气溶胶产生装置和气溶胶产生系统的制作方法

本披露总体上涉及一种气溶胶产生装置，并且更特别地涉及一种用于加热气溶胶产生基质以产生供使用者吸入的气溶胶的气溶胶产生装置。本披露的实施例还涉及一种包括气溶胶产生装置和气溶胶产生基质的气溶胶产生系统、以及一种使用该气溶胶产生系统来产生要吸入的气溶胶的方法。本披露特别适合于便携式(手持式)气溶胶产生装置。这种装置通过传导、对流和/或辐射来加热而不是灼烧气溶胶产生基质(例如，烟草)或其他合适的材料，以产生供使用者吸入的气溶胶。本披露特别是涉及感应加热的气溶胶产生装置和/或系统。

背景技术：

1、近年来，作为使用传统烟草产品的替代品，风险降低或风险改善的装置(也称为气溶胶产生装置或蒸气产生装置或个人汽化器)的使用和普及迅速增长。可获得将气溶胶产生物质加热或升温以产生供使用者吸入的气溶胶的各种不同装置和系统。

2、常用的风险降低或风险改善的装置是加热基质气溶胶产生装置或者所谓的加热不灼烧式装置。这种类型的装置通过将气溶胶产生基质加热到通常范围为150℃至300℃的温度来产生气溶胶或蒸气。将气溶胶产生基质加热到在该范围内的温度而不灼烧或燃烧气溶胶产生基质会产生蒸气，蒸气典型地冷却并且冷凝以形成供装置的使用者吸入的气溶胶。

3、当前可用的气溶胶产生装置可以使用多种不同方法中的一种方法来加热气溶胶产生基质。一种这样的方法是提供采用感应加热系统的气溶胶产生装置。在这种装置中，在该装置中设置感应线圈，并且设置可感应加热的感受器以加热气溶胶产生基质。当使用者启用该装置时，向感应线圈提供电能，该感应线圈进而产生交变电磁场。感受器与电磁场耦合并产生热量，热量例如通过传导、辐射和对流中的一者或多者被传递到气溶胶产生基质，并且在气溶胶产生基质被加热时产生气溶胶。

4、通常期望控制气溶胶产生基质内的热分布，从而确保产生具有可接受特性的气溶胶以供使用者在整个使用时段(也称为吸烟期)内吸入。本披露的实施例寻求提供改进的使用者体验，其中，通过对气溶胶产生基质内的热分布进行更准确的控制来优化所产生的气溶胶的特性。

技术实现思路

1、根据本披露的第一方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：

2、加热腔室，用于接纳气溶胶产生基质的至少一部分；

3、感应加热布置，该感应加热布置被配置成加热气溶胶产生基质以产生要吸入的气溶胶，该感应加热布置包括设置在加热腔室周围或附近的单个感应线圈；

4、控制器，该控制器被配置成控制感应加热布置以向单个感应线圈供应交流电流；

5、其中，感应加热布置包括与单个感应线圈相关联的多个连接器，该多个连接器被布置并配置成允许向单个感应线圈的一个或多个线圈区段供应交流电流以选择性地使该一个或多个线圈区段通电；

6、其中，气溶胶产生装置包括多个可感应加热的感受器，该多个可感应加热的感受器定位在加热腔室中、在每个线圈区段附近，以在加热腔室内限定对应的加热区；并且

7、其中，气溶胶产生装置包括至少两种加热模式，每种加热模式包括相关联的区段激活模式，并且控制器被配置成控制感应加热布置以在选定第一加热模式的情况下根据第一区段激活模式向单个感应线圈的一个或多个线圈区段供应交流电流，以及在选定第二加热模式的情况下根据不同于第一区段激活模式的第二区段激活模式向单个感应线圈的一个或多个线圈区段供应交流电流。

8、该气溶胶产生装置被配置成加热气溶胶产生基质，而不是灼烧气溶胶产生基质，以使气溶胶产生基质的至少一种组分挥发，并且因此产生经加热的蒸气，该经加热的蒸气冷却并冷凝以形成供气溶胶产生装置的使用者吸入的气溶胶。该气溶胶产生装置典型地是手持式便携装置。

9、在通常意义上，蒸气是在低于其临界温度的温度下为气相的物质，这意味着可以在不降低温度的情况下通过增大其压力而将蒸气冷凝成液体，而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或其他气体中的悬浮物。然而，应注意的是术语“气溶胶”和“蒸气”在本说明书中可以互换使用，特别是关于所产生的供使用者吸入的可吸入介质的形式而言。

10、通过选择性地使线圈区段中的一个或多个通电，本披露使得能够谨慎控制气溶胶产生基质内的热分布，例如，这是因为每个线圈区段(在通电时)可以使得优先加热定位在该特定的线圈区段附近的可感应加热的感受器。因此，可以实现对气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。使用具有可以经由连接器被选择性地(依序或同时)通电的线圈区段的单个感应线圈为选择性地加热可感应加热的感受器提供了有效的解决方案，并且确保了气溶胶产生装置具有紧凑的设计。通过将可感应加热的感受器作为气溶胶产生装置的一部分提供，而不是将其与气溶胶产生基质一起作为气溶胶产生制品的一部分提供，可以简化气溶胶产生制品的结构和制造。通过提供两种或更多种各自具有相关联的区段激活模式(即，激活线圈区段的预定次序)的加热模式，气溶胶产生装置可在多种加热模式之间切换，进而定制装置的操作，并因此可以在操作装置时给使用者提供更多的灵活性。此外，多种加热模式可以在使用阶段期间提供更一致的加热。

11、现在将阐述可选特征。这些特征可单独应用，也可与本披露的任何方面以任何组合的方式应用。

12、连接器可以成对布置以允许经由对应的成对连接器向每个线圈区段供应交流电流。控制器可以被配置成经由对应的成对连接器向每个线圈区段供应交流电流。因此，每个线圈区段被选定的成对连接器限定并且可以经由选定的成对连接器被方便地通电。

13、多个连接器可以被布置并配置成使得在使用时，每个线圈区段产生集中在加热腔室(例如与定位在附近的可感应加热的感受器的位置相对应)的不同区域中的电磁场。这确保了通过由该线圈区段产生的电磁场来优先加热定位在线圈区段附近的可感应加热的感受器。

14、单个感应线圈可以是螺旋线圈，该螺旋线圈可以绕纵向轴线围绕加热腔室延伸。通过提供围绕加热腔室螺旋延伸的感应线圈，可以确保对可感应加热的感受器进行可靠的加热。多个连接器可以沿着纵向轴线间隔开以限定纵向布置的线圈区段，并且因此每个线圈区段可以包括螺旋线圈的总匝数的子集匝。可感应加热的感受器可以沿着纵向轴线对应地间隔开，从而对气溶胶产生基质的纵向布置的部分提供选择性的(或“分区”)加热。

15、在第一区段激活模式下，控制器可以被配置成依序向每个线圈区段单独地供应交流电流。在第二区段激活模式下，控制器可以被配置成依序向多个子集的线圈区段供应交流电流。因此，每个线圈区段或每个子集的线圈区段可以在不同的时间产生电磁场(即，不是所有线圈区段同时产生电磁场)。这就允许方便地对气溶胶产生基质的不同区域或部分进行依序加热，从而提供气溶胶产生基质内的受控热分布，特别是选择性(或“分区”)加热。在第三区段激活模式下，控制器可以被配置成同时向所有线圈区段供应交流电流。因此，可以实现气溶胶产生基质的快速加热。

16、控制器可以被配置成控制感应加热布置以向第一线圈区段供应交流电流以产生第一电磁场。控制器可以被配置成控制感应加热布置以向第二线圈区段供应交流电流以产生第二电磁场。第一电磁场和第二电磁场可能不是同时产生的，而是在不同时间产生的。这就允许方便地对气溶胶产生基质的不同区域或部分进行依序加热，从而提供气溶胶产生基质内的受控热分布，特别是选择性(或“分区”)加热。

17、第一电磁场可以具有第一频率并且第二电磁场可以具有不同于第一频率的第二频率。通过产生具有彼此不同的第一频率和第二频率的第一电磁场和第二电磁场，可以谨慎控制气溶胶产生基质内的热分布，例如，这是因为第一电磁场可以使得优先加热第一可感应加热的感受器，并且第二电磁场可以使得优先加热第二可感应加热的感受器。因此，可以实现对气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。使用用于产生第一电磁场(例如，经由第一线圈区段)和第二电磁场(例如，经由第二线圈区段)的单个感应线圈为产生第一电磁场和第二电磁场提供了有效的解决方案，并且确保了气溶胶产生装置具有紧凑的设计。

18、多个可感应加热的感受器中的每一个可以具有与其他可感应加热的感受器的谐振频率不同的谐振频率。例如，气溶胶产生装置可以包括具有第一谐振频率的第一可感应加热的感受器，并且可以包括具有第二谐振频率的第二可感应加热的感受器，该第二谐振频率不同于第一谐振频率。

19、使用具有不同的谐振频率的可感应加热的感受器允许通过控制感应加热布置对气溶胶产生基质执行选择性(或“分区”)加热，从而使第一线圈区段产生具有基本等于第一可感应加热的感受器的第一谐振频率的第一频率的第一电磁场，并且使第二线圈区段产生具有基本等于第二可感应加热的感受器的第二谐振频率的第二频率的第二电磁场。产生具有基本等于特定感受器(例如，第一感受器或第二感受器)的谐振频率(例如，第一谐振频率或第二谐振频率)的频率(例如，第一频率或第二频率)的电磁场(例如，第一电磁场或第二电磁场)将使得该感受器产生热量。还可以使得其他感受器中的一个或多个(即，谐振频率基本不等于所产生的电磁场的频率的任何感受器)产生通常小于由特定感受器产生的热量，并且该热量可以为零或基本为零。因此，特定感受器的任何选择性加热都不应被解释为意味着根本不加热其他感受器，而只是特定感受器的选择性加热通常将主要负责使气溶胶从与特定感受器相邻的气溶胶产生基质释放。在整个说明书中，使用术语“优先加热”来限定这种类型的加热。该优先加热可以有利地允许将气溶胶产生基质的一个或多个部分加热至比气溶胶产生基质的一个或多个其他部分更高的温度。加热至更高温度的一个或多个部分可以在首先激活气溶胶产生装置时快速地产生气溶胶，而加热至较低温度的一个或多个部分可以在整个使用时段(例如，吸烟期)内持续地产生气溶胶。

20、控制器可以被配置成控制感应加热布置以向第三线圈区段供应交流电流以产生第三电磁场。控制器可以被配置成控制感应加热布置以向第四线圈区段供应交流电流以产生第四电磁场。第三电磁场可以具有第三频率。第四电磁场可以具有第四频率。第三频率可以不同于第一频率和第二频率并且可以不同于第四频率。第四频率可以不同于第一频率和第二频率并且可以不同于第三频率。具有其第三频率的第三电磁场可以被适配成加热可以具有第三谐振频率的第三可感应加热的感受器，该第三谐振频率可以不同于第一谐振频率和第二谐振频率并且该第三谐振频率可以不同于第四谐振频率。具有其第四频率的第四电磁场可以被适配成加热可以具有第四谐振频率的第四可感应加热的感受器，该第四谐振频率可以不同于第一谐振频率和第二谐振频率并且该第四谐振频率可以不同于第三谐振频率。

21、一起使用附加的线圈区段(比如第三线圈区段以及可选的第四线圈区段)与具有对应第三谐振频率和第四谐振频率的可感应加热的感受器允许更好地控制气溶胶产生基质的加热，并且因此可以增强气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。

22、在第一加热模式下，控制器可以被配置成控制感应加热布置以在第一区段激活模式下向第一线圈区段、第二线圈区段、第三线圈区段、以及第四线圈区段中的每一个依序供应交流电流。在示例第一区段激活模式下，第一可感应加热的感受器、第二可感应加热的感受器、第三可感应加热的感受器、以及第四可感应加热的感受器中的每一个被依序加热，使得气溶胶产生基质的第一部分、第二部分、第三部分、以及第四部分被依序加热。可以从第一区段、第二区段、第三区段、以及第四区段中的任一区段开始加热。如果需要，可以颠倒顺序。线圈可以包括多于四个区段、或少于四个区段。

23、在第二加热模式下，控制器可以被配置成控制感应加热布置以在第二区段激活模式下同时向第一子集的线圈区段供应交流电流，并且此后同时向第二子集的线圈区段供应交流电流。在示例第二区段激活模式下，控制器可以被配置成同时向第一线圈区段和第二线圈区段供应交流电流，并且此后同时向第三线圈区段和第四线圈区段供应交流电流。在该示例中，第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第一部分和第二部分也被同时加热。此后，第三可感应加热的感受器和第四可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第三部分和第四部分也被同时加热。在另一示例中，第一可感应加热的感受器和第三可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第一部分和第三部分也被同时加热。此后，第二可感应加热的感受器和第四可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第二部分和第四部分也被同时加热。在另外的示例中，第一可感应加热的感受器和第四可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第一部分和第四部分也被同时加热。此后，第二可感应加热的感受器和第三可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第二部分和第三部分也被同时加热。应当了解，可以以不同的次序激活子集，并且如果需要，可以选择其他子集。

24、在第三加热模式下，控制器可以被配置成控制感应加热布置以在第三区段激活模式下同时向第一线圈区段、第二线圈区段、第三线圈区段、以及第四线圈区段供应交流电流。在该示例中，第一可感应加热的感受器、第二可感应加热的感受器、第三可感应加热的感受器、以及第四可感应加热的感受器被同时加热，使得气溶胶产生基质的第一部分、第二部分、第三部分、以及第四部分被同时加热。

25、应了解的是，可以选择线圈区段以及子集的线圈区段的其他组合，以便限定另外的示例区段激活模式。例如，在另外的依序区段激活模式下，第一线圈区段被激活，随后是包括第二线圈区段和第三线圈区段的第一子集的线圈区段，随后是第四线圈区段。

26、控制器可以被配置成控制感应加热布置以将子集(例如，第一子集)的线圈区段内的第一线圈区段加热至第一温度，并且同时将同一子集内的第二线圈区段加热至第二温度。

27、控制器可由使用者调节或由使用者配置使得使用者能够经由感应加热布置控制将交流电流供应至线圈区段。换句话说，使用者可以选择如何使多个线圈区段通电，例如，根据上文所描述的第一非限制性示例、第二非限制性示例或第三非限制性示例。这些第一非限制性示例、第二非限制性示例和第三非限制性示例可以表示使用者可以选择的气溶胶产生装置的“加热模式”。

28、感应线圈可以包括利兹(litz)电线或利兹电缆。然而，应当理解的是，可以使用其他材料。

29、感应线圈可以被布置成在使用时通过波动的电磁场进行操作，该波动的电磁场具有在大约20mt与最高集中度点处的大约2.0t之间的磁通量密度。

30、加热腔室可以具有限定了纵向方向的纵向轴线。加热腔室可以是基本管状的。可感应加热的感受器可以围绕基本管状的加热腔室的周边周向地延伸并且可以例如包括感受器环。如上所述，可感应加热的感受器可以在纵向方向上(即，沿着纵向轴线)沿着加热腔室间隔开。加热腔室可以是基本圆柱形的。因此，加热腔室可以被配置成接纳基本圆柱形的气溶胶产生基质，这可能是有利的，因为呈气溶胶产生制品形式的气溶胶产生基质通常以圆柱形形状来包装和销售。在存在由相邻的线圈区段产生的电磁场的情况下，可感应加热的感受器被高效地加热，由此确保了气溶胶产生基质被快速且均匀地加热。由此，气溶胶产生装置的能量效率被最大化。

31、该加热腔室可以包括基本不导电和不透磁的材料。例如，加热腔室可以包括耐热塑料材料，比如聚醚醚酮(peek)。加热腔室本身在气溶胶产生装置的操作期间不被感应加热布置加热，从而确保输入到可感应加热的感受器中的能量最大化。这进而有助于确保装置的能量效率最大化。该装置触摸起来还保持凉爽，从而确保使用者的舒适度最大化。

32、可感应加热的感受器可以包括金属。该金属典型地选自由不锈钢和碳钢组成的组。然而，可感应加热的感受器可以包括任何合适的材料，包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢、碳钢及其合金(例如镍铬或镍铜)中的一种或多种。通过在其附近施加电磁场，每个可感应加热的感受器由于涡电流和磁滞损耗而产生热，从而引起电磁能到热能的转换。

33、气溶胶产生装置可以包括电源，并且控制器可以包括控制电路系统。电源和控制电路系统可以被配置为在高频下操作。电源和控制电路系统可以被配置成在大约80khz到1mhz之间、可能是在大约150khz到250khz之间、并且可能是大约200khz的频率下进行操作。取决于所使用的可感应加热的感受器的类型，电源和控制电路系统可以被配置成在更高的频率、例如mhz范围的频率下进行操作。

34、根据本披露的第二方面，提供了一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括：

35、气溶胶产生基质；以及

36、上文所限定的气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置用于加热气溶胶产生基质以产生要吸入的气溶胶。

37、气溶胶产生基质可以包括任何类型的固体或半固体材料。气溶胶产生固体的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、股线、颗粒、凝胶、条带、散叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。气溶胶产生基质可以包括植物衍生材料，并且特别地可以包括烟草。气溶胶产生材料可以有利地包括再造烟草，例如，该再造烟草包含烟草以及纤维素纤维、烟草茎纤维以及如caco3等无机填料中的任何一者或多者。

38、因此，气溶胶产生装置可以被称为“受热式烟草装置”、“加热不灼烧式烟草装置”、“用于使烟草产品汽化的装置”等，其被解释为是适合实现这些效果的装置。本文披露的特征同样适用于被设计成使任何气溶胶产生基质汽化的装置。

39、气溶胶产生基质可以形成气溶胶产生制品的一部分并且可以被纸质包裹物周向包绕。

40、气溶胶产生制品可以基本形成为棒状，并且可以宽泛地类似于具有管状区域的香烟，该管状区域具有以适当方式布置的气溶胶产生基质。气溶胶产生制品可以包括在气溶胶产生制品的近端处的过滤段，例如该过滤段包括醋酸纤维素纤维。过滤段可以构成吸嘴过滤器，并且可以与气溶胶产生基质同轴对准。在一些设计中还可以包括一个或多个蒸气收集区域、冷却区域以及其他结构。例如，气溶胶产生制品可以包括在过滤段上游的至少一个管状段。管状段可以充当蒸气冷却区域。该蒸气冷却区域可以有利地允许通过加热气溶胶产生基质而产生的经加热的蒸气冷却并且冷凝以形成具有合适特性供使用者例如通过过滤段吸入的气溶胶。

41、气溶胶产生基质可以包括气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的示例包括多元醇及其混合物，比如丙三醇或丙二醇。典型地，气溶胶产生基质可以包括在大约5％与大约50％(基于干重)之间的气溶胶形成剂含量。在一些实施例中，气溶胶产生基质可以包括在大约10％与大约20％(基于干重)之间并且可能为大约15％(基于干重)的气溶胶形成剂含量。

42、在被多个可感应加热的感受器中的一个或多个加热时，气溶胶产生基质可以释放挥发性化合物。挥发性化合物可以包括尼古丁或比如烟草香料等风味化合物。

43、根据本披露的第三方面，提供了一种使用上文限定的气溶胶产生系统的方法，该方法包括：

44、将气溶胶产生基质的至少一部分定位在加热腔室中；

45、通过控制器控制该感应加热布置以在选定第一加热模式的情况下根据第一区段激活模式向单个感应线圈的一个或多个线圈区段供应交流电流；以及

46、通过控制器控制感应加热布置以在选定第二加热模式的情况下根据不同于第一区段激活模式的第二区段激活模式向单个感应线圈的一个或多个线圈区段供应交流电流。

47、根据第一区段激活模式供应交流电流可以包括通过控制器致动感应加热布置以向第一线圈区段供应交流电流持续第一时间段，从而产生第一电磁场持续第一时间段来加热气溶胶产生基质的第一部分，并且随后通过控制器致动感应加热布置以向第二线圈区段供应交流电流持续在第一时间段之后的第二时间段，从而产生第二电磁场持续第二时间段来加热气溶胶产生基质的第二部分。

48、根据第二区段激活模式供应交流电流可以包括通过控制器致动感应加热布置以向第一子集的线圈区段供应交流电流持续第一时间段，从而产生第一组电磁场持续第一时间段来加热气溶胶产生基质的第一组部分，并且随后通过控制器致动感应加热布置以向第二子集(不同于第一子集)的线圈区段供应交流电流持续在第一时间段之后的第二时间段，从而产生第二组电磁场持续第二时间段来加热气溶胶产生基质的第二组部分。

49、第一电磁场可以使得在第一时间段期间优先加热第一可感应加热的感受器，并且第二电磁场可以使得在第二时间段期间优先加热第二可感应加热的感受器。因此，第一可感应加热的感受器可以在第一时间段期间被加热到比第二可感应加热的感受器更高的温度，而第二可感应加热的感受器可以在第二时间段期间被加热到比第一可感应加热的感受器更高的温度。如上所述，这提供了气溶胶产生基质内的受控热分布，并且特别地，提供了选择性(或“分区”)加热。

50、通过控制器致动感应加热布置以向第一线圈区段供应交流电流的步骤可以使得所产生的第一电磁场加热可以限定加热腔室的第一加热区的第一可感应加热的感受器，在该第一加热区中可以定位有气溶胶产生基质的第一部分。通过控制器致动感应加热布置以向第二线圈区段供应交流电流的步骤可以使得所产生的第二电磁场加热可以限定加热腔室的第二加热区的第二可感应加热的感受器，在该第二加热区中可以定位有气溶胶产生基质的第二部分。

51、因此，该方法提供了对第一加热区和第二加热区中的气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。例如，气溶胶产生基质的定位在第一加热区中的第一部分由第一可感应加热的感受器加热，并且气溶胶产生基质的定位在第二加热区中的第二部分由第二可感应加热的感受器加热。如上所述，气溶胶产生基质的第一部分和第二部分的加热可以是依序的或同时的，这取决于使用者的偏好并且可以由使用者控制。