RU2835122C2 - Heating structure for generating an aerosol (versions), a device for generating an aerosol and a method of making a heating structure for generating an aerosol by surface plasmon resonance - Google Patents
Heating structure for generating an aerosol (versions), a device for generating an aerosol and a method of making a heating structure for generating an aerosol by surface plasmon resonance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2835122C2 RU2835122C2 RU2023134888A RU2023134888A RU2835122C2 RU 2835122 C2 RU2835122 C2 RU 2835122C2 RU 2023134888 A RU2023134888 A RU 2023134888A RU 2023134888 A RU2023134888 A RU 2023134888A RU 2835122 C2 RU2835122 C2 RU 2835122C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating structure
- substrate
- aerosol
- aerosol generating
- balls
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
[1] Изобретение относится к нагревательной структуре, выполненной с возможностью генерирования тепла посредством поверхностного плазмонного резонанса (ППР), например, к устройству для генерирования аэрозоля, содержащему нагревательную структуру.[1] The invention relates to a heating structure capable of generating heat by means of surface plasmon resonance (SPR), for example, to an aerosol generating device comprising the heating structure.
Предшествующий уровень техникиPrior art
[2] В настоящее время разрабатываются методики нагрева объекта путем генерирования тепла. Например, тепло можно генерировать путем подачи электрической энергии на элемент с электрическим сопротивлением. В другом примере тепло можно генерировать за счет электромагнитной связи между катушкой и токоприемником. Приведенное выше описание представляет собой информацию, полученную автором (авторами) изобретения в рамках подготовки описания настоящего изобретения, или уже имевшуюся у него (них) на тот момент, и не обязательно описывает уровень техники, общеизвестный до подачи настоящей заявки. В качестве наиболее близкого аналога заявленной группы изобретений можно рассматривать устройство для генерирования аэрозоля и нагревательную структуру, раскрытые в источнике US2020375253 A1, опубл. 03.12.2020.[2] Techniques for heating an object by generating heat are currently being developed. For example, heat can be generated by supplying electrical energy to an element with electrical resistance. In another example, heat can be generated by electromagnetic coupling between a coil and a current collector. The above description represents information obtained by the author(s) of the invention in the course of preparing the description of the present invention, or already available to him(them) at that time, and does not necessarily describe the level of technology generally known prior to the filing of this application. The closest analogue of the claimed group of inventions can be considered to be the device for generating an aerosol and a heating structure disclosed in the source US2020375253 A1, published 03.12.2020.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническая задача изобретенияTechnical problem of the invention
[3] Первый аспект изобретения может относиться к нагревательной структуре для генерирования тепла посредством поверхностного плазмонного резонанса (ППР) и устройству для генерирования аэрозоля, содержащему такую структуру.[3] A first aspect of the invention may relate to a heating structure for generating heat via surface plasmon resonance (SPR) and an aerosol generating device comprising such a structure.
Решение задачиSolution to the problem
[4] Нагревательная структура содержит подложку и металлическую призму, формирующую по меньшей мере одно отверстие в подложке и выполненную с возможностью генерирования тепла посредством поверхностного плазмонного резонанса (ППР).[4] The heating structure comprises a substrate and a metal prism forming at least one hole in the substrate and configured to generate heat by means of surface plasmon resonance (SPR).
[5] По меньшей мере одно отверстие может быть окружено подложкой и металлической призмой.[5] At least one opening may be surrounded by a substrate and a metal prism.
[6] Металлическая призма может формировать множество отверстий, отделенных друг от друга.[6] A metal prism can form multiple holes separated from each other.
[7] По меньшей мере одно отверстие может иметь по существу круглую или эллиптическую форму.[7] At least one opening may have a substantially circular or elliptical shape.
[8] По меньшей мере одно отверстие может иметь диаметр примерно от 290 до 360 нм.[8] The at least one hole may have a diameter of between about 290 nm and about 360 nm.
[9] Первая металлическая призма может содержать первую базовую поверхность, обращенную к подложке, вторую базовую поверхность, противоположную первой базовой поверхности, и несколько боковых поверхностей между первой базовой поверхностью и второй базовой поверхностью для формирования по меньшей мере одного отверстия.[9] The first metal prism may comprise a first base surface facing the substrate, a second base surface opposite the first base surface, and several side surfaces between the first base surface and the second base surface for forming at least one opening.
[10] Расстояние между первой базовой поверхностью и второй базовой поверхностью может составлять от более 0 нм до менее чем или примерно равно 10 нм.[10] The distance between the first base surface and the second base surface may be from greater than 0 nm to less than or approximately equal to 10 nm.
[11] Металлическая призма может содержать металлические частицы, выполненные с возможностью резонанса со светом с длиной волны в диапазоне примерно от 380 до 780 нм.[11] The metal prism may comprise metal particles configured to resonate with light having a wavelength in the range of approximately 380 to 780 nm.
[12] Подложка может иметь теплопроводность в диапазоне от более 0 до менее чем или примерно равную 45 ватт на метр-Кельвин (Вт/мК).[12] The substrate may have a thermal conductivity in the range of greater than 0 to less than or approximately equal to 45 watts per meter Kelvin (W/mK).
[13] Устройство для генерирования аэрозоля содержит источник света и нагревательную структуру, выполненную с возможностью приема света от источника света, причем нагревательная структура может содержать подложку и металлическую призму, формирующую по меньшей мере одно отверстие в подложке и выполненную с возможностью генерирования тепла посредством ППР.[13] The aerosol generating device comprises a light source and a heating structure configured to receive light from the light source, wherein the heating structure may comprise a substrate and a metal prism forming at least one opening in the substrate and configured to generate heat by means of a PPR.
[14] Нагревательная структура содержит подложку с теплопроводностью от более 0 до менее чем или примерно равной 45 Вт/мК и металлическую призму, расположенную на подложке и выполненную с возможностью генерирования тепла посредством ППР.[14] The heating structure comprises a substrate with a thermal conductivity of greater than 0 to less than or approximately equal to 45 W/mK and a metal prism located on the substrate and configured to generate heat by means of a PPR.
[15] Подложка может содержать стекло.[15] The substrate may contain glass.
[16] Способ изготовления нагревательной структуры для генерирования тепла посредством ППР содержит нанесение множества шариков на подложку, уменьшение размера множества шариков, осаждение множества металлических частиц на подложку и/или множества шариков и удаление множества шариков.[16] A method for producing a heating structure for generating heat by means of PPR comprises depositing a plurality of beads on a substrate, reducing the size of the plurality of beads, depositing a plurality of metal particles on the substrate and/or the plurality of beads, and removing the plurality of beads.
[17] Уменьшение размера множества шариков может предусматривать травление множества шариков посредством реактивного ионного травления.[17] Reducing the size of the plurality of balls may involve etching the plurality of balls using reactive ion etching.
[18] Уменьшение размера множества шариков может предусматривать уменьшение диаметра шариков до диапазона примерно от 290 до 360 нм.[18] Reducing the size of the plurality of beads may involve reducing the diameter of the beads to a range of approximately 290 to 360 nm.
Полезные эффекты изобретенияBeneficial effects of the invention
[19] В одном из вариантов осуществления изобретения, когда нагревательную структуру используют для нагрева объекта (объектов), объект можно нагревать локально, или можно нагревать по меньшей мере часть объекта (объектов) из нескольких объектов. В одном из вариантов осуществления изобретения объект можно нагревать в предварительно заданном температурном диапазоне с относительно низким расходом энергии. Иными словами, можно повысить тепловой КПД нагревательной структуры. Эффекты нагревательной структуры и устройства для генерирования аэрозоля, содержащего такую структуру, в одном из вариантов осуществления изобретения не ограничиваются вышеупомянутыми эффектами; иные не упомянутые в тексте эффекты должны быть понятны из данного раскрытия специалисту в данной области техники.[19] In one embodiment of the invention, when the heating structure is used to heat an object(s), the object can be heated locally, or at least a portion of the object(s) of several objects can be heated. In one embodiment of the invention, the object can be heated in a predetermined temperature range with a relatively low energy consumption. In other words, the thermal efficiency of the heating structure can be increased. The effects of the heating structure and the aerosol generating device containing such a structure in one embodiment of the invention are not limited to the above-mentioned effects; other effects not mentioned in the text should be understood from this disclosure by a person skilled in the art.
Краткое раскрытие чертежейBrief disclosure of the drawings
[20] Вышеизложенные и прочие аспекты, особенности и преимущества вариантов осуществления изобретения станут очевидными из следующего подробного раскрытия со ссылкой на прилагаемые чертежи.[20] The above and other aspects, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following detailed disclosure with reference to the accompanying drawings.
[21] На ФИГ. 1-3 схематично изображены примеры, в которых изделие для генерирования аэрозоля вставлено в устройство для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[21] FIGS. 1-3 schematically illustrate examples in which an aerosol generating article is inserted into an aerosol generating device according to one embodiment of the invention.
[22] На ФИГ. 4 и 5 схематично изображены примеры изделия для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[22] FIGS. 4 and 5 schematically illustrate examples of an aerosol generating article according to one embodiment of the invention.
[23] На ФИГ. 6 изображена блок-схема устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[23] FIG. 6 is a block diagram of an aerosol generating device according to one embodiment of the invention.
[24] На ФИГ. 7-11 изображены виды, иллюстрирующие этапы способа изготовления нагревательной структуры согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[24] FIGS. 7-11 are views illustrating steps of a method for producing a heating structure according to one embodiment of the invention.
[25] На ФИГ. 12 изображен вид в плане части нагревательной структуры согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[25] FIG. 12 is a plan view of a portion of a heating structure according to one embodiment of the invention.
[26] На ФИГ. 13 изображен разрез нагревательной структуры вдоль линии 13-13 на ФИГ. 12 согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[26] FIG. 13 shows a cross-sectional view of a heating structure along line 13-13 in FIG. 12 according to one embodiment of the invention.
[27] На ФИГ. 14 изображены сравнительные графики среднего коэффициента поглощения нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[27] FIG. 14 shows comparative graphs of the average absorption coefficient of heating structures according to one embodiment of the invention.
[28] На ФИГ. 15 изображены сравнительные графики среднего коэффициента поглощения нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[28] FIG. 15 shows comparative graphs of the average absorption coefficient of heating structures according to one embodiment of the invention.
[29] На ФИГ. 16 изображена нагревательная структура согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[29] FIG. 16 shows a heating structure according to one embodiment of the invention.
[30] На ФИГ. 17 изображен сравнительный график повышения температуры нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[30] FIG. 17 is a comparative graph of the temperature increase of heating structures according to one embodiment of the invention.
[31] На ФИГ. 18 изображен сравнительный график повышения температуры нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[31] FIG. 18 is a comparative graph of the temperature increase of heating structures according to one embodiment of the invention.
[32] На ФИГ. 19 изображена схема устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[32] FIG. 19 is a diagram of an aerosol generating device according to one embodiment of the invention.
Принцип изобретенияPrinciple of the invention
[33] Термины, используемые при описании вариантов осуществления изобретения, выбраны из общих терминов, широко используемых в настоящее время с учетом их назначения в описании изобретения. Тем не менее, термины могут различаться в зависимости от задачи, решаемой специалистом в данной области техники, прецедента или появления новой технологии. Кроме того, в особых случаях заявитель выбирает термины по своему усмотрению и подробно раскрывает значение этих терминов в соответствующей части подробного описания. Поэтому термины, используемые в описании, являются не просто обозначениями, но определяются на основании значения терминов и описываемых функций.[33] The terms used in describing the embodiments of the invention are selected from the general terms widely used at present, taking into account their purpose in the description of the invention. However, the terms may differ depending on the problem solved by a person skilled in the art, a precedent, or the emergence of a new technology. In addition, in special cases, the applicant selects the terms at his own discretion and discloses the meaning of these terms in detail in the relevant part of the detailed description. Therefore, the terms used in the description are not merely designations, but are determined based on the meaning of the terms and the functions described.
[34] Следует понимать, что когда определенная часть «содержит» определенный компонент, не исключено содержание в части другого компонента, но часть может дополнительно содержать другой компонент, если контекст явно не указывает на иное. Кроме того, такие термины, как «блок», «модуль» и т.д., используемые в описании, могут относиться к части для обработки по меньшей мере одной функции или операции и могут быть реализованы в виде аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения.[34] It should be understood that when a certain part "comprises" a certain component, it is not excluded that the part contains another component, but the part may additionally contain another component unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "block", "module", etc., used in the description may refer to a part for processing at least one function or operation and may be implemented in the form of hardware and/or software.
[35] Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно раскрыты ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, позволяя легко реализовать варианты осуществления специалисту в области техники, к которой относится изобретение. Тем не менее, настоящее изобретение может быть реализовано в различных формах и не ограничивается перечисленными ниже вариантами осуществления изобретения.[35] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, allowing the embodiments to be easily realized by a person skilled in the art to which the invention pertains. However, the present invention can be realized in various forms and is not limited to the embodiments of the invention listed below.
[36] Далее будут подробно раскрыты некоторые варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.[36] Some embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[37] На ФИГ. 1-3 схематично изображены примеры, в которых изделие для генерирования аэрозоля вставлено в устройство для генерирования аэрозоля.[37] FIGS. 1-3 schematically illustrate examples in which an aerosol generating article is inserted into an aerosol generating device.
[38] Как показано на ФИГ. 1, устройство 1 для генерирования аэрозоля может содержать аккумулятор 11, контроллер 12 и нагреватель 13. Как показано на ФИГ. 2 и 3, устройство 1 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать испаритель 14. Кроме того, изделие 2 для генерирования аэрозоля (например, сигарета) может быть введено во внутреннее пространство устройства 1 для генерирования аэрозоля.[38] As shown in FIG. 1, the aerosol generating device 1 may comprise a battery 11, a controller 12 and a heater 13. As shown in FIGS. 2 and 3, the aerosol generating device 1 may further comprise an evaporator 14. In addition, an aerosol generating article 2 (for example, a cigarette) may be inserted into the interior space of the aerosol generating device 1.
[39] Устройство 1 для генерирования аэрозоля, изображенное на ФИГ. 1-3, может содержать компоненты, относящиеся к раскрытому в настоящем документе варианту осуществления изобретения. Таким образом, специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что устройство 1 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать другие компоненты общего назначения в дополнение к компонентам, изображенным на ФИГ. 1-3.[39] The aerosol generating device 1 shown in FIGS. 1-3 may comprise components related to the embodiment of the invention disclosed herein. Thus, it should be understood by one skilled in the art to which the invention pertains that the aerosol generating device 1 may further comprise other general-purpose components in addition to the components shown in FIGS. 1-3.
[40] Кроме того, хотя на ФИГ. 2 и 3 показано, что нагреватель 13 входит в состав устройства 1 для генерирования аэрозоля, при необходимости нагреватель 13 может быть исключен. [40] Furthermore, although in FIGS. 2 and 3 it is shown that the heater 13 is included in the aerosol generating device 1, the heater 13 may be excluded if necessary.
[41] На ФИГ. 1 показано линейное расположение аккумулятора 11, контроллера 12 и нагревателя 13. На ФИГ. 2 показано линейное расположение аккумулятора 11, контроллера 12, испарителя 14 и нагревателя 13. На ФИГ. 3 показано параллельное расположение испарителя 14 и нагревателя 13. Тем не менее, внутренняя структура устройства 1 для генерирования аэрозоля не ограничена структурой, изображенной на ФИГ. 1-3. То есть, расположение аккумулятора 11, контроллера 12, нагревателя 13 и испарителя 14 может быть изменено в зависимости от конструкции устройства 1 для генерирования аэрозоля.[41] FIG. 1 shows a linear arrangement of the battery 11, the controller 12, and the heater 13. FIG. 2 shows a linear arrangement of the battery 11, the controller 12, the evaporator 14, and the heater 13. FIG. 3 shows a parallel arrangement of the evaporator 14 and the heater 13. However, the internal structure of the aerosol generating device 1 is not limited to the structure shown in FIGS. 1-3. That is, the arrangement of the battery 11, the controller 12, the heater 13, and the evaporator 14 can be changed depending on the design of the aerosol generating device 1.
[42] Когда изделие 2 для генерирования аэрозоля вставлено в устройство 1 для генерирования аэрозоля, устройство 1 для генерирования аэрозоля может приводить в действие нагреватель 13 и/или испаритель 14 с целью генерирования аэрозоля. Аэрозоль, сгенерированный нагревателем 13 и/или испарителем 14, может поступать к пользователю через изделие 2 для генерирования аэрозоля.[42] When the aerosol generating article 2 is inserted into the aerosol generating device 1, the aerosol generating device 1 can drive the heater 13 and/or the evaporator 14 to generate an aerosol. The aerosol generated by the heater 13 and/or the evaporator 14 can be supplied to the user through the aerosol generating article 2.
[43] Даже если изделие 2 для генерирования аэрозоля не вставлено в устройство 1 для генерирования аэрозоля, устройство 1 для генерирования аэрозоля может нагревать нагреватель 13 при необходимости.[43] Even if the aerosol generating article 2 is not inserted into the aerosol generating device 1, the aerosol generating device 1 can heat the heater 13 as necessary.
[44] Аккумулятор 11 может подавать питание, используемое для работы устройства 1 для генерирования аэрозоля. Например, аккумулятор 11 может подавать питание для нагревания нагревателя 13 или испарителя 14 и питание, необходимое для работы контроллера 12. Кроме того, аккумулятор 11 может подавать питание, необходимое для работы дисплея, датчика, мотора и т. п., установленных в устройстве 1 для генерирования аэрозоля.[44] The battery 11 may supply power used to operate the aerosol generating device 1. For example, the battery 11 may supply power to heat the heater 13 or the evaporator 14 and power required to operate the controller 12. In addition, the battery 11 may supply power required to operate the display, sensor, motor, etc. installed in the aerosol generating device 1.
[45] Контроллер 12 может управлять работой устройства 1 для генерирования аэрозоля в целом. В частности, контроллер 12 может управлять соответствующими операциями других компонентов, входящих в состав устройства 1 для генерирования аэрозоля, в дополнение к аккумулятору 11, нагревателю 13 и испарителю 14. Дополнительно контроллер 12 может проверять состояние каждого компонента устройства 1 для генерирования аэрозоля, чтобы определить, находится ли устройство 1 для генерирования аэрозоля в рабочем состоянии.[45] The controller 12 may control the operation of the aerosol generating device 1 as a whole. In particular, the controller 12 may control the corresponding operations of other components included in the aerosol generating device 1, in addition to the battery 11, the heater 13, and the evaporator 14. Additionally, the controller 12 may check the state of each component of the aerosol generating device 1 to determine whether the aerosol generating device 1 is in an operating state.
[46] Контроллер 12 может содержать по меньшей мере один процессор. По меньшей мере один процессор может быть реализован как массив из множества логических элементов или как комбинация микропроцессора общего назначения и памяти, в которой хранится программа, исполняемая в микропроцессоре. Кроме того, специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что по меньшей мере один процессор может быть реализован посредством аппаратных средств других типов.[46] The controller 12 may comprise at least one processor. The at least one processor may be implemented as an array of a plurality of logical elements or as a combination of a general-purpose microprocessor and a memory in which a program executed in the microprocessor is stored. In addition, it should be understood by a person skilled in the art to which the invention pertains that the at least one processor may be implemented by means of hardware of other types.
[47] Нагреватель 13 может нагреваться питанием, подаваемым аккумулятором 11. Например, когда изделие для генерирования аэрозоля вставляют в устройство 1 для генерирования аэрозоля, нагреватель 13 может находиться снаружи изделия для генерирования аэрозоля. Следовательно, нагретый нагреватель 13 может повышать температуру материала для генерирования аэрозоля в изделии для генерирования аэрозоля.[47] The heater 13 may be heated by power supplied by the battery 11. For example, when the aerosol generating article is inserted into the aerosol generating device 1, the heater 13 may be located outside the aerosol generating article. Therefore, the heated heater 13 may increase the temperature of the aerosol generating material in the aerosol generating article.
[48] Нагреватель 13 может представлять собой резистивный нагреватель. Например, нагреватель 13 может содержать электропроводящую дорожку, и нагреватель 13 может нагреваться во время протекания тока по электропроводящей дорожке. Тем не менее, нагреватель 13 не ограничивается раскрытым выше примером, и любой пример нагрева нагревателя 13 до нужной температуры может быть применим без ограничений. В данном случае требуемая температура может быть предварительно задана в устройстве 1 для генерирования аэрозоля или установлена пользователем.[48] The heater 13 may be a resistive heater. For example, the heater 13 may comprise an electrically conductive path, and the heater 13 may be heated while current flows along the electrically conductive path. However, the heater 13 is not limited to the example disclosed above, and any example of heating the heater 13 to a desired temperature may be applied without limitation. In this case, the desired temperature may be preset in the aerosol generating device 1 or set by the user.
[49] В другом примере нагреватель 13 может представлять собой нагреватель индукционного типа. В частности, нагреватель 13 может содержать электропроводящую катушку для нагрева изделия для генерирования аэрозоля индукционным способом, причем изделие для генерирования аэрозоля может содержать токоприемник, нагреваемый индукционным нагревателем.[49] In another example, the heater 13 may be an induction type heater. In particular, the heater 13 may comprise an electrically conductive coil for heating an aerosol generating article in an inductive manner, wherein the aerosol generating article may comprise a current collector heated by the induction heater.
[50] Например, нагреватель 13 может содержать трубчатый, пластинчатый, игольчатый или стержневой нагревательный элемент и нагревать внутреннюю или внешнюю часть изделия 2 для генерирования аэрозоля в зависимости от формы нагревательного элемента.[50] For example, the heater 13 may comprise a tubular, plate, needle or rod heating element and heat the inner or outer portion of the article 2 to generate an aerosol depending on the shape of the heating element.
[51] Кроме того, в устройстве 1 для генерирования аэрозоля может быть предусмотрено несколько нагревателей 13. В этом случае несколько нагревателей 13 могут быть вставлены в изделие 2 для генерирования аэрозоля или расположены снаружи изделия 2 для генерирования аэрозоля. Кроме того, некоторые из нескольких нагревателей 13 могут быть вставлены в изделие 2 для генерирования аэрозоля, а остальные могут быть расположены снаружи изделия 2 для генерирования аэрозоля. Тем не менее, форма нагревателя 13 не ограничивается формой, показанной на ФИГ. 1-3, и нагреватель может быть выполнен в различных формах.[51] In addition, the aerosol generating device 1 may be provided with multiple heaters 13. In this case, the multiple heaters 13 may be inserted into the aerosol generating article 2 or located outside the aerosol generating article 2. In addition, some of the multiple heaters 13 may be inserted into the aerosol generating article 2, and the rest may be located outside the aerosol generating article 2. However, the shape of the heater 13 is not limited to the shape shown in FIGS. 1-3, and the heater may be formed into various shapes.
[52] Испаритель 14 может нагревать жидкую композицию для генерирования аэрозоля, после чего сгенерированный аэрозоль может поступать к пользователю через изделие 2 для генерирования аэрозоля. То есть аэрозоль, генерируемый испарителем 14, может двигаться вдоль пути потока воздуха устройства 1 для генерирования аэрозоля, который может быть выполнен с возможностью доставки аэрозоля, генерируемого испарителем 14, пользователю через изделие для генерирования аэрозоля.[52] The evaporator 14 may heat the liquid composition to generate an aerosol, after which the generated aerosol may be supplied to the user through the aerosol generating article 2. That is, the aerosol generated by the evaporator 14 may move along the air flow path of the aerosol generating device 1, which may be configured to deliver the aerosol generated by the evaporator 14 to the user through the aerosol generating article.
[53] Например, испаритель 14 может содержать хранилище жидкости (например, резервуар), средство передачи жидкости и нагревательный элемент. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Например, хранилище жидкости, средство передачи жидкости и нагревательный элемент могут входить в состав устройства 1 для генерирования аэрозоля в качестве независимых модулей.[53] For example, the evaporator 14 may comprise a liquid storage (e.g., a reservoir), a liquid transfer means, and a heating element. However, embodiments of the invention are not limited to the above. For example, the liquid storage, the liquid transfer means, and the heating element may be included in the aerosol generating device 1 as independent modules.
[54] В хранилище жидкости может храниться жидкая композиция. Например, жидкая композиция может представлять собой жидкость с содержанием табачного материала, в который входит летучий табачный вкусо-ароматизирующий ингредиент, или жидкость с содержанием материала, отличающегося от табака. Хранилище жидкости может быть изготовлено с возможностью соединения и разъединения с испарителем 14, или может быть выполнено в виде неотъемлемой части испарителя 14.[54] A liquid composition may be stored in the liquid storage. For example, the liquid composition may be a liquid containing tobacco material, which includes a volatile tobacco flavoring ingredient, or a liquid containing a material other than tobacco. The liquid storage may be made with the possibility of connection and disconnection with the evaporator 14, or may be made as an integral part of the evaporator 14.
[55] Например, жидкая композиция может содержать воду, растворитель, этанол, растительный экстракт, ароматизатор, вкусо-ароматическое вещество или смесь витаминов. Ароматизатор может представлять собой, например, ментол, перечную мяту, масло мяты кудрявой, различные ингредиенты с фруктовыми ароматами и т. п. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Вкусо-ароматическое вещество может содержать ингредиенты, позволяющие пользователю ощущать разнообразные ароматы или вкусы. Смесь витаминов может представлять собой, в частности, смесь витамина A и/или витамина B и/или витамина С и/или витамина E. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Жидкая композиция может также содержать образующее аэрозоль вещество, например глицерин и пропиленгликоль.[55] For example, the liquid composition may comprise water, a solvent, ethanol, a plant extract, a flavoring agent, a flavoring agent, or a vitamin mixture. The flavoring agent may be, for example, menthol, peppermint, spearmint oil, various fruit flavoring ingredients, etc. However, embodiments of the invention are not limited to the above. The flavoring agent may comprise ingredients that allow the user to experience a variety of aromas or tastes. The vitamin mixture may be, in particular, a mixture of vitamin A and/or vitamin B and/or vitamin C and/or vitamin E. However, embodiments of the invention are not limited to the above. The liquid composition may also comprise an aerosol-forming agent, such as glycerin and propylene glycol.
[56] Средство передачи жидкости может перемещать жидкую композицию в хранилище жидкости к нагревательной структуре. Например, средство передачи жидкости может представлять собой фитиль, например, хлопковое волокно, керамическое волокно, стекловолокно или пористую керамику. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[56] The liquid transfer means may move the liquid composition in the liquid storage to the heating structure. For example, the liquid transfer means may be a wick, such as cotton fiber, ceramic fiber, glass fiber, or porous ceramic. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[57] Нагревательный элемент может представлять собой элемент, выполненный с возможностью нагрева жидкой композиции, передаваемой средством передачи жидкости. Нагревательный элемент может представлять собой, например, металлическую нагревательную проволоку, металлическую нагревательную пластину, керамический нагреватель или другой подобный элемент. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кроме того, нагревательный элемент может представлять собой электропроводящую нить, например, нихромовую проволоку, и может быть обвит вокруг средства передачи жидкости. Нагревательный элемент может нагреваться за счет подвода тока и может сообщать тепло жидкой композиции, вступающей в контакт с нагревательным элементом, нагревая таким образом жидкую композицию. В результате может быть сгенерирован аэрозоль.[57] The heating element may be an element configured to heat the liquid composition transmitted by the liquid transmission means. The heating element may be, for example, a metal heating wire, a metal heating plate, a ceramic heater, or another similar element. However, embodiments of the invention are not limited to the above. In addition, the heating element may be an electrically conductive thread, such as a nichrome wire, and may be wound around the liquid transmission means. The heating element may be heated by applying a current and may impart heat to the liquid composition coming into contact with the heating element, thereby heating the liquid composition. As a result, an aerosol may be generated.
[58] Например, испаритель 14 может быть назван картомайзером или атомайзером. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[58] For example, the evaporator 14 may be called a cartomizer or an atomizer. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[59] При этом устройство 1 для генерирования аэрозоля может также содержать компоненты общего назначения в дополнение к аккумулятору 11, контроллеру 12, нагревателю 13 и испарителю 14. Например, устройство 1 для генерирования аэрозоля может содержать дисплей, способный выводить визуальную информацию, и/или мотор для вывода тактильной информации. Кроме того, устройство 1 для генерирования аэрозоля может содержать по меньшей мере один датчик (например, датчик затяжки, датчик температуры, датчик распознавания введения изделия для генерирования аэрозоля, и т. п.). Кроме того, устройство 1 для генерирования аэрозоля может быть выполнено с возможностью введения наружного воздуха/выпуска внутренних газов даже после того, как будет вставлено изделие 2 для генерирования аэрозоля.[59] In this case, the aerosol generating device 1 may also comprise general-purpose components in addition to the battery 11, the controller 12, the heater 13, and the evaporator 14. For example, the aerosol generating device 1 may comprise a display capable of outputting visual information and/or a motor for outputting tactile information. In addition, the aerosol generating device 1 may comprise at least one sensor (for example, a puff sensor, a temperature sensor, a sensor for recognizing the insertion of an aerosol generating article, etc.). In addition, the aerosol generating device 1 may be configured to introduce outside air/exhaust internal gases even after the aerosol generating article 2 is inserted.
[60] Хотя это и не показано на ФИГ. 1-3, устройство 1 для генерирования аэрозоля может образовывать систему вместе с отдельной подставкой. Например, подставку можно использовать для заряда аккумулятора 11 устройства 1 для генерирования аэрозоля. В альтернативном варианте подставку можно использовать для нагрева нагревателя 13, при этом подставка и устройство 1 для генерирования аэрозоля соединены друг с другом.[60] Although not shown in FIGS. 1-3, the aerosol generating device 1 may form a system together with a separate stand. For example, the stand may be used to charge the battery 11 of the aerosol generating device 1. Alternatively, the stand may be used to heat the heater 13, wherein the stand and the aerosol generating device 1 are connected to each other.
[61] Изделие 2 для генерирования аэрозоля может быть подобно обычной сигарете сгорающего типа. Например, изделие 2 для генерирования аэрозоля может быть разделено на первую часть, содержащую материал для генерирования аэрозоля, и вторую часть, содержащую фильтр и т. п. В альтернативном варианте вторая часть изделия 2 для генерирования аэрозоля также может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля в форме гранул или капсул может быть введен во вторую часть.[61] The aerosol generating article 2 may be similar to a conventional combustion cigarette. For example, the aerosol generating article 2 may be divided into a first part containing an aerosol generating material and a second part containing a filter, etc. Alternatively, the second part of the aerosol generating article 2 may also contain an aerosol generating material. For example, an aerosol generating material in the form of granules or capsules may be introduced into the second part.
[62] Первая часть может быть полностью вставлена в устройство 1 для генерирования аэрозоля, а вторая часть может быть выведена наружу. В альтернативном варианте в устройство 1 для генерирования аэрозоля может быть частично вставлена только первая часть, или же первая часть может быть полностью вставлена в устройство 1 для генерирования аэрозоля, а вторая часть может быть частично вставлена в устройство 1 для генерирования аэрозоля. Пользователь может вдыхать аэрозоль, когда вторая часть находится во рту пользователя. В этом случае аэрозоль может генерироваться, когда наружный воздух проходит через первую часть, и сгенерированный аэрозоль может поступать в рот пользователя через вторую часть.[62] The first part may be fully inserted into the aerosol generating device 1, and the second part may be led out. Alternatively, only the first part may be partially inserted into the aerosol generating device 1, or the first part may be fully inserted into the aerosol generating device 1, and the second part may be partially inserted into the aerosol generating device 1. The user may inhale the aerosol when the second part is in the user's mouth. In this case, the aerosol may be generated when outside air passes through the first part, and the generated aerosol may enter the user's mouth through the second part.
[63] Например, наружный воздух может поступать, по меньшей мере, в один воздушный канал, сформированный в устройстве 1 для генерирования аэрозоля. В этом случае, пользователь может регулировать открытие или закрытие воздушного канала и/или размер воздушного канала, сформированного в устройстве 1 для генерирования аэрозоля. Соответственно, пользователь может регулировать степень распыления, вкус дыма и т. п. В другом примере наружный воздух может быть введен внутрь изделия 2 для генерирования аэрозоля по меньшей мере через одно отверстие, выполненное на поверхности изделия 2 для генерирования аэрозоля.[63] For example, outside air may be supplied to at least one air passage formed in the aerosol generating device 1. In this case, the user can adjust the opening or closing of the air passage and/or the size of the air passage formed in the aerosol generating device 1. Accordingly, the user can adjust the degree of spraying, the taste of smoke, etc. In another example, outside air may be introduced into the aerosol generating article 2 through at least one opening formed on the surface of the aerosol generating article 2.
[64] Далее примеры изделия 2 для генерирования аэрозоля будут раскрыты со ссылкой на ФИГ. 4 и 5.[64] Next, examples of the aerosol generating article 2 will be disclosed with reference to FIGS. 4 and 5.
[65] На ФИГ. 4 и 5 схематично изображены примеры изделия для генерирования аэрозоля.[65] FIGS. 4 and 5 schematically illustrate examples of an aerosol generating article.
[66] Как показано на ФИГ. 4, изделие 2 для генерирования аэрозоля может содержать табачный стержень 21 и фильтрующий стержень 22. Первая часть и вторая часть, раскрытые выше со ссылкой на ФИГ. 1-3, могут содержать табачный стержень 21 и фильтрующий стержень 22, соответственно.[66] As shown in FIG. 4, the aerosol generating article 2 may comprise a tobacco rod 21 and a filter rod 22. The first part and the second part disclosed above with reference to FIGS. 1-3 may comprise the tobacco rod 21 and the filter rod 22, respectively.
[67] Хотя на ФИГ. 4 фильтрующий стержень 22 показан как имеющий один сегмент, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. То есть в альтернативном варианте фильтрующий стержень 22 может содержать несколько сегментов. Например, фильтрующий стержень 22 может содержать сегмент, охлаждающий аэрозоль, и сегмент, отфильтровывающий предварительно заданный ингредиент, содержащийся в аэрозоле. Кроме того, при необходимости фильтрующий стержень 22 может дополнительно содержать по меньшей мере один сегмент, выполняющий другие функции.[67] Although the filter rod 22 is shown in FIG. 4 as having a single segment, embodiments of the invention are not limited to the above. That is, in an alternative embodiment, the filter rod 22 may comprise multiple segments. For example, the filter rod 22 may comprise an aerosol cooling segment and a segment that filters out a predetermined ingredient contained in the aerosol. In addition, if necessary, the filter rod 22 may further comprise at least one segment that performs other functions.
[68] Диаметр изделия 2 для генерирования аэрозоля может составлять от 5 мм до 9 мм, а его длина может составлять примерно 48 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Например, длина табачного стержня 21 может составлять примерно 12 мм, длина первого сегмента фильтрующего стержня 22 может составлять примерно 10 мм, длина второго сегмента фильтрующего стержня 22 может составлять примерно 14 мм, а длина третьего сегмента фильтрующего стержня 22 может составлять примерно 12 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[68] The diameter of the aerosol generating article 2 may be from 5 mm to 9 mm, and its length may be about 48 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above. For example, the length of the tobacco rod 21 may be about 12 mm, the length of the first segment of the filter rod 22 may be about 10 mm, the length of the second segment of the filter rod 22 may be about 14 mm, and the length of the third segment of the filter rod 22 may be about 12 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[69] Изделие 2 для генерирования аэрозоля может быть завернуто по меньшей мере в одну обертку 24. Обертка 24 может содержать по меньшей мере одно отверстие, через которое поступает наружный воздух или выходит внутренний газ. Например, изделие 2 для генерирования аэрозоля может быть завернуто в одну обертку 24. В другом примере изделие 2 для генерирования аэрозоля может быть завернуто в две и более обертки 24, перекрывающие друг друга. Например, табачный стержень 21 может быть завернут в первую обертку 241, а фильтрующий стержень 22 — в обертки 242, 243 и 244. Кроме того, изделие 2 для генерирования аэрозоля в целом может быть завернуто в единую обертку 245. Например, если фильтрующий стержень 22 содержит несколько сегментов, несколько сегментов могут быть завернуты в обертки 242, 243 и 244, соответственно.[69] The aerosol generating article 2 may be wrapped in at least one wrapper 24. The wrapper 24 may comprise at least one opening through which outside air enters or inside gas exits. For example, the aerosol generating article 2 may be wrapped in one wrapper 24. In another example, the aerosol generating article 2 may be wrapped in two or more wrappers 24 overlapping each other. For example, the tobacco rod 21 can be wrapped in the first wrapper 241, and the filter rod 22 can be wrapped in wrappers 242, 243 and 244. In addition, the aerosol generating article 2 as a whole can be wrapped in a single wrapper 245. For example, if the filter rod 22 contains several segments, several segments can be wrapped in wrappers 242, 243 and 244, respectively.
[70] Первая обертка 241 и вторая обертка 242 могут быть изготовлены из оберточной бумаги общего назначения для фильтров. Например, первая обертка 241 и вторая обертка 242 могут быть выполнены из пористой или непористой оберточной бумаги. Кроме того, первая обертка 241 и вторая обертка 242 могут быть выполнены из жиронепроницаемой бумаги и/или алюминиевого ламинированного оберточного материала.[70] The first wrapper 241 and the second wrapper 242 may be made of general-purpose wrapping paper for filters. For example, the first wrapper 241 and the second wrapper 242 may be made of porous or non-porous wrapping paper. In addition, the first wrapper 241 and the second wrapper 242 may be made of greaseproof paper and/or aluminum laminated wrapping material.
[71] Третья обертка 243 может быть выполнена из жесткой оберточной бумаги. Например, плотность третьей обертки 243 может составлять от 88 г/м2 до 96 г/м2, предпочтительно от 90 г/м2 до 94 г/м2. Кроме того, толщина третьей обертки 243 может составлять от 120 до 130 мкм, предпочтительно примерно 125 мкм.[71] The third wrapper 243 may be made of rigid wrapping paper. For example, the density of the third wrapper 243 may be from 88 g/ m2 to 96 g/ m2 , preferably from 90 g/ m2 to 94 g/ m2 . In addition, the thickness of the third wrapper 243 may be from 120 to 130 μm, preferably about 125 μm.
[72] Четвертая обертка 244 может быть выполнена из жиронепроницаемой жесткой оберточной бумаги. Например, плотность четвертой обертки 244 может составлять от 88 г/м2 до 96 г/м2, предпочтительно от 90 г/м2 до 94 г/м2. Кроме того, толщина четвертой обертки 244 может составлять от 120 до 130 мкм, предпочтительно примерно 125 мкм.[72] The fourth wrapper 244 may be made of greaseproof rigid wrapping paper. For example, the density of the fourth wrapper 244 may be from 88 g/ m2 to 96 g/ m2 , preferably from 90 g/ m2 to 94 g/ m2 . In addition, the thickness of the fourth wrapper 244 may be from 120 to 130 μm, preferably about 125 μm.
[73] Пятая обертка 245 может быть изготовлена из стерильной бумаги (например, MFW). В данном случае под стерильной бумагой (MFW) может подразумеваться бумага, специально подготовленная для повышения ее прочности на разрыв, водостойкости, гладкости и т. п. по сравнению с обычной бумагой. Например, плотность пятой обертки 245 может составлять от 57 г/м2 до 63 г/м2, предпочтительно 60 г/м2. Кроме того, толщина пятой обертки 245 может составлять от 64 мкм до 70 мкм, предпочтительно примерно 67 мкм.[73] The fifth wrapper 245 may be made of sterile paper (e.g., MFW). In this case, sterile paper (MFW) may refer to paper specially prepared to improve its tensile strength, water resistance, smoothness, etc., compared to ordinary paper. For example, the density of the fifth wrapper 245 may be from 57 g/ m2 to 63 g/ m2 , preferably 60 g/ m2 . In addition, the thickness of the fifth wrapper 245 may be from 64 μm to 70 μm, preferably about 67 μm.
[74] Пятая обертка 245 может содержать внутри предварительно заданный материал. Материал может представлять собой, например, кремний. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кремний может обладать такими свойствами, как, например, теплостойкость с меньшим изменением под воздействием температуры, стойкость к окислению, означающую устойчивость к окислению, стойкость к различным химическим веществам, водоотталкивающие или диэлектрические свойства. Тем не менее, использование кремния необязательно; любой материал, обладающий раскрытыми выше свойствами, может быть нанесен на пятую обертку 245 (или использован для покрытия) без ограничений.[74] The fifth wrapper 245 may contain a predetermined material inside. The material may be, for example, silicon. However, embodiments of the invention are not limited to the above. Silicon may have properties such as, for example, heat resistance with a smaller change under the influence of temperature, oxidation resistance meaning resistance to oxidation, resistance to various chemicals, water-repellent or dielectric properties. However, the use of silicon is not necessary; any material having the properties disclosed above may be applied to the fifth wrapper 245 (or used for coating) without limitation.
[75] Пятая обертка 245 может предотвращать горение изделия 2 для генерирования аэрозоля. Например, когда табачный стержень 21 нагревают нагревателем 13, существует вероятность загорания изделия 2 для генерирования аэрозоля. В частности, когда температура возрастает до температуры, превышающей точку воспламенения любого из материалов, входящих в состав табачного стержня 21, изделие 2 для генерирования аэрозоля может загореться. Даже в этом случае можно предотвратить горение изделия 2 для генерирования аэрозоля, поскольку пятая обертка 245 содержит негорючий материал.[75] The fifth wrapper 245 can prevent the aerosol generating article 2 from burning. For example, when the tobacco rod 21 is heated by the heater 13, there is a possibility that the aerosol generating article 2 will ignite. In particular, when the temperature rises to a temperature exceeding the ignition point of any of the materials included in the tobacco rod 21, the aerosol generating article 2 may ignite. Even in this case, the aerosol generating article 2 can be prevented from burning because the fifth wrapper 245 contains a non-combustible material.
[76] Кроме того, пятая обертка 245 может предотвращать загрязнение держателя веществами, образующимися в изделии 2 для генерирования аэрозоля. Жидкие вещества могут образовываться в изделии 2 для генерирования аэрозоля, когда пользователь делает затяжку. Например, такие жидкие вещества (например, вода и т. п.) могут образовываться по мере охлаждения аэрозоля, генерируемого в изделии 2 для генерирования аэрозоля, наружным воздухом. Поскольку изделие 2 для генерирования аэрозоля обернуто пятой оберткой 245, можно предотвратить вытекание жидких веществ, образующихся внутри изделия 2 для генерирования аэрозоля, из изделия 2 для генерирования аэрозоля.[76] In addition, the fifth wrapper 245 can prevent the holder from being contaminated with substances generated in the aerosol generating article 2. Liquid substances may be generated in the aerosol generating article 2 when the user takes a puff. For example, such liquid substances (e.g., water, etc.) may be generated as the aerosol generated in the aerosol generating article 2 is cooled by the outside air. Since the aerosol generating article 2 is wrapped with the fifth wrapper 245, it is possible to prevent liquid substances generated inside the aerosol generating article 2 from leaking out of the aerosol generating article 2.
[77] Табачный стержень 21 может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля может содержать по меньшей мере одно из следующих веществ: глицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, дипропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и олеиловый спирт. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кроме того, табачный стержень 21 может содержать другие добавки, такие как вкусо-ароматическая добавка, смачивающая добавка и/или органическая кислота. Кроме того, табачный стержень 21 может содержать вкусо-ароматизирующую жидкость, такую как ментол или увлажнитель, которую добавляют в табачный стержень 21 путем впрыскивания.[77] The tobacco rod 21 may comprise an aerosol generating material. For example, the aerosol generating material may comprise at least one of the following substances: glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and oleyl alcohol. However, embodiments of the invention are not limited to the above. In addition, the tobacco rod 21 may comprise other additives such as a flavoring additive, a wetting additive and/or an organic acid. In addition, the tobacco rod 21 may comprise a flavoring liquid such as menthol or a humectant, which is added to the tobacco rod 21 by injection.
[78] Табачный стержень 21 может быть изготовлен в различных формах. Например, табачный стержень 21 может быть сформирован в виде листа или пряди. В альтернативном варианте табачный стержень 21 может быть получен из табачных листьев, мелко нарезанных из табачного листа. Кроме того,, табачный стержень 21 может быть окружен теплопроводящим материалом. Например, теплопроводящий материал может представлять собой металлическую фольгу, в частности, алюминиевую фольгу. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Например, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 21, может равномерно распределять тепло, сообщаемое табачному стержню 21, что позволяет увеличить передачу тепла на табачный стержень 21 и, тем самым, улучшить вкус табака. Кроме того, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 21, может служить токоприемником, нагреваемым индукционным нагревателем. В этом случае, хотя этого не показано на чертежах, табачный стержень 21 может содержать дополнительный токоприемник наряду с теплопроводящим материалом, окружающим его снаружи.[78] The tobacco rod 21 can be made in various shapes. For example, the tobacco rod 21 can be formed in the form of a sheet or a strand. Alternatively, the tobacco rod 21 can be obtained from tobacco leaves finely cut from a tobacco leaf. In addition, the tobacco rod 21 can be surrounded by a heat-conducting material. For example, the heat-conducting material can be a metal foil, in particular, aluminum foil. However, embodiments of the invention are not limited to the above. For example, the heat-conducting material surrounding the tobacco rod 21 can evenly distribute the heat imparted to the tobacco rod 21, which makes it possible to increase the heat transfer to the tobacco rod 21 and, thereby, improve the taste of tobacco. In addition, the heat-conducting material surrounding the tobacco rod 21 can serve as a current collector heated by an induction heater. In this case, although not shown in the drawings, the tobacco rod 21 may comprise an additional current collector along with the heat-conducting material surrounding it on the outside.
[79] Фильтрующий стержень 22 может представлять собой фильтр из ацетата целлюлозы. Тем не менее, форма фильтрующего стержня 22 не ограничена этим вариантом. Например, фильтрующий стержень 22 может иметь форму полого цилиндра или полой трубки. Кроме того, фильтрующий стержень 22 может представлять собой стержень с выемкой. Например, если фильтрующий стержень 22 содержит несколько сегментов, по меньшей мере один из сегментов может иметь отличающуюся форму.[79] The filter rod 22 may be a cellulose acetate filter. However, the shape of the filter rod 22 is not limited to this embodiment. For example, the filter rod 22 may have the shape of a hollow cylinder or a hollow tube. In addition, the filter rod 22 may be a rod with a recess. For example, if the filter rod 22 comprises several segments, at least one of the segments may have a different shape.
[80] Первый сегмент фильтрующего стержня 22 может представлять собой фильтр из ацетата целлюлозы. Например, первый сегмент может быть выполнен в форме трубки с полостью внутри. Первый сегмент может препятствовать выталкиванию внутреннего материала табачного стержня 21, когда нагреватель 13 вставляют в табачный стержень 21, и может охлаждать аэрозоль. Желательный диаметр полости в первом сегменте может составлять от 2 мм до 4,5 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[80] The first segment of the filter rod 22 may be a filter made of cellulose acetate. For example, the first segment may be in the form of a tube with a cavity inside. The first segment may prevent the internal material of the tobacco rod 21 from being pushed out when the heater 13 is inserted into the tobacco rod 21, and may cool the aerosol. The desired diameter of the cavity in the first segment may be from 2 mm to 4.5 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[81] Желательная длина первого сегмента может составлять от 4 до 30 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Предпочтительно, длина первого сегмента может составлять 10 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[81] The desired length of the first segment may be from 4 to 30 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above. Preferably, the length of the first segment may be 10 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[82] Жесткость первого сегмента можно регулировать посредством регулировки содержания пластификатора в процессе изготовления первого сегмента. Кроме того, первый сегмент может быть изготовлен путем введения в его внутреннюю часть (например, полость) структуры, в частности, пленки, трубки или иного элемента из того же или другого материала.[82] The rigidity of the first segment can be adjusted by adjusting the content of the plasticizer during the manufacturing process of the first segment. In addition, the first segment can be manufactured by introducing into its interior (e.g., cavity) a structure, in particular a film, tube or other element made of the same or another material.
[83] Второй сегмент фильтрующего стержня 22 может охлаждать аэрозоль, генерируемый нагревателем 13, нагревающим табачный стержень 21. Таким образом, пользователь может вдыхать аэрозоль, охлажденный до подходящей температуры.[83] The second segment of the filter rod 22 can cool the aerosol generated by the heater 13 heating the tobacco rod 21. Thus, the user can inhale the aerosol cooled to a suitable temperature.
[84] Длина или диаметр второго сегмента может отличаться в зависимости от формы изделия 2 для генерирования аэрозоля. Например, желательная длина второго сегмента может составлять от 7 до 20 мм. Предпочтительно, длина второго сегмента составляет примерно 14 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[84] The length or diameter of the second segment may vary depending on the shape of the aerosol generating article 2. For example, the desired length of the second segment may be from 7 to 20 mm. Preferably, the length of the second segment is about 14 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[85] Второй сегмент может быть изготовлен путем сплетения полимерного волокна. В этом случае вкусо-ароматизирующую жидкость можно наносить на волокна, изготовленные из полимера. В другом примере второй сегмент может быть изготовлен путем сплетения отдельного волокна, на которое нанесена ароматизирующая жидкость, и волокна из полимера. Еще в одном примере второй сегмент может быть изготовлен из гофрированного полимерного листа.[85] The second segment may be made by weaving a polymer fiber. In this case, the flavor liquid may be applied to the fibers made of the polymer. In another example, the second segment may be made by weaving a separate fiber, onto which the flavor liquid is applied, and a fiber made of the polymer. In yet another example, the second segment may be made of a corrugated polymer sheet.
[86] Например, полимер может быть выбран из группы, в которую входит полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полилактид (ПЛА), ацетат целлюлозы (ЦА) и алюминиевая фольга.[86] For example, the polymer may be selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polylactide (PLA), cellulose acetate (CA), and aluminum foil.
[87] Так как второй сегмент образован сплетенным полимерным волокном или гофрированным полимерным листом, то второй сегмент может содержать один или несколько каналов, ориентированных в продольном направлении. Упоминаемый в данном документе канал может означать путь, по которому движется газ (например, воздух или аэрозоль).[87] Since the second segment is formed by a woven polymer fiber or a corrugated polymer sheet, the second segment may comprise one or more channels oriented in the longitudinal direction. The channel referred to in this document may mean a path along which a gas (e.g., air or aerosol) moves.
[88] Например, второй сегмент, изготовленный из гофрированного полимерного листа, может быть сформирован из материала толщиной примерно от 5 до 300 мкм, например, примерно от 10 до 250 мкм. Кроме того, общая площадь поверхности второго сегмента может составлять примерно от 300 до 1000 мм2/мм. Кроме того, элемент охлаждения аэрозоля может быть сформирован из материала с удельной площадью поверхности примерно от 10 до 100 мм2/мг.[88] For example, the second segment made from a corrugated polymer sheet may be formed from a material having a thickness of about 5 to 300 μm, such as about 10 to 250 μm. In addition, the total surface area of the second segment may be about 300 to 1000 mm 2 /mm. In addition, the aerosol cooling element may be formed from a material having a specific surface area of about 10 to 100 mm 2 /mg.
[89] При этом второй сегмент может содержать нить, содержащую летучий ароматический ингредиент. Летучий ароматический ингредиент может представлять собой ментол. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Например, нить может быть пропитана достаточным количеством ментола, чтобы обеспечить содержание ментола во втором сегменте не менее 1,5 мг.[89] In this case, the second segment may comprise a thread containing a volatile aromatic ingredient. The volatile aromatic ingredient may be menthol. However, embodiments of the invention are not limited to the above. For example, the thread may be impregnated with a sufficient amount of menthol to ensure that the menthol content in the second segment is not less than 1.5 mg.
[90] Третий сегмент фильтрующего стержня 22 может представлять собой фильтр из ацетата целлюлозы. Желательная длина третьего сегмента может составлять от 4 до 20 мм. Например, длина третьего сегмента составляет примерно 12 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[90] The third segment of the filter rod 22 may be a cellulose acetate filter. The desired length of the third segment may be from 4 to 20 mm. For example, the length of the third segment is approximately 12 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[91] Третий сегмент может быть изготовлен таким образом, что ароматизатор образуется путем распыления вкусо-ароматизирующей жидкости на третий сегмент в процессе изготовления третьего сегмента. В альтернативном варианте в третий сегмент может быть вставлено отдельное волокно, на которое нанесена вкусо-ароматизирующая жидкость. Аэрозоль, генерируемый в табачном стержне 21, может охлаждаться при прохождении через второй сегмент фильтрующего стержня 22, и охлажденный аэрозоль может поступать к пользователю через третий сегмент. Соответственно, когда в третий сегмент добавляют ароматизатор, вкус и аромат, передаваемый пользователю, может сохраняться гораздо дольше.[91] The third segment may be manufactured in such a way that the flavoring agent is formed by spraying the flavoring liquid onto the third segment during the manufacturing process of the third segment. Alternatively, a separate fiber may be inserted into the third segment and the flavoring liquid is applied to it. The aerosol generated in the tobacco rod 21 may be cooled as it passes through the second segment of the filter rod 22, and the cooled aerosol may be delivered to the user through the third segment. Accordingly, when the flavoring agent is added to the third segment, the taste and aroma delivered to the user may be retained for a much longer time.
[92] Кроме того, фильтрующий стержень 22 может содержать по меньшей мере одну капсулу 23. В данном случае капсула 23 может выполнять функцию генерирования вкуса и аромата или аэрозоля. Например, капсула 23 может иметь структуру, в которой жидкость, содержащая ароматизатор, обернута пленкой. Капсула 23 может иметь сферическую или цилиндрическую форму. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[92] In addition, the filter rod 22 may contain at least one capsule 23. In this case, the capsule 23 may perform the function of generating a taste and aroma or an aerosol. For example, the capsule 23 may have a structure in which a liquid containing a flavoring agent is wrapped in a film. The capsule 23 may have a spherical or cylindrical shape. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[93] Как показано на ФИГ. 5, изделие 3 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать переднюю заглушку 33. Передняя заглушка 33 может быть расположена со стороны табачного стержня 31, противоположной к фильтрующему стержню 32. Передняя заглушка 33 может предохранять табачный стержень 31 от выпадения наружу и предотвращать попадание сжиженного аэрозоля из табачного стержня 31 во время курения в устройство для генерирования аэрозоля (например, устройство 1 для генерирования аэрозоля на ФИГ. 1-3).[93] As shown in FIG. 5, the aerosol generating article 3 may further comprise a front plug 33. The front plug 33 may be located on the side of the tobacco rod 31 opposite the filter rod 32. The front plug 33 may prevent the tobacco rod 31 from falling out and prevent liquefied aerosol from the tobacco rod 31 from entering the aerosol generating device (for example, the aerosol generating device 1 in FIGS. 1-3) during smoking.
[94] Фильтрующий стержень 32 может содержать первый сегмент 321 и второй сегмент 322. В данном случае первый сегмент 321 может соответствовать первому сегменту фильтрующего стержня 22 на ФИГ. 4, а второй сегмент 322 может соответствовать третьему сегменту фильтрующего стержня 22 на ФИГ. 4.[94] The filter rod 32 may comprise a first segment 321 and a second segment 322. In this case, the first segment 321 may correspond to the first segment of the filter rod 22 in FIG. 4, and the second segment 322 may correspond to the third segment of the filter rod 22 in FIG. 4.
[95] Диаметр и общая длина изделия 3 для генерирования аэрозоля могут соответствовать диаметру и общей длине изделия 2 для генерирования аэрозоля на ФИГ. 4. Например, длина передней заглушки 33 может составлять примерно 7 мм, длина табачного стержня 31 может составлять примерно 15 мм, длина первого сегмента 321 может составлять примерно 12 мм, а длина второго сегмента 322 может составлять примерно 14 мм. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[95] The diameter and the overall length of the aerosol generating article 3 may correspond to the diameter and the overall length of the aerosol generating article 2 in FIG. 4. For example, the length of the front plug 33 may be approximately 7 mm, the length of the tobacco rod 31 may be approximately 15 mm, the length of the first segment 321 may be approximately 12 mm, and the length of the second segment 322 may be approximately 14 mm. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[96] Изделие 3 для генерирования аэрозоля может быть завернуто по меньшей мере в одну обертку 35. Обертка 35 может содержать по меньшей мере одно отверстие, через которое внутрь поступает наружный воздух или наружу выходит внутренний газ. Например, передняя заглушка 33 может быть завернута в первую обертку 351, табачный стержень 31 — во вторую обертку 352, первый сегмент 321 — в третью обертку 353, а второй сегмент 322 — в четвертую обертку 354. Кроме того, изделие 3 для генерирования аэрозоля в целом может быть завернуто в пятую обертку 355.[96] The aerosol generating article 3 may be wrapped in at least one wrapper 35. The wrapper 35 may comprise at least one opening through which outside air enters or inside gas exits. For example, the front plug 33 may be wrapped in the first wrapper 351, the tobacco rod 31 in the second wrapper 352, the first segment 321 in the third wrapper 353, and the second segment 322 in the fourth wrapper 354. In addition, the aerosol generating article 3 as a whole may be wrapped in the fifth wrapper 355.
[97] Кроме того, в пятой обертке 355 может быть предусмотрена по меньшей мере одна перфорация 36. Например, перфорация 36 может быть выполнена в области, окружающей табачный стержень 31. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Перфорация 36 может служить для передачи тепла, генерируемого нагревателем 13, показанным на ФИГ. 2 и 3, внутрь табачного стержня 31.[97] In addition, at least one perforation 36 may be provided in the fifth wrapper 355. For example, the perforation 36 may be provided in the region surrounding the tobacco rod 31. However, embodiments of the invention are not limited to the above. The perforation 36 may serve to transfer the heat generated by the heater 13 shown in FIGS. 2 and 3 into the tobacco rod 31.
[98] Кроме того, второй сегмент 322 может содержать по меньшей мере одну капсулу 34. В данном случае капсула 34 может выполнять функцию генерирования вкуса и аромата или аэрозоля. Например, капсула 34 может иметь структуру, в которой жидкость, содержащая ароматизатор, обернута пленкой. Капсула 34 может иметь сферическую или цилиндрическую форму. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[98] In addition, the second segment 322 may contain at least one capsule 34. In this case, the capsule 34 may perform the function of generating a taste and aroma or an aerosol. For example, the capsule 34 may have a structure in which a liquid containing a flavoring agent is wrapped in a film. The capsule 34 may have a spherical or cylindrical shape. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[99] Первая обертка 351 может представлять собой комбинацию оберточной бумаги общего назначения для фильтров и металлической фольги, такой как алюминиевая фольга. Например, общая толщина первой обертки 351 может составлять от 45 до 55 мкм, предпочтительно примерно 50,3 мкм. Кроме того, толщина металлической фольги первой обертки 351 может составлять от 6 до 7 мкм, предпочтительно 6,3 мкм. Кроме того, плотность первой обертки 351 может составлять от 50 до 55 г/м2, предпочтительно 53 г/м2.[99] The first wrapper 351 may be a combination of general-purpose wrapping paper for filters and a metal foil such as aluminum foil. For example, the total thickness of the first wrapper 351 may be from 45 to 55 μm, preferably about 50.3 μm. In addition, the thickness of the metal foil of the first wrapper 351 may be from 6 to 7 μm, preferably 6.3 μm. In addition, the density of the first wrapper 351 may be from 50 to 55 g/ m2 , preferably 53 g/ m2 .
[100] Вторая обертка 352 и третья обертка 353 могут быть изготовлены из оберточной бумаги общего назначения для фильтров. Например, вторая обертка 352 и третья обертка 353 могут быть изготовлены из пористой или непористой оберточной бумаги.[100] The second wrapper 352 and the third wrapper 353 may be made of general-purpose wrapping paper for filters. For example, the second wrapper 352 and the third wrapper 353 may be made of porous or non-porous wrapping paper.
[101] Например, пористость второй обертки 352 может составлять 35000 УЕ. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кроме того, толщина второй обертки 352 может составлять от 70 до 80 мкм, предпочтительно примерно 78 мкм. Кроме того, плотность второй обертки 352 может составлять от 20 до 25 г/м2, предпочтительно 23,5 г/м2.[101] For example, the porosity of the second wrapper 352 may be 35,000 AU. However, embodiments of the invention are not limited to the above. In addition, the thickness of the second wrapper 352 may be from 70 to 80 μm, preferably about 78 μm. In addition, the density of the second wrapper 352 may be from 20 to 25 g/m 2 , preferably 23.5 g/m 2 .
[102] Например, пористость третьей обертки 353 может составлять 24000 УЕ. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кроме того, толщина третьей обертки 353 может составлять от 60 до 70 мкм, предпочтительно примерно 68 мкм. Кроме того, плотность третьей обертки 353 может составлять от 20 до 25 г/м2, предпочтительно 21 г/м2.[102] For example, the porosity of the third wrapper 353 may be 24,000 AU. However, embodiments of the invention are not limited to the above. In addition, the thickness of the third wrapper 353 may be from 60 to 70 μm, preferably about 68 μm. In addition, the density of the third wrapper 353 may be from 20 to 25 g/ m2 , preferably 21 g/ m2 .
[103] Четвертая обертка 354 может быть изготовлена из ламинированной полилактидом бумаги. В данном случае под ламинированной полилактидом бумагой может пониматься трехслойная бумага, содержащая бумажный слой, слой полилактида и бумажный слой. Например, толщина четвертой обертки 354 может составлять от 100 до 120 мкм, предпочтительно примерно 110 мкм. Кроме того, плотность четвертой обертки 354 может составлять от 80 до 100 г/м2, предпочтительно 88 г/м2.[103] The fourth wrapper 354 may be made of polylactide-laminated paper. In this case, the polylactide-laminated paper may be understood to mean a three-layer paper comprising a paper layer, a polylactide layer and a paper layer. For example, the thickness of the fourth wrapper 354 may be from 100 to 120 μm, preferably about 110 μm. In addition, the density of the fourth wrapper 354 may be from 80 to 100 g/ m2 , preferably 88 g/ m2 .
[104] Пятая обертка 355 может быть изготовлена из стерильной бумаги (например, MFW). В данном случае под стерильной бумагой (например, MFW) может подразумеваться бумага, специально подготовленная для повышения прочности на разрыв, водостойкости, гладкости и т. п. по сравнению с обычной бумагой. Например, плотность пятой обертки 355 может составлять от 57 до 63 г/м2, предпочтительно примерно 60 г/м2. Кроме того, толщина пятой обертки 355 может составлять от 64 до 70 мкм, предпочтительно примерно 67 мкм.[104] The fifth wrapper 355 may be made of sterile paper (e.g., MFW). In this case, sterile paper (e.g., MFW) may refer to paper specially prepared to improve tensile strength, water resistance, smoothness, etc. compared to ordinary paper. For example, the density of the fifth wrapper 355 may be from 57 to 63 g/ m2 , preferably about 60 g/ m2 . In addition, the thickness of the fifth wrapper 355 may be from 64 to 70 μm, preferably about 67 μm.
[105] Пятая обертка 355 может содержать внутри предварительно заданный материал. Материал может представлять собой, например, кремний. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кремний может обладать такими свойствами, как, например, теплостойкость с меньшим изменением под воздействием температуры, окислительную стойкость, означающую устойчивость к окислению, стойкость к различным химическим веществам, водоотталкивающие или диэлектрические свойства. Тем не менее, использование кремния необязательно; любой материал, обладающий раскрытыми выше свойствами, может быть нанесен на пятую обертку 355 (или использован для покрытия) без ограничений.[105] The fifth wrapper 355 may contain a predetermined material inside. The material may be, for example, silicon. However, embodiments of the invention are not limited to the above. Silicon may have properties such as, for example, heat resistance with a smaller change under the influence of temperature, oxidative stability meaning resistance to oxidation, resistance to various chemicals, water-repellent or dielectric properties. However, the use of silicon is not necessary; any material having the properties disclosed above may be applied to the fifth wrapper 355 (or used for coating) without limitation.
[106] Передняя заглушка 33 может быть изготовлена из ацетата целлюлозы. Например, передняя заглушка 33 может быть произведена посредством добавления пластификатора (например, триацетина) в волокно ацетата целлюлозы. Моноденье нити целлюлозно-ацетатного волокна может составлять от 1,0 до 10,0, предпочтительно от 4,0 до 6,0. Более предпочтительно, моноденье нити передней заглушки 33 может составлять примерно 5,0. Кроме того, поперечный разрез нити передней заглушки 33 может иметь Y-образную форму. Общий денье передней заглушки 33 может составлять от 20000 до 30000, предпочтительно от 25000 до 30000. Более предпочтительно, общий денье передней заглушки 33 может составлять 28000.[106] The front plug 33 may be made of cellulose acetate. For example, the front plug 33 may be produced by adding a plasticizer (such as triacetin) to a cellulose acetate fiber. The monodenier of the cellulose acetate fiber may be from 1.0 to 10.0, preferably from 4.0 to 6.0. More preferably, the monodenier of the thread of the front plug 33 may be about 5.0. In addition, the cross-section of the thread of the front plug 33 may have a Y-shape. The total denier of the front plug 33 may be from 20,000 to 30,000, preferably from 25,000 to 30,000. More preferably, the total denier of the front plug 33 may be 28,000.
[107] Кроме того, при необходимости, передняя заглушка 33 может содержать, по меньшей мере, один канал, поперечный разрез которого может иметь различные формы.[107] In addition, if necessary, the front plug 33 may comprise at least one channel, the cross-section of which may have various shapes.
[108] Табачный стержень 31 может соответствовать табачному стержню 21, раскрытому выше со ссылкой на ФИГ. 4. Таким образом, подробное раскрытие табачного стержня 31 в данном документе будет опущено.[108] The tobacco rod 31 may correspond to the tobacco rod 21 disclosed above with reference to FIG. 4. Thus, a detailed disclosure of the tobacco rod 31 will be omitted herein.
[109] Первый сегмент 321 может быть изготовлен из ацетата целлюлозы. Например, первый сегмент может быть выполнен в форме трубки с полостью внутри. Например, первый сегмент 321 может быть изготовлен посредством добавления пластификатора (например, триацетина) в волокно ацетата целлюлозы. Например, моноденье и общий денье первого сегмента 321 могут совпадать с моноденье и общим денье передней заглушки 33.[109] The first segment 321 may be made of cellulose acetate. For example, the first segment may be formed in the form of a tube with a cavity inside. For example, the first segment 321 may be made by adding a plasticizer (for example, triacetin) to the cellulose acetate fiber. For example, the monodenier and the total denier of the first segment 321 may coincide with the monodenier and the total denier of the front plug 33.
[110] Второй сегмент 322 может быть изготовлен из ацетата целлюлозы. Моноденье нити второго сегмента 322 может составлять от 1,0до 10,0, предпочтительно от 8,0 до 10,0. Более предпочтительно, моноденье нити второго сегмента 322 может составлять 9,0. Кроме того, поперечный разрез нити второго сегмента 322 может иметь Y-образную форму. Общий денье второго сегмента 322 может составлять от 20000 до 30000, предпочтительно 25000.[110] The second segment 322 may be made of cellulose acetate. The monodenier of the thread of the second segment 322 may be from 1.0 to 10.0, preferably from 8.0 to 10.0. More preferably, the monodenier of the thread of the second segment 322 may be 9.0. In addition, the cross-section of the thread of the second segment 322 may have a Y-shape. The total denier of the second segment 322 may be from 20,000 to 30,000, preferably 25,000.
[111] На ФИГ. 6 изображена блок-схема устройства 400 для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[111] FIG. 6 is a block diagram of an aerosol generating device 400 according to one embodiment of the invention.
[112] Устройство 400 для генерирования аэрозоля может содержать контроллер 410, сенсорный блок 420, блок 430 вывода, аккумулятор 440, нагреватель 450, блок 460 пользовательского ввода, память 470 и блок 480 связи. Тем не менее, внутренняя структура устройства 400 для генерирования аэрозоля не ограничена структурой, показанной на ФИГ. 6. Специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что некоторые из компонентов, показанных на ФИГ. 6, могут быть опущены, или могут быть добавлены новые компоненты в соответствии с конструкцией устройства 400 для генерирования аэрозоля.[112] The aerosol generating device 400 may include a controller 410, a sensor unit 420, an output unit 430, a battery 440, a heater 450, a user input unit 460, a memory 470, and a communication unit 480. However, the internal structure of the aerosol generating device 400 is not limited to the structure shown in FIG. 6. It should be understood by a person skilled in the art to which the invention pertains that some of the components shown in FIG. 6 may be omitted, or new components may be added in accordance with the design of the aerosol generating device 400.
[113] Сенсорный блок 420 может распознавать состояние устройства 400 для генерирования аэрозоля или состояние окружающей среды вокруг устройства 400 для генерирования аэрозоля, и передавать информацию, полученную датчиками, на контроллер 410. На основании полученной датчиками информации контроллер 410 может управлять устройством 400 для генерирования аэрозоля, регулируя работу нагревателя 450, ограничивая курение, определяя наличие изделия для генерирования аэрозоля (например, сигареты, картриджа и т. п.), отображая уведомления и выполняя иные функции.[113] The sensor unit 420 may recognize the state of the aerosol generating device 400 or the state of the environment around the aerosol generating device 400, and transmit the information received by the sensors to the controller 410. Based on the information received by the sensors, the controller 410 may control the aerosol generating device 400 by adjusting the operation of the heater 450, restricting smoking, determining the presence of an aerosol generating article (e.g., a cigarette, a cartridge, etc.), displaying notifications, and performing other functions.
[114] Сенсорный блок 420 может содержать датчик 422 температуры и/или датчик 424 распознавания введения и/или датчик 426 затяжки. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[114] The sensor unit 420 may comprise a temperature sensor 422 and/or an insertion recognition sensor 424 and/or a puff sensor 426. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[115] Датчик 422 температуры может определять температуру, до которой нагревается нагреватель 450 (или материал для генерирования аэрозоля). Устройство 400 для генерирования аэрозоля может содержать отдельный датчик температуры для измерения температуры нагревателя 450, или сам нагреватель 450 может служить датчиком температуры. В альтернативном варианте датчик 422 температуры может быть расположен вокруг аккумулятора 440 для контроля температуры аккумулятора 440.[115] The temperature sensor 422 may determine the temperature to which the heater 450 (or aerosol generating material) is heated. The aerosol generating device 400 may comprise a separate temperature sensor for measuring the temperature of the heater 450, or the heater 450 itself may serve as a temperature sensor. Alternatively, the temperature sensor 422 may be located around the battery 440 to monitor the temperature of the battery 440.
[116] Датчик 424 распознавания введения может определять, вставлено ли или извлечено ли изделие для генерирования аэрозоля. Датчик 424 распознавания введения может включать, например, пленочный датчик и/или датчик давления и/или световой датчик и/или резистивный датчик и/или емкостной датчик и/или индуктивный датчик и/или инфракрасный датчик, способный распознавать изменение сигнала при введении или извлечении изделия для генерирования аэрозоля.[116] The insertion recognition sensor 424 may determine whether an aerosol-generating article is inserted or removed. The insertion recognition sensor 424 may include, for example, a film sensor and/or a pressure sensor and/or a light sensor and/or a resistive sensor and/or a capacitive sensor and/or an inductive sensor and/or an infrared sensor capable of sensing a change in a signal when an aerosol-generating article is inserted or removed.
[117] Датчик 426 затяжки может распознавать выполняемую пользователем затяжку на основании различных физических изменений в пути для потока воздуха или в канале для потока воздуха. Например, датчик 426 затяжки может распознавать затяжку пользователя, основываясь на изменении любого из следующих параметров: температура, поток, напряжение и давление.[117] The puff sensor 426 may recognize a puff performed by a user based on various physical changes in the air flow path or in the air flow channel. For example, the puff sensor 426 may recognize a puff performed by a user based on a change in any of the following parameters: temperature, flow, voltage, and pressure.
[118] Сенсорный блок 420 может дополнительно содержать по меньшей мере один из следующих компонентов: датчик температуры/влажности, датчик атмосферного давления, магнитный датчик, датчик ускорения, гироскоп, датчик положения (например, датчик глобальной системы позиционирования (GPS)), датчик приближения или датчик красного, зеленого, синего (RGB) цвета (например, датчик освещенности), в дополнение к датчикам 422-426, раскрытым выше. Функция каждого датчика может быть интуитивно понятна из его названия специалисту в данной области техники, и поэтому подробное раскрытие этой функции в настоящем документе не приводится.[118] The sensor unit 420 may further comprise at least one of the following components: a temperature/humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a gyroscope, a position sensor (e.g., a global positioning system (GPS) sensor), a proximity sensor, or a red, green, blue (RGB) color sensor (e.g., an illumination sensor), in addition to the sensors 422-426 disclosed above. The function of each sensor may be intuitively understood from its name by a person skilled in the art, and therefore a detailed disclosure of this function is not given in this document.
[119] Блок 430 вывода может выводить информацию о состоянии устройства 400 для генерирования аэрозоля и предоставлять ее пользователю. Блок 430 вывода может представлять собой дисплей 432 и/или тактильную часть 434 и/или устройство 436 вывода звука. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Если дисплей 432 и сенсорная панель выполнены в виде слоистой структуры для формирования сенсорного экрана, дисплей 432 может использоваться в качестве устройства ввода в дополнение к устройству вывода.[119] The output unit 430 may output information about the state of the aerosol generating device 400 and provide it to the user. The output unit 430 may be a display 432 and/or a tactile portion 434 and/or a sound output device 436. However, embodiments of the invention are not limited to the above. If the display 432 and the touch panel are formed as a layered structure to form a touch screen, the display 432 may be used as an input device in addition to the output device.
[120] Дисплей 432 может визуально предоставлять пользователю информацию об устройстве 400 для генерирования аэрозоля. Информация об устройстве 400 для генерирования аэрозоля может содержать, например, состояние зарядки/разрядки аккумулятора 440 устройства 400 для генерирования аэрозоля, состояние предварительного нагрева нагревателя 450, состояние введения/извлечения изделия для генерирования аэрозоля, состояние ограниченного использования (например, обнаружено нестандартное изделие) устройства 400 для генерирования аэрозоля и т. п., и дисплей 432 может выводить информацию наружу. Дисплей 432 может представлять собой, например, жидкокристаллический дисплей (LCD), дисплей на органических светодиодах (OLED) и т. п. Дисплей 432 также может быть выполнен в виде светодиодного устройства (LED).[120] The display 432 may visually provide the user with information about the aerosol generating device 400. The information about the aerosol generating device 400 may include, for example, a charge/discharge state of the battery 440 of the aerosol generating device 400, a preheating state of the heater 450, a state of insertion/removal of the aerosol generating article, a state of limited use (for example, a non-standard article is detected) of the aerosol generating device 400, and the like, and the display 432 may output the information to the outside. The display 432 may be, for example, a liquid crystal display (LCD), an organic light-emitting diode (OLED) display, and the like. The display 432 may also be implemented as a light-emitting diode (LED).
[121] Тактильная часть 434 может предоставлять пользователю информацию об устройстве 400 для генерирования аэрозоля тактильным способом путем преобразования электрического сигнала в механический или электрический раздражитель. Тактильная часть 434 может представлять собой, например, мотор, пьезоэлектрический элемент или устройство электрической стимуляции.[121] The tactile portion 434 may provide the user with information about the aerosol generating device 400 in a tactile manner by converting an electrical signal into a mechanical or electrical stimulus. The tactile portion 434 may be, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
[122] Устройство 436 вывода звука может предоставлять пользователю информацию об устройстве 400 для генерирования аэрозоля в звуковой форме. Например, устройство 436 вывода звука может преобразовывать электрический сигнал в звуковой сигнал и выводить звуковой сигнал наружу.[122] The sound output device 436 may provide the user with information about the aerosol generating device 400 in sound form. For example, the sound output device 436 may convert an electrical signal into a sound signal and output the sound signal to the outside.
[123] Аккумулятор 440 может подавать питание, используемое для работы устройства 400 для генерирования аэрозоля. Аккумулятор 440 может подавать питание для нагрева нагревателя 450. Кроме того, аккумулятор 440 может подавать питание, необходимое для работы других компонентов (например, сенсорного блока 420, блока 430 вывода, блока 460 пользовательского ввода, памяти 470 и блока 480 связи), входящих в состав устройства 400 для генерирования аэрозоля. Аккумулятор 440 может представлять собой перезаряжаемый аккумулятор или одноразовый аккумулятор. Например, аккумулятор 440 может представлять собой литий-полимерный (LiPoly) аккумулятор. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[123] The battery 440 may supply power used to operate the aerosol generating device 400. The battery 440 may supply power to heat the heater 450. In addition, the battery 440 may supply power needed to operate other components (for example, the sensor unit 420, the output unit 430, the user input unit 460, the memory 470, and the communication unit 480) included in the aerosol generating device 400. The battery 440 may be a rechargeable battery or a disposable battery. For example, the battery 440 may be a lithium polymer (LiPoly) battery. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[124] Нагреватель 450 может получать питание от аккумулятора 440 для нагрева материала для генерирования аэрозоля. Хотя это не показано на ФИГ. 6, устройство 400 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать схему преобразования питания (например, преобразователь постоянного тока в постоянный ток (DC/DC)), которая преобразует питание аккумулятора 440 и подает питание на нагреватель 450. Кроме того, когда устройство 400 для генерирования аэрозоля генерирует аэрозоль способом индукционного нагрева, устройство 400 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать преобразователь постоянного тока в переменный ток (DC/AC), который преобразует постоянный ток аккумулятора 440 в переменный ток.[124] The heater 450 may be powered by the battery 440 for heating the material for generating the aerosol. Although not shown in FIG. 6, the aerosol generating device 400 may further comprise a power conversion circuit (for example, a direct current to direct current (DC/DC) converter) that converts the power of the battery 440 and supplies power to the heater 450. In addition, when the aerosol generating device 400 generates the aerosol by the induction heating method, the aerosol generating device 400 may further comprise a direct current to alternating current (DC/AC) converter that converts the direct current of the battery 440 into alternating current.
[125] Контроллер 410, сенсорный блок 420, блок 430 вывода, блок 460 пользовательского ввода, память 470 и блок 480 связи могут получать необходимое для выполнения своих функций питание от аккумулятора 440. Хотя это не показано на ФИГ. 6, устройство 400 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать схему преобразования питания, например, схему с низким падением напряжения (LDO) или схему регулятора напряжения, которая преобразует питание аккумулятора 440 и подает питание на соответствующие компоненты.[125] The controller 410, the sensor unit 420, the output unit 430, the user input unit 460, the memory 470 and the communication unit 480 may receive the power necessary to perform their functions from the battery 440. Although not shown in FIG. 6, the aerosol generating device 400 may further comprise a power conversion circuit, such as a low dropout (LDO) circuit or a voltage regulator circuit, which converts the power from the battery 440 and supplies power to the corresponding components.
[126] Нагреватель 450 может быть изготовлен из любого подходящего электрорезистивного материала. Электрорезистивный материал может представлять собой металл или сплав металлов, в том числе титан, цирконий, тантал, платину, никель, кобальт, хром, гафний, ниобий, молибден, вольфрам, олово, галлий, марганец, железо, медь, нержавеющую сталь или нихром, а также другие металлы или сплавы. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кроме того, нагреватель 450 может быть выполнен в виде металлической нагревательной проволоки, металлической нагревательной пластины, на которой размещена электропроводящая дорожка, или керамического нагревательного элемента и т. п., а также в виде иных элементов.[126] The heater 450 may be made of any suitable electrically resistive material. The electrically resistive material may be a metal or metal alloy, including titanium, zirconium, tantalum, platinum, nickel, cobalt, chromium, hafnium, niobium, molybdenum, tungsten, tin, gallium, manganese, iron, copper, stainless steel or nichrome, as well as other metals or alloys. However, embodiments of the invention are not limited to the above. In addition, the heater 450 may be made in the form of a metal heating wire, a metal heating plate on which an electrically conductive track is placed, or a ceramic heating element, etc., as well as in the form of other elements.
[127] В одном из вариантов осуществления изобретения нагреватель 450 может представлять собой нагреватель индукционного типа. Например, нагреватель 450 может содержать токоприемник, нагревающий материал для генерирования аэрозоля путем генерирования тепла магнитным полем, индуцированным катушкой.[127] In one embodiment of the invention, the heater 450 may be an induction type heater. For example, the heater 450 may comprise a current collector that heats the material to generate the aerosol by generating heat with a magnetic field induced by the coil.
[128] В одном из вариантов осуществления изобретения нагреватель 450 может содержать несколько нагревателей. Например, нагреватель 450 может содержать первый нагреватель для нагревания изделия для генерирования аэрозоля и второй нагреватель для нагревания жидкости.[128] In one embodiment of the invention, the heater 450 may comprise multiple heaters. For example, the heater 450 may comprise a first heater for heating the article to generate an aerosol and a second heater for heating the liquid.
[129] Блок 460 пользовательского ввода может принимать информацию от пользователя или выводить информацию пользователю. Например, блок 460 пользовательского ввода может содержать, в частности, клавиатуру, купольный переключатель, сенсорную панель (например, контактно-емкостного типа, типа резистивной пленки, типа инфракрасного датчика, типа поверхностной ультразвуковой проводимости, типа измерения интегрального напряжения, типа пьезоэффекта и т.д.), колесо переключения, поворотный переключатель и т. п. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Кроме того, хотя это и не показано на ФИГ. 6, устройство 400 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать интерфейс подключения, такой как интерфейс универсальной последовательной шины (USB), и может быть подключено к другому внешнему устройству через интерфейс подключения, такой как интерфейс USB, для передачи и приема информации или для зарядки аккумулятора 440.[129] The user input unit 460 may receive information from the user or output information to the user. For example, the user input unit 460 may comprise, in particular, a keyboard, a dome switch, a touch panel (for example, a contact capacitive type, a resistive film type, an infrared sensor type, a surface ultrasonic conductivity type, an integral voltage measurement type, a piezo effect type, etc.), a switch wheel, a rotary switch, and the like. However, embodiments of the invention are not limited to the above. In addition, although not shown in FIG. 6, the aerosol generating device 400 may further comprise a connection interface such as a universal serial bus (USB) interface, and may be connected to another external device through a connection interface such as a USB interface for transmitting and receiving information or for charging the battery 440.
[130] Память 470 представляет собой аппаратное обеспечение, хранящее различные типы данных, обрабатываемых в устройстве 400 для генерирования аэрозоля, и может хранить данные, обрабатываемые контроллером 410, и данные, подлежащие обработке таким образом. Память 470 может представлять собой по меньшей мере один из следующих типов носителя информации: флэш-память, жесткий диск, мультимедийная микро-карта, карта (например, SD или XE), оперативная память (RAM), постоянная оперативная память (SRAM), постоянная память (ROM), электрически стираемая программируемая постоянная память (EEPROM), программируемая постоянная память (PROM), магнитная память, магнитный диск или оптический диск. Память 470 может хранить время работы устройства 400 для генерирования аэрозоля, максимальное число затяжек, текущее число затяжек, по меньшей мере один профиль температуры, данные о привычных действиях пользователя при курении и т. д.[130] Memory 470 is hardware that stores various types of data processed in the aerosol generating device 400 and can store data processed by the controller 410 and data to be processed in this manner. Memory 470 can be at least one of the following types of storage media: flash memory, a hard disk, a multimedia micro-card, a card (e.g., SD or XE), random access memory (RAM), read-only memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), programmable read-only memory (PROM), magnetic memory, a magnetic disk, or an optical disk. Memory 470 can store the operating time of the aerosol generating device 400, the maximum number of puffs, the current number of puffs, at least one temperature profile, data on the user's smoking habits, etc.
[131] Блок 480 связи может содержать по меньшей мере один компонент для связи с другим электронным устройством. Например, блок 480 связи может содержать блок 482 беспроводной связи малого радиуса действия и блок 484 беспроводной связи.[131] The communication unit 480 may comprise at least one component for communicating with another electronic device. For example, the communication unit 480 may comprise a short-range wireless communication unit 482 and a wireless communication unit 484.
[132] Блок 482 беспроводной связи малого радиуса действия может представлять собой блок связи Bluetooth, блок связи BLE, блок связи ближнего поля, блок связи WLAN (Wi-Fi), блок связи ZigBee, блок связи Ассоциации передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA), блок связи Wi-Fi direct (WFD), сверхширокополосной блок связи (UWB) и блок связи Ant+. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным.[132] The short-range wireless communication unit 482 may be a Bluetooth communication unit, a BLE communication unit, a near-field communication unit, a WLAN (Wi-Fi) communication unit, a ZigBee communication unit, an Infrared Data Association (IrDA) communication unit, a Wi-Fi direct (WFD) communication unit, an ultra-wideband (UWB) communication unit, and an Ant+ communication unit. However, embodiments of the invention are not limited to the above.
[133] Блок 484 беспроводной связи может представлять собой, например, коммуникатор сотовой сети, коммуникатор Интернета, коммуникатор компьютерной сети (например, локальной сети (LAN) или глобальной сети (WAN)) и т. п. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются вышеперечисленным. Блок 484 беспроводной связи может использовать информацию об абоненте (например, международный идентификатор мобильного абонента (IMSI)) для идентификации и аутентификации устройства 400 для генерирования аэрозоля в сети связи.[133] The wireless communication unit 484 may be, for example, a cellular network communicator, an Internet communicator, a computer network communicator (for example, a local area network (LAN) or a wide area network (WAN)) and the like. However, embodiments of the invention are not limited to the above. The wireless communication unit 484 may use subscriber information (for example, an international mobile subscriber identity (IMSI)) to identify and authenticate the aerosol generating device 400 in the communication network.
[134] Контроллер 410 может управлять работой устройства 400 для генерирования аэрозоля в целом. В одном из вариантов осуществления изобретения контроллер 410 может содержать по меньшей мере один процессор. По меньшей мере один процессор может быть реализован как массив из множества логических элементов или как комбинация микропроцессора общего назначения и памяти, в которой хранится программа, исполняемая в микропроцессоре. Кроме того, специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что он может быть реализован посредством аппаратных средств других типов.[134] The controller 410 may control the operation of the aerosol generating device 400 as a whole. In one embodiment of the invention, the controller 410 may include at least one processor. The at least one processor may be implemented as an array of a plurality of logical elements or as a combination of a general-purpose microprocessor and a memory in which a program executable in the microprocessor is stored. In addition, one skilled in the art to which the invention pertains should understand that it may be implemented by means of other types of hardware.
[135] Контроллер 410 может управлять температурой нагревателя 450 путем управления подачей питания от аккумулятора 440 на нагреватель 450. Например, контроллер 410 может управлять подачей питания путем управления переключением переключающего элемента между аккумулятором 440 и нагревателем 450. В другом примере схема прямого нагрева может управлять подачей питания на нагреватель 450 в соответствии с управляющей командой от контроллера 410.[135] The controller 410 may control the temperature of the heater 450 by controlling the supply of power from the battery 440 to the heater 450. For example, the controller 410 may control the supply of power by controlling the switching of the switching element between the battery 440 and the heater 450. In another example, the direct heating circuit may control the supply of power to the heater 450 in accordance with a control command from the controller 410.
[136] Контроллер 410 может анализировать результат измерений, полученный сенсорным блоком 420, и управлять процессами, которые будут выполняться после этого. Например, контроллер 410 может управлять подачей питания на нагреватель 450 для запуска или прекращения работы нагревателя 450 на основании результата измерений, полученного сенсорным блоком 420. В другом примере контроллер 410 может управлять количеством энергии, подаваемой на нагреватель 450, и временем подачи этой энергии, то есть нагреватель 450 может нагреваться до заданной температуры или поддерживаться на желаемом уровне температуре на основании результата измерений, полученного сенсорным блоком 420.[136] The controller 410 may analyze the measurement result obtained by the sensor unit 420 and control the processes that will be performed thereafter. For example, the controller 410 may control the supply of power to the heater 450 to start or stop the operation of the heater 450 based on the measurement result obtained by the sensor unit 420. In another example, the controller 410 may control the amount of energy supplied to the heater 450 and the time of supply of this energy, that is, the heater 450 can be heated to a predetermined temperature or maintained at a desired temperature level based on the measurement result obtained by the sensor unit 420.
[137] Контроллер 410 может управлять блоком 430 вывода на основании результата измерений, полученного сенсорным блоком 420. Например, если количество затяжек, подсчитанное датчиком 426 затяжки, достигает предварительно заданного количества, контроллер 410 может сообщить пользователю, что работа устройства 400 для генерирования аэрозоля скоро закончится, посредством дисплея 432 и/или тактильной части 434 и/или устройства 436 вывода звука.[137] The controller 410 may control the output unit 430 based on the measurement result obtained by the sensor unit 420. For example, if the number of puffs counted by the puff sensor 426 reaches a predetermined number, the controller 410 may inform the user that the operation of the aerosol generating device 400 will soon end, via the display 432 and/or the tactile portion 434 and/or the sound output device 436.
[138] В одном из вариантов осуществления изобретения контроллер 410 может управлять временем подачи питания и/или количеством питания для нагревателя 450 в зависимости от состояния изделия для генерирования аэрозоля, распознаваемого сенсорным блоком 420. Например, если изделие для генерирования аэрозоля находится в переувлажненном состоянии, контроллер 410 может управлять временем подачи питания на индуктивную катушку для увеличения времени предварительного нагрева по сравнению со случаем, когда изделие для генерирования аэрозоля находится в обычном состоянии.[138] In one embodiment of the invention, the controller 410 may control the timing of the power supply and/or the amount of power for the heater 450 depending on the state of the aerosol generating article detected by the sensor unit 420. For example, if the aerosol generating article is in an over-moistened state, the controller 410 may control the timing of the power supply to the inductive coil to increase the preheating time compared to the case when the aerosol generating article is in a normal state.
[139] Один вариант осуществления может быть также реализован в форме носителя информации, содержащего инструкции, выполняемые компьютером, такие как программные модули, выполняемые компьютером. Машиночитаемый носитель может представлять собой любой доступный носитель, к которому может иметь доступ компьютер, в частности как энергозависимые, так и энергонезависимые носители, а также съемные и несъемные носители. Кроме того, машиночитаемый носитель может представлять собой как запоминающую среду компьютера, так и коммуникационную среду. Запоминающая среда компьютера представляет собой энергозависимый носитель, энергонезависимый носитель, съемный носитель или несъемный носитель, реализованный с помощью любого метода или технологии хранения информации, такой как машиночитаемые инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные. Коммуникационная среда обычно содержит машиночитаемые инструкции, структуры данных, другие данные в модулированных сигналах данных, таких как программные модули, или другие механизмы передачи, и содержит любые среды передачи информации.[139] One embodiment may also be implemented in the form of a storage medium containing instructions executable by a computer, such as program modules executable by a computer. A computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, including both volatile and nonvolatile media, as well as removable and non-removable media. Furthermore, a computer-readable medium may be both a computer storage medium and a communication medium. A computer storage medium is a volatile medium, a nonvolatile medium, a removable medium, or a non-removable medium implemented with any method or technology for storing information, such as computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data. A communication medium typically includes computer-readable instructions, data structures, other data in modulated data signals such as program modules, or other transfer mechanisms, and includes any information transfer media.
[140] На ФИГ. 7-11 изображены виды, иллюстрирующие этапы способа изготовления нагревательной структуры согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Порядок этапов изготовления нагревательной структуры не ограничивается описанным в настоящем документе порядком, и между этапами может быть включен по меньшей мере один дополнительный этап, любой из описанных этапов может быть опущен, или порядок некоторых этапов может быть изменен.[140] FIGS. 7-11 are views illustrating steps of a method for producing a heating structure according to one embodiment of the invention. The order of the steps for producing the heating structure is not limited to the order described herein, and at least one additional step may be included between the steps, any of the steps described may be omitted, or the order of some steps may be changed.
[141] Как показано на ФИГ. 7, способ изготовления нагревательной структуры 550 может содержать этап заготовки подложки 551. Подложка 551 может иметь форму пластины с противоположными поверхностями (например, поверхностью, ориентированной в направлении +Z, и поверхностью, ориентированной в направлении -Z). По меньшей мере одна поверхность (например, поверхность, ориентированная в направлении +Z) подложки 551 может быть выполнена в виде по существу плоской поверхности.[141] As shown in FIG. 7, a method for producing a heating structure 550 may include a step of providing a substrate 551. The substrate 551 may be in the form of a plate with opposite surfaces (e.g., a surface oriented in the +Z direction and a surface oriented in the -Z direction). At least one surface (e.g., a surface oriented in the +Z direction) of the substrate 551 may be formed as a substantially flat surface.
[142] В одном из вариантов осуществления изобретения подложка 551 может быть выполнена из различных материалов. Например, подложка 551 может быть выполнена из стекла, кремния (Si), оксида кремния (SiO2), сапфира, полистирола, полиметилметакрилата и/или любого другого материала с подходящими теплопроводными свойствами. В некоторых вариантах осуществления подложка 551 может быть выполнена из стекла и/или кремния (Si) и/или оксида кремния (SiO2) и/или сапфира. В некоторых вариантах осуществления подложка 551 может содержать материал с относительно низким коэффициентом теплопередачи. Это позволяет локально передавать тепло частичной области на подложке 551.[142] In one embodiment of the invention, substrate 551 may be made of various materials. For example, substrate 551 may be made of glass, silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), sapphire, polystyrene, polymethyl methacrylate and/or any other material with suitable thermal conductivity properties. In some embodiments, substrate 551 may be made of glass and/or silicon (Si) and/or silicon oxide (SiO 2 ) and/or sapphire. In some embodiments, substrate 551 may comprise a material with a relatively low heat transfer coefficient. This allows heat to be locally transferred to a partial region on substrate 551.
[143] В одном из вариантов осуществления изобретения подложка 551 может обладать электропроводностью. В одном из вариантов осуществления изобретения подложка 551 может обладать диэлектрическими свойствами.[143] In one embodiment, substrate 551 may have electrical conductivity. In one embodiment, substrate 551 may have dielectric properties.
[144] В одном из вариантов осуществления изобретения подложка 551 может быть выполнена из материала с любой теплопроводностью, подходящей для использования в среде, в которой расположена нагревательная структура 550. Например, подложка 551 может иметь теплопроводность примерно 0,6 Ватт на метр-кельвин (Вт/мК) или менее, от примерно 1 Вт/мК до примерно 2 Вт/мК, от примерно 2 Вт/мК до примерно 5 Вт/мК, от примерно 5 Вт/мК до примерно 10 Вт/мК, от примерно 10 Вт/мК до примерно 100 Вт/мК или от примерно 100 Вт/мК до примерно 200 Вт/мК, при давлении 1 бар и температуре 25°C.[144] In one embodiment of the invention, the substrate 551 may be made of a material with any thermal conductivity suitable for use in the environment in which the heating structure 550 is located. For example, the substrate 551 may have a thermal conductivity of about 0.6 watts per meter kelvin (W/mK) or less, from about 1 W/mK to about 2 W/mK, from about 2 W/mK to about 5 W/mK, from about 5 W/mK to about 10 W/mK, from about 10 W/mK to about 100 W/mK, or from about 100 W/mK to about 200 W/mK, at a pressure of 1 bar and a temperature of 25°C.
[145] В одном из вариантов осуществления изобретения подложка 551 может характеризоваться относительной теплопроводностью. Иными словами, теплопроводность подложки 551 может быть по существу равна или меньше теплопроводности другого компонента (например, металлической призмы 554) нагревательной структуры 550. Если подложка 551 имеет относительно низкую теплопроводность, рассеивание тепла через подложку 551 может уменьшиться, а количество тепла, передаваемого на цель, может увеличиться. Например, теплопроводность подложки 551 может составлять примерно 45 Вт/мК или менее, примерно 40 Вт/мК или менее, примерно 35 Вт/мК или менее, примерно 30 Вт/мК или менее, примерно 25 Вт/мК или менее, примерно 20 Вт/мК или менее, примерно 15 Вт/мК или менее, примерно 10 Вт/мК или менее, примерно 5 Вт/мК или менее, примерно 2 Вт/мК или менее, или примерно 1 Вт/мК при давлении 1 бар и температуре 25°C.[145] In one embodiment of the invention, the substrate 551 may have a relative thermal conductivity. In other words, the thermal conductivity of the substrate 551 may be substantially equal to or less than the thermal conductivity of another component (e.g., the metal prism 554) of the heating structure 550. If the substrate 551 has a relatively low thermal conductivity, the dissipation of heat through the substrate 551 may decrease and the amount of heat transferred to the target may increase. For example, the thermal conductivity of the substrate 551 may be about 45 W/mK or less, about 40 W/mK or less, about 35 W/mK or less, about 30 W/mK or less, about 25 W/mK or less, about 20 W/mK or less, about 15 W/mK or less, about 10 W/mK or less, about 5 W/mK or less, about 2 W/mK or less, or about 1 W/mK at a pressure of 1 bar and a temperature of 25°C.
[146] Как показано на ФИГ. 8, способ изготовления нагревательной структуры 550 может содержать этап нанесения множества шариков 552 на одну поверхность (например, поверхность, ориентированную в направлении +Z) подложки 551. Множество шариков 552 может быть нанесено в виде монослоя (т.е. по существу одного слоя) на одну поверхность подложки 551.[146] As shown in FIG. 8, a method for producing a heating structure 550 may comprise the step of depositing a plurality of balls 552 on one surface (e.g., a surface oriented in the +Z direction) of a substrate 551. The plurality of balls 552 may be deposited in the form of a monolayer (i.e., substantially one layer) on one surface of the substrate 551.
[147] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 может быть нанесено на подложку 551 любым подходящим способом. Например, множество шариков 552 может быть нанесено методом физического осаждения из паровой фазы, химического осаждения из паровой фазы, атомно-слоевого осаждения и/или любым другим подходящим методом. В некоторых вариантах осуществления множество шариков 552 может быть осаждено методом физического осаждения из паровой фазы.[147] In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may be deposited on the substrate 551 by any suitable method. For example, the plurality of balls 552 may be deposited by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, and/or any other suitable method. In some embodiments, the plurality of balls 552 may be deposited by physical vapor deposition.
[148] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 может быть нанесено при по существу низкой температуре термостойкости. Например, множество шариков 552 может быть нанесено при температуре термостойкости примерно 110°C или менее, примерно 100°C или менее, примерно 90°C или менее, примерно 80°C или менее, примерно 70°C или менее, примерно 60°C или менее, примерно 50°C или менее, примерно 40°C или менее, или примерно 30°C или менее. Например, множество шариков 552 может быть нанесено при температуре термостойкости примерно 20°C или более, примерно 30°C или более, примерно 40°C или более, примерно 50°C или более, примерно 60°C или более, примерно 70°C или более, или примерно 80°C или более. Например, множество шариков 552 может быть нанесено при температуре термостойкости, близкой к комнатной температуре (примерно 25°C).[148] In one embodiment of the invention, the plurality of beads 552 can be applied at a substantially low heat-resistant temperature. For example, the plurality of beads 552 can be applied at a heat-resistant temperature of about 110°C or less, about 100°C or less, about 90°C or less, about 80°C or less, about 70°C or less, about 60°C or less, about 50°C or less, about 40°C or less, or about 30°C or less. For example, the plurality of beads 552 can be applied at a heat-resistant temperature of about 20°C or more, about 30°C or more, about 40°C or more, about 50°C or more, about 60°C or more, about 70°C or more, or about 80°C or more. For example, a plurality of 552 beads may be deposited at a heat resistance temperature close to room temperature (approximately 25°C).
[149] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 могут иметь структуру с по существу криволинейной поверхностью. Например, множество шариков 552 может иметь шарообразную форму круглого или эллиптического сечения. В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 могут быть сформированы в виде трехмерной формы многоугольного сечения.[149] In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may have a structure with a substantially curved surface. For example, the plurality of balls 552 may have a spherical shape of a circular or elliptical cross-section. In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may be formed in the form of a three-dimensional shape of a polygonal cross-section.
[150] В одном из вариантов осуществления изобретения некоторые из множества шариков 552 могут соприкасаться друг с другом. В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 может быть расположено с образованием промежутков между некоторыми (например, тремя) соседними шариками 552.[150] In one embodiment of the invention, some of the plurality of balls 552 may be in contact with one another. In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may be arranged to form gaps between some (e.g., three) adjacent balls 552.
[151] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 могут быть нанесены на подложку 551 в регулярном расположении. Например, множество шариков 552 могут содержать множество первых шариков 552A, расположенных в первом направлении (например, в направлении +/-X) подложки 551, и множество вторых шариков 552B, расположенных во втором направлении (например, +/-Y), пересекающемся с первым направлением подложки 551 из множества первых шариков 552A, расположенных в первом направлении подложки 551. В некоторых вариантах осуществления множество первых шариков 552A и множество вторых шариков 552B могут быть расположены таким образом, чтобы центр множества первых шариков 552A и центр множества вторых шариков 552B могли не совпадать при взгляде на подложку 551 в одном направлении (например, в направлении +/-Y).[151] In one embodiment of the invention, a plurality of balls 552 may be applied to the substrate 551 in a regular arrangement. For example, the plurality of balls 552 may comprise a plurality of first balls 552A arranged in a first direction (e.g., in the +/-X direction) of the substrate 551, and a plurality of second balls 552B arranged in a second direction (e.g., +/-Y) intersecting with the first direction of the substrate 551 from among the plurality of first balls 552A arranged in the first direction of the substrate 551. In some embodiments, the plurality of first balls 552A and the plurality of second balls 552B may be arranged such that the center of the plurality of first balls 552A and the center of the plurality of second balls 552B may not coincide when viewing the substrate 551 in the same direction (e.g., in the +/-Y direction).
[152] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 может быть сформировано из смолы на основе стирола, смолы на основе (мет)акрила, смолы на основе имида и/или их сополимера. В некоторых вариантах осуществления множество шариков 552 может быть сформировано из полиметилметакрилата, полиэтилметакрилата, поли-н-бутилметакрилата, полисек-бутилметакрилата, политрет-бутилметакрилата, полиметилакрилата, полиизопропилакрилата, полициклогексилметакрилата, поли 2-метилциклогексилметакрилата, полидициклопентанилоксиэтилметакрилата, полиизоборнилметакрилата, полициклогексилакрилата, поли 2-метилциклогексилакрилата, полидициклопентенилакрилата, полидициклопентанилакрилата, полидициклопентенилметакрилата, полидициклопентанилметакрилата, полидициклопентанилоксиэтилакрилата, полиизоборнилакрилата, полифенилметакрилата, полифенилакрилата, полибензилакрилата, полибензилметакрилата, поли 2-гидроксиэтилметакрилата, полистирола, полиα-метилстирола, поли-м-метилстирола, поли-п-метилстирола, винилтолуола, 1,3-бутадиена, изопрена, 2,3-диметил 1,3-бутадиена, полиимида и/или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления множество шариков 552 может быть сформировано из полистирола или кремнезема. В некоторых вариантах осуществления множество шариков 552 может быть сформировано из полистирола.[152] In one embodiment of the invention, the plurality of beads 552 may be formed from a styrene-based resin, a (meth)acrylic-based resin, an imide-based resin, and/or a copolymer thereof. In some embodiments, the plurality of beads 552 may be formed from polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, poly-n-butyl methacrylate, polysec-butyl methacrylate, polytert-butyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polycyclohexyl methacrylate, poly 2-methylcyclohexyl methacrylate, polydicyclopentanyloxyethyl methacrylate, polyisobornyl methacrylate, polycyclohexyl acrylate, poly 2-methylcyclohexyl acrylate, polydicyclopentenyl acrylate, polydicyclopentanyl acrylate, polydicyclopentanyl methacrylate, polydicyclopentanyl methacrylate, polydicyclopentanyl methacrylate, polydicyclopentanyl methacrylate, polydicyclopentanyloxyethyl acrylate, polyisobornyl acrylate, polyphenyl methacrylate, polyphenyl acrylate, polybenzyl acrylate, polybenzyl methacrylate, poly 2-hydroxyethyl methacrylate, polystyrene, poly-α-methylstyrene, poly-m-methylstyrene, poly-p-methylstyrene, vinyltoluene, 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl 1,3-butadiene, polyimide and/or a combination thereof. In some embodiments, the plurality of beads 552 may be formed from polystyrene or silica. In some embodiments, the plurality of beads 552 may be formed from polystyrene.
[153] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 могут иметь средний максимальный диаметр примерно 10 нм или более, примерно 50 нм или более, примерно 90 нм или более, примерно 100 нм или более, примерно 150 нм или более, примерно 200 нм или более, примерно 300 нм или более, примерно 450 нм или более, или примерно 500 нм или более. В некоторых вариантах осуществления множество шариков 552 могут иметь средний максимальный диаметр примерно 450 нм или более.[153] In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may have an average maximum diameter of about 10 nm or more, about 50 nm or more, about 90 nm or more, about 100 nm or more, about 150 nm or more, about 200 nm or more, about 300 nm or more, about 450 nm or more, or about 500 nm or more. In some embodiments, the plurality of balls 552 may have an average maximum diameter of about 450 nm or more.
[154] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 могут иметь средний максимальный диаметр примерно 1000 нм или менее, примерно 900 нм или менее, примерно 800 нм или менее, примерно 700 нм или менее, примерно 600 нм или менее, или примерно 550 нм или менее. В некоторых вариантах осуществления множество шариков 552 могут иметь средний максимальный диаметр примерно 600 нм или менее.[154] In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may have an average maximum diameter of about 1000 nm or less, about 900 nm or less, about 800 nm or less, about 700 nm or less, about 600 nm or less, or about 550 nm or less. In some embodiments, the plurality of balls 552 may have an average maximum diameter of about 600 nm or less.
[155] Как показано на ФИГ. 9, способ изготовления нагревательной структуры 550 может содержать этап уменьшения размера множества шариков 552 на подложке 551.[155] As shown in FIG. 9, a method for producing a heating structure 550 may include a step of reducing the size of a plurality of balls 552 on a substrate 551.
[156] В одном из вариантов осуществления изобретения уменьшенный размер (например, средний максимальный диаметр) множества шариков 552 может составлять примерно 360 нм или менее, примерно 350 нм или менее, примерно 340 нм или менее, примерно 330 нм или менее, примерно 320 нм или менее, примерно 310 нм или менее или примерно 300 нм или менее. В одном из вариантов осуществления изобретения уменьшенный размер (например, средний максимальный диаметр) множества шариков 552 может составлять примерно 290 нм или более, примерно 300 нм или более, примерно 310 нм или более, примерно 320 нм или более, примерно 330 нм или более или примерно 340 нм или более.[156] In one embodiment of the invention, the reduced size (e.g., average maximum diameter) of the plurality of balls 552 can be about 360 nm or less, about 350 nm or less, about 340 nm or less, about 330 nm or less, about 320 nm or less, about 310 nm or less, or about 300 nm or less. In one embodiment of the invention, the reduced size (e.g., average maximum diameter) of the plurality of balls 552 can be about 290 nm or more, about 300 nm or more, about 310 nm or more, about 320 nm or more, about 330 nm or more, or about 340 nm or more.
[157] В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков 552 могут иметь по существу ту же форму, которую они имели до уменьшения размера. Например, множество шариков 552 может сохранять шарообразную форму круглого или эллиптического сечения.[157] In one embodiment of the invention, the plurality of balls 552 may have substantially the same shape that they had before being reduced in size. For example, the plurality of balls 552 may maintain a spherical shape of a circular or elliptical cross-section.
[158] В одном из вариантов осуществления изобретения размер множества шариков 552 может быть уменьшен любым подходящим способом. В одном из вариантов осуществления изобретения размер множества шариков 552 может быть уменьшен с помощью процесса травления (например, реактивного ионного травления, ионного травления и/или любого другого травления). Реактивное ионное травление может быть выбрано в качестве одного из преимущественных процессов, учитывая, что свободные электроны металлических частиц концентрируются в краевой области металлической призмы (например, металлической призмы 554). В одном из вариантов осуществления изобретения размер множества шариков 552 может быть уменьшен путем по меньшей мере частичного погружения множества шариков 552 в растворитель.[158] In one embodiment of the invention, the size of the plurality of balls 552 may be reduced by any suitable method. In one embodiment of the invention, the size of the plurality of balls 552 may be reduced by an etching process (e.g., reactive ion etching, ion etching, and/or any other etching). Reactive ion etching may be selected as one of the advantageous processes, given that the free electrons of the metal particles are concentrated in the edge region of the metal prism (e.g., the metal prism 554). In one embodiment of the invention, the size of the plurality of balls 552 may be reduced by at least partially immersing the plurality of balls 552 in a solvent.
[159] В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере некоторые из множества шариков 552 уменьшенного размера могут быть физически отделены друг от друга. Некоторые из множества шариков 552 могут быть смещены без соприкосновения друг с другом с образованием зазора между ними.[159] In one embodiment of the invention, at least some of the plurality of reduced-size balls 552 may be physically separated from one another. Some of the plurality of balls 552 may be displaced without contacting one another to form a gap therebetween.
[160] Как показано на ФИГ. 10, способ изготовления нагревательной структуры 550 может содержать этап осаждения множества металлических частиц 553 на одну поверхность (например, поверхность, ориентированную в направлении +Z) подложки 551.[160] As shown in FIG. 10, a method for producing a heating structure 550 may comprise a step of depositing a plurality of metal particles 553 on one surface (e.g., a surface oriented in the +Z direction) of a substrate 551.
[161] В одном из вариантов осуществления изобретения множество металлических частиц 553 могут иметь размеры в нанодиапазоне. Например, множество металлических частиц 553 могут иметь средний максимальный диаметр примерно 1 мкм или менее. В некоторых вариантах осуществления множество металлических частиц 553 может иметь средний максимальный диаметр примерно 700 нм или менее, примерно 600 нм или менее, примерно 500 нм или менее, примерно 400 нм или менее, примерно 300 нм или менее, примерно 200 нм или менее, примерно 150 нм или менее, или примерно 100 нм или менее.[161] In one embodiment of the invention, the plurality of metal particles 553 may have dimensions in the nanoscale range. For example, the plurality of metal particles 553 may have an average maximum diameter of about 1 μm or less. In some embodiments, the plurality of metal particles 553 may have an average maximum diameter of about 700 nm or less, about 600 nm or less, about 500 nm or less, about 400 nm or less, about 300 nm or less, about 200 nm or less, about 150 nm or less, or about 100 nm or less.
[162] В одном из вариантов осуществления изобретения множество металлических частиц 553 может быть осаждено на подложке 551 и/или множество шариков 552 любым подходящим методом осаждения. Например, множество металлических частиц 553 могут быть осаждены путем напыления, осаждения ионным пучком, термического испарения, химического осаждения из паровой фазы, плазменного осаждения и/или любым другим подходящим методом осаждения.[162] In one embodiment of the invention, the plurality of metal particles 553 may be deposited on the substrate 551 and/or the plurality of beads 552 by any suitable deposition method. For example, the plurality of metal particles 553 may be deposited by sputtering, ion beam deposition, thermal evaporation, chemical vapor deposition, plasma deposition, and/or any other suitable deposition method.
[163] В одном из вариантов осуществления изобретения множество металлических частиц 553 могут быть осаждены на первую область A1 осаждения, содержащую соответствующие открытые участки множества шариков 552, расположенных на одной поверхности подложки 551, и вторую область A2 осаждения, содержащую участок по меньшей мере части одной поверхности подложки 551 и/или участки между множеством шариков 552. В некоторых вариантах осуществления подложка 551 может содержать область A3 без осаждения, в которой не осаждается множество металлических частиц 553 и не располагается множество шариков 552.[163] In one embodiment of the invention, a plurality of metal particles 553 may be deposited on a first deposition region A1 comprising corresponding open portions of a plurality of balls 552 located on one surface of a substrate 551, and a second deposition region A2 comprising a portion of at least a portion of one surface of the substrate 551 and/or portions between the plurality of balls 552. In some embodiments, the substrate 551 may comprise a non-deposition region A3 in which the plurality of metal particles 553 are not deposited and the plurality of balls 552 are not located.
[164] В одном из вариантов осуществления изобретения множество металлических частиц 553 может быть получено из любого материала, подходящего для генерирования тепла. Например, множество металлических частиц 553 может быть получено по меньшей мере из одного из следующих веществ: золото, серебро, медь, палладий, платина, алюминий, титан, никель, хром, железо, кобальт, марганец, родий и рутений, или их комбинации.[164] In one embodiment of the invention, the plurality of metal particles 553 may be formed from any material suitable for generating heat. For example, the plurality of metal particles 553 may be formed from at least one of the following substances: gold, silver, copper, palladium, platinum, aluminum, titanium, nickel, chromium, iron, cobalt, manganese, rhodium, and ruthenium, or combinations thereof.
[165] В одном из вариантов осуществления изобретения множество металлических частиц 553 могут быть сформированы из любого материала, подходящего для генерирования тепла, при взаимодействии со светом с определенным диапазоном длины волны (например, диапазоном длины волны видимого света, то есть примерно от 380 нм до 780 нм). Например, множество металлических частиц 553 может быть получено по меньшей мере из одного из следующих веществ: золото, серебро, медь, палладий и платина, или их комбинации.[165] In one embodiment of the invention, the plurality of metal particles 553 may be formed from any material suitable for generating heat when interacting with light of a certain wavelength range (e.g., the wavelength range of visible light, i.e., from about 380 nm to 780 nm). For example, the plurality of metal particles 553 may be obtained from at least one of the following substances: gold, silver, copper, palladium and platinum, or combinations thereof.
[166] В некоторых вариантах осуществления множество металлических частиц 553 может быть сформировано из металлического материала, характеризующегося средним максимальным коэффициентом поглощения. В данном случае под средним максимальным коэффициентом поглощения может пониматься коэффициент поглощения, по существу, имеющий пик в диапазоне длины волны. Диапазон длины волны, соответствующий коэффициенту поглощения, может пониматься как диапазон длины волны, в котором резонирует множество металлических частиц 553. Например, множество металлических частиц 553 может быть сформировано из металлического материала, имеющего средний максимальный коэффициент поглощения в диапазоне длины волны между примерно 430 нм и примерно 450 нм, между примерно 480 нм и примерно 500 нм, между примерно 490 нм и примерно 510 нм, между примерно 500 нм и примерно 520 нм, между примерно 550 нм и примерно 570 нм, между примерно 600 нм и примерно 620 нм, между примерно 620 нм и примерно 640 нм, между примерно 630 нм и примерно 650 нм, между примерно 640 нм и примерно 660 нм, между примерно 680 нм и примерно 700 нм или между примерно 700 нм и примерно 750 нм. Средний максимальный коэффициент поглощения множества металлических частиц 553 может варьироваться в зависимости от типа подложки 551 в дополнение к металлическому материалу, размера структуры (например, металлической призмы), образованной множеством металлических частиц 553, и/или формы структуры.[166] In some embodiments, the plurality of metal particles 553 may be formed from a metal material characterized by an average maximum absorption coefficient. In this case, the average maximum absorption coefficient may be understood to mean an absorption coefficient that substantially has a peak in a wavelength range. The wavelength range corresponding to the absorption coefficient can be understood as a wavelength range in which the plurality of metal particles 553 resonates. For example, the plurality of metal particles 553 can be formed from a metal material having an average maximum absorption coefficient in a wavelength range between about 430 nm and about 450 nm, between about 480 nm and about 500 nm, between about 490 nm and about 510 nm, between about 500 nm and about 520 nm, between about 550 nm and about 570 nm, between about 600 nm and about 620 nm, between about 620 nm and about 640 nm, between about 630 nm and about 650 nm, between about 640 nm and about 660 nm, between about 680 nm and about 700 nm or between about 700 nm and about 750 nm. The average maximum absorption coefficient of the plurality of metal particles 553 may vary depending on the type of substrate 551 in addition to the metal material, the size of the structure (e.g., the metal prism) formed by the plurality of metal particles 553, and/or the shape of the structure.
[167] В одном из вариантов осуществления изобретения толщина осаждения множества металлических частиц 553 может составлять примерно 20 нм или менее. В предпочтительном варианте осуществления изобретения толщина осаждения множества металлических частиц 553 может составлять примерно 10 нм или менее. Когда множество металлических частиц 553 осаждено на подложку 551 толщиной более 10 нм, в структуре (например, металлической призме), образованной множеством металлических частиц 553, может быть снижен уровень экзотермической реакции. Если толщина структуры, образованной множеством металлических частиц 553, превышает 10 нм, вероятность утечки тепла в окружающую среду нагревательной структуры 550 может увеличиться, что может привести к снижению теплового КПД нагревательной структуры 550.[167] In one embodiment of the invention, the deposition thickness of the plurality of metal particles 553 may be about 20 nm or less. In a preferred embodiment of the invention, the deposition thickness of the plurality of metal particles 553 may be about 10 nm or less. When the plurality of metal particles 553 are deposited on the substrate 551 with a thickness of more than 10 nm, the level of exothermic reaction in the structure (for example, a metal prism) formed by the plurality of metal particles 553 may be reduced. If the thickness of the structure formed by the plurality of metal particles 553 exceeds 10 nm, the probability of heat leakage to the environment of the heating structure 550 may increase, which may lead to a decrease in the thermal efficiency of the heating structure 550.
[168] Как показано на ФИГ. 11, способ изготовления нагревательной структуры 550 может содержать этап удаления множества шариков (например, шариков 552 на ФИГ. 10). При удалении множества шариков на подложке 551 может быть сформировано множество отверстий H, окруженных металлической призмой 554. Отверстия H могут иметь форму (например, по существу круглую или эллиптическую форму), соответствующую форме сечения шариков.[168] As shown in FIG. 11, a method for producing a heating structure 550 may include a step of removing a plurality of balls (e.g., balls 552 in FIG. 10). By removing the plurality of balls, a plurality of holes H surrounded by a metal prism 554 may be formed on the substrate 551. The holes H may have a shape (e.g., a substantially circular or elliptical shape) corresponding to the cross-sectional shape of the balls.
[169] Удаление множества шариков может быть выполнено любым подходящим методом. В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков может быть растворено растворителем путем погружения в растворитель. Например, растворитель может включать толуол и/или ацетон и/или бензол и/или фенол и/или эфир и/или любой другой подходящий неорганический растворитель или любой органический растворитель. В одном из вариантов осуществления изобретения множество шариков могут быть удалены с помощью процесса травления (например, реактивного ионного травления, ионного травления и/или любого другого травления).[169] Removal of the plurality of beads may be accomplished by any suitable method. In one embodiment of the invention, the plurality of beads may be dissolved by a solvent by immersion in the solvent. For example, the solvent may include toluene and/or acetone and/or benzene and/or phenol and/or ether and/or any other suitable inorganic solvent or any organic solvent. In one embodiment of the invention, the plurality of beads may be removed by an etching process (e.g., reactive ion etching, ion etching and/or any other etching).
[170] На ФИГ. 12 изображен вид в плане части нагревательной структуры согласно одному из вариантов осуществления изобретения, а на ФИГ. 13 изображен разрез нагревательной структуры вдоль линии 13-13 на ФИГ. 12 согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[170] FIG. 12 is a plan view of a portion of a heating structure according to one embodiment of the invention, and FIG. 13 is a sectional view of the heating structure along line 13-13 in FIG. 12 according to one embodiment of the invention.
[171] Как показано на ФИГ. 12 и 13, нагревательная структура 650 может быть выполнена с возможностью генерирования тепла посредством поверхностного плазмонного резонанса (ППР). Под поверхностным плазмонным резонансом (ППР) понимают коллективное колебание электронов, распространяющееся вдоль границы раздела металлических частиц со средой. Например, коллективное колебание электронов металлических частиц может быть вызвано светом, распространяющимся с наружной стороны нагревательной структуры 650. Возбуждение электронов металлических частиц может генерировать тепловую энергию, и генерируемая тепловая энергия может передаваться в среде, к которой приложена нагревательная структура 650.[171] As shown in FIGS. 12 and 13, the heating structure 650 may be configured to generate heat by means of surface plasmon resonance (SPR). Surface plasmon resonance (SPR) refers to a collective oscillation of electrons propagating along the interface of metal particles with a medium. For example, the collective oscillation of electrons of metal particles may be caused by light propagating from the outside of the heating structure 650. The excitation of electrons of the metal particles may generate thermal energy, and the generated thermal energy may be transferred in a medium to which the heating structure 650 is applied.
[172] Нагревательная структура 650 может содержать подложку 651. Подложка 651 может содержать первую поверхность 651A (например, верхнюю поверхность) и вторую поверхность 651B (например, нижнюю поверхность), противоположную первой поверхности 651A.[172] The heating structure 650 may comprise a substrate 651. The substrate 651 may comprise a first surface 651A (e.g., a top surface) and a second surface 651B (e.g., a bottom surface) opposite the first surface 651A.
[173] Нагревательная структура 650 может содержать металлическую призму 654. Металлическая призма 654 может иметь форму сетки. Металлическая призма 654 может представлять собой по существу единую конструкцию и содержать множество отверстий H. Металлическая призма 654 может содержать первую базовую поверхность 654A, обращенную к первой поверхности 651A подложки 651, вторую базовую поверхность 654B, противоположную первой базовой поверхности 654A, и несколько боковых поверхностей 654C1 и 654C2 между первой базовой поверхностью 654А и второй базовой поверхностью 654B. Первая поверхность 651A подложки 651 и несколько боковых поверхностей 654C1 и 654C2 металлической призмы 654 могут образовывать множество отверстий H.[173] The heating structure 650 may comprise a metal prism 654. The metal prism 654 may be in the form of a grid. The metal prism 654 may be a substantially uniform structure and comprise a plurality of openings H. The metal prism 654 may comprise a first base surface 654A facing the first surface 651A of the substrate 651, a second base surface 654B opposite the first base surface 654A, and a plurality of side surfaces 654C1 and 654C2 between the first base surface 654A and the second base surface 654B. The first surface 651A of the substrate 651 and the plurality of side surfaces 654C1 and 654C2 of the metal prism 654 may form a plurality of openings H.
[174] В одном из вариантов осуществления изобретения первая базовая поверхность 654A и вторая базовая поверхность 654B могут быть по существу параллельны друг другу.[174] In one embodiment of the invention, the first base surface 654A and the second base surface 654B may be substantially parallel to each other.
[175] В одном из вариантов осуществления изобретения первая базовая поверхность 654A и/или вторая базовая поверхность 654B могут быть выполнены в виде по существу плоской поверхности.[175] In one embodiment of the invention, the first base surface 654A and/or the second base surface 654B may be formed as a substantially flat surface.
[176] В одном из вариантов осуществления изобретения расстояние между первой базовой поверхностью 654A и второй базовой поверхностью 654B (например, толщина металлической призмы 654) может составлять примерно 10 нм или менее. Когда металлическая призма 654 имеет толщину более 10 нм, уровень экзотермической реакции множества металлических частиц, образующих металлическую призму 654, может снижаться, что может привести к снижению теплового КПД нагревательной структуры 650.[176] In one embodiment of the invention, the distance between the first base surface 654A and the second base surface 654B (e.g., the thickness of the metal prism 654) may be approximately 10 nm or less. When the metal prism 654 has a thickness greater than 10 nm, the level of exothermic reaction of the plurality of metal particles forming the metal prism 654 may decrease, which may lead to a decrease in the thermal efficiency of the heating structure 650.
[177] В одном из вариантов осуществления изобретения несколько боковых поверхностей 654C1 и 654C2 металлической призмы 654 могут быть ориентированы в разных направлениях. Например, первая боковая поверхность 654C1 может быть ориентирована в первом направлении (например, в первом радиальном направлении), а вторая боковая поверхность 654C2 может быть ориентирована во втором направлении (например, втором радиальном направлении), по существу, противоположном первому направлению.[177] In one embodiment of the invention, multiple side surfaces 654C1 and 654C2 of the metal prism 654 may be oriented in different directions. For example, the first side surface 654C1 may be oriented in a first direction (e.g., a first radial direction), and the second side surface 654C2 may be oriented in a second direction (e.g., a second radial direction), substantially opposite to the first direction.
[178] В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере одна из нескольких боковых поверхностей 654C1 и 654C2 может быть выполнена в виде по существу криволинейной поверхности. В некоторых вариантах осуществления несколько боковых поверхностей 654C1 и 654C2 могут быть выполнены в виде криволинейных поверхностей, имеющих по существу одинаковую кривизну. В одном из вариантов осуществления изобретения кривизна любой из нескольких боковых поверхностей 654C1 и 654C2 может отличаться от кривизны другой боковой поверхности.[178] In one embodiment of the invention, at least one of the plurality of side surfaces 654C1 and 654C2 may be formed as a substantially curved surface. In some embodiments, the plurality of side surfaces 654C1 and 654C2 may be formed as curved surfaces having substantially the same curvature. In one embodiment of the invention, the curvature of any of the plurality of side surfaces 654C1 and 654C2 may differ from the curvature of another side surface.
[179] В одном из вариантов осуществления изобретения несколько боковых поверхностей 654C1 и 654C2 могут быть выполнены в виде изогнутых поверхностей, вогнутых к центру металлической призмы 654. В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере одна из нескольких боковых поверхностей 654C1 и 654C2 может быть выполнена в виде криволинейной поверхности, выпуклой от центра металлической призмы 654.[179] In one embodiment of the invention, several side surfaces 654C1 and 654C2 may be formed as curved surfaces concave toward the center of the metal prism 654. In one embodiment of the invention, at least one of several side surfaces 654C1 and 654C2 may be formed as a curved surface convex from the center of the metal prism 654.
[180] В одном из вариантов осуществления изобретения металлическая призма 654 может иметь две боковые поверхности. Например, металлическая призма 654 может иметь по существу полукруглую форму или форму, близкую к полукругу.[180] In one embodiment of the invention, the metal prism 654 may have two side surfaces. For example, the metal prism 654 may have a substantially semicircular shape or a shape close to a semicircle.
[181] В одном из вариантов осуществления изобретения некоторые из множества отверстий H могут быть отделены друг от друга. Некоторые отверстия H могут быть разделены частью металлической призмы 654. В некоторых вариантах осуществления изобретения некоторые из множества отверстий H могут быть соединены друг с другом. Например, некоторые области металлической призмы 654 могут быть не соединены друг с другом, и отверстия H на обеих сторонах областей могут быть соединены.[181] In one embodiment of the invention, some of the plurality of openings H may be separated from each other. Some of the openings H may be separated by a portion of the metal prism 654. In some embodiments of the invention, some of the plurality of openings H may be connected to each other. For example, some regions of the metal prism 654 may not be connected to each other, and the openings H on both sides of the regions may be connected.
[182] В одном из вариантов осуществления изобретения множество отверстий H могут иметь средний максимальный диаметр D примерно 10 нм или более, примерно 50 нм или более, примерно 90 нм или более, примерно 100 нм или более, примерно 150 нм или более, примерно 200 нм или более, примерно 300 нм или более, примерно 350 нм или более, примерно 450 нм или более, или примерно 500 нм или более. В некоторых вариантах осуществления множество отверстий H могут иметь средний максимальный диаметр D примерно 450 нм или более.[182] In one embodiment of the invention, the plurality of openings H may have an average maximum diameter D of about 10 nm or more, about 50 nm or more, about 90 nm or more, about 100 nm or more, about 150 nm or more, about 200 nm or more, about 300 nm or more, about 350 nm or more, about 450 nm or more, or about 500 nm or more. In some embodiments, the plurality of openings H may have an average maximum diameter D of about 450 nm or more.
[183] В одном из вариантов осуществления изобретения множество отверстий H могут иметь средний максимальный диаметр D примерно 1000 нм или менее, примерно 900 нм или менее, примерно 800 нм или менее, примерно 700 нм или менее, примерно 600 нм или менее, или примерно 550 нм или менее. В некоторых вариантах осуществления множество отверстий H могут иметь средний максимальный диаметр D примерно 600 нм или менее.[183] In one embodiment of the invention, the plurality of openings H may have an average maximum diameter D of about 1000 nm or less, about 900 nm or less, about 800 nm or less, about 700 nm or less, about 600 nm or less, or about 550 nm or less. In some embodiments, the plurality of openings H may have an average maximum diameter D of about 600 nm or less.
[184] На ФИГ. 14 изображены сравнительные графики среднего коэффициента поглощения нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[184] FIG. 14 shows comparative graphs of the average absorption coefficient of heating structures according to one embodiment of the invention.
[185] Как показано на ФИГ. 14, график слева показывает коэффициент поглощения нагревательной структуры (например, нагревательной структуры 650 на ФИГ. 12) в зависимости от длины волны, причем нагревательная структура содержит стеклянную подложку и металлическую призму, содержащую золото и сформированную с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 460 нм. Резонансная длина волны нагревательной структуры составляла примерно 640 нм.[185] As shown in FIG. 14, the graph on the left shows the absorption coefficient of a heating structure (e.g., heating structure 650 in FIG. 12) as a function of wavelength, wherein the heating structure comprises a glass substrate and a metal prism containing gold and formed using polystyrene beads with a diameter of approximately 460 nm. The resonant wavelength of the heating structure was approximately 640 nm.
[186] График в середине показывает коэффициент поглощения нагревательной структуры (например, нагревательной структуры 650 на ФИГ. 12) в зависимости от длины волны, причем нагревательная структура содержит стеклянную подложку и металлическую призму, содержащую золото и образованную путем уменьшения размера полистироловых шариков диаметром примерно 460 нм с применением реактивного ионного травления. Резонансная длина волны нагревательной структуры составляла примерно 640 нм.[186] The graph in the middle shows the absorption coefficient of a heating structure (e.g., heating structure 650 in FIG. 12) as a function of wavelength, wherein the heating structure comprises a glass substrate and a metal prism containing gold and formed by reducing the size of polystyrene beads with a diameter of approximately 460 nm using reactive ion etching. The resonant wavelength of the heating structure was approximately 640 nm.
[187] График справа показывает коэффициент поглощения нагревательной структуры (например, нагревательной структуры 650 на ФИГ. 12) в зависимости от длины волны, причем нагревательная структура содержит стеклянную подложку и металлическую призму, содержащую золото и сформированную с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 800 нм. Резонанасная длина волны нагревательной структуры составляла примерно 700 нм.[187] The graph on the right shows the absorption coefficient of a heating structure (e.g., heating structure 650 in FIG. 12) as a function of wavelength, wherein the heating structure comprises a glass substrate and a metal prism containing gold and formed using polystyrene beads with a diameter of approximately 800 nm. The resonant wavelength of the heating structure was approximately 700 nm.
[188] На ФИГ. 15 изображены сравнительные графики среднего коэффициента поглощения нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[188] FIG. 15 shows comparative graphs of the average absorption coefficient of heating structures according to one embodiment of the invention.
[189] Как показано на ФИГ. 15, график слева показывает коэффициент поглощения нагревательной структуры (например, нагревательной структуры 650 на ФИГ. 12) в зависимости от длины волны, причем нагревательная структура содержит сапфировую подложку и металлическую призму, содержащую золото и сформированную с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 460 нм. Резонанасная длина волны нагревательной структуры составляла примерно 640 нм.[189] As shown in FIG. 15, the graph on the left shows the absorption coefficient of a heating structure (e.g., heating structure 650 in FIG. 12) as a function of wavelength, wherein the heating structure comprises a sapphire substrate and a metal prism containing gold and formed using polystyrene beads with a diameter of approximately 460 nm. The resonant wavelength of the heating structure was approximately 640 nm.
[190] График в середине показывает коэффициент поглощения нагревательной структуры (например, нагревательной структуры 650 на ФИГ. 12) в зависимости от длины волны, причем нагревательная структура содержит сапфировую подложку и металлическую призму, содержащую золото и образованную путем уменьшения размера полистироловых шариков диаметром примерно 460 нм с применением реактивного ионного травления. Резонансная длина волны нагревательной структуры составляла примерно 610 нм и примерно 680 нм.[190] The graph in the middle shows the absorption coefficient of a heating structure (e.g., heating structure 650 in FIG. 12) as a function of wavelength, wherein the heating structure comprises a sapphire substrate and a metal prism containing gold and formed by reducing the size of polystyrene beads with a diameter of about 460 nm using reactive ion etching. The resonant wavelength of the heating structure was about 610 nm and about 680 nm.
[191] График справа показывает коэффициент поглощения нагревательной структуры (например, нагревательной структуры 650 на ФИГ. 12) в зависимости от длины волны, причем нагревательная структура содержит сапфировую подложку и металлическую призму, содержащую золото и сформированную с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 800 нм. Резонансная длина волны нагревательной структуры не попала в видимый диапазон длины волны.[191] The graph on the right shows the absorption coefficient of a heating structure (e.g., heating structure 650 in FIG. 12) as a function of wavelength, wherein the heating structure comprises a sapphire substrate and a metal prism containing gold and formed using polystyrene beads with a diameter of approximately 800 nm. The resonant wavelength of the heating structure did not fall within the visible wavelength range.
[192] Согласно графикам на ФИГ. 14 и 15 резонансная длина волны нагревательной структуры увеличивается по мере увеличения размера шариков.[192] According to the graphs in FIGS. 14 and 15, the resonant wavelength of the heating structure increases as the size of the balls increases.
[193] На ФИГ. 16 изображена нагревательная структура согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[193] FIG. 16 shows a heating structure according to one embodiment of the invention.
[194] Как показано на ФИГ. 16, нагревательная структура 750 может содержать подложку 751, содержащую первую поверхность 751A и вторую поверхность 751B, структуру 754 ППР (например, металлическую призму 554 или 654), расположенную на первой поверхности 751A, и отражающий слой 755, расположенный на второй поверхности 751B. Нагревательная структура 750 может быть выполнена с возможностью приема света L на подложку 751 и/или структуру 754 ППР.[194] As shown in FIG. 16, the heating structure 750 may comprise a substrate 751 comprising a first surface 751A and a second surface 751B, a SPR structure 754 (e.g., a metal prism 554 or 654) located on the first surface 751A, and a reflective layer 755 located on the second surface 751B. The heating structure 750 may be configured to receive light L onto the substrate 751 and/or the SPR structure 754.
[195] В одном из вариантов осуществления изобретения структура 754 ППР может быть выполнена в виде по меньшей мере одной металлической призмы (например, металлической призмы 554 или 654), содержащей множество металлических частиц. В одном из вариантов осуществления изобретения структура 754 ППР может содержать множество металлических частиц, нанесенных на первую поверхность 751A подложки 751. В одном из вариантов осуществления изобретения структура 754 ППР может содержать по меньшей мере одну металлическую пленку, сформированную из металлического материала.[195] In one embodiment of the invention, the SPR structure 754 may be implemented as at least one metal prism (e.g., metal prism 554 or 654) comprising a plurality of metal particles. In one embodiment of the invention, the SPR structure 754 may comprise a plurality of metal particles deposited on the first surface 751A of the substrate 751. In one embodiment of the invention, the SPR structure 754 may comprise at least one metal film formed from a metal material.
[196] Источник света, излучающий свет L, может быть удален от нагревательной структуры 750 на определенное расстояние. Например, расстояние между источником света и нагревательной структурой 750 может составлять примерно 40 см или менее, примерно 35 см или менее, примерно 30 см или менее, примерно 25 см или менее, примерно 20 см или менее, примерно 15 см или менее, примерно 10 см или менее, или примерно 5 см или менее. Расстояние между источником света и нагревательной структурой 750 может составлять примерно 5 см или более, примерно 10 см или более, примерно 15 см или более, примерно 20 см или более, или примерно 25 см или более.[196] The light source emitting the light L may be removed from the heating structure 750 by a certain distance. For example, the distance between the light source and the heating structure 750 may be about 40 cm or less, about 35 cm or less, about 30 cm or less, about 25 cm or less, about 20 cm or less, about 15 cm or less, about 10 cm or less, or about 5 cm or less. The distance between the light source and the heating structure 750 may be about 5 cm or more, about 10 cm or more, about 15 cm or more, about 20 cm or more, or about 25 cm or more.
[197] Свет L может образовывать пятно LS на подложке 751 и/или структуре 754 ППР. Например, размер пятна LS может составлять примерно 2 мм или менее, примерно 1,5 мм или менее, примерно 1 мм или менее, или примерно 0,5 мм или менее. Размер пятна LS может составлять примерно 0,2 мм или более, примерно 0,4 мм или более, примерно 0,6 мм или более, или примерно 0,8 мм или более.[197] The light L may form a spot LS on the substrate 751 and/or the SPR structure 754. For example, the size of the spot LS may be about 2 mm or less, about 1.5 mm or less, about 1 mm or less, or about 0.5 mm or less. The size of the spot LS may be about 0.2 mm or more, about 0.4 mm or more, about 0.6 mm or more, or about 0.8 mm or more.
[198] Отражающий слой 755 может быть выполнен с возможностью отражения света L, проходящего через подложку 751, на подложку 751 и/или структуры 754 ППР. Отражающий слой 755, отражающий свет L, проходящий через подложку 751, может позволить подложке 751 и структурам 754 ППР использовать отраженный свет, что позволяет увеличить КПД использования света нагревательной структурой 750 и, тем самым, повысить КПД нагрева.[198] The reflective layer 755 may be configured to reflect light L passing through the substrate 751 onto the substrate 751 and/or the SPR structures 754. The reflective layer 755 that reflects light L passing through the substrate 751 may allow the substrate 751 and the SPR structures 754 to utilize the reflected light, which may increase the efficiency of using light by the heating structure 750 and thereby increase the heating efficiency.
[199] В одном из вариантов осуществления изобретения отражающий слой 755 может быть сформирован на всей площади второй поверхности 751B подложки 751. В одном из вариантов осуществления изобретения отражающий слой 755 может быть сформирован на части второй поверхности 751B подложки 751. Например, отражающий слой 755 может быть выполнен в виде одной отражающей зоны на части второй поверхности 751B подложки 751 или в виде нескольких отражающих зон.[199] In one embodiment of the invention, the reflective layer 755 may be formed over the entire area of the second surface 751B of the substrate 751. In one embodiment of the invention, the reflective layer 755 may be formed on a portion of the second surface 751B of the substrate 751. For example, the reflective layer 755 may be formed as a single reflective zone on a portion of the second surface 751B of the substrate 751 or as multiple reflective zones.
[200] Отражающий слой 755 может быть выполнен из любого материала, подходящего для отражения света L. В одном из вариантов осуществления изобретения отражающий слой 755 может быть выполнен из металлического материала. Например, отражающий слой 755 может быть выполнен по меньшей мере из одного из следующих веществ: золото, серебро, медь и любой другой металлический материал, обладающий отражающими свойствами, или их комбинации.[200] The reflective layer 755 may be made of any material suitable for reflecting light L. In one embodiment of the invention, the reflective layer 755 may be made of a metallic material. For example, the reflective layer 755 may be made of at least one of the following substances: gold, silver, copper, and any other metallic material having reflective properties, or combinations thereof.
[201] Отражающий слой 755 может иметь любую толщину, подходящую для отражения света L. Толщина отражающего слоя 755 может быть определена как значение, достаточное для по существу полного отражения света L. Например, отражающий слой 755 может иметь толщину примерно 15 нм или менее, примерно 12 нм или менее, примерно 10 нм или менее, примерно 8 нм или менее, или примерно 5 нм или менее. В предпочтительном примере толщина отражающего слоя 755 может составлять примерно 10 нм. Толщина отражающего слоя 755 может определяться показателем преломления подложки 751, толщиной подложки 751, показателем преломления отражающего слоя 755 и/или любым другим параметром.[201] The reflective layer 755 may have any thickness suitable for reflecting light L. The thickness of the reflective layer 755 may be determined as a value sufficient for substantially completely reflecting light L. For example, the reflective layer 755 may have a thickness of about 15 nm or less, about 12 nm or less, about 10 nm or less, about 8 nm or less, or about 5 nm or less. In a preferred example, the thickness of the reflective layer 755 may be about 10 nm. The thickness of the reflective layer 755 may be determined by the refractive index of the substrate 751, the thickness of the substrate 751, the refractive index of the reflective layer 755 and/or any other parameter.
[202] В одном из вариантов осуществления изобретения отражающий слой 755 может вступать в непосредственный контакт со второй поверхностью 751B подложки 751. В одном из вариантов осуществления изобретения отражающий слой 755 может находиться на некотором удалении от второй поверхности 751B подложки 751, а среда (например, воздух) может быть расположена между второй поверхностью 751B и отражающим слоем 755.[202] In one embodiment of the invention, the reflective layer 755 may be in direct contact with the second surface 751B of the substrate 751. In one embodiment of the invention, the reflective layer 755 may be located at some distance from the second surface 751B of the substrate 751, and a medium (e.g., air) may be located between the second surface 751B and the reflective layer 755.
[203] В одном из вариантов осуществления изобретения нагревательная структура 750 может содержать поглощающий слой 756, расположенный на отражающем слое 755. Поглощающий слой 756 может быть выполнен с возможностью поглощения части проходящего света, который проходит через отражающий слой 755 и не отражается отражающим слоем 755. Поглощающий слой 756 может повысить КПД использования света нагревательной структурой 750.[203] In one embodiment of the invention, the heating structure 750 may comprise an absorbing layer 756 disposed on the reflective layer 755. The absorbing layer 756 may be configured to absorb a portion of the transmitted light that passes through the reflective layer 755 and is not reflected by the reflective layer 755. The absorbing layer 756 may increase the efficiency of using light by the heating structure 750.
[204] В одном из вариантов осуществления изобретения поглощающий слой 756 может быть по меньшей мере частично нанесен на отражающий слой 755 путем покрытия.[204] In one embodiment of the invention, the absorbing layer 756 may be at least partially applied to the reflective layer 755 by coating.
[205] В одном из вариантов осуществления изобретения поглощающий слой 756 может иметь по существу высокую излучательную способность. В некоторых вариантах осуществления поглощающий слой 756 может иметь излучательную способность, по существу близкую к «1». Поглощающий слой 756 может быть выполнен в виде структуры и/или материала, близкого к по существу черному телу. Например, поглощающий слой 756 может быть выполнен в виде структуры, имеющей по меньшей мере одно отверстие, через которое может проникать свет и по существу постоянно отражаться в нем. В другом примере поглощающий слой 756 может быть выполнен в виде черного красителя. В другом примере поглощающий слой 756 может быть выполнен в виде черной матрицы. В одном из вариантов осуществления изобретения поглощающий слой 756 может быть выполнен в виде серого или белого тела.[205] In one embodiment of the invention, the absorbing layer 756 may have a substantially high emissivity. In some embodiments, the absorbing layer 756 may have an emissivity substantially close to "1." The absorbing layer 756 may be implemented as a structure and/or material close to a substantially black body. For example, the absorbing layer 756 may be implemented as a structure having at least one opening through which light may penetrate and be substantially continuously reflected in it. In another example, the absorbing layer 756 may be implemented as a black dye. In another example, the absorbing layer 756 may be implemented as a black matrix. In one embodiment of the invention, the absorbing layer 756 may be implemented as a gray or white body.
[206] В одном из вариантов осуществления изобретения поглощающий слой 756 может содержать термостойкий материал. Например, поглощающий слой 756 может содержать материал, выполненный с возможностью выдерживать температуру окружающей среды примерно 750°C или выше, примерно 800°C или выше, примерно 850°C или выше, примерно 900°C или выше, примерно 950°C или выше, или примерно 1000°C или выше.[206] In one embodiment of the invention, the absorbent layer 756 may comprise a heat-resistant material. For example, the absorbent layer 756 may comprise a material that is capable of withstanding an ambient temperature of about 750°C or higher, about 800°C or higher, about 850°C or higher, about 900°C or higher, about 950°C or higher, or about 1000°C or higher.
[207] В одном из вариантов осуществления изобретения нагревательная структура 750 может содержать тепловизор 760, выполненный с возможностью формирования теплового изображения. Например, тепловизор 760 может генерировать изображение, содержащее тепловое распределение нагревательной структуры 750. В одном из вариантов осуществления изобретения тепловизор 760 может входить в состав внешнего компонента нагревательной структуры 750 (например, в устройство 800 для генерирования аэрозоля на ФИГ. 19).[207] In one embodiment of the invention, the heating structure 750 may comprise a thermal imager 760 configured to generate a thermal image. For example, the thermal imager 760 may generate an image comprising a thermal distribution of the heating structure 750. In one embodiment of the invention, the thermal imager 760 may be included in an external component of the heating structure 750 (for example, in the aerosol generating device 800 of FIG. 19).
[208] На ФИГ. 17 изображен сравнительный график повышения температуры нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[208] FIG. 17 is a comparative graph of the temperature increase of heating structures according to one embodiment of the invention.
[209] Как показано на ФИГ. 17, первая нагревательная структура H1 содержала стеклянную подложку, металлическую пленку толщиной 10 нм с содержанием золота и поглощающий слой. Стеклянная подложка имеет теплопроводность примерно 0,8 Вт/мК. Вторая нагревательная структура H2 содержала сапфировую подложку, металлическую пленку толщиной 10 нм с содержанием золота и поглощающий слой. Сапфировая подложка имеет теплопроводность примерно 46,06 Вт/мК. Температура первой нагревательной структуры H1 показала относительно большой прирост по мере увеличения мощности лазера, в то время как температура второй нагревательной структуры H2 показала относительно малый прирост по мере увеличения мощности лазера. Это указывает на то, что тепловой КПД нагревательной структуры может снизиться, поскольку подложка с высокой теплопроводностью поглощает больше генерируемого тепла.[209] As shown in FIG. 17, the first heating structure H1 comprised a glass substrate, a 10 nm thick metal film containing gold, and an absorber layer. The glass substrate has a thermal conductivity of approximately 0.8 W/mK. The second heating structure H2 comprised a sapphire substrate, a 10 nm thick metal film containing gold, and an absorber layer. The sapphire substrate has a thermal conductivity of approximately 46.06 W/mK. The temperature of the first heating structure H1 showed a relatively large increase as the laser power increased, while the temperature of the second heating structure H2 showed a relatively small increase as the laser power increased. This indicates that the thermal efficiency of the heating structure may decrease because the substrate with high thermal conductivity absorbs more of the generated heat.
[210] На ФИГ. 18 изображен сравнительный график повышения температуры нагревательных структур согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[210] FIG. 18 is a comparative graph of the temperature increase of heating structures according to one embodiment of the invention.
[211] Как показано на ФИГ. 18, первая нагревательная структура H1 изготовлена с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 460 нм. Размер полистироловых шариков был по существу сохранен. После удаления полистироловых шариков металлическая призма первой нагревательной структуры H1 имела структуру, в которой множество металлических призм находились на некотором удалении друг от друга. Первая нагревательная структура H1 содержала поглощающий слой.[211] As shown in FIG. 18, the first heating structure H1 was manufactured using polystyrene beads with a diameter of about 460 nm. The size of the polystyrene beads was substantially maintained. After removing the polystyrene beads, the metal prism of the first heating structure H1 had a structure in which a plurality of metal prisms were located at a certain distance from each other. The first heating structure H1 contained an absorption layer.
[212] Вторая нагревательная структура H2 была изготовлена с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 800 нм. Размер полистироловых шариков был по существу сохранен. После удаления полистироловых шариков металлическая призма второй нагревательной структуры H2 имела структуру, в которой несколько металлических призм находилось на некотором удалении друг от друга. Вторая нагревательная структура H2 содержала поглощающий слой.[212] The second heating structure H2 was fabricated using polystyrene beads with a diameter of approximately 800 nm. The size of the polystyrene beads was essentially maintained. After removing the polystyrene beads, the metal prism of the second heating structure H2 had a structure in which several metal prisms were located at some distance from each other. The second heating structure H2 contained an absorber layer.
[213] Третья нагревательная структура H3 была изготовлена с использованием полистироловых шариков диаметром примерно 460 нм. Размер полистироловых шариков был уменьшен примерно до 300 нм способом реактивного ионного травления, после чего были осаждены металлические частицы, и полистироловые шарики были удалены. Третья нагревательная структура H3 имела структуру металлической призмы, реализованную в виде единой структуры в форме сетки. Третья нагревательная структура H3 содержала поглощающий слой.[213] The third heating structure H3 was fabricated using polystyrene beads with a diameter of approximately 460 nm. The size of the polystyrene beads was reduced to approximately 300 nm by reactive ion etching, after which metal particles were deposited and the polystyrene beads were removed. The third heating structure H3 had a metal prism structure realized as a single mesh-shaped structure. The third heating structure H3 contained an absorber layer.
[214] Первая нагревательная структура H1 и вторая нагревательная структура H2 показали одинаковую скорость увеличения температуры в зависимости от мощности лазера. Между тем, температура третьей нагревательной структуры H3 была выше при той же мощности лазера, чем температура первой нагревательной структуры H1 и второй нагревательной структуры H2. Это подтвердило, что нагревательная структура, содержащая металлическую призму в форме сетки и изготовленная путем уменьшения размера полистироловых шариков с использованием реактивного ионного травления, может повысить тепловой КПД.[214] The first heating structure H1 and the second heating structure H2 showed the same temperature increase rate depending on the laser power. Meanwhile, the temperature of the third heating structure H3 was higher than the temperature of the first heating structure H1 and the second heating structure H2 under the same laser power. This confirmed that the heating structure containing a mesh-shaped metal prism and fabricated by reducing the size of polystyrene beads using reactive ion etching can improve the thermal efficiency.
[215] На ФИГ. 19 изображена схема устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.[215] FIG. 19 is a diagram of an aerosol generating device according to one embodiment of the invention.
[216] Как показано на ФИГ. 19, устройство 800 для генерирования аэрозоля может содержать по меньшей мере одну нагревательную структуру 850, выполненную с возможностью нагревания изделия для генерирования аэрозоля (например, изделия 2 или 3 для генерирования аэрозоля), и по меньшей мере один источник 855 света, выполненный с возможностью излучения света в направлении по меньшей мере одной нагревательной структуры 850. Между тем, хотя на ФИГ. 19 показано устройство 800 для генерирования аэрозоля, содержащее контроллер 810, выполненный с возможностью управления нагревательной структурой 850 и/или источником 855 света, и аккумулятор 840, выполненный с возможностью подачи электрической энергии на контроллер 810, могут быть добавлены или исключены другие компоненты.[216] As shown in FIG. 19, the aerosol generating device 800 may comprise at least one heating structure 850 configured to heat an aerosol generating article (e.g., an aerosol generating article 2 or 3) and at least one light source 855 configured to emit light in the direction of the at least one heating structure 850. Meanwhile, although FIG. 19 shows the aerosol generating device 800 comprising a controller 810 configured to control the heating structure 850 and/or the light source 855, and a battery 840 configured to supply electrical energy to the controller 810, other components may be added or excluded.
[217] В одном из вариантов осуществления изобретения устройство 800 для генерирования аэрозоля может содержать единственную нагревательную структуру 850. Нагревательная структура 850 может по меньшей мере частично окружать полость, в которую помещают изделие для генерирования аэрозоля. В нагревательной структуре 850, например, подложка 551, 651 или 751 может по меньшей мере частично иметь криволинейную поверхность.[217] In one embodiment of the invention, the aerosol generating device 800 may comprise a single heating structure 850. The heating structure 850 may at least partially surround a cavity in which an article is placed for generating an aerosol. In the heating structure 850, for example, the substrate 551, 651 or 751 may at least partially have a curved surface.
[218] В одном из вариантов осуществления изобретения устройство 800 для генерирования аэрозоля может содержать несколько нагревательных структур 850. Несколько нагревательных структур 850 могут быть расположены в различных частях в зависимости от полости, в которой должно быть размещено изделие для генерирования аэрозоля. Металлические материалы металлических призм, входящих в состав нескольких нагревательных структур 850, могут быть одинаковыми или различными.[218] In one embodiment of the invention, the aerosol generating device 800 may comprise multiple heating structures 850. The multiple heating structures 850 may be located in different parts depending on the cavity in which the aerosol generating article is to be placed. The metal materials of the metal prisms included in the multiple heating structures 850 may be the same or different.
[219] В одном из вариантов осуществления источник 855 света может быть выполнен с возможностью передачи оптического сигнала в направлении нагревательной структуры 850 под определенным углом. Например, источник 855 света может передавать оптический сигнал под углом, позволяющим вызвать полное отражение на поверхности нагревательной структуры 850. В одном из вариантов осуществления изобретения источник 855 света может передавать оптический сигнал в направлении нагревательной структуры 850 под любым углом.[219] In one embodiment, the light source 855 may be configured to transmit an optical signal in the direction of the heating structure 850 at a certain angle. For example, the light source 855 may transmit an optical signal at an angle that allows for total reflection on the surface of the heating structure 850. In one embodiment of the invention, the light source 855 may transmit an optical signal in the direction of the heating structure 850 at any angle.
[220] В одном из вариантов осуществления изобретения источник 855 света может быть выполнен с возможностью излучения света в ультрафиолетовом диапазоне, видимом диапазоне и/или инфракрасном диапазоне. В некоторых вариантах осуществления источник 855 света может быть выполнен с возможностью излучения света в видимом диапазоне (например, примерно от 380 нм до 780 нм).[220] In one embodiment of the invention, the light source 855 may be configured to emit light in the ultraviolet range, the visible range, and/or the infrared range. In some embodiments, the light source 855 may be configured to emit light in the visible range (e.g., from about 380 nm to 780 nm).
[221] В некоторых вариантах осуществления источник 855 света может быть выполнен с возможностью излучения света в диапазоне, соответствующем материалу металлических частиц металлической призмы, входящей в состав нагревательной структуры 850. Например, источник 855 света может излучать свет в диапазоне длины волны, соответствующем среднему максимальному коэффициенту поглощения в соответствии с материалом металлических частиц.[221] In some embodiments, the light source 855 may be configured to emit light in a range corresponding to the material of the metal particles of the metal prism included in the heating structure 850. For example, the light source 855 may emit light in a range of wavelength corresponding to an average maximum absorption coefficient in accordance with the material of the metal particles.
[222] В одном из вариантов осуществления изобретения источник 855 света может представлять собой светоизлучающий диод и/или лазер. Тип и/или размер светоизлучающего диода и/или лазера выбирают таким образом, чтобы они подходили для включения в состав устройства 800 для генерирования аэрозоля. Например, лазер может представлять собой твердотельный и/или полупроводниковый лазер.[222] In one embodiment of the invention, the light source 855 may be a light emitting diode and/or a laser. The type and/or size of the light emitting diode and/or laser is selected so that they are suitable for inclusion in the aerosol generating device 800. For example, the laser may be a solid-state and/or semiconductor laser.
[223] В одном из вариантов осуществления изобретения устройство 800 для генерирования аэрозоля может содержать несколько источников 855 света. Несколько источников 855 света могут быть выполнены как источники света одного типа. В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере часть из нескольких источников 855 света может быть выполнена в виде источников света различного типа.[223] In one embodiment of the invention, the aerosol generating device 800 may comprise multiple light sources 855. The multiple light sources 855 may be configured as light sources of the same type. In one embodiment of the invention, at least some of the multiple light sources 855 may be configured as light sources of different types.
[224] В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один источник 855 света из нескольких источников 855 света может быть выполнен с возможностью облучения части нагревательной структуры 850.[224] In one embodiment of the invention, at least one light source 855 of the plurality of light sources 855 may be configured to irradiate a portion of the heating structure 850.
[225] В одном из вариантов осуществления изобретения часть нагревательной структуры 850, облучаемая любым из источников 855 света из нескольких источников 855 света, может отличаться от части нагревательной структуры 850, облучаемой другим источником 855 света. Например, несколько источников 855 света могут облучать различные части одной нагревательной структуры 850 или облучать несколько нагревательных структур 850.[225] In one embodiment of the invention, a portion of the heating structure 850 irradiated by any one of the light sources 855 of the plurality of light sources 855 may differ from a portion of the heating structure 850 irradiated by another light source 855. For example, multiple light sources 855 may irradiate different portions of one heating structure 850 or irradiate multiple heating structures 850.
[226] В одном из вариантов осуществления изобретения несколько источников 855 света могут быть выполнены с возможностью по существу одновременного облучения. В одном из вариантов осуществления изобретения момент времени облучения любого источника 855 света из нескольких источников 855 света может отличаться от момента времени облучения другого источника 855 света.[226] In one embodiment of the invention, multiple light sources 855 may be configured to irradiate substantially simultaneously. In one embodiment of the invention, the time of irradiation of any light source 855 of the multiple light sources 855 may differ from the time of irradiation of another light source 855.
[227] В одном из вариантов осуществления изобретения несколько источников 855 света могут облучать нагревательную структуру 850 в течение по существу одинакового времени. В одном из вариантов осуществления изобретения время облучения любого источника 855 света из нескольких источников 855 света может отличаться от времени облучения другого источника 855 света.[227] In one embodiment of the invention, multiple light sources 855 may irradiate the heating structure 850 for substantially the same amount of time. In one embodiment of the invention, the irradiation time of any light source 855 of the multiple light sources 855 may differ from the irradiation time of another light source 855.
[228] В одном из вариантов осуществления изобретения несколько источников 855 света могут излучать свет практически в одном диапазоне длины волны. В одном из вариантов осуществления изобретения диапазон света, излучаемого любым из нескольких источников 855 света, может отличаться от диапазона света, излучаемого другим источником 855 света.[228] In one embodiment of the invention, multiple light sources 855 may emit light in substantially the same wavelength range. In one embodiment of the invention, the range of light emitted by any one of the multiple light sources 855 may differ from the range of light emitted by another light source 855.
[229] В одном из вариантов осуществления изобретения несколько источников 855 света могут облучать нагревательную структуру 850 с по существу одинаковой интенсивностью. В одном из вариантов осуществления изобретения интенсивность любого источника 855 света из нескольких источников 855 света может отличаться от интенсивности другого источника 855 света.[229] In one embodiment of the invention, multiple light sources 855 may irradiate the heating structure 850 with substantially the same intensity. In one embodiment of the invention, the intensity of any light source 855 of the multiple light sources 855 may differ from the intensity of another light source 855.
[230] Варианты осуществления настоящего изобретения предназначены для иллюстрации и не носят ограничительного характера. В подробное описание настоящего изобретения, включая прилагаемый объем формулы изобретения и эквиваленты, могут быть внесены различные изменения. Любой из описанных здесь вариантов осуществления изобретения может быть использован в комбинации с любым другим вариантом осуществления изобретения, описанным в данном документе.[230] The embodiments of the present invention are intended to be illustrative and not limiting. Various changes may be made to the detailed description of the present invention, including the appended scope of the claims and equivalents. Any of the embodiments of the invention described herein may be used in combination with any other embodiment of the invention described herein.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2022-0060817 | 2022-05-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023134888A RU2023134888A (en) | 2024-11-11 |
| RU2835122C2 true RU2835122C2 (en) | 2025-02-24 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200375253A1 (en) * | 2018-01-12 | 2020-12-03 | Philip Morris Products S.A. | Aerosol-generating device comprising a plasmonic heating element |
| RU2741543C2 (en) * | 2016-07-08 | 2021-01-26 | Раи Стретеджик Холдингс, Инк. | Aerosol delivery device with condensing and non-condensing evaporation |
| RU2757761C1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-10-21 | Чайна Табакко Юньнань Индастриал Ко., Лтд | Electronic cigarette with the possibility to control the frequency of surface acoustic waves |
| RU2020125676A (en) * | 2018-01-12 | 2022-02-14 | Филип Моррис Продактс С.А. | AEROSOL GENERATING DEVICE AND CONTAINING MULTIPLE SENSORS |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741543C2 (en) * | 2016-07-08 | 2021-01-26 | Раи Стретеджик Холдингс, Инк. | Aerosol delivery device with condensing and non-condensing evaporation |
| US20200375253A1 (en) * | 2018-01-12 | 2020-12-03 | Philip Morris Products S.A. | Aerosol-generating device comprising a plasmonic heating element |
| RU2020125676A (en) * | 2018-01-12 | 2022-02-14 | Филип Моррис Продактс С.А. | AEROSOL GENERATING DEVICE AND CONTAINING MULTIPLE SENSORS |
| RU2020124964A (en) * | 2018-01-12 | 2022-02-14 | Филип Моррис Продактс С.А. | AEROSOL GENERATING DEVICE CONTAINING PLASMON HEATING ELEMENT |
| RU2757761C1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-10-21 | Чайна Табакко Юньнань Индастриал Ко., Лтд | Electronic cigarette with the possibility to control the frequency of surface acoustic waves |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20250114268A (en) | Heating structure and aerosol generating device comprising the same | |
| JP2025108441A (en) | Heating element and aerosol generating device including the same | |
| RU2835122C2 (en) | Heating structure for generating an aerosol (versions), a device for generating an aerosol and a method of making a heating structure for generating an aerosol by surface plasmon resonance | |
| JP7693850B2 (en) | Aerosol generating device and system | |
| KR102830121B1 (en) | Heating structure and aerosol generating device comprising the same | |
| RU2820401C1 (en) | Heating structure and aerosol generating device containing such structure | |
| RU2816747C1 (en) | Heating structure and aerosol generating device containing it | |
| KR102885046B1 (en) | Aerosol generating device comprising concentrator | |
| JP7746416B2 (en) | Heating element and aerosol generating device including the same | |
| US20240277057A1 (en) | Heating structure and aerosol generating device including the same | |
| RU2820105C1 (en) | Heating structure, method for manufacturing heating structure and aerosol-generating device comprising heating structure | |
| KR102767240B1 (en) | Heating structure and aerosol generating device comprising the same | |
| US20250031759A1 (en) | Heating structure and aerosol generating device including the same | |
| RU2821441C1 (en) | Heating structure and aerosol generating device containing such structure | |
| US20240407440A1 (en) | Heating structure, method of manufacturing heating structure, and aerosol generating device including heating structure | |
| KR102830148B1 (en) | Aerosol generating device comprising wick | |
| KR102830130B1 (en) | Heating structure and aerosol generating device comprising the same | |
| US20250000148A1 (en) | Heating structure and aerosol generating device including the same | |
| KR20240126385A (en) | Heating structure and aerosol generating device comprising the same | |
| KR20230161161A (en) | Heating structure and aerosol generating device comprising the same | |
| KR20250166083A (en) | Aerosol generating device comprising light source |