СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, С ЭЛЕКТРОДАМИ И ДАТЧИКАМИ
AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH ELECTRODES AND SENSORS

Настоящее изобретение относится к электрическим системам, генерирующим аэрозоль, и картриджам для электрических систем, генерирующих аэрозоль.
Электрические системы, генерирующие аэрозоль, как правило, содержат жидкий субстрат, образующий аэрозоль, который распыляется с образованием аэрозоля. Электрические системы, генерирующие аэрозоль, часто содержат блок питания, часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания запаса жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и распылитель. Распространенный тип распылителя, используемого в таких системах, содержит катушку из проволоки нагревателя, намотанную вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким субстратом, образующим аэрозоль. Другой распространенный тип распылителя, используемого в таких системах, содержит нагревательную сетку.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, потребляется во время использования системы, генерирующей аэрозоль, и часто требует замены либо путем повторной заправки части для хранения жидкости, либо путем замены картриджа, содержащего часть для хранения жидкости.
Было бы желательно, чтобы система, генерирующая аэрозоль, обеспечивала для пользователя точное определение количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Было бы желательно, чтобы система, генерирующая аэрозоль, точно отслеживала количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Документ предшествующего уровня техники US2016/0345628 описывает конструкцию для измерения количества текучей среды оставшегося в электронной сигарете. Картридж выполнен из электроизоляционного цилиндра, на обоих концах, которого находятся электроды. При вставке картриджа в модуль электроды контактируют с соединителями, установленными на печатной плате, которая также поддерживает микропроцессор. Микропроцессор с некоторой периодичностью измеряет сопротивление между электродами. Измеренное сопротивление обратно пропорционально количеству текучей среды, оставшейся в картридже.
В первом аспекте настоящего изобретения предоставляется система, генерирующая аэрозоль, содержащая: часть для хранения жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль; пару электродов, расположенных смежно с частью для хранения жидкости или внутри нее; датчик, выполненный с возможностью распознавания ориентации части для хранения жидкости; и систему управления. Система управления выполнена с возможностью: измерения электрической величины между парой электродов; получения информации об ориентации с датчика; и определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, и информации об ориентации, полученной с датчика.
Предоставление системы, генерирующей аэрозоль, со средствами для определения ориентации части для хранения жидкости является желательным по нескольким причинам. В частности, точность и надежность оценок количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, могут быть улучшены, если оценка делается, когда часть для хранения жидкости находится в конкретных ориентациях, как более подробно описано далее. Некоторые системы, генерирующие аэрозоль, могут генерировать улучшенный аэрозоль, когда часть для хранения жидкости находится в конкретной ориентации, например, когда часть для хранения жидкости является по существу вертикальной или горизонтальной. В этих системах может быть выгодным, чтобы система, генерирующая аэрозоль, указывала пользователю, когда система находится в оптимальной ориентации для генерирования аэрозоля.
В контексте настоящего документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «количество» используется для описания массы, численности или пропорции жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может включать абсолютное или относительное значение. Определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может включать объем, например, значение в литрах. Определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может включать дробную или процентную долю, например 1 или 100%, обозначающие заполненную часть для хранения жидкости, и 0 или 0%, обозначающие пустую часть для хранения жидкости.
В контексте настоящего документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «электрическая величина» используется для описания любого электрического свойства, параметра или показателя, который может быть количественно определен посредством измерения. Например, подходящие «электрические величины» включают ток, напряжение, импеданс, емкость и сопротивление. Система управления может быть выполнена с возможностью измерения по меньшей мере одного из импеданса, емкости и сопротивления между парой электродов.
Часть для хранения жидкости может быть выполнена с возможностью удержания как жидкого субстрата, образующего аэрозоль, так и воздуха. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может иметь электрические свойства, существенно отличающиеся от имеющихся у воздуха. Электрические свойства первой и второй частей части для хранения жидкости могут зависеть от количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и от количества воздуха, удерживаемого в части для хранения жидкости. Часть для хранения жидкости также может содержать один или более несущих материалов для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и корпус для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, воздух, несущий материал и корпус могут иметь разные электрические свойства.
Электрические свойства части для хранения жидкости могут изменяться во время использования по мере того, как изменяется соотношение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и воздуха, удерживаемых в части для хранения жидкости. Когда часть для хранения жидкости заполнена жидким субстратом, образующим аэрозоль, часть для хранения жидкости может удерживать преимущественно жидкий субстрат, образующий аэрозоль. При использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может расходоваться из части для хранения жидкости и замещаться воздухом. Когда часть для хранения жидкости является пустой, часть для хранения жидкости может удерживать преимущественно воздух. Если часть для хранения жидкости содержит несущий материал, часть для хранения жидкости может удерживать комбинацию жидкого субстрата, образующего аэрозоль, воздуха и несущего материала. Часть для хранения жидкости может быть повторно заполнена, замещая воздух в части для хранения жидкости жидким субстратом, образующим аэрозоль.
Часть для хранения жидкости может содержать электрическую нагрузку. Часть для хранения жидкости может содержать по меньшей мере одну из резистивной нагрузки и емкостной нагрузки. Преимущественно электрические величины резистивной и емкостной нагрузок могут быть измерены без необходимости в сложных электронных схемах.
Система управления выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, и информации об ориентации, полученной с датчика.
В контексте настоящего документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «ориентация» используется для описания наклона, отклонения или угла части для хранения жидкости. Определенная ориентация части для хранения жидкости может включать абсолютное значение или относительное значение. Как правило, определенная ориентация может включать угол, например значение в градусах или радианах. Однако в некоторых вариантах осуществления определенная ориентация может включать указание того, находится ли часть для хранения жидкости в одной или более конкретных ориентациях или наклонах. Определенная ориентация может включать указание того, что часть для хранения жидкости не находится в одной или более конкретных ориентациях или наклонах. В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения того, что часть для хранения жидкости находится в горизонтальной ориентации, а также того, что часть для хранения жидкости не находится в горизонтальной ориентации. В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения того, находится ли часть для хранения жидкости в горизонтальной ориентации, находится ли часть для хранения жидкости в вертикальной ориентации, а также находится ли часть для хранения жидкости ни в горизонтальной ориентации, ни в вертикальной ориентации.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения ориентации части для хранения жидкости на основе информации об ориентации с датчика. В этих вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе определенной ориентации части для хранения жидкости.
Определенная ориентация может представлять собой угол наклона части для хранения жидкости. Угол наклона части для хранения жидкости может представлять собой любой подходящий угол относительно части для хранения жидкости. Например, угол наклона может представлять собой угол между вертикальной, определенной направлением влияния силы тяжести, и продольной осью части для хранения жидкости. Например, угол наклона может представлять собой угол между горизонтальной и поперечной осью части для хранения жидкости.
Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, в любое подходящее время. Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, когда система, генерирующая аэрозоль, включается. Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, периодически с заданными интервалами. Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, по запросу пользователя.
В некоторых вариантах осуществления соотношение между измеренной электрической величиной между парой электродов может быть известно только для одной или более конкретных ориентаций или наклонов. В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится в одной или более конкретных ориентациях или наклонах. В одном примере система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если определено, что часть для хранения жидкости расположена по существу горизонтально. В другом примере система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если определено, что часть для хранения жидкости расположена либо по существу горизонтально, либо по существу вертикально. Это может улучшить точность и надежность определенного значения количества.
В некоторых вариантах осуществления система управления выполнена с возможностью сравнения информации об ориентации, полученной с датчика, или ориентации, определенной системой управления на основании информации об ориентации, с одним или более эталонными значениями ориентации. Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если информация об ориентации или определенная ориентация соответствует эталонному значению ориентации.
Одно или более эталонных значений ориентации могут указывать на то, что часть для хранения жидкости находится в конкретной ориентации, такой как горизонтальная или вертикальная. Каждое эталонное значение ориентации может быть связано с эталонной информацией об электрической величине и эталонной информацией о количестве. Эталонная информация об электрической величине и эталонная информация о количестве могут быть разными для каждого эталонного значения ориентации.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть дополнительно выполнена с возможностью по существу предотвращать или замедлять определение количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе информации об ориентации, полученной с датчика. Когда система управления сравнивает информацию об ориентации, полученную с датчика, с одним или более эталонными значениями ориентации, система управления может быть приспособлена предотвращать или замедлять определение количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если информация об ориентации не соответствует эталонному значению ориентации. Это может улучшить надежность определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, посредством сравнения. Использование сравнения для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может быть преимущественным, поскольку система управления может иметь возможность выполнять сравнение быстрее, чем вычисление. Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, с эталонной информацией об электрической величине, хранящейся в системе управления.
Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения информации об ориентации, полученной с датчика, с эталонной информацией об ориентации. После определения соответствия между информацией об измеренной ориентации и эталонной информацией об ориентации, система управления может быть приспособлена сравнивать информацию об измеренной электрической величине с эталонной информацией об электрической величине, связанной с соответствующей эталонной информацией об ориентации. После определения соответствия между информацией об измеренной электрической величине и эталонной информацией об электрической величине, система управления может быть приспособлена определять количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе эталонной информации о количестве, связанной с соответствующей эталонной информацией об электрической величине.
Эталонная информация может храниться в запоминающем устройстве системы управления. Эталонная информация об электрической величине может представлять собой информацию об электрической величине, измеренную системой управления и сохраненную в запоминающем устройстве системы управления. Эталонная информация о количестве может включать одну или более из информации об объеме и информации о частичной заполненности.
Связи между эталонной информацией об ориентации, эталонной информацией об электрической величине и эталонной информацией о количестве могут обеспечить возможность надежного определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Эталонная информация может содержать множество диапазонов. Каждый диапазон эталонной информации об ориентации может быть связан со значением или диапазоном эталонной информации об электрической величине. Каждый диапазон эталонной информации об электрической величине может быть связан со значением или диапазоном эталонной информации о количестве. Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения полученной информации об ориентации с сохраненными диапазонами эталонной информации об ориентации и сопоставления полученного значения с сохраненным диапазоном. Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения информации об измеренной электрической величине с сохраненными диапазонами эталонной информации об электрической величине и сопоставления информации об измеренной электрической величине с сохраненным диапазоном.
Эталонная информация может храниться в таблице поиска. Таблица поиска может содержать сохраненную эталонную информацию об ориентации, эталонную информацию об электрической величине и эталонную информацию о количестве. Эталонная информация об ориентации может быть связана с эталонной информацией об электрической величине. Эталонная информация об электрической величине может быть связана с эталонной информацией о количестве.
Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, и информации об ориентации, полученной с датчика.
В конкретных ориентациях электрическая величина, измеренная между парой электродов, может меняться предсказуемым образом с количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. В одном примере количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может быть по существу обратно пропорционально сопротивлению, измеренному системой управления между парой электродов, когда часть для хранения жидкости находится в по существу горизонтальной ориентации. В другом примере количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может быть по существу пропорционально емкости, измеренной системой управления между парой электродов, когда часть для хранения жидкости находится в по существу горизонтальной ориентации.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, посредством вычисления. Вычисление может использовать информацию об электрической величине, измеренной между парой электродов. Вычисление также может использовать информацию об ориентации, полученную с датчика. Использование вычисления для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может быть преимущественным, поскольку от системы управления может не требоваться хранить или извлекать архивные данные измерений для выполнения определения.
Когда часть для хранения жидкости неподвижна или перемещается с постоянной скоростью, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в части для хранения жидкости, может принимать и образовывать предсказуемую форму. Предсказуемая форма может зависеть от формы части для хранения жидкости, ориентации части для хранения жидкости и объема жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Форма жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости может изменяться по мере того, как часть для хранения жидкости перемещается, вращается или ускоряется любым иным образом. Изменения ориентации и общее ускорение части для хранения жидкости могут влиять на электрическую величину, измеряемую между парой электродов, по мере того, как меняется форма жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости.
Датчик может быть дополнительно выполнен с возможностью распознавания ускорения части для хранения жидкости. Ускорение может включать по меньшей мере одно из линейного ускорения и угловой скорости. Система управления может быть дополнительно выполнена с возможностью получения информации об ускорении с датчика.
В некоторых вариантах осуществления датчик содержит один или более акселерометров, выполненных с возможностью распознавания линейного ускорения части для хранения жидкости. В некоторых вариантах осуществления датчик содержит один или более гироскопов, выполненных с возможностью распознавания угловой скорости части для хранения жидкости. В некоторых вариантах осуществления датчик содержит один или более акселерометров и один или более гироскопов.
В некоторых вариантах осуществления датчик представляет собой инерциальный измерительный блок. В контексте настоящего документа инерциальный измерительный блок представляет собой датчик, который выполнен с возможностью распознавания как линейного ускорения, так и угловой скорости. Как правило, инерциальный измерительный блок содержит один или более акселерометров и один или более гироскопов.
Когда система управления выполнена с возможностью получения информации об ускорении с датчика, система управления может быть приспособлена для определения того, находится ли часть для хранения жидкости в одном из стабильного состояния и нестабильного состояния, на основе информации об ускорении. Система управления может быть приспособлена определять, что часть для хранения жидкости находится в стабильном состоянии, когда часть для хранения жидкости является по существу неподвижной или передвигается с по существу постоянной скоростью. Система управления может быть приспособлена определять, что часть для хранения жидкости находится в нестабильном состоянии, когда часть для хранения жидкости подвергается ускорению.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью сравнения полученной информации об ускорении с одним или более пороговыми значениями ускорения. Одно или более пороговых значений ускорения могут быть сохранены в запоминающем устройстве системы управления. Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения полученной информации об ускорении с одним или более пороговыми значениями ускорения; определения того, что часть для хранения жидкости находится в стабильном состоянии, если полученная информация об ускорении равна или меньше одного или более пороговых значений ускорения; и определения того, что часть для хранения жидкости находится в нестабильном состоянии, если полученная информация об ускорении выше одного или более пороговых значений ускорения.
Система управления может быть приспособлена определять количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если определено, что часть для хранения жидкости находится в стабильном состоянии. Система управления также может быть приспособлена по существу предотвращать или замедлять определение количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если определено, что часть для хранения жидкости находится в нестабильном состоянии. Определение количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, только в том случае, когда часть для хранения жидкости является неподвижной или передвигается с постоянной скоростью, может улучшить надежность определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления пара электродов может быть расположена так, чтобы распознавать площадь поверхности части для хранения жидкости, которая контактирует с жидким субстратом, образующим аэрозоль. Система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе площади поверхности части для хранения жидкости, которая контактирует с жидким субстратом, образующим аэрозоль. Площадь поверхности части для хранения жидкости, которая контактирует с жидким субстратом, образующим аэрозоль, может называться площадью «смоченной» поверхности. Площадь смоченной поверхности части для хранения жидкости может зависеть от формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости, когда часть для хранения жидкости неподвижна или перемещается с постоянной скоростью. Площадь смоченной поверхности части для хранения жидкости может оставаться по существу постоянной, когда часть для хранения жидкости находится в стабильном состоянии. Однако площадь смоченной поверхности части для хранения жидкости может изменяться под действием ускорения части для хранения жидкости. Следовательно, в этих вариантах осуществления может быть особенно целесообразным измерять электрическую величину между парой электродов, когда часть для хранения жидкости находится в неподвижном или стабильном состоянии. В этих вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения того, находится ли часть для хранения жидкости в стабильном состоянии или нестабильном состоянии, определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если определено, что часть для хранения жидкости находится в стабильном состоянии, и по существу предотвращения или замедления определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, если определено, что часть для хранения жидкости находится в нестабильном состоянии.
В некоторых вариантах осуществления система, генерирующая аэрозоль, может содержать средство для генерирования аэрозоля, расположенное с возможностью получения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости. В этих вариантах осуществления в целом целесообразно, чтобы средство для генерирования аэрозоля принимало жидкий субстрат, образующий аэрозоль, из части для хранения жидкости с конкретной скоростью, так что средство для генерирования аэрозоля постоянно смачивается жидким субстратом, образующим аэрозоль. Активация средства для генерирования аэрозоля, в случае получения недостаточного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, средством для генерирования аэрозоля, может привести к генерированию нежелательных компонентов, содержащих аэрозоль, или к нежелательному повышению температуры средства для генерирования аэрозоля, что может повредить средство для генерирования аэрозоля.
В этих вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования работы средства для генерирования аэрозоля на основе по меньшей мере одного из ориентации части для хранения жидкости и количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Это может улучшить ощущения пользователя и продлить срок службы средства для генерирования аэрозоля.
В некоторых вариантах осуществления система может содержать: средство для генерирования аэрозоля, расположенное с возможностью получения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости; и один или более источников электропитания, расположенных с возможностью подачи питания на средство для генерирования аэрозоля. В этих вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования подачи питания с одного или более источников электропитания на средство для генерирования аэрозоля на основе информации об ориентации, полученной с датчика, или определенной ориентации части для хранения жидкости. В этих вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования подачи питания с одного или более источников электропитания на средство для генерирования аэрозоля на основе определенного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Система управления может быть приспособлена уменьшать подачу питания на средство для генерирования аэрозоля, когда ориентация части для хранения жидкости переходит из определенной ориентации, такой как вертикальная ориентация. В некоторых вариантах осуществления система управления может быть приспособлена по существу предотвращать или замедлять подачу питания на средство для генерирования аэрозоля, если определено, что часть для хранения жидкости находится в одной или более определенных ориентациях. Система управления может быть приспособлена по существу предотвращать или замедлять подачу питания на средство для генерирования аэрозоля, если определено, что часть для хранения жидкости находится в опрокинутой или перевернутой ориентации.
Система управления может быть выполнена с возможностью уменьшения подачи питания на средство для генерирования аэрозоля по мере того, как уменьшается количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. В некоторых вариантах осуществления система управления может быть приспособлена по существу предотвращать или замедлять подачу питания на средство для генерирования аэрозоля, если определено, что количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, ниже порогового количества.
Пороговое количество может быть задано заранее. Пороговое количество может быть установлено на заводе или пользователем перед первым использованием. Пороговое количество может представлять собой любое подходящее количество. Например, пороговое количество может составлять от приблизительно 1% до приблизительно 15% объема части для хранения жидкости или от приблизительно 3% до 10%, или приблизительно 5%. Например, в отношении части для хранения жидкости, выполненной с возможностью удержания приблизительно 2 мл жидкого субстрата, образующего аэрозоль, заданное пороговое количество может составлять от приблизительно 0,1 мл до приблизительно 0,3 мл. Пороговое количество может зависеть от площади поперечного сечения средства для генерирования аэрозоля и объема части для хранения жидкости. Например, средство для генерирования аэрозоля может представлять собой нагреватель, и нагреватель с большой площадью поперечного сечения может требовать большего количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, чем нагреватель с небольшой площадью поперечного сечения, для работы при требуемой температуре. Таким образом, система, генерирующая аэрозоль, содержащая большой нагреватель, может иметь большее минимальное пороговое количество, чем система, генерирующая аэрозоль, содержащая меньший нагреватель. Пороговое количество может составлять от приблизительно 0,1 мл до 10 мл или от приблизительно 0,5 мл до приблизительно 5 мл, или приблизительно 0,5 мл.
Система управления может быть приспособлена отключать средство для генерирования аэрозоля, если определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, меньше порогового количества. Система управления может быть выполнена с возможностью обратимого отключения средства для генерирования аэрозоля. Система управления может быть приспособлена включать средство для генерирования аэрозоля, если определенное количество больше, чем заданное пороговое количество. Система управления может быть выполнена с возможностью необратимого отключения средства для генерирования аэрозоля. Система управления может быть выполнена с возможностью повреждения или разрыва низкопрочного соединения между средством для генерирования аэрозоля и блоком питания. Это может быть преимущественным для одноразового картриджа системы, генерирующей аэрозоль, содержащей средство для генерирования аэрозоля, и для одноразовой системы, генерирующей аэрозоль.
Ускорение части для хранения жидкости также может влиять на подачу жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в средство для генерирования аэрозоля. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования работы средства для генерирования аэрозоля на основе информации об ускорении, полученной с датчика. Система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования работы средства для генерирования аэрозоля на основе определения того, находится ли часть для хранения жидкости в стабильном или нестабильном состоянии. Это может улучшить ощущения пользователя и продлить срок службы средства для генерирования аэрозоля.
Система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования подачи питания с одного или более источников электропитания на средство для генерирования аэрозоля на основе информации об ускорении, полученной с датчика.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть приспособлена по существу предотвращать или замедлять работу средства для генерирования аэрозоля, если информация об ускорении, полученная с датчика, выше порогового значения ускорения. Система управления может быть приспособлена по существу предотвращать или замедлять работу средства для генерирования аэрозоля, если определено, что часть для хранения жидкости находится в нестабильном состоянии.
Часть для хранения жидкости может иметь любые подходящие форму и размер. Например, часть для хранения жидкости может иметь поперечное сечение по существу круглой, эллиптической, квадратной, прямоугольной или треугольной формы. Часть для хранения жидкости может быть по существу трубчатой или цилиндрической. Часть для хранения жидкости может иметь длину и ширину или диаметр. Длина части для хранения жидкости может быть больше ширины или диаметра части для хранения жидкости. Другими словами, часть для хранения жидкости может быть продолговатой. Часть для хранения жидкости может иметь центральную продольную ось. Поперечное сечение части для хранения жидкости может быть по существу равномерным вдоль центральной продольной оси. Другими словами, форма и размер поперечного сечения части для хранения жидкости могут быть по существу постоянными вдоль длины части для хранения жидкости. Часть для хранения жидкости может иметь одну или более степеней вращательной симметрии относительно центральной продольной оси. Часть для хранения жидкости может быть кольцеобразной. Часть для хранения жидкости может быть кольцеобразной и может содержать центральный проход. Центральный проход может проходить в направлении центральной продольной оси.
Часть для хранения жидкости может содержать корпус или тару, выполненные с возможностью удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Корпус может содержать два противоположных конца и по меньшей мере одну боковую стенку, проходящую между двумя противоположными концами. Корпус может содержать первый конец, второй конец и одну или более боковых стенок, проходящих между первым концом и вторым концом. Первый конец, второй конец и боковые стенки могут быть выполнены за одно целое. Первый конец, второй конец и боковые стенки могут представлять собой отдельные элементы, которые присоединены или прикреплены друг к другу. Корпус может быть жестким. В контексте настоящего документа термин «жесткий корпус» используется для обозначения тары, которая является самонесущей. Корпус может содержать одну или более гибких стенок. Гибкие стенки могут быть выполнены с возможностью приспосабливания к объему жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Корпус может быть образован из любого подходящего материала. Корпус может быть образован из по существу непроницаемого для текучей среды материала. Корпус может содержать прозрачную или светопроницаемую часть, так что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в части для хранения жидкости, может быть виден пользователю через прозрачную или светопроницаемую часть тары.
Пара электродов расположены смежно с частью для хранения жидкости или в ней. В контексте настоящего документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «смежный с или находящийся в» предназначен для охватывания таких терминов, как: рядом, вблизи, в непосредственной близости от, на, в пределах и внутри. Например, когда часть для хранения жидкости содержит корпус, имеющий боковые стенки, пара электродов может считаться «смежной с или находящейся в» части для хранения жидкости, когда они расположены рядом с боковыми стенками корпуса или примыкают к ним, когда они упираются в наружную поверхность боковых стенок корпуса или контактируют с ней, когда они прикреплены к наружной поверхности боковых стенок корпуса или нанесены на нее, когда они прикреплены к внутренней поверхности боковых стенок или нанесены на нее, когда они образуют неотъемлемую часть боковых стенок корпуса и когда они находятся в пределах или внутри корпуса.
Пара электродов может быть расположена относительно части для хранения жидкости так, что пара электродов распознает электрические свойства части для хранения жидкости. Иными словами, пара электродов может быть расположена в электрической близости к части для хранения жидкости. Пара электродов может быть расположена так, чтобы распознавать изменения электрических свойств части для хранения жидкости, которые могут возникать в результате изменения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в первой части.
В некоторых вариантах осуществления пара электродов может быть расположена так, что по меньшей мере часть части для хранения жидкости расположена между электродами. Пара электродов может быть расположена на противоположных сторонах части для хранения жидкости. Когда часть для хранения жидкости представляет собой кольцевую часть для хранения жидкости, имеющую центральный проход, один из электродов может быть расположен на наружной стороне части для хранения жидкости, а другой из электродов может быть расположен на внутренней стороне части для хранения жидкости, смежно с центральным проходом или в нем.
В некоторых вариантах осуществления, в которых пара электродов расположена с частью части для хранения жидкости, расположенной между ними, пара электродов может образовывать конденсатор, а часть жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между электродами может образовывать диэлектрик конденсатора. Диэлектрические свойства части от части для хранения жидкости между электродами могут изменяться с количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления пара электродов может быть расположена без части от части для хранения жидкости, расположенной между электродами. Пара электродов могут быть расположены на одной и той же стороне части для хранения жидкости.
Когда часть для хранения жидкости содержит корпус, имеющий боковые стенки, и пара электродов проходят по существу по боковым стенкам, электроды могут быть расположены с возможностью распознавания площади поверхности боковых стенок, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, удерживаемым в части для хранения жидкости. Площадь поверхности боковых стенок корпуса части для хранения жидкости, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, может использоваться для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления пара электродов представляют собой встречно–гребенчатые электроды. Пара встречно–гребенчатых электродов может образовывать емкостную систему распознавания, так что пара встречно–гребенчатых электродов распознают электрические свойства среды, смежной с электродами, с использованием эффектов краевого электрического поля. Пара встречно–гребенчатых электродов может быть расположена с возможностью распознавания площади поверхности боковых стенок, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, удерживаемым в части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления пара встречно–гребенчатых электродов может быть расположена на корпусе части для хранения жидкости. В некоторых вариантах осуществления пара встречно–гребенчатых электродов может быть расположена на платформе. Пара встречно–гребенчатых электродов может быть предусмотрена на поверхности гибкой платформы, которая по существу окружает часть для хранения жидкости.
Каждый электрод пары встречно–гребенчатых электродов содержит множество электрически соединенных выступов, выступающих частей или штырей, а также зазоров или пространств между штырями. Штыри могут быть электрически соединены основной дорожкой или гребнем. Штыри и зазоры каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть расположены в виде регулярного или периодического расположения. Пара встречно–гребенчатых электродов может быть расположена на плоскости или на поверхности, и штыри каждого из электродов могут проходить в пространства между штырями другого электрода.
Штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут иметь длину, ширину и толщину. Длина штырей каждого встречно–гребенчатого электрода может быть существенно больше, чем ширина и толщина штырей. Другими словами, штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть по существу продолговатыми. Штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть по существу линейными. Штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут проходить по существу в одном направлении. Штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть по существу нелинейными. Например, штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть по существу изогнутыми или дугообразными.
Штыри каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть по существу идентичными. Зазоры между штырями каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть по существу идентичными. Штыри и зазоры каждого встречно–гребенчатого электрода могут быть расположены с регулярным расположением, с регулярным промежутком или зазором между каждым последующим штырем. Расстояние между последовательными штырями каждого встречно–гребенчатого электрода может называться пространственной длиной λ волны или шириной зазора электрода.
TM
Примером подходящей пары встречно–гребенчатых электродов может быть датчик типа DRP–G–IDEPT10 от DropSens.
Когда часть для хранения жидкости содержит корпус, имеющий боковые стенки, и пара встречно–гребенчатых электродов проходят по существу по боковым стенкам, электроды могут быть расположены с возможностью распознавания площади поверхности боковых стенок, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, удерживаемым в части для хранения жидкости.
Один из электродов пары встречно–гребенчатых электродов может представлять собой приводной электрод, на который подают колебательное напряжение. Другой электрод может представлять собой чувствительный электрод, который распознает электрическое краевое поле, генерируемое приводным электродом. Электрическое краевое поле, генерируемое приводным электродом, включает в себя электрическое краевое поле вследствие наличия рассеянных электрических полей на краях штырей приводного электрода, которое содержит компонент, который проходит за пределы плоскости или поверхности, на которой расположены встречно–гребенчатые электроды, в направлении, по существу перпендикулярном к плоскости или поверхности. Поэтому электрическое краевое поле, генерируемое приводным электродом, проходит в материал, расположенный над или смежно с электродами. Иными словами, пара встречно–гребенчатых электродов, расположенных на одной стороне части для хранения жидкости, согласно настоящему изобретению, может прикладывать пространственно–периодический электрический потенциал к части для хранения жидкости на той стороне.
Электрические свойства материала, расположенного над или смежно с парой встречно–гребенчатых электродов, могут влиять на электрическое краевое поле, генерируемое приводным электродом. Например, диэлектрическая проницаемость материала, расположенного над или смежно с парой встречно–гребенчатых электродов, может влиять на генерируемое электрическое краевое поле. Таким образом, чувствительный электрод пары встречно–гребенчатых электродов может распознавать изменения электрических свойств материала, расположенного над или смежно с парой встречно–гребенчатых электродов.
На одной стороне пары встречно–гребенчатых электродов может быть предусмотрен элемент электрического экранирования, так что пара встречно–гребенчатых электродов может реагировать на изменения электрических свойств материала, смежного только с одной стороной пары встречно–гребенчатых электродов. Элемент электрического экранирования может быть предусмотрен на стороне пары электродов, противоположной или обращенной к части для хранения жидкости. Элемент электрического экранирования может содержать лист или сетку из электропроводного материала, проходящие под или над электродами. Лист или сетка из электропроводного материала могут быть заземлены. Лист или сетка могут быть электрически соединены с повторителем напряжения, который электрически соединен с встречно–гребенчатыми электродами. Такое расположение может по существу удалять любую паразитную емкость, вызванную экранированием, что может улучшить чувствительность пары встречно–гребенчатых электродов.
Глубина проникновения электрического краевого поля, генерируемого приводным электродом, в материал, расположенный над или смежно с парой встречно–гребенчатых электродов, может быть пропорциональна расстоянию между смежными штырями приводных и чувствительных электродов. Другими словами, глубина проникновения генерируемого электрического краевого поля пропорциональна ширине зазора (λ) встречно–гребенчатых электродов. Глубина проникновения не зависит от частоты колебательного управляющего сигнала.
В целом, глубина проникновения генерируемого электрического краевого поля увеличивается по мере увеличения ширины зазора λ встречно–гребенчатых электродов. Было обнаружено, что, как правило, глубина проникновения составляет приблизительно одну треть ширины зазора λ. Может возникнуть необходимость в достижении минимальной глубины проникновения в часть для хранения жидкости с целью эффективного распознавания наличия или отсутствия жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Подходящая типовая глубина проникновения для генерируемого электрического краевого поля в часть для хранения жидкости может составлять приблизительно 1 мм. Электроды могут быть расположены на наружной поверхности боковой стенки части для хранения жидкости. Толщина боковой стенки может составлять приблизительно 1 мм. В этом случае потребуется глубина проникновения приблизительно 2 мм, что соответствует ширине зазора λ приблизительно 6 мм. В других случаях боковая стенка части для хранения жидкости и платформа, на которой установлены электроды, могут быть расположены между электродами и частью для хранения жидкости. Суммарная толщина боковой стенки и платформы может составлять приблизительно 2 мм. В этом случае потребуется глубина проникновения 3 мм, которая соответствует ширине зазора λ приблизительно 9 мм. Ширина зазора λ электродов может составлять от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 15 мм, или от приблизительно 1 мм до приблизительно 12 мм, или от приблизительно 2 мм до приблизительно 10 мм.
Относительно небольшая глубина проникновения электрического краевого поля, генерируемого встречно–гребенчатыми электродами, в целом означает, что встречно–гребенчатые электроды, смежные с частью для хранения жидкости, распознают наличие или отсутствие жидкого субстрата, образующего аэрозоль, только на поверхностях или стенках части для хранения жидкости. Это не так для пары электродов, расположенных на противоположных сторонах части для хранения жидкости, когда часть части для хранения жидкости расположена между ними, которые распознают средние электрические свойства части от части для хранения жидкости, расположенной между ними. В результате, измерения от встречно–гребенчатых электродов, расположенных смежно с частью для хранения жидкости, склонны показывать пропорцию или дробную долю поверхности части для хранения жидкости, которая смачивается жидким субстратом, образующим аэрозоль. Пропорция или дробная доля поверхности боковых стенок, которая покрыта жидким субстратом, образующим аэрозоль, для заданного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и заданной ориентации части для хранения жидкости зависит от формы части для хранения жидкости. В этих вариантах осуществления поперечное сечение части для хранения жидкости является предпочтительно равномерным вдоль центральной продольной оси. В конкретных вариантах осуществления часть для хранения жидкости может быть по существу цилиндрической.
В целом, чувствительность пары встречно–гребенчатых электродов увеличивается по мере увеличения количества штырей, предусмотренных на паре встречно–гребенчатых электродов. Таким образом, для заданного размера части для хранения жидкости, чем меньше ширина зазора электродов, тем большее количество штырей может быть предусмотрено на каждом электроде и тем больше чувствительность пары встречно–гребенчатых электродов.
В настоящем изобретении может потребоваться, чтобы ширина зазора встречно–гребенчатых электродов была равна минимальной ширине зазора или превышала ее, с целью генерирования электрического краевого поля с глубиной проникновения, достаточной для прохождения в часть для хранения жидкости. Поэтому в настоящем изобретении чувствительность пары встречно–гребенчатых электродов имеет тенденцию к уменьшению по мере уменьшения размера части для хранения жидкости, поскольку уменьшается количество штырей, предусмотренных на каждом электроде, а не размер ширины зазора. Однако чувствительность пары электродов, расположенных на противоположных сторонах части для хранения жидкости, при расположении части от части для хранения жидкости между электродами, может увеличиваться по мере уменьшения размера части для хранения жидкости. Это связано с тем, что чувствительность электродов к изменениям электрических свойств материала между электродами может увеличиваться по мере уменьшения расстояния между электродами. Таким образом, в настоящем изобретении размер части для хранения жидкости может определять расположение электродов, которое является наиболее подходящим. В целом, пара встречно–гребенчатых электродов может быть более подходящей для систем, имеющих большие части для хранения жидкости, а электроды, расположенные с частями от части для хранения жидкости между электродами, могут быть более подходящими для систем, имеющих меньшие части для хранения жидкости.
Электроды каждой пары электродов расположены на расстоянии друг от друга или отделены друг от друга. Этот промежуток или разделение может предотвратить прямой электрический контакт между электродами пары электродов. Промежуток, разделение или зазор между электродами может быть одинаковым вдоль длин электродов.
Например, промежуток между парой электродов может составлять от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 3 мм, или от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 2 мм, или от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 1,5 мм. Когда пара электродов расположены на противоположных сторонах части для хранения жидкости, промежуток между электродами может равняться приблизительно ширине части для хранения жидкости или диаметру части для хранения жидкости, которая является цилиндрической. В случае цилиндрической части для хранения жидкости промежуток между парой электродов может равняться или быть больше 5 мм. Когда пара электродов не расположены на противоположных сторонах части для хранения жидкости, электроды могут представлять собой встречно–гребенчатые электроды, которые могут иметь меньший промежуток между электродами. Например, в этом случае промежуток между электродами пары встречно–гребенчатых электродов может составлять от приблизительно 125 мкм до приблизительно 5 мм, или от приблизительно 125 мкм до приблизительно 2 мм, или от приблизительно 125 мкм до приблизительно 1 мм.
Электроды могут представлять собой электроды любого подходящего типа. Например, подходящие типы электродов включают пластинчатые электроды и электроды в виде дорожек. Каждый из электродов может представлять собой электрод одинакового или другого типа.
Электроды могут иметь любую подходящую форму. Например, электроды могут быть квадратными, прямоугольными, изогнутыми, дугообразными, кольцевыми, спиральными или винтовыми. Электроды могут содержать одну или более секций, которые являются по существу линейными, нелинейными, плоскими или неплоскими. Электроды могут быть жесткими. Жесткость может обеспечивать сохранение электродами своей формы и промежутка друг от друга. Электроды могут быть гибкими. Гибкость может позволять электродам приспосабливаться к форме части для хранения жидкости. Электроды могут быть выполнены с возможностью приспособления к форме корпуса части для хранения жидкости.
Электроды могут иметь длину, ширину и толщину. Длина электродов может быть по существу больше, чем ширина электродов. Другими словами, электроды могут быть продолговатыми. Толщина электродов может быть существенно меньше, чем длина и ширина электродов. Другими словами, электроды могут быть тонкими. Тонкие электроды и продолговатые электроды могут иметь большое отношение площади поверхности к объему, что может улучшить чувствительность измерений электрической величины.
–5
–5
–9
Электроды могут содержать любой подходящий материал. Электроды могут содержать любой подходящий электропроводный материал. Подходящие электропроводные материалы включают металлы, сплавы, электропроводную керамику и электропроводные полимеры. В контексте настоящего документа в отношении настоящего изобретения электропроводный материал относится к материалу, имеющему объемное удельное сопротивление при 20°C менее приблизительно 1×10 Ом·м, как правило, от приблизительно 1×10 Ом·м до приблизительно 1×10 Ом·м. Электропроводные материалы могут, в частности, включать по меньшей мере одно из меди, золота и платины. Электропроводные материалы могут включать проводящие краски, когда электроды напечатаны на части для хранения жидкости. Подходящие проводящие краски могут включать серебро для обеспечения электропроводности. Электроды могут быть покрыты пассивирующим слоем. Электроды могут содержать или быть покрыты материалом, который является достаточно инертным, чтобы не реагировать с жидким субстратом, образующим аэрозоль, или не загрязнять его. Электроды могут содержать прозрачный или светопроницаемый материал. Например, подходящий прозрачный материал может представлять собой оксид индия и олова (ITO).
Пара электродов может проходить по существу по длине части для хранения жидкости. Пара электродов может быть расположена на одной стороне части для хранения жидкости. Пара электродов может быть расположена на двух или более сторонах части для хранения жидкости. Пара электродов может по существу окружать часть для хранения жидкости. Пара электродов может по существу обрамлять часть для хранения жидкости. Когда пара электродов по существу окружает часть для хранения жидкости и проходит по существу по длине части для хранения жидкости, пара электродов может образовывать трубчатую гильзу, которая по существу обрамляет часть для хранения жидкости.
По меньшей мере один из пары электродов может быть расположен в части для хранения жидкости. По меньшей мере один из пары электродов может быть расположен в прямом контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, удерживаемым в части для хранения жидкости. Когда в части для хранения жидкости предусмотрен материал–носитель, по меньшей мере один из пары электродов может быть расположен в контакте с материалом–носителем. Когда электрод расположен внутри части для хранения жидкости или в любом положении, в котором электрод, вероятно, будет сталкиваться с жидкостью или влагой, электрод может быть защищен или экранирован от жидкости или влаги, например покрытием из гидрофобного материала.
Когда часть для хранения жидкости содержит корпус для удержания части для хранения жидкости, один или более электродов могут быть расположены в корпусе или на нем. Один или более электродов могут быть предусмотрены на наружной поверхности корпуса. Один или более электродов могут быть предусмотрены на внутренней поверхности корпуса. Электроды могут образовывать неотделимую часть корпуса.
Пара электродов может проходить по части корпуса. Когда часть для хранения жидкости содержит корпус, содержащий два противоположных конца и по меньшей мере одну боковую стенку, проходящую между противоположными концами, пара электродов может проходить по части одной или более боковых стенок. Пара электродов может проходить по существенной протяженности одной или более боковых стенок. Пара электродов может проходить по всей протяженности одной или более боковых стенок.
По меньшей мере один из пары электродов может быть расположен на платформе. Каждый электрод может быть расположен на отдельной платформе. Пара электродов может быть расположена на одной и той же платформе. Одна или более платформ могут быть расположены на одной или более сторонах части для хранения жидкости. Одна или более платформ могут по существу окружать часть для хранения жидкости. Когда часть для хранения жидкости содержит корпус, одна или более платформ могут быть предусмотрены в корпусе или на нем. Одна или более платформ могут быть расположены на одной или более сторонах корпуса. Одна или более платформ могут по существу окружать корпус. Одна или более платформ могут быть отделены от корпуса. Одна или более платформ могут быть прикреплены к корпусу. Одна или более платформ могут быть выполнены за одно целое с корпусом. Одна или более платформ могут содержать такой же материал, что и корпус. Одна или более платформ могут содержать материал, отличающийся от материала корпуса.
Одна или более платформ могут быть жесткими. Одна или более платформ могут быть гибкими. Одна или более гибких платформ могут быть согнуты вокруг двух или более сторон части для хранения жидкости. Одна или более гибких платформ могут по существу окружать часть для хранения жидкости.
Одна или более платформ могут быть образованы из электроизоляционного материала. Одна или более платформ могут содержать любой подходящий электроизоляционный материал. Например, подходящие электроизоляционные материалы включают стекла, пластмассы и керамические материалы. Особенно подходящие материалы включают полиимид и сложный полиэфир. В контексте настоящего документа в отношении настоящего изобретения электроизоляционный материал относится к материалу, имеющему объемное удельное сопротивление при 20°C более приблизительно 1×106 Ом·м, как правило, от приблизительно 1×109 Ом·м до приблизительно 1×1021 Ом·м.
В некоторых вариантах осуществления одна или более платформ могут быть выполнены из гидрофобного материала. Платформа может быть покрыта гидрофобным покрытием.
Одна или более платформ могут представлять собой печатные платы. Пара электродов может содержать проводящие дорожки, напечатанные на поверхности одной или более печатных плат. Одна или более печатных плат могут представлять собой гибкие печатные платы.
Электроды могут быть нанесены на поверхность корпуса части для хранения жидкости или платформу. Электроды могут быть нанесены на поверхность корпуса или платформу посредством любых подходящих средств нанесения, например, посредством печати, нанесения покрытия и распыления. Электроды могут быть прикреплены к поверхности корпуса или платформе. Электроды могут быть прикреплены к поверхности корпуса или платформам любыми подходящими средствами, например, посредством клея. Электроды могут быть протравлены в платформе, плате или корпусе части для хранения жидкости.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть снабжена более чем одной парой электродов. В этих вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью измерения электрической величины между каждой парой электродов и определения ориентации части для хранения жидкости на основе информации об электрической величине, измеренной между парами электродов.
Датчик может представлять собой датчик любого подходящего типа. Датчик может быть выполнен с возможностью распознавания ориентации части для хранения жидкости. Датчик может быть дополнительно выполнен с возможностью распознавания ускорения части для хранения жидкости в одном или более направлениях. Датчик может быть выполнен с возможностью распознавания по меньшей мере одного из линейного ускорения и угловой скорости части для хранения жидкости.
Датчик может содержать один или более акселерометров, выполненных с возможностью распознавания линейного ускорения части для хранения жидкости. Распознанное линейное ускорение может предоставить указание об ориентации части для хранения жидкости. Датчик может содержать один или более гироскопов, выполненных с возможностью распознавания угловой скорости части для хранения жидкости. Распознанная угловая скорость может предоставить указание об ориентации части для хранения жидкости. Один или более гироскопов также могут быть выполнены с возможностью распознавания ориентации части для хранения жидкости. Один или более гироскопов могут предоставить улучшенное указание об ориентации части для хранения жидкости по сравнению с одним или более акселерометрами. Датчик может содержать комбинацию одного или более акселерометров и одного или более гироскопов. Датчик может содержать любое подходящее количество акселерометров и гироскопов. Комбинация акселерометров и гироскопов, предоставляющая комбинацию информации о распознанном линейном ускорении и информации о распознанной угловой скорости на систему управления, может улучшать надежность указания ориентации части для хранения жидкости по сравнению с датчиком, содержащим или только акселерометры, или только гироскопы.
В некоторых вариантах осуществления датчик представляет собой инерциальный измерительный блок. Инерциальный измерительный блок может представлять собой датчик МЭМС. Инерциальный измерительный блок может содержать 3–осный акселерометр и один или более гироскопов. Эта конфигурация может позволять инерциальному измерительному блоку измерять линейное ускорение вдоль трех перпендикулярных осей и угловое перемещение вокруг трех осей. Инерциальный измерительный блок может дополнительно содержать магнитометр, например, трехосный магнитометр, для предоставления дополнительной информации об ориентации на основе магнитного полюса Земли.
Инерциальный измерительный блок может представлять собой интегрированный инерциальный модуль микромеханической обработки с трехосным гироскопом и акселерометром. Например, подходящий инерциальный измерительный блок может представлять собой устройство SD746, которое поставляется компанией «SensorDynamics AG».
Датчик может быть расположен в любом подходящем месте в системе, генерирующей аэрозоль. Датчик может быть расположен в любом подходящем месте относительно части для хранения жидкости. Когда часть для хранения жидкости имеет продольную ось, датчик может быть выровнен с продольной осью части для хранения жидкости. Датчик может быть расположен на продольной оси части для хранения жидкости.
Система управления может содержать электрическую схему. Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может содержать печатную плату, на которой установлены дополнительные электронные компоненты. Датчик может быть расположен на печатной плате. Электрическая схема может содержать аналого–цифровой преобразователь между датчиком и микропроцессором.
Система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования напряжения, подаваемого на пару электродов. Система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования напряжения, подаваемого на датчик. В некоторых вариантах осуществления система, генерирующая аэрозоль, содержит средство для генерирования аэрозоля, и система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования подачи питания на средство для генерирования аэрозоля.
Система управления может быть выполнена с возможностью подачи напряжения на по меньшей мере один из пары электродов и датчик после активации системы. Система управления может быть выполнена с возможностью подачи напряжения на по меньшей мере один из пары электродов и датчик с перерывами, например, при каждой затяжке.
Система управления может быть выполнена с возможностью подачи непрерывного напряжения на пару электродов. Система управления может быть выполнена с возможностью подачи непрерывного напряжения на датчик. Система управления может быть выполнена с возможностью подачи напряжения на пару электродов в форме импульсов электрического тока. Система управления может быть выполнена с возможностью подачи напряжения на датчик в форме импульсов электрического тока.
Система управления может быть выполнена с возможностью подачи колебательного сигнала измерения на пару электродов. Другими словами, система управления может быть выполнена с возможностью подачи переменного напряжения на пару электродов. Система управления может быть выполнена с возможностью подачи колебательного сигнала измерения на пару электродов с заданной частотой. Заданная частота может представлять собой любую подходящую для системы управления частоту для измерения электрической величины между парой электродов. Заданная частота может быть равной или меньшей приблизительно 20 МГц, или равной или меньшей приблизительно 10 МГц. Заданная частота может составлять от приблизительно 1 кГц до приблизительно 10 МГц, или от приблизительно 10 кГц до приблизительно 1 МГц, или от приблизительно 100 кГц до приблизительно 1 МГц.
Жидкие субстраты, образующие аэрозоль, могут содержать разные составы с разными электрическими свойствами. Система управления может быть выполнена с возможностью идентификации жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов. Система управления может быть выполнена с возможностью регулирования определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, на основе проведенной идентификации. Другими словами, система управления может быть выполнена с возможностью корректирования состава жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Система управления может содержать любые подходящие средства для измерения электрической величины между парой электродов. Подходящие средства включают один или более RC–интеграторов, одну или более мостовых схем, один или более генераторов и одну или более схем переключаемого конденсатора, которые используют усилители. Эти схемы переключаемого конденсатора могут быть выполнены в режимах усиления или интегрирования.
Электрическая величина, подлежащая измерению между парой электродов, может представлять собой любую подходящую электрическую величину. Например, электрическая величина, подлежащая измерению, может представлять собой одно или более из напряжения, тока, импеданса, сопротивления и емкости. В конкретных вариантах осуществления электрическая величина, подлежащая измерению, может представлять собой емкость.
Электрическая величина, подлежащая измерению системой управления, может представлять собой емкость. Изменение емкости может быть особенно выражено, когда жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит диэлектрические материалы.
Емкость между парой электродов может зависеть от количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Например, пара электродов может образовывать конденсатор, а часть для хранения жидкости может образовывать диэлектрик конденсатора. Часть для хранения жидкости может содержать емкостную нагрузку, и диэлектрическая проницаемость части для хранения жидкости может зависеть от количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Емкость между парой электродов может уменьшаться по мере уменьшения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Емкостная нагрузка части для хранения жидкости может иметь емкость в диапазоне пикофарад (пФ). Это может обеспечить короткое время зарядки и разрядки конденсатора, а также обеспечить быстрые измерения емкости.
Емкость может быть измерена. Например, система управления может содержать средство для измерения времени зарядки и разрядки конденсатора, образованного парой электродов. Система управления может содержать схему синхронизации, такую как схема 555 синхронизации, или любую электронную схему, чья частота колебаний зависит от емкости, и может быть выполнена с возможностью определения емкости на основе частоты выходного сигнала схемы синхронизации.
Емкость может быть вычислена. Например, емкость может быть вычислена на основе измерений амплитуды напряжения и тока, а также разности фаз между напряжением и током. Емкость может быть вычислена на основе измерений импеданса. Количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может быть вычислено на основе измеренной или вычисленной емкости.
Количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, может быть определено на основе измеренной или вычисленной емкости.
Часть для хранения жидкости может содержать субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в части для хранения жидкости. В контексте настоящего документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «субстрат, образующий аэрозоль», обозначает субстрат, который может высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться посредством нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться посредством перемещения субстрата, образующего аэрозоль, через проходы вибрационного элемента.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть жидким. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть жидким при комнатной температуре. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как жидкие, так и твердые компоненты. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Содержащий никотин 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 табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматизирующие соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. 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 одно или более веществ 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 и являются по существу устойчивыми к термической деградации при рабочей температуре системы. Примеры подходящих веществ для образования аэрозоля включают глицерин и пропиленгликоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно–, ди– или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в жидком субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например приблизительно 2%.
r
r
r
r
r
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать смесь диэлектрических материалов, каждый из которых характеризуется отдельной диэлектрической постоянной (ε). Основные составляющие жидкого субстрата, образующего аэрозоль, при комнатной температуре, приблизительно 20°C, могут включать: глицерин (ε ~ 42), пропиленгликоль (ε ~ 32), воду (ε ~ 80), воздух (ε ~ 1), никотин и ароматизаторы. Когда жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует диэлектрический материал, электрическая величина, подлежащая измерению системой управления, может представлять собой емкость.
Часть для хранения жидкости может содержать материал–носитель для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Когда часть для хранения жидкости содержит корпус, материал–носитель может быть расположен внутри корпуса. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть адсорбирован или иным образом загружен в материал–носитель. Материал–носитель может быть изготовлен из любого подходящего адсорбирующего тела материала, например, из вспененного металлического или пластмассового материала, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Субстрат, образующий аэрозоль, может удерживаться в материале–носителе перед использованием системы, генерирующей аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может высвобождаться в несущий материал во время использования. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть предоставлен в капсуле.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать средство для генерирования аэрозоля. Средство для генерирования аэрозоля может быть расположено с возможностью получения субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости. Средство для генерирования аэрозоля может представлять собой распылитель. Средство для генерирования аэрозоля может быть выполнено с возможностью распыления полученного субстрата, образующего аэрозоль, с использованием тепла. Средство для генерирования аэрозоля может содержать нагревательное средство для распыления полученного жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Средство для генерирования аэрозоля может быть выполнено с возможностью распыления полученного субстрата, образующего аэрозоль, с использованием ультразвуковых вибраций. Средство для генерирования аэрозоля может содержать ультразвуковой преобразователь.
Средство для генерирования аэрозоля может содержать один или более элементов, генерирующих аэрозоль. Один или более элементов, генерирующих аэрозоль, могут представлять собой нагревательные элементы. Один или более элементов, генерирующих аэрозоль, могут содержать один или более вибрационных элементов.
Средство для генерирования аэрозоля может содержать нагревательное средство, выполненное с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательное средство может представлять собой любое подходящее нагревательное средство. Нагревательное средство может содержать один или более нагревательных элементов. Один или более нагревательных элементов могут быть расположены с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль, главным образом, за счет проводимости. Один или более нагревательных элементов могут быть расположены по существу в прямом контакте с субстратом, образующим аэрозоль. Один или более нагревательных элементов могут быть расположены с возможностью переноса тепла на субстрат, образующий аэрозоль, через один или более теплопроводных элементов. Один или более нагревательных элементов могут быть расположены с возможностью переноса тепла в окружающий воздух, втягиваемый через систему, генерирующую аэрозоль, во время использования, который может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, посредством конвекции. Один или более нагревательных элементов могут быть расположены с возможностью нагревания окружающего воздуха перед его втягиванием через субстрат, образующий аэрозоль. Один или более нагревательных элементов могут быть расположены с возможностью нагревания окружающего воздуха после его втягивания через субстрат, образующий аэрозоль.
Нагревательное средство может представлять собой электрическое нагревательное средство или электрический нагреватель. Электрический нагреватель может содержать один или более электрических нагревательных элементов. Один или более электрических нагревательных элементов могут содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы могут включать: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводная» керамика (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Один или более электрических нагревательных элементов могут иметь любую подходящую форму. Например, один или более электрических нагревательных элементов могут иметь форму одного или более нагревательных лезвий, одного или более нагревательных стержней или игл, одной или более нагревательных проволок или нитей накала. Один или более нагревательных элементов могут содержать один или более гибких листов материала. Один или более нагревательных элементов могут быть размещены в или на жестком материале–носителе.
Нагревательное средство может содержать индукционное нагревательное средство. Индукционное нагревательное средство более подробно описано ниже в отношении картриджа. Нагревательное средство может содержать один или более радиаторов или тепловых резервуаров. Нагревательное средство может содержать средство для нагрева за один раз небольшого количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Средство для генерирования аэрозоля может содержать один или более вибрационных элементов и один или более исполнительных элементов, расположенных с возможностью возбуждения вибраций в одном или более вибрационных элементах. Один или более вибрационных элементов могут содержать множество проходов, через которые может проходить и распыляться субстрат, образующий аэрозоль. Один или более исполнительных элементов могут содержать один или более пьезоэлектрических преобразователей.
Средство для генерирования аэрозоля может содержать один или более капиллярных фитилей для транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, к одному или более элементам средства для генерирования аэрозоля. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может иметь физические свойства, включая вязкость, которые делают возможным транспортирование жидкости через один или более капиллярных фитилей посредством капиллярного действия.
Средство для генерирования аэрозоля может содержать одну или более нагревательных проволок или нитей накала, охватывающих часть одного или более капиллярных фитилей. Нагревательная проволока или нить накала может поддерживать охваченную часть одного или более капиллярных фитилей. Капиллярные свойства одного или более капиллярных фитилей в комбинации со свойствами жидкого субстрата могут гарантировать, что при нормальном использовании, когда имеется достаточное количество субстрата, образующего аэрозоль, фитиль всегда пропитывается жидким субстратом, образующим аэрозоль, в области средства для генерирования аэрозоля. Когда один или более капиллярных фитилей являются сухими, один или более капиллярных фитилей могут не обеспечивать регулярную подачу жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на средство для генерирования аэрозоля.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать блок питания. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать блок питания, расположенный с возможностью подачи питания на по меньше мере одно из системы управления, пары электродов и средства для генерирования аэрозоля. Средство для генерирования аэрозоля может содержать автономный блок питания. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать первый блок питания, расположенный с возможностью подачи питания на систему управления и пару электродов, и второй блок питания, выполненный с возможностью подачи питания на средство для генерирования аэрозоля.
Блок питания может представлять собой источник питания постоянного тока. Блок питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой батарею на основе лития, например, литий–кобальтовую, литий–железо–фосфатную, литий–титанатную или литий–полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель–металл–гидридную батарею или никель–кадмиевую батарею. Блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может требовать перезарядки и быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов заряда и разряда. Блок питания может иметь емкость, которая делает возможным накопление достаточного количества энергии для одного или более применений пользователем; например, блок питания может иметь достаточную емкость, чтобы делать возможным непрерывное генерирование аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может иметь достаточную емкость, чтобы делать возможным осуществление заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательного средства и исполнительного элемента.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать систему управления, выполненную с возможностью управления средством для генерирования аэрозоля. Система управления, выполненная с возможностью управления средством для генерирования аэрозоля, может представлять собой систему управления, выполненную с возможностью определения ориентации части для хранения жидкости.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать датчик температуры, находящийся в связи с системой управления. Датчик температуры может быть расположен смежно с частью для хранения жидкости. Датчик температуры может быть расположен в тепловой близости к части для хранения жидкости. Датчик температуры может представлять собой термопару. По меньшей мере один элемент средства для генерирования аэрозоля может быть использован системой управления для предоставления информации, относящейся к температуре. Могут быть известны зависимые от температуры резистивные свойства по меньшей мере одного элемента, которые используются для определения температуры по меньшей мере одного элемента способом, известным специалисту в данной области техники. Система управления может быть выполнена с возможностью учета влияния температуры на электрическую нагрузку части для хранения жидкости с использованием измерений температуры с датчика температуры. Например, когда часть из части для хранения жидкости, расположенная между парой электродов, содержит емкостную нагрузку, система управления может быть приспособлена учитывать колебания диэлектрических свойств жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, из–за изменений температуры.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать детектор затяжки, находящийся в связи с системой управления. Детектор затяжки может быть выполнен с возможностью обнаружения осуществления пользователем затяжки на мундштуке. В некоторых вариантах осуществления пара электродов может быть использована в качестве детектора затяжки.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать пользовательское устройство ввода, такое как переключатель или кнопка. Пользовательское устройство ввода может предоставлять пользователю возможность включения и выключения системы.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать сигнальные средства для указания определенной ориентации жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Система управления может быть выполнена с возможностью активации сигнальных средств, когда ориентация части для хранения жидкости определена как подходящая для выполнения пользователем затяжки на системе, генерирующей аэрозоль. Система управления может быть выполнена с возможностью активации сигнальных средств, когда ориентация части для хранения жидкости определена как подходящая для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, например, когда информация об ориентации, полученная с датчика, соответствует сохраненной эталонной информации об ориентации.
Система, генерирующая аэрозоль, также может содержать сигнальные средства для указания пользователю определенного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Система управления может быть выполнена с возможностью активации сигнальных средств после выполнения определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Сигнальные средства могут содержать один или более источников света, таких как светоизлучающие диоды (LED), дисплей, такой как ЖК–дисплей, и средства звуковой индикации, такие как динамик или зуммер, а также вибрационные средства. Система управления может быть выполнена с возможностью зажигания одного или более источников света, отображения по меньшей мере одного из ориентации и количества на дисплее, испускания звуков через динамик или зуммер, а также осуществления вибрации вибрационного средства.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать корпус. Корпус может быть продолговатым. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) и полиэтилен. Материал может быть легким и нехрупким.
Корпус может содержать полость для размещения части для хранения жидкости. В некоторых вариантах осуществления корпус может содержать полость для размещения картриджа, содержащего часть для хранения жидкости, как более подробно описано далее. Корпус может содержать полость для размещения блока питания. Корпус может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть портативной. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать главный блок и картридж. Главный блок может содержать систему управления. Картридж может содержать часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Главный блок может быть приспособлен для размещения картриджа с возможностью снятия. В некоторых вариантах осуществления система, генерирующая аэрозоль, может содержать картридж, содержащий часть для хранения жидкости, и главный блок, содержащий систему управления и полость для размещения картриджа. В некоторых вариантах осуществления пара электродов может быть расположена в картридже. В некоторых вариантах осуществления пара электродов может быть расположена в полости главного блока.
Когда пара электродов расположена в полости главного блока, пара электродов может быть расположена так, что часть для хранения жидкости картриджа расположена смежно с парой электродов, когда картридж размещен в полости.
В некоторых вариантах осуществления главный блок может содержать средство для генерирования аэрозоля. В других вариантах осуществления картридж может содержать средство для генерирования аэрозоля. Когда картридж содержит средство для генерирования аэрозоля, картридж может называться «картомайзером». В других вариантах осуществления система, генерирующая аэрозоль, может содержать компонент, генерирующий аэрозоль, содержащий средство для генерирования аэрозоля. Компонент, генерирующий аэрозоль, может представлять собой компонент, отдельный от главного блока и картриджа. Компонент, генерирующий аэрозоль, может быть размещен с возможностью снятия по меньшей мере в одном из главного блока и картриджа.
Главный блок может содержать один или более блоков питания.
Когда картридж содержит одну или более пар электродов, система управления может быть выполнена с возможностью идентификации или аутентификации картриджа. Другими словами, система управления может быть выполнена с возможностью определения наличия или отсутствия одного или более электродов на картридже, что может быть использовано для проверки, является ли картридж, размещенный в главном блоке, настоящим, или подлинным, картриджем от производителя главного блока. Измерения между парой электродов также могут быть использованы для идентификации или аутентификации картриджа, размещенного в главном блоке. Система управления может быть выполнена с возможностью определения того, был ли правильно размещен картридж в главном блоке, на основе наличия или отсутствия одного или более электродов на картридже или исходя из информации об электрической величине, измеренной между парой электродов.
Главный блок и картридж могут содержать индукционные нагревательное средство. Главный блок может содержать индукционную катушку и блок питания, выполненный с возможностью подачи высокочастотного колебательного тока на индукционную катушку. Картридж может содержать токоприемный элемент, размещенный с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль. В контексте настоящего документа «высокочастотный колебательный ток» обозначает колебательный ток с частотой от 10 кГц до 20 МГц. Индукционные нагревательное средство могут обеспечивать для системы возможность не требовать никаких электрических контактов между картриджем и главным блоком.
Картридж может быть с возможностью снятия соединен с главным блоком. В контексте настоящего документа термин «соединен с возможностью снятия» означает, что картридж и главный блок могут быть соединены друг с другом и отсоединены друг от друга без значительного повреждения как главного блока, так и картриджа. Картридж может извлекаться из полости главного блока, когда субстрат, образующий аэрозоль, израсходован. Картридж может быть одноразовым. Картридж может быть многоразовым, и картридж может быть выполнен с возможностью повторного заполнения жидким субстратом, образующим аэрозоль. Картриджи могут быть выполнены с возможностью замены в полости главного блока. Главный блок может быть многоразовым.
Картридж может содержать корпус или корпус, в пределах которого удерживается жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Корпус может быть жестким. Корпус может быть образован из непроницаемого для жидкости материала. Картридж или корпус могут содержать крышку. Крышка может быть выполнена с возможностью отслаивания перед присоединением картриджа к главному блоку. Крышка может быть выполнена с возможностью прокалывания. Главный блок может содержать прокалывающий элемент для прокалывания крышки картриджа, когда картридж соединен с главным блоком.
Главный блок может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может содержать более одного впускного отверстия для воздуха. Мундштук может содержать прокалывающий элемент.
Во втором аспекте настоящего изобретения предлагается главный блок для системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения. Главный блок содержит полость для размещения картриджа, содержащего часть для хранения жидкости, и систему управления. Главный блок может дополнительно содержать датчик. Главный блок может дополнительно содержать пару электродов, расположенных в полости так, что электроды расположены смежно с частью для хранения жидкости картриджа, когда картридж размещен в полости.
В третьем аспекте настоящего изобретения предлагается система управления для системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения. Система управления выполнена с возможностью: измерения электрической величины между парой электродов, расположенных смежно с частью или в части для хранения жидкости системы, генерирующей аэрозоль; получения информации об ориентации с датчика; и определения количества жидкости, удерживаемой в части для хранения жидкости, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, и информации об ориентации, полученной с датчика.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предлагается способ определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения, причем способ включает:
измерение электрической величины между парой электродов, расположенных смежно с частью для хранения жидкости системы, генерирующей аэрозоль, или в ней;
получение информации об ориентации с датчика; и
определение количества жидкости, удерживаемой в части для хранения жидкости, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, и информации об ориентации, полученной с датчика.
В пятом аспекте настоящего изобретения предлагается способ управления системой, генерирующей аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения, причем способ включает:
измерение электрической величины между парой электродов, расположенных смежно с частью для хранения жидкости системы, генерирующей аэрозоль, или в ней;
получение информации об ориентации с датчика; и
управление подачей питания на средство для генерирования аэрозоля на основе измеренной электрической величины и полученной информации об ориентации.
В некоторых вариантах осуществления полученная информация об ориентации может сравниваться с одним или более пороговыми значениями ориентации, и подача питания на средство для генерирования аэрозоля может быть уменьшена, или предотвращена, или замедлена, если информация об ориентации больше, чем одно или более пороговых значений ориентации.
В некоторых вариантах осуществления измеренная электрическая величина может сравниваться с одним или более пороговыми значениями электрической величины, и подача питания на средство для генерирования аэрозоля может быть уменьшена, или предотвращена, или замедлена, если измеренная электрическая величина больше или меньше, чем одно или более пороговых значений электрической величины.
В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать определение количества жидкости, удерживаемой в части для хранения жидкости, на основе информации об электрической величине, измеренной между парой электродов, и информации об ориентации, полученной с датчика. Управление подачей питания на средство для генерирования аэрозоля может быть основано на определенном количестве.
В некоторых вариантах осуществления определенное количество может сравниваться с одним или более пороговыми значениями количества, и подача питания на средство для генерирования аэрозоля может быть уменьшена, или предотвращена, или замедлена, если определенное количество меньше, чем одно или более пороговых значений количества.
В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать получение информации об ускорении с датчика. Управление подачей питания на средство для генерирования аэрозоля может быть основано на информации об ускорении.
В некоторых вариантах осуществления полученная информация об ускорении может сравниваться с одним или более пороговыми значениями ускорения. В некоторых вариантах осуществления количество жидкости, удерживаемой в части для хранения жидкости, может определяться, если полученная информация об ускорении меньше, чем одно или более пороговых значений ускорения.
Будет понятно, что признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, также могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении системы, генерирующей аэрозоль, могут быть применимы к главному блоку, картриджу, системе управления и способам, и наоборот.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показано схематическое изображение иллюстративной системы, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в перспективе картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения, который подходит для использования в системе, генерирующей аэрозоль, представленной на фиг. 1;
на фиг. 3 показано схематическое поперечное сечение картриджа, представленного на фиг. 2, через центральную продольную ось A–A;
на фиг. 4 показан вид в плане картриджа, представленного на фиг. 2;
на фиг. 5 показана пара встречно–гребенчатых электродов из картриджа, представленного на фиг. 2;
на фиг. 6 показано схематическое изображение пары электродов в развернутом виде и элемента экранирования картриджа, представленных на фиг. 2;
на фиг. 7 показано схематическое изображение пары электродов в развернутом виде и элемента экранирования из картриджа согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8 показан нормализованный график смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости в зависимости от количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости картриджа, представленного на фиг. 2;
на фиг. 9a показано схематическое изображение картриджа, представленного на фиг. 2, удерживающего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в стоячей вертикальной ориентации;
на фиг. 9b показано схематическое изображение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в картридже, представленном на фиг. 9a;
на фиг. 9c показано схематическое изображение картриджа, представленного на фиг. 2, удерживающего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в горизонтальной ориентации;
на фиг. 9d показано схематическое изображение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в картридже, представленном на фиг. 9c;
на фиг. 10a показано схематическое изображение картриджа, представленного на фиг. 2, удерживающего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в невертикальной и негоризонтальной ориентации;
на фиг. 10b показано схематическое изображение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в картридже, представленном на фиг. 10a;
на фиг. 10c показано схематическое изображение картриджа, представленного на фиг. 2, удерживающего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в другой невертикальной и негоризонтальной ориентации;
на фиг. 10d показано схематическое изображение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в картридже, представленном на фиг. 10a;
на фиг. 11a показано схематическое изображение картриджа, представленного на фиг. 2, удерживающего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в другой невертикальной и негоризонтальной ориентации;
на фиг. 11b показано другое схематическое изображение картриджа, представленного на фиг. 2, удерживающего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в невертикальной и негоризонтальной ориентации;
на фиг. 12a показан вид в плане картриджа согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, который подходит для использования в системе, генерирующей аэрозоль, представленной на фиг. 1;
на фиг. 12b показан вид в перспективе картриджа, представленного на фиг. 12a;
на фиг. 13 показана блок–схема, изображающая конфигурацию системы управления системы, генерирующей аэрозоль, представленной на фиг. 1; и
на фиг. 14 показано схематическое изображение дополнительной иллюстративной системы, генерирующей аэрозоль, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 показано схематическое изображение примера системы, генерирующей аэрозоль. Изображение на фиг. 1 является по сути схематическим, а компоненты не обязательно показаны в масштабе, либо по отдельности, либо по отношению друг к другу. Система, генерирующая аэрозоль, содержит главный блок 100, который предпочтительно допускает многоразовое использование, в сочетании с картриджем 200, который предпочтительно является одноразовым. Система, генерирующая аэрозоль, показанная на фиг. 1, является электрической курительной системой.
Главный блок 100 содержит корпус 101. Корпус 101 является по существу круглоцилиндрическим и имеет продольную длину приблизительно 100 мм и внешний диаметр приблизительно 20 мм, что сравнимо с обычной сигаретой.
Главный блок 100 содержит электрический блок питания в форме литий–ион–фосфатной батареи 102 и систему управления в форме электронных схем 104 управления, которые размещены в пределах корпуса 101. Электронные схемы 104 управления содержат датчик 106 затяжки в форме микрофона, светодиод 108, который активируется для указания того, что главный блок активирован, и датчик в форме инерциального измерительного блока 110 согласно настоящему изобретению, которые более подробно будут описаны ниже.
Корпус 101 главного блока 100 также образует полость 112, в которой размещается картридж 200.
Главный блок 100 дополнительно содержит мундштучную часть 120, содержащую выпускное отверстие 124. В этом иллюстративном варианте осуществления мундштучная часть 120 соединена с корпусом 101 главного блока 100 посредством шарнирного соединения. Однако будет понятно, что любой тип соединения, такой как, например, защелкивающееся соединение или резьбовое соединение, может быть использован для соединения мундштучной части 120 с корпусом 101 главного блока 100. Одно или более впускных отверстий 122 для воздуха предусмотрены между мундштучной частью 120 и главным корпусом 101, когда мундштучная часть находится в закрытом положении, как показано на фиг. 1.
В пределах мундштучной части 120 находится плоская спиральная индукционная катушка 111. Катушка 111 выполнена посредством штампования или вырезания спиральной катушки из листа меди. Катушка 111 размещена между впускными отверстиями 122 для воздуха и выпускным отверстием 124 для воздуха так, что воздух, втягиваемый через впускные отверстия 122 к выпускному отверстию 124, проходит через катушку.
Картридж 200, схематически показанный на фиг. 1 и 2, содержит жесткий корпус 204, образующий часть 201 для хранения жидкости. Часть 201 для хранения жидкости содержит жидкий субстрат (не показан), образующий аэрозоль. Корпус 204 картриджа 200 является непроницаемым для текучей среды, но имеет открытый конец, покрытый проницаемым токоприемным элементом 205. Проницаемый токоприемный элемент 205 содержит ферритовую сетку, содержащую ферритную сталь. Субстрат, образующий аэрозоль, может образовывать мениск в промежутках сетки. Когда картридж 200 размещен в полости 112 и сцеплен с главным блоком, токоприемный элемент 205 расположен смежно с плоской спиральной катушкой 111. Картридж 200 может содержать ключевые признаки (не показаны), чтобы гарантировать, что он его нельзя вставить в главный блок перевернутым вверх дном.
При использовании пользователь делает затяжку на мундштучной части 120 для втягивания воздуха через впускные отверстия 122 для воздуха в корпусе 101 в мундштучную часть 120 и из выпускного отверстия 124 в рот пользователя. Небольшой поток воздуха втягивается через впускное отверстие 121 датчика в корпусе 101 мимо микрофона 106 и поднимается вверх в мундштучную часть 120, когда пользователь делает затяжку на мундштучной части. При обнаружении затяжки электронные схемы 104 управления подают высокочастотный колебательный ток на катушку 111. Это генерирует колебательное магнитное поле, как показано пунктирными линиями на фиг. 1. Колебательное магнитное поле проходит через токоприемный элемент 205, индуцируя вихревые токи в токоприемном элементе 205. Токоприемный элемент 205 нагревается в результате нагрева джоулевым теплом и в результате потерь на гистерезис, достигая температуры, достаточной для испарения субстрата, образующего аэрозоль, вблизи токоприемного элемента. Испаренный субстрат, образующий аэрозоль, захватывается воздухом, движущимся от впускных отверстий для воздуха к выпускному отверстию для воздуха, и охлаждается с образованием аэрозоля в пределах мундштучной части перед попаданием в рот пользователя. Электронные схемы 104 управления подают колебательный ток на катушку в течение заданного периода времени, в этом примере в течение пяти секунд, после обнаружения затяжки и затем отключают ток до обнаружения новой затяжки.
Картридж 200 имеет круглоцилиндрическую форму, и токоприемный элемент 205 перекрывает круглый открытый конец корпуса 204 картриджа. Будет понятно, что возможны и другие конфигурации. Например, токоприемный элемент может представлять собой полосу стальной сетки 205, которая перекрывает прямоугольное отверстие в корпусе картриджа.
Пример системы, генерирующей аэрозоль, показанный на фиг. 1, основывается на индукционном нагреве. Дополнительные примеры подходящих индукционных нагревательных элементов и объяснение работы индукционных нагревательных систем описаны в WO 2015/177046 A1.
Будет понятно, что другие системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут содержать средство для генерирования аэрозоля других типов. Например, средство для генерирования аэрозоля может содержать другое средство для генерирования аэрозоля, выполненное с возможностью распыления жидкого субстрата, образующего аэрозоль, посредством нагрева. Средство для генерирования аэрозоля может содержать один или более резистивных нагревательных элементов. Средство для генерирования аэрозоля также может содержать средство для генерирования аэрозоля, выполненное с возможностью распыления жидкого субстрата, образующего аэрозоль, посредством вибрации. Средство для генерирования аэрозоля может содержать один или более вибрационных элементов и исполнительных элементов.
На фиг. 2 показан картридж 200, извлеченный из главного блока 100. Картридж 200 имеет корпус 204 в форме круглоцилиндрического корпуса, образующего часть 201 для хранения жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Корпус 204 содержит первый конец, второй конец, противоположный первому концу и имеющий токоприемник 205, и трубчатую боковую стенку, проходящую между первым и вторым концами. Корпус 204 имеет полную вращательную симметрию относительно центральной продольной оси A–A.
Будет понятно, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения картридж может не быть снабжен токоприемником. Вместо этого картридж может быть снабжен другим подходящим типом средства для генерирования аэрозоля. Например, картридж может быть снабжен резистивным нагревателем, который может быть физически и электрически соединен с блоком питания главного блока посредством электрических контактов на картридже и дополняющих электрических контактов в полости главного блока. Электрические контакты картриджа могут входить в контакт с электрическими контактами главного блока, когда картридж размещен в полости главного блока. В других вариантах осуществления настоящего изобретения главный блок может содержать средство для генерирования аэрозоля, а картридж может не содержать какой–либо части средства для генерирования аэрозоля.
Также будет понятно, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения картридж может иметь корпус, образующий любую другую подходящую форму, такую как прямоугольный параллелепипед.
Встречно–гребенчатый датчик 300 окружает круглоцилиндрический корпус 204. Другими словами, датчик, содержащий пару электродов 320, окружает круглоцилиндрический корпус 204. Встречно–гребенчатый датчик 300 проходит по длине корпуса 204, по существу покрывая трубчатую боковую стенку. Встречно–гребенчатый датчик 300 образует круглоцилиндрическую гильзу, которая по существу обрамляет боковую стенку корпуса 204.
Встречно–гребенчатый датчик 300 показан более подробно на фиг. 3–6. Встречно–гребенчатый датчик 300 содержит гибкую печатную плату 310, пару электродов 320 и элемент 330 экранирования.
Гибкая печатная плата 310 является в целом прямоугольной, с шириной, приблизительно равной длине корпуса 204, и длиной, приблизительно равной окружности корпуса 204. Гибкая печатная плата 310 может быть свернута, согнута или изогнута вокруг боковой стенки корпуса 204 с образованием плотно посаженной гильзы, которая проходит по существу по окружности корпуса 204, покрывая боковую стенку.
Гибкая печатная плата 310 прикреплена к наружной поверхности боковой стенки корпуса 204 посредством клея (не показан). Благодаря прикреплению гибкой печатной платы 310 к корпусу 204 обеспечивается постоянная плотная посадка между встречно–гребенчатым датчиком 300 и корпусом 204 и относительное расположение пары электродов 320 и части 201 для хранения жидкости остается постоянным. Будет понятно, что могут быть использованы любые другие подходящие крепежные средства, такие как зажимы или другие типы креплений.
Будет понятно, что в других вариантах осуществления встречно–гребенчатый датчик может быть прикреплен к корпусу посредством другого крепежного средства. В некоторых вариантах осуществления встречно–гребенчатый датчик и корпус могут быть скреплены вместе посредством посадки с натягом или фрикционной посадки. В других вариантах осуществления встречно–гребенчатый датчик может не быть прикреплен к корпусу, так что корпус может быть выполнен с возможностью извлечения из встречно–гребенчатого датчика. В этих вариантах осуществления датчик может быть свернут вокруг цилиндрической трубки, имеющей внутренний диаметр, достаточный для размещения корпуса. Цилиндрическая трубка может по существу предотвращать повреждение встречно–гребенчатого датчика при вставке и извлечении корпуса.
Пара электродов 320 напечатана на одной стороне гибкой печатной платы 310, и элемент 330 электрического экранирования напечатан на противоположной стороне гибкой печатной платы 310, прямо противоположной электродам 320. Пара электродов 320 проходит по существу по одной стороне гибкой печатной платы 310, и элемент 330 экранирования проходит по существу по противоположной стороне гибкой печатной платы 310.
Как показано на фиг. 3 и 4, встречно–гребенчатый датчик 300 проходит по существу по боковым стенкам корпуса 204. Корпус 204 образует по существу круглоцилиндрическую часть 201 для хранения жидкости, имеющую центральную продольную ось A–A. Встречно–гребенчатый датчик 300 расположен вокруг корпуса 204 так, что электроды 320 обращены к корпусу 204, а часть 201 для хранения жидкости и элемент 330 экранирования обращены в сторону от корпуса 204. Другими словами, пара электродов 320 расположена смежно с боковой стенкой корпуса 204. По существу, пара электродов 320 выполнена с возможностью распознавания электрических свойств части 201 для хранения жидкости. В частности, электроды 320 выполнены с возможностью распознавания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в контакте с боковыми стенками корпуса 204.
Встречно–гребенчатый датчик 300 показан более подробно на фиг. 5 и 6. Встречно–гребенчатый датчик 300 содержит приводной электрод 321 и чувствительный электрод 325.
D
Приводной электрод 321 содержит соединитель 322 для соединения приводного электрода с электронными схемами 104 управления главного блока 100, основную дорожку, или гребень, 323, соединенную с соединителем 322, и множество выступающих частей, или штырей, 324, которые все проходят от основной дорожки 323 по существу в одном и том же направлении. Основная дорожка 323 и штыри 324 образуют правильную или периодическую гребнеобразную конструкцию. Регулярное разнесение штырей 324 вдоль основной дорожки 323 обеспечивает зазоры 329 между последовательными или смежными штырями 324. Расстояние между центральными линиями последовательных или смежных штырей 324 называется шириной зазора λ приводного электрода 321.
S
D
Чувствительный электрод 325 также содержит соединитель 326, основную дорожку, или гребень, 327, соединенную с соединителем 325, и множество выступающих частей, или штырей, 328, проходящих от основной дорожки 327. Основная дорожка 327 и штыри 328 образуют правильную или периодическую гребнеобразную конструкцию, подобную конструкции приводного электрода 321. Ширина зазора λ чувствительного электрода 325 равна ширине зазора λ приводного электрода 321.
Приводной электрод 321 и чувствительный электрод 325 расположены на одной стороне печатной платы 310 так, что основные дорожки 323, 327 проходят по существу в направлении длины печатной платы 310 и штыри 324, 328 проходят по существу в направлении ширины панели 310. Штыри 324 приводного электрода 321 проходят в направлении основной дорожки 327 чувствительного электрода 325, и штыри 328 чувствительного электрода 325 проходят в направлении основной дорожки 323 приводного электрода 321. Штыри 324 приводного электрода 321 проходят в зазоры 329 между смежными штырями 328 чувствительного электрода 325, и штыри 328 чувствительного электрода проходят в зазоры 329 между смежными штырями 324 приводного электрода 321. По существу, приводной электрод 321 и чувствительный электрод 325 являются встречно–гребенчатыми. Величины длины и ширины штырей 324, 328 приводных и чувствительных электродов 321, 325 выбраны так, что между приводным и чувствительным электродами 321, 325 вдоль длины электродов 321, 325 предоставлен по существу постоянный зазор или промежуток. Пара встречно–гребенчатых электродов 320 покрывает по существу одну сторону поверхности печатных плат 310.
Соединители 322, 326 могут быть электрически соединены с электронными схемами 104 управления главного блока 100. Электронные схемы 104 управления главного блока 100 могут содержать любые подходящие средства для измерения емкости между приводными и чувствительными электродами 321 и 325. В этом варианте осуществления электронные схемы 104 управления содержат переключаемый усилитель конденсатора или интегратор. Средства для измерения емкости хорошо известны в данной области техники и не будут описаны более подробно в настоящем документе.
Как показано на фиг. 6, элемент 330 экранирования предусмотрен на противоположной стороне печатной платы 310. Элемент экранирования содержит электропроводную сетку 332, которая напечатана на противоположной стороне панели 310, прямо противоположной паре электродов 320. Проводящая сетка 332 электрически заземлена через соединитель 333.
На фиг. 7 показан встречно–гребенчатый датчик 400 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Встречно–гребенчатый датчик 400 содержит печатную плату 410 и пару встречно–гребенчатых электродов 421, 425, которые по существу идентичны печатной плате 310 и паре встречно–гребенчатых электродов 320 встречно–гребенчатого датчика 300. Пара встречно–гребенчатых электродов содержит приводной электрод 421, содержащий соединитель 422, основную дорожку 423 и штыри 424, и чувствительный электрод 425, содержащий соединитель 426, основную дорожку 427 и штыри 428, по существу подобные встречно–гребенчатому датчику 300. Однако встречно–гребенчатый датчик 400 содержит другую экранирующую конфигурацию на противоположной стороне печатной платы 410 по сравнению со встречно–гребенчатым датчиком 300. Элемент 430 экранирования встречно–штыревого датчика 400 содержит проводящую сетку 432, проходящую на противоположной стороне печатной платы 410, прямо противоположной паре электродов 421, 425. Сетка 432 содержит соединитель 433, который электрически соединен с соединителем 426 чувствительного электрода 425 пары электродов 420 посредством повторителя 434 напряжения.
Ссылаясь снова на главный блок 100, показанный на фиг. 1, система управления главного блока 100 (т. е. электронные схемы 104 управления) выполнена с возможностью получения информации об ориентации и ускорении с инерциального измерительного блока 110. Система управления также выполнена с возможностью подачи колебательного сигнала измерения на встречно–гребенчатый датчик 300 вокруг части 201 для хранения жидкости и измерения электрической величины между электродами 321, 325.
Как упоминалось выше, пара встречно–гребенчатых электродов генерирует электрическое поле, которое имеет ограниченную глубину проникновения. В результате пара встречно–гребенчатых электродов, окружающих боковые стенки части для хранения жидкости, имеет тенденцию распознавать наличие или отсутствие жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на боковых стенках части для хранения жидкости. Пропорция или доля площади поверхности боковых стенок, которая покрыта жидким субстратом, образующим аэрозоль, зависит от формы и размеров части для хранения жидкости, количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, и ориентации части для хранения жидкости. Площадь поверхности части для хранения жидкости, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, называется в настоящем документе «смоченной» площадью поверхности.
Когда часть 201 для хранения жидкости является по существу неподвижной или перемещающейся с по существу постоянной скоростью, форма жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости может оставаться по существу постоянной, и площадь смоченной поверхности части для хранения жидкости может оставаться по существу постоянной. Однако при ускорении части для хранения жидкости форма жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости может изменяться и площадь смоченной поверхности части для хранения жидкости может варьироваться. По существу, если часть 201 для хранения жидкости ускоряется при осуществлении измерения между парой встречно–гребенчатых электродов 320, измеренная электрическая величина может обеспечивать измененное указание количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Когда система включается, система управления приспособлена определять, находится ли часть 201 для хранения жидкости в одном из стабильного и нестабильного состояний, на основе информации об ускорении, полученной с инерциального измерительного блока 110. Система управления сравнивает информацию об ускорении, полученную с инерциального измерительного блока 110, с пороговым значением ускорения, сохраненным в запоминающем устройстве микропроцессора.
Если система управления определяет, что измеренная информация об ускорении выше порогового значения ускорения, система управления определяет, что часть 201 для хранения жидкости находится в нестабильном состоянии, и система управления не приступает к подаче колебательного сигнала измерения на встречно–гребенчатый датчик 300 для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части 201 для хранения жидкости.
Когда система управления определяет, что измеренная информация об ускорении ниже порогового значения ускорения, система управления определяет, что часть 201 для хранения жидкости находится в стабильном состоянии, и система управления приступает к подаче колебательного сигнала измерения на встречно–гребенчатый датчик 300 и к определению количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части 201 для хранения жидкости.
Система управления выполнена с возможностью управления или регулирования подачи питания на катушку 111 на основе информации об ориентации, полученной с инерциального измерительного блока 110, и определенного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части 201 для хранения жидкости, как более подробно описано далее в отношении фиг. 13.
Система управления также выполнена с возможностью повторения определения того, находится ли часть 201 для хранения жидкости в стабильном или нестабильном состоянии, после каждой затяжки, и определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части 201 для хранения жидкости, когда определено, что часть 201 для хранения жидкости находится в стабильном состоянии.
Система управления выполнена с возможностью использования информации об электрической величине, измеренной между электродами, и информации об ориентации, полученной с инерциального измерительного блока, для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, который удерживается в части для хранения жидкости. Как правило, электрической величиной, измеренной между электродами, является емкость.
Измерения электрической величины относятся к доле или процентной доле площади поверхности боковых стенок части для хранения жидкости, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления система управления может использовать измерения электрической величины для определения площади смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, посредством сравнения. Другими словами, система управления может содержать таблицу поиска, хранящую эталонную информацию об ориентации, эталонную информацию об электрической величине или информацию о площади смоченной поверхности, связанную с эталонной информацией об ориентации и эталонной информацией об количестве, связанной с эталонной информацией об электрической величине или информацией о площади смоченной поверхности. Система управления может сравнивать информацию об ориентации, полученную с датчика, с эталонной информацией об ориентации и сравнивать информацию об измеренной электрической величине или определенную информацию о площади смоченной поверхности с эталонной информацией об электрической величине или эталонной информацией о площади смоченной поверхности.
В некоторых вариантах осуществления соотношение между площадью смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости и количеством жидкости в части для хранения жидкости может быть известно для части для хранения жидкости, когда часть для хранения жидкости находится в определенных ориентациях. Как правило, соотношение может быть известно, когда часть для хранения жидкости находится в вертикальной и горизонтальной ориентациях. Известные соотношения могут быть сохранены в запоминающем устройстве системы управления, так что система управления может использовать известное соотношение для точного определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, который удерживается в части для хранения жидкости, когда определено, что часть для хранения жидкости находится в одной из известных ориентаций.
На фиг. 8 показаны два приведенных для примера известных соотношения между нормализованной площадью S поверхности боковых стенок части для хранения жидкости в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль (т. е. 0 соответствует случаю, когда ни одна из поверхностей не покрыта жидкостью, а 1 соответствует случаю, когда все поверхности покрыты жидкостью), и нормализованным количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости (т. е. 0 соответствует случаю, когда часть для хранения жидкости не заполнена жидкостью, а 1 соответствует случаю, когда часть для хранения жидкости полностью заполнена жидкостью), для цилиндрической части 201 для хранения жидкости.
Как показано на фиг. 8, когда часть для хранения жидкости находится в вертикальной ориентации 252, соотношение между площадью смоченной поверхности и количеством жидкости в части для хранения жидкости является по существу линейным. Это связано с тем, что поперечное сечение части для хранения жидкости является равномерным вдоль центральной продольной оси части для хранения жидкости.
Также, как показано на фиг. 8, когда часть для хранения жидкости расположена горизонтально 254, соотношение между площадью смоченной поверхности и количеством жидкости в части для хранения жидкости не является линейным.
Когда часть для хранения жидкости находится в невертикальной и негоризонтальной ориентациях, соотношение между площадью смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости и количеством жидкости в части для хранения жидкости находится в пределах областей 256 графика, представленного на фиг. 8. На фиг. 10a–d и фиг. 11a–b показана часть 200 для хранения жидкости в наклонных или отклоняющихся ориентациях, которые являются невертикальными и негоризонтальными. Соотношение между площадью смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости и количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, для этих случаев находится в пределах областей 256 графика, представленного на фиг. 8. Соотношения для этих случаев могут быть неизвестны системе управления и могут не быть сохранены системой управления.
Система управления может быть выполнена с возможностью аппроксимации количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, когда часть для хранения жидкости находится в невертикальной и негоризонтальной ориентациях. В частности, система управления может быть приспособлена занижать количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Например, для невертикальных и негоризонтальных случаев, если определено, что площадь смоченной поверхности меньше половины максимальной площади смоченной поверхности, система управления может быть приспособлена использовать количество, связанное со случаем горизонтальной ориентации, а если определено, что площадь смоченной поверхности составляет больше половины максимальной площади смоченной поверхности, система управления может быть приспособлена использовать количество, связанное со случаем вертикальной ориентации. Система управления может быть выполнена с возможностью корректирования заниженного приблизительного значения количества, когда часть для хранения жидкости возвращается в вертикальную или горизонтальную ориентацию.
В одном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью вычисления объема V жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Система управления измеряет электрическую величину между парой встречно–гребенчатых электродов и определяет площадь S смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости. Система управления также получает информацию об ориентации с инерциального измерительного блока и определяет угол наклона θ части для хранения жидкости на основании полученной информации об ориентации. Будет понятно, что система управления может определять любой подходящий угол в качестве угла наклона в отношении части для хранения жидкости. Однако в этих вариантах осуществления система управления определяет угол наклона θ как угол между вертикальной и продольной осью части для хранения жидкости.
Система управления выполнена с возможностью вычисления объема V жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, с помощью угла наклона θ части для хранения жидкости, площади S смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости и известных размеров части для хранения жидкости, таких как длина L и радиус r части для хранения жидкости.
ri
ri
ri
Необходимо, чтобы система управления определяла форму жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости с целью обеспечения возможности точного вычисления объема V жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Как упомянуто выше, форма, образованная жидким субстратом, образующим аэрозоль, зависит от угла наклона θ части для хранения жидкости. Множество эталонных значений θ ориентации хранятся в системе управления. Эталонные значения θ ориентации определяют конкретные углы наклона и диапазоны углов наклона, в пределах которых известна форма жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Система управления выполнена с возможностью сравнения угла наклона θ, определенного на основании информации об ориентации, полученной с датчика, с сохраненными эталонными значениями θ ориентации для определения того, находится ли жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в известной форме. Уравнения для нескольких иллюстративных известных форм приведены ниже.
r1
r2
На фиг. 9a и 9b показана часть 200 для хранения жидкости в стоячей вертикальной ориентации. В этой ориентации угол наклона θ части для хранения жидкости равен 0, а жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует цилиндр с радиусом r и высотой h. Система управления сохраняет первое эталонное значение θ ориентации, равное 0. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, также образует цилиндр, если часть для хранения жидкости перевернута на 180°, и поэтому система управления сохраняет второе эталонное значение θ ориентации, равное 180°.
r1
r2
Если определенный угол наклона θ совпадает с первым или вторым эталонными значениями θ, θ ориентации, то система управления определяет, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует цилиндр. Радиус r цилиндра жидкого субстрата, образующего аэрозоль, является известным значением, поскольку он представляет собой радиус части для хранения жидкости. Площадь S поверхности боковых стенок цилиндра жидкого субстрата, образующего аэрозоль, также является известным значением на основании измерений электрической величины между парой электродов. Следовательно, высота h цилиндра жидкого субстрата, образующего аэрозоль, вычисляется с использованием уравнения 1:
уравнение 1
Объем V цилиндра жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может быть вычислен посредством определения высоты h цилиндра с использованием уравнения 1 или альтернативно посредством замены уравнения 1 на уравнение для объема V цилиндра, как показано в уравнении 2:
уравнение 2
max
max
max
max
max
Максимальные площадь S поверхности и объем V цилиндра жидкого субстрата, образующего аэрозоль, являются известными величинами, поскольку максимальные площадь поверхности и объем цилиндра равны площади поверхности и объему части для хранения жидкости, где высота h цилиндра жидкого субстрата, образующего аэрозоль, равна длине L части для хранения жидкости. Когда часть для хранения жидкости заполнена жидким субстратом, образующим аэрозоль, площадь S поверхности боковых стенок части для хранения жидкости, которая находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, должна оставаться постоянной при максимальном значении S, независимо от ориентации части для хранения жидкости. Следовательно, система управления выполнена с возможностью сравнения определенной площади S поверхности с максимальной площадью S поверхности перед определением угла наклона и формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Если определенная площадь S поверхности равна максимальной площади S поверхности, система управления определяет, что часть для хранения жидкости является заполненной жидким субстратом, образующим аэрозоль.
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости не является заполненной и не находится в вертикальной ориентации, система управления сравнивает определенный угол наклона θ с дополнительными эталонными значениями ориентации для определения формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
r3
r4
r3
r4
На фиг. 9c и 9d показана часть 200 для хранения жидкости в горизонтальной ориентации. В этой ориентации угол наклона θ части для хранения жидкости составляет либо 90°, либо 270°. Система управления хранит третье эталонное значение θ ориентации, равное 90°, и четвертое эталонное значение θ ориентации, равное 270°. Если определенный угол наклона θ совпадает с третьим или четвертым эталонными значениями θ, θ ориентации, система управления определяет, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует горизонтальный цилиндрический сегмент.
Если система управления определяет, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует горизонтальный цилиндрический сегмент, то система управления вычисляет объем жидкого субстрата V, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости посредством вычисления объема горизонтального цилиндрического сегмента. Уравнение для площади S поверхности боковых стенок горизонтального цилиндрического сегмента показано как уравнение 3:
уравнение 3
Уравнение 3 содержит одно неизвестное значение, угол цилиндрического сегмента α. Уравнение для объема V горизонтального сегмента содержит то же неизвестное значение, угол α. Для вычисления объема V горизонтального сегмента угол α может быть вычислен с использованием уравнения 3 и введен в уравнение для объема V горизонтального сегмента, или альтернативно уравнение 3 может быть подставлено в уравнение для объема V с целью удаления угла α из уравнения, как показано в уравнении 4:
уравнение 4
В некоторых вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения объема жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, когда определено, что часть для хранения жидкости находится только в вертикальной и горизонтальной ориентациях.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система управления выполнена с возможностью определения объема жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости, когда часть для хранения жидкости находится в других, невертикальной и негоризонтальной, ориентациях.
r5
r5
Когда часть для хранения жидкости находится под определенными углами наклона θ, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может образовывать цилиндрический клин, как показано на фиг. 10a и 10b. Существует максимальный угол наклона θ, при котором жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует цилиндрический клин в части для хранения жидкости, независимо от объема V жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Максимальный угол наклона θ представляет собой угол, при которым высота h цилиндрического клина равна длине L части для хранения жидкости.
Высота h цилиндрического клина задается уравнением 5:
уравнение 5
r5
Максимальный угол θ может быть определен с использованием уравнения 5, как показано в уравнении 6:
уравнение 6
Уравнение 6 содержит одно неизвестное значение, угол ø в основании клина между радиусом, проходящим к концу хорды, и радиусом, проходящим до точки на основании, от которой измеряется высота h клина.
Уравнение 5 может использоваться для вычисления угла ø. Уравнение 5 содержит два неизвестных значения, высоту h и угол ø у основания клина между радиусом, проходящим к концу хорды, и радиусом, проходящим до точки на основании, от которой измеряется высота h клина. Уравнение для вычисления площади S поверхности боковых стенок клина содержит те же два неизвестных значения, что и уравнение 5, высоту h и угол ø. Следовательно, уравнение 5 может быть введено в уравнение для вычисления площади S поверхности, чтобы найти одно из неизвестных значений, h или ø, как показано в уравнении 7:
уравнение 7
r5
Для того, чтобы определить максимальный угол θ, угол ø может быть вычислен с использованием уравнения 7 и ø может быть введен в уравнение 6, или альтернативно уравнение 7 может быть подставлено в уравнение 6 для удаления неизвестного угла ø из уравнения 6.
r5
r5
Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения угла наклона θ части для хранения жидкости с пятым эталонным значением ориентации, углом θ, для определения того, имеет ли жидкий субстрат, образующий аэрозоль, форму цилиндрического клина. Если система управления определяет, что угол наклона θ части для хранения жидкости меньше или равен максимальному углу θ, то система управления определяет, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует цилиндрический клин, и вычисляет объем V жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости как объем цилиндрического клина.
Уравнение для вычисления объема V цилиндрического клина содержит три неизвестных значения, те же два неизвестных значения, что и уравнение 5, высоту h и угол ø, а также объем V цилиндрического клина. Уравнение 5 может быть введено в уравнение для вычисления объема V цилиндрического клина, как показано в уравнении 8:
уравнение 8
Уравнение 8 содержит два неизвестных значения, объем V и угол ø. Для определения объема V цилиндрического клина угол ø может быть определен с использованием уравнения 7 и ø может быть введен в уравнение 8, или альтернативно уравнение 7 может быть введено в уравнение 8 для удаления неизвестного угла ø.
r5
Если система управления определяет, что угол наклона θ части для хранения жидкости больше пятого эталонного значения θ ориентации, то система управления может определять, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, не образует цилиндрический клин, и может сравнивать угол наклона θ с другими эталонными ориентациями для определения формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
r6
r7
1
2
r6
1
r7
2
Под определенными другими углами наклона θ жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует цилиндрический сегмент в части для хранения жидкости, как показано на фиг. 10c и 10d. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может образовывать цилиндрический сегмент, когда угол наклона θ части для хранения жидкости меньше двух углов, θ, θ, независимо от объема V жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости. Цилиндрический сегмент имеет две высоты, минимальную высоту h с одной стороны и максимальную высоту h на противоположной стороне. Первый угол θ представляет собой угол, при котором минимальная высота h сегмента равна 0. Второй угол θ представляет собой угол, при котором максимальная высота h равна длине L части для хранения жидкости.
r6
r7
1
2
Углы θ, θ могут быть вычислены с помощью соотношения между минимальными и максимальными значениями высоты h, h цилиндрического сегмента и угла наклона θ части для хранения жидкости, как показано в уравнении 9:
уравнение 9
1
2
1
2
Уравнение 9 содержит два неизвестных значения, высоту h и высоту h. Уравнение для вычисления площади S поверхности боковых стенок цилиндрического сегмента содержит те же два неизвестных значения, что и уравнение 9, высоты h и h, как показано в уравнении 10:
уравнение 10
2
1
r6
2
Уравнение 9 может быть подставлено в уравнение 10 для удаления одной из двух неизвестных высот h, h. Для вычисления первого угла θ уравнение 9 может быть подставлено в уравнение 10 для удаления максимальной высоты h, как показано в уравнении 11:
уравнение 11
r6
1
Первый угол θ затем можно вычислить посредством приравнивания 0 минимальной высоты h в уравнении 11, как показано в уравнении 12:
уравнение 12
r7
1
2
Второй угол θ можно вычислить посредством подстановки уравнения 9 в уравнение 10 для удаления минимальной высоты h и посредством приравнивания максимальной высоты h длине L части для хранения жидкости, как показано в уравнении 13:
уравнение 13
r6
r7
r6
r7
Система управления выполнена с возможностью сравнения угла наклона θ части для хранения жидкости с шестым и седьмым эталонными значениями ориентации, углами θ и θ, для определения того, имеет ли жидкий субстрат, образующий аэрозоль, форму цилиндрического сегмента. Если система управления определяет, что угол наклона θ части для хранения жидкости меньше или равен шестому и седьмому эталонным значениям ориентации, θ и θ, то система управления определяет, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, образует цилиндрический сегмент, и вычисляет объем V жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости как объем цилиндрического сегмента.
1
2
1
2
1
2
Уравнение для вычисления объема V цилиндрического сегмента содержит те же два неизвестных значения, высоты h и h, что и уравнение 10. Высоты h и h находятся в уравнении для вычисления объема V цилиндрического сегмента в том же соотношении, что и в уравнении 9. Следовательно, уравнение 9 может быть подставлено в уравнение для объема V цилиндрического сегмента для удаления неизвестных высот h и h, как показано в уравнении 14:
уравнение 14
Уравнение 14 показывает, что объем V цилиндрического сегмента жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может быть вычислен с помощью такого же уравнения, что объем цилиндра, когда жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находится в вертикальной ориентации (уравнение 2).
r6
r7
Если система управления определяет, что угол наклона θ части для хранения жидкости больше шестого и седьмого эталонных значений ориентации, θ, θ, то система управления определяет, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, не образует цилиндрический сегмент, и может сравнивать угол наклона θ с другими эталонными ориентациями для определения формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Система управления может быть выполнена с возможностью определения объема жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для дополнительных случаев, когда жидкий субстрат, образующий аэрозоль, не образует цилиндр, цилиндрический сегмент или цилиндрический клин. Примеры таких случаев показаны на фиг. 11a и 11b. Однако, как правило, система управления выполнена с возможностью аппроксимации формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к одной из известных форм, описанных выше, в этих дополнительных случаях. Когда система управления выполнена с возможностью аппроксимации формы жидкого субстрата, образующего аэрозоль, система управления приспособлена занижать объем жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Как правило, система управления выполнена с возможностью определения объема жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в части для хранения жидкости сразу же после включения и после каждой затяжки. Если требуется, чтобы система управления аппроксимировала форму жидкого субстрата, образующего аэрозоль, при запуске или после затяжки, система управления может быть выполнена с возможностью обновления предварительной оценки в следующий раз, когда будет определено, что часть для хранения жидкости находится в стабильной вертикальной или горизонтальной ориентации.
На фиг. 12a и 12b показан картридж 200 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Картридж 200, показанный на фиг. 12a и 12b, по существу идентичен картриджу 200, показанному на фиг. 2–4, и содержит встречно–гребенчатый датчик 500, содержащий пару электродов 521, 522. Пара электродов 521, 522 представляют собой не встречно–гребенчатые электроды, а скорее пластинчатые электроды, расположенные на противоположных сторонах части 201 для хранения жидкости корпуса 204 так, что часть части для хранения жидкости расположена между парой электродов 521, 522.
Каждый электрод 521, 522 представляет собой изогнутую пластину, которая проходит по длине корпуса 204 и окружает приблизительно половину окружности корпуса 204. Поэтому первая пара электродов 521, 522 по существу обрамляет часть 201 для хранения жидкости и по существу вся часть 201 для хранения жидкости расположена между парой электродов 521, 522. Фактически пара электродов 521, 522 образует конденсатор, и часть 201 для хранения жидкости образует диэлектрик конденсатора.
Пластинчатые электроды 521, 522 не измеряют площадь смоченной поверхности боковых стенок части для хранения жидкости, а скорее измеряют средние электрические свойства части 201 для хранения жидкости между электродами. Поэтому форма жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, не может быть определена с помощью пластинчатых электродов 521, 522.
На фиг. 13 показана приведенная в качестве примера конфигурация системы управления согласно настоящему изобретению. Конфигурация, показанная на фиг. 13, использует информацию об ориентации, полученную с датчика, и определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, чтобы управлять питанием, подаваемым на средство для генерирования аэрозоля.
Когда часть для хранения жидкости не заполнена жидким субстратом, образующим аэрозоль, и когда часть для хранения жидкости не находится в вертикальной ориентации, субстрат, образующий аэрозоль, может не полностью контактировать с фитилем или средством для генерирования аэрозоля. В этих случаях средство для генерирования аэрозоля может не получать достаточного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для работы при полной мощности и генерирования приемлемого аэрозоля. Эти состояния будут называться «сухими» состояниями. Для компенсации изменений подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на средство для генерирования аэрозоля из–за изменений количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, и изменений ориентации части для хранения жидкости, система управления может быть выполнена с возможностью управления или регулирования мощности, подаваемой на средство для генерирования аэрозоля, на основе определенных ориентации и количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Ссылаясь на фиг. 13, система управления получает 901 информацию об ориентации с датчика и, на первом этапе 902, система управления использует информацию об ориентации с датчика для определения того, является ли часть для хранения жидкости опрокинутой или перевернутой так, что сила тяжести может вытягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в части для хранения жидкости в сторону от средства для генерирования аэрозоля.
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости перевернута, система управления прекращает или снижает 903 подачу питания на средство для генерирования аэрозоля. Это может предотвращать или замедлять эксплуатацию системы, генерирующей аэрозоль, в перевернутом положении в «сухом» состоянии.
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости не опрокинута или не перевернута, на втором этапе 904, то система управления определяет количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Система управления подает колебательный сигнал измерения на пару электродов для определения площади поверхности боковых стенок части для хранения жидкости, которые находятся в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль, и система управления использует информацию об ориентации и информацию об определенной площади поверхности для определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
На третьем этапе 905 система управления определяет, составляет ли определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, менее 50% максимального объема части для хранения жидкости (т. е. система управления определяет, заполнена ли часть для хранения жидкости жидким субстратом, образующим аэрозоль, менее чем наполовину).
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости по меньшей мере на 50% заполнена жидким субстратом, образующим аэрозоль, на четвертом этапе 906 система управления использует полученную информацию об ориентации для определения того, находится ли часть для хранения жидкости в пределах 90° относительно вертикальной ориентации.
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится под углом менее 90° относительно вертикальной ориентации, то система управления подает 907 полную мощность на средство для генерирования аэрозоля. Альтернативно, если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится под углом 90° относительно вертикальной ориентации или под углом более 90° относительно вертикальной ориентации, то система управления регулирует 908 подачу питания на средство для генерирования аэрозоля. Как правило, система управления подает не полную мощность на средство для генерирования аэрозоля. Уменьшение мощности пропорционально определяемой процентной доле части для хранения жидкости, заполненной жидким субстратом, образующим аэрозоль. Другими словами, чем меньше количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, тем ниже мощность, подаваемая на средство для генерирования аэрозоля.
Возвращаясь к третьему этапу 905, если система управления определяет, что часть для хранения жидкости заполнена жидким субстратом, образующим аэрозоль, менее чем на 50%, на пятом этапе 909 система управления использует полученную информацию об ориентации для определения того, находится ли часть для хранения жидкости под углом более 135° относительно вертикальной ориентации.
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится под углом более 135° относительно вертикальной ориентации, то система управления предотвращает 910 подачу питания на средство для генерирования аэрозоля. Это должно предотвращать эксплуатацию средства для генерирования аэрозоля в «сухом» состоянии. Альтернативно, если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится по углом 135° или под менее 135° относительно вертикальной ориентации, на шестом этапе 911 система управления использует полученную информацию об ориентации для определения того, находится ли часть для хранения жидкости по углом более 45° относительно вертикального положения.
Если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится по углом более 45° относительно вертикальной ориентации, то система управления регулирует 912 подачу питания на средство для генерирования аэрозоля, как описано выше на этапе 908. Другими словами, система управления подает не полную мощность на средство для генерирования аэрозоля и уменьшает подачу питания на величину, пропорциональную определенной частичной заполненности части для хранения жидкости. Альтернативно, если система управления определяет, что часть для хранения жидкости находится под углом 45° относительно вертикальной ориентации или под углом более 45° относительно вертикальной ориентации, на седьмом этапе 913 система управления использует определенное количество для определения того, достаточно ли в части для хранения жидкости удерживается жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для одной полной затяжки.
Если система управления определяет, что в части для хранения жидкости удерживается достаточное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для одной полной затяжки, то система управления подает 914 полную мощность на нагреватель. Альтернативно, если система управления определяет, что в части для хранения жидкости удерживается недостаточное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для одной полной затяжки, то система управления предотвращает 915 подачу питания на средство для генерирования аэрозоля что предотвращает эксплуатацию системы, генерирующей аэрозоль, в сухом состоянии.
На фиг. 14 показано схематическое изображение другого примера системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Изображение на фиг. 14 является по сути схематическим, а компоненты не обязательно показаны в масштабе, либо по отдельности, либо по отношению друг к другу. Система, генерирующая аэрозоль, содержит главный блок 1100, который предпочтительно допускает многоразовое использование, в сочетании с картриджем 1200, который предпочтительно является одноразовым. Система, генерирующая аэрозоль, показанная на фиг. 14, является электрической курительной системой.
Главный блок 1100 содержит корпус 1101. Корпус 1101 является по существу круглоцилиндрическим и имеет продольную длину приблизительно 70 мм и внешний диаметр приблизительно 20 мм.
Главный блок 1100 содержит электрический блок питания в форме литий–ион–фосфатной батареи 1102 и систему управления в форме электронных схем 1104 управления, которые размещены в пределах корпуса 1101. Электронные схемы 1104 управления содержат датчик 1106 затяжки в форме микрофона, светодиод 1108, который активируется для указания того, что главный блок 1100 активирован, и датчик в форме инерциального измерительного блока 1110 согласно настоящему изобретению, которые более подробно будут описаны ниже. Датчик 1106 затяжки, светодиод 1108 и инерциальный измерительный блок 1110 все установлены на печатной плате, заключенной в пределах корпуса 1101 главного блока 1100. Инерциальный измерительный блок расположен на продольной центральной линии главного блока 1100 и выровнен с ней.
Корпус 1101 главного блока 1100 содержит конец 1112, который выполнен с возможностью размещения картриджа 1200.
Картридж 1200 содержит корпус 1203. Корпус 1203 картриджа 1200 является по существу круглоцилиндрическим и имеет продольную длину приблизительно 30 мм и внешний диаметр приблизительно 20 мм. Картридж 1200 содержит мундштучную часть 1220, содержащую выпускное отверстие 1224. Конец картриджа 1200, противоположный мундштучной части 1220 и выпускному отверстию 1224, выполнен с возможностью размещения в конце 1212 главного блока 1100. В этом варианте осуществления конец картриджа 1200 содержит закраину (не показана), которая выполнена с возможностью защелкивания в канавку (не показана) в конце 1212 главного блока для скрепления картриджа 1200 и главного блока 1100 с возможностью разъединения. Одно или более впускных отверстий 1222 для воздуха предусмотрены между мундштучной частью 1220 и противоположным концом.
Когда картридж 1200 размещен в главном блоке 1100 и сцеплен с ним, главный блок 1100 и картридж 1200 образуют в целом круглоцилиндрический блок длиной приблизительно 100 мм.
Внутри корпуса 1203 картриджа жесткий корпус 1204 образует часть 1201 для хранения жидкости. Часть 1201 для хранения жидкости является по существу круглоцилиндрической и имеет центральную продольную ось, расположенную на центральной продольной оси картриджа 1200 и выровненную с ней. Когда картридж 1200 размещен в главном блоке 1100 и сцеплен с ним, картридж 1200, часть 1201 для хранения жидкости и главный блок 1100 имеют общую продольную ось.
Часть 1201 для хранения жидкости вмещает жидкий субстрат 1202, образующий аэрозоль. Корпус 1204 части 1201 для хранения жидкости является непроницаемым для текучей среды, но имеет открытый конец, покрытый проницаемым сетчатым элементом 1205. Сетчатый элемент 1205 перекрывает круглый открытый конец корпуса 204 картриджа. Сетчатый элемент 1205 содержит металлическую сетку, образованную из нержавеющей стали. Субстрат 1202, образующий аэрозоль, может образовывать мениск в промежутках сетки.
Электронная схема 1104 управления главного блока дополнительно содержит электроды (не показаны), которые проходят от приемного конца 1112 главного блока 1100. Когда картридж 1200 размещен на конце 1112 главного блока 1100, электроды электронных схем 1104 управления контактируют с сетчатым элементом 1205 картриджа 1200. Электроды электрически подключают сетчатый элемент 1205 к блоку 1102 питания главного блока 1100 и обеспечивают подачу питания на сетчатый элемент 1205 для нагрева сетки посредством резистивного нагревания. Подача питания с блока 1102 питания на сетчатый элемент 1205 регулируется электронными схемами 1104 управления.
При использовании пользователь делает затяжку на мундштучной части 1220 картриджа 1200 для втягивания воздуха через впускные отверстия 1222 для воздуха в корпусе 1203 картриджа 1200 в мундштучную часть 1220 и из выпускного отверстия 1224 в рот пользователя. Когда пользователь делает затяжку на мундштучной части, небольшой поток воздуха также втягивается в главный блок 1100 через впускное отверстие 1121 датчика в корпусе 1101, мимо микрофона 1106 в картридж 1200 через впускное отверстие 1122 в конце 1112 главного блока 1100 и вверх в мундштучную часть 1220 картриджа 1200. При обнаружении затяжки микрофоном 1106 электронные схемы 104 управления подают питание с блока 1102 питания на сетчатый элемент 1205 картриджа 1200 через электроды (не показаны). Сетчатый элемент 1205 нагревается в результате резистивного нагревания и достигает температуры, достаточной для испарения субстрата 1202, образующего аэрозоль, вблизи сетчатого элемента 1205. Испаренный субстрат 1205, образующий аэрозоль, захватывается воздухом, движущимся от впускных отверстий 1222 для воздуха к выпускному отверстию 1224 для воздуха, и охлаждается с образованием аэрозоля в пределах мундштучной части 1220 перед попаданием в рот пользователя. Электронные схемы 1104 управления подают питание на сетчатый элемент 1205 в течение заданного периода времени, в этом примере в течение пяти секунд, после обнаружения затяжки и затем отключают ток до обнаружения новой затяжки.
В некоторых вариантах осуществления главный блок содержит сигнальные средства для предоставления пользователю визуального, тактильного или звукового указаний. Как правило, сигнальные средства имеют форму светодиода, установленного в корпусе главного блока. Система управления может быть выполнена с возможностью предоставления пользователю указаний в разные моменты времени, например, когда определено, что часть для хранения жидкости находится в горизонтальной ориентации, когда определено, что часть для хранения жидкости находится в негоризонтальной ориентации, и когда определенное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, достигает порогового значения или находится ниже него. В некоторых вариантах осуществления главный блок может предотвращать дальнейшее генерирование аэрозоля при определении того, что количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, достигает порогового значения или находится ниже него.
Будет понятно, что любые признаки, описанные выше в одном варианте осуществления, также могут быть предусмотрены в любых других вариантах осуществления. В частности, будет понятно, что признаки, описанные в отношении картриджей, могут быть предусмотрены в главных блоках, а признаки, относящиеся к главным блокам, могут быть предусмотрены в картриджах. Будет понятно, что часть для хранения жидкости может иметь любую другую подходящую форму. В вышеуказанных примерах части для хранения жидкости являются по существу круглоцилиндрическими; однако в других вариантах осуществления часть для хранения жидкости может образовывать прямоугольный параллелепипед или овоид. Будет понятно, что в других вариантах осуществления картриджи могут не быть картриджами, а скорее картриджи и главные блоки могут быть выполнены за одно целое в одном блоке.