KR102592020B1 - 인덕션 기반의 에어로졸 전달 디바이스 - Google Patents

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aerosol
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라제쉬 수르
제임스 더블유 로저스
스티븐 비 시어스
에릭 티 헌트
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레이 스트라티직 홀딩스, 인크.
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Abstract

에어로졸 전달 디바이스가 제공되며, 이는 에어로졸 전구체 조성물을 적재하도록 구성된 기판, 및 송신기 결합 디바이스, 및 기판에 인접하게 위치된 공진 수신기 결합 디바이스를 포함하는 공진 트랜스포머를 포함한다. 에어로졸 전달 디바이스는 또한 공진 트랜스포머를 구동하도록 구성된 펄스 폭 변조(PWM) 인버터를 포함한다. PWM 인버터는 송신기 결합 디바이스에 결합된 브릿지 회로와, 집적 회로로서 구현되고 송신기 결합 디바이스를 구동하여 진동 자기장을 생성하고 상기 진동 자기장에 노출될 때 공진 수신기 결합 디바이스에 교류 전압을 유도하도록 구성된 브릿지 회로에 PWM 신호를 출력하도록 구성된 PWM 제어기를 포함한다. 이러한 교류 전압은 공진 수신기 결합 디바이스로 하여금 열을 생성시켜 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키도록 한다.

Description

인덕션 기반의 에어로졸 전달 디바이스
본 개시 내용은 흡연 용품과 같은 에어로졸 전달 디바이스(aerosol delivery devices)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 에어로졸의 생성을 위해 전기적으로 생성되는 열을 이용할 수 있는 에어로졸 전달 디바이스에 관한 것이다(예를 들어, 흡연 용품은 통상적으로 전자 담배(electronic cigarettes)라고 지칭된다). 흡연 용품은 에어로졸 전구체를 히팅(heat)하도록 구성될 수 있으며, 에어로졸 전구체는 담뱃잎으로부터 제조 또는 도출될 수 있는 물질을 포함할 수 있거나 또는 이와는 달리 담뱃잎을 포함할 수 있고, 에어로졸 전구체는 사람의 섭취를 위한 흡입 가능 물질을 형성할 수 있다.
흡연을 위해 담뱃잎의 연소를 필요로 하는 흡연 제품에 대한 개선이나 이에 대한 대안으로서 여러 디바이스가 수년 간 제안되었다. 이러한 알려진 디바이스 중 상당수는 궐련, 시가, 또는 파이프 흡연과 연관된 기분(sensation)을 제공하지만, 담뱃잎의 연소로부터 발생되는 상당한 양의 불완전한 연소 및 열분해 생성물을 전달하지 않도록 설계되었다. 이를 위해, 전기 에너지를 이용하여 휘발성 물질을 기화 또는 히팅하거나, 상당한 정도의 담뱃잎의 연소 없이도 궐련, 시가, 또는 파이프 흡연의 기분을 제공하려고 시도하는 수많은 대안의 흡연 제품(smoking products), 향미료 제너레이터(flavor generators), 및 약물 흡입기(medicinal inhalers)가 제안되었다. 예를 들어, Collett 등의 미국 특허 제 8,881,737 호, Griffith Jr. 등의 미국 특허 출원 공개 제 2013/0255702 호, Sebastian 등의 미국 특허 출원 공개 제 2014/0000638 호, Sears 등의 미국 특허 출원 공개 제 2014/0096781 호, Ampolini 등의 미국 특허 출원 공개 제 2014/0096782 호, Davis 등의 미국 특허 출원 공개 제 2015/0059780 호, 및 2016 년 7 월 28 일자로 출원된 Watson 등의 미국 특허 출원 제 15/222,615 호에 기재된 배경 기술에 열거된, 다양한 대안적인 흡연 제품, 에어로졸 전달 디바이스 및 히팅 생성 소스가 참조되며, 이들 모두는 본원에 참고로 포함된다. 또한, 예를 들어, Counts 등의 미국 특허 제 5,388,594 호 및 Robinson 등의 미국 특허 제 8,079,371 호의 배경 기술의 섹션에 기재된 제품 및 히팅 구성의 다양한 구현예가 참조되며, 이들은 참고로 포함된다.
에어로졸 전달 디바이스의 다양한 구현예는 아토마이저(atomizer)를 이용하여 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하고 있다. 이러한 아토마이저는 종종 직접 저항성 히팅(direct resistive heating)을 이용하여 열을 생성하고 있다. 이와 관련하여, 아토마이저는 전류가 흐르는 물질과 연관된 전기 저항을 통해 열을 생성하는 코일 또는 다른 부재를 포함하는 히팅 엘리먼트(heating element)를 포함할 수 있다. 전류는 일반적으로 와이어 또는 커넥터와 같은 직접적인 전기 접속을 통해 히팅 엘리먼트에 유도된다. 그러나, 이러한 전기 접속을 형성하는 것은 에어로졸 전달 디바이스의 조립을 복잡하게 하고 잠재적인 실패 요소(potential points of failure)를 부가하게 할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 에어로졸 전달 디바이스는, 전원 소스를 포함할 수 있는 제어 본체(control body), 및 아토마이저를 포함할 수 있는 카트리지(cartridge)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 카트리지와 제어 본체 사이에 전기 접속이 필요할 수 있으며, 이는 에어로졸 전달 디바이스의 디자인을 더욱 복잡하게 할 수 있다. 따라서, 에어로졸 전달 디바이스에 대한 개량이 바람직할 수 있다.
본 개시 내용은 에어로졸을 생성하도록 구성된 에어로졸 전달 디바이스에 관한 것이며, 일부 구현예에서, 에어로졸 전달 디바이스는 전자 담배(electronic cigarettes) 또는 비연소 히팅 담배(heat-not-burn cigarettes)로 지칭될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 에어로졸 전달 디바이스는 송신기 결합 디바이스(transmitter coupling device)(때로는 인덕션 송신기(induction transmitter)로 지칭됨) 및 공진 수신기 결합 디바이스(resonant receiver coupling device)(때로는 인덕션 수신기로 지칭됨)를 포함하는 공진 트랜스포머(resonant transformer)를 포함할 수 있다. 송신기 결합 디바이스는 교류 전류가 유도될 때 진동 자기장(oscillating magnetic field)(시간에 따라 주기적으로 변화하는 자기장)을 생성하도록 구성된 코일을 포함할 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스는 송신기 결합 디바이스 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있고 도전성 물질을 포함할 수 있다. 이에 의해, 송신기 결합 디바이스에 교류 전류를 유도함으로써, 인덕션을 통해 공진 수신기 결합 디바이스에 와전류(eddy currents)가 생성될 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스를 한정하는 물질의 저항에 흐르는 와전류는 주울 히팅(Joule heating)에 의해 그 저항을 히팅시킬 수 있다. 이로써, 아토마이저를 한정할 수 있는 공진 수신기 결합 디바이스는 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 위치된 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 형성하도록 무선으로 히팅될 수 있다. 본원에서 사용되는 무선 히팅은 (전기적) 전원에 물리적으로 전기 접속되지 않은 아토마이저를 통해 발생하는 히팅을 나타낸다. 추가적인 정보에 대해서는 2015 년 11 월 6 일자로 출원된 Davis 등의 미국 특허 출원 제 14/934,763 호 및 2016 년 1 월 20 일자로 출원된 Sur의 미국 특허 출원 제 15/002,056 호가 참조되며, 이들 모두는 본원에 참고로 포함된다.
본 개시 내용은 제한없이 다음의 구현예를 포함한다.
예시적인 구현예 1: 에어로졸 전달 디바이스로서, 상기 에어로졸 전달 디바이스는: 에어로졸 전구체 조성물을 적재하도록 구성된 기판; 송신기 결합 디바이스, 및 상기 기판에 인접하게 위치된 공진 수신기 결합 디바이스를 포함하는 공진 트랜스포머; 및 상기 공진 트랜스포머를 구동하도록 구성된 펄스 폭 변조(PWM) 인버터를 포함하고, 상기 PWM 인버터는: 상기 송신기 결합 디바이스에 결합된 브릿지 회로; 및 집적 회로로서 구현되고, 상기 송신기 결합 디바이스를 구동하여, 진동 자기장을 생성하고 상기 진동 자기장에 노출될 때 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 교류 전압을 유도하도록 구성되는 브릿지 회로에 PWM 신호를 출력하도록 구성되는 PWM 제어기를 포함하고, 상기 교류 전압은 상기 공진 수신기 결합 디바이스로 하여금 열을 생성하게 하고 이로써 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키도록 한다.
예시적인 구현예 2: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 에어로솔 전달 디바이스는, 재충전 가능한 슈퍼캐패시터, 재충전 가능한 고체 상태 배터리, 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함하고 상기 PWM 인버터에 전력을 공급하도록 구성되는 전원을 더 포함한다.
예시적인 구현예 3: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 에어로졸 전달 디바이스는 상기 PWM 인버터에서 일정한 전압 레벨을 유지하도록 구성되는, 상기 전원과 상기 PWM 인버터 사이의 정전압 레귤레이터를 더 포함한다.
예시적인 구현예 4: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 에어로솔 전달 디바이스는, 재충전 가능한 슈퍼캐패시터를 포함하고 상기 PWM 인버터에 전력을 공급하도록 구성되는 전원을 더 포함한다.
예시적인 구현예 5: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 전원은, 상기 재충전 가능한 슈퍼캐패시터가 충전될 수 있는 에너지 원과 접속 가능한 단자를 더 포함한다.
예시적인 구현예 6: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 전원은 상기 에너지 원을 더 포함하고, 상기 에너지 원은 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리이거나 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함한다.
예시적인 구현예 7: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 브릿지 회로는 한 쌍의 트랜지스터 및 한 쌍의 다이오드로 구성된 하프 브릿지이다.
예시적인 구현예 8: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 에어로졸 전달 디바이스는, 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 위치하며 내부에 유도된 교류 전류의 측정치를 생성하도록 구성된 홀 효과 전류 센서; 및 상기 측정치를 수신하고 그 측정치에 응답하여 상기 에어로졸 전달 디바이스의 적어도 하나의 기능 엘리먼트의 동작을 제어하도록 구성된 마이크로프로세서를 더 포함한다.
예시적인 구현예 9: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 에어로졸 전달 디바이스는, 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 연결되고 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 유도된 교류 전압으로부터 임의의 직류 전압 성분을 필터링하도록 구성된 고역 통과 필터; 및 상기 고역 통과 필터에 결합되고 그 고역 통과 필터에 의해 필터링된 교류 전압을 증폭하도록 구성된 비 반전 증폭기 회로를 더 포함한다.
예시적인 구현예 10: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 송신기 결합 디바이스는 상기 공진 수신기 결합 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다.
예시적인 구현예 11: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 디바이스에서, 상기 송신기 결합 디바이스는 관형(tubular) 또는 코일형 구성(coiled configuration)을 한정한다.
예시적인 구현예 12: 에어로졸 전구체 조성물을 적재하도록 구성된 기판에 인접하게 위치된 공진 수신기 결합 디바이스가 장착된 카트리지에 결합되거나 결합 가능한 제어 본체로서, 상기 제어 본체는: 상기 제어 본체가 상기 카트리지에 결합될 때, 상기 공진 수신기 결합 디바이스와 함께 공진 트랜스포머를 형성하는 송신기 결합 디바이스; 및 상기 공진 트랜스포머를 구동하도록 구성되는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터를 포함하고, 상기 PWM 인버터는: 상기 송신기 결합 디바이스에 결합된 브릿지 회로; 및 집적 회로로서 구현되고, 상기 송신기 결합 디바이스를 구동하여, 진동 자기장을 생성하고 상기 진동 자기장에 노출될 때 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 교류 전압을 유도하도록 구성되는 브릿지 회로에 PWM 신호를 출력하도록 구성되는 PWM 제어기를 포함하고, 상기 교류 전압은 상기 공진 수신기 결합 디바이스로 하여금 열을 생성하게 하고 이로써 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키도록 한다.
예시적인 구현예 13: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 제어 본체는, 재충전 가능한 슈퍼캐패시터, 재충전 가능한 고체 상태 배터리, 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함하고 상기 PWM 인버터에 전력을 공급하도록 구성되는 전원을 더 포함한다.
예시적인 구현예 14: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 제어 본체는 상기 PWM 인버터에서 일정한 전압 레벨을 유지하도록 구성되는, 상기 전원과 상기 PWM 인버터 사이의 정전압 레귤레이터를 더 포함한다.
예시적인 구현예 15: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 제어 본체는, 재충전 가능한 슈퍼캐패시터를 포함하고 상기 PWM 인버터에 전력을 공급하도록 구성되는 전원을 더 포함한다.
예시적인 구현예 16: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 전원은, 상기 재충전 가능한 슈퍼캐패시터가 충전될 수 있는 에너지 원과 접속 가능한 단자를 더 포함한다.
예시적인 구현예 17: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 전원은 상기 에너지 원을 더 포함하고, 상기 에너지 원은 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리이거나 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함한다.
예시적인 구현예 18: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 브릿지 회로는 한 쌍의 트랜지스터 및 한 쌍의 다이오드로 구성된 하프 브릿지이다.
예시적인 구현예 19: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 송신기 결합 디바이스는 상기 공진 수신기 결합 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다.
예시적인 구현예 20: 임의의 선행하는 예시적인 구현예 또는 임의의 선행하는 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체에서, 상기 송신기 결합 디바이스는 관형 또는 코일형 구성을 한정한다.
본 개시 내용의 이들 및 다른 특징, 양태, 및 이점은 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이며, 첨부된 도면은 이하에서 간략히 설명된다. 본 개시 내용은, 본 개시 내용에 기재된 2, 3, 4 또는 그 초과의 특징 또는 엘리먼트가 본 명세서에 설명된 특정의 예시적인 구현예에서 명시적으로 조합되거나 다른 방식으로 인용되는지 여부에 상관없이, 본 개시 내용에 기재된 2, 3, 4 또는 그 초과의 특징 또는 엘리먼트의 임의의 조합을 포함한다. 본 개시 내용은, 본 개시 내용의 문맥상 달리 지시하지 않는 한, 본 개시 내용의 임의의 분리 가능한 특징 또는 엘리먼트가 임의의 양태 및 예시적인 구현예에서 조합 가능한 것으로 간주되도록 전체적으로 읽혀지는 것으로 의도된다.
따라서, 본 개요는 본 개시 내용의 일부 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적인 구현예를 요약하기 위한 목적으로만 제공되는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 전술한 예시적인 구현예는 단지 예일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 본 개시 내용의 범위 또는 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 다른 예시적인 구현예, 양태 및 이점은, 몇몇 설명된 예시적인 구현예의 원리를 예로서 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
따라서, 전술한 일반적인 용어로 본 개시 내용을 설명하였지만, 이제는 반드시 축척대로 도시된 것은 아닌 첨부 도면이 참조될 것이다.
도 1은 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따라 카트리지 및 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 디바이스의 사시도를 도시하며, 상기 에어로졸 전달 디바이스 내의 카트리지 및 제어 본체는 서로 결합되어 있다.
도 2는 본 개시 내용의 일 예시적인 실시예에 따라 도 1의 에어로졸 전달 디바이스의 사시도를 도시하며, 에어로졸 전달 디바이스 내의 카트리지 및 제어 본체는 서로 분리되어 있다.
도 3은 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따라 도 1의 제어 본체의 분해도를 도시하며, 제어 본체 내의 송신기 결합 디바이스는 관형 구성을 한정하고 있다.
도 4는 도 3의 제어 본체를 관통하는 단면도이다.
도 5는 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따라 도 1의 제어 본체를 관통하는 단면도를 도시하며, 제어 본체 내의 송신기 결합 디바이스는 코일형 구성을 한정하고 있다.
도 6은 본 개시 내용의 제 1 예시적인 구현예에 따라 도 1의 카트리지의 분해도를 도시하며, 카트리지 내의 기판은 컨테이너(container)에 의해 한정된 내부 격실(internal compartment) 내로 연장된다.
도 7은 도 6의 카트리지를 관통하는 단면도이다.
도 8은 본 개시 내용의 제 2 예시적인 구현예에 따라 컨테이너에 의해 한정된 내부 격실 내의 저장조 기판(reservoir substrate)을 포함하는 도 1의 카트리지를 관통하는 단면도이다.
도 9는 본 개시 내용의 제 3 예시적인 구현예에 따라 공진 수신기 결합 디바이스에 접촉된 기판을 포함하는 도 1의 카트리지를 관통하는 단면도이다.
도 10은 본 개시 내용의 제 4 예시적인 구현예에 따라 전자 제어 컴포넌트를 포함하는 도 1의 카트리지를 관통하는 단면도이다.
도 11는 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따라 도 6의 카트리지 및 도 3의 제어 본체를 포함하는 도 1의 에어로졸 전달 디바이스를 관통하는 단면도이다.
도 12, 도 13 및 도 14는 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 디바이스의 회로 및 다른 컴포넌트를 도시한다.
도 15는 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 디바이스를 조립하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 16은 본 개시 내용의 예시적인 구현예에 따른 다른 에어로졸화(aerosolization)를 위한 방법을 개략적으로 도시한다.
이하, 본 개시 내용은 본 개시 내용의 예시적인 구현예를 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 이러한 예시적인 구현예는, 본 개시 내용이 철저하고 완전하게 이루어지고, 본 기술 분야의 기술자에게 본 개시 내용의 범위를 충분히 전달하도록, 기재될 것이다. 실제로, 본 개시 내용은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 구현예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려 이러한 구현예는 본 개시 내용이 적용 가능한 법적 요건을 충족시키도록 제공된다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다르게 지시하지 않는 한 복수의 대상을 포함한다. 또한, 본 명세서에서, 달리 언급되지 않는 한, 정량적인 측정치, 값, 기하학적인 관계 등에 대한 참조가 행해질 수 있지만, 이들 중 전부는 아닐지라도 임의의 하나 이상은 절대치이거나 공학적 공차 등에 의한 것과 같은 허용 가능한 변동을 해명하기 위한 근사치일 수 있다.
후술되는 바와 같이, 본 개시 내용의 예시적인 구현예는 에어로졸 전달 디바이스에 관한 것이다. 본 개시 내용에 따른 에어로졸 전달 디바이스는 전기 에너지를 사용하여 (바람직하게는 물질을 임의의 상당한 정도로 연소시키지 않고) 물질을 히팅함으로써 흡입 가능한 물질을 형성하며; 그러한 시스템의 컴포넌트는 가장 바람직하게는 핸드헬드 디바이스로 간주되기에 충분히 컴팩트한 용품의 형태를 갖는다. 즉, 바람직한 에어로졸 전달 디바이스의 컴포넌트의 사용은 에어로졸이 주로 담뱃잎의 연소 또는 열분해의 부산물에 기인한다는 의미에서 연기의 생성을 초래하지 않지만, 오히려 그러한 바람직한 시스템의 사용은 내부에 포함된 특정 성분의 휘발성 또는 기화에 기인한 증기의 생성을 초래한다. 일부 예시적인 구현예에서, 에어로졸 전달 디바이스의 컴포넌트는 전자 담배로 특징지어 질 수 있고, 이들 전자 담배는 가장 바람직하게는 담뱃잎 및/또는 담뱃잎으로부터 유도된 성분을 포함하고, 따라서 담뱃잎 유도 성분을 에어로졸 형태로 전달한다.
특정의 바람직한 에어로졸 전달 디바이스의 에어로졸 생성 피스(aerosol generating pieces)는 그의 임의의 성분에 대한 임의의 상당한 정도의 연소 없이, 담뱃잎을 점화 및 연소하고 그에 따라 담배 연기를 흡입함으로써 이용되는 궐련, 시가 또는 파이프의 여러 흡연 기분(예를 들어, 흡입 및 배출 의식, 맛이나 향미료의 유형, 감각 효과, 물리적 느낌, 사용 의식, 가시적인 에어로졸에 의해 제공된 것과 같은 시각적 신호 등)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 개시 내용의 에어로졸 생성 피스의 사용자는 흡연자가 전통적인 유형의 흡연 용품을 사용하는 것과 매후 흡사하게 그 피스를 유지 및 사용할 수 있고, 그 피스의 한쪽 단부에서 그 피스에 의해 생성된 에어로졸을 흡입을 위해 빨아 들일 수 있고, 선택된 시간 간격으로 퍼프를 빨아 들일 수 있다.
시스템이 본원에서 소위 "전자 담배"와 같은 에어로졸 전달 디바이스와 관련된 구현예의 관점에서 일반적으로 설명되지만, 메커니즘, 컴포넌트, 특징, 및 방법은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 다양한 용품과 관련될 수 있다. 예를 들어, 본원에 제공된 설명은 전통적인 흡연 용품(예를 들어, 궐련, 시가, 파이프 등), 비연소 히팅 담배(heat-not-burn cigarettes), 및 본원에 개시된 임의의 제품에 대한 관련 패키징의 구현예들과 함께 이용될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 메커니즘, 컴포넌트, 특징, 및 방법에 대한 설명은 에어로졸 전달 디바이스와 관련된 구현예의 관점에서 예로서만 설명되고, 다양한 다른 제품 및 방법에서 구현되고 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스는 또한 증기 생성 용품 또는 약물 전달 용품인 것으로 특징지어 질 수 있다. 따라서, 그러한 용품 또는 디바이스는 흡입 가능한 형태 또는 상태로 하나 이상의 물질(예를 들어, 향미료 및/또는 약학적 활성 성분)을 제공하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 흡입 물질은 실질적으로 증기 형태(즉, 임계점보다 낮은 온도에서 기체 상태로 존재하는 물질)일 수 있다. 대안으로, 흡입 물질은 에어로졸(즉, 기체 상태의 미세 고체 입자 또는 액적의 부유물)의 형태일 수 있다. 단순화를 위해, 본원에서 사용되는 "에어로졸"이란 용어는 보이든 보이지 않든, 연기와 같은 것으로 간주될 수도 있을 형태이든 아니든, 인간이 흡입하기에 적합한 형태 또는 유형의 증기, 가스 및 에어로졸을 포함하는 것으로 간주된다.
사용시, 본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스는 전통적인 유형의 흡연 용품(예를 들어, 담뱃잎을 점화하여 흡입함으로써 이용되는 궐련, 시가 또는 파이프)을 사용할 때 개인에 의해 이용되는 많은 물리적 행위가 행해질 수 있다. 예를 들어, 본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스의 사용자는 전통적인 유형의 흡연 용품과 매후 흡사하게 그 용품을 유지할 수 있고, 그 용품의 한쪽 단부에서 그 용품에 의해 생성된 에어로졸을 흡입을 위해 빨아 들일 수 있고, 선택된 시간 간격으로 퍼프를 빨아 들일 수 있다.
본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스는 일반적으로 하우징으로 지칭될 수 있는 외측 본체 또는 쉘 내에 제공된 다수의 컴포넌트를 포함한다. 외측 본체 또는 쉘의 전체적인 디자인은 달라질 수 있으며, 에어로졸 전달 디바이스의 전체 크기 및 형상을 한정할 수 있는 외측 본체의 형식 또는 구성이 달라질 수 있다. 전형적으로, 궐련 또는 시가의 형상과 유사한 길다란 본체는 단일의 일체형 하우징으로 형성될 수 있거나 또는 길다란 하우징은 2 이상의 분리 가능한 본체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 디바이스는, 형상이 실질적으로 관형일 수 있고 전술한 바와 같이, 종래의 궐련 또는 시가의 형상과 유사할 수 있는 길다란 쉘 또는 본체를 포함할 수 있다. 일 예에서, 에어로졸 전달 디바이스의 모든 컴포넌트는 하나의 하우징 내에 포함된다. 대안적으로, 에어로졸 전달 디바이스는 결합되고 분리 가능한 2 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 디바이스는 하나 이상의 재사용 가능한 컴포넌트(예를 들어, 재충전 가능한 배터리 및/또는 재충전 가능한 슈퍼캐패시터와 같은 축전지(accumulator)), 및 그 용품의 동작을 제어하기 위한 다양한 전자 장치)를 함유하는 하우징을 포함하는 제어 본체를 한 단부에서 보유하고, 다른 단부에서는 이 단부에 제거 가능하게 결합될 수 있는, 일회용 부분(예를 들어, 일회용 향미료 함유 카트리지)을 포함하는 외측 본체 또는 쉘을 보유한다. 본원에 제공되는 추가의 개시 내용에 비추어, 단일 하우징 유형의 유닛 또는 다중 개수의 분리 가능한 하우징 유형의 단위 내의 컴포넌트들의 보다 구체적인 형식, 구성 및 배열이 명백할 것이다. 또한, 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 전달 디바이스를 고려하여 다양한 에어로졸 전달 디바이스 디자인 및 컴포넌트 배열이 이해될 수 있다.
본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스는 가장 바람직하게는 전원(즉, 전기 전원), 적어도 하나의 제어 컴포넌트(예를 들어, 예컨대, 용품의 다른 컴포넌트들로의 전원의 전류 흐름을 제어함으로써 열 생성을 위한 전력을 작동, 제어, 조절 및 중단시키는 수단, 예컨대, 마이크로프로세서, 개별적으로 또는 마이크로컨트롤러의 일부로서), 히터 또는 열 생성 부재(예를 들어, 단독으로 또는 하나 이상의 추가의 엘리먼트와 조합하여 통상적으로 "아토마이저"로 지칭될 수 있는 전기 저항성 히팅 엘리먼트 또는 다른 컴포넌트), 에어로졸 전구체 조성물(예를 들어, 충분한 열을 가하면 에어로졸을 생성할 수 있는 통상의 액체, 가령, "smoke juice", "e-liquid" 및 "e-juice"로 통상 지칭될 수 있는 성분), 및 에어로졸 흡입을 위해 에어로졸 전달 디바이스 상에서의 흡입을 가능하게 하는 마우스엔드(mouthend) 영역 또는 팁(예를 들어, 생성된 에어로졸이 흡입시 인출될 수 있도록 용품을 관통하는 한정된 공기 흐름 통로)의 일부 조합을 포함한다.
본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스 내의 컴포넌트들의 정렬은 달라질 수 있다. 특정 구현예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 사용자로의 에어로졸 전달을 최대화하도록 사용자의 입 근방에 위치되도록 구성될 수 있는 에어로졸 전달 디바이스의 단부 근처에 위치될 수 있다. 그러나, 다른 구성들이 배제되지는 않는다. 일반적으로, 히팅 엘리먼트는, 히팅 엘리먼트로부터의 열이 에어로졸 전구체(뿐만 아니라 사용자로의 전달을 위해 마찬가지로 제공될 수 있는 하나 이상의 향미료, 약물 등)를 증발시켜 사용자로의 전달을 위한 에어로졸을 형성할 수 있도록, 에어로졸 전구체 조성물에 충분히 근접하여 위치될 수 있다. 히팅 엘리먼트가 에어로졸 전구체 조성물을 히팅할 경우, 에어로졸은 소비자에 의해 흡입하기에 적합한 물리적 형태로 형성, 방출 또는 생성된다. 주목해야 하는 것은, 전술한 용어들은 에어로졸의 방출에 대한 언급이 에어로졸의 형성 또는 생성을 포함하도록 상호 교환 가능한 것으로 간주된다는 것이다. 구체적으로, 흡입 가능한 물질은 증기 또는 에어로졸 또는 이들의 혼합물의 형태로 방출되며, 이러한 용어들은 또한 달리 특정된 경우를 제외하고는 본원에서 상호 교환 가능하게 사용된다.
위에서 언급한 바와 같이, 에어로졸 전달 디바이스는, 히터의 전원 공급, 제어 시스템의 전원 공급, 표시자의 전원 공급 등과 같은 에어로졸 전달 디바이스에 대한 다양한 기능을 제공하기에 충분한 전류 흐름을 제공하는 배터리 또는 다른 전기 전원을 포함할 수 있다. 전원은 다양한 구현예를 취할 수 있다. 바람직하게는, 전원은, 에어로졸 형성을 제공하는 히팅 엘리먼트를 신속하게 히팅하기에 충분한 전력을 전달할 수 있고, 그리고 에어로졸 전달 디바이스에 원하는 지속 시간 동안의 사용을 통해 전력을 공급할 수 있다. 전원은 바람직하게는 에어로졸 전달 디바이스 내에 편리하게 맞도록 크기가 정해져, 에어로졸 전달 디바이스는 쉽게 핸들링될 수 있다. 또한, 바람직한 전원은 바람직한 흡연 경험을 저해하지 않도록 충분히 가벼운 무게일 수 있다.
본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스 내의 컴포넌트들의 보다 구체적인 형식, 구성 및 배열은 이후에 제공되는 추가의 개시 내용으로부터 분명해질 것이다. 또한, 다양한 에어로졸 전달 디바이스 컴포넌트들 중의 선택은 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 전달 디바이스를 고려하여 이해될 수 있다. 또한, 에어로졸 전달 디바이스 내의 컴포넌트들의 배열은 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 전달 디바이스를 고려하여 이해될 수 있다.
후술되는 바와 같이, 본 개시 내용은 에어로졸 전달 디바이스에 관한 것이다. 에어로졸 전달 디바이스는 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하여 에어로졸을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 전달 디바이스는 고체 에어로졸 전구체 조성물(압출된 담배 로드(extruded tobacco rod)) 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물(예를 들어, 글리세린-로딩된 담배 페이스트(glycerin-loaded tobacco paste))을 히팅하도록 구성된 비연소 히팅 디바이스(heat-not-burn devices)를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 에어로졸 전달 디바이스는 유체 에어로졸 전구체 조성물(예를 들어, 액체 에어로졸 전구체 조성물)로부터 에어로졸을 히팅 및 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 에어로졸 전달 디바이스는 소위 전자 담배를 포함할 수 있다.
히팅된 에어로졸 전구체 조성물의 유형에 관계없이, 에어로졸 전달 디바이스는 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하도록 구성된 히팅 엘리먼트를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 히팅 엘리먼트는 저항성 히팅 엘리먼트를 포함할 수 있다. 저항성 히팅 엘리먼트는 이에 전류가 유도될 때 열을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 히팅 엘리먼트는 종종 금속 물질을 포함하며, 전류가 통과하는 것과 관련된 전기 저항의 결과로서 열을 생성시키도록 구성된다. 이러한 저항성 히팅 엘리먼트는 에어로졸 전구체 조성물에 인접하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 저항성 히팅 엘리먼트는 에어로졸 전구체 조성물을 빨아 들이도록 구성된 액체 수송 엘리먼트(예를 들어, 다공성 세라믹, 탄소, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 유리 섬유, 또는 다공성 소결 유리를 포함할 수 있는 위크)에 감긴 와이어의 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 대안적으로, 히팅 엘리먼트는 고체 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하여 위치될 수 있다. 이러한 구성은 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하여 에어로졸을 생성할 수 있다.
일부 구현예에서, 에어로졸 전달 디바이스는 제어 본체 및 카트리지를 포함할 수 있다. 제어 본체는 재사용 가능하지만 카트리지는 제한된 회수의 사용을 위해 구성될 수 있고 및/또는 일회용으로 구성될 수 있다. 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하기 위해, 히팅 엘리먼트는 또한 카트리지 내에 위치될 수 있다. 제어 본체는 재충전 가능하거나 교체 가능할 수 있는 전원을 포함할 수 있으며, 이에 의해 제어 본체는 다수의 카트리지와 함께 재사용될 수 있다.
전술한 에어로졸 전달 디바이스가 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하여 에어로졸을 생성하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성은 하나 이상의 단점을 겪을 수 있다. 이와 관련하여, 저항성 히팅 엘리먼트는 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하는 하나 이상의 코일을 한정하는 와이어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 코일은 액체 수송 엘리먼트를 통해 히팅 엘리먼트로 향하는 에어로졸 전구체 조성물을 히팅 및 에어로졸화시키기 위해 액체 수송 엘리먼트(예를 들어, 위크) 주위를 감쌀 수 있다. 그러나, 코일이 비교적 작은 표면적을 한정하기 때문에, 에어로졸 전구체 조성물의 일부는 에어로졸화 동안 불필요하게 높은 정도로 히팅될 수 있으며, 이로 인해 에너지가 낭비될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 히팅 엘리먼트의 코일과 접촉하고 있지 않는 에어로졸 전구체 조성물의 일부는 에어로졸화를 위해 불충분한 정도로 히팅될 수 있다. 따라서, 불충분한 에어로졸화가 발생하거나 또는 낭비되는 에너지와 함께 에어로졸화가 발생할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 저항성 히팅 엘리먼트는 전류가 유도될 때 열을 발생시킨다. 따라서, 히팅 엘리먼트를 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하도록 위치시키게 되면, 에어로졸 전구체 조성물의 탄화(charring)가 발생할 수 있다. 이러한 탄화는 히팅 엘리먼트에 의해 생성된 열 및/또는 에어로졸 전구체 조성물을 통해 히팅 엘리먼트에 전달되는 전기의 결과로서 발생할 수 있다. 탄화로 인해 히팅 엘리먼트에는 물질이 축적될 수 있다. 이러한 물질의 축적은 에어로졸 전구체 조성물로부터 생성되는 에어로졸의 맛에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
전술한 바와 같이, 에어로졸 전달 디바이스는 전원을 포함하는 제어 본체와, 저항성 히팅 엘리먼트 및 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 카트리지를 포함할 수 있다. 저항성 히팅 엘리먼트에 전류를 유도하기 위해, 제어 본체 및 카트리지는, 카트리지가 제어 본체와 맞물릴 때, 서로 결합하도록 구성된 전기 커넥터를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 전기 커넥터의 사용은 에어로졸 전달 디바이스를 더욱 복잡하게 하고 에어로졸 전달 디바이스의 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 유체 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 에어로졸 전달 디바이스의 구현예에서, 카트리지 내의 단자 또는 다른 커넥터에서 유체 에어로졸 전구체 조성물의 누출이 발생할 수 있다.
따라서, 본 개시 내용의 구현예는 상술한 문제점 중 일부 또는 전부를 회피할 수 있는 에어로졸 전달 디바이스에 관한 것이다. 이와 관련하여, 도 1은 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 디바이스(100)를 도시한다. 에어로졸 전달 디바이스는 카트리지(102) 및 제어 본체(104)를 포함할 수 있다. 카트리지 및 제어 본체는 기능적 관계로 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1은 결합된 구성(coupled configuration)의 에어로졸 전달 디바이스를 도시하고, 도 2는 분리된 구성(decoupled configuration)의 에어로졸 전달 디바이스를 도시한다. 다양한 메커니즘은 카트리지를 제어 본체에 접속하여, 나사형 결합(threaded engagement), 압입 결합(press-fit engagement), 억지 끼워 맞춤(interference fit), 자기 결합(magnetic engagement) 등을 발생시킬 수 있다. 에어로졸 전달 디바이스는 카트리지 및 제어 본체가 조립된 구성에 있을 때 일부 구현예에서 실질적으로 막대 형상, 실질적으로 관 형상, 또는 실질적으로 원통 형상일 수 있다.
특정 구현예에서, 카트리지(102) 및 제어 본체(104) 중 하나 또는 모두는 일회용 또는 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 본체는 교체 가능한 배터리 또는 재충전 가능한 배터리, 고체 상태 배터리, 박막 고체 상태 배터리, 재충전 가능한 슈퍼캐패시터 등을 가질 수 있으며, 따라서 벽 충전기로의 접속, 차량 충전기(예를 들어, 시가렛 라이터 리셉터클(cigarette lighter receptacle))로의 접속, 예컨대, 범용 직렬 버스(universal serial bus)(USB) 케이블 또는 커넥터(예를 들어, USB 2.0, 3.0, 3.1, USB Type-C)를 통한 컴퓨터로의 접속, 광전 셀(때로는 태양 전지라고도 함)로의 접속, 태양 전지의 태양 전지 패널로의 접속, 또는 무선 RF(무선 주파수) 기반 충전기로의 접속을 포함하는 임의의 유형의 재충전 기술와 함께 조합될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 카트리지(102)는 Chang 등의 미국 특허 제 8,910,639 호에 기재된 바와 같은 일회용 카트리지를 포함할 수 있으며, 이는 본원에 그 전체가 참고로 포함된다.
도 3은 본 개시 내용의 일 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 디바이스(100)의 제어 본체(104)의 분해도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제어 본체는 송신기 결합 디바이스(302), 외측 본체(304), 유량 센서(306)(예를 들어, 퍼프 센서(puff sensor) 또는 압력 스위치), 제어 컴포넌트(308)(예를 들어, 마이크로프로세서, 개별적으로 또는 마이크로컨트롤러의 일부로서), 스페이서(310), 전원(312)(예를 들어, 재충전 가능한 배터리, 및/또는 재충전 가능한 슈퍼캐패시터), 표시자(314)(예를 들어, 발광 다이오드(LED))를 가진 회로 보드, 커넥터 회로(316), 및 단부 캡(318)을 포함할 수 있다. 전원의 예는 Peckerar 등의 미국 특허 제 9,484,155 호, 및 2015 년 10 월 21 일자로 출원된 Sur 등의 미국 특허 출원 제 14/918,926 호에 기재되어 있고, 이들의 개시 내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
유량 센서(306)와 관련하여, 에어러졸 전달 디바이스 용의 다양한 마이크로컨트롤러, 센서 및 스위치를 포함하는 대표적인 전류 조절 컴포넌트 및 다른 전류 제어 컴포넌트가 Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Brooks 등의 미국 특허 제 4,922,901 호, 제 4,947,874 호 및 제 4,947,875 호, McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호, Nguyen 등의 미국 특허 제 7,040,314 호, 및 Pan의 미국 특허 제 8,205,622 호에 기재되어 있으며, 이들의 모두는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 또한, Ampolini 등의 미국 특허 제 9,423,152 호에 기재된 제어 방식에 대한 참조도 또한 행해지며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
일 구현예에서, 표시자(314)는 하나 이상의 발광 다이오드, 양자 도트 기반 발광 다이오드 등을 포함할 수 있다. 표시자는 커넥터 회로(316)를 통해 제어 컴포넌트(308)와 통신할 수 있으며, 예를 들어, 유량 센서(306)에 의해 검출되는 바와 같이, 제어 본체(104)와 결합된 카트리지(예를 들어, 도 2의 카트리지(102)) 상에서의 사용자 흡입 동안 조명될 수 있다. 단부 캡(318)은 그 표시자에 의해 제공된 조명을 가시적으로 보이도록 적응될 수 있다. 따라서, 표시자는 에어로졸 전달 디바이스(100)의 사용 중에 조명되어 흡연 용품의 조명된 단부를 가장할 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 표시자는 다양한 개수로 제공될 수 있고 다른 형상을 취할 수 있으며 심지어는 (예컨대, 그러한 표시자들이 존재할 때 사운드 방출을 위해) 외측 본체 내의 개구일 수도 있다.
본 개시 내용의 에어로졸 전달 디바이스에 또 다른 컴포넌트가 이용될 수 있다. 예를 들어, Sprinkel 등의 미국 특허 제 5,154,192 호는 흡연 용품을 위한 표시자를 개시하며; Sprinkel, Jr의 미국 특허 제 5,261,424 호는, 흡입하는 것과 연관된 사용자 입술 활동을 검출하고, 그 후 히팅 디바이스의 히팅을 트리거하도록 디바이스의 마우스엔드와 연관될 수있는 압전 센서를 개시하며; McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호는 마우스피스를 통한 압력 강하에 응답하여 히팅 로드 어레이 내로의 에너지 흐름을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하고; Harris 등의 미국 특허 제 5,967,148 호는 삽입된 컴포넌트의 적외선 투과율의 불균일성을 검출하는 식별자 및 상기 컴포넌트가 리셉터클에 삽입될 때 검출 루틴을 실행하는 제어기를 포함하는 흡연 디바이스의 리셉터클을 개시하며; Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호는 다중 차동 위상을 갖는 한정된 실행 가능한 전원 사이클을 기술하며; Watkins 등의 미국 특허 제 5,934,289 호는 광자-옵트로닉(Photonic-optronic) 컴포넌트를 개시하며; Counts 등의 미국 특허 제 5,954,979 호는 흡연 디바이스를 통한 흡입 저항을 변경하기 위한 수단을 개시하며; Blake 등의 미국 특허 제 6,803,545 호는 흡연 디바이스에 사용하기 위한 특정 배터리 구성을 개시하며; Griffen 등의 미국 특허 제 7,293,565 호는 흡연 디바이스와 함께 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하며; Fernando 등의 미국 특허 제 8,402,976 호는 충전을 가능하게 하고 흡연 디바이스의 컴퓨터 제어를 가능하게 하는 흡연 디바이스용 컴퓨터 인터페이스 수단을 개시하고; Fernando 등의 미국 특허 제 8,689,804 호는 흡연 디바이스용 식별 시스템을 개시하며, 그리고 Flick의 PCT 특허 출원 공개 제 WO 2010/003480 호는 에어로졸 생성 시스템의 퍼프를 나타내는 유체 유동 감지 시스템을 개시하고; 전술한 모든 개시 내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
전자 에어로졸 전달 용품과 관련된 컴포넌트 및 본 용품에서 사용될 수 있는 개시 물질 또는 컴포넌트의 추가의 예는 Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호; Morgan 등의 미국 특허 제 5,249,586 호; Higgins 등의 미국 특허 제 5,666,977 호; Adams 등의 미국 특허 제 6,053,176 호; White의 미국 특허 제 6,164,287 호; Boges의 미국 특허 제 6,196,218 호; Felter 등의 미국 특허 제 6,810,883 호; Nichols의 미국 특허 제 6,854,461 호; Hon의 미국 특허 제 7,832,410 호; Kobayashi의 미국 특허 제 7,513,253 호; Hamano의 미국 특허 제 7,896,006 호; Shayan의 제 6,772,756 호; Hon의 미국 특허 제 8,156,944 호 및 제 8,375,957 호; Thorens 등의 미국 특허 제 8,794,231 호; Oglesby 등의 미국 특허 제 8,851,083 호; Monsees 등의 미국 특허 제 8,915,254 호 및 제 8,925,555 호; DePiano 등의 미국 특허 제 9,220,302 호; Hon의 미국 특허 출원 공개 제 2006/0196518 호 및 제 2009/0188490 호; Oglesby 등의 미국 특허 출원 공개 제 2010/0024834 호; Wang의 미국 특허 출원 공개 제 2010/0307518 호; Hon의 PCT 특허 출원 공개 제 WO2010/091593 호; 및 Foo의 PCT 특허 출원 공개 제 WO2013/089551 호를 포함하며, 이들의 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 또한, 2015 년 10 월 13 일자로 출원된 Worm 등의 미국 특허 출원 제 14/881,392 호는 에어로졸 전달 디바이스에 포함될 수 있는 캡슐 및 에어로졸 전달 디바이스용의 포브(fob) 형상 구성을 개시하며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 전술한 문헌에 개시된 다양한 물질이 다양한 구현예의 본 디바이스에 포함될 수 있으며, 전술한 모든 개시 내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
제어 본체(104)의 각 컴포넌트는 외측 본체(304)에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 외측 본체는 결합 단부(304')에서 외측 단부(304")까지 확장될 수 있다. 단부 캡(318)은 외측 본체의 외측 단부에 위치될 수 있고, 외측 본체의 외측 단부와 결합될 수 있다. 이로써, 반투명하거나 투명할 수 있는 단부 캡이 표시자(314)에 의해 조명되어 흡연 용품의 조명 단부를 가장하거나 위에서 설명한 다른 기능을 수행할 수 있다. 외측 본체의 대향하는 결합 단부는 카트리지(102)와 결합하도록 구성될 수 있다.
도 4는 외측 본체(304)의 결합 단부(304')에 인접한 제어 본체(104)를 관통하는 부분 단면도를 개략적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 송신기 결합 디바이스(302)는 외측 본체의 결합 단부에 인접하게 확장될 수 있다. 일 구현예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 송신기 결합 디바이스는 관 구성(tubular configuration)을 한정할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 송신기 결합 디바이스는 코일 지지부(402) 및 코일(404)을 포함할 수 있다. 관형 구성을 한정할 수 있는 코일 지지부는 코일을 지지하도록 구성될 수 있고, 그에 따라, 코일은 공진 수신기 결합 디바이스 또는 다른 구조물과 접촉하도록 이동되지 않게 되고, 이로써 공진 수신기 결합 디바이스 또는 다른 구조물과의 단락 회로로 되지 않게 된다. 코일 지지부는 비도전성 물질을 포함할 수 있으며, 비도전성 물질은 코일에 의해 생성된 진동 자기장에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 코일은 코일 지지부에 내장될 수 있거나, 또는 이와는 달리 코일 지지부에 결합될 수 있다. 도시된 구현예에서, 코일은 코일 지지부의 내부 표면과 결합되어, 진동 자기장을 공진 수신기 결합 디바이스로 전달하는 것과 관련된 임의의 손실을 감소시킨다. 그러나, 다른 구현예에서, 코일은 코일 지지부의 외측 표면에 위치될 수 있거나 코일 지지부에 완전히 내장될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 코일은, 코일 지지부 또는 와이어에 프린팅되거나 이와는 달리 이에 결합된 전기적 트레이스를 포함할 수 있다. 양 구현예에서, 코일은 나선형 구성을 한정할 수 있다.
다른 구현예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 송신기 결합 디바이스(302)는 코일 지지부(402)가 없는 코일(404)을 포함할 수 있다. 각각의 구현예에서, 송신기 결합 디바이스는 송신기 결합 디바이스가 연장되는 내부 챔버(406)를 한정할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 더 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 송신기 결합 디바이스(302)는 지지 부재(320)에 결합될 수 있다. 지지 부재는 송신기 결합 디바이스를 외측 본체(304) 내에 결합 및 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신기 결합 디바이스는 지지 부재에 내장되거나 이와는 달리 이에 결합될 수 있고, 이에 따라 송신기 결합 디바이스는 외측 본체 내에 고정되게 위치된다. 또 다른 예로서, 송신기 결합 디바이스는 지지 부재 내에 사출 성형될 수 있다.
지지 부재(320)는 외측 본체(304)의 내부 표면과 결합하여 외측 본체에 대한 지지 부재의 정렬을 제공할 수 있다. 따라서, 지지 부재와 송신기 결합 디바이스(302) 사이의 고정된 결합의 결과로서, 송신기 결합 디바이스의 종 방향 축은 외측 본체의 종 방향 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 따라서, 송신기 결합 디바이스는 외측 본체와 접촉하지 않게 위치되어, 송신기 결합 디바이스로부터 외측 본체로의 전류의 전달을 방지할 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 선택적인 절연체(502)는 송신기 결합 디바이스(302)와 외측 본체(304) 사이에 위치되어 그 사이의 접촉을 방지할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 절연체 및 지지 부재는 절연성 폴리머(예를 들어, 플라스틱 또는 셀룰로스), 유리, 고무, 및 자기(porcelain)와 같은 임의의 비도전성 물질을 포함할 수 있다. 대안적으로, 송신기 결합 디바이스는 외측 본체가 플라스틱, 유리, 고무, 또는 자기와 같은 비도전성 물질로 형성되는 구현예에서 외측 본체와 접촉할 수 있다.
아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 송신기 결합 디바이스(302)는 전원(312)으로부터 전류를 수신하고 카트리지(102)(예를 들어, 도 2 참조)를 무선으로 히팅하도록 구성될 수 있다. 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 송신기 결합 디바이스는 자신에게 전류를 공급하도록 구성된 전기 커넥터(408)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 커넥터는 송신기 결합 디바이스를 제어 컴포넌트에 접속할 수 있다. 이에 의해, 전원으로부터의 전류는 제어 컴포넌트에 의해 제어되는 송신기 결합 디바이스에 선택적으로 유도될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴포넌트(312)는 에어로졸 전달 디바이스(100) 상에서의 흡입이 유량 센서(306)에 의해 검출될 경우 전원(예를 들어, 도 3 참조)으로부터의 전류를 송신기 결합 디바이스에 유도할 수 있다. 전기 커넥터는, 예를 들어, 단자, 와이어, 또는 전류를 전달하도록 구성된 커넥터의 임의의 다른 구현예를 포함할 수 있다. 또한, 전기 커넥터는 음의 전기 커넥터 및 양의 전기 커넥터를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 전원(312)은 직류를 공급할 수 있는 배터리 및/또는 재충전 가능한 슈퍼캐패시터를 포함할 수 있다. 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 에어로졸 전달 디바이스의 동작은 공진 수신기 결합 디바이스에 와전류를 유도하기 위해 교류 전류를 송신기 결합 디바이스(302)에 유도하여 진동 자기장을 생성하는 것을 필요로 할 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 제어 본체(104)의 제어 컴포넌트(308)는 전원에 의해 제공된 직류 전류를 송신기 결합 디바이스에 제공되는 교류 전류로 변환하도록 구성된 인버터 또는 인버터 회로를 포함할 수 있다.
도 6은 일부 예에서 도 1의 카트리지(102)에 대응할 수 있는 카트리지(600)의 분해도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 카트리지(600)는 공진 수신기 결합 디바이스(602), 외측 본체(604), 컨테이너(606), 밀봉 부재(608), 및 기판(610)을 포함할 수 있다. 외측 본체(604)는 결합 단부(604')와 외측 단부(604") 사이에 확장될 수 있다. 카트리지(600)의 나머지 컴포넌트들의 일부 또는 전부는 외측 본체(604) 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다.
카트리지(600)는 마우스피스(612)를 추가로 포함할 수 있다. 마우스피스(612)는 외측 본체(604) 또는 컨테이너(606)와 일체형일 수 있거나 별도의 컴포넌트일 수 있다. 마우스피스(612)는 외측 본체(604)의 외측 단부(604")에 위치될 수 있다.
도 7은 조립된 구성의 카트리지(600)를 관통하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 컨테이너(606)는 외측 본체(604) 내에 수용될 수 있다. 또한, 밀봉 부재(608)는 컨테이너(606)와 결합되어 내부 격실(614)을 한정할 수 있다. 도 7에 더 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 외측 본체(604)와 추가로 결합할 수 있다.
일부 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 고무 또는 실리콘 물질과 같은 탄성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 밀봉 물질(608)은 컨테이너(606) 및/또는 외측 본체(604)와의 기밀 밀봉(tight seal)을 형성하도록 압축될 수 있다. 접착제는 밀봉 부재(608) 및 컨테이너(606) 및/또는 외측 본체(604) 사이의 밀봉을 더욱 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 플라스틱 물질 또는 금속 물질과 같은 비탄성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 컨테이너(606) 및/또는 외측 본체(604)에 부착되거나 (예를 들어, 초음파 용접을 통해) 용접될 수 있다. 따라서, 이들 메커니즘들 중 하나 이상을 통해, 밀봉 부재(608)는 내부 격실(614)을 실질적으로 밀봉하여 차단할 수 있다.
공진 수신기 결합 디바이스(602)는 밀봉 부재(608)와 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 밀봉 부재(608)에 부분적으로 내장될 수 있다. 예를 들어, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 밀봉 부재(608) 내로 사출 성형될 수 있고, 그에 따라 그 사이에는 기밀 밀봉 및 접속이 형성될 수 있다. 따라서, 밀봉 부재(608)는 공진 수신기 결합 디바이스를 원하는 위치에 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 그의 종 방향 축이 외측 본체(604)의 종 방향 축과 실질적으로 동축으로 연장되도록 위치될 수 있다.
또한, 기판(610)은 밀봉 부재(608)와 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 기판(610)은 밀봉 부재를 통해 연장될 수 있다. 이와 관련하여, 밀봉 부재(608)는 자신을 통해 연장되는 개구(616)를 한정할 수 있고, 이 개구(616)를 통해 기판(610)이 수용된다. 이에 따라, 기판(610)은 내부 격실(614) 내로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(610)의 단부는 컨테이너(606)에 의해 한정되는 포켓(618) 내에 수용될 수 있다. 따라서, 컨테이너(606) 및 밀봉 부재(608)는 각각 기판(610)과 결합할 수 있고, 기판을 원하는 위치에 협력적으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 기판(610)의 종 방향 축은 공진 수신기 결합 디바이스(602)의 종 방향 축과 실질적으로 동축으로 위치될 수 있다. 이에 의해, 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 기판(610)은 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 인접하지만 접촉되지 않게 위치될 수 있다. 기판(610)과 공진 수신기 결합 디바이스(602) 간의 직접적인 접촉을 회피함으로써, 인덕션 코일은 사용시에 실질적으로 잔류물이 축적되지 않게 유지될 수 있고, 따라서 카트리지는 선택적으로 에어로졸 전구체 조성물 및/또는 새로운 기판으로 리필될 수 있거나 또는 이와는 달리 재사용될 수 있다. 그러나, 후술되는 바와 같이, 기판과 공진 수신기 결합 디바이스 간의 직접적인 접촉이 일부 구현예에서는 바람직할 수 있다.
기판(610)은 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 고체 담뱃잎 물질, 반고체 담뱃잎 물질, 및 액체 에어로졸 전구체 조성물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고체 담뱃잎 물질 및 반고체 담뱃잎 물질은 소위 비연소 히팅 담배를 한정하는 에어로졸 전달 디바이스(100)의 구현에 이용될 수 있다. 반대로, 추가의 예로서, 유체(예를 들어, 액체) 에어로졸 전구체 조성물은 소위 전자 담배를 한정하는 에어로졸 전달 디바이스의 구현에 이용될 수 있다.
액체 에어로졸 전구체 성분 및 제형의 대표적인 유형이 Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호, Chong 등의 미국 특허 제 9,254,002 호; Zheng 등의 미국 특허 출원 공개 제 2013/0008457 호; Lipowicz 등의 미국 특허 출원 공개 제 2015/0020823 호; Koller의 미국 특허 출원 공개 제 2015/0020830 호; Bowen 등의 PCT 특허 출원 공개 제 WO2014/182736 호; 및 Collett 등의 미국 특허 제 8,881,737 호에 기술 및 특징지어지며, 이들의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다. 이용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체는, R. J. Reynolds Vapor Company에 의한 VUSE® 제품, Imperial Tobacco Group PLC에 의한 BLU 제품, Mistic Ecigs에 의한 MISTIC MENTHOL 제품, 및 CN Creative Ltd에 의한 VYPE 제품에 포함된 에어로졸 전구체를 포함한다. Johnson Creek Enterprises LLC에서 입수할 수 있는 전자 담배용 소위 "smoke juice"도 바람직하다. 발포성 물질의 구현은 에어로졸 전구체와 함께 사용될 수 있으며, 예를 들어, Hunt 등의 미국 특허 출원 공개 제 2012/0055494 호에 기재되어 있고, 이는 본원에 참고로 포함된다. 또한, 발포성 물질의 사용은, 예를 들어, Niazi 등의 미국 특허 제 4,639,368 호; Wehling 등의 미국 특허 제 5,178,878 호; Wehling 등의 미국 특허 제 5,223,264 호; Pather 등의 미국 특허 제 6,974,590 호; Bergquist 등의 미국 특허 제 7,381,667 호; Crawford 등의 미국 특허 제 8,424,541 호; Strickland 등의 미국 특허 제 8,627,828 호; Sun 등의 미국 특허 제 9,307,787 호; Brinkley 등의 미국 특허 출원 공개 제 2010/0018539 호; 및 Johnson 등의 PCT 특허 출원 공개 제 WO97/06786 호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참고로 포함된다.
고체 및 반고체 에어로졸 전구체 조성물 및 제형의 대표적인 유형은 Thomas 등의 미국 특허 제 8,424,538 호; Sebastian 등의 미국 특허 제 8,464,726 호; Conner 등의 미국 특허 출원 공개 제 2015/0083150 호; Ademe 등의 미국 특허 출원 공개 제 2015/0157052 호; 및 2015 년 6 월 30 일자로 출원된 Nordskog 등의 미국 특허 출원 제 14/755,205 호에 개시되고 있으며, 이들의 모두는 본원에 참고로 포함된다.
에어로졸 전구체 조성물이 액체 또는 다른 유체를 포함하는 카트리지(102)의 구현예에서, 기판(610)은 에어로졸 전구체 조성물을 내부에 유지하고 후술되는 방식으로 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 의해 열이 인가될 경우 그 조성물로부터 증기를 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 기판(610)은 원하는 정도로 지속되기에 충분한 양의 에어로졸 전구체 조성물을 유지할 수 있다. 다른 구현예에서, 증가된 용량의 에어로졸 전구체 조성물과 함께 카트리지(102)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 기판이 유체 에어로졸 전구체 조성물을 유지하도록 구성되는 구현예의 기판(610)에 이용될 수 있는 물질의 예는 다공성 세라믹, 탄소, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 유리 섬유, 및 다공성 소결 유리를 포함한다.
이와 관련하여, 도 6 및 도 7의 예로서 도시된 바와 같이, 일 구현예에서, 컨테이너(606)는 저장조를 포함할 수 있고 내부 격실(614)은 액체 에어로졸 전구체 조성물을 수용하도록 구성될 수 있다. 이 구현예에서, 기판(610)은 내부 격실(614)로부터 에어로졸 전구체 조성물을 수용하고 에어로졸 전구체 조성물을 수송하도록 구성된 액체 수송 엘리먼트(예를 들어, 위크)를 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 전구체 조성물은 내부 격실(614)로부터 공진 수신기 결합 디바이스(602)가 연장되는 기판(610)의 종 방향 길이를 따른 위치들에 수송될 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 도 7에 도시된 카트리지(600)의 구현예는 단지 예시적인 목적으로만 제공된다. 이와 관련하여, 다양한 대안적인 카트리지(102)의 구현예는 본원에서 추가의 예로서 제공된다. 주목할 것은 카트리지(102)의 구현예들이 본원에서 개별적으로 설명되지만, 각각의 컴포넌트 및 특징의 각각은 본원에서 달리 언급되지 않는 한 임의의 방식으로 조합될 수 있다는 것이다.
도 8은 일부 예에서 도 1의 카트리지(102)에 대응할 수 있는 또 다른 카트리지(800)를 도시한다. 카트리지(800)는 카트리지(700)와 유사하지만, 밀봉 부재(708)는 결합 단부(604')와 대향되는 외측 본체(604)의 외측 단부(604")에 인접하게 위치된다. 이 구현예에서, 컨테이너(806)는 관통 연장되는 개구(816)를 포함할 수 있으며, 밀봉 부재(808)는 전술한 바와 실질적으로 동일한 방식으로 기판(610)을 지지하기 위해 포켓(818)을 한정할 수 있다. 따라서, 밀봉 부재(608)는 컨테이너(606)의 결합 단부(604')에 위치될 수 있거나(도 7 참조), 또는 밀봉 부재(808)는 컨테이너(806)의 외측 단부(604")에 위치될 수 있다(도 8 참조).
일부 구현예에서, 컨테이너는 에어로졸 전구체 조성물의 누출이 실질적으로 방지되도록 충분히 밀봉될 수 있다. 그러나, 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 카트리지(800)는 저장조 기판(820)을 더 포함할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 저장조 기판(820)은 내부 격실(614)을 포함하는 본원에 개시된 임의의 카트리지에 이용될 수 있다.
일 구현예에서, 저장조 기판(820)은 내부 격실(820) 내에서 기판(610)을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸는 실질적으로 튜브의 형상으로 형성된 부직 섬유(nonwoven fibers)의 복수의 층을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 저장조 기판(820)은 다공성 세라믹, 탄소, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 유리 섬유, 또는 다공성 소결 유리일 수 있다. 이로써, 액체 에어로졸 전구체 조성물은 저장조 기판(820)에 의해 흡착될 수 있다. 저장조 기판(820)과 저장조 간의 접촉의 결과로서, 상기 저장조 기판은 기판(610)과 유체 연통된다. 따라서, 기판(610)은 내부 격실(614) 내의 저장조 기판(820)으로부터 액체 에어로졸 전구체 조성물을 모세관 작용 또는 다른 액체 수송 메커니즘을 통해 내부 격실 외부의 기판(610)의 종 방향 길이를 따른 위치로 수송하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 카트리지(600, 800)의 일부 구현예에서, 기판(610)은 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 인접하지만 공진 수신기 결합 디바이스(602)와접촉되지 않게 위치될 수 있다. 이러한 구성은 그 사이에 직접적인 접촉이 없기 때문에 공진 수신기 결합 디바이스 상의 잔류물 축적을 방지할 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 기판(610)은 공진 수신기 결합 디바이스와 접촉할 수 있다. 이와 관련하여, 도 9는, 일부 예에서 카트리지(600, 800)와 유사하지만 그 내부의 기판(910)이 공진 수신기 결합 디바이스(602)와 접촉할 수 있는 도 1의 카트리지(102)와 대응할 수 있는 또 다른 카트리지(900)를 도시하고 있다. 이러한 구성을 사용하게 되면, 공진 수신기 결합 디바이스(602)의 크기를 반드시 증가시킬 필요 없이, 비교적 많은 양의 에어로졸 전구체 조성물을 함유할 수 있는 비교적 큰 기판(910)을 허용할 수 있다. 또한, 공진 수신기 결합 디바이스와 기판 사이의 직접적인 접촉은 공진 수신기 결합 디바이스로부터 기판으로의 대류를 통한 열 전달을 가능하게 할 수 있으며, 이 대류는 그 사이의 직접적인 접촉이 존재하지 않는 구현예에 이용되는 복사열보다 훨씬 더 효율적일 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 카트리지의 각 구현예는 공진 수신기 결합 디바이스 및 기판 및/또는 에어로졸 전구체 조성물 간의 직접적인 접촉을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 기판(910)과 공진 수신기 결합 디바이스(602) 간의 직접적인 접촉을 제공하는 것은, 예로서, 에어로졸 전구체 조성물이 고체 담뱃잎 물질 또는 반고체 담뱃잎 물질을 포함하는 구현예에 이용될 수 있으며, 이는 액체 에어로졸 전구체 조성물보다 공진 수신기 결합 디바이스 상에 잔류물 축적을 유발하는 경향이 덜할 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 카트리지(600, 800)의 구현예에서, 기판(610)은 내부 격실(614) 내로 연장된다. 그러나, 다른 구현예에서, 카트리지는 내부 격실을 한정하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 카트리지(900)는 내부 격실을 포함하지 않는다. 이와 관련하여, 기판(910)은, 일부 구현예에서 내부 격실의 사용이 필요하지 않을 정도로, 충분한 양의 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 공진 수신기 결합 디바이스(602) 및 기판(910)은 실질적으로 동일한 공간에 존재할 수 있으며, 그에 따라, 그의 종방향 단부들은 실질적으로 동일한 지점에서 종단될 수 있다. 이와 관련하여, 기판 공진 수신기 결합 디바이스(602) 및/또는 기판(910)은, 외측 본체(904)에 의해 한정되거나 또는 이와는 달리 외측 본체와 결합된(예를 들어, 직접 결합된) 포켓(922) 내에 수용될 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 카트리지(900)는 컨테이너, 밀봉 부재, 또는 내부 격실을 포함하지 않을 수 있는 비교적 단순한 구성을 한정할 수 있다. 이러한 구성은 카트리지(900)의 복잡도 및/또는 비용을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 구현예에서, 기판(910)은 내부 격실 내로 연장되지 않을 수 있고, 대신에, 예를 들어, 외측 본체(904)에 인접하게 종단될 수 있다. 도 9와 관련하여 전술한 바와 같이, 일 구현예에서, 카트리지(900)는 컨테이너 또는 내부 격실을 포함하지 않을 수 있다. 그러나, 또 다른 구현예에서, 카트리지는 내부 격실 내로 연장되는 기판없이 내부 격실을 한정하는 컨테이너를 포함할 수 있다. 이것은 도 10에 도시되며, 도 10은 도 1의 카트리지(104)에 대응할 수 있는 또 다른 카트리지(1000)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 카트리지(1000)는 내부 격실 내로 연장되는 기판(1010) 없이 내부 격실(614)을 한정하는 컨테이너(1006)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 공진 수신기 결합 디바이스(602) 및 기판(1010)은 컨테이너 또는 외측 본체와 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 10에서, 공진 수신기 결합 디바이스(602) 및 기판(1010)은 각각 컨테이너(1006)와 결합된다. 추가 예로서, 전술한 바와 같이, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 컨테이너(1006)에 부분적으로 내장될 수 있다. 또한, 기판(1010)은 컨테이너(1006)에 의해 한정된 포켓(1022)과 결합할 수 있다.
기판(1010)이 내부 격실(614) 내로 연장되지 않도록 카트리지(1000)를 구성함으로써, 에어로졸 전구체 조성물용 저장조 이외의 다른 목적으로 격실이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 카트리지(1000)는 전자 제어 컴포넌트(1024)를 포함할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 전자 제어 컴포넌트(1024)는 카트리지(1000)의 인증에 이용되거나 다른 목적용으로 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시 내용의 각각의 카트리지(102)는 제어 본체(104)와 함께 동작하여 에어로졸을 생성하도록 구성된다. 예로서, 도 11은 제어 본체(104)와 결합된 카트리지(600)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제어 본체(104)가 카트리지(600)와 결합될 경우, 송신기 결합 디바이스(302)는 공진 수신기 결합 디바이스(602)를 (예를 들어, 그의 원주 둘레로 연장함으로써) 적어도 부분적으로 둘러싸고, 바람직하게는 실질적으로 둘러싸고, 그리고 보다 바람직하게는 완전히 둘러싼다. 또한, 송신기 결합 디바이스(302)는 공진 수신기 결합 디바이스(602)의 종 방향 길이의 적어도 일부를 따라 연장될 수 있으며, 바람직하게는 공진 수신기 결합 디바이스의 종 방향 길이의 대다수를 따라 연장될 수 있고, 가장 바람직하게는 공진 수신기 결합 디바이스의 실질적으로 모든 종 방향 길이를 따라 연장될 수 있다.
따라서, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 송신기 결합 디바이스(302)가 연장되는 내부 챔버(406)의 내부에 위치될 수 있다. 따라서, 사용자가 카트리지(600)의 마우스피스(612) 상에서 흡입할 경우, 압력 센서(306)는 그 흡입을 검출할 수 있다. 이로써, 제어 컴포넌트(308)는 전원(312)(도 3 참조)으로부터의 전류를 송신기 결합 디바이스(302)로 유도할 수 있다. 이로써 송신기 결합 디바이스(302)는 진동 자기장을 생성할 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스(602)가 내부 챔버(406) 내에 수용되는 결과로서, 공진 수신기 결합 디바이스는 송신기 결합 디바이스(302)에 의해 생성된 진동 자기장에 노출될 수 있다.
특히, 송신기 결합 디바이스(302) 및 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 전기적 트랜스포머를 형성할 수 있다. 일부 예에서, 공진 트랜스포머, 및 PWM 인버터를 포함하는 관련 회로는, 무선 전력 컨소시엄(Wireless Power Consortium)(WPC)에 의해 개발된 Qi 인터페이스 표준, 전력 문제 동맹(Power Matters Alliance)(PAM)에 의해 개발된 PMA 인터페이스 표준, 무선 전력을 위한 동맹(Alliance for Wireless Power)(A4WP)에 의해 Rezence 인터페이스 표준, 등과 같은 적절한 무선 전력 전달 표준에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 제어 컴포넌트(308)에 의해 전원(312)(예를 들어, 도 3 참조)으로부터 송신기 결합 디바이스(302)에 유도되는 전류의 변화는 공진 수신기 결합 디바이스(602)를 관통하는 교류 전자기장을 생성할 수 있고, 이로써 공진 수신기 결합 디바이스 내에 전기적 와전류를 생성할 수 있다. 교류 전자기장은 송신기 결합 디바이스(302)에 교류 전류를 유도함으로써 생성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 구현예에서, 제어 컴포넌트(308)는 전원(312)에 의해 제공된 직류 전류를 송신기 결합 디바이스(302)에 제공되는 교류 전류로 변환하도록 구성된 인버터 또는 인버터 회로를 포함할 수 있다.
공진 수신기 결합 디바이스(602)를 한정하는 물질에 흐르는 와전류(602)는 주울 효과를 통해 공진 수신기 결합 디바이스를 히팅할 수 있고, 생성된 열의 양은 공진 수신기 결합 디바이스의 물질의 전기 저항을 곱한 전류의 제곱에 비례한다. 자성 물질을 포함하는 공진 수신기 결합 디바이스의 구현예에서, 자기 이력(magnetic hysteresis) 손실에 의해 열이 또한 생성될 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스(602)의 온도 상승에 기여하는 몇 가지 요인은, 송신기 결합 디바이스(302)에 대한 근접성, 자기장의 분포, 공진 수신기 결합 디바이스의 물질의 전기 저항, 포화 자속 밀도, 표피 효과 또는 깊이, 이력 손실(hysteresis losses), 자화율, 투자율(magnetic permeability), 및 물질의 쌍극자 모멘트를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 공진 수신기 결합 디바이스(602) 및 송신기 결합 디바이스(302) 모두는 전기 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 송신기 결합 디바이스(302) 및/또는 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 구리 및 알루미늄과 같은 금속, 도전성 물질의 합금(예컨대, 반자성, 상자성 또는 강자성 물질) 또는 하나 이상의 도전성 물질이 내장된 세라믹 또는 유리와 같은 다른 물질을 포함하는 다양한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 공진 수신기 결합 디바이스는 에어로졸 전구체 조성물로 충전된 저장조에 수용된 다양한 크기 중 임의의 크기의 도전성 입자 또는 물체를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 공진 수신기 결합 디바이스는 에어로졸 전구체 조성물과의 직접적인 접촉을 방지하기 위해, 열 도전성 패시베이션 층(예를 들어, 유리의 얇은 층)으로 코팅되거나 또는 이와는 달리 열 도전성 패시베이션 층을 포함할 수 있다.
따라서, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 히팅될 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 의해 생성된 열은 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 기판(610)을 히팅할 수 있으며, 그에 따라, 에어로졸(1102)이 생성된다. 따라서, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 아토마이저를 포함할 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스(602)를 기판(610) 둘레에 그로부터 실질적으로 일정한 거리에 위치시킴으로써(예를 들어, 기판 및 공진 수신기 결합 디바이스의 종 방향 축들을 정렬시킴으로써) 기판과 에어로졸 전구체 조성물은 실질적으로 일정하게 히팅될 수 있다.
에어로졸(1102)은 공진 수신기 결합 디바이스(602) 및 송신기 결합 디바이스(302)의 주위로 또는 이를 관통하여 이동될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 일 구현예에서, 공진 수신기 결합 디바이스(602)는 메쉬, 스크린, 나선형, 브레이드(braid), 또는 관통 연장되는 복수의 개구를 한정하는 다른 다공성 구조를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 공진 수신기 결합 디바이스는 기판에 내장되거나 또는 이와는 달리 에어로졸 전구체 조성물과 접촉되는 로드(rod), 기판에 내장되거나 또는 이와는 달리 에어로졸 전구체 조성물과 접촉되는 복수의 비드 또는 입자, 또는 소결된 구조를 포함할 수 있다. 이들 각각의 구현예에서, 에어로졸(1102)은 공진 수신기 결합 디바이스 및/또는 기판을 자유롭게 통과하여, 에어로졸이 마우스피스를 통해 사용자에게 이동될 수 있게 한다.
에어로졸(1102)은 공기와 혼합하여 흡입구(410)(예를 들어, 도 4 참조)를 통해 진입할 수 있고, 흡입구는 제어 본체 내에(예를 들어, 외측 본체(304) 내에) 한정될 수 있다. 따라서, 혼합된 공기 및 에어로졸(1106)은 사용자에게 안내될 수 있다. 예를 들어, 혼합된 공기 및 에어로졸(1106)은 카트리지(600)의 외측 본체(604) 내에 한정된 하나 이상의 관통 홀(626)을 통해 사용자에게 안내될 수 있다. 일부 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 관통 연장되는 관통 홀(628)을 추가로 포함할 수 있고, 이 관통 홀은 외측 본체(604)를 통해 한정된 관통 홀(626)과 정렬될 수 있다. 그러나, 이해될 수 있는 바와 같이, 에어로졸 전달 디바이스(100)를 관통하는 흐름 패턴(flow pattern)은 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 다양한 방식으로 전술한 특정 구성과는 다를 수 있다.
추가로 전술한 바와 같이, 일부 구현예에서, 카트리지(102)는 제 2 전자 제어 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 카트리지(1000)는 제 2 제어 컴포넌트(1024)를 포함한다. 제 2 제어 컴포넌트(1024)는 카트리지(1000)의 인증을 허용하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 제 2 제어 컴포넌트(1024)는 (제 1) 제어 컴포넌트(308)(예를 들어, 도 3 참조)가 분석할 수 있는 코드를 제어 본체(104)에 출력하도록 구성될 수 있다. 이로써, 예를 들어, 제어 컴포넌트(308)는 카트리지(1000)가 진정한 것으로 검증된 경우에만 전류를 송신기 결합 디바이스에 유도할 수 있다. 일부 구현예에서, 제 2 제어 컴포넌트는 제어 본체에 접속되는 단자를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 제 2 제어 컴포넌트(1024)는 코드 또는 다른 정보를 제어 본체(104)에 무선으로 송신하도록 구성된 무선 주파수 식별(radio-frequency identification)(RFID) 칩을 포함할 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 전달 디바이스(100)는 카트리지와 제어 본체 사이에서 전기 커넥터의 결합을 요구하지 않고도 사용될 수 있다. 또한, 이에 의해 수행되는 제어 컴포넌트 및 기능의 다양한 예가 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 제 2014/0096782 호에 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
전술한 바와 같이, 일부 구현예에서, 제어 본체(104)의 제어 컴포넌트(308)는 전원(312)에 의해 제공된 직류 전류를 송신기 결합 디바이스(302)에 제공되는 교류 전류로 변환하도록 구성된 인버터 또는 인버터 회로를 포함할 수 있다. 도 12, 도 13 및 도 14는 본 개시 내용의 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 디바이스(100)의 회로(1200) 및 다른 컴포넌트를 도시한다. 도시된 바와 같이, 에어로졸 전달 디바이스는 에어로졸 전구체 조성물을 적재하도록 구성된 기판(610), 및 송신기 결합 디바이스(302), 및 상기 기판에 인접하게 위치된 공진 수신기 결합 디바이스(602)를 포함하는 공진 트랜스포머(1202)를 포함한 회로를 포함한다. 그리고 상기 에어로졸 전달 디바이스의 제어 컴포넌트(308)는 상기 공진 트랜스포머를 구동하도록 구성된 펄스 폭 변조(PWM) 인버터(1204)를 포함한다.
도시된 바와 같이, PWM 인버터(1204)는 송신기 결합 디바이스(302)에 결합된 브릿지 회로(1206)를 포함하고, 일부의 예에서, 상기 브릿지 회로(1206)는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)(MOSFET)와 같은 한 쌍의 트랜지스터 및 한 쌍의 다이오드로 구성된 하프 브릿지(half bridge)이다. PWM 인버터는 또한 상기 브릿지 회로에 결합된 PWM 제어기(1208)를 포함한다. 일부 예에 따르면, PWM 제어기는 집적 회로로서 구현되고, 송신기 결합 디바이스를 구동하여 진동 자기장을 생성하고 상기 진동 자기장에 노출될 때 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 교류 전압을 유도하도록 구성된 브릿지 회로에 PWM 신호를 출력하도록 구성된다. 이러한 교류 전압은 공진 수신기 결합 디바이스로 하여금 열을 생성시켜 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키도록 한다. 적합한 PWM 제어기의 예는 Texas Instruments의 bq500210 및 bq500212A 제어기, STMicroelectronics의 STWBC 시리즈의 제어기 등을 포함한다.
또한 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 에어로졸 전달 디바이스(100)는 PWM 인버터(1204)에 전력을 공급하도록 구성된, 재충전 가능한 슈퍼캐패시터, 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리와 같은, 전원(312)을 더 포함한다. 몇몇 추가의 예에서, 에어로졸 전달 디바이스는 PWM 인버터에서 일정한 전압 레벨을 유지하도록 구성되는, 전원과 PWM 인버터 사이의 정전압 레귤레이터(1210)를 더 포함한다. 적합한 전압 레귤레이터의 예는 스위칭 레귤레이터, 저 드롭 아웃(low-dropout)(LDO) 레귤레이터와 같은 선형 레귤레이터 등을 포함한다.
도 13은 일부 예에서 전원(312)에 대응할 수 있는 전원(1300)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 전원은 PWM 인버터(1204)에 전력을 공급하도록 구성된 재충전 가능한 슈퍼캐패시터(1302)를 포함한다. 몇몇 추가의 예에서, 전원은 재충전 가능한 슈퍼캐패시터가 충전 가능한 에너지 원(1306)과 접속 가능한 단자(1304)를 더 포함한다. 전술한 바와 같이, 예를 들어, 제어 본체(104)는 임의의 유형의 재충전 기술(예를 들어, 벽 충전기, 차량 충전기, 컴퓨터, 광전 셀, 태양 전지의 태양 전지 패널, 무선 RF 기반 충전기)과 조합될 수 있다. 그리고 또 다른 예에서, 상기 전원은 상기 에너지 원을 더 포함하고, 상기 에너지 원은 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리이거나 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함한다.
도 12로 돌아와서, 일부 예에서, 에어로졸 전달 디바이스(100)는 공진 수신기 결합 디바이스(602)의 온도가 임계 온도에 도달하거나 이를 초과하는 것을 추가로 방지할 수 있다. 이들 예들 중 일부에서, 제어 컴포넌트(308)는 예컨대 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 인접하게 위치한 홀 효과 전류 센서(1214)로부터 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 유도된 교류 전류의 측정치를 수신하도록 구성된 마이크로프로세서(1212)를 포함한다. 이 홀 효과 전류 센서는 카트리지(102)의 일부일 수 있거나, 또는 일부 예에서, 제어 본체(104)의 일부일 수 있다. 마이크로프로세서는 그 후 상기 측정치에 응답하여 에어로졸 전달 디바이스의 적어도 하나의 기능 엘리먼트의 동작을 제어하여, 가령, 상기 측정치가 임계 온도 또는 그 초과의 온도를 나타내는 경우 공진 수신기 결합 디바이스(602)의 온도를 감소시킬 수 있다. 온도를 감소시키는 하나의 방식은 에어로졸 전달 디바이스에 추가의 공기 배출구를 포함하는 것일 수 있고, 에어로졸 전달 디바이스(100)로부터 공기를 환기시키는 제어일 수 있다. 홀 효과 전류 센서가 장착된 적절한 에어로졸 전달 디바이스의 일부 예가 2016 년 1 월 12 일자로 출원된 Sur의 미국 특허 출원 제 14/993,762 호에 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 에어로졸 전달 디바이스는 고역 통과 필터(1402), 및 상기 고역 통과 필터에 결합된 비 반전 증폭 회로(1404)를 더 포함한다. 이들 예에서, 고역 통과 필터는 공진 수신기 결합 디바이스(602)에 결합되며, 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 유도된 교류 전압으로부터 임의의 직류 전압 성분을 필터링하도록 구성된다. 비 반전 증폭기 회로는 그 후 이렇게 필터링된 교류 전압을 증폭하도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 본 개시 내용은 전원으로부터 전류를 수신하고 아토마이저를 무선으로 히팅하도록 구성된 무선 전력 송신기를 포함하는 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 디바이스에 관한 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 다양한 무선 히팅 기술은, 저장조에 포함될 수 있고 및/또는 기판과 접촉할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하는 데 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 아토마이저는, 전류를 아토마이저에 전달하지 않고 무선으로 히팅될 수 있다.
전술한 구현예에서, 무선 전력 송신기는 송신기 결합 디바이스를 포함할 수 있고, 아토마이저는 공진 수신기 결합 디바이스를 포함할 수 있다. 이로써, 열을 생성하기 위해 와전류가 공진 수신기 결합 디바이스에 유도될 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 송신기 결합 디바이스는 공진 수신기 결합 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 추가의 예로서, 다른 구현예에서, 아토마이저는 복사 히팅, 음향 히팅, (예를 들어, 레이저를 통한) 광자 히팅, 및/또는 마이크로웨이브 히팅을 사용하여 무선으로 히팅될 수 있다.
그러나, 다양한 다른 기술 및 메커니즘이 다른 구현예에서 아토마이저를 무선으로 히팅하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 전류는 아토마이저에 무선으로 전송될 수 있으며, 이러한 무선 전력 전송 기술은 와이어 코일 저항성 히팅 엘리먼트와 같은 아토마이저의 임의의 구현예와 함께 이용될 수 있다. 무선 전력 전송 방법 및 메커니즘의 예시적인 구현예가 2015 년 7 월 31 일자로 출원된 Sebastian 등의 미국 특허 출원 제 14/814,866 호에 제공되며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
주목할 것은, 본 개시 내용이 일반적으로 에어로졸을 생성하기 위해 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 위치된 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 기판을 히팅하는 것을 기술하지만, 다른 구현예에서 공진 수신기 결합 디바이스는 자신에게 유도된(가령, 제공된) 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하도록 구성될 수 있다는 것이다. 예를 들어, Brammer 등의 미국 특허 출원 공개 제 2015/0117842 호; 제 2015/0114409 호; 및 제 2015/0117841 호는 유체 에어로졸 전구체 조성물 전달 메커니즘 및 방법을 개시하며, 이들은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 이러한 유체 에어로졸 전구체 조성물 전달 메커니즘 및 방법은 에어로졸 전구체 조성물을 저장조로부터 공진 수신기 결합 디바이스로 향하게 하여 에어로졸을 생성하는 데 이용될 수 있다. 추가의 구현예에서, 공진 수신기 결합 디바이스는 저장조에 접속된 중공 니들(hollow needle)을 포함할 수 있으며, 여기서, 모세관 작용은 에어로졸 전구체 조성물이 바늘에 의해 기화될 때 에어로졸 전구체 조성물을 바늘로 유도하여 바늘에 보충한다. 주목할 것은 공진 수신기 결합 디바이스 및 송신기 결합 디바이스의 예시적인 형상 및 구성이 본원에 설명되어 있지만, 다양한 다른 구성 및 형상이 이용될 수 있다는 것이다.
도 15는 몇몇 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 디바이스를 조립하는 방법(1500)에서의 다양한 동작을 나타낸다. 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 동작(1502)에서 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 동작(1504)에서 공진 수신기 결합 디바이스를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 동작(1506)에서 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 공진 수신기 결합 디바이스는 진동 자기장에 노출되어 에어로졸 전구체 조성물을 히팅함으로써 에어로졸을 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 동작(1506)에서 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 기판을 위치시키는 단계는 공진 수신기 결합 디바이스와 직접 접촉하게 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 동작(1506)에서 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 기판을 위치시키는 단계는 공진 수신기 결합 디바이스 내에 기판을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 에어로졸 전구체 조성물로 기판을 충전하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 액체 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다.
상기 방법은 송신기 결합 디바이스를 제공하고 송신기 결합 디바이스가 적어도 부분적으로 공진 수신기 결합 디바이스를 둘러싸도록 송신기 결합 디바이스를 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 송신기 결합 디바이스를 위치시키는 단계는 송신기 결합 디바이스를 공진 수신기 결합 디바이스와 직접 접촉하지 않게 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 기판과 공진 수신기 결합 디바이스를 포함하는 카트리지를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 송신기 결합 디바이스를 포함하는 제어 본체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 송신기 결합 디바이스를 송신기 결합 디바이스가 공진 수신기 결합 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 위치시키는 단계는 카트리지를 제어 본체에 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어 본체를 형성하는 단계는 전원을 송신기 결합 디바이스에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 16은 몇몇 예시적인 구현예에 따른 에어로졸화 방법(1600)에서의 다양한 동작을 나타낸다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 동작(1602)에서 카트리지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물 및 아토마이저를 포함할 수 있다. 상기 방법은 동작(1604)에서 제어 본체를 제공하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 제어 본체는 전원 및 무선 전력 송신기를 포함할 수 있다. 상기 방법은 동작(1606)에서 전원으로부터의 전류를 무선 전력 송신기로 유도하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 동작(1608)에서 에어로졸 전구체 조성물을 히팅하여 에어로졸을 생성하기 위해 무선 전력 송신기로 아토마이저를 무선으로 히팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 많은 변형 및 다른 구현예가 상기 설명 및 관련 도면에 제공된 교시의 이점을 가지는 본 개시 내용과 관련된 기술 분야의 당업자에게 떠오를 것이다. 따라서, 본 개시 내용은 본원에 개시된 특정 구현예에 한정되지 않으며, 수정 및 다른 구현예가 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 본원에서 특정 용어가 이용되었지만, 이들은 제한의 목적이 아닌 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된다.

Claims (20)

  1. 에어로졸 전달 디바이스로서,
    에어로졸 전구체 조성물을 적재하도록 구성된 기판;
    송신기 결합 디바이스, 및 상기 기판에 인접하게 위치된 공진 수신기 결합 디바이스를 포함하는 공진 트랜스포머; 및
    상기 공진 트랜스포머를 구동하도록 구성된 펄스 폭 변조 인버터를 포함하되,
    상기 펄스 폭 변조 인버터는:
    상기 송신기 결합 디바이스에 결합된 브릿지 회로 - 상기 브릿지 회로는 한쌍의 트렌지스터 및 한 쌍의 다이오드로 구성된 하프 브리지임 - ; 및
    집적 회로로서 구현되고, 상기 송신기 결합 디바이스를 구동하여 진동 자기장을 생성하고 상기 진동 자기장에 노출될 때 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 교류 전압을 유도하도록 구성된 상기 브릿지 회로에 펄스 폭 변조 신호를 출력하도록 구성된 펄스 폭 변조 제어기를 포함하고,
    상기 교류 전압은 상기 공진 수신기 결합 디바이스로 하여금 열을 생성하게 하고 이로써 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키고,
    상기 에어로졸 전달 디바이스는,
    상기 공진 수신기 결합 디바이스에 결합되며, 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 유도된 상기 교류 전압으로부터 임의의 직류 전압 성분을 필터링하도록 구성된 고역 통과 필터; 및
    상기 고역 통과 필터에 결합되고, 그렇게 필터링된 교류 전압을 증폭하도록 구성된 비 반전 증폭기 회로를 더 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    재충전 가능한 슈퍼캐패시터, 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함하고 상기 펄스 폭 변조 인버터에 전력을 공급하도록 구성되는 전원을 더 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조 인버터에서 일정한 전압 레벨을 유지하도록 구성되는, 상기 전원과 상기 펄스 폭 변조 인버터 사이의 정전압 레귤레이터를 더 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    재충전 가능한 슈퍼캐패시터를 포함하고 상기 펄스 폭 변조 인버터에 전력을 공급하도록 구성된 전원을 더 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 재충전 가능한 슈퍼캐패시터가 충전될 수 있는 에너지 원과 접속 가능한 단자를 더 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원은 상기 에너지 원을 더 포함하고, 상기 에너지 원은 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리이거나 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공진 수신기 결합 디바이스에 인접하게 배치되고 내부에 유도된 교류 전류의 측정치를 생성하도록 구성된 홀 효과 전류 센서; 및
    상기 측정치를 수신하고 이에 응답하여 상기 에어로졸 전달 디바이스의 적어도 하나의 기능 엘리먼트의 동작을 제어하도록 구성된 마이크로프로세서를 더 포함하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 송신기 결합 디바이스는 상기 공진 수신기 결합 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는
    에어로졸 전달 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송신기 결합 디바이스는 관형 또는 코일형 구성을 한정하는
    에어로졸 전달 디바이스.
  11. 에어로졸 전구체 조성물을 적재하도록 구성된 기판에 인접하게 위치된 공진 수신기 결합 디바이스가 장착된 카트리지와 결합되거나 결합 가능한 제어 본체로서,
    상기 제어 본체는:
    상기 제어 본체가 상기 카트리지와 결합될 때 상기 공진 수신기 결합 디바이스와 함께 공진 트랜스포머를 형성하는 송신기 결합 디바이스; 및
    상기 공진 트랜스포머를 구동하도록 구성된 펄스 폭 변조 인버터를 포함하되,
    상기 펄스 폭 변조 인버터는:
    상기 송신기 결합 디바이스에 결합된 브릿지 회로 - 상기 브릿지 회로는 한 쌍의 트랜지스터 및 한 쌍의 다이오드로 구성된 하프 브릿지임 - ; 및
    집적 회로로서 구현되고, 상기 송신기 결합 디바이스를 구동하여 진동 자기장을 생성하고 상기 진동 자기장에 노출될 때 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 교류 전압을 유도하도록 구성된 상기 브릿지 회로에 펄스 폭 변조 신호를 출력하도록 구성된 펄스 폭 변조 제어기를 포함하고,
    상기 교류 전압은 상기 공진 수신기 결합 디바이스로 하여금 열을 생성하게 하고 이로써 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키고,
    상기 제어 본체는,
    상기 공진 수신기 결합 디바이스에 결합되며, 상기 공진 수신기 결합 디바이스에 유도된 상기 교류 전압으로부터 임의의 직류 전압 성분을 필터링하도록 구성된 고역 통과 필터; 및
    상기 고역 통과 필터에 결합되고, 그렇게 필터링된 교류 전압을 증폭하도록 구성된 비 반전 증폭기 회로를 더 포함하는
    제어 본체.
  12. 제11항에 있어서,
    재충전 가능한 슈퍼캐패시터, 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함하고 상기 펄스 폭 변조 인버터에 전력을 공급하도록 구성되는 전원을 더 포함하는
    제어 본체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조 인버터에서 일정한 전압 레벨을 유지하도록 구성되는, 상기 전원과 상기 펄스 폭 변조 인버터 사이의 정전압 레귤레이터를 더 포함하는
    제어 본체.
  14. 제11항에 있어서,
    재충전 가능한 슈퍼캐패시터를 포함하고 상기 펄스 폭 변조 인버터에 전력을 공급하도록 구성된 전원을 더 포함하는
    제어 본체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전원은 상기 재충전 가능한 슈퍼캐패시터가 충전될 수 있는 에너지 원과 접속 가능한 단자를 더 포함하는
    제어 본체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전원은 상기 에너지 원을 더 포함하고, 상기 에너지 원은 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리이거나 재충전 가능한 고체 상태 배터리 또는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 더 포함하는
    제어 본체.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 송신기 결합 디바이스는 상기 공진 수신기 결합 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는
    제어 본체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 송신기 결합 디바이스는 관형 또는 코일형 구성을 한정하는
    제어 본체.
  19. 삭제
  20. 삭제
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