TWI659702B - 氣溶膠產生裝置、控制氣溶膠產生裝置之方法、用於氣溶膠產生裝置之電氣電路及電腦程式產品 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種氣溶膠產生裝置,包括:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制電力自該電池至該氣化器之供應之一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信至一使用者之一更換指示器。該控制電路構造成比較該電池上之一量測電壓與一臨限電壓且在該量測電壓在一操作循環期間小於該臨限電壓之情況下產生一錯誤信號以更新該使用記錄。該控制電路構造成存取該使用記錄且視該使用記錄之狀態而啟動該更換指示器。

Description

氣溶膠產生裝置、控制氣溶膠產生裝置之方法、用於氣溶膠產生裝置之電氣電路及電腦程式產品
本說明書係關於一種氣溶膠(aerosol)產生裝置。詳言之,本發明係關於一種氣溶膠產生裝置,包括構造成氣化一吸煙物品之一氣溶膠形成基質之一氣化器。
存在對能夠供給氣溶膠以供使用者吸入之掌上型氣溶膠產生裝置的增長中需求。一個特定需求領域係針對加熱式吸煙裝置,其中一氣溶膠形成基質經加熱以釋放揮發性香味化合物而無需燃燒該氣溶膠形成基質。釋放之揮發性化合物係在氣溶膠內輸送至使用者。
藉由加熱氣溶膠形成基質而操作之任何氣溶膠產生裝置必須包括加熱元件。用於加熱吸煙物品之氣溶膠形成基質的一種已知類型之氣溶膠產生裝置藉由將一電加熱器插入至一固體氣溶膠形成基質中及將電力自包括於該裝置中之一電池供應至該加熱器而操作。然而,電池具有有限壽命且傾向於隨時間遭受容量之減
希望提供一種氣溶膠產生裝置,其中在電池老化時所產生的氣溶膠之性質之變化得到減輕。
在本發明之第一態樣中,提供一種氣溶膠產生裝置,其包括:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制電力自該電池至該氣化器之供應之一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信至一使用者之一更換指示器,其中該控制電路構造成比較該電池上之一量測電壓與一臨限電壓且在該量測電壓在一操作循環期間小於該臨限電壓之情況下產生一錯誤信號以更新該使用記錄,且其中該控制電路構造成存取該使用記錄且視該使用記錄之狀態而啟動該更換指示器。
如本文中所使用,一種「氣溶膠產生裝置」係指與一氣溶膠形成基質相互作用以產生一氣溶膠之裝置。該氣溶膠形成基質可為一氣溶膠產生物品之部分,例如一吸煙物品之部分。一氣溶膠產生裝置可為與一氣溶膠產生物品之一氣溶膠形成基質相互作用以產生可經由一使用者之嘴直接吸入至該使用者之肺中之一氣溶膠的一吸煙裝置。一氣溶膠產生裝置可為一保持器(holder)。
如本文中所使用,術語「氣溶膠形成基質」係指能夠釋放可形成一氣溶膠之揮發性化合物之一基質。此等揮發性化合物可藉由加熱該氣溶膠形成基質來釋放。一氣溶膠形成基質可便利地為一氣溶膠產生物品或吸煙物品之部分。
如本文中所使用,術語「氣溶膠產生物品」及「吸煙物品」係指包含能夠釋放可形成一氣溶膠之揮發性化合物之一氣溶膠形成基質之一物品。舉例而言,氣溶膠產生物品可為產生可經由一使用者之嘴直接吸入至該使用者之肺中之一氣溶膠的一吸煙物品。氣溶膠產生物品可為拋棄式的。包含包括菸草的氣溶膠形成基質的吸煙物品被稱為菸草棒。
如本文中所使用,術語「操作循環」係指該裝置之連續操作之時段,自該裝置打開之時間延伸直至該裝置關閉之時間。此可為一預定時間間隔例如6分鐘,或該裝置產生所需劑量之氣溶膠或自該電池汲取預定量之能量所耗用的時間。在該氣溶膠形成基質為一吸煙物品之部分之情況下,該操作循環可指耗盡該吸煙物品所需之時間,該操作循環可有關於裝置之設定數目之抽吸(puffs),或基於平均消費者之使用之一預定時間。
如本文中所使用,術語「臨限電壓」為基於電池特定因數而定義之一預定電壓位準,該等電池特定因數包括電池之標稱電壓(在正常操作條件下充滿電之平均電壓)及電池在操作期間之電壓,該電壓由於在操作期間自該電池汲取之電流而在標稱電壓期間將降低。另 外,臨限電壓可基於,例如,存在於該氣溶膠產生裝置中之電子器件所需之標稱電壓來進一步定義。電子系統具有該等電子系統之操作所需之最小電壓,且若該電池不能供應此電壓,則存在於該氣溶膠產生裝置中之電子組件之一些或全部將不能正確地作用,即使該等組件存在。為了防止不正確作用,一檢查系統,例如一電路,通常被包括以確保高於該電子系統之正確操作所需之最小所需電壓的電壓。該臨限電壓因此可設定於操作期間所需之最小電壓與標稱電壓之間。此允許藉由在高於該最小所需電壓時仍操作之電子系統,當系統電壓降至該臨限電壓以下時,記錄電壓的相關故障。
隨著電池老化,電池之內部電阻將傾向於增加,從而導致電池容量之減小。即使在該裝置之操作的開始即充滿電,電池的減小容量可在操作期間導致電壓降,該電壓降足夠大以防止該加熱器將關鍵揮發性化合物加熱至其揮發溫度以上。此可顯著改變所產生之氣溶膠之性質。該裝置可構造成防止電力在電池上之電壓降至一臨限值(在本文中被稱作臨限電壓)以下的情況下由電池供應至該加熱器。此防止所要揮發性化合物之揮發需要的不令人滿意之使用者體驗。然而,當阻止電力至該加熱器之供應時,或在該氣溶膠之性質不利地改變之情況下,使用者可能不清楚電池是否僅需要再充電、電池是否已老化至需要更換之程度或是否存在另一故障。另外,電池視其初始條件、環境及用途而以不同速率老化。因此,僅對操作循環之數目計數不足以準確地判定電池之老化。
藉由儲存並更新一使用記錄以及視該使用記錄之狀態而啟動該更換指示器,該氣溶膠產生裝置能夠記住該裝置的後續使用中的電壓降以及在需要更換電池時發信至使用者。此方式可移除使用者之負擔且幫助使用者避免不必要地更換電池。
該控制電路可構造成繼續比較該量測電壓與該臨限電壓。或者,該控制電路可構造成間歇地比較該量測電壓與該臨限電壓。
在特定實施例中,該控制電路可經配置以在該量測電壓在該器件之整個操作期間保持在該臨限電壓以上之情況下產生「無錯誤」信號以更新該使用記錄。此使該控制電路能夠根據期間該電壓臨限值被違反的操作與期間電壓保持在該臨限值以上的操作之間的比例來更新該使用記錄。錯誤信號及無錯誤信號可呈二進位碼之形式,例如用於無錯誤之「0」及用於低電壓錯誤之「1」。
錯誤信號可呈乘數(multiplier)之形式,且該使用記錄可為數值(numerical value),該數值係藉由每當錯誤信號產生時將該數值乘以該乘數來更新。舉例而言,該使用記錄可具有初始值20,且錯誤信號可包含具有值為0.5之乘數。在此等情況下,該控制電路可構造成在該使用記錄達到一設定臨限值例如1.25時啟動該更換指示器。無錯誤信號亦可呈乘數之形式,該乘數不同於錯誤信號之乘數,且該使用記錄可藉由每當無錯誤信號產生時將該數值乘以該乘數來更新。
或者,該使用記錄可包含錯誤信號之總數之記錄。在此等情況下,可藉由每當錯誤信號產生時使錯誤信號計數增加一,來更新該使用記錄。在該控制電路經配置以在該量測電壓在該器件之操作循環期間保持在該臨限電壓以上之情況下產生「無錯誤」信號以更新該使用記錄的情況下,該使用記錄可進一步包含無錯誤信號之總數之記錄。在此等情況下,該使用記錄可藉由每當無錯誤信號產生時使無錯誤信號計數增加一來更新。
該使用記錄可對應於該裝置之整個使用歷史。亦即,該使用記錄可含有與該裝置之每一個操作有關的資料。或者,該使用記錄可限於該裝置之預定數目個操作。此藉由允許自電池壽命方面看最不重要之操作,即較舊操作,被覆寫或以其他方式刪除而使該記憶體所需的儲存空間減少。舉例而言,該使用記錄可限於小於30個最近操作、限於小於20個最近操作或限於大約16個最近使用。藉由選擇維持具有16至30個最近操作之使用記錄,可在多種外部刺激下收集多種資料。舉例而言,使用者之使用記錄可反映電池效能在使用者利用該氣溶膠產生裝置所在之不同環境下的變化。作為一實例,使用者可在早晨在家中於環境溫度下使用該裝置,在早晨通勤期間在較冷環境中在車站使用該裝置,且接著在早晨晚些時候在辦公室之環境溫度中使用該裝置。藉由搜集足夠數目個資料點,可避免誤判(false positive)。
在該使用記錄包含錯誤信號之總數之記錄的情況下,該控制電路可構造成在儲存於該使用記錄中錯誤信號之總數等於或超過一臨限錯誤值之情況下啟動該更換指示器。該臨限錯誤值可為任何合適數量。舉例而言,該臨限錯誤值可為2至16,且較佳大約為16。
在一個實例中,該裝置維持16個操作之使用記錄。若一低電壓錯誤信號在儲存於使用記錄中之16個操作的所有16個操作期間已產生,則該控制電路啟動該指示器以將需要更換電池發信至使用者。單獨地或當額外因素,諸如當該裝置所進行的再充電循環之實際數目超過已知再充電臨限值時,藉由該裝置記錄時,低電壓錯誤信號之數目可自儲存於該使用記錄中的操作之最大數目進一步減小至1或1以上。
該控制電路可構造成繼續將電力供應至該加熱器,即使電壓在該裝置之使用期間降至該臨限電壓以下。或者,該控制電路構造成在該量測電壓小於該臨限電壓之情況下將至該加熱元件之電力供應減少至零。將電力供應減少至零係有利的,此係因為該操作藉由在連續氣溶膠形成為不可能時或可持續比正常操作循環之情況少的時間時阻止操作來防止不想要的使用者體驗。另外,不對該加熱元件供電允許該系統保存任何剩餘電力以維持裝置資料及通信,以及錯誤指示、系統。
該裝置可包括一資料輸出手段及構造成將使用記錄提供至該資料輸出手段之控制電路。此使儲存於該記憶體中之使用記錄能夠經由外部裝置(例如,經由網 頁應用程式)可供使用者使用。該氣溶膠產生裝置可包括任何合適資料輸出手段,其用於連接至一外部裝置以允許使用記錄匯出至該外部裝置且可能進一步轉送至其他外部處理或資料儲存裝置。舉例而言,該氣溶膠產生裝置可包括連接至該控制電路之一無線式無線電設備或通用串列匯流排(universalserialbus,USB)通訊端。或者,該氣溶膠產生裝置可構造成在該氣溶膠產生裝置再充電時將使用資料自該記憶體傳送至一電池充電裝置中之一外部記憶體。該電池充電裝置可提供較大記憶體以用於使用資料之較長期儲存且可隨後連接至一合適資料處理裝置或一通信網路。
該氣化器可為用於氣化該氣溶膠形成基質之任何合適裝置。舉例而言,該氣化器可為壓電或超音波裝置。或者,該氣化器包含有包括構造成加熱該氣溶膠形成基質之至少一個加熱元件之一加熱器。
在該氣化器包含有包括構造成加熱該氣溶膠形成基質之至少一個加熱元件之一加熱器的情況下,該裝置可包括耦接至該加熱器之一加熱器支架(heater mount)。在此等實施例中,該加熱器支架提供對該加熱器之結構支撐且允許該加熱器安全地固定在一氣溶膠產生裝置內。該加熱器支架可包含聚合材料且有利地由可模製聚合材料諸如聚醚醚酮(PEEK)形成。可模製聚合物之使用允許該加熱器支架圍繞該加熱器安裝且藉此牢固地固持該加熱器。可模製聚合物之使用亦允許該加熱器支架以廉價方式以所要外部形狀及尺寸製造。當然有可 能將其他材料用於該加熱器支架,諸如陶瓷材料。有利地,該加熱器支架可由可模製陶瓷材料形成。
該加熱元件可為任何合適類型,例如,該加熱器可包含感應加熱元件。或者,該加熱器元件可包含電阻性加熱元件。在此等實施例中,該控制電路可構造成藉由判定該加熱元件之電阻及視所判定之電阻調整供應至該加熱元件之電流來控制電力至該加熱元件之供應。該加熱元件之電阻指示其溫度,且因此,所判定之電阻可與目標電阻相比較且所提供之電力受到相應調整。PID控制迴路可用以使所判定之溫度達到一目標溫度。此外,可使用用於除偵測該加熱元件之電阻之外的溫度感測之機構,諸如雙金屬條、熱電偶或與該加熱元件電分離之專用熱敏電阻或電阻性元件。除藉由監測該加熱元件之電阻來判定溫度外或替代藉由監測該加熱元件之電阻來判定溫度,可使用此等替代溫度感測機構。舉例而言,單獨的溫度感測機構可用於該控制電路中以用於在該加熱元件之溫度超過可允許溫度範圍時切斷至該加熱元件之電力。
該加熱元件可包含電阻性材料。合適的電阻性材料包括,但不限於,半導體,諸如摻雜陶瓷、「導電性」陶瓷(諸如,二矽化鉬)、碳、石墨、金屬、金屬合金及由陶瓷材料及金屬材料製成之複合材料。此等複合材料可包含摻雜或未摻雜之陶瓷。合適摻雜陶瓷之實例包括摻雜碳化矽。合適金屬之實例包括鈦、鋯、組鉑、金及銀。合適金屬合金之實例包括不銹鋼、含鎳、鈷、 鉻、鋁、鈦、鋯、鉿、鈮、鉬、鉭、鎢、錫、鎵、錳、金及鐵的合金,及以鎳、鐵、鈷、不銹鋼為主之超級合金、Timetal®及鐵-錳-鋁為主之合金。在複合材料中,視能量轉移之動能及所需的外部物理化學性質而定,電阻性材料可視情況嵌入於絕緣材料中、用絕緣材料囊封或塗布,或反之亦然。
該加熱元件可包含一內部加熱元件或一外部加熱元件或內部及外部加熱元件兩者,其中「內部」及「外部」係參考該氣溶膠形成基質。內部加熱元件可採用任何合適形式。舉例而言,內部加熱元件可採用加熱葉片之形式。或者,內部加熱器可採用具有不同導電部分之套管或基板,或電阻性金屬管之形式。或者,內部加熱元件可為構造成延伸穿過該氣溶膠形成基質之中心之一或多個加熱針或棒。其他替代例包括加熱線或絲狀物,例如Ni-Cr(鎳-鉻)、鉑、鎢或合金線或加熱板。視情況,內部加熱元件可沈積於硬質載體材料中或上。在一個此實施例中,電阻性加熱元件可使用具有溫度與電阻率之間的限定關係之金屬來形成。在此例示性裝置中,金屬可形成為諸如陶瓷材料之合適絕緣材料上之軌跡,且接著被夾在諸如玻璃之另一絕緣材料中。以此方式形成之加熱器可用以不僅加熱而且監測加熱元件在操作期間之溫度。
外部加熱元件可採用任何合適形式。舉例而言,外部加熱元件可採用諸如聚醯亞胺之介電基板上之一或多個可撓性加熱箔的形式。該等可撓性加熱箔可經 塑形以符合基板收納空腔之周邊。或者,外部加熱元件可採用一金屬網格或多個網格、一可撓性印刷電路板、一模製互連裝置(MID)、陶瓷加熱器、可撓性碳纖維加熱器的形式,或可使用塗布技術諸如電漿氣相沈積,而形成於合適形狀基板上。外部加熱元件亦可使用具有溫度與電阻率之間的限定關係之金屬來形成。在此例示性裝置中,金屬可形成為合適絕緣材料之兩個層之間的軌跡。以此方式形成之外部加熱元件可用以加熱並監測外部加熱元件在操作期間的溫度。
內部或外部加熱元件可包含散熱片,或包含能夠吸收並儲存熱且隨後隨時間而將熱釋放至該氣溶膠形成基質之材料的貯熱器。散熱片可由諸如合適金屬或陶瓷材料之任何合適材料形成。在一個實施例中,該材料具有高熱容量(感熱儲存材料),或為能夠吸收熱且隨後經由可逆程序諸如高溫相變,來釋放熱之材料。合適感熱儲存材料包括矽膠、氧化鋁、碳、玻璃毯、玻璃纖維、礦物、諸如鋁、銀或鉛之金屬或合金及諸如紙之纖維素材料。經由可逆相變來釋放熱之其他合適材料包括石蠟、醋酸鈉、萘、蠟、聚氧化乙烯、金屬、金屬鹽、共晶鹽之混合物或合金。散熱片或貯熱器可經配置以使得其與該氣溶膠形成基質直接接觸且可將儲存之熱直接轉移至該基質。或者,儲存於散熱片或貯熱器中之熱可借助於諸如金屬管之導熱體而轉移至該氣溶膠形成基質。
加熱元件借助於傳導來有利地加熱該氣溶膠形成基質。加熱元件可構造成使得其至少部分地與該基質或該基質沈積所在之載體接觸。或者,來自內部或外部加熱元件之熱可借助於一導熱性元件而傳導至該基質。
該電池可為任何合適電池,諸如可再充電電池。在一個實施例中,電池可為鋰離子電池。或者,電池可為鎳-金屬混合式電池、鎳鎘電池或鋰為主之電池,例如鋰-鈷、磷酸鋰鐵、鈦酸鋰或鋰-聚合物電池。
該記憶體可為任何合適之非揮發性記憶體。記憶體可在無外部記憶體輔助之情況下按需要儲存使用記錄。或者,記憶體可在將使用記錄傳遞至較大的更永久外部記憶體之前提供使用記錄之臨時儲存。
該更換指示器可為任何合適指示器,例如顯示器或光源。在指示器為顯示器的情況下,顯示器可包含一使用者介面以顯示系統資訊,例如電池電量、溫度、氣溶膠形成基質之狀態、其他訊息或其組合。在一個實施例中,該指示器為可以與指派給電池壽命之結束之錯誤碼一致的預定圖案閃光之發光二極體。或者或另外,該更換指示器可為發聲裝置,例如揚聲器。或者或另外,該裝置可包括用於振動該裝置之一觸覺裝置。或者或另外,該指示器可包含用於連接至外部裝置或連接至通信網路之一無線傳輸器,例如,以經由可攜式通信裝置,諸如行動電話、平板或其他掌上型或可穿戴式通信裝置,來警告使用者電源供應器需要更換。或者或另外, 該指示器可使用諸如USB或其他連接之固線式連接而連接至該裝置之電腦或可攜式通信裝置來提供。若提供此連接,則用以診斷並通知使用者錯誤之類型的額外指示器可由藉由電腦或可攜式通信裝置執行之軟體來提供。該控制電路可構造成藉由使該指示器立即發射信號至使用者來啟動該指示器。或者或另外,該控制電路可構造成藉由使該指示器在任何合適時間,諸如,當該裝置連接至一充電裝置或與之斷開時,或在該裝置包括一使用者操作按鈕的情況下,當該按鈕由使用者按下時,發射信號至使用者來啟動該指示器。
該控制電路可構造成在儲存於使用記錄中之錯誤信號之總數不超過臨限錯誤值之情況下啟動該更換指示器,其方式不同於當儲存於使用記錄中之錯誤信號之總數超過臨限錯誤值時的方式。
在一個實施例中,該更換指示器為光源,其在藉由該控制電路啟動時發射紅光之一或多道閃光。在此等實施例中,該更換指示器可由該控制電路啟動以在儲存於使用記錄中之錯誤信號之總數不超過臨限錯誤值之情況下,例如,當該裝置連接至一充電裝置或與之斷開時,或在該裝置包括一使用者操作之按鈕的情況下,當該按鈕由使用者按下時,發射綠光。
該裝置較佳為可攜式或掌上型裝置,其可舒適地固持於單手之手指之間。該裝置在形狀上可為實質上圓柱形的且具有在70毫米與120毫米之間的長度。該裝置之最大直徑較佳在10毫米與20毫米之間。在一個 實施例中,該裝置具有多邊形截面且具有形成於一個面上的突出按鈕。在此實施例中,該裝置之直徑自一平坦面至對置平坦面在12.7毫米與13.65毫米之間;自一邊緣至對置邊緣(亦即,自該裝置之一側上的兩個面之相交處至另一側上之對應相交處看)在13.4毫米與14.2毫米之間;以及自按鈕之頂部至對置底部平坦面在14.2毫米與15毫米之間。
該裝置可包括除根據第一態樣之加熱器外的其他加熱器。舉例而言,該裝置可包括經配置以收納一氣溶膠形成物品之一空腔,及圍繞該空腔之一周邊定位之一外部加熱器。該外部加熱器可採用任何合適形式。舉例而言,外部加熱器可採用介電基質諸如聚醯亞胺上之一或多個可撓性加熱箔的形式。該等可撓性加熱箔可經塑形以符合該空腔之周邊。或者,外部加熱器可採用金屬網格或多個網格、一可撓性印刷電路板、一模製互連裝置(MID)、陶瓷加熱器、可撓性碳纖維加熱器的形式,或可使用塗布技術諸如電漿氣相沈積,而形成於合適形狀基板上。外部加熱器亦可使用具有溫度與電阻率之間的限定關係之金屬來形成。在此例示性裝置中,該金屬可形成為合適絕緣材料之兩個層之間的軌跡。以此方式形成之外部加熱器可用以加熱並監測外部加熱器在操作期間之溫度。
在本發明之第二態樣中,提供一種氣溶膠產生系統,包括根據第一態樣之氣溶膠產生裝置及含有一氣溶膠形成基質之一或多個氣溶膠形成物品,該一或多 個氣溶膠形成物品構造成收納於該種氣溶膠產生裝置之一空腔中。
該氣溶膠形成物品可為一吸煙物品。在操作期間,含有該氣溶膠形成基質之吸煙物品可部分地含於該種氣溶膠產生裝置內。
該吸煙物品在形狀上可為實質上圓柱形的。該吸煙物品可為實質上細長的。該吸煙物品可具有一長度及實質上垂直於該長度之一圓周。該氣溶膠形成基質在形狀上可為實質上圓柱形的。該氣溶膠形成基質可為實質上細長的。該氣溶膠形成基質亦可具有一長度及實質上垂直於該長度之一圓周。
該吸煙物品可具有在大約30毫米與大約100毫米之間的總長度。該吸煙物品可具有在大約5毫米與大約12毫米之間的外徑。該吸煙物品可包含一濾棒。該濾棒可位於該吸煙物品之下游末端處。該濾棒可為醋酸纖維素濾棒。該濾棒之長度在一個實施例中為大約7毫米,但可具有在大約5毫米至大約10毫米之間的長度。
在一個實施例中,該吸煙物品具有大約45毫米之總長度。該吸煙物品可具有大約7.2毫米之外徑。此外,該氣溶膠形成基質可具有大約10毫米之長度。或者,該氣溶膠形成基質可具有大約12毫米之長度。此外,該氣溶膠形成基質之直徑可在大約5毫米與大約12毫米之間。該吸煙物品可包含一外部包裹紙。此外,該吸煙物品可包含該氣溶膠形成基質與該濾棒之間的一間隔(separation)。該間隔可為大約18毫米,但可在大約5毫米至大約25毫米之範圍中。
該氣溶膠形成基質可為固體氣溶膠形成基質。或者,該氣溶膠形成基質可包含固體及液體組份兩者。該氣溶膠形成基質可包含一含菸草之材料,其含有在受熱時自該基質釋放之揮發性菸草香味化合物。或者,該氣溶膠形成基質可包含一非菸草材料。該氣溶膠形成基質可進一步包含促進稠密且穩定之氣溶膠之形成的氣溶膠形成物(former)。合適氣溶膠形成物之實例為丙三醇及丙二醇。
若該氣溶膠形成基質為固體氣溶膠形成基質,則該固體氣溶膠形成基質可包含,例如,以下各者中之一或多者:粉末、顆粒、丸、碎片、義大利麵形物、含有以下各者中之一或多者之條或薄片:草藥葉、菸草葉、菸草條(tobaccorib)之片段、重組菸草、均質化菸草、擠壓菸草、圓柱菸葉及展開菸草。該固體氣溶膠形成基質可為鬆散形式,或提供於合適容器或匣中。視情況,該固體氣溶膠形成基質可含有將在加熱該基質後釋放之額外菸草或非菸草揮發性香味化合物。該固體氣溶膠形成基質亦可含有,例如,包括該等額外菸草或非菸草揮發性香味化合物之膠囊,且此等膠囊可在加熱該固體氣溶膠形成基質期間熔化。
如本文中所使用,均質化菸草係指藉由聚結微粒菸草形成之材料。均質化菸草可為薄片之形式。均質化菸草材料可具有以乾重計大於5%之氣溶膠形成物含量。均質化菸草材料可替代地具有以乾重計在5重量%與30重量%之間的氣溶膠形成物含量。均質化菸草材 料之薄片可藉由聚結藉由研磨或以其他方式組合菸草葉葉片及菸草葉莖幹中之一者或兩者所獲得之微粒菸草來形成。或者或另外,均質化菸草材料之薄片可包含,例如,在處理、處置及運輸菸草期間所形成之菸草粉塵、菸草碎屑及其他微粒菸草副產品中之一或多者。均質化菸草材料之薄片可包含係菸草內生黏合劑之一或多個內在黏合劑、係菸草外生黏合劑之一或多個外在黏合劑或其組合以幫助聚結微粒菸草;或者或另外,均質化菸草材料之薄片可包含其他添加劑,包括,但不限於,菸草及非菸草纖維、氣溶膠形成物、保濕劑、塑化劑、芳香劑、填充劑、含水及無水溶劑及其組合。
視情況,該固體氣溶膠形成基質可提供於熱穩定載體上或嵌入於熱穩定載體中。該載體可採用粉末、顆粒、丸、碎片、義大利麵形物、條或薄片之形式。或者,該載體可為有固體基質之薄層沈積在其內表面上或其外表面上或其內表面及外表面兩者上之管狀載體。此管狀載體可由,例如,紙或類似紙之材料、非編織碳纖維墊、低質量網眼金屬篩或穿孔金屬箔或任何其他熱穩定聚合物基質形成。
在一尤其較佳實施例中,該氣溶膠形成基質包含均質化菸草材料之聚集皺縮薄片。如本文中所使用,術語「捲曲薄片(crimped sheet)」指示複數個實質上平行之隆起或皺褶的薄片。較佳地,當該氣溶膠產生物品已組裝時,該等實質上平行之隆起或皺褶沿著或平行於該氣溶膠產生物品之縱向軸線延伸。此有利地促進均 質化菸草材料之捲曲薄片之聚集以形成該氣溶膠形成基質。然而,將瞭解,當該氣溶膠產生物品已組裝時,包括於該氣溶膠產生物品中的均質化菸草材料之捲曲薄片可或者或另外具有相對於該氣溶膠產生物品之縱向軸線成銳角或鈍角安置的複數個實質上平行之隆起或皺褶。在特定實施例中,該氣溶膠形成基質可包含均質化菸草材料之聚集薄片,其在實質上其整個表面上具有實質上均勻之紋理。舉例而言,該氣溶膠形成基質可包含均質化菸草材料之聚集捲曲薄片,包括在該薄片之寬度上實質上均勻地分隔開的複數個實質上平行之隆起或皺褶。
該固體氣溶膠形成基質可以,例如,薄片、泡沫、凝膠或漿液之形式沈積於該載體之表面上。該固體氣溶膠形成基質可沈積於該載體之整個表面上,或替代地,可沈積成一圖案以便在使用期間提供非均勻香味傳遞。
該氣溶膠形成基質可為液體氣溶膠形成基質,其可例如保持在毛細材料中並加熱。在一個實施例中,該毛細材料可與加熱元件一起或不與加熱元件一起封閉在筒中。
該氣溶膠產生系統為氣溶膠產生裝置及供該裝置使用之一或多個氣溶膠產生物品之組合。然而,氣溶膠產生系統可包括額外組件,諸如,例如,用於對電操作式或電氣氣溶膠產生裝置中之機載(on-board)電源供應器再充電之充電單元。
在本發明之第三態樣中,提供一種使用一控制電路來控制一氣溶膠產生裝置之方法,該裝置包含:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制電力自該電池至該氣化器之供應之一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信至一使用者之一更換指示器,該方法包含以下步驟:在該裝置之操作期間比較該電池上之一量測電壓與一臨限電壓;在該量測電壓在操作期間小於該臨限電壓之情況下產生一錯誤信號;用該錯誤信號更新該使用記錄;存取該使用記錄;及視該使用記錄之狀態而啟動該更換指示器。
在本發明之第四態樣中,提供一種用於一氣溶膠產生裝置之電氣電路系統,該裝置包含:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制電力自該電池至該氣化器之供應之一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信至一使用者之一更換指示器,該電氣電路系統經配置以執行本發明之第三態樣之方法。
在本發明之第五態樣中,提供一種電腦程式,其在執行於用於氣溶膠產生裝置之可程式化電氣電路系統上時,使該可程式化電氣電路系統執行本發明之第三態樣之方法,該氣溶膠產生裝置包含:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制電力自該電池至該氣化器之供應之一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信至一使用者之一更換指示器。
在本發明之第六態樣中,提供一種電腦可讀儲存媒體,其上儲存有根據本發明之第五態樣之電腦程式。
雖然本發明已參考不同態樣加以描述,但應清楚,關於本發明之一個態樣所描述之特徵可應用於本發明之其他態樣。此外,雖然本發明已參考吸煙裝置加以描述,但應清楚,醫用吸入器型裝置可使用本文中所描述之該等特徵、設備及功能性。
10‧‧‧外殼
20‧‧‧氣溶膠形成物品
22‧‧‧氣溶膠形成基質
24‧‧‧中空管
26‧‧‧轉移區段
28‧‧‧嘴端過濾器
29‧‧‧香菸紙
30‧‧‧加熱器
32‧‧‧加熱總成
34‧‧‧加熱器支架
40‧‧‧電能供應器
50‧‧‧控制電路
60‧‧‧更換指示器
70‧‧‧記憶體
100‧‧‧氣溶膠產生裝置
300‧‧‧曲線
305‧‧‧曲線
310‧‧‧虛線
現將參看附圖僅以舉例方式詳細地描述本發明之實施例,在該等附圖中:第一圖為一氣溶膠產生裝置之示意圖;第二圖為加熱器插入至吸煙物品中之情況下的第一圖中所示之類型的一氣溶膠產生裝置的前端之示意剖面圖;第三圖為說明依據時間變化的一氣溶膠產生裝置之電池之端子上之電壓之實例的圖;第四圖說明用於判定電池是否需要更換之控制序列。
在第一圖中,以簡化方式展示了電熱式氣溶膠產生系統100之一實施例的組件。特定言之,電熱式氣溶膠產生系統100之元件在第一圖中未按比例繪製。已省略與理解此實施例不相關之元件以簡化第一圖。
電熱式氣溶膠產生系統100包含具有外殼10及氣溶膠形成物品20(例如菸草棒)之氣溶膠產生裝置。氣溶膠形成物品20包括經推到外殼10內以變得熱接近於加熱器30之氣溶膠形成基質。該氣溶膠形成基質將在不同溫度下釋放一系列揮發性化合物。藉由控制電熱式氣溶膠產生系統100之最大操作溫度,不想要的化合物之選擇性釋放可藉由阻止選擇揮發性化合物之釋放來控制。
在外殼10內,存在電能供應器40,例如可再充電鋰離子電池。控制電路50連接至加熱器30、電能供應器40、更換指示器60(例如燈)、顯示器或聲音警報,及記憶體70。控制電路50控制供應至加熱器30之電力以便調節該加熱器之溫度。通常,氣溶膠形成基質經加熱至攝氏250度與攝氏450度之間的一溫度。
第二圖為加熱器30插入至氣溶膠形成物品20的狀態下,第一圖所示之類型的一氣溶膠產生裝置的前端的示意剖面圖,其中該氣溶膠形成物品在此實施例中為吸煙物品。該氣溶膠產生裝置經說明為與氣溶膠形成物品20接合以用於供使用者消耗氣溶膠形成物品20。
氣溶膠產生裝置之外殼10界定在遠端或口端(mouthend)處開口的用於收納氣溶膠產生物品20以供消耗之一空腔。該空腔之遠端橫跨由包含加熱器30及加熱器支架34之加熱總成32。加熱器30係藉由加熱器支架34保持,以使得該加熱器之有效加熱區位於該空腔內。當氣溶膠產生物品20完全收納於該空腔內時,加熱器30之有效加熱區定位於氣溶膠產生物品20之遠端內。
加熱器30經塑形成終止於一點之葉片的形式。亦即,該加熱器具有大於其寬度尺寸之長度尺寸,該寬度尺寸大於該加熱器之厚度尺寸。該加熱器之第一面及第二面係藉由該加熱器之寬度及長度界定。
如第二圖中所說明,例示性氣溶膠形成物品可描述如下。氣溶膠產生物品20包含四個元件:氣溶膠形成基質22、支撐元件,諸如中空管24、轉移區段26及嘴端過濾器28。此等四個元件係順序地配置且共軸對齊,且藉由香菸紙29組裝以形成一棒。在組裝後,該氣溶膠形成物品為45毫米(millimeter)長且具有7毫米之直徑。
該氣溶膠形成基質包含包裹在過濾紙(未圖示)中以形成插棒(plug)之一束捲曲圓柱菸葉。圓柱菸葉包括一或多個氣溶膠形成物,諸如丙三醇。
中空管24位於緊密鄰接氣溶膠形成基質22之處且係由醋酸纖維素之管形成。管24界定具有3毫米之直徑的孔徑。中空管24之一個功能為朝著該棒之遠端定位氣溶膠形成基質22,使得該基質可與加熱器接觸。中空管24起作用以防止氣溶膠產生基質22在加熱器被插入至氣溶膠形成基質22中時被迫沿著該棒朝該吹嘴行進。
轉移區段26包含長度為18毫米之薄壁管。轉移區段26允許自氣溶膠形成基質22釋放之揮發性物質沿該物品朝嘴端過濾器28而行。該等揮發性物質可在該轉移區段內冷卻以形成氣溶膠。
嘴端過濾器28係由醋酸纖維素形成且具有近似7.5毫米之長度的習知嘴端過濾器。
上文所識別之該四個元件係藉由緊緊包裹在香菸紙29內來組裝。此特定實施例中之紙為具有標準性質或分類之標準香菸紙。此特定實施例中之紙為習知香菸紙。紙與該等元件中之每一者之間的介面定位該等元件且界定氣溶膠形成物品20。
當著氣溶膠產生物品20被推至該空腔中時,加熱器30之漸縮點與氣溶膠形成基質22接合。藉由施加力至氣溶膠形成物品,該加熱器刺入氣溶膠形成基質22中。當氣溶膠形成物品20與氣溶膠產生裝置正確接合時,加熱器30被插入至氣溶膠形成基質22中。當該加熱器經致動時,氣溶膠形成基質22變暖,且揮發性物質產生或逸出。當使用者吸著嘴端過濾器28時,空氣被吸引至該氣溶膠形成物品中,且揮發性物質凝結以形成可吸入氣溶膠。此氣溶膠穿過該氣溶膠形成物品之嘴端過濾器28,接著進入使用者之口中。
第三圖展示氣溶膠產生裝置100之使用期間的依據時間變化的電能供應器40之端子上之電壓。曲線300係電能供應器40為新的時的電壓。曲線305係電能供應器40接近其有效壽命之結束時的電壓。曲線300及305兩者說明導致輕微、穩定之電壓減小的標示初始電壓降。如在曲線305中所見,電壓降在電能供應器40已老化時較大。此歸因於電能供應器40內的增加之內電阻。
第四圖說明可由控制電路進行以診斷電能供應器是否需要更換及在需要更換之情況下通知使用者的控制程序之實例。每當使用氣溶膠產生裝置100時,該程序在步驟400開始。在步驟405中,控制電路50量測在氣溶膠產生裝置100之使用期間的電能供應器40之端子上之電壓(「V」),且比較此電壓與一電壓臨限值以監測V是否在任何點降至臨限電壓以下。該電壓臨限值在第三圖中藉由虛線310來說明。若V在裝置100之操作或「運轉(run)」期間未在任何點降至臨限電壓以下,則該程序轉至步驟415,如藉由決策步驟410所指示。在步驟415,控制電路50產生「無錯誤」信號,其儲存於記憶體70中。若V在特定運轉期間在任何點降至臨限電壓以下,則該程序改為轉至步驟420,在該步驟中,控制電路50將電力自電能供應器40至加熱器30之供應減少至零。該程序接著轉至步驟425,在該步驟中,控制電路50產生「低電壓錯誤」信號以指示該運轉由於電能供應器40中之低電壓而中止,且將該信號儲存於記憶體70中。針對該裝置之每一使用在該程序之步驟415及425期間儲存於記憶體70中之「無錯誤」信號及「低電壓錯誤」信號組合以產生裝置100之使用記錄。該使用記錄指示裝置100有多少運轉由於低電壓而中止及有多少運轉係不經歷任何錯誤而進行。隨著電能供應器40老化,被中止之運轉的數目可能增加且此增加將藉由裝置之最近運轉期間的「低電壓錯誤」信號之量來表明。在步驟430,控制電路50參考記憶體70中之使用記錄以判定在 裝置之設定數目個運轉(「N」)的過程中,「低電壓錯誤」信號之量(「X」)是否超過錯誤信號之臨限數目。在步驟435,該程序視X是否超過錯誤信號之臨限數目而分支。若X超過錯誤信號之臨限數目,則該程序轉至步驟440,在該步驟,控制電路50啟動更換指示器60以將電源供應器40需要更換發信至使用者。該程序接著在步驟445結束。若「低電壓錯誤」信號之數目X未超過該臨限值,則控制電路50判定電能供應器40之有效壽命尚未逾期,且該程序在步驟445結束而不啟動更換指示器60。
除允許控制電路50診斷電能供應器40是否需要更換並將此發信至使用者外,儲存於記憶體70中之使用記錄在其可供外部裝置使用之情況下亦可對使用者有用,例如,以允許使用者經由網頁應用程式來查看使用記錄。氣溶膠產生裝置100可包括任何合適資料輸出手段,其用於連接至一外部裝置以允許使用記錄匯出至該外部裝置且可能進一步轉送至其他外部處理或資料儲存裝置。舉例而言,氣溶膠產生裝置100可包括連接至控制電路50之一無線式無線電設備或通用串列匯流排(universalserialbus,USB)通訊端。或者,氣溶膠產生裝置100可構造成在氣溶膠產生裝置再充電時將使用資料自記憶體70傳送至電池充電裝置中之外部記憶體。該電池充電裝置可提供較大記憶體以用於使用資料之較長期儲存且可隨後連接至一合適資料處理裝置或一通信網路。
上文所述之例示性實施例說明,但並非限制性的。鑒於上文所論述之例示性實施例,與以上例示性實施例一致之其他實施例現對一般熟習此項技術者而言將顯而易見。

Claims (17)

  1. 一種氣溶膠產生裝置,包括:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制自該電池至該氣化器之電力供應的一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信號至一使用者之一更換指示器,其中,該控制電路構造成比較該電池上之一量測電壓與一臨限電壓,且在該量測電壓在一操作循環期間係小於該臨限電壓時,產生一錯誤信號以更新該使用記錄,且其中該控制電路構造成存取該使用記錄且視該使用記錄之狀態而啟動該更換指示器。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣溶膠產生裝置,其中,該氣化器包含一加熱器,該加熱器包括至少一構造成以加熱該氣溶膠形成基質之加熱元件。
  3. 如申請專利範圍第1項之氣溶膠產生裝置,其中,該使用記錄侷限於該裝置之預定數目的操作循環。
  4. 如申請專利範圍第2項之氣溶膠產生裝置,其中,該使用記錄侷限於小於30個最近的操作循環。
  5. 如申請專利範圍第4項之氣溶膠產生裝置,其中,該使用記錄侷限於小於20個最近的操作循環。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣溶膠產生裝置,其中,該使用記錄限於16個最近操作循環。
  7. 如申請專利範圍第1項之氣溶膠產生裝置,其中,該控制電路構造成在儲存於該使用記錄中之錯誤信號之總數等於或超過一臨限錯誤值時,啟動該更換指示器。
  8. 如申請專利範圍第7項之氣溶膠產生裝置,其中,該臨限錯誤值至少為1。
  9. 如申請專利範圍第8項之氣溶膠產生裝置,其中,該臨限錯誤值為2至16。
  10. 如申請專利範圍第9項之氣溶膠產生裝置,其中,該臨限錯誤值為16。
  11. 如申請專利範圍第1項之氣溶膠產生裝置,其中,該控制電路構造成在該量測電壓小於該臨限電壓時,將供應至該加熱元件之電力減少至零。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之氣溶膠產生裝置,其中,該裝置包括一資料輸出手段,且其中該控制電路構造成將該使用記錄提供至該資料輸出手段。
  13. 一種氣溶膠產生系統,包括申請專利範圍第1至12項中任一項之氣溶膠產生裝置,及一或多個包含有一氣溶膠形成基質之氣溶膠形成物品,該一或多個氣溶膠形成物品構造成可收納在該氣溶膠產生裝置之一空腔中。
  14. 一種使用一控制電路來控制一氣溶膠產生裝置之方法,該裝置包含:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制自該電池至該氣化器之電力供應的一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信號至一使用者之一更換指示器,該方法包含以下步驟:在該裝置之操作期間比較該電池上之一量測電壓與一臨限電壓;在該量測電壓在操作期間小於該臨限電壓時產生一錯誤信號;用該錯誤信號更新該使用記錄;存取該使用記錄;及視該使用記錄之狀態而啟動該更換指示器。
  15. 一種用於氣溶膠產生裝置之電氣電路,該裝置包含:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制自該電池至該氣化器之電力供應的一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信號至一使用者之一更換指示器,該電氣電路經配置以執行如申請專利範圍第14項之方法。
  16. 一種電腦程式產品,當在氣溶膠產生裝置之可程式化電氣電路上執行時,使該可程式化電氣電路執行如申請專利範圍第14項之方法,該氣溶膠產生裝置包含:構造成氣化一氣溶膠形成基質之一氣化器;連接至該氣化器之一電池;用於控制自該電池至該氣化器之電力供應的一控制電路;用於儲存該裝置之一使用記錄之一記憶體;及用於發信號至一使用者之一更換指示器。
  17. 一種電腦可讀儲存媒體,其上儲存有如申請專利範圍第16項之電腦程式產品。
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