轴线201延伸。接收腔221由PEEK(聚醚醚酮)制成。接收腔221具有基本上圆柱形的形状，所述基本上圆柱形的形状具有直径为约15毫米的基本上圆形的横截面。

对应于接收腔221的形状，气溶胶生成制品2具有基本上圆柱形的杆形状。如图1和图3中所示，制品2包括五个元件，所述五个元件沿着制品2的长度轴线顺序布置：第一支承元件25、基质元件24、包括中心空气通路26的第二支承元件23、冷却元件22和过滤器元件21。第一支承元件25布置在制品2的远端处，并且过滤器元件21布置在制品2的近端处。前述元件21、22、23、24、25中的每一个都是基本上圆柱形的，它们全部都具有相同的外部横截面形状。另外，所述元件由外包装物包围，以便将所述元件保持在一起并维持杆状制品2的期望的圆形横截面形状。优选地，包装物由纸制成。第一支承元件25用于覆盖和保护基质元件24的远侧前端。基质元件24包括待加热的至少一个气溶胶形成基质。另外，基质元件24还包括与气溶胶形成基质热接触的感受器(未示出)。在激活感应器240时，取决于感受器材料的电特性和磁特性，感受器由于由电磁场感应的涡流或磁滞损耗中的至少一者而被加热。感受器变热，直到达到足以从气溶胶形成基质蒸发材料的温度。释放的材料可夹带在从第一支承元件25穿过基质元件24、第二支承元件23和冷却元件22朝向过滤器元件21通过制品2的气流中。沿此路线，蒸发材料在通过制品2的近端处的过滤器元件21逸出之前冷却以形成气溶胶。

图5分别示出了接收腔模块220和接收腔221的进一步细节。接收腔221包括内表面16，所述内表面包括多个第一突起10和多个第二突起17。如图1和图3中可见，当制品2接收在腔221中时，第一支承元件25与第一突起10接触，并且第二支承元件23与第二突起17接触。相比之下，基质元件24与加热腔221的内表面16没有任何接触。有利地，由于从气溶胶生成制品2到腔221的该部分中的内表面16没有直接热传导，这导致热损失的总体减少。此外，由于在腔221中形成冷凝物而对制品的不利润湿影响也减少了。在本实施例中，第一突起10和第二突起17形成为沿着平行于中心轴线201的方向延伸的肋。肋围绕中心轴线201对称地布置并且彼此等距间隔开。相邻肋之间的间距在1.3毫米到1.5毫米的范围内。关于其长度延伸，每个肋在两端处，即在面向插入开口15的一侧处和在背对插入开口15的相对侧处是倒角的或包括相应的倒角。有利地，倒角便于将气溶胶生成制品2插入到接收腔221中和从接收腔移除气溶胶生成制品。除此之外，每个肋沿着其长度延伸具有恒定的高度延伸。在本实施例中，如在朝向中心轴线201的径向方向上测量的，高度在0.4毫米到0.5毫米的范围内。

如在平行于中心轴线201的方向上所见，第一突起10和第二突起17呈直线，即，第一突起10中的每一个与第二突起17中的相应一个对准。由此，相邻的第一突起10之间中的和相邻的第二突起17之间中的间隙(自由空间)有利地形成多通道气流通路12，其从接收腔221的近端4处的插入开口15延伸到其远端5处的接收腔221的底部。

因此，当在接收于接收腔221中的气溶胶生成制品2的过滤器元件21处施加负压时，例如当使用者进行抽吸时，空气在插入开口15的边缘处被吸入接收腔221中，并且进一步沿着多沟槽气流通道12进入接收腔221的远侧端部5处的底部部分。在那里，气流通过第一支承元件25进入气溶胶生成制品2，并且进一步穿过基质元件24、第二支承元件23、气溶胶冷却元件22和过滤器元件21，在那里其最终离开制品2。在基质元件24中，来自气溶胶形成基质的蒸发材料夹带到气流中。随后，蒸发材料和空气在通过第二支承元件23、气溶胶冷却元件22和过滤器元件21时冷却，从而形成气溶胶。

为了能够在接收腔221的底部部分处将气流正确地重新引导到气溶胶生成制品2中，气溶胶生成装置200包括布置在接收腔221的远端5处的三个端部止挡件14。端部止挡件14构造成限制制品2插入到接收腔221中的插入深度，并且因此防止制品2邻接接收腔221的底表面。这在图1中示出。

如上文所提及，出于各种目的和原因，例如为了确保装置的适当运行，接收腔中的某些状况和状态的检测是重要的。例如，准确地检测用户的抽吸以便抵消在用户进行抽吸时加热温度的变化很重要。在其他情况下，可能需要检测接收腔中气溶胶生成制品的存在或移位，以便启用或禁用加热过程。同样，可能需要对制品类型进行识别，以确保各装置仅使用适当的制品。

出于这些目的，根据本实施例的气溶胶生成装置200包括状态检测器70，该状态检测器被配置成检测接收腔中至少一个特定状态的存在。为此，状态检测器70包括辐射发射器71和辐射传感器72。如图1和图5中可见，辐射发射器71被布置和配置成将辐射发射到接收腔221中。同样，辐射传感器被布置和配置成检测从接收腔211的内部反射的且因此可能指示至少一个特定状态的存在的发射辐射的一部分。

在本实施例中，状态检测器70位于腔221的远端部分处，与插入开口15相对。如下文将进一步详细解释的，该位置特别适合于检测接收腔221中的多个不同状况和状态。

在本实施例中，辐射发射器71是以约670nm±50nm发射红光的发光二极管(LED)。

辐射传感器72是光电二极管，其具有与从辐射发射器71发射的光的光谱范围匹配的光谱灵敏度。优选地，光电二极管是Si(硅)光电二极管。

如图5中还可见，辐射发射器71和辐射传感器72邻近壁构件18布置，所述壁构件将辐射发射器71和辐射传感器72与接收腔221的内部分开。壁构件18形成接收腔221的底部的一部分。辐射发射器71和辐射传感器72在与腔221的内表面16相对的一侧上接收在接收腔的底壁中的凹部19中。

为了确保足够量的辐射功率从辐射发射器71穿过壁构件18传递到接收室211的内部中，并且随后从腔221的内部通过壁构件18朝向辐射传感器71返回(反射辐射)，壁构件18对于发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少一部分是光学透射的。例如，对于发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少20％，壁构件18可以具有至少20％的光学透射率，特别是至少50％的光学透射率，优选至少75％的光学透射率，甚至更优选至少80％的光学透射率。对于这一点，壁构件19优选地是相当薄的，壁厚度在0.1毫米到2毫米的范围内，特别是0.15毫米到1毫米的范围内，优选地0.2毫米到0.5毫米的范围内。例如，对于如在本实施例中以约670nm±50nm发射红光的发光二极管(LED)，壁构件18可以由PEEK制成，并且可具有0.2mm的壁厚。

一般来说，壁构件18可以由与限定接收腔的壁的其它部分的材料不同的材料制成。替代地，壁构件18可以由与限定接收腔的壁的其它部分的材料相同的材料制成。

还如图1和图5中可见，辐射发射器71和辐射传感器72是感测单元73的一部分。感测单元73包括支承体74，辐射发射器71和辐射传感器72附接到所述支承体，并且所述支承体用于将感测单元73安装到接收腔模块220。如图5中所示，接收腔模块220包括插入式凹部11，该插入式凹部位于接收腔模块220的底部部分处，并且被配置成接收感测单元73。为了将感测单元73牢固地保持在插入式凹部11中，支承体74可包括一个或多个卡扣配合件，该卡扣配合件在感测单元73插入到插入式凹部11中时与插入式凹部11中的对应卡扣配合件接合。

感测单元70还包括电连接器元件，以将辐射发射器71和辐射传感器72与状态检测器70的电路(未示出)可操作地连接。电路被配置成控制辐射发射器71的操作并将辐射传感器72的输出信号转换成指示接收腔221中存在至少一个特定状态的信号。状态检测器70的电路可以是控制器260的组成部分。基于状态检测器70提供的输出信号，控制器260可以采取不同动作以影响装置的操作。现在将参照图6、图7和图8解释这点，其示出了根据本发明的状态检测器的不同应用。

图6示意性地示出了充当抽吸检测器的状态检测器70的第一应用。图6的下部部分示出了在使用者抽吸时处于某状态的气溶胶生成系统。相比之下，图6的上部部分示出处于两个抽吸之间的状态即当使用者不抽吸时的气溶胶生成系统。如上文所解释的，当用户进行抽吸时，空气被抽吸通过接收腔221。气流使接收腔221中的空气密度改变。这特别适用于在端部止动件14之间形成的在接收腔221的底部与气溶胶生成制品2的远端之间的间隙体积(参见图1和图5)。空气密度的变化主要是由于侧气流气溶胶，其填充抽吸之间的间隙体积，并且当用户抽吸时，从间隙体积排出。因此，靠近接收腔221的底部的间隙体积充当气溶胶检测腔。空气密度的变化引起间隙体积的光学透射率和吸收率特性的变化。这又引起从辐射发射器71发射到接收腔221的内部且随后从接收腔的内部朝向辐射传感器72反射的辐射强度的变化，在辐射传感器处检测辐射的强度。因此，反射光的强度的变化指示用户的抽吸。基于由状态检测器70提供的指示用户抽吸的发生的对应输出信号，加热过程可适于例如抵消由于在用户抽吸期间通过装置的气流的冷却效应引起的加热温度的变化。

图7示意性地示出了状态检测器70的第二应用，其用于检测在接收腔221中气溶胶生成制品2的插入或(不)存在。图7的上部部分示出了在插入气溶胶生成制品之前的接收腔221，而图7的下部部分示出了在插入制品之后的接收腔221。如箭头所示，制品的插入使得从辐射发射器71发射到腔221中的辐射与在腔221中不接收制品的情况不同地反射。因此，当制品2插入到腔2中时，由辐射传感器72检测到的反射光的强度改变。因此，反射光的强度变化指示在接收腔2中插入或(不)存在气溶胶生成制品2。基于由状态检测器70提供的指示在腔221中插入或(不)存在制品2的对应输出信号，加热过程可被启用或禁用。优选地，装置被配置成当状态检测器70检测到在腔221中插入或存在制品2时，例如自动启动加热过程。

图8示意性地示出了状态检测器70的第三应用，其用于检测气溶胶生成制品2从接收腔221中的预定义或期望位置的移位。制品2的移位可能是由于在插入接收腔221中时或由于一些机械影响而在装置使用期间制品2错位。图8的上部部分示出了制品2在接收腔221中的预定义或期望位置的适当放置，而图8的下部部分示出了制品从预定义或期望位置(参见虚线)移位。与图6和图7中所示的其它应用中一样，当由辐射传感器72检测时，制品2的移位引起反射辐射的强度与预定义强度值的偏差。预定义强度值对应于预定义或期望位置。因此，反射辐射强度的偏差指示制品2的移位。基于由状态检测器70提供的指示制品2在腔221中移位的对应输出信号，加热过程可例如被禁用。

Claims (15)

1.一种用于加热能够在加热时形成可吸入气溶胶的气溶胶形成基质的电加热气溶胶生成装置，所述装置包括：

-接收腔，所述接收腔用于可移除地接收包括所述气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的至少一部分；

-电加热器，所述电加热器用于在所述制品接收在所述接收腔中时加热所述气溶胶形成基质；

-状态检测器，所述状态检测器用于检测所述接收腔中至少一个特定状态的存在，其中所述检测器包括辐射发射器和辐射传感器，所述辐射发射器被布置并且配置成将辐射发射到所述接收腔中，所述辐射传感器被布置并且配置成检测从所述接收腔的内部反射的并且指示所述至少一个特定状态的存在的发射辐射的一部分。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其中所述状态检测器被配置成以下各项中的至少一者：

-通过检测由于在使用者抽吸期间发生的所述接收腔中的空气密度的变化引起的反射辐射的强度变化来检测使用者的抽吸；

-在将所述气溶胶生成制品插入到所述接收腔中时，通过检测反射辐射的强度变化来检测所述接收腔中气溶胶生成制品的存在；

-通过检测反射辐射的强度与反射辐射的强度的预定义值的偏差，检测所述接收腔中气溶胶生成制品的移位；

-通过检测对应于特定制品类型的反射辐射的强度的预定义值，识别所述接收腔中接收的气溶胶生成制品的特定类型。

3.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述辐射发射器和所述辐射检测器布置在所述接收腔外部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述辐射发射器和所述辐射检测器不与所述接收腔的内部流体连通。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述辐射发射器被配置成发射具有在400nm与1300nm之间，特别是在400nm与700nm之间或在700nm与1300nm之间的光谱范围的辐射。

6.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述辐射发射器和所述辐射检测器由壁构件与所述接收腔的内部分离，所述壁构件形成限定所述接收腔的壁的一部分，其中所述壁构件对于发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少一部分是光学透射的。

7.根据权利要求6所述的气溶胶生成装置，其中对于发射辐射和反射辐射的光谱范围的至少一部分，所述壁构件具有至少20％的光学透射率，特别是至少50％的光学透射率。

8.根据权利要求6或7中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述壁构件由聚四氟乙烯或聚醚醚酮制成。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述壁构件具有在0.1毫米至2毫米范围内的壁厚。

10.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述辐射发射器包括发光二极管。

11.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述辐射检测器包括光电二极管。

12.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述状态检测器的至少一部分靠近或邻近所述腔的远端部分布置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置，其中所述装置包括控制器模块和接收腔模块，其中所述接收腔模块包括所述接收腔和所述辐射发射器和所述辐射检测器。

14.气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成装置和气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品可移除地接收在或可接收在所述装置的接收腔中。

15.根据权利要求14所述的气溶胶生成系统，其中所述制品包括光学标记。

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