ОБРАЗУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ УСТРОЙСТВО С ИНДИКАЦИЕЙ СОСТОЯНИЯ БАТАРЕИ
AEROSOL GENERATING DEVICE WITH BATTERY INDICATION

Настоящее изобретение относится к образующему аэрозоль устройству. В частности, настоящее изобретение относится к образующему аэрозоль устройству, включающему в себя испаритель, выполненный с возможностью испарения образующего аэрозоль субстрата курительного изделия.
Существует растущий спрос на удерживаемые рукой образующие аэрозоль устройства, которые способны вырабатывать аэрозоль для вдыхания пользователем. Одной из конкретных областей указанного спроса являются нагреваемые курительные устройства, в которых образующий аэрозоль субстрат нагревают для высвобождения летучих ароматических соединений без сжигания образующего аэрозоль субстрата. Высвобождаемые летучие соединения доставляются пользователю в составе аэрозоля.
Любое образующее аэрозоль устройство, которое работает в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата, должно содержать нагревательный элемент. Один известный тип образующего аэрозоль устройства для нагрева образующего аэрозоль субстрата курительного изделия работает в результате вставления электрического нагревателя в твердый образующий аэрозоль субстрат и подачи питания на этот нагреватель от батареи, входящей в состав устройства. Тем не менее, батареи имеют ограниченный срок службы и имеют тенденцию к снижению емкости с течением времени, что может приводить к изменению свойств аэрозоля, доставляемого пользователю, во время износа батареи.
Было бы желательно создать образующее аэрозоль устройство, в котором уменьшено изменение свойств образуемого аэрозоля во время износа батареи.
В первом аспекте настоящего изобретения предложено образующее аэрозоль устройство, содержащее:
испаритель, выполненный с возможностью испарения образующего аэрозоль субстрата;
батарею, соединенную с указанным испарителем;
управляющую схему для управления подачей питания от батареи на испаритель;
память для хранения журнала использования устройства и
индикатор замены для сигнализации пользователю,
при этом управляющая схема выполнена с возможностью сравнения измеренного напряжения батареи и порогового напряжения и генерирования сигнала ошибки для обновления указанного журнала использования, если измеренное напряжение меньше порогового значения в течение рабочего цикла, и, кроме того, управляющая схема выполнена с возможностью доступа к журналу использования и активации индикатора замены в зависимости от состояния журнала использовании.
В контексте данного документа термин «образующее аэрозоль устройство» относится к устройству, которое для образования аэрозоля взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом. Указанный образующий аэрозоль субстрат может представлять собой часть образующего аэрозоль изделия, например часть курительного изделия. Образующее аэрозоль устройство может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом образующего аэрозоль изделия для образования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого в легкие пользователя через рот пользователя. Образующее аэрозоль устройство может представлять собой держатель.
В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат в целях удобства может представлять собой часть образующего аэрозоль изделия или курительного изделия.
В контексте данного документа термины «образующее аэрозоль изделие» и «курительное изделие» относятся к изделию, содержащему образующий аэрозоль субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, образующее аэрозоль изделие может представлять собой курительное изделие, образующее аэрозоль, непосредственно вдыхаемый в легкие пользователя через рот пользователя. Образующее аэрозоль изделие может представлять собой одноразовое изделие. Курительное изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, содержащий табак, называют табачной палочкой.
В контексте данного документа термин «рабочий цикл» относится к периоду непрерывной работы устройства, начинающемуся в момент включения устройства и заканчивающемуся в момент выключения устройства. Это может быть предварительно заданный временной интервал, например 6 минут, или время, требующееся для образования устройством требуемой дозы аэрозоля или для получения предварительного заданного количества энергии от батареи. В случае, если образующий аэрозоль субстрат представляет собой часть курительного изделия, рабочий цикл может относиться к времени, требующемуся для полного использования курительного изделия, к установленному количеству затяжек через устройство или к предварительно заданному времени, соответствующему среднему времени использования устройства потребителем.
В контексте данного документа термин «пороговое напряжение» обозначает предварительно заданный уровень напряжения, определяемый на основе специфических параметров батареи, включая номинальное напряжение батареи (среднее напряжение в состоянии полной зарядки при нормальных рабочих условиях) и напряжение батареи во время работы, которое будет снижаться относительно номинального напряжения в результате потребления тока из батареи во время работы. В дополнение, указанное пороговое напряжение может быть дополнительно определено на основе минимального напряжения, требующегося, например, для электронной схемы, имеющейся в образующем аэрозоль устройстве. Электронные системы имеют минимальное напряжение, требующееся для их работы, и если батарея не может подать это напряжение, некоторые или все электронные компоненты, имеющиеся в образующем аэрозоль устройстве, не будут функционировать надлежащим образом или совсем не будут функционировать. С целью предотвращения ненадлежащего функционирования обычно используют контрольную систему, например схему, для обеспечения напряжения, превышающего минимально необходимое напряжение, требующееся для правильной работы электронной системы. Следовательно, указанное пороговое напряжение может быть установлено между минимальным напряжением, требующимся во время работы, и номинальным напряжением. Таким образом обеспечивают возможность регистрации неисправности, связанной с напряжением, в случае, если системное напряжение упало ниже порогового напряжения, посредством электронной системы, которая все еще сохраняет работоспособность при напряжении, превышающем минимально необходимое напряжение.
По мере износа батареи ее внутреннее сопротивление будет иметь тенденцию к повышению, что приведет к снижению емкости батареи. Даже в случае полной зарядки на момент начала работы устройства, уменьшенная емкость батареи может привести к падению напряжения во время работы, которое достаточно велико для предотвращения нагрева нагревателем основных летучих соединений до температуры, превышающей их температуру испарения. Это может значительно изменить свойства образующегося аэрозоля. Устройство может быть выполнено с возможностью прерывания подачи питания от батареи на нагреватель в случае, если напряжение батареи упало ниже порогового значения, именуемого в данном документе пороговым напряжением. Таким образом не допускают нежелательных ощущений для пользователя, для которого требуется испарение желаемых летучих компонентов. Тем не менее, в случае прерывания подачи питания на нагреватель или в случае нежелательного изменения свойств аэрозоля, для пользователя может быть непонятно, требуется ли простая подзарядка батареи или батарея изношена до такой степени, что требуется ее замена, или имеет место какой-то другой вид неисправности. В дополнение, батареи изнашиваются с различными скоростями, в зависимости от их начального состояния, окружающей среды и характера эксплуатации. Следовательно, простой подсчет количества рабочих циклов недостаточен для точного определения износа батареи.
Путем запоминания и обновления журнала использования и активации индикатора замены в зависимости от состояния этого журнала использования, обеспечивают возможность постоянного слежения за падением напряжения в течение следующих друг за другом сеансов использования устройства и возможность сигнализации пользователю о необходимости замены батареи. Таким образом снимают нагрузку с пользователя и помогают пользователю избежать ненужной замены батареи.
Управляющая схема может быть выполнена с возможностью непрерывного сравнения измеренного напряжения с пороговым напряжением. В качестве альтернативы, управляющая схема может быть выполнена с возможностью периодического сравнения измеренного напряжения с пороговым напряжением
В некоторых вариантах управляющая схема может быть выполнена с возможностью генерирования сигнала «отсутствия ошибки» для обновления журнала использования, если измеренное напряжение остается выше порогового напряжения в течение всего времени работы устройства. Таким образом обеспечивают возможность обновления журнала использования управляющей схемой согласно соотношению между операциями, во время которых напряжение опускалось ниже порога напряжения, и операциями, во время которых напряжение оставалось выше порога напряжения. Сигналы ошибки и отсутствия ошибки могут представлять собой двоичный код, например «0» в случае отсутствия ошибки и «1» в случае ошибки из-за низкого напряжения.
Сигнал ошибки может представлять собой множитель, а журнал использования может представлять собой числовое значение, которое обновляется путем умножения этого числового значения на указанный множитель каждый раз, когда генерируется сигнал ошибки. Например, журнал использования может иметь начальное значение 20, а сигнал ошибки может содержать множитель со значением 0,5. В таких случаях управляющая схема может быть выполнена с возможностью активации индикатора замены, когда журнал использования достигает установленного порога, например 1,25. Сигналы отсутствия ошибки могут также представлять собой множитель, который отличается от множителя в сигналах ошибки, и журнал использования может обновляться путем умножения числового значения на этот множитель каждый раз, когда генерируется сигнал отсутствия ошибки.
В качестве альтернативы, журнал использования может содержать значение, показывающее суммарное число сигналов ошибки. В таких случаях журнал использования может обновляться путем увеличения результата подсчета сигналов ошибки на единицу каждый раз, когда генерируется сигнал ошибки. В случае, если управляющая схема выполнена с возможностью генерирования сигнала «отсутствия ошибки» для обновления журнала использования, когда измеренное напряжение остается выше порогового напряжения во время рабочего цикла устройства, журнал использования может дополнительно содержать запись, показывающую общее количество сигналов отсутствия ошибки. В таких случаях журнал использования может обновляться путем увеличения результата подсчета сигналов отсутствия ошибки на единицу каждый раз, когда генерируется сигнал отсутствия ошибки.
Журнал использования может соответствовать всей истории использования устройства. Иначе говоря, журнал использования включает в себя данные, относящиеся к каждой операции устройства. В качестве альтернативы, журнал использования может быть ограничен предварительно заданным количеством операций устройства. Таким образом уменьшают необходимый объем памяти путем обеспечения возможности перезаписи или стирания иным образом наименее важных, с точки зрения оставшегося срока службы батареи, операций, которые являются старыми операциями. Например, журнал использования может быть ограничен менее чем 30 самыми последними операциями, менее чем 20 самыми последними операциями или примерно 16 самыми последними сеансами использования. Путем выбора ведения журнала использования в объеме от 16 до 30 последних операций обеспечивают возможность сбора множества данных при множестве внешних воздействий. Например, пользовательский журнал использования может отражать изменение характеристик батареи при различных окружающих условиях, в которых пользователь использует образующее аэрозоль устройство. Например, пользователь может использовать устройство дома при обычной температуре утром, на автобусной остановке в более холодных условиях во время утренней поездки на работу, и затем - при обычной температуре позднее утром в офисе. Путем сбора достаточного количества значений данных обеспечивают возможность исключения ложного результата.
В случае, если журнал использования содержит запись об общем количестве сигналов ошибки, управляющая схема может быть выполнена с возможностью активации индикатора замены, если общее количество сигналов ошибки, сохраненных в журнале использования, не меньше порогового значения ошибки. Пороговое значение ошибки может представлять собой любое подходящее значение. Например, пороговое значение ошибки может составлять от 2 до 16, и предпочтительно - примерно 16.
В одном примере устройство ведет журнал использования на 16 операций. Если сигнал ошибки из-за низкого напряжения был выдан на протяжении всех 16 операций, сохраненных в журнале использования, управляющая схема активирует индикатор для сигнализации пользователю о необходимости замены батареи. Путем регистрации устройством одного или нескольких дополнительных факторов, таких как превышение известного порога перезарядки фактическим количеством циклов перезарядки устройства, - обеспечивают возможность дополнительного снижения количества сигналов ошибки из-за низкого напряжения по сравнению с максимальным количеством операций, сохраняемых в журнале использования, до 1 или более.
Управляющая схема может быть выполнена с возможностью продолжения подачи питания на нагреватель даже в том случае, если напряжение упало ниже порогового напряжения во время использования устройства. В качестве альтернативы, управляющая схема выполнена с возможностью снижения подачи мощности на нагревательный элемент до нуля в случае, если измеренное напряжение меньше порогового напряжения. Снижение подачи мощности до нуля обеспечивает преимущество, поскольку таким образом предотвращаются нежелательные ощущения пользователя благодаря блокировке работы в случае, если достаточное образование аэрозоля невозможно или продлилось в течение времени, меньшего нормального рабочего цикла. В дополнение, благодаря отсутствию подачи питания на нагревательный элемент обеспечивают возможность сбережения системой любой остаточной мощности для сохранения данных об устройстве и подключениях, а также для индикации ошибок в системе.
Устройство может включать в себя средства вывода данных и управляющую схему, выполненную с возможностью передачи журнала использования на средства вывода данных. Таким образом обеспечивают, чтобы журнал использования, хранящийся в памяти, мог быть доступен для пользователя через внешнее устройство, например через веб-приложение. Образующее аэрозоль устройство может включать в себя любые подходящие средства вывода данных для подключения к внешнему устройству, чтобы обеспечить возможность экспорта журнала использования на внешнее устройство и, возможно, дополнительную ретрансляцию на другие внешние устройства обработки или хранения данных. Например, образующее аэрозоль устройство может включать в себя блок беспроводной радиосвязи или разъем универсальной последовательной шины (USB), подключаемый к управляющей схеме. В качестве альтернативы, образующее аэрозоль устройство может быть выполнено с возможностью передачи данных об использовании из памяти на внешнюю память в устройстве зарядки батареи в случае перезарядки образующего аэрозоль устройства. Устройство зарядки батареи может обеспечивать больший объем памяти для более долгосрочного хранения данных об использовании и впоследствии может быть подключено к подходящему устройству обработки данных или к сети связи.
Испаритель может представлять собой любое подходящее устройство для испарения образующего аэрозоль субстрата. Например, испаритель может представлять собой пьезоэлектрическое или ультразвуковое устройство. В качестве альтернативы, испаритель содержит нагреватель, включающий в себя по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата.
В случае, если испаритель содержит нагреватель, включающий в себя по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, устройство может включать в себя держатель нагревателя, присоединенный к нагревателю. В таких вариантах держатель нагревателя обеспечивает структурную поддержку нагревателя и обеспечивает возможность его надежной фиксации внутри образующего аэрозоль устройства. Держатель нагревателя может содержать полимерный материал и предпочтительно выполнен из формуемого полимерного материала, такого как полиэфирэфиркетон (PEEK). Использование формуемого полимера обеспечивает возможность формования держателя вокруг нагревателя и, следовательно, возможность надежного удержания нагревателя. Это также обеспечивает возможность изготовления держателя нагревателя с желаемой внешней формой и размерами недорогим способом. Разумеется, для держателя нагревателя могут использоваться другие материалы, такие как керамический материал. Предпочтительно, держатель нагревателя может быть выполнен из формуемого керамического материала.
Может использоваться нагревательный элемент любого подходящего типа, например нагреватель может содержать индукционный нагревательный элемент. В качестве альтернативы, нагревательный элемент может содержать электрорезистивный нагревательный элемент. В таких вариантах управляющая схема может быть выполнена с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент путем измерения электрического сопротивления нагревательного элемента и регулирования электрического тока, подаваемого на нагревательный элемент, в зависимости от измеренного электрического сопротивления. Электрическое сопротивление нагревательного элемента служит показателем его температуры, так что измеренное электрическое сопротивление может сравниваться с целевым электрическим сопротивлением, и питающая мощность может регулироваться соответствующим образом. Для доведения измеренной температуры до целевой температуры может использоваться контур ПИД-управления. Кроме того, могут использоваться механизмы определения температуры, отличные от измерения электрического сопротивления нагревательного элемента, например биметаллические пластины, термопары или специализированный термистор или электрорезистивный элемент, который электрически отделен от нагревательного элемента. Эти альтернативные механизмы определения температуры могут использоваться в качестве дополнения к измерению температуры посредством контроля электрического сопротивления нагревательного элемента или вместо этого измерения. Например, для отключения подачи питания на нагревательный элемент в случае выхода температуры нагревательного элемента за пределы допустимого температурного диапазона может использоваться отдельный механизм определения температуры.
Нагревательный элемент может содержать электрорезистивный материал. Подходящие электрорезистивные материалы включают в себя, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически "проводящую" керамику (например такую, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают в себя легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают в себя титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих металлических сплавов включают в себя нержавеющую сталь, сплавы, содержащие никель, кобальт, хром, алюминий, титан, цирконий, гафний, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, олово, галлий, марганец, золото и железо, суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. В композиционных материалах электрорезистивный материал может быть при необходимости встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им или наоборот, в зависимости от кинетики передачи энергии и требуемых внешних физико-химических свойств.
Нагревательный элемент может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент или как внутренний, так и внешний нагревательные элементы, где термины «внутренний» и «внешний» относятся к образующему аэрозоль субстрату. Внутренний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внутренний нагревательный элемент может иметь форму нагревательного лезвия. В качестве альтернативы, внутренний нагреватель может иметь форму короба или субстрата, имеющего различные электропроводные части, или форму электрорезистивной металлической трубки. В качестве альтернативы, внутренний нагревательный элемент может представлять собой одну или более нагревательных игл или стержней, которые проходят через центр образующего аэрозоль субстрата. Другие альтернативы включают в себя нагревательную проволоку или нить, например, Ni-Cr (хромоникелевую), платиновую, вольфрамовую проволоку или проволоку из сплава или нагревательную пластину. При необходимости, внутренний нагревательный элемент может быть нанесен внутри или снаружи на жесткий несущий материал. В одном таком варианте реализации электрорезистивный нагревательный элемент может быть выполнен с использованием металла, имеющего определенную связь между температурой и удельным сопротивлением. В таком иллюстративном устройстве металл может быть выполнен в виде дорожки на подходящем изоляционном материале, таком как керамический материал, а затем покрыт другим изоляционным материалом, таким как стекло. Выполненные таким образом нагреватели могут использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры нагревательных элементов во время работы.
Внешний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагревательный элемент может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрическом субстрате, таком как полиимид. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая периметру полости, вмещающей субстрат. В качестве альтернативы, внешний нагревательный элемент может иметь форму металлической сетки или сеток, гибкой печатной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна, или он может быть выполнен с использованием технологии нанесения покрытий, такой как плазменное осаждение из газовой фазы, на субстрате подходящей формы. Внешний нагревательный элемент может также быть выполнен с использованием металла, имеющего определенную связь между температурой и удельным сопротивлением. В таком иллюстративном устройстве металл может быть выполнен в виде дорожки между двумя слоями подходящих изоляционных материалов. Выполненный таким образом внешний нагревательный элемент может использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры внешнего нагревательного элемента во время работы.
Внутренний или внешний нагревательный элемент может содержать теплоотвод или тепловой резервуар, содержащий материал, способный поглощать и сохранять тепло и затем с течением времени высвобождать тепло в образующий аэрозоль субстрат. Теплоотвод может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как подходящий металлический или керамический материал. В одном варианте реализации материал имеет высокую теплоемкость (чувствительный теплоаккумулирующий материал) или представляет собой материал, способный поглощать и затем высвобождать тепло посредством обратимого процесса, такого как высокотемпературный фазовый переход. Подходящие чувствительные теплоаккумулирующие материалы включают в себя силикагель, оксид алюминия, углерод, стекломат, стекловолокно, минеральные вещества, металл или сплав металлов, таких как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие подходящие материалы, которые высвобождают тепло в результате обратимого фазового перехода, включают в себя парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, оксид полиэтилена, металл, металлическую соль, эвтектическую смесь солей или сплав. Теплоотвод или тепловой резервуар может быть расположен таким образом, чтобы он непосредственно контактировал с образующим аэрозоль субстратом и мог передавать сохраненное тепло непосредственно на субстрат. В качестве альтернативы, тепло, сохраненное в теплоотводе или тепловом резервуаре, может быть передано на образующий аэрозоль субстрат посредством проводника тепла, такого как металлическая трубка.
Нагревательный элемент предпочтительно нагревает образующий аэрозоль субстрат за счет теплопередачи. Нагревательный элемент может быть выполнен таким образом, чтобы по меньшей мере частично контактировать с субстратом или носителем, на который нанесен субстрат. В качестве альтернативы, тепло от внутреннего или от внешнего нагревательного элемента может передаваться на субстрат посредством теплопроводного элемента.
Батарея может представлять собой любую подходящую батарею, такую как перезаряжаемая батарея. В одном варианте реализации батарея представляет собой литий-ионную батарею. В качестве альтернативы, батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.
Указанная память может представлять собой любую подходящую энергонезависимую память. При необходимости, указанная память может хранить журнал использования без добавления внешней памяти. В качестве альтернативы, память может обеспечивать временное хранение журнала использования до тех пор, пока он не будет передан в постоянную внешнюю память большего объема.
Индикатор замены может представлять собой любой подходящий индикатор, например дисплей или источник света. В случае, если индикатор представляет собой дисплей, этот дисплей может содержать пользовательский интерфейс для отображения системной информации, например мощности батареи, температуры, состояния образующего аэрозоль субстрата, других сообщений или их комбинаций. В одном варианте реализации указанный индикатор представляет собой светодиод, который может мигать предварительно заданным образом в соответствии с кодом ошибки, присвоенным истечению срока службы батареи. В качестве альтернативы или дополнительно, индикатор замены может представлять собой акустическое устройство, например громкоговоритель. В качестве альтернативы или дополнительно, указанное устройство может включать в себя осязательный сигнализатор для сообщения вибраций устройству. В качестве альтернативы или дополнительно, указанный индикатор может включать в себя беспроводной передатчик для подключения к внешнему устройству или к сетям связи, например для сигнализации пользователю о том, что источник питания требует замены, через портативное устройство связи, такое как мобильный телефон, планшет или другое удерживаемое рукой или носимое с собой устройство связи. В качестве альтернативы или дополнительно, указанный индикатор может быть обеспечен с использованием компьютера или портативного устройства связи, которое подключается к устройству с помощью проводного соединения, такого как USB или другое соединение. В случае обеспечения такого соединения, посредством программного обеспечения, выполняемого компьютером или портативным устройством связи, могут быть обеспечены дополнительные индикаторы для диагностики и информирования пользователя о типе ошибки. Указанная управляющая схема может быть выполнена с возможностью активации индикатора путем инициирования немедленной эмиссии индикатором сигнала для пользователя. В качестве альтернативы или дополнительно, управляющая схема может быть выполнена с возможностью активации индикатора путем инициирования эмиссии индикатором сигнала для пользователя в любое подходящее время, например, когда устройство присоединяют к зарядному устройству или отсоединяют от него или - в случае, если устройство содержит управляемую пользователем кнопку, - при нажатии этой кнопки пользователем.
Указанная управляющая схема может быть выполнена таким образом, чтобы по-разному активировать индикатор замены в случае, если суммарное количество сигналов ошибки, сохраненных в журнале использования, не превышает пороговое значение ошибки, и в случае, если суммарное количество сигналов ошибки, сохраненных в журнале использования, превышает пороговое значение ошибки.
В одном варианте реализации индикатор замены представляет собой источник света, который эмитирует один или более импульсов красного света при своей активации управляющей схемой. В таких вариантах индикатор замены может быть активирован управляющей схемой таким образом, чтобы эмитировать зеленый свет, если суммарное количество сигналов ошибки, сохраненных в журнале использования, не превышает пороговое значение ошибки, например, при присоединении или отсоединении устройства от зарядного устройства или - в случае, если устройство включает в себя кнопку, управляемую пользователем, - при нажатии этой кнопки пользователем.
Устройство предпочтительно представляет собой портативное или удерживаемое рукой устройство, которое удобно держать между пальцами одной руки. Устройство может иметь по существу цилиндрическую форму и иметь длину от 70 до 120 мм. Предпочтительно, максимальный диаметр устройства составляет от 10 мм до 20 мм. В одном варианте реализации устройство имеет многоугольное поперечное сечение и имеет выступающую кнопку, выполненную на одной из граней. В этом варианте реализации диаметр устройства составляет от 12,7 мм до 13,65 мм при измерении от плоской грани до противоположной плоской грани; от 13,4 мм до 14,2 мм при измерении от ребра до противоположного ребра (т.е. от линии пересечения двух граней на одной стороне устройства до соответствующей линии пересечения на другой стороне) и от 14,2 мм до 15 мм при измерении от вершины указанной кнопки до противоположной нижней плоской грани.
Устройство может включать в себя другие нагреватели, в дополнение к нагревателю согласно первому аспекту. Например, устройство может включать в себя полость, расположенную с возможностью размещения в ней курительного изделия, и внешний нагреватель, расположенный по периметру этой полости. Внешний нагреватель может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагреватель может иметь форму одного или нескольких листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрической подложке, такой как полиимид. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая форме периметра указанной полости. В качестве альтернативы, внешний нагреватель может иметь форму металлической решетки или решеток, гибкой печатной схемной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна или может быть выполнен с использованием технологии нанесений покрытий, такой как плазменное осаждение из газовой фазы, на подложке подходящей формы. Внешний нагреватель может быть также выполнен с использованием металла, имеющего определенную связь между температурой и удельным сопротивлением. В таком иллюстративном устройстве металл может быть выполнен в виде дорожки между двумя слоями подходящих изолирующих материалов. Выполненный таким образом внешний нагреватель может быть использован как для нагрева, так и для контроля температуры внешнего нагревателя во время работы.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложена образующая аэрозоль система, содержащая образующее аэрозоль устройство согласно первому аспекту настоящего изобретения и одно или более образующих аэрозоль изделий, содержащих образующий аэрозоль субстрат и выполненных с возможностью размещения в полости образующего аэрозоль устройства.
Образующее аэрозоль изделие может представлять собой курительное изделие. Во время работы курительное изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, может частично находиться внутри образующего аэрозоль устройства.
Курительное изделие может иметь по существу цилиндрическую форму. Курительное изделие может быть по существу вытянутым. Курительное изделие может иметь продольное направление и окружную поверхность, по существу перпендикулярную продольному направлению. Образующий аэрозоль субстрат может иметь по существу цилиндрическую форму. Образующий аэрозоль субстрат может иметь по существу вытянутую форму. Образующий аэрозоль субстрат может также иметь продольное направление и окружную поверхность, по существу перпендикулярную продольному направлению.
Курительное изделие может иметь общую длину от примерно 30 мм до примерно 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Курительное изделие может содержать заглушку фильтра. Заглушка фильтра может быть расположена на дальнем по ходу потока конце курительного изделия. Заглушка фильтра может представлять собой ацетилцеллюлозную заглушку фильтра. Заглушка фильтра в одном варианте реализации имеет длину примерно 7 мм, но она может иметь длину от примерно 5 мм до примерно 10 мм.
В одном варианте реализации курительное изделие имеет общую длину примерно 45 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр примерно 7,2 мм. Кроме того, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину примерно 10 мм. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину примерно 12 мм. Кроме того, диаметр образующего аэрозоль субстрата может составлять от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Курительное изделие может содержать внешнюю бумажную обертку. Кроме того, курительное изделие может содержать перегородку между образующим аэрозоль субстратом и заглушкой фильтра. Перегородка может иметь размер примерно 18 мм, но может иметь размер в диапазоне от примерно 5 мм до примерно 25 мм.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат может дополнительно содержать образующее аэрозоль вещество, которое способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля. Примерами подходящих образующих аэрозоль веществ являются глицерин и пропиленгликоль.
Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой твердый образующий аэрозоль субстрат, то этот твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полосы или листы, содержащие одно или более из следующего: листья трав, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак, восстановленный листовой табак и расширенный табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может иметь рассыпную форму или может находиться в подходящем контейнере или картридже. При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, которые высвобождаются при нагреве субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат может также содержать капсулы, которые включают в себя, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагрева твердого образующего аэрозоль субстрата.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному в результате агломерации табачных частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Содержание образующего аэрозоль вещества в гомогенизированном табачном материал может составлять более 5% в пересчете на сухой вес. В качестве альтернативы, содержание образующего аэрозоль вещества в гомогенизированном табачном материале может составлять от 5% до 30% в пересчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть выполнены путем агломерации табака в виде частиц, полученного путем размола или иного объединения пластин табачного листа и/или жилок табачного листа. В качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из следующего: табачная пыль, табачная мелочь и другие побочные продукты табака в виде частиц, образующиеся, например, во время обработки, перемещения и погрузки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более внутренних связующих, т.е. табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, т.е. табачных экзогенных связующих, или их комбинацию, что способствует агломерации табачных частиц; в качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, вещества, образующие аэрозоль, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их комбинации.
При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может быть размещен на термостабильном носителе или встроен в него. Указанный носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. В качестве альтернативы, указанный носитель может представлять собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на внутреннюю и/или на внешнюю поверхность носителя. Такой трубчатый носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками или перфорированной металлической фольги или любой другой термостабильной полимерной матрицы.
В особо предпочтительном варианте реализации образующий аэрозоль субстрат содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте данного документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров. Предпочтительно, когда образующее аэрозоль изделие собрано, по существу параллельные складки или гофры проходят вдоль или параллельно продольной оси образующего аэрозоль изделия. Это обеспечивает преимущество, состоящее в облегчении сбора гофрированного листа гомогенизированного табачного материала для образования образующего аэрозоль субстрата. Тем не менее, следует понимать, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для включения в образующее аэрозоль изделие могут, в качестве альтернативы или дополнительно, иметь множество по существу параллельных складок или гофров, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси образующего аэрозоль изделия, когда образующее аэрозоль изделие собрано. В некоторых вариантах реализации образующий аэрозоль субстрат может содержать собранный лист гомогенизированного табачного материала, который по существу равномерно текстурирован по существу по всей своей поверхности. Например, образующий аэрозоль субстрат может содержать собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий множество по существу параллельных складок или гофров, которые разнесены по существу равномерно по ширине листа.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на поверхность носителя в форме, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на всю поверхность подложки или, в качестве альтернативы, он может быть нанесен в виде рисунка с целью обеспечения неоднородной доставки аромата во время использования.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой жидкий образующий аэрозоль субстрат, который может, например, удерживаться в капиллярном материале и нагреваться. В одном варианте указанный капиллярный материал может быть закрыт в картридже вместе с нагревательным элементом или без него.
Образующая аэрозоль система представляет собой комбинацию образующего аэрозоль устройства и одного или более образующих аэрозоль изделий для использования вместе с устройством. Тем не менее, образующая аэрозоль система может включать в себя дополнительные компоненты, например такие, как зарядное устройство для перезарядки встроенного источника электропитания в электрически управляемом или электрическом образующем аэрозоль устройстве.
В третьем аспекте настоящего изобретения предложен способ управления образующим аэрозоль устройством с использованием управляющей схемы; это устройство содержит: испаритель, выполненный с возможностью испарения образующего аэрозоль субстрата; батарею, соединенную с испарителем; управляющую схему для управления подачей питания от батареи на испаритель; память для хранения журнала использования устройства и индикатор замены для сигнализации пользователю, причем данный способ содержит шаги, на которых: сравнивают измеренное напряжение батареи с пороговым напряжением во время работы; генерируют сигнал ошибки, если измеренное напряжение меньше порогового напряжения во время работы; обновляют журнал использования с помощью сигнала ошибки; осуществляют доступ к журналу использования и активируют индикатор замены в зависимости от состояния журнала использования.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предложена электрическая схема для образующего аэрозоль устройства, которое содержит: испаритель, выполненный с возможностью испарения образующего аэрозоль субстрата; батарею, соединенную с испарителем; управляющую схему для управления подачей питания от батареи на испаритель; память для хранения журнала использования устройства и индикатор замены для сигнализации пользователю, причем указанная электрическая схема выполнена с возможностью реализации способа согласно третьему аспекту настоящего изобретения.
В пятом аспекте настоящего изобретения предложена компьютерная программа, которая, при ее выполнении программируемой электрической схемой для образующего аэрозоль устройства, содержащего: испаритель, выполненный с возможностью испарения образующего аэрозоль субстрата; батарею, соединенную с испарителем; управляющую схему для управления подачей питания от батареи на испаритель; память для хранения журнала использования устройства и индикатор замены для сигнализации пользователю, инициирует реализацию этой программируемой электрической схемой способа согласно третьему аспекту настоящего изобретения.
В шестом аспекте настоящего изобретения предложен машиночитаемый носитель данных, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу согласно пятому аспекту настоящего изобретения.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на различные аспекты, следует понимать, что признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения. Кроме того, хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на курительные устройства, следует понимать, что устройства типа медицинского ингалятора также могут использовать признаки, аппаратуру и функциональные возможности, описанные в данном документе.
Варианты реализации настоящего изобретения будут далее подробно описаны лишь на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, где:
На фиг. 1 показано схематичное изображение образующего аэрозоль устройства;
На фиг. 2 показано схематичное поперечное сечение переднего конца образующего аэрозоль устройства того типа, который показан на фиг. 1, с нагревателем, вставленным в курительное изделие;
На фиг. 3 показан график, иллюстрирующий пример напряжения на клеммах батареи образующего аэрозоль устройства как функции времени;
На фиг. 4 показана последовательность управления для определения необходимости замены батареи.
На фиг. 1 компоненты варианта реализации электрически нагреваемой образующей аэрозоль системы 100 показаны в упрощенном виде. В частности, элементы электрически нагреваемой образующей аэрозоль системы 100 на фиг. 1 изображены не в масштабе. Элементы, которые несущественны для понимания данного варианта реализации, были опущены для упрощения фиг. 1.
Электрически нагреваемая образующая аэрозоль система 100 содержит образующее аэрозоль устройство, имеющее корпус 10 и образующее аэрозоль изделие 20, например табачную палочку. Образующее аэрозоль изделие 20 включает в себя образующий аэрозоль субстрат, который вдавлен внутрь корпуса 10 таким образом, чтобы находиться в термической близости от нагревателя 30. Образующий аэрозоль субстрат будет высвобождать ряд летучих соединений при различных температурах. Путем регулирования максимальной рабочей температуры электрически нагреваемой образующей аэрозоль системы 100 обеспечивают возможность управления селективным высвобождением нежелательных соединений благодаря предотвращению высвобождения выбранных летучих соединений.
Внутри корпуса 10 находится источник 40 электропитания, например перезаряжаемая литий-ионная батарея. Управляющая схема 50 соединена с нагревателем 30, источником 40 электропитания, индикатором 60 замены, например источником света, дисплеем или звуковым сигнализатором, и с памятью 70. Управляющая схема 50 управляет подачей питания на нагреватель 30 с целью регулирования его температуры. Обычно образующий аэрозоль субстрат нагревают до температуры от 250 до 450 градусов по Цельсию.
На фиг. 2 показано схематичное поперечное сечение переднего конца образующего аэрозоль устройства того типа, который показан на фиг. 1, с нагревателем 30, вставленным в образующее аэрозоль изделие 20, которое в данном варианте реализации представляет собой курительное изделие. Образующее аэрозоль устройство показано во взаимодействии с образующим аэрозоль изделием 20 для употребления этого образующего аэрозоль изделия 20 пользователем.
Корпус 10 образующего аэрозоль устройства образует полость, открытую на ближнем конце (или мундштучном конце), для размещения образующего аэрозоль изделия 20 для его употребления. Дальний конец полости перекрыт нагревательным узлом 32, содержащим нагреватель 30 и держатель 34 нагревателя. Нагреватель 30 удерживается с помощью держателя 34 нагревателя таким образом, что активная зона нагрева нагревателя расположена внутри указанной полости. Активная зона нагрева нагревателя 30 расположена внутри дальнего конца образующего аэрозоль изделия 20, когда это образующее аэрозоль изделие 20 полностью размещено внутри указанной полости.
Нагреватель 30 выполнен в форме лезвия, заканчивающегося острием. Иначе говоря, длина нагревателя больше, чем его ширина, которая больше, чем его толщина. Первая и вторая грани нагревателя образованы поперечным и продольным направлениями нагревателя.
Иллюстративное образующее аэрозоль изделие, показанное на фиг. 2, может быть описано следующим образом. Образующее аэрозоль изделие 20 содержит четыре элемента: образующий аэрозоль субстрат 22, поддерживающий элемент, например полую трубку 24, секцию 26 переноса и мундштучный фильтр 28. Указанные четыре элемента расположены последовательно, выровнены по одной оси и объединены сигаретной бумагой 29 с образованием стержня. В собранном виде изделие, образующее аэрозоль, имеет длину 45 миллиметров и диаметр 7 миллиметров.
Образующий аэрозоль субстрат содержит пачку гофрированного восстановленного листового табака, завернутую в фильтровальную бумагу (не показана) с образованием заглушки. Указанный восстановленный листовой табак содержит одно или более образующих аэрозоль веществ, таких как глицерин.
Полая трубка 24 расположена в непосредственной близости от образующего аэрозоль субстрата 22 и выполнена из ацетилцеллюлозной трубки. Трубка 24 имеет отверстие диаметром 3 миллиметра. Одна из функций полой трубки 24 состоит в размещении образующего аэрозоль субстрата 22 в направлении дальнего конце стержня таким образом, чтобы обеспечить возможность контакта субстрата с нагревателем. Полая трубка 24 действует так, чтобы предотвратить смещение образующего аэрозоль субстрата 22 вдоль стержня в направлении мундштучной части, когда нагреватель вставляют в образующий аэрозоль субстрат 22.
Секция 26 переноса содержит тонкостенную трубку длиной 18 миллиметров. Секция 26 переноса обеспечивает возможность прохождения летучих веществ, высвобождающихся из субстрата 22, вдоль изделия в направлении мундштучного фильтра 28. Летучие вещества могут охлаждаться внутри секции переноса с образованием аэрозоля.
Мундштучный фильтр 28 представляет собой обычный мундштучный фильтр, выполненный из ацетилцеллюлозы и имеющий длину примерно 7,5 миллиметров.
Вышеуказанные четыре элемента объединены путем плотного обертывания в сигаретную бумагу 29. Бумага в этом конкретном варианте реализации представляет собой стандартную сигаретную бумагу, имеющую стандартные свойства или классификацию. Бумага в этом конкретном варианте реализации представляет собой обычную сигаретную бумагу. Граница между бумагой и каждым из указанных элементов задает местоположение этих элементов и ограничивает собой образующее аэрозоль изделие 20.
Когда образующее аэрозоль изделие 20 вдавливают в указанную полость, клиновидное острие нагревателя 30 взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом 22. В результате приложения силы к образующему аэрозоль изделию нагреватель проникает внутрь образующего аэрозоль субстрата 22. Когда образующее аэрозоль изделие 20 надлежащим образом взаимодействует с образующим аэрозоль устройством, нагреватель 30 вставляется в образующий аэрозоль субстрат 22. Когда нагреватель активирован, образующий аэрозоль субстрат 22 нагревается и происходит образование или выделение летучих веществ. Когда пользователь затягивается через мундштучный фильтр 28, воздух втягивается в образующее аэрозоль изделие, и летучие вещества конденсируются с образованием вдыхаемого аэрозоля. Этот аэрозоль поступает через мундштучный фильтр 28 образующего аэрозоль изделия в рот пользователя.
На фиг. 3 показано напряжение на клеммах источника 40 электропитания как функция времени во время использования образующего аэрозоль устройства 100. Кривая 300 показывает напряжение в случае, если источник 40 электропитания является новым. Кривая 305 показывает напряжение в случае, когда срок службы источника 40 электропитания близится к завершению. Обе кривых 300, 305 показывают заметное начальное падение напряжения, которое переходит в медленное устойчивое снижение напряжения. Как видно из кривой 305, падение напряжения тем выше, чем больше износ источника 40 электропитания. Это обусловлено повышением внутреннего сопротивления источника 40 электропитания.
На фиг. 4 показан пример способа управления, который может быть осуществлен с помощью управляющей схемы для диагностики необходимости замены источника электропитания и для информирования пользователя о необходимости замены. Этот способ начинают на этапе 400 каждый раз, когда используется образующее аэрозоль устройство 100. На этапе 405 управляющая схема 50 измеряет напряжение («V») на клеммах источника 40 электропитания во время использования образующего аэрозоль устройства 100 и сравнивает измеренное напряжение с пороговым значением напряжения для определения того, упало ли напряжение V ниже порогового напряжения в какой-либо момент времени. Указанное пороговое значение напряжения показано пунктирной линией 310 на фиг. 3. Если напряжение V не упало ниже порогового напряжения в какой-либо момент времени во время работы или «рабочего сеанса» устройства 100, в способе переходят к этапу 415, как это показано посредством этапа 410 принятия решения. На этапе 415 управляющая схема 50 генерирует сигнал «отсутствия ошибки», который сохраняют в памяти 70. Если напряжение V упало ниже порогового напряжения в какой-либо момент времени во время конкретного рабочего сеанса, в способе переходят к этапу 420, на котором управляющая схема 50 снижает до нуля питающую мощность, подаваемую от источника 40 электропитания на нагреватель 30. Затем в способе переходят к этапу 425, на котором управляющая схема 50 генерирует сигнал «ошибки из-за низкого напряжения» для индикации того, что рабочий сеанс был прерван из-за низкого напряжения в источнике 40 электропитания, и сохраняет этот сигнал в памяти 70. Сигналы «отсутствия ошибки» и «ошибки из-за низкого напряжения», хранящиеся в памяти 70 во время этапов 415 и 425 способа для каждого сеанса использования устройства, комбинируют для генерирования журнала использования устройства 100. Указанный журнал использования показывает, сколько рабочих сеансов устройства 100 было прервано из-за низкого напряжения и сколько было выполнено без обнаружения каких-либо ошибок. По мере износа источника 40 электропитания количество прерванных рабочих сеансов будет, очевидно, возрастать, и это будет выражаться в количестве сигналов «ошибки из-за низкого напряжения» во время самых последних рабочих сеансов устройства. На этапе 430 управляющая схема 50 обращается к журналу использования в памяти 70 для определения того, превысило ли количество сигналов «ошибки из-за низкого напряжения» («Х») пороговое количество сигналов ошибки в течение установленного количества рабочих сеансов («N») устройства. На этапе 435 разветвляют способ в зависимости от того, превысила ли величина Х пороговое количество сигналов ошибки. Если величина Х превысила пороговое количество сигналов ошибки, в способе переходят к этапу 440, на котором управляющая схема 50 активирует индикатор 60 замены для сигнализации пользователю о необходимости замены источника 40 электропитания. Затем завершают способ на этапе 445. Если количество Х сигналов «ошибки из-за низкого напряжения» не превысило порог, управляющая схема 50 определяет, что срок службы источника 40 электропитания еще не истек, и завершают способ на этапе 445 без активации индикатора 60 замены.
Наряду с обеспечением возможности диагностики схемой 50 необходимости замены источника 40 электропитания и возможности сигнализации об этом пользователю, журнал использования, хранящийся в памяти 70, может также быть полезен для пользователя, если он сделан доступным для внешнего устройства, например, чтобы обеспечить возможность просмотра пользователем этого журнала использования посредством веб-приложения. Образующее аэрозоль устройств 100 может включать в себя любые подходящие средства вывода данных для соединения с внешним устройством, чтобы обеспечить возможность экспорта журнала использования на внешнее устройство и, возможно, дальнейшей ретрансляции на другие внешние устройства обработки или хранения данных. Например, образующее аэрозоль устройство 100 может включать в себя беспроводной блок радиосвязи или гнездо универсальной последовательной шины (USB), соединяемое с управляющей схемой 50. В качестве альтернативы, образующее аэрозоль устройство 100 может быть выполнено с возможностью передачи данных об использовании из памяти 70 на внешнюю память в устройстве зарядки батареи в случае перезарядки образующего аэрозоль устройства. Указанное устройство зарядки батареи может обеспечивать память большей емкости для более долговременного хранения данных об использовании и может быть впоследствии подключено к подходящему устройству обработки данных или к сети связи.
Вышеописанные примерные варианты являются иллюстративными, но не ограничительными. Благодаря рассмотренным выше примерным вариантам, другие варианты, соответствующие вышеописанным примерным вариантам, также должны быть понятны специалистам с обычной квалификацией в данной области техники.