CN114867372A - 包括表面声波雾化器的气溶胶生成器 - Google Patents

Abstract

一种用于气溶胶生成装置(600)的气溶胶生成器(100)。气溶胶生成器(100)包括表面声波雾化器(102)，所述表面声波雾化器又包括限定雾化区(116)的基材(106)和定位在基材(106)上的换能器(108)。气溶胶生成器(100)包括被布置成将液体气溶胶形成基质供应到雾化区(116)的供应元件(104)和被布置成操作换能器(108)的控制器(101)。控制器(101)被配置成将换能器(108)作为输入换能器操作以生成表面声波，并且将换能器(108)作为输出换能器操作以感测表面声波，控制器(101)被配置成当换能器(108)被作为输出换能器操作时从换能器(108)接收输出信号。

Description

包括表面声波雾化器的气溶胶生成器

技术领域

本公开涉及用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括表面声波雾化器和供应元件。本公开还涉及包括气溶胶生成器的气溶胶生成装置。

背景技术

气溶胶形成基质被加热而非燃烧的气溶胶生成系统是本领域已知的。通常在这种气溶胶生成系统中，通过将能量从气溶胶生成装置的气溶胶生成器转移到气溶胶形成基质而生成气溶胶。例如，已知的气溶胶生成装置包括被布置成加热和蒸发液体气溶胶形成基质的加热器。

期望为气溶胶生成装置的使用者提供一致的使用者体验。然而，已知的气溶胶生成装置可能无法充分地控制液体气溶胶形成基质供应到例如加热器的气溶胶生成器的速率。已知的气溶胶生成装置还可能无法充分地控制气溶胶生成器蒸发液体气溶胶形成基质的速率。这两个缺点都可能导致不一致的使用者体验。

期望提供一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，其提供对液体气溶胶形成基质供应到气溶胶生成器的雾化区的速率的改进控制。

期望提供一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，其提供对液体气溶胶形成基质从气溶胶生成器的雾化区雾化的速率的改进控制。

发明内容

在本公开中，提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器。气溶胶生成器可以包括表面声波雾化器。表面声波雾化器可以包括基材，所述基材包括限定雾化区的有源表面。表面声波雾化器可以包括位于基材的有源表面上的换能器。气溶胶生成器可以包括被布置成将液体气溶胶形成基质供应到雾化区的供应元件。气溶胶生成器可以包括被布置成操作换能器的控制器。控制器可以被配置成将换能器作为输入换能器操作，以在基材的有源表面上生成表面声波。控制器可以被配置成将换能器作为输出换能器操作，以感测基材的有源表面上的表面声波。控制器可以被配置成当换能器作为输出换能器操作时从换能器接收输出信号。

在本公开中，提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，其包括：

基材，其包括限定雾化区的有源表面；以及

换能器，其被定位在所述基材的所述有源表面上；

供应元件，其被布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述雾化区；以及

控制器，其被布置成操作所述换能器，其中所述控制器被配置成将所述换能器作为输入换能器操作以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述换能器作为输出换能器操作以感测所述基材的所述有源表面上的表面声波，所述控制器被配置成当所述换能器被作为输出换能器操作时从所述换能器接收输出信号。

术语“表面声波”在这里用来包括瑞利波(Rayleigh wave)、兰姆波(Lamb wave)和洛夫波(Love wave)。

当与其它已知的气溶胶生成器例如电加热器相比时，使用表面声波雾化器雾化液体气溶胶形成基质可有利地提供对雾化过程的改进的控制。换句话说，根据本发明的气溶胶生成器的表面声波雾化器提供可靠且一致量的雾化液态气溶胶形成基质。

表面声波雾化器用于雾化液体气溶胶形成基质所需的功率可有利地小于使用已知气溶胶生成器如电加热器来雾化相同量的液体气溶胶形成基质所需的功率。

控制器可以被配置成将换能器作为输入换能器操作，以在基材的有源表面上生成表面声波。控制器也可以被配置成将换能器作为输出换能器操作，以感测基材的有源表面上的表面声波。换句话说，单个换能器可以既作为输入换能器又作为输出换能器来操作。这可以是有利的，因为包括输入换能器和输出换能器的传感器可以由单个换能器形成。因此，可以获得包括传感器的气溶胶生成器，从而使电子元件的数量和成本最小化。

提供被配置成感测由供应元件供应到雾化区的液体气溶胶形成基质的传感器可为有益的，因为液体气溶胶形成基质的样品可由传感器感测。这可以是有利的，因为可以测量或估计所感测的液体气溶胶形成基质的某些特性。在其它特性中，气溶胶的温度、质量、粘度和化学组成的值可以由传感器测量或估计。

换能器在作为输出换能器操作时生成输出信号，所述输出信号可取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。输出信号可以被发送到控制器，以便调适气溶胶生成器的换能器、流量控制元件或任何其它部件的控制参数。这可以使得在雾化液体气溶胶形成基质时气溶胶生成器的性能最优。

当传感器包括单个换能器时，可以以降低的成本和较少的电子部件来实现优化。

气溶胶生成器可以包括位于基材的有源表面上的反射器，其中雾化区位于换能器和反射器之间。

反射器可以有利地将换能器生成的表面声波朝向雾化区和朝向换能器反射。这可以增加或最大化表面声波雾化器的效率。其也可以有助于确保用单个换能器实现令人满意的感测功能。

反射器可以包括一个或多个电极。

反射器可以包括位于基材的有源表面上的一个或多个金属部分。每个金属部分可以具有线性形状。每个金属部分可以具有弯曲形状。反射器可以包括多个金属部分。多个金属部分可以以图案布置在基材的有源表面上。优选地，每个金属部分基本上平行于形成反射器的相邻金属部分。

基材的一部分可以形成反射器的至少一部分。基材可以限定至少一个突起，其中所述至少一个突起形成反射器的至少一部分。基材可以限定至少一个凹部，其中所述至少一个凹部形成反射器的至少一部分。

反射器可以是单个反射器。还可以提供多个反射器。

控制器可以被配置成当换能器作为输入换能器操作时向换能器提供输入信号，控制器被配置成当换能器作为输出换能器操作时基于由控制器从换能器接收的输出信号来改变输入信号以控制输入换能器。

如上所述，换能器在作为输出换能器操作时可以根据雾化区中的液体气溶胶形成基质的特性来生成输出信号。在接收到这样的输出信号时，控制器可以生成输入信号以控制输入换能器。这可以允许输入换能器生成表面声波，所述表面声波改善或增强液体气溶胶形成基质在雾化区中的雾化。

所述气溶胶生成器可以包括流量控制元件，所述流量控制元件被布置成控制由所述供应元件供应到所述雾化区的液体气溶胶形成基质的流速，所述控制器被配置成向所述流量控制元件提供输入信号，所述控制器还被配置成当所述换能器作为输出换能器操作时，基于由所述控制器从所述换能器接收的输出信号来改变所述输入信号。

在接收到输出信号时，控制器可以生成输入信号以控制流量控制元件。这可以允许供应元件校准被提供到雾化区的液体气溶胶形成基质的流速。因此，可以改善或增强液体气溶胶形成基质在雾化区中的雾化。

在一个示例中，输出信号与雾化区中的液体气溶胶形成基质的不足量相关联。控制器生成被发送到流量控制元件的输入信号，使得流量控制元件增加由供应元件供应到雾化区的液体气溶胶形成基质的流量。

流量控制元件可以包括至少一个无源元件。所述至少一个无源元件可以包括毛细管和毛细芯中的至少一者。

流量控制元件可以包括至少一个有源元件。所述至少一个有源元件可以包括微型泵、注射泵、活塞泵和电渗泵中的至少一这。优选地，控制器被布置成将输入信号提供到至少一个有源元件以控制液体气溶胶形成基质从液体储存部分到供应元件的通道的流速。液体储存部分可以是气溶胶生成装置的一部分。流量控制元件可以包括阀。

换能器可以是第一换能器，反射器可以是第一反射器，并且表面声波雾化器还可以包括：

第二换能器，其被定位在所述基材的所述有源表面上，其中所述控制器被配置成将所述第二换能器作为输入换能器操作以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第二换能器作为输出换能器操作以感测表面声波；

第二反射器，其被定位成反射由所述第二换能器在作为输入换能器操作时生成的所述表面声波，使得所反射的表面声波由所述第二换能器在作为输出换能器操作时接收；

其中所述控制器被配置成当所述第二换能器作为输出换能器操作时从所述第二换能器接收输出信号，

并且其中所述雾化区仅位于所述第一换能器和所述第一反射器之间。

由于雾化区仅位于第一换能器和第一反射器之间，所以第二换能器可以被配置成形成参考传感器。如本文所用，“参考传感器”被解释为被配置成在没有感测到负载的情况下永久工作的传感器。

如上文所解释，第一换能器可被配置成形成被配置成感测雾化区内的液体气溶胶形成基质的传感器。在使用中，第一换能器在由控制器作为输出换能器操作时生成输出信号，所述输出信号可取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。同样，第二换能器在由控制器作为输出换能器操作时，可以生成输出信号，所述输出信号可以独立于雾化区中的液体气溶胶形成基质的特性。第二换能器的输出信号可以有利地用作参考输出信号。

来自第一换能器和第二换能器的输出信号可以由控制器接收。控制器可以将第一换能器的输出信号与第二换能器的参考输出信号进行比较，第一换能器的输出信号可取决于液体气溶胶形成基质的特性。

当由控制器作为输入传感器、流量控制元件或气溶胶生成器的任何其它部件操作时，第一传感器的输出信号和第二传感器的参考输出信号的比较可以有利地用于调适第一传感器和第二传感器的控制参数。这可以使得在雾化液体气溶胶形成基质时气溶胶生成器的性能最优。

在本发明的公开内容中，提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器。气溶胶生成器可以包括表面声波雾化器。表面声波雾化器可以包括基材，所述基材包括限定雾化区的有源表面。表面声波雾化器可以包括第一换能器、第二换能器、第三换能器和第四换能器，每个换能器都位于基材的有源表面上。气溶胶生成器可以包括被布置成将液体气溶胶形成基质供应到雾化区的供应元件。气溶胶生成器可以包括控制器，所述控制器被布置成操作第一换能器、第二换能器、第三换能器和第四换能器。控制器可以被配置成将第一换能器和第二换能器中的每一者作为输入换能器操作，以在基材的有源表面上生成表面声波。第三换能器可以被定位成接收由第一换能器生成的表面声波。控制器可以被配置成将第三换能器作为输出换能器操作，以感测由第一换能器生成的表面声波。控制器可以被配置成接收来自第三换能器的输出信号。第四换能器可以被定位成接收由第二换能器生成的表面声波。控制器可以被配置成将第四换能器作为输出换能器操作，以感测由第二换能器生成的表面声波。控制器可以被配置成接收来自第四换能器的输出信号。雾化区可以仅位于第一换能器和第三换能器之间。

在本公开中，可以提供一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，其包括：

基材，其包括限定雾化区的有源表面；以及

第一换能器、第二换能器、第三换能器和第四换能器，每个换能器位于所述基材的所述有源表面上；

供应元件，其被布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述雾化区；以及

控制器，其被布置成操作所述第一换能器、所述第二换能器、所述第三换能器和所述第四换能器；

其中所述控制器被配置成将所述第一换能器和所述第二换能器中的每一者作为输入换能器操作，以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波；

其中所述第三换能器被定位成接收由所述第一换能器生成的表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第三换能器作为输出换能器操作以感测由所述第一换能器生成的表面声波，所述控制器被配置成从所述第三换能器接收输出信号；

其中所述第四换能器被定位成接收由所述第二换能器生成的表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第四换能器作为输出换能器操作以感测由所述第二换能器生成的表面声波，所述控制器被配置成从所述第四换能器接收输出信号；并且

其中所述雾化区仅位于所述第一换能器和所述第三换能器之间。

由于雾化区仅位于第一换能器和第三换能器之间，第二换能器和第四换能器可以被配置成形成参考传感器。

第一换能器和第三换能器可以被配置成形成传感器，所述传感器被配置成感测雾化区内的液体气溶胶形成基质。

第二换能器可以生成输出信号，所述输出信号可取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。

第四换能器可以生成输出信号，所述输出信号可以独立于雾化区中的液体气溶胶形成基质的特性。第四换能器的输出信号可以有利地用作参考输出信号。

来自第二换能器和第四换能器的输出信号可以由控制器接收。控制器可以将第三换能器的输出信号与第四换能器的参考输出信号进行比较，第三换能器的输出信号可取决于液体气溶胶形成基质的特性。

第三换能器的输出信号与第四换能器的参考输出信号的比较可以有利地用于调适第一换能器、流量控制元件或气溶胶生成器的任何其它部件的控制参数。这可以使得在雾化液体气溶胶形成基质时气溶胶生成器的性能最优。

控制器可以被配置成向第一换能器提供第一输入信号，向第二换能器提供第二输入信号，控制器被配置成基于控制器从第三换能器接收的输出信号与控制器从第四换能器接收的输出信号之间的比较，改变第一输入信号以控制第一输入换能器并且改变第二输入信号以控制第二输入换能器。

第三换能器的输出信号和第四换能器的参考输出信号之间的比较可以有利地由控制器使用，以生成控制第一换能器和第二换能器的输入信号。这可以允许第一换能器生成表面声波，所述表面声波改善或增强液体气溶胶形成基质在雾化区中的雾化。这也可以允许第二换能器生成表面声波，所述表面声波适于在第四换能器中生成参考输出信号，所述参考输出信号可以容易地与第三换能器的输出信号进行比较。

第二输入信号可以与第一输入信号相同。这可以有益于确保第三换能器的输出信号与第四换能器的参考输出信号之间的比较是一致的。

所述气溶胶生成器可以包括流量控制元件，所述流量控制元件被布置成控制由所述供应元件供应到所述雾化区的液体气溶胶形成基质的流速，所述控制器被配置成向所述流量控制元件提供输入信号，所述控制器被配置成基于由所述控制器从所述第三换能器接收的输出信号与由所述控制器从所述第四换能器接收的信号之间的比较来改变所述输入信号。

第三换能器的输出信号和第四换能器的输出信号之间的比较可以有利地由控制器使用，以生成输入信号来控制流量控制元件，其中第四换能器的输出信号可以是参考信号。这可以允许供应元件校准被提供到雾化区的液体气溶胶形成基质的流量。因此，可以改善或增强液体气溶胶形成基质在雾化区中的雾化。

在本公开中，可以提供一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器。

气溶胶生成器可以包括表面声波雾化器。表面声波雾化器可以包括基材，所述基材包括限定雾化区的有源表面。表面声波雾化器可以包括位于基材的有源表面上的第一换能器。表面声波雾化器可以包括位于基材的有源表面上的第二换能器，其中雾化区位于第一换能器和第二换能器之间。气溶胶生成器可以包括被布置成将液体气溶胶形成基质供应到雾化区的供应元件。气溶胶生成器可以包括被布置成操作第一换能器和第二换能器的控制器。控制器可以被配置成将第一换能器作为输入换能器操作，以在基材的有源表面上生成表面声波。第二换能器可以被定位成接收由第一换能器生成的表面声波。控制器可以被配置成将第二换能器作为输出换能器操作，以感测由第一换能器生成的表面声波，使得第二换能器提供输出信号。气溶胶生成器可以包括放大器，其中表面声波雾化器被布置为用于放大器的反馈线路，使得放大器被配置成接收用于第二换能器的输出信号并且提供放大器输出信号。气溶胶生成器可以包括分析器，所述分析器被布置成接收放大器输出信号并将分析器输出信号提供给控制器。

在本公开中，可以提供一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，其包括：

基材，其包括限定雾化区的有源表面；

第一换能器，其被定位在所述基材的所述有源表面上；以及

第二换能器，其位于所述基材的所述有源表面上，其中所述雾化区位于所述第一换能器与所述第二换能器之间；

供应元件，其被布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述雾化区；

控制器，其被布置成操作第一换能器和第二换能器，其中所述控制器被配置成将所述第一换能器作为输入换能器操作以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波，所述第二换能器被定位成接收由所述第一换能器生成的表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第二换能器作为输出换能器操作以感测由所述第一换能器生成的表面声波，使得所述第二换能器提供输出信号；

放大器，其中所述表面声波雾化器被布置为用于所述放大器的反馈线路，使得所述放大器被配置成接收用于所述第二换能器的所述输出信号并且提供放大器输出信号；以及

分析器，所述分析器被布置成接收所述放大器输出信号并将分析器输出信号提供给所述控制器。

通过将表面声波雾化器布置为放大器的反馈线路，通过跟踪和反馈回反馈线路的谐振，表面声波雾化器可以有利地以振荡方案运行。

在使用中，第二换能器生成输出信号，所述输出信号可取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。第二换能器的输出信号由放大器放大，所述放大器生成放大器输出信号。放大器输出信号由分析器接收，所述分析器又向控制器提供分析器输出信号。

与其中第二换能器的输出信号由控制器直接接收的气溶胶生成器相比，输出信号的放大和分析可以有益于允许更准确地确定所感测的液体气溶胶形成基质的特性。

当控制器接收分析器输出信号时，分析器输出信号可以有利地用于调适第一换能器、流量控制元件或气溶胶生成器的任何其它部件的控制参数。这可以使得在雾化液体气溶胶形成基质时气溶胶生成器的性能最优。

分析器可以包括频率分析器、功率分析器和相位分析器中的至少一者。

频率分析器、功率分析器和相位分析器可以允许在确定所感测的液体气溶胶形成基质的特性时提高准确度。

所述控制器可被配置成向第一换能器提供输入信号，所述控制器被配置成基于由控制器接收的分析器输出信号来改变输入信号以控制第一换能器。

分析器输出信号可以有利地由控制器使用以生成输入信号来控制第一换能器。这可以允许第一换能器生成表面声波，所述表面声波改善或增强液体气溶胶形成基质在雾化区中的雾化。

所述供应元件可以包括流量控制元件，所述流量控制元件被布置成控制由所述供应元件供应到所述雾化区的液体气溶胶形成基质的流速，所述控制器被配置成向所述流量控制元件提供输入信号，所述控制器被配置成基于所述分析器输出信号来改变所述输入信号。

分析器输出信号可以有利地由控制器使用，以生成输入信号来控制流量控制元件。这可以允许供应元件校准被提供到雾化区的液体气溶胶形成基质的流量。因此，可以改善或增强液体气溶胶形成基质在雾化区中的雾化。

气溶胶生成器的以下优选和任选特征可应用于根据以上公开内容中的任一个的气溶胶生成器。

至少一个换能器可以包括具有多个电极的叉指式换能器。优选地，多个电极基本上彼此平行。优选地，叉指式换能器包括第一电极阵列和与所述第一电极阵列交错的第二电极阵列。优选地，第一电极阵列基本上平行于第二电极阵列。

换能器可以被配置成生成具有基本上线性的波阵面的表面声波。在换能器是包括多个电极的叉指式换能器的实施方案中，每个电极可以是基本上线性的。

换能器可以被配置成生成具有弯曲波阵面的表面声波。在换能器是包括多个电极的叉指式换能器的实施方案中，每个电极可以是弯曲的。换能器可以被配置成生成具有凸波阵面的表面声波。优选地，换能器可以被配置成生成具有凹波阵面的表面声波。有利地，凹波阵面可以提供聚焦效果。换句话说，凹波阵面可以将生成的表面声波朝向小于换能器的雾化区聚焦。有利地，聚焦所生成的表面声波可以增加将能量输送到雾化区中的液体气溶胶形成基质的速率。

基材由基材材料形成。基材材料可以是压电材料。基材材料可以包含单晶材料。基材材料可以包含多晶材料。基材材料可以包含石英、陶瓷、钛酸钡(BaTiO₃)和铌酸锂(LiNbO₃)中的至少一种。陶瓷可以包含锆钛酸铅(PZT)。陶瓷可以包含掺杂材料，例如Ni、Bi、La、Nd或Nb离子。基材材料可以被极化。基材材料可以是非极化的。基材材料可以包含极化材料和非极化材料。

基材可以包含表面处理。表面处理可以应用于基材的有源表面。表面处理可以包含涂层。涂层可以包含疏水材料。涂层可以包含亲水材料。涂层可以包含疏油材料。涂层可以包含亲油材料。

在本公开中，提供了一种气溶胶生成装置。所述气溶胶生成装置可以包含上述气溶胶生成器中的任一种。气溶胶生成装置可以包括电源。气溶胶生成装置可以包括用于接收液体气溶胶形成基质的液体储存部分，其中供应元件被布置成将液体气溶胶形成基质从液体储存部分供应到雾化区。

在本公开中，可以提供一种气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括：

上述气溶胶生成器中的任一种；

电源；以及

液体储存部分，其用于接收液体气溶胶形成基质，其中所述供应元件被布置成将液体气溶胶形成基质从所述液体储存部分供应到所述雾化区。

如本文所用，术语“气溶胶生成装置”是指包括气溶胶生成器的装置，所述气溶胶生成器被配置成与气溶胶形成基质相互作用以生成气溶胶。

如本文所用，术语“气溶胶生成系统”是指气溶胶生成装置和气溶胶形成基质或包括气溶胶形成基质的元件例如筒的组合。

由于本公开的气溶胶生成装置包括根据先前公开的气溶胶生成器，因此上文针对气溶胶生成器指定的优点也适用于装置本身。

液体储存部分可以是可重复使用的。换句话说，所述至少一个液体储存部分可以是使用者可再填充的，以在所述至少一个液体储存部分中补充液体气溶胶形成基质。所述至少一个液体储存部分可以包括再填充孔，所述再填充孔用于将液体气溶胶形成基质插入到所述液体储存部分中。液体储存部分可以包括在再填充孔和至少一个液体储存部分之间的再填充阀。有利地，再填充阀可以允许液体气溶胶形成基质通过再填充孔流到液体储存部分中。有利地，再填充阀可以防止液体气溶胶形成基质通过再填充孔流出液体储存部分。

液体储存部分可以是可更换的。液体储存部分可以从气溶胶生成装置移除。气溶胶生成装置可以包括筒，其中筒可从气溶胶生成装置移除，并且其中筒包括液体储存部分。

气溶胶生成装置可以包括容纳在液体储存部分内的液体气溶胶形成基质。

液体气溶胶形成基质可以包含尼古丁。含有液体气溶胶形成基质的尼古丁可以是尼古丁盐基材。液体气溶胶形成基质可以包含植物类材料。液体气溶胶形成基质可以包含烟草。液体气溶胶形成基质可以包含均质化的烟草材料。液体气溶胶形成基质可以包含不含烟草的材料。液体气溶胶形成基质可以包含均质化的植物类材料。

液体气溶胶形成基质可以包含至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是在使用中有助于形成稠密稳定的气溶胶的任何合适的已知化合物或化合物的混合物。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。气溶胶形成剂可为多元醇或其混合物，例如，二缩三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇。液体气溶胶形成基质可以包含其它添加剂和成分，例如香料。

液体气溶胶形成基质可以包含水。

液体气溶胶形成基质可以包含尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可以包括丙三醇。气溶胶形成剂可以包括丙二醇。气溶胶形成剂可以包括甘油和丙二醇。液体气溶胶形成基质可具有介于约0.1％与约10％之间的尼古丁浓度。

控制器可以包括连接到电源和至少一个换能器的电路系统。电路系统可以包括微处理器。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它电子电路系统。电路系统可以包括另外的电子部件。电路系统可以被配置成调节从电源到至少一个换能器的电力供应。控制器可以被配置成在气溶胶生成装置启动之后将电力连续地供应到至少一个换能器。控制器可以被配置成向至少一个换能器间歇地供应电力。控制器可以被配置成在逐口抽吸的基础上向至少一个换能器供应电力。

优选地，控制器和电源被配置成向至少一个换能器提供交流电压。可以通过提供交流电来提供交流电压。优选地，交流电压是射频交流电压。优选地，交流电压具有至少约20兆赫的频率。优选地，交流电压具有在约20兆赫与约100兆赫之间、更优选地在约20兆赫与约80兆赫之间的频率。有利地，在这些范围内的交流电压可以提供气溶胶生成的期望速率和期望的液滴尺寸中的至少一者。

电源可以是任何合适类型的电源。电源可以是DC电源。在一些优选实施例中，电源是电池，如可再充电的锂离子电池。电源可以是另一形式的电荷储存装置，如电容器。电源可能需要再充电。电源可以具有允许储存足够能量用于装置的一次或多次使用的容量。例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成气溶胶持续大约六分钟的时间，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续是六分钟的倍数的时间。在另一示例中，电源可以具有足够的容量以允许装置的预定次数的使用或不连续启用。在一个实施方案中，电源是具有约2.5伏至约4.5伏范围内的直流电源电压和约1安培至约10安培范围内的直流电源电流的直流电源(对应于在约2.5瓦至约45瓦之间的直流电源)。

气溶胶生成装置可有利地包括DC/AC逆变器，其可以包括C类、D类或E类功率放大器。DC/AC逆变器可以布置在电源和至少一个换能器之间。

气溶胶生成装置可进一步包括在电源与DC/AC逆变器之间的DC/DC换能器。

气溶胶生成装置可以包括装置壳体。装置壳体可以是细长的。装置壳体可以包括任何合适材料或材料的组合。合适的材料的示例包括金属、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，材料轻质并且无脆性。

装置壳体可限定空气入口。空气入口可以构造成使环境空气能够进入装置壳体。空气入口可以与气溶胶生成器的雾化区流体连通。装置可以包括任何合适数量的空气入口。装置可以包括多个空气入口。

装置壳体可以包括空气出口。空气出口可被配置成使空气能够离开装置壳体以便输送给使用者。空气出口可以与气溶胶生成器的雾化区流体连通。气溶胶生成装置可以包括烟嘴。烟嘴可以包括空气出口。装置可以包括任何合适数量的空气出口。装置可以包括多个空气出口。

附图说明

根据以下参考附图对优选实施方案的详细描述，本发明的这些和其他特征和优点将变得更加明显，所述优选实施方案仅通过说明性和非限制性示例给出：

图1示出了包括换能器和反射器的气溶胶生成器的顶视图。

图2示出了包括换能器和反射器的气溶胶生成器的顶视图，其中反射器被包括在形成凹部的多个壁中。

图3描绘了图2的气溶胶生成器的透视图。

图4表示与图1的气溶胶生成器相同的气溶胶生成器，不同之处在于其不包括反射器。

图5示出了包括第一换能器、第二换能器、第一反射器和第二反射器的气溶胶生成器的顶视图。

图6描绘了包括第一换能器、第二换能器、第三换能器和第四换能器的气溶胶生成器的顶视图。

图7示出了包括第一换能器、第二换能器、放大器和分析器的气溶胶生成器的顶视图。

图8表示包括气溶胶生成器的气溶胶生成装置。

具体实施方式

图1的实施方案的气溶胶生成器100包括控制器101、表面声波雾化器102、流量控制元件103和供应元件104。

表面声波雾化器102包括：基材106，其包括压电材料片；以及换能器108，其被布置在基材106的有源表面110上。换能器108包括第一电极阵列112和与第一电极阵列112交错的第二电极阵列114。第一阵列112和第二电极阵列114是线性的并且彼此平行。在使用期间，换能器108在基材106的有源表面110上生成表面声波。第一阵列112和第二电极阵列114的线性形状导致表面声波具有朝向基材106的有源表面110上的雾化区116的线性波阵面。

控制器101被配置成操作换能器108。为此，控制器101电连接到换能器108。控制器101被配置成将换能器108作为输入换能器操作，以在基材106的有源表面110上生成表面声波。控制器101还被配置成将换能器108作为输出换能器操作，以感测基材106的有源表面110上的表面声波。

供应元件104包括在基材的无源表面(未示出)处的入口和基材106的有源表面110处的出口105之间延伸穿过基材106的通道。出口105位于雾化区116内。在使用期间，液体气溶胶形成基质通过通道供应到雾化区116，在此其由换能器108生成的表面声波雾化。

气溶胶生成器100还包括定位在基材106的有源表面110上的反射器130，使得雾化区116定位在换能器108和反射器130之间。反射器130包括反射器电极132的阵列，每个反射器电极具有线性形状并且彼此平行地布置，并且与换能器108的电极的第一阵列112和第二阵列114平行地布置。在使用期间，例如，如果少量液体气溶胶形成基质或没有液体气溶胶形成基质沉积在雾化区116上，则由换能器108生成的表面声波中的一些可以完全传输通过雾化区116。反射器130的作用是将任何传输的表面声波反射回雾化区116和换能器108。当所反射的表面声波到达换能器108时，控制器101将换能器108作为输出换能器操作，以感测所反射的表面声波。

由于换能器108可以作为输入换能器和输出换能器操作，所以换能器108形成可以感测雾化区116上的液体气溶胶形成基质的样品的传感器。换能器108在作为输出换能器操作时生成输出信号，所述输出信号取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。输出信号由控制器101接收，当换能器108作为输入换能器操作时，其可以修改发送到换能器108的输入信号。因此，作为输入换能器操作的换能器108适应表面声波的生成以增强液体气溶胶形成基质的雾化。

当控制器101接收到输出信号时，控制器101向流量控制元件103提供输入信号。流量控制元件103借助于供应元件104使液体气溶胶形成基质的流率适应基材106的作用表面110上的雾化区116，以增强液体气溶胶形成基质的雾化。

图2和图3示出了与图1相似的气溶胶生成器，不同之处在于反射器130包括在限定凹部140的多个壁142中。多个壁142包括一对成角度的壁144，其被布置成将换能器108生成的表面声波朝向雾化区116反射。多个壁142还包括后壁146，其被布置成将从换能器108沿背离雾化区116的方向传播的任何表面声波反射回雾化区116并反射向换能器108。当所反射的表面声波到达换能器108时，控制器101将换能器作为输出换能器操作，以感测所反射的表面声波。控制器101可以控制作为输入换能器操作时的换能器108和流量控制元件103，如图1的实施方案所示。

图4的实施方案与图1至图3的实施方案相同，不同之处在于没有提供反射器。因此，仅到达雾化区116中的液体气溶胶形成基质的表面声波被液体气溶胶形成基质朝向换能器108反射。当所反射的表面声波到达换能器108时，控制器110将换能器作为输出换能器操作，以感测所反射的表面声波。当作为输入换能器操作时，控制器可以控制换能器108，以及流量控制元件103，如图1至图3的实施方案所示。

在图5的实施方案中，气溶胶生成器100的表面声波雾化器102包括基材106，所述基材又包括压电材料片、第一换能器108、第二换能器109、第三换能器111和第四换能器113。第一换能器108、第二换能器109、第三换能器111和第四换能器113布置在基材106的有源表面110上。

换能器108、109、111、113中的每一者包括第一电极阵列112和与第一电极阵列112交错的第二电极阵列114。换能器108、109、111、113中的每一者的第一电极阵列和第二电极阵列是弯曲的并且彼此平行。

控制器101被配置成将第一换能器108和第二换能器109中的每一者作为输入换能器操作，以在基材106的有源表面110上生成表面声波。第三换能器111被定位成接收由第一换能器108生成的表面声波，并且控制器101被配置成将第三换能器111作为输出换能器操作，以感测由第一换能器108生成的表面声波。同样地，第四换能器113被定位成接收由第二换能器109生成的表面声波，并且控制器101被配置成将第四换能器113作为输出换能器操作，以感测由第二换能器109生成的表面声波。

在使用期间，第一换能器108和第二换能器109中的每一者在基材106的有源表面110上生成表面声波。第一换能器108的第一电极阵列112和第二电极阵列114的弯曲形状导致具有凹波阵面的表面声波，所述凹波阵面朝向基材106的有源表面110上的雾化区116和第三换能器111聚焦。第二换能器109的第一电极阵列112和第二电极阵列114的弯曲形状导致具有朝向第四换能器113聚焦的凹波阵面的表面声波。

雾化区116仅位于第一换能器108和第三换能器111之间。因此，第二换能器109和第四换能器113可以被配置成形成参考传感器，而第一换能器108和第三换能器111可以形成被配置成感测雾化区116内的液体气溶胶形成基质的传感器。

第二换能器111生成输出信号，所述输出信号取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。同样，第四换能器113生成输出信号，所述输出信号独立于雾化区116中的液体气溶胶形成基质的特性。第四换能器113的输出信号因此可被用作参考输出信号。来自第三换能器111和第四换能器113的输出信号由控制器101接收，其因此可以将第三换能器111的输出信号与第四换能器113的参考输出信号进行比较。

作为该比较的结果，控制器101可以修改发送到第一换能器108的输入信号，这使表面声波的生成适于增强液体气溶胶形成基质的雾化。

图5的控制器101还利用第三换能器111的输出信号和第四换能器113的参考输出信号之间的比较，以向流量控制元件103提供输入信号。流量控制元件103借助于供应元件104使液体气溶胶形成基质的流率适应基材106的作用表面110上的雾化区116，以增强液体气溶胶形成基质的雾化。

控制器101可以被配置成控制第一换能器108和第二换能器109，使得它们生成相同的表面声波。这可以有益于确保第三换能器111的输出信号和第四换能器113的参考输出信号之间的比较是一致的。

在图6的实施方案中，气溶胶生成器100的表面声波雾化器102包括基材106，所述基材又包括压电材料片、第一换能器108和第二换能器109。气溶胶生成器100还包括第一反射器130和第二反射器134。第一换能器108、第二换能器109、第一反射器130和第二反射器134被布置在基材106的有源表面110上。

换能器108、109中的每一者包括第一电极阵列112和与第一电极阵列112交错的第二电极阵列114。换能器108、109中的每一者的第一和第二电极阵列是弯曲的并且彼此平行。

控制器101被配置成操作第一换能器108和第二换能器109。因此，控制器101与第一换能器108和第二换能器109电连接。控制器101被配置成将第一换能器108和第二换能器109作为输入换能器操作，以在基材106的有源表面110上生成表面声波。控制器101还被配置成将第一换能器108和第二换能器109作为输出换能器操作，以感测基材106的有源表面110上的表面声波。

气溶胶生成器100包括位于基材106的有源表面110上的第一反射器130，使得雾化区116仅位于换能器108和第一反射器130之间。第一反射器130包括反射器电极132的阵列，每个反射器电极具有线性形状并且彼此平行地布置。

气溶胶生成器100还包括定位在基材106的有源表面110上的第二反射器134。第二反射器134还包括反射器电极132的阵列，每个反射器电极具有线性形状并且彼此平行地布置。

由于雾化区116仅位于第一换能器108和第一反射器130之间，第二换能器109可以被配置成形成参考传感器，而第一换能器108可以形成被配置成感测雾化区116内的液体气溶胶形成基质的传感器。

在使用期间，例如，如果少量液体气溶胶形成基质或没有液体气溶胶形成基质沉积在雾化区116上，则由第一换能器108生成的表面声波中的一些可以完全传输通过雾化区116。第一反射器130的作用是将任何传输的表面声波反射回雾化区116并反射回第一换能器108。当所反射的表面声波到达第一换能器108时，控制器101将第一换能器108作为输出换能器操作，以感测所反射的表面声波。

同样，在使用期间，由第二换能器109生成的表面声波到达第二反射器134，其将任何传输的表面声波反射回第二换能器109。当所反射的表面声波到达第二换能器109时，控制器101将第二换能器109作为输出换能器操作，以感测所反射的表面声波。

由于第一换能器108可以作为输入换能器和输出换能器操作，所以第一换能器108形成可以感测雾化区116上的液体气溶胶形成基质的样品的传感器。第一换能器108在作为输出换能器操作时生成输出信号，所述输出信号取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。

类似地，第二换能器111在作为输出换能器操作时生成独立于雾化区116中的液体气溶胶形成基质的特性的输出信号。第二换能器109的输出信号因此可以用作参考输出信号。来自第一换能器108和第二换能器109的输出信号由控制器101接收，所述控制器因此可以将第一换能器108的输出信号与第二换能器109的参考输出信号进行比较。

作为该比较的结果，当作为输入换能器操作时，控制器101可以修改发送到第一换能器108的输入信号。因此，第一换能器108可以调适表面声波的生成以增强液体气溶胶形成基质的雾化。

图6的控制器101也可以使用第一换能器108的输出信号和第二换能器109的参考输出信号之间的比较，以向流量控制元件103提供输入信号。流量控制元件103借助于供应元件104使液体气溶胶形成基质的流率适应基材106的作用表面110上的雾化区116，以增强液体气溶胶形成基质的雾化。

控制器101可以被配置成控制第一换能器108和第二换能器109，使得它们在作为输入换能器操作时生成相同的表面声波。这可有益于确保第一换能器108的输出信号与第二换能器109的参考输出信号之间的比较在作为输出换能器操作时是一致的。

在图7的实施方案中，气溶胶生成器100的表面声波雾化器102包括基材106，所述基材又包括压电材料片、第一换能器108和第二换能器109。第一换能器108和第二换能器109被布置在基材106的有源表面110上。

换能器108、109中的每一者包括第一电极阵列112和与第一电极阵列112交错的第二电极阵列114。第一换能器108和第二换能器109中的每一者的第一电极阵列112和第二电极阵列114是弯曲的并且彼此平行。

控制器101被配置成将第一换能器108作为输入换能器操作，以在基材106的有源表面110上生成表面声波。第二换能器109被定位成接收由第一换能器108生成的表面声波，并且控制器101被配置成将第二换能器109作为输出换能器操作，以感测由第一换能器108生成的表面声波。

在使用期间，第一换能器108在基材106的有源表面110上生成表面声波。第一换能器108的第一电极阵列112和第二电极阵列114的弯曲形状导致具有凹波阵面的表面声波，所述凹波阵面朝向基材106的有源表面110上的雾化区116和第二换能器109聚焦。

图7的气溶胶生成器100包括放大器115，使得第一换能器108和第二换能器109以声波雾化器102是放大器115的反馈线路的方式布置，如图6所示。特别地，在图7的实施方案中，第二换能器109生成输出信号，所述输出信号取决于所感测的液体气溶胶形成基质的特性。第二换能器109的输出信号由放大器115放大，其生成放大器输出信号。放大器输出信号由分析器117接收，所述分析器又向控制器101提供分析器输出信号。

控制器101可以利用分析器输出信号来修改被发送到第一换能器108的输入信号，这使表面声波的生成适于增强液体气溶胶形成基质的雾化。

图7的控制器101也可以使用分析器输出信号来向流量控制元件103提供输入信号。流量控制元件103借助于供应元件104使液体气溶胶形成基质的流率适应基材106的作用表面110上的雾化区116，以增强液体气溶胶形成基质的雾化。

图8示出了包括上述实施方案中的任一个的气溶胶生成器100的气溶胶生成器装置600的横截面图。气溶胶生成装置600还包括含有液体气溶胶形成基质604的液体储存部分602。气溶胶生成器100的流量控制元件103通过供应元件104控制液体气溶胶形成基质604到雾化区116的流速。供应元件104包括通道118和出口105。

气溶胶生成装置600还包括电源608，该电源包括电连接到控制器101的可再充电电池。如以上实施方案所述，控制器101被配置成向流量控制元件103以及向气溶胶生成器100的一个或多个输入换能器提供输入信号。

气溶胶生成装置600还包括壳体612，气溶胶生成器100、液体储存部分602和电源608容纳在该壳体中。壳体612限定空气入口614、烟嘴616和空气出口618。在使用期间，使用者在烟嘴616上抽吸以将空气从空气入口614抽吸通过壳体612而到达空气出口618。由气溶胶生成器100生成的气溶胶被夹带在通过壳体612的气流中，以便输送给使用者。

Claims (15)

1.一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，其包括：

基材，其包括限定雾化区的有源表面；以及

换能器，其被定位在所述基材的所述有源表面上；

供应元件，其被布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述雾化区；以及

控制器，其被布置成操作所述换能器，其中所述控制器被配置成将所述换能器作为输入换能器操作以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述换能器作为输出换能器操作以感测所述基材的所述有源表面上的表面声波，所述控制器被配置成当所述换能器被作为输出换能器操作时从所述换能器接收输出信号。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成器，其中所述控制器被配置成当所述换能器作为输入换能器操作时向所述换能器提供输入信号，并且其中所述控制器被配置成当所述换能器作为输出换能器操作时基于由所述控制器从所述换能器接收的所述输出信号来改变所述输入信号，从而控制所述输入换能器。

3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成器，其中所述气溶胶生成器包括流量控制元件，所述流量控制元件被布置成控制由所述供应元件供应到所述雾化区的液体气溶胶形成基质的流速，其中所述控制器被配置成向所述流量控制元件提供输入信号，并且其中所述控制器被配置成当所述换能器作为输出换能器操作时基于由所述控制器从所述换能器接收的所述输出信号来改变所述输入信号。

4.根据权利要求1、2或3所述的气溶胶生成器，还包括位于所述基材的所述有源表面上的反射器，其中所述雾化区位于所述换能器和所述反射器之间。

5.根据权利要求4所述的气溶胶生成器，其中所述换能器是第一换能器，其中所述反射器是第一反射器，并且其中所述表面声波雾化器还包括：

第二换能器，其被定位在所述基材的所述有源表面上，其中所述控制器被配置成将所述第二换能器作为输入换能器操作以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第二换能器作为输出换能器操作以感测表面声波；

第二反射器，其被定位成反射由所述第二换能器在作为输入换能器操作时生成的所述表面声波，使得所反射的表面声波由所述第二换能器在作为输出换能器操作时接收；

其中所述控制器被配置成当所述第二换能器作为输出换能器操作时从所述第二换能器接收输出信号，

并且其中所述雾化区仅位于所述第一换能器和所述第一反射器之间。

6.一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，其包括：

基材，其包括限定雾化区的有源表面；以及

第一换能器、第二换能器、第三换能器和第四换能器，每个换能器位于所述基材的所述有源表面上；

供应元件，其被布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述雾化区；以及

控制器，其被布置成操作所述第一换能器、所述第二换能器、所述第三换能器和所述第四换能器；

其中所述控制器被配置成将所述第一换能器和所述第二换能器中的每一者作为输入换能器操作，以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波；

其中所述第三换能器被定位成接收由所述第一换能器生成的表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第三换能器作为输出换能器操作以感测由所述第一换能器生成的表面声波，所述控制器被配置成从所述第三换能器接收输出信号；

其中所述第四换能器被定位成接收由所述第二换能器生成的表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第四换能器作为输出换能器操作以感测由所述第二换能器生成的表面声波，所述控制器被配置成从所述第四换能器接收输出信号；并且

其中所述雾化区仅位于所述第一换能器和所述第三换能器之间。

7.根据权利要求6所述的气溶胶生成器，其中所述控制器被配置成向所述第一换能器提供第一输入信号并向所述第二换能器提供第二输入信号，所述控制器被配置成基于所述控制器从所述第三换能器接收的所述输出信号与所述控制器从所述第四换能器接收的所述输出信号之间的比较，改变所述第一输入信号以控制所述第一输入换能器并且改变所述第二输入信号以控制所述第二输入换能器。

8.根据权利要求7所述的气溶胶生成器，其中所述第二输入信号与所述第一输入信号相同。

9.根据权利要求7或8所述的气溶胶生成器，其中所述供应元件包括流量控制元件，所述流量控制元件被布置成控制由所述供应元件供应到所述雾化区的液体气溶胶形成基质的流速，其中所述控制器被配置成向所述流量控制元件提供输入信号，并且其中所述控制器被配置成基于由所述控制器从所述第三换能器接收的所述输出信号与由所述控制器从所述第四换能器接收的所述输出信号之间的比较来改变所述输入信号。

10.一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，其包括：

基材，其包括限定雾化区的有源表面；

第一换能器，其被定位在所述基材的所述有源表面上；以及

第二换能器，其位于所述基材的所述有源表面上，其中所述雾化区位于所述第一换能器与所述第二换能器之间；

供应元件，其被布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述雾化区；

控制器，其被布置成操作第一换能器和第二换能器，其中所述控制器被配置成将所述第一换能器作为输入换能器操作以在所述基材的所述有源表面上生成表面声波，所述第二换能器被定位成接收由所述第一换能器生成的表面声波，并且其中所述控制器被配置成将所述第二换能器作为输出换能器操作以感测由所述第一换能器生成的表面声波，使得所述第二换能器提供输出信号；

放大器，其中所述表面声波雾化器被布置为用于所述放大器的反馈线路，使得所述放大器被配置成接收用于所述第二换能器的所述输出信号并且提供放大器输出信号；以及

分析器，所述分析器被布置成接收所述放大器输出信号并将分析器输出信号提供给所述控制器。

11.根据权利要求10所述的气溶胶生成器，其中所述分析器包括频率分析器、功率分析器和相位分析器中的至少一者。

12.根据权利要求10或11所述的气溶胶生成器，其中所述控制器被配置成向所述第一换能器提供输入信号，所述控制器被配置成基于由所述控制器接收的所述分析器输出信号来改变所述输入信号以控制所述第一换能器。

13.根据权利要求10、11或12所述的气溶胶生成器，其中所述供应元件包括流量控制元件，所述流量控制元件被布置成控制由所述供应元件供应到所述雾化区的液体气溶胶形成基质的流速，其中所述控制器被配置成向所述流量控制元件提供输入信号，并且其中所述控制器被配置成基于由所述控制器接收的所述分析器输出信号来改变所述输入信号。

14.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成器，其中所述基材是压电基材。

15.一种气溶胶生成装置，其包括：

根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成器；

电源；以及

液体储存部分，其用于接收液体气溶胶形成基质，其中所述供应元件被布置成将液体气溶胶形成基质从所述液体储存部分供应到所述雾化区。

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