用于雾化器组件的双层网格元件的制作方法

本发明涉及一种用于雾化器组件的网格元件，所述网格元件包括第一层和第二层。本发明还涉及包括网格元件的雾化器组件、包括雾化器组件的气溶胶生成装置以及包括气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。

已知由以下各项组成的手持式电操作气溶胶生成系统：包括电池和控制电子器件的电源部分，以及包括保持在储存部分中的液体气溶胶形成基质的供应和电操作雾化器组件的筒。在一些实例中，雾化器组件可以包括用于通过加热和汽化液体气溶胶形成基质来生成气溶胶的电加热元件。

一些装置包括雾化器组件，所述雾化器组件包括限定一个或多个喷嘴的网格元件，其中所述装置被布置成将液体气溶胶形成基质供应到网格元件的一侧。可以使网格元件抵抗液体气溶胶形成基质的供应振动，以通过迫使液体气溶胶形成基质的液滴通过喷嘴来生成气溶胶。这种布置可被称为主动网格元件。

替代布置可以包括致动器，所述致动器被布置成使液体气溶胶形成基质的供应抵抗网格元件振动，以迫使液体气溶胶形成基质的液滴通过喷嘴。这种布置可被称为被动网格元件。

包括网格元件的雾化器组件将呈现出可由用于特定液体气溶胶形成基质的雾化器组件生成的最小液滴大小。通常，需要小液滴大小来最大化气溶胶化液体气溶胶形成基质的肺输送。

减小网格元件产生的液滴大小的一种方法是减小喷嘴的横截面尺寸。然而，较小的横截面喷嘴尺寸需要较大的压力才能迫使液体气溶胶形成基质通过喷嘴。因此，在包括网格元件的已知系统中，当所需的液体压力的增加极其大时，通常防止进一步减少喷嘴的横截面尺寸。

期望提供一种用于雾化器组件的促进生成呈现小液滴大小的气溶胶的网格元件。期望提供一种网格元件，其减少或最小化迫使液体通过由网格元件限定的一个或多个喷嘴所需的压力。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于雾化器组件的网格元件。网格元件包括限定至少一个通道的第一层，所述至少一个通道包括最小横截面积。网格元件还包括覆盖第一层的第二层，其中第二层限定包括最大横截面积的至少一个喷嘴。所述至少一个喷嘴覆盖所述至少一个通道，且所述至少一个喷嘴的最大横截面积小于所述至少一个通道的最小横截面积。

如本文所使用，术语“喷嘴”是指通过网格元件的孔隙、孔或洞，其提供液体移动通过网格元件的通道。

本发明人已经认识到，减小喷嘴的长度会减小迫使液体通过喷嘴所需的压力。根据本发明的网格元件包括限定至少一个通道的第一层和限定覆盖至少一个通道的至少一个喷嘴的第二层，其中至少一个喷嘴的最大横截面积小于至少一个通道的最小横截面积。

有利地，与至少一个喷嘴的横截面积相比，至少一个通道的横截面积较大意味着至少一个通道的长度对至少一个喷嘴的长度没有贡献。换句话说，网格元件的第一层的厚度不形成网格元件的第二层限定的喷嘴的长度的一部分。因此，对于给定液体，迫使液体通过至少一个喷嘴所需的压力仅由至少一个喷嘴的最小横截面积和至少一个喷嘴的长度确定。

有利地，可以选择第二层的厚度以减小或最小化由第二层限定的至少一个喷嘴的长度。

有利地，可以选择第一层的厚度以增加或最大化网格元件的机械强度。换句话说，可以增加或最大化第一层的厚度，而不影响由第二层限定的至少一个喷嘴的长度。

优选地，第一层包括第一表面和第二表面，其中至少一个通道在第一表面与第二表面之间延伸。

优选地，第二层包括内表面和外表面，其中至少一个喷嘴在内表面与外表面之间延伸。优选地，第二层的内表面面向第一层的第二表面。优选地，第二层的外表面背离第一层。

优选地，第一层包括在第一表面与第二表面之间延伸的第一厚度。优选地，第二层包括在内表面与外表面之间延伸的第二厚度。优选地，第一厚度大于第二厚度。

优选地，第一层的第一厚度为至少约0.1毫米、优选地至少约0.15毫米，优选地至少约0.2毫米，优选地至少约0.25毫米，优选地至少约0.3毫米。优选地，第一层的第一厚度小于约1毫米，优选地小于约0.95毫米，优选地小于约0.9毫米，优选地小于约0.85毫米，优选地小于约0.8毫米，优选地小于约0.75毫米，优选地小于约0.7毫米，优选地小于约0.65毫米，优选地小于约0.6毫米。

优选地，第二层的第二厚度为至少约1微米，优选地至少约2微米，优选地至少约3微米，优选地至少约4微米，优选地至少约5微米，优选地至少约6微米，优选地至少约7微米，优选地至少约8微米，优选地至少约9微米。优选地，第二层的第二厚度小于约50微米，优选地小于约45微米，优选地小于约40微米，优选地小于约35微米，优选地小于约30微米，优选地小于约25微米，优选地小于约20微米，优选地小于约15微米，优选地小于约12微米。第二层可以具有约10微米的第二厚度。

优选地，至少一个通道具有第一长度，其中第一长度是沿着至少一个通道在第一表面与第二表面之间的最短距离。在第一层包括第一厚度的实施例中，至少一个通道的第一长度可以与第一层的第一厚度相同。优选地，第一长度为至少约0.1毫米，优选地至少约0.15毫米，优选地至少约0.2毫米，优选地至少约0.25毫米，优选地至少约0.3毫米。优选地，第一长度小于约1毫米，优选地小于约0.95毫米，优选地小于约0.9毫米，优选地小于约0.85毫米，优选地小于约0.8毫米，优选地小于约0.75毫米，优选地小于约0.7毫米，优选地小于约0.65毫米，优选地小于约0.6毫米。优选地，至少一个通道的最小横截面与至少一个通道的第一长度正交。

优选地，至少一个喷嘴具有第二长度，其中第二长度是沿着至少一个喷嘴在内表面与外表面之间的最短距离。在第二层包括第二厚度的实施例中，至少一个喷嘴的第二长度可以与第二层的第二厚度相同。优选地，第二长度为至少约1微米，优选地至少约2微米，优选地至少约3微米，优选地至少约4微米，优选地至少约5微米，优选地至少约6微米，优选地至少约7微米，优选地至少约8微米，优选地至少约9微米。优选地，第二长度小于约50微米，优选地小于约45微米，优选地小于约40微米，优选地小于约35微米，优选地小于约30微米，优选地小于约25微米，优选地小于约20微米，优选地小于约15微米，优选地小于约12微米。第二层可以具有约10微米的第二厚度。优选地，至少一个喷嘴的最大横截面与至少一个喷嘴的第二长度正交。

优选地，至少一个通道的第一长度大于至少一个喷嘴的第二长度。

优选地，至少一个喷嘴为多个喷嘴，其中多个喷嘴覆盖至少一个通道。

至少一个通道可以是单个通道，其中多个喷嘴覆盖单个通道。

至少一个通道可包括多个通道，其中每个通道位于至少两个喷嘴下方。多个通道可以包括第一多个喷嘴下方的第一通道和第二多个喷嘴下方的第二通道。

有利地，设置覆盖每个通道的多个喷嘴可以通过减少第一层中所需的通道数量来简化网格元件的制造。

优选地，每个通道位于至少约5个喷嘴，优选地至少约10个喷嘴，优选地至少约15个喷嘴，优选地至少约20个喷嘴下方。优选地，每个通道位于小于约150个喷嘴，优选地小于约140个喷嘴，优选地小于约130个喷嘴，优选地小于约120个喷嘴，优选地小于约110个喷嘴，优选地小于约100个喷嘴下方。

优选地，至少一个通道的最小横截面积为至少约0.01平方毫米，优选地至少约0.02平方毫米，优选地至少约0.03平方毫米，优选地至少约0.04平方毫米，优选地至少约0.05平方毫米。优选地，至少一个通道的最小横截面积为小于约0.5平方毫米，优选地小于约0.45平方毫米，优选地小于约0.4平方毫米，优选地小于约0.35平方毫米，优选地小于约0.3平方毫米。

至少一个通道可具有任何合适的横截面形状。

至少一个通道可以具有沿着与至少一个通道的第一长度平行的第一线的第一横截面形状。至少一个通道的第一横截面形状可以是圆形、椭圆形、卵形、三角形、方形、矩形或任何其它多边形形状。优选地，至少一个通道的第一横截面形状为方形或矩形。

至少一个通道可以具有与至少一个通道的第一长度正交的第二横截面形状。换句话说，第二横截面形状限定至少一个通道的最小横截面积。至少一个通道的第二横截面形状可以为圆形、椭圆形、卵形、三角形、方形、矩形或任何其它多边形形状。优选地，至少一个通道的第二横截面形状为圆形。优选地，至少一个通道具有最小直径。优选地，至少一个通道的最小直径为至少约0.1毫米，优选地至少约0.15毫米，优选地至少约0.2毫米，优选地至少约0.25毫米。优选地，至少一个通道的最小直径小于约1毫米，优选地小于约0.95毫米，优选地小于约0.9毫米，优选地小于约0.85毫米，优选地小于约0.8毫米，优选地小于约0.75毫米，优选地小于约0.7毫米，优选地小于约0.65毫米，优选地小于约0.6毫米。

优选地，至少一个喷嘴的最大横截面积为至少约0.01平方微米，优选地至少约0.05平微米，优选地至少约0.1平方微米，优选地至少约0.2平方微米，优选地至少约0.3平方微米，优选地至少约0.4平方微米，优选地至少约0.5平方微米，优选地至少约0.6平方微米，优选地至少约0.7平方微米，优选地至少约0.8平方微米。优选地，至少一个喷嘴的最大横截面积小于约20平方微米，优选地小于约19平方微米，优选地小于约18平方微米，优选地小于约17平方微米，优选地小于约16平方微米，优选地小于约15平方微米，优选地小于约14平方微米，优选地小于约13平方微米，优选地小于约12平方微米，优选地小于约11平方微米，优选地小于约10平方微米。

优选地，至少一个喷嘴具有最小横截面积，其中至少一个喷嘴的最小横截面积等于或小于至少一个喷嘴的最大横截面积。优选地，至少一个喷嘴的最小横截面积为至少约0.01平方微米，优选地至少约0.05平方微米，优选地至少约0.1平方微米，优选地至少约0.2平方微米，优选地至少约0.3平方微米，优选地至少约0.4平方微米，优选地至少约0.5平方微米，优选地至少约0.6平方微米，优选地至少约0.7平方微米，优选地至少约0.8平方微米。优选地，至少一个喷嘴的最小横截面积小于约20平方微米，优选地小于约19平方微米，优选地小于约18平方微米，优选地小于约17平方微米，优选地小于约16平方微米，优选地小于约15平方微米，优选地小于约14平方微米，优选地小于约13平方微米，优选地小于约12平方微米，优选地小于约11平方微米，优选地小于约10平方微米。

至少一个喷嘴可具有任何合适的横截面形状。

至少一个喷嘴可以具有沿着与至少一个喷嘴的第二长度平行的第二线的第一横截面形状。至少一个喷嘴的第一横截面形状可以是圆形、椭圆形、卵形、三角形、方形、矩形或任何其它多边形形状。优选地，至少一个喷嘴的第一横截面形状为三角形。术语“三角形”在本文中用于指包括三角形或三角形元素的形状。例如，第一横截面形状可以包括三角形、截头三角形、带有从三角形的截头部分延伸的方形或矩形部分的截头三角形，等等。有利地，三角形的第一横截面形状可以为至少一个喷嘴提供会聚流动区。有利地，会聚流动区可以减少或最小化迫使液体通过至少一个喷嘴所需的压力，同时还提供至少一个喷嘴的所需最小横截面积。

至少一个喷嘴可以具有与至少一个喷嘴的第二长度正交的第二横截面形状。换句话说，第二横截面形状限定至少一个喷嘴的最大横截面积。至少一个喷嘴的第二横截面形状可以为圆形、椭圆形、卵形、三角形、方形、矩形或任何其它多边形形状。优选地，至少一个喷嘴的第二横截面形状为圆形。优选地，至少一个喷嘴具有最大直径。优选地，至少一个喷嘴的最大直径为至少约0.1微米，优选地至少约0.25微米，优选地至少约0.5微米，优选地至少约0.75微米，优选地至少约1微米。优选地，至少一个喷嘴的最大直径小于约10微米，优选地小于约9微米，优选地小于约8微米，优选地小于约7微米，优选地小于约6微米，优选地小于约5微米，优选地小于约4微米。

优选地，至少一个喷嘴具有最小直径，其中至少一个喷嘴的最小直径等于或小于至少一个喷嘴的最大直径。优选地，至少一个喷嘴的最小直径为至少约0.1微米，优选地至少约0.25微米，优选地至少约0.5微米，优选地至少约0.75微米，优选地至少约1微米。优选地，至少一个喷嘴的最小直径小于约10微米，优选地小于约9微米，优选地小于约8微米，优选地小于约7微米，优选地小于约6微米，优选地小于约5微米，优选地小于约4微米，优选地小于约3微米。

优选地，至少一个喷嘴具有在约0.1微米与约3微米之间的最小直径。

有利地，最小直径小于约3微米的喷嘴有助于生成直径小于2.5微米的液滴。有利地，直径小于2.5微米的液滴有助于将液滴递送到使用者的肺泡。通常，在吸入期间，直径小于2.5微米的液滴中的至少80％将到达使用者的肺泡。

有利地，具有至少约0.1微米的最小直径的喷嘴可减少或最小化迫使液体通过喷嘴所需的压力，同时生成直径小于2.5微米的液滴。

在第二层包括外表面和内表面的实施例中，优选地网格元件在第二层的外表面上包括疏水涂层。术语“疏水”在本文中用于指表现出大于90度的水接触角的材料。有利地，在通过网格元件分配水溶液的实施例中，疏水涂层有利地增加或最大化水溶液与第二层的外表面之间的接触角。有利地，增加或最大化接触角改善液滴从第二层的外表面的释放。有利地，改善液滴从第二层的外表面的释放可有助于减少或最小化液滴的大小。

疏水涂层可以设置在第二层的外表面的一个或多个区域上。例如，疏水涂层可以包括围绕至少一个喷嘴的疏水材料的至少一个环形区域。

疏水涂层可以设置在第二层的整个外表面上。

疏水涂层可以包括聚氨酯(pu)、全氟化碳(pfc)、聚四氟乙烯(ptfe)和超疏水金属中的至少一种。合适的超疏水金属包括用碳链功能化的微孔金属和金属网格。示例性金属包括铜和铝。

疏水涂层可以通过第二层的表面改性形成。例如，第二层的外表面可以化学改性以提供所需程度的疏水性。

疏水涂层可以通过在第二层的外表面上沉积疏水材料形成。例如，疏水材料可以使用物理气相沉积工艺和化学气相沉积工艺中的至少一者沉积在第二层的外表面上。

第二层的外表面可限定围绕至少一个喷嘴延伸的环形部分，其中在每个环形部分处的第二层的厚度大于相邻环形部分之间的第二层的厚度。有利地，环形部分可促进液滴与至少一个喷嘴内部剩余的液体的分离。在网格元件包括疏水涂层的实施例中，优选地疏水涂层的至少一部分设置在环形部分上。在疏水涂层包括疏水材料的一个或多个环形区域的实施例中，优选地疏水材料的每个环形区域设置在第二层的环形部分上。

优选地，环形部分具有圆形形状。有利地，圆形形状可进一步促进液滴与至少一个喷嘴内部剩余的液体分离。环形部分可以具有半圆形的横截面形状。

在第一层包括第一表面和第二表面的实施例中，优选地网格元件在第一层的第一表面上包括亲水涂层。

第一层可包括在第一表面与第二表面之间延伸的至少一个通道表面，所述至少一个通道表面限定至少一个通道。网格元件可以在至少一个通道表面上包括亲水涂层。

在第二层包括外表面和内表面的实施例中，优选地网格元件在第二层的内表面上包括亲水涂层。

第二层可包括在外表面与内表面之间延伸的至少一个喷嘴表面，所述至少一个喷嘴表面限定至少一个喷嘴。网格元件可以在至少一个喷嘴表面上包括亲水涂层。

术语“亲水”在本文中用于指表现出小于90度的水接触角的材料。有利地，在通过网格元件分配水溶液的实施例中，亲水涂层可促进水溶液朝向第一层流动并且通过至少一个通道和至少一个喷嘴。

亲水涂层可以包括三聚酰胺、聚醋酸乙烯、醋酸纤维素、棉和一种或多种亲水氧化物中的至少一种。合适的亲水氧化物包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和二氧化钽。

亲水涂层可以通过第一层和第二层中的至少一者的表面改性形成。例如，第一层和第二层中的至少一者的表面可以化学改性以提供所需程度的亲水性。在亲水涂层包括至少一个亲水氧化物的实施例中，亲水涂层可通过氧化形成第一层和第二层中至少一者的材料来形成。

亲水涂层可以通过在第一层和第二层中的至少一者的表面上沉积亲水材料来形成。例如，亲水性材料可以使用物理气相沉积工艺和化学气相沉积工艺中的至少一种沉积。

在网格元件包括多个喷嘴的实施例中，多个喷嘴可以重复图案布置在第二层上。多个喷嘴可以随机地布置在第二层上。

第一层和第二层可以一体地形成。换句话说，第一层和第二层可以形成为单个元件。

第二层可与第一层分开形成。优选地，第二层固定到第一层。例如，第二层可以通过过盈配合、粘合剂和焊接中的至少一种固定到第一层。

第一层和第二层中的至少一者可以包括铂、钯、镍和不锈钢中的至少一者。第一层和第二层中的至少一者可以包括铂、钯、镍和不锈钢中的至少一者的混合物。

网格元件可以包括绝缘体上硅晶片。例如，第一层可以包括第一硅晶片，并且第二层可以包括第二硅晶片。网格元件可以包括在第一硅晶片与第二硅晶片之间的埋入的氧化物层。在第一硅晶片和第二硅晶片彼此结合之前，可以通过氧化第一硅晶片和第二硅晶片中的至少一者的表面来形成埋入的氧化物层。

可以使用任何合适的过程在第一层中形成至少一个通道。至少一个通道可以使用激光穿孔、蚀刻和电放电加工中的至少一者来形成。

可以使用任何合适的过程在第二层中形成至少一个喷嘴。至少一个喷嘴可以使用激光穿孔、蚀刻和电放电加工中的至少一者形成。

在网格元件包括第一硅晶片、埋入的氧化物层和第二硅晶片的实施例中，至少一个通道和至少一个喷嘴可以通过包括多个步骤的蚀刻过程形成。

蚀刻过程可以是第一蚀刻过程。优选地，第一蚀刻过程包括蚀刻埋入的氧化物层的一个或多个第一离散区的第一步骤。第一步骤中蚀刻的第一离散区中的每一个对应于喷嘴在已完成网格元件中的所需位置。仅部分蚀刻第一离散区中的每一个，使得第一离散区中的每一个不会延伸穿过埋入的氧化物层的整个厚度。

优选地，第一蚀刻过程包括将第一硅晶片附接到第二硅晶片使得埋入的氧化物层位于第一硅晶片与第二硅晶片之间的第二步骤。

优选地，第一蚀刻过程包括在一个或多个第二离散区处蚀刻穿过第二硅晶片的第三步骤，其中每个第二离散区覆盖第一离散区中的一个离散区。一个或多个第二离散区被蚀刻穿过第二硅晶片的整个厚度，使得第二离散区中的每一个与下面的第一离散区连通。第二离散区中的每一个形成延伸通过第二硅层的喷嘴。优选地，第二离散区中的每一个的最小横截面积对应于喷嘴的所需最小横截面积。优选地，第三步骤包括在一个或多个第二离散区处对第二硅晶片进行反应离子蚀刻。

第一蚀刻过程可以包括进一步蚀刻第二硅晶片以提供具有所需形状的每个喷嘴的第四步骤。第四步骤可以包括蚀刻第二硅晶片，以提供具有发散形状的每个喷嘴。第四步骤可以包括用氢氧化钾蚀刻第二硅晶片。

优选地，第一蚀刻过程包括蚀刻第一硅晶片的一个或多个第三离散区的第五步骤，其中每个第三离散区在第二硅晶片中的喷嘴中的至少一个的下面。一个或多个第三离散区被蚀刻穿过第一硅晶片的整个厚度。第三硅晶片中的每一个形成延伸通过第一硅层的通道。优选地，第五步骤包括在一个或多个第三离散区处对第一硅晶片进行反应离子蚀刻。

优选地，第一蚀刻过程包括通过在每个第一离散区处蚀刻穿过埋入的氧化物层的剩余部分以提供在每个喷嘴与下面的通道之间的流体连通的第六步骤。第六步骤可以包括在每个第一离散区处对埋入的氧化物层进行湿化学蚀刻。湿化学蚀刻可以包括用缓冲氢氟酸进行的湿化学蚀刻。

替代第一蚀刻过程，该蚀刻过程可以是第二蚀刻过程。优选地，第二蚀刻过程包括蚀刻埋入的氧化物层的一个或多个第一离散区的第一步骤。第一步骤中蚀刻的第一离散区中的每一个对应于喷嘴在已完成网格元件中的所需位置。仅部分蚀刻第一离散区中的每一个，使得第一离散区中的每一个不会延伸穿过埋入的氧化物层的整个厚度。

优选地，第二蚀刻过程包括将第一硅晶片附接到第二硅晶片使得埋入的氧化物层位于第一硅晶片与第二硅晶片之间的第二步骤。

优选地，第二蚀刻过程包括蚀刻第一硅晶片的一个或多个第二离散区的第三步骤，其中第二离散区中的每一个在埋入的氧化物层中的第一离散区中的至少一个的下面。一个或多个第二离散区被蚀刻穿过第一硅晶片的整个厚度。第二离散区中的每一个形成延伸通过第一硅层的通道。优选地，第三步骤包括在一个或多个第二离散区处对第一硅晶片进行反应离子蚀刻。

优选地，第二蚀刻过程包括在每个第一离散区处蚀刻穿过埋入的氧化物层的剩余部分的第四步骤。第四步骤可以包括在每个第一离散区处对埋入的氧化物层进行湿化学蚀刻。湿化学蚀刻可以包括用缓冲氢氟酸进行的湿化学蚀刻。

优选地，第二蚀刻过程包括在一个或多个第三离散区处部分蚀刻穿过第二硅晶片的第五步骤，其中每个第三离散区覆盖第一离散区中的一个离散区。每个第三离散区形成喷嘴的延伸到第二硅晶片中的一部分。第五步骤可以提供每个喷嘴的所需形状的一部分。第五步骤可以形成每个喷嘴的发散部分。第五步骤可以包括使用氢氧化钾蚀刻第二硅晶片。

优选地，第二蚀刻过程包括在每个第三离散区处蚀刻穿过第二硅晶片的剩余部分使得每个第三离散区形成延伸通过第二硅晶片的喷嘴的第六步骤。优选地，在第六步骤中蚀刻的第二硅晶片的每个部分的最小横截面积对应于喷嘴的所需最小横截面积。优选地，第六步骤包括对第二硅晶片进行反应离子蚀刻。

第二蚀刻过程可以包括进一步在每个第三离散区处蚀刻第二硅晶片以进一步形成每个喷嘴的第七步骤。第七步骤可以包括使用氢氧化钾蚀刻第二硅晶片。

第二蚀刻过程可以包括蚀刻每个通道内的埋入的氧化物层的剩余部分的第八步骤。第八步骤可包括对埋入的氧化物层进行湿化学蚀刻。湿化学蚀刻可以包括用缓冲氢氟酸进行的湿化学蚀刻。

网格元件可以包括位于第一层或第二层的表面上的电加热元件。有利地，电加热元件可以用来加热要通过网格元件的至少一个喷嘴喷射的液体。有利地，加热液体可降低液体的粘度。有利地，降低液体的粘度可以减小或最小化通过迫使液体通过至少一个喷嘴而形成的液滴的大小。

电加热元件可被布置成直接加热要通过至少一个喷嘴喷射的液体。电加热元件可以位于第一层的第一表面上。

电加热元件可被布置成间接加热要通过至少一个喷嘴喷射的液体。电加热元件可以位于第二层的外表面上。

电加热元件可以包括微机电系统加热元件。

电加热元件可以包括粘附层。粘附层可促进电加热元件与第一层和第二层中的至少一者的结合。粘附层可以包括金属。粘附层可以包括钽。

电加热元件可以包括一个或多个电阻加热轨。一个或多个电阻加热轨可以包括金属。一个或多个电阻加热轨可以包括铂、镍和多晶硅中的至少一者。

电加热元件可以包括钝化层。钝化层可以包括金属氧化物和金属氮化物中的至少一种。钝化层可以包括氮化硅、二氧化硅、二氧化钛和氧化铝中的至少一种。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于气溶胶生成装置的雾化器组件，所述雾化器组件包括根据本发明的第一方面的网格元件。雾化器组件还包括可弹性变形元件，以及限定在网格元件与可弹性变形元件之间的腔。雾化器组件还包括液体入口，该液体入口用于提供待雾化的液体到腔的供应，以及被布置成使可弹性变形元件振动的致动器。

在使用期间，待雾化的液体通过液体入口供应到腔。致动器使可弹性变形元件振动，以迫使腔内的至少一些液体通过至少一个通道和网格元件的至少一个喷嘴。迫使通过网格元件的至少一个喷嘴的液体形成至少一个液滴。迫使通过至少一个喷嘴以形成至少一个液滴的液体的动量携带至少一个液滴远离网格元件。因此，在使用期间，雾化器组件生成包含通过网格元件喷射的液滴的气溶胶。

雾化器组件可以包括至少部分地限定网格元件与可弹性变形元件之间的腔的一个或多个壁。雾化器组件可以包括至少一个侧壁。腔可以由网格元件、可弹性变形元件和至少一个侧壁界定。液体入口可以延伸穿过至少一个侧壁。

雾化器组件的腔可以是任何合适的形状和大小。雾化器组件的腔可基本上为圆柱形。

优选地，致动器被布置成使可弹性变形元件朝向并远离网格元件振动。优选地，可弹性变形元件与网格元件相对布置。

致动器可以包括任何合适类型的致动器。所述致动器可以包括压电元件。

雾化器组件可以包括预加载元件，所述预加载元件被布置成在所述预加载元件与所述可弹性变形元件之间压缩所述致动器。预加载元件可以是可调节的，以改变致动器在预加载元件与可弹性变形元件之间的压缩。预加载元件可以是可调节的。预加载元件可以包括螺钉。预加载元件可以是手动可调节的。预加载元件可以是自动可调节的。雾化器组件可以包括电动机，所述电动机被布置成移动预加载元件以改变致动器在所述预加载元件与所述可弹性变形元件之间的压缩。

根据本发明的第三方面，根据本文所述的任何实施例，提供了一种气溶胶生成装置，其包括根据本发明的第二方面的雾化器组件。气溶胶生成装置还包括电源和控制器，所述控制器被布置成控制从电源到雾化器组件的致动器的电力供应。气溶胶生成装置还包括装置连接器，该装置连接器用于接收液体储存器并被布置成将液体从液体储存器供应到雾化器组件的液体入口。

在使用期间，控制器控制从电源到致动器的电力供应，以通过网格元件喷射液体的液滴，如本文所述。

在雾化器组件包括电加热元件的实施例中，优选地，控制器被布置成控制从电源到电加热元件的电力供应。优选地，气溶胶生成装置被布置成在使用期间将电加热元件加热到约20摄氏度与约100摄氏度之间的温度。优选地，气溶胶生成装置被布置成在使用期间将电加热元件加热到约70摄氏度与约90摄氏度之间的温度。优选地，气溶胶生成装置被布置成在使用期间将电加热元件加热到约80摄氏度的温度。

电源可以是dc电压源。在优选的实施例中，电源是电池。举例来说，所述电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁或锂聚合物电池。替代地，所述电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可能需要再充电，且可具有允许存储足以供气溶胶生成装置与一个或多个气溶胶生成制品一起使用的能量的容量。

用于接收液体储存器的装置连接器可以包括卡口连接器、螺丝连接器、磁性连接器和过盈配合连接器中的至少一者。

优选地，气溶胶生成装置包括壳体。优选地，雾化器组件、控制器和电源布置在壳体内。用于接收液体储存器的装置连接器可以布置在壳体内。

壳体可包括任何合适材料或材料的组合。合适材料的实例包括金属、合金、塑料或含有一种或多种那些材料的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(peek)和聚乙烯。材料可以是轻的且不易碎的。

壳体可以限定气溶胶室，该气溶胶室被布置成在使用气溶胶生成装置期间接收从网格元件喷射的液滴。优选地，气溶胶生成装置包括与气溶胶室流体连通的空气入口。优选地，气溶胶生成装置包括与气溶胶室流体连通的空气出口。

气溶胶生成装置可以包括与空气出口流体连通的烟嘴。烟嘴可以与壳体一体地形成。烟嘴可以从壳体拆卸。

在使用期间，使用者在烟嘴上抽吸，以通过空气入口将空气吸到气溶胶室中。空气流过气溶胶室，在此从网格元件喷射的液滴夹带在气流内以形成气溶胶。气溶胶通过空气出口流出气溶胶室，并且通过烟嘴递送到使用者。

气溶胶生成装置可以包括检测指示使用者进行抽吸的空气流的传感器。气流传感器可以是机电装置。气流传感器可以是以下各项中的任一种：机械装置、光学装置、光机装置以及基于微机电系统(mems)的传感器。控制器可以被布置成响应于来自气流传感器的指示使用者进行抽吸的信号将电力从电源供应到雾化器组件的致动器。

气溶胶生成装置可以包括供使用者启动抽吸的手动操作开关。控制器可以被布置成响应于来自可手动操作开关的信号将电力从电源供应到雾化器组件的致动器。

优选地，气溶胶生成装置包括指示器，该指示器用于指示何时从电源向雾化器组件的致动器供电。指示器可以包括灯，所述灯被布置成在电力正从电源供应到雾化器组件的致动器时被点亮。

气溶胶生成装置可以包括允许气溶胶生成装置连接到另一电气装置的外部插头或插口和至少一个外部电触点中的至少一个。举例来说，气溶胶生成装置可以包括usb插头或usb插口以允许气溶胶生成装置连接到另一支持usb的装置。usb插头或插口可允许气溶胶生成装置连接到usb充电装置，以为气溶胶生成装置内的可再充电电源充电。usb插头或插口可以支持去往或来自气溶胶生成装置的数据传输，或去往和来自气溶胶生成装置的数据传输。气溶胶生成装置可连接到计算机以将数据传输到气溶胶生成装置。

在气溶胶生成装置包括usb插头或插口的那些实施例中，气溶胶生成装置还可包括当不使用时覆盖usb插头或插口的可移除盖。在其中usb插头或插口是usb插头的实施例中，usb插头可以另外地或可替代地在装置内选择性地收缩。

根据本发明的第四方面，根据本文所述的任何实施例，提供了一种气溶胶生成系统，其包括根据本发明的第三方面的气溶胶生成装置。气溶胶生成系统还包括包含液体气溶胶形成基质的液体储存器。

在使用期间，液体储存器至少部分地被装置连接器接收，以将液体气溶胶形成基质供应到雾化器组件的液体入口。

优选地，液体储存器包括容器，其中液体气溶胶形成基质位于容器内。容器可以由任何合适的材料形成。容器可由玻璃、金属和塑料中的至少一种形成。容器可以是透明的。容器可以是半透明的。

容器可以限定液体气溶胶形成基质可以从容器流动通过的开口。优选地，液体储存器包括覆盖在开口上以将液体气溶胶形成基质密封在容器内的密封件。优选地，密封件是可移除的和易碎的中的至少一者。气溶胶生成装置可以包括刺穿元件，该刺穿元件被布置成当液体储存器至少部分地被装置连接器接收时刺穿密封件。

液体储存器可包括储存器连接器，该储存器连接器被布置成与气溶胶生成装置的装置连接器连接。储存器连接器可以包括卡口连接器、螺丝连接器、磁性连接器和过盈配合连接器中的至少一者。

液体气溶胶形成基质可包含尼古丁。含有液体气溶胶形成基质的尼古丁可以是尼古丁盐基质。液体气溶胶形成基质可包括植物类材料。液体气溶胶形成基质可包括烟草。液体气溶胶形成基质可以包括均质化烟草材料。液体气溶胶形成基质可包括不含烟草的材料。液体气溶胶形成基质可包括均质化的植物类材料。

液体气溶胶形成基质可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是在使用中有助于形成稠密稳定的气溶胶的任何合适的已知化合物或化合物的混合物。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。气溶胶形成剂可为多元醇或其混合物，例如，二缩三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇。液体气溶胶形成基质可以包括其它添加剂和成分，例如香料。

液体气溶胶形成基质可包括水。

液体气溶胶形成基质可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可包括丙三醇。气溶胶形成剂可包括丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。液体气溶胶形成基质可具有在约2％与约10％之间的尼古丁浓度。

将仅通过举例参考附图进一步描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的网格元件的横截面图；

图2示出了图1的网格元件的平面图；

图3示出了图1的网格元件的一部分的放大横截面图；

图4示出了图1的网格元件的单个喷嘴的横截面图；

图5示出了图1的网格元件的单个喷嘴的横截面图，其图示了第二层的替代性外表面；

图6示出了包括图1的网格元件的雾化器组件的透视横截面图；以及

图7示出了根据本发明的实施例的气溶胶生成系统的部分分解横截面图。

图1和2示出了根据本发明的实施例的网格元件10。网格元件10包括限定多个柱形通道14的第一层12和限定多个喷嘴18的第二层16。喷嘴18被布置成组，其中每组喷嘴18覆盖通道14中的一个通道。

网格元件10还包括位于第二层16上的电加热元件19。在使用期间，电加热元件19加热网格元件10，该网格元件加热通过喷嘴18喷射的液体。

图3和4示出了通道14中的一个通道和喷嘴18中一个喷嘴的放大横截面图。第一层12包括第一表面20和第二表面22。第二层16包括面向第一层12的第二表面22的内表面24。第二层16还包括在其上设置有疏水涂层28的外表面26。第一层12和第二层16由硅晶片形成。在第一层12和第二层16在制造网格元件10期间结合在一起之前，通过氧化第一层12的第二表面22形成埋入的氧化物层30。

每个通道14具有最小直径32和对应于第一层12的厚度33的长度。每个通道14的最小直径32明显大于每个覆盖喷嘴18的最大直径34。因此，每个通道14具有大于每个喷嘴18的最大横截面积的最小横截面积。因此，在确定迫使给定液体通过每个喷嘴18所需的压力时，通道14的长度对每个喷嘴18的长度没有贡献。有利地，可以选择第一层12的厚度33以提供具有所需强度和刚度的网格元件，而不影响从喷嘴18喷射液滴所需的压力。

每个喷嘴18具有三角形横截面形状，使得每个喷嘴18在第二层16的内表面24处具有最大直径34，并且在第二层16的外表面26处具有最小直径36。根据使用期间通过喷嘴18喷射的液体液滴的所需尺寸，选择每个喷嘴18的最小直径36。每个喷嘴18具有对应于第二层16的厚度38的长度。第二层16的厚度38明显小于第一层12的厚度33，以最小化每个喷嘴18的长度。每个喷嘴18的三角形横截面形状和每个喷嘴18的最小长度减小或最小化迫使给定液体通过每个喷嘴18所需的压力。

如图5所示，第二层16的外表面26可以包括围绕每个喷嘴18的增加厚度的环形部分40。每个环形部分40的半圆形横截面形状有利于在使用期间使液滴与每个喷嘴18内部剩余的液体分离。

图6示出了包括图1的网格元件10的雾化器组件50的透视横截面图。网格元件10接收在网格元件壳体52内。雾化器组件50还包括可弹性变形元件54和布置成使可弹性变形元件54振动的致动器56。致动器56为压电致动器。

雾化器组件50还包括预加载元件58，该预加载元件被布置成在预加载元件58与可弹性变形元件54之间压缩致动器56。预加载元件58、致动器56和可弹性变形元件54布置在致动器壳体60内。致动器壳体60附接到网格元件壳体52以在网格元件10与可弹性变形元件54之间限定腔62。致动器壳体60限定液体入口64，该液体入口用于提供待雾化的液体到腔62的供应。

在使用期间，待雾化的液体通过液体入口64供应到腔62。致动器56使可弹性变形元件54振动以迫使腔62内的至少一些液体通过通道14和网格元件10的喷嘴18。迫使通过网格元件10的喷嘴18的液体形成液滴。迫使通过喷嘴18以形成液滴的液体的动量携带液滴远离网格元件10。因此，在使用期间，雾化器组件50生成包含通过网格元件10喷射的液滴的气溶胶。

图7示出了根据本发明的实施例的气溶胶生成系统70的横截面图。气溶胶生成系统70包括气溶胶生成装置72和液体储存器74。

气溶胶生成装置72包括壳体76，该壳体包括第一壳体部分78和第二壳体部分80。控制器82和包括电池的电源84位于第一壳体部分78内。限定烟嘴通道87的烟嘴85可连接到第二部壳体部分80。

第二壳体部分80限定用于接收液体储存器74的液体储存室86。第一壳体部分78可从第二壳体部分80拆卸，以允许更换液体储存器74。

气溶胶生成装置72还包括装置连接器88，该装置连接器位于液体储存室86内以与形成液体储存器74的一部分的储存器连接器90接合。

气溶胶生成装置72包括位于第二壳体部分80内的图6的雾化器组件50。雾化器组件50的液体入口64与装置连接器88流体连通。雾化器组件50的网格元件10位于由第二壳体部分80限定的气溶胶室92内。

液体储存器74包括容器94和位于容器94内的液体气溶胶形成基质96。当储存器连接器90与装置连接器88接合时，液体气溶胶形成基质96从液体储存器74通过储存器连接器90、装置连接器88和雾化器组件50的液体入口64供应到雾化器组件50的腔62。

当第一壳体部分78连接到第二壳体部分80时，控制器82控制从电源84到致动器56的电力供应，以将液体气溶胶形成基质96的液滴从网格元件10喷射到气溶胶室92中。

第二壳体部分80限定各自与气溶胶室92流体连通的空气入口98和空气出口100。在使用期间，使用者在烟嘴85上抽吸，以通过空气入口98将空气吸到气溶胶室92中。空气流过气溶胶室92，在此从网格元件10喷射的液体气溶胶形成基质96的液滴被夹带在气流内以形成气溶胶。气溶胶通过空气出口100流出气溶胶室92，并且通过烟嘴通道87递送到使用者。

气溶胶生成装置72还包括位于气溶胶室92内的气流传感器102。气流传感器102被布置成向控制器82提供指示使用者在烟嘴85上抽吸的信号。控制器82被布置成仅当控制器从气流传感器102接收指示使用者在烟嘴85上抽吸的信号时，才将电力从电源84供应到雾化器组件50的致动器56。