СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, СО СПЕКТРОМЕТРОМ ДЛЯ АНАЛИЗА АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL-GENERATING SYSTEM WITH AEROSOL ANALYSIS SPECTROMETER

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей излучатель и приемник для электромагнитного излучения, и камере для аэрозоля, удерживающей аэрозоль, подлежащий анализу.
Известны удерживаемые рукой электрические системы, генерирующие аэрозоль, которые состоят из части в виде устройства, содержащей батарею и электронную схему управления, и отдельного картриджа, содержащего запас жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, и электрический испаритель или нагревательный элемент. От устройства к устройству качество генерируемого аэрозоля может отличаться. Также качество генерируемого аэрозоля может зависеть от используемого жидкого субстрата, образующего аэрозоль, поскольку могут быть использованы разные жидкие субстраты, образующие аэрозоль, например, с разными составляющими запаха. Кроме того, производительность системы, генерирующей аэрозоль, может со временем изменяться. Качество генерируемого аэрозоля может также зависеть от интенсивности затяжки, продолжительности затяжки, какая это затяжка - первая, вторая и т. д., или от чистоты или загрязненности системы. В традиционных системах, генерирующих аэрозоль, такой как раскрытая в заявке EP 2 493 342, единственной обратной связью, которую получает система, является импеданс нагревательного элемента. Однако качество генерируемого аэрозоля не измеряется напрямую. А также количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, оставшегося в части для хранения жидкости не измеряется напрямую.
Желательно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, которая напрямую измеряет качество генерируемого аэрозоля. А также желательно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, которая напрямую измеряет количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая излучатель. Излучатель выполнен с возможностью излучения света. Система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит датчик, который выполнен с возможностью приема света. А также система, генерирующая аэрозоль, содержит камеру для аэрозоля, выполненную с возможностью содержания аэрозоля. Излучатель выполнен с возможностью излучения света в камеру для аэрозоля. Датчик выполнен с возможностью приема света из камеры для аэрозоля и измерения по меньшей мере одной длины волны спектра принятого света.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль. Удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль может быть выполнено с возможностью генерирования аэрозоля для вдыхания пользователем. Удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль может содержать мундштук, на котором пользователь может осуществлять затяжку для втягивания аэрозоля, генерируемого устройством, из устройства. Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой устройство, управляемое от батареи. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать кожух, удерживающий батарею, и излучатель и датчик. Устройство предпочтительно представляет собой портативное устройство, которое удобно держать между пальцами одной руки. Устройство может иметь по существу цилиндрическую форму и иметь длину от 70 до 200 мм. Максимальный диаметр устройства предпочтительно составляет от 10 мм до 30 мм.
Согласно настоящему изобретению система, генерирующая аэрозоль, обеспечивает возможность измерения напрямую параметров, предпочтительно наличия, аэрозоля в камере для аэрозоля. Измерение напрямую параметров аэрозоля в камере для аэрозоля обеспечивает возможность оптимального управления системой, генерирующей аэрозоль. Камера для аэрозоля может представлять собой проход или путь внутри системы, генерирующей аэрозоль, по которому протекает субстрат, образующий аэрозоль, в испаренной форме. Камера для аэрозоля может также представлять собой генерирующую камеру, в которой испаряется жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и образуется аэрозоль. Как правило, камера для аэрозоля может быть открытой или закрытой камерой, в которой присутствует испаренный субстрат, образующий аэрозоль, или аэрозоль.
Аэрозоль в камере для аэрозоля может представлять собой испаренный субстрат, образующий аэрозоль. Испаренный субстрат, образующий аэрозоль, может содержать множество разных компонентов. Испаренный субстрат, образующий аэрозоль, обеспечен для образования аэрозоля, который затем вдыхается пользователем. Во время испарения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, могут образовываться нежелательные продукты. Образование нежелательных продуктов следует предотвратить с помощью режима нагрева, в результате чего испаряется субстрат, образующий аэрозоль. Однако, как описано выше, испарение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, зависит от множества факторов, таких как тип жидкого субстрата, образующего аэрозоль, количества процессов нагрева и т. д. Согласно настоящему изобретению система, генерирующая аэрозоль, в данном случае обеспечивает возможность измерения напрямую типа и количества по меньшей мере одного из компонентов испаренного субстрата, образующего аэрозоль.
Измерение может содержать определение по меньшей мере одного компонента испаренного субстрата, образующего аэрозоль. В этом отношении анализируют спектр испаренного субстрата, образующего аэрозоль. Спектр или электромагнитный спектр испаренного субстрата, образующего аэрозоль, характеризует компоненты испаренного субстрата, образующего аэрозоль, путем характерного распределения электромагнитного излучения, поглощенного испаренным субстратом, образующим аэрозоль.
Более детально, каждый компонент испаренного субстрата, образующего аэрозоль, может поглощать электромагнитные волны с определенными частотами или длинами волны. В настоящем изобретении предпочтительно применяют инфракрасную спектроскопию (или ИК-спектроскопию). Если свет направлен на эти компоненты, они будут поглощать определенные длины волн света. Следовательно, каждый компонент испаренного субстрата, образующего аэрозоль, имеет характерное спектроскопическое распределение или спектр, который можно наблюдать. В наблюдаемом спектре можно наблюдать определенные пики, которые соответствуют поглощаемому свету с определенными частотами. Обычно каждый компонент поглощает свет с разной длиной волны, таким образом, каждый компонент показывает множество пиков поглощения в спектре. Длина волны и амплитуда этих пиков поглощения являются показателями компонента. Следовательно, надежность измерения можно повысить за счет измерения множества пиков поглощения и/или амплитуды пиков. Для наблюдения необходим излучатель, выполненный с возможностью излучения электромагнитных волн и датчик, выполненный с возможностью приема электромагнитных волн. Далее общий термин «электромагнитные волны» обозначается более конкретным термином «свет». Тем не менее, следует отметить, что длины волн не исключаются термином «свет». Излучатель может быть выполненным с возможностью излучения света с длинами волн от 200 нанометров до 30 микрометров, а приемник может быть выполнен с возможностью приема света с длинами волн от 200 нанометров до 30 микрометров. В пределах такого спектра длин волн могут быть определены нежелательные продукты в субстрате, образующем аэрозоль, таком как жидкость для электронных сигарет.
Излучатель излучает свет в направлении аэрозоля, например, испаренный субстрат, образующий аэрозоль, и испаренный субстрат, образующий аэрозоль, поглощает определенные длины волн света в соответствии с компонентами, присутствующими в испаренном субстрате, образующем аэрозоль. Иными словами, в зависимости от компонентов, присутствующих в испаренном субстрате, образующем аэрозоль, определенные длины волн света, которые излучаются излучателем, по меньшей мере частично абсорбируются испаренным субстратом, образующим аэрозоль, тогда как другие длины волн могут проходить через испаренный субстрат, образующий аэрозоль. Следовательно, характерное распределение электромагнитного излучения, которое проходит через испаренный субстрат, образующий аэрозоль, характеризуется определенным составом испаренного субстрата, образующего аэрозоль. Такое характерное распределение содержит информацию о конкретных компонентах испаренного субстрата, образующего аэрозоль, а также о количестве этих компонентов в испаренном субстрате, образующем аэрозоль.
Датчик выполнен с возможностью приема такого характерного распределения, которое проходит через испаренный субстрат, образующий аэрозоль. В этой связи датчик может быть выполнен с возможностью приема только одной длины волны спектра. В этом случае датчик обеспечен для обнаружения отдельной полосы поглощения и отдельного компонента внутри испаренного субстрата, образующего аэрозоль. Более детально, конкретный компонент, обнаруживаемый датчиком, может поглощать конкретную длину волны. Излучатель может быть выполнен с возможностью излучения света с такой длиной волны, а датчик может быть выполнен с возможностью приема света с такой длиной волны. Когда датчик принимает свет с такой конкретной длиной волны, датчик обнаруживает, что компонент отсутствует в камере для аэрозоля. Если датчик не принимает свет или принимает свет с интенсивностью, которая ниже заданного порогового значения, датчик обнаруживает, что компонент присутствует в камере для аэрозоля. Это может быть использовано для обнаружения нежелательного продукта в испаренном субстрате, образующем аэрозоль. Следовательно, датчик обнаруживает, что конкретный нежелательный продукт присутствует в испаренном субстрате, образующем аэрозоль, если датчик не обнаруживает длину волны, которую излучает излучатель, или обнаруживает только малое количество света, который излучает излучатель.
Излучатель может быть выполнен с возможностью излучения света с множеством длин волн, а датчик может быть выполнен с возможностью приема такого света. Излучатель/датчик может быть выполнен в виде излучателя/датчика с широкой запрещенной зоной, такого как излучатель/датчик микроэлектромеханической системы с широкой запрещенной зоной. Следовательно, электромагнитный спектр субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть обнаружен излучателем и датчиком с широкой запрещенной зоной. Таким образом, одновременно может быть определено наличие разных компонентов в испаренном субстрате, образующем аэрозоль. Кроме того, поскольку могут быть обнаружены множество полос поглощения, связанных с одним компонентом, можно повысить надежность обнаружения одного компонента.
Кроме того, могут быть обеспечены множество излучателей и датчиков, которые могут излучать/обнаруживать разный свет, с одной длиной волны каждый. Эти множество излучателей и датчиков могут быть обеспечены для повышения надежности измерения. Более детально, могут быть обеспечены два излучателя, которые излучают свет с разными длинами волн. Могут быть обеспечены соответствующие два датчика, при этом первый датчик выполнен с возможностью обнаружения света, который излучается первым излучателем, а второй датчик выполнен с возможностью обнаружения света, который излучается вторым излучателем. Поскольку конкретный компонент в аэрозоле, который должен быть обнаружен, может поглощать множество разных длин волн, обнаружение этого компонента улучшается, если две пары излучателя/датчика выполнены с возможностью излучения/обнаружения соответствующих полос поглощения. Альтернативно или дополнительно, может быть обеспечено множество пар излучателя/датчика для обнаружения множества компонентов. Более детально, одна пара излучателя/датчика в таком случае может быть выполнена в виде одного узкополосного излучателя/датчика. Таким образом, конкретный компонент, т.е. наличие конкретных молекул, субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть обнаружено с помощью одного узкополосного излучателя и датчика. Каждая одна пара излучателя/датчика может быть обеспечена для обнаружения разного компонента испаренного субстрата, генерирующего аэрозоль. Кроме того, могут быть обеспечены множество пар излучателя/датчика для надежного обнаружения конкретного компонента испаренного субстрата, генерирующего аэрозоль, за счет измерения отличающихся полос поглощения, и дополнительно могут быть обеспечены пары излучателя/датчика для обнаружения дополнительных компонентов испаренного субстрата, генерирующего аэрозоль.
Излучатель может быть выполнен в виде настраиваемого одного узкополосного излучателя. Такой тип излучателя выполнен с возможностью регулировки для излучения света с разными длинами волн. Датчик может быть соответственно выполнен в виде настраиваемого одного узкополосного датчика, выполненного с возможностью приема света с разными длинами волн. Предоставление настраиваемого одного узкополосного излучателя и датчика, позволяет определять один за другим разные компоненты в испаренном субстрате, образующем аэрозоль.
Также может быть обеспечено множество узкополосных излучателей и датчиков. Множество узкополосных излучателей выполнено с возможностью излучения света с разными по существу отличающимися длинами волн. Датчик соответственно выполнен с возможностью приема света с разными по существу отличающимися длинами волн. Таким образом, одновременно с высокой точностью может быть определено наличие разных компонентов в испаренном субстрате, образующем аэрозоль.
При прямом определении компонентов испаренного субстрата, образующего аэрозоль, может быть оптимизирована работа системы, генерирующей аэрозоль. Например, если в испаренном субстрате, образующем аэрозоль, обнаружен нежелательный продукт, температура нагревательного элемента может быть снижена или нагревательный элемент может быть деактивирован. В этом отношении датчик, а также излучатель могут быть соединены со схемой управления, при этом схема управления дополнительно выполнена с возможностью регулирования потока электроэнергии от источника питания на нагревательный элемент. Дополнительно или альтернативно, схема управления может генерировать предупредительный сигнал при обнаружении нежелательных продуктов в испаренном субстрате, образующем аэрозоль.
Излучатель и датчик могут быть расположены изолировано от аэрозоля. Более детально, излучатель, а также датчик могут быть расположены снаружи камеры для аэрозоля или части для хранения жидкости, соответственно. Расположение излучателя и датчика изолировано от аэрозоля позволяет избежать загрязнения датчика и излучателя. Таким образом, качество измерения является постоянно высоким, даже если получено множество измерений, и даже если использовано множество сменных камер для аэрозоля.
Если камера для аэрозоля предусмотрена как часть части для хранения жидкости, то она может быть обеспечена в виде заменяемой части для хранения жидкости. Если жидкий субстрат, образующий аэрозоль в части для хранения жидкости исчерпан, часть для хранения жидкости отсоединяют системы, генерирующей аэрозоль, и к системе, генерирующей аэрозоль, прикрепляют новую часть для хранения жидкости. Излучатель, а также датчик могут быть обеспечены как часть системы, генерирующей аэрозоль, так что при обеспечении новой части для хранения жидкости не должны быть обеспечены новые излучатель или датчик.
Для способствования предоставлению излучателя и датчика изолировано от камеры для аэрозоля, камера для аэрозоля может иметь по меньшей мере частично прозрачный кожух. Предоставление по меньшей мере частично прозрачного кожуха камеры для аэрозоля, позволяет свету, который излучается излучателем, проходить в камеру для аэрозоля и выходить из камеры для аэрозоля в направлении датчика. Частично прозрачный кожух размещен между внутренней частью камеры для аэрозоля и излучателем и датчиком.
Датчик, а также излучатель могут быть предусмотрены в виде микроэлектромеханической системы (MEMS) или оптоэлектронного полупроводникового прибора или устройства на основе полупроводникового соединения или гибридного электронного устройства. MEMS представляют собой небольшие устройства с обычным размером от 20 микрометров до миллиметра. В недавних разработках были получены средние и дальние инфракрасные MEMS излучатели в сочетании с соответствующими детекторами. Смотреть, например, публикацию «a MEMS based thermal infra-red emitter for an integrated NDIR spectrometer», опубликованную в Microsyst Technol (2012) 18: 1147-1154, полное содержание которой включено в настоящий документ. Как правило, можно использовать любой подходящий излучатель и соответствующий датчик, поскольку датчик и соответствующий излучатель являются достаточно малыми для внедрения в систему, генерирующую аэрозоль. Кроме того, излучатель и датчик должны быть способны излучать (излучатель) и принимать (датчик) свет с длиной волны от 200 нанометров до 30 микрометров для проверки аэрозоля в камере для аэрозоля. Излучатель или датчик могут иметь диаметр, составляющий 0,5-5 миллиметра или 1-3,5 миллиметра или приблизительно 2 миллиметра. Датчик может содержать по меньшей мере два сенсорных слоя, каждый из которых выполнен с возможностью приема света с определенной длиной волны. Кроме того, сенсорные слои могут быть выполнены с возможностью быть прозрачными по отношению к свету с определенной длиной волны. Таким образом, один датчик может обнаружить множество длин волн и, следовательно, проверить множество компонентов испаренного субстрата, образующего аэрозоль.
Излучатель может быть выполнен с возможностью излучения света с длиной волны от 2,8 микрометра до 3,2 микрометра, предпочтительно приблизительно 3,0 микрометра и/или от 6,0 микрометра и 6,6 микрометра, предпочтительно приблизительно 6,3 микрометра. Посредством обнаружения таких длин волн, в испаренном субстрате, образующем аэрозоль, может быть определено наличие воды. Альтернативно или дополнительно, излучатель может быть выполнен с возможностью излучения света с длиной волны от 5,9 микрометра до 6,1 микрометра, или предпочтительно приблизительно 5,9 микрометр и/или от 3,3 микрометра и 4,0 микрометра, предпочтительно приблизительно 3,7 микрометра. Посредством обнаружения таких длин волн, в испаренном субстрате, образующем аэрозоль, может быть определено наличие карбоновой кислоты. Карбоновая кислота является нежелательным продуктом и может быть образована, когда нагреватель станет слишком горячим. Датчик может быть выполнен с возможностью приема соответствующих длин волн. Аналогичные спектры, которые хорошо известны специалисту в данной области техники, могут быть обнаружены и определены относительно разных компонентов в испаренном субстрате, образующем аэрозоль. Например, может быть обнаружен 1.3-бутадиен. Как карбоновая кислота, этот компонент является типичным компонентом, который представляет собой нежелательный продукт в испаренном субстрате, образующем аэрозоль. Другие компоненты, которые могут быть обнаружены описанным выше способом, представляют собой бензол, формальдегид и никотин. Соответствующие длины волн для бензола составляют приблизительно 2,5 микрометра, 3,3 микрометра и 5,7 микрометра. При определении наличия этих компонентов, может быть определено качество аэрозоля в камере для аэрозоля. Предпочтительно, для повышения надежности обнаружения множество длин волн измеряются для каждого компонента.
Множество излучателей могут быть обеспечены и расположены в матрице. Матрица излучателей может быть расположена вокруг камеры для аэрозоля, так что по существу половина поверхности камеры для аэрозоля покрыта матрицей излучателей. Другая половина поверхности камеры для аэрозоля может быть покрыта матрицей соответствующих датчиков. Следовательно, 3D-спектроскопия может быть проведена в камере для аэрозоля в том смысле, что по существу весь объем камеры для аэрозоля может быть подвергнут измерению, как описано выше. Следовательно, может быть улучшено качество измерения, т. e. точность измерения. Более детально, полный объем или по существу полный объем камеры для аэрозоля облучается светом из излучателей. Этот свет проходит через весь объем камеры для аэрозоля и, следовательно, принимается матрицей датчиков. Таким образом, испаренный субстрат, образующий аэрозоль, в камере для аэрозоля может быть подвергнут измерению независимо от ориентации камеры для аэрозоля. Например, это может быть обнаружено, если нежелательные компоненты присутствуют в определенных зонах камеры для аэрозоля. Датчики могут обнаружить, что нежелательный компонент присутствует в камере для аэрозоля, если концентрация этого нежелательного компонента превышает предопределенное пороговое значение в определенной зоне камеры для аэрозоля.
Кроме того, матрица излучателей и соответствующих датчиков может быть расположена так, что первый ряд излучателей матрицы излучателей выполнен с возможностью излучения света с конкретной длиной волны, а соответствующий первый ряд датчиков в матрице датчиков выполнен с возможностью приема света с этой конкретной длиной волны. В этом отношении первый ряд излучателей может состоять из узкополосных излучателей. Дополнительно второй ряд излучателей, предпочтительно аналогичные узкополосные излучатели, может подобным образом излучать свет разной конкретной длины волны. Соответствующий второй ряд датчиков подобным образом выполнен с возможностью приема такого света с разной конкретной длиной волны. В этом отношении каждый из рядов датчиков может состоять из узкополосных датчиков. Предоставление множества излучателей и множества датчиков, приспособленных для излучения и приема света с разными конкретными длинами волн, следовательно, позволяет одновременно измерить множество компонентов аэрозоля. Кроме того, надежность измерения может быть улучшена при обнаружении разных длин волн спектра одного компонента. Преимущественно, однако, применяемые излучатели и датчики могут быть дешевыми излучателями и датчиками, только приспособленными для излучения (излучатели) и приема (датчики) света с конкретными единственными длинами волны.
Множество излучателей и множество датчиков могут быть расположены вокруг камеры для аэрозоля, при этом излучатели и датчики не расположены в матрице, но пары излучатель-датчик образованы с возможностью излучения и обнаружения света конкретной длины волны. Таким образом, может быть обнаружено множество компонентов в аэрозоле или может быть улучшена надежность измерения.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предоставляется способ изготовления системы, генерирующей аэрозоль, при этом способ включает следующие этапы:
i) предоставление кожуха, заключающего источник питания и электрическую схему для управления источником питания,
ii) предоставление излучателя, выполненного с возможностью излучения света,
iii) предоставление датчика, выполненного с возможностью приема света, и
iv) предоставление камеры для аэрозоля, выполненной с возможностью содержания аэрозоля,
при этом излучатель дополнительно выполнен с возможностью излучения света в камеру для аэрозоля, и при этом датчик дополнительно выполнен с возможностью приема света из камеры для аэрозоля и измерения по меньшей мере одной длины волны спектра принятого света. Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, где:
на фиг. 1 показан иллюстративный вид схематически изображенного излучателя и схематически изображенного датчика согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан иллюстративный вид матрицы излучателей и датчиков согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 показан иллюстративный вид матрицы излучателей и датчиков, окружающих камеру для аэрозоля системы, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 показан иллюстративный вид датчика согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 показан иллюстративный вид дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором излучатели обеспечены в виде слоя вокруг камеры для аэрозоля;
на фиг. 6 показан иллюстративный вид варианта осуществления датчика согласно настоящему изобретению, который содержит множество сенсорных слоев; и
на фиг. 7 представлена иллюстративная ИК спектроскопия из статьи в Википедии «Infrared spectroscopy».
На фиг. 1 показан излучатель 2 и датчик 4. Излучатель излучает свет 6 в направлении датчика 4. Излученный свет 6 направлен в сторону камеры 8 для аэрозоля.
В камере 8 для аэрозоля содержится компонент 10 субстрата, образующего аэрозоль. Компонент 10 на фиг. 1 изображен в виде испаренного компонента с множеством маленьких частиц. В левой части фиг. 1, обозначенной как фиг. 1.1, показана камера 8 для аэрозоля с компонентом 10 в малом количестве в камере 8 для аэрозоля. Свет, который излучается излучателем 2 и направлен в сторону камеры 8 для аэрозоля, таким образом, только частично поглощается компонентом 10.
Более детально, компонент 10 способен по меньшей мере частично поглощать свет, который излучается излучателем 2. В этом отношении излучатель 2 излучает свет с конкретной длиной волны или конкретными длинами волн, и компонент поглощает этот свет по меньшей мере частично. Следовательно, прохождение большего или меньшего количества света через камеру 8 для аэрозоля зависит от количества компонента, присутствующего в камере 8 для аэрозоля. На фиг. 1.1 в камере 8a для аэрозоля присутствует компонент 10 в относительно малом количестве. Таким образом, большое количество света достигает датчика 4. Датчик 4, таким образом, обнаруживает, что в камере 8 для аэрозоля присутствует компонент 10 в малом количестве, или компонент 10 отсутствует. Для повышения надежности измерения множество длин волн излучаются излучателем 2 и принимаются датчиком 4, что позволяет четко обнаружить спектр поглощения компонента 10, и, следовательно, сам компонент 10.
-1
Следовательно, ИК-спектр поглощения измеряется датчиком 4. Иллюстративный ИК-спектр поглощения, изображенный на фиг. 7, который показывает образец ИК спектра для бромметана (CH3Br), взят из статьи в Википедии «Infrared spectroscopy». На фиг. 7 четко показаны пики поглощения приблизительно 3000, 1300, и 1000 сантиметров (на горизонтальной оси) с разными амплитудами. Аналогичные ИК-спектры созданы для каждого компонента в аэрозоле, при этом эти спектры наложены для образования одного спектра для аэрозоля. Множество пиков и пиковых амплитуд измеряются датчиком 4 в этом спектре для по меньшей мере одного обнаруживаемого компонента с целью надежного определения наличия и количества этого компонента.
В правой части фиг. 1, обозначенной как фиг. 1.2, в камере 8 для аэрозоля присутствует компонент 10 в относительно большом количестве. Таким образом, малое количество света достигает датчика 4. Датчик 4, таким образом, обнаруживает, что в камере 8 для аэрозоля присутствует компонент 10 в большом количестве, или компонент 10 присутствует в принципе.
Количество компонента 10, присутствующего в камере 8 для аэрозоля, является показателем количества нежелательных продуктов в испаренном субстрате, образующем аэрозоль.
На фиг. 2 показан второй вариант осуществления настоящей заявки, где предусмотрены множество излучателей 2 и множество датчиков 4. В матрице обеспечены излучатели 2, а также излучатели 2. Излучатели 2 расположены вокруг камеры 8 для аэрозоля, как показано на фиг. 4. Следовательно, излучатели 2 обеспечены для излучения света в камеру 8 для аэрозоля. Чтобы способствовать этому, камера 8 для аэрозоля является по меньшей мере частично прозрачной. Предоставление множества излучателей 2 и расположение излучателей в матрице вокруг камеры 8 для аэрозоля, позволяет облучение светом излучателей 2 всей внутренней части камеры 8 для аэрозоля.
Следовательно, матрица датчиков 4 обеспечена в этом варианте осуществления таким образом, как показано на фиг. 2. Датчики 4 также расположены вокруг камеры 8 для аэрозоля таким образом, как показано на фиг. 4. Датчики 4 расположены напротив излучателей 2, так что свет, излученный излучателями 2, испускается в камеру 8 для аэрозоля и затем принимается датчиками 4. Если в камере 8 для аэрозоля присутствует конкретный поглощающий компонент в большом количестве, то датчики 4 могут обнаружить только малое количество света, проходящего через камеру 8 для аэрозоля, или не обнаружить вообще. Затем, датчики 4 обнаруживают, что в камере 8 для аэрозоля присутствует поглощающий компонент в большом количестве. Следовательно, качество и количество аэрозоля в камере 8 для аэрозоля может быть определено с высокой точностью. В варианте осуществления, как показано на фиг. 2, излучатели 2 выполнены с возможностью излучения света с конкретной длиной волны, а датчики 4 выполнены с возможностью приема и обнаружения света с такой же конкретной длиной волны.
На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором предусмотрены множество излучателей 2 и множество датчиков 4 в соответствующих матрицах. В отличие от варианта осуществления, как показано на фиг. 2, излучатели 2 выполнены без возможности излучения света такой же конкретной длины волны. Наоборот, излучатели 2, как показано на фиг. 3, расположены в рядах с 2.1 по 2.6, при этом каждый ряд излучателей 2 состоит из излучателей 2, которые выполнены с возможностью излучения света с такой же конкретной длиной волны. Разный ряд излучателей 2 состоит из излучателей 2, которые выполнены с возможностью излучения света разной конкретной длины волны. Напротив излучателей 2 расположены датчики 4, которые выполнены симметричными в рядах с 4.1 по 4.6. То есть, если первый ряд 2.1 излучателей 2 выполнен с возможностью излучения света с конкретной первой длиной волны, то первый ряд 4.1 датчиков 4 выполнен с возможностью приема и обнаружения света с такой первой длиной волны. Второй ряд 2.2 излучателей 2 и второй ряд 4.2 датчиков 4 выполнены с возможностью излучения/приема света с конкретной второй длиной волны. Разные полосы поглощения определяются разными рядами излучателей 2/датчиков 4.
На фиг. 4 показано распределение излучателей 2 и датчиков 4 вокруг камеры 8 для аэрозоля. Излучатели 2, а также датчики 4 расположены в форме полукруга вдоль длины камеры 8 для аэрозоля. Излучатели 2 расположены таким образом, что они испускают свет 6 во внутреннюю часть камеры 8 для аэрозоля. Камера 8 для аэрозоля выполнена прозрачной, таким образом, свет 6 может поступать во внутреннюю часть камеры 8 для аэрозоля. Излучатели 2 обеспечены в виде излучателей MEMS с широкой запрещенной зоной с диаметром приблизительно 2 миллиметра, так что множество излучателей могут быть размещены вокруг камеры 8 для аэрозоля. Датчики 4, обеспеченные в виде датчиков MEMS с широкой запрещенной зоной, размещены вокруг камеры 8 для аэрозоля напротив излучателей 2 в форме полукруга. Датчики 4 выполнены и расположены таким образом, чтобы свет 6 из внутренней части камеры 8 для аэрозоля мог быть принят датчиками 4.
На фиг. 5 показан дополнительный вариант осуществления, в котором излучатели 2 обеспечены в качестве слоя вокруг камеры 8 для аэрозоля. В этом варианте осуществления слой содержит множество излучателей 2, которые испускают свет 6 во внутреннюю часть камеры 8 для аэрозоля, как описано выше. Датчики 4 или только датчики 4 могут быть обеспечены в слое вместо определенно отдельных датчиков 4, как показано на фиг. 4.
На фиг. 6 показан вариант осуществления датчика 4, который содержит множество сенсорных слоев 4.10, 4.12 и 4.14. Разные сенсорные слои 4.10, 4.12, 4.14 выполнены с возможностью приема света с определенной длиной волны. Кроме того, сенсорные слои 4.10, 4.12, 4.14 выполнены с возможностью быть прозрачными по отношению к свету с определенной длиной волны. Более детально, первый сенсорный слой 4.10 выполнен с возможностью приема света с первой длиной волны 6.1, при этом он является прозрачным для света со второй длиной волны 6.2 и третьей длиной волны 6.3. За первым сенсорным слоем 4.10 расположен второй сенсорный слой 4.12. Второй сенсорный слой 4.12 выполнен с возможностью приема света со второй длиной волны 6.2, при этом он является прозрачным для света с третьей длиной волны 6.3. За вторым сенсорным слоем 4.12, расположен третий сенсорный слой 4.14. Третий сенсорный слой 4.14 выполнен с возможностью приема света с третьей длиной волны 6.3. Таким образом, один датчик 2 может обнаружить множество длин волн и, следовательно, проверить множество спектров поглощения. В этом варианте осуществления датчик 4 содержит по меньшей мере два сенсорных слоя.
Вышеописанные примеры вариантов осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими. В свете вышеописанных примеров вариантов осуществления специалистам с обычной квалификацией в данной области техники должны быть теперь понятны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным примерам вариантов осуществления.