TW201804920A - 產生氣霧的方法 - Google Patents

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Abstract

被提供於此的是一種使用一氣霧產生裝置而從一氣霧產生基質來產生氣霧的方法，該氣霧產生裝置具有至少一個熱源被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質。該氣霧產生基質具有第一以及第二部分具有實質上相同的組成，和/或具有第一以及第二部分而無實體分隔存在於該等部分之間。該方法包含在該氣霧產生裝置中加熱該氣霧產生基質，而使得在加熱期間當中該氣霧產生基質的第一部分之一溫度剖面圖係不同於該氣霧產生基質的第二部分之一溫度剖面圖。

Description

產生氣霧的方法
本發明係有關於一種氣霧產生裝置(aerosol-generating device)，以及一種使用該氣霧產生裝置來產生氣霧的方法。
發明背景 諸如香菸(cigarettes)、雪茄(cigars)等等之類的物件(articles)在使用期間當中點燃(burn)菸草(tobacco)俾以產生菸草煙(tobacco smoke)。曾有嘗試被進行俾以對這些型式的要點燃菸草之物件來提供替代物(alternatives)，藉由製造不用點燃而會釋出化合物(release compounds)的產品(products)。不用點燃或燃燒(combusting)可點燃抽吸的材料(smokable material)下，加熱該可點燃抽吸的材料以氣化(volatilise)該可點燃抽吸的材料之至少一種組份(component)[典型地來形成一可被吸入的(inhaled)氣霧]的裝置是已知的。這樣的裝置有時候被描述為是一種“加熱不點燃(heat-not-burn)”裝置或一種“菸草加熱產品(tobacco heating product, THP)”或“菸草加熱裝置(tobacco heating device”或類似物。用於氣化該可點燃抽吸的材料之至少一種組份的各式各樣不同的安排(arrangements)是已知的。
該材料可以是例如菸草或其它非菸草產品(non-tobacco products)或一組合(combination)，諸如一可含有或可不含有尼古丁(nicotine)的摻合混合料(blended mix)。
發明概要 以其最通用的情況而言，本發明提供一種使用一氣霧產生裝置而從一氣霧產生基質(aerosol-generating substrate)來產生氣霧的方法，其中該氣霧產生基質的部分(portions)具有不同的溫度剖面圖(temperature profiles)。
根據本發明之一個特別的具體例，被提供的是： 1) 一種使用一氣霧產生裝置而從一氣霧產生基質來產生氣霧的方法，該氣霧產生裝置具有至少一個熱源(heat source)被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質； 其中該氣霧產生基質包含有第一以及第二部分具有實質上相同的組成，和/或其中該氣霧產生基質包含有第一以及第二部分而無實體分隔(physical separation)存在於該等部分之間； 該方法包含下列步驟： 在該氣霧產生裝置中加熱該氣霧產生基質，而使得在加熱期間當中該氣霧產生基質的第一部分之一溫度剖面圖係不同於該氣霧產生基質的第二部分之一溫度剖面圖。
藉由隨著時間來控制該第一以及第二部分的溫度而使得該等部分的溫度剖面圖是不相同的，在使用期間當中控制氣霧的吸煙剖面圖(puff profile)是有可能。
2) 一種依據1)的方法，其中該加熱具有一為至少2分鐘的期間，而該氣霧產生基質的第一以及第二部分的每一者之溫度在至少一半的加熱期間當中是大於100℃。
3) 一種依據1)至2)之任一者的方法，其中該裝置包括： 一個第一熱源被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質的第一部分；以及 一個第二熱源被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質的第二部分。
藉由使用數個熱源，是有可能藉由控制該等熱源之每一者的加熱剖面圖(heating profiles)來準確地控制氣霧產生基質的各別部分之溫度剖面圖。
4) 一種依據3)的方法，其中在該加熱期間當中，該第一熱源的加熱剖面圖不同於該第二熱源的加熱剖面圖。
具有不同的加熱剖面圖之數個熱源的使用在該基質的各別部分中提供不同的溫度剖面圖。
5) 一種依據3)至4)之任一者的方法，其中該第一與第二熱源是可獨立控制的。
6) 一種依據3)至5)之任一者的方法，其中該第一熱源在該第二熱源之前開始加熱該氣霧產生基質。
以此方式來交錯(staggering)該加熱可容許快速的氣霧生成(fast aerosol production)以及長使用壽命(longevity of use)這兩者。
快速的氣霧生成以及長使用壽命亦可藉由一種方法來提供，在該方法中該第一熱源以一不同於該第二熱源的速率(rate)來提供熱給該氣霧產生基質。
7) 一種依據1)至6)之任一者的方法，其中該裝置具有一個嘴端(mouth end)以及一個遠端(distal end)，而該氣霧產生基質的第一部分被設置在要比該第二氣霧產生基質更靠近該裝置的嘴端。
8) 一種依據1)至7)之任一者的方法，其中一旦該至少一個或每一個熱源已開始加熱該氣霧產生基質，該熱源繼續加熱該氣霧產生基質直到對應於一個單次時間段(single session)的一段時間之結束。
9) 一種依據1)至8)之任一者的方法，其中該裝置包含有一個熱絕緣性組件(thermally insulative component)被設置在該至少一個熱源以及正在使用的氣霧產生基質之間，其中該熱絕緣性材料的配置(configuration)對於該氣霧產生基質的第一以及第二部分而言是不相同的。
這個方法允許使用一個熱源而使該基質的各種不同部分被給予不相同的溫度剖面圖。
10) 一種依據9)的方法，其中該氣霧產生基質的第一以及第二部分係利用一個單一熱源而被加熱。
在這個方法之一個特定具體例中，該第一部分的溫度在該氣霧產生基質的第二部分之前開始上升。這可能是特別有利的，因為它可容許快速的氣霧生成以及長使用壽命這兩者。
11) 一種依據1)至10)之任一者的方法，其中該氣霧產生基質包含有一菸草組份(tobacco component)。
12) 一種依據1)至11)之任一者的方法，其中該氣霧產生裝置是一菸草加熱產品。
13) 一種依據1)至12)之任一者的方法，其中該氣霧產生基質包含有：一菸草組份呈一數量以該氣霧產生基質的重量計係為60至90%，一填料(filler)呈一數量以該氣霧產生基質的重量計係為0至20%，以及一氣霧產生劑(aerosol generating agent)呈一數量以該菸草組成物的重量計係為10至20%。
14) 一種依據1)至13)之任一者的方法，其中該至少一個熱源或該等熱源的每一者之溫度係不超過240℃。
15) 一種依據1)至14)之任一者的方法，其中該裝置包含有一個動力源(power source)用以提供動力給該至少一個熱源。
16) 一種依據1)至15)之任一者的方法，其中該至少一個熱源是一薄膜加熱器(thin film heater)。
17) 一種依據1)至16)之任一者的方法，其中該氣霧產生裝置從該氣霧產生基質來提供一實質上恆定的吸煙剖面圖。
18) 一種氣霧產生裝置，包括： 一加熱室(heating chamber)具有第一以及第二加熱區(heating zones)被設置成用以加熱，但不點燃，一正在使用的氣霧產生基質； 其中該裝置被配置而使得在使用之時該第一加熱區的加熱剖面圖不同於該第二加熱區的加熱剖面圖。
19) 一種依據18)的裝置，其中該裝置進一步包括一具有第一以及第二部分的氣霧產生基質被設置在該加熱室之內，其中該第一以及第二加熱區被設置成用以分別地加熱，但不點燃，該氣霧產生基質的第一以及第二部分。
本發明的進一步特徵和優點將從以下參照附圖而被做出的本發明之較佳具體例的描述而變得明顯可見，該等具體例僅係作為示範例而被給予。
詳細說明 如此處所使用的，視情況而定“該(the)”可被用來意指“該(the)”或者“該或每一者(the or each)”。特別地，有關於“該至少一個熱源”而被描述的特徵可適用於當有存在時的第一、第二或更多的熱源。再者，關於一個“第一”或“第二”熱源而被描述的特徵可同樣地適用於不同具體例中的其他熱源。
如此處所使用的，術語“氣霧產生基質”意指在加熱之時會提供呈一氣霧形式之氣化組份(volatilised components)的材料。在某些具體例中，該氣霧產生基質可包含有一菸草組份，其中菸草組份是任何一種包含有下列之中的一者或多者：菸草或其衍生物(derivatives)的材料。該菸草組份可包含有研磨菸草(ground tobacco)、菸草纖維(tobacco fibre)、菸草絲(cut tobacco)、擠製菸草(extruded tobacco)、菸草莖(tobacco stem)、再造菸草(reconstituted tobacco)和/或菸草萃取物(tobacco extract)。在某些具體例中，該氣霧產生基質可包含有一菸草替代品(tobacco substitute)。
一氣霧產生裝置意指任何一種當在使用之時會從一氣霧產生基質來產生一氣霧的裝置。特別地，在不用點燃或燃燒一氣霧產生基質之下加熱該氣霧產生基質以形成一可被吸入的氣霧的裝置是已知的。這樣的裝置有時候被描述為是一種“加熱不點燃”裝置或一種“菸草加熱產品”或“菸草加熱裝置”或類似物。
同樣地，亦存在有所謂的“電子香菸裝置(e-cigarette devices)”，它們典型地氣化一可以或可不含有尼古丁之呈一液體形式的氣霧產生基質。但是，於此所預期的氣霧產生裝置藉由加熱一呈一固體形式的氣霧產生基質來提供一氣霧或蒸氣(vapour)。在一個特別的具體例中，該氣霧產生裝置是一菸草加熱產品。
一供本發明之用的氣霧產生裝置典型地是大抵細長的。該裝置具有一個第一端或近端或嘴端以及一個第二端或遠端。在使用時，使用者會從該氣霧產生裝置的嘴端吸入被形成的氣霧。該嘴端可為一敞端(open end)。
固體氣霧產生基質可為任何一種適合於與一氣霧產生裝置來使用的形狀。該氣霧產生基質可以是呈一可被***到該裝置中的匣(cartridge)或盒(cassette)或桿(rod)的形式或是有如該匣或盒或棒的部分而被提供。在某些具體例中，該氣霧產生基質是一細長的桿(elongate rod)。特別地，該氣霧產生基質可為一包含有一菸草組份之細長的桿。
該氣霧產生基質可包含有數個部分。一個如本文當中所使用的“部分”意指該氣霧產生基質之一個特別的空間部分(spatial part)。這些部分之間可能有實體分隔存在，或更通常地，這些部分之間可能無實體分隔存在：亦即，該氣霧產生基質之一個部分可能僅意指一個單一完整的基質(a unitary, whole substrate)之一特定的空間部分。該氣霧產生基質的部分不需要彼此具有相同的尺寸。
該氣霧產生基質可包含有兩個部分：一個第一以及第二部分。在一個具體例中，該氣霧產生基質包含有第一以及第二部分，其中該氣霧產生基質是一個單一主體(a unitary body)。亦即，該氣霧產生基質是一個連續的主體(a continuous body)，其中無實體分隔存在於該第一以及第二部之間，該第一以及第二部分從頭至尾可以或可不具有相同的組成。
該氣霧產生基質的第一以及第二部分可具有實質上相同的組成。在某些具體例中，該氣霧產生基質可由一個第一以及第二部分所組成，其中該第一以及第二部分具有實質上相同的組成，而使得該氣霧產生基質係由該組成所組成。當該氣霧產生基質中存在有數個部分，任何數目的基質部分(substrate portions)可具有實質上相同的組成。在一個特別的示範例中，該基質的所有部分具有實質上相同的組成。在一個具體例中，該氣霧產生基質是一個單一連續的主體而且無實體分隔存在於該第一以及第二部分之間，以及該第一以及第二部分具有實質上相同的組成。
在另一個具體例中，該氣霧產生基質的第一以及第二部分包含有不同的組份，亦即它們不具有實質上相同的組成。特別地，在該氣霧產生基質是一個單一連續的主體而且無實體分隔存在於該第一以及第二部分之間的具體例中，該第一以及第二部分可包含有不同的組份。
該氣霧產生基質可包含有多於兩個部分。舉例而言，該氣霧產生基質可包含有3個、4個、5個或多於5個部分。
在一個特別的具體例中，該氣霧產生基質可包含有一或多種菸草組份、填料組份、黏合劑(binders)以及氣霧產生劑。
該填料組份可為任何一種合適的無機填料材料(inorganic filler material)。合適的無機填料材料包含但不限於：碳酸鈣(calcium carbonate)[亦即白堊(chalk)]、珍珠岩(perlite)、蛭石(vermiculite)、矽藻土(diatomaceous earth)、膠質氧化矽(colloidal silica)、氧化鎂(magnesium oxide)、硫酸鎂(magnesium sulphate)、碳酸鎂(magnesium carbonate)，以及合適的無機吸附劑(inorganic sorbents)，諸如分子篩(molecular sieves)。碳酸鈣是特別合適的。在某些例子中，該填料包含有一種有機材料(organic material)，諸如木漿(wood pulp)、纖維素(cellulose)以及纖維素衍生物(cellulose derivatives)。
該黏合劑可為任何一種合適的黏合劑。在某些具體例中，該黏合劑包含有下列之中的一者或多者：一藻酸鹽(alginate)、纖維素或改質纖維素(modified celluloses)、多醣(polysaccharides)、澱粉(starches)或改質澱粉(modified starches)以及天然膠(natural gums)。
合適的黏合劑包含但不限於：包含有任何一種合適的陽離子(cation)之藻酸鹽(alginate salts)，諸如藻酸鈉(sodium alginate)、藻酸鈣(calcium alginate)以及藻酸鉀(potassium alginate)；纖維素或改質纖維素，諸如羥丙基纖維素(hydroxypropyl cellulose)以及羧甲基纖維素(carboxymethylcellulose)；澱粉或改質澱粉；多醣，諸如包含有任何一種合適的陽離子之果膠鹽(pectin salts)，諸如鈉、鉀、鈣或鎂果膠鹽；黃原膠(xanthan gum)、瓜爾膠(guar gum)以及任何一種其他合適的天然膠。
一黏合劑可以呈任何一種合適的數量(quantity)以及濃度(concentration)被包含在該氣霧產生基質中。
該“氣霧產生劑”是一種會促進一氣霧的產生之試劑。一氣霧產生劑可藉由促進一氣體(gas)之一初始氣化(initial vaporisation)和/或冷凝(condensation)至一可吸入的固態和/或液態氣霧來促進一氣霧的產生。在某些具體例中，該氣霧產生劑可改善來自該氣霧產生基質的氣味(flavour)之遞送(delivery)。
一般而言，任何合適的氣霧產生劑可被包含在本發明的氣霧產生基質中。合適的氣霧產生劑包含但不限於：一多元醇(polyol)，諸如山梨醇(sorbitol)、甘油(glycerol)，以及譬如丙二醇(propylene glycol)或三甘醇(triethylene glycol)的二醇(glycols)；一非-多元醇(non-polyol)，諸如單羥醇(monohydric alcohols)；高沸點烴(high boiling point hydrocarbons)；酸(acids)，諸如乳酸(lactic acid)；甘油衍生物(glycerol derivatives)；酯(esters)，諸如二乙酸甘油酯(diacetin)、三乙酸甘油酯(triacetin)、二乙酸三甘醇酯(triethylene glycol diacetate)、檸檬酸三乙酯(triethyl citrate)，或肉豆蔻酸酯(myristates)[包含肉豆蔻酸乙酯(ethyl myristate)與肉豆蔻酸異丙酯(isopropyl myristate)]，以及脂族羧酸酯(aliphatic carboxylic acid esters)[諸如硬脂酸甲酯(methyl stearate)、十二烷二酸二甲酯(dimethyl dodecanedioate)和十四烷二酸二甲酯(dimethyl tetradecanedioate)]。
在一個特別的具體例中，該氣霧產生基質包含有一菸草組份呈一數量以菸草組成物的重量計係為60至90%，一填料呈一數量以菸草組成物的重量計係為0至20%，以及一氣霧產生劑呈一數量以菸草組成物的重量計係為10至20%。該菸草組份可包含有紙再造菸草(paper reconstituted tobacco)呈一數量以該菸草組份的重量計係為70至100%。
該氣霧產生裝置包含有至少一個熱源被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質。在使用時，該至少一個熱源具有一個加熱剖面圖。如此處所使用的，“加熱剖面圖”意指從一熱源發射出的熱能(heat energy)隨著時間的變化(variation)。該熱源被使用以提供熱給該氣霧產生基質，俾以產生一氣霧。該氣霧產生基質藉由該熱源的加熱來造成該氣霧產生基質的溫度剖面圖。如此處所使用的，“溫度剖面圖”意指一材料的溫度隨著時間的變化。由此可見，該氣霧產生基質的溫度剖面圖衍生自該熱源的加熱剖面圖以及任何一個介於熱源和基質之間的中介空間(intervening space)的絕緣性質(insulative property)(包含當該空間被充填以材料或其它組份的時候)。
為避免疑義，一基質的溫度之變化，而因此即該基質的溫度剖面圖，係依賴於被該基質所接收的熱(不論是來自一位在一裝置中的熱源或者其他)。它是被該基質所接收的熱能之一產物，以及該基質的熱容量(heat capacity)。由此可見，一基質的組成可影響它吸收熱能的能力；亦即，該基質的熱容量可隨著組成而變化，因而影響該基質的溫度剖面圖(可能需要有更多的熱能來改變該基質的溫度)。它亦依賴於從一熱源至該基質的熱傳導(thermal conduction)之有效性(effectiveness)：一基質經由空氣而與該熱源距離得更遠，或者有更多的絕緣(insulation)存在於該基質和一熱源之間，更多的熱能必須由該熱源來產生俾以改變該基質的溫度。
相反地，一熱源的加熱剖面圖是由該熱源所產生的能量隨著時間的變化之一結果。它不是依據該熱源的組成或配置。相反地，它是從一熱源所產生的能量之數量的絕對量度(absolute measure)，該能量依序地可為一基質所經受(experienced)。這個經受的能量可引出(elicit)該基質中的溫度之一變化，因而影響該基質的溫度剖面圖。但是，雖然有可能參考熱能隨著時間的輸出(output)來界定一熱源的加熱剖面圖，參考隨著時間在該熱源處所量測的溫度來描述一加熱剖面圖可能是適當的。
如此處所使用的，“吸煙(puff)”意指使用者對由該氣霧產生裝置所產生的氣霧之一單次吸入(single inhalation)。
如此處所用的有關於一氣霧產生基質的一個部分之“操作溫度(operating temperature)”意指該部分的任何溫度，它落在一足以使一所欲數量的氣霧從該部分被產生的溫度範圍之內。
如此處所用的有關於一熱源的“操作溫度”意指該熱源的任何溫度，它落在一不用點燃該氣霧產生基質而足以從該基質產生一所欲數量之氣霧的溫度範圍之內。依據本發明之熱源的操作溫度之一例示性範圍可為從150℃至250℃。
如此處所用的“操作能量輸出(operating energy output)”意指來自一熱源之任何量級(magnitude)的熱能放射(heat energy emission)，它落在一不用點燃該氣霧產生基質而足以從該基質開始產生一所欲數量的氣霧之熱能的量級範圍之內。
如此處所述的方法被意欲要反映一個單次使用時間段(a single session of use)，亦即一吸入一被產生的氣霧的使用者利用該氣霧產生裝置直到該氣霧產生基質被耗盡(depleted)[在每次吸煙中的總顆粒狀物質產率(total particulate matter yield)(mg)會被一使用者認為不可接受地低之時點]之一單次使用期間(a single period of use)。該時間段(session)會具有一包含數個吸煙之期間(duration)。該時間段可具有一期間係從2至5分鐘，或3至4.5分鐘，或3.5至4.5分鐘，或適合地4分鐘。一個時間段係由該使用者致動(actuating)一位在該裝置上的按鈕(button)或開關(switch)而被啟動(initiated)，造成至少一個熱源來開始放射熱能(emitting heat energy)。
在一個時間段的期間當中該氣霧產生基質的每個部分之溫度較佳地是一升高的溫度(elevated temperature)歷時一持續的時間(a sustained period)。如此處所使用的，“升高的溫度”意指一高於50℃或高於100℃或高於150℃的溫度。如此處所使用的，“持續的時間”意指一段具有一包含數個吸煙之期間的時間，它等於或少於該時間段的期間。舉例而言，一持續的時間可為一段大於30秒或50秒或100秒或150秒或200秒的時間。一持續的時間亦可以參照吸煙來做界定：一持續的時間可為一段大於2或5或8或10次吸煙的時間。特別地，該氣霧產生基質的每個部分之溫度較佳地是一升高的溫度歷時一具有一期間為該時間段的至少25%、50%或75%之持續的時間。在一個進一步的具體例中，一旦該氣霧產生基質的一個部分在該時間段中是一升高的溫度，它在該時間段之剩餘期間維持在一升高的溫度下。
在某些具體例中，該氣霧產生基質的部分之溫度剖面圖在溫度的變化率(rate of change in temperature)上有差異。亦即，該等部分的溫度可在相同的時間下開始上升並到達實質上相同的溫度，但是在不同的時間點之下到達實質上相同的溫度。舉例而言，該氣霧產生基質的第一以及第二部分這兩者的溫度可在該時間段的起點(start)開始上升，但該第一部分可能相當快速地到達一操作溫度，而該第二部分可能在該第一部分之後才相當緩慢地到達這樣一個溫度。亦即，在一部分的該時間段中，溫度隨著時間的變化之量級對於該第一部分而言可能會比該第二部分為大。
配置該氣霧產生基質的第一部分俾以快速地到達一操作溫度而該第二部分更漸次地到達一操作溫度可能表示：氣霧被快速地提供給使用者，同時亦維持長使用壽命。一氣霧從該氣霧產生基質的第一部分開始被產生，成份(constituents)從該基質的該部分開始耗盡。逐漸地升高該第二部分的溫度允許進一步的氣霧之導入(introduction)俾以維持一穩定的氣霧遞送給使用者。
在其他具體例中，該氣霧產生基質的部分之溫度剖面圖可能在目標溫度(target temperature)上有差異。亦即，該等部分可在大約相同的時間下和/或在大約相同的速率下到達一目標溫度，但是該等部分的目標溫度不是相同的。舉例而言，該氣霧產生基質的第一以及第二部分這兩者的溫度可在該時間段的起點以相同的速率來開始上升，但該氣霧產生基質的第一部分可能上升至一操作溫度，而該第二部分可能上升至一溫度係低於該第一部分的溫度。在一個具體例中，該第二部分上升至一低於該操作溫度的溫度。在另一個具體例中，該第二部分上升至一操作溫度。在一個特別的具體例中，在該時間段的該第一部分中，該第一部分到達一操作溫度，但是該第二部分到達一低於該操作溫度之升高的溫度。
在進一步的具體例中，氣霧產生基質的部分之溫度剖面圖可能在溫度的變化率以及目標溫度這兩者上有差異。舉例而言，該第一部分的溫度可能相當快速地上升至一操作溫度，而該第二部分可能相當緩慢地上升至一低於該第一部分的溫度之升高的溫度(在該第一部分中溫度隨著時間的變化之量級係小於那個為該第一部分所具者歷時一部分的該時間段)。
在又進一步的具體例中，其中該等部分的溫度剖面圖在溫度的變化率上有差異、在目標溫度上有差異或者在這兩者上有差異，該等部分的溫度剖面圖亦可能在開始時間(start time)上有差異。舉例而言，該等部分的溫度亦可能在不同的時間點處開始上升：該等溫度剖面圖在時間上可能是“交錯的(staggered)”。在一個具體例中，該第一部分的溫度可能在該時間段的起點開始上升，但是該第二部分的溫度可能只有在一段已過了該時間段的起點之時間後才開始上升。
在該氣霧產生基質之一個部分的溫度剖面圖中可能存在有數個可辨別的階段(discernible stages)。舉例而言，在一個特殊的示範例中，當開始該時間段之時，該氣霧產生基質的第一部分可能快速地到達一指定的操作溫度(prescribed operating temperature)，並且維持在那個溫度之下歷時一持續的時間。在該時間段的一個較晚部分中，該第一部分的溫度可能下降至一指定的第二溫度，並且維持在那個溫度之下歷時一持續的時間。該第二溫度是一升高的溫度，並且可以是或可以不是一個操作溫度。在另一個特殊的示範例中，當開始該時間段之時，該氣霧產生基質的第二部分在溫度上可能非常緩慢地上升至一第一溫度或者根本不上升。在該時間段的一個較晚部分中，該第二部分的溫度可能快速地上升至一指定的第二溫度，並且維持在那個溫度之下歷時一持續的時間。該第二溫度可以是或可以不是一個操作溫度。在該時間段之一個又更晚的部分中，該第二部分的溫度可能快速地上升至一指定的第三溫度，並且維持在那個溫度之下歷時一持續的時間。該第三溫度是一個操作溫度。
在某些具體例中，該熱源可為一個電加熱構件(electrical heating means)。在某些具體例中，該電加熱構件是一個電阻性加熱元件(electrically resistive heating element)。
就“電阻性加熱元件”而論，這意謂當施加一電流至該元件時，該元件中的電阻(resistance)將電能(electrical energy)轉換為加熱該氣霧產生基質的熱能(thermal energy)。該加熱元件可以呈一電阻線、網格、線圈(resistive wire, mesh, coil)和/或數條線(a plurality of wires)的形式。在某些具體例中，該熱源可為一薄膜加熱器(thin-film heater)。
該加熱元件可包含有一金屬(metal)或金屬合金(metal alloy)。金屬是電力(electricity)和熱能的優良導體。合適的金屬包含但不限於：銅(copper)、鋁(aluminium)、鉑(platinum)、鎢(tungsten)、金(gold)、銀(silver)以及鈦(titanium)。合適的金屬合金包含但不限於：鎳鉻合金(nichrome)以及不鏽鋼(stainless steel)。
在一個具體例中，該熱源可以是一個可藉由使用一個變化磁場(varying magnetic field)之穿透(penetration)來加熱的材料，亦即該氣霧產生基質可以藉由感應加熱(induction heating)而被加熱。在這個具體例中，該裝置可以包含有一個電磁鐵(electromagnet)以及一個用於使一變化電流(varying electrical current)[諸如一交流電流(alternating current)]通過該電磁鐵的裝置。當該電磁鐵以及該熱源被合適地相對地置放而使得透過該電磁鐵而被生成之結果的變化磁場穿透該熱源之時，一或多個渦電流(eddy currents)在該熱源之內被生成。該熱源對於電流的流動具有一阻力，因此當這樣的渦電流在目標物(object)內被生成之時，它們抵抗該目標物的電阻之流動導致該目標物被加熱。一個能夠被感應地加熱的目標物被知之為是一個感受器(susceptor)。該熱源可為一個感受器。
相較於使用供熱生成(heat generation)的燃燒(combustion)，使用電阻加熱系統(electrical resistance heating systems)是有利的，因為更容易來控制熱生成的速率，而且熱更容易來產生較低位準。電加熱系統的使用因此對於從一菸草組成物來產生一氣霧允許有更大的控制。使用感應加熱系統亦可為有利的–變化磁場量級可以藉由控制電磁鐵而被容易地控制。更甚者，由於感應加熱不需要有一實體連接(physical connection)被提供於該變化磁場的來源和該熱源之間，對於加熱剖面圖的設計自由度(design freedom)與控制可以是更大的而且成本可以是較低的。
該氣霧產生裝置可包含有一個動力源用以提供動力給該至少一個熱源。一般而言，這會是一個電源來源(electrical power source)用以提供電源給該至少一個熱源。在一個例示性具體例中，該裝置進一步具有一個控制器(controller)用以控制從該電源來源至該至少一個熱源的電源之供應(supply)。在這樣的具體例中，有可能藉由控制通過時間(through time)被提供給該熱源的動力來控制該熱源的加熱剖面圖。藉由控制該熱源的加熱剖面圖，有可能控制該氣霧產生基質的溫度剖面圖，因而控制正在使用的氣霧產生裝置之氣霧生成。
為了準確地控制該熱源的熱輸出量(heat output)，該裝置可包含有至少一個溫度感測器(temperature sensor)。該感測器可被設置在該熱源的附近或裡面，或者在該氣霧產生基質的附近或裡面。合適的溫度感測器包含熱電偶(thermocouples)、熱電堆(thermopiles)或電阻測溫計(resistance temperature detectors, RTDs)[亦被稱之為電阻溫度計(resistance thermometers)]。在一個特別具體例中，該裝置包含有至少一個RTD。透過該溫度感測器被量測的溫度數據(temperature data)可以被傳達給一個控制器。再者，它在一熱源已到達一指定的溫度之時可以傳達給該控制器，而使得該控制器可因此來改變動力的供應。
在該裝置包含有至少一個電阻性加熱元件、一個電源來源、一個控制器亦以及至少一個溫度來源(temperature source)的情況下，該至少一個加熱元件隨者時間的加熱剖面圖係由該控制器的程式設計(programming)來予以預先定義(predefined)。在一個特別的具體例中，被供應至該至少一個加熱元件的動力之控制不是依賴於何時發生一個吸煙的偵測。亦即，該控制器不回應一吸煙感測器(puff sensor)來起動(activate)、停用(deactivate)或要不然顯著地變化一加熱元件的控制；相對地，該等加熱剖面圖係根據該時間段中的時間點(time points)而被預先定義。舉例而言，該控制器可被程式化(programmed)俾以在使用者啟動該時間段過了一段被預先定義的時間之後提供一不同數量的動力給該至少一個加熱元件，因而改變在那個時間下的熱輸出量。
藉由控制該氣霧產生基質的第一以及第二部分的溫度剖面圖而使得正在使用的該第一部分的溫度剖面圖不同於那個為該第二部分所具者，在該氣霧產生裝置的使用期間當中來控制所謂的“吸煙剖面圖”是有可能的。特別地，在該氣霧產生裝置的全程使用(throughout use)中提供一實質上恆定的吸煙剖面圖是有可能的。如此處所用的“吸煙剖面圖”或“逐口吸煙剖面圖(puff per puff profile)”意指當該氣霧被使用者消耗(consumed)時，每一個吸煙中的總顆粒狀物質產率(mg)的數量。
一種用以控制該氣霧產生基質的第一以及第二部分的溫度剖面圖而使得正在使用的該等部分的溫度剖面圖不相同之方法是使用一種氣霧產生裝置包含有兩個熱源：一個第一熱源以及一個第二熱源。在這樣的一種裝置與一個包含有第一以及第二部分的氣霧產生基質被使用的情況下，該第一熱源被設置成用以加熱，但不點燃，該氣霧產生基質的第一部分，而該第二熱源被設置成用以加熱，但不點燃，該氣霧產生基質的第二部分。
在進一步的具體例中，該裝置可包含有多於兩個熱源。舉例而言，該裝置可包含有3個、4個、5個或多於5個熱源。在這樣的具體例中，視情況而定，與該裝置被使用的氣霧基質將會包含有至少3個、4個、5個或多於5個部分。可能的情況是：氣霧產生基質的部分之數量要比熱源為多。在一個較佳具體例中，該裝置恰好包含有兩個熱源。
在一個進一步的具體例中，在加熱該氣霧產生基質的步驟當中，該第一熱源的加熱剖面圖可以不同於該第二熱源的加熱剖面圖。在上面所述的配置中，該氣霧產生基質的第一以及第二部分的溫度剖面圖分別地衍生自該第一以及第二熱源的加熱剖面圖。因此，令該第一以及第二熱源的加熱剖面圖相異將會導致該氣霧產生基質的第一以及第二部分的溫度剖面圖不相同。
該第一以及第二熱源可以被獨立地控制；亦即，該第一熱源與該第二熱源可以被分開地控制。在一個這樣的具體例中，該裝置可包含有一個動力源以及一個控制器，它們可獨立地提供動力給該等熱源之每一者。在該動力源是一個電源來源的情況下，獨立於從該電源來源至該第二熱源的電源供應之外，該控制器可控制從該電源來源至該第一熱源的電源供應。藉由控制被供應至正在使用的該等熱源之每一者的動力，該等熱源的加熱剖面圖可被控制，因而提供一具有第一以及第二部分的氣霧產生基質，該第一以及第二部分具有多於一個溫度剖面圖。
該第一以及第二熱源可為一個單一加熱元件的部分，該等部分能夠具有不同的加熱剖面圖。然而，較佳地，該第一以及第二熱源是實體分隔的單元(physically separate units)。在該等熱源是電阻性加熱元件的情況下，該等加熱元件可被供應以分開的電流；亦即，該等加熱元件可以不是相同電路(same electrical circuit)的部分。
藉由使用兩個熱源，藉由控制該等熱源之每一者的加熱剖面圖來準確地控制該氣霧產生基質的第一以及第二部分之溫度剖面圖是有可能的。控制該等熱源的加熱剖面圖依次地控制該氣霧產生基質的該等部分之溫度剖面圖，因為該等溫度剖面圖衍生自該等熱源的加熱剖面圖以及介於熱源和基質之間的中介空間的絕緣性質。
雖然該等熱源的加熱剖面圖引出(induce)該氣霧產生基質的該等部分之溫度剖面圖，該等加熱剖面圖以及溫度剖面圖可能不完全地對應。舉例而言：在熱能從該氣霧產生基質的一個部分傳導至另一者的形式中可能存在有“洩放(bleed)”；在從該等熱源傳導熱能至該基質之中可能存在有變化；端視該基質的熱容量而定，在該氣霧產生基質之溫度剖面圖的變化以及該等熱源之加熱剖面圖的變化之間可能存在有一落差(lag)。
在該裝置包含有一個控制器的具體例中，該控制器可以被程式化以控制該等熱源的加熱剖面圖，而使得該等熱源的加熱剖面圖引出該氣霧產生基質的第一以及第二部分之指定的溫度剖面圖。舉例而言，該控制器可以被程式化以控制被供應至該等熱源的電流，而使得該等熱源的加熱剖面圖(以及因此該氣霧產生基質的第一以及第二部分之被引出的溫度剖面圖)在溫度的變化率、目標溫度、開始時間或此等之任一組合上有差異。特別地，該控制器可以被程式化以控制該等熱源的加熱剖面圖，俾以引出被特別地描述於上的氣霧產生基質之部分的溫度剖面圖之任何一者。
在該等熱源是電阻性加熱元件的一個特別具體例中，在供應一電流至該第二熱源之前，一電流可以被供應至該第一熱源。在該第一熱源已從該基質開始產生氣霧之後，該第二熱源可以被“逐步引進(phased in)”俾以從該基質產生進一步的氣霧。
雖然該等熱源的加熱剖面圖可為交錯的，它們不變地重疊(invariably overlap)。亦即，在有數個熱源存在的情況下，在該時間段中將會存在有至少一段時間當中有多於一個熱源在供應熱能給該氣霧產生基質。在當中存在有兩個熱源的一個示範例中，在該時間段中將會存在有至少一段時間當中該第一以及第二熱源這兩者供應熱能給該氣霧產生基質。特別地，在各個熱源是一個被配置成用以接收一來自一被一控制器所控制之電源來源的電流之電阻性加熱元件的情況下，在該時間段中將會存在有至少一段時間當中該第一以及第二熱源被供應以一電流。
在某些具體例中，該第一熱源(而因此該氣霧產生基質的第一部分)被設置成要比該第二熱源(而因此該氣霧產生基質的第二部分)更靠近該裝置的嘴端。在一個特別的具體例中，在該第二熱源開始放射熱能而因此加熱該氣霧產生基質的第二部分之前，被設置成要比該第二熱源更靠近該裝置之嘴端的該第一熱源開始放射熱能而因此加熱該氣霧產生基質的第一部分。
在一時間段期間當中，該等熱源的每一者較佳地放射熱能歷時一持續的時間。特別地，該等熱源的每一者放射熱能歷時一具有一期間為該時間段的至少25%、50%或75%之持續的時間。在一個具體例中，一旦每個熱能在該時間段中已開始放射熱能，每個熱能繼續放射熱能直到該時間段的結束，在那個時候該氣霧產生基質被耗盡。換句話說，在各個熱源是一個被配置成用以接收一來自一被一控制器所控制之電源來源的電流之電阻性加熱元件的情況下，一旦每個熱能已開始接收一來自該電源來源的電流，它將會繼續被供應以一電流直到該時間段的結束，在那個時候該氣霧產生基質被耗盡。
放射熱能歷時一持續的時間可能意謂：該裝置提供實質上恆定的氣霧成形(aerosol formation)，不需要將該氣霧產生基質的部分加熱至一非常高的溫度，或者不需要該熱源要具有一非常高的溫度。這可幫助避免該氣霧產生基質的過度加熱(overheating)或炭化(charring)。舉例而言，在某些具體例中，一被設置在該氣霧產生裝置內的熱源之溫度在使用之時係不超過240℃。這確保菸草未被過度加熱。
本發明的另一個方面是被用來產生氣霧的裝置。在一個具體例中，該氣霧產生裝置具有一基質或加熱室具有第一以及第二加熱區。該加熱室一般而言是呈一中空圓柱形管(hollow cylindrical tube)的形式，該氣霧產生基質被***於內以供使用之時加熱。該室被配置而使得當該基質被***到空腔(cavity)之內時，該第一以及第二加熱區分別地對應於該氣霧產生基質的第一以及第二部分。在一個特別的具體例中，該等加熱區沿著該加熱室被縱向地對齊(aligned longitudinally)。
該裝置進一步包含有至少一個熱源。在使用之時，該第一以及第二加熱區從該至少一個熱源分別地將熱能轉移(transfer)至該氣霧產生基質的第一以及第二部分。在某些具體例中，該裝置包含有一個第一熱源以及一個第二熱源。在這樣的具體例中，該第一以及第二加熱區對應於該第一以及第二熱源。
較佳地，該第一以及第二加熱區將熱能轉移該氣霧產生基質的外部表面(external surface)。亦即，較佳地，既非該至少一個熱源亦非該第一以及第二加熱區被設置在正在使用的氣霧產生基質之內。這樣可以允許利用該氣霧產生裝置來使用一特別容易移除的和/或置放的氣霧產生基質。
在進一步的具體例中，該裝置可包含有多於兩個加熱區。舉例而言，該裝置可包含有3個、4個、5個或多於5個加熱區。在這些示範例中，視情況而定，該裝置可包含有任何數目的熱源。可能的情況是：加熱區之數量要比熱源為多。
該至少一個熱源可為環形(annular)或至少部分環形(part-annular)。在一個具體例中，該加熱元件可為一薄膜加熱器。在另一個具體例中，在該加熱元件為環形的情況下，該氣霧產生基質係呈一桿的形式。較佳地，在使用之時該氣霧產生基質同軸地位處在該熱源的環形空間(annulus)之內，特別是在該氣霧產生基質係呈一桿之式的情況下。
在一個較佳具體例中，該氣霧產生基質恰好包含有兩個熱源沿著該加熱室被縱向地設置。圖1是該加熱室之一橫截面，在那個時候有該基質被設置於該室之內。該氣霧產生裝置恰好包含有兩個熱源102和104沿著該加熱室100被縱向地設置。特別地，該第一熱源102被設置在要比該第二熱源104更靠近嘴端106。該第二熱源104被設置在要比該第一熱源102更靠近遠端108。該氣霧產生基質200包含有一個第一部分202以及一個第二部分204。在使用之時，在該第二熱源104供應熱能給該第二部分204之前，該第一熱源104供應熱能給該第一部分202。
另一種用以控制該氣霧產生基質的第一以及第二部分之溫度剖面圖的方法(它可結合數個如上面所討論之具有不同的加熱剖面圖之熱源或作為該等熱源之一替代物而被使用)是熱絕緣性材料或組件的使用。在某些具體例中，一熱絕緣性材料被設置在該至少一個熱源以及該第一與第二加熱區之間，而藉此至少部分地抑制(inhibiting)熱從該至少一個熱源轉移至正在使用的氣霧產生基質。對於該第一與第二加熱區，該絕緣性材料或組件被不同地配置，而使得如果實質上相同數量的熱能沿著該兩個加熱區的方向從該至少一個熱源被放射出，該第一加熱區轉移給該氣霧產生基質的第一部分之熱能數量怎樣都不會相同於該第二加熱區轉移給該氣霧產生基質的第二部分之熱能數量，因此該等部分的溫度剖面圖將會彼此不同。這樣一種配置的示範例可能是一絕緣性材料被設置在該至少一個熱源以及該第一加熱區之間，但在該至少一個熱源以及該第二加熱區之間不存在有這樣的絕緣性材料。
在一個特別的具體例中，該氣霧產生基質的第一以及第二部分被一個單一熱源所加熱。亦即，該第一以及第二部分之不同的溫度剖面圖單獨衍生自該絕緣性材料的配置。
例示性絕緣性材料包含氣凝膠(aerogels)、溶膠-凝膠(sol-gels)或陶瓷(ceramics)。舉例而言，該絕緣性材料可包含有玻璃(glass)、矽膠(silica gel)、石膏纖維(calcium sulfate fibres)或碳纖維(carbon filaments)。該絕緣性材料可為一真空絕緣之層(a layer of vacuum insulation) – 一個被一提供一被抽真空(evacuated)至低壓(low pressure)的內部區域(internal region)之材料所限定的層。
實施例 在一個包含有下列的氣霧產生裝置中： 一菸草桿(tobacco rod)包含有第一以及第二部分； 一第一以及第二電阻性加熱元件對應於該桿之各別的部分； 一電源來源； 數個RTDs；以及 一用以控制被供應至該第一以及第二電阻性加熱元件的動力之控制器； 該控制器被程式化以進行下列： 當該裝置被接通(switched on)時，提供動力給該第一電阻性加熱元件俾以立即加熱該元件至一為240℃的溫度； 一旦該元件到達240℃，維持它在那個溫度之下； 從開啟該裝置過了75秒，提供動力給該第二電阻性加熱元件俾以立即加熱該元件至一為160℃的溫度； 一旦該元件到達160℃，維持它在那個溫度之下； 從開啟該裝置過了135秒，提供動力給該第二電阻性加熱元件俾以立即加熱該元件至一為240℃的溫度； 一旦該元件到達240℃，維持它在那個溫度之下； 從開啟該裝置過了145秒，將該第一電阻性加熱元件的溫度降低至135℃； 從開啟該裝置過了280秒，停機(shut down)。
圖2顯示如所程式化的該二加熱元件之一加熱器記錄曲線(heater trace)。圖3顯示該等加熱元件當為對應於該二加熱元件之RTDs所記錄的溫度記錄曲線(temperature trace)。這個第二記錄曲線考慮到該等加熱元件要到達指定的溫度所需之時間，以及該氣霧產生基質的第二部分之溫度的上升，儘管只有該第一加熱元件加熱該基質的第一部分。
被描述於此的各種不同的具體例僅是為了要幫助瞭解以及教導被請求專利保護的特徵而被呈現。這些具體例僅是作為具體例之一代表性樣品而被提供，並且沒有消耗性(exhaustive)和/或排他性(exclusive)。應予以瞭解的是：被描述於此的優點、具體例、示範例、功能、特徵、結構和/或其他方面不被考慮是對如請求項(claims)所界定的本發明之範圍的限制或者該等請求項之等效物(equivalents)的限制，並且其他的具體例可被利用而且修改(modifications)可在不逸脫出所請求專利保護的發明之範圍下被做出來。本發明之各種不同的具體例可合適地包含有(comprise)下列、由下列所構成(consist of)或基本上由下列所構成(consist essentially of)：除了被特別地描述於此的那些之外，所揭示的元件、組件、特徵、部分、步驟、構件(means)等等之適當組合。此外，本案揭露內容可能包含其他目前未請求專利保護但可能在未來請求專利保護的發明。
100‧‧‧加熱室
102‧‧‧第一熱源
104‧‧‧第二熱源
106‧‧‧嘴端
108‧‧‧遠端
200‧‧‧氣霧產生基質
202‧‧‧第一部分
204‧‧‧第二部分
圖1是一依據本發明之一具體例的氣霧產生裝置之示意圖(schematic diagram)，顯示有氣霧產生基質被設置於內的加熱室之一橫截面(cross-section)。 圖2是一有關於本發明之一具體例的圖(graph)，顯示一氣霧產生裝置中的兩個熱源在加熱一氣霧產生基質之時的程式化加熱剖面圖(programmed heating profiles)。 圖3是一有關於本發明之一具體例的圖(graph)，顯示一氣霧產生基質中的兩個部分在被一氣霧產生裝置中的兩個熱源加熱之時的溫度剖面圖。

Claims (19)

  1. 一種使用一氣霧產生裝置而從一氣霧產生基質來產生氣霧的方法，該氣霧產生裝置具有至少一個熱源，該熱源被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質； 其中該氣霧產生基質包含有具有實質上相同組成之第一以及第二部分，和/或其中該氣霧產生基質包含有第一以及第二部分而無實體分隔介於該等部分之間； 該方法包含下列步驟： 在該氣霧產生裝置中加熱該氣霧產生基質，而使得在加熱期間當中該氣霧產生基質的第一部分之一溫度剖面圖係不同於該氣霧產生基質的第二部分之一溫度剖面圖。
  2. 如請求項1的方法，其中該加熱具有一至少為2分鐘的期間，且該氣霧產生基質的第一以及第二部分的每一者之溫度在至少一半的加熱期間當中是大於100℃。
  3. 如請求項1或2的方法，其中該裝置包括： 一個第一熱源，其被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質的第一部分；以及 一個第二熱源，其被設置成用以加熱，但不點燃，正在使用的氣霧產生基質的第二部分。
  4. 如請求項3的方法，其中在該加熱期間當中，該第一熱源的加熱剖面圖係不同於該第二熱源的加熱剖面圖。
  5. 如請求項3至4之任一項的方法，其中該第一與第二熱源是可獨立控制的。
  6. 如請求項3至5之任一項的方法，其中該第一熱源在該第二熱源之前開始加熱該氣霧產生基質。
  7. 如請求項1至6之任一項的方法，其中該裝置具有一個嘴端以及一個遠端，且該氣霧產生基質的第一部分被設置在要比該第二氣霧產生基質更靠近該裝置的嘴端。
  8. 如請求項1至7之任一項的方法，其中一旦該至少一個或每一個熱源已開始加熱該氣霧產生基質，該熱源繼續加熱該氣霧產生基質直到對應於一個單次時間段的一段時間之結束。
  9. 如請求項1至8之任一項的方法，其中該裝置包含有一個熱絕緣性組件，其被設置在該至少一個熱源以及正在使用的氣霧產生基質之間，其中該熱絕緣性材料的配置對於該氣霧產生基質的第一以及第二部分而言是不相同的。
  10. 如請求項9的方法，其中該氣霧產生基質的第一以及第二部分係利用一個單一熱源而被加熱。
  11. 如請求項1至10之任一項的方法，其中該氣霧產生基質包含有一菸草組份。
  12. 如請求項1至11之任一項的方法，其中該氣霧產生裝置是一菸草加熱產品。
  13. 如請求項1至12之任一項的方法，其中該氣霧產生基質包含有：一菸草組份呈一數量以該氣霧產生基質的重量計為60至90%，一填料呈一數量以該氣霧產生基質的重量計為0至20%，以及一氣霧產生劑呈一數量以該菸草組成物的重量計為10至20%。
  14. 如請求項1至13之任一項的方法，其中該至少一個熱源或該等熱源的每一者之溫度不超過240℃。
  15. 如請求項1至14之任一項的方法，其中該裝置包含有一個動力源用以提供動力至該至少一個熱源。
  16. 如請求項1至15之任一項的方法，其中該至少一個熱源是一薄膜加熱器。
  17. 如請求項1至16之任一項的方法，其中該氣霧產生裝置從該氣霧產生基質提供一實質上恆定的吸煙剖面圖(puff profile)。
  18. 一種氣霧產生裝置，包括： 一加熱室，其具有第一以及第二加熱區，該等加熱區被設置成用以加熱，但不點燃，一正在使用的氣霧產生基質； 其中該裝置被配置而使得在使用之時該第一加熱區的加熱剖面圖係不同於該第二加熱區的加熱剖面圖。
  19. 如請求項18的裝置，其中一包含有第一以及第二部分的氣霧產生基質被設置在該裝置的加熱室之內，該等第一以及第二加熱區被設置成用以分別地加熱，但不點燃，該氣霧產生基質的第一以及第二部分。
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