KR20190062398A - E-베이핑 장치의 기화전 제제의 안정성을 개선하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

E-베이핑 장치(60)의 기화전 제제로서, 적어도 하나의 폴리올 화합물 및 하나의 킬레이트제, 니코틴, 및 기화전 제제의 증기를 형성하도록 구성된 증기 형성제를 포함하는 기화전 제제가 제공된다.

Description

E-베이핑 장치의 기화전 제제의 안정성을 개선하기 위한 방법 및 시스템

일부 예시적인 구현예는 일반적으로 전자 베이핑 장치의 기화전 제제, 및 기화전 제제의 성분의 안정성을 증가시키는 방법에 관한 것이다.

전자 베이핑 장치들은 성인 흡연자가 e-베이핑 장치의 하나 이상의 배출구를 통하여 증기를 흡인하도록 액체 재료를 증기로 기화시키는 데 사용된다. 이들 전자 베이핑 장치는 e-베이핑 장치로서 지칭될 수 있다. E-베이핑 장치는 통상적으로 전력 공급부 및 카트리지와 같은 몇 가지 e-베이핑 요소를 포함할 수 있다. 전력 공급부는 배터리와 같은 전원을 포함하며, 카트리지는 기화전 제제 또는 액체 재료를 보유할 수 있는 저장조와 함께 히터를 포함한다. 카트리지는 통상적으로 심지를 통해 기화전 제제와 연통되는 히터를 포함하며, 히터는 기화전 제제를 가열하여 증기를 생성하도록 구성된다. 기화전 제제는 통상적으로 증기 형성제(vapor former)를 비롯하여 일정량의 니코틴, 및 가능하게는 물, 산, 향미제 및 방향제 중 적어도 하나를 포함한다. 기화전 제제는 증기로 변환될 수 있는 재료 또는 재료들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 기화전 제제는 물, 비드, 용매, 활성 성분, 에탄올, 식물 추출물, 천연 또는 인공 향미, 증기 형성제, 예컨대 글리세린 및 프로필렌 글리콜 중 적어도 하나, 및 이의 조합을 포함하되 이들로 한정되지 않는 액체, 고체, 또는 겔 제제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일부 경우에, 기화전 제제 용기 내의 기화전 제제의 성분은 다른 성분과 반응하거나, 기화전 제제 용기 또는 카트리지의 고체 금속 부분과 반응할 수 있다. 예를 들어, 성인 베이퍼가 퍼핑을 개시하기 전에 e-베이핑 장치의 심지에 충분한 기화전 제제가 공급되지 않을 때인 특히 "건조 흡인(dry drawing)"이 발생할 때, 카트리지가 비어 있거나, 히터의 코일이 e-베이핑 장치의 작동 중에 과열되는 경우 기화전 제제의 성분은 구리나 철과 같은 e-베이핑 장치 고체 부분의 하나 이상의 금속과 산소 중에서 반응하여, 예를 들어, 히드록실 라디칼과 같은 유리 라디칼을 생성할 수 있다. 구체적으로, 가령 구리 이온(Cu²⁺)과 같은 금속 이온은 산소 또는 과산화수소와 반응할 수 있다. 대안적으로, 유리 라디칼은 카트리지 또는 기화전 제제 용기의 금속 부분의 산화를 통해 발생할 수 있다. 기화전 제제 성분, 카트리지 또는 용기의 산화는 산소의 존재 및 히드록실 라디칼과 같은 산소 종을 생성하는 산화 환원 활성 전이금속에 일반적으로 의존한다. 산화 환원 활성 전이금속은 카트리지 또는 용기의 금속 부분으로부터 나오거나, 기화전 제제에 첨가된 니코틴, 물, 증기 형성제(예: 글리세린 및 프로필렌 글리콜 중 적어도 하나), 산, 향미제, 방향제, 및 이들의 조합과 같은 다른 성분에 함유될 수 있다.

따라서, 일단 생성되면, 유리(예: 히드록실) 라디칼은 기화전 제제의 성분과 반응하여 기화전 제제의 안정성을 감소시킬 수 있다. 유리 라디칼은 e-베이핑 장치에 의해 발생된 증기와도 혼합될 수 있다.

적어도 하나의 예시적인 구현예는 e-베이핑 장치의 기화전 제제에 관한 것이다.

예시적인 일 구현예에서, 기화전 제제는 적어도 하나의 폴리올(예: 만니톨, 에리트리톨, 크실리톨, 소르비톨 및 이들의 조합)뿐만 아니라 니코틴, 글리세롤과 프로필렌 글리콜 중 적어도 하나의 조합, 및 선택적으로 향미제뿐만 아니라 유기산 등과 같은 첨가제를 포함한다. 예시적인 구현예에서, 첨가제는 예를 들어, 약 0.2 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 및 예를 들어 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%, 약 2 중량% 내지 약 5 중량%, 약 5 중량% 내지 약 8 중량%, 및 약 8 중량% 내지 약 10 중량% 범위의 농도로 기화전 제제에 포함될 수 있다.

예시적인 구현예에서, 기화전 제제의 성분들 간의 반응은 구리, 니켈 또는 철과 같은 유리 전이 금속으로부터 히드록실 라디칼이 생성되는 것에 기인하기 때문에, 히드록실 라디칼의 제거제(scavenger)나 중화제인 폴리올 화합물이 첨가되면 이는 유리 라디칼이 기화전 제제 성분, 카트리지 또는 기화전 제제 용기와 반응할 수 있기 전에 유리 히드록실 라디칼과 실질적으로 반응한다. 예를 들어, 위에서 논의된 폴리올은 히드록실 유리 라디칼과 반응하여 산소 종을 중화시키고, 기화전 제제 성분, 카트리지 또는 기화전 제제 용기의 산화 반응을 감소시키거나 실질적으로 방지하거나, 기화전 제제 성분으로부터 유리 라디칼의 형성을 감소시키거나 실질적으로 방지한다. 따라서, 기화전 제제의 안정성이 증가된다.

예시적인 구현예에서, 기화전 제제는 또한 Cu, Fe, Ni, Cd, Zn, P 등과 같은 중금속 양이온을 전형적으로 격리시키는 제제를 포함한다. 또한, 격리제(sequestering agents)는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민 펜타아세트산(DTPA), 니트릴로트리아세트산(NTA) 흡착제, 및 카르복실산 기, 술폰화 폴리스티렌과 같은 술폰산 기, 트리메틸 암모늄과 같은 사차 아미노기, 및 기타 아미노기와 같은 작용기를 갖는 다가전해질 중합체를 포함할 수도 있다. 예시적인 구현예에서, 예를 들어 EDTA와 같은 킬레이터(chelator) 또는 킬레이터제는 예를 들어, 약 0.001 중량% 내지 약 0.05 중량% 범위, 및 예를 들어 약 0.001 중량% 내지 약 0.01 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 0.02 중량%, 및 약 0.02 중량% 내지 약 0.05 중량% 범위의 농도로 기화전 제제에 포함될 수 있다. 예를 들어, 위에서 논의된 킬레이터와 같은 격리제는 유리 전이 금속과 반응하여 이들 금속을 산화 환원-비활성화시킴으로서, 히드록실 유리 라디칼의 형성을 감소시키거나 실질적으로 방지할 수 있다. 이와 같이, e-베이핑 장치의 고체 부분에 의해 발생되는 유리 전이 금속이 기화전 제제의 다른 성분과 반응하는 것이 실질적으로 방지된다. 따라서, 기화전 제제의 안정성이 증가된다.

예시적인 구현예에서, 만니톨, 에리트리톨, 크실리톨 및 소르비톨 중 적어도 하나를 포함하는 첨가제는 킬레이터와 같은 격리제와 조합되어, e-베이핑 장치의 부분에 존재하는 구리, 니켈 및 철과 같은 유리 전이 금속을 격리시키거나 이들과 함께 반응하여, e-베이핑 장치의 성분과 반응할 수 있거나 e-베이핑 장치의 작동 중에 발생된 증기로 전달될 수 있는 히드록실 라디칼의 형성을 실질적으로 방지함으로써 e-베이핑 장치의 성분의 안정성을 증가시킬 수 있다. 그 결과, e-베이핑 장치의 기화전 제제의 더 큰 안정성이 달성될 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 예시적인 구현예를 상세히 설명함으로써, 예시적인 구현예의 전술된 그리고 다른 특징 및 장점들이 더욱 명백해질 것이다. 첨부된 도면은 예시적인 구현예를 도시하도록 의도된 것이며, 청구범위의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 첨부 도면은 명시적으로 주지되지 않는 한, 특정한 비율로 도시된 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1은 예시적인 구현예에 따른 e-베이핑 장치의 측면도이고;
도 2는 예시적인 구현예에 따른 e-베이핑 장치의 길이방향 단면도이고;
도 3은 e-베이핑 장치의 또 다른 예시적인 구현예의 길이 방향 단면도이고;
도 4는 e-베이핑 장치의 또 다른 예시적인 구현예의 길이 방향 단면도이다.

일부 상세한 예시적인 구현예가 본원에서 개시된다. 그러나, 본원에 개시된 특정 구조적 그리고 기능적 세부 사항은 단지 예시적인 구현예를 설명하기 위한 대표적인 예일 뿐이다. 그러나, 예시적인 구현예는 많은 대안적인 형태로 구현될 있으며, 본 명세서에서 설명된 구현예에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

따라서, 예시적인 구현예는 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능하지만, 그의 구현예는 도면에 예로서 도시되며 본 명세서에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 예시적인 구현예를 개시된 특정 형태로 한정하려는 의도가 없으며, 그와 반대로, 예시적인 구현예는 예시적인 구현예의 범주에 포함되는 모든 변형, 등가물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 동일한 도면 부호는 도면의 설명 전반에 걸쳐 동일한 요소를 지칭한다.

한 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층의 "위에", "연결된", "결합된" 또는 "덮는" 것으로 지칭될 때, 이는 다른 요소 또는 층 위에, 연결되거나, 결합되거나 덮거나, 또는 개재 요소 또는 층이 존재할 수도 있음을 이해해야 한다. 대조적으로, 한 요소가 다른 요소 또는 층에 "직접 위에", "직접 연결된" 또는 "직접 결합된" 것으로 언급될 때, 개재 요소 또는 층이 존재하지 않는다. 동일한 번호는 본 명세서 전반에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다.

비록 용어 제1, 제2, 제3 등이 본원에서 다양한 요소, 영역, 층 또는 섹션을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이들 요소, 영역, 층 및 섹션은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안된다는 점을 이해해야 한다. 이들 용어는 단지 하나의 요소, 영역, 층 또는 섹션을 다른 요소, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서 사용된다. 그러므로, 이하에서 논의되는 제1 요소, 영역, 층 또는 부분은 예시적 구현예의 교시를 벗어나지 않고 제2 요소, 영역, 층 또는 부분으로 언급될 수 있다.

본원에서 공간적으로 상대적인 용어(예를 들어, "밑에", "아래", "하부", "위에", "상부" 등)는 도면에 도시된 하나의 요소 또는 특징의 다른 요소 또는 특징에 대한 관계를 기술함에 있어서 설명을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향뿐만 아니라 사용 또는 작동 시 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 예를 들어, 도면 내의 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소 또는 특징부의 "아래" 또는 "밑"으로 기재된 요소는 다른 요소 또는 특징부의 "위"에 배향될 것이다. 따라서, 용어 "아래"는 위와 아래의 배향 둘 모두를 포괄할 수 있다. 장치는 달리 배향될 수 있고(90도 또는 다른 배향으로 회전될 수 있음), 본원에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어는 그에 따라 해석될 수 있다.

본원에서 사용된 용어는 단지 다양한 구현예를 설명하기 위한 것이며, 예시적인 구현예를 제한하려는 것은 아니다. 본원에서 사용된 단수 형태 하나("a", "an" 및 "the")는 문맥상 달리 표시하지 않는 한 복수 형태를 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함하다(includes, comprises)," 및 "포함하는(including, comprising)"은 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징, 정수(integer), 단계, 작동, 또는 요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 또는 이의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.

예시적인 구현예는 예시적인 구현예의 이상적인 구현예(및 중간 구조체)의 개략도인 단면도를 참조하여 본원에 설명된다. 이와 같이, 제조 기술 또는 공차(tolerance)의 결과로서 도면의 형상으로부터 변형이 예상된다. 따라서, 예시적인 구현예는 본원에 도시된 영역의 형상에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 예를 들어 제조로부터 초래되는 형상의 편차를 포함해야 한다. 따라서, 도면들에 도시된 영역들은 본질적으로 개략적이며, 그 형상들은 장치의 영역의 실제 형상을 예시하기 위한 것이 아니며, 예시적인 구현예들의 범위를 제한하려는 것이 아니다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 용어(기술 용어 및 과학 용어 포함)는 예시적인 구현예가 속하는 당업자가 보편적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다. 공통적으로 사용되는 사전에서 정의된 것을 포함하는 용어는, 관련 분야의 맥락에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며 명시적으로 여기에서 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것이다.

"약" 또는 "실질적으로"라는 용어가 수치와 관련되어 본 명세서에 사용될 때, 연관된 수치는 대략 언급된 수치의 ±10%의 허용 오차를 포함하도록 의도된다. 더욱이, 본 명세서에서 백분율을 지칭할 때, 이들 백분율은 중량, 즉 중량%를 기준으로 하도록 의도된다. "최대(up to)"라는 표현은 0 내지 표현된 상한 및 그 사이의 모든 값의 양을 포함한다. 범위가 특정될 때, 범위는 0.1%의 증분과 같은 그 사이의 모든 값을 포함한다. 또한, 용어 "일반적으로" 및 "실질적으로"가 기하학적 형상과 연관되어 사용될 때, 기하학적 형상의 정확성이 요구되는 않고 개시의 범주 내에서 형상에 대한 관용성이 있는 것으로 의도된다. 구현예의 관형(tubular) 요소들은 원통형일 수 있지만, 관형 단면의 다른 형상으로 정사각형, 직사각형, 타원형, 삼각형, 및 기타 등이 고안될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "증기 형성제(vapor former)"는, 사용 시, 증기의 형성을 용이하게 하고 e-베이핑 장치의 작동 온도에서 열적 변질(degradation)에 실질적으로 저항성인 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물을 설명한다. 적합한 증기 형성제는 프로필렌 글리콜 및 글리세롤 중 적어도 하나, 또는 글리세린과 같은 다가 알코올의 다양한 조성물로 이루어진다. 적어도 하나의 구현예에서, 증기 형성제는 프로필렌 글리콜이다.

도 1은 예시적인 구현예에 따른 e-베이핑 장치 또는 "시가-형태" 장치(60)의 측면도이다. 도 1에서, e-베이핑 장치(60)는 나사 조인트(74)에서 서로 결합되거나 스너그 피트, 스냅 피트, 멈춤쇠, 클램프, 또는 클래스프 중 적어도 하나 등과 같은 다른 연결 구조에 의해 서로 결합되는 제1 섹션 또는 카트리지(70) 및 제2 섹션(72)을 포함한다. 적어도 하나의 예시적인 구현예에서, 제1 섹션 또는 카트리지(70)는 교체 가능한 카트리지일 수 있으며, 제2 섹션(72)은 재사용 가능한 섹션일 수 있다. 대안적으로, 제1 섹션 또는 카트리지(70)와 제2 섹션(72)은 일체로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 제2 섹션(72)은 그의 원위 단부(28)에 LED를 포함한다.

도 2는 e-베이핑 장치의 다른 예시적인 구현예의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 섹션 또는 카트리지(70)는 마우스-단부 삽입부(20), 모세관(18) 및 저장조(14)를 수용할 수 있다.

예시적인 구현예들에서, 저장조(14)는 내부 관 둘레에 거즈 랩핑(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장조(14)는 거즈의 내부 랩핑을 둘러싸고 있는 거즈의 외부 랩핑으로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 구현예에서, 저장조(14)는 느슨한 입자, 느슨한 섬유 또는 직조 또는 부직포 섬유의 형태로 된 알루미나 세라믹으로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 대안적으로, 저장조(14)는 면 또는 거즈 재료와 같은 셀룰로오스 재료, 또는 느슨한 섬유 다발의 형태로 된, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 중합체 물질로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 저장조(14)에 대한 더 상세한 설명은 아래에서 제공된다.

제2 섹션(72)은 전원 공급부(12), 전원 공급부(12)를 제어하도록 구성된 제어 회로(11), 및 퍼프 센서(16)를 수용할 수 있다. 퍼프 센서(16)는 성인 흡연자가 e-베이핑 장치(60) 상에서 흡인할 때를 감지하도록 구성되는데, 이는 제어 회로(11)를 통해 전력 공급부(12)를 작동시킴으로써 저장조(14)에 수용된 기화전 제제를 가열하여 증기를 형성한다. 제2 섹션(72)의 나사 부분(74)은 제1 섹션 또는 카트리지(70)에 연결되지 않을 때 배터리 충전기에 연결되어 배터리 또는 전원 공급부(12)를 충전시킬 수 있다.

예시적인 구현예들에서, 모세관(18)은 전도성 재료로 형성되거나 이를 포함하므로, 상기 관(18)을 통해 전류를 통과시킴으로써 그 자체가 히터가 되도록 구성될 수 있다. 모세관(18)은 모세관(18)에 가해지는 작동 온도에서 필요한 구조적 완전성을 유지하면서 가열될 수 있고 (예를 들어 저항에 의해 가열될 수 있고), 기화전 제제와 반응하지 않는 도전성 재료일 수 있다. 모세관(18)의 형성에 적합한 재료는 스테인리스 강, 구리, 구리 합금, 막 저항 재료로 코팅된 다공성 세라믹 재료, 니켈-크롬 합금, 및 이들의 조합 중 하나 이상이다. 예를 들어, 모세관(18)은 스테인리스 강 모세관(18)이며, 모세관(18)의 길이를 따라 직류 또는 교류의 통과시키도록 부착된 전기 리드(26)를 통해 히터의 역할을 한다. 따라서, 스테인리스 강 모세관(18)은 예를 들어 저항 가열에 의해 가열된다. 대안적으로, 모세관(18)은, 예를 들어 글라스 튜브와 같은 비-금속 튜브일 수 있다. 이러한 구현예에서, 모세관(18)은 예를 들어 글라스 튜브를 따라 배치된 스테인리스 강선, 니크롬선 또는 백금선과 같은, 저항에 의해 가열될 수 있는 전도성 재료도 포함한다. 글라스 튜브를 따라 배치된 전도성 재료가 가열되면, 모세관(18) 내의 기화전 제제는 모세관(18) 내의 기화전 제제를 적어도 부분적으로 휘발시키기에 충분한 온도로 가열된다.

적어도 하나의 구현예에서, 전기 리드(26)는 모세관(18)의 금속 부분에 접착된다. 적어도 하나의 구현예에서, 하나의 전기 리드(26)는 모세관(18)의 제1 상류부(101)에 결합되고, 제2 전기 리드(26)는 모세관(18)의 하류 단부(102)에 결합된다.

작동시, 성인 흡연자가 e-베이핑 장치 상에서 흡인할 때, 퍼프 센서(16)는 성인 흡연자의 흡인에 의해 야기된 압력 구배를 감지하고, 제어 회로(11)는 모세관(18)에 전력을 제공하여 저장조(14) 내에 위치한 기화전 제제의 가열을 제어한다. 일단 모세관(18)이 가열되면, 모세관(18)의 가열된 부분 내에 담긴 기화전 제제는 휘발되어 배출구(63)로부터 방출되는데, 기화전 제제는 혼합 챔버(240) 내에서 팽창하고 공기와 혼합되어 증기를 형성한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 저장조(14)는 기화전 제제를 저장조(14) 내에 유지시키고 저장조(14)가 압착되고 이에 압력이 가해질 때 개방되도록 구성된 밸브(40)를 포함하되, 상기 압력은 성인 흡연자가 e-베이핑 장치의 마우스 단부 삽입부(20)에서 흡인할 때 생성되며, 이는 저장조(14)의 배출구(62)를 통해 저장조(14)로부터 모세관(18)에 기화전 제제를 강제로 내보낸다. 적어도 하나의 구현예에서, 저장조(14)로부터 기화전 제제가 우발적으로 분배되는 것을 방지하기 위해 밸브(40)는 최소 임계 압력에 도달할 때 개방된다. 적어도 하나의 구현예에서, 압력 스위치(44)를 누르는 데 필요한 압력은, 물리적인 운동 또는 외부 물체와의 충돌과 같은 외부 요인에 의해 압력 스위치(44)가 의도치 않게 눌려 우발적 가열이 일어나는 것을 방지되도록 충분히 높다.

예시적인 구현예의 전력 공급부(12)는 e-베이핑 장치(60)의 제2 섹션(72) 내에 배치된 배터리를 포함할 수 있다. 전력 공급부(12)는 전압을 인가하여 저장조(14) 내에 수용된 기화전 제제를 휘발시키도록 구성된다.

적어도 하나의 구현예에서, 모세관(18)과 전기 리드(26) 사이의 전기 접속부는 실질적으로 전도성이고 온도 저항성인 반면, 모세관(18)은 발열이 주로 모세관(18)을 따라 발생하고 접점에서는 발생하지 않도록 실질적으로 저항성이다.

전원 공급부 또는 배터리(12)는 재충전식일 수 있고 외부 충전 장치에 의한 배터리의 충전을 허용하는 회로를 포함할 수 있다. 예시적인 구현예들에서, 회로가 충전되면, 회로는 소정 횟수의 퍼핑을 위한 전력을 공급하며, 이 후 회로는 외부 충전 장치에 다시 연결되어야 할 수 있다.

적어도 하나의 구현예에서, e-베이핑 장치(60)는 예를 들어, 인쇄 회로 기판 상에 존재할 수 있는 제어 회로(11)를 포함할 수 있다. 제어 회로(11)는 장치가 작동할 때 발광하도록 구성된 히터 작동 라이트(27)를 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 히터 작동 라이트(27)는 적어도 하나의 LED를 포함하고, 퍼핑 중 히터 작동 라이트(27)가 불타는 석탄의 외형을 본뜬 마개에 조명을 비추도록 e-베이핑 장치(60)의 원위 단부(28)에 위치한다. 또한, 히터 작동 라이트(27)는 성인 흡연자에게 보이도록 구성될 수 있다. 라이트(27)는 성인 흡연자가 원할 때 라이트(27)를 활성화하거나, 비활성화하거나, 활성화하고 비활성화할 수 있도록 구성될 수도 있으므로, 원하는 경우, 라이트(27)는 흡연하는 동안 활성화되지 않는다.

적어도 하나의 구현예에서, e-베이핑 장치(60)는 마우스 단부 삽입부(20)를 더 포함하는데, 마우스 단부 삽입부(20)는 e-베이핑 장치의 작동 중에 성인 흡연자의 입안에 증기를 실질적으로 균일하게 분배하도록 마우스 단부 삽입부 둘레에 균일하게 분포되는 적어도 2개의 비축, 분기 배출구(21)를 갖는다. 적어도 하나의 구현예에서, 마우스 단부 삽입부(20)는 적어도 두 개의 분기 배출구(21)를 포함할 수 있다(예를 들어, 3개 내지 8개 이상의 배출구). 적어도 하나의 구현예에서, 마우스 단부 삽입부(20)의 배출구(21)는 비축 통로(23)의 단부에 위치되고 e-베이핑 장치(60)의 길이 방향에 대해 외측으로 (예를 들어, 분기되도록) 경사진다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "비축(off-axis)"은 e-베이핑 장치의 길이 방향에 대한 각도를 나타낸다.

적어도 하나의 구현예에서, e-베이핑 장치(60)는 종래 담배 기반 제품과 대략 동일한 크기이다. 일부 구현예에서, e-베이핑 장치(60)는 약 80 mm 내지 약 110 mm의 길이, 예를 들어 약 80 mm 내지 약 100 mm의 길이일 수 있고, 약 7 mm 내지 약 10 mm의 직경일 수 있다.

e-베이핑 장치(60)의 외부 원통형 하우징(22)은 임의의 적절한 재료 또는 재료의 조합으로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 외부 원통형 하우징(22)은 금속으로 적어도 부분적으로 형성되고 제어 회로(11), 전력 공급부(12), 및 퍼프 센서(16)를 연결하는 전기 회로의 일부이다.

도 2에 도시된 바와 같이, e-베이핑 장치(60)는 또한 기화전 제제 저장조(14) 및 모세관(18)을 수용할 수 있는 중간 섹션(제3 섹션)(73)을 포함할 수도 있다. 중간 섹션(73)은 제1 섹션 또는 카트리지(70)의 상류 단부에서 나사 조인트(74')에 끼워맞춤되고 제2 섹션(72)의 하류 단부에서 나사 조인트(74)에 끼워맞춤되도록 구성될 수 있다. 이러한 예시적인 구현예에서, 제1 섹션 또는 카트리지(70)는 마우스 단부 삽입부(20)를 수용하는 반면에 제2 섹션(72)은 전력 공급부(12) 및 전력 공급부(12)를 제어하도록 구성되는 제어 회로(11)를 수용한다.

도 3은 예시적인 구현예에 따른 e-베이핑 장치의 단면도이다. 적어도 하나의 구현예에서, 제1 섹션 또는 카트리지(70)는 모세관(18)을 세정할 필요가 없는 교체식이다. 일 구현예에서, 제1 섹션 또는 카트리지(70) 및 제2 섹션(72)은 일회용 e-베이핑 장치를 형성하도록 나사 연결부없이 일체형으로 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 다른 예시적인 구현예들에서, 밸브(40)는 양방향 밸브일 수 있고, 저장조(14)는 가압될 수 있다. 예를 들어, 저장조(14)는 저장조(14)에 일정한 압력을 인가하도록 구성된 가압 장치(405)를 사용해 가압될 수 있다. 이와 같이, 저장조(14)에 수용된 기화전 제제의 가열을 통해 형성된 증기의 방출이 용이해진다. 일단 저장조(14)에 대한 압력이 해제되면, 밸브(40)는 폐쇄되고, 가열된 모세관(18)은 밸브(40)의 하류에 남아있는 임의의 기화전 제제를 배출한다.

도 4는 e-베이핑 장치의 다른 예시적인 구현예의 길이 방향 단면도이다. 도 4에서, e-베이핑 장치(60)는 상류 시일(15) 내에 중앙 공기 통로(24)를 포함할 수 있다. 중앙 공기 통로(24)는 내부 튜브(65)에 대해 개방된다. 또한, e-베이핑 장치(60)는 기화전 제제를 저장하도록 구성된 저장조 또는 카트리지(14)를 포함한다. 저장조(14)는 기화전 제제를 포함하고, 기화전 제제를 내부에 저장하도록 구성된 거즈와 같은 저장 매체(25)를 선택적으로 포함한다. 구현예에서, 저장조(14)는 외부 튜브(6)와 내부 튜브(65) 사이의 외부 환형체 내에 포함된다. 환형체는 저장조(14)로부터 기화전 제제의 누출을 방지하도록 시일(15)에 의해 상류 단부에서 밀봉되고 스토퍼(10)에 의해 하류 단부에서 밀봉된다. 히터(19)는, 히터가 작동될 때 심지(220)의 중앙 부분 내에 존재하는 기화전 제제가 기화되어 증기를 형성하도록, 심지(220)의 중앙 부분을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 히터(19)는 2개의 이격된 전기 리드(26)에 의해 배터리(12)에 연결된다. e-베이핑 장치(60)는 적어도 2개의 배출구(21)를 갖는 마우스 단부 삽입부(20)를 더 포함한다. 마우스 말단 삽입부(20)는 중앙 통로(64)와 내부 튜브(65)의 내부를 통해, 스토퍼(10)를 관통해 연장되는 중앙 공기 통로(24)와 유체 연통한다.

전자 베이핑 장치(60)는 시일(15) 내의 중앙 공기 통로(24)의 하류 단부(82)에, 불침투성 플러그(30)를 포함하는 공기 흐름 전환기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 구현예에서, 중앙 공기 통로(24)는 외부 튜브 및 내부 튜브(6, 65) 사이에 있는 환형부의 상류 단부를 밀봉하는 시일(15) 내에서 축방향으로 연장되는 중앙 통로이다. 방사상 공기 채널(32)은 중앙 통로(20)로부터 내부 튜브(65)를 향해 외향으로 공기를 유도한다. 작동 중에, 성인 흡연자가 e-베이핑 장치 상에서 흡인하여 음압을 생성하면, e-베이핑 장치의 마우스 단부에서 성인 흡연자가 흡인하여 생성한 음압에 의한 압력 구배를 퍼프 센서(16)가 검출하며, 결과적으로 제어 회로(11)는 히터(19)에 전력을 공급함으로써 저장조(14) 내에 위치한 기화전 제제의 가열을 제어한다.

예시적인 일 구현예에서, 기화전 제제는, 예를 들어, 만니톨, 에리트리톨, 크실리톨 및 소르비톨 중 적어도 하나일 수 있는 적어도 하나의 첨가제, 예컨대 폴리올을 포함하며, 또한 니코틴, 글리세롤과 프로필렌 글리콜 중 적어도 하나의 조합, 선택적으로 향미제뿐만 아니라 유기산, 및 선택적으로 물 등을 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 폴리올 첨가제는 예를 들어, 약 0.2 중량% 내지 약 10 중량%, 및 예를 들어 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%, 약 2 중량% 내지 약 5 중량%, 약 5 중량% 내지 약 8 중량%, 및 약 8 중량% 내지 약 10 중량%의 농도로 기화전 제제에 포함될 수 있다.

예시적인 구현예에서, 예컨대 만니톨, 에리트리톨, 크실리톨 및 소르비톨 중 적어도 하나와 같은 폴리올 첨가제를 e-베이핑 장치의 기화전 제제에 첨가하면, 기화전 제제에 존재하는 다양한 다른 성분의 안정성을 증가시킬 수 있고, 기화전 제제의 성분과 접촉할 수 있는, 카트리지와 같은 e-베이핑 장치의 고체 부분의 산화를 감소시키거나 실질적으로 방지할 수 있으며, 히드록실 라디칼을 포함하는 유리 라디칼이 e-베이핑 장치에 의해 생성된 증기 내에 전달되는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. 따라서, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 또는 물에 용해될 수 있고 효과적인 양으로 첨가될 수 있는 폴리올 첨가제를 첨가하면 기화전 제제 내에 존재하는 다양한 성분의 안정성을 증가시킬 수 있다.

예시적인 구현예에서, 기화전 제제의 성분들은 산소, 또는 산화 환원 활성 전이 금속의 존재 중에 산소로부터 형성된 과산화수소(H₂O₂)로부터 생성된 히드록실 라디칼에 의해 산화되기 때문에, 기화전 제제에서 히드록실 라디칼의 제거제 또는 중화제인 폴리올 화합물이 첨가된다. 따라서, 히드록실 라디칼의 존재로 인한 기화전 제제의 성분들의 산화는 감소되거나 실질적으로 방지되고 기화전 제제에 존재하는 성분의 안정성이 증가된다.

예시적인 구현예에서, 기화전 제제는 또한 니코틴, 물, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 폴리올 화합물, 및 가능하게는 유기산 중 적어도 하나의 혼합물에 추가하여 킬레이트제를 포함할 수 있다. 킬레이트제 및 이온 교환기의 존재는 모든 산화 환원 활성 유리 전이 금속 및 산소를 결합시킬 수 있고, 따라서 히드록실 라디칼을 포함하는 유리 라디칼의 형성을 제한한다. e-베이핑 장치의 작동 중, 기화전 제제에 존재하는 폴리올 화합물은 히드록실 라디칼과 같은 임의의 잔류 유리 라디칼의 전부 또는 대부분과 반응할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환제는 카르복실산 기와 같은 작용기, 술폰산 폴리스티렌과 같은 술폰산 기, 트리메틸 암모늄과 같은 4차 아미노기, 및 다른 아미노기를 갖는 가용성 다가 전해질 중합체를 포함할 수 있다. 폴리올, 킬레이트제 및 이온 교환제의 조합된 작용의 결과, OH 라디칼과 같은 유리 라디칼 또는 OH 라디칼과 반응하는 기화전 제제 성분의 의해 형성된 유리 라디칼이 e-베이핑 장치의 작동 중에 발생된 증기 내에 전달되는 것이 실질적으로 방지된다.

E-베이핑 장치의 작동 중에, 산이 기화전 제제 내의 분자 니코틴을 양자화시켜, e-베이핑 장치의 카트리지 내의 히터에 의해 기화전 제제가 가열될 때, 다량의 양자화된 니코틴 및 소량의 양자화되지 않은 니코틴을 갖는 증기가 생성되고, 이로 인해 모든 휘발된(기화된) 니코틴 중 지극히 일부만이 기상의 증기 중에 일반적으로 남게 된다. 예를 들어, 기화전 제제는 5%의 니코틴을 포함할 수 있지만, 기상의 증기 중의 니코틴의 비율은 전달된 총 니코틴의 실질적으로 1% 이하일 수 있다.

일부 예시적인 구현예에서, 폴리올 화합물은 기화전 제제에 용해될 수 있다. 예를 들어, 폴리올 화합물은 물, 프로필렌 글리콜 또는 글리세롤에 용해될 수 있다.

적어도 하나의 예시적인 구현예에 따르면, 기화전 제제 내에 존재하는 산은 증기로 전환될 수 있다. 산의 전환 효율은 액체 중 산의 질량 분율에 대한 증기 중 산의 질량 분율의 비율이다. 적어도 하나의 구현예에서, 기화전 제제 내에 존재하는 산 또는 산의 조합물은 약 50% 이상, 예를 들어 약 60% 이상의 액체에서 증기로의 전환 효율을 갖는다. 예를 들어, 피루브산, 타르타르산, 및 아세트산은 약 50% 이상의 증기 전환 효율을 갖는다.

적어도 하나의 구현예에서, 기화전 제제 내에 존재하는 하나 이상의 산은, 하나 이상의 산을 포함하지 않는 기화전 제제에 의해 생성된 니코틴 기상 성분 수준의 약 30 중량% 이상, 약 60 중량% 내지 약 70 중량%, 약 70 중량% 이상, 또는 약 85 중량% 이상만큼 니코틴 기상 성분의 양을 감소시키기에 충분한 양이다.

적어도 하나의 예시적인 구현예에 따르면, 기화전 제제 내에 존재하는 하나 이상의 산은 피루브산, 포름산, 옥살산, 글리콜산, 아세트산, 이소발레르산, 발레르산, 프로피온산, 옥탄산, 젖산, 소르브산, 말산, 타르타르산, 숙신산, 구연산, 벤조산, 올레산, 아코니트산, 부티르산, 신남산, 데칸산, 3,7-디메틸-6-옥텐산, 1-글루탐산, 헵탄산, 헥산산, 3-헥센산, 트랜스-2-헥센산, 이소부티르산, 라우르산, 2-메틸부티르산, 2-메틸발레르산, 미리스트산, 노난산, 팔미트산, 4-펜텐산, 페닐아세트산, 3-페닐프로피온산, 염산, 인산, 황산, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 기화전 제제는 또한 증기 형성제를 포함할 수 있고, 선택적으로 물, 및 선택적으로 향미제를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 구현예에서, 증기 형성제는 프로필렌 글리콜, 글리세린, 및 이들의 조합 중 하나이다. 또 다른 구현예에서, 증기 형성제는 글리세린이다. 적어도 하나의 구현예에서, 증기 형성제는 기화전 제제의 중량을 기준으로 약 40 중량% 내지 약 90 중량% 범위(예를 들어, 약 50% 내지 약 80%, 약 55% 내지 약 75%, 또는 약 60% 내지 약 70%)의 양으로 포함된다. 또한, 적어도 하나의 구현예에서, 기화전 제제는 약 3:2의 비율로 포함된 프로필렌 글리콜 및 글리세린을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 프로필렌 글리콜 및 글리세린의 비율은 실질적으로 2:3 및 3:7이다.

기화전 제제는 선택적으로 물을 포함한다. 물은 기화전 제제의 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 범위의 양으로 포함되거나, 기화전 제제의 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 포함될 수 있다.

기화전 제제 내에 존재하는 하나 이상의 산은 적어도 약 100℃의 끓는점을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 산은 약 100℃ 내지 약 300℃, 또는 약 150℃ 내지 약 250℃ (예를 들어, 약 160℃ 내지 약 240℃, 약 170℃ 내지 약 230℃, 약 180℃ 내지 약 220℃, 또는 약 190℃ 내지 약 210℃) 범위의 끓는점을 가질 수 있다. 상기 범위 내의 끓는점을 갖는 산을 생성함으로써, 산은 e-베이핑 장치의 가열 요소에 의해 가열될 때 휘발될 수 있다. 히터 코일 및 심지를 활용하는 적어도 하나의 예시적인 구현예에서, 히터 코일은 약 300℃ 또는 그 부근에서 작동 온도에 도달할 수 있다.

기화전 제제 내에 존재하는 하나 이상의 산의 총 함량은, 기화전 제제의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 6 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 범위일 수 있다. 기화전 제제는 또한 3 중량% 내지 5 중량% 이하의 니코틴을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 기화전 제제 중 생성된 산의 총 함량은 약 3 중량% 미만이다. 또 다른 구현예에서, 기화전 제제 중 생성된 산의 총 함량은 약 0.5 중량% 미만이다. 기화전 제제는 또한 약 4.5 중량% 내지 약 5 중량%의 니코틴을 함유할 수 있다. 타르타르산, 피루브산, 또는 아세트산 중 적어도 하나가 존재하는 경우, 기화전 제제 중 산의 총 함량은 약 0.05 중량% 내지 약 2 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%일 수 있다.

기화전 제제는 또한 약 0.01 중량% 내지 약 15 중량% 범위(예를 들어, 약 1% 내지 약 12%, 약 2% 내지 약 10%, 또는 약 5% 내지 약 8%)의 양으로 향미제를 포함할 수 있다. 향미제는 천연 향미제이거나 인공 향미제일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 향미제는 담배 향, 멘톨, 윈터그린, 박하, 허브 향, 과일 향, 너트 향, 주류 향, 및 이들의 조합 중 하나이다.

구현예에서, 니코틴은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 6 중량% 범위(예를 들어 약 2% 내지 약 3%, 약 2% 내지 약 4%, 약 2% 내지 약 5%)의 양으로 기화전 제제에 포함된다. 적어도 하나의 구현예에서, 니코틴은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 5 중량%이하의 양으로 첨가된다. 적어도 하나의 구현예에서, 기화전 제제의 니코틴 함량은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 이상이다. 다른 구현예에서, 기화전 제제의 니코틴 함량은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 2.5 중량% 이상이다. 다른 구현예에서, 기화전 제제의 니코틴 함량은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 3 중량% 이상이다. 다른 구현예에서, 기화전 제제의 니코틴 함량은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 4 중량% 이상이다. 다른 구현예에서, 기화전 제제의 니코틴 함량은 기화전 제제의 총 중량을 기준으로 약 4.5 중량% 이상이다.

예시적인 구현예에서, 기화전 제제의 기상 니코틴의 농도는 실질적으로 1 중량% 이하이다. 예시적인 구현예에서, 하나 이상의 산은 피루브산, 포름산, 옥살산, 글리콜산, 아세트산, 이소발레르산, 발레르산, 프로피온산, 옥탄산, 젖산, 소르브산, 말산, 타르타르산, 숙신산, 구연산, 벤조산, 올레산, 아코니트산, 부티르산, 신남산, 데칸산, 3,7-디메틸-6-옥텐산, 1-글루탐산, 헵탄산, 헥산산, 3-헥센산, 트랜스-2-헥센산, 이소부티르산, 라우린산, 2-메틸부티르산, 2-메틸발레르산, 미리스틴산, 노난산, 팔미트산, 4-펜텐산, 페닐아세트산, 3-페닐프로피온산, 염산, 인산 및 황산 중 적어도 하나를 포함한다.

예시적인 구현예가 이와 같이 기술되었지만, 구현예는 많은 방식으로 변형될 수 있음이 명백할 것이다. 이러한 변형은 예시적인 구현예의 의도된 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되며, 당업자에게 자명한 것과 같은 모든 변형은 다음의 청구범위의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

1. E-베이핑 장치의 기화전 제제로서, 상기 기화전 제제는:
   적어도 하나의 폴리올 화합물 및 하나의 킬레이트제;
   니코틴; 및
   상기 기화전 제제의 증기를 형성하도록 구성된 증기 형성제를 포함하는, 기화전 제제.
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물은 만니톨, 에리트리톨, 크실리톨 및 소르비톨 중 적어도 하나를 포함하는, 기화전 제제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 킬레이트제는 EDTA, DTPA 및 NTA 중 적어도 하나를 포함하는, 기화전 제제.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물의 농도는 약 0.2 중량% 이상이고 약 10 중량% 이하인, 기화전 제제.
5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물의 농도는 약 0.2 중량% 이상이고 약 5 중량% 이하인, 기화전 제제.
6. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물의 농도는 약 5 중량% 이상이고 약 8 중량% 이하인, 기화전 제제.
7. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물의 농도는 약 8 중량% 이상이고 약 10 중량% 이하인, 기화전 제제.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 킬레이트제의 농도는 약 0.001 중량% 이상이고 약 0.05 중량% 이하인, 기화전 제제.
9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 킬레이트제의 농도는 약 0.001 중량% 이상이고 약 0.01 중량% 이하인, 기화전 제제.
10. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 킬레이트제의 농도는 약 0.01 중량% 이상이고 약 0.02 중량% 이하인, 기화전 제제.
11. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 킬레이트제의 농도는 약 0.02 중량% 이상이고 약 0.05 중량% 이하인, 기화전 제제.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 기상의 상기 증기 형성제 중 니코틴의 농도는 실질적으로 1% 이하인, 기화전 제제.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화전 제제의 pH는 4 내지 6인, 기화전 제제.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나 이상의 산을 더 포함하는, 기화전 제제.
15. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 산은 포름산, 옥살산, 글리콜산, 아세트산, 이소발레르산, 발레르산, 프로피온산, 옥탄산, 젖산, 소르브산, 말산, 타르타르산, 숙신산, 구연산, 벤조산, 올레산, 아코니트산, 부티르산, 신남산, 데칸산, 3,7-디메틸-6-옥텐산, 1-글루탐산, 헵탄산, 헥산산, 3-헥센산, 트랜스-2-헥센산, 이소부티르산, 라우린산, 2-메틸부티르산, 2-메틸발레르산, 미리스틴산, 노난산, 팔미트산, 4-펜텐산, 페닐아세트산, 3-페닐프로피온산, 염산, 인산 및 황산 중 적어도 하나를 포함하는, 기화전 제제.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리-(아크릴산, 술폰산)기 및 폴리-(사차 암모늄)기 중 적어도 하나의 작용기를 갖는 가용성 다가 전해질 중합체를 더 포함하는, 기화전 제제.
17. e-베이핑 장치로서,
    기화전 제제 및 상기 기화전 제제를 가열하도록 구성된 히터를 포함하는 카트리지; 및
    상기 카트리지에 결합되고 상기 히터에 전력을 공급하도록 구성된 전원을 포함하되,
    상기 기화전 제제는
    적어도 하나의 폴리올 화합물 및 하나의 킬레이트제;
    니코틴; 및
    상기 기화전 제제의 증기를 형성하도록 구성된 증기 형성제를 포함하는, e-베이핑 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물은 만니톨, 에리트리톨, 크실리톨 및 소르비톨 중 적어도 하나를 포함하는, e-베이핑 장치.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 킬레이트제는 EDTA, DTPA 및 NTA 중 적어도 하나를 포함하는, e-베이핑 장치.
20. 제17항, 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리올 화합물의 농도는 약 0.2 중량% 이상이고 약 10 중량% 이하인, e-베이핑 장치.
21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 킬레이트제의 농도는 약 0.001 중량% 이상이고 약 0.05 중량% 이상인, e-베이핑 장치.

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