JP2024508885A - 振動トランスデューサおよび制御された液体供給部を使用するエアロゾル発生装置 - Google Patents

Abstract

液体エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部と、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素とを備えるエアロゾル発生装置（１０）。エアロゾル発生要素は、電気的に作動する振動トランスデューサと、液体エアロゾル形成基体を貯蔵部からエアロゾル発生要素に送達するように構成された電気的に作動するポンプ（２６）と、ポンプ（２６）およびトランスデューサに接続された制御回路（２５）とを備える。制御回路（２５）は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、ポンプ（２６）の動作を制御するように構成されている。エアロゾル発生装置（１０）は、ポンプ（２６）の動作をトランスデューサの動作パラメータに合わせるように構成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、液体エアロゾル形成基体を使用するエアロゾル発生装置に関する。具体的に本開示は、液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを形成するために振動トランスデューサを使用するエアロゾル発生装置に関する。

エアロゾル発生装置の一つの例は、ｅシガレットである。典型的に、ｅシガレットにおいて、液体エアロゾル形成基体は、冷めるとエアロゾルを形成する蒸気を発生するために加熱される。しかしながら、振動トランスデューサを使用して液体エアロゾル発生装置から液滴を発生し、液滴がエアロゾルを形成する代替設計が提案されてきた。

エアロゾル発生装置内で使用される任意の振動トランスデューサの効率を可能な限り最適化することが望ましいことになる。これは、典型的に電池駆動である、また望ましくは可能な限り小さいが、ユーザーによる要求に応じて相当のかつ可変量のエアロゾルを発生する必要がある、ｅシガレットなどの手持ち式エアロゾル発生装置において特に重要である。効率的な動作を確実にすることによって電池寿命を最大化することと、異なる速度でエアロゾルを生成する可変動作パラメータを可能にすることとの両方のニーズがある。

一つの特定の問題は、エアロゾル発生の様々な速度にわたって効率的な動作を確実にすることである。振動要素は、液体の過剰装填、または供給不足となり、エアロゾルの不適切な発生につながる場合がある。

エアロゾル発生の様々な速度を提供し、かつ様々な動作条件にわたって振動トランスデューサを使用するエアロゾル発生装置の動作を改善することが望ましいことになる。

本開示はエアロゾル発生装置に関する。エアロゾル発生装置は、液体エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するために構成されたエアロゾル発生要素を備えてもよい。エアロゾル発生要素は、電気的に作動する振動トランスデューサを備えてもよい。エアロゾル発生要素は、液体エアロゾル形成基体を貯蔵部からエアロゾル発生要素に送達するように構成された電気的に作動するポンプを備えてもよい。エアロゾル発生要素は、ポンプおよびトランスデューサに接続された制御回路を備えてもよく、制御回路はトランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存してポンプの動作を制御するように構成されている。

本開示の一態様によると、液体エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部と、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素とを備えるエアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生要素は、電気的に作動する振動トランスデューサと、液体エアロゾル形成基体を貯蔵部からエアロゾル発生要素に送達するように構成された電気的に作動するポンプと、ポンプおよびトランスデューサに接続された制御回路とを備える。制御回路は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、ポンプの動作を制御するように構成されている。

エアロゾル発生装置は、ポンプの動作をトランスデューサの動作パラメータに合わせるように構成されてもよい。そのため、トランスデューサがより高い周波数またはより大きい電力で動作している場合、ポンプはより多くの液体をポンプに送達するように制御されることができる。これは、トランスデューサでの乾燥状態を防止する場合がある。同様に、トランスデューサがより低い周波数またはより低い電力レベルで動作する場合、ポンプはより少ない液体を送達するように制御されてもよい。これは、液体によるトランスデューサの過負荷を防止または低減する場合がある。制御回路は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、貯蔵部からエアロゾル発生要素への液体の送達速度を制御するように構成されてもよい。

制御回路は、トランスデューサを駆動するように構成されてもよい。制御回路は、トランスデューサに接続されたトランスデューサ駆動回路に駆動信号を提供してもよい。駆動信号は、ポンプの動作パラメータを決定してもよい。

トランスデューサの一つ以上の動作パラメータは、駆動電圧、駆動電流、インピーダンス、位相差、駆動周波数、インピーダンス変化率、電流変化率、および電圧変化率のうちの一つ以上を含んでもよい。

トランスデューサの動作パラメータは、少なくとも部分的に、装置へのユーザー入力によって決定されてもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、ユーザーの吸入のためのエアロゾルを発生するように設計されてもよい。装置は、ユーザーがエアロゾルを装置の外に引き出すために吸煙することができるマウスピースを有してもよい。この実施例において、ユーザー入力は、制御回路に接続された流れセンサーによって検出される、ユーザー吸煙の強度であってもよい。ユーザー入力は代替的に、または追加的に、ボタン（複数可）、またはタッチスクリーンなどのユーザーインターフェースによって提供されてもよい。ユーザーは、ユーザーインターフェースによって、トランスデューサがどのように動作するかを選択してもよい。これは、ユーザーがユーザー体験をカスタマイズすることを可能にする。

有利なことに、制御回路は、トランスデューサからフィードバック信号を受信するように構成されてもよい。フィードバック信号は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータを含んでもよい。制御回路は、フィードバック信号に依存してポンプの動作を制御するように構成されてもよい。トランスデューサからのフィードバック信号の使用は、ポンプの動作がトランスデューサでの状態に反応して制御されることを可能にする。具体的に、液体の過剰供給または不足供給は、フィードバック信号またはフィードバック信号の変化から決定されることができる。

フィードバック信号は、共振周波数、インピーダンス、および位相のうちの一つ以上を含んでもよい。例えば、トランスデューサの応答の位相をモニターすることは、電力の大きさと無関係であるため、有利である可能性がある。フィードバック信号は、インピーダンス、電流、または位相の振幅または変化率を含んでもよい。

制御回路は有利なことに、フィードバック信号に依存してポンプの動作を定期的に制御するように構成されている。トランスデューサからのフィードバックの定期的または連続的なモニタリングに基づくポンプの動作の頻繁な調整は、長期間の非効率的または望ましくない動作状態を防止するために有利である。

制御回路は、フィードバック信号を一つ以上の閾値と比較して、比較結果を提供するように、かつ比較結果に依存してポンプの動作を変更するように構成されてもよい。制御回路は、フィードバック信号が望ましい値でない場合、または望ましい値の範囲内でない場合、ポンプの動作を変更するように構成されてもよい。

一つ以上の閾値、所望の値、または所望の値の範囲は、固定され、メモリに保存されてもよい。別の方法として、一つ以上の閾値、所望の値、または所望の値の範囲は、一つ以上のユーザー入力またはセンサー入力、フィードバック信号の以前の値、および値または表現が保存されたメモリのうちの少なくとも一つに基づいて計算されてもよい。例えば、制御回路は、幾つかのサイクルにわたってフィードバック信号の値の変化をモニターし、変化の値に基づいてポンプの動作を変更してもよい。別の実施例において、メモリに保存された固定閾値、およびフィードバック信号と一つ以上の閾値との比較を、ポンプの動作を変化させるための基準として使用してもよい。

制御回路はまた、フィードバック信号に基づいてトランスデューサを制御するように構成されてもよい。トランスデューサからのフィードバック信号の変化に応答して、トランスデューサの動作周波数またはトランスデューサの動作電力（またはトランスデューサの動作周波数と動作電力の両方）を制御することが有益である場合がある。動作周波数を制御することは、装置の効率を改善するために有益である場合がある。動作周波数を制御することは、エアロゾルの発生を最大化することを可能にする場合がある。

エアロゾル発生要素は、異なる振動モードで動作するために、制御回路によって制御されてもよい。振動の異なるモードは、異なるエアロゾル体積、または異なるエアロゾル特性、またはその両方を生じさせる場合がある。

トランスデューサは、一つ以上の圧電素子を備えてもよい。圧電素子は、電気入力から振動出力を提供する、エネルギー効率が高くかつ軽量の手段であるので好ましい。圧電素子は、電気から音響／機械的な出力への高いエネルギー変換効率を有する。さらに、圧電素子は、幅広い様々な材料および形状で入手可能である。電気駆動信号を圧電素子に入力することは、振動の形態の機械的出力をもたらす。しかしながら、圧電素子の使用に対する代替として、電磁素子、磁歪素子、または電歪素子のうちの一つ以上から成るアクチュエータも、トランスデューサで採用されてもよい。

トランスデューサは、エアロゾル発生要素を形成するトランスデューサ組立品の一部であってもよい。トランスデューサ組立品は、異なる形態を取ってもよい。一部の実施形態において、トランスデューサ組立品は、トランスデューサに連結された、穿孔された板、膜、またはメッシュを備える。トランスデューサは、穿孔された板、膜、またはメッシュを一つ以上の周波数で振動させるように構成されてもよい。穿孔された板、膜、またはメッシュの振動は、穿孔された板、膜、またはメッシュを通して液体エアロゾル形成基体を強制してもよく、これは液体エアロゾル形成基体の液滴を含むエアロゾルの形成をもたらす場合がある。

トランスデューサは、板、膜、または表面を一つ以上の周波数で振動させるように構成されてもよい。板、膜、または表面の振動は、隣接するメッシュまたは穿孔された板を通して液体を強制してもよく、これは液体エアロゾル形成基体の液滴を含むエアロゾルの形成をもたらす場合がある。制御回路は、２０ｋＨｚを上回る超音波周波数範囲でトランスデューサを駆動するように構成されてもよい。制御回路は、５０ｋＨｚ～３００ｋＨｚ、より好ましくは１００ｋＨｚ～２００ｋＨｚの周波数でトランスデューサを駆動するように構成されていることが好ましい。

穿孔された板、膜、またはメッシュは、一つ以上のノズルを備えてもよい。本明細書で使用される「ノズル」という用語は、液体エアロゾル形成基体が板、膜、またはメッシュを通って移動するための通路を提供する板、膜、またはメッシュを通した開口、穴、または孔を指す。ノズルは、所定の望ましいエアロゾル液滴形成パターンを提供するように、個別にサイズ設定され、かつ相互に対して配設されてもよい。

穿孔された板または膜は、任意の適切な材料で形成されてもよい。例として、また限定することなく、板または膜は高分子材料から形成されてもよく、それによって、低減された質量および慣性という利点を提供する。しかしながら、板または膜は、金属材料などの任意の他の材料で形成されてもよい。板または膜は、二つ以上の異なる材料の複合材料であってもよい。板または膜のために使用される材料の選択は、共に使用されるおよびエアロゾル化されることが意図される特定の液体エアロゾル形成基体による影響を受ける場合がある。例えば、選ばれた液体エアロゾル形成基体との接触の結果として化学的に反応しない、または分解しない板または膜のための材料を選びことが非常に望ましい。単なる例として、板または膜はパラジウム、ステンレス鋼、銅ニッケル合金、ポリイミド、ポリアミド、ケイ素、または窒化アルミニウムのうちのいずれかで形成されてもよい。

エアロゾル発生要素の液体スループットは、様々な設計パラメータおよび動作パラメータに依存する。振動する穿孔した板の場合、スループットはノズルの数およびその直径の関数である。装置のための典型的な望ましいスループットは、０μｌ／秒～１０μｌ／秒の範囲内であってもよい。これは、例えば約１４０ｋＨｚの周波数にて５０Ｖのピークツーピークの駆動電圧で動作する、直径５μｍの約８００個の穴を包含する穿孔された板を用いて達成されることができる。

一部の実施形態において、トランスデューサ組立品は、液体エアロゾル形成基体と接触するように構成された霧化表面と、霧化表面上に表面音響波（ＳＡＷ）を発生するように構成されたトランスデューサ上の電極とを備える。ＳＡＷは、エアロゾルを形成する液体エアロゾル形成基体の液滴を発生する。

エアロゾル発生装置は、制御回路に接続されたセンサーをさらに備えてもよい。制御回路は、一つ以上のセンサーからの出力に依存して、トランスデューサまたはポンプの動作パラメータを制御するように構成されてもよい。

トランスデューサは、エアロゾルに対するユーザーの要求に応答して動作するように制御されてもよい。

一つ以上のセンサーは、気流センサーを備えてもよい。制御回路は、気流センサーからの入力に応答してポンプを動作するように構成されてもよい。ユーザーの吸入のためにエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生装置の実施例において、気流センサーは、ユーザーの吸煙を示す装置を通る気流を検出してもよい。制御回路は、検出されたユーザーの吸煙に応答して、ポンプおよびトランスデューサを起動してもよい。エアロゾル発生装置は、ユーザーが、それを通して発生したエアロゾルを引き出すことができるマウスピースを備えてもよい。

制御回路は、検出されたユーザーの吸煙に基づいて、ユーザーの要求に従ってポンプを動作してもよい。トランスデューサは、例えば１秒～３秒のパルス持続時間で、または気流センサーが閾値を上回る気流速度を検出する限り、パルスモードで動作されてもよい。制御回路は、増加する気流速度とともに増大する電圧、周波数、または電力でトランスデューサを駆動して、気流速度がより高い時により多くのエアロゾルを提供してもよい。

一つ以上のセンサーは、温度センサーまたは湿度センサーを含んでもよい。周囲温度または湿度の変化は、トランスデューサの動作および発生されたエアロゾルの特性に影響を与える場合がある。トランスデューサ組立品はまた、使用中に温度を上昇させる場合があり、これはトランスデューサの共振挙動も変化させる場合があり、また液体エアロゾル発生基体の特性を変化させる場合がある。

一つ以上のセンサーは、液体エアロゾル形成基体の同一性を決定するためのセンサーを含んでもよい。異なる液体エアロゾル形成基体の異なるパラメータでシステムを動作させることが望ましい場合がある。

有利なことに、制御回路は、トランスデューサの動作を停止する前に、所定の時間にわたりポンプの動作を停止するように構成されてもよい。これは、ポンプから分与された液体がエアロゾルに変換されず、トランスデューサ組立品に留まる可能性を低減する。こうした残りの液体は望ましくないことに、装置から漏れる場合がある。

エアロゾル発生装置は、ボタン（複数可）またはタッチスクリーンなどのユーザーインターフェースを備えてもよい。制御回路は、ユーザーインターフェースからの入力信号に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御するように構成されてもよい。これは、ユーザーが自身の体験をカスタマイズすることを可能にする場合がある。

エアロゾル発生装置はメモリを備えてもよい。制御回路は、メモリに保存されたユーザーの好みに応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御するように構成されてもよい。

ポンプはマイクロポンプであってもよい。本明細書で使用されるマイクロポンプは、手持ち式装置の中への統合を可能にするのに十分に小さい寸法を有するポンプである。マイクロポンプは、マイクロメートル範囲内の機能的寸法を有してもよい。マイクロポンプは、毎秒数マイクロリットルの液体スループットを提供してもよい。例えば、マイクロポンプは、０μｌ／秒～１００μｌ／秒、０μｌ／秒～５０μｌ／秒、または０μｌ／秒～１０μｌ／秒の液体スループットを提供するように動作されてもよい。ポンプは、機械的ポンプ、ダイアフラムポンプ、圧電ポンプ、蠕動ポンプ、電気流体または磁気流体ポンプ、電気浸透圧ポンプ、接着ポンプ、または回転ポンプであってもよい。

ポンプは弁として機能してもよく、起動されていない時にエアロゾル発生要素への液体の漏れ出しを防止してもよい。これは、装置からの液体エアロゾル形成基体の望ましくない漏れ出しの可能性を低減する。

エアロゾル発生装置は携帯型または手持ち式装置であってもよい。エアロゾル発生装置は、ユーザーの吸入のためにエアロゾルを生成してもよい。エアロゾル発生装置はマウスピースを備えてもよく、それを通してユーザーは装置によって発生したエアロゾルを引き出してもよい。

エアロゾル発生装置は、ポンプおよびトランスデューサに電力を供給する電源を備えてもよい。電源は任意の適切な電源であってもよく、例えば電池などのＤＣ電圧源であってもよい。電源は再充電可能であることが好ましい。一つの実施形態において、電源はリチウムイオン電池である。別の方法として、電源はニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウム系電池（例えば、リチウムコバルト電池、リン酸鉄リチウム電池、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。

制御回路は、一つ以上のマイクロプロセッサを備えてもよい。一つ以上の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を含んでもよい。「制御回路」という用語は、トランスデューサに対する駆動信号の発生における使用のために構成された任意の制御電子機器およびプロセッサ（複数可）だけでなく、駆動信号の発生における使用のための命令を保存する任意のコンピュータ可読媒体を包含する。例として、制御回路は、制御電子機器および非一時的コンピュータ可読媒体（コンピュータメモリモジュールなど）の形態を取ってもよく、制御電子機器は、非一時的コンピュータ可読媒体に連結された、またはそれを包含する制御ユニットを備える。制御ユニットはそれ自体が、コンピュータプロセッサを包含してもよく、またはコンピュータプロセッサに連結されてもよい。非一時的コンピュータ可読媒体は、駆動信号の発生における使用のための命令を包含してもよい。

エアロゾル発生装置は、ニコチンまたはカンナビノイドをユーザーに送達するための個人用気化器であってもよい。エアロゾル発生装置は、吸入可能なエアロゾルを非熱的に発生するために構成された喫煙装置であってもよい。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生要素によってエアロゾル化される前、またはエアロゾルが形成された後のいずれかに、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーターを備えてもよい。エアロゾル形成基体を温めることは、より望ましいユーザー体験を提供する場合がある。

エアロゾル発生装置は、複数の構成部品を備えてもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、主要ユニットおよびカートリッジを備えてもよい。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体の貯蔵部を包含してもよい。主要ユニットは、電源および制御回路を備えてもよい。ポンプは有利なことに、主要ユニット内に包含されているが、カートリッジ内に提供されてもよい。エアロゾル発生要素は、主要ユニットの一部またはカートリッジの一部であってもよい。エアロゾル発生装置は、三つ以上の部品を備えてもよい。例えば、ポンプおよびエアロゾル発生要素は、電源を包含する主要ユニットから取り外し可能である霧化構成要素内に包含されてもよく、また液体貯蔵部を包含する別個のカートリッジは、霧化構成要素に取り付けられてもよい。

本開示の別の態様において、エアロゾル発生装置を動作する方法が提供されている。エアロゾル発生装置は、液体貯蔵部と、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素と、電気的に作動する振動トランスデューサを備えるエアロゾル発生要素と、液体貯蔵部からエアロゾル発生要素に液体を送達するように構成された電気的に作動するポンプとを備える。方法は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、ポンプの動作を制御することを含む。

この方法は、エアロゾル発生要素への液体の送達をトランスデューサの動作パラメータに合わせることを可能にする。そのため、トランスデューサがより高い周波数またはより大きい電力で動作している場合、ポンプはより多くの液体をポンプに送達するように制御されることができる。これは、トランスデューサでの乾燥状態を防止する場合がある。同様に、トランスデューサがより低い周波数またはより低い電力レベルで動作する場合、ポンプはより少ない液体を送達するように制御されてもよい。これは、液体によるトランスデューサの過負荷を防止または低減する場合がある。

制御する工程は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、貯蔵部からエアロゾル発生要素への液体送達速度を制御することを含んでもよい。

一つ以上の動作パラメータは、駆動電圧、駆動電流、共振周波数、インピーダンス、位相差、駆動周波数、インピーダンス変化率、電流変化率、および電圧変化率のうちの一つ以上を含んでもよい。

方法は、フィードバック信号をトランスデューサから受信することをさらに含んでもよい。制御する工程は次いで、フィードバック信号に依存してポンプの動作を制御することを含んでもよい。

フィードバック信号は、共振周波数、インピーダンス、および位相のうちの一つ以上を含んでもよい。フィードバック信号は、インピーダンス、電流、または位相の振幅または変化率を含んでもよい。

方法は、フィードバック信号に依存してポンプの動作を定期的に制御することを含んでもよい。

方法は、フィードバック信号を一つ以上の閾値と比較して、比較結果を提供することと、比較結果に依存してポンプの動作を調整することとを含んでもよい。

方法は、フィードバック信号を望ましい値に、または所望の値の範囲内に維持するように、ポンプの動作を調整することを含んでもよい。方法は、フィードバック信号に基づいてトランスデューサを制御することを含んでもよい。

エアロゾル発生装置は、一つ以上のセンサーを備えてもよく、また方法は、一つ以上のセンサーからの出力に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御することを含んでもよい。

一つ以上のセンサーは、気流センサーを備えてもよい。方法は、気流センサーからの出力に応答してポンプを動作することを含んでもよい。

一つ以上のセンサーは、温度センサーまたは湿度センサーを含んでもよい。

一つ以上のセンサーは、液体エアロゾル形成基体の同一性を決定するためのセンサーを含んでもよい。

方法は、トランスデューサの動作を停止する前に、所定の時間にわたりポンプの動作を停止することを含んでもよい。

エアロゾル発生装置は、ユーザーインターフェースを備えてもよい。方法は、ユーザーインターフェースからの入力信号に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御することを含んでもよい。

エアロゾル発生装置はメモリを備えてもよい。方法は、ユーザーの好みまたはメモリに保存された予め設定された値に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御することを含んでもよい。

方法は、エアロゾルに対するユーザーの要求に応答して動作するようにトランスデューサを制御することを含んでもよい。

エアロゾル発生装置は、本開示の第一の態様を参照しながら記述される通りのものであってもよい。具体的に、本開示の第二の態様の方法で使用されるエアロゾル発生装置は、本開示の第一の態様に関して記述されたエアロゾル発生装置の特徴のうちのいずれかを備えてもよい。

本開示の両方の態様において、採用される液体エアロゾル形成基体は、数多くの異なる形態を取ってもよい。以下の段落は、液体エアロゾル形成基体のための様々な例示的で非限定的な材料および組成物を記述する。

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、使用時に高密度の安定したエアロゾルの形成を容易にする、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。エアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（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）であってもよい。液体エアロゾル形成基体は、他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。

液体エアロゾル形成基体は水を含んでもよい。

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を含んでもよい。エアロゾル形成体はプロピレングリコールを含んでもよい。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２％～約１０％のニコチン濃度を有してもよい。

本開示の第一の態様および第二の態様は、エアロゾル発生システム内のトランスデューサの一つ以上の動作パラメータに基づくポンプの制御に関する。例えば、ポンプを使用する代わりに、重力またはウィッキング材料を使用して、エアロゾル発生要素に液体を受動的に供給することも可能である。その場合、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータを使用して、トランスデューサを制御してもよい。トランスデューサフィードバック制御を使用して、トランスデューサの動作を液体負荷に適合させることができる。

本開示の別の態様によると、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、トランスデューサを備えてもよい。トランスデューサは、圧電トランスデューサであってもよい。エアロゾル発生装置は、トランスデューサに接続された、かつトランスデューサに振動電流を印加するように構成された駆動回路を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、駆動回路に接続された、かつトランスデューサの一つ以上の動作パラメータをモニターするように構成された制御回路を備えてもよく、制御回路は、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに基づいて駆動回路の動作を制御するよう構成されている。

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。これらの実施例のいずれか一つ以上の特徴は、本明細書に記載の別の実施例、実施形態、または態様のうちのいずれか一つ以上の特徴と組み合わせられてもよい。

実施例１：エアロゾル発生装置であって、液体エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部と、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素であって、電気的に作動する振動トランスデューサを備えるエアロゾル発生要素と、貯蔵部からエアロゾル発生要素に液体エアロゾル形成基体を送達するように構成された電気的に作動するポンプと、ポンプおよびトランスデューサに接続された制御回路であって、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存してポンプの動作を制御するように構成された制御回路とを備えるエアロゾル発生装置。
実施例２：制御回路が、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、貯蔵部からエアロゾル発生要素への液体の送達速度を制御するように構成されている、実施例１に記載のエアロゾル発生装置。
実施例３：制御回路がトランスデューサを駆動するように構成されている、実施例１または実施例２に記載のエアロゾル発生装置。
実施例４：一つ以上の動作パラメータが、駆動電圧、駆動電流、共振周波数、インピーダンス、位相差、駆動周波数、インピーダンス変化率、電流変化率、および電圧変化率のうちの一つ以上を含む、実施例１～３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例５：制御回路が、トランスデューサからフィードバック信号を受信するように構成されていて、かつフィードバック信号に依存してポンプの動作を制御するように構成されている、実施例１～４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例６：フィードバック信号が、共振周波数、インピーダンス、および位相のうちの一つ以上を含む、実施例５に記載のエアロゾル発生装置。
実施例７：制御回路が、フィードバック信号に依存してポンプの動作を定期的に制御するように構成されている、実施例５または実施例６に記載のエアロゾル発生装置。
実施例８：制御回路が、フィードバック信号を一つ以上の閾値と比較して、比較結果を提供するように、かつ比較結果に依存してポンプの動作を変更するように構成されている、実施例５、実施例６、または実施例７に記載のエアロゾル発生装置。
実施例９：フィードバック信号が望ましい値でない場合、または望ましい値の範囲内でない場合、制御回路がポンプの動作を変更するように構成されている、実施例８に記載のエアロゾル発生装置。
実施例１０：制御回路が、フィードバック信号に基づいてトランスデューサを制御するように構成されている、実施例５～９のいずれか一つに記載のエアロゾル発生装置。
実施例１１：エアロゾル発生要素が、制御回路によって制御されて、異なる振動モードで動作することができる、実施例１～１０のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例１２：トランスデューサが圧電素子を備える、実施例１～１１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例１３：エアロゾル発生要素が、トランスデューサに連結された穿孔された板を備える、実施例１～１２のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例１４：制御回路に接続されたセンサーをさらに備え、制御回路が、一つ以上のセンサーからの出力に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御するように構成されている、実施例１～１３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例１５：一つ以上のセンサーが気流センサーを含む、実施例１４に記載のエアロゾル発生装置。
実施例１６：制御回路が、気流センサーからの入力に応答してポンプを動作するように構成されている、実施例１５に記載のエアロゾル発生装置。
実施例１７：一つ以上のセンサーが、温度センサーまたは湿度センサーを含む、実施例１４、実施例１５、または実施例１６に記載のエアロゾル発生装置。
実施例１８：一つ以上のセンサーが、液体エアロゾル形成基体の同一性を決定するためのセンサーを含む、実施例１４、実施例１５、実施例１６、または実施例１７に記載のエアロゾル発生装置。
実施例１９：制御回路が、トランスデューサの動作を停止する前に、所定の時間にわたりポンプの動作を停止するように構成されている、実施例１～１８のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２０：ユーザーインターフェースをさらに備え、制御回路が、ユーザーインターフェースからの入力信号に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御するように構成されている、実施例１～１９のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２１：メモリをさらに備え、制御回路が、メモリに保存されたユーザーの好みに応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御するように構成されている、実施例１～２０のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２２：ポンプがマイクロポンプである、実施例１～２１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２３：トランスデューサが、エアロゾルに対するユーザーの要求に応答して動作するように制御されている、実施例１～２２のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２４：マウスピースを備え、ユーザーがこのマウスピースを通して、発生したエアロゾルを引き出すことができる、実施例１～２３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２５：エアロゾル発生装置が手持ち式装置である、実施例１～２４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２６：ポンプおよびトランスデューサに電力を供給する電池を備える、実施例１～２５のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２７：エアロゾル発生装置が、ニコチンまたはカンナビノイドをユーザーに送達するための個人用気化器である、実施例１～２６のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２８：エアロゾル発生装置を動作させる方法であって、エアロゾル発生装置が、液体貯蔵部と、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素と、電気的に作動する振動トランスデューサを備えるエアロゾル発生要素と、前記液体貯蔵部から前記エアロゾル発生要素に液体を送達するように構成された電気的に作動するポンプとを備え、方法が、
トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、ポンプの動作を制御することを含む、方法。
実施例２９：制御する工程が、トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、貯蔵部からエアロゾル発生要素への液体送達速度を制御することを含む、実施例２８に記載の方法。
実施例３０：一つ以上の動作パラメータが、駆動電圧、駆動電流、共振周波数、インピーダンス、位相差、駆動周波数、インピーダンス変化率、電流変化率、および電圧変化率のうちの一つ以上を含む、実施例２８または実施例２９に記載の方法。
実施例３１：トランスデューサからフィードバック信号を受信することをさらに含み、制御する工程が、フィードバック信号に依存してポンプの動作を制御することを含む、実施例２８、実施例２９、または実施例３０に記載の方法。
実施例３２：フィードバック信号が、共振周波数、インピーダンス、および位相のうちの一つ以上を含む、実施例３１に記載の方法。
実施例３３：フィードバック信号に依存してポンプの動作を定期的に制御することを含む、実施例３１または実施例３２に記載の方法。
実施例３４：フィードバック信号を一つ以上の閾値と比較して、比較結果を提供することと、比較結果に依存してポンプの動作を調整することとを含む、実施例３１、実施例３２、または実施例３３に記載の方法。
実施例３５：フィードバック信号を望ましい値に、または所望の値の範囲内に維持するように、ポンプの動作を調整することを含む、実施例３１～３４のいずれか一つに記載の方法。
実施例３６：フィードバック信号に基づいてトランスデューサを制御することを含む、実施例３１～３５のいずれか一つに記載の方法。
実施例３７：エアロゾル発生装置が、一つ以上のセンサーを備え、一つ以上のセンサーからの出力に依存して、トランスデューサの動作パラメータを制御することを含む、実施例２８～３６のいずれか一つに記載の方法。
実施例３８：一つ以上のセンサーが気流センサーを含む、実施例３７に記載の方法。
実施例３９：気流センサーからの入力に応答してポンプを動作することを含む、実施例３８に記載の方法。
実施例４０：一つ以上のセンサーが、温度センサーまたは湿度センサーを含む、実施例３７、実施例３８、または実施例３９に記載の方法。
実施例４１：一つ以上のセンサーが、液体エアロゾル形成基体の同一性を決定するためのセンサーを含む、実施例３７、実施例３８、実施例３９、または実施例４０に記載の方法。
実施例４２：トランスデューサの動作を停止する前に、所定の時間にわたりポンプの動作を停止することを含む、実施例２８～４１のいずれか一つに記載の方法。
実施例４３：エアロゾル発生装置がユーザーインターフェースを備え、方法が、ユーザーインターフェースからの入力信号に応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御することを含む、実施例２８～４２のいずれか一つに記載の方法。
実施例４４：エアロゾル発生装置がメモリを備え、方法が、メモリに保存されたユーザーの好みに応じて、トランスデューサの動作パラメータを制御することを含む、実施例２８～４３のいずれか一つに記載の方法。
実施例４５：エアロゾルに対するユーザーの要求に応答して動作するようにトランスデューサを制御することを含む、実施例２８～４４のいずれか一つに記載の方法。

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、本開示によるエアロゾル発生装置の概略図である。 図２は、振動板トランスデューサへの液体の送達を図示する。 図３は、本開示の一実施形態で使用されるフィードバック制御の概略図である。 図４は、本開示の一実施形態で使用されるフィードバック制御の概略図である。 図５ａおよび図５ｂは、異なる液体負荷下でのトランスデューサの挙動を図示する。 図５ａおよび図５ｂは、異なる液体負荷下でのトランスデューサの挙動を図示する。 図６は、フィードバック用のトランスデューサのインピーダンスおよび位相の測定値を提供するための測定回路を図示する。 図７は、インピーダンスおよび電流に基づくフィードバック信号を図示する。 図８は、可変液体負荷下での経時的なトランスデューサの挙動を図示する。

図１は、ポンプおよびエアロゾル発生要素を備えるエアロゾル発生装置の概略図である。エアロゾル発生装置１０は、マウスピース１２を有する手持ち式気化器であり、これを通して、発生されたエアロゾルはユーザーによって吸入されることができる。装置は、電源２２および制御ユニット２４を備えるハウジング２０と、マイクロポンプ２６と、エアロゾル発生要素および振動トランスデューサを含むトランスデューサ組立品２８と、気流センサーおよび少なくとも一つの入力ボタンを含むユーザーインターフェース構成要素３０とを備える。液体エアロゾル形成基体を含有するカートリッジ３２は装置内に受容されていて、この装置からマイクロポンプは液体エアロゾル形成基体をトランスデューサ組立品２８に送達することができる。

電源２２は、再充電可能なリチウムイオン電池である。電池は制御ユニット２４に接続されていて、制御ユニットを通してマイクロポンプ２６とトランスデューサ組立品２８の両方に電力を供給する。制御ユニット２４は、制御回路２５と、ポンプ駆動回路２７と、トランスデューサ駆動回路２９とを備える。制御回路２５は、メモリおよびコントローラ、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはプログラマブルマイクロコントローラ（ＭＣＵ）を含んでもよい。振動トランスデューサおよびマイクロポンプの特性は、メモリに保存されていて、動作中に読み出される。

マイクロポンプは、機械的ポンプ、ダイアフラムポンプ、圧電ポンプ、蠕動ポンプ、電気流体または磁気流体ポンプ、電気浸透圧ポンプ、接着ポンプ、または回転ポンプであってもよい。適切なマイクロポンプの一実施例は、Ｂａｒｔｅｌｓ Ｍｉｋｒｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ（Ｋｏｎｒａｄ－Ａｄｅｎａｕｅｒ－Ａｌｌｅｅ １１，４４２６３ Ｄｏｒｔｍｕｎｄ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のｍｐ６マイクロポンプであり、これは受動逆止弁と組み合わせた圧電ダイアフラムを使用する。

エアロゾル発生要素は、穿孔した板を駆動する圧電トランスデューサを備える。図２は、トランスデューサおよび板の配設を図示する。図２に示す通り、トランスデューサ組立品２８は、エアロゾル発生器ハウジング１０４の内部に収容された振動可能な板１００およびトランスデューサ１０２を備える。ハウジング１０４は、ハウジング１０４の対向する側に同軸の整列で配設された入口開口部１０５および出口開口部１０６を有する中空の円柱状のボックスを備える。

振動可能な板１００は、約２ｍｍの厚さおよび約１５ｍｍの直径を有する実質的に円形のアルミニウムディスクを備える。複数の穿孔１０３は、振動可能板の入口側１０８から反対側の出口側１０９に延びる。複数の穿孔は、実質的に円形の形状を有するアレイを形成する。実質的に円形のアレイは、約７ｍｍの直径を有し、板１００内の実質的に中央に配設されている。

穿孔は、実質的に円形の断面を有し、振動可能な板１００の入口側１０８から出口側１０９にテーパー状である。通路は、入口側にて約８μｍの直径、および出口側にて約６μｍの直径を有する。穿孔は典型的に、高速レーザードリル加工によって形成されている。複数の穿孔は、アレイを横切って等間隔で配設された約４０００個の穿孔から成る。

トランスデューサ１０２は圧電トランスデューサを備える。圧電トランスデューサは、圧電材料（典型的にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））の実質的に円形の環状ディスクである。圧電トランスデューサは、約２ｍｍの厚さ、約１７ｍｍの外径、および約８ｍｍの内径を有する。

図２に示す通り、トランスデューサ１０２は、振動可能な板の出口側１０９にて、振動可能な板１００と直接接触している。圧電トランスデューサ１０２の内径は、穿孔１０３のアレイを取り囲み、これによって出口側での穿孔の開放端は、圧電トランスデューサ１０２によって覆われていない。他の実施形態（図示せず）において、圧電トランスデューサ１０２は、入口側１０８にて振動可能な板１００と直接接触してもよいことが想定される。

振動可能な板１００および圧電トランスデューサ１０２は、一対のエラストマーのＯリング１１１によってハウジング１０４内に支持されていて、これは振動可能な板１００および圧電トランスデューサ１０２がハウジング１０４内で振動することを可能にする。振動可能な板１００および圧電トランスデューサ１０２は、対向するＯリング１１１からの圧力によって一緒に保持されている。しかしながら、他の実施形態（図示せず）において、振動可能な板１００および圧電トランスデューサ１０２は、接着剤層などの任意の適切な手段によって結合されてもよい。

振動可能な板１００および圧電トランスデューサ１０２は、穿孔１０３のアレイがハウジング１０４の入口開口部１０５および出口開口部１０６と同軸で整列しているように、ハウジング１０４内に配設されている。

一つ以上のばねピン１１０は、アトマイザーハウジング１０４内の開口部１１２を通って延びて、装置の制御回路と電池とへの圧電トランスデューサ１０２の電気的接続を提供する。一つ以上のばねピン１１０は、良好な電気的な接触が圧電トランスデューサ１０２の振動中に維持されるように、機械的な接続ではなく圧力によって圧電トランスデューサ１０２と接触して保持されている。

使用時に、マイクロポンプ２６は、液体貯蔵部から穿孔板１００に液体を送達する。図３に示す通り、液体送達管１１４は、ハウジング１０４の中に延び、また穿孔１０３のアレイにて板１００の入口側１０８に隣接して終わる。使用時に、液体エアロゾル形成基体（図示せず）は、液体送達管１１４を通してポンプによって送達される。

装置は、ハウジング内に少なくとも一つの空気吸込み口１６と、マウスピースを通る空気出口１４と、エアロゾル発生要素を通り過ぎて空気吸込み口１４から空気出口１６に延びる気流経路とを含む。ユーザーがマウスピースを吸うと、空気が空気吸込み口を通って、振動可能な板１００を通り過ぎて、空気出口に引き出される。

ユーザーインターフェース構成要素３０は、気流センサーを含む。気流センサーは、任意の適切な気流センサー（マイクロホンなど）であってもよい。ユーザーがマウスピースの空気出口を吸う時に、周囲空気は空気吸込み口を通して引き出される。気流センサーは、この気流を検出するように位置付けられている。ユーザーの吸煙を示す気流が気流センサーによって検出された時に、制御ユニット２４は、圧電トランスデューサ１０２およびマイクロポンプ２６を起動する。電池は、制御ユニット２４の制御下で、電気エネルギーを圧電トランスデューサ１０２に供給し、これは振動して、厚さ方向に変形する。圧電トランスデューサ１０２は、振動を振動可能な板１００に伝達し、この振動可能な板は振動し、また厚さ方向に変形する。振動可能な板１００内の振動は、複数の穿孔１０３を変形させ、この変形は送達管１１４から振動可能な板１００の入口側１０８での複数の穿孔１０３を通して液体エアロゾル形成基体を引き出し、振動可能な板１００の出口側１０９での通路から、液体エアロゾル形成基体の霧化された液滴を排出して、エアロゾルを形成する。振動可能な板１００から排出されたエアロゾル液滴は、入口からの気流と混合され、その気流中で運ばれ、ユーザーによる吸入のために空気出口１２４に向かって運ばれる。

ユーザーインターフェース構成要素は、マイクロポンプまたはトランスデューサに電力を供給することができる前に、装置をオンにしなければならないように、オン／オフボタンを備えてもよい。ユーザーインターフェース構成要素はまた、ユーザーが異なる動作モードまたは設定を選択することを可能にするインターフェースも含んでもよい。

マイクロポンプおよびトランスデューサの制御は、制御ユニットによって調整される。制御スキームの第一の実施形態を図３に示す。図３は、ポンプ駆動回路２７とトランスデューサ駆動回路２９の両方に接続された制御回路２５を図示する。ポンプ駆動回路２７はポンプ２６に接続されていて、トランスデューサ駆動回路２９はトランスデューサ１０２に接続されている。この実施形態において、トランスデューサ１０２の動作パラメータは、気流センサー３０からの入力、およびメモリに保存された情報に基づいて決定される。トランスデューサに供給された駆動電流は、メモリに保存されたパラメータに基づく初期周波数および波形を有する。装置の製造中に、振動可能な板１００を含むトランスデューサ組立品の周波数応答を特徴付けることができ、かつ初期周波数および波形が設定される。制御回路２５は、トランスデューサ駆動回路を制御して、トランスデューサに供給される電流を制御し、およびポンプ駆動回路を制御して、マイクロポンプに供給される電流を制御する。次いで、トランスデューサに供給された駆動電流を、検出された気流の強度に基づいて修正することができる。より高い検出された気流速度は、より大きい体積のエアロゾルを発生するために、トランスデューサ駆動回路２９からトランスデューサに供給されるより高い周波数またはより高い振幅の電流を生じさせてもよい。制御回路２５は、トランスデューサ駆動回路に適用されるパラメータに基づいてポンプ駆動回路を制御する。より大きい電流がトランスデューサに供給されていて、エアロゾルの特定のスループットを発生する場合、対応するポンプパラメータは、メモリから読み取られてもよく、またポンプ駆動回路は、それに応じて制御されて、合致する量の液体がエアロゾル発生要素に送達されることを確実にしてもよい。

別の実施形態において、制御ユニットは、トランスデューサの状態、例えばトランスデューサ上に十分な液体がある、または十分な液体がない、または液体が過剰であるかどうかを示す、トランスデューサからの信号フィードバックを受信してもよい。この配設を図４に図示する。図４は、ポンプ駆動回路２７とトランスデューサ駆動回路２９の両方に接続された制御回路２５を再度図示する。ポンプ駆動回路２７はポンプ２６に接続されていて、トランスデューサ駆動回路２９はトランスデューサ１０２に接続されている。しかしながら、図４の配設において、トランスデューサからのフィードバック信号が制御回路に提供されている。フィードバック信号は、トランスデューサ上の負荷の状態を示し、また例えば、共振周波数、インピーダンス、または位相であってもよい。トランスデューサ上の負荷は、穿孔板１００にどの程度の液体が存在するかに依存する。そのため、フィードバック信号は、穿孔板に液体が十分にあるか、または十分にないか、または過剰であるかどうかを示す。

図５ａおよび図５ｂは、フィードバック信号を形成することができる異なる液体負荷下でのトランスデューサの挙動を図示する。図５ａは、トランスデューサの主な共振ピークをカバーする周波数範囲にわたるインピーダンスを示す。実線は、トランスデューサ上に負荷がないインピーダンスを示し、破線は、エアロゾルを発生するための通常の動作条件下での液体負荷のインピーダンスを示し、一点鎖線は、ポンプが過剰な液体を供給している場合に起こりうる、穿孔板上の過剰な液体のインピーダンスを示す。ポンプのインピーダンスは、穿孔板での液体の状態のインジケータとして使用されることができることが分かる。図５ｂは、同じ周波数範囲にわたるトランスデューサの位相を示す。この場合も実線は、トランスデューサ上に負荷がない位相を示し、破線は、エアロゾルを発生するための通常の動作条件下での液体負荷の位相を示し、一点鎖線は、穿孔板上の過剰な液体の位相を示す。固定された動作周波数については、液体負荷の増加とともに位相角が減少し、トランスデューサの静電容量のリアクタンスを変化させる場合がある。液体の負荷の増加は、トランスデューサの共振周波数も低下させる。

穿孔板上の負荷を示すフィードバック信号を提供することは、制御回路が、過負荷または過小負荷を回避するためにポンプの制御を調整することを可能にする。フィードバック信号は、制御回路に連続的に提供されることができる。インピーダンス、位相、および周波数の測定のために採用できる様々な方法がある。例えば、ホイートストンブリッジなどのブリッジ回路、ＡＤ５９４１およびＣＤ４０４０などの集積回路、ロジックゲートに基づく位相コンパレータまたは位相周波数検出器、またはＳｏＣ（例えばＸｉｌｉｎｘ Ｚｙｎｑ ７１０）などである。図６は、フィードバック用のトランスデューサのインピーダンスおよび位相の測定値を提供するための測定回路を図示する。トランスデューサは、抵抗およびＲ_TおよびリアクタンスＸ_Tを含むものとして破線のボックス２００によって図示されている。直列抵抗器２１０は、トランスデューサへの電流を測定するために使用される。固定周波数および振幅を有する電圧Ｖ_Sは、トランスデューサ駆動回路によって印加され、トランスデューサの両端の電圧Ｖ_T、および抵抗器の両端の電圧Ｖ_Rが測定される。これは、トランスデューサのインピーダンスＺ_T、および位相θ＝アークタンジェント（Ｘ_T／Ｒ_T）の計算を可能にする。

制御回路はフィードバック信号を使用して、ポンプ駆動回路によってポンプに印加される電流または電圧を変更する。図７は、インピーダンスおよび電流に基づくフィードバック信号を図示する。経時的なインピーダンスは実線で示されている。対応する電流は点線で示されている。安定した負荷条件下での電流は、図７の右側で、おおよそ４０ｍＡである。負荷が減少するにつれて電流が増加する。そのため、制御回路は、電流の閾値が例えば５０ｍＡ（これは、あまりにも少量の液体しか供給されていないことを示す）に達した時を検出するように構成されてもよい。そのため、図７に示す通り、当初は、あまりにも少量の液体しか送達されていなく、電流は５０ｍＡの閾値を上回っている。制御回路は、安定した状態に達するまで、ポンプからの液体の供給を増加する。フィードバック信号のモニタリングおよび閾値（複数可）との比較は、トランスデューサの動作中に継続的に実行されることができる。

同様の制御は、図７によって図示される通り、インピーダンスに基づくことができ、インピーダンス閾値が電流閾値と同じ方法で使用される。図７に示す実施例において、安定した状態の負荷インピーダンスは、４２０オーム～４７０オームの範囲内である。インピーダンスが窓の外側にある場合、例えば４００オーム未満または５００オーム超になる場合はいつでも、制御回路は、修正された駆動パラメータをポンプ駆動回路に送信して、安定したエアロゾル発生を維持するか、または代替的にエアロゾル発生を停止する。

制御回路が、フィードバック信号に基づいてエアロゾル発生を停止する場合、ポンプ駆動信号が最初に停止される。所定の期間の後、トランスデューサ駆動信号が停止される。これは、トランスデューサに既にある液体がエアロゾルに変えられること、およびより多くの液体で置き換えられないことを確実にする。これは、装置が動作を停止した後、装置からの液体の漏れの可能性を低減する。

固定された閾値を使用する代替として、インピーダンス、電流、または位相の変化率を、制御回路によってモニターして、ポンプ駆動信号またはトランスデューサ駆動信号をどのように修正するかを決定することができる。所定の期間内の所定の量を超えるインピーダンスの変化は、エアロゾル発生要素での不安定な状態を示すことができる。

図８は、経時的なトランスデューサの負荷を示すフィードバック信号を位相がどのように提供するかを図示する。図８は、固定された周波数および電圧で動作するトランスデューサの経時的な位相および電流を示す。ポンプからのトランスデューサへの液体の供給は、トランスデューサによるエアロゾル発生の速度に対して低すぎに設定されている。トランスデューサのスループットとポンプ流量との間の不一致は、非継続的なエアロゾル発生につながる。トランスデューサに適用された液体は、迅速にエアロゾルに変えられ、その後、十分な液体が送達される前に遅延がある。トランスデューサが充填されていない間、位相角は大きく、かつ正である。液体が追加された時に、位相角は急激に低下する。この実施例において、トランスデューサが再び、充填されていない状態になるまでにおおよそ０．４秒しかかからない。位相角を使用して、制御回路は、ポンプの動作を調整して、より高い速度で液体を送達し、トランスデューサで定常状態条件を提供することができる。フィードバック信号として位相を使用することは、トランスデューサに印加される電圧の大きさの変化による著しい影響を受けないという利点を有する。

フィードバック信号はまた、トランスデューサに提供される駆動信号を決定するために使用されてもよい。例えば、検出された液体負荷の減少がある場合、トランスデューサへの駆動信号を変更して、スループットを減少させ、スループットとポンプの送達速度とのバランスを取ることができる。システムは、ユーザーのニーズを満たすためのエアロゾル発生の可変速度と、エアロゾル発生要素での安定した負荷条件との両方を提供することができる。

また、効率を最適化するために、フィードバック信号に基づいてトランスデューサの駆動周波数を調整することも有用である場合がある。トランスデューサのインピーダンスが、トランスデューサ駆動回路のインピーダンスに合わせられている場合、電力効率を最大化することができる。負荷条件の変化とともにトランスデューサのインピーダンスは変化するので、同じインピーダンスを維持するように、フィードバック信号を使用して、トランスデューサの駆動周波数を修正することができる。

Claims (15)

1. エアロゾル発生装置であって、
   液体エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部と、
   前記液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素であって、電気的に作動する振動トランスデューサを備えるエアロゾル発生要素と、
   液体エアロゾル形成基体を前記貯蔵部から前記エアロゾル発生要素に送達するように構成された電気的に作動するポンプと、
   前記ポンプと前記トランスデューサとに接続された制御回路であって、前記トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して前記ポンプの前記動作を制御するように構成された制御回路と、を備えるエアロゾル発生装置。
2. 前記制御回路が、前記トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、前記貯蔵部から前記エアロゾル発生要素への液体の送達速度を制御するように構成されている、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記制御回路が前記トランスデューサを駆動するように構成されている、請求項１または請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記一つ以上の動作パラメータが、駆動電圧、駆動電流、共振周波数、インピーダンス、位相差、駆動周波数、インピーダンス変化率、電流変化率、および電圧変化率のうちの一つ以上を含む、請求項１～３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記制御回路が、前記トランスデューサからフィードバック信号を受信するように構成されていて、かつ前記フィードバック信号に依存して前記ポンプの前記動作を制御するように構成されている、請求項１～４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記フィードバック信号が、共振周波数、インピーダンス、および位相のうちの一つ以上を含む、請求項５に記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記制御回路が、前記フィードバック信号に依存して前記ポンプの前記動作を定期的に制御するように構成されている、請求項５または請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
8. 前記制御回路が、前記フィードバック信号を一つ以上の閾値と比較して、比較結果を提供するように、かつ前記比較結果に依存して前記ポンプの動作を変更するように構成されている、請求項５、請求項６、または請求項７に記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記フィードバック信号が望ましい値でない場合、または望ましい値の範囲内でない場合、前記制御回路が前記ポンプの前記動作を変更するように構成されている、請求項８に記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記制御回路が、前記フィードバック信号に基づいて前記トランスデューサを制御するように構成されている、請求項５～９のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記エアロゾル発生要素が、前記制御回路によって制御されて、異なる振動モードで動作することができる、請求項１～１０のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
12. 前記制御回路に接続されたセンサーをさらに備え、前記制御回路が、一つ以上のセンサーからの出力に応じて、前記トランスデューサの前記動作パラメータを制御するように構成されている、請求項１～１１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
13. マウスピースを備え、ユーザーがこのマウスピースを通して、発生したエアロゾルを引き出すことができる、請求項１～１２のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
14. エアロゾル発生装置を動作させる方法であって、前記エアロゾル発生装置が、液体貯蔵部と、液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するように構成されたエアロゾル発生要素と、電気的に作動する振動トランスデューサを備えるエアロゾル発生要素と、前記液体貯蔵部から前記エアロゾル発生要素に液体を送達するように構成された電気的に作動するポンプとを備え、前記方法が、
    前記トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、前記ポンプの前記動作を制御することを含む、方法。
15. 前記制御する工程が、前記トランスデューサの一つ以上の動作パラメータに依存して、前記貯蔵部から前記エアロゾル発生要素への液体送達速度を制御することを含む、請求項１４に記載の方法。

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