DE102018120547A1 - Component identification of inhalers - Google Patents
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Abstract
Inhalator (1) umfassend ein Basisteil (2) und ein Verbrauchsteil (3), wobei das Basisteil (2) vorzugsweise eine elektrische Energieversorgung (4), eine Steuereinrichtung (5) und elektrische Kontakte umfasst, wobei das Basisteil (2) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, das Verbrauchsteil (3) in einer Gebrauchsstellung zu kontaktieren, mit elektrischer Energie zu versorgen und zu steuern, wobei das Verbrauchsteil (3) in der Gebrauchsstellung von dem Basisteil (2) wenigstens teilweise umschlossen ist, wobei das Verbrauchsteil (3) an einem in der Gebrauchsstellung umschlossenen Abschnitt ein optisches Identifizierungselement (12) umfasst und wobei das Basisteil (2) einen elektro-optischen Sensor (14) umfasst zum Auslesen des optischen Identifizierungselements (12) des Verbrauchsteils (3).Inhaler (1) comprising a base part (2) and a consumable part (3), the base part (2) preferably comprising an electrical power supply (4), a control device (5) and electrical contacts, the base part (2) preferably being set up for this is to contact the consumable (3) in a position of use, to supply and control electrical energy, the consumable (3) being at least partially enclosed in the position of use by the base part (2), the consumable (3) being at one in the position of use enclosed section comprises an optical identification element (12) and wherein the base part (2) comprises an electro-optical sensor (14) for reading out the optical identification element (12) of the consumable part (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Identifizierung von Komponenten eines Inhalators mit einem Basisteil und einem Verbrauchsteil, wobei das Basisteil vorzugsweise eine elektrische Energieversorgung, eine Kontrolleinrichtung und elektrische Kontakte umfasst, wobei das Basisteil vorzugsweise dazu eingerichtet ist, das Verbrauchsteil in einer Gebrauchsstellung zu kontaktieren, mit elektrischer Energie zu versorgen und zu steuern, wobei das Verbrauchsteil in der Gebrauchsstellung von dem Basisteil wenigstens teilweise umschlossen ist.The present invention relates to the identification of components of an inhaler with a base part and a consumable part, the base part preferably comprising an electrical power supply, a control device and electrical contacts, the base part preferably being set up to contact the consumable part in a position of use with electrical To supply and control energy, the consumption part being at least partially enclosed by the base part in the use position.
In aktuellen Inhalatoren, insbesondere in elektronischen Zigarettenprodukten, beispielsweise als Liquid-Verdampfer oder als sogenannte Heat-not-Burn (HNB)-Produkte, können als auswechselbare Einwegteile beispielsweise Flüssigkeitstanks, Verdampfer, Tabakkapseln oder Mundstücke verbaut sein. Oftmals werden so genannte Cartomizer, kombinierte Flüssigkeitstanks mit integrierten Verdampfereinheiten, bereitgestellt. Dabei kommen verschiedenste Verdampfertechniken zu Einsatz, wobei die meisten auf dem Docht/Wendel-Prinzip basieren. Die Einwegteile weisen verschiedene Geometrien auf, was unter anderem den unterschiedlichsten Formen und Größen der diversen Inhalatoren am Markt geschuldet ist.In current inhalers, in particular in electronic cigarette products, for example as a liquid vaporizer or as so-called heat-not-burn (HNB) products, liquid tanks, vaporizers, tobacco capsules or mouthpieces can be installed as replaceable disposable parts. So-called cartomizers, combined liquid tanks with integrated evaporator units, are often provided. A wide variety of evaporator technologies are used, most of which are based on the wick / wrap principle. The disposable parts have different geometries, which is partly due to the different shapes and sizes of the various inhalers on the market.
Bei Inhalatoren, insbesondere in elektronischen Zigarettenprodukten, ist es üblich, dass die Verbrauchsteile als regelmäßig auszuwechselndes Teil innerhalb des Außengehäuses des Inhalators verbaut sind. Diese auswechselbaren Verbrauchsteile müssen von außen zugänglich demontierbar sein und ragen oftmals aus dem Gehäuse heraus oder bilden zum Teil selbst das Außengehäuse des Inhalators. Das Verbrauchsteil kann eine vom Konsumenten auswechselbare Kartusche sein, beispielsweise zur einmaligen Verwendung, in der ein Flüssigkeitstank und der Verdampfer mit Flüssigkeitszuführung herstellerseitig integriert sind. Bei HNB-Produkten, kann es sich um eine Tabakkapsel handeln.In the case of inhalers, in particular in electronic cigarette products, it is customary for the consumable parts to be installed as a regularly replaceable part within the outer housing of the inhaler. These replaceable consumables must be removable from the outside and often protrude from the housing or form part of the outer housing of the inhaler. The consumable part can be a cartridge that can be replaced by the consumer, for example for single use, in which a liquid tank and the evaporator with liquid supply are integrated by the manufacturer. HNB products can be a tobacco capsule.
Eine Kartusche muss vom Konsumenten funktionsgerecht in dem Inhalator positioniert werden. Gegebenenfalls muss gewährleistet sein, dass die Kartusche ordnungsgemäß elektrisch kontaktiert ist, damit der Verdampfer mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt wird.A cartridge must be properly positioned by the consumer in the inhaler. If necessary, it must be ensured that the cartridge is properly electrically contacted so that the evaporator is supplied with electrical energy and control signals.
Für die herstellerseitige Nachverfolgung von Produkten als auch insbesondere für das Sammeln und Zuordnen von verbrauchsrelevanten Daten, die ihrerseits unter anderem auch zur Steuerung und Regelung verwendet werden können, ist es wünschenswert, auch das Einwegteil individuell identifizierbar zu machen.For the manufacturer's tracking of products as well as in particular for collecting and assigning consumption-related data, which in turn can also be used for control and regulation, it is desirable to make the disposable part individually identifiable.
Dabei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Kartuschen zu identifizieren, bevor eine Aktivierung des Inhalators vom Benutzer freigegeben wird. Ebenso ist es möglich, Identifizierungen zur Zuordnung und Kommunikation von Verbrauchsdaten, beispielsweise in Form von Nutzerprofilen, zu nutzen und daraus eine Steuerung und Regelung der Vorrichtung abzuleiten.It is known from the prior art to identify cartridges before the user activates the inhaler. It is also possible to use identifications for the allocation and communication of consumption data, for example in the form of user profiles, and to derive a control and regulation of the device from this.
Zur Authentifizierung von elektronischen Zigarettenprodukten sind beispielsweise RFID-Systeme bekannt. In anderen Regelungsmechanismen lassen sich beispielsweise Benutzerprofile durch verschiedene Puff-Folgen (Art und Häufigkeit, wie von einem Benutzer an einem Mundstück des elektronischen Zigarettenproduktes gesaugt wird) aktivieren. Um das elektronische Zigarettenprodukt nur für herstellerseitig freigegebene Einwegteile zu aktivieren kann zur Identifizierung eines Aerosol generierenden Artikels eine spektroskopische Signatur verwendet werden. Alternativ ist es möglich auch an dem Einwegteil eine Speichereinheit mit einer digitalen Identifizierung vorzusehen, die von einem Basisteil mit seiner zugehörigen Steuereinheit ausgelesen werden kann.For example, RFID systems are known for authenticating electronic cigarette products. In other control mechanisms, for example, user profiles can be activated by various puff sequences (type and frequency of how a user draws on a mouthpiece of the electronic cigarette product). In order to activate the electronic cigarette product only for disposable parts approved by the manufacturer, a spectroscopic signature can be used to identify an aerosol-generating article. Alternatively, it is also possible to provide a storage unit with digital identification on the one-way part, which can be read out by a base part with its associated control unit.
Insbesondere für HNB-Produkte gibt es keine Möglichkeit einer digitalen Identifizierung über Speicherchips innerhalb des HNB-Verbrauchsguts. Eine Identifizierung der Einwegteile wäre aber vorteilhaft auch um dem Hersteller eine Verbesserung der Lieferkette von der Produktionsvorbereitung bis zur Auslieferung oder Chargenverfolgung zu ermöglichen. Weiterhin würde die eindeutige Zuordnung des Verbrauchsguts zum Konsumenten neue Einsichten für die Marktforschung oder neue digitale Vertriebsmodelle ermöglichen.In particular for HNB products, there is no possibility of digital identification via memory chips within the HNB consumer goods. Identification of the disposable parts would also be advantageous in order to enable the manufacturer to improve the supply chain from production preparation to delivery or batch tracking. Furthermore, the clear assignment of consumer goods to consumers would provide new insights for market research or new digital sales models.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Identifizierung von Inhalatoren zu ermöglichen, die in einer vereinfachten Weise Identifizierung von Verbrauchsteilen eines Inhalators ermöglicht und die Zuordnung und Autorisierung zu einem Basisteil eins Inhalators ermöglicht.The object of the invention is to make it possible to identify inhalers, which in a simplified manner enables identification of consumable parts of an inhaler and enables the assignment and authorization to a base part of an inhaler.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Inhalator mit einem Basisteil und einem Verbrauchsteil, wobei das Basisteil vorzugsweise eine elektrische Energieversorgung, eine Kontrolleinrichtung und elektrische Kontakte umfasst, wobei das Basisteil vorzugsweise dazu eingerichtet ist, das Verbrauchsteil in einer Gebrauchsstellung zu kontaktieren, mit elektrischer Energie zu versorgen und zu steuern, wobei das Verbrauchsteil in der Gebrauchsstellung von dem Basisteil wenigstens teilweise umschlossen ist. Erfindungsgemäß umfasst das Verbrauchsteil an einem in der Gebrauchsstellung umschlossenen Abschnitt ein optisches Identifizierungselement und das Basisteil umfasst einen elektro-optischen Sensor zum Auslesen des optischen Identifizierungselements des Verbrauchsteils.The invention solves the problem with an inhaler with a base part and a consumable part, the base part preferably comprising an electrical energy supply, a control device and electrical contacts, the base part preferably being set up to contact the consumable part in a position of use with electrical energy supply and control, wherein the consumable is at least partially enclosed in the use position of the base part. According to the invention, the consumable part comprises an optical identification element on a section enclosed in the position of use, and the base part comprises an electronic optical sensor for reading the optical identification element of the consumable part.
Die optische Identifizierung könnte beispielsweise an dem Verbrauchsgut, das meist als Einwegteil ausgeführt ist, aufgedruckt sein. Durch den optischen Sensor, der innerhalb des Gehäuses des Basisteils derart angeordnet ist, dass die Identifizierung des Verbrauchsteils in der Gebrauchsstellung in dem Blickfeld des optischen Sensors liegt, lässt sich die Identifizierung des Verbrauchsteils auslesen. Der elektro-optische Sensor ist mit der Steuereinheit des Basisteils verbunden, wobei, beispielsweise durch eine Software, die ausgelesene Identifizierung verarbeitet wird. Dabei kann die ausgelesene Identifizierung mit Listen gespeicherter hersteller-seitig freigegebener Identifizierungen abgeglichen werden und bei positiver Feststellung kann der Inhalator zur Benutzung freigegeben werden. Weiterhin könnten noch weitere Regelungen abgeleitet werden, wie beispielsweise ein Nutzerprofil oder Funktionsparameter wie Verdampfungs-/Erhitzungstemperaturen, um eine optimale Benutzung zu ermöglichen. Weiterhin lässt sich in allen Produkten, unter anderem durch den vorteilhaften Einsatz eines schnell reagierenden und regelbaren Heizers (zum Beispiel eines Si-Chips) und in Kenntnis der Zusammensetzung des zu verdampfenden Produkts (Liquidzusammensetzung in elektronischen Zigarettenprodukten, Zusammensetzung eines Tabakersatzstoffs und Anreicherung mit einer bestimmten Liquidzusammensetzung in HNB-Produkten) die Verdampfung aufgrund der über die Identifizierung übertragenen Informationen hinsichtlich Aroma- und Nikotinfreisetzung optimieren. Das liegt daran, dass bestimmte Inhaltsstoffe bei bestimmten Temperaturen freigesetzt werden und der Temperaturverlauf somit charakteristisch für die jeweilige Zusammensetzung ist.The optical identification could, for example, be printed on the consumable, which is usually designed as a disposable part. The identification of the expendable part can be read out by the optical sensor, which is arranged within the housing of the base part such that the identification of the expendable part in the use position is in the field of view of the optical sensor. The electro-optical sensor is connected to the control unit of the base part, the read-out identification being processed, for example by software. The identified identification can be compared with lists of stored identifications released by the manufacturer and, if the determination is positive, the inhaler can be released for use. Furthermore, further regulations could be derived, such as a user profile or functional parameters such as evaporation / heating temperatures, in order to enable optimal use. Furthermore, in all products, among other things, through the advantageous use of a quickly reacting and controllable heater (e.g. a Si chip) and knowledge of the composition of the product to be vaporized (liquid composition in electronic cigarette products, composition of a tobacco substitute and enrichment with a certain one Liquid composition in HNB products) optimize the evaporation based on the information transmitted via the identification regarding aroma and nicotine release. This is because certain ingredients are released at certain temperatures and the temperature profile is therefore characteristic of the respective composition.
Da die Identifizierung des Verbrauchsteils nur in der optimalen Gebrauchsposition stattfindet, sorgt das Identifizierungssystem zusätzlich dafür, dass eine Falschbenutzung durch den Konsumenten ausgeschlossen wird, beispielsweise, wenn der Konsument das Verbrauchsteil nicht ordnungsgemäß in das Basisteil eingesetzt hat, und ermöglicht eine sichere funktionsgerechte Handhabung des Inhalators.Since the identification of the consumable takes place only in the optimal use position, the identification system also ensures that misuse by the consumer is excluded, for example if the consumer has not properly inserted the consumable into the base part, and enables the inhaler to be used safely and functionally ,
Vorzugsweise weisen die Verbrauchsteile zwei Stirnseiten auf, wobei eine Stirnseite als Kontaktseite in das Basisteil eingeführt wird und alle Kontaktelemente zur Kontaktierung mit dem Basisteil einhält und wobei die gegenüberliegende Stirnseite als Mundende entweder direkt zum Kontakt mit dem Konsumenten eingerichtet ist, oder in Richtung eines separaten Mundstücks ausgerichtet ist und dem Konsumenten das durch Verdampfung oder Erhitzung entstandene Aerosol zuführt. Zwischen den Stirnseiten erstreckt sich eine umlaufende Mantelseite. Häufig ist das Verbrauchsteil zylinderförmig, um ein einfaches, positionsunabhängiges Einführen in das Basisteil zu ermöglichen. Die Kontaktstirnseite und mindestens ein Abschnitt der Mantelseite sind in der Gebrauchsstellung von dem Gehäuse des Basisteils umschlossen. Daher eignet sich ein umschlossener Abschnitt der Mantelseite des Verbrauchsteils am besten für die Anbringung einer optischen Identifizierung. Der elektro-optische Sensor ist daher an einem in der Gebrauchsstellung dem Abschnitt der Mantelseite angrenzenden Abschnitt der Gehäuseinnenseite des Basisteils angeordnet.The consumable parts preferably have two end faces, one end face being introduced as the contact side into the base part and maintaining all contact elements for contacting the base part, and the opposite end face being configured either directly for contact with the consumer as the mouth end or in the direction of a separate mouthpiece is aligned and supplies the consumer with the aerosol created by evaporation or heating. A circumferential jacket side extends between the end faces. The consumable part is often cylindrical in order to enable simple, position-independent insertion into the base part. The contact end face and at least a section of the jacket side are enclosed in the use position by the housing of the base part. Therefore, an enclosed section of the jacket side of the consumable is best suited for the attachment of an optical identification. The electro-optical sensor is therefore arranged on a section of the inside of the housing of the base part which adjoins the section of the casing side in the use position.
Vorzugsweise ist die optische Identifizierung aufgedruckt. Das gewährleistet eine einfache Anbringung der Identifizierung bereits in einem frühen Produktionsschritt. Nicht erst auf die einzelnen, fertigen Verbrauchsteile, sondern bereits vorher, beispielsweise direkt auf das Banderolenpapier, bevor es für die einzelnen Verbrauchsteile zurechtgeschnitten wird.The optical identification is preferably printed. This ensures that identification can be easily attached at an early stage of production. Not just on the individual, finished consumable parts, but already beforehand, for example directly on the band paper, before it is cut to size for the individual consumable parts.
Weiter ist es bevorzugt Thermotransferpapier zu verwenden. Insbesondere bei HNB-Produkten wird durch den Wärmeeintrag bei der Benutzung die Identifizierung unleserlich. Ein Wiederverwenden eines einmal erwärmten Produkts wäre somit nicht mehr möglich, wenn die ID-Erkennung als Aktivierung der Wärmezufuhr eingerichtet ist.It is also preferred to use thermal transfer paper. With HNB products in particular, the heat input makes the identification illegible. It would therefore no longer be possible to reuse a product once it has been heated if the ID detection has been set up to activate the supply of heat.
Vorzugsweise ist die optische Identifizierung mehrfach und umlaufend um die Mantelseite angeordnet. Insbesondere für zylinderförmige Verbrauchsteile, die positionsunabhängig in dem Basisteil positioniert werden können, wird dadurch gewährleistet, dass in der Gebrauchsstellung ein Element der optischen Identifizierung des Verbrauchsteils immer zur Gänze im Blickfeld des elektro-optischen Sensors angeordnet ist.The optical identification is preferably arranged several times and all around the jacket side. In particular for cylindrical consumable parts that can be positioned in the base part independently of the position, this ensures that in the position of use an element of the optical identification of the consumable part is always arranged entirely in the field of view of the electro-optical sensor.
Vorzugsweise ist die optische Identifizierung ein eindimensionaler Code, beispielsweise ein Strichcode, Post-Code oder EAN (europäische Artikelnummer). Damit lassen sich in einfacher und erprobter Weise Produktinformationen auf dem Verbrauchsteil anbringen. The optical identification is preferably a one-dimensional code, for example a bar code, post code or EAN (European article number). This allows product information to be affixed to the consumable in a simple and tried and tested manner.
Alternativ besteht die optische Identifizierung aus einem zweidimensionalen Code, beispielsweise einer Punkt-Matrix. Beispielsweise kann es sich dabei um eine 144 mal 144 ECC200 Punkte-Matrix nach ISO/IEC 16022:2006 handeln. Mit einem derartigen 2D-Code lassen sich bis zu 1556 Bytes, also 3116 Ziffern oder 2335 ASCII-Zeichen kodieren. Der Code an sich misst dabei nur wenige Millimeter und kann mehrfach umlaufend auf die Mantelseite des Verbrauchsguts aufgebracht werden.Alternatively, the optical identification consists of a two-dimensional code, for example a dot matrix. For example, it can be a 144 by 144 ECC200 point matrix according to ISO / IEC 16022: 2006. With such a 2D code, up to 1556 bytes, i.e. 3116 digits or 2335 ASCII characters, can be encoded. The code itself measures only a few millimeters and can be applied all around the outer side of the consumer goods.
Vorzugsweise weist der 2D-Code ein Orientierungsmuster auf. Damit hat ein elektro-optischer Sensor immer mindestens ein vollständiges Identifizierungsmuster im Blickfeld und kann anhand des Orientierungsmusters ein Muster von weiteren Mustern unterscheiden und auslesen.The 2D code preferably has an orientation pattern. This means that an electro-optical sensor always has at least one complete one Identification pattern in the field of vision and can use the orientation pattern to distinguish and read a pattern from other patterns.
Vorzugsweise wird als elektro-optischer Sensor ein digitaler Bildsensor mit angepasster Optik und eine zusätzliche Beleuchtungseinrichtung verwendet. Die Optik des Bildsensors kann so angepasst sein, dass sie über eine 90°-Optik verfügt. Damit ist das Blickfeld groß genug, um auch bei dem geringen Abstand immer mindestens ein vollständiges Identifizierungsmuster erkennen zu können. Zum Auslesen ist kurzzeitig eine Beleuchtung des Identifizierungsmusters notwendig, da dieser Bereich in der Gebrauchsstellung von äußeren Lichteinflüssen abgekapselt ist. Vorzugsweise ist die Beleuchtungseinrichtung vom Typ LED. LED-Beleuchtung lässt sich auf kleinstem Raum und form- und temperaturstabil realisieren. Zudem erzeugen LEDs als Massenware nur vertretbare geringe Mehrkosten in der Herstellung des Inhalators. Vorteilhaft wird die Beleuchtungseinrichtung nur kurzzeitig aktiviert, um elektrische Energie zu sparen. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass nur bei Erreichen der Gebrauchsstellung über einen hergestellten Kontakt zwischen dem Verbrauchsteil und dem Basisteil die Identifizierung aktiviert wird und nach dem Auslesen des Identifizierungsmusters der Bildsensor und die Beleuchtungseinrichtung wieder deaktiviert werden.A digital image sensor with adapted optics and an additional lighting device are preferably used as the electro-optical sensor. The optics of the image sensor can be adjusted so that they have 90 ° optics. This means that the field of vision is large enough to always be able to recognize at least one complete identification pattern even with the small distance. For reading out, the identification pattern needs to be briefly illuminated, since this area is encapsulated from external light influences in the position of use. The lighting device is preferably of the LED type. LED lighting can be realized in the smallest space and with stable shape and temperature. In addition, LEDs as a mass-produced product only produce justifiable additional costs in the manufacture of the inhaler. The lighting device is advantageously activated only briefly in order to save electrical energy. This can be ensured, for example, that the identification is only activated when the usage position is reached via a contact between the consumable part and the base part, and that the image sensor and the lighting device are deactivated again after the identification pattern has been read out.
Vorzugsweise ist der elektro-optische Sensor aus der Gruppe linearer CCD Bildsensor, zweidimensionaler CCD Bildsensor, linearer CMOS Bildsensor und zweidimensionaler CMOS Bildsensor ausgewählt. Derartige Bildsensoren lassen sich kostengünstig herstellen und sind derartig miniaturisiert in ihrer Bauweise, dass sie in dem begrenzten Platzangebot der betreffenden Inhalatoren eingebaut werden können. So sind beispielsweise 2D-CMOS Kameras mit einer Sensorgröße von nur 0,66 mm x 0,66 mm und einer Auflösung von 45000 Pixeln erhältlich, die inklusive Optik nur eine Größe von 1,2 mm im Durchmesser haben. Die Optik lässt sich hinsichtlich Fokusebene, Tiefenschärfe und Verzerrung variabel an die Aufgabenstellung anpassen. Die dadurch für den Hersteller gewonnenen Daten und Möglichkeiten rechtfertigen die daraus entstehenden Mehrkosten durch den Einbau weiterer Hardware in das Basisteil.The electro-optical sensor is preferably selected from the group of linear CCD image sensors, two-dimensional CCD image sensors, linear CMOS image sensors and two-dimensional CMOS image sensors. Such image sensors can be produced inexpensively and are so miniaturized in their construction that they can be installed in the limited space available for the inhalers in question. For example, 2D-CMOS cameras are available with a sensor size of only 0.66 mm x 0.66 mm and a resolution of 45000 pixels, which including the optics are only 1.2 mm in diameter. The optics can be variably adapted to the task in terms of focus level, depth of field and distortion. The data and possibilities gained for the manufacturer justify the resulting additional costs by installing additional hardware in the base part.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines HNB-Produktes mit einer erfindungsgemäßen Identifizierung, und -
2 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen zweidimensionalen Identifizierungsmusters.
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1 a schematic representation of an HNB product with an identification according to the invention, and -
2 an example of a two-dimensional identification pattern according to the invention.
Die in
Das elektronische Zigarettenprodukt
In dem Basisteil
Das Verbrauchsteil
Für HNB-Produkte ist das Verbrauchsteil
In der in
Als Identifizierungsmuster
An der Innenseite des Gehäuses
Das Blickfeld
Ist die Gebrauchsstellung erreicht, wird die Erkennung eingeleitet, also das Beleuchtungselement
Das zweidimensionale Identifizierungsmuster
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