KR102665213B1 - 유체 운송이 개선된 에어로졸 송출 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 에어로졸 송달 장치, 이러한 장치를 형성하는 방법, 및 이러한 장치의 요소에 관련된다. 일부 실시예에서, 본 개시는 예를 들어 다공성 유리 또는 다공성 세라믹일 수 있는 다공성 모놀리스에 의해 히터에 저장되거나 및/또는 히터로 운송되는 에어로졸 전구체 조성물을 증발시키도록 구성된 장치를 제공한다. 히터는 다공성 모놀리스의 외부와 가열 관계에 놓일 수 있거나 실질적으로 다공성 모놀리스의 내부에 위치할 수 있다.
Description
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 담배로 제조되거나 담배로부터 유래할 수 있는 재료를 포함하거나 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 흡연 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 증발 또는 가열하기 위해 전기 에너지를 사용하거나, 상당한 정도의 담배 연소 없이 궐련, 여송연, 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려는 다수의 흡연 제품, 향미 발생기 및 의약용 흡입기가 제안되었다. 예를 들어, Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호, Griffith 2세 등의 미국 특허 공개 제2013/0255702호 및 Sears 등의 미국 특허 공개 제2014/0096781호에 기재된 배경기술에 제시되어 있는 다양한 대체 흡연 물품, 에어로졸 송달 장치, 및 발열 소스를 참조하기 바라며, 이들은 본 명세서에 참조로 원용된다. 또한, 예를 들어, 본 명세서에 참조로 원용되는, Bless 등의 2014년 2월 3일자 미국 특허 공개 제2015/0216236호에서 상표명 및 상용 소스로 참조되는 다양한 형태의 흡연 물품, 에어로졸 송달 장치, 및 전기 급전식 발열 소스도 참조하기 바란다.
에어로졸 송달 장치에 사용하기 위한 에어로졸 전구체 조성물용 저장조를 제공하는 것이 바람직할 것이며, 상기 저장조는 에어로졸 송달 장치의 형성을 개선하기 위해 제공된다. 이러한 저장조를 이용하여 제조되는 에어로졸 송달 장치를 제공하는 것도 바람직할 것이다.
본 개시는 에어로졸 송달 장치, 이러한 장치를 형성하는 방법, 및 이러한 장치의 요소에 관련된다. 에어로졸 송달 장치는 다공성 모놀리식 재료로 형성된 하나 이상의 부품 또는 요소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 다공성 모놀리식 재료는 다공성 유리를 포함할 수 있다. 특히, 다공성 유리는 저장조와 액체 운송 요소의 하나 또는 양자로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 추가 실시예에서, 다공성 모놀리식 재료는 다공성 세라믹을 포함할 수 있다. 특히, 다공성 세라믹은 저장조와 액체 운송 요소의 하나 또는 양자로서 사용될 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 본 개시는 따라서 외부 하우징; 액체를 수용하는 저장조; 액체를 증발시키도록 구성된 히터; 및 상기 히터에 액체를 제공하도록 구성된 액체 운송 요소를 포함하는 에어로졸 송달 장치를 제공할 수 있다. 특히, 액체 운송 요소와 저장조의 하나 또는 양자는 다공성 유리와 다공성 세라믹의 하나 또는 양자일 수 있는 다공성 모놀리스로 형성된다. 하나 이상의 실시예에서, 에어로졸 송달 장치는, 비제한적이고 임의의 숫자 및/또는 순서로 조합될 수 있는 하기 설명과 관련하여 정의될 수 있다.
상기 히터는 액체 운송 요소 상에 인쇄되거나 액체 운송 요소에 어닐링될 수 있다.
상기 히터는 액체 운송 요소의 외부와 가열 관계에 있을 수 있다.
상기 히터는 액체 운송 요소와 방사 가열 관계에 있을 수 있다.
상기 액체 운송 요소의 적어도 일부는 실질적으로 편평할 수 있으며, 상기 히터는 액체 운송 요소의 실질적으로 편평한 부분 상에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
상기 액체 운송 요소와 상기 저장조는 둘 다 다공성 유리로 형성될 수 있다.
상기 액체 운송 요소와 상기 저장조는 둘 다 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다.
상기 액체 운송 요소와 상기 저장조 중 하나는 다공성 유리로 형성될 수 있으며 상기 액체 운송 요소와 상기 저장조 중 다른 하나는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다.
상기 저장조와 상기 액체 운송 요소는 일체형 요소일 수 있다.
상기 저장조는 제 1 다공성을 가질 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 제 1 다공성과 다른 제 2 다공성을 가질 수 있다.
상기 다공성 유리는 하나 이상의 에칭을 포함할 수 있다.
상기 다공성 세라믹은 하나 이상의 에칭을 포함할 수 있다.
상기 액체 운송 요소는 다공성 유리로 형성될 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 실질적으로 원통형일 수 있다.
상기 액체 운송 요소는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 실질적으로 원통형일 수 있다.
상기 히터는 액체 운송 요소의 적어도 일부 주위에 래핑되는 와이어일 수 있다.
상기 저장조는 다공성 유리로 형성될 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 섬유질 심지(wick)일 수 있다.
상기 저장조는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 섬유질 심지일 수 있다.
상기 저장조는 섬유질 재료로 형성될 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 다공성 유리일 수 있다.
상기 저장조는 섬유질 재료로 형성될 수 있으며, 상기 액체 운송 요소는 다공성 세라믹일 수 있다.
상기 저장조는 실질적으로 벽을 갖는 원통형일 수 있다.
상기 섬유질 심지의 하나 이상의 부분은 저장조 벽과 유체 연결될 수 있다.
상기 저장조 벽은 하나 이상의 홈을 구비할 수 있다.
상기 홈은 저장조 벽의 나머지 부분의 다공성과 다른 다공성을 가질 수 있다.
상기 저장조는 실질적으로 중공 원통형일 수 있다.
상기 액체 운송 요소는 코어와 셸을 포함할 수 있다.
상기 셸은 다공성 유리로 형성될 수 있다.
상기 셸은 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다.
상기 코어는 섬유질 재료로 형성될 수 있다.
상기 다공성 유리 또는 상기 다공성 세라믹 셸은 양 단부를 가질 수 있으며, 상기 액체 운송 요소의 코어는 다공성 유리 또는 다공성 세라믹 셸의 양 단부를 지나서 연장될 수 있다.
상기 히터는 와이어일 수 있으며 다공성 유리 또는 다공성 세라믹 셸의 적어도 일부 주위에 래핑될 수 있다.
상기 외부 하우징은 공기 입구를 포함할 수 있으며 에어로졸 포트를 갖는 마우스단부(mouthend)를 포함할 수 있다.
상기 장치는 전원, 압력 센서 및 마이크로컨트롤러 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전원, 압력 센서 및 마이크로컨트롤러 중 하나 이상은 외부 하우징과 연결될 수 있는 별도의 제어 하우징 내에 배치될 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 본 개시는 에어로졸 송달 장치에 사용하기에 특히 적합할 수 있는 분무기에 관련될 수 있다. 예시적 실시예에서, 상기 분무기는 액체 에어로졸 전구체 조성물을 운송하도록 구성된 실질적으로 편평한 다공성 모놀리스 증기 기판 및 상기 실질적으로 편평한 다공성 모놀리스 증기 기판과 가열 관계에 있는 히터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 상기 분무기는 비제한적이고 임의의 숫자 및/또는 순서로 조합될 수 있는 하기 설명과 관련하여 정의될 수 있다.
상기 다공성 모놀리스 증기 기판은 다공성 유리일 수 있다.
상기 다공성 모놀리스 증기 기판은 다공성 세라믹일 수 있다.
상기 분무기는 실질적으로 편평한 다공성 유리 증기 기판에 연결되는 다공성 유리 저장조를 포함할 수 있다.
상기 실질적으로 편평한 다공성 유리 증기 기판은 제 1 다공성을 가질 수 있으며, 상기 다공성 유리 저장조는 제 1 다공성과 다른 제 2 다공성을 가질 수 있다.
상기 실질적으로 편평한 다공성 유리 증기 기판과 상기 다공성 유리 저장조의 하나 또는 양자는 하나 이상의 에칭을 구비할 수 있다.
상기 분무기는 실질적으로 편평한 다공성 세라믹 증기 기판에 연결되는 다공성 세라믹 저장조를 포함할 수 있다.
상기 분무기는 실질적으로 편평한 다공성 세라믹 증기 기판에 연결되는 다공성 유리 저장조를 포함할 수 있다.
상기 분무기는 실질적으로 편평한 다공성 유리 증기 기판에 연결되는 다공성 세라믹 저장조를 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 본 개시는 에어로졸 송달 장치에 사용하기에 특히 적합할 수 있는 유체 운송 요소에 관련될 수 있다. 예시적 실시예에서, 상기 액체 운송 요소는 길이를 갖고 심지이동(wicking) 재료로 형성되는 세장형 코어 및 상기 세장형 코어를 그 길이의 적어도 일부를 따라서 둘러싸는 셸을 포함할 수 있으며, 상기 셸은 다공성 유리 또는 다공성 세라믹일 수 있는 다공성 모놀리스로 형성된다. 특히, 상기 심지이동 재료는 섬유질 재료일 수 있다.
본 발명은 제한없이 하기 예시적 실시예를 포함한다.
실시예 1: 에어로졸 송달 장치이며,
외부 하우징; 액체를 수용하는 저장조; 액체를 증발시키도록 구성된 히터; 및 상기 히터에 액체를 제공하도록 구성된 액체 운송 요소를 포함하고; 상기 액체 운송 요소와 상기 저장조의 하나 또는 양자는 다공성 유리로 형성된다.
실시예 2: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 히터는 액체 운송 요소 상에 인쇄되거나 액체 운송 요소에 어닐링된다.
실시예 3: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 히터는 액체 운송 요소와 방사 가열 관계에 있다.
실시예 4: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 액체 운송 요소의 적어도 일부는 실질적으로 편평하며, 상기 히터는 액체 운송 요소의 실질적으로 편평한 부분 상에 적어도 부분적으로 배치된다.
실시예 5: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 액체 운송 요소와 상기 저장조는 둘 다 다공성 유리로 형성된다.
실시예 6: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 액체 운송 요소와 상기 저장조는 일체형 요소이다.
실시예 7: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 저장조는 제 1 다공성을 가지며, 상기 액체 운송 요소는 제 1 다공성과 다른 제 2 다공성을 갖는다.
실시예 8: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 다공성 유리는 하나 이상의 에칭을 포함한다.
실시예 9: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 액체 운송 요소는 다공성 유리로 형성되며, 상기 액체 운송 요소는 실질적으로 원통형이다.
실시예 10: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 히터는 액체 운송 요소의 적어도 일부 주위에 래핑되는 와이어이다.
실시예 11: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 저장조는 다공성 유리로 형성되며, 상기 액체 운송 요소는 섬유질 심지이다.
실시예 12: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 저장조는 실질적으로 벽을 갖는 원통형이다.
실시예 13: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 섬유질 심지의 하나 이상의 부분은 저장조 벽과 유체 연결된다.
실시예 14: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 저장조 벽은 하나 이상의 홈을 구비한다.
실시예 15: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 하나 이상의 홈은 저장조 벽의 나머지 부분의 다공성과 다른 다공성을 갖는다.
실시예 16: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 저장조는 실질적으로 중공 원통형이다.
실시예 17: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 액체 운송 요소는 코어와 셸을 포함한다.
실시예 18: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 셸은 다공성 유리로 형성된다.
실시예 19: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 코어는 섬유질 재료로 형성된다.
실시예 20: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 다공성 유리 셸은 양 단부를 가지며, 상기 액체 운송 요소의 코어는 다공성 유리 셸의 양 단부를 지나서 연장된다.
실시예 21: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 히터는 와이어이며 다공성 유리 셸의 적어도 일부 주위에 래핑된다.
실시예 22: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 외부 하우징은 공기 입구를 포함하며 에어로졸 포트를 갖는 마우스단부를 포함한다.
실시예 23: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 장치는 전원, 압력 센서 및 마이크로컨트롤러 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
실시예 24: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 에어로졸 송달 장치에 있어서, 상기 전원, 압력 센서 및 마이크로컨트롤러 중 하나 이상은 외부 하우징과 연결될 수 있는 별도의 제어 하우징 내에 배치된다.
실시예 25: 분무기이며,
다공성 모놀리스로 형성되고 액체 에어로졸 전구체 조성물을 운송하도록 구성된 실질적으로 증기 기판; 및 상기 증기 기판과 가열 관계에 있는 히터를 포함한다.
실시예 26: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 분무기는 저장조를 추가로 포함한다.
실시예 27: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조는 다공성 모놀리스로 형성된다.
실시예 28: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조는 증기 기판에 연결된다.
실시예 29: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조와 상기 증기 기판은 일체형 요소이다.
실시예 30: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판은 제 1 다공성을 가지며, 상기 저장조는 제 1 다공성과 다른 제 2 다공성을 갖는다.
실시예 31: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판과 상기 저장조의 하나 또는 양자는 하나 이상의 에칭을 구비한다.
실시예 32: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판과 상기 저장조의 하나 또는 양자는 다공성 유리이거나; 상기 증기 기판과 상기 저장조의 하나 또는 양자가 다공성 세라믹이거나; 상기 증기 기판과 상기 저장조 중 하나는 다공성 유리이고, 상기 증기 기판과 상기 저장조 중 다른 하나는 다공성 세라믹이다.
실시예 33: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조는 다공성 유리로 형성되며 상기 증기 기판은 섬유질 심지이다.
실시예 34: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조는 상기 저장조는 실질적으로 벽을 갖는 원통형이다.
실시예 35: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 섬유질 심지의 하나 이상의 부분은 저장조 벽과 유체 연결된다.
실시예 36: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조 벽은 하나 이상의 홈을 구비한다.
실시예 37: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 하나 이상의 홈은 저장조 벽의 나머지 부분의 다공성과 다른 다공성을 갖는다.
실시예 38: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 저장조는 실질적으로 중공 원통형이다.
실시예 39: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판은 실질적으로 편평하다.
실시예 40: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 히터는 증기 기판의 실질적으로 편평한 부분 상에 적어도 부분적으로 배치된다.
실시예 41: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 히터의 적어도 일부는 증기 기판의 내부에 위치한다.
실시예 42: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판은 실질적으로 중공 튜브의 형태이거나 상기 증기 기판은 그 안에 형성되는 채널을 구비한다.
실시예 43: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 히터는 증기 기판 상에 인쇄되거나 증기 기판에 어닐링된다.
실시예 44: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 히터는 증기 기판과 방사 가열 관계에 있다.
실시예 45: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판은 다공성 유리로 형성되며, 상기 증기 기판은 실질적으로 원통형이다.
실시예 46: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 히터는 증기 기판의 적어도 일부 주위에 래핑되는 와이어이다.
실시예 47: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 증기 기판은 코어와 셸을 포함한다.
실시예 48: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 셸은 다공성 유리로 형성된다.
실시예 49: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 코어는 섬유질 재료로 형성된다.
실시예 50: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 다공성 유리 셸은 양 단부를 가지며, 상기 액체 운송 요소의 코어는 다공성 유리 셸의 양 단부를 지나서 연장된다.
실시예 51: 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기에 있어서, 상기 히터는 와이어이며 다공성 유리 셸의 적어도 일부 주위에 래핑된다.
실시예 52: 외부 하우징 및 임의의 선행 또는 후속 실시예의 분무기를 포함하는 에어로졸 송달 장치.
실시예 53: 에어로졸 송달 장치용 액체 운송 요소이며,
상기 액체 운송 요소는, 길이를 갖고 심지이동 재료로 형성되는 세장형 코어; 및 상기 세장형 코어를 그 길이의 적어도 일부를 따라서 둘러싸는 셸을 포함하며, 상기 셸은 다공성 모놀리스로 형성된다.
실시예 54: 임의의 선행 실시예의 액체 운송 요소에 있어서, 상기 심지이동 재료는 섬유질 재료이다.
본 개시의 상기 및 기타 특징, 양태 및 장점은 간략히 후술되는 첨부 도면과 함께 하기 상세한 설명을 숙독함으로서 명백해질 것이다. 본 발명은 전술한 실시예의 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상 개수의 임의의 조합뿐 아니라 본 개시에 제시된 임의의 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상 개수의 특징부 또는 요소의 조합을, 이러한 특징부 또는 요소가 본 명세서의 특정 예시적 실시예 설명에서 명확히 조합되는지에 관계없이 포함한다. 본 개시는 총체적으로 해석되도록 의도되며 따라서 본 발명의 임의의 개별 특징부 또는 요소는 달리 명시하지 않는 한 그 다양한 양태 및 실시예 중 임의의 것에서 조합 가능한 것으로 간주되어야 한다.
이상에서 본 개시를 총괄적인 용어로 설명했지만, 이제 첨부 도면을 참조할 것이며, 이들 도면은 반드시 실척으로 도시되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어로졸 송달 장치에 사용될 수 있는 다양한 요소를 구비하는 카트리지 및 제어 보디를 포함하는 에어로졸 송달 장치의 부분 절취도이다.
도 2는 그 하나 또는 양자가 다공성 유리 및/또는 다공성 세라믹을 구비하는 다공성 모놀리스로 형성되는 저장조 및 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 분무기의 사시도이다.
도 3은 그 하나 또는 양자가 다공성 유리 및/또는 다공성 세라믹을 구비하는 다공성 모놀리스로 형성되는 저장조 및 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 분무기의 부분 단면도이다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 사용될 수 있는 히터의 사시도이다.
도 5는 저장조 및 다공성 모놀리스 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 카트리지의 부분 단면도이며, 히터 와이어는 액체 운송 요소의 외부와 가열 관계에 있다.
도 6은 다공성 모놀리스로 형성된 셸 및 선택적으로 다공성 모놀리스 또는 다른 심지이동 재료로 형성되는 코어를 갖는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 코어/셸 액체 운송 요소의 도시도이다.
도 7a는 다공성 모놀리스로 실질적으로 벽을 갖는 원통 형상으로 형성되는 저장조를 구비하고 그와 조합되는 액체 운송 요소를 갖는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 분무기의 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 분무기의 저면도이다.
도 8은 저장조 및 다공성 모놀리스 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 카트리지의 부분 단면도이며, 히터 와이어는 액체 운송 요소의 내부와 가열 관계에 있다.
도 9a는 히터가 내장된 액체 운송 요소의 단면도이다.
도 9b는 실질적으로 중공 튜브 형태의 액체 운송 요소의 단면도이며, 중공 튜브의 공동 내에 히터가 존재한다.
도 9c는 실질적으로 채널 형태인 공동 내에 존재하는 히터를 갖는 액체 운송 요소의 단면도이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어로졸 송달 장치에 사용될 수 있는 다양한 요소를 구비하는 카트리지 및 제어 보디를 포함하는 에어로졸 송달 장치의 부분 절취도이다.
도 2는 그 하나 또는 양자가 다공성 유리 및/또는 다공성 세라믹을 구비하는 다공성 모놀리스로 형성되는 저장조 및 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 분무기의 사시도이다.
도 3은 그 하나 또는 양자가 다공성 유리 및/또는 다공성 세라믹을 구비하는 다공성 모놀리스로 형성되는 저장조 및 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 분무기의 부분 단면도이다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 사용될 수 있는 히터의 사시도이다.
도 5는 저장조 및 다공성 모놀리스 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 카트리지의 부분 단면도이며, 히터 와이어는 액체 운송 요소의 외부와 가열 관계에 있다.
도 6은 다공성 모놀리스로 형성된 셸 및 선택적으로 다공성 모놀리스 또는 다른 심지이동 재료로 형성되는 코어를 갖는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 코어/셸 액체 운송 요소의 도시도이다.
도 7a는 다공성 모놀리스로 실질적으로 벽을 갖는 원통 형상으로 형성되는 저장조를 구비하고 그와 조합되는 액체 운송 요소를 갖는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 분무기의 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 분무기의 저면도이다.
도 8은 저장조 및 다공성 모놀리스 액체 운송 요소를 구비하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 카트리지의 부분 단면도이며, 히터 와이어는 액체 운송 요소의 내부와 가열 관계에 있다.
도 9a는 히터가 내장된 액체 운송 요소의 단면도이다.
도 9b는 실질적으로 중공 튜브 형태의 액체 운송 요소의 단면도이며, 중공 튜브의 공동 내에 히터가 존재한다.
도 9c는 실질적으로 채널 형태인 공동 내에 존재하는 히터를 갖는 액체 운송 요소의 단면도이다.
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 정관사는 달리 명시되지 않는 한 복수의 변형을 포함한다.
후술하듯이, 본 개시의 실시예는 에어로졸 송달 시스템에 관련된다. 본 개시에 따른 에어로졸 송달 시스템은 재료를 (바람직하게는 재료의 상당한 정도의 연소 없이 및/또는 재료의 상당한 화학적 변화 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 담배의 연소 또는 열분해의 부산물로 인한 연기의 생성을 초래하지 않지만, 오히려 이들 바람직한 시스템의 사용은 그 안에 혼입된 특정 성분의 휘발 또는 증발에 기인하는 증기/에어로졸의 생성을 초래한다. 바람직한 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, 호흡 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 생성 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. 그러나 본 명세서에 기재된 장치는 실질적으로 전통적인 담배로서 형상화 및 치수형성되는 장치로 제한되지 않는다. 오히려, 본 장치는 임의의 형상을 가질 수 있으며 전통적인 담배보다 상당히 클 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송달 장치는 또한 증기-생성 물품 또는 약물 송달 물품인 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 이러한 물품 또는 장치는 하나 이상의 물질(예를 들면, 향미료 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. 예시적 실시예에서, 궐련 또는 여송연의 형상과 유사한 세장형 보디는 단일의 일체 하우징으로 형성될 수 있거나, 또는 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 실시예에서, 에어로졸 송달 장치의 부품 전체가 하나의 하우징 내에 수용된다. 대안적으로, 에어로졸 송달 장치는 결합되고 분리 가능한 두 개 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 송달 장치는 하나 이상의 부품(예를 들면, 충전식 배터리 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 부착되고 에어로졸 형성 부품(예를 들어, 향미료 및 에어로졸 형성제와 같은 하나 이상의 에어로졸 전구체 성분, 하나 이상의 히터, 및/또는 하나 이상의 심지)을 수용하는 외부 보디 또는 셸을 가질 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송달 장치는 실질적으로 튜브형 형상은 아니지만 실질적으로 더 큰 치수로 형성될 수 있는, 즉 사용자의 손바닥 안에 쥐어지도록 실질적으로 "손바닥-크기인" 외부 하우징 또는 셸로 형성될 수 있다. 하우징 또는 셸은 마우스피스를 구비하도록 구성될 수 있거나 및/또는 액체 에어로졸 형성제와 같은 소비성 요소를 구비할 수 있고 증발기 또는 분무기를 구비할 수 있는 별도 셸(예를 들어, 카트리지)을 수용하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 에어로졸 송달 장치는 전원(즉, 전기 전원), 하나 이상의 제어 부품(예를 들면, 전원으로부터 에어로졸 송달 장치의 다른 부품, 예를 들어 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서로의 전류 유동을 제어하는 등에 의해 발열을 위한 전력을 조작, 제어, 규제 및 중지하기 위한 수단), 히터 또는 발열 부품(예를 들면, 단독으로 또는 하나 이상의 추가 요소와 조합하여 "분무기"로 통칭될 수 있는 전기 저항 가열 요소 또는 기타 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 마우스피스 또는 입 영역(예를 들어, 빨아들이면 발생된 에어로졸이 물품으로부터 인출될 수 있도록 물품을 통해서 형성되는 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 설명을 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 이해될 수 있다.
본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치에 사용될 수 있는 부품들을 도시하는 에어로졸 송달 장치(100)의 하나의 예시적 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 절취도에 나타나 있듯이, 에어로졸 송달 장치(100)는 기능적 관계로 영구적으로 또는 착탈 가능하게 정렬될 수 있는 제어 보디(102) 및 카트리지(104)를 포함할 수 있다. 제어 보디(102)와 카트리지(104)의 결합은 압입 결합(도시되어 있듯이), 나사 결합, 억지 끼워맞춤, 마그네틱 결합 등일 수 있다. 특히, 본 명세서에 추가로 기재되어 있는 것과 같은 연결 부품이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 보디는 카트리지 상의 커넥터와 결합하도록 구성되는 커플러를 구비할 수 있다.
특정 실시예에서, 제어 보디(102)와 카트리지(104)의 하나 또는 양자는 일회용인 것으로 또는 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 보디는 교체형 배터리 또는 충전식 배터리를 가질 수 있으며, 따라서 통상의 전기 콘센트에 대한 연결, 차량 충전기(즉, 시가 잭)에 대한 연결, 및 예를 들어 USB 케이블을 통한 컴퓨터에 대한 연결을 포함하는 재충전 기술의 임의의 형태와 조합될 수 있다. 예를 들어, 일 단부에 USB 커넥터를 구비하고 대향 단부에 제어 보디 커넥터를 구비하는 어댑터가 Novak 등의 미국 특허 공개 제2014/0261495호에 개시되어 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로 원용된다. 추가로, 일부 실시예에서 카트리지는, 그 전체가 본 명세서에 참조로 원용되는 Chang 등의 미국 특허 제8,910,639호에 개시되어 있는 일회용 카트리지를 포함할 수 있다.
도 1에 도시되어 있듯이, 제어 보디(102)는 제어 부품(106)[예를 들어 인쇄 회로판(PCB), 집적 회로, 메모리 부품, 마이크로컨트롤러 등], 유량 센서(108), 배터리(110) 및 LED(112)를 구비할 수 있는 제어 보디 셸(101)로 형성될 수 있으며, 이러한 부품들은 가변적으로 정렬될 수 있다. LED에 추가적으로 또는 그 대안으로서, 추가 인디케이터(예를 들어, 촉각 피드백 부품, 청각 피드백 부품 등)가 구비될 수 있다. 발광 다이오드(LED) 부품과 같은 시각적 단서 또는 인디케이터를 산출하는 부품의 추가 대표적 형태와, 그 구성 및 사용이 Sprinkel 등의 미국 특허 제5,154,192호; Newton의 미국 특허 제8,499,766호와 Scatterday의 미국 특허 제8,539,959호; 및 Sears 등의 2014년 2월 5일자 미국 특허 출원 제14/173,266호에 기재되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조로 원용된다.
카트리지(104)는 저장조 하우징에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 히터(134)로 심지이동시키거나 운송하도록 구성된 액체 운송 요소(136)와 유체 연통하는 저장조(144)를 포위하는 카트리지 셸(103)로 형성될 수 있다. 전류가 인가될 때 열을 생성하도록 구성된 재료의 다양한 실시예가 저항성 가열 요소(134)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 와이어 코일을 형성할 수 있는 예시적 재료는 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 몰리브덴 이규화물(MoSi2), 몰리브덴 규화물(MoSi), 알루미늄이 도핑된 몰리브덴 이규화물(Mo(Si,Al)2), 티타늄, 백금, 은, 팔라듐, 흑연과 흑연계 재료[예를 들어, 탄소계 발포체 및 얀(yarn)] 및 세라믹(예를 들면, 포지티브 또는 네거티브 온도 계수 세라믹)을 포함한다. 본 명세서에서 추가로 설명하듯이, 히터는 레이저 다이오드를 구비하는, 전자기 방사선을 제공하도록 구성된 다양한 재료를 포함할 수 있다.
형성된 에어로졸이 카트리지(104)로부터 방출될 수 있게 하기 위해 카트리지 셸(103)에는(예를 들어, 마우스단부에) 개구(128)가 존재할 수 있다. 이러한 부품은 카트리지에 존재할 수 있는 부품을 대표하는 것이며, 본 개시에 의해 망라되는 카트리지 부품의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
카트리지(104)는 또한 집적 회로, 메모리 부품, 센서 등을 구비할 수 있는 하나 이상의 전자 부품(150)을 구비할 수 있다. 전자 부품(150)은 유선 또는 무선 수단에 의해 제어 부품(106) 및/또는 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 전자 부품(150)은 카트리지(104) 또는 그 베이스(140) 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
제어 부품(106)과 유량 센서(108)가 개별적으로 도시되어 있지만, 제어 부품(106)과 유량 센서는 공기 유량 센서가 직접 부착된 전자 회로 기판으로서 조합될 수도 있음을 알아야 한다. 또한, 전자 회로 기판이 제어 보디의 중심축에 대해 길이방향으로 평행할 수 있다는 점에서 전자 회로 기판은 도 1의 도시에 대해 수평적으로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 유량 센서는 그 고유한 회로 기판을 포함하거나, 이 센서가 부착될 수 있는 다른 베이스 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 가요성 회로 기판이 사용될 수 있다. 가요성 회로 기판은 실질적으로 튜브형 형상을 포함하여 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
제어 보디(102)와 카트리지(104)는 그 사이의 유체 결합을 촉진하도록 구성된 부품을 구비할 수 있다. 도 1에 도시되어 있듯이, 제어 보디(102)는 그 안에 공동(125)을 갖는 커플러(124)를 구비할 수 있다. 카트리지(104)는 커플러(124)와 결합하도록 구성된 베이스(140)를 구비할 수 있으며, 공동(125) 내에 끼워지도록 구성된 돌출부(141)를 구비할 수 있다. 이러한 결합은 제어 보디(102)와 카트리지(104) 사이의 안정적인 결합을 촉진할 수 있을 뿐 아니라, 제어 보디 내의 배터리(110) 및 제어 부품(106)과 카트리지 내의 히터(134) 사이의 전기적 연결을 수립할 수 있다. 또한, 제어 보디 셸(101)은 셸 내의 노치일 수 있는 공기 흡입구(118)를 구비할 수 있으며, 여기에서 커플러(124)에 연결되고, 이는 주위 공기가 커플러 주위로 및 셸 내로 이동할 수 있게 하며 셸에서 공기는 이후 커플러의 공동(125)을 통과하고 돌출부(141)를 통해서 카트리지 내로 이동한다.
본 개시에 따른 유용한 커플러 및 베이스는 그 전체가 본 명세서에 참조로 원용되는 Novak 등의 미국 특허 공개 제2014/0261495호에 기재되어 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 커플러는 베이스(140)의 내주(142)와 교합하도록 구성된 외주(126)를 가질 수 있다. 일 실시예에서 베이스의 내주는 커플러의 외주의 반경과 거의 같거나 그보다 약간 더 큰 반경을 가질 수 있다. 또한, 커플러(124)는 베이스의 내주에 형성된 하나 이상의 리세스(178)와 결합하도록 구성된 하나 이상의 돌출부(129)를 외주(126)에 가질 수 있다. 그러나, 베이스를 커플러에 결합시키기 위해 다양한 다른 실시예의 구조, 형상 및 부품이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서 카트리지(104)의 베이스(140)와 제어 보디(102)의 커플러(124) 사이의 연결은 실질적으로 영구적일 수 있는 반면에, 다른 실시예에서 그 사이의 연결은 예를 들어 제어 보디가 일회용이거나 및/또는 리필될 수 있는 하나 이상의 추가 카트리지와 함께 재사용될 수 있도록 분리될 수 있다.
에어로졸 송달 장치(10)는 일부 실시예에서 실질적으로 봉(rod)-형상이거나 실질적으로 튜브 형상이거나 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 다른 실시예에서는, 예를 들어 장방형 또는 삼각형 단면, 다면체 형상 등과 같은 추가 형상 및 치수가 망라된다.
도 1에 도시된 저장조(144)는 액체를 흡수 및/또는 흡착하도록 구성된 용기 또는 매스와 같은, 액체를 보유하도록 구성된 임의의 설계, 예를 들어 현재 설명되는 섬유질 저장조 또는 다공성 모놀리스를 취할 수 있다. 도 1에 도시하듯이, 저장조(144)는 카트리지 셸(103)의 내부를 둘러싸는 튜브 형상으로 실질적으로 형성되는 하나 이상의 부직 섬유 층을 포함할 수 있다. 저장조(144) 내에는 에어로졸 전구체 조성물이 보유될 수 있다. 예를 들어 액체 성분이 저장조(144)에 의해 흡착적으로 보유될 수 있다. 저장조(144)는 액체 운송 요소(136)와 유체 연결될 수 있다. 액체 운송 요소(136)는 저장조(144)에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 모세관 작용을 통해서 본 실시예에서 금속 와이어 코일의 형태인 가열 요소(134)에 운송할 수 있다. 따라서, 가열 요소(134)는 액체 운송 요소(136)와 가열 관계에 있다.
사용 시에, 사용자가 물품(100)을 빨아들이면, 공기유동이 센서(108)에 의해 검출되고, 가열 요소(134)가 활성화되며, 에어로졸 전구체 조성물용 성분이 가열 요소(134)에 의해 증발된다. 물품(100)의 마우스단부의 빨아들임은 주위 공기가 공기 흡입구(118)에 진입하게 하며 커플러(124) 내의 공동(125) 및 베이스(140)의 돌출부(141) 내의 중심 개구를 통해서 이동하게 한다. 카트리지(104)에서, 흡입된 공기는 형성된 증기와 조합되어 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 가열 요소(134)로부터 물품(100)의 마우스단부 내의 마우스 개구(128) 밖으로 끌려가거나, 흡인되거나 빨려간다.
입력 요소가 에어로졸 송달 장치에 구비될 수 있다. 입력부는 사용자가 장치의 기능을 제어할 수 있도록 및/또는 사용자에게 정보를 출력하기 위해 구비될 수 있다. 임의의 부품 또는 여러 부품의 조합은 장치의 기능을 제어하기 위한 입력부로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 원용되는 Worm 등의 2014년 2월 28일자 미국 특허 출원 제14/193,961호에 기재되어 있듯이 하나 이상의 푸시버튼이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 참조로 원용되는 Sears 등의 2015년 3월 10일자 미국 특허 출원 제14/643,626호에 기재되어 있듯이 터치스크린이 사용될 수 있다. 추가 예로서, 에어로졸 송달 장치의 특정 운동에 기초하여 제스처를 인식하도록 구성된 부품이 입력부로서 사용될 수 있다. 본 명세서에 참조로 원용되는 Henry 등의 2014년 12월 9일자 미국 특허 출원 제14/565,137호를 참조하기 바란다.
일부 실시예에서, 입력부는 스마트폰이나 태블릿과 같은 컴퓨터 또는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 특히, 에어로졸 송달 장치는 USB 코드 또는 유사 프로토콜을 사용하는 등에 의해 컴퓨터 또는 다른 장치에 유선 연결될 수 있다. 에어로졸 송달 장치는 또한 무선 통신을 거쳐서 입력부로서 작용하는 컴퓨터 또는 다른 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, 그 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 Ampolini 등의 2014년 7월 10일자 미국 특허 출원 제14/327,776호에 기재되어 있는, 판독 요구를 거쳐서 장치를 제어하기 위한 시스템 및 방법을 참조하기 바란다. 이러한 실시예에서, APP 또는 기타 컴퓨터 프로그램은 에어로졸 송달 징치에 제어 지령을 입력하기 위해 컴퓨터 또는 기타 컴퓨팅 장치와 함께 사용될 수 있으며, 이러한 제어 지령은 예를 들어, 니코틴 함량 및/또는 포함될 추가 향미료의 함량을 선택함으로써 특정 조성물의 에어로졸을 형성하는 능력을 포함한다.
본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치의 다양한 부품은 배경기술에 기재되어 있고 시중에서 구입할 수 있는 부품들로부터 선택될 수 있다. 본 개시에 따라 사용될 수 있는 배터리의 예는 그 전체가 본 명세서에 참조로 원용되는 Peckerar 등의 미국 특허 공개 제2010/0028766호에 기재되어 있다.
에어로졸 송달 장치는 에어로졸 발생이 요구될 때(예를 들어, 사용 중에 흡입될 때) 발열 요소로의 전력 공급을 제어하기 위한 센서 또는 검출기를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 사용 중에 에어로졸 송달 장치가 흡입되지 않을 때는 발열 요소로의 전력 공급을 턴오프하고 흡입 중에는 발열 요소에 의한 발열을 작동 또는 촉발하기 위해 전력 공급을 턴온하기 위한 방식 또는 방법이 제공된다. 감지 또는 검출 기구, 그 구조 및 구성, 그 부품, 및 그 전반적인 작동 방법의 추가적인 대표적 형태가 Sprinkel 2세의 미국 특허 제5,261,424호; McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호; 및 Flick의 PCT WO 2010/003480호에 기재되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조로 원용된다.
에어로졸 송달 장치는 흡입 중에 발열 요소로의 전력 양을 제어하기 위한 제어 기구를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 전자 부품, 그 구조 및 구성, 그 특징부, 및 그 전반적인 작동 방법의 대표적인 형태가 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호; Brooks 등의 제4,947,874호; McCafferty 등의 제5,372,148호; Fleischhauer 등의 제6,040,560호; Nguyen 등의 제7,040,314호; Pan의 제8,205,622호; Fernando 등의 미국 특허 공개 제2009/0230117호; Collet 등의 미국 특허 공개 제2014/0060554호; Ampolini 등의 미국 특허 공개 제2014/0270727호; 및 Henry 등의 2014년 3월 13일자 미국 특허 출원 제14/209,191호에 기재되어 있으며, 이들은 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 공개 제2014/0261487호; Davis 등의 미국 특허 공개 제2014/0059780호; 및 Bless 등의 2014년 2월 3일자 미국 특허 출원 제14/170,838호에 기재되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조로 원용된다. 또한, 다양한 심지이동 재료, 및 특정 형태의 전자 담배 내에서의 이들 심지이동 재료의 구성과 작동이, 본 명세서에 참조로 원용되는 Sears 등의 미국 특허 제8,910,640호에 제시되어 있다.
전자 담배로 특징지어지는 에어로졸 송달 시스템에서, 에어로졸 전구체 조성물은 담배 또는 담배에서 유래하는 성분을 포함하는 것이 가장 바람직하다. 일 양태에서, 담배는 미세하게 분쇄된, 밀링된 또는 분말형 담배 라미나와 같은 담배의 부분 또는 피스로서 제공될 수 있다. 다른 양태에서, 담배는 담배의 수용성 성분의 다수를 포함하는 분사 건조된 추출물과 같은 추출물의 형태로 제공될 수 있다. 대안적으로, 담배 추출물은 비교적 높은 니코틴 함량 추출물의 형태를 가질 수 있으며, 이 추출물은 또한 담배에서 유래하는 다른 추출된 성분을 소량 포함한다. 다른 양태에서, 담배에서 유래하는 특정 향미제와 같은, 담배에서 유래한 성분은 비교적 순수한 형태로 제공될 수 있다. 일 양태에서, 담배에서 유래하고 고순도 형태 또는 본질적으로 순수한 형태로 사용될 수 있는 성분은 니코틴(예를 들어, 약제 등급 니코틴)이다.
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 및 Zheng 등의 미국 특허 공개 제2013/0008457호; Chong 등의 제2013/0213417호; Collett 등의 제2014/0060554호; Lipowicz 등의 제2015/0020823호; 및 Koller의 제2015/0020830호; 뿐만 아니라 Bowen 등의 WO 2014/182736호에 제시되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로 원용된다. 사용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체로는 R. J. Reynolds Vapor Company에 의한 VUSE® 제품, Lorillard Technologies에 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.
에어로졸 송달 시스템 내에 통합되는 에어로졸 전구체의 양은 에어로졸 발생 피스가 수용 가능한 감각 특성 및 바람직한 성능 특성을 제공하도록 설정된다. 예를 들어, 많은 점에서 담배 연기의 모양과 유사한 가시적 주류 에어로졸의 발생을 제공하기 위해 충분한 양의 에어로졸 형성 재료(예를 들어, 글리세린 및/또는 프로필렌 글리콜)가 사용되는 것이 매우 바람직하다. 에어로졸 발생 시스템 내의 에어로졸 전구체의 양은 에어로졸 발생 피스당 요구되는 퍼프 횟수와 같은 인자에 종속될 수 있다. 통상적으로, 에어로졸 송달 시스템 내에, 특히 에어로졸 발생 피스 내에 통합되는 에어로졸 전구체의 양은 약 2 g 미만, 일반적으로 약 1.5 g 미만, 종종 약 1 g 미만, 흔히 약 0.5 g 미만이다.
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, Fernando 등의 미국 특허 공개 제2010/0163063호, Tucker 등의 미국 특허 공개 제2013/0192623호, Leven 등의 미국 특허 공개 제2013/0298905호, Kim 등의 미국 특허 공개 제2013/0180553호, Sebastian 등의 미국 특허 공개 제2014/0000638호, Novak 등의 미국 특허 공개 제2014/0261495호, 및 DePiano 등의 미국 특허 공개 제2014/0261408호에 기재되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조로 원용된다.
물품의 사용에 대한 이상의 설명은, 본 명세서에 제공된 추가 개시를 감안할 때 통상의 기술자에게 자명할 수 있는 사소한 수정을 통해서, 본 명세서에 기재된 다양한 실시예에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 사용 설명은 물품의 사용을 제한하도록 의도된 것이 아니며, 본 개시의 내용의 모든 필요한 요건을 준수하기 위해 제공된다. 도 1에 도시되거나 앞서 설명된 물품에 도시된 요소들 중 임의의 것이 본 개시에 따른 에어로졸 송달 장치에 구비될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 본 개시는 에어로졸 송달 장치의 하나 이상의 부품에서의 다공성 모놀리스 재료 사용에 관련될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "다공성 모놀리스 재료" 또는 "다공성 모놀리스"는 일부 실시예에서 조인트나 시임 없이 형성, 조성 또는 생성되고 실질적으로 균일하지만 반드시 강성이지 않은 전체를 포함하는 단일 피스일 수 있는 실질적으로 단일 유닛을 포함하는 것을 의미하도록 의도된다. 일부 실시예에서, 본 개시에 따른 모놀리스는 차별화되지 않을 수 있는 바, 즉 단일 재료로 형성될 수 있거나, 또는 소결 집괴와 같은, 영구적으로 조합되는 복수의 유닛으로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 다공성 모놀리스의 사용은 특히 에어로졸 송달 장치의 부품에서의 다공성 유리 사용에 관련될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "다공성 유리"는 3차원 상호연결된 다공성 마이크로 구조를 갖는 유리를 지칭하도록 의도된다. 이 용어는 구체적으로 유리 섬유의 다발(즉, 직조 또는 비직조)로 제조된 재료를 배제할 수 있다. 따라서, 다공성 유리는 섬유질 유리를 배제할 수 있다. 다공성 유리는 CPG(controlled pore glass)로 지칭될 수도 있으며 상표명 VYCOR®로 공지될 수 있다. 본 개시에 따른 사용하기에 적합한 다공성 유리는 예를 들어 붕규산 유리 내의 준안정성 상 분리에 이어지는 졸-겔 공정에 의한 형성된 상들 중 하나의 액체 추출(예를 들어, 산성 추출 또는 조합된 산성 및 알칼리성 추출) 또는 유리 분말의 소결과 같은 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 다공성 유리는 특히 실리카를 90 중량% 이상, 95 중량%, 96 중량% 이상 또는 98 중량% 이상 포함하는 것과 같은 고-실리카 유리일 수 있다. 본 개시에 따른 사용에 적합할 수 있는 다공성 유리 재료 및 다공성 유리 제조 방법은 Hood 등의 미국 특허 제2,106,744호, Hood 등의 미국 특허 제2,215,039호, Chapman 등의 미국 특허 제3,485,687호, Nakashima 등의 미국 특허 제4,657,875호, Kotani 등의 미국 특허 제9,003,833호, Kotani 등의 미국 특허 공개 제2013/0045853호, Zhang 등의 미국 특허 공개 제2013/0067957호, Takashima 등의 미국 특허 공개 제2013/0068725호, Himanshu의 미국 특허 공개 제2014/0075993호에 기재되어 있으며, 이들의 내용은 본 명세서에 참조로 원용된다. 용어 다공성 "유리"가 본 명세서에 사용될 수 있지만, 이것은 "유리"가 다양한 실리카계 재료를 망라할 수 있기 때문에 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
다공성 유리는 일부 실시예에서 그 평균 기공 크기와 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 유리는 약 1 nm 내지 약 1000 ㎛, 약 2 nm 내지 약 500 ㎛, 약 5 nm 내지 약 200 ㎛, 또는 약 10 nm 내지 약 100 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 본 개시에 따라 사용하기 위한 다공성 유리는 평균 기공 크기에 기초하여 구별될 수 있다. 예를 들어, 작은 기공(small pore) 다공성 유리는 1 nm 내지 500 nm의 평균 기공 크기를 가질 수 있고, 중간 기공(intermediate pore) 다공성 유리는 500 nm 내지 10 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 수 있으며, 큰 기공(large pore) 다공성 유리는 10 ㎛ 내지 1000 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 큰 기공 다공성 유리는 바람직하게 저장 요소로서 유용할 수 있으며, 작은 기공 다공성 유리 및/또는 중간 기공 다공성 유리는 바람직하게 운송 요소로서 유용할 수 있다.
다공성 유리는 또한 일부 실시예에서 그 표면적과 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 유리는 약 100 ㎡/g 내지 약 600 ㎡/g, 약 150 ㎡/g 내지 약 500 ㎡/g, 또는 약 200 ㎡/g 내지 약 450 ㎡/g와 같은, 100 ㎡/g 이상, 150 ㎡/g 이상, 200 ㎡/g 이상 또는 250 ㎡/g 이상의 표면적을 가질 수 있다.
다공성 유리는 일부 실시예에서 그 다공성(즉, 기공에 의해 둘러싸인 재료의 체적 분율)과 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 유리는 약 20 체적% 내지 약 80 체적%, 약 25 체적% 내지 약 70 체적%, 또는 약 30 체적% 내지 약 60 체적%와 같은, 20 체적% 이상, 25 체적% 이상, 또는 30 체적% 이상의 다공성을 가질 수 있다. 특정 실시예에서는, 약 5 체적% 내지 약 50 체적%, 약 10 체적% 내지 약 40 체적%, 또는 약 15 체적% 내지 약 30 체적%와 같은 낮은 다공성이 바람직할 수 있다.
다공성 유리는 또한 일부 실시예에서 그 밀도와 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 유리는 0.25 g/㎤ 내지 약 3 g/㎤, 약 0.5 g/㎤ 내지 약 2.5 g/㎤, 또는 약 0.75 g/㎤ 내지 약 2 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 다공성 모놀리스의 사용은 특히 에어로졸 송달 장치의 부품에서의 다공성 세라믹 사용에 관련될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "다공성 세라믹"은 3차원 상호연결된 다공성 미세구조를 갖는 세라믹 재료를 지칭하도록 의도된다. 본 개시에 따른 사용하기에 적합한 다공성 세라믹 재료 및 다공성 세라믹 제조 방법이 Schwartzwalder 등의 미국 특허 제3,090,094호, Frisch 등의 미국 특허 제3,833,386호, Helferich의 미국 특허 제4,814,300호, Kawakami의 미국 특허 제5,171,720호, Kunikazu 등의 미국 특허 제5,185,110호, Anderson 등의 미국 특허 제5,227,342호, Liu 등의 미국 특허 제5,645,891호, Niihara 등의 미국 특허 제5,750,449호, Fleischmann 등의 미국 특허 제6,753,282호, Otsuka 등의 미국 특허 제7,208,108호, Matsunaga 등의 미국 특허 제7,537,716호, Hotta 등의 미국 특허 제8,609,235호에 기재되어 있으며, 이들의 내용은 본 명세서에 참조로 원용된다. 용어 다공성 "세라믹"이 본 명세서에 사용될 수 있지만, 이것은 "세라믹"이 다양한 알루미나계 재료를 망라할 수 있기 때문에 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
다공성 세라믹은 마찬가지로 일부 실시예에서 그 평균 기공 크기와 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 세라믹은 약 1 nm 내지 약 1000 ㎛, 약 2 nm 내지 약 500 ㎛, 약 5 nm 내지 약 200 ㎛, 또는 약 10 nm 내지 약 100 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 본 개시에 따른 사용하기 위한 다공성 세라믹은 평균 기공 크기에 기초하여 구별될 수 있다. 예를 들어, 작은 기공 다공성 세라믹은 1 nm 내지 500 nm의 평균 기공 크기를 가질 수 있고, 중간 기공 다공성 세라믹은 500 nm 내지 10 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 수 있으며, 큰 기공 다공성 세라믹은 10 ㎛ 내지 1000 ㎛의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 큰 기공 다공성 세라믹은 바람직하게 저장 요소로서 유용할 수 있으며, 작은 기공 다공성 세라믹 및/또는 중간 기공 다공성 세라믹은 바람직하게 운송 요소로서 유용할 수 있다.
다공성 세라믹은 또한 일부 실시예에서 그 표면적과 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 세라믹은 약 100 ㎡/g 내지 약 600 ㎡/g, 약 150 ㎡/g 내지 약 500 ㎡/g, 또는 약 200 ㎡/g 내지 약 450 ㎡/g와 같은, 100 ㎡/g 이상, 150 ㎡/g 이상, 200 ㎡/g 이상 또는 250 ㎡/g 이상의 표면적을 가질 수 있다.
다공성 세라믹은 일부 실시예에서 그 다공성(즉, 기공에 의해 둘러싸인 재료의 체적 분율)과 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 세라믹은 약 20 체적% 내지 약 80 체적%, 약 25 체적% 내지 약 70 체적%, 또는 약 30 체적% 내지 약 60 체적%와 같은, 20 체적% 이상, 25 체적% 이상, 또는 30 체적% 이상의 다공성을 가질 수 있다. 특정 실시예에서는, 약 5 체적% 내지 약 50 체적%, 약 10 체적% 내지 약 40 체적%, 또는 약 15 체적% 내지 약 30 체적%와 같은 낮은 다공성이 바람직할 수 있다.
다공성 세라믹은 또한 일부 실시예에서 그 밀도와 관련하여 한정될 수 있다. 예를 들어, 다공성 세라믹은 0.25 g/㎤ 내지 약 3 g/㎤, 약 0.5 g/㎤ 내지 약 2.5 g/㎤, 또는 약 0.75 g/㎤ 내지 약 2 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있다.
본 명세서에서는 실리카계 재료(예를 들면, 다공성 유리)와 알루미나계 재료(예를 들면, 다공성 세라믹)가 별개로 논의될 수 있지만, 일부 실시예에서 다공성 모놀리스는 다양한 알루미노 실리케이트 재료를 포함할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 본 개시에 따르면 다양한 제올라이트가 사용될 수 있다.
본 개시에 따라 사용되는 다공성 모놀리스는 다양한 크기와 형상으로 제공될 수 있다. 바람직하게, 다공성 모놀리스는 실질적으로 세장형이거나, 실질적으로 평탄 또는 평면적이거나, 실질적으로 곡선형(예를 들면, "U-형상")이거나, 실질적으로 벽을 갖는 원통 형태이거나, 본 개시에 따른 사용하기에 적합한 임의의 다른 형태일 수 있다. 다공성 모놀리스는 실질적으로 정사각형 또는 실질적으로 직사각형 단면을 가질 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 본 개시에 따른 다공성 모놀리스는 심지이동 속도와 관련하여 특징지어질 수 있다. 비제한적 예로서, 심지이동 속도는 공지된 액체의 질량 취입(uptake)을 측정함으로써 계산될 수 있고, 속도(mg/s)는 마이크로밸런스 장력계 또는 유사한 계기를 사용하여 측정될 수 있다. 바람직하게, 심지이동 속도는 실질적으로 다공성 모놀리스를 구비하는 에어로졸 형성 물품에 대한 퍼프 지속시간에 걸쳐서 생성될 에어로졸의 소정 질량의 범위 내에 있다. 심지이동 속도는 예를 들어, 약 0.05 mg/s 내지 약 15 mg/s, 약 0.1 mg/s 내지 약 12 mg/s, 또는 약 0.5 mg/s 내지 약 10 mg/s의 범위에 있을 수 있다. 심지이동 속도는 심지이동될 액체에 기초하여 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 심지이동 속도는 실질적으로 순수한 물, 실질적으로 순수한 글리세롤, 실질적으로 순수한 프로필렌 글리콜, 물과 글리세롤의 혼합물, 물과 프로필렌 글리콜의 혼합물, 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 혼합물, 또는 물, 글리세롤 및 프로필렌 글리콜의 혼합물에 대해 언급될 수 있다. 심지이동 속도는 또한 다공성 모놀리스의 사용에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 액체 운송 요소로서 사용되는 다공성 모놀리스는 저장조로 사용되는 다공성 모놀리스보다 빠른 심지이동 속도를 가질 수 있다. 심지이동 속도는 기공 크기, 기공 크기 분포, 및 습윤성뿐 아니라 심지이동되는 재료의 조성 중 하나 이상의 제어에 의해 변경될 수 있다.
다공성 모놀리스와 관련한 본 개시의 예시적 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 액체 운송 요소(236)는 저장조(244)에 의해 둘러싸이고 저장조와 접촉한다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소 또는 저장조는 증기 기판인 것으로 특징지어질 수 있다. 용어 "증기 기판"은 따라서, 증발용 액체를 저장 및/또는 운송하며, 증기 기판에 의해 저장 및/또는 운송되는 액체의 적어도 일부의 증발을 위해 히터와 접촉할 수 있는 기판을 지칭한다. 예를 들어, 단일 다공성 모놀리스는 별도의 액체 운송 요소(또는 심지)의 필요 없이 증기 형성을 제공하기 위해 히터와 직접 접촉할 수 있는 저장조로서 기능할 수 있다. 이러한 경우에, 저장조는 증기 기판으로 간주될 것이다. 다른 실시예에서, 별도의 액체 운송 요소는 액체가 증발을 위해 저장조로부터 히터로 운송되도록 히터와 접촉할 수 있고 별도의 저장조와 접촉할 수 있다. 이러한 경우에, 액체 운송 요소는 증기 기판으로 간주될 것이다. 저장조가 본 명세서에서 달리 논의되는 경우에, 이러한 저장조는 증기 기판인 것으로 적절히 특징지어질 수 있다. 마찬가지로, 액체 운송 요소가 본 명세서에서 달리 논의되는 경우에, 이러한 액체 운송 요소는 증기 기판인 것으로 적절히 특징지어질 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 다공성 모놀리스는 다공성 유리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 운송 요소(236)와 저장조(244)의 어느 하나 또는 양자는 본 명세서에 기재된 다공성 유리일 수 있다. 예시적인 목적으로, 액체 운송 요소(236)와 저장조(244)의 양자는 다공성 유리로 형성되며, 바람직하게 이들은 각각 상이한 다공성 유리(즉, 제 1 다공성 유리 및 제 2 다공성 유리)로 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제 1 다공성 유리 및 제 2 다공성 유리는 각각의 다공성 유리의 저장 및/또는 운송 능력에 영향을 미칠 수 있는 하나 이상의 특징에 있어서 상이할 수 있다. 예를 들어, 이들 다공성 유리는 밀도, 다공성, 표면적, 및 평균 기공 크기 중 하나 이상에 있어서 상이할 수 있다. 액체 운송 요소(236)와 저장조(244) 사이의 차이는 저장조에서보다 액체 운송 요소에서 심지이동 능력이 큰 심지이동 구배를 제공하기에 충분하다. 이러한 구성은 구배 다공성 또는 이중 다공성 구성으로서 특징지어질 수 있다.
추가 실시예에서, 다공성 모놀리스는 다공성 세라믹을 포함할 수 있다. 따라서, 액체 운송 요소(236)와 저장조(244)의 하나 또는 양자는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다. 또한, 액체 운송 요소(236)와 저장조(244) 중 하나는 다공성 유리로 형성될 수 있으며, 액체 운송 요소(236)와 저장조(244) 중 다른 하나는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다. 따라서, 다공성 유리와 다공성 세라믹은 실질적으로 동일한 유동 특징을 제공하기 위해 실질적으로 매칭되는 특성을 가질 수 있거나, 다공성 유리와 다공성 세라믹은 실질적으로 상이한 유동 특징을 제공하기 위해 실질적으로 상이한 특성을 가질 수 있다.
히터(234)는, 저장조(244)에 저장될 수 있고 그로부터 액체 운송 요소에 의해 히터로 운송될 수 있는 액체 에어로졸 전구체 재료의 증발을 위해 구성되기 위해 액체 운송 요소(236)에 대해 배치된다. 히터(234)는 예를 들어 인쇄된 마이크로히터, 어닐링된 마이크로히터, 플랫 리본(flat ribbon) 히터, 또는 본 명세서에 달리 기재되어 있는 바와 같은 에어로졸 전구체 조성물의 증발에 적합한 임의의 유사한 구조일 수 있다. 히터(234)는 액체 운송 요소(236)와 직접 접촉할 수 있거나 또는 액체 운송 요소에 대해 방사 가열 구조에 있을 수 있는 바, 즉 액체 운송 요소에 매우 근접하지만 직접 접촉하지 않을 수 있다. 액체 에어로졸 전구체 재료가 히터(234)에 의한 가열로 인해 액체 운송 요소(236)의 표면에서 증발됨에 따라, 보충 액체가 액체 운송 요소에 의해 저장조(244)로부터 히터(234) 근처로 심지이동될 수 있으며 액체가 증발에 의해 고갈되는 영역을 충전할 수 있다.
일부 실시예에서, 저장조(244)와 액체 운송 요소(236)의 하나 또는 양자에는 하나 이상의 에칭(즉, 홈 또는 채널)이 존재할 수 있다. 홈 또는 채널은 에칭 공정에 의해 형성될 수 있지만, 용어 "에칭"의 사용은 홈 또는 채널을 형성하는 공정을 제한하는 것으로 의미되지 않는다. 도 2에 도시되어 있듯이, 액체 운송 요소(236)에는 제 1 세트의 홈(256)이 히터(234) 주위에 에칭된다. 제 1 세트의 홈(256)은 액체 에어로졸 전구체 조성물과 히터(234)의 직접 접촉을 제한하는데 유용하다. 이를 위해서, 필요할 경우, 다공성 모놀리스(특히 히터의 영역에서)는 히터를 손상시키는 작용을 할 수 있는 액체 에어로졸 전구체 조성물 형태와 히터의 직접 접촉을 방지하기 위해 절연, 코팅 또는 밀봉될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 저장조(244)의 표면에는 액체 에어로졸 전구체 조성물이 실질적으로 주울(Joule) 가열이 최대치에 있는 히터의 중심 영역 쪽으로 인도되도록 제 2 세트의 홈(254)이 에칭될 수 있다. 도시되지 않았지만, 제 2 세트의 홈(254)은 제 1 세트의 홈(256)과 실질적으로 정렬되거나 및/또는 상호연결될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 세트의 홈(254)의 존재는 제 1 세트의 홈(256)의 존재에 종속되지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
히터(234), 액체 운송 요소(236) 및 저장조(244)의 조합은 분무기(20)로서 특징지어질 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 저장조(244)는 분무기(20)에 없을 수도 있다.
저장조(244)와 액체 운송 요소(236)는 개별 요소로서 도시되어 있지만, 이러한 분리는 필수적이지 않다. 일부 실시예에서는, 단일 다공성 모놀리스가 사용될 수 있으며 영역 처리는 저장조 영역과 액체 운송 영역 사이에 구별을 제공할 수 있다.
더욱이, 저장조(244)와 액체 운송 요소(236)는 도 2에서 실질적으로 편평한 것으로 도시되어 있지만, 다른 형상도 망라된다. 예를 들어, 저장조와 액체 운송 요소의 하나 또는 양자는 독립적으로 원통형, 평탄, 타원형, 원형, 정방형, 장방형 등일 수 있다. 바람직하게, 적어도 액체 운송 요소의 표면의 적어도 일부는 히터의 배치를 위한 장소를 제공하기 위해 실질적으로 평탄하다. 이러한 실시예는 도 3에 예시되어 있으며, 여기에서 저장조(344)는 실질적으로 절반 원통의 형태이다. 액체 운송 요소(336)는 저장조의 평탄면(344a)에 삽입되지만; 액체 운송 요소는 저장조의 평탄면 상에 적층될 수도 있다. 도 3에 도시되어 있듯이, 히터(334)는 액체 운송 요소(336) 상에 배치되며, 에칭(356)은 액체 운송 요소에 존재한다.
예시적 히터(434)가 도 4에 도시되어 있으며, 이러한 실시예는 특히 본 명세서에 참조로 원용되는 Collett 등의 미국 특허 공개 제2014/0060554호에 기재된 것과 같은, 소위 마이크로-히터에 관련될 수 있다. 도 4에 도시되어 있듯이, 히터(434)는 그 위에 히터 트레이스(434b)가 제공되는 히터 기판(434a)을 포함할 수 있다. 히터 기판(434a)은 화학적으로 안정한 내열 재료(예를 들어, 실리콘 또는 유리)인 것이 바람직하며, 히터 트레이스(434b)는 본 명세서에 달리 기재되어 있는 가열 와이어와 같은, 급속 가열에 적합한 재료일 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 분무기(20)가 예를 들어 도 1에 도시하듯이 카트리지(104)에 통합될 수 있다. 분무기(20)는 히터(134), 액체 운송 요소(136), 및 선택적으로 저장조(144)를 대신하여 구비될 수 있다. 일부 실시예에서, 분무기(20)는 간단히 도 1에 도시된 추가 요소에 추가적으로 구비될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 다공성 모놀리스가 액체 운송 요소만으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시하듯이, 카트리지(504)는 셸(503) 및 액체 에어로졸 전구체 조성물을 보유하고 있는 저장조(544)로 형성된다. 저장조(544)는 액체가 흡수되는 섬유질 매트일 수 있거나, 또는 액체 운송 요소(536)를 수용하기 위해 적합한 개구를 갖는 용기일 수 있다. 액체 운송 요소(536)는 다공성 모놀리스로 형성되며, 저장조(544) 내로 연장되는 각각의 단부(536a, 536b)를 갖는다. 저항성 가열 와이어 형태의 히터(534)가 액체 운송 요소(536) 주위에 그 대략 중간 섹션(536c)에서 래핑되며, 상기 와이어는 전원과 전기적 연결을 형성하기 위한 단자(535)를 구비한다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소(536)는 다공성 유리일 수 있다. 추가 실시예에서, 액체 운송 요소(536)는 다공성 세라믹일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 액체 운송 요소(536)와 저장조(544)의 하나 또는 양자는 다공성 유리일 수 있거나, 액체 운송 요소와 저장조의 하나 또는 양자는 다공성 세라믹일 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소(536)와 저장조(544) 중 하나는 다공성 유리일 수 있으며, 액체 운송 요소와 저장조 중 다른 하나는 다공성 세라믹일 수 있다.
일부 실시예에서, 본 개시에 따른 액체 운송 요소는 실질적으로 코어/셸 형태일 수 있다. 예를 들어 도 6에 도시되어 있듯이, 코어(636a)는 다공성 모놀리스로 형성될 수 있는 셸(636b)로 그 적어도 일부가 둘러싸일 수 있다. 필요할 경우, 코어(636a)는 다공성 모놀리스로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 코어(636a)는 조합된 요소의 차별적 특징이 제공될 수 있도록 셸(636b)을 형성하는 다공성 유리와 다른 하나 이상의 특성을 갖는 다공성 유리로 형성될 수 있다. 특히, 코어(636a)는 액체의 저장을 개선하도록 구성된 다공성 유리로 형성될 수 있으며, 셸(636b)은 셸 주위에 실질적으로 래핑되는 와이어일 수 있는 히터(634)로의 급속 심지이동을 위해 액체의 운송을 개선하도록 구성된 다공성 유리로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 코어(636a)는 섬유질 재료와 같은, 다공성 유리 이외의 재료로 형성될 수도 있다. 비제한적 예로서, 코어(636a)는 유리 섬유, 면, 셀룰로스 아세테이트 또는 유사 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 코어(636a)와 셸(636b)의 하나 또는 양자는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다. 추가 실시예에서, 코어(636a)와 셸(636b) 중 하나는 다공성 유리로 형성될 수 있고, 코어와 셸 중 다른 하나는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다.
도 6에 도시되어 있듯이, 다공성 모놀리스 셸(636b)은 양 단부(636b', 636b")를 가지며, 코어(636a)는 다공성 모놀리스 셸의 양 단부를 지나서 연장되도록 크기를 갖는다. 코어(636a)의 단부(636a', 636a")의 하나 또는 양자는 저장조(예를 들어, 섬유질 매트 또는 벌크 액체 저장 용기) 내로 연장되도록 에어로졸 송달 장치에 배치될 수 있으며 따라서 액체를 셸(636b)로 심지이동하여 액체가 히터(634)에 의해 증발되게 할 수 있다. 전과 같이, 히터(634)는 전원과 전기적 연결을 형성하기 위한 단자(635)를 구비할 수 있다. 이러한 코어/셸 설계는 코어 재료가 가열 와이어에 의해 제공되는 높은 열에 의한 잠재적 눌어붙음으로부터 보호될 수 있다는 점에서 특히 유익할 수 있다. 마찬가지로, 사용 시에, 형성된 증기를 동반하기 위한 공기 유동은 실질적으로 다공성 모놀리스 셸을 가로질러 이동할 수 있으며 코어 재료를 가로지르는 직접 유동은 거의 또는 실질적으로 전혀 없다.
도 6에서의 요소들의 조합은 총괄적으로 분무기(60)로 특징지어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 요소들[예를 들면, 코어(636a) 및/또는 셸(636b) 및/또는 히터(634)] 중 하나 이상은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 추가 실시예와 조합하여 유닛과 별개로 사용될 수도 있음을 알아야 한다.
하나 이상의 실시예에서, 다공성 모놀리스는 실질적으로 원통 형상일 수 있는 저장조로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7a 및 도 7b는 원통 형상인 다공성 모놀리스로 형성된 저장조(744)를 포함하는 분무기(70)를 도시한다. 저장조(744)는 변경 가능한 두께를 갖는 벽(745)을 가지며, 벽에는 중심 개구(746)가 형성된다. 액체 운송 요소(736)는 중심 부분(736c) 및 중심 부분으로부터 연장되는 각각의 단부 부분(736a, 736a")을 갖고 구성된다. 각각의 단부 부분(736a, 736a")은 저장조(744)의 벽(745)과 유체 연결되도록 구성된다. 액체 운송 요소(736)와 저장조(744)의 하나 또는 양자는 다공성 유리로 형성될 수 있다. 예를 들어, 액체 운송 요소(736)는 저장조(744)를 형성하는 다공성 유리의 특성과 다른 하나 이상의 특성을 갖는 다공성 유리로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소(736)는 섬유질 재료로 형성될 수 있으며 따라서 섬유질 심지로 지칭될 수 있다. 액체 운송 요소(736)의 중심 부분(736c) 주위에 래핑되는 와이어 형태의 히터(734)는 전원과 전기적 연결을 형성하기 위한 단자(735)를 구비할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 액체 운송 요소(736)와 저장조(744)의 하나 또는 양자는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소(736)와 저장조(744) 중 하나는 다공성 유리로 형성될 수 있으며, 액체 운송 요소와 저장조 중 다른 하나는 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 저장조 벽(745)은 하나 이상의 홈(744a)을 구비할 수 있다. 액체 운송 요소(736)의 각각의 단부 부분(736a', 736a")은 특히 홈(744a) 내의 저장조(744)와 결합할 수 있다. 필요할 경우, 홈(744a)은 저장조의 나머지 섹션과 다른 하나 이상의 특성을 갖도록, 예를 들면 다른 다공성을 갖도록 구성될 수 있다. 이런 식으로, 저장조(744)에 저장된 액체는 히터(734)로 송달되기 위해 액체 운송 요소(736)에 의해 수용되도록 바람직하게 홈(744a)을 향해서 인도될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서의 요소들은 분무기(70)를 형성하는 유닛으로서 도시되어 있지만, 요소들[예를 들면, 저장조(744) 및/또는 액체 운송 요소(736) 및/또는 히터(734)] 중 하나 이상은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 추가 실시예와 조합하여 유닛과 별개로 사용될 수도 있음을 알아야 한다.
하나 이상의 실시예에서, 액체 운송 요소를 형성하는 다공성 모놀리스는 그 안에 수용되는 가열 부재를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있듯이, 카트리지(804)는 셸(803) 및 액체 에어로졸 전구체 조성물을 보유하고 있는 저장조(844)로 형성된다. 저장조(844)는 액체가 흡수되는 섬유질 매트일 수 있거나, 또는 액체 운송 요소(836)를 수용하기 위해 적합한 개구를 갖는 벽을 갖는 용기일 수 있다. 액체 운송 요소(836)는 다공성 모놀리스로 형성되며, 저장조(844) 내로 연장되는 각각의 단부(836a, 836b)를 갖는다. 저항성 가열 와이어 형태의 히터(834)가 액체 운송 요소(836) 내에 배치되며, 와이어는 전원과 전기적 연결을 형성하기 위한 단자(835)를 구비한다. 유동 튜브(839)가 구비되며, 상기 유동 튜브는 히터(834)에 의한 액체 운송 요소의 내부 가열에 의해 발생된 증기가 공기에 동반되어 소비자가 흡입할 수 있는 에어로졸을 형성하도록 액체 운송 요소(836)를 가로질러 공기를 인도하기에 유용할 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소(836)는 다공성 유리일 수 있다. 추가 실시예에서, 액체 운송 요소(836)는 다공성 세라믹일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 액체 운송 요소(836)와 저장조(844)의 하나 또는 양자는 다공성 유리일 수 있거나, 액체 운송 요소와 저장조의 하나 또는 양자는 다공성 세라믹일 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 운송 요소(836)와 저장조(844) 중 하나는 다공성 유리일 수 있으며, 액체 운송 요소와 저장조 중 다른 하나는 다공성 세라믹일 수 있다. 추가로, 액체 운송 요소(844)는 다공성 유리 또는 다공성 세라믹일 수 있으며, 저장조(844)는 섬유질 매트 또는 저장 용기일 수 있다.
히터(834)는 액체 운송 요소(836) 내에 다양한 방식으로 구비될 수 있다. 일부 실시예에서, 히터는 다공성 모놀리스 내에 매립될 수 있다. 예를 들어, 다공성 모놀리스는 히터가 액체 운송 요소 내에 실질적으로 봉입되도록 히터와 함께 적소에 형성될 수 있다. 도 9a의 도시에서, 예를 들어, 히터(934)는 액체 운송 요소(936)에 매립되며, 히터의 단부는 단자[도 8에서 요소(835)]와 전기적 연결을 형성하기 위해 액체 운송 요소로부터 연장된다. 일부 실시예에서, 다공성 모놀리스는 중공형일 수 있거나, 실질적으로 튜브 형태일 수 있거나, 슬롯, 채널 등이 형성될 수 있거나, 그렇지 않으면 히터가 실질적으로 액체 운송 요소 내부에 있도록 그 안에 배치되는 공극(void)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 9b에서, 액체 운송 요소(936)는 중공 튜브이며, 히터(934)는 중공 튜브의 공동(937) 내에 배치된다. 도 9c에서, 예를 들어, 액체 운송 요소(936)는 액체 운송 요소의 길이의 적어도 일부를 따라서 실질적으로 채널 형태의 공동(937)을 구비하며, 히터(934)는 공동 내에 배치된다.
하나 이상의 실시예에서, 액체 운송 요소의 내부에 있는 히터는 액체 운송 요소의 적어도 일부와 접촉하여 그 전도성 가열을 제공할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 액체 운송 요소의 내부에 있는 히터는 실질적으로, 주로 또는 대략 완전하게 액체 운송 요소와 방사 가열 관계에 놓일 수 있다. 실질적으로 방사 가열 관계는 방사 가열이 발생하지만 가열의 대부분을 제공하지 않음을, 예를 들어 가열의 50% 이하가 방사 가열이지만 가열의 측정 가능한 양은 방사성임을 의미할 수 있다. 주로 방사 가열 관계는 방사 가열이 가열의 대부분을 제공하지만 가열의 전부를 제공하지는 않음을, 즉 가열의 50% 이상이 방사성임을 의미할 수 있다. 대략 완전한 방사 가열 관계는 가열의 90% 이상, 바람직하게 95% 이상, 더 바람직하게 98% 이상 또는 99% 이상이 방사성임을 의미할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 개시는 추가로 에어로졸 송달 장치 제조 방법 또는 에어로졸 송달 장치에 유용한 부품을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 다공성 모놀리스를 저장조 형태로 및/또는 액체 운송 요소 형태로 제공하는 것과, 다공성 모놀리스 저장조 및/또는 액체 운송 요소를 히터와 조합하고 경우에 따라서 본 명세서에서 에어로졸 송달 장치에 유용한 것으로 기술된 하나 이상의 추가 부품과 조합하는 것을 포함할 수 있다. 저장조와 액체 운송 요소의 하나 또는 양자는 다공성 유리일 수 있다. 저장조와 액체 운송 요소의 하나 또는 양자는 다공성 세라믹일 수 있다. 저장조와 액체 운송 요소 중 하나는 다공성 유리일 수 있으며, 저장조와 액체 운송 요소 중 다른 하나는 다공성 세라믹일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 저장조와 액체 운송 요소 중 하나는 섬유질 재료일 수 있다.
본 개시의 많은 수정예 및 기타 실시예가 상기 설명 및 관련 도면에 제시된 기술의 이점을 갖는 통상의 기술자에게 연상될 것이다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에 개시된 특정 실시예로 한정되지 않아야 하고 수정예 및 기타 실시예가 청구범위의 범위에 포함되도록 의도됨을 알아야 한다. 본 명세서에 특정 용어가 사용되지만, 이들 용어는 포괄적이고 서술적인 의미로만 사용되며 제한적인 목적으로는 사용되지 않는다.
Claims (34)
- 에어로졸 송달 장치용 분무기에 있어서,
세라믹으로 형성된 단일 다공성 모놀리스 ― 상기 단일 다공성 모놀리스는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하는 저장조 영역으로서 구성된 제 1 영역과, 액체 운송 영역으로서 구성되고 편평한 표면 부분을 한정하는 제 2 영역을 가지며, 상기 액체 운송 영역은 에어로졸 전구체 조성물을 저장조 영역으로부터 편평한 표면 부분으로 운송하도록 구성됨 ―; 및
액체 운송 영역의 편평한 표면 부분에서의 에어로졸 전구체 조성물의 증발을 위해 구성되도록 단일 다공성 모놀리스의 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분 상에 배치된 증발 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는
분무기. - 제 1 항에 있어서,
상기 단일 다공성 모놀리스는 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는
분무기. - 제 1 항에 있어서,
상기 증발 요소는 히터인 것을 특징으로 하는
분무기. - 삭제
- 제 3 항에 있어서,
상기 히터는 단일 다공성 모놀리스의 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분 상에 인쇄되는 것;
상기 히터는 단일 다공성 모놀리스의 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분에 어닐링되는 것;
상기 히터는 플랫 리본(flat ribbon) 히터인 것
중 하나가 적용되는 것을 특징으로 하는
분무기. - 제 1 항에 있어서,
상기 단일 다공성 모놀리스와 별개인 저장조를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
분무기. - 제 6 항에 있어서,
에어로졸 전구체 조성물을 보유하는 저장조 영역으로서 구성된 단일 다공성 모놀리스의 제 1 영역은 단일 다공성 모놀리스와 별개인 저장조로부터의 에어로졸 전구체 조성물을 수용하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는
분무기. - 제 6 항에 있어서,
상기 단일 다공성 모놀리스는 하나 이상의 에칭을 포함하는 것을 특징으로 하는
분무기. - 에어로졸 송달 장치에 있어서,
외부 하우징;
세라믹으로 형성된 단일 다공성 모놀리스 ― 상기 단일 다공성 모놀리스는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하는 저장조 영역으로서 구성된 제 1 영역과, 액체 운송 영역으로서 구성되고 편평한 표면 부분을 한정하는 제 2 영역을 가지며, 상기 액체 운송 영역은 에어로졸 전구체 조성물을 저장조 영역으로부터 편평한 표면 부분으로 운송하도록 구성됨 ―; 및
증기를 형성하기 위해 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분에서의 에어로졸 전구체 조성물의 증발을 위해 구성되도록 단일 다공성 모놀리스의 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분 상에 배치된 증발 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는
에어로졸 송달 장치. - 제 9 항에 있어서,
공기 입구, 마우스단부(mouthend), 및 마우스단부에 형성된 에어로졸 포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
에어로졸 송달 장치. - 제 10 항에 있어서,
공기 입구와 에어로졸 포트 사이를 통과하는 공기 유동은 단일 다공성 모놀리스의 편평한 표면 부분을 가로질러 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
에어로졸 송달 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 단일 다공성 모놀리스는 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 것;
상기 증발 요소는 히터인 것
중 하나 이상이 적용되는 것을 특징으로 하는
에어로졸 송달 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 12 항에 있어서,
상기 히터는 단일 다공성 모놀리스의 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분 상에 인쇄되거나, 또는 단일 다공성 모놀리스의 액체 운송 영역의 편평한 표면 부분에 어닐링되는 것을 특징으로 하는
에어로졸 송달 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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- 삭제
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- 삭제
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