包含磁性颗粒的气溶胶形成制品
本申请是国际申请号为PCT/EP2015/061184、国家申请号为201580023039.8、申请日为2015年5月20日、名称为“包含磁性颗粒的气溶胶形成制品”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于在电加热式气溶胶生成系统中使用的气溶胶形成制品，气溶胶形成制品包括包含具有在约60摄氏度和约200摄氏度之间的居里温度的磁性材料的磁性颗粒。本发明还涉及用于接纳气溶胶形成制品的电加热式气溶胶生成装置，该装置包括响应于电感器的测量电感来控制的电感器和加热器元件。本发明进一步涉及结合气溶胶形成制品来操作装置的方法。
背景技术
许多文件例如US-A-5 060 671、US-A-5 388 594、US-A-5 505 214、WO-A-2004/043175、EP-A-1 618 803、EP A1 736 065和WO-A-2007/131449公开了具有许多优点的电操作式气溶胶生成吸烟系统。一个优点是它们显著减少侧流烟气，同时允许吸烟者选择性暂停和重新开始吸烟。
电加热式吸烟系统通常包括与加热器连接的电源，诸如电池，从而加热气溶胶形成基质，以形成提供给吸烟者的气溶胶。在操作中，这些电加热式吸烟系统通常给加热器提供大功率脉冲，以提供操作所需的温度范围且释放挥发性化合物。电加热式吸烟系统可为可重复使用的，并且可布置为接纳含有气溶胶形成基质的一次性吸烟制品，以形成气溶胶。
通常专门设计开发用于电加热式吸烟系统的气溶胶生成吸烟制品，因为香味通过气溶胶形成基质的控制加热而生成且释放，而无需在点燃端部的香烟及其他吸烟制品中发生的燃烧。因此，设计用于电加热式吸烟系统的吸烟制品的结构可不同于点燃端部的吸烟制品的结构。使用具有电加热式吸烟系统的点燃端部的吸烟制品可导致使用者的吸烟体验差，并且还可损害系统，因为例如吸烟制品与系统不相容。另外，可能存在许多不同的吸烟制品，其各自配置用于与系统一起使用，但各自提供使用者的不同吸烟体验。
发明内容
现有技术的电加热式吸烟系统中的一些包括检测器，其能够检测在吸烟系统中接纳的吸烟制品的存在。通常，已知系统将可鉴定油墨印刷到吸烟制品的表面上，其随后通过电加热式吸烟装置进行检测。本发明的目的是提供改良的气溶胶生成制品，以及包括检测器的电操作式吸烟系统，所述检测器对吸烟者提供另外的功能性并且增加生产伪造制品的难度。
因此，本发明提供了用于在电加热式气溶胶生成装置中使用的气溶胶形成制品，该气溶胶形成制品包括嘴件、气溶胶形成基质，以及包含具有在约60摄氏度和约200摄氏度之间的居里温度的磁性材料的多个磁性颗粒。
在此使用的术语“气溶胶形成制品”是指包含加热时形成气溶胶的至少一种基质的制品。如本领域的技术人员已知的，气溶胶是在诸如空气的气体中的固体颗粒或液滴的悬浮物。气溶胶可以是在诸如空气的气体中的固体颗粒或液滴的悬浮物。
通过提供在气溶胶形成制品上或之内的多个磁性颗粒，根据本发明形成的制品有利地提供用于电加热式气溶胶生成装置的新颖部件，以检测制品的存在。特别地，在使用中，气溶胶形成制品接纳在电加热式气溶胶生成装置内，该电加热式气溶胶生成装置包括用于检测磁性颗粒的存在的部件。如下面更详细讨论的，用于检测磁性颗粒的存在的部件优选包括在装置中设置的电感器。
有利地，由具有在约60摄氏度和约200摄氏度之间的居里温度的磁性材料形成磁性颗粒可通过电加热式气溶胶生成装置添加另外的元件以检测气溶胶形成物品。例如，该装置可通过检测在气溶胶形成制品内磁性颗粒的存在来首先检测旨在用于与装置一起使用的气溶胶形成制品的存在。在气溶胶形成制品的初始加热之后，装置然后可检测磁性颗粒的性质改变时的温度，该温度指示形成磁性颗粒的磁性材料的居里温度。基于居里温度，装置然后可执行进一步的动作，诸如取决于已经检测到的气溶胶形成制品的类型来实现特定的加热曲线。
因此，优选地，磁性颗粒包含具有落在电加热式气溶胶生成装置中电加热器的操作温度内的居里温度的磁性颗粒。磁性颗粒可包含具有至少约70摄氏度(优选至少约80摄氏度)的居里温度的磁性材料。另外或可替代地，磁性颗粒可包含具有小于约140摄氏度(优选小于约130摄氏度)的居里温度的磁性材料。
本发明优选地提供用于在气溶胶形成制品中使用的两个或更多个磁性颗粒，磁性颗粒的每一种类型具有不同的居里温度。以这种方式，可提供多个气溶胶形成制品，每一个具有不同类型的磁性颗粒以使气溶胶生成装置能够基于检测到的居里温度在气溶胶形成制品之间区分，并且相应地操作。
另外或可替代地，本发明提供多个气溶胶形成制品，每一个包含不同量的磁性颗粒，使得气溶胶生成装置可基于检测到的磁性颗粒量在不同类型的气溶胶形成制品之间区分，并且相应地操作。
磁性颗粒可掺入气溶胶生成制品的任何部件内，包括但不限于：纸，诸如包装纸；过滤器；接装纸；烟草；烟草包装；涂层；粘合剂；固定剂；胶；油墨，泡沫，中空乙酸酯管；包装；以及漆。在材料制造期间可将磁性颗粒例如通过在干燥前将其加入纸浆或糊剂中掺入到部件，或者将其印刷或喷雾到部件上。
在一些实施例中，可以优选的是提供在气溶胶形成基质中的磁性颗粒，特别是在其中气溶胶形成制品与包含在使用期间插入到气溶胶形成基质中的加热器和电感器的电加热式气溶胶生成装置一起使用的情况下。提供在气溶胶形成基质内的磁性颗粒也防止在制造和消费者用手触摸期间颗粒在气溶胶形成制品的随后触摸期间脱落。
优选地，磁性颗粒分布在整个气溶胶形成基质中，使得在气溶胶生成装置内的气溶胶形成制品的取向并不重要。这使使用者能更简单地使用系统。在特别优选的实施例中，磁性颗粒随后均匀分布在整个气溶胶形成基质中。
磁性颗粒优选以在以气溶胶形成基质的重量计的约1％和约30％之间的量存在，更优选地在以气溶胶形成基质的重量计的约1％和约10％之间，最优选地以在以气溶胶形成基质的重量计的约1％和约5％之间。提供在这些范围内的磁性颗粒量确保它们以足够的数量存在，以使在使用期间通过电加热式气溶胶生成装置的有效检测可行。
磁性颗粒的数均粒径优选在约25微米和约75微米之间。在该范围内的颗粒大小允许采用对现有制造工艺最小的修改来掺入到气溶胶形成制品内。例如，在其中包含在香烟纸中包装的烟草的气溶胶形成基质的实施例中，在烟草经包装以形成单独的气溶胶形成制品之前的烟草的调节和处理期间，磁性颗粒可添加并混合到烟草中。在其中气溶胶形成基质包含以铸造叶片形式的烟草的那些实施例中，具有小于约75微米的直径的磁性颗粒可掺入到铸造叶片中，而无需在这种片材的典型厚度上的增加。使用具有至少约25微米的直径的磁性颗粒可防止磁性颗粒从气溶胶形成基质输送到气溶胶形成制品的其余部分或输送到在制品的使用期间的消费者。
用于形成磁性颗粒的合适磁性材料包括铁氧体、铁合金和镍合金。
气溶胶生成制品可包括在共轴对准中依次布置且由外部包装材料限定的气溶胶形成基质、中空管状元件、气溶胶冷却元件和嘴件。当气溶胶生成制品包括外部包装材料时，外部包装材料例如可为卷烟外部包装纸。
气溶胶生成制品的长度可在约30mm和约120mm之间，例如长度在约45mm。气溶胶生成制品的直径可在约4mm和约15mm之间，例如约7.2mm。气溶胶形成基质的长度可在约3mm和约30mm之间。
如上所述，优选地，气溶胶形成制品包括气溶胶形成基质。气溶胶形成基质优选包含含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，在加热时挥发性烟草香味化合物从基质中释放。可替代地，气溶胶形成基质可包含非烟草材料，诸如EP-A-1 750 788和EP-A-1 439 876的装置中使用的那些。优选地，气溶胶形成基质还包含气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的例子是甘油和丙二醇。潜在合适的气溶胶形成剂的另外例子在EP-A-0 277 519和US-A-5396 911中描述。气溶胶形成基质可为固体基质。固体基质可包含例如下述中的一种或多种：包含下述中的一种或多种的粉末、颗粒、小球、碎片、通心管(spaghettis)、条或片材：草本植物叶、烟叶、烟肋片段、再生烟草、均质烟草、挤出烟草和膨胀烟草。任选地，固体基质可含有另外的烟草或非烟草挥发性香味化合物，以在基质加热时释放。
任选地，固体基质可在热稳定载体上提供或嵌入热稳定载体中。载体可采取粉末、颗粒、小球、碎片、通心管、条或片材的形式。可替代地，载体可为具有沉积在其内表面上的固体基质薄层的管状载体，诸如公开于US-A-5 505 214、US-A-5 591 368和US-A-5 388594中的那些，或具有沉积在其外表面上的固体基质薄层的管状载体，或者具有沉积在其内外表面上的固体基质薄层的管状载体。此类管状载体可由例如纸、或纸状材料、非织造碳纤维垫、低质量开网金属丝网、或穿孔金属箔或任何其他热稳定的聚合物基质形成。固体基质可以例如片材、泡沫、凝胶或浆料的形式沉积在载体的表面上。固体基质可沉积在载体的整个表面上，或可替代地，可以以图案沉积以便提供在使用期间非均匀的香味递送。可替代地，载体可为烟草组分已掺入其内的非织造织物或纤维束，例如EP-A-0 857 431中所述的那种。非织造织物或纤维束可包含例如碳纤维、天然纤维素纤维或纤维素衍生物纤维。
气溶胶形成基质可为液体基质，并且吸烟制品可包括用于保持液体基质的设备。例如，吸烟制品可包括容器，诸如EP-A-0 893 071中所述的那种。可替代地或另外，吸烟制品可包含液体基质可吸收到其内的多孔载体材料，如WO-A-2007/024130、WO-A-2007/066374、EP-A-1736 062、WO-A-2007/131449和WO-A-2007/131450中所述。气溶胶形成基质可替代地为任何其他种类的基质，例如气态基质或各种类型基质的任何组合。磁性颗粒可掺入用于保持液体基质的部件内，例如在形成用于保持液体基质的容器的材料内。可替代地或另外，当存在时，磁性颗粒可掺入多孔载体材料内。
气溶胶形成制品优选为吸烟制品。
根据另一方面，本发明提供了用于接纳包含磁性材料的气溶胶形成制品的电加热式气溶胶生成装置，该装置包括用于加热气溶胶形成制品的加热器元件和电感器。所述装置进一步包括控制器，该控制器用于测量电感器的电感，并且用于响应于测量的电感来控制电流到加热器元件的供应。
有利地，根据本发明的气溶胶生成装置可检测插入到装置中的气溶胶形成制品中的磁性材料的存在，并且相应控制到加热器元件的电流。特别地，通过检测因紧邻电感器放置气溶胶形成制品中的磁性材料导致的电感器的电感变化，控制器可确定旨在与装置一起使用的气溶胶形成制品已被插入。
控制供应到加热器元件的电流可包括接通电流、关断电流，以及另外调制电流供应。例如，在检测磁性材料(诸如上述的气溶胶形成制品中的磁性颗粒)的存在时，控制器可激活电流到加热器元件的供应，以开始加热气溶胶形成制品。
如上所述，控制器可配置成在不同类型的气溶胶形成制品之间区分。例如，基于当气溶胶形成制品插入时电感器的测量电感，控制器可确定存在的磁性材料量以及因此气溶胶形成制品的类型。
另外或可替代地，通过反复测量在气溶胶形成制品的加热期间电感器的电感，控制器可确定在电感的显著变化发生时的温度，该温度指示在气溶胶形成制品中磁性材料的居里温度。基于确定的居里温度，控制器可确定气溶胶形成制品的类型。
响应于确定气溶胶形成制品的类型，控制器可相应调制电流到加热器元件的供应。例如，基于气溶胶形成制品的类型，控制器可调制电流以提供适于气溶胶形成制品类型的特定加热曲线。
加热器元件优选地包括电阻材料。合适的电阻材料包括但不限于：半导体诸如掺杂陶瓷、电“传导”陶瓷(诸如，二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包含掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。合适金属的例子包括钛、锆、钽和铂族金属。合适的金属合金的例子包括不锈钢，含镍、钴、铬、铝、钛、锆、铪、铌、钼、钽、钨、锡、镓、锰和铁合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢、
加热器元件可采取任何适当的形式。例如，加热器元件可采取加热片的形式，诸如US-A-5 388 594、US-A-5 591 368和US-A-5 505 214中描述的那些。可替代地，加热器元件可采取如EP A-1 128 741中描述的具有不同导电部分的外壳或基质的形式，或如WO-A-2007/066374中描述的电阻金属管的形式。可替代地，如KR-A-100636287和JP-A-2006320286中所述，运行通过气溶胶形成基质中心的一个或多个加热针或杆也可为合适的。可替代地，加热器元件可为盘式(端部)加热器或盘式加热器与加热针或杆的组合。其他替代方案包括加热丝或细丝，例如Ni-Cr、铂、钨或合金丝，诸如EP-A-1 736 065中所述的那些，或加热板。
加热器元件可借助于传导对气溶胶形成制品进行加热。加热器元件可至少部分接触气溶胶形成基质或在其上沉积基质的载体。可替代地，来自加热器元件的热量可借助于热传导元件传导至基质。可替代地，加热器元件可将热量输送到在使用期间抽吸通过电加热气溶胶生成装置的进入环境空气，它进而通过对流加热气溶胶形成基质。环境空气可在经过气溶胶形成基质之前加热，如WO-A-2007/066374中所述。
电感器可包括连接到控制器的导电线圈，以允许控制器测量电感器的电感。电感器优选布置在装置内，使得当制品插入装置时，气溶胶形成制品中的磁性材料位于紧邻电感器处，
优选地，所述装置包括用作加热器元件和电感器二者的导电线圈。例如，装置可包括加热器片，该加热器片包括嵌入在非电传导基质中的导电线圈，其中导电线圈用作电感器和电阻加热元件。由单个导电线圈形成加热器元件和电感器节约成本，并且简化装置的制造和构造。
在其中所述装置包括用作加热器元件和导体二者的单个导电线圈的那些实施例中，控制器优选地配置成通过导电线圈脉冲式地供应电流，以加热气溶胶形成制品并且测量在电流脉冲之间的导电线圈的电感。控制器可配置成以在约1MHz和约30MHz之间(优选地在约1MHz和约10MHz之间，更优选地在约5MHz和约7MHz之间)的频率通过导电线圈脉冲式地供应电流。
根据另一方面，结合上述实施例中任何一项的气溶胶形成制品，本发明提供了根据上述实施例中任何一项的包括电加热式气溶胶生成装置的电加热式气溶胶生成系统。
根据另一方面，本发明提供了操作电加热式气溶胶生成系统的方法，该系统包括气溶胶形成制品、用于加热气溶胶形成制品的加热器元件、电感器，以及控制器，该控制器配置成测量电感器的电感并且控制电流到加热器元件的供应。该方法包括测量电感器的电感和将测量的电感与电感的一个或多个预定值比较的步骤。电流到加热器元件的供应基于测量的电感与电感的一个或多个预定值的比较来控制。
例如，如果测量的电感对应于基线电感，则控制器可假定在装置中不存在气溶胶形成制品，或插入的气溶胶形成制品不包括磁性材料，并且因此没有设计与装置一起使用。在这些情况下，控制器可配置成防止电流到加热器元件的供应。也就是说，控制器将不激活加热器元件。因此，控制电流到加热器元件的供应的步骤包括，如果测量的电感不匹配电感的一个或多个预定值中的任何一个值，则不供应电流到加热器元件，其中电感的一个或多个预定值每一个对应于设计用于与装置一起使用的气溶胶形成制品的类型。
可替代地，如果测量的电感与基线电感显著不同，则控制器可假定已经插入了设计与装置一起使用的气溶胶形成制品。在该情况下，控制器可接通电流到加热器元件的供应，以开始加热气溶胶形成制品。
如果装置可与不同类型的气溶胶形成制品一起使用，则电感的一个或多个预定值可包括电感的多个预定值，其中电感的每一个预定值对应于气溶胶形成制品的类型。在该情况下，控制电流到加热器元件的供应的步骤可包括改变供应给加热器元件的电流以提供预定加热曲线，其中预定加热曲线基于电感的多个预定值中的哪一个匹配测量的电感来选择。也就是说，选择适当的加热曲线以适合插入到装置中的气溶胶形成制品的类型。例如，不同类型的气溶胶形成制品可包括不同量的磁性材料，诸如不同量的磁性颗粒，如上所述。在该情况下，电感的预定值每一个对应于当位于紧邻相应量的磁性材料时的电感器的电感。
另外地或可替代地，所述装置可设计成采用不同类型的气溶胶形成制品运行，每一种气溶胶形成制品包含具有不同居里温度的磁性材料，诸如如上所述的不同类型的磁性颗粒。在这些实施例中，控制电流到加热器元件的供应的步骤包括，激活电流到加热器元件的供应，以将气溶胶形成制品加热到高于多个磁性颗粒的居里温度的温度。在该情况下，该方法进一步包括在气溶胶形成制品的加热期间反复测量电感器的电感和加热器元件的温度的步骤，并且确定在气溶胶形成制品的加热期间在测量的电感的降低何时发生，电感的降低指示多个磁性颗粒加热到居里温度。供应到加热器元件的电流然后改变为提供预定加热曲线，其中预定加热曲线基于在测量的电感的降低发生的时间和在测量的电感的降低发生的加热器元件温度中的至少一个来选择。
如上所述，电加热式气溶胶生成装置可包括形成加热器元件和电感器二者的导电线圈。在该情况下，激活电流到加热器元件的供应以加热气溶胶形成基质的步骤包括通过导电线圈脉冲式地供应电流，并且反复测量电感器的电感的步骤包括测量导电线圈在电流脉冲之间的电感。通过导电线圈脉冲式地供应电流的步骤可包括以在约1MHz和约30MHz之间(优选地在约1MHz和约10MHz之间，更优选地在约5MHz和约7MHz之间)的频率通过导电线圈脉冲式地供应电流。
附图说明
将参照附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在所述附图中：
图1示出了根据本发明的气溶胶形成制品；以及
图2示出根据本发明插入到电加热式气溶胶生成装置中的图1的气溶胶形成制品。
具体实施方式
图1示出气溶胶形成制品10，其包括气溶胶形成基质12、中空乙酸酯管14、聚合物过滤器16、嘴件18以及外包装材料20。气溶胶形成基质12包括分布在烟草滤棒24内的多个铁磁性颗粒22。嘴件可包括乙酸纤维素纤维的滤棒。
图2示出插入到电加热式气溶胶生成装置30中的气溶胶形成制品10。装置30包括包含基部部分34的加热器元件32，以及穿透气溶胶形成基质12的加热器片36。加热器片36包括配置成从设置在装置30内的电池40接纳电流供应的导电线圈38。控制器42控制装置30的操作，包括从电池40到加热器片36的导电线圈38的电流供应。
在使用期间，通过检测因紧邻导电线圈38放置气溶胶形成基质12中的铁磁性颗粒22导致的导电线圈38的电感的变化，控制器42确定气溶胶形成制品10适于与装置30一起使用。
在确定气溶胶形成制品10可与装置30一起使用之后，控制器42开始通过导电线圈38进行来自电池40的脉冲式电流供电，以加热气溶胶形成基质12。在电流脉冲之间，控制器42继续监视导电线圈38的电感，以确定在电感中发生显著变化的点。电感的变化指示铁磁性颗粒22已经加热到它们的居里温度。控制器通过测量电感变化发生时导电线圈38的电阻率来确定温度。基于居里温度，控制器42确定气溶胶形成制品10的类型，并且选择适当的加热曲线。
