JP2019528708A - エアロゾル−解析のための分光計を有するエアロゾル発生システム - Google Patents

Abstract

本発明は手持ち式エアロゾル発生装置に関する。手持ち式エアロゾル発生装置は、光を放射するように構成されたエミッター（２）を備える。その上、手持ち式エアロゾル発生装置は、光を受容するように構成されたセンサー（４）と、エアロゾルを含むように構成されたエアロゾルチャンバー（８）とを備える。エミッターは、光をエアロゾルチャンバーの中へと放射するようにさらに構成されている。センサーは、エアロゾルチャンバーからの光を受容し、かつ受容した光のスペクトルの少なくとも一つの波長を測定するようにさらに構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、電磁放射用のエミッターおよびレシーバー、ならびに解析するエアロゾルを保持するエアロゾルチャンバーを備えるエアロゾル発生システムに関する。

電池および制御電子回路を備える装置部分と、液体貯蔵部分内に保持された液体エアロゾル形成基体の供給、および電気的に作動する気化器またはヒーター要素を備える別個のカートリッジとから成る、手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生システムが周知である。発生したエアロゾルの質は装置ごとに異なる場合がある。また、例えば異なる風味成分を含む異なる液体エアロゾル形成基体を使用することができるので、発生するエアロゾルの質は、使用される液体エアロゾル形成基体に依存する場合がある。その上、エアロゾル発生システムの性能は経時的に変化する場合がある。発生したエアロゾルの質はまた、吸煙強度、吸煙期間、一回目の吸煙か、二回目の吸煙かなど、またはシステムが清浄かもしくは汚れているかに依存する場合がある。従来のエアロゾル発生システム（欧州特許第２ ４９３ ３４２号に開示されているものなど）において、システムが得る唯一のフィードバックはヒーター要素のインピーダンスである。しかしながら、発生したエアロゾルの質は直接的に測定されない。また、液体貯蔵部分内に残っている液体エアロゾル形成基体の量も直接的に測定されない。

発生したエアロゾルの質を直接的に測定するエアロゾル発生システムを提供することが望ましい。また、液体貯蔵部分内に保持された液体エアロゾル形成基体の量を直接的に測定するエアロゾル発生システムを提供することが望ましい。

本発明の第一の態様によると、エミッターを備えるエアロゾル発生システムが提供されている。エミッターは光を放射するように構成されている。エアロゾル発生システムは、光を受容するように構成されたセンサーをさらに備える。また、エアロゾル発生システムは、エアロゾルを含むように構成されたエアロゾルチャンバーを備える。エミッターは光をエアロゾルチャンバーの中へと放射するように構成されている。センサーはエアロゾルチャンバーからの光を受容し、かつ受容した光のスペクトルの少なくとも一つの波長を測定するように構成されている。

エアロゾル発生システムは手持ち式のエアロゾル発生装置を備えてもよい。手持ち式エアロゾル発生装置は、ユーザーによる吸入のためのエアロゾルを発生するように構成されてもよい。手持ち式エアロゾル発生装置は、装置によって発生したエアロゾルを装置の外へと引き出すためにユーザーが吸ってもよいマウスピースを備えてもよい。エアロゾル発生システムは電池で作動する装置であってもよい。エアロゾル発生システムは、電池と、エミッターと、センサーとを保持するハウジングを備えてもよい。装置は、片手の指の間に保持するのが快適な携帯型装置であることが好ましい。装置は実質的に円筒状であってもよく、７０〜２００ｍｍの長さを有してもよい。装置の最大直径は１０〜３０ｍｍであることが好ましい。

本発明のエアロゾル発生システムは、エアロゾルチャンバー内のエアロゾルのパラメータ（好ましくは存在）を直接的に測定することを可能にする。このエアロゾルチャンバー内のエアロゾルのパラメータの直接的な測定は、エアロゾル発生システムの最適な作動を可能にする。エアロゾルチャンバーは、気化された形態のエアロゾル形成基体が流れ通るエアロゾル発生システムの中の通路または経路であってもよい。エアロゾルチャンバーはまた、液体エアロゾル形成基体が中で気化され、エアロゾルが形成される発生チャンバーであってもよい。一般的に、エアロゾルチャンバーは、気化されたエアロゾル形成基体またはエアロゾルが中に存在する開放チャンバーまたは閉鎖チャンバーであってもよい。

エアロゾルチャンバー内のエアロゾルは、気化されたエアロゾル形成基体であってもよい。気化されたエアロゾル形成基体は複数のベイパー構成成分を含んでもよい。エアロゾルを形成する気化されたエアロゾル形成基体が提供されており、エアロゾルはその後ユーザーによって吸い込まれる。液体エアロゾル形成基体の気化中に、望ましくない生成物が形成される場合がある。望ましくない生成物の形成は、気化されたエアロゾル形成基体をもたらす加熱レジームによって防止するべきである。しかしながら、上記に概説したように、液体エアロゾル形成基体の気化は、液体エアロゾル形成基体のタイプ、加熱プロセスの数などの複数の因子に依存する。本発明のエアロゾル発生システムはここで、気化されたエアロゾル形成基体の構成成分のうちの少なくとも一つのタイプおよび量を直接的に測定する可能性を提供する。

この測定は、気化されたエアロゾル形成基体のうちの少なくとも一つの構成成分の判定を含んでもよい。この点で、気化されたエアロゾル形成基体のスペクトルが解析される。気化されたエアロゾル形成基体のスペクトルまたは電磁スペクトルは、気化されたエアロゾル形成基体によって吸収される電磁放射の特徴の分布によって、気化されたエアロゾル形成基体の構成成分を特徴付ける。

より詳細には、気化されたエアロゾル形成基体のあらゆる構成成分は、ある特定の周波数または波長を有する電磁波を吸収することができる。本発明において、赤外分光法、すなわちＩＲ分光法を使用することが好ましい。光をこれらの構成成分に向けた場合、これらの構成成分は光の特定の波長を吸収する。従って、気化されたエアロゾル形成基体のあらゆる構成成分は、観察することができる特徴的な分光分布、すなわちスペクトルを有する。観察されたスペクトルにおいて、特定の周波数を有する吸収された光に対応する特定のピークを観察することができる。典型的には、あらゆる構成成分は異なる波長を有する光を吸収し、従ってあらゆる構成成分はスペクトルの中に複数の吸収ピークを示す。これらの吸収ピークの波長および振幅は、構成成分の標示である。従って、複数の吸収ピークおよび／またはピークの振幅を測定することによって、測定の信頼性を高められる場合がある。観察では、電磁波を放射するように構成されたエミッターと、電磁波を受容するように構成されたセンサーとを必要とする。以下において、「電磁波」という一般的な用語は、より具体的な用語である「光」と表される。しかしながら、いかなる波長も「光」という用語によって除外されないことに注意するべきである。エミッターは、２００ナノメートル〜３０マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されてもよく、またレシーバーは、２００ナノメートル〜３０マイクロメートルの波長を有する光を受容するように構成されてもよい。この波長スペクトル内で、ｅシガレット用のｅ液体などのエアロゾル形成基体内の望ましくない生成物が判定される場合がある。

エミッターは光をエアロゾル（例えば、気化されたエアロゾル形成基体）の方向に放射し、また気化されたエアロゾル形成基体は気化されたエアロゾル形成基体内に存在する構成成分による光の特定の波長を吸収する。言い換えれば、気化されたエアロゾル形成基体内に存在する構成成分に依存して、エミッターによって放射された光の特定の波長は、気化されたエアロゾル形成基体によって少なくとも部分的に吸収され、一方でその他の波長は気化されたエアロゾル形成基体を通過する場合がある。従って、気化されたエアロゾル形成基体を通過する電磁放射の特徴的分布は、気化されたエアロゾル形成基体の特定の組成物を特徴付ける。この特徴的分布は、気化されたエアロゾル形成基体の特定の構成成分についての情報だけでなく、気化されたエアロゾル形成基体内のこれらの構成成分の量も含有する。

センサーは、この気化されたエアロゾル形成基体を通過する特徴的分布を受容するように構成されている。この点で、センサーはこのスペクトルの単一の波長のみを受容するように構成されてもよい。この場合において、センサーは気化されたエアロゾル形成基体内の単一の吸収帯、従って単一の構成成分を検出するように提供されている。より詳細には、センサーによって検出される特定の構成成分は、特定の波長を吸収する場合がある。エミッターは、この波長を有する光を放射するように構成されてもよく、またセンサーは、この波長を有する光を受容するように構成されてもよい。センサーは、この特定の波長を有する光を受容する時に、この構成成分がエアロゾルチャンバー内に存在しないことを検出する。センサーは光を全く受容しない場合、または所定の閾値より低い強度を有する光を受容する場合、この構成成分がエアロゾルチャンバー内に存在することを検出する。これは気化されたエアロゾル形成基体内の望ましくない生成物を検出するために利用することができる。従って、センサーはエミッターによって放射された波長を検出しない場合、またはエミッターによって放射された少量の光のみを検出する場合、気化されたエアロゾル形成基体内に特定の望ましくない生成物が存在することを検出する。

エミッターは複数の波長を有する光を放射するように構成されてもよく、またセンサーは、この光を受容するように構成されてもよい。エミッター／センサーは、バンドギャップが広いエミッター／センサー（例えば、バンドギャップが広い微小電気機械システム用エミッター／センサーなど）として構成されてもよい。従って、バンドギャップが広いエミッターおよびセンサーを用いて、エアロゾル発生基体の電磁スペクトルを観察することができる。このようにして、気化されたエアロゾル形成基体内の異なる構成成分の存在を同時に判定することができる。また、単一の構成成分に関する複数の吸収帯が検出される場合があるので、単一の構成成分の検出の信頼性もまた高められる場合がある。

また、各々単一の波長を有する異なる光を放射／検出する複数のエミッターおよびセンサーが提供されてもよい。これほど多数のエミッターおよびセンサーを提供して、測定の信頼性を向上してもよい。より詳細には、異なる波長を有する光を放射する二つのエミッターが提供されてもよい。対応する二つのセンサーが提供されてもよく、第一のセンサーは第一のエミッターによって放射された光を検出するように構成されていて、また第二のセンサーは第二のエミッターによって放射された光を検出するように構成されている。エアロゾル内の検出されるべき特定の構成成分は、複数の異なる波長を吸収する場合があるので、二つのエミッター／センサーの組が、対応する吸収帯を放射／検出するように構成されている場合、この構成成分の検出が増加する。別の方法として、または追加的に、複数の構成成分を検出するために複数のエミッター／センサーの組が提供されてもよい。より詳細には、単一のエミッター／センサーの組は、この場合において、単一の狭帯域エミッター／センサーとして構成されてもよい。従って、エアロゾル発生基体の特定の構成成分、すなわち特定の分子の存在は、単一の狭帯域エミッターおよびセンサーを用いて観察される場合がある。気化されたエアロゾル発生基体の異なる構成成分を検出するために、あらゆる単一のエミッター／センサーの組が提供されてもよい。また、独特の吸収帯を測定することによって、気化されたエアロゾル発生基体の特定の構成成分を確実に検出するために、複数のエミッター／センサーの組が提供されてもまたよく、また気化されたエアロゾル発生基体のさらなる構成成分を検出するために、さらなるエミッター／センサーの組が提供されてもよい。

エミッターは調整可能な単一の狭帯域エミッターとして構成されてもよい。このタイプのエミッターは、異なる波長を有する光を放射するように調節可能に構成されている。センサーは、調整可能な単一の狭帯域センサーとして適宜に構成されてもよく、異なる波長を有する光を受容するように構成されてもよい。調整可能な単一の狭帯域エミッターおよびセンサーを提供することによって、気化されたエアロゾル形成基体内の異なる構成成分を次々に判定することができる。

また、複数の狭帯域エミッターおよびセンサーが提供されてもよい。複数の狭帯域エミッターは、異なる本質的に独特の波長を有する光を放射するように構成されている。センサーは、異なる本質的に独特の波長を有する光を受容するように適宜に構成されている。従って、気化されたエアロゾル形成基体内の異なる構成成分の存在を、高い精度で同時に判定することができる。

気化されたエアロゾル形成基体の構成成分を直接的に判定することによって、エアロゾル発生システムの作動が最適化される場合がある。例えば、気化されたエアロゾル形成基体内で望ましくない生成物が検出された場合、ヒーター要素の温度が下げられてもよく、またはヒーター要素が作動停止されてもよい。この点で、センサーおよびエミッターは制御回路と接続されてもよく、制御回路は電源からヒーター要素への電気エネルギーの流れを制御するようにさらに構成されている。追加的に、または別の方法として、気化されたエアロゾル形成基体内の望ましくない生成物の検出に伴い、制御回路によって警告信号を発生させてもよい。

エミッターおよびセンサーは、エアロゾルから分離して配置されてもよい。より詳細には、エミッターおよびセンサーは、それぞれエアロゾルチャンバーの外側または液体貯蔵部分の外側に配置されてもよい。エミッターおよびセンサーをエアロゾルから分離して配置することによって、センサーおよびエミッターの汚染が防止される場合がある。従って、複数の測定が得られる場合でさえも、および複数の交換可能なエアロゾルチャンバーが使用される場合でさえも、測定の質は常に高い。

エアロゾルチャンバーが液体貯蔵部分の一部として提供される時、液体貯蔵部分は交換可能なように提供されてもよい。液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体が枯渇した場合、液体貯蔵部分はエアロゾル発生システムから取り外されて、新しい液体貯蔵部分がエアロゾル発生システムに取り付けられる。エミッターおよびセンサーはエアロゾル発生システムの一部として提供されてもよく、これによって、新しい液体貯蔵部分が提供される時に、いかなる新しいエミッターまたはセンサーも提供する必要がない。

エミッターおよびセンサーがエアロゾルチャンバーから分離して提供されてもよいことを容易にするために、エアロゾルチャンバーは少なくとも部分的に透明なハウジングを有してもよい。エアロゾルチャンバーの少なくとも部分的に透明なハウジングを提供するによって、エミッターによって放射された光は、エアロゾルチャンバーの中へと通り、センサーの方向でエアロゾルチャンバーを出る。部分的に透明なハウジングは、エアロゾルチャンバーの内側とエミッターおよびセンサーとの間に配置されている。

センサーおよびエミッターは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、または光半導体、または化合物半導体、またはハイブリッド電子装置として提供されてもよい。ＭＥＭＳは、典型的には２０マイクロメートル〜１ミリメートルのサイズを有する非常に小さい装置である。最近の開発は、適切な検出器と連結された中赤外線および遠赤外線ＭＥＭＳエミッターをもたらした。例えば、『Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌ（２０１２）１８：１１４７−１１５４』で発表された「ａ ＭＥＭＳ ｂａｓｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｆｒａ−ｒｅｄ ｅｍｉｔｔｅｒ ｆｏｒ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＮＤＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」を参照のこと（その全体が本明細書に組み込まれている）。

一般的に、センサーおよび対応するエミッターがエアロゾル発生システムで使用されるように十分に小さい限り、任意の適切なエミッターおよび対応するセンサーが使用されてもよい。また、エミッターおよびセンサーは、エアロゾルチャンバー内のエアロゾルを調べるために２００ナノメートル〜３０マイクロメートルの波長を有する光を放射する（エミッター）および受容する（センサー）ことが可能である必要がある。エミッターまたはセンサーは、０．５〜５ミリメートル、または１〜３．５ミリメートル、またはおよそ２ミリメートルの直径を有してもよい。センサーは、少なくとも二つのセンサー層を備えてもよく、その各々はある特定の波長を有する光を受容するように構成されている。さらに、センサー層は、ある特定の波長を有する光に対して透明になるように構成されてもよい。このようにして、単一のセンサーは、複数の波長を検出してもよく、また従って、気化されたエアロゾル形成基体の複数の構成成分を調べてもよい。

エミッターは、２．８マイクロメートル〜３．２マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されてもよく、およそ３．０マイクロメートルの波長を有することが好ましく、および／または６．０マイクロメートル〜６．６マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されてもよく、およそ６．３マイクロメートルの波長を有することが好ましい。これらの波長を検出することによって、気化されたエアロゾル形成基体内の水の存在を判定してもよい。別の方法として、または追加的に、エミッターは５．９マイクロメートル〜６．１マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されてもよく、またはおよそ５．９マイクロメートルの波長を有することが好ましく、および／または３．３マイクロメートル〜４．０マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されてもよく、およそ３．７マイクロメートルの波長を有することが好ましい。これらの波長を検出することによって、気化されたエアロゾル形成基体内のカルボン酸の存在が判定される場合がある。カルボン酸は望ましくない生成物であり、またヒーターの温度が高くなり過ぎる時に発生する場合がある。センサーは、それぞれの波長を受容するように構成されてもよい。気化されたエアロゾル形成基体内の異なる構成成分に関して、当業者には周知の類似のスペクトルが検出および判定される場合がある。例えば、１．３−ブタジエンが検出される場合がある。この構成成分は（カルボン酸と同様に）、気化されたエアロゾル形成基体内の望ましくない生成物の代表的構成成分である。上述のやり方で検出することができるその他の構成成分は、ベンゼン、ホルムアルデヒド、およびニコチンである。ベンゼンに対するそれぞれの波長は、およそ２．５マイクロメートル、３．３マイクロメートル、および５．７マイクロメートルである。これらの構成成分の存在を判定することによって、エアロゾルチャンバー内のエアロゾルの質が判定されてもよい。検出の信頼性を向上するために各々の構成成分について、複数の波長を測定することが好ましい。

複数のエミッターはマトリクスで提供および配置されてもよい。エミッターのマトリクスは、本質的にエアロゾルチャンバーの表面の半分がエミッターのマトリクスで覆われるように、エアロゾルチャンバーの周囲に配置されてもよい。エアロゾルチャンバーの表面のもう一方の半分は、それぞれのセンサーのマトリクスで覆われてもよい。従って、上述の通りエアロゾルチャンバーの本質的に全体積が測定の対象となりうるという意味で、エアロゾルチャンバー内で３Ｄ分光法を行うことができる。結果として、測定の質、すなわち測定の精度が改善される場合がある。より詳細には、エアロゾルチャンバーの全体積または本質的に全体積は、エミッターからの光で照射される。この光は、エアロゾルチャンバーの全体積を通して進み、続いてセンサーのマトリクスによって受容される。従って、エアロゾルチャンバー内の気化されたエアロゾル形成基体は、エアロゾルチャンバーの向きにかかわらず測定の対象となる場合がある。例示的に、エアロゾルチャンバーの特定の区域内に望ましくない構成成分が存在するかどうかが、検出される場合がある。望ましくない構成成分の濃度がエアロゾルチャンバーの特定の区域内の所定の閾値を超える場合、センサーは、この望ましくない構成成分がエアロゾルチャンバー内に存在することを検出する場合がある。

また、エミッターのマトリクスのエミッターの第一の列が、特定の波長を有する光を放射するように構成されていて、またセンサーのマトリクスの中のセンサーの対応する第一の列が、この特定の波長を有する光を受容するように構成されているように、エミッターおよび対応するセンサーのマトリクスが配置されてもよい。この点で、エミッターの第一の列は狭帯域エミッターから成ってもよい。さらにエミッターの第二の列（好ましくは、同じような狭帯域エミッター）は、異なる特定の波長の光を同様に放射してもよい。センサーの対応する第二の列は同様に、異なる特定の波長を有するこの光を受容するように構成されている。この点で、センサーの列は各々、狭帯域センサーから成ってもよい。従って、異なる特定の波長を有する光を放射および受容するように適合された複数のエミッターおよび複数のセンサーを提供することによって、エアロゾルの複数の構成成分が同時に測定されてもよい。また、測定の信頼性は単一の構成成分のスペクトルの異なる波長を観察することによって高められる場合がある。しかしながら、有利なことに、使用されるエミッターおよびセンサーは、特定の唯一の波長を有する光を放射する（エミッター）および受容する（センサー）ようにのみ適合された安価なエミッターおよびセンサーであってもよい。

エアロゾルチャンバーの周囲に複数のエミッターおよび複数のセンサーが配置されてもよく、エミッターおよびセンサーはマトリクスで配置されないが、エミッターとセンサーの組は特定の波長の光を放射および検出することができるように形成される。このようにして、エアロゾル内の複数の構成成分が検出される場合があり、または測定の信頼性が高められる場合がある。

本発明の第二の態様によると、エアロゾル発生システムを製造するためのプロセスが提供されており、このプロセスは以下の工程を含む。すなわち、
ｉ）電源および電源を制御するための電気回路を囲むハウジングを提供する工程と、
ｉｉ）光を放射するように構成されたエミッターを提供する工程と、
ｉｉｉ）光を受容するように構成されたセンサーを提供する工程と、
ｉｖ）エアロゾルを含むように構成されたエアロゾルチャンバーを提供する工程とを含み、
エミッターはエアロゾルチャンバーの中へと光を放射するようにさらに構成されていて、またセンサーはエアロゾルチャンバーからの光を受容するように、および受容した光のスペクトルの少なくとも一つの波長を測定するようにさらに構成されている。エアロゾル発生システムは、手持ち式エアロゾル発生装置であってもよい。

一態様に関して記述された特徴は、本発明の他の態様にも等しく適用されてもよい。
ここで、例証としてのみであるが、以下の添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明による概略的なエミッターおよび概略的なセンサーの例示的な図である。 図２は、本発明の実施形態によるエミッターおよびセンサーのマトリクスの例示的な図である。 図３は、本発明の実施形態によるエアロゾル発生システムのエアロゾルチャンバーを包囲するエミッターおよびセンサーのマトリクスの例示的な図である。 図４は、本発明のさらなる実施形態によるセンサーの例示的な図である。 図５は、エミッターがエアロゾルチャンバーの周囲の層として提供されている、本発明のさらなる実施形態の例示的な図を示す。 図６は、複数のセンサー層を備える、本発明によるセンサーの実施形態の例示的な図を示す。 図７は、ウィキペディアの記事「赤外分光法」からの例示的な赤外分光法（ＩＲ分光法）である。

図１は、エミッター２およびセンサー４を示す。エミッターはセンサー４の方向に光６を放射する。放射された光６はエアロゾルチャンバー８に向かって方向付けられる。

エアロゾルチャンバー８内には、エアロゾル形成基体の構成成分１０が含まれる。構成成分１０は、図１において、複数の小さい粒子を有する気化された構成成分として描かれている。図１．１として示されている、図１の左部は、エアロゾルチャンバー８を示し、エアロゾルチャンバー８内の構成成分１０は少量である。エミッター２によって放射され、かつエアロゾルチャンバー８に向かって方向付けられた光は、従って構成成分１０によって部分的にのみ吸収される。

より詳細には、構成成分１０は、エミッター２によって放射された光を少なくとも部分的に吸収することができる。この点で、エミッター２は特定の波長（複数可）を有する光を放射し、構成成分はこの光を少なくとも部分的に吸収する。従って、エアロゾルチャンバー８内に存在する構成成分の量に依存して、程度の差はあるものの、光はエアロゾルチャンバー８を通過する。図１．１では、エアロゾルチャンバー８内に比較的少量の構成成分１０が存在する。従って、大量の光がセンサー４に到達する。従って、センサー４は、エアロゾルチャンバー８内に構成成分１０が少量で存在すること、または構成成分１０が存在しないことを検出する。測定の信頼性を向上するために、複数の波長がエミッター２によって放射され、かつセンサー４によって受容され、これによって構成成分１０の吸収スペクトル、従って構成成分１０自体を明確に検出することができる。

従って、センサー４によってＩＲ吸収スペクトルが測定される。例示的なＩＲ吸収スペクトルが図７に描かれており、これはウィキペディアの記事「赤外分光法」から抜粋したブロモメタン（ＣＨ３Ｂｒ）に対するＩＲスペクトルのサンプルを示す。図７は、吸収が３０００センチメートル、１３００センチメートル、および１０００センチメートル^-1（横軸上）の辺りで、異なる振幅でピークに達することを明らかに示す。エアロゾル内の各々の構成成分に対して類似のＩＲスペクトルが作り出され、これらのスペクトルを重ね合わせて、エアロゾルの単一のスペクトルが形成される。この構成成分の存在および量を確実に検出するために、検出されるべき少なくとも一つの構成成分のこのスペクトルで、複数のピークおよびピークの振幅がセンサー４によって測定される。

図１．２として示されている、図１の右部において、エアロゾルチャンバー８内に比較的多量の構成成分１０が存在する。従って、少量の光がセンサー４に到達する。センサー４は従って、エアロゾルチャンバー８内に多量の構成成分１０が存在すること、または構成成分１０が存在することを検出する。

エアロゾルチャンバー８内に存在する構成成分１０の量は、気化されたエアロゾル形成基体内の望ましくない生成物の量の標示である。

図２は、複数のエミッター２および複数のセンサー４が提供されている、本出願の第二の実施形態を示す。エミッター２およびエミッター２がマトリクスで提供されている。エミッター２は、図４に示す通り、エアロゾルチャンバー８を囲むように配置されている。従って、エミッター２はエアロゾルチャンバー８の中へと光を放射するように提供されている。それを可能にするために、エアロゾルチャンバー８は少なくとも部分的に透明である。複数のエミッター２を提供し、かつエアロゾルチャンバー８を囲むようにエミッターをマトリクスで配置することによって、エアロゾルチャンバー８の内部全体をエミッター２の光で照射することができる。

結果として、この実施形態においては、図２に示されているような、センサー４のマトリクスが提供されている。センサー４もまた、図４に示されているようなエアロゾルチャンバー８を囲むように配置されている。センサー４はエミッター２の反対側に配置され、これによってエミッター２によって放射された光は、エアロゾルチャンバー８の中へと放射され、それに続いてセンサー４によって受容される。多量の特定の吸収構成成分がエアロゾルチャンバー８内に存在する場合、センサー４によって検出される、エアロゾルチャンバー８を通過する光は少量であるか、または全くない。その後、センサー４は、多量の吸収構成成分がエアロゾルチャンバー８内に存在することを検出する。従って、エアロゾルチャンバー８内のエアロゾルの質および量を高い精度で判定することができる。図２に示す通りの実施形態において、エミッター２は特定の波長を有する光を放射するように構成されていて、かつセンサー４は同一の特定の波長を有する光を受容・検出するように構成されている。

図３は、複数のエミッター２および複数のセンサー４がそれぞれのマトリクス内に提供されている、本発明のさらなる実施形態を示す。図２に示す通りの実施形態とは対照的に、エミッター２は同一の特定の波長の光を放射するようには構成されていない。むしろ、図３に示す通りのエミッター２は列２．１〜２．６に配置され、エミッター２の各々の列は、同一の特定の波長の光を放射するように構成されたエミッター２から成る。エミッター２の異なる列は、異なる特定の波長の光を放射するように構成されたエミッター２から成る。エミッター２の反対側は、列４．１〜４．６において対称的に構成されたセンサー４が配置されている。すなわち、エミッター２の第一の列２．１が特定の第一の波長を有する光を放射するように構成されている場合、センサー４の第一の列４．１は、この第一の波長を有する光を受容・検出するように構成されている。エミッター２の第二の列２．２およびセンサー４の第二の列４．２は、特定の第二の波長を有する光を放射・受容するように構成されている。異なる吸収帯は、エミッター２／センサー４の異なる列によって判定される。

図４は、エアロゾルチャンバー８の周囲のエミッター２およびセンサー４の分布を示す。エミッター２およびセンサー４は、エアロゾルチャンバー８の長さに沿って半円の形状で配置されている。エミッター２は、エアロゾルチャンバー８の内側へと光６を照射するように配置されている。エアロゾルチャンバー８は、エアロゾルチャンバー８の内側に光６が入ることができるように透明になっている。エミッター２は、複数のエミッターがエアロゾルチャンバー８を囲むように定置されることができるように、およそ２ミリメートルの直径を有するバンドギャップが広いＭＥＭＳエミッターとして提供されている。センサー４は、エミッター２の反対側に半円の形状でエアロゾルチャンバー８を囲むように配置されたバンドギャップが広いＭＥＭＳセンサーとして、提供されている。センサー４は、エアロゾルチャンバー８の内側からの光６をセンサー４によって受容することができるように構成・配置されている。

図５は、エミッター２がエアロゾルチャンバー８の周囲に層として提供される、さらなる実施形態を示す。この実施形態において、層は複数のエミッター２を備え、上述の通り、これはエアロゾルチャンバー８の内側へと光６を放射する。図４に描かれている通り、独特の別個のセンサー４の代わりに、層内にセンサー４、またはセンサー４のみを提供することができる。

図６は、複数のセンサー層４．１０、４．１２、および４．１４を含むセンサー４の実施形態を示す。異なるセンサー層４．１０、４．１２、４．１４は、ある特定の波長を有する光を受容するように構成されている。さらに、センサー層４．１０、４．１２、４．１４は、ある特定の波長を有する光に対して透明であるように構成されている。より詳細には、第一のセンサー層４．１０は、第一の波長６．１を有する光を受容するように構成されている一方で、第二の波長６．２および第三の波長６．３を有する光に対して透明である。第一のセンサー層４．１０の後方に、第二のセンサー層４．１２が配置されている。第二のセンサー層４．１２は、第二の波長６．２を有する光を受容するように構成されている一方で、第三の波長６．３を有する光に対して透明である。第二のセンサー層４．１２の後方に、第三のセンサー層４．１４が配置されている。第三のセンサー層４．１４は、第三の波長６．３を有する光を受容するように構成されている。このようにして、単一のセンサー２は複数の波長を検出することができ、従って複数の吸収スペクトルを調べることができる。この実施形態において、センサー４は少なくとも二つのセンサー層を備える。

上述の例示的な実施形態は例証するが限定はしない。上記で考察した例示的な実施形態に照らすことによって、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態も当業者には明らかとなろう。

Claims (15)

1. 手持ち式エアロゾル発生装置であって、
   光を放射するように構成されたエミッターと、
   光を受容するように構成されたセンサーと、
   エアロゾルを含むように構成されたエアロゾルチャンバーと、を備え
   前記エミッターが、光を前記エアロゾルチャンバーの中へと放射するようにさらに構成されていて、また前記センサーが前記エアロゾルチャンバーからの光を受容するように、かつ前記受容した光のスペクトルの少なくとも一つの波長を測定するようにさらに構成されている、手持ち式エアロゾル発生装置。
2. 前記エミッターが２００ナノメートル〜３０マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されていて、かつ前記センサーが２００ナノメートル〜３０マイクロメートルの波長を有する光を受容するように構成されている、請求項１に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
3. 前記手持ち式エアロゾル発生装置が少なくとも二つのエミッターおよび二つのセンサーを備え、前記第一のセンサーが第一の波長を有する光を放射するように提供され、かつ前記第二のエミッターが第二の波長を有する光を放射するように提供され、前記第一の波長が前記第二の波長とは異なる、請求項１または２に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
4. 前記第一のセンサーが前記第一の波長を有する光を受容するように構成されていて、かつ前記第二のセンサーが前記第二の波長を有する光を受容するように構成されている、請求項３に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
5. 前記エミッターおよび前記センサーのうちの少なくとも一つが前記エアロゾルから分離されるようにさらに構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
6. 前記エアロゾルチャンバーが少なくとも部分的に透明なハウジングを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
7. 前記エミッターおよび前記センサーのうちの少なくとも一つが、微小電気機械システム、光半導体、化合物半導体、およびハイブリッド電子装置のうちの一つとして構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
8. 前記手持ち式エアロゾル発生装置が三つ以上のエミッターおよび三つ以上のセンサーを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
9. 前記エミッターおよびセンサーが各々、マトリクス内に配置され、好ましくは各々が本質的に半円内に構造化されている、請求項８に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
10. 前記エミッターのマトリクスの各々の列が、前記マトリクスの異なる列のエミッターによって放射された光の波長とは異なる波長を有する光を放射するように構成されたエミッターを備え、かつ前記センサーのマトリクスの各々の列が、前記エミッターによって放射された前記波長に対応する波長の光を受容するように構成されたセンサーを備える、請求項９に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
11. 前記エミッター、好ましくは請求項３による前記第一のエミッターが、２．８マイクロメートル〜３．２マイクロメートル、好ましくはおよそ３．０マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
12. 前記エミッター、好ましくは請求項３による前記第二のエミッターが、６．０マイクロメートル〜６．６マイクロメートル、好ましくはおよそ６．３マイクロメートルの波長を有する光を放射するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
13. 前記エミッターのうちの少なくとも一つが複数の狭帯域エミッターとして構成されていて、かつ前記センサーが複数の狭帯域センサーとして構成されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
14. 前記センサーが、二酸化炭素、水、ベンゼン、１．３−ブタジエン、ホルムアルデヒド、ニコチン、およびカルボン酸のうちの少なくとも一つを検出するように構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の手持ち式エアロゾル発生装置。
15. 手持ち式エアロゾル発生装置を製造するためのプロセスであって、
    ｉ）電源および前記電源を制御するための電気回路を囲むハウジングを提供する工程と、
    ｉｉ）光を放射するように構成されたエミッターを提供する工程と、
    ｉｉｉ）光を受容するように構成されたセンサーを提供する工程と、
    ｉｖ）エアロゾルを含むように構成されたエアロゾルチャンバーを提供する工程とを含み、
    前記エミッターが、光を前記エアロゾルチャンバーの中へと放射するようにさらに構成されていて、また前記センサーが前記エアロゾルチャンバーからの光を受容するように、かつ前記受容した光のスペクトルの少なくとも一つの波長を測定するようにさらに構成されている、プロセス。

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