TWI841707B

TWI841707B - 用於吸煙替代系統的加熱器

Info

Publication number: TWI841707B
Application number: TW109109087A
Authority: TW
Inventors: 凱特菲力; 羅絲雪頓; 馬德班耶札; 克力斯羅德; 皮特羅馬斯
Original assignee: 英商奈路迪亞有限公司
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2024-05-11

Abstract

本案提供一種用於加熱不燃燒設備的加熱器，加熱器包括：桿部，具有位於桿部上的加熱軌路；及塗層，由氧化矽所形成。塗層形成加熱器的用於加熱耗材中的煙草的部分的外表面，以供與設備接合。藉由提供用於加熱不燃燒設備且包括由氧化矽所形成的塗層的加熱器，可以避免或最小化將殘餘物沉積在加熱器上。減少殘餘物的沉積可以造成需要較少的用於清潔的停機時間的較乾淨的系統、減少來自設備的燃燒氣味，因此改善了加熱不燃燒設備的整體使用者體驗。進一步地，減少殘餘物在加熱器上的沉積也可以藉由保護加熱元件來提供加熱器的效能及/或壽命的改善。

Description

用於吸煙替代系統的加熱器

本發明與吸煙替代系統相關，且特別是（然而非專門地）與用於吸煙替代系統的加熱器相關。

普遍認為吸煙草使吸煙者暴露於潛在有害物質。普遍認為，大量的潛在有害物質是透過由煙草的燃燒及/或燃燒引起的熱量以及煙草的煙本身中燃燒的煙草成分而產生的。

常規的易燃吸煙製品（例如香煙）一般包括圓柱形的煙草桿且通常也包括圓柱形的濾嘴，圓柱形的煙草桿包括被包裝紙環繞的煙絲，濾嘴與包裹的煙草桿呈鄰接關係地軸向對準。濾嘴一般包括被塞套圍束的過濾材料。包裹的煙草桿及濾嘴藉由包裹的接裝紙帶接合在一起，接裝紙帶圍束濾嘴的整個長度及包裹的煙草桿的相鄰部分。此種常規香煙是藉由點燃與濾嘴相對的端部及燃燒煙草桿來使用的。吸煙者藉由在香煙的口部端或濾嘴端進行抽吸來將主流煙接收到它們的口部中。

已知有機材料（例如煙草）的燃燒會產生焦油及其他潛在有害的副產物。已經提出了各種吸煙替代系統（或「替代吸煙系統」）以避免吸煙草。

此類吸煙替代系統可以形成尼古丁替代療法的一部分，此療法針對的是希望停止吸煙且克服對尼古丁的依賴的人。

吸煙替代系統包括電子系統，電子系統藉由產生煙霧（也稱為「蒸氣」）容許使用者模擬吸煙的動作，此煙霧透過口部（吸入）抽吸到肺部中隨後呼出。吸入的煙霧一般帶有尼古丁及/或調味劑，其不具有或具有較少的與傳統吸煙相關聯的氣味及健康風險。

總體而言，吸煙替代系統旨在提供吸煙儀式的替代品，同時將類似的體驗提供給使用者及向有傳統吸煙及易燃煙草產品的經驗的彼等人提供滿足感。一些吸煙替代系統使用吸煙替代製品（也稱為「耗材」），此吸煙替代製品被設計為類似於呈圓柱形的形式且在一端處具有煙嘴口的傳統香煙。

在過去幾年中，吸煙替代系統的普及及使用迅速增長。儘管原本是作為協助希望戒去吸煙草的習慣性吸煙者的輔助來銷售的，但消費者越來越將吸煙替代系統視為合乎需要的生活風格配件。

存在許多不同範疇的吸煙替代系統，每種均利用不同的吸煙替代方法。

一種用於吸煙替代系統的方法是所謂的加熱煙草（「HT」）方法，其中將煙草（而不是「電子液體」）加熱或加溫以釋放蒸氣。HT也稱為「加熱不燃燒」（「HNB」）。煙草可以是煙葉或重組的煙草。蒸氣可以含有尼古丁及/或調味劑。在HT方法中，意圖是，將煙草加熱但不點燃，即煙草並不經歷燃燒。

典型的HT吸煙替代系統可以包括設備及耗材。耗材可以包括煙草材料。可以將設備及耗材配置為實體耦接在一起。使用時，可以藉由設備的加熱元件向煙草材料賦予熱，其中通過煙草材料的空氣流使得煙草材料中的成分作為蒸氣釋放。蒸氣也可以由煙草材料中的載體（此載體可以例如包括丙二醇及/或植物甘油）及從煙草所釋放的額外的揮發性化合物所形成。釋放的蒸氣可以夾帶在抽吸通過煙草的空氣流中。

隨著蒸氣從汽化位置穿過耗材（夾帶在空氣流中）到耗材的出口（例如煙嘴口），蒸氣冷卻及冷凝而形成煙霧以供使用者吸入。煙霧通常將含有揮發性化合物。

在HT吸煙替代系統中，認為加熱而不是點燃煙草材料造成較少或較小量的通常在吸煙期間產生的更有害的化合物。從而，HT方法可以減少可能透過煙草的點燃、燃燒、及熱解劣化引起的氣味及/或健康風險。

可能需要吸煙替代系統（特別是HT吸煙替代系統）的改善設計以增強使用者體驗及改善HT吸煙替代系統的功能。

鑑於上述考量設計了本揭示內容。

從最廣泛的意義上講，本發明與一種用於加熱不燃燒設備的加熱器相關。加熱器包括加熱器的外表面上的氧化矽的塗層。

依據本發明的第一態樣，提供了一種用於加熱不燃燒設備的加熱器，包括：桿部，具有位於桿部上的加熱軌路；及塗層，由氧化矽所形成。塗層形成加熱器的用於加熱耗材中的煙草的一部分的外表面，以供與設備接合。

藉由提供用於加熱不燃燒設備且包括由氧化矽所形成的塗層的加熱器，可以避免或最小化將殘餘物沉積在加熱器上。減少殘餘物的沉積可以造成需要較少的用於清潔的停機時間的較乾淨的系統、減少來自設備的燃燒氣味，因此改善了加熱不燃燒設備的整體使用者體驗。進一步地，減少殘餘物在加熱器上的沉積也可以藉由保護加熱元件來提供加熱器的效能及/或壽命的改善。

現將列出可選的特徵。這些特徵單獨地可適用或者與任何態樣任何組合地可適用。

可選地，桿部包括陶瓷核心。

可選地，陶瓷核心包括Al₂ O₃ 。核心可以絕大部分或僅由Al₂ O₃ 所形成。

可選地，加熱軌路沿著桿部的縱軸線延伸以形成加熱器的加熱部分。

可選地，桿部包括漸縮的遠端尖端。

可選地，漸縮的遠端尖端是錐形的。

可選地，漸縮的遠端尖端附接到桿部。

可選地，塗層至少覆蓋加熱部分及漸縮的遠端尖端。

可選地，加熱器包括桿部的近端處的支座以供附接到設備。

可選地，支座形成於塗層的一部分上。

可選地，塗層的厚度大於桿的最大表面偏差。

可選地，塗層的厚度大於桿的算術平均粗糙度。

可選地，塗層的厚度大於桿的均方根粗糙度。

可選地，桿包括軌路層，加熱軌路形成在軌路層上。

可選地，軌路層包括溫度測量軌路。

可選地，塗層的厚度為5到25微米，可選地為5到15微米，可選地實質上為10微米。

可選地，桿部被浸漬到氧化矽中以形成塗層。

可選地，塗層在錐體及桿上具有均勻的厚度。

在第二態樣中，提供了一種包括如本文中所揭露的加熱器的加熱不燃燒設備。

設備可以包括細長的主體。可以將細長主體的端部配置為用於與煙霧形成製品接合。例如，可以將主體配置為用於與加熱煙草（HT）耗材（或加熱不燃燒（HNB）耗材）接合。用語「加熱煙草」及「加熱不燃燒」在本文中可互換地使用以描述被加熱而非燃燒的類型的耗材（或可互換地使用以描述用於與此類耗材一起使用的設備）。設備可以包括配置為用於接收耗材的至少一部分（即用於與耗材接合）的空腔。煙霧形成製品可以是包括煙霧形成劑（例如由煙霧形成基材攜帶的煙霧形成劑）的類型。

設備可以包括加熱器以供加熱煙霧形成製品。加熱器可以包括呈從設備的主體延伸的桿的形式的加熱元件。加熱元件可以從主體的配置為用於與煙霧形成製品接合的端部延伸。

可以將加熱器（且因此加熱元件）剛性安裝到主體。加熱元件可以是細長的以便界定縱軸線，且可以例如具有實質圓形的橫向輪廓（即橫向於加熱元件的縱軸線）（即加熱元件可以是大致圓柱形的）。或者，加熱元件可以具有矩形的橫向輪廓（即加熱器可以是「葉片加熱器」）。或者，加熱元件可以呈管的形狀（即加熱器可以是「管式加熱器」）。加熱元件可以採取其他的形式（例如加熱元件可以具有橢圓形的橫向輪廓）。加熱元件的橫向輪廓的形狀及/或尺寸（例如直徑）對於加熱元件的整個長度（或實質上整個長度）而言可以是大致一致的。

加熱元件的長度可以是在15 mm與25 mm之間，例如18 mm與20 mm之間，例如約19 mm。加熱元件的直徑可以在1.5 mm與2.5 mm之間，例如2 mm與2.3 mm之間，例如約2.15 mm。

加熱元件可以由陶瓷所形成。加熱元件可以包括包含Al₂ O₃ 的核心（例如陶瓷核心）。加熱元件的核心可以具有1.8 mm到2.1 mm（例如1.9 mm與2 mm之間）的直徑。加熱元件可以包括包含Al₂ O₃ 的外層（例如外陶瓷層）。外層的厚度可以是在160 μm與220 μm之間，例如170 μm與190 μm之間，例如約180 μm。加熱元件可以包括加熱軌路，此加熱軌路可以沿著加熱元件縱向延伸以形成加熱器的加熱部分。可以將加熱軌路夾在加熱元件的外層與核心之間。加熱軌路可以包括鎢及/或錸。加熱軌路可以具有約20 μm的厚度。加熱軌路可以跨加熱元件的長度提供均勻的加熱。進一步地，加熱元件可以包括軌路層，加熱軌路形成在此軌路層上。可以將軌路層配置為偵測及/或監測與加熱元件或其環境相關的各種參數。在一個實施例中，軌路層可以是溫度測量軌路。溫度測量軌路可以促進偵測及監測加熱軌路的不同長度處的溫度。

加熱元件可以位於（設備的）空腔中，且可以從空腔的內部基部朝向空腔的開口延伸（例如沿著縱軸線延伸）。加熱元件的長度（即沿著加熱器的縱軸線的長度）可以小於空腔的深度。因此，加熱元件可以僅延伸達空腔的長度的一部分。也就是說，加熱元件可以不延伸通過（或超出）空腔的開口。

可以將加熱元件配置為用於在煙霧形成製品被接收在空腔中時安插到煙霧形成製品（例如HT耗材）中。在那方面，加熱元件的遠端（即相對於加熱元件的基部的遠端，加熱元件在此遠端處被安裝到設備）可以包括錐形部分，這可以促進將加熱元件安插到煙霧形成製品中。加熱元件可以在煙霧形成製品被接收在空腔中時完全穿透煙霧形成製品。也就是說，可以將加熱元件的整個長度或實質上整個長度接收在煙霧形成製品中。

加熱元件可以具有小於或實質相同於煙霧形成基材的軸向長度的長度，煙霧形成基材形成煙霧形成製品（例如HT耗材）的一部分。因此，在此類煙霧形成製品與設備接合時，加熱元件可以僅穿透煙霧形成基材，而不穿透煙霧形成製品的其他部件。加熱元件可以穿透煙霧形成基材達煙霧形成製品的煙霧形成基材的實質上整個軸向長度。因此，在加熱元件穿透煙霧形成基材時，熱可以從加熱元件（例如加熱元件的外周面）傳導到周圍的煙霧形成基材。也就是說，熱可以徑向向外地傳導（在圓柱形加熱元件的情況下）或例如徑向向內地傳導（在管式加熱器的情況下）。

若加熱器是管式加熱器，則管式加熱器的加熱元件可以圍繞空腔的至少一部分。在煙霧形成製品的部分被接收在空腔中時，加熱元件可以圍繞煙霧形成製品的一部分（即以便加熱煙霧形成製品的彼部分）。詳細而言，加熱元件可以圍繞煙霧形成製品的煙霧形成基材。也就是說，在煙霧形成製品與設備接合時，煙霧形成製品的煙霧形成基材可以位在（管式）加熱元件的內表面附近。在啟動加熱元件時，熱可以從加熱元件的內表面徑向向內地傳導以加熱煙霧形成基材。

空腔可以包括（例如周向的）一或多個壁，而（管式）加熱元件可以圍繞一或多個壁的至少一部分延伸。如此，壁可以位在加熱元件的內表面與煙霧形成製品的外表面之間。空腔的一或多個壁可以由導熱材料（例如金屬）所形成，以允許從加熱元件向煙霧形成製品導熱。因此，熱可以從加熱元件透過一或多個腔壁傳導到接收在空腔中的煙霧形成製品的煙霧形成基材。

加熱器可以更包括加熱元件的近端處的支座。支座可以促進將加熱元件安裝在設備中。可以將支座形成於塗層的一部分上。可以將支座配置為用於配合在設備的主體中。支座可以提供較大的表面面積以供將加熱器與設備的主體接合以確保將加熱器牢固地配合在主體中。支座可以由任何合適的材料所形成，例如氧化鋯。

加熱器具有由氧化矽所形成的塗層。塗層可以形成加熱器的至少一部分的外表面。氧化矽的塗層可以提供加熱器的不黏外表面。塗層可以防止或最小化外表面上的殘餘物沉積。塗層可以藉由浸漬工序來形成。例如，塗層可以藉由低溫浸漬工序來形成。塗層可以在加熱器的外層上形成釉料層。可以將加熱元件的桿的一部分浸漬到氧化矽中以形成塗層。

塗層可以覆蓋加熱元件的桿的至少一部分。桿可以具有漸縮的遠端尖端。漸縮的遠端尖端可以促進藉由加熱器來穿透煙霧形成基材。漸縮的遠端尖端的形狀可以是錐形及/或漸縮的遠端尖端可以與加熱元件附接在一起。可以藉由在加熱器的尖端上推動煙霧形成基材，來將錐形的漸縮的遠端尖端的尖端安插在煙霧形成基材中。錐形尖端可以在加熱器被安插在煙霧形成基材中的同時在基材內部引導加熱器。漸縮的遠端尖端可以由任何合適的材料所形成，例如氧化鋯。除了桿的一部分以外，塗層也可以覆蓋桿的漸縮的遠端尖端。可以如圖3中所示地將漸縮的遠端尖端附接到加熱元件的桿的遠端。在一個實施例中，漸縮的遠端尖端可以與桿一體成形。塗層可以至少覆蓋加熱部分及漸縮的遠端尖端。桿的加熱部分上及漸縮的遠端尖端上的塗層可以至少保護加熱元件的接觸煙霧形成基材的部分及防止將殘餘物沉積在加熱元件上。在一個實施例中，可以將支座形成於塗層的一部分上。

塗層可以具有5-30 μm的厚度。在一個實施例中，塗層的厚度可以為5-15 μm。在一個實施例中，塗層的厚度可以實質上為10 μm。本文中的用詞「實質上」用來包括所指示的值的10-25%的變化。在一個實施例中，塗層的厚度可以大於桿的最大表面偏差。使塗層的厚度大於最大表面偏差可以確保，加熱元件完全被塗層覆蓋，且加熱元件沒有任何表面暴露。在一個實施例中，塗層的厚度可以大於桿的算術平均粗糙度。又在一個實施例中，塗層的厚度可以大於桿的均方根粗糙度。使塗層的厚度大於平均粗糙度或粗糙度的均方根可以確保，塗層具有充足的厚度來完全覆蓋加熱元件的表面。在這兩種情況下，塗層都可以平滑化表面結構的不規則，以便獲得實質上平滑及均勻的或均勻成形的表面。此類平滑化的表面減少了來自煙草材料的殘餘物或碎雜物在表面上的累積，且允許加熱元件所要穿透的耗材的更容易的安插及移除操作。

在一些實施例中，設備可以包括設置在主體的端部處的頂蓋，頂蓋被配置為用於與煙霧形成製品接合。若設備包括具有加熱元件的加熱器，則頂蓋可以至少部分地包圍加熱元件。頂蓋可以在開啟位置與關閉位置之間可動，在開啟位置下，將進出口提供給加熱元件，在關閉位置下，頂蓋至少部分地包圍加熱元件。頂蓋可以可滑動地與設備的主體接合，且可以在開啟位置與關閉位置之間可滑動。

頂蓋可以界定設備的空腔的至少一部分。也就是說，空腔可以完全由頂蓋所界定，或頂蓋及主體中的每一者均可以界定空腔的一部分。若頂蓋完全界定空腔，則頂蓋可以包括孔以供將加熱元件接收到空腔中（在頂蓋處於關閉位置時）。頂蓋可以包括通往空腔的開口。可以將開口配置為用於接收煙霧形成製品的至少一部分。也就是說，可以將煙霧形成製品通過開口安插並安插到空腔中（以便與設備接合）。

可以將頂蓋配置為使得在煙霧形成製品與設備接合（例如被接收在空腔中）時，只有煙霧形成製品的一部分被接收在空腔中。也就是說，煙霧形成製品的一部分（未被接收在空腔中的部分）可以從開口凸出（即延伸超出開口）。煙霧形成製品的此（凸出）部分可以是煙霧形成製品的終端（例如口部）端部，出於吸入由設備所形成的煙霧的目的而將終端端部接收在使用者的口部中。

設備可以包括電源或可連接到電源（例如與設備分離的電源）。電源可電連接到加熱器。在那方面，變更（例如切換）電源到加熱器的電連接可以影響加熱器的狀態。例如，切換電源到加熱器的電連接可以將加熱器在打開狀態與關閉狀態之間切換。電源可以是電力儲存器。例如，電源可以是電池或可再充電電池（例如鋰離子電池）。

設備可以包括輸入連接（例如USB埠、微USB埠、USB-C埠等等）。可以將輸入連接配置為用於連接到外部電源，例如主電力供應器插座。在一些情況下，可以將輸入連接用作內部電源（例如電池或可再充電電池）的替代品。也就是說，輸入連接可電連接到加熱器（以供向加熱器提供電力）。因此，在一些形式中，輸入連接可以形成設備的電源的至少一部分。

若電源包括可再充電電源（例如可再充電電池），則輸入連接可以用來將電源充電及再充電。

設備可以包括使用者介面（UI）。在一些實施例中，UI可以包括輸入構件以從使用者接收操作命令。UI的輸入構件可以允許使用者控制設備的操作的至少一個方面。在一些實施例中，輸入構件可以包括電源鈕以將設備在打開狀態與關閉狀態之間切換。

在一些實施例中，UI可以附加性或替代性地包括輸出構件以向使用者傳達資訊。在一些實施例中，輸出構件可以包括燈以向使用者指示設備（及/或煙霧形成製品）的條件。向使用者指示的設備（及/或煙霧形成製品）的條件可以包括指示加熱器的操作的條件。例如，條件可以包括加熱器是處於關閉狀態還是打開狀態。在一些實施例中，UI單元可以包括按鈕、顯示器、觸控螢幕、開關、燈等等中的至少一者。例如，輸出構件可以包括位於設備的主體上的一或更多個（例如兩個、三個、四個等等）發光二極體（「LED」）。

設備可以更包括形成UI的輸入構件的一部分的噗氣感測器（例如空氣流感測器）。可以將噗氣感測器配置為偵測使用者在煙霧形成製品的端部（即終端（口部）端部）上抽吸。噗氣感測器可以例如是壓力感測器或傳聲器。可以將噗氣感測器配置為產生指示噗氣狀態的訊號。訊號可以指示使用者抽吸（抽吸來自煙霧形成製品的煙霧），使得其例如呈二進制訊號的形式。替代性或附加性地，訊號可以指示抽吸的特性（例如抽吸的流速、抽吸的時間長度等等）。

設備可以包括控制器，或可連接到控制器，可以將控制器配置為控制設備的至少一個功能。控制器可以包括例如安裝在印刷電路板（PCB）上的微控制器。控制器也可以包括記憶體，例如非揮發性記憶體。記憶體可以包括指令，此等指令在被實施時可以使控制器執行方法的某些任務或步驟。若設備包括輸入連接，則控制器可以連接到輸入連接。

可以將控制器配置為控制加熱器（及例如加熱元件）的操作。因此，可以將控制器配置為控制形成與設備接合的煙霧形成製品的一部分的煙霧的汽化。可以將控制器配置為控制由電源向加熱器所施加的電壓。例如，可以將控制器配置為在向加熱器施加（電源的）全輸出電壓與不向加熱器施加電壓之間切換。替代性或附加性地，控制單元可以實施更複雜的加熱器控制協定。

設備可以更包括電壓調節器以調節由電源所供應的輸出電壓以形成調節的電壓。可以隨後向加熱器施加調節的電壓。

在一些實施例中，若設備包括UI，則控制器可以操作連接到UI的一或更多個部件。可以將控制器配置為從UI的輸入構件接收命令訊號。可以將控制器配置為響應於命令訊號而控制加熱器。例如，可以將控制器配置為從UI接收「打開」及「關閉」命令訊號，且響應於此，可以將加熱器控制為處於對應的打開狀態或關閉狀態。

可以將控制器配置為向UI的部件發送輸出訊號。可以將UI配置為響應於此類輸出訊號（從控制器所接收的輸出訊號），經由輸出構件向使用者傳達資訊。例如，若設備包括一或更多個LED，則LED可以操作連接到控制器。因此，可以將控制器配置為（例如響應於輸出訊號而）控制LED的點亮。例如，可以將控制器配置為依據加熱器的狀態（例如打開狀態或關閉狀態）來控制LED的點亮。

若設備包括感測器（例如噗氣/空氣流感測器），則控制器可以操作連接到感測器。可以將控制器配置為從感測器接收訊號（訊號例如指示設備及/或所接合的煙霧形成製品的條件）。可以將控制器配置為基於來自感測器的訊號，來控制加熱器、或輸出構件的一個方面。

設備可以包括配置為與外部設備進行無線通訊（例如經由藍芽（例如藍芽低能耗連接）或WiFi無線通訊）的無線介面。類似地，可以將輸入連接配置為用於有線連接到外部設備，以便在設備與外部設備之間提供通訊。

外部設備可以是行動設備。例如，外部設備可以是智慧型手機、平板電腦、智慧型手錶、或智慧型汽車。可以將應用程式（例如app）安裝在外部設備（例如行動設備）上。應用程式可以經由有線或無線連接促進設備與外部設備之間的通訊。

可以將無線或有線介面配置為在外部設備與設備的控制器之間傳輸訊號。在這方面，控制器可以響應於從外部設備所接收的訊號而控制設備的一個方面。替代性或附加性地，外部設備可以響應於從設備（例如從設備的控制器）所接收的訊號。

在一個態樣中，提供了一種系統（例如吸煙替代系統），系統包括如第二態樣所述的設備以及煙霧形成製品。煙霧形成製品可以包括煙霧形成製品的上游端處的煙霧形成基材。製品可以呈吸煙替代製品（例如加熱煙草（HT）耗材（也稱為加熱不燃燒（HNB）耗材））的形式。

如本文中所使用的，用語「上游」及「下游」旨在指蒸氣/煙霧的流動方向，即在製品/耗材的下游端是煙霧離開耗材以供由使用者吸入的口部端或出口的情況下的流動方向。製品/耗材的上游端是下游端的相對端。

煙霧形成基材能夠被加熱以釋放可以形成煙霧的至少一種揮發性化合物。煙霧形成基材可以位於製品/耗材的上游端處。

為了產生煙霧，煙霧形成基材包括至少一種揮發性化合物，至少一種揮發性化合物旨在被汽化/霧化且可以在被吸入時將休閒及/或醫療效果提供給使用者。合適的化學及/或具有生理活性的揮發性化合物包括由以下項目所組成的群組：尼古丁、古柯鹼、咖啡因、鴉片及鴉片類藥物、去甲偽麻黃鹼及卡西酮、卡法內酯、肉豆蔻醚、β-咔啉生物鹼、薩爾維諾林A（salvinorin A）、以及前述項目的任何組合、功能等效物、及/或合成替代物。

煙霧形成基材可以包括植物材料。植物材料可以包括選自包括以下項目的列表的至少一種植物材料：Amaranthus dubius 、Arctostaphylos uva-ursi （熊果）、Argemone mexicana 、Amica 、Artemisia vulgaris 、Yellow Tees、Galea zacatechichi 、Canavalia maritima （濱刀豆）、Cecropia mexicana （Guamura）、Cestrum noctumum 、Cynoglossum virginianum （野紫草科植物）、Cytisus scoparius 、Damiana 、Entada rheedii 、Eschscholzia califomica （花菱草）、Fittonia albivenis 、Hippobroma longiflora 、Humulus japonica （日本蛇麻草）、Humulus lupulus （蛇麻草）、Lactuca virosa （毒萵苣）、 Laggera alata 、Leonotis leonurus 、Leonurus cardiaca （益母草）、Leonurus sibiricus （蜂蜜草（Honeyweed））、Lobelia cardinalis 、Lobelia inflata （印度煙草）、Lobelia siphilitica 、Nepeta cataria （假荊芥）、Nicotiana species （煙草）、Nymphaea alba （白百合）、Nymphaea caerulea （藍百合）、罌粟、Passiflora incamata（西番蓮）Pedicularis densiflora （印度戰士）Pedicularis groenlandica （象頭）、Salvia divinorum 、Salvia dorrii （煙草鼠尾草）、Salvia species（鼠尾草）、Scutellaria galericulata 、Scutellaria lateriflora 、Scutellaria nana 、Scutellaria species（并頭草）、Sida acuta （電線草）、Sida rhombifolia 、Silene capensis 、Syzygium aromaticum （丁香）、Tagetes lucida （墨西哥龍蒿）、Tarchonanthus camphoratus 、Tumera diffusa （墨西哥甜菜）、Verbascum （毛蕊花）、Zamia latifolia （百日草（Maconha Brava））、以及前述項目的任何組合、功能等效物、及/或合成替代物。

植物材料可以是煙草。可以使用任何類型的煙草。這包括但不限於煙道烤煙草、白肋煙草、馬里蘭煙草、深色晾煙草、東方煙草、深色烤煙草、珀里克（perique）煙草、及黃花煙草。這也包括上述煙草的混合物。

煙草可以包括以下項目中的一或更多者：葉煙草、莖煙草、煙草粉末、煙草塵、煙草衍生物、膨脹煙草、均質煙草、切碎煙草、擠壓煙草、煙絲煙草、及/或重組煙草（例如漿體重組或紙重組）。

煙霧形成基材可以包括均質（例如紙/漿體重組）煙草的聚集片或由此類片材所形成的聚集碎片/條。

煙霧形成基材可以包括選自以下項目的一或更多種添加劑：保濕劑、調味料、填料、水性/非水性溶劑、及黏合劑。

可以用固體或液體的形式提供調味料。其可以包括薄荷醇、甘草、巧克力、水果調味料（包括例如柑橘、櫻桃等等）、香草、香料（例如薑、肉桂）、及煙草調味料。調味料可以均勻地分散在整個煙霧形成基材內，或可以提供在隔離的位置中及/或在整個煙霧形成基材內用不等的濃度提供。

可以用實質圓柱形的形狀形成煙霧形成基材，使得製品/耗材與常規的香煙相似。其直徑可以在5與10 mm之間，例如6與9 mm或6與8 mm之間，例如約7 mm。其軸向長度可以在10與15 mm之間，例如11與14 mm之間，例如約12或13 mm。

製品/耗材可以包括至少一個過濾元件。在製品/耗材的下游/口部端處可以存在終端過濾元件。

過濾元件或過濾元件中的至少一者（例如終端過濾元件）可以包括醋酸纖維素或聚丙烯纖維束。至少一個過濾元件（例如終端過濾元件）可以包括活性炭。至少一個過濾元件（例如終端元件）可以包括紙。過濾元件或每個過濾元件可以至少部分地（例如完全）用塞套（例如紙塞套）圍束。

終端過濾元件（位在製品/耗材的下游端處）可以藉由圍束接裝層（例如接裝紙層）接合到形成製品/耗材的上游元件。接裝紙可以具有比終端過濾元件的軸向長度長的軸向長度，使得接裝紙完全圍束終端過濾元件加上環繞任何相鄰上游元件的包裹層。

在一些實施例中，製品/耗材可以包括煙霧冷卻元件，此煙霧冷卻元件被調適為在由煙霧形成基材所產生（藉由熱交換產生）的煙霧被使用者吸入之前將此煙霧冷卻。

製品/耗材可以包括在煙霧形成基材與耗材的下游端之間界定空間或空腔的間隔元件。間隔元件可以包括紙板管。間隔元件可以由（紙）包裹層圍束。

依據本發明的第三態樣，提供了一種使用如第二態樣所述的系統的方法，方法包括以下步驟：將煙霧形成製品安插到設備中；及使用設備的加熱器來加熱製品。

在一些實施例中，方法可以包括以下步驟：將製品安插到設備的主體內的空腔中，及在安插製品之後就用設備的加熱元件穿透製品。

本發明包括所述的態樣與優選特徵的組合，除非此類組合明顯不可容許或被明確避免。

技術人員將理解，除了互斥的地方之外，可以將關於上述態樣中的任一者描述的特徵或參數應用於任何其他態樣。並且，除了互斥的地方以外，可以將本文中所述的任何特徵或參數應用於任何態樣及/或與本文中所述的任何其他特徵或參數結合。

現將參照附圖論述本發明的態樣及實施例。本領域中的技術人員將理解另外的態樣及實施例。此文中所述的所有文件都以引用方式併入本文中。

圖1是提供吸煙替代系統100的總體概觀的示意圖。系統100包括替代吸煙設備101及呈耗材102的形式的煙霧形成製品，此耗材包括煙霧形成劑103。系統被配置為藉由加熱煙霧形成劑103來汽化煙霧形成劑（以便形成蒸氣/煙霧以供使用者吸入）。

在所繪示的系統中，加熱器104形成耗材102的一部分，且被配置為加熱煙霧形成劑103。在此變型中，例如在耗材102與設備101接合時，加熱器104可電連接到電源105。來自加熱器104的熱汽化煙霧形成劑103以產生蒸氣。蒸氣隨後冷凝以形成煙霧，此煙霧最終由使用者吸入。

系統100更包括形成設備101的一部分的電源105。在其他的實施例中，電源105可以位於設備101外部（但可連接到此設備）。電源105可電連接到加熱器104，使得其能夠向加熱器104供應電力（即出於加熱煙霧形成劑103的目的）。因此，電源105到加熱器104的電連接的控制提供了加熱器104的狀態的控制。電源105可以是電力儲存器，例如電池或可再充電電池（例如鋰離子電池）。

系統100更包括包含連接器106（例如呈USB埠、微USB埠、USB-C埠等等的形式）的I/O模組。連接器106被配置為用於連接到外部電源（例如主電力供應器插座）。可以使用連接器106以代替電源105。也就是說，連接器106可電連接到加熱器104，以便向加熱器104供應電力。在此類實施例中，設備可以不包括電源，且系統的電源可以替代地包括連接器106及外部電源（連接器106向此外部電源提供電連接）。

在一些實施例中，若電源105包括可再充電電池，則連接器106可以用來將電源105充電及再充電。

系統100也包括使用者介面（UI）107。儘管未示出，但UI 107可以包括輸入構件以從使用者接收命令。UI 107的輸入構件允許使用者控制系統100的操作的至少一個方面。輸入構件可以例如呈按鈕、觸控螢幕、開關、傳聲器等等的形式。

UI 107也包括輸出構件以向使用者傳達資訊。輸出構件可以例如包括燈（例如LED）、顯示螢幕、揚聲器、振動產生器等等。

系統100更包括配置為控制設備101的至少一個功能的控制器108。在所繪示的實施例中，控制器108是設備101的部件，但在其他的實施例中可以與設備101分離（但可連接到此設備）。控制器108被配置為控制加熱器104的操作，且例如可以被配置為控制從電源105向加熱器104施加的電壓。可以將控制器108配置為將對加熱器104的電力的供應在打開狀態與關閉狀態之間切換，在打開狀態下，向加熱器104施加電源105的全輸出電壓，在關閉狀態下，不向加熱器104施加電壓。

儘管未示出，但系統100也可以包括電壓調節器以調節來自電源105的輸出電壓以形成調節的電壓。可以接著向加熱器104施加調節的電壓。

除了連接到加熱器104以外，控制器108還操作連接到UI 107。因此，控制器108可以從UI 107的輸入構件接收輸入訊號。類似地，控制器108可以向UI 107傳送輸出訊號。響應於此，UI 107的輸出構件可以基於輸出訊號來向使用者傳達資訊。控制器也包括為非揮發性記憶體的記憶體109。記憶體109包括指令，此等指令在被實施時使控制器執行方法的某些任務或步驟。

圖2A及2B繪示加熱煙草（HT）吸煙替代系統200。系統200是關於圖1所描述的系統100的示例。系統200包括HT設備201及HT耗材202。以上圖1的說明可適用於圖2A及2B的系統200，且將因此不重複。

設備201及耗材202被配置為使得耗材202可以與設備201接合。圖2A示出處於接合狀態的設備201及耗材202，而圖2B示出處於脫離狀態的設備201及耗材202。

設備201包括主體209及頂蓋210。在使用時，頂蓋210在主體209的端部處接合。儘管從圖式中看不出來，但頂蓋210相對於主體209可動。詳細而言，頂蓋210可滑動且可以沿著主體209的縱軸線滑動。

設備201包括呈複數個發光二極體(LED)211的形式的輸出構件(形成設備201的UI的一部分)，此些LED 211沿著設備201的縱軸線線性地佈置且佈置在設備201的主體209的外表面上。按鈕212也佈置在設備201的主體209的外表面上且與此些LED 211軸向隔開(即沿著縱軸線隔開)。

圖2C示出系統200的耗材202的詳細截面圖。耗材202大致類似於香煙。在那方面，耗材202具有大致圓柱形的形式，其中直徑為7mm而軸向長度為70mm。耗材202包括煙霧形成基材213、終端過濾元件214、上游過濾元件215、及間隔元件216。在其他的實施例中，耗材可以更包括冷卻元件。冷卻元件可以與由煙霧形成基材213所形成的蒸氣交換熱，以冷卻蒸氣以便促進蒸氣的冷凝。

煙霧形成基材213是實質圓柱形的，且位於耗材202的上游端217處，且包括系統200的煙霧形成劑。在那方面，煙霧形成基材213被配置為由設備201加熱以釋放蒸氣。釋放的蒸氣隨後被夾帶在流動通過煙霧形成基材213的空氣流中。空氣流由使用者在耗材202的下游(即終端或口部)端218上抽吸的行動所產生。

在本實施例中，煙霧形成基材213包括煙草材料，煙草材料可以例如包括煙草植物的任何合適的部分(例如葉、莖、根、樹皮、種子、及花朵)。煙草可以包括以下項目中的一或更多者：葉煙草、莖煙草、煙草粉末、煙草塵、煙草衍生物、膨脹煙草、均質煙草、切碎煙草、擠壓煙草、煙絲煙草、及/或重組煙草（例如漿體重組或紙重組）。例如，煙霧形成基材213可以包括均質（例如紙/漿體重組）煙草的聚集片或由此類片材所形成的聚集碎片/條。

為了產生煙霧，煙霧形成基材213包括至少一種揮發性化合物，此至少一種揮發性化合物旨在被汽化/霧化且可以在被吸入時將休閒及/或醫療效果提供給使用者。煙霧形成基材213可以更包括一或更多種添加劑。例如，此類添加劑可以呈潤濕劑（例如丙二醇及/或植物甘油）、調味料、填料、水性/非水性溶劑、及/或黏合劑的形式。

終端過濾元件214也是實質圓柱形的，且位在煙霧形成基材213下游且位在耗材202的下游端218處。終端過濾元件214呈空心孔腔過濾元件的形式，且具有通過其形成的孔腔219（例如用於空氣流）。孔腔219的直徑為2 mm。終端過濾元件214由多孔（例如單乙酸酯）過濾材料所形成。如上文所闡述，耗材202的下游端218（即終端過濾器214所在之處）形成耗材202的煙嘴口部分，使用者在此煙嘴口部分上抽吸。空氣流從上游端217被抽吸、通過耗材202的部件、並從下游端218抽出。空氣流由在耗材202的下游端218（即煙嘴口部分）上抽吸的使用者所驅動。

上游過濾元件215軸向地位在煙霧形成基材213附近且位在煙霧形成基材213與終端過濾元件214之間。與終端過濾器214類似，上游過濾元件215呈空心孔腔過濾元件的形式，使得其具有軸向延伸通過空心孔腔過濾元件的孔腔220。如此，上游過濾器215可以充當空氣流限流器。上游過濾元件215由多孔（例如單乙酸酯）過濾材料所形成。上游過濾元件215的孔腔220具有比終端過濾元件214大的直徑（3 mm）。

間隔物216呈紙板管的形式，且在上游過濾元件215與終端過濾元件214之間界定空腔或腔室。間隔物216用來允許來自煙霧形成基材213的蒸氣/煙霧冷卻及混合。間隔物具有7 mm的外徑及14 mm的軸向長度。

儘管從圖式中看不出來，但煙霧形成基材213、上游過濾器215、及間隔物216被紙包裹層圍束。終端過濾器214被接裝層圍束，接裝層也圍束紙包裹層的一部分（以便將終端過濾器214連接到耗材202的其餘部件）。上游過濾器215及終端過濾器214被呈塞套的形式的另外的包裹層圍束。

現在回到設備201，圖2D繪示設備201的端部的詳細圖，此端部被配置為與耗材202接合。設備201的頂蓋210包括通往由頂蓋210所界定的內部空腔222的開口221（從圖2D更看得出來）。開口221及空腔222被形成為接收耗材202的至少一部分。在耗材202與設備201的接合期間，將耗材202的一部分通過開口221接收且被接收到空腔222中。在接合之後（參照圖2B），耗材202的下游端218從開口221凸出且因此也從設備201凸出。開口221包括側向設置的凹口226。在耗材202被接收在開口221中時，這些凹口226保持開放，且可以例如用於使蓋固位以覆蓋設備201的端部。

圖2E示出穿過中心縱向平面的橫截面，此中心縱向平面穿過設備201。設備201被示為與耗材202接合。

設備201包括包含加熱元件223的加熱器204。加熱器204形成設備201的主體209的一部分，且剛性地安裝到主體209。在所繪示的實施例中，加熱器204是具有加熱元件223的桿式加熱器，此加熱元件具有圓形橫向輪廓。在其他的實施例中，加熱器可以呈葉片加熱器(例如具有矩形橫向輪廓的加熱元件)或管式加熱器(例如具有管狀形式的加熱元件)的形式。

加熱器204的加熱元件223從空腔222的內部基部沿著縱軸線朝向開口221凸出。如從圖式中明顯看出的，加熱元件的長度(即沿著縱軸線)小於空腔222的深度。如此，加熱元件223不從開口221凸出或延伸超出此開口。

在耗材202被接收在空腔222中時(如圖2E中所示)，加熱元件223穿透耗材202的煙霧形成基材213。詳細而言，在加熱元件223安插在煙霧形成基材213中時，此加熱元件延伸達幾乎此煙霧形成基材的整個軸向長度。因此，在啟動加熱器204時，熱徑向地從加熱元件223的外周面傳導到煙霧形成基材213。

加熱元件223可以由陶瓷所形成。如圖3中所繪示，加熱元件223可以包括包含Al₂O₃的外層232(例如外陶瓷層）。加熱元件223可以包括加熱軌路227，此加熱軌路可以沿著加熱元件223縱向延伸以形成加熱器204的加熱部分。加熱軌路227可以包括鎢及/或錸。加熱軌路227可以具有約20 μm的厚度。如圖3中所示，加熱元件223可以包括軌路層228，加熱軌路227形成在此軌路層上。軌路層228可以是溫度測量軌路。進一步地，可以將一組連接終端提供在加熱元件上以供與設備201的電路連接。

加熱器204可以更包括加熱元件223的近端230處的支座229。支座229可以促進將加熱元件223安裝在設備201中。支座229可以由任何合適的材料所形成，例如氧化鋯。

加熱器204具有由氧化矽所形成的塗層。塗層可以形成加熱器204的至少一部分的外表面。氧化矽的塗層可以提供加熱器204的不黏外表面。塗層可以防止或最小化外表面上的殘餘物沉積。塗層可以藉由浸漬工序來形成。例如，塗層可以藉由低溫浸漬工序來形成。塗層可以在加熱器204的外層232上形成釉料層。可以將加熱元件223的桿的一部分浸漬到氧化矽中以形成塗層。可以將支座229形成於塗層的一部分上。或者，也可以塗覆支座。

塗層可以覆蓋加熱元件223的桿的至少一部分。桿可以具有漸縮的遠端尖端231以促進藉由加熱器204穿透煙霧形成基材。漸縮的遠端尖端231的形狀可以是錐形及/或漸縮的遠端尖端可以與加熱元件223附接在一起。漸縮的遠端尖端231可以由任何合適的材料所形成，例如氧化鋯。除了桿的一部分以外，塗層也可以覆蓋桿的漸縮的遠端尖端231。

塗層可以具有5-30μm的厚度。在一個實施例中，塗層的厚度可以為5-15μm。在一個實施例中，塗層的厚度可以實質上為10μm。本文中的用詞「實質上」用來包括所指示的值的10-25%的變化。在一個實施例中，塗層的厚度可以大於桿的最大表面偏差。在一個實施例中，塗層的厚度可以大於桿的算術平均粗糙度。又在一個實施例中，塗層的厚度可以大於桿的均方根粗糙度。

設備201更包括電子設備空腔224。電源(呈可再充電電池205(鋰離子電池)的形式)位於電子設備空腔224中。

設備201包括呈USB埠206的形式的連接器(即形成設備201的I/O模組的一部分)。舉例而言，連接器可以替代性地是例如微USB埠或USB-C埠。USB埠206可以用來將可再充電電池205再充電。

設備201包括位於電子設備空腔224中的控制器(未示出)。控制器包括安裝在印刷電路板(PCB)上的微控制器。USB埠206也連接到控制器208(即連接到PCB及微控制器)。

控制器208被配置為控制設備201的至少一個功能。例如，控制器208被配置為控制加熱器204的操作。加熱器204的操作的此類控制可以藉由控制器將可再充電電池205的電連接切換到加熱器204來完成。例如，控制器208被配置為響應於使用者壓下按鈕212而控制加熱器204。壓下按鈕212可以使控制器允許向加熱器204施加電壓（來自可再充電電池205）（以便使加熱元件223加熱）。

控制器也被配置為響應於設備201或耗材202的（例如偵測到的）條件而控制LED 211。例如，控制器可以控制LED以指示設備201是處於打開狀態還是關閉狀態（例如在設備處於打開狀態時，LED中的一或更多者可以藉由控制器點亮）。

設備201包括呈噗氣感測器225的形式的另外的輸入構件（即除了按鈕212以外的輸入構件）。噗氣感測器225被配置為偵測使用者在耗材202的下游端218處抽吸（即吸氣）。噗氣感測器225可以例如呈壓力感測器、流量計、或傳聲器的形式。噗氣感測器225操作連接到電子設備空腔224中的控制器208，使得來自噗氣感測器225的指示噗氣狀態（即抽吸或不抽吸）的訊號形成對控制器208的輸入（且可以因此由控制器208響應）。

前述說明中、或以下申請專利範圍中、或附圖中所揭露的特徵可以單獨地或用此類特徵的任何組合來用於用本發明多種多樣的形式來實現本發明，視情況，此等特徵用它們特定的形式來表示或就用於執行所揭露的功能的手段、或用於獲得所揭露的結果的方法或工序的角度而言來表示。

儘管已經與上述的示例性實施例結合描述本發明，但在給出此揭示內容時，本領域中的技術人員將理解許多等效的變體及變型。因此，上文所闡述的發明的示例性實施例視為是說明性且非限制性的。在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，可以作出對於所述實施例的各種改變。

為了避免任何疑問，本文中所提供的任何理論解釋是為了改善讀者的了解的目的而提供的。發明人並不希望被這些理論解釋中的任一者所束縛。本文中所使用的任何部分標題僅是為了組織的目的，且並不被解釋為限制所描述的標的。

在整個此說明書（包括以下的申請專利範圍）內，除非上下文另有需要，否則將把用詞「具有」、「包括」、及「包含」、及其變型了解為暗示包容所陳述的整數或步驟、或整數或步驟的群組，但不排除任何其他的整數或步驟、或整數或步驟的群組。

必須注意，如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用的，單數形式「一」、「一個」、及「該」包括複數的指涉對象，除非上下文另有明確指示。在本文中可以將範圍表示為從「約」一個特定值及/或到「約」另一個特定值。當表達此類範圍時，另一個實施例包括從一個特定值及/或到另一個特定值。類似地，在藉由使用先行詞「約」將值表示為近似值時，將了解，此特定值形成了另一個實施例。關於數值的用語「約」是可選的，且意指例如+/-10%。

用詞「優選」及「優選地」在本文中用來指本發明的可以在一些情況下提供某些益處的實施例。然而，要理解，其他的實施例在相同或不同的情況下也可以是優選的。因此，一或更多個優選實施例的敘述並不意味著或暗示，其他的實施例是沒有用，且不旨在從本揭示內容的範圍或從申請專利範圍的範圍排除其他的實施例。

100:吸煙替代系統

101:替代吸煙設備

102:耗材

103:煙霧形成劑

104:加熱器

105:電源

106:連接器

107:使用者介面(UI)

108:控制器

109:記憶體

200:吸煙替代系統

201:設備

202:耗材

204:加熱器

205:可再充電電池

206:USB埠

208:控制器

209:主體

210:頂蓋

211:發光二極體(LED)

212:按鈕

213:煙霧形成基材

214:終端過濾元件

215:上游過濾元件

216:間隔元件

217:上游端

218:下游端

219:孔腔

220:孔腔

221:開口

222:空腔

223:加熱元件

224:電子設備空腔

225:噗氣感測器

226:凹口

227:加熱軌路

228:軌路層

229:支座

230:近端

231:漸縮的遠端尖端

232:外層

現將參照附圖更詳細地論述繪示本發明的原理的實施例，使得可以了解本發明且使得可以理解本發明的另外的態樣及特徵，在附圖中：

圖1是吸煙替代系統的示意圖；

圖2A是吸煙替代系統的第一實施例的正視圖，其中耗材與設備接合；

圖2B是吸煙替代系統的第一實施例的正視圖，其中耗材脫離設備；

圖2C是吸煙替代系統的第一實施例的耗材的截面圖；

圖2D是吸煙替代系統的第一實施例的設備的端部的詳細圖；

圖2E是替代吸煙系統的第一實施例的截面圖；

圖3依據一個實施例是加熱器的示意圖。

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