KR102626730B1 - 개선된 흡수 특성을 갖는 기판을 포함하는 에어로졸 송출 장치 - Google Patents
개선된 흡수 특성을 갖는 기판을 포함하는 에어로졸 송출 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 개시는 에어로졸 송출 장치(100), 그러한 장치를 형성하는 방법 및 그러한 장치의 요소에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 본 개시는 에어로졸 전구체 액체를 저장하고 및/또는 기화를 위해 액체를 히터(134, 230, 330, 430, 830)로 이송하는 데 사용하기 위한 기판을 제공한다. 기판은 개선된 흡수성 및/또는 이송 품질을 제공할 수 있는 섬유(500)로 형성될 수 있다. 다층 기판(700)이 또한 개시되며, 고 흡수성 층(760) 및 소수성 층(770)을 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 흡연 물품과 같은 에어로졸 송출 장치(aerosol delivery device)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에어로졸의 생성을 위해 전기적으로 발생된 열을 이용할 수 있는 에어로졸 송출 장치(예컨대, 전자 담배로 통칭되는 흡연 물품)에 관한 것이다. 흡연 물품은 담배로 제조되거나 담배로부터 유래된 재료를 포함하는 에어로졸 전구체 또는 그와 다른 방법으로 담배를 포함할 수도 있는 에어로졸 전구체를 가열하도록 구성될 수 있으며, 에어로졸 전구체는 사람의 소비를 위한 흡입 가능 물질을 형성할 수 있다.
사용을 위해서는 담배를 태워야 하는 흡연 제품에 대한 개선 또는 대안으로서 수많은 흡연 장치가 수년에 걸쳐서 제안되었다. 이들 장치 중 대다수는 담배의 연소로 인해 발생하는 상당량의 불완전 연소물 및 열분해 생성물을 송출하지 않으면서 궐련(cigarette), 시가(cigar) 또는 파이프 흡연과 관련된 감각을 제공하도록 설계된 것으로 알려졌다. 이를 위해, 휘발성 물질을 기화 또는 가열시키기 위해 전기 에너지를 사용하거나, 또는 담배를 상당 정도 태우지 않고도 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려는 수많은 흡연 물품, 향미(flavor) 발생기 및 약용 흡입기가 제안되어 왔다. 예컨대, 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호, Griffith 2세 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2013/0255702 호 및 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0096781 호에 기재된 배경 기술에 기술되어 있는 다양한 대체 흡연 물품, 에어로졸 송출 장치 및 열 발생원을 참고하기 바란다. 또한, 예컨대, 참조에 의해 전체로서 본 명세서에 원용되는 Bless 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0216232 호의 브랜드명 및 제조원에 의해 언급된 다양한 유형의 흡연 물품, 에어로졸 송출 장치 및 전동식 열 발생원을 참고하기 바란다.
에어로졸 송출 장치에 사용하기 위한 에어로졸 전구체 조성물을 위한 저장소를 제공하는 것이 바람직하며, 이 저장소는 에어로졸 송출 장치의 형성을 개선하기 위해 제공된다. 또한, 그러한 저장소를 이용하여 제조된 에어로졸 송출 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시는 에어로졸 송출 장치, 그러한 장치를 형성하는 방법, 및 그러한 장치의 요소에 관한 것이다. 에어로졸 송출 장치는 에어로졸 전구체 조성물의 개선된 저장 및/또는 이송을 제공할 수 있다. 특히, 본 명세서에 기술된 바와 같은 기판은 기판이 에어로졸 전구체 조성물에 대해 놀라울 정도로 증가된 저장 용량을 나타내도록 섬유로 형성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 에어로졸 송출 장치는, 하우징; 적어도 부분적으로 재생 셀룰로오스 섬유로 형성된 기판; 기판에 의해 유지되는 에어로졸 형성 액체; 및 에어로졸 형성 액체의 기화를 위해 작동 가능하게(operatively) 배열된 히터를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 재생 셀룰로오스 섬유는 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유; 다엽형 단면(multi-lobal cross-section)을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유; 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 포함한다. 다른 실시예에서, 에어로졸 송출 장치는 임의의 수 및 순서로 조합될 수 있는 하기의 진술 중 하나 이상과 관련하여 추가로 규정될 수도 있다.
재생 셀룰로오스 섬유는 다엽형 단면을 가질 수 있고, 섬유의 하나 이상의 엽(lobe)의 표면을 따라 종방향으로 연장되는 줄무늬(striations)를 포함한다.
기판은 부직포일 수 있다.
기판은 복수의 층을 포함할 수 있다.
기판의 단일 층 및/또는 조합하여 기판을 형성하는 복수의 층이 니들-펀칭될(needle-punched) 수 있다.
조합하여 기판을 형성하는 복수의 층이 함께 접착될 수 있다.
기판은 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 및 다엽형 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 제 1 층을 포함할 수 있고, 기판은 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유를 포함하는 제 2 층을 포함할 수 있다.
기판의 제 1 층은 에어로졸 전구체 조성물을 저장 및 방출하도록 구성될 수 있고, 기판의 제 2 층은 소수성일 수 있다.
기판은 저장소의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
에어로졸 송출 장치는 저장소와 유체 연통되며 히터와 유체 연통되는 액체 이송 요소를 추가로 포함할 수 있다.
기판은 저장소와 유체 연통되며 히터와 유체 연통되는 액체 이송 요소의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
기판은 히터와 직접 접촉되어 있을 수 있다.
기판은 에어로졸 전구체 조성물에 대한 적재 용량(loading capacity)이 기판의 초기 건조 중량에 비해 적어도 2000%일 수 있다.
기판은 약 100gsm 내지 약 250gsm의 평량(basis weight)을 가질 수 있다.
에어로졸 송출 장치는 전원 및 제어기를 추가로 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 본 개시는 에어로졸 송출 장치를 제조하는 방법을 추가로 제공할 수 있다. 예컨대, 이러한 방법은 하우징을 제공하는 것; 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유, 다엽형 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 및 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유로 적어도 부분적으로 형성된 기판을 하우징 내에 배치하는 것; 및 기판을 하우징 내의 히터와 유체 연통되도록 구성하는 것을 포함하고, 기판을 하우징 내에 배치하기 전 또는 후에, 에어로졸 형성 액체가 기판에 의해 유지된다. 다른 실시예에서, 본 방법은 하기의 진술 중 하나 또는 둘 모두에 의해 규정될 수 있다.
본 방법은 마우스피스(mouthpiece)를 하우징과 결합시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 하우징을, 배터리 및 제어기를 포함하는 제 2 하우징과 결합하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
본 개시는 하기의 실시예들을 제한 없이 포함한다.
실시예 1: 에어로졸 송출 장치로서, 하우징; 적어도 부분적으로 재생 셀룰로오스 섬유로 형성된 기판; 기판에 의해 유지되는 에어로졸 형성 액체; 및 에어로졸 형성 액체의 기화를 위해 작동 가능하게 배열된 히터를 포함하고, 재생 셀룰로오스 섬유는 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유, 다엽형 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유, 및 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 2: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 재생 셀룰로오스 섬유는 다엽형 단면을 가지며, 섬유의 하나 이상의 엽의 표면을 따라 종방향으로 연장되는 줄무늬를 포함하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 3: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 부직포인, 에어로졸 송출 장치.
실시예 4: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 복수의 층을 포함하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 5: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 복수의 층은 니들-펀칭된, 에어로졸 송출 장치.
실시예 6: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 복수의 층은 함께 접착되는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 7: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 및 다엽형 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 제 1 층을 포함하고, 기판은 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유를 포함하는 제 2 층을 포함하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 8: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 제 1 층은 에어로졸 전구체 조성물을 저장 및 방출하도록 구성되고, 제 2 층은 소수성인, 에어로졸 송출 장치.
실시예 9: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 저장소의 적어도 일부를 형성하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 10: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 저장소와 유체 연통되며 히터와 유체 연통되는 액체 이송 요소를 추가로 포함하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 11: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 저장소와 유체 연통되며 히터와 유체 연통되는 액체 이송 요소의 적어도 일부를 형성하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 12: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 히터와 직접 접촉되는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 13: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 에어로졸 전구체 조성물에 대한 적재 용량이 기판의 초기 건조 중량에 비해 적어도 2000%인, 에어로졸 송출 장치.
실시예 14: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 기판은 약 100gsm 내지 약 250gsm의 평량을 갖는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 15: 임의의 선행 실시예의 에어로졸 송출 장치로서, 에어로졸 송출 장치는 전원 및 제어기를 추가로 포함하는, 에어로졸 송출 장치.
실시예 16: 에어로졸 송출 장치를 제조하는 방법으로서, 하우징을 제공하는 것; 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유, 다엽형 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 및 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유로 적어도 부분적으로 형성된 기판을 하우징 내에 배치하는 것; 및 기판을 하우징 내의 히터와 유체 연통되도록 구성하는 것을 포함하고, 기판을 하우징 내에 배치하기 전 또는 후에, 에어로졸 형성 액체가 기판에 의해 유지되는, 방법.
실시예 17: 임의의 선행 실시예의 방법으로서, 마우스피스를 하우징과 결합시키는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 18: 임의의 선행 실시예의 방법으로서, 하우징을, 배터리 및 제어기를 포함하는 제 2 하우징과 결합하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 태양 및 장점은 이하에서 간략히 설명될 첨부 도면과 함께 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다. 본 개시는 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 상술한 실시예들의 임의의 조합뿐만 아니라, 본 개시에 기술된 임의의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 특징들 또는 요소들의 조합도, 그러한 특징들 또는 요소들이 본 명세서의 특정 실시예의 설명에서 명시적으로 결합되는지의 여부와 관계없이 포함한다. 본 개시는, 그의 다양한 태양 및 실시예들 중 임의의 것에 있어서, 본 개시의 임의의 분리 가능한 특징들 또는 요소들이, 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한, 결합 가능할 의도인 것으로 간주되도록 전체적으로 읽혀질 것을 의도한다.
본 개시에 대해 상술한 바와 같이 일반론으로서 설명하였지만, 이제는 첨부 도면을 참조할 것인데, 첨부 도면은 반드시 실척으로 도시된 것은 아니다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어로졸 송출 장치에 활용될 수도 있는 다양한 요소들을 포함하는 카트리지 및 제어 몸체를 포함하는 에어로졸 송출 장치의 부분 절개도;
도 2는 별도의 저장소 및 히터와 조합된 본 개시의 실시예에 따른 기판으로서, 그에 따라 액체 이송 요소로서 기능하는 기판의 도면;
도 3은 별도의 저장소 및 히터와 조합된 본 개시의 실시예에 따른 기판으로서, 그에 따라 액체 이송 요소로서 기능하는 기판의 부분 절결도;
도 4는 저장소 및 별도의 심지 및 히터와의 조합을 통해 중간 액체 이송 요소로서 기능하는 본 개시의 실시예에 따른 기판의 도면;
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 다엽형, 특히 3-엽형의 섬유의 단면도;
도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 4개의 엽을 갖는 다엽형 섬유의 단면도;
도 5c는 본 개시의 실시예에 따른 7개의 엽을 갖는 다엽형 섬유의 단면도;
도 5d는 본 개시의 실시예에 따른 3-엽형 섬유로서, 개별 엽이 그 위에 종방향으로 구성된 줄무늬를 갖는 면(또는 표면)을 포함하는 섬유의 도면;
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 중공 섬유의 도면;
도 7은 복수의 층으로 형성되며 실질적으로 기판의 오직 한 면(또는 표면)으로부터 액체를 이동시키도록 구성된 본 개시에 따른 기판의 도면;
도 8은 다층 기판을 포함하는 본 개시의 실시예에 따른 카트리지의 부분 단면도;
도 9는 대조 표준 샘플(control sample) 및 2개의 비교 샘플과 관련하여 본 개시에 따른 다양한 기판의 백분율 적재 용량을 나타내는 차트;
도 10은 대조 표준 샘플과 비교하여 본 개시에 따른 기판의 상대 적재 용량 증가를 나타내는 차트;
도 11은 본 개시에 따른 기판으로 형성된 저장소를 갖는 에어로졸 송출 장치에서의 모금(puff) 당 총 입상 물질을 나타내는 차트;
도 12는 본 개시에 따른 기판으로 형성된 저장소를 갖는 에어로졸 송출 장치에서의 모금 당 총 입상 물질을 나타내는 차트.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어로졸 송출 장치에 활용될 수도 있는 다양한 요소들을 포함하는 카트리지 및 제어 몸체를 포함하는 에어로졸 송출 장치의 부분 절개도;
도 2는 별도의 저장소 및 히터와 조합된 본 개시의 실시예에 따른 기판으로서, 그에 따라 액체 이송 요소로서 기능하는 기판의 도면;
도 3은 별도의 저장소 및 히터와 조합된 본 개시의 실시예에 따른 기판으로서, 그에 따라 액체 이송 요소로서 기능하는 기판의 부분 절결도;
도 4는 저장소 및 별도의 심지 및 히터와의 조합을 통해 중간 액체 이송 요소로서 기능하는 본 개시의 실시예에 따른 기판의 도면;
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 다엽형, 특히 3-엽형의 섬유의 단면도;
도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 4개의 엽을 갖는 다엽형 섬유의 단면도;
도 5c는 본 개시의 실시예에 따른 7개의 엽을 갖는 다엽형 섬유의 단면도;
도 5d는 본 개시의 실시예에 따른 3-엽형 섬유로서, 개별 엽이 그 위에 종방향으로 구성된 줄무늬를 갖는 면(또는 표면)을 포함하는 섬유의 도면;
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 중공 섬유의 도면;
도 7은 복수의 층으로 형성되며 실질적으로 기판의 오직 한 면(또는 표면)으로부터 액체를 이동시키도록 구성된 본 개시에 따른 기판의 도면;
도 8은 다층 기판을 포함하는 본 개시의 실시예에 따른 카트리지의 부분 단면도;
도 9는 대조 표준 샘플(control sample) 및 2개의 비교 샘플과 관련하여 본 개시에 따른 다양한 기판의 백분율 적재 용량을 나타내는 차트;
도 10은 대조 표준 샘플과 비교하여 본 개시에 따른 기판의 상대 적재 용량 증가를 나타내는 차트;
도 11은 본 개시에 따른 기판으로 형성된 저장소를 갖는 에어로졸 송출 장치에서의 모금(puff) 당 총 입상 물질을 나타내는 차트;
도 12는 본 개시에 따른 기판으로 형성된 저장소를 갖는 에어로졸 송출 장치에서의 모금 당 총 입상 물질을 나타내는 차트.
이하에서는, 본 개시의 예시적인 실시예를 참조하여 본 개시를 보다 구체적으로 설명한다. 이들 예시적인 실시예는 본 개시가 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 통상의 기술자에게 본 개시의 범위를 충분히 전달할 수 있도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 많은 다른 형태로 구현될 수 있고 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 적용 가능한 법적 요건을 충족할 수 있도록 제공된다. 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용될 때, 단수 형태의 관사 및 정관사 등은 달리 명시되지 않는 한 복수의 대상물을 포함한다.
이하에서 설명되는 바와 같이, 본 개시의 실시예는 에어로졸 송출 시스템에 관한 것이다. 본 개시에 따른 에어로졸 송출 시스템은 전기 에너지를 사용해서 (바람직하게는 재료의 상당한 정도까지의 연소 없이 및/또는 재료의 현저한 화학적 변화 없이) 재료를 가열하여 흡입 가능 물질을 형성하고; 이러한 시스템의 구성요소는 가장 바람직하게는 휴대용 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트한 물품의 형태를 갖는다. 즉, 바람직한 에어로졸 송출 시스템의 구성요소들의 사용은 연기의 생성, 즉, 담배의 연소 또는 열분해의 부산물로 인한 연기의 생성을 초래하지 않고, 오히려, 이들 바람직한 시스템의 사용은 그 안에 혼입된 특정 성분의 휘발 또는 기화에 기인하는 증기의 생성을 초래한다. 바람직한 실시예에서, 에어로졸 송출 시스템의 구성요소들은 전자 담배로서 특징지어질 수 있고, 이들 전자 담배는 가장 바람직하게는 담배 및/또는 담배로부터 유래된 성분을 포함하며, 따라서 에어로졸 형태의 담배 유래 성분을 송출한다.
바람직한 에어로졸 송출 시스템의 에어로졸 발생 피스들은 담배에 불을 붙이고 태움으로써 (그리고 그에 따라 담배 연기를 들이마심으로써) 채용되는, 궐련, 시가 또는 파이프를 임의의 담배 성분의 상당한 정도의 연소 없이 피우는 다수의 감각(예컨대, 흡기 및 호기 행위, 풍미(taste) 또는 향미의 종류, 관능 효과, 물리적 느낌, 사용 행위, 가시적인 에어로졸에 의해 제공되는 것과 같은 시각적 자극 등)을 제공할 수도 있다. 예컨대, 본 개시의 에어로졸 발생 피스의 사용자는 흡연자가 전통적인 흡연 물품을 사용하는 것과 매우 흡사하게 그 피스를 쥐고 사용하거나, 그 피스에 의해 생성된 에어로졸의 흡입을 위해 그 피스의 일 단부를 물고 빨거나, 선택된 시간 간격으로 모금을 들이마시는 등을 행할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송출 장치는 또한 증기-생성 물품 또는 약물 송출 물품인 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 이러한 물품 또는 장치는 하나 이상의 물질(예컨대, 향미료 및/또는 의약적 활성 성분)을 흡입 가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 흡입 가능 물질은 실질적으로 증기(즉, 임계점보다 낮은 온도에서 기체 상태로 존재하는 물질)의 형태일 수 있다. 선택적으로, 흡입 가능 물질은 에어로졸(즉, 기체 내의 미세한 고체 입자 또는 액체 방울의 현탁물)의 형태일 수 있다. 간략화를 위해, 본 명세서에서 사용되는 "에어로졸"이란 용어는, 가시적인지의 여부와 관계 없이, 그리고 연기와 유사한 것으로 간주될 수 있는 형태인지의 여부와 관계 없이, 사람의 흡입에 적합한 형태 또는 유형의 증기, 기체 및 에어로졸을 포함하는 의미이다.
본 개시의 에어로졸 송출 장치는 개략적으로, 하우징으로 지칭될 수도 있는 외부 몸체 또는 쉘(shell) 내에 제공되는 다수의 구성요소를 포함한다. 외부 몸체 또는 쉘의 전체적인 디자인은 다양할 수 있으며, 에어로졸 송출 장치의 전체 크기 및 형상을 규정할 수 있는 외부 몸체의 형식(format) 또는 구성은 다양할 수 있다. 전형적으로, 궐련 또는 시가의 형상과 유사한 세장형 몸체는 하나의 단일 하우징으로 형성될 수 있고, 또는 세장형 하우징이 2개 이상의 분리 가능한 몸체로 형성될 수도 있다. 예컨대, 에어로졸 송출 장치는, 형상이 실질적으로 관형이며 따라서 종래의 궐련 또는 시가의 형상과 유사할 수 있는 세장형 쉘 또는 몸체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 송출 장치의 모든 구성요소는 하나의 하우징 내에 수용된다. 선택적으로, 에어로졸 송출 장치는 결합되며 분리 가능한 2개 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 예컨대, 에어로졸 송출 장치는 하나 이상의 구성요소(예컨대, 배터리 및 그 물품의 작동을 제어하기 위한 다양한 전자부품)를 수용하는 하우징을 포함하는 제어 몸체를 일 단부에 보유할 수 있고, 타 단부에는 에어로졸 형성 구성요소(예컨대, 향미료 및 에어로졸 형성제와 같은 하나 이상의 에어로졸 전구체 성분, 하나 이상의 히터 및/또는 하나 이상의 심지)를 수용하는 외부 몸체 또는 쉘이 탈착 가능하게 부착될 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송출 장치는, 형상이 실질적으로 관형은 아니지만 실질적으로 더 큰 치수로 형성될 수도 있는 외부 하우징 또는 쉘로 형성될 수 있다. 하우징 또는 쉘은 마우스피스를 포함하도록 구성될 수 있고 및/또는 액체 에어로졸 형성제와 같은 소모성 요소를 포함할 수 있는 별도의 쉘(예컨대, 카트리지 또는 탱크)을 수용하도록 구성될 수 있으며, 증기 흡입기(vaporizer) 또는 분무기(atomizer)를 포함할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송출 장치는 가장 바람직하게는 동력원(즉, 전원), 적어도 하나의 제어 부품(예컨대, 동력원으로부터 물품의 다른 구성요소, 예컨대 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서로의 전류 흐름을 제어하는 등에 의해 발열을 위한 전력을 일으키고, 제어하고, 조절하고, 중단하기 위한 수단), 히터 또는 발열 부재(예컨대, 단독으로 또는 하나 이상의 추가 요소와 조합하여 "분무기(atomizer)"로 통칭될 수도 있는 전기 저항 가열 요소 또는 다른 구성요소), 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, "스모크 주스(smoke juice)", "e-액체(e-liquid)" 및 "e-주스(e-juice)"로 통칭되는 성분과 같은, 통상적으로 충분한 열을 가하면 에어로졸을 생성할 수 있는 액체), 에어로졸 흡입을 위해 에어로졸 송출 장치를 물 수 있게 하기 위한 마우스피스 또는 입 영역(예컨대, 빨아들이면 생성된 에어로졸이 그로부터 인출될 수 있는, 물품을 관통하는 규정된 공기 유동 경로)의 어떤 조합을 포함한다.
본 개시의 에어로졸 송출 시스템 내의 구성요소들의 보다 구체적인 형식, 구성 및 배열은 이하에 제공되는 추가 설명에 비추어 명백해질 것이다. 또한, 다양한 에어로졸 송출 시스템 구성요소들의 선택 및 배열은 본 개시의 배경 기술 섹션에서 거론된 대표적인 제품과 같은, 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 송출 장치를 고려하면 이해될 수 있다.
본 개시에 따른 에어로졸 송출 장치에 활용될 수 있는 구성요소들을 도시한 에어로졸 송출 장치(100)의 일 예시적 실시예가 도 1에 제공된다. 여기에 도시된 절개도에서 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 송출 장치(100)는 기능적 관계로 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있는 제어 몸체(102) 및 카트리지(104)를 포함할 수 있다. 제어 몸체(102)와 카트리지(104)의 결합은 프레스 끼워 맞춤(press fit)(예시된 바와 같음), 나사 결합, 억지 끼워 맞춤(interference fit), 자기 결합 등일 수 있다. 특히, 본 명세서에서 더 설명되는 것과 같은 연결 구성요소들이 사용될 수 있다. 예컨대, 제어 몸체는 카트리지의 커넥터와 맞물리도록 구성된 커플러(coupler)를 포함할 수도 있다.
특정 실시예에서, 제어 몸체(102) 및 카트리지(104) 중 하나 또는 둘 모두는 일회용 또는 재사용 가능한 것으로 언급될 수도 있다. 예컨대, 제어 몸체는 교체 가능한 배터리 또는 재충전 가능한 배터리를 구비할 수도 있으며, 따라서 전형적인 전기 콘센트에의 연결, 자동차 충전기(즉, 담배 라이터 소켓)에의 연결, 및 범용 직렬 버스(USB) 케이블에 의하는 등의 컴퓨터에의 연결을 포함하는 임의의 유형의 재충전 기술과 결합될 수도 있다. 예컨대, 참조에 의해 전체로서 본 명세서에 원용되는 Novak 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0261495 호에는 일 단부에 USB 커넥터 및 대향 단부에 제어 몸체 커넥터를 포함하는 어댑터가 개시되어 있다. 또한, 몇몇 실시예에서는, 참조에 의해 전체로서 본 명세서에 원용되는 Chang 등의 미국 특허 제 8,910,639 호에 개시된 바와 같이, 카트리지는 일회용 카트리지를 포함할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제어 몸체(102)는 제어 부품(106)(예컨대, 인쇄 회로 기판(PCB), 집적 회로, 메모리 부품, 마이크로컨트롤러 등), 유량 센서(108), 배터리(110) 및 발광 다이오드(LED)(112)를 포함할 수 있는 제어 몸체 쉘(101)로 형성될 수 있으며, 이러한 구성요소들은 가변적으로 정렬될 수 있다. LED에 추가하여 또는 LED의 대안으로서, 추가 표시기(예컨대, 햅틱 피드백 구성요소, 오디오 피드백 구성요소 등)가 포함될 수 있다. LED 구성요소와 같은, 시각적 신호 또는 표시자를 생성하는 추가의 대표적인 유형의 구성요소들 및 이들의 구성과 용도는, 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Sprinkel 등의 미국 특허 제 5,154,192 호, Newton의 미국 특허 제 8,499,766 호, Scatterday의 미국 특허 제 8,539,959 호와 Galloway 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0020825 호 및 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0216233 호에 개시되어 있다.
카트리지(104)는 저장소 하우징에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 위킹(wicking; 모세관 작용에 의한 유체 흡수)하거나 또는 그와 다른 방법으로 이송하도록 구성된 액체 이송 요소(136)와 유체 연통되는 저장소(144)를 둘러싸는 카트리지 쉘(103)로 형성될 수 있다. 액체 이송 요소는 모세관 작용 등에 의해 액체를 이송하도록 구성된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다. 액체 이송 요소는, 예컨대 섬유 재료(예컨대, 유기면, 셀룰로오스 아세테이트, 재생 셀룰로오스 직물, 유리 섬유), 다공성 세라믹, 다공성 탄소, 흑연, 다공성 유리, 소결 유리 비드, 소결 세라믹 비드, 모세관 등으로 형성될 수 있다. 따라서, 액체 이송 요소는 개방 세공 네트워크(open pore network)(즉, 유체가 그 요소를 통해 복수의 방향으로 하나의 세공에서 다른 세공으로 흐를 수 있도록 상호 연결된 복수의 세공)를 포함하는 임의의 물질일 수 있다. 전류가 인가될 때 열을 발생시키도록 구성된 물질의 다양한 실시예들은 저항성 가열 요소(134)를 형성하기 위해 채용될 수 있다. 와이어 코일을 형성할 수 있는 물질의 예는 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 몰리브덴 디실리사이드(MoSi2), 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 알루미늄으로 도핑된 몰리브덴 디실리사이드(Mo(Si,Al)2), 티타늄, 백금, 은, 팔라듐, 흑연 및 흑연계 물질(예컨대, 탄소계 발포체 및 얀) 및 세라믹(예컨대, 양 또는 음의 온도계수 세라믹)을 포함한다.
형성된 에어로졸이 카트리지(104)로부터 유출될 수 있도록 하기 위해 카트리지 쉘(103)에(예컨대, 마우스엔드(mouthend)에) 개구부(128)가 존재할 수도 있다. 이러한 구성요소들은 카트리지에 있을 수도 있는 구성요소를 나타내며, 본 개시에 의해 포괄되는 카트리지 구성요소의 범위를 한정할 의도는 아니다.
카트리지(104)는 또한 집적 회로, 메모리 부품, 센서 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 전자 부품(150)을 포함할 수도 있다. 전자 부품(150)은 유선 또는 무선 수단에 의해 제어 부품(106) 및/또는 외부 장치와 통신하도록 구성될 수도 있다. 전자 부품(150)은 카트리지(104) 또는 그의 베이스(140) 내의 어느 곳에나 위치될 수 있다.
제어 부품(106) 및 유량 센서(108)가 별개로 도시되어 있지만, 제어 부품 및 유량 센서는 공기 유량 센서가 직접 부착된 전자 회로 기판으로서 결합될 수도 있는 것으로 이해된다. 또한, 전자 회로 기판은 제어 몸체의 중심축에 길이 방향으로 평행할 수 있다는 점에서 도 1의 도면에 대해 수평으로 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공기 유량 센서는 자체 회로 기판 또는 그것이 부착될 수 있는 다른 베이스 요소를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 가요성 회로 기판이 활용될 수도 있다. 가요성 회로 기판은 실질적으로 관형을 포함하는 다양한 형상으로 구성될 수도 있다.
제어 몸체(102) 및 카트리지(104)는 그들 사이의 유체 결합을 가능케 하도록 구성된 구성요소를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제어 몸체(102)는 내부에 공동(125)을 갖는 커플러(124)를 포함할 수 있다. 카트리지(104)는 커플러(124)와 맞물리도록 구성된 베이스(140)를 포함할 수 있으며, 공동(125) 내에 끼워지도록 구성된 돌출부(141)를 포함할 수 있다. 이러한 결합은 제어 몸체(102)와 카트리지(104) 사이의 안정적인 연결을 가능케 할 수 있을 뿐만 아니라, 제어 몸체 내의 배터리(110) 및 제어 부품(106)과 카트리지 내의 히터(134) 사이의 전기적 접속을 확립할 수 있다. 또한, 제어 몸체 쉘(101)은 공기 흡입구(118)를 포함할 수 있는데, 공기 흡입구(118)는 쉘이 커플러(124)에 연결되는 경우의 쉘 내의 노치(notch)일 수 있으며, 이 노치는 커플러 주위의 주변 공기의 통과를 허용하여, 그것이 커플러의 공동(125)을 통과하는 경우 쉘 내로, 그리고 돌출부(141)를 통해 카트리지 내로 주변 공기를 통과시킨다.
본 개시에 따라 유용한 커플러 및 베이스는, 참조에 의해 그 개시 내용이 전체로서 본 명세서에 원용되는 Novak 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0261495 호에 개시되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 커플러는 베이스(140)의 내주(142)와 정합하도록 구성된 외주(126)를 한정할 수도 있다. 일 실시예에서, 베이스의 내주는 커플러의 외주의 반경과 실질적으로 동일하거나 약간 더 큰 반경을 한정할 수도 있다. 또한, 커플러(124)는 베이스의 내주에 한정된 하나 이상의 리세스(178)와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 돌출부(129)를 외주(126)에 한정할 수도 있다. 그러나, 베이스를 커플러에 결합시키기 위해서는 다양한 다른 실시예의 구조, 형상 및 구성요소가 채용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 카트리지(104)의 베이스(140)와 제어 몸체(102)의 커플러(124) 사이의 연결은 실질적으로 영구적일 수도 있는 반면에, 다른 실시예에서 이들 사이의 연결은, 예컨대, 제어 몸체가 일회용 및/또는 리필 가능한 하나 이상의 추가 카트리지와 함께 재사용될 수 있도록 해제 가능할 수도 있다.
에어로졸 송출 장치(100)는 몇몇 실시예에서 실질적으로 막대형 또는 실질적으로 관형 또는 실질적으로 원통형일 수도 있다. 다른 실시예에서, 추가 형상 및 치수, 예컨대 직사각형 또는 삼각형 단면, 다면형 등이 포함된다. 특히, 제어 몸체(102)는 비-막대형일 수도 있으며, 오히려 실질적으로 직사각형 또는 원형이거나 일부 추가 형상을 가질 수도 있다. 마찬가지로, 제어 몸체(102)는 실질적으로 종래의 궐련의 크기일 것으로 예상되는 제어 몸체보다 실질적으로 더 클 수도 있다.
도 1에 도시된 저장소(144)는 용기(예컨대, 에어로졸 전구체 조성물에 대해 실질적으로 불투과성인 벽으로 형성됨)일 수 있거나 또는 섬유질의 저장소일 수 있다. 예컨대, 저장소(144)는 이 실시예에서 카트리지 쉘(103)의 내부를 둘러싸는 튜브 형태로 실질적으로 형성된 하나 이상의 부직 섬유 층을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 저장소(144)에 유지될 수 있다. 액체 성분은, 예컨대 저장소(144)에 의해 흡착식으로(sorptively) 유지될 수 있다. 저장소(144)는 액체 이송 요소(136)와 유체 연통될 수 있다. 액체 이송 요소(136)는 저장소(144)에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 모세관 작용을 통해 본 실시예에서는 금속 와이어 코일 형태인 가열 요소(134)로 이송할 수 있다. 이와 같이, 가열 요소(134)는 액체 이송 요소(136)와 가열 배치 관계에 있다.
사용자가 물품(100)을 물고 빨면, 공기 유동이 센서(108)에 의해 탐지되고, 가열 요소(134)가 활성화되며, 에어로졸 전구체 조성물을 위한 성분이 가열 요소(134)에 의해 기화된다. 물품(100)의 마우스엔드를 물고 빨면, 주변 공기가 공기 흡입구(118)로 들어가 커플러(124) 내의 공동(125) 및 베이스(140)의 돌출부(141) 내의 중앙 개구를 통과하게 된다. 카트리지(104)에서, 흡인된 공기는 형성된 증기와 결합하여 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 가열 요소(134)로부터 물품(100)의 마우스엔드 내의 마우스 개구부(128) 밖으로 휙 빨려가거나, 흡인되거나, 또는 그와 다르게 인출된다.
에어로졸 송출 장치에는 입력 요소가 포함될 수도 있다. 입력부는 사용자가 장치의 기능을 제어하게 하고 및/또는 정보를 사용자에게 출력하기 위해 포함될 수도 있다. 임의의 구성요소 또는 구성요소들의 조합은 장치의 기능을 제어하기 위한 입력부로서 활용될 수도 있다. 예컨대, 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Worm 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0245658 호에 기술된 바와 같이 하나 이상의 푸시 버튼이 사용될 수도 있다. 마찬가지로, 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2016/0262454 호에 기술된 바와 같이 터치 스크린이 사용될 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 송출 장치의 특정 움직임에 기초한 제스처 인식에 적합한 구성요소가 입력부로서 사용될 수도 있다. 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Henry 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2016/0158782 호를 참고하기 바란다.
몇몇 실시예에서, 입력부는 스마트폰 또는 태블릿과 같은 컴퓨터 또는 컴퓨팅 장치를 포함할 수도 있다. 특히, 에어로졸 송출 장치는 예컨대 USB 코드 또는 유사한 프로토콜의 사용을 통해 컴퓨터 또는 기타 장치에 배선될 수도 있다. 에어로졸 송출 장치는 또한 무선 통신을 통해 입력부로서 작용하는 컴퓨터 또는 기타 장치와 통신할 수도 있다. 예컨대, 참조에 의해 그 개시 내용이 본 명세서에 원용되는 Ampolini 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2016/0007561 호에 기술된 바와 같은 읽기 요청을 통해 장치를 제어하기 위한 시스템 및 방법을 참고하기 바란다. 그러한 실시예에서는, 에어로졸 송출 장치에 제어 명령을 입력하기 위해 APP 또는 기타 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 다른 컴퓨팅 장치와 관련하여 사용될 수 있으며, 이러한 제어 명령은 예컨대 포함될 니코틴 함량 및/또는 추가 향미료의 함량을 선택함으로써 특정 조성의 에어로졸을 형성하는 능력을 포함한다.
본 개시에 따른 에어로졸 송출 장치의 다양한 구성요소는 당업계에서 기술되고 상업적으로 이용 가능한 구성요소로부터 선택될 수 있다. 본 개시에 따라 사용될 수 있는 배터리의 예는, 참조에 의해 그 개시 내용이 전체로서 본 명세서에 원용되는 Peckerar 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2010/0028766 호에 기술되어 있다.
에어로졸 송출 장치는 에어로졸 발생이 필요할 때(예컨대, 사용 중의 흡입 시) 발열 요소로의 전력 공급을 제어하기 위한 센서 또는 탐지기를 통합할 수 있다. 이와 같이, 예컨대, 사용 중에 에어로졸 송출 장치를 빨지 않을 때는 발열 요소로의 전력 공급을 차단하고 빠는 동안에는 발열 요소에 의한 열의 발생을 작동 또는 유발하기 위해 전력 공급을 개시하는 방식 또는 방법이 제공된다. 추가의 대표적인 유형의 감지 또는 탐지 기구들, 이들의 구조 및 구성, 이들의 구성요소, 및 이들의 개략적인 작동 방법은 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Sprinkel 2세의 미국 특허 제 5,261,424 호, McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호 및 Flick의 국제 공개 공보 제 WO 2010/003480 호에 기술되어 있다.
에어로졸 송출 장치는 가장 바람직하게는 빨기(draw) 동안 발열 요소로의 전력량을 제어하기 위한 제어 기구를 포함한다. 대표적인 유형의 전자 부품들, 이들의 구조 및 구성, 이들의 특징, 및 이들의 개략적인 작동 방법은 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Brooks 등의 미국 특허 제 4,947,874 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, Pan의 미국 특허 제 8,205,622 호, Fernando 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2009/0230117 호, Collet 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0060554 호, Ampolini 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0270727 호, 및 Henry 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0257445 호에 기술되어 있다.
에어로졸 전구체를 지지하기 위한 대표적인 유형의 기판, 저장소 또는 기타 구성요소는 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Newton의 미국 특허 제 8,528,569 호, Chapman 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0261487 호, Davis 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0059780 호, 및 Bless 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0216232 호에 기술되어 있다. 또한, 다양한 위킹 물질, 및 특정 유형의 전자 담배 내에서의 이들 위킹 물질의 구성 및 작용은 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Sears 등의 미국 특허 제 8,910,640 호에 기재되어 있다.
전자 담배로서 특징지어지는 에어로졸 송출 시스템의 경우, 에어로졸 전구체 조성물은 담배 또는 담배에서 유래된 성분을 포함하는 것이 가장 바람직하다. 한 측면에서, 담배는 미세하게 분쇄, 제분 또는 분말화된 담배 박편(lamina)와 같은 담배의 일부 또는 조각으로 제공될 수도 있다. 다른 측면에서, 담배는 담배의 수용성 성분 중 다수를 포함하는 분사 건조 추출물(spray dried extract)과 같은 추출물의 형태로 제공될 수도 있다. 선택적으로, 담배 추출물은 비교적 높은 니코틴 함량 추출물의 형태를 가질 수도 있으며, 이 추출물은 또한 담배로부터 유래된 소량의 다른 추출 성분을 포함한다. 다른 측면에서, 담배 유래 성분은 담배로부터 유래된 특정 향미제와 같이 비교적 순수한 형태로 제공될 수도 있다. 한 측면에서, 담배로부터 유래되고 고도로 정제되거나 본질적으로 순수한 형태로 사용될 수 있는 성분은 니코틴(예컨대, 의약품 등급의 니코틴)이다.
증기 전구체 조성물로도 지칭되는 에어로졸 전구체 조성물은, 예컨대 다가 알코올(예컨대, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물), 니코틴, 담배, 담배 추출물 및/또는 향미료를 포함하는 다양한 성분을 포함할 수 있다. 대표적인 유형의 에어로졸 전구체 성분 및 제형은 참조에 의해 그 개시 내용이 본 명세서에 원용되는 Robinson 등의 미국 특허 제 7,217,320 호, Zheng 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2013/0008457 호, Chong 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2013/0213417 호, Collett 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0060554 호, Lipowicz 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0020823 호, 및 Koller의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0020830 호 뿐만 아니라 Bowen 등의 국제 공개 공보 제 WO 2014/182736 호에 기재되어 특징지어져 있다. 채용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체로는 R. J. Reynolds Vapor Company의 VUSE® 제품, Lorillard Technologies의 BLU™ 제품, Mistic Ecigs의 MISTIC MENTHOL 제품, 및 CN Creative Ltd의 VYPE 제품에 포함된 에어로졸 전구체가 있다. Johnson Creek Enterprises LLC로부터 입수 가능한 전자 담배용의 소위 "스모크 주스"가 또한 바람직하다.
에어로졸 송출 시스템 내에 포함되는 에어로졸 전구체의 양은 에어로졸 발생 피스(aerosol generating piece)가 허용 가능한 감각 및 바람직한 성능 특성을 제공하도록 하는 양이다. 예컨대, 많은 점에서 담배 연기의 외관과 유사한 가시적인 주류 에어로졸의 생성을 제공하기 위해 충분한 양의 에어로졸 형성 물질(예컨대, 글리세린 및/또는 프로필렌 글리콜)이 사용되는 것이 매우 바람직하다. 에어로졸 발생 시스템 내의 에어로졸 전구체의 양은 에어로졸 발생 피스 당 요구되는 모금의 수와 같은 인자에 의존할 수도 있다. 전형적으로, 에어로졸 송출 시스템 내에, 특히 에어로졸 발생 피스 내에 혼입된 에어로졸 전구체의 양은 약 2g 미만, 일반적으로는 약 1.5g 미만, 흔히 약 1g 미만, 및 종종 약 0.5g 미만이다.
본 개시의 에어로졸 송출 시스템에 통합될 수 있는 다른 특징, 제어부 또는 구성요소는 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 Harris 등의 미국 특허 제 5,967,148 호, Watkins 등의 미국 특허 제 5,934,289 호, Counts 등의 미국 특허 제 5,954,979 호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호, Hon의 미국 특허 제 8,365,742 호, Fernando 등의 미국 특허 제 8,402,976 호, Fernando 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2010/0163063 호, Tucker 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2013/0192623 호, Leven 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2013/0298905 호, Kim 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2013/0180553 호, Sebastian 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0000638 호, Novak 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0261495 호, DePiano 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2014/0261408 호에 기술되어 있다.
상기 물품의 사용에 대한 상기 설명은 약간의 수정을 통해 본 명세서에 기술된 다양한 실시예에 적용될 수 있으며, 이는 본 명세서에 제공된 추가의 개시 내용에 비추어 통상의 기술자에게 명백할 수 있다. 그러나, 상기의 사용에 대한 설명은 물품의 용도를 제한하려는 의도는 아니며, 본 개시의 개시 내용에 필요한 모든 요건을 준수하기 위해 제공된다. 도 1에 도시된 또는 다른 방식으로 위에 기술된 물품에 나타난 임의의 요소가 본 개시에 따른 에어로졸 송출 장치에 포함될 수도 있다.
하나 이상의 실시예에서, 본 개시는 특히 에어로졸 송출 장치에 사용하도록 구성된 섬유질 기판에 관한 것일 수 있다. 기판은 흡수성 및 위킹 능력 중 하나 또는 둘 모두와 관련하여 바람직한 특성을 부여하는 특정 유형의 섬유 또는 섬유들로 형성될 수 있다. 기판은 저장소 내에 또는 저장소로서 사용하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 본 개시에 따른 기판은 에어로졸 송출 장치의 쉘의 내부를 둘러싸는 튜브의 형태로 실질적으로 형성될 수 있는 부직 매트의 형태일 수 있다. 다른 예로서, 본 명세서에 기술된 기판은 별도의 저장소 용기 내에 제공될 수 있다. 적합한 저장소 용기는 예컨대 참조에 의해 그 개시 내용이 본 명세서에 원용되는 Chang 등의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2015/0144145 호에 기술되어 있다. 기판은 마찬가지로 액체 이송 요소로서 사용하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 본 개시에 따른 기판은 적어도 2개의 개별적인 단부, 부분 또는 표면을 가질 수 있으며, 그 중 하나는 저장소 내의 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통되고, 다른 하나는 히터와 직접적으로 가열 배치 관계에 있다(예컨대, 와이어 가열 코일과 직접 접촉되어 있거나 복사 열원과 복사 가열 관계에 있다).
비 제한적인 예로서, 하기의 실시예 각각은 본 개시에 포함된다. 도 2를 참조하면, 본 명세서에 기술된 기판(210)은 저장소(220)(병 형태) 내의 에어로졸 전구체 조성물(218)과 유체 연통되는 제 1 단부(211), 및 히터(230)와 가열 배치 관계에 있는 제 2 단부(212)를 갖는 세장형 심지의 형태일 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 명세서에 기술된 기판(310)은 제 1 단부(311), 제 2 단부(312) 및 중간 부분(313)을 갖는 세장형 심지의 형태일 수 있으며, 제 1 단부 및 제 2 단부 중 하나 또는 둘 모두는 저장소(320) (단면으로 도시된 관 형상의 섬유 매트의 형태임) 내의 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통되며, 중간 부분(313)은 히터(330)와 가열 배치 관계에 있다. 도 4를 참조하면, 본 명세서에 기술된 기판(410)은 실질적으로 제 1 표면(411) 및 대향하는 제 2 표면(412)을 갖는 매트이도록 섬유 디스크 또는 기타 단면 형상의 형태일 수 있으며, 제 1 표면은 저장소(420) 내의 에어로졸 전구체 조성물(418)과 유체 연통되어 있고, 대향하는 제 2 표면은 히터(430)와 가열 배치 관계에 있거나 에어로졸 전구체 조성물을 기판으로부터 히터로 이송하도록 구성된 심지(440)와 유체 연통되어 있다. 추가 실시예에서, 기판은 섬유 저장소로서 활용된다. 예컨대, 도 8을 참조하기 바란다.
하나 이상의 실시예에서, 본 개시에 따른 기판은 다양한 재료로 제조된 섬유로 형성될 수 있다. 예컨대, 적절한 섬유는 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 면, 및 기타 부직 기판 내에 형성될 수 있는 섬유를 형성하는데 사용하기에 적합한 천연, 제조 또는 합성 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 기판을 형성하는 섬유의 적어도 일부는 재생 셀룰로오스로 제조된다. 비 제한적인 예로서, 적절한 재생 셀룰로오스는 목재(예컨대, 유칼립투스 나무), 풀(예컨대, 대나무), 면화 및 기타 식물계 재료와 같은 임의의 다양한 셀룰로오스 함유 물질로부터 제조된 비스코스 섬유일 수 있다.
섬유를 형성하기 위해 사용된 물질의 유형에 더하여, 본 명세서에 개시된 기판은 섬유의 물리적 구조로 인해 적어도 부분적으로 바람직한 특성을 나타낼 수도 있다. 섬유(특히 압출된 섬유)는 고형물이고 실질적으로 둥근 단면을 갖는 것이 일반적이다. 이러한 구성의 섬유가 본 기판에 (예컨대, 혼합물로서) 포함될 수도 있지만, 기판이 다엽형 단면을 갖는 섬유를 포함하는 것이 특히 유용할 수 있다. 예컨대, 본 기판은 기판에 존재하는 섬유의 총 중량을 기준으로 다엽형 섬유를 약 25 중량% 이상, 약 50 중량% 이상, 약 60 중량% 이상, 약 75 중량% 이상, 약 90 중량% 이상, 또는 약 99 중량% 이상 포함할 수도 있다. 상기 값들은 100 중량%의 고유 최대값(즉, 기판을 형성하는 데 사용되는 모든 섬유가 다엽형 섬유임)을 가질 것으로 이해된다. 몇몇 실시예에서, 다엽형 섬유는 기판에 존재하는 섬유의 총 중량을 기준으로 기판의 약 25 중량% 내지 약 100 중량%, 약 50 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 90 중량% 내지 약 100 중량%를 포함할 수도 있다. "다엽형 섬유" 및 "다엽형 단면을 갖는 섬유"라는 용어는 상호 교환 가능한 것으로 이해된다. 몇몇 실시예에서, 다엽형 섬유는 단면에 있어서 적어도 3개의 엽 또는 스포크(spoke)가 그로부터 연장되는 공통 베이스 또는 허브(일반적으로 섬유의 단면의 대략 중앙 부분에 있음)를 포함하는 섬유일 수 있다. 다엽형 섬유는 또한 인접한 연장부들의 적어도 하나의 세트가 180도 미만의 각도를 형성하고 그에 의해 섬유를 따라 종방향으로 연장되는 하나 이상의 채널을 한정하도록 3개 이상의 연장부를 갖는 섬유로서 규정될 수도 있다. 다엽형 섬유의 비 제한적인 예가 도 5a 내지 도 5d에 도시되어 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 다엽형 섬유(500)는 중앙 허브(510)로부터 연장되는 복수의 엽(505)을 포함하고, 인접한 엽들은 이들 사이에 채널(515)을 형성하도록 180도 미만의 각도(α)를 갖는다. 다엽형 섬유의 엽은 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 다엽형 섬유(500)는 인접한 엽들 사이에 복수의 채널(515)을 형성하면서도 실질적으로 둥글게 되는 복수의 엽(505)을 포함한다. 또 다른 예로서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 다엽형 섬유(500)는 더 많은 수의 엽(505) 및 이에 따라 인접한 엽들 사이에 더 많은 수의 채널(515)을 허용하도록 실질적으로 세장형인 단면을 가질 수 있다. 엽의 수는 다양할 수 있으며, 예컨대 3개 내지 30개, 3개 내지 20개, 또는 3개 내지 10개일 수 있다. 마찬가지로, 동일한 섬유에서의 엽 사이의 간격 및 엽의 크기는 다를 수 있다. 다엽형 섬유는 바람직하게는 액체 취급 특성을 더 개선할 수 있는 표면 특징부를 포함할 수 있다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 다엽형 섬유(500)는 인접한 엽들 사이에 채널(515)이 형성된 복수의 엽(505)을 포함하고, 엽은 섬유의 액체 보유 능력 및/또는 액체 전달 능력을 조성할 수 있는 마이크로 채널 또는 나노 채널을 형성하는 복수의 줄무늬(525)를 갖는 외부 표면(520)을 포함한다. 줄무늬도 있고 본 개시에 따라 특히 유용할 수 있는 다엽형 섬유의 특정 예는 Kelheim Fibres로부터 상표명 GALAXY®로 판매되는 섬유이다.
몇몇 실시예에서, 본 개시에 따른 기판은 중공형일 수 있다. 예시적인 중공 섬유(600)가 도 6에 도시되어 있는데, 이 섬유는 바람직하게는 섬유의 전체 직경에 대해 얇은 외벽(602)을 갖고(예컨대, 벽 두께는 섬유 직경의 약 1% 내지 약 20%, 약 2% 내지 약 15%, 또는 약 3% 내지 약 10%임), 중공 내부 공동(604)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 중공 섬유는 분절될(segmented) 수도 있다. 중공 섬유는 개별 섬유가 건조 상태에서 실질적으로 평탄화될 수 있고 액체가 중공 섬유에 의해 형성된 기판에 의해 흡수됨에 따라 팽창하여 액체를 수용할 수 있다는 점에서 특히 유익할 수 있다. 본 개시에 따라 특히 유용할 수 있는 중공 분절 섬유의 특정 예는 Kelheim Fibres로부터 상표명 BRAMANTE로 판매되는 섬유이다.
본 개시에 따른 기판은 단층의 부직 섬유로 형성될 수 있다. 섬유 층은 습식법 및 건식법과 같은 임의의 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 기판의 형성에 사용되는 섬유는 스테이플 섬유이다. 원하는 경우, 전형적으로 셀룰로오스 아세테이트와 함께 사용될 수 있는 결합제와 같은 결합제가 사용될 수 있다. 결합제는 개시된 저장소의 형성에 사용되는 섬유에 응집 효과를 부여하는 물질인 것으로 이해된다. 예컨대, 결합제는 섬유가 서로 결합하거나 부직 저장소에 포함된 추가의 섬유질 재료에 결합되도록 섬유를 부분적으로 가용화시키는 재료일 수 있다. 사용될 수 있는 예시적인 결합제는 폴리비닐 아세테이트(PVA) 결합제, 녹말 및 트리아세틴을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 응집력은 예컨대 니들 펀칭 또는 섬유를 꼬아 짜기 위한 다른 기계적 공정(예컨대, 수류 교락(hydro-entanglement))을 통하는 것과 같은 대안적인 수단을 통해 제공될 수도 있다. 따라서, 기판은 니들-펀칭 단계를 실행하기 전에 존재하지 않을 수도 있는 방식으로 섬유가 꼬아 짜여 있다는 점에서 니들-펀칭된 기판이라는 실제 물리적인 구조에 의해 규정될 수 있다. 따라서, "니들-펀칭된(neelde-punched)"이라는 용어는 공정이 아니라 기판의 물리적 상태를 지칭하는 것으로 이해된다. 마찬가지로, "수류 교락된(hydro-entangled)"이라는 용어는 공정이 아니라 기판의 물리적 상태를 지칭하는 것으로 이해된다. 다시 말해서, 수류 교락(hydro-entangling)은 그에 의해 기판이 변형될 수 있는 공정이지만, 수류 교락된 기판은 수류 교락 단계를 실행하기 전에는 존재하지 않을 수도 있는 섬유의 꼬아 짜기(intertwining)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 물질이다.
하나 이상의 실시예에서, 본 명세서에 기술된 기판은 복수의 층을 포함할 수 있다. 예컨대, 조성이 동일한 2개 이상의 층이 조합될 수 있다. 선택적으로, 상이한 조성의 2개 이상의 층이 조합될 수도 있다.
다수의 층의 조합은 (예컨대, 제 1 기판 층과 대면하는 측에서) 제 1 방향으로의 액체의 이동을 촉진하고 (예컨대, 제 2 기판 층과 대면하는 측에서) 제 2 방향으로의 액체의 이동을 제한하도록 구성될 수도 있다. 이것은 도 7에 도시되어 있는데, 여기에서 기판(700)은 제 1 층(760) 및 제 2 층(770)으로 형성된다. 제 1 기판 층(760)은 흡수성이 높은 섬유로 형성되고 흡수된 액체를 위킹 작용을 통해 방출하도록 구성된다. 제 2 기판 층(770)은 흡수성이 낮은 섬유로 형성되고, 이를 통한 액체의 이동을 저지, 감소 또는 방지하도록 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 기판 층(760) 내에 흡수된 에어로졸 전구체 조성물은 제 1 기판 층으로부터 멀리 자유롭게 이동할 것이고(굵은 화살표로 도시됨), 에어로졸 전구체 조성물은 (굵은 화살표의 부재로 나타낸 바와 같이) 제 2 기판 층(770)을 통과하는 것이 실질적으로 방지된다. 따라서, 제 1 기판 층(760)을 포함하는 기판(700) 측의 에어로졸 송출 장치의 추가 요소들은 제 1 기판 층에 흡수된 에어로졸 전구체 조성물을 자유롭게 수용할 수 있어서 액체가 기화될 수 있게 하며, 제 2 기판 층(770)을 포함하는 기판 측의 에어로졸 송출 장치의 추가 요소들은 임의의 에어로졸 전구체 조성물과 실질적으로 접촉하지 않은 채로 유지될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 기판 층(760)이 제 2 기판 층(770)보다 두껍지만, 2개의 기판 층이 실질적으로 동일한 두께일 수도 있고, 제 2 기판 층이 제 1 기판 층보다 더 두꺼울 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 제 1 기판 층(760)과 제 2 기판 층(770) 사이에 제 3 기판 층(780)을 포함하는 것이 유용할 수 있다. 제 3 기판 층은 선택적이며, 제 1 기판 층을 제 2 기판 층에 접합하는 데 유용한 물질을 포함할 수도 있다. 선택적으로, 제 3 기판 층은 제 1 기판 층이 제 2 기판 층과 직접 접촉하지 않게 하는 기계적 분리용 층일 수도 있고, 제 1 기판 층과 제 2 기판 층 사이의 액체의 통과가 추가로 감소되거나 방지될 수 있다. 제 1 기판 층과 제 2 기판 층 사이의 접합은 또한 제 3 기판 층의 사용에 추가하여 또는 그 대신에 니들-펀칭, 수류 교락 또는 그와 유사한 방법에 의해 달성될 수 있다. 나아가, 저 융점 결합용 섬유가 제 1 기판 층 및 제 2 기판 층 중 하나 또는 둘 모두에 포함되어, 개별 기판 층을 구성하는 섬유들을 독립적으로 결합시키고 및/또는 제 1 기판 층을 제 2 기판 층에 결합시킬 수도 있다. 임의의 유형의 저 융점 결합제 섬유가 이러한 목적으로 사용될 수 있다.
제 2 기판 층은 소수성인 섬유로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소수성은 섬유 형성 전에 섬유에 첨가되거나(즉, 섬유 형성 물질과 조합됨) 또는 섬유 형성 후에 섬유에 첨가될 수 있는 첨가제를 통해 제공될 수 있다. 예컨대, 섬유는 하나 이상의 소수성 코팅 재료로 코팅될 수도 있는데, 이 코팅 재료는 형성 후의 섬유에 첨가될 수 있고 및/또는 섬유로 제조된 기판에 첨가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소수성 섬유는 섬유의 형성 동안 발수제를 첨가함으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 장쇄 탄화수소는 섬유 형성 전에 섬유를 형성하는 데 사용되는 셀룰로오스 물질에 공유 결합될 수 있다. 따라서, 최종적으로 형성된 섬유는 고유 소수성을 나타낼 수 있다. 본 개시에 따라 유용한 소수성 섬유의 예는 Kelheim Fibres에 의해 OLEA라는 명칭으로 판매된다.
원하는 경우, 제 2 기판 층은 실질적으로 비 섬유질일 수 있다. 예컨대, 수성 액체에 실질적으로 불투과성인 중합체 필름이 활용될 수 있다.
에어로졸 송출 장치(804)를 위한 예시적인 카트리지(804)가 도 8에 도시되어 있으며, 카트리지는 도 1에 도시된 제어 몸체(102)와 같은 전력 및 제어 기능을 제공하도록 구성된 추가 몸체에 부착하도록 구성될 수 있는 것으로 이해된다. 카트리지(804)는 하우징(803)(또는 쉘) 및 하우징 내에 위치된 본 명세서에 기술된 기판 재료로 형성되는 저장소(810)를 포함한다. 저장소(810)는 제 1 기판 층(810a) 및 제 2 기판 층(810b)으로 형성된다. 제 1 기판 층(810a)은, 높은 흡수성을 제공하고 내부에 흡수된 액체를 히터(840)가 둘레에 감겨 있는 액체 이송 요소(840)와 같은 심지 재료에 자유롭게 방출하도록 구성된 섬유로 형성된다. 제 2 기판 층(810b)은 실질적으로 소수성이어서 제 1 기판 층(810a) 내의 액체의 전달이 매우 낮거나 없도록 구성된 섬유로 형성된다. 저장소(810)와 하우징(803) 사이에 환형 간극(881)이 존재하지만, 저장소가 하우징의 내면과 직접 접촉할 수도 있는 것으로 이해된다. 따라서, 이중 층 기판은, 제 1 기판 층(810a)에 저장된 에어로졸 전구체 액체가 액체 이송 요소(830)를 통해 히터(840)에 쉽게 위킹되지만, 에어로졸 전구체 액체가 카트리지를 통해 이동하고 잠재적으로 카트리지 하우징(803)으로부터 누출될 수도 있는, 및/또는 그 액체가 배터리 및/또는 제어기를 잠재적으로 오염시킬 수 있는 제어 몸체 내로 유입 경로를 형성할 수도 있는 환형 간극(881)으로 에어로졸 전구체 액체가 전달되는 것이 실질적으로 방지된다는 점에서 유용하다.
몇몇 실시예에서, 본 개시에 따른 기판은 그 평량과 관련하여 규정될 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에 기술된 기판은 동일한 평량을 갖는 다른 섬유 재료의 적재 용량보다 큰 적재 용량을 나타낼 수 있다. 예컨대, 본 개시에 따른 기판은 약 100 그램/제곱미터(gsm) 내지 약 250gsm, 약 110gsm 내지 약 230gsm, 또는 약 120gsm 내지 약 220gsm의 평량을 가질 수 있다.
백분율 적재 용량은 기판 샘플의 초기 건조 중량과 시험 액체로 포화될 때의 기판 샘플의 중량에 기초하여 계산될 수 있다. 따라서, 백분율 적재 용량은 하기 식에 따라 계산될 수 있다.
백분율 적재 용량 = (최종 포화 중량－초기 건조 중량)/(초기 건조 중량)×100
몇몇 실시예에서, 본 개시에 따른 기판은 상기 식에 따라 계산될 때 약 1500% 이상, 약 2000% 이상, 또는 약 2500% 이상의 적재 용량을 가질 수 있다. 특히, 본 명세서에 기술된 기판은 상기 식에 따라 계산될 때 약 1500% 내지 약 5000%, 약 1700% 내지 약 4700%, 약 2000% 내지 약 4500%, 또는 약 2500% 내지 약 4000%의 적재 용량을 가질 수 있다.
예 1 - 흡수성
기판의 흡수성을 평가하기 위해 단층 기판 또는 다층 기판으로서 다수의 기판을 제조하였다. 세 가지의 다른 섬유 유형을 사용하여 샘플을 형성했다: 실질적으로 원형 또는 타원형 단면을 갖는 BRAMANTE 중공 분절 섬유(3.3dtex×40㎜)(이하, "B"로 명시됨); 줄무늬가 있는 GALAXY® 3엽형 섬유(3.3dtex×30㎜)(이하, "G"로 명시됨); 및 섬유 형성 물질에 공유 결합된 장쇄 탄화수소를 갖는 OLEA 소수성 섬유(1.7dtex×30㎜)(이후 "O"로 명시됨). 세 가지 섬유 유형은 모두 재생 셀룰로오스로 형성된다. 단층 기판들은 3가지 섬유 유형의 스테이플 섬유로 형성되고, 각각의 기판은 단일 섬유 유형, 즉 100 중량%의 B 섬유, 100 중량%의 G 섬유 또는 100 중량%의 O 섬유로만 형성된다. 대조 표준 샘플 및 비교 샘플은 일반 셀룰로오스 아세테이트를 사용하여 제조되었다. 모든 기판은 건식 공정을 사용하여 형성되었다. 모든 단층 샘플의 경우, 각 샘플에 대해 80g의 섬유가 계량되었다. 섬유는 완성된 웹(web)의 허용 가능한 개방 및 균일성을 보장하기 위해 카드(card)를 3회 통과시켰다. 2개층 샘플의 경우, 40g의 섬유를 사용하여 각 층을 위한 웹을 제조하였다. 균일성 및 분산을 위해 섬유가 다시 카드를 3회 통과하도록 했다. 그 후, 층들은 니들링(needling)을 위해 서로 적층되거나 또는 접착제 접합을 위해 접착제 웹으로 층이 형성된다. 3개층 샘플의 경우, 각각의 섬유의 26.5g을 계량하고, 단층 샘플 및 2개층 샘플과 동일한 절차를 따랐다. 니들링은 펠트 직기 실험실 니들러(Felt Loom laboratory needler)에서 실행되었다. 각 샘플은 니들러를 4회 통과시켰다(각 측에서 두 번). 니들 직기 속도 및 인치 당 펀치(punches per inch; ppi)는 모두 50%로 설정되었다. 사용된 바늘은 바늘 당 6개의 미늘(barb)이 있는 것이었다. "접착된(glued)" 샘플은 경량 폴리에틸렌 접착제 웹(예컨대, Bostik PO104 핫 멜트 웹 접착제)으로 접착되었다. 샘플은 접착제 웹으로 층을 형성했고 240℉에서 30초 동안 핫 프레스(hot press)에 두었다. 기판 샘플은 일반 셀룰로오스 아세테이트 기판, 니들링된 일반 셀룰로오스 아세테이트 기판 및 유기면 기판에 대해 시험되었다. 본 개시에 따른 15개의 기판 샘플을 평가하였고, 각 기판의 조성은 대조 표준 샘플 및 비교 샘플의 조성과 함께 표 1에 나타내었다.
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샘플 ID |
조성(평량) |
샘플 ID |
조성(평량) |
| IS1 | 단층 - 니들 펀칭된 B섬유 (153gsm) |
IS10 | 함께 접착된 3개층 - 1) B섬유; 2) O섬유; 3) G섬유 (192gsm) |
| IS2 | 단층 - 니들 펀칭된 O섬유 (156gsm) |
IS11 | 함께 접착된 3개층 - 1) B섬유; 2) G섬유; 3) O섬유 (196gsm) |
| IS3 | 단층 - 니들 펀칭된 G섬유 (140gsm) |
IS12 | 함께 접착된 3개층 - 1) O섬유; 2) B섬유; 3) G섬유 (200gsm) |
| IS4 | 함께 니들 펀칭된 2개층 - 1) G섬유; 2) B섬유 (140gsm) | IS13 | 함께 니들 펀칭된 3개층 - 1) B섬유; 2) G섬유; 3) O섬유 (178gsm) |
| IS5 | 함께 니들 펀칭된 2개층 - 1) O섬유; 2) B섬유 (165gsm) | IS14 | 함께 니들 펀칭된 3개층 - 1) B섬유; 2) O섬유; 3) G섬유 (162gsm) |
| IS6 | 함께 니들 펀칭된 2개층 - 1) G섬유; 2) O섬유 (136gsm) | IS15 | 함께 니들 펀칭된 3개층 - 1) O섬유; 2) B섬유; 3) G섬유 (153gsm) |
| IS7 | 함께 접착된 2개층 - 1) G섬유; 2) O섬유 (145gsm) | CON1 | 단층의 셀룰로오스 아세테이트 |
| IS8 | 함께 접착된 2개층 - 1) G섬유; 2) B섬유 (156gsm) | COMP1 | 단층의 니들 펀칭된 셀룰로오스 아세테이트 |
| IS9 | 함께 접착된 2개층 - 1) O섬유; 2) B섬유 (163gsm) | COMP2 | 단층의 유기면 |
e-액체 조성물을 각각의 시험 샘플에 적용하였다. e-액체는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 물 및 향미료로 형성되었다. 포화점에 도달하고 샘플이 더 이상 액체를 수용하지 않을 때까지 e-액체를 시험 샘플에 천천히 첨가하였다. 샘플에 첨가된 액체의 질량을 사용하여 백분율 적재 용량을 계산하였고, 각 샘플에 대한 결과적인 백분율 적재 용량을 도 9에 나타내었다. 거기에 나타낸 바와 같이, 본 개시의 모든 샘플 기판은 대조 표준 셀룰로오스 아세테이트(CONl), 니들-펀칭된 셀룰로오스 아세테이트(COMP1) 및 유기면(COMP2)보다 높은 백분율 적재 용량을 나타냈다.
적재 용량의 상대적 증가는 또한 셀룰로오스 아세테이트 대조 표준 샘플과 비교하여 계산되었다. 그 결과는 도 10에 도시되어 있다. 거기에 나타낸 바와 같이, 본 개시의 샘플 기판은 셀룰로오스 아세테이트 대조 표준과 비교하여 2.15배 정도의 적재 용량의 상대적인 증가를 나타냈다. 셀룰로오스 아세테이트(CA) 대조 표준에 대한 상대 적재 용량은 하기의 식에 따라 계산되었다.
CA에 대한 상대 적재 용량 = (샘플의 중량% 증가－CA의 중량% 증가)/(CA의 중량% 증가)×100
예 2 - 에어로졸 형성
에어로졸 형성을 위해 에어로졸 전구체 조성물을 방출하는 기판의 능력을 시험 장치에서 예 1의 각각의 샘플을 사용하여 평가하였다. 시험은 도 1에 도시된 카트리지(104)와 유사한 구성을 갖는 카트리지를 사용하여 실행되었다. 각각의 시험 샘플은 균일한 치수가 제공되었고 도 1에 도시된 저장소(144)로서 사용되었다. 모금 시뮬레이션은 상업적으로 이용 가능한 모금 시뮬레이션 장치, 즉 담배 흡연 기계를 사용하여 실행되었다. 모금 시뮬레이션은 모금 사이에 30초 간격으로 3초 모금(55㎤ 부피)으로 실행되었다. 모금군 중간점(puff group midpoint)이 평균으로 사용되었다. 모금 0에서 질량 측정을 실행한 다음, 각각의 저장소 기판 물질에 대해 20회의 개별 모금을 수집하였고, 모금은 담배 연기 내의 총 입상 물질(total particulate matter; TPM)의 수집에 일반적으로 사용되는 캠브리지 필터 패드에 수집되었다. 모금 당 질량을 얻기 위해 생성된 총 질량을 20으로 나누었다. 플로팅을 위해, 모금군 중간점에서의 모금 당 평균 질량(즉, 모금 10의 질량)이 사용되었다.
시험 결과는 도 11 및 도 12에 도시되어 있으며, 여기에는 개별 기판을 포함하는 시험 장치에서의 모금 당 TPM에 기초하여 각각의 샘플에 대해 에어로졸 생성이 도시되어 있다. 다층 기판이 기판의 한쪽 면에서 다른쪽 면에 비해 액체의 포화를 촉진하는지를 확인하기 위해, 다층 기판 샘플은 시험을 위해 양방향으로 배향되었다. 도 11 및 도 12의 범례에서, "in"이라는 단어가 뒤따르는 섬유 명칭은 어떤 기판 층이 심지 및 히터를 향해 안쪽으로 배향되었는지를 나타낸다. 범례에서 각 기판의 수는 다시 기판의 평량과 관련이 있다. 다층 기판의 경우, 범례에서 "glue"라는 단어가 있으면 층들이 서로 접착되었음을 나타낸다. 다른 모든 샘플에서는 니들-펀칭이 사용되었다.
본 개시의 많은 변형예 및 다른 실시예는 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 통상의 기술자에게 떠오를 것이다. 그러므로, 본 개시는 본 명세서에 개시된 특정 실시예들에 한정되지 않으며 변형예 및 다른 실시예들이 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함될 의도인 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 특정 용어가 사용되지만, 이들은 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되며 제한을 목적으로 하지는 않는다.
Claims (18)
- 에어로졸 송출 장치에 있어서,
하우징;
적어도 부분적으로 재생 셀룰로오스 섬유로 형성된 기판;
상기 기판에 의해 유지되는 에어로졸 형성 액체; 및
상기 에어로졸 형성 액체의 기화를 위해 작동 가능하게 배열된 히터를 포함하고,
상기 기판은 복수의 층을 포함하고,
제 1 층은 상기 에어로졸 형성 액체를 저장 및 방출하도록 구성되며, 상기 제 1 층은 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 및 다엽형(multi-lobal) 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 포함하고,
제 2 층은 소수성이며, 상기 제 2 층은 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유를 포함하는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 다엽형 단면을 가지며, 섬유의 하나 이상의 엽(lobe)의 표면을 따라 종방향으로 연장되는 줄무늬를 포함하는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 부직포인
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 층은 니들-펀칭된(needle-punched)
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 층은 함께 접착되는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 저장소의 적어도 일부를 형성하는
에어로졸 송출 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 저장소와 유체 연통되며 상기 히터와 유체 연통되는 액체 이송 요소를 추가로 포함하는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은, 저장소와 유체 연통되며 히터와 유체 연통되는 액체 이송 요소의 적어도 일부를 형성하는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 상기 히터와 직접 접촉되는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 상기 에어로졸 형성 액체에 대한 적재 용량이 상기 기판의 초기 건조 중량에 비해 적어도 2000%인
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 100gsm 내지 250gsm의 평량(basis weight)을 갖는
에어로졸 송출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 에어로졸 송출 장치는 전원 및 제어기를 추가로 포함하는
에어로졸 송출 장치. - 에어로졸 송출 장치를 제조하는 방법에 있어서,
하우징을 제공하는 것;
상기 하우징 내에 기판을 배치하는 것― 상기 기판은 복수의 층을 포함하고, 제 1 층은 에어로졸 형성 액체를 저장 및 방출하도록 구성되며, 상기 제 1 층은 중공의 실질적으로 원통형인 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 및 다엽형 단면을 갖는 재생 셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 포함하고, 제 2 층은 소수성이며, 상기 제 2 층은 소수성 첨가제를 포함하는 재생 셀룰로오스 섬유를 포함함 ―; 및
상기 기판을 상기 하우징 내의 히터와 유체 연통되도록 구성하는 것을 포함하고,
상기 기판을 상기 하우징 내에 배치하기 전 또는 후에, 상기 에어로졸 형성 액체가 상기 기판에 의해 유지되는
방법. - 제 13 항에 있어서,
마우스피스(mouthpiece)를 상기 하우징과 결합시키는 것을 추가로 포함하는
방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 하우징을, 배터리 및 제어기를 포함하는 제 2 하우징과 결합하는 것을 추가로 포함하는
방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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