НАГРЕВАЕМОЕ УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, И СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ С УСТОЙЧИВЫМИ СВОЙСТВАМИ
HEATED DEVICE GENERATING AEROSOL, AND METHOD TO GENERATE AEROSOL WITH STABLE PROPERTIES

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, и к способу генерирования аэрозоля посредством нагревания субстрата, образующего аэрозоль. В частности, изобретение относится к устройству и способу для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль, с устойчивыми и необходимыми свойствами в течение некоторого периода непрерывного или многократного нагревания субстрата, образующего аэрозоль.
Устройства, генерирующие аэрозоль, действующие посредством нагревания субстрата, образующего аэрозоль, известны в данной области техники и включают, например, курительные устройства. Международная патентная заявка WO 2009/118085 описывает нагреваемое курительное устройство, в котором субстрат нагревают для генерирования аэрозоля, в то время как, во избежание возгорания субстрата, температурой управляют так, чтобы она находилась в пределах требуемого диапазона температур.
Желательно, чтобы устройства, генерирующие аэрозоль, были способны вырабатывать аэрозоль, являющийся устойчивым с течением времени. Это в особенности имеет место тогда, когда аэрозоль предназначен для потребления человеком, как, например, в нагреваемом курительном устройстве. Это может быть затруднительно в устройствах, где истощаемый субстрат нагревается непрерывно или многократно с течением времени, так как свойства субстрата, образующего аэрозоль, могут значительно изменяться при непрерывном или многократном нагревании как в отношении количества и распределения остающихся в субстрате составляющих, образующих аэрозоль, так и в отношении температуры субстрата. В частности, пользователь непрерывного или многократно нагреваемого устройства может испытывать постепенное исчезновение аромата, вкуса и ощущения аэрозоля по мере того, как вещество для образования аэрозоля субстрата, переносящее никотин и, в некоторых случаях, передающее аромат, обедняется. Таким образом, устойчивая доставка аэрозоля с течением времени предусматривает, что во время работы изначально доставляемый аэрозоль является, по существу, сопоставимым с заключительно доставляемым аэрозолем.
Целью настоящего раскрытия является создание устройства, генерирующего аэрозоль, и системы, доставляющей аэрозоль, являющийся более устойчивым по своим свойствам в течение некоторого периода непрерывного или многократного нагревания субстрата, образующего аэрозоль.
В первой особенности раскрытие предусматривает способ управления выработкой аэрозоля в устройстве, генерирующем аэрозоль, при этом устройство содержит:
нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль; и
источник питания для доставки питания нагревательному элементу, включающий этапы:
управления питанием, доставляемым нагревательному элементу, так, чтобы в первой фазе питание доставлялось так, чтобы температура нагревательного элемента повышалась от начальной температуры до первой температуры, чтобы во второй фазе питание доставлялось так, чтобы температура нагревательного элемента понижалась до второй температуры ниже первой температуры, и чтобы в третьей фазе питание доставлялось так, чтобы температура нагревательного элемента повышалась до третьей температуры выше второй температуры.
В данном описании изобретения термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, взаимодействующему с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может составлять часть изделия, генерирующего аэрозоль, например, часть курительного изделия. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, взаимодействующее с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля, прямо вдыхаемого в легкие пользователя через рот пользователя. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой держатель.
В данном описании изобретения термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, обладающему способностью к высвобождению летучих соединений, способных образовывать аэрозоль. Эти летучие соединения могут высвобождаться посредством нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Для удобства субстрат, образующий аэрозоль, может составлять часть изделия, генерирующего аэрозоль, или курительного изделия.
В данном описании изобретения термины «изделие, генерирующее аэрозоль» и «курительное изделие» относятся к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, обладающему способностью к высвобождению летучих соединений, способных образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное изделие, генерирующее аэрозоль, прямо вдыхаемый в легкие пользователя через рот пользователя. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым. В дальнейшем, в общем, используется термин «курительное изделие». Курительное изделие может представлять собой или содержать табачную палочку.
Существующими устройствами, генерирующими аэрозоль, которые генерируют аэрозоль посредством непрерывного или многократного нагревания субстрата, как правило, управляют для достижения единственной во времени постоянной температуры. Однако при нагревании субстрат, образующий аэрозоль, становится обедненным, то есть количество ключевых составляющих аэрозоля в субстрате уменьшается, что означает уменьшенное генерирование аэрозоля при данной температуре. Кроме того, когда температура в субстрате, образующем аэрозоль, достигает установившегося состояния, доставка аэрозоля уменьшается, поскольку уменьшаются термодиффузионные эффекты. Как результат, с течением времени уменьшается доставка аэрозоля, измеряемая в выражении ключевых составляющих аэрозоля, таких как никотин в случае нагреваемых курительных устройств. Повышение температуры нагревательного элемента во время заключительной фазы процесса нагревания сокращает или предотвращает уменьшение доставки аэрозоля с течением времени.
В данном контексте термин «непрерывное или многократное нагревание» означает, что субстрат или часть субстрата нагревается для генерирования аэрозоля в течение продолжительного промежутка времени, как правило, более 5 секунд, который может длиться до более чем 30 секунд. В контексте нагреваемого курительного устройства или другого устройства, затяжку из которого пользователь делает для извлечения из устройства аэрозоля, это означает нагревание субстрата в течение промежутка времени, включающего несколько затяжек пользователя, так, чтобы генерировать аэрозоль непрерывно, независимо от того, делает пользователь затяжку из устройства или нет. В данном контексте обеднение субстрата становится значительной трудностью. Это контрастирует с импульсным нагреванием, при котором отдельный субстрат или часть субстрата нагревается при каждой затяжке пользователя так, чтобы ни одна часть субстрата не нагревалась в течение более чем одной затяжки, где продолжительность затяжки имеет длительность приблизительно 2-3 секунд.
В данном описании изобретения термины «затяжка» и «вдыхание» используются взаимозаменяемо и предназначены для того, чтобы означать действие пользователя, втягивающего аэрозоль в свой организм через рот или нос. Вдыхание включает ситуацию, когда аэрозоль втягивается в легкие пользователя, а также ситуацию, когда аэрозоль втягивается только в ротовую или носовую полость пользователя перед выталкиванием из организма пользователя.
Первую, вторую и третью температуры выбирают так, чтобы непрерывно генерировать аэрозоль во время первой, второй и третьей фаз. Первую, вторую и третью температуры предпочтительно определяют на основании диапазона температур, соответствующих температуре улетучивания присутствующего в субстрате вещества для образования аэрозоля. Например, если в качестве вещества для образования аэрозоля используется глицерин, то используются температуры не менее чем от 290 до 320градусов по шкале Цельсия (т.е. температуры выше точки кипения глицерина). Во время второй фазы питание можно доставлять нагревательному элементу для обеспечения того, чтобы температура не падала ниже минимальной допустимой температуры.
В первой фазе температуру нагревательного элемента повышают до первой температуры, при которой из субстрата, образующего аэрозоль, генерируется аэрозоль. Во многих устройствах и, в частности, в нагреваемых курительных устройствах требуется генерировать аэрозоль с требуемыми составляющими как можно быстрее после приведения устройства в действие. Критичным для удовлетворительного впечатления потребителя нагреваемого курительного устройства является «время на первую затяжку». Потребители не желают ждать в течение значительного промежутка времени перед первой затяжкой после приведения устройства в действие. По этой причине в первой фазе питание можно подавать на нагревательный элемент для как можно более быстрого повышения его температуры до первой температуры. Первую температуру можно выбрать так, чтобы она находилась в пределах диапазона допустимых температур, но можно выбрать и близко к максимальной допустимой температуре для того, чтобы генерировать удовлетворительное количество аэрозоля для первоначальной доставки потребителю. Доставка аэрозоля может ослабляться посредством конденсации в устройстве во время начального периода работы устройства.
Диапазон допустимых температур зависит от субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, высвобождает ряд летучих соединений при различных температурах. Некоторые из этих летучих соединений, высвобождаемых из субстрата, образующего аэрозоль, образуются только посредством процесса нагревания. Каждое летучее соединение будет высвобождаться выше характеристической температуры высвобождения. Управляя максимальной рабочей температурой так, чтобы она была ниже температуры высвобождения некоторых из летучих соединений, можно избежать высвобождения или образования этих составляющих. Максимальную рабочую температуру также можно выбрать так, чтобы обеспечить отсутствие возгорания в нормальных условиях работы.
Диапазон допустимых температур может иметь нижнюю границу от 240 до 340 градусов по шкале Цельсия и верхнюю границу от 340 до 400 градусов по шкале Цельсия и предпочтительно может находиться от 340 до 380 градусов по шкале Цельсия. Первая температура может находиться от 340 до 400 градусов по шкале Цельсия. Вторая температура может находиться от 240 до 340 градусов по шкале Цельсия и предпочтительно - от 270 до 340 градусов по шкале Цельсия, а третья температура может находиться от 340 до 400 градусов по шкале Цельсия, и предпочтительно - от 340 до 380 градусов по шкале Цельсия. Максимальная рабочая температура любой из температур, первой, второй и третьей, предпочтительно не выше, чем температура возгорания для нежелательных соединений, присутствующих в традиционных сигаретах с курительной частью, или приблизительно 380 градусов по шкале Цельсия.
Этап управления питанием, доставляемым нагревательному элементу, преимущественно выполняется так, чтобы температура нагревательного элемента во второй фазе и в третьей фазе поддерживалась в пределах диапазона допустимых или требуемых температур.
Существует множество возможностей определения того, когда следует осуществлять переход из первой фазы во вторую фазу и, в равной мере, из второй фазы в третью фазу. В одном варианте осуществления каждая из фаз, первая фаза, вторая фаза и третья фаза, может иметь предварительно определенную продолжительность. В этом варианте осуществления для определения того, когда начинаются и завершаются вторая и третья фазы, используется время после приведения устройства в действие. В качестве альтернативы, первая фаза может завершаться, как только нагревательный элемент достигнет первой целевой температуры. В дальнейшей альтернативе первая фаза завершается на основании предварительно определенного времени после достижения нагревательным элементом первой целевой температуры. В другой альтернативе первая фаза и вторая фаза могут быть завершены на основании общей энергии, доставленной к нагревательному элементу после его приведения в действие. В еще одной альтернативе устройство может быть выполнено с возможностью обнаружения затяжек пользователя, например, с использованием специально предназначенного датчика расхода, и первая и вторая фазы могут быть завершены после предварительно определенного количества затяжек. Должно быть ясно, что для перехода между любыми двумя фазами можно использовать и применять какое-либо сочетание этих возможностей. Также должно быть ясно, что могут присутствовать более трех выраженных фаз работы нагревательного элемента.
По завершении первой фазы начинается вторая фаза, и питание нагревательного элемента управляется так, чтобы температура нагревательного элемента уменьшалась до второй температуры, меньшей, чем первая температура, но находящейся в диапазоне допустимых температур. Уменьшение температуры нагревательного элемента требуется, потому что по мере того, как устройство и субстрат нагреваются при данной температуре нагревательного элемента, уменьшается конденсация, и увеличивается доставка аэрозоля. Также может быть желательно понизить температуру нагревательного элемента после первой фазы для того чтобы уменьшить вероятность возгорания субстрата. Кроме того, понижение температуры нагревательного элемента уменьшает количество энергии, потребляемой устройством, генерирующим аэрозоль. Кроме того, изменение температуры нагревательного элемента во время работы устройства делает возможным введение в субстрат температурного градиента с временной модуляцией.
В третьей фазе температуру нагревательного элемента повышают. По мере того, как субстрат становится все более и более обедненным во время третьей фазы, может потребоваться непрерывное повышение температуры. Повышение температуры нагревательного элемента во время третьей фазы компенсирует уменьшение доставки аэрозоля из-за обеднения субстрата и уменьшения термодиффузии. Однако повышение температуры нагревательного элемента во время третьей фазы может обладать любым требуемым временным профилем и может зависеть от геометрии устройства и субстрата, состава субстрата и продолжительности первой и второй фаз. Предпочтительно, чтобы на всем протяжении третьей фазы температура нагревательного элемента оставалась в пределах допустимого диапазона. В одном варианте осуществления этап управления питанием нагревательного элемента выполняется так, чтобы во время третьей фазы температура нагревательного элемента непрерывно повышалась.
Этап управления питанием нагревательного элемента может включать измерение температуры нагревательного элемента или температуры вблизи нагревательного элемента для обеспечения измеренной температуры, выполнение сравнения измеренной температуры с целевой температурой и регулирование питания, доставляемого нагревательному элементу на основании результата этого сравнения. Целевая температура предпочтительно изменяется с течением времени после приведения устройства в действие, предусматривая первую, вторую и третью фазы. Например, во время первой фазы целевая температура может представлять собой первую целевую температуру, во время второй фазы целевая температура может представлять собой вторую целевую температуру, и во время третьей фазы целевая температура может представлять собой третью целевую температуру, при этом третья целевая температура с течением времени постепенно увеличивается. Должно быть ясно, что целевую температуру можно выбрать так, чтобы она имела любой требуемый временной профиль в пределах ограничений первой, второй и третьей фаз работы.
Нагревательный элемент может представлять собой электрически резистивный нагревательный элемент, и этап управления питанием, доставляемым нагревательному элементу, может включать определение электрического сопротивления нагревательного элемента и регулирование электрического тока, подаваемого на нагревательный элемент, в зависимости от определенного электрического сопротивления. Электрическое сопротивление нагревательного элемента служит показателем его температуры, поэтому определенное электрическое сопротивление можно сравнить с целевым электрическим сопротивлением, и соответственно отрегулировать доставляемое питание. Для приведения определенной температуры к целевой температуре можно использовать контур ПИД-управления. Кроме того, могут быть использованы механизмы для определения температуры, отличного от обнаружения электрического сопротивления нагревательного элемента, например биметаллические пластины, термопары или специально предназначенный термистор или электрически резистивный элемент, который электрически отделен от нагревательного элемента. Эти альтернативные механизмы определения температуры могут быть использованы в дополнение к определению температуры посредством отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента или вместо него. Например, для отключения питания нагревательного элемента при выходе температуры нагревательного элемента за пределы диапазона допустимых температур в механизме управления можно использовать отдельный механизм для определения температуры.
Способ может дополнительно включать этап идентификации свойства субстрата, образующего аэрозоль. Тогда этап управления питанием можно отрегулировать в зависимости от идентифицированного свойства. Например, для различных субстратов могут быть использованы различные целевые температуры.
Во второй особенности изобретения предусматривается электрически приводимое в действие устройство, генерирующее аэрозоль, и это устройство содержит: по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля; источник питания для подачи питания на нагревательный элемент; и электрическую схему для управления подачей питания от источника питания на по меньшей мере один нагревательный элемент, при этом электрическая схема предназначена для:
управления питанием, доставляемым нагревательному элементу, так, чтобы в первой фазе температура нагревательного элемента повышалась от начальной температуры до первой температуры, во второй фазе температура нагревательного элемента падала ниже первой температуры, и в третьей фазе температура нагревательного элемента снова повышалась, при этом питание во время первой, второй и третьей фазы подается непрерывно.
Возможности для продолжительности каждой из фаз и температуры нагревательного элемента во время каждой из фаз являются такими же, как описанные в отношении первой особенности. Электрическая схема может быть выполнена так, чтобы каждая из фаз, первая фаза, вторая фаза и третья фаза, имела фиксированную продолжительность. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью управления питанием, доставляемым нагревательному элементу, так, чтобы температура нагревательного элемента во время третьей фазы повышалась непрерывно.
Схема может быть предназначена для доставки питания нагревательному элементу в виде импульсов электрического тока. Тогда питание, доставляемое нагревательному элементу, можно регулировать посредством регулирования продолжительности включения электрического тока. Продолжительность включения можно регулировать посредством изменения длительности импульса, частоты импульсов или и того и другого. В качестве альтернативы, схема может быть предназначена для доставки питания нагревательному элементу как непрерывного сигнала постоянного тока.
Электрическая схема может содержать средство для определения температуры, выполненное с возможностью измерения температуры нагревательного элемента или температуры вблизи нагревательного элемента и обеспечивающее измеренную температуру, и может быть выполнено с возможностью выполнения сравнения измеренной температуры с целевой температурой и регулирования питания, доставляемого нагревательному элементу, на основании результата этого сравнения. Целевая температура может храниться в электронном запоминающем устройстве и предпочтительно изменяется с течением времени после приведения устройства в действие для обеспечения первой, второй и третьей фаз.
Средство для определения температуры может представлять собой специально предназначенный электрический компонент, такой как термистор, или может представлять собой схему, выполненную с возможностью определения температуры на основании электрического сопротивления нагревательного элемента.
Электрическая схема также может содержать средство для идентификации свойства субстрата, образующего аэрозоль, в устройстве и запоминающее устройство, хранящее справочную таблицу команд управления питанием и соответствующих свойств субстратов, образующих аэрозоль.
Как в первой, так и во второй особенностях изобретения нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают в качестве неограничивающих примеров полупроводники, такие, как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, металлические сплавы и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, сплавы, содержащие никель, кобальт, хром, алюминий, титан, цирконий, гафний, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, олово, галлий, марганец, золото и железо, и суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть факультативно встроен в, инкапсулирован или покрыт изолирующим материалом или наоборот, в зависимости от кинетики передачи энергии и необходимых внешних физико-химических свойств.
Как в первой, так и во второй особенностях изобретения, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент или как внутренний, так и внешний нагревательные элементы, где термины «внутренний» и «внешний» относятся к субстрату, образующему аэрозоль. Внутренний нагревательный элемент может принимать любую подходящую форму. Например, внутренний нагревательный элемент может принимать форму нагревательной пластины. В качестве альтернативы внутренний нагреватель может принимать форму оболочки или субстрата, имеющих различные электропроводящие части, или электрически резистивной металлической трубки. В качестве альтернативы внутренний нагреватель может являться одной или несколькими нагревательными иглами или стержнями, которые проходят через центр субстрата, образующего аэрозоль. Другие альтернативы включают нагревательную проволоку или нить, например, Ni-Cr (хромоникелевую), платиновую, вольфрамовую проволоку или проволоку из сплавов или нагревательную пластину. Факультативно внутренний нагревательный элемент может быть вложен в или нанесен на жесткий материал подложки. В одном таком варианте осуществления электрически резистивный нагревательный элемент может быть сформирован с использованием металла, имеющего определенное соотношение температуры и сопротивления. В таком приведенном в качестве примера устройстве металл может быть сформирован в виде дорожки на подходящем изолирующем материале, таком как керамический материал, а затем покрыт другим изолирующим материалом, таким как стекло. Нагреватели, сформированные таким образом, могут быть использованы как для нагрева, так и для отслеживания температуры нагревательных элементов во время работы.
Внешний нагревательный элемент может принимать любую подходящую форму. Например, внешний нагревательный элемент может принимать форму одного или нескольких гибкой нагревательной фольги на диэлектрическом субстрате, таком как полиимид. Гибкая нагревательная фольга может иметь такую форму, чтобы соответствовать периметру полости, вмещающей субстрат. В качестве альтернативы, внешний нагревательный элемент может принимать форму металлической решетки или решеток, гибкой печатной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна или может быть сформирован с использованием метода покрытия, такого как плазменное осаждение из газовой фазы, на субстрате, имеющем подходящую форму. Внешний нагревательный элемент может быть также сформирован с использованием металла, имеющего определенное соотношение температуры и сопротивления. В таком приведенном в качестве примера устройстве металл может быть сформирован в виде дорожки между двумя слоями подходящих изолирующих материалов. Внешний нагревательный элемент, сформированный таким образом, может быть использован как для нагрева, так и для отслеживания температуры внешнего нагревательного элемента во время работы.
Внутренний или внешний нагревательный элемент может содержать теплоотвод или тепловой резервуар, содержащий материал, способный поглощать и сохранять тепло и затем со временем высвобождать тепло на субстрат, образующий аэрозоль. Теплоотвод может быть сформирован из любого подходящего материала, такого как подходящий металлический или керамический материал. В одном варианте осуществления материал имеет высокую теплоемкость (чувствительный материал, аккумулирующий теплоту нагрева) или является материалом, способным поглощать и затем высвобождать тепло посредством обратимого процесса, такого как изменение высокотемпературной фазы. Подходящие чувствительные материалы, аккумулирующие теплоту нагрева, включают силикагель, глинозем, углерод, стекломат, стекловолокно, минеральные вещества, металл или сплав, такой как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие подходящие материалы, которые высвобождают тепло через изменение обратимой фазы, включают парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, полиэтиленоксид, металл, металлическую соль, эвтектическую смесь солей или сплав. Теплоотвод или тепловой резервуар может быть расположен таким образом, чтобы находиться в непосредственном контакте с субстратом, образующим аэрозоль, и может передавать сохраненное тепло непосредственно на субстрат. В качестве альтернативы тепло, сохраненное в теплоотводе или тепловом резервуаре, может быть передано на субстрат, образующий аэрозоль, посредством проводника тепла, такого как металлическая трубка.
Нагревательный элемент преимущественно нагревает субстрат, образующий аэрозоль, посредством проводника. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично соприкасаться с субстратом или подложкой, на которую нанесен субстрат. В качестве альтернативы тепло либо от внутреннего, либо от внешнего нагревательного элемента может быть передано на субстрат посредством теплопроводящего элемента.
Как в первой, так и во второй особенностях изобретения субстрат, образующий аэрозоль, во время работы может полностью содержаться внутри устройства, генерирующего аэрозоль. В таком случае пользователь может сделать затяжку через мундштук устройства, генерирующего аэрозоль. В качестве альтернативы во время работы курительное изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, может частично находиться внутри устройства, генерирующего аэрозоль. В таком случае пользователь может сделать затяжку непосредственно через курительное изделие. Нагревательный элемент может быть расположен внутри полости в устройстве, при этом полость выполнена с возможностью вмещения субстрата, образующего аэрозоль, так, чтобы при использовании нагревательный элемент находился внутри субстрата, образующего аэрозоль.
Курительное изделие может в основном иметь цилиндрическую форму. Курительное изделие может быть в основном вытянутым. Курительное изделие может иметь длину и длину окружности, в основном перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, может в основном иметь цилиндрическую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь в основном вытянутую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, может также иметь длину и длину окружности, в основном перпендикулярную длине.
Курительное изделие может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Курительное изделие может содержать штранг фильтра. Штранг фильтра может быть размещен на нижнем конце курительного изделия. Штранг фильтра может являться штрангом фильтра из ацетата целлюлозы. Штранг фильтра в одном варианте осуществления имеет длину приблизительно 7 мм, но может иметь длину от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм.
В одном варианте осуществления курительное изделие имеет общую длину приблизительно 45 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 мм. Кроме того, субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 мм. В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 12 мм. Кроме того, диаметр субстрата, образующего аэрозоль, дополнительно может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Курительное изделие может содержать внешнюю бумажную обертку. Кроме того, курительное изделие может содержать разделительный элемент между субстратом, образующим аэрозоль, и штрангом фильтра. Разделительный элемент может составлять приблизительно 18 мм, но может находиться в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм. Разделительный элемент в курительном изделии предпочтительно заполнен теплообменником, охлаждающим аэрозоль по мере того, как он проходит через курительное изделие от субстрата к штрангу фильтра. Теплообменник может представлять собой, например, фильтр на полимерной основе, например, материал из обжатого PLA.
Как в первой, так и во второй особенностях изобретения субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердотельные, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать содержащий табак материал, содержащий летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, то этот твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, одно или несколько из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или несколько из следующего: листья ароматических трав, листовой табак, фрагменты жилок табачного листа, восстановленный табак, гомогенизированный табак, выдавленный табак, литой листовой табак и взорванный табак. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может иметь свободную форму или может быть предоставлен в подходящей емкости или картридже. Факультативно твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать дополнительные летучие вкусоароматические соединения, содержащие или не содержащие табак, которые высвобождаются при нагреве субстрата. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может также содержать капсулы, которые, например, включают дополнительные летучие вкусоароматические соединения, содержащие или не содержащие табак, и такие капсулы могут таять во время нагрева твердого субстрата, образующего аэрозоль.
В данном описании изобретения термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, сформированному посредством агломерирования табака в форме частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества, образующего аэрозоль, более чем 5% в расчете на сухой вес. Гомогенизированный табачный материал может, в качестве альтернативы, иметь содержание вещества для образования аэрозоля от 5 вес. % до 30 вес. % в расчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала можно сформировать посредством агломерирования табака в форме частиц, полученного посредством размалывания или иного измельчения, либо пластинок табачного листа или жилок табачного листа, либо того и другого. В качестве альтернативы или в дополнение листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или несколько из следующего: табачная крошка, мелкие частицы табака и другие побочные табачные продукты в форме частиц, образующихся во время, например, технологической обработки, переработки и отгрузки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или несколько собственных связующих веществ, то есть эндогенных связующих веществ табака, одно или несколько примесных связующих веществ, то есть экзогенных связующих веществ табака, или их сочетание для того чтобы способствовать агломерации табака в форме частиц; в качестве альтернативы или в дополнение, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включающие в качестве неограничивающих примеров табачные и нетабачные волокна, вещества, образующие аэрозоль, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители, и их сочетания.
Факультативно твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть также предоставлен на или встроен в термоустойчивую подложку. Подложка может принимать форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубок, полосок или листов. В качестве альтернативы подложка может являться трубчатой подложкой, имеющей тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на ее внутреннюю поверхность, или на ее внешнюю поверхность, или как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность. Такая трубчатая подложка может быть сформирована, например, из бумаги или бумагоподобного материала, нетканого углеродного фибролита, легкого сетчатого металлического экрана, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термоустойчивой полимерной матрицы.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на поверхность подложки в форме, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на всю поверхность подложки или в качестве альтернативы может быть нанесен в виде узора для предоставления неоднородной вкусоароматической подачи во время использования.
Несмотря на то, что ранее приводилась ссылка на твердые субстраты, образующие аэрозоль, специалисту в данной области техники будет понятно, что другие формы субстрата, образующего аэрозоль, могут быть использованы с другими вариантами осуществления. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может являться жидким субстратом, образующим аэрозоль. Если предоставлен жидкий субстрат, образующий аэрозоль, то устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно содержит средство для удержания жидкости. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться в емкости. В качестве альтернативы или в дополнение жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть поглощен пористым материалом подложки. Пористый материал подложки может быть изготовлен из любой подходящей поглощающей пробки или тела, например, пенометаллического или пластмассового материала, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться в пористом материале подложки перед использованием устройства, генерирующего аэрозоль, или в качестве альтернативы материал жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может быть высвобожден в пористый материал подложки во время или непосредственно перед использованием. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть представлен в капсуле. Оболочка капсулы предпочтительно тает при нагреве и высвобождает жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в пористый материал подложки. Капсула может факультативно содержать твердое тело в сочетании с жидкостью.
В качестве альтернативы подложка может являться нетканым полотном или пучком волокон, в который включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, природные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
Как в первой, так и во второй особенностях изобретения устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать источник питания для подачи питания на нагревательный элемент. Источник питания может являться любым подходящим источником питания, например источником питания постоянного напряжения. В одном варианте осуществления источник питания является литий-ионной батареей. В качестве альтернативы источником питания может служить никель-металлогидридная батарея, никель-кадмиевая батарея или литиевая батарея, например литий-кобальтовая, литий-железо-фосфатная, литий-титановая или литий-полимерная батарея.
В третьей особенности изобретения предусматривается электрическая схема для электрически приводимого в действие устройства, генерирующего аэрозоль, и эта электрическая схема предназначена для выполнения способа согласно первой особенности изобретения.
В четвертой особенности изобретения предусматривается компьютерная программа, которая при запуске на программируемой электрической схеме для электрически приводимого в действие устройства, генерирующего аэрозоль, вызывает выполнение программируемой электрической схемой способа согласно первой особенности изобретения. В пятой особенности изобретения предусматривается машиночитаемый носитель данных, содержащий хранящуюся на нем компьютерную программу согласно четвертой особенности изобретения.
Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на различные аспекты, следует понимать, что особенности, описанные относительно одного аспекта изобретения, могут быть применены к другим аспектам изобретения.
Варианты осуществления изобретения ниже будут подробно описаны исключительно для примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, в которых:
Фиг. 1 - схематическая иллюстрация электрически нагреваемого курительного устройства в соответствии с изобретением;
Фиг. 2 - схематическое поперечное сечение переднего конца первого варианта осуществления устройства, относящегося к типу, показанному на фиг. 1;
Фиг. 3 - схематическая иллюстрация горизонтального профиля температуры для нагревательного элемента;
Фиг. 4 - схематическая иллюстрация уменьшения доставки аэрозоля при горизонтальном профиле температуры;
Фиг. 5 - схематическая иллюстрация профиля температуры для нагревательного элемента в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 6 - схематическая иллюстрация постоянной доставки аэрозоля в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 7 - иллюстрирует схему управления, используемую для обеспечения описанного регулирования температуры, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; и
Фиг. 8 - иллюстрирует некоторые альтернативные профили целевых температур в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 1 в упрощенном виде показаны компоненты варианта осуществления электрически нагреваемого устройства 100, генерирующего аэрозоль. В частности, элементы электрически нагреваемого устройства 100, генерирующего аэрозоль, на фиг. 1 вычерчены не в масштабе. Элементы, которые не актуальны для понимания этого варианта осуществления, были опущены для упрощения фиг. 1.
Электрически нагреваемое устройство 100, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 10 и субстрат 12, образующий аэрозоль, например сигарету. Субстрат 12, образующий аэрозоль, проталкивается внутрь корпуса 10 для термического соприкосновения с нагревательным элементом 14. Субстрат 12, образующий аэрозоль, высвободит ряд летучих соединений при различных температурах. Управляя рабочей температурой электрически нагреваемого устройства 100, генерирующего аэрозоль, так, чтобы она была ниже температуры высвобождения некоторых из летучих соединений, можно предотвратить высвобождение или образование этих дымовых составляющих.
Внутри корпуса 10 находится источник 16 электроэнергии, например перезаряжаемая литий-ионная батарея. С нагревательным элементом 14, источником 16 электроэнергии и интерфейсом 20 пользователя, например кнопкой или дисплеем, соединен контроллер 18. Контроллер 18 управляет питанием, подаваемым на нагревательный элемент 14, для регулировки его температуры. Субстрат, образующий аэрозоль, как правило, нагревается до температуры от 250 до 450 градусов по Цельсию.
В описываемом варианте осуществления нагревательный элемент 14 представляет собой электрически резистивную дорожку или дорожки, нанесенные на керамический субстрат. Этот керамический субстрат имеет форму пластины, и при использовании его вставляют в субстрат 12, образующий аэрозоль. Фиг. 2 представляет собой схематическое отображение переднего конца устройства и иллюстрирует воздушный поток через устройство. Следует отметить, что фиг. 2 неточно изображает относительный масштаб элементов в устройстве. Курительное изделие 102, содержащее субстрат 12, образующий аэрозоль, помещается внутрь полости 22 устройства 100. Воздух втягивается в устройство за счет всасывающего действия, осуществляемого пользователем через мундштук 24 курительного изделия 102. Воздух втягивается через впускные отверстия 26, образующие ближнюю лицевую поверхность корпуса 10. Воздух, втянутый в устройство, проходит через воздушный канал 28 вокруг наружной части полости 22. Втянутый воздух входит в субстрат 12, образующий аэрозоль, на дальнем конце курительного изделия 102, смежном с ближним концом нагревательного элемента 14, имеющего форму пластины, предусмотренного в полости 22. Увлекая аэрозоль, втянутый воздух проходит через субстрат 12, образующий аэрозоль, а затем - к ротовому концу курительного изделия 102. Субстрат 12, образующий аэрозоль, представляет собой цилиндрическую пробку из материала на основе табака.
Как показано на фиг. 3, современные устройства, генерирующие аэрозоль, выполнены с возможностью обеспечения во время работы постоянной температуры. После приведения устройства в действие питание доставляется к нагревательному элементу до тех пор, пока не будет достигнута целевая температура 50. После того, как целевая температура 50 была достигнута, нагревательный элемент поддерживается при этой температуре до тех пор, пока устройство не будет выведено из работы. Фиг. 4 представляет собой схематическую иллюстрацию доставки ключевой составляющей аэрозоля с использованием горизонтального профиля температуры, как показано на фиг. 3. Линия 52 отображает количество ключевой составляющей аэрозоля, такой, как глицерин или никотин, доставляемой во время приведения устройства в действие. Как видно, доставка составляющей с течением времени достигает пика, а затем падает по мере того, как субстрат становится обедненным и ослабляются термодиффузионные эффекты.
Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию профиля температуры для нагревательного элемента в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Линия 60 отображает температуру нагревательного элемента с течением времени.
В первой фазе 70 температура нагревательного элемента поднимается от температуры окружающей среды до первой температуры 62. Температура 62 находится в пределах диапазона допустимых температур от минимальной температуры 66 до максимальной температуры 68. Изменение допустимой температуры устанавливают так, чтобы требуемые летучие соединения испарялись из субстрата, а нежелательные соединения, испаряющиеся при более высоких температурах, не испарялись. Диапазон допустимых температур также находится ниже температуры, при которой в нормальных условиях работы, т.е. при нормальной температуре, давлении, влажности, свойствах затяжки пользователя и составе воздуха, может возникать возгорание субстрата.
Во второй фазе 72 температура нагревательного элемента снижается до второй температуры 64. Вторая температура 64 находится в пределах диапазона допустимых температур, но она является более низкой, чем первая температура.
В третьей фазе 74 температура нагревательного элемента постепенно повышается до достижения момента времени 76 вывода из работы. На всем протяжении третьей фазы температура нагревательного элемента остается в пределах диапазона допустимых температур.
Фиг. 6 представляет собой схематическую иллюстрацию профиля доставки ключевой составляющей аэрозоля с профилем температуры нагревательного элемента, проиллюстрированным на фиг. 5. После начального увеличения доставки после приведения нагревательного элемента в действие доставка остается постоянной до тех пор, пока нагревательный элемент не будет выведен из работы. Повышение температуры в третьей фазе компенсирует обеднение вещества для образования аэрозоля субстрата.
Фиг. 7 иллюстрирует схему управления, используемую для обеспечения требуемого профиля температуры в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
Нагреватель 14 соединен с батареей через соединение 42. Батарея (не показана на фиг. 7) обеспечивает напряжение V2. Последовательно с нагревательным элементом 14, между заземлением и напряжением V2 включен и соединен с напряжением V1 дополнительный резистор 44 с известным сопротивлением r. Частотная модуляция тока управляется посредством микроконтроллера 18 и доставляется через его аналоговый выход 47 на транзистор 46, действующий как простой переключатель.
Регулировка основана на ПИД-регуляторе, который является частью программного обеспечения, включенного в микроконтроллер 18. Температура (или показатель температуры) нагревательного элемента определяется посредством изменения электрического сопротивления нагревательного элемента. Определенная температура используется для регулирования продолжительности включения, в данном случае - частотной модуляции, импульсов тока, подаваемого на нагревательный элемент с целью поддержания нагревательного элемента при целевой температуре или для регулирования температуры нагревательного элемента до целевой температуры. Температура определяется при частоте, выбранной для соответствия управлению продолжительностью включения, и может быть определена с частотой раз в 100 мс.
Аналоговый вход 48 на микроконтроллере 18 используется для сбора напряжения на резисторе 44, и он предоставляет изображение электрического тока, текущего в нагревательном элементе. Напряжение V+ батареи и напряжение на резисторе 44 используются для вычисления изменения сопротивления нагревательного элемента и/или его температуры.
нагревателя
нагревателя
Сопротивление нагревателя, которое должно быть измерено при конкретной температуре, представляет собой R. Для измерения микропроцессором 18 сопротивления R нагревателя 14 может быть определен как ток, протекающий через нагреватель 14, так и напряжение на нагревателе 14. Затем может быть использована следующая хорошо известная формула для определения сопротивления:
<mrow><mi>V</mi><mo>=</mo><mi>I</mi><mi>R</mi><mtext>                      </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
На фиг. 6 напряжение на нагревателе представляет собой V2-V1, а ток, текущий через нагреватель, представляет собой I. Таким образом:
<mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>н</mi><mi>а</mi><mi>г</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>в</mi><mi>а</mi><mi>т</mi><mi>е</mi><mi>л</mi><mi>я</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>V</mi><mn>2</mn><mo>−</mo><mi>V</mi><mn>1</mn></mrow><mi>I</mi></mfrac><mtext>              </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Для определения тока I с повторным использованием вышеуказанной формулы (1) используют дополнительный резистор 44, сопротивление r которого известно. Ток, текущий через резистор 44, представляет собой I, а напряжение на резисторе 24 представляет собой V1. Таким образом:
<mrow><mi>I</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>V</mi><mn>1</mn></mrow><mi>r</mi></mfrac><mtext>                         </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Следовательно, объединение формул (2) и (3) дает:
<mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>н</mi><mi>а</mi><mi>г</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>в</mi><mi>а</mi><mi>т</mi><mi>е</mi><mi>л</mi><mi>я</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>V</mi><mn>2</mn><mo>−</mo><mi>V</mi><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>V</mi><mn>1</mn></mrow></mfrac><mi>r</mi><mtext>                  </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
нагревателя
Таким образом, микропроцессор 18 может измерять V2 и V1 во время использования системы, генерирующей аэрозоль, и при известном значении r может определять сопротивление нагревателя при конкретной температуре R.
нагревателя
Сопротивление нагревателя коррелируется с температурой. Для установки соотношения между температурой T и измеренным сопротивлением R при температуре T в соответствии со следующей формулой может быть использовано линейное приближение:
<mrow><mi>T</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>н</mi><mi>а</mi><mi>г</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>в</mi><mi>а</mi><mi>т</mi><mi>е</mi><mi>л</mi><mi>я</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>A</mi><msub><mi>R</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>A</mi></mfrac><mtext>                </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
0
0
где A - коэффициент термического сопротивления материала нагревательного элемента, и R - сопротивление нагревательного элемента при комнатной температуре T.
Для приближения соотношения между сопротивлением и температурой могут быть использованы другие более сложные способы, если простое линейное приближение не является достаточно точным в диапазоне рабочих температур. Например, в другом варианте осуществления соотношение может быть получено на основании сочетания двух или более линейных приближений, каждое из которых охватывает различный диапазон температур. Эта схема основана на трех или более точках калибровки температуры, в которых измеряется сопротивление нагревателя. Для температур между точками калибровки значения сопротивления интерполируются из значений в точках калибровки. Температуры точек калибровки выбираются для охвата предполагаемого диапазона температур нагревателя во время работы.
Преимуществом настоящих вариантов осуществления является то, что не требуется датчик температуры, который может быть громоздким и дорогостоящим. Также значение сопротивления может быть непосредственно использовано ПИД-регулятором вместо температуры. Значение сопротивления прямо коррелирует с температурой нагревательного элемента, как установлено в уравнении (5). Соответственно, если измеренное значение сопротивления находится в требуемом диапазоне, то температура нагревательного элемента также будет находиться в требуемом диапазоне. Соответственно, нет необходимости вычислять действительную температуру нагревательного элемента. Однако можно использовать отдельный датчик температуры и подключить его к микроконтроллеру для предоставления необходимой информации о температуре.
0
0
1
1
1
2
2
3
2
Фиг. 8 иллюстрирует пример профиля целевых температур, на котором ясно видны три фазы работы. В первой фазе 70 целевую температуру устанавливают на T. Питание доставляется к нагревательному элементу для как можно более быстрого повышения температуры нагревательного элемента до T. Как было описано, для поддержания температуры нагревательного элемента как можно ближе к целевой температуре на всем протяжении работы устройства, используют ПИД-регулятор. В момент времени tцелевую температуру меняют на T, и это означает, что первая фаза 70 завершена и начинается вторая фаза. Целевая температура поддерживается при T до момента времени t. В момент времени t завершается вторая фаза, и начинается третья фаза 74. Во время третьей фазы 74 целевая температура линейно повышается с течением времени до момента времени t, и в этот момент времени целевая температура составляет T, и питание на нагревательный элемент больше не подается.
0
1
2
1
2
3
Профиль целевых температур с формой, показанной на фиг. 8, дает начало действительному профилю температуры с формой, показанной на фиг. 5. Значения T, T, T можно регулировать так, чтобы они подходили для конкретных субстратов и конкретного устройства, нагревательного элемента и геометрий субстрата. Аналогично, значения t, t иt можно выбрать так, чтобы они подходили к обстоятельствам.
0
1
3
В одном примере первая фаза имеет длительность 45 секунд, а температура Tустановлена на 360°C, вторая фаза имеет длительность 145 секунд, а температура Tсоставляет 320°C, и третья фаза имеет длительность 170 секунд, а температура T составляет 380°C. Время курения длится в общей сложности 360 секунд.
0
1
3
В другом примере первая фаза имеет длительность 60 секунд, а T установлена на 340°C, вторая фаза имеет длительность 180 секунд, а температура Tсоставляет 320°C, и третья фаза имеет длительность 120 секунд, и температура T составляет 360°C. И снова цикл нагревания или время курения длятся в общей сложности 360 секунд.
0
1
3
Еще в одном примере первая фаза имеет длительность 30 секунд, а T установлена на 380°C, вторая фаза имеет длительность 110 секунд, а температура Tсоставляет 300°C, и третья фаза имеет длительность 220 секунд, а температура T составляет 340°C.
Продолжительность и целевые температуры для каждой фазы работы хранятся в запоминающем устройстве внутри контроллера 18. Эта информация может составлять часть программного обеспечения, исполняемого микроконтроллером. Однако ее можно хранить в справочной таблице так, чтобы микроконтроллер мог выбирать различные профили. Потребитель может выбирать различные профили через интерфейс пользователя на основе предпочтений пользователя или на основе конкретного нагреваемого субстрата. Устройство может содержать средства для идентификации субстрата, такие как оптическое устройство чтения, и профиль нагревания автоматически выбирается на основе идентифицированного субстрата.
0
1
2
В другом варианте осуществления в памяти хранятся только целевые температуры T, T и T, а переход между фазами запускается посредством подсчета затяжек. Например, микроконтроллер может принимать данные подсчета затяжек из датчика расхода и может быть выполнен с возможностью завершения первой фазы после двух затяжек и завершения второй фазы после еще пяти затяжек.
Каждый из вышеописанных вариантов осуществления в результате приводит к более равномерной доставке аэрозоля в течение нагревания субстрата по сравнению с горизонтальным профилем нагревания, проиллюстрированным на фиг. 3. Оптимальный профиль нагревания зависит от нескольких факторов, и его можно определить экспериментально для заданного устройства, геометрии субстрата и состава субстрата. Например, устройство может содержать более одного нагревательного элемента, и расположение этих нагревательных элементов будет оказывать влияние на обеднение субстрата и термодиффузионные эффекты. Каждым нагревательным элементом можно управлять так, чтобы он имел отличающийся профиль нагревания. Форма и размер субстрата относительно нагревательного элемента также может представлять собой значительный фактор.
Должно быть ясно, что приведенные в качестве примера варианты осуществления, описанные выше, являются иллюстративными, но не ограничивающими. Ввиду вышеописанных приведенных в качестве примера вариантов осуществления, другие варианты осуществления, соответствующие вышеуказанным приведенным в качестве примера вариантам осуществления, будут понятны специалисту в данной области техники.