KR20190042101A - 흡연 물품 및 흡입 재료를 산출하기 위한 그 사용 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡입성 물질을 소비자가 흡입하기에 적합한 형태로 제공할 수 있는 흡연 물품과 같은 물품을 제공한다. 물품은 그 안에 흡입성 물질 매체를 갖는 카트리지, 전기 에너지 공급원과 전력 공급원을 구비하는 제어 하우징, 및 카트리지 또는 제어 하우징 내에 설치될 수 있는 가열 부재를 포함한다. 제어 하우징은 퍼프-작동식 전류 활성화 부품 및 전류 조정 부품을 추가로 구비할 수 있다.
Description
본 발명은 에어로졸 송달 물품, 및 담배 성분 또는 기타 재료를 흡입 가능한 형태로 생산하기 위한 그 사용에 관한 것이다. 이 물품은 담배로부터 제조 또는 유래되거나, 사람의 소비를 위한 담배를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명은 담배, 담배 유래 재료, 또는 기타 재료가 바람직하게 상당한 연소 없이 가열되어 흡입성 물질을 제공하는 물품을 제공하며, 상기 물질은 다양한 실시예에서 증기 또는 에어로졸 형태이다.
담배의 연소에 기초한 흡연 제품에 대한 개선으로서 또는 그 대안으로서 많은 흡연 물품이 수 년에 걸쳐서 제안되어 왔다. 예시적인 대안으로는 열 전달을 위해 고체 또는 액체 연료가 연소되는 장치 또는 이러한 열원을 제공하기 위해 화학 반응이 사용되는 장치가 포함된다.
흡연 물품에 대한 개선 또는 대안의 포인트는 일반적으로 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 송달하지 않으면서 궐련, 시가 또는 파이프 흡연에 관련된 감각을 제공하는 것이었다. 이 목적을 위해서, 휘발성 재료를 증발 또는 가열하기 위해 전기 에너지를 이용하거나, 담배를 연소시키지 않으면서 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하고자 시도하는 다수의 흡연 제품, 풍미 발생기, 및 약용 흡입기가 제안되었다.
공개되어 있고 몇 가지 예에서는 시판되고 있는 대표적인 궐련 또는 흡연 물품으로는 거쓰(Gerth) 등의 미국 특허 제4,735,217호; 브룩스(Brooks) 등의 제4,922,901호, 제4,947,874호 및 제4,947,875호; 카운츠(Counts) 등의 제5,060,671호; 모간(Morgan) 등의 제5,249,586호; 카운츠 등의 제5,388,594호; 히긴스(Higgins) 등의 제5,666,977호; 아담스(Adams) 등의 제6,053,176호; 화이트(White)의 제6,164,287호; 보그스(Voges)의 제6,196,218호; 펠터(Felter) 등의 제6,810,883호; 니콜스(Nicols)의 제6,854,461호; 혼(Hon)의 제7,832,410호; 코바야시(Kobayashi)의 제7,513,253호; 로빈슨(Robinson) 등의 제7,726,320호; 하마노(Hamano)의 제7,896,006호; 샤얀(Shayan)의 제6,772,756호; 혼(Hon)의 미국 특허 공개 제2009/0095311호; 혼(Hon)의 제2006/0196518호, 제2009/0126745호 및 제2009/0188490호; 토렌스(Thorens) 등의 제2009/0272379호; 몬지스(Monsees) 등의 제2009/0260641호 및 제2009/0260642호; 오글레스비(Oglesby) 등의 제2008/0149118호 및 제2010/0024834호; 왕(Wang)의 제2010/0307518호; 및 혼(Hon)의 WO 2010/091593호에 기재된 것이 포함된다. 또 다른 예로는 상표명 ACCORD®로 시판되는 제품; HEATBAR™; HYBRID CIGARETTE®, RUYAN VEGAS™; RUYAN E-GAR™; RUYAN C-GAR™; E-MYSTICK™; 및 IOLITE® Vaporizer로 시판되는 제품이 포함된다.
담배를 전기 가열함으로써 흡연의 맛과 감각을 생성하는 물품은 풍미 또는 기타 흡입성 재료의 일관성 없는 방출 문제를 갖고 있다. 전기 가열식 흡연 장치는 또한 많은 경우에 외부 가열 장치가 요구된다는 한계를 갖고 있으며 이는 불편하기도 하고 흡연 체험을 손상시킨다.
따라서, 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 감각을 제공할 수 있고, 담배 연소 없이 이를 제공하며, 연소 열원의 필요 없이 이를 제공하고, 연소 생성물을 발생시키지 않는 흡연 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 일반적으로, 하나 이상의 흡입성 물질(니코틴을 포함)의 폐 송달을 위해 사용될 수 있는 물품을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 발명은 바람직하게 담배 또는 기타 물질을 실질적으로 또는 완전히 연소시키지 않고, 일산화탄소를 포함하는 연소 또는 열분해 생성물을 거의 또는 전혀 발생시키지 않으며, 지류 연기 또는 냄새를 거의 또는 전혀 발생시키지 않으면서, 흡입성 물질을 증기 또는 에어로졸 형태로 제공하고 또한 흡연과 관련된 다른 감각을 제공하기 위해 전기 가열 요소 및 전력 공급원을 채용하는 흡연 물품에 관한 것이다. 전기 가열 부재는 물품으로부터 퍼프(puff)를 취하는 즉시 가열을 제공하며, 퍼프 내내 에어로졸을 송달할 수 있고, 통상의 궐련으로부터 얻어지는 퍼프의 개수와 유사한 약 6개 내지 약 10개의 퍼프를 물품에 송달할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 발명은 따라서 흡입성 물질을 형성하기 위한 물품을 제공한다. 이 물품은 결합 단부, 흡입성 물질이 소비자에게로 통과할 수 있게 하도록 구성된 대향 구강 단부, 및 외표면과 내표면을 갖는 벽을 구비하는 실질적으로 튜브 형상의 카트리지 보디를 포함할 수 있다. 카트리지 보디 벽의 내표면에는, 흡입성 물질 매체 벽의 외표면과 카트리지 벽의 내표면 사이에 특정 체적의 환형 공간을 형성하기 위해 내표면과 외표면을 갖는 벽을 갖는 실질적으로 튜브 형상의 흡입성 물질 매체를 구비하는 내부 카트리지 공간이 형성될 수 있다. 흡입성 물질 매체는 또한 구체적으로, 카트리지의 구강 단부에 근접한 제 1 단부 및 카트리지의 결합 단부에 근접한 제 2 단부를 가질 수 있다. 물품은 추가로, 환형 공간 내에 흡입성 물질을 포함하는 증기를 형성하기에 충분하게 흡입성 물질 매체 벽의 적어도 일부를 가열하는 전기 가열 부재를 포함할 수 있다. 물품은 또한, 카트리지의 결합 단부와 결합하는 수용 단부를 갖는 제어 하우징을 포함할 수 있다. 따라서, 제어 하우징과 카트리지 보디는 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 수용 단부는 특히, 카트리지의 결합 단부를 수용하기 위한 개방 단부를 갖는 챔버를 구비할 수 있다. 제어 하우징은 전기 가열 부재에 전력을 제공하는 전기 에너지 공급원(그 적어도 일부가 수용 단부에 및/또는 수용 챔버 내에 배치될 수 있음)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 카트리지의 결합 단부가 제어 하우징의 수용 단부와 결합될 때(예를 들면 제어 하우징의 챔버 내로 소정 거리 슬라이딩할 때), 흡입성 물질 매체와 전기 가열 부재는 흡입성 물질 매체의 적어도 일부를 가열할 수 있도록 정렬된다. 전기 에너지 공급원(또는 그 부품 또는 연장부)은 또한 흡입성 물질 매체 및 전기 가열 부재와 정렬될 수 있다. 따라서, 전기 가열 부재(및 경우에 따라 전기 에너지 공급원)는 흡입성 물질 매체와 작동적으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 물품은 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 실질적으로 원통형 형상일 수 있다. 또한, 카트리지는 원형, 타원형, 정방형으로 구성되는 그룹에서 선택되는 형상으로 규정되는 단면을 가질 수 있다. 카트리지의 결합 단부는 또한, 전기 에너지 공급원의 적어도 하나의 부품을 수용하기에 충분히 크기 및 형상을 갖는 개구를 구비할 수 있다. 카트리지는 또한, 물품의 다양한 특성을 제공하기에 유용할 수 있는 겉포장을 포함할 수 있다. 예를 들어, 겉포장은 카트리지의 구강 단부에 근접하여 배치되는 필터 재료를 구비할 수 있다. 따라서, 카트리지의 구강 단부는 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 특징은 또한 카트리지의 구강 단부에서의 카트리지 프레임과 같은, 카트리지의 추가 부품에 관련할 수 있다.
흡입성 물질 매체는 소비자에 대한 하나 이상의 흡입성 물질의 송달을 촉진하는데 유용한 다양한 재료를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 흡입성 물질 매체는 담배 및/또는 담배-유래 재료를 포함할 수 있다. 흡입성 물질 매체는 또한, 그 자체가 담배-유래 재료를 구비할 수 있는 에어로졸-형성 재료를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 에어로졸-형성 재료는 다가 알콜(polyhydric alcohol)(예를 들면, 글리세린)일 수 있다. 다른 실시예에서, 흡입성 물질 매체는 고체 기재(substrate)를 포함할 수 있다. 이러한 기재는 그 자체가 담배(예를 들면, 재구성된 담배로 형성된 담배 종이)를 포함할 수 있으며, 따라서 흡입성 물질은 기재에 천연적일 수 있다. 대안적으로, 기재는 단순히, 그 위에 흡입성 물질이 코팅되거나 그 안에 흡입성 물질이 흡수 또는 흡착되는 종이 재료 또는 기타 재료일 수 있다. 특정 실시예에서, 흡입성 물질 매체는 고체 기재 상에 코팅되거나 고체 기재 내에 흡수 또는 흡착되는 에어로졸-형성 재료 및 담배의 슬러리를 포함할 수 있다. 흡입성 물질 매체는 추가로, 벽의 내표면 또는 외표면 중 하나의 표면 상에 증기 배리어와 같은 다른 부품을 포함할 수 있다. 특히, 증기 배리어는 흡입성 물질 매체가 가열될 때 전기 가열 부재에 인접하는 흡입성 물질 매체 벽의 표면 상에 배치될 수 있다.
흡입성 물질 매체는 흡입성 물질 매체의 단부에서만 카트리지 보디에 부착될 수 있다. 이런 식으로, 흡입성 물질 매체는 카트리지 내에서 인장되는 것을 특징으로 할 수 있다. 흡입성 물질 매체 벽의 외표면과 카트리지 보디 벽의 내표면 사이의 환형 공간의 체적은 약 5 ㎖ 내지 약 100 ㎖일 수 있으며, 소정 양의 흡입성 물질을(즉, 에어로졸 형태로) 송달하도록 요구되는 평균 퍼프 체적에 거의 일치하는 에어로졸과 공기의 조합체의 통과를 제공하는 동적 헤드 공간을 제공할 수 있다. 카트리지 보디의 결합 단부에 대한 흡입성 물질 매체의 부착은, 에어로졸 및 흡입성 물질을 사용자에 의한 흡입을 위해 물품의 구강 단부를 통해서 인도하기 위해 환형 공간으로의 공기 이동을 촉진하도록 구성될 수 있다.
제어 하우징의 수용 챔버는 내표면과 외표면을 갖는 벽에 의해 형성될 수 있으며, 상기 벽은 카트리지의 단면과 거의 유사한 형상의 단면을 갖는다. 챔버 벽은 또한 주위 공기가 챔버에 진입할 수 있게 하기 위해 하나 이상의 개구를 구비할 수 있으며, 따라서 전술했듯이 흡입성 물질이 환형 공간 밖으로 이동하는 것을 촉진할 수 있다. 대안적으로, 챔버는 제어 하우징의 수용 단부가 부재할 수 있거나, 또는 카트리지를 제어 하우징과 적절히 정렬되게 안내하는 하나 이상의 가이드 부품(예를 들면, 제어 하우징의 케이싱의 연장부)과 교체될 수 있다. 일부 실시예에서, 챔버를 형성하는 벽은 가이드 부품의 예로서 특징지어질 수 있다. 따라서, 가이드 부품은 챔버 벽과 치수적으로 거의 유사할 수 있다.
전기 에너지 공급원은 본질적으로, 전원으로부터 가열 부재로 전류를 전달하는 리셉터클일 수 있다. 특정 실시예에서, 전기 에너지 공급원은 제어 하우징으로부터(예를 들면, 수용 챔버를 통해서, 바람직하게는 대략 챔버의 개방 단부 쪽으로) 연장되는 돌출부를 구비할 수 있다. 전기 가열 부재가 제어 하우징의 구성 부분일 때, 전기 가열 부재는 전기 에너지 공급원 상의 이 돌출부에 구체적으로 부착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가열 부재는 가열 부재로부터 연장되어 전기 에너지 공급원의 리셉터클 내에 삽입되는 전기 접점을 구비할 수 있다. 이는 리셉터클 내로의 접점의 영구적인 비착탈식 연결일 수 있다.
가열 부재는 구체적으로, 전류가 흐름에 따라 열을 발생시키는 저항선일 수 있다. 특정 실시예에서, 가열 부재는 흡입 물질 매체와 일체형일 수 있다.
특정 실시예에서, 가열 부재는 다수의 부품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 부재는 매우 작은 치수의 저항선을 포함할 수 있으며, 발생된 열을 더 넓은 영역에 걸쳐서 확산시키기 위해 열확산 부재가 그와 연관될 수 있다.
전기 가열 부재(또는 열확산 부재)는 특히 소정 길이의 세그먼트를 따라서만 돌출부 상에 존재할 수 있으며, 이러한 세그먼트는 특히 챔버의 개방 단부에서 돌출부의 단부에 근접할 수 있다. 정해진 길이의 세그먼트는 돌출부의 길이의 약 5% 내지 약 50%를 포위할 수 있다. 이와 같이, 가열 부재가 매체의 전체 길이보다 작은 흡입성 물질 매체의 영역만 포위할 것이기 때문에 분할된 가열이 제공될 수 있다. 바람직하게, 가열 부재(또는 열확산 부재)는 흡입성 물질 매체의 약 1/6 내지 약 1/10의 길이를 둘러싸며 따라서 매체는 약 6개 내지 약 10개의 세그먼트 또는 퍼프에서 완전히 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 카트리지는 구체적으로, 그 위에 전기 가열 부재가 존재하는 돌출 세그먼트를 지나는 거리를 인덱싱할 수 있다. 이러한 인덱싱은 소비자가 예를 들어 푸시버튼을 사용하여 수용 부재 내에서 카트리즈를 전진시킴으로써 또는 간단히 카트리지를 툭 침으로써 수동 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 물품은 카트리지를 돌출 세그먼트를 지나서 자동으로 인덱싱시키는 퍼프 활성(puff actuated) 스위치를 포함할 수 있다. 따라서, 인덱싱 중에 카트리지가 이동하는 거리는 퍼프의 지속시간에 직접 관련될 수 있다.
다른 실시예에서, 전기 가열 부재는 아직 제어 하우징 내에 배치될 수 있지만, 물품은 분할 가열(segmented heating)보다는 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전기 가열 부재(또는 열확산 부재)는 흡입성 물질 매체의 길이의 약 75% 내지 약 125%인 세그먼트를 따라서 돌출부 상에 존재할 수 있다. 이런 식으로, 카트리지는 사용 지속시간 동안 수용 챔버 내에 거의 완전히 삽입되며, 물품 상의 각각의 퍼프는 흡입성 물질 매체의 전체(또는 거의 전체) 길이를 가열한다. 가열 부재 상에 존재하는 전기 접점은 전류가 가열 부재에 송달될 수 있도록 리셉터클(즉, 전기 에너지 공급원)과 영구적으로 결합한다. 챔버 벽이 없을 때, 카트리지는 돌출부가 그 특정 구조물이 허용하는 최대 한도로 흡입성 물질 내에 상당히 삽입되도록 제어 하우징과 조합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 실시예에서, 가열 부재는 제어 하우징보다는 카트리지의 구성 부분일 수 있다. 이러한 구성은 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 가능하게 할 수 있다. 구체적으로, 가열 부재는 흡입성 물질 매체의 거의 전체 길이를 따라서 존재할 수 있으며, 전기 에너지 공급원의 리셉터클과 결합하는 전기 접점을 구비할 수 있다. 가열이 활성화되면, 전기 가열 부재의 전체 길이를 따라서 가열이 발생된다. 구체적으로, 전기 가열 부재(또는 열확산 부품)는 흡입성 물질 매체의 길이의 약 75% 내지 약 100%인 세그먼트를 따라서 카트리지 내에 존재할 수 있다.
분할 가열은 또한 가열 부재가 카트리지 내에 존재할 때 제공될 수 있다. 이러한 분할 가열을 달성하기 위해, 전기 에너지 공급원의 돌출부는 챔버의 개방 단부에서 돌출부의 단부에 근접한 전기 리드를 구비할 수 있다. 전기 리드는, 가열이 발생할 때 돌출부와의 전기 접속에서 전기 가열 부재의 세그먼트에 근접하는 흡입성 물질 매체의 부분만 가열되도록 전기 가열 부재의 개별 세그먼트와 전기 접속을 형성한다. 돌출부의 전기 리드와 전기 접속되는 전기 가열 부재의 세그먼트는 흡입성 물질 매체의 길이의 약 5% 내지 약 50%를 둘러쌀 수 있다. 물품과 관련하여 전술한 본 발명의 양태는 퍼프 활성 인덱싱의 사용과 같은, 실시예들 중 임의의 실시예에 적용될 수도 있다.
분할 가열은 또한 다른 가열 수단에 의해 제공될 수도 있다. 예를 들면, 흡입성 물질 매체의 특정 세그먼트만 소정 가열 부재에 의해 가열되도록 다수의 가열 부재가 흡입성 물질 매체와 관련하여 배치될 수 있다. 다수의 가열 부재는 제어 하우징 또는 카트리지의 부품일 수 있으며, 다수의 가열 부재는 구체적으로 흡입성 물질로 코팅될 수 있다. 또한, 벌크 히터 구조물이 제공될 수 있지만 이는 흡입성 물질 매체의 특정 세그먼트만 가열하기 위해 소정 시간에 벌크 히터의 특정 세그먼트만 급전되도록 전자 제어를 위해 구성될 수 있다.
제어 하우징은 물품의 기능에 필요한 추가 부품을 구비할 수 있다. 제어 하우징은 적절한 자극이 가해지면 전기 에너지 공급원으로부터 가열 부재로의 전류 흐름을 활성화시키기 위한 스위칭 부품을 구비할 수 있다. 이러한 활성화는 수동식(예를 들면, 푸시버튼의 사용) 또는 자동식(예를 들면, 퍼프 활성 가열)일 수 있다. 특정 실시예에서, 활성화는 가열 부재를 신속히 가열하기 위해 중단없는 전류 흐름을 시작한다.
물품은 전류 흐름을 제어하기 위한 추가 부품을 구비하는 것이 바람직하다. 이는 전류의 비활성화 이전에 전류가 소정 기간 동안 흐를 수 있는 시간-베이스 제어를 포함할 수 있다. 이러한 시간-베이스 제어는 히터를 정해진 온도로 유지하기 위해 전류가 신속하게 활성화 및 비활성화되는 사이클링 주기를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 정해진 온도가 달성되면, 전류 조정기는 신규 퍼프가 활성화를 재개할 때까지 전류 흐름을 비활성화시킬 수 있다. 스위칭 부품에 의해 달성되는 활성화 및 비활성화는 약 120℃ 내지 약 300℃의 작업 온도를 가열 부재에 제공하는 것이 바람직하다.
제어 하우징은 또한 전기 에너지 공급원에 전력을 제공하기 위한 전원을 추가로 구비한다. 이러한 전원은 하나 이상의 배터리 및/또는 적어도 하나의 축전기(capacitor)(또는 전력 저장원을 제공하기 위한 다른 수단)를 구비할 수 있다.
다른 실시예에서, 물품의 일반 부품은 개별적으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 재사용 가능한 흡연 물품에 사용하기 위한 일회용(disposable) 유닛을 제공한다. 이러한 일회용 유닛은 카트리지와 관련하여 본 명세서에 기재되는 요지의 어느 것이든 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 재사용 가능한 흡연 물품에 사용하기 위한 일회용 유닛은 재사용 가능한 흡연 물품과 결합하도록 구성된 결합 단부, 흡입성 물질이 소비자에게로 통과할 수 있게 하도록 구성된 대향 구강 단부, 및 흡입성 물질 매체 벽의 외표면과 카트리지 보디 벽의 내표면 사이에 특정 체적의 환형 공간을 형성하기 위해 내표면과 외표면을 갖는 벽을 갖는 실질적으로 튜브 형상의 흡입성 물질 매체를 구비하는 내부 카트리지 공간을 형성하는 외표면과 내표면을 갖는 벽을 구비하는 실질적으로 튜브 형상의 카트리지 보디를 포함할 수 있으며, 상기 흡입성 물질 매체는 카트리지의 구강 단부에 근접한 제 1 단부 및 카트리지의 결합 단부에 근접한 제 2 단부를 갖는다. 상기 일회용 유닛은 추가로, 환형 공간 내에 흡입성 물질을 포함하는 증기를 형성하기에 충분하게 흡입성 물질 매체의 적어도 일부를 가열하는 전기 가열 부재를 포함할 수 있다. 전기 가열 부재는 또한 재사용 가능한 흡연 물품 내의 전기 에너지 공급원과 전기 접속하기 위한 접점을 포함할 수 있다. 또한, 전기 가열 부재는 튜브형 흡입성 물질 매체 내에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 흡입성 물질 매체와 직접 접촉한다. 특정 실시예에서, 증기 배리어는 전기 가열 부재로도 기능하기 위한 부품을 구비할 수 있다. 일회용 유닛은 또한 카트리지 보디를 둘러싸고 카트리지 보디의 결합 단부를 지나서(예를 들면, 카트리지 보디의 길이의 약 10% 내지 약 90%의 거리 만큼) 연장될 수 있는 겉포장을 포함할 수 있다. 겉포장은 또한 카트리지 보디의 구강 단부에 근접하여 배치되는 필터 재료를 구비할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명은 일회용 흡연 물품에 사용될 수 있는 재사용 가능한 제어 유닛을 제공한다. 이러한 재사용 가능한 제어 유닛은 일반적으로 제어 하우징과 관련하여 본 명세서에 기술되는 요지의 어느 것이든 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 일회용 흡연 물품에 사용하기 위한 재사용 가능한 제어 유닛은, 일회용 흡연 물품의 결합 단부를 수용하기 위한 수용 단부를 구비하고 전기 가열 부재에 전력을 공급하는 전기 에너지 공급원을 구비하는 제어 하우징으로서, 상기 전기 에너지 공급원은 제어 하우징의 수용 단부로부터 외측으로 연장되는 돌출부를 구비하고 전기 가열 부재 상의 전기 접점과 전기 접속을 형성하는 부품을 구비하는 제어 하우징; 및 전원과, 전기 에너지 공급원으로부터 가열 부재로의 전류 흐름을 활성화시키는 스위칭 부품, 및 전기 에너지 공급원으로부터 전기 가열 부재로의 이전에 시작된 전류 흐름을 조정하는 유동 조정 부품을 수용하는 제어 유닛 섹션을 포함할 수 있다. 수용 단부는 특히, 돌출부를 둘러싸는 벽에 의해 형성되는 수용 챔버를 구비할 수 있다. 예시적인 전원은 배터리 및/또는 적어도 하나의 축전기를 구비할 수 있다. 스위칭 부품은 퍼프-활성 스위치를 포함할 수 있거나, 푸시버튼을 포함할 수 있다. 전류 조정 부품은 구체적으로 시간-베이스 부품일 수 있다. 따라서, 전류 조정 부품은 정해진 온도가 달성되면 전기 가열 부재로의 전류를 중지시킬 수 있다. 또한, 전류 조정 부품은 정해진 온도를 정해진 기간 동안 유지시키기 위해 정해진 온도가 달성되면 전기 가열 부재에 대한 전류를 온 오프로 사이클링시킬 수 있다. 전기 접점과 전기 접속을 형성하는 부품은 전기 에너지 공급원에 수용되는 리셉터클일 수 있다. 대안적으로, 전기 접점과 전기 접속을 형성하는 부품은 돌출부 상에 배치될 수도 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 또한 본 발명의 물품의 다양한 부품, 및 이를 위한 액세서리를 다양한 조합으로 제공할 수 있는 키트에 관한 것이다. 구체적으로, 개별 키트는 하나 이상의 카트리지, 하나 이상의 제어 유닛, 하나 이상의 가열 부재, 하나 이상의 배터리, 및 하나 이상의 충전 부품의 임의의 조합을 구비할 수 있다. 키트는 키트의 부품들의 하나 이상을 저장할 수 있는 포장(예를 들면, 케이스 또는 유사 아이템)을 구비할 수 있다. 특히, 케이스는 소비자의 주머니에 소지되도록 크기 형성(예를 들면, 통상적인 셔츠 주머니, 바지 주머니, 또는 재킷 주머니에 맞도록 크기 형성)될 수 있다. 케이스는 키트의 부품에 따라서 딱딱하거나 부드러울 수 있다. 케이스는 또한, 본 발명의 물품용 충전 스테이션으로서 기능할 수 있는 저장 기구일 수도 있다.
본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위해서, 이제 첨부 도면을 참조할 것이며, 이들 도면에서 유사한 참조 부호는 유사한 구성요소를 지칭하고, 도면은 반드시 실척으로 도시되지는 않는다. 도면은 단지 예시적일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1은 제어 하우징과 결합하는 카트리지를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징 내로 최소 거리만 삽입되어 있는 상태의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징 내로 더 멀리 인덱싱되어 있는 상태의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징 내로 완전히 인덱싱되어 있는 상태의 사시도,
도 4는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버로부터 결합해제된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되는 가열 부재를 구비하고, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지의 단면도로서, 도 4의 점선으로 도시된 평면을 따라서 취한 단면도이고, 카트리지의 특정 부품들의 공간적 관계 및 구성을 도시하는 단면도,
도 4b는 본 발명에 따른 카트리지의 대체 실시예의 단면도로서, 도 4의 점선으로 도시된 평면을 따라서 취한 단면도이고, 카트리지의 특정 부품들의 공간적 관계 및 구성을 도시하는 단면도,
도 4c는 본 발명에 따른 카트리지의 추가 대체 실시예의 단면도로서, 도 4의 점선으로 도시된 평면을 따라서 취한 단면도이고, 카트리지의 특정 부품들의 공간적 관계 및 구성을 도시하는 단면도,
도 5는 도 4에서의 카트리지의 구강 단부로부터의 카트리지 프레임 부재의 정면도로서, 그 부품들을 상세히 도시하기 위해 프레임 부재가 카트리지로부터 분리 도시된 상태의 정면도,
도 6은 제어 하우징과 결합하는 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 사시도로서, 그 내부 부품들을 드러내기 위해 제어 하우징의 외부의 일부가 제거된 상태의 사시도,
도 7은 도 4에서의 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내로 최소 거리 삽입되고, 상기 최소 거리는 돌출부 상의 가열 부재가 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동 내에 배치되고 그와 충분히 접촉하여 흡입성 물질 매체의 적어도 일부를 가열하게 하는 거리인 사시도,
도 8은 도 7에서의 물품의 사시도로서, 돌출부 상의 가열 부재가 카트리지의 결합 단부로부터 먼 거리 및 카트리지의 구강 단부를 향해서 동일한 거리를 이동하기 위해 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동 내로 더 멀리 배치되도록 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내로 인덱싱되는 사시도,
도 8a는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 단부와 결합하는 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되는 가열 부재를 구비하고, 카트리지는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 8b는 제어 하우징(일부만 도시되어 있으며 챔버를 형성하는 벽을 구비하지 않음)의 수용 단부로부터 결합해제된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되고 열확산 부재에 의해 둘러싸이는 가열 부재를 구비하고, 카트리지는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 9는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버와 부분적으로 결합하는 가열 부재가 내부에 배치된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 카트리지 내의 가열 부재와 상호작용하는 전기 리드가 그 위에 배치되는 돌출부를 구비하며, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 10은 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버로부터 결합해제된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되는 가열 부재를 구비하고, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 11은 도 10에서의 물품의 사시도로서, 그 위에 가열 부재가 배치된 돌출부가 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동 내로 완전히 삽입되고 따라서 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공하도록 배치되도록 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내에 완전히 삽입되는 상태의 사시도,
도 12는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버 내의 리셉터클로부터 결합해제된 가열 부재가 내부에 배치되는 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공하기 위해 가열 부재 상의 전기 접점을 수용하기 위한 리셉터클을 갖는 전기 에너지 공급원을 구비하고, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도.
도 1은 제어 하우징과 결합하는 카트리지를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징 내로 최소 거리만 삽입되어 있는 상태의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징 내로 더 멀리 인덱싱되어 있는 상태의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징 내로 완전히 인덱싱되어 있는 상태의 사시도,
도 4는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버로부터 결합해제된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되는 가열 부재를 구비하고, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지의 단면도로서, 도 4의 점선으로 도시된 평면을 따라서 취한 단면도이고, 카트리지의 특정 부품들의 공간적 관계 및 구성을 도시하는 단면도,
도 4b는 본 발명에 따른 카트리지의 대체 실시예의 단면도로서, 도 4의 점선으로 도시된 평면을 따라서 취한 단면도이고, 카트리지의 특정 부품들의 공간적 관계 및 구성을 도시하는 단면도,
도 4c는 본 발명에 따른 카트리지의 추가 대체 실시예의 단면도로서, 도 4의 점선으로 도시된 평면을 따라서 취한 단면도이고, 카트리지의 특정 부품들의 공간적 관계 및 구성을 도시하는 단면도,
도 5는 도 4에서의 카트리지의 구강 단부로부터의 카트리지 프레임 부재의 정면도로서, 그 부품들을 상세히 도시하기 위해 프레임 부재가 카트리지로부터 분리 도시된 상태의 정면도,
도 6은 제어 하우징과 결합하는 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 사시도로서, 그 내부 부품들을 드러내기 위해 제어 하우징의 외부의 일부가 제거된 상태의 사시도,
도 7은 도 4에서의 물품의 사시도로서, 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내로 최소 거리 삽입되고, 상기 최소 거리는 돌출부 상의 가열 부재가 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동 내에 배치되고 그와 충분히 접촉하여 흡입성 물질 매체의 적어도 일부를 가열하게 하는 거리인 사시도,
도 8은 도 7에서의 물품의 사시도로서, 돌출부 상의 가열 부재가 카트리지의 결합 단부로부터 먼 거리 및 카트리지의 구강 단부를 향해서 동일한 거리를 이동하기 위해 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동 내로 더 멀리 배치되도록 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내로 인덱싱되는 사시도,
도 8a는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 단부와 결합하는 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되는 가열 부재를 구비하고, 카트리지는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 8b는 제어 하우징(일부만 도시되어 있으며 챔버를 형성하는 벽을 구비하지 않음)의 수용 단부로부터 결합해제된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되고 열확산 부재에 의해 둘러싸이는 가열 부재를 구비하고, 카트리지는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 9는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버와 부분적으로 결합하는 가열 부재가 내부에 배치된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 분할 가열을 제공하기 위해 카트리지 내의 가열 부재와 상호작용하는 전기 리드가 그 위에 배치되는 돌출부를 구비하며, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 10은 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버로부터 결합해제된 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공하기 위해 돌출부 상에 배치되는 가열 부재를 구비하고, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도,
도 11은 도 10에서의 물품의 사시도로서, 그 위에 가열 부재가 배치된 돌출부가 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동 내로 완전히 삽입되고 따라서 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공하도록 배치되도록 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내에 완전히 삽입되는 상태의 사시도,
도 12는 제어 하우징(일부만 도시됨)의 수용 챔버 내의 리셉터클로부터 결합해제된 가열 부재가 내부에 배치되는 카트리지를 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일부의 사시도로서, 제어 하우징은 카트리지 내의 흡입성 물질 매체의 벌크 가열을 제공하기 위해 가열 부재 상의 전기 접점을 수용하기 위한 리셉터클을 갖는 전기 에너지 공급원을 구비하고, 카트리지와 수용 챔버는 물품의 기저 부품을 드러내기 위해 부분 절취된 상태의 사시도.
이제 본 발명은 이하에서 보다 충실하게 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 여러가지 다른 형태로 구체화될 수 있고, 본 명세서에 개시된 실시예에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 오히려 이들 실시예는 본 발명이 충실하고 완전하도록 또한 본 발명의 범위를 당업자에게 완전히 전달하도록 제공된다. 본 명세서에 사용되는 단수 형태의 관사 및 정관사는 달리 명시되지 않는 한 복수 형태를 포함하는 것임을 알아야 한다.
본 발명은 흡입성 물질을 형성하기 위해 재료를 가열하기 위해(바람직하게는 재료를 상당한 정도로 연소시키지 않으면서) 전기 에너지를 사용하는 물품을 제공하며, 물품은 "손잡이형" 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트하다. 특정 실시예에서, 물품은 특히 흡연 물품으로서 특징지어질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어는 물품의 임의의 부품의 실제 연소 없이 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 미각 및/또는 감각(예를 들면, 손으로 느끼거나 입으로 느끼는)을 제공하는 물품을 의미하도록 의도된다. 흡연 물품이라는 용어는 작동 시에 물품이 연소 또는 열분해의 부산물의 의미에서 연기를 발생시키는 것을 반드시 나타내지는 않는다. 오히려, 흡연은 물품 사용시의 개인의 신체 행동, 예를 들면 물품을 손에 쥐고, 물품의 일 단부를 흡인하고, 물품으로부터 흡입하는 등의 신체 행동에 관한 것이다. 추가 실시예에서, 본 발명의 물품은 증기-발생 물품, 무화 물품, 또는 약제 송달 물품인 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 물품은 하나 이상의 물질을 흡입 가능한 상태로 제공하도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 흡입 가능한 물질은 실질적으로 증기(즉, 그 임계점보다 낮은 온도에서 기체 상태인 물질) 형태일 수 있다. 다른 실시예에서, 흡입성 물질은 에어로졸(즉, 기체 내의 미세한 고체 입자 또는 액적의 서스펜션) 형태일 수 있다. 흡입성 물질의 물리적 형태는 본 발명의 물품의 속성에 의해 반드시 제한되지는 않으며, 오히려 그것이 증기 상태로 존재하는지 에어로졸 상태로 존재하는지에 따라서 매체 및 흡입성 물질 자체의 속성에 종속될 수 있다. 일부 실시예에서, 용어는 상호 교환될 수 있다. 따라서, 간명함을 위해서, 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 용어는 달리 언급되지 않는 한 상호 교환될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일 양태에서, 본 발명에 따른 물품은 일반적으로 전기 에너지 공급원, 상기 전기 에너지 공급원에 의해 급전되는 가열 부재, 전기 에너지 공급원으로부터 가열 부재로의 전기 에너지 공급에 관련된 제어 부품 또는 제어 하우징, 및 가열 부재에 근접하거나 직접 접촉하여 배치될 수 있는 흡입성 물질 매체를 포함할 수 있다. 가열 부재가 흡입성 물질 매체를 가열하면, 소비자가 흡입하기에 적절한 물리적 형태로 흡입성 물질 매체로부터 흡입성 물질이 형성, 방출 또는 발생된다. 상기 용어들은 "방출한다", "방출하는", "방출", 또는 "방출된"이라는 용어가 "형성한다 또는 발생한다", "형성하는 또는 발생하는", "형성 또는 발생", 및 "형성된 또는 발생된"을 포함하도록 상호 교환한 것으로 의미됨을 알아야 한다. 구체적으로, 흡입성 물질은 증기 또는 에어로졸 또는 그 혼합물 형태로 방출된다.
이제 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 물품(10)은 제어 하우징(200) 및 카트리지(300)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제어 하우징(200)은 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있으며, 카트리지(300)는 폐기될 수 있는 것으로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 전체 물품(10)은, 제어 하우징(200)이 제한된 개수의 카트리지(300)와 함께 제한된 사용 횟수 용으로만(예를 들면, 배터리 전력 부품이 더 이상 물품에 충분한 전력을 제공하지 못할 때까지) 구성될 수 있고 이후 제어 하우징(200)을 구비하는 전체 물품(10)이 폐기될 수 있다는 점에서 일회용인 것을 특징으로 할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 하우징(200)은 교체 가능한 배터리를 가질 수 있으며 따라서 제어 하우징(200)은 다수의 배터리 교환을 통해서 및 많은 카트리지(300)와 함께 재사용될 수 있다. 물품(10)은 재충전 가능할 수 있으며, 따라서 통상적인 전기 콘센트에 대한 연결, 차량 충전기(즉, 담배 라이터 리셉터클)에 대한 연결, 및 USB 케이블 등을 통한 컴퓨터에 대한 연결을 포함하는 임의의 형태의 재충전 기술과 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 물품이 이하에서 상세히 논의되는 다양한 실시예를 가질 수 있지만, 소비자에 의한 물품의 사용은 범위가 유사할 것이다. 특히, 물품은 사용을 위해 소비자에 의해 조합되고 이후 소비자에 의해 분해되는 다수의 부품으로서 제공될 수 있다. 구체적으로, 소비자는 개방 단부(또는 챔버 벽이 없을 때는 돌출 단부) 및 대향 폐쇄 단부를 갖고 실질적으로 원통형 형상인 재사용 가능한 제어 하우징을 가질 수 있다. 제어 하우징의 폐쇄 단부는 물품의 능동적 사용의 하나 이상의 인디케이터를 구비할 수 있다. 소비자는 제어 하우징의 개방 단부와 결합하는 하나 이상의 카트리지를 추가로 가질 수 있다. 물품을 사용하기 위해서, 소비자는 카트리지를 제어 하우징의 개방 단부에 삽입할 수 있거나, 아니면 물품이 본 명세서에 논의하듯이 작동될 수 있도록 카트리지를 제어 하우징과 조합할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지는 부품들의 전체 구조에 의해 허용되듯이 제어 하우징 내로 멀리 삽입될 수 있다. 통상적으로, 퍼프를 위해서 적어도 소비자의 구강 내에 삽입되기에 충분한 크기를 갖는 카트리지의 일부는 제어 하우징의 외부에 남아있을 수 있다. 이것은 카트리지의 구강 단부로 지칭될 수 있다.
사용 중에, 소비자는 흡입성 물질 매체(또는 그 특정 층)에 인접한 가열 부재의 가열을 시작하며, 매체의 가열은 흡입성 물질을 카트리지 내부의 공간 안에 방출하여 흡입성 물질을 산출한다. 소비자가 카트리지의 구강 단부를 흡입하면, 공기가 제어 하우징 및/또는 카트리지 자체 내의 개구를 통해서 카트리지 내로 흡인된다. 흡인된 공기와 방출된 흡입성 물질의 조합은 흡인된 물질이 카트리지의 구강 단부를 빠져나가서 소비자의 구강 내로 이동함에 따라 소비자에 의해 흡입된다. 가열을 시작하기 위해서, 소비자는 가열 부재가 배터리 또는 기타 에너지원으로부터 전기 에너지를 받게 하는 푸시버튼 또는 유사한 부품을 수동으로 조작할 수 있다. 전기 에너지는 소정 길이의 시간 동안 공급될 수 있거나 수동으로 제어될 수 있다. 바람직하게, 전기 에너지의 흐름은 (에너지 흐름은 주위 온도보다 높은 기준선 온도, 예를 들면 활성 가열 온도로의 급속 가열을 촉진하는 온도를 유지하도록 진행될 수 있지만) 물품에 대한 퍼프 사이에서 실질적으로 진행되지 않는다. 추가 실시예에서, 가열은 본 명세서에 기재되어 있는 소비자의 퍼프 행위에 의해 각종 센서의 사용을 통해서 시작될 수 있다. 퍼프가 지속되지 않으면, 가열이 정지되거나 감소될 것이다. 소비자가 흡입성 물질의 충분한 양(예를 들면, 통상적인 흡연 경험과 동일시되기에 충분한 양)을 방출하기에 충분한 횟수의 퍼프를 취하면, 카트리지는 제어 하우징으로부터 제거되어 폐기될 수 있다.
다른 실시예에서, 카트리지는 초기에 제어 하우징 내로 짧은 거리만 삽입될 수 있다. 사용 중에, 카트리지는 제어 하우징 내로 서서히 더 푸시될 수 있다. 제어 하우징 내로의 이러한 인덱스의 넘버는 개별 카트리지에 의해 공급될 퍼프의 개수와 일치할 수 있다. 각각의 퍼프와 관련하여, 카트리지는 제어 하우징 내로 더 인덱싱된다. 카트리지가 하우징 내로 완전히 인덱싱되고 모든 퍼프가 취해지면, 카트리지는 제어 하우징으로부터 제거되어 폐기될 수 있다. 물품의 사용에 대한 이상의 설명은, 본 명세서에 제공되는 추가 설명을 감안할 때 당업자에게 자명할 수 있는 약간의 수정을 통해서 설명되는 다양한 실시예에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 사용 설명은 본 발명의 물품의 사용을 제한하도록 의도되지 않으며, 본 발명의 개시 내용의 모든 필요한 요건에 부합하도록 제공된다.
특정 실시예를 참조하면, 도 1 내지 도 3의 실시예에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 물품(10)은 실질적으로 봉 형상이거나 실질적으로 튜브 형상이거나 실질적으로 원통 형상인 것으로 규정될 수 있는 전체 형상을 가질 수 있다. 도 1 내지 도 3의 실시예에서, 물품(10)은 실질적으로 원형의 단면을 갖지만, 본 발명에 의하면 다른 단면 형상(예를 들면, 타원형, 정방형, 삼각형 등)도 포함된다. 물품의 물리적 형상을 설명하는 이러한 용어는 제어 하우징(200) 및 카트리지(300)를 포함하는 그 개별 부품에도 적용될 수 있다.
제어 하우징(200)과 카트리지(300)는 특히 슬라이딩 방식으로 또는 인덱싱 가능한 방식으로 상호 결합하도록 구성된다. 도 1에 도시하듯이, 카트리지(300)는 작용 중에 카트리지(300)와 제어 하우징(200)이 동축 관계에 있도록 제어 하우징(200)의 개방 단부 내로 슬라이딩된다. 이러한 실시예에서, 제어 하우징(200)은 카트리지(300)가 삽입되는 수용 챔버(210) 및 제어 세그먼트(205)를 포함할 수 있다. 이하에서 추가로 설명하듯이, 도 2 및 도 3은 일부 실시예에서 물품(10)이 사용 중에 점점 단축될 수 있게 되는 속성을 도시한다. 구체적으로, 특정 실시예에서, 카트리지(300)는 물품(10)이 그 최소 길이를 달성하면 카트리지(300)가 완전히 사용된 것으로 이해되도록 제어 하우징(200) 내에 지속적으로 또는 분절식으로 인덱싱될 수 있다. 역 인덱싱도 사용될 수 있다. 카트리지(300)는 수용 챔버(210) 내의 정해진 위치에서 소정의 정지 없이 지속적으로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서는, 카트리지(300)의 인덱싱이 소정 길이 만큼의 이동만 초래하도록 수용 챔버(210) 내에서 카트리지(300)의 소정 길이의 이동 또는 소정의 정지가 제공될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의하듯이 본 발명에는 다양한 인덱싱 수단이 포함된다. 일부 실시예에서, 카트리지(300)는 사용자에 의한 사용의 시작 시에 제어 하우징(200) 내로 완전히 또는 부분 삽입될 수 있다. 점점 짧아지는 카트리지에 관련하여 인덱싱을 설명했지만, 본 발명은 사용 시에 카트리지가 제어 하우징 내로 완전히 삽입되고 카트리지가 그로부터 외측으로 인덱싱되는 실시예도 포함한다.
본 발명에 따른 물품(10)은, 카트리지(300)의 내부 부품과 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210)를 드러내기 위해 물품의 일부가 절취되어 있는 도 4에 도시된 특정 실시예와 관련하여 추가로 기술될 수 있다. 카트리지(300)는, 외표면과 내표면을 가지며 카트리지 보디(305)에 실질적으로 튜브 형상을 제공하는 카트리지 보디(305)를 포함한다. 카트리지 보디(305)는 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210)와 결합하는 결합 단부(310) 및 흡입성 물질이 소비자에게로 통과할 수 있게 하도록 구성된 구강 단부(315)를 형성하는 대향 말단부를 갖는다. 요구되지는 않지만, 카트리지 보디(305)의 벽은 말단부의 하나 또는 양자에서 도 4에 도시된 플랜지(302) 등에 의해 보강되는 것이 유리할 수 있다. 겉포장(380)이 존재할 때, 플랜지의 존재는 (도 4a에 도시하듯이) 카트리지와 겉포장 사이에 데드 스페이스(389)를 제공할 수 있다.
카트리지 보디(305)는 튜브 형상과 같은 적절한 구조를 형성 및 유지하고 그 안에 흡입성 물질 매체(350)를 유지하기에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 카트리지 보디(305)는 도 4a에 도시하듯이 단일 벽으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지 보디(305)는, 본 명세서에서 추가로 논의되듯이, 적어도 전기 가열 부재에 의해 제공되는 가열 온도인 온도에서 그 구조적 완전성을 유지하기 위해 내열성인, 예를 들면 열화되지 않는 재료(천연 또는 합성)로 형성된다. 일부 실시예에서는, 내열 폴리머가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 카트리지 보디(305)는 실질적으로 빨대(straw) 형상인 종이와 같은 종이로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되듯이, 종이 튜브와 같은 카트리지 보디(305)는 증기의 통과를 실질적으로 방지하도록 기능하는 하나 이상의 연관된 층을 가질 수 있다. 일 예에서, 카트리지 보디의 일 표면에는 알루미늄 포일 층이 적층될 수 있다. 세라믹 재료도 사용될 수 있다. 추가 실시예에서는, 흡입성 물질 매체로부터 열을 불필요하게 이탈시키지 않기 위해 절연 재료가 사용될 수 있다. 카트리지 보디(305)는, 단일 층으로 형성될 때, 바람직하게 약 0.2 mm 내지 약 5.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm의 두께를 가질 수 있다. 전술한 기능을 제공하기 위해 사용되거나 그 대안으로서 사용될 수 있는 성분 및 재료의 추가 예시적 형태는 크룩스(Crooks) 등의 미국 공개 제2010/00186757호, 및 세바스찬(Sebastian) 등의 미국 공개 제2011/0041861호에 개시된 형태의 것일 수 있으며, 이들 문서의 내용은 그 전체가 본 명세서에 원용된다.
카트리지 보디(305)의 벽의 내표면은 내부 카트리지 공간을 형성하며, 상기 공간 내에는 흡입성 물질 매체(350)가 구비된다. 흡입성 물질 매체(350)는 가열 시에 풍미-함유 물질과 같은 흡입성 물질을 방출하는 임의의 재료일 수 있다. 도 4의 실시예에서, 흡입성 물질 매체(350)는 흡입성 물질을 포함하는 고체 물질이다. 흡입성 물질은 구체적으로 담배 성분 또는 담배-유래 재료(즉, 담배로부터 직접 격리될 수 있거나 합성 준비될 수 있는 담배에서 천연적으로 발견되는 재료)일 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질 매체는 불활성 기재와 조합되는 담배 추출물 또는 그 파편을 포함할 수 있다. 흡입성 물질 매체는 그 연소 온도 이하의 온도로 가열될 때 흡입성 물질을 방출하는 비연소 담배 또는 비연소 담배 함유 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 덜 바람직하지만, 흡입성 물질 매체는 담배 응축물 또는 그 파편(즉, 담배 연소에 의해 생성되어 풍미와 아마도 니코틴을 남기는 연기의 응축된 성분)을 포함할 수 있다.
본 발명에 유용한 담배 재료는 다양할 수 있으며, 예를 들면 황색종(flue-cured tobacco), 벌리종(burley tobacco), 오리엔트종(oriental tobacco) 또는 메릴랜드종, 다크종, 훈연(dark-fired) 담배 및 꽃담배(Rustica tobacco) 뿐만 아니라 기타 희귀 또는 특수 담배, 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 담배 재료는 또한, 가공된 담배 줄기[예를 들면, 절단-롤링되거나 절단-퍼핑된(cut-puffed) 줄기], 체적 팽창된 담배[예를 들면, 바람직하게 절단 필러 형태인 드라이 아이스 팽창된 담배(DIET)와 같은 흡인된 담배], 재구성된 담배(예를 들면, 제지 형태 또는 캐스트 시트 형태 공정을 사용하여 제작된 재구성된 담배)와 같은 소위 "혼합된" 형태 및 "가공된" 형태를 포함할 수 있다. 다양한 대표 담배 형태, 담배의 가공된 형태, 및 담배 혼합물의 형태가 로손(Lawson) 등의 미국 특허 제4,836,224호, 퍼페티(Perfetti) 등의 제4,924,888호, 브라운(Brown) 등의 제5,056,537호, 브린클리(Brinkley) 등의 제5,159,942호, 젠트리(Gentry)의 제5,220,930호, 블라클리 등의 제5,360,023호, 샤퍼(Shafer) 등의 제6,701,936호, 리(Li) 등의 제7,011,096호, 리(Li) 등의 제7,017,585호; 로손 등의 제7,025,066호, 퍼페티 등의 미국 특허출원 공개 제2004-0255965호, 베레만(Bereman)의 PCT WO 02/37990호, 및 봄빅(Bombick) 등의 Fund . Appl . Toxicol, 39, p. 11-17 (1997)에 제시되어 있으며, 이들 문헌은 본 명세서에 원용된다. 본 발명에 따른 것을 포함하는 흡연 장치에서 유용할 수 있는 추가 예시적 담배 조성물이 로빈슨(Robinson) 등의 미국 특허 제7,726,320호에 개시되어 있으며, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 원용된다.
추가로, 흡입성 물질 매체(350)는 흡입성 물질 또는 그 전구체가 그 안에 포함되거나 그 위에 증착된 불활성 기재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질을 포함하는 액체가 불활성 기재 상에 코팅되거나 불활성 기재 내에 흡수 또는 흡착될 수 있으며 따라서 열이 가해지면 흡입성 물질은 정압 또는 부압을 인가함으로써 본 발명의 물품으로부터 철회될 수 있는 형태로 방출된다.
흡입성 물질(예를 들면, 일반적으로 풍미, 니코틴 또는 약제)에 추가적으로, 흡입성 물질 매체는 다가 알콜(예를 들면, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 그 혼합물) 및/또는 물과 같은 하나 이상의 에어로졸-형성 또는 증기-형성 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 재료의 대표 형태가 센사바우 2세(Sensabaugh, Jr.) 등의 미국 특허 제4,793,365호, 야콥(Jakob) 등의 제5,101,839호, 빅스(Biggs) 등의 PCT WO 98/57556호, 및 Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco, R. J. Reynolds Tobacco Company Monograph (1988)에 제시되어 있으며, 이들 문헌은 본 명세서에 원용된다. 바람직한 에어로졸 형성 재료는 충분한 열이 가해지면 가시적 에어로졸을 생성하며, 매우 바람직한 에어로졸 형성 재료는 "연기상(smoke-like)"으로 간주될 수 있는 에어로졸을 생성한다. 담배 아로마 오일, 담배 에센스, 분사 건조된 담배 추출물, 동결 건조된 담배 추출물, 담배 가루 등과 같은 추가 담배 재료는 증기-형성 또는 에어로졸-형성 재료와 조합될 수 있다. 또한, 흡입성 물질 자체는 가열 시에 흡입성 물질이 증기, 에어로졸 또는 그 조합체로서 방출되게 하는 형태일 수 있음을 알아야 한다. 다른 실시예에서, 흡입성 물질은 반드시 증기 또는 에어로졸 형태로 방출되지 않을 수도 있으며, 그와 조합될 수 있는 증기-형성 또는 에어로졸-형성 재료는 가열 시에 증기 또는 에어로졸을 형성할 수 있고 본질적으로 흡입성 물질 자체를 위한 캐리어로서 기능할 수 있다. 따라서, 흡입성 물질은 기재 상에 코팅되는 것, 기재 내에 흡수되는 것, 기재 내에 흡착되는 것, 또는 기재의 천연 성분(즉, 담배 또는 담배-유래 재료와 같은, 기재 형성 재료)인 것을 특징으로 할 수 있다. 마찬가지로, 에어로졸-형성 또는 증기-형성 재료가 유사한 특징을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 흡입성 물질 매체는 특히 흡입성 물질 및 별개의 에어로졸 형성 재료가 구비되는 기재를 포함할 수 있다. 따라서, 사용 시에, 기재는 가열될 수 있고, 에어로졸 형성 재료는 그와 함께 흡입성 물질을 취하는 증기 형태로 휘발될 수 있다. 특정 예에서, 흡입성 물질 매체는 담배 슬러리 및 에어로졸-형성 재료 및/또는 증기-형성 재료가 그 위에 코팅되거나 그 안에 흡수 또는 흡착된 고체 기재를 포함할 수 있다. 기재 성분은, 흡입성 물질의 방출을 촉진하기 위해 가열 부재가 달성하는 본 명세서에 기재된 온도에서 연소되거나 열화되지 않는 임의의 재료일 수 있다. 예를 들어, 담배 종이(예를 들면, 담배 섬유 및/또는 재구성된 담배를 포함하는 종이형 재료)를 포함하는 종이 재료가 사용될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에서, 흡입성 물질 매체는 흡입성 물질을 포함하는 것, 대안적으로 흡입성 물질과 별개의 에어로졸-형성제 또는 증기-형성제를 포함하는 것, 대안적으로 흡입성 물질과 기재를 포함하는 것, 또는 대안적으로 흡입성 물질 매체, 별개의 에어로졸-형성제 또는 증기-형성제, 및 기재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 기재는 흡입성 물질 및 에어로졸-형성제 또는 증기-형성제의 하나 또는 양자를 함유할 수 있다.
필요할 경우, 담배 재료 또는 흡입성 물질 매체는 일반적으로 설탕, 글리세린, 바닐라, 코코아, 감초, 및 박하와 같은 기타 풍미 재료와 같은 다른 성분을 추가로 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 예시적 식물-유래 조성물이 듀브(Dube) 등의 미국 출원 제12/971,746호 및 제13/015,744호에 개시되어 있다. 이러한 추가 성분의 선택은 본 발명의 물품에 요구되는 관능 특성과 같은 인자에 기초하여 달라질 수 있으며, 본 발명은 담배 및 담배-관련 또는 담배-유래 제품 분야의 숙련자에게 쉽게 자명할 수 있는 임의의 이러한 추가 성분을 포함하도록 의도된다. 구초(Gutcho)의 Tobacco Flavoring Substances and Methods, Noyes Data Corp. (1972) 및 레핑웰(Leffingwell) 등의 Tobacco Flavoring for Smoking Products (1972)를 참조하기 바란다.
흡입성 물질 및/또는 별개의 증기 형성 재료는 다양한 구조로 기재 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 양 재료는 기재의 길이를 따라서의 각 재료의 농도가 거의 일정하도록(예를 들어, 기재를 다수의 길이방향 세그먼트로 분할할 때, 각각의 개별 세그먼트에서의 재료의 전체 농도가 실질적으로 유사할 수 있으며, 예를 들면 10 질량% 미만, 5 질량% 미만, 또는 2 질량% 미만 만큼 변경될 수 있음) 기재와 연관될 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 재료의 하나 또는 양자는 정해진 패턴으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 패턴은 농도가 기재의 길이를 따라서 지속적으로 증가 또는 감소하는 구배일 수 있다. 이런 식으로, 물품에 대한 최초의 퍼프는 마지막 퍼프에서의 흡입성 물질의 양보다 상당히 크거나 작은 양의 흡입성 물질을 제공할 수 있다. 더욱이, 패턴은 흡입성 물질의 덩어리가 기재의 길이를 따라서 일정 지점(예를 들면, 물품에 대한 최초 퍼프, 최종 퍼프, 또는 어떤 중간 퍼프에 대응)에 제공되게 하는 것일 수 있다. 본 발명을 감안하면 이러한 패턴의 임의의 변경이 고려될 수 있으며, 이러한 변경은 마찬가지로 본 발명에 포함된다.
이러한 패터닝은 본 명세서에 기재된 추가 성분(예를 들면, 풍미제)에 마찬가지로 적용될 수 있다. 예를 들어, 풍미제 덩어리는 물품에 대한 최종 퍼프 또는 최종 두 개 또는 세 개의 퍼프에 거의 대응하는 위치에서 기재 상에 제공될 수 있다. 이러한 풍미의 방출은 소비자에게 장치에 대한 최종 퍼프가 접근 중이라거나 달성되었다는 신호를 보낼 수 있다.
또한, 흡입성 물질(및 풍미제와 같은 임의의 추가 성분)의 방출은 특정 가열 부재의 활성화와 연관될 수 있다. 예를 들어, 다수의 가열 부재가 제공될 수 있으며, 적어도 두 개의 다른 흡입성 물질은 두 개의 다른 가열 부재와 개별적으로 연관될 수 있다. 비제한적 예에서는, 열 개의 가열 부재가 제공될 수 있으며; 아홉 개의 가열 부재는 제 1 흡입성 물질(예를 들면, 담배 성분)과 연관될 수 있고; 하나의 가열 부재는 특정 풍미제(예를 들면, 박하)와 연관될 수 있다. 대안적으로, 두 개의 가열 부재가 제공될 수 있으며; 제 1 가열 부재는 소비자가 약 6개 내지 약 10개 퍼프하기에 충분한 에어로졸의 방출을 위해 흡입성 물질 매체의 가열을 제공할 수 있으며; 제 2 가열 부재는 약 한 개 또는 두 개의 퍼프에 충분한 에어로졸의 방출을 위해 제 2 흡입성 물질 매체의 가열을 제공할 수 있다. 개별 가열 요소와 다른 흡입성 성분의 추가 조합도 달성된다. 필요할 경우, 본 발명의 물품은 두 개 이상의 선택된 가열 부재가 각각의 가열 부재와 연관된 관능 성분을 에어로졸에 제공하기 위해 필연적으로 동시에 작동될 수 있게 하기 위해 사용자 제어식 스위칭 기구(또는 심지어 자동 스위칭을 위한 사전-프로그래밍된 기구)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 소비자가 물품에 대한 개별 퍼프 중에 다른 풍미의 에어로졸을 얻을 수 있도록 하나 이상의 풍미제가 개별 가열 부재와 연관될 수 있다.
특정 실시예에서는, 흡입성 물질 매체가 고체 기재를 포함하고 높은 표면적 대 체적 비율을 갖는 것이 특히 바람직할 수 있다. 이는 기재로부터 공기 유량으로 방출될 수 있는 증기 또는 에어로졸의 체적을 증가시키는 동시에 기재로서 열전도율이 높은 재료를 필요로 하지 않으면서 소정 방출 체적을 제공하는데 필요한 온도를 낮추기 위해서 특히 유익할 수 있다. 또한, 증가된 표면적은 기재와 가열 부재의 큰 접촉 면적을 가능하게 하며, 이는 다시 보다 낮은 가열 온도를 가능하게 한다. 보다 구체적으로, 표면적의 증가는 낮은 증기압에서의 에어로졸 형성을 촉진할 수 있으며, 따라서 낮은 온도에서 소정 양의 에어로졸이 형성되게 할 수 있고, 이는 열분해의 원치않는 부산물을 형성하기 위한 감소된 에너지 요건 및 더 낮은 전위에 상관될 수 있다. 특정 실시예에서, 증가된 표면적은 높은 다공성을 갖거나 및/또는 복잡한 표면 프로파일을 갖는 기재의 사용을 통해서 제공될 수 있다.
기재는 또한 두께와 관련하여 특징을 가질 수 있다. 기재는 가열 부재로부터 휘발될 흡입성 물질로의 신속한 열전달을 촉진하기 위해 비교적 얇은 것이 바람직하다. 기재는 5 mm 미만, 3 mm 미만, 2 mm 미만, 1 mm 미만, 0.75 mm 미만, 또는 0.5 mm 미만의 평균 두께를 가질 수 있다.
도 4의 실시예에서, 흡입성 물질 매체(350)는 실질적으로 튜브 형상이며, 내표면과 외표면을 갖는 벽(352)으로 형성된다. 전술했듯이, 기재 벽(352)은 그 내부에 당연히 흡입성 물질을 구비할 수 있는 재료(예를 들면, 담배 종이)로 실질적으로 형성될 수 있거나, 그 내부에 혼입된 흡입성 물질 및/또는 증기-형성제 또는 에어로졸-형성제를 가질 수 있는 임의의 추가 재료(예를 들면, 종이)로 형성될 수 있다. 흡입성 물질 및/또는 증기-형성 또는 에어로졸-형성 물질에 추가적으로, 기재 벽은 추가 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질 매체의 내부 체적 내로의 증기 또는 에어로졸 방출을 방지하고 흡입성 물질 매체 벽(352)의 외표면과 카트리지 보디(305)의 벽의 내표면에 의해 형성되는 환형 공간(319) 내로의 증기 또는 에어로졸 방출을 촉진하기 위해 증기 배리어(375)가 흡입성 물질 매체의 벽의 내표면 상에 구비될 수 있다. 이러한 환형 공간은 내부 카트리지 공간의 일부를 포함할 수 있다. 금속 포일과 같은 임의의 증기 배리어 재료가 사용될 수 있다. 대안적으로, 증기 배리어는 가열 부재가 흡입성 물질 매체 벽(352)의 내표면에 대향하는 외표면과 접촉하는 실시예에서 흡입성 물질 매체 벽(352)의 외표면 상에 제공될 수 있다. 바람직하게, 증기 배리어는 흡입성 물질 매체(350)가 가열될 때 가열 부재에 인접(또는 접촉)하는 벽면에 배치된다. 특정 실시예에서, 증기 배리어는 전기 절연성 재료로 형성될 수 있거나, 가열 부재(400)와 접촉될 수 있는 전기 절연성 재료의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 포일이 증기 배리어로서 사용될 수 있으며, 이 포일은 가열 부재와 접촉하는 절연 단일층(예를 들면, 금속 산화물 층)을 가질 수 있다.
추가 실시예에서, 흡입성 물질 매체는 대략 물품의 작업 온도에서 상(phase)을 연화시키거나 변화시키는(특히 고체에서 용융 상태로) 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질 매체는 왁스 또는 겔일 수 있으며, 흡입성 물질이 그 안에 혼입될 수 있다. 이러한 실시예에서는, 흡입성 물질 매체에 대한 지지를 제공하고 흡입성 물질 매체와 가열 부재의 접촉을 실질적으로 방지하는 증기 배리어(또는 유사한 재료)를 구비하는 것이 특히 유용할 수 있다. 마찬가지로, 흡입성 물질 매체는 흡입성 물질 및/또는 에어로졸 형성 재료로 코팅된 증기 배리어 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 코팅 재료의 하나 이상은 본 명세서에 기재된 작업 범위의 하나 이상의 범위 내의 온도에서 그 성분을 방출하는 것이 바람직한 미세봉입된 형태일 수 있다. 이러한 실시예에서 유용할 수 있는 미세봉입 기술은 예를 들어 데이비스(Davis)의 미국 특허 제4,464,434호에 개시되어 있다.
대체 실시예(도 4b에 도시된 것과 같은)에서, 카트리지 보디(305)는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4b는 카트리지 보디가 제 1 재료로 형성된 제 1 외층(306) 및 동일하거나 상이한 재료로 형성된 제 2 내층(307)으로 형성되는 대체 실시예를 도시한다. 추가 층도 고려된다. 바람직하게, 상기 제 1 외층(306)은 폐쇄 구조를 갖는 재료로 형성된다. 폐쇄 구조는, 에어로졸 또는 증기가 카트리지 보디(305)의 길이를 따라서 그 구강 단부(315)로 전파될 수 있도록 재료가 층 내부로의 에어로졸 또는 증기의 통과를 실질적으로 방지하는 것을 의미한다. 예를 들어, 제 1 외층(306)은 이미 전술했듯이 종이 재료 또는 적절한 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 이러한 제 1 외층은 바람직하게 약 1 mm 미만, 약 0.9 mm 미만, 약 0.8 mm 미만, 약 0.7 mm 미만, 약 0.6 mm 미만 또는 약 0.5 mm 미만인 두께를 가질 수 있다. 대안적으로, 제 1 외층은 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.25 mm 내지 약 0.75 mm, 또는 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm의 두께를 가질 수 있다.
제 2 내층(307)은 바람직하게 제 1 외층(306)보다 큰 두께를 가지며, 약 0.8 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 3.5 mm, 또는 약 1.2 mm 내지 약 3.0 mm일 수 있다. 제 2 내층은 담배 기재 재료(350)와 직접 접촉할 수 있다. 따라서, 제 2 내층은 실질적으로 개방형 구조를 갖는 것이 바람직하다. 직접 접촉됨으로써, 제 2 내층은 흡입성 물질 매체(350)에 더 큰 지지를 제공할 수 있다. 따라서, 카트리지 보디, 및 특히 그 제 2 내층(307)은 실질적으로 그 전체 길이(예를 들면, 그 길이의 약 75% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상)를 따라서 흡입성 물질 매체(350)에 대해 지속적인 지지를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다. 개방형 구조를 가짐으로써, 제 2 내층은 형성된 에어로졸 또는 증기가 흡입성 물질 매체로부터 통과하는 것을 허용할 수 있으며, 개방형 구조는 카트리지 보디의 길이를 따라서 그 구강 단부(315)로 연장되는 것이 바람직하다. 이런 식으로, 본 명세서에 기재된, 카트리지 보디의 내표면과 흡입성 물질 매체의 외표면에 의해 형성되는 환형 공간(319)은, 카트리지 보디의 개방형 구조의 제 2 내층으로 교체되며 동일한 기능을 제공한다. 따라서, 카트리지의 제 2 내층 내의 보이드는 환형 공간에 대해서 본 명세서에 기재된 것과 거의 동일한 특징(예를 들면, 체적 등)을 나타낼 수 있다. 특정 실시예에서, 제 2 내층의 개방형 구조는 이 층의 약 50 체적% 이상, 약 60 체적% 이상, 약 70 체적% 이상, 약 80 체적% 이상 또는 약 85 체적% 이상이 개방형 보이드 공간이도록 이루어진다. 특정 실시예에서, 제 2 내층의 개방 공간은 제 2 내층의 약 50 체적% 내지 약 90 체적%, 약 60 체적% 내지 약 85 체적%, 또는 약 65 체적% 내지 약 80 체적%일 수 있다. 이 비교적 두꺼운 다공성 층은 에어로졸 수집/발생 영역을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 일 예에서 종이 또는 폴리머 재료의 아코디언 층일 수 있다. 대안적으로, 제 2 내층은 셀룰로스 아세테이트 토우, 면화와 같은 재료, 또는 스펀 본딩된 폴리프로필렌, PLA 섬유, PHA 섬유, 유리 섬유 등과 같은 다공성 부직 매트를 형성하는데 유용한 임의의 개수의 재료의 다공성 매트일 수 있다. 이는 개방 셀 재료로서 기술될 수도 있다.
도 4c에 도시된 추가 실시예에서, 카트리지 보디는 실질적으로 폐쇄형 구조인 제 1 외층(306) 및 전술한 개방형 구조를 보여주는 제 2 내층(307)으로 형성될 수 있으며, 두 개의 층은 본 명세서에 기재된 보이드 공간(308)에 의해 분리될 수 있다. 이런 식으로, 흡입성 물질 매체(350)는 실질적으로 연속적인 지지로 제공되며, 발생된 증기 또는 에어로졸은 보이드(308) 내로 관통할 수 있고, 증기 또는 에어로졸은 제 1 외층을 통해서 실질적으로 스며들지 않으면서 보이드의 길이를 따라서 카트리지 보디의 구강 단부(315)로 이동할 수 있다. 보이드 공간은, 보이드 공간 내의 카트리지 보디의 길이를 따라서 임의의 에어로졸 또는 증기의 통과를 제한하지 않으면서 제 1 외층을 제 2 내층과 상호연결시키는 하나 이상의 지주(309)를 구비할 수 있다.
대체로 카트리지(300)와 마찬가지로, 흡입성 물질 매체(350)의 튜브형 벽(352)은 대향 말단부를 가지며, 제 1 단부(353)는 카트리지 보디(305)의 구강 단부(315)에 근접하고, 제 2 단부(354)는 카트리지 보디(305)의 결합 단부(310)에 근접한다. 흡입성 물질 매체는 특히 각각의 부품의 각 말단부에서 카트리지 보디에 부착될 수 있다. 이러한 부착은 직접적 또는 간접적일 수 있다. 예를 들어, 도 4에서, 흡입성 물질 매체(350)의 제 2 단부(354)는 [구체적으로 플랜지(302)의 영역에서] 카트리지 보디(305)의 결합 단부(310)에 직접 부착된다. 이러한 직접 부착은 접착제와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 이루어질 수 있다. 그러나, 흡입성 물질 매체(350)의 제 1 단부(353)는 프레임 부재(360)를 거쳐서 카트리지 보디(305)의 구강 단부(315)에 간접적으로 부착된다. 이 실시예에서, 프레임 부재(360)는 외벽(361), 벽 플랜지(362), 중심 허브(363), 및 상기 외벽(361)과 상기 중심 허브(363) 사이에 개방 공간이 존재하도록 중심 허브(363)를 외벽(361)에 연결하는 다수의 스포크(364)를 포함한다. 명료함을 위해, 도 5는 카트리지의 단부도이며[겉포장(380) 없음], 이 도면은 필수적으로 프레임 부재를 도시한다. 중심 허브(363)는 흡입성 물질 매체의 단면 형상(즉, 본 실시예에서 원형)과 거의 동일한 단면 형상을 갖고, 상기 허브는 흡입성 물질 매체의 제 1 단부(353) 내에 고정되기에 적합한 크기의 외경을 가지며, 제 1 단부에서의 흡입성 물질 매체의 벽(352)은 허브와 직접 접촉하고 바람직하게는 (예를 들면, 접착제 또는 유사하게 적합한 부착에 의해서) 그것에 고정된다. 허브는 구체적으로, 흡입성 물질 매체의 부착 및 스포크(364)에 대한 부착을 위해 충분한 면적을 제공하는 세장형 외벽을 가질 수 있다. 허브는 세장형 벽의 길이와 거의 동일한 두께를 가질 수 있거나, 세장형 벽은 허브의 두께보다 큰 길이를 가질 수 있으며, 추가 길이는 허브의 보디에 대해 전후 방향 중 한 방향 또는 양 방향으로 연장된다. 이런 식으로, 흡입성 물질 매체는 카트리지 보디 내에 현수되며, 그 제 1 단부 및 제 2 단부에서 카트리지 보디의 구강 단부(315) 및 결합 단부(310) 각각에 대한 부착에서 기원하는 튜브형 흡입성 물질 매체의 길이를 따르는 인장을 통해서 그 안에 유지된다.
흡입성 물질 매체의 인장은 본 발명의 물품의 특정 성능을 제공하는데 특히 유용할 수 있다. 본 명세서에 기재되어 있듯이, 흡입성 물질 매체는 특히 비교적 낮은 열전달을 나타내는 종이와 같은 기재가 사용될 때 열이 효과적으로 전달되도록 비교적 작은 두께를 갖는 것이 유익할 수 있다. 그러나, 작은 두께의 기재는 특정 치수에서 비교적 낮은 강도를 가질 수 있지만 다른 치수에서 비교적 높은 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 이 종이는 압축 시의 강도에 비해서 인장 시에 높은 강도를 나타낸다. 인장은 또한 가열될 흡입성 물질 매체(사용되는 기재 또는 존재할 수 있는 증기 배리어를 구비)의 표면에 대한 가열 부재의 직접 접촉을 촉진할 수 있다. 이는 또한, 가열 부재가 흡입성 물질 매체의 종축에 거의 수직하게 흡입성 물질 매체에 실제로 인장을 제공하도록 흡입성 물질 매체 튜브의 내경보다 큰 외경을 갖는 가열 부재를 제공함으로써 촉진될 수 있다. 구체적으로, 가열 부재의 외경은 흡입성 물질 매체의 내경(또는 그 내부에 있는 증기 배리어와 같은 임의의 추가 층의 내경)을 약 1% 내지 약 20%, 약 2% 내지 약 15%, 약 3% 내지 약 12%, 또는 약 5% 내지 약 10% 만큼 초과할 수 있다.
전술했듯이, 카트리지(300)의 결합 단부(310)는 제어 하우징(200) 내에 삽입되도록 크기 및 형상을 갖는다. 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210)는 내표면과 외표면을 갖는 벽(212)에 의해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 내표면은 수용 챔버의 내부 체적을 형성한다. 따라서, 카트리지(300)의 최대 외경(또는 실시예의 특정 단면에 따라서 다른 치수)은 제어 하우징 내의 수용 챔버의 개방 단부의 벽의 내표면에서의 내경(또는 다른 치수)보다 작도록 크기를 갖는다. 이상적으로, 각각의 직경의 차이는 카트리지가 수용 챔버에 꼭 맞게 끼워지도록 충분히 작으며, 마찰력은 카트리지가 인가된 힘 없이 이동하지 못하게 한다. 한편, 이 차이는 카트리지가 과도한 힘을 요구하지 않으면서 수용 챔버 내에서 슬라이딩되거나 인덱싱될 수 있게 하기에 충분해야 한다. 대체 실시예에서, 물품(10)은 카트리지(또는 그 일부)가 제어 하우징의 수용 챔버 위로 및 그 주위로 슬라이딩하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 카트리지 겉포장(380)이 수용 챔버의 단부에서 제어 하우징의 외경보다 큰 내경을 갖도록 구성될 수 있다. 이런 식으로, 카트리지 겉포장은 제어 하우징 위로 슬라이딩되지만, 카트리지의 추가 부품은 여전히 제어 하우징의 수용 챔버 내에 삽입되는 것으로 간주될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 물품(10)은 궐련 또는 시가 형상에 비견되는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 물품은 약 5 mm 내지 약 25 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 약 6 mm 내지 약 15 mm, 또는 약 6 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 이러한 치수는 특히 제어 하우징(200)의 외경에 대응할 수 있다. 따라서, 카트리지(300)의 외경은 본 명세서에서 논의하듯이 카트리지가 수용 챔버(210) 내로 인덱싱될 수 있게 하기 위해 충분히 작을 수 있다. 도 4에 도시하듯이, 카트리지의 겉포장(380)은 구강 단부(315)에서 증가된 직경의 영역을 갖도록 형성될 수 있다. 증가된 직경의 이 영역은 그 직경이 제어 하우징의 수용 단부의 직경 이상이게 한다. 따라서, 구강-단부 벽(316)은 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버에 완전히 삽입되는 것을 방지하기 위한 정지부로서 기능하도록 형성된다.
구강-단부 벽은 카트리지의 구강-단부를 그로부터 카트리지의 말단 구강-단부까지의 거리로서 규정할 수 있다. 이는 도 4에 도시된 더 큰 직경의 영역일 수 있다. 더 큰 직경의 영역을 갖는 구강-단부 부분의 길이는 변경될 수 있으며, 예를 들면 약 5 mm 내지 약 25 mm, 약 8 mm 내지 약 22 mm, 또는 약 10 mm 내지 약 20 mm이다. 이 영역은 본 명세서에 기재된 필터 부품을 구비할 수 있다. 더욱이, 다른 실시예에서, 겉포장 또는 카트리지의 구강-단부는 그 나머지 부분과 거의 동일한 직경일 수 있다. 이러한 실시예에서, 구강-단부는 사용 시에 가열되지 않고 소비자의 입술이 배치될 카트리지의 섹션으로서 형성될 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 구강-단부 벽은 여전히 정지부로서 기능하도록 존재할 수 있다. 대안적으로, 카트리지 및/또는 제어 하우징의 수용 챔버 내부의 수단을 포함하는 다른 정지 수단이 제공될 수 있다.
제어 하우징(200) 및 카트리지(300)는 마찬가지로 전체 길이와 관련하여 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 하우징은 약 40 mm 내지 약 120 mm, 약 45 mm 내지 약 110 mm, 또는 약 50 mm 내지 약 100 mm의 길이를 가질 수 있다. 카트리지는 약 20 mm 내지 약 60 mm, 약 25 mm 내지 약 55 mm, 또는 약 30 mm 내지 약 50 mm의 길이를 가질 수 있다. 제어 하우징의 길이는 제어 세그먼트(205)와 수용 단부 사이에서 거의 동일하게 분할될 수 있다[수용 챔버(210)에 의해 또는 돌출부(225)에 의해 정해질 수 있다]. 대안적으로, 하나의 길이 또는 다른 길이는 제어 하우징의 전체 길이의 약 55%, 약 60%, 약 65%, 또는 약 70%를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 수용 챔버는 카트리지의 길이의 약 70% 내지 약 120%, 약 80% 내지 약 110%, 또는 약 85% 내지 약 100%인 길이를 가질 수 있다. 돌출부는 약 10 mm 내지 약 50 mm, 약 15 mm 내지 약 45 mm, 또는 약 20 mm 내지 약 40 mm의 길이를 가질 수 있다.
돌출부는 다양한 재료로 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 돌출부는 단열재로 형성되는 것이 유용할 수 있다. 이는 가열 부재로부터 돌출부가 아닌 흡입성 물질 매체로의 열 유동을 최대화하는 것이 바람직할 수 있다.
카트리지 겉포장(380)은 카트리지 보디(305)에 추가 구조 및/또는 크기를 제공하는데 유용한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 겉포장은 종이 또는 셀룰로스와 같은 다른 섬유상 재료를 포함할 수 있는, 열전달에 내성을 갖는 재료를 포함한다. 겉포장은 또한 하위 벌크 층 및 통상적인 담배 포장지와 같은 상위 층과 같은 다수의 층으로 형성될 수 있다. 겉포장은 특히 셀룰로스 아세테이트와 같은, 보통 궐련의 필터 요소에 통상 사용되는 재료를 포함할 수 있다. 겉포장이 존재할 때, 그 전체 길이는 카트리지 보디[및 흡입성 물질 매체(350)]의 길이와 거의 동일한 것에서부터 카트리지 보디의 길이의 약 두 배에 이르기까지 변경될 수 있다. 따라서, 겉포장은 카트리지 보디의 결합 단부(310)를 넘어서 연장되는 것 및/또는 카트리지 보디의 구강 단부(315)를 넘어서 연장되는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 카트리지 보디와 흡입성 물질 매체 각각은 겉포장의 길이보다 약 50% 이하, 약 30% 이하, 또는 약 10% 이하 작은 길이를 갖는다. 바람직하게, 카트리지 보디와 흡입성 물질 매체 각각은 겉포장의 길이보다 10% 이상, 15% 이상 또는 20% 이상 작은 길이를 갖는다. 보다 구체적으로, 겉포장이 카트리지 보디의 결합 단부(310)를 넘어서 연장되는 거리는 카트리지 보디의 길이의 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90% 또는 약 100%일 수 있다. 또한, 겉포장이 카트리지 보디의 결합 단부를 넘어서 연장되는 거리는 카트리지 보디의 길이의 약 5% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 90%, 약 15% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 75%, 약 25% 내지 약 70%, 또는 약 30% 내지 약 60%일 수 있다. 겉포장이 카트리지 보디의 구강 단부를 넘어서 연장되는 거리는 카트리지 보디의 길이의 약 1% 이상, 약 2% 이상, 약 3% 이상, 약 4% 이상, 약 5% 이상, 약 6% 이상, 약 7% 이상, 약 8% 이상, 약 9% 이상, 또는 약 10% 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 거리는 카트리지 보디의 길이의 약 2% 내지 약 20%, 약 4% 내지 약 18%, 또는 약 5% 내지 약 15%일 수 있다. 카트리지의 결합 단부에서의 겉포장의 초과 길이는, 가열 부재가 흡입성 물질 매체와 막 접촉하는 지점까지만 카트리지가 수용 챔버(210) 내에 삽입될 때 내부의 흡입성 물질 매체를 보호하고 또한 물품(10)에 구조적 완전성을 제공하도록 기능할 수 있다. 카트리지의 구강 단부에서의 겉포장의 초과 길이는 단순히 카트리지 보디를 소비자의 입으로부터 분리시키거나, 필터 재료를 위치시키기 위한 공간을 제공하거나, 물품에 대한 흡인에 영향을 미치거나, 흡인 중에 물품을 떠나는 증기 또는 에어로졸의 유동 특징에 영향을 미치도록 기능할 수 있다.
대안적으로, 겉포장이 없을 수도 있으며, 흡입성 물질 매체는 단순히 카트리지 보디보다 길이가 현저히 짧을 수도 있다. 마찬가지로, 겉포장과 카트리지 보디는 본질적으로 본 명세서에 기재되는 양 요소의 기능을 제공하는 단일 요소로 조합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 그 안에 증기가 형성되는 환형 공간(319)은 흡입성 물질 매체와 외부 보디(즉, 조합된 카트리지 보디와 겉포장) 사이의 공간일 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 카트리지 보디(305)는 없을 수 있으며, 겉포장(380)은 본질적으로 카트리지 보디, 즉 외부 보디로서도 기능할 수 있다. 구체적으로, 흡입성 물질 매체(350)의 제 2 단부(354)는 외부 보디에 직접 부착될 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질 매체의 제 2 단부를 외부 보디에 부착하기 위해 물미(ferrule)(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 흡입성 물질 매체는 공기가 환형 공간으로 흐를 수 있게 하기 위해 천공될 수 있다. 대안적으로, 환형 공간의 영역에서 외부 보디(또는 특정 실시예에 따라서 카트리지 및/또는 겉포장)에 구멍이 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 모든 실시예에서 주위 공기가 (예를 들면, 흡입성 물질 매체의 제 2 단부를 통과할 필요 없이) 환형 공간 내로 직접 흐를 수 있게 하기 위해 필요에 따라 부품에 구멍 또는 개구가 존재하는 것을 포함한다.
겉포장은 또한 카트리지의 구강 단부에서 특정한 특징을 제공하도록 기능할 수 있다. 예를 들어, 겉포장의 구조 및/또는 형상 및/또는 치수는 사용자의 구강에서 보통 궐련의 감각을 제공하도록 기능할 수 있다. 더욱이, 겉포장은 그 구조적 완전성을 증가시키고 및/또는 필터링 용량을 제공하며, 필요할 경우 흡인에 대한 저항을 제공하기 위해 [카트리지의 구강 단부(315)의 말단이 그 아래의 필터를 드러내기 위해 제거되는 도 6에 도시된 바와 같이] 카트리지의 구강 단부에 근접하여 배치되는 필터(390)(예를 들면, 셀룰로스 아세테이트 또는 폴리프로필렌)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 물품은 17.5 cc/second 공기 유량에서 약 50 내지 약 250 mm 수압 강하의 압력 강하를 나타낼 수 있다. 추가 실시예에서, 압력 강하는 약 60 mm 내지 약 180 mm 또는 약 70 mm 내지 약 150 mm일 수 있다. 압력 강하 수치는 Filtrona Instruments and Automation Ltd로부터 입수 가능한 Filtrona Filter Test Station(CTS Series) 또는 Cerulean Division of Molins, PLC로부터 입수 가능한 Quality Test Module(QTM)을 사용하여 측정될 수 있다. 카트리지의 길이를 따르는 필터의 두께는 변경될 수 있으며, 예를 들면 약 2 mm 내지 약 20 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 또는 약 10 mm 내지 약 15 mm일 수 있다. 일부 실시예에서, 필터는 겉포장으로부터 분리될 수 있으며, 필터는 겉포장에 의해 카트리지 근처의 위치에 유지될 수 있다.
본 발명에서 겉포장(380)에 사용될 수 있는 포장재(wrapping material), 포장재 성분, 및 처치된 포장재의 예시적 형태가, 화이트(White) 등의 미국 특허 제5,105,838호, 아르조니코(Arzonico) 등의 제5,271,419호, 젠트리(Gentry)의 제5,220,930호, 우드헤드(Woodhead) 등의 제6,908,874호, 애쉬크래프트(Ashcraft) 등의 제6,929,013호, 핸콕(Hancock) 등의 제7,195,019호, 홀메스(Holmes)의 제7,276,120호, 핸콕 등의 제7,275,548호, 푸르니에(Fournier) 등의 PCT WO 01/08514호, 및 하자리골(Hajaligol) 등의 PCT WO 03/043450호에 기재되어 있으며, 이들 문헌은 그 전체가 본 명세서에 원용된다. 대표적인 포장재는 Schweitzer-Maudit International로부터 R. J. Reynolds Tobacco Company Grades 119, 170, 419, 453, 454, 456, 465, 466, 490, 525, 535, 557, 652, 664, 672, 676 및 680으로서 입수 가능하다. 포장재의 다공성은 변경될 수 있으며, 흔히 약 5 CORESTA 유닛 내지 약 30,000 CORESTA 유닛 사이에 있고, 종종 약 10 CORESTA 유닛 내지 약 90 CORESTA 유닛 사이에 있으며, 약 8 CORESTA 유닛 내지 약 80 CORESTA 유닛 사이에 있다.
다양한 실시예에서, 겉포장(380)에 사용되는 포장재는 섬유상 재료 및 이 섬유상 재료 내에 매립되거나 분산되는 적어도 하나의 충전 재료를 포함할 수 있다. 섬유상 재료는 변경될 수 있고 예를 들면 셀룰로스상 재료일 수 있다. 충전 재료는 본질적으로 비수용성 입자 형태를 가질 수 있다. 또한, 충전 재료는 무기 성분을 포함할 수 있다.
그렇지 않으면 겉포장(380)을 통한 반경방향(즉, 외측) 공기 침투에 의해서 희석될 수 있는 에어로졸 및 풍미 송달을 최대화하기 위해, 하나 이상의 비다공성 담배 종이 층을 사용하여 카트리지를 (겉포장이 존재하거나 존재하지 않는 상태에서) 둘러쌀 수 있다. 적절한 비다공성 담배 종이의 예는 Kimberly-Clark Corp.로부터 KC-63-5, P878-5, P878-16-2 및 780-63-5로서 입수 가능하다. 바람직하게, 겉포장은 본 발명의 물품의 사용 중에 형성되는 증기에 대해 실질적으로 비투과성인 재료이다. 필요할 경우, 겉포장은 탄성 판지 재료, 포일-라이닝된 판지, 금속, 폴리머 재료 등을 포함할 수 있으며, 이 재료는 담배 종이 랩으로 둘러싸일 수 있다. 더욱이, 겉포장(380)은 성분을 둘러싸고 경우에 따라서는 본 명세서에 기술하듯이 카트리지(300)에 필터 재료를 부착하기 위해 사용될 수 있는 티핑 페이퍼(tipping paper)를 포함할 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 카트리지(300)의 구강 단부(315)에서의 겉포장의 부분은 실제로 카트리지 보디(305)의 단부를 넘어서 연장되며, 물품(10)으로부터 소비자로의 증기 및/또는 에어로졸의 자유로운 이동이 가능하도록 개구(381)를 구비하는 것을 알 수 있다. 일부 실시예에서는, 예를 들어 카트리지 보디(305)의 구강 단부(315)와 겉포장(380)의 말단 구강 단부 사이에 배치되는(도 6에 도시하듯이), 구체적으로 물품의 이 영역에 필터 재료를 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 카트리지의 구강 단부는 부분 폐쇄되는(즉, 필터 재료의 존재에 의해서 및/또는 개구의 크기에 의해서) 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 소비자에게 송달되는 흡입성 물질의 농도를 제한하거나 흡인 저항을 제어하는데 유익할 수 있다. 대안적으로, 사용되는 임의의 필터 재료는 통과 송달되는 에어로졸을 크게 제한하지 않기 위해 비교적 낮은 제거 효율을 갖고 설계될 수 있다.
제어 하우징(200)은 전기 가열 부재(400)에 전력을 제공하는 전기 에너지 공급원(220)을 구비한다. 에너지 공급원은 그로부터 연장되는 돌출부(225)를 구비하며 돌출부의 말단부는 대략 수용 챔버(210)의 단부까지 연장된다. 전기 에너지 공급원은 절연 특성을 제공할 수 있는 베이스(230)에 의해 둘러싸이며, 상기 베이스는 또한 돌출부가 카트리지의 구강 단부(315)를 통해서 연장되는 거리 만큼 카트리지(300)가 제어 하우징 내로 삽입되는 것을 방지하기 위한 데드 스톱(dead stop)으로서 기능할 수 있다. 돌출부는 흡입성 물질 매체(350)의 벽(352)의 내표면에 의해 형성되는 내부 공간 내로 슬라이딩하도록 치수 형성된다. 돌출부는 또한 매체를 가열하고 흡입성 물질의 방출을 초래하기 위해 전기 가열 부재를 흡입성 물질 매체에 충분히 근접하여(바람직하게는 직접 접촉되게) 제공하도록 치수 형성된다. 따라서, 일반적으로 카트리지의 결합 단부(310) 또는 구체적으로 카트리지 보디(305)는 전기 에너지 공급원의 적어도 하나의 부품[즉, 돌출부(225)]을 수용하기에 충분한 크기 및 형상을 갖는 개구를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전기 에너지 공급원(220)은, 전원(275)(도 6에 도시됨)과 전기 접속되고 도 4에 도시하듯이 예를 들면 접점(410)에 의해서 가열 부재(400)에 전기 에너지를 스위치-조작 송달하는 전기 리셉터클인 것을 특징으로 할 수 있다. 일부 실시예에서, 접점은 리셉터클 또는 전기 에너지 공급원(220) 내에 영구적으로 삽입될 수 있다. 다른 실시예에서, 전기 에너지 공급원은 더욱 글자 그대로의 리셉터클로서 기능할 수 있는데, 이는 접점이 그 안에 영구적으로 삽입되지 않고, 카트리지(300)가 접점이 이동하여 전기 에너지 공급원과 전기 접속되기에 충분하게 수용 챔버(210)에 삽입될 때 접점이 전기 에너지 공급원과 전기 접속을 이룰 뿐이기 때문이다. 또 다른 실시예에서, 돌출부(225)는 전기 리드(222)(도 9에 도시됨)가 돌출부 상에 존재하므로 전기 에너지 공급원의 연장부로서 기능할 수 있으며, 전기 가열 부재(400)는 전기 가열 부재(또는 그 일부)가 전기 리드와 접촉할 때만 전기 에너지 공급원으로부터 전기 에너지를 수용한다.
전기 가열 부재(400)는 소비자가 흡입하기 위한 흡입성 물질의 방출을 촉진하기에 충분한 가열을 제공하기에 적합한 임의의 장치일 수 있다. 특정 실시예에서, 전기 가열 부재는 저항 가열 요소이다. 유용한 가열 요소는, 낮은 질량, 낮은 밀도 및 적절한 저항을 갖고 사용 중에 겪는 온도에서 열적으로 안정한 것일 수 있다. 유용한 가열 요소는 신속하게 가열 및 냉각하며, 따라서 에너지의 효과적인 사용을 제공한다. 가열 요소의 신속한 가열은 또한 에어로졸-형성 물질의 거의 즉각적인 휘발을 제공한다. 신속한 냉각은 에어로졸 형성이 필요치 않은 기간 중에 에어로졸-형성 물질의 상당한 휘발(및 따라서 폐기)을 방지한다. 이러한 가열 요소는 또한, 특히 시간 베이스 전류 제어가 이용될 때, 에어로졸-형성 물질이 겪는 온도 범위를 비교적 정확하게 제어할 수 있다. 유용한 가열 요소는 또한, 생성되는 에어로졸 또는 증기의 풍미 또는 함량에 역효과를 내지 않기 위해서 가열되는 흡입성 물질 매체를 포함하는 재료와 화학적으로 반응하지 않는다. 가열 요소를 포함할 수 있는 예시적인 비제한적 재료는 탄소, 흑연, 탄소/흑연 합성물, 금속 탄화물, 비금속 탄화물, 질화물, 규화물, 금속간 화합물, 세르멧, 금속 합금, 및 금속 포일을 포함한다. 특히, 내화물 재료가 유용할 수 있다. 저항, 질량, 열전도율의 소정 특성을 달성하기 위해서 다양한 상이한 재료가 혼합될 수 있다. 도 4에 도시하듯이, 전기 가열 부재는 돌출부(225)의 말단부 근처에 배치되는 코일(405)로서 구성되며, 접점(410)은 전기 에너지 공급원에 코일을 연결한다. 이러한 코일(및 경우에 따라서 리드)은 전술한 것과 같은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 전술한 것과 같은 특성을 나타낸다.
다른 실시예에서, 가열 부재(400)는 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 가열 부재는 개별 요소와 직접 접촉하는 흡입성 물질 매체(350)의 부분만 가열하도록 개별 제어되는 개별 가열 요소의 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 직접 접촉은 보다 낮은 저항을 요구하고 보다 신속한 전도 가열을 제공하는 능력의 관점에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(225)는 이러한 어레이를 카트리지(300) 내의 흡입성 물질 매체의 형상에 일치하는 형상으로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 흡입성 물질 매체가 튜브형일 때, 가열 부재는 저항성 히터의 어레이를 제공하기 위해 그 길이를 따라서 여러 섹션으로 분할되는 튜브형 부재일 수 있다. 대안적으로, 튜브형 부재는 저항성 히터의 어레이를 제공하기 위해 그 둘레 주위에서 다수의 섹션으로 분할될 수 있다. 각각의 실시예에서, 튜브형 흡입성 물질 매체는 가열되는(한 번에 하나의 섹션만 가열될 수 있음) 히터 어레이의 섹션에 대응하는 섹션에서만 가열될 수 있다. 바람직하게, 히터 어레이의 이러한 섹션들은 흡입성 물질 매체 상의 피가열 섹션들의 중첩을 방지하기 위해 비가열 또는 절연성 섹션들에 의해 분리될 수 있다. 다른 실시예에서, 히터 어레이는 선형적일 수 있으며, 흡입성 물질 매체는 이러한 선형 형상과 상호작용하도록 형상 및 치수를 가질 수 있다. 전술한 논의에 따라 본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는 이러한 히터 어레이의 예는 카운츠(Counts) 등의 미국 특허 제5,060,671호, 디비(Deevi) 등의 제5,093,894호, 디비 등의 제5,224,498호, 스프린켈 2세(Sprinkel, Jr.) 등의 제5,228,460호, 디비 등의 제5,322,075호, 디비 등의 제5,353,813호, 디비 등의 제5,468,936호, 다스(Das)의 제5,498,850호, 다스의 제5,659,656호, 디비 등의 제5,498,855호, 하자리골의 제5,530,225호, 하자리골의 제5,665,262호, 다스 등의 제5,573,692호, 및 플라이슈하우어(Fleischhauler) 등의 제5,591,368호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 문헌은 그 전체가 본 명세서에 원용된다.
다양한 가능한 히터 구조의 관점에서, 본 발명은 또한 흡입성 물질 매체(350)가 가열 요소(들)에 코팅, 적층되거나, 아니면 직접 부착될 수 있는 실시예를 포함한다. 일 예에서, 가열 요소는 예를 들어 스테인레스 스틸 포일, 알루미늄 포일, 구리 포일 등과 같은 금속 포일 형태일 수 있다. 예를 들어, 포일은 약 0.05 mm 내지 약 10 mm, 약 0.1 mm 내지 약 8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 6 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 1 mm 내지 약 4 mm의 두께를 가질 수 있다. 마찬가지로 포일은 약 20 mm 내지 약 150 mm, 약 40 mm 내지 약 120 mm, 또는 약 50 mm 내지 약 100 mm의 길이를 가질 수 있다. 가열 요소 포일은 상당한 직선 또는 코일(예를 들면, 약 4 mm 내지 약 15 mm, 약 5 mm 내지 약 12 mm, 또는 약 6 mm 내지 약 10 mm의 코일 직경을 갖는)과 같은 임의의 유용한 구조로 제공될 수 있거나, 둘둘 감긴(convoluted) 구조로 제공될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 가열 요소는, 그 위에 또는 그것에 인접하여 코팅되는 에어로졸 형성 재료를 방출하기 위해 순차적으로 배치될 수 있는(경우에 따라서는 순차적으로 활성화되는) 디스크(예를 들면 약 1 mm 내지 약 6 mm, 약 1.5 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 2 mm 내지 약 4 mm의 직경)의 복수 층으로서 제공될 수 있다. 가열 요소는 적절한 양의 흡입성 물질 매체만을 또는 별개의 에어로졸-형성제와 조합하여 운반하기 위해 높은 표면적과 흡착성, 다공성, 습윤성 특징을 갖는 섬유상 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 요소는 다공성 금속 와이어 또는 필름; 카본 얀(carbon yarn), 천, 섬유, 디스크 또는 스트립; 흑연 실린더, 직물, 또는 페인트; 적절한 저항을 갖는 미세다공성 고온 폴리머; 저항 가열 부품과 밀접한 다공성 기재; 등의 형태일 수 있다. 바람직한 설계에서는, 히터 표면적을 최대화하는 것이 유용할 수 있으며, 이는 적절한 에어로졸 방출을 달성하기 위해 감소된 히터 온도 요건을 초래할 수 있다. 특정 예에서, 흡입성 물질 매체(350)는 실질적으로 고체상 또는 성형성(예를 들면, 압출성) 기재를 형성하기 위해 선택적 무기 재료(탄산 칼슘), 선택적 풍미제, 및 에어로졸 형성 재료와 혼합되는 미세 분쇄된 담배, 담배 추출물, 분사 건조된 담배 추출물, 또는 기타 담배의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 고체상 또는 성형성 기재는 이후 가열 요소에 직접 부착될 수 있다. 전술했듯이, 흡입성 물질 매체(350)가 직접 부착된 다수의 히터 요소는 그 에어로졸 형성 재료를 방출하기 위해 순차적으로 배치 및 활성화될 수 있다.
특정 실시예에서, 가열 부재는 흡입성 물질 매체와 통합(예를 들면 그 안에 매립)될 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질 매체(350)는 전술한 재료로 형성될 수 있으며, 그 안에 혼합되는 하나 이상의 도전성 재료를 구비할 수 있다.
본 명세서에 기재되는 접점(410)은 카트리지(300)가 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210) 내에 삽입될 때 접점이 전기 에너지 공급원(220)과 전기 접속을 이루도록 흡입성 물질 매체에 직접 연결될 수 있다. 대안적으로, 접점은 전기 에너지 공급원과 통합될 수 있으며 카트리지가 제어 하우징의 수용 챔버 내에 삽입될 때 접점이 흡입성 물질 매체와 전기 접속을 이루도록 수용 챔버 내로 연장될 수 있다. 흡입성 물질 매체 내에 도전성 재료가 존재하기 때문에, 전기 에너지 공급원으로부터 흡입성 물질 매체로 전력이 인가되면 전류가 흘러서 도전성 재료로부터 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 가열 부재는 흡입성 물질 매체와 통합되는 것으로 기술될 수 있다. 비제한적 예로서, 흑연 또는 기타 적절한 도전성 재료는 가열 부재를 매체와 통합시키기 위해 흡입성 물질 매체를 형성하는 재료와 혼합되거나, 그 안에 매립되거나, 아니면 그 재료의 바로 위에 또는 재료 내에 존재할 수 있다.
추가 실시예에서, 본 명세서에 기재된 다양한 구조에 따른 통상의 가열 부재는 또한 흡입성 물질 매체 내에 적어도 부분적으로 매립되도록 흡입성 물질 매체와 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 12를 참조하면, 가열 코일(407)은 가열 코일의 적어도 일부가 흡입성 물질 매체의 외벽 및 내벽 내에 완전히 배치되도록 흡입성 물질 매체(350)와 일체로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 전기 접점(410)은 흡입성 물질 매체 밖으로 연장될 수 있다. 추가 실시예에서, 흡입성 물질 매체 상에 존재하는 증기 배리어는 가열 부재로도 기능할 수 있다.
제어 하우징(200)은 제어 세그먼트(205)에 존재하는 것이 바람직한 추가 부품[이러한 추가 부품의 하나 이상은 수용 챔버(210) 내에 완전히 또는 부분적으로 배치되거나 수용 챔버와 연통할 수 있지만]을 추가로 구비할 수 있다. 예를 들어, 제어 하우징은 전기 전도성 와이어(도시되지 않음)에 의해 전원(275)에 연결되는 제어 회로(260)(본 명세서에서 추가로 설명하듯이 추가 부품에 연결될 수 있음)를 구비하는 것이 바람직하다. 제어 회로는 특히 가열 부재(400)가 소비자가 흡입하기 위한 흡입성 물질의 방출을 위해서 흡입성 물질 매체(350)를 가열하기 위해 전기 에너지를 수용하는 시기와 방법을 제어할 수 있다. 이러한 제어는 이하에서 보다 상세히 설명되는 감압 스위치 등의 작동에 관한 것일 수 있다.
제어 부품은 특히 흡입성 물질 매체(350)에 제공되는 열의 양을 엄밀하게 제어하도록 구성될 수 있다. 하나의 퍼프를 위한 소정 정량의 흡입성 물질을 제공하기에 충분한 체적으로 에어로졸-형성 물질을 휘발시키는데 필요한 열은 사용되는 각각의 특정 물질에 따라서 달라질 수 있지만, 가열 부재가 120℃ 이상, 130℃ 이상, 또는 140℃ 이상의 온도로 가열하는 것이 특히 유용할 수 있다. 일부 실시예에서는, 적절한 양의 에어로졸-형성 물질을 휘발시켜 소정 정량의 흡입성 물질을 제공하기 위해, 가열 온도는 150℃ 이상, 200℃ 이상, 300℃ 이상, 또는 350℃ 이상일 수 있다. 그러나, 에어로졸-형성 물질의 열화 및/또는 과도한 조기 휘발을 방지하기 위해 실질적으로 약 550℃를 초과하는 온도까지 가열하는 것은 피하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 구체적으로 가열은 흡입성 물질 매체의 상당한 연소(바람직하게는 일체의 연소)를 피하기에 충분히 낮은 온도와 충분히 짧은 시간이어야 한다. 본 발명은 특히 비교적 낮은 온도에서 소정 양의 흡입성 물질을 산출할 사용 모드와 조합으로 본 발명의 물품의 부품을 제공할 수 있다. 따라서, 산출은 물품 내에서의 에어로졸 발생 및 물품으로부터 소비자에게로의 송달 중 하나 또는 양자를 지칭할 수 있다. 특정 실시예에서, 가열 온도는 약 120℃ 내지 약 300℃, 약 130℃ 내지 약 290℃, 약 140℃ 내지 약 280℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 또는 약 160℃ 내지 약 200℃일 수 있다. 가열 지속시간은 본 명세서에서 보다 상세하게 논의되는 여러가지 인자에 의해 제어될 수 있다. 가열 온도 및 지속시간은 본 명세서에서 추가적으로 논의되듯이 카트리지 보디(305)의 벽의 내표면과 흡입성 물질 매체(350)의 벽(352)의 외표면에 의해 형성된 환형 공간(319)을 통해서 흡인되도록 요구되는 에어로졸 및 주위 공기의 소정 체적에 따라서 달라질 수 있다. 그러나, 가열 부재가 소정 온도에 도달할 때까지만 여기되도록 물품이 구성될 수 있으므로 지속시간은 가열 부재의 가열 속도에 따라서 달라질 수 있다. 대안적으로, 가열의 지속시간은 소비자가 물품을 퍼핑하는 지속시간에 연계될 수 있다. 가열의 온도와 시간은 전술한 바와 같이 제어 하우징에 포함된 하나 이상의 부품에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 물품(10)에 의해 방출되는 흡입성 재료의 양은 흡입성 재료의 속성에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게, 물품(10)은 사용 과정 중에 소정 양을 방출하기에 충분한 시간 동안 충분한 온도로 기능하도록, 충분한 양의 흡입성 재료를 갖고, 충분한 양의 임의의 에어로졸-형성제를 갖고 구성된다. 상기 양은 물품(10)으로부터 단일 흡입으로 제공될 수 있거나, 비교적 짧은 시간에 걸쳐서(예를 들어, 30분 미만, 20분 미만, 15분 미만, 10분 미만, 또는 5분 미만) 물품으로부터 다수의 퍼프를 통해서 제공되도록 분할될 수 있다. 예를 들어, 물품은 물품(10)에 대한 퍼프 마다 약 0.05 mg 내지 약 1.0 mg, 약 0.08 내지 약 0.5 mg, 약 0.1 mg 내지 약 0.3 mg, 또는 약 0.15 mg 내지 약 0.25 mg 양의 니코틴을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 소정 양은 퍼프 지속시간 및 체적에 기초하여 송달되는 습윤 총 미립자 물질의 양과 관련하여 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 물품(10)은 2초, 35 ㎖ 퍼프의 표준 FTC 흡연 조건 하에서 흡연될 때 (본 명세서에 기재된) 정해진 개수의 퍼프 동안 각각의 퍼프마다 1.0 mg 이상의 습윤 총 미립자 물질을 송달할 수 있다. 이러한 테스트는 임의의 표준 흡연기를 사용하여 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 퍼프마다 동일 조건 하에서 송달되는 습윤 총 미립자 물질(wet total particulate matter: WTPM)의 양은 1.5 mg 이상, 1.7 mg 이상, 2.0 mg 이상, 2.5 mg 이상, 3.0 mg 이상, 약 1.0 내지 약 5.0 mg, 약 1.5 mg 내지 약 4.0 mg, 약 2.0 mg 내지 약 4.0 mg, 또는 약 2.0 mg 내지 약 3.0 mg일 수 있다. 퍼프마다 산출되는 증기 또는 에어로졸의 양의 관점에서 물품을 특징지을 때 동일한 값이 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 물품(10)의 특정 실시예가 도시되어 있으며, 여기에서 물품은 흡입성 물질 매체(350)의 분할 가열을 제공하도록 인덱싱될 수 있다. 사용 시에, 이 실시예에 따르면, 카트리지(300)의 결합 단부(310)[존재하는 일체의 겉포장을 구비하고 카트리지 벽(305)의 단부를 넘어서 연장됨]는 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210) 내에 삽입된다. 도 7에 보다 명료하게 도시되어 있듯이, 카트리지의 결합 단부가 수용 챔버 내로 최소 작동 거리를 슬라이딩할 때, 흡입성 물질 매체(350), 전기 가열 부재(400), 및 전기 에너지 공급원(220)은 흡입성 물질 매체(350)의 적어도 일부를 가열할 수 있도록 정렬된다. 이러한 정렬은 세 개의 부품의 직접 단면 정렬[예를 들면, 흡입성 물질 매체(350), 전기 가열 부재(400), 및 전기 에너지 공급원(220)의 연장부로서 기능하는 돌출부(225)는 모두 정렬 영역의 단면이 모든 세 개의 부품의 일부를 포함할 수 있도록 정렬됨]에 기인할 수 있다. 대안적으로, 흡입성 물질 매체(350) 및 전기 가열 부재(400)만 직접 단면 정렬 상태에 있을 수 있지만, 전기 가열 부재가 전기 에너지 공급원(220)과 전기 접속을 이루기 위해 전기 에너지 공급원과 정렬된다는 점에서 전기 에너지 공급원(220)은 그와 정렬되는 것으로 간주될 수 있다. 이것은 작동 가능한 정렬로 지칭될 수 있다.
도 4 및 도 7에 도시된 실시예는 흡입성 물질 매체(350)의 분할 가열을 제공하며, 분할 가열은 흡입성 물질 매체의 제 2 단부(354)로부터 흡입성 물질 매체의 제 1 단부(353)로 축방향으로 진행된다. 도 7에 도시하듯이, 카트리지(300)는, 돌출부(225)에 부착되어 전기 에너지 공급원(220)과 전기 접속하는 가열 부재(400)가 튜브형 흡입성 물질 매체의 중심 공동(351) 내부에 배치되게 하는데 필요한 최소 거리 만큼 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210) 내에 삽입되었다. 이 실시예에서, 흡입성 물질 매체의 제 2 단부(354)는 분할되어 있으며, 분할된 단부는 카트리지 보디(305)의 결합 단부(310)에 대한 부착 지점이다. 흡입성 물질 매체의 제 2 단부의 분할된 속성은 환형 공간(319) 내로의 공기 진입을 촉진하기 위해 카트리지의 결합 단부(310)에 하나 이상의 개구가 제공되게 할 수 있다. 특정 실시예에서, 분할된 단부는 또한 벌어질(flare) 수 있으며, 이는 흡입성 물질 매체의 튜브형 보디가 흡입성 물질 매체의 분할 단부의 직경보다 작은 직경을 갖게 할 수 있다. 이러한 분할된 단부 및 (경우에 따라서) 벌어진 배치는 이하의 것들 중 하나 이상을 촉진한다: 카트리지 보디 내의 흡입성 물질 매체의 인장; 튜브형 흡입성 물질 매체가 튜브형 카트리지 보디의 직경보다 작은 직경을 갖는 구성; 및 흡입성 물질 매체의 벽(352)의 외표면과 카트리지 보디의 벽의 내표면에 의해 형성되는 환형 공간을 통한 공기 이동의 제공. 따라서, 카트리지는, 카트리지의 결합 단부로부터 카트리지의 구강 단부(315)로의 유체 이동이 실질적으로 카트리지 보디 벽의 내표면과 흡입성 물질 매체 벽의 외표면 사이의 환형 공간(319)을 통한 이동으로 제한되도록 카트리지를 통한 유동 경로를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
추가 실시예에서는, 환형 공간으로의 공기 유동을 가능하게 하기 위한 다른 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질 매체는 카트리지에 직접 부착되는 물미에 부착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 물미 및/또는 물미에 근접한 흡입성 물질 매체의 일부가 천공될 수 있다. 대안적으로, 카트리지(및 경우에 따라서는 존재할 경우 겉포장)는 환형 공간 내로의 직접적인 공기 유동을 가능하게 하는 개구 또는 구멍을 구비할 수 있다.
카트리지 보디(305) 및 카트리지 겉포장(380)의 구성은 카트리지 주위와 카트리지 보디와 겉포장 사이의 공기 통과가 상당히 방지되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 7에 도시하듯이, 카트리지 보디의 결합 단부(310)에서의 플랜지(302)는 플랜지의 외부 림이 그 전체 둘레 주위에서 카트리지 겉포장과 직접 접촉하도록 크기를 갖는다.
주위 공기가 수용 챔버(210)의 내부로 진입할 수 있게 하기 위해 수용 챔버 벽(212)에는 하나 이상의 개구(213)가 구비될 수 있다. 소비자가 카트리지(300)의 구강 단부를 흡인하면, 공기는 따라서 소비자의 흡입을 위해 수용 챔버 내로 흡인되어, 카트리지 내로 이동하고, 흡입성 물질 매체(350)의 분할되고 벌어진 제 2 단부(354)를 통해서 흡인되며, 흡입성 물질 매체와 카트리지 보디(305) 사이의 환형 공간(319)에 진입하고, 카트리지 프레임 부재(360) 내의 개방 공간을 통과할 수 있다. 겉포장(380)이 존재하는 실시예에서, 흡인된 공기는 흡입성 물질을 선택적 필터(390)(도 6에 도시됨)를 통해서 겉포장의 구강 단부에 있는 구멍(381) 밖으로 운반한다.
그 결합 단부(310)에서의 카트리지 보디(305)의 더 넓은 개구는 [흡입성 물질 매체(350)의 제 2 단부(354)의 분할되고 벌어진 속성과 함께] 돌출부(225)[와 돌출부 상의 가열 부재(400)]를 튜브형 흡입성 물질 매체(350)의 내부 공간으로 방향인도하는 것의 용이성을 촉진한다. 가열 부재가 흡입성 물질 매체의 튜브형 부분의 시작 섹션 내부에 배치된 상태에서, 가열 부재는 흡입성 물질 매체를 가열하고 흡입성 물질 매체와 카트리지 보디 사이의 환형 공간 내로의 흡입성 물질 방출을 초래하도록 활성화될 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 부재의 활성화는, 주위 공기가 환형 공간을 통해서 흡인될 때, 휘발된 재료(들)가 소비자에 의한 흡입을 위해 에어로졸화되고 환형 공간을 통해서 구강 단부로 유동하는 공기에 혼입되도록 에어로졸 형성 재료 및/또는 흡입성 물질 매체의 흡입성 물질을 휘발시킬 수 있다.
물리적으로 제어 하우징(200)의 부품인 가열 부재(400)에 분할 가열이 제공되는 실시예에서, 가열 부재는 통상 정해진 길이의 세그먼트를 따라서만 돌출부(225) 상에 존재할 것이다. 도 4 및 도 7에 도시하듯이, 가열 부재가 배치되는 세그먼트는 수용 챔버(210)의 개방 단부에서 돌출부의 단부에 근접할 수 있다. 가열 부재를 구비하는 돌출부의 상대 백분율은 단일 카트리지(300)에 의해 송달될 퍼프의 개수와 흡입성 물질 매체(350)의 전체 길이에 기초할 수 있다. 단일 카트리지는 약 4개 내지 약 12개, 약 5개 내지 약 11개, 또는 약 6개 내지 약 10개의 퍼프를 제공할 수 있으며, 이는 통상적인 담배에서의 퍼프 횟수와 근사하다. 분할 가열을 위해서, 가열 부재를 구비하는 돌출부의 세그먼트는 돌출부의 전체 길이의 약 5% 내지 약 50%를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세그먼트는 돌출부의 전체 길이의 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 10% 내지 약 20%를 포함할 수 있다.
전술했듯이, 튜브형 흡입성 물질 매체의 내부 공간에 에어로졸 또는 증기가 형성되는 것을 감소 또는 방지하고 상기 환형 공간 내에서의 에어로졸 또는 증기 형성을 최대화하기 위해 흡입성 물질 매체(350)의 벽(352)의 내표면에는 증기 배리어(375)(도 4a에 도시됨)가 존재할 수 있다. 또한, 튜브형 흡입성 물질 매체의 내부 공간에 가열 부재(400)가 존재함으로써 증기와 가열 부재의 상호작용에 기인할 수 있는 증기 손실을 감소시킬 수 있다. 추가로, 이러한 위치결정은 (전술한 바와 같이) 가열 부재를 흡인 중에 물품 내에서 흐르는 기류로부터 분리시키도록 기능할 수 있다. 이것은 가열 부재로부터 흡입성 물질 매체로의 열 전달을 최대화하고 따라서 흡입성 물질의 소정의 에어로졸 형성 및 방출을 여전히 달성하면서 보다 낮은 가열 온도 및/또는 보다 짧은 가열 지속시간을 달성하는데 유익할 수 있다. 이 구성은 필요한 가열 온도를 달성하는데 필요한 에너지 소비를 낮출 수 있으며, 이는 다시 배터리 수명의 증가를 촉진할 수 있다(또는 카트리지의 완전한 사용을 위해서 축전기에 저장되어야 하는 에너지 함량을 저하시킬 수 있다).
가열 중에 방출되는 흡입성 물질 및 에어로졸 또는 증기의 함량은 다양한 인자에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 흡입성 물질 매체(350)와 카트리지 보디(305)(또는 카트리지와 겉포장이 조합되는 실시예에서는 외부 보디) 사이의 환형 공간(319)은 정해진 체적인 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 환형 공간은 0.25 ㎖ 이상, 0.5 ㎖ 이상, 0.75 ㎖ 이상, 1.0 ㎖ 이상, 또는 1.25 ㎖ 이상의 체적을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 환형 공간의 체적은 약 0.25 ㎖ 내지 약 5.0 ㎖, 약 0.5 ㎖ 내지 약 3.0 ㎖, 약 0.7 ㎖ 내지 약 2.0 ㎖, 또는 약 0.7 ㎖ 내지 약 1.5 ㎖일 수 있다. 다양한 실시예에서, 형성되는 에어로졸이 에어로졸과 조합되어 전체 퍼프 체적으로서 소비자에게로 이동하기 위해 환형 공간을 통해서 흡인되는 공기에 의해 지속적으로 소제되기 때문에 단일 퍼프에서 발생되는 에어로졸의 전체 체적은 환형 공간 체적보다 클 수 있다. 예를 들어, 약 2초의 평균 퍼프 시간 내에, 약 25 ㎖ 내지 약 75 ㎖, 약 30 ㎖ 내지 약 70 ㎖, 약 35 ㎖ 내지 약 65 ㎖, 또는 약 40 ㎖ 내지 약 60 ㎖의 퍼프 체적이 소비자에게 송달될 수 있다. 이러한 전체 퍼프 체적은 특정 실시예에서 전술한 WTPM 함량을 제공할 수 있다. 따라서, 전술한 WTPM은 전체 퍼프 체적과 관련하여 특징을 가질 수 있으며, 예를 들어 약 25 ㎖ 내지 약 75 ㎖의 전체 퍼프 체적에서 WTPM은 약 1 mg 내지 약 4 mg이다. 이러한 특징은 본 명세서에 기재된 모든 퍼프 체적과 WTPM 값을 포함한다.
이상으로부터, 환형 공간이 실제 헤드 공간과 동적 헤드 공간 양자를 제공하는 것과 관련하여 형성될 수 있음은 자명하다. 환형 공간은 흡입성 물질 매체의 길이, 흡입성 물질 매체와 카트리지의 상대 직경, 및 각 부품의 실제 형상에 기초하여 정량화 가능한 체적을 갖는다는 점에서 실제 헤드 공간을 제공한다. 대조적으로, 환형 공간은 본 발명의 물품이 단일 퍼프 중에 실제 환형 공간 체적을 채우기에 충분할 뿐인 체적의 에어로졸 생산에 한정되지 않는다는 점에서 동적 헤드 공간으로서 형성될 수 있다. 오히려, 단일 퍼프 중에, 에어로졸이 지속적으로 형성될 수도 있으며, 형성된 에어로졸은 퍼프 중에 환형 공간으로부터 지속적으로 인출된다. 따라서, 환형 공간은 단일 퍼프 중에 환형 공간을 통해서 흡인되는 전체 퍼프 체적의 관점에서 정량화될 수 있는 동적 헤드 공간을 제공한다. 동적 헤드 공간은 흡인 강도 및 퍼프 길이에 따라 퍼프 마다 달라질 수 있다. 동적 헤드 공간은 특정 실시예에서, 약 2초의 평균 퍼프 시간에 걸쳐서 전술한 체적을 가질 수 있다.
일부 실시예에서는, 돌출부(225) 상의 가열 부재(400)가 튜브형 흡입성 물질 매체(350)의 초기의 가열될 수 있는 섹션 또는 세그먼트에 정확히 배치되도록 카트리지(300)가 수용 챔버(210) 내로의 최소 삽입 거리를 달성했을 때의 어떤 표시를 제공하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들면, 카트리지는 그 외부에[예를 들면, 카트리지 겉포장(380)의 외표면 상에] 하나 이상의 표식(또는 눈금있는 스케일)을 구비할 수 있다. 하나의 표식은 사용을 위한 이 초기 위치(예를 들면, 도 7에 도시됨)를 달성하기 위해 필요한 삽입의 깊이를 나타낼 수 있다. 추가 표식은 흡입성 물질의 방출을 위해 가열 부재를 이전에 가열되지 않은 흡입성 물질 매체의 신규 섹션 상에 위치시키기 위해 카트리지가 수용 챔버 내로 인덱싱되어야 하는 거리를 나타낼 수 있다. 대안적으로, 카트리지와 수용 챔버는, 초기 가열 위치에 도달했을 때와 흡입성 물질의 방출을 위해 가열 부재를 이전에 가열되지 않은 흡입성 물질 매체의 신규 섹션 상에 위치시키는데 필요한 추가 거리를 카트리지가 인덱싱되었을 때를 촉각 표시하는 하나 또는 일련의 홈(또는 오목부) 및 돌출부(두 개의 부품 사이에서 상호교환될 수 있음)를 구비할 수 있다. 가열 부재를 흡입성 물질 매체의 신규 섹션 상에 위치시키기 위해 카트리지가 수용 챔버 내에서 충분히 인덱싱되었음을 소비자가 인지하고 이해할 수 있게 하는 임의의 이러한 수단이 본 발명의 물품(10)에 사용될 수 있다.
도 8은 본 실시예의 분할 가열을 추가로 도시한다. 가열 부재(400)가 도 7과 관련하여 활성화되고 흡입성 물질 매체(350)의 가열된 섹션 상의 흡입성 물질이 소비자에 의해 흡입되도록 방출된 후에, 카트리지(300)는 전기 가열 부재가 그 위에 구비되는 돌출부(225)의 세그먼트를 지나서 인덱싱되도록 수용 챔버(210) 내로 추가 인덱싱된다. 도 8은 상기 인덱싱이 이루어진 후의 물품(10)을 도시한다. 이제 가열 부재는 튜브형 흡입성 물질 매체 내에서 카트리지 보디(305)의 구강 단부에 더 가깝게 또한 이전에 가열된 흡입성 물질 매체의 세그먼트를 지나서 위치한다. 따라서, 가열 부재는 이제 흡입성 물질 매체의 신규 섹션 근처에 배치된다. 흡입성 물질 매체의 개별 세그먼트를 가열하기 위한 수용 챔버 내에서의 카트리지의 이러한 인덱싱은 다양한 기구에 의해 달성될 수 있으며, 어떠한 기구도 본 발명에 의해 포함될 수 있다. 예를 들어, 인덱싱은 퍼프 이후 카트리지가 카트리지의 구강 단부를 태핑함으로써 또는 카트리지를 수용 챔버 내로 더 푸시하기 위해 수동으로 힘을 가함으로써 수동으로 수용 챔버 내로 더 푸시될 수 있도록 사용자에 의해 수동으로 제어될 수 있다. 사용자는 카트리지가 전술한 카트리지 상의 눈금 표식을 통해서 또는 수용 챔버 내의 다른 노치를 통과하는 카트리지의 촉감에 의해서(두 가지는 모두 이미 전술되었음) 수용 챔버 내로 푸시되어야 하는 적절한 거리를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 물품(10)은 수용 챔버(210) 내에서의 카트리지(300)의 인덱싱을 촉진하는데 유용한 추가 부품을 구비할 수 있다. 예를 들어, 물품은 기계적 수단(도시되지 않음)에 의해 수용 챔버(210) 내로의 카트리지 인덱싱을 활성화시킬 수 있는 푸시버튼(15)을 구비할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제어 하우징(200)은 카트리지에 착탈식으로 부착되는 결합 부재를 구비할 수 있고, 푸시버튼의 활성화는 결합 부재에 부착된 스프링이 카트리지를 수용 챔버 내의 하나의 위치로 더 이동시킬 수 있고 따라서 가열 부재가 흡입성 물질 매체의 신규 섹션을 가열하기 위해 적소에 위치하도록 흡입성 물질 매체(350)를 가열 부재(400)에 대해 이동시킬 수 있게 하는 폴(pawl)을 이동시키도록 기능할 수 있다. 특정 실시예에서, 푸시버튼은 가열 부재의 수동 제어를 위해서 및 경우에 따라서는 카트리지의 활성화를 위해서 제어 회로(260)에 링크될 수 있다. 예를 들어, 소비자는 가열 부재를 여기시키기 위해 푸시버튼을 사용할 수 있다. 경우에 따라서, 푸시버튼은, 푸시버튼의 작동에 의해 카트리지의 하나의 세그먼트가 전진 이동하고 이후 가열 부재를 여기시켜 흡입성 물질 매체의 신규 세그먼트를 가열시키도록 전술한 예에서와 같이 카트리지에 기계적으로 링크될 수도 있다. 대안적으로, 푸시버튼의 작동은 우선 가열 부재(흡입성 물질 매체의 신규 섹션에 이미 배치됨)를 여기시키며, 이후 버튼이 해제되면(또는 정해진 지연 이후에) 기계식 요소는 카트리지의 하나의 세그먼트를 전진 이동시키도록 결합될 수 있으며 따라서 가열 부재는 푸시버튼이 다시 가열 부재를 여기시키도록 작동될 때 흡입성 물질 매체의 신규 세그먼트에 이미 배치되어 있다. 푸시버튼에 관련된 유사한 기능은 다른 기계적 수단 또는 비기계적 수단(예를 들면, 자기 또는 전자기)에 의해 달성될 수 있다. 유사한 기능은 또한 퍼프 중에 소비자에 의해 제공되는 압력 또는 기류에 의해 활성화되는 내부 스위치를 거쳐서 자동으로 달성될 수도 있다. 따라서, 가열 부재의 활성화 및 카트리지의 인덱싱은 단일 푸시버튼에 의해 제어될 수 있다. 대안적으로, 각각의 작용을 개별적으로 제어하기 위해 다수의 푸시버튼이 제공될 수도 있다. 존재하는 하나 이상의 푸시버튼은 제어 하우징의 케이싱과 거의 동일한 평면에 위치할 수 있다.
푸시버튼(15) 대신에(또는 그것에 추가적으로), 본 발명의 물품(10)은 물품에 대한 소비자의 흡인(즉, 퍼프-활성 가열)에 반응하여 가열 부재(400)를 여기시키는 부품을 구비할 수 있다. 예를 들어, 물품은 소비자가 물품(즉, 퍼프-활성 스위치)을 흡인함에 따라 압력 변화 또는 기류 변화에 민감한 스위치(280)를 제어 하우징(200)의 제어 세그먼트(205)에 구비할 수 있다. 다른 적절한 전류 활성/비활성 기구는 온도 활성 온/오프 스위치 또는 입술 압력 활성 스위치를 구비할 수 있다. 이러한 퍼프-활성 능력을 제공할 수 있는 예시적 기구는 MicroSwitch division of Honeywell, Inc., Freeport, Ⅲ에 의해 제조된 Model 163PC01D36 실리콘 센서를 구비한다. 이러한 센서에 의하면, 가열 부재는 소비자가 물품을 흡인할 때의 압력 변화에 의해 급속하게 활성화된다. 또한, 기류 변화의 감지 이후 충분히 빠르게 히터 부재(400)의 여기를 초래하기 위해, 열선 풍속측정 원리를 이용하는 것과 같은 유동 감지 장치가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 추가 퍼프 활성 스위치는 Micro Pneumatic Logic, Inc., Ft. Lauderdale, Fla로부터의 Model No. MPL-502-V, range A와 같은 압력차 스위치이다. 다른 적절한 퍼프 활성 기구는 감압 변환기(예를 들면, 증폭기 또는 게인 스테이지를 구비)이며, 이는 다시 소정의 임계 압력을 검출하기 위해 비교기와 결합된다. 또 다른 적절한 퍼프 활성 기구는 기류에 의해 검출되는 베인이며, 이 베인의 모션은 이동 감지 수단에 의해 검출된다. 또 다른 적절한 활성화 기구는 압전 스위치이다. MicroSwitch Division of Honeywell, Inc., Freeport, Ⅲ으로부터의 적절히 연결된 Honeywell MicroSwitch Microbridge Airflow Sensor, Part No. AWM 2100V도 유용하다. 본 발명에 따라 가열 회로에 채용될 수 있는 요구-작동식 전기 스위치의 추가 예는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 거쓰(Gerth) 등의 미국 특허 제4,735,217호에 기재되어 있다. 다른 적절한 차등 스위치, 아날로그 압력 센서, 유량 센서 등은 당업자에게 자명할 것이다. 흡인 중의 압력 변화가 스위치에 의해 쉽게 식별되도록 제어 하우징(200)에는 퍼프 활성 스위치와 수용 챔버(210) 사이에 유체 연결을 제공하는 감압 튜브 또는 기타 통로가 구비되는 것이 바람직하다.
소비자가 물품(10)의 구강 단부를 흡인하면, 전류 활성화 수단은 급속 발열을 위해 저항 가열 부재(400)를 통한 전류의 제한없는 또는 중단없는 유동을 허용할 수 있다. 급속 가열 때문에, (i) 저항 요소의 가열 및 그로 인해 겪는 온도를 제어하기 위해 가열 부재를 통한 전류 유동을 조정하고, (ⅱ) 흡입성 물질 매체(350)의 과열 및 열화를 방지하기 위해 전류 조정 부품을 구비하는 것이 유용할 수 있다.
전류 조정 회로는 특히 시간 베이스일 수 있다. 구체적으로, 이러한 회로는 흡인 중의 초기 기간 동안 가열 요소를 통한 중단없는 전류 유동을 허용하기 위한 수단, 및 이후 흡인이 완료될 때까지 전류 유동을 조정하기 위한 타이머 수단을 구비한다. 예를 들어, 후속 조정은 가열 요소를 소정 온도 범위 내로 유지하기 위해 전류 유동의 급속 온-오프 스위칭(예를 들면, 대략 1 내지 50 밀리초 마다)을 구비할 수 있다. 또한, 조정은 단순히 소정 온도가 달성될 때까지 중단없는 전류 유동을 허용하고 이후 전류 유동을 완전히 턴오프시키는 것을 포함할 수 있다. 가열 부재는 소비자가 물품에 대한 다른 퍼프를 시작함으로써 (또는 히터를 활성화시키기 위해 채용되는 특정 스위치 실시예에 따라서 푸시버튼을 수동으로 작동시킴으로써) 재활성화될 수 있다. 대안적으로, 후속 조정은 가열 요소를 소정 온도 범위 내로 유지시키기 위해 가열 요소를 통한 전류 유동을 변조시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 흡입성 물질의 소정 정량을 방출하기 위해, 히터 부재는 약 0.2초 내지 약 5.0초, 약 0.3초 내지 약 4.0초, 약 0.4초 내지 약 3.0초, 약 0.5초 내지 약 2.0초, 또는 약 0.6초 내지 약 1.5초의 지속시간 동안 여기될 수 있다. 하나의 예시적인 시간-베이스 전류 조정 회로는 트랜지스터, 타이머, 비교기, 및 축전기를 구비할 수 있다. 적절한 트랜지스터, 타이머, 비교기, 및 축전기는 시중에서 구입할 수 있으며 당업자에게 자명할 것이다. 예시적인 타이머는 NEC Electronics로부터 C-1555C로 입수 가능하고 General Electric Intersil, Inc.로부터 ICM7555로 입수 가능한 것뿐만 아니라 소위 "555 Timers"의 다양한 다른 크기 및 구조의 것이다. 예시적인 비교기는 National Semiconductor로부터 LM311로 입수 가능하다. 이러한 시간-베이스 전류 조정 회로의 추가 설명은 그 전체가 본 명세서에 원용되는 브룩스(Brooks) 등의 미국 특허 제4,947,874호에 제공되어 있다.
이상을 감안할 때, 가열 부재(400)에 대한 전류의 활성화/비활성화를 촉진하기 위해 다양한 기구가 채용될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 물품(10)은 (예를 들면 소비자에 의한 흡인 중에) 물품 내의 전류 유동을 조정하기 위한 타이머를 포함할 수 있다. 물품은 또한, 가열 부재로의 전류 유동을 가능하게 및 불가능하게 하는 타이머 반응 스위치를 포함할 수 있다. 전류 유동 조정은 또한 축전기 및 이 축전기를 정해진 속도(예를 들면, 가열 부재가 가열 및 냉각하는 속도에 근사한 속도)로 충전 및 방전하기 위한 부품의 사용을 포함할 수 있다. 전류 유동은 특히 흡인 중에 초기 기간 동안 가열 부재를 통한 전류 유동이 중단없도록 조정될 수 있지만, 전류 유동은 흡인이 완료될 때까지 초기 기간 이후에 턴오프될 수 있거나 교호적으로 온오프 사이클링될 수 있다. 이러한 사이클링은 사전설정된 스위칭 사이클을 발생시킬 수 있는 전술한 타이머에 의해 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 타이머는 주기적인 디지털 파형을 발생시킬 수 있다. 초기 기간 중의 유동은 또한, 제 1 입력 시의 제 1 전압을 임계 입력 시의 임계 전압에 비교하고 제 1 전압이 타이머를 동작시키는 임계 전압과 동일할 때 출력 신호를 발생시키는 비교기의 사용에 의해 조정될 수 있다. 이러한 실시예는 또한 임계 입력 시에 임계 전압을 발생시키기 위한 부품 및 초기 기간이 지나면 제 1 입력 시에 임계 전압을 발생시키기 위한 부품을 구비할 수 있다.
분할 가열이 제공되는 추가 실시예에서, 가열 부재(400)의 퍼프 작동은 수용 챔버(210)를 통한 카트리지(300)의 이동에 결합될 수 있다. 예를 들어, 전류 조정 부품은 가열 부재가 소정 온도를 신속히 달성하고 이후 소비자에 의한 퍼프의 지속시간 동안 그 온도를 유지하게 할 수 있다. 추가로, 수용 챔버를 통한 카트리지의 퍼프 활성 운동은 퍼프의 지속시간 동안 연속될 수 있다. 퍼프가 중단되면, 가열 부재는 비활성화될 것이며, 카트리지는 수용 챔버 내의 이동을 중지할 것이다. 따라서, 자동 인덱싱 중에 카트리지가 이동하는 거리는 퍼프의 지속시간에 직접 관련될 수 있다. 이런 식으로, 소비자는 단일 퍼프에 의해 송달되는 흡입성 물질의 양에 대해 제어를 수행할 수 있다. 짧은 퍼프는 소량의 흡입성 물질만 송달할 수 있다. 긴 퍼프는 다량의 흡입성 물질을 송달할 수 있다. 따라서, 큰 초기 퍼프는 흡입성 물질의 덩어리를 제공할 수 있으며, 이후 짧은 퍼프는 소량의 흡입성 물질을 제공할 수 있다. 본 발명에 따라 유용할 수 있는 예시적인 퍼프 활성 장치는 브룩스 등의 미국 특허 제4,922,901호, 제4,947,874호 및 제4,947,875호에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 모두 그 전체 내용이 본 명세서에 원용된다.
본 발명의 물품(10)의 다양한 전기 부품에 전력을 제공하기 위해 사용되는 전원(275)은 다양한 실시예를 가질 수 있다. 바람직하게, 전원은 가열 부재(400)를 전술한 방식으로 신속히 가열하기 위해 충분한 에너지를 송달할 수 있으며, 여전히 물품 내에 편안하게 끼워지는 동안 다중 카트리지(300)와의 사용을 통해서 물품에 급전할 수 있다. 유용한 전원의 일 예는 일본의 Sanyo Electric Company, Ltd.에 의해 생산된 N50-AAA CADNICA 니켈-카드뮴 전지이다. 각각 1.2 볼트를 제공하는 다수의 이러한 배터리는 직렬 연결될 수 있다. 재충전 가능한 리튬-망간 이산화물 배터리와 같은 다른 전원이 사용될 수 있다. 이들 배터리들 중 임의의 것 또는 그 조합이 전원에 사용될 수 있지만, 재충전 가능한 배터리는 일회용 배터리와 연관된 비용 및 폐기 요건 때문에 바람직하다. 또한, 일회용 배터리가 사용될 경우, 배터리의 교체를 위해 제어 세그먼트(205)가 개방될 수 있어야 한다. 재충전 가능한 배터리가 사용되는 실시예에서, 제어 세그먼트는 표준 120-볼트 AC 벽 콘센트, 또는 자동차 전기 계통 또는 별개의 휴대용 전원과 같은 다른 전원으로부터 전력을 도출하는 종래의 재충전 유닛(도시되지 않음) 내의 대응 접점과 상호작용하기 위한 도 1에 도시된 충전 접점(217)을 추가로 포함할 수 있다.
추가 실시예에서, 전원(275)은 또한 축전기를 포함할 수 있다. 축전기는 배터리보다 신속하게 방전할 수 있으며, 배터리가 가열 부재(400)를 직접 급전하기 위해 사용되는 경우보다 느린 속도로 축전기 내로 방전할 수 있도록 퍼프 사이에서 충전될 수 있다. 예를 들어, 수퍼축전기, 즉 전기 이중층 축전기(electric double-layer capacitor: EDLC)가 배터리와 별개로 또는 배터리와 조합하여 사용될 수 있다. 단독으로 사용될 때, 수퍼축전기는 물품(10)의 각각의 사용 이전에 재충전될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한, 수퍼축전기를 보충하기 위해 사용 사이에 장치에 부착될 수 있는 충전기 부품을 구비할 수 있다. 이 필름 배터리는 본 발명의 특정 실시예에 사용될 수 있다.
물품(10)은 또한 하나 이상의 인디케이터(219)(도 1에 도시됨)를 포함할 수 있다. 이러한 인디케이터(219)는 본 발명의 물품의 여러가지 사용 국면을 나타낼 수 있는 라이트(예를 들면, 발광 다이오드)일 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 일련의 라이트는 주어진 카트리지에 대한 퍼프 개수에 대응할 수 있다. 구체적으로, 이들 라이트는 각각의 퍼프에 의해 켜질 수 있으며, 모든 라이트가 켜졌을 때는 카트리지(300)가 완전히 사용되었음을 소비자에게 나타낸다. 대안적으로, 카트리지가 수용 챔버(210)와 결합하면 모든 라이트가 켜질 수 있으며, 라이트는 각각의 퍼프에 의해 꺼질 수 있고, 모든 라이트가 꺼졌을 때는 카트리지가 완전히 사용되었음을 소비자에게 나타낸다. 또 다른 실시예에서는, 하나의 인디케이터만 존재할 수 있으며, 그 켜짐은 전류가 가열 부재(400)로 흐르고 있으며 물품(10)이 활발히 가열되고 있음을 나타낼 수 있다. 이는 소비자가 모르고 물품을 활발한 가열 모드에 내버려두지 않도록 보장할 수 있다. 대체 실시예에서, 인디케이터의 하나 이상은 카트리지의 부품일 수 있다. 인디케이터는 온/오프 방법의 시각적 인디케이터와 관련하여 전술했지만, 작동의 다른 인덱스도 포함된다. 예를 들어, 시각적 인디케이터는 또한 흡연 체험의 진행을 나타내기 위한 라이트 색상 또는 강도의 변화를 포함할 수 있다. 촉각적 인디케이터 및 사운드 인디케이터도 본 발명에 포함된다. 이러한 인디케이터들의 조합도 단일 물품에 사용될 수 있다.
히터, 배터리, 축전기, 스위칭 부품 등과 같은 본 발명의 장치에 사용하기 위한 다양한 재료를 설명했지만, 본 발명은 예시된 실시예에만 한정되는 것으로 간주되지 않아야 한다. 오히려, 당업자는 본 발명에 기초하여, 본 발명의 임의의 특정 부품과 교환될 수 있는 당해 기술분야에서의 유사한 부품을 인지할 수 있다. 예를 들어, 스프린켈 2세(Sprinkel, Jr.)의 US 제5,261,424호는 흡인과 연관된 사용자 입술 행동을 검출하고 이후 가열을 촉발시키기 위해 장치의 구강-단부와 연관될 수 있는 압전 센서를 개시하고; 맥카퍼티(McCafferty) 등의 US 제5,372,148호는 마우쓰피스를 통한 압력 강하에 응답하여 가열 부하 어레이 내로의 에너지 유동을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하며; 해리스(Harris) 등의 US 제5,967,148호는 삽입된 부품의 적외선 투과율의 불균일성을 검출하는 식별자를 구비하는 흡연 장치 내의 리셉터클 및 부품이 리셉터클 내에 삽입될 때 검출 루틴을 실행하는 컨트롤러를 개시하고; 플라이슈하우어(Fleischhauer) 등의 US 제6,040,560호는 다수의 상이한 국면을 갖는 정해진 실행가능한 파워 사이클을 기재하며; 왓킨스(Watkins) 등의 US 제5,934,289호는 광자-광결합(photonic-optronic) 부품을 개시하고; 카운츠(Counts) 등의 US 제5,954,979호는 흡연 장치를 통한 흡인 저항을 변경하기 위한 수단을 개시하고; 블레이크(Blake) 등의 제US 6,803,545호는 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구조를 개시하며; 그리펜(Griffen) 등의 제US 제7,293,565호는 흡연 장치에 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하고; 페르난도(Fernando) 등의 US 2009/0320863호는 흡연 장치의 충전을 촉진하고 흡연 장치의 컴퓨터 제어를 가능하게 하기 위한 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이싱 수단을 개시하며; 페르난도 등의 US 2010/0163063호는 흡연 장치용 식별 시스템을 개시하고; 플릭(Flick)의 WO 2010/003480호는 에어로졸 발생 시스템 내의 퍼프를 나타내는 유체 유동 감지 시스템을 개시하며; 상기 모든 문헌은 그 전체가 본 명세서에 원용된다. 전자 에어로졸 송달 물품에 관련된 부품 및 본 발명의 물품에 사용될 수 있는 개시 재료 또는 부품의 추가 예는 거쓰(Gerth) 등의 미국 특허 제4,735,217호, 모간(Morgan) 등의 제5,249,586호, 히긴스(Higgins) 등의 제5,666,977호, 아담스(Adams) 등의 제6,053,176호, 화이트(White)의 제6,164,287호, 보그스(Voges)의 제6,196,218호, 펠터(Felter) 등의 제6,810,883호, 니콜스(Nichols)의 제6,854,461호, 혼(Hon)의 제7,832,410호, 코바야시(Kobayashi)의 제7,513,253호, 하마노(Hamano)의 제7,896,006호, 샤얀(Shayan)의 제6,772,756호, 혼의 미국 특허 공개 제2009/0095311호, 제2006/0196518호, 제2009/0126745호 및 제2009/0188490호, 토렌스(Thorens) 등의 미국 특허 공개 제2009/0272379호, 몬지스(Monsees) 등의 미국 특허 공개 제2009/0260641호 및 제2009/0260642호, 오글레스비(Oglesby) 등의 미국 특허 공개 제2008/0149118호 및 제2010/0024834호, 왕(Wang)의 미국 특허 공개 제2010/0307518호, 및 혼의 WO 2010/091593호를 포함한다. 상기 문헌에 의해 개시된 다양한 재료는 다양한 실시예에서 본 발명의 장치에 포함될 수 있으며, 상기 모든 문헌은 그 전체가 본 명세서에 원용된다.
본 발명의 물품을 특정 실시예와 관련하여 논의했지만, 본 발명은 또한 다양한 추가 실시예를 포함한다. 예를 들어, 도 8a는 도 8로부터의 실시예를 도시하지만 여기에서 제어 하우징(200)은 수용 챔버를 구비하지 않는다. 오히려, 제어 하우징은 수용 단부(211)(도 8b에 도시됨)를 포함하는 것으로 기술될 수 있다. 이러한 수용 단부는 수용 챔버를 구비하는 실시예와 관련하여 본 명세서에 기재된 모든 부품을 구비할 수 있다. 그러나 챔버 벽이 없으며, 따라서 추가 부품[예를 들면, 돌출부(225)]은 수용 단부를 형성하고 제어 하우징의 제어 세그먼트 부분으로부터 연장된다.
이상에서는 전기 가열 부재(400)가 돌출부(225)에 부착되거나 제어 하우징(200)의 구성 부분으로서 제공되는 분할 가열에 관하여 구체적으로 설명했지만, 도 9는 전기 가열 부재가 카트리지(300)의 구성 부분인 분할 가열의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 가열 부재[이 실시예에서 가열 코일(406)]는 특히 튜브형 흡입성 물질 매체(350)의 내부 공간에 존재할 수 있으며, 가열 부재는 가열 코일(예를 들어, 이 가열 코일은 스프링 작용을 하고 삽입 이전에 어느 정도 압축됨)에 의해 흡입성 물질 매체 상에 가해지는 외향 압력 및/또는 마찰력에 의해서, 및/또는 흡입성 물질 매체 내에 적어도 부분적으로 매립됨으로써 그 안에 유지될 수 있다.
이러한 실시예에서의 물품(10) 사용은 전술한 사용과 거의 동일할 수 있다. 특히, 소비자는 카트리지(300)를 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210) 내에 삽입할 수 있다[또는 챔버 벽이 없을 경우에는 카트리지를 돌출부(225) 위에서 슬라이딩시킬 수 있다]. 카트리지의 부품은 카트리지가 수용 챔버 내로 슬라이딩됨에 따라 돌출부(225)와 정렬되어 돌출부(225)를 수용하기 위해 카트리지 내에 배치될 수 있다. 흡입성 물질 매체(350)의 가열을 위한 모든 부품을 정렬시키는데 필요한 최소 거리는 돌출부 상에 존재하는 전기 리드(222)가 가열 코일(406)과 전기 접속하는데(또는 대체 전기 접속이 작동적으로 결합되는데) 필요한 거리일 수 있다. 전류가 전기 리드 사이의 가열 코일 부분에서만 흐를 수 있다는 점에서 분할 가열이 제공된다. 전기 리드가 카트리지의 다음 세그먼트에서 가열 코일과 접촉할 수 있도록 흡입성 물질 매체(350)의 제 1 세그먼트가 가열된 후에 전술한 바와 같이 카트리지의 인덱싱이 진행될 수 있다. 퍼프-활성 가열에 이어지는 인덱싱은 전체 흡입성 물질 매체가 사용될 때까지(즉, 흡입성 물질 매체로부터 흡입성 물질과 에어로졸-형성 재료가 방출될 때까지) 계속될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 분할 가열 실시예는 한 번에 흡입성 물질 매체의 일부만 가열되는 방식으로 가열 요소와 흡입성 물질 매체의 임의의 조합으로부터 초래될 수 있다. 따라서, 장치에 대한 각각의 퍼프에 있어서, 흡입성 물질 매체의 본질적으로 신규한 섹션은 가열을 위해 가열 요소와 정렬된다. 따라서, 본 발명은, 임의의 주어진 시점에서 흡입성 물질 매체의 일부만 가열되도록 흡입성 물질 매체와 가열 부재(마찬가지로 카트리지 및 제어 하우징으로 연장될 수 있음)의 하나 또는 양자가 조작되고 상기 조작이 각각의 후속 퍼프를 위해 흡입성 물질 매체의 신규 부분의 가열 부재를 위치시키는, 본 명세서에 기재된 분할 가열 실시예의 일체의 변형예를 포함한다. 예를 들어, 제어 하우징 또는 카트리지 중 하나(다른 것은 움직이지 않는 상태)의 비틀림은 (수용 챔버 제어 하우징 내에서의 카트리지의 선택적 내측 또는 외측 이동에 의해) 히터를 흡입성 물질 매체의 신규 영역에 배치하는데 효과적일 수 있다. 이러한 실시예에서, 가열 부재는 흡입성 물질 매체와 거의 동일한 길이일 수 있는 측방 가열 요소(또는 일련의 요소)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시하듯이, 전기 리드(222)는 수용 챔버(210)의 개방 단부에서 돌출부(225)의 단부에 근접하여 돌출부(225) 상에 존재하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 상기 내용과 관련하여, 전기 리드(222)는, 가열이 이루어질 때 돌출부(225)와 전기 접속되는 전기 가열 코일(406)의 세그먼트에 근접한 흡입성 물질 매체(350)의 부분만 가열되도록 전기 가열 코일(406)의 개별 세그먼트와 전기 접속을 형성한다. 특정 실시예에서, 돌출부(225)의 전기 리드(222)와 전기 접속되는 전기 가열 코일(406)의 세그먼트는 흡입성 물질 매체(350)의 길이의 약 5% 내지 약 50%를 포함한다. 다른 실시예에서, 돌출부(225)의 전기 리드(222)와 전기 접속되는 전기 가열 코일(406)의 세그먼트는 흡입성 물질 매체(350)의 길이의 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 10% 내지 약 20%를 포함한다.
상기 설명과 관련하여 알 수 있듯이, 본 발명은 흡입성 물질 매체(350)의 분할 가열이 제공되는 물품(10)을 포함한다. 특히, 가열 부재(400)는 재사용될 수 있고, 제어 하우징(200)의 부품으로서 제공될 수 있으며, 돌출부(225)의 세그먼트 상에만 제공될 수 있다. 따라서, 사용 중에 임의의 단일 시점에서 흡입성 물질 매체(350)의 세그먼트만 가열 부재(400)와 접촉된다. 카트리지(300)가 소비자의 사용을 위해 컨트롤러(200)의 수용 챔버(210) 내에 삽입될 때까지 흡입성 물질 매체(350)의 어떤 부분도 가열 부재(400)와 물리적으로 접촉하거나 가열 부재에 근접하지 않는다. 다른 실시예에서, 가열 부재(400)는 일회용일 수 있으며 카트리지(300)의 부품으로서 제공될 수 있다. 양 실시예에서, 가열 부재(400)는 전기 에너지 공급원(220)에 연결되기 위한[예를 들면, 전기 에너지 공급원(220)의 리셉터클 내에 직접 삽입되기 위한, 또는 전기 에너지 공급원(220)의 돌출부(225)에 형성되는] 접점(410) 또는 전기 리드(222)를 한 세트만 요구한다.
분할 가열이 사용될 때, 흡입성 물질 매체(350)는 방출, 양 및 풍미의 다양한 양태를 제어하기 위해 필요에 따라 수정될 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질은 가열되는 각각의 세그먼트가 거의 같은 함량의 흡입성 물질을 방출하도록 흡입성 물질 매체(350) 상에 또는 그 안에 균일하게 분산될 수 있다. 대안적으로, 가열 부재(400)와 접촉하는 흡입성 물질 매체(350)의(즉, 그 제 2 단부에서의) 초기 영역에는 흡입성 물질이 과급(supercharge)될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(400)에 의해 가열되는 영역의 크기에 대응하는 흡입성 물질 매체(350)의 단일 세그먼트는 흡입성 물질 매체(350)에 존재하는 흡입성 물질의 전체 양의 약 30% 내지 약 90%, 약 35% 내지 약 75%, 또는 약 40% 내지 약 60%를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 가열 부재(400)에 의해 가열되는 흡입성 물질 매체(350)의 최종 세그먼트와 같은 단일 세그먼트는 흡입성 물질 매체(350)의 나머지 부분과 상이한 풍미 또는 기타 재료를 구비할 수 있다. 풍미 또는 기타 재료의 이러한 최종 방출은 카트리지(300)가 완전히 사용되었음을 소비자에게 알리는 신호로서 기능할 수 있다. 따라서, 분할 가열은 각각의 가열된 세그먼트에서 흡입성 물질의 일정한 정량을 제공할 수 있고, 진행의 명확한 표시를 제공할 수 있으며, 소비자가 장치를 보다 양호하게 제어할 수 있게 함을 알 수 있다.
다양한 실시예에서, 물품은 주어진 시점에서 가열 또는 최대 가열되는 흡입성 물질의 전체 영역과 관련하여 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 분할 가열 실시예에서는, 주어진 시점에서 흡입성 물질 매체의 특정 세그먼트만(예를 들면, 단일의 흡입성 물질 매체로부터 소정 개수의 퍼프를 제공하기 위해 흡입성 물질 매체의 영역의 약 1/6 내지 약 1/10 또는 필요에 따라 다른 분수) 가열 또는 최대 가열된다. 일부 실시예에서는, 예를 들어 단일의 코일 또는 스트립 상의 작은 가열 영역만 포함하는, 본 명세서에 기재된 전기 저항성 가열 부재를 제공하는 것이 유용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 열확산 부재(401)(도 8b에 도시됨)를 구비하는 것도 유용할 수 있다. 가열 부재와 흡입성 물질 매체 사이에 배치되는 이러한 부재를 포함하는 것은 흡입성 물질 매체의 큰 면적을 가열하기 위해 비교적 작은 가열 부재를 사용할 수 있게 한다. 예를 들어, 열확산 부재의 아래에 놓이는 가열 부재는 돌출부(225)의 전체 길이의 0.5% 내지 5% 만큼 작은 폭을 가질 수 있다. 그러나, 열확산 부재는 돌출부의 전체 길이의 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 또는 약 10% 내지 약 15%인 폭을 가질 수 있다. 벌크 가열 실시예에서, 열확산 부재는 흡입성 물질 매체의 길이의 약 75% 내지 약 125%, 약 85% 내지 약 110%, 또는 약 90% 내지 약 100%인 폭을 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 증기 배리어(375)는 필연적으로 열확산 부재로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(400)는 전술했듯이 비교적 작을 수 있으며, 흡입성 물질 매체(350)의 내부 공간에 삽입될 수 있다. 증기 배리어와 접촉하면, 가열 부재로부터의 열은 증기 배리어로 이동할 수 있으며, 이는 다시 열을 가열 부재의 실제 위치의 상류 및 하류에서 정해진 거리 만큼 확산시킬 수 있다. 통상적으로, 이런 식의 열 확산은 증기 배리어의 길이를 따라서 일정하지 않을 수 있다. 오히려, 열은 가열 부재에 바로 인접한 영역에서 최대일 수 있으며, 증기 배리어의 온도는 가열 부재의 위치로부터 멀어질수록 감소할 수 있다. 이런 식의 열 확산은, 예를 들어 증기 배리어의 두께 및/또는 증기 배리어의 열전도 용량을 변경함으로써 제어될 수 있다. 증기 배리어는 단열재에 도달할 때까지만 열 확산이 상류 및 하류에서 계속될 수 있도록 그 안에 형성되는 단열재로 형성될 수 있다. 각각의 단열 섹션 사이에 있는 증기 배리어의 영역은, 분할 가열 실시예에서 개별적으로 가열될 수 있는 흡입성 물질 매체의 세그먼트에 대응할 수 있다.
추가 실시예에서, 가열은 발생될 에어로졸의 양에 관련하여 특징지어질 수 있다. 구체적으로, 물품은 정해진 체적(예를 들면, 약 25 ㎖ 내지 약 75 ㎖, 또는 흡연 물품에 유용하다고 평가되는 임의의 다른 체적)의 에어로졸을 발생시키는데 필요한 양의 열을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서는, 예를 들어 저항 가열에서, 이 목적을 달성하기 위해, 물품은 바람직하게 약 1 내지 약 10 J/s(Joules of heat per second), 약 2 J/s 내지 약 6 J/s, 약 2.5 J/s 내지 약 5 J/s, 또는 약 3 J/s 내지 약 4 J/s를 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 물품(10)은 흡입성 물질 매체(350)의 벌크 가열을 제공할 수 있다. 하나의 이러한 실시예가 도 10에 도시되어 있으며, 여기에서 가열 부재[가열 코일(407)로 도시됨]는 제어 하우징(200)의 부품으로서 제공된다. 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로, 가열 코일은 돌출부(225) 주위에 감기며, 전기 접점(410)은 그로부터 전기 에너지 공급원(220)의 리셉터클 내로 연장된다. 돌출부의 작은 세그먼트 상에만 존재하는 대신에, 가열 코일은 그러나, 돌출부의 거의 전체 길이를 따라서 존재한다(돌출부의 큰 세그먼트 상에 존재하는 것으로 기술될 수 있음). 일부 실시예에서, 돌출부 상의 가열 코일의 길이는 흡입성 물질 매체와 관련하여 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 전기 가열 코일(407)(또는 일반적으로 전기 가열 부재)은 흡입성 물질 매체(350)의 길이의 약 75% 내지 약 125%인 세그먼트를 따라서 돌출부 상에 존재할 수 있다. 세그먼트는 흡입성 물질 매체의 길이의 약 80% 내지 약 120%, 약 85% 내지 약 115%, 또는 약 90% 내지 약 110%일 수 있다. 다른 실시예에서는, 열확산 부재가 사용될 수 있으며, 이 열확산 부재는 흡입성 물질 매체의 전체 길이와 거의 동일한 길이, 또는 전술한 다른 길이를 가질 수 있다.
도 11은 도 10으로부터의 실시예를 도시하며, 여기에서 카트리지(300)는 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210) 내에 완전히 삽입되어 있다. 분할 하우징과 달리, 벌크 가열 실시예에서, 카트리지의 완전한 삽입은 카트리지가 통상 카트리지의 사용을 시작하기 위해 삽입될 수 있는 거리에 대응할 수 있다. 물론, 완전한 삽입이 요구되지는 않으며, 소비자는 가열 중에 방출되는 흡입성 물질 및 임의의 에어로졸-형성제의 양을 감소시키기 위해 카트리지를 부분적으로만 삽입하는 옵션을 가질 수 있다. 1회 또는 2회의 가열 사이클 이후에, 카트리지는 가열 코일(407)이 흡입성 물질 매체(350)의 거의 전체 길이(예를 들면, 흡입성 물질 매체의 길이의 90% 이상, 95% 이상, 또는 98% 이상)와 접촉하도록 수용 챔버 내로 더 인덱싱될 수 있다. 흡입성 물질의 덩어리에 초기 퍼프를 제공하고 보다 적고 더 일정한 양에 각각의 후속 퍼프를 제공하는 것이 바람직할 수 있는 실시예에서는 벌크 가열이 유용할 수 있다.
도 12는 가열 코일(407)이 카트리지(300)의 부품으로서 제공되고 따라서 폐기될 수 있는, 벌크 가열의 추가 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 가열 코일용 전기 접점(410)은, 카트리지가 제어 하우징(200)의 수용 챔버(210) 내에 완전히 삽입될 때 접점이 전기 에너지 공급원(220)의 리셉터클과 전기 접속을 형성하도록 구성될 수 있다. 전기 가열 부재[즉, 코일(407)]는 흡입성 물질 매체(350)의 길이의 약 75% 내지 약 100%인 세그먼트를 따라서 카트리지 내에 존재하는 것이 바람직할 수 있다. 추가 실시예에서, 가열 코일은 흡입성 물질 매체의 길이의 약 80% 내지 약 100%, 약 90% 내지 약 100%, 또는 약 95% 내지 약 100%인 세그먼트를 따라서 카트리지 내에 존재할 수 있다. 더욱이, 가열 부재는 상이한 구조를 취할 수 있으며, 열확산 부재는 전술한 바와 같이 사용될 수 있고 전술한 상대 길이를 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 열확산 부재로서 증기 배리어를 사용하는 것은 특히 유익할 수 있다. 마찬가지로, 증기 배리어는 일회용 카트리지 내의 재료 양을 감소시키기 위해 이러한 실시예에서 가열 부재로서 기능할 수 있다.
카트리지(300) 및 제어 하우징(200)은 일반적으로 완전한 흡연 물품 또는 약제 송달 물품으로서 함께 제공될 수 있지만, 부품들은 또한 개별적으로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명은 또한 재사용 가능한 흡연 물품 또는 재사용 가능한 약제 송달 물품에 사용하기 위한 일회용 유닛을 포함한다.
특정 실시예에서, 이러한 일회용 유닛[첨부 도면에 도시된 카트리지(300)일 수 있음]은 재사용 가능한 흡연 물품 또는 약제 송달 물품과 결합하도록 구성된 결합 단부(310), 흡입성 물질을 소비자에게로 이동시킬 수 있도록 구성된 대향 구강 단부(315), 및 외표면과 내표면을 갖고 내부 카트리지 공간을 형성하는 벽을 갖는 실질적으로 튜브 형상의 카트리지 보디(305)를 포함할 수 있다. 내부 카트리지 공간은 흡입성 물질 매체 벽(352)의 외표면과 카트리지 보디(305) 벽의 내표면 사이에 특정 체적의 환형 공간을 형성하기 위해 내표면과 외표면을 갖는 벽(352)을 갖는 실질적으로 튜브 형상의 흡입성 물질 매체(350)를 구비할 수 있다. 이런 식으로, 흡입성 물질 매체는 카트리지 보디(305)의 구강 단부(315)에 근접한 제 1 단부(353) 및 카트리지(301)의 결합 단부(310)에 근접한 제 2 단부(354)를 갖는다. 이러한 일회용 유닛은 도 4에 도시된 카트리지(300)와 본질적으로 거의 유사할 수 있다.
카트리지(300)가 일회용 유닛이도록 구성되는 추가 실시예에서, 유닛은 흡입성 물질을 포함하는 증기 또는 에어로졸을 환형 공간 내에 형성하기에 충분히 흡입성 물질 매체(350)의 적어도 세그먼트를 가열하는 전기 가열 부재(400)를 포함할 수 있다. 가열 부재는 전류가 전기 가열 부재를 통해서 흐를 수 있도록 전력 공급원의 리셉터클과 결합하기 위한 전기 접점(410)을 추가로 포함할 수 있다. 가열 부재를 추가로 포함하는 이러한 일회용 유닛은 도 9 또는 도 12에 도시된 카트리지와 본질적으로 거의 유사할 수 있다. 일회용 유닛은 특히, 그 다양한 실시예에서 전기 가열 부재 및 관련 부품의 속성에 기초하여 이러한 실시예들 사이에서 달라질 수 있다.
일회용 유닛에 추가적으로, 본 발명은 또한 재사용 가능한 흡연 물품 또는 재사용 가능한 약제 송달 물품에 사용하기 위한 별개의 제어 유닛(200)을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 일반적으로 별도 제공된 카트리지의 결합 단부를 수용하기 위한 수용 단부[개방 단부를 갖는 수용 챔버(210)를 구비할 수 있음]를 갖는 하우징일 수 있다. 제어 유닛은 전기 가열 부재에 전력을 제공하는 전기 에너지 공급원(220)을 추가로 구비할 수 있으며, 이는 제어 유닛의 부품일 수 있거나 또는 제어 유닛과 함께 사용되도록 카트리지에 구비될 수 있다. 전기 에너지 공급원은 그로부터 연장되는 돌출부(225)를 구비할 수 있다. 돌출부는 (도 4 및 도 10의 부품에서와 같이) 그것과 조합되는 전기 가열 부재(400)를 가질 수 있으며, 전기 가열 부재는 이 가열 부재를 전기 에너지 공급원에 연결하는 관련 전기 접점(410)을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 돌출부는, 가열 부재를 구비하는 대신에, [도 9에서의 부품(222)에서와 같이] 일회용 카트리지에 제공되는 전기 가열 부재와 상호작용할 수 있는 전기 접점을 포함할 수 있다. 제어 유닛은 또한, 전력 공급원(배터리 등), 가열 부재로의 전류 흐름을 활성화시키기 위한 부품, 및 소정 온도를 소정 시간 동안 유지하기 위해 및/또는 소정 온도에 도달했을 때 또는 가열 부재가 소정 기간 동안 가열되었을 때 전류 흐름을 사이클링시키거나 정지시키기 위해 이러한 전류 흐름을 조정하기 위한 부품을 포함하는 추가 부품을 구비할 수 있다. 제어 유닛은 가열 부재로의 전류 흐름을 활성화시키기 위한 부품 및 이러한 전류 흐름을 조정하기 위한 부품의 하나 또는 양자와 연관된 하나 이상의 푸시버튼을 추가로 포함할 수 있다. 제어 유닛은 히터가 가열되고 있음을 나타내거나 및/또는 제어 유닛에 사용되는 카트리지에 남아있는 퍼프의 횟수를 나타내는 라이트와 같은 인디케이터를 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에 도시된 다양한 도면은 작업 관계에 있는 제어 하우징(200) 및 카트리지(300)를 도시하지만, 제어 하우징과 카트리지는 개별 장치로서 존재할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 조합된 부품과 관련하여 본 명세서에 제공된 일체의 논의는 또한 개별 부품 및 별개 부품으로서 제어 하우징 및 카트리지에 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 다양한 부품을 제공하는 키트에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 키트는 하나 이상의 카트리지를 갖는 제어 하우징을 포함할 수 있다. 키트는 하나 이상의 충전 부품을 갖는 제어 하우징을 추가로 포함할 수 있다. 키트는 하나 이상의 배터리를 갖는 제어 하우징을 추가로 포함할 수 있다. 키트는 하나 이상의 카트리지와 하나 이상의 충전 부품 및/또는 하나 이상의 배터리를 갖는 제어 하우징을 추가로 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 키트는 다수의 카트리지를 포함할 수 있다. 키트는 다수의 카트리지와 하나 이상의 배터리 및/또는 하나 이상의 충전 부품을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 카트리지 또는 제어 하우징은 그것에 포함되는 가열 부재를 구비할 수 있다. 본 발명의 키트는 추가 키트 부품을 하나 이상 수용하는 케이스(또는 기타 포장, 운반 또는 저장 부품)를 추가로 구비할 수 있다. 케이스는 재사용 가능한 하드 또는 소프트 컨테이너일 수 있다. 추가로, 케이스는 단순히 박스 또는 다른 포장 구조물일 수 있다.
이상의 설명에 제시된 교시 내용의 이점을 갖는 당업자에게는 본 발명의 여러가지 수정예 및 기타 실시예가 떠오를 것이며; 본 발명의 범주 또는 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 변형 및 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않아야 하며 수정예 및 기타 실시예는 청구범위의 범위에 포함되도록 의도됨을 알아야 한다. 본 명세서에서는 특정 용어가 사용되지만, 이들 용어는 속개념으로 및 설명적으로만 사용되며 제한용으로는 사용되지 않는다.
Claims (18)
- 흡입 가능한 물질을 산출하는 물품으로서, 상기 물품은,
제어 하우징으로서,
전기 에너지 공급원과,
수용 챔버와,
상기 수용 챔버 내의 돌출부 및
상기 돌출부 상의 전기 가열 부재를 포함하는, 상기 제어 하우징; 및
마우쓰 단부 및 결합 단부를 갖는 카트리지 보디로서,
종이 튜브와,
내부 카트리지 공간부 및
상기 내부 카트리지 공간부 내에 존재하는, 담배를 포함하는 흡입 가능한 물질 매체를 포함하는, 상기 카트리지 보디를 포함하고,
상기 제어 하우징의 돌출부가 상기 카트리지 보디와 적어도 부분적으로 결합하여 상기 전기 가열 부재를 카트리지의 상기 흡입 가능한 물질 매체와 함께 가열 장치 내에 존재하게 하게끔, 상기 카트리지 보디의 결합 단부는 상기 제어 하우징의 수용 챔버 내로 삽입되도록 구성되는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 카트리지 보디는 상기 카트리지 보디의 마우쓰 단부에 근접한 필터를 더 포함하는
물품. - 제 2 항에 있어서,
상기 필터는 셀룰로스 아세테이트를 포함하는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 카트리지 보디는 종이 겉포장(overwrap)을 더 포함하는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 카트리지 보디는 상기 종이 튜브의 적어도 일부와 연관되는 층을 더 포함하고, 상기 층은 상기 층을 통과하는 증기의 이동을 실질적으로 방지하도록 구성되는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 담배는 연소 온도 아래의 온도로 가열될 때 흡입 가능한 물질을 방출하는 비연소 담배 또는 비연소 담배를 함유하는 조성물인
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 흡입 가능한 물질 매체는 하나 이상의 증기 형성 물질을 더 포함하는
물품. - 제 7 항에 있어서,
상기 하나 이상의 증기 형성 물질은 다가 알코올(polyhydric alcohol)을 포함하는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기 에너지 공급원은 배터리를 포함하는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기 가열 부재는 약 120℃ 내지 약 300℃의 작업 온도를 갖는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 물품은 상기 전기 에너지 공급원으로부터 상기 전기 가열 부재로의 전류 흐름을 활성화시키는 부품을 포함하는
물품. - 제 11 항에 있어서,
상기 부품은 퍼프 활성(puff-actuated) 스위치를 포함하는
물품. - 제 11 항에 있어서,
상기 부품은 푸시버튼(pushbutton)을 포함하는
물품. - 제 1 항에 있어서,
상기 물품은 상기 전기 에너지 공급원으로부터 상기 전기 가열 부재로의 이전에 시작된 전류 흐름을 조정하는 부품을 포함하는
물품. - 제 14 항에 있어서,
전류를 조정하는 상기 부품은 시간-베이스(time-based) 부품인
물품. - 제 14 항에 있어서,
전류를 조정하는 상기 부품은 설정된 온도가 달성되면 상기 전기 가열 부재로의 전류를 중지시키는
물품. - 제 14 항에 있어서,
전류를 조정하는 상기 부품은 설정된 온도를 설정된 기간 동안 유지시키기 위해, 설정된 온도가 달성되면 상기 전기 가열 부재로의 전류를 온-오프로 사이클링시키는
물품. - 에어로졸 형성 방법으로서, 상기 방법은,
제어 하우징을 제공하는 단계로서, 상기 제어 하우징은,
전기 에너지 공급원과,
수용 챔버와,
상기 수용 챔버 내의 돌출부 및
상기 돌출부 상의 전기 가열 부재를 포함하는, 상기 제어 하우징을 제공하는 단계;
마우쓰 단부 및 결합 단부를 갖는 카트리지 보디를 제공하는 단계로서, 상기 카트리지 보디는,
종이 튜브와,
내부 카트리지 공간부 및
상기 내부 카트리지 공간부 내에 존재하는, 담배를 포함하는 흡입 가능한 물질 매체를 포함하는, 상기 카트리지 보디를 제공하는 단계; 및
상기 제어 하우징의 돌출부가 상기 카트리지 보디와 적어도 부분적으로 결합하여 상기 전기 가열 부재를 카트리지의 상기 흡입 가능한 물질 매체와 함께 가열 장치 내에 존재하게 하게끔, 상기 카트리지 보디의 결합 단부를 상기 제어 하우징의 수용 챔버 내로 삽입하는 단계를 포함하는
에어로졸 형성 방법.
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