ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ
ELECTRONIC AEROSOL PROVIDING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электронным системам предоставления аэрозоля, таким как системы доставки никотина (например, электронные сигареты и т.п.).
Уровень техники
Электронные системы получения аэрозоля, такие как электронные сигареты (е-сигареты), в общем, содержат резервуар исходной жидкости, состав которой обычно включает в себя никотин, и из которой получают аэрозоль, например, путем теплового испарения. Как вариант, также для выработки аэрозоля посредством испарения при нагреве без горения можно использовать гель или твердый материал, такой как обработанный или необработанный табачный лист. В более широком смысле можно считать, что такая система содержит полезный груз, который необходимо превращать в аэрозоль. Таким образом, источник аэрозоля для системы получения аэрозоля может содержать нагреватель, имеющий нагревательный элемент, устроенный так, чтобы принимать полезный груз, например, через фитиль под действием капиллярного эффекта, или посредством теплопроводности. Когда пользователь вдыхает через устройство, электрическая энергия подается на нагревательный элемент, чтобы испарить полезный груз вблизи нагревателя с целью получения аэрозоля для вдыхания пользователем. Такие устройства обычно оснащены одним или несколькими впускными отверстиями для воздуха, расположенными на расстоянии от мундштука системы. Когда пользователь всасывает через мундштук, соединенный с концом системы, воздух втягивается через впускные отверстия и проходит через источник аэрозоля. Имеется путь, соединяющий источник аэрозоля с отверстием в мундштуке, так что воздух, протягиваемый через источник аэрозоля, проходит вдоль этого пути до отверстия мундштука, перенося с собой некоторое количество аэрозоля от его источника. Воздух, переносящий аэрозоль, выходит из системы предоставления аэрозоля через отверстие мундштука для вдыхания пользователем.
Обычно электрический ток подается на нагреватель, когда пользователь делает затяжку через устройство. Электрический ток подается на нагреватель, например, резистивный нагревательный элемент, в ответ либо на срабатывание датчика потока воздуха, находящегося вдоль пути протекания, когда пользователь затягивается, либо в ответ на активацию кнопки пользователем. Создаваемая нагревательным элементом теплота испаряет состав. Высвобожденный пар смешивается с воздухом, втягиваемым через устройство при затяжке, образуя аэрозоль. Когда пользователь заканчивает затягиваться (при падении потока воздуха или при падении давления), датчик потока или давления отключает электрический нагреватель, прерывая электрический ток.
Тем не менее, чтобы обеспечить соответствующий опыт, необходимо обеспечить быстрое испарение полезного груза, когда пользователь активирует систему, а это, в свою очередь, требует быстрой активации нагревателя. Однако это истощает батарею системы быстрее, чем в случае, когда нагреватель активируется медленнее. Кроме того, быстрая активация нагревателя противоречит некоторым используемым типам нагревателей, например, таким как расположенный на расстоянии от полезного груза нагреватель с резистивным нагревательным элементом, выработанное в котором тепло передается на полезный груз в течение конечного периода времени посредством теплопередачи вдоль проводника тепла.
Изобретение направлено на решение некоторых из этих проблем.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является электронная система предоставления пара в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Другим объектом изобретения является способ получения пара в соответствии с пунктом 10 формулы изобретения.
Варианты осуществления изобретения поясняются чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично (по частям) показана электронная система предоставления пара, такая как электронная сигарета, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 2 – основная часть электронной сигареты, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 – испарительная часть электронной сигареты, показанной на фиг. 1;
на фиг. 4 – схема, показывающая некоторые аспекты выполнения одного конца основной части электронной сигареты, показанной на фиг. 1;
на фиг. 5A – график изменения характеристик сигнала;
на фиг. 5B – применение дисперсии для регулировки режима предварительного нагрева;
на фиг. 6A и 6B показаны изменения градиента нагрева в ответ на появление благоприятных характеристик сигнала;
на фиг. 7 – схематично показана электронная система предоставления пара в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 8 – блок-схема способа предоставления пара в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Далее представлены различные аспекты и особенности некоторых вариантов осуществления изобретения, которые могут быть реализованы обычным способом, и для краткости они подробно не описываются. Должно быть понятно, что некоторые аспекты и особенности устройств и способов, которые подробно не описаны, могут быть реализованы любыми обычными технологиями, предназначенными для их реализации.
Как указано выше, изобретение относится к системе предоставления аэрозоля, такой как электронная сигарета. В дальнейшем иногда используется термин «электронная сигарета», взаимозаменяемый с термином «система предоставления аэрозоля (пара)».
На фиг. 1 схематично показана электронная система предоставления пара, такая как электронная сигарета 10 (не в масштабе). Электронная сигарета имеет в целом цилиндрическую форму, проходящую вдоль продольной оси, обозначенной пунктирной линией LA, и содержит два основных компонента, а именно, основную часть 20 и картомайзер 30. Картомайзер включает в себя внутреннюю камеру, содержащую полезный груз, например, такой как никотин в виде раствора, геля или матрицы, или блок растительного материала, испаритель (такой как нагреватель) и мундштук 35. Упоминания никотина в дальнейшем следует понимать как всего лишь пример, и его можно заменить любым другим подходящим полезным грузом. Аналогично, упоминания «резервуара» можно рассматривать как синоним любого подходящего полезного груза. Полезный груз может принимать вид любой подходящей структуры для удержания никотина до тех пор, пока не потребуется доставить его к испарителю. Также следует понимать, что в других реализациях полезный груз может быть непосредственно вставлена в устройство (а не содержаться в картомайзере 30). Например, полезный груз может принимать вид табачного стержня, обернутого в бумагу или аналогичный материал, или полезный груз может быть нанесен на одну сторону плоской бумаги/карты. Соответственно, может быть выбран механизм испарения полезного груза. В качестве примера в дальнейшем будет рассматриваться картомайзер 30.
Испаритель предназначен для испарения жидкости (или в более общем случае полезного груза), которая содержит никотин, а картомайзер 30 также включает в себя фитиль или аналогичное приспособление для транспортировки небольшого количества жидкости из резервуара к месту испарения на испарителе или рядом с ним. В дальнейшем нагреватель используется в качестве конкретного примера испарителя. Как вариант, нагреватель может содержать нагревательный элемент в виде электрического сопротивления, которое расположено на расстоянии от полезного груза, и теплопроводный компонент, который передает теплоту от нагревательного элемента к месту испарения. Тем не менее, следует понимать, что можно использовать другие виды испарителя (например, ультразвуковые), и при упоминании нагревателя можно считать, что он включает в себя любые подходящие виды испарителя.
Основная часть 20 содержит аккумулятор или батарею для подачи питания на электронную сигарету 10 и схемную плату для осуществления общего управления электронной сигаретой.
Обычно, когда нагреватель получает энергию от батареи под управлением схемной платы, нагреватель испаряет полезный груз, и пользователь вдыхает пар через мундштук 35. В некоторых конкретных вариантах осуществления изобретения основная часть также содержит устройство 265 ручной активации, например, кнопку, переключатель или сенсорную кнопку, расположенную снаружи основной части.
Тем не менее, как было отмечено выше, чтобы откликаться на активацию пользователем, когда температуру нагревателя необходимо очень быстро поднять выше температуры испарения полезной нагрузки, что потенциально требует более высокого тока разряда или пикового тока, обычно более высокие пиковые токи или разряды снижают общую емкость батареи или эффективную емкость для данной геометрии элементов питания или их химического состава.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения нагреватель предварительно нагревают до температуры ниже температуры испарения полезного груза, так что затем требуется меньшее увеличение температуры, чтобы в ответ на активацию пользователем достичь температуры испарения. В результате можно получить более высокую скорость реакции, избегая при этом повышенного истощения батареи из-за быстрого нагрева от температуры окружающей среды до рабочей температуры.
Однако такой подход, в свою очередь, потенциально может привести к растрате энергии из-за слишком раннего предварительного нагрева нагревателя или когда пользователь фактически не активирует устройство впоследствии. Каждое такое действие предварительного нагрева требует питания от батареи и, следовательно, потенциально может использовать больше энергии, чем экономится в момент самой активации.
В связи с этим, желательно сократить длительность промежутка времени, когда происходит предварительный нагрев, и также предпочтительно сократить число выполнений предварительного нагрева в ответ на ложное обнаружение предстоящей активации пользователем.
Далее рассматриваются устройства и способы для решения или устранения этих проблем.
Основную часть 20 и картомайзер 30 можно отсоединить друг от друга, отделяя в направлении продольной оси LA, как показано на фиг. 1, но когда устройство 10 используется, они соединены между собой посредством соединения, схематично обозначенного на фиг. 1 позициями 25А и 25В, обеспечивая механическое и электрическое соединение между основной частью 20 и картомайзером 30. Электрический разъем 25B на основной части 20, который используется для соединения с картомайзером 30, также служит в качестве гнезда для подключения зарядного устройства (не показано), когда основная часть 20 отсоединена от картомайзера 30. Другой конец зарядного устройства может быть вставлен в USB-разъем для зарядки аккумулятора в корпусе 20 электронной сигареты 10. В других реализациях может иметься кабель для непосредственного соединения между электрическим разъемом 25B на основной части 20 и USB-разъемом.
Электронная сигарета 10 содержит одно или несколько отверстий (не показаны на фиг. 1) для впуска воздуха. Эти отверстия соединены с каналом для воздуха, проходящим через электронную сигарету 10 к мундштуку 35. Когда пользователь вдыхает через мундштук 35, воздух всасывается в этот воздушный канал через одно или несколько воздухозаборных отверстий, которые соответствующим образом расположены на внешней части электронной сигареты. Когда нагреватель активирован для испарения жидкости из картриджа, воздушный поток проходит через пар и смешивается с ним, и эта смесь воздуха и пара затем выходит через мундштук 35 и вдыхается пользователем. За исключением одноразовых устройств картомайзер 30 можно отсоединить от корпуса 20 и утилизировать, когда запас жидкости будет израсходован (и заменить другим картомайзером при необходимости).
Понятно, что электронная сигарета 10, показанная на фиг. 1, представлена в виде примера, и можно использовать различные другие реализации. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения картомайзер 30 выполнен в виде двух раздельных компонентов, а именно: картриджа с резервуаром и мундштуком (который можно заменить, когда жидкость из резервуара будет израсходован), и испарителя, содержащего нагреватель (который обычно сохраняют). В качестве другого примера, зарядное устройство можно подключить к дополнительному или альтернативному источнику энергии, такому как прикуриватель автомобиля.
На фиг. 2 схематично (упрощенно) показана основная часть 20 электронной сигареты 10, показанной на фиг. 1, в продольном разрезе плоскостью, проходящей через продольную ось LA электронной сигареты 10. Следует отметить, что различные компоненты и детали основной части, например, провода и более сложные формы, на фиг. 2 опущены для ясности.
Основная часть 20 включает в себя батарею или аккумулятор 210 для питания электронной сигареты 10 в ответ на активацию устройства пользователем. Кроме того, корпус 20 включает в себя блок управления (не показан на фиг. 2), например, микросхему, такую как специализированная интегральная схема (ASIC) или микроконтроллер, для управления электронной сигаретой 10. Микроконтроллер или ASIC включает в себя ЦП или микропроцессор. Действиями ЦП и других электронных компонентов, в общем, по меньшей мере частично управляются с помощью программ, выполняемых на ЦП (или другом компоненте). Такие программы могут храниться в энергонезависимой памяти, такой как ROM, которая может быть встроена в сам микроконтроллер или выполнена в виде отдельного компонента. При необходимости ЦП может осуществлять доступ к ROM для загрузки отдельных программ. Микроконтроллер также содержит соответствующий интерфейс связи (и управляющее программное обеспечение) для соответствующей связи с другими устройствами в основной части 10.
Основная часть 20 также включает в себя колпачок 225, закрывающий и защищающий дальний конец электронной сигареты 10. Обычно в колпачке 225 или около него выполнено воздухозаборное отверстие, чтобы воздух мог попадать в основную часть 20, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук 35. Блок управления или ASIC может быть расположен вдоль батареи 210 или на одном ее конце. В некоторых вариантах осуществления изобретения ASIC присоединена к датчику 215 для обнаружения вдоха через мундштук 35 (или, как вариант, датчик 215 может быть выполнен на самой ASIC). Имеется путь прохождения воздушного потока от впуска воздуха сквозь электронную сигарету через датчик 215 воздушного потока и нагреватель (в испарителе или картомайзере 30) к мундштуку 35. Таким образом, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук электронной сигареты, ЦП детектирует такой вдох на основе информации от датчика 215 воздушного потока. Поэтому, понятно, что датчик воздушного потока может выступать в качестве альтернативного или дополнительного механизма активации электронной сигареты, когда вдох пользователя генерирует сигнал от датчика воздушного потока, который превышает предварительно заданный порог активации.
В частности, в устройстве может быть реализован датчик потока воздуха, который приводит к тому, что блок управления будет давать команду на подачу питания на испаритель для испарения полезного груза при осуществлении вдоха через устройство. В этих вариантах осуществления использование датчика воздушного потока упрощает активацию устройства пользователем. Основная часть 20 включает в себя блок 215 датчиков, расположенный в воздушном пути, проходящем через основную часть 20 от впуска воздуха до выпуска воздуха (к испарителю), или рядом с ним. Блок 215 датчиков может включать в себя датчик перепада давления и датчик 563 температуры (также расположенный в воздушном пути или рядом с ним). Тем не менее, понятно, что блок 215 датчиков может включать в себя датчик перепада давления без датчика температуры или может включать в себя устройство измерения потока воздуха, чтобы непосредственно измерять поток воздуха (а не перепад давления). Таким образом, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук электронной сигареты, блок управления детектирует такой вдох на основе информации от датчика перепада давления. В ответ на это детектирование вдоха ЦП подает питание на нагреватель, который, нагревает и испаряет полезный груз для того, чтобы пользователь мог его вздохнуть.
На противоположном от колпачка 225 конце основной части 20 находится разъем 25В для соединения основной части 20 с картомайзером 30. Разъем 25В обеспечивает механическое и электрическое соединение основной части 20 с картомайзером 30. Разъем 25В включает в себя электрический соединитель 240 основной части, который является металлическим (в некоторых случаях посеребренным), образующий один контакт для электрического соединения (положительного или отрицательного) с картомайзером 30. Разъем 25В также включает в себя электрический контакт 250, образующий второй контакт для электрического соединения с картомайзером 30, имеющий противоположную первому контакту, то есть соединителю 240, полярность. Электрический контакт 250 установлен на винтовой пружине 255. Когда основная часть 20 присоединяется к картомайзеру 30, разъем 25А на картомайзере 30 давит на электрический контакт 250, сжимая пружину в осевом направлении, т.е. в направлении, параллельном продольной оси LA. Ввиду упругости пружины 255 это сжатие способствует прижатию электрического контакта 250 к разъему 25А картомайзера 30, гарантируя тем самым надежное электрическое соединение между основной частью 20 и картомайзером 30. Электрический соединитель 240 основной части и электрический контакт 250 разделены опорой 260, выполненной из непроводящего материала (например, из пластика), чтобы обеспечить хорошую изоляцию между двумя электрическими контактами. Опора 260 имеет такую форму, чтобы способствовать взаимному механическому сцеплению разъемов 25А и 25В.
Как отмечено выше, снаружи основной части 20 может быть расположена кнопка 265, которая представляет собой вид устройства 265 ручной активации. Кнопка 265 может быть реализована с использованием любого подходящего механизма, который может быть вручную активирован пользователем, например, в виде механической кнопки или переключателя, емкостного или резистивного датчика касания и т.п. Также понятно, что устройство 265 ручной активации может быть расположено снаружи корпуса картомайзера 30, а не снаружи основной части 20. В этом случае устройство 265 ручной активации может быть соединено с ASIC через разъемы 25A, 25B. Кнопка 265 также может быть расположена на конце основной части 20, на месте колпачка 225 (или в дополнение к нему).
На фиг. 3 схематично показан картомайзер 30 электронной сигареты 10 по фиг. 1 в продольном разрезе плоскостью, проходящей через продольную ось LA электронной сигареты 10. Следует отметить, что различные компоненты и детали основной части, например, провода и более сложные формы, на фиг. 3 опущены для ясности.
Картомайзер 30 включает в себя воздушный канал 355, проходящий вдоль центральной (продольной) оси картомайзера 30 от мундштука 35 до разъема 25А, соединяющего картомайзер 30 с корпусом 20. Резервуар 360 с жидкостью расположен вокруг воздушного канала 335. Этот резервуар 360 может быть реализован, например, в виде ваты или пены, пропитанной жидкостью. Картомайзер 30 также включает в себя нагреватель 365 для нагрева жидкости из резервуара 360 для получения пара, проходящего через воздушный канал 355 и мундштук 35 в ответ на вдох пользователя через электронную сигарету 10. Питание нагревателя осуществляется по проводам 366 и 367, которые, в свою очередь, соединены с противоположными полюсами (положительным и отрицательным или наоборот) батареи 210 в основной части 20 через разъем 25А (подробности прохождения проводов между проводами 366 и 367 питания и разъемом 25А на фиг. 3 опущены).
Разъем 25А включает в себя внутренний электрод 375, который может быть посеребренным или выполненным из другого подходящего металла или проводящего материала. Когда картомайзер 30 соединяют с основной частью 20, внутренний электрод 375 контактирует с электрическим контактом 250 основной части 20, чтобы обеспечить первый электрический путь между картомайзером 30 и основной частью 20. В частности, когда разъемы 25А и 25В сцеплены, внутренний электрод 375 давит на электрический контакт 250, сжимая винтовую пружину 255, гарантируя тем самым хороший электрический контакт между внутренним электродом 375 и электрическим контактом 250.
Внутренний электрод 375 окружен изолирующим кольцом 372, которое может быть выполнено из пластика, резины, силикона или любого другого подходящего материала. Изолирующее кольцо окружено соединителем 370 картомайзера, который может быть посеребренным или выполненным из другого подходящего металла или проводящего материала. Когда картомайзер 30 соединяют с корпусом 20, соединитель 370 картомайзера контактирует с соединителем 240 основной части 20, образуя второй электрический путь между картомайзером 30 и основной частью 20. Другими словами, внутренний электрод 375 и картомайзер 370 выполняют функцию положительного и отрицательного контактов (или наоборот) для подачи соответствующим образом питания от батареи 210 в основной части 20 нагревателю 365 в картомайзере 30 по проводам 366 и 367 питания.
Соединитель 370 картомайзера содержит два выступа или лапки 380А, 380В, которые отходят в противоположных направлениях от продольной оси электронной сигареты 10. Эти лапки используются для образования байонетного соединения в сочетании с соединителем 240 основной части для соединения картомайзера 30 с основной частью 20. Байонетное соединение обеспечивает безопасное и надежное соединение картомайзера 30 с основной частью 20, так что картомайзер и основная часть удерживаются в фиксированном положении друг относительно друга с минимумом колебаний или изгибов, а вероятность какого-либо случайного разъединения очень мала. В то же время байонетное соединение обеспечивает простое и быстрое соединение и разъединение путем вставки и поворота для соединения и поворота (в обратном направлении) с последующим извлечением для разъединения. Понятно, что в других вариантах выполнения может применяться другая форма соединения основной части 20 с картомайзером 30, например, в виде защелки или резьбового соединения.
На фиг. 4 схематично показаны некоторые детали разъема 25В на конце основной части 20 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения (но для ясности опущена большая часть внутренней конструкции разъема, показанной на фиг. 2, например, опора 260). В частности, на фиг. 4 показан внешний кожух 201 основной части 20, который имеет форму по существу цилиндрической трубы. Этот внешний кожух 201 может, например, содержать внутреннюю трубку из металла с внешним покрытием из бумаги или подобного материала. Внешний кожух 201 также может содержать устройство 265 ручной активации (не показано на фиг. 4), чтобы устройство 265 ручной активации было легко доступно пользователю.
Соединитель 240 основной части выступает от этого внешнего кожуха 201 и, как показано на фиг. 4, содержит две основные части: стержневую часть 241 в виде полой цилиндрической трубки, размер которой соответствует внутреннему размеру внешнего кожуха 201 основной части 20, и выступающую часть 242, направленную радиально наружу от главной продольной оси LA электронной сигареты. Стержневая часть 241 соединителя 240 там, где стержневая часть не перекрывается с внешним кожухом 201, окружает муфта или рукав 290, который также имеет форму цилиндрической трубки. Муфта 290 удерживается между выступающей частью 242 соединителя 240 и внешним кожухом 201 основной части, которые предотвращают перемещение муфты 290 в осевом направлении (т.е. параллельно оси LA). При этом муфта 290 может свободно поворачиваться вокруг стержневой части 241 (и, следовательно, вокруг оси LA).
Как указано выше, колпачок 225 имеет воздухозаборное отверстие, чтобы воздух мог проходить, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук 35. Однако в некоторых вариантах выполнения большая часть воздуха, поступающего в устройство при вдохе пользователя проходит через муфту 290 и соединитель 240 основной части, как показано двумя стрелками на фиг. 4.
Электронная сигарета, показанная на фиг. 1-4, представляет собой иллюстративный пример выполнения электронной системы предоставления пара, но ограничивающей изобретение.
В одном варианте осуществления изобретения электронная сигарета может содержать один или несколько датчиков. Датчики могут принимать множество различных форм, включая обнаружение активации нажатием в виде упомянутой кнопки 265, обнаружение вдоха, например, с использованием указанного детектора 215 вдоха (воздушного потока), один или несколько датчиков касания (не показаны), акселерометр и/или гироскопический датчик (не показан), фоторезистор, солнечный элемент или другой светочувствительный элемент (не показан), гальванический датчик кожи (не показан) или любой другой датчик, предназначенный для обнаружения взаимодействия пользователя с электронной сигаретой, такой как альтиметр (не показан) или камера (не показана).
Как осуждалось выше, нагревателю требуется некоторое количество времени для нагрева от текущей температуры окружающей среды до рабочей температуры, при которой происходит испарение полезного груза. Таким образом, чтобы минимизировать время между активацией электронной сигареты и испарением полезного груза, можно предварительно нагреть нагреватель до температуры близкой к температуре испарения полезного груза, но ниже нее, так что количество времени, требуемое для нагрева от температуры близкой к температуре испарения до рабочей температуры, намного меньше, чем время, необходимое для нагрева нагревателя от температуры окружающей среды.
В качестве первого приближения можно предположить, что температура окружающей среды составляет около 15-30°С, так как большинство людей держат свое устройство рядом с собой, и сами находятся в этом температурном диапазоне. Колебания вокруг этой температуры можно полагать небольшими по сравнению с температурой испарения.
Ясно, что также желательно не держать нагреватель при температуре близкой к температуре испарения дольше, чем необходимо, так как это приводит к расходованию энергии из батареи. В идеале предварительный нагрев нагревателя необходимо начинать за время, предшествующее активации электронной сигареты, равное времени, необходимому для нагрева от температуры окружающей среды до температуры, близкой к температуре испарения.
Скорость изменения температуры нагревательного элемента в зависимости от подводимого к нему току может быть либо рассчитана, либо определена эмпирически для устройства, так что время, необходимое для достижения температуры, близкой к температуре испарения, может быть известно заранее, рассчитано или найдено по таблице либо исходя из текущей измеренной температуры, либо из того, как долго нагреватель уже был активирован при заданном токе.
Идеальное ожидание активации пользователем обеспечит самый быстрый отклик на активацию без дополнительного расхода заряда батареи. Более ранний предварительный нагрев истощает срок службы батареи при поддерживании нагревателя при температуре, близкой к температуре испарения, в то время как более поздний предварительный нагрев увеличивает задержку после активации до того, как произойдет испарение.
В качестве альтернативы или дополнения к предварительному нагреву электронной сигареты до температуры чуть ниже температуры испарения, в одном варианте осуществления изобретения устройство нагревают или дополнительно нагревают до рабочей температуры, и оно создает аэрозоль перед тем, как пользователь активно затянется через устройство. В этом случае аэрозоль эффективно сохраняется в полости устройства или внутри расходного материала в ожидании вдоха/активации.
Опять же, идеальное ожидание активации пользователем обеспечило бы самый быстрый отклик на активацию без дополнительного расхода заряда батареи, в данном случае, максимальное предварительно определенное количество/период испарения, соответствующий тому, который может удерживать устройство до того, как возникнет неприемлемый уровень конденсации.
В более общем плане, если электронная сигарета создает требуемый аэрозоль в течение более длительного периода времени, чем это обычно приемлемо для пользователя, то варианты осуществления настоящего изобретения могут прогнозировать активацию пользователем, так что электронная сигарета может генерировать аэрозоль в течение потенциально более длительного периода (например, путем предварительного нагрева и/или предварительного испарения, как указано выше), чтобы потребителю казалось, что аэрозоль доступен по запросу. Тогда электронная сигарета может специально создавать требуемый аэрозоль в течение более длительного периода, чтобы снизить требования к батарее, такие как пиковый ток.
Варианты осуществления изобретения стремятся приблизить такое идеальное ожидание.
В одном из вариантов осуществления изобретения блок управления, работающий под соответствующей командой программного обеспечения, приспособлен для предварительного нагрева нагревателя до температуры ниже температуры испарения полезной нагрузки в определенный момент времени, чтобы заставить нагреватель достигнуть температуры, близкой к температуре испарения, в момент преднамеренной активации электронной сигареты пользователем, так что электронная сигарета кажется очень чувствительной, при этом ограничивают количество энергии, используемой для поддержания нагревателя при температуре, близкой к температуре испарения, до того, как произойдет активация.
Для этого блок управления приспособлен для обнаружения временных корреляций между сигналами, выводимыми с одного или нескольких датчиков электронной сигареты, и моментом активации пользователем.
Например, если нагревателю требуется 0,3 секунды для достижения температуры, близкой к температуре испарения при предпочтительной нагрузке на батарею, а пользователь обычно подносит электронную сигарету ко рту за 0,5 секунды до затяжки, то в идеале блок управления может начать предварительный нагрев через 0,2 секунды после того, как пользователь подносит электронную сигарету ко рту.
Корреляция между сигналами и моментом активации пользователем, вероятно, будет отличаться от пользователя к пользователю, а также, вероятно, будет отличаться в зависимости от источника сигнала, как с точки зрения прогностической ценности, так и с точки зрения временной дисперсии между характеристикой соответствующего сигнала и моментом активации.
Например, определение с помощью акселерометра того, находится ли электронная сигарета в горизонтальном положении (как, вероятно, бывает в случае, когда пользователь кладет электронную сигарету в рот), может иметь низкую корреляцию с активацией для пользователя, у которого электронная сигарета лежит в сумке, но может иметь высокую корреляцию с активацией для пользователя, который держит свою электронную сигарету в кармане практически вертикально. Таким образом, только во втором варианте использования сигнал от акселерометра имеет потенциальную прогностическую способность.
Между тем, в обоих случаях обнаружение акселерометром изменения высоты и/или дугообразного движения устройства, связанного со сгибанием локтя (например, указывающее на то, что пользователь перемещает устройство примерно от положения талии до положения рта) может сильно коррелировать с активацией для обоих эти пользователей. Аналогично, изменение ориентации вместе с характерным изменением высоты, связанным с использованием стоя или лежа, также может иметь высокую корреляцию с активацией.
Таким образом, порог корреляции можно дополнительно использовать для исключения определенных источников сигнала. Корреляция для одного источника может быть установлена путем выполнения взаимной корреляции между отдельными параметрами сигнала (или их конкретными характеристиками, например, находится ли электронная сигарета в горизонтальном положении) и моментами активации пользователем, с перерывом, указывающим на отсутствие активации. Взаимную корреляцию также можно использовать для выявления относительного времени передачи параметров сигнала (или конкретной характеристики сигнала) и момента активации пользователем. Между тем, время ожидания (которое указывает на отрицательную корреляцию) может быть выбрано разработчиком, например 1, 5, 10, 30 или 60 секунд, и может отличаться между датчиками.
Однако даже при наличии превышающей порог общей корреляции между характеристикой сигнала датчика и активацией в пределах окна ожидания, относительные моменты времени, выявленные взаимной корреляцией, могут быть настолько переменными, что они также негативно влияют на прогнозирующую способность данного сигнала.
Изменчивость по времени и, следовательно, прогностическая ценность сигнала для предварительной активации нагревателя также могут отличаться от пользователя к пользователю и от источника сигнала к источнику сигнала. Например, если один пользователь часто разговаривает, держа свою электронную сигарету во рту, то может быть большая разница между тем, когда электронная сигарета становится горизонтальной, и тем, когда пользователь ее активирует, и, следовательно, ограниченная прогностическая ценность сигнала акселерометра. Между тем, если другой пользователь кладет электронную сигарету в рот только для того, чтобы использовать ее, то может иметь место гораздо меньшая изменчивость, и, следовательно, большая прогностическая ценность сигнала акселерометра.
Следует понимать, что разные сигналы будут иметь различную прогностическую ценность в зависимости от того, как конкретный пользователь электронной системы предоставления пара взаимодействует с ней перед намеренной активацией устройства для вдоха.
Блок управления выполнен с возможностью выяснять, какие предпочтительные сигналы лучше всего предсказывают, когда пользователь активирует электронную сигарету (т.е. автоматически ранжировать и/или выбирать сигналы в зависимости от корреляции с активацией и/или в зависимости от изменчивости временных характеристик сигнала относительно момента активации), и использовать обнаружение одного или каждого предпочтительного сигнала для прогнозирования того, когда должна произойти активация устройства пользователем, соответственно, когда предварительно нагреть нагреватель, чтобы достичь температуры, близкой к температуре испарения, когда пользователь активирует устройство.
Для данного датчика или набора датчиков для сигналов, которые соответствуют базовому порогу корреляции, относительные значения времени могут быть сохранены для последних N случаев, когда характеристика сигнала предшествовала активации устройства, и можно вычислить среднее и дисперсию этих значений времени. Значение N может быть небольшим, но статистически значимым количеством образцов. Опять же, для исключения некоторых источников сигнала можно использовать порог дисперсии.
Впоследствии сигналы с наименьшей временной дисперсией могут быть выбраны в качестве наилучшего индикатора активации пользователем устройствао, поскольку в соответствии с измерениями они дают наиболее надежную взаимосвязь между характеристикой сигнала и моментом активации.
Когда впоследствии обнаруживается соответствующая характеристика сигнала от соответствующего датчика, может быть спрогнозировано ожидаемое время активации устройства пользователем в ответ на ранее рассчитанное относительное время между этой характеристикой сигнала и активацией устройства пользователем. Обычно это среднее значение времени. Тем не менее, это может быть одно стандартное отклонение от среднего значения в сторону более длительного периода времени, если приоритетным является повышение вероятности достижения температуры, близкой к температуре испарения, перед активацией (т.е. для уменьшения частоты возникновения ситуации, когда требуется повышенный разряд батареи), или одно стандартное отклонение от среднего значения в сторону более короткого периода времени, если приоритетным является снижение вероятности ожидания при температуре, близкой к температуре испарении перед активацией.
Далее приведены варианты, которые можно рассматривать как по отдельности, так и в любой подходящей комбинации.
В варианте осуществления изобретения для выбора различных состояний электронной сигареты можно использовать разные датчики.
Например, для определения взаимодействия между пользователем и электронной сигаретой можно проанализировать изображения с камеры на электронной сигарете или на смартфоне, сопряженном с электронной сигаретой. Физические взаимодействия (например, с точки зрения относительного положения головы пользователя, руки и/или электронной сигареты) могут использоваться для запуска процесса предварительного нагрева, в то время как упреждающие взаимодействия, которые не содержат физических взаимодействий (или параллельны им), например, взгляд пользователя на электронную сигарету, ориентация его головы или конфигурация рта, как вариант, могут ограничиваться выводом устройства из состояния ожидания или переходом из состояния предварительного нагрева в состояние предварительного испарения, в зависимости от обстоятельств (например, когда пользователь образует форму рта, указывающую на предстоящий контакт с мундштуком электронной сигареты).
Ранее было высказано предположение, что порог корреляции может быть применен к сигналам датчиков для определения того, существует ли достаточно сильная корреляция между сигналом и последующей активацией устройства пользователем, следовательно, в другом варианте осуществления может быть рассмотрена корреляция между двумя или более сигналами датчика и активацией устройства.
Например, в описанном выше сценарии, согласно которому электронную сигарету хранят в сумочке, которую регулярно поднимают и кладут, один акселерометр может плохо коррелировать с активацией. Однако, если рассматривать его в сочетании с сигналом от датчика освещенности или датчика касания, то он может иметь очень хорошую корреляцию с активацией. Таким образом, рассмотрение сигнала датчика для корреляции, а затем также для прогнозирования, может быть обусловлено наличием другого сигнала от другого датчика либо в тот же момент времени, либо в пределах промежутка времени, которое может быть определено эмпирически.
Помимо усиления, комбинации датчиков могут быть использованы для предотвращения или уменьшения ложных срабатываний. Например, акселерометр может иметь хорошую корреляцию, если сочетать его с обнаруженным контактом с кожей (например, когда он не в сумке), и поэтому корреляцию между ускорением и активацией можно ограничить тем моментом, когда был активен датчик касания, чтобы предотвратить ложные срабатывания.
Аналогично можно учитывать корреляцию между сигналом одного датчика и другими зависящими от ситуации данными и активацией устройства.
Например, акселерометр может обеспечить хорошую корреляцию с активацией сам по себе в определенное время дня или в определенные дни недели, например, когда пользователь находится дома или в офисе и поэтому не регулярно перемещает свою сумку (или не держит электронную сигарету в сумке). Таким образом, сигнал датчика можно оценивать по-разному в разное время и/или в разных местах (например, с помощью GPS в сопряженном мобильном телефоне), и соответственно можно создать разные профили корреляции для разных пользовательских контекстов, таких как дом, работа, путешествие, вечер, выходные и т. д.
В более общем плане электронная сигарета или сопряженное мобильное устройство может искать сочетания сигналов/индикаторов вместе с контекстами, чтобы найти те, в которых имеет место особенно высокая корреляция между одним или несколькими сигналами и/или индикаторами, как вариант для данного контекста, и активацией. Примеры, такие как акселерометр с датчиком освещенности или датчиком касания, и акселерометр в определенное время или в определенных местах, являются просто неограничивающими примерами.
Следует понимать, что одной из самых сильных корреляций с наименьшими отклонениями для активации пользователем может быть начало вдоха, создающее воздушный поток, измеряемый до того, как этот воздушный поток достигнет такого уровня, чтобы вызвать активацию электронной сигареты.
Тем не менее, этот сигнал, вероятно, появится очень близко к фактической активации устройства, потому что он фактически является частью начала активации пользователем.
Таким образом, прогноз, обеспечиваемый этой характеристикой сигнала, может быть слишком поздним для разогрева нагревателя от температуры окружающей среды до температуры, близкой к температуре испарения, без повышения расхода (тока от) батареи выше требуемого уровня.
Вместо этого блок управления может выбрать второй сигнал с наименьшей временной дисперсией, указанное время которого (среднее значение или на одно стандартное отклонение больше среднего) больше, чем известное или рассчитанное время нагрева нагревателя от температуры окружающей среды до температуры, близкой к температуре испарения, в предпочтительных условиях эксплуатации батареи.
В этом случае, как вариант, блок управления может нагревать нагреватель до более низкой температуры в ответ на второй сигнал, где эту более низкую температуру выбирают как температуру, от которой можно перейти к температуре, близкой к температуре испарения, в течение времени от обнаруженного начала вдоха до достижения порога воздушного потока, используемого для активации устройства.
На фиг. 5A и 5B приведено несколько характеристик сигнала, которые соответствуют критериям корреляции и дисперсии, при этом характеристика сигнала, появляющегося после предыдущей, имеет меньшую дисперсию (т.е. точность предсказания этих различных характеристик сигнала повышается по мере приближения к моменту активации), можно использовать ступенчатую схему предварительного нагрева.
m#
#
На фиг. 5А по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной – произвольный сигнала. Показано три разных сигнала, имеющих средние значения времени t относительно прогнозируемого времени активации, при этом более ранние сигналы имеют большую временную изменчивость V, чем более поздние сигналы.
1
На фиг. 5B по горизонтальной оси отложено время (другое), а по вертикальной – температура. Показан градиент температуры нагрева нагревателя от температуры окружающей среды до требуемой температуры, близкой к температуре предварительного испарения. Также показана предполагаемая начальная точка нагрева на основе обнаружения первого сигнала, при этом начальная точка основана на среднем времени между первым сигналом и активацией использования минус время, затраченное на нагрев нагревателя, а также минус значение V, отражающее изменчивость сигнала. Таким образом, если обнаружен только первый сигнал, то нагреватель будет следовать градиенту нагрева и достигнет температуры, близкой к температуре испарения, в момент времени, предшествующий прогнозируемому времени активации, соответствующему значению, отражающему изменчивость этого сигнала.
Поддержание нагревателя при этой температуре предварительного испарения в течение периода времени, отражающего изменчивость этого первого сигнала, требует сравнительно большого количества энергии.
2
Таким образом, в этом варианте осуществления, если обнаружен второй сигнал, то время для нагрева нагревателя обновляется с использованием аналогичного вычисления на основе того, когда был принят второй сигнал, и его значения V изменчивости. Поскольку его изменчивость меньше, процесс нагрева может быть приостановлен на промежуточной температуре до возобновления. Поддержание этой промежуточной температуры требует меньше энергии, чем поддержание температуры предварительного испарения в течение паузы.
3
Аналогично, если обнаружен третий сигнал, то время для нагрева нагревателя обновляется с использованием аналогичного вычисления на основе того, когда был принят первый сигнал, и его значения V изменчивости. И снова процесс нагрева может быть приостановлен на промежуточной температуре до возобновления, и снова для поддержания этой промежуточной температуры потребуется меньше энергии, чем для поддержания температуры предварительного испарения в течение паузы.
В результате происходит экономия общей мощности по сравнению с простым нагревом нагревателя в ответ на первый сигнал. Кроме того, следует иметь в виду, что третий сигнал и, возможно, второй сигнал могут быть приняты в период времени, достаточно близкий к прогнозируемому времени активации, чтобы не было возможности нагревать нагреватель при желаемом градиенте нагрева от температуры окружающей среды до желаемой температуры предварительного испарения, так что эти сигналы обычно не могут быть использованы. Однако за счет предварительного нагрева нагревателя до промежуточной температуры на основе сигнала, который возникает до того, как возникнет необходимость начать нагрев с требуемым градиентом, становится возможным использовать более поздние сигналы для более точного определения времени, когда разница температур между текущей температурой и требуемой температурой предварительного испарения может быть достигнута в течение времени, доступного между более поздним сигналом и прогнозируемым временем активации.
Между тем следует понимать, что если второй или третий сигналы не возникают, то система все еще может осуществлять предварительный нагрев на основе первого сигнала.
В более общем смысле, в этом варианте осуществления изобретения момент времени начала нагрева может не влиять на дисперсию, а вместо этого использеуется среднее значение или какое-либо другое время относительно типичных экземпляров сигнала. В этом случае временные характеристики конкретных экземпляров трех сигналов по мере их появления используются для уточнения прогнозируемого времени активации, и, как вариант, можно отрегулировать градиент нагрева путем изменения тока, чтобы достичь требуемой температуры предварительного испарения ко времени прогнозируемой активации, так как он последовательно обновляется. Однако, следует также понимать, что даже если осуществлять регулировку в ответ на сигнал, который возникает очень близко к активации, градиент нагрева будет меньше при переходе от промежуточной температуры к требуемой температуре предварительного испарения, чем при попытке нагреть нагреватель от температуры окружающей среды до требуемой температуры предварительного испарения, следовательно, уменьшается расход заряда батареи.
Как показано на фиг. 6A, когда приходит сигнал S1, рассчитывается прогнозируемое время активации с поправкой на дисперсию, связанную с сигналом S1, и нагрев начинается с градиентом нагрева по умолчанию. Однако, когда приходит сигнал S2, и прогнозируемое время активации пересчитывается с поправкой на дисперсию, связанную с сигналом S2, то оказывается, что нагрев происходит раньше требуемого времени, и поэтому можно использовать более низкий градиент. Опять, когда приходит сигнал S3, и прогнозируемое время активации пересчитывается с поправкой на дисперсию, связанную с сигналом S3, то снова оказывается, что нагрев происходит раньше требуемого времени, поэтому можно использовать еще более низкий градиент.
Между тем, как показано на фиг. 6B, когда приходит сигнал S1, рассчитывается прогнозируемое время активации (в данном случае без поправки на дисперсию, связанную с сигналом S1), и нагрев начинается с градиентом по умолчанию. Однако, если получен сигнал S2, и пересчитано прогнозируемое время активации, то оказывается, что в этом случае нагрев отстает от требуемого времени, и поэтому используется более высокий градиент (но не такой высокий, как если бы нагрев осуществляли от температуры окружающей среды после получения сигнала S2). Аналогично, если получен сигнал S3, и пересчитано прогнозируемое время активации, то оказывается, что в таком случае нагрев отстает от требуемого времени, и поэтому используется еще более высокий градиент (но не такой высокий, как если бы нагрев осуществляли от температуры окружающей среды после получения сигнала S3).
На практике сочетание увеличения или уменьшения градиента нагрева может происходить из-за изменчивости времени наступления отдельных событий сигнала, независимо от того, учитывают ли общую дисперсию для данного источника сигнала во времени нагрева или нет.
В другом варианте осуществления изобретения, в качестве альтернативы или в дополнение к любому из вышеупомянутых способов, характеристика сигнала, время корреляции которой превышает задержку по умолчанию (независимо от того, вызвано ли оно одним событием или периодическим событием), можно использовать для управления окном чувствительности для устройства. Например, если пользователь достает свою электронную сигарету из кармана обычно за 30 секунд до использования, это может быть слишком рано для начала предварительного нагрева, чтобы это было чистой экономией электроэнергии, но может быть использовано для получения характеристик сигнала для оценки предварительного нагрева в 60-секундном окне или через 10-50 секунд, или через 20-40 секунд, или через 25-35 секунд в зависимости от ситуации. Конкретные значения времени являются лишь примерными.
Однако такой подход, вероятно, уменьшит количество случаев обнаружения ложных срабатываний сигнала и, следовательно, в целом сэкономит электроэнергию. Этот подход также явно связан с ранее описанным подходом, который заключается в рассмотрении корреляций одной характеристики сигнала при наличии (или при возникновении в течение определенного промежутка времени) другой отличной характеристики сигнала, как в примере с акселерометром и сигналами обнаружения света.
Вышеописанные способы относятся к оценке корреляции и, как вариант, дисперсии при вычислении того, какую характеристику(и) сигнала от какого(их) датчика(ов) можно использовать для прогнозирования момента времени, когда пользователь активирует электронную сигарету, и соответственно рассчитать время процесса предварительного нагрева.
Однако в принципе можно использовать любой способ статистического анализа, который может обеспечить прогнозируемое время на основе последовательности входных сигналов.
Например, можно применять байесовский анализ для прогнозирования наиболее вероятного времени активации для данного сигнала или последовательности сигналов, и, аналогично, можно применять искусственную нейронную сеть, такую как так называемая сеть глубокого обучения (или любую подходящую конфигурацию сети).
Однако следует отметить, что обучение для такого анализа и сетей обычно очень медленное и требует обучения на тысячах случаев, поэтому можно использовать обобщенный анализ/сеть, который реагирует на характеристики сигнала способами, которые наиболее распространены в обучающей выборке пользователей, и этот способ анализа/сеть можно изменять и персонализировать в зависимости от использования пользователем.
Как вариант, таким образом может быть создан массив обучающих данных (например, последние 100 взаимодействий, которые привели к активации устройства), и их можно использовать множество раз для обучения анализа/сети, когда устройство бездействует, чтобы обучение происходило быстрее.
Также с помощью таких способов анализа/сетей, а также с помощью способов оценки корреляции/дисперсии, описанных выше, можно сгенерировать несколько наборов статистик для разного времени дня или для разных дней недели. Например, модели использования по вечерам и/или в выходные дни могут отличаться от моделей для будних дней, поэтому использование отдельных моделей может повысить точность прогнозирования.
В другом варианте осуществления изобретения, в качестве альтернативы или в дополнение к любому из вышеупомянутых способов, как вариант могут быть получены данные обратной связи, касающиеся свойства аэрозоля, предоставляемого при последующей активации пользователем, и тогда на основе анализа данных обратной связи можно скорректировать будущую оценку ожидаемого момента активации пользователем. Таким образом, обратная связь может быть использована для регулировки времени и/или температуры для упреждающего нагрева. Эта обратная связь может исходить от пользователя и/или от датчиков внутри устройства.
Например, можно получить обратную связь от пользователя для ранжирования процесса оценки. Если пользователь вдыхает через устройство и не получает достаточного количества аэрозоля (с точки зрения объема), это может свидетельствовать о том, что время активации пользователем оценено как более позднее, чем оно было на самом деле. Обратная связь от пользователя может быть предоставлена через сопутствующее приложение на мобильном телефоне, способном взаимодействовать с процессором оценки, или через локальные средства ввода, такие как кнопка, ползунок или циферблат на самой электронной сигарете. Соответственно, на основе обратной связи процессор оценки может обновить процесс оценки для следующей затяжки (например, в этом случае он может начать нагрев раньше/или с большей мощностью, чтобы генерировать больше аэрозоля). Это эффективно служит для калибровки процесса оценки. Пользователь может откалибровать устройство таким образом только в случае необходимости, и, следовательно, это может быть режимом, в который переходит пользователь только в том случае, если счел затяжку неудовлетворительной.
Между тем, в качестве альтернативы или в дополнение, обратная связь может быть предоставлена одним или несколькими датчиками в электронной сигарете. Например, датчик воздушного потока может обнаруживать начало вдоха, а дополнительный датчик может оценивать плотность или другие свойства аэрозоля, проходящего мимо него. Для оценки плотности аэрозоля с момента обнаружения вдыхания можно использовать, например, оптический датчик, например, стандартный источник света и фотодатчик на противоположных сторонах стенки мундштука, чтобы предоставить данные, касающиеся скорости и качества подачи аэрозоля пользователю. Вместо этого или в дополнение можно применять другие датчики в соответствующих точках на пути воздушного потока для оценки того, производится ли аэрозоль в соответствии с заранее определенным стандартом. Например, чтобы определять, является ли поток воздуха достаточно горячим, чтобы привести к испарению, сразу после нагревателя может быть размещен термодатчик. Если плотность аэрозоля изначально недостаточна, или нагрев не может повысить текущую температуру окружающего воздуха до адекватного уровня, то данные от этих датчиков могут быть возвращены в процессор оценки, и соответствующим образом может быть обновлена модель оценки.
Понятно, что вышеупомянутые способы могут быть выполнены процессором электронной сигареты с помощью подходящих инструкций программного обеспечения. В этом случае под электронной системой получения пара можно понимать одну только электронную сигарету.
,
Однако как вариант, по меньшей мере, часть такого способа может быть выполнена с помощью мобильного телефона 200 или аналогичного устройства, связанного с электронной сигаретой 10, например, через соединение 201 Bluetoothкак показано на фиг. 7. В этом случае можно считать, что электронная система предоставления пара включает в себя совместно действующие электронную сигарету и мобильный телефон или подобное устройство.

В этой компоновке блок 710 управления электронной сигареты, например, как часть ASIC, описанной выше, может связываться через приемопередатчик 712 Bluetooth с мобильным телефоном 200. Мобильный телефон содержит соответствующий приемопередатчик 722 Bluetooth, который передает данные на процессор 720 телефона. Процессор реализует описанные выше способы в соответствии с соответствующими программными инструкциями из приложения 724 или чего-либо подобного.
В этом случае ведение исторических данных характеристик сигнала (например, сохранение относительных моментов времени для N экземпляров характеристик сигнала на датчик), а также расчет корреляций, средних и отклонений или стандартных отклонений могут быть выполнены мобильным телефоном с помощью соответствующих программных инструкций из приложения. Данные из электронной сигареты могут быть отправлены на телефон после каждой активации пользователем или могут собираться электронной сигаретой и передаваться периодически (например, ежечасно или ежедневно) в зависимости от предпочтений разработчика.
Как вариант, мобильный телефон может также передавать сигналы для управления предварительным нагревом нагревательного элемента в ответ на сигналы датчиков, передаваемые ему электронной сигаретой, но это может вызвать недопустимые задержки в реагировании и/или привести к нежелательному разряду батареи в электронной сигарете из-за передачи и приема. В качестве альтернативы мобильный телефон может передавать данные в электронную сигарету, указывая, какие характеристики сигнала можно использовать по-отдельности или в сочетании (т.е. какие характеристики сигнала соответствуют порогу корреляции либо по-отдельности, либо в сочетании с другими характеристиками сигнала, вместе с прогнозируемым временем до активации, например, относительно среднего времени для этой характеристики сигнала или с учетом дисперсии этой характеристики сигнала, как описано выше).
Затем электронная сигарета может использовать эту информацию для расчета времени предварительного нагрева нагревателя в ответ на появление характеристики сигнала, например, когда электронная сигарета становится горизонтальной, или касается губ пользователя, или при обнаружении сопротивления кожи с двух сторон устройства, или характеристики сигнала, выдаваемые любым другим датчиком, значения которых изменяются в процессе взаимодействия пользователя с устройством при подготовке к использованию устройства.
Понятно, что вышеупомянутые способы и технологии могут быть реализованы на обычном аппаратном обеспечении (таком как описанная выше электронная сигарета и, как вариант, мобильный телефон), соответствующим образом адаптированном соответственно либо посредством программных команд, либо путем включения или замены специализированного оборудования.
Таким образом, требуемая адаптация к существующим частям обычного эквивалентного устройства может быть реализована в виде компьютерного программного продукта, содержащего исполняемые процессором команды, хранящиеся на постоянном машинном носителе, таком как флоппи-диск, оптический диск, жесткий диск, PROM, оперативная память, флэш-память или любое сочетание этих или других носителей данных, или может быть реализована аппаратно, например, как ASIC или FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) или другая конфигурируемая схема, подходящая для использования при адаптации обычного эквивалентного устройства. Отдельно такая компьютерная программа может быть передана посредством передачи данных в сети, такой как Ethernet, беспроводная сеть, Интернет или любое сочетание этих и других сетей.
Преимущественно, вышеописанные варианты выполнения уменьшают энергию, подаваемую на нагреватель, при предварительном нагреве нагревателя до температуры, близкой к температуре испарения, перед затяжкой пользователя. Таким образом, это может увеличить число затяжек для данной емкости батареи или дать возможность сократить емкость батареи устройства. Сокращение продолжительности фазы нагрева до предварительного испарения также потенциально сокращает нежелательный конденсат на внутренних стенках устройства, увеличивает число затяжек для данного количества полезного груза, а также может помочь уменьшить накопление карбонила, которое может происходить, когда нагреватель включен, но потока воздуха в устройстве нет.
Таким образом, в итоговом варианте осуществления изобретения была описана электронная система предоставления пара (например, электронная сигарета 10 сама по себе или во взаимодействии с мобильным телефоном 100), содержащая испаритель для испарения полезнго груза для вдыхания пользователем, при этом испарителю требуется конечный период времени от подачи энергии до испарения полезной нагрузки (будь то нагреватель или альтернативная система, такая как ультразвуковой испаритель); источник питания (например, батарея или, возможно, топливный элемент, конденсатор или другой источник питания) для подачи энергии на испаритель для испарения жидкого полезного груза в ответ на активацию пользователем (например, при нажатии кнопки 265 активации или при обнаружении вдоха датчиком 215, чтобы соответствовать пороговому значению расхода воздуха или падения давления); один или несколько датчиков (например, описанных выше), способных выдавать соответствующие сигналы в ответ на взаимодействие пользователя с электронной системой предоставления пара; процессор оценки (например, контроллер 710 электронной сигареты и/или процессор 720 мобильного телефона), выполненный с возможностью (например, с помощью соответствующих программных инструкций) оценивать ожидаемый момент активации пользователем на основе анализа одного или нескольких соответствующих сигналов; и управляющий процессор (например, контроллер 710 электронной сигареты), выполненный с возможностью (например, с помощью подходящих программных инструкций) обеспечивать подачу энергии на испаритель в момент времени, который предшествует ожидаемому моменту активации пользователем (например, на рассчитанный или предварительно рассчитанный и полученный промежуток времени для повышения температуры нагревателя до температуры, близкой к температуре испарения, для готовности к активации).
В одном из примеров этого итогового варианта осуществления изобретения процессор оценки вычисляет корреляцию между сигналами от одного или нескольких датчиков и отбрасывает сигналы от датчиков, которые не удовлетворяют соответствующему порогу корреляции.
В одном из примеров этого итогового варианта осуществления изобретения процессор оценки вычисляет временную изменчивость сигналов от одного или нескольких датчиков относительно последующей активации пользователем, чтобы сгенерировать соответствующий прогнозируемый момент для активации пользователем относительно обнаружения одного или нескольких соответствующих сигналов.
В этом случае процессор оценки может выбрать сигнал с наименьшей изменчивостью в качестве предпочтительного сигнала, из которого следует выбирать прогнозируемое время, для случая, когда детектируются два или несколько сигналов, включая предпочтительный сигнал.
В итоговом варианте осуществления изобретения процессор оценки выбирает последовательные сигналы в качестве сигнала, из которого следует выбирать прогнозируемое время, в случае, когда два или несколько сигналов детектируются последовательно, тем самым обновляя прогнозируемое время.
В итоговом варианте осуществления процессор изобретения оценки выбирает последовательные сигналы с наименьшей изменчивостью в качестве сигнала, из которого следует выбирать прогнозируемое время, в случае, когда два или несколько сигналов детектируются последовательно, тем самым обновляя прогнозируемое время.
Соответственно, в итоговом варианте осуществления изобретения испаритель представляет собой нагреватель, а процессор оценки вычисляет время начала предварительного нагрева в зависимости от каждого прогнозируемого момента времени.
Соответственно, в итоговом варианте осуществления изобретения испаритель представляет собой нагреватель, а процессор оценки вычисляет градиент нагрева в зависимости от каждого прогнозируемого момента времени и текущей температуры испарителя.
Наконец, в итоговом варианте осуществления изобретения система предоставления пара содержит электронную сигарету с процессором управления и мобильный телефон, содержащий процессор оценки.
На фиг. 8 показана блок-схема способ получения пара в итоговом варианте осуществления изобретения.
На первом этапе s810 обеспечивают наличие испарителя для испарения полезного груза для вдыхания пользователем, причем испарителю требуется конечный период времени от подачи энергии до испарения полезного груза;
на втором этапе s820 обеспечивают наличие источника питания для подачи энергии на испаритель для испарения полезного груза в ответ на активацию пользователем;
на третьем этапе s830 обеспечивают наличие одного или нескольких датчиков, способных выдавать соответствующие сигналы в ответ на взаимодействие пользователя с электронной системой предоставления пара;
на четвертом этапе s840 оценивают ожидаемый момент активации пользователем на основе анализа одного или нескольких соответствующих сигналов; и
на пятом этапе s850 подают энергии на испаритель в момент времени, предшествующий расчетному ожидаемому моменту активации пользователем.
Специалисту в данной области техники будет очевидно, что вариации вышеуказанного способа, соответствующие различным вариантам выполнения устройства, описанным выше, следует рассматривать в рамках настоящего изобретения, включая следующее:
– этап оценки, содержащий этапы вычисления корреляции между сигналами от одного или нескольких датчиков и отбрасывания сигналов от датчиков, которые не удовлетворяют соответствующему порогу корреляции;
– этап оценки, содержащий этап вычисления временной изменчивости сигналов от одного или нескольких датчиков относительно последующей активации пользователем, чтобы сгенерировать соответствующий прогнозируемый момент для активации пользователем относительно обнаружения одного или нескольких соответствующих сигналов;
– этап оценки, содержащий этап выбора сигнала с наименьшей изменчивостью в качестве предпочтительного сигнала, из которого следует выбирать прогнозируемое время, для случая, когда детектируются два или несколько сигналов, включая предпочтительный сигнал;
– этап оценки, содержащий этап выбора последовательных сигналов в качестве сигнала, из которого следует выбирать прогнозируемое время, в случае, когда два или несколько сигналов детектируются последовательно, тем самым обновляя прогнозируемое время, или, более конкретно, этап оценки, содержащий этап выбора последовательных сигналов с наименьшей изменчивостью в качестве сигнала, из которого следует выбирать прогнозируемое время, в случае, когда два или несколько сигналов детектируются последовательно, тем самым обновляя прогнозируемое время, и
– испаритель, представляющий собой нагреватель, и этап оценки, содержащий этап вычисления времени начала предварительного нагрева в зависимости от прогнозированного времени, и/или этап вычисления градиента нагрева в зависимости от прогнозированного времени и текущей температуры испарителя.
В то время как вышеописанные варианты осуществления изобретения в некоторых отношениях были сфокусированы на некоторых конкретных примерах систем предоставления аэрозоля, понятно, что те же самые принципы можно применить для систем предоставления аэрозоля, использующих другие технологии. Иными словами, специфический способ функционирования различных аспектов системы предоставления аэрозоля не имеет прямого отношения к принципам, лежащим в основе описанных выше примеров.
Разные описанные выше варианты осуществления изобретения показаны только для помощи в его понимании. Эти варианты осуществления изобретения представлены только как образцы вариантов осуществления изобретения, но их список не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Ясно, что описанные выше достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, особенности, конструкции и/или другие аспекты не являются ограничениями объема изобретения, который определяется его формулой, и могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения без выхода за границы объема изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или по существу состоять из допустимых комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, способов и так далее, отличающихся от явно описанных в настоящем документе.