(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エーロゾル発生システムにおいてパフを示す流体流れを感知するためにパフが予期又は検出されない第１のモード及びパフが予期又は検出される第２のモードで作動するように構成された流量センサシステムであって、
抵抗の変化に基づいてパフを示す流体流れを検出するように構成された感知抵抗器と電圧出力とを含み、該感知抵抗器の該抵抗の変化が該電圧出力の変化を引き起こすように構成された感知回路と、
パルス駆動信号Ｓ1が高である時に該信号Ｓ1によって前記感知回路が給電され、該パルス駆動信号Ｓ1が低である時に給電されないように該感知回路を給電するための該パルス駆動信号Ｓ1を該感知回路に供給するように構成された信号発生器と、
を含み、
前記パルス駆動信号Ｓ1は、第１のモードにおいて第１の周波数ｆ1を有し、かつ第２のモードにおいて該第１の周波数ｆ1よりも高い第２の周波数ｆ2を有し、
前記信号発生器は、パフが予期されるか又は前記感知回路によって検出された時に前記第１のモードから前記第２のモードへ切り換えるように構成される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記感知回路を通して所定値の電流を供給するように構成された電流源を更に含み、
前記パルス駆動信号Ｓ1は、前記電流源に供給される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流量センサシステム。
【請求項３】
前記感知回路の前記電圧出力を増幅するように構成された差動増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の流量センサシステム。
【請求項４】
前記差動増幅器の出力が、前記感知回路の前記電圧出力の値の範囲内で該感知回路の該電圧出力に比例し、かつ該感知回路の該電圧出力が該範囲よりも低いか又は高い時に飽和することを特徴とする請求項３に記載の流量センサシステム。
【請求項５】
センサシステムの感度を調節するための手段を更に含み、該感度を調節するための該手段は、
前記感知回路内の可変抵抗器、
自己調節オフセット回路、及び
前記感知回路にパルス較正信号ＳCを供給するための信号発生器、
のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流量センサシステム。
【請求項６】
前記感知回路は、第１の区間及び第２の区間を有するホイートストンブリッジを含み、
前記電圧出力は、前記第１の区間にわたる電圧と前記第２の区間にわたる電圧の間の差である、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の流量センサシステム。
【請求項７】
エーロゾル形成基体を受け取るためのエーロゾル発生システムであって、
エーロゾル発生システムにおいてパフを示す流体流れを感知するための流量センサシステム、
を含み、
前記流量センサシステムは、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のものである、
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記基体を加熱してエーロゾルを形成するための少なくとも１つの加熱要素、
を更に含み、
前記流量センサシステムは、該流量センサシステムがパフを示す流体流れを感知した時に前記加熱要素を作動するように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載のエーロゾル発生システム。
【請求項９】
エーロゾル発生システムにおいてパフを示す流体流れを感知するためにパフが予期又は検出されない第１のモード及びパフが予期又は検出される第２のモードで作動するように構成された流量センサシステムを駆動する方法であって、
パルス駆動信号Ｓ1が高である時に該信号Ｓ1によって感知回路が給電され、かつ該パルス駆動信号Ｓ1が低である時に給電されないように該感知回路を給電するための該パルス駆動信号Ｓ1を該感知回路に供給する段階、
を含み、
前記感知回路は、感知抵抗器と電圧出力を含み、該感知抵抗器は、該感知抵抗器の抵抗の変化に基づいてパフを示す流体流れを検出するように構成され、該感知回路は、該感知抵抗器の該抵抗の変化が該電圧出力の変化を引き起こすように構成され、
方法が、
パフが予期されるか又は前記感知回路によって検出された時に、前記パルス駆動信号Ｓ1が第１のモードにおいて第１の周波数ｆ1を有し、かつ第２のモードにおいて該第１の周波数ｆ1よりも高い第２の周波数ｆ2を有する作動の第１及び第２のモード間で流量センサシステムを切り換える段階、
を更に含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
作動の第１及び第２のモード間で前記センサシステムを切り換える前記段階は、パフが検出された時に、前記パルス駆動信号Ｓ1が第１の周波数ｆ1を有する該第１のモードから該パルス駆動信号Ｓ1が第２の周波数ｆ2を有する該第２のモードへ該センサシステムを切り換える段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
作動の第１及び第２のモード間で前記センサシステムを切り換える前記段階は、使用者の習慣に基づいてパフが予期された時に、前記パルス駆動信号Ｓ1が第１の周波数ｆ1を有する該第１のモードから該パルス駆動信号Ｓ1が第２の周波数ｆ2を有する該第２のモードへ該センサシステムを切り換える段階を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記エーロゾル発生システムの他の構成要素に信号Ｓ2を供給する段階を更に含み、該信号Ｓ2は、パフが検出されていることを前記感知回路の前記電圧出力が示す時に高であり、パフが検出されていないことを該感知回路の該電圧出力が示す時には低であることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記感知回路内の可変抵抗器の抵抗を定期的に調節する段階、
自己調節オフセット回路を設ける段階、及び
パルス較正信号ＳCを前記感知回路に供給する段階、
のうちの１つ又はそれよりも多くを含む前記センサシステムの感度を調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記感知回路によって検出されたパフの特性に基づいて使用者にエーロゾルを送出する段階を更に含むことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量センサシステムに関する。特に、以下に限定されるものではないが、本発明は、エーロゾル発生システムのための流量センサシステムに関する。本発明は、喫煙システム、例えば、電気加熱式喫煙システムのための流量センサシステムとしての特定の用途を見出すものである。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの従来技術文献、例えば、ＵＳ−Ａ−５，０６０，６７１、ＵＳ−Ａ−５，３８８，５９４、ＵＳ−Ａ−５，５０５，２１４、ＵＳ−Ａ−５，５９１，３６８、ＷＯ−Ａ−２００４／０４３１７５、ＥＰ−Ａ−０，３５８，００２、ＥＰ−Ａ−０，２９５，１２２、ＥＰ−Ａ−１，６１８，８０３、ＥＰ−Ａ−１，７３６，０６５、及びＷＯ−Ａ−２００７／１３１４４９は、いくつかの利点を有する電気作動式喫煙システムを開示している。１つの利点は、それらが副流煙を有意に低減し、同時に喫煙者が選択的に喫煙を中断かつ再開することを可能にすることである。
【０００３】
従来技術のエーロゾル発生システムは、エーロゾル形成基体と、基体を加熱してエーロゾルを形成するための１つ又はそれよりも多くの加熱要素と、１つ又はそれよりも多くの加熱要素に電力を供給する電源とを含むことができる。従来技術のエーロゾル発生システムは、作動に望ましい温度範囲を提供し、かつ各パフに対して揮発性化合物を放出するために加熱器にエネルギパルスを供給することができる。従来技術のエーロゾル発生システムの多くは、エーロゾル発生システム内の流体流れ（例えば、空気流又はエーロゾル流）を感知するための流量センサを含む。このセンサは、エーロゾル送出の管理において重要な役割を有する場合がある。タバコをふかす使用者によって引き起こされる吸引を示す空気流を流量センサが感知すると、１つ又は複数の加熱要素又はいずれかの種類のアトマイザを含むことができるエーロゾル化機構が作動され、そのパフに対するエーロゾルを供給する。流量センサは、受動（すなわち、機械的）センサ又は能動センサとすることができる。
【０００４】
受動センサは、変位膜及び電気接点を典型的に含む。使用者の吸引によって生成された空気流は、膜を変位させ、それによって膜が電気接点に接触し、エーロゾル機構が作動される。空気流が膜の変位を維持するのに十分に強い間は、エーロゾル化機構は、作動され続けることになる。受動センサの利点としては、設計の簡素性、その結果の低コスト、及び無視することができるエネルギ消費が挙げられる。能動センサは、多くの場合に流体流れの結果としての熱損失に基づいている。この種類の能動センサは、多くの場合に熱流速計と呼ばれる。このセンサは、高温に加熱される抵抗器を含む。流れが抵抗器を冷却する時の所定の電力に対する温度の結果的な低下、又は所定の温度を維持するための電力の増大が、空気の流速を示す。この抵抗器は、典型的にはシリコン微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの抵抗器である。能動センサの利点としては、熱損失が流速に比例し、そのためにセンサを使用してパフ特性に関する情報を提供することができる事実が挙げられる。更に、このセンサは、輸送及び取扱い中に機械的衝撃によってそれほど影響されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ−Ａ−５，０６０，６７１
【特許文献２】ＵＳ−Ａ−５，３８８，５９４
【特許文献３】ＵＳ−Ａ−５，５０５，２１４
【特許文献４】ＵＳ−Ａ−５，５９１，３６８
【特許文献５】ＷＯ−Ａ−２００４／０４３１７５
【特許文献６】ＥＰ−Ａ−０，３５８，００２
【特許文献７】ＥＰ−Ａ−０，２９５，１２２
【特許文献８】ＥＰ−Ａ−１，６１８，８０３
【特許文献９】ＥＰ−Ａ−１，７３６，０６５
【特許文献１０】ＷＯ−Ａ−２００７／１３１４４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したものを含む従来技術のエーロゾル発生システムにおいて提供された流量センサはいくつかの欠点を有するので、エーロゾル発生システムに適する改良された流量センサシステムを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様により、エーロゾル発生システムにおけるパフを示す流体流れを感知する流量センサシステムを提供し、センサシステムは、パフが予期又は検出されない第１のモードと、パフが予期又は検出される第２のモードとで作動するように構成され、センサシステムは、抵抗の変化に基づいて流体流れを検出するように構成された感知抵抗器と電圧出力とを含む感知回路を含み、感知回路は、感知抵抗器の抵抗の変化が電圧出力の変化を引き起こすように構成されており、センサシステムは、更に、パルス駆動信号Ｓ1が高である時に感知回路が給電され、パルス駆動信号Ｓ1が低である時に感知回路が給電されないような感知回路に給電するためのパルス駆動信号Ｓ1を感知回路に供給するように構成された信号発生器を含み、パルス駆動信号Ｓ1は、第１のモードにおいて第１の周波数ｆ1を有し、第２のモードにおいて第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する。
【０００８】
センサシステムは、差分電圧である出力電圧を有する感知回路内に組込まれた感知抵抗器を含むので、感度が高く、流量の小さい変化を検出することができる。パルス駆動信号Ｓ1の使用は、感知回路が常には給電されず、パルス駆動信号Ｓ1が高、すなわち、方形波信号Ｓ1が０でなくて１である時にはいつでも給電されることを意味する。これは、電力消費を有意に低減する。センサシステムは、常に能動とすることができ、それは、個別のオン／オフスイッチが必要ではないことを意味する。周波数ｆ1及びｆ2は、適切な感度及び電力消費をもたらすように選択することができる。センサシステムを使用して、パフに関する定性的及び定量的情報を取得することができる。
【０００９】
パルス駆動信号を供給する信号発生器は、好ましくは、マイクロコントローラを含み、パルス駆動信号は、マイクロコントローラの１つの出力上に供給される。信号発生器がマイクロコントローラを含む場合、好ましくは、マイクロコントローラは、ｆ1及びｆ2の値を制御するようにプログラムされる。他の実施形態では、パルス駆動信号を供給するための信号発生器は、あらゆる種類のプログラマブル電子回路とすることができる。
【００１０】
好ましくは、流量センサシステムは、感知回路を通じて所定値の電流を供給するように構成された電流源を更に含み、パルス駆動信号Ｓ1は、電流源に供給される。所定値電流源は、感知回路内の感知抵抗器が定電流で使用されることを可能にし、それは、最小の消費電力を有する作動方法を提供する。電流源は、パルス駆動信号Ｓ1によって給電されるので、電流源は常には給電されず、パルス駆動信号が高である時にはいつも給電され、それは、電力消費を更に低減する。電流源は、感知抵抗器の抵抗に対する感知回路の電圧出力の依存性の非線形性を低減する。好ましい実施形態では、電流源は、温度補償式電流源である。これは、周囲温度が変化した場合に感知回路の電圧出力のあらゆる変化を除去するので有利である。一実施形態では、電流源は、電圧源と、ミラー構成の２つのトランジスタと、入力抵抗器とを含む。
【００１１】
好ましくは、流量センサシステムは、感知回路の電圧出力を増幅するように構成された差動増幅器を更に含む。感知回路の出力は、数ｍＶに過ぎない場合があるので、これは有利である。差動増幅器は、好ましくは、少ない電力消費及び高い利得を有する。
【００１２】
好ましくは、差動増幅器は、パルス駆動信号Ｓ1が低である時に無効にすることができ、パルス駆動信号Ｓ1が高である時に有効にすることができる。これは、電力消費を更に低減する。好ましくは、差動増幅器出力は、感知回路の電圧出力の値の範囲内で感知回路の電圧出力に比例し、感知回路の電圧出力がこの範囲よりも低いか又は高い時に飽和する。すなわち、感知回路の電圧出力がこの範囲よりも低い場合、差動増幅器出力は一定の値を有し、感知回路の電圧出力がこの範囲よりも高い場合、差動増幅器出力は一定の値を有し、かつ感知回路の電圧出力がこの範囲内にある場合、感知回路の出力と差動増幅器の出力の間に直線関係がある。
【００１３】
好ましくは、センサシステムは、パフを示す感知回路の電圧出力の変化が検出された後の所定の期間に対して第２のモードで作動し、別の時間では常に第１のモードで作動する。すなわち、パフが検出された時に又は別の時に、パルス駆動信号Ｓ1は、第１の周波数ｆ1からより高い第２の周波数ｆ2に変化する。これは、センサが第１のモードで作動している場合、パフまでの最大時間が１／ｆ1秒であることを意味する。ｆ1は、第１のモードにおける電力消費と感度の間で適切な均衡をもたらすように選択することができる。センサが第２のモードで作動している間にパフが検出された場合、パフまでの最大時間は、１／ｆ2秒である。ｆ2は、第２のモードにおける電力消費と感度の間で適切な均衡をもたらすように選択することができる。一実施形態では、第１の周波数ｆ1は、３Ｈｚであり、第２の周波数ｆ2は、２２Ｈｚである。
【００１４】
好ましくは、パフが検出された後にセンサが第１のモードで作動する所定の期間は、特定の使用者に関するパフとパフの間の平均時間に等しい。更に、この所定の時間は、パフとパフの間の以前の時間の移動平均に基づいて連続的に調節されるように適応させることができる。代替的に、所定の期間は、固定の値を有することができる。
【００１５】
パルス駆動信号Ｓ1を供給するための手段がマイクロコントローラを含む場合、好ましくは、感知回路の電圧出力は、マイクロコントローラの入力に供給される。これは、差動増幅器を経由する場合がある。次に、一実施形態では、マイクロコントローラへの入力が、パフが検出されたことを示す時に、マイクロコントローラは、その出力上のパルス駆動信号Ｓ1を第１の周波数ｆ1から第２の周波数ｆ2に変化させることができる。
【００１６】
好ましくは、信号Ｓ2は、エーロゾル発生システム内の他の構成要素に供給され、信号Ｓ2は、感知回路の電圧出力が、パフが検出されたことを示す時に、高であり、信号Ｓ2は、感知回路の電圧出力が、パフが検出されていないことを示す時に、低である。パルス駆動信号Ｓ1を供給するための手段が、マイクロコントローラを含む場合、好ましくは、信号Ｓ2は、マイクロコントローラの更に別の出力上に供給される。好ましくは、感知回路の電圧出力は、マイクロコントローラの入力に供給される。次に、マイクロコントローラへの入力が、パフが検出されていることを示す時に、マイクロコントローラは、高信号Ｓ2を出力するように構成され、マイクロコントローラへの入力が、パフが検出されていないことを示す時に、マイクロコントローラは、低信号Ｓ2を出力するように構成される。エーロゾル発生システム内のその他の構成要素は、以下に制限されるものではないが、エーロゾル化機構（それらは、気化機構、気化エンジン、噴霧化機構、又は噴霧化エンジンとすることができる）、アトマイザ、加熱要素、及びパフインジケータを含むことができる。
【００１７】
流量センサシステムは、センサシステムの感度を調節するための手段を更に含むことができ、感度を調節するための手段は、感知回路内の可変抵抗器、自己調節オフセット回路、及び感知回路にパルス較正信号ＳCを供給するための信号発生器のうちの１つ又はそれよりも多くを含む。
【００１８】
可変抵抗器は、センサシステムの感度を変化させるように調節可能である。好ましくは、感知抵抗器は、作動抵抗の範囲（この範囲は固定マグニチュードを有する）を有し、可変抵抗器の調節は、感知抵抗器の作動抵抗の範囲の位置、すなわち、作動抵抗の範囲の低点を変化させる。これは、次に、パフのない場合の感知回路の電圧出力に影響し、そのことはシステムの感度に影響する。好ましい実施形態では、可変抵抗器は、感知抵抗器の作動抵抗の範囲がゼロ又はゼロの僅か下の低点を有するように調節される。これは、最良の感度を提供する。
【００１９】
自己調節オフセット回路は、センサシステムの感度を変化させるために使用することができる。オフセット回路は、マイクロコントローラの出力を差動増幅器の非反転入力に接続し、かつ差動増幅器の出力をマイクロコントローラの入力に接続することによって形成することができる。マイクロコントローラは、差動増幅器の出力ＶOUTをモニタし、ＶOUT＝０に達するまで非反転入力に電圧を供給することができる。
【００２０】
パルス較正信号ＳCは、センサシステムの感度を調節するために使用可能である。好ましくは、較正信号ＳCの各パルスにおいて、パルス駆動信号Ｓ1の各パルスの幅が調節される。この調節は、好ましくは、パフを示す感知回路の電流出力の変化を検出することができる間中に信号Ｓ1の各パルスの比率を変化させるように構成される。パルス較正信号ＳCは、第１の周波数又は第２の周波数のいずれかで作動するパルス駆動信号Ｓ1のｘ番毎のパルスのパルスを有するように構成することができ、ｘは、あらゆる適切な値、例えば、１０００である。代替的に、パルス較正信号ＳCは、パルス駆動信号Ｓ1の第１の周波数から第２の周波数への切り換える時はいつでも又は他の適切な時にパルスを有するように構成することができる。パルス駆動信号Ｓ1を供給するための手段がマイクロコントローラを含む場合、好ましくは、パルス較正信号ＳCは、マイクロコントローラの出力上に供給される。
【００２１】
感知抵抗器は、シリコンＭＥＭＳベースの抵抗器とすることができる。別の実施形態では、感知抵抗器は、シリコンＭＥＭＳベースのセンサの一部を形成することができる。このセンサは、基準抵抗器を更に含むことができる。
【００２２】
感知回路は、第１の区間及び第２の区間を有するホイートストンブリッジを含むことができ、電圧出力は、第１の区間にわたる電圧と第２の区間にわたる電圧との差である。
【００２３】
本発明の第２の態様により、エーロゾル形成基体を受け取るためのエーロゾル発生システムを提供し、システムは、パフを示すエーロゾル発生システム内の流体流れを感知するための流量センサシステムを含み、流量センサシステムは、本発明の第１の態様によるものである。
【００２４】
エーロゾル発生システムは、電気加熱式エーロゾル発生システムとすることができる。エーロゾル発生システムは、喫煙システムとすることができる。好ましくは、システムは、可搬型である。好ましくは、システムは、エーロゾル形成基体を受け取るためのかつ使用者によって把持されるように設計されたハウジングを含む。
【００２５】
エーロゾル形成基体は、加熱時に基体から放出される揮発性タバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含むことができる。エーロゾル形成基体は、エーロゾル形成物を更に含むことができる。エーロゾル形成基体は、固体基体、液体基体、気体基体、又は気体、液体、及び気体の２つ又はそれよりも多くの組合せとすることができる。
【００２６】
エーロゾル形成基体が液体基体である場合、エーロゾル発生システムは、液体基体源に接触するエーロゾル化機構を含むことができる。エーロゾル化機構は、基体を加熱してエーロゾルを形成するための少なくとも１つの加熱要素を含むことができ、加熱要素は、エーロゾル発生システムがパフを示す流体流れを感知した時に作動させることができる。代替的に、加熱要素は、エーロゾル化機構とは別々のものであるが、エーロゾル化機構と連通することができる。少なくとも１つの加熱要素は、単一の加熱要素又は１つよりも多い加熱要素を含むことができる。１つ又は複数の加熱要素は、エーロゾル形成基体を最も有効に加熱するためにあらゆる適切な形態を取ることができる。加熱要素は、好ましくは、電気抵抗材料を含む。
【００２７】
エーロゾル化機構は、圧電要素のような１つ又はそれよりも多くの電気機械要素を含むことができる。エーロゾル化機構は、静電効果、電磁効果、又は空気圧効果を使用する要素を含むことができる。エーロゾル発生システムは、凝縮チャンバを含むことができる。
【００２８】
作動中は、基体は、エーロゾル発生システム内部に完全に収容することができる。その場合、使用者は、エーロゾル発生システムのマウスピースをふかすことができる。代替的に、作動中に、基体は、エーロゾル発生システム内部に部分的に収容することができる。その場合、基体は、個別の物品の一部を形成することができ、使用者は、個別の物品を直接ふかすことができる。
【００２９】
エーロゾル発生システムは、電源を含むことができる。電源は、リチウムイオン電池、又はその変形の１つ、例えば、リチウムイオンポリマー電池、又はニッケル金属水素化物電池、ニッケルカドミウム電池、超コンデンサ、又は燃料電池とすることができる。代替的な実施形態では、エーロゾル発生システムは、外部充電部分によって充電可能であって所定数のパフのための電力を提供するように構成された回路を含むことができる。
【００３０】
本発明の第３の実施形態により、エーロゾル発生システムにおいてパフを示す流体流れを感知するためにパフが予期又は検出されない第１のモードとパフが予期又は検出される第２のモードとで作動するように構成された流量センサシステムを駆動する方法を提供し、本方法は、パルス駆動信号Ｓ1が高である時に給電され、パルス駆動信号Ｓ1が低である時に給電されないように感知回路に給電するためのパルス駆動信号Ｓ1を感知回路に供給する段階を含み、感知回路は、感知抵抗器と電圧出力を含み、感知抵抗器は、感知抵抗器の抵抗の変化に基づいて流体流れを検出するように構成され、感知回路は、感知抵抗器の抵抗の変化が電圧出力の変化を引き起こすよう構成され、本方法は、更に、センサシステムを作動の第１のモードと第２のモードの間で切り換える段階を含み、パルス駆動信号Ｓ1は、第１のモードにおいて第１の周波数ｆ1を有し、第２のモードにおいて第１の周波数ｆ1よりも高い第２の周波数ｆ2を有する。
【００３１】
流量センサシステムをパルス駆動信号Ｓ1で駆動することは、感知回路が連続的には給電されず、Ｓ1が高である時にのみ給電されることを意味する。これは、電力消費を有意に低減し、同時にｆ1及びｆ2は、適切な感度に対して選択することができる。
【００３２】
一実施形態では、第１及び第２の作動モードの間でセンサシステムを切り換える段階は、パフが検出された時にセンサシステムをパルス駆動信号Ｓ1が第１の周波数ｆ1を有する第１のモードからパルス駆動信号Ｓ1が第２の周波数ｆ2を有する第２のモードへ切り換える段階を含む。パフは、感知回路の電圧出力の変化によって検出される。代替的に又はそれに加えて、第１及び第２の作動モードの間でセンサシステムを切り換える段階は、使用者の習慣に基づいてパフが予期される時にセンサシステムをパルス駆動信号Ｓ1が第１の周波数ｆ1を有する第１のモードからパルス駆動信号Ｓ1が第２の周波数ｆ2を有する第２のモードへ切り換える段階を含む。パフが予期される時間は、使用者の習慣に基づいて予測することができる。例えば、センサシステムは、先行したパフの後の所定の期間と毎日の所定の時刻とのうちの１つ又はそれよりも多くによって第１のモードから第２のモードに切り換えることができる。所定の期間は、使用者に関するパフとパフの間の平均時間とすることができ、これは、所定の期間がパフとパフの間の時間の移動平均に基づいて連続的に調節されるように適応させることができる。代替的に、所定の期間は、固定値を有することができる。これは、パフの前にセンサシステムが第２のモードで作動している場合に応答時間が遙かに短くなるので有利である。
【００３３】
好ましくは、本方法は、パフが検出されたことを示す感知回路の電圧出力の変化の後に所定の期間にわたって第２の周波数ｆ2でパルス駆動信号Ｓ1を供給する段階と、他の全ての時間で第１の周波数ｆ1でパルス駆動信号Ｓ1を供給する段階とを含む。
【００３４】
好ましくは、本方法は、エーロゾル発生システム内の他の構成要素に信号Ｓ2を供給する段階を更に含み、信号Ｓ2は、感知回路の電圧出力が、パフが検出されていることを示す時に高であり、信号Ｓ2は、感知回路の電圧出力が、パフが検出されていないことを示す時に低である。信号Ｓ2は、エーロゾル化機構、アトマイザ、加熱要素、及びパフインジケータのうちの１つ又はそれよりも多くを作動するのに使用することができる。
【００３５】
本方法は、感知回路内の可変抵抗器の抵抗を定期的に調節する段階、自己調節オフセット回路を設ける段階、及び感知回路にパルス較正信号ＳCを供給する段階のうちの１つ又はそれよりも多くを含むセンサシステムの感度を調節する段階を更に含むことができる。
【００３６】
本方法は、感知回路によって検出されたパフの特性に基づいて使用者にエーロゾルを送出する段階を更に含むことができる。本発明の１つの態様に関して説明した特徴は、本発明の別の態様にも適用可能である。
【００３７】
添付図面を参照して本発明を一例として以下に更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるセンサシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図２ａ】図１の信号ＧＰ２を示す図である。
【図２ｂ】パフがない時の図１の信号ＶOUTを示す図である。
【図２ｃ】パフが検出された時の図１の信号ＶOUTを示す図である。
【図３】ホイートストンブリッジの形態の図１の感知回路のための代替の構成を示す図である。
【図４】リラクセーション設定値を確定することができる方法を示す図である。
【図５】図１のセンサシステムの作動の１つの方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明のセンサシステムで用いる適切なセンサは、シリコン基板と、この基板上の窒化珪素膜と、この膜上の２つの白金加熱要素とを含むことができる。２つの加熱要素は、抵抗器であり、一方はアクチュエータとしてかつセンサとして同時に作用し、他方は、基準として作用する。こうしたセンサは、それが迅速なセンサ応答を提供するので有利である。当然ながら、他の適切なセンサを使用することができるであろう。作動中に、隣接する流体流れによる冷却に起因して感知抵抗器の抵抗が変化する。この抵抗の変化は、熱損失に起因する。
【００４０】
感知抵抗器は、一定温度で使用することができ、その場合、増大した所要加熱電力が測定されて流体流れの指示をもたらす。代替的に、感知抵抗器は、一定の加熱電力で使用することができ、その場合、低下した温度が流体流れの指示をもたらす。代替的に、図１及び図３に関連して以下に説明するように、感知抵抗器は、一定電流で使用することができ、その場合、感知回路の平衡の変化が、流体流れの指示をもたらす。
【００４１】
図１は、本発明によるセンサシステムの例示的な実施形態を示している。図１のセンサシステム１０１は、感知回路１０３と、電流ミラー１０５の形態の所定値電流源と、差動増幅器１０７と、マイクロコントローラ１０９及び駆動トランジスタ１１１の形態のパルス駆動信号Ｓ1を供給するための信号発生器とを含む。
【００４２】
図１のセンサシステム１０１は、感知回路１０３を含む。感知回路１０３は、左手ブランチ内の抵抗器Ｒ１、Ｒ４、及び可変抵抗器ＲVと、右手ブランチ内の抵抗器Ｒ２、Ｒ４、及び感知抵抗器ＲSとを含む。感知抵抗器ＲSは、上述したものに類似したセンサ、又は別の適切な種類のセンサの感知抵抗器である。ＲVは可調抵抗であり、更に後述のように、リラクセーション設定値を確定するために使用することができる（例えば、システム内に空気流がない場合）。代替的に、自己調節オフセット回路をリラクセーション設定値を確定するために使用することができる。この実施形態では、マイクロコントローラの出力は、差動増幅器（図１に示されず）の非反転入力に接続することができ、差動増幅器のＶOUTは、マイクロコントローラの入力に接続することができる。マイクロコントローラは、差動増幅器ＶOUTの出力をモニタし、ＶOUT＝０になるまで差動増幅器の非反転入力に電圧を注入するのに使用することができる。
【００４３】
電圧測定値ＶDIFFは、差分測定値である（この例示的な場合には、右手ブランチＢでのＶ2と左手ブランチＡでのＶ1の間の差）。感知回路１０３が平衡状態である場合、左手ブランチにおける抵抗比：
【００４４】
【数１】
0005404779.tif 000002
【００４５】
は、右手ブランチにおける抵抗比
【００４６】
【数２】
0005404779.tif 000003
【００４７】
に等しく、それは、ＶDIFF＝Ｖ2−Ｖ1がゼロに等しいという結果をもたらす。ＲSが流体流れによって冷却されると直ちにＲSの抵抗が変化し、それは、右手ブランチＢの電圧の変化及びＶDIFFに関する非ゼロの値をもたらす。
【００４８】
図１の感知回路１０３に対して、
【００４９】
【数３】
0005404779.tif 000004
【００５０】
を容易に示すことができ、ＲV＋Ｒ4＝Ｒ1かつＲ5＋Ｒ3＝Ｒ2であれば、以下のようになる。
【００５１】
【数４】
0005404779.tif 000005
【００５２】
差分測定値ＶDIFFは、ＲSの抵抗の変化を引き起こす流体流れの指示をもたらす。ＶDIFFは、差分測定値であるので、流体流れ及び従って抵抗の小さい変化に対しても非常に正確な測定値を得ることができる。この構成は、パフの容積及び強さのような情報を記録することを可能にする。式（１）からＶDIFFは感知抵抗ＲSに線形従属ではないことに注意されたい。
【００５３】
図１の実施形態では、所定値電流源は、ミラー構成の２つのトランジスタＴ1及びＴ2に抵抗器ＲREFを加えたものを含む電流ミラー１０５の形態にある。Ｔ2での電流ＩMは、Ｔ1でのＩREFに等しくなければならない（これは、感知回路１０３を通過する電流でもある）。かつ
ＶS＝ＲREFＩREF＋ＶBE
である。従って、以下のようになる。
【００５４】
【数５】
0005404779.tif 000006
【００５５】
感知回路における非線形性（上述の式（１）及び式（２）を参照されたい）は、電流ミラーによって補償される。このような方法で非線形性に対して補償されるシステムにおいては、非線形性は、電圧変化によって補償されるシステムにおける非線形性に比べて２倍小さいと見られるので、これは、有利である。すなわち、図１の実施形態における電流ミラー１０５は、システムの非線形性を低減する。
【００５６】
電流ミラー１０５は、いずれかの適切な構成を有することができる。電流ミラーは、図１に示すように感知回路と接地の間ではなく、感知回路１０３の高電圧側に置くことができる。ＰＮＰトランジスタ、ＮＰＮトランジスタ、及びＣＭＯＳトランジスタを含むあらゆる適切なトランジスタタイプをＴ1及びＴ2のために使用することができる。電流源のための代替の構成も可能である。センサシステムは、妥当な温度範囲において正しく作動しなければならず、電流ミラー１０５は、あらゆる温度変化を補償する。他の温度補償電流源も利用可能である。外部温度が変化する場合、感知回路の出力電圧ＶOFFは、影響を受ける可能性があり、それは、不正確な作動又は測定を引き起こす場合がある。Ｔ1及びＴ2は、同じ電気特性を有しなければならず、かつそれらの間のあらゆる温度差を最小にするために接近し、かつ類似のパッケージングで置かれるべきである。
【００５７】
一方で電流ミラー１０５の特定の構成を参照すると、Ｔ1とＴ2の間に温度差が存在する場合には、２つのトランジスタはそれらのベース−エミッタ接合にわたる同じ電位（ＶBE）を有するので、ＶBEは一定に保たれる。これは、２つのトランジスタが異なる温度にある場合、ＶBEを維持するようにＴ1を通過する電流がＴ2を通過する電流と異なることを意味する。他方、外部温度がＴ1及びＴ2に同等に影響するように変化する場合、両方のトランジスタを通過する電流は、ＶBEを一定に維持するように同等に変化する。
【００５８】
センサシステム１０１は、典型的に数ミリボルトに過ぎない出力電圧ＶDIFFを増幅するために、感知回路１０３の出力での差動増幅器１０７も含む。図１において、米国マサチューセッツ州所在の「Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ」によって製造されたＡＤ６２３増幅器が使用される。そのような増幅器は、０．５ｍＡ未満を使用し、最大１０００の利得を有する。しかし、あらゆる適切な差動増幅器を使用することができる。増幅器１０７は、供給電圧ＶSに接続され、増幅器の利得は、以下に従って抵抗器ＲGによって設定される。
【００５９】
【数６】
0005404779.tif 000007
【００６０】
従って、ほぼ１０００の利得に対して、ＲGは、１００Ωに設定される。
【００６１】
式（３）は、特定のＶDEFFの範囲だけにわたって適用される。この範囲の両側では、増幅器は飽和することになる。一例において、ＶDIFF＝０Ｖの場合、ＶOUT＝１．５Ｖである。ＶDIFF＜−１．５ｍＶの場合、ＶOUTは、０Ｖで飽和する。ＶDIFF＞＋１．５ｍＶの場合、ＶOUTは、３Ｖで飽和する。−１．５ｍＶ＜ＶDIFF＜＋１．５ｍＶの範囲内では、式（３）が適用され、すなわち、この関係は、線形であり、ＲGが１００Ωに設定される場合に、勾配は、約１０００である利得に等しい。
【００６２】
センサシステム１０１は、マイクロコントローラ１０９及び駆動トランジスタ１１１も含む。一実施形態では、マイクロコントローラは、入力ＧＰ２と出力ＧＰ２及びＧＰ４とを有する。感知回路１０３及び電流ミラー１０５は、図１における最大の電力消費部分である。電力消費を低減するために、感知回路１０３及び電流ミラー１０５は、連続的には給電されず、マイクロコントローラ１０９からのパルス駆動信号Ｓ1によって駆動される。パルス電流ＩREFは、マイクロコントローラ１０９の出力ＧＰ２での信号Ｓ1に従って駆動トランジスタ１１１を通じて電流ミラー１０５及び感知回路１０３に供給される。駆動トランジスタ１１１は、スイッチとして挙動し、ＧＰ２信号が高である時に導通する。パルスの幅及び周波数は、マイクロコントローラ１０９によって制御される。この実施形態では、出力ＶOUTは、差動増幅器の出力をデジタル化するためにマイクロコントローラの入力ＧＰ０に接続される。出力ＧＰ０がモニタされ、ＧＰ２でのパルス信号の幅及び周波数は、それに従って調節することができる。図１の実施形態では、マイクロコントローラ１０９は、米国アリゾナ州所在の「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ」によって製造されたＰＩＣ１２ｆ６７５シリーズのＣＭＯＳフラッシュベース８ビットマイクロコントローラである。このマイクロコントローラは、電源ポート、接地ポート、及び４つのアナログ／デジタル変換ポートを含む６つの入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートＧＰ０からＧＰ５を有する。マイクロコントローラは、３Ｖで機能することができる。当然ながら、あらゆる適切なマイクロコントローラを使用することができる。
【００６３】
図２ａは、マイクロコントローラ出力ＧＰ２での方形波信号（信号Ｓ1）の１つのパルスを示している。図２ｂは、パフのない状態でＧＰ２信号がどのようにＶOUTでの信号に影響するかを示している。図２ａは、ＧＰ２に関する時間に対する電圧を示している。図２ｂは、ＶOUTに関する時間に対する電圧を示している。図２ａと図２ｂのグラフは一定尺度ではない。図２ａにおけるＧＰ２での信号の各パルスは、図２ａにおいてｆ、ｇ、及びｈと表された３つの相に分割される。これらの相は、以下で説明する。図２ｂにおけるＶOUTでの信号は、図２ｂにおいてａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅと表された５つの相に分割される。
【００６４】
相ａにおいて、ＧＰ２信号は、０Ｖである。これは、パルス以前である。従って、電流は、感知回路１０３に供給されない。感知抵抗器ＲSは、それを通過する電流を有さず、そのためにこの抵抗器は周囲温度にある。感知回路１０３の出力ＶDIFFは０Ｖであり、これは、上述のように１．５Ｖの出力ＶOUTを引き起こす。
【００６５】
相ｂにおいて、ＧＰ２信号は３Ｖである。この時点で電流が感知回路１０３に供給され、それは、ＲＳの温度が上昇を開始することを意味する。感知回路１０３の出力ＶDIFFは、１．５ｍＶを超えるまで高まり、それは、増幅器出力ＶOUTが３Ｖで飽和することを意味する。
【００６６】
相ｃにおいて、ＲSの温度は上昇を継続し、これは、感知回路１０３の出力を低下させ始める。ＶDIFFは、１．５ｍＶの飽和レベル未満まで低下し、それによって増幅器出力からの線形応答が得られる。それによってＶOUTは、ＲS温度が上昇する時にＶDIFFに伴って線形的に低下する。
【００６７】
相ｄにおいて、ＲSの温度は、ＶDIFFが−１．５ｍＶ未満であるのに十分なほど上昇しており、増幅器出力ＶOUTは、今度は０Ｖでここでもまた飽和する。
【００６８】
相ｅにおいては、ＧＰ２でのパルスが終了しており、そのためにＧＰ２電圧が再度０になっている。電流は、もはや感知回路１０３に供給されず、それは、ＶDIFFが０Ｖであることを意味し、これは、相ａと同様に１．５ボルトのＶOUTを引き起こす。ＲSは、次のパルスに先だって温度が低下する。
【００６９】
このシステムにおいては、パフは、ＶOUTの相ｃ中に、すなわち、差動増幅器の線形応答中に検出することができる。従来型の構成においては、感知回路１０３は、流量ゼロでセンサ加熱抵抗が一定温度に到達した時に回路の平衡ＶDIFF＝０に到達するように設定される。一定電流の場合、これは、センサ加熱抵抗が平衡温度に到達するのに十分長くセンサに電流を供給することを意味する。これは、センサの大きい電力消費を意味する。本発明のこの実施形態では、加熱抵抗がその平衡温度に到達することができないか又は単に僅かに平衡に達することができるようにパルスを設定することにより電力消費が低減される。
【００７０】
図２ｃは、パフが検出された時のＶOUTでの信号を示している。図２ｃは、ＶOUTに対して時間に対する電圧を示している。この場合にも、図２ｃのグラフは一定尺度ではない。パフが行われた時に、生じた流体流れは、ＶOUT勾配（相ｃ）を右に移動させる。勾配のシフトの量は流速に比例する。勾配が右にシフトすると、これは、ＶOUT信号に図２ａに示されているＧＰ２駆動信号と同じ形態を最終的に与える。これは、図２ｃに示されている。ＧＰ２信号は、相ｃ勾配が開始する前又はそれと同時にゼロになる。パフは、ＧＰ２パルスの終わりの直前に検出される。ＶOUT信号は、その値が閾値を超える時にデジタル化され（ＧＰ０を通じて）、その結果、パフが検出されたと判断される。従って、あらゆる流体流れがなくて測定の前では、ＶOUTが０Ｖであることが重要である。
【００７１】
図３は、感知抵抗器ＲSを含む４分の１ホイートストンブリッジ構成３０３の形態における感知回路１０３のための代替の配列を示している。ホイートストンブリッジの４辺は、抵抗器Ｒ１、ＲV（左区間Ａ’内に）、Ｒ2及び（Ｒ3＋ＲS）（右区間Ｂ’内に）をそれぞれ含む。この場合にも、ＲVは可調抵抗であり、ホイートストンブリッジの設定値を確定するのに使用される。このブリッジ配列は、センサ抵抗における小さい変動が検出されることを可能にするので有利である。更に、この配列は、周囲温度の変化によって生じる変動を低減する。
【００７２】
図４は、可変抵抗ＲV又は自己調節オフセット回路が、感知回路１０３又はホイートストンブリッジ３０３のリラクセーション設定値を確定し、かつセンサシステムの感度を調節するのにどのように使用されるかを示している。図２ｂの相ｂ、ｃ、及びｄに関して上述したように、センサ抵抗ＲSは、給電された時にマイクロコントローラ１０９によって発生された信号ＧＰのパルス幅によって決まる値まで上昇する。ＲV又は自己調節オフセット回路は、ＲSでのこの変動がどの電圧レベルで起こるかを決めるのに使用することができる。
【００７３】
温度の変化に伴ってＲSが得ることができる値の範囲は、図４において範囲４０１で示されている。ＲV調節又は自己調節オフセット回路の影響は、矢印４０３で示すように斜線に沿って範囲４０１を移動させることである。リラクセーション設定値は、ＲSの電圧変動が置かれる点である。図４での斜線に沿ったＲSの範囲４０１の移動は、図２ｂ内のＶOUTの相ｃの勾配の左又は右への移動に対応する。最も良好な感度は、範囲４０１が図４におけるゼロ又はその直ぐ下で開始する時に達成され、それは、図２ｂにおけるＧＰ２パルスの終わり又は終わりの直前に位置するＶOUT相ｃの勾配に対応する。
【００７４】
図５は、図１構成の作動の方法の一実施形態を示している。図５の上側３分の１は、ＧＰ２（信号Ｓ1）に関する時間に対する電圧を示している。図５の中央３分の１は、ＶOUT（ＧＰ０に対応する）に関する時間に対する電圧を示している。図５の下側３分の１は、マイクロコントローラ出力ＶCTRL（ＧＰ４での信号Ｓ2に対応）に関する時間に対する電圧を示している。図５のグラフは一定の尺度ではない。上述のように、電力消費を最小にするために、感知回路１０３又はホイートストンブリッジ３０３と電流ミラー１０５とは、ＧＰ２でのパルス駆動信号で給電される。ＧＰ２の１つの方形パルスが図２ａに示されている。図５の左手側は、第１のモードで作動している信号を示している。図５の右手側は、第２のモードで作動している信号を示している。
【００７５】
図５の左手側は、パフが検出されていない時の作動の方法を示し、信号は、第１のモードで作動している。この実施形態では、信号が第１のモードで作動している時のパルス周波数は、３Ｈｚ、すなわち、約３３０ｍｓ毎のパルスである。この周波数は、感度と電力消費の間の良好な折衷を提供する。ＧＰ２のパルス幅は、この実施形態において１２．１ｍｓである。従って、電圧ＶOUTは、図５の左手側に示されている形態を有する。図５の左手側の下側半分内のＶOUTの各パルスは、図２ｂに示す形状を有するが、このパルス形状は、図５では概略のみ示されていることに注意されたい。図５の左手側ではパフが検出されておらず、そのためにパルス形状は、図２ｃに示すものではなく、図２ｂに示すものと同様である。
【００７６】
図５の右手側は、パフが検出されて信号が第２のモードで作動している時の作動の方法を示している。パフは、時間５０１で検出される。図５の右手側の中央３分の１に見ることができるように、パフは、ＶOUTパルスの下側部分（相ｃ勾配の底部）がより高い値を有するので検出される。これは、流体流れが相ｃで勾配を右手に移動させ、それによって勾配が０Ｖに復帰するＧＰ２信号によって相ｄに到達する前に中断されることに対応する。パフが時間５０１で検出された時に、入力ＧＰ０でのこの検出は、ＧＰ４出力信号を０から１に切り換え、それによってＶCTRLが、図５の右手側の下側３分の１に示すようにオンに切り換えられる。入力ＧＰ０でのこの検出は、ＧＰ２のパルス周波数の変化も生じさせ、システムは、第２のモードでの作動を開始する。当然ながら、ＧＰ４信号変化は、例えば、エーロゾル化機構、アトマイザ、加熱要素、及びパフインジケータである他の回路を制御するために使用することもできる。ここで、この実施形態では、第２のモードでのパルス周波数は、２２Ｈｚ、すなわち、約４５ｍｓ毎のパルスであり、それは、図５の右手側の上側３分の１に示されている。パルス幅は、第１のモードにおけるのと同じままであり、すなわち、この実施形態では１２．１ｍｓであることに注意されたい。また、ＶOUT信号の下側部分が、５０３と表された点線曲線に従うことに注意されたい。ＶOUTの勾配が右手に移動する量は流量に比例するので、この曲線は、パフのプロフィールである。ＶOUT信号の下側部分が高まると、流速は、ゼロからその最大値まで増大し、ＶOUT信号の下側部分がその最大値からゼロまで低下すると、流速は、最大値からゼロにまで低下する。
【００７７】
この実施形態では、システムは、事前に適正に較正されており、これは、ＶOUTの高値に殆ど到達しているが超過していない曲線５０３から見ることができる。これは、ゼロ又はゼロの直ぐ下で開始する図４でのＲSの範囲４０１とＧＰ２パルスの終わり又はその直前に位置するＶOUT相ｃ勾配とに同等である。この較正は、図４に関して上述したように、ＲVの変化又はオフセット回路により又は以下に説明する代替の較正方法によって達成することができる。
【００７８】
ＶOUTの変化が再度検出されない時間５０５で、出力ＶCTRLは、０Ｖに復帰する。ＧＰ２パルスは、パフが時間５０１で検出された後に、このパルスが３Ｈｚの第１の周波数に復帰する時間５０７までの所定の期間にわたって２２Ｈｚの第２の周波数に留まる。５０１から５０７までのこの期間は、予め設定されるか又は使用者の習慣に基づくかのいずれかとすることができる。例えば、この期間は、２つのパフ間の平均期間に対応することができるであろう。
【００７９】
すなわち、ＧＰ２パルス周波数が３Ｈｚである第１のモード中に、最悪のケースシナリオにおいては、最初のパフまでの時間は、約３３０ｍｓである。ＧＰパルス周波数が２２Ｈｚである第２のモード中にパフが行われた場合、最大応答時間はより迅速であり、最悪のケースシナリオにおいては、パフまでのこの時間は、約４５ｍｓである。
【００８０】
パフを表すＶOUT信号は、記録することができ様々なデータを確認するのに使用することができる。例えば、パフに関する平均全時間は、ＶOUT信号から記録することができる。この全時間は、図５における時間５０１から時間５０５までである。また、曲線５０３の勾配は、使用者の吸い込む力又は強さを計算するのに使用することができる。また、パフの容積は、時間５０１から時間５０５にわたるパフプロフィール５０３から判断される。また、パフ間の平均時間は、ＶOUT信号から記録することができる（ただし、簡単にするために図５には１つのパフのみが示されていることに注意されたい）。
【００８１】
この情報は、マイクロコントローラ内に供給することができ、それは、作動における大きな柔軟性を可能にする。例えば、パフ間の記録時間から、マイクロコントローラは、ＧＰ２が高い周波数に留まる期間（５０１から５０７まで）を使用者の習慣に従って適応させることができる。更に別の例として、マイクロコントローラは、使用者の習慣に基づいて、次のパフが予期される時点で低周波数ＧＰ２パルスから高周波数ＧＰ２パルスに自動的に切り換えることができるであろう。これは、応答時間、すなわち、パフまでの時間を低減することになる。更に別の例として、使用者が吸い込む力を記録して、例えば、アクチュエータ、エーロゾル化機構、又は加熱要素でのエーロゾル送出を使用者に合わせて管理するために使用することができる。
【００８２】
図５に示す作動の方法は、マイクロコントローラソフトウエアによって実施することができる。最初に、ソフトウエアは、マイクロコントローラをオンにして初期化する。次に、ソフトウエアは、電子機器の安定化を行う。これらの処理が完了した状態で、マイクロコントローラは、ＧＰ２でパルスを発生し、ＶOUTでの応答を読み取るために使用することができる。ＶOUTが０．１Ｖよりも大きくない場合、パフは検出されず、その場合には、ＧＰ２信号Ｓ1が、この場合は３Ｈｚである第１のパルス周波数に設定される。マイクロコントローラは、パフが検出されるまで第１のパルス周波数のパルスの発生及びＶOUTでの応答の読取を継続する。
【００８３】
ＶOUTが０．１Ｖよりも大きい場合、パフが検出され、その場合は、カウントダウンタイマが起動される。これは、図５における時間５０１に対応する。ＧＰ４へのマイクロコントローラ出力ＶCTRL（Ｓ2）が高に設定され、ＧＰ２信号がこの場合は２２Ｈｚである第２のパルス周波数に設定される。マイクロコントローラは、ＧＰ２で第２の周波数でパルスを発生し、ＶOUTでの応答を読み取る。ＶOUTが０．１Ｖよりも大きい場合、パフがまだ検出されており、その場合は、ＧＰパルスＳ1は、第２の周波数でのパルス発生を続け、ＧＰ４へのマイクロコントローラ出力ＶCTRL（Ｓ2）は高のままである。
【００８４】
ＶOUTが０．１Ｖよりも大きくない場合、パフは、もはや検出されてはいない。これは、図５における時間５０５に対応する。その場合には、ＶCTRLは、低に設定される。次に、カウントダウンタイマが非ゼロであれば、ＧＰ２パルスが高い周波数に留まらなければならない期間がまだ終了しておらず、すなわち、図５における時間５０７にまだ達していない。その場合、ＧＰパルス信号Ｓ1は、高い周波数に留まる。
【００８５】
カウントダウンタイマがゼロである場合、ＧＰ２パルスが高い周波数に留まらなければならない期間が終了し、すなわち、図５における時間５０７に達している。その場合、ＧＰ２パルス信号Ｓ1は、最初の低い周波数に復帰する。
【００８６】
上述のように、システムの感度は、差動増幅器の出力ＶOUTが０ＶになるまでＲVを調節するか又は差動増幅器の非反転入力への注入電圧を調節することによって設定することができる。別の手段は、較正信号ＳCを使用することである。信号ＳCへのパルスは、ＧＰ２での信号Ｓ1のｘパルス（例えば、１０００パルス）毎に定期的に発生させることができ、又はＧＰ２信号が第２のモード（２２Ｈｚ）から第１のモード（３Ｈｚ）に変化する毎に発生させることができる。再び図２ａを参照すると、較正パルスは、相ｄにわたって、すなわち、ＶOUTが０ボルトである時に一定の期間を維持するために使用することができる。較正パルスが使用される場合、ＧＰ２のパルス幅は、もはや固定されずに可変である。ＧＰ２パルスは、図２ａに示すように、３つの相ｆ、ｇ、及びｈに分割される。固定した持続時間（一実施形態では６ｍｓ）を有する相ｆにおける較正中に、ＧＰ信号は、ＶOUT信号に関係なく３Ｖで高に維持される。相ｇにおいて、ＶOUT信号がモニタされ、かつＶOUTが０Ｖよりも大きく維持される限り（相ｂ又は相ｃのいずれにおいてもそうである、図２ｂを参照されたい）、ＧＰ２信号は、３Ｖで高に維持される。ＶOUT信号が０Ｖに達するとすぐに（相ｄ−図２ｂを参照されたい）、時間が記録され、ＧＰ２の相ｈに対する固定した持続時間が設定される（一実施形態おいては３００μｓ）。この実施形態では、較正中に、１４ｍｓの全パルス時間（ｆ＋ｇ＋ｈ）の後でＶOUTが０Ｖに達しない場合、、パフは、検出されたと見なされる。
【００８７】
通常の作動モードにおいて、ＧＰ２の全パルス幅は、ｆ＋ｇ＋ｈである。較正中に記録された時間ｇは、全パルス長さの計算のためにこの時点で使用される。感度を設定するためにシステムを較正するこの方法は、以下の理由のために非常に有利である。第１に、可調抵抗ＲVを固定抵抗に取り替えることができる。第２に、パルス較正信号ＳCがパルスを有する毎に自動較正が行われることである。これは、システムがそれ自体を最良の感度に自動的に調節することになるので、製造又は保守のいずれでも、システム内のいずれの構成要素も手動調節する必要がないことを意味する。この実施形態で選択された６ｍｓから１４ｍｓの時間窓は、周囲温度と様々な電子構成要素の応答とにおけるあらゆる変動を考慮するのに十分大きいものであるが、あらゆる適切な時間窓を選択することができると考えられる。
【符号の説明】
【００８８】
１０１  センサシステム
１０３  感知回路
１０５  電流ミラー
１０７  差動増幅器
１０９  マイクロコントローラ
【図１】
0005404779.tif 000008
【図２ａ−ｃ】
0005404779.tif 000009
【図３】
0005404779.tif 000010
【図４】
0005404779.tif 000011
【図５】
0005404779.tif 000012