KR102610469B1 - 에어로졸 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 용액을 수용하는 카트리지 모듈부; 상하 방향으로 복수의 제1 관통홀이 형성되며, 하부가 상기 용액에 잠기어 상기 용액을 머금을 수 있도록 구비되는 저장 부재; 상기 저장 부재의 상부에 구비되며 상하 방향으로 복수의 제2 관통홀이 형성된 메탈층; 및 상기 메탈층의 상부에 구비되어 진동을 발생시키는 압전층을 포함하고, 상기 용액은 상기 복수의 제1 관통홀을 따라 이동하여 상기 제2 관통홀에서 분무되는 것인 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐와 같은 신체 내 깊숙한 기관까지 전달 가능한 미세 에어로졸을 생성할 수 있는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
에어로졸 발생 장치는 질병의 치료 또는 흡연 등의 다양한 영역에서 사용되고 있다. 예컨대 에어로졸을 이용한 치료는 약물을 분무시켜 미세한 입자의 기체 상태로 바꾸고, 이를 환자의 체내로 전달하여 질병을 치료하는 방식으로 이루어진다.
이러한 치료는 천식, 만성 기관지염, 폐기종, 낭성섬유증, 만성폐쇄성 폐질환 등의 다앙한 폐 질환을 대상으로 주로 이루어지는데, 에어로졸이 폐로 전달되기 위해서는 에어로졸 내 입자의 크기가 0.5 내지 3 Micron(미크론) 수준에 이르러야 한다.
그러나 종래의 에어로졸 발생 장치를 통해 생성된 에어로졸은 3 Micron(미크론) 이상으로 입자의 크기가 크거나 점성이 높은 문제로 인해 폐까지 도달하기 어려운 한계가 있었다. 또한 에어로졸이 폐에 도달하더라도 극히 미세한 양만이 폐에 도달하였기 때문에, 소요된 약물의 양에 비해 극히 적은 치료 효과만을 얻을 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 폐와 같은 신체 내 깊숙한 기관까지 전달 가능한 미세 에어로졸을 생성함으로써 치료 효과를 극대화할 수 있는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 용액을 수용하는 카트리지 모듈부; 상하 방향으로 복수의 제1 관통홀이 형성되며, 하부가 상기 용액에 잠기어 상기 용액을 머금을 수 있도록 구비되는 저장 부재; 상기 저장 부재의 상부에 구비되며 상하 방향으로 복수의 제2 관통홀이 형성된 메탈층; 및 상기 메탈층의 상부에 구비되어 진동을 발생시키는 압전층을 포함하고, 상기 용액은 상기 복수의 제1 관통홀을 따라 이동하여 상기 제2 관통홀에서 분무되는 것인 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
상기 메탈층은 알루미늄을 포함하고, 상기 저장 부재는 상기 용액을 머금을 수 있는 다공성 부재이고, 상기 저장 부재는 상기 메탈층의 양극 산화를 통해 상기 메탈층으로부터 성장한 양극 산화 알루미늄일 수 있다.
상기 제1 관통홀은 상기 저장 부재에 고른 분포로 형성되고, 상기 제2 관통홀의 직경은 상기 제1 관통홀에 비해 크고, 각각의 상기 제2 관통홀은 복수의 상기 제1 관통홀과 직접 연결되며, 각각의 상기 제2 관통홀과 직접 연결된 상기 제1 관통홀들의 밀도는 상기 제2 관통홀 전체에서 일정할 수 있다.
상기 제1 관통홀의 직경은 20nm 이상 250nm 이하일 수 있다.
상기 제2 관통홀의 직경은 3um 이하일 수 있다.
상기 제1 관통홀의 직경은 하부에서 상부로 갈수록 작아질 수 있다.
상기 제2 관통홀의 직경은 하부에서 상부로 갈수록 작아질 수 있다.
상기 용액은 상기 카트리지 모듈부 내의 수용 공간에 수용되고, 상기 수용 공간은 상기 용액의 분무가 이루어지는 축 방향을 향해 테이퍼진 형상(Taper shape)으로 이루어질 수 있다.
상기 압전층은 상기 메탈층 상면의 제1 영역을 덮도록 구비되고, 상기 제2 관통홀은 상기 메탈층 상면의 제2 영역에 형성되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 독립된 영역일 수 있다.
상기 압전층과 연결되는 전극부를 더 포함하고, 상기 압전층은 상기 메탈층과 상기 전극부 사이에 흐르는 교류 신호를 진동으로 변환시킬 수 있다.
상기 저장 부재는 솜, 면, 멤브레인(Membrane) 필터 소재 중 어느 하나일 수 있다.
내부 공간이 상기 메탈층과 연결되며, 분무된 상기 용액을 사용자의 입을 향해 방출하는 마우스 피스; 상기 마우스 피스와 연결되며, 내부에 상기 카트리지 모듈부, 상기 저장 부재 및 상기 압전층을 수용하는 하우징; 및 상기 하우징의 일측에 구비되는 사용자 인증부를 더 포함하고, 상기 용액의 분무는 상기 사용자 인증부를 통한 사용자 인증의 성공 시에만 이루어질 수 있다.
상기 사용자 인증부는 지문인식센서일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 저장 부재는 메탈층의 양극 산화를 통해 메탈층으로부터 성장한 양극 산화 알루미늄으로 이루어지므로, 저장 부재에 형성된 복수의 제1 관통홀은 미세한 직경을 가지면서도 고른 분포로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 저장 부재는 메탈층의 양극 산화를 통해 메탈층으로부터 성장한 양극 산화 알루미늄으로 이루어지므로, 저장 부재 상에 메탈층을 증착 또는 적층하기 위한 별도의 공정이 불필요하다. 즉 에어로졸 발생 장치의 제작에 필요한 시간과 비용은 절감될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 관통홀은 하부에서 상부로 갈수록 직경이 작아지는 형상으로 이루어지므로, 제1 관통홀에서의 모세관 현상은 촉진될 수 있다. 즉, 제1 관통홀 내에서의 용액의 이동은 보다 활발히 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 메탈층에 형성된 제2 관통홀은 하부에서 상부로 갈수록 직경이 작아지는 형상으로 이루어지므로, 제2 관통홀에서 분무되는 입자는 보다 미세한 크기를 가질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 제2 관통홀에 연결된 제1 관통홀들의 밀도는 제2 관통홀 전체에서 일정하게 유지되므로, 용액의 분무는 제2 관통홀 전체에서 고르게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 용액이 수용되는 수용 공간은 용액의 분무가 이루어지는 축 방향으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼(Taper) 형상으로 이루어지므로, 수용공간 내에 용액이 남아있음에도 용액의 분무가 이루어지지 않는 현상은 최소화될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 각 구성을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 모듈부의 각 구성을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 모듈부를 도시한 상하방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈부를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 부분단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 부분확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무발생부의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 각 구성을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 모듈부의 각 구성을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 모듈부를 도시한 상하방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈부를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 부분단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 부분확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무발생부의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", '구비하다 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예컨대 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예컨대 모듈은ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 각 구성을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100)는 하우징(110), 생체 인식부(120), 배터리부(130), 카트리지 모듈부(140), 초음파 모듈부(150), 마우스피스(160), 압력 센서(170), 회로부(180), 표시부(190), 스피커(200) 및 충전 표시등(210)을 포함할 수 있다.
하우징(110)은 에어로졸 발생 장치(100)의 구성품을 내부에 수용할 수 있으며, 내부에 수용된 구성품을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 예컨대 하우징(110)은 생체 인식부(120), 배터리부(130), 카트리지 모듈부(140), 초음파 모듈부(150), 압력 센서(170), 회로부(180), 표시부(190), 스피커(200) 및 충전 표시등(210)을 내부에 수용할 수 있다.
생체 인식부(120)는 하우징(110)의 일측에 구비되어 사용자 인증을 수행할 수 있다. 생체 인식부(120)는 정맥, 지문, 홍채 또는 음성을 감지하는 센서일 수 있으며, 본 실시예에서는 지문인식센서를 채용하였다. 또한 에어로졸의 분무는 생체 인식부(120)의 인증 결과에 따라 제어될 수 있다. 예컨대 에어로졸의 분무는 사용자의 인증이 성공하였을 시에만 이루어질 수 있다.
배터리부(130)는 에어로졸 발생 장치(100)의 각 구성에 전원을 공급할 수 있다. 배터리부(130)는 충전할 수 있는 2차 전지 또는 일회용 전지 일 수 있다.
카트리지 모듈부(140)는 분무의 대상인 용액을 수용할 수 있다. 이때 용액은 치료용 약제 또는 니코틴 용액일 수도 있다. 일 예로 치료용 약제는 진생(Ginseng)일 수 있다.
초음파 모듈부(150)는 용액을 분무시킬 수 있다. 초음파 모듈부(150)는 용액을 나노 또는 마이크로 단위로 입자화시킬 수 있다. 초음파 모듈부(150)는 카트리지 모듈부(140) 내에 수용될 수도 있다. 초음파 모듈부(150)의 구조는 도 2 내지 3을 통해 상세히 살펴보기로 한다.
마우스피스(160)는 분무된 용액을 사용자의 입을 향해 방출할 수 있다. 마우스피스(160)는 하우징(110)과 연결될 수 있다. 마우스피스(160)는 내부에 분무 용액 또는 기체가 통과할 수 있는 통로, 즉 공간이 형성될 수 있다. 마우스피스(160)의 내부 공간은 카트리지 모듈부(140)와 연결될 수 있다. 예컨대 마우스피스(160)의 내부 공간은 메탈층(152)과 연결될 수 있다.
다음으로, 마우스피스(160)는 분무된 용액을 사용자의 입으로 전달할 수 있다. 마우스피스(160)는 하우징(110)의 단부에 결합될 수 있으며, 카트리지 모듈부(140)가 끼워지도록 수용홈이 형성될 수 있다.
압력 센서(170)는 하우징(110)의 내부에 구비되어 사용자의 흡입 압력을 감지할 수 있다. 예컨대 사용자는 마우스피스(160)에 입을 대고 흡입을 시도할 수 있다. 하우징(110)의 내부 압력은 사용자의 흡입으로 인해 변할 수 있다. 그리고 압력 센서(170)는 하우징(110)의 내부 압력 변화를 감지할 수 있다.
또한 압력 센서(170)의 감지 결과에 따라 에어로졸의 분무가 제어될 수 있다. 예컨대 에어로졸의 분무는 압력 센서(170)가 하우징(110) 내부 압력의 변화를 감지하였을 시에만 이루어질 수 있다. 다른 예로 에어로졸의 분무는 사용자의 인증이 성공한 상태에서, 압력 센서(170)가 하우징(110) 내부 압력의 변화를 감지하였을 시에만 이루어질 수도 있다.
회로부(180)는 에어로졸 발생 장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대 회로부(180)는 생체 인식부(120), 초음파 모듈부(150), 배터리부(130) 및 압력 센서(170)의 동작을 제어할 수 있다.
표시부(190)는 에어로졸 발생 장치(100)의 상태 정보를 사용자에게 디스플레이할 수 있다. 예컨대 상태 정보는 에어로졸 발생 장치(100)의 동작 상태, 카트리지(141) 내 용액의 잔량 또는 배터리부(130)에 남은 에너지의 잔량일 수 있다.
스피커(200)는 에어로졸 발생 장치(100)의 사용과 관련된 안내 멘트를 출력할 수 있다.
충전 표시등(210)은 에어로졸 발생 장치(100)의 충전 상태를 표시할 수 있다. 예컨대 충전 표시등(210)은 에어로졸 발생 장치(100)의 충전 상태에 따라 다른 색의 광을 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 모듈부(140)의 각 구성을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 카트리지 모듈부(140)는 카트리지(141), 측면 커버부(142), 측면 커버 마개(143), 카트리지 제어 유닛(144), 초음파 모듈 지지부(145) 및 상면 커버부(146)를 포함할 수 있다.
카트리지(141)는 내부에 형성된 수용 공간(S)에 용액을 수용할 수 있다. 수용 공간(S)은 측면 커버부(142) 및 측면 커버 마개(143)를 통해 밀봉될 수 있다. 측면 커버부(142)에는 수용 공간(S)으로의 용액 공급을 위한 홀이 형성될 수 있다. 측면 커버부(142)에 형성된 홀은 측면 커버 마개(143)를 통해 밀봉될 수 있다.
도 3의 실시예에서 초음파 모듈부(150)는 카트리지 모듈부(140) 내에 포함될 수 있다. 예컨대 초음파 모듈부(150)는 카트리지(141)의 상부에 안착될 수 있다. 여기서 상측 방향은 용액이 분무되는 축(A)을 기준으로 용액이 분무되는 방향일 수 있다. 초음파 모듈부(150)는 수용 공간(S)과 연결될 수 있다. 수용 공간(S)에 수용된 용액은 초음파 모듈부(150)로 공급될 수 있다.
그리고 초음파 모듈 지지부(145)는 한 쌍이 구비되어 초음파 모듈부(150)를 상/하에서 지지할 수 있다. 초음파 모듈 지지부(145)는 용액의 분무 시 진동하는 초음파 모듈을 안정적으로 지지하기 위한 구성이다. 예컨대 초음파 모듈 지지부(145)는 고무 소재로 이루어질 수 있다.
그리고 상면 커버부(146)는 초음파 모듈부(150) 및 초음파 모듈 지지부(145)가 카트리지(141)로부터 이탈하지 않도록 고정력을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 모듈부(140)를 도시한 상하방향 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 수용 공간(S)은 카트리지(141)의 내부에 형성될 수 있다. 수용 공간(S)은 용액(M)의 주입이 이루어지는 카트리지(141)의 측방향 단부로부터 초음파 모듈부(150)와 인접한 영역, 즉 용액이 분무되는 축(A)의 인근 영역까지에 걸쳐 형성될 수 있다.
또한 수용 공간(S)은 용액의 분무가 이루어지는 축에 수직인 방향으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼 형상(Taper shape)으로 이루어질 수 있다. 구체적으로 수용 공간(S)은 용액이 분무되는 축(A) 인근에서의 상하폭(SH2)이 카트리지의 측방향 단부 인근에서의 상하폭(SH1)에 비해 좁은 형상으로 이루어질 수 있다.
이에 따르면 사용자가 에어로졸 발생 장치(100)를 사용할 시, 수용 공간(S) 내부의 용액(M)은 초음파 모듈부(150)의 근처로 모일 수 있다. 구체적으로 사용자가 폐로 에어로졸을 전달하기 위해 마우스피스(160)를 입에 무는 경우, 수용 공간(S) 내부의 용액(M)은 중력으로 인해 초음파 모듈부(150)의 근처로 모이게 된다. 따라서 수용 공간(S) 내 용액이 남아있음에도 용액의 분무가 이루어지지 않는 현상은 최소화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈부(150)를 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 초음파 모듈부(150)는 저장 부재(151), 메탈층(152), 압전층(153) 및 전극부(154)를 포함할 수 있다.
저장 부재(151)는 상하 방향으로 복수의 제1 관통홀(H1)이 형성된 다공성 부재일 수 있다. 또한 저장 부재(151)는 하부가 용액에 잠기어 용액을 머금을 수 있도록 구비될 수 있다. 그리고 용액은 모세관 현상으로 인해 제1 관통홀(H1)을 따라 상측 방향으로 이동할 수 있다.
메탈층(152)은 저장 부재(151)의 상부에 구비될 수 있다. 메탈층(152)은 알루미늄 소재를 포함할 수 있다. 그리고, 저장 부재(151)는 메탈층(152)의 양극 산화를 통해 메탈층(152)으로부터 성장한 부재일 수 있다. 저장 부재(151)는 양극 산화 알루미늄(Anodic aluminum oxide, AAO)일 수 있다.
양극 산화 알루미늄(Anodic aluminum oxide, AAO)은 알루미늄의 전기화학 반응을 통해 얻어지는 산화피막으로이다. 양극 산화 알루미늄은 Al2O3일 수 있다. 양극 산화 알루미늄은 피막 표면부터 내부까지 균일하게 정렬된 나노미터 크기(30~100nm)의 기공을 가진 다공성 세라믹 소재일 수 있다. 양극 산화 알루미늄은 알루미늄기판에 전기화학반응으로 산화피막을 성장시키고, 알루미늄 기판을 제거하여 생성될 수 있다.
한편 메탈층(152)은 별도로 제작된 저장 부재(151) 상에 증착됨으로써 구비될 수도 있다. 또한 저장 부재(151)와 메탈층(152)은 각각 따로 제작된 후 서로 부착될 수도 있다.
저장 부재(151)는 솜, 면, 멤브레인(Membrane) 필터 소재 중 어느 하나일 수도 있다.
제1 관통홀(H1)은 저장 부재(151)가 메탈층(152)으로부터 성장하는 과정에서 형성된 홀일 수 있다. 이에 따르면, 제1 관통홀(H1)은 미세한 직경을 가지면서도 저장 부재(151)에 고른 분포로 형성될 수 있다. 일 예로 제1 관통홀(H1)의 직경은 20nm 이상 250nm 이하일 수 있다.
한편, 메탈층(152)에는 상하 방향으로 복수의 제2 관통홀(H2)이 형성될 수 있다. 그리고 제1 관통홀(H1)을 따라 이동한 용액은 제2 관통홀(H2)에서 분무될 수 있다.
제2 관통홀(H2)은 일정한 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 복수의 제2 관통홀(H2)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 통해 형성될 수 있다. 일 예로 복수의 제2 관통홀(H2)은 포토리소그래피(Photolithography)를 통한 패터닝(Patterning) 공정 및 에칭(Etching) 공정을 통해 형성될 수 있다. 일 예로 제2 관통홀(H2)의 직경은 3um 이하일 수 있다.
또한 제2 관통홀(H2)의 직경은 제1 관통홀(H1)의 직경에 비해 클 수 있다.
구체적으로, 각각의 제2 관통홀(H2)에는 복수의 제1 관통홀(H1)이 직접 연결될 수 있다. 이때 제1 관통홀(H1)은 저장 부재(151)에 고른 분포로 형성된 상태이므로, 각각의 제2 관통홀(H2)에 연결된 제1 관통홀(H1)들의 밀도는 제2 관통홀(H2) 전체에서 일정하게 유지될 수 있다.
전술한 바와 같이 용액은 제1 관통홀(H1)을 따라 이동하여 제2 관통홀(H2)에서 분무되므로, 제2 관통홀(H2) 내 제1 관통홀(H1)의 밀도는 제2 관통홀(H2)의 분무량에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 제1 관통홀(H1)들의 밀도가 제2 관통홀(H2) 전체에서 일정하게 유지되므로, 용액의 분무가 제2 관통홀(H2) 전체에서 고르게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
한편 도 5의 영역 R에 도시된 바와 같이 각각의 제1 관통홀(H1)은 하부에서 상부로 갈수록 직경이 작아질 수 있다. 제1 관통홀(H1)은 상부를 향해 테이퍼진 형상으로 이루어질 수 있다. 제1 관통홀(H1)은 하부 직경(D2)이 상부 직경(D1)에 비해 큰 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면 제1 관통홀(H1)에서의 모세관 현상은 촉진될 수 있다. 즉, 제1 관통홀(H1) 내에서의 용액의 이동은 보다 활발히 이루어질 수 있다. 한편 제1 관통홀(H1)은 상부에서 하부로 갈수록 직경이 작아질 수도 있다. 제1 관통홀(H1)은 상부 직경(D1)과 하부 직경(D2)이 같을 수도 있다.
또한 제2 관통홀(H2)은 하부에서 상부로 갈수록 직경이 작아지는 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면 제2 관통홀(H2)에서 분무되는 입자는 보다 미세한 크기를 가질 수 있다.
압전층(153)은 메탈층(152)의 상부에 구비될 수 있다. 압전층(153)은 교류 신호를 진동으로 변환할 수 있다. 일 예로 압전층(153)은 메탈층(152) 상면의 제1 영역에 구비될 수 있다. 제1 영역은 메탈층(152) 상면의 테두리 영역일 수 있다. 그리고 제2 관통홀(H2)은 메탈층(152)의 제2 영역에 구비될 수 있다. 제1 영역과 제2 영역은 서로 독립적인 영역일 수 있다.
전극부(154)는 압전층(153)과 연결될 수 있다. 일 예로 전극부(154)는 압전층(153)의 상부에 구비될 수 있다. 압전층(153)은 메탈층(152)과 전극부(154) 사이에 흐르는 교류 신호를 진동으로 변환할 수 있다. 이 경우 메탈층(152)은 압전층(153)에 교류 신호를 공급하기 위한 일종의 전극으로서 기능할 수 있다.
도 6 내지 8 실시예는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로, 이하에서는 도 1 내지 5의 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 부분단면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 부분확대도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무발생부의 사시도이다.
도 6내지 8에 도시된 바와 같이, 카트리지 모듈부(1140)는 카트리지(1141), 커버부(1142), 에어패스(1143), 감지관(1144), 분무 안착부(1145), 제1 흡입부(1146) 및 베이스 플레이트(1147)를 포함할 수 있다.
카트리지(1141)는 용액을 수용할 수 있으며, 이러한 용액을 밀폐시키는 커버부(1142)를 포함할 수 있다. 커버부(1142)의 일측에는 미세한 공기만 투과되고 용액을 가두는 통로부가 더 포함될 수 있다. 에어패스(1143)는 카트리지(1141) 일측에 배치되어 외부로부터 공기가 유입될 수 있다. 감지관(1144)은 카트리지(1141) 일측에서 사용자의 흡입을 유도 및 감지할 수 있다.
초음파 모듈부(1150)는 분무 안착부(1145)에 안착될 수 있다.
여기서, 초음파 모듈부(1150)는 용액을 분무시킬 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(1147)는 초음파 모듈부(1150)와 카트리지(1141)를 지지할 수 있다. 베이스 플레이트(1147)는 분무 안착부(1145)와 일체로 이루어질 수 있다.
한편, 초음파 모듈부(1150)는 특정 주파수로 진동하는 금속플레이트(1152)와 이를 지지하는 러버(1154)를 포함할 수 있다.
한편, 금속플레이트(1152)의 상부에는 용액을 분무 입자로 전환시키는 분무발생부(1155)가 구비될 수 있다.
분무발생부(1155)는 투과막(1157), 탄성부재(1158) 및 탄성몸체부(1156)를 포함할 수 있다.
투과막(1157)은 용액을 머금을 수 있다. 투과막(1157)은 흡습성 소재로 이루어질 수 있다. 일 예로, 투과막(1157)은 스펀지(Sponge), 면(Cotton) 등일 수 있다.
탄성부재(1158)는 투과막(1157)을 눌러 금속플레이트에 맞닿도록 할 수 있다. 일 예로 탄성부재(1158)는 스프링일 수 있다.
탄성몸체부(1156)는 투과막(1157)이 내외벽 사이에 구비되도록 수용 공간이 구비된 형상을 지니며 탄성부재를 고정 및 지지할 수 있다.
다른 예로, 금속플레이트(1152)는 용액을 미세 입자로 분무시키는 메쉬(미도시)를 포함할 수도 있다. 이때 메쉬(미도시)를 통과한 분무 입자의 크기는 미크론(micron) 단위일 수 있다.
다음으로, 마우스피스(1160)는 분무 입자를 사용자의 입으로 전달할 수 있다. 마우스피스(1160)는 카트리지 모듈부(1140)에 끼워질 수 있다.
또한, 마우스피스(1160) 일측에는 외부로부터 공기가 유입되는 관통홀(1165)이 구비될 수 있다. 관통홀(1165)은 커버부(1142)의 일측과 제1 흡입부(1146)를 연결할 수 있다. 즉, 외부의 공기는 제1흡입부(1146)로 유입되어 분무 입자와 함께 만날 수 있다.
또한, 사용자의 흡입 압력을 감지하는 압력 센서(1170)가 구비될 수 있다. 압력 센서(1170)는 감지관(1144)과 연결될 수 있다.
그리고, 마우스피스(1160)는 제2 흡입부(1163)를 포함할 수 있다. 제1 흡입부(1146)와 제2 흡입부(1163)는 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 마우스피스(1160)를 통해 흡입을 하게 되면, 압력 센서(1170)는 감지관(1144)을 통해 흡입 압력을 감지할 수 있다. 그리고, 용액의 분무는 압력의 감지 시 이루어질 수 있다. 그리고 사용자는 제2 흡입부(1163)와 제1 흡입부(1146)를 통해 분무 입자를, 관통홀(1165)과 에어패스(1143)를 통해 외부 공기를 흡입할 수 있다.
한편, 마우스피스(1160)에는 제1 흡입부(1146)와 제2 흡입부(1163)로부터 이동된 분무 입자가 사용자의 입으로 전달되기 전에 일시적으로 머무르는 배출홈(미도시)이 더 형성될 수 있다. 이때, 배출홈은 높이에 따라 직경이 다를 수 있다. 이는 분무 입자의 이동속도를 증가시키기 위함이다.
일 예로 배출홈은 사용자의 입이 닿는 마우스피스(1160)의 단부로 향할수록 직경이 작아질 수 있다. 일 예로 배출홈(미도시)은 모래시계(Sandglass) 형상 또는 구(Sphere) 형상으로 형성될 수도 있다.
한편, 마우스피스(1160)와 카트리지 모듈부(1140)는 일체형으로 형성될 수 있다. 예를 들어 사용자가 카트리지(1140)에 있는 용액을 모두 사용하게 되면, 사용자는 마우스피스(1160)와 카트리지 모듈부(1140)를 하우징으로부터 분리할 수 있다. 그리고 사용자는 새로운 마우스피스(1160)와 카트리지 모듈부(1140)를 다시 하우징에 체결하여 사용할 수 있다.
하우징 내부에는 모바일기기와 통신을 위한 근거리 통신모듈(미도시)이 더 포함될 수 있다. 근거리 통신모듈은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), MST(Magnetic Secure Transmission), 지그비(ZigBee) 중 어느 하나일 수 있다.
하우징 내부에는 카트리지의 용액 또는 기화된 분무 입자를 일정하게 조절할 수 있는 개폐부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 개폐부는 카메라 모듈에 적용되고 있는 필터체인저가 될 수 있다. 즉, 사용자가 흡입하는 과정에서는 오픈하고, 흡입을 멈출 시에는 닫히는 기능을 부여할 수 있다. 이렇게 하게 되면, 사용자가 미사용시 제품을 상하 반대 방향으로 파지하더라도 용액 등이 흐르는 것을 방지할 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 에어로졸 발생 장치 110 : 하우징
120 : 생체 인식부 130 : 배터리부
140 : 카트리지 모듈부 150 : 초음파 모듈부
160 : 마우스피스 170 : 압력 센서
180 : 회로부
120 : 생체 인식부 130 : 배터리부
140 : 카트리지 모듈부 150 : 초음파 모듈부
160 : 마우스피스 170 : 압력 센서
180 : 회로부
Claims (13)
- 용액을 수용하는 카트리지 모듈부;
상하 방향으로 복수의 제1 관통홀이 형성되며, 하부가 상기 용액에 잠기어 상기 용액을 머금을 수 있도록 구비되는 저장 부재;
상기 저장 부재의 상부에 구비되며 상하 방향으로 복수의 제2 관통홀이 형성된 메탈층; 및
상기 메탈층의 상부에 구비되어 진동을 발생시키는 압전층을 포함하고,
상기 저장 부재, 메탈층 및 압전층은 상기 카트리지 모듈부에 포함되며,
상기 용액은 상기 복수의 제1 관통홀을 따라 이동하여 상기 제2 관통홀에서 분무되고,
상기 메탈층은 알루미늄을 포함하고,
상기 저장 부재는 상기 용액을 머금을 수 있는 다공성 부재이고,
상기 저장 부재는 상기 메탈층의 양극 산화를 통해 상기 메탈층으로부터 성장한 양극 산화 알루미늄인 것인 에어로졸 발생 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 관통홀은 상기 저장 부재에 고른 분포로 형성되고,
상기 제2 관통홀의 직경은 상기 제1 관통홀에 비해 크고,
각각의 상기 제2 관통홀은 복수의 상기 제1 관통홀과 직접 연결되며, 각각의 상기 제2 관통홀과 직접 연결된 상기 제1 관통홀들의 밀도는 상기 제2 관통홀 전체에서 일정한 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 관통홀의 직경은 20nm 이상 250nm 이하인 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제2 관통홀의 직경은 3um 이하인 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 관통홀의 직경은 하부에서 상부로 갈수록 작아지는 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 제2 관통홀의 직경은 하부에서 상부로 갈수록 작아지는 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 용액은 상기 카트리지 모듈부 내의 수용 공간에 수용되고,
상기 수용 공간은 상기 용액의 분무가 이루어지는 축에 수직인 방향을 향해 테이퍼진 형상(Taper shape)으로 이루어진 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 압전층은 상기 메탈층 상면의 제1 영역을 덮도록 구비되고,
상기 제2 관통홀은 상기 메탈층 상면의 제2 영역에 형성되고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 독립된 영역인 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 압전층과 연결되는 전극부를 더 포함하고,
상기 압전층은 상기 메탈층과 상기 전극부 사이에 흐르는 교류 신호를 진동으로 변환시키는 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 저장 부재는 솜, 면, 멤브레인(Membrane) 필터 소재 중 어느 하나인 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제1 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
분무된 상기 용액을 사용자의 입을 향해 방출하는 마우스 피스;
상기 마우스 피스와 연결되며, 내부에 상기 카트리지 모듈부를 수용하는 하우징; 및
상기 하우징의 일측에 구비되는 사용자 인증부를 더 포함하고,
상기 용액의 분무는 상기 사용자 인증부를 통한 사용자 인증의 성공 시에만 이루어지는 것인 에어로졸 발생 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 사용자 인증부는 지문인식센서인 것인 에어로졸 발생 장치.
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