JP2020522272A - 電子エアロゾル供給システム - Google Patents

Abstract

本発明による電子蒸気供給システムは、当該電子蒸気供給システムの使用者による吸引のために液体を気化するための気化器と、使用者がデバイスを機能有効化したことに応答して前記液体を気化するために前記気化器に電力を供給する電源と、使用者の想定機能有効化持続時間を推定するように構成されるとともに、推定された使用者の想定機能有効化持続時間よりも短い期間、前記気化器に電力を供給させるように構成された制御ユニットとを備える。【選択図】図５

Description

本開示は、ニコチン送達システム（例えば、電子タバコ等）のような電子エアロゾル供給システムに関する。

電子タバコ（ｅシガレット）等の電子エアロゾル供給システムは一般に、典型的にはニコチンを含む製剤を含む原料液体（ｓｏｕｒｃｅ ｌｉｑｕｉｄ）のリザーバを備え、そこから、例えば熱による気化によってエアロゾルが生成される。したがって、エアロゾル供給システム用のエアロゾル供給源は、例えばウィッキング／毛細管作用によって、リザーバから原料液体を受け取るように配置構成された加熱要素を有するヒータを備えてもよい。使用者がデバイスを吸引している間、電力が加熱要素に供給され、加熱要素の近傍の原料液体を気化して、使用者による吸引のためのエアロゾルを生成する。そのようなデバイスには、通常、システムのマウスピース端部から離れて配置された一つ以上の空気入口穴が設けられている。使用者がシステムのマウスピース端部に接続されたマウスピースを吸うと、空気が空気入口穴からエアロゾル供給源を通って吸い込まれる。エアロゾル供給源とマウスピースの開口部とを接続する流路があり、エアロゾル供給源を通って吸い込まれた空気が流路に沿ってマウスピースの開口部へと流れ続け、エアロゾル供給源からのエアロゾルの一部がその空気に随伴される。エアロゾルを随伴する空気は、使用者による吸引のために、マウスピースの開口部を通ってエアロゾル供給システムから流出する。

通常、使用者がデバイスを吸入／パフしているとき、ヒータに電流が供給される。典型的には、使用者が吸引／吸入／パフする際の流路に沿った空気流センサの作動に応じて、又は使用者によるボタンの作動に応じて、電流が、例えば抵抗加熱要素等のヒータに供給される。加熱要素により発生した熱は、製剤を気化するたに使用される。放出された蒸気は、喫煙消費者によりデバイスを通して吸い込まれた空気と混合し、エアロゾルを形成する。使用者がパフ（空気流の低下／圧力の低下）を終了すると、流量センサ又は圧力センサが電流を遮断して電気ヒータを停止させる。その時点では、ヒータはまだ液体のある程度の一部分を気化することができる高温となっている。この継続的な気化のための熱は、ヒータ自体の熱容量に由来する。その後、ヒータは冷却する。ヒータの温度が揮発性の高い製剤成分（水、プロピレングリコール等）の沸点を下回ったとき、気化プロセスが停止する。この後はデバイスを通過する空気の流れがなくなるため、ヒータ停止後の継続的な気化段階中に放出された蒸気は消費者に送られない。代わりに、蒸気がデバイスの内壁で凝縮し、潜在的な問題（目詰まり等）を引き起こす。また、継続的な気化段階中にヒータから放出される気化熱はエネルギー損失と見なすことができる。エネルギーは凝縮熱として失われ、ひいてはデバイスの構造的な構成要素を加熱する。この問題は、より大きなヒータ要素を有するデバイスではより悪くなる。

以下、これらの問題のいくつかに対処するための様々な手段について説明する。

特定の実施形態の第１の態様によれば、電子蒸気供給システムが提供され、この電子蒸気供給システムは、当該電子蒸気供給システムの使用者による吸引のために液体を気化するための気化器と、使用者がデバイスを機能有効化したことに応答して液体を気化するために気化器に電力を供給する電源と、まず使用者の想定パフ持続時間を学習し、次いで使用者の想定パフ持続時間よりも短い時間、気化器に電力を供給させるように構成された制御ユニットとを備えている。

制御ユニットは、特定の使用者のパフ持続時間を継続的に測定し、その使用者の想定パフ持続時間を計算する。使用者によるデバイスの機能有効化後、制御ユニットは、想定パフ持続時間よりもわずかに短い合計期間にわたってヒータに電流を供給する（例えば０．０５〜０．５秒だけ短い）。消費者は、電流の供給がすでに遮断されている場合でも、殆どの場合、デバイスをパフしていることが多い。その結果、機能無効化後の継続的な気化段階中に放出された蒸気（すなわち、ヒータに電力が供給されていないが、液体を気化するのに十分な温度である場合）を利用して、消費者が吸引可能なエアロゾルを形成することができる。この少量の蒸気とそれを放出するために使用されるエネルギーは、もはや損失と見なすことはできない。これにより、所定のバッテリー容量で達成できるエネルギー効率を向上し、パフの回数を増やすことができる。

本発明の第１及び他の態様に関連して上述した本発明の特徴及び態様は、本発明の他の態様による本発明の実施形態に等しく適用可能であり、上記の特定の組合せだけではなく、適宜組み合わせることができることは理解されよう。

以下、本発明の実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して説明する。

本発明のいくつかの実施形態によるｅシガレット等の電子蒸気供給システムの（分解）概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による図１のｅシガレットの本体の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による図１のｅシガレットの気化器部分の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による図１のｅシガレットの本体部分の一端の特定の態様を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による図１のｅシガレットの動作の特定の態様を示す概略フローチャートである。 本発明のいくつかの他の実施形態による図１のｅシガレットの動作の特定の態様を示す概略フローチャートである。

特定の例及び実施形態の態様及び特徴について、本書にて論じ説明する。特定の例及び実施形態のいくつかの態様及び特徴は、従来どおり実施することができ、これらについては、話を簡潔にする目的で、詳細には論ぜず説明もしない。したがって、本書にて言及するが詳細には説明していない装置及び方法の態様及び特徴は、そのような態様及び特徴を実施するための任意の従来の手法によって実施できることを理解されたい。

上述したように、本開示は、ｅシガレット等のエアロゾル供給システムに関する。以下の説明全体にわたって、「ｅシガレット」という用語を使用することがあるが、この用語は、エアロゾル（蒸気）送達システムと互換的に使用することができる。

図１は、本発明のいくつかの実施形態によるｅシガレット１０等の電子蒸気供給システムの概略図である（縮尺通りではない）。ｅシガレットは、破線ＬＡで示される長手方向軸線に沿って延びる実質的に円筒形の形状を有し、二つの主要なコンポーネント（構成要素）、すなわち本体２０とカトマイザ３０とを備える。カトマイザは、例えばニコチン等のペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）のリザーバ、気化器（ヒータ等）、及びマウスピース（吸い口）３５を包含する内部チャンバを含む。以下で述べる「ニコチン」は、単なる例示であり、任意の適切なペイロードで置き換えることができることを理解されたい。リザーバは、気化器に送る必要があるときまでニコチンを保持するための発泡体又はその他の構造体とすることができる。気化器は、ニコチンを気化させるためのものであり、カトマイザ３０は、少量のニコチンをリザーバから気化器上の気化位置又はリザーバに隣り合う気化位置に移送するためのウィック又は同様の手段をさらに含み得る。以下では、気化器の具体例としてヒータを使用するものとする。しかしながら、気化器の他の形態（例えば、超音波を利用するもの）も使用できることを理解されたい。

本体２０は、ｅシガレット１０に電力を供給するための再充電可能な電池又はバッテリーと、ｅシガレットを全体的に制御するための回路基板とを含む。回路基板によって制御されるように、ヒータがバッテリーから電力を受け取ると、ヒータはニコチンを蒸発させ、この蒸気は使用者によってマウスピース３５から吸引される。いくつかの特定の実施形態では、本体には、例えば本体の外側に配置されたボタン、スイッチ又はタッチセンサのような、作動させるための（機能有効化するための）手動式デバイス（ｍａｎｕａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）２６５が設けられている。

本体２０及びカトマイザ３０は、図１に示されるように、長手方向軸線ＬＡに平行な方向に分離することにより互いに取外し可能であってもよいが、本体２０とカトマイザ３０との間の機械的及び電気的な接続を可能とするために、図１に２５Ａと２５Ｂで概略的に示される接続部によって、デバイス１０が使用されるときに互いに接合される。カトマイザ３０に接続するために使用される本体２０上の電気コネクタ２５Ｂは、本体２０がカトマイザ３０から取り外されたときに充電装置（図示せず）を接続するためのソケットとしても機能する。充電装置のもう一方の端部をＵＳＢソケットに差し込んで、ｅシガレット１０の本体２０内の電池を再充電することができる。他の実施形態では、本体２０上の電気コネクタ２５ＢとＵＳＢソケットとの間の直接接続のためにケーブルが用意されてもよい。

ｅシガレット１０には、空気入口用の一つ以上の穴（図１には示されていない）が設けられている。これらの穴は、ｅシガレット１０を通るマウスピース３５への空気通路に接続している。使用者がマウスピース３５を吸うと、空気が、ｅシガレットの外側に適切に配置された一つ以上の空気入口の穴を通ってこの空気通路に引き込まれる。ヒータが作動されてカートリッジからのニコチンを蒸発させると、空気流はニコチン蒸気中を通ってニコチン蒸気と結合し、この後、この空気流とニコチン蒸気の組合せはマウスピース３５から流出して使用者により吸引される。使い捨てデバイスを除いて、カトマイザ３０は、ニコチンの供給源が使い尽くされたとき（必要に応じて別のカトマイザと交換されるとき）、本体２０から取り外されて処分されてもよい。

図１に示されるｅシガレット１０は、例として提示されており、様々な他の実施形態が採用され得ることは理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、カトマイザ３０は、二つの分離可能なコンポーネントとして、すなわちニコチンリザーバ及びマウスピースを含むカートリッジ（リザーバからニコチンが使い果たされたときに交換できる）と、ヒータを含む気化器（これは一般的に保持される）とから設けられる。別の例として、充電手段は、車のシガーライタ等の追加又は代替の電源に接続してもよい。

図２は、本発明のいくつかの実施形態による図１のｅシガレット１０の本体２０の概略図（簡略図）である。図２は、一般に、ｅシガレット１０の長手方向軸線ＬＡを通る面の断面と見なすことができる。本体の様々なコンポーネントと詳細部、例えば配線やより複雑な形状等は、明確にするために図２から省略されている。

本体２０は、ｅシガレット（デバイス）１０の使用者による操作（機能有効化）に応じてｅシガレット１０に電力を供給するための電池又はバッテリー２１０を含む。さらに、本体２０は、ｅシガレット１０を制御するための制御ユニット（図２には図示せず）、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はマイクロコントローラ等のチップを含む。マイクロコントローラ又はＡＳＩＣには、ＣＰＵ又はマイクロプロセッサが含まれる。ＣＰＵ及び他の電子部品の動作は、一般的に、少なくとも部分的には、ＣＰＵ（又は他の部品）で実行されるソフトウェアプログラムによって制御される。そのようなソフトウェアプログラムは、マイクロコントローラ自体に組み込まれるか、又は別個のコンポーネントとして提供されるＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶される。ＣＰＵは、必要に応じてＲＯＭにアクセスして個々のソフトウェアプログラムをロード及び実行することができる。また、マイクロコントローラには、本体１０内の他のデバイスと適切に通信するための適切な通信インターフェイス（及び制御ソフトウェア）も含まれる。

制御ユニットは、使用者の想定パフ持続時間を学習し、使用者の想定パフ持続時間よりも短い期間、気化器に電力を供給させるように動作可能である。したがって、制御ユニットは、使用者がデバイスを機能有効化している時間の長さ（「時間長」ともいう）（すなわち、パフ持続時間）を測定するように動作可能である。さらに、制御ユニットは、連続する複数回のパフ（１回のパフは１回の吸引）の時間長をＡＳＩＣに関連付けられたメモリに記憶することができる。制御ユニットは、ＣＰＵを利用してソフトウェアプログラムを実行し、パフ情報を分析してもよい。

いくつかの実施形態では、ＣＰＵは、パフ情報を分析して、全てのパフの累積合計期間を計算し、それをパフの総数で割ることにより、使用者の平均パフ期間を学習する。一実施形態では、パフの総数は、例えば最後の１００パフまで又は最後の１０パフまで等、特定の回数Ｎのパフに制限してもよい。そのため、ｅシガレットは、使用行動の変化に反応し易いものであると考えられる。「新しい」デバイスの場合、使用者は、平均を算出するために通常使用される総数よりも少ない限られた回数のパフを行っていることは理解されよう。そのようなデバイスでは、行ったパフの合計回数が平均値を算出するために使用されるが、この回数は制限を下回っている。任意ではあるが、メモリを先入れ先出し構成（すなわち循環構成）で使用して最後のＮ回のパフ持続時間を格納できる場合、メモリには、製造時にプリロードされた平均パフ持続時間におけるＮ回のステップが与えられ、そのため、システムは最初の使用時に別途、動作させる必要がない。時間の経過とともに、これらのプリロードされた値は、使用者からの測定値に置き換えられる。他のいくつかの実施形態において、制御ユニットは、機械学習を使用することにより、使用者の想定パフ持続時間を学習する。ＣＰＵは、パフ情報を分析し、使用者の使用行動の傾向を識別するために、特定のソフトウェアを使用するよう動作可能とすることができる。これにより、使用者の変化する要求に対してより敏感に反応することができる。

上述したように、制御ユニットは、使用者の想定パフ持続時間よりも短い期間、気化器に電力を供給させるように動作可能である。そのため、使用者は、電流の供給が既に遮断されている場合でも、おそらくデバイスに対してパフを行い続ける。電流の供給が遮断されると、ヒータは液体を短時間蒸発ないしは気化させ続けるのに十分な温度に保たれる。使用者がまだデバイスに対してパフを行っている間に電力を遮断することにより、継続的な気化段階中に（すなわちヒータに電力が供給されていないが液体を気化するのに十分な温度の場合に）放出された蒸気は、使用者が吸引可能なエアロゾルを形成するために利用され得る。この少量の蒸気とそれを放出するために使用されるエネルギーは、もはや損失と見なすことはできない。これにより、所定のバッテリー容量で達成できるエネルギー効率を向上させパフの回数を増やすことができる。ヒータの電源は、学習した使用者のパフ持続時間よりもわずかに短い時間動作した後、切断される。いくつかの実施形態では、ヒータに電力が供給される時間は、使用者の想定パフ持続時間よりも０．０５〜０．５秒短い。一実施形態では、ヒータに電力が供給される時間は、使用者の想定パフ持続時間よりも０．３秒短い。より一般的には、デバイスの製造業者は、加熱要素がペイロード液体の気化温度を下回るまでにかかる時間を測定し、この時間（又はそれに適切な近似値）を事前の遮断時間として使用する。利用可能なペイロード毎に気化温度が異なる場合は、最低温度（事前の最長時間）を任意的に選択するか、ペイロードタイプを認識して適切な遮断時間を選択するように任意的にデバイスを適合させるとよい。

本体２０は、ｅシガレット１０の遠位端部（先端部）をシールし保護するキャップ２２５をさらに含む。典型的には、使用者がマウスピース３５を吸った場合に空気が本体２０に流入することができるよう、キャップ２２５に又はそれに隣接して設けられた空気入口穴がある。制御ユニット又はＡＳＩＣは、バッテリー２１０の側面又は一端に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣは、マウスピース３５からの吸引を検出するためにセンサユニット２１５に取り付けられる（或いは、センサユニット２１５は、ＡＳＩＣ自体に設けられてもよい）。空気入口からｅシガレットを通り、空気センサ２１５とヒータ（気化器又はカトマイザ３０内）を通過してマウスピース３５に至る空気経路が設けられている。したがって、使用者がｅシガレットのマウスピースを吸引すると、ＣＰＵは空気センサ２１５からの情報に基づいてその吸引を検出する。

キャップ２２５とは反対の本体２０の端部には、本体２０をカトマイザ３０に接合するためのコネクタ２５Ｂがある。コネクタ２５Ｂは、本体２０とカトマイザ３０との間の機械的及び電気的な接続を可能とする。コネクタ２５Ｂは、カトマイザ３０への電気接続（正又は負）のための一つの端子として機能する金属（いくつかの実施形態では銀メッキ）である本体コネクタ２４０を含む。コネクタ２５Ｂは、電気接点２５０をさらに含み、第１の端子と反対の極性のカトマイザ３０への電気接続のための第２の端子、すなわち、本体コネクタ２４０を提供する。電気接点２５０は、コイルばね２５５に取り付けられている。本体２０がカトマイザ３０に取り付けられると、カトマイザ３０のコネクタ２５Ａは、コイルばねを軸線方向、すなわち長手方向軸線ＬＡに平行な方向（すなわち長手方向軸線と整列する方向）に圧縮するような態様で、電気接点２５０を押す。ばね２５５の弾性の性質を考慮すると、この圧縮は、ばね２５５を伸ばすように付勢し、これは、電気接点２５０をカトマイザ３０のコネクタ２５Ａに対してしっかりと押し付ける効果を有し、それにより、本体２０とカトマイザ３０との間の良好な電気的接続を確保するのに役立つ。本体コネクタ２４０と電気接点２５０とは、架台２６０によって分離され、架台２６０は、二つの電気端子間の良好な絶縁を提供するために、非導電体（プラスチック等）で作られている。また、架台２６０は、コネクタ２５Ａ及び２５Ｂの相互の機械的係合を支援するように形作られている。

上述したように、手動式の機能有効化デバイス２６５の形態を示すボタン２６５は、本体２０の外側ハウジングに配置され得る。ボタン２６５は、例えば、機械式ボタン又はスイッチ、容量性又は抵抗性のタッチセンサ等、使用者によって手動で機能有効化をするように動作可能な任意の適切なメカニズムを使用して実施されてもよい。手動式の機能有効化デバイス２６５は、本体２０の外側ハウジングではなく、カトマイザ３０の外側ハウジングに配置されてもよく、その場合、手動式機能有効化デバイス２６５は、コネクタ２５Ａ、２５Ｂを介してＡＳＩＣに取り付けられてもよいことは理解されよう。ボタン２６５は、キャップ２２５の代わりに（又はキャップ２２５に加えて）本体２０の端部に配置してもよい。

図３は、本発明のいくつかの実施形態による図１のｅシガレット１０のカトマイザ３０を示す概略図である。図３は、概して言うと、ｅシガレット１０の長手方向軸線ＬＡを通る面の断面とみなすことができる。配線やより複雑な形状等、カトマイザ３０の様々なコンポーネントと詳細部は、明確にするために図３から省略されていることに留意されたい。

カトマイザ３０は、マウスピース３５からカトマイザ３０を本体２０に接合させるためのコネクタ２４Ａまで、カトマイザ３０の中央軸線（長手方向軸線）に沿って延びる空気通路３５５を含む。ニコチン３６０のリザーバが空気通路３３５の周りに設けられている。このリザーバ３６０は、例えば、ニコチンに浸漬された綿又は発泡体を設けることによって実装され得る。また、カトマイザ３０は、使用者がｅシガレット１０を吸引したことに応じて、ニコチン蒸気を発生させて空気通路３５５を通ってマウスピース３５から流出させるよう、リザーバ３６０からのニコチンを加熱するためのヒータ３６５を含む。ヒータ３６５は、ライン３６６、３７７を通して電力が供給され、これらのラインは、コネクタ３６５Ａを介して本体２０のバッテリー２１０の互いに反対の極性（正及び負、又はその逆）に接続される（電力ライン３６６、３６７間の配線とコネクタ２５Ａの詳細は図３からは省略されている）。

コネクタ２５Ａは、銀メッキされるか又は他の何らかの適切な金属又は導電性材料で作られ得る内部電極３７５を含む。カトマイザ３０が本体２０に接続されると、内部電極３７５は本体２０の電気接点２５０と接触し、カトマイザ３０と本体２０との間に第１の電気経路を提供する。特に、コネクタ２５Ａ及び２５Ｂが係合すると、内部電極３７５は電気接点２５０を押してコイルばね２５５を圧縮し、それにより内部電極３７５と電気接点２５０との間の良好な電気接触を確保するのに役立つ。

内部電極３７５は、プラスチック、ゴム、シリコーン、又は他の適切な材料で作られた絶縁リング３７２に囲まれている。絶縁リングは、銀メッキされるか又は他の適切な金属又は導電性材料で作られたカトマイザコネクタ３７０に囲まれている。カトマイザ３０が本体２０に接続されると、カトマイザコネクタ３７０は本体２０の本体コネクタ２４０に接して、カトマイザ３０と本体２０との間に第２の電気経路を提供する。言い換えると、内部電極３７５及びカトマイザコネクタ３７０は、必要に応じて、本体２０内のバッテリー２１０から電源ライン３６６及び３６７を介してカトマイザ３０内のヒータ３６５に電力を供給するための正端子及び負端子（又はその逆）として機能する。

カトマイザコネクタ３７０には、二つのラグ又はタブ３８０Ａ、３８０Ｂが設けられており、これらはｅシガレット１０の長手方向軸線から離れていく互いに反対向きの方向に延びている。これらのタブは、カトマイザ３０を本体２０に接続するための本体コネクタ２４０と組み合わせてバヨネット式の取付手段を提供するために使用される。このバヨネット式の取付手段は、カトマイザ３０と本体２０との間を安全で堅牢に接続することができるため、カトマイザと本体は互いに対して固定位置に保持され、ぐらつきやたわみが最小限に抑えられ、偶発的な分離の可能性が非常に小さなものとなる。同時に、バヨネット式の取付手段は、挿入してそれに続いて接続するために回転させることによって、また、回転（逆方向に）回転させてそれに続く分離のために引っ張ることによって、簡単かつ迅速な接続と取外しとが可能となる。他の実施形態は、スナップ嵌めやねじ接続等、本体２０とカトマイザ３０との間の異なる形態の接続手段を使用し得ることは理解されよう。

図４は、本発明のいくつかの実施形態による本体２０の端部におけるコネクタ２５Ｂを示す特定の詳細概略図である（ただし、架台２６０のような、図２に示すコネクタの内部構造の大部分は省略してある）。特に、図４は、円筒管の形態を有する本体２０の外部ハウジング２０１を示している。この外部ハウジング２０１は、例えば、紙又は同様なものからなる外側カバーを有する、金属製の内側チューブを備えてもよい。外部ハウジング２０１はまた、手動式機能有効化デバイス２６５（図４には図示せず）を備えて、手動機能有効化デバイス２６５が使用者に容易にアクセスできるようにすることもできる。

本体コネクタ２４０は、本体２０のこの外部ハウジング２０１から延びている。図４に示される本体コネクタ２４０は、二つの主要部分、すなわち本体２０の外部ハウジング２０１の内側にちょうど適合するサイズの中空円筒管の形状のシャフト部分２４１と、ｅシガレットの主たる長手方向軸線（ＬＡ）から離れる方向に、半径方向外向きに向けられたリップ部分２４２とを含む。シャフト部分が外部ハウジング２０１と重ならない部分は、本体コネクタ２４０のシャフト部分２４１を取り囲むカラー又はスリーブ２９０であり、これも円筒管の形状である。カラー２９０は、本体コネクタ２４０のリップ部分２４２と本体の外側ハウジング２０１との間に保持され、それにより、カラー２９０の軸線方向（すなわち、軸線ＬＡに平行）の移動を防止する。しかしながら、カラー２９０は、シャフト部分２４１の周りを（したがって軸線ＬＡを中心にして）自由に回転することができる。

上述したように、キャップ２２５には、使用者がマウスピース３５を吸ったときに空気が流れるようにするための空気入口穴が設けられている。しかし、いくつかの実施形態では、使用者が吸引するときにデバイスに入る空気の大部分は、図４の二つの矢印で示されるように、カラー２９０及び本体コネクタ２４０を通って流れる。

図５は、本発明のいくつかの実施形態に従った電子蒸気供給システムの動作を制御するための制御ユニットによって実行されるプロセスを示すフローチャートである。

プロセスはステップ５００から開始する。ステップ５０５で、デバイスが使用者によって機能有効化されたか否かが判定される。この機能有効化は、例えば、吸引、ボタンを押すこと、又はタッチセンサとの相互作用等によるものである。デバイスが機能有効化されていないとき、プロセスはステップ５０５の最初に戻る。一方、デバイスが機能有効化された場合、プロセスはステップ５１０に進み、使用者がデバイスを機能有効化している合計時間を測定するためにタイマがスタートされる。その直後に、ステップ５１５にて、制御ユニットは電力を気化器（ヒータ３６５等）に供給させる。これにより、気化器が作動され、使用者による吸引のためにカトマイザ３０の液体が気化される。

次いで、プロセスはステップ５２０に進み、そこでデバイスが使用者によってまだ機能有効化されているか否か、すなわち、使用者がまだ吸引しているか、ボタンを押しているか、又はタッチセンサと相互作用しているかが判定される。ステップ５２０において、デバイスがまだ機能有効化されていると判定された場合、プロセスはステップ５２５に進む。ステップ５２５において、制御ユニットは、現時点での時間長を第１の期間（すなわち、制御ユニットが気化器に電力を供給する想定パフ持続時間よりも短い期間）と比較する。現時点での時間長が第１の期間よりも短い場合、システムはステップ５１５に戻り、気化器に電力を供給し続ける。ループはステップ５１５、５２０及び５２５によって形成され、このループは、ステップ５２０で使用者がデバイスを停止させることによって、又は、ステップ５２５で機能有効化の期間が第１の期間を超えた場合にのみ解除することができる。使用者がデバイスを停止させた場合、システムはステップ５３０に進み、気化器への電力供給を直ちに停止する。或いは、機能有効化の期間が第１の期間を超える場合、システムはステップ５４０に進み、気化器への電力の供給を直ちに停止する。

ステップ５３０の後、制御ユニットは、ステップ５３５にてタイマを直ちに停止することができ、その結果、測定された時間はデバイスが機能有効化されていた時間長に対応するものとなる。或いは、ステップ５４０の後、気化器への電力の供給は停止したが、使用者はまだデバイスを機能有効化している、すなわちまだパフ（１回の吸引）をしていることがある。そのため、ステップ５４５では、使用者はデバイスの機能有効化を停止したかどうかを継続的に照会する。使用者が停止すると、システムはステップ５３５に進み、タイマが停止し、その結果、測定された時間はデバイスが機能有効化されていた時間長に対応するものとなる。ステップ５５０において、制御ユニットは、最新のパフ持続時間を想定パフ持続時間の分析に組み込み、使用者の次の想定パフ持続時間を推定する。次のステップ５６０でプロセスは終了し、デバイスをステップ５００に戻し、次の使用者による機能有効化の準備状態とする。なお、図５は、タイマ５１０を開始し、気化器５１５に電力を供給するステップが順次実行されることを示しているが、実際には、これらは並行して実行できることに留意されたい。

一実施形態では、第１の期間は、使用者の想定パフ持続時間よりも０．３秒短い。０．３秒は、使用者がヒータのスイッチが時期尚早にオフになったことを検出できないしきい値の時間を表すと想定される。例として、想定パフ持続時間が３秒であるとした場合、第１の期間は２．７秒になる。使用者が２．９秒間作動（機能有効化）ボタンを押すと、０．２秒間のエネルギーが節約される。その短い時間長とヒータの熱慣性を考慮すると、この時間内に気化した液体は吸引され、電力は浪費されない。さらに、ヒータの温度が低下するにつれて気化する液体が少なくなるため、使用者が吸引を停止すると、デバイスの内壁面に凝縮する追加の気化は少なくなる。

このように、図５から、使用者が想定パフ持続時間よりもはるかに短い時間の後に早めにパフを停止しない限り、使用者の想定パフ持続時間よりもわずかに短い期間、気化器に電力が供給されることが分かる。一般的には、使用者が質の低下に気付くことがないように、必要な限り、気化器は機能有効化されたまま、ひいては液体を気化したままとする。このメカニズムは使用者から隠されているため、使用者はデバイスの使用に関連する特定の取扱い（例えば、パフを終了する前にボタン２６５を早く離してデバイスを停止させる）を練習する必要はない。代わりに、この機能はデバイスに固有であり、より直感的な操作体験をもたらす。

しかしながら、図５で詳述する実施形態には、いくつかの状況において、満足いかないユーザエクスペリエンスをもたらす可能性がある。実際の使用者のパフ持続時間が使用者の推定（想定）パフ持続時間を大幅に超える場合、使用者はパフの最終段階で性能の大幅な低下に気付く可能性がある。この問題を克服するために、デバイスのいくつかの実施形態は、想定よりも長いパフに応じて、第２の期間、気化器への電力供給を再開するようにさらに構成される。

図６は、本発明のいくつかの実施形態による電子蒸気供給システムの動作を制御するための制御ユニットによって実行されるプロセスを示すフローチャートであり、そのシステムでは、想定よりも長いパフに応じて気化器への電力の供給を再開するようにさらに構成されている。

プロセスはステップ６００から開始する。ステップ６０５で、デバイスが使用者によって機能有効化（例えば、吸引、ボタン押下、又はタッチセンサとの相互作用等による）が行われたか否かが判定される。デバイスが機能有効化されていないとき、プロセスはステップ６０５の最初に戻る。一方、デバイスが機能有効化された場合、プロセスはステップ６１０に進み、使用者がデバイスを機能有効化している合計時間を測定するためにタイマがスタートされる。その直後に、ステップ６１５にて、制御ユニットは電力を気化器（ヒータ３６５等）に供給させる。これにより、気化器が作動され、使用者による吸引のためにカトマイザ３０の液体が気化される。

次いで、プロセスはステップ６２０に進み、そこでデバイスが使用者によってまだ機能有効化されているか否かが判定される。ステップ６２０において、デバイスがまだ機能有効化されていると判定された場合、プロセスはステップ６２５に進む。ステップ６２５において、制御ユニットは、現時点で時間長を第１の期間（すなわち、制御ユニットが気化器に電力を供給する想定パフ持続時間よりも短い期間）と比較する。現時点の時間長が第１の期間よりも短い場合、システムはステップ６１５に戻り、気化器に電力を供給し続ける。ループは、ステップ６１５、６２０及び６２５によって形成され、このループは、ステップ６２０で使用者がデバイスを停止させることによって、又は、ステップ６２５で機能有効化の期間が第１の期間を超えた場合にのみ、解除することができる。使用者がデバイスを停止させた場合、システムはステップ６３０に進み、気化器への電力供給を直ちに停止する。或いは、機能有効化の期間が第１の期間を超える場合、システムはステップ６４０に進み、気化器への電力の供給を直ちに停止する。

ステップ６３０の後、制御ユニットは、ステップ６３５でタイマを直ちに停止することができ、その結果、測定された時間は、デバイスが機能有効化されていた時間長に対応するものとなる。或いは、ステップ６４０の後、気化器への電力の供給は停止したが、使用者はまだ装置を機能有効化している、すなわちまだパフをしていることがある。そのため、ステップ６４５では、使用者がデバイスの機能有効化を停止したかどうかを照会する。使用者がデバイスを機能有効化していない場合、制御ユニットはステップ６３５に進み、タイマを停止し、その結果、測定された時間はデバイスが機能有効化されていた時間長に対応するものとなる。使用者がまだデバイスを機能有効化している場合、制御ユニットはステップ６５０に進み、制御ユニットは現時点の時間長が想定パフ持続時間よりも長いか否かを照会する。現時点の時間長が長くない場合、システムはステップ６４５にループバックする。しかしながら、現時点の時間長がより長い場合、システムはステップ６５５に進み、制御ユニットは気化器への電力の供給を再開する。ステップ６６０において、システムは、使用者がデバイスの機能有効化を停止したか否かを継続的に紹介する。答えがノーである場合、システムはステップ６６５に進み、制御ユニットは気化器への電力の供給を停止する。次に、制御ユニットはステップ６３５に進み、タイマを停止し、その結果、測定された時間は、デバイスが使用者によって機能有効化された時間長に対応するものとなる。ステップ６７０において、制御ユニットは、最新のパフ持続時間を想定パフ持続時間の分析に組み込み、次のパフ持続時間を推定する。次のステップ６８０はプロセスは終了し、デバイスをステップ６００に戻し、次の使用者の機能有効化の準備状態とする。

様々な実施形態において、ヒータの電力管理に色々な手法を採用することが可能である。図６の実施形態は、想定パフ持続時間よりもわずかに短い第１の期間にわたってヒータに電力を供給し、その後、デバイスの使用者による機能有効化が想定パフ持続時間を超える場合、第２の期間にヒータへの電力供給を再開する。一実施形態では、第２の期間、より低い電力レベルでヒータへの電力供給を再開することが有利であり、それにより、使用者がデバイスを停止した後にも継続する気化段階を低減することができる。別の実施形態では、第２の期間中に電力が繰り返しパルス化され、その間、使用者がデバイスを機能有効化し続けることができる。同等の期間、パルスによって供給される総合的なエネルギーは、第１の期間の電力レベルによって供給される総合的なエネルギーよりも大幅に少なくなる。これらの実施形態のいずれにおいても、エネルギー使用量が削減され、バッテリーごとに得られるパフ数が増加するとともに、デバイスの性能が著しく低下しないことが保証される。さらに、継続する気化段階の長さを短くすることにより、デバイスの内壁面での蒸気の凝縮が少なくなる。特定の実施形態では、制御ユニットは、第１の期間の後にヒータへの電力供給を完全に停止せず、代わりに、ヒータへの電力のパルス化を直ちに開始するか、又は第２の期間に低電力でヒータに直ちに電力供給することとしてもよい。ヒータの熱慣性はゆっくりと減少する。しかし、これはヒータの電源がオフになった場合ほどは迅速ではないため、使用者が想定より長い期間デバイスを機能有効化した場合、性能の低下に気付く可能性は低くなる。

前述したように、いくつかの実施形態では、手動式の機能有効化デバイス２６５の実装を採用する場合がある。手動式機能有効化デバイスは、液体を気化させるために制御ユニットをして気化器に電力を供給させるために、使用者によって機能有効化をすることができる。これらの実施形態では、手動式機能有効化デバイスの使用者による機能有効化は、デバイスの使用者による機能有効化を容易にし、それにより、例えば図５及び図６で説明したプロセスを開始する。手動式機能有効化デバイス２６５は、例えば、物理的なボタン又はスイッチであってもよく、又は使用者が触れるだけで起動されるタッチセンサ（抵抗性又は容量性タッチセンサ等）であってもよい。加えて、手動式機能有効化デバイス２６５を作動及び停止する方法は、様々な異なる手法をとることもできる。例えば、いくつかの場合において、手動式機能有効化デバイスは、ボタン２６５が押された又は触れられた後、所定の期間動作され、その後に手動式機能有効化デバイスは停止される。このような実施形態は、使用者が気化器への電力供給を完全に（直接）制御することはできないが、使用者が手動式機能有効化デバイスを機能停止することを確実にするのに役立つ。

いくつかの実施形態では、手動式機能有効化デバイス２６５は、使用者によるボタンの最初の押下によって起動され、その後、使用者によるボタンの２回目の（引き続きの）押下によって起動解除されるボタンを含む。言い換えるならば、ボタンを交互に押すと、手動式機能有効化デバイスが機能有効化された状態（アクティブ状態）になり、機能無効化された状態（非アクティブ状態）になる。第１の押下と第２の押下との間の期間中、マイクロコントローラは手動式機能有効化デバイス２６５が動作していると見なす。この方法には、機能有効化の期間を使用者が直接制御できるという利点があるが、使用者が２回目の押下を忘れたり無視したりした場合、手動式機能有効化デバイスは動作した状態のままになる。別の例では、手動式機能有効化デバイス２６５は、ボタンが使用者によって連続的に押されている限り動作していると見なされる。この方法でも、使用者は気化器を動作させる時間を制御できる。さらに、使用者がｅシガレットの使用を終了したときにボタン２６５の押下を停止するのは自然であるため、手動式機能有効化デバイスが意図せず動作状態のままになることはほとんどない。

手動式機能有効化デバイス２６５がタッチセンサを備える場合、同様の方法を採用することもできる。すなわち、一例では、手動式機能有効化デバイス２６５は、使用者によるタッチセンサの１回目のタッチ後にアクティブ状態になると見なされ、その後、使用者によるタッチセンサの２回目のタッチ後に非アクティブ状態になると見なされる。１回目と２回目のタッチの間の期間中、手動式機能有効化デバイス２６５はアクティブ状態にあると見なされる。別の例において、手動式機能有効化デバイス２６５は、タッチセンサが使用者によって継続的にタッチされている限りアクティブ状態にあると見なされる。

別の例では、手動式機能有効化デバイス２６５がスライド可能又は回転可能なスイッチ等の手動スイッチを含む場合、手動式機能有効化デバイス２６５は、スイッチが「オン」位置にされると動作し、スイッチが「オフ」位置にされと動作解除される。そのような実施形態では、手動式機能有効化デバイスを動作させるために使用者がスイッチを「オン」位置に継続的に保持しなければならないように、スイッチを「オフ」位置に向けて付勢させることができる。この場合、使用者がスイッチを「オン」位置に保持するのを止めると、スイッチは自動的に（「ばね」又は他の弾力性のある付勢機構等の影響下で）「オフ」位置に戻される。これにより、スイッチを意図せずに「オン」（アクティブ）位置に保持することが難しくなるだけでなく、ｅシガレットを吸引した後に使用者が手動でスイッチを「オフ」に戻す必要がないため、使用者にとっても扱い易いものとなる。

手動式機能有効化デバイス２６５は、ボタン、タッチセンサ、スイッチ、又は他の適切なデバイスである場合でも、一般に、使用者がｅシガレット１０を吸引するようにｅシガレット１０を保持しているときに使用者がそれに容易にアクセスできるように配置される。例えば、（従来の可燃性タバコの場合のように）使用者はその近位側（口側）端部により近い位置でｅシガレットを保持する傾向が高いので、手動式機能有効化デバイス２６５は、ｅシガレットの遠位側（キャップ側）端部端よりもｅシガレットの近位側（口側）端部にややより近くに配置されるとよい。したがって、図１に示す例では、ボタン２６５は（カートリッジ３０が使い捨てであるため）本体部分２５上に配置されているが、マウスピースに最も近い端部に位置している。ｅシガレットを使用者によって保持されている間、ボタンは簡便に動作させること（押すこと、移動させること、又はタッチすること）ができる。手動式機能有効化デバイスは、デバイス及びその結果として気化器の動作に関連して詳細に説明されているが、多くの実施形態では、付加的な手動式機能有効化デバイスによって補助機能、例えばオン／オフ又はロックスイッチをもたらしてもよいことは理解されよう。

代替の実施形態では、使用者がデバイスを機能有効化し、デバイスを吸うことにより液体を気化させるために制御ユニットに気化器に電力を供給させるように、デバイスに空気流センサを実装してもよい。これらの実施形態では、使用者が空気流センサを動作させることによって、デバイスの使用者による機能有効化が容易になり、それにより、例えば図５及び図６で説明したプロセスが開始される。本体２０は、空気入口から空気出口へ（気化器へ）の本体２０を通る空気経路内に又はそれに隣接して配置されたセンサユニット２１５を含む。センサユニット２１５は、圧力降下センサ及び温度センサ（これも空気経路内又はこの空気経路に隣接する位置）を含んでもよい。しかしながら、センサユニット２１５は、温度センサなしとし、圧力降下センサだけを含んでもよく、又は（圧力降下ではなく）空気流を直接測定する空気流モニタを含むものとしてもよいことは理解されよう。したがって、使用者がｅシガレットのマウスピースを通して吸引すると、制御ユニットは圧力降下センサからの情報に基づいてそのような吸引を検出する。吸引の検出に応答して、ＣＰＵはヒータに電力を供給し、これにより、使用者による吸引のためにウィックからのニコチンを加熱して気化する。

したがって、「機能有効化（アクティブ化）」と「機能無効化（非アクティブ化）」は、別子の行為（ボタンを押す、スイッチをオンにしてからオフにする等）、又は単一の行為の開始と停止（吸入、ボタンを押す、又はタッチセンサとの相互作用）と等しく考えることができる。

有利なことに、上述した実施形態は、各パフ中にヒータに供給されるエネルギーを減らすように働く。そのため、これにより、所定のバッテリー容量のパフの回数が増加する可能性があり、或いは、デバイスのバッテリー容量を削減する機会が与えられる可能性がある。継続的な気化段階の長さの短縮により、デバイスの内壁面への不要な凝縮がさらに減少し、所定量の液体に対するパフ回数が改善され、デバイス内での空気の流れがない場合にヒータがオンしているときに発生するカルボニルの蓄積を軽減するのに役立ち得る。

このように、電子蒸気供給システムについて説明したが、この電子蒸気供給システムは、使用者による吸引のために液体を気化するための気化器と、使用者がデバイスを機能有効化したことに応答して液体を気化させるために気化器に電力を供給する電源と、ｉ）使用者の想定機能有効化持続時間を推定するように、またｉｉ）使用者の機能有効化持続時間よりも短い期間、気化器に電力を供給するように構成された制御ユニットとを備える。このシステムの様々な変形態様については、本書において概説として同様に説明してある。同様に、使用者による吸引のために液体を気化するための気化器を含む電子蒸気供給システムを動作させる方法についても説明したが、その電子蒸気供給システムは、使用者がデバイスを機能有効化したことに応答して液体を気化させるために気化器に電力を供給するための電源を備える。そして、この方法は、ｉ）制御ユニットに使用者の想定機能有効化持続時間を推定させることと、ｉｉ）使用者の機能有効化持続時間よりも短い期間、制御ユニットをして気化器に電力を供給させることとを含む。この方法の様々な変形態様についても、本書において概説として同様に説明してある。

上述した実施形態は、いくつかの特定の例示的なエアロゾル供給システムに焦点を当てているが、他の技術を使用するエアロゾル供給システムにも同じ原理を適用できることは理解されよう。すなわち、エアロゾル供給システムの様々な形態が機能する特定の態様は、本書で説明した例に存する原理には重要ではない。

様々な問題に対処し、技術を進歩させるために、本開示は、特許請求の範囲に記載された発明が実施され得る様々な実施形態を例として示す。本開示の利点や特徴は、実施形態の単なる代表的な例にすぎず、網羅的でもなく排他的でもない。それらは、特許請求の範囲に記載された発明を理解し教示するためにのみ提示されたものである。本開示の利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び／又は他の態様は、特許請求の範囲によって特定される本開示の制限又は特許請求の範囲と同等の制限と見なされるべきではないこと、及び、特許請求の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用可能であり、変形態様がなされ得ることを理解されたい。様々な実施形態は、本書で詳細に説明したもの以外の、開示された要素、構成、特徴、部品、ステップ、手段等の適切な組合せを適切に含み、それらのみから構成され、或いは実質的にそれらから構成されてもよい。したがって、従属請求項の特徴は、特許請求の範囲で明確に特定したもの以外で、独立請求項の特徴と組み合わされ得ることも理解されよう。さらに、本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性のある他の発明を含むことができる。

Claims (18)

1. 電子蒸気供給システムであって、
   当該電子蒸気供給システムの使用者による吸引のために液体を気化するための気化器と、
   使用者がデバイスを機能有効化したことに応答して前記液体を気化するために前記気化器に電力を供給する電源と、
   ｉ）使用者の想定機能有効化持続時間を推定するように構成されるとともに、
   ｉｉ）推定された使用者の想定機能有効化持続時間よりも短い期間、前記気化器に電力を供給させるように構成された制御ユニットと
   を備える、電子蒸気供給システム。
2. 前記デバイスの使用者による機能有効化が、
   ｉ．当該電子蒸気供給システムを通しての吸引
   ｉｉ．ボタンの押下、及び
   ｉｉｉ．タッチセンサとの相互作用
   よりなる群から選択された一つによる、請求項１に記載の電子蒸気供給システム。
3. 前記期間が、推定された使用者の想定機能有効化持続時間よりも０．０５秒〜０．５秒だけ短い、請求項２に記載の電子蒸気供給システム。
4. 前記期間が、推定された使用者の想定機能有効化持続時間よりも０．３秒だけ短い、請求項３に記載の電子蒸気供給システム。
5. 前記制御ユニットがＣＰＵを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
6. 前記制御ユニットが、使用者の想定機能有効化持続時間を学習するために機械学習ソフトウェアを用いている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
7. 前記制御ユニットが、
   ｉ）特定の使用者による先行する機能有効化の所定の回数における機能有効化持続時間を測定し、
   ｉｉ）前記測定に基づいて前記使用者の平均機能有効化持続時間を計算する
   ことによって、使用者の想定機能有効化持続時間を学習する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
8. 前記使用者の平均機能有効化持続時間が、
   ｉ．最後の１００回の機能有効化まで、及び
   ｉｉ．最後の１０回の機能有効化まで
   よりなる群から選択された一つを用いて計算される、請求項７に記載の電子蒸気供給システム。
9. 前記制御ユニットはさらに、使用者が前記使用者の想定機能有効化持続時間を越える期間、前記デバイスを機能有効化した場合に、第２の期間、前記気化器に電力を供給させることを再開させるよう構成されており、前記第２の期間が、前記デバイスの機能有効化を停止した時に終了する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
10. 前記制御ユニットが、前記第２の期間、低レベルで電力を供給する、請求項９に記載の電子蒸気供給システム。
11. 前記制御ユニットが、前記第２の期間、パルス電力を供給する、請求項９に記載の電子蒸気供給システム。
12. 前記制御ユニットがさらに、第１の期間が終了した直後に、第２の期間、前記気化器に電力を低電力レベルで供給させるよう構成されており、前記第２の期間が、使用者が前記デバイスの機能有効化を停止した時に終了する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
13. 前記制御ユニットがさらに、第１の期間が終了した直後に、第２の期間前記気化器にパルス状で電力を供給させるよう構成されており、前記第２の期間が、使用者が前記デバイスの機能有効化を停止した時に終了する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
14. 使用者による吸引の結果として当該電子蒸気供給システムを通る空気流を検出するセンサをさらに備え、
    前記センサは、使用者が前記デバイスを機能有効化するための手段を提供する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
15. 使用者が前記デバイスを機能有効化するための手段を提供する手動式機能有効化デバイスをさらに備え、
    前記手動式機能有効化デバイスが、
    ｉ．ボタン、及び
    ｉｉ．タッチセンサ
    よりなる群から選択された一つを備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
16. 前記気化器が、使用者による吸引のために前記液体を加熱して気化するよう前記電源から電力が供給されるヒータである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
17. 前記液体がニコチンを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の電子蒸気供給システム。
18. 電子蒸気供給システムを動作させる方法であって、
    前記電子蒸気供給システムが、該電子蒸気供給システムの使用者による吸引のために液体を気化するための気化器を備えるとともに、使用者がデバイスを機能有効化したことに応答して前記液体を気化させるために前記気化器に電力を供給するための電源を備え、
    当該方法が、
    ｉ）制御ユニットに使用者の想定機能有効化持続時間を推定させることと、
    ｉｉ）推定された使用者の想定機能有効化持続時間よりも短い期間、制御ユニットをして前記気化器に電力を供給させることと
    を含む、方法。

Images