Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, и к способу управления системой, генерирующей аэрозоль. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемым рукой системам, генерирующим аэрозоль, таким как электрические курительные системы.
Известные системы, генерирующие аэрозоль, содержат устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, которое содержит субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью размещения в нем изделия, генерирующего аэрозоль, и нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством нагревателя. За счет нагрева субстрата, образующего аэрозоль, генерируется аэрозоль, который может вдыхать, например, пользователь системы, генерирующей аэрозоль.
Нежелательное обугливание, горение и сгорание частей изделия, генерирующего аэрозоль, в частности, субстрата, образующего аэрозоль, может приводить к образованию нежелательных вдыхаемых составляющих. Таким образом, необходимо предотвращать перегрев субстрата, образующего аэрозоль. Поэтому, необходимы точное определение температуры и управление температурой нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль. Известны различные методики для определения температуры субстрата, образующего аэрозоль. Контактные методики основаны на определении текущей температуры субстрата, образующего аэрозоль, находящегося в физическом контакте с датчиком температуры, таким как электрический резистор. В бесконтактных методиках применяется датчик температуры, который не находится в физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль, такой как инфракрасный детектор для определения теплового излучения. Точность контактного определения температуры зависит от переменных и непредсказуемых условий контакта между датчиком температуры и субстратом, образующим аэрозоль. Таким образом, бесконтактное определение температуры является подходящей для систем, генерирующих аэрозоль, предназначенных для использования с заменяемыми изделиями, генерирующими аэрозоль. Однако точность бесконтактния определения температуры зависит от правильного выравнивания датчика теплового излучения относительно субстрата, образующего аэрозоль. Точность может снизиться, если датчик теплового излучения неправильно выровнен, например, если он ошибочно измеряет температуру поверхности нагревателя, которая отличается от температуры субстрата, образующего аэрозоль, подлежащей измерению.
Было бы желательно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, и способ управления системой, генерирующей аэрозоль, которые обеспечивают улучшенную и надежное определение температуры, и управление температурой нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль.
Для удовлетворения по меньшей мере одного из этих желаний согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая изделие, генерирующее аэрозоль, люминесцентный материал, нагреватель и устройство, генерирующее аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержит по меньшей мере один компонент, который содержит субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит держатель для по меньшей мере частичного размещения в нем изделия, генерирующего аэрозоль. Держатель может быть выполнен в виде полости. Нагреватель системы, генерирующей аэрозоль, расположен и выполнен с возможностью нагрева люминесцентного материала и по меньшей мере одного компонента, который содержит субстрат, образующий аэрозоль. Кроме того, устройство, генерирующее аэрозоль, содержит источник света для освещения и возбуждения люминесцентного материала. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит детектор для определения зависящего от температуры характеристики фосфоресценции возбуждаемого люминесцентного материала. Более того, устройство, генерирующее аэрозоль, содержит электрическое аппаратное обеспечение, которое выполнено с возможностью управления нагревом, осуществляемым нагревателем, на основании определенной характеристики фосфоресценции возбуждаемого люминесцентного материала.
Люминесцентный материал может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, или люминесцентный материал может представлять собой часть устройства, генерирующего аэрозоль, или люминесцентный материал может представлять собой отдельный компонент системы, генерирующей аэрозоль. Нагреватель может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, или нагреватель может представлять собой часть устройства, генерирующего аэрозоль, или нагреватель может представлять собой отдельный компонент системы, генерирующей аэрозоль. Предпочтительно нагреватель представляет собой часть устройства, генерирующего аэрозоль, и люминесцентный материал представляет собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, или люминесцентный материал представляет собой часть устройства, генерирующего аэрозоль, или люминесцентный материал представляет собой отдельный компонент системы, генерирующей аэрозоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, и люминесцентный материал расположены друг относительно друга таким образом, что текущая температура субстрата, образующего аэрозоль, может быть точно выведена из температуры люминесцентного материала. Температура люминесцентного материала определяется за счет определения его зависящей от температуры характеристики фосфоресценции. С этой целью люминесцентный материал может быть распределен по субстрату, образующему аэрозоль, предпочтительно равномерно. Люминесцентный материал дополнительно или альтернативно может быть распределен на наружной поверхности субстрата, образующего аэрозоль, или на наружной поверхности по меньшей мере одного компонента. Люминесцентный материал может быть включен в любой компонент изделия, генерирующего аэрозоль, включая, но без ограничения, бумагу, такую как оберточная бумага; фильтры; ободковая бумага; табак; табачные обертки; покрытия; связующие; крепления; виды клея; краски; пеноматериалы; полые ацетатные трубки; обертки и лаки. Люминесцентный материал может быть включен по меньшей мере в один компонент или путем его добавления во время изготовления материала, например, путем его добавления в бумажную пульпу или пасту перед высушиванием, или путем окрашивания или его распыления по меньшей мере на один компонент. Как правило, люминесцентный материал включен в компонент в следовых количествах, исчисляемых нанограммами. Например, когда люминесцентный материал распыляют на поверхность, распыляемый раствор может включать люминесцентный материал в концентрации от 1 части на миллион до 1000 частей на миллион. Предпочтительно люминесцентный материал размещают в том месте, где возникает самая высокая температура субстрата, образующего аэрозоль, во время работы нагревателя. Альтернативно или необязательно для включения люминесцентного материала в изделие, генерирующее аэрозоль, как упомянуто выше, люминесцентный материал может быть расположен в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Предпочтительно люминесцентный материал является достаточно химически стабильным, чтобы не разлагаться во время изготовления субстрата, образующего аэрозоль, или по меньшей мере одного компонента. Таким образом, люминесцентный материал предпочтительно является стабильным, когда он подвержен воздействию воды в жидкой форме; подвержен воздействию водяного пара; подвержен воздействию других широко используемых растворителей; при высушивании; при физической деформации материала для образования компонента; при воздействии повышенных температур; и при воздействии пониженных температур.
Материал по меньшей мере одного компонента изделия, генерирующего аэрозоль, включающий люминесцентный материал, может быть изготовлен путем добавления люминесцентного материала в качестве составляющего в суспензии, используемые для изготовления материала. Суспензии затем могут быть подвергнуты формованию, например, путем отливки, и высушены для производства материала, такого как бумага или материал обертки.
В контексте настоящего документа термин «люминесценция» в отношении люминесцентного материала относится к фотолюминесценции в целом. Фотолюминесценция включает флуоресценцию и фосфоресценцию. Освещаемый и возбуждаемый люминесцентный материал излучает свет за счет флуоресценции. Если возбуждаемый люминесцентный материал излучает свет дольше по меньшей мере 10 наносекунд после возбуждения, люминесцентный материал излучает свет за счет фосфоресценции.
Настоящее изобретение основано на определении температуры люминесцентного материала, имеющего свойство фосфоресценции. Этот люминесцентный материал может быть возбужден путем его освещения светом с длиной волны возбуждения. После возбуждения, даже без освещения или возбуждения люминесцентного материала, возбуждаемый люминесцентный материал излучает свет с одной или более длинами волны излучения, т. е. проявляет послесвечение, за счет своего свойства фосфоресценции. Длина (длины) волны (волн) излучения излучаемого света будет дольше длины (длин) волны (волн) возбуждения. Характеристика свойства фосфоресценции люминесцентного материала, т. е. характеристика фосфоресценции, зависит от текущей температуры люминесцентного материала. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции может быть определена на основании любой зависящей от температуры характеристики, свойственной фосфоресцирующим материалам. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции люминесцентного материала может быть определена на основании зависящей от температуры интенсивности света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции люминесцентного материала может быть определена на основании отношения зависящих от температуры интенсивностей по меньшей мере двух длин волны излучения возбуждаемого люминесцентного материала. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции люминесцентного материала может быть определена на основании зависящего от температуры спектрального сдвига излучаемого света, зависящей от температуры спектральной ширины излучаемого света или их комбинации. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции может быть определена на основании зависящего от температуры поглощения длины (длин) волны (волн) возбуждения люминесцентным материалом. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции может быть определения на основании времени нарастания излучаемого света до достижения излучаемым светом максимальной интенсивности после нарастания. Зависящая от температуры характеристика фосфоресценции может быть определения на основании времени релаксации или скорости затухания люминесценции излучаемого света.
Скорость затухания люминесценции может быть определения на основании яркости излучаемого света, уменьшающейся с течением времени, или продолжительности послесвечения. При повышении температуры люминесцентного материала, скорость затухания люминесценции возрастает, т. е. яркость излучаемого света уменьшается быстрее с течением времени и продолжительность послесвечения уменьшается. Таким образом, определенная скорость затухания люминесценции соответствует текущей температуре люминесцентного материала. Скорость затухания люминесценции является обратной величиной к так называемому времени релаксации, которое представляет собой время, в течение которого яркость уменьшается на 1/e (e=число Эйлера) от своего первоначального значения. Для определения зависящей от температуры скорости затухания люминесценции может быть достаточно определить или измерить одно значение свойства, такого как, например, измерение значение яркости после истечения заданного периода времени после окончания возбуждения. Альтернативно, например, может быть достаточно определить или измерить одно значение, связанное со свойством, например, измерить период времени до того момента, когда яркость излучаемого света уменьшится до заданного значения яркости. Одно значение может относиться к известному или ожидаемому значению свойства, которое может для примера представлять известную яркость, наблюдаемую непосредственно после возбуждения. Альтернативно может быть измерено множество значений яркости для определения текущей температуры люминесцентного материала.
Люминесцентный материал системы, генерирующей аэрозоль, имеет зависящую от температуры характеристику фосфоресценции, которая может быть идентифицируемой детектором в пределах температурного диапазона до 2000 градусов Цельсия. Люминесцентный материал является по меньшей мере стабильным в пределах температурного диапазона, простирающегося от нижних рекомендованных температур хранения изделия, генерирующего аэрозоль, до целевых рабочих температур нагревателя и выше них.
Источник света устройства, генерирующего аэрозоль, может быть выполнен с возможностью попеременного освещения и возбуждения люминесцентного материала светом возбуждения. Альтернативно источник света может быть выполнен с возможностью непрерывного освещения и возбуждения люминесцентного материала светом возбуждения переменной интенсивности или одновременно с определением света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом. Свет возбуждения может иметь любую произвольную форму импульса, например, прямоугольную, синусоидальную, треугольную или пилообразную форму. Если источник света непрерывно или одновременно освещает и возбуждает люминесцентный материал, причем свет возбуждения должен иметь амплитуду, меняющуюся со временем. Термин «непрерывно» относится, в частности, к одновременному освещению/возбуждению люминесцентного материала и определению излучаемого света. Таким образом, термин «непрерывно» не исключает интенсивность освещающего света, временно равную нулю, например, в случае синусоидальной формы волны, имеющей минимальную амплитуду, равную нулю. Для такого одновременного освещения/возбуждения и определения света, может быть оценено зависящее от температуры фазовое запаздывание между светом возбуждения и излучаемым светом люминесцентного материала для определения зависящей от температуры характеристики фосфоресценции.
Если источник света выполнен с возможностью непрерывного освещения и возбуждения люминесцентного материала, детектор устройства, генерирующего аэрозоль, должен быть нечувствительным к свету возбуждения для предотвращения интерференции и шума. Детектор представляет собой светочувствительный датчик и выполнен с возможностью получения света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом. Детектор должен быть чувствительным к свету, излучаемому возбуждаемым люминесцентным материалом. В детекторе может применяться любой стандартный фотодиод, например, BPW34. Чувствительность детектора может составлять несколько градусов Цельсия. Детектор выполнен с возможностью определения значения, которое отражает текущую температуру люминесцентного материала и которое изменяется в соответствии с изменением температуры люминесцентного материала. Детектор обеспечивает возможность бесконтактного измерения температуры изделия, генерирующего аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит электрическое аппаратное обеспечение. Электрическое аппаратное обеспечение выполнено с возможностью управления нагревом, осуществляемым нагревателем. Нагревом управляют на основании определенной характеристики фосфоресценции, которая была определена детектором и представляет текущую температуру люминесцентного материала, а также характеризует текущую температуру субстрата, образующего аэрозоль.
Определение температуры субстрата, образующего аэрозоль, за счет оценки зависящей от температуры характеристики фосфоресценции люминесцентного материала обеспечивает точное и надежное определение температуры и управление температурой субстрата, образующего аэрозоль, нагреваемого нагревателем системы, генерирующей аэрозоль.
Предпочтительно электрическое аппаратное обеспечение выполнено с возможностью управления нагревом на основании определенной характеристики фосфоресценции и сохраненной эталонной характеристики фосфоресценции. Эталонная характеристика фосфоресценции хранится в системе, генерирующей аэрозоль, предпочтительно в запоминающем устройстве устройства, генерирующего аэрозоль. Эталонная характеристика фосфоресценции может храниться в справочной таблице в системе, генерирующей аэрозоль. Эталонная характеристика фосфоресценции может представлять эталонное свойство фосфоресценции, проявляемое люминесцентным материалом, когда субстрат, образующий аэрозоль, имеет температуру, подходящую для генерирования аэрозоля. Электрическое аппаратное обеспечение может содержать электронный блок управления для анализа определенной характеристики фосфоресценции и эталонной характеристики фосфоресценции. Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью непрерывного управления нагревом, осуществляемым нагревателем, на основании непрерывно определяемых значений характеристики фосфоресценции для непрерывного поддержания температуры нагреваемого компонента или компонентов изделия, генерирующего аэрозоль, в пределах необходимого температурного диапазона.
Система, генерирующая аэрозоль, предпочтительно представляет собой электрическую систему, генерирующую аэрозоль, содержащую блок питания, такой как батарея или аккумулятор, для подачи электрической энергии на компоненты системы, генерирующей аэрозоль. Блок питания может подавать электропитание на электрическое аппаратное обеспечение для обеспечения управления нагревом, осуществляемым нагревателем. Более того, блок питания может подавать электропитание на нагреватель, чтобы нагреватель мог преобразовывать поданную электрическую энергию в тепловую энергию.
Изделие, генерирующее аэрозоль, предпочтительно представляет собой курительное изделие.
Источник света предпочтительно выполнен с возможностью излучения ультрафиолетового света для возбуждения люминесцентного материала. Необязательно или альтернативно источник света может быть выполнен с возможностью излучения видимого света для возбуждения люминесцентного материала.
Детектор выполнен с возможностью определения света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом. Люминесцентный материал предпочтительно выполнен с возможностью излучения невидимого света после его возбуждения. Невидимый свет предпочтительно представляет собой инфракрасный свет. Предпочтительно детектор выполнен с возможностью определения инфракрасного света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом.
Изделие, генерирующее аэрозоль, предпочтительно может содержать люминесцентный материал, который излучает инфракрасный свет после возбуждения. Этот люминесцентный материал предпочтительно распределен в субстрате, образующем аэрозоль, например, табаке, окруженном бумажной оберткой. Поскольку табак и бумага по меньшей мере частично пропускают даже инфракрасный свет низкой интенсивности, детектор преимущественно может быть расположен снаружи изделия, генерирующего аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, предпочтительно может содержать люминесцентный материал, который излучает видимый свет после возбуждения. Этот люминесцентный материал может быть осажден на переднюю поверхность изделия, генерирующего аэрозоль. Для использования системы, генерирующей аэрозоль, переднюю поверхность изделия, генерирующего аэрозоль, например, табачный штранг, вставляют сначала в держатель в виде полости устройства, генерирующего аэрозоль. Таким образом, может быть предотвращено попадание нежелательного света на детектор. В изделии, генерирующем аэрозоль, содержащем токоприемник для индукционного нагрева, который проходит до передней поверхности изделия, генерирующего аэрозоль, температура токоприемника может быть определена очень точно. Предпочтительно конец токоприемника возле передней поверхности покрыт люминесцентным материалом. Люминесцентный материал также может быть осажден на одну или более боковых поверхностей изделия, генерирующего аэрозоль. В устройстве, генерирующем аэрозоль, может быть расположено несколько источников света и детекторов смежно с одной или более боковыми поверхностями изделия, генерирующего аэрозоль.
Сохраненная эталонная характеристика фосфоресценции предпочтительно учитывает разность температур между субстратом, образующим аэрозоль, и люминесцентным материалом. Таким образом, люминесцентный материал может быть расположен на расстоянии от субстрата, образующего аэрозоль. Типичные разности температур могут быть определены заранее в лабораторных условиях и могут храниться в справочной таблице электрического аппаратного обеспечения.
Сохраненная эталонная характеристика фосфоресценции содержит по меньшей мере одно пороговое значение для сравнения с определенной характеристикой фосфоресценции. Если определенная характеристика фосфоресценции превышает одно пороговое значение, которое указывает, что температура слишком высока, нагрев прекращается. Если определенная характеристика фосфоресценции не превышает одно пороговое значение, нагрев продолжается. Предпочтительно этот тип цифрового управления нагревателем предусматривает элемент задержки для включения или выключения нагревателя по меньшей мере на заданный период времени. За счет этого достигается низкая сложность реализации. За счет использования более одного порогового значения, можно постепенно регулировать мощность нагрева нагревателя и, таким образом, обеспечить более точное управление температурой.
Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью выбора и применения отдельной эталонной характеристики фосфоресценции для соответствующего изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль.
Детектор устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно выполнен с возможностью идентификации изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании определенной характеристики фосфоресценции люминесцентного материала.
Люминесцентный материал предпочтительно имеет идентифицируемый спектроскопический параметр. Спектроскопический параметр также может быть определен посредством детектора устройства, генерирующего аэрозоль.
Идентифицируемый спектроскопический параметр может представлять собой спектроскопический параметр, идентифицируемый при поглощении. Когда люминесцентный материал освещают источником света устройства, генерирующего аэрозоль, люминесцентный материал поглощает конкретную длину волны или набор длин волн, и длины волн света, которые затем принимает светочувствительный датчик, следовательно, будут позволять устройству, генерирующему аэрозоль, определять люминесцентный материал в зависимости от отсутствующих длин волн.
Идентифицируемый спектроскопический параметр может представлять собой спектроскопический параметр, идентифицируемый при излучении. Спектроскопический параметр может быть идентифицирован при излучении, когда люминесцентный материал проявляет свое свойство фосфоресценции после возбуждения. Спектроскопический параметр также может быть идентифицирован при излучении на основании флуоресценции люминесцентного материала во время возбуждения.
Детектор устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно выполнен с возможностью идентификации изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании идентифицируемого спектроскопического параметра люминесцентного материала. Спектроскопический параметр может представлять собой одно или оба из спектроскопического параметра, проявляемого люминесцентным материалом после возбуждения, т. е. фосфоресценцию, или спектроскопического параметра, проявляемого люминесцентным материалом во время возбуждения, т. е. флуоресценцию.
Спектроскопический параметр, идентифицируемый при поглощении или излучении люминесцентного материала, может быть связан с типом изделия, генерирующего аэрозоль, или типом субстрата, образующего аэрозоль. На основании идентифицированного спектроскопического параметра отдельная эталонная характеристика фосфоресценции может быть выбрана из набора сохраненных эталонных характеристик фосфоресценции для управления нагревом, осуществляемым нагревателем.
Люминесцентный материал предпочтительно представлен в форме порошка. Порошок преимущественно предусматривает возможность его включения в материалы компонентов.
Предпочтительно люминесцентный материал состоит из по меньшей мере одного из редкоземельного элемента, оксида актиноида, керамики. Редкоземельный элемент предпочтительно представляет собой лантаноид. Кроме того, в качестве люминесцентного материала может использоваться любое из Y3Al5O12:Dy (YAG:Dy) и La2O2S:Eu. Более того, в качестве люминесцентного материала может использоваться любое из YAlO3:Ce(YAP), ZnS:Ag, (Sr,Mg)2SiO4:Eu, CdWO4, ZnO:Zn, ZnO:Ga, Y2O2S:Sm, Mg4FGeO6:Mn, BaMg2Al10O17:Eu(BAM).
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью проверки того, размещено ли в текущий момент в держателе изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее люминесцентный материал, на основании определенной характеристики фосфоресценции. Если изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее люминесцентный материал, находится в устройстве, генерирующем аэрозоль, характеристика фосфоресценции люминесцентного материала может быть оценена при комнатной температуре или температуре окружающего воздуха устройства, генерирующего аэрозоль, перед активацией нагревателя. Таким образом, система, генерирующая аэрозоль, выполнена с возможностью проверки наличия изделия, генерирующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль. В случае регистрации отсутствия изделия, генерирующего аэрозоль, электрическое аппаратное обеспечение препятствует нагреву, осуществляемому нагревателем, для предотвращения возможного сгорания компонентов устройства, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью проверки того, пригодно ли для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее люминесцентный материал, размещенное в текущий момент в держателе, на основании определенной характеристики фосфоресценции. Характеристика фосфоресценции люминесцентного материала может быть оценена при комнатной температуре или температуре окружающего воздуха устройства, генерирующего аэрозоль. Если определенная характеристика фосфоресценции отклоняется от необходимой или ожидаемой характеристики фосфоресценции, электрическое аппаратное обеспечение принимает решение, что размещенное изделие, генерирующее аэрозоль, не пригодно для использования, и препятствует дальнейшей работе, в частности, нагреву, осуществляемому нагревателем, системы, генерирующей аэрозоль. Это обеспечивает решение по защите от подделок.
Нагреватель системы, генерирующей аэрозоль, может содержать один или более компонентов, которые расположены либо в устройстве, генерирующем аэрозоль, либо в изделии, генерирующем аэрозоль, либо как в устройстве, генерирующем аэрозоль, так и в изделии, генерирующем аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 120 мм, например, длину приблизительно 45 мм. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь диаметр от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров, например, приблизительно 7,2 мм. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.
Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно может представлять собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал, такой как материалы, используемые в устройствах согласно документам EP-A-1750788 и EP-A-1439876. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, дополнительно содержит вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Дополнительные примеры потенциально подходящих веществ для образования аэрозоля описаны в документах EP-A-0277519 и US-A-5396911. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый субстрат. Твердый субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубочки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и расширенный табак. Необязательно твердый субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, предназначенные для высвобождения при нагреве субстрата.
Необязательно твердый субстрат может быть предусмотрен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. Альтернативно носитель может представлять собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, осажденный на его внутреннюю поверхность, подобно тому, как раскрыто в документах US-A-5505214, US-A-5591368 и US-A-5388594, или на его внешнюю поверхность, или как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхности. Такой трубчатый носитель может быть выполнен, например, из бумаги или подобного бумаге материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. Твердый субстрат может быть осажден на поверхность носителя в форме, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый субстрат может быть осажден на всю поверхность носителя или, в качестве альтернативы, он может быть нанесен в виде рисунка с целью обеспечения неоднородной доставки аромата во время использования. Альтернативно носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в который включены табачные компоненты, такие как описанные в документе EP-A-0857431. Указанное нетканое полотно или пучок волокон может содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно может представлять собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, и изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать средства для удержания жидкого субстрата. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать контейнер, такой как описанный в документе EP-A-0893071. Альтернативно или дополнительно изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать пористый материал носителя, в котором жидкий субстрат может быть абсорбирован, как описано в документах WO-A-2007/024130, WO-A-2007/066374, EP-A-1 736 062, WO-A-2007/131449 и WO-A-2007/131450. Субстрат, образующий аэрозоль, альтернативно может представлять собой любой другой вид субстрата, например, газообразный субстрат, или любую комбинацию различных типов субстрата. Люминесцентный материал может быть включен в средство для удержания жидкого субстрата, например, в материал, образующий тару для удержания жидкого субстрата. Альтернативно или дополнительно люминесцентный материал может быть включен в пористый материал носителя, при его наличии.
Изделие, генерирующее аэрозоль, предпочтительно может быть выполнено в виде нагреваемой табачной палочки. Нагреваемая табачная палочка содержит полую обертку, заполненную субстратом, образующим аэрозоль. Обертка может быть трубчатой. Для индукционного нагрева в нагреваемую табачную палочку может быть включена металлическая пластина или лист в качестве токоприемника. Предпочтительно токоприемник окружен субстратом, образующим аэрозоль, например, табаком, и виден с одной торцевой поверхности нагреваемой табачной палочки. Предпочтительно токоприемник находится по меньшей мере на ее видимом конце (когда она не размещена в устройстве, генерирующем аэрозоль), на котором расположен люминесцентный материал за счет нанесения, распыления или осаждения.
Нагреватель системы, генерирующей аэрозоль, может быть выполнен в виде индукционного нагревателя. Индукционный нагреватель может содержать индукционный нагревательный элемент и токоприемник. Предпочтительно индукционный нагревательный элемент расположен так, что он физически не контактирует с токоприемником. Индукционный нагревательный элемент выполнен с возможностью излучения переменного во времени электромагнитного поля. Предпочтительно индукционный нагревательный элемент представляет собой часть устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно токоприемник представляет собой часть изделия, генерирующего аэрозоль. Токоприемник может быть выполнен в виде по меньшей мере одной металлической пластины или листа, по меньшей мере частично окруженной субстратом, образующим аэрозоль. Индукционный нагревательный элемент расположен и выполнен с возможностью воздействия переменным электромагнитным полем, например, радиочастотным или микроволновым излучением, на токоприемник. Токоприемник выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части электромагнитной энергии электромагнитного поля от индукционного нагревательного элемента и преобразования электромагнитной энергии в тепловую энергию. Таким образом, токоприемник нагревается за счет получения электромагнитной энергии от индукционного нагревательного элемента, и нагретый токоприемник нагревает субстрат, образующий аэрозоль, и люминесцентный материал за счет теплопроводности.
Нагреватель может содержать инфракрасный нагревательный элемент.
Нагреватель может содержать резистивный нагревательный элемент. Резистивный нагревательный элемент может быть выполнен в виде сетчатого нагревательного элемента. Сетчатый нагревательный элемент содержит множество нитей, которые могут быть изготовлены из волокон одного типа, таких как резистивные волокна, а также из волокон многих типов, в том числе капиллярных волокон и проводящих волокон. Предпочтительно сетчатый нагревательный элемент содержит множество электрически проводящих нитей. Множество электрически проводящих нитей образует сетку указанного сетчатого нагревательного элемента. Сетка нагревается в результате подачи электрической мощности на множество электрически проводящих нитей. Электрически проводящие нити могут содержать любой подходящий электрически проводящий материал.
Нагреватель может содержать нагревательный элемент на газообразном топливе. Подача газообразного топлива в нагревательный элемент может быть отрегулирована электрическим аппаратным обеспечением.
По меньшей мере один нагревательный элемент может содержать единственный нагревательный элемент. Альтернативно по меньшей мере один нагревательный элемент может содержать более одного нагревательного элемента. Нагревательный элемент или нагревательные элементы могут быть расположены надлежащим образом для наиболее эффективного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль.
По меньшей мере один нагревательный элемент предпочтительно содержит электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal® и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композиционных материалах электрически резистивный материал может при необходимости быть встроен, инкапсулирован в изолирующий материал или быть покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Примеры подходящих композиционных нагревательных элементов раскрыты в документах US-A-5498855, WO-A-03/095688 и US-A-5514630.
По меньшей мере один нагревательный элемент может представлять собой инфракрасный нагревательный элемент, фотонный источник, такой как, например, описанные в документе US-A-5934289, или индукционный нагревательный элемент, такой как, например, описан в документе US-A-5613505.
По меньшей мере один нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, по меньшей мере один нагревательный элемент может иметь форму нагревательной пластины, такой как описанные в документах US-A-5388594, US-A-5591368 и US-A-5505214. Альтернативно по меньшей мере один нагревательный элемент может иметь форму оболочки или субстрата, имеющих разные электропроводящие части, как описано в документе EP A-1128741, или электрически резистивной металлической трубки, как описано в документе WO-A-2007/066374. Альтернативно подходящими также могут быть одна или более нагревательных игл или стержней, которые проходят через центр субстрата, образующего аэрозоль, как описано в документах KR-A-100636287 и JP-A-2006320286. Альтернативно по меньшей мере один нагревательный элемент может представлять собой дисковый (концевой) нагреватель или комбинацию дискового нагревателя с нагревательными иглами или стержнями. Другие альтернативные варианты включают нагревательную проволоку или нить, например Ni-Cr, платиновую, вольфрамовую проволоку или проволоку из сплава, такую как описанные в документе EP-A-1736065, или нагревательную пластину.
По меньшей мере один нагревательный элемент может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, за счет проводимости. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично контактировать с субстратом или носителем, на который осажден субстрат. Альтернативно тепло от нагревательного элемента может быть проведено к субстрату посредством теплопроводного элемента. Альтернативно по меньшей мере один нагревательный элемент может передавать тепло во входящий окружающий воздух, втягиваемый во время использования через электрическую систему, генерирующую аэрозоль, который, в свою очередь, нагревает субстрат, образующий аэрозоль, за счет конвекции. Окружающий воздух может быть нагрет перед прохождением через субстрат, образующий аэрозоль, как описано в документе WO-A-2007/066374.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является карманным устройством, генерирующим аэрозоль, которое пользователю удобно держать между пальцами одной руки. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Предпочтительно электрически нагреваемая курительная система является многоразовой. Предпочтительно каждое изделие, генерирующее аэрозоль, является одноразовым.
Во время эксплуатации изделие, генерирующее аэрозоль, и его субстрат, образующий аэрозоль, могут быть полностью размещены в полости и, следовательно, полностью содержаться в электрической системе, генерирующей аэрозоль. В таком случае пользователь может делать затяжку через мундштук электрической системы, генерирующей аэрозоль. Альтернативно во время работы изделие, генерирующее аэрозоль, может быть частично размещено в полости таким образом, что субстрат, образующий аэрозоль, полностью или частично содержится в электрической системе, генерирующей аэрозоль. В таком случае пользователь может делать затяжку прямо через изделие или через мундштук электрической системы, генерирующей аэрозоль.
Предпочтительно электрическая система, генерирующая аэрозоль, выполнена с возможностью запуска, когда детектор обнаруживает изделие, генерирующее аэрозоль, в полости. Система может быть запущена, когда электрическое аппаратное обеспечение соединяет блок питания и по меньшей мере один нагревательный элемент. Альтернативно или дополнительно система может быть запущена, когда система переключается из режима ожидания в активный режим. Альтернативно или дополнительно система может также содержать переключатель и может быть запущена, когда переключатель включен, вследствие чего по меньшей мере один нагревательный элемент нагревается только когда изделие, генерирующее аэрозоль, обнаружено в полости. Запуск системы может дополнительно или альтернативно включать другие этапы.
Предпочтительно электрическое аппаратное обеспечение содержит программируемый контроллер, например, микроконтроллер, для управления работой нагревателя. В одном варианте осуществления контроллер может программироваться посредством программного обеспечения. Альтернативно контроллер может содержать специализированное аппаратное обеспечение, такое как специализированная интегральная схема (ASIC), которое может быть запрограммировано путем настройки логических блоков в аппаратном обеспечении для конкретного применения. Предпочтительно электрическое аппаратное обеспечение содержит процессор. Дополнительно электрическое аппаратное обеспечение может содержать запоминающее устройство для хранения предпочтительных настроек нагрева для конкретных изделий, предпочтений пользователя, курительных привычек пользователя или другой информации. Предпочтительно хранящаяся информация может быть обновлена и заменена в зависимости от конкретных изделий, используемых с курительной системой. Также информация может быть загружена из системы.
В одном иллюстративном варианте осуществления электрическое аппаратное обеспечение содержит датчик для обнаружения потока воздуха, характерного для затяжки, осуществляемой пользователем. Датчик может содержать терморезистор. Датчик может представлять собой электромеханическое устройство. Альтернативно датчик может представлять собой любое из механического устройства, оптического устройства, оптомеханического устройства и датчика на основе микроэлектромеханических систем (MEMS). В таком случае электрическое аппаратное обеспечение может быть выполнено с возможностью подачи импульса электрического тока по меньшей мере на один нагревательный элемент, когда датчик определяет затяжку, осуществляемую пользователем. В альтернативном варианте осуществления система дополнительно содержит управляемый вручную переключатель для инициации затяжки пользователем.
Предпочтительно электрическое аппаратное обеспечение выполнено с возможностью установления протокола нагрева для по меньшей мере одного нагревательного элемента на основании конкретного изделия, идентифицированного детектором.
Протокол нагрева может включать одно или более из максимальной рабочей температуры для нагревательного элемента, максимального времени нагрева на затяжку, минимального времени между затяжками, максимального числа затяжек на изделие и максимального общего времени нагрева для изделия. Установление протокола нагрева, привязанного к конкретному изделию, является преимущественным, поскольку субстраты, образующие аэрозоль, в конкретных изделиях могут требовать конкретных условий нагрева или обеспечивать пользователю улучшенные ощущения при таких условиях. Как уже упомянуто, предпочтительно электрическое аппаратное обеспечение является программируемым, в таком случае могут быть сохранены и обновлены различные протоколы нагрева.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее по меньшей мере один компонент, содержащий субстрат, образующий аэрозоль, и люминесцентный материал, имеющий зависящую от температуры характеристику фосфоресценции. Изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью использования в системе, генерирующей аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ эксплуатации и управления системой, генерирующей аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения. Способ включает этапы размещения изделия, генерирующего аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль, по меньшей мере частично в держателе устройства, генерирующего аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль; нагрева люминесцентного материала и субстрата, образующего аэрозоль, размещенного изделия, генерирующего аэрозоль, нагревателем системы, генерирующей аэрозоль; освещения и возбуждения люминесцентного материала источником света устройства, генерирующего аэрозоль; определения детектором устройства, генерирующего аэрозоль, зависящей от температуры характеристики фосфоресценции возбуждаемого люминесцентного материала за счет определения света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом; и управления электрическим аппаратным обеспечением устройства, генерирующего аэрозоль, нагревом на основании определенной характеристики фосфоресценции.
Этап определения предпочтительно включает идентификацию изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании определенной характеристики фосфоресценции люминесцентного материала.
Этап определения предпочтительно включает идентификацию изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании идентифицируемого спектроскопического параметра люминесцентного материала.
Этап управления предпочтительно включает учет разности температур между субстратом, образующим аэрозоль, и люминесцентным материалом.
Предпочтительно способ дополнительно включает этап проверки, предпочтительно при комнатной температуре, того, размещено ли в текущий момент изделие, генерирующее аэрозоль, в держателе и пригодно ли размещенное изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, на основании определенной характеристики фосфоресценции.
Любой признак в одном аспекте настоящего изобретения может быть применен к другим аспектам настоящего изобретения в любой подходящей комбинации. В частности, аспекты способа могут быть применены к аспектам устройства, и наоборот. Кроме того, любые, некоторые или все признаки в одном аспекте могут быть применены к любым, некоторым или всем признакам в любом другом аспекте в любой подходящей комбинации.
Также следует понимать, что конкретные комбинации различных признаков, описанных и определенных в любых аспектах настоящего изобретения, могут быть реализованы или предоставлены, или использованы независимо.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
- на фиг. 1 показано изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 2 показана система, генерирующая аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 3 показано схематическое изображение альтернативной системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 4 показано схематическое изображение дополнительной альтернативной системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 5 показаны кривые зависящего от температуры затухания люминесценции люминесцентного материала с течением времени после возбуждения, а также показаны варианты реализации определения характеристики фосфоресценции с учетом скорости затухания люминесценции и управления нагревом на основании эталонной характеристики фосфоресценции с учетом эталонной характеристики затухания люминесценции; и
- на фиг. 6 показано определение зависящих от температуры характеристик фосфоресценции на основании фазового запаздывания в случае освещения и возбуждения люминесцентного материала светом возбуждения с синусоидальной формой импульса.
На фиг. 1 показано изделие 100, генерирующее аэрозоль. Изделие 100 содержит субстрат 102, образующий аэрозоль, полый трубчатый передающий элемент 104, мундштук 106 и наружную обертку 108. Наружная обертка 108 содержит люминесцентный материал (представленный точками), который излучает свет после возбуждения. Люминесцентный материал включают в обертку во время изготовления материала.
Материал обертки в этом примере изготавливают путем включения люминесцентного материала в порошковой форме в суспензию материала бумажной обертки до формования суспензии с получением бумаги и сушки. Альтернативно люминесцентный материал может быть нанесен на материал обертки в растворе путем распыления, печати, окрашивания или т. п.
Изделие, генерирующее аэрозоль, для использования в электрическом устройстве, генерирующем аэрозоль, как описано ниже, содержит люминесцентный материал в обертке. Люминесцентный материал имеет идентифицируемый спектроскопический параметр.
Использование люминесцентного материала, включенного в материал обертки, позволяет осуществлять бесконтактное определение температуры субстрата, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 2 показан вид в перспективе одного иллюстративного варианта осуществления электрической системы 200, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Электрическая система 200, генерирующая аэрозоль, представляет собой курительную систему, содержащую кожух 202, имеющий переднюю часть 204 кожуха и заднюю часть 206 кожуха. Передняя часть 204 кожуха имеет переднюю торцевую часть 208, имеющую держатель 210 в виде полости, в котором может быть размещено изделие, генерирующее аэрозоль, такое как курительное изделие. На фиг. 2 курительная система 200 показана с курительным изделием в форме сигареты 100. В этом варианте осуществления передняя часть 204 кожуха также содержит дисплей 212. Дисплей 212 не показан подробно, но он может иметь любую подходящую форму дисплея, например, жидкокристаллический дисплей (LCD), светодиодный (LED) дисплей или плазменный дисплей. Кроме того, дисплей может быть выполнен с возможностью отображения любой необходимой информации, например, относящейся к курительному изделию или очистке изделия.
Электрически нагреваемая курительная система 200 также содержит блок определения (не показан на фиг. 2), расположенный в держателе 210 или смежно с ним. Блок определения, содержащий источник света и детектор, выполнен с возможностью определения наличия изделия 100, генерирующего аэрозоль, в держателе, а также выполнен с возможностью определения зависящей от температуры характеристики фосфоресценции в виде скорости затухания люминесценции люминесцентного материала, включенного в изделие 100, генерирующее аэрозоль. Детектор выполнен с возможностью определения наличия изделия 100, генерирующего аэрозоль, в держателе за счет определения характеристики фосфоресценции люминесцентного материала, включенного в изделие 100, генерирующее аэрозоль, при комнатной температуре. Источник света предусмотрен для освещения и возбуждения люминесцентного материала. Детектор представляет собой светочувствительный датчик, предназначенный для получения и измерения света, излучаемого люминесцентным материалом после возбуждения.
На фиг. 3 показано схематическое изображение дополнительного иллюстративного варианта осуществления системы 300, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Система, генерирующая аэрозоль, содержит изделие 310, генерирующее аэрозоль, и устройство 330, генерирующее аэрозоль. Для применения системы 300, генерирующей аэрозоль, изделие 310, генерирующее аэрозоль, должно быть размещено в полости устройства 330, генерирующего аэрозоль. Сначала в полость вставляют переднюю поверхность 312 одного конца изделия 310, генерирующего аэрозоль. Другой конец изделия 310, генерирующего аэрозоль, выполнен в виде мундштука 320.
Система 300, генерирующая аэрозоль, содержит нагреватель, выполненный в виде индукционного нагревателя. Индукционный нагреватель содержит индукционный нагревательный элемент 340 и токоприемник 316, расположенные на расстоянии друг от друга. Индукционный нагревательный элемент 340 предусмотрен в качестве части устройства 330, генерирующего аэрозоль. Токоприемник 316 предусмотрен в качестве части изделия 310, генерирующего аэрозоль. Индукционный нагревательный элемент 340 выполнен с возможностью воздействия переменным во времени электромагнитным полем на токоприемник 316. Токоприемник 316 может быть нагрет под действием электромагнитного поля, излучаемого индукционным нагревательным элементом 340.
Изделие 310, генерирующее аэрозоль, содержит, аналогично изделию 100, генерирующему аэрозоль, показанному на фиг. 1, субстрат 314, образующий аэрозоль, (например, табак), полый трубчатый передающий элемент 318, мундштук 320 и наружную обертку 322. Наружная обертка 322 содержит люминесцентный материал (представленный точками), который излучает свет после возбуждения. Люминесцентный материал включают в обертку 322 во время изготовления материала. Как упомянуто выше, изделие 310, генерирующее аэрозоль, содержит токоприемник 316. Токоприемник 316 выполнен в виде металлической пластины или металлического листа, окруженного субстратом 314, образующим аэрозоль. Токоприемник 316 по меньшей мере частично охвачен субстратом 314, образующий аэрозоль. Субстрат 314, образующий аэрозоль, и люминесцентный материал наружной обертки 322 расположены так, чтобы получать тепловую энергию от токоприемника 316 за счет теплопроводности.
Устройство 330, генерирующее аэрозоль, оснащено держателем, выполненным в виде полости, для размещения в нем изделия 310, генерирующего аэрозоль. Доступ к полости устройства 330, генерирующего аэрозоль, осуществляется через отверстие 334 кожуха 332 устройства 330, генерирующего аэрозоль, причем она выполнена с возможностью удержания изделия 310, генерирующего аэрозоль.
Более того, устройство 330, генерирующее аэрозоль, содержит блок 336 питания, такой как батарея, электрическое аппаратное обеспечение, выполненное в виде схемы 338 управления, индукционный нагревательный элемент 340 и блок 342 определения. Блок 336 питания выполнен с возможностью подачи электроэнергии на схему 338 управления посредством линии 337 питания. Схема 338 управления выполнена с возможностью управления подачей электроэнергии на индукционный нагревательный элемент 340 посредством линии 339 в целях управления операцией нагрева индукционного нагревательного элемента 340. Индукционный нагревательный элемент 340 расположен смежно с изделием 310, генерирующим аэрозоль, вследствие чего энергия электромагнитного излучения может быть передана от индукционного нагревательного элемента 340 на токоприемник 316 без физического контакта между ними. Когда субстрат, образующий аэрозоль, нагревается до температуры в пределах необходимого температурного диапазона, пользователь получает аэрозоль при осуществлении втягивания или затягивания через мундштук 320.
Блок 342 определения содержит источник 343 света и светочувствительный датчик 344. Источник 343 света выполнен с возможностью излучения света на обертку 322 и, таким образом, возбуждения люминесцентного материала, включенного в обертку 322. Светочувствительный датчик 344 выполнен с возможностью определения света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом, включенным в обертку 322. В этом варианте осуществления источник 343 света и светочувствительный датчик 344 могут применяться по очереди. В одном варианте осуществления люминесцентный материал, включенный в обертку 322, выполнен с возможностью излучения инфракрасного света после возбуждения. Светочувствительный датчик 344 выполнен с возможностью определения инфракрасного света, излучаемого люминесцентным материалом. В другом варианте осуществления люминесцентный материал, включенный в обертку 322, выполнен с возможностью излучения видимого света после возбуждения. Светочувствительный датчик 344 выполнен с возможностью определения видимого света, излучаемого люминесцентным материалом.
Результат определения светочувствительного датчика 344 сообщается схеме 338 управления посредством соединительной линии 341. Схема 338 управления может составлять план работы источника 343 света и светочувствительного датчика 344. Схема 338 управления выполнена с возможностью получения информации о текущей температуре субстрата 314, образующего аэрозоль, из результата определения на основании эталонной характеристики фосфоресценции, т. е. эталонной характеристики затухания люминесценции, хранящейся в схеме 338 управления. Для получения текущей температуры субстрата 314, образующего аэрозоль, на основании света, излучаемого от возбуждаемого люминесцентного материала, схема управления может учитывать характерную для системы разницу между текущими температурами субстрата 314, образующего аэрозоль, и люминесцентного материала, включенного в обертку 322.
На фиг. 4 показано схематическое изображение дополнительной системы 400, генерирующей аэрозоль. Система, показанная на фиг. 4, подобна той, что показана на фиг. 3. Таким образом, одинаковые ссылочные позиции на фиг. 3 и фиг. 4 обозначают одинаковые или аналогичные компоненты. Система 400, генерирующая аэрозоль, отличается от системы 300, генерирующей аэрозоль, в основном положением размещения люминесцентного материала и блока определения. В системе 400, генерирующей аэрозоль, люминесцентный материал не обязательно включен в обертку 422 (по сравнению с оберткой 322 на фиг. 3). В системе 400, генерирующей аэрозоль, люминесцентный материал расположен на токоприемнике 316 за счет нанесения, распыления или осаждения. Токоприемник 316 проходит до передней поверхности 312 изделия 410, генерирующего аэрозоль. Конец 417 токоприемника 316 на передней поверхности 312 виден, когда изделие 410, генерирующее аэрозоль, не размещено в устройстве 430, генерирующем аэрозоль. Блок 342 определения системы 400, генерирующей аэрозоль, такой же, как и в системе 300, генерирующей аэрозоль. Однако блок 342 определения системы 400, генерирующей аэрозоль, расположен так, что он обращен к передней поверхности 312 изделия 410, генерирующего аэрозоль. В этом положении установки источник 343 света блока 342 определения выполнен с возможностью освещения конца 417 токоприемника 316 и, таким образом, возбуждения люминесцентного материала, осажденного на конец 417 токоприемника 316. Детектор 344 блока 342 определения регистрирует свет, излучаемый от возбуждаемого люминесцентного материала на конце 417. Люминесцентный материал предпочтительно излучает видимый свет после возбуждения.
На фиг. 5 показаны кривые зависящего от температуры затухания люминесценции люминесцентного материала с течением времени после возбуждения, а также показаны варианты реализации регистрации характеристики фосфоресценции с учетом скорости затухания люминесценции и управления нагревом на основании эталонной характеристики фосфоресценции с учетом эталонной характеристики затухания люминесценции. Кривые C1, Cd и C2 представляют собой кривые зависящего от температуры затухания люминесценции (каждая кривая представляет затухание при отдельной постоянной температуре) одного и того же люминесцентного материала с течением времени t, которое после возбуждения было остановлено в момент времени t=0. Все кривые представляют экспоненциальное затухание люминесценции, в котором текущая интенсивность I(t) света, излучаемого люминесцентным материалом после окончания возбуждения в момент времени t=0, подчиняется выражению I(t)=I0•exp(-t/tau), где tau - зависящий от температуры интервал времени, необходимый для уменьшения яркости излучаемого света до значения 1/e от ее первоначального значения I0. Кривая C1 представляет самое медленное затухание люминесценции и относится к затуханию люминесценции при низкой температуре. Кривая C2 представляет самое быстрое затухание люминесценции и относится к затуханию люминесценции при высокой температуре. Кривая Cd представляет среднее затухание люминесценции и относится к затуханию люминесценции при средней температуре.
Если предложенная система, генерирующая аэрозоль, должна поддерживать температуру субстрата, образующего аэрозоль, в пределах подходящего температурного диапазона, кривые C1 и C2 могут задавать эталонную характеристику затухания люминесценции, т. е. эталонную характеристику фосфоресценции, в качестве основания для управления нагревом, осуществляемым нагревателем. В этом случае, кривая C1 связана с самой низкой необходимой температурой, а кривая C2 связана с самой высокой необходимой температурой. Такая эталонная характеристика затухания люминесценции обеспечивает простую реализацию на основании порогового значения. Пороговые значения получают исходя из кривой C1 минимальной температуры и кривой C2 максимальной температуры следующим образом. Кривые C1 и C2 были определены заранее в калибровочных условиях и могут учитывать характерную для системы разницу между температурами субстрата, образующего аэрозоль, и люминесцентного материала.
Согласно одному альтернативному варианту детектор может измерять интенсивность Id света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом после истечения заданного интервала времени ts с момента окончания возбуждения (t=0). Текущая температура находится в пределах подходящего температурного диапазона, если измеренная интенсивность Id ниже I1=C1(ts) (т. е. интенсивности, соответствующей интервалу времени ts согласно C1) и выше I2=C2(ts) (т. е. интенсивности, соответствующей интервалу времени ts согласно C2). Пороговые значения I1 и I2 были заранее сохранены в электрическом аппаратном обеспечении.
Согласно другому альтернативному варианту детектор может измерять интервал времени td, который соответствует затуханию интенсивности от I0 до заданной интенсивности Is. Текущая температура находится в пределах подходящего диапазона, если измеренный интервал времени td ниже t1=C1(Is) (т. е. интервала времени, соответствующего интенсивности Is согласно C1) и выше t2=C2(Is) (т. е. интервала времени, соответствующего интенсивности Is согласно C2). Пороговые значения t1 и t2 были заранее сохранены в электрическом аппаратном обеспечении.
Если измеренная интенсивность Id или измеренный интервал времени td меньше соответствующих значений I2 и t2, соответственно, электрическое аппаратное обеспечение прерывает нагрев, осуществляемый нагревателем. Если измеренная интенсивность Id или измеренный интервал времени td превышает соответствующие значения I1 и t1, соответственно, электрическое аппаратное обеспечение (повторно) инициирует нагрев, осуществляемый нагревателем.
Измерение вышеупомянутой интенсивности Id или интервала времени td соответствует регистрации зависящей от температуры характеристики фосфоресценции с учетом скорости затухания люминесценции.
Заданное время td или интервал времени для достижения заданной интенсивности Id предпочтительно находится в диапазоне от 10 наносекунд до 10 миллисекунд. Следует отметить, что числовые значения и пропорции, показанные на фиг. 5, приведены исключительно в иллюстративных целях и не должны рассматриваться, как ограничивающие объем настоящего изобретения.
На фиг. 6 показана регистрация зависящей от температуры характеристики фосфоресценции в случае освещения и возбуждения люминесцентного материала непрерывным светом возбуждения синусоидальной формы. Этот тип регистрации зависящей от температуры характеристики фосфоресценции может использоваться с вариантами осуществления систем 300 и 400, генерирующих аэрозоль, показанных на фиг. 3 и 4, соответственно, которые содержат источник света, выполненный с возможностью непрерывного освещения и возбуждения люминесцентного материала светом возбуждения переменной интенсивности. Кривая 600 представляет непрерывно изменяющуюся с течением времени интенсивность света возбуждения от источника света устройства, генерирующего аэрозоль, согласно одному из вышеописанных вариантов осуществления. Кривые 601 и 602 показывают соответствующие интенсивности света, излучаемого от люминесцентного материала, возбуждаемого светом согласно кривой 600, для различных температур люминесцентного материала. Интенсивность света, излучаемого люминесцентным материалом, как представлено любой из кривых 601 и 602, может быть зарегистрирована одновременно с освещением люминесцентного материала синусоидальной формой волны согласно кривой 600. Кривая 601 представляет характеристику фосфоресценции люминесцентного материала, имеющего более высокую температуру по сравнению с кривой 602. Температура люминесцентного материала может быть зарегистрирована на основании определения фазового запаздывания между кривой 600 света возбуждения синусоидальной формы и любой из кривых 601, 602 света, излучаемого возбуждаемым люминесцентным материалом. Фазовое запаздывание соответствует времени релаксации фосфоресценции. Для такого же люминесцентного материала небольшое фазовое запаздывание соответствует высокой температуре люминесцентного материала, а большое фазовое запаздывание соответствует низкой температуре люминесцентного материала.
Вышеописанные примеры вариантов осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими. Учитывая вышеописанные примеры вариантов осуществления, другие варианты осуществления, соответствующие вышеуказанным примерам вариантов осуществления, будут очевидны специалисту в данной области техники.
Настоящее изобретение относится к системе (300), генерирующей аэрозоль, и к способу управления ею. Система, генерирующая аэрозоль, содержит изделие (310), генерирующее аэрозоль, люминесцентный материал, нагреватель (340) и устройство (330), генерирующее аэрозоль. Люминесцентный материал проявляет зависящую от температуры характеристику фосфоресценции. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержит по меньшей мере компонент, который содержит субстрат (314), образующий аэрозоль. Нагреватель расположен и выполнен с возможностью нагрева люминесцентного материала и по меньшей мере одного компонента, который содержит субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит держатель (334) для по меньшей мере частичного размещения изделия, генерирующего аэрозоль, источник (343) света для освещения и возбуждения люминесцентного материала, детектор (342) для определения зависящей от температуры характеристики фосфоресценции люминесцентного материала и электрическое аппаратное обеспечение (338), выполненное с возможностью управления нагревом, осуществляемым нагревателем, на основании определенной характеристики фосфоресценции. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая:
изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее по меньшей мере один компонент, который содержит субстрат, образующий аэрозоль;
люминесцентный материал, имеющий зависящую от температуры характеристику фосфоресценции;
нагреватель для нагрева люминесцентного материала и по меньшей мере одного компонента, который содержит субстрат, образующий аэрозоль; и
устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:
держатель для по меньшей мере частичного размещения изделия, генерирующего аэрозоль;
источник света для освещения и возбуждения люминесцентного материала;
детектор для определения зависящей от температуры характеристики фосфоресценции возбуждённого люминесцентного материала;
электрическое аппаратное обеспечение, выполненное с возможностью управления нагревом, осуществляемым нагревателем, на основании определенной характеристики фосфоресценции.
2. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 1, отличающаяся тем, что электрическое аппаратное обеспечение выполнено с возможностью управления нагревом на основании определенной характеристики фосфоресценции и сохраненной эталонной характеристики фосфоресценции.
3. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 2, отличающаяся тем, что сохраненная эталонная характеристика фосфоресценции учитывает разность температур между субстратом, образующим аэрозоль, и люминесцентным материалом.
4. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что сохраненная эталонная характеристика фосфоресценции содержит по меньшей мере одно пороговое значение для сравнения с определенной характеристикой фосфоресценции.
5. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из пп. 2-4, отличающаяся тем, что устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью выбора и применения отдельной эталонной характеристики фосфоресценции для соответствующего изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль.
6. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что детектор выполнен с возможностью идентификации изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании определенной характеристики фосфоресценции люминесцентного материала.
7. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что люминесцентный материал имеет идентифицируемый спектроскопический параметр.
8. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что детектор выполнен с возможностью идентификации изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании идентифицируемого спектроскопического параметра люминесцентного материала.
9. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью проверки того, размещено ли в текущий момент в держателе изделие, генерирующее аэрозоль, и пригодно ли размещенное изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, на основании определенной характеристики фосфоресценции, предпочтительно при комнатной температуре.
10. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что люминесцентный материал включен в изделие, генерирующее аэрозоль, или в устройство, генерирующее аэрозоль.
11. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что источник света выполнен с возможностью освещения и возбуждения люминесцентного материала ультрафиолетовым светом, или люминесцентный материал выполнен с возможностью излучения инфракрасного света после его возбуждения.
12. Способ управления системой, генерирующей аэрозоль, по любому из пп. 1-11, включающий этапы:
размещения изделия, генерирующего аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль, по меньшей мере частично в держателе устройства, генерирующего аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль;
нагрева люминесцентного материала и субстрата, образующего аэрозоль, размещенного изделия, генерирующего аэрозоль, нагревателем системы, генерирующей аэрозоль;
освещения и возбуждения люминесцентного материала источником света устройства, генерирующего аэрозоль;
определения детектором устройства, генерирующего аэрозоль, зависящей от температуры характеристики фосфоресценции возбуждённого люминесцентного материала; и
управления посредством электрического аппаратного обеспечения устройства, генерирующего аэрозоль, нагревом на основании определенной характеристики фосфоресценции.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что этап определения включает идентификацию изделия, генерирующего аэрозоль, из набора изделий, генерирующих аэрозоль, применимых с системой, генерирующей аэрозоль, на основании определенной характеристики фосфоресценции или идентифицируемого спектроскопического параметра люминесцентного материала.
14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся тем, что этап управления включает учет разности температур между субстратом, образующим аэрозоль, и люминесцентным материалом.
| US 20140196736 A1, 17.07.2014 | |||
| WO 2015082560 A1, 11.06.2015 | |||
| WO 2016096927 A1, 23.06.2016. |
