JP6860584B2 - 自己起動式電気ヒーターを備えたエアロゾル発生システム - Google Patents

Description

本発明は、電気的に動作するエアロゾル発生システムに関連する。特に、本発明は、エアロゾル形成基体が、液体であり、液体貯蔵部分に含まれる、電気的に動作するエアロゾル発生システムに関連する。

ＷＯ２０１２／０８５２０３Ａ１は、液体貯蔵部分を有する電気的に加熱された喫煙システムを開示している。液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を含み、電池供給によって給電される電気ヒーターを備える気化装置に接続されている。使用時に、電気ヒーターは、ユーザーがマウスピースを吸引することで作動し、電池電源をスイッチオンする。気化装置内に含まれる加熱されたエアロゾル形成基体は、気化され得る。ユーザーによるマウスピースの吸引によって、空気が気化装置に沿ってまたはこれを通して吸い込まれ、エアロゾルが形成される。生成されたエアロゾルは、マウスピースに吸い込まれ、その後、ユーザーの口に入る。発熱体が起動すると、発熱体に適用される電力と結果として得られる発熱体の温度変化との間の関係に基づいて、液体エアロゾル形成基体の消耗量が判定される。判定された消耗量は、ユーザーに示される。

このアプローチでは、電気ヒーターが起動しているときのみ、液体エアロゾル形成基体の消耗量の判定が可能である。電気的に加熱された喫煙システムを用いる場合、起動しているヒーターの温度は、発熱体における液体エアロゾル形成基体の濃度量に応じて変化する。さらに、液体エアロゾル形成基体の濃度は、ユーザーの吸引量による影響を受ける。これらの考えられる変量は、判定された消耗量の精度に悪影響を及ぼす。実際に、判定された消耗量が十分正確に推定されない場合がある。

ユーザーがエアロゾル発生システムを使用する前に消耗を判定し、そして、判定された消耗量の精度を向上させる、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、エアロゾル形成基体を収納するための電気的に動作するエアロゾル発生システムが提供されており、このシステムは、液体エアロゾル形成基体を保存するための液体貯蔵部分と、液体エアロゾル形成基体を加熱するための少なくとも１つの発熱体を備える電気ヒーターと、発熱体に適用された電力と結果として得られる発熱体の温度変化との間の関係に基づいて液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するために、特定の時間において、電気ヒーターの非動作の時間にわたる自己起動期間の間電気ヒーターを自己起動させるよう構成された電気回路と、を備える。

電気回路は、判定した消耗に基づいて、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量を推定するよう構成されることが好ましい。液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量は、絶対量または相対量、例えば、百分率値であってもよく、あるいは、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の閾値量よりも多い場合も少ない場合もある量定であってもよい。

電気ヒーターの自己起動とは、例えば、液体エアロゾル形成基体の消耗量を判定するために、電気ヒーターを使用していない特定の時間において電気ヒーターを起動することを指す。

電気ヒーターを自己起動し、ヒーターに送達された液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するために電気回路を提供することは、いくつかの理由において有益である。例えば、ユーザーがエアロゾル発生システムを取ると、液体エアロゾル形成基体の消耗量が最後の自己起動から読み取られ得る。従って、ユーザーは、最後の消耗量を読み取るために電気ヒーターを起動するのに、吸煙する必要がない。

ユーザーがエアロゾルを発生させる必要がない場合に電気ヒーターは自己起動するが、これは、一連の吸煙間の中断などの、エアロゾル発生システムを使用していない場合であり得る。従って、本発明は、有益な時点において液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するための手段を提供する。

液体エアロゾル形成基体の消費は、電気ヒーターが冷却されたときに判定されてもよい。液体エアロゾル形成基体の消費は、発熱体における液体エアロゾル形成基体の濃度が最大値に達したときに判定されてもよい。液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分から発熱体に送る毛細管媒体としての芯を備えるエアロゾル発生システムでは、芯は、均衡に達するまで液体エアロゾル形成基体を吸い込む。

液体エアロゾル形成基体の消費は、電気回路が別のタスクを処理しないとき、または閾値を下回る処理負荷を有するときに判定されてもよい。液体エアロゾル形成基体の消費は、上記状況のうちの少なくとも２つ、より好ましくは全て、が生じるときに判定されることが好ましい。

電気ヒーターの自己起動は、ユーザーがエアロゾル発生システムを再び使用する前に、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体のレベルを判定することを可能にする。これにより、液体エアロゾル形成基体のレベルが低いときのエアロゾル発生システムの使用が防止されるが、このことは、低レベルの液体エアロゾル形成基体での加熱は、過熱、および過熱に起因する、エアロゾル発生システムの永久的損傷などの潜在的な問題につながりかねないことから、有益である。

電気ヒーターの自己起動によって、消耗量の判定は、より正確に制御することが可能であり、また、ユーザーがエアロゾル発生システムを使用するたびに実行する必要がない。有利には、液体エアロゾル形成基体のレベルは、ユーザー起動とは独立して判定される。電力消費は、低頻度の自己起動の使用によって制限され得る。

エアロゾル発生システムの通常の使用中、電気回路は、エアロゾル発生要求に応答して、特定の起動期間の間電気ヒーターを起動するようさらに構成されてもよい。

電気ヒーターの自己起動期間は、ユーザーのエアロゾル発生要求に伴う電気ヒーターの起動期間よりも短いことが好ましい。自己起動期間は、０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、０．９秒、および１．０秒のうちの１つであることが好ましい。

電気回路は、少なくとも１つの自己起動前提条件の発生時にのみ電気ヒーターを自己起動するよう構成されることが好ましい。

第一の自己起動前提条件は、電気ヒーターの所定の期間の非動作とし得る。自己起動は、液体エアロゾル形成基体を補充するのに十分な時間が経過した際に、電気ヒーターにおいて実行されてもよい。

第二の自己起動前提条件は、エアロゾル発生のための、電気ヒーターの所定回数の要求された起動とし得る。

第三の自己起動前提条件は、エアロゾルを発生させるための電気ヒーターの要求された起動後に、電気ヒーターの温度が最小温度閾値を下回る場合に生じ得る。

第四の自己起動前提条件は、エアロゾルを発生させるための電気ヒーターの要求された起動後に、発熱体における液体エアロゾル形成基体の濃度が最大値に達したときに生じ得る。

電気回路は、前回の測定の液体エアロゾル形成基体の判定された消耗を確認するために、順次１回以上電気ヒーターを自己起動するよう構成されることが好ましい。最終的に判定される消耗は、単一の推定の平均値とし得る。判定される消耗は、測定誤差閾値を下回る測定誤差だけ第一の推定とは異なる、少なくとも第二の推定によって確認されてもよい。

電気回路は、判定した消耗に基づいて、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量を推定するよう構成されることが好ましい。

電気回路は、液体貯蔵部分内に保存される液体エアロゾル形成基体の判定された量がより減少するほど、より頻繁に電気ヒーターを自己起動するよう構成されることが好ましい。液体エアロゾル形成基体のレベルが空き状態に近づいていると判定されると、自己起動および結果としての測定がより頻繁になされ得る。これにより、エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分が満載の場合には、すぐには尽きないため、液体エアロゾル形成基体のレベルを判定する際により少ない電力を使用することが可能になる。液体貯蔵部分が感知レベルになると、液体貯蔵部分の寿命の終了を見落とさないよう、より多くの読み取りが行われる。

電気回路は、液体貯蔵部分内に保存される液体エアロゾル形成基体の体積が最小体積閾値を下回ると判定される際にはエアロゾル発生要求を無視し、これによって電気ヒーターの起動を防止するよう構成されることが好ましい。

エアロゾル発生システムは、少なくとも１つの発熱体の温度を測定するための温度センサをさらに備えることが好ましい。電気回路は、温度センサによって感知される少なくとも１つの発熱体の温度を監視し、そして、温度センサによって感知された温度に基づいて、ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するよう配置される。

電気回路は、測定した電気抵抗から、発熱体の温度を確認するために、少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を測定するよう配置されることが好ましい。

電気回路は、少なくとも１つの発熱体を流れる電流と少なくとも１つの発熱体の両端の電圧とを測定すること、および測定した電流および電圧から少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を判定することで、少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を測定するよう配置されることが好ましい。

発熱体の温度と発熱体に適用される電力との間の関係は、例えば、所与の適用された電力に対する発熱体の温度の変化率、所与の適用される電力に対する自己起動中の所与の時間における発熱体の絶対温度、所与の適用される電力に対する自己起動期間における温度の積分、あるいは、所与の温度を維持するために発熱体に適用される電力とし得る。一般論として、気化のためにヒーターに送達される液体エアロゾル形成基体がより少ないほど、所与の適用された電力に対して発熱体の温度がより高くなる。所与の電力について、自己起動中の発熱体の温度の進化、または複数の自己起動にわたるその進化の変化のしかたを使用して、電気ヒーターに送達されたエアロゾル形成基体の量を消耗しているかどうかを検出し得る。

電気ヒーターは、少なくとも１つの発熱体を備える。発熱体は、フィラメントの配列を含み得る。少なくとも１つの発熱体は、加熱線またはコイルあるいはフィラメント包囲体の形態であることが好ましい。

少なくとも一つの発熱体は、電気抵抗性の材料を含むことが好ましい。少なくとも１つの発熱体は伝導により液体エアロゾル形成基体を加熱する場合がある。発熱体は、少なくとも部分的に液体エアロゾル形成基体と接触する場合がある。別の方法として、発熱体からの熱は熱伝導性要素の手段によって液体エアロゾル形成基体に伝導する場合がある。

エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分から電気ヒーターへ液体エアロゾル形成基体を運ぶための毛細管芯をさらに備えることが好ましい。液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体と接触するように毛細管芯を配置することが好ましい。毛細管芯を液体貯蔵部分の中へと延ばすことが好ましい。その場合、使用時に、液体は毛細管芯内での毛細管作用によって、液体貯蔵部分から電気ヒーターに移動される。少なくとも１つの発熱体は、毛細管芯を支持し得る。通常の使用中にたくさんの液体エアロゾル形成基体がある時、芯の毛細管特性は、液体の特性と組み合わせられて、加熱領域内で芯が常に湿潤状態であるようにする。

エアロゾル発生システムは、発熱体が起動したときに少なくとも１つの発熱体の温度を測定するための温度センサをさらに備えてもよい。電気回路は、温度センサによって感知される少なくとも１つの発熱体の温度を監視し、そして、温度センサによって感知される少なくとも１つの発熱体の温度に基づいて、ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するよう配置されてもよい。

液体エアロゾル形成基体の量が減少した、例えば液体貯蔵部分が空またはほぼ空の場合には、不十分な液体エアロゾル形成基体がヒーターに供給され得る。これは、発熱体の温度が増大する結果となる場合がある。従って、温度センサによって感知される発熱体の温度は、電気回路が、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量が所定の閾値まで減少したと判定することを可能にし、さらに、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の絶対量の表示を提供することを可能にし得る。

望ましい実施形態では、電気回路は、測定した電気抵抗から、発熱体の温度を確認するために、少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を測定するよう配置される。

液体エアロゾル形成基体の量が減少した、例えば液体貯蔵部分が空またはほぼ空の場合には、不十分な液体エアロゾル形成基体がヒーターに供給され得る。これは、発熱体の温度が増大する結果となる場合がある。少なくとも１つの発熱体が抵抗温度係数の適切な特性を有する場合、少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を測定することにより、発熱体の温度を確認することが可能となり得る。従って、測定された電気抵抗から電気回路によって確認される発熱体の温度は、電気回路が、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量を判定することを可能にし得る。

望ましい後者の実施形態の利点は、エアロゾル発生システム中の大きな空間を占め、高価ともなりうる、温度センサを含める必要がないことである。この実施形態では、電気抵抗は「アクチュエータ」（発熱体）および「センサ」（温度測定）の両方として使用されることを強調しておく。

この望ましい実施形態では、電気回路は、少なくとも１つの発熱体を流れる電流と少なくとも１つの発熱体の両端の電圧とを測定すること、および測定した電流および電圧から少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を判定することで、少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を測定するよう配置され得る。この場合、電気回路は、既知の抵抗を有し、少なくとも１つの発熱体と直列の抵抗器を備えてもよく、また、この電気回路は、既知の抵抗の抵抗器の両端の電圧を測定すること、および測定した電圧および既知の抵抗から少なくとも１つの発熱体を流れる電流を判定することによって少なくとも１つの発熱体を流れる電流を測定するよう配置され得る。電気回路は、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体が消費されるときの連続した加熱サイクルにわたる、感知または確認された温度の増大を監視することで、ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗が判定されるよう配置されてもよい。

電気回路は、液体貯蔵部分の液体エアロゾル形成基体が電気ヒーターの自己起動と自己起動との間に消費される間に、電気ヒーターの連続した自己起動における、電気ヒーターの自己起動の開始において感知または確認された温度の増加率を監視することで、ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するよう配置されてもよい。

電気回路は、電気ヒーターの自己起動期間における、感知または確認された温度の経時の積分値の増大を監視することで、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量を判定するよう配置されてもよい。

望ましい実施形態では、電気回路は、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量が所定の閾値まで減少したと推定されるときに、電気ヒーターを停止するよう配置される。

これは、不十分な液体エアロゾル形成基体があると、ユーザーがそれ以上エアロゾル発生システムを使用しないようにすることができるため、有益である。これにより、所望の特性を有さないエアロゾルの生成が回避され得る。これにより、ユーザーの経験不足が回避され得る。

電気回路は、電気ヒーターのさらなる操作を可能にする条件が変化するまで、電気ヒーターを恒久的または一時的のいずれかで停止するよう配置されてもよい。電気回路は、電気ヒーターと電源との間の電気ヒューズを切断することで電気ヒーターを恒久的に停止してもよい。電気回路は、電気ヒーターと電源との間でスイッチオフすることで電気ヒーターを一時的に停止するよう配置されてもよい。電気ヒーターのさらなる操作を可能にする条件が変化するとすぐ、例えば、空の液体貯蔵部分の補充後または消耗した液体貯蔵部分を新しいものと交換した後に、電気ヒーターを停止させるスイッチを再びオンにしてもよい。

望ましい実施形態では、電気回路は、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量が所定の閾値まで減少したと推定されるときに、これをユーザーに示すよう配置される。これは、表示によってユーザーが液体貯蔵部分を補充または交換することができるため、有益である。

電気的に動作するエアロゾル発生システムは、ユーザーディスプレイを備え得る。この場合、表示は、ユーザーディスプレイ上の表示を含み得る。別の方法では、表示は、可聴表示、またはユーザーに対する任意のその他の適切なタイプの表示を含み得る。

周辺の空気がエアロゾル発生システムに入るようにするために、エアロゾル発生システムのハウジングの壁、好ましくは電気ヒーターの反対側の壁、好ましくは底壁は、少なくとも一つの半開放入口を備える。半開放入口により、空気がエアロゾル発生システム内に入るが、空気または液体が半開放入口を通してエアロゾル発生システムから出ることはない。半開放入口は、例えば、空気については一方向にのみ透過可能であるが反対方向には空気および液体が漏れないような半透過性の薄膜としうる。半開放入口は、例えば一方行弁でもよい。半開放入口は、例えば、エアロゾル発生システムの最小限のへこみや弁または薄膜を通過する空気の体積といった特定の条件が満たされる場合に、入口のみを通して空気を通過させることが好ましい。

液体エアロゾル形成基体は、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もつ基体である。揮発性化合物は液体エアロゾル形成基体の加熱により放出されてもよい。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、加熱に伴い液体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。別の方法として、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少なくとも１つのエアロゾル形成体を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。

液体貯蔵部分を提供することの利点は、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体が周囲空気から保護される点である。一部の実施形態では、液体エアロゾル形成基体の光誘発性分解のリスクを回避できるように、周囲光も同様に液体貯蔵部分に入ることができない。さらに、高いレベルの衛生を維持することができる。

液体貯蔵部分は、所定回数の吸煙のための液体エアロゾル形成基体を保持するよう配置されることが好ましい。液体貯蔵部分が再充填可能でなく、かつ液体貯蔵部分内の液体を使用しきった場合、ユーザーは液体貯蔵部分を交換する必要がある。こうした交換の間の液体エアロゾル形成基体によるユーザーの汚染を防止する必要がある。別の方法として、液体貯蔵部分は再充填可能でもよい。その場合、エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分の一定の回数の再充填の後で交換されてもよい。

エアロゾル発生システムはハウジングの本体内に、典型的には電池の電源を有利にも備える。代替として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は、再充電を必要とすることがあり、また１回以上の喫煙の体験のための十分なエネルギーの貯蔵が許容される容量を持ちうる。例えば、電源は約６分間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を許容するのに十分な容量を持ちうる。別の例で、電源は所定回数の吸煙、またはヒーター組立品の不連続的な起動を許容する十分な容量を持ちうる。

エアロゾル発生システムは、主要ユニットと、主要ユニットに取り外し可能に結合されたカートリッジとを備えてもよく、液体貯蔵部分および電気ヒーターはカートリッジ内に提供され、また主要ユニットは電源と電気回路とを備える。

エアロゾル発生システムは、電気的に動作する喫煙システムであってもよい。エアロゾル発生システムは携帯型であることが好ましい。エアロゾル発生システムは従来型の葉巻たばこや紙巻たばこと匹敵するサイズであってもよい。喫煙システムの全長は、およそ３０ミリメートル〜およそ１５０ミリメートルであってもよい。喫煙システムの外径は、およそ５ミリメートル〜およそ３０ミリメートルの外径であってもよい。

本発明の第二の態様によると、液体エアロゾル形成基体を保存するための液体貯蔵部分および液体エアロゾル形成基体を加熱するための少なくとも１つの発熱体を含む電気ヒーターを備える電気的に動作するエアロゾル発生システムを提供することと、特定の時間において電気ヒーターの非動作の時間にわたる自己起動期間の間電気ヒーターを自己起動することと、発熱体に適用された電力と結果として得られる発熱体の温度変化との間の関係に基づいて電気ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗を判定することと、を含む、方法が提供されている。

液体エアロゾル形成基体の量は、絶対量または相対量、例えば、百分率値であってもよく、あるいは、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の閾値量よりも多い場合も少ない場合もある、量定であってもよい。

本発明の第三の態様によると、電気的に動作するエアロゾル発生システムのための電気回路が提供されており、電気回路は本発明の第二の態様の方法を実施するよう配置されている。

電気回路は電気ヒーターへの電力供給を調節するよう構成される。電力はシステムの起動後、電気ヒーターに連続的に供給することも、毎回の吸煙ごとなど断続的に供給することもできる。電力は、電流パルスの形態で電気ヒーターに供給されてもよい。

電気回路は、本発明の第二の態様の方法を実施するよう配置されたプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい、マイクロプロセッサを備え得る。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。

本発明の第四の態様によると、電気的に動作するエアロゾル発生システム用のプログラム可能電気回路上で実行された時に、プログラム可能電気回路に本発明の第二の態様の方法を実施させるコンピュータプログラムを記憶する、コンピュータ可読媒体が提供されている。

一つの態様に関連して説明した特徴は、本発明の他の態様に同様に適用されうる。好ましい特徴を、他の好ましい特徴と組み合わせてもよい。これは、本発明の方法に適用され得る、本発明のエアロゾル発生システムに関連して説明した特徴にも適用され得る。本発明の方法に関連して説明した特徴は、本発明のエアロゾル発生システムにも適用され得る。

本発明は、単なる例証として、添付図面を参照しながら、さらに説明する。
図１は、第一の実施形態による、ユーザーのエアロゾル発生要求に応答したコイル起動と、コイルの経時の自己起動とを示すプロットである。 図２は、第二の実施形態による、ユーザーのエアロゾル発生要求に応答したコイル起動と、コイルの経時の自己起動とを示すプロットである。 図３は、電気的に動作するエアロゾル発生システムの複数の吸煙中の発熱体の温度プロファイルの５つの中央値を示すプロットである。 図４は、液体貯蔵部分を有する電気的に動作するエアロゾル発生システムの一例を示す。

図１は、第一の実施形態による、加熱コイルと液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分から電気ヒーターまで運ぶ芯とを備えるエアロゾル発生システムの経時のコイル起動を示す。プロットは、単一のコイル起動の時間と期間を示している。コイルは、ユーザーのエアロゾル発生要求に応答して、例えば、吸煙することによって、起動されてもよく、あるいは、電気ヒーターの非動作の時間にわたる電気ヒーターの自己起動によって起動されてもよい。コイル起動１０Ａは、第一の一連の吸煙に起因する、電気ヒーターの第一の起動である。コイル起動１０Ｂは、中断後に生じる第二の一連の吸煙の第一の吸煙を表す。中断は、コイル起動１０Ａおよび１０Ｂによって開始された第一の一連の吸煙と第二の一連の吸煙との間に、電気ヒーターの自己起動が起こらないのに十分に短かった。第二の一連の吸煙の後は、コイルの自己起動２０Ａに対して十分に長い中断が続く。しばらくの後、ユーザーは、再びエアロゾル発生システムを使用し、コイル起動１０Ｃで開始する第三の一連の吸煙を続ける。再び、コイルの別の自己起動２０Ｂに対して十分に長い中断が続く。

図１のプロットは、ユーザーが所与の時間エアロゾル発生システムを吸煙しなかった場合のみに生じる、電気ヒーターの自己起動を示す。コイルが冷却され、液体ウィッキングが均衡に達するように、時間間隔が選択されることが好ましい。電気ヒーターの自己起動は、電気ヒーターのユーザー起動よりも期間がずっと短い。ユーザー起動セッションの後、一定の非動作期間の後に自己起動が生じる。従って、低頻度の自己起動は、電源が電池で実現されている場合には、電池の寿命に大きな影響を有さない。

図２は、第二の実施形態による、加熱コイルと、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分から電気ヒーターに運ぶ芯とを備えるエアロゾル発生システムの経時のコイル起動を示している。第一のコイル起動３０によって開始される一連の６回の吸煙の後、電気ヒーターが初めて自己起動４０Ａされるのに十分に長い中断が生じる。電気ヒーターの自己起動中、液体エアロゾル形成基体の消耗量が判定される。判定された消耗を確認するために、電気ヒーターの第二の自己起動４０Ｂが開始されて再び消耗を判定する。所与の実施例では、第二の判定された量と第一の判定された量との間の差異は測定誤差閾値を下回っており、結果が確認される。

このアプローチは、測定の信頼性を向上させ、特に、液体エアロゾル形成基体が消耗し、かつ液体貯蔵部分を備えるカートリッジをこれ以上使用するべきではないと判定する場合に有用である。これらの状況下では、エアロゾル発生システムの電気回路は、エアロゾル発生システムのさらなる使用を禁じ得る。さらなる使用を禁じる前に、第一の測定後すぐに、判定された量を第二の測定によって確認して、空のカートリッジの単一の誤検出に起因するエアロゾル発生システムの誤った停止を回避することが有益である。

図３は、ユーザーのエアロゾル発生要求によって電気ヒーターが起動するときの、エアロゾル発生システムの複数の吸煙中に測定される温度プロファイルの５つの中央値を示すプロットである。発熱体の温度Ｔをｙ軸、吸煙時間ｔをｘ軸に示す。曲線２０１は第一組の吸煙の中央値であり、各吸煙は２秒の吸煙期間を有する。同様に、曲線２０３は第二組の吸煙の中央値であり、曲線２０５は第三組の吸煙の中央値、曲線２０７は第四組の吸煙の中央値、そして曲線２０８は第五組の吸煙の中央値である。各曲線で、縦の棒（例えば２０９で示す）は、これらの温度の中央値付近の標準偏差を示す。よって、液体貯蔵部分の寿命にわたる測定された温度の進化が示されている。この挙動は、気化された全ての液剤について、そして使用した全ての電力レベルについて観察および確認された。

図３から分かるように、発熱体の温度応答は、曲線２０１、２０３および２０５において合理的に安定している。つまり、最初の３組の吸煙に対する中央値付近の標準偏差は、合理的に小さい。曲線２０７上には、２つの効果が見て取れる。第一に、第三組の吸煙に対する中央値付近の標準偏差が大きい。第二に、各吸煙中の発熱体の温度が大きく増大している。これらの２つの効果は、液体貯蔵部分が空になってきていることを示している。

曲線２０８上で、第五組の吸煙に対する中央値付近の標準偏差は再び小さい。つまり、吸煙にわたる温度範囲は、合意的に安定している。しかしながら、各吸煙中の発熱体の温度は、さらに大きく増大している。これは、液体貯蔵部分が実質的に空であることを示している。

曲線２０５に比べて、曲線２０７における温度の増大は、吸煙後０．４秒あたりで特に顕著である（点線２１１で示す）。従って、液体貯蔵部分内の液体の量が閾値まで低下したことを検出することは、吸煙期間の０．４秒後の発熱体の温度レベルに正確に基づき得る。

エアロゾル形成基体の特定の設計に対する、および特定のシステム設計に対する実験データは、電気回路のメモリ内に記憶され得る。この実験データは、所与の電力で動作する吸煙または加熱サイクルの特定の時点における発熱体の温度を、液体貯蔵部分内に残っている液体の量に関連付け得る。その後、実験データは、どれほどの液体が残っているかを判定するのに使用されてもよく、また、所定回数よりも少ない吸煙が残っていると推定されるときに、ユーザーに表示を提供するのに使用されてもよい。

従って、図３は、液体貯蔵部分が空になると、発熱体の明らかな温度の増大があることを実証している。これは特に、吸煙後の最初の０．４秒後に顕著である。この温度増大を利用して、液体貯蔵部分が空になる、またはほぼ空になるときを判定してもよい。

また、図３では、液体貯蔵部分が空になるのに伴う、０秒〜０．２秒の間の温度勾配のプロファイルが増大することが見て取れる。従って、液体貯蔵部分の寿命にわたる初回の吸煙中の温度増大率は、液体貯蔵部分内に残っている液体の量を検出するための代替的または追加的手段を提供し得る。

これらの結果より、電気ヒーターの非動作期間中に実施される電気ヒーターの自己起動の期間は、吸煙中の電気ヒーターの起動時間よりも短くてもよい。電気ヒーターの自己起動中の消耗量を判定する際に、温度レベル変化に対するより迅速な洞察が付与され、これによって、不十分なエアロゾル特性のリスクが減少する。

図４は、液体貯蔵部分を有するエアロゾル発生システムの一例を示す。図４で、システムは喫煙システムである。図４の喫煙システム１００は、マウスピース端１０３および本体端１０５を有するハウジング１０１を備える。本体端には、電池１０７の形態の電源および電気回路１０９が提供されている。電気回路１０９と連動する吸煙検出システム１１１も提供されている。マウスピース端には、液体エアロゾル形成基体１１５を含むカートリッジ１１３の形態の液体貯蔵部分、毛細管芯１１７および電気ヒーター１１９が提供されている。図４では、電気ヒーターは概略的に示しているのみであることに留意されたい。図４に示す模範的な実施形態において、毛細管芯１１７の一方の端はカートリッジ１１３内に延び、毛細管芯１１７の他方の端は電気ヒーター１１９によって囲まれている。電気ヒーター１１９は、カートリッジ１１３の外側に沿って通ってもよい（図４には図示せず）接続部１２１を経由して電気回路に接続される。ハウジング１０１はまた、空気吸込み口２３、マウスピース端にある空気出口１２５、エアロゾル形成チャンバー１２７を含む。

使用時、動作は以下の通りである。液体エアロゾル形成基体１１５は、カートリッジ１１３からの毛細管作用によって、カートリッジ内に延びる芯１１７の端から電気ヒーター１１９によって囲まれる芯の他方の端へ運ばれる。ユーザーが空気出口１２５でエアロゾル発生システムを吸うと、周囲空気は空気吸込み口１２３を通して吸い込まれる。図４に示す配置では、吸煙検知システム１１１は、吸煙を感知し、電気ヒーター１１９を起動する。電池１０７が電気エネルギーをヒーター１１９に供給して、電気ヒーターによって囲まれる芯１１７の端を加熱する。芯１１７の端にある液体は、電気ヒーター１１９によって気化され、過飽和蒸気を生成する。同時に、気化された液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用により芯１１７に沿って移動するさらなる液体で置き換えられる。（これは、「ポンプ作用」と呼ばれることがある。）生成された過飽和蒸気は、空気吸込み口１２３からの空気流と混合されて、該空気流に運ばれる。エアロゾル形成チャンバー１２７内で、蒸気は凝縮して吸引可能なエアロゾルを形成し、これが空気出口１２５に向かって運ばれ、ユーザーの口内に入る。

図４に示す実施形態において、電気回路１０９および吸煙検出システム１１１は、プログラム可能であることが好ましい。電気回路１０９および吸煙検出システム１１１は、エアロゾル発生システムの操作を管理するために使用され得る。これは、エアロゾルの粒子サイズの制御に役立つ。

図４は、本発明によるエアロゾル発生システムの一例を示す。しかしながら、多くの他の例が考えられる。加えて、図４は事実上、概略的であることに留意されたい。特に、図示された構成要素は、個々にもあるいは相互に相対的にも等尺度ではない。エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分内に含まれるエアロゾル形成基体を含むか、または収納する必要がある。エアロゾル発生システムは、液体エアロゾル形成基体を加熱するための少なくとも１つの発熱体を有する何らかの電気ヒーターを必要とする。最後に、エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するために、特定の時間において、かつ電気ヒーターの非動作の時間にわたる自己起動期間の間電気ヒーターを自己起動するための電気回路を必要とする。例えば、システムは、喫煙システムである必要はない。吸煙検出システムは、提供される必要はない。代わりに、システムは、例えば、吸煙がなされたときにユーザーがスイッチを操作する、手動起動によって操作されてもよい。例えば、ハウジングの全体形状およびサイズが変えられるであろう。さらに、システムは、毛細管芯を含まない場合がある。この場合は、システムは、気化用に液体を送達するための別の機構を含んでもよい。

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り、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態は今や当業者には明らかとなろう。

Claims (15)

1. エアロゾル形成基体を収納するための電気的に動作するエアロゾル発生システムであって、前記システムは、
   液体エアロゾル形成基体を保存するための液体貯蔵部分と、
   前記液体エアロゾル形成基体を加熱するための少なくとも１つの発熱体を含む電気ヒーターと、
   前記発熱体に適用される電力と結果として得られる前記発熱体の温度変化との間の関係に基づいて液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するために、前記電気ヒーターの非動作の時間にわたる自己起動期間の間の特定の時間において、前記電気ヒーターを自己起動するよう構成される、電気回路と、を備えるシステム。
2. 前記電気回路は、エアロゾル発生要求に応答して、特定の起動期間の間、前記電気ヒーターを起動するようさらに構成される、請求項１に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
3. 前記電気ヒーターの前記自己起動期間は、エアロゾル発生のための前記電気ヒーターの起動期間よりも短い、請求項２に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
4. 前記電気回路は、少なくとも１つの自己起動前提条件の発生時のみ、前記電気ヒーターを自己起動するよう構成される、請求項１〜３のいずれかに記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
5. 前記少なくとも１つの自己起動前提条件のうちの１つは、前記電気ヒーターの所定の非動作期間である、あるいは、
   前記少なくとも１つの自己起動前提条件のうちの１つは、エアロゾル発生のための、前記電気ヒーターの所定回数の要求された起動である、あるいは、
   前記少なくとも１つの自己起動前提条件のうちの１つは、エアロゾルを発生させるための前記電気ヒーターの要求された起動後に、前記電気ヒーターの温度が最小温度閾値を下回るときに生じる、あるいは、
   前記少なくとも１つの自己起動前提条件のうちの１つは、エアロゾルを発生させるための前記電気ヒーターの要求された起動後に、前記発熱体における前記液体エアロゾル形成基体の濃度が最大値に達したときに生じる、請求項４に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
6. 前記電気回路は、前回の測定の液体エアロゾル形成基体の判定された消耗を確認するために、順次１回以上前記電気ヒーターを自己起動するよう構成される、請求項１〜５のいずれかに記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
7. 前記電気回路は、前記判定した消耗に基づいて、前記液体貯蔵部分内の液体エアロゾル形成基体の量を推定するよう構成される、請求項１〜６のいずれかに記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
8. 前記電気回路は、前記液体貯蔵部分内に保存される液体エアロゾル形成基体の前記推定された前記量がより減少するほど、より頻繁に前記電気ヒーターを自己起動するよう構成される、請求項７に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
9. 前記電気回路は、前記液体貯蔵部分内に保存される液体エアロゾル形成基体の体積が最小体積閾値を下回ると判定することに応じてエアロゾル発生要求を無視し、これによって前記電気ヒーターの起動を防止するよう構成される、請求項１〜８のいずれかに記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
10. 前記少なくとも１つの発熱体の温度を測定するための温度センサを更に備え、前記電気回路は、前記温度センサによって感知される前記少なくとも１つの発熱体の温度を監視し、そして、前記温度センサによって感知された前記温度に基づいて、前記ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗を判定するよう配置される、請求項１〜９のいずれかに記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
11. 前記電気回路は、前記少なくとも１つの発熱体の電気抵抗を測定するよう配置され、前記測定した電気抵抗から前記発熱体の前記温度を確認する、請求項１〜１０のいずれかに記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
12. 前記電気回路は、前記少なくとも１つの発熱体を流れる電流と前記少なくとも１つの発熱体にわたる電圧とを測定すること、および前記測定した電流および電圧から前記少なくとも１つの発熱体の前記電気抵抗を判定することで、前記少なくとも１つの発熱体の前記電気抵抗を測定するよう配置される、請求項１１に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
13. 液体エアロゾル形成基体を保存するための液体貯蔵部分と、前記液体エアロゾル形成基体を加熱するための少なくとも１つの発熱体を含む電気ヒーターと、を備える電気的に動作するエアロゾル発生システムを提供することと、
    前記電気ヒーターの非動作の時間にわたる自己起動期間の間の特定の時間において、前記電気ヒーターを自己起動することと、
    前記発熱体に適用される電力と結果として得られる前記発熱体の温度変化との間の関係に基づいて、前記電気ヒーターによって加熱される液体エアロゾル形成基体の消耗を判定することと、を含む、方法。
14. 請求項１３に記載の方法を実施するよう配置される、電気的に動作するエアロゾル発生システムのための電気回路。
15. コンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムは、電気的に動作するエアロゾル発生システムのためのプログラム可能電気回路上で実行されるとき、前記プログラム可能電気回路に請求項１３に記載の方法を実施させる、コンピュータ可読記憶媒体。

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