JP7256880B2 - カートリッジ及びそれを含むエアロゾル生成装置 - Google Patents

カートリッジ及びそれを含むエアロゾル生成装置 Download PDF

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Description

本発明は、カートリッジ及びそれを含むエアロゾル生成装置に係り、さらに詳細には、超音波を用いてエアロゾルを発生させうるカートリッジ及びそれを含むエアロゾル生成装置に関する。
最近、一般的なシガレットの短所を克服する代替方法に係わる需要が増加している。例えば、シガレットを燃焼させてエアロゾルを生成させる方法ではないエアロゾル生成物質が加熱されることにより、エアロゾルが生成される方法に係わる需要が増加している。これにより、加熱式シガレットまたは加熱式エアロゾル生成装置に係わる研究が活発に進められている。
本発明が解決しようとする課題は、超音波を発生させる振動子によってエアロゾル生成物質からエアロゾルを発生させうるエアロゾル生成装置を提供する。また、エアロゾル生成物質の使用終了後にカートリッジのみを交換することで、続けて使用可能なエアロゾル生成装置を提供する。
実施例を通じて解決しようとする課題が上述した課題に制限されるものではなく、言及されていない課題は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
上述した技術的課題を達成するための技術的手段として、一実施例に係わるエアロゾル生成装置に活用されるカートリッジは、排出孔を備えるマウスピース、エアロゾル生成物質を収容する液体保存部、カートリッジがエアロゾル生成装置の本体に結合されれば、本体の振動子を収容する振動子収容部及び振動子収容部に収容された振動子で発生する振動によってエアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、液体保存部に収容されたエアロゾル生成物質を振動子収容部に伝達する液体伝達部材を含む。
他の実施例に係わるエアロゾル生成装置は、振動を発生させる振動子を含む本体及び本体に脱着可能に結合されるカートリッジを含み、カートリッジは、排出孔を備えるマウスピース、エアロゾル生成物質を収容する液体保存部、本体の振動子を収容する振動子収容部及び振動子収容部に収容された振動子で発生する振動によってエアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、液体保存部に収容されたエアロゾル生成物質を振動子収容部に伝達する液体伝達部材を含む。
実施例に係わるエアロゾル生成装置は、振動子を含む本体と、エアロゾル生成物質が保存されるカートリッジを別途に構成することで、カートリッジを交換して再使用可能である。したがって、ユーザは、カートリッジを交換する単なる操作だけでエアロゾル生成装置を使用し続けることができる。
また、振動子を用いて非加熱式でエアロゾルを発生させうるので、エアロゾルを発生させる過程で有害性が節減されうる。
実施例による効果が上述した効果に制限されるものではなく、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
一実施例に係わるエアロゾル生成装置のブロック図である。 一実施例に係わるエアロゾル生成装置を概略的に示す図面である。 他の実施例に係わるエアロゾル生成装置の本体及びカートリッジが分離された状態を示す斜視図である。 本体及びカートリッジの結合方式の一例示を説明するための図面である。 図3に図示された実施例に係わるエアロゾル生成装置の本体及びカートリッジが結合された状態を示す断面図である。 図5に図示された実施例に係わるカートリッジでエアロゾルが生成されるカートリッジの一部を拡大して示す断面斜視図である。 図6Aに図示されたカートリッジの一部断面図である。 一実施例に係わるカートリッジの一部の分解図である。
一実施例に係わるエアロゾル生成装置に活用されるカートリッジは、排出孔を備えるマウスピース、エアロゾル生成物質を収容する液体保存部、カートリッジがエアロゾル生成装置の本体に結合されれば、本体の振動子を収容する振動子収容部及び振動子収容部に収容された振動子で発生する振動によってエアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、液体保存部に収容されたエアロゾル生成物質を振動子収容部に伝達する液体伝達部材を含む。
また、本体とカートリッジとが結合されれば、本体の振動子は、液体伝達部材と接触することができる。
また、カートリッジは、液体伝達部材上に積層され、エアロゾルが通過して前記排出孔に移動するように複数のホール(hole)を備えるメッシュ構造体をさらに含んでもよい。
また、メッシュ構造体は、振動子と共に振動することができる。
また、メッシュ構造体は、金属の扁平なプレート形状でもある。
また、カートリッジは、マウスピースの排出孔と連結されることで、振動子で発生したエアロゾルが排出孔に移動するエアロゾル排出通路を形成する導管をさらに含んでもよい。
また、導管の断面積は、振動子収容部から排出孔に向かう方向に沿って減少することができる。
また、カートリッジは、振動子収容部を形成するための開口を含む底面及びマウスピースと連結される外壁を含むハウジングをさらに含み、ハウジングは、マウスピースと共に外観を形成することができる。
また、カートリッジは、導管に付着し、液体伝達部材の少なくとも一部を貫通してハウジングに結合される固定部材をさらに含んでもよい。
また、液体保存部は、ハウジングと導管との間に形成された内部空間を含んでもよい。
また、カートリッジが本体と結合されれば、カートリッジと本体との間に間隙が形成されることで、間隙を通じて外部空気が流入されうる。
他の実施例に係わるエアロゾル生成装置は、振動を発生させる振動子を含む本体及び本体に脱着可能に結合されるカートリッジを含み、カートリッジは、排出孔を備えるマウスピース、エアロゾル生成物質を収容する液体保存部、本体の振動子を収容する振動子収容部及び振動子収容部に収容された振動子で発生する振動によってエアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、液体保存部に収容されたエアロゾル生成物質を振動子収容部に伝達する液体伝達部材を含む。
また、本体は、第1磁性体を含み、カートリッジは、第1磁性体と磁力結合(magnetic coupling)する第2磁性体を含んでもよい。
また、本体は、バッテリ、バッテリから振動子に供給される電力を制御するプロセッサ及びバッテリの電力を振動子に供給するコネクタをさらに含み、コネクタは、振動子と接触する接触部材及び接触部材と連結された弾性部材を含んでもよい。
実施例で使用される用語は、本発明での機能を考慮しながら可能な限り、現在広く使用される一般的な用語を選択したが、これは、当分野に従事する技術者の意図または判例、新たな技術の出現などによっても異なる。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。したがって、本発明で使用される用語は、単なる用語の名称ではない、その用語が有する意味と本発明の全般にわたる内容とに基づいて定義されねばならない。
ここで使用された「少なくとも1つ」のような表現は、全体構成リスト(list)を修飾し、リストの個別構成を修飾しない。例えば、「a、b及びcのうち少なくとも1つ」という表現は、「a」、「b」、「c」、「aとb」、「aとc」、「bとc」、または「a、b及びc」をいずれも含むと理解されねばならない。
あるエレメントまたはあるレイヤが他のエレメントまたは他のレイヤの「上部に」、「上に」、「連結された」または「結合された」と指称されるとき、これは、他のエレメントまたは他のレイヤに直接連結されるか、直接結合されるか、または別途の結合されたエレメントまたはレイヤが存在してもよい。対照的に、あるエレメントが他のエレメントまたはレイヤの「直ぐ上に」、「直上に」、「直接連結された」または「直接結合された」と言及されたときには、中間に別途のエレメントが存在していないと理解されねばならない。同じ参照番号は、全体として同じ要素を指称する。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…モジュール」などの用語は、少なくとも1つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいは、ハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。以下、添付図面に基づいて本発明の実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態によって具現され、ここで説明する実施例に限定されない。
以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説明する。
図1は、一実施例に係わるエアロゾル生成装置のブロック図である。
図1を参照すれば、エアロゾル生成装置10000は、バッテリ11000、霧化器12000、センサ13000、ユーザインターフェース14000、メモリ15000及びプロセッサ16000を含んでもよい。しかし、エアロゾル生成装置10000の内部構造は、図1に図示されたところに限定されない。エアロゾル生成装置10000の設計によって、図1に図示されたハードウェア構成のうち、一部が省略されるか、新たな構成がさらに追加されるということを、本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
一実施例において、エアロゾル生成装置10000は、本体だけで構成され、その場合、エアロゾル生成装置10000に含まれたハードウェア構成は、本体に位置する。他の実施例において、エアロゾル生成装置10000は、本体とカートリッジで構成され、エアロゾル生成装置10000に含まれたハードウェア構成は、本体及びカートリッジに分けられて位置することができる。または、エアロゾル生成装置10000に含まれたハードウェア構成のうち、少なくとも一部は、本体及びカートリッジそれぞれに位置することもできる。
以下では、エアロゾル生成装置10000に含まれた各構成が位置する空間を限定せず、各構成の動作について説明する。
バッテリ11000は、エアロゾル生成装置10000の動作に用いられる電力を供給する。すなわち、バッテリ11000は、霧化器12000がエアロゾル生成物質を霧化させうるように電力を供給する。また、バッテリ11000は、エアロゾル生成装置10000内に備えられた他のハードウェア構成、すなわち、センサ13000、ユーザインターフェース14000、メモリ15000、及びプロセッサ16000の動作に必要な電力を供給することができる。バッテリ11000は、充電が可能なバッテリでも、使い捨てバッテリでもある。
例えば、バッテリ11000は、ニッケル系バッテリ(例えば、ニッケル金属ハイドライドバッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ)、またはリチウム系バッテリ(例えば、リチウムコバルトバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、チタン酸リチウムバッテリ、リチウムイオンバッテリまたはリチウムポリマーバッテリ)を含んでもよい。但し、エアロゾル生成装置10000に使用されるバッテリ11000の種類は、前述したところによって制限されない。必要によって、バッテリ11000は、アルカリバッテリ、またはマンガンバッテリを含んでもよい。
霧化器12000は、プロセッサ16000の制御によってバッテリ11000から電力を供給される。霧化器12000は、バッテリ11000から電力を供給されてエアロゾル生成装置10000に保存されたエアロゾル生成物質を霧化させうる。
霧化器12000は、エアロゾル生成装置10000の本体に位置することができる。または、エアロゾル生成装置10000が本体及びカートリッジで構成される場合、霧化器12000は、カートリッジに位置するか、本体及びカートリッジに分けられて位置する。霧化器12000がカートリッジに位置する場合、霧化器12000は、本体及びカートリッジのうち、少なくともいずれか1箇所に位置したバッテリ11000から電力を供給されうる。また、霧化器12000が本体及びカートリッジに分けられて位置する場合、霧化器12000で電力の供給が必要な部品は、本体及びカートリッジのうち、少なくともいずれか1箇所に位置したバッテリ11000から電力を供給されうる。
霧化器12000は、カートリッジの内部のエアロゾル生成物質からエアロゾル(aerosol)を発生させる。エアロゾルは、気体中に液体及び/または固体微粒子が分散されている浮遊物を意味する。したがって、霧化器12000から発生するエアロゾルは、エアロゾル生成物質から発生した蒸気化された粒子と空気とが混合された状態を意味する。例えば、霧化器12000は、エアロゾル生成物質の相(phase)を気化及び/または昇華を通じて気相に変換させうる。また、霧化器12000は、液体及び/または固相のエアロゾル生成物質を微粒子化して放出することで、エアロゾルを生成することができる。
例えば、霧化器12000は、超音波振動方式を用いることで、エアロゾル生成物質からエアロゾルを発生させうる。超音波振動方式は、振動子によって発生する超音波振動によってエアロゾル生成物質を霧化させることで、エアロゾルを発生させる方式を意味する。
図1には、図示されていないが、一実施例において、霧化器12000は、熱を発生させることで、エアロゾル生成物質を加熱することができるヒータを選択的に含んでもよい。エアロゾル生成物質は、ヒータによって加熱され、その結果、エアロゾルが生成されうる。
ヒータは、任意の好適な電気抵抗性物質で形成されうる。例えば、好適な電気抵抗性物質は、チタン、ジルコニウム、タンタル、白金、ニッケル、コバルト、クロム、ハフニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、錫、ガリウム、マンガン、鉄、銅、ステンレス鋼、ニクロムなどを含む金属または金属合金でもあるが、それらに制限されない。また、ヒータは、金属熱線(wire)、導電性トラック(track)が配置された金属熱板(plate)、セラミック発熱体などによっても具現されるが、それらに制限されない。
例えば、一実施例において、ヒータは、カートリッジ2000に含まれた構成でもある。また、カートリッジ2000は、後述する液体伝達手段及び液体保存部を含んでもよい。液体保存部に収容されたエアロゾル生成物質は、液体伝達手段に移動し、ヒータは、液体伝達手段に吸収されたエアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを発生させうる。例えば、ヒータは、液体伝達手段に巻かれるか、液体伝達手段に隣接して配置されうる。
他の実施例において、エアロゾル生成装置10000は、シガレットを収容することができる収容空間を含み、ヒータは、エアロゾル生成装置10000の収容空間に挿入されたシガレットを加熱することができる。エアロゾル生成装置10000の収容空間にシガレットが収容されることにより、ヒータは、シガレットの内部及び/または外部に位置することができる。これにより、ヒータは、シガレット内のエアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを発生させうる。
一方、ヒータは、誘導加熱式ヒータでもある。ヒータは、シガレットまたはカートリッジを誘導加熱方式で加熱するための導電性コイルを含み、シガレットまたはカートリッジには、誘導加熱式ヒータによって加熱されうるサセプタが含まれる。
エアロゾル生成装置10000は、少なくとも1つのセンサ13000を含んでもよい。少なくとも1つのセンサ13000でセンシングされた結果は、プロセッサ16000に伝達され、センシング結果によってプロセッサ16000は、霧化器12000の動作制御、喫煙の制限、カートリッジ(または、シガレット)挿入有/無の判断、お知らせ表示のような多様な機能が行われるように、エアロゾル生成装置10000を制御することができる。
例えば、少なくとも1つのセンサ13000は、パフ感知センサを含んでもよい。パフ感知センサは、外部から流入される気流の流量(flow)変化、圧力変化、及び音の検出のうち、少なくとも1つに基づいて、ユーザのパフを感知することができる。パフ感知センサは、ユーザのパフの開始タイミング及び終了タイミングを検出することができ、プロセッサ16000は、検出されたパフの開始タイミング及び終了タイミングによってパフ期間(puff period)及び非パフ(non-puff)期間を判断することができる。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、ユーザ入力センサを含んでもよい。ユーザ入力センサは、スイッチ、物理的ボタン、タッチセンサのようにユーザの入力を感知することができるセンサでもある。例えば、タッチセンサは、ユーザが金属材質によって形成された所定の領域をタッチする場合、キャパシタンス(capacitance)の変化が発生し、キャパシタンスの変化を検出することで、ユーザの入力を感知することができる静電容量型センサでもある。プロセッサ16000は、静電容量型センサから受信したキャパシタンスの変化前後値を比較することで、ユーザの入力が発生したか否かを決定することができる。キャパシタンスの変化前後値が既設定のしきい値を超過した場合、プロセッサ16000は、ユーザの入力が発生したと決定することができる。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、モーションセンサを含んでもよい。モーションセンサを通じてエアロゾル生成装置10000の勾配、移動速度及び加速度のようなエアロゾル生成装置10000の動きに係わる情報を獲得することができる。例えば、モーションセンサは、エアロゾル生成装置10000が動く状態、エアロゾル生成装置10000の静止状態、パフのためにエアロゾル生成装置10000が所定の範囲内の角度で傾いた状態及び各パフ動作の間でパフ動作時とは異なる角度でエアロゾル生成装置10000が傾いた状態に係わる情報を測定することができる。モーションセンサは、当該技術分野で知られた多様な方法を用いてエアロゾル生成装置10000の運動情報を測定することができる。例えば、モーションセンサは、x軸、y軸及びz軸3方向の加速度を測定することができる加速度センサ及び3方向の角速度を測定することができるジャイロセンサを含んでもよい。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、近接センサを含んでもよい。近接センサは、接近する物体、あるいは近傍に存在する物体の有無または距離を電磁界の力または赤外線などを用いて機械的接触なしに検出するセンサを意味し、それを通じてエアロゾル生成装置10000にユーザが接近するか否かを検出することができる。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、イメージセンサを含んでもよい。イメージセンサは、例えば、物体のイメージを獲得するためのカメラを含んでもよい。イメージセンサは、カメラによって獲得されたイメージに基づいて物体を認識することができる。プロセッサ16000は、イメージセンサを通じて獲得されたイメージを分析して、ユーザがエアロゾル生成装置10000を使用するための状況であるか否かを決定することができる。例えば、ユーザがエアロゾル生成装置10000を使用するために、エアロゾル生成装置10000を唇近傍に接近させるとき、イメージセンサは、唇のイメージを獲得することができる。プロセッサ16000は、獲得されたイメージを分析し、唇と判断される場合に、ユーザがエアロゾル生成装置10000を使用するための状況であることを決定することができる。それにより、エアロゾル生成装置10000は、霧化器12000を予め動作させるか、ヒータを予熱させうる。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、エアロゾル生成装置10000に使用されうる消耗品(例えば、カートリッジ、シガレットなど)の装着または脱去を感知することができる消耗品脱着センサを含んでもよい。例えば、消耗品脱着センサは、消耗品がエアロゾル生成装置10000に接触したか否かを感知するか、イメージセンサによって消耗品が脱着如何を判断することができる。また、消耗品脱着センサは、消耗品のマーカーと相互作用することができるコイルのインダクタンス値の変化を感知するインダクタンスセンサであるか、消耗品のマーカーと相互作用することができるキャパシタのキャパシタンス値の変化を感知するキャパシタンスセンサでもある。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、温度センサを含んでもよい。温度センサは、霧化器12000のヒータ(または、エアロゾル生成物質)が加熱される温度を感知することができる。エアロゾル生成装置10000は、ヒータの温度を感知する別途の温度センサを含むか、別途の温度センサを含む代わりに、ヒータ自体が温度センサの役割を行うことができる。または、ヒータが温度センサの役割を行うと共に、エアロゾル生成装置10000に別途の温度センサがさらに含まれる。また、温度センサは、ヒータだけではなく、エアロゾル生成装置10000の印刷回路基板(PCB)、バッテリのような内部部品の温度を感知することもできる。
また、少なくとも1つのセンサ13000は、エアロゾル生成装置10000の周辺環境の情報を測定する多様なセンサを含んでもよい。例えば、少なくとも1つのセンサ13000は、周辺環境の温度を測定することができる温度センサ、周辺環境の湿度を測定する湿度センサ、周辺環境の圧力を測定する大気圧センサなどを含んでもよい。
エアロゾル生成装置10000に備えられるセンサ13000は、上述した種類に限定されず、多様なセンサをさらに含んでもよい。例えば、エアロゾル生成装置10000は、ユーザ認証及び保安のために、ユーザの指から指紋情報を獲得することができる指紋センサ、瞳の虹彩模様を分析する虹彩認識センサ、手の平を撮影したイメージから静脈内還元ヘモグロビンの赤外線の吸収量を感知する静脈認識センサ、目、鼻、口及び顔面輪郭などの特徴点を2Dまたは3D方式で認識する顔面認識センサ及びRFID(Radio-Frequency Identification)センサなどを含んでもよい。
エアロゾル生成装置10000には、上の例示された多様なセンサ13000の例示のうち、一部のみ取捨選択して具現されうる。すなわち、エアロゾル生成装置10000は、前述したセンサのうち、少なくとも1つ以上のセンサでセンシングされる情報を組み合わせて活用することができる。
ユーザインターフェース14000は、ユーザにエアロゾル生成装置10000の状態に係わる情報を提供することができる。ユーザインターフェース14000は、視覚情報を出力するディスプレイまたはランプ、触覚情報を出力するモータ、音情報を出力するスピーカ、ユーザから入力された情報を受信するか、ユーザに情報を出力する入/出力(I/O)インターフェーシング手段(例えば、ボタンまたはタッチスクリーン)とデータ通信を行うか、充電電力を供給されるための端子、外部デバイスと無線通信(例えば、WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth, NFC(Near-Field Communication)など)を行うための通信インターフェーシングモジュールなどの多様なインターフェーシング手段を含んでもよい。
一実施例において、エアロゾル生成装置10000には、上の例示された多様なユーザインターフェース14000の例示のうち、一部のみ取捨選択して具現されうる。
メモリ15000は、エアロゾル生成装置10000内で処理される各種データを保存するハードウェアであって、メモリ15000は、プロセッサ16000で処理されたデータ及び処理されるデータを保存することができる。メモリ15000は、DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory)のようなRAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)などの多様な種類によっても具現される。
メモリ15000には、エアロゾル生成装置10000の動作時間、最大パフ回数、現在パフ回数、少なくとも1つの温度プロファイル及びユーザの喫煙パターンに係わるデータなどが保存されうる。
プロセッサ16000は、エアロゾル生成装置10000の全般的な動作を制御する。プロセッサ16000は、多数の論理ゲートのアレイによっても具現され、汎用的なマイクロプロセッサと該マイクロプロセッサで実行されるプログラムが保存されたメモリの組合わせによっても具現される。また、他の形態のハードウェアによっても具現されることを、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
プロセッサ16000は、少なくとも1つのセンサ13000によってセンシングされた結果を分析し、後続して行われる処理を制御する。
プロセッサ16000は、少なくとも1つのセンサ13000によってセンシングされた結果に基づいて、霧化器12000の動作が開始または終了するように霧化器12000に供給される電力を制御することができる。また、プロセッサ16000は、少なくとも1つのセンサ13000によってセンシングされた結果に基づいて、霧化器12000が適量のエアロゾルを発生させるように、霧化器12000に供給される電力の量及び電力が供給される時間を制御することができる。例えば、プロセッサ16000は、霧化器12000の振動子が所定の周波数で振動するように振動子に供給される電流を制御することができる。
一実施例において、プロセッサ16000は、エアロゾル生成装置10000に対するユーザ入力を受信した後、霧化器12000の動作を開始することができる。また、プロセッサ16000は、パフ感知センサを用いてユーザのパフを感知した後、霧化器12000の動作を開始することができる。また、プロセッサ16000は、パフ感知センサを用いてパフ回数をカウントした後、パフ回数が既設定の回数に到逹すれば、霧化器12000に電力供給を中断させうる。
プロセッサ16000は、少なくとも1つのセンサ13000によってセンシングされた結果に基づいて、ユーザインターフェース14000を制御することができる。例えば、パフ感知センサを用いてパフ回数をカウントした後、パフ回数が既設定の回数に到逹すれば、プロセッサ16000は、ランプ、モータ及びスピーカのうち、少なくともいずれか1つを用いて、ユーザにエアロゾル生成装置10000がすぐ終了するということを予告することができる。
一方、図1には、図示されていないが、エアロゾル生成装置10000は、別途のクレードルと共に、エアロゾル生成システムを構成することもできる。例えば、クレードルは、エアロゾル生成装置10000のバッテリ11000を充電するのに用いられる。例えば、エアロゾル生成装置10000は、クレードル内部の収容空間に収容された状態で、クレードルのバッテリから電力を供給されてエアロゾル生成装置10000のバッテリ11000を充電することができる。
一実施例は、コンピュータによって実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータによって実行可能な命令語を含む記録媒体の形態でも具現されうる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータによってアクセスされうる任意の可用媒体でもあり、揮発性及び不揮発性媒体、分離型及び非分離型媒体をいずれも含む。また、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記録媒体及び通信媒体をいずれも含んでもよい。コンピュータ記録媒体は、コンピュータ可読命令語、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータのような情報の保存のための任意の方法または技術によって具現された揮発性及び不揮発性、分離型及び非分離型媒体をいずれも含む。通信媒体は、典型的にコンピュータ可読命令語、データ構造、プログラムモジュールのような変調されたデータ信号のその他のデータ、またはその他の送信メカニズムを含み、任意の情報伝達媒体を含む。
図2は、一実施例に係わるエアロゾル生成装置を概略的に示す図面である。
図2に図示された実施例に係わるエアロゾル生成装置10000は、エアロゾル生成物質を保有するカートリッジ2000と、カートリッジ2000を支持する本体1000を含む。
カートリッジ2000は、内部にエアロゾル生成物質を収容した状態で本体1000に結合することができる。例えば、カートリッジ2000の一部が本体1000に挿入されるか、本体1000の一部がカートリッジ2000に挿入されることで、カートリッジ2000が本体1000に装着されうる。例えば、本体1000とカートリッジ2000は、スナップフィット(snap-fit)方式、螺合方式、磁力結合方式、締り嵌め方式などによって結合された状態を保持することができるが、本体1000とカートリッジ2000との結合方式は、前述したところによって制限されない。
カートリッジ2000は、マウスピース2100を含んでもよい。マウスピース2100は、本体1000と結合される一部と反対方向に形成され、ユーザの口腔に挿入される部分である。マウスピース2100は、カートリッジ2000内部のエアロゾル生成物質から発生したエアロゾルを外部に排出する排出孔2110を含んでもよい。
カートリッジ2000は、例えば、液体状態や、固体状態や、気体状態や、ゲル(gel)状態のうち、いずれか1つの状態を有するエアロゾル生成物質を保有することができる。エアロゾル生成物質は、液状組成物を含んでもよい。例えば、液状組成物は、揮発性タバコ香成分を含むタバコ含有物質を含む液体でもあり、非タバコ物質を含む液体でもある。
液状組成物は、例えば、水、ソルベント、エタノール、植物抽出物、香料、香味剤、及びビタミン混合物のうち、いずれか1つの成分や、これら成分の混合物を含んでもよい。香料は、メントール、ペパーミント、スペアミントオイル、各種果物の香り成分などを含んでもよいが、それらに制限されない。香味剤は、ユーザに多様な香味または風味を提供する成分を含んでもよい。ビタミン混合物は、ビタミンA、ビタミンB、ビタミンC及びビタミンEのうち、少なくとも1つが混合されたものでもあるが、それらに制限されるものではない。また、液状組成物は、グリセリン及びプロピレングリコールのようなエアロゾル形成剤を含んでもよい。
例えば、液状組成物は、ニコチン塩が添加された任意の重量比のグリセリン及びプロピレングリコール溶液を含んでもよい。液状組成物には、2種以上のニコチン塩が含まれうる。ニコチン塩は、ニコチンに有機酸または無機酸を含む適切な酸を添加することで形成されうる。ニコチンは、自然に発生するニコチンまたは合成ニコチンであって、液状組成物の総溶液重量に対する任意の適切な重量の濃度を有することができる。
ニコチン塩の形成のための酸は、血中ニコチン吸収速度、エアロゾル生成装置10000の作動温度、香味または風味、溶解度などを考慮して適切に選択されうる。例えば、ニコチン塩の形成のための酸は、安息香酸、乳酸、サリチル酸、ラウリン酸、ソルビン酸、レブリン酸、ピルビン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、バレリン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、クエン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、フェニル酢酸、酒石酸、コハク酸、フマル酸、グルコン酸、サッカリン酸、マロン酸またはリンゴ酸で構成された群から選択される単独の酸または群から選択される2以上の酸との混合にもなるが、その限りではない。
カートリッジ2000は、内部にエアロゾル生成物質を収容する液体保存部2200を含んでもよい。液体保存部2200が内部に「エアロゾル生成物質を収容する」ということは、液体保存部2200が容器(container)の用途のようにエアロゾル生成物質を単に入れる機能を行うことと、液体保存部2200の内部に、例えば、スポンジ(sponge)や綿や布や多孔性セラミック構造体のようなエアロゾル生成物質を含浸(含有)する要素を含むことを意味する。
エアロゾル生成装置10000は、カートリッジ2000の内部のエアロゾル生成物質の相(phase)を変換してエアロゾル(aerosol)を発生させる霧化器を含んでもよい。
例えば、エアロゾル生成装置10000の霧化器は、超音波振動によってエアロゾル生成物質を霧化させる超音波振動方式を用いることで、エアロゾル生成物質の相を変換することができる。霧化器は、超音波振動を発生させる振動子1300と、エアロゾル生成物質を吸収し、エアロゾルに変換するための最適の状態に保持する液体伝達手段2400と、液体伝達手段のエアロゾル生成物質に超音波振動を伝達してエアロゾルを発生させる振動子収容部2300を含んでもよい。
振動子1300は、短い周期の振動を発生させうる。振動子1300から生成された振動は、超音波振動でもあり、超音波振動の周波数は、例えば、100kHz~3.5MHzでもある。振動子1300から生成された短い周期の振動によってエアロゾル生成物質は、気化及び/または粒子化されてエアロゾルに霧化されうる。
振動子1300は、例えば、圧電セラミックを含み、圧電セラミックは、物理的な力(圧力)によって電気(電圧)が発生し、逆に電気が印加されるとき、振動(機械的な力)によって互いに変換可能な機能性の材料である。すなわち、振動子1300に印加された電気によって振動(物理的な力)が発生し、そのような物理的に小さい振動がエアロゾル生成物質を小さな粒子にしてエアロゾルに霧化させうる。
振動子1300は、ポゴピン(Pogo Pin)またはC-クリップによって回路と電気的接触がなされる。したがって、振動子1300は、ポゴピン(Pogo Pin)またはC-クリップから電流を供給されて振動が発生しうる。但し、振動子1300に電流を供給するために連結される素子の種類は、前述したところによって制限されない。
振動子収容部2300は、振動子1300から発生する振動を伝達されて液体保存部2200から伝達されたエアロゾル生成物質をエアロゾルに変換する機能を行うことができる。
液体伝達手段2400は、液体保存部2200の液状組成物を振動子収容部2300に伝達することができる。例えば、液体伝達手段2400は、綿繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、多孔性セラミックの少なくとも1つを含む芯(wick)にもなるが、その限りではない。
一実施例において、また、霧化器は、別途の液体伝達手段を使用せず、エアロゾル生成物質を吸収し、エアロゾルに変換するための最適の状態に保持する機能とエアロゾル生成物質に振動を伝達してエアロゾルを発生させる機能をいずれも行うメッシュ状(mesh shape)や板状(plate shape)の振動子収容部によって具現されうる。
図2に図示された実施例において、霧化器の振動子1300は、本体1000に配置され、振動子収容部2300及び液体伝達手段2400は、カートリッジ2000に配置されているが、それに限定されるものではない。例えば、カートリッジ2000は、振動子1300、振動子収容部2300、及び液体伝達手段2400を含み、本体1000にカートリッジ2000の一部が挿入されれば、本体1000は、端子(図示せず)を通じてカートリッジ2000に電力を提供するか、カートリッジ2000の作動に係わる信号をカートリッジ2000に供給し、これを通じて振動子1300の作動が制御されうる。
カートリッジ2000の内部に収容されたエアロゾル生成物質を外部で視覚的に確認可能なようにカートリッジ2000の液体保存部2200は、少なくとも一部が透明な素材を含んでもよい。マウスピース2100及び液体保存部2200の全体的にまたは部分的に透明なプラスチックやガラスなどの素材によっても作製される。
エアロゾル生成装置10000のカートリッジ2000は、エアロゾル排出通路2500及び気流通路2600を含んでもよい。
エアロゾル排出通路2500は、液体保存部2200の内部に形成されてマウスピース2100の排出孔2110と流体連通することができる。したがって、霧化器で発生したエアロゾルは、エアロゾル排出通路2500に沿って移動し、マウスピース2100の排出孔2110を通じてユーザに伝達されうる。
気流通路2600は、外部空気をエアロゾル生成装置10000の内部に流入させる通路である。気流通路2600を通じて流入された外部空気は、エアロゾル排出通路2500に流入されるか、エアロゾルが発生する空間に流入されうる。これにより、エアロゾル生成物質から発生した蒸気化された粒子と混合してエアロゾルが生成されうる。
例えば、図2に図示されたように、気流通路2600は、エアロゾル排出通路2500の外部を覆い包むように形成されうる。したがって、エアロゾル排出通路2500及び気流通路2600の形態は、エアロゾル排出通路2500が内側に配置されて気流通路2600がエアロゾル排出通路2500の外側に配置される二重管状でもある。これを通じて外部空気は、エアロゾル排出通路2500からエアロゾルが移動する方向と反対方向に流入されうる。
一方、気流通路2600の構成は、上述したところによって限定されない。例えば、気流通路は、本体1000とカートリッジ2000との間に形成されて霧化器と流体連通される空間でもある。
上述した実施例に係わるエアロゾル生成装置10000において本体1000とカートリッジ2000の長手方向を横切る方向における断面形状は、ほぼ円形、楕円形、正方形、長方形または様々な多角形の断面形状でもある。但し、エアロゾル生成装置10000の断面形状は、前述したところによって制限されない。例えば、エアロゾル生成装置10000は、長手方向に延びるとき、必ずしも直線的に延びる構造に制限されるものではなく、ユーザが手で把持しやすく、例えば、流線形に湾曲されたり、特定領域で既設定の角度によって折り曲げられたりしながら、長く延びることができ、この際の断面形状は、長手方向に沿って変化しうる。
図3は、一実施例に係わるエアロゾル生成装置の本体及びカートリッジが分離された状態を示す斜視図であり、図4は、本体及びカートリッジの結合方式の一例示を説明するための図面である。
以下では、省略された内容であっても、図1及び図2において、エアロゾル生成装置10000について記述された内容は、以下で説明するエアロゾル生成装置にも適用されうる。
図3及び図4を参照すれば、エアロゾル生成装置1000は、本体100及び本体100に脱着可能に結合されうるカートリッジ200を含む。
本体100は、振動を発生させる振動子130を含んでもよい。振動子130は、本体100の一面から外部に向かって突出しうる。また、カートリッジ200は、排出孔211を備えるマウスピース210及び本体100に突設された振動子130を収容することができる振動子収容部230を含んでもよい。
振動子収容部230は、振動子130が突出した形状に対応する形状を有することができる。図4に図示された実施例において、振動子130及び振動子収容部230は、円形に図示されているが、図示された形状に制限されるものではない。例えば、振動子130は、楕円形、多角形でもあり、振動子収容部230は、振動子130の形状に対応する形状でもある。振動子収容部230は、ハウジング201の開口202によって形成され、これについての詳細な説明は、後述する。
本体100とカートリッジ200とが結合された状態を保持するために、本体100は、第1磁性体140を含み、カートリッジ200は、本体100と結合すれば、第1磁性体140と磁力結合(magnetic coupling)する第2磁性体260を含んでもよい。例えば、本体100の第1磁性体140は、振動子130を覆い包む環状(annular)の形状でもある。これに対応して、カートリッジ200の第2磁性体260は、第1磁性体140と対応するように環状の形状でもあり、また第1磁性体140と対応する位置に配置されうる。
第1磁性体140及び第2磁性体260は、例えば、永久磁石や、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、またはそれらの合金のような素材を含んでもよい。また、磁石は、ネオジム磁石、ゴム磁石、または電磁石のように磁場を生成する物体であって、その種類は、前述したところによって制限されず、磁石は、サマリウム、スカンジウム、ネオジム、またはイットリウムなどを含んでもよい。例えば、本体100の第1磁性体140は、磁石を含み、カートリッジ200の第2磁性体260は、第1磁性体140と磁力結合が可能なステンレススチールを含んでもよい。但し、第1磁性体140及び第2磁性体260の素材は、前述したところによって制限されず、第1磁性体140と第2磁性体260とが互いに結合を保持可能にする素材は、制限なしに含まれる。
図5は、図3に図示された実施例に係わるエアロゾル生成装置の本体及びカートリッジが結合された状態を示す断面図である。
図5を参照すれば、本体100は、バッテリ110及び振動子130を制御することができるプロセッサ120を含んでもよい。また、カートリッジ200は、ハウジング201、マウスピース210、液体保存部220、エアロゾル排出通路250を含んでもよい。
ハウジング201は、マウスピース210と共にカートリッジ200の外観を形成することができる。ハウジング201は、底面及びマウスピース210と連結される外壁を含んでもよい。
液体保存部220は、ハウジング201と導管251との間に形成された内部空間を含んでもよい。液体保存部220は、内部空間によってエアロゾル生成物質を保有することができる。
エアロゾル排出通路250は、一端部が振動子130が収容された振動子収容部230に向かって配置されつつ、他端部がマウスピース210の排出孔211と連結されうる。エアロゾル排出通路250は、導管251によって形成され、振動子130によって発生したエアロゾルは、エアロゾル排出通路250を通じて移動することができる。エアロゾル排出通路250を通じて移動したエアロゾルは、排出孔211を通じて外部に排出されうる。
エアロゾル排出通路250の断面積は、振動子収容部230から排出孔211に向かう方向に沿って減少しうる。これにより、エアロゾル排出通路250を通じて移動するエアロゾルは、振動子収容部230から排出孔211に向かうほど速度が増加しうる。したがって、ユーザは、エアロゾル生成装置1000の使用初期にもエアロゾルを比較的早く吸い込むことができる。
図6Aは、図5に図示された実施例に係わるカートリッジでエアロゾルが生成される一部を拡大して示す断面斜視図であり、図6Bは、図6Aに図示されたカートリッジの一部断面図である。
図6A及び図6Bを参照すれば、本体100は、振動子130に電力を供給するために振動子130と電気的に接触するコネクタ131と振動子130を固定するための振動子固定部132とを含んでもよい。また、カートリッジ200は、液体伝達部材240、メッシュ構造体241及び固定部材242を含んでもよい。
コネクタ131は、振動子130と接触する接触部材及び接触部材と連結され、弾性を有する弾性部材を含んでもよい。振動子130では、非常に早い周期の振動が発生するので、振動子130とコネクタ131との間の接触不良が発生しうる。したがって、コネクタ131は、弾性部材によって振動子130にさらに大きな接触圧力を提供し、これにより、コネクタ131の弾性部材は、振動子130とコネクタ131との間にさらに良好な接触安定性を提供することができる。
振動子固定部132は、振動子130を本体100に固定するための部材である。振動子固定部132は、振動子130の周辺部を加圧することで、振動子130を本体100に固定させうる。
液体伝達部材240は、一部が液体保存部220の内部に延びている。これにより、液体伝達部材240は、液体保存部220に収容されたエアロゾル生成物質を振動子収容部230に伝達することができる。
振動子収容部230がハウジング201の底面に形成された開口202によって形成されるので、液体伝達部材240は、振動子収容部230を通じて外部に露出されうる。本体100とカートリッジ200とが結合されれば、本体100の振動子130は、振動子収容部230に収容され、これにより、振動子130は、液体伝達部材240と接触することができる。振動子130で発生した振動は、液体伝達部材240のエアロゾル生成物質を霧化させ、これにより、カートリッジ200の内部でエアロゾルが発生しうる。
メッシュ構造体241は、扁平なプレート及びプレート上に形成された複数のホールを含んでもよい。ホールの大きさは、微細でもあるが、ホールの大きさは、実施例によって多様に変更されうる。例えば、マイクロサイズを有するマイクロホールでもある。
メッシュ構造体241は、液体伝達部材240上に積層され、エアロゾルがエアロゾル排出通路250に流入されるには、メッシュ構造体241の複数のホールを通過せねばならない。したがって、エアロゾルは、微細な大きさを有する粒子として排出されうる。
また、メッシュ構造体241は、振動子130と共に振動することで、液体伝達部材240によって伝達されたエアロゾル生成物質からエアロゾルを発生させうる。メッシュ構造体241は、振動子130と共に振動するために、金属材質によっても作製される。
固定部材242は、導管251の一側に付着し、液体伝達部材240及びメッシュ構造体241を固定することができる。固定部材242によって液体伝達部材240及びメッシュ構造体241が固定される構造に係わる詳細構成は、後述する。
本体100とカートリッジ200とが結合されれば、本体100とカートリッジ200は、結合面を形成することができる。図6A及び図6Bには、図示されていないが、本体100とカートリッジ200との結合面には、間隙が形成され、外部空気が間隙を通じて流入されうる。そのような間隙を通じて流入された外部空気は、振動子収容部230の内部に流入され、振動子130で気化及び/または粒子化されたエアロゾル生成物質と混合されうる。
また、外部空気は、本体100とカートリッジ200との結合面に形成された気流通路によって振動子収容部230内部に流入されうる。
気流通路は、前述したようにエアロゾル排出通路250の外部を覆い包むように形成されうる。例えば、気流通路は、エアロゾル排出通路250の一側端部と隣接した部位でエアロゾル排出通路250と流体連通することで、外部空気がエアロゾル排出通路250の内部に流入されうる。一方、気流通路に係わる構成は、前述したところによって制限されず、外部空気が流入される構造であれば、制限なしに含まれる。
図7は、一実施例に係わるカートリッジの一部の分解図である。
図7を参照すれば、ハウジング201、液体伝達部材240、メッシュ構造体241及び固定部材242は、順次に結合されうる。
ハウジング201は、前述したように振動子収容部230を形成するための開口202を含む底面及びマウスピース210と連結される外壁を含んでもよい。ハウジング201の底面には、固定部材242の突出部242pが収容される溝203が形成されている。
固定部材242は、液体伝達部材240の少なくとも一部を貫通するための突出部242pを含んでもよい。突出部242pは、液体伝達部材240を貫通して溝203に結合され、これにより、固定部材242は、メッシュ構造体241の周辺部を加圧すると共に、液体伝達部材240を貫通しつつ、ハウジング201に固定されうる。したがって、固定部材242は、液体伝達部材240及びメッシュ構造体241を固定することができる。
一方、固定部材242の突出部242pが収容される溝203には、液体保存部220に保存されたエアロゾル生成物質の漏れを防止するためのシーリング部材203sを含んでもよい。シーリング部材203sは、突出部242pと溝203との間の間隙の発生を防止することができ、例えば、シーリング部材203sは、ゴム、シリコンのような軟質素材に製造されうる。
本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者は、前記記載の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態として具現可能であるということが理解できるであろう。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく請求範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

Claims (13)

  1. エアロゾル生成装置に活用されるカートリッジであって、
    排出孔を備えるマウスピースと、
    エアロゾル生成物質を収容する液体保存部と、
    前記カートリッジが前記エアロゾル生成装置の本体に結合されれば、前記本体の振動子を収容する振動子収容部と、
    前記振動子収容部に収容された前記振動子で発生する振動によって前記エアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、前記液体保存部に収容された前記エアロゾル生成物質を前記振動子収容部に伝達する液体伝達部材と、
    前記液体伝達部材上に積層され、エアロゾルが通過して前記排出孔に移動するように複数のホール(hole)を備えるメッシュ構造体と、を含
    前記メッシュ構造体は、前記振動子と共に振動する、カートリッジ。
  2. 前記本体と前記カートリッジが結合されれば、前記本体の前記振動子は、前記液体伝達部材と接触する、請求項1に記載のカートリッジ。
  3. 前記メッシュ構造体は、金属の扁平なプレート形状である、請求項に記載のカートリッジ。
  4. 前記マウスピースの排出孔と連結されることで、前記振動子で発生したエアロゾルが前記排出孔に移動するエアロゾル排出通路を形成する導管をさらに含む、請求項1に記載のカートリッジ。
  5. 前記導管の断面積は、前記振動子収容部から前記排出孔に向かう方向に沿って減少する、請求項に記載のカートリッジ。
  6. 前記振動子収容部を形成するための開口を含む底面及び前記マウスピースと連結される外壁を含むハウジングをさらに含み、
    前記ハウジングは、前記マウスピースと共に外観を形成する、請求項に記載のカートリッジ。
  7. エアロゾル生成装置に活用されるカートリッジであって、
    排出孔を備えるマウスピースと、
    エアロゾル生成物質を収容する液体保存部と、
    前記カートリッジが前記エアロゾル生成装置の本体に結合されれば、前記本体の振動子を収容する振動子収容部と、
    前記振動子収容部に収容された前記振動子で発生する振動によって前記エアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、前記液体保存部に収容された前記エアロゾル生成物質を前記振動子収容部に伝達する液体伝達部材と、
    前記振動子収容部を形成するための開口を含む底面を有するハウジングと、
    前記液体伝達部材の少なくとも一部を貫通して前記ハウジングに結合される固定部材と、を含む、カートリッジ。
  8. 前記マウスピースの排出孔と連結されることで、前記振動子で発生したエアロゾルが前記排出孔に移動するエアロゾル排出通路を形成する導管をさらに含み、
    前記固定部材は、前記導管に付着する、請求項7に記載のカートリッジ。
  9. 前記液体保存部は、前記ハウジングと前記導管との間に形成された内部空間を含む、請求項に記載のカートリッジ。
  10. 前記カートリッジが前記本体と結合されれば、前記カートリッジと前記本体との間に間隙が形成されることで、前記間隙を通じて外部空気が流入される、請求項1に記載のカートリッジ。
  11. 振動を発生させる振動子を含む本体と、
    前記本体に脱着可能に結合されるカートリッジと、を含み、
    前記カートリッジは、
    排出孔を備えるマウスピースと、
    エアロゾル生成物質を収容する液体保存部と、
    前記本体の前記振動子を収容する振動子収容部と、
    前記振動子収容部に収容された前記振動子で発生する振動によって前記エアロゾル生成物質からエアロゾルが生成されるように、前記液体保存部に収容された前記エアロゾル生成物質を前記振動子収容部に伝達する液体伝達部材と、
    前記液体伝達部材上に積層され、エアロゾルが通過して前記排出孔に移動するように複数のホール(hole)を備えるメッシュ構造体と、を含
    前記メッシュ構造体は、前記振動子と共に振動する、エアロゾル生成装置。
  12. 前記本体は、第1磁性体をさらに含み、
    前記カートリッジは、前記第1磁性体と磁力結合(magneticcoupling)する第2磁性体をさらに含む、請求項11に記載のエアロゾル生成装置。
  13. 前記本体は、
    バッテリと、
    前記バッテリから前記振動子に供給される電力を制御するプロセッサと、
    前記バッテリの電力を前記振動子に供給するコネクタと、をさらに含み、
    前記コネクタは、前記振動子と接触する接触部材、及び前記接触部材と連結された弾性部材を含む、請求項11に記載のエアロゾル生成装置。
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