УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ВИБРАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ И УПРАВЛЯЕМАЯ ПОДАЧА ЖИДКОСТИ Российский патент 2025 года по МПК A24F40/05 A24F40/48 A24F40/50 

Настоящее изобретение относится к устройствам, генерирующим аэрозоль, в которых используется жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В частности, настоящее изобретение относится к устройствам, генерирующим аэрозоль, в которых вибрационный преобразователь используется для распыления жидкого субстрата, образующего аэрозоль, с образованием аэрозоля.

Одним примером устройства, генерирующего аэрозоль, является электронная сигарета. Обычно в электронной сигарете жидкий субстрат, образующий аэрозоль, нагревается с генерированием пара, который охлаждается с образованием аэрозоля. Однако были предложены альтернативные конструкции, в которых используется вибрационный преобразователь для генерирования капель из жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, причем капли образуют аэрозоль.

Было бы желательно оптимизировать, насколько это возможно, эффективность любых вибрационных преобразователей, используемых в устройстве, генерирующем аэрозоль. Это особенно важно в удерживаемых рукой устройствах, генерирующих аэрозоль, таких как электронные сигареты, которые обычно питаются от батареи и для которых желательно быть настолько маленькими, насколько это возможно, но которые должны генерировать значительный и переменный объем аэрозоля по требованию пользователя. Существует потребность как в том, чтобы максимизировать срок службы батареи путем обеспечения эффективной работы, так и в том, чтобы обеспечить возможность варьирования рабочих параметров для выработки аэрозоля с различными скоростями.

Одна конкретная проблема заключается в обеспечении эффективной работы в некотором диапазоне различных скоростей генерирования аэрозоля. Возможна перегрузка вибрационного элемента или недостаточная подача жидкости на него, что приведет к неадекватному генерированию аэрозоля.

Было бы желательно улучшить работу устройств, генерирующих аэрозоль, в которых используются вибрационные преобразователи, для обеспечения диапазона различных скоростей генерирования аэрозоля в диапазоне различных рабочих условий.

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать резервуар, заключающий в себе жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерировать аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать электрический вибрационный преобразователь. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать электрический насос, выполненный с возможностью подавать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, из резервуара к элементу, генерирующему аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать схему управления, соединенную с насосом и преобразователем, причем схема управления выполнена с возможностью управлять работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

В соответствии с одним из аспектов изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее резервуар, заключающий в себе жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерировать аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь, электрический насос, выполненный с возможностью подавать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, из резервуара к элементу, генерирующему аэрозоль, и схему управления, соединенную с насосом и преобразователем. Схема управления выполнена с возможностью управлять работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью обеспечивать соответствие работы насоса рабочим параметрам преобразователя. Так, если преобразователь работает при более высокой частоте или большей мощности, управление насосом может осуществляться таким образом, чтобы обеспечивать подачу большего количества жидкости на насос. Это может предотвращать состояние сухости на преобразователе. Аналогичным образом, если преобразователь работает при более низкой частоте или меньшей мощности, управление насосом может осуществляться таким образом, чтобы обеспечивать подачу меньшего количества жидкости. Это может предотвращать или снижать перегрузку преобразователя жидкостью. Схема управления может быть выполнена с возможностью управлять скоростью подачи жидкости из резервуара к элементу, генерирующему аэрозоль, в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Схема управления может быть выполнена с возможностью приводить в действие преобразователь. Схема управления может подавать управляющий сигнал на приводную схему преобразователя, соединенную с преобразователем. Управляющий сигнал может определять рабочие параметры насоса.

Указанные один или более рабочих параметров преобразователя могут включать одно или более из: управляющего напряжения, управляющего тока, импеданса, разности фаз, управляющей частоты, скорости изменения импеданса, скорости изменения тока и скорости изменения напряжения.

Рабочие параметры преобразователя могут определяться, по меньшей мере частично, пользовательским вводом для устройства. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью генерировать аэрозоль для вдыхания пользователем. Устройство может содержать мундштук, на котором пользователь может делать затяжку для вытягивания аэрозоля из устройства. В этом примере пользовательский ввод может представлять собой силу затяжки, осуществляемой пользователем, регистрируемую датчиком потока, соединенным со схемой управления. В качестве альтернативы или дополнительно пользовательский ввод может быть реализован посредством пользовательского интерфейса, такого как кнопка или кнопки или сенсорный экран. Пользователь может выбрать, как будет работать преобразователь, посредством пользовательского интерфейса. Это позволяет пользователю кастомизировать его/ее ощущения.

Управляющая схема может быть выполнена с возможностью принимать сигнал обратной связи от преобразователя, что является преимуществом. Сигнал обратной связи может включать один или более рабочих параметров преобразователя. Схема управления может быть выполнена с возможностью управлять работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи. Применение сигнала обратной связи от преобразователя дает возможность управлять работой насоса в ответ на условия на преобразователе. В частности, избыточная подача или недостаточная подача жидкости может быть определена по сигналу обратной связи или изменению сигнала обратной связи.

Сигнал обратной связи может включать одно или более из: резонансной частоты, импеданса и фазы. Например, отслеживание фазы ответа преобразователя может давать преимущество, поскольку не зависит от величины мощности. Сигнал обратной связи может включать амплитуду или скорость изменения импеданса, тока или фазы.

Схема управления выполнена с возможностью периодически управлять работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи, что дает преимущество. Частая корректировка работы насоса на основании периодического или непрерывного отслеживания обратной связи от преобразователя дает преимущество, заключающееся в возможности предотвращения длительных периодов неэффективных или нежелательных рабочих условий.

Схема управления может быть выполнена с возможностью сравнивать сигнал обратной связи с одним или более порогов для получения результата сравнения и изменять работу насоса в зависимости от указанного результата сравнения. Схема управления может быть выполнена с возможностью изменять работу насоса, если сигнал обратной связи не является желаемым значением или не находится в пределах желаемого диапазона значений.

Указанные один или более порогов, желаемое значение или желаемый диапазон значений, могут быть фиксированными и могут храниться в памяти. В качестве альтернативы, указанные один или более порогов, желаемое значение или желаемый диапазон значений могут быть рассчитаны на основании по меньшей мере одного из: одного или более входных сигналов пользовательского ввода или от датчиков, предшествующих значений сигнала обратной связи и значений или выражений, хранящихся в памяти. Например, схема управления может отслеживать изменения значения сигнала обратной связи на протяжении нескольких циклов и изменять работу насоса на основании значения этих изменений. В другом примере фиксированные пороги, хранящиеся в памяти, и сравнение сигнала обратной связи с одним или более порогов могут использоваться в качестве основания для изменения работы насоса.

Схема управления также может быть выполнена с возможностью управлять преобразователем на основании сигнала обратной связи. Может быть полезно управлять рабочей частотой преобразователя или рабочей мощностью преобразователя (или и рабочей частотой, и рабочей мощностью преобразователя) в ответ на изменения сигнала обратной связи от преобразователя. Управление рабочей частотой может быть полезно для повышения эффективности устройства. Управление рабочей частотой может дать возможность максимизации генерирования аэрозоля.

Элементом, генерирующим аэрозоль, можно управлять посредством схемы управления таким образом, чтобы он работал в различных режимах вибрации. Различные режимы вибрации могут давать различный объем аэрозоля, различные свойства аэрозоля или и то, и другое.

Преобразователь может содержать один или более пьезоэлектрических элементов. Пьезоэлектрические элементы предпочтительны, поскольку они являются энергоэффективными и легкими по весу средствами получения выходной вибрации из электрического входа. Пьезоэлектрические элементы обладают высоким коэффициентом преобразования энергии из электрической в звуковую/механическую энергию. Кроме того, пьезоэлектрические элементы доступны в широком разнообразии материалов и форм. Подача в качестве входа электрического управляющего сигнала на пьезоэлектрический элемент порождает механический выходной сигнал в форме вибрации. Однако в качестве альтернативы применению пьезоэлектрического элемента в преобразователе можно также применять исполнительные элементы, состоящие из одного или более электромагнитных элементов, магнитострикционных элементов или электрострикционных элементов.

Преобразователь может быть частью преобразовательного узла, который образует элемент, генерирующий аэрозоль. Преобразовательный узел может иметь различные формы. В некоторых вариантах реализации преобразовательный узел содержит перфорированную пластину, мембрану или сетку, соединенные с преобразователем. Преобразователь может быть выполнен с возможностью заставлять перфорированную пластину, мембрану или сетку вибрировать на одной или более частотах. Вибрация перфорированной пластины, мембраны или сетки может продавливать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, через перфорированную пластину, мембрану или сетку, что может приводить к образованию аэрозоля, содержащего капли жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

Преобразователь может быть выполнен с возможностью заставлять пластину, мембрану или поверхность вибрировать на одной или более частотах. Вибрация пластины, мембраны или поверхности может продавливать жидкость через смежную сетку или перфорированную мембрану, что может приводить к образованию аэрозоля, содержащего капли жидкого субстрата, образующего аэрозоль.Схема управления может быть выполнена с возможностью обеспечивать работу преобразователя в ультразвуковом диапазоне частот, выше 20 кГц. Предпочтительно схема управления выполнена с возможностью обеспечивать работу преобразователя при частоте от 50 кГц до 300 кГц и более предпочтительно от 100 кГц до 200 кГц.

Перфорированная пластина, мембрана или сетка могут содержать одно или более сопел. В настоящем документе термин «сопло» относится к проему, отверстию или каналу через пластину, мембрану или сетку, который(-ое) обеспечивает проход для перемещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через пластину, мембрану или сетку. Сопла могут иметь такие индивидуальные размеры и быть расположены друг относительно друга таким образом, чтобы обеспечивать заданный желаемый рисунок образования капель аэрозоля.

Перфорированная пластина или мембрана может быть образована из любого подходящего материала. В качестве примера и без ограничения пластина или мембрана может быть образована из полимерного материала, обеспечивая тем самым преимущества уменьшения массы и инерции. Однако пластина или мембрана может быть изготовлена из любого другого материала, такого как металлический материал. Пластина или мембрана может быть композитом из двух или более различных материалов. Выбор материала (материалов), используемого для пластины или мембраны, может зависеть от конкретного жидкого субстрата (субстратов), образующего аэрозоль, который предполагается использовать и аэрозолизировать. Например, очень желательно выбрать материал для пластины или мембраны, который не вступает в химическую реакцию или не разрушается в результате контакта с выбранным жидким субстратом, образующим аэрозоль. Только в качестве примера пластина или мембрана может быть образована из палладия, нержавеющей стали, медно-никелевого сплава, полиимида, полиамида, нитрида кремния или нитрида алюминия.

Пропускная способность для жидкости элемента, генерирующего аэрозоль, зависит от различных параметров конструкции и работы. Для вибрационной перфорированной пластины пропускная способность представляет собой функцию числа сопел и их диаметров. Типичная желаемая пропускная способность для устройства может лежать в диапазоне от 0 мкл/с до 10 мкл/с. Это может быть достигнуто, например, с использованием перфорированной пластины содержащей около 800 отверстий диаметром 5 мкм, работающей с частотой около 140 кГц при управляющем напряжении, составляющем около 50 В между пиками (т. е. размах колебания).

В некоторых вариантах реализации преобразовательный узел содержит распылительную поверхность, выполненную с возможностью контактировать с жидким субстратом, образующим аэрозоль, и электроды на преобразователе, выполненные с возможностью генерировать поверхностные акустические волны (SAW, ПАВ) на распылительной поверхности. ПАВ генерируют капли жидкого субстрата, образующего аэрозоль, которые образуют аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать датчик, соединенный со схемой управления. Схема управления может быть выполнена с возможностью управлять рабочими параметрами преобразователя или насоса в зависимости от выходного сигнала от одного или более датчиков.

Преобразователем можно управлять таким образом, чтобы он работал в ответ на запрос на аэрозоль от пользователя.

Указанные один или более датчиков могут содержать датчик потока воздуха. Схема управления может быть выполнена с возможностью обеспечивать работу насоса в ответ на входной сигнал от датчика потока воздуха. В примере устройства, генерирующего аэрозоль, выполненного с возможностью генерировать аэрозоль для вдыхания пользователем, датчик потока воздуха может фиксировать поток воздуха через устройство, указывающий на затяжку, осуществляемую пользователем. Схема управления может активировать насос и преобразователь в ответ на фиксацию затяжки, осуществляемой пользователем. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук, через который пользователь может втягивать генерируемый аэрозоль.

Схема управления может обеспечивать работу насоса в соответствии с запросом пользователя на основании обнаруживаемых затяжек, осуществляемых пользователем. Преобразователь может работать в импульсном режиме с продолжительностью импульса, составляющей, например, от 1 с до 3 с, или в течении времени, пока датчик потока воздуха определяет скорость потока воздуха выше порога. Схема управления может управлять работой преобразователя так, чтобы напряжение, частота или мощность увеличивались при увеличении скорости потока воздуха для создания большего количества аэрозоля при более высокой скорости потока воздуха.

Указанные один или более датчиков могут включать датчик температуры или датчик влажности. Изменения окружающей температуры или влажности могут влиять на работу преобразователя и свойства генерируемого аэрозоля. Преобразовательный узел также может увеличивать температуру во время применения, что может изменять резонансное поведение преобразователя и может изменять свойства жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль.

Указанные один или более датчиков могут включать датчик для определения идентичности жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Может быть желательно обеспечивать работу системы с разными параметрами для различных жидких субстратов, образующих аэрозоль.

Схема управления может быть выполнена с возможностью останавливать работу насоса за заданное время перед остановкой работы преобразователя, что является преимуществом. Это снижает вероятность того, что жидкость, поданная насосом, не будет преобразована в аэрозоль и останется на преобразовательном узле. Такие остатки жидкость могут неконтролируемо вытекать из устройства.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать пользовательский интерфейс, такой как кнопка, кнопки или сенсорный экран. Схема управления может быть выполнена с возможностью управлять рабочими параметрами преобразователя в зависимости от входного сигнала от пользовательского интерфейса. Это может позволять пользователю кастомизировать его/ее ощущения.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать память. Схема управления может быть выполнена с возможностью управлять рабочими параметрами преобразователя в зависимости от предпочтений пользователя, сохраненных в памяти.

Насос может представлять собой микронасос. В настоящем документе микронасос представляет собой насос, имеющий размеры, достаточно малые для того, чтобы сделать возможным его встраивание в удерживаемое рукой устройство. Микронасос может иметь функциональные размеры в микрометровом диапазоне. Микронасос может обеспечивать пропускную способность для жидкости, составляющую несколько микролитров в секунду. Например, работа микронасоса может обеспечивать пропускную способность для жидкости, составляющую от 0 мкл/с до 100 мкл/с, от 0 мкл/с до 50 мкл/с или от 0 мкл/с до 10 мкл/с. Насос может представлять собой механический насос, диафрагменный насос, пьезоэлектрический насос, перистальтический насос, электро-гидродинамический или магнито-гидродинамический насос, электро-осмотический насос, фрикционный насос или роторный насос.

Насос может функционировать как клапан, предотвращая выход жидкости в элемент, генерирующий аэрозоль, когда он не активирован. Это снижает вероятность нежелательного выхода жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из устройства.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть портативным или удерживаемым рукой устройством. Устройство, генерирующее аэрозоль, может вырабатывать аэрозоль для вдыхания пользователем. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук, через который пользователь может втягивать аэрозоль, генерируемый устройством.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания, который подает питание на насос и преобразователь.Источник питания может представлять собой любой подходящий источник питания, например источник напряжения постоянного тока, такой как батарея. В предпочтительном варианте источник питания является перезаряжаемым. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В альтернативном варианте осуществления источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.

Схема управления может содержать один или более микропроцессоров. Указанные один или более микропроцессоров могут содержать программируемый микропроцессор.Термин «схема управления» охватывает любые управляющую электронику и процессор(ы), выполненные с возможностью использования в генерировании управляющего сигнала для преобразователя, а также любой машиночитаемый носитель, хранящий инструкции для использования в генерировании управляющего сигнала. В качестве примера схема управления может принимать форму управляющей электроники и энергонезависимого машиночитаемого носителя (такого как модуль памяти компьютера), причем управляющая электроника содержит блок управления, соединенный с энергонезависимым машиночитаемым носителем или содержащий его. Блок управления может сам содержать или быть соединенным с компьютерным процессором. Энергонезависимый машиночитаемый носитель может содержать инструкции для использования в генерировании управляющего сигнала.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой персональный испаритель для доставки никотина или каннабиноидов пользователю. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, выполненное с возможностью нетеплового генерирования вдыхаемого аэрозоля.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать нагреватель для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, либо до того, как он аэрозолизирован элементом, генерирующим аэрозоль, либо после того, как он образовал аэрозоль. Нагревание субстрата, образующего аэрозоль, может обеспечивать более желательные ощущения для пользователя.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать множество составных частей. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать основной блок и картридж. Картридж может содержать резервуар жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Основной блок может содержать источник питания и схему управления. Преимуществом является то, что насос заключен в основном блоке, но может быть расположен в картридже. Элемент, генерирующий аэрозоль, может быть частью основного блока или частью картриджа. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать более двух частей. Например, насос и элемент, генерирующий аэрозоль, могут быть заключены в распылительном компоненте, который выполнен с возможностью отсоединения от основного блока, заключающего в себе источник питания, и отдельный картридж, содержащий резервуар для жидкости, может быть присоединен к распылительному компоненту.

В другом аспекте изобретения предложен способ обеспечения работы устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит резервуар для жидкости, элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерировать аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь и электрический насос, выполненный с возможностью подавать жидкость из резервуара для жидкости к элементу, генерирующему аэрозоль. Способ включает управление работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Этот способ может давать возможность обеспечивать соответствие подачи жидкости на элемент, генерирующий аэрозоль, рабочим параметрам преобразователя. Так, если преобразователь работает при более высокой частоте или большей мощности, управление насосом может осуществляться таким образом, чтобы обеспечивать подачу большего количества жидкости на насос. Это может предотвращать состояние сухости на преобразователе. Аналогично, если преобразователь работает с более низкой частотой или более низким уровнем мощности, управление насосом может осуществляться таким образом, чтобы подавать меньшее количество жидкости. Это может предотвращать или снижать перегрузку преобразователя жидкостью.

Этап управления может включать управление скоростью подачи жидкости из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль, в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Указанные один или более рабочих параметров могут включать одно или более из: управляющего напряжения, управляющего тока, резонансной частоты, импеданса, разности фаз, управляющей частоты, скорости изменения импеданса, скорости изменения тока и скорости изменения напряжения.

Способ может дополнительно включать: прием сигнала обратной связи от преобразователя. Этап управления может в этом случае включать управление работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи.

Сигнал обратной связи может включать одно или более из: резонансной частоты, импеданса и фазы. Сигнал обратной связи может включать амплитуду или скорость изменения импеданса, тока или фазы.

Способ может включать периодическое управление работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи.

Способ может включать сравнение сигнала обратной связи с одним или более порогами для получения результата сравнения и корректировку работы насоса в зависимости от указанного результата сравнения.

Способ может включать корректировку работы насоса таким образом, чтобы поддерживать сигнал обратной связи, соответствующим желаемому значению или в пределах желаемого диапазона значений. Способ может включать управление преобразователем на основании сигнала обратной связи.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать один или более датчиков, а способ может включать управление рабочими параметрами преобразователя в зависимости от выходного сигнала от одного или более датчиков.

Указанные один или более датчиков могут содержать датчик потока воздуха. Способ может включать обеспечение работы насоса в ответ на выходной сигнал от датчика потока воздуха.

Указанные один или более датчиков могут включать датчик температуры или датчик влажности.

Указанные один или более датчиков могут включать датчик для определения идентичности жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

Способ может включать прекращение работы насоса за заданное время перед остановкой работы преобразователя.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать пользовательский интерфейс. Способ может включать управление рабочими параметрами преобразователя в зависимости от входного сигнала от пользовательского интерфейса.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать память. Способ может включать управление рабочими параметрами преобразователя в зависимости от предпочтений пользователя или заданных значений, сохраненных в памяти.

Способ может включать управление преобразователем таким образом, чтобы он работал в ответ на запрос на аэрозоль от пользователя.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть таким, как описано применительно к первому аспекту изобретения. В частности, устройство, генерирующее аэрозоль, применяемое в способе по второму аспекту изобретения, может содержать любой из элементов устройства, генерирующего аэрозоль, описанного в связи с первым аспектом изобретения.

В обоих аспектах изобретения используемый жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может принимать множество различных форм. В следующих абзацах описаны различные приведенные в качестве примера, но не ограничения, материалы и композиции для жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как вкусоароматические вещества.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может содержать глицерин. Вещество для образования аэрозоля может содержать пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотиновую концентрацию от приблизительно 2% до приблизительно 10%.

Первый и второй аспекты изобретения относятся к управлению насосом на основании одного или более рабочих параметров преобразователя в системе, генерирующей аэрозоль. Также возможно подавать жидкость на элемент, генерирующий аэрозоль, пассивным образом, за счет гравитации или впитывающего материала, например, вместо использования насоса. В этом случае указанные один или более рабочих параметров преобразователя могут использоваться для управления преобразователем. Управление преобразователем на основе обратной связи может использоваться для адаптирования работы преобразователя к нагрузке жидкостью.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать преобразователь. Преобразователь может представлять собой пьезоэлектрический преобразователь. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать приводную схему, соединенную с преобразователем и выполненную с возможностью подавать колебательный ток на преобразователь. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать схему управления, соединенную с приводной схемой и выполненную с возможностью отслеживать один или более рабочих параметров преобразователя, причем схема управления выполнена с возможностью управлять работой приводной схемы на основании указанных одного или более рабочих параметров преобразователя.

Настоящее изобретение определено в формуле изобретения. Тем не менее, ниже предоставлен не являющийся исчерпывающим перечень неограничивающих примеров. Любой один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любым одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в настоящем документе.

Пример 1: Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее: резервуар, заключающий в себе жидкий субстрат, образующий аэрозоль; элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерировать аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь; электрический насос, выполненный с возможностью подавать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль; и схему управления, соединенную с насосом и преобразователем, причем схема управления выполнена с возможностью управлять работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Пример 2: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 1, в котором схема управления выполнена с возможностью управлять скоростью подачи жидкости из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль, в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Пример 3: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 1 или примером 2, в котором схема управления выполнена с возможностью приводить в действие преобразователь.

Пример 4: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором указанные один или более рабочих параметров включают одно или более из: управляющего напряжения, управляющего тока, резонансной частоты, импеданса, разности фаз, управляющей частоты, скорости изменения импеданса, скорости изменения тока и скорости изменения напряжения.

Пример 5: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором схема управления выполнена с возможностью принимать сигнал обратной связи от преобразователя и выполнена с возможностью управлять работой насоса в зависимости от указанного сигнала обратной связи.

Пример 6: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 5, в котором сигнал обратной связи включает одно или более из: резонансной частоты, импеданса и фазы.

Пример 7: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 5 или 6, в котором схема управления выполнена с возможностью периодически управлять работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи.

Пример 8: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 5, 6 или 7, в котором схема управления выполнена с возможностью сравнивать сигнал обратной связи с одним или более порогов для получения результата сравнения и изменять работу насоса в зависимости от указанного результата сравнения.

Пример 9: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 8, в котором схема управления выполнена с возможностью изменять работу насоса, если сигнал обратной связи не является желаемым значением или не находится в пределах желаемого диапазона значений.

Пример 10: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров 5-9, в котором схема управления выполнена с возможностью управлять преобразователем на основании сигнала обратной связи.

Пример 11: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором обеспечена возможность управления посредством схемы управления элементом, генерирующим аэрозоль, чтобы он работал в разных режимах вибрации.

Пример 12: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором преобразователь содержит пьезоэлектрический элемент.

Пример 13: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором элемент, генерирующий аэрозоль, содержит перфорированную пластину, соединенную с преобразователем.

Пример 14: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, дополнительно содержащее датчик, соединенный со схемой управления, причем схема управления выполнена с возможностью управлять рабочими параметрами преобразователя в зависимости от выходного сигнала от одного или более датчиков.

Пример 15: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 14, в котором указанные один или более датчиков включают датчик потока воздуха.

Пример 16: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 15, в котором схема управления выполнена с возможностью обеспечивать работу насоса в ответ на входной сигнал от датчика потока воздуха.

Пример 17: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 14, 15 или 16, в котором указанные один или более датчиков включают датчик температуры или датчик влажности.

Пример 18: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером 14, 15, 16 или 17, в котором указанные один или более датчиков включают датчик для определения идентичности жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

Пример 19: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором схема управления выполнена с возможностью прекращать работу насоса за заданное время перед остановкой работы преобразователя.

Пример 20: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, дополнительно содержащее пользовательский интерфейс, причем схема управления выполнена с возможностью управлять рабочими параметрами преобразователя в зависимости от входного сигнала от пользовательского интерфейса.

Пример 21: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, дополнительно содержащее память, причем схема управления выполнена с возможностью управлять рабочими параметрами преобразователя в зависимости от предпочтений пользователя, сохраненных в памяти.

Пример 22: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором насос представляет собой микронасос.

Пример 23: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором управление преобразователем осуществляется таким образом, чтобы он работал в ответ на запрос на аэрозоль от пользователя.

Пример 24: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, содержащее мундштук, через который пользователь может втягивать генерируемый аэрозоль.

Пример 25: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой удерживаемое рукой устройство.

Пример 26: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, содержащее батарею, которая подает питание на насос и преобразователь.

Пример 27: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой персональный испаритель для доставки никотина или каннабиноидов пользователю.

Пример 28: Способ обеспечения работы устройства, генерирующего аэрозоль, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, содержит резервуар для жидкости, элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерировать аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь и электрический насос, выполненный с возможностью подавать жидкость из резервуара для жидкости к элементу, генерирующему аэрозоль, включающий:

управление работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Пример 29: Способ в соответствии с примером 28, отличающийся тем, что этап управления включает управление скоростью подачи жидкости из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль, в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

Пример 30: Способ в соответствии с примером 28 или 29, отличающийся тем, что указанные один или более рабочих параметров включают одно или более из: управляющего напряжения, управляющего тока, резонансной частоты, импеданса, разности фаз, управляющей частоты, скорости изменения импеданса, скорости изменения тока и скорости изменения напряжения.

Пример 31: Способ в соответствии с примером 28, 29 или 30, дополнительно включающий: прием сигнала обратной связи от преобразователя, и при этом этап управления включает управление работой насоса в зависимости от указанного сигнала обратной связи.

Пример 32: Способ в соответствии с примером 31, в котором сигнал обратной связи включает одно или более из: резонансной частоты, импеданса и фазы.

Пример 33: Способ в соответствии с примером 31 или 32, включающий периодическое управление работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи.

Пример 34: Способ в соответствии с примером 31, 32 или 33, включающий сравнение сигнала обратной связи с одним или более порогами для получения результата сравнения и корректировку работы насоса в зависимости от указанного результата сравнения.

Пример 35: Способ в соответствии с любым из примеров 31-34, включающий корректировку работы насоса таким образом, чтобы поддерживать сигнал обратной связи, соответствующим желаемому значению или в пределах желаемого диапазона значений.

Пример 36: Способ в соответствии с любым из примеров 31-35, включающий управление преобразователем на основании сигнала обратной связи.

Пример 37: Способ в соответствии с любым из примеров 28-36, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, содержит один или более датчиков, включающий управление рабочими параметрами преобразователя в зависимости от выходного сигнала от одного или более датчиков.

Пример 38: Способ в соответствии с примером 37, в котором указанные один или более датчиков включают датчик потока воздуха.

Пример 39: Способ в соответствии с примером 38, включающий обеспечение работы насоса в ответ на входной сигнал от датчика потока воздуха.

Пример 40: Способ в соответствии с примером 37, 38 или 39, в котором указанные один или более датчиков включают датчик температуры или датчик влажности.

Пример 41: Способ в соответствии с примером 37, 38, 39 или 40, в котором указанные один или более датчиков включают датчик для определения идентичности жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

Пример 42: Способ в соответствии с любым из примеров 28-41, включающий прекращение работы насоса за заданное время перед остановкой работы преобразователя.

Пример 43: Способ в соответствии с любым из примеров 28-42, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, содержит пользовательский интерфейс, причем способ включает управление рабочими параметрами преобразователя в зависимости от входного сигнала от пользовательского интерфейса.

Пример 44: Способ в соответствии с любым из примеров 28-43, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, содержит память, причем способ включает управление рабочими параметрами преобразователя в зависимости от предпочтений пользователя, сохраненных в памяти.

Пример 45: Способ в соответствии с любым из примеров 28-44, включающий управление преобразователем таким образом, чтобы он работал в ответ на запрос на аэрозоль от пользователя.

Далее будут дополнительно описаны примеры со ссылкой на графические материалы, на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение устройства, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 иллюстрирует подачу жидкости на вибрационный преобразователь с пластиной;

Фиг. 3 представляет собой схематическую иллюстрацию управления на основании обратной связи, используемого в одном из вариантов осуществления изобретения;

Фиг. 4 представляет собой схематическую иллюстрацию управления на основании обратной связи, используемого в одном из вариантов осуществления изобретения;

Фиг. 5a и 5b иллюстрируют поведение преобразователя при различных нагрузках жидкостью;

Фиг. 6 иллюстрирует измерительную схему для получения измеренного значения импеданса и фазы преобразователя для обратной связи;

Фиг. 7 иллюстрирует сигналы обратной связи на основании импеданса и тока; и

Фиг. 8 иллюстрирует поведение преобразователя с течением времени при переменной нагрузке жидкостью.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение устройства, генерирующего аэрозоль, содержащего насос и элемент, генерирующий аэрозоль. Устройство 10, генерирующее аэрозоль, представляет собой удерживаемый рукой испаритель с мундштуком 12, через который пользователь может вдыхать генерируемый аэрозоль. Устройство содержит кожух 20, заключающий в себе источник 22 питания и блок 24 управления, микронасос 26, преобразовательный узел 28, включающий элемент, генерирующий аэрозоль, и вибрационный преобразователь, и компоненты 30 пользовательского интерфейса, включая датчик потока воздуха и по меньшей мере одну кнопку ввода. В устройстве размещен картридж 32, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль, из которого микронасос может подавать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, на преобразовательный узел 28.

Источник 22 питания представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею. Батарея соединена с блоком 24 управления и подает питание как на микронасос 26, так и на преобразовательный узел 28 через блок управления. Блок 24 управления содержит схему 25 управления, приводную схему 27 насоса и приводную схему 29 преобразователя. Схема 25 управления может включать память и контроллер, например программируемую пользователем матрицу логических элементов (FPGA) или программируемый микроконтроллер (MCU). Характеристики вибрационного преобразователя и микронасоса хранятся в памяти и считываются во время работы.

Микронасос может представлять собой механический насос, диафрагменный насос, пьезоэлектрический насос, перистальтический насос, электро-гидродинамический или магнито-гидродинамический насос, электро-осмотический насос, фрикционный насос или роторный насос. Примером подходящего микронасоса является микронасос mp6 производства Bartels Mikrotechnik GmbH, Konrad-Adenauer-Allee 11, 44263 Dortmund, Germany (Дортмунд, Германия), в котором используется пьезоэлектрическая диафрагма в комбинации с пассивными обратными клапанами.

Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит пьезоэлектрический преобразователь, который приводит в действие перфорированную пластину. Фиг. 2 иллюстрирует компоновку преобразователя и пластины. Как показано на Фиг. 2, преобразовательный узел 28 содержит вибрационную пластину 100 и преобразователь 102, заключенный в кожухе 104 генератора аэрозоля. Кожух 104 содержит полую цилиндрическую коробку, имеющую впускное отверстие 105 и выпускное отверстие 106, выровненные по оси и расположенные с противоположных сторон кожуха 104.

Вибрационная пластина 100 содержит по существу круглый алюминиевый диск, имеющий толщину приблизительно 2 мм и диаметр приблизительно 15 мм. Множество перфораций 103 проходят от впускной стороны 108 до противоположной выпускной стороны 109 вибрационной пластины. Указанное множество перфораций образуют матрицу, имеющую по существу круглую форму. По существу круглая матрица имеет диаметр приблизительно 7 мм и расположена по существу по центру в пластине 100.

Перфорации имеют по существу круглое поперечное сечение и сужаются от впускной стороны 108 к выпускной стороне 109 вибрационной пластины 100. Указанные каналы имеют диаметр приблизительно 8 мкм с впускной стороны и диаметр приблизительно 6 мкм с выпускной стороны. Перфорации обычно выполняют посредством высокоскоростного лазерного сверления. Указанное множество перфораций состоит из около 4000 перфораций, расположенных через равные промежутки в пределах матрицы.

Преобразователь 102 содержит пьезоэлектрический преобразователь. Пьезоэлектрический преобразователь представляет собой по существу круглый кольцевой диск из пьезоэлектрического материала, обычно цирконата титаната (PZT). Пьезоэлектрический преобразователь имеет толщину приблизительно 2 мм, внешний диаметр приблизительно 17 мм и внутренний диаметр приблизительно 8 мм.

Как показано на Фиг. 2, преобразователь 102 находится в прямом контакте с вибрационной пластиной 100 с выпускной стороны 109 вибрационной пластины. Внутренний диаметр пьезоэлектрического преобразователя 102 окружает матрицу перфораций 103 таким образом, что открытые концы перфораций на выпускной стороне не покрыты пьезоэлектрическим преобразователем 102. В других вариантах осуществления (не показаны) предусмотрена возможность нахождения пьезоэлектрического преобразователя 102 в прямом контакте с вибрационной пластиной 100 с впускной стороны 108.

Вибрационная пластина 100 и пьезоэлектрический преобразователь 102 поддерживаются внутри кожуха 104 парой эластомерных О-образных колец 111, которые обеспечивают возможность вибраций вибрационной пластины 100 и пьезоэлектрического преобразователя 102 внутри кожуха 104. Вибрационная пластина 100 и пьезоэлектрический преобразователь 102 удерживаются вместе давлением со стороны противоположных О-образных колец 111. Тем не менее, в других вариантах осуществления (не показаны) вибрационная пластина 100 и пьезоэлектрический преобразователь 102 могут быть связаны с помощью любых подходящих средств, таких как адгезивный слой.

Вибрационная пластина 100 и пьезоэлектрический преобразователь 102 расположены внутри кожуха 104 таким образом, что матрица перфораций 103 выровнена коаксиально с впускными и выпускными отверстиями 105, 106 кожуха 104.

Один или более пружинных штифтов 110 проходят через отверстие 112 в кожухе 104 для обеспечения электрического соединения пьезоэлектрического преобразователя 102 со схемой управления и батареей устройства. Указанные один или более пружинных штифтов 110 удерживаются в контакте с пьезоэлектрическим преобразователем 102 давлением, а не посредством механического соединения, таким образом, что поддерживается хороший электрический контакт во время вибраций пьезоэлектрического преобразователя 102.

При использовании микронасос 26 подает жидкость из резервуара для жидкости на перфорированную пластину 100. Как показано на Фиг. 3, трубка 114 для подачи жидкости проходит от кожуха 104 и заканчивается смежно с впускной стороной 108 пластины 100 у матрицы перфораций 103. При использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, (на показан) подается насосом через трубку 114 для подачи жидкости.

Устройство содержит по меньшей мере один впуск 16 для воздуха в кожухе, выпуск 14 для воздуха через мундштук и путь потока воздуха, который проходит от впуска 14 для воздуха до выпуска 16 для воздуха вдоль элемента, генерирующего аэрозоль. Когда пользователь делает затяжку на мундштуке, воздух втягивается через впуск для воздуха, вдоль вибрационной пластины 100 к выпуску для воздуха.

Компоненты 30 пользовательского интерфейса включают датчик потока воздуха. Датчик потока воздуха может представлять собой любой подходящий датчик потока воздуха, такой как микрофон. Когда пользователь осуществляет затяжку на выпуске для воздуха мундштука, окружающий воздух втягивается через впуск для воздуха. Датчик потока воздуха размещен с возможностью определять этот поток воздуха. Когда датчик потока воздуха определяет поток воздуха, указывающий на затяжку, осуществляемую пользователем, блок 24 управления активирует пьезоэлектрический преобразователь 102 и микронасос 26. Батарея подает электропитание на пьезоэлектрический преобразователь 102 под контролем блока 24 управления, и он вибрирует, деформируясь в направлении толщины. Пьезоэлектрический преобразователь 102 передает вибрации на вибрационную пластину 100, которая вибрирует, также деформируясь в направлении толщины. Вибрации вибрационной пластины 100 приводят к деформации множества перфораций 103, что приводит к вытягиванию жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из трубки 114 для подачи через указанное множество перфораций 103 на впускной стороне 108 вибрационной пластины 100 и выбрасыванию распыленных капель жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из каналов на выпускной стороне 109 вибрационной пластины 100 с образованием аэрозоля. Капли аэрозоля, выбрасываемые из вибрационной пластины 100 смешиваются с и захватываются потоком воздуха от впуска и уносятся в направлении выпуска 124 для воздуха для вдыхания пользователем.

Компоненты пользовательского интерфейса могут включать кнопку включения/выключения таким образом, что устройство необходимо включить перед тем, как питание может быть подано на микронасос или преобразователь. Компоненты пользовательского интерфейса могут также включать интерфейс, который позволяет пользователю выбирать различные режимы или настройки.

Блок управления координирует управление микронасосом и преобразователем. Первый вариант осуществления схемы управления показан на Фиг. 3. На Фиг. 3 показана схема 25 управления, соединенная как с приводной схемой 27 насоса, так и с приводной схемой 29 преобразователя. Приводная схема 27 насоса соединена с насосом 26, а приводная схема 29 преобразователя соединена с преобразователем 102. В этом варианте осуществления рабочие параметры преобразователя 102 определяют на основании входного сигнала от датчика 30 потока воздуха и информации, сохраненной в памяти. Задающий ток, подаваемый на преобразователь, имеет исходную частоту и длину волны, основанные на параметрах, хранящихся в памяти. В процессе изготовления устройства может быть определен частотный отклик преобразовательного узла, включая вибрационную пластину 100, и заданы исходные частота и форма волны. Схема 25 управления управляет приводной схемой преобразователя для управления током, подаваемым на преобразователь, и приводной схемой насоса для управления током, подаваемым на микронасос. В этом случае управляющий ток, подаваемый на преобразователь, можно изменять на основании силы определяемого потока воздуха. Более высокая определенная скорость потока воздуха может приводить к подаче тока более высокой частоты или более высокой амплитуды на преобразователь от приводной схемы 29 преобразователя для генерирования большего объема аэрозоля. Схема 25 управления управляет приводной схемой насоса на основании параметров, подаваемых на приводную схему преобразователя. В случае подачи большего тока на преобразователь для создания определенной выработки аэрозоля, соответствующие параметры насоса могут быть считаны из памяти, и управление приводной схемой насоса будет осуществляться соответственно для обеспечения соответствия количества жидкости, подаваемой на элемент, генерирующий аэрозоль.

В другом варианте осуществления блок управления может принимать сигнал обратной связи от преобразователя, указывающий на состояние преобразователя, например на присутствие на преобразователе достаточного, недостаточного или слишком большого количества жидкости. Эта компоновка проиллюстрирована на Фиг. 4. На Фиг. 4 снова показана схема 25 управления, соединенная как с приводной схемой 27 насоса, так и с приводной схемой 29 преобразователя. Приводная схема 27 насоса соединена с насосом 26, а приводная схема 29 преобразователя соединена с преобразователем 102. Однако в компоновке, представленной на Фиг. 4, сигнал обратной связи от преобразователя передают в схему управления. Сигнал обратной связи является показателем состояния нагрузки на преобразователь, и он может представлять собой, например, резонансную частоту, импеданс или фазу. Нагрузка на преобразователь зависит от того, сколько жидкости присутствует на перфорированной пластине 100. Соответственно, сигнал обратной связи указывает, является ли количество жидкости на перфорированной пластине достаточным, недостаточным или слишком большим.

Фиг. 5a и 5b иллюстрируют поведение преобразователя при различных нагрузках жидкостью, которые могут образовывать сигнал обратной связи. На Фиг. 5a показан импеданс в диапазоне частот, охватывающем главный резонансный пик преобразователя. Сплошной линией показан импеданс в отсутствие нагрузки на преобразователь, пунктирной линией показан импеданс для случая, когда нагрузка жидкостью соответствует нормальным рабочим условиям для генерирования аэрозоля, а штрих-пунктирной линией показан импеданс для случая, когда количество жидкости на перфорированной пластине слишком велико, что может случиться, если насос подает слишком много жидкости. Видно, что импеданс насоса можно использовать в качестве показателя условий на перфорированной пластине, связанных с жидкостью. На Фиг. 5b показана фаза преобразователя в том же диапазоне частот. В этом случае снова сплошной линией показана фаза в отсутствие жидкости на преобразователе, пунктирной линией показана фаза для случая, когда нагрузка жидкостью соответствует нормальным рабочим условиям для генерирования аэрозоля, а штрих-пунктирной линией показана фаза в случае, когда количество жидкости на перфорированной пластине слишком велико. Для фиксированной рабочей частоты фазовый угол уменьшается при повышении нагрузки жидкостью, при этом реактивное сопротивление преобразователя может становиться емкостным. Увеличение нагрузки жидкостью также приводит к снижению резонансной частоты преобразователя.

Подача сигнала обратной связи, указывающего на нагрузку на перфорированной пластине, позволяет схеме управления корректировать управление насосом для предотвращения перегрузки или недостаточной нагрузки. Сигнал обратной связи может подаваться на схему управления непрерывно. Существуют различные способы, которые можно применять для измерения импеданса, фазы и частоты. Например, мостиковые схемы, такие как мост Уитстона, интегральные схемы, такие как AD5941 и CD4040, фазовый компаратор или фазочастотные детекторы на основе логических элементов или система на кристалле (SoC), например, Xilinx Zynq 710. Фиг. 6 иллюстрирует измерительную схему для получения измеренного значения импеданса и фазы преобразователя для обратной связи. Преобразователь показан пунктирным прямоугольником 200 как содержащий сопротивление и R_T и реактивное сопротивление X_T. Последовательно подключенный резистор 210 используется для измерения электрического тока в преобразователе. Напряжение V_S фиксированной частоты и амплитуды, прикладывается приводной схемой преобразователя, а измеряются напряжение на преобразователе V_T и резисторе V_R. Это дает возможность вычисления импеданса Z_T преобразователя и фазы θ= arc tan (X_T/R_T).

Схема управления использует сигнал обратной связи для изменения тока или напряжения, прикладываемых к насосу приводной схемой насоса. Фиг. 7 иллюстрирует сигналы обратной связи на основании импеданса и тока. Изменение импеданса с течением времени показано сплошной линией. Соответствующий ток показан прерывистой линией. Ток в условиях стабильной нагрузки, в правой части Фиг. 7, составляет около 40 мА. Ток возрастает при снижении нагрузки. Соответственно, схема управления может быть выполнена с возможностью обнаруживать, когда достигается порог для тока, скажем, 50 мА, что указывает на то, что подается слишком малое количество жидкости. Соответственно, как показано на Фиг. 7, исходно подается слишком малое количество жидкости, и ток превышает порог, составляющий 50 мА. Схема управления увеличивает подачу жидкости от насоса до достижения стабильных условий. Отслеживание сигнала обратной связи и сравнение с порогом или порогами могут осуществляться на непрерывной основе в течение работы преобразователя.

Аналогичное управление может быть основано на импедансе, что иллюстрирует Фиг. 7, где пороги для импеданса используются таким же образом, как пороги для тока. В примере, показанном на Фиг. 7, импеданс нагрузки в стабильных условиях лежит в диапазоне от 420 Ом до 470 Ом. Во всех случаях, когда импеданс выходит за пределы некоторого интервала, например падает ниже 400 Ом или составляет выше 500 Ом, схема управления отправляет измененные управляющие параметры на приводную схему насоса для поддержания стабильного генерирования аэрозоля либо, в качестве альтернативы, для прекращения генерирования аэрозоля.

Если схема управления прекращает генерирование аэрозоля на основании сигнала обратной связи, сначала прекращается подача управляющего сигнала насоса. Через заданный период времени подача управляющего сигнала преобразователя прекращается. Это гарантирует, что жидкость, уже находящаяся на преобразователе, преобразуется в аэрозоль и не замещается дополнительной жидкостью. Это снижает вероятность вытекания жидкости из устройства после прекращения его работы.

В качестве альтернативы использованию фиксированных порогов можно отслеживать скорость изменения импеданса посредством схемы управления для определения необходимого изменения управляющего сигнала насоса или управляющего сигнала преобразователя. Изменения импеданса, превышающие заданную величину за заданный период времени, могут указывать на нестабильные условия на элементе, генерирующем аэрозоль.

Фиг. 8 иллюстрирует, как фаза обеспечивает сигнал обратной связи, являющийся показателем нагрузки преобразователя с течением времени. На Фиг. 8 показаны фаза и ток с лечением времени преобразователя, который работает при фиксированных частоте и напряжении. Установленная подача жидкости на преобразователь от насоса слишком низка для данной скорости генерирования аэрозоля преобразователем. Это несоответствие между пропускной способностью преобразователя и скоростью потока насоса приводит к прерывистому генерированию аэрозоля. Жидкость, подаваемая на преобразователь, быстро преобразуется в аэрозоль, и после этого возникает задержка перед поступлением достаточного количества жидкости. В отсутствие нагрузки преобразователя фазовый угол имеет большую положительную величину. При добавлении жидкости фазовый угол скачкообразно падает. В этом примере переход преобразователя снова в ненагруженное состояние занимает всего около 0,4 секунды. При использовании фазового угла схема управления может корректировать работу насоса для подачи жидкости с более высокой скоростью, обеспечивая условия стационарного состояния на преобразователе. Использование фазы в качестве сигнала обратной связи имеет преимущество, заключающееся в том, что на нее не оказывают значительного влияния изменения величины напряжения, подаваемого на преобразователь.

Сигнал обратной связи также может использоваться для определения управляющего сигнала, подаваемого на преобразователь. Например, в случае, если определяется снижение нагрузки жидкостью, управляющий сигнал на преобразователь может быть изменен для уменьшения пропускной способности и уравновешивания пропускной способности со скоростью подачи насоса. Эта система может обеспечивать как переменную скорость генерирования аэрозоля для удовлетворения потребностей пользователя, так и стабильные условия нагрузки на элемент, генерирующий аэрозоль.

Также может быть полезно настраивать управляющую частоту преобразователя на основании сигнала обратной связи для оптимизации эффективности. Если импеданс преобразователя соответствует импедансу приводной схемы преобразователя, энергоэффективность может быть максимизирована. При изменении импеданса преобразователя с изменением условий нагрузки сигнал обратной связи можно использовать для изменения управляющей частоты преобразователя для поддержания одинакового импеданса.

Группа изобретений относится к табачной промышленности, в частности к системам, имитирующим процесс табакокурения. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит резервуар, заключающий в себе жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерирования аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь, электрический насос, выполненный с возможностью подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль. Устройство содержит схему управления, соединенную с указанным насосом и преобразователем. Схема управления выполнена с возможностью управления работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя. Для осуществления способа обеспечения работы устройства, генерирующего аэрозоль, управляют работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя. Достигается технический результат – повышение эффективности работы устройства, генерирующего аэрозоль, при различных скоростях генерирования аэрозоля и повышение срока службы батареи. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:

резервуар, заключающий в себе жидкий субстрат, образующий аэрозоль;

элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерирования аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь;

электрический насос, выполненный с возможностью подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль; и

схему управления, соединенную с указанным насосом и преобразователем, причем схема управления выполнена с возможностью управления работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

2. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью управления скоростью подачи жидкости из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль, в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

3. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью приведения в действие преобразователя.

4. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные один или более рабочих параметров включают в себя одно или более из: управляющего напряжения, управляющего тока, резонансной частоты, импеданса, разности фаз, управляющей частоты, скорости изменения импеданса, скорости изменения тока и скорости изменения напряжения.

5. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью принятия сигнала обратной связи от преобразователя и выполнена с возможностью управления работой насоса в зависимости от указанного сигнала обратной связи.

6. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 5, отличающееся тем, что сигнал обратной связи включает в себя одно или более из: резонансной частоты, импеданса и фазы.

7. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 5 или 6, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью периодического управления работой насоса в зависимости от сигнала обратной связи.

8. Устройство, генерирующее аэрозоль, по пп. 5, 6 или 7, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью сравнения сигнала обратной связи с одним или более порогами для получения результата сравнения и с возможностью изменения работы насоса в зависимости от указанного результата сравнения.

9. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 8, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью изменения работы насоса, если сигнал обратной связи не является желаемым значением или не находится в пределах желаемого диапазона значений.

10. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 5-9, отличающееся тем, что схема управления выполнена с возможностью управления преобразователем на основании сигнала обратной связи.

11. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что элемент, генерирующий аэрозоль, выполнен с возможность управления посредством схемы управления для его работы в разных режимах вибрации.

12. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее датчик, соединенный со схемой управления, причем схема управления выполнена с возможностью управления рабочими параметрами преобразователя в зависимости от выходного сигнала от одного или более датчиков.

13. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предшествующих пунктов, содержащее мундштук, через который пользователь может втягивать генерируемый аэрозоль.

14. Способ обеспечения работы устройства, генерирующего аэрозоль, в котором устройство, генерирующее аэрозоль, содержит резервуар для жидкости, элемент, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью генерирования аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический вибрационный преобразователь и электрический насос, выполненный с возможностью подачи жидкости из резервуара для жидкости к элементу, генерирующему аэрозоль, причем указанный способ включает в себя этап, на котором

управляют работой насоса в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что этап управления включает в себя управление скоростью подачи жидкости из резервуара на элемент, генерирующий аэрозоль, в зависимости от одного или более рабочих параметров преобразователя.