Изобретение относится к аэрозоль-генерирующим системам, в частности, к аэрозоль-генерирующим устройствам для вдыхания курильщиком, таким как курительные устройства. Настоящее описание относится к устройству и способу обнаружения изменений воздушного потока через аэрозоль-генерирующее устройство, как правило, соответствующих вдыханию курильщиком или затяжке, экономичным и надежным путем.
Традиционные сигареты с зажигаемым концом производят дым в результате горения табака и обертки, которое происходит при температурах, которые могут превышать 800°C в процессе затяжки. При этих температурах табак термически разлагается посредством пиролиза и горения. При горении табака производится тепло, а также образуются различные газообразные продукты горения и дистилляты. Эти продукты втягиваются через сигарету, охлаждаются и конденсируются, образуя дым, содержащий вкусы и ароматы, ощущаемые в процессе курения. При температуре горения производятся не только вкусы и ароматы, но также и множество нежелательных соединений.
Известны электронагревательные курительные устройства, которые, по существу, представляют собой аэрозоль-генерирующие системы, которые работают при менее высоких температурах, чем традиционные сигареты с зажигаемым концом. Пример такого электрического курительного устройства описан в международной публикации WO2009/118085. Международная публикация WO2009/118085 описывает электрическую курительную систему, в которой образующий аэрозоль субстрат нагревается посредством нагревательного элемента в целях получения аэрозоля. Температуру нагревательного элемента регулируют в пределах заданного температурного интервала для обеспечения того, чтобы никакие нежелательные летучие соединения не образовывались и не выделялись из субстрата при одновременном выделении желательных летучих соединений.
Оказывается желательным создание функции обнаружения затяжки в аэрозоль-генерирующем устройстве экономичным и надежным путем. Обнаружение затяжки можно использовать, например, как для динамического регулирования нагревательного элемента внутри системы, так и для аналитических целей.
Согласно аспекту настоящего описания предлагается аэрозоль-генерирующее устройство для вдыхания курильщиком производимого аэрозоля, содержащее:
нагревательный элемент для нагревания образующего аэрозоль субстрата;
источник электроэнергии, соединенный с нагревательным элементом; и
контроллер, соединенный с нагревательным элементом и с источником электроэнергии, причем данный контроллер предназначен для регулирования мощности, поступающей к нагревательному элементу, от источника электроэнергии, чтобы поддерживать температуру нагревательного элемента на заданном уровне, и выполнен с возможностью мониторинга («слежения») изменений температуры нагревательного элемента или изменений мощности, поступающей к нагревательному элементу, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
При упоминании в настоящем документе термин «аэрозоль-генерирующее устройство» означает устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом в целях получения аэрозоля. Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой часть аэрозоль-генерирующего изделия, например часть курительного изделия. Аэрозоль-генерирующее устройство может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом аэрозоль-генерирующего изделия в целях получения аэрозоля, который непосредственно вдыхается в легкие курильщика через рот курильщика. Аэрозоль-генерирующее устройство может представлять собой держатель.
При упоминании в настоящем документе термин «образующий аэрозоль субстрат» означает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться посредством нагревания образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат может предпочтительно представлять собой часть аэрозоль-генерирующего изделия или курительного изделия.
При упоминании в настоящем документе термины «аэрозоль-генерирующее изделие» и «курительное изделие» означают изделие, включающее образующий аэрозоль субстрат, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, аэрозоль-генерирующее изделие может представлять собой курительное изделие, которое производит аэрозоль, который непосредственно вдыхается в легкие курильщика через рот курильщика. Аэрозоль-генерирующее изделие может быть предназначено для одноразового использования. Далее в настоящем документе используется, как правило, термин «курительное изделие». Курительное изделие можно представлять собой или может включать табачный стержень.
При упоминании в настоящем документе термин «вдыхание» предусмотрен для обозначения действия курильщика, который втягивает аэрозоль в свой организм через рот или нос. Вдыхание включает ситуацию, в которой аэрозоль втягивается в легкие курильщика, и также ситуацию, где аэрозоль втягивается только в рот или носовую полость курильщика перед выведением из организма курильщика.
Контроллер может включать программируемый микропроцессор. Согласно еще варианту выполнения, контроллер может включать специализированная электронная микросхема, такие как программируемая вентильная матрица (FPGA) или специализированная интегральная микросхема (ASIC). Как правило, можно использовать любое устройство, способное производить сигнал, способный регулировать нагревательный элемент согласно вариантам выполнения, обсуждаемым в настоящем документе. Согласно варианту, контроллер выполнен с возможностью мониторинга разности между температурой нагревательного элемента и заданной температурой, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
Настоящее описание предлагает обнаружение изменений в воздушного потока через аэрозоль-генерирующее устройство, и, в частности, обнаружение вдохов или затяжек курильщика, без необходимости специализированного датчика воздушного потока. Это уменьшает стоимость и сложность устройства для обнаружения вдыхания курильщиком по сравнению с существующими устройствами, которые включают специализированный датчик воздушного потока, и повышает надежность, поскольку присутствует меньшее число компонентов, которые могут потенциально выйти из строя.
Согласно варианту выполнения контроллер может быть выполнен с возможностью мониторинга того, превышает ли разность между температурой нагревательного элемента и заданным пороговым значением температуры, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика. Контроллер может быть выполнен с возможностью мониторинга того, превышает ли разность между температурой нагревательного элемента и заданным пороговым значением температуры в течение заданного периода времени или в течение заданного числа циклов измерения, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика. Это обеспечивает, что очень кратковременные колебания температуры не приведут к ложному обнаружению вдыхания курильщиком.
Согласно еще одному варианту выполнения, контроллер может быть выполнен с возможностью мониторинга разности между мощностью, поступающей к нагревательному элементу, и ожидаемым уровнем мощности, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика. В качестве альтернативы или дополнения, контроллер может быть предназначен для сравнения скорости изменения температуры или скорости изменения поступающей мощности с уровнем порогового значения, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
Контроллер может быть предназначен для регулирования заданной температуры, когда обнаруживается изменение воздушного потока. При увеличении воздушного потока увеличивается количество кислорода, вступающего в контакт с субстратом. Это увеличивает вероятность горения субстрата при данной температуре. Горение субстрата является нежелательным. Таким образом, заданную температуру можно снижать, когда обнаруживается увеличение воздушного потока, чтобы уменьшать вероятность горения субстрата. В качестве альтернативы или дополнения, контроллер может быть предназначен для регулирования мощности, поступающей к нагревательному элементу, когда обнаруживается изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент. Воздушный поток, проходящий через нагревательный элемент, как правило, производит эффект охлаждения нагревательного элемента. Мощность, поступающая к нагревательному элементу, можно временно увеличивать, чтобы компенсировать это охлаждение.
Источник электроэнергии может представлять собой любой подходящий источник электроэнергии, например источник электроэнергии постоянного тока, такой как аккумулятор. Согласно варианту выполнения источник электроэнергии представляет собой литий-ионный аккумулятор. В качестве альтернативы, источник электроэнергии может представлять собой никель-металлогидридный аккумулятор, никель-кадмиевый аккумулятор, или аккумулятор на основе лития, например, литий-кобальтовый, литий-железофосфатный или литий-полимерный аккумулятор. Мощность может поступать к нагревательному элементу в форме импульсного сигнала. Величину мощности, которая поступает к нагревательному элементу, можно регулировать посредством изменения рабочего цикла или ширины импульсного сигнала мощности.
Согласно варианту выполнения контроллер может быть выполнен с возможностью мониторинга температуры нагревательного элемента на основании измерения электрического сопротивления нагревательного элемента. Это позволяет определять температуру нагревательного элемента без необходимости дополнительного сенсорного оборудования.
Температуру нагревателя можно наблюдать с заданными периодами времени, например каждые несколько миллисекунд. Это можно осуществлять в непрерывном режиме или только в течение периодов, когда мощность поступает к нагревательному элементу.
Контроллер может быть предназначен осуществлять перезагрузку и сохранять готовность для обнаружения следующей затяжки курильщика, когда разность между обнаруженной температурой и заданной температурой составляет менее чем пороговое значение. Контроллер может быть предназначен для обеспечения того, чтобы разность между обнаруженной температурой и заданной температурой составляла менее чем пороговое значение в течение заданного времени или числа циклов измерения.
Контроллер может включать запоминающее устройство. Запоминающее устройство может быть предназначено для записи обнаруженных изменений воздушного потока или затяжек курильщиков. Запоминающее устройство может записывать число затяжек курильщика или время каждой затяжки. Запоминающее устройство можно быть также предназначено для записи температуры нагревательного элемента и мощности, поступающей в процессе каждой затяжки. Запоминающее устройство может записывать любые доступные данные от контроллера, насколько это желательно.
Данные о затяжках курильщика могут оказаться полезными для последующих клинических исследований, а также эксплуатации и конструкции устройства. Данные о затяжках курильщика можно передавать во внешнее запоминающее устройство или устройство обработки данных посредством любого подходящего блока вывода данных. Например, аэрозоль-генерирующее устройство может включать беспроводное радиоустройство, подключенное к контроллеру или к запоминающему устройству, или панель универсальной последовательной шины (USB), которая подсоединена к контроллеру или запоминающему устройству. В качестве альтернативы, аэрозоль-генерирующее устройство может быть предназначено для передачи информации из запоминающего устройства во внешнее запоминающее устройство в заряжающем аккумулятор устройстве каждый раз, когда аэрозоль-генерирующее устройство перезаряжается через подходящие информационные соединения.
Устройство может представлять собой электрическое курительное устройство. Аэрозоль-генерирующее устройство может представлять собой электронагревательное курительное устройство, включающее электрический нагреватель. Термин «электрический нагреватель» означает один или несколько электрических нагревательных элементов.
Электрический нагреватель может включать единственный нагревательный элемент. В качестве альтернативы, электрический нагреватель может включать более чем один нагревательный элемент. Нагревательный элемент или нагревательные элементы можно располагать соответствующим образом, чтобы наиболее эффективно нагревался образующий аэрозоль субстрат.
Электрический нагревательный элемент может включать имеющий электрическое сопротивление материал. Подходящие имеющие электрическое сопротивление материалы включают, но не ограничиваются этим, полупроводники, такие как легированные керамические материалы, электропроводящие керамические материалы (такие как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, металлические сплавы и композитные материалы, состоящие из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут включать легированные или нелегированные керамические материалы. Примеры подходящих легированных керамических материалов включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы платиновой группа. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы, и сверхпрочные сплавы на основе никеля, железо, кобальт, нержавеющая сталь, титановые сплавы Timetal® и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. В композитных материалах, имеющий электрическое сопротивление материал может необязательно окружать, инкапсулировать или покрывать изоляционный материал, или наоборот, в зависимости от требуемых кинетических параметров переноса кинетики и внешних физико-химических свойств. В качестве альтернативы, электрический нагреватель может включать инфракрасный нагревательный элемент, источник света или индуктивный нагревательный элемент.
Электрический нагревательный элемент может принимать любую подходящую форму. Например, электрический нагревательный элемент может принимать форму нагревательного клинка. В качестве альтернативы, электрический нагревательный элемент может принимать форму оболочки или подложки, имеющей различные электропроводящие части, или имеющей электрическое сопротивление металлической трубки. В качестве альтернативы, один или несколько нагревательных игл или стержней, которые проходят через центр образующего аэрозоль субстрата, могут быть такими, как уже описано. В качестве альтернативы, электрический нагревательный элемент может представлять собой дисковый (торцевой) нагреватель или сочетание дискового нагревателя и нагревания с помощью игл или стержней. Другие альтернативы включают нагревательную проволоку или нить, например, содержащую Ni-Cr (сплав никеля и хрома), платину, золото, серебро, вольфрам или их сплав проволоку или нагревательную плитку. Необязательно нагревательный элемент можно помещать внутрь или наносить на поверхность материала носителя. Согласно одному такому варианту выполнения имеющий электрическое сопротивление нагревательный элемент можно изготавливать с использованием металла, имеющего определенное соотношение между температурой и удельным сопротивлением. В таком примерном устройстве металл может содержаться в форме дорожки на подходящем изоляционном материале, таком как керамический материал, и затем помещаться между слоями другого изоляционного материала, такого как стекло. Нагреватели, изготовленные таким способом, можно использовать для одновременного нагревания и мониторинга температуры нагревателей в процессе работы.
Электрический нагреватель может включать теплоотвод, или тепловой резервуар, включающий материал, способный поглощать и сохранять тепло и впоследствии высвобождать тепло с течением времени в образующий аэрозоль субстрат. Теплоотвод можно изготавливать, используя любой подходящий материал, такой как подходящий металлический или керамический материал. Согласно варианту выполнения материал имеет высокую теплоемкость (тепловой аккумулятор переменной температуры) или представляет собой материал, способный поглощать и впоследствии высвобождать тепло в ходе обратимого процесса, такого как высокотемпературный фазовый переход. Подходящие в качестве теплового аккумулятора переменной температуры материалы включают силикагель, оксид алюминия, углерод, стеклоткань, стекловолокно, минералы, металлы или сплавы, такие как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие подходящие материалы, которые высвобождают тепло в ходе обратимого фазового перехода, включают парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, полиэтиленоксид, металл, соль металла, эвтектические смеси солей или сплавы.
Теплоотвод или тепловой резервуар можно располагать таким образом, что он находится в непосредственном контакте с образующим аэрозоль субстратом и может передавать сохраненное тепло непосредственно субстрату. В качестве альтернативы, тепло, сохраняемое в теплоотводе или тепловом резервуаре, можно передавать образующему аэрозоль субстрату с использованием теплового проводника, такого как металлическая трубка.
Электрический нагревательный элемент может нагревать образующий аэрозоль субстрат посредством теплопроводности. Электрический нагревательный элемент может находиться, по меньшей мере, в частичном контакте с субстратом или носителем, на который нанесен субстрат. В качестве альтернативы, тепло от электрического нагревательного элемента можно передавать субстрату посредством теплопроводящего элемента.
В качестве альтернативы, электрический нагревательный элемент может передавать тепло поступающему воздуху окружающей среды, который втягивается через электронагревательную курительную систему в процессе использования и который, в свою очередь, нагревает образующий аэрозоль субстрат посредством конвекции. Воздух окружающей среды можно нагревать перед пропусканием через образующий аэрозоль субстрат.
Согласно варианту выполнения мощность поступает в электрический нагреватель до тех пор, пока нагревательный элемент или элементы электрического нагревателя не достигают температуры, составляющей приблизительно от 250°C до 440°C. Можно использовать любой подходящий температурный датчик и контур управления, чтобы регулировать нагревание нагревательного элемента или элементов до достижения температуры, составляющей приблизительно от 250°C до 440°C, включая нагреватель двойного назначения, обсуждаемый выше. В этом заключается отличие от традиционных сигарет, в котором температура горения табака и сигаретной обертки может достигать 800°C.
Образующий аэрозоль субстрат может содержаться в курительном изделии. В процессе работы курительное изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, может полностью содержаться внутри аэрозоль-генерирующего устройства. В таком случае курильщик может осуществлять затяжку через мундштук аэрозоль-генерирующего устройства. Мундштук может представлять собой любую часть аэрозоль-генерирующего устройства, которая помещается в рот курильщика для непосредственного вдыхания аэрозоля, который производит аэрозоль-генерирующее изделие или аэрозоль-генерирующее устройство. Аэрозоль направляется в рот курильщика через мундштук. В качестве альтернативы, в процессе работы курительное изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, может частично содержаться внутри аэрозоль-генерирующего устройства. В таком случае курильщик может осуществлять затяжку непосредственно через мундштук курительного изделия.
Курительное изделие может иметь практически цилиндрическую форму. Курительное изделие может быть практически продолговатым. Курительное изделие может иметь длину и окружность, практически перпендикулярную длине. Образующий аэрозоль субстрат может иметь практически цилиндрическую форму. Образующий аэрозоль субстрат может быть практически продолговатой формы. Образующий аэрозоль субстрат может также иметь длину и окружность, практически перпендикулярную длине. Образующий аэрозоль субстрат может находиться в скользящем резервуаре аэрозоль-генерирующего устройства таким образом, что длина образующего аэрозоль субстрата является практически параллельной направлению воздушного потока в аэрозоль-генерирующем устройстве.
Курительное изделие может иметь суммарную длину, составляющую от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр, составляющий от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Курительное изделие может включать стержень фильтра. Стержень фильтра может находиться у расположенного ниже по потоку конца курительного изделия. Стержень фильтра может представлять собой стержень ацетатцеллюлозного фильтра. Согласно варианту выполнения длина стержня составляет приблизительно 7 мм, но стержень может иметь длину, составляющую от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм.
Согласно варианту выполнения курительное изделие имеет суммарную длину, составляющую приблизительно 45 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр, составляющий приблизительно 7,2 мм. Кроме того, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину, составляющую приблизительно 10 мм. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину, составляющую приблизительно 12 мм. Кроме того, диаметр образующего аэрозоль субстрата может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Курительное изделие может включать внешнюю бумажную обертку. Кроме того, курительное изделие может включать разделяющее пространство между образующим аэрозоль субстратом и стержнем фильтра. Длина данного разделителя может составлять приблизительно 18 мм, но можно находиться в интервале от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может одновременно включать твердый и жидкий компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может включать содержащий табак материал, в состав которого входят летучие соединения, имеющие табачный аромат, которые высвобождаются из субстрата при нагревании. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может включать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат может дополнительно включать образующее аэрозоль вещество, которое способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля. Примеры подходящих образующих аэрозоль веществ представляют собой глицерин и пропиленгликоль.
Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой твердый образующий аэрозоль субстрат, этот твердый образующий аэрозоль субстрат может включать, например, одну или несколько из следующих форм: порошок, гранулы, таблетки, обрезки, спагетти, полоски или листы, содержащие один или несколько из следующих материалов: листья растений, табачные листья, фрагменты жилок табачных листьев, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и взорванный табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может присутствовать в рыхлой форме или его может содержать подходящий контейнер или картридж. Необязательно, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные обладающие табачным или нетабачным ароматом летучие соединения, которые высвобождаются при нагревании субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат может также содержать капсулы, которые, например, включают дополнительные обладающие табачным или нетабачным ароматом летучие соединения, и такие капсулы могут плавиться в процессе нагревания твердого образующего аэрозоль субстрата.
При упоминании в настоящем документе термин «гомогенизированный табак» означает материал, получаемый посредством агломерации измельченного табака. Гомогенизированный табак может присутствовать в форме листа. Гомогенизированный табачный материал может иметь содержание образующего аэрозоль вещества, которое составляет более чем 5% по отношению к сухой массе. Гомогенизированный табачный материал может, в качестве альтернативы, иметь содержание образующего аэрозоль вещества, которое составляет от 5% до 30% по отношению к сухой массе. Листы гомогенизированного табачного материала можно изготавливать посредством агломерации измельченного табака, получаемого путем помола или измельчения другим способом одного или обоих материалов, включающих листовые пластинки табачных листьев и жилки табачных листьев. В качестве альтернативы или дополнения, листы гомогенизированного табачного материала могут включать один или несколько из следующих материалов: табачная пыль, табачная мелочь и другие измельченные табачные побочные продукты, которые образуются, например, в процессе обработки, погрузки и транспортировки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут включать одно или несколько собственных связующих веществ, то есть табачных эндогенных связующих веществ, одно или несколько внешних связующих веществ, то есть табачных экзогенных связующих веществ, или их сочетание, чтобы способствовать агломерации измельченного табака; в качестве альтернативы или дополнения листы гомогенизированного табачного материала могут включать другие добавки, в том числе, но не ограничиваясь этим, табачные и нетабачные волокна, образующие аэрозоль вещества, увлажняющие вещества, пластификаторы, ароматизирующие вещества, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения образующий аэрозоль субстрат включает складчатый гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. При упоминании в настоящем документе термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество практически параллельных морщин или складок. Предпочтительно, когда изготавливают аэрозоль-генерирующее изделие, практически параллельные морщины или складки проходят вдоль или параллельно продольной оси аэрозоль-генерирующего изделия. Это преимущественно способствует складывание гофрированного листа гомогенизированного табачного материала для изготовления образующего аэрозоль субстрата. Однако следует понимать, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для включения в аэрозоль-генерирующее изделие могут, в качестве альтернативы или дополнения, иметь множество практически параллельных морщин или складок, которые проходят под острым или тупым углом к продольной оси аэрозоль-генерирующего изделия при изготовлении аэрозоль-генерирующего изделия. Согласно определенным вариантам выполнения образующий аэрозоль субстрат может включать складчатый лист гомогенизированного табачного материала, который является практически равномерно текстурированным практически на всей своей поверхности. Например, образующий аэрозоль субстрат может включать складчатый гофрированный лист гомогенизированного табачного материала, включающий множество практически параллельных морщин или складок, которые проходят с практически равными интервалами по всей ширине листа.
Необязательно твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на поверхность или внедрен в объем термически устойчивого носителя. Носитель может принимать следующие формы: порошок, гранулы, таблетки, обрезки, спагетти, полоски или листы. В качестве альтернативы, носитель может представлять собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенного на его внутреннюю поверхность или на его внешнюю поверхность, или одновременно на его внутреннюю и внешнюю поверхности. Такой трубчатый носитель может представлять собой, например, бумажный или подобный бумаге материал, нетканый углеродный волокнистый материал, имеющее низкую плотность и открытую сетку металлическое сито, перфорированную металлическую фольгу или любую другую термически устойчивую полимерную матрицу.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на поверхность носителя в форме, например, листа, пеноматериала, геля или суспензии. Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на всю поверхность носителя или, в качестве альтернативы, он может быть нанесен в форме рисунка, чтобы обеспечивать неравномерную доставку аромата в процессе использования.
Хотя выше описаны твердые образующие аэрозоль субстраты, для обычного специалиста в данной области техники должно быть очевидным, что и другие формы образующего аэрозоль субстрата можно использовать согласно другим вариантам выполнения. Например, образующий аэрозоль субстрат может представлять собой жидкий образующий аэрозоль субстрат. Если предусмотрен жидкий образующий аэрозоль субстрат, аэрозоль-генерирующее устройство предпочтительно включает приспособление для содержания жидкости. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержаться в контейнере. В качестве альтернативы или дополнения, жидкий образующий аэрозоль субстрат может абсорбироваться в пористом материале носителя. Пористый материал носителя можно изготавливать, используя любой подходящий абсорбирующий стержень или элемент, например вспененный металлический или пластмассовый материал, полипропилен, терилен, нейлоновые волокна или керамический материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержаться в пористом материале носителя перед использованием аэрозоль-генерирующего устройства, или, в качестве альтернативы, материал жидкого образующего аэрозоль субстрата может высвобождаться в пористый материал носителя в процессе или непосредственно перед использованием. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержаться в капсуле. Оболочка капсулы предпочтительно плавится при нагревании и высвобождает жидкий образующий аэрозоль субстрат в пористый материал носителя. Капсула может необязательно содержать твердый материал в сочетании с жидкостью.
В качестве альтернативы, носитель может представлять собой нетканый материал или пучок волокон, в который внедрены табачные компоненты. Нетканый материал или пучок волокон может включать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
Аэрозоль-генерирующее устройство может дополнительно включать впуск воздуха. Аэрозоль-генерирующее устройство может дополнительно включать выпуск воздуха. Аэрозоль-генерирующее устройство может дополнительно включать конденсационную камеру, которая позволяет изготавливать аэрозоль, имеющий желательные характеристики.
Аэрозоль-генерирующее устройство предпочтительно представляет собой удерживаемое в руке аэрозоль-генерирующее устройство, которое курильщику удобно держать между пальцами одной руки. Аэрозоль-генерирующее устройство может иметь практически цилиндрическую форму. Аэрозоль-генерирующее устройство может иметь многоугольное поперечное сечение и выступающую кнопку, изготовленную на одной грани: согласно данному варианту выполнения внешний диаметр аэрозоль-генерирующего устройства может составлять от приблизительно 12,7 мм до приблизительно 13,65 мм при измерении от плоской грани до противоположной плоской грани; от приблизительно 13,4 мм до приблизительно 14,2 мм при измерении от ребра до противоположного ребра (то есть от пересечения двух граней на одной стороне аэрозоль-генерирующего устройства до соответствующего пересечения на другой стороне) и от приблизительно 14,2 мм до приблизительно 15 мм при измерении от верха кнопки на противоположной нижней плоской грани. Длина аэрозоль-генерирующего устройства может составлять приблизительно от 70 мм до 120 мм.
Согласно другому аспекту настоящего описания предлагается способ обнаружения вдыхания курильщиком через электронагревательное аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее нагревательный элемент и источник электроэнергии для направления мощности к нагревательному элементу, и данный способ включает регулирование мощности, поступающей к нагревательному элементу, от источника электроэнергии, чтобы поддерживать температуру нагревательного элемента на заданном уровне, и мониторинг изменений температуры нагревательного элемента или изменений мощности, поступающей к нагревательному элементу, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
Стадия мониторинга может включать мониторинг разности между температурой нагревательного элемента и заданной температурой, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
Способ может дополнительно включать стадию регулирования заданной температуры, когда обнаруживается изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика. Согласно описанию при увеличении воздушного потока больше кислорода вступает в контакт с субстратом.
Согласно другому аспекту настоящего описания предлагается компьютерная программа, которая при выполнении на компьютере или другом подходящем устройстве обработки данных осуществляет способ согласно еще одному аспекту, который описан выше. Настоящее описание включает варианты выполнения, которые можно реализовать как программный продукт, подходящий для выполнения на аэрозоль-генерирующем устройстве, имеющем программируемый контроллер, а также другие требуемые элементы аппаратного обеспечения.
Далее будут подробно описаны примеры со ссылкой на сопровождающие чертежи, в числе которых:
фиг. 1 представляет схематический чертеж, иллюстрирующий основные элементы аэрозоль-генерирующего устройства согласно варианту выполнения;
фиг. 2 представляет схематический чертеж, иллюстрирующий управляющие элементы согласно варианту выполнения;
фиг. 3 представляет график, иллюстрирующий изменения температуры нагревателя и поступающей мощности в процессе затяжек курильщика согласно еще варианту выполнения; и
фиг. 4 иллюстрирует последовательность управления для обнаружения выполнения затяжки курильщика согласно еще варианту выполнения.
На фиг. 1 упрощенным образом представлена внутренняя конструкция аэрозоль-генерирующего устройства 100 согласно варианту выполнения. В частности, элементы аэрозоль-генерирующего устройства 100 не изображены в соответствии с действительным масштабом. Элементы, которые не имеют значения для понимания варианта выполнения, обсуждаемого в настоящем документе, были исключены, чтобы упростить фиг. 1.
Аэрозоль-генерирующее устройство 100 включает оболочку 10 и образующий аэрозоль субстрат 2, например, сигарету. Образующий аэрозоль субстрат 2 находится внутри оболочки 10 и находится в термическом контакте с нагревательным элементом 20. Образующий аэрозоль субстрат 2 высвобождает разнообразные летучие соединения при различных температурах. Некоторые из летучих соединений, высвобождаемых из образующего аэрозоль субстрата 2, образуются только в процессе нагревания. Каждое летучее соединение высвобождается при превышении характерной для него температуры высвобождения. Посредством регулирования максимальной рабочей температуры аэрозоль-генерирующего устройства 100 на уровне ниже температуры высвобождения некоторых летучих соединений можно предотвратить высвобождение или образование этих составляющих дым веществ.
Кроме того, аэрозоль-генерирующее устройство 100 включает источник электропитания 40, например перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор, находящийся внутри оболочки 10. Аэрозоль-генерирующее устройство 100 дополнительно включает контроллер 30, к которому подсоединены нагревательный элемент 20, источник электропитания 40, детектор 32 образующего аэрозоль субстрата и пользовательский интерфейс 36, например, графический дисплей или сочетание жидкокристаллических индикаторных ламп, которые передают курильщику информацию в отношении устройства 100.
Детектор 32 образующего аэрозоль субстрата может обнаруживать присутствие и характеристики образующего аэрозоль субстрата 2 в термическом контакте с нагревательным элементом 20 и передавать сигнал о присутствии образующего аэрозоль субстрата 2 в контроллер 30. Наличие детектора субстрата не является обязательным.
Контроллер 30 регулирует пользовательский интерфейс 36, на котором представлены данные о системе, например, заряд аккумулятора, температура, состояние образующего аэрозоль субстрата 2, другие сообщения или их сочетания.
Контроллер 30 затем регулирует максимальную рабочую температуру нагревательного элемента 20. Температуру нагревательного элемента можно определять, используя специализированный температурный датчик. Однако согласно данному варианту выполнения, температура нагревательного элемента определяется посредством измерения его электрического удельного сопротивления. Электрическое сопротивление провода данной длины зависит от его температуры. Удельное сопротивление ρ увеличивается при увеличении температура. Фактическая характеристика удельного сопротивления ρ изменяется в зависимости от точного состава сплава и геометрический конфигурация нагревательного элемента 20, и эмпирически определяемое соотношение можно использовать в контроллере. Таким образом, знание удельного сопротивления ρ в любой данный момент времени можно использовать для вычисления фактической рабочей температуры нагревательного элемента 20.
Сопротивление нагревательного элемента R=V/I, где V представляет собой напряжение, приложенное к нагревательному элементу, и I представляет собой силу тока, проходящего через нагревательный элемент 20. Сопротивление R зависит от конфигурации нагревательного элемента 20, а также температуры и выражается следующим соотношением:
,
где ρ(T) представляет собой зависящее от температуры удельное сопротивление, L представляет собой длину, и S представляет собой площадь поперечного сечения нагревательного элемента 20. Значения L и S являются постоянными для данной конфигурации нагревательного элемента 20, и их можно измерять. Таким образом, для данной конструкции нагревательного элемента значение R пропорционально ρ(T).
Удельное сопротивление ρ (T) нагревательного элемента можно выразить в полиномиальной форме следующим образом:
где ρ0 представляет собой удельное сопротивление при стандартной температуре T0, и α1 и α2 представляют собой полиномиальные коэффициенты.
Таким образом, если известны длина и поперечное сечение нагревательного элемента 20, можно определять сопротивление R и, следовательно, удельное сопротивление ρ при данной температуре, измеряя напряжение V, приложенное к нагревательному элементу, и силу тока I. Температуру можно просто определять путем использования справочной таблицы, которая характеризует температурную зависимость удельного сопротивления для рассматриваемого нагревательного элемента или путем оценки полинома согласно представленному выше уравнению (2) выше. Согласно варианту выполнения данный процесс можно упростить, представляя кривую температурной зависимости удельного сопротивления ρ в форме одной или нескольких, предпочтительно двух, аппроксимаций в температурном интервале, применяемом для табака. Это упрощает оценку температуры, которая является желательной, с использованием контроллера 30, имеющего ограниченные вычислительные возможности.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управляющие элементы устройства на фиг. 1. Фиг. 2 также иллюстрирует устройство, подключенное к одному или нескольким внешним устройствам 58, 60. Контроллер 30 включает измерительный блок 50 и управляющий блок 52. Измерительный блок предназначен для определения сопротивления R нагревательного элемента 20. Измерительный блок 50 передает результаты измерения сопротивления в управляющий блок 52. Управляющий блок 52 затем регулирует поступление мощности от аккумулятора 40 к нагревательному элементу 20 посредством переключателя 54. Контроллер может включать микропроцессор, а также отдельный электронный контур управления. Согласно варианту выполнения микропроцессор может включать стандартные функции, такие как внутренние часы, в качестве дополнения к другим функциям.
При подготовке к регулированию температуры выбирают значение для заданной рабочей температуры электронагревательной аэрозоль-генерирующей системы 100. Выбор осуществляется на основании температуры высвобождения летучих соединений, которые должны и не должны высвобождаться. Это заданное значение затем сохраняется в управляющем блоке 52. Управляющий блок 52 включает энергонезависимое запоминающее устройство 56.
Контроллер 30 регулирует нагревание нагревательного элемента 20 посредством регулирования поступления электроэнергии от аккумулятора к нагревательному элементу 20. Контроллер 30 обеспечивает поступление мощности к нагревательному элементу 20 только в том случае, если детектор 32 образующего аэрозоль субстрата обнаруживает образующий аэрозоль субстрат 20, и курильщик включает устройство. Посредством переключатель 54 мощность поступает в форме импульсного сигнала. Ширину импульса или продолжительность рабочего цикла сигнала можно регулировать, используя управляющий блок 52, чтобы изменять величину энергии, которая поступает к нагревательному элементу. Согласно варианту выполнения рабочий цикл можно ограничивать уровнем от 60 до 80%. Это может обеспечивать дополнительную безопасность и предотвращать невнимательное повышение курильщиком компенсированной температуры нагревателя таким образом, что температура субстрата оказывается выше температуры горения.
В процессе использования контроллер 30 измеряет удельное сопротивление ρ нагревательного элемента 20. Контроллер 30 затем преобразует удельное сопротивление нагревательного элемента 20 в значение фактической рабочей температуры нагревательного элемента посредством сравнения измеряемого удельного сопротивления ρ со справочной таблицей. Это можно осуществлять, используя измерительный блок 50 или управляющий блок 52. На следующей стадии контроллер 30 сравнивает полученную фактическую рабочую температуру с заданной рабочей температурой. В качестве альтернативы, значения температуры в профиле нагревания предварительно пересчитывают в значения сопротивления таким образом, что контроллер регулирует сопротивление вместо температуры, и это позволяет исключать вычисления в режиме реального времени для пересчета сопротивления в температуру в процессе курения.
Если фактическая рабочая температура оказывается ниже заданной рабочей температуры, управляющий блок 52 передает нагревательному элементу 20 дополнительную электроэнергию для повышения фактической рабочей температуры нагревательного элемента 20. Если фактическая рабочая температура оказывается выше заданной рабочей температуры, управляющий блок 52 уменьшает поступление электроэнергии к нагревательному элементу 20 для снижения фактической рабочей температуры до уровня заданной рабочей температуры.
Управляющий блок может осуществлять любой подходящий процесс управления для регулирования температуры, такой как простой термостатический контур обратной связи или пропорционально-интегрально-дифференциальный (PID) процесс управления.
На температуру нагревательного элемента 20 влияет не только мощность, поступающая к нему. Воздушный поток, проходящий через нагревательный элемент 20, охлаждает нагревательный элемент, уменьшая его температуру. Этот эффект охлаждения можно использовать, чтобы обнаруживать изменения в воздушного потока через устройство. Температура нагревательного элемента, а также его электрическое сопротивление снижаются, когда увеличивается воздушный поток, прежде чем управляющий блок 52 возвращает нагревательный элемент к уровню заданной температуры.
Фиг. 3 представляет типичное изменение температуры нагревательного элемента и приложенной мощности в процессе использования аэрозоль-генерирующего устройства типа, представленного на фиг. 1. Уровень поступающей мощности представлен как линия 60, и температура нагревательного элемента представлена как линия 62. Заданная температура представлена как штриховая линия 64.
Начальный период высокой мощности требуется в начале использования для доведения нагревательного элемента до заданной температуры с максимально возможной скоростью. Когда достигается заданная температура, прилагаемую мощность снижают до требуемой величины, чтобы поддерживать температуру нагревательного элемента на заданном уровне. Однако во время затяжки курильщика втягиваемый через субстрат 2 воздух поступает в нагревательный элемент и охлаждает его до уровня ниже заданной температуры. Это представлено условным номером 66 на фиг. 3. Чтобы возвратить нагревательный элемент 20 на уровень заданной температуры, осуществляют соответствующее резкое повышение прилагаемой мощности, что представлено условным номером 68 на фиг. 3. Этот режим повторяется посредством использования устройства; в данном примере в процессе курения осуществляются четыре затяжки.
Посредством обнаружения временного изменения температуры или мощности или скорости изменения температуры или мощности можно обнаруживать затяжки курильщика или другие процессы в воздушном потоке. Фиг. 4 иллюстрирует пример процесс управления, использующий противодребезговый подход триггера Шмитта (Schmitt), который можно применять в составе управляющего блока 52, чтобы определять, когда происходит затяжка. Процесс на фиг. 4 осуществляется на основании обнаружения изменения температуры нагревательного элемента. На стадии 400 условный параметр состояния, который сначала равняется нулю, изменяется до трех четвертей своего первоначального значения. На стадии 410 определяется величина дельта, которая представляет собой разность между измеряемой температурой нагревательного элемента и заданной температурой. Стадии 400 и 410 можно осуществлять в обратном порядке или параллельно. На стадии 415 сравниваются величина дельта и пороговая величина дельта. Если величина дельта составляет более чем пороговая величина дельта, то параметр состояния увеличивается на одну четверть перед поступлением на стадию 425. Это представлено как стадия 420. Если величина дельта составляет менее чем пороговое значение, параметр состояния остается неизменным и процесс переходит на стадию 425. Параметр состояния затем сравнивают с пороговым параметром состояния. Используемое значение порогового параметра состояния различается в зависимости от того, что устройство определяется в данное время как находящееся в состоянии затяжки или отсутствия затяжки. На стадии 430 управляющий блок определяет, что устройство находится в состоянии затяжки или отсутствия затяжки. Первоначально, т.е. в первом цикле управления, устройство считается находящимся в состояние отсутствия затяжки.
Если устройство находится в состоянии отсутствия затяжки, параметр состояния сравнивают с высоким пороговым параметром состояния на стадии 440. Если параметр состояния составляет более чем высокий пороговый параметр состояния, то устройство определяется как находящееся в состоянии затяжки. Если нет, то устройство определяется как остающееся в состоянии отсутствия затяжки. В обоих случаях процесс затем переходит на стадию 460 и затем возвращается на стадию 400.
Если устройство находится в состоянии затяжки, то параметр состояния сравнивают с низким пороговым параметром состояния на стадии 450. Если параметр состояния составляет менее чем нижний пороговый параметр состояния, то устройство определяется как находящийся в состоянии отсутствия затяжки. Если нет, то устройство определяется как остающееся в состоянии затяжки. В обоих случаях процесс затем переходит на стадию 460 и затем возвращается на стадию 400.
Величины высокого и низкого пороговых значений непосредственно влияют на число циклов процесса, которые требуются для перехода между состояниями затяжки и отсутствия затяжки и наоборот. Таким образом, можно предотвращать определение в качестве затяжки очень кратковременных колебаний температуры и помех в системе, которые не возникают в результате затяжки курильщика. Кратковременные колебания эффективно отфильтровываются. Однако требуемое число циклов желательно выбирают таким образом, что переход к обнаружению затяжки может происходить перед тем, как устройство компенсирует падение температуры посредством увеличения мощности, поступающей к нагревательному элементу. В качестве альтернативы, контроллер способе приостанавливать компенсационный процесс, несмотря на принятие решения о том, осуществляется затяжка или нет. В одном примере низкий уровень составляет 0,06, и высокий уровень составляет 0,94, и это означает, что система должна пройти по меньшей мере через 10 итераций, когда величина дельта составляла более чем пороговая величина дельта для перехода от состояния отсутствия затяжки к состоянию затяжки.
Систему, проиллюстрированную на фиг. 4, можно использовать для выполнения счета затяжек, и если контроллер включает часы, можно определять момент времени, в который происходит каждая затяжка. Состояние затяжки и отсутствия затяжки можно также использовать для динамичного регулирования заданной температуры. Увеличение воздушного потока приводит больше кислорода в контакт с субстратом. Это увеличивает вероятность горения субстрата при данной температуре. Горение субстрата является нежелательным. Таким образом, заданную температуру можно снижать, когда определяется состояние затяжки, чтобы уменьшать вероятность горения субстрата. Заданную температуру можно затем возвращать к ее первоначальному значению, когда определяется состояние отсутствия затяжки.
Процесс, представленный на фиг. 4, представляет собой только один пример обнаружения процесса затяжки. Например, процессы, аналогичные процессу, который проиллюстрирован на фиг. 4, можно осуществлять, используя прилагаемую мощность в качестве меры или можно использовать скорость изменения температуры или скорость изменения прилагаемой мощности. Кроме того, оказывается возможным использование процесса, аналогичного процессу, который представлен на фиг. 4, но при использовании только одного порогового параметра состояния вместо различных высокого и низкого пороговых значений.
Помимо того что ее можно использовать для динамического регулирования аэрозоль-генерирующего устройства, информацию об обнаружении затяжки, которая определятся контроллером 30, может оказаться полезной для целей анализа, например, в клинических исследованиях или в процессах обслуживания и конструирования устройства. Фиг. 2 иллюстрирует соединение контроллера 30 и внешнего устройства 58. Информацию о числе и времени затяжек можно передавать во внешнее устройство 58 (вместе с любой другой полученной информацией) и можно далее передавать из устройства 58 в другие внешние устройства 60 для обработки или хранения информации. Аэрозоль-генерирующее устройство может включать любой подходящий блок вывода данных. Например, аэрозоль-генерирующее устройство может включать беспроводное радиоустройство, подключенное к контроллеру 30 или запоминающему устройству 56, или панель универсальной последовательной шины (USB), которая подсоединена к контроллеру 30 или запоминающему устройству 56. В качестве альтернативы, аэрозоль-генерирующее устройство может быть предназначено для передачи информации из запоминающего устройства во внешнее запоминающее устройство в заряжающем аккумулятор устройстве каждый раз, когда аэрозоль-генерирующее устройство перезаряжается через подходящие информационные соединения. Зарядное устройство аккумулятора может обеспечивать большее запоминающее устройство в течение более продолжительного хранения информации о затяжках, и его можно впоследствии подсоединять к подходящему устройству для обработки данных или к коммуникационной сети. Кроме того, данные, а также инструкции для контроллера 30 можно загружать, например, в управляющий блок 52, когда контроллер 30 подсоединен к внешнему устройству 58.
Дополнительные данные можно также собирать в процессе работы аэрозоль-генерирующего устройства 100 и передавать во внешнее устройство 58. Такие данные могут включать, например, серийный номер или другие идентифицирующие данные аэрозоль-генерирующего устройства; время начала процесса курения; время окончания процесса курения; а также данные в отношении причины окончания процесса курения.
Согласно варианту выполнения серийный номер, или другие идентифицирующие данные, или данные мониторинга, связанные с аэрозоль-генерирующим устройством 100, могут сохраняться внутри контроллера 30. Например, такие данные мониторинга могут сохраняться в запоминающем устройстве 56. Поскольку аэрозоль-генерирующее устройство 100 может быть не всегда подсоединено к одному внешнему устройству 58 для целей зарядки или передачи информации, эти данные мониторинга можно передавать во внешние устройства для обработки или хранения данных и собирать для получения более полной картины поведения курильщика.
Теперь для обычного специалиста в данной области техники становится очевидным, что сведения о времени работы аэрозоль-генерирующего устройства, такие как время начала и окончания процесса курения, можно также собирать, используя способы и устройства, описанные в настоящем документе. Например, используя функцию часов контроллера 30 или управляющего блока 52, время начала процесса курения может определяться и сохраняться контроллером 30. Аналогичным образом, время окончания можно записывать, когда курильщик или аэрозоль-генерирующее устройство 100 прекращает процесс курения, прекращая поступление мощности к нагревательному элементу 20. Точность определения такого времени начала и окончания можно дополнительно повышать, если более точное время загружено в контроллер 30 внешним устройством 58 для исправления любой потери или неточности. Например, в процессе подсоединения контроллера 30 к внешнему устройству 58, устройство 58 может вмешиваться во внутреннюю функцию часов контроллера 30, сравнивать полученное значение времени с часами во внешнем устройстве 58 или в одном или нескольких внешних устройствах 60 для обработки или хранения данных и передавать сигнал часов контроллеру 30.
Причину прекращения процесса курения или работы аэрозоль-генерирующего устройства 100 можно также определять и фиксировать. Например, управляющий блок 52 может содержать справочную таблицу, которая включает разнообразные причины окончания процесса курения или работы устройства. Далее в таблице представлен примерный список таких причин.
Представленная выше таблица содержит ряд примерных причин, согласно которым может прекратиться работа устройства или процесс курения. Теперь для обычного специалиста в данной области техники становится очевидным, что посредством использования разнообразных показаний, которые обеспечивают измерительный блок 50 и управляющий блок 52, находящиеся в контроллере 30, отдельно или в сочетании с записанными показаниями в ответ на управление контроллером 30 нагревания нагревательного элемента 20 контроллер 30 может присваивать коды процессов с причиной окончания работы аэрозоль-генерирующего устройства 100 или процесса курения с использованием такого устройства. Другие причины, которые могут быть определены по имеющимся данным с использованием вышеописанных способов и устройств, становятся теперь очевидными для обычного специалиста в данной области техники и могут также быть реализованы с использованием способов и устройств, описанных в настоящем документе, без выхода за пределы объема или отклонения от идеи настоящего описания и примерных вариантов выполнения, которые описаны в настоящем документе.
Другие данные в отношении использования курильщиком аэрозоль-генерирующего устройства 100 могут быть также определены с использованием способов и устройств, которые описаны в настоящем документе. Например, потребление курильщиком веществ, которые содержит аэрозоль, можно точно аппроксимировать, потому что аэрозоль-генерирующее устройство 100, описанное в настоящем документе, может точно регулировать температуру нагревательного элемента 20, и потому что данные могут собираться контроллером 30, а также блоками 50 и 52, установленными в составе контроллера 30, и можно получать точный профиль фактического использования устройства 100 в процессе курения.
Согласно одному примерному варианту выполнения данные о процессе курения, которые собирает контроллер 30, можно сравнивать с данными, определяемыми в процессе регулируемых процессов, чтобы еще больше улучшать понимание использования устройства 100 курильщиком. Например, собирая сначала данные об использовании курительного устройства в регулируемых условиях окружающей среды и измеряя параметры, такие как число затяжек, объем затяжки, интервал между затяжками и удельное сопротивление нагревательного элемента, можно создать базу данных, которые включают, например, уровни никотина или других веществ, доставляемых в экспериментальных условиях. Такие экспериментальные данные можно затем сравнивать с данными, которые собирает контроллер 30 в процессе фактического использования, и использовать для определения, например, информации о количестве высвобождаемых веществ, которые вдыхает курильщик. Согласно варианту выполнения, такие экспериментальные данные можно хранить в одном или нескольких устройствах 60, и дополнительное сравнение и обработку данных можно осуществлять в одном или нескольких устройствах 60.
Поскольку дополнительные данные окружающей среды требуются для точного сравнения фактических данных курильщика и экспериментальных данных, управляющий блок 52 может включать дополнительную функцию для обеспечения таких данных. Например, управляющий блок 52 может включать датчик влажности или датчик температуры окружающей среды, и данные о влажности или данные о температуре окружающей среды можно включать как часть данных, направляемых, в конечном счете, во внешнее устройство 58. Использование устройства можно также анализировать для определения того, что экспериментально получаемые данные наиболее точно соответствуют поведению курильщика, например, в отношении продолжительности и частоты дыхания и числа вдохов. Экспериментальные данные, которые наиболее точно соответствуют поведению курильщика, можно затем использовать в качестве основания для дальнейшего анализа и представления.
Теперь для обычного специалиста в данной области техники становится очевидным, что при использовании способов и устройств, обсуждаемых в настоящем документе, практически любую желательную информацию можно собирать таким образом, что становятся возможными сравнение с экспериментальными данными и точная аппроксимация разнообразных параметров, которые связаны с использованием аэрозоль-генерирующего устройства 100 курильщиком.
Описанные выше примерные варианты выполнения являются иллюстративными, но не ограничительными. После рассмотрения обсуждаемых выше примерных вариантов выполнения другие варианты выполнения, которые согласуются с вышеупомянутыми примерными вариантами выполнения, будут очевидны специалисту в данной области.
Изобретение относится к аэрозоль-генерирующему устройству для вдыхания курильщиком производимого аэрозоля, которое содержит нагревательный элемент для нагревания образующего аэрозоль субстрата; источник электроэнергии, соединенный с нагревательным элементом; и контроллер, соединенный с нагревательным элементом и с источником электроэнергии, причем данный контроллер предназначен для регулирования мощности, поступающей к нагревательному элементу, от источника электроэнергии, чтобы поддерживать температуру нагревательного элемента на заданном уровне, а также выполнен с возможностью мониторинга изменений температуры нагревательного элемента или изменений мощности, поступающей к нагревательному элементу, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика. Технический результат заключается в обеспечении обнаружения затяжки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Аэрозоль-генерирующее устройство для вдыхания курильщиком производимого аэрозоля, содержащее:
нагревательный элемент для нагревания образующего аэрозоль субстрата;
источник электроэнергии, соединенный с нагревательным элементом; и
контроллер, соединенный с нагревательным элементом и с источником электроэнергии, причем данный контроллер предназначен для регулирования мощности, поступающей к нагревательному элементу, от источника электроэнергии, чтобы поддерживать температуру нагревательного элемента на заданном уровне, а также выполнен с возможностью мониторинга изменений температуры нагревательного элемента или изменений мощности, поступающей к нагревательному элементу, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
2. Аэрозоль-генерирующее устройство по п. 1, в котором контроллер выполнен с возможностью мониторинга разности между температурой нагревательного элемента и заданной температурой, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
3. Аэрозоль-генерирующее устройство по п. 2, в котором контроллер выполнен с возможностью мониторинга того, превышает ли разность между температурой нагревательного элемента и заданной температурой пороговое значение, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
4. Аэрозоль-генерирующее устройство по п. 3, в котором контроллер выполнен с возможностью мониторинга того, превышает ли разность между температурой нагревательного элемента и заданной температурой пороговое значение в течение заданного периода времени или в течение заданного числа циклов измерения, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
5. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, в котором контроллер выполнен с возможностью мониторинга разности между мощностью, поступающей к нагревательному элементу, и ожидаемым уровнем мощности.
6. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, в котором контроллер предназначен для сравнения скорости изменения температуры или скорости изменения поступающей мощности с уровнем порогового значения.
7. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, в котором контроллер предназначен для регулирования мощности, поступающей к нагревательному элементу, когда обнаруживается изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент.
8. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, в котором контроллер предназначен для регулирования заданной температуры, когда обнаруживается изменение воздушного потока.
9. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, в котором контроллер выполнен с возможностью мониторинга температуры нагревательного элемента на основании измерения электрического сопротивления нагревательного элемента.
10. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, содержащее блок вывода данных, и контроллер выполнен для направления сигнала о каждом обнаруженном изменении воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающем на вдох курильщика в блок вывода данных.
11. Аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-4, причем данное устройство представляет собой электрическое курительное устройство.
12. Способ обнаружения вдыхания курильщиком через электронагревательное аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее нагревательный элемент и источник электроэнергии для направления мощности к нагревательному элементу, включая регулирование мощности, поступающей к нагревательному элементу, от источника электроэнергии, чтобы поддерживать температуру нагревательного элемента на заданном уровне, и мониторинг изменений температуры нагревательного элемента или изменений мощности, поступающей к нагревательному элементу, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
13. Способ по п. 12, в котором стадия мониторинга включает мониторинг разности между температурой нагревательного элемента и заданной температурой, чтобы обнаруживать изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
14. Способ по п. 12 или 13, дополнительно включающий стадию регулирования заданной температуры, когда обнаруживается изменение воздушного потока, проходящего через нагревательный элемент, указывающее на вдох курильщика.
15. Аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее контроллер с компьютерной программой, которая при выполнении осуществляет способ по любому из пп. 12-14.
| ТРУБКА ДЛЯ ИМИТАЦИИ КУРЕНИЯ | 2006 |
|
RU2328192C1 |
| Способ задания проектного профиля | 1956 |
|
SU110608A1 |
| EA 200802045 A1, 27.02.2009 | |||
| US 20110041858 A1, 24.02.2011. | |||
