CN114126427A - 吸烟替代系统 - Google Patents

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CN114126427A CN202080033311.1A CN202080033311A CN114126427A CN 114126427 A CN114126427 A CN 114126427A CN 202080033311 A CN202080033311 A CN 202080033311A CN 114126427 A CN114126427 A CN 114126427A
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    • A24F40/20—Devices using solid inhalable precursors

Abstract

吸烟替代系统，其包括用于以不同模式操作装置的加热烟草装置。特别地，提供了包括加热器的加热不燃烧装置，其中所述装置被配置成：从电源向所述加热器供应功率；在第一预定加热时段供应第一功率水平，以将所述加热器的温度升高至工作温度；以及供应第二功率水平以将所述加热器的温度保持在所述工作温度，其中所述第二功率水平低于所述第一功率水平。

Description

吸烟替代系统
技术领域
本发明涉及吸烟替代系统，并且具体但非排它地涉及包括加热不燃烧装置的吸烟替代系统。
背景技术
吸食烟草通常被认为是将吸烟者暴露于潜在有害物质。通常认为，通过烟草的焚烧和/或燃烧引起的热量以及烟草烟雾本身中焚烧的烟草的成分产生大量的潜在有害物质。
传统的可燃性吸烟制品，例如香烟，典型地包括被包裹物包裹的由烟草丝构成的圆柱形烟草棒，并且通常还包括与被包裹的烟草棒轴向对齐成邻接关系的圆柱形过滤器。过滤器通常包括由滤棒包裹物(plug wrap)围绕的过滤材料。被包裹的烟草棒和过滤器通过围绕过滤器的整个长度和被包裹的烟草棒的相邻部分的包裹的接装纸带连接在一起。这种类型的传统香烟通过点燃与过滤器相对的端部并且燃烧烟草棒来使用。吸烟者通过在香烟的嘴端或过滤器端抽吸来将主流烟气接收进他们的嘴中。
已知诸如烟草的有机材料的燃烧产生焦油和其它潜在有害的副产物。为了避免吸食烟草，已经提出了各种吸烟替代系统(或“替代吸烟系统”)。
此类吸烟替代系统可以形成针对希望停止吸烟并且克服对尼古丁的依赖的人的尼古丁替代疗法的一部分。
吸烟替代系统包括电子系统，所述电子系统允许使用者通过产生气溶胶(也称为“蒸汽”)来模拟吸烟的行为，所述气溶胶通过嘴抽吸进入(吸入)肺中，并且然后呼出。吸入的气溶胶通常携带尼古丁和/或调味剂，而没有或具有较少的与传统吸烟相关的气味和健康风险。
通常，吸烟替代系统旨在为吸烟习惯提供替代品，同时为使用者提供与体验传统吸烟和可燃性烟草产品类似的体验和满足感。一些吸烟替代系统使用吸烟替代制品(也称为“消耗品”)，所述吸烟替代制品被设计成类似于传统的香烟，并且其形式是在一个端部处具有管嘴的圆柱形。
在过去的几年中，吸烟替代系统的普及和使用已经迅速增长。尽管最初作为帮助希望戒烟的习惯性吸烟者的辅助品进行销售，但消费者越来越将吸烟替代系统视为期望的生活方式的附属品。
有许多不同种类的吸烟替代系统，每一种均使用不同的吸烟替代方法。
用于吸烟替代系统的一种方法是所谓的加热烟草(“HT”)方法，其中烟草(而不是“电子烟液”)被加热或温热以释放蒸汽。HT也称为“加热不燃烧”(“HNB”)。烟草可以是烟叶或再造烟草。蒸汽可以含有尼古丁和/或调味剂。在HT方法中，目的在于烟草被加热但不燃烧，即烟草不经历燃烧。
典型的HT吸烟替代系统可以包括装置和消耗品。消耗品可以包括烟草材料。装置和消耗品可以被配置成物理联接在一起。在使用时，可以通过装置的加热元件将热量传递给烟草材料，其中通过烟草材料的气流使烟草材料中的组分作为蒸汽被释放。蒸汽还可以由烟草材料中的载体(该载体可以例如包括丙二醇和/或植物甘油)和从烟草释放的其它挥发性化合物形成。释放的蒸汽可以被夹带在抽吸通过烟草的气流中。
当蒸汽通过消耗品(夹带在气流中)从汽化位置到达消耗品的出口(例如，管嘴)时，蒸汽冷却并且凝结以形成供使用者吸入的气溶胶。气溶胶将通常含有挥发性化合物。
在HT吸烟替代系统中，加热而非燃烧烟草材料被认为导致很少量或更少量的吸烟期间通常产生的更有害的化合物。因此，HT方法可以降低可能通过烟草的焚烧、燃烧和热解降解而产生的气味和/或健康风险。
可能需要改善的吸烟替代系统，特别是HT吸烟替代系统的设计，以增强使用者体验并且改善HT吸烟替代系统的功能。
鉴于上述考虑，设计了本公开内容。
发明内容
在最一般的情况下，本发明涉及用于控制用于加热的功率水平的加热不燃烧装置。
根据本发明，提供了包括加热器的加热不燃烧装置，其中所述装置被配置成：从电源向加热器供应功率；在第一预定加热时段供应第一功率水平，以将加热器的温度升高至工作温度；以及供应第二功率水平以将加热器的温度保持在工作温度；其中第二功率水平低于第一功率水平。
通过提供加热不燃烧装置来控制功率水平以保持加热器的工作温度，用于提供精确量的热量以产生可重复的性能。
现在将阐述可选特征。这些可单独应用或与任何方面任意组合应用。
可选地，还包括控制器108，所述控制器108被配置成控制第一功率水平来将棒状加热器从环境温度加热至阈值温度水平，以及控制第二功率水平以便将温度保持在阈值温度水平。替代地，如果温度下降，则施加第二功率水平以将温度增加至阈值温度水平。通过使用第一功率水平和第二功率水平，可以选择性地加热棒状加热器以增加或保持温度。
有利地，供应至加热器的功率是经脉冲宽度调制的，以便控制加热棒状加热器所施加的能量。通过使用脉冲宽度调制，可以选择性地向棒状加热器供应能量。
合宜地，以第一占空比的脉冲宽度调制供应第一功率水平，以便加热棒状加热器来将温度从未加热状态增加至阈值温度。优选以第一占空比设置第一功率水平，以仅提供所需的能量并且节省电池。
任选地，第一占空比不依赖于加热器的温度，使得第一占空比还可以适用于各种其它条件。
有利地，第一占空比任选地是以下中的一种：60％至100％、70％至100％或80％至100％，表明仅在这些指定的百分比或百分比范围内向棒状加热器施加能量。这将确保降低功率消耗。
合宜地，以第二占空比的脉冲宽度调制供应第二功率水平。优选以第二占空比设置第二功率水平，以仅提供所需的能量来将温度保持在期望的水平。这将避免棒状加热器的过热并且节省功率。
任选地，第二占空比不依赖于加热器的温度，使得第二占空比还可以适用于各种其它条件。
有利地，第二占空比任选地是以下中的一种：低于100％、低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％。确保仅在这些指定的百分比或百分比范围内向棒状加热器施加能量。这将确保降低功率消耗并且还实现了恒定的温度。
合宜地，在预定的加热时段供应第一功率水平，以将棒状加热器的温度升高至期望的水平。
可选地，第一功率水平在整个预定的加热时段内是恒定的，来确保稳定的加热温度并且提供最佳的使用者体验。
有利地，加热时段任选地是10秒至45秒和10秒至25秒中的一种，用于确保使用者开始使用消耗品的最小等待时间，而没有太多延迟。
合宜地，工作温度任选地是250℃至400℃。替代地，工作温度可以任选地是300℃至350℃。
任选地，在预定的工作时段供应第二功率水平用于保持在消耗品循环期间的温度以提供最佳的使用者体验。
有利地，第二功率水平在整个预定的工作时段内是恒定的。这可以确保稳定地保持在消耗品循环期间的温度并且提供最佳的使用者体验。
合宜地，预定的工作时段任选地是3分钟至7分钟。
任选地，第一功率水平、第二功率水平和加热器的工作温度中的每一个均是预先确定的。这可以允许使用者根据其需求进行配置，或者可以根据各种使用模式进行预设和修改。
装置可以包括细长主体。细长主体的端部可以被配置成与气溶胶形成制品接合。例如，主体可以被配置成与加热烟草(HT)消耗品(或加热不燃烧(HNB)消耗品)接合。术语“加热烟草”和“加热不燃烧”在本文中可互换地用于描述加热而非燃烧类型的消耗品(或者可互换地用于描述与此类消耗品一起使用的装置)。装置可以包括腔，所述腔被配置成用于容纳消耗品的至少一部分(即用于与消耗品接合)。气溶胶形成制品可以是包括气溶胶前体(例如由气溶胶形成基材承载)的类型。
装置可以包括用于加热气溶胶形成制品的加热器。加热器可以包括加热元件，所述加热元件可以呈从装置的主体延伸的棒的形式。加热元件可以从配置成与气溶胶形成制品接合的主体的端部延伸。
加热器(以及因此加热元件)可以牢固地安装至主体。加热元件可以是细长的以便限定纵轴，并且例如可以具有基本上圆形的横向轮廓(即垂直于加热元件的纵轴)(即加热元件可以是大致圆柱形的)。替代地，加热元件可以具有矩形的横向轮廓(即加热器可以是“叶片状加热器”)。替代地，加热元件可以呈管的形状(即加热器可以是“管状加热器”)。加热元件可以采用其它形式(例如，加热元件可以具有椭圆形横向轮廓)。加热元件的横向轮廓的形状和/或尺寸(例如直径)可以在加热元件的整个长度(或基本上整个长度)上大致一致。
加热元件可以是15mm至25mm长，例如18mm至20mm长，例如，约19mm长。加热元件可以具有1.5mm至2.5mm的直径，例如2mm至2.3mm的直径，例如，约2.15mm的直径。
加热元件可以由陶瓷形成。加热元件可以包括包含Al2O3的芯(例如，陶瓷芯)。加热元件的芯的直径可以是1.8mm至2.1mm，例如1.9mm至2mm。加热元件可以包括包含Al2O3的外层(例如，外陶瓷层)。外层的厚度可以是160μm至220μm，例如170μm至190μm，例如约180μm。加热元件可以包括加热轨道，所述加热轨道可以沿加热元件纵向延伸。加热轨道可以夹置在加热元件的外层与芯之间。加热轨道可以包含钨和/或铼。加热轨道可以具有约20μm的厚度。
加热元件可以位于(装置的)腔中，并且可以从腔的内部基底朝向腔的开口延伸(例如沿纵轴)。加热元件的长度(即沿加热器的纵轴)可以小于腔的深度。因此，加热元件可以在腔的长度的仅一部分内延伸。换而言之，加热元件可以不延伸穿过(或超过)腔的开口。
加热元件可以被配置成当气溶胶形成制品容纳在腔中时插置在气溶胶形成制品(例如HT消耗品)中。在这一点上，加热元件的远端(即远离安装至装置的加热元件的基底)可以包括锥形部，其可以有助于加热元件插置在气溶胶形成制品中。当气溶胶形成制品容纳在腔中时，加热元件可以完全穿透气溶胶形成制品。换而言之，加热元件的整个长度或基本上整个长度可以容纳在气溶胶形成制品中。
加热元件的长度可以小于或基本上等于形成气溶胶形成制品(例如HT消耗品)的一部分的气溶胶形成基材的轴向长度。因此，当此类气溶胶形成制品与装置接合时，加热元件可以仅穿透气溶胶形成基材，而不是气溶胶形成制品的其它组件。加热元件可以在气溶胶形成制品的气溶胶形成基材的基本上整个轴向长度上穿透气溶胶形成基材。因此，当被加热元件穿透时，热量可以从加热元件传递(例如，加热元件的外周表面)到周围的气溶胶形成基材。换而言之，热量可以径向向外(在圆柱形加热元件的情况下)或例如径向向内(在管状加热器的情况下)传递。
在加热器是管状加热器的情况下，管状加热器的加热元件可以围绕腔的至少一部分。当气溶胶形成制品的一部分容纳在腔中时，加热元件可以围绕气溶胶形成制品的该部分(即以便加热气溶胶形成制品的该部分)。特别地，加热元件可以围绕气溶胶形成制品的气溶胶形成基材。换而言之，当气溶胶形成制品与装置接合时，气溶胶形成制品的气溶胶形成基材可以与(管状)加热元件的内表面相邻定位。当加热元件被启动时，热量可以从加热元件的内表面径向向内传递，以加热气溶胶形成基材。
腔可以包括(例如，周向)壁(或多个壁)，并且(管状)加热元件可以围绕壁的至少一部分延伸。以这种方式，壁可以位于加热元件的内表面与气溶胶形成制品的外表面之间。腔的壁(或多个壁)可以由导热材料(例如金属)形成，以允许从加热元件至气溶胶形成制品的热传导。因此，热量可以从加热元件通过腔壁(或多个壁)传导至容纳在腔中的气溶胶形成制品的气溶胶形成基材。
在一些实施方案中，装置可以包括设置在主体的端部处的帽，所述帽被配置成与气溶胶形成制品接合。在装置包括具有加热元件的加热器的情况下，帽可以至少部分地封闭加热元件。帽可以在其中提供了通向加热元件的通路的打开位置与其中帽至少部分地封闭加热元件的关闭位置之间移动。帽可以与装置的主体可滑动地接合，并且可以在打开位置与关闭位置之间滑动。
帽可以限定装置的腔的至少一部分。换而言之，腔可以完全由帽限定，或者帽和主体中的每一个可以限定腔的一部分。在帽完全限定腔的情况下，帽可以包括用于将加热元件容纳在腔中的孔(当帽处于关闭位置时)。帽可以包括通向腔的开口。开口可以配置成容纳气溶胶形成制品的至少一部分。换而言之，气溶胶形成制品可以通过开口插置并且进入腔中(以便与装置接合)。
帽可以配置成使得当气溶胶形成制品与装置接合(例如容纳在腔中)时，气溶胶形成制品的仅一部分容纳在腔中。换而言之，气溶胶形成制品的一部分(未容纳在腔中)可以从开口突出(即延伸超过开口)。气溶胶形成制品的该(突出)部分可以是气溶胶形成制品的终端(例如嘴)端部，其可以出于吸入由装置形成的气溶胶的目的而容纳在使用者的嘴中。
装置可以包括电源或者可以连接至电源(例如与装置分开的电源)。电源可以电连接至加热器。在这一点上，改变(例如，切换)电源与加热器的电连接可以影响加热器的状态。例如，切换电源与加热器的电连接可以在接通状态与断开状态之间切换加热器。电源可以是蓄电装置。例如，电源可以是电池或可充电电池(例如锂离子电池)。
装置可以包括输入连接(例如，USB端口、微型USB端口、USB-C端口等)。输入连接可以被配置用于连接至外部电源，例如，电源插座。在一些情况下，输入连接可以用作内部电源(例如电池或可充电电池)的替代。换而言之，输入连接可以电连接至加热器(用于向加热器提供功率)。因此，在一些形式中，输入连接可以形成装置的电源的至少一部分。
在电源包括可充电电源(例如可充电电池)的情况下，输入连接可以用于对电源进行充电和再充电。
装置可以包括使用者界面(UI)。在一些实施方案中，UI可以包括从使用者接收操作命令的输入机构。UI的输入机构可以允许使用者控制装置的操作的至少一个方面。在一些实施方案中，输入机构可以包括电源按钮，以在接通状态与断开状态之间切换装置。
在一些实施方案中，UI可以附加地或替代地包括输出机构以向使用者传达信息。在一些实施方案中，输出机构可以包括灯以向使用者指示装置(和/或气溶胶形成制品)的状况。向使用者指示的装置(和/或气溶胶形成制品)的状况可以包括指示加热器的工作的状况。例如，状况可以包括加热器是处于断开状态还是接通状态。在一些实施方案中，UI单元可以包括按钮、显示器、触摸屏、开关、灯等中的至少一个。例如，输出机构可以包括可以位于装置的主体上的一个或多个(例如两个、三个、四个等)发光二极管(“LED”)。
装置还可以包括抽吸传感器(例如气流传感器)，其形成UI的输入机构的一部分。抽吸传感器可以被配置成检测使用者抽吸气溶胶形成制品的端部(即终端(嘴)端部)。抽吸传感器例如可以是压力传感器或传声器。抽吸传感器可以被配置成产生指示抽吸状态的信号。信号可以指示使用者抽吸(来自气溶胶形成制品的气溶胶)，使得其例如呈二进制信号的形式。替代地或附加地，信号可以指示抽吸的特性(例如，抽吸的流速、抽吸的时间长度等)。
装置可以包括控制器，或者可以连接至控制器，所述控制器可以被配置成控制装置的至少一个功能。控制器可以包括例如可以安装在印刷电路板(PCB)上的微控制器。控制器可以还包括存储器，例如非易失性存储器。存储器可以包括指令，所述指令可以在被实现时使得控制器执行方法的某些任务或步骤。在装置包括输入连接的情况下，控制器可以连接至输入连接。
控制器可以被配置成控制加热器(并且例如，加热元件)的工作。因此，控制器可以被配置成控制与装置接合的气溶胶形成制品的气溶胶形成部分的汽化。控制器可以被配置成控制由电源施加至加热器的电压。例如，控制器可以被配置成在向加热器施加(电源的)全部输出电压与不向加热器施加电压之间切换。替代地或附加地，控制单元可以实现更复杂的加热器控制协议。
在一些实施方案中，控制器可以控制电源向加热器供应预定的第一功率水平或第二功率水平用于加热至第一预定加热水平或第二预定加热水平。替代地，向加热器供应的功率是经脉冲宽度调制的。附加地，脉冲宽度调制的占空比从第一功率水平变化至第二功率水平。
装置还可以包括电压调节器，以调节由电源供应的输出电压以形成调节电压。随后可以将调节电压施加至加热器。
在装置包括UI的一些实施方案中，控制器可以可操作地连接至UI的一个或多个组件。控制器可以被配置成从UI的输入机构接收命令信号。控制器可以被配置成响应于命令信号来控制加热器。例如，控制器可以被配置成接收来自UI的“接通”和“断开”命令信号，并且作为响应，可以控制加热器以便处于相应的接通或断开状态。
控制器可以被配置成将输出信号发送至UI的组件。UI可以被配置成响应于此类输出信号(从控制器接收)，经由输出机构向使用者传达信息。例如，在装置包括一个或多个LED的情况下，LED可以可操作地连接至控制器。因此，控制器可以被配置成控制LED的照明(例如，响应于输出信号)。例如，控制器可以被配置成根据加热器的(例如，接通或断开)状态来控制LED的照明。
在装置包括传感器(例如抽吸/气流传感器)的情况下，控制器可以可操作地连接至传感器。控制器可以被配置成接收来自传感器的信号(例如，指示装置和/或接合的气溶胶形成制品的状态)。控制器可以被配置成基于来自传感器的信号来控制加热器或输出机构的一个方面。
装置可以包括被配置成与外部装置进行无线通信(例如，经由蓝牙(例如蓝牙低能量连接)或Wi-Fi)的无线接口。类似地，输入连接可以被配置成与外部装置的有线连接，以便在装置与外部装置之间提供通信。
外部装置可以是移动装置。例如，外部装置可以是智能电话、平板电脑、智能手表或智能汽车。应用(例如，app)可以安装在外部装置(例如，移动装置)上。应用可以促进装置与外部装置之间经由有线连接或无线连接的通信。
无线接口或有线接口可以被配置成在外部装置与装置的控制器之间传递信号。在这一点上，控制器可以响应于从外部装置接收的信号来控制装置的一个方面。替代地或附加地，外部装置可以响应于从装置(例如，从装置的控制器)接收的信号。
在第二方面，提供了系统(例如，吸烟替代系统)，其包括根据第一方面的装置和气溶胶形成制品。气溶胶形成制品可以在气溶胶形成制品的上游端部处包括气溶胶形成基材。制品可以呈吸烟替代制品的形式，例如加热烟草(HT)消耗品(也称为加热不燃烧(HNB)消耗品)。
如本文使用，术语“上游”和“下游”旨在指蒸汽/气溶胶的流动方向，即制品/消耗品的下游端部是其中气溶胶离开消耗品以供使用者吸入的嘴端部或出口。制品/消耗品的上游端部是与下游端部相对的端部。
气溶胶形成基材能够被加热以释放可以形成气溶胶的至少一种挥发性化合物。气溶胶形成基材可以位于制品/消耗品的上游端部。
为了产生气溶胶，气溶胶形成基材包含至少一种挥发性化合物，其旨在被汽化/气雾化，并且当被吸入时可以向使用者提供消遣和/或医疗效果。合适的化学和/或生理学活性挥发性化合物包括：尼古丁、用于医疗效果的可卡因、咖啡因、用于医疗效果的阿片和阿片类物质、阿茶碱和卡西酮、卡瓦内酯、mysticin、β-咔啉生物碱、丹酚(salvinorin)A以及与前述功能等同的任意组合和/或合成替代物。
气溶胶形成基材可以包括植物材料。植物材料可以包括选自以下列表中的至少一种植物材料：假刺苋(Amaranthus dubius)、熊果(Arctostaphylos uva-ursi，Bearberry)、蓟罂粟(Argemone mexicana)、阿米卡(Amica)、艾蒿(Artemisia vulgaris)、黄茶(YellowTees)、马蹄莲(Galea zacatechichi)、海刀豆(Canavalia maritima，Baybean)、墨西哥伞树(Cecropia mexicana，Guamura)、夜来香(Cestrum noctumum)、弗吉尼亚琉璃草(Cynoglossum virginianum，wild comfrey)、金雀儿(Cytisusscoparius)、达米阿那(Damiana)、过江龙(Entada rheedii)、加利福尼亚花菱草(Eschscholziacalifomica，California Poppy)、网纹草(Fittoniaalbivenis)、马醉草(Hippobromalongiflora)、日本葎草(Humulus japonica，Japanese Hops)、啤酒花(Humulus lupulus，Hops)、刺毛莴苣(Lactucavirosa，Lettuce Opium)、六棱菊(Laggeraalata)、狮耳花(Leonotisleonurus)、欧益母草(Leonurus cardiaca，Motherwort)、细叶益母草(Leonurus sibiricus，Honeyweed)、红花山梗菜(Lobelia cardinalis)、北美山梗菜(Lobelia inflata，Indian-tobacco)、大蓝半边莲(Lobelia siphilitica)、荆芥(Nepeta cataria，Catnip)、烟草属(Nicotiana species，Tobacco)、白睡莲(Nymphaea alba，White Lily)、蓝睡莲(Nymphaeacaerulea，Blue Lily)、用于医疗效果的罂粟(Opium poppy)、紫果西番莲(Passifloraincamata，Passionflower)、密花马先蒿(Pedicularisdensiflora，Indian Warrior)、格氏马先蒿(Pedicularisgroenlandica，Elephant's Head)、墨西哥鼠尾草(Salviadivinorum)、多瑞鼠尾草(Salvia dorrii，Tobacco Sage)、鼠尾草属(Salvia species，Sage)、盔状黄芩(Scutellariagalericulata)、侧花黄芩(Scutellarialateriflora)、小黄芩(Scutellaria nana)、黄芩属(Scutellaria species，Skullcap)、黄花稔(Sida acuta，Wireweed)、白背黄花稔(Sidarhombifolia)、非洲梦根(Silene capensis)、丁香蒲桃(Syzygiumaromaticum，Clove)、香叶万寿菊(Tagetes lucida，Mexican Tarragon)、棉果菊(Tarchonanthuscamphoratus)、达米阿那叶(Tumeradiffusa，Damiana)、毛蕊花(Verbascum，Mullein)、阔叶苏铁(Zamia latifolia，Maconha Brava)以及与前述功能等同的任意组合和/或合成替代物。
植物材料可以是烟草。可以使用任何类型的烟草。这包括但不限于，烤烟草、白肋烟草、马里兰烟草、深色晾晒烟草、香料烟草、深色熏烟草、珀里克烟草(perique tobacco)和兰花烟草(rustica tobacco)。这也包括上述烟草的混合物。
烟草可以包括一种或多种的烟叶、烟茎、烟粉、烟末、烟草衍生物、膨胀烟草、均质化烟草、烟丝、挤出烟草、切碎烟草和/或再造烟草(例如浆法再造或纸法再造)。
气溶胶形成基材可以包括收集的均质化(例如纸法/浆法再造)烟草片或由此类片形成的收集的碎片/条。
气溶胶形成基材可以包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自保湿剂、调味剂、填充剂、水性/非水性溶剂和粘合剂。
调味剂可以呈固体或液体形式提供。它可以包括薄荷醇、甘草、巧克力、水果风味(包括例如柑橘、樱桃等)、香草、香料(例如姜、肉桂)和烟草风味。调味剂可以均匀地分散在整个气溶胶形成基材中，或者可以在整个气溶胶形成基材中以分开的位置和/或变化的浓度提供。
气溶胶形成基材可以形成为基本上圆柱形，使得制品/消耗品类似于传统香烟。其直径可以是5mm至10mm，例如6mm至9mm或6mm至8mm，例如约7mm。其轴向长度可以是10mm至15mm，例如11mm至14mm，例如约12mm或13mm。
制品/消耗品可以包括至少一个过滤器元件。在制品/消耗品的下游/嘴端部处可以有终端过滤器元件。
所述过滤器元件或至少一个过滤器元件(例如终端过滤器元件)可以由醋酸纤维素或聚丙烯丝束组成。所述至少一个过滤器元件(例如终端过滤器元件)可以由活性炭组成。所述至少一个过滤器元件(例如终端元件)可以由纸组成。可以用滤棒包裹物(例如纸型滤棒包裹物)至少部分地(例如完全地)围绕所述过滤器元件或每个过滤器元件。
终端过滤器元件(在制品/消耗品的下游端部处)可以通过围绕接装层(例如接装纸层)连接至形成制品/消耗品的上游元件。接装纸的轴向长度可以比终端过滤器元件的轴向长度更长，使得接装纸完全地围绕终端过滤器元件以及围绕任何相邻上游元件的包裹层。
在一些实施方案中，制品/消耗品可以包括气溶胶冷却元件，其适于在被使用者吸入之前冷却由气溶胶形成基材产生的气溶胶(通过热交换)。
制品/消耗品可以包括在气溶胶形成基材与消耗品的下游端部之间限定空间或腔的间隔元件。间隔元件可以包括纸板管。间隔件元件可以由(纸)包裹层围绕。
本发明包括所述的方面和优选特征的组合，除非这种组合是明显不可能或明确避免的。
本领域技术人员应理解，除非相互排斥的情况，关于以上方面中的任一个描述的特征或参数可以适用于任何其它方面。此外，除非相互排斥的情况，本文描述的任何特征或参数可以适用于任何方面和/或与本文描述的任何其它特征或参数组合。
附图说明
为了可以理解本发明并且为了可以理解本发明的其它方面和特征，现在将参考附图更详细地讨论例示出本发明原理的实施方案，其中：
图1A是吸烟替代系统的示意图；
图1B是图1A的吸烟替代系统的变型的示意图；
图2A是其中消耗品与装置接合的吸烟替代系统的第一实施方案的前视图；
图2B是其中消耗品与装置脱离的吸烟替代系统的第一实施方案的前视图；
图2C是吸烟替代系统的第一实施方案的消耗品的剖视图；
图2D是吸烟替代系统的第一实施方案的装置的端部的细节图；
图2E是吸烟替代系统的第一实施方案的剖视图；以及
图3是例示出根据本发明一些实施方案的加热不燃烧装置的加热功能的图示。
具体实施方式
现在将参考附图讨论本发明的方面和实施方案。其它方面和实施方案对本领域技术人员而言将是显而易见的。本文中提及的所有文件均通过援引并入本文。
图1A是提供吸烟替代系统100的总体概观的示意图。系统100包括替代吸烟装置101和呈消耗品102形式的气溶胶形成制品，所述消耗品102包含气溶胶前体103。系统被配置成通过加热气溶胶前体103来汽化气溶胶前体(以便形成供使用者吸入的蒸汽/气溶胶)。
在例示的系统中，加热器104形成消耗品102的一部分并且被配置成加热气溶胶前体103。在该变型中，例如，当消耗品102与装置101接合时，加热器104可电连接至电源105。来自加热器104的热量汽化气溶胶前体103以产生蒸汽。蒸汽随后凝结以形成气溶胶，所述气溶胶最终由使用者吸入。
系统100还包括形成装置101的一部分的电源105。在其它实施方案中，电源105可以在装置101的外部(但可连接至装置101)。电源105可电连接至加热器104，使得其能够向加热器104供应电力(即，出于加热气溶胶前体103的目的)。因此，对电源105与加热器104的电连接的控制提供了对加热器104的状态的控制。电源105可以是蓄电装置，例如电池或可充电电池(例如锂离子电池)。
系统100进一步包括I/O模块，所述I/O模块包括连接器106(例如，呈USB端口、微型USB端口、USB-C端口等形式)。连接器106被配置用于连接至外部电源，例如，电源插座。连接器106可以用于代替电源105。换而言之，连接器106可以电连接至加热器104，以便向加热器104供电。在此类实施方案中，装置可以不包括电源，并且系统的电源可以替代地包括连接器106和外部电源(连接器106提供与外部电源的电连接)。
在一些实施方案中，在电源105包括可充电电池的情况下，连接器106可以用于对电源105进行充电和再充电。
系统100还包括使用者界面(UI)107。尽管未示出，但UI 107可以包括从使用者接收命令的输入机构。UI 107的输入机构允许使用者控制系统100的操作的至少一个方面。输入机构可以，例如，呈按钮、触摸屏、开关、传声器、运动传感器等形式。
UI 107还包括向使用者传达信息的输出机构。输出机构可以，例如，包括灯(例如LED)、显示屏、扬声器、振动发生器等。
系统100还包括控制器108，所述控制器108被配置成控制装置101的至少一个功能。在例示的实施方案中，控制器108是装置101的组件，但在其它实施方案中，控制器108可以与装置101分开(但可连接至装置101)。控制器108被配置成控制加热器104的工作，并且，例如，可以被配置成控制从电源105施加至加热器104的电压。控制器108可以被配置成在接通状态(其中电源105的全部输出电压被施加至加热器104)与断开状态(其中没有电压被施加至加热器104)之间切换对加热器104的功率供应。
尽管未示出，但系统100还包括调节来自电源105的输出电压以形成调节电压的电压调节器。然后可以将调节电压施加至加热器104。
除了连接至加热器104之外，控制器108可操作地连接至UI 107。因此，控制器108可以从UI 107的输入机构接收输入信号。类似地，控制器108可以将输出信号传送至UI107。作为响应，UI 107的输出机构可以基于输出信号向使用者传达信息。控制器还包括作为非易失性存储器的存储器109。存储器109包括指令，所述指令在被实现时使得控制器执行方法的某些任务或步骤。
图1B是示出图1A的吸烟替代系统100的变型的示意图。在图1B的系统100'中，加热器104形成装置101的一部分，而非消耗品102的一部分。在该变型中，加热器104可电连接至电源105。
图2A和图2B示出了加热烟草(HT)吸烟替代系统200。系统200是关于图1A或图1B描述的系统100、系统100'的实例。系统200包括HT装置201和HT消耗品202。以上图1A和图1B的描述适用于图2A和图2B的系统200，并且因此将不再重复。
装置201和消耗品202被配置成使得消耗品202可以与装置201接合。图2A示出了处于接合状态的装置201和消耗品202，而图2B示出了处于脱离状态的装置201和消耗品202。
装置201包括主体209和帽210。在使用时，帽210接合在主体209的端部处。尽管附图中不明显，但帽210可相对于主体209移动。特别地，帽210是可滑动的，并且可以沿主体209的纵轴滑动。
装置201包括呈多个发光二极管(LED)211形式的输出机构(形成装置201的UI的一部分)，所述多个发光二极管211沿装置201的纵轴线性布置并且在装置201的主体209的外表面上。按钮212也布置在装置201的主体209的外表面上并且与多个LED 211轴向间隔(即，沿纵轴)。
图2C示出了系统200的消耗品202的详细剖视图。消耗品202通常类似于香烟。在这一点上，消耗品202具有直径为7mm并且轴向长度为70mm的大致圆柱形形状。消耗品202包括气溶胶形成基材213、终端过滤器元件214、上游过滤元件215和间隔元件216。在其它实施方案中，消耗品还可以包括冷却元件。冷却元件可以与由气溶胶形成基材213形成的蒸汽进行热量交换，以便冷却蒸汽，从而促进蒸汽的凝结。
气溶胶形成基材213基本上是圆柱形的并且位于消耗品202的上游端部217处，并且包含系统200的气溶胶前体。在这一点上，气溶胶形成基材213被配置成被装置201加热以释放蒸汽。释放的蒸汽随后被夹带在流过气溶胶形成基材213的气流中。通过使用者对消耗品202的下游端部218(即终端或嘴部)抽吸的动作产生气流。
在本实施方案中，气溶胶形成基材213包含烟草材料，所述烟草材料可以例如包括烟草植物的任何适合的部分(例如叶、茎、根、树皮、种子和花)。烟草可以包括一种或多种的烟叶、烟茎、烟粉、烟末、烟草衍生物、膨胀烟草、均质化烟草、烟丝、挤出烟草、切碎烟草和/或再造烟草(例如浆法再造或纸法再造)。例如，气溶胶形成基材213可以包括收集的均质化(例如纸法/浆法再造)烟草片或由此类片形成的收集的碎片/条。
为了产生气溶胶，气溶胶形成基材213包含至少一种挥发性化合物，其旨在被汽化/气雾化，并且当被吸入时可以向使用者提供消遣和/或医疗效果。气溶胶形成基材213可以还包含一种或多种添加剂。例如，此类添加剂可以呈保湿剂(例如丙二醇和/或植物甘油)、调味剂、填充剂、水性/非水性溶剂和/或粘合剂的形式。
终端过滤器元件214也基本上是圆柱形的，并且定位在气溶胶形成基材213的下游的消耗品202的下游端部218处。终端过滤器元件214呈中空孔过滤元件的形式，其具有穿过其中形成的孔219(例如用于气流)。孔219的直径是2mm。终端过滤器元件214由多孔(例如单乙酸酯)过滤器材料形成。如上所述，消耗品202的下游端部218(即终端过滤器214定位之处)形成使用者抽吸的消耗品202的管嘴部。气流从上游端部217抽吸通过消耗品202的组件，并且离开下游端部218。气流通过使用者抽吸消耗品202的下游端部218(即管嘴部)而被驱动。
上游过滤器元件215位于气溶胶形成基材213与终端过滤器元件214之间，与气溶胶形成基材213轴向相邻。与终端过滤器214类似，上游过滤器元件215呈中空孔过滤器元件的形式，使得其具有穿过其轴向延伸的孔220。以这种方式，上游过滤器215可以用作气流限制器。上游过滤器元件215由多孔(例如单乙酸酯)过滤器材料形成。上游过滤器元件215的孔220具有比终端过滤器元件214更大的直径(3mm)。
间隔件216呈纸板管的形式，其限定了上游过滤器元件215与终端过滤器元件214之间的腔或室。间隔件216用于允许冷却和混合来自气溶胶形成基材213的蒸汽/气溶胶。间隔件具有7mm的外径和14mm的轴向长度。
尽管附图中不明显，但气溶胶形成基材213、上游过滤器215和间隔件216由纸包裹层围绕。终端过滤器214由接装层围绕，所述接装层也围绕纸包裹层的一部分(以便将终端过滤器214连接至消耗品202的其余组件)。上游过滤器215和终端过滤器214由呈滤棒包裹物形式的其它包裹层围绕。
现在回顾装置201，图2D例示出配置成与消耗品202接合的装置201的端部的详细视图。装置201的帽210包括通向由帽210限定的内腔222的开口221(图2D中更明显)。形成开口221和腔222以容纳消耗品202的至少一部分。在消耗品202与装置201的接合期间，消耗品202的一部分通过开口221被容纳并且进入腔222。在接合之后(参见图2B)，消耗品202的下游端部218从开口221突出，并且因此也从装置201突出。开口221包括侧向设置的凹口226。当消耗品202容纳在开口221中时，这些凹口226保持打开并且可以例如用于保持盖，以便覆盖装置201的端部。
图2E示出了穿过装置201的中心纵向平面的横截面。将装置201显示为消耗品202与其接合。
装置201包括包含加热元件223的加热器204。加热器204形成装置201的主体209的一部分并且牢固地安装至主体209。在例示的实施方案中，加热器204是棒状加热器，其中加热元件223具有圆形横向轮廓。在其它实施方案中，加热器可以呈叶片状加热器(例如具有矩形横向轮廓的加热元件)或管状加热器(例如具有管状形状的加热元件)的形式。
加热器204的加热元件223沿纵轴从腔222的内部基底朝向开口221突出。从附图中明显的，加热元件的长度(即沿纵轴)小于腔222的深度。以这种方式，加热元件223不会从开口221突出或延伸超过开口221。
当消耗品202容纳在腔222中时(如图2E中所示)，加热元件223穿透消耗品202的气溶胶形成基材213。特别地，当加热元件223插置其中时，加热元件223在气溶胶形成基材213的几乎整个轴向长度上延伸。因此，当加热器204被启动时，热量从加热元件223的外周表面径向传递至气溶胶形成基材213。
装置201还包括电子器件腔224。呈可充电电池205(锂离子电池)形式的电源位于电子器件腔224中。
装置201包括呈USB端口206形式的连接器(即，形成装置201的I/O模块的一部分)。或者，连接器可以是例如微型USB端口或USB-C端口。USB端口206可以用于对可充电电池205充电。
装置201包括位于电子器件腔224中的控制器(未示出)。控制器包括安装在印刷电路板(PCB)上的微控制器。USB端口206还连接至控制器(即，连接至PCB和微控制器)。
控制器被配置成控制装置202的至少一个功能。例如，控制器被配置成控制加热器204的工作。这种对加热器204的工作的控制可以通过控制器切换可充电电池205与加热器204的电连接来实现。例如，控制器被配置为响应于使用者按下按钮212来控制加热器204。按下按钮212可以使得控制器允许电压(来自可充电电池205)被施加至加热器204(以便使得加热元件223加热)。
控制器还被配置为响应于(例如，检测)装置201或消耗品202的状态来控制LED211。例如，控制器可以控制LED以指示装置201是处于接通状态还是断开状态(例如，当装置处于接通状态时，一个或多个LED可以被控制器点亮)。
装置201还包括呈抽吸传感器225形式的输入机构(即除了按钮212之外)。抽吸传感器225被配置成检测消耗品202的下游端部218处的使用者抽吸(即，吸入)。抽吸传感器225例如可以呈压力传感器、流量计或麦克风的形式。抽吸传感器225可操作地连接至电子器件腔224中的控制器208，使得来自抽吸传感器225的指示抽吸状态(即，抽吸或未抽吸)的信号形成对控制器208的输入(并且因此可以被控制器208响应)。
控制器108被配置成将棒状加热器204或加热元件223加热至预定的阈值温度，如图3中所示。一旦棒状加热器达到预定的阈值温度，就终止对棒状加热器204的功率供应。如果棒状加热器204的温度降低至阈值温度以下，则控制器重新启动再次加热棒状加热器204以获得预定的阈值温度。替代地，控制器可以连续地加热加热棒，以将棒状加热器204的温度保持在预定的阈值温度。预定的阈值温度也可以被称为预设温度或阈值温度，其是棒状加热器204的工作温度。在一个实例中，棒状加热器204的工作温度是250摄氏度至400摄氏度。
控制器108提供功率供应以将棒状加热器204加热至期望的工作温度。在一个方面，控制器108供应第一预定量的功率以加热棒状加热器204，从而达到预定的阈值温度。将棒状加热器204加热至预定的阈值温度所需的功率被定义为第一功率水平。此外，控制器108向棒状加热器204供应第二预定量的功率，以将棒状加热器204的温度保持在相同的预定的阈值温度。第二预定量的功率可以被定义为第二功率水平。此外，如果棒状加热器204的温度降低至低于预定的阈值温度，则可以向棒状加热器204供应第二功率水平以保持预定的阈值温度。控制器被配置成控制向加热器204提供的第一功率水平和第二功率水平，以便保持加热器204的工作温度。
控制器108还被配置成通过脉冲宽度调制向加热器204供应第一功率水平和第二功率水平。以具有预定占空比的脉冲宽度调制供应第一功率水平，所述预定占空比可以被称为第一占空比。因此，控制器施加第一占空比以加热棒状加热器204达到预定的阈值温度。第一占空比可以是例如脉冲宽度调制占空比的60％。此外，为了保持棒状加热器204的温度在预定的阈值温度，可以施加第二预定占空比，其可以被称为第二占空比。第二占空比可以是例如脉冲宽度调制占空比的30％或40％。
作为实例，以第一占空比向加热器供应第一功率水平，其中第一占空比是60％至70％，以实现预设温度，从而产生第一输出功率，并且剩余的30％至40％占空比没有功率供应，从而保持预设的温度水平。如果工作温度低于预设温度值，则以40％的第二占空比向加热器供应第二功率水平，以保持预设温度。
在这一点上，控制器108被配置成以第一占空比施加能量以将棒状加热器204加热至期望的工作温度，并且以第二占空比施加能量以保持温度在工作温度，或者如果温度下降，则增加加热器204的温度以达到工作温度。可选地，保持温度在阈值水平的第二占空比可以与检测到下降之后增加温度至阈值水平所需的第二占空比不同。
控制功率水平意味着与占空比的量相对应地供应功率。第一占空比意指使用来自电池(电源)的电流来施加功率，由此对应于第一占空比的百分比施加电流。例如，施加60％的第一占空比意指对于给定的周期性切换的60％供应电流，而剩余的40％不施加功率。类似地，施加30％或40％的第二占空比意指对于给定的周期性切换的30％或40％供应电流，并且分别剩余的70％或60％不施加功率。
图3通过根据本发明的方面的图示例示出装置的功能。最初，例如T0(未示出)，棒状加热器204的温度处于未加热状态。例如，棒状加热器204处于环境温度。控制器108根据脉冲宽度调制的第一占空比在一段时间内供应第一功率水平，例如从T0至T1-60％占空比，将温度从零升高至期望的温度(预设温度)，例如300摄氏度。例如，如果从T1至T2没用供应功率，则温度开始下降至低于阈值温度。然而，在检测到温度的下降之后，控制器可以提供第二功率水平以将棒状加热器204加热至阈值温度。供应的功率可以是例如40％占空比。在T3时，温度达到期望的阈值温度。控制器108可以被配置成将温度保持在阈值水平持续预定的时间段，因此，控制器108可以在预定的时间段内供应30％占空比的功率水平。由此，控制器108可以确保在消耗品循环期间供应操作装置所需的精确量的热量。此外，这可以在整个消耗品循环中提供恒定的热量来确保持久的使用者体验。
T2至T3和T3至T4所需的占空比可以根据目标温度而相同或不同。此外，第一功率水平可以大于第二功率水平。因此，第一占空比可以大于第二占空比。
装置被配置成校准第一占空比和第二占空比。此外，装置被配置成校准加热时段和工作时段，使得将正确量的热量被递送至加热器204以达到工作温度。然后将正确量的热量递送至加热器以将加热器保持在工作温度。校准使得不需要测量加热器204的温度来调整时间段和占空比，因为它们可以在装置后校准中被固定。
这些值的校准可以在生产线结束时在校准工序期间逐个装置(或逐个批次)地进行。校准工序可以用与装置接合的消耗品来进行，使得装置的热行为将与最终使用者所体验的相匹配。
视情况而定，以其具体形式或用于执行所公开的功能的机构，或用于获得所公开的结果的方法或过程表达的前述描述中、或所附权利要求书中或附图中公开的特征可以单独地或以此类特征的任意组合用于以其各种形式实现本发明。
尽管已经结合上述示例性实施方案描述了本发明，但当给出本公开内容时，许多等同的修改和变化对本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，将以上阐述的本发明的示例性实施方案视为说明性而非限制性的。在不背离本发明的主旨和范围的情况下，可以对描述的实施方案进行各种改变。
为了避免任何疑问，本文提供的任何理论解释出于提高读者的理解的目的而提供。发明人不希望受到这些理论解释中的任一种束缚。
本文使用的任何章节标题仅出于组织目的，并且不应解释为限制描述的主题。
在整个说明书中，包括所附权利要求书，除非上下文另外要求，否则词语“具有(have)”、“包括(comprise)”和“包含(include)”以及诸如“具有(having)”、“包括(comprises)”、“包括(comprising)”和“包含(including)”的变体应理解为暗指包括规定的整数或步骤或者整数或步骤的群组，但不排除任何其它的整数或步骤或者整数或步骤的群组。
应注意，如说明书和所附权利要求书中使用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“所述(the)”包括复数个参考物。范围可以在本文表示为从“约”一个具体值和/或至“约”另一个具体值。当这样表示范围时，另一个实施方案包括从一个具体值和/或至其它具体值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解，该具体值形成另一个实施方案。与数值相关的术语“约”是任选的，并且意指例如+/-10％。
本文使用的词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本发明的实施方案。然而，应理解，在相同或不同的情况下，其它实施方案也可以是优选的。因此，一个或多个优选实施方案的叙述并非意指或暗指其它实施方案是不可用的，并且不旨在将其它实施方案排除在本公开内容的范围或权利要求书的范围之外。

Claims (15)

1.加热不燃烧装置(201)，其包括加热器(204)，其中所述装置被配置成：
从电源向所述加热器(204)供应功率；
在第一预定加热时段供应第一功率水平，以将所述加热器(204)的温度升高至工作温度；以及
供应第二功率水平以将所述加热器(204)的温度保持在所述工作温度；其中所述第二功率水平低于所述第一功率水平。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括控制器(108)，所述控制器(108)被配置成控制所述第一功率水平和所述第二功率水平。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中向所述加热器(204)供应的所述功率是经脉冲宽度调制的。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中以第一占空比的脉冲宽度调制供应所述第一功率水平。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中所述第一占空比不依赖于所述加热器(204)的温度。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中所述第一占空比是以下中的一种：60％至100％，优选70％至100％，更优选80％至100％。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中以第二占空比的脉冲宽度调制供应所述第二功率水平。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二占空比不依赖于所述加热器(204)的温度。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，任选地，所述第二占空比是以下中的一种：低于100％、低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中在预定的加热时段供应所述第一功率水平，特别地，其中所述第一功率水平在整个所述预定的加热时段内是恒定的。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中所述加热时段是10秒至45秒和10秒至25秒中的一种。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中所述工作温度是250℃至400℃，特别地，其中所述工作温度是300℃至350℃。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中在预定的工作时段供应所述第二功率水平，特别地，其中所述第二功率水平在整个所述预定的工作时段内是恒定的。
14.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中所述预定的工作时段是3分钟至7分钟。
15.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其中所述第一功率水平、所述第二功率水平和所述加热器(204)的所述工作温度中的每一个均是预先确定的。
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