KR102637404B1 - 에어로졸 송달 장치용 유체 제어부 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장조(214), 상기 저장조(214)로부터 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 활성화 및 기화시키도록 제어 가능한 가열 요소(216)로의 에어로졸 전구체 조성물 유동을 제어하도록 구성된 밸브(220), 상기 가열 요소(216)에서의 반사율 또는 온도를 측정하고 그렇게 측정된 반사율 또는 온도에 대응하는 신호를 발생시키도록 구성된 센서(206, 248), 및 제어 부품(204)을 구비하는 에어로졸 송달 장치(100)가 제공된다. 제어 부품(204)은 신호를 수신하는 것과, 그것에 기초하여 가열 요소(216)에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하는 것, 및 상기 체적이 미리결정된 임계 체적을 각각 초과하거나 그 미만인 것에 반응하여 밸브(220)가 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키게 하는 것을 포함하는 밸브(220)의 작동을 제어한다.

Description

에어로졸 송달 장치용 유체 제어부{FLUIDIC CONTROL FOR AN AEROSOL DELIVERY DEVICE}
본 개시는 흡연 물품과 같은 에어로졸 송달 장치에 관련되며, 보다 구체적으로는 에어로졸의 생성을 위해 전기적으로 발생된 열을 이용할 수 있는 에어로졸 송달 장치(예를 들어, 전자 담배로 통칭되는 흡연 물품)에 관련된다. 흡연 물품은 담배로부터 제조 또는 유도될 수 있는 재료를 포함할 수 있거나 그렇지 않으면 담배를 포함할 수 있는 에어로졸 전구체를 가열하도록 구성될 수 있으며, 상기 전구체는 사람이 소비하기 위한 흡입 가능한 물질을 형성할 수 있다.
사용을 위해 담배 연소를 요구하는 흡연 제품의 개선 또는 대안으로서 많은 장치가 수 년에 걸쳐서 제안되었다. 이들 장치의 대다수는 의도적으로, 담배의 연소에 기인하는 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 송출하지 않으면서 궐련(cigarette), 여송연(cigar) 또는 파이프 흡연과 연관된 감각을 제공하도록 설계되었다. 이를 위해, 휘발성 물질을 기화 또는 가열하기 위해 전기 에너지를 사용하거나, 상당한 정도의 담배 연소 없이 궐련, 여송연, 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려는 수많은 흡연 제품, 향미 발생기 및 의약용 흡입기가 제안되었다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 원용되는 Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호 및 Collett 등의 미국 특허 제8,881,737호에 기재된 배경기술에 제시되어 있는 다양한 대체 흡연 물품, 에어로졸 송달 장치, 및 발열 소스를 참조하기 바란다. 또한, 예를 들어, 본 명세서에 참조로 원용되는 Bless 등의 미국 특허 공개 제2015/0212232호에서 상표명 및 상용 소스로 참조되는 다양한 형태의 물품, 에어로졸 송달 장치, 및 전기 급전식 발열 소스도 참조하기 바란다. 추가로, 다양한 형태의 전기 급전식 에어로졸 및 증기 송달 장치는 또한 Sears 등의 미국 특허 공개 제2014/0096781호 및 Minskoff 등의 제2014/0283859호뿐 아니라 Sears 등의 2014년 5월 20일자 미국 특허 출원 제14/282,768호; Brinkley 등의 2014년 5월 23일자 미국 특허 출원 제14/286,552호; Ampolini 등의 2014년 7월 10일자 미국 특허 출원 제14/327,776호; 및 Worm 등의 2014년 8월 21일자 미국 특허 출원 제14/465,167호에 제안되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다.
에어로졸 송달 장치의 미세유체 시스템을 제어하기 위한 기능을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시는 에어로졸 송달 장치, 이러한 장치를 형성하는 방법, 및 이러한 장치의 요소에 관련된다. 본 개시는 제한없이 하기 예시적 실시예를 포함한다.
예시적 실시예 1: 에어로졸 송달 장치이며,
에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성되고 하우징 내에 수용되는 저장조를 갖는 하우징; 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 활성화 및 기화시키도록 제어 가능한 가열 요소; 상기 저장조로부터 상기 가열 요소로의 에어로졸 전구체 조성물 유동을 제어하도록 구성된 밸브; 상기 가열 요소의 반사율 또는 온도를 측정하고 대응 신호를 발생시키도록 구성된 센서; 및 상기 대응 신호를 수신하고 그렇게 측정된 반사율 또는 온도에 기초하여 가열 요소에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성된 제어 부품으로서, 상기 체적이 미리결정된 임계 체적을 각각 초과하거나 그 미만인 것에 반응하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 제어 부품을 포함한다.
예시적 실시예 2: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 센서는 가열 요소에서의 광 반사율을 측정하도록 구성된 광학 액체-레벨 센서이거나 이를 구비하며, 상기 제어 부품은 그렇게 측정된 반사율에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성된다.
예시적 실시예 3: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 센서는 가열 요소의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서이거나 이를 구비하며, 상기 제어 부품은 그렇게 측정된 온도에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성된다.
예시적 실시예 4: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 밸브는 가변적이고 에어로졸 전구체 조성물의 유량에 비례하는 모터 속도를 갖는 단상(single-phase) 유도 모터이거나 이를 구비하며, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 모터 속도와 그에 따른 유량을 각각 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 5: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 미리결정된 임계 체적은 제 1 및 제 2 임계 체적을 포함하며, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 체적이 각각 제 1 임계 체적을 초과하거나 제 2 임계 체적 미만인 것에 반응하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 6: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 임계 체적은 각각 100 밀리리터(mL) 및 10 mL이며, 상기 제어 부품이 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 에어로졸 전구체 조성물의 유동이 정지하거나 체적이 100 mL를 초과할 때까지 유량을 점진적으로 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 7: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 하우징의 적어도 일부를 통한 액체 유동이 검출되는 경우에만 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함하고, 상기 에어로졸 송달 장치는 액체의 유동 압력을 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 압력 센서를 추가로 포함하며, 상기 제어 부품은 제 2 대응 신호를 수신하고 그렇게 측정된 압력에 비례하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 추가로 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성된다.
예시적 실시예 8: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 하우징의 적어도 일부를 통한 액체 유동이 검출되는 경우에만 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함하고, 상기 에어로졸 송달 장치는 액체의 유동 압력, 체적 압력, 및 에어로졸 송달 장치의 환경의 습도를 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 압력 및 습도 센서를 추가로 포함하며, 상기 제어 부품이 대응 신호를 수신하도록 구성되는 것은 제 2 대응 신호를 수신하도록 구성되는 것을 추가로 포함하고, 상기 제어 부품이 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성되는 것은 그렇게 결정된 에어로졸 전구체 조성물의 체적과, 그렇게 측정된 액체의 유동 압력, 체적 압력 및 습도에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 최적 유량을 결정하도록 구성되는 것을 추가로 포함하며, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 그렇게 결정된 최적 유량과 매치되도록 유량을 감소 또는 증가시키기 위해 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 9: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 에어로졸 송달 장치는 가열 요소로의 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 측정하도록 구성된 액체-유량 센서; 및 그렇게 측정된 유량을 나타내도록 제어 가능한 디스플레이를 추가로 포함한다.
예시적 실시예 10: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 저장조는 재충전 가능한 저장조이며, 상기 에어로졸 송달 장치는 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 액체-레벨 센서; 및 그렇게 측정된 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 상기 체적이 제 2의 미리결정된 임계치 미만인 것에 반응하여 저장조를 재충전하기 위한 용기를 자동으로 주문하도록 구성된 원격 주문(ordering) 시스템에 이송하는 상기 제 2 대응 신호 또는 다른 신호의 무선 통신을 가능하게 하도록 구성된 통신 인터페이스를 추가로 포함한다.
예시적 실시예 11: 에어로졸 송달 장치를 형성하기 위해 카트리지와 결합되거나 결합 가능한 제어 보디이며, 상기 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장조를 형성하고, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 활성화 및 기화시키도록 제어 가능한 가열 요소 및 상기 저장조로부터 상기 가열 요소로의 에어로졸 전구체 조성물의 유동을 제어하도록 구성된 밸브를 구비하며, 상기 제어 보디는 하우징; 및 상기 하우징 내의 구성요소로서, 가열 요소의 반사율 또는 온도를 측정하고 대응 신호를 발생시키도록 구성된 센서; 및 상기 대응 신호를 수신하고 그렇게 측정된 반사율 또는 온도에 기초하여 가열 요소에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성된 제어 부품을 포함하며, 상기 제어 부품은 상기 체적이 미리결정된 임계 체적을 각각 초과하거나 그 미만인 것에 반응하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성된다.
예시적 실시예 12: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 센서는 가열 요소에서의 광 반사율을 측정하도록 구성된 광학 액체-레벨 센서이거나 이를 구비하며, 상기 제어 부품은 그렇게 측정된 반사율에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성된다.
예시적 실시예 13: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 센서는 가열 요소의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서이거나 이를 구비하며, 상기 제어 부품은 그렇게 측정된 온도에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성된다.
예시적 실시예 14: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 밸브는 가변적이고 에어로졸 전구체 조성물의 유량에 비례하는 모터 속도를 갖는 단상 유도 모터이거나 이를 구비하며, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 모터 속도와 그에 따른 유량을 각각 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 15: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 미리결정된 임계 체적은 제 1 및 제 2 임계 체적을 포함하며, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 체적이 각각 제 1 임계 체적을 초과하거나 제 2 임계 체적 미만인 것에 반응하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 16: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 임계 체적은 각각 100 mL 및 10 mL이며, 상기 제어 부품이 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 에어로졸 전구체 조성물의 유동이 정지하거나 체적이 100 mL를 초과할 때까지 유량을 점진적으로 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 17: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 하우징의 적어도 일부를 통한 액체 유동이 검출되는 경우에만 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함하고, 상기 에어로졸 송달 장치는 액체의 유동 압력을 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 압력 센서를 추가로 포함하며, 상기 제어 부품은 제 2 대응 신호를 수신하고 그렇게 측정된 압력에 비례하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 추가로 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어하도록 구성된다.
예시적 실시예 18: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 하우징의 적어도 일부를 통한 액체 유동이 검출되는 경우에만 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함하고, 상기 제어 보디는 액체의 유동 압력, 체적 압력, 및 에어로졸 송달 장치의 환경의 습도를 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 압력 및 습도 센서를 추가로 포함하며, 상기 제어 부품이 대응 신호를 수신하도록 구성되는 것은 제 2 대응 신호를 수신하도록 구성되는 것을 추가로 포함하고, 상기 제어 부품이 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성되는 것은 그렇게 결정된 에어로졸 전구체 조성물의 체적과, 그렇게 측정된 액체의 유동 압력, 체적 압력 및 습도에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 최적 유량을 결정하도록 구성되는 것을 추가로 포함하며, 상기 제어 부품이 밸브를 제어하도록 구성되는 것은 그렇게 결정된 최적 유량과 매치되도록 유량을 감소 또는 증가시키기 위해 밸브를 제어하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적 실시예 19: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 제어 보디는 가열 요소로의 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 측정하도록 구성된 액체-유량 센서; 및 그렇게 측정된 유량을 나타내도록 제어 가능한 디스플레이를 추가로 포함한다.
예시적 실시예 20: 임의의 선행 또는 임의의 후속 예시적 실시예 또는 그 임의의 조합의 제어 보디에 있어서, 상기 저장조는 재충전 가능한 저장조이며, 상기 에어로졸 송달 장치는 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 액체-레벨 센서; 및 그렇게 측정된 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 상기 체적이 제 2의 미리결정된 임계치 미만인 것에 반응하여 저장조를 재충전하기 위한 용기를 자동으로 주문하도록 구성된 원격 주문 시스템에 이송하는 상기 제 2 대응 신호 또는 다른 신호의 무선 통신을 가능하게 하도록 구성된 통신 인터페이스를 추가로 포함한다.
본 개시의 상기 및 기타 특징, 양태 및 장점은 간략히 후술되는 첨부 도면과 함께 하기 상세한 설명을 숙독함으로서 명백해질 것이다. 본 개시는 본 개시에 제시되는 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상 개수의 특징부 또는 요소의 임의의 조합을, 이러한 특징부 또는 요소가 본 명세서에 기재된 특정 예시적 실시예에서 명확히 조합되거나 그렇지 않으면 재인용되는지에 관계없이 포함한다. 본 개시는 총체적으로 해석되도록 의도되며 따라서 본 개시의 임의의 개별 특징부 또는 요소는 본 개시의 내용이 달리 명시하지 않는 한 그 양태 및 예시적 실시예 중 임의의 것에서 조합 가능한 것으로 간주되어야 한다.
따라서 이 개요는 본 개시의 일부 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적 실시예를 요약할 목적으로만 제공되는 것을 알 것이다. 따라서, 전술한 예시적 실시예는 단지 예일 뿐이며 본 개시의 범위 또는 사상을 어떤 식으로든 좁히는 것으로 해석되지 않아야 함을 알 것이다. 일부 기재된 예시적 실시예의 원리를 예로서 도시하는 첨부 도면을 참조한 하기 상세한 설명으로부터 다른 예시적 실시예, 양태 및 장점이 명백해질 것이다.
이상에서 본 개시를 총괄적인 언어로 설명했지만, 이제 첨부 도면을 참조할 것이며, 이들 도면이 반드시 실척으로 도시되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른, 제어 보디에 결합되는 카트리지를 구비하는 에어로졸 송달 장치의 측면도이다.
도 2는 다양한 예시적 실시예에 따른 에어로졸 송달 장치의 부분 절취도이다.
도 3, 도 4 및 도 5는 다양한 예시적 실시예에 따른 도 1의 카트리지 및 제어 보디를 보다 구체적으로 도시한다.
본 개시는 이제 그 예시적 실시예를 참조하여 이하에서 보다 충실하게 설명될 것이다. 이들 예시적 실시예는 본 개시가 철저하고 완전해지고 본 개시의 범위를 통상의 기술자에게 충실히 전달하도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 여러가지 다양한 형태로 구체화될 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며, 오히려 이들 실시예는 본 개시가 적용 가능한 법적 요구사항을 충족하도록 제공된다. 명세서 및 청구범위에 사용될 때, 단수 형태의 관사 및 정관사 등은 달리 명시되지 않는 한 복수의 변형을 포함한다.
후술하듯이, 본 개시의 예시적 실시예는 에어로졸 송달 시스템에 관련된다. 본 개시에 따른 에어로졸 송달 시스템은 재료를 (바람직하게는 재료의 상당한 정도의 연소 없이) 가열하여 흡입 가능한 물질을 형성하기 위해 전기 에너지를 사용하며; 이러한 시스템의 부품은 손잡이식 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트한 것이 가장 바람직한 물품의 형태를 갖는다. 즉, 바람직한 에어로졸 송달 시스템의 부품의 사용은 에어로졸이 주로 담배의 연소 또는 열분해의 부산물에 기인한다는 의미에서 연기의 생성을 초래하지 않지만, 오히려 이들 바람직한 시스템의 사용은 그 안에 혼입된 특정 성분의 휘발 또는 증발에 기인하는 증기 생성을 초래한다. 일부 예시적 실시예에서, 에어로졸 송달 시스템의 부품은 전자 담배로 특징지어질 수 있고, 이들 전자 담배는 가장 바람직하게 담배 및/또는 담배에서 유래되는 성분을 포함하며, 따라서 에어로졸 형태의 담배 유래 성분을 송달한다.
특정한 바람직한 에어로졸 송달 시스템의 에어로졸 발생 피스는 담배를 불붙여서 태움(및 그로인한 담배 연기 흡입)에 의해 채용되는, 궐련, 여송연, 또는 파이프를 그 임의의 성분의 임의의 상당한 정도의 연소 없이 피우는 감각(예를 들면, 흡입 및 배출 행위, 풍미나 향미의 형태, 관능 효과, 신체 느낌, 사용 행위, 가시 에어로졸에 의해 제공되는 것과 같은 시각적 단서 등)의 다수를 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 에어로졸 발생 피스의 사용자는 흡연자가 전통적인 형태의 흡연 물품을 사용하는 것과 흡사하게 이 피스를 쥐고 사용할 수 있으며, 이 피스에 의해 생성된 에어로졸의 흡입을 위해 이 피스의 일 단부를 물 수 있고, 선택된 시간 간격으로 모금(puff)을 피우는 등을 행할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송달 시스템은 또한 증기-생성 물품 또는 약물 송달 물품인 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 이러한 물품 또는 장치는 하나 이상의 물질(예를 들면, 향미제 및/또는 의약품 활성 성분)을 흡입 가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 흡입 가능한 물질은 실질적으로 증기(즉, 그 임계점 미만의 온도에서 기체상인 물질)의 형태일 수 있다. 대안적으로, 흡입 가능한 물질은 에어로졸(즉, 기체 내의 미세한 고체 입자 또는 액적의 현탁액)의 형태일 수 있다. 간명함을 위해, 본 명세서에 사용되는 용어 "에어로졸"은 가시적인지 여부에 관계없이 또한 연기와 유사한 것으로 간주될 수 있는 형태인지 여부에 관계없이 사람이 흡입하기에 적합한 형태 또는 타입의 증기, 기체 및 에어로졸을 포함하도록 의미된다.
본 개시의 에어로졸 송달 시스템은 일반적으로, 하우징으로 지칭될 수 있는 외부 보디 또는 셸 내에 제공되는 다수의 부품을 구비한다. 외부 보디 또는 셸의 전체 설계는 변경될 수 있으며, 에어로졸 송달 장치의 전체 크기와 형상을 규정할 수 있는 외부 보디의 포맷 또는 구성은 변경될 수 있다. 통상적으로, 궐련 또는 여송연의 형상과 유사한 세장형 보디는 단일의 일체 하우징으로 형성될 수 있거나, 세장형 하우징은 두 개 이상의 개별 보디로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 송달 장치는 실질적으로 튜브형 형상이고 따라서 종래의 궐련 또는 여송연의 형상과 유사할 수 있는 세장형 셸 또는 보디를 포함할 수 있다. 일 예에서, 에어로졸 송달 장치의 부품 전체가 하나의 하우징 내에 수용된다. 대안적으로, 에어로졸 송달 장치는 결합되고 분리될 수 있는 두 개 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 송달 장치는 하나 이상의 재사용 가능한 부품(예를 들면, 충전식 배터리 및/또는 슈퍼커패시터와 같은 축압기, 및 상기 물품의 작동을 제어하기 위한 각종 전자기기)을 수용하는 하우징을 포함하는 제어 보디를 일 단부에 가질 수 있으며, 타 단부에서는 상기 제어 보디에 착탈 가능하게 결합될 수 있는, 일회용 부분(예를 들어, 일회용 향미제-수용 카트리지)을 수용하는 외부 보디 또는 셸을 가질 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송달 시스템은 전원(즉, 전기 전원), 적어도 하나의 제어 부품(예를 들면, 전원으로부터 물품의 다른 부품, 예를 들어 마이크로프로세서로의 전류 유동을 개별적으로 또는 마이크로제어기의 일부로서 제어하는 등에 의해 발열을 위한 전력을 조작, 제어, 규제 및 중지하기 위한 수단), 히터 또는 발열 부재(예를 들어, 단독으로 또는 하나 이상의 추가 요소와 조합하여 "분무기"로 통칭될 수 있는 전기 저항 가열 요소 또는 다른 부품), 에어로졸 전구체 조성물(예를 들면, "스모크 주스", "e-액체" 및 "e-주스"로 통칭되는 성분과 같은, 통상 충분한 열이 가해지면 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액체), 및 에어로졸 흡입을 위해 에어로졸 송달 장치를 물 수 있게 하기 위한 마우스단부 영역 또는 선단(예를 들어, 물면 발생된 에어로졸이 물품으로부터 인출될 수 있도록 물품을 통해서 형성된 공기유동 경로)의 어떤 조합을 포함하는 것이 가장 바람직하다.
본 개시의 에어로졸 송달 시스템 내의 부품의 보다 구체적인 포맷, 구성 및 배열은 이하에 제공되는 추가 개시 내용을 감안할 때 명백해질 것이다. 또한, 다양한 에어로졸 송달 시스템 부품의 선택 및 배열은 본 개시의 배경기술 섹션에서 거론된 대표 제품과 같은 시중에서 입수 가능한 전자 에어로졸 송달 장치를 고려하면 알 수 있다.
다양한 예에서, 에어로졸 송달 장치는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장조를 포함할 수 있다. 저장조는 특히 다공성 재료(예를 들어, 섬유질 재료)로 형성될 수 있으며 따라서 다공성 기판(예를 들어, 섬유질 기판)으로 지칭될 수 있다.
에어로졸 송달 장치 내의 저장조로서 유용한 섬유질 기판은 복수의 섬유 또는 필라멘트로 형성된 직조 또는 비직조 재료일 수 있으며 천연 섬유와 합성 섬유 중 하나 또는 양자로 형성될 수 있다. 예를 들어, 섬유질 기판은 유리섬유 재료를 포함할 수 있으며, 셀룰로스 아세테이트 재료, 탄소 재료, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재료, 레이온 재료, 또는 유기 면 재료가 사용될 수 있다. 저장조는 실질적으로 용기의 형태일 수 있으며, 그 안에 포함되는 섬유질 재료를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 예시적 실시예에 따른, 제어 보디(102) 및 카트리지(104)를 구비하는 에어로졸 송달 장치(100)의 측면도이다. 특히, 도 1은 상호 결합된 제어 보디 및 카트리지를 도시한다. 제어 보디와 카트리지는 기능적 관계로 착탈 가능하게 정렬될 수 있다. 다양한 기구에 의해 카트리지가 제어 보디에 연결되어 나사 결합, 압입 결합, 억지 끼워맞춤, 마그네틱 결합 등이 초래될 수 있다. 에어로졸 송달 장치는 카트리지와 제어 보디가 조립된 구조에 있을 때 실질적으로 막대형, 실질적으로 튜브형 또는 실질적으로 원통형 형상일 수 있다. 에어로졸 송달 장치는 또한 단면이 실질적으로 장방형 또는 마름모꼴일 수 있으며, 이는 플랫 배터리를 구비하는 전원과 같은 실질적으로 평탄하거나 박막인 전원 또는 슈퍼커패시터와의 보다 큰 호환성을 제공할 수 있다. 카트리지 및 제어 보디는 복수의 상이한 재료 중 임의의 재료로 형성될 수 있는 별개의, 각각의 하우징 또는 외부 보디를 구비할 수 있다. 하우징은 임의의 적절한, 구조적으로 건전한 재료로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 하우징은 스테인레스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 기타 적절한 재료로는 각종 플라스틱(예를 들어, 폴리카보네이트), 플라스틱 위의 금속-도금, 세라믹 등이 포함된다.
일부 예시적 실시예에서, 에어로졸 송달 장치(100)의 제어 보디(102) 또는 카트리지(104) 중 하나 또는 양자는 일회용인 것으로 또는 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 보디는 교체형 배터리, 충전식 배터리(예를 들어, 충전식 박막 전고체 배터리) 또는 충전식 슈퍼커패시터를 가질 수 있으며, 따라서 통상의 벽 콘센트에 대한 연결, 차량 충전기(즉, 시가 잭)에 대한 연결, 예를 들어 USB 케이블 또는 커넥터를 통한 컴퓨터에 대한 연결, 광전지(종종 태양 전지로 지칭됨) 또는 태양 전지의 솔라 패널에 대한 연결, RF(Radio Frequency)에 대한 무선 연결, 유도식 충전 패드에 대한 무선 연결, 또는 RF-DC 컨버터에 대한 연결을 포함하는 재충전 기술의 임의의 형태와 조합될 수 있다. 추가로, 일부 예시적 실시예에서, 카트리지는 본 명세서에 참조로 원용되는 Chang 등의 미국 특허 제8,910,639호에 개시되어 있는 일회용 카트리지를 포함할 수 있다.
도 2는 일부 예시적 실시예에 따른 에어로졸 송달 장치(100)를 보다 구체적으로 도시한다. 이 도면에 도시된 절취도에서 알 수 있듯이, 다시, 에어로졸 송달 장치는 제어 보디(102) 및 카트리지(104)를 포함할 수 있으며 그 각각은 복수의 각각의 부품을 구비한다. 도 2에 도시된 부품들은 제어 보디 및 카트리지에 존재할 수 있는 부품을 대표하며, 본 개시에 의해 망라되는 부품의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 도시되어 있듯이, 예를 들어, 제어 보디는 제어 부품(204)(예를 들어, 개별적으로 또는 마이크로제어기의 부분으로서 마이크로프로세서), 유량 센서(206), 전원(208) 및 하나 이상의 발광 다이오드(LED)(210)를 구비할 수 있는 제어 보디 셸(202)로 형성될 수 있으며, 이러한 부품들은 가변적으로 정렬될 수 있다. 전원은 예를 들어 배터리(일회용 또는 충전식), 리튬-이온 배터리, 전고체 배터리(solid-state battery: SSB), 박막 SSB, 슈퍼커패시터 등, 또는 그 어떤 조합을 포함할 수 있다. 적절한 전원의 일부 예는 본 명세서에 참조로 원용되는 Sur 등의 2015년 10월 21일자 미국 특허 출원 제14/918,926호에 제공되어 있다. LED는 에어로졸 송달 장치(100)에 구비될 수 있는 적절한 시각적 인디케이터의 일 예일 수 있다. LED와 같은 시각 인디케이터에 추가적으로 또는 그 대안으로서, 청각 인디케이터(예를 들어, 스피커), 촉각 인디케이터(예를 들어, 진동 모터) 등과 같은 다른 인디케이터가 구비될 수 있다.
카트리지(104)는, 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장조(214)를 포위하고 히터(216)(종종 가열 요소로 지칭됨)를 구비하는 카트리지 셸(212)로 형성될 수 있다. 다양한 구성에서, 이 구조는 탱크로 지칭될 수 있으며, 따라서 용어 "카트리지", "탱크" 등은 에어로졸 전구체 조성물용 저장조를 포위하고 히터를 구비하는 셸 또는 다른 하우징을 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용될 수 있다.
도시하듯이, 일부 예에서, 저장조(214)는 저장조 하우징에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 히터(216)로 심지이동시키거나 그렇지 않으면 운송하도록 구성된 액체 운송 요소(218)와 유체 연통할 수 있다. 일부 예에서는, 저장조와 히터 사이에 밸브(220)가 배치될 수 있으며, 이 밸브는 저장조로부터 히터로의 에어로졸 전구체 조성물의 유동을 제어하도록 구성될 수 있다.
전류가 인가될 때 열을 생성하도록 구성된 재료의 다양한 예가 히터(216)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이들 예의 일부에서 히터는 와이어 코일과 같은 저항성 가열 요소일 수 있다. 와이어 코일을 형성할 수 있는 예시적 재료는 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니크롬(NiCrFe) 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 몰리브덴 이규화물(MoSi2), 몰리브덴 규화물(MoSi), 알루미늄이 도핑된 몰리브덴 이규화물(Mo(Si,Al)2), 흑연과 흑연계 재료[예를 들어, 탄소계 발포체 및 얀(yarn)], 은 팔라듐(AgPd) 전도성 잉크, 붕소 도포된 실리카, 및 세라믹(예를 들면, 포지티브 또는 네거티브 온도 계수 세라믹)을 포함한다. 본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치에 유용한 히터 또는 가열 부재의 예시적 실시예는 이하에서 추가로 설명되며, 본 명세서에 기재된 도 2에 도시된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예에서, 히터(216)는 본 명세서에 참조로 원용되는 Sur 등의 2016년 4월 20일자 미국 특허 출원 제15/133,916호에 개시된 것과 같은, 열전도성 기판에 인접하여 배치되는 전기-전도성 탄소 요소를 구비한다. 이러한 배치에서, 히터는 저장조(214)로부터 열전도성 기판 상으로의 에어로졸 전구체를 수용하도록 구성될 수 있다. 이런 식으로, 에어로졸 전구체는 열전도성 기판을 통해서 전도되는 전기-전도성 탄소 요소로부터의 열에 반응하여 에어로졸을 형성하기 위해 열전도성 기판과 결합하도록 송출되거나 열전도성 기판 상으로 송출될 수 있다. 일부 양태에서, 액체-운송 요소(218)는 저장조와 열전도성 기판 사이에 작동적으로 결합될 수 있으며, 저장조로부터의 에어로졸 전구체를 열전도성 기판 상으로 송달하도록 구성될 수 있다. 이들 실시예에서, 액체-운송 요소는 예를 들어 펌프 장치 또는 심지 배치를 포함할 수 있다.
하나의 특정 양태에서, 저장조(214)는 에어로졸 전구체를 히터(216)의 열전도성 기판의 표면 상에 분배하도록 구성된다. 따라서, 이러한 경우에, 열전도성 기판은 열전도성 기판의 표면 상에 장착되거나, 표면에 도포되거나, 그렇지 않으면 표면과 결합되는 전기-전도성 탄소 요소를 가질 수 있으며, 에어로졸 전구체는 액체-운송 요소에 의해 열전도성 기판의 대향 표면 상에 분배될 수 있다. 전기-전도성 탄소 요소로부터의 열은 열전도성 기판을 통해서 전도되며, 에어로졸 전구체와 가열된 표면 사이의 접촉 또는 다른 결합은 에어로졸 전구체가 열에 반응하여 에어로졸을 형성하게 만든다. 일부 실시예에서, 전기-전도성 탄소 요소는 전기-전도성 그래핀 요소, 보다 구체적으로, 전기 전도성 사각형 그래핀 시트 또는 그래핀 포일, 또는 함께 적층된 복수의 전기 전도성 사각형 그래핀 시트 또는 그래핀 포일을 포함할 수 있다.
형성된 에어로졸이 카트리지(104)로부터 방출될 수 있도록 카트리지 셸(212)에는 (예를 들어, 마우스단부에) 개구(224)가 존재할 수 있다.
카트리지(104)는 또한 집적 회로, 메모리 부품, 센서 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 전자 부품(226)을 구비할 수 있다. 전자 부품은 유선 또는 무선 수단에 의해 제어 부품(204) 및/또는 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 전자 부품은 카트리지 또는 그 베이스(228) 내의 어느 곳에나 배치될 수 있다.
제어 부품(204) 및 유량 센서(206)가 개별적으로 도시되어 있지만, 제어 부품 및 유량 센서는 공기 유량 센서가 직접 부착된 전자 회로 기판으로서 조합될 수도 있음을 알아야 한다. 또한, 전자 회로 기판은 전자 회로 기판이 제어 보디의 중심축에 대해 길이방향으로 평행할 수 있다는 점에서 도 1의 도시에 대해 수평적으로 배치될 수 있다. 일부 예에서, 공기 유량 센서는 그 고유한 회로 기판 또는 이것이 부착될 수 있는 다른 베이스 요소를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 가요성 회로 기판이 사용될 수 있다. 가요성 회로 기판은 실질적으로 튜브형 형상을 포함하는 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 가요성 회로 기판은 이하에서 추가로 설명되는 히터 기판의 부분 또는 전체와 조합되거나, 그것 상에 적층되거나, 이를 형성할 수 있다.
제어 보디(102) 및 카트리지(104)는 그 사이의 유체 결합을 촉진하도록 구성된 부품을 구비할 수 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 제어 보디는 그 안에 공동(232)을 갖는 커플러(230)를 구비할 수 있다. 카트리지의 베이스(228)는 커플러와 결합하도록 구성될 수 있으며, 공동 내에 끼워지도록 구성된 돌출부(234)를 구비할 수 있다. 이러한 결합은 제어 보디와 카트리지 사이의 안정적인 연결을 촉진할 수 있을 뿐 아니라 제어 보디 내의 전원(208) 및 제어 부품(204)과 카트리지 내의 히터(216) 사이의 전기적 연결을 수립할 수 있다. 또한, 제어 보디 셸(202)은 셸 내의 노치일 수 있는 공기 흡입구(236)를 구비할 수 있고, 여기에서 커플러에 연결되며 따라서 주위 공기가 커플러 주위로 및 셸 내로 이동할 수 있으며, 이후 커플러의 공동(232)을 통과하고 돌출부(234)를 통해서 카트리지 내로 이동한다.
본 개시에 따른 유용한 커플러 및 베이스는 본 명세서에 참조로 원용되는 Novak 등의 미국 특허 공개 제2014/0261495호에 기재되어 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 커플러(230)는 베이스(228)의 내주(240)와 교합하도록 구성된 외주(238)를 가질 수 있다. 일 예에서 베이스의 내주는 커플러의 외주의 반경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 큰 반경을 가질 수 있다. 또한, 커플러는 베이스의 내주에 형성된 하나 이상의 리세스(244)와 결합하도록 구성된 하나 이상의 돌출부(242)를 외주에 가질 수 있다. 그러나, 베이스를 커플러에 결합시키기 위해 다양한 다른 예의 구조, 형상 및 부품이 사용될 수 있다. 일부 예에서 카트리지(104)의 베이스와 제어 보디(102)의 커플러 사이의 연결은 실질적으로 영구적일 수 있는 반면에, 다른 예에서 그 사이의 연결은 예를 들어 제어 보디가 일회용이거나 및/또는 재충전될 수 있는 하나 이상의 추가 카트리지와 함께 재사용될 수 있도록 해제될 수 있다.
에어로졸 송달 장치(100)는 일부 예에서 실질적으로 막대형, 실질적으로 튜브형 또는 실질적으로 원통형 형상일 수 있다. 다른 예에서는, 예를 들어, 장방형 또는 삼각형 단면, 다면 형상 등과 같은 추가 형상 및 치수가 포함된다.
도 2에 도시된 저장조(214)는 용기일 수 있거나 또는 현재 설명하듯이 섬유질 저장조일 수 있다. 예를 들어, 저장조는 본 예에서 카트리지 셸(212)의 내부를 둘러싸는 튜브의 형상으로 실질적으로 형성된 하나 이상의 비직조 섬유 층을 포함할 수 있다. 저장조에는 에어로졸 전구체 조성물이 보유될 수 있다. 예를 들어 액체 성분이 저장조에 의해 흡착적으로 보유될 수 있다. 저장조는 액체 운송 요소(218)와 유체 연결 상태에 있을 수 있다. 액체 운송 요소는 저장조에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 모세관 작용을 통해서 일부 예에서 금속 와이어 코일의 형태인 히터(216)로 운송할 수 있다. 따라서, 히터는 액체 운송 요소와 가열 관계에 있다. 본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치에 유용한 저장조 및 운송 요소의 예시적 실시예는 이하에서 추가로 설명되며, 이러한 저장조 및/또는 운송 요소는 본 명세서에 기재된 도 2에 도시된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다. 특히, 이하에서 추가로 설명되는 가열 부재 및 운송 요소의 특정 조합은 본 명세서에 기재된 도 2에 도시된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다.
사용 시에, 사용자가 에어로졸 송달 장치(100)를 빨아들이면, 공기 유동이 유량 센서(206)에 의해 검출되고, 히터(216)는 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키기 위해 활성화된다. 에어로졸 송달 장치의 마우스단부를 빨아들이면 주위 공기가 공기 흡입구(236)에 진입하게 되고 커플러(230) 내의 공동(232) 및 베이스(228)의 돌출부(234) 내의 중심 개구를 통과하게 된다. 카트리지(104) 내에서, 흡인된 공기는 형성된 증기와 조합되어 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 히터로부터 에어로졸 송달 장치의 마우스단부 내의 개구(224) 밖으로 심지이동되거나, 흡인되거나, 인출된다.
일부 예에서, 에어로졸 송달 장치(100)는 복수의 추가적인 소프트웨어-제어되는 기능을 구비할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 송달 장치는 전원 입력, 전원 단자에 대한 부하, 및 충전 입력을 검출하도록 구성된 전원 보호 회로를 구비할 수 있다. 전원 보호 회로는 단락 보호, 저전압(under-voltage) 로크 아웃 및/또는 과전압(over-voltage) 충전 보호를 포함할 수 있다. 에어로졸 송달 장치는 또한 주위 온도 측정용 부품을 구비할 수 있으며, 그 제어 부품(204)은 충전 시작 전에 또는 충전 도중에 주위 온도가 특정 온도(예를 들어, 0℃) 미만이거나 특정 온도(예를 들어, 45℃)를 초과하는 경우에 특히 임의의 배터리의 전원 충전을 금지하기 위해 적어도 하나의 기능 요소를 제어하도록 구성될 수 있다.
전원(208)으로부터의 전력 송출은 전력 제어 기구에 따라 장치(100)에 대한 각각의 퍼프의 과정에 걸쳐서 변경될 수 있다. 상기 장치는 사용자 또는 부품 고장[예를 들어, 유량 센서(206)]에 의해 장치가 지속적으로 퍼프를 시도하게 되는 경우에 제어 부품(204)이 적어도 하나의 기능 요소를 제어하여 일정 기간(예를 들어 4초) 후에 퍼프를 자동적으로 종료시킬 수 있도록 "롱 퍼프(long puff)" 안전 타이머를 구비할 수 있다. 또한, 장치에 대한 퍼프 사이의 시간은 일정 기간(예를 들어, 100초) 미만으로 제한될 수 있다. 감시안전(watchdog) 타이머는 에어로졸 송달 장치의 제어 부품 또는 그것에서 실행되는 소프트웨어가 불안정해지고 적절한 기간(예를 들어 8초) 내에 타이머를 정비하지 않으면 에어로졸 송달 장치를 자동적으로 리셋할 수 있다. 결함이 있거나 고장난 유량 센서(206)의 경우에는 우발적 가열을 방지하기 위해 에어로졸 송달 장치를 영구적으로 불능화시키는 등에 의해 추가 안전 보호가 제공될 수 있다. 압력 센서 고장의 경우에는 퍼핑(puffing) 리미트 스위치가 장치를 비활성화시킬 수 있으며 이는 장치가 4초 최대 퍼프 타임 이후 멈추지 않고 계속해서 작동하게 만든다.
에어로졸 송달 장치(100)는 (카트리지 내의 e-액체 충전을 감안하여 계산되는 이용가능한 퍼프 횟수에 기초하여) 부착된 카트리지에 대해 한정된 횟수의 퍼프가 달성되면 히터 로크아웃하도록 구성된 퍼프 추적 알고리즘을 구비할 수 있다. 에어로졸 송달 장치는 또한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물 양을 실시간으로 측정하는 센서 칩을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물 레벨이 상당히 낮거나 저장조가 비어있으면, 에어로졸 송달 장치는 전류 흐름을 방지하여 가열 요소의 과열을 방지할 수 있다. 에어로졸 송달 장치는 수면, 대기 또는 저전력 모드 기능을 구비할 수 있으며 따라서 정해진 미사용 기간 후에는 자동적으로 컷오프될 수 있다. 전원(208)의 모든 충전/방전 사이클이 제어 부품(204)에 의해 그 수명 내내 모니터링될 수 있다는 점에서 추가 안전 보호가 제공될 수 있다. 전원이 소정 횟수(예를 들면, 200회)의 완전 방전 및 완전 재충전 사이클에 상당하는 양을 달성한 후, 이것은 소모된 것으로 선언될 수 있으며, 제어 부품은 전원의 추가 충전을 방지하기 위해 적어도 하나의 기능 요소를 제어할 수 있다. 에어로졸 장치는 또한 에어로졸 송달 장치를 통한 공기 유동을 검출하도록 구성된 유량 센서를 대신하여 히터(216)를 활성화시키고 따라서 히터의 작동을 수행하기 위해 기계 스위치 또는 근접도에 기초한 센서 스위치를 가질 수 있다.
본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치의 각종 부품은 기술분야에 기재되어 있고 시중에서 구입할 수 있는 부품들 중에서 선택될 수 있다. 본 개시에 따라 사용될 수 있는 배터리의 예는 본 명세서에 참조로 원용되는 Peckerar 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0028766호에 기재되어 있다.
에어로졸 송달 장치(100)는 에어로졸 발생이 요구될 때(예를 들어, 사용 중에 빨아들일 때) 히터(216)로의 전력 공급을 제어하기 위해 센서(206) 또는 다른 센서 또는 검출기를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 에어로졸 송달 장치가 사용 중에 빨아들여지지 않을 때는 히터로의 전력을 차단하고 빨아들임 도중에는 히터에 의한 발열을 작동 또는 촉발하기 위해 전력을 턴온시키는 방식 또는 방법이 제공된다. 감지 또는 검출 기구, 그 구조 및 구성, 그 부품, 및 그 일반적인 작동 방법의 추가의 대표적인 형태가 Sprinkel 2세의 미국 특허 제5,261,424호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호 및 Flick의 WO 2010/003480호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다.
에어로졸 송달 장치(100)는 빨아들임 도중의 히터(216)로의 전력 양을 제어하기 위한 제어 부품(204) 또는 다른 제어 기구를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 대표적인 형태의 전자 부품, 그 구조 및 구성, 그 특징, 및 그 일반적인 작동 방법이 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호, Brooks 등의 미국 특허 제4,947,874호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제6,040,560호, Nguyen 등의 미국 특허 제7,040,314호, Pan의 미국 특허 제8,205,622호, Fernando 등의 미국 특허 출원 공개 제2009/0230117호, Collet 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0060554호, Ampolini 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0270727호 및 Henry 등의 2014년 3월 13일자 미국 특허 출원 제14/209,191호에 기재되어 있으며, 이들 문헌은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다.
에어로졸 전구체를 지지하기 위한 기판, 저장조 또는 기타 부품의 대표적인 형태가 Newton의 미국 특허 제8,528,569호, Chapman 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0261487호, Davis 등의 2013 년 8월 28일자 미국 특허 출원 제14/011,992호, Bless 등의 2014년 2월 3일자 미국 특허 출원 제14/170,838호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다. 추가로, 다양한 심지이동 재료와, 특정 형태의 전자 담배 내의 이들 심지이동 재료의 구성 및 작동은 본 명세서에 참조로 원용되는 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0209105호에 제시되어 있다.
증기 전구체 조성물로도 지칭되는 에어로졸 전구체 조성물은 다가 알콜(예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 그 혼합물), 니코틴, 담배, 담배 추출물 및/또는 향미료를 예로서 구비하는 다양한 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 성분 및 제제의 대표적인 형태가 또한 Robinson 등의 미국 특허 제7,217,320호; Zheng 등의 미국 특허 공개 제2013/0008457호; Chong 등의 미국 특허 공개 제2013/0213417호; Collett 등의 미국 특허 공개 제2014/0060554호; Lipowicz 등의 미국 특허 공개 제2015/0020823호; 및 Koller의 미국 특허 공개 제2015/0020430호; 뿐만 아니라 Bowen 등의 WO 2014/182736호에 제시되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로 원용된다. 채용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체로는 R. J. Reynolds Vapor Company에 의한 VUSE® 제품, Imperial Tobacco Group PLC에 의한 BLU™ 제품, Mistic Ecigs에 의한 MISTIC MENTHOL 제품, 및 CN Creative Ltd.에 의한 VYPE 제품에 통합된 에어로졸 전구체가 포함된다. Johnson Creek Enterprises LLC로부터 입수 가능한 전자 담배용 소위 "스모크 주스"도 바람직하다.
시각 인디케이터 및 관련 부품, 청각 인디케이터, 촉각 인디케이터 등과 같은 시각적 단서 또는 인디케이터를 산출하는 부품의 추가 대표적 형태가 에어로졸 송달 장치(100)에 채용될 수 있다. 적절한 LED 부품의 예와, 그 구성 및 사용이 Sprinkel 등의 미국 특허 제5,154,192호, Newton의 미국 특허 제8,499,766호, Scatterday의 미국 특허 제8,539,959호 및 Sears 등의 2014년 2월 5일자 미국 특허 출원 제14/173,266호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다.
본 개시의 에어로졸 송달 장치에 통합될 수 있는 또 다른 특징부, 제어부 또는 부품은 Harris 등의 미국 특허 제5,967,148호, Watkins 등의 미국 특허 제5,934,289호, Counts 등의 미국 특허 제5,954,979호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제6,040,560호, Hon의 미국 특허 제8,365,742호, Fernando 등의 미국 특허 제8,402,976호, Katase의 미국 특허 출원 공개 제2005/0016550호, Fernando 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0163063호, Tucker 등의 미국 특허 출원 공개 제2013/0192623호, Leven 등의 미국 특허 출원 공개 제2013/0298905호, Kim 등의 미국 특허 출원 공개 제2013/0180553호, Sebastian 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0000638호, Novak 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0261495호 및 DePiano 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0261408호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다.
제어 부품(204)은 다수의 전자 부품을 구비할 수 있으며, 일부 예에서는 전자 부품을 지지하고 전기적으로 연결시키는 인쇄 회로판(PCB)으로 형성될 수 있다. 전자 부품은 마이크로프로세서 또는 프로세서 코어, 및 메모리를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제어 부품은 통합 프로세서 코어 및 메모리를 갖는 마이크로제어기를 구비할 수 있으며, 하나 이상의 통합 입/출력 주변기기를 추가로 구비할 수 있다. 일부 예에서, 제어 부품은 하나 이상의 네트워크, 컴퓨팅 디바이스 또는 다른 적절하게-사용가능한 디바이스와 무선 통신할 수 있도록 통신 인터페이스(246)에 결합될 수 있다. 적절한 통신 인터페이스의 예는 본 명세서에 참조로 원용되는 Marion 등의 2015년 3월 4일자 미국 특허 출원 제14/638,562호에 개시되어 있다. 에어로졸 송달 장치가 무선 통신하도록 구성될 수 있게 하는 적절한 방식의 예는 Ampolini 등의 2014년 7월 10일자 미국 특허 출원 제14/327,776호 및 Henry 2세 등의 2015년 1월 29일자 미국 특허 출원 제14/609,032호에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 원용된다.
전술했듯이, 일부 예에서, 밸브(220)는 저장조(214)와 히터(216) 사이에 배치될 수 있으며, 저장조로부터 히터로의 에어로졸 전구체 조성물 유동을 제어하도록 구성될 수 있다. 이들 예의 적어도 일부에서, 제어 보디(102)는 히터에서의 반사율(예를 들어, 광 반사율) 또는 히터의 온도를 측정하도록 구성된 센서(248)를 구비할 수 있으며, 이 센서로부터 제어 부품(204)은 히터에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하고 밸브를 제어할 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제어 보디(102) 및 카트리지(104)의 다양한 부품을 보다 구체적으로 도시한다. 도 3에 도시하듯이, 센서(248)는 히터(216)의 반사율 또는 온도를 측정하고 대응 신호(즉, 그렇게 측정된 반사율 또는 온도에 대응하는 신호)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 제어 부품(204)은 대응 신호를 수신하고 그렇게 측정된 반사율 또는 온도에 기초하여 히터에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성될 수 있다. 제어 부품은 체적이 각각 미리결정된 임계 체적을 초과하거나 그 미만인 것에 반응하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량(체적 유량)을 감소 또는 증가시키도록 밸브(220)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 미리결정된 임계 체적은 제 1 및 제 2 임계 체적을 포함하며, 제어 부품(204)은 체적이 각각 제 1 임계 체적을 초과하거나 제 2 임계 체적 미만인 것에 반응하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키도록 밸브(220)를 제어할 수 있다. 일부 예에 따르면, 제 1 및 제 2 임계 체적은 각각 100 mL 및 10 mL일 수 있다. 또한, 일부 예에서, 제어 부품은 각각 에어로졸 전구체 조성물의 유동이 정지하거나 체적이 제 1 임계 체적(예를 들어, 100 mL)을 초과할 때까지 유량을 점진적으로 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어할 수 있다.
일부 예시적 실시예에서, 밸브(220)는 가변적이고 에어로졸 전구체 조성물의 유량에 비례하는 모터 속도를 갖는 단상 유도 모터이거나 이를 구비한다. 이들 예에서, 상기 제어 부품(204)은 모터 속도와 그에 따른 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 각각 감소 또는 증가시키도록 밸브를 제어할 수 있다.
또한 도 3에 도시되어 있듯이, 일부 예에서, 센서(248)는 히터(216)의 광 반사율(예를 들어, 히터에서의 액체를 통한 히터의 반사율)을 측정하도록 구성된 광학 액체-레벨 센서(302)이거나 이를 구비하며, 이는 유도-용량성 공진 회로를 구비할 수 있다. 적절한 광학 액체-레벨 센서의 예는 본 명세서에 참조로 원용되는 Harding의 미국 특허 제4,354,180호 및 Fling의 미국 특허 제5,054,319호에 개시되어 있다. 적절한 액체-레벨 센서의 예는 Texas Instruments에 의해 제조된 High Precision Human Eye Response (OPT3001) 시판 제품을 갖는 Digital Ambient Light Sensor(ALS)를 구비할 수 있다.
이들 예에서, 제어 부품(204)은 그렇게 측정된 반사율에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성될 수 있다. 측정된 반사율로부터 히터(216)에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서(248)가 광학 액체-레벨 센서(302)를 구비하는 경우에, 히터(216)에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적이 높을 때는, 에어로졸 전구체 조성물(액체)이 히터에서 광을 흡수하기 때문에 발광의 럭스 값이 낮다. 히터에 에어로졸 전구체 조성물이 전혀 없는 경우에, 광은 센서를 통해서 빛나고 발광의 럭스 값이 높으며 따라서 가열 요소에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적이 낮음을 나타낸다. 일부 실시예에서, 히터의 적어도 일부는 마킹될 수 있으며 따라서 이 마킹은 히터에서의 광 반사율에 기초하여 체적이 절반(half-full)이거나, 완충(full)상태이거나 비어있음을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 명세서에 사용될 때, 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하는 것은 가열 요소에서의 에어로졸 전구체 조성물의 상대 체적을 결정하는 것을 지칭할 수 있다.
일부 예에서, 센서(248)는 히터(216)의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서(304)이거나 이를 구비한다. 이들 예에서, 제어 부품은 그렇게 측정된 온도에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성될 수 있다. 측정된 온도로부터 히터(216)에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 히터에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적이 일정하면, 그것에 송달되는 전류가 주어진 퍼프 기간 내내 일정한 경우에 측정된 온도 역시 일정하다. 온도가 증가하면 이는 히터에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적이 낮은 것을 나타낸다. 온도가 감소하면 이는 필요한 것보다 많은 에어로졸 전구체 조성물이 이용 가능할 수 있으며 따라서 히터에서의 액체-레벨이 감소되어야 함을 나타낸다. 적절한 온도 센서의 예는 Linear Technology에 의해 제조된 Multi-Sensor High Accuracy Digital Temperature Measurement System (LTC2983) 시판 제품을 구비할 수 있다. 온도 센서가 저항 온도 검출기(resistance temperature detector: RTD) 또는 열전쌍과 결합되는 일부 예에서, 온도 센서는 온도를 섭씨 800도까지 측정할 수 있다.
도 3의 도시된 실시예는 광학 액체-레벨 센서(302)와 온도 센서(304) 양자를 구비하지만, 본 명세서에 논의된 예시적 실시예의 센서(248)는 광학 액체-레벨 센서와 온도 센서 중 어느 하나 또는 양자이거나 이를 구비할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 일부 예시적 실시예에서, 광학 액체-레벨 센서는 히터(216)에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하기 위한 일차 센서로서 사용될 수 있으며, 온도 센서는 광학 액체-레벨 센서가 고장나는 경우에 백업 센서로서만 사용될 수 있다.
전술했듯이, 제어 부품(204)은 히터(216)에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적에 기초하여 밸브(220)를 제어하도록 구성된다. 일부 예시적 실시예에서, 제어 부품은 에어로졸 송달 장치(100)의 적어도 일부를 통한 액체 유동이 유량 센서(206)에 의해 검출되는 경우에만 밸브(220)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이들 예에서, 제어 보디는 밸브의 추가 제어를 위해 센서(248)에 추가적으로 다수의 센서를 구비할 수 있다. 도 4에 도시하듯이, 예를 들어, 제어 보디(102)는 에어로졸 송달 장치를 통한 액체 유동의 압력을 측정하고 그렇게 측정된 압력에 대응하는 제 2 신호를 발생시키도록 구성된 압력 센서(402)를 구비할 수 있다. 적절한 압력 센서는 Texas Instruments에 의해 제조된 Single Channel, 0.5 내지 1 Msps, 12-Bit A/D Converter (ADC121S101) 및 16-Bit, 50 내지 250 kSPS, Differential Input, MicroPower ADC (ADC161S626) 시판 제품을 구비할 수 있다. 이들 예에서, 액체 유량은 압력에 정비례할 수 있다. 제어 부품은 제 2 대응 신호를 수신하고 그렇게 측정된 압력에 비례하여 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 추가로 감소 또는 증가시키기 위해 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
다른 예에서, 압력 센서(402)는 에어로졸 송달 장치를 통한 액체 유동의 압력 및 기압을 측정하고 액체 유동의 압력 및 체적 압력(예를 들어, 체적 액체 압력)에 각각 대응하는 제 2 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 이들 예에서는, 압력 및 액체 유량을 측정하기 위해 단일 센서가 사용될 수 있도록 압력이 액체 유량에 반비례한다. 제어 보디는 또한 환경의 습도를 측정하고 그렇게 측정된 습도에 대응하는 제 2 신호를 발생시키도록 구성된 습도 센서(404)를 포함할 수 있다.
이들 실시예에서, 제어 부품(204)은 제 2 대응 신호를 수신하고, 그렇게 결정된 에어로졸 전구체 조성물의 체적과, 그렇게 측정된 액체의 유동 압력, 체적 압력 및 습도에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 최적 유량을 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 전구체 조성물의 최적 유량은 에어로졸 전구체 조성물의 일정한 유량을 포함할 수 있다. 이들 예에서, 다수의 파라미터에 기초하여 최적의 유량을 결정하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 퍼프 지속시간에 걸쳐서 에어로졸 전구체 조성물의 일정한 체적을 제공함으로써, 유량은 일정할 수 있다(예를 들어, 최적 유량 = 체적/퍼프 지속시간). 일부 예에서, 체적은 일정한 단면적, 깊이 또는 두께, 및 퍼프 지속시간을 제공함으로써 에어로졸 전구체 조성물의 유량이 일정할 수 있도록 에어로졸 전구체 조성물의 단면적, 깊이 또는 두께에 의해 결정될 수 있다. 제어 부품은 이후 그렇게 결정된 최적 유량과 매치되도록 유량을 감소 또는 증가시키기 위해 밸브(220)를 제어할 수 있다. 본 명세서에서 논의하듯이 "매치"는 최적 유량이 밸브의 설계 사양의 허용 가능한 오차, 엔지니어링 공차 등에 대해서 및 그 내에서 실질적으로 또는 근사하여 매치되는 것이거나 이를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
밸브(220)에 추가적으로, 에어로졸 송달 장치(100)의 다른 기능적 요소(들)는 여러가지 상이한 방식 중 임의의 방식으로 제어될 수 있다. 도 5에 도시하듯이, 예를 들어, 디스플레이(502)는 히터(216)로의 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 나타내도록 제어될 수 있다. 특히, 제어 보디(102)는 히터로의 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 측정하도록 구성된 액체-유량 센서(502), 및 그렇게 측정된 유량을 나타내도록 제어 가능한 디스플레이(504)를 포함할 수 있다. 즉, 제어 부품(204)은 그렇게 측정된 유량을 나타내도록 디스플레이를 제어할 수 있다.
다른 예로서, 저장조(214)는 재충전 가능한 저장조일 수 있으며, 제어 보디(102)는 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 액체-레벨 센서(506)를 포함할 수 있다. 이들 예에서, 통신 인터페이스(246)는 그렇게 측정된 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 원격 주문 시스템(508)에 이송하는 상기 제 2 대응 신호 또는 다른 신호의 무선 통신을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 원격 주문 시스템은 상기 체적이 제 2의 미리결정된 임계치 미만인 것에 반응하여 저장조를 재충전하기 위한 용기를 자동으로 주문하도록 구성될 수 있다. 이들 예의 일부에서, 통신 인터페이스는 근거리 무선통신(near-field communication)을 사용하여 주문의 지불을 추가로 시작할 수 있다.
물품(들)의 사용에 대한 이상의 설명은, 본 명세서에 제공된 추가 개시를 감안할 때 통상의 기술자에게 자명할 수 있는 작은 수정을 통해서, 본 명세서에 기재된 다양한 예시적 실시예에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 사용 설명은 물품의 사용을 제한하도록 의도된 것이 아니며, 본 개시의 내용의 모든 필요한 요건을 준수하기 위해 제공된다. 도 1 내지 도 5에 도시되거나 앞서 설명된 물품(들)에 도시된 요소들 중 임의의 것이 본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치에 구비될 수 있다.
본 명세서에 제시된 본 개시의 많은 수정예 및 다른 실시예는 전술한 설명 및 관련 도면에 제공된 교시의 이점을 갖는 본 개시 내용의 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 연상될 것이다. 따라서, 본 개시는 개시된 특정 실시예에 한정되지 않아야 하며 수정예 및 다른 실시예가 청구범위의 범위 내에 포함되도록 의도되는 것을 알아야 한다. 더욱이, 전술한 설명 및 관련 도면은 요소 및/또는 기능의 특정한 예시적 조합과 관련하여 예시적 실시예를 기술하지만, 청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 요소 및/또는 기능의 상이한 조합이 대체 실시예에 의해 제공될 수 있음을 알아야 한다. 이와 관련하여, 예를 들어, 앞서 명시된 것 이외의 요소 및/또는 기능의 상이한 조합도 청구범위의 일부에 제시될 수 있는 것으로 고려된다. 특정 용어가 본 명세서에서 사용되지만, 이들 용어는 포괄적이고 기술적인 의미로만 사용되며 제한적인 목적으로는 사용되지 않는다.

Claims (8)

  1. 에어로졸 송달 장치에 있어서,
    에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장조;
    상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 활성화 및 기화시키도록 제어 가능한 분무기;
    상기 분무기의 온도를 측정하고 대응 신호를 발생시키도록 구성된 온도 센서를 포함하는 센서; 및
    상기 대응 신호를 수신하고, 측정된 온도에 기초하여, 상기 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물과는 별개인 상기 분무기에서의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성되고, 이에 반응하여 상기 에어로졸 송달 장치의 적어도 하나의 기능 요소를 제어하도록 구성된 제어 부품을 포함하는
    에어로졸 송달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 에어로졸 송달 장치의 추가 특성을 측정하고 추가 대응 신호를 발생시키도록 추가로 구성되며, 상기 추가 특성은 상기 에어로졸 전구체 조성물의 유량, 상기 에어로졸 전구체 조성물의 유동 압력, 상기 에어로졸 전구체 조성물의 체적 압력, 또는 상기 에어로졸 송달 장치의 환경의 습도 중 적어도 하나를 포함하는
    에어로졸 송달 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 분무기에서의 광 반사율을 측정하도록 구성된 광학 액체-레벨 센서를 추가로 포함하며, 상기 제어 부품은 발광의 럭스 값을 나타내는, 그렇게 측정된 반사율에 기초하여 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 결정하도록 구성되는
    에어로졸 송달 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장조로부터 상기 분무기로의 에어로졸 전구체 조성물의 유동을 제어하도록 구성된 밸브를 더 포함하는,
    에어로졸 송달 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 부품은 상기 체적이 임계 값 초과 또는 미만인 것에 반응하여 상기 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 감소 또는 증가시키도록 상기 밸브를 제어하도록 추가로 구성되는
    에어로졸 송달 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분무기로의 에어로졸 전구체 조성물의 유량을 측정하도록 구성된 액체-유량 센서; 및
    그렇게 측정된 유량을 나타내도록 제어 가능한 디스플레이를 추가로 포함하는
    에어로졸 송달 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장조는 재충전 가능한 저장조이며,
    상기 에어로졸 송달 장치는,
    상기 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을 측정하고 제 2 대응 신호를 발생시키도록 구성된 액체-레벨 센서; 및
    그렇게 측정된 재충전 가능한 저장조 내의 에어로졸 전구체 조성물의 체적을, 상기 체적이 제 2의 미리결정된 임계치 미만인 것에 반응하여, 상기 저장조를 재충전하기 위한 용기를 자동으로 주문하도록 구성된 원격 주문 시스템에 전달하는 상기 제 2 대응 신호 또는 다른 신호의 무선 통신을 가능하게 하도록 구성된 통신 인터페이스를 추가로 포함하는
    에어로졸 송달 장치.
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