BR112016021596B1

BR112016021596B1 - Aparelho para possibilitar que material fumável seja aquecido e artigo de material fumável

Info

Publication number: BR112016021596B1
Application number: BR112016021596-6A
Authority: BR
Inventors: Duane Anthony Kaufman; Jesse Eugene Robinson
Original assignee: Nicoventures Trading Limited
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2022-08-23
Also published as: AU2015233388B2; BR112016021596A2; RU2016137560A; JP6348985B2; US20230301362A1; US20180049469A1; ZA201605859B; EP3119224A1; EP3119224B1; HUE062731T2; EP4233581A3; MY179623A; CN106455707A; KR102123900B1; WO2015140312A1; RU2016137560A3; JP2017510270A; UA123621C2; KR20160124853A; CA2940693A1

Abstract

APARELHO PARA POSSIBILITAR QUE MATERIAL FUMÁVEL SEJA AQUECIDO, ARTIGO DE MATERIAL FUMÁVEL Trata-se de um aparelho (1) para permitir que material fumável seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do material fumável. Em um exemplo, o aparelho (1) tem um sensor capacitivo (12, 13, 15) disposto para captar uma mudança na capacitância quando um artigo de material fumável é associado a um alojamento (2) do aparelho (1) em uso. Em outro exemplo, o aparelho (1001) tem um sensor resistivo (1050, 1013) disposto para fornecer uma medida de resistência elétrica quando um artigo de material fumável é associado a um alojamento (1002) do aparelho (1001) em uso. Uma combinação de captação capacitiva e resistiva pode ser usada em alguns exemplos. Em outro exemplo, um sensor faz uso de pelo menos duas técnicas de captação diferentes. É fornecido também um artigo de material fumável (130) que tem uma região eletricamente condutiva não metálica (131) para a detecção por um sensor de um aparelho disposto para causar o aquecimento do material fumável.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório n° US 61/968.780, depositado no dia 21 de março de 2014, cujo conteúdo completo é incorporado no presente documento a título de referência.

CAMPO DA TÉCNICA

[002] A presente invenção refere-se a um aparelho disposto para aquecer material fumável e a um artigo de material fumável.

ANTECEDENTES

[003] Os artigos de fumo, tais como cigarrilhas, cigarros e similares, queimam tabaco durante o uso para criar fumaça de tabaco. Foram feitas tentativas de fornecer alternativas a esses artigos que queimam tabaco com a criação de produtos que liberam compostos sem queimar. Exemplos de tais produtos são os chamados produtos de aquecer sem queimar que liberam compostos por aquecimento, mas sem queima, do material. O material pode ser, por exemplo, tabaco ou outros produtos sem tabaco, que podem ou não conter nicotina.

SUMÁRIO

[004] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho para permitir que material fumável seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável, sendo que o aparelho compreende: um alojamento; e um sensor capacitivo disposto para captar uma mudança em capacitância quando um artigo de material fumável é associado ao alojamento em uso.

[005] Em uma modalidade exemplificativa, o sensor capacitivo compreende um eletrodo, sendo que o aparelho compreende um processador construído e disposto para captar uma mudança na capacitância do eletrodo e um artigo de material fumável associado ao alojamento em uso.

[006] Em uma modalidade exemplificativa, o sensor capacitivo compreende pelo menos dois eletrodos, sendo que o aparelho compreende um processador construído e disposto para captar uma mudança na capacitância dos pelo menos dois eletrodos quando um artigo de material fumável é associado ao alojamento em uso. Em uma modalidade exemplificativa, os pelo menos dois eletrodos são dispostos de modo que pelo menos uma porção de um artigo de material fumável associado ao alojamento em uso possa ser posicionada entre os pelo menos dois eletrodos.

[007] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende circuitos construídos e dispostos de modo que o aparelho seja operado apenas para causar o aquecimento de um artigo de material fumável associado ao alojamento em uso se a mudança na capacitância atender pelo menos a um critério predeterminado.

[008] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende circuitos construídos e dispostos de modo a alternar entre aplicar uma tensão de carregamento ao sensor capacitivo para carregar o sensor capacitivo para uma tensão relativamente alta e permitir que o sensor capacitivo descarregue para uma tensão relativamente baixa, sendo que os circuitos são dispostos de modo que o aparelho seja operado apenas para causar o aquecimento de um artigo de material fumável associado ao alojamento em uso se o número de transições entre a tensão relativamente alta e a tensão relativamente baixa no sensor capacitivo em um período de tempo predeterminado for menor do que um número predeterminado. Em uma modalidade exemplificativa, o número predeterminado é o número de transições entre a tensão relativamente alta e a tensão relativamente baixa no sensor capacitivo no período de tempo predeterminado quando nenhum artigo de material fumável é associado ao alojamento.

[009] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende um sensor resistivo disposto para fornecer uma medida de resistência elétrica quando um artigo de material fumável é associado ao alojamento em uso.

[0010] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende um aquecedor operável para aquecer um artigo de material fumável recebido dentro do alojamento em uso.

[0011] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho para permitir que material fumável seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável, sendo que o aparelho compreende: um alojamento; e um sensor resistivo disposto para fornecer uma medida de resistência elétrica quando um artigo de material fumável é associado ao alojamento em uso.

[0012] Em uma modalidade exemplificativa, o sensor resistivo compreende pelo menos dois eletrodos, sendo que o aparelho compreende um processador construído e disposto para fornecer uma medida de resistência elétrica com o uso dos pelo menos dois eletrodos quando um artigo de material fumável é associado ao alojamento em uso. Em uma modalidade exemplificativa, os pelo menos dois eletrodos são dispostos de modo que pelo menos uma porção de um artigo de material fumável associado ao alojamento em uso possa ser posicionada entre e em contato com os pelo menos dois eletrodos, sendo que os pelo menos dois eletrodos em uso fornecem uma medida da resistência elétrica da dita pelo menos uma porção de um artigo de material fumável.

[0013] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende circuitos construídos e dispostos de modo que o aparelho seja operado apenas para causar o aquecimento de um artigo de material fumável associado ao alojamento em uso se a resistência elétrica atender pelo menos a um critério predeterminado.

[0014] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende um aquecedor operável para aquecer um artigo de material fumável recebido dentro do alojamento em uso.

[0015] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho para permitir que material fumável seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável, sendo que o aparelho compreende: um alojamento; e uma disposição de sensor construída e disposta para identificar um artigo de material fumável quando associado ao alojamento em uso fazendo-se uso de pelo menos duas técnicas de captação diferentes.

[0016] Em uma modalidade exemplificativa, uma dentre as pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação capacitiva e a outra das pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação resistiva.

[0017] Em uma modalidade exemplificativa, uma dentre as pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação elétrica e outra dentre as pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação óptica. As técnicas de captação óptica adequadas incluem, por exemplo, o uso e a detecção de códigos de barra (que podem ser do tipo linear convencional ou do tipo bidimensional mais recente) que usam, por exemplo, algum tipo de emissor óptico, tal como um ou mais LEDs (diodos emissores de luz), laser ou similares, e detector ou detectores correspondentes. Luz visível ou não visível pode ser usada, dependendo, por exemplo, da natureza do indício ou marcador ou similares em uso no material fumável.

[0018] Em uma modalidade exemplificativa, o aparelho compreende um aquecedor operável para aquecer um artigo de material fumável recebido dentro do alojamento em uso.

[0019] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido um artigo de material fumável, sendo que o artigo tem uma região eletricamente condutiva não metálica para detecção por um sensor de um aparelho disposto para causar o aquecimento do material fumável.

[0020] Em uma modalidade exemplificativa, a região eletricamente condutiva não metálica tem a forma de uma listra de material que circunda pelo menos parcialmente o artigo.

[0021] Em uma modalidade exemplificativa, a região eletricamente condutiva não metálica compreende carbono.

[0022] Em uma modalidade exemplificativa, a região eletricamente condutiva não metálica é uma tinta impressa.

[0023] Em algumas modalidades exemplificativas, o artigo de material fumável pode ser recebido (pelo menos em parte) dentro do alojamento. Em tais modalidades exemplificativas, o próprio aparelho pode incluir um aquecedor operável para aquecer o artigo de material fumável recebido dentro do alojamento em uso. Em algumas outras modalidades exemplificativas, o artigo de material fumável pode conter o material fumável, por exemplo, em líquido ou outra forma, em combinação com um aquecedor. Em tais modalidades exemplificativas, o artigo de material fumável com aquecedor integral pode ser conectado ao aparelho em uso, sendo que o aparelho contém tipicamente uma alimentação de potência para o aquecedor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] Serão descritas, agora, modalidades da invenção, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0025] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um exemplo de um aparelho para o aquecimento de um material fumável;

[0026] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal longitudinal de um exemplo de um aparelho para o aquecimento de um material fumável;

[0027] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de um exemplo de eletrodos com um artigo de material fumável inserido entre os mesmos;

[0028] A Figura 4 mostra esquematicamente um exemplo de conexão de eletrodos a circuitos de captação;

[0029] A Figura 5 mostra um exemplo de um gráfico de tensão versus tempo;

[0030] A Figura 6 mostra um exemplo da mudança de tensão detectada ao longo do tempo quando nenhum artigo de material fumável está presente e quando um artigo de material fumável está presente;

[0031] A Figura 7 mostra uma vista em perspectiva de um exemplo de um eletrodo e um artigo de material fumável;

[0032] A Figura 8 mostra uma vista em corte transversal longitudinal de outro exemplo de um aparelho para aquecimento de um material fumável;

[0033] A Figura 9 mostra uma vista em perspectiva de outro exemplo de eletrodos com um artigo de material fumável inserido entre os mesmos;

[0034] A Figura 10 mostra uma vista em corte transversal longitudinal de outro exemplo de um aparelho para aquecimento de um material fumável;

[0035] A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva de outro exemplo de eletrodos com um artigo de material fumável inserido entre os mesmos;

[0036] A Figura 12 mostra esquematicamente outro exemplo de conexão de eletrodos a circuitos de captação;

[0037] A Figura 13 mostra um corte transversal longitudinal esquemático de um exemplo de um artigo de material fumável;

[0038] A Figura 14 mostra um exemplo de papel de filtro; e

[0039] A Figura 15 mostra outro exemplo de papel de filtro.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0040] Conforme usado no presente documento, o termo “material fumável” inclui materiais que fornecem componentes volatilizados por aquecimento, tipicamente na forma de um aerossol. “Material fumável” inclui qualquer material que contém tabaco e pode, por exemplo, incluir um ou mais dentre tabaco, derivados de tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituído ou substitutos de tabaco. “Material Fumável” pode incluir também outros produtos sem tabaco que, dependendo do produto, podem ou não conter nicotina.

[0041] Em referência à Figura 1, é mostrada uma vista em perspectiva de um exemplo de um aparelho 1 disposto para aquecer material fumável para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável, tipicamente para formar um aerossol que pode ser inalado. O aparelho 1 é um chamado aparelho de “aquecer sem queimar” 1. O aparelho 1 nesse exemplo é geralmente alongado e tem um alojamento externo cilíndrico geralmente alongado 2 de corte transversal circular. O alojamento externo 2 tem uma extremidade aberta 3, algumas vezes chamada no presente documento de extremidade de boca. O alojamento externo 2 pode ser formado de um material isolante térmico. Um material particularmente adequado é poli-éter-éter-cetona (PEEK), embora outros plásticos, o que inclui, por exemplo, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), ou outros materiais isolantes térmicos podem ser usados. A superfície mais externa do alojamento externo 2 pode ter um revestimento decorativo, tal como um acabamento metálico. A superfície mais interna do alojamento externo 2 pode ser revestida, parcialmente ou completamente, com um material que é um bom condutor térmico. Como forma de exemplo, um revestimento metálico, tal como de cobre, pode ser usado para esse propósito.

[0042] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal de um exemplo de um aparelho 1 para aquecimento de um material fumável. O aparelho 1 tem uma câmara de aquecimento 4 que em uso contém o material fumável a ser aquecido e volatizado. O material fumável pode ter a forma de um artigo 5, formado de ou que contém material fumável, que pode ser inserido de modo removível dentro do aparelho 1 por um usuário. O artigo de material fumável 5 pode ser um cilindro geralmente alongado, por exemplo, um cartucho ou cassete ou tirante. O artigo de material fumável 5 é inserido, em uso, no alojamento 2. Uma extremidade do artigo de material fumável 5 se projeta para fora do aparelho 1 através de uma extremidade aberta 3 do alojamento 2, tipicamente para conexão a um filtro ou similar, que pode ser um item separado ou fornecido com o artigo de material fumável 5, através da qual um usuário inala no uso.

[0043] O aparelho 1 tem adicionalmente uma câmara eletrônica/de potência 6 que nesse exemplo contém circuitos de controle elétricos 7 e uma fonte de potência 8. Nesse exemplo, a câmara de aquecimento 4 e a câmara eletrônica/de potência 6 são adjacentes entre si ao longo do eixo geométrico longitudinal X-X do aparelho 1. No exemplo mostrado, a câmara eletrônica/de potência 6 é remota da extremidade de boca 3, apesar de outros locais serem possíveis. Os circuitos de controle elétricos 7 podem incluir um controlador, tal como uma disposição de microprocessador, configurado e disposto para controlar o aquecimento do material fumável e também para reconhecer ou identificar o artigo de material fumável 5, conforme discutido mais abaixo. Os circuitos de controle elétricos 7 podem receber, em uso, um sinal de, por exemplo, um sensor atuado por baforada que é sensível a, por exemplo, mudanças na pressão ou mudanças na taxa de fluxo de ar que ocorrem na iniciação de uma tragada no artigo de material fumável 5 por um usuário. Então, os circuitos de controle elétricos 7 podem operar de modo a causar o aquecimento do artigo de material fumável 5 “sob demanda” quando exigido. Várias disposições para um sensor atuado por baforada estão disponíveis, o que inclui, por exemplo, um termistor, um dispositivo eletromecânico, um dispositivo mecânico, um dispositivo óptico, um dispositivo optomecânico e um sistema microeletromecânico (MEMS) com base em sensor. Como uma alternativa, o aparelho pode ter um comutador manualmente operável para um usuário iniciar uma baforada.

[0044] A fonte de potência 8 pode ser uma bateria, que pode ser uma bateria recarregável ou uma bateria não recarregável. Exemplos de baterias adequadas incluem, por exemplo, uma bateria de íon de lítio, uma bateria de níquel (tal como uma bateria de níquel-cádmio), uma bateria alcalina e/ ou similares. Um tipo particularmente preferencial de bateria é uma bateria de LiFePO4. A bateria 8 é acoplada eletronicamente ao um ou mais elementos de aquecimento (a serem discutidos adicionalmente abaixo) da câmara de aquecimento 4 para alimentar potência elétrica quando exigido e sob controle dos circuitos de controle elétricos 7 para aquecer o material fumável (conforme discutido, para volatizar o material fumável sem causar a queima do material fumável). Nesse exemplo, a bateria 8 é contida dentro de uma placa de circuito impresso dos circuitos de controle elétricos 7. Em outros exemplos, a bateria 8 e os circuitos de controle elétricos 7 podem ser dispostos de modo diferente, tal como, por exemplo, dispostos adjacentes entre si ao longo do eixo geométrico longitudinal X-X do aparelho 1.

[0045] A câmara de aquecimento 4 é contida dentro de um manga de apoio de aquecedor 9, que é contida dentro do alojamento externo 2. Nesse exemplo, a manga de apoio de aquecedor 9 é um cilindro geralmente alongado de corte transversal circular. Em um exemplo, a manga de apoio de aquecedor 9 é uma manga de parede dupla ou “de vácuo”, que tem uma parede cilíndrica externa e uma parede cilíndrica interna que são unidas uma a outra em cada extremidade e separadas por uma pequena separação d. Como apenas um exemplo e para dar uma ideia de escala, a manga de apoio de aquecedor 9 pode ter cerca de 50 mm de comprimento e ter um diâmetro externo de cerca de 9 mm, e a separação d pode ter cerca de 0,1 mm a 0,12 mm aproximadamente. Uma das funções da manga de apoio de aquecedor 9 em um exemplo é auxiliar no isolamento térmico do alojamento externo 2 a partir da câmara de aquecimento 4, de modo que o alojamento externo 2 não se torne quente ou pelo menos quente demais para tocar durante o uso. O espaço entre as paredes cilíndricas interna e externa da manga de apoio de aquecedor 9 podem conter ar. Contudo, o espaço entre as paredes cilíndricas interna e externa da manga de apoio de aquecedor 9 é preferencialmente evacuado para aprimorar as propriedades de isolamento térmico da manga de apoio de aquecedor 9. Como uma alternativa, o espaço entre as paredes cilíndricas interna e externa da manga de apoio de aquecedor 9 pode ser preenchido com algum outro material isolante, o que inclui um material do tipo espuma adequado, por exemplo. O material da manga de apoio de aquecedor 9 é preferencialmente tal que a manga de apoio de aquecedor 9 seja rígida para fornecer estabilidade estrutural para os componentes montados na mesma. Um exemplo de um material adequado é aço inoxidável. Outro material adequado inclui poli- éter-éter-cetona (PEEK), cerâmica, vidro, aço, alumínio, etc.

[0046] Em um exemplo do aparelho 1, a manga de apoio de aquecedor 9 contém pelo menos um elemento de aquecimento 10 e pode conter elementos de aquecimento ou elementos de aquecedor plurais 10. Há preferencialmente pelo menos dois segmentos de aquecedor 10, embora as disposições com outros números de segmentos de aquecedor 10 sejam possíveis. No exemplo particular mostrado, há quatro segmentos de aquecedor 10. Nesse exemplo, os segmentos de aquecedor 10 se alinham ao longo ou são paralelos ao eixo geométrico longitudinal X-X da manga de apoio de aquecedor 9. Os circuitos de controle elétricos 7 e as conexões de potência aos segmentos de aquecedor 10 são preferencialmente dispostas de modo que pelo menos dois, e mais preferencialmente todos, dos segmentos de aquecedor 10 possam ser alimentados independentemente um do outro, de modo que as zonas do artigo de material fumável selecionadas 5 possam ser independentemente aquecidas, por exemplo, sequencialmente (ao longo do tempo) ou juntas (simultaneamente) conforme desejado. Nesse exemplo particular, os segmentos de aquecedor 10 são geralmente anulares ou cilíndricos e têm um interior oco que em uso contêm o artigo de material fumável 5. Em um exemplo, os segmentos de aquecedor 10 podem ser produzidos a partir de um material de cerâmica. Exemplos incluem alumina e nitreto de alumínio e cerâmica de nitreto de silício, que podem ser laminados e sinterizados. O aparelho 1 tem um comutador de ligar/desligar 11 que se projeta através do alojamento externo 2 para operação por um usuário.

[0047] Formatos diferentes e configurações diferentes para o ou para cada segmento de aquecedor 10 podem ser usados. Além disso, outras disposições de aquecimento são possíveis, o que inclui, por exemplo, segmentos de aquecedor infravermelho 10, que aquecem através da emissão de radiação infravermelha, ou elementos de aquecimento resistivo formados, por exemplo, por um enrolamento elétrico resistivo em torno dos segmentos de aquecedor 10. Ainda outras disposições de aquecimento diferentes podem ser usadas.

[0048] Algumas vezes é desejável que o aparelho 1 tenha capacidade para identificar ou reconhecer o artigo de material fumável particular 5 que foi introduzido no aparelho 1 por um usuário. Por exemplo, na prática, o aparelho 1 como um todo, o que inclui, em particular, a disposição de aquecimento e o controle de aquecimento fornecido pelos circuitos de controle elétricos 7, irá frequentemente ser aperfeiçoado para uma disposição particular do artigo de material fumável 5 (por exemplo, um ou mais dentre tamanho, formato, material fumável particular, etc.) e seria indesejável que o aparelho 1 fosse usado com material fumável ou um artigo de material fumável 5 que tivesse (significativamente) características diferentes. Adicionalmente, se o aparelho 1 pode identificar ou reconhecer o artigo de material fumável particular 5, ou pelo menos o tipo geral de artigo de material fumável 5, que foi introduzido no aparelho 1, isso pode ajudar a eliminar ou pelo menos reduzir falsificação ou o uso de outros artigos de material fumável 5 não genuínos com o aparelho 1. O aparelho 1 pode ser disposto de modo que o mesmo irá apenas aquecer um artigo de material fumável 5 que o mesmo reconheça, e o mesmo não irá operar conjuntamente com um artigo de material fumável 5 que o mesmo não reconheça. O aparelho 1 pode ser disposto de modo que o mesmo forneça alguma indicação para o usuário que o artigo de material fumável 5 não foi reconhecido. Essa indicação pode ser visual (por exemplo, uma luz de aviso que pode, por exemplo, piscar ou ser iluminada continuamente por um período de tempo) e/ou audível (por exemplo, um “bipe” de aviso ou similares). Alterna ou adicionalmente, o aparelho 1 pode ser disposto de modo que, por exemplo, o mesmo siga um primeiro padrão de aquecimento quando o mesmo reconhece um primeiro tipo de artigo de material fumável 5 e siga um segundo padrão de aquecimento diferente quando o mesmo reconhece um segundo tipo de artigo de material fumável 5 (e opcionalmente pode fornecer ainda padrões de aquecimento adicionais para outros tipos de artigo de material fumável 5). Os padrões de aquecimento podem diferir de inúmeras maneiras, por exemplo, a taxa de distribuição de calor ao material fumável, o tempo de ciclos de aquecimento variados, qual(quais) parte(s) do material fumável é(são) aquecida(s) primeiro, etc., etc. Isso permite que o mesmo aparelho 1 seja usado com tipos básicos diferentes de artigo de material fumável 5 com interação mínima exigida do usuário.

[0049] Em um exemplo de uma modalidade, o aparelho 1 é construído e disposto para usar captação capacitiva para captar uma mudança em capacitância quando um artigo de material fumável 5 é recebido dentro do alojamento 2 em uso. Em outro exemplo de uma modalidade, o aparelho 1 é construído e disposto para usar captação resistiva para captar um artigo de material fumável 5 recebido dentro do alojamento 2. Em outro exemplo de uma modalidade, o aparelho 1 é construído e disposto para usar uma combinação de captação capacitiva e resistiva para captar um artigo de material fumável 5 recebido dentro do alojamento 2. Em um exemplo de uma modalidade, o aparelho 1 capta uma mudança em capacitância quando um artigo de material fumável 5 é recebido dentro do alojamento 2. A capacitância quando um artigo de material fumável 5 é recebido dentro do alojamento 2 pode, em efeito, ser comparado com a capacitância quando um artigo de material fumável 5 não está presente dentro do alojamento 2. Em quaisquer desses exemplos, isso permite alguma identificação ou reconhecimento de um artigo de material fumável particular 5 recebido dentro do alojamento. Em um exemplo de uma modalidade, um artigo de material fumável 5 é fornecido de modo a ter capacidade para ser captado por um sensor de um aparelho 1 conforme descrito no presente documento. Em um exemplo particular de uma modalidade, um artigo de material fumável 5 é fornecido com uma tira ou listra ou outro marcador ou indício ou indícios que pode ser captado por um sensor de um aparelho 1 conforme descrito no presente documento.

[0050] Em geral, a captação capacitiva conforme usada no presente documento opera captando-se efetivamente uma mudança em capacitância quando o artigo de material fumável 5 está localizado dentro do aparelho 1. Em efeito, em uma modalidade, uma medida da capacitância é obtida. Se a capacitância atender a um ou mais critérios, pode ser decidido que o artigo de material fumável 5 é adequado para uso com o aparelho 1, que pode então proceder para operar normalmente para aquecer o material fumável. De outro modo, se a capacitância não atende a um ou mais critérios, pode ser decidido que o artigo de material fumável 5 não é adequado para uso com o aparelho 1, e o aparelho 1 não funciona para aquecer o material fumável e/ou pode emitir alguma mensagem de aviso para o usuário.

[0051] Em geral, a captação capacitiva conforme usada no presente documento pode funcionar de uma ou mais formas. Primeiro, o aparelho 1 pode ser dotado de (pelo menos) um eletrodo que, em efeito, fornece uma “placa” de um capacitor, sendo que a outra “placa” do capacitor é fornecida pelo artigo de material fumável 5 (ou pelo menos por algum recurso no artigo de material fumável 5, tal como o marcador ou indício mencionado acima e discutido adicionalmente abaixo). Um exemplo disso é mostrado esquematicamente na Figura 7, que mostra uma vista em perspectiva apenas do eletrodo 70 e porções de um cabo de conexão 71 que se conecta a circuitos de captação no aparelho 1, sem que as outras partes do aparelho 1 sejam ilustradas na Figura 7. Quando o artigo de material fumável 5 é inserido no aparelho 1, uma medida da capacitância formada pela combinação do eletrodo 70 do aparelho 1 e do artigo de material fumável 5 pode ser obtida e, então, comparada a um ou mais critérios para determinar se o aparelho 1 pode, então, proceder para o aquecimento do material fumável.

[0052] Como uma alternativa, o aparelho 1 pode ser fornecido com (pelo menos) dois eletrodos que, em efeito, fornecem o par de “placas” de um capacitor. Quando o artigo de material fumável 5 é inserido no aparelho 1, o mesmo é inserido entre os dois eletrodos. Como resultado, a capacitância formada entre os dois eletrodos do aparelho 1 muda. Uma medida dessa capacitância formada pelos dois eletrodos do aparelho 1 pode ser obtida e, então, comparada a um ou mais critérios para determinar se o aparelho 1 pode, então, proceder para o aquecimento do material fumável.

[0053] O exemplo mostrado na Figura 2 é um exemplo de aparelho 1 que usa (pelo menos) dois eletrodos para permitir que a captação capacitiva capte um artigo de material fumável 5 recebido dentro do alojamento 2. Em particular, nesse exemplo, o aparelho 1 tem dois eletrodos 12 localizados próximos à extremidade aberta 3 do alojamento externo 2. Os dois eletrodos 12 são curvados, sendo que cada eletrodo 12 é quase semicircular em corte transversal de modo a definir uma abertura geralmente circular na qual o artigo de material fumável 5 passa quando recebido no alojamento 2. No exemplo mostrado, os eletrodos 12 se estendem, de certa forma, longitudinalmente e, em geral, paralelos ao eixo geométrico longitudinal do aparelho 1, de modo a criar uma área maior de sobreposição dos eletrodos 12 e, portanto, aumentar a capacitância efetiva. Os eletrodos 12 são conectados a circuitos de captação 13 através de cabos de conexão 14. Os circuitos de captação 13 podem ser fornecidos como parte dos circuitos de controle elétricos 7, por exemplo, como parte do controlador, tal como o microprocessador, conforme descrito acima, ou como circuitos separados. Com os propósitos de ilustração, a Figura 3 mostra uma vista em perspectiva apenas dos eletrodos 12 e porções dos cabos de conexão 14 (sem as outras partes do aparelho 1) com um artigo de material fumável 5 inserido entre os mesmos. A Figura 4 mostra esquematicamente a conexão dos eletrodos 12 aos circuitos de captação 13. Enfatiza- se que os circuitos de captação 13 podem ser separados ou integralmente formados com os circuitos de controle elétricos 7, por exemplo, como parte do controlador, tal como o microprocessador, e, de fato, a função dos circuitos de captação 13 pode ser fornecida integralmente pelo controlador, tal como o microprocessador. Um exemplo de circuitos de captação 13 é mostrado esquematicamente na Figura 4, sendo que se compreende que outras disposições para os circuitos de captação 13 são possíveis, tanto como parte do controlador, tal como o microprocessador, do aparelho 1 ou como circuitos separados.

[0054] Nesse exemplo, a combinação dos eletrodos 12 e dos circuitos de captação 13 fornece um sensor capacitivo 15. Nesse exemplo, os circuitos de captação 13 alternam entre alimentar tensão para um dos eletrodos de capacitor 12 e permitir que tensão descarregue a partir de um dos eletrodos de capacitor 12. O outro dos eletrodos de capacitor 12 é aterrado (por exemplo, sendo eletricamente conectado ao alojamento externo 2 do aparelho 1).

[0055] Em mais detalhes, em um exemplo, os circuitos de captação 13 tem um op-amp (amplificador operacional) ou outro amplificador diferencial 16 que tem uma entrada não inversiva 17 e uma entrada inversiva 18. Uma saída 19 do op-amp 16 é conectada a um inversor 20. A entrada não inversiva 17 é conectada a um dos eletrodos de capacitor 12. A entrada não inversiva 17 é conectada também através de um resistor 21 à saída do inversor 20. A saída do inversor 20 também é conectada a uma porção de controle de tensão 21 dos circuitos de captação 13. A porção de controle de tensão 21 passa a saída do inversor 20 para controlar um primeiro comutador 22 e, através de um segundo inversor 23, para controlar um segundo comutador 24. As saídas do primeiro e do segundo comutadores 22,24 são conectadas à entrada inversiva 18 do op-amp 16. A entrada do primeiro comutador 22 está em uma tensão relativamente alta VCC_ESCALONADA e a entrada do segundo comutador 24 está a uma tensão relativamente baixa VCC/4.

[0056] Em um exemplo, a operação desse exemplo do aparelho 1 é conforme a seguir. Primeiro, quando o aparelho 1 está em um estado em que não há artigo de material fumável 5 inserido no aparelho 1, o aparelho 1 faz periodicamente uma calibragem do sensor capacitivo 15 fornecido pela combinação dos circuitos de captação 13 e eletrodos de capacitor 12 para estabelecer um valor de linha de base, em comparação com o qual as medições subsequentes serão avaliadas. Em particular, preferencialmente sob controle do controlador dos circuitos de controle elétricos 7 do aparelho 1, uma tensão de alta “excitação” é aplicada a um dos eletrodos 12. Isso causa o aumento da carga e, portanto, da tensão em um dos eletrodos 12, sendo que o aumento em uma taxa característica definida pela resistência e capacitância presentes nas partes relevantes do sensor capacitivo 15. Essa tensão de alta “excitação” é aplicada também à porção de controle de tensão 21, que causa o fechamento do primeiro comutador 22 e a abertura do segundo comutador 24 de modo que a tensão de entrada VCC_ESCALONADA do primeiro comutador 22 é aplicada à entrada inversiva 18 do op-amp 16.

[0057] Uma vez que a tensão em um dos eletrodos 12, que é aplicada à entrada não inversiva 17 do op-amp 16, alcança um valor predeterminado (nesse exemplo, a tensão de entrada VCC_ESCALONADA do primeiro comutador 22), a saída do op-amp 16 comuta. Isso causa a abertura do primeiro comutador 22 e o fechamento do segundo comutador 24 de modo que a tensão de entrada VCC/4 do segundo comutador 24 seja aplicada à entrada inversiva 18 do op-amp 16. Ao mesmo tempo, a carga no um dentre os eletrodos 12 esgota o resistor 21, causando a queda da tensão no um dentre os eletrodos 12 para uma taxa característica definida pela resistência e capacitância presentes nas partes relevantes do sensor capacitivo 15. Uma vez que a tensão no um dentre os eletrodos 12 cai para um segundo valor predeterminado (nesse exemplo, a tensão de entrada VCC/4 do segundo comutador 24), a saída do op-amp 16 comuta de volta e o processo é repetido.

[0058] O efeito disso pode ser visto na Figura 5. A Figura 5 mostra um gráfico de tensão versus tempo. As linhas em negrito mostram uma tensão do tipo de onda quadrada que alterna entre aplicar uma alta tensão a um dentre os eletrodos 12 para carregar o eletrodo 12 e remover aquela tensão para permitir que a carga no um dentre os eletrodos 12 seja esgotada. (No exemplo mostrado, quando ACMPOUT está alta, VCC/4 é selecionada como a tensão de referência e, devido ao inversor 20, o um dentre os eletrodos 12 começa a descarregar. Quando a tensão de capacitor cai abaixo de VCC/4, o nível de ACMPOUT alterna para um estado baixo e VCC_ESCALONADA é selecionada como a referência e a carga no um dentre os eletrodos 12 começa a aumentar. Quando a tensão de capacitor alcança novamente VCC_ESCALONADA, a ACMPOUT alterna (sobe), VCC/4 é novamente selecionada como uma tensão de referência, e o ciclo se repete). O carregamento e descarregamento alternado do um dentre os eletrodos 12 é indicado por uma linha cinza de luz. Pode ser observado que o aumento e, então, queda da carga ou tensão no um dentre os eletrodos 12 ocorrem cada uma em uma taxa característica.

[0059] Então, ao usuário iniciar, isto é, quando o usuário inseriu um artigo de material fumável 5 no aparelho 1 e inicia uma sessão (por exemplo, operando-se algum comutador atuador e/ou pelo uso de um sensor atuado por baforada), o controlador do aparelho 1 lê o sensor capacitivo 15 de um modo similar. Em particular, novamente, de preferência sob controle do controlador dos circuitos de controle elétricos 7 do aparelho 1, uma tensão de alta “excitação” é aplicada ao um dentre os eletrodos 12. Isso causa o aumento da carga e, portanto, da tensão em um dos eletrodos 12, sendo que o aumento em uma taxa característica definida pela resistência e capacitância presentes nas partes relevantes do sensor capacitivo 15. Essa tensão de alta “excitação” é aplicada também à porção de controle de tensão 21, que causa o fechamento do primeiro comutador 22 e a abertura do segundo comutador 24 de modo que a tensão de entrada VCC_ESCALONADA do primeiro comutador 22 é aplicada à entrada inversiva 18 do op-amp 16. Uma vez que a tensão em um dos eletrodos 12, que é aplicada à entrada não inversiva 17 do opamp 16, alcança um valor predeterminado (nesse exemplo, a tensão de entrada VCC_ESCALONADA do primeiro comutador 22), a saída do opamp 16 comuta. Isso causa a abertura do primeiro comutador 22 e o fechamento do segundo comutador 24 de modo que a tensão de entrada VCC/4 do segundo comutador 24 seja aplicada à entrada inversiva 18 do op-amp 16. Ao mesmo tempo, a carga no um dentre os eletrodos 12 esgota o resistor 21, causando a queda da tensão no um dentre os eletrodos 12 para uma taxa característica definida pela resistência e capacitância presentes nas partes relevantes do sensor capacitivo 15. Uma vez que a tensão no um dentre os eletrodos 12 cai para um segundo valor predeterminado (nesse exemplo, a tensão de entrada VCC/4 do segundo comutador 24), a saída do op-amp 16 comuta de volta e o processo é repetido.

[0060] Nesse caso, devido ao fato de o artigo de material fumável 5 estar presente entre os eletrodos 12, a capacitância do sensor capacitivo 15 é diferente. Isso significa que o aumento e diminuição de tensão no um dentre os eletrodos 12 ocorre em uma taxa diferente (e, de fato, com um perfil diferente). Isso pode ser visto na Figura 6, em que o traço superior mostra a mudança de tensão detectada no um dentre os eletrodos 12 quando nenhum artigo de material fumável 5 está presente (como na Figura 5) e o traço inferior mostra a mudança de tensão detectada no um dentre os eletrodos 12 quando um artigo de material fumável 5 está presente entre os eletrodos 12. Como pode ser visto, quando um artigo de material fumável 5 está presente entre os eletrodos 12, nesse caso a capacitância é maior e, portanto, a taxa de aumento de tensão e, do mesmo modo, a taxa de diminuição de tensão é menor quando artigo de material fumável 5 está presente entre os eletrodos 12.

[0061] Essa diferença em capacitância quando um artigo de material fumável 5 está ou não está presente entre os eletrodos 12 pode ser detectada de inúmeras maneiras para determinar se um artigo de material fumável 5 está presente e, em particular, se um artigo de material fumável 5 correto ou apropriado está presente. Por exemplo, a diferença no traço de tensão, mostrado esquematicamente nas partes superior e inferior da Figura 6, pode ser usada para obter uma medida do valor da capacitância quando um artigo de material fumável 5 está presente entre os eletrodos 12. Em outro exemplo, o controlador dos circuitos de controle elétricos 7 do aparelho 1 conta quantas transições (da alta tensão para a baixa tensão, por exemplo) ocorrem em um período de tempo determinado. Devido ao fato de as taxas de carregamento e descarregamento serem relacionadas à capacitância presente no sensor capacitivo 15, o número de transições que ocorrem em um tempo determinado é relacionado à capacitância presente: uma capacitância mais alta, tal como quando um artigo de material fumável 5 está presente, leva a menos transições em um período de tempo determinado. O controlador dos circuitos de controle elétricos 7 do aparelho 1 compara o número de transições em um período de tempo determinado com aquele obtido durante o processo de calibragem (isto é, quando nenhum artigo de material fumável 5 estava presente). Se o número de transições durante certo período de tempo está abaixo de algum limiar predeterminado, ou está dentro de uma faixa predeterminada, então o artigo de material fumável 5 é considerado genuíno, e se permite que a sessão seja concluída para resultar no aquecimento do artigo de material fumável 5. Se, contudo, o número de transições durante certo período de tempo está acima do limiar predeterminado ou está dentro da faixa predeterminada, então o artigo de material fumável 5 não é considerado genuíno e uma sessão de aquecimento não começará; opcionalmente, o usuário pode ser notificado separadamente, conforme mencionado acima. Como uma alternativa, em vez de usar um número de limiar absoluto para o número de transições (de alta tensão para baixa tensão, por exemplo), o número limiar para o número de transições quando um artigo de material fumável 5 está presente no aparelho 1 pode ser certa proporção ou porcentagem do número de transições quando um artigo de material fumável 5 não está presente no aparelho 1 (como na fase de calibragem discutida acima). Compreende-se que o número de transições entre uma tensão máxima e uma tensão mínima no sensor capacitivo durante certo período de tempo é uma medida da taxa de carga/descarga do sensor capacitivo 15. Em um exemplo específico, mas sem limitação, alguns valores nominais são VCC_ESCALONADA=2,25V, VCC/4 = 0,56V, o tempo de medição é 0,1 segundos, e o número de transições por medição é 1.000. Em um exemplo real específico durante o teste, o número de transições por medição quando nenhum artigo de material fumável 5 está presente no aparelho 1 foi 1.100, enquanto o número de transições por medição quando um artigo de material fumável 5 está presente no aparelho 1 foi 1.050.

[0062] Pode ser verificado que aparelho 1 que tem (pelo menos) dois eletrodos 12 para captação capacitiva do artigo de material fumável 5 pode alternativamente operar conforme descrito acima, em que um eletrodo 12, com efeito, fornece uma “placa” de um capacitor, sendo que a outra “placa” do capacitor é fornecida pelo artigo de material fumável 5 (ou pelo menos por algum recurso no artigo de material fumável 5, tal como o marcador ou indício mencionado acima e discutido adicionalmente abaixo). (Isso está em contrapartida ao exemplo específico descrito acima, em que a capacitância entre os dois eletrodos 12 é captada). Quando o artigo de material fumável 5 é inserido no aparelho 1, uma medida da capacitância formada pela combinação do eletrodo 12 do aparelho 1 e do artigo de material fumável 5 pode ser obtida e, então, comparada a um ou mais critérios para determinar se o aparelho 1 pode, então, proceder para o aquecimento do material fumável. Ter eletrodos plurais 12 separados em torno da extremidade aberta 3 do aparelho 1 com esse propósito é vantajoso, pois a orientação do artigo de material fumável 5 em torno do eixo geométrico longitudinal X-X no aparelho 1 é menos importante, visto que, em geral, pelo menos um dos eletrodos 12 estará próximo ao artigo de material fumável 5 para captar a capacitância suficientemente.

[0063] No exemplo específico das Figuras 2 a 4, os dois eletrodos 12 são geralmente ou quase semicirculares e estão voltados um para o outro em lados opostos do alojamento externo 2 para definir a abertura geralmente circular na qual o artigo de material fumável 5 passa quando recebido no alojamento 2. Formatos e disposições diferentes para os eletrodos 12 são possíveis.

[0064] Por exemplo, as Figuras 8 e 9 mostram outro exemplo de aparelho 801 que usa (pelo menos) dois eletrodos 812 localizados próximos à extremidade aberta 803 do alojamento externo 802 para permitir captação capacitiva para captar um artigo de material fumável 805 recebido dentro do alojamento 802. Componentes e circuitos que são os mesmos ou pelo menos funcionalmente similares a itens correspondentes no exemplo das Figuras 2 e 3 têm números de referência similares, mas aumentados em “800”. Portanto, o aparelho exemplificativo 801 mostrado nas Figuras 8 e 9 tem uma câmara de aquecimento 804, uma câmara eletrônica/de potência 806 que contém circuitos de controle elétricos 807 e uma fonte de potência 808, um manga de apoio de aquecedor 809, elementos de aquecimento plurais ou segmentos de aquecedor 810, e um comutador de ligar/desligar 811, etc., sendo que todos podem ser os mesmos ou pelo menos funcionalmente similares aos componentes correspondentes do exemplo mostrado esquematicamente nas Figuras 2 a 4. Outras disposições de aquecimento são possíveis, o que inclui, por exemplo, segmentos de aquecedor infravermelho 810, que aquecem pela emissão de radiação infravermelha, ou elementos de aquecimento resistivo formados, por exemplo, por um enrolamento elétrico resistivo em torno dos segmentos de aquecedor 810. Ainda outras disposições de aquecimento diferentes podem ser usadas.

[0065] No exemplo das Figuras 8 e 9, os dois eletrodos 812 são interdigitados. Conforme o exemplo das Figuras 2 e 3, os eletrodos 812 são conectados a circuitos de captação 813 através de cabos de conexão 814. Os circuitos de captação 813 podem ser fornecidos como parte dos circuitos de controle elétricos 807, por exemplo, como parte do controlador, tal como o microprocessador, conforme descrito acima, ou como circuitos separados. Com o propósito de ilustração, a Figura 9 mostra uma vista em perspectiva apenas dos eletrodos 812 (sem as outras partes do aparelho 801) com um artigo de material fumável 805 inserido entre os mesmos. Como no exemplo acima, a combinação dos eletrodos 812 e dos circuitos de captação 813 fornece um sensor capacitivo. Nesse exemplo, os circuitos de captação 813 alternam entre alimentar tensão para um dos eletrodos de capacitor 812 e permitir que tensão descarregue a partir de um dos eletrodos de capacitor 812. O outro dos eletrodos de capacitor 812 é aterrado (por exemplo, sendo eletricamente conectado ao alojamento externo 802 do aparelho 801). A capacitância fornecida pelos eletrodos 812, e como aquela capacitância muda quando um artigo de material fumável 805 é recebido dentro do alojamento 802, é monitorado de modo a permitir uma determinação ser feita em relação ao fato de o artigo de material fumável 805 ser ou não “genuíno”. Isso pode ser realizado de modo similar ao exemplo principal descrito acima, isto é, alternando-se o carregamento de um dentre os eletrodos de capacitor 812 e esgotamento de tensão de um dentre os eletrodos de capacitor 812, ambos durante uma fase de calibragem anterior a um artigo de material fumável 805 ser recebido dentro do alojamento 802 e, depois, quando um artigo de material fumável 805 é recebido dentro do alojamento 802, e contando-se o número de transições (de alta tensão para baixa tensão, por exemplo) que ocorrem em um período de tempo determinado. Novamente, contudo, outros métodos podem ser usados.

[0066] Conforme declarado, nesse exemplo das Figuras 8 e 9, os dois eletrodos 812 são interdigitados. Isto é, nesse exemplo, cada eletrodo 812 é geralmente anular e tem um número de encastelamentos ou “dedos” 820 que se estendem geralmente paralelos para o eixo geométrico longitudinal do aparelho 801. Os eletrodos 812 são montados no alojamento externo 802 do aparelho 801 de modo que os dedos 820 de um eletrodo 812 fiquem entre os dedos 820 do outro eletrodo 820, de modo a criar uma área grande de sobreposição dos eletrodos 812 e, portanto, aumentar a capacitância eficaz. Nesse exemplo, o encaixe entre os dedos 820 dos respectivos eletrodos 812 é um encaixe apertado, porém, apesar desse ser preferido, um encaixe frouxo (sem contato) também é possível.

[0067] As Figuras 10 a 12 mostram esquematicamente um exemplo de uma modalidade em que captação resistiva é usada para captar um artigo de material fumável recebido dentro do alojamento. Componentes e circuitos que são os mesmos ou pelo menos funcionalmente similares a itens correspondentes no exemplo das Figuras 2 e 3 têm números de referência similares, mas aumentados em “1.000”. Portanto, o aparelho exemplificativo 1001 mostrado nas Figuras 10 a 12 tem um alojamento externo 1002 que tem uma extremidade aberta 1003, uma câmara de aquecimento 1004 que recebe um artigo de material fumável 1005 em uso, uma câmara eletrônica/de potência 1006 que contém circuitos de controle elétricos 1007 e uma fonte de potência 1008, uma manga de apoio de aquecedor 1009, elementos de aquecimento plurais ou segmentos de aquecedor 1010, e um comutador de ligar/desligar 1011, etc., sendo que todos podem ser os mesmos ou pelo menos funcionalmente similares aos componentes correspondentes do exemplo mostrado esquematicamente nas Figuras 2 a 4. Outras disposições de aquecimento são possíveis, o que inclui, por exemplo, segmentos de aquecedor infravermelho 1010, que aquecem pela emissão de radiação infravermelha, ou elementos de aquecimento resistivo formados, por exemplo, por um enrolamento elétrico resistivo em torno dos segmentos de aquecedor 1010. Ainda outras disposições de aquecimento diferentes podem ser usadas.

[0068] No exemplo das Figuras 10 a 12, o aparelho 1001 tem pelo menos dois contatos ou eletrodos de resistência eletricamente condutivos 1050 localizados próximos à extremidade aberta 1003 do alojamento externo 1002. Os dois eletrodos 1050 são curvados, sendo que cada eletrodo 1050 é quase semicircular em corte transversal de modo a definir uma abertura geralmente circular na qual o artigo de material fumável 1005 passa quando recebido no alojamento 1002. Os dois eletrodos 1050 podem ser formados de um material de mola ou relativamente elástico e podem ser dispostos de modo a serem inclinados ligeiramente para dentro, um em direção ao outro. Isso ajuda a assegurar um bom contato físico com um artigo de material fumável 1005 quando o artigo de material fumável 1005 é introduzido no aparelho 1002.

[0069] Os eletrodos 1050 são conectados a circuitos de captação 1013 através de cabos de conexão 1014. Os circuitos de captação 1013 podem ser fornecidos como parte dos circuitos de controle elétricos 1007, por exemplo, como parte do controlador, tal como o microprocessador, conforme descrito acima, ou como circuitos separados. Com o propósito de ilustração, a Figura 11 mostra uma vista em perspectiva apenas dos eletrodos 1050 (sem as outras partes do aparelho 1001) com um artigo de material fumável 1005 inserido entre os mesmos. A combinação dos eletrodos 1050 e dos circuitos de captação 1013 fornece um sensor resistivo.

[0070] A resistência medida de modo eficaz pelos eletrodos 1050, e como essa resistência muda quando um artigo de material fumável 1005 é recebido dentro do alojamento 1002, é monitorado de modo a permitir uma determinação a ser feita em relação ao fato de o artigo de material fumável 1005 ser ou não “genuíno”. Isso pode ser realizado, por exemplo, pelos circuitos de controle elétricos 1007 que causam a aplicação de uma tensão de referência Vcc pelos eletrodos 1050 e captam a corrente que é emitida. Uma corrente alta indica que a resistência é baixa e uma corrente pequena indica que a resistência está alta. Uma medida absoluta da resistência pode ser obtida. Novamente, contudo, outros métodos podem ser usados.

[0071] Em outro exemplo de uma modalidade, uma combinação de captação capacitiva e resistiva pode ser usada, com o uso de uma combinação de quaisquer dos exemplos descritos acima. Em geral, isso permite mais informações sobre o artigo de material fumável a ser obtido. Isso permite uma identificação mais precisa do artigo de material fumável a ser obtido e/ou permite que mais informações sejam efetivamente criptadas no artigo de material fumável. Em certas modalidades, isso fornece também alguma redundância em que, se por alguma razão, uma dentre a captação capacitiva e a captação resistiva falhar, então, a outra pode ser usada para identificar o artigo de material fumável que foi introduzido no aparelho. A captação capacitiva e a captação resistiva podem ser realizadas com o uso do mesmo eletrodo ou eletrodos no aparelho ou a captação capacitiva e a captação resistiva podem usar seus próprios respectivos eletrodo ou eletrodos dedicados.

[0072] O eletrodo ou eletrodos descritos acima, tanto na forma, por exemplo, de almofadas capacitivas para captação capacitiva ou contatos resistivos para captação resistiva, são eletricamente condutivos, em geral. No caso de um eletrodo ou eletrodos para captação capacitiva, o eletrodo ou eletrodos são, preferencialmente, mecanicamente montados no corpo do aparelho ou alojamento de modo a serem eletricamente isolados do artigo de material fumável quando o artigo de material fumável é recebido ou conectado ao aparelho em uso. No caso de um eletrodo ou eletrodos para captação resistiva, o eletrodo ou eletrodos são, preferencialmente, mecanicamente montados no corpo do aparelho ou alojamento de modo a fazer contato físico com o artigo de material fumável quando o artigo de material fumável é recebido ou conectado ao aparelho em uso. Materiais adequados para o eletrodo ou eletrodos incluem cobre ou ligas que contêm cobre, o que inclui, por exemplo, uma folha metalizada de cobre no caso de captação capacitiva e cobre-berílio no caso de captação resistiva.

[0073] Na Figura 13, é mostrado um corte transversal longitudinal esquemático de um exemplo de um artigo de material fumável 130 que é fornecido ou formado com algum marcador ou indício 131, cujos exemplos serão descritos adicionalmente abaixo. O artigo de material fumável 130 pode ser usado conjuntamente com pelo menos alguns dos exemplos de aparelho para aquecimento do material fumável conforme descrito no presente documento. A disposição do indício 131 pode diferir e ser aperfeiçoada diferentemente para o aparelho de aquecimento particular.

[0074] O artigo de material fumável 130 tem um tirante 132 do material fumável. Conforme mencionado acima, o material fumável pode incluir, por exemplo, qualquer material que contém tabaco e pode, por exemplo, incluir um ou mais dentre tabaco, derivados do tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituído ou substitutos do tabaco. “Material Fumável” podem incluir também outros produtos sem tabaco que, dependendo do produto, podem ou não conter nicotina. O tirante 132 do material fumável é adjacente a um filtro de tubo aberto 133. O tirante 132 e o filtro 133 são montados e mantidos juntos ao serem enrolados em papel de filtro 134 de uma maneira conhecida por si.

[0075] No exemplo mostrado, o marcador ou indício 131 é fornecido no papel de filtro 134. No exemplo mostrado, o indício 131 está na forma de uma listra de material que, no artigo de material fumável montado 130, circunda completamente o artigo de material fumável 130. Essa disposição facilita a medição das propriedades do indício 131 através dos exemplos do aparelho de aquecimento descrito acima, visto que a orientação particular do artigo de material fumável 130 dentro do aparelho de aquecimento não é importante. Outras disposições são possíveis. Por exemplo, pode não ser necessário em todos os casos que o indício 131 circunde completamente o artigo de material fumável 130 e, em vez disso, o indício 131 possa ser formado como um padrão não contínuo diferente, tal como um padrão de tabuleiro de damas regular ou irregular ou como um espaçamento regular ou irregular de listras ou tiras que circundam o artigo de material fumável 130. A Figura 14 mostra um exemplo do papel de filtro 134 antes da montagem do artigo de material fumável 130 em que o papel de filtro 134 tem uma única listra do indício 131. A Figura 15 mostra um exemplo do papel de filtro 134 antes da montagem do artigo de material fumável 130 em que o papel de filtro 134 tem efetivamente o dobro da largura e tem um par de listras do indício 131 em bordas opostas. Durante a fabricação, o papel de filtro de com o dobro de largura 134 é recortado no centro à medida que pares de material fumável artigos 130 são formados.

[0076] Para dar uma ideia de escala, em um exemplo específico, o tirante 132 do material fumável tem um comprimento de cerca de 53 mm, o filtro 133 tem um comprimento de 30 mm, e o papel de filtro pode ter 35 mm de largura (em uma direção paralela ao comprimento do artigo de material fumável 130). O indício 131 pode ter uma largura (novamente em uma direção paralela ao comprimento do artigo de material fumável 130) de cerca de 4 mm. É preferencial que a espessura do indício 131 seja pequena de modo a não interferir com o processo de fabricação usado para o artigo de material fumável ou para tornar difícil inserir o artigo de material fumável no aparelho de aquecimento. Por exemplo, a espessura pode estar na faixa aproximada de 0,03 mm a 0,3 mm, e mais preferencialmente entre cerca de 0,03 a 0,05 mm. De fato, se impregnado na superfície do artigo de material fumável, o indício 131 pode efetivamente não ter nenhuma espessura. Por outro lado, pode haver aplicações específicas em que uma espessura mínima é preferencial a fim de permitir que captação satisfatória seja alcançada.

[0077] O marcador ou indício 131 pode ser formado de inúmeras maneiras diferentes, e ser formado de inúmeros materiais diferentes, dependendo da disposição de captação particular do aparelho de aquecimento com o qual o artigo de material fumável 130 se destina a ser usado. O indício 131 pode, por exemplo, ser fornecido externamente ao artigo de material fumável 130, internamente ao artigo de material fumável 130, tanto externa quanto internamente ao artigo de material fumável 130 e/ou impregnado no material do papel de filtro 134. (O indício 131 é mostrado de forma exagerada na Figura 13 com os propósitos de ilustração). Quando captação resistiva é usada (tanto sozinha quanto em combinação com alguma outra captação, tal como captação capacitiva), o indício 131 é preferencialmente fornecido do lado de fora do artigo de material fumável 130 de modo que os eletrodos de captação resistiva do aparelho de aquecimento possam fazer bom contato elétrico com o indício 131. Quando captação capacitiva é usada, o indício 131 pode ser fornecido interna ou externamente ao artigo de material fumável 130. O indício 131 pode ser fornecido interna e externamente ao artigo de material fumável 130, e/ou indícios separados 131 podem ser fornecidos interna e externamente ao artigo de material fumável 130. O marcador ou indício 131 pode ser literalmente “marcado” no artigo de material fumável 130, tal como por impressão. Alternativamente, o marcador ou indício 131 pode ser fornecido no ou sobre o artigo de material fumável 130 através de outras técnicas, tal como ao ser formado integralmente com o artigo de material fumável 130 durante fabricação.

[0078] Em certos exemplos, e dependendo da natureza da captação que é usada para captar e identificar o artigo de material fumável 130, o indício 131 pode ser formado de um material eletricamente condutivo. O indício 131 pode ser, por exemplo, uma tinta condutiva. A tinta pode ser impressa sobre o papel de filtro 134, com o uso, por exemplo, de um método de impressão de rotogravura, serigrafia, impressão por jato de tinta ou qualquer outro processo adequado.

[0079] Em uso, particularmente, no contexto de um aparelho de aquecimento que usa um sensor capacitivo disposto para captar uma mudança em capacitância quando um artigo de material fumável 130 é associado ao aparelho de aquecimento e, em particular, um aparelho de aquecimento que usa (pelo menos) dois eletrodos que com efeito fornecem o par de “placas” de um capacitor, as seguintes considerações são relevantes. O artigo de material fumável 130, com seu indício ou marcador eletricamente condutivo 131, cria seu próprio circuito, ao acoplar eletricamente um eletrodo sensor ao outro. A efetividade e resultado desse acoplamento são afetados pela resistência elétrica inerente Ri e capacitância C do artigo de material fumável 130 e/ou do indício 131 em particular. A resistência elétrica Ri é, em geral, determinada principalmente, por exemplo, pelo tipo de tinta e formulação escolhida para o indício 131 e pela espessura e largura do indício 131. Consequentemente, a escolha de tinta para o indício 131, assim como sua espessura de aplicação, fornece um modo de controlar a característica de Ri por uma ampla faixa. A capacitância C é determinada, em geral, principalmente pela largura axial do indício 131 e a distância do indício 131 dos eletrodos do aparelho de aquecimento. Essa distância é determinada, por sua vez, pelo espaçamento dos eletrodos entre si e a espessura (por exemplo, diâmetro) do artigo de material fumável 130. Consequentemente, o acoplamento ou acoplamento capacitivo característico “C” entre os eletrodos detectores e o indício 131 sobre o artigo de material fumável 130 pode ser determinado ou controlado através do “encaixe” do artigo de material fumável 130 no aparelho de aquecimento, por exemplo, ao se configurar apropriadamente uma espessura ou diâmetro do artigo de material fumável 130 e controlando-se as larguras axiais dos eletrodos detectores e do indício 131.

[0080] Um material particularmente adequado foi constatado como uma tinta condutiva não metálica, que é uma tinta eletricamente condutiva, mas que não contém materiais metálicos, ou pelo menos não contém substancialmente materiais metálicos. A tinta pode conter carbono, por exemplo, que pode estar na forma de grafite. A tinta pode, portanto, ser uma tinta eletricamente condutiva não metálica com base em carbono. A resistividade de peso da tinta em um exemplo particular pode estar na faixa de aproximadamente 30.000 a 300.000 Ohm-grama/m2. Os valores específicos da resistividade de peso de exemplos que foram constatados como particularmente adequados incluem aproximadamente 38.000 Ohm-grama/m2, 150.000 Ohm-grama/m2 e 290.000 Ohm-grama/m2.

[0081] Em um exemplo particular, a tinta pode compreender ou consistir principalmente em um pó de grafite e uma resina que atua como um aglutinante. A tinta pode usar grafite em um sortimento de tamanhos grande e pequeno de partícula, em que as partículas maiores formam a principal rota para condução elétrica sendo que as partículas menores “preenchem” os vãos entre as partículas maiores. O uso de partículas maiores ajuda a aprimorar a condutividade elétrica através da redução do número de pontos de contato individuais entre partículas. Em outro exemplo, a tinta pode ter uma estrutura de cristal que usa nanotubos de carbono.

[0082] Foi observado que tintas adequadas para esse propósito incluem as tintas de carbono condutivas CI-2001 e CI-2004 supridas por Engineered Materials Systems, Inc. de Ohio, EUA. Essas tintas se destinam para o uso em eletrônicos impressos, tais como em placas de circuito impresso ou similares, por exemplo, para fornecer proteção física e ambiental em áreas de contato e para ajustar as exigências de resistência elétrica.

[0083] Em comparação com outras técnicas, o que inclui algumas técnicas conhecidas na técnica anterior, as modalidades da presente invenção têm inúmeras vantagens. As disposições de captação fornecem uma boa razão de sinal para ruído, particularmente no caso de captação capacitiva. Isso é particularmente benéfico em um dispositivo alimentado por bateria visto que menos potência elétrica é consumida no processamento de sinais e uma determinação mais precisa pode ser feita mais rapidamente. Além disso, como uma generalidade, haverá uma tolerância de fabricação durante a fabricação de artigos de material fumável de modo que o diâmetro externo dos artigos de material fumável varie por uma faixa. Na prática, tal variação pode ser da ordem de 2% a 5% ou mais, por exemplo. Em um caso específico, o diâmetro dos artigos de material fumável pode variar de cerca de 5,3 mm a 5,45 mm. Tais variações são bem acomodadas pelas disposições de captação presentes, o que inclui, em particular, as diversas disposições de captação capacitiva reveladas no presente documento. Isso é importante visto que minimiza o número de “falsos negativos” que podem, de outro modo, ocorrer, através dos quais um artigo de material fumável genuíno é inadvertidamente rejeitado. As disposições de captação presentes podem usar menos componentes elétricos, com menos conexões de entrada/saída, do que algumas outras técnicas.

[0084] A fim de abordar várias questões e avançar na técnica, a totalidade desta revelação mostra por meio de ilustração e várias modalidades exemplificativas em que a invenção reivindicada pode ser praticada e que fornecem um aparelho superior disposto para aquecer, mas não queimar material fumável. As vantagens e recursos da revelação são de uma amostra representativa de modalidades apenas e não são minuciosas e/ou exclusivas. Os mesmos são apresentados apenas para auxiliar na compreensão e ensinar os recursos reivindicados e, de outro modo, revelados. Deve ser entendido que vantagens, modalidades, exemplos, funções, recursos, estruturas e/ou outros aspectos da revelação não devem ser considerados limitações na revelação conforme definido pelas reivindicações ou limitações em equivalentes às reivindicações, e que outras modalidades podem ser utilizadas e modificações podem ser feitas sem sair do escopo e/ou espírito da revelação. Várias modalidades podem compreender adequadamente, consistir em ou consistir essencialmente em várias combinações dos elementos, componentes, recursos, partes, etapas, meios e etc. revelados. A revelação pode incluir outras invenções não presentemente reivindicadas, mas que podem ser reivindicadas no futuro.

Claims

1. Aparelho (1, 801) para possibilitar que material fumável (5, 805) seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável, sendo que o aparelho (1, 801) é caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento (2, 802); um sensor capacitivo (15, 815) para permitir que um artigo de material fumável (5, 805) seja identificado quando o artigo for introduzido no alojamento (2, 802) em uso, o sensor capacitivo (15, 815) compreendendo pelo menos um eletrodo (12, 812); e um processador construído e disposto para captar uma mudança na capacitância do pelo menos um eletrodo (12, 812) e um artigo de material fumável (5, 805) como resultado do artigo introduzido no alojamento (2, 802) em uso.

2. Aparelho (1, 801), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor capacitivo (15, 815) compreende pelo menos dois eletrodos (12, 812), e o processador é construído e disposto para captar uma mudança na capacitância dos pelo menos dois eletrodos (12, 812) como resultado do um artigo de material fumável (5, 805) introduzido no alojamento (2, 812) em uso.

3. Aparelho (1, 801), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois eletrodos (12, 812) são dispostos de modo que pelo menos uma porção de um artigo de material fumável (5, 805) introduzido no alojamento (2, 802) em uso possa ser posicionada entre os pelo menos dois eletrodos (12, 812).

4. Aparelho (1, 801), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende circuitos (7, 807) construídos e dispostos de modo que o aparelho (1, 801) seja operado apenas para causar o aquecimento de um artigo de material fumável (5, 805) introduzido no alojamento (2, 802) em uso se a mudança na capacitância atender a pelo menos um critério predeterminado.

5. Aparelho (1, 801), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende circuitos (7, 807) construídos e dispostos de modo a alternar entre aplicar uma tensão de carregamento ao sensor capacitivo (15, 815) para carregar o sensor capacitivo (15, 815) para uma tensão relativamente alta e permitir o sensor capacitivo (15, 815) descarregar para uma tensão relativamente baixa, sendo que os circuitos (7, 807) são dispostos de modo que o aparelho (1, 801) é operado apenas para causar o aquecimento de um artigo de material fumável (5, 805) introduzido no alojamento (2, 802) em uso se o número de transições entre a tensão relativamente alta e a tensão relativamente baixa no sensor capacitivo (15, 815) em um período de tempo predeterminado for menor do que um número predeterminado.

6. Aparelho (1, 801), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o número predeterminado é o número de transições entre a tensão relativamente alta e a tensão relativamente baixa no sensor capacitivo (15, 815) no período de tempo predeterminado quando nenhum artigo de material fumável (5, 805) é introduzido no alojamento (2, 802).

7. Aparelho (1, 801), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende um sensor resistivo disposto para fornecer uma medida de resistência elétrica quando um artigo de material fumável (5, 805) é introduzido no alojamento (2, 802) em uso.

8. Aparelho (1, 801), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende um aquecedor (10, 810) operável para aquecer um artigo de material fumável (5, 805) recebido dentro do alojamento (2, 802) em uso.

9. Aparelho (1001) para possibilitar que material fumável (1005) seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável (1005), sendo que o aparelho (1001) é caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento (1002); e um sensor resistivo (1013, 1050) para permitir que um artigo de material fumável (1005) seja identificado quando o artigo for introduzido no alojamento (1002) em uso, o sensor resistivo (1013, 1050) compreendendo pelo menos dois eletrodos (1050); e um processador construído e disposto para fornecer uma medida de resistência elétrica quando um artigo de material fumável (1005) for introduzido no alojamento (1002) em uso.

10. Aparelho (1001), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois eletrodos (1050) são dispostos de modo que pelo menos uma porção de um artigo de material fumável (1005) introduzido no alojamento (1002) em uso possa ser posicionada entre e em contato com os pelo menos dois eletrodos (1050), sendo que os pelo menos dois eletrodos (1050) em uso fornecem uma medida da resistência elétrica da dita pelo menos uma porção de um artigo de material fumável (1050).

11. Aparelho (1001), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende circuitos (1007) construídos e dispostos de modo que o aparelho (1001) seja operado apenas para causar o aquecimento de um artigo de material fumável (1005) introduzido no alojamento (1002) em uso se a resistência elétrica atender a pelo menos um critério predeterminado.

12. Aparelho (1001), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende um aquecedor (1010) operável para aquecer um artigo de material fumável (1005) recebido dentro do alojamento em uso.

13. Aparelho (1, 801, 1001) para possibilitar que material fumável (5, 805, 1005) seja aquecido para volatizar pelo menos um componente do dito material fumável (5, 805, 1005), sendo que o aparelho (1, 801, 1001) é caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento (2, 802, 1002); e uma disposição de sensor (15, 815, 1013, 1050) construída e disposta para identificar um artigo de material fumável (5, 805, 1005) quando associado ao alojamento (2, 802, 1002) em uso fazendo-se uso de pelo menos duas técnicas de captação diferentes.

14. Aparelho (1, 801, 1001), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma dentre as pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação capacitiva e outra das pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação resistiva.

15. Aparelho (1, 801, 1001), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma dentre as pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação elétrica e a outra das pelo menos duas técnicas de captação diferentes usa captação óptica.

16. Aparelho (1, 801, 1001), de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende um aquecedor operável para aquecer um artigo de material fumável (5, 805, 1005) recebido dentro do alojamento (2, 802, 1002) em uso.

17. Artigo (130) de material fumável, sendo que o artigo é caracterizado pelo fato de que o artigo tem uma região eletricamente condutiva não metálica para detecção por um sensor (15, 815, 1013, 1050) de um aparelho (1, 801, 1001) disposto para causar o aquecimento do material fumável.

18. Artigo (130), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a região eletricamente condutiva não metálica tem a forma de uma listra de material que circunda pelo menos parcialmente o artigo.

19. Artigo (130), de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que a região eletricamente condutiva não metálica compreende carbono.

20. Artigo (130), de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que a região eletricamente condutiva não metálica é uma tinta impressa.