KR20190039406A - 에어로졸 전달 장치용 무선 주파수-직류 변환기 - Google Patents

에어로졸 전달 장치용 무선 주파수-직류 변환기 Download PDF

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KR20190039406A
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Abstract

어에로졸 전달 장치용 무선 주파수(RF)-직류(DC) 변환기가 제공된다. 에어로졸 전달 장치는 전원, 및 외부 무선 주파수(RF) 송신기로부터 RF 에너지를 수신하도록 구성된 안테나를 포함한다. 또한, 에어로졸 전달 장치는 외부 무선 주파수(RF) 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 에어로졸 전달 장치의 적어도 하나의 전자 부품을 충전 또는 급전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 전력 하베스팅 회로를 포함한다.

Description

에어로졸 전달 장치용 무선 주파수-직류 변환기
본 개시는 흡연 물품과 같은 에어로졸 전달 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 에어로졸의 생성을 위해 전기적으로 발생된 열을 이용할 수 있는 에어로졸 전달 장치(예컨대, 흔히 전자 담배라고도 하는 흡연 물품)에 관한 것이다. 흡연 물품은, 담배로 제조되거나 담배로부터 얻을 수 있는 재료를 포함하거나 아니면 담배를 포함할 수 있는 에어로졸 전구체를 가열하도록 구성될 수 있으며, 이 전구체는 사람이 소비하기 위한 흡입 가능한 물질을 형성할 수 있다.
사용을 위해 담배 연소를 요구하는 흡연 제품의 개량으로서, 또는 그에 대한 대안으로서 다년간에 걸쳐 많은 흡연 장치들이 제안되어 왔다. 이들 장치의 대다수는, 알려진 대로, 담배의 연소에 기인하는 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 전달하지 않으면서 궐련(cigarette), 여송연(cigar) 또는 파이프 흡연과 연관된 느낌을 제공하도록 설계되었다. 이를 위해, 휘발성 물질을 기화 또는 가열시키기 위해 전기 에너지를 이용하거나, 담배를 상당한 정도로 연소하지 않으면서 궐련, 여송연, 또는 파이프 흡연의 느낌을 제공하려는 수많은 흡연 제품, 향미 발생기 및 의약용 흡입기가 제안되어 왔다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 포함되는 Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호 및 Collett 등의 미국 특허 제8,881,737호에서 설명된 배경기술에 제시되어 있는 다양한 대체 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치, 및 발열 소스를 참조하라. 또한, 예를 들어, 본 명세서에 참조로 포함되는 Bless 등의 미국 특허 공개 제2015/0216232호에서 상표명 및 상용 소스로 참조되는 다양한 유형의 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 전기-급전식 발열 소스도 참조하라. 부가적으로, 다양한 유형의 전기 급전식 에어로졸 및 증기 전달 장치는 또한, Sears 등의 미국 특허 공개 제2014/0096781호 및 Minskoff 등의 미국 특허 공개 제2014/0283859호 뿐만 아니라, 2014년 5월 20일자로 출원된 Sears 등의 미국 특허 출원 제14/282,768호; 2014는 5월 23일자로 출원된 Brinkley 등의 미국 특허 출원 제14/286,552호; 2014년 7월 10일자로 출원된 Ampolini 등의 미국 특허 출원 제14/327,776호; 및 2014년 8월 21일자로 출원된 Worm 등의 미국 특허 출원 제14/465,167호에 제안되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 포함된다.
무선 주파수 에너지를 직류 전력으로 변환하는 기능을 에어로졸 전달 장치에 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시는 에어로졸 전달 장치, 이러한 장치를 형성하는 방법, 및 이러한 장치의 구성요소와 관련된다. 따라서, 본 개시는 하기의 예시적인 구현예들을 제한 없이 포함한다.
예시적인 구현예 1: 에어로졸 전달 장치 또는 에어로졸 전달 장치용 카트리지로서 구체화되는 장치로서, 해당 장치는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성되는 저장조를 규정하는 하우징; 에어로졸 전구체 조성물의 성분들을 활성화 및 기화하도록 제어 가능한 가열 요소; 및 외부 무선 주파수(RF) 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로를 포함한다.
예시적인 구현예 2: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 포함하는 적어도 하나의 전자 부품, 또는 가열 요소를 급전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 3: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 급전하도록 구성되는 전원을 포함하는 적어도 하나의 전자 부품, 또는 가열 요소를 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 4: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, 전력 하베스팅 회로는 RF 에너지를 수신하도록 구성되는 안테나, 및 수신된 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 변환기를 포함한다.
예시적인 구현예 5: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, 전력 하베스팅 회로는 축전지를 포함하고, RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로는 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성되는 축전지를 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 6: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, 전력 하베스팅 회로는 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 더 포함하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성되는 축전지는 전류를 증폭 및 조정하도록 구성되는 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 7: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, 전력 하베스팅 회로는 저항기를 더 포함하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전하도록 구성되는 축전지는 저항기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함하고, 저항기는 가변 저항을 갖고, 그에 따라 전류는 가변적인 전력량을 초래하는 가변적인 전류 세기를 갖고, 적어도 하나의 경우에 있어서, 저항기는 전위차계이거나 또는 전위차계를 포함한다.
예시적인 구현예 8: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 장치로서, 전력 하베스팅 회로는 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 변환기, 및 광 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 광전지를 포함하고, 적어도 하나의 전자 부품은 변환기 또는 광전지의 어느 하나로부터, 또는 변환기 및 광전지 모두로부터 전환 가능하게 급전 또는 충전된다.
예시적인 구현예 9: 에어로졸 전달 장치를 형성하기 위해 카트리지와 결합되는 또는 결합 가능한 제어 보디로서, 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 포함하고 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 활성화 및 기화하도록 제어 가능한 가열 요소를 구비하고, 제어 보디는, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 활성화 및 기화하기 위해 가열 요소를 제어하도록 구성되는 제어 부품; 및 외부 무선-주파수(RF) 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로를 포함한다.
예시적인 구현예 10: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 포함하는 적어도 하나의 전자 부품, 또는 가열 요소를 급전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 11: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 급전하도록 구성되는 전원을 포함하는 적어도 하나의 전자 부품, 또는 가열 요소를 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 12: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, 전력 하베스팅 회로는 RF 에너지를 수신하도록 구성되는 안테나, 및 수신된 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 변환기를 포함한다.
예시적인 구현예 13: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, 전력 하베스팅 회로는 축전지를 포함하고, RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로는 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성되는 축전지를 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 14: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, 전력 하베스팅 회로는 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 더 포함하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성되는 축전지는 전류를 증폭 및 조정하도록 구성되는 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함한다.
예시적인 구현예 15: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, 전력 하베스팅 회로는 저항기를 더 포함하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전하도록 구성되는 축전지는 저항기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함하고, 저항기는 가변 저항을 갖고, 그에 따라 전류는 가변적인 전력량을 초래하는 가변적인 전류 세기를 갖고, 적어도 하나의 경우에 있어서, 저항기는 전위차계이거나 또는 전위차계를 포함한다.
예시적인 구현예 16: 임의의 선행하는 또는 임의의 후속하는 예시적인 구현예, 또는 그 임의의 조합의 제어 보디로서, 전력 하베스팅 회로는 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 변환기, 및 광 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 광전지를 포함하고, 적어도 하나의 전자 부품은 변환기 또는 광전지의 어느 하나로부터, 또는 변환기 및 광전지 모두로부터 전환 가능하게 급전 또는 충전된다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 양태, 및 장점은, 아래에서 간략하게 설명되는 첨부 도면과 함께 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 숙독하는 것으로부터 분명해질 것이다. 본 개시는, 본 개시에 제시된 임의의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 조합을 포함하는데, 이는 이러한 특징 또는 요소가 본 명세서에서 설명되는 특정한 예시적인 구현예에서 명시적으로 조합, 내지는 인용되는지의 여부와는 관계없다. 본 개시는 총체적으로 숙독되도록 의도되며 따라서 본 개시의 임의의 개별 특징 또는 요소는, 본 개시의 문맥이 달리 명확하게 구술하지 않는 한, 그 양태들 및 예시적인 구현예 중 임의의 것에서 조합 가능한 것으로 간주되어야 한다.
따라서, 이 발명의 내용은 본 개시의 일부 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적인 구현예를 요약할 목적으로만 제공된다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 전술한 예시적인 구현예들은 단지 실시예일 뿐이며 본 개시의 범위 또는 정신를 어떤 식으로든 좁히는 것으로 해석되지 않아야 함을 이해할 것이다. 다른 예시적인 구현예, 양태 및 장점은, 실시예로서 몇몇 설명된 예시적인 구현예의 원리를 예시하는 첨부 도면과 관련하여 취해지는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 분명해질 것이다.
따라서, 전술한 일반적인 용어로 본 개시를 설명했지만, 이제, 반드시 실척으로 그려진 것은 아닌 첨부 도면을 참조한다:
도 1은 본 개시의 예시적인 구현예에 따라, 제어 보디에 결합되는 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 측면도를 예시하고;
도 2는 다양한 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치의 부분 절개도이고;
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 다양한 예시적인 구현예에 따른 제어 보디의 다양한 요소를 예시하고;
도 7은 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법의 다양한 동작을 예시한다.
본 개시는 이제 그 예시적인 구현예를 참조하여 이하에서 보다 충실하게 설명될 것이다. 이들 예시적인 구현예는, 본 개시가 철저하고 완전해지며, 또한 본 개시의 범위를 당업자에게 충실히 전달하도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 여러가지 다양한 형태로 구체화될 수 있고, 본 명세서에 제시된 구현예들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며, 오히려 이들 구현예는 본 개시가 적용 가능한 법적 요구사항을 충족하도록 제공된다. 명세서 및 청구범위에서 사용될 때, 단수 형태(부정 관사("a", "an"), 정관사("the") 등)는 문맥상 달리 명확하게 구술되지 않는 한 복수의 대상을 포함한다.
후술하듯이, 본 개시의 예시적인 구현예는 에어로졸 전달 시스템에 관련된다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 시스템은 재료를 가열하여(바람직하게는 재료의 임의의 상당한 정도의 연소 없이) 흡입 가능한 물질을 형성하기 위해 전기 에너지를 사용하며; 이러한 시스템의 부품은 핸드헬드 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트한 것이 가장 바람직한 물품의 형태를 갖는다. 즉, 바람직한 에어로졸 전달 시스템의 부품의 사용은 에어로졸이 주로 담배의 연소 또는 열분해의 부산물에 기인한다는 의미에서 연기의 생성을 초래하는 것이 아니라, 오히려 이들 바람직한 시스템의 사용은 그 안에 포함된 특정 성분의 휘발 또는 기화에 기인하는 증기의 생성을 초래한다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 전달 시스템의 부품은 전자 담배로 특정될 수 있고, 이들 전자 담배는 가장 바람직하게는 담배 및/또는 담배에서 얻어지는 성분을 포함하며, 따라서 에어로졸 형태의 담배 파생 성분을 전달한다.
특정한 바람직한 에어로졸 전달 시스템의 에어로졸 생성 피스는 담배를 불붙여서 태움(및 그로 인한 담배 연기 흡입)에 의해 채용되는, 궐련, 여송연, 또는 파이프를 그 임의의 성분을 임의의 상당한 정도로 연소하지 않고도 다양한 피우는 느낌(예컨대, 호흡 행위, 풍미나 향미의 형태, 관능 효과, 신체 느낌, 사용 행위, 가시 에어로졸에 의해 제공되는 것과 같은 시각적 신호 등)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 에어로졸 생성 피스의 사용자는 흡연자가 전통적인 형태의 흡연 물품을 사용하는 것과 매우 흡사하게 해당 피스를 쥐고 사용할 수 있으며, 해당 피스에 의해 생성된 에어로졸의 흡입을 위해 해당 피스의 일 단부를 흡인할 수 있고, 선택된 시간 간격으로 여러 모금(puff)을 피우는 등을 행할 수 있다.
또한, 본 개시의 에어로졸 전달 시스템은 증기-생성 물품 또는 약물 전달 물품인 것으로 특정될 수 있다. 따라서, 이러한 물품 또는 장치는 하나 이상의 물질(예컨대, 향미료 및/또는 약학적 활성 성분)을 흡입 가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 조정될 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 가시적인지의 여부에 관계없이 또한 연기와 유사한 것으로 간주될 수 있는 형태인지의 여부에 관계없이, 사람이 흡입하기에 적합한 형태 또는 유형의 증기, 기체 및 에어로졸을 포함하는 것으로 여겨진다.
본 개시의 에어로졸 전달 시스템은 일반적으로, 하우징으로 지칭될 수 있는 외부 보디 또는 셸 내에 제공되는 다수의 부품을 포함한다. 외부 보디 또는 셸의 전체 설계는 변경될 수 있으며, 에어로졸 전달 장치의 전체 크기와 형상을 규정할 수 있는 외부 보디의 포맷 또는 구성은 변경될 수 있다. 통상적으로, 궐련 또는 여송연의 형상을 닮은 세장형 보디는 단일의 일체형 하우징으로 형성될 수 있거나, 세장형 하우징은 두 개 이상의 개별 보디로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는 실질적으로 튜브형 형상이고 따라서 종래의 궐련 또는 여송연의 형상과 유사할 수 있는 세장형 셸 또는 보디를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 전달 장치의 부품 전체는 하나의 하우징 내에 수용된다. 대안적으로, 에어로졸 전달 장치는 결합 및 분리 가능한 두 개 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는, 일 단부에는 하나 이상의 재사용 가능한 부품(예컨대, 충전식 배터리 및 커패시터와 같은 축전지, 및 해당 물품의 작동을 제어하기 위한 각종 전자기기)을 수용하는 하우징을 포함하는 제어 보디를 구비할 수 있고, 타 단부에는 상기 제어 보디에 착탈 가능하게 결합되는, 일회용 부분(예컨대, 일회용 향미료-함유 카트리지)을 수용하는 외부 보디 또는 셸을 구비할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 전달 시스템은, 전원(즉, 전기 전원), 적어도 하나의 제어 부품(예컨대, 전원으로부터 물품의 다른 부품, 예컨대 개별적으로 또는 마이크로컨트롤러의 일부로서의 마이크로프로세서로의 전류 흐름을 제어하는 등에 의해 발열을 위한 전력을 조작, 제어, 조절 및 중지하기 위한 수단), 히터 또는 발열 부재(예컨대, 단독으로 또는 하나 이상의 추가 요소와 조합하여 "분무기"로 통칭될 수 있는 전기 저항 가열 요소 또는 기타 부품), 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, "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 전달 장치를 흡인할 수 있게 하기 위한 입 쪽 단부(mouthend) 영역 또는 선단(예컨대, 흡인시에, 발생된 에어로졸이 물품으로부터 인출될 수 있도록 물품을 통해서 규정되는 공기유동 경로)의 일부 조합을 포함하는 것이 가장 바람직하다.
본 개시의 에어로졸 전달 시스템 내의 부품들의 보다 구체적인 포맷, 구성 및 배열은 이하에 제공되는 추가적인 개시를 감안할 때 명백해질 것이다. 또한, 다양한 에어로졸 전달 시스템 부품들의 선택 및 배열은 본 개시의 배경기술 섹션에서 거론된 대표 제품과 같은 시중에서 입수 가능한 전자 에어로졸 전달 장치를 고려하면 이해될 수 있다.
다양한 실시예에 있어서, 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성되는 저장조를 포함할 수 있다. 저장조는 특히, 다공성 재료(예컨대, 섬유질 재료)로 형성될 수 있고, 그에 따라 다공성 기재(예컨대, 섬유질 기재)로 지칭될 수 있다.
에어로졸 전달 장치에서 저장조로서 유용한 섬유질 기재는 복수의 섬유 또는 필라멘트로 형성되는 직포 또는 부직포 재료일 수 있으며, 천연 섬유 및 합성 섬유 중 하나 또는 둘 모두로 형성될 수 있다. 예를 들어, 섬유질 기재는 섬유유리 재료를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서는, 셀룰로오스 아세테이트 재료가 사용될 수 있다. 다른 예시적인 구현예들에 있어서는, 카본 재료가 사용될 수 있다. 저장조는 실질적으로 콘테이너의 형태일 수 있고, 그 안에 포함되는 섬유질 재료를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 예시적인 구현예들에 따라, 제어 보디(102) 및 카트리지(104)를 포함하는 에어로졸 전달 장치(100)의 측면도를 예시한다. 특히, 도 1은 서로 결합되는 제어 보디 및 카트리지를 예시한다. 제어 보디 및 카트리지는 기능적인 관계로 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 나사식 결합, 프레스 끼워맞춤 결합, 억지 끼워맞춤, 자기 결합 등을 초래하는 다양한 메커니즘으로 카트리지를 제어 보디에 연결할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는, 일부 예시적인 구현예에 있어서, 카트리지와 제어 본체가 조립된 구성으로 될 때, 실질적으로 막대(rod)-형, 실질적으로 튜브 형상, 또는 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 또한, 에어로졸 전달 장치는 플랫 배터리를 포함하는 전원과 같은 실질적으로 플랫 또는 박막 전원과의 호환성을 향상시키는 데 적합할 수 있는 실질적으로 직삭각형 또는 장능형 단면으로 될 수 있다. 카트리지 및 제어 보디는 다수의 상이한 재료들 중 어느 하나로 형성될 수 있는 별개의 각각의 하우징 또는 외부 보디를 포함할 수 있다. 하우징은 임의의 적절한, 구조적으로 견고한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 하우징은 스테인리스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 다른 적절한 재료는 다양한 플라스틱(예컨대, 폴리카보네이트), 금속-도금한 플라스틱, 세라믹 등을 포함한다.
일부 예시적인 구현예에 있어서, 에어로졸 전달 장치(100)의 제어 보디(102) 또는 카트리지(104) 중 하나 또는 둘 모두는 일회용으로서 또는 재사용 가능한 것으로서 인용될 수 있다. 예를 들어, 제어 보디는 교체식 배터리 또는 충전식 배터리를 가질 수 있고, 따라서 전형적인 벽면 콘센트에의 연결, 자동차 충전기(즉, 담배 라이터 리셉터클)에의 연결, USB(universal serial bus) 케이블 또는 커넥터와 같은 것을 통한 컴퓨터에의 연결, 또는 광전지(때때로, 태양 전지라고도 함) 또는 태양 전지의 태양 전지판에의 연결을 포함하여, 임의의 유형의 충전 기술과 조합될 수 있다. 적절한 충전 기술의 일부 실시예를 아래에서 설명한다. 또한, 일부 예시적인 구현예에 있어서, 카트리지는, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Chang 등에 의한 미국 특허 제8,910,639호에 개시된 바와 같은, 일회용 카트리지를 포함할 수 있다.
도 2는 일부 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치(100)를 보다 구체적으로 예시한다. 도 2에 예시된 절개도에서 알 수 있듯이, 또한, 에어로졸 전달 장치는 제어 보디(102) 및 카트리지(104)를 포함할 수 있고, 이들 각각은 다수의 각각의 부품을 포함한다. 도 2에 예시되는 부품들은 제어 보디 및 카트리지에 존재할 수 있는 부품들을 나타내며, 본 개시에 의해 포함되는 부품들의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제어 보디는 제어 부품(208)(예컨대, 개별적으로 또는 마이크로컨트롤러의 일부로서의 마이크로프로세서), 유량 센서(210), 전원(212) 및 하나 이상의 발광 다이오드(LED)(214)와 같은 다양한 전자 부품을 포함할 수 있으며, 이러한 부품들이 가변적으로 정렬될 수 있는 제어 보디 셸(206)로 형성될 수 있다. 제어 보디의 다양한 전자 부품은, 유량 센서(210) 외에도, 가속도계, 자이로스코프, 근접 센서 등과 같은 다수의 다른 적절한 센서를 또한 포함할 수 있다.
전원(212)은, 본 명세서에 참조로 포함되는 Rajesh 등의 미국 특허 출원 제14/918926호에 개시된 바와 같이, 리튬-이온 배터리, 고체-상태 배터리 또는 슈퍼커패시터와 같은 적절한 전원 장치일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 적절한 고체-상태 배터리의 실시예는 STMicroelectronics' EnFilm™ 충전식 고체-상태 리튬 박막 배터리를 포함한다. 적절한 슈퍼커패시터의 실시예는 전기 이중층 커패시터(EDLC), 리튬-이온 커패시터(LIC)와 같은 하이브리드 커패시터 등을 포함한다.
LED(214)는 에어로졸 전달 장치(100)에 구비될 수 있는 적절한 시각적 지시기의 일 실시예일 수 있다. LED와 같은 시각적 지시기에 더하여, 또는 그에 대한 대안으로서, 오디오 지시기(예컨대, 스피커), 햅틱 지시기(예컨대, 진동 모터) 등과 같은 다른 지시기가 포함될 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 제어 부품(208)의 다양한 전자 부품은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이는 에어로졸 전달 장치(100)의 상태에 관한 정보, 에어로졸 전달 장치의 상태와 관련이 없는 정보(예컨대, 현재 시간), 및/또는 비-정보성 그래픽(예컨대, 사용자 엔터테인먼트 용도로 제공되는 그래픽)을 포함하는 다양한 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 디스플레이는 전술한 정보의 일부 또는 전부(예컨대, 전원(212)의 용량의 잔여 부분 또는 사용된 부분)를 그래픽 형태 및/또는 수치 형태와 같은 임의의 형태로 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 구현예에 있어서, 동작 또는 디스플레이는 입력 메커니즘 또는 별도의 입력 메커니즘에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 터치스크린일 수 있고, 그에 따라 사용자 입력을 위해 구성될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 디스플레이는 사용자가 에어로졸 전달 장치의 기능과 관련된 선택을 제어할 수 있게 하거나, 해당 장치의 특정 상태를 점검할 수 있게 하는 등으로 구성되는 아이콘, 메뉴 등을 제공할 수 있다. 디스플레이는 에어로졸 전달 장치의 상대적으로 작은 부분만을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 디스플레이는 에어로졸 전달 장치의 상당히 큰 부분을 차지할 수 있음을 이해할 것이다.
카트리지(104)는 저장조 하우징에 보관된 에어로졸 전구체 조성물을 히터(222)(때때로, 가열 요소라고도 함)에로 나르거나, 내지는 운반하도록 되어 있는 액체 운반 요소(220)와 유체유동 가능하게 연통하는 저장조(218)를 둘러싸는 카트리지 셸(216)로 형성될 수 있다. 다양한 구성에 있어서, 이 구조는 탱크라고 인용될 수도 있으며; 그에 따라 용어 "탱크", "카트리지" 등은 에어로졸 전구체 조성물용 저장조를 둘러싸며, 히터를 포함하는 셸 또는 다른 하우징을 지칭하기 위해 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 밸브는 저장조와 히터 사이에 위치될 수 있고, 저장조로부터 히터까지 송달 또는 전달되는 어에로졸 전구체 조성물의 양을 제어하도록 구성될 수 있다.
전류가 인가될 때 열을 발생시키도록 구성되는 재료의 다양한 실시예가 히터(222)를 형성하기 위해 채용될 수 있다. 이들 실시예의 히터는 와이어 코일, 마이크로히터 등과 같은 저항성 가열 요소일 수 있다. 와이어 코일을 형성할 수 있는 예시적인 재료는 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 이규화 몰리브덴(MoSi2), 규화 몰리브덴(MoSi), 알루미늄으로 도핑된 이규화 몰레브덴(Mo(Si,Al)2), 티타늄(Ti), 흑연 및 흑연계 재료(예컨대, 탄소계 발포재 및 얀) 및 세라믹(예컨대, 정온도 계수 세라믹 또는 부온도 계수 세라믹)을 포함한다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 유용한 히터 또는 가열 부재의 예시적인 구현예는 아래에서 추가로 설명되며, 본 명세서에서 설명된 도 2에 예시된 바와 같은 장치에 포함될 수 있다.
카트리지 셸(216)(예컨대, 입 쪽 단부)에는, 카트리지(104)로부터 형성된 에어로졸의 배출을 허용하기 위한 개구(224)가 존재할 수 있다.
카트리지(104)는, 히터(222) 외에도, 하나 이상의 다른 전자 부품(226)을 포함할 수 있다. 이들 전자 부품은 집적 회로, 메모리 부품, 센서(예컨대, 가속도계, 자이로스코프, 근접 센서 등) 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 카트리지의 전자 부품은 제어 보디에 대하여 전술한 것과 유사한 디스플레이를 포함할 수 있으며, 디스플레이를 갖는 제어 보디에 더해지거나 또는 그것을 대신할 수 있다. 전자 부품은 제어 부품(208)과 및/또는 외부 장치와 유선 또는 무선 수단에 의해 통신하도록 적응될 수 있다. 전자 부품은 카트리지 내의 어느 곳에 또는 그 베이스(228)에 위치될 수 있다.
제어 부품(208) 및 유량 센서(210)가 개별적으로 예시되어 있지만, 제어 부품 및 유량 센서는 공기 유량 센서가 직접적으로 부착되는 전자 회로 기판으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 전자 회로 기판은, 전자 회로 기판이 제어 보디의 중심 축선에 대하여 길이방향으로 평행할 수 있다는 점에서, 도 1의 예시에 대하여 수평으로 위치될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 공기 유량 센서는 자체 회로 기판 또는 그것이 부착될 수 있는 다른 베이스 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 가요성 회로 기판이 이용될 수 있다. 가요성 회로 기판은 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 실질적으로 튜브 형상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 가요성 회로 기판은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같은 히터 기재와 조합되거나, 그 위로 적층되거나, 또는 그 일부 또는 전부를 형성할 수 있다.
제어 보디(102) 및 카트리지(104)는 그들 사이의 유체유동 가능한 결합을 가능하게 하도록 되어 있는 부품을 포함할 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 제어 보디는 내부에 캐비티(232)를 갖는 커플러(230)를 포함할 수 있다. 카트리지의 베이스(228)는 커플러에 결합하도록 구성될 수 있으며 캐비티 내에 끼워맞춰지도록 되어 있는 돌출부(234)를 포함할 수 있다. 이러한 결합은 제어 보디와 카트리지 사이의 안정적인 연결을 가능하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 제어 보디 내의 전원(212) 및 제어 부품(208)과 카트리지 내의 히터(222)와의 전기적인 연결을 확립할 수 있다. 또한, 제어 보디 셸(206)은 커플러에 연결되는 셸 내의 노치일 수 있는 공기 취입구(236)를 포함할 수 있으며, 해당 공기 취입구는 커플러 주위의 외기의 셸 내로의 통과를 허용하고, 여기서 외기는 커플러의 캐비티(232)를 통과하고 나서 돌출부(234)를 통해 카트리지 내로 이동한다.
사용시에, 사용자가 에어로졸 전달 장치(100)를 흡인하면, 유량 센서(210)에 의해 기류가 검출되고, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키기 위해 히터(222)가 활성화된다. 에어로졸 전달 장치의 입 쪽 단부를 흡인하면, 외기가 공기 취입구(236)에 유입되고 커플러(230) 내의 캐비티(232) 및 베이스(228)의 돌출부(234) 내의 중심 개구를 통과한다. 카트리지(104)에 있어서, 흡인된 공기는 형성된 증기와 결합하여 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 에어로졸 전달 장치의 히터로부터 입 쪽 단부에 있는 개구(224) 밖으로 빠져나오거나, 빨아내지거나 내지는 흡인된다.
본 개시에 따른 유용한 커플러 및 베이스는, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Novak 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0261495호에서 설명된다. 예를 들어, 도 2에서 알 수 있듯이, 커플러(230)는 베이스(228)의 내주연부(240)와 정합하도록 구성되는 외주연부(238)를 규정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 베이스의 내주연부는 커플러의 외주연부의 반경과 실질적으로 동일한, 또는 그보다 약간 큰 반경을 규정할 수 있다. 또한, 커플러는 베이스의 내주연부에 규정되는 하나 이상의 리세스(244)와 결합하도록 구성되는 하나 이상의 돌기(242)를 외주연부에 규정할 수 있다. 그러나, 구조, 형상 및 부품의 다양한 다른 실시예가 베이스를 커플러에 결합하는 데 채용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 카트리지(104)의 베이스와 제어 보디(102)의 커플러 사이의 연결은 실질적으로 영구적일 수 있는 반면, 다른 실시예들에 있어서, 그 사이의 연결은, 예를 들어 제어 보디에서 일회용 및/또는 리필 가능한 것일 수 있는 하나 이상의 부가적인 카트리지가 재사용될 수 있도록, 해제될 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, 에어로졸 전달 장치(100)가 실질적으로 막대-형, 또는 실질적으로 튜브 형상, 또는 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, 추가적인 형상 및 치수― 예컨대, 직사각형 또는 삼각형 단면, 다면 형상 등 ―가 포함된다.
도 2에 예시되는 저장조(218)는 콘테이너일 수 있거나, 또는 현재 설명된 바와 같이 섬유질 저장조일 수 있다. 예를 들어, 저장조는, 이 실시예에 있어서는, 실질적으로 카트리지 셸(216)의 내부를 두르는 튜브 형상으로 형성되는 하나 이상의 부직포 섬유층을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 저장조 내에 보유될 수 있다. 예를 들어, 액체 성분은 저장조에 의해 수착되어 보유될 수 있다. 저장조는 액체 운반 요소(220)와 유체유동 가능하게 연결될 수 있다. 액체 운반 요소는 저장조에 보관된 에어로졸 전구체 조성물을 모세관 작용을 통해, 이 실시예에서는 금속 와이어 코일 형태인 히터(222)로 운반할 수 있다. 이렇게 해서, 히터는 액체 운반 요소와의 가열 배치구조로 된다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 유용한 저장조 및 운반 요소의 예시적인 구현예는 아래에서 더 설명되며, 이러한 저장조 및/또는 운반 요소는 본 명세서에서 설명된 도 2에 예시된 바와 같은 장치에 포함될 수 있다. 특히, 아래에서 더 설명되는 바와 같이 가열 부재 및 운반 요소의 특정 조합은 본 명세서에서 설명되는 도 2에 예시된 바와 같은 장치에 포함될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 에어로졸 전달 장치(100)는 다수의 부가적인 소프트웨어-제어 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는 전원 입력, 전원 단자에 대한 부하, 및 충전 입력을 검출하도록 구성되는 전원 보호 회로를 포함할 수 있다. 전원 보호 회로는 단락 보호 및 부족-전압 록아웃(under-voltage lock out)을 포함할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는 또한, 주위 온도 측정을 위한 부품을 포함할 수 있고, 그 제어 부품(208)은, 주위 온도가 충전의 개시 전에 또는 충전 도중에 특정 온도(예컨대, 0 ℃)보다 낮거나 또는 특정 온도(예컨대, 45 ℃)보다 높으면, 전원 충전― 특히, 임의의 배터리의 전원 충전 ―을 억제하도록 적어도 하나의 기능 요소를 제어하도록 구성될 수 있다.
전원(212)으로부터의 전력 전달은 전력 제어 메커니즘에 따라 장치(100) 상의 각각의 모금 동안 마다 달라질 수 있다. 장치는, 사용자에 의해 또는 부품 고장(예컨대, 유량 센서(210))으로 인해 장치가 모금을 지속적으로 시도하게 될 경우에, 제어 부품(208)이 적어도 하나의 기능 요소를 제어해서 일정 기간(예컨대, 4초) 이후에 모금을 자동으로 종료할 수 있게 하는, "긴 모금(long puff)" 안전 타이머를 포함할 수 있다. 또한, 장치 상의 모금들간의 시간은 일정 기간(예컨대, 100초)보다 짧게 제한될 수 있다. 워치도그(watchdog) 안전 타이머는, 에어로졸 전달 장치 상에서 실행되는 그 제어 부품 또는 소프트웨어가 불안정해지고 적절한 시간 간격(예컨대, 8초) 안에 타이머를 작동시키지 않으면, 에어로졸 전달 장치를 자동으로 리셋할 수 있다. 결함이 있는, 내지는 고장난 유량 센서(210)의 경우에는, 의도치 않은 가열을 방지하기 위해 에어로졸 전달 장치를 영구적으로 불능화하는 등과 같은, 추가적인 안전 보호가 제공될 수 있다. 모금 한계 스위치는, 4초의 최대 모금 시간 이후에 멈추지 않고 장치를 지속적으로 활성화시키는 압력 센서 고장의 경우에, 장치를 정지시킬 수 있다.
에어로졸 전달 장치(100)는, (카트리지에서 e-액체 충전을 고려하여 계산되는 가용 모금 횟수에 기초하여) 부착된 카트리지에 대하여 규정된 모금 횟수가 달성되면, 히터를 중지시키도록 구성되는 모금 추적 알고리즘을 포함할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는 수면 모드, 대기 모드 또는 저전력 모드 기능을 포함할 수 있으며, 그에 따라 규정된 비사용 기간 이후에는 전력 공급이 자동적으로 차단될 수 있다. 전원(212)의 전체 충전/방전 사이클이 그 수명 동안 제어 부품(208)에 의해 모니터링될 수 있다는 점에서, 추가적인 안전 보호가 제공될 수 있다. 전원은 소정 횟수(예컨대, 200회)의 완전 방전 및 완전 충전 사이클에 상당하는 횟수에 이른 후에는, 소진되었다고 여겨질 수 있으며, 제어 부품은 전원의 추가적인 충전을 방지하기 위해 적어도 하나의 기능 요소를 제어할 수 있다.
본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치의 다양한 부품들은 본 기술분야에서 설명되며 상업적으로 이용 가능한 부품들로부터 선택될 수 있다. 본 개시에 따라 사용될 수 있는 배터리의 실시예들은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Peckerar 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0028766호에서 설명된다.
에어로졸 전달 장치(100)는, 에어로졸 발생이 요망될 때(예컨대, 사용 중에 흡인될 때), 히터(222)에의 전력의 공급을 제어하기 위해 센서(210) 또는 다른 센서 또는 검출기를 포함할 수 있다. 이렇게 해서, 예를 들어, 에어로졸 전달 장치가 사용 중에 흡인되지 않을 때에는 히터로의 전력을 차단하고, 흡인되는 동안에는 히터에 의한 열의 발생을 작동 또는 기동하도록 전력을 공급하는 방식 또는 방법이 제공된다. 추가적인 대표적인 유형의 감지 또는 검출 메커니즘, 그 구조 및 구성, 그 부품, 및 그 일반적인 작동 방법은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Sprinkel, Jr.의 미국 특허 제5,261,424호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호, 및 Flick의 PCT 특허 출원 공개 WO 2010/003480호에서 설명된다.
에어로졸 전달 장치(100)는 흡인하는 동안 히터(222)에의 전력량을 제어하기 위한 제어 부품(208) 또는 다른 제어 메커니즘을 포함하는 것이 가장 바람직하다. 대표적인 유형의 전자 부품, 그 구조 및 구성, 그 특징, 및 그 일반적인 작동 방법은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호, Brooks 등의 미국 특허 제4,947,874호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148, 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 2014년 3월 13일자로 출원된 Henry 등의 미국 특허 출원 제14/209,191호에서 설명된다.
에어로졸 전구체를 지원하기 위한 대표적인 유형의 기재, 저장조 또는 다른 부품은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Newton의 미국 특허 제8,528,569호, Chapman 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0261487호, 2013년 8월 28일자로 출원된 Davis 등의 미국 특허 출원 제14/011,992호, 2014년 2월 3일자로 출원된 Bless 등의 미국 특허 출원 제14/170,838호에서 설명된다. 부가적으로, 특정 유형의 전자 담배 내부의 다양한 심지 재료, 및 이들 심지 재료의 구성 및 작동은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Sears 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0209105호에 제시된다.
증기 전구체 조성물이라고도 하는 에어로졸 전구체 조성물은, 실시예로서, 다가 알코올(예컨대, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 그 혼합물), 니코틴, 담배, 담배 추출물 및/또는 향미료를 포함하여, 다양한 성분을 포함할 수 있다. 또한, 대표적인 유형의 에어로졸 전구체 성분 및 제형은, 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는, Robinson 등의 미국 특허 제7,217,320호 및 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 제2015/0020830호 뿐만 아니라, Bowen 등의 WO 2014/182736호에 제시 및 특정된다. 채용될 수 있는 그 밖의 에어로졸 전구체는, R. J. Reynolds Vapor Company의 VUSE® 제품, Imperial Tobacco Group PLC의 BLUTM 제품, Mistic Ecigs의 MISTIC MENTHOL 제품, 및 CN Creative Ltd.의 VYPE 제품에 포함된 에어로졸 전구체를 포함한다. 또한, Johnson Creek Enterprises LLC에서 시판하고 있는 전자 담배용의 소위 "스모크 주스(smoke juices)"가 바람직하다.
시각적 지시기 및 관련 부품, 오디오 지시기, 햅틱 지시기 등과 같이, 시각적 신호 또는 지시기를 생성하는 추가적인 대표적인 유형의 부품이 에어로졸 전달 장치(100)에 채용될 수 있다. 적절한 LED 부품과, 그 구성 및 사용의 실시예들은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, Sprinkel 등의 미국 특허 제5,154,192호, Newton의 미국 특허 제8,499,766호, Scatterday의 미국 특허 제8,539,959호, 및 2014년 2월 5일자로 출원된 Sears 등의 미국 특허 출원 제14/173,266호에서 설명된다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있는 또 다른 특징, 제어 또는 부품은, 그 전부가 본 명세서에 참조로 포함되는, 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 제2014/0261408호에서 설명된다.
제어 부품(208)은 다수의 전자 부품을 포함하고, 일부 실시예에 있어서는, 전자 부품들을 지지 및 전기적으로 연결하는 인쇄 회로 기판(PCB)으로 형성될 수 있다. 전자 부품은 마이크로프로세서 또는 프로세서 코어, 및 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제어 부품은 프로세서 코어 및 메모리가 통합된 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 통합형 입력/출력 주변 장치를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제어 부품은 하나 이상의 네트워크, 컴퓨팅 장치 또는 그 밖의 적절히 사용 가능한 장치와의 무선 통신을 가능하게 하기 위해 통신 인터페이스에 결합될 수 있다. 적절한 통신 인터페이스의 실시예들은, 그 내용이 전부 참조로 포함되는, 2015년 3월 4일자로 출원된 Marion 등의 미국 특허 출원 제14/638,562호에 개시된다. 또한, 에어로졸 전달 장치가 무선 통신하도록 구성될 수 있게 하는 적절한 방식의 실시예들은, 그 각각이 전부 본 명세서에 참조로 포함되는, 2014년 7월 10일자로 출원된 Ampolini 등의 미국 특허 출원 제14/327,776호, 및 2015년 1월 29일자로 출원된 Henry, Jr. 등의 미국 특허 출원 제14/609,032호에 개시된다.
일부 실시예에 있어서, 제어 보디(102)는 제어 보디(102) 또는 카트리지(104) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 하나 이상의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 무선-주파수(RF) 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로(246)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 예를 들어, 제어 보디는 센서(예컨대, 유량 센서(210)), 전원(212), 히터(222), 디스플레이 등과 같은 다양한 전자 부품을 포함할 수 있다. 전력 하베스팅 회로는 800 내지 1000 메가헤르츠(MHz)의 주파수 범위 내의 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성될 수 있다.
적절한 전력 하베스팅 회로의 실시예들은, 그 각각이 전부 본 명세서에 참조로 포함되는, 2004년 10월 18일자로 출원된 Mickle 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0104553호; 및 2009년 12월 1일자로 출원된 Salter, Jr. 등의 미국 특허 출원 공개 제2011/0101789호에 개시된다. 적절한 전력 하베스팅 회로의 추가적인 실시예들은 Priya, Shashank 및 Daniel J. Inman 편저의 Energy harvesting technologies. Vol. 21: 280-321. New York: Springer, 2009에 개시된다. 채용될 수 있는 그 밖의 전력 하베스팅 회로는 Powercast™에 의한 Powerharvester™ 수신기 제품에 포함된 전력 하베스팅 회로를 포함한다.
전력 하베스팅 회로(246)는 외부 RF 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 하나 이상의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF 에너지로부터 수확된 전력은 가속도계, 자이로스코프, 근접 센서 등일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있는 에어로졸 전달 장치(100)의 센서를 급전하는 데 이용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, RF 에너지로부터 수확된 전력은 에어로졸 전달 장치의 디스플레이(예컨대, LED 디스플레이)를 급전하는 데 이용될 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적인 구현예들에 따라 적어도 하나의 전자 부품(302)을 급전 또는 충전하기 위한 전력 하베스팅 회로(246)를 포함하는 도 1 및 도 2의 제어 보디(102)를 보다 구체적으로 예시한다. 전자 부품(들)은 에어로졸 전달 장치(100)의 제어 보디 또는 카트리지(104)의 어느 하나에 또는 둘 모두에 포함될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 하베스팅 회로(246)는 외부 RF 송신기로부터 RF 에너지를 수신하도록 구성되는 안테나(304), 및 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 변환기(306)를 포함할 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 6은 본 개시의 예시적인 구현예들에 따른 도 3의 제어 보디(102)를 보다 구체적으로 예시한다. 일부 예시적인 구현예에 따르면, 제어 보디(102)의 전원(212)은 충전식 리튬 이온 배터리(LiB), 박막 고체 상태 배티러(SSB), 또는 박막 슈퍼커패시터와 같은 충전식 전원일 수 있으며, 그에 따라 임의의 유형의 충전 기술과 조합될 수 있고, 그중 일부는 RF 에너지로부터 수확되는 전력을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 일부 예시적인 구현예에 있어서, 적어도 하나의 전자 부품은 전원을 포함할 수 있고, 전력 하베스팅 회로(246)는 RF 에너지로부터 전력을 수확해서 전원을 충전하도록 구성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전원(212)은, 전기 회로를 형성하기 위한 제어 보디의 다양한 부품을 포함하고, 제어 보디가 카트리지(104)에 결합될 때 히터(222)를 또한 포함할 수 있는 전기 부하(402)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 전기 부하는, 마찬가지로 전원과 결합될 수 있는 제어 부품(208)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 적어도 하나의 전자 부품은 전기 부하를 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, RF 에너지로부터 수확되는 전력은 전원(212)(예컨대, 리튬-이온 배터리, 고체-상태 배터리 또는 슈퍼커패시터)과 관계없이, 또는 전원과 함께 다양한 전자 부품을 급전하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 이들 실시예의 일부에 있어서, 전력 하베스팅 회로(246)는 전원을 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성될 수 있으며, 전원은 디스플레이 또는 센서와 같은 적어도 하나의 다른 전자 부품, 또는 히터를 급전하도록 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일부 예시적인 구현예에 있어서, 전력 하베스팅 회로(246)는 축전지(502)를 포함한다. 이들 예시적인 구현예에 있어서, 전력 하베스팅 회로는 적어도 하나의 전자 부품(302)을 급전 또는 충전하도록 구성되는 축전지를 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성될 수 있다. 축전지는 충전식 리튬-이온 배터리, 충전식 박막 고체-상태 배터리, 충전식 슈퍼커패시터 등과 같은 적절한 에너지 저장 부품일 수 있거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 변환기(306)는 RF 에너지를 DC 전력으로 변환하고, 해당 전력을 축전지의 충전 임계치에 달할 때까지 축전지에 저장하도록 구성될 수 있다. 축전지의 충전 임계치가 달성된 경우에 있어서는, 축전지가 직류(DC) 전압 부스트 변환기 회로를 사용해서 그 출력 전압 레벨을 끌어올리도록 구성될 수 있다. 전압 출력은 충전이 충전 임계치보다 낮게 감소될 때 비활성화될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 전력 하베스팅 회로(246)는 전기 회로를 형성하기 위해 증폭기, 아날로그-디지털(ADC) 변환기, 디지털-아날로그(DAC) 변환기, 저항기, 지시기 등과 같은 다수의 다른 전자 부품을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 축전지(502)는, 연산 증폭기가 축전지로부터 적어도 하나의 전자 부품(302)으로의 방전 전류를 증폭 및 조절하도록 구성될 수 있는, 연산 증폭기(504)(예컨대, 반전 또는 비-반전 연산 증폭기)를 통해 전력을 방전하도록 구성될 수 있다. 전력 하베스팅 회로는 또한, 축적지가 전류를 저항기를 통해 적어도 하나의 전자 부품으로 방전하도록 구성될 수 있는 가변 저항기(506)를 포함할 수 있다. 저항기는 가변 저항을 가질 수 있으며, 그에 따라 전류는 가변적인 전력량을 초래하는 가변적인 전류 세기를 가질 수 있다. 예를 들어, 저항기는 전위차계와 같은 3-단자 저항기일 수 있거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 이렇게 해서, 저항기는 축전지로부터 적어도 하나의 전자 부품으로 방전되는 전력의 전압 또는 전류 범위를 조절하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 축전지의 출력 전압은 3.3 볼트일 수 있으며, 해당 전압은 가변 저항기를 사용해서 1.8 볼트에서 5.25 볼트까지 조절될 수 있다.
전력 하베스팅 회로(246)는 또한, 축전지(502)의 전압 레벨을 시각적으로 지시하도록 구성되는 지시기(508)(예컨대, 유기 LED를 포함할 수 있는 발광 다이오드(LED)(214))를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 지시기는 제어 부품(208)에 결합될 수 있으며, 제어 보디(102)에 포함될 수 있다. 이들 실시예에 있어서, 전력 하베스팅 회로는 신호를 생성하고, 해당 신호가 축전지의 전압 레벨에 대응할 수 있는 지시기를 구동하기 위한 제어 부품에 해당 신호를 송신할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 전력 하베스팅 회로(246)는 광 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 광전지(PC)를 포함할 수 있다. 이들 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전자 부품(302)은 변환기(306) 또는 광전지의 어느 하나로부터, 또는 변환기 및 광전지 모두로부터 전환 가능하게 급전 또는 충전될 수 있다. 일부 예시적인 구현예에 있어서, 적어도 하나의 전자 부품은 변환기로부터 전력을 수신하고, 변환기가 적어도 임계량만큼 방전된 후에만 광전지로 전환하도록 구성될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제어 보디(102)에 더하여 또는 대신하여, 카트리지(104)는 도 3 내지 도 6을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이 제어 보디의 전력 하베스팅 회로(246)와 유사하게 구성되어 기능할 수 있는 전력 하베스팅 회로(248)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트리지는, 카트리지의, 또한 일부 경우에 있어서는 제어 보디의, 히터(222), 센서, 디스플레이 또는 그 밖의 적절한 전자 부품과 같은 다양한 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로를 포함할 수 있다. 이들 실시예에 있어서, 전력 하베스팅 회로는 외부 RF 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 본 명세서에서 논의된 다양한 예시적인 구현예에 따른 다양한 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법(700)의 다양한 동작을 예시한다. 에어로졸 전달 장치는, 에어로졸 전달 장치를 형성하기 위해 카트리지와 결합되는 또는 결합 가능한 제어 보디를 포함할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물의 성분들을 활성화 및 기화하도록 구성되는 가열 요소를 구비할 수 있다. 방법은, 블럭(702)에 도시된 바와 같이, 외부 RF 송신기로부터 안테나를 통해 RF 에너지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 블럭(704)에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 변환기를 사용해서 RF 에너지로부터 전력을 수확하는 단계를 포함할 수 있다.
물품(들)의 사용에 관하여 전술한 설명은, 본 명세서에 제공되는 추가적인 개시내용에 비추어 당업자에게는 명백할 수 있는 약간의 수정을 통해 본 명세서에서 설명되는 다양한 예시적인 구현예에 적용될 수 있다. 그러나, 사용에 관한 상기 설명은 물품의 사용을 제한하려는 것이 아니라, 본 개시의 필요한 모든 개시 요건을 준수하도록 제공된다. 도 1 내지 도 7에 예시된, 내지는 위에서 설명된 바와 같은 물품(들)에 도시된 임의의 요소는 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있다.
전술한 설명 및 연관 도면에 제시되는 교시의 이점을 갖는 본 개시가 관련되는 당업자라면 본 명세서에 제시되는 개시의 다양한 수정예 및 그 밖의 구현예를 생각해낼 것이다. 따라서, 본 개시는 개시된 특정 구현예에 한정되지 않아야 하며, 해당 수정예 및 그 밖의 구현예는 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도되는 것임을 이해해야 한다. 또한, 전술한 설명 및 연관 도면은 요소들 및/또는 기능들의 특정한 예시적인 조합의 맥락에서 예시적인 구현예들을 설명하지만, 첨부된 청구항들의 범위로부터 일탈함이 없이 대안적인 구현예들에 의해 요소들 및/또는 기능들의 상이한 조합들이 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 이와 관련하여, 예를 들어, 위에서 명시적으로 설명된 것들과는 다른 요소들 및/또는 기능들의 조합도 첨부된 청구항들 중 일부에 제시될 수 있을 것으로 생각된다. 특정 용어가 본 명세서에서 채용되지만, 이들 용어는 포괄적이고 설명적인 의미로만 사용되며 제한적인 목적으로는 사용되지 않는다.

Claims (16)

  1. 에어로졸 전달 장치로서 또는 에어로졸 전달 장치용 카트리지로서 구체화되는 장치로서,
    에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장조를 규정하는 하우징;
    상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분들을 활성화 및 기화하도록 제어 가능한 가열 요소; 및
    외부 무선-주파수(RF) 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로를 포함하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 상기 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 포함하는 상기 적어도 하나의 전자 부품, 또는 상기 가열 요소를 급전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함하는
    장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 상기 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 급전하도록 구성된 전원을 포함하는 상기 적어도 하나의 전자 부품, 또는 상기 가열 요소를 충전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함하는
    장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 상기 RF 에너지를 수신하도록 구성된 안테나, 및 수신된 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 변환기를 포함하는
    장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 축전지를 포함하고, 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 상기 전력 하베스팅 회로는 상기 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성된 상기 축전지를 충전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함하는
    장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성된 상기 축전지는 전류를 증폭 및 조정하도록 구성된 상기 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함하는
    장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 저항기를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 부품을 급전하도록 구성된 상기 축전지는 상기 저항기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함하고, 상기 저항기는 가변 저항을 갖고, 그에 따라 상기 전류는 가변적인 전력량을 초래하는 가변적인 전류 세기를 갖고, 적어도 하나의 경우에 있어서, 상기 저항기는 전위차계이거나 또는 전위차계를 포함하는
    장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 변환기, 및 광 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 광전지를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 부품은 상기 변환기와 상기 광전지 중 어느 하나로부터, 또는 상기 변환기 및 상기 광전지 모두로부터 전환 가능하게 급전 또는 충전되는
    장치.
  9. 에어로졸 전달 장치를 형성하기 위해 카트리지와 결합되는 또는 결합 가능한 제어 보디― 상기 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 포함하고 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분들을 활성화 및 기화하도록 제어 가능한 가열 요소를 구비함 ―로서,
    상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분들을 활성화 및 기화하기 위해 상기 가열 요소를 제어하도록 구성된 제어 부품; 및
    외부 무선-주파수(RF) 송신기로부터 RF 에너지를 수신하고, 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 전력 하베스팅 회로를 포함하는
    제어 보디.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 상기 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 포함하는 상기 적어도 하나의 전자 부품, 또는 상기 가열 요소를 급전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함하는
    제어 보디.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 상기 전력 하베스팅 회로는 디스플레이 또는 센서를 급전하도록 구성된 전원을 포함하는 상기 적어도 하나의 전자 부품, 또는 상기 가열 요소를 충전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함하는
    제어 보디.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 상기 RF 에너지를 수신하도록 구성된 안테나, 및 수신된 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 변환기를 포함하는
    제어 보디.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 축전지를 포함하고, 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 상기 전력 하베스팅 회로는 상기 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성된 상기 축전지를 충전하기 위해 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성되는 것을 포함하는
    제어 보디.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 부품을 급전 또는 충전하도록 구성된 상기 축전지는 전류를 증폭 및 조정하도록 구성된 상기 반전 또는 비-반전 연산 증폭기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함하는
    제어 보디.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전력 하베스팅 회로는 저항기를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 부품을 급전하도록 구성된 상기 축전지는 상기 저항기를 통해 전류를 방전하도록 구성되는 것을 포함하고, 상기 저항기는 가변 저항을 갖고, 그에 따라 상기 전류는 가변적인 전력량을 초래하는 가변적인 전류 세기를 갖고, 적어도 하나의 경우에 있어서, 상기 저항기는 전위차계이거나 또는 전위차계를 포함하는
    제어 보디.
  16. 제9항에 있어서,상기 전력 하베스팅 회로는 상기 RF 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 변환기, 및 광 에너지로부터 전력을 수확하도록 구성된 광전지를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 부품은 상기 변환기 또는 광전지의 어느 하나로부터, 또는 상기 변환기 및 광전지 모두로부터 전환 가능하게 급전 또는 충전되는
    제어 보디.
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