CN116076804A - 用于气溶胶递送装置的基于mems的传感器 - Google Patents

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老弗雷德里克·菲利普·阿姆波立尼
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Abstract

本公开提供一种气溶胶递送装置，其包含外壳、基于微机电系统(基于MEMS)的传感器以及微处理器。所述基于MEMS的传感器在所述外壳内且被配置成检测由通过所述外壳的至少一部分的空气流造成的所述基于MEMS的传感器上的压力。所述基于MEMS的传感器被配置成将所述压力转换为电信号，且输出所述电信号。所述微处理器被配置成从所述基于MEMS的传感器接收所述电信号，且基于所述电信号而控制所述气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作。

Description

用于气溶胶递送装置的基于MEMS的传感器
技术领域
本公开涉及气溶胶递送装置，例如烟制品，并且更特定来说涉及可利用电产生的热来产生气溶胶的气溶胶递送装置(例如，通常称为电子香烟的烟制品)。所述烟制品可以被配置成加热气溶胶前驱体，所述气溶胶前驱体可以并入有可由烟草制成或得自烟草的材料或以其它方式并入有烟草，所述前驱体能够形成可吸入物质供人类消费。
背景技术
经过这些年，已经提出许多烟装置，作为对要求燃烧烟草以便使用的烟产品的改进或替代。据称，那些装置中的许多装置已经被设计成提供与抽香烟、雪茄或烟斗相关联的感觉，但是没有递送由烟草的燃烧产生的大量的不完全燃烧和热解的产物。为此，已经提出利用电能来汽化或加热挥发性材料或试图在没有将烟草燃烧到显著程度的情况下提供抽香烟、雪茄或烟斗的感觉的众多烟产品、气味产生器和药用吸入器。参见例如在以下各案中描述的背景技术中陈述的各种替代烟制品、气溶胶递送装置和热产生源：Robinson等人的美国专利号7,726,320、Griffith Jr.等人的美国专利申请公开案号2013/0255702，和Sears等人的美国专利申请公开案号2014/0096781，上述所有专利以全文引用的方式并入本文。还参见例如在Bless等人的在2014年2月3日申请的美国专利申请序列号14/170,838中通过商标名和商业来源参考的各种类型的烟制品、气溶胶递送装置和电动热产生源，所述申请以全文引用的方式并入本文。
提供一种如下的烟制品将是合意的：采用通过电能产生的热来提供抽香烟、雪茄或烟斗的感觉；如此做而不需要在任何显著程度上燃烧或热解烟草；如此做而不需要燃烧热源；以及如此做而不需要一定递送大量的不完全燃烧和热解的产物。此外，关于制造电子烟制品的进步将是合意的。
发明内容
本公开涉及气溶胶递送装置、形成这些装置的方法，以及这些装置的元件。根据本公开的实例实施方案的一个方面，提供一种气溶胶递送装置。所述气溶胶递送装置包含外壳、基于微机电系统(基于MEMS)的传感器以及微处理器。所述基于MEMS的传感器在所述外壳内且被配置成检测由通过所述外壳的至少一部分的空气流造成的所述基于MEMS的传感器上的压力。所述基于MEMS的传感器被配置成将所述压力转换为电信号，且输出所述电信号。
所述微处理器被配置成从所述基于MEMS的传感器接收所述电信号，且基于所述电信号而控制所述气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作。这可包含例如微处理器被配置成控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
在一些实例中，基于MEMS的传感器可以被配置成将压力转换为电信号，所述电信号随着基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的压力的对应变化而变化。在这些实例中，所述对应变化可能由空气流的变化引起，例如空气流的速率变化。
在一些实例中，所述基于MEMS的传感器可以是包含裸片的MEMS麦克风，所述裸片具有形成可变电容器的微加工压敏隔膜和背板。在这些实例中，在输入电压施加于可变电容器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成可变电容器的电容改变。电容改变造成跨越可变电容器的输出电压的改变。且MEMS麦克风被配置成输出所述输出电压或其数字表示作为电信号。
在一些实例中，所述基于MEMS的传感器可以是包含裸片的MEMS压力传感器，所述裸片具有微加工压敏隔膜和安置于所述隔膜上的一个或多个压电电阻器。在这些实例中，在输入电压施加于压电电阻器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成压电电阻器的电阻改变。电阻改变造成跨越压电电阻器的输出电压的改变。且MEMS压力传感器被配置成输出所述输出电压或其数字表示作为电信号。
在一些进一步实例中，所述MEMS麦克风或MEMS压力传感器进一步包括另一裸片，所述另一裸片线结合到所述裸片且包含偏置产生器电路，所述偏置产生器电路被配置成以所述输入电压偏置所述可变电容器或压电电阻器。在实例实施方案的另一方面中，提供一种用于控制气溶胶递送装置的操作的方法，所述气溶胶递送装置包含位于所述气溶胶递送装置的外壳内的基于MEMS的传感器。本文论述的特征、功能和优点可以在各种实例实施方案中独立地实现，或者可以在又其它实例实施方案中组合，其进一步细节可以参考以下描述和附图而见到。
本公开因此包含(不限于)以下实例实施方案：
实例实施方案1：一种气溶胶递送装置，其包括：外壳；基于微机电系统(基于MEMS)的传感器，其在所述外壳内且被配置成检测由通过所述外壳的至少一部分的空气流造成的所述基于MEMS的传感器上的压力，所述基于MEMS的传感器被配置成将所述压力转换为电信号，且输出所述电信号；以及微处理器，其被配置成从所述基于MEMS的传感器接收所述电信号，且基于所述电信号而控制所述气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作。
实例实施方案2：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述基于MEMS的传感器被配置成转换所述压力包含被配置成将所述压力转换为所述电信号，所述电信号随着所述基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的所述压力的对应变化而变化，所述对应变化是由所述空气流的变化引起。
实例实施方案3：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述压力的所述对应变化是由所述空气流的速率变化引起。
实例实施方案4：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述基于MEMS的传感器是MEMS麦克风，其包含：裸片，其具有形成可变电容器的微加工压敏隔膜和背板；其中在输入电压施加于所述可变电容器的实例中，所述压力造成所述隔膜的移动且进而造成所述可变电容器的电容改变，所述电容改变造成跨越所述可变电容器的输出电压的改变，所述输出电压或其数字表示由所述MEMS麦克风输出作为所述电信号。
实例实施方案5：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述MEMS麦克风进一步包括另一裸片，所述另一裸片线结合到所述裸片且包含偏置产生器电路，所述偏置产生器电路被配置成以所述输入电压偏置所述可变电容器。
实例实施方案6：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述基于MEMS的传感器是MEMS压力传感器，其包含：裸片，其具有微加工压敏隔膜和安置于所述隔膜上的一个或多个压电电阻器；其中在输入电压施加于所述一个或多个压电电阻器的实例中，所述压力造成所述隔膜的移动且进而造成所述一个或多个压电电阻器的电阻改变，所述电阻改变造成跨越所述一个或多个压电电阻器的输出电压的改变，所述输出电压或其数字表示由所述MEMS压力传感器输出作为所述电信号。
实例实施方案7：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述MEMS压力传感器进一步包括另一裸片，所述另一裸片线结合到所述裸片且包含偏置产生器电路，所述偏置产生器电路被配置成以所述输入电压偏置所述一个或多个压电电阻器。
实例实施方案8：任一前述或后续实例实施例或其组合的气溶胶递送装置，其中所述微处理器被配置成控制至少一个功能元件的操作包含被配置成控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
实例实施方案9：一种用于控制气溶胶递送装置的操作的方法，所述气溶胶递送装置包含位于其外壳内的基于微机电系统(基于MEMS)的传感器，所述方法包括：检测由通过所述外壳的至少一部分的空气流造成的所述基于MEMS的传感器上的压力，所述基于MEMS的传感器将所述压力转换为电信号；以及基于所述电信号控制所述气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作。
实例实施方案10：任一前述或后续实例实施例或其组合的方法，其中所述基于MEMS的传感器转换所述压力包含将所述压力转换为所述电信号，所述电信号随着所述基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的所述压力的对应变化而变化，所述对应变化是由所述空气流的变化引起。
实例实施方案11：任一前述或后续实例实施例或其组合的方法递送装置，其中所述压力的所述对应变化是由所述空气流的速率变化引起。
实例实施方案12：任一前述或后续实例实施例或其组合的方法，其中所述基于MEMS的传感器是MEMS麦克风，其包含：裸片，其具有形成可变电容器的微加工压敏隔膜和背板；且其中在输入电压施加于所述可变电容器的实例中，所述压力造成所述隔膜的移动且进而造成所述可变电容器的电容改变，所述电容改变造成跨越所述可变电容器的输出电压的改变，所述MEMS麦克风输出所述输出电压或其数字表示作为所述电信号。
实例实施方案13：任一前述或后续实例实施例或其组合的方法，其中所述基于MEMS的传感器是MEMS压力传感器，其包含：裸片，其具有微加工压敏隔膜和安置于所述隔膜上的一个或多个压电电阻器；其中在输入电压施加于所述一个或多个压电电阻器的实例中，所述压力造成所述隔膜的移动且进而造成所述一个或多个压电电阻器的电阻改变，所述电阻改变造成跨越所述一个或多个压电电阻器的输出电压的改变，所述MEMS压力传感器输出所述输出电压或其数字表示作为所述电信号。
实例实施方案14：任一前述或后续实例实施例或其组合的方法，其中控制至少一个功能元件的操作包含控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
本发明内容仅是为了概括一些实例实施例的目的而提供，以便提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，将了解，上文描述的实例实施例仅是实例，且不应当解释为以任何方式缩窄本公开的范围或精神。在此方面，通过阅读以下详细描述连同下文简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将是显而易见的。本发明包含上述实施例中的两者、三者、四者或四者以上的任何组合以及本公开中陈述的任何两个、三个、四个或四个以上特征或元件的组合，不管所述特征或元件是否在本文中的特定实施例描述中明确地进行组合。希望整体地阅读本公开，使得除非上下文另外清楚地指示，否则在所公开的发明的各种方面和实施例中的任一者中，所公开的发明的任何可分离的特征或元件应被视为既定是可组合的。
附图说明
因此，已经在前文概括地描述了本公开，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1是根据本公开的各种实例实施方案的包括烟弹和控制主体的气溶胶递送装置的部分剖视图，所述控制主体包含可在气溶胶递送装置中利用的多种元件；
图2示意性图示了根据实例实施方案的用于在气溶胶递送装置中使用的基于MEMS的传感器；
图3和4示意性图示了根据一些实例实施方案的用于分别呈MEMS麦克风和MEMS压力传感器的形式的基于MEMS的传感器的微加工传感器；以及
图5图示了根据实例实施方案的控制气溶胶递送装置的操作的方法中的各种操作，所述气溶胶递送装置包含位于其外壳内的基于MEMS的传感器。
具体实施方式
现在将在下文参考本公开的实例实施方案来更充分地描述本公开。描述这些实例实施方案，使得本公开将是详尽且完整的，并且将本公开的范围完全传达给本领域的技术人员。实际上，本公开可以许多不同形式体现，且不应解释为限于本文陈述的实施方案；而是，提供这些实施方案以使得本公开将满足适用的法律要求。除非上下文另外清楚指示，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用，单数形式“一”、“一个”、“所述”和类似者包含复数指示物。
如下文描述，本公开的实例实施方案涉及气溶胶递送系统。根据本公开的气溶胶递送系统使用电能来加热材料(优选地不将所述材料燃烧到任何显著程度)以形成可吸入物质；且这些系统的组件具有最优选地充分紧凑而视为手持式装置的制品的形式。也就是说，在气溶胶主要得自烟草的燃烧或热解的副产物的意义上，优选气溶胶递送系统的组件的使用并未导致烟的产生，而是，那些优选系统的使用导致产生得自并入于其中的某些组份的挥发或汽化的蒸气。在一些实例实施方案中，气溶胶递送系统的组件可以表征为电子香烟，且那些电子香烟最优选地并入有烟草和/或得自烟草的组份，且因此以气溶胶形式递送烟草得出的组份。
某些优选气溶胶递送系统的气溶胶产生部件可以提供通过点燃和燃烧烟草(且因此吸入烟草烟)而没有其任何组份燃烧到任何实质程度而采用的抽香烟、雪茄或烟斗的许多感觉(例如，吸入和吐出习惯、口味或气味的类型、感官效果、身体感觉、使用习惯、视觉提示(例如由可视气溶胶提供的那些提示)和类似者)。举例来说，本公开的气溶胶产生部件的使用者可以保持和使用所述部件，极类似于吸烟者采用传统类型的烟制品，在所述部件的一端抽吸以吸入由所述部件产生的气溶胶，在选定的时间间隔吐口烟或吸口烟，以及类似者。
本公开的气溶胶递送系统还可以表征为蒸气产生制品或药剂递送制品。因此，所述制品或装置可以经调适以便以可吸入形式或状态提供一种或多种物质(例如，调味剂和/或药物活性成分)。举例来说，可吸入物质可以大体上呈蒸气(即，在低于其临界点的温度下成气相的物质)的形式。替代地，可吸入物质可以呈气溶胶(即，细固体颗粒或液滴在气体中的悬浮液)的形式。为了简单，如本文使用的术语“气溶胶”有意包含呈适合于人吸入的形式或类型的蒸气、气体和气溶胶，无论是否可视且无论是否为可能视为烟状的形式。
本公开的气溶胶递送系统大体上包含提供于外部主体或壳内的若干组件，所述外部主体或壳可称为外壳。外部主体或壳的总体设计可以变化，并且可界定气溶胶递送装置的总体大小和形状的外部主体的格式或配置可以变化。通常，与香烟或雪茄的形状类似的长形主体可以由单个单元式外壳形成，或者所述长形外壳可以由两个或更多个可分离的主体形成。举例来说，气溶胶递送装置可以包括长形壳或主体，其可为大体上管状的形状，且因此与常规香烟或雪茄的形状类似。在一个实例中，气溶胶递送装置的所有组件包含于一个外壳内。替代地，气溶胶递送装置可以包括接合的并且可分离的两个或更多个外壳。举例来说，气溶胶递送装置可以在一端拥有控制主体，所述控制主体包括含有一个或多个可再用的组件(例如，用于控制所述制品的操作的可再充电电池和各种电子器件)的外壳，且在另一端拥有以可移除方式附接到其的外部主体或壳，所述外部主体或壳含有一次性部分(例如，一次性的含有气味的烟弹)。
本公开的气溶胶递送系统最优选地包括以下各者的某一组合：电源(即，电力源)；至少一个控制组件(例如，用于例如通过控制从电源到所述制品的其它组件(例如，个别地或作为微控制器的部分的微处理器)的电流流动而致动、控制、调节和停止用于热产生的电力的构件)；加热器或热产生部件(例如，电阻加热元件或其它组件，其单独或与一个或多个另外元件组合可通常被称作“雾化器”)；气溶胶前驱体组合物(例如，通常是在施加了足够的热后能够得到气溶胶的液体，例如通常被称作“烟油”、“电子液体”和“电子油”的成分)；以及嘴端区或尖端，用于允许对气溶胶递送装置抽吸以吸入气溶胶(例如，穿过所述制品的所界定的空气流路径，使得所产生的气溶胶在抽吸后可以从中撤出)。
鉴于下文提供的进一步公开内容，本公开的气溶胶递送系统内的组件的更特定格式、配置和布置将显而易见。另外，在考虑例如本公开的背景技术章节中参考的那些代表性产品等市售电子气溶胶递送装置后可以了解各种气溶胶递送系统组件的选择和布置。
在各种实例中，气溶胶递送装置可包括被配置成保持气溶胶前驱体组合物的储集器。所述储集器特定来说可由多孔材料(例如，纤维材料)形成，且因此可称为多孔衬底(例如，纤维衬底)。
可用作气溶胶递送装置中的储集器的纤维衬底可为由多条纤维或长丝形成的机织或非机织材料，且可由天然纤维和合成纤维中的一者或两者形成。举例来说，纤维衬底可以包括玻璃纤维材料。在特定实例中，可使用醋酸纤维素材料。在其它实例实施方案中，可以使用碳材料。储集器可以大体上呈容器的形式，且可以在其中包含纤维材料。
图1中提供根据本公开的气溶胶递送装置100的一个实例实施方案。如其中图示的剖视图中所见，所述气溶胶递送装置可以包括可成功能关系而永久地或可拆卸地对准的控制主体102和烟弹104。控制主体和烟弹的接合可为按压配合(如所说明)、螺纹连接、过盈配合、磁性或类似者。特定来说，可以使用例如本文进一步描述的连接组件。举例来说，控制主体可以包含适于接合烟弹上的连接器的耦合器。
在特定实例实施方案中，控制主体102和烟弹104中的一者或两者可以被称为是一次性的或是可再用的。举例来说，控制主体可以具有可更换的电池或可再充电的电池并且因此可以与任何类型的再充电技术结合，包含连接到典型电源插座、连接到车载充电器(即，点烟器插口)以及连接到计算机(例如通过通用串行总线(USB)电缆)。举例来说，在一端包含USB连接器且在相对端包含控制主体连接器的适配器在Novak等人的美国专利申请公开案号2014/0261495中公开，所述美国专利申请公开案以全文引用的方式并入本文。此外，在一些实例中，烟弹可以包括如Chang等人的美国专利申请公开案号2014/0060555中公开的单次使用烟弹，所述美国专利申请公开案以全文引用的方式并入本文。
如图1中图示，控制主体102可以由控制主体壳106形成，所述壳可以包含控制组件108(例如，个别地或作为微控制器的部分的微处理器)、流量传感器110、电池112和发光二极管(LED)114，且这些组件可以可变方式对准。除了LED或作为LED的替代，可以包含另外的指示器(例如，触觉反馈组件、音频反馈组件或类似物)。烟弹104可以由封闭储集器118的烟弹壳116形成，所述储集器与液体输送元件120成流体连通，所述液体输送元件适于将储存在储集器外壳中的气溶胶前驱体组合物芯吸或另外输送到加热器122(有时称为加热元件)。在一些实例中，阀可以定位于储集器与加热器之间，且被配置成控制从储集器传递或递送到加热器的气溶胶前驱体组合物的量。
可以采用被配置成在施加电流通过时产生热的材料的各种实例来形成加热器122。这些实例中的加热器可以是例如导线线圈等电阻式加热元件。可以用来形成导线线圈的实例材料包含坝塔尔合金(FeCrAl)、镍铬合金、二硅化钼(MoSi2)、硅化钼(MoSi)、掺铝二硅化钼(Mo(Si,Al)2)、石墨和石墨基材料(例如，碳基泡沫和纱线)，以及陶瓷(例如，正或负温度系数陶瓷)。在根据本公开的气溶胶递送装置中有用的加热器或加热部件的实例实施方案在下文进一步描述，且可如本文描述并入到例如图1中图示的装置中。
烟弹壳116中(例如，嘴端处)可存在开口124以允许所形成气溶胶从烟弹104的排出。这些组件代表烟弹中可以存在的组件，且既定不限制本公开涵盖的烟弹组件的范围。
烟弹104还可以包含一个或多个电子组件126，所述电子组件可包含集成电路、存储器组件、传感器或类似物。所述电子组件可适于通过有线或无线方式与控制组件108和/或与外部装置通信。所述电子组件可定位于烟弹或其基座128内的任何地方。
虽然单独地说明控制组件108和流量传感器110，但应理解，控制组件和流量传感器可组合作为直接附接有空气流量传感器的电子电路板。此外，所述电子电路板可以相对于图1的图示水平地定位，因为所述电子电路板可沿长度方向平行于控制主体的中心轴线。在一些实例中，空气流量传感器可以包括其自己的电路板或其可附接到的其它基座元件。在一些实例中，可以利用柔性电路板。柔性电路板可以被配置成多种形状，包含大体上管状形状。在一些实例中，柔性电路板可以与加热器衬底组合，层叠到加热器衬底上，或者形成加热器衬底的部分或全部，如下文进一步描述。
控制主体102和烟弹104可以包含适于促进其间的流体接合的组件。如图1中图示，控制主体可包含耦合器130，其中具有腔132。烟弹的基座128可适于接合耦合器，且可包含适于配合在腔内的突出部134。这种接合可以促进控制主体与烟弹之间的稳定连接，以及建立控制主体中的电池112和控制组件108与烟弹中的加热器122之间的电连接。此外，控制主体壳106可包含进气口136，其可为壳中的缺口，在此处其连接到耦合器，这允许耦合器周围的环境空气通过且进入壳，在此其随后通过耦合器的腔132且通过突出部134进入烟弹。
根据本公开有用的耦合器和基座描述于Novak等人的美国专利申请公开案号2014/0261495中，所述美国专利申请公开案以全文引用的方式并入本文。举例来说，如图1中所见的耦合器130可以界定外部周边138，其被配置成与基座128的内部周边140配合。在一个实例中，基座的内部周边可以界定大体上等于或稍微大于耦合器的外部周边的半径的半径。此外，耦合器可以在外部周边处界定一个或多个突起142，其被配置成接合界定于基座的内部周边处的一个或多个凹部144。然而，可以采用结构、形状和组件的各种其它实例将基座耦合到耦合器。在一些实例中，烟弹104的基座与控制主体102的耦合器之间的连接可为大体上永久的，而在其它实例中，其间的连接可为可释放的，使得例如控制主体可以与可为一次性的和/或可再装填的一个或多个额外烟弹一起再使用。
在一些实例中，气溶胶递送装置100可以是大体上杆状的或大体上管状的形状或者大体上圆柱形形状。在其它实例中，涵盖另外的形状和尺寸，例如矩形或三角形横截面、多面形状，或类似者。
图1中图示的储集器118可为容器或者可为如当前描述的纤维储集器。举例来说，在此实例中，储集器可包括大体上形成为管的形状的一个或多个非机织纤维层，所述非机织纤维层环绕烟弹壳116的内部。气溶胶前驱体组合物可保持于储集器中。例如液体组份可以由储集器以吸附方式保持。储集器可与液体输送元件120成流体连接。液体输送元件可经由毛细作用将储存在储集器中的气溶胶前驱体组合物输送到加热器122，所述加热器在此实例中呈金属导线线圈的形式。因此，加热器与所述液体输送元件成加热布置。在根据本公开的气溶胶递送装置中有用的储集器和输送元件的实例实施方案在下文进一步描述，且这些储集器和/或输送元件可如本文描述并入到例如图1中图示的装置中。特定来说，如下文进一步描述的加热部件和输送元件的特定组合可以如本文描述并入到例如图1中图示的装置中。
在使用中，当用户在气溶胶递送装置100上抽吸时，空气流由流量传感器110检测到，且加热器122被激活以汽化用于气溶胶前驱体组合物的组份。在气溶胶递送装置的嘴端上抽吸造成环境空气进入进气口136，且通过耦合器130中的腔132和基座128的突出部134中的中心开口。在烟弹104中，吸入的空气与形成的蒸气组合而形成气溶胶。气溶胶被搅动、吸出或另外被吸离加热器且退出气溶胶递送装置的嘴端中的开口124。
根据本公开的气溶胶递送装置的各种组件可以从现有技术中描述的组件和市售组件选择。根据本公开可以使用的电池的实例描述于Peckerar等人的美国专利申请公开案号2010/0028766中，所述美国专利申请公开案以全文引用的方式并入本文。
气溶胶递送装置100可并入有传感器110或者另一传感器或检测器以用于控制当需要气溶胶产生时(例如，在使用期间的抽吸时)向加热器122供应电力。由此，例如，提供用于当在使用期间未抽吸气溶胶递送装置时断开对加热器的电力供应以及用于在抽吸期间接通电力供应以致动或触发加热器的热产生的方式或方法。感测或检测机构、结构及其配置、其组件以及其一般操作方法的额外代表性类型描述于Sprinkel,Jr.的美国专利号5,261,424、McCafferty等人的美国专利号5,372,148，以及Flick的PCT专利申请公开案号WO2010/003480中，以上各案全部以全文引用的方式并入本文。
气溶胶递送装置100最优选地并入有控制组件108或另一控制机构，用于控制在抽吸期间到达加热器122的电力量。电子组件、结构及其配置、其特征以及其一般操作方法的代表性类型描述于Gerth等人的美国专利号4,735,217、Brooks等人的美国专利号4,947,874、McCafferty等人的美国专利号5,372,148、Fleischhauer等人的美国专利号6,040,560、Nguyen等人的美国专利号7,040,314、Pan的美国专利号8,205,622、Fernando等人的美国专利申请公开案号2009/0230117、Collet等人的美国专利申请公开案号2014/0060554、Ampolini等人的美国专利申请公开案号2014/0270727，以及2014年3月13日申请的Henry等人的美国专利申请序列号14/209,191中，以上各案全部以全文引用的方式并入本文。
用于支撑气溶胶前驱体的衬底、储集器或其它组件的代表性类型描述于Newton的美国专利号8,528,569、Chapman等人的美国专利申请公开案号2014/0261487、2013年8月28日申请的Davis等人的美国专利申请序列号14/011,992，以及2014年2月3日申请的Bless等人的美国专利申请序列号14/170,838中，以上各案全部以全文引用的方式并入本文。另外，各种芯吸材料以及那些芯吸材料在某些类型的电子香烟内的配置和操作陈述于Sears等人的美国专利申请公开案号2014/0209105中，所述公开案以全文引用的方式并入本文。
也称为蒸气前驱体组合物的气溶胶前驱体组合物可以包括多种组份，包含(例如)多元醇(例如，甘油、丙二醇或其混合物)、尼古丁、烟草、烟草提取物和/或调味剂。可以包含在气溶胶前驱体组合物中的各种组份描述于Robinson等人的美国专利号7,726,320中，所述专利以全文引用的方式并入本文。另外的代表性类型的气溶胶前驱体组合物陈述于以下各者中：Sensabaugh,Jr.等人的美国专利号4,793,365；Jakob等人的美国专利号5,101,839；Biggs等人的美国专利号6,779,531；Zheng等人的美国专利申请公开案号2013/0008457；以及《对加热而非燃烧烟草的新香烟原型的化学和生物研究(Chemical andBiological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of BurnTobacco)》(R.J.雷诺兹烟草公司专论(1988))，以上各者全部以全文引用的方式并入本文。
气溶胶递送装置100中可以采用额外代表性类型的产生视觉提示或指示器的组件，例如LED和相关组件、振动元件和类似物。合适的LED组件及其配置和使用的实例描述于Sprinkel等人的美国专利号5,154,192、Newton的美国专利号8,499,766、Scatterday的美国专利号8,539,959，以及2014年2月5日申请的Sears等人的美国专利申请序列号14/173,266中，以上各案全部以全文引用的方式并入本文。
可并入到本公开的气溶胶递送装置中的又其它特征、控制件或组件描述于Harris等人的美国专利号5,967,148、Watkins等人的美国专利号5,934,289、Counts等人的美国专利号5,954,979、Fleischhauer等人的美国专利号6,040,560、Hon的美国专利号8,365,742、Fernando等人的美国专利号8,402,976、Fernando等人的美国专利申请公开案号2010/0163063、Tucker等人的美国专利申请公开案号2013/0192623、Leven等人的美国专利申请公开案号2013/0298905、Kim等人的美国专利申请公开案号2013/0180553、Sebastian等人的美国专利申请公开案号2014/0000638、Novak等人的美国专利申请公开案号2014/0261495，以及DePiano等人的美国专利申请公开案号2014/0261408中，以上各案全部以全文引用的方式并入本文。
简要返回到图1，在一些实例中，流量传感器110可以通过基于微机电系统(基于MEMS)的传感器来实施，例如气溶胶递送装置100的外壳内的MEMS麦克风或MEMS压力传感器，所述外壳例如控制主体102或烟弹104的外壳，或包括控制组件和烟弹组件的单个外壳。基于MEMS的传感器可以被配置成检测由通过外壳的至少一部分的空气流造成的基于MEMS的传感器上的压力，将所述压力转换为电信号，且输出所述电信号。控制组件108(例如，微处理器)可以被配置成从基于MEMS的传感器接收电信号，且基于电信号而控制气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作。此控制可通过利用程序代码指令的一个或多个控制算法的实施来实现。合适的控制的实例可以包含微处理器被配置成控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
在一些实例中，基于MEMS的传感器可以类似于通/断开关而起作用。在这些实例中，由基于MEMS的传感器输出的电信号可以是双电平信号，其中不存在或零电平电信号可指示“断”状态，且正电信号指示“通”状态。
在其它实例中，基于MEMS的传感器可以被配置成将压力转换为电信号，所述电信号随着基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的压力的对应变化而变化。在这些实例中，所述对应变化可能由空气流的变化引起，例如空气流的速率变化。
图2图示了基于MEMS的传感器200，其在一些实例中可对应于例如图1的流量传感器110等流量传感器。如图示，基于MEMS的传感器可以包含具有微加工传感器204的(第一)裸片202。还如图示，基于MEMS的传感器在一些实例中可以包含另一(第二)裸片206，其线结合到第一裸片且包含偏置产生器电路208，所述偏置产生器电路被配置成以输入电压偏置所述微加工传感器。在这些实例中，在输入电压施加于微加工传感器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成微加工传感器的电性质的改变。电性质的改变造成跨越微加工传感器的输出电压的改变。此输出电压可以由基于MEMS的传感器输出作为电信号。或者在一些实例中，基于MEMS的传感器(例如，第二裸片上)可以包含被配置成将输出电压转换为数字表示的适当模拟-数字转换器(ADC)或其它电路，基于MEMS的传感器可随后输出所述数字表示作为电信号。
在一些实例中，基于MEMS的传感器200可以是MEMS麦克风。图3示意性图示了用于MEMS麦克风的微加工传感器304，其在一些实例中可以对应于图2的微加工传感器204。如图示，MEMS麦克风的微加工传感器可以包含形成可变电容器306的微加工压敏隔膜306a和背板306b。在这些实例中，在输入电压施加于可变电容器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成可变电容器的电容改变。电容改变造成跨越可变电容器的输出电压的改变。MEMS麦克风可随后输出所述输出电压或输出电压的数字表示作为电信号。
如将了解，MEMS麦克风经常用于移动电话和助听器中的音频应用，以捕捉音频用于后续的复制和由扬声器输出。这些应用通常需要音频输出的高保真度；且因此，MEMS麦克风经常包含较复杂的偏置产生器电路和额外电路，例如各种音频级滤波和放大级，以更准确地捕捉和复制音频。然而，在气溶胶递送装置的情境中，此额外电路可能不是有用的。那么，在一些实例中，MEMS麦克风可以包含这些组件中的一个或多个的简化版本，或者可以完全不包含它们。即，包含裸片202、206的基于MEMS的传感器200可以封装于集成电路封装210中，其具有较简化的偏置产生器电路、较少的滤波和/或较简单的非线性放大，且仍可以在例如本文描述的气溶胶递送装置的许多应用中有用。
在一些实例中，基于MEMS的传感器200可以是MEMS压力传感器。图4示意性图示了用于MEMS压力传感器的微加工传感器404，其在一些实例中可以对应于图2的微加工传感器204。如图示，MEMS压力传感器的微加工传感器可以包含微加工压敏隔膜406以及安置于隔膜上的一个或多个压电电阻器408。在这些实例中，在输入电压施加于压电电阻器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成压电电阻器的电阻改变。电阻改变造成跨越压电电阻器的输出电压的改变。MEMS压力传感器可随后输出所述输出电压或输出电压的数字表示作为电信号。
再次返回到图1，从流量传感器108、且更特定地在一些实例中基于MEMS的传感器(例如，MEMS麦克风、MEMS压力传感器)输出的电信号可由气溶胶递送装置的一个或多个控制元件使用以控制装置的操作。此操作可涵盖装置的多种功能元件，例如加热器122、流体递送部件、感觉反馈部件和类似物。
举例来说，来自挠曲/弯曲传感器的电信号可由微处理器使用以控制储集器118与加热器122之间的阀的打开和关闭。举例来说，在装置100上的抽吸增加且由传感器输出的电信号对应地改变时，可增加阀的打开以允许较大体积的气溶胶前驱体组合物从储集器传递到加热器。在其中使用感觉反馈部件(例如，LED或振动元件)的一些实例中，装置上的增加抽吸可用信号通知微处理器通过LED引起不同的点亮型式或者通过振动元件引起不同的振动型式。
在一些实例中，从流量传感器108输出的电信号可与装置100的控制电子器件耦合以更改例如加热器122等装置中的加热元件的分布。特定来说，可致使加热分布相对于由装置上的抽吸的量值造成的空气流速率而实时改变。
图5图示了在控制包含基于MEMS的传感器(例如，MEMS麦克风、MEMS压力传感器)的气溶胶递送装置的操作的方法500中的各种操作。如框502处所示，所述方法可以包含检测由通过外壳的至少一部分的空气流造成的基于MEMS的传感器上的压力，其中所述基于MEMS的传感器将所述压力转换为电信号。在一些实例中，基于MEMS的传感器转换压力包含将压力转换为电信号，所述电信号随着基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的压力的对应变化而变化，所述对应变化是由例如空气流的速率变化等空气流的变化引起。
如上文相对于图3所阐释，在一些实例中，基于MEMS的传感器可以是包含微加工传感器304的MEMS麦克风，所述微加工传感器具有形成可变电容器306的微加工压敏隔膜306a和背板306b。在这些实例中，在输入电压施加于可变电容器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成可变电容器的电容改变。电容改变造成跨越可变电容器的输出电压的改变。且MEMS麦克风输出所述输出电压或其数字表示作为电信号。
如上文相对于图4所阐释，在一些实例中，基于MEMS的传感器可以是包含微加工传感器404的MEMS压力传感器，所述微加工传感器具有微加工压敏隔膜406和安置于隔膜上的一个或多个压电电阻器408。在这些实例中，在输入电压施加于压电电阻器的实例中，压力造成隔膜的移动且进而造成压电电阻器的电阻改变。电阻改变造成跨越压电电阻器的输出电压的改变。且MEMS压力传感器输出所述输出电压或其数字表示作为电信号。
无论基于MEMS的传感器的特定构造如何，所述方法可以包含基于来自基于MEMS的传感器的电信号而控制气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作，如框504处所示。这可以包含例如控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
作为来自基于MEMS的传感器的可变电信号的较特定实例用途，可在用户在装置上的抽吸后以基于MEMS的传感器检测通过气溶胶递送装置的空气流速率，且可在抽吸的持续时间中连续检测此空气流速率。基于MEMS的传感器可输出可基于所述空气流速率而变化的信号。从基于MEMS的传感器输出的可变信号可由微处理器输入到控制算法中以基于此进行经定义的计算，且相对于来自基于MEMS的传感器的输出信号确定供应到加热器的电流的一个或多个性质的必要参数。微处理器随后将具有必要参数的电流流动引导到加热器以基于通过装置的实时空气流速率界定加热器功能。以此方式，可连续控制加热器功能且在必要时相对于通过装置的空气流速率而更改。
所述制品的使用的前述描述通过微小的修改可应用于本文描述的各种实例实施方案，鉴于本文提供的进一步公开内容，所述修改对本领域的技术人员可为显而易见的。然而，以上使用描述既定不限制所述制品的使用，而是提供为遵守本公开的公开内容的所有必要的要求。图1中说明的制品中所示或如上文另外描述的元件中的任一者可以包含于根据本公开的气溶胶递送装置中。
得益于前述描述和相关联图式中呈现的教示的这些公开内容所属领域的技术人员将想到本文陈述的公开内容的许多修改和其它实施方案。因此，应理解，本公开不限于所公开的特定实施方案，且修改和其它实施方案既定包含在所附权利要求书的范围内。而且，虽然前述描述和相关联图式在元件和/或功能的某些实例组合的上下文中描述了实例实施方案，但是应了解，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下可以通过替代实施方案来提供元件和/或功能的不同组合。在此方面，例如，与上文明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合也是预期的，如所附权利要求中的一些权利要求中可能陈述。虽然本文采用特定术语，但这些术语是仅在一般且描述性意义上使用且不是用于限制的目的。

Claims (10)

1.一种气溶胶递送装置，其包括：
外壳；
基于MEMS的传感器，其在所述外壳内且被配置成检测由通过所述外壳的至少一部分的空气流造成的所述基于MEMS的传感器上的压力，所述基于MEMS的传感器被配置成将所述压力转换为电信号，且输出所述电信号；以及
微处理器，其被配置成从所述基于MEMS的传感器接收所述电信号，且基于所述电信号而控制所述气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作，
其中，所述微处理器和所述基于MEMS的传感器组合作为直接附接有所述基于MEMS的传感器的电子电路板，所述电子电路板沿长度方向平行于所述外壳的中心轴线定位，
其中所述基于MEMS的传感器是包含裸片的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风的裸片具有形成可变电容器的微加工压敏隔膜和背板，或所述基于MEMS的传感器是包含裸片的MEMS压力传感器，所述MEMS压力传感器的裸片具有微加工压敏隔膜和安置于所述隔膜上的一个或多个压电电阻器，且
其中在输入电压施加于所述可变电容器或所述一个或多个压电电阻器的实例中，所述压力造成所述隔膜的移动且进而分别造成所述可变电容器或所述一个或多个压电电阻器的电容或电阻的改变，所述电容或所述电阻的所述改变造成跨越所述可变电容器或所述一个或多个压电电阻器的输出电压的改变，所述输出电压或其数字表示由所述MEMS麦克风或所述MEMS压力传感器输出作为所述电信号。
2.根据权利要求1所述的气溶胶递送装置，其中所述基于MEMS的传感器被配置成转换所述压力包含被配置成将所述压力转换为所述电信号，所述电信号随着所述基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的所述压力的对应变化而变化，所述对应变化是由所述空气流的变化引起。
3.根据权利要求2所述的气溶胶递送装置，其中所述压力的所述对应变化是由所述空气流的速率变化引起。
4.根据权利要求1所述的气溶胶递送装置，其中所述MEMS麦克风进一步包括另一裸片，所述另一裸片线结合到所述裸片且包含偏置产生器电路，所述偏置产生器电路被配置成以所述输入电压偏置所述可变电容器。
5.根据权利要求1所述的气溶胶递送装置，其中所述MEMS压力传感器进一步包括另一裸片，所述另一裸片线结合到所述裸片且包含偏置产生器电路，所述偏置产生器电路被配置成以所述输入电压偏置所述一个或多个压电电阻器。
6.根据权利要求1所述的气溶胶递送装置，其中所述微处理器被配置成控制至少一个功能元件的操作包含被配置成控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
7.一种用于控制气溶胶递送装置的操作的方法，所述气溶胶递送装置包含位于其外壳内的基于MEMS的传感器，所述方法包括：
检测由通过所述外壳的至少一部分的空气流造成的所述基于MEMS的传感器上的压力，所述基于MEMS的传感器将所述压力转换为电信号，所述基于MEMS的传感器和微处理器组合作为直接附接有所述基于MEMS的传感器的电子电路板，所述电子电路板沿长度方向平行于所述外壳的中心轴线定位；以及
基于所述电信号控制所述气溶胶递送装置的至少一个功能元件的操作，
其中所述基于MEMS的传感器是包含裸片的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风的裸片具有形成可变电容器的微加工压敏隔膜和背板，或所述基于MEMS的传感器是包含裸片的MEMS压力传感器，所述MEMS压力传感器的裸片具有微加工压敏隔膜和安置于所述隔膜上的一个或多个压电电阻器，
其中在输入电压施加于所述可变电容器或所述一个或多个压电电阻器的实例中，所述压力造成所述隔膜的移动且进而分别造成所述可变电容器或所述一个或多个压电电阻器的电容或电阻的改变，所述电容或所述电阻的所述改变造成跨越所述可变电容器或所述一个或多个压电电阻器的输出电压的改变，所述MEMS麦克风或所述MEMS压力传感器输出所述输出电压或其数字表示作为所述电信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述基于MEMS的传感器转换所述压力包含将所述压力转换为所述电信号，所述电信号随着所述基于MEMS的传感器上的相对于环境压力的所述压力的对应变化而变化，所述对应变化是由所述空气流的变化引起。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述压力的所述对应变化是由所述空气流的速率变化引起。
10.根据权利要求7所述的方法，其中控制至少一个功能元件的操作包含控制加热器、流体递送部件、感觉反馈部件或其任何组合的操作。
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