KR20180126100A - 에어로졸 생성 물질 및 이를 포함하는 디바이스들 - Google Patents
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Abstract
흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위한 디바이스가 제공되며, 디바이스는 에어로졸 생성 물질(3)을 포함하는데, 에어로졸 생성 물질은 통합된 전기 저항 히팅 엘리먼트(2)를 구비해서, 에어로졸 생성 물질이 전기 저항 히팅 엘리먼트와 직접 접촉하여 가열될 수 있으며, 에어로졸 생성 물질은 흡입성 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출들을 생성하도록 가열될 수 있는 코팅 및/또는 일체형 구조로 제공된다. 디바이스를 제조하기 방법이 또한 제공된다. 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위해, 디바이스의 사용 및 에어로졸 생성 물질의 사용이 또한 제공된다.
Description
본 발명은 히팅 시 에어로졸 및/또는 가스를 방출하는 에어로졸 생성 물질에 관한 것이다.
담배 물질은, 물질에 포함된 물질들을 배출하고 이들을 에어로졸로서 전달하기 위해 흡연 도구에서 가열된다.
많은 흡연 도구에서, 담배 물질로부터 스모크 에어로졸을 배출하기 위해 요구되는 열적 에너지를 제공하는 열은 연소 동안 발생하는 이화학적 분해 프로세스를 통해 제공되며, 이는 산화 분해, 열분해, 열합성(pyrosynthesis) 및 증류의 조합일 수 있다. 연소에 의해 생성된 열적 에너지는 높은 경향이 있지만, 배출되는 열량은 통상 제어하기 힘들다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위한 디바이스가 제공되며, 이 디바이스는 에어로졸 생성 물질을 포함하는데, 에어로졸 생성 물질은 통합된 전기 저항 히팅 엘리먼트를 구비해서, 에어로졸 생성 물질이 전기 저항 히팅 엘리먼트와 직접 접촉하여 가열될 수 있으며, 에어로졸 생성 물질은 흡입성 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출(delivery)들을 생성하도록 가열될 수 있는 코팅 및/또는 일체형 구조로 제공된다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 흡입성 에어로졸 및/또는 가스의 방출들을 생성하기 위해 히팅 엘리먼트에 의해 반복적으로 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 에어로졸 생성제를 포함한다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 니코틴을 포함한다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 담배 물질을 포함한다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 무기 충전 물질을 포함한다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 결합제를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 메쉬 또는 코일의 형태이다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는, 적어도 부분적으로 에어로졸 생성 물질에 매립(embed)되거나 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅된다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 적어도 일부는 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 적어도 부분적으로 감싸진다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 제1 부분은, 에어로졸 생성 물질의 제2 부분과 독립적으로, 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 부분 및 제2 부분은 상이한 화학적 조성을 갖는다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 적어도 하나의 부분은, 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 가열되기 위해 제1 부분으로부터 제2 부분으로 이동되어야 한다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의한 에어로졸 생성 물질의 가열은 디바이스의 사용자에 의해 개시되고 그리고/또는 제어된다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 연소 디바이스가 아니고 가열 디바이스이다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 제1 양상에 따른 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위한 디바이스를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 전기 저항 히팅 엘리먼트에 도포하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 슬러리는 전기 저항 히팅 엘리먼트 상에 슬러리를 주조(cast)함으로써 도포된다.
일부 실시예들에서, 슬러리는 전기 저항 히팅 엘리먼트를 슬러리에 적심으로써 도포된다.
일부 실시예들에서, 슬러리는 전기 저항 히팅 엘리먼트와 함께 또는 전기 저항 히팅 엘리먼트 상으로 압출된다.
본 발명의 제3 양상에 따르면, 니코틴을 포함하는 에어로졸 및/또는 가스의 생성을 위해 제1 양상에 따른 디바이스의 사용이 제공된다.
본 발명의 제4 양상에 따르면, 전기 저항 히팅 엘리먼트와 직접 접촉한 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 니코틴을 포함하는 에어로졸 및/또는 가스의 생성을 위해 제1 양상에 정의된 에어로졸 생성 물질의 사용이 제공된다.
본 발명의 제 5 양상에 따르면, 적어도 부분적으로 에어로졸 생성 물질에 매립되거나 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅되는 전기 저항 히팅 엘리먼트를 포함하는 복합 구조물이 제공되며, 에어로졸 생성 물질은 전기 저항 히팅 엘리먼트와 직접 접촉하고, 흡입성 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출들을 생성하기 위해 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트는 메쉬이다.
일부 실시예들에서, 복합 구조물은 구조물의 상이한 부분들을 가열하도록 이동될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합 구조물의 상이한 부분들은, 한 부분에서 다른 부분으로 전력의 공급을 스위칭함으로써 또는 개별 전원들에 의해 독립적으로 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합 구조물은 세장형 리본 또는 밴드의 형태이다.
일부 실시예들에서, 복합 구조물은 본 발명의 제1 양상에서 정의되는 에어로졸 생성 물질을 포함한다.
본 발명의 제 6 양상에 따르면, 본 발명의 제 5 양상에 따른 복합 구조물 및 복합 구조물의 상이한 부분들이 가열되게 하도록 복합 구조물을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 물건이 제공된다.
일부 실시예들에서, 복합 구조물은 세장형 리본 또는 밴드의 형태이고, 복합 구조물을 이동시키기 위한 수단은 스풀(spool)이다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여, 이제 단지 예로써 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략적인 단면도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라 각각의 금속 메쉬 히팅 엘리먼트의 개별적인 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 순차적 전원에 연결된, 각각이 에어로졸 생성 물질로 코팅된, 두 개의 금속 메쉬 히팅 엘리먼트들의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 코일 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 코일 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략적인 단면도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 코일 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 각각의 금속 코일 히팅 엘리먼트의 개별적인 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 순차적 전원에 연결된, 각각이 에어로졸 생성 물질로 코팅된 두 개의 금속 코일 히팅 엘리먼트들의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 메쉬 히팅 엘리먼트에 의해 둘러싸인 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음)
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 코일 히팅 엘리먼트에 의해 둘러싸인 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 에어로졸 생성 물질을 포함하는 수 개의 히팅 엘리먼트들을 구비한 순차적 에어로졸 생성 챔버의 개략도로서, 히팅 엘리먼트들 각각은 개별적으로, 각각의 히팅 엘리먼트들의 개별적인 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 순차적 전원에 연결하기 위한 전기적 접촉들을 갖는 밀봉된 캡슐, 밀봉된 챔버에 있을 수 있다(실척대로 도시되지 않음).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차적 에어로졸 생성 챔버를 포함하는 흡연 도구의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 13은 순차적 에어로졸 생성 챔버가 흡연 도구에 삽입되는 방법의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 도구에서 전기적 히팅 엘리먼트를 위한 회로 로직의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 15는 전력 소스에 연결된 히팅 존으로 엘리먼트를 전진시키기 위한 카세트 드라이브를 구비한 카세트 포맷에서의 코팅된 히팅 엘리먼트의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 카세트 에어로졸 생성 챔버를 포함한 흡연 도구의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 도구에서 카세트 형태의 전기 히팅 엘리먼트를 위한 회로 로직의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 18은 에어로졸 생성 성향의 평가를 위한 에어로졸 생성 시험기 장치의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략적인 단면도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라 각각의 금속 메쉬 히팅 엘리먼트의 개별적인 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 순차적 전원에 연결된, 각각이 에어로졸 생성 물질로 코팅된, 두 개의 금속 메쉬 히팅 엘리먼트들의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 코일 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 코일 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략적인 단면도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 코일 히팅 엘리먼트 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 각각의 금속 코일 히팅 엘리먼트의 개별적인 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 순차적 전원에 연결된, 각각이 에어로졸 생성 물질로 코팅된 두 개의 금속 코일 히팅 엘리먼트들의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 메쉬 히팅 엘리먼트에 의해 둘러싸인 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음)
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원에 연결된 금속 코일 히팅 엘리먼트에 의해 둘러싸인 에어로졸 생성 물질의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 에어로졸 생성 물질을 포함하는 수 개의 히팅 엘리먼트들을 구비한 순차적 에어로졸 생성 챔버의 개략도로서, 히팅 엘리먼트들 각각은 개별적으로, 각각의 히팅 엘리먼트들의 개별적인 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 순차적 전원에 연결하기 위한 전기적 접촉들을 갖는 밀봉된 캡슐, 밀봉된 챔버에 있을 수 있다(실척대로 도시되지 않음).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차적 에어로졸 생성 챔버를 포함하는 흡연 도구의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 13은 순차적 에어로졸 생성 챔버가 흡연 도구에 삽입되는 방법의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 도구에서 전기적 히팅 엘리먼트를 위한 회로 로직의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 15는 전력 소스에 연결된 히팅 존으로 엘리먼트를 전진시키기 위한 카세트 드라이브를 구비한 카세트 포맷에서의 코팅된 히팅 엘리먼트의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 카세트 에어로졸 생성 챔버를 포함한 흡연 도구의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡연 도구에서 카세트 형태의 전기 히팅 엘리먼트를 위한 회로 로직의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
도 18은 에어로졸 생성 성향의 평가를 위한 에어로졸 생성 시험기 장치의 개략도이다(실척대로 도시되지 않음).
본 발명은 흡입성 에어로졸을 방출하기 위해 가열될 수 있는 에어로졸 생성 물질을 포함하는, 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 형성하기 위한 디바이스들에 관한 것이다. 특히 본 발명은 전기 저항 히팅 엘리먼트인 히팅 소스와 접촉하는 에어로졸 생성 물질을 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
에어로졸 생성 물질은 통합된 전기 저항 히팅 엘리먼트를 가져서, 에어로졸 생성 물질 및 히팅 엘리먼트가 단일 유닛 또는 복합 구조를 형성한다. 일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트는 적어도 부분적으로 에어로졸 생성 물질에 매립되거나 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅된다. 일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트는 적어도 부분적으로 에어로졸 생성 물질을 둘러싼다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 히팅은 이 물질의 임의의 현저한 연소를 초래하지 않는다. 일부 실시예들에서, 히팅은 에어로졸 생성 물질의 어떠한 연소도 또는 필수적으로 어떠한 연소도 초래하지 않는다.
흡연 도구에서 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위해 전기를 사용하는 것은 많은 장점을 갖는다. 특히, 연소를 사용하는 것에 비해 많은 장점을 갖는다.
연소는, 산화 분해, 열분해, 열합성(pyrosynthesis) 및 증류를 포함할 수 있는 상호 이화학적 프로세스의 조합에 의해 에어로졸들을 생성하는 복합 프로세스이다. 이는 일반적으로 복합 에어로졸의 생성을 유도한다. 예를 들어, 담배를 포함하는 연소 흡연 도구로부터 발생하는 연기는 5000개를 초과하는 식별된 성분들의 복합적인 동적 혼합물이다.
연소의 발열성 프로세스들은 자가 유지될 수 있으며, 연소성 매트릭스의 분해(degradation)에 충분한 열 생성 레이트들 및 열 출력량을 초래할 수 있다. 일부 경우들에서, 매트릭스는 비연소성 무기물 물질을 포함할 수 있는 담뱃재 잔여물로 완전히 분해될 수 있다. 매우 높은 온도들이 연소의 발열성 반응으로 인해 궐련을 태우는데 도달될 수 있다. 궐련을 퍼핑(puff)하는 사이에(퍼핑 간 불완전연소 기간에), 궐련의 담배 로드(rod)의 타고있는 존의 중앙은 800℃까지의 온도에 도달할 수 있다. 궐련을 퍼핑하는 동안, 궐련의 담배 로드의 타고있는 존의 주변은 910℃까지의 온도에 도달할 수 있다.
전기 저항성 히팅 시스템들을 사용하는 것은, 연소를 사용할 때에 비해, 열 생성의 레이트가 제어하기 더 쉽고, 낮은 레벨들의 열이 생성되기 더 쉽기 때문에 유리할 수 있다.
따라서, 전기적 히팅 시스템들의 사용은, 에어로졸 생성 물질들로부터 에어로졸 및/또는 가스의 생성에 대한 더 우수한 제어를 가능하게 한다. 또한, 이는 연소적 분해를 통해서보다는, 연소를 발생시키지 않고 에어로졸 및/또는 가스가 생성되게 한다. 전기적 히팅 시스템들은 또한, 본질적인 비연소성 물질들, 예컨데, 가열될 때 에어로졸 및/또는 가스를 생성하는 성분들을 갖는 무기 흡착제들로부터 에어로졸 및/또는 가스의 생성을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 디바이스에서, 전기 저항성 히팅 엘리먼트는, 전기를 도통시키고 열을 발생시키기 위한 매체를 제공한다. 전류가 엘리먼트를 통과할 때, 엘리먼트의 온도가 증가하고, 엘리먼트와 접촉한 에어로졸 생성 물질이 가열된다.
에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시키는 것은 에어로졸 생성 물질에 임의의 적절한 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는 가스 및/또는 에어로졸의 생성을 초래할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시키는 것은, 바람직한 감각 특성들을 갖고 그리고/또는 니코틴을 포함하는 가스 및/또는 에어로졸의 생성을 초래할 수 있다.
히팅 엘리먼트에 의해 가열될 때 에어로졸 생성 물질에 의해 전달되는 효과는 에어로졸 생성 물질의 화학적 조성은 물론, 에어로졸 생성 물질이 가열되는 온도에 의존할 것이다.
본 발명의 디바이스들에 포함된 에어로졸 생성 물질은 임의의 적절한 화학적 조성을 가질 수 있다.
본 발명의 디바이스들은 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출들 또는 도즈들(doses)을 제공할 수 있다. 이는, 에어로졸 생성 물질이 가열되어 다수의 퍼핑을 허용하기 위한 충분한 에어로졸 및/또는 가스를 생성할 수 있음을 의미한다. 이는 다수의 방출들에 적절한 에어로졸 및/또는 가스의 체적을 생성하기에 적절한 시간 기간 동안 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는 연속적으로 에어로졸 생성 물질을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이는 에어로졸 생성 물질을 가열하는 연속적인 더 짧은 기간들을 포함하며, 선택적으로 각 기간은 에어로졸 및/또는 가스의 단일 방출 또는 도즈를 생성한다. 후자의 실시예들에서, 동일한 에어로졸 생성 물질은, 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출들 또는 도즈들을 생성하기 위해 동일한 히팅 엘리먼트에 의해 반복적으로 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 발명의 디바이스들은 일체형 구조 형태의 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 이는 물질이 단일 조각 또는 아이템으로 제공되는 것을 의미한다. 이러한 일체형 구조는, 예를 들어, 압출, 주조 또는 성형될 수 있다. 구조 또는 코팅은 슬러리로부터 형성되며, 이는 건조되어 고체 형태의 에어로졸 생성 물질을 제공한다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질이 고체 형태이고 히팅 엘리먼트에 부착되도록, 슬러리가 히팅 엘리먼트와 접촉하여 건조된다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 에어로졸 생성제를 포함할 수 있다. 이러한 문맥에서, "에어로졸 생성제"는 에어로졸의 생성을 증진시키는 제제이다. 에어로졸 생성제는 고체로의 가스의 승화 또는 액체로의 가스의 응축을 증진시킴으로써 에어로졸의 생성을 증진시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성제는 에어로졸 생성 물질로부터의 풍미의 전달을 향상시킬 수 있다.
임의의 적절한 에어로졸 생성제 또는 셍성제들이 본 발명의 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 적절한 에어로졸 생성제들은, 제한적이지는 않지만, 폴리올 예컨데 소르비톨, 글리세롤, 글리콘 예컨데 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜; 넌폴리올, 예컨데 모노하이드릭 알콜, 고비점 하이드로카본, 산, 예컨데 락틱산, 글리세롤 유도체, 에스테르, 예컨데 디아세틴, 트리아세틴, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리에틸 시트레이트 또는 이소프로필 미리스테이트 및 지방족 카르복실산 에스테르, 예컨데 메틸 스테아레이트, 디메틸 도데카네디오에이트 및 디메틸 테르라데칸디오에이트를 포함한다.
에어로졸 생성제의 적절한 양 및 농도가 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성제의 양 및 농도는 히팅 시 물질에 의해 생성되는 에어로졸 및/또는 가스의 양을 제어하기 위한 수단으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 및/또는 가스의 더 많은 양이 가열 시 생성되도록 에어로졸 생성제의 더 많은 양 및 농도가 물질에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 5-50 중량 % 또는 10-20 중량 %의 에어로졸 생성제를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질이 약 10-30 중량 % 또는 20-40 중량 %의 에어로졸 생성제를 포함하는 것은 유리할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 에어로졸 생성 물질에서 하나 또는 그 초과의 다른 물질들의 비등점을 낮추기 위해 하나 또는 그 초과의 화합물들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성 물질은, 에어로졸 생성 물질에서 하나 또는 그 초과의 물질들과 공비혼합물(azeotrope)을 형성하기 위해 하나 또는 그 초과의 화합물들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 하나 또는 그 초과의 풍미들을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되듯이, "풍미" 및 "풍미제"라는 용어는, 로컬 규정이 허용되는 경우, 성인 소비자용 제품에서 원하는 맛 또는 향기를 생성하기 위해 사용될 수 있는 물질들을 지칭한다.
이들은 추출물들(예를 들어, 감초, 수국, 일본 흰색 껍질 목련 잎, 카모마일, 호로 파, 정향, 멘톨, 일본 민트, 아니스 열매, 계피, 허브, 윈터그린, 체리, 딸기, 복숭아, 사과, 드람뷰이(Drambuie), 버번, 스카치, 위스키, 스피어민트, 페퍼민트, 라벤더, 카다몬, 셀러리, 카스카릴라, 너트매그, 샌달우드, 코코넛 오일, 베르가못, 제라늄, 꿀 에센스, 로즈오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 계수 나무, 캐러웨이, 코냑, 자스민, 일랑-일랑 , 세이지, 회향, 피멘트, 생강, 아니스, 고수, 커피, 또는 박하속의 임의의 종으로부터의 민트 오일), 풍미 증강제, 쓴맛 수용체 부의 차단제, 감각 수용체 부의 활성화 또는 시뮬레이터, 설탕 및/또는 감미료 (예를 들면, 수크랄로즈, 아세설팜, 포타시움, 아스파탐, 사카린, 사이클라메이트, 락토오스, 수크로오스, 포도당, 과당, 소르비톨, 만니톨) 및 다른 첨가제들 예컨데 차콜, 엽록소, 미네랄, 식물성 약품, 또는 청량 화제를 포함할 수 있다. 이들은 모방품, 합성 또는 천연 물질, 또는 이들의 혼합일 수 있다. 이들은 임의의 적절한 형태, 예를 들어, 오일, 액체 또는 파우더일 수 있다.
에어로졸 생성 물질이 하나 또는 그 초과의 풍미제들 포함하는 실시예들에서, 물질이, 풍미제들의 바람직한 양들을, 에어로졸 생성 물질로부터 생성되는 에어로졸 및/또는 가스에 전달하기에 적절한 풍미제들의 양 및 농도를 포함하는 것은 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 바람직한 양은 본 발명의 디바이스들의 성인 소비자에 대해 뛰어난 감각 경험을 초래하는 양일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 니코틴을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질이 가열될 때 생성되는 에어로졸 및/또는 가스에 니코틴의 바람직한 양들을 전달하기에 적절한 니코틴의 양 및 농도를 물질이 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 니코틴이 통상의 연소성 궐련들에서 배출될 때에 비해, 더욱 제어되고 효율적인 방식으로 니코틴을 배출한다. 통상의 궐련들에 있어서, 니코틴은 담배가 계속 타고있기 때문에 퍼핑들 사이에서 배출된다. 그러나 일부 실시예들에서, 본 발명의 디바이스들에서는, 에어로졸 생성 물질이, 디바이스에서 생성된 에어로졸 및/또는 가스를 흡입할 때일 수 있는 원하는 때에만 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 1 중량 %, 2 중량 %, 3 중량 %, 4 중량 %, 5 중량 %, 6 중량 %, 7 중량 %, 8 중량 %, 9 중량 % 또는 10 중량 %보다 많은 니코틴을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 물질은 약 25 중량 %, 20 중량 %, 15 중량 % 10 중량 % 또는 5 중량 %보다 적은 니코틴을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 물질은 약 4 중량 %의 니코틴을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 담배 물질을 포함할 수 있고, 여기서, 담배 물질은 담배 또는 그 유도체들을 포함하는 임의의 물질이다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 담배 대체물을 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물질에 사용되는 또는 에어로졸 생성 물질에 사용하기 위해 담배 추출물과 같은 담배 물질을 생성하기 위해 처리되는 담배는 버지니아(Virginia) 및/또는 벌리(Burley)를 포함하는, 임의의 적절한 담배, 예컨데 단일 등급 또는 혼합, 컷 래그(rag) 또는 전체 잎일 수 있다. 이는 또한 담배 입자 '미세' 또는 분말, 확장된 담배, 스템들, 확장된 스템들, 및 다른 프로세싱된 스템 물질들, 예컨데 절단 압연된 스템들일 수 있다.
에어로졸 생성 물질이 담배 물질을 포함하는 실시예들에서, 담배 물질은 임의의 적절한 화학적 조성을 가질 수 있고 임의의 적절한 프로세스에 따라 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 담배 물질은 고상 및/또는 액상의 하나 또는 그 초과의 물질들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 담배 물질은 임의의 적절한 고체 및 액체 함량을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 담배 물질은 약 1 중량 %, 2 중량 %, 3 중량 %, 4 중량 %, 5 중량 %, 6 중량 %, 7 중량 %, 8 중량 %, 9 중량 % 또는 10 중량 %보다 많은 니코틴을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 담배 물질은 약 25 중량 %, 20 중량 %, 15 중량 % 10 중량 % 또는 5 중량 %보다 적은 니코틴을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 담배 물질은 약 4 중량 %의 니코틴을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 담배 물질은 담배 추출물을 포함할 수 있다. 담배 추출물은 임의의 다른 적절한 추출 프로세스들과 함께, 용매를 이용한 담배의 처리를 포함하는 방법에 의해 획득되는 담배의 조성물이다.
일부 실시예들에서, 담배 추출물은 물을 이용한 담배의 처리를 포함하는 방법에 의해 획득될 수 있다. 일부 실시예들에서, 물을 이용한 담배의 처리는 담배에 물을 부가하는 단계, 담배 원료의 수용성 부분으로부터 결과적인 수성 액체 추출물을 분리하는 단계, 및 선택적으로, 담배 추출물을 형성하기 위해 초과 물을 제거하는 단계를 포함한다. 원심 고체 여과 또는 진공 유동층 여과와 같은 임의의 적절한 여과 방법들이 사용될 수 있다. 진공 회전 디스크, 진공 강하 또는 상승막 증발과 같은 임의의 적절한 증발 농축 방법들이 사용될 수 있다. 이러한 프로세스들은 여과 및 증발 농축 분야의 당업자에게 공지되어 있을 것이다.
일부 실시예들에서, 담배 추출물은 어떤 물질들의 농축을 제거 또는 감소시키기 위한 단계들을 포함하는 방법에 의해 준비될 수 있다. 예를 들어, 담배 추출물은 단백질 함량을 감소시키기 위해 벤토나이트로 그리고/또는 폴리페놀 함량을 감소시키기 위해 폴리비닐폴리피로리돈으로 처리될 수 있다.
일부 실시예들에서, 담배 추출물은 하나 또는 그 초과의 물질들의 농도를 부가 또는 증가시키는 단계들을 포함하는 방법에 의해 준비될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 예를 들어, 에어로졸 생성제 및/또는 풍미제들이 부가될 수 있다.
본 발명의 디바이스들의 에어로졸 생성 물질에 포함된 담배 추출물은 임의의 적절한 화학적 조성을 가질 수 있다. 이는 임의의 적절한 고체 및 액체 함량을 가질 수 있다. 담배 추출물의 고체 함량은, 전기 저항 히팅 엘리먼트에 부가될 때, 에어로졸 생성 물질의 구조적 안정성에 현저한 영향을 미칠 수 있고, 가열될 때 물질이 어떻게 영향받는 지에 대해 현저한 영향을 미칠 수 있다.
약 55%의 고체 함량을 가진 담배 추출물을 포함하는 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 건조함으로써 준비되는 에어로졸 생성 물질이 본 발명에 적합하다는 것이 실험에서 밝혀졌다. 이러한 실험들의 세부사항들은 이하의 예시 부분에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 적어도 약 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 99%의 고체 함량을 가진 담배 추출물을 포함하는 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 55%의 고체 함량을 가진 담배 추출물을 포함하는 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 담배 추출물 대신에 또는 이에 부가하여 임의의 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 적절한 물질들의 예들은, 제한적이지는 않지만: 물, 결합제, 무기 충전재, 및 에어로졸 생성제를 포함한다. 일부 실시예들에서, 이러한 물질들은, 재구성된 담배 물질을 준비하는 프로세스 동안, 에어로졸 생성 물질에 부가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 물질들은, 담배 물질의 주입을 포함하는 프로세스에 의해 에어로젤 생성 물질에 부가될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 하나 또는 그 초과의 무기 필터 물질들을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 임의의 적절한 무기 충전 물질들을 포함할 수 있다. 적절한 무기 충전 물질들은, 제한적이지 않지만, 칼슘 카보네이트(즉, 초크), 펄라이트, 버미큘라이트, 규조토, 콜로이드성 실리카, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 설파이트, 마그네슘 카보네이트, 및 적절한 무기 흡착제들, 예컨데 분자 여과기를 포함한다.
무기 필터 물질은 임의의 적절한 목적을 위해 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 필터 물질은 에어로졸 생성 물질에서 다른 물질들에 대해 흡착제 및/또는 지지체로서 작용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 필터 물질은, 히팅 시, 다른 물질들을 배출하기 전에 이들을 흡수하기 위한 구조체로서 작용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 필터 물질은 에어로졸 생성제, 예컨데, 글리세롤 및/또는 히팅 시 생성되는 에어로졸의 감각 특성들에 영향을 주는 임의의 다른 물질들에 대해 흡착제 및/또는 지지체로서 작용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 무기 충전 물질이 추가의 강도를 제공하기 위해 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는 담배 추출물과 함께 포함될 수 있으며, 이 경우, 이는 담배 추출물을 함께 홀딩하는데 그리고/또는 담배 추출물에 추가의 강도를 제공하는데 도움을 주기 위해 포함될 수 있다.
무기 충전 물질은 임의의 적절한 양 및 농도로 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 강도를 증가시키기 위해 여기에 무기 충전 물질의 더 큰 양 및 농도를 포함시키는 것은 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 1-90 중량 %, 45-95 중량 %, 50-90 중량 %, 55-85 중량 %, 60-80 중량 % 또는 65-75 중량 %의 무기 충전 물질을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 무기 충전 물질은 초크일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 하나 또는 그 초과의 결합제들을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 임의의 적절한 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 결합제는 알기네이트, 셀룰로오스 또는 개질된 셀룰로오스, 전분 또는 개질된 전분 및 천연 검 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
적절한 결합제는, 제한적이지는 않지만, 임의의 적절한 양이온을 포함하는 알기네이트, 예컨데 소듐 알기네이트, 칼슘 알기네이트, 포타슘 알기네이트; 셀룰로오스 또는 개질 셀룰로오스, 예컨데 하이드록시프로필 셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스; 전분 또는 개질 전분; 임의의 적절한 양이온을 포함하는 펙틴 솔트, 예컨데 소듐 펙테이트; 크산탄 검, 구아 검, 및 임의의 다른 적합한 천연 검을 포함한다.
결합제는 임의의 적절한 양 및 농도로 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 이 물질에 포함된 결합제의 양 및 농도는 물질의 조성, 열원, 예를 들어, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 성질, 및 결합제가 포함되는 디바이스의 요구되는 특성들에 기초하여 변화할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 3-50 중량 %, 5-40 중량 %, 10-35 중량 %, 또는 15-30 중량 %의 결합제를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 결합제는 소듐 알기네이트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 물질이 약 20-25 중량 %의 결합제를 포함하는 것은 유리할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 결합제는 소듐 알기네이트일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 물을 포함할 수 있다. 물은 임의의 적절한 목적을 위해 포함될 수 있으며, 역삼투, 증류, 및/또는 이온 교환과 같은 임의의 적합한 정화 방법을 사용하여 정화되어 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 물은 물질을 습윤화하기 위해 포함될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 가열 시, 물질로부터 생성되는 에어로졸 및/또는 가스의 감각 특성들을 변경하기 위해 물이 포함될 수 있다.
임의의 적절한 양의 물이 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 무기성 에어로졸 생성 물질들은 약 3-10%의 물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 담배 기재(tobacco-based) 에어로졸 생성 물질은 약 10-15%의 물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이하에서 더욱 상세하게 논의되듯이, 에어로졸 생성 물질은, 고체 코팅 또는 층, 또는 모노리식 폼을 형성하기 위해 건조되는 슬러리 형태로 열원에 제공될 수 있다. 슬러리는 물을 포함할 수 있고, 이중 일부는 슬러리가 건조되면서 제거된다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 임의의 가능한 조합으로 이하의 것들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다: 에어로졸 생성제, 예컨데, 글리세롤; 무기 충전 물질, 예컨데 초크; 결합제, 예컨데 소듐 알기네이트; 풍미제, 니코틴 및 물.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 열 전도성 입자들을 포함할 수 있다. 이들은 전기 저항 히팅 엘리먼트로부터 에어로졸 생성 물질로의 열 전달 레이트를 향상시킬 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이들은 에어로졸 생성 물질의 일 영역으로부터 에어로졸 생성 물질의 다른 영역으로의 열 전달 레이트를 향상시킬 수 있다.
모든 컴포넌트들에 대한 파라미터들의 그리고 슬러리의 이하의 논의는, (달리 언급되지 않으면, 결과적인 에어로졸 생성 물질의 컴포넌트들을 언급하기보다는) 에어로졸 생성 물질을 만들기 위한 슬러리에서의 컴포넌트들의 가능한 양 및/또는 농도에 관련된다.
본 명세서에 사용되듯이, 슬러리는 액체, 젤, 용액, 현탁액 또는 에멀션이다. 슬러리는 반드시 고체의 물체 입자를 포함할 필요는 없다. 일부 실시예들에서, 슬러리는, 건조 시, 코팅을 형성하거나 열원을 감싸도록 열원의 표면에 용이하게 도포될 수 있는 형태이다.
따라서, 일부 실시예들에서, 슬러리는, 슬러리가 열원을 감싸거나, 적시거나 또는 그 위로 스프레이 되기에 적절하게 하는 점도 및/또는 물 함량을 갖는다. 추가의 실시예들에서, 예를 들어, 둘레에 열원이 위치되거나 형성될 수 있는 에어로졸 생성 물질의 로드를 형성하기 위해, 슬러리는 슬러리가 압출되기에 적절하게 하는 점도 및/또는 물 함량을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 30-80 중량 %, 40-70 중량 %, 또는 50-60 중량 %의 담배 물질을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 55 중량 %의 담배 물질을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 30-80 중량 %, 40-70 중량 %, 또는 50-60 중량 %의 담배 추출물을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 55 중량 %의 담배 추출물을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 1-40 중량 %, 2-18 중량 %, 4-16 중량 %, 6-14 중량 %, 또는 8-12 중량 %의 결합제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 결합제는 소듐 알기네이트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 10 중량 %의 결합제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 에어로졸 생성 물질이 준비되게 하는 것은 유리할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 결합제는 소듐 알기네이트일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 10-50 중량 %, 15-45 중량 %, 20-40 중량 % 또는 25-35 중량 %의 물을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 30 중량 %의 물을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 에어로졸 생성 물질이 준비되게 하는 것은 유리할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 약 1-40 중량 %, 2-15 중량 %, 3-10 중량 %, 또는 4-6 중량 %의 에어로졸 생성제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤일 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 5 중량 %의 에어로졸 생성제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 에어로졸 생성 물질이 준비되게 하는 것은 유리할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤이다.
약 340g의 담배 추출물, 60g의 소듐 알기네이트, 200g의 물 및 35g의 글리세롤을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비된 에어로졸 생성 물질은 본 발명의 디바이스들에서 에어로졸 생성 물질로서 사용하기에 적합한 특성들을 갖는다는 것이 실험에서 밝혀졌다. 이러한 실험들의 세부사항들은 이하의 예시 부분에서 제공된다. 따라서, 동일 또는 유사한 레이트로 이러한 물질들을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비된 에어로졸 생성 물질은 본 발명의 디바이스에 적합할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 고체 함량이 약 35-95 중량 %, 40-90 중량 %, 45-85 중량 %, 50-80 중량 %, 55-75 중량 %, 또는 60-70 중량 %의 담배 추출물을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 고체 함량이 약 65 중량 %의 담배 추출물을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 고체 함량이 약 5-35 중량 %, 10-30 중량 %, 또는 15-25 중량 %의 결합제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 결합제는 소듐 알기네이트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 고체 함량이 약 20 중량 %의 결합제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 결합제는 소듐 알기네이트일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 고체 함량이 약 5-20 중량 %, 또는 10-15 중량 %의 에어로졸 생성제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 고체 함량이 약 13 중량 %의 에어로졸 생성제를 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤일 수 있다.
고체 함량이 약 65 중량 %의 담배 추출물, 20 중량 %의 소듐 알기네이트, 13 중량 %의 글리세롤을 포함하는 슬러리를 건조함으로써 준비된 에어로졸 생성 물질이 본 발명의 디바이스들에서 에어로졸 생성 물질로서 사용하기에 적합한 특성들을 갖는다는 것이 실험에서 밝혀졌다. 이러한 실험들의 세부 사항들은 이하의 예시 섹션에서 제공된다. 따라서, 이러한 고체 함량 및 유사한 고체 함량을 갖는 슬러리를 건조함으로써 준비되는 에어로졸 생성 물질은 본 발명의 디바이스들에 적합할 수 있다.
일부 실시예들에서, 추가의 성분들이 생성된 에어로졸들의 감각 특성들의 개선을 위해 에어로졸 생성 물질에 포함될 수 있다. 일부의 경우들에서, 물, 풍미, 포장 또는 특성상 산성 또는 염기성일 수 있는 물질들이, 맛, 풍미, 및 에어로졸의 감각 영향을 변경시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 추가의 성분들은 온화하거나 부드러운 효과를 도출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들은 더욱 현저한 감각 효과들을 도출할 수 있다.
에어로졸 생성 물질은 본 발명의 디바이스에서, 열원, 예컨데 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 임의의 적절한 온도로 가열될 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 특정 경험을 전달할 목적으로 특정 온도로 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 연소를 개시하기에는 불충분하지만, 에어로졸 생성 물질의 물질의 증발 레이트 및/또는 승화 레이트를 현저하게 증가시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있다. 이는 본 발명의 디바이스들이 연소 디바이스가 아니고 가열 디바이스인 경우의 사례일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 연소를 개시하기에 충분한 온도로 가열될 수 있다. 이는 디바이스가 연소가능한 디바이스일 경우의 사례일 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 약 50-400℃, 100-350℃, 150-350℃, 150-330℃, 또는 180-300℃의 온도로 에어로졸 생성 물질을 가열하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 디바이스들에서 에어로졸 생성 물질이 가열되는 온도는 열원의 특성들에 의존할 것이다. 예를 들어, 전기 저항 히팅 엘리먼트는 본 발명의 디바이스들에서 에어로졸 생성 물질을 가열한다. 전기 저항 히팅 엘리먼트는, 전기의 흐름에 저항하고, 그렇게 함으로써 전기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 전도성 매체를 제공함으로써, 에어로졸 생성 물질을 가열한다.
하나 또는 그 초과의 전기 저항 히팅 엘리먼트들이 본 발명의 디바이스들에 포함될 수 있다. 하나보다 많은 히팅 엘리먼트들이 포함되는 실시예들에서, 각각의 히팅 엘리먼트는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
전기 저항 히팅 엘리먼트는 임의의 적절한 도전성 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 저항성 히팅 엘리먼트는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 금속은 전기 및 열 에너지의 우수한 전도체이기 때문에, 전기 저항성 히팅 엘리먼트가 금속 또는 금속 합금을 포함하는 것은 유리할 수 있다.
적절한 금속은, 제한적이지는 않지만: 구리, 알루미늄, 백금, 텅스텐, 금, 은 및 티타늄을 포함한다. 적절한 금속 합금은 제한적이지는 않지만: 니크롬 및 스테인리스 스틸을 포함한다. 스테인리스 스틸은, 이하의 예시 섹션에서 언급되듯이, 실험들에서 효과적인 것으로 밝혀졌다.
일부 실시예들에서, 금속 또는 금속 합금은, 금속 또는 금속 합금보다 부식에 대해 더욱 저항력이 있는 다른 물질로 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 물질은 또한 금속 또는 금속 합금, 예컨데 금 또는 은일 수 있다.
본 발명의 디바이스들에 사용되는 전기 저항 히팅 엘리먼트는 임의의 적절한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 가열 및 열 에너지의 소실을 증진시키기 위해, 히팅 엘리먼트의 형상이 큰 표면적 대 체적 비를 갖는 것은 유리할 수 있다. 히팅 엘리먼트는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있고, 단지 설명적인 예시들로서: 직선 또는 선형 와이어들; 평평한 시트들; 예를 들어, 코일 또는 나선형 형태의 굽은 또는 만곡된 와이어들; 및 형상화된 또는 평평하지 않은 시트, 예를 들어, 지그재그 또는 주름진 시트들의 형태의 폴딩된 시트를 포함할 수 있다. 시트는 고체일 수 있거나 구멍들, 예컨데 하나 또는 그 초과의 홀들을 갖는 시트를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 메쉬의 형태이다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 금속 메쉬의 형태이다. 메쉬는 큰 표면적 대 체적 비를 갖는다. 메쉬는 또한, 유리하게 작은 양의 물질로 큰 표면을 커버한다.
히팅 엘리먼트가 메쉬 또는 금속 메쉬인 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 평평하거나 실질적으로 평평할 수 있다. 이러한 평평한 메쉬는 임의의 적절한 디멘전을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 평평한 매쉬는 세장형이거나 직사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 평평한 메쉬는 약 0.3-2cm, 또는 0.75-1.25cm의 폭을 갖는 직사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 평평한 메쉬는 약 3-6cm, 또는 4-5cm의 길이를 갖는 직사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 평평한 시트는 약 1cm의 폭과 약 5cm의 길이를 갖는 직사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 메쉬는 리본 또는 유사한 형태와 같이 형태상 협폭이고 세장형이다.
히팅 엘리먼트가 메쉬를 포함하는 일부 실시예들에서, 본 발명의 디바이스들에 통합될 때, 히팅 엘리먼트는 실질적으로 평평할 수 있다. 다른 실시예들에서, 메쉬가 감겨진 구성을 형성하도록 메쉬는 랩핑될 수 있고, 일부의 경우들에서, 감겨진 구성은 형상이 원통형일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 메쉬 상에 코팅되어 시트를 형성한다. 일부 실시예들에서, 시트는 평평하거나 실질적으로 평평하다. 다른 실시예들에서, 시트는 감겨진 구성으로 랩핑된다. 일부 실시예들에서, 감겨진 시트는 디바이스의 사용자에 의해 감겨지지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 시트는 아직 가열되지 않은 생 에어로졸 생성 물질을 드러내도록 감겨지지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미 노출된 생 에어로졸 생성 물질이 이미 가열된 후, 생 에어로졸 생성 물질을 드러내기 위해 시트가 감겨지지 않을 수 있다. 이는 가열될 수 있는 물질의 양을 증가시킬 수 있고 따라서 디바이스가 사용될 수 있는 시간 길이를 연장시킬 수 있다.
에어로졸 생성 물질이 메쉬 상에 코팅되어 시트를 형성하고, 시트가 감겨진 구성으로 랩핑되는 실시예들에서, 시트는 스풀 둘레에 랩핑될 수 있다. 스풀은 시트를 푸는 것을 더 쉽게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스풀은 원통형 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 시트는 독립적으로 가열될 수 있는 에어로졸 생성 물질의 부분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질 및 전기 저항 히팅 엘리먼트를 포함하는 시트의 인접한 부분들은 절연 수단에 의해 분리된다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 코일의 형태이다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 금속 코일의 형태이다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 코일의 표면의 적어도 일부 또는 표면 상에 코팅된다.
일부 대안적인 실시예들에서, (예를 들어, 메쉬로부터 형성되는) 코일 또는 원통형 히팅 엘리먼트는 모놀리식 형태인 에어로졸 생성 물질을 둘러싼다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 로드 또는 원통형 형태로 압출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 열원은 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위해 이에 접촉한다. 이러한 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 열원이 생 에어로졸 생성 물질을 가열하게 하도록 이동 및/또는 재배치될 수 있다.
히팅 엘리먼트가 금속 메쉬 및/또는 금속 코일을 포함하는 실시예들에서, 히팅 엘리먼트의 중요한 특성은 금속의 개별 가닥의 직경 또는 게이지(gauge)일 수 있다. 이는, 가닥들의 직경이 전기가 가닥들을 통과할 때 가닥들이 소산시키는 열 및 전기를 전도시키는 가닥들의 성능에 영향을 미치기 때문이다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 금속 가닥들을 포함할 수 있고, 가닥들의 직경은, 본 발명의 디바이스들에서 요구되는 열 생성의 레이트에 대해 가장 적합하다. 일부 실시예들에서, 더 작은 직경이 더 큰 직경에 비해 바람직할 수 있는데, 그 이유는 동일한 전류가 통과할 때 더 작은 직경이 더 큰 직경보다 더 빠른 레이트로 열을 방출하는 경향이 있기 때문이다.
히팅 엘리먼트의 전기 전도성 및 열 전도성이 그 기능에 중요하다. 히팅 엘리먼트가 본 발명의 디바이스들에서 에어로졸 생성 물질을 가열하기에 적합한 한, 히팅 엘리먼트는 임의의 적절한 전기 및 열 전도성을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트가 높은 전기 전도성을 갖는 것은 유리할 수 있다; 다른 실시예들에서, 히팅 엘리먼트가 낮은 전기 전도성을 갖는 것이 유리할 수 있다. 이는 히팅 엘리먼트의 전기 전도성이 임의의 주어진 전압에서 생성되는 전류에 영향을 주기 때문인데, 전압 그 자체는 두 가지에 영향을 준다: 엘리먼트가 열을 방출하는 레이트, 및 엘리먼트가 전기를 소모하는 레이트.
히팅 엘리먼트가 높은 전기 전도성을 갖는 실시예들에서, 열 방출 레이트가 높고 전기 소모 레이트가 높을 것이다. 이는 전류가 높아서 더 많은 열의 방출 및 더 많은 전기의 소모를 초래하기 때문이다. 히팅 엘리먼트가 낮은 전기 전도성을 갖는 실시예들에서, 열 방출의 레이트가 낮을 것이고 전기 소모의 레이트도 낮을 것이다. 이는 전류가 낮아서 더 적은 열의 방출 및 더 적은 전기의 소모를 초래할 것이기 때문이다.
일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는, 얼마나 많은 전기가 이용가능한지 그리고 얼마나 빠르게 열이 에어로졸 생성 물질로 전달될 필요가 있는지를 고려하여, 히팅 엘리먼트가 포함되는 디바이스에 가장 적절한 전기 전도성을 가질 수 있다.
임의의 적절한 크기의 전류가 본 발명의 디바이스의 히팅 엘리먼트를 통과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트를 통해 높은 전류가 통과하는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 높은 전류가 에어로졸 생성 물질로의 열 전달의 레이트를 증가시킬 것이기 때문이다.
일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트를 통해 낮은 전류를 통과시키는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 낮은 전류가 전기 소모의 레이트를 감소시킬 것이기 때문이다. 일부 실시예들에서, 약 0.3-8A, 2-6A, 또는 4-6A의 크기로 전류가 히팅 엘리먼트를 통과할 수 있다.
임의의 적절한 수단이 본 발명의 디바이스들의 히팅 엘리먼트를 통해 전류를 통과시키기 위해 사용될 수 있다. 히팅 엘리먼트들은 전원과 항상 접촉 상태일 수 있거나, 디바이스가 사용 중이고 에어로졸 생성 물질이 가열되어야 할 때에만 전원과 접촉 상태가 될 수 있다. 다른 실시예들에서, 히팅 엘리먼트들은 에어로졸 생성 물질과 항상 접촉 상태일 수 있거나, 디바이스가 사용 중이고 에어로졸 생성 물질이 가열되어야 할 때에만 에어로졸 생성 물질과 접촉 상태가 될 수 있다. 접촉을 생성하는 것은 엘리먼트들의 관련된 움직임을 수반한다.
일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 배터리들이, 전위차를 제공하고 히팅 엘리먼트를 통해 직류 전류를 통과시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 배터리들은, 예를 들어, 와이어들 및/또는 클립들을 사용함으로써 임의의 적절한 방식으로 히팅 엘리먼트에 연결될 수 있다. 하나보다 많은 배터리가 하나보다 많은 전원 공급을 제공하기 위해 사용되는 실시예들에서, 배터리들은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
본 발명의 디바이스에 사용되는 배터리는 임의의 적절한 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리는 충전식이거나 비충전식일 수 있고, 대체식이거나 비대체식일 수 있다.
본 발명의 디바이스들에 사용되는 베터리는 임의의 적절한 전압을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 높은 전압을 갖는 배터리는 낮은 전압을 갖는 배터리보다 바람직할 수 있는데, 그 이유는 높은 전압이 높은 전류를 생성할 것이고 금속 메쉬가 더 높은 레이트로 열을 방출할 것이기 때문이다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 디바이스들에 포함되는 배터리는 약 0.5-10 V, 2-8 V, 또는 4-6 V의 전압을 갖는다.
디바이스들에 사용되는 배터리의 전압은 히팅 엘리먼트를 통과하도록 요구되는 전류의 크기에 기초하여 선택될 수 있다. 히팅 엘리먼트가 높은 전기 저항을 갖는 실시예들에서, 배터리는 높은 전압을 가질 수 있다; 히팅 엘리먼트가 낮은 전기 저항을 갖는 실시예들에서, 배터리는 낮은 전압을 가질 수 있다.
디바이스들에 사용되는 배터리는 임의의 적절한 충전 용량을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 높은 충전 용량을 갖는 배터리가 낮은 충전 용량을 갖는 배터리에 비해 바람직할 수 있는데, 그 이유는 높은 충전 용량이 더 긴 시간 기간 동안 배터리가 전위차를 전달하게 할 것이기 때문이다.
하나 또는 그 초과의 배터리들이 임의의 적절한 전기 회로를 통해 본 발명의 디바이스들의 전기 저항 히팅 엘리먼트에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 배터리들이 디바이스의 하나보다 많은 히팅 엘리먼트에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 둘 또는 그보다 많은 히팅 엘리먼트들에, 하나 또는 그 초과의 배터리들로부터 서로 독립적으로 전기가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 둘 또는 그보다 많은 히팅 엘리먼트들에 하나 또는 그 초과의 배터리들로부터 연속적으로 전기가 제공될 수 있다.
에어로졸 생성 물질이 히팅 엘리먼트와 접촉하는 방식 및 정도는 또한, 에어로졸 생성 물질의 가열 시, 에어로졸 및/또는 가스의 생성에 영향을 미칠 것이다.
에어로졸 생성 물질은, 히팅 엘리먼트의 온도가 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸 생성 물질을 가열하기에 충분하다면, 임의의 적절한 방식으로 히팅 엘리먼트에 접촉할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 온도는 에어로졸 생성 물질을 연소시킬 정도로 높지 않다.
일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 적어도 부분적으로 에어로졸 생성 물질에 매립되거나 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 메쉬의 형태일 수 있고, 에어로졸 생성 물질은 메쉬 상에 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 코일의 형태일 수 있고, 에어로졸 생성 물질은 코일 상에 코팅될 수 있다.
일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트의 대부분 또는 전부가 에어로졸 생성 물질에 매립되거나 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅되는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 이러한 방식이 히팅 엘리먼트로부터 에어로졸 생성 물질로 열 전달의 효율성을 향상시킬 것이기 때문이다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 적어도 부분적으로 히팅 엘리먼트에 의해 둘러싸일 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 본 발명의 디바이스의 에어로졸 생성 물질의 일부 또는 전부는 모놀리스 형태일 수 있다. 에어로졸 생성 물질이 모놀리스 형태인 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 압출을 포함하는 프로세스에 의해 형성될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 메쉬의 형태일 수 있고, 에어로졸 생성 물질의 일부 또는 전부 둘레에 랩핑될 수 있다. 일부 실시예들에서, 히팅 엘리먼트는 코일의 형태일 수 있고, 에어로졸 생성 물질의 일부 또는 전부 둘레를 랩핑할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성 물질의 일부 또는 전부는 금속 코일의 중앙에 포지셔닝될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 금속 메쉬(2) 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질(3)을 포함하는 시트(1)가 제공된다. 이러한 예시적인 실시예에 따라, 금속 메쉬(2)의 대부분은 에어로졸 생성 물질(3)에 매립된다.
도 2를 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 메쉬(2) 상에 주조된 에어로졸 생성 물질(3)을 포함하는 시트(1)의 단면도가 제공된다.
도 3을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 금속 메쉬(2) 상에 코팅되고 전원(4)에 연결된 에어로졸 생성 물질(3)을 포함하는 시트(1)가 제공된다. 도 4에서, 다수의 시트들(1)이 전원(4)에 연결된 것으로 도시되며, 스위칭 메커니즘들(5)은 각각의 시트(1)로의 전기의 공급이 제어되게 한다.
도 5를 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 코팅된 코일(11)이 제공된다. 도 6에서 단면으로 보여지듯이, 코팅된 코일(11)은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따라 금속 코일(12) 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질(13)을 포함한다.
도 7을 참조하면, 제한이 아닌 예시를 위해, 전원(14)에 연결된, 도 5에 도시된 바와 같은 코팅된 코일(11)이 제공된다. 도 8에서, 다수의 코일들(11)이 전원(14)에 연결된 것으로 도시되며, 스위칭 엘리먼트(15)는 각각의 코일(11)로의 전기의 제공이 제어되게 한다.
도 9를 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 에어로졸 생성 물질의 모놀리스(21)가 제공되는데, 금속 메쉬 히팅 엘리먼트(23)가 모놀리스 둘레를 랩핑한다. 금속 메쉬 히팅 엘리먼트(23)는 전원(24)에 연결된다.
도 10을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 에어로졸 생성 물질의 모놀리스(31)가 제공되는데, 금속 코일 히팅 엘리먼트(33)이 모놀리스 둘레를 랩핑한다. 금속 코일 히팅 엘리먼트(33)가 전원(34)에 연결된다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 제1 부분 또는 섹션은 열원, 예컨데 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해, 에어로졸 생성 물질의 제2 부분 또는 섹션과 독립적으로 가열될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성 물질의 제1 부분은 에어로졸 생성 물질의 제2 부분에 비해 상이한 화학적 조성을 가질 수 있다. 이는 본 발명의 디바이스들에서 상이한 에어로졸들 및/또는 가스들이 생성되게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 상이한 부분들이 상이한 풍미들을 생성할 수 있고 그리고/또는 상이한 감각 경험들을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 상이한 부분들은 독립적으로 그리고/또는 순차적으로 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스의 사용자는 어느 부분이 가열되는지, 따라서, 어느 에어로졸들 및/또는 가스들이 생성될지를 개시하고 그리고/또는 제어할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 적어도 일부는, 열원에 의해 가열되기 위해 디바이스의 제1 부분에서 제2 부분으로 이동되어야 한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 에어로졸 생성 물질은 디바이스의 사용자의 자유 의지로 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이동은 전기 저항 히터가 전원에 접촉되게 할 것이다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 둘 또는 그 이상의 부분들을 포함하고, 에어로졸 생성 물질은 에어로졸 생성 물질의 둘 또는 그 초과의 부분들의 순차적 히팅을 가능하게 하기 위해 이동될 수 있다. 예를 들어, 이동은 에어로졸 생성 물질의 주어진 부분과 관련된 전기 저항 히터가 전원과 접촉하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트는, 상이한 파트들과 관련된 에어로졸 생성 물질의 부분들이 독립적으로 그리고/또는 순차적으로 가열되게 하기 위해 독립적으로 전원 공급될 히팅 엘리먼트의 둘 또는 그 초과의 파트들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 상이한 부분들은 개별 전원들, 예컨데 개별 배터리들을 갖는 부분들에 의해 독립적으로 전원 공급된다. 일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트의 상이한 부분들은 파트들을 단일 전원에 링크하는 하나 또는 그 초과의 스위치들에 의해 독립적으로 전원 공급된다.
도 15를 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 전기 저항 히팅 엘리먼트로서 작용하는 메쉬 상에 주조된 에어로졸 생성 물질을 포함하는 리본(41)이 제공된다. 리본(41)은 다수의 부분들(42)을 포함하며 이동가능하다. 부분들(42)은 절연 수단(43), 예컨데 절연 스트립에 의해 분리되고, 각각의 부분은 히팅 엘리먼트의 부분을 인케이싱하는 에어로졸 생성 물질의 섹션을 포함한다. 리본(41)의 이동은 순차적으로, 히팅 엘리먼트의 섹션이 전원(44), 예를 들어 배터리와 접촉하게 한다. 이는 히팅 엘리먼트에 전력 공급을 하여 히팅 엘리먼트의 부분과 접촉한 에어로졸 생성 물질의 부분을 가열한다. 리본(41)은 리본의 새로운 부분을 가열하기 위해 이동되어야 하며, 에어로졸 생성 물질의 새로운 섹션을 가열하기 위해 히팅 엘리먼트의 새로운 섹션이 전원과 접촉하게 한다.
리본(41)은 두 스풀들(45, 46) 둘레에 랩핑되며, 이들 중 하나는 리본을 이동시키기 위해 구동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 드라이브 스풀(46)은 수동으로 터닝될 수 있다. 다른 실시예들에서, 스풀은 모터(47)에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 리본(41) 및 스풀들(45, 46)은 카트리지 또는 "카세트"(48)를 형성한다. 드라이브 스풀(46)은 드라이브 스풀(46) 상에 리본(41)을 감기 위해 회전될 수 있어서, 리본(41)이 다른 스풀(45)로부터 감겨지게 한다. 이러한 방식으로, 리본(41)은 이동될 수 있어서, 상이한 부분들(42)이 정렬되고 그리고/또는 전원(44)과 접촉하게 이동시킨다.
도 16을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 디바이스가 제공된다. 디바이스(52)는 리본(51) 및 스풀들(55, 56)을 포함하는, 도 15에 도시된 바와 같은 카트리지(57)를 포함한다. 디바이스는 추가로, 전원(54), 리본(51)의 섹션들의 독립적이고 순차적인 가열을 제어하기 위한 제어 회로(53) 및 드라이브 스풀(56)을 구동시키는 카세트 모터 드라이브 유닛(58)을 포함한다. 디바이스는 추가로, 가열된 에어로졸 생성 물질로부터의 에어로졸이 형성되고 디바이스의 마우스피스(59)를 통해 흡입되는 에어로졸 형성 챔버(61)를 포함한다. 디바이스(52)를 통한 에어 흐름은 화살표로 도시된다. 주변의 에어가 디바이스(52)의 바디 또는 하우징(60)의 벤트들을 통해 들어오고, 가열된 에어로졸 생성 물질 및 카세트를 지나 흘러서 가열에 의해 생성된 가스 및 수증기를 픽업한다. 그 다음, 공기 흐름은 에어로졸이 형성되는 에어로졸 형성 챔버(61)로 이동한다. 그 다음, 공기 흐름에 의해 운반되는 에어로졸은 마우스피스(59)를 통해 디바이스를 빠져나간다. 일부 실시예들에서, 공기 흐름은 디바이스(52)에서 흡인 또는 퍼핑에 의해 생성될 수 있다.
도 17을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 도 16에 도시된 디바이스와 같은 디바이스에서 열원에 열의 생성을 제어하기 위해 사용되는 전자 회로의 개관이 제공된다. 온도 레귤레이터는 히팅 엘리먼트가 너무 뜨겁게 되는 것을 방지하기 위해 포함된다. 회로는 전자 디바이스의 다양한 특성들을 나타내기 위한 표시자를 제공한다.
에어로졸 생성 물질은 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 접촉될 수 있고 임의의 적절한 방식으로 본 발명의 디바이스를 형성하기 위해 에어로졸 생성 디바이스에 통합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 에어로졸 생성 디바이스로 통합되기 전에 히팅 엘리먼트에 의해 접촉될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질 및 히팅 엘리먼트는 사용자에 의해 디바이스에 놓여질 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질 및 히팅 엘리먼트는 카트리지에 제공될 수 있고, 카트리지는 디바이스로 삽입될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 이러한 카트리지는 교체가능할 수 있다.
에어로졸 생성 물질 및 히팅 엘리먼트가 카트리지에 제공되는 실시예들에서, 카트리지는 임의의 적절한 구조를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 카트리지는 디바이스의 전원에 카트리지의 히팅 엘리먼트를 연결시키기 위해 카트리지 표면 상에 하나 또는 그 초과의 영역들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 영역들은, 카트리지가 디바이스에 부가되지 않았을 때, 커버, 예컨데 캡에 의해 커버링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지는 에어, 가스 및/또는 에어로졸의 통로를 위한 하나 또는 그 초과의 구멍들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 구멍들은, 카트리지가 디바이스에 부가되지 않았을 때, 커버, 예컨데, 캡에 의해 커버링될 수 있다.
에어로졸 생성 물질 및 히팅 엘리먼트가 카트리지에 제공되는 실시예들에서, 카트리지는 임의의 적절한 방식으로 에어로졸 생성 디바이스의 다른 파트들과 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지는 마찰 결합 및/또는 스크류 결합 및/또는 압입에 의해 디바이스의 다른 파트들에 부착될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지(101)가 제공된다. 카트리지는 3개의 전기 저항 히팅 엘리먼트들(102)을 포함하며, 이들은 에어로졸 생성 물질(미도시)로 코팅된다. 이들은 독립적으로 그리고 순차적으로 가열될 수 있다. 카트리지(101)는 에어 구멍(103)을 포함한다. 카트리지는 선택적으로 두 개의 엔드 캡들(105, 106)을 포함하며, 이들은 카트리지(101)의 단부들 상의 위치에 스크류잉되거나 압입될 수 있다. 엔드 캡들(105, 106)은 히팅 엘리먼트들(102)의 전기 접촉들 및 에어 구멍들 또는 벤트들(104)을 커버링한다.
도 12를 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(110)에 통합되는 (도 11에 도시된 바와 같은) 카트리지(101)가 도시된다. 디바이스(110)는 전원(111), 예컨데 배터리를 포함한다. 디바이스(110)는 또한, 카트리지(101)에서 히팅 엘리먼트(102)의 독립적이고 순차적인 가열을 제어하기 위한 제어 회로(112)를 포함한다. 디바이스(110)는 추가로, 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸이 형성되고 디바이스의 마우스피스(114)를 통해 흡입되는 에어로졸 형성 챔버(113)를 포함한다. 디바이스(110)를 통한 에어 흐름은 화살표로 도시된다. 주위의 에어가 디바이스(110)의 바디 또는 하우징(115)의 벤트들을 통해 들어오고, 가열된 에어로졸 생성 물질 및 카트리지(101)를 지나 흘러서, 가열에 의해 생성된 가스 및 수증기를 픽업한다. 그 다음, 에어 흐름은 에어로졸이 형성된 에어로졸 형성 챔버(113)로 이동한다. 그 다음, 에어 흐름에 의해 운반되는 에어로졸은 마우스피스(114)를 통해 디바이스(110)를 빠져나간다. 일부 실시예들에서, 에어 흐름은 디바이스(110)에서 흡인 또는 퍼핑에 의해 생성된다.
도 13을 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 도 12에 도시된 디바이스(110)에 통합되는 (도 11에 도시된 바와 같은) 카트리지(101)가 도시된다. 카트리지(101)가 스크류 결합 또는 클램프 결합 메커니즘에 의해 디바이스(110)으로 삽입되기 전에, 엔드 캡들(105, 106)은 카트리지(101)로부터 제거된다.
도 14를 참조하면, 제한이 아닌 설명을 위해, 도 12에 도시된 디바이스와 같은 디바이스의 히팅 엘리먼트에 의한 열의 생성을 제어하기 위해 사용되는 전자 회로의 개관이 제공된다. 온도 레귤레이터는 히팅 엘리먼트들이 너무 뜨겁게 되는 것을 방지하기 위해 포함된다. 회로는 전자 디바이스의 다양한 특성들을 표시하기 위한 표시자를 제공한다.
본 발명의 에어로졸 생성 디바이스들은, 에어로졸 생성 물질 및 예를 들어, 전기 저항 히팅 엘리먼트일 수 있는 열원 외에도, 임의의 적절한 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스들은 액추에이터를 포함할 수 있고, 여기서 액추에이터는 열원을 개시하도록 액추에이팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 액추에이터는 열을 생성하기 위해 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부를 통한 전기의 통과를 개시할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 액추에이터는 전기 회로의 스위치일 수 있거나, 이 스위치에 연결될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 액추에이터는, 디바이스의 히팅 엘리먼트 및/또는 에어로졸 생성 물질의 위치를 제어하기 위한 엘리먼트일 수 있거나, 이 엘리먼트에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 액추에이터를 갖는 디바이스 외에도 또는 이에 대안으로서, 열원, 예컨데 전기 저항 히팅 엘리먼트가 압력 구배가 디바이스 내에서 생성될 때 개시될 수 있다. 이러한 압력 구배는, 예를 들어, 디바이스를 퍼핑하거나 이를 통한 흡입 시, 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 저항 히팅 엘리먼트는 퍼핑 또는 흡입 시 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 표시자를 포함할 수 있으며, 여기서 표시자는 히팅 엘리먼트 및/또는 에어로졸 생성 물질의 하나 또는 그 초과의 특성들을 나타낸다. 예를 들어, 디바이스는 전기 저항 히팅 엘리먼트 및/또는 에어로졸 생성 물질의 온도를 나타내기 위한 표시자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디바이스는 에어로졸 생성 물질이 에어로졸 및/또는 가스를 배출하는 정도를 나타내기 위한 표시자를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 히팅 엘리먼트의 온도를 레귤레이팅하기 위해 온도 제어 피드백 회로를 포함할 수 있다. 이는 가열에 의한 에어로졸 생성을 위해 최적의 온도를 제공하기 위해 사용된다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 디바이스의 외부와 전기 저항 히팅 엘리먼트 사이에 절연 층을 포함할 수 있다.
임의의 적절한 프로세스는 열원과 접촉하는 에어로졸 생성 물질을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 열원과 분리되어 있고, 본 발명의 디바이스들의 조립시 또는 이들의 사용시 물리적으로 접촉하게 된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은, 열원과 접촉하게 되는 모놀리식 폼으로 제공된다. 에어로졸 생성 물질과 열원 사이의 접촉을 최대화하기 위해, 열원은 에어로졸 생성 물질을 부분적으로 둘러싸서 그 외부 표면과 접촉한다. 에어로졸 생성 물질의 모놀리식 폼은 주조 또는 압출 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다.
다른 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질과 열원이, 예를 들어 복합 도구의 형태로 결합된다. 이러한 실시예들에서, 열원은 에어로졸 생성 물질로 코팅되고 그리고/또는 에어로졸 생성 물질에 매립될 수 있다.
본 발명의 제2 양상에 따라, 본 발명의 에어로졸 생성 디바이스들을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 이 방법은 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 열원, 예컨데 전기 저항 히팅 엘리먼트에 도포하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 본 발명은 열원 상에 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 코팅하고 그리고/또는 에어로졸 생성 물질의 슬러리에 열원을 담그는 단계를 포함한다. 다른 실시예들에서, 본 방법은 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 열원으로 압출하거나, 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 열원과 함께 공동 압출(co-extrud)하는 단계를 포함한다.
임의의 적절한 프로세스 또는 프로세스들이, 열원 및 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 결합하기 전에 이들을 준비하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 열원은 전기 저항 히팅 엘리먼트 예컨데, 금속 메쉬 또는 코일일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 열원에 인가되고 그 후 건조되게 되는 슬러리로부터 형성된다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질 및 이를 준비하기 위해 사용되는 슬러리는 담배 물질을 포함한다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질은 슬러리의 형성을 포함하는 방법에 의해 준비된다. 슬러리를 형성하기 위해, 에어로졸 생성 물질의 컴포넌트들이 임의의 적절한 순서로 부가될 수 있다. 에어로졸 생성 물질이 담배 추출물, 물, 소듐 알기네이트 및 글리세롤을 포함하는 실시예들에서, 담배 추출물은 소듐 알기네이트 및 그 후 글리세롤이 부가되기 전에 물에 부가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리는 그 컴포넌트들의 부가 동안 그리고/또는 부가 후에 믹싱 과정을 겪으며, 이러한 실시예들에서, 임의의 적절한 시간 길이 동안 믹싱 과정을 겪을 수 있다. 슬러리가 믹싱 과정을 겪는 시간의 길이는 그 조성 및 체적에 의존할 것이며, 상응하게 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복합 도구를 형성하기 위해 열원과 결합되기 전에, 슬러리는 슬러리의 조성을 실질적으로 균질하게 하기 위해 필요한 믹싱 과정을 겪을 수 있다.
일부 실시예들에서, 슬러리는, 담배 추출물을 물에 우선 부가하고 약 30초 동안 믹싱한 후, 슬러리가 소용돌이를 형성하는 것을 방지하기 위해 소듐 알기네이트를 매우 천천히 부가하고, 약 10분 동안 조성물을 믹싱하고 그 후 글리세롤을 부가함으로써 형성된다. 그 후, 일부 실시예들에서, 슬러리는 추가의 믹싱 과정을 겪을 수 있고, 임의의 적절한 시간 길이 동안 추가의 믹싱을 겪을 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리는 약 1-20분, 예컨데 약 5분 동안 추가의 믹싱 과정을 겪을 수 있다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 생성 물질의 슬러리는 하나 또는 그 초과의 첨가제들, 예컨데 풍미제들을 부가하는 것을 포함하는 프로세스에 의해 수행될 수 있다.
에어로졸 생성 물질의 슬러리가 준비되고, 적절한 경우 열원이 만들어지거나 준비되면, 이들이 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들은 에어로졸 생성 물질을 열원 상에 주조하고, 그리고/또는 열원을 슬러리에 담금으로써 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들은 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 열원 상에 압출함으로써, 또는 에어로졸 생성 물질의 슬러리를 열원과 함께 공동 압출함으로써 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 열원은 전기 저항 히팅 엘리먼트, 예컨데 메쉬 또는 코일이다.
에어로졸 생성 물질의 슬러리가 열원 상에 주조되는 실시예들에서, 열원은 슬러리가 열원 상에 부어지기 전에 플레이트 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리가 임의의 적절한 두께 또는 깊이로 열원 상에 균일하게 도포되도록 슬러리가 열원 상에 부어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리가 약 0.5-5 mm, 0.6-4 mm, 0.7-3 mm, 0.8-2 mm, 또는 0.9-2 mm의 두께 또는 깊이를 갖도록, 슬러리가 열원 상에 부어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리가 균일하게 확산되고 약 1mm의 두께 또는 깊이를 갖도록, 슬러리가 열원 상에 부어질 수 있다.
열원과 결합된 후, 슬러리가 건조될 수 있고 임의의 적절한 건조 방법을 사용하여 건조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리는 따듯한 에어(즉, 오븐)에서 건조될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 슬러리는 임의의 적절한 시간 길이 동안 임의의 적절한 온도로 건조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리는 약 40-90℃, 또는 50-80℃의 온도로 건조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리는 약 60℃ 또는 80℃의 온도로 건조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 담배 물질의 슬러리는 약 30-120분 또는 60-120분 동안 건조될 수 있다.
일부 실시예들에서, 슬러리는 약 70분 동안 약 60℃의 온도로 건조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬러리는 약 110분 동안 약 80℃의 온도로 건조될 수 있다. 본 발명의 디바이스들에 적절한 특성들을 갖는 복합 시트들의 제조를 초래하기 위한 이러한 조건들이 실험들을 통해 밝혀졌다.
에어로졸 생성 물질의 슬러리가 플레이트 상의 열원 상으로 주조된 실시예들에서, 결과의 복합 구조는 플레이트로부터 제거될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합 구조는 구조물과 플레이트 사이의 공간에 도달하기 위한 아이템, 예컨데 칼을 이용하여 제거될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 복합 구조물은 구조물과 플레이트 사이의 접촉 포인트의 온도를 증가시킴으로써, 예컨데 스팀을 이용함으로써 제거될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합 구조물은 플레이트로부터 제거된 후 컨디셔닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복합 구조물은 약 20-25℃, 예컨데, 약 22℃의 온도로 컨디셔닝될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 복합 구조물은 약 50-80%, 예컨데 약 60%의 상대 습도를 갖는 공기에서 컨디셔닝될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 복합 구조물은 약 6-24 시간, 예컨데 약 12시간의 시간 기간 동안 컨디셔닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복합 구조물은 약 12시간 동안 약 60%의 상대 습도를 갖는 에어에서 약 22℃로 컨디셔닝될 수 있다.
그 다음, 일부 실시예들에서, 복합 구조물은 본 발명의 디바이스로 통합되기 전에 임의의 적절한 시간 길이 동안 임의의 적절한 습도로 대략 주위 온도의 온도로 보관될 수 있다. 이는 복합 구조물을 강화하는데 도움을 줄 수 있다.
에어로졸 생성 물질의 슬러리가 열원과 결합되고, 건조되고, 컨디셔닝되고 그리고 보관되면, 결과의 복합 구조물이 개별 부분들로 분리될 수 있다. 그 다음, 이러한 개별 부분들은 하나 또는 그 초과의 디바이스들로 통합될 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 복합 구조물은 시트 또는 스트립의 형태일 수 있고, 임의의 적절한 커팅 방법을 사용하여 개별 부분들로 커팅될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복합 구조물은, 인접한 부분들 사이에 예를 들어, 절연 스트립들과 같은 절연 수단을 포함시킴으로써 부분들로 분할될 수 있다.
본 발명의 제3 양상에 따라, 니코틴을 포함하는 가스 및/또는 에어로졸의 생성을 위해 본 발명에 따른 디바이스의 사용이 제공된다.
일부 실시예들에서, 디바이스들은 니코틴 대신에 하나 또는 그 초과의 다른 물질들을 포함하는 가스 및/또는 에어로졸을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스들은 하나 또는 그 초과의 풍미제들 및/또는 희석제들을 포함하는 가스 및/또는 에어로졸을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스들은 적절한 감각 특성들을 갖는 니코틴 함유 에어로졸을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용 중인 디바이스는 연소 디바이스가 아니고 가열 디바이스일 수 있다.
본 발명의 제4 양상에 따라, 열원, 예컨데 전기 저항 히팅 엘리먼트와 접촉하여 가열함으로써, 니코틴을 포함하는 에어로졸 및/또는 가스의 생성을 위한 제1 양상에서 정의된 에어로졸 생성 물질의 사용이 제공된다.
본 발명의 제 5 양상에 따라, 본 발명의 제1 양상에서 정의된 에어로졸 생성 물질에 적어도 부분적으로 매립되거나, 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅되는 전기 저항 히팅 엘리먼트와 같은 열원을 포함하는 복합 구조물이 제공된다. 이러한 구조물들의 예시들은 도 1 및 5에 도시된다.
본 발명의 제 6 양상에 따라, 본 발명의 제 5 양상에 따른 복합 구조물을 포함하는 카세트, 및 복합 구조물의 상이한 부분들이 가열되게 하기 위해 복합 구조물을 이동시키기 위한 수단이 제공된다. 이러한 카세트의 예가 도 15에 도시된다. 일부 실시예들에서, 이러한 카세트는 배터리와 같은 전원 및 복합 구조물에 접촉할 전기 커넥터들을 포함하는 디바이스에 삽입될 수 있다.
예시들
예시들에서, "고체들" 및 "고체(들) 함량"은 물이 아닌 추출물 또는 슬러리 전체를 지칭하며, 실내 온도 및 압력에서 그 자체로 액체인 컴포넌트들, 예컨데 글리세롤을 포함할 수 있다.
예시들에서, 역삼투[RO] 품질의 물은 역삼투에 의해 추가적으로 정화된 연수를 지칭한다.
예 1: 담배 추출 및 추출 조성
컷 래그 버지니아 담배 블랜드 4.5kg은 25-30분 동안 60℃에서 부드러운 교반으로 80kg의 물(역삼투압[RO] 품질)이 추출되었다. 결과의 혼합물은 필터링되었고, 추출물은 증발 농축 프로세스를 사용하여 45-60%의 원하는 고체 함량 범위로 농축되었다. 표 1은 결과의 담배 추출물의 조성을 보여준다.
| 성분 | % 중량/중량 |
| 고체 | 53.10 |
| 니코틴 | 3.56 |
이러한 담배 추출물은 예 2에 설명되는 에어로졸 생성 물질을 만들기 위해 사용되었다.
예 2: 에어로졸 생성 물질 - 제조 절차 및 조성
담배 추출물을 포함하는 에어로졸 생성 물질을 만드는 것은 하이드로콜로이드 결합제를 이용하여 에어로졸 생성제, 예컨데 글리세롤과 담배 추출물을 결합시키는 것을 포함하였다. 그 다음, 결과의 젤은 금속 메쉬 히팅 엘리먼트 상에 코팅되었다. 젤은 내부 교차 결합 및 건조의 조합에 의해 금속 메쉬 상에 형성되고 세팅되어서 히팅 엘리먼트에 적용되거나 히팅 엘리먼트에 결합된 에어로졸 생성 물질의 층을 초래하였다.
에어로졸 생성 물질은 이하의 절차를 사용하여 준비되었다. 물(RO 품질, 201g)이 고전단 믹서(high shear mixer)에서 담배 추출물(339g, 53.1% 고체 함량)에 부가되었다. 알기네이트 파우더의 균일한 분포를 보장하기 위해 고전단 믹서를 펄싱하면서 소듐 알기네이트 파우더(60g)가 이 혼합물에 천천히 부가되었다. 부가 단계가 완료된 후 알기네이트를 완전히 수화시키기 위해, 고전단 믹서가 10분 동안의 연속적인 믹싱을 위해 스위칭되었다. 이러한 프로세스 동안, 혼합물은 젤 같은 점도를 형성하도록 걸쭉해졌다. 글리세롤(37g)은 슬러리에 부가되었고 5분 동안 믹싱되었다.
결과의 물질은 걸쭉하지만 유동성 슬러리를 형성하였다. 슬러리 고체 함량은 43.49% 였다. 이러한 슬러리는, 주조 프로세스를 지원하기 위해 지지 금속 플레이트 상에 배치되었던 스테인리스 스틸 메쉬 상에 직접 주조되었다. 스테인리스 스틸 메쉬는 0.17mm의 외부 직경 및 40의 메쉬 크기를 갖는 금속의 가닥을 갖는다. 이는 113분 동안 80℃의 사전 가열된 오븐에 배치되었다. 건조된 에어로졸 생성 물질은 냉각되었다. 이는 금속 메쉬에 부착된 응집성있고 접착력 있는 시트로 나타났다. 에어로졸 생성 물질의 조성은 표 2에 표시된다.
| 함량 |
컴포넌트 중량(g) |
컴포넌트 고체 함량 (g) |
물질 고체 조성 (건조 중량 %) |
| 담배 추출물 | 339 | 180 | 64.98 |
| 알기네이트 | 60 | 60 | 21.66 |
| 물 | 201 | 0 | 0 |
| 글리세롤 | 37 | 37 | 13.36 |
| 계 | 637 | 277 |
스틸 메쉬 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질은, 커팅 블레이드를 사용하여, 필요한 경우 스팀 지원과 함께, 지지 플레이트로부터 제거된 복합 시트 구조물을 형성하였다.
에어로졸 생성 물질로 코팅된 스테인리스 스틸 메쉬의 스트립들은 이하의 디멘존으로 커팅되었다:
1cm 폭 x 5cm 길이
1cm 폭 x 3.5cm 길이
0.8cm 폭 x 5cm 길이
이러한 복합 물질을 사용하여 에어로졸 생성 용량 대 인가된 전기 전력, 및 획득된 온도들은 예 3에서 조사되었다.
예 3: 전기 전력을 사용한 에어로졸 생성
절차는 코팅된 스테인리스 스틸 메쉬의 주변부들에 전기적 커넥터 '스프링 악어 클립'을 제공하여 양호한 전기적 접촉을 보장하는 것을 포함했다. 스틸 메쉬는 열원을 에어로졸 생성 물질에 제공하는 히팅 엘리먼트로서 작용하여 에어로졸 및/또는 가스 형성을 유발하였다. 전기적 전원은 HAMEG사의 HMP4030이었다. 가열된 코팅된 스테인리스 스틸 메쉬의 온도는 열 화상 카메라인 FLUKE Ti32를 이용하여 측정되었다.
이 경우의 에어로졸 생성은 코팅된 메쉬로부터 발생하는 연무(mist)로서 시각적으로 관측되었다. 또한, 습식의 따뜻한 담배를 연상시키는 아로마가 검출되었다. 인가된 전기적 전력 및 측정된 온도는 표 3에 제시된다.
| 물질 | 전류 (A) | 온도 (℃) | 관측 |
| 1cm 폭 x 5cm 길이 |
4 |
전기적 접촉들 인근에서 최고 온도 100 - 130 |
관측된 시각적 에어로졸 연무 |
| 1cm 폭 x 3.5cm 길이 |
5 |
전기적 접촉들 인근에서 최고 온도 160 - 180 |
관측된 시각적 에어로졸 연무 |
| 0.8cm 폭 x 5cm 길이 |
3 |
전기적 접촉들 인근에서 최고 온도 150 - 180 (ca. 213℃) |
관측된 시각적 에어로졸 연무 |
예 4: 담배 추출물, 에어로졸 생성 물질의 제조 및 전기적으로 전력 공급된 에어로졸 생성
여기서는, 담배 추출물을 생산하는 완전한 프로세스, 담배 추출물로부터 에어로졸 생성 물질의 제조, 및 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸의 전기적으로 전력 공급된 생성을 설명하는 절차가 예시된다. 프로세스는 다음을 포함한다:
(i) 담배로부터 물 추출물의 준비(담배 추출 절차)
(ii) 담배 추출물로부터 에어로졸 생성 물질의 준비(에어로졸 생성 물질 제조)
(iii) 전기적으로 전력 공급된 히팅 엘리먼트를 이용하여 에어로졸 생성 물질로부터 대기 에어로졸의 생성(전기적으로 가열된 엘리먼트를 통한 대기 에어로졸 생성)
또한, 전기적으로 전력 공급된 히팅 엘리먼트를 통해 가열함으로써 초래되는 프리 대기 에어로졸을 생산하기 위해 에어로졸 생성 물질로부터 전달되는 선택된 물질들의 양들이 측정되었고, 선택된 물질들의 비율 전달의 추정치가 계산되었다.
예 4 (i): 담재 추출 절차
컷 래그 벌리 담배 블랜드 3.0kg은 25-30분 동안 60℃에서 부드러운 교반으로 80kg의 물(RO 품질)이 추출되었다. 결과의 혼합물은 필터링되었고, 추출물은 증발 농축 프로세스를 사용하여 45-60% 범위의 원하는 고체 함량으로 농축되었다. 표 4는 결과의 담배 추출물의 조성을 보여준다.
| 성분 | %중량/중량 |
| 고체 | 41.80 |
| 니코틴 | 2.77 |
이러한 물질은 예 4 (ii)에 설명된 대로 담배 추출물 기반 에어로졸 생성 물질을 만들기 위해 사용되었다.
예 4 (ii): 에어로졸 생성 물질 준비
에어로졸 생성 물질을 만들기 위해 사용된 원칙은 예 2에서 설명된 것과 유사하다.
담배 추출물 기반 에어로졸 생성 물질은 이하의 절차를 사용하여 준비되었다.
담배 추출물(200.93g, 41.8% 고체 함량)은 고전단 믹서에 배치되었다. 소듐 알기네이트 파우더(27.7g)는 알기네이트 파우더의 균일한 분포를 보장하기 위해 고전단 믹서를 펄싱하는 동안 이러한 혼합물에 천천히 부가되었다. 부가 단계가 완료된 후 알기네이트를 완전히 수화시키기 위해, 고전단 믹서가 10분 동안의 연속적인 믹싱을 위해 스위칭되었다. 이러한 프로세스 동안, 혼합물은 젤 같은 점도를 형성하도록 걸쭉해졌다. 글리세롤(20.62g)은 슬러리에 부가되었고 5분 동안 믹싱되었다.
결과의 물질은 걸쭉하지만 유동성 슬러리를 형성하였다. 슬러리 고체 함량은 53.09% 였다. 슬러리는, 주조 프로세스를 지원하기 위해 지지 금속 플레이트 상에 배치되었던 스테인리스 스틸 메쉬 스트립 상에 직접 주조되었다. 이는 290분 동안 70℃의 사전 가열된 오븐에 배치되었다. 건조된 에어로졸 생성 물질은 냉각되었다. 이는 금속 메쉬에 부착된 응집성있고 접착력 있는 시트로 나타났다. 에어로졸 생성 물질의 조성은 표 5에 표시된다.
| 컴포넌트 |
컴포넌트 중량 (g) | 컴포넌트 고체 함량 (g) | 물질 고체 조성 (% 건조 중량) |
| 담배 추출물 | 200.93 | 84.00 | 63.5 |
| 알기네이트 | 27.70 | 27.70 | 20.9 |
| 글리세롤 | 20.62 | 20.62 | 15.6 |
| 계 | 249.25 | 132.32 |
스틸 메쉬 상에 코팅된 에어로졸 생성 물질은, 커팅 블레이드를 사용하여, 필요한 경우 스팀 지원과 함께, 지지 플레이트로부터 제거된 복합 시트 구조물을 형성하였다.
이러한 에어로졸 생성 물질은 물, 니코틴 및 글리세롤 함량에 대해 분석되었고, 그 결과는 표 6에 도시된다.
| 콘텐츠 | 니코틴 (mg/g) WWB |
니코틴 (mg/g) DWB |
글리세롤 (mg/g) WWB |
글리세롤(mg/g) DWB |
물 (%) |
| 25.67 | 31.95 | 87.51 | 108.89 | 19.64 |
주: WWB: 습윤 중량 기준; DWB: 건조 중량 기준
대략 4.5cm 길이, 1.0cm 폭의 디멘전들을 갖는 와이어 메쉬의 스트립들은 와이어 메쉬에 대한 에어로졸 생성 물질의 우수한 결합력(coherence)을 보여주기 위해 코팅되었다. 그러나, 이들은 본 실험에서 에어로졸을 생성하기 위해 사용되지는 않았다. 물질의 융통성을 보여주기 위해, 에어로졸 생성 물질은, 스테인리스 스틸 메쉬 히팅 엘리먼트들에 대한 대안적인 포맷으로서 히팅 엘리먼트들로 작용하도록 의도된 니크롬 와이어 코일들 주변에 몰딩되었다. 이러한 엘리먼트들은 예 4 (iii)에 설명된 에어로졸 생성 성향을 조사하기 위해 에어로졸 생성 시험기 장치에 어셈블링되었다.
에어로졸 생성 물질의 에어로졸 생성 성능 대 인가된 전기적 전력 및 획득된 온도가 조사되었다.
예 4 (iii): 전기적으로 가열된 엘리먼트를 통한 대기 에어로졸 생성
본 예에서 에어로졸 생성 물질의 에어로졸 생성 성향을 평가하기 위해 사용되는 에어로졸 생성 시험기 장치는, 탈착식 유리 엔드 피스들을 갖는 유리 튜브로 구성되는데, 유리 대 금속 밀봉 용접을 통해, 전극으로서 작용하는 두 개의 텅스텐 로드가 유리 튜브 속으로 관통된다. 장비는 도 18에 도시되며, 컴포넌트 파트들을 아래와 같다:
201
에어 흡입구
202
흡연 머신 또는 연속적인 흡인 펌프
203
탈착식 유리 엔드 피스: 40/38 그라운드 유리 조인트 연결
204
유리 튜브(19cm 길이 x 3.5cm 직경)
205
에어로졸 생성 물질로 코팅된 히팅 엘리먼트(예시된 코일 형상): 전극에 연결됨
206
유리-금속 밀봉 용접을 통해 유리를 관통하는 전극들(텅스텐 로드)
207
전기 전원 공급기로의 커넥터들
208
입자 필터를 갖는 캠브리지 필터 홀더
에어로졸 생성 물질은 두 "흡연 상황"에서 에어로졸 생성 성향에 대해 평가되었다.
실행 1: 매 30초 마다 3초를 초과하여 80ml 퍼핑 체적;
실행 2: 2.5 l/s의 레이트로 에어로졸 생성 물질로 코팅된 히팅 코일 상으로 연속적으로 흡인되는 에어
두 실험 실행에서, 니크롬선 와이어 및 코일 히팅 엘리먼트들의 디멘전들의 규격은 표 7에 나타낸 바와 동일하다.
| 니크롬선 와이어 규격 | 니켈(80%); 크롬(20%) |
| 표준 와이어 게이지 (SWG) | 35(0.2134 mm 직경) |
| 코일을 형성하기 위한 와이어의 길이(cm) | 50 |
| 코일 내부 직경(mm) | 3.5 |
실행 1
엘리먼트, 표 7에 표시된 규격의 니크롬 와이어의 코일은 히킹 코일 와이어와 접촉하게 배치된 에어로졸 생성 물질 0.41g을 포함한다.
절차는 에어로졸 생성 물질을 포함하는 니크롬 코일의 말단(말단은 코팅되지 않음)에 전기적 커넥터 "스프링 악어 클립"을 제공하여 우수한 접촉을 보장하는 것을 포함한다. 유리 엔드 피스들은 에어로졸 생성 시험기 장치로부터 제거되었고 에어로졸 생성 물질/전기적으로 가열되는 코일 어셈블리의 각각의 말단은 유리 튜브를 관통한 각각의 텅스텐 전극에 고정되어서, 우수한 전기적 접촉을 초래했다. 유리 엔드 캡들은 튜브에 다시 어셈블링되었고, 미립자 필터를 가진 캠브리지 필터 홀더가 도 18에 도시된 대로 포지셔닝되었으며, 여기에 흡연 머신이 부착되었다.
유리 튜브 내부에 위치된 코일 및 에어로졸 생성 물질을 가열하도록 전기적 전력을 공급하기 위해, 유리 튜브 외부에서 전력 공급기가 유리 튜브 밖으로 돌출한 텅스텐 로드들에 연결되었다(도 18).
전기적 전원은 Weir Model 413D 였다. 히팅된, 코팅된 코일의 온도는 열 화상 카메라(FLUKE Ti32)를 이용하여 측정되었다.
흡연 엔진은 장치를 통해 에어를 흡인하기 위해 스위칭 온 되었다. 전기적 전력이 스위치 온 되었고 에어로졸 생성 물질의 표면의 전류 및 온도가 측정되고 기록되었다. 퍼핑 간 기간(30초) 동안, 흰색의 자욱한 불투명 에어로졸이, 에어로졸 생성 물질/히팅 코일 어셈블리가 하우징되어 있는 장치 엔클로저에 생성되었고, 시험기의 개방 단부로부터 빠져나가고 있는 것으로 보여졌다. 생성된 에어로졸의 양은 시험기 유리 튜브의 내부 표면 상의 퇴적물 및 (캠브리지 필터 홀더 내의) 캠브리지 필터 패드 상에 트랩된 퇴적물을 분석함으로써 추정되었고, 에어로졸은 패드를 통해 흡연 엔진을 거쳐 흡인되었다. 실험은 캠브리지 필터 패드 상에 퇴적된 에어로졸을 측정하기 위해 구체적으로 의도되었고 필터 패드를 통한 임의의 침투를 평가하지 않았다. 생성된 결과의 에어로졸에서 선택된 물질들의 양에 대한 데이터는 표 8에 표시된다.
| 샘플 | 니코틴(mg) | 글리세롤(mg) | 물(mg) |
| 에어로졸 | 5.04 | 13.81 | 20.70 |
이하에서 표 9는 통과된 전류 및 전기적으로 히팅된 코일 엘리먼트를 감싸는 에어로졸 생성 물질의 표면 온도와 함께, 전기적 전력의 인가 이후 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸로의 니코틴, 글리세롤 및 물의 비율 전달을 나타낸다.
| 에어로졸 생성 물질 중량(g) | 인가된 전류(A) | 에어로졸 생성 물질의 표면에서 측정된 온도(℃) | 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸로의 분석제의 비율 전달 | ||
| 니코틴 | 글리세롤 | 물 | |||
| 0.41 | 0.5 | 85 | 47.9 | 38.5 | 25.7 |
이러한 실행에서, 벽 상의 에어로졸 퇴적물들은 분석에 포함되었음을 주목해야 한다. 그러나 분석제의의 비율은 가스상일 수 있고 따라서 입자상 에어로졸 컴포넌트들을 트랩하도록 의도된 캠브리지 필터를 통과할 수 있다. 또한, 일부 에어로졸은 시험기의 개구 단부로부터 빠져나간 것으로 보여졌다. 이러한 팩터들은 에어로졸 분석제 레벨의 낮은 측정치 및, 결국 히팅 시, 에어로졸 생성 물질로부터의 전달의 더 낮은 추정치를 초래할 것이다.
실행 2
엘리먼트, 표 7에 보여진 규격의 니크롬선 와이어의 코일(실행 1에서와 같음)은 히팅 코일 와이어와 접촉하게 배치된 에어로졸 생성 물질 0.48g을 포함한다.
에어로졸 생성 물질/히팅 코일 어셈블리 상으로의 2.5L/s의 에어의 연속적인 흡입 모드를 제외하고, 실행 1에 사용된 동일한 조작 및 절차가 실행 2에서 수행되었다. 이러한 절차를 사용하여, 에어로졸은 에어로졸을 트랩하는 캠브리지 필터 패드 상으로 흡인되었다. 실행 2로부터의 데이터는 표 10에 보여진다.
| 샘플 | 니코틴(mg) | 글리세롤(mg) | 물(mg) |
| 에어로졸 | 5.39 | 12.46 | 13.63 |
이하에서 표 11은 통과된 전류 및 전기적으로 히팅된 코일 엘리먼트를 감싸는 에어로졸 생성 물질의 표면 온도와 함께, 전기적 전력의 인가 이후 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸로의 니코틴, 글리세롤 및 물의 비율 전달을 나타낸다.
| 에어로졸 생성 물질 중량(g) | 인가된 전류 (A) | 에어로졸 생성 물질의 표면에서 측정된 온도(℃) | 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸로의 분석제의 비율 전달 |
||
| 니코틴 | 글리세롤 | 물 | |||
| 0.48 | 0.5 | 97 | 43.7 | 29.7 | 14.5 |
이러한 실행에서, 벽 상의 에어로졸 퇴적물들은 분석에 포함되지 않았음을 주목해야 한다. 또한, 분석제의의 비율은 입자상 외에도 가스상일 수 있고 따라서 입자상 에어로졸 컴포넌트들을 트랩하도록 의도된 캠브리지 필터를 통과할 수 있다. 이러한 두 팩터들은 에어로졸 분석제 레벨의 낮은 측정치 및, 결국 히팅 시, 에어로졸 생성 물질로부터의 전달의 더 낮은 추정치를 초래할 것이다.
예 4의 논의
비록 잠재적으로 낮은 추정치들을 초래하는 분석 기술들을 사용하는 두 실행들에서 히팅 엘리먼트 코일로의 전기 전력 히팅의 인가 시, 프리 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸 생성 물질로부터 니코틴 및 글리세롤의 상당한 전달이 존재한다는 것을 알 수 있다. 이는, 에어로졸 생성 물질로 인가된 전기적인 전력 히팅이 높은 니코틴 및 글리세롤 함량을 갖는 에어로졸을 생산하기에 충분하다는 것을 확실하게 보여준다. 높은 비점들을 갖는 두 물질들에도 불구하고, 이러한 조건들 하에서, 데이터는 니코틴의 전달이 두 실행들에서 글리세롤의 전달을 초과하는 것으로 나타났음을 보여줬다.
다양한 이슈들을 해결하고 기술을 진보시키기 위해, 본 개시의 전체 내용은 예로서 다양한 실시예들을 제시하며, 이들 실시예들에서, 본 발명은 실행될 수 있고 더 우수한 에어로졸 생성 디바이스들을 제공할 수 있다. 본 개시 내용의 장점들 및 특징들은 단지 실시예들의 대표적인 전형이며, 총망라 및/또는 배타적이 아니다. 이들은 이해를 돕고 청구된 특징들을 교시하기 위해서만 제시된다. 본 개시 내용의 장점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특성들, 구조들 및/또는 다른 양상들은 청구항에 정의된 개시에 대한 제한이나 청구항에 대한 등가물에 대한 제한으로 고려되지 않으며, 다른 실시예들이 사용될 수 있고, 변경들이 본 발명의 범위 및/또는 사상을 벗어나지 않고 행해질 수 있음을 이해해야 한다. 다양한 실시예들은 개시된 엘리먼트들, 컴포넌트들, 특성들, 파트들, 단계들, 수단들 등의 다양한 조합들을 적절하게 포함하거나, 이들로 구성되거나, 필수적으로 구성될 수 있다. 또한, 개시 내용은 현재 청구되지 않았지만, 미래에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함한다.
Claims (15)
- 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위한 디바이스로서,
상기 디바이스는 통합된 전기 저항 히팅 엘리먼트를 갖는 에어로졸 생성 물질을 포함하고,
상기 에어로졸 생성 물질이 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트와 직접 접촉하여 가열될 수 있도록, 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트는 적어도 부분적으로 상기 에어로졸 생성 물질 내에 매립(embed)되고,
상기 에어로졸 생성 물질은 흡입성 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출들을 생성하도록 가열될 수 있는 코팅 및/또는 일체형 구조로 제공되며,
상기 에어로졸 생성 물질은 주조(cast)된 또는 압출된 물질이고,
상기 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 메쉬(mesh)의 형태인,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물질은, 니코틴, 에어로졸 생성제, 담배 물질, 무기 충진 물질(inorganic filler material), 또는 결합제 중 적어도 하나를 포함하는,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물질의 적어도 일부는 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 적어도 부분적으로 감싸지는,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물질의 제1 부분은, 상기 에어로졸 생성 물질의 제2 부분과 독립적으로, 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 가열될 수 있는,
디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 상이한 화학적 조성을 가지는,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물질의 적어도 하나의 부분은, 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의해 가열되기 위해 제1 부분으로부터 제2 부분으로 이동되어야 하는,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 전기 저항 히팅 엘리먼트에 의한 상기 에어로졸 생성 물질의 가열은 상기 디바이스의 사용자에 의해 개시되고 그리고/또는 제어되는,
디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 디바이스는 연소하지 않는 가열 디바이스인,
디바이스. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위한 디바이스를 제조하는 방법으로서,
에어로졸 생성 물질의 슬러리를 전기 저항 히팅 엘리먼트에 도포하는 단계를 포함하고,
상기 슬러리는 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트 상에서 상기 슬러리를 주조(cast)함으로써 도포되거나, 또는 상기 슬러리는 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트 상에서 또는 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트와 함께 압출되고,
상기 전기 저항 히팅 엘리먼트의 적어도 일부는 메쉬의 형태인,
방법. - 전기 저항 히팅 엘리먼트를 포함하는 복합 구조물로서,
상기 전기 저항 히팅 엘리먼트는, 적어도 부분적으로 에어로졸 생성 물질에 매립되거나 상기 에어로졸 생성 물질에 의해 코팅되고,
상기 에어로졸 생성 물질은 상기 전기 저항 히팅 엘리먼트와 직접 접촉하고 흡입성 에어로졸 및/또는 가스의 다수의 방출들을 생성하기 위해 가열될 수 있고,
상기 에어로졸 생성 물질은, 니코틴, 에어로졸 생성제, 담배 물질, 무기 충진 물질, 또는 결합제 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 전기 저항 히팅 물질의 적어도 일부는 메쉬의 형태인,
복합 구조물. - 제10항에 있어서,
상기 구조물은 상기 구조물의 상이한 부분들을 가열하도록 이동될 수 있는,
복합 구조물. - 제10항에 있어서,
상기 구조물의 상이한 부분들은, 한 부분에서 다른 부분으로 전력의 공급을 스위칭함으로써 또는 개별 전원들에 의해 독립적으로 가열될 수 있는,
복합 구조물. - 제10항에 있어서,
상기 복합 구조물은 세장형 리본 또는 밴드의 형태인,
복합 구조물. - 흡입성 에어로졸 및/또는 가스를 생성하기 위한 디바이스에 사용되기 위한 물품으로서,
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 복합 구조물 및 상기 복합 구조물의 상이한 부분들이 가열되게 하도록 상기 복합 구조물을 이동시키기 위한 수단을 포함하는,
물품. - 제14항에 있어서,
상기 복합 구조물은 세장형 리본 또는 밴드의 형태이고, 상기 복합 구조물을 이동시키기 위한 수단은 스풀(spool)인,
물품.
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