CN115209753A - 气溶胶产生系统 - Google Patents

Abstract

披露了一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括：消耗品(1)，该消耗品包括包含气溶胶产生基质的杆状部分(11)；加热腔室(21)，该加热腔室包括第一端(212)、第二端(213)、以及在该第一端与该第二端之间围绕该加热腔室延伸的侧壁，该加热腔室被配置用于接纳该消耗品的杆状部分；以及加热器(22)，该加热器被配置用于将热从该侧壁递送到加热腔室，其中：该腔室的宽度大于该杆状部分的宽度，该消耗品包括围绕该杆状部分的长度轴线的弹性部分(12)，该加热腔室进一步包括从该侧壁延伸并围绕该加热腔室的内周分布的多个向内突出部(211)，并且这些突出部被配置为与该弹性部分接合并向其施加压力，以将该消耗品定位在该腔室内。

Description

气溶胶产生系统

技术领域

本披露涉及一种气溶胶产生系统，在该气溶胶产生系统中，加热气溶胶产生基质以形成气溶胶。本披露尤其适用于一种便携式气溶胶产生装置，该装置可以是自含式的且低温的。此类装置可以通过传导、对流和/或辐射来对烟草或其他合适的气溶胶基质材料进行加热而不是点燃，以产生供吸入的气溶胶。

背景技术

在过去的几年里，风险被降低或风险被修正的装置(也称为汽化器)的普及和使用快速增长，这有助于帮助想要戒烟的习惯性吸烟者戒掉比如香烟、雪茄、小雪茄和卷烟等传统的烟草产品。可利用对可气溶胶化的物质进行加热或加温、与在传统烟草产品中点燃烟草完全不同的各种装置和系统。

常用的、风险被降低或风险被修正的装置是受热基质的气溶胶产生装置或加热不点燃式装置。这种类型的装置通过将气溶胶基质加热到通常在150℃到350℃范围内的温度来产生气溶胶或蒸气，该气溶胶基质通常包括潮湿的烟叶或其他合适的可气溶胶化的材料。加热但不燃烧或灼烧气溶胶基质会释放气溶胶，这种气溶胶包括使用者所寻求的组分但不包括燃烧和灼烧产生的毒性致癌副产物。此外，通过加热烟草或其他可气溶胶化的材料产生的气溶胶通常不包括由燃烧和灼烧产生的可能对于使用者来说不愉快的烧焦味或苦味，因此，基质不需要糖和其他添加剂，糖和添加剂通常添加到此类材料以使烟雾和/或蒸气对于使用者来说更美味。

在此类装置中，气溶胶基质通常以包含有限量的气溶胶产生基质的消耗品的形式提供，并且能够产生有限量的气溶胶。对于给定量的基质，期望增加气溶胶产量。

发明内容

根据第一方面，本披露提供了一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括：消耗品，该消耗品包括包含气溶胶产生基质的杆状部分；加热腔室，该加热腔室包括第一端、第二端、以及在该第一端与该第二端之间围绕该加热腔室延伸的侧壁，该加热腔室被配置用于接纳该消耗品的杆状部分；以及加热器，该加热器被配置用于将热穿过该侧壁递送到该加热腔室，其中：该腔室的宽度大于该杆状部分的宽度，该消耗品包括围绕该杆状部分的长度轴线的弹性部分，该加热腔室进一步包括从该侧壁延伸并围绕该加热腔室的内周分布的多个向内突出部，并且这些突出部被配置为与该弹性部分接合并向其施加压力，以将该消耗品定位在该腔室内。

通过提供宽度大于杆状部分的宽度的腔室，可以将消耗品更容易地插入腔室中。

然而，加热器不能完全均匀地加热该加热腔室。因此，将消耗品松动地留在较宽的腔室内可能降低加热效率和气溶胶产生效率。通过提供被配置为与消耗品接合的向内突出物，可以将消耗品固持在进行加热的优选位置。

此外，通过将突出部配置用于向弹性部分施加压力，这防止了消耗品变形、与突出部脱接合、并且从优选位置移开。

更进一步，通过围绕杆状部分的长度轴线向弹性部分施加压力，突出部同时向气溶胶产生基质的至少一部分施加压力。基质的这种压缩改善了气溶胶产生效率。

突出部的大小可以被确定为使得腔室中的突出部之间的空间小于弹性部分的宽度。由此，弹性部分被压缩匹配在突出部之间。

可选地，这些突出部相对于该长度轴线对称地配置，以辅助将消耗品定位在腔室的中心。

将消耗品定位在腔室的中心适合于加热器围绕侧壁对称地设置以便提高将热递送到加热腔室的效率的实施例。将消耗品定位在腔室的中心还使系统使用起来更加直观，因为使用者以相同方式将消耗品插入腔室中，而与加热腔室围绕其长度轴线的取向无关。

可选地，加热腔室的第一端是开放的以接纳杆状部分，并且加热腔室的第二端是封闭的。

在加热腔室仅在一端是开放的情况下，突出部具有第二优点，即，在消耗品与加热腔室的侧壁之间提供空间，该空间可以用作空气入口，以便使用者或泵将空气吸入消耗品的一端并从消耗品的另一端部提取产生的气溶胶。

可选地，当弹性部分被0.4N的力垂直于杆形的长度轴线压缩时，消耗品表现出低于10％的应变率。

更优选地，当弹性部分被0.4N的力垂直于杆形的长度轴线压缩时，该消耗品表现出在1％和8％之间的应变率。

可选地，当弹性部分被8N的力垂直于杆形的长度轴线压缩时，消耗品表现出低于15％的应变率。

更优选地，当弹性部分被8N的力垂直于杆形的长度轴线压缩时，消耗品表现出5％至14％之间的应变率。

这些参数提供的消耗品足够稳固，以保持与突出部在优选的位置接合从而进行加热。但是，如果消耗品过于稳固，则可能根本难以插入该消耗品。

可选地，该杆状部分包括环绕基质的包裹物，并且弹性部分包括该包裹物的一部分。

通过提供至少部分弹性的包裹物，当在加热腔室内时，消耗品可以更好地维持其形状，从而改进空气流动穿过消耗品和气溶胶的产生。

可选地，该包裹物包括纤维素纸。在替代方案中，该包裹物包括具有铝箔层的纤维素纸。

可选地，该基质包括烟草。

可选地，该基质包括包含烟草粉末和气溶胶形成剂的随机定向烟草丝。烟草丝可以通过切割通纸形成、挤出或铸造获得的烟草片材而获得。

已经发现，与当气溶胶产生基质包括聚集烟草片材的情况相比，随机定向烟草丝提供了更稳固或更均匀稳固的杆状部分。

可选地，基质密度在0.3mg/mm³至0.6mg/mm³之间。

发明人已经发现，尤其是当基质包括随机定向烟草丝时，增加基质密度(以包裹物内每单位体积的质量测量)增大了杆状部分的稳固性，而过大的密度可能导致低效的气溶胶产生。

可选地，基于基质的总重量，该基质包括在60wt.％至85wt.％之间的烟草叶片和在8wt.％至20wt.％之间的气溶胶形成剂和在5wt.％至15wt.％之间的填料。

可选地，该基质是具有软粒状纹理的压缩烟草基质或是慕斯。

可选地，加热器被配置用于将加热腔室的内部加热到至少190℃。

更优选地，加热器被配置用于将加热腔室的内部加热到230℃至260℃之间。

可选地，其中加热器被配置用于在整个抽吸顺序时间期间将加热腔室的内部维持在至少优选地高于190℃、最优选地高于200℃。

当基质包括烟草时，气溶胶是尼古丁气溶胶。发明人已经发现，上述特定的烟草密度范围、烟草的形式、和加热曲线显著改进了尼古丁的量，当经由从加热腔室的侧壁延伸的突出部对基质施加压力时，可以由给定量的基质产生尼古丁。

可选地，突出部是沿着侧壁延伸的肋，使得当杆状部分被接纳在加热腔室中时，肋平行于杆状部分的长度轴线延伸。

可选地，基质被布置在杆状部分的沿着长度轴线延伸的预定区段中，并且肋的长度为该预定区段的长度的至少50％。

更优选地，肋的长度在该预定区段的长度的60％至70％之间。

消耗品通常除了基质区段外还包含其他区段。例如，消耗品可以包含空气腔室或一个或多个过滤区段。这些区段不需要被加热器有效地加热。另一方面，包含基质的预定区段优选地沿其长度受到压力，以改进加热效率和气溶胶产生效率。通过使肋沿着预定区段的主要部分延伸，可以显著改进气溶胶产生效率。

附图说明

图1A和图1B是气溶胶产生系统在包括长度轴线的平面中的示意性截面；

图2是气溶胶产生装置的示意性框图；

图3是加热腔室在包括长度轴线的平面中的示意性截面；

图4是气溶胶产生系统垂直于长度轴线的示意性截面；

图5A和图5B提供了消耗品的应变测量的示意性图示；

图6至图8是另外的气溶胶产生系统垂直于长度轴线的示意性截面；

图9是当产生气溶胶时加热腔室的示例温度曲线。

具体实施方式

图1A是实施本发明的气溶胶产生系统的示意性截面图。

参照图1A，消耗品1位于气溶胶产生装置2内以产生气溶胶。

消耗品1包括杆状部分11、围绕杆状部分11的长度轴线的弹性部分12、和过滤器14。

杆状部分11包含气溶胶产生基质。气溶胶产生基质是在被加热时产生气溶胶的材料。气溶胶可以被动地允许从气溶胶产生系统驱散，但是优选地通过穿过过滤器14的空气流从消耗品1中吸出。

气溶胶产生基质可以例如包括烟草或尼古丁。基质可以是固体块，或者可以是包装在包裹物13中的松散材料。优选地，基质包括含有烟草粉末和气溶胶形成剂的随机定向烟草丝。合适的气溶胶形成剂包括：比如山梨醇、丙三醇的多元醇和如丙二醇或三甘醇的乙二醇；比如一元醇的非多元醇、比如乳酸的酸、丙三醇衍生物、比如三醋精、三甘醇二乙酸酯、柠檬酸三乙酯、甘油或植物甘油的酯。在一些实施例中，气溶胶产生剂可以是丙三醇、丙二醇、或丙三醇与丙二醇的混合物。

烟草丝可以通过以下过程来获得：例如将烟草粉末和气溶胶形成剂混合、将混合物干燥成片材、和将片材切丝。基质密度优选地在0.3mg/mm³至0.6mg/mm³之间。

基质密度表示杆状部分中每体积单位的基质质量。对于随机定向的烟草丝，可以通过在生产过程中调节烟草片材的密度和通过调节杆状部分中丝的填充率来控制基质密度。例如，烟草片材具有0.45mg/mm³的密度，丝的填充率为75％，这提供了0.337mg/mm³的基质密度。

烟草片材可以是纸质再造烟草片材、挤出的烟草片材或铸造的烟草片材。

在一个示例中，基于基质的总重量，基质包括在60wt.％至85wt.％之间、优选在70wt.％与80wt.％之间的烟草叶片以及在8wt.％与20wt.％之间、优选在10wt.％至18wt.％之间的气溶胶形成剂。基质可以进一步包括填料，比如纤维素纸浆。基质可以包括在2wt.％至20wt.％之间、优选在5wt.％与15wt.％之间的填料。基质可以进一步包括风味组分。可以将风味作为碎丝添加到基质中。

弹性部分12是消耗品的一部分，该部分在被施加外部压力时抵抗变形(换句话说，需要力才能使弹性部分12变形，并且当不再施加力时弹性部分12松弛到默认形状)。弹性部分12可以采取包裹物13的加强区段的形式，其中与包裹物的主体相比，该包裹物更厚或由不同的材料(比如纸板或金属)制成。在一些情况下，包裹物可以包括沿着长度轴线延伸的第一层和仅位于弹性部分12处的第二层。替代性地，可以通过杆状部分11来提供弹性部分12的弹性特性。例如，可以将随机定向的烟草丝包装在包裹物内以提供弹性材料。在一些实施例中，弹性部分12可以是包括一些内部空隙的复杂结构，并且可以具有一些初始屈服或松弛，其中该部分非弹性地变形，然后在被压缩超过初始屈服时展现出弹性。

包裹物13可以例如包括纸、纸铝箔、纸板的组合、或适合于存储气溶胶产生基质并允许在加热腔室中加热基质的任何材料。例如，包裹物可以是透气性为0-50CU、基重为25-80g/m²、厚度为30-80μm(带或不带20-30μm厚的铝箔)的纸。在优选示例中，纸具有在35至50g/m²之间的基重、和在40至60μm之间的厚度。在基质是自支撑的实施例中，例如在基质是具有软粒状纹理的压缩烟草基质的情况下(比如在标题为“碎屑式烟草基质”的共同未决申请EP 19209350.8或标题为“热压的烟草基质”的EP 19209346.6中描述的)，可以省略包裹物13。基质还可以是慕斯，其包括烟草材料、气溶胶形成剂、泡沫稳定剂、泡沫形成剂，比如在WO 2016122375或WO2020002607中描述的。

气溶胶产生装置2包括加热腔室21和加热器22。

加热腔室21是具有内部中空的管状结构，在该管状结构中，可以接纳消耗品1或消耗品1的杆状部分11。具体地，加热腔室包括在第一端212与第二端213之间延伸的侧壁。第一端212是开放的或在使用中可打开，以允许杆状部分11插入。如图1A所示，第二端213可以是开放的，以提供空气流动穿过消耗品的空气入口。替代性地，第二端213可以是封闭的以提高加热腔室21的加热效率。

加热腔室21可以由陶瓷或金属形成。例如，加热腔室21可以通过弯曲或冲压金属来形成。在优选的方法中，通过深拉形成来加热腔室21，该深拉包括：将金属盘坯料形成为初始的金属杯，在真空或惰性气体下退火；以及将初始金属杯深拉成具有减小的管状壁厚度的长形管状杯，如标题为“加热腔室”的共同未决专利申请EP 19196023.6中描述的。

加热器22可以是适合于将热穿过加热腔室21的侧壁递送到该加热腔室的内部中空中的任何加热器。例如，加热器22可以是附接到柔性支撑件并缠绕在加热腔室21的侧壁上的平面加热器。此类平面加热器可以呈由电力驱动的电阻轨道的形式，并且支撑件可以是一个或多个塑料或聚合物(例如聚酰亚胺、比如PTFE的含氟聚合物或聚醚醚酮(PEEK))片材。替代性地，可以使用其他类型的加热器，比如通过比如燃料燃烧的化学反应提供热的加热器。加热腔室可以进一步被比如真空管、绝热纤维和/或气凝胶等绝热体环绕。

虽然在图1A中示出了加热器22在加热腔室21的外部，但是在一些实施例中，加热器22可以布置在加热腔室21的内部。这将允许将绝热材料用于加热腔室21的侧壁。例如，一个或多个叶片式或销式加热器22可以被设计为与消耗品1的杆状部分11中的一个或多个空隙配合。

如图1A所示，加热腔室21在垂直于杆状部分11的长度轴线的方向上具有比杆状部分11更大的宽度。在加热腔室与杆状部分之间形成的间隙允许足够的空气从开放的第一端212或第二端213流到杆状部分，以从气溶胶产生基质中提取气溶胶。这也意味着杆状部分11的端部可以更容易地插入加热腔室21中，而无需在插入之前或插入期间精确地对准。

然而，为了有效地加热杆状部分11以产生气溶胶，必须考虑加热腔室21内的预期温度分布，并且必须将杆状部分11精确地定位在加热腔室21内以更有效地利用这种热分布。为了将消耗品定位在腔室21内，多个向内突出部211被配置成从加热腔室21的侧壁延伸。

当杆状部分11位于腔室21中时，突出部211与弹性部分12接合并对其施加压力，以便将消耗品牢固地定位在腔室21内的能够被更有效率地加热的位置处。

例如，当加热器22被配置用于穿过腔室21的侧壁对称地供热时(例如，加热器围绕整个腔室21延伸或包括对称布置的加热器部分)，突出部211可以类似地相对于长度轴线对称地配置(即，围绕长度轴线在加热腔室21的内周上)，以辅助将消耗品定位在加热腔室的中心。在此背景下，“在中心处”是指就腔室21的宽度而言基本上在中心附近。

如图1A所示，突出部211可以采取沿着侧壁延伸的肋的形式，其平行于杆状部分11的长度轴线。肋可以朝向加热腔室21的第一端212渐缩，以将消耗品引导到进行加热的优选位置。

沿着侧壁延伸的肋的一个优点是，弹性部分12可以容易地沿着杆状部分11的长度轴线与突出部211对准，而无需使用者将消耗品1沿着长度轴线精确地定位。

作为替代方案，如图1B所示，突出部211不需要沿着侧壁、平行于杆状部分11的长度轴线延伸。代替地，弹性部分12可以沿着杆状部分11的主要部分延伸，使得沿着长度轴线存在广泛范围的位置，以供突出部211与弹性部分12接合。此类较短的突出部211可以足够薄以在长度轴线方向上弯曲，以代替肋的渐缩，以便将消耗品引导到优选位置。

图2是如上所述的具有加热腔室21和加热器22的气溶胶产生装置2的示意性框图。

此示例的气溶胶产生装置2是自持式便携装置，该装置具有电力供应器24和用于至少控制加热器22的控制器23。优选地，电力供应器和控制器是电功率供应器和电子控制器，但是在一些实施例中，控制器可以简单如物理开关，并且在加热器使用燃料燃烧的情况下，电力供应器可以是燃料供应器。

在控制器23是电子控制器的优选实施例中，装置2还可以包括一个或多个热敏电阻器，用于确定加热器22或加热腔室21的温度。

控制器23可以被配置用于控制加热器22，以便根据预定的温度曲线来加热该加热腔室的内部。

优选地，在气溶胶产生基质包括烟草的情况下，控制加热器22以将加热腔室21的内部加热到至少190℃，并且更优选地在230℃至260℃之间，以产生气溶胶。

另外，优选地控制加热器22以将加热腔室的内部维持在至少190℃、优选地高于200℃持续预定的抽吸顺序时间，在该时间内，可以产生足够的气溶胶以供使用者吸入一缕气溶胶。抽吸顺序时间取决于具体的气溶胶产生基质，并且可以通过不同抽吸顺序时间测试所产生的气溶胶组合物来配置，但是已经发现在某些情况下至少四分钟是合适的。在其他实施例中，代替设置预定的抽吸顺序时间，维持温度的时间长度可以另外地或替代性地是基于要被使用者吸入的气溶胶的预定抽吸次数。当环境空气被抽吸到加热腔室以替代加热的富含气溶胶的空气时，可以通过例如检测温度下降来检测抽吸。

如图2所示，装置2还优选地包括翻盖25，以在不使用时保持加热腔室21关闭并进行保护。翻盖25可以是例如由导轨限制以在关闭位置与打开位置之间移动的滑动翻盖。

图3是在气溶胶产生系统的特定实施例中的加热腔室21的示意性截面。还部分地展示了位于加热腔室21中的加热位置的消耗品1。

如图3所示，突出部211可以对应于加热腔室21的外表面上的凹口214。在这种情况下，不需要对侧壁添加材料以形成突出部211，而是可以通过使侧壁变形来形成突出部211。由于凹口处的壁较薄，热除了通过形成在凹口之间的间隙中的对流或经过凹口来传递以外，热还可以通过传导更有效地传递到凹口处的消耗品。

在此特定实施例中，加热腔室21的第二端213是封闭的，并且使用箭头F1、F2和F3展示了从消耗品抽出气溶胶的空气流。空气在第一端212处进入加热腔室21，在该第一端处，消耗品1与加热腔室21的侧壁间隔开。此空间由突出部211限定，突出部将消耗品1定位在腔室21内。因此，突出部211的额外益处是支撑用于将空气吸入穿过消耗品1的空气流动通道。在沿着由突出部211支撑的空气流动通道经过之后，空气在邻近于加热腔室21的第二端213的端部处流入消耗品1中。然后空气流动穿过包括气溶胶产生基质的杆状部分11，并拾取产生的气溶胶，沿箭头F3从消耗品中流出。消耗品1可以包括用于冷却空气的空间15，并且可以包括过滤器14。该空间可以有利地由中空的纸管形成。过滤器14可以有利地形成为两个部段：其中一个部段可以是中空过滤部段，而另一个可以是扁平过滤部段。这些部段可以用卷装置单独包裹，并通过共用的卷装置组合以形成过滤器。纸管、过滤器和杆状部分可以通过单层或双层接装纸组合。可以例如通过使激光穿过包裹物、优选地穿过过滤器附近(例如1-2mm距离处)的纸管和接装纸来形成透气孔。

替代性地，在消耗品1未被配置成供使用者直接从消耗品吸入气溶胶的情况下，消耗品1可以仅包括杆状部分11，并且箭头F3处的携带气溶胶的空气可以穿过气溶胶产生装置2的结构进一步被抽吸到气溶胶产生装置2的与消耗品1分开的可重复使用的或半一次性的吸嘴。

优选地，加热腔室21还包括在第二端213处、延伸到加热腔室21的内部体积中的平台215。该平台的较长宽度优选小于消耗品的宽度。平台215通过将消耗品1支撑成与第二端213至少部分地分离来促进空气流动，如图3所示。

如图3所示，除了与弹性部分12接合之外，突出部211还可以部分地压缩杆状部分11。杆状部分沿着与突出部的整个接触区域不必是弹性的。压缩杆状部分11中的气溶胶产生基质对于给定温度曲线具有改进的气溶胶产生效果。因此，突出部211的另外益处是改进的气溶胶产生。

可以将杆状部分11的长度L1与肋211的长度L2(即，突出部211的平行于杆状部分11的长度轴线的长度)进行比较。为了视觉上的方便，肋211的一端与杆状部分11的一端对齐(如横向虚线19所示)，但是通常不必如此。长度L2优选为L1(或如果不是杆状部分11的整个长度L1，则为包含气溶胶产生基质的预定区段的长度)的至少50％、更优选在60％至70％之间，以便通过压缩气溶胶产生基质来显著地提高气溶胶产生。

图4是类似于图3中所示的气溶胶产生系统在穿过突出部211并垂直于杆状部分11的长度轴线的平面中的示意性截面。此平面对应于图3中的虚线X1。

如图4所示，四个突出部211围绕圆形加热腔室21的内周对称地分布。加热器22被布置成包绕加热腔室21的外部，并且朝向加热腔室21的中心对称地供热。在这种情况下，消耗品1的弹性部分12通过突出部211定位在加热腔室21的中心。另外，虽然弹性部分12在未被压缩时是修圆形的，但是当定位在加热腔室21中时，弹性部分12局部地变形。这是因为突出部211的端部之间的空间小于弹性部分12未被压缩时的宽度。

突出部211具有例如当将加热腔室21的侧壁弯曲以形成突出部211时可以形成的修圆形轮廓。(为简单起见，省略了如图3所示的位于加热腔室21的外表面上的对应凹口214)。

构造了对应于图3和图4中所展示的加热腔室和消耗品形状的一个特定示例。参照图3，杆状部分11具有20mm的长度L1，沿着长度轴线在平台213与肋211的近端之间的距离L2为8mm。参照图4，在特定示例中，杆状部分具有7.0mm的宽度，并且加热腔室具有7.6mm的最大内径和最大径向长度为0.4mm(从腔室的内表面测量)的四个修圆形突出部。

如上所述，弹性部分12是消耗品的一部分，当被施加外部压力时，该部分抵抗变形。可以通过比较给定施加力下弹性部分12上的应变来测量这种抗变形性。图5A和图5B提供了消耗品的应变测量的示意性图示。

图5A展示了用于在两个表面31与32之间对物体施加预定力的测试装置3。测试装置3可以例如是夹具或压力机。如图5B所示，致动器33对一个表面31施加预定的力并使表面31移动，直到该力被物体中的应力平衡。

如图5A和图5B所示，弹性部分12开始时具有垂直于杆状部分11的长度轴线的宽度W1。当包括弹性部分12的10mm杆状部分的样品在测试装置3中经受垂直于杆状部分11的长度轴线、速度为50mm/分钟的预定力时，弹性部分12的宽度为W2，表现的应变率等于(W1-W2)/W1。

优选地，对于根据本发明的系统，当呈图5B所示的构型被0.4N的施加力压缩时，弹性部分12表现出小于10％、并且更优选地在1％与8％之间的应变率(以％表示)。

另外地或替代性地，当呈图5B所示的构型被8N的施加力压缩时，弹性部分12优选地表现出低于15％、并且更优选地在5％与14％之间的应变率。

例如，当将具有纸质包裹物和基质密度为约0.3的再造烟草丝的杆状部分的第一消耗品分别用0.4N和8N的施加力压缩时，应变率分别为约6％和12％。当将具有纸和铝包裹物以及基质密度为约0.3的随机定向再造烟草丝烟草的杆状部分的第二消耗品分别用0.4N和8N的施加力压缩时，应变率分别为约2.5％和5.5％。作为比较，当将具有纸质包裹物和基质密度为约0.65的再造烟草的聚集片材杆状部分的第三消耗品分别用0.4N和8N的施加力压缩时，应变率分别为约10％和15％。第三消耗品表现出将自身定位在加热腔室的中心的较低能力，并且具有较高的未对准风险。

图6是替代性气溶胶产生系统的示意性图示，其中加热腔室21具有三个突出部211，而不是如上述示例中的四个。另外，代替图4所示的修圆性突出部211，此替代方案的突出部具有笔直侧面。取决于用于制造加热腔室21的技术，此笔直侧面生产起来可以比弯曲侧面更简单。如图6所展示的，定位元件仍然能够与弹性部分12接合并且将消耗品定位在腔室内。另外，与图4的示例一样，弹性部分12在与突出部211接合并在突出部211之间凸出的地方被压缩。然而，在这种情况下，变形较少地局部化并且在弹性部分12的表面周围扩展。更一般地，加热腔室21可以具有从侧壁延伸并围绕加热腔室21的内周分布的任何数量的突出部211，并且除了采用如图1A和图1B所示的与长度轴线平行的不同形状外，每个突出部211的与长度轴线垂直的截面还可以具有任何表面形状。

图7是替代性气溶胶产生系统的示意性图示，其中加热腔室21和弹性部分12不是修圆形的而是近似方形的。在多边形加热腔室或通常具有部分弯曲和部分平坦侧壁的加热腔室中，上述的突出部211的优点同样适用，因为消耗品可以定位成经受压力以获得提高的加热效率、提高的气溶胶产生以及使空气流动穿过消耗品。同样地，弹性部分12在未被压缩时的截面不必是圆形的，并且可以采用可以使用适当大小和位置的突出部211定位的任何形状。在图7的示例中，弹性部分12在被未压缩时为矩形，并且具有四个侧面，该四个侧面在与突出部211接合的位置处被压缩并且在突出部211之间凸出，但是凸出部分也受到在弹性部分中形成的矩形拐角(例如，在包裹物中形成的拐角)的限制。

图8是替代性气溶胶产生系统的示意性图示，其中加热器22布置在矩形加热腔室21的一个特定侧面上。在加热器22的这种非对称构型中，将弹性部分12定位在加热腔室21的中心不会使气溶胶产生基质被最有效地加热，并且杆状部分11优选地抵靠加热腔室21的特定侧面定位。在这种情况下，仅包括两个突出部211，并且这两个突出部被布置为从加热腔室21的与布置加热器22的特定侧面相对的侧面向内延伸。此外，由于突出部211仅需要平行地朝向特定侧面施加压力，因此突出部可以具有简单的矩形截面。更一般地，可以理解的是，基于加热器22的位置和腔室21的形状，根据预期温度分布，突出部211可以优选地围绕加热腔室21的内周采取不同的分布。

从图8中还可以看到，在这种情况下，弹性部分12在加热腔室21的两个剩余侧面之间的位置并不重要，因为加热器22在特定侧面上延伸。在这种情况下，杆状部分11可以允许在腔室内自由移动，而无需通过剩余两个侧面之间的另外突出部211来不必要地定位。

图9是产生气溶胶时加热腔室的示例温度曲线，其中y轴示出了加热温度(摄氏度℃)，而x轴示出了时间(任意单位)。可以例如使用温度传感器或使用加热器22的热敏电阻器特性在加热器22或加热腔室处测量加热温度。

在此示例中，气溶胶产生时段包括温度升高阶段t₁，在该阶段，加热温度至少升高到气溶胶产生温度T₂。温度升高阶段t₁的长度可以是预定的，或者可以是直到达到气溶胶产生温度T₂。在另一示例中，温度升高阶段t₁可以持续直到温度传感器13的反馈指示已经达到气溶胶产生温度T₂。气溶胶产生温度T₂是基于气溶胶产生基质的类型来选择的，并且是通过加热气溶胶产生基质产生气溶胶的温度。如图3所示，加热器的温度以某种方式升高到气溶胶产生温度T₂之上，并且气溶胶产生温度是气溶胶产生的下限。在气溶胶产生基质包括烟草和气溶胶形成剂的示例中，已经发现190℃适合作为T₂的值，并且通过将气溶胶产生基质继续加热到230℃至260℃之间来提高气溶胶产生。

然后，发生温度维持阶段t₂，在该阶段中，维持加热温度。尽管温度展示为平坦，但可能在期望温度附近变化。例如，可以使用加热器的脉冲宽度调制(PWM)控制来维持温度。在此时间期间，可以通过一个或多个抽吸从气溶胶产生基质中提取气溶胶。在气溶胶产生基质包括烟草和气溶胶形成剂的示例中，已经发现4分钟10秒是t₂的合适示例长度。

最后，发生温度降低阶段t₃，在该阶段中，允许加热温度降低到气溶胶产生温度T₂以下。通常，在温度降低阶段期间不对加热器供电，但是例如在使用后清洁加热腔室方面，控制冷却速率可以具有优点。温度降低阶段t₃的时间长度通常不受限制，并且在某些情况下，温度降低阶段可以被下一气溶胶产生时段的开始中断。然而，在一些实施例中，可以设置最小时间长度t₃，该最小时间长度例如是20秒。

在一个示例中，发现这样的温度曲线(特别是通过在汽化时间期间继续将气溶胶产生基质加热到230℃至260℃之间)结合突出部所施加的压力可以将从烟草基质中递送尼古丁提高50％，在一种情况下，尼古丁递送从每杆状部分0.462mg增加到每杆状部分0.708mg。同时，在气溶胶形成剂是植物甘油的情况下，发现甘油递送从每杆状部分2.843mg增加到每杆状部分4.718mg，因此产生的气溶胶的量也显著增加。

在室温为22℃、相对湿度为60％、风速为0.2m/秒的环境和加拿大卫生部剧烈吸烟方法(抽吸体积为55cc/2sec，抽吸时间2sec，抽吸间隔30sec，吸烟8次)中，将烟草杆插入Borgwaldt自动吸烟机中。空气稀释穿孔未关闭。烟草杆的嘴口端设置在自动吸烟机中，并且开启该装置。当通过装置的信号(振动)检测到预加热完成时，执行第一次抽吸操作。此后，以30秒的间隔执行抽吸操作。剑桥过滤器(Borgwaldt，400过滤器44mm)用于收集主流烟气中的颗粒组分。对于颗粒组分，根据剑桥过滤器的重量变化来计算TPM(颗粒组分：总特定物质)量。用10mL异丙醇晃动萃取20分钟后，使用GC-FID/TCD(6890N，安捷伦公司)测量水、尼古丁和甘油的水平。

在图1A中，消耗品1包括过滤器14，该过滤器可以被使用者用作吸嘴来吸入所产生的气溶胶。然而，在其他实施例中，消耗品可以不被设计成供使用者直接吸入气溶胶。例如，消耗品1可以完全封闭在装置2内，该装置产生气溶胶并通过单独的出口或吸嘴提供气溶胶。

在一些实施例中，消耗品1作为整体的长度轴线可以与插入到加热腔室21中的杆状部分11的长度轴线不同。例如，消耗品1可以包括未设计成装配到加热腔室21中的额外特征。在这种情况下，杆状部分11的长度轴线是与识别弹性部分12有关的轴线。

术语“加热器”应理解为是指用于输出足以从气溶胶基质形成气溶胶的热能的任何装置。从加热器54到气溶胶基质的热能传递可以是传导的、对流的、辐射的、或这些方式的任何组合。作为非限制性示例，传导加热器可以直接接触并且按压气溶胶基质，或者这些加热器可以与单独的部件(例如加热腔室)接触，该部件本身通过传导、对流和/或辐射导致气溶胶基质升温。

加热器可以是电动的、燃烧驱动的、或以任何其他合适的方式驱动的。电力驱动的加热器可以包括电阻式轨道元件(可选地包括隔绝包装)、感应加热系统(例如包括电磁体和高频振荡器)等。加热器54可以围绕气溶胶基质的外部布置，它可以部分或完全渗透到气溶胶基质中，或者这些的任何组合。例如，除了上述实施例的加热器之外，气溶胶产生装置可以具有延伸到加热腔室中的气溶胶基质中的叶片式加热器。

术语“温度传感器”用于描述能够确定气溶胶产生装置2的一部分的绝对温度或相对温度的元件。这可以包括热电偶、热电堆、热敏电阻等。温度传感器可以被设为另一部件的一部分，或者其可以是单独的部件。在一些示例中，可以设置多于一个温度传感器，例如用于监测气溶胶产生装置2的不同部分的加热以便例如确定热分布曲线。替代性地，在一些示例中，不包括温度传感器；例如，在已经可靠地建立了热分布曲线并且可以基于加热器22的操作来假设温度的情况下，这将是可能的。

气溶胶产生基质包括例如干燥或烤制形式的烟草，在一些情况下具有用于调味或产生更顺滑或其他更令人愉悦的体验的附加成分。在一些示例中，可以用汽化剂处理比如烟草等基质。汽化剂可以改善从基质产生蒸气。例如，汽化剂可以包括比如丙三醇等多元醇或比如丙二醇等乙二醇。在一些情况下，基质可能不含烟草或甚至不含尼古丁，而是可能含有天然或人工提取的成分，用于调味、挥发、改善顺滑度和/或提供其他令人愉悦的效果。基质可以被设为呈切丝状、丸状、粉末状、粒状、条状或片状形式、可选地其组合形式的固体或糊剂类型的材料。另外，气溶胶基质可以包括液体或凝胶。

在一些实施例中，气溶胶产生装置2可以被称为“受热式烟草装置”、“加热但不灼烧式烟草装置”、“用于汽化烟草产品的装置”等等，而这被解释为适合于达到这些效果的装置。本文披露的特征同样适用于被设计成使任何气溶胶基质汽化的装置。

气溶胶产生装置2可以被布置成接纳预包装的基质载体中的气溶胶基质。基质载体可以大体上类似于香烟、具有管状区域，该管状区域具有以适当方式布置的气溶胶基质。在一些设计中还可以包括过滤器、蒸气收集区域、冷却区域以及其他结构。还可以提供纸或其他柔性平面材料的外层(比如箔)，以例如将气溶胶基质固持就位，以进一步类似于香烟等。基质载体可以装配在加热腔室11内，或者可以比加热腔室11更长，使得在气溶胶产生装置2设置有基质载体的同时，翻盖25保持打开。在这样的实施例中，可以从基质载体直接提供气溶胶，该基质载体用作气溶胶产生装置的吸嘴。

如本文中所使用的，术语“流体”应被理解为泛指能够流动的非固体类型的材料，包括但不限于液体、糊剂、凝胶、粉末等。“流态化材料”应相应地解释为本质上是流体的材料、或已被改性而表现为流体的材料。流态化可以包括但不限于：粉末化、溶解于溶剂、凝胶化、增稠、稀释等。

如本文中所使用的，术语“挥发物”是指能够容易地从固态或液态变成气态的物质。作为非限制性示例，挥发性物质可以是在环境压力下的沸腾或升华温度接近室温的物质。因此，“挥发(volatilize或volatilise)”应被解释为是指使(一种材料)挥发和/或使其蒸发或分散在蒸气中。

如本文中使用的，术语“蒸气”(“vapour”或“vapor”)是指：(i)液体在足够热度作用下自然转化成的形式；或(ii)悬浮在大气中并且以蒸汽/烟气云的形式可见的液体/水分颗粒；或(iii)像气体一样填充空间、但在低于其临界温度的情况下仅靠压力就能液化的流体。

与这个定义一致，术语“汽化(vaporise或vaporize)”是指：(i)改变或使导致改变为蒸气；以及(ii)颗粒改变物理状态(即，从液态或固态变成气态)的情况。

如本文中所使用的，术语“雾化(atomise或atomize)”应指：(i)使(一种物质，尤其是液体)变成很小的颗粒或液滴；以及(ii)使颗粒保持处于与雾化之前所处的相同的物理状态(液态或固态)。

如本文中所使用的，术语“气溶胶”应当是指分散在空气或气体(比如薄雾、尘雾或烟气)中的颗粒体系。因此，术语“气溶胶化(aerosolise或aerosolize)”是指制成气溶胶和/或分散成气溶胶。应注意，气溶胶/气溶胶化的含义与上文定义的挥发、雾化和汽化中的每一个都是一致的。为避免疑义，气溶胶用于一致地描述包括雾化的、挥发的或汽化的粒子的薄雾或液滴。气溶胶还包括包含雾化的、挥发的或汽化的粒子的任何组合的薄雾或液滴。

Claims (19)

1.一种气溶胶产生系统，包括：

消耗品，该消耗品包括包含气溶胶产生基质的杆状部分；

加热腔室，该加热腔室包括第一端、第二端、以及在该第一端与该第二端之间围绕该加热腔室延伸的侧壁，该加热腔室被配置用于接纳该消耗品的杆状部分；以及

加热器，该加热器被配置用于将热从该侧壁递送到加热腔室，其中：

该腔室的宽度大于该杆状部分的宽度，

该消耗品包括围绕该杆状部分的长度轴线的弹性部分，

该加热腔室进一步包括从该侧壁延伸并围绕该加热腔室的内周分布的多个向内突出部，并且

这些突出部被配置成与该弹性部分接合并向其施加压力，以将该消耗品定位在该腔室内。

2.根据权利要求1所述的气溶胶产生系统，其中，这些突出部被配置成相对于该长度轴线对称，以辅助将该消耗品定位在该腔室的中心。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的气溶胶产生系统，其中，该加热腔室的第一端是开放的以接纳该杆状部分，并且该加热腔室的第二端是封闭的。

4.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生系统，其中，当该弹性部分被0.4N的力垂直于该杆形的长度轴线压缩时，该消耗品表现出低于10％的应变率。

5.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生系统，其中，当该弹性部分被8N的力垂直于该杆形的长度轴线压缩时，该消耗品表现出低于15％的应变率。

6.根据任一前述权利要求5所述的气溶胶产生系统，其中，当该弹性部分被0.4N的力垂直于该杆形的长度轴线压缩时，该消耗品表现出在1％与8％之间的应变率。

7.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生系统，其中，该杆状部分包括环绕该基质的包裹物，并且该弹性部分包括该包裹物的一部分。

8.根据权利要求7所述的气溶胶产生系统，其中，该包裹物包括纤维素纸或具有铝箔层的纤维素纸。

9.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生系统，其中，该基质包括烟草。

10.根据权利要求9所述的气溶胶产生系统，其中，该基质包括包含烟草粉末和气溶胶形成剂的随机定向烟草丝。

11.根据权利要求10所述的气溶胶产生系统，其中，该烟草丝具有在0.3mg/mm³和0.6mg/mm³之间的基质密度。

12.根据权利要求10或11所述的气溶胶产生系统，其中，基于该基质的总重量，该基质包括在60wt.％至85wt.％之间的烟草叶片、和在8wt.％至20wt.％之间的气溶胶形成剂、以及在5wt.％至15wt.％之间的填料。

13.根据权利要求9所述的气溶胶产生系统，其中，该基质是具有软粒状纹理的压缩烟草基质、或是慕斯。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的气溶胶产生系统，其中，该加热器被配置用于将该加热腔室的内部加热到至少190℃。

15.根据权利要求14所述的气溶胶产生系统，其中，该加热器被配置用于将该加热腔室的内部加热到230℃至260℃之间。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的气溶胶产生系统，其中，该加热器被配置用于将该加热腔室的内部维持在至少190℃持续预定的抽吸顺序时间。

17.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生系统，其中，这些突出部是肋，这些肋在该杆状部分被接纳在该加热腔室中时沿着该侧壁、平行于该杆状部分的长度轴线延伸。

18.根据权利要求17所述的气溶胶产生系统，其中，该基质被布置在该杆状部分的沿着该长度轴线延伸的预定区段中，并且这些肋的长度为该预定区段的长度的至少50％。

19.根据权利要求18所述的气溶胶产生系统，其中，这些肋的长度在该预定区段的长度的60％与70％之间。

Images