JP6389265B2

JP6389265B2 - 電子タバコ

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Publication number: JP6389265B2
Application number: JP2016553494A
Authority: JP
Inventors: ルーヴォー，エリック; マルカヴェ，ディディエ; アナヴィ，スティーヴ; プロ，アレクサンドル
Original assignee: JT International SA
Current assignee: JT International SA
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2035-02-20
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Description

本発明は、加熱要素が給電される際に、使用者の吸入に応じて基質を蒸気化するのに適した加熱要素を備えている電子タバコの全般的な分野に位置づけられる。

より詳細には、本発明は、加熱要素により蒸気化される基質の量を概算可能にする解決手段を提供する。

該基質の量を概算することを狙いとする解決手段としては、該加熱要素の温度が吸入により変化する際の該加熱要素の抵抗値の変化を測定することによるものが知られている。

特に、文献ＥＰ２４６８１１６は、この種の解決手段として、加熱要素の抵抗値が該要素の両端子間の電位差から計算されることを記載している。

残念なことに、加熱要素の抵抗値の変化は、測定するのが非常に困難であるため、これらの解決手段は蒸気化される基質の量を正確に概算できない。

第１の態様によれば、本発明は、喫煙期間中に電子タバコ中の加熱要素によって蒸気化される基質の量を概算する方法に関する。

この文書中では、「蒸気化」の概念は広義に解釈される。すなわち、「蒸気化」とは、基質がガスに変換されることを意味し、１００℃より低い温度での変換を含む。

本方法は、
・喫煙期間中における加熱要素の両端子間における電圧の特性の近似を測定するステップであって、該近似は、回路の両端子間において測定され、該回路のいかなるコンポーネントも、吸入によって干渉される内在的な特性を示さない、ステップと、
・喫煙期間中において吸入のないときの加熱要素の両端子間における電圧の特性の近似を概算するステップと、
・喫煙期間中における複数の該近似間の差の積分から、喫煙期間中における吸入を表す強度を計算するステップと、
・該強度から、及び、場合により他のパラメータから、該加熱要素により蒸気化される該基質の量を概算するステップと
を含む。

これに対応して、本発明は、喫煙期間中に基質を蒸気化するのに適した加熱要素を含む電子タバコであって、
・喫煙期間中における加熱要素の両端子間における電圧の特性の近似を測定する手段であって、該近似は、回路の両端子間において測定され、該回路のいかなるコンポーネントも、吸入によって干渉される内在的な特性を示さない、手段と、
・喫煙期間中において吸入のないときの加熱要素の両端子間における電圧の特性の近似を概算する手段と、
・喫煙期間中における複数の該近似間の差の積分から、喫煙期間中における吸入を表す強度を計算する手段と、
・該強度から、及び、場合により他のパラメータから、該加熱要素により蒸気化される基質の量を概算する手段と
を含むことを特徴とする電子タバコに関する。

したがって、全般的には、本発明は、加熱要素の両端子間における電圧の特性を、吸入のないときの該特性と比較することによって、喫煙期間中に蒸気化される基質の量を概算することを提示する。しかしながら、非常に有利には、本発明はこれらの特性を直接測定せず、吸入によって内在的な特性が干渉されない回路の両端子間における概算を測定する。

この特に有利な特性により、本発明は、これらの吸入の強度の概算を非常に高い信頼性で行うことができ、それにより、蒸気化される基質の量の概算を大きく改善することができる。

非常に有利には、上述の回路は、その両端子間において、加熱要素の両端子間における電圧の特性を概算するための測定が行われるが、それ自体は加熱要素を有していない。この特徴は、蒸気化される基質の量を検出するために消費される電力を制限することができるという点で有利であり、それによって、電子タバコが消費する総電力のほとんどが基質を蒸気化するために使用されるようになる。したがって、電子タバコにより蒸気化される基質の量を測定するための本発明のデバイスは、ＥＰ２１４３３４６に記載されたデバイスの欠点を有していない。

本発明の一実施形態では、蒸気化される基質の所定量は、ユーザにより吸入される成分の量又は質を概算するために使用され、例えば、ニコチンの量を概算するために使用される。

本発明の第１の変形実施形態では、加熱要素の両端子間における電圧の変化が概算される。

該第１変形実施形態の第１の形態では、該加熱要素の両端子間における該電圧の変化の該近似が、少なくとも２つの要素の両端子間において測定される電圧から計算され、それぞれの該要素の両端子間における該電圧が、わずかに時間のずれた複数の時刻での該加熱要素の両端子間における該電圧の近似を提供する。

本発明の該実施形態では、本発明に係るタバコは、
・少なくとも２つの要素であって、それぞれの該要素の両端子間における該電圧が、わずかに時間のずれた複数の時刻での該加熱要素の両端子間における該電圧の近似を提供する、少なくとも２つの要素と、
・少なくとも２つの要素の両端子間において測定される電圧から該加熱要素の両端子間における該電圧の変化の該近似を測定する手段と
を含む。

本発明は、電圧をリアルタイムで正確かつ直接に追跡する器具を用いるのではなく、電子タバコの２つの要素間の人為的な遅延デルタを作成することによって、加熱要素の両端子間における電圧の特性の経時変化を追跡することができる。この遅延により、加熱要素の両端子間における電圧の、時刻ｔデルタと時刻ｔとの間での変化の概算を、時刻ｔにて得ることが可能になる。

一実施形態では、これらの要素は直列に接続された直列ＲＣ回路である。

該第１変形実施形態の第２形態では、該加熱要素の両端子間における該電圧の変化の該近似が、該加熱要素に直列に接続された測定抵抗の両端子間において測定される電位差の時間微分である。

本発明の第２変形実施形態では、該加熱要素の両端子間における該電圧が概算される。

該第２変形実施形態の第１形態では、該加熱要素の両端子間における該電圧の該近似が、該加熱要素に直列に接続された測定抵抗の両端子間において測定される電圧である。

本実施形態では、該電子タバコは、該加熱要素に直列に接続された測定抵抗の両端子間において測定される電位差を測定するのに適した手段と、該加熱要素の両端子間における該電圧の該変化の近似を、該電位差から測定する手段とを含む。

本発明の他の特徴および利点は、何ら限定要素を有していない実施形態の例を表す添付の図面を参照して、以下の説明により明らかになる。

図１は、本発明に係る電子タバコの第１実施形態を示す。図２は、吸入後における図１の電子タバコの様々なコンポーネントの、両端子間における電圧の変化を示す。図３は、吸入のないときの、図１の２つのＲＣ回路の出力電圧間の理論的な差を示す。図４は、図１の電子タバコにおける吸入の強度を計算する方法を示す。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電子タバコの詳細を示す。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る電子タバコの詳細を示す。図７は、図６の電子タバコにおける吸入の強度を計算する方法を示す。図８は、本発明の第４の実施の形態に係る電子タバコの詳細を示す。図９は、本発明の特定の実施形態に係る概算方法の主要なステップをフローチャートの形で示す。

本発明の第１実施形態についての詳細な説明
以下、図１を参照して、本発明に係る電子タバコ１の第１実施形態について説明する。図１には、本実施形態の理解に役立つ電子コンポーネントのみが示されている。

電子タバコ１は、基質を蒸気化するのに適した加熱要素１０を含んでいる。加熱要素１０の抵抗値Ｒ１０（ｔ）は、加熱要素１０の温度の関数として変化することができる。

本実施形態では、加熱要素１０は、グランドに接続された基準でない第１端子と、第２端子Ａとを含む。これにより、該端子の電位Ｕ１０は、加熱要素１０の両端子間における電圧に対応する。

本発明によれば、電子タバコ１は、電圧Ｕ０を供給するのに適したバッテリー３と、該バッテリーの端子Ｐに接続されたスイッチ５であって、使用者がボタン（図示しない）を押した時にのみバッテリー３から加熱要素１０に電力供給するためのスイッチ５とを含む。

ここに説明される本実施形態では、電圧Ｕ０は、約３．７Ｖの公称電圧及び［４．２Ｖ，０Ｖ］の範囲の放電曲線を示す。

スイッチ５が閉位置にあるとき、該スイッチに強度ｉの電流が流れ、加熱要素１０に強度ｉ１０の電流が流れる。

加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化を測定することを可能にするため、本実施形態では、電子タバコ１は、スイッチ５の端子Ｑと加熱要素１０の端子Ａとの間に直列に配置された測定抵抗Ｒを備える。スイッチ５が閉位置にある時、該測定抵抗には強度ｉの電流が流れる。測定抵抗Ｒの内在的な特性は、吸入によって干渉されない。
この特定の構成によって、またスイッチ５が完全なスイッチ（すなわち、損失がなく、その結果Ｕ５＝Ｕ０であるスイッチ）であるとみなすと、既知の方法により、以下が得られる。
Ｕ１０（ｔ）＝Ｕ０．Ｒ１０（ｔ）／（Ｒ＋Ｒ１０（ｔ））（１）

したがって、加熱要素１０の抵抗値Ｒ１０（ｔ）の変化は、該加熱要素の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化を伴う。

図２は、加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）を時間の関数として縦軸上に示す。図２では、以下に示される時刻ｔ１〜ｔ４にて発生する４つのイベントが示されている：

・ｔ１：ボタンを押して、スイッチ５を閉じる。ゼロであった加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）は、ほぼ瞬時にバッテリー３の電圧Ｕ０に非常に近い電圧に到達する。この時刻ｔ１から使用者が吸入をしない限り、加熱要素１０の温度が限界温度に到達するまで増加し、加熱要素１０の抵抗Ｒ１０（ｔ）が増加し、電圧Ｕ１０（ｔ）が増加する。

・ｔ２及びｔ３：吸入を開始及び停止する。吸入は、加熱要素１０上に冷気の流れをもたらし、加熱要素１０の温度の低下、加熱要素１０の抵抗Ｒ１０（ｔ）の低減、及びそれによる加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の低下という効果を有する。逆に、吸入が終わると、スイッチ５が閉じたままである場合には、該加熱要素が再加熱されて、該加熱要素の両端子間における電圧が増加する。

・ｔ４：ボタンを放してスイッチ５を開く：加熱要素１０は、バッテリー３によって電力供給されなくなり、ほぼ瞬時に、加熱要素１０の両端子間の電圧Ｕ１０（ｔ）が再びゼロになる。

この文書中では、「喫煙期間」は、時刻ｔ１とｔ４との間の期間、すなわち、使用者がボタンを押してスイッチ５を閉位置に操作している期間をいう。この期間中において、使用者は、必要に応じて、吸入しないことができ、又は、１回若しくは複数回の喫煙動作（bouffee）にて吸入することができる。

本発明の実施形態の該特定の第１形態では、喫煙期間中に蒸気化される基質の量は、喫煙期間中の加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化の近似の測定値ΔＵ１０_MES（ｔ）と、喫煙期間中の吸入のないときの電圧の該変化の該近似の理論的な概算値ΔＵ１０_TH（ｔ）とを比較することにより、概算される。

より詳細には、本発明の該実施形態では、加熱要素１０の両端子間における時刻ｔでの電圧の変化の近似として、２つの電圧Ｕ１１（ｔ）とＵ１２（ｔ）との差が選択される。該２つの電圧Ｕ１１（ｔ）とＵ１２（ｔ）との差は、２つの別々かつ同種のサブ回路１１，１２を備えた回路５００の端子Ｂ１，Ｂ２において測定される。該回路５００の両端子間における電圧Ｕ１１（ｔ）及びＵ１２（ｔ）は、わずかに時間のずれた２つの時刻での加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の近似である。

回路５００のコンポーネントのいずれも、吸入によって干渉される内在的な特性を有していないことが重要である。

ここに説明される実施形態では、２つの直列サブ回路１１，１２が用いられる。これらの直列サブ回路１１，１２は、加熱要素１０と、電圧Ｕ１１（ｔ）と電圧Ｕ１２（ｔ）との間の差を計算するのに適した計算手段３０との間に位置している。

ここに説明される実施形態では、電圧Ｕ１１（ｔ）及びＵ１２（ｔ）は、図１に示される点Ｂ及びＣの電位である。

第２のＲＣ回路１２の時定数Ｔ１２は、第１のＲＣ回路１１の時定数Ｔ１１よりも非常に大きくなるように選択され、例えば、その１００倍となるように選択される。

ここに説明される実施形態では、Ｕ１１（ｔ）とＵ１２（ｔ）との差ΔＵ１０（ｔ）を増幅するために、ゲインＧの増幅器２０が用いられる。

ここに説明される実施形態では、ＲＣサブ回路１１及び１２の抵抗Ｒ１１及びＲ１２は、増幅器２０のインピーダンスに対して無視できる。

したがって、
ΔＵ１０（ｔ）＝Ｇ．（Ｕ１２（ｔ）−Ｕ１１（ｔ））
ここに説明される実施形態では、
・ゲインＧは、［１００；１００００］の範囲で選択され、例えば、５００に等しく、
・差Ｕ１２（ｔ）−Ｕ１１（ｔ）は、およそ数十マイクロボルトであり、
・ΔＵ１０（ｔ）は、およそ数十又は数百マイクロボルトでさえあり、計算手段３０により測定可能である。

図２には、直列ＲＣサブ回路１１及び１２の出力電圧Ｕ１１（ｔ）及びＵ１２（ｔ）もまた示されている。

上述のように、使用者が時刻ｔ１にてボタンを押すと、加熱要素１０が電源供給されて、加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）が増加する。サブＲＣ回路１１，１２の２つの静電容量Ｃ１１，Ｃ１２が充電されるが、第２の比較的大きい値の静電容量Ｃ１２は、第１の比較的小さい値の静電容量Ｃ１１に比べて遅れる。したがって、ボタンを押す（ｔ１）と吸入を開始する（ｔ２）との間には、Ｕ１２（ｔ）＜Ｕ１１（ｔ）＜Ｕ１０（ｔ）が観察される。

使用者が時刻ｔ２にて吸入を開始すると、加熱要素１０が冷却されて、加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）が減少する。第２の比較的大きい値の静電容量Ｃ１２は、第１の比較的小さい値の静電容量Ｃ１１に比べて遅れる。吸入の持続時間全体にわたって、すなわちｔ２とｔ３との間には、Ｕ１２（ｔ）＞Ｕ１１（ｔ）＞Ｕ１０（ｔ）が観察される。

使用者が時刻ｔ３にて吸入を停止すると、加熱要素１０が再び加熱されて、加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）が増加する。その後、Ｕ１２（ｔ）＜Ｕ１１（ｔ）＜Ｕ１０（ｔ）の状況に戻る。

使用者が時刻ｔ４にてボタンを解放するとすぐに、電圧Ｕ１０（ｔ）は再びゼロになり、静電容量Ｃ１１，Ｃ１２が放電されて、出力電圧Ｕ１１（ｔ），Ｕ１２（ｔ）は再びゼロになる。

既知の方法では、キャパシタの両端子間において一定の電圧が印加される際には、キャパシタの静電容量の値に応じた充電限界に到達するまで徐々に充電されている期間である過渡状態と、該一定の電圧がキャパシタに印加され続けている限りその静電容量の充電がその充電限界に保たれている期間である定常状態とが区別される。

図２は、使用者が定常状態にて吸入を開始する状況（時刻ｔ２）に対応する。当業者は、過渡状態の間に使用者が吸入を開始する場合、容量の大きいキャパシタＣ１２が完全に充電されていないため、第２のキャパシタの出力電圧Ｕ１２（ｔ）は、必ずしも第１のキャパシタの出力電圧Ｕ１１（ｔ）よりも高くならないことを理解するであろう。

ここに説明される本実施形態では、２つのサブ回路１１及び１２によって形成されたシステムは、使用者がボタンを押す時刻ｔ１の後、約８００ｍｓ間の過渡状態にある。

図３は、吸入のないときの２つのＲＣサブ回路１１，１２の出力電圧Ｕ１１（ｔ）とＵ１２（ｔ）との理論的な差ΔＵ１０_TH（ｔ）を表し、換言すれば、時刻ｔにおける加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化の理論的な近似を表しており、図３はこれら別々の状態を示している。

過渡状態の間、Ｕ１２（ｔ）はＵ１１（ｔ）よりも常に小さいが、図２に示されるように、これら２つの電圧の差の絶対値は増加した後、定常状態にて定数値αに到達するまで減少する。

ここに説明される本実施形態では、この定数αは無視することができ、以後ゼロであると仮定することができる。

過渡状態では、
・Ｒ１１第１の直列ＲＣサブ回路１１の抵抗、
・Ｃ１１第１の直列ＲＣサブ回路１１の静電容量、
・Ｒ１２第２の直列ＲＣサブ回路１２の抵抗、
・Ｃ１２第２の直列ＲＣサブ回路１２の静電容量、
・Ｔ１１第１の直列ＲＣサブ回路１１の時定数Ｒ１．Ｃ１、
・Ｔ１２第２の直列ＲＣサブ回路１２の時定数Ｒ２．Ｃ２、
の符号にて、以下が理論的に得られる：
Ｕ１１_TH（ｔ）＝Ｕ１０（ｔ）．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１１））
Ｕ１２_TH（ｔ）＝Ｕ１１_TH（ｔ）．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１２））
すなわち、Ｕ１２_TH（ｔ）＝Ｕ１０（ｔ）．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１１））．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１２））

したがって、加熱要素１０の両端子間における電圧の理論的な変化ΔＵ１０_TH（ｔ）は、以下のように表される。
ΔＵ１０_TH（ｔ）＝Ｇ．（Ｕ１１_TH（ｔ）−Ｕ１２_TH（ｔ））
すなわち、ΔＵ１０_TH（ｔ）＝Ｇ．Ｕ１０（ｔ）．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１１））．（ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１２））
又は、（１）と併せて、
ΔＵ１０_TH（ｔ）＝Ｇ．［Ｕ０．Ｒ１０（ｔ）／（Ｒ＋Ｒ１０（ｔ））］．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１１））．（ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１２））

Ｒ１０（ｔ）が喫煙期間中にて一定でＲ１０（ｔ１）に等しいという近似を行うことにより、以下のΔＵ１０_TH（ｔ）に係る式が最終的に得られる：
・過渡状態では、
ΔＵ１０_TH（ｔ）＝Ｇ．［Ｕ０．Ｒ１０（ｔ１）／（Ｒ＋Ｒ１０（ｔ１））］．（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１１））．（ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ１２））（２）
・定常状態では、
ΔＵ１０_TH（ｔ）＝α＝０

図１の実施形態では、加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化の近似ΔＵ１０_MES（ｔ）は、増幅手段２０の出力電圧、すなわち、端子９の電位である。

ここに説明される実施形態では、喫煙期間中に蒸気化される基質の量は、喫煙期間中における上記差、すなわち、喫煙期間中における加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化の近似ΔＵ１０_MES（ｔ）と、喫煙期間中において吸入のないときの電圧の該変化の該近似の理論的な概算値ΔＵ１０_TH（ｔ）との差を積分することにより計算される吸入の強度Ｆから概算される。

吸入の該強度Ｆは、ここに説明される実施形態の例では、図４の斜線部に対応する。この領域は特に、時刻ｔ２とｔ４との間における２０ｍｓ間隔でのリーマン和により計算することができる。

ここに説明される実施形態の例では、ｔ２は、ΔＵ１０_MES（ｔ）とΔＵ１０_TH（ｔ）との差の絶対値が既定の閾値Ｓ_T2より大きくなる時刻として決定される。
｜ΔＵ１０_MES（ｔ２）−ΔＵ１０_TH（ｔ２）｜＞Ｓ_T2

時刻ｔ４は、使用者がボタンを放す時刻である。

リーマン法により吸入の強度Ｆを計算するため、ΔＵ１０_MES（ｔ）及びΔＵ１０_TH（ｔ）は、ｔ１とｔ４との間の種々の時刻にて、例えば２０ｍｓ毎に概算及び記憶される。この実施形態では、
１．ΔＵ１０_MES（ｔ）は、時刻ｔでの端子９の電位の測定である。
２．ｔ１とｔ１＋８００ｍｓとの間（過渡状態）におけるΔＵ１０_MES（ｔ）は、実験室での予備試験中に構築された第１データベースＢＤ１の記録から読み取られて電子タバコ１に記憶され、該記録は、等式（２）におけるパラメータの関数として選択される。
３．ｔ１＋８００ｍｓとｔ４との間（定常状態）では、ΔＵ１０_MES（ｔ）＝０である。

等式（２）に戻ると、定常状態でのΔＵ１０_TH（ｔ）に係る式は、６つのパラメータに依存している。具体的には、該パラメータは、以下の通りである。
・増幅器２０のゲインＧ。
・バッテリー３から供給される電圧Ｕ０。
・加熱要素の抵抗値Ｒ１０（ｔ１）。一定であると推定される。
・測定抵抗Ｒの値。
・ＲＣサブ回路１１及び１２の時定数Ｔ１１及びＴ１２。

ここに説明される実施形態では、図１に戻ると、計算手段３０は、バッテリー３の端子Ｐにおける電圧Ｕ０を、電圧プローブ６を用いて測定するのに適している。

ここに説明される実施形態では、計算手段３０はまた、加熱要素の抵抗値Ｒ１０（ｔ１）を概算するのにも適している。このため、計算手段３０は、時刻ｔ１において、電圧プローブ７を用いてスイッチ５の端子Ｑにおける電圧Ｕ５を、及び、電圧プローブ８を用いて加熱要素１０の端子Ａにおける電圧Ｕ１０を測定する。

抵抗Ｒを流れる電流の強度をｉで示し、端子Ａにてキルヒホッフの電流則を適用し、抵抗Ｒにオームの法則を適用することにより、ｉ１＋ｉ１０＝（Ｕ５−Ｕ１０）／Ｒが得られる。

しかしながら、ここに説明される実施形態では、ｉ１は、ｉ１０に対して無視できる。したがって、加熱要素１０にオームの法則を適用することにより、以下が得られる：
Ｒ１０＝Ｒ．Ｕ１０／（Ｕ５−Ｕ１０）（３）

ここに説明される実施形態では、第１のデータベースＢＤ１は、６つのパラメータ｛Ｇ，Ｕ０，Ｒ１０，Ｒ，Ｔ１１，Ｔ１２｝に対応する６つ組の複数について、吸入のないときの理論的な電圧ΔＵ１０_TH（ｔ）の値、及び、ｔ１とｔ１＋８００ｍｓとの間でカウントされる種々の時刻ｔにおける過渡状態での理論的な電圧ΔＵ１０_TH（ｔ）の値を記憶する。

そのため、該計算手段は、リーマン法により吸入の強度Ｆを計算することができる。

ここに説明される実施形態では、計算手段３０は、喫煙期間中に蒸気化される基質の量を、以下の４つのパラメータの関数として決定するために、電子タバコ１の第２のデータベースＢＤ２に問い合わせる：
・喫煙期間の期間ｔ４−ｔ１。
・バッテリー３の電圧Ｕ０。計算手段３０によって測定される。
・加熱要素１０の抵抗Ｒ１０（ｔ１）。喫煙期間中にて一定であると仮定され、計算手段３０により測定される。
・吸入の強度Ｆ。リーマン法によりここで計算される。

変形例として、他のパラメータもまた使用することができ、特に、ｔ１での加熱要素１０の温度、基質の粘度、基質の蒸気化速度、加熱要素１０の冷却を特徴付ける加熱要素１０の伝達関数、吸入の強度Ｆの関数としての蒸気化された基質の液滴密度などを使用することができる。

ここに説明される実施形態では、バッテリー３の電圧Ｕ０は、計算手段３０により測定される。変形例として、該電圧は一定であり、該バッテリーの公称値に等しいとみなされ得る。

本発明の第２実施形態についての説明
図１の実施形態では、加熱要素１０の両端子間の電圧の変化ΔＵ１０（ｔ）を概算するために、直列である２つの直列ＲＣサブ回路１１，１２と、増幅器２０とが用いられている。

変形例として、図５に示されるように、例えば、３つのＲＣサブ回路と、２つの増幅器２０₁，２０₂とを備えた回路５００を用いることができる。

該実施形態では、
・第１のサブ回路ＲＣ（Ｒ１１／Ｃ１１）は、加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧に密接に追従し、測定の時刻ｔにおける加熱要素Ｒ１０（ｔ）の両端子間における電圧の概算値を表す。
・第２のサブ回路ＲＣ（Ｒ１２／Ｃ１２）は、わずかな遅延ｄｔを伴って加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧に追従し、測定の時刻ｔに近い過去の時刻ｔ−ｄｔにおける加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧Ｒ１０（ｔ−ｄｔ）の概算値を表す。
・第３のサブ回路ＲＣ（Ｒ１３／Ｃ１３）は、より大きな遅延Ｄｔを伴って加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧に追従し、測定の時刻ｔからさらに離れた過去の時刻ｔ−Ｄｔにおける加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧Ｒ１０（ｔ−ｄｔ）の概算値を表す。

このため、３つのＲＣサブ回路の時定数は、以下の式を満たすように選択される。
Ｒ１１．Ｃ１１＜Ｒ１２．Ｃ１２＜Ｒ１３．Ｃ１３；
また、より精密な追跡のため、さらに以下の式を満たすことがより適切であり得る。
（Ｒ１１．Ｃ１１）／（Ｒ１２．Ｃ１２）＜（Ｒ１２．Ｃ１２）／（Ｒ１３．Ｃ１３）

回路５００のいかなるコンポーネントも、吸入によって干渉される内在的な特性を有していない。

本実施形態では、回路５００は、４つの端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３及びＢ４を示す。

第1の実施形態と同様に、喫煙期間中に蒸気化される基質の量は、喫煙期間中における上記差、すなわち、喫煙期間中における加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化の近似と、喫煙期間中において吸入のないときの電圧の該変化の該近似の理論的な概算値ΔＵ１０_TH（ｔ）との差を積分することにより計算される吸入の強度Ｆから概算される。

しかしながら、非常に有利なことに、本実施形態では、喫煙期間中における加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の変化の２つの近似ΔＵ１０¹ _MES（ｔ）及びΔＵ１０² _MES（ｔ）が行われ、第１の近似は回路５００の端子Ｂ１及びＢ２にて測定され、第２の近似は回路５００の端子Ｂ３及びＢ４にて測定される。

該実施形態は、加熱要素１０の両端子間における電圧の変化の概算を改善することができ、これは喫煙動作の特性に関わらない。

実際に、時定数の選択によって、
・回路５００の端子Ｂ１及びＢ２間において測定される電圧は、特定のタイプの吸入、例えば、高速かつ／又は強い吸入や、不規則な吸入のための、加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧を特に表していると共に、
・回路５００の端子Ｂ３及びＢ４間において測定される電圧は、別のタイプの吸入、例えば、低速かつ／又は弱い吸入や、連続的な吸入のための、加熱要素Ｒ１０の両端子間における電圧を特に表している。

よって、該実施形態では、以下の２つの曲線ΔＵ１０_MES（ｔ）及びΔＵ１０_TH（ｔ）が構成される。
・ΔＵ１０_MES（ｔ）＝Ｋ１ ΔＵ１０¹ _MES（ｔ）＋Ｋ２ ΔＵ１０² _MES（ｔ）
・ΔＵ１０_TH（ｔ）＝Ｋ１ ΔＵ１０¹ _TH（ｔ）＋Ｋ２ ΔＵ１０² _TH（ｔ）
ここで、ΔＵ１０¹ _TH（ｔ）及びΔＵ１０² _TH（ｔ）は、喫煙期間中において吸入のないときの近似ΔＵ１０¹ _MES（ｔ）及びΔＵ１０² _MES（ｔ）の理論的な概算値である。

よって、吸入の強度Ｆを計算するために、これら２つの曲線ΔＵ１０_MES（ｔ）及びΔＵ１０_TH（ｔ）の間の領域が保持される。

係数Ｋ１及びＫ２は、ＲＣ回路の時定数（Ｒ１１．Ｃ１１，Ｒ１２．Ｃ１２及びＲ１３．Ｃ１３の値）の関数として定められて決定される。

限定するものではないが、この係数の組は、以下の４つの例のうち１つに従って選択され得る。

例１：
Ｋ１＝１／２
Ｋ２＝１／２

例２：
Ｋ１＝（Ｒ１１．Ｃ１１＋Ｒ１２．Ｃ１２）／（Ｒ１１．Ｃ１１＋２．Ｒ１２．Ｃ１２＋Ｒ１３．Ｃ１３）
Ｋ２＝（Ｒ１２．Ｃ１２＋Ｒ１３．Ｃ１３）／（Ｒ１１．Ｃ１１＋２．Ｒ１２．Ｃ１２＋Ｒ１３．Ｃ１３）

例３：
Ｋ１＝Ｒ１２．Ｃ１２／（Ｒ１１．Ｃ１１）／（（Ｒ１２．Ｃ１２）／（Ｒ１１．Ｃ１１）＋（Ｒ１３．Ｃ１３）／（Ｒ１２．Ｃ１２））
Ｋ２＝Ｒ１３．Ｃ１３／（Ｒ１２．Ｃ１２）／（（Ｒ１２．Ｃ１２）／（Ｒ１１．Ｃ１１）＋（Ｒ１３．Ｃ１３）／（Ｒ１２．Ｃ１２））

例４：
Ｋ１＝（Ｒ１２．Ｃ１２−Ｒ１１．Ｃ１１）／（Ｒ１３．Ｃ１３−Ｒ１１．Ｃ１１）
Ｋ２＝（Ｒ１３．Ｃ１３−Ｒ１２．Ｃ１２）／（Ｒ１３．Ｃ１３−Ｒ１１．Ｃ１１）

適切な動作を確保するために、これらの係数は、実験室で試験／検証され得る。

本発明の第３実施形態についての説明
図６の実施形態では、概算される加熱要素の両端子間における電圧の変化は、該電圧の変化ΔＵ１０（ｔ）ではなく、該電圧の値Ｕ１０（ｔ）そのものである。

本発明の該実施形態では、該値Ｕ１０（ｔ）は、この例では測定抵抗Ｒにより形成される回路５００の端子Ｂ１及びＢ２間における、電圧Ｕ５−Ｕ１０を測定することにより概算される。

具体的には、等式（３）を修正して：
Ｕ１０（ｔ）＝Ｒ１０／Ｒ．（Ｕ５−Ｕ１０）（ｔ）（４）

本実施形態は、Ｕ５−Ｕ１０の変化を正確に測定するために、測定抵抗Ｒの端子Ｂ１及びＢ２に接続される計算手段３０を必要とする。

図７は、以下を示す：
・喫煙期間中における加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０（ｔ）の近似Ｕ１０_MES（ｔ）。該近似Ｕ１０_MES（ｔ）は等式（４）により計算され、（Ｕ５−Ｕ１０）（ｔ）の差は、点Ｂ１とＢ２との間において図６の計算手段３０により測定される電位の差である。
・該喫煙期間中において吸入のないときの加熱要素１０の両端子間における電圧Ｕ１０_TH（ｔ）の近似の概算。
・喫煙期間中におけるＵ１０_MES（ｔ）とＵ１０_TH（ｔ）との差の積分に対応する吸入の強度Ｆ。

本発明の第４実施形態についての説明
図８に示される第４の実施形態では、加熱要素１０の両端子間の電圧の変化ΔＵ１０_MES（ｔ）を概算するため、第１の実施形態と同様に、回路５００の端子Ｂ１及びＢ２間における２つの電圧Ｕ１１（ｔ）とＵ１２（ｔ）との差が実施される。これらの電圧はそれぞれ、わずかに時間のずれた複数の時刻での加熱要素（１０）の両端子間における電圧の近似を提供する。

本実施形態では、この遅延を発生させるために、電圧Ｕ１１（ｔ）及びＵ１２（ｔ）の測定点間の遅延ライン９０により形成された回路５００が使用される。

該遅延ラインは、例えば、以下により形成され得る。
・大容量の静電容量。
・デジタル−アナログ変換器に接続されたアナログ−デジタル変換器。

遅延ライン９０の内在的な特性は、吸入によって干渉されない。

本発明の第５実施形態についての説明
本発明の第４実施形態では、加熱要素１０の両端子間における電圧の変化ΔＵ１０_MES（ｔ）は、第３実施形態と同様に、図６の計算手段３０を用いて、点Ｂ１とＢ２との間における測定電圧Ｕ１０_MES（ｔ）の時間微分を計算することにより概算されることもできる。

この値は、第１実施形態と同様に、吸入のないときの加熱要素１０の両端子間における電圧の理論的な変化ΔＵ_TH１０（ｔ）と比較することができる。

図９は、本発明の特定の実施形態に係る、蒸気化される基質の量を概算するための方法をフローチャートの形で示す。

該方法は、例えば、図１の電子タバコの計算手段３０により実施することができる。

ステップＥ１０中では、計算手段３０は、ボタンが押されたことを検出する。このとき、該ボタンが押されることにより、スイッチ５が閉じられる。この検出における時刻ｔ１は、メモリー内に記憶される。

ステップＥ２０中では、この検出の直後に、計算手段３０は、バッテリー３から供給された電圧Ｕ０及び加熱要素の抵抗Ｒ１０（ｔ）を測定する。

ステップＥ３０中では、ボタンが放されたことを検出する時刻ｔ４であって、該ボタンが放されることによりスイッチ５が開かれる時刻ｔ４となるまで、計算手段３０は、２０ｍｓ毎に、
・ΔＵ１０_MES（ｔ）（端子９の電位）を測定し、
・第１のデータベースＢＤ１を読み取ることによって、ｔ１とｔ１＋８００ｍｓとの間におけるΔＵ１０_TH（ｔ）を概算する。ｔ１＋８００ｍｓとｔ４との間では、計算手段３０はΔＵ１０_TH（ｔ）＝０と概算する。

ステップＥ４０中では、計算手段３０は、喫煙動作の開始時刻ｔ２を概算し、該時刻は、｜ΔＵ１０_MES（ｔ２）−ΔＵ１０_TH（ｔ２）｜＞Ｓ_T2のようになるｔ１後の最初の時刻である。

ステップＥ５０中では、計算手段３０は、吸入の強度Ｆを、ｔ２とｔ４との間におけるΔＵ１０_MES（ｔ）とΔＵ１０_TH（ｔ）との差の積分として計算する。

ステップＥ６０中では、計算手段３０は、ｔ２とｔ４との間に蒸気化される基質の量を、第２のデータベースＢ２に問い合わせることによって概算する。

Claims

喫煙期間中に電子タバコ（１）中の加熱要素（１０）によって蒸気化される基質の量を概算する方法であって、
喫煙期間中における前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の特性の近似（ΔＵ１０_MES（ｔ），Ｕ１０_MES（ｔ））を決定するステップ（Ｅ３０）であって、前記近似は、前記加熱要素（１０）に接続された回路（５００）の両端子（Ｂ１，Ｂ２）間において測定され、前記回路（５００）のいかなるコンポーネントも、吸入によって干渉される内在的な特性を示さない、ステップ（Ｅ３０）と、
前記喫煙期間中において吸入のないときの前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の近似（ΔＵ１０_TH（ｔ），Ｕ１０_TH（ｔ））を概算するステップ（Ｅ３０）と、
前記喫煙期間中における前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の前記近似（ΔＵ１０ _MES （ｔ），Ｕ１０ _MES （ｔ））と、前記喫煙期間中において吸入のないときの前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の前記近似（ΔＵ１０ _TH （ｔ），Ｕ１０ _TH （ｔ））との差の積分から、前記喫煙期間中における吸入の強度（Ｆ）を計算するステップ（Ｅ５０）と、
少なくとも前記強度から、前記加熱要素により蒸気化される前記基質の量を概算するステップ（Ｅ６０）と
を含み、
所与の時刻での前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性が、該時刻での前記電圧（Ｕ１０（ｔ））又は該時刻での前記電圧の変化（ΔＵ１０（ｔ））である、概算方法。
所与の時刻での前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性が、該時刻での前記電圧の変化（ΔＵ１０（ｔ））であることを特徴とする、請求項１に記載の概算方法。
前記喫煙期間中における前記加熱要素の前記両端子間における前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の変化の前記近似（ΔＵ１０_MES（ｔ））が、前記回路（５００）内に含まれる少なくとも２つの直列に接続されたＲＣ回路（１１，１２）の両端子間において測定される電圧（Ｕ１２（ｔ），Ｕ１１（ｔ））から計算され、それぞれの前記ＲＣ回路（１１，１２）の前記両端子間における前記電圧が、わずかに時間のずれた複数の時刻での前記加熱要素（１０）の前記両端子間における前記電圧の近似を提供することを特徴とする、請求項１に記載の概算方法。
前記喫煙期間中における前記加熱要素の前記両端子間における前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の変化の前記近似（ΔＵ１０_MES（ｔ））が、前記回路（５００）内に含まれる測定抵抗（Ｒ）であって、前記加熱要素（１０）に直列に接続された測定抵抗（Ｒ）の前記両端子間において測定される電位差の時間微分であることを特徴とする、請求項１に記載の概算方法。
前記加熱要素の前記両端子間における前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の前記近似が、前記回路（５００）内に含まれる測定抵抗（Ｒ）であって、前記加熱要素（１０）に直列に接続された測定抵抗（Ｒ）の前記両端子間において測定される電圧より決定されることを特徴とする、請求項１に記載の概算方法。
喫煙期間中に基質を蒸気化するのに適した加熱要素（１０）を含む電子タバコ（１）であって、
喫煙期間中における前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の特性の近似（ΔＵ１０_MES（ｔ），Ｕ１０_MES（ｔ））を決定する手段（３０）であって、前記近似は、前記加熱要素（１０）に接続された回路（５００）の両端子（Ｂ１，Ｂ２）間において測定され、前記回路（５００）のいかなるコンポーネントも、吸入によって干渉される内在的な特性を示さない、手段（３０）と、
前記喫煙期間中において吸入のないときの前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の近似（ΔＵ１０_TH（ｔ），Ｕ１０_TH（ｔ））を概算する手段（３０）と、
前記喫煙期間中における前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の前記近似（ΔＵ１０ _MES （ｔ），Ｕ１０ _MES （ｔ））と、前記喫煙期間中において吸入のないときの前記加熱要素（１０）の両端子間における電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の前記近似（ΔＵ１０ _TH （ｔ），Ｕ１０ _TH （ｔ））との差の積分から、前記喫煙期間中における吸入の強度（Ｆ）を計算する手段（３０）と、
少なくとも前記強度から、前記加熱要素により蒸気化される前記基質の量を概算する手段（３０）と
を含み、
所与の時刻での前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性が、該時刻での前記電圧（Ｕ１０（ｔ））又は該時刻での前記電圧の変化（ΔＵ１０（ｔ））である、電子タバコ。
前記回路（５００）内に含まれる少なくとも２つの直列に接続されたＲＣ回路（１１，１２）であって、それぞれの前記ＲＣ回路（１１，１２）の前記両端子間における前記電圧が、わずかに時間のずれた複数の時刻での前記加熱要素（１０）の前記両端子間における前記電圧の近似を提供する、少なくとも２つの直列に接続されたＲＣ回路（１１，１２）と、
前記少なくとも２つの要素の両端子間において測定される電圧（Ｕ１２（ｔ），Ｕ１１（ｔ））から、前記喫煙期間中における前記加熱要素の前記両端子間における前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の変化の近似（ΔＵ１０_MES（ｔ））を測定する手段と
を含むことを特徴とする、請求項６に記載の電子タバコ。
前記回路（５００）内に含まれる測定抵抗（Ｒ）であって、前記加熱要素（１０）に直列に接続された測定抵抗（Ｒ）の前記両端子間において測定される電位差を測定するのに適した計算手段（３０）と、
前記喫煙期間中における前記加熱要素の前記両端子間における前記電圧（Ｕ１０（ｔ））の前記特性の近似（ΔＵ１０ _MES （ｔ），Ｕ１０_MES（ｔ））を、前記電位差から測定する手段と
を含むことを特徴とする、請求項６に記載の電子タバコ。