TW201332462A - 氣溶膠產生裝置的氣溶膠產生基體之偵測 - Google Patents

Abstract

提供一氣溶膠產生裝置，其包含一配置以對一氣溶膠產生基體加熱之加熱元件；一連接該加熱元件之電源供應器；以及一連接該加熱元件及該電源供應器之控制器，其中該控制器係配置以控制從該電源供應器提供至該加熱元件之電源，以將該加熱元件之溫度保持在一目標溫度，且該控制器係配置以將從該電源供應器提供至該加熱元件之電源或能量之一量測值與電源或能量之一門檻值加以比較，以偵測靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之存在或偵測靠近該加熱元件之該氣溶膠基體之一材料特性。

Description

氣溶膠產生裝置的氣溶膠產生基體之偵測

本說明書係關於一種氣溶膠產生裝置。特別是關於一種用於例如吸煙裝置之使用者吸入之氣溶膠產生裝置。本說明書係關於一種以一具成本效益和可靠方式偵測在一氣溶膠產生裝置內之一氣溶膠產生基體之存在或特性之裝置及方法。

傳統末端點燃之香煙因為在吸抽期間發生於可能超過攝氏800度之菸草和外捲紙之燃燒而釋放出煙霧。在這些溫度之下，菸草因為熱解及燃燒而被熱降解。燃燒熱自菸草中釋放並產生不同的氣體燃燒產物和餾出物。該等生成物經由香煙被吸入、冷卻、凝結，形成包含與吸煙相關之氣味和芳香之煙霧。在燃燒溫度之下，不僅會產生氣味和芳香，也會產生不必要的化合物。

電氣加熱吸煙裝置係眾所皆知，其基本上係氣溶膠產生系統且操作在比傳統末端點燃香煙較低的溫度。此類的電氣加熱吸煙裝置係已揭示在國際專利申請案WO2009/118085。WO2009/118085係揭示一電氣吸煙系統，其中一氣溶膠產生基體被一加熱元件加熱以產生一氣溶膠。該加熱元件之溫度係被控制在一特定的溫度範圍內以確保當其他期望的揮發性化合物釋放時，不會自該氣溶膠產生基體中產生及釋放出不需要的揮發性化合物。

所期望的是在一氣溶膠產生裝置中提供基體偵測功 能，例如一種經濟又可靠的氣溶膠產生裝置。基體偵測係有助於，例如，當一基體不存在時防止加熱元件被啟動且防止不合適的基體被加熱。

於一實施例中係提供一種氣溶膠產生裝置，其包含：一配置以對一氣溶膠產生基體加熱之加熱元件；一連接該加熱元件之電源供應器；以及一連接該加熱元件及該電源供應器之控制器，其中該控制器係配置以控制從該電源供應器提供至該加熱元件之電源，以將該加熱元件之溫度保持在一目標溫度，且該控制器係配置以將從該電源供應器提供至該加熱元件之電源或能量之一量測值與電源或能量之一門檻值加以比較，以偵測靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之存在或偵測靠近該加熱元件之該氣溶膠基體之一材料特性。

如使用於本文中，“氣溶膠產生裝置”係關於一種與一氣溶膠產生基體發生反應而產生氣溶膠之裝置。該氣溶膠產生基體可以是一氣溶膠產生物品之一部分，例如吸煙物品的一部分。一氣溶膠產生裝置可以是與一氣溶膠產生物品之氣溶膠產生基體產生反應以產生一氣溶膠之吸煙裝置，該氣溶膠係經由使用者之口直接吸入使用者的肺部。一氣溶膠產生裝置可以是一保持器(holder)。

如使用於本文中，“氣溶膠產生基體”一詞係關於一種能夠釋放出可形成一氣溶膠之揮發性化合物之基體。此類揮發性化合物可藉由加熱該氣溶膠產生基體而被釋 放出來。一氣溶膠產生基體可以很便利地是一氣溶膠產生物品或吸煙物品之一部分。

如使用於本文中，“氣溶膠產生物品”及“吸煙物品”等詞係指一種包含能夠釋放以形成氣溶膠之揮發性化合物之氣溶膠產生基體之物品。例如，氣溶膠產生物品可以是一種產生能經由使用者之口直接吸入使用者肺部之氣溶膠之吸煙物品。氣溶膠產生物品可以是可抛棄式。“吸煙物品”一詞將在以下普遍地使用。吸煙物品可以是，或可以包含，一菸草棒。

電源或能量之量測值可以是電源或能量的任何量測值，包含經過一預定時間間距或經過一預定量測週期數目之平均功率、經過一預定時間間距或經過一預定量測週期數目所供應之電源或能量之改變率或累積量測值。

於一實施例中，能量之量測值係經過一預定時間間距之正歸化能量。於另一實施例中，能量之量測值係經過一預定時間間距之正歸化能量之一減少速率。

達到並保持加熱元件在一目標溫度所需之電源或能量強烈地取決於來自於加熱元件之熱流失率。這與環繞加熱元件之環境有非常大的關係。如果一基體靠近或接觸加熱元件，則相較於沒有基體靠近加熱元件之情況，前者將會影響來自加熱元件之熱流失率。於一實施例中，該裝置係配置以接收收容與加熱元件接觸之氣溶膠產生基體。加熱元件接著將藉著傳導將熱量流失至該基體。該裝置可被配置成在使用時環繞著該加熱元件。

該控制器可被配置以如果電源或能量量測值小於該 電源或能量門檻值時，則將從該電源供應器到該加熱元件之電源供應減少至零。如果將加熱元件溫度保持在一目標溫度所需之能量小於預期時，則可能係因為一氣溶膠產生基體不存在於該裝置內或者可能是一例如先前用過基體之不合適基體存在於該裝置內。一先前用過基體與新基體相比較通常具有較少的水含量和較少的氣溶膠產生含量，因此自加熱元件中吸取較少的能量。在此兩種情況中，通常是期望停止加熱元件之電源供應。

該電源供應器可以是任何適合的電源供應，例如諸如電池之直流電壓源。於一實施例中，該電源供應器係一鋰離子電池。或者，該電源供應器可以是一鎳金屬氫化物電池、鎳鎘電池或一鋰基電池，例如鋰-鈷、鋰鐵磷酸鹽或一鋰高分子電池。電源可以脈衝訊號方式供應給加熱元件。送至加熱元件之功率可藉由改變功率訊號之工作週期(duty cycle)或脈衝寬度來加以調整.

該控制器可被配置成基於該加熱元件之一電阻量測值而監測該加熱元件之溫度。如此允許該加熱元件之溫度不需要額外的感測硬體即可被偵測。

該加熱元件之溫度可以在預定的時間間距被監測，例如每數毫秒(few milliseconds)。這可以連續地或僅在電源供應至該加熱元件時進行。

該裝置可以包含一資料輸出設施且該控制器係配置以提供靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之被偵測存在之一記錄或靠近該加熱元件之該一氣溶膠產生基體之材料特性之一記錄給該資料輸出設施。該等基體偵測記 錄可有助於在臨床分析時可避免使用到不適合的資料。例如，該氣溶膠產生裝置可包含一連接至該控制器之無線通訊或一連接至該控制器之USB插座。或者，該氣溶膠產生裝置可被配置成當每次該氣溶膠產生裝置經由適當資料連結而充電時，自記憶體將資料傳輸至位於一電池充電裝置內之外部記憶體。該裝置可為上述目的而提供特別的電氣接頭。

該裝置也可包含一非揮發性記憶體。該控制器可被配置成將基體偵測資料儲存在該記憶體中。在該等資料被移至一較大永久的外部記憶體之前或直接移至資料處理裝置之前，該記憶體可提供該等資料暫時的資料儲存。

於一實施例中，該控制器係配置以於該電源供應器之一充電過程中提供靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之被偵測存在之一記錄或提供靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之一材料特性之一記錄給該資料輸出設施。該裝置可連接至一具有較大記憶體供基體偵測記錄較長期儲存之充電裝置。

該裝置可以是一電氣吸煙裝置。該氣溶膠產生裝置可以是一包含電加熱器之電氣加熱吸煙裝置。“電加熱器”一詞係指一個或多個電氣加熱元件。

電加熱器可以包含一單一加熱元件。或者，電加熱器可以包含超過一支之加熱元件。該加熱元件或該等加熱元件可以適當排列以最有效率地加熱該氣溶膠產生基體。

該電加熱器可包含一電阻材料。適合的電阻材料包 括但不受限於：例如摻雜陶瓷之半導體、電氣“傳導”陶瓷(諸如例如二矽化鉬)、碳、石墨、金屬、金屬合金以及以一陶瓷材料和一金屬材料製成之複合材料。此類複合材料可包含摻雜或未摻雜之陶瓷。適合的摻雜陶瓷之例子包括摻雜碳化矽。適合的金屬之例子包括鈦、鋯、鉭和鉑族金屬。適合的金屬合金之例子包括不銹鋼、含鎳合金、含鈷合金、含鉻合金、含鋁合金、含鈦合金、含鋯合金、含鉿合金、含鈮合金、含鉬合金、含鉭合金、含鎢合金、含錫合金、含鎵合金、含錳合金、含金合金、和含鐵合金，以及基於鎳、鐵、鈷、不銹鋼、Timetal®和鐵-錳-鋁系合金之超合金。於複合材料中，可根據能量傳遞的動力學和所需外部物理化學性質，電阻材料可選擇性地被嵌入(embedded)、封包(encapsulated)或以絕緣材料塗佈，或反之亦然。或者，電加熱器可包一紅外線加熱元件、一光電源或一電感加熱元件。

該電加熱器可採用任何適合的形式。例如，該電加熱器可採用加熱板之形式。或者，該電加熱器可採用具有不同導電部分之殼體或基板之形式，或者採用電阻性金屬管的形式。或者，穿透該氣溶膠產生基體中心之一個或多個加熱針或加熱棒可如已敍述的。或者，該加熱器可以是一盤形(端)加熱器或是一盤形加熱器和加熱針或加熱棒之組合。其他的選擇包括一加熱線或加熱絲，例如Ni-Cr(鎳-鉻)、鉑、金、銀、鎢或合金線或加熱板。可選擇性地，該加熱元件可以沉積在一剛性載體材料之內或表面。於此類實施例中，電阻加熱器可以使用具有 一在溫度和電阻率間之明確關係之金屬來形成。於此類範例裝置中，該金屬可以在例如陶瓷材料之適當絕緣材料上形成一滑軌狀，接著和另一例如玻璃之絕緣材料將該金屬夾在中間。以此方式形成之加熱器可以用來加熱和監測操作中之加熱器溫度。

該電加熱器可包含一熱沉或儲熱器，該熱沉或儲熱器係包含一可吸收和儲存熱且可隨著時間將熱釋放至該氣溶膠產生基體之材料。該熱沉可用例如一適當金屬或陶瓷材料之適當材料來形成。於一實施例中，該材料係具有一高熱容(顯熱儲存材料)或者係一種能夠經由例如高溫相變化之可逆過程來吸收和循序放熱之材料。適合的顯熱儲存材料包括矽膠、氧化鋁、碳、玻璃墊、玻璃纖維、礦物質、諸如鋁、銀或鉛之金屬或合金以及諸如紙之纖維素材料。其他適當可經由一可逆相變化釋放熱量之材料包括石蠟、醋酸鈉、萘、蠟、聚環氧乙烷、金屬、金屬鹽、共晶鹽的混合物或合金。

該熱沉或儲熱器可以排列成使其係直接與氣溶膠產生基體接觸且可將所儲存之熱量直接轉移到該基體。或者，儲存在該熱沉或儲熱器之熱量可以藉由例如金屬管之熱導體被轉移到氣溶膠產生基體。

該熱加熱器可以利用傳導方式對該氣溶膠產生基體進行加熱。使用時，該熱加熱器可至少部分地與該基體接觸或者與該基體沉積之載體接觸。或者，來自該電加熱器之熱量可藉由一熱傳導元件被傳導至該基體。

於一實施例中，電源係被供應至該電加熱器直到該 加熱元件或該等加熱元件之溫度達到大約250℃至440℃之間。任一適合的溫度感測器或控制電路可以用來將該加熱元件或該等加熱元件之溫度控制在250℃至440℃之間，包括上述討論之雙重用途加熱器。這與傳統香煙中菸草和外捲紙燃燒可能高達800℃的情況有所不同。

該控制器可包含一可程式微處理器。於另一實施例中，該控制器可包含一諸如可規劃邏輯閘陣列(FPGA)或特殊應用積體電路(ASIC)之專用電子晶片。通常，任一能夠提供一可控制一加熱元件之訊號之裝置均可和本文所述之實施例配合使用。於一實施例中，該控制器係配置以監測該加熱元件溫度和目標溫度之間的差異以偵測指示使用者吸入通過該加熱元件之空氣流量變化。

該氣溶膠產生基體可被包含在一吸煙物品之中。於操作過程中，包含該氣溶膠產生基體之吸煙物品可完全地被包含在氣溶膠產生裝置內。在此情況下，使用者可含著氣溶膠產生裝置之吸嘴吸煙。吸嘴可以是該氣溶膠產生裝置之任何部分，該氣溶膠產生裝置係放置於使用者口中以直接吸入由氣溶膠產生物品或氣溶膠產生裝置之氣溶膠。氣溶膠係經由吸嘴傳送至使用者口中。或者，於操作過程中，包含氣溶膠產生基體之吸煙物品可以部分地被包含在氣溶膠產生裝置內。在此情況下，使用者可含著吸煙物品之吸嘴吸煙。

該吸煙物品之形狀基本上可以是圓柱形。該吸煙物品基本上可以是細長的。該吸煙物品可具有一長度及一 與該長度基本上互相垂直之圓周。該氣溶膠產生基體之形狀基本上可以是圓柱形。該氣溶膠產生基體基本上可以是細長的。該氣溶膠產生基體可具有一長度及一與該長度基本上互相垂直之圓周。該氣溶膠產生基體可被收容於該氣溶膠產生裝置之滑動容器內使得該氣溶膠產生基體之長度係基本上平行於該氣溶膠產生裝置內之空氣流動方向。

該吸煙物品可具有介於大約30mm至大約100mm之間的總長度。該吸煙物品可具有介於大約5mm至大約12mm之間的外部直徑。該吸煙物品可包含一濾嘴塞。該濾嘴塞可位於該吸煙物品之下游端。該濾嘴塞可以是一醋酸纖維素濾嘴塞(cellulose acetate filter plug)。於一實施例中，該濾嘴塞係大約7mm長，但可具有介於大約5mm至大約10mm之間的長度。

於一實施例中，該吸煙物品具有大約45mm之總長度。該吸煙物品可具有大約7.2mm之外部直徑。再者，該氣溶膠產生基體可具有大約10mm之長度。或者，該氣溶膠產生基體可具有大約12mm之長度。再者，該氣溶膠產生基體之直徑可介於大約5mm至大約12mm之間。該吸煙物品可包含一外部包裝紙。再者，該吸煙物品可包含一位於該氣溶膠產生基體和該濾嘴塞之間之分隔部。該分隔部可以大約是18mm，但可以是介於大約5mm至25mm之間的範圍內。

該氣溶膠產生基體可以是一固態氣溶膠產生基體。或者，該氣溶膠產生基體可包含固態和液態構件。該氣 溶膠產生基體可包含一含有菸草之材料，該材料係含有當加熱時會從基體釋放出來之揮發性菸草味化合物。或者，該氣溶膠產生基體可包含一非菸草材料。該該氣溶膠產生基體可進一步包含一加速產生密集穏定氣溶膠之氣溶膠形成劑。適當氣溶膠形成劑之範例為甘油和丙二醇。

如果該氣溶膠產生基體是一種固態氣溶膠產生基體，該固態氣溶膠產生基體可包含例如一種或多種之粉末(powder)、顆粒(granule)、小球(pellet)、碎片(shred)、線(spaghettis)、條(strip)或者包含一種或多種之草本葉、菸葉、煙草筋片段、重組煙草、均質煙草、擠壓煙草和膨脹煙草之薄片(sheet)。該固態氣溶膠產生基體可以是鬆弛狀，或者可以提供在一適當的容器或卡匣內。可選擇性地，該固態氣溶膠產生基體可含有額外的菸草或非菸草之揮發性口味化合物，於加熱該基體時釋放出來。該固態氣溶膠產生基體也可含有例如包括額外的菸草或非菸之揮發性口味化合物之膠囊，此類膠囊當該固態氣溶膠產生基體被加熱時可以融化。

如本文所使用的，均質菸草係指由菸草顆粒結塊所形成之材料。均質菸草可以是薄片狀。均質菸草材料可具有以乾重為基礎超過5%之氣溶膠產生內容物。均質菸草材料或者可具有以乾重為基礎介於5%至30%之氣溶膠產生內容物。均質菸草材料之薄片可將藉由研磨或其他方式粉碎菸葉片和菸莖中之一或二者所得到之菸草顆料加以結塊而形成。或者或額外地，均質菸草材料之薄 片可包含菸草末、菸草屑及例如菸草在處理、包裝和運輸過程中所形成的其他菸草顆粒副產品中之一種或多種。均質菸草材料之薄片可包含一種或多種內在(intrinsic)黏合劑，即菸草內生之黏合劑、一種或多種外在(extrinsic)黏合劑，即菸草外生之黏合劑或它們的組合以幫助將菸草顆料結塊；或者或額外地，均質菸草材料之薄片可包含其它的添購劑包括，但不受限於，煙草和非煙草纖維、氣溶膠生成劑、濕潤劑、增塑劑、調味劑、填充劑、水性和非水性的溶劑以及上述各項之組合。

於一特別地較佳實施例中，氣溶膠產生基體包含均質菸草材料之一聚集皺縮薄片(gathered crimpled sheet)。如本文所使用的，“皺縮薄片”代表一具有複數個基本上相互平行的隆起或波紋之薄片。較佳地，當氣溶膠產生物品被組裝後，該基本上相互平行的隆起或波紋係沿著或平行著該氣溶膠產生物品之縱向軸而延伸。如此將有助於促成均質菸草材料皺縮薄片之聚集以形成氣溶膠產生基體。然而，將被理解的是當該氣溶膠產生物品被組裝後，供置入氣溶膠產生物品之均質菸草材料皺縮薄片可，另外或額外地，具有複數個基本上相互平行隆起或波紋，該隆起或波紋係與該氣溶膠產生物品之縱向軸成一銳角或鈍角設置。在特定的實施例中，氣溶膠產生基體可包含一均質菸草材料之聚集薄片，該聚集薄片實質上在其整個表面上具有均勻的紋理。例如，氣溶膠產生基體可包含均質菸草材料之一聚集皺縮薄片，該均質菸草材料係包含複數個基本上相互平行且順著該薄 片寬度伸展實質上均勻間隔之隆起或波紋。

可選擇性地，固態氣溶膠產生基體可設置在一熱穏定載體上或嵌入於該熱穏定載體內。該載體可採用粉末、顆粒、小球、碎片、線、條或薄片之形式。或者該載體可為一具有一薄層之固態基體之管狀載體，該固態基體係設置在該載體之內表面或外表面或內外表面上。此類管狀載體可以由，例如紙、紙狀材料、非織造碳纖維墊，低質量開孔網狀金屬屏、或穿孔金屬箔或任何其它熱穩定的聚合物基體而加以形成。

該固態氣溶膠產生基體可使用，例如薄片、泡沫、凝膠或漿狀之形式沉積在該載體的表面。該固態氣溶膠產生基體可沉積在該載體之整個表面，或者，可沉積成一圖案樣式，以在使用時提供一非均勻氣味輸送。

雖然已參考上述之固態氣溶膠產生基體，對於該領域之習知技藝者而言其他型式之氣溶膠產生基體可與其他實施例一起使用。例如，氣溶膠產生基體可以是一液態氣溶膠產生基體。如果是提供一液態氣溶膠產生基體，該氣溶膠產生裝置係較佳地包含保持該液體之設施。例如，液態氣溶膠產生基體可被保持在一容器內。或者或額外地，液態氣溶膠產生基體可被吸收入一多孔性載體材料。該多孔性載體材料可以任一適合之吸收塊或吸收體製成，例如泡沫金屬或塑料材料、聚丙烯、滌綸、尼龍纖維或陶瓷。該液態氣溶膠產生基體在該氣溶膠產生裝置使用前可被保持在該多孔性載體材料中，或者該液態氣溶膠產生基體在使用中或即將使用前被釋放 至該多孔性載體材料中。例如，該液態氣溶膠產生基體可提供於一膠囊中。該膠囊之殼體於加熱時係較佳地融化且將該液態氣溶膠產生基體釋放入該多孔性載體材料中。該膠囊可選擇性含有與該液體結合之固體。

或者，該載體可以是一菸草成份已被包含在其中的非織造纖維或纖維束。該非織造纖維或纖維束可包含，例如碳纖維、天然纖維素纖維或纖維素衍生物纖維。

氣溶膠產生裝置可進一步包含一空氣入口。氣溶膠產生裝置可進一步包含一空氣出口。氣溶膠產生裝置可進一步包含一冷凝室以形成具有期望特性之氣溶膠。

氣溶膠產生裝置較佳係一可供使用者舒服自在地在單手手指間持之手持式氣溶膠產生裝置。該氣溶膠產生裝置之形狀基本上可圓柱形。該氣溶膠產生裝置可具有一多角形橫截面及形成在一面之凸出按鈕；於此實施例中，該氣溶膠產生裝置之外部直徑，自一平坦面量測至一相對平坦面，可介於大約12.7mm至大約13.65mm之間；自一邊緣量測至一相對邊緣(意即，自該氣溶膠產生裝置一側之兩面之交會處至另一側之相對應交會處)，係介於大約13.4mm至大約14.2mm之間；自該按鈕頂部量測至一相對之按鈕平坦面，係介於大約14.2mm至大約15mm之間。該氣溶膠產生裝置之長度可介於大約70mm至120mm之間。

於另一觀點之實施例，係提供一靠近該加熱元件之氣溶膠產生基體之存在之方法或一氣溶膠產生裝置內之一氣溶膠產生基體之一材料特性之方法，該氣溶膠產生 裝置包含一配置以對該氣溶膠產生基體加熱之加熱元件及一連接至該加熱元件之電源供應器，該方法包含：

控制從該電源供應器提供至該加熱元件之電源以將該加熱元件之溫度保持在一目標溫度、將從該電源供應器提供至該加熱元件之電源或能量之一量測值與電源或能量之一門檻值加以比較、以及基於該比較步驟之一結果決定靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之存在或靠近該加熱元件之該氣溶膠基體之一材料特性。

該電源或能量之量測值可以是電源或能量之任何量測值，包含經過一預定時間間距或經過一預定量測週期數目之平均功率、經過一預定時間間距或經過一預定量測週期數目所供應之電源或能量之改變率或累積量測值。

於一實施例中，能量之量測值係經過一預定時間間距之正歸化能量。於另一實施例中，能量之量測值係經過一預定時間間距之正歸化能量之一減少速率。

該方法進一步包含如果該電源或能量量測值小於該電源或能量門檻值，則減少從該電源供應器到該加熱元件之電源供應至零。如果將加熱元件溫度加熱至且保持在一目標溫度所需之能量小於預期時，則可能係因為一氣溶膠產生基體不存在於該裝置內或者可能是一諸如先前用過基體之不合適基體存在於該裝置內。一先前用過基體與新基體相比較通常具有較少的水含量和較少的氣溶膠產生含量，因此自加熱元件中吸取較少的能量。在此兩種情況中，通常是期望停止對加熱元件之電源供應。

該方法進一步包含基於該加熱元件之一電阻量測值而監測該加熱元件之溫度。

於一進一步之實施例中，係提供一電腦可讀取程式，該電腦可讀取程式當被執行於一電腦或其他適當處理裝置係實行上述之方法。本說明書包含可被實現成一適合執行於一具有可程式控制器或其他所需硬體元件之氣溶膠產生裝置之軟體產品之諸實施例。

現在參考所附圖式詳細敍述各範例。

第1圖中，係以簡化方式顯示電加熱氣溶膠產生系統100之一實施例之內部。特別地，該電加熱氣溶膠產生系統100之諸元件並沒有依比例繪製。與對於該系統之了解沒有關聯之元件係被省略以簡化第1圖。

電加熱氣溶膠產生系統100包含外殼10、例如香煙之氣溶膠產生基體2。氣溶膠產生基體2被壓入外殼10內部和加熱元件20形成熱鄰近。氣溶膠產生基體2在不同的溫度將會釋放某種範圍之揮發性化合物。某些釋放自氣溶膠產生基體2之揮發性化合物僅經由加熱過程中形成。每種揮發性化合物將在高於一特性釋放溫度而釋放出來。藉由將電加熱氣溶膠產生系統100之最大操作溫度控制在某些揮發性化合物之釋放溫度之下，可避免這些煙霧成份的釋放或形成。

此外，外殼10包含一例如一可充電式之鋰離子電池之電能供應器40。控制器30連接於加熱元件20、電能供應器40、抽吸偵測器32及例如螢幕之圖形使用者介 面36。

控制器30控制使用者介面36顯示例如電池量、溫度、氣溶膠產生基體2之狀能、其他訊息或以上各項組合之系統資訊。

抽吸偵測器32係一可選擇元件且偵測裝置內之空氣流量，以表示使用者正在抽吸。抽吸偵測器將此類之抽吸訊傳給控制器30。

控制器30進一步控制加熱元件20之最大操作溫度。加熱元件之溫度可由一專門溫度感測器偵測。但於本實施例中，加熱元件之溫度係藉由監測其電阻值而決定。電阻率ρ隨著溫度上升而增加。實際電阻率ρ特性將隨著合金之確實成份和加熱元件20之幾何配置而改變。一實驗決定之關係式可使用於控制器。因此，在給定時間之已知電阻率ρ可使用來推論出加熱元件20之實際操作溫度。

加熱元件之電阻值R=V/I；其中V係跨於加熱元件之電壓，I係通過加熱元件之電流。電阻值R與加熱元件20之配置和溫度有關，可表示成以下之方程式1 R=ρ(T)×L/S 方程式1其中ρ(T)係與溫度相關之電阻率，L、S係分別為加熱元件20之長度和截面積。L和S對於一已給定之加熱元件20配置係固定的且可被量測。因此，對一已定加熱元件之設計，R是與ρ(T)成比例的。

加熱元件之電阻率ρ(T)可表示成以下的多項式：ρ(T)=ρ₀×(1+α₁T+α₂T²) 方程式2 其中ρ₀是在參考溫度T₀，且α₁和α₂是多項式之係數。

因此，知道加熱元件20之長度和截面積，是可能決定出電阻值R，且藉由量測加熱元件之電壓V和電流I即可決定在一給定溫度下之電阻率ρ。溫度可簡單地從所使用之加熱元件之電阻率與溫度特性關係表查表獲得，或是藉由估算上述方程式2獲得。較佳地，此過程可經由將電阻率ρ對溫度之曲線表示成一或多個，較佳是兩個，在可應用於菸草之溫度範圍之線性近似式而加以簡化。這簡化了溫度的估算，而此估算是具有受限計算資源之控制器30所期望的。

第2圖係圖示第1圖中之裝置之控制元件之方塊圖。第2圖也顯示了氣溶膠產生裝置與一外部裝置58之連接。控制器30包含一量測單元50和一控制單元52。量測單元係配置以量測加熱元件20之電阻值R。量測單元50將電阻量測值傳送至控制單元52。控制單元52接著藉由切換開關54來控制來自電池40到加熱元件20之電源供應。控制器可包含一微處理器和離散電子組件。

在預備溫度之控制時，一用作電加熱氣溶膠產生系統100之目標操作溫度之數值被選擇。選擇之動作係基於應該或不應該釋放出來之諸揮發性化合物之釋放溫度而決定。此預定數值接著被儲存在控制單元52中。控制單元52包含一非揮發性記憶體56。

控制器30藉由控制來自電池到加熱元件20之電能供應來控制對於加熱元件20之加熱。經由開關54之切換，電源以一脈衝訊號方式供應。該脈衝訊號之脈衝 寬度或工作週期可被控制單元52調變而改變供應至加熱元件之能量。

使用時，控制器30係量測加熱元件20之電阻率ρ。接著控制器30藉由比較所量測之電阻率ρ與查詢表(look-up table)將加熱元件20之電阻率轉換成一用作加熱元件20實際操作溫度之數值。這可由量測單元50或控制單元52完成。於下個步驟，控制器30將所推導之實際操作溫度與目標操作溫度相比較。如果實際操作溫度小於目標操作溫度，則控制單元52提供加熱元件20額外的電能以提升加熱元件20之實際操作溫度。如果實際操作溫度大於目標操作溫度，則控制單元52減少供應至加熱元件20之電能以將實際操作溫度降回目標操作溫度。

控制單元可實施任何適合之控制技巧以調節溫度，例如簡易恒溫迴授圈(thermostatic feedback loop)或比率積分微分控制策略。

到達目標溫度和將加熱元件保持在目標溫度所需要的能量係取決於靠近加熱元件20之基體材料2之是否存在及該基體之特性。第3圖顯示供應至加熱元件作為時間之涵數之正歸化能量之發展。曲線60係當一新基體於裝置內時之正歸化能量，曲線61係沒有基體於裝置內時之正歸化能量。正歸化能量係一於一固定時間間距內所供應之能量相對於一啟始能量量測值而正歸化。一正歸化之能量量測值可將例如環境溫度、空氣流量和濕度之環境條件之影響最小化。

從圖可知在兩種情況下，在一啟始高功率期間將加熱元件升高至目標溫度後，傳送至加熱元件之電源係隨著時間單調地減少。然而，第3圖顯示在T=10秒時，裝置內有一新基體之能量供應係大約為裝置內沒有基體出現之能量供應的兩倍。在一新基體和一先前加熱基體之間的能量供應差異係較小但仍然可偵測得到。於一實施例中，正歸化能量之差異可在T=5秒時被量測到且精確地決定出是否有一基體存在。

控制器能夠計算出供應至加熱元件至一預定時間之正歸化能量，且自此能夠決定出一預期的或適當的基體在裝置中。

第4圖圖示一控制流程之範例，該控制流程可由控制單元52執行而決定一基體是否在裝置內。該流程係一迴圈流程，開始於步驟400。於步驟410，回合數被遞增。在流程一開始，回合數設為零。每次控制迴圈經過，回合數在步驟410被遞增。於步驟420，流程依回合數之數值而分岔。於啟始迴圈中，當回合數等於1，流程跳至步驟430。在步驟420中之啟始能量，意即至目前供應至加熱器之能量被設定為能量。此能量被用來正歸化接續的能量量測值。流程接著跳至步驟440，再跳回步驟410。後續回合直接從步驟420跳至步驟440，直到到達一判定回合。每一回合可在一固定時間間距被執行，例如每2秒。該判定回合係相對於控制器被配置以將正歸化能量與一期望值或門檻值作比較以決定是否存在一基體之時間。正歸化能量之門檻值係圖示於第3圖之虛 線64。在此範例中，判定回合係第5回合，且發生在裝置啟動10秒之後。於此判回合中，流程自步驟420跳至步驟450。在步驟450中，正歸化能量係被計算成自裝置啟動後所供應之能量除以啟始能量與判定回合數(於此範例為5)之乘積。在步驟460中，計算後之正歸化能量接著與一門檻值作比較。如果正歸化能量超過門檻值，則控制單元判定存在一適當基體且裝置可繼續使用。如果正歸化能量沒有超過門檻值，則控制單元判定沒有基體存在(或一不適當基體存在)且控制單元接著藉由將開關54保持斷路以防止電源供應至加熱元件。

圖示於第4圖之流程僅是用以決定是否一適當基體存在於一氣溶膠產生裝置中之一範例。可以使用供應至加熱元件之電源或能量之其他量測值且也使用正歸化或非正歸化資料。作判定的時間也是一個選擇的問題。有需要早期判定早期採取行動之優點必須和需要獲取可靠結果之間取得平衡。

電源或能量之量測值可和複數個門檻值作比較。這對於不同型式基體之區別或者一不適當基體與不存在任何基體之區別可能是有幫助的。

由控制器30所決定之基體偵測資料對臨床試驗之分析目的係有所助益，同時對於氣溶膠產生裝置之動態控制也是有所幫助的。第2圖係圖示控制器30與一外部裝置58之連接。基體偵測資料可被輸出至該外部裝置58(與其他獲得之資料)且可被進一步地自裝置58傳送到其他外部處理流程或資料儲裝置。氣溶膠產生裝置可包 括任何適合的輸出設施。例如氣溶膠產生裝置可包括一連接至該控制器30或記憶體56之無線通訊或一連接至該控制器30或記憶體56之USB插座。或者，氣溶膠產生裝置可配置成每次當氣溶膠產生裝置經由適合的資料連接進行再充電時，將資料自記憶體轉移至一電池充電裝置中之外部記憶體。該電池充電裝置可提供一較大記憶體供抽吸資料較長期的儲存且之後能連接至一適當的資料處理裝置或連接至一通訊網路。

以上敍述之範例實施例係圖示說明但非用來限制。考慮到以上討論之範例實施例，與上述範例實施例一致之其他實施例對於熟習該項技藝者係顯而易見的。

2‧‧‧氣溶膠產生基體

6‧‧‧虛線

10‧‧‧外殼

20‧‧‧加熱元件

30‧‧‧控制器

32‧‧‧抽吸偵測器

36‧‧‧圖形使用者介面

40‧‧‧電能供應器

40‧‧‧電池

50‧‧‧量測單元

52‧‧‧控制單完

54‧‧‧切換開關

56‧‧‧非揮發性記憶體

58‧‧‧外部裝置

60、61‧‧‧曲線

100‧‧‧電加熱氣溶膠產生系統

400、410、420、430、440、450、460‧‧‧步驟

第1圖係顯示根據一實施例之一氣溶膠產生裝置之基本元件之示意圖；第2圖係圖示一實施例之控制元件之示意圖；第3圖係圖示對於一新、舊及在加熱元件附近沒有基體之情況下保持溫度在一目標值所需供應至加熱元件之不同正歸化能量之圖形；及第4圖係圖示一用以決定是否一適當基體出現在裝置中之控制流程。

400‧‧‧步驟

410‧‧‧步驟

420‧‧‧步驟

430‧‧‧步驟

440‧‧‧步驟

450‧‧‧步驟

460‧‧‧步驟

Claims (13)

1. 一種氣溶膠產生裝置，包含：一配置以對一氣溶膠產生基體加熱之加熱元件；一連接該加熱元件之電源供應器；以及一連接該加熱元件及該電源供應器之控制器，其中該控制器係配置以控制從該電源供應器提供至該加熱元件之電源，以將該加熱元件之溫度保持在一目標溫度，且該控制器係配置以將從該電源供應器提供至該加熱元件之電源或能量之一量測值與電源或能量之一門檻值加以比較，以偵測靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之存在或偵測靠近該加熱元件之該氣溶膠基體之一材料特性。
2. 如申請專利範圍第1項之氣溶膠產生裝置，其中該能量量測值係經過一預定時間間距之正歸化能量或正歸化能量之一減少速率。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之氣溶膠產生裝置，其中該控制器係配置成如果該電源或能量量測值係小於該電源或能量門檻值，則將從該電源供應器到該加熱元件之電源供應減少至零。
4. 如上述申請專利範圍任一項之氣溶膠產生裝置，其中該裝置係配置以收容與該加熱元件接觸之該氣溶膠產生基體。
5. 如上述申請專利範圍任一項之氣溶膠產生裝置，其中該控制器係配置以基於該加熱元件之一電阻量測值而監測該加熱元件之溫度。
6. 如上述申請專利範圍任一項之氣溶膠產生裝置，其中該裝置係一電氣吸煙裝置。
7. 如上述申請專利範圍任一項之氣溶膠產生裝置，其中該裝置包含一資料輸出手段且其中該控制器係配置以提供靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之被偵測存在之一記錄或靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之一材料特性之一記錄給該資料輸出手段。
8. 如申請專利範圍第7項之氣溶膠產生裝置，其中該控制器係配置成於該電源供應器之一充電過程中提供靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之被偵測存在之一記錄或提供靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之一材料特性之一記錄給該資料輸出設施。
9. 一種用以偵測靠近加熱元件之氣溶膠產生基體之存在或氣溶膠產生裝置內之一氣溶膠產生基體之材料特性之方法，該氣溶膠產生裝置包含一配置以對該氣溶膠產生基體加熱之加熱元件及一連接至該加熱元件之電源供應器，該方法包含：控制從該電源供應器提供至該加熱元件之電源，以將該加熱元件之溫度保持在一目標溫度；將從該電源供應器提供至該加熱元件之電源或能量之一量測值與電源或能量之一門檻值加以比較；以及基於該比較步驟之一結果判定靠近該加熱元件之該氣溶膠產生基體之存在或靠近該加熱元件之該氣溶膠基體之一材料特性。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含如果該電 源或能量量測值係小於該電源或能量門檻值，則減少從該電源供應器到該加熱元件之電源供應至零。
11. 如申請專利範圍第9項或第10項之方法，其中該能量量測值係正歸化能量或者係正歸化能量經過一預定時間間距之一減少速率。
12. 如申請專利範圍第9項、第10項或第11項之方法，進一步包含基於該加熱元件之一電阻量測值而監測該加熱元件之溫度之步驟。
13. 一種電腦程式，當被執行於一電腦或其他適當處理裝置而實行如申請專利範圍第9項至第12項中之任一項所述方法。