CN114504134A - 基于感应的气溶胶递送设备 - Google Patents

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aerosol
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J·W·罗杰斯
S·B·西尔斯
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Abstract

本发明提供一种气溶胶递送设备，其包括被配置成承载气溶胶前体组合物的衬底(610)，以及谐振变压器(1202)，该谐振变压器(1202)包括发射器耦合设备(302)以及接近衬底的谐振接收器耦合设备(602)。所述气溶胶递送设备还包括脉冲宽度调制(PWM)逆变器(1204)，其配置成驱动谐振变压器。所述PWM逆变器包括耦合至所述发射器耦合设备的桥电路(1206)，以及PWM控制器，该PWM控制器(1208)具体表现为集成电路且配置成向桥电路输出PWM信号，其配置成驱动发射器耦合设备以产生振荡磁场并且当所述谐振接收器耦合设备暴露于振荡磁场时引起交变电压。所述交变电压引起谐振接收器耦合设备产生热量并由此蒸发所述气溶胶前体组合物的组分。

Description

基于感应的气溶胶递送设备
本申请是申请日为2017年11月15日、申请号为201780070293.2、名称为“基于感应的气溶胶递送设备”的中国专利申请(PCT申请号为PCT/IB2017/057142)的分案申请。
技术领域
本公开涉及诸如吸烟制品之类的气溶胶递送设备，并且更具体地涉及可利用电生成的热来产生气溶胶的气溶胶递送设备(例如，通常被称为电子烟的吸烟制品)。吸烟制品可被配置成加热气雾剂前体，其可结合由烟草制成或来自烟草或以其他方式结合烟草的材料，所述前体能够形成可吸入物质以供人们消费。
背景技术
多年来已经提出许多吸烟设备作为对需要燃烧烟草以供使用的吸烟产品的改进品或替代品。这些设备中的许多设备已被设计成提供与香烟、雪茄或烟斗吸烟相关的感觉，但不递送由于燃烧烟草而产生的大量不完全燃烧物和热解产物。为了这个目的，已提出了众多吸烟产品、风味产生器和药用吸入器，这些众多吸烟产品、风味产生器和药用吸入器利用电能来蒸发或加热挥发性材料，或尝试在不燃烧烟草的情况下在很大程度上提供香烟、雪茄或烟斗的感觉。参看例如阐述于在Collett等人的美国专利第8,881,737号，GriffithJr.等人的美国专利申请公开第2013/0255702号，Sebastian等人的美国专利申请公开第2014/0000638号，Sears等人的美国专利申请公开第2014/0096781号，Ampolini等人的美国专利申请公开第2014/0096782号和Davis等人的美国专利申请公开第2015/0059780号以及Watson等人于2016年7月28日提交的美国专利申请序列第15/222,615号中描述的背景技术中陈述的各种替代的吸烟制品、气溶胶递送设备和热生成源，所述文献全部以引用的方式并入本文中。另见，例如，Counts等人的美国专利第5,388,594号和Robinson等人的美国专利第8,079,371号的背景部分中描述的产品和加热配置的各种实施例以引用的方式并入本文中。
气溶胶递送设备的各种实施例采用雾化器来从气溶胶前体组合物产生气溶胶。这种雾化器经常采用直接电阻加热来产生热。就此而言，雾化器可以包括加热元件，该加热元件包括线圈或其他构件，该线圈或其他构件经由与电流被引导通过的材料相关联的电阻产生热。电流典型地经由诸如导线或连接器之类的直接电连接被引导通过加热元件。然而，形成这种电连接可能使气溶胶递送设备的组装复杂化并且增加潜在的故障点。进一步，在一些实施例中，气溶胶递送设备可以包括控制主体和料筒，该控制主体可以包括功率源，该料筒可以包括雾化器。在这些实施例中，可能需要料筒和控制主体之间的电连接，这可能进一步使气溶胶递送设备的设计复杂化。因此，关于气溶胶递送设备的进步可以是可期望的。
发明内容
本公开涉及被配置为产生气溶胶的气溶胶递送设备，并且在一些实施例中，该气溶胶递送设备可以被称为电子香烟或加热不燃烧香烟。如下文所述，气溶胶递送设备可包括谐振变压器，其包括发射器耦合设备(有时称为感应发射器)以及谐振接收器耦合设备(有时称为感应接收器)。发射器耦合设备可包括线圈，该线圈被配置为当交流电被引导通过那里时产生振荡磁场(例如，随时间周期性变化的磁场)。谐振接收器耦合设备可至少部分地被接纳在发射器耦合设备中且可以包括导电材料。由此，通过引导交流电通过发射器耦合设备，可以经由感应在谐振接收器耦合设备中生成涡电流。流过限定谐振接收器耦合设备的材料的电阻的涡电流可以通过焦耳加热来加热它。由此，可以限定雾化器的谐振接收器耦合设备可以被无线地加热以从接近谐振接收器耦合设备的气溶胶前体组合物形成气溶胶。如本文所使用的，无线加热是指经由没有物理地电连接到(电)功率源的雾化器发生的加热。更多信息，参见Davis等人在2015年11月6日提交的美国专利申请序列No.14/934,763，以及Sur等人在2016年1月20日提交的美国专利申请序列No.15/002,056,这些申请的公开内容通过引用并入本文。
本公开包括但不限于以下实施例。
实施例1：气溶胶递送设备，其包括：衬底，该衬底配置成承载气溶胶前体组合物；谐振变压器，该谐振变压器包括发射器耦合设备以及接近衬底的谐振接收器耦合设备；以及脉冲宽度调制(PWM)逆变器，该脉冲宽度调制(PWM)逆变器配置成驱动谐振变压器，所述PWM逆变器包括：桥电路，该桥电路耦合至发射器耦合设备；以及PWM控制器，该PWM控制器具体表现为集成电路且配置成向桥电路输出PWM信号，其配置成驱动发射器耦合设备以产生振荡磁场并且当谐振接收器耦合设备暴露于振荡磁场时在谐振接收器耦合设备中引起交变电压，所述交变电压引起谐振接收器耦合设备产生热量并由此蒸发所述气溶胶前体组合物的组分。
实施例2：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中该气溶胶递送设备还包括电源，该电源包括可再充电的超级电容器、可再充电的固态电池或可再充电的锂离子电池，且配置成向PWM逆变器供电。
实施例3：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中该气溶胶递送设备还包括在电源与PWM逆变器之间的恒压调节器，且配置成在PWM逆变器中保持恒压电平。
实施例4：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中该气溶胶递送设备还包括电源，该电源包括可再充电的超级电容器，且配置成向PWM逆变器供电。
实施例5：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中电源还包括可与能量源连接的端子，可再充电的超级电容器可从该能量源充电。
实施例6：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中电源还包括能量源，且该能量源是或包括可再充电的固态电池或可再充电锂离子电池。
实施例7：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中桥电路是由一对晶体管和一对二极管组成的半桥电路。
实施例8：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中该气溶胶递送设备还包括霍尔效应电流传感器，该霍尔效应电流传感器位于谐振接收器耦合设备附近并配置成执行在其中感应的交流电的测量；以及微处理器，该微处理器配置成接收测量并响应于该测量来控制气溶胶递送设备的至少一个功能元件的操作。
实施例9：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中该气溶胶递送设备还包括高通滤波器，高高通滤波器耦合至谐振接收器耦合设备，且配置成从所述谐振接收器耦合装置中感应的交流电压中滤除任何直流电压分量；以及非反向放大电路，该非反向放大电路耦合至高通滤波器，且配置成将滤波后的交流电压进行放大。
实施例10：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中发射器耦合设备被配置成至少部分围绕谐振接收器耦合设备。
实施例11：任何前述的实施例或其任意组合的气溶胶递送设备，其中发射器耦合设备限定为管状配置或线圈配置。
实施例12：一种控制主体，其与料筒耦合或者能够与料筒耦合，该控制主体配备有位于衬底附近的谐振接收器耦合设备，该谐振接收器耦合设备配置成承载气溶胶前体组合物，该控制主体包括：发射器耦合设备，所述发射器耦合设备在所述控制主体与所述料筒耦合时与谐振接收器耦合设备形成谐振变压器；以及脉冲宽度调制(PWM)逆变器，该脉冲宽度调制(PWM)逆变器配置成驱动谐振变压器，所述PWM逆变器包括：桥电路，该桥电路耦合至发射器耦合设备；以及PWM控制器，该PWM控制器具体表现为集成电路且配置成向桥电路输出PWM信号，其配置成驱动发射器耦合设备以产生振荡磁场并且当谐振接收器耦合设备暴露于振荡磁场时在谐振接收器耦合设备中引起交变电压，该交变电压引起谐振接收器耦合设备产生热量并由此蒸发气溶胶前体组合物的组分。
实施例13：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中该控制主体还包括电源，该电源包括可再充电的超级电容器，可再充电的固态电池或可再充电的锂离子电池，且配置成向PWM逆变器供电。
实施例14：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中该控制主体还包括在电源与PWM逆变器之间的恒压调节器，且配置成在PWM逆变器中保持恒压电平。
实施例15：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中该控制主体还包括电源，该电源包括可再充电的超级电容器，且配置成向PWM逆变器供电。
实施例16：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中该电源还包括可与能量源连接的端子，可再充电的超级电容器可从该能量源充电。
实施例17：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中电源还包括能量源，且该能量源是或包括可再充电的固态电池或可再充电锂离子电池。
实施例18：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中桥电路是由一对晶体管和一对二极管组成的半桥电路。
实施例19：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中发射器耦合设备被配置成至少部分围绕谐振接收器耦合设备。
实施例20：任何前述的实施例或其任意组合的控制主体，其中发射器耦合设备限定为管状配置或线圈配置。
通过阅读以下详细描述连同下文简要描述的附图，本公开的这些和其他特征、方面和优点将是显而易见的。本公开包含阐述于本公开中的两个、三个、四个或更多个特征或元件的任何组合，而不管这类特征或元件是否在本文中所描述的特定实施例中明确地组合或以其它方式引用。本公开旨在从整体上阅读，使得本公开的任何可分离的特征或元件在其方面和实施例中的任何一个应当被视为可组合的，除非本公开的上下文另有明确说明。
因此，将理解，本发明内容是仅出于概述一些实施例以便提供本公开的一些方面的基本理解的目的而提供的。因此，将理解，以上所描述的实施例仅是示例，且不应解释为以任何方式限制本公开的范围或精神。通过结合附图所做出的以下详细描述，其它实施例、方面和优点将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了一些所描述的实施例的原理。
附图说明
因此，已经以前述总括方式对本公开作了描述，现在参照附图，这些附图不一定按比例绘制，且在附图中：
图1示出根据本公开的实施例的包括料筒和控制主体的气溶胶递送设备的立体图，其中料筒和控制主体彼此耦合；
图2示出根据本公开的实施例的气溶胶递送设备的立体图，其中料筒和控制主体彼此耦合；
图3示出根据本公开的实施例的图1的控制主体的分解图，其中其发射器耦合设备限定管状配置；
图4图示了通过图3的控制主体的截面图；
图5示出根据本公开的实施例的图1的控制主体的分解图，其中其发射器耦合设备限定为线圈配置；
图6示出根据本公开的第一实施例的图1的料筒的分解图，其中其衬底延伸到由容器限定的内部隔室中；
图7示出通过图6的控制主体的截面图；
图8示出根据本公开的第二实施例的图1的料筒的分解图，其中其衬底延伸到由容器限定的内部隔室中；
图9示出根据本公开的第三实施例的图1的料筒的分解图，其中其衬底延伸到由容器限定的内部隔室中；
图10示出根据本公开的第四实施例的通过图1的料筒的分解图，该料筒包括电子控制部件；
图11示出根据本公开的实施例的图1的气溶胶递送设备的分解图，其中包括图6的料筒和图3的控制主体；
图12，13及14根据实施例示出电路以及气溶胶递送设备的其他部件；
图15示意性地图示了根据本公开的实施例的用于组装气溶胶递送设备的方法；并且
图16示意性地图示了根据本公开的实施例的用于气溶胶化的方法。
具体实施方式
现在将在下文中参考本公开的实施例更充分地描述本公开。描述这些实施例以使得本公开透彻且完整，且将本公开的范围充分传达给所属领域的技术人员。实际上，本公开能以许多不同形式来具体化，且不应解释为限于本文中所阐述的实现方案；相反，提供这些实现方案，使得本公开将满足适用的法律要求。如在说明书和所附权利要求书中所使用的，除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一(a/an)”，“所述(the)”及类似用语包括多个指示物。此外，虽然这里可以参考定量测量、值、几何关系等，但除非另有说明，否则这些参考中的任何一个或多个(如果不是全部)可以是绝对的或近似的，以说明可以发生的可接受的变化，诸如由于工程公差等引起的变化。
如下文中所描述的，本公开的实施例涉及气溶胶递送设备。根据本公开的气溶胶递送设备使用电能来加热材料(优选无需将材料燃烧到任何显著程度)以形成可吸入物质；并且这类系统的部件具有制品的形式，最优选的是视为手持式设备的充分紧凑型。即，优选的气溶胶递送设备的部件的使用不导致在主要由于烟草燃烧或热解的副产物产生的气溶胶的意义上的烟雾的产生，相反，那些优选系统的使用导致由于其中结合的某些组分的挥发或蒸发所引起的蒸汽的产生。在一些实施例中，气溶胶递送设备的部件可以被表征为电子烟，并且那些电子烟最优选地结合烟草和/或来源于烟草的组分，且因此以气溶胶形式递送来源于烟草的组分。
某些优选的气雾剂递送设备的气雾剂生成件可以提供抽吸通过点燃和燃烧烟草(并因此吸入烟草烟雾)而使用的香烟、雪茄或烟斗的许多感觉(例如，吸入和呼气仪式，味道或风味的类型，感官效果，身体感觉，使用仪式，诸如由可见气雾剂提供的那些的视觉线索等)，而其任何组分没有任何实质程度的燃烧。例如，本公开的气溶胶生成件的用户可极类似于吸烟者使用传统类型的吸烟制品来握持且使用所述件，在所述件的一个端部上抽吸以吸入由所述件产生的气溶胶，以所选择的时间间隔获取或抽吸喷烟等等。
尽管本文描述的系统总体上与气溶胶递送设备方面的诸如所谓的“e-香烟”的实施方式相关联，应该理解的是机制、组件、特征、以及方法可在不同的形式及与各种制品相关中实施。例如，在本文所提供的描述中可采用与传统吸烟制品(例如，香烟，雪茄，烟斗等)、加热不燃烧的香烟、以及本文中公开的任何制品的包装相结合。由此，应该理解的是，本文公开的机构、部件、特征、和方法的描述仅通过示例的方式根据与气溶胶递送设备有关的实施例来讨论，并且可以在各种其他产品和方法中被体现和使用。
本公开的气溶胶递送设备还可以被表征为蒸汽产生制品或药物递送制品。因此，这种制品或设备可以被适配以提供一种或多种可吸入形式或状态的物质(例如，风味剂和/或药物活性成分)。例如，可吸入物质可以基本上呈蒸汽形式(即，在低于其临界点的温度下呈气相的物质)。可替换地，可吸入物质可以是气溶胶形式(即，气体中细固体颗粒或液滴的悬浮液)。为简单起见，不管是否可见且不管是否是可能被视为烟雾状的形式，如本文中所使用的术语气溶胶意图包括适合于人类吸入的形式或类型的蒸汽、气体和气溶胶。
在使用中，本公开的气溶胶递送设备可以经受个体在使用传统类型的吸烟制品(例如，通过点燃和吸入烟草而采用的香烟、雪茄或烟斗)中采用的物理动作中的许多动作。例如，本公开的气溶胶递送设备的用户可以非常像传统类型的吸烟制品那样握持该制品，在该制品的一端上抽吸用于吸入由该制品产生的气溶胶，在选定的时间间隔获取喷烟等等。
本公开的气溶胶递送设备通常包括提供在外部主体或外壳(可以被称为壳体)内的数个部件。外部主体或壳的总体设计可以变化，并且可限定气溶胶递送设备的总体尺寸和形状的外部主体的型式或配置可以变化。通常，类似于香烟或雪茄的形状的细长主体可由单个一体式壳体形成，或所述细长壳体可由两个或更多个可分离的主体形成。例如，气溶胶递送设备可以包括可基本上呈管状形状的细长壳体或主体，且因此类似于常规香烟或雪茄的形状。在一个实施例中，气溶胶递送设备的所有部件被包含在一个壳体内。替代地，气溶胶递送设备可以包括两个或更多个接合且可分离的壳体。例如，气溶胶递送设备可以在一端具有控制主体，该控制主体包括包含一个或多个可重复使用的部件(例如，诸如可再充电电池和/或超级电容器之类的蓄电池以及用于控制该制品的操作的各种电子器件)的壳体，并且在另一端且具有包含可丢弃部分(例如，可丢弃含香料筒)的外部主体或外壳，该外部主体或外壳能可移除地耦合至控制主体。鉴于本文提供的进一步公开，在单个壳体类型的单元内或多件式可分离的壳体类型的单元内的部件的更特定的型式、配置和布置将显而易见。另外，当考虑到可商购的电子气溶胶递送设备时，可以领会各种气溶胶递送设备的设计和部件布置。
本公开的气溶胶递送设备最优选地包括以下部件的某个组合：电源(即，电功率源)、至少一个控制部件(例如，用于诸如通过控制电流流过电源到制品的其他部件来致动、控制、调节和停止用于热量生成的功率的装置，例如单独地或作为微控制器的一部分的微处理器)、加热器或热生成构件(例如，电阻加热元件或其他部件，其单独地或与一个或多个进一步的元件组合通常可以被称为“雾化器”)、气溶胶前体组合物(例如，通常在施加足够热时能够产生气溶胶的液体，诸如通常被称为“烟汁”(smoke juice)、“电子烟液”(e-liquid)以及“电子烟汁”(e-juice)的成分)以及允许在气溶胶递送设备上抽吸以吸入气溶胶的口端区或尖端(例如，贯穿制品的所限定的空气流路径，以使得可以在抽吸时从此处吸取生成的气溶胶)。
本公开的气溶胶递送设备内的部件的对准可以变化。在特定的实施例中，气溶胶前体组合物可以位于气溶胶递送设备的末端附近，该气溶胶递送设备的该末端可以被配置为定位在接近用户的嘴部，以便最大化向用户递送气溶胶。然而，不排除其他配置。通常地，加热元件可以被定位成充分靠近气溶胶前体组合物，使得来自加热元件的热可以使气溶胶前体(以及同样可以被提供用于递送给用户的一种或多种香料、药物等)挥发并形成气溶胶以递送给用户。当加热元件加热气溶胶前体组合物时，气溶胶以适合消费者吸入的物理形式被形成、释放或生成。应该注意的是，前述术语意味着可以互换，使得对释放(release,releasing,releases,或released)的引用包括形式或生成(form或generate,forming或generating,forms或generates,以及formed或generated)。特别地，可吸入物质以蒸气或气溶胶或其混合物的形式被释放，其中这些术语在本文中也可被互换地使用，除非另有说明。
如上所述，气溶胶递送设备可以包含电池或其他电功率源以提供足以向气溶胶递送设备提供各种功能的电流，诸如加热器的供电、控制系统的供电、指示器的供电等。电源可以采用各种实施例。优选地，电源能够递送充足的功率以快速地加热加热元件以提供气溶胶形成并且通过使用达期望的持续时间为气溶胶递送设备供电。优选地，电源的尺寸设计为方便地装配在气溶胶递送设备内，使得可以容易地操纵气溶胶递送设备。另外，优选的电源具有足够轻的重量以不减损期望的吸烟体验。
鉴于下文中提供的进一步的公开内容，本公开的气溶胶递送设备内的部件的更具体的型式、配置以及布置将是显而易见的。此外，在考虑可商购的电子气溶胶递送设备时，可以理解对各种气溶胶递送设备部件的选择和布置。进一步，当考虑到可商购的电子气溶胶递送设备时，还可以领会在气溶胶递送设备内的部件的布置。
如下文中所描述的，本公开的实施例涉及气溶胶递送设备。气溶胶递送设备可被配置成加热气溶胶前体组合物以产生气溶胶。在一些实施例中，气溶胶递送设备可包括加热不燃烧设备，并配置成对固体气溶胶前体组合物(被挤压出的烟草棒)或者半固体气溶胶前体组合物(例如装载甘油的烟草膏)进行加热。在另一个实施例中，气溶胶递送设备可以被配置成加热流体气溶胶前体组合物(例如液体气溶胶前体组合物)并从流体气溶胶前体组合物(例如液体气溶胶前体组合物)产生气溶胶。这种气溶胶递送设备可以包括所谓的电子香烟。
不管被加热的气溶胶前体组合物的类型，气溶胶递送设备可以包括被配置成加热气溶胶前体组合物的加热元件。在一些实施例中，加热元件可以包括电阻加热元件。电阻加热元件可以被配置为当电流被引导通过那里时产生热。这种加热元件经常包括金属材料并且被配置为由于与使电流通过那里相关联的电阻而产生热。这种电阻加热元件可以被定位成接近气溶胶前体组合物。例如，在一些实施例中，电阻加热元件可以包括围绕液体输送元件(例如，芯，其可以包括多孔陶瓷、碳、乙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃纤维或多孔烧结玻璃)缠绕的导线的一个或多个线圈，该液体输送元件被配置为抽吸通过那里的气溶胶前体组合物。替代地，可以将加热元件定位成与固体或半固体气溶胶前体组合物接触。这种配置可以加热气溶胶前体组合物以产生气溶胶。
在一些实施例中，气溶胶递送设备可以包括控制主体和料筒。控制主体可以是可重复使用的，而料筒可以被配置成用于有限次数的用途和/或被配置为可丢弃的。料筒可以包括气溶胶前体组合物。为了加热气溶胶前体组合物，加热元件也可以被定位在料筒中。控制主体可以包括可以是可再充电或可替换的功率源，并且由此控制主体可以与多个料筒一起被重复使用。
尽管以上描述的气溶胶递送设备可被采用于加热气溶胶前体组合物以产生气溶胶，但这样的配置可能遭受一个或多个缺点。就此而言，电阻加热元件可以包括限定与气溶胶前体组合物接触的一个或多个线圈的导线。例如，如上所述，线圈可以围绕液体输送元件(例如，芯)以加热并气溶胶化通过液体输送元件被引导到加热元件的气溶胶前体组合物。然而，由于线圈限定相对较小的表面积，所以气溶胶前体组合物中的一些会在气溶胶化期间被加热到不必要的高程度，从而浪费能量。替代地或另外地，不与加热元件的线圈接触的气溶胶前体组合物中的一些可能被加热到用于气溶胶化的不充分的程度。相应地，可能发生不充分的气溶胶化，或者气溶胶化会伴随有能量浪费而发生。
进一步，如上所述，当电流被引导通过那里时，电阻加热元件产生热。相应地，由于将加热元件定位成与气溶胶前体组合物接触，可能发生气溶胶前体组合物的炭化。这种炭化可能由于由加热元件产生的热和/或由于在加热元件处行进通过气溶胶前体组合物的电而发生。炭化可能导致在加热元件上的材料的累积。这种材料累积可能会负面地影响从气溶胶前体组合物产生的气溶胶的味道。
如上进一步所描述的，气溶胶递送设备可以包括控制主体和料筒，控制主体包括电源，该料筒包括电阻加热元件和气溶胶前体组合物。为了将电流引导到电阻加热元件，控制主体和料筒可以包括电连接器，该电连接器配置为当料筒与控制主体接合时彼此接合。然而，这种电连接器的使用可能进一步复杂化且增加这种气溶胶递送设备的成本。此外，在包括流体气溶胶前体组合物的气溶胶递送设备的实施例中，其泄漏可能在料筒内的端子或其他连接器处发生。
因此，本公开的实施例涉及可避免以上提到的问题中的一些或全部问题的气溶胶递送设备。就此而言，图1图示了根据本公开的实施例的气溶胶递送设备100。气溶胶递送设备可包括料筒102以及控制主体104。该料筒和控制主体可以以功能关系被永久地或可拆卸地对准。就此而言，图1图示了处于耦合配置的气溶胶递送设备，而图2图示了处于解耦合配置的气溶胶递送设备。各种机构可以将料筒连接到控制主体从而产生螺纹接合、压入配合接合、过盈配合、磁性接合等等。在一些实施例中，当料筒和控制主体处于组装配置时，气溶胶递送设备可基本上是棒状、基本上是管状形状或基本上是圆柱形状。
在特定实施例中，料筒102和控制主体104中的一个或两个可被称为是可丢弃的或可重复使用的。例如，控制主体可具有可替换电池或可再充电电池、固态电池、薄膜固态电池、超级电容器等，且因此可与任何类型的可再充电技术组合，该可再充电技术包括诸如通过通用串行总线(USB)缆线或连接器(例如，2.0、3.0、3.1或C型USB电缆或连接器)连接到壁式充电器，连接到汽车充电器(即，点烟器插座)以及连接到计算机，或连接到光伏电池(有时称为太阳能电池)或太阳能电池的太阳能电池板，或基于无线射频(RF)的充电器。另外，在一些实施例中，料筒102可包括如公开于Chang等人的美国专利第8,910,639号中的单次使用式料筒，该文献以全文引用的方式并入本文中。图3示出根据本公开的实施例的气溶胶递送设备100的控制主体104的分解图。如图所示，控制主体可包括发射器耦合设备302、外主体304、流量传感器306(例如，喷烟传感器或压力开关)、控制部件308(例如，微处理器，单独地或作为微控制器的一部分)、间隔件310、电源312(例如，电池(可以是可再充电的)和/或超级电容器)、具有指示器314(例如，发光二极管(LED))的电路板、连接器电路316和端盖318。电源的示例描述于Peckerar等人的美国专利申请公开第9,484,155号和Sur等人的于2015年10月21日提交的美国专利申请序列第14/918,926号中，这些申请的公开内容通过引用以其各自的整体并入本文。
关于流量传感器306，包括用于气溶胶递送设备的各种微控制器、传感器和开关的代表性的电流调节部件和其他电流控制部件被描述在Gerth等人的美国专利第4,735,217号，全部授予Brooks等人的美国专利第4,922,901号、第4,947,874号和第4,947,875号，McCafferty等人的美国专利第5,372,148号，Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号，Nguyen等人的美国专利第7,040,314号，以及Pan的美国专利第8,205,622号中，所有这些文献通过引用整体并入本文。还参考描述在Ampolini等人的美国专利第9,423,152号中的控制方案，该申请公开通过引用整体结合于此。
在一个实施例中，指示器314可以包括一个或多个发光二极管、基于量子点发光二极管等等。指示器可以通过连接器电路316与控制部件308通信，并且例如在如被流量传感器306检测到的用户抽吸被耦合到控制主体104的料筒(例如，图2的料筒102)期间被照射。端盖318可以适于使得由指示器在其下方提供的照明可见。相应地，指示器可以在气溶胶递送设备100的使用期间被照射以模拟吸烟制品的点燃端。然而，在其他实施例中，指示器可以以不同的数量被提供，并且可以呈现不同的形状并且甚至可以是在外主体中的开口(诸如当存在这种指示器时用于声音的释放)。
又进一步的部件可以被利用在本公开的气溶胶递送设备中。例如，Sprinkel等人的美国专利第5,154,192号公开了用于吸烟制品的指示器；Sprinkel,Jr的美国专利第5,261,424号公开了压电传感器，其可以与设备的嘴端相关联以检测与抽吸相关联的用户唇部活动并且然后触发加热设备的加热；McCafferty等人的美国专利第5,372,148号公开了一种用于响应通过衔口(mouthpiece)的压降来控制进入加热负载阵列的能量流的喷烟传感器；Harris等人的美国专利第5,967,148号公开了吸烟设备中的插座，所述插座包括检测插入部件的红外透射率的不均匀性的标识器以及当部件插入到插座中时执行检测例程的控制器；Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号描述了具有多个微分相位的限定的可执行功率循环；Watkins等人的美国专利第5,934,289号公开了光子-光电部件；Counts等人的美国专利第5,954,979号公开了用于改变通过吸烟设备的抽吸阻力的装置；Blake等人的美国专利第6,803,545号公开了用于在吸烟设备中使用的特定电池配置；Griffen等人的美国专利第7,293,565号公开了与吸烟设备一起使用的各种充电系统；Fernando等人的美国专利第8,402,976号公开了用于吸烟设备的计算机接口装置，以促进充电并允许设备的计算机控制；Fernando等人的美国专利第8,689,804号公开了用于吸烟设备的识别系统；以及Flick的WO 2010/003480PCT公开了指示气溶胶生成系统中的喷烟的流体流量感测系统；前述公开中的所有通过引用整体并入本文。与电子气溶胶递送制品有关的部件和公开可以在本文章中使用的材料或部件的进一步示例包括Gerth等人的美国专利第4,735,217号；Morgan等人的美国专利第5,249,586号；Higgins等人的美国专利第5,666,977号；Adams等人的美国专利第6,053,176号；White的美国专利第6,164,287号；Voges的美国专利第6,196,218号；Felter等人的美国专利第6,810,883号；Nichols的美国专利第6,854,461号；Hon的美国专利第7,832,410号；Kobayashi的美国专利第7,513,253号；Hamano的美国专利第7,896,006号；Shayan的美国专利第6,772,756号；Hon的美国专利第8,156,944号和8,375,957号；Thorens等人的美国专利第8,794,231号；Oglesby等人的美国专利第8,851,083号；Monsees等人的美国专利第8,915,254号和8,925,555号；DePiano等人的美国专利第9,220,302号；Hon的美国专利第Nos.2006/0196518号和2009/0188490号；Oglesby等人的美国专利第2010/0024834号；Wang的美国专利申请公开第2010/0307518号；Hon的WO 2010/091593号；以及Foo的WO 2013/089551号，这些文献中的每个通过引用整体并入本文。进一步，Worm等人于2015年10月13日提交的美国专利申请序列第14/881,392号公开了可被包括在气溶胶递送设备中的胶囊和用于气溶胶递送设备的链形(fob-shape)配置，并且通过引用整体被结合于此。由前述文献公开的各种材料可以以各种实施例被并入本设备中，并且前述公开中的所有通过引用整体并入本文。
控制主体104的部件中的每个可以被至少部分地接纳在外主体304中。外主体可以从接合端304'延伸到外端304”。端盖318可以被定位在外主体的外端处并且与外主体的外端接合。由此，可以是半透明或透明的端盖可以被指示器314照射以便如上所述模拟吸烟制品的点燃端或执行其他功能。外主体的相对接合端可以被配置成接合料筒102。
图4示意性地图示了通过控制主体104接近外主体304的接合端304'的局部截面图。如所图示，发射器耦合设备302可以延伸接近外主体的接合端。在一个实施例中，如图3和4所图示，发射器耦合设备可以限定成管状配置。如图4所图示，发射器耦合设备可以包括线圈支撑件402和线圈404。可以限定成管状配置的线圈支撑件可以被配置为支撑线圈，使得线圈不会移动到接触谐振接收器耦合设备或其他结构，并且不会由此与谐振接收器耦合设备或其他结构短路。线圈支撑件可以包括非导电材料，该非导电材料可以对由线圈产生的振荡磁场大体上透明。线圈可以嵌入在线圈支撑件中或以其他方式耦合到线圈支撑件。在所图示的实施例中，线圈与线圈支撑件的内表面接合，从而减少与向谐振接收器耦合设备发射振荡磁场相关联的任何损失。然而，在其他实施例中，线圈可以被定位在线圈支撑件的外表面处或被完全嵌入线圈支撑件中。进一步，在一些实施例中，线圈可以包括印刷在线圈支撑件上的电迹线或以其他方式耦合到线圈支撑件的电迹线，或导线。在任一个实施例中，线圈可以限定成螺旋形配置。在替代实施例中，如图5所示，发射器耦合设备302可包括没有线圈支撑件402的线圈404。在每个实施例中，发射器耦合设备可以限定发射器耦合设备围绕其延伸的内腔室406。
如在图3-图5中进一步图示，在一些实施例中，发射器耦合设备302可以被耦合到支撑构件320。支撑构件可以被配置为在外主体304内接合发射器耦合设备并且支撑发射器耦合设备。例如，发射器耦合设备可以被嵌入在支撑构件中或以其他方式被耦合到支撑构件，使得发射器耦合设备被固定地定位在外主体内。作为进一步的示例，发射器耦合设备可以被注射模制到支撑构件中。
支撑构件320可以接合外主体304的内表面以提供支撑构件相对于外主体的对准。由此，由于在支撑构件和发射器耦合设备302之间的固定耦合，发射器耦合设备的纵向轴线可以大体上平行于外主体的纵向轴线延伸。因此，发射器耦合设备可以被定位成不与外主体接触，以便避免从发射器耦合设备向外主体传输电流。然而，在一些实施例中，如图5所示，任选的绝缘体502可以被定位在发射器耦合设备302与外主体304之间，以防止在它们之间的接触。如可以理解的，绝缘体和支撑构件可以包括诸如绝缘聚合物(例如塑料或纤维素)、玻璃、橡胶和瓷器之类的任何非导电材料。可替换地，在外主体由非导电材料(诸如塑料、玻璃、橡胶或瓷器)形成的实施例中，发射器耦合设备可接触外主体。
如以下具体描述的，发射器耦合设备302可以被配置为从电源312接收电流并且无线地加热料筒102(参见例如图2)。因此，如在图4和图5中所图示的，发射器耦合设备可以包括被配置为向其供应电流的电连接器408。例如，电连接器可以将发射器耦合设备连接到控制部件。由此，来自电源的电流可以如由控制部件所控制的那样被选择性地引导到发射器耦合设备。例如，当由流量传感器306检测到气溶胶递送设备100上的抽吸时，控制部件312可以将电流从电源312(参见例如图3)引导到发射器耦合设备。作为示例，电连接器可以包括端子、导线或被配置为通过其传输电流的连接器的任何其它实施例。进一步，电连接器可以包括负极电连接器和正极电连接器。
在一些实施例中，电源312可以包括可以供应直流电的电池和/或可再充电的超级电容器。如本文其他地方所描述，气溶胶递送设备的操作可能需要将交流电引导至发射器耦合设备302以产生振荡磁场以便在谐振接收器耦合设备中感应涡电流。相应地，在一些实施例中，控制主体104的控制部件308可以包括逆变器或逆变器电路，该逆变器或逆变器电路被配置为将由电源提供的直流电转变成被提供给发射器耦合设备的交流电。
图6示出料筒600的分解图，在一些示例中，料筒600可对应于图1的料筒102。如所图示，料筒600可以包括谐振接收器耦合设备602、外主体604、容器606、密封构件608和衬底610。外主体604可以在接合端604'和外端604”之间延伸。料筒600的剩余部件中的一些或全部可以至少部分地定位在外主体604内。
料筒600可以另外包括嘴件612。嘴件612可以与外主体604或容器606或单独的部件成一体。嘴件612可以被定位在外主体604的外端604”处。
图7图示了通过处于组装配置中的料筒600的截面图。如图所示，容器606可以被接纳在外主体604内。进一步，密封构件608可以与容器606接合以限定内部隔室614。如图7中进一步所图示，在一些实施例中，密封构件608可以另外接合外主体604。
在一些实施例中，密封构件608可以包括诸如橡胶或硅树脂材料之类的弹性材料。在这些实施例中，密封材料608可以压缩以与容器606和/或外主体604形成紧密密封。可以采用粘合剂来进一步改善在密封构件608与容器606和/或外主体604之间的密封。在另一个实施例中，密封构件608可以包括诸如塑料材料或金属材料之类的非弹性材料。在这些实施例中，密封构件608可以被粘附或焊接(例如，经由超声波焊接)到容器606和/或外主体604。相应地，经由这些机构中的一个或多个，密封构件608可以大体上使内部隔室614密封为关闭。
谐振接收器耦合设备602可与密封构件608接合。在一个实施例中，谐振接收器耦合设备602可部分地嵌入密封构件608中。例如，谐振接收器耦合设备602可被注射模制到密封构件608中，使得在它们之间形成紧密的密封和连接。相应地，密封构件608可以将谐振接收器耦合设备保持在期望的位置处。例如，谐振接收器耦合设备602可以被定位成使得谐振接收器耦合设备的纵向轴线与外主体604的纵向轴线大体上同轴地延伸。
进一步，衬底610可以接合密封构件608。在一个实施例中，衬底610可以延伸穿过密封构件608。就此而言，密封构件608可以限定延伸穿过其中的孔616，并且通过该孔616接纳衬底610。由此，衬底610可以延伸到内部隔室614中。例如，如图7所图示，衬底610的一端可以被接纳在由容器606限定的袋状物618中。相应地，容器606和密封构件608可以各自接合衬底610并协作地将衬底维持在期望的位置处。例如，衬底610的纵向轴线可以被定位成与谐振接收器耦合设备602的纵向轴线大体上同轴。由此，如图所示，在一些实施例中，衬底610可以被定位成接近但不接触谐振接收器耦合设备602。通过避免在衬底610和谐振接收器耦合设备602之间的直接接触，感应线圈可保持大体上没有使用中的残留物累积，并且因此料筒可任选地用气溶胶前体组合物和/或新的衬底重新填充或以其他方式被重新使用。然而，如以下所讨论的，在一些实施例中，衬底和谐振接收器耦合设备之间的直接接触可能是优选的。
料筒610可以包括气溶胶前体组合物。气溶胶前体组合物可以包括固体烟草材料、半固体烟草材料和液体气溶胶前体组合物中的一种或多种。例如，固体烟草材料和半固体烟草材料可以在定义所谓的加热不燃烧香烟的气溶胶递送设备100的实施例中被采用。相反，作为进一步的示例，流体(例如液体)气溶胶前体组合物可以在定义所谓的电子香烟的气溶胶递送设备的实施例中被采用。
代表性类型的气溶胶前体组分和制剂还在Robinson等人的美国专利No.7,726,320，Chong等人的美国专利公开No.9，254，002和Zheng等人的美国专利公开No.2013/0008457；Lipowicz等人的美国专利公开No.2015/0020823；Kol ler的美国专利公开No.2015/0020830；和Bowen等人的WO 2014/182736；以及Collett等人的美国专利公开No.8,881,737号中被阐述和被表征，这些文献的公开内容通过引用结合于此。可以采用的其他气溶胶前体包括已经被包括在R.J.Reynolds Vapor公司生产的VUSE产品、帝国烟草公司(Imperial Tobacco Group PLC)生产的BLUTM产品、Mistic Ecigs生产的MISTICMENTHOL产品和CN Creative有限公司生产的VYPE产品中的气溶胶前体。还期望的是从Johnson Creek Enterprises LLC已获得的用于电子烟的所谓“烟汁”。发泡材料的实施例可以和气溶胶前体一起使用，并且作为示例其被描述在Hunt等人的美国专利申请公开第2012/0055494号中，该专利通过引用被结合于此。进一步，发泡材料的使用被描述在例如Niazi等人的美国专利第4,639,368号；Wehling等人的美国专利第5,178,878号；Wehling等人的美国专利第5,223,264号；Pather等人的美国专利第6,974,590号；Bergquist等人的美国专利第7,381,667号；Crawford等人的美国专利第8,424,541号；和Strickland等人的美国专利第8,627,828号，和Sun等人的第9,307,787号和Brinkley等人的美国专利公开第2010/0018539号；以及Johnson等人的PCT WO 97/06786中，所有这些专利通过引用被结合于此。
代表性类型的固体和半固体气溶胶前体组合物和制剂被公开在Thomas等人的美国专利第8,424,538号；Sebastian等人的美国专利第8,464,726号；Conner等人的美国专利申请公开第2015/0083150号；Ademe等人的美国专利申请公开第2015/0157052号；以及Nordskog等人于2015年6月30日提交的美国专利申请序列第14/755,205号中。
在气溶胶前体组合物包括液体或其他流体的料筒102的实施例中，衬底610可被配置成将气溶胶前体组合物保持在其中并且当由谐振接收器耦合设备602以以下所描述的方式向其施加热量时从其释放蒸气。在一些实施例中，衬底610可保留足够量的气溶胶前体组合物以持续期望的程度。在其他实施例中，可能优选的是给料筒102提供气溶胶前体组合物的增加的容量。在衬底被配置成保持流体气溶胶前体组合物的实施例中，可以在衬底610中采用的材料的示例包括多孔陶瓷、碳、乙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃纤维和多孔烧结玻璃。
就此而言，如图6和图7中作为示例所图示的，在一个实施例中，容器606可以包括储集器并且内部隔室614可以被配置为接纳液体气溶胶前体组合物。在该实施例中，衬底610可以包括被配置成从内部隔室614接收气溶胶前体组合物并沿着那里输送气溶胶前体组合物的液体输送元件(例如，芯)。相应地，气溶胶前体组合物可以从内部隔室614被输送到沿着衬底610的纵向长度的谐振接收器耦合设备602围绕其延伸的位置。
如可以理解的是，图7中所图示的料筒600的实施例仅出于示例目的而提供。就此而言，料筒102的各种替代实施例在本文中被提供作为进一步的示例。注意的是，虽然料筒102的实施例在本文中被分开描述，但除了在本文另外指出的以外，其各个部件和特征中的每个可以以任何方式被组合。
图8图示出另一个料筒800，在一些示例中，料筒800可对应于图1的料筒102。料筒800类似于料筒700，但是在料筒800中，密封构件708定位在外主体604的外端604”附近，而不是在接合端604'处。在该实施例中，容器806可以包括延伸穿过其中的孔816，并且密封构件808可以限定袋状物818，以便以与以上所述的大体上相同的方式支撑衬底610。相应地，密封构件608可以定位在容器606的接合端604'处(参见图7)或密封构件808可以定位在容器806的外端604”处(参见图8)。
在一些实施例中，容器可被充分地密封使得大体上避免了气溶胶前体组合物的泄漏。然而如图8所图示，在一些实施例中，料筒800可以进一步包括储集器衬底820。如可以理解的，储集器衬底820可以在本文公开的包括内部隔室614的料筒中的任何一个或多个中被采用。
在一个实施例中，储集器衬底820可以包括形成为大体上管的形状的多层非织造纤维，该管完全地或部分地环绕内部隔室820内的衬底610。在其他实施例中，储集器衬底820可以包括多孔陶瓷、碳、乙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃纤维或多孔烧结玻璃。由此，液体气溶胶前体组合物可以被储集器衬底820吸附地保留。由于储集器衬底820和储集器之间的接触，储集器衬底与衬底610流体连通。因此，衬底610可被配置成将液体气溶胶前体组合物从内部隔室614中的储集器衬底820经由毛细管作用或其他液体输送机制输送到沿着衬底610的纵向长度的且在内部隔室外部的位置。
如上所述，在料筒600、800的一些实施例中，衬底610可以被定位成接近但不接触谐振接收器耦合设备602。由于其间缺少直接接触，这样的配置可以避免残留物在谐振接收器耦合设备上的累积。然而，在其他实施例中，衬底610可以接触谐振接收器耦合设备。就此而言，图9图示了又另一个料筒900，在一些示例中，料筒900可以对应于图1的料筒102，类似于料筒600、800，但是在料筒900中，衬底910可以接触谐振接收器耦合设备602。该配置的使用可以允许相对较大的衬底910，该相对较大的衬底910可以包含相对较大量的气溶胶前体组合物，而不一定增加谐振接收器耦合设备602的尺寸。进一步，谐振接收器耦合设备和衬底之间的直接接触可以促进从谐振接收器耦合设备经由对流到衬底的热传递，这可以比在其间没有直接接触的实施例中采用的辐射加热显著地更有效。
相应地，应该理解的是，本文公开的料筒的实施例中的每个可以包括在谐振接收器耦合设备和衬底和/或气溶胶前体组合物之间的直接接触。
作为示例，在气溶胶前体组合物包括固体烟草材料或半固体烟草材料的实施例中，可以采用在衬底910和谐振接收器耦合设备602之间提供直接接触，所述固体烟草材料或半固体烟草材料可能比液体气溶胶前体组合物更不易在谐振接收器耦合设备上引起残留物累积。
在图6-图8中所图示的料筒600、800的实施例中，衬底610延伸到内部隔室614中。然而，在其他实施例中，料筒可以不限定内部隔室。例如，图9中所图示的料筒900可以不包括内部隔室。就此而言，衬底910可以包括足够量的气溶胶前体组合物，使得在一些实施例中可以不需要内部隔室的使用。因此，例如，谐振接收器耦合设备602和衬底910可以大体上共同延伸，使得其纵向端在大体相同的点处终止。就此而言，衬底谐振接收器耦合设备602和/或衬底910可以被接纳在由外主体904限定的袋状物922中，或以其他方式与外主体接合(例如直接接合)。因此，在一些实施例中，料筒900可限定可以不包括容器、密封构件或内部隔室的相对简单的配置。这种配置可以降低料筒900的复杂性和/或成本。
如上所述，在一些实施例中，衬底910可以不延伸到内部隔室中，并且可以替代地终止在例如接近外主体904。如以上关于图9进一步描述的，在一个实施例中，料筒900可以不包括容器或内部隔室。然而，在另一个实施例中，料筒可以包括限定内部隔室的容器，而衬底不延伸到隔室中。这在图10中示出，其示出了可对应于图1的料筒104的又另一个料筒1000。如图所示，料筒1000可以包括限定内部隔室614的容器1006，而衬底1010不延伸到隔室中。就此而言，谐振接收器耦合设备602和衬底1010可以与容器或外主体接合。例如，在图10中，谐振接收器耦合设备602和衬底1010各自与容器1006接合。作为进一步的示例，如上所述，谐振接收器耦合设备602可以部分地嵌入容器1006中。进一步，衬底1010可以接合由容器1006限定的袋状物1022。
通过配置料筒1000使得衬底1010不延伸到内部隔室614中，隔室可以被采用用于除了气溶胶前体组合物的储集器之外的目的。例如，如图10所图示，在一些实施例中，料筒1000可以包括电子控制部件1024。如下所描述，电子控制部件1024可以被采用用于料筒1000的认证或用于其他目的。
如上所述，本公开的料筒102中的每个被配置成与控制主体104共同操作以产生气溶胶。作为示例，图11图示了与控制主体104接合的料筒600。如图所示，当控制主体104与料筒600接合时，发射器耦合设备302可以至少部分地围绕，优选地大体上围绕，并且更优选地完全围绕谐振接收器耦合设备602(例如，通过围绕其周边延伸)。进一步，发射器耦合设备302可以沿着谐振接收器耦合设备602的纵向长度的至少一部分延伸，并且优选地沿着谐振接收器耦合设备的大部分纵向长度延伸，并且最优选地沿着大体上谐振接收器耦合设备的纵向长度的全部延伸。
相应地，谐振接收器耦合设备602可以定位在发射器耦合设备302围绕其延伸的内腔室406的内部。相应地，当用户抽吸料筒600的嘴件612时，压力传感器306可以检测到抽吸。由此，控制部件308可以将电流从电源312(参见图3)引导到发射器耦合设备302。发射器耦合设备302可以由此产生振荡磁场。由于谐振接收器耦合设备602被接纳在内腔室406中，谐振接收器耦合设备可以暴露于由发射器耦合设备302产生的振荡磁场。
特别地，发射器耦合设备302和谐振接收器耦合设备602可以形成电变换器。在一些示例中，谐振变换器和包括PWM逆变器的相关联的电路可被配置成根据诸如由无线充电联盟(WPC)颁布的Qi无线接口标准，由PMA开发的电力事务联盟(PMA)接口标准，由无线充电联盟(A4WP)开发的Rezence接口标准等等合适的无线电力传递标准进行操作。
根据实施例，如由控制部件308从电源312(参见例如图3)引导到其的发射器耦合设备302中的电流的变化可以产生穿过谐振接收器耦合设备602的交变电磁场，由此在谐振接收器耦合设备内生成电涡电流。可以通过将交流电引导到发射器耦合设备302来产生交变电磁场。如上所述，在一些实施例中，控制部件308可以包括逆变器或逆变器电路，该逆变器或逆变器电路被配置为将由电源312提供的直流电转换为提供给发射器耦合设备302的交流电。
流过限定谐振接收器耦合设备602的材料的涡电流可以通过焦耳效应加热谐振接收器耦合设备，其中所产生的热量与电流的平方乘以谐振接收器耦合设备的材料的电阻成比例。在包括磁性材料的谐振接收器耦合设备602的实施例中，热也可以由磁滞损耗生成。若干个因素有助于谐振接收器耦合设备602的温度升高，包括但不限于与发射器耦合设备302的接近度、磁场的分布、谐振接收器耦合设备的材料的电阻率、材料的饱和通量密度、趋肤效应或深度、磁滞损耗、磁化率、磁导率和偶极矩。
就此而言，谐振接收器耦合设备602和发射器耦合设备302两者可以包括导电材料。作为示例，发射器耦合设备302和/或谐振接收器耦合设备602可以包括各种导电材料，包括诸如铜和铝之类的金属、导电材料的合金(例如抗磁性材料、顺磁性材料或铁磁材料)或诸如具有嵌入其中的一种或多种导电材料的陶瓷或玻璃之类的其他材料。在另一个实施例中，谐振接收器耦合设备可以包括接纳在用气溶胶前体组合物填充的储集器中的各种尺寸中的任何尺寸的导电颗粒或物体。在一些实施例中，谐振接收器耦合设备可以被涂覆有或以其他方式包括导热钝化层(例如，薄玻璃层)，以防止与气溶胶前体组合物直接接触。
相应地，谐振接收器耦合设备602可以被加热。由谐振接收器耦合设备602产生的热可以加热包括气溶胶前体组合物的衬底610，使得产生气溶胶1102。相应地，谐振接收器耦合设备602可以包括雾化器。通过使谐振接收器耦合设备602以大体上距衬底均匀的距离定位在衬底610周围(例如，通过使衬底和谐振接收器耦合设备的纵向轴线对准)，衬底和气溶胶前体组合物可以被大体上均匀地加热。
气溶胶1102可以在谐振接收器耦合设备602和发射器耦合设备302的周围行进或行进通过谐振接收器耦合设备602和发射器耦合设备302。例如，如所图示，在一个实施例中，谐振接收器耦合设备602可以包括网格、筛(screen)、螺旋状物、编织物或限定了延伸穿过那里的多个孔的其他多孔结构。在其他实施例中，谐振接收器耦合设备可包括嵌入衬底中或以其他方式与气溶胶前体组合物接触的棒，嵌入衬底中或以其他方式与气溶胶前体组合物接触的多个珠粒或颗粒，或烧结结构。在这些实施例中的每个中，气溶胶1102可以自由地穿过谐振接收器耦合设备602和/或衬底，以允许气溶胶行进通过嘴件到用户。
气溶胶1102可以与通过入口410(参见例如图4)进入的空气1104混合，该入口可以被限定在控制主体104中(例如，在外主体304中)。相应地，互相混合的空气和气溶胶1106可被引导至用户。例如，互相混合的空气和气溶胶1106可以通过限定在料筒600的外主体604中的一个或多个通孔626被引导至用户。在一些实施例中，密封构件608可以另外包括延伸通过那里的通孔628，通孔626可以与穿过外主体604限定的通孔626对准。然而，如可以理解的，通过气溶胶递送设备100的流动模式可以从以上描述的特定配置以各种方式中的任何方式变化，而不脱离本公开的范围。
如以上进一步指出的，在一些实施例中，料筒102可以进一步包括第二电子控制部件。例如，图10中图示的料筒1000包括第二电子控制部件1024。第二电子控制部件1024可以被配置为允许料筒1000的认证。就此而言，在一些实施例中，第二电子控制部件1024可以被配置为将(第一)控制部件308(参见例如图3)可以分析的代码输出到控制主体104。由此，例如，控制部件308可以仅在料筒1000被验证为真实(authentic)时才将电流引导至发射器耦合设备302。在一些实施例中，第二控制部件可以包括连接到控制主体的端子。更优选地，第二控制部件1024可以包括射频识别(RFID)芯片，该射频识别(RFID)芯片被配置成将代码或其他信息无线地发射到控制主体104。由此，可以使用气溶胶递送设备100而不需要在料筒和控制主体之间的电连接器的接合。进一步，在Sears等人的美国专利申请公开第2014/0096782号中描述了控制部件和由此执行的功能的各种示例，该文献通过引用整体被并入本文。
如上所述，在一些实施例中，控制主体104的控制部件308可以包括逆变器或逆变器电路，该逆变器或逆变器电路被配置为将由电源312提供的直流电转变成被提供给发射器耦合设备302的交流电。图12，13和14图示电路1200以及根据本公开的一些实施例的气溶胶递送设备100的其他部件。如图所示，气溶胶递送设备包括被配置为承载气溶胶前体组合物的衬底610，以及电路，该电路包括谐振变压器1202，该谐振变压器1202包括发射器耦合设备302以及接近衬底的谐振接收器耦合设备602。气溶胶递送设备的控制部件308包括脉冲宽度调制(PWM)逆变器1204，其配置成驱动谐振变压器。
如图所示，PWM逆变器1204包括耦合至发射器耦合设备302的桥电路1206，并且，在一些示例中半桥电流由一对诸如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的晶体管以及一对二极管组成。PWM逆变器还包括耦合至半桥电路的PWM控制器1208。根据一些示例，PWM控制器被具体表现为集成电路并且配置成向半桥电路输出PWM信号，从而配置成驱动发射器耦合设备以产生振荡磁场并且当谐振接收器耦合设备设备暴露于振荡磁场时引起交变电压。所述交变电压引起谐振接收器耦合设备产生热量并由此蒸发所述气溶胶前体组合物的组分。合适PWM控制器的示例包括由Texas Instruments生产的bq500210和bq500212A控制器，由STMicroelectronics生产的STWBC系列控制器等等。
如图中还示出一些示例，气溶胶递送设备还包括电源312，诸如可再充电的超级电容器，可再充电的固态电池或可再充电的锂离子电池来配置成向PWM逆变器1204供电。进一步地，气溶胶递送设备还包括在电源与PWM逆变器之间的恒压调节器1210，并且其配置成在PWM逆变器中保持恒压电平。合适的电压调节器包括开关调节器，诸如低压差调节器(LDO)的线性调节器等等。
图13示出在一些示例中电源1300可与电源312相对应。如图所示，在一些示例中，电源包括可再充电的超级电容器1302，其配置成向PWM逆变器1204供电。进一步，电源还包括与能量源1306相连接的端子1304，该可再充电的超级电容器可从能量源充电。如前所述，例如控制主体104可以与任何类型的可再充电技术组合(例如，壁式充电器、汽车充电器、计算机、光伏电池、太阳能电池的太阳能电池板、基于无线RF的充电器)。并且在另一示例中，电源还包括能量源，且该能量源是或包括可再充电的固态电池或可再充电锂离子电池。
返回图12，在一些示例中，气溶胶递送设备可以进一步防止谐振接收器耦合设备602的温度达到或超过阈值温度。在这些示例中，控制部件308包括微处理器1212，该微处理器1212配置成通过诸如位于谐振接收器耦合设备602附近的霍尔效应电流传感器1214来接收在谐振接收器耦合设备602中感应交流电的测量。该霍尔效应电流传感器可以是料筒102的一部分，或者在一些示例中，可以是控制主体104。微处理器可以响应于测量来控制气溶胶递送设备的至少一个功能元件的操作，诸如以便在测量指示温度等于或高于阈值温度的情况下降低谐振接收器耦合设备602的温度。降低温度的一种方式可以是在气溶胶递送设备100中包括另外的空气出口，可以控制以将空气排出气溶胶递送设备100。配备有霍尔效应电流传感器的合适的气溶胶递送设备的一些示例描述于2016年1月12日提交的Sur的美国专利申请序列第14/993,762号中，该文献通过引用整体被并入本文。
如图14所示，在一些示例中，气溶胶递送设备还包括高通滤波器1402以及耦合至高通滤波器的非反相放大电路1404。在这些示例中，高通滤波器耦合至谐振接收器耦合设备602，且配置成从由谐振接收器耦合设备感应的交流电压过滤直流电压分量。非反相放大电路被配置成放大过滤了的交流电压。
如上所述，本公开涉及包括控制主体的气溶胶递送设备，控制主体包括无线功率发射器，该无线功率发射器被配置为从功率源接收电流并且无线地加热雾化器。如可以理解的，可以采用各种无线加热技术来加热气溶胶前体组合物，该气溶胶前体组合物可以被包含在储集器中和/或与衬底接触。在一些实施例中，雾化器可以被无线地加热而无需将电流传输至雾化器。
在以上描述的实施例中，无线功率发射器可以包括发射器耦合设备，并且雾化器可以包括谐振接收器耦合设备。由此，可以在谐振接收器耦合设备处感应涡电流以便产生热。如以上进一步指出，发射器耦合设备可以被配置为至少部分地围绕谐振接收器耦合设备。作为进一步的示例，在其他实施例中，可以使用辐射加热、声波加热、光子加热(例如经由激光)和/或微波加热来无线地加热雾化器。
然而，在其他实施例中可以采用各种其他技术和机构来无线地加热雾化器。例如，电流可以被无线地传输到雾化器，并且这种无线功率传输技术可以与雾化器(诸如线圈电阻加热元件)的任何实施例被一起采用。无线功率传输方法和机构的实施例被提供在Sur等人于2015年7月31提交的美国专利申请序列第14/814,866号中，该文献通过引用整体被并入本文。
注意到，尽管本公开总体上描述了加热包括被定位成谐振接收器耦合设备附近的气溶胶前体组合物的衬底以产生气溶胶，但在其他实施例中，谐振接收器耦合设备可被配置为加热被引导(例如被分配)到其上的气溶胶前体组合物。例如，Brammer等人提交的美国专利申请序列第2015/0117824；2015/0114409；以及2015/0117841号公开了流体气溶胶前体组合物递送机构和方法，这些文献通过引用整体并入本文。这样的流体气溶胶前体组合物递送机构和方法可被采用于将气溶胶前体组合物从储集器引导至谐振接收器耦合设备以产生气溶胶。在另外的实施例中，谐振接收器耦合设备可以包括连接到储集器的中空针，其中随着气溶胶前体组合物被针蒸发，毛细管作用将气溶胶前体组合物引导到针中以重新装满针。进一步注意到，尽管本文描述了谐振接收器耦合设备和发射器耦合设备的示例形状和配置，但是可以采用各种其他配置和形状。
图15示出根据一些实施例的用于组装气溶胶递送设备的方法1500中的各种操作。如图15所图示，该方法可以包括在操作1502处提供包括气溶胶前体组合物的衬底。该方法可以进一步包括在操作1504处提供谐振接收器耦合设备。另外，该方法可以包括在操作1506处将衬底定位到谐振接收器耦合设备附近。谐振接收器耦合设备可以被配置为当被暴露于振荡磁场时生成热并且加热气溶胶前体组合物以产生气溶胶。
在一些实施例中，在操作1506处将衬底定位到谐振接收器耦合设备附近可以包括将衬底定位成与谐振接收器耦合设备直接接触。在一些实施例中，在操作1506处将衬底定位到谐振接收器耦合设备附近可以包括将衬底定位成与谐振接收器耦合设备直接接触。该方法可以另外包括用气溶胶前体组合物填充衬底。气溶胶前体组合物可以包括液体气溶胶前体组合物。
该方法可以另外包括提供发射器耦合设备并且定位发射器耦合设备使得发射器耦合设备至少部分地围绕谐振接收器耦合设备。定位发射器耦合设备可以包括将发射器耦合设备定位成不与谐振接收器耦合设备直接接触。
该方法可以另外包括形成包括衬底和谐振接收器耦合设备的料筒。进一步，该方法可以包括形成包括发射器耦合设备的控制主体。定位发射器耦合设备使得发射器耦合设备至少部分地围绕谐振接收器耦合设备可以包括将料筒耦合到控制主体。另外，形成控制主体可以包括将电源耦合到发射器耦合设备。
图16图示了根据一些实施例的用于气溶胶化的方法1600中的各种操作。如图16所图示，该方法可以包括在操作1602处提供料筒。料筒可包括气溶胶前体组合物和雾化器。该方法可以另外包括在操作1604处提供控制主体。控制主体可以包括电源和无线功率发射器。该方法可以进一步包括在操作1606处将电流从电源引导至无线功率发射器。另外，该方法可以包括在操作1608处用无线功率发射器无线地加热雾化器以加热气溶胶前体组合物来产生气溶胶。
得益于前述描述和相关联的附图中所呈现的教示，本公开涉及的所属领域的技术人员将了解本文中阐述的本公开的许多修改和其它实施方式。因此，应理解，本公开不限于所公开的特定实施例方案，且其修改和其他实施例方案意图被包含于所附权利要求书的范围内。尽管本文中采用特定术语，但这些术语仅在通用意义和描述性意义上使用，而不出于限制性目的。

Claims (24)

1.一种气溶胶递送设备，包括：
插座，所述插座配置成接纳衬底，所述衬底配置成承载气溶胶前体组合物；
谐振变压器，所述谐振变压器包括发射器耦合设备以及谐振接收器耦合设备，当所述衬底被接纳在所述插座中时，所述谐振接收器耦合设备定位成接近所述衬底，所述发射器耦合设备至少部分地围绕所述谐振接收器耦合设备但不与所述谐振接收器耦合设备直接接触，至少所述谐振接收器耦合设备和被配置成接纳所述衬底的所述插座各自具有大体上同轴的纵向轴线；以及
脉冲宽度调制(PWM)逆变器，所述脉冲宽度调制(PWM)逆变器配置成驱动所述谐振变压器，所述PWM逆变器配置成驱动所述发射器耦合设备以产生振荡磁场并且当所述谐振接收器耦合设备暴露于所述振荡磁场时在所述谐振接收器耦合设备中引起交变电压，所述交变电压引起所述谐振接收器耦合设备产生热量并由此蒸发所述气溶胶前体组合物的组分。
2.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，还包括电源，所述电源包括可再充电的超级电容器、可再充电固态电池、或者可再充电锂离子电池，且配置成向所述PWM逆变器供电。
3.如权利要求2所述的气溶胶递送设备，其特征在于，还包括恒压调节器，所述恒压调节器在所述电源与所述PWM逆变器之间，且配置成在所述PWM逆变器中保持恒压电平。
4.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述电源还包括可与能量源连接的端子，所述可再充电的超级电容器可从所述能量源充电。
5.如权利要求4所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述电源还包括所述能量源，且所述能量源是或包括可再充电的固态电池或可再充电锂离子电池。
6.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述PWM逆变器包括：
桥电路，所述桥电路耦合至所述发射器耦合设备；以及
PWM控制器，所述PWM控制器配置成向所述桥电路输出PWM信号，所述PWM信号配置成驱动所述发射器耦合设备以产生所述振荡磁场。
7.如权利要求6所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述桥电路是由一对晶体管和一对二极管组成的半桥电路。
8.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，还包括：
霍尔效应电流传感器，所述霍尔效应电流传感器位于所述谐振接收器耦合设备附近并配置成执行在其中感应的交流电的测量；以及
微处理器，所述微处理器配置成接收所述测量并响应于所述测量来控制所述气溶胶递送设备的至少一个功能元件的操作。
9.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，还包括：
高通滤波器，所述高通滤波器耦合至所述谐振接收器耦合设备，且配置成从所述谐振接收器耦合装置中感应的交流电压中滤除任何直流电压分量；以及
非反向放大电路，所述非反向放大电路耦合至所述高通滤波器，且配置成将滤波后的交流电压进行放大。
10.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述谐振接收器耦合设备被配置成不与所述衬底直接接触。
11.如权利要求10所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述发射器耦合设备限定为管状配置或线圈配置。
12.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述谐振接收器耦合设备是多孔的。
13.如权利要求1所述的气溶胶递送设备，其特征在于，所述气溶胶前体组合物包括固体烟草材料或半固体烟草材料。
14.一种控制主体，其与料筒耦合或者能够与料筒耦合，所述控制主体配备有位于衬底附近的谐振接收器耦合设备，所述谐振接收器耦合设备配置成承载气溶胶前体组合物，所述控制主体包括：
插座，所述插座配置成接纳所述衬底；
发射器耦合设备，所述发射器耦合设备在所述控制主体与所述料筒耦合时与所述谐振接收器耦合设备形成谐振变压器，所述发射器耦合设备至少部分地围绕所述谐振接收器耦合设备但不与所述谐振接收器耦合设备直接接触，至少所述谐振接收器耦合设备和被配置成接纳所述衬底的所述插座各自具有大体上同轴的纵向轴线；以及
脉冲宽度调制(PWM)逆变器，所述脉冲宽度调制(PWM)逆变器配置成驱动所述谐振变压器，所述PWM逆变器配置成驱动所述发射器耦合设备以产生振荡磁场并且当所述谐振接收器耦合设备暴露于所述振荡磁场时在所述谐振接收器耦合设备中引起交变电压，所述交变电压引起所述谐振接收器耦合设备产生热量并由此蒸发所述气溶胶前体组合物的组分。
15.如权利要求14所述的控制主体，其特征在于，还包括电源，所述电源包括可再充电的超级电容器、可再充电固态电池、或者可再充电锂离子电池，且配置成向所述PWM逆变器供电。
16.如权利要求15所述的控制主体，其特征在于，还包括恒压调节器，所述恒压调节器在所述电源与所述PWM逆变器之间，且配置成在所述PWM逆变器中保持恒压电平。
17.如权利要求15所述的控制主体，其特征在于，所述电源还包括可与能量源连接的端子，所述可再充电的超级电容器可从所述能量源充电。
18.如权利要求17所述的控制主体，其特征在于，所述电源还包括所述能量源，且所述能量源是或包括可再充电的固态电池或可再充电锂离子电池。
19.如权利要求14所述的控制主体，其特征在于，所述PWM逆变器包括：
桥电路，所述桥电路耦合至所述发射器耦合设备；以及
PWM控制器，所述PWM控制器配置成向所述桥电路输出PWM信号，所述PWM信号配置成驱动所述发射器耦合设备以产生所述振荡磁场。
20.如权利要求19所述的控制主体，其特征在于，所述桥电路是由一对晶体管和一对二极管组成的半桥电路。
21.如权利要求14所述的控制主体，其特征在于，所述谐振接收器耦合设备被配置成不与所述衬底直接接触。
22.如权利要求21所述的控制主体，其特征在于，所述发射器耦合设备限定为管状配置或线圈配置。
23.如权利要求14所述的控制主体，其特征在于，还包括外主体、流量传感器和指示器。
24.如权利要求14所述的控制主体，其特征在于，所述谐振接收器耦合设备是多孔的。
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