УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ АЭРОЗОЛЬНОГО ИНГАЛЯТОРА И АЭРОЗОЛЬНЫЙ ИНГАЛЯТОР
AEROSOL INHALER CONTROL DEVICE AND AEROSOL INHALER

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления для аэрозольного ингалятора, выполненного с возможностью образования аэрозоля, вдыхаемого пользователем, и устройству всасывания аэрозоля. Следует отметить, что аэрозольный ингалятор называется также аэрозольным устройством.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] В обычном аэрозольном ингаляторе, например, электронной сигарете, нагреваемом табачном изделии или небулайзере, который используется для образования аэрозоля, вдыхаемого пользователем, если пользователь выполняет вдох, когда источник аэрозоля (в дальнейшем называемый также «аэрозолеобразующим субстратом»), который превращается в аэрозоль при испарении, имеется в недостаточном количестве, пользователю не может подаваться достаточно аэрозоля. Кроме того, в случае электронной сигареты или нагреваемого табачного изделия, невозможно образовать аэрозоль, имеющий желаемый аромат.
[0003] Для определения остаточного количества источника аэрозоля применяется способ, использующий нагреватель, характеризующийся положительным температурным коэффициентом (PTC), который изменяет значение электрического сопротивления в соответствии с температурой. В этом способе, исходя из значения электрического сопротивления нагревателя, которое находят по напряжению, подаваемому на нагреватель, или напряжению, соответствующему данному напряжению (в дальнейшем называемому «напряжением, подаваемым на нагреватель или подобный компонент»), можно определять, является ли количество источника аэрозоля недостаточным.
[0004] Существует также аэрозольный ингалятор, выполненный с возможностью замены картридж, включающий в себя источник аэрозоля, и нагреватель, который нагревает источник аэрозоля, когда источник аэрозоля израсходован. Замена может также определяться с помощью способа, использующего напряжение, подаваемое на нагреватель или подобный компонент.
[0005] То есть, в аэрозольном ингаляторе иногда выполняется обработка на основании напряжения, подаваемого на нагреватель, или подобная обработка. Для выполнения обработки на основании напряжения, подаваемого на нагреватель, или подобной обработки, устройство управления для аэрозольного ингалятора может включать в себя операционный усилитель, выполненный с возможностью выдачи напряжения, соответствующего напряжению, подаваемому на нагреватель, и блок управления, например, микроконтроллер (MCU), в который подается напряжение, соответствующее упомянутому напряжению. В таком устройстве управления, операционный усилитель или блок управления не может работать нормально по причине чрезмерно высокого напряжения (в дальнейшем называемого «перенапряжением»), если операционный усилитель или блок управления не защищены от относительно высокого напряжения, подаваемого на нагреватель.
[0006] Документ PTL 1 раскрывает расположение цепей, применяемого для управления температурой спирали резистивного нагревательного элемента испарительного устройства. Данное расположение цепей включает в себя батарею BATT (23), резистор R_COIL (74) спирали, на который может подаваться напряжение из батареи BATT (23), и MCU (72), который соединен с резистором R_COIL (74) спирали и использует напряжение батареи BATT (23) в качестве напряжения источника питания (смотри параграф 0191 и фиг. 17B, и т.п.). Однако, PTL 1 не раскрывает и не предлагает схемы исполнения, которая предотвращает подачу перенапряжения на операционный усилитель или MCU (72).
[0007] Документ PTL 2 раскрывает расположение цепей для измерения сопротивления нагревательного элемента системы для образования аэрозоля. Упомянутое расположение цепей включает в себя нагреватель 501 и микропроцессор 507, соединенный с нагревателем 501, на который может подаваться напряжения V1 (смотри параграф 0081 и фиг. 5 и т.п.). Однако, PTL 2 не раскрывает и не предлагает схемы исполнения, которая предотвращает подачу перенапряжения на операционный усилитель или микропроцессор 507.
[0008] Документ PTL 3 раскрывает принципиальную блок-схему батарейного блока электронной сигареты. Данная блок-схема включает в себя батарейный блок 101, распылительный узел 20, соединенный с батарейным блоком 101, и микроконтроллер 102, соединенный с батарейным блоком 101 и распылительным узлом 20 (смотри параграф 0021 и фиг. 2, и т.п.). Однако, PTL 3 не раскрывает и не предлагает схемы исполнения, которая предотвращает подачу перенапряжения на операционный усилитель или микроконтроллер 102.
[0009] Документ PTL 4 раскрывает блок 102 управления и картридж 104 устройства для испускания аэрозоля. Картридж 104 включает в себя нагреватель 222, и блок 102 управления включает в себя микропроцессор 310, который электрически соединяется с нагревателем 222, когда присоединен картридж 104, и на который подается напряжение V (смотри параграф 0064 и фиг. 3, и т.п.). Однако, PTL 4 не раскрывает и не предлагает схемы исполнения, которая предотвращает подачу перенапряжения на операционный усилитель или микропроцессор 310.
[0010] Патентная литература
PTL 1: Японская национальная публикация PCT № 2017-501805
PTL 2: Японская национальная публикация PCT № 2014-501105
PTL 3: Японская национальная публикация PCT № 2017-503520
PTL 4: Японская национальная публикация PCT № 2018-526983
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Настоящее изобретение создано с учетом вышеописанных проблем.
[0012] Первая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании устройства управления для аэрозольного ингалятора, которое включает в себя операционный усилитель и т.п., в котором напряжение схемы, электрически соединенной с неинвертирующим входом или инвертирующим входом операционного усилителя, является относительно высоким, и которое может предотвращать подачу перенапряжения на операционный усилитель или что-то подобное.
[0013] Вторая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании устройства управления для аэрозольного ингалятора, которое включает в себя блок управления, электрически соединенный с выходом операционного усилителя, и может предотвращать подачу перенапряжения выше, чем напряжение питания блока управления, на блок управления.
[0014] Для решения вышеописанной первой проблемы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается устройство управления для аэрозольного ингалятора, содержащее операционный усилитель, выполненный с возможностью формирования выходного сигнала, соответствующего напряжению, подаваемому на нагрузку, выполненную с возможностью нагревания источника аэрозоля и проявляющую взаимосвязь между температурой и значением электрического сопротивления, блок управления, выполненный с возможностью выполнения обработки на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу, и диод, имеющий анод, электрически соединенный с одним из инвертирующего входа и неинвертирующего входа операционного усилителя.
[0015] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления может дополнительно содержать схему, выполненную с возможностью электрического соединения источника питания и нагрузки, при этом схема может быть образована первой областью и второй областью, в которой максимальное напряжение превышает максимальное напряжение в первой области, или прикладываемое напряжение ниже, чем напряжение, прикладываемое к первой области, и из инвертирующего входа и неинвертирующего входа, вход, с которым электрически соединен диод анода, может электрически соединяться с первой областью.
[0016] В варианте осуществления, анод диода может быть электрически соединен с первой областью.
[0017] В соответствии с данной схемой исполнения, прямой ток протекает в диод, предотвращая, тем самым, подачу перенапряжения на вход операционного усилителя. Следовательно, можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0018] В варианте осуществления, нагрузка может быть электрически соединена с первой областью или содержаться в ней.
[0019] В соответствии со схемой исполнения, на нагрузку (например, нагреватель) может подаваться относительно высокое напряжение, и аэрозоль может образоваться интенсивнее.
[0020] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления может дополнительно содержать преобразователь, выполненный с возможностью выдачи предварительно заданного напряжения, подлежащего подаче в первую область.
[0021] В варианте осуществления, преобразователь может содержать импульсный стабилизатор.
[0022] В соответствии со схемой исполнения, напряжение может стабильно подаваться на нагрузку, например, нагреватель, независимо от остаточного количества или состояния старения источника питания, и поэтому возможно более стабильное управление образованием аэрозоля.
[0023] В варианте осуществления, преобразователь может быть дополнительно выполнен с возможностью выдачи напряжения, которое не допускает, чтобы прямой ток, протекающий в диод, превышал допустимое значение, и позволяет нагрузке образовать аэрозоль.
[0024] В соответствии со схемой исполнения может предотвращаться протекание чрезмерного тока в диод, и может образоваться аэрозоль. Поэтому можно одновременно решить противоречивые проблемы, то есть, образование достаточного количества аэрозоля и защиту диода.
[0025] В варианте осуществления, преобразователь может быть дополнительно выполнен с возможностью выдачи множества напряжений или напряжений в диапазоне, при этом напряжения не допускают, чтобы прямой ток, протекающий в диод, превышал допустимое значение, и позволяют нагрузке образовать аэрозоль.
[0026] В варианте осуществления, блок управления может быть выполнен с возможностью настройки выходного напряжения преобразователя на множество напряжений или напряжения в диапазоне в соответствии с типом нагрузки.
[0027] В соответствии со схемой исполнения, можно использовать подходящее напряжение в соответствии с типом нагрузки, и поэтому можно реализовать аэрозольный ингалятор, способный использовать различные виды нагрузок, с использованием одного устройства управления.
[0028] В варианте осуществления, ввод электропитания операционного усилителя может быть электрически соединен со второй областью.
[0029] В соответствии со схемой исполнения, прямой ток протекает в диод, предотвращая, тем самым, подачу перенапряжения на вход операционного усилителя. Следовательно, можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0030] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления может дополнительно содержать стабилизатор, выполненный с возможностью выдачи напряжения, подлежащего подаче во вторую область, и блок управления может быть выполнен так, что ввод электропитания блока управления электрически соединен со второй областью.
[0031] В соответствии со схемой исполнения, стабилизатором может подаваться подходящее напряжение в блок управления, напряжение питания которого является относительно низким. В то же время, поскольку напряжение во второй области стабилизируется стабилизатором, мощность может отдаваться во вторую область через диод во время формирования перенапряжения на инвертирующем входе или неинвертирующем входе операционного усилителя.
[0032] В варианте осуществления, катод диода может быть электрически соединен со второй областью.
[0033] В варианте осуществления, значение электрического сопротивления диода в прямом направлении может быть меньше значения электрического сопротивления операционного усилителя.
[0034] В варианте осуществления, катод диода может быть электрически соединен с вводом электропитания операционного усилителя, или потенциал на катоде диода может равняться потенциалу на вводе электропитания операционного усилителя.
[0035] В соответствии со схемой исполнения, прямой ток протекает в диод, предотвращая, тем самым, подачу перенапряжения на вход операционного усилителя. Следовательно, можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0036] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления дополнительно содержит первую схему и вторую схему, которые электрически соединены параллельно между источником питания и нагрузкой, при этом первая схема и вторая схема включают в себя первый ключ и второй ключ, соответственно, и выполнены так, что значение электрического сопротивления второй схемы больше значения электрического сопротивления первой схемы, и блок управления может быть дополнительно выполнен с возможностью получения напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя в течение времени, когда второй ключ находится во включенном состоянии.
[0037] В соответствии со схемой исполнения, поскольку обеспечена специальная схема, используемая для получения напряжения, которая включает в себя известный резистор, то точность получения повышается благодаря известному резистору. Одновременно, аэрозоль может образоваться без какого-либо влияния известного резистора. Это повышает эффективность использования зарядной емкости источника питания, например, ионно-литиевой аккумуляторной батареи.
[0038] В варианте осуществления, блок управления может быть выполнен с возможностью установки первого ключа во включенное состояние, чтобы образовать аэрозоль.
[0039] В соответствии со схемой исполнения, мощность может подаваться в нагрузку без какого-либо влияния значения электрического сопротивления второй схемы, и поэтому можно эффективно образовать аэрозоль. Иначе говоря, одним зарядом может быть образовано большое количество аэрозоля.
[0040] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления дополнительно содержит нагрузку, электрически соединенную последовательно с первой схемой и второй схемой, и второй резистор, электрически соединенный последовательно с первой схемой и второй схемой и электрически соединенный параллельно с нагрузкой, и нагрузка может быть выполнена с возможностью отсоединения от первой схемы, второй схемы и второго резистора.
[0041] В варианте осуществления, вторая схема может включать в себя первый резистор, и значение электрического сопротивления первого резистора и значение электрического сопротивления второго резистора могут быть равными.
[0042] В соответствии со схемой исполнения, даже если нагрузка отсоединена, электрический путь через второй резистор существует. Следовательно, поскольку операционный усилитель может производить выходной сигнал, соответствующий напряжению, прилагаемому ко второму резистору, выходной сигнал является стабильным.
[0043] Кроме того, для решения вышеописанной первой проблемы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается устройство управления для аэрозольного ингалятора, содержащее компаратор, выполненный с возможностью формирования выходного сигнала, соответствующего напряжению, подаваемому на нагрузку, выполненную с возможностью нагревания источника аэрозоля и проявляющую взаимосвязь между температурой и значением электрического сопротивления, блок управления, выполненный с возможностью выполнения обработки на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу, и диод, имеющий анод, электрически соединенный с входом компаратора.
[0044] В соответствии со схемой исполнения, прямой ток протекает в диод, предотвращая, тем самым, подачу перенапряжения на вход компаратора. Следовательно, можно предотвращать операционную ошибку компаратора или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0045] Кроме того, для решения вышеописанной первой проблемы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается устройство управления для аэрозольного ингалятора, содержащее операционный усилитель, выполненный с возможностью формирования выходного сигнала, соответствующего напряжению, подаваемому на нагрузку, выполненную с возможностью нагревания источника аэрозоля и проявляющую взаимосвязь между температурой и значением электрического сопротивления, блок управления, выполненный с возможностью выполнения обработки на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу, и схему образования аэрозоля, включающую в себя нагрузку, при этом напряжение питания операционного усилителя является равным напряжению, подаваемому на схему образования аэрозоля, и один из инвертирующего входа и неинвертирующего входа операционного усилителя электрически соединен со схемой образования аэрозоля.
[0046] В соответствии со схемой исполнения, поскольку напряжение, подаваемое на инвертирующий вход или неинвертирующий вход операционного усилителя, не превышает напряжения питания операционного усилителя, то можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или подобную ошибку, которая вызывается приложением перенапряжения к операционному усилителю.
[0047] Кроме того, для решения вышеописанной первой проблемы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается аэрозольный ингалятор, содержащий вышеописанное устройство управления.
[0048] В соответствии со схемой исполнения, прямой ток протекает в диод, предотвращая, тем самым, подачу перенапряжения на вход операционного усилителя или компаратора. Следовательно, можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или компаратора, или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0049] В качестве альтернативы, в соответствии со схемой исполнения, поскольку напряжение, подаваемое на инвертирующий вход или неинвертирующий вход операционного усилителя, не превышает напряжения питания операционного усилителя, то можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или подобную ошибку, которая вызывается приложением перенапряжения к операционному усилителю.
[0050] Для решения вышеописанной второй проблемы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается устройство управления для аэрозольного ингалятора, содержащее операционный усилитель, включающий в себя выход, выполненный с возможностью формирования напряжения, соответствующего напряжению, подаваемому на нагрузку, выполненную с возможностью нагревания источника аэрозоля и имеющую взаимосвязь между температурой и значением электрического сопротивления, блок управления, включающий в себя вход и выполненный с возможностью выполнения обработки на основании напряжения, подаваемого на вход, и схему деления напряжения, выполненную с возможностью электрического соединения выхода операционного усилителя и входа блока управления.
[0051] В варианте осуществления, схема деления напряжения может быть выполнена так, что напряжение, подаваемое на вход блока управления, становится не больше, чем напряжение питания блока управления.
[0052] В варианте осуществления, напряжение питания операционного усилителя может быть выше, чем напряжение питания блока управления.
[0053] В соответствии со схемой исполнения, напряжение, пониженное схемой деления напряжения, подается на вход блока управления. Это может предотвращать ошибку срабатывания блока управления или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0054] В варианте осуществления, коэффициент усиления операционного усилителя может быть установлен таким, что напряжение, подаваемое на вход блока управления, становится не больше, чем напряжение питания блока управления.
[0055] В соответствии со схемой исполнения, на вход блока управления не подается перенапряжения. Это может предотвращать ошибку срабатывания блока управления или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0056] В варианте осуществления, напряжение питания операционного усилителя может равняться напряжению, подаваемому на схему образования аэрозоля, включающую в себя нагрузку, и один из инвертирующего входа и неинвертирующего входа операционного усилителя может быть электрически соединен со схемой образования аэрозоля.
[0057] В соответствии со схемой исполнения, напряжение выше напряжения питания операционного усилителя не подается на вход операционного усилителя. Следовательно, можно предотвращать ошибку срабатывания операционного усилителя или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0058] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления может дополнительно содержать преобразователь, выполненный с возможностью подачи предварительно заданного напряжения на схему образования аэрозоля, включающую в себя нагрузку.
[0059] В варианте осуществления, выход преобразователя может быть электрически соединен со схемой образования аэрозоля и вводом электропитания операционного усилителя, и один из инвертирующего входа и неинвертирующего входа операционного усилителя может быть электрически соединен со схемой образования аэрозоля.
[0060] В соответствии со схемой исполнения, напряжение может стабильно подаваться на нагрузку, например, нагреватель, и поэтому возможно более точное управление образованием аэрозоля.
[0061] В варианте осуществления, преобразователь может быть выполнен с возможностью выдачи напряжения, которое обеспечивает, чтобы напряжение, подаваемое на вход блока управления, было не больше напряжения питания блока управления, и позволяет нагрузке образовать аэрозоль.
[0062] В варианте осуществления, схема деления напряжения может быть выполнена так, что напряжение, подаваемое на вход блока управления, становится не больше напряжения питания блока управления.
[0063] В соответствии со схемой исполнения можно предотвращать подачу перенапряжения на вход блока управления, а также образовать аэрозоль. Поэтому можно предотвращать ошибку срабатывания блока управления или подобную ошибку во время образования аэрозоля.
[0064] В варианте осуществления, преобразователь может содержать импульсный стабилизатор.
[0065] В соответствии со схемой исполнения, напряжение может стабильно подаваться на нагрузку, например, нагреватель, и поэтому возможно более точное управление образованием аэрозоля.
[0066] В варианте осуществления, преобразователь может быть выполнен с возможностью выдачи множества напряжений или напряжений в диапазоне, при этом напряжения обеспечивают, чтобы напряжение, подаваемое на вход блока управления, было не больше напряжения питания блока управления, и позволяют нагрузке образовать аэрозоль.
[0067] В варианте осуществления, блок управления может быть выполнен с возможностью регулировки выходного напряжения преобразователя в соответствии с типом нагрузки.
[0068] В соответствии со схемой исполнения, можно использовать подходящее напряжение в соответствии с типом нагрузки, и поэтому можно реализовать аэрозольный ингалятор, способный использовать различные виды нагрузок, с использованием одного устройства управления.
[0069] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления дополнительно содержит первую схему и вторую схему, которые электрически соединены параллельно между источником питания и нагрузкой, при этом первая схема и вторая схема включают в себя первый ключ и второй ключ, соответственно, и выполнены так, что значение электрического сопротивления второй схемы больше значения электрического сопротивления первой схемы, и блок управления может быть дополнительно выполнен с возможностью получения напряжения, подаваемого на вход в течение времени, когда второй ключ находится во включенном состоянии.
[0070] В соответствии со схемой исполнения, поскольку обеспечена специальная схема, используемая для получения напряжения, которая включает в себя известный резистор, точность получения повышается благодаря известному резистору. Одновременно, аэрозоль можно образовать без какого-либо влияния известного резистора. Это повышает эффективность использования зарядной емкости источника питания, например, ионно-литиевой аккумуляторной батареи.
[0071] В варианте осуществления, блок управления может быть выполнен с возможностью установки первого ключа во включенное состояние, чтобы образовать аэрозоль.
[0072] В соответствии со схемой исполнения, мощность может подаваться в нагрузку без какого-либо влияния значения электрического сопротивления второй схемы, и поэтому можно эффективно образовать аэрозоль.
[0073] Устройство управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления может дополнительно содержать нагрузку, электрически соединенную последовательно с первой схемой и второй схемой, и второй резистор, электрически соединенный последовательно с первой схемой и второй схемой и электрически соединенный параллельно с нагрузкой, и нагрузка может быть выполнена с возможностью отсоединения от первой схемы, второй схемы и второго резистора.
[0074] В варианте осуществления, вторая схема может включать в себя первый резистор, и значение электрического сопротивления первого резистора и значение электрического сопротивления второго резистора могут быть равными.
[0075] В соответствии со схемой исполнения, даже если нагрузка отсоединена, электрический путь через второй резистор существует. Следовательно, поскольку операционный усилитель может производить выходной сигнал, соответствующий напряжению, прилагаемому ко второму резистору, выходной сигнал является стабильным.
[0076] Кроме того, для решения вышеописанной второй проблемы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается аэрозольный ингалятор, содержащий вышеописанное устройство управления.
[0077] В соответствии со схемой исполнения, напряжение, пониженное схемой деления напряжения подается на вход блока управления. Это может предотвращать ошибку срабатывания блока управления или подобную ошибку, которая вызывается подачей перенапряжения на вход.
[0078] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания примерных вариантов осуществления (со ссылкой на прилагаемые чертежи).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0079] Фиг. 1A - блок-схема примерной схемы исполнения аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0080] Фиг. 1B - блок-схема другой примерной схемы исполнения аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0081] Фиг. 2A - электрическая схема, представляющая расположение цепей примерного устройства управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0082] Фиг. 2B - электрическая схема, представляющая расположение цепей примерного устройства управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0083] Фиг. 2C - электрическая схема, представляющая расположение цепей другого примерного устройства управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0084] Фиг. 2D - электрическая схема, представляющая расположение цепей другого примерного устройства управления для аэрозольного ингалятора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0085] Фиг. 3A - электрическая схема, представляющая некоторые схемы примерного устройства управления, когда подсоединена нагрузка;
[0086] Фиг. 3B - электрическая схема, представляющая некоторые схемы примерного устройства управления, когда нагрузка отсоединена;
[0087] Фиг. 3C - электрическая схема, представляющая некоторые схемы примерного устройства управления, когда нагрузка отсоединена, в отношении которых предполагается, что второй шунтирующий резистор отсутствует;
[0088] Фиг. 3D - электрическая схема, представляющая некоторые схемы примерного устройства управления, в отношении которых предполагается, что диод, электрически соединенный с операционным усилителем отсутствует;
[0089] Фиг. 3E - электрическая схема, представляющая эквивалентную схему составляющего элемента некоторых схем примерного устройства управления;
[0090] Фиг. 4A, 4A-2 и 4B - блок-схема последовательности операций способа примерной основной обработки для измерения температуры нагрузки и оценивания исчерпания или недостатка источника аэрозоля; и
[0092] Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа примерной обработки для поддержки основной обработки.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0093] Вариант осуществления настоящего изобретения подробно описан далее со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя электронную сигарету, нагреваемое табачное изделие и небулайзер, но не ограничивается перечисленным. Вариант осуществления настоящего изобретения может включать в себя различные аэрозольные ингаляторы, предназначенные для образования аэрозоля, вдыхаемого пользователем.
[0094] 1 Краткое описание аэрозольного ингалятора
Фиг. 1A является блок-схемой схемы исполнения аэрозольного ингалятора 100A в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1A схематически и концептуально показывает компоненты, предусмотренные в аэрозольном ингаляторе 100A, но не показывает точных схемы исполнения, форм, размеров, относительного расположения и т.п. компонентов и аэрозольного ингалятора 100A.
[0095] Как показано на фиг. 1A, аэрозольный ингалятор 100A включает в себя первый элемент 102 (в дальнейшем называемый также «основным корпусом 102»), и второй элемент 104A (в дальнейшем называемый также «картриджем 104A»). Как показано на фиг. 1A, например, основной корпус 102 может включать в себя блок 106 управления, блок 108 уведомления, источник 110 питания, датчик 112 и память 114. Аэрозольный ингалятор 100A может включать в себя датчики, например, датчик скорости потока, датчик расхода потока, датчик давления, датчик напряжения, датчик тока и датчик температуры. В настоящем изобретении, упомянутые датчики будут также в общем называться «датчиком 112». Основной корпус 102 может также включать в себя схему 134, описанную в дальнейшем. Например, картридж 104A может включать в себя блок 116A хранения, испарительный блок 118A, воздуховпускной канал 120, аэрозольный канал 121, мундштучный участок 122, участок 130 удерживания и нагрузку 132. Некоторые из компонентов, содержащихся в основном корпусе 102, могут содержаться в картридже 104A. Некоторые из компонентов, содержащихся в картридже 104A, могут содержаться в основном корпусе 102. Картридж 104A может быть выполнен с возможностью отсоединения от основного корпуса 102. В качестве альтернативы, все компоненты, содержащиеся в основном корпусе 102 и картридже 104A, могут содержаться в одном корпусе вместо основного корпуса 102 и картриджа 104A.
[0096] Блок 116A хранения может быть сформирован в виде емкости для хранения источника аэрозоля. В этом случае, источник аэрозоля является, например, многоатомным спиртом, например, глицерином или пропиленом, жидкостью, например, водой или ее жидкой смесью. Если аэрозольный ингалятор 100A является электронной сигаретой, то источник аэрозоля в блоке 116A хранения может включать в себя компонент, который выпускает ароматизирующий компонент, при нагревании. Участок 130 удерживания удерживает источник аэрозоля, подаваемый из блока 116A хранения в положении, в котором может нагреваться нагрузка 132. Например, участок 130 удерживания изготовлен из волокнистого или пористого материала и удерживает источник аэрозоля в форме жидкости в зазорах между волокнами или в порах пористого материала. В качестве вышеописанного волокнистого или пористого материала можно применить, например, хлопок, стекловолокно, материал из свежих листьев табака или что-то подобное. Если аэрозольный ингалятор 100A является медицинским ингаляционным устройством, например, небулайзером, то источник аэрозоля может также содержать лекарство для вдыхания пациентом. В другом примере, блок 116A хранения может включать в себя компонент, способный восполнять расходуемый источник аэрозоля. В качестве альтернативы, блок 116A хранения может быть выполнен так, что сам блок 116A хранения можно заменять, когда источник аэрозоля израсходуется. Источник аэрозоля не ограничен жидким веществом и может быть твердым веществом. Если источник аэрозоля является твердым веществом, то блок 116A хранения может быть полым контейнером.
[0097] Испарительный блок 118A выполнен с возможностью испарения источника аэрозоля и образования аэрозоля. Если вдыхающее действие или другое действие пользователя обнаруживается датчиком 112, то испарительный блок 118A образует аэрозоль. Например, участок 130 удерживания обеспечивается для соединения блока 116A хранения и испарительного блока 118A. В этом случае, часть участка 130 удерживания сообщается с внутренним пространством блока 116A хранения и контактирует с источником аэрозоля. Другая часть участка 130 удерживания продолжается к испарительному блоку 118A. Следует отметить, что другая часть участка 130 удерживания, продолжающаяся к испарительному блоку 118A, может вмещаться в испарительном блоке 118A или может сообщаться с внутренним пространством блока 116A хранения через испарительный блок 118A. Источник аэрозоля переносится из блока 116A хранения в испарительный блок 118A посредством капиллярного действия участка 130 удерживания. Например, испарительный блок 118A включает в себя нагреватель, включающий в себя нагрузку 132, электрически соединенную с источником 110 питания. Следует отметить, что, в настоящей заявке, выражение «электрически соединенный» может указывать на состояние, в котором между двумя элементами, электрически соединенными друг с другом, может передаваться электроэнергия. Если электроэнергия может передаваться между двумя элементами, способ передачи может быть проводным или беспроводным. Следовательно, между двумя электрически соединенными элементами можно или нельзя включить третий элемент, например, резистор. Нагреватель располагается в контакте или непосредственной близости с участком 130 удерживания. Если вдыхающее действие или другое действие пользователя обнаруживается датчиком 112, то блок 106 управления управляет подачей мощности в нагреватель испарительного блока 118A и нагревает источник аэрозоля, переносимый через участок 130 удерживания, испаряя, тем самым, источник аэрозоля. Воздуховпускной канал 120 соединен с испарительным блоком 118A, и воздуховпускной канал 120 сообщается с наружной стороной аэрозольного ингалятора 100A. Аэрозоль, образуемый испарительным блоком 118A, смешивается с воздухом, забираемым через воздуховпускной канал 120. Текучая смесь аэрозоля и воздуха направляется в аэрозольный канал 121, как указано стрелкой 124. Аэрозольный канал 121 имеет трубчатую конструкцию, выполненную с возможностью переноса текучей смеси воздуха и аэрозоля, образуемого испарительным блоком 118A, к мундштучному участку 122.
[0098] Мундштучный участок 122 располагается на конце аэрозольного канала 121 и выполнен с возможностью открывания аэрозольного канала 121 наружу аэрозольного ингалятора 100A. Пользователь держит мундштучный участок 122 во рту и вдыхает, втягивая, тем самым, воздух, содержащий аэрозоль, в полость рта.
[0099] Блок 108 уведомления может включать в себя светоизлучающий элемент, например, СД (светодиод), дисплей, динамик, вибратор и т.п. Блок 108 уведомления выполнен с возможностью предоставления некоторого уведомления пользователю, при необходимости, посредством испускания света, дисплея, фрагмента речи, вибрации или чего-то подобного.
[0100] Следует отметить, что картридж 104A может быть сформирован в виде внешней трубки, и какой-то один из воздуховпускного канала 120 и аэрозольного канала 121 или оба канала могут быть сформированы в виде внутренней трубки, расположенной во внешней трубке. Нагрузка 132 может располагаться в воздуховпускном канале 120 или аэрозольном канале 121, который является внутренней трубкой. Блок 116A хранения может быть расположен или сформирован между картриджем 104A, который является внешней трубкой, и воздуховпускным каналом 120 или аэрозольным каналом 121, который является внешней трубкой.
[0101] Источник 110 питания подает питание в такие компоненты, как блок 108 уведомления, датчик 112, память 114, нагрузка 132 и схема 134, в аэрозольном ингаляторе 100A. Источник 110 питания может быть гальванической батареей или аккумуляторной батареей, которая может заряжаться при подсоединении к внешнему источнику питания через предварительно заданный порт (не показанный) аэрозольного ингалятора 100A. Лишь источник 110 питания может быть отсоединяемым от основного корпуса 102 или аэрозольного ингалятора 100A или может быть заменяемым новым источником 110 питания. Кроме того, источник 110 питания может быть заменяемым новым источником 110 питания путем замены всего основного корпуса 102 новым основным корпусом 102. Например, источник 110 питания может быть образован ионно-литиевой аккумуляторной батареей, никель-водородной аккумуляторной батареей, литий-ионным конденсатором или чем-то подобным. Источник 110 питания, который является аккумуляторной батареей, может включать в себя датчик температуры, выполненный с возможностью определения температуры батареи.
[0102] Датчик 112 может включать в себя один или множество датчиков, применяемых для получения значения напряжения, подаваемого на всю схему 134 или ее конкретную часть, значения тока, протекающего во всю схему 134 или ее конкретную часть, значения, соответствующего значению электрического сопротивления нагрузки 132, или значения, соответствующего температуре и т.п. Датчик 112 может быть встроен в схему 134. Функция датчика 112 может быть встроена в блок 106 управления. Датчик 112 может также включать в себя, по меньшей мере, какой-то один из датчика давления, который обнаруживает изменение давления в одном или обоих из воздуховпускного канала 120 и аэрозольного канала 121, датчика скорости потока, который определяет скорость потока, и датчика расхода потока, который определяет расход потока. Датчик 112 может также включать в себя датчик веса, который определяет вес такого компонента, как блок 116A хранения. Датчик 112 может быть также выполнен с возможностью подсчета числа затяжек пользователя, который пользуется аэрозольным ингалятором 100A. Датчик 112 может быть также выполнен с возможностью интегрирования времени подачи мощности в испарительный блок 118A. Датчик 112 может быть также выполнен с возможностью определения уровня жидкости в блоке 116A хранения. Датчик 112 может быть также выполнен с возможностью получения или определения SOC (степени зарядки), интегрированного значения тока, напряжения и т.п. источника 110 питания. Значение SOC может быть получено с помощью способа интегрирования тока (способа подсчета кулоновского заряда), способа SOC-OCV (определения степени зарядки по напряжению разомкнутой цепи) или подобным способом. Датчик 112 может также включать в себя вышеописанный датчик температуры в источнике 110 питания. Датчик 112 может быть в состоянии определять срабатывание кнопки управления, которая может приводиться в действие пользователем.
[0103] Блок 106 управления может быть электронным схемным модулем, сформированным как микропроцессор или микрокомпьютер, например, MPC (мультипроцессорная плата). Блок 106 управления может быть выполнен с возможностью управления работой аэрозольного ингалятора 100A в соответствии с компьютерно-выполняемыми командами, хранящимися в памяти 114. Память 114 является носителем данных, ROM (постоянной памятью), RAM (оперативной памятью) или флэш-памятью. Дополнительно к вышеописанным компьютерно-выполняемым командам, память 114 может хранить данные настройки, необходимые для управления аэрозольным ингалятором 100A. Например, память 114 может хранить различные данные, например, способ управления (такую форму, как испускание света, фрагмент речи или вибрация) блока 108 уведомления, значения, полученные и/или обнаруженные датчиком 112, и предысторию нагревания испарительного блока 118A. Блок 106 управления считывает данные из памяти 114, при необходимости, и использует их для управления аэрозольным ингалятором 100A, и сохраняет данные в памяти 114, при необходимости. Следует отметить, что память 114 может содержаться в блоке 106 управления.
[0104] Фиг. 1B является блок-схемой схемы исполнения аэрозольного ингалятора 100B в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0105] Как показано на фиг. 1B, аэрозольный ингалятор 100B имеет схему исполнения, подобную аэрозольному ингалятору 100A, показанному на фиг. 1A. Однако, схема исполнения второго элемента 104B (в дальнейшем называемого «аэрозолеобразующим изделием 104B» или «сигаретой 104B») отличается от схемы исполнения второго элемента 104A. Например, аэрозолеобразующее изделие 104B может включать в себя материал-основу 116B для аэрозоля, испарительный блок 118B, воздуховпускной канал 120, аэрозольный канал 121 и мундштучный участок 122. Некоторые из компонентов, содержащихся в основном корпусе 102, могут содержаться в аэрозолеобразующем изделии 104B. Некоторые из компонентов, содержащихся в аэрозолеобразующем изделии 104B, могут содержаться в основном корпусе 102. Аэрозолеобразующее изделие 104B может быть вставляемым/съемным в/из основного корпуса 102. В качестве альтернативы, все компоненты, содержащиеся в основном корпусе 102 и аэрозолеобразующем изделии 104B, могут содержаться в одном корпусе вместо основного корпуса 102 и аэрозолеобразующего изделия 104B.
[0106] Материал-основа 116B для аэрозоля может быть сформирован в форме твердого вещества, содержащего источник аэрозоля. Так как в блоке 116A хранения, показанном на фиг. 1A, источник аэрозоля может быть, например, таким многоатомным спиртом, как глицерин или пропилен, жидкостью, например, водой или ее жидкой смесью. Источник аэрозоля в материале-основе 116B для аэрозоля может включать в себя свежие листья табака или экстракт, выделенный из свежих листьев табака, который испускает ароматизирующий компонент, при нагревании. Следует отметить, что сам материал-основа 116B для аэрозоля может быть изготовлен из свежих листьев табака. Если аэрозольный ингалятор 100B является медицинским ингаляционным устройством, например, небулайзером, то источник аэрозоля может также содержать лекарство для вдыхания пациентом. Материал-основа 116B для аэрозоля может быть выполнен так, что материал-основу 116B для аэрозоля можно заменять сам по себе, когда источник аэрозоля израсходуется. Источник аэрозоля не ограничен жидким веществом и может быть твердым веществом.
[0107] Испарительный блок 118B выполнен с возможностью испарения источника аэрозоля и образования аэрозоля. Если вдыхающее действие или другое действие пользователя обнаруживается датчиком 112, то испарительный блок 118B образует аэрозоль. Испарительный блок 118B включает в себя a нагреватель (не показанный), включающий в себя нагрузку, электрически соединенную с источником 110 питания. Если вдыхающее действие или другое действие пользователя обнаруживается, то блок 106 управления управляет подачей мощности в нагреватель испарительного блока 118B и нагревает источник аэрозоля, содержащийся в материале-основе 116B для аэрозоля, испаряя, тем самым, источник аэрозоля. Воздуховпускной канал 120 соединен с испарительным блоком 118B, и воздуховпускной канал 120 сообщается с наружной стороной аэрозольного ингалятора 100B. Аэрозоль, образуемый испарительным блоком 118B, смешивается с воздухом, забираемым через воздуховпускной канал 120. Текучая смесь аэрозоля и воздуха направляется в аэрозольный канал 121, как указано стрелкой 124. Аэрозольный канал 121 имеет трубчатую конструкцию, выполненную с возможностью передачи текучей смеси воздуха и аэрозоля, образуемого испарительным блоком 118B, в мундштучный участок 122.
[0108] Блок 106 управления выполнен с возможностью управления аэрозольными ингаляторами 100A и 100B (в дальнейшем совместно называемыми «аэрозольным ингалятором 100») в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, с помощью различных способов.
[0109] 2 Краткое описание устройства управления для аэрозольного ингалятора
2-1 Первое устройство управления
2-1-1 Расположение цепей
Фиг. 2A и 2B являются электрическими схемами, представляющими расположение цепей устройства 200A управления для аэрозольного ингалятора 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Числовые позиции, используемые для обозначения элементов устройства 200A управления, приведены на фиг. 2A, и условные обозначения и т.п., относящиеся к напряжениям и значениям электрического сопротивления, используемым в описании, приведены на фиг. 2B. Следует отметить, что из блока 108 уведомления, источника 110 питания, датчика 112, памяти 114, блока 106 управления и схемы 134, устройство 200A управления может включать в себя элементы, которые не показаны.
[0110] Устройство 200A управления включает в себя источник 110 питания, MCU, который является примером блока 106 управления, датчик 112A и датчик 112C, и нагрузку 132 (в дальнейшем называемую также «резистивным нагревателем», и значение ее электрического сопротивления обозначено RHTR), контактный резистор 254 (значение его электрического сопротивления обозначено RCONNECTOR) нагрузки 132, в случае, когда нагрузка 132 является отсоединяемой от устройства 200A управления, соединительный вывод 256 и соединительный вывод 258 нагрузки 132 для соединения со схемами, первую схему 202, вторую схему 204, ключ Q1, включающий в себя первый полевой транзистор (FET) 206, преобразователь 208 и стабилизатор 242, ключ Q2, включающий в себя второй FET 210, первый шунтирующий резистор 212 и второй шунтирующий резистор 252 (в дальнейшем значения их электрических сопротивлений обозначены Rshunt1 и Rshunt2, соответственно), операционный усилитель 262, резистор 264 и резистор 266, которые электрически соединены с инвертирующим входом операционного усилителя 262, диод 268, резистор 272, электрически соединенный с выходом операционного усилителя 262, и конденсатор 274, электрически соединенный с резистором 272. Что касается диода 268, его анод может быть электрически соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 262, и катод может быть электрически соединен с вводом электропитания операционного усилителя 262 (в частности, он может быть вводом электропитания с положительной стороны, в вводе электропитания с положительной стороны, и вводом электропитания с отрицательной стороны, к которым прикладываются напряжения, обычно обозначаемые Vcc и VEE, соответственно, и в дальнейшем эти напряжения будут также подаваться на ввод электропитания операционного усилителя 262). Иначе говоря, потенциал на катоде диода 268 может быть равен потенциалу на вводе электропитания операционного усилителя 262.
[0111] В устройстве 200A управления, Vout соответствует выходному напряжению преобразователя 208, Vsample соответствует напряжению, подаваемому на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, Vref соответствует напряжению, подаваемому на инвертирующий вход операционного усилителя 262, Vanalog соответствует напряжению, соответствующему напряжению на выходе операционного усилителя 262, которое является напряжением, подаваемым на блок 106 управления, Vop-amp соответствует напряжению, подаваемому на ввод электропитания операционного усилителя 262, то есть, напряжению питания операционного усилителя 262, и VMCU соответствует выходному напряжению стабилизатора 242, которое является напряжением, подаваемым на ввод электропитания блока 106 управления, то есть, напряжением питания блока 106 управления. В устройстве 200A управления, Vop-amp равно VMCU.
[0112] Значение электрического сопротивления нагрузки 132 изменяется в соответствии с температурой. Иначе говоря, нагрузка 132 может включать в себя нагреватель PTC. Поскольку значение электрического сопротивления нагрузки 132 изменяется в соответствии с температурой, можно сказать, что температура нагрузки 132 и значение электрического сопротивления нагрузки 132 взаимосвязаны. Нагрузка 132 электрически соединена с возможностью разъединения со схемами устройства 200A управления через соединительный вывод 256 и соединительный вывод 258. Нагрузка 132 может входить или нет в состав устройства 200A управления.
[0113] Первый шунтирующий резистор 212 электрически соединен последовательно с нагрузкой 132 и имеет известное значение электрического сопротивления Rshunt1. Значение электрического сопротивления Rshunt1 первого шунтирующего резистора 212 может почти или совсем не изменяться при изменении температуры. Первый шунтирующий резистор 212 имеет значение электрического сопротивления больше, чем нагрузка 132. Второй шунтирующий резистор 252 может иметь такую же характеристику, как первый шунтирующий резистор 212, но не ограничен этим. Следует отметить, что второй шунтирующий резистор 252 электрически соединен последовательно с первым шунтирующим резистором 212. Дополнительно, второй шунтирующий резистор 252 электрически соединен параллельно с нагрузкой 132.
[0114] Датчик 112A и датчик 112C образуют часть датчика 112. Датчик 112A и датчик 112C могут отсутствовать в соответствии с вариантом осуществления.
[0115] Первый FET 206, входящий в состав ключа Q1, и второй FET 210, входящий в состав ключа Q2, выполняют, каждый, функцию переключателя, который размыкает/замыкает электрическую цепь. Техническим специалистам должно быть очевидно, что в качестве переключателя можно использовать не только FET, но также различные элементы, например, IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) и контактор, чтобы сформировать ключи Q1 и Q2. Дополнительно, ключи Q1 и Q2 предпочтительно имеют одинаковую характеристику, но могут и не иметь таковой. Следовательно, транзисторы FET, IGBT, контакторы или что-то подобное, применяемые в качестве ключей Q1 и Q2, предпочтительно имеют одинаковую характеристику, но могут и не иметь таковой. Следует отметить, что, если в качестве ключей Q1 и Q2 используются элементы, имеющие одинаковую характеристику, то затраты на закупку каждого из ключей Q1 и Q2 можно снизить. Это дает возможность дешевле изготавливать устройство 200A управления.
[0116] Преобразователь 208 может быть преобразователем постоянного тока в постоянный. Преобразователь 208 является, например, импульсным стабилизатором и может включать в себя FET 214, диод 216, индуктор 218 и конденсатор 220. Блок 106 управления может управлять преобразователем 208 таким образом, что преобразователь 208 преобразует выходное напряжение источника 110 питания, и преобразованное выходное напряжение становится напряжением Vout. В данном случае, преобразователь 208 предпочтительно выполнен с возможностью выдачи предварительно заданного напряжения под управлением блока 106 управления в течение времени, когда, по меньшей мере, ключ Q2 находится во включенном состоянии. Дополнительно, преобразователь 208 может быть выполнен с возможностью выдачи предварительно заданного напряжения под управлением блока 106 управления в течение времени, когда ключ Q1 также находится во включенном состоянии. Следует отметить, что в этом случае, напряжение, выдаваемое преобразователем 208 не обязательно должно быть постоянным. Если заданное напряжение преобразователя 208 выдерживается постоянным в течение предварительно заданного периода, то можно сказать, что преобразователь 208 выполнен с возможностью выдачи предварительно заданного напряжения. Следует отметить, что предварительно заданное напряжение, выводимое преобразователем 208 под управлением блока 106 управления во время включенного состояния ключа Q1, и предварительно заданное напряжение, выводимое преобразователем 208 под управлением блока 106 управления во время включенного состояния ключа Q2, могут быть равными или разными. Если упомянутые напряжения различаются, то предварительно заданное напряжение, выводимое преобразователем 208 под управлением блока 106 управления во время включенного состояния ключа Q1, может быть выше или ниже, чем предварительно заданное напряжение, выводимое преобразователем 208 под управлением блока 106 управления во время включенного состояния ключа Q2. В соответствии с данной схемой исполнения, поскольку напряжения и другие параметры являются стабильными, то точность определения остаточного количества аэрозоля повышается. Кроме того, когда импульсный стабилизатор используется как преобразователь 208, то можно снизить потери, образующиеся, когда напряжение, подаваемое на вход преобразователя 208, преобразуется в предварительно заданное напряжение. Это позволяет образовать большее количество аэрозоля при одной зарядке, с одновременным повышением точности определения остаточного количества аэрозоля.
[0117] Преобразователь 208 может быть выполнен с возможностью прямой подачи выходного напряжения источника 110 питания на первую схему 202 под управлением блока 106 управления во время, когда только ключ Q1 находится во включенном состоянии. Эта форма может быть реализована блоком 106 управления, управляющим импульсным стабилизатором 208 в режиме прямой связи, в котором переключающая операция прекращается. Следует отметить, что преобразователь 208 не является существенным компонентом и может отсутствовать. Преобразователь 208 может быть понижающего типа, как показано на фиг. 2A, или может быть повышающего типа, или понижающего/повышающего типа.
[0118] Следует отметить, что управление преобразователем 208 может осуществляться другим блоком управления, отличающимся от блока 106 управления. Другой блок управления может быть обеспечен в преобразователе 208. В этом случае, значение, определяемое датчиком 112C, подается на вход, по меньшей мере, другого блока управления. Следует отметить, что и в этом случае значение, определяемое датчиком 112C, может подаваться на вход блока 106 управления.
[0119] Стабилизатор 242 может быть, например, линейным стабилизатором и, в частности, LDO (стабилизатором с малым падением напряжения). Стабилизатор 242 электрически соединен с вводом электропитания блока 106 управления и вырабатывает напряжение VMCU, используемое для питания блока 106 управления.
[0120] Напряжение VMCU является напряжением, используемым для питания блока 106 управления, и поэтому может быть относительно низким напряжением. С другой стороны, напряжение Vout соответствует напряжению, подаваемому на нагрузку 132, и является, предпочтительно, относительно высоким напряжением для повышения эффективности испарения. Следовательно, в общем, напряжение Vout выше напряжения VMCU. По этой причине, в устройстве 200A управления, напряжение Vout превышает напряжение Vop-amp, равное напряжению VMCU. Следовательно, устройство 200A управления сформировано, по меньшей мере, первой областью (например, областью, обозначенной позицией 290, хотя и не обязательно ограниченной), в которой максимальное напряжение составляет Vout, и второй областью (например, например, областью, обозначенной позицией 292, хотя и не обязательно ограниченной), в которой максимальное напряжение составляет VMCU. Как описано выше, максимальное напряжение VMCU во второй области ниже максимального напряжения Vout в первой области.
[0121] Следует отметить, что, если только в каждой области не существует устройства повышения напряжения, то максимальное напряжение равно напряжению, подаваемому на всю область. То есть, как описано выше, можно сказать, что напряжение VMCU, подаваемое во вторую область, ниже напряжения Vout, подаваемого в первую область.
[0122] Схема 134, показанная на фиг. 1A и 1B, электрически соединяет источник 110 питания и нагрузку 132 и может включать в себя первую схему 202 и вторую схему 204. Первая схема 202 и вторая схема 204 электрически соединены параллельно между источником 110 питания и нагрузкой 132. Первая схема 202 может включать в себя ключ Q1. Вторая схема 204 может включать в себя ключ Q2 и первый шунтирующий резистор 212. Следовательно, первая схема 202 может иметь значение электрического сопротивления меньше, чем вторая схема 204. Цепь от первой схемы 202 к нагрузке 132 формирует, по меньшей мере, часть схемы образования аэрозоля.
[0123] Как показано пунктирными стрелками на фиг. 2A и 2B, блок 106 управления может управлять ключом Q1, ключом Q2, и т.п. и может получать давления, определяемые датчиком 112A и датчиком 112C. Блок 106 управления может быть выполнен с возможностью обеспечения функционирования первой схемы 202 посредством переключения ключа Q1 из выключенного состояния во включенное состояние и обеспечивает функционирование второй схемы 204 посредством переключения ключа Q2 из выключенного состояния во включенное состояние. Блок 106 управления может быть выполнен с возможностью обеспечения попеременного функционирования первой схемы 202 и второй схемы 204 посредством попеременного переключения ключей Q1 и Q2.
[0124] Первая схема 202 используется, главным образом, для испарения источника аэрозоля. Когда ключ Q1 переключается во включенное состояние, и функционирует первая схема 202, в нагрузку 132 подается мощность, и нагрузка 132 нагревается. При нагревании нагрузки 132, источник аэрозоля, удерживаемый участком 130 удерживания в испарительном блоке 118A (в аэрозольном ингаляторе 100B, показанном на фиг. 1B, источник аэрозоля, содержащийся в материале-основе 116B для аэрозоля) испаряется, и образуется аэрозоль.
[0125] Вторая схема 204 служит для получения, например, значения напряжения, соответствующего напряжению, подаваемому на нагрузку 132.
[0126] Операционный усилитель 262 служит для формирования датчика напряжения, который формирует часть датчика 112. В устройстве 200A управления, операционный усилитель 262 формирует часть схемы усиления. Следовательно, напряжение Vanalog, соответствующее напряжению Vsample (точнее, соответствующее разности между напряжением Vanalog и напряжением Vref), подается на блок 106 управления. Напряжение Vanalog может и не быть самой разностью между напряжением Vanalog и напряжением Vref и может быть напряжением, полученным усилением разности между напряжением Vanalog и напряжением Vref. Следует отметить, что ввод электропитания (не показанный) операционного усилителя 262 может быть электрически соединен с заземлением. Кроме того, в устройстве 200A управления, элемент, электрически соединенный с неинвертирующим входом операционного усилителя 262, и элемент, электрически соединенный с инвертирующим входом, могут быть переставлены наоборот. Следовательно, в некоторых случаях, диод 268 электрически соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 262.
[0127] 2-1-2 Второй шунтирующий резистор 252
Второй шунтирующий резистор 252 служит для стабилизации напряжения Vsample и соответствующего ему напряжения Vanalog, когда нагрузку 132 отсоединяют от аэрозольного ингалятора 100, и надежно определяет отсоединение нагрузки 132, как подробно описано ниже.
[0128] Фиг. 3A и 3B являются электрической схемой, представляющей некоторые схемы устройства 200A управления, когда нагрузка 132 присоединена или отсоединена. В последующем описании, предполагается, что ключ Q1 находится в выключенном состоянии, и ключ Q2 находится во включенном состоянии.
[0129] Когда нагрузка 132 присоединена, напряжение Vsample, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, является напряжением, полученным делением напряжения Vout первым шунтирующим резистором 212 и комбинированным резистором 340 (значение его электрического сопротивления обозначено как R') из второго шунтирующего резистора 252, резистора 254 и нагрузки 132. То есть,
В данном случае.
[0130] С другой стороны, когда нагрузка 132 отсоединена, напряжение Vsample, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, является напряжением, полученным делением напряжения Vout первым шунтирующим резистором 212 и вторым шунтирующим резистором 252. То есть,
[0130] Как описано выше, первый шунтирующий резистор 212 и второй шунтирующий резистор 252 имеют значения электрических сопротивлений, в достаточной мере больше тех, которые имеют резистор 254 или нагрузка 132. Следовательно, поскольку R' очевидно отличается от Rshunt2, исходя из уравнений (2), то напряжение Vsample изменяется между состоянием, в котором нагрузка 132 присоединена, и состоянием, в котором нагрузка 132 отсоединена, как можно видеть из уравнений (1) и (3). Следовательно, напряжение Vanalog, соответствующее напряжению Vsample, также изменяется между состоянием, в котором нагрузка 132 присоединена, и состоянием, в котором нагрузка 132 отсоединена. Это позволяет блоку 106 управления определять отсоединение нагрузки 132, исходя из прикладываемого напряжения.
[0131] Далее рассматриваются схемы устройства 200A управления, в котором предполагается отсутствие второго шунтирующего резистора 252, как показано на фиг. 3C. Когда нагрузка 132 отсоединена, путь, который начинается от источника 110 питания, проходит через первый шунтирующий резистор 212 и снова возвращается к источнику 110 питания, не формирует замкнутой цепи, и значение напряжения Vanalog становится нестабильным.
[0132] Следовательно, точность определения отсоединения нагрузки 132 можно значительно повысить путем использования второго шунтирующего резистора 252.
[0133] 2-1-3 Диод 268
Диод 268 служит для предотвращения подачи перенапряжения на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, как подробно описано ниже.
[0134] Фиг. 3D является электрической схемой, представляющей некоторые схемы устройства 200A управления, для которого предполагается отсутствие диода 268.
[0135] Во-первых, будет рассмотрен случай, в котором ключ Q1 находится во включенном состоянии, и ключ Q2 находится в выключенном состоянии в схеме, показанной на фиг. 3D. Как видно из фиг. 2B, напряжение Vsample равно the напряжению Vout. Следовательно,
Vsample=Vout (4)
Кроме того, как описано выше, поскольку
Vop-amp<Vout (5)
то, из неравенств (4) и (5) следует
Vop-amp<Vsample (6)
[0130] Это отражает тот факт, что напряжение Vsample, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя 262 становится выше напряжения питания Vop-amp операционного усилителя 262. В этом случае, на неинвертирующий вход операционного усилителя 262 подается перенапряжение, и операционный усилитель 262 может вызвать ошибку срабатывания.
[0136] Далее рассматривается случай, когда ключ Q1 находится в выключенном состоянии, и ключ Q2 находится во включенном состоянии в схеме, показанной на фиг. 3D. Значение электрического сопротивления R комбинированного резистора 342 из первого шунтирующего резистора 212 и комбинированного резистора 340 (значение его электрического сопротивления обозначено R') из второго шунтирующего резистора 252, резистора 254 и нагрузки 132 определяется из уравнения
R=Rshunt1+R' (7)
[0130] Поскольку значение электрического сопротивления R' комбинированного резистора 340, представленного уравнениями (2), то значение электрического сопротивления R комбинированного резистора 342 определяется из уравнения
Пусть I означает ток, протекающий в первый шунтирующий резистор 212, и I определяется из уравнения
I=Vout/R (9)
Поскольку падение напряжения на первом шунтирующем резисторе 212 равно I⋅Rshunt1, то напряжение Vsample можно представить в виде
[0130] В соответствии с уравнением (10), если Rshunt1 и Rshunt2 намного больше, чем Rconnector и RHTR, то напряжение Vsample, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, имеет достаточно малое значение. Следовательно, Vsample не становится выше напряжения питания Vop-amp операционного усилителя 262. Однако, в ином случае, напряжение Vsample, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, становится выше напряжения питания Vop-amp операционного усилителя 262. То есть, даже если ключ Q1 находится в выключенном состоянии, и ключ Q2 находится во включенном состоянии, напряжение Vsample, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя 262, может быть чрезмерным.
[0137] Фиг. 3E представляет эквивалентную схему 350, касающуюся диода 268 в устройстве 200A управления, которое выполнено с возможностью решения проблемы чрезмерно высокого напряжения.
[0138] Позиция 352 соответствует неинвертирующему входу операционного усилителя 262, и позиция 354 соответствует внутреннему сопротивлению (значение его электрического сопротивления будет в дальнейшем обозначаться Rop-amp) операционного усилителя 262. Позиции 362 и 364 соответствуют источникам напряжения, которые формируют Vop-amp и Vsample, соответственно.
[0139] Если напряжение Vop-amp немного выше напряжения Vsample, то никакого прямого тока в диод 268 не протекает. Следовательно, ток протекает только в направлении, указанном стрелкой 372. С другой стороны, если напряжение Vsample немного выше напряжения Vop-amp, то в диод 268 протекает прямой ток. В данном случае, если значение электрического сопротивления Rop-amp резистора 354 достаточно больше значения электрического сопротивления диода 268 в прямом направлении, то большая часть тока при перенапряжении протекает в диод 268.
[0140] Если в диод 268 протекает слишком большой ток, то функция диода 268 по блокированию обратного тока снижается, и ток, создаваемый напряжением Vop-amp, может протекать через нагрузку 132. Следовательно, ток, протекающий в диод 268, должен быть меньше максимального значения, зависящего от диода 268. Условие, исключающее превышение током, протекающим в диод 268, его максимального значения, рассматривается далее.
[0141] Допустим, что, в эквивалентной схеме 350, IF_upper является максимальным прямым током, допускаемым диодом 268, и RF является значением электрического сопротивления диода 268 в прямом направлении. Если удовлетворяется следующее условие, то ток, протекающий в диод 268, никогда не превосходит его максимального значения.
[0142]
В данном случае, поскольку напряжение Vsample не превышает напряжения Vout, как описано выше, то, в конечном счете, если удовлетворяется следующее условие, то ток, протекающий в диод 268, никогда не превосходит его максимального значения, и функция диода 268 по блокированию обратного токане снижается.
[0130] Как описано выше, чем меньше значение Vout, тем меньше оказывается прямой ток диода 268. В результате, возможна защита диода 268. Однако, во включенном состоянии ключа Q1, Vout подается на нагрузку 132 для образования аэрозоля. Следовательно, если Vout слишком снизить, то нагрузка 132 не сможет образовать аэрозоль.
[0144] Следовательно, Vout должно одновременно удовлетворять вышеописанному условию неравенства (12) и условию, чтобы нагрузка 132 могла образовать аэрозоль при подаче напряжения. В результате исследований авторов настоящего изобретения выяснилось, что, если нагрузка 132 имеет значение электрического сопротивления около 2,4 Ом при комнатной температуре, и Vout составляет около 3,3-3,7 В, то два вышеописанных условия удовлетворяются одновременно. Установлено также, что, если нагрузка 132 имеет значение электрического сопротивления около 1,0 Ом при комнатной температуре, и Vout составляет около 2,1-2,5 В, то два вышеописанных условия удовлетворяются одновременно.
[0145] В вышеописанном варианте осуществления описано расположение цепей, которое делает входное напряжение Vsample операционного усилителя 262 не выше напряжения питания Vop-amp операционного усилителя 262. Такая же проблема может возникать, когда вместо операционного усилителя 262 используется компаратор. Даже в этом случае, можно обеспечить входное напряжение компаратора не выше напряжения питания компаратора путем использования диода 268, анод которого соединен с входом компаратора.
[0146] 2-2 Второе устройство управления
2-2-1 расположение цепей
Фиг. 2C и 2D являются электрическими схемами, представляющими расположение цепей устройства 200B управления для аэрозольного ингалятора 100 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Числовые позиции, используемые для обозначения элементов устройства 200B управления, приведены на фиг. 2C, и условные обозначения и т.п., относящиеся к напряжениям и значениям электрического сопротивления, используемым в описании, приведены на фиг. 2D. Устройство 200A управления и устройство 200B управления имеют некоторые общие компоненты, и одинаковые позиции обозначают одни и те же компоненты на фиг. 2A и 2B и фиг. 2C и 2D. Отличия устройства 200B управления от устройства 200A управления описаны ниже.
[0147] В устройстве 200B управления отсутствует диод 268, и на ввод электропитания операционного усилителя 262 подается напряжение Vout. Следовательно, в устройстве 200B управления, напряжение Vop-amp, подаваемое на ввод электропитания операционного усилителя 262, равно Vout.
[0148] Кроме того, устройство 200B управления включает в себя схему 286 деления напряжения, сформированную первым резистором 282 и вторым резистором 284 (в дальнейшем, значения их электрических сопротивлений обозначены Rdiv1 и Rdiv2, соответственно). Схема 286 деления напряжения делит напряжение Vanalog и выдает напряжение V'analog.
[0149] Кроме того, в устройстве 200B управления, напряжение V'analog подается на вход блока 106 управления.
[0150] 2-2-2 Схема 286 деления напряжения
В устройстве 200B управления, если схема 286 деления напряжения отсутствует, то в блок 106 управления подается напряжение Vanalog. Поскольку напряжение питания операционного усилителя 262 в устройстве 200B управления равно Vout, то напряжение Vanalog, соответствующее выходному напряжению операционного усилителя 262 также может достигать Vout. С другой стороны, поскольку напряжение блока 106 управления равно VMCU, и, в общем, VMCU<Vout, как описано выше, то в блок 106 управления подается напряжение Vanalog выше, чем VMCU, которое является напряжением питания, и может возникать перенапряжение.
[0151] Схема 286 деления напряжения выполнена с возможностью устранения вышеописанной проблемы. В устройстве 200B управления, зависимость между напряжением Vanalog и напряжением V'analog, подаваемым в блок 106 управления, представлено выражением
[0130] Для исключения подачи перенапряжения на вход блока 106 управления, напряжение V'analog, подаваемое на вход блока 106 управления, не должно превышать напряжение питания VMCU. То есть,
[0130] Пусть Ad является коэффициентом усиления схемы усиления, сформированной операционным усилителем 262 в устройстве 200B управления. Тогда, получается
Поскольку напряжение Vsample не превышает напряжения Vout,
[0130] С учетом неравенств (14) и (16), если напряжение VMCU и напряжение Vout удовлетворяют следующей зависимости, то вышеописанная проблема перенапряжения не возникает.
[0152] Следовательно, подачу перенапряжения на блок 106 управления можно предотвратить выполнением одного или обоих подходов из регулировки преобразователя 208 для вывода напряжения Vout, удовлетворяющего неравенствам (18) и настройки значений электрических сопротивлений Rdiv1 и Rdiv2 первого резистора 282 и второго резистора 284 схемы 286 деления напряжения, чтобы удовлетворить неравенствам (18). Под другим аспектом, в соответствии с неравенствами (18) определяется верхнее предельное значение выходного напряжения Vout преобразователя 208 в случае, когда значения электрических сопротивлений Rdiv1 и Rdiv2 первого резистора 282 и второго резистора 284 схемы 286 деления напряжения являются постоянными.
[0153] Как описано выше, чем меньше является значение Vout, тем больше становится Vanalog. В результате, возможна защита блока 106 управления. Однако, при включенном состоянии ключа Q1, на нагрузку 132 подается Vout для образования аэрозоля. Следовательно, если Vout делается слишком малым, то нагрузка 132 может быть не в состоянии образовать аэрозоль. Следовательно, напряжение Vout должно одновременно удовлетворять вышеописанному условию неравенств (18) и условию, чтобы нагрузка 132 могла образовать аэрозоль при приложении напряжения. В результате исследований авторов настоящего изобретения выяснилось, что, если нагрузка 132 имеет значение электрического сопротивления около 2,4 при комнатной температуре, и Vout составляет около 3,3-3,7 В, то два вышеописанных условия удовлетворяются одновременно. Установлено также, что, если нагрузка 132 имеет значение электрического сопротивления около 1,0 Ом при комнатной температуре, и Vout составляет около 2,1-2,5 В, то два вышеописанных условия удовлетворяются одновременно.
[0154] 3 Работа устройства управления для аэрозольного ингалятора
3-1 Основная обработка
Фиг. 4A, 4A-2 и 4B являются блок-схемами последовательности операций способа примерной основной обработки 400 для измерения температуры нагрузки 132 и определения остаточного количества источника аэрозоля. Следует отметить, что основная обработка 400 выполняется устройством 200A управления или блоком 106 управления, входящим в состав устройства 200A управления, и повторяется во время работы аэрозольного ингалятора 100.
[0155] Этап 410 представляет этап определения, удовлетворяются ли первое условие и второе условие. После определения, что первое условие и второе условие удовлетворяются, процедура переходит на этап 420. В противном случае, этап 410 повторяется. Первое условие и второе условие будут описаны в дальнейшем.
[0156] На последующем этапе 450, описанном в дальнейшем, передается сигнал, используемый для установки ключа Q1 во включенное состояние, чтобы испарять источник аэрозоля. Если, по меньшей мере, одно из первого условия и второго условия не удовлетворяется на этапе 410, то процедура не переходит на этап 450. Следовательно, установка ключа Q1 во включенное состояние не допускается.
[0157] Этап 420 представляет этап определения, обнаруживается ли запрос образования аэрозоля. После определения, что запрос образования аэрозоля обнаружен, процедура переходит на этап 430. Иначе, этап 420 повторяется.
[0158] После обнаружения начала вдоха пользователя по информации, полученной из, например, датчика давления, датчика скорости потока, датчик расхода потока или чего-то подобного, блок 106 управления может определить, что запрос образования аэрозоля обнаружен. В частности, например, если выходное значение датчика давления, то есть, давление, является ниже предварительно заданного порога, то блок 106 управления может определить, что обнаружено начало вдоха пользователя. В качестве альтернативы, например, если выходное значение датчика скорости потока или датчика расхода потока, то есть, скорость потока или расход потока, превышает предварительно заданный порог, то блок 106 управления может определить, что обнаружено начало вдоха пользователя. Поскольку данный способ определения допускает образование аэрозоля по состоянию пользователя, то особенно предпочтительным является датчик скорости потока или датчик расхода потока. В качестве альтернативы, если выходные значения этих датчиков начинают непрерывное изменяться, то блок 106 управления может определить, что начало вдоха пользователя обнаружено. В ином случае, блок 106 управления может определить, что начало вдоха пользователя обнаружено, на основании нажатия кнопки, используемой для запуска образования, или чего-то подобного. В качестве альтернативы, блок 106 управления может определить, что начало вдоха пользователя обнаружено, на основании как информации, полученной из датчика давления, датчика скорости потока или датчика расхода потока, так и нажатия кнопки.
[0159] Этап 430 представляет этап определения, равно ли значение счетчика или ниже предварительно заданного порога значения счетчика. Если значение счетчика равно или ниже предварительно заданного порога значения счетчика, то процедура переходит на этап 440. В ином случае, процедура переходит на этап 464, показанный на фиг. 4B и описанный в дальнейшем.
[0160] Предварительно заданный порог значения счетчика может быть одним или более предварительно заданными значениями. Значение этапа 430 будет описано в дальнейшем.
[0161] Этап 435 представляет этап управления преобразователем 208, чтобы формировать напряжение Vout, установленное на этапе 534, описанном в дальнейшем. Этот этап может быть этапом без выполнения каких-либо действий, если преобразователь 208 уже выводит напряжение Vout. Кроме того, данный этап может выполняться в любое время перед тем, как мощность подается в нагрузку 132.
[0162] Этап 440 является этапом определения, прошло ли предварительно заданное время охлаждения после прекращения подачи мощности в нагрузку 132. После определения, что предварительно заданное время охлаждения прошло после прекращения подачи мощности в нагрузку 132, процедура переходит на этап 442. В ином случае, процедура переходит на этап 448.
[0163] Этап 442 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q2 во включенное состояние, чтобы получить значение электрического сопротивления нагрузки 132.
[0164] Этап 443 представляет этап получения значения электрического сопротивления нагрузки 132, а именно R2, на основании напряжения Vanalog или напряжения V'analog, подаваемого на блок 106 управления, и, по меньшей мере, временного сохранения значения электрического сопротивления в памяти 114. Как описано в дальнейшем, значение R2 электрического сопротивления используется для калибровки взаимосвязи между значением электрического сопротивления и температурой нагрузки 132.
[0165] Способ получения значения электрического сопротивления нагрузки 132 на основании напряжения Vanalog или напряжения V'analog, выбирается произвольно. Например, значение электрического сопротивления нагрузки 132 является функцией значения напряжения Vanalog или напряжения V'analog. Следовательно, функцию получают заранее экспериментально или с помощью вычислений, и на этапе 443, значение электрического сопротивления нагрузки 132 может быть получено в соответствии с функцией.
[0166] Следует отметить, что, поскольку напряжение Vanalog или напряжение V'analog является напряжением, соответствующим выходному напряжению операционного усилителя 262, то обработка получения значения электрического сопротивления нагрузки 132 на основании напряжения Vanalog или напряжения V'analog, представляет собой обработку на основании выходного напряжения операционного усилителя 262.
[0167] Дополнительно, обработка получения значения электрического сопротивления нагрузки 132 на основании напряжения Vanalog или напряжения V'analog, очевидно, представляет собой обработку на основании напряжения, подаваемого на блок 106 управления.
[0168] Этап 444 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q2 в выключенное состояние.
[0169] Этап 445 представляет этап подстановки значения R2 электрического сопротивления, полученного на непосредственно предшествующем этапе 443, в качестве переменной величины, представляющей опорное значение Rref сопротивления, чтобы калибровать взаимосвязь между значением электрического сопротивления и температурой нагрузки 132 с целью получения температуры нагрузки 132 на этапе 455, описанном в дальнейшем.
[0170] Этап 448 представляет этап подстановки одного из значений электрических сопротивлений, R2, полученного на этапе 443 до непосредственно предшествующего этапа, или значения R1 электрического сопротивления нагрузки 132, полученного во время замены картриджа 104A, описанного в дальнейшем, в качестве переменной величины, представляющей опорное значение Rref сопротивления.
[0171] Следует отметить, что, если значение переменной величины, представляющей опорное значение Rref сопротивления во время работы аэрозольного ингалятора 100, сохраняется, то этап 448 может быть этапом подстановки значения R1 электрического сопротивления в качестве переменной величины в случае, когда значение переменной величины, представляющей опорное значение Rref сопротивления не установлено, и, в ином случае, без выполнения каких-либо действий.
[0172] Следует отметить, что подстановка на этапе 445 и этапе 448 является процедурой обработки для повышения точности температуры THTR нагрузки 132, вычисленной по уравнению, используемому на этапе 455, описанному в дальнейшем, которое представляет взаимосвязь между значением электрического сопротивления и температурой нагрузки 132, и является примером обработки калибровки взаимосвязи.
[0173] Этап 450 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q1 во включенное состояние, чтобы испарять источник аэрозоля.
[0174] Этап 451 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q2 во включенное состояние, чтобы получать значение электрического сопротивления нагрузки 132, и этап 452 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q1 в выключенное состояние, чтобы получать точное значение электрического сопротивления нагрузки 132. Не важно, который из этапов 451 и 452 выполняется первым, и этапы могут выполняться одновременно. Если учитывается задержка с момента передачи сигнала в ключ до фактического изменения состояния, то этап 451 предпочтительно выполняется перед этапом 452.
[0175] Этап 453 представляет этап получения значения электрического сопротивления нагрузки 132, а именно R3, на основании напряжения Vanalog или напряжения V'analog, подаваемого на блок 106 управления.
[0176] Этап 454 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q2 в выключенное состояние.
[0177] Этап 455 представляет этап получения температуры THTR нагрузки 132. Значение температуры THTR нагрузки 132 можно получить из уравнения
где Tref является предварительно заданной опорной температурой и является, предпочтительно, температурой, равной температуре нагрузки 132, когда значение ее электрического сопротивления равно Rref, или температурой, близкой к этой температуре. Например, когда Tref установлена равной внешней температуре (например, комнатной температуре или 25°C), при которой предполагается использовать аэрозольный ингалятор 100, то температура нагрузки 132 во время выполнения этапа 443 или этапа 530, описанного в дальнейшем, будет температурой вблизи Tref. αTCR является известной постоянной, зависящей от материала нагрузки 132.
[0178] Следует отметить, что, как описано выше, обработка получения Rref и R3 в уравнении (19) является обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Следовательно, обработка получения температуры THTR нагрузки 132 в соответствии с уравнением (19) является обработкой на основании напряжения, соответствующем выходному сигналу операционного усилителя 262. Аналогично, обработка получения температуры THTR нагрузки 132 в соответствии с уравнением (19) также является обработкой на основании напряжения, подаваемого на блок 106 управления.
[0179] Этап 460 представляет этап добавления температуры THTR нагрузки 132, полученной на предыдущем этапе 455, в список, который является структурой данных, и превращения температуры в справочную в дальнейшем. Следует отметить, что список является всего лишь примером, и на этапе 460 можно использовать произвольную структуру данных, допускающую хранение множества данных, например, массив. Следует отметить, что, пока на этапе 470, описанном в дальнейшем, не принято решение, что процедура должна переходить на этап 480, процедура этапа 460 выполняется множество раз. Если этап 460 выполняется множество раз, температура THTR нагрузки 132 в структуре данных не замещается, но добавляется столько раз, сколько выполняется процедура этапа 460.
[0180] Этап 462 представляет этап определения, является ли температура THTR нагрузки 132, полученная на непосредственно предшествующем этапе 455, ниже предварительно заданного первого порога. Если температура THTR нагрузки 132 ниже первого порога, то процедура переходит на этап 470. В ином случае, процедура переходит на этап 464.
[0181] Первый порог предпочтительно равен температуре, при которой существует сильное подозрение на израсходование источника аэрозоля, когда температура нагрузки 132 превышает порог и равна, например, 300°C.
[0182] Этап 464 представляет этап блокирования перехода ключа Q1 во включенное состояние.
[0183] Этот этап может быть этапом установки признака, относящегося к первому условию в памяти 114, и этот признак может быть отменен, когда картридж 104A заменяется. То есть, в этом примере, первое условие состоит в том, что картридж 104A заменяется. Пока признак не отменяется, то есть, пока картридж 104A не заменяется, первое условие не удовлетворяется, и определение на этапе 410 является ложным. Иначе говоря, пока признак не отменен, определение на этапе 410 никогда не станет истинным.
[0184] Следует отметить, что этапы 462 и 464 обрабатываются на основании температуры THTR нагрузки 132, и, как описано выше, обработка получения температуры THTR нагрузки 132 в соответствии с температурой (19) является обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Следовательно, обработка, относящаяся к этапам 462 и 464, может быть обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Аналогично, обработка, относящаяся к этапам 462 и 464, может быть также обработкой на основании напряжения, подаваемого на блок 106 управления.
[0185] Этап 466 представляет этап формирования предварительно заданного уведомления на ПИ (пользовательском интерфейсе) в блоке 108 уведомления.
[0186] Это уведомление может быть уведомлением, представляющим необходимость замены картриджа 104A.
[0187] Этап 470 представляет этап определения, прекратился ли запрос образования аэрозоля. После определения, что запрос образования аэрозоля прекратился, процедура переходит на этап 480. В ином случае, процедура возвращается на этап 450.
[0188] После обнаружения прекращения вдоха пользователя на основании информации, полученной из, например, датчика давления, датчика скорости потока, датчика расхода потока или чего-то подобного, блок 106 управления может определить, что запрос образования аэрозоля прекратился. В данном случае, например, если выходное значение датчика давления, то есть, давление, превышает предварительно заданный порог, то блок 106 управления может определить, что обнаруживается прекращение вдоха пользователя, иначе говоря, образование аэрозоля не запрашивается. В качестве альтернативы, например, если выходное значение датчика скорости потока или датчика расхода потока, то есть, скорость потока или расход потока становится ниже предварительно заданного порога, то блок 106 управления может определить, что обнаруживается прекращение вдоха пользователя, иначе говоря, образование аэрозоля не запрашивается. Следует отметить, что порог может быть больше порога на этапе 420, равным этому порогу или меньше этого порога. В ином случае, на основании отпускания кнопки, используемой для запуска образования аэрозоля, или чего-то подобного, блок 106 управления может определить, что обнаруживается прекращение вдоха пользователя, иначе говоря, образование аэрозоля не запрашивается. В качестве альтернативы, если удовлетворяется предварительно заданное условие, что, например, прошло предварительно заданное время с момента нажатия кнопки, используемой для запуска образования аэрозоля, то блок 106 управления может определить, что обнаруживается прекращение вдоха пользователя, иначе говоря, образование аэрозоля не запрашивается.
[0189] Этап 480 представляет этап определения, является ли максимальное значение в списке, который хранит одну или более температур THTR нагрузки 132, ниже предварительно заданного второго порога. Если максимальное значение ниже второго порога, то процедура переходит на этап 488. В ином случае, процедура переходит на этап 482.
[0190] Второй порог предпочтительно равен температуре, при которой существует подозрение на исчерпание источника аэрозоля, когда температура нагрузки 132 превышает данный порог, но при которой возможен также временный недостаток источника аэрозоля на участке 130 удерживания вследствие, например, запаздывания подачи источника аэрозоля из блока 116A хранения. Следовательно, второй порог может быть ниже первого порога и равняться, например, 250°C.
[0191] Этап 482 представляет этап временного блокирования перехода ключа Q1 во включенное состояние.
[0192] Этот этап может быть этапом установки признака, относящегося ко второму условию, в памяти 114, и данный признак может быть отменен, когда с момента установки этого признака прошло предварительно заданное время. То есть, в данном примере, второе условие состоит в том, чтобы с момента установки признака прошло предварительно заданное время. Пока признак не отменен, то есть, пока с момента установки признака не прошло предварительно заданного времени, второе условие не удовлетворяется, и определение на этапе 410 является временно ложным. Иначе говоря, пока признак не отменен, определение на этапе 410 никогда не становится истинным. Следует отметить, что предварительно заданное время может составлять не менее 10 сек, например, 11 сек.
[0193] Следует отметить, что этапы 480 и 482 являются процедурами, базирующимися на температуре THTR нагрузки 132, и, как описано выше, обработка получения температуры THTR нагрузки 132 в соответствии с уравнением (19) является обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Следовательно, обработка, относящаяся к этапам 480 и 482, может быть обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Аналогично, обработка, относящаяся к этапам 480 и 482, может быть также обработкой на основании напряжения, подаваемого на блок 106 управления.
[0194] Этап 484 представляет этап формирования предварительно заданного уведомления на ПИ (пользовательском интерфейсе) в блоке 108 уведомления.
[0195] Это уведомление может быть уведомлением, которое предлагает пользователю подождать какое-то время со вдохом аэрозоля.
[0196] Этап 486 представляет этап, например, наращивания значения счетчика на единицу.
[0197] Этап 488 представляет этап инициализации счетчика и списка. На данном этапе, показание счетчика может быть сброшено на 0, и список может быть сделан пустым.
[0198] В данном варианте осуществления, на этапе 480, после того, как запрос образования аэрозоля прекратился, температура THTR нагрузки 132 сравнивается со вторым порогом. Вместо данного варианта осуществления, температура THTR нагрузки 132 может сравниваться со вторым порогом перед тем, как запрос образования аэрозоля прекращается. В этом случае, если оценивается, что температура THTR нагрузки 132 имеет значение не ниже второго порога, то сравнение вторым порогом и температурой THTR нагрузки 132 больше выполнять необязательно, пока запрос образования аэрозоля не прекращается.
[0199] 3-2 Вспомогательная обработка
Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа примерной обработки 500 для поддержки основной обработки 400. Вспомогательная обработка 500 может выполняться одновременно или параллельно с основной обработкой 400.
[0200] Этап 510 представляет этап определения, обнаружена ли замена картриджа 104A. Так как картридж 104A включает в себя нагрузку 132, как описано в 2-1-2, то блок 106 управления обнаруживает присоединение/отсоединение нагрузки 132 на основании напряжения Vanalog (или напряжения V'analog), обнаруживая, тем самым замену картриджа 104A. Если замена картриджа 104A обнаруживается, то процедура переходит на этап 520. В ином случае, этап 510 повторяется.
[0201] Этап 520 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q2 во включенное состояние, чтобы получать значение электрического сопротивления нагрузки 132.
[0202] Этап 530 представляет этап получения значения электрического сопротивления нагрузки 132, а именно R1, на основании напряжения Vanalog или напряжения V'analog, подаваемого на блок 106 управления и, по меньшей мере, временного его сохранения в памяти 114.
[0203] Этап 532 представляет этап идентификации типа замененного картриджа 104A. Идентификация типа картриджа 104A включает в себя конкретизацию, на основании значения R1 электрического сопротивления, полученного на этапе 530, типа (в том числе, материала, например, нихрома или нержавеющей стали SUS) нагрузки 132, входящей в состав картриджа.
[0204] Этап 534 представляет этап установки оптимального выходного напряжение Vout для нагрузки 132, исходя из конкретного типа нагрузки 132.
[0205] В варианте осуществления, описанном в 2-1, в котором входное напряжение Vsample операционного усилителя 262 может быть выше напряжения питания Vop-amp операционного усилителя 262, оптимальное выходное напряжение Vout предпочтительно является напряжением, которое предотвращает ошибку срабатывания, обусловленную перенапряжением диода 268, и позволяет нагрузке 132 образовать аэрозоль. В частности, оптимальное выходное напряжение Vout предпочтительно является напряжением, которое не допускает, чтобы прямое напряжение, подаваемое на диод 268, превысило допустимое значение, и позволяет нагрузке 132 образовать аэрозоль.
[0206] В варианте осуществления, описанном в 2-2, в котором напряжение Vanalog, подаваемое на вход блока 106 управления, может быть выше напряжения питания VMCU блока 106 управления, оптимальное выходное напряжение Vout предпочтительно является напряжением, которое ошибку срабатывания, обусловленную перенапряжением блока 106 управления, и позволяет нагрузке 132 образовать аэрозоль. В частности, предпочтительным является напряжение, которое обеспечивает, чтобы напряжение Vanalog или напряжению V'analog, подаваемое на вход блока 106 управления, не превышало напряжение питания VMCU блока 106 управления, и позволяет нагрузке 132 образовать аэрозоль.
[0207] В результате исследований авторов настоящего изобретения выяснилось, что если нагрузка 132 имеет значение электрического сопротивления около 2,4 Ом при комнатной температуре, и Vout составляет около 3,3-3,7 В, то условия, которым должно удовлетворять вышеописанное оптимальное выходное напряжение Vout, удовлетворяются. Установлено также, что, если нагрузка 132 имеет значение электрического сопротивления около 1,0 Ом при комнатной температуре, и Vout составляет около 2,1-2,5 В, то два вышеописанных условия удовлетворяются одновременно.
[0208] Таким образом, в соответствии с типом нагрузки 132 определяется множество оптимальных выходных напряжений Vout или диапазон оптимальных выходных напряжений Vout. Преобразователь 208 может быть выполнен с возможностью выдачи множества напряжений или напряжений в заданном диапазоне в соответствии с типом нагрузки 132.
[0209] Следует отметить, что этапы 532 и 534 обрабатываются, исходя из R1, и обработка получения R1 является обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Следовательно, обработка, относящаяся к этапам 532 и 534, является обработкой на основании напряжения, соответствующего выходному сигналу операционного усилителя 262. Аналогично, обработка, относящаяся к этапам 532 и 534, также является обработкой на основании напряжения, подаваемого на блок 106 управления.
[0210] Этап 540 представляет этап передачи сигнала, используемого для установки ключа Q2 в выключенное состояние.
[0211] Этап 550 представляет этап инициализации вышеописанных счетчика и списка, используемых в ходе основной обработки 400.
[0212] Вышеописанные этапы 462, 480 и 510 могут быть реализованы путем преобразования аналогового сигнала, который является напряжением, соответствующим выходному сигналу операционного усилителя 262, в цифровое значение посредством аналого-цифрового преобразователя, предусмотренного в блоке 106 управления, и его сравнения с предварительно заданным порогом. Вместо данного способа, вышеописанные этапы 462, 480 и 510 можно также реализовать с использованием компаратора вместо операционного усилителя 262 и путем установки опорного напряжения компаратора, равным значению, соответствующему предварительно заданному порогу. Специалистам в данной области техники следует понимать, что, даже если применен компаратор, компаратор или блок управления можно защищать от перенапряжения вышеописанным диодом 268 или схемой 286 деления напряжения.
[0213] 4 Заключение
Выше описаны варианты осуществления настоящего изобретения, однако следует понимать, что варианты осуществления являются только примерами и не ограничивают объема настоящего изобретения. Следует понимать, что можно создать подходящие модификации, дополнения, усовершенствования и т.п. вариантов осуществления, не выходящие за пределы существа и объема настоящего изобретения. Объем настоящего изобретения не следует ограничивать никаким из вышеописанных вариантов осуществления и должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.
[0214] Список условных обозначений
100A, 100B...аэрозольный ингалятор
102...основной корпус
104A...картридж
104B...аэрозолеобразующее изделие
106...блок управления (например, MCU)
108...блок уведомления
110...источник питания
112, 112A, 112C...датчик
114...память
116A...запоминающее устройство
116B...материал-основа аэрозоля
118A, 118B...испарительный блок
120...воздуховпускной канал
121...аэрозольный канал
122...мундштучный участок
130...участок удерживания
132...нагрузка
134...схема
200A, 200B...устройство управления для аэрозольного ингалятора
202...первая схема
204...вторая схема
206, 210, 214...полевой транзистор (FET)
208...преобразователь (например, импульсный стабилизатор)
212...первый шунтирующий резистор
216...диод
218...индуктор
220...конденсатор
242...стабилизатор (например, стабилизатор с малым падением напряжения)
252...второй шунтирующий резистор
254...резистор
256, 258...соединительный вывод
262...операционный усилитель
264, 266...резистор
268...диод
272...резистор
274...конденсатор
282, 284...резистор, который формирует схему деления напряжения
286...схема деления напряжения
340,342...комбинированный резистор
350...эквивалентная схема
352...неинвертирующий вход операционного усилителя
354...резистор, обеспеченный в операционном усилителе
362, 364...источник напряжения
372, 374...протекание тока