JP2023520148A - カートリッジ認識のための共振回路を有するエアロゾル発生システム - Google Patents

Abstract

エアロゾル形成基体を含むカートリッジ（１００）と、共振回路（１５５）と、エアロゾル発生装置（２００）とを備えるエアロゾル発生システム。カートリッジ（１００）は共振回路（１５５）の少なくとも一部分を備え、共振回路（１５５）は所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、所定の共振周波数はカートリッジ（１００）の識別性と関連付けられている。エアロゾル発生装置（２００）は、カートリッジ（１００）を取り外し可能に受容するように構成されたハウジング（２０２）と、カートリッジ（１００）に電力を供給するための電源（２１０）と、制御回路（２２０）とを含む。制御回路（２００）は、カートリッジ（１００）がエアロゾル発生装置（２００）によって受容されている時に共振回路（１５５）の共振周波数を決定するように、かつ決定された共振周波数に基づいてカートリッジ（１００）を識別するように構成されたコントローラ（２３０）を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、カートリッジを備えるエアロゾル発生システムに関する。特に本開示は、カートリッジまたはその内容物を識別するために使用することができる共振回路を備えるエアロゾル発生システムに関する。本開示はまた、エアロゾル発生装置とともに使用するカートリッジと、カートリッジとともに使用するエアロゾル発生装置とにも関する。

手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生システムは、装置および取り外し可能なカートリッジを備えるモジュール式構造を有することができる。知られているエアロゾル発生システムにおいて、装置は典型的に、電池および制御電子機器を備え、またカートリッジは、液体エアロゾル形成基体の供給を保持する液体貯蔵部分と電気ヒーターとを備える。ヒーターは典型的に、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分からヒーターに移送する細長い芯の周りに巻かれたワイヤのコイルを備える。電流はワイヤのコイルを通過してヒーターを加熱し、それによって液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生することができる。またカートリッジは概して、マウスピースを備え、このマウスピースを通してユーザーはエアロゾルを自身の口の中に引き出してもよい。

カートリッジは典型的に交換可能であり、また組成、風味、強度、または他の特性において著しく異なっていてもよい様々なエアロゾル形成基体を含むことができる。ユーザーはカートリッジを自由自在に交換することができる。しかしながら、ある特定のエアロゾル形成基体をエアロゾル化するために、またはある特定のユーザー体験を作るために必要とされる条件は、カートリッジごとに異なる場合がある。特に、特定のカートリッジのために必要とされる加熱プロファイルは、エアロゾル形成基体の特性に依存してもよい。

従って、エアロゾル発生装置が、異なるエアロゾル形成基体を含有する複数のカートリッジから最適なエアロゾルを発生することができるように、カートリッジを自動的に識別する手段を提供することが望ましいことになる。

本開示中の一実施例によると、エアロゾル発生システムが提供されている。エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基体を含むカートリッジを備えてもよい。エアロゾル発生システムはまた、共振回路を備えてもよく、カートリッジは共振回路の少なくとも一部分を備え、共振回路は、所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、また所定の共振周波数は、前記カートリッジの識別性と関連付けられている。エアロゾル発生システムは、カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングと、カートリッジに電力を供給するための電源と、制御回路とを含むエアロゾル発生装置をさらに備えてもよい。制御回路は、カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時に共振回路の共振周波数を決定するように、かつ決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するように構成された、コントローラを備えてもよい。

本明細書で使用される「共振回路」という用語は、共振または共振挙動を呈する電気回路を指す。すなわち、共振回路は、他の周波数よりも、その共振周波数と呼ばれるある特定の周波数にて、より大きい振幅で自然に振動する。

有利なことに、エアロゾル発生システムに共振回路を提供することと、システムのカートリッジ内に共振回路の少なくとも一部分を提供することと、共振回路が所定の共振周波数にて共振するように構成することとによって、システムのエアロゾル発生装置は、共振回路の共振周波数を決定することによって、カートリッジ、またはカートリッジ内に含有されたエアロゾル形成基体を明確に識別することができる。言い換えれば、共振周波数は、カートリッジの識別特徴として働く。その結果、異なるエアロゾル形成基体を有するカートリッジ用に異なる共振回路（異なる所定の共振周波数を有する）を中に設計することができるエアロゾル発生システムを設計することができ、またエアロゾル発生装置は、エアロゾル発生装置によって受容されたカートリッジを識別するために、共振回路の決定された共振周波数を使用することができる。受容されたカートリッジがエアロゾル発生装置によって識別されると、エアロゾル発生装置は、カートリッジ内に包含されたエアロゾル形成基体にとって適切な加熱プロファイルを適用することができる。

有利なことに、共振回路は、比較的に少数の安価な電気構成要素から構築されることができ、従って共振回路は、カートリッジを識別する、単純かつコスト効果の高いやり方となる。

共振回路は、任意の適切な数の構成要素を備えてもよい。好ましくは、共振回路は、三つ以下の構成要素を備えてもよい。共振回路は、二つ以下の構成要素を備えてもよい。共振回路内の構成要素の数を低減することは、回路の複雑さおよびコストを低減し、また回路のサイズも低減し、すなわち回路は、より少ないプリント基板の面積しか必要としない。

共振回路を使用してカートリッジを識別するさらなる利点は、共振回路を偽造防止手段として使用することができることである。ユーザーが、共振回路を有しない、または予想される所定の共振周波数と異なる共振周波数を有する共振回路を有するエアロゾル発生装置を、認定されていないカートリッジに接続する場合、エアロゾル発生装置は、カートリッジを認定されていないものとして、または偽造の可能性のあるものとして識別することができ、またユーザーに警告するか、または装置の動作を遮断することができる場合がある。

他の識別手段ではなく、共振回路を使用してカートリッジを識別するさらなる利点は、カートリッジが、エアロゾル発生装置との電気的接続のために二つの電気接点しか備えなくてもよいことが可能であることである。二つの電気接点は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーターへの電力の供給と、カートリッジの識別のための共振回路への入力信号の提供（および共振回路からの出力信号の受信）との両方に使用されてもよい。

共振回路は、コンデンサおよびインダクタ（いわゆるＬＣ回路）を備えてもよい。これは最も単純なタイプの共振回路であり、二つの構成要素のみで実装されることができる。

インダクタおよびコンデンサを備える共振回路の場合、共振は、共振周波数にて交流または振動の入力交流信号を回路が受信する（またはその信号によって回路が駆動される）時に生じる。共振周波数は、共振回路の誘導性リアクタンスおよび容量性リアクタンスの大きさが等しい周波数である。共振回路の共振周波数は、式（１）によって決定されることができる。

（１）
式中、ｆ₀は共振周波数、Ｌはインダクタのインダクタンス、Ｃはコンデンサのキャパシタンスである。

共振回路のコンデンサおよびインダクタは、直列に接続されてもよい。

共振回路のコンデンサおよびインダクタは、並列に接続されてもよい。

直列ＬＣ回路と並列ＬＣ回路の両方において、共振は、容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスが等しい大きさであるが、逆相である時に生じ、これによって二つのリアクタンスは相互に相殺する。従って、コンデンサおよびインダクタの直列配設が共振する時、共振回路のインピーダンスは最小であり、コンデンサおよびインダクタの並列配置が共振する時、共振回路のインピーダンスは最大である。

好ましい実施形態において、カートリッジは、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターを備える。

一部の好ましい実施形態において、共振回路および電気ヒーターは並列に接続されている。一部の特に好ましい実施形態において、共振回路のコンデンサおよびインダクタは直列に配設されていて、また共振回路および電気ヒーターは並列に接続されている。

有利なことに、共振回路のコンデンサおよびインダクタが直列に配設されていて、かつ共振回路および電気ヒーターが並列に接続されていて、かつ直流（ＤＣ）電圧がヒーターを加熱するためにカートリッジに印加される場合、コンデンサはＤＣ電圧を遮断し、また共振回路は、いかなる直流電流も共振回路を通して流れないように、開回路として効果的に働く。その代わりに、直流電流はヒーターのみを通して流れ、従って加熱中、共振回路内のエネルギー損失は最小化される。

一部の好ましい実施形態において、共振回路は電気ヒーターを備える。

一部の特に好ましい実施形態において、電気ヒーターは共振回路のインダクタを備える。共振回路は、電気ヒーターおよびコンデンサを備えてもよい。共振回路は、電気ヒーターおよび並列に接続されたコンデンサを備えることが好ましい。

有利なことに、共振回路内に電気ヒーターを含むことは、共振回路を単純化し、エアロゾル発生システム（特にカートリッジ）に必要とされる構成要素の数を低減する場合がある。これは、エアロゾル発生システムの材料および製造コストを低減する場合がある。有利なことに、電気ヒーターとコンデンサが並列に接続されていて、かつ直流（ＤＣ）電圧がヒーターを加熱するためにカートリッジに印加される場合、コンデンサは、いかなる直流電流もコンデンサを通って流れないように、ＤＣ電圧を遮断する。その代わりに、直流電流はヒーターのみを通して流れ、従って加熱中、共振回路内のエネルギー損失は最小化される。

共振回路が電気ヒーターを備える場合、電気ヒーターは、インダクタンスを有するコイルを備えることが好ましい。これらの実施形態において、共振回路の共振周波数は、ヒーターコイルのインダクタンスを変化させることによって変化してもよい。ヒーターコイルのインダクタンスは、ヒーターコイルの幾何学的特性を変化させることによって変化してもよい。特に、ヒーターコイルのインダクタンスは、ヒーターコイルの巻数を変化させることによって変化してもよい。有利なことに、特定のエアロゾル形成基体を含有する特定のカートリッジには、特定の数の巻数を有するヒーターコイルが提供されてもよく、コイルの特定の数の巻線からもたらされるコイルヒーターの特定のインダクタンスに起因して、特定かつ識別可能な共振周波数を有する特定のエアロゾル形成基体を含有する各カートリッジがもたらされる。

共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスを変化させることによって決定されてもよい。この状況において、インダクタのインダクタンスは一定であってもよい。インダクタのインダクタンスは、１マイクロヘンリー（μＨ）に設定されてもよいものの、所定の共振周波数を達成するために、任意の適切なインダクタンス値を使用してもよい。コンデンサのキャパシタンスは、異なるキャパシタンス値を有するコンデンサを使用することによって変化してもよい。有利なことに、コンデンサのキャパシタンスを変化させることは単に、特定の共振回路の単一の構成要素を変えることを伴うに過ぎない。所定の共振周波数を達成するために適切なキャパシタンス値を有する任意のコンデンサが使用されてもよい。コンデンサのキャパシタンスは、約０．１ナノファラド（ｎＦ）～約２００ｎＦの範囲内であってもよい。コンデンサのキャパシタンスは、広範な標準的なコンデンサ値を使用することによって変化してもよい。例えば、０．２７ｎＦ、０．３９ｎＦ、０．５６ｎＦ、０．８２ｎＦ、１．２ｎＦ、１．８ｎＦ、２．７ｎＦ、３．９ｎＦ、５．６ｎＦ、および８．２ｎＦのコンデンサ値が使用されてもよい。

共振回路の所定の共振周波数は、インダクタのインダクタンスを変化させることによって決定されてもよい。この状況において、コンデンサのキャパシタンスは一定であってもよい。コンデンサのキャパシタンスは、約１０ナノファラドに設定されてもよいものの、所定の共振周波数を達成するために、任意の適切なキャパシタンス値を使用してもよい。インダクタのインダクタンスは、異なるインダクタンス値を有するインダクタを使用することによって変化してもよい。有利なことに、コンデンサのキャパシタンスを変化させることは単に、特定の共振回路の単一の構成要素を変えることを伴うに過ぎない。所定の共振周波数を達成するために適切なインダクタンス値を有する任意のインダクタが使用されてもよい。インダクタのインダクタンスは、約１ナノヘンリー（ｎＨ）～約１０マイクロヘンリー（μＨ）の範囲内であってもよい。

共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスとインダクタのインダクタンスの両方を変化させることによって決定されてもよい。所定の共振周波数を達成するために、キャパシタンス値およびインダクタンス値の任意の適切な組み合わせが使用されてもよい。

所定の共振周波数は、約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～約１００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内であってもよい。所定の共振周波数は、約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～約５０メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内であってもよい。

共振回路は、並列に配設された複数のコンデンサを備えてもよい。

共振回路は、プリント基板（ＰＣＢ）上に配設されてもよい。カートリッジが電気ヒーターを備え、かつ電気ヒーターが共振回路の一部でない場合、共振回路は、その独自の別個のＰＣＢ上に配設されてもよい。これは、共振回路がカートリッジの別個のモジュール式部品として製造され、スタンドアローン型の識別または偽造防止装置として機能することを可能にする。共振回路を比較的に少ない構成要素を使用して実装することができると仮定すると、より少ないＰＣＢ面積しか必要とせず、これによってＰＣＢを手持ち式エアロゾル発生装置のカートリッジ内に簡単に嵌合することができる。

一部の実施形態において、インダクタは導電性トラックとしてＰＣＢ上に直接形成されている。これは、ＰＣＢの製造中に簡単に作製されることができ、また共振回路のために必要とされる構成要素の数を低減する。

上述の通り、共振回路は、電気ヒーターと並列に接続されたコンデンサを備えてもよい。一部のこれらの実施形態において、共振回路は、共振を生成するために、共振回路の寄生インダクタンスをコンデンサのキャパシタンスと組み合わせて使用するように構成されてもよい。特に、共振回路は電気ヒーターを備え、また電気ヒーターがコイルを備えない場合、共振回路は、共振を生成するために、共振回路の寄生インダクタンスをコンデンサのキャパシタンスと組み合わせて使用するように構成されてもよい。

本明細書で使用される「寄生インダクタンス」という用語は、構成要素の幾何学的形状、構成要素の材料、または構成要素が回路においてどのように使用されるかなどの数多くの要因からもたらされる可能性がある、すべての「実物の」電子構成要素の不可避のインダクタンス効果を指す。例えば、抵抗器は、抵抗に加えて、寄生インダクタンスを有してもよく、またコンデンサは、キャパシタンスに加えて、寄生インダクタンスを有してもよい。上記の「実物の」という用語は、回路で使用される実際の物理的構成要素を、純粋に理論上で存在し、かつ純粋な抵抗、またはいかなる寄生要素も有しない純粋なキャパシタンスなどの単一の意図された特性を有する理想的な構成要素から区別するために使用される。概して、寄生インダクタンスは望ましくないインダクタンス効果である。さらに、その効果は多くの場合、わずかであり、また多くの用途において無視できる。しかしながら、発明者らは驚くべきことに、ある特定の用途において、寄生インダクタンスが利点になりうることを見いだした。

有利なことに、実際のインダクタ構成要素の代わりに共振回路の寄生インダクタンスを使用することによって、共振回路内の構成要素の数を低減することができる。これは回路を単純化し、回路のために必要とされるＰＣＢ面積を低減する。

寄生インダクタンスはしばしば小さいため、寄生インダクタンスが生成する共振周波数は概してより高い。所定の共振周波数は、約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～約１００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内であってもよく、また約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～約５０メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内であってもよい。

共振回路が、共振回路の寄生インダクタンスをコンデンサのキャパシタンスと組み合わせて使用して共振を生成するように構成されうる場合、共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスを変化させることによって決定されてもよい。これは、異なるキャパシタンス値を有するコンデンサを使用することによって達成することができ、かつ異なる共振回路の共振周波数を変更するためには単一の構成要素を変更することを伴うだけである。所定の共振周波数を達成するために適切なキャパシタンス値を有する任意のコンデンサが使用されてもよい。コンデンサのキャパシタンスは、約１ナノファラド（ｎＦ）～約１００ナノファラド（ｎＦ）の範囲内であってもよい。コンデンサのキャパシタンスは、広範な標準的なコンデンサ値を使用することによって変化してもよい。例えば、２．７ｎＦ、３．９ｎＦ、５．６ｎＦ、８．２ｎＦ、１２ｎＦ、１８ｎＦ、２７ｎＦ、３９ｎＦ、５６ｎＦ、および８２ｎＦのコンデンサ値が使用されてもよい。

本開示の別の実施例によると、エアロゾル発生システム用のカートリッジが提供されている。カートリッジはエアロゾル形成基体を含んでもよい。一部の実施形態において、カートリッジは共振回路の一つ以上の構成要素を備えてもよく、カートリッジが受容されるエアロゾル発生装置は、共振回路のその他の構成要素（複数可）を備え、共振回路は所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、また所定の共振周波数はカートリッジの識別性と関連付けられている。一部の実施形態において、カートリッジは共振回路を備え、共振回路は所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、また所定の共振周波数はカートリッジの識別性と関連付けられている。

本明細書で考察されるカートリッジのすべての特徴は、カートリッジに適用、またはこうしたカートリッジを備えるエアロゾル発生システムに適用されてもよい。

本開示の一部の好ましい実施形態において、エアロゾル発生システム用のカートリッジが提供されていて、カートリッジは、エアロゾル形成基体および共振回路を備え、共振回路は所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、また所定の共振周波数はカートリッジの識別性と関連付けられている。

カートリッジはエアロゾル形成基体を含んでもよい。本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体を指す。揮発性化合物はエアロゾル形成基体を加熱することによって放出されてもよい。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を含有することが好ましい。

エアロゾル形成基体は室温にて液体であってもよい。エアロゾル形成基体は、液体構成成分と固体構成成分の両方を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体はニコチンを含んでもよい。ニコチン含有液体エアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスであってもよい。液体エアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、たばこを含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含有するたばこ含有材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。

液体エアロゾル形成基体は一つ以上のエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に高密度の安定したエアロゾルの形成を容易にし、かつシステムの動作温度にて熱分解に対して実質的に抵抗性である任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体の例としては、グリセリンおよびプロピレングリコールが挙げられる。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、これには多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオール、グリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチル、テトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。液体エアロゾル形成基体は、水、溶媒、エタノール、植物抽出物、および天然風味または人工風味を含んでもよい。

液体エアロゾル形成基体は、ニコチンおよび少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンまたはプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンとプロピレングリコールの両方を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、約０．５％～約１０％（例えば、約２％）のニコチン濃度を有してもよい。

一部の好ましい実施形態において、カートリッジはヒーターを備える。特に、カートリッジは電気ヒーターを備えてもよい。

ヒーターは一つ以上の発熱体を備えてもよい。発熱体は任意の適切な形状または幾何学的形状を有してもよい。例えば、発熱体は真っ直ぐであってもよく、またはコイルとして形成されてもよく、またはうねるような、もしくは曲がりくねった形状を有してもよい。発熱体は、加熱ワイヤまたはフィラメント、例えばＮｉ－Ｃｒ（ニッケル－クロム）、白金、タングステン、もしくは合金のワイヤを含んでもよい。

発熱体は、適切な電気特性を有する任意の材料から形成されてもよい。適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料と金属材料とで作製された複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。

適切な合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル含有、コバルト含有、クロム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオビウム含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有、および鉄含有の合金、およびニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄－アルミニウム系合金、ならびに鉄－マンガン－アルミニウム系合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。フィラメントは一つ以上の絶縁体で被覆されていてもよい。導電性フィラメント用の好ましい材料はステンレス鋼および黒鉛であり、ＡＩＳＩ ３０４、３１６、３０４Ｌ、３１６Ｌなどの３００シリーズのステンレス鋼であることがより好ましい。追加的に、導電性発熱体は上記の材料の組み合わせを含んでもよい。実質的に平坦な発熱体の抵抗の制御を改善するために、材料の組み合わせが使用されてもよい。例えば、固有抵抗が高い材料を、固有抵抗が低い材料と組み合わせてもよい。これは、材料のうちの一つが他の観点、例えば価格、機械加工性、またはその他の物理的および化学的パラメータの観点から、より有益である場合に、有利である場合がある。有利なことに、比抵抗が高いヒーターは、電池エネルギーのより効率的な使用を可能にする。

発熱体は流体透過性発熱体であってもよい。流体透過性発熱体は、発熱体の第一の側から第二の側に延びる複数の隙間または開口を備えてもよく、これを通して流体が通ってもよい。

発熱体は、単純な製造を可能にするために実質的に平坦な発熱体を備えてもよい。幾何学的には、「実質的に平坦な」発熱体という用語は、実質的に二次元の位相幾何学的マニホールドの形態である発熱体を指すために使用される。それ故に、実質的に平坦な発熱体は、実質的に三次元でよりも、表面に沿って二次元で延びる。特に、その表面内での二次元の実質的に平坦な発熱体の寸法は、表面に垂直な三次元での寸法の少なくとも５倍である。実質的に平坦な発熱体の例は、二つの実質的に平行な仮想表面間の構造であって、これらの二つの仮想表面間の距離はその表面内の延長よりも実質的に小さい。一部の実施形態において、実質的に平坦な発熱体は平面状である。他の実施形態において、実質的に平坦な発熱体は一つ以上の寸法に沿って湾曲していて、例えばドーム形状またはブリッジ形状を形成する。

発熱体は複数の導電性フィラメントを備えてもよい。「フィラメント」という用語は、二つの電気接点の間に配設された電気的な経路を指すために使用される。フィラメントは恣意的に、幾つかの経路またはフィラメントにそれぞれ枝分かれおよび分岐していてもよく、または幾つかの電気的な経路から一つの経路に合流していてもよい。フィラメントは丸型、正方形型、平坦型、または任意の他の形態の断面を有してもよい。フィラメントは、真っ直ぐな様態または湾曲した様態で配設されてもよい。

発熱体は、例えば相互に平行に配設されたフィラメントのアレイであってもよい。好ましくは、フィラメントはメッシュを形成してもよい。メッシュは織られていてもよく、または不織であってもよい。メッシュは、異なるタイプの織り構造または格子構造を使用して形成されてもよい。別の方法として、導電性発熱体は、フィラメントのアレイまたはフィラメントの織物から成る。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物はまた、液体を保持するその能力によっても特徴付けられる場合がある。

好ましい一実施例において、実質的に平坦な発熱体は、ワイヤメッシュへと形成されたワイヤで構築されてもよい。メッシュは平織の設計を有することが好ましい。発熱体は、メッシュ細片から作製されたワイヤグリルであることが好ましい。

導電性フィラメントはフィラメント間の隙間を画定する場合があり、隙間は１０マイクロメートル～１００マイクロメートルの幅を有してもよい。使用時に気化されることになる液体が隙間の中に引き出されるように、フィラメントは隙間の中で毛細管作用を生じさせることが好ましく、発熱体と液体エアロゾル形成基体の間の接触面積を増大する。

導電性フィラメントは、６０～２４０フィラメント毎センチメートル（±１０パーセント）のサイズのメッシュを形成してもよい。メッシュ密度は、１００～１４０フィラメント毎センチメートル（±１０パーセント）であることが好ましい。メッシュ密度は、およそ１１５フィラメント毎センチメートルであることがより好ましい。隙間の幅は１００マイクロメートル～２５マイクロメートルであってもよく、８０マイクロメートル～７０マイクロメートルであることが好ましく、およそ７４マイクロメートルであることがより好ましい。メッシュの総面積に対する隙間の面積の比であるメッシュの開口面積の割合は、４０パーセント～９０パーセントであってもよく、８５パーセント～８０パーセントであることが好ましく、およそ８２パーセントであることがより好ましい。

導電性フィラメントは８マイクロメートル～１００マイクロメートルの直径を有してもよく、１０マイクロメートル～５０マイクロメートルであることが好ましく、１２マイクロメートル～２５マイクロメートルであることがより好ましく、およそ１６マイクロメートルであることが最も好ましい。フィラメントは丸い断面を有してもよく、または扁平な断面を有してもよい。

導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の面積は小さくてもよく、例えば５０平方ミリメートル以下であってもよく、２５平方ミリメートル以下であることが好ましく、およそ１５平方ミリメートルであることがより好ましい。サイズは、発熱体を手持ち式システムの中に組み込むように選ばれる。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物のサイズ設定を５０平方ミリメートル以下にすることは、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物を加熱するのに必要な総電力量を低減する一方で、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物が液体エアロゾル形成基体に十分に接触していることを依然として確実にする。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物は、例えば長方形であってもよく、また２ミリメートル～１０ミリメートルの長さ、および２ミリメートル～１０ミリメートルの幅を有してもよい。メッシュは、およそ５ミリメートル×３ミリメートルの寸法を有することが好ましい。

フィラメントはワイヤで作製されていることが好ましい。ワイヤは金属で作製されていることがより好ましく、ステンレス鋼で作製されていることが最も好ましい。

発熱体の導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．３オーム～４オームであってもよい。電気抵抗は０．５オーム以上であることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．６オーム～０．８オームであることがより好ましく、約０．６８オームであることが最も好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗率は、いずれの導電性接点部分の電気抵抗率よりも少なくとも１桁大きいことが好ましく、また少なくとも２桁大きいことがより好ましい。これは、発熱体に電流を通過させることによって発生した熱が、導電性フィラメントのメッシュまたはアレイに局在化されることを確実にする。システムが電池によって電力供給される場合、発熱体に対する全体抵抗が低いことは有利である。低抵抗で大電流のシステムは、発熱体に高電力を送達することを可能にする。これは、発熱体が導電性フィラメントを望ましい温度に素早く加熱することを可能にする。

一部の実施形態において、発熱体は、開口のアレイが中に形成された加熱プレートを備えてもよい。開口部は、例えばエッチングまたは機械加工によって形成されてもよい。プレートは、発熱体に関して上述した材料などの、適切な電気特性を有する任意の材料で形成されてもよい。

電気接点部分は、発熱体の対向する両端上に位置付けられてもよい。電気接点部分は、二つの導電性接点パッドを備えてもよい。導電性接点パッドは、発熱体の縁の区域に位置付けられてもよい。好ましくは、少なくとも二つの導電性接点パッドが、発熱体の先端に位置付けられてもよい。導電性接点パッドは、発熱体の導電性フィラメントに直接固定されてもよい。導電性接点パッドは、スズのパッチを備えてもよい。別の方法として、導電性接点パッドは発熱体と一体型であってもよい。

カートリッジは、液体貯蔵区画を備えてもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵区画内に保持されてもよい。

一部の好ましい実施形態において、液体貯蔵区画は、互いに連通する第一の部分および第二の部分を有する。液体貯蔵区画の第一の部分は、液体貯蔵区画の第二の部分に対してヒーターの反対側上にあってもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵区画の第一の部分内に保持されてもよい。

有利なことに、貯蔵区画の第一の部分は、貯蔵区画の第二の部分より大きい。カートリッジは、ユーザーがカートリッジ内で発生したエアロゾルを吸入するために、ユーザーがカートリッジを吸う、またはカートリッジで吸い込むことを可能にするように構成されてもよい。使用時に、カートリッジの口側端開口部は典型的に、ヒーターの上方に位置付けられていて、貯蔵区画の第一の部分は、口側端開口部とヒーターの間に位置付けられている。貯蔵区画の第二の部分よりも大きい貯蔵区画の第一の部分を有することは、使用中に重力の影響下で、液体が貯蔵区画の第一の部分から貯蔵区画の第二の部分に、またヒーターに送達されることを確実にする。

カートリッジは口側端を有してもよく、この口側端を通して、発生したエアロゾルはユーザーによって引き出されることができる。カートリッジは、カートリッジをエアロゾル発生装置に接続するように構成された接続端を有してもよい。

カートリッジの接続端は、エアロゾル発生装置へのカートリッジの電気的接続のための電気接点を備えてもよい。カートリッジは、エアロゾル発生装置へのカートリッジの電気的接続のための任意の適切な数の電気接点を備えてもよい。例えば、カートリッジは、エアロゾル発生装置へのカートリッジの電気的接続のために、二つ、三つ、四つ、五つ、または六つの電気接点を備えてもよい。カートリッジは、エアロゾル発生装置へのカートリッジの電気的接続のために、二つの電気接点のみを備えることが好ましい。

ヒーターが実質的に平坦な発熱体を備える場合、ヒーターの第一の側は口側端に面してもよく、ヒーターの第二の側は接続端に面してもよい。

カートリッジは、空気吸込み口からヒーターの第一の側を通り過ぎ、カートリッジの口側端開口部に至る、囲まれた気流経路または通路を画定してもよい。囲まれた気流通路は、液体貯蔵区画の第一の部分または第二の部分を通過してもよい。一実施形態において、気流経路は液体貯蔵区画の第一の部分と第二の部分の間に延びる。気流通路は液体貯蔵区画の第一の部分を通って延びてもよい。例えば、液体貯蔵区画の第一の部分は環状の断面を有してもよく、ヒーターから口側端部分まで液体貯蔵区画の第一の部分を通して延びる気流通路を有する。別の方法として、気流通路は、ヒーターから液体貯蔵区画の第一の部分に隣接する口側端開口部に延びてもよい。

カートリッジは毛細管材料を含んでもよい。毛細管材料は、液体貯蔵区画をヒーターに流体接続してもよい。毛細管材料の一部分は液体貯蔵部分内に位置付けられてもよく、毛細管材料の一部分は、液体貯蔵部分から出てヒーターに位置付けられてもよい。

ヒーターがコイル発熱体を備える場合、コイル発熱体は、液体貯蔵部分の外に位置付けられた液体貯蔵部分の一部分の周りに巻かれてもよい。

ヒーターが、口側端に面する第一の側と、接続端に面するヒーターの第二の側とを有する実質的に平坦な発熱体を備える場合、カートリッジは、ヒーターの第二の側と接触する毛細管材料を含んでもよい。こうした毛細管材料は、液体エアロゾル形成基体を重力に逆らってヒーターに送達してもよい。使用時にヒーターに到達するために液体エアロゾル形成基体を重力に逆らって移動することを必要とすることによって、液体の大きい液滴が気流通路に入る可能性が低減する。

毛細管材料は、毛細管作用によって材料の一方の端から別の端に液体を移動する能力を有する材料である。毛細管材料は繊維状または海綿体状の構造を有してもよい。毛細管材料は毛細管の束を含むことが好ましい。例えば、毛細管材料は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含んでもよい。繊維または糸は、液体エアロゾル形成基体を発熱体に向かって運ぶために概して整列していてもよい。一部の実施形態において、毛細管材料は海綿体様または発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管材料の構造は複数の小さい穴または管を形成してもよく、これを通して液体エアロゾル形成基体を毛細管作用によって移動することができる。ヒーターが隙間または開口を備える場合、毛細管材料はヒーター内の隙間または開口の中に延びてもよい。ヒーターは、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を隙間または開口の中に引き出してもよい。

毛細管材料は任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例は、海綿体もしくは発泡体材料、繊維もしくは焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属材料もしくはプラスチック材料、繊維質材料、例えば紡糸繊維または押出成形繊維（セルロースアセテート、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンもしくはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）で作製された繊維質材料である。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用によって毛細管媒体を通して液体エアロゾル形成基体を搬送することを可能にする粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、および蒸気圧を含むが、これらに限定されない物理特性を有する。

一部の実施形態において、カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を保持するための保持材料を包含する。保持材料は、液体貯蔵区画内に位置付けられてもよい。液体貯蔵区画が第一の部分および第二の部分を備える場合、保持材料は、液体貯蔵区画の第一の部分、または貯蔵区画の第二の部分、または貯蔵区画の第一の部分と第二の部分の両方の中に位置付けられてもよい。保持材料は発泡体、海綿体、または繊維の収集物であってもよい。保持材料はポリマーまたはコポリマーで形成されてもよい。一実施形態において、保持材料は紡糸ポリマーである。液体エアロゾル形成基体は使用中に、保持材料の中に放出されてもよい。例えば、液体エアロゾル形成基体はカプセル内に提供されてもよい。

カートリッジは保持材料および毛細管材料を備えてもよい。

カートリッジはハウジングを備えてもよい。ハウジングは、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの成形可能プラスチック材料から形成されてもよい。ハウジングは、液体貯蔵区画の一方または両方の部分の壁の一部またはすべてを形成してもよい。ハウジングおよび液体貯蔵区画は一体的に形成されてもよい。別の方法として、液体貯蔵区画はハウジングと別個に形成され、ハウジングに組み立てられてもよい。

本開示の別の実施例によると、共振回路を含むカートリッジとともに使用するエアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングを含んでもよい。エアロゾル発生装置は、カートリッジに電力を供給するための電源を含んでもよい。エアロゾル発生装置は、カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時に共振回路の共振周波数を決定するように、かつ決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するように構成されたコントローラを備える制御回路を備えてもよい。

一部の実施形態において、エアロゾル発生装置は共振回路の一つ以上の構成要素を備えてもよく、エアロゾル発生装置によって受容されたカートリッジは共振回路のその他の構成要素（複数可）を備え、共振回路は所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、また所定の共振周波数はカートリッジの識別性と関連付けられている。

本明細書で考察されるエアロゾル発生装置のすべての特徴は、エアロゾル発生装置に適用、またはこうしたエアロゾル発生装置を備えるエアロゾル発生システムに適用されてもよい。

本開示の一部の好ましい実施形態において、共振回路を含むカートリッジとともに使用するエアロゾル発生装置が提供されていて、エアロゾル発生装置は、カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングと、カートリッジに電力を供給するための電源と、カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時に共振回路の共振周波数を決定するように、かつ決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別する構成されたコントローラを備える制御回路とを備える。

エアロゾル発生装置は制御回路を備える。制御回路はコントローラを備える。コントローラは、カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時に共振回路の共振周波数を決定するように構成されている。コントローラはまた、決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するように構成されている。制御回路は、カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時にコントローラが共振回路の共振周波数を決定し、決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別することを可能にするように、任意の適切な様態で構成されてもよい。

一部の実施形態において、制御回路は、共振回路からの振動信号の振動の持続時間を測定して、共振回路の共振周波数を決定するように構成されてもよい。

一部の実施形態において、制御回路は、共振回路からの振動信号の所定の期間の時間内の振動の数を測定して、共振回路の共振周波数を決定するように構成されてもよい。

一部の好ましい実施形態において、制御回路は、カートリッジの共振回路を有するオシレータを形成するように構成されている。オシレータは、共振回路の所定の共振周波数と等しい周波数を有する振動信号を発生するように構成されている。オシレータは、直流（ＤＣ）電圧源から電力供給されることが好ましい。

オシレータは、電圧コンパレータを備えてもよい。適切な例示的な電圧コンパレータは、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄのＬＭ３１１である。電圧コンパレータの出力は、コントローラに供給されてもよい。コントローラは、コントローラの出力の周波数を決定するように構成されてもよい。

オシレータは、マルチバイブレータであってもよい。特に、オシレータは、共振回路からの振動信号に応答して、二つの状態（高状態と低状態）の間で切り替えるように構成された非安定マルチバイブレータであってもよい。オシレータは、自走マルチバイブレータであってもよい。

有利なことに、カートリッジの共振回路を有するオシレータを形成するように制御回路を構成することは、エアロゾル発生装置が、共振回路に振動信号を供給することなく、共振回路の共振周波数を決定することを可能にする場合がある。これは、エアロゾル発生装置の回路の複雑さおよびコストを低減する場合がある。

一部の実施形態において、コントローラは、オシレータの出力信号の一つ以上の振動の持続時間を測定して、出力信号の周波数を決定し、それに応じて共振回路の共振周波数を決定するように構成されてもよい。一部の実施形態において、コントローラは、所定の期間内のオシレータの出力信号の振動の数を計数して、出力信号の周波数を決定し、それに応じて共振回路の共振周波数を決定するように構成されてもよい。

オシレータは、共振回路の共振周波数と等しい周波数を有する矩形波信号を生成するように構成されてもよい。言い換えれば、オシレータの出力信号は、離散パルスで発生されてもよい。

一部の実施形態において、コントローラは、オシレータの出力信号の一つ以上のパルスの持続時間を測定して、出力信号の周波数を決定し、それに応じて共振回路の共振周波数を決定するように構成されてもよい。この方法は、キロヘルツ範囲の周波数など、低周波数にとって最も適切である場合がある。これは、周波数の変化を区別することができるようにするために、周波数が増加するにつれてコントローラのサンプリングレートを増加することが必要とされるためである。コントローラのサンプリングレートは、任意の適切なサンプリングレートであってもよい。コントローラのサンプリングレートは、少なくとも５メガサンプル毎秒（Ｍｓｐｓ）、好ましくは少なくとも１０メガサンプル毎秒、より好ましくは少なくとも１００メガサンプル毎秒、なおより好ましくは少なくとも１３０メガサンプル毎秒であってもよい。

一部の好ましい実施形態において、コントローラは、所定の期間内のオシレータの出力信号のパルスの数を計数して、出力信号の周波数を決定し、それに応じて共振回路の共振周波数を決定するように構成されてもよい。言い換えれば、コントローラは、所定の期間中のパルスの数を計数するためのカウンターを有して構成されてもよい。所定の期間は任意の適切な期間であってもよい。例えば、所定の期間は、約１ミリ秒～約１秒、または約１ミリ秒～約５００ミリ秒、または約１０ミリ秒～約１００ミリ秒であってもよい。

カートリッジが電気ヒーターを備える場合、好ましくは、コントローラは、共振回路の共振周波数が決定されている時に、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターへの電力の供給を防止するように構成されている。有利なことに、共振回路の共振周波数が決定されている時に、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターへの電力の供給を防止することは、オシレータからの振動信号の干渉を低減する場合がある。

コントローラはまた、決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するように構成されている。コントローラは、任意の適切な様態で、カートリッジ、またはカートリッジ内に含有されたエアロゾル形成基体を識別してもよい。

一部の実施形態において、コントローラは、コントローラのメモリ内に記憶されたルックアップテーブルに問い合わせるように、かつ決定された共振周波数を、ルックアップテーブル内に記憶された一つ以上の基準共振周波数と比較するように構成されている。

言い換えれば、コントローラは、一つ以上の基準共振周波数値を記憶するメモリを備えてもよく、各基準共振周波数値は特定のカートリッジ識別性と関連付けられている。コントローラは、共振回路から測定された決定された共振周波数値を、ルックアップテーブル内に記憶された基準共振周波数値と比較するように構成されている。決定された共振周波数値が、ルックアップテーブル内に記憶された基準共振周波数値と合致する場合、カートリッジ識別性は、合致した基準共振周波数値と関連付けられたカートリッジ識別性であると決定される。

当然のことながら、基準周波数値の範囲はルックアップテーブル内に記憶されてもよく、基準共振周波数値の各範囲は特定のカートリッジ識別性と関連付けられてもよい。決定された共振周波数値が共振周波数値の範囲と比較され、決定された共振周波数値が基準共振周波数値の範囲内に収まる時、カートリッジ識別性は、決定された共振周波数値が収まる基準周波数値の範囲と関連付けられたカートリッジ識別性であると決定される。

コントローラは、カートリッジの決定された識別性に基づいて、エアロゾル発生装置の電源からカートリッジの電気ヒーターへの電力の供給を制御するように構成されてもよい。

一部の実施形態において、コントローラは、カートリッジの識別性が認識されない場合、電源から電気ヒーターに電力が供給されるのを防止するように構成されてもよい。言い換えれば、決定された共振周波数が、予想された共振周波数値と等しくない場合、コントローラは、電源から電気ヒーターに電力が供給されるのを防止するように構成されてもよい。基準共振周波数値のルックアップテーブルがコントローラのメモリ内に記憶されている実施形態において、コントローラは、決定された共振周波数が、記憶された基準共振周波数値のいずれとも合致しない時に、電力が電気ヒーターに供給されるのを防止するように構成されてもよい。有利なことに、決定された共振周波数が、予想された共振周波数と合致しない時に電力が電気ヒーターに供給されることを防止することは、認定されていないカートリッジがエアロゾル発生装置で使用されるのを防止または抑止する場合がある。

一部の実施形態において、コントローラは、カートリッジの決定された識別性に基づいて、電源から電気ヒーターに供給される電力を調整するように構成されてもよい。これは、エアロゾル発生装置が、異なるカートリッジ中に含有された異なるエアロゾル形成基体を異なる温度に加熱することを可能にする場合がある。

有利なことに、決定されたカートリッジ識別性に基づいて電気ヒーターに供給された電力を調整するようにコントローラを構成することは、異なるエアロゾル形成基体を含有する異なるタイプのカートリッジとともにエアロゾル発生装置を使用することを可能にする場合がある。異なるエアロゾル形成基体は、所望の特性を有するエアロゾルを達成するために異なる温度に加熱することを必要とする場合があるため、決定されたカートリッジ識別性に基づいてヒーターに供給された電力を調整することは、異なるエアロゾル形成基体を含有する異なるカートリッジから最適なエアロゾルを発生するようにエアロゾル発生装置が構成されることを確実にする場合がある。

一部の実施形態において、コントローラは、第一のカートリッジの識別性が決定されている時に、第一の電力を電気ヒーターに供給するように構成されてもよく、コントローラは、第一のカートリッジの識別性と異なる第二のカートリッジの識別性が決定されている時に、第一の電力と異なる第二の電力を電気ヒーターに供給するようにさらに構成されてもよい。

制御回路はコントローラを備える。コントローラはマイクロプロセッサを備えてもよい。マイクロプロセッサは、プログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または特定用途向け集積チップ（ＡＳＩＣ）もしくは制御を提供する能力を有する他の電子回路であってもよい。制御回路は、さらなる電子構成要素を備えてもよい。例えば、一部の実施形態において、制御回路は、センサー、スイッチ、ディスプレイ要素のいずれかを備えてもよい。電力は装置の起動後、エアロゾル発生要素に連続的に供給されてもよく、または毎回の吸煙ごとなどのように断続的に供給されてもよい。電力は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によって、電流パルスの形態でエアロゾル発生要素に供給されてもよい。電源は電池であってもよい。電池は装置内のリン酸鉄リチウム電池であってもよい。代替として、電源はコンデンサなどの別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。

電源はＤＣ電源であってもよい。電源は電池であってもよい。電池は、リチウム系の電池、例えばリチウムコバルト電池、リチウム鉄リン酸塩電池、チタン酸リチウム電池、またはリチウムポリマー電池であってもよい。電池はニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池であってもよい。電源はコンデンサなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は再充電可能であってもよく、数多くの充放電サイクルのために構成されてもよい。電源は、一回以上のユーザー体験のために十分なエネルギーの貯蔵を可能にする容量を有してもよく、例えば電源は従来の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる典型的な時間に対応する約６分間、または６分間の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定の吸煙回数、または霧化組立品の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。

エアロゾル発生装置はハウジングを備えてもよい。ハウジングは細長くてもよい。ハウジングは、任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはこれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または食品もしくは医薬品用途に適切な熱可塑性樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンが挙げられる。材料は軽く、かつ脆くないことが好ましい。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生装置をカートリッジに接続するように構成された接続端を有してもよい。

エアロゾル発生装置の接続端は、カートリッジへのエアロゾル発生装置の電気的接続のための電気接点を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、カートリッジへのエアロゾル発生装置の電気的接続のための任意の適切な数の電気接点を備えてもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、カートリッジへのエアロゾル発生装置の電気的接続のための二つ、三つ、四つ、五つ、または六つの電気接点を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、カートリッジへのエアロゾル発生装置の電気的接続のための電気接点を二つのみを備えることが好ましい。

エアロゾル発生装置は、接続端の反対側の遠位端を有してもよい。遠位端は、エアロゾル発生装置の電源を充電するために、エアロゾル発生装置を外部電源の電気コネクターに接続するように構成された電気コネクターを備えてもよい。

本開示によると、本明細書に記載の通りのカートリッジと、本明細書に記載の通りのエアロゾル発生装置とを備えるエアロゾル発生システムが提供されている。

エアロゾル発生システムは、ユーザーがマウスピースを吸って口側端開口部を通してエアロゾルを引き出すことを可能にするように構成された手持ち式エアロゾル発生システムであってもよい。エアロゾル発生システムは従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有してもよい。エアロゾル発生システムは約３０ｍｍ～約１５０ｍｍの全長を有してもよい。エアロゾル発生システムは約５ｍｍ～約３０ｍｍの外径を有してもよい。

本発明は特許請求の範囲に定義されている。しかしながら、以下に非限定的な実施例の非網羅的なリストを提供している。これらの実施例の特徴のうちの任意の一つ以上は、本明細書に記載の別の実施例、実施形態、または態様の任意の一つ以上の特徴と組み合わされてもよい。

実施例１．エアロゾル発生システムであって、
エアロゾル形成基体を含むカートリッジと、
共振回路であって、カートリッジが共振回路の少なくとも一部分を備え、かつ共振回路が所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、かつ所定の共振周波数がカートリッジの識別性と関連付けられている、共振回路と、
エアロゾル発生装置であって、
カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングと、
カートリッジに電力を供給するための電源と、
制御回路であって、
カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時に、共振回路の共振周波数を決定するように、かつ
決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するように構成されたコントローラを備える制御回路と、を含むエアロゾル発生装置と、を備える、エアロゾル発生システム。
実施例２．カートリッジが、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターを含む、実施例１に記載のエアロゾル発生システム。
実施例３．共振回路が電気ヒーターを備える、実施例２に記載のエアロゾル発生システム。
実施例４．電気ヒーターが、インダクタンスを有するコイルを備える、実施例３に記載のエアロゾル発生システム。
実施例５．共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、実施例１～４のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例６．コンデンサおよびインダクタが直列に接続されている、実施例５に記載のエアロゾル発生システム。
実施例７．コンデンサおよびインダクタが並列に接続されている、実施例５に記載のエアロゾル発生システム。
実施例８．カートリッジがインダクタを備える、実施例５、実施例６、または実施例７のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例９．共振回路の所定の共振周波数が、共振回路のインダクタのインダクタンスを変化させることによって決定される、実施例８に記載のエアロゾル発生システム。
実施例１０．共振回路がコンデンサおよびインダクタを備え、電気ヒーターが、インダクタンスを有するコイルを備え、電気ヒーターが共振回路のインダクタを備える、実施例４に記載のエアロゾル発生システム。
実施例１１．共振回路のコンデンサが電気ヒーターと並列に接続されている、実施例１０に記載のエアロゾル発生システム。
実施例１２．カートリッジがコンデンサを備える、実施例８～１１のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例１３．カートリッジが共振回路を備える、実施例８～１２のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例１４．エアロゾル発生装置がコンデンサを備える、実施例８～１１のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例１５．カートリッジがコンデンサを備える、実施例５、実施例６、または実施例７のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例１６．共振回路の所定の共振周波数が、共振回路のコンデンサのキャパシタンスを変化させることによって決定される、実施例１５に記載のエアロゾル発生システム。
実施例１７．エアロゾル発生装置がインダクタを備える、実施例１５または実施例１６に記載のエアロゾル発生システム。
実施例１８．共振回路が、並列に接続された複数のコンデンサを備える、実施例５～１７のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例１９．共振回路がコンデンサを備え、共振回路の所定の共振周波数がコンデンサのキャパシタンスおよび共振回路の寄生インダクタンスに依存する、実施例５～１８のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例２０．コンデンサのキャパシタンスが約０．１ナノファラド（ｎＦ）～約２００ナノファラド（ｎＦ）の範囲内である、実施例５～１９のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例２１．インダクタのインダクタンスが約１ナノヘンリー（ｎＨ）～約１０マイクロヘンリー（μＨ）の範囲内である、実施例５～２０のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例２２．所定の共振周波数が約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～約１００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内である、実施例１～２１のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例２３．共振回路がプリント基板（ＰＣＢ）上に配設されている、実施例１～２２のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例２４．制御回路が、共振回路を有するオシレータを形成するように構成されていて、オシレータが共振回路の所定の共振周波数にて、周波数を有する振動信号を発生するように構成されている、実施例１～２３のいずれか一つに記載のエアロゾル発生システム。
実施例２５．制御回路が、オシレータからの振動信号の周波数を測定するように構成されている、実施例２４に記載のエアロゾル発生システム。
実施例２６．制御回路が、オシレータからの振動信号の振動の持続時間を測定して、共振回路の共振周波数を決定するように構成されている、実施例２５に記載のエアロゾル発生システム。
実施例２７．制御回路が、オシレータからの振動信号の所定の期間内の振動の数を測定して、共振回路の共振周波数を決定するように構成されている、実施例２５に記載のエアロゾル発生システム。
実施例２８．エアロゾル発生システム用のカートリッジであって、
エアロゾル形成基体と、
共振回路であって、共振回路が所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、かつ所定の共振周波数がカートリッジの識別性と関連付けられている、共振回路と、を備える、カートリッジ。
実施例２９．カートリッジが、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターを含む、実施例２８に記載のカートリッジ。
実施例３０．共振回路が電気ヒーターを備える、実施例２９に記載のカートリッジ。
実施例３１．電気ヒーターが、インダクタンスを有するコイルを備える、実施例３０に記載のカートリッジ。
実施例３２．共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、実施例２８～３１のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例３３．コンデンサおよびインダクタが直列に接続されている、実施例３２に記載のカートリッジ。
実施例３４．コンデンサおよびインダクタが並列に接続されている、実施例３２に記載のカートリッジ。
実施例３５．共振回路がコンデンサおよびインダクタを備え、電気ヒーターがインダクタを備える、実施例３１に記載のカートリッジ。
実施例３６．共振回路のコンデンサが電気ヒーターと並列に接続されている、実施例３５に記載のカートリッジ。
実施例３７．共振回路が、並列に接続された複数のコンデンサを備える、実施例３２～３６のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例３８．共振回路がコンデンサを備え、共振回路の所定の共振周波数がコンデンサのキャパシタンスおよび共振回路の寄生インダクタンスに依存する、実施例２８～３１のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例３９．コンデンサのキャパシタンスが約０．１ナノファラド（ｎＦ）～約２００ナノファラド（ｎＦ）の範囲内である、実施例３２～３８のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例４０．インダクタのインダクタンスが約１ナノヘンリー（ｎＨ）～約１０マイクロヘンリー（μＨ）の範囲内である、実施例３２～３７のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例４１．所定の共振周波数が約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～約１００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内である、実施例２８～４０のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例４２．共振回路がプリント基板（ＰＣＢ）上に配設されている、実施例２８～４０のいずれか一つに記載のカートリッジ。
実施例４３．共振回路を含むカートリッジとともに使用するエアロゾル発生装置であって、
カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングと、
カートリッジに電力を供給するための電源と、
制御回路であって、
カートリッジがエアロゾル発生装置によって受容されている時に、共振回路の共振周波数を決定するように、かつ
決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するように構成されたコントローラを備える制御回路と、を含む、エアロゾル発生装置。
実施例４４．制御回路が、カートリッジの共振回路を有するオシレータを形成するように構成されていて、オシレータが共振回路の所定の共振周波数にて、周波数を有する振動信号を発生するように構成されている、実施例４３に記載のエアロゾル発生装置。
実施例４５．制御回路が、オシレータからの振動信号の周波数を測定するように構成されている、実施例４４に記載のエアロゾル発生装置。
実施例４６．制御回路が、オシレータからの振動信号の振動の持続時間を測定して、共振回路の共振周波数を決定するように構成されている、実施例４５に記載のエアロゾル発生装置。
実施例４７．制御回路が、オシレータからの振動信号の所定の期間内の振動の数を測定して、共振回路の共振周波数を決定するように構成されている、実施例４５に記載のエアロゾル発生装置。

ここで、以下の図を参照しながら実施例をさらに説明する。

図１は、本開示の実施例による、エアロゾル発生装置と、エアロゾル発生装置によって取り外し可能に受容されたカートリッジとを含むエアロゾル発生システムの概略図を示す。 図２は、図１のエアロゾル発生システムの主電気構成要素のブロック図を示す。 図３は、図１のエアロゾル発生システムの電気回路の概略回路図を示す。 図４は、図１のエアロゾル発生システムに適切な電気回路の代替的な一実施例の概略回路図を示す。 図５は、本開示の別の実施例による、エアロゾル発生装置と、エアロゾル発生装置によって取り外し可能に受容されたカートリッジとを含むエアロゾル発生システムの概略図を示す。 図６は、図５のエアロゾル発生システムの主電気構成要素のブロック図を示す。 図７は、図１のエアロゾル発生システムの電気回路の概略回路図を示す。

図１は、本発明によるエアロゾル発生システムの一実施例の概略図を示す。エアロゾル発生システムは、二つの主構成要素、すなわちカートリッジ１００および主本体部２００を備える。カートリッジ１００の接続端１１５は、主本体部２００の対応する接続端２０５に取り外し可能に接続されている。主本体部２００は、電池２１０（これはこの実施例において、再充電可能なリチウムイオン電池である）と、制御回路２２０とを包含する。エアロゾル発生システムは携帯型であり、従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有する。マウスピースは、接続端１１５とは反対側のカートリッジ１００の端に配設されている。

カートリッジ１００は、ヒーター組立品１２０と、第一の部分１３０および第二の部分１３５を有する液体貯蔵区画とを包含するハウジング１０５を備える。液体エアロゾル形成基体は液体貯蔵区画の中に保持されている。図１に図示していないものの、液体貯蔵区画の第一の部分１３０は、第一の部分１３０の中の液体が第二の部分１３５に移動することができるように、液体貯蔵区画の第二の部分１３５に接続されている。ヒーター組立品１２０は、液体貯蔵区画の第二の部分１３５から液体を受容する。この実施形態において、ヒーター組立品１２０は流体透過性発熱体を備える。

気流通路１４０、１４５は、ハウジング１０５の側面に形成された空気吸込み口１５０からヒーター組立品１２０を通り過ぎ、ヒーター組立品１２０から、接続端１１５とは反対のカートリッジ１００の端にてハウジング１０５の中に形成されたマウスピース開口部１１０に、カートリッジ１００を通って延びる。

カートリッジ１００の構成要素は、液体貯蔵区画の第一の部分１３０がヒーター組立品１２０とマウスピース開口部１１０の間にあるように配設されていて、液体貯蔵区画の第二の部分１３５は、マウスピース開口部１１０とは反対の、ヒーター組立品１００の側に位置付けられている。言い換えれば、ヒーター組立品１２０は、液体貯蔵区画の二つの部分１３０と１３５の間に置かれ、液体を第二の部分１３５から受容する。液体貯蔵区画の第一の部分１３０は、液体貯蔵区画の第二の部分１３５よりもマウスピース開口部１１０に近い。気流通路１４０、１４５はヒーター組立品１１０を通り過ぎ、液体貯蔵区画の第一の部分１３０と第二の部分１３５の間に延びる。

主本体部２００は、電池２１０および制御回路２２０を包含するハウジング２０２を備える。

システムは、ユーザーがカートリッジのマウスピース開口部１１０を吸煙するかまたはそれを吸って、エアロゾルを自分の口の中に引き出すことができるように構成されている。動作時、ユーザーがマウスピース開口部１１０を吸煙する時、空気は空気吸込み口１５０から気流通路１４０、１４５を通して、ヒーター組立品１２０を通り過ぎて、マウスピース開口部１１０に引き出される。制御回路２２０は、システムが起動された時に、電池２１０からカートリッジ１００への電力の供給を制御する。これは結果として、ヒーター組立品１２０によって生成されるベイパーの量および特性を制御する。制御回路２２０は気流センサー（図示せず）を含んでもよく、また制御回路２２０は、ユーザーによるカートリッジ１００の吸煙が気流センサーによって検出された時に、ヒーター組立品１２０に電力を供給してもよい。このタイプの制御配設は、吸入器およびｅシガレットなどのエアロゾル発生システムで良好に確立される。そのため、ユーザーがカートリッジ１００のマウスピース開口部１１０を吸煙する時、ヒーター組立品１２０が起動されて、気流通路１４０を通過する気流中に同伴されるベイパーを発生する。ペイパーは通路１４５の中の気流内で冷めてエアロゾルを形成し、次いでこれはマウスピース開口部１１０を通してユーザーの口の中に引き出される。

動作時、マウスピース開口部１１０は典型的に、システムの最高点である。カートリッジ１００の構造、および特に液体貯蔵区画の第一の部分１３０と第二の部分１３５の間のヒーター組立品１２０の配設は、液体貯蔵区画が空になり始めていてさえも重力を活用して液体基体がヒーター組立品１２０に送達されることを確実にし、それでも気流通路１４０の中への液体の漏れにつながる場合があるヒーター組立品１２０への液体の過剰供給を防止するので、有利である。

図２は、カートリッジ１００とエアロゾル発生装置２００とを備える、図１のエアロゾル発生システムの主電気構成要素および電子構成要素を図示するブロック図を示す。カートリッジ１００は、共振回路１５５（図１に図示せず）と並列に接続された電気ヒーター１２０を備える。共振回路１５５は、カートリッジ１００の識別性と関連付けられている所定の共振周波数にて共振するように構成されている。共振回路１５５の共振周波数を決定することによって、エアロゾル発生装置２００は、カートリッジ１００と、カートリッジ１００内に含有されたエアロゾル形成基体とを識別することができ、また電気ヒーター１２０への電力の供給を制御して、エアロゾル形成基体から最適なエアロゾルを発生するために適切な温度を発生することができる。

共振回路１５５は、直列に接続されたインダクタＬ１およびコンデンサＣ１を備える。共振回路１５５は、電気ヒーター１２０の両側に並列に接続されている。

共振回路１５５および電気ヒーター１２０のこの配設では、カートリッジ１００とエアロゾル発生装置２００の間で二つの電気的接続のみが必要とされる。二つの電気的接続は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター１２０に電力を供給するように、かつ共振回路１５５に入力信号を提供するように、かつ共振回路１５５の共振周波数を決定するために、およびカートリッジ１００の識別性を決定するために共振回路１５５から出力信号を受信するように使用されることができる。その結果、カートリッジ１００は、エアロゾル発生装置２００との電気的接続のために、電気接点１６０の単一の対を備える。

エアロゾル発生装置２００は、電源として働く電池２１０と、電池２１０からカートリッジ１００への電力の供給を制御する制御回路２２０とを備える。エアロゾル発生装置２００は、カートリッジ１００とのエアロゾル発生装置２００の電気的接続のための、カートリッジ１００の電気接点１６０の対に相補的な電気接点２６０の単一の対をさらに備える。

制御回路２２０はマイクロコントローラ（ＭＣＵ）２３０を備える。マイクロコントローラ２３０は、ＤＣ電圧源Ｖ１と、トランジスタまたは他の適切な電子スイッチであってもよいスイッチＳ１とによって図２に示されている電気ヒーター１２０への電力の供給を制御するように構成されている。マイクロコントローラ２３０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）によってＤＣ電圧源Ｖ１を変調して、一連のパルスで電気ヒーター１２０に電力を提供する。電気ヒーター１２０への電力は、電気ヒーター１２０の温度を制御する一連のパルスの負荷サイクルを制御することによって制御される。熱を発生することができるいかなる受動部品（抵抗器またはインダクタなど）も、ＤＣ電圧源Ｖ１と電気ヒーター１２０の間に直列に接続されていない。これは、電気ヒーター１２０の加熱中のエネルギー損失を低減するために役立つ。

制御回路２２０はまた、共振回路１５５に接続されている識別回路２４０を備える。マイクロコントローラ２３０はまた、識別回路２４０を介した共振回路１５５への電力の供給も制御するように構成されている。識別回路２４０を介した共振回路１５５への電力の供給を制御するためのマイクロコントローラ２３０の構成は、ＤＣ電圧源Ｖ２と、トランジスタまたは他の適切な電子スイッチであってもよいスイッチＳ２とによって図２に示されている。マイクロコントローラ２３０は、識別回路２４０から出力信号を受信するように、かつ図３に関して下記により詳細に記載の通り、識別回路２４０の出力信号からの共振回路１５５の共振周波数を決定するようにさらに構成されている。

二つの別個の電圧源Ｖ１およびＶ２は図２においてマイクロコントローラ２３０と別個に示されているものの、当然のことながら、実際には、これらの電圧源の両方はマイクロコントローラ２３０によって提供されている。これも当然のことながら、一部の実施形態において、エアロゾル発生装置は実際に、電圧源Ｖ１およびＶ２を別々に形成してもよい二つの別個の電源（二つの別個の電池など）を備えてもよい。

図３は、図１および図２のエアロゾル発生システムの電気回路の概略回路図を示す。

カートリッジ１００は、電気ヒーター１２０と、並列に接続された共振回路１５５とを備える。電気ヒーター１２０は抵抗ヒーターであり、そのため図３においてＲＨとして示されている。共振回路１５５は、直列に接続されたコンデンサＣ１およびインダクタＬ１を備える。

この実施形態において、抵抗ヒーターＲＨは、インダクタンスを有しないようにされていて、そのため共振回路１５５の一部を形成するように示されていない。しかし当然のことながら、他の実施形態において、抵抗ヒーターＲＨはインダクタンスを有してもよく、共振回路１５５の一部を形成してもよい。

カートリッジ１００は一対の電気接点１６０を備え、これはカートリッジ１００がエアロゾル発生装置２００によって受容されている時に、エアロゾル発生装置２００上の電気接点２６０の相補的な一対を介して、カートリッジ１００をエアロゾル発生装置２００に電気的に接続する。

エアロゾル発生装置２００は、マイクロコントローラ２３０と識別回路２４０とを含む制御回路２２０を備える。エアロゾル発生装置２００の電池２１０は図３に示されていないが、上記の図２において図示した第一のＤＣ電圧源Ｖ１、スイッチＳ１、第二のＤＣ電圧源Ｖ２、およびスイッチＳ２が示されている。

図３に示す通り、第一の電圧源Ｖ１は、電気ヒーターＲＨに直接接続されている。当然のことながら、他の実施形態において、電圧源Ｖ２は、抵抗器を介してなど、電気ヒーターＲＨに間接的に接続されてもよい。マイクロコントローラ２３０および第一の電圧源Ｖ１は、カートリッジ１００内のエアロゾル形成基体を加熱するために、電力のパルスを電気ヒーターＲＨに提供するように構成されている。第一の電圧源Ｖ１からの電力のパルスの負荷サイクルは、パルス幅変調（ＰＷＭ）を介してマイクロコントローラ２３０によって制御されて、電気ヒーターＲＨの温度を制御する。電気ヒーターＲＨと並列に接続されている、共振回路のコンデンサＣ１は、ＤＣ電流がインダクタＬ１を通して引き出されることを防止し、これ故に、電力のパルスが第一の電圧源Ｖ１から、エアロゾル形成基体を加熱するために電気ヒーターＲＨに供給される時に、インダクタＬ１を通した電流損失を最小化する。

また図３に示す通り、第二の電圧源Ｖ２は、識別回路２４０に直接接続されている。識別回路２４０は、第一の電圧源Ｖ１をヒーターＲＨに接続する同じレールを介して、カートリッジ１００内の共振回路１５５に接続されている。識別回路２４０の出力はマイクロコントローラ２３０に接続されている。

この実施形態において、識別回路２４０は、共振回路１５５の所定の共振周波数と等しい周波数を有する矩形波信号を出力するオシレータとして構成されている。

識別回路２４０は電圧コンパレータＵ５を備える。この実施形態において、コンパレータＵ５は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄのＬＭ３１１であるが、当然のことながら他のコンパレータが使用されてもよい。

第二の電圧源Ｖ２は、電圧コンパレータＵ５の正の供給端子（ピン８）に接続されている。第二の電圧源Ｖ２はまた、等しい１００キロオームの抵抗器Ｒ３およびＲ４を備える分圧器を介して、電圧コンパレータＵ５の非反転入力（ピン２）に接続されている。電圧コンパレータＵ５の出力（ピン７）から電圧コンパレータＵ５の非反転入力（ピン２）へのフィードバックループが、１０キロオームの抵抗器Ｒ２を介して提供されている。また、第二の電圧供給Ｖ２と電圧コンパレータＵ５の出力との間に電圧降下を提供するために、第二の電圧源Ｖ２と、電圧コンパレータＵ５の出力（ピン７）と、抵抗器Ｒ２との間に１キロオームの抵抗器Ｒ１が提供されている。２２ナノファラドのコンデンサＣ５が、電圧コンパレータＵ５の反転入力（ピン３）に接続されていて、また１００キロオームの抵抗器Ｒ５を介してコンパレータＵ５の出力（ピン７）にも接続されている。電圧コンパレータＵ５の非反転入力（ピン２）はまた、１０マイクロファラドの電解コンデンサＣ４と並列に配設された、１００ナノファラドのコンデンサＣ２を介してカートリッジ１００に接続されている。コンデンサＣ２およびＣ４は、ＡＣ振動を共振回路１５５と識別回路２４０の間で通すことを許容する一方で、ＤＣ信号を共振回路１５５と識別回路２４０の間で通すことを防止するデカップリングコンデンサである。コンデンサＣ２は、高周波数の通過を許容するために提供されていて、電解コンデンサＣ４は、低周波数の通過を許容するために提供されている。

スイッチＳ２が閉じられている、かつ第二の電圧源Ｖ２が識別回路に接続されている時、電圧コンパレータＵ５の非反転入力での電圧は、等しい抵抗器Ｒ３およびＲ４によって形成された分圧器に起因して、Ｖ２の約半分である（これは、Ｖ２が約３ボルトである実施例を使用する場合、約１．５ボルトである）。この入力は、電圧コンパレータＵ５からの約Ｖ２（約３ボルト）の出力をもたらす。電圧コンパレータＵ５の出力は、電圧コンパレータＵＣ５の反転入力での電圧もＶ２の約半分（約１．５ボルト）になるまで、抵抗Ｒ５を通してコンデンサＵ５を充電する。電圧コンパレータＵ５の反転入力が、非反転入力と同じ電圧であるＶ２の約半分（約１．５ボルト）に達すると、電圧コンパレータＵ５の出力を低レベルに切り替えて、識別回路に過渡電圧を誘発する。この過渡電圧は、抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２およびＣ４とを介してカートリッジ１００内の共振回路１５５に供給され、共振回路１５５が共振回路１５５の所定の共振周波数にて共振するように維持する。共振回路１５５を共振することは、電圧コンパレータＵ５の非反転入力での電圧に影響を与え、これは、共振回路１５５の所定の共振周波数にて、周波数を有する電圧コンパレータＵ５の出力にて矩形波を発生させる。電圧コンパレータＵ５からの矩形波出力は、抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ２を通して共振回路１５５にフィードバックされ、これは共振回路の共振振動を持続する。電圧コンパレータＵ５からの矩形波出力はまた、抵抗器Ｒ５を通してコンデンサＣ５にフィードバックされ、これは次に電圧コンパレータＵ５の反転入力でＡＣ信号を誘発する。電圧コンパレータＵ５からの出力と、電圧コンパレータＵ５の反転入力でのＡＣ信号との間の位相差は、電圧コンパレータＵ５の出力を矩形波信号にさせる。

電圧コンパレータＵ５からの矩形波出力は、矩形波出力の周波数を決定するように構成されているマイクロコントローラ２３０に供給される。

この例において、マイクロコントローラ２３０は、およそ１００ミリ秒の所定の期間における振動またはパルスの数を計数することによって、識別回路２４０の矩形波出力の周波数を決定することによって、共振回路１５５の共振周波数を決定するように構成されている。当然のことながら、約１０ミリ秒～約２００ミリ秒など、他の所定の期間が使用されてもよい。これも当然のことながら、他の実施形態において、マイクロコントローラ２３０は、一つ以上の振動またはパルスの期間を測定することによって矩形波出力の周波数を決定することによって、共振回路１５５の共振周波数を決定するように構成されてもよい。

この実施例において、マイクロコントローラ２３０は、第二の電圧源Ｖ２がスイッチＳ２を介して識別回路２４０に接続される前に、スイッチＳ１を介して第一の電圧源Ｖ１を電気ヒーターＲＨから切断するように構成されている。有利なことに、これは、識別回路２４０の矩形波出力における第一の電圧源Ｖ１からの干渉を低減する。

この実施例において、マイクロコントローラ２３０は、各基準共振周波数値が特定のカートリッジの識別性および電力値と関連付けられている、複数の基準共振周波数値を含むルックアップテーブルを記憶するメモリ（図示せず）を備える。関連付けられた各カートリッジの識別性は、カートリッジ内に含有された特定のエアロゾル形成基体に関する。関連付けられた各電力値は、カートリッジ内に含有された特定のエアロゾル形成基体から最適なエアロゾルを発生するために、電気ヒーターに供給される必要のある電力に対応する。

マイクロコントローラ２３０は、決定された共振周波数を、ルックアップテーブル内に記憶された複数の基準共振周波数値と比較することによって、決定された共振周波数に基づいてカートリッジ１００の識別性を決定するように構成されている。

決定された共振周波数が、記憶された基準共振周波数値のうちの一つと合致する時、マイクロコントローラ２３０は、カートリッジ１００の識別性が、ルックアップテーブル内の合致した基準共振周波数値と関連付けられたカートリッジの識別性であることを決定するように構成されている。マイクロコントローラ２３０は、ルックアップテーブル内のカートリッジの識別性と関連付けられた電力値に従って、カートリッジ１００内の電気ヒーターＲＨに電力を供給するために、第一の電圧源Ｖ１を制御するようにさらに構成されている。

決定された共振周波数が、ルックアップテーブル内に記憶された基準共振周波数値のいずれとも合致しない時、マイクロコントローラ２３０は、カートリッジが認定されていないカートリッジであると決定するように構成されている。マイクロコントローラ２３０は、カートリッジが認定されていないと決定する時、第一の電圧源Ｖ１から電気ヒーターＲＨに電力が供給されて、カートリッジ内のエアロゾル形成基体を加熱するのを防止するように構成されている。

図４は、図１のエアロゾル発生システムに適切な電気回路の代替的な一実施例の概略回路図を示す。図４の例示的な回路は、図３の例示的な回路と実質的に同じであり、そのため、相当する特徴は所与の相当する参照符号で示されている。

図３の例示的な回路と図４の例示的な回路の間の唯一の差異は、図４の例示的な回路の共振回路１５５が、図３の例示的な回路のインダクタＬ１を備えないことである。図４の例示的な回路は、共振回路１５５の寄生インダクタンスＬｐを使用し、これは、図３の例示的な回路のインダクタＬ１の代わりに、主にコンデンサＣ１の寄生インダクタンスから成る。この実施形態において、ヒーターＲＨは、いかなるインダクタンスも有しないと考えられる。しかし当然のことながら、大半の実施形態において、ヒーターＲＨは、かなりのインダクタンスを有し、共振回路１５５の寄生インダクタンスＬｐに寄与することになる。一部の実施形態において、ヒーターＲＨの寄生インダクタンスは、共振回路内のその他の構成要素の寄生インダクタンスよりも著しく高く、またこれらの実施形態において、共振回路の共振周波数は主に、コンデンサＣ１のキャパシタンスおよびヒーターＲＨのインダクタンスによって決定される。

共振回路１５５の寄生インダクタンスＬｐは典型的に、図３の例示的な回路のコイルＬ１など、実際のインダクタのインダクタンスよりも著しく低い。その結果、図４の例示的な回路の共振回路１５５の共振周波数は典型的に、図３の例示的な回路などの、実際のインダクタを含む共振回路の共振周波数よりも著しく高い。

有利なことに、共振回路の寄生インダクタンスを、実際のインダクタを提供することなく使用することは、共振回路の複雑さを低減し、カートリッジの構成要素のコストを低減する場合がある。

図５は、本発明によるエアロゾル発生システムの別の実施例の概略図を示す。図５、図６、および図７のエアロゾル発生システムは、図１のエアロゾル発生システムと実質的に同様であり、そのため、相当する特徴には、相当する参照符号が与えられている。

エアロゾル発生システムは、二つの主構成要素、すなわちカートリッジ１００および主本体部２００を備える。カートリッジ１００の接続端１１５は、主本体部２００の対応する接続端２０５に取り外し可能に接続されている。主本体部は、電池２１０（これはこの実施例において、再充電可能なリチウムイオン電池である）と、制御回路２２０とを備える。エアロゾル発生システムは携帯型であり、従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有する。マウスピースは、接続端１１５とは反対側のカートリッジ１００の端に配設されている。

カートリッジ１００は、ヒーター組立品１２０と、液体貯蔵区画１３０とを包含するハウジング１０５を備える。液体エアロゾル形成基体は液体貯蔵区画の中に保持されている。

この実施形態において、ヒーター組立品１２０は加熱コイルの形態の発熱体を備える。ヒーター組立品１２０は、液体貯蔵区画１３０から毛細管芯１２２を介して液体を受容する。毛細管芯１２２の一方の端は液体貯蔵区画１３０内に位置付けられていて、毛細管芯１２２のもう一方の端は液体貯蔵区画１３０の外側に位置付けられていて、かつ加熱コイル１２０によって包囲されている。

気流通路１４０、１４５は、ハウジング１０５の側面に形成された空気吸込み口１５０からヒーター組立品１２０を通り過ぎ、ヒーター組立品１２０から、接続端１１５とは反対のカートリッジ１００の端にてハウジング１０５の中に形成されたマウスピース開口部１１０に、カートリッジ１００を通って延びる。

主本体部２００は、電池２１０および制御回路２２０を包含するハウジング２０２を備える。

システムは、ユーザーがカートリッジのマウスピース開口部１１０を吸煙するかまたはそれを吸って、エアロゾルを自分の口の中に引き出すことができるように構成されている。動作時、ユーザーがマウスピース開口部１１０を吸煙する時、空気は空気吸込み口１５０から気流通路１４０、１４５を通して、ヒーター組立品１２０を通り過ぎて、マウスピース開口部１１０に引き出される。制御回路２２０は、システムが起動された時に、電池２１０からカートリッジ１００への電力の供給を制御する。これは結果として、ヒーター組立品１２０によって生成されるベイパーの量および特性を制御する。制御回路２２０は気流センサー（図示せず）を含んでもよく、また制御回路２２０は、ユーザーによるカートリッジ１００の吸煙が気流センサーによって検出された時に、ヒーター組立品１２０に電力を供給してもよい。このタイプの制御配設は、吸入器およびｅシガレットなどのエアロゾル発生システムで良好に確立される。そのため、ユーザーがカートリッジ１００のマウスピース開口部１１０を吸煙する時、ヒーター組立品１２０が起動されて、気流通路１４０を通過する気流中に同伴されるベイパーを発生する。ペイパーは通路１４５の中の気流内で冷めてエアロゾルを形成し、次いでこれはマウスピース開口部１１０を通してユーザーの口の中に引き出される。

図６は、カートリッジ１００とエアロゾル発生装置２００とを備える、図５のエアロゾル発生システムの主電気構成要素および電子構成要素を図示するブロック図を示す。

カートリッジ１００は、ヒーターコイルの形態の電気ヒーター１２０を備える。ヒーターコイル１２０の幾何学的形状に起因して、ヒーターコイル１２０はインダクタを形成し、そのためヒーターコイル１２０は図６および図７において、ＬＨとも称される。

エアロゾル発生装置２００はコンデンサＣ１を備える。カートリッジ１００がエアロゾル発生装置２００によって受容されている時、ヒーターコイルＬＨおよびコンデンサＣ１は並列に接続されていて、共振回路１５５（図５には示さず）を形成する。共振回路１５５は、カートリッジ１００の識別性と関連付けられている所定の共振周波数にて共振するように構成されている。共振回路１５５の共振周波数を決定することによって、エアロゾル発生装置２００は、カートリッジ１００と、カートリッジ１００内に含有されたエアロゾル形成基体とを識別することができ、また電気ヒーター１２０への電力の供給を制御して、エアロゾル形成基体から最適なエアロゾルを発生するために適切な温度を発生することができる。

共振回路１５５の共振周波数は、ヒーターコイルＬＨのインダクタンスを通してカートリッジの識別性と関連付けられている。各カートリッジに対する共振回路１５５の共振周波数がカートリッジ内の液体エアロゾル形成基体と関連付けられているように、異なるエアロゾル形成基体を含有するカートリッジ間で、ヒーターコイルＬＨのインダクタンスは変化してもよい。有利なことに、エアロゾル発生装置とカートリッジの間の共振回路の構成要素を分割することは、カートリッジ内の構成要素の数を低減し、カートリッジの複雑さおよびコストを下げる場合がある。

ヒーターコイルＬＨおよびコンデンサＣ１のこの配設では、カートリッジ１００とエアロゾル発生装置２００の間の二つの電気的接続のみが必要とされる。二つの電気的接続は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーターコイルＬＨに電力を供給するように、かつ共振回路１５５に入力信号を提供するように、かつ共振回路１５５の共振周波数を決定するために、およびカートリッジ１００の識別性を決定するために共振回路１５５から出力信号を受信するように使用されることができる。その結果、カートリッジ１００は、エアロゾル発生装置２００との電気的接続のために、電気接点１６０の単一の対を備える。

エアロゾル発生装置２００は、電源として働く電池２１０と、電池２１０からカートリッジ１００への電力の供給を制御する制御回路２２０とを備える。エアロゾル発生装置２００は、カートリッジ１００とのエアロゾル発生装置２００の電気的接続のための、カートリッジ１００の電気接点１６０の対に相補的な電気接点２６０の単一の対をさらに備える。

制御回路２２０はマイクロコントローラ（ＭＣＵ）２３０を備える。マイクロコントローラ２３０は、ＤＣ電圧源Ｖ１と、トランジスタまたは他の適切な電子スイッチであってもよいスイッチＳ１とによって図６に示されているヒーターコイルＬＨへの電力の供給を制御するように構成されている。マイクロコントローラ２３０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）によってＤＣ電圧源Ｖ１を変調して、一連のパルスでヒーターコイルに電力を提供する。ヒーターコイルＬＨへの電力は、ヒーターコイルＬＨの温度を制御する一連のパルスの負荷サイクルを制御することによって制御される。熱を発生することができるいかなる受動部品（抵抗器またはインダクタなど）も、ＤＣ電圧源Ｖ１とヒーターコイルＬＨの間に直列に接続されていない。これは、ヒーターコイルＬＨの加熱中のエネルギー損失を低減するために役立つ。

制御回路２２０はまた、共振回路１５５に接続されている識別回路２４０を備える。マイクロコントローラ２３０はまた、識別回路２４０を介した共振回路１５５への電力の供給も制御するように構成されている。識別回路２４０を介した共振回路１５５への電力の供給を制御するためのマイクロコントローラ２３０の構成は、ＤＣ電圧源Ｖ２と、トランジスタまたは他の適切な電子スイッチであってもよいスイッチＳ２とによって図６に示されている。マイクロコントローラ２３０は、識別回路２４０から出力信号を受信するように、かつ図３および図４に関して上述の通り、識別回路２４０の出力信号からの共振回路１５５の共振周波数を決定するようにさらに構成されている。

二つの別個の電圧源Ｖ１およびＶ２は図６においてマイクロコントローラ２３０と別個に示されているものの、当然のことながら、実際には、これらの電圧源の両方はマイクロコントローラ２３０によって提供されている。これも当然のことながら、一部の実施形態において、エアロゾル発生装置は実際に、電圧源Ｖ１およびＶ２を別々に形成してもよい二つの別個の電源（二つの別個の電池など）を備えてもよい。

図７は、図５のエアロゾル発生システムに適切な電気回路の一実施例の概略回路図を示す。図７の例示的な回路は、図３の例示的な回路と実質的に同じであり、そのため、相当する特徴は所与の相当する参照符号で示されている。

図３の例示的な回路と図７の例示的な回路の間の第一の差異は、図７の例示的な回路の共振回路１５５が、共振回路１５５のインダクタも形成するヒーターコイルＬＨを備えることである。その結果、図７の例示的な回路の共振回路１５５は、図３の例示的な回路の別個のヒーター１２０およびインダクタＬ１を備えない。

図３の例示的な回路と図７の例示的な回路の間の第二の差異は、カートリッジ１００が共振回路１５５全体を備えないことである。図７の例示的な回路のカートリッジ１００は、共振回路１５５のコンデンサＣ１を備えない。図７の例示的な回路において、エアロゾル発生装置は、共振回路１５５のコンデンサＣ１を備える。

有利なことに、共振回路の寄生インダクタンスを、実際のインダクタを提供することなく使用することは、共振回路の複雑さを低減し、カートリッジの構成要素のコストを低減する場合がある。

有利なことに、エアロゾル発生装置とカートリッジの間の共振回路の構成要素を分割することは、カートリッジ内の構成要素の数を低減し、カートリッジの複雑さおよびコストを下げる場合がある。

本明細書および添付の特許請求の範囲の目的において、別途示されていない限り、量（ａｍｏｕｎｔｓ）、量（ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ）、割合などを表すすべての数字は、すべての場合において用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。また、すべての範囲は、開示された最大点および最小点を含み、かつそれらの任意の中間範囲を含み、これらは本明細書に具体的に列挙されている場合もあり、列挙されていない場合もある。従って、この文脈において、数字ＡはＡ±｛５％｝として理解される。この文脈内で、数字Ａは、数字Ａが修正する特性の測定値に対する一般的な標準誤差内にある数値を含むと考えられてもよい。数字Ａは、添付の特許請求の範囲で使用される通りの一部の場合において、Ａが逸脱する量が特許請求する本発明の基本的かつ新規の特性（複数可）に実質的に影響を及ぼさないという条件で、上記に列挙された割合だけ逸脱してもよい。また、すべての範囲は、開示された最大点および最小点を含み、かつそれらの任意の中間範囲を含み、これらは本明細書に具体的に列挙されている場合もあり、列挙されていない場合もある。

Claims (17)

1. エアロゾル発生システムであって、
   エアロゾル形成基体を含むカートリッジと、
   共振回路であって、前記カートリッジが前記共振回路の少なくとも一部分を備え、かつ前記共振回路が所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、かつ前記所定の共振周波数が前記カートリッジの識別性と関連付けられている、共振回路と、
   エアロゾル発生装置であって、
   前記カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングと、
   前記カートリッジに電力を供給するための電源と、
   制御回路であって、
   前記カートリッジが前記エアロゾル発生装置によって受容されている時に、前記共振回路の前記共振周波数を決定するように、かつ
   前記決定された共振周波数に基づいて前記カートリッジを識別するように構成されたコントローラを備える制御回路と、を含むエアロゾル発生装置と、を備え、
   前記カートリッジが、前記カートリッジを前記エアロゾル発生装置に接続するように構成された接続端を有し、前記カートリッジの前記接続端が、前記エアロゾル発生装置への前記カートリッジの電気的接続のための電気接点を備え、かつ前記エアロゾル発生装置が、前記エアロゾル発生装置を前記カートリッジに接続するように構成された接続端を有し、前記エアロゾル発生装置の前記接続端が、前記カートリッジへの前記エアロゾル発生装置の電気的接続のための電気接点を備える、エアロゾル発生システム。
2. 前記カートリッジが、前記エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターを含み、前記共振回路が前記電気ヒーターを備える、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
3. 前記共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、請求項１または請求項２に記載のエアロゾル発生システム。
4. 前記カートリッジが前記インダクタを備える、請求項３に記載のエアロゾル発生システム。
5. 前記共振回路がコンデンサおよびインダクタを備え、前記カートリッジが前記エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターを含み、前記共振回路が前記電気ヒーターを備え、前記電気ヒーターがコイルを備え、かつ前記共振回路の前記インダクタを形成する、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
6. 前記共振回路の前記コンデンサが、前記インダクタと並列に接続されている、請求項４または請求項５に記載のエアロゾル発生システム。
7. 前記カートリッジが前記コンデンサを備える、請求項３～６のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
8. 前記カートリッジが前記共振回路を備える、請求項８～１２のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
9. 前記エアロゾル発生装置が前記コンデンサを備える、請求項３～６のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
10. 前記共振回路がコンデンサを備え、前記共振回路の前記所定の共振周波数が前記コンデンサのキャパシタンスおよび前記共振回路の寄生インダクタンスに依存する、請求項１および請求項２のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
11. 前記制御回路が、前記共振回路を有するオシレータを形成するように構成されていて、前記オシレータが前記共振回路の前記所定の共振周波数にて、周波数を有する振動信号を発生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エアロゾル発生システム。
12. 前記制御回路が、前記オシレータからの前記振動信号の前記周波数を測定するように構成されている、請求項１１に記載のエアロゾル発生システム。
13. エアロゾル発生システム用のカートリッジであって、
    エアロゾル形成基体と、
    電気ヒーターと、
    前記カートリッジをエアロゾル発生装置に接続するように構成された接続端であって、前記カートリッジの前記接続端が、前記エアロゾル発生装置への前記カートリッジの電気的接続のための電気接点を備える、接続端と、
    共振回路であって、前記共振回路が所定の共振周波数にて共振するように構成されていて、かつ前記所定の共振周波数が前記カートリッジの識別性と関連付けられている、共振回路と、を備える、カートリッジ。
14. 前記共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、請求項１３に記載のカートリッジ。
15. 前記電気ヒーターがコイルを備え、前記共振回路の前記インダクタを形成する、請求項１４に記載のカートリッジ。
16. 共振回路を含むカートリッジとともに使用するエアロゾル発生装置であって、
    前記カートリッジを取り外し可能に受容するように構成されたハウジングと、
    前記カートリッジに電力を供給するための電源と、
    前記エアロゾル発生装置をカートリッジに接続するように構成された接続端であって、前記エアロゾル発生装置の前記接続端が、前記カートリッジへの前記エアロゾル発生装置の電気的接続のための電気接点を備える、接続端と、
    制御回路であって、
    前記カートリッジが前記エアロゾル発生装置によって受容されている時に、前記共振回路の前記共振周波数を決定するように、かつ
    前記決定された共振周波数に基づいて前記カートリッジを識別するように構成されたコントローラを備える制御回路と、を含む、エアロゾル発生装置。
17. 前記制御回路が、前記カートリッジの前記共振回路を有するオシレータを形成するように構成されていて、前記オシレータが前記共振回路の前記所定の共振周波数にて、周波数を有する振動信号を発生するように構成されている、請求項１６に記載のエアロゾル発生装置。

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