TW202135688A

TW202135688A - 氣溶膠產生系統

Info

Publication number: TW202135688A
Application number: TW110108638A
Authority: TW
Inventors: 東尼雷維爾
Original assignee: 瑞士商傑太日煙國際股份有限公司
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2021-10-01
Also published as: US20230100677A1; CN115209753A; WO2021180860A1; EP4117469A1; JP2023516248A

Abstract

揭露了一種氣溶膠產生系統，該氣溶膠產生系統包括：消耗品，該消耗品包括包含氣溶膠產生基質的桿狀部分；加熱腔室，該加熱腔室包括第一端、第二端、以及在該第一端與該第二端之間圍繞該加熱腔室延伸的側壁，該加熱腔室被配置用於接納該消耗品的桿狀部分；以及加熱器，該加熱器被配置用於將熱從該側壁遞送到加熱腔室，其中：該腔室的寬度大於該桿狀部分的寬度，該消耗品包括圍繞該桿狀部分的長度軸線的彈性部分，該加熱腔室進一步包括從該側壁延伸並圍繞該加熱腔室的內周分佈的多個向內突出部，並且該等突出部被配置為與該彈性部分接合並向其施加壓力，以將該消耗品定位在該腔室內。

Description

氣溶膠產生系統

本揭露關於一種氣溶膠產生系統，在該氣溶膠產生系統中，加熱氣溶膠產生基質以形成氣溶膠。本揭露尤其適用於一種可擕式氣溶膠產生裝置，該裝置可以是自含式的且低溫的。此類裝置可以藉由傳導、對流和/或輻射來對煙草或其他合適氣溶膠基質材料進行加熱而不是點燃，以產生供吸入的氣溶膠。

在過去幾年裡，風險被降低或風險被修正的裝置（也稱為汽化器）的普及和使用快速增長，這有助於幫助想要戒煙的習慣性吸煙者戒掉比如香煙、雪茄、小雪茄和捲煙等傳統煙草產品。可利用對可氣溶膠化的物質進行加熱或加溫、與在傳統煙草產品中點燃煙草完全不同的各種裝置及系統。

常用的、風險被降低或風險被修正之裝置係受熱基質的氣溶膠產生裝置或加熱不點燃式裝置。這種類型的裝置藉由將氣溶膠基質加熱到通常在150°C到350°C範圍內的溫度來產生氣溶膠或蒸氣，該氣溶膠基質通常包括潮濕的煙葉或其他合適的可氣溶膠化的材料。加熱但不燃燒或灼燒氣溶膠基質會釋放氣溶膠，這種氣溶膠包括使用者所尋求的組分但不包括燃燒和灼燒產生的毒性致癌副產物。此外，藉由加熱煙草或其他可氣溶膠化的材料產生的氣溶膠通常不包括由燃燒和灼燒產生的可能對於使用者來說不愉快的燒焦味或苦味，因此，基質不需要糖和其他添加劑，糖和添加劑通常添加到此類材料以使煙霧和/或蒸氣對於使用者來說更美味。

在此類裝置中，氣溶膠基質通常以包含有限量的氣溶膠產生基質的消耗品的形式提供，並且能夠產生有限量的氣溶膠。對於給定量的基質，期望增加氣溶膠產量。

根據第一方面，本揭露提供了一種氣溶膠產生系統，該氣溶膠產生系統包括：消耗品，該消耗品包括包含氣溶膠產生基質的桿狀部分；加熱腔室，該加熱腔室包括第一端、第二端、以及在該第一端與該第二端之間圍繞該加熱腔室延伸的側壁，該加熱腔室被配置用於接納該消耗品的桿狀部分；以及加熱器，該加熱器被配置用於將熱穿過該側壁遞送到該加熱腔室，其中：該腔室的寬度大於該桿狀部分的寬度，該消耗品包括圍繞該桿狀部分的長度軸線的彈性部分，該加熱腔室進一步包括從該側壁延伸並圍繞該加熱腔室的內周分佈的多個向內突出部，並且該等突出部被配置為與該彈性部分接合並向其施加壓力，以將該消耗品定位在該腔室內。

藉由提供寬度大於桿狀部分的寬度的腔室，可以將消耗品更容易地***腔室中。

然而，加熱器不能完全均勻地加熱該加熱腔室。因此，將消耗品鬆動地留在較寬的腔室內可能降低加熱效率和氣溶膠產生效率。藉由提供被配置為與消耗品接合的向內突出物，可以將消耗品固持在進行加熱的較佳的位置。

此外，藉由將突出部配置用於向彈性部分施加壓力，這防止了消耗品變形、與突出部脫接合、並且從較佳的位置移開。

更進一步，藉由圍繞桿狀部分之長度軸線向彈性部分施加壓力，突出部同時向氣溶膠產生基質之至少一部分施加壓力。基質的這種壓縮改善了氣溶膠產生效率。

突出部之大小可以被確定為使得腔室中的突出部之間之空間小於彈性部分之寬度。由此，彈性部分被壓縮匹配在突出部之間。

視需要，該等突出部相對於該長度軸線對稱地配置，以輔助將消耗品定位在腔室的中心。

將消耗品定位在腔室的中心適合於加熱器圍繞側壁對稱地設置以便提高將熱遞送到加熱腔室的效率之實施方式。將消耗品定位在腔室的中心還使系統使用起來更加直觀，因為使用者以相同方式將消耗品***腔室中，而與加熱腔室圍繞其長度軸線之取向無關。

視需要，加熱腔室的第一端係開放的以接納桿狀部分，並且加熱腔室之第二端係封閉的。

在加熱腔室僅在一端係開放之情況下，突出部具有第二優點，即，在消耗品與加熱腔室的側壁之間提供空間，該空間可以用作空氣入口，以便使用者或泵將空氣吸入消耗品的一端並從消耗品的另一端部提取產生的氣溶膠。

視需要，當彈性部分被0.4 N的力垂直於桿形之長度軸線壓縮時，消耗品表現出低於10%的應變率。

更較佳的是，當彈性部分被0.4 N的力垂直於桿形之長度軸線壓縮時，該消耗品表現出在1%和8%之間的應變率。

視需要，當彈性部分被8 N的力垂直於桿形之長度軸線壓縮時，消耗品表現出低於15%的應變率。

更較佳的是，當彈性部分被8 N的力垂直於桿形之長度軸線壓縮時，消耗品表現出5%至14%之間的應變率。

該等參數提供的消耗品足夠穩固，以保持與突出部在較佳的位置接合從而進行加熱。但是，如果消耗品過於穩固，則可能根本難以***該消耗品。

視需要，該桿狀部分包括環繞基質的包裹物，並且彈性部分包括該包裹物的一部分。

藉由提供至少部分彈性的包裹物，當在加熱腔室內時，消耗品可以更好地維持其形狀，從而改進空氣流動穿過消耗品和氣溶膠之產生。

視需要，該包裹物包括纖維素紙。在替代方案中，該包裹物包括具有鋁箔層的纖維素紙。

視需要，該基質包括煙草。

視需要，該基質包括包含煙草粉末和氣溶膠形成劑的隨機定向煙草絲。煙草絲可以藉由切割通紙形成、擠出或鑄造獲得的煙草片材而獲得。

已經發現，與當氣溶膠產生基質包括聚集煙草片材的情況相比，隨機定向煙草絲提供了更穩固或更均勻穩固的桿狀部分。

視需要，基質密度在0.3 mg/mm³ 至0.6 mg/mm³ 之間。

發明人已經發現，尤其是當基質包括隨機定向煙草絲時，增加基質密度（以包裹物內每單位體積的質量測量）增大了桿狀部分之穩固性，而過大的密度可能導致低效的氣溶膠產生。

視需要，基於基質的總重量，該基質包括在60 wt. %至85 wt. %之間的煙草葉片和在8 wt. %至20 wt. %之間的氣溶膠形成劑和在5 wt. %至15 wt. %之間的填料。

視需要，該基質係具有軟粒狀紋理的壓縮煙草基質或係慕斯。

視需要，加熱器被配置用於將加熱腔室的內部加熱到至少190°C。

更較佳的是，加熱器被配置用於將加熱腔室的內部加熱到230°C至260°C之間。

視需要，其中加熱器被配置用於在整個抽吸順序時間期間將加熱腔室的內部維持在至少較佳的是高於190℃、最較佳的是高於200℃。

當基質包括煙草時，氣溶膠係尼古丁氣溶膠。發明人已經發現，上述特定的煙草密度範圍、煙草的形式、和加熱曲線顯著改進了尼古丁之量，當經由從加熱腔室的側壁延伸的突出部對基質施加壓力時，可以由給定量之基質產生尼古丁。

視需要，突出部係沿著側壁延伸的肋，使得當桿狀部分被接納在加熱腔室中時，肋平行於桿狀部分的長度軸線延伸。

視需要，基質被佈置在桿狀部分的沿著長度軸線延伸的預定區段中，並且肋的長度為該預定區段的長度的至少50%。

更較佳的是，肋的長度在該預定區段的長度的60%至70%之間。

消耗品通常除了基質區段外還包含其他區段。例如，消耗品可以包含空氣腔室或一個或多個過濾區段。該等區段不需要被加熱器有效地加熱。另一方面，包含基質的預定區段較佳的是沿其長度受到壓力，以改進加熱效率和氣溶膠產生效率。藉由使肋沿著預定區段的主要部分延伸，可以顯著改進氣溶膠產生效率。

圖1A係實施本發明的氣溶膠產生系統之示意性截面圖。

參照圖1A，消耗品1位於氣溶膠產生裝置2內以產生氣溶膠。

消耗品1包括桿狀部分11、圍繞桿狀部分11的長度軸線的彈性部分12、和過濾器14。

桿狀部分11包含氣溶膠產生基質。氣溶膠產生基質係在被加熱時產生氣溶膠之材料。氣溶膠可以被動地允許從氣溶膠產生系統驅散，但是較佳的是藉由穿過過濾器14的空氣流從消耗品1中吸出。

氣溶膠產生基質可以例如包括煙草或尼古丁。基質可以是固體塊，或者可以是包裝在包裹物13中的鬆散材料。較佳的是，基質包括含有煙草粉末和氣溶膠形成劑的隨機定向煙草絲。合適的氣溶膠形成劑包括：比如山梨醇、丙三醇的多元醇和如丙二醇或三甘醇的乙二醇；比如一元醇的非多元醇、比如乳酸的酸、丙三醇衍生物、比如三醋精、三甘醇二乙酸酯、檸檬酸三乙酯、甘油或植物甘油的酯。在一些實施方式中，氣溶膠產生劑可以是丙三醇、丙二醇、或丙三醇與丙二醇的混合物。煙草絲可以藉由以下過程來獲得：例如將煙草粉末和氣溶膠形成劑混合、將混合物乾燥成片材、和將片材切絲。基質密度較佳的是在0.3 mg/mm³ 至0.6 mg/mm³ 之間。

基質密度表示桿狀部分中每體積單位的基質質量。對於隨機定向的煙草絲，可以藉由在生產過程中調節煙草片材的密度和藉由調節桿狀部分中絲的填充率來控制基質密度。例如，煙草片材具有0.45 mg/mm³ 的密度，絲的填充率為75%，這提供了0.337 mg/mm³ 的基質密度。

煙草片材可以是紙質再造煙草片材、擠出的煙草片材或鑄造的煙草片材。

在一個示例中，基於基質的總重量，基質包括在60 wt. %至85 wt. %之間、較佳的是在70 wt. %與80 wt. %之間的煙草葉片以及在8 wt. %與20 wt. %之間、較佳的是在10 wt. %至18 wt. %之間的氣溶膠形成劑。基質可以進一步包括填料，比如纖維素紙漿。基質可以包括在2 wt. %至20 wt. %之間、較佳的是在5 wt. %與15 wt. %之間的填料。基質可以進一步包括風味組分。可以將風味作為碎絲添加到基質中。

彈性部分12係消耗品的一部分，該部分在被施加外部壓力時抵抗變形（換句話說，需要力才能使彈性部分12變形，並且當不再施加力時彈性部分12鬆弛到預設形狀）。彈性部分12可以採取包裹物13的加強區段的形式，其中與包裹物的主體相比，該包裹物更厚或由不同的材料（比如紙板或金屬）製成。在一些情況下，包裹物可以包括沿著長度軸線延伸的第一層和僅位於彈性部分12處的第二層。替代性地，可以藉由桿狀部分11來提供彈性部分12的彈性特性。例如，可以將隨機定向的煙草絲包裝在包裹物內以提供彈性材料。在一些實施方式中，彈性部分12可以是包括一些內部空隙的複雜結構，並且可以具有一些初始屈服或鬆弛，其中該部分非彈性地變形，然後在被壓縮超過初始屈服時展現出彈性。

包裹物13可以例如包括紙、紙鋁箔、紙板的組合、或適合於存儲氣溶膠產生基質並允許在加熱腔室中加熱基質的任何材料。例如，包裹物可以是透氣性為0-50 CU、基重為25-80 g/m² 、厚度為30-80 µm（帶或不帶20-30 µm厚的鋁箔）的紙。在較佳的示例中，紙具有在35至50 g/m² 之間的基重、和在40至60 μm之間的厚度。在基質係自支撐的實施方式中，例如在基質係具有軟粒狀紋理的壓縮煙草基質的情況下（比如在標題為「碎屑式煙草基質」的共同未決申請EP 19209350.8或標題為「熱壓的煙草基質」的EP 19209346.6中描述的），可以省略包裹物13。基質還可以是慕斯，其包括煙草材料、氣溶膠形成劑、泡沫穩定劑、泡沫形成劑，比如在WO 2016122375或WO 2020002607中描述的。

氣溶膠產生裝置2包括加熱腔室21和加熱器22。

加熱腔室21係具有內部中空的管狀結構，在該管狀結構中，可以接納消耗品1或消耗品1的桿狀部分11。具體地，加熱腔室包括在第一端212與第二端213之間延伸的側壁。第一端212係開放的或在使用中可打開，以允許桿狀部分11***。如圖1A所示，第二端213可以是開放的，以提供空氣流動穿過消耗品的空氣入口。替代性地，第二端213可以是封閉的以提高加熱腔室21的加熱效率。

加熱腔室21可以由陶瓷或金屬形成。例如，加熱腔室21可以藉由彎曲或衝壓金屬來形成。在較佳的方法中，藉由深拉形成來加熱腔室21，該深拉包括：將金屬盤坯料形成為初始的金屬杯，在真空或惰性氣體下退火；以及將初始金屬杯深拉成具有減小的管狀壁厚度的長形管狀杯，如標題為「加熱腔室」的共同未決專利申請EP 19196023.6中描述的。

加熱器22可以是適合於將熱穿過加熱腔室21的側壁遞送到該加熱腔室的內部中空中的任何加熱器。例如，加熱器22可以是附接到柔性支撐件並纏繞在加熱腔室21的側壁上的平面加熱器。此類平面加熱器可以呈由電力驅動的電阻軌道的形式，並且支撐件可以是一個或多個塑膠或聚合物（例如聚醯亞胺、比如PTFE的含氟聚合物或聚醚醚酮（PEEK））片材。替代性地，可以使用其他類型的加熱器，比如藉由比如燃料燃燒之化學反應提供熱的加熱器。加熱腔室可以進一步被比如真空管、絕熱纖維和/或氣凝膠等絕熱體環繞。

雖然在圖1A中示出了加熱器22在加熱腔室21的外部，但是在一些實施方式中，加熱器22可以佈置在加熱腔室21的內部。這將允許將絕熱材料用於加熱腔室21的側壁。例如，一個或多個葉片式或銷式加熱器22可以被設計為與消耗品1的桿狀部分11中的一個或多個空隙配合。

如圖1A所示，加熱腔室21在垂直於桿狀部分11的長度軸線之方向上具有比桿狀部分11更大之寬度。在加熱腔室與桿狀部分之間形成的間隙允許足夠的空氣從開放的第一端212或第二端213流到桿狀部分，以從氣溶膠產生基質中提取氣溶膠。這也意味著桿狀部分11的端部可以更容易地***加熱腔室21中，而無需在***之前或***期間精確地對準。

然而，為了有效地加熱桿狀部分11以產生氣溶膠，必須考慮加熱腔室21內的預期溫度分佈，並且必須將桿狀部分11精確地定位在加熱腔室21內以更有效地利用這種熱分佈。為了將消耗品定位在腔室21內，多個向內突出部211被配置成從加熱腔室21的側壁延伸。

當桿狀部分11位於腔室21中時，突出部211與彈性部分12接合並對其施加壓力，以便將消耗品牢固地定位在腔室21內的能夠被更有效率地加熱的位置處。

例如，當加熱器22被配置用於穿過腔室21的側壁對稱地供熱時（例如，加熱器圍繞整個腔室21延伸或包括對稱佈置的加熱器部分），突出部211可以類似地相對於長度軸線對稱地配置（即，圍繞長度軸線在加熱腔室21的內周上），以輔助將消耗品定位在加熱腔室的中心。在此背景下，「在中心處」係指就腔室21的寬度而言基本上在中心附近。

如圖1A所示，突出部211可以採取沿著側壁延伸的肋的形式，其平行於桿狀部分11的長度軸線。肋可以朝向加熱腔室21的第一端212漸縮，以將消耗品引導到進行加熱的較佳的位置。

沿著側壁延伸的肋的一個優點係，彈性部分12可以容易地沿著桿狀部分11之長度軸線與突出部211對準，而無需使用者將消耗品1沿著長度軸線精確地定位。

作為替代方案，如圖1B所示，突出部211不需要沿著側壁、平行於桿狀部分11的長度軸線延伸。代替地，彈性部分12可以沿著桿狀部分11的主要部分延伸，使得沿著長度軸線存在廣泛範圍的位置，以供突出部211與彈性部分12接合。此類較短的突出部211可以足夠薄以在長度軸線方向上彎曲，以代替肋的漸縮，以便將消耗品引導到較佳的位置。

圖2係如上所述之具有加熱腔室21和加熱器22的氣溶膠產生裝置2的示意性框圖。

此示例的氣溶膠產生裝置2係自持式便攜裝置，該裝置具有電力供應器24和用於至少控制加熱器22的控制器23。較佳的是，電力供應器和控制器係電功率供應器和電子控制器，但是在一些實施方式中，控制器可以簡單如物理開關，並且在加熱器使用燃料燃燒的情況下，電力供應器可以是燃料供應器。

在控制器23係電子控制器的較佳的實施方式中，裝置2還可以包括一個或多個熱敏電阻器，用於確定加熱器22或加熱腔室21的溫度。

控制器23可以被配置用於控制加熱器22，以便根據預定溫度曲線來加熱該加熱腔室的內部。

較佳的是，在氣溶膠產生基質包括煙草之情況下，控制加熱器22以將加熱腔室21之內部加熱到至少190℃，並且更較佳的是在230℃至260℃之間，以產生氣溶膠。

另外，較佳的是控制加熱器22以將加熱腔室的內部維持在至少190℃、較佳的是高於200℃持續預定的抽吸順序時間，在該時間內，可以產生足夠的氣溶膠以供使用者吸入一縷氣溶膠。抽吸順序時間取決於具體的氣溶膠產生基質，並且可以藉由不同抽吸順序時間測試所產生的氣溶膠組成物來配置，但是已經發現在某些情況下至少四分鐘係合適的。在其他實施方式中，代替設置預定的抽吸順序時間，維持溫度的時間長度可以另外地或替代性地是基於要被使用者吸入的氣溶膠的預定抽吸次數。當環境空氣被抽吸到加熱腔室以替代加熱的富含氣溶膠的空氣時，可以藉由例如檢測溫度下降來檢測抽吸。

如圖2所示，裝置2還較佳的是包括翻蓋25，以在不使用時保持加熱腔室21關閉並進行保護。翻蓋25可以是例如由導軌限制以在關閉位置與打開位置之間移動的滑動翻蓋。

圖3係在氣溶膠產生系統的特定實施方式中的加熱腔室21之示意性截面。還部分地展示了位於加熱腔室21中的加熱位置的消耗品1。

如圖3所示，突出部211可以對應於加熱腔室21的外表面上的凹口214。在這種情況下，不需要對側壁添加材料以形成突出部211，而是可以藉由使側壁變形來形成突出部211。由於凹口處的壁較薄，熱除了藉由形成在凹口之間的間隙中的對流或經過凹口來傳遞以外，熱還可以藉由傳導更有效地傳遞到凹口處的消耗品。

在此特定實施方式中，加熱腔室21的第二端213係封閉的，並且使用箭頭F1、F2和F3展示了從消耗品抽出氣溶膠的空氣流。空氣在第一端212處進入加熱腔室21，在該第一端處，消耗品1與加熱腔室21的側壁間隔開。此空間由突出部211限定，突出部將消耗品1定位在腔室21內。因此，突出部211的額外益處係支撐用於將空氣吸入穿過消耗品1的空氣流動通道。在沿著由突出部211支撐的空氣流動通道經過之後，空氣在鄰近於加熱腔室21的第二端213的端部處流入消耗品1中。然後空氣流動穿過包括氣溶膠產生基質的桿狀部分11，並拾取產生的氣溶膠，沿箭頭F3從消耗品中流出。消耗品1可以包括用於冷卻空氣的空間15，並且可以包括過濾器14。該空間可以有利地由中空的紙管形成。過濾器14可以有利地形成為兩個部段：其中一個部段可以是中空過濾部段，而另一個可以是扁平過濾部段。該等部段可以用卷裝置單獨包裹，並藉由共用的卷裝置組合以形成過濾器。紙管、過濾器和桿狀部分可以藉由單層或雙層接裝紙組合。可以例如藉由使雷射穿過包裹物、較佳的是穿過過濾器附近（例如1-2 mm距離處）的紙管和接裝紙來形成透氣孔。

替代性地，在消耗品1未被配置成供使用者直接從消耗品吸入氣溶膠的情況下，消耗品1可以僅包括桿狀部分11，並且箭頭F3處的攜帶氣溶膠的空氣可以穿過氣溶膠產生裝置2的結構進一步被抽吸到氣溶膠產生裝置2的與消耗品1分開的可重複使用的或半一次性的吸嘴。

較佳的是，加熱腔室21還包括在第二端213處、延伸到加熱腔室21的內部體積中的平臺215。該平臺的較長寬度較佳的是小於消耗品之寬度。平臺215藉由將消耗品1支撐成與第二端213至少部分地分離來促進空氣流動，如圖3所示。

如圖3所示，除了與彈性部分12接合之外，突出部211還可以部分地壓縮桿狀部分11。桿狀部分沿著與突出部的整個接觸區域不必是彈性的。壓縮桿狀部分11中的氣溶膠產生基質對於給定溫度曲線具有改進的氣溶膠產生效果。因此，突出部211的另外益處係改進的氣溶膠產生。

可以將桿狀部分11的長度L1與肋211的長度L2（即，突出部211的平行於桿狀部分11的長度軸線的長度）進行比較。為了視覺上的方便，肋211的一端與桿狀部分11的一端對齊（如橫向虛線19所示），但是通常不必如此。長度L2較佳的是L1（或如果不是桿狀部分11的整個長度L1，則為包含氣溶膠產生基質的預定區段的長度）的至少50%、更較佳的是在60%至70%之間，以便藉由壓縮氣溶膠產生基質來顯著地提高氣溶膠產生。

圖4係類似於圖3中所示的氣溶膠產生系統在穿過突出部211並垂直於桿狀部分11的長度軸線的平面中的示意性截面。此平面對應於圖3中之虛線X1。

如圖4所示，四個突出部211圍繞圓形加熱腔室21之內周對稱地分佈。加熱器22被佈置成包繞加熱腔室21的外部，並且朝向加熱腔室21之中心對稱地供熱。在這種情況下，消耗品1的彈性部分12藉由突出部211定位在加熱腔室21之中心。另外，雖然彈性部分12在未被壓縮時係修圓形的，但是當定位在加熱腔室21中時，彈性部分12局部地變形。這係因為突出部211的端部之間的空間小於彈性部分12未被壓縮時之寬度。

突出部211具有例如當將加熱腔室21的側壁彎曲以形成突出部211時可以形成的修圓形輪廓。（為簡單起見，省略了如圖3所示的位於加熱腔室21的外表面上的對應凹口214）。

構造了對應於圖3和圖4中所展示的加熱腔室和消耗品形狀的一個特定示例。參照圖3，桿狀部分11具有20 mm的長度L1，沿著長度軸線在平臺213與肋211的近端之間的距離L2為8 mm。參照圖4，在特定示例中，桿狀部分具有7.0 mm的寬度，並且加熱腔室具有7.6 mm的最大內徑和最大徑向長度為0.4 mm（從腔室的內表面測量）的四個修圓形突出部。

如上所述，彈性部分12係消耗品的一部分，當被施加外部壓力時，該部分抵抗變形。可以藉由比較給定施加力下彈性部分12上的應變來測量這種抗變形性。圖5A和圖5B提供了消耗品的應變測量之示意性圖示。

圖5A展示了用於在兩個表面31與32之間對物體施加預定力之測試裝置3。測試裝置3可以例如是夾具或壓力機。如圖5B所示，致動器33對一個表面31施加預定的力並使表面31移動，直到該力被物體中之應力平衡。

如圖5A和圖5B所示，彈性部分12開始時具有垂直於桿狀部分11的長度軸線之寬度W1。當包括彈性部分12的10 mm桿狀部分的樣本在測試裝置3中經受垂直於桿狀部分11的長度軸線、速度為50 mm/分鐘的預定力時，彈性部分12的寬度為W2，表現之應變率等於（W1 - W2）/W1。

較佳的是，對於根據本發明的系統，當呈圖5B所示的構型被0.4 N的施加力壓縮時，彈性部分12表現出小於10%、並且更較佳的是在1%與8%之間之應變率（以%表示）。

另外地或替代性地，當呈圖5B所示的構型被8 N的施加力壓縮時，彈性部分12較佳的是表現出低於15%、並且更較佳的是在5%與14%之間之應變率。

例如，當將具有紙質包裹物和基質密度為約0.3的再造煙草絲的桿狀部分的第一消耗品分別用0.4 N和8 N的施加力壓縮時，應變率分別為約6%和12%。當將具有紙和鋁包裹物以及基質密度為約0.3的隨機定向再造煙草絲煙草的桿狀部分的第二消耗品分別用0.4 N和8 N的施加力壓縮時，應變率分別為約2.5%和5.5%。作為比較，當將具有紙質包裹物和基質密度為約0.65的再造煙草的聚集片材桿狀部分的第三消耗品分別用0.4 N和8 N的施加力壓縮時，應變率分別為約10%和15%。第三消耗品表現出將自身定位在加熱腔室的中心的較低能力，並且具有較高之未對準風險。

圖6係替代性氣溶膠產生系統的示意性圖示，其中加熱腔室21具有三個突出部211，而不是如上述示例中的四個。另外，代替圖4所示的修圓性突出部211，此替代方案的突出部具有筆直側面。取決於用於製造加熱腔室21的技術，此筆直側面生產起來可以比彎曲側面更簡單。如圖6所展示的，定位元件仍然能夠與彈性部分12接合並且將消耗品定位在腔室內。另外，與圖4的示例一樣，彈性部分12在與突出部211接合並在突出部211之間凸出的地方被壓縮。然而，在這種情況下，變形較少地局部化並且在彈性部分12的表面周圍擴展。更一般地，加熱腔室21可以具有從側壁延伸並圍繞加熱腔室21的內周分佈的任何數量的突出部211，並且除了採用如圖1A和圖1B所示的與長度軸線平行的不同形狀外，每個突出部211的與長度軸線垂直的截面還可以具有任何表面形狀。

圖7係替代性氣溶膠產生系統的示意性圖示，其中加熱腔室21和彈性部分12不是修圓形的而是近似方形的。在多邊形加熱腔室或通常具有部分彎曲和部分平坦側壁的加熱腔室中，上述的突出部211的優點同樣適用，因為消耗品可以定位成經受壓力以獲得提高的加熱效率、提高的氣溶膠產生以及使空氣流動穿過消耗品。同樣地，彈性部分12在未被壓縮時的截面不必是圓形的，並且可以採用可以使用適當大小和位置的突出部211定位的任何形狀。在圖7的示例中，彈性部分12在被未壓縮時為矩形，並且具有四個側面，該四個側面在與突出部211接合的位置處被壓縮並且在突出部211之間凸出，但是凸出部分也受到在彈性部分中形成的矩形拐角（例如，在包裹物中形成的拐角）的限制。

圖8係替代性氣溶膠產生系統的示意性圖示，其中加熱器22佈置在矩形加熱腔室21的一個特定側面上。在加熱器22的這種非對稱構型中，將彈性部分12定位在加熱腔室21的中心不會使氣溶膠產生基質被最有效地加熱，並且桿狀部分11較佳的是抵靠加熱腔室21的特定側面定位。在這種情況下，僅包括兩個突出部211，並且這兩個突出部被佈置為從加熱腔室21的與佈置加熱器22的特定側面相對的側面向內延伸。此外，由於突出部211僅需要平行地朝向特定側面施加壓力，因此突出部可以具有簡單的矩形截面。更一般地，可以理解的是，基於加熱器22的位置和腔室21的形狀，根據預期溫度分佈，突出部211可以較佳的是圍繞加熱腔室21的內周採取不同的分佈。

從圖8中還可以看到，在這種情況下，彈性部分12在加熱腔室21的兩個剩餘側面之間的位置並不重要，因為加熱器22在特定側面上延伸。在這種情況下，桿狀部分11可以允許在腔室內自由移動，而無需藉由剩餘兩個側面之間的另外突出部211來不必要地定位。

圖9係產生氣溶膠時加熱腔室的示例溫度曲線，其中y軸示出了加熱溫度（攝氏度°C），而x軸示出了時間（任意單位）。可以例如使用溫度感測器或使用加熱器22的熱敏電阻器特性在加熱器22或加熱腔室處測量加熱溫度。

在此示例中，氣溶膠產生時段包括溫度升高階段t₁ ，在該階段，加熱溫度至少升高到氣溶膠產生溫度T₂ 。溫度升高階段t₁ 的長度可以是預定的，或者可以是直到達到氣溶膠產生溫度T₂ 。在另一示例中，溫度升高階段t₁ 可以持續直到溫度感測器13的回饋指示已經達到氣溶膠產生溫度T₂ 。氣溶膠產生溫度T₂ 係基於氣溶膠產生基質的類型來選擇的，並且是藉由加熱氣溶膠產生基質產生氣溶膠的溫度。如圖3所示，加熱器的溫度以某種方式升高到氣溶膠產生溫度T₂ 之上，並且氣溶膠產生溫度係氣溶膠產生的下限。在氣溶膠產生基質包括煙草和氣溶膠形成劑的示例中，已經發現190℃適合作為T₂ 的值，並且藉由將氣溶膠產生基質繼續加熱到230℃至260℃之間來提高氣溶膠產生。

然後，發生溫度維持階段t₂ ，在該階段中，維持加熱溫度。儘管溫度展示為平坦，但可能在期望溫度附近變化。例如，可以使用加熱器的脈衝寬度調製（PWM）控制來維持溫度。在此時間期間，可以藉由一個或多個抽吸從氣溶膠產生基質中提取氣溶膠。在氣溶膠產生基質包括煙草和氣溶膠形成劑的示例中，已經發現4分鐘10秒係t₂ 的合適示例長度。

最後，發生溫度降低階段t₃ ，在該階段中，允許加熱溫度降低到氣溶膠產生溫度T₂ 以下。通常，在溫度降低階段期間不對加熱器供電，但是例如在使用後清潔加熱腔室方面，控制冷卻速率可以具有優點。溫度降低階段t₃ 的時間長度通常不受限制，並且在某些情況下，溫度降低階段可以被下一氣溶膠產生時段的開始中斷。然而，在一些實施方式中，可以設置最小時間長度t₃ ，該最小時間長度例如是20秒。

在一個示例中，發現這樣的溫度曲線（特別是藉由在汽化時間期間繼續將氣溶膠產生基質加熱到230°C至260°C之間）結合突出部所施加的壓力可以將從煙草基質中遞送尼古丁提高50%，在一種情況下，尼古丁遞送從每桿狀部分0.462 mg增加到每桿狀部分0.708 mg。同時，在氣溶膠形成劑係植物甘油的情況下，發現甘油遞送從每桿狀部分2.843 mg增加到每桿狀部分4.718 mg，因此產生的氣溶膠的量也顯著增加。

在室溫為22°C、相對濕度為60%、風速為0.2 m/秒的環境和加拿大衛生部劇烈吸煙方法（抽吸體積為55 cc/2sec，抽吸時間2sec，抽吸間隔30sec，吸煙8次）中，將煙草桿***Borgwaldt自動吸煙機中。空氣稀釋穿孔未關閉。煙草桿的嘴口端設置在自動吸煙機中，並且開啟該裝置。當藉由裝置的信號（振動）檢測到預加熱完成時，執行第一次抽吸操作。此後，以30秒的間隔執行抽吸操作。劍橋過濾器（Borgwaldt，400過濾器44 mm）用於收集主流煙氣中的顆粒組分。對於顆粒組分，根據劍橋過濾器的重量變化來計算TPM（顆粒組分：總特定物質）量。用10 mL異丙醇晃動萃取20分鐘後，使用GC-FID/TCD（6890N，安捷倫公司）測量水、尼古丁和甘油的水平。

在圖1A中，消耗品1包括過濾器14，該過濾器可以被使用者用作吸嘴來吸入所產生的氣溶膠。然而，在其他實施方式中，消耗品可以不被設計成供使用者直接吸入氣溶膠。例如，消耗品1可以完全封閉在裝置2內，該裝置產生氣溶膠並通過單獨的出口或吸嘴提供氣溶膠。

在一些實施方式中，消耗品1作為整體的長度軸線可以與***到加熱腔室21中的桿狀部分11的長度軸線不同。例如，消耗品1可以包括未設計成裝配到加熱腔室21中的額外特徵。在這種情況下，桿狀部分11的長度軸線係與識別彈性部分12有關的軸線。

術語「加熱器」應理解為係指用於輸出足以從氣溶膠基質形成氣溶膠的熱能的任何裝置。從加熱器54到氣溶膠基質的熱能傳遞可以是傳導的、對流的、輻射的、或該等方式的任何組合。作為非限制性示例，傳導加熱器可以直接接觸並且按壓氣溶膠基質，或者該等加熱器可以與單獨的部件（例如加熱腔室）接觸，該部件本身藉由傳導、對流和/或輻射導致氣溶膠基質升溫。

加熱器可以是電動的、燃燒驅動的、或以任何其他合適的方式驅動的。電力驅動的加熱器可以包括電阻式軌道元件（視需要包括隔絕包裝）、感應加熱系統（例如包括電磁體和高頻振盪器）等。加熱器54可以圍繞氣溶膠基質的外部佈置，它可以部分或完全滲透到氣溶膠基質中，或者該等的任何組合。例如，除了上述實施方式的加熱器之外，氣溶膠產生裝置可以具有延伸到加熱腔室中的氣溶膠基質中的葉片式加熱器。

術語「溫度感測器」用於描述能夠確定氣溶膠產生裝置2的一部分的絕對溫度或相對溫度的元件。這可以包括熱電偶、熱電堆、熱敏電阻等。溫度感測器可以被設為另一部件的一部分，或者其可以是單獨的部件。在一些示例中，可以設置多於一個溫度感測器，例如用於監測氣溶膠產生裝置2的不同部分的加熱以便例如確定熱分佈曲線。替代性地，在一些示例中，不包括溫度感測器；例如，在已經可靠地建立了熱分佈曲線並且可以基於加熱器22的操作來假設溫度的情況下，這將是可能的。

氣溶膠產生基質包括例如乾燥或烤製形式的煙草，在一些情況下具有用於調味或產生更順滑或其他更令人愉悅的體驗的附加成分。在一些示例中，可以用汽化劑處理比如煙草等基質。汽化劑可以改善從基質產生蒸氣。例如，汽化劑可以包括比如丙三醇等多元醇或比如丙二醇等乙二醇。在一些情況下，基質可能不含煙草或甚至不含尼古丁，而是可能含有天然或人工提取的成分，用於調味、揮發、改善順滑度和/或提供其他令人愉悅之效果。基質可以被設為呈切絲狀、丸狀、粉末狀、粒狀、條狀或片狀形式、視需要其組合形式的固體或糊劑類型的材料。另外，氣溶膠基質可以包括液體或凝膠。

在一些實施方式中，氣溶膠產生裝置2可以被稱為「受熱式煙草裝置」、「加熱但不灼燒式煙草裝置」、「用於汽化煙草產品的裝置」等等，而這被解釋為適合於達到該等效果的裝置。本文揭露的特徵同樣適用於被設計成使任何氣溶膠基質汽化的裝置。

氣溶膠產生裝置2可以被佈置成接納預包裝的基質載體中的氣溶膠基質。基質載體可以大體上類似於香煙、具有管狀區域，該管狀區域具有以適當方式佈置的氣溶膠基質。在一些設計中還可以包括過濾器、蒸氣收集區域、冷卻區域以及其他結構。還可以提供紙或其他柔性平面材料的外層（比如箔），以例如將氣溶膠基質固持就位，以進一步類似於香煙等。基質載體可以裝配在加熱腔室11內，或者可以比加熱腔室11更長，使得在氣溶膠產生裝置2設置有基質載體的同時，翻蓋25保持打開。在這樣的實施方式中，可以從基質載體直接提供氣溶膠，該基質載體用作氣溶膠產生裝置的吸嘴。

如本文中所使用的，術語「流體」應被理解為泛指能夠流動的非固體類型的材料，包括但不限於液體、糊劑、凝膠、粉末等。「流態化材料」應相應地解釋為本質上係流體的材料、或已被改性而表現為流體的材料。流態化可以包括但不限於：粉末化、溶解於溶劑、凝膠化、增稠、稀釋等。

如本文中所使用的，術語「揮發物」係指能夠容易地從固態或液態變成氣態的物質。作為非限制性示例，揮發性物質可以是在環境壓力下的沸騰或昇華溫度接近室溫的物質。因此，「揮發（volatilize或volatilise）」應被解釋為係指使（一種材料）揮發和/或使其蒸發或分散在蒸氣中。

如本文中使用的，術語「蒸氣」（「vapour」或「vapor」）係指：（i）液體在足夠熱度作用下自然轉化成的形式；或（ii）懸浮在大氣中並且以蒸汽/煙氣雲的形式可見的液體/水分顆粒；或（iii）像氣體一樣填充空間、但在低於其臨界溫度的情況下僅靠壓力就能液化的流體。

與這個定義一致，術語「汽化（vaporise或vaporize）」係指：（i）改變或使導致改變為蒸氣；以及（ii）顆粒改變物理狀態（即，從液態或固態變成氣態）的情況。

如本文中所使用的，術語「霧化（atomise或atomize）」應指：（i）使（一種物質，尤其是液體）變成很小的顆粒或液滴；以及（ii）使顆粒保持處於與霧化之前所處的相同的物理狀態（液態或固態）。

如本文中所使用的，術語「氣溶膠」應當係指分散在空氣或氣體（比如薄霧、塵霧或煙氣）中的顆粒系統。因此，術語「氣溶膠化（aerosolise或aerosolize）」係指製成氣溶膠和/或分散成氣溶膠。應注意，氣溶膠/氣溶膠化的含義與上文定義的揮發、霧化和汽化中的每一個皆為一致的。為避免疑義，氣溶膠用於一致地描述包括霧化的、揮發的或汽化的粒子的薄霧或液滴。氣溶膠還包括包含霧化的、揮發的或汽化的粒子的任何組合的薄霧或液滴。

1:消耗品 2:氣溶膠產生裝置 11:桿狀部分 12:彈性部分 14:過濾器 13:包裹物 21:加熱腔室 22:加熱器 212:第一端 213:第二端 21:腔室 211:多個向內突出部 211:突出部 2:氣溶膠產生裝置 24:電力供應器 23:控制器 2:裝置 25:翻蓋 15:空間 215:平臺 211:肋 21:修圓形加熱腔室 214:對應凹口 213:平臺 3:測試裝置 33:致動器 31:表面 211:修圓形突出部 211:突出部 21:矩形加熱腔室 13:溫度感測器 54:加熱器 11:加熱腔室

[圖1A和圖1B]係氣溶膠產生系統在包括長度軸線的平面中之示意性截面；

[圖2]係氣溶膠產生裝置之示意性框圖；

[圖3]係加熱腔室在包括長度軸線的平面中之示意性截面；

[圖4]係氣溶膠產生系統垂直於長度軸線之示意性截面；

[圖5A和圖5B]提供了消耗品的應變測量之示意性圖示；

[圖6至圖8]係另外的氣溶膠產生系統垂直於長度軸線之示意性截面；

[圖9]係當產生氣溶膠時加熱腔室之示例溫度曲線。

無

1:消耗品

2:氣溶膠產生裝置

11:桿狀部分

12:彈性部分

13:包裹物

14:過濾器

21:加熱腔室

22:加熱器

211:突出部

212:第一端

213:第二端

Claims

一種氣溶膠產生系統，包括：消耗品，該消耗品包括包含氣溶膠產生基質的桿狀部分；加熱腔室，該加熱腔室包括第一端、第二端、以及在該第一端與該第二端之間圍繞該加熱腔室延伸的側壁，該加熱腔室被配置用於接納該消耗品的桿狀部分；以及加熱器，該加熱器被配置用於將熱從該側壁遞送到加熱腔室，其中：該腔室的寬度大於該桿狀部分的寬度，該消耗品包括圍繞該桿狀部分的長度軸線的彈性部分，該加熱腔室進一步包括從該側壁延伸並圍繞該加熱腔室的內周分佈的多個向內突出部，並且該等突出部被配置成與該彈性部分接合並向其施加壓力，以將該消耗品定位在該腔室內。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，該等突出部被配置成相對於該長度軸線對稱，以輔助將該消耗品定位在該腔室的中心。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，該加熱腔室的第一端係開放的以接納該桿狀部分，並且該加熱腔室的第二端係封閉的。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，當該彈性部分被0.4 N的力垂直於該桿形的長度軸線壓縮時，該消耗品表現出低於10%的應變率。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，當該彈性部分被8 N的力垂直於該桿形的長度軸線壓縮時，該消耗品表現出低於15%的應變率。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，當該彈性部分被0.4 N的力垂直於該桿形的長度軸線壓縮時，該消耗品表現出在1%與8%之間的應變率。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，該桿狀部分包括環繞該基質的包裹物，並且該彈性部分包括該包裹物的一部分。
如請求項7所述之氣溶膠產生系統，其中，該包裹物包括纖維素紙或具有鋁箔層的纖維素紙。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，該基質包括煙草。
如請求項9所述之氣溶膠產生系統，其中，該基質包括包含煙草粉末和氣溶膠形成劑的隨機定向煙草絲。
如請求項10所述之氣溶膠產生系統，其中，該煙草絲具有在0.3 mg/mm³ 和0.6 mg/mm³ 之間之基質密度。
如請求項10所述之氣溶膠產生系統，其中，基於該基質的總重量，該基質包括在60 wt. %至85 wt. %之間的煙草葉片、和在8 wt. %至20 wt. %之間的氣溶膠形成劑、以及在5 wt. %至15 wt. %之間的填料。
如請求項9所述之氣溶膠產生系統，其中，該基質係具有軟粒狀紋理的壓縮煙草基質、或是慕斯。
如請求項9所述之氣溶膠產生系統，其中，該加熱器被配置用於將該加熱腔室的內部加熱到至少190°C。
如請求項14所述之氣溶膠產生系統，其中，該加熱器被配置用於將該加熱腔室之內部加熱到230°C至260°C之間。
如請求項14所述之氣溶膠產生系統，其中，該加熱器被配置用於將該加熱腔室的內部維持在至少190°C持續預定的抽吸順序時間。
如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中，該等突出部係肋，該等肋在該桿狀部分被接納在該加熱腔室中時沿著該側壁、平行於該桿狀部分的長度軸線延伸。
如請求項17所述之氣溶膠產生系統，其中，該基質被佈置在該桿狀部分的沿著該長度軸線延伸的預定區段中，並且該等肋的長度為該預定區段的長度的至少50%。
如請求項18所述之氣溶膠產生系統，其中，該等肋的長度在該預定區段的長度的60%與70%之間。