KR20210092294A - 에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 전달 장치가 제공된다. 에어로졸 전달 장치는 전원과, 에어로졸 생산 구성요소와, 적어도 하나의 하우징을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압(atmospheric air pressure)의 측정치를 생성하는 센서와, 전원과 에어로졸 생산 구성요소 사이에서 이들에 결합되는 스위치를 포함한다. 에어로졸 전달 장치는 또한, 대기압의 측정치와 기준 대기압(reference atmospheric air pressure) 사이의 차이를 결정하는 처리 회로를 포함한다. 차이가 적어도 임계 차이인 경우에만, 처리 회로는 스위치로 하여금 전원으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 신호를 출력하여, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을, 상기 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 변하는 전력 타겟으로 조정한다.
Description
관련 출원(들)에 대한 상호참조
본 출원은 "에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어(Power Control for an Aerosol Delivery Device)"란 명칭으로 2019년 10월 30일에 출원된 미국 특허출원 제16/669,031호, "에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어(Power Control for an Aerosol Delivery Device)"란 명칭으로 2019년 10월 7일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/911,727호, "기화 시스템의 제어 기능을 위한 관리 시스템(Management System for Control Functions in a Vaporization System)"이란 명칭으로 2018년 11월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/769,296 호의 우선권 및 이익을 주장하며, 이들 모두는 참조로 본원에 포함된다.
기술 분야
본 개시는 에어로졸을 생성하는 흡연 물품과 같은 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다. 흡연 물품은 에어로졸 전구체를 가열 또는 분배하거나 에어로졸 전구체로부터 에어로졸을 생성하도록 구성될 수 있는데, 이는 담배(tobacco)로부터 제조되거나 유래될 수 있는 재료를 포함하거나 담배를 포함할 수 있으며, 전구체는 인간의 소비를 위한 흡입성 물질을 형성할 수 있다.
담배 연소에 기반하는 흡연 제품에 대한 개선 또는 대안으로서 수년 동안 많은 흡연 장치가 제안되어왔다. 일부 예시적인 대안들은, 고체 또는 액체 연료를 연소시켜 담배에 열을 전달하거나 또는 화학 반응을 이용하여 그러한 열원을 제공하는 장치를 포함하였다. 다른 예시적인 대안들은, Worm 등의 미국 특허 제9,078,473호(이는 본원 명세서에 참조로 통합됨)에 설명된 바와 같이, 담배 및/또는 다른 에어로졸 생성 기재(substrate) 재료를 가열하기 위해 전기 에너지를 사용한다.
흡연 물품에 대한 개선점 또는 대안점은, 통상적으로 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 산물을 전달하지 않으면서 궐련, 시가 또는 파이프 흡연과 연관된 느낌을 제공하는 것이었다. 이를 위해, 전기 에너지를 사용하여 휘발성 재료를 기화 또는 가열하거나, 담배를 태우지 않으면서 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 느낌을 상당한 정도로 제공하는 수많은 흡연 제품, 향미 생성기(flavor generators) 및 약용 흡입기가 제안되어 왔다. 예를 들어, 참조로 본원에 통합되는, Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호에 설명된 배경기술에 제시된 다양한 대체 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 열 발생 소스, Griffith Jr. 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0255702 호, 및 Sears 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0096781 호를 참조한다. 또한, 예를 들어, 참조로 본원에 통합되는 Bless 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0220232 호에서 브랜드명 및 상업적 소스에 의해 참조되는 다양한 유형의 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 전동식 열 생성 소스를 참조한다. 브랜드명 및 상업적 소스에 의해 참조되는 다른 유형의 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 전동식 열 생성 소스는, 참조로 본원에 통합되는 DePiano 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0245659 호에 나열되어 있다. 설명되어 있거나 상용화된 다른 대표적인 궐련 또는 흡연 물품은, 미국 특허 Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Brooks 등의 미국 특허 제 4,922,901 호, 제 9,947,874 호 및 제 4,947,875 호, Counts 등의 미국 특허 제5,060,671호, 및 Morgan 등의 미국 특허 제 5,249,586 호, Counts 등의 미국 특허 제5,388,594호, Higgins 등의 미국 특허 제 5,666,977 호, Adams 등의 미국 특허 제 6,053,176 호, White의 미국 특허 제 6,164,287 호, Voges의 미국 특허 제 6,196,218 호, Felter 등의 미국 특허 제 6,810,883 호, Nichols의 미국 특허 제 6,854,461 호, Hon의 미국 특허 제 7,832,410 호, Kobayashi의 미국 특허 제 7,513,253 호, Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호, Hamano의 미국 특허 제 7,896,006 호, Shayan의 미국 특허 제 6,772,756 호, Hon의 미국 특허출원 공개 제 2009/0095311 호, Hon의 미국 특허출원 공개 제2006/0196518, 2009/0126745호 및 제 2009/0188490 호, Hon의 미국 특허출원 공개 제 2006/0196518 호 및 제 2009/0188490 호, Thorens 등의 미국 특허출원 공개 제 2009/0272379호, Monsees 등의 미국 특허출원 공개 제2009/0260641호 및 제2009/0260642호, Oglesby 등의 미국 특허출원 공개 제2008/0149118호 및 제 2010/0024834 호, Wang의 미국 특허출원 공개 제 2010/0307518 호, Hon의 WO 2010/091593에 기술된 것들을 포함하며, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다.
많은 통상적인 유형의 궐련, 시가 또는 파이프와 닮은 대표적인 제품이, Philip Morris Incorporated의 ACCORD®, InnoVapor LLC의 ALPHA™, JOYE 510™ 및 M4™, White Cloud Cigarettes의 CIRRUS™ 및 FLING™, Fontem Ventures B.V.의 BLU™, EPUFFER® International Inc.의 COHITA™, COLIBRI™, MAGNUM™, PHANTOM™, 및 SENSE™, Electronic Cigarettes, Inc.의 DUOPRO™, STORM™ 및 VAPORKING®, Egar Australia의 EGAR™, Joyetech의 eGo-C™ 및 eGo-T™, Elusion UK Ltd의 ELUSION™, Eonsmoke LLC의 EONSMOKE®, FIN Branding Group, LLC의 FIN™, Green Smoke Inc. USA의 SMOKE®, Greenarette LLC의 GREENARETTE™, SMOKE STIK®의 HALLIGAN™, HENDU™, JET™, MAXXQ™, PINK™ 및 PITBULL™, Philip Morris International, Inc.의 HEATBAR™, Crown7의 HYDRO IMPERIAL™ 및 LXE™, LOGIC Technology의 LOGIC™ 및 THE CUBAN™, Luciano Smokes Inc.의 LUCI®, Nicotek, LLC의 METRO®, Sottera, Inc.의 NJOY® 및 ONEJOY™, SS Choice LLC의 NO. 7™, PremiumEstore LLC의 PREMIUM ELECTRONIC CIGARETTE™, Ruyan America, Inc.의 RAPP E-MYSTICK™, Red Dragon Products, LLC의 RED DRAGON™, Ruyan Group (Holdings) Ltd.의 RUYAN®, Smoker Friendly International, LLC의 SF®, The Smart Smoking Electronic Cigarette Company Ltd.의 GREEN SMART SMOKER®, Coastline Products LLC의 SMOKE ASSIST®, Smoking Everywhere, Inc.의 SMOKING EVERYWHERE®, VMR Products LLC의 V2CIGS™, VaporNine LLC의 VAPOR NINE™, Vapor 4 Life, Inc.의 VAPOR4LIFE®, E-CigaretteDirect, LLC의 VEPPO™, R J Reynolds Vapor Company의 VUSE®, Mistic Ecigs의 MISTIC MENTHOL, CN Creative Ltd의 VYPE, Philip Morris International의 IQOS™, British American Tobacco의 GLO™, Nu Mark LLC의 MARK TEN, 및 Juul Labs, Inc.의 JUUL로 시장에 출시되었다. 또 다른 전동식 에어로졸 전달 장치 및 특히 전자 담배로 규정된 장치들이 COOLER VISIONS™, DIRECT E-CIG™, DRAGONFLY™, EMIST™, EVERSMOKE™, GAMUCCI™, HYBRID FLAME™, KNIGHT STICKS™, ROYAL BLUES™, SMOKETIP® 및 SOUTH BEACH SMOKE™의 제품명으로 시장에 출시되었다.
그러나, 장치의 유용성을 확장할 수 있는 것과 같은 개선된 전자 기술을 갖는 에어로졸 전달 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시는 에어로졸을 생성하도록 구성된 에어로졸 전달 장치에 관한 것으로, 일부 구현에서 에어로졸 전달 장치는 전자 담배, 가열-비연소식(heat-not-burn) 궐련(또는 장치), 또는 비가열-비연소식 장치로 지칭될 수 있다. 본 개시는 다음의 예시적 구현들을 제한없이 포함한다.
일부 예시적인 구현예는 에어로졸 전달 장치를 제공하며, 에어로졸 전달 장치는, 적어도 하나의 하우징과, 상기 적어도 하나의 하우징 내에, 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하도록 전력 공급 가능한 에어로졸 생산 구성요소와, 상기 적어도 하나의 하우징을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압(atmospheric air pressure)의 측정치를 생성하도록 구성된 센서와, 상기 전원과 상기 에어로졸 생산 구성요소 사이에서 이들에 결합되는 스위치와, 상기 센서 및 상기 스위치에 결합된 처리 회로를 포함하되, 상기 처리 회로는 적어도, 상기 센서로부터의 상기 대기압의 측정치와 기준 대기압(reference atmospheric air pressure) 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이가 적어도 임계 차이인 경우에만, 상기 스위치로 하여금 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 신호를 출력하도록 구성되며, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 상기 스위치는, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을, 상기 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 변하는 전력 타겟으로 조정하는, 에어로졸 전달 장치를 제공한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 신호가 존재하지 않고 상기 에어로줄 생산 구성요소에 대한 상기 출력 전압이 차단되는 에어로졸 생산 기간 밖에서, 상기 센서는 상기 센서가 노출되는 주변 대기압의 측정치를 생성하도록 구성되고, 상기 처리 회로는 상기 주변 대기압의 측정치에 기초하여 상기 기준 대기압을 설정하도록 구성된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 기준 대기압을 설정하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 주변 대기압의 측정치의 평균을 결정하고 상기 기준 대기압을 상기 평균으로 설정하도록 더 구성된 상기 처리 회로를 포함한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 임계 차이는 사용자가 상기 에어로졸 전달 장치를 사용하여 행한 퍼프 동작(puff action)으로 인한 상기 기준 대기압으로부터의 최소 편차를 반영하도록 설정된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 차이를 결정하고 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 측정치 중 가장 최근의 측정치와 상기 기준 대기압 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이가 적어도 상기 임계 차이인지 결정하며, 상기 대기압의 측정치 중 적어도 일부로부터 상기 대기압의 변화율을 결정하고, 상기 변화율에 기초하여 상기 차이가 퍼프 동작으로 인한 것인지 결정하며, 상기 차이가 적어도 상기 임계 차이이고 상기 퍼프 동작으로 인한 것일 경우에만 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 퍼프 동작과 동연의(coextensive) 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 미리 결정된 관계는 계단 함수, 선형 함수, 비선형 함수 또는 이들의 조합에 의해 표현된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 미리 결정된 관계는 계단 함수와 선형 함수의 조합에 의해 표현된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 에어로졸 전구체 조성물은 액체, 고체 또는 반고체이다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하고, 상기 PWM 신호의 듀티 사이클(duty cycle)은 조정 가능하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정할 수 있다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 에어로졸 생산 기간 동안 주기적으로, 상기 처리 회로는 또한, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우를 결정하고 - 상기 측정치의 샘플 윈도우의 각각의 측정치는 상기 에어로졸 생산 구성요소에서의 전압과 상기 에어로졸 생산 구성요소를 통한 전류의 곱으로서 결정됨 -, 상기 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우에 기초하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 이동 평균 전력(moving average power)을 계산하며, 상기 이동 평균 전력을 상기 전력 타겟과 비교하고, 상기 스위치로 하여금 상기 이동 평균 전력이 제각기 상기 전력 타겟 위 또는 아래에 있는 각 순간에 상기 출력 전력을 제각기 차단 및 접속하게 하도록 상기 신호를 출력하도록 구성된다.
일부 예시적인 실시예는 에어로졸 전달 장치용 제어 본체를 제공하며, 제어 본체는 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 생산 구성요소 또는 에어로졸 생산 구성요소를 상기 제어 본체에 접속하도록 구성된 단자 - 상기 에어로졸 생산 구성요소는 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하도록 전력 공급 가능함 - 와, 상기 적어도 하나의 하우징을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압(atmospheric air pressure)의 측정치를 생성하도록 구성된 센서와, 상기 전원과 상기 에어로졸 생산 구성요소 사이에서 이들에 결합되는 스위치와, 상기 센서 및 상기 스위치에 결합된 처리 회로를 포함하되, 상기 처리 회로는 적어도, 상기 센서로부터의 상기 대기압의 측정치와 기준 대기압(reference atmospheric air pressure) 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이가 적어도 임계 차이인 경우에만, 상기 스위치로 하여금 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 신호를 출력하도록 구성되며, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 상기 스위치는, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을, 상기 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 변하는 전력 타겟으로 조정한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 신호가 존재하지 않고 상기 에어로줄 생산 구성요소에 대한 상기 출력 전압이 차단되는 에어로졸 생산 기간 밖에서, 상기 센서는 상기 센서가 노출되는 주변 대기압의 측정치를 생성하도록 구성되고, 상기 처리 회로는 상기 주변 대기압의 측정치에 기초하여 상기 기준 대기압을 설정하도록 구성된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 기준 대기압을 설정하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 주변 대기압의 측정치의 평균을 결정하고 상기 기준 대기압을 상기 평균으로 설정하도록 더 구성된 상기 처리 회로를 포함한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 임계 차이는 사용자가 상기 에어로졸 전달 장치를 사용하여 행한 퍼프 동작으로 인한 상기 기준 대기압으로부터의 최소 편차를 반영하도록 설정된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 차이를 결정하고 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 측정치 중 가장 최근의 측정치와 상기 기준 대기압 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이가 적어도 상기 임계 차이인지 결정하며, 상기 대기압의 측정치 중 적어도 일부로부터 상기 대기압의 변화율을 결정하고, 상기 변화율에 기초하여 상기 차이가 퍼프 동작으로 인한 것인지 결정하며, 상기 차이가 적어도 상기 임계 차이이고 상기 퍼프 동작으로 인한 것일 경우에만 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 퍼프 동작과 동연의(coextensive) 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함한다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 미리 결정된 관계는 계단 함수, 선형 함수, 비선형 함수 또는 이들의 조합에 의해 표현된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 미리 결정된 관계는 계단 함수와 선형 함수의 조합에 의해 표현된다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 에어로졸 전구체 조성물은 액체, 고체 또는 반고체이다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하고, 상기 PWM 신호의 듀티 사이클(duty cycle)은 조정 가능하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정할 수 있다.
이전의 예시적인 구현예 또는 이전의 예시적인 구현예들의 임의의 조합의 제어 본체의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 에어로졸 생산 기간 동안 주기적으로, 상기 처리 회로는 또한, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우를 결정하고 - 상기 측정치의 샘플 윈도우의 각각의 측정치는 상기 에어로졸 생산 구성요소에서의 전압과 상기 에어로졸 생산 구성요소를 통한 전류의 곱으로서 결정됨 -, 상기 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우에 기초하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 이동 평균 전력(moving average power)을 계산하며, 상기 이동 평균 전력을 상기 전력 타겟과 비교하고, 상기 스위치로 하여금 상기 이동 평균 전력이 제각기 상기 전력 타겟 위 또는 아래에 있는 각 순간에 상기 출력 전력을 제각기 차단 및 접속하게 하도록 상기 신호를 출력하도록 구성된다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 측면 및 이점은 이하에 간략하게 설명되는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다. 본 개시는, 본 개시에 제시된 특징 또는 요소가 본 명세서에 설명된 특정 예시적 구현에서 명시적으로 조합되거나 달리 언급되는지 여부에 관계없이, 본 개시에 제시된 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 임의의 조합을 포함한다. 본 개시는, 본 개시의 문맥상 명백하게 달리 표시되지 않는 한, 본 개시의 임의의 분리 가능한 특징 또는 요소가 임의의 측면 및 예시적 구현에서 조합 가능한 것으로 간주되도록 총체적으로 판독되도록 의도된다.
따라서, 이 '발명의 내용' 항목은 본 개시의 일부 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적 구현을 요약하기 위한 목적으로만 제공된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 위에서 설명된 예시적 구현은 단지 예시일 뿐이며 어떤 방식으로든 본 개시의 범위 또는 정신을 좁히는 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 다른 예시적 구현, 측면 및 이점은, 일부 설명된 예시적 구현의 원리를 예로써 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
위에서 일반적인 용어로 본 개시의 양태들을 설명했다면 이제는 첨부 도면을 참조할 것인데, 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다.
도 1은 본 개시의 예시적 구현에 따른, 서로 결합되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도이다.
도 2는 예시적 구현에 따른, 서로 결합되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 도 1의 에어로졸 전달 장치의 부분 절개 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 다른 예시적 구현에 따른, 각각 서로 결합되고 서로 분리되는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 예시적 구현에 따른, 도 3 및 도 4의 에어로졸 전달 장치의 정면도 및 그를 통한 단면도를 각각 도시한다.
도 7 및 도 8은 예시적 구현에 따른, 제어 본체에 결합된 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 측면도 및 부분 절개도를 각각 도시한다.
도 9는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치의 회로도이다.
도 10은 에어로졸 전달 장치의 구성요소의 회로도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 12a 및 12b는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치의 예열에 대한 기능적 관계를 도시한다.
도 13은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 또 다른 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 14a, 14b, 14c, 14d, 14e 및 14f는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어의 기능적 관계를 도시한다.
도 1은 본 개시의 예시적 구현에 따른, 서로 결합되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도이다.
도 2는 예시적 구현에 따른, 서로 결합되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 도 1의 에어로졸 전달 장치의 부분 절개 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 다른 예시적 구현에 따른, 각각 서로 결합되고 서로 분리되는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 예시적 구현에 따른, 도 3 및 도 4의 에어로졸 전달 장치의 정면도 및 그를 통한 단면도를 각각 도시한다.
도 7 및 도 8은 예시적 구현에 따른, 제어 본체에 결합된 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 측면도 및 부분 절개도를 각각 도시한다.
도 9는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치의 회로도이다.
도 10은 에어로졸 전달 장치의 구성요소의 회로도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 12a 및 12b는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치의 예열에 대한 기능적 관계를 도시한다.
도 13은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 또 다른 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 14a, 14b, 14c, 14d, 14e 및 14f는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어의 기능적 관계를 도시한다.
본 개시는 이제 그 예시적 구현을 참조하여 이하에서 더 완전하게 설명될 것이다. 이러한 예시적 구현은 본 개시가 철저하고 완전한 것이 되고 본 개시의 범위를 당업자에게 완전히 전달할 수 있도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있고, 여기에 설명된 구현으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 더 정확히 말하자면, 이러한 구현은 적용가능한 법적 요건을 이 공개가 충족시킬 수 있도록 제공된다. 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 정량적 측정, 값, 기하학적 관계 등을 참조할 수 있지만, 달리 명시되지 않는 한, 이들 전부는 아니더라도 하나 이상은 엔지니어링 공차 등으로 인해 발생할 수 있는 수용가능한 편차를 고려하는 근사적인 것 또는 절대적인 것일 수 있다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 개시는 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다. 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물(때때로 흡입성 물질 매질이라고도 함)로부터 에어로졸(흡입성 물질)을 생성하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 고체 담배 재료, 반고체 담배 재료, 또는 액체 에어로졸 전구체 조성물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 유체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 액체 에어로졸 전구체 조성물)을 가열하여 그로부터 에어로졸을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 에어로졸 전달 장치는 소위 전자 담배를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 가열-비연소식(heat-not-burn) 장치를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 비가열-비연소식(no-heat-no-burn) 장치를 포함할 수 있다.
증기 전구체 조성물 또는 "e-액체"라고도 하는 액체 에어로졸 전구체 조성물은, 전자 담배 및 비가열-비연소식 장치에 특히 유용하다. 액체 에어로졸 전구체 조성물은, 예를 들어 다가 알코올(polyhydric alcohol)(예컨대, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물), 니코틴, 담배, 담배 추출물, 및/또는 향미제를 포함하는 다양한 성분을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 글리세린 및 니코틴을 포함한다.
다양한 구현과 함께 사용될 수 있는 일부 액체 에어로졸 전구체 조성물은, 레불린산(levulinic acid), 숙신산, 젖산, 피루브산, 벤조산, 푸마르산, 이들의 조합 등과 같은 하나 이상의 산을 포함할 수 있다. 니코틴을 포함하는 액체 에어로졸 전구체 조성물에 산(들)을 포함시키면 염 형태의 니코틴을 포함하는 양성자화된(protonated) 액체 에어로졸 전구체 조성물을 제공할 수 있다. 대표적인 유형의 액체 에어로졸 전구체 조성물 및 제형(formulations)은, Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호, Chong 등의 미국 특허 제 9,254,002 호, Zheng 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0008457 호, Lipowicz 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0020823 호 및 Koller의 미국 특허출원 공개 제 2015/0020830 호뿐만 아니라, Bowen 등의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2014/182736 호, 및 Collett 등의 미국 특허 제 8,881,737 호에 제시되고 특성화되며, 이들의 개시내용은 본원에 참조로 포함된다. 사용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체는 위에서 식별된 다수의 대표적인 제품 중 임의의 것에 포함된 에어로졸 전구체를 포함한다. 또한, 전자 담배용으로 Johnson Creek Enterprises LLC에서 입수 가능한 소위 "연기 주스(smoke juices)"가 바람직하다. 또 다른 예의 에어로졸 전구체 조성물은 BLACK NOTE, COSMIC FOG, THE MILKMAN E-LIQUID, FIVE PAWNS, THE VAPOR CHEF, VAPE WILD, BOOSTED, THE STEAM FACTORY, MECH SAUCE, CASEY JONES MAINLINE RESERVE, MITTEN VAPORS, DR. CRIMMY'S V-LIQUID, SMILEY E LIQUID, BEANTOWN VAPOR, CUTTWOOD, CYCLOPS VAPOR, SICBOY, GOOD LIFE VAPOR, TELEOS, PINUP VAPORS, SPACE JAM, MT. BAKER VAPOR, 및 JIMMY THE JUICE MAN라는 브랜드명으로 판매된다. 비등성(effervescent) 재료의 구현이 에어로졸 전구체와 함께 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어 본원에 참조로 통합되는 Hunt 등의 미국 특허출원 공개 제 2012/0055494 호에 설명되어 있다. 또한, 비등성 재료의 사용은 예를 들어 Niazi 등의 미국 특허 제 4,639,368 호, Wehling 등의 미국 특허 제 5,178,878 호, Wehling 등의 미국 특허 제 5,223,264 호, Pather 등의 미국 특허 제 6,974,590 호, Bergquist 등의 미국 특허 제 7,38 1,667 호, Crawford 등의 미국 특허 제 8,424,541 호, Strickland 등의 미국 특허 제 8,627,828 호, 및 Sun 등의 미국 특허 제 9,307,787 호뿐만 아니라, Brinkley 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0018539 호 및 Johnson 등의 PCT 특허출원 공개 제 WO 97/06786 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다.
부가적으로 또한 대안적으로, 에어로졸 전구체 조성물은, 식물성 성분(예컨대, 라벤더, 페퍼민트, 카모마일, 바질, 로즈마리, 타임(thyme), 유칼립투스, 생강, 대마초, 인삼, 마카(maca), 및 티젠(tisanes)), 각성제(예컨대, 카페인 및 구아라나), 아미노산(예컨대, 타우린, 테아닌, 페닐알라닌, 티로신, 및 트립토판) 및/또는 제약, 기능성 및 의약 성분(예컨대, 비타민(B6, B12 및 C) 및 카나비노이드(cannabinoid)(THC(tetrahydrocannabinol) 및 CBD(cannabidiol))를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 유효 성분을 포함한다. 성분들의 특정한 비율 및 선택은 원하는 향미, 질감 및 기타 특성에 따라 달라질 것이다. 활성 성분의 예는, 질병의 진단, 치료, 완화, 처치 또는 예방에 약리학적 작용 또는 기타 직접적인 효과를 제공하거나, 또는 인간 또는 다른 동물의 신체의 구조나 어떠한 기능에 영향을 미치는(예를 들어, 중추 신경계에 자극을 주거나, 활력을 주는 효과, 해열 또는 진통 작용, 또는 기타 신체에 유용한 효과를 갖는) 성분과 같이, 신체 내 하나 이상의 생물학적 기능에 영향을 미치는 것으로 알려진 어떠한 성분도 포함할 것이다.
에어로졸 전구체를 지지하기 위한 대표적인 유형의 기재, 저장소 또는 다른 구성요소는 Newton의 미국 특허 제 8,528,569호, Chapman 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0261487 호, Davis 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0059780 호, 및 Bless 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0216232 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다. 또한, 다양한 위킹(wicking) 재료와, 특정 유형의 전자 담배 내에서 이러한 위킹 재료의 구성 및 동작은 Sears 등의 미국 특허 제 8,910,640 호에 제시되어 있으며, 이는 본원에 참조로 포함된다.
다른 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 고체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 압출 담배 막대) 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 글리세린-적재 담배 페이스트)을 가열하도록 구성된 가열-비연소식 장치를 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 담배-함유 비드, 담배 조각, 담배 스트립, 재구성된 담배 재료, 또는 이들의 조합, 및/또는 미세하게 분쇄된 담배의 믹스, 담배 추출물, 분무 건조 담배 추출물, 또는 선택적 무기 재료(예컨대, 탄산 칼슘), 선택적 향미제, 및 실질적으로 고체 또는 성형 가능한(예컨대, 압출 가능한) 기재를 형성하는 에어로졸 형성 재료가 혼합된 다른 담배 형태를 포함할 수 있다. 대표적인 유형의 고체 및 반고체 에어로졸 전구체 조성물 및 제형은 Thomas 등의 미국 특허 제 8,424,538 호, Sebastian 등의 미국 특허 제 8,464,726 호, Conner 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0083150 호, Ademe 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0157052호, 및 Nordskog 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0000188 호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다. 또 다른 대표적인 유형의 고체 및 반고체 에어로졸 전구체 조성물 및 배열은 British American Tobacco의 GLO™제품용 NEOSTIKS™소모품 에어로졸 소스 부재와 Philip Morris International, Inc.의 IQOS™제품용 HEETS™소모품 에어로졸 소스 부재에서 발견되는 것들을 포함한다.
다양한 구현에서, 흡입성 물질은 구체적으로 담배 성분 또는 담배 유래 재료(즉, 담배에서 직접 분리되거나 합성적으로 조제될 수 있는 담배에서 자연적으로 발견되는 재료)일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전구체 조성물은 불활성 기재와 조합된 담배 추출물 또는 그 조각을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 연소 온도 미만의 온도로 가열될 때 흡입성 물질을 방출하는 비연소 담배 또는 비연소 담배를 함유하는 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 담배 응축물 또는 그 조각(즉, 향미 및 가능하다면 니코틴을 남기는 담배의 연소에 의해 생성되는 연기의 응축된 성분)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 유용한 담배 재료는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 철관 건조 담배(flue-cured tobacco), 버얼리종 담배(burley tobacco), 오리엔탈 담배(Oriental tobacco) 또는 메릴랜드 담배(Maryland tobacco), 다크 담배(dark tobacco), 다크 파이어 담배(dark-fired tobacco) 및 루스티카 담배(Rustica tobaccos)뿐만 아니라, 다른 희귀 또는 특수 담배 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 담배 재료는 또한 소위 "혼합된(blended)" 형태 및 가공된 형태, 예를 들어 가공된 담배 줄기(예컨대, 컷-롤형(cut-rolled) 또는 컷-퍼프형(cut-puffed) 줄기), 부피 팽창형 담배(예컨대, 바람직하게는 컷 필러(cut filler) 형태의 드라이아이스 팽창형 담배(dry ice expanded tobacco: DIET)와 같은 퍼프형 담배), 재구성된 담배(예컨대, 종이 제조 유형 또는 캐스트 시트 유형의 공정을 사용하여 제조된 재구성 담배)를 포함할 수 있다. 다양한 대표적인 담배 유형, 가공된 담배 유형 및 담배 혼합물 유형은, Lawson 등의 미국 특허 제 4,836,224 호, Perfetti 등의 미국 특허 제 4,924,888 호, Brown 등의 미국 특허 제 5,056,537 호, Brinkley 등의 미국 특허 제 5,159,942 호, Gentry의 미국 특허 제 5,220,930 호, Blakley 등의 미국 특허 제 5,360,023 호, Shafer 등의 미국 특허 제 6,701,936 호, Li 등의 미국 특허 제 7,011,096 호, Li 등의 미국 특허 제 7,017,585 호, Lawson 등의 미국 특허 제 7,025,066 호, Perfetti 등의 미국 특허출원 공개 제 2004/0255965 호, Bereman의 PCT 특허출원 공개 제 WO 02/37990 호, 및 Bombick 등의 Fund. Appl. Toxicol., 39, p. 11-17(1997)에 제시되어 있으며, 이들은 본원에 참조로 포함된다. 본 개시에 따른 것을 포함하여 흡연 장치에 유용할 수 있는 추가의 예시적 담배 조성물은 Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호에 개시되어 있으며, 이는 본원에 참조로 포함된다.
또한, 에어로졸 전구체 조성물은 흡입성 물질 또는 그 전구체가 내부에 통합되거나 위에 증착된 불활성 기재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질을 포함하는 액체는 불활성 기재 상에 코팅되거나 흡수되거나 흡착될 수 있어서, 열을 가할 때 흡입성 물질은 정압 또는 부압(positive or negative pressure)의 적용을 통해 본 발명의 물품으로부터 인출될 수 있는 형태로 방출된다. 일부 측면에서, 에어로졸 전구체 조성물은 컷 필러 형태의 향미 및 아로마 담배의 혼합물 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 에어로졸 전구체 조성물은 Pryor 등의 미국 특허 제 4,807,809 호, Pryor 등의 미국 특허 제 4,889,143 호, 및 Raker의 미국 특허 제 5,025,814 호(이들의 개시내용은 본원에 참조로 통합됨)에 기술된 바와 같은 재구성된 담배 재료를 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 전구체 조성물에 관한 추가 정보에 대해서는, 2018년 3월 9일에 출원된 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/916,834 호(이는 본원에 참조로 통합됨)를 참조한다.
에어로졸 전구체 조성물의 유형에 관계없이, 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하도록 구성된 에어로졸 생산 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 담배 또는 가열-비연소식 장치의 경우, 에어로졸 생산 구성요소는 가열 요소이거나 이를 포함할 수 있다. 비가열-비연소식 장치의 경우, 일부 예에서, 에어로졸 생산 구성요소는 진동 가능한 압전 또는 압자기 메시(piezoelectric or piezomagnetic mesh)이거나 이를 포함할 수 있다.
적절한 가열 요소의 일 예는 유도 히터이다. 이러한 히터는 종종 유도 송신기 및 유도 수신기로 구성된다. 유도 송신기는 교류가 통과할 때 진동 자기장(예컨대, 시간에 따라 주기적으로 변하는 자기장)을 생성하도록 구성된 코일을 포함할 수 있다. 유도 수신기는 유도 송신기 내에 적어도 부분적으로 위치하거나 수용될 수 있고, 전도성 재료(예컨대, 강자성 재료 또는 알루미늄 코팅 재료)를 포함할 수 있다. 유도 송신기에 교류가 흐르게 함으로써 유도를 통해 유도 수신기에서 와전류가 생성될 수 있다. 유도 수신기를 정의하는 재료의 저항을 통해 흐르는 와전류는 이를 주울 가열에 의해(즉, 주울 효과를 통해) 가열할 수 있다. 분무기(atomizer)를 정의할 수 있는 유도 수신기는 유도 수신기에 근접하게 위치된 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 형성하기 위해 무선으로 가열될 수 있다. 유도 히터를 갖는 에어로졸 전달 장치의 다양한 구현은, Davis 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0127722 호, Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0202266 호, 2016년 11월 15일 출원된 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/352,153 호, 2017년 10월 31일 출원된 Sebastian 등의 미국 특허출원 제 15/799,365 호, 및 Sur의 미국 특허출원 제 15/836,086 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다.
본 명세서에 보다 구체적으로 설명된 것들을 포함하는 다른 구현에서, 가열 요소는 전기 저항 히터의 경우에서와 같은 전도성 히터이다. 이러한 히터는 전류가 통과할 때 열을 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, 전도성 히터는 포일, 폼, 디스크, 나선형, 섬유, 와이어, 필름, 실(yarns), 스트립, 리본 또는 원통의 형태와 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 이러한 히터는 종종 금속 재료를 포함하며, 전류를 통과시키는 것과 연관된 전기 저항의 결과로서 열을 생성하도록 구성된다. 이러한 저항성 히터는 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 전구체 조성물에 근접하게 위치되어 이를 가열할 수 있다. 본 개시에 유용할 수 있는 다양한 전도성 기재가 전술한 Griffith 등의 미국 특허출원 공개 제2013/0255702호에 설명되어 있다.
본 명세서에 설명된 구현예들은, 필요한 변경을 가하여 비가열-비연소식 장치와 같이, 가열 요소가 아닌 에어로졸 생산 구성요소 (예를 들어, 분무기)를 사용하는 장치에 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 진동 가능한 압전 또는 압전 메시를 포함하는 구현에서, 메시를 구동하기 위한 전력은 메시를 선택적으로 구동하여 진동하게 하고 메시를 통해 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 방출하게 하도록 구성된 처리 회로에 의해 제어될 수 있다. 즉, 처리 회로는 진동 가능한 압전/압자기 메시를 선택적으로 구동하기 위해 전원으로부터의 전력을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 에어로졸 전달 장치는 소위 전자 담배 또는 비가열-비연소식 장치의 경우에 제어 본체와 카트리지를 포함하거나, 또는 가열-비연소식 장치의 경우에는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함할 수 있다. 전자 담배 또는 가열-비연소식 장치의 경우, 제어 본체는 재사용 가능할 수 있는 반면, 카트리지/에어로졸 소스 부재는 제한된 수의 사용을 위해 구성되고/되거나 일회용으로 구성될 수 있다. 다양한 메커니즘은 나사식 맞물림, 압입 맞춤 맞물림, 간섭 맞춤, 슬라이딩 맞춤, 자기적 맞물림 등을 초래하도록 카트리지/에어로졸 소스 부재를 제어 본체에 접속시킬 수 있다.
제어 본체 및 카트리지/에어로졸 소스 부재는 다수의 상이한 재료 중 임의의 것으로 형성될 수 있는 별개의 각자의 하우징 또는 외부 본체를 포함할 수 있다. 하우징은 임의의 적절한 구조적으로 견고한 재료로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 하우징은 스테인레스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 다른 적절한 재료는 다양한 플라스틱(예컨대, 폴리카보네이트), 상부 금속 도금 플라스틱(metal-plating over plastic), 세라믹 등을 포함한다.
카트리지/에어로졸 소스 부재는 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하기 위해, 예컨대 제어 본체 및 카트리지를 가로지르거나 또는 에어로졸 소스 부재가 위치할 수 있는 제어 본체 내에서, 에어로졸 생산 구성요소(예컨대, 가열 요소, 압전/압자기 메시)는 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하거나 근접하게 위치될 수 있다. 제어 본체는 재충전 가능하거나 교체 가능할 수 있는 전원을 포함할 수 있으며, 이에 따라 제어 본체는 다수의 카트리지/에어로졸 소스 부재와 함께 재사용될 수 있다.
제어 본체는 또한 장치의 수동 제어를 위해 푸시 버튼, 터치 감지 표면 등과 같은 에어로졸 전달 장치를 활성화하는 수단을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제어 본체는 사용자가 카트리지/에어로졸 소스 부재를 빨아들여 에어로졸 전달 장치를 활성화하는 시기를 검출하는 흐름 센서를 포함할 수 있다.
다양한 구현에서, 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치는, 실질적으로 막대형이거나 실질적으로 튜브 형상이거나 실질적으로 원통 형상인 것으로 정의될 수 있는 전반적 형상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 전반적 형상을 가질 수 있다. 첨부된 도면을 참조하여 도시되고 설명된 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 실질적으로 둥근 단면을 갖지만, 다른 단면 형상(예컨대, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 등)도 본 개시에 포함된다. 물품의 물리적 형상을 설명하는 이러한 언어는 제어 본체 및 카트리지/에어로졸 소스 부재를 포함하는 개별 구성요소에도 적용될 수 있다. 다른 구현에서, 제어 본체는 작은 상자 형상과 같은 다른 핸드헬드 형상을 취할 수 있다.
보다 구체적인 구현에서, 제어 본체와 카트리지/에어로졸 소스 부재 중 하나 또는 둘 모두는 일회용이거나 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 본체는 교체 가능한 배터리 또는 재충전 가능한 배터리, SSB, 박막 SSB, 재충전 가능한 슈퍼커패시터, 리튬 이온 또는 하이브리드 리튬 이온 슈퍼커패시터 등과 같은 전원을 가질 수 있다. 전원의 일 예는 독일의 Tadiran Batteries GmbH에 의해 생산된 TKI-1550 재충전 가능 리튬 이온 배터리이다. 다른 구현에서, 유용한 전원은 일본의 Sanyo Electric Company, Ltd.에 의해 생산된 N50-AAA CADNICA 니켈-카드뮴 전지일 수 있다. 다른 구현에서는, 예를 들어 각각 1.2 볼트를 제공하는 복수의 그러한 배터리가 직렬로 접속될 수 있다. 일부 구현에서, 전원은 출력 전압을 제공하도록 구성된다. 전원은 전력공급 가능한 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하여 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성할 수 있다.
그 다음에, 일부 예에서, 전원은 임의의 유형의 재충전 기술에 접속되어 그와 조합될 수 있다. 적합한 충전기의 예는 단순히 일정한 또는 펄스 직류(DC) 전력을 전원에 공급하는 충전기, 제어 회로를 추가하는 고속 충전기, 3 단계 충전기, 유도 전력 공급식 충전기, 스마트 충전기, 모션 전력 공급식 충전기, 펄스 충전기, 태양열 충전기, USB 기반 충전기 등을 포함한다. 일부 예에서, 충전기는 전원 어댑터 및 임의의 적절한 충전 회로를 포함한다. 다른 예에서, 충전기는 전원 어댑터를 포함하고 제어 본체에는 충전 회로가 장착된다. 이러한 다른 예에서, 충전기는 때때로 단순히 전원 어댑터로 지칭될 수 있다.
제어 본체는, 적절한 충전기에 접속하고 일부 예에서는 통신을 위해 다른 주변 장치에 접속하기 위해, 다수의 상이한 단자, 전기 커넥터 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 적절한 예는, 원통형 커넥터, 궐련 라이터 커넥터, 및 USB 커넥터(USB 1.x(예컨대, Type A, Type B), USB 2.0 및 그 업데이트 및 부가물(예컨대, Mini A, Mini B, Mini AB, Micro A, Micro B, Micro AB), 및 USB 3.x(예컨대, Type A, Type B, Micro B, Micro AB, Type C)에 의해 특정된 것들을 포함함), 독점적 커넥터(예컨대, Apple의 Lightning 커넥터) 등과 같은 직류(DC) 커텍터를 포함한다. 제어 본체는 충전기 또는 다른 주변장치에 직접 접속될 수 있고, 또는 두 요소는 역시 적절한 커넥터를 갖는 적절한 케이블을 통해 접속될 수 있다. 두 요소가 케이블에 의해 접속되는 예에서, 제어 본체와 충전기 또는 다른 주변장치는 일 유형의 커넥터 또는 두 유형의 커넥터를 갖는 케이블과 동일하거나 다른 유형의 커넥터를 가질 수 있다.
유도 전력 공급식 충전을 포함하는 예에서, 에어로졸 전달 장치는 유도 무선 충전 기술을 갖추고 있을 수 있으며, 유도 송신기를 포함하여 유도 무선 충전(예를 들어 WPC(Wireless Power Consortium)의 Qi 무선 충전 표준에 따른 무선 충전을 포함함)을 사용하는 무선 충전기, 충전 패드 등과 접속하기 위한 유도 수신기를 포함할 수 있다. 또는 전원은 무선 RF(radio frequency) 기반 충전기로부터 재충전될 수 있다. 유도성 무선 충전 시스템의 예는 Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0112196 호에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 또한, 일부 구현에서, 전자 담배의 경우 카트리지는 Chang 등의 미국 특허 제 8,910,639 호(이는 본원에 참조로 통합됨)에 개시된 바와 같이 일회용 카트리지를 포함할 수 있다.
전원을 재충전 기술에 접속하기 위해 하나 이상의 접속이 사용될 수 있으며, 일부는 충전 케이스, 크래들, 도크, 슬리브 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 제어 본체는, 전원 공급 장치에 접속하기 위해 USB 커넥터를 포함하는 크래들과 결합하도록 구성될 수 있다. 또는 다른 예에서, 제어 본체는 전원 공급 장치에 접속되는 USB 커넥터를 포함하는 슬리브 내에 끼워져 맞물리도록 구성될 수 있다. 이러한 예 및 유사한 예에서, USB 커넥터는 전원에 직접 접속될 수 있거나, USB 커넥터는 적절한 전원 어댑터를 통해 전원에 접속될 수 있다.
전원의 예는 Peckerar 등의 미국 특허 제 9,484,155 호 및 2015년 10월 21일에 출원된 Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0112191 호에 설명되어 있으며, 이들의 개시내용은 참조로 본원에 포함된다. 적절한 전원의 다른 예는 Hawes 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0283855 호, Fernando 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0014125 호, Nichols 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0243410 호, Fernando 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0313901 호, 및 Fernando 등의 미국 특허 제 9,439,454 호에 제공되며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다. 흐름 센서와 관련하여, 에어로졸 전달 장치를 위한 다양한 마이크로제어기, 센서 및 스위치를 포함하는 대표적인 전류 조정 구성요소 및 다른 전류 제어 구성요소는 Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Brooks 등의 미국 특허 제 4,922,901 호, 제 4,947,874 호 및 제 4,947,875 호, McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호, Nguyen 등의 미국 특허 제 7,040,314 호, Pan의 미국 특허 제 8,205,622 호, Collet 등의 미국 특허 제 8,881,737 호, Ampolini 등의 미국 특허 제 9,423,152 호, Fernando 등의 미국 특허 제 9,439,454 호, 및 Henry 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0257445 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다.
입력 장치는 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있다(흐름 센서를 대체하거나 보완할 수 있음). 입력은 사용자가 장치의 기능을 제어할 수 있도록 및/또는 사용자에게 정보를 출력하기 위해 포함될 수 있다. 임의의 구성요소 또는 구성요소들의 조합은 장치의 기능을 제어하기 위한 입력으로 활용될 수 있다. 적절한 입력 장치는 푸시 버튼, 터치 스위치 또는 다른 터치 감지 표면을 포함한다. 예를 들어, Worm 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0245658 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)에 설명된 바와 같은 하나 이상의 푸시 버튼이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 2015년 3월 10일 출원된 Sears 등의 미국 특허출원 제 14/643,626 호(본 명세서에 참조로 포함됨)에 설명된 바와 같은 터치 스크린이 사용될 수 있다.
추가 예로서, 에어로졸 전달 장치의 특정 움직임에 기초한 제스처 인식에 적합한 구성요소가 입력 장치로 사용될 수 있다. Henry 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0158782 호(이는 참조로 본원에 통합됨)를 참조한다. 또 다른 예로서, 사용자가 예를 들어 용량성 센서가 구현되는 장치의 표면을 터치함으로써 입력을 제공할 수 있도록 용량성 센서가 에어로졸 전달 장치에 구현될 수 있다. 다른 예에서는, 사용자가 입력을 제공할 수 있도록 장치와 연관된 움직임을 감지할 수 있는 센서(예컨대, 가속도계, 자이로스코프, 광전 근접 센서 등)가 에어로졸 전달 장치에 구현될 수 있다. 적합한 센서의 예는 Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2018/0132528 호 및 Henry 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0158782 호에 설명되어 있으며, 이들은 본원에 참조로 포함된다.
전술한 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 적어도 하나의 제어 구성요소와 같은 다양한 전자 장치를 포함할 수 있다. 적절한 제어 구성요소는 다수의 전자 구성요소를 포함할 수 있으며, 일부 예에서 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 회로 기판으로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 전자 구성요소는, 하나 이상의 예시적 구현에 따라 데이터 처리, 애플리케이션 실행, 또는 다른 처리, 제어 또는 관리 서비스를 수행하도록 구성된 처리 회로를 포함한다. 처리 회로는, 예를 들어, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), 이들의 어떤 조합 등과 같은 하나 이상의 집적 회로를 포함하는, 적어도 하나의 프로세서 코어, 마이크로프로세서, 코프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 다양한 다른 컴퓨팅 또는 처리 장치와 같은 다양한 형태로 구체화된 프로세서를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 처리 회로는 프로세서에 결합되거나 그와 통합된 메모리를 포함할 수 있고, 메모리는 데이터, 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어, 이들의 어떤 조합 등을 저장할 수 있다.
일부 예에서, 제어 구성요소는 처리 회로에 결합되거나 그와 통합될 수 있는 하나 이상의 입력/출력 주변장치를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 구성요소는 하나 이상의 네트워크, 컴퓨팅 장치 또는 다른 적절하게 활성화된 장치와의 무선 통신을 가능하게 하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 적절한 통신 인터페이스의 예는 Marion 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0261020 호에 개시되어 있으며, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다. 적합한 통신 인터페이스의 또 다른 예는 Texas Instruments의 CC3200 단일 칩 무선 마이크로제어기 유닛(microcontroller unit: MCU)이다. 또한, 에어로졸 전달 장치가 무선으로 통신하도록 구성될 수 있게 하는 적절한 방식의 예는 Ampolini 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0007651 호 및 Henry, Jr. 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0219933 호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치에는 또 다른 구성요소가 사용될 수 있다. 적합한 구성요소의 일 예는, 에어로졸 전달 장치를 사용하여 조명될 수 있는 발광 다이오드(LED), 양자점 기반 LED 등과 같은 표시기이다. 적합한 LED 구성요소, 그 구성 및 용도의 예는 Sprinkel 등의 미국 특허 제 5,154,192 호, Newton의 미국 특허 제 8,499,766 호, Scatterday의 미국 특허 제 8,539,959 호, 및 Sears 등의 미국 특허 제 9,451,791 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다.
다른 동작 지표(indices)도 본 개시에 포함된다. 예를 들어, 동작의 시각적 지표는 흡연 경험의 진행을 보여주기 위해 밝은 색상 또는 강도의 변화도 포함한다. 진동 모터와 같은 동작의 촉각(햅틱) 표시기 및 스피커와 같은 동작의 소리(오디오) 표시기가 본 발명에 유사하게 포함된다. 더 나아가, 이러한 동작 지표들의 조합도 단일 흡연 물품에 사용하기에 적합하다. 다른 측면에 따르면, 에어로졸 전달 장치는, 예를 들어, 전원에 남아있는 전력량, 흡연 경험의 진행, 에어로졸 생산 구성요소 활성화에 대응하는 표시 등과 같은 흡연 물품의 동작에 대응하는 정보를 제공하도록 구성된 디스플레이와 같은 하나 이상의 표시기 또는 표시를 포함할 수 있다.
또 다른 구성요소도 고려된다. 예를 들어, Sprinkel 등의 미국 특허 제 5,154,192 호는 흡연 물품용 표시기를 개시하고 있고, Sprinkel, Jr. 등의 미국 특허 제 5,261,424 호는 빨아들이는 것과 연관된 사용자 입술 활동을 검출하여 가열 장치의 가열을 트리거하기 위해 장치의 마우스 단부와 연관될 수 있는 압전 센서를 개시하고 있고, McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호는 마우스피스를 통한 압력 강하에 응답하여 가열 부하 어레이로의 에너지 흐름을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하고 있고, Harris 등의 미국특허 제 5,967,148 호는 삽입된 구성요소의 적외선 투과율의 불균일성을 검출하는 식별기 및 구성요소가 리셉터클(receptacle)에 삽입될 때 검출 루틴을 실행하는 제어기를 포함하는 흡연 장치의 리셉터클을 개시하고 있고, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호는 다수의 차동 단계를 갖는 정의된 실행가능 전력 사이클를 설명하고 있으며, Watkins 등의 미국 특허 제 5,934,289 호는 광자-광전자(photonic-optronic) 구성요소를 개시하고 있고, Counts 등의 미국 특허 제 5,954,979 호는 흡연 장치를 통한 인발 저항(draw resistance)을 변경하는 수단을 개시하고 있고, Blake 등의 미국 특허 제 6,803,545 호는 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구성을 개시하고 있고, Griffen 등의 미국 특허 제 7,293,565 호는 흡연 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하고 있고, Fernando 등의 미국 특허 제 8,402,976 호는 충전을 용이하게 하고 장치의 컴퓨터 제어를 가능하게 하는 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이스 수단을 개시하고 있고, Fernando 등의 미국 특허 제 8,689,804 호는 흡연 장치용 식별 시스템을 개시하고 있으며, Flick의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2010/003480 호는 에어로졸 생성 시스템에서 퍼프를 표시하는 유체 흐름 감지 시스템을 개시하고 있는데, 전술한 개시내용들 모두는 본원에 참조로 포함된다.
전자 에어로졸 전달 물품과 관련된 구성요소 및 본 물품에서 사용될 수 있는 개시 재료 또는 구성요소의 추가 예는, Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Morgan 등의 미국 특허 제 5,249,586 호, Higgins 등의 미국 특허 제 5,666,977 호, Adams 등의 미국 특허 제 6,053,176 호, White의 미국 특허 제 6,164,287 호, Voges의 미국 특허 제 6,196,218 호, Felter 등의 미국 특허 제 6,810,883 호, Nichols의 미국 특허 제 6,854,461 호, Hon의 미국 특허 제 7,832,410 호, Kobayashi의 미국 특허 제 7,513,253 호, Hamano의 미국 특허 제 7,896,006 호, Shayan의 미국 특허 제 6,772,756 호, Hon의 미국 특허 제 8,156,944 호 및 제 8,375,957 호, Thorens 등의 미국 특허 제 8,794,231 호, Oglesby 등의 미국 특허 제 8,851,083 호, Monsees 등의 미국 특허 제 8,915,254 호 및 제 8,925,555 호, DePiano 등의 미국 특허 제 9,220,302 호, Hon의 미국 특허출원 공개 제 2006/0196518 호 및 제 2009/0188490 호, Oglesby 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0024834 호, Wang의 미국 특허출원 공개 제 2010/0307518 호, Hon의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2010/091593 호 및 Foo의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2013/089551 호를 포함하며, 이들 각각은 참조에 의해 본원에 포함된다.. 또한, Worm 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0099877 호는 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있는 캡슐 및 에어로졸 전달 장치를 위한 포브형(fob-shape) 구성을 개시하고 있으며, 이는 본원에 참조로 포함된다. 전술한 문서에 의해 개시된 다양한 재료는 다양한 구현으로 본 장치에 통합될 수 있으며, 전술한 개시내용 전부는 본원에 참조로 포함된다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치에 통합될 수 있는 또 다른 특징, 제어 또는 구성요소는, Harris 등의 미국 특허 제 5,967,148 호, Watkins 등의 미국 특허 제 5,934,289 호, Counts 등의 미국 특허 제 5,954,979 호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호, Hon의 미국 특허 제 8,365,742 호, Fernando 등의 미국 특허 제 8,402,976 호, Katase의 미국 특허출원 공개 제 2005/0016550 호, Fernando 등의 미국 특허 제 8,689,804 호, Tucker 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0192623 호, Leven 등의 미국 특허 제 9,427,022 호, Kim 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0180553 호, Sebastian 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0000638 호, Novak 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0261495 호, 및 DePiano 등의 미국 특허 제 9,220,302 호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 포함된다..
도 1 및 도 2는 전자 담배의 경우에 제어 본체 및 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현을 도시한다. 이와 관련하여, 도 1 및 도 2는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(100)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 에어로좀 전달 장치는 제어 본체(102) 및 카트리지(104)를 포함할 수 있다. 제어 본체와 카트리지는 기능 관계에서 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1은 결합된 구성의 에어로졸 전달 장치의 사시도인 반면, 도 2는 분리된 구성의 에어로졸 전달 장치의 절개 측면도이다. 에어로졸 전달 장치는, 제어 본체 및 카트리지가 조립형 구성일 경우 일부 구현에서, 예를 들어 실질적으로 막대 형상, 실질적으로 튜브 형상, 또는 실질적으로 원통 형상일 수 있다.
제어 본체(102) 및 카트리지(104)는 프레스 끼워맞춤(또는 간섭 끼워맞춤) 접속, 나사 접속, 자기적 접속 등과 같은 다양한 접속에 의해 서로 맞물리도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제어 본체는 카트리지 상의 제 2 맞물림 요소(예컨대, 커넥터)와 결합하도록 구성된 제 1 맞물림 요소(예컨대, 커플러)를 포함할 수 있다. 제 1 맞물림 요소와 제 2 맞물림 요소는 가역적일 수 있다. 예를 들어, 제 1 맞물림 요소 또는 제 2 맞물림 요소 중 하나는 수나사일 수 있고, 다른 하나는 암나사일 수 있다. 추가 예로서, 제 1 맞물림 요소 또는 제 2 맞물림 요소 중 어느 하나는 자석일 수 있고, 다른 하나는 금속 또는 매칭 자석일 수 있다. 특정 구현에서, 맞물림 요소는 제어 본체 및 카트리지의 기존의 구성요소에 의해 직접 정의될 수 있다. 예를 들어, 제어 본체의 하우징은 그 단부에 카트리지의 적어도 일부(예컨대, 카트리지의 저장 탱크 또는 다른 쉘 형성 요소)를 수용하도록 구성된 공동을 정의할 수 있다. 특히, 카트리지의 저장 탱크는 제어 본체의 공동 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 반면, 카트리지의 마우스피스는 제어 본체의 공동 외부에 노출된 채로 유지될 수 있다. 카트리지는, 예를 들어, 간섭 끼워맞춤에 의해(예컨대, 카트리지의 외부 표면과 제어 본체 공동을 형성하는 벽의 내부 표면 사이에 간섭 맞물림을 생성하는 멈춤쇠 및/또는 다른 특징의 사용을 통해), 자기적 맞물림에 의해(예컨대, 제어 본체의 공동 내에 위치되고 카트리지 상에 위치된 자석 및/또는 자기 금속의 사용을 통해), 또는 다른 적절한 기술에 의해, 제어 본체 하우징에 의해 형성된 공동 내에 유지될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어 본체(102) 및 카트리지(104)는 각각 다수의 각자의 구성요소를 포함한다. 도 2에 도시된 구성요소는 제어 본체 및 카트리지 내에 존재할 수 있는 구성요소를 나타내며, 본 개시에 포함되는 구성요소의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제어 본체는 제어 구성요소(208)(예컨대, 처리 회로 등), 흐름 센서(210), 전원(212)(예컨대, 배터리, 슈퍼커패시터) 및 표시기(214)(예컨대, LED, 양자점 기반 LED)를 포함할 수 있는 하우징(206)(때때로 제어 본체 쉘이라고도 함)으로 형성될 수 있고, 이러한 구성요소들은 가변적으로 정렬될 수 있다. 전원은 재충전 가능할 수 있고, 제어 구성요소는 스위치와, 흐름 센서 및 스위치에 결합된 처리 회로를 포함할 수 있다. 처리 회로는 흐름 센서로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 흐름 센서는 절대 압력 센서이다.
카트리지(104)는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장소(218)를 둘러싸고 가열 요소(220)(에어로졸 생산 구성요소)를 포함하는 하우징(216)(때론 카트리지 쉘이라고도 함)으로 형성될 수 있다. 다양한 구성에서, 이 구조는 탱크로 지칭될 수 있고, 따라서, "카트리지", "탱크" 등의 용어는, 에어로졸 전구체 조성물을 위한 저장소를 둘러싸고, 일부 구현에서는 가열 요소 또는 다른 에어로졸 생산 구성요소를 포함하는 쉘 또는 다른 하우징을 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 일부 예에서, 저장소(218)는 저장소 하우징에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 가열 요소(220)로 나르거나 수송하도록 구성된 액체 수송 요소(222)와 유체 연통할 수 있다. 일부 예에서, 저장소와 가열 요소 사이에 밸브가 위치될 수 있고, 밸브는 저장소로부터 가열 요소로 이동되거나 전달되는 에어로졸 전구체 조성물의 양을 제어하도록 구성될 수 있다.
전류가 인가될 때 열을 생성하도록 구성된 재료의 다양한 예가 가열 요소(220)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 이들 예에서의 가열 요소는 와이어 코일, 마이크로 히터 등과 같은 저항성 가열 요소일 수 있다. 가열 요소를 형성할 수 있는 물질의 예는, 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 니켈, 스테인레스 스틸, 인듐 주석 산화물, 텅스텐, 몰리브덴 디실리사이드(MoSi2), 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 알루미늄이 도핑된 몰리브덴 디실리사이드(Mo(Si,Al)2), 티타늄, 백금, 은, 팔라듐, 은과 팔라듐의 합금, 흑연 및 흑연 기반 재료(예컨대, 탄소 기반 폼 및 실), 전도성 잉크, 붕소 도핑된 실리카, 및 세라믹(예컨대, 포지티브 또는 네거티브 온도 계수 세라믹)을 포함한다. 가열 요소는 저항성 가열 요소이거나, 유도를 통해 열을 생성하도록 구성된 가열 요소일 수 있다. 가열 요소는 알루미늄 질화물, 실리콘 탄화물, 베릴륨 산화물, 알루미나, 실리콘 질화물, 또는 이들의 합성물과 같은 열 전도성 세라믹으로 코팅될 수 있다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 유용한 가열 요소의 예시적 구현이 아래에 추가로 설명되고, 이는 본 명세서에 설명된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다.
카트리지(104)로부터 형성된 에어로졸의 배출을 허용하기 위해 하우징(216)(예컨대, 마우스 단부)에는 개방부(224)가 존재할 수 있다.
카트리지(104)는 또한 집적 회로, 메모리 구성요소(예컨대, EEPROM, 플래시 메모리), 센서 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 전자 구성요소(226)를 포함할 수 있다. 전자 구성요소는 유선 또는 무선 수단에 의해 제어 구성요소(208) 및/또는 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 전자 구성요소는 카트리지 또는 그 베이스(228) 내의 어느 곳에나 위치할 수 있다.
제어 구성요소(208) 및 흐름 센서(210)가 별개로 도시되어 있지만, 제어 구성요소와 흐름 센서를 포함하는 다양한 전자 구성요소들이, 전자 구성요소를 지원하고 전기 접속하는 회로 기판(예컨대, PCB) 상에서 결합될 수 있다고 이해하면 된다. 또한, 회로 기판이 제어 본체의 중심 축에 평행한 횡방향일 수 있다는 점에서, 회로 기판은 도 1의 예시에 비해 상대적으로 수평으로 위치할 수 있다. 일부 예에서, 공기 흐름 센서는 자신이 부착될 수 있는 자체 회로 기재 또는 다른 베이스 요소를 포함할 수 있다. 일부 예에서는, 연성(flexible) 회로 기재이 사용될 수 있다. 연성 회로 기판은 다양한 형태로 구성될 수 있으며 실질적으로 튜브 형상을 갖는다. 일부 예에서, 연성 회로 기재는 히터 기재와 결합되거나, 그 위에 적층되거나, 그 일부 또는 전부를 형성할 수 있다.
제어 본체(102) 및 카트리지(104)는 이들 사이에 유체 결합을 용이하게 하도록 구성된 구성요소를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 본체는 내부에 공동(232)을 갖는 커플러(230)를 포함할 수 있다. 카트리지의 베이스(228)는 커플러와 맞물리도록 구성될 수 있으며, 공동 내에 끼워지도록 구성된 돌출부(234)를 포함할 수있다. 이러한 맞물림은 제어 본체와 카트리지 사이의 안정적인 접속을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 제어 본체의 전원(212) 및 제어 구성요소(208)와 카트리지의 가열 요소(220) 사이의 전기적 접속을 확립할 수있다. 또한, 하우징(206)은 공기 흡입구(236)를 포함할 수 있는데, 이는 커플러 주위의 주변 공기를 통과시켜 하우징 내로 들어갈 수 있게 하는 커플러에 접속되는 하우징 내의 노치일 수 있고, 여기서 이는 그 후 커플러의 공동(232)을 통과해서 돌출부(234)를 통해 카트리지 내부로 들어간다.
본 개시에 따른 유용한 커플러 및 베이스는 Novak 등의 미국 특허출원 공개 제2014/0261495호에 설명되어 있으며, 이는 참조로 본 명세서에 포함된다.. 예를 들어, 도 2에 도시된 커플러(230)는 베이스(228)의 내주(inner periphery)(240)와 짝을 이루도록 구성된 외주(outer periphery)(238)를 정의할 수 있다. 일 예에서, 베이스의 내주는 커플러의 외주 반경과 실질적으로 동일하거나 약간 더 큰 반경을 정의할 수 있다. 또한, 커플러는 베이스의 내주에 정의된 하나 이상의 리세스(244)와 맞물리도록 구성된 외주에 하나 이상의 돌출부(242)를 정의할 수도 있다. 그러나, 베이스를 커플러에 결합하기 위해 구조, 형상 및 구성요소의 다양한 다른 예가 채용될 수 있다. 일부 예에서, 카트리지(104)의 베이스와 제어 바디(102)의 커플러 사이의 접속은 실질적으로 영구적일 수 있는 반면, 다른 예에서는 이들 사이의 접속이, 예를 들어 제어 바디가 일회용 및/또는 재충전가능할 수 있는 하나 이상의 추가 카트리지와 재사용될 수 있도록 해제가능할 수 있다.
도 2에 도시된 저장소(218)는 현재 설명되는 바와 같이 용기(container)이거나 섬유형 저장소일 수 있다. 예를 들어, 저장소는 이 예에서 하우징(216)의 내부를 둘러싸는 튜브의 형상으로 실질적으로 형성된 하나 이상의 부직 섬유층(one or more layers of nonwoven fibers)을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 저장소에 보유될 수 있다. 예를 들어, 액체 성분은 저장소에 의해 흡착식으로 보유될 수 있다. 저장소는 액체 수송 요소(222)와 유체 접속될 수 있다. 액체 수송 요소는 모세관 작용을 통해 또는 마이크로 펌프를 통해 저장소에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 이 예에서 금속 와이어 코일의 형태인 가열 요소(220)로 수송할 수 있다. 이와 같이, 가열 요소는 액체 수송 요소를 갖는 가열 배열에 존재한다.
일부 예에서, 미세 유체 칩이 저장소(218)에 매립될 수 있으며, 저장소로부터 전달되는 에어로졸 전구체 조성물의 양 및/또는 질량은 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 기술에 기초한 것과 같은 마이크로 펌프에 의해 제어될 수 있다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 유용한 저장소 및 수송 요소의 다른 예시적 구현은 본 명세서에 추가로 설명되며, 이러한 저장소 및/또는 수송 요소는 본 명세서에 기재된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다. 특히, 본 명세서에 추가로 설명되는 가열 요소 및 수송 요소의 특정 조합은 본 명세서에 설명된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다.
사용시, 사용자가 에어로졸 전달 장치(100)를 빨아들일 때, 공기 흐름이 흐름 센서(210)에 의해 감지되고, 가열 요소(220)가 활성화되어 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킨다. 에어로졸 전달 장치의 마우스 단부를 빨아들이면 주변 공기가 공기 흡입구(236)로 들어가고 커플러(230) 내의 공동(232) 및 베이스(228)의 돌출부(234) 내의 중앙 개방부를 통해 이동한다. 카트리지(104)에서, 빨아들인 공기는 형성된 증기와 결합하여 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 가열 요소로부터 멀어져 에어로졸 전달 장치의 마우스 단부의 개방부(224) 밖으로 날아가거나, 흡인되거나, 배출된다.
전자 담배의 경우에 제어 본체 및 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현에 관한 추가 세부사항은 위에서 인용된 Sur의 미국 특허출원 제 15/836,086 호 및 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/916,834 호뿐만 아니라, 2018년 3월 9일에 출원된 Sur의 미국 특허출원 제 15/916,696 호를 참조한다(이들 모두는 또한 참조로 본원에 통합됨).
도 3 내지 도 6은 가열-비연소식(heat-not-burn) 장치의 경우에 제어 본체 및 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 3은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(300)를 도시한다. 에어로졸 전달 장치는 제어 본체(302) 및 에어로졸 소스 부재(304)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재 및 제어 본체는 기능 관계에서 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3은 결합된 구성의 에어로졸 전달 장치를 도시하는 반면, 도 4는 분리된 구성의 에어로졸 전달 장치를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시의 다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재(304)는 제어 본체(302)에 삽입되도록 구성된 가열 단부(406) 및 사용자가 에어로졸을 생성하기 위해 빨아들이는 마우스 단부(408)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 가열 단부의 적어도 일부는 에어로졸 전구체 조성물(410)을 포함할 수 있다.
다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재(304) 또는 그 일부는 에어로졸 소스 부재에 대한 추가 구조 및/또는 지지를 제공하는 데 유용한 임의의 재료로 형성될 수 있는 외부 오버랩 재료(412)로 감길 수 있다. 다양한 구현에서, 외부 오버랩 재료는 종이 또는 다른 섬유 재료(예컨대, 셀룰로스 재료)를 포함할 수 있는 열 전달에 저항하는 재료를 포함할 수 있다. 외부 오버랩 재료는 또한 섬유 재료 내에 매립되거나 분산된 하나 이상의 충전제 재료를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 충전제 재료는 물 불용성 입자(water insoluble particles)의 형태를 가질 수 있다. 또한, 충전제 재료는 무기 성분을 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 외부 오버랩은 궐련의 전형적인 포장지와 같이 하부 벌크 층 및 상부 층과 같은 다수의 층으로 형성될 수 있다. 이러한 재료는, 예를 들어, 아마, 대마, 사이잘(sisal), 볏짚 및/또는 에스파토(esparto)와 같은 경량 "넝마 섬유(rag fibers)"를 포함할 수 있다. 외부 오버랩은 또한 셀룰로스 아세테이트와 같은 종래의 궐련의 필터 요소에 전형적으로 사용되는 재료를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부(408)에서의 오버랩의 초과 길이는, 아래에 설명되는 바와 같이 에어로졸 전구체 조성물(410)을 소비자의 입으로부터 간단히 분리하거나 필터 재료를 배치하기 위한 공간을 제공하도록 기능할 수 있거나, 또는 물품을 빨아들이는 데 영향을 주거나 빨아들이는 중에 장치를 떠나는 증기 또는 에어로졸의 흐름 특성에 영향을 준다. 본 개시와 함께 사용될 수 있는 오버랩 재료의 구성에 관한 추가 논의는 위에서 인용된 Worm 등의 미국 특허 제 9,078,473 호에서 찾을 수 있다.
다양한 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물(410)과 에어로졸 소스 부재(304)의 마우스 단부(408) 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는데, 마우스 단부는 예를 들어 셀룰로스 아세테이트 또는 폴리프로필렌 재료로 이루어질 수 있는 필터(414)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 필터는 Raker 등의 미국 특허 제 5,025,814 호(이는 그 전체가 본원에 참조로 통합됨)에 설명된 바와 같이 담배 함유 재료의 가닥(strands)을 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 필터는 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부의 구조적 무결성을 증가시킬 수 있고/있거나 원한다면 필터링 능력을 제공하고/하거나 빨아들이는 것에 대한 저항을 제공할 수 있다. 일부 구현에서는 에어로졸 전구체 조성물과 마우스 단부 사이에 다음 중 하나 또는 임의의 조합이 위치할 수 있다: 에어 갭; 냉각 공기를 위한 상 변화 재료; 풍미 방출 매체; 선택적 화학적 흡착이 가능한 이온 교환 섬유; 필터 매체로서의 에어로겔 입자; 및 다른 적합한 재료.
본 개시의 다양한 구현은 에어로졸 소스 부재(304)의 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하기 위해 하나 이상의 전도성 가열 요소를 사용한다. 다양한 구현에서, 가열 요소는 포일(foil), 폼(foam), 메쉬(mesh), 중공 볼(hollow ball), 하프 볼(half ball), 디스크, 나선형, 섬유, 와이어, 필름, 실, 스트립, 리본 또는 원통의 형태와 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 이러한 가열 요소는 종종 금속 재료를 포함하고, 전류를 통과시키는 것과 연관된 전기 저항의 결과로 열을 생성하도록 구성된다. 이러한 저항성 가열 요소는 에어로졸 소스 부재, 특히 에어로졸 소스 부재의 에어로졸 전구체 조성물과 직접 접촉하거나 근접하게 위치할 수 있다. 가열 요소는 제어 본체 및/또는 에어로졸 소스 부재에 위치할 수 있다. 다양한 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물은, 가열 조립체로서 작용하거나 그 기능을 용이하게 할 수 있는 기재 부분에 매립되거나 그 일부인 성분(즉, 열 전도 성분)을 포함할 수 있다. 다양한 가열 부재 및 요소의 몇몇 예는 Worm 등의 미국 특허 제 9,078,473 호에 설명되어 있다.
다양한 가열 요소 구성의 일부 비제한적 예는 가열 요소가 에어로졸 소스 부재(304)와 근접하게 배치되는 구성을 포함한다. 예를 들어, 일부 예에서, 가열 요소의 적어도 일부는 적어도 에어로졸 소스 부재의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 가열 요소는 제어 본체(302)에 삽입될 때 에어로졸 소스 부재의 외부에 인접하게 위치될 수 있다. 다른 예에서, 가열 요소의 적어도 일부는 에어로졸 소스 부재가 제어 본체에 삽입될 때 에어로졸 소스 부재의 적어도 일부를 관통할 수 있다(예컨대, 에어로졸 소스 부재를 관통하는 하나 이상의 프롱(prongs) 및/또는 스파이크(spikes)). 일부 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은, 가열 요소의 역할을 하거나 그 기능을 용이하게 할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하는 구조, 또는 에어로졸 전구체 조성물에 매립된 복수의 비드 또는 입자를 포함할 수 있거나, 그와 같은 에어로졸 전구체 조성물의 일부일 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(300)의 정면도를 도시하고, 도 6은 도 5의 에어로졸 전달 장치를 통한 단면도를 도시한다. 특히, 도시된 구현의 제어 본체(302)는, 그 맞물림 단부에 정의된 개방부(518)를 포함하는 하우징(516), 흐름 센서(520)(예컨대, 퍼프 센서 또는 압력 스위치), 제어 구성요소(522)(예컨대, 처리 회로 등), 전원(524)(예컨대, 배터리, 슈퍼커패시터), 및 광원(526)(예컨대, LED)을 포함하는 단부 캡을 포함할 수 있다. 전원은 재충전 가능할 수 있고, 제어 구성요소는 스위치와, 흐름 센서 및 스위치에 결합된 처리 회로를 포함할 수 있다. 처리 회로는 흐름 센서로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다.
일 구현에서, 표시기(526)는 하나 이상의 LED, 양자점-기반 LED(quantum dot-based LEDs) 등을 포함할 수 있다. 표시기는 제어 구성요소(522)와 통신할 수 있고, 예를 들어, 사용자가 에어로졸 소스 부재(304)를 빨아들일 때, 제어 본체(302)에 결합될 때, 흐름 센서(520)에 의해 검출될 때 조명될 수 있다.
도시된 구현의 제어 본체(302)는 에어로졸 소스 부재(304)의 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열 조립체(528)(개별적으로 또는 집합적으로 가열 조립체로 지칭됨)를 포함한다. 본 개시의 다양한 구현의 가열 조립체는 다양한 형태를 취할 수 있지만, 특히 도 5 및 도 6에 도시된 특정 구현에서, 가열 조립체는 외부 실린더(530) 및 가열 요소(532)(에어로졸 생산 구성요소)를 포함하고, 가열 요소(532)는 이 구현에서 수용 베이스(534)로부터 연장되는 복수의 히터 프롱(heater prongs)을 포함한다(다양한 구성에서 가열 조립체 또는 보다 구체적으로 히터 프롱은 히터로 지칭됨). 도시된 구현에서, 외부 실린더는 외부 실린더 내의 히터 프롱에 의해 생성된 열을 유지하고, 보다 구체적으로는 에어로졸 전구체 조성물 내의 히터 프롱에 의해 생성된 열을 유지하기 위해, 스테인레스 스틸로 구성된 이중벽 진공관을 포함한다. 다양한 구현에서, 히터 프롱은, 구리, 알루미늄, 백금, 금, 은, 철, 스틸, 황동, 청동, 흑연 또는 이들의 임의의 조합을 포함 하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 가열 조립체(528)는 하우징(516)의 맞물림 단부에 근접하게 연장될 수 있고, 에어로졸 전구체 조성물(410)을 포함하는 에어로졸 소스 부재(304)의 가열 단부(406)의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 조립체는 일반적으로 튜브형 구성을 정의할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가열 요소(532)(예컨대, 복수의 히터 프롱)는 수용 챔버(536)를 생성하기 위해 외부 실린더(530)에 의해 둘러싸인다. 이러한 방식으로, 다양한 구현에서, 외부 실린더는 비전도성 절연 재료 및/또는 절연 중합체(예컨대, 플라스틱 또는 셀룰로스), 유리, 고무, 세라믹, 자기(porcelain), 이중벽 진공 구조 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 구조를 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 가열 조립체(528)의 하나 이상의 부분 또는 구성요소는 에어로졸 전구체 조성물(410)과 결합, 포장 및/또는 통합(예컨대, 내부에 매립)될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물은 전술한 바와 같은 재료로 형성될 수 있고, 그 안에서 혼합된 하나 이상의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 구현들 중 일부에서, 접촉부는 에어로졸 전구체 조성물에 직접 접속될 수 있어서, 에어로졸 소스 부재가 제어 본체의 수용 챔버 내로 삽입될 때 접촉부는 전기 에너지 소스와 전기적으로 접속된다. 대안적으로, 접촉부는 전기 에너지 소스와 일체형일 수 있고 제어 본체의 수용 챔버 내로 연장될 수 있어서, 에어로졸 소스 부재가 제어 본체의 수용 챔버 내로 삽입될 때 접촉부는 에어로졸 전구체 조성물과 전기적으로 접속된다. 에어로졸 전구체 조성물 내에 전도성 재료가 존재하기 때문에, 전기 에너지 소스로부터 에어로졸 전구체 조성물로 전력을 인가하면 전류가 흐를 수 있고 따라서 전도성 재료로부터 열이 생성된다. 따라서, 일부 구현에서, 가열 요소는 에어로졸 전구체 조성물과 일체형인 것으로 설명될 수 있다. 비제한적 예로서, 흑연 또는 다른 적합한 전도성 재료는, 가열 요소를 매질과 일체형이 되게 하기 위해 에어로졸 전구체 조성물을 형성하는 재료와 혼합되거나, 그에 매립되거나, 그 재료 바로 위에 또는 그 내부에 존재할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 도시된 구현에서, 외부 실린더(530)는 또한 에어로졸 소스 부재가 하우징(516) 내로 삽입될 때 에어로졸 소스 부재(304)의 적절한 위치 설정을 용이하게 하는 역할을 할 수 있다. 다양한 구현에서, 가열 조립체(528)의 외부 실린더는 하우징에 대한 가열 조립체의 정렬을 제공하기 위해 하우징의 내부 표면과 맞물릴 수 있다. 이에 의해, 가열 조립체 사이의 고정 결합의 결과로서, 가열 조립체의 세로 축은 하우징의 세로 축에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 특히, 지지 실린더는 수용 챔버(536)를 생성하기 위해 하우징의 개방부(518))로부터 수용 베이스(534)까지 연장될 수 있다.
에어로졸 소스 부재(304)의 가열 단부(406)는 제어 본체(302)에의 삽입을 위한 크기 및 형상을 갖는다. 다양한 구현에서, 제어 본체의 수용 챔버(536)는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 벽에 의해 정의되는 것으로 특성화될 수 있는데, 내부 표면은 수용 챔버의 내부 용적을 정의한다. 예를 들어, 도시된 구현에서, 외부 실린더(530)는 수용 챔버의 내부 용적을 정의하는 내부 표면을 정의한다. 도시된 구현에서, 외부 실린더의 내부 직경은 대응하는 에어로졸 소스 부재의 외부 직경보다 약간 더 크거나 거의 동일할 수 있으므로(예컨대, 슬라이딩 핏을 생성함), 외부 실린더는 에어로졸 소스 부재를 제어 본체에 대해 적절한 위치(예컨대, 측면 위치)로 안내하도록 구성된다. 따라서, 에어로졸 소스 부재의 가장 큰 외부 직경(또는 구현의 특정 단면 형상에 따라 다른 치수)은, 제어 본체에 있는 수용 챔버의 개방 단부의 벽의 내부 표면에서의 내부 직경(또는 다른 치수)보다 작도록 크기가 조정될 수 있다. 일부 구현에서, 각각의 직경의 차이는 에어로졸 소스 부재가 수용 챔버에 꼭 맞도록 충분히 작을 수 있고, 마찰력은 에어로졸 소스 부재가 가해진 힘없이 이동되는 것을 방지한다. 다른 한편으로, 그 차이는 과도한 힘을 요구하지 않으면서 에어로졸 소스 부재가 수용 챔버 안팎으로 미끄러질 수 있도록 하기에 충분할 수 있다.
도시된 구현에서, 제어 본체(302)는 에어로졸 소스 부재(304)가 제어 본체에 삽입될 때 가열 요소(532)(예컨대, 히터 프롱)가 에어로졸 소스 부재의 가열 단부(406)의 에어로졸 전구체 조성물(410)의 적어도 일부의 근사 방사 중심(approximate radial center)에 위치하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 고체 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물과 함께 사용될 때, 히터 프롱은 에어로졸 전구체 조성물과 직접 접촉할 수 있다. 다른 구현에서, 예컨대, 튜브 구조를 정의하는 압출 에어로졸 전구체 조성물과 함께 사용될 때, 히터 프롱은 압출 튜브 구조의 내부 표면에 의해 정의된 공동 내부에 위치할 수 있고, 압출 튜브 구조의 내부 표면과 접촉하지 않을 것이다.
사용 중에, 소비자는 가열 조립체(528), 특히, 에어로졸 전구체 조성물(410)(또는 그 특정 층)에 인접한 가열 요소(532)의 가열을 시작한다. 에어로졸 전구체 조성물의 가열은 흡입성 물질을 생성하기 위해 에어로졸 소스 부재(304) 내에 흡입성 물질을 방출한다. 소비자가 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부(408)에서 흡입할 때, 공기는 제어 본체(302)의 개방부 또는 개구와 같은 공기 흡입구(538)를 통해 에어로졸 소스 부재로 유입된다. 유입된 공기와 방출된 흡입 물질의 조합은 빨아들인 재료가 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부를 빠져나가면서 소비자에 의해 흡입된다. 일부 구현에서, 가열을 시작하기 위해, 소비자는 가열 조립체의 가열 요소가 배터리 또는 다른 에너지 소스로부터 전기 에너지를 받게 하는 푸시 버튼 또는 유사한 구성요소를 수동으로 작동시킬 수 있다. 전기 에너지는 미리 정해진 시간 동안 공급되거나 수동으로 제어될 수 있다.
일부 구현에서, (주변 온도보다 더 큰 기준 온도, 예컨대, 능동 가열 온도로의 급속 가열을 촉진하는 온도를 유지하기 위해 에너지 흐름이 진행될 수도 있지만) 장치(300) 상의 퍼프들 사이에서는 전기 에너지의 흐름이 실질적으로 진행되지 않는다. 그러나, 도시된 구현에서, 가열은 흐름 센서(520)와 같은 하나 이상의 센서의 사용을 통해 소비자의 퍼프 동작에 의해 시작된다. 퍼프가 중단되면 가열은 중지되거나 감소될 것이다. 소비자가 충분한 양의 흡입성 물질(예컨대, 전형적인 흡연 경험과 동일시하기에 충분한 양)을 방출하도록 충분한 수의 퍼프를 취한 경우, 에어로졸 소스 부재(304)는 제어 본체(302)에서 제거되거나 폐기될 수 있다. 일부 구현에서는, Phillips 등의 미국 특허출원 제 15/707,461 호(이는 본원에 참조로 통합됨)에서 논의된 바와 같이, 용량성 감지 요소 및 다른 센서와 같은 추가 감지 요소가 사용될 수 있다.
다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재(304)는 튜브 형상과 같은 적절한 형태를 형성 및 유지하고 에어로졸 전구체 조성물(410)을 내부에 보유하기에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 에어로졸 소스 부재는 일부 구현에서는 단일 벽으로 형성될 수 있고 또는 다른 구현에서는 다중 벽으로 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 적어도 전기 가열 요소에 의해 제공되는 가열 온도인 온도에서 구조적 무결성을 유지하기 위해(예컨대, 열화되지 않음) 내열성인 재료(천연 또는 합성)로 형성될 수 있다. 일부 구현에서는 내열성 폴리머가 사용될 수 있지만, 다른 구현에서 에어로졸 소스 부재는 실질적으로 짚 형상의 종이와 같은 종이로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 에어로졸 소스 부재는 그를 통한 증기의 이동을 실질적으로 방지하는 기능을 하는 연관된 하나 이상의 층을 가질 수 있다. 하나의 예시적 구현에서는, 알루미늄 포일 층이 에어로졸 소스 부재의 한 표면에 적층될 수 있다. 세라믹 재료가 사용될 수도 있다. 추가 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물로부터 열을 불필요하게 멀리 이동시키지 않도록 절연 재료가 사용될 수 있다. 위에 설명된 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있거나 위에 언급된 재료 및 구성요소에 대한 대안으로 사용될 수 있는 구성요소 및 재료의 추가 예시적 유형은, Crooks 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/00186757 호, Crooks 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/00186757 호 및 Sebastian 등의 미국 특허출원 공개 제 2011/0041861 호(이들 모두는 본원에 참조로 통합됨)에 기재된 유형의 것일 수 있다.
도시된 구현에서, 제어 본체(302)는 전기 가열 요소(532)에 전력을 제공하는 것을 포함하여 에어로졸 전달 장치(300)의 다양한 기능을 제어하는 제어 구성요소(522)를 포함한다. 예를 들어, 제어 구성요소는 전기 전도성 와이어(미도시)에 의해 전원(524)에 접속되는 처리 회로(이는 이하에 추가로 설명되는 바와 같이 추가 구성요소에 접속될 수 있음)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 처리 회로는 가열 조립체(528) 및 특히 히터 프롱이 소비자에 의한 흡입을 위한 흡입성 물질의 방출을 위해 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하기 위해 언제 그리고 어떻게 전기 에너지를 수신할지를 제어할 수 있다. 일부 구현에서, 이러한 제어는 위에서 더 상세히 설명된 바와 같이 흐름 센서(520)에 의해 활성화될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도시된 구현의 가열 조립체(528)는 수용 베이스(534)로부터 연장되는 외부 실린더(530) 및 가열 요소(532)(예컨대, 복수의 히터 프롱)를 포함한다. 에어로졸 전구체 조성물(410)이 튜브 구조를 포함하는 것과 같은 일부 구현에서, 히터 프롱은 에어로졸 전구체 조성물의 내부 표면에 의해 정의된 공동 내로 연장되도록 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 예컨대, 에어로졸 전구체 조성물이 고체 또는 반고체를 포함하는 도시된 구현에서, 복수의 히터 프롱은 에어로졸 소스 부재가 제어 본체(302)에 삽입될 때 에어로졸 소스 부재(304)의 가열 단부(406)에 포함된 에어로졸 전구체 조성물 내로 침투하도록 구성된다. 이러한 구현에서, 히터 프롱 및/또는 수용 베이스를 포함하는 가열 조립체의 구성요소들 중 하나 이상은 비-점착성 또는 점착 방지 재료, 예를 들어, 특정 알루미늄, 구리, 스테인레스 스틸, 탄소 스틸 및 세라믹 재료로 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 히터 프롱 및/또는 수용 베이스를 포함하는 가열 조립체의 구성요소들 중 하나 이상은 예를 들어 Teflon®과 같은 PTFE(polytetrafluoroethylene) 코팅을 포함하는 비-점착성 코팅을 포함할 수도 있고, 또는 점착 방지 에나멜 코팅 또는 세라믹 코팅(예컨대, Greblon®또는 Thermolon™과 같은 다른 코팅을 포함할 수 있다.
또한, 도시된 구현에서는 수용 베이스(534) 주위에 실질적으로 균등하게 분포된 다수의 히터 프롱(532)이 있지만, 다른 구현에서는 임의의 다른 적절한 공간 구성과 함께 겨우 하나뿐인 것을 포함하여 임의의 수의 히터 프롱이 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 다양한 구현에서 히터 프롱의 길이는 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서 히터 프롱은 작은 돌출부를 포함할 수 있는 반면, 다른 구현에서 히터 프롱은 수용 챔버(536)의 길이의 최대 약 25%, 최대 약 50%, 최대 약 75%, 및 최대 거의 전체 길이를 포함하여 수용 챔버(536)의 길이의 임의의 부분으로 연장될 수 있다. 또 다른 구현에서, 가열 조립체(528)는 다른 구성을 취할 수 있다. 위에서 제공된 논의에 따라 본 발명에서 사용하기 위해 개조될 수 있는 다른 히터 구성의 예는, Counts 등의 미국 특허 제 5,060,671 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,093,894 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,224,498 호, Sprinkel Jr. 등의 미국 특허 제 5,228,460 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,322,075 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,353,813 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,468,936 호, Das의 미국 특허 제 5,498,850 호, Das의 미국 특허 제 5,659,656 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,498,855 호, Hajaligol의 미국 특허 제 5,530,225 호, Hajaligol의 미국 특허 제 5,665,262 호, Das 등의 미국 특허 제 5,573,692 호, 및 Fleischhauer 등의 미국 특허 제 5,591,368 호에서 찾을 수 있는데, 이들은 본원에 참조로 포함된다.
다양한 구현에서, 제어 본체(302)는 내부에 공기 흡입구(538)(예컨대, 하나 이상의 개방부 또는 개구)를 포함하여 수용 챔버(536)의 내부로 주변 공기의 유입을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 일부 구현에서는 수용 베이스(534)도 공기 흡입구를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 구현에서 소비자가 에어로졸 소스 부재(304)의 마우스 단부를 빨아들일 때, 공기는 제어 본체 및 수용 베이스의 공기 흡입구를 통해 수용 챔버로 유입되고, 에어로졸 소스 부재로 전달되고, 소비자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 소스 부재의 에어로졸 전구체 조성물(410)로 유입된다. 일부 구현에서, 유입된 공기는 선택적 필터(414)를 통해 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부(408)에 있는 개방부 외부로 흡입성 물질을 운반한다. 에어로졸 전구체 조성물 내부에 위치된 가열 요소(532)에 의해, 히터 프롱이 활성화되어 에어로졸 전구체 조성물을 가열하고 에어로졸 소스 부재를 통한 흡입성 물질의 방출을 유발할 수 있다.
특히 도 5 및 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 개시의 다양한 구현은 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하기 위해 전도성 히터를 사용한다. 또한 위에서 나타낸 바와 같이, 다양한 다른 구현은 에어로졸 전구체 조성물을 가열하기 위해 유도 히터(induction heater)를 사용한다. 이런 구현들 중 일부에서, 가열 조립체(528)는 유도 송신기 및 유도 수신기를 갖는 변압기를 포함하는 유도 히터로서 구성될 수 있다. 가열 조립체가 유도 히터로서 구성되는 구현에서, 외부 실린더(530)는 유도 송신기로서 구성될 수 있고, 수용 베이스(534)로부터 연장되는 가열 요소(532)(예컨대, 복수의 히터 프롱)는 유도 수신기로서 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, 유도 송신기와 유도 수신기 중 하나 또는 둘 모두는 제어 본체(302) 및/또는 에어로졸 소스 부재(304)에 위치할 수 있다.
다양한 구현에서 유도 송신기 및 유도 수신기로서의 외부 실린더(530) 및 가열 요소(532)는 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있고, 추가 구현에서 유도 수신기는 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않은 강자성 재료로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 포일 재료는 전도성 재료로 구성되고 히터 프롱은 강자성 재료로 구성된다. 다양한 구현에서, 수용 베이스는 비전 도성 및/또는 절연 재료로 구성될 수 있다.
유도 송신기로서의 외부 실린더(530)는 지지 실린더를 둘러싸는 포일 재료를 갖는 라미네이트를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 포일 재료는, 예를 들어 일부 구현에서 유도 수신기로서의 가열 요소(532) 주위에 포일 재료가 위치할 때 나선형 코일 패턴을 형성할 수 있는 하나 이상의 전기 트레이스와 같은, 그 위에 인쇄된 전기 트레이스를 포함할 수 있다. 포일 재료 및 지지 실린더는 각각 튜브형 구성을 정의할 수 있다. 지지 실린더는 포일 재료가 히터 프롱과 접촉하여 단락되지 않도록 포일 재료를 지지하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 실린더는 포일 재료에 의해 생성된 진동 자기장에 실질적으로 투명할 수 있는 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 포일 재료는 지지 실린더에 매립되거나 결합될 수 있다. 도시된 구현에서 포일 재료는 지지 실린더의 외부 표면과 맞물리지만, 다른 구현에서 포일 재료는 지지 실린더의 내부 표면에 위치하거나 지지 실린더 내에 완전히 매립될 수 있다.
외부 실린더(530)의 포일 재료는 자신을 통해 교류 전류가 흐를 때 진동 자기장(예컨대, 시간에 따라 주기적으로 변하는 자기장)을 생성하도록 구성될 수 있다. 가열 요소(532)의 히터 프롱은 외부 실린더 내에 적어도 부분적으로 위치되거나 수용될 수 있고, 전도성 재료를 포함할 수 있다. 포일 재료를 통해 교류 전류가 흐름으로써, 유도를 통해 히터 프롱에 와전류가 생성될 수 있다. 히터 프롱을 정의하는 재료의 저항을 통해 흐르는 와전류는 주울 가열에 의해(즉, 주울 효과를 통해) 가열될 수 있다. 히터 프롱은 무선으로 가열되어 히터 프롱에 근접하게 위치된 에어로졸 전구체 조성물(410)로부터 에어로졸을 형성할 수 있다.
에어로졸 전달 장치, 제어 본체 및 에어로졸 소스 부재의 다른 구현은 위에서 인용된 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/916,834 호, Sur의 미국 특허출원 제 15/916,696 호 및 Sur의 미국 특허출원 제 15/836,086 호에 설명되어 있다.
도 7 및 도 8은 비가열-비연소식 장치의 경우에 제어 본체 및 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현을 도시한다. 이와 관련하여, 도 7은 본 개시의 다양한 예시적인 구현에 따른, 제어 바디(702) 및 카트리지(704)를 포함하는 에어로졸 전달 장치(700)의 측면도이다. 특히, 도 7은 서로 결합된 제어 바디 및 카트리지를 도시한다. 제어 본체와 카트리지는 기능 관계에서 분리 가능하게 정렬될 수 있다.
도 8은, 일부 예시적인 구현들에 따른, 에어로졸 전달 장치(700)를 더 구체적으로 예시한다. 도시된 단면도에서 알 수 있듯이, 에어로졸 전달 디바이스는 제어 바디(702) 및 카트리지(704)를 포함할 수 있고, 이들 각각은 다수의 제각기의 구성요소를 포함한다. 도 8에 도시된 구성요소는 제어 본체 및 카트리지 내에 존재할 수 있는 구성요소를 나타내며, 본 개시에 포함되는 구성요소의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제어 본체는 제어 구성요소(808)(예컨대, 처리 회로 등), 입력 장치(810), 전원(812) 및 표시기(814)(예컨대, LED, 양자점 기반 LED)를 포함할 수 있는 제어 본체 하우징 또는 쉘(806)로 형성될 수 있고, 이러한 구성요소들은 가변적으로 정렬될 수 있다. 여기서, 적절한 제어 구성요소의 특정 예는 Microchip Technology Inc.의 PIC16(L)F1713/6 마이크로컨트롤러를 포함하며, 이는 Microchip Technology, Inc.의 AN2265, Vibrating Mesh Nebulizer Reference Design (2016)에 설명되어 있고, 참조로 포함된다..
카트리지(704)는, 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장소(818)를 둘러싸고 압전/압자성 메시(에어로졸 생산 구성요소)를 갖는 노즐(820)을 포함하는 하우징(때론 카트리지 쉘(816)이라도 함)으로 형성될 수 있다. 위에서와 유사하게, 다양한 구성에서, 이러한 구조는 탱크로 지칭될 수도 있다.
도 8에 도시된 저장소(818)는 현재 설명되는 바와 같이 용기(container)이거나 섬유형 저장소일 수 있다. 저장소는 저장소 하우징에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 노즐로 수송하기 위해 노즐(820)과 유체 연통할 수 있다. 카트리지(704)로부터 형성된 에어로졸을 배출할 수 있도록, 개구(822)가 카트리지 쉘(816) 내에(예를 들어, 입구 단부에) 존재할 수 있다.
일부 예에서, 수송 요소는 저장소(818)와 노즐(820) 사이에 위치할 수 있고, 저장소로부터 노즐로 통과되거나 전달되는 에어로졸 전구체 조성물의 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 미세 유체 칩이 카트리지(704)에 매립될 수 있고, 저장소로부터 전달되는 에어로졸 전구체 조성물의 양 및/또는 질량은 하나 이상의 미세 유체 구성요소에 의해 제어될 수 있다. 미세 유체 구성요소의 일례로는 예컨대 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 기술에 기초한 마이크로 펌프(824)가 있다. 적절한 마이크로 펌프의 예는 thinXXS Microtechnology AG의 모델 MDP2205 마이크로 펌프 등, Bartels Mikrotechnik GmbH의 mp5 및 mp6 모델 마이크로 펌프 등, 및 Takasago Fluidic Systems의 압전 마이크로 펌프를 포함한다.
또한 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 마이크로 필터(826)는 마이크로 펌프(824)와 노즐(820) 사이에 위치하여 노즐에 전달되는 에어로졸 전구체 조성물을 필터링할 수 있다. 마이크로 펌프와 같이, 마이크로 필터는 미세 유체 구성요소이다. 적절한 마이크로 필터의 예는 랩-온-어-칩(lab-on-a-chip)(LOC) 기술을 사용하여 제조된 관통형 마이크로 필터를 포함한다.
사용 시에, 입력 장치(810)가 사용자 입력을 검출하여 에어로졸 전달 장치를 활성화할 경우, 압전/압자성 메시가 활성화되어 진동하며, 이에 의해 메시를 통해 에어로졸 전구체 조성물을 빨아들인다. 이는 공기와 조합되어 에어로졸을 형성하는 에어로졸 전구체 조성물의 액적을 형성한다. 에어로졸은 메시로부터 멀어져 에어로졸 전달 장치의 입구 단부의 개방부(822) 밖으로 날아가거나, 흡인되거나, 배출된다.
에어로졸 전달 장치(700)는 에어로졸 생성이 요구될 때(예를 들어, 사용 동안 빨아들일 시에) 노즐(820)의 압전/압자성 메시로의 전력의 공급을 제어하기 위한 스위치, 센서 또는 검출기와 같은 입력 장치(810)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 에어로졸 전달 장치가 사용 중에 빨아들여지지 않을 때 메시로의 전력을 턴 오프하는 방식 또는 방법, 및 빨아들이는 중에 노즐로부터 에어로졸의 생산 및 분배를 작동시키거나 트리거하도록 전력을 턴 온하는 방법이 제공된다. 추가적인 대표적인 유형의 감지 또는 검출 메카니즘, 그 구조 및 구성, 구성요소, 및 일반적 작동 방법은 위에 설명되어 있고, 또한 Sprinkel, Jr.의 미국 특허 제5,261,424호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호, 및 Flick의 PCT 특허 출원공개 제WO 2010/003480호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다.
비가열-비연소식 장치의 경우에 에어로졸 전달 장치의 상기 및 다른 구현에 관한 더 많은 정보에 대해서는, 2017년 7월 17일에 출원된 Sur.의 미국 특허출원 제15/651,548호(본원에 참조로 포함됨)에 기재되어 있다.
전술한 바와 같이, 예시적 구현의 에어로졸 전달 장치는, 전자 담배, 가열-비연소식 장치 또는 비가열-비연소식 장치의 맥락에서 또는 심지어 전자 담배, 가열-비연소식 장치 또는 비가열-비연소식 장치 중 하나 이상의 기능을 포함하는 장치의 경우에도 다양한 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 도 9는 본 개시의 다양한 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(100, 300, 700) 중 임의의 하나 이상의 기능일 수 있거나 그 기능을 포함할 수 있는 에어로졸 전달 장치(900)의 회로도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치(900)는 전원(904) 및 제어 구성요소(906)를 갖는 제어 바디(902)를 포함하며, 제어 구성요소(906)는 제어 바디(102, 302, 702), 전원(212, 524, 812), 및 제어 구성요소(208, 522, 808) 각각의 기능에 대응하거나 또는 이를 포함할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는 또한 가열 요소(220, 532), 또는 노즐(820)의 압전/압자성 메시의 기능에 상응하거나 이를 포함할 수 있는 에어로졸 생산 구성요소(914)를 포함한다. 제어 바디(902)는 에어로졸 생산 구성요소(914) 또는 에어로졸 생산 구성요소를 제어 바디에 접속하도록 구성된 단자들(916)을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 제어 바디(902)는 하우징(918)을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압을 측정하도록 구성된 센서(908)를 포함한다. 센서(908)는 유동 센서(210, 520) 또는 입력 장치(810)의 기능에 상응하거나 또는 그 기능을 포함할 수 있고, 하우징(918)은 하우징(206, 516, 806)의 기능에 상응하거나 또는 그 기능을 포함할 수 있다. 이들 구현들에서, 제어 구성요소(906)는 전원(904)와 에어로졸 생산 구성요소(914)에 그리고 이들 사이에 결합된 스위치(910)를 포함한다. 제어 구성요소는 또한 센서 및 스위치에 결합된 처리 회로(912)를 포함한다. 일부 다른 예에서, 제어 바디는 하우징을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압을 측정하도록 구성된 제2 센서를 포함할 수 있고, 제2 센서는 대기압에 대한 추가의 기준으로서 작용한다.
다른 구현들에서, 센서(908)는 또 다른 유형의 압력 센서일 수 있다. 일 구현에서, 센서는 이동식 멤브레인, 인쇄 회로 기판(PCB) 및 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함하는 압력 센서일 수 있다. ASIC는 공기 흐름이 있는지 여부를 나타내는 아날로그 출력 신호를 포함할 수 있다. 압력 센서는 또한 공기 흐름의 양을 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서는 공기 흐름의 양을 결정하기 위해 프로세싱 회로(912)에 또는 그 내부에 접속가능한 용량성 센서를 포함할 수 있다. 공기 흐름은 멤브레인이 이동하게 할 수 있고, 용량성 센서는 커패시턴스의 변화를 검출하고 신호를 처리 회로에 제공할 수 있으며, 처리 회로는 신호로부터 커패시턴스를 측정한다. 측정된 커패시턴스는 공기 흐름에 비례할 수 있으며, 따라서 센서로부터 출력되는 신호는 공기 흐름의 양에 대응할 수 있다.
다른 구현에서, 센서(908)는 서모파일(thermopile)을 이용하는 공기 흐름 센서일 수 있다. 일 예에서, 이러한 유형의 센서는 2개의 서모파일 및 에어로졸 생산 구성요소(914)를 포함할 수 있다. 검출된 공기 흐름은 온도 차를 일으킬 수 있다. 프로세싱 회로(912)는 에어로졸 생산 구성요소를 구동할 수 있고, 서모파일들로부터 아날로그 온도 차를 판독하고 검출된 공기 흐름에 대응하는 표시(예를 들면, 디지털 숫자)를 출력할 수 있다. 제2 예에서, 센서는 서모파일을 사용하여 열-전달 원리를 이용하여 공기 흐름을 측정할 수 있다. 이러한 제2 예에서, 센서는 저항기 대신에 온도 감지를 위한 열전대(thermocouple)를 사용하는 열 흐름 센서 다이를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 서모파일을 사용하는 센서는 열량측정 원리를 사용하여 공기 흐름을 측정할 수 있다. 이 예에서, 센서는 서미스터 대신에 온도 센서로서 서모파일을 사용할 수 있다. 고체 열 격리 층은 서모파일을 보호하기 위해 다양한 세라믹 필름으로 코팅될 수 있다. 다른 예에서, 센서는 에어로졸 생산 구성요소의 대칭적으로 상류 및 하류에 위치하는 2개의 열전대 클러스터(예컨대, 20개의 열전대)를 포함할 수 있다. 이러한 추가의 예에서, 상류 열전대는 공기 흐름에 의해 냉각될 수 있고, 하류 열전대는 에어로졸 생산 구성요소로부터의 흐름 방향으로의 열 전달로 인해 가열될 수 있다. 따라서, 센서의 출력 신호는 상류 및 하류 열전대의 차동 전압일 수 있다. 서모파일을 사용하는 공기 흐름 센서의 한 예는 Tu의 미국 특허 제9,635,886호에 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.
위 단락에서 설명된 열 흐름 센서 다이는, 일부 예에서, 프로세싱 회로(912)와 통합될 수 있다. 열 흐름 센서 다이는 사용자의 퍼프(puff)에 비례하는 아날로그 전압을 출력할 수 있다. 처리 회로에서 연산 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 아날로그 형태를 검출된 공기 흐름 또는 사용자의 퍼프를 나타내는 디지털 숫자와 같은 디지털 형태로 변환할 수 있다. 열 흐름 센서 다이를 처리 회로와 통합하기 위해, 일 예에서, 센서(908)가 마이크로폰-기반 압력 센서일 수 있다. 마이크로폰 기반 압력 센서의 신호 라인은 처리 회로에 접속된다. 처리 회로에서 ADC는 마이크로폰-기반 압력 센서로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호(예를 들어, 검출된 공기 흐름 또는 사용자 퍼프를 나타내는 디지털 숫자로)로 변환할 수 있다.
다른 구현에서, 센서(908)는 방수 압력 센서일 수 있다. 일 예에서, 센서는 상술한 예와 유사한 마이크로폰-기반 압력 센서일 수 있다. 센서의 방수 수준은 센서가 최대 30분 동안 최대 1미터까지의 침수를 견딜 수 있는 IPX7일 수 있다.
또 다른 구현에서, 센서(908)는 처리 회로(912)에 접속가능한 MEMS-기반 압력 센서일 수 있다. 일 예에서, 센서는 오토-제로(auto-zero) 기능을 사용하여, 현재 대기압을 제로 기준으로서 로딩함으로써 오토-제로를 설정할 수 있다. 이 예에서, 기압은 오토-제로 기능을 사용하여 필터링될 수 있다. 다른 예에서, 센서의 출력은 압력 문턱값에 도달한 후에 중단될 수 있다. MEMS-기반 압력 센서의 일 예가 미국 특허출원 공개 Lamb 등의 제2016/0128389호에 설명되어 있으며, 이는 참조로 본 명세서에 포함된다. 다른 적절한 압력 센서의 예는 Sur 등의 미국 특허출원 제2018/0140009호에 설명되어 있으며, 이는 참조로 본 명세서에 포함된다.
일부 구현에서, 처리 회로(912)는 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다. 이들 구현에서, 차이가 적어도 임계 차이일 때에만, 처리 회로는, 스위치(910)가 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소(914)로 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하여 에어로졸 생산 기간 동안 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 하는 신호(화살표(920)로 표시됨)를 출력하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 스위치는, 에어로졸 생산 구성요소에 공급되는 전력을, 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 가변적인 전력 타겟(예를 들어, 전력 설정 점)으로 조정하기 위해, 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하도록 된다. 이들 구현에서, 미리 결정된 관계는 계단 함수, 선형 함수, 비선형 함수 또는 이들의 조합에 의해 설명될 수 있다.
일부 구현에서, 처리 회로(912)는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 출력하도록 구성된다. PWM 신호의 듀티 사이클은 조정가능하므로, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정할 수 있다.
일부 구현에서, 임계 차이는 사용자에 의해 에어로졸 전달 장치(900)를 사용하는 퍼프 동작으로 인한 기준 대기압으로부터의 최소 편차를 반영하도록 설정된다. 이들 구현에서, 처리 회로(912)는 퍼프 동작과 동연의(coextensive) 에어로졸-생산 기간 동안 에어로졸 생산 구성요소(914)에 전력을 공급하기 위한 신호를 출력하도록 구성된다.
에어로졸-생산 기간 밖에서는, 일부 구현에서, 처리 회로(912)로부터의 신호 출력이 존재하지 않고, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소(914)로의 출력 전압이 분리된다. 이들 구현들에서, 센서(908)는 센서가 노출되는 주변 대기압을 측정하도록 구성된다. 처리 회로는 주위 대기압의 측정에 기초하여 기준 대기압을 설정하도록 구성된다.
일부 구현에서, 기준 대기압을 설정하기 위해, 에어로졸-생산 기간 밖에서, 센서(908)는 센서가 노출되는 주변 대기압을 주기적으로 측정할 수 있다. 일부 이러한 구현의 처리 회로(912)는 주위 대기압의 측정에 기초하여 기준 대기압을 주기적으로 설정할 수 있다. 다른 예에서, 처리 회로는 센서에 신호를 주기적으로 전달하여, 센서에 의해 생성된 주변 대기압의 측정을 주기적으로 판독하게 하도록 구성될 수 있다.
일부 구현에서, 처리 회로(912)는 이벤트에 의해 트리거될 때 기준 대기압을 설정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이벤트는 제어 본체(902)로의 카트리지의 삽입일 수 있다. 다른 예에서, 이벤트는 에어로졸 전달 장치(900)의 움직임일 수 있고, 그러한 움직임은 에어로졸 전달 장치의 모션을 감지 및/또는 정량화할 수 있는, 가속도계, 히스토그램, 및/또는 기타 센서에 의해 검출될 수 있다. 에어로졸 전달 장치의 움직임은 에어로졸 전달 장치를 곧바로 사용하는 것을 나타낼 수 있다. 이들 구현들에서, 이벤트가 검출될 때, 처리 회로는 기준 대기압을 설정할 수 있다. 이벤트가 검출되지 않을 때, 센서(908)는 전력을 절약하기 위해 휴지 전류 모드(quiescent current mode)에 있을 수 있다. 다른 예에서, 카트리지가 제어 바디 내로 삽입되지 않는 경우, 처리 회로는, 스위치(910)가 에어로졸 생산 구성요소(914)에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 신호를 출력하지 않을 수 있다.
일부 구현에서, 처리 회로(912)는, 검출된 기준 대기압에 기초하여 그리고/또는 일련의 2개 이상의 결정된 기준 대기압의 변화에 기초하여 에어로졸 전달 장치(900)의 상황적 맥락을 검출하고, 검출된 상황적 맥락에 대응하는 제어 모드 프로토콜을 활성화하도록 구성될 수 있다. 일부 이러한 구현들의 처리 회로는, 에어로졸 전달 장치가 비행기에 있음과 비행기 모드 제어 프로토콜을 작동시킬 것을 판단하도록 구성될 수 있다.
일 예로서, 일부 구현에서, 검출된 기준 대기압은, 에어로졸 전달 장치가 비행 고도(예컨대, 28,000 피트 이상의 높이)에 있음을 나타내는 임계 대기압과 비교될 수 있다. 검출된 기준 대기압이 비행 고도를 나타내는 문턱값 미만이면, 처리 회로는 에어로졸 전달 장치가 비행기에 있고 히행기 모드 제어 프로토콜을 작동시킬 것을 결정할 수 있다. 다른 예로서, 일부 구현의 처리 회로는, 일련의 시간에 걸쳐 취해진 일련의 2개 이상의 결정된 기준 대기압을 비교할 수 있고, 일련의 기준 대기압들 사이의 변화의 크기 또는 일련의 기준 대기압들의 변화율의 속도 중 하나 이상에 기초하여 에어로졸 전달 장치가 비행기에 있고(예를 들어, 비행기의 이륙 동안 에어로졸 전달 장치의 고도가 증가함에 따라 기준 대기압의 강하의 관찰에 기초하여) 비행기 모드 제어 프로토콜을 활성화할 것을 결정할 수 있다.
비행기 모드 제어 프로토콜은, 예를 들어, 처리 회로가, 에어로졸 전달 장치가 비행 중인 비행기에 있는 동안 에어로졸 생산 구성요소(914)의 활성화를 방지하기 위해 하기 동작, 즉, (1) 검출된 공기압과 기준 대기압 사이의 검출된 차이가 에어로졸 전달 장치에서 퍼프를 나타내는 임계치보다 높은 경우에도 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 스위치(910)가 출력 전압을 전환 가능하게 접속 및 차단하도록 하는 신호를 출력하지 않을 것과, (2) 센서(908)를 퍼프를 검출할 목적으로 공기압을 측정하지 않는 수면 모드로 위치시키는 것 중 하나 이상을 수행하는 것을 포함한다.
처리 회로는, 예를 들어, 후속 측정된 기준 대기압이 에어로졸 전달 장치가 비행 고도에 있음을 나타내는 임계치 미만인 것에 응답하여 그리고/또는 일련의 기준 대기압들 사이의 변화의 크기 또는 비행기가 착륙했음을 나타내는 압력 증가를 신호하는 일련의 기준 대기압의 변화율에 기초하여(예컨대, 기준 대기압의 증가율 또는 관찰된 크기에 기초하여), 비행기 모드 제어 프로토콜을 디스에이블하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서 측정된 기준 대기압 및/또는 기준 대기압의 관찰된 변화에 기초하여, 추가의 또는 대안적인 문맥이 검출될 수 있고, 다른 상응하는 문맥 특정 제어 프로토콜이 활성화될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 구현에서, 처리 회로는, 잠수함이 잠수한 후의 기준 대기압의 변화에 기초하여, 잠수함에서와 같이, 에어로졸 전달 장치가 잠수된 환경에 있음을 검출하도록 구성될 수도 있다.
에어로졸 생산 구성요소(914)는, 에어로졸 생산 기간 동안 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 통하는 것을 포함하여, 다수의 상이한 방식으로 제어될 수 있다. 일부 구현에서, 처리 회로(912)는 에어로졸-생산 기간 동안 주기적으로, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 순간적인 실제 전력의 측정들의 샘플 윈도우를 결정하도록 구성된다. 측정들의 샘플 윈도우의 각각의 측정은 에어로졸 생산 구성요소를 통한 전류 및 전압의 곱으로서 결정될 수 있다. 이러한 구현들의 처리 회로는 또한 순간적인 실제 전력의 측정들의 샘플 윈도우에 기초하여 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 이동 평균 전력을 계산하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현에서, 처리 회로는 또한 이동 평균 전력을 전력 타겟과 비교하고, 스위치를 각각 차단하고 이동 평균 전력이 각각 전력 타겟 위 또는 아래에 있는 각 순간에 출력 전압을 제각기 차단 및 접속하게 하는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
일 예에서, 처리 회로(912)는 에어로졸 생산 구성요소(914)를 통해 실제 전압(V) 및 전류(I)를 결정할 수 있다. 처리 회로는 처리 회로의 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 입력으로부터 결정된 전압 및 전류 값을 판독하고 에어로졸 생산 구성요소에 대한 순간적인 "실제" 전력(I*V)을 결정할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 "순간" 전력 측정은 샘플 윈도우 또는 값들의 이동 윈도우(즉, 다른 순간 전력 측정)에 부가될 수 있고, 이어서 샘플 윈도우의 이동 평균 전력이, 예를 들어, 수학식, Pavg = Psample + Pavg -1 / WindowSize에 따라 계산될 수 있다. 일부 양태에서, 예를 들어, 윈도우 크기는 약 20 내지 약 256 샘플일 수 있다.
일부 예에서, 처리 회로(912)는 계산된 이동 평균 전력을 전력 타겟과 비교할 수 있다. 전력 타겟은 전원(904)과 연관된 선택된 전력 타겟(예를 들어, 처리 회로(912)에 의해 조절되는 전원으로부터 출력된 전력 레벨 또는 전류, 또는 전원과 에어로졸 생산 구성요소(914)와 연관되며 이들 사이에 전기적으로 연통하도록 배치된 다른 조절 구성요소)일 수 있다.
일부 예에서, (1) Pave(에어로솔 생산 구성요소(914)에서 결정된 실제 전력)가 선택된 전력 타겟(평균 전력) 아래인 경우, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소로 전류가 흐를 수 있도록 스위치(910)가 턴 온되고, (2) Pave가 선택된 출력 타겟 위에 있는 경우, 전원으로부터 에어로졸 생산 구성요소로 전류가 흐르지 않도록 스위치가 턴 오프되며, (3) 에어로졸 생산 기간의 만료 또는 중지까지 단계 1 및 2가 반복된다. 보다 구체적으로, 에어로졸 생산 기간 동안, 에어로졸 생산 구성요소에서의 실제 전력의 결정 및 계산, 사전 선택된 전력 타겟에 대한 실제 전력의 비교, 및 사전 선택된 전력 타겟을 조정하기 위한 스위치의 ON/OFF 결정은, 에어로졸 생산 구성요소로 전송되고 에어로졸 생산 구성요소에서 전달되는 보다 안정적이고 정확한 평균 전력을 보장하기 위해, 처리 회로(912)에 의해 주기적으로, 예컨대 초당 약 20 내지 50회로, 실질적으로 연속적으로 수행될 수 있다. 에어로졸 생산 구성요소에서 결정된 실제 전력(Pave)에 기초하여 스위치를 제어하는 다양한 예가 Ampolini 등의 미국 특허 제9,423,152호에 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 10은 본 개시의 예시적인 구현에 따른, 전원(904), 센서(908), 스위치(910), 처리 회로(1000) 및 에어로졸 생산 구성요소(1006)를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구성요소들의 회로도이다. 처리 회로(1000) 및 에어로졸 생산 구성요소(1006)는 각각 처리 회로(912) 및 에어로졸 생산 구성요소(914)에 대응할 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 일부 구현들에서, 센서는 하우징(918)을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압을 측정하도록 구성된다. 이들 구현에서, 보호 회로(1010)는 전원에 결합되어 전원에 과전류 보호를 제공할 수 있다. 센서는, 예를 들어, I2C(inter-integrated circuit) 프로토콜을 사용하여 디지털 직렬 통신 링크를 통해 처리 회로(1000)에 접속될 수 있다. 일례에서, 센서에 의해 제공된 데이터는 절대 대기압일 수 있다. 다른 예에서, 센서는 대기압의 상당한 변화가 있을 때 또는 처리 회로가 기압 정보에 대해 센서를 주기적으로 계속 확인할 때, 저 전력 상태로부터 처리 회로를 차단할 수 있는 검출 회로를 포함할 수 있다. 적절한 센서의 한 예로 Bosch Sensortec GmbH의 BMP388 압력 센서가 있다.
일부 구현에서, 처리 회로(1000)는 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다. 처리 회로는, 차이가 적어도 임계 차이일 때에만, 스위치(910)가 에어로졸 생산 구성요소(1006)에 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하여 에어로졸 생산 기간 동안 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 하는 신호를 출력할 수 있다. 스위치는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 스위치일 수 있다. 일 예에서, 신호는 화살표(1008)에 의해 표시된 바와 같이, PWM 신호일 수 있다. PWM 신호의 듀티 사이클은 조정가능하므로, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정할 수 있다.
일부 구현에서, 기준 대기압은, 장치(900)가 구동하는 동안 카 윈도우의 롤링 다운(car window rolling down), 밀폐된 방 내부에서의 도어 차단, 고도의 변화, 또는 장치가 대기압의 변화를 경험할 수 있게 하는 임의의 다른 수단과 같이 대기압의 변화를 경험할 수 있는 경우에서의 퍼프의 오검출을 방지하도록, 설정될 수 있다. 고도의 변화는 엘리베이터 탑승, 비행기 비행, 계단, 에스컬레이터, 및 다양한 지형에 걸친 이동을 포함할 수도 있다. 이러한 변화를 설명하기 위해 이용될 수 있는 다양한 방법은, 대기압 공기압을 확립하기 위해 별도의 감지 라인을 사용하는 것, 대기압을 판독하는 2차 센서를 이용하는 것, 및/또는 기준점을 결정하기 위해 퍼프들 사이에서 센서(908)를 샘플링하는 것을 포함한다.
일부 예에서, 알고리즘은 대기압의 변화를 고려하여 센서(908)로부터의 측정치들의 롤링 버퍼를 사용할 수 있다. 이들 예 중 일부에서, 처리 회로(912)는 측정치들의 롤링 버퍼를 사용하여 측정치들의 평균을 결정하고 기준 대기압을 평균으로 설정할 수 있다. 이와 관련하여, 측정치의 평균은 센서로부터의 측정치에서 대기압을 대표하는 대기압이다. 일부 예에서, 평균은 샘플 측정치의 산술 평균일 수 있다. 다른 예에서, 평균은 측정치의 기하 평균(geometric mean), 조화 평균(harmonic mean), 중앙값, 측정치들의 최빈치(mode) 또는 중간 범위(mid-range)일 수 있다
일부 예에서, 처리 회로(1000)는 센서(908)의 가장 최근 측정치와 기준 대기압 사이의 차이를 결정할 수 있고, 그 차이가 적어도 임계 차이인지 판단할 수 있다. 처리 회로는 또한 대기압 측정치 중 적어도 일부로부터 대기압의 변화율을 결정할 수 있고, 그 변화율에 기초하여 퍼프 동작에 의해 차이가 발생하는지 판단할 수 있다. 그 다음에, 처리 회로는, 그 차이가 적어도 임계 차이이고 퍼프 동작에 의해 발생한 경우에만, 스위치(910)가 출력 전압을 에어로졸 생산 구성요소(1006)에 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 신호를 출력할 수 있다. 이는 퍼프의 오검출을 방지하기 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 대기압에서의 천이 동안 정상 작동 경험 하에 장치를 경험하게 할 수 있다.
일부 구현에서, 처리 회로(1000)는 2개의 ADC 구성요소(1002 및 1004)를 포함할 수 있다. 이들 구현에서, ADC 구성요소(1002)는 에어로졸 생산 구성요소(APC)(914)를 통해 흐르는 전류 IAPC를 측정할 수 있고, ADC 구성요소(1004)는 에어로졸 생성 구성요소의 전압(VAPC)을 측정할 수 있다. 처리 회로는, 측정에 기초하여, 전술한 바와 같이, 전원(904)에 의해 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 결정할 수 있고, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정하도록 스위치(910)를 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(900)에 대한 전력 제어 방법(1100)의 흐름도이다. 일부 구현에서, 도시된 바와 같이, 블록(1102)에서, 처리 회로(912)는 기준 대기압을 설정할 수 있다. 일 예에서, 비퍼프 유휴 동작 동안, 처리 회로는 기준 대기압을 설정하기 위해 센서(908)로부터 측정된 대기압을 주기적으로 판독할 수 있다. 이 프로세스는 대기압의 변화로 인해 기준 대기압이 업데이트되도록 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 대기압은 에어로졸 전달 장치의 고도가 변할 때 변화할 수 있다. 블록(1104)에서, 처리 회로(912)는 전력 제어를 위한 활성화 이벤트(activation event)가 발생하였는지를 결정할 수 있다. 일 예에서, 각각의 새로운 압력 판독은 활성화 이벤트가 발생하였는지 판단하기 위해 기준 대기압과 비교된다. 일부 구현예에서, 우연한 활성화 또는 거짓 트리거 회피는 시간 및 압력 식별에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어 자동차 도어 닫기와 같은 이벤트들로 인해 또는 에어로졸 전달 장치가 엘리베이터에서 위 또는 아래로 이동하는 동안, 작은 또는 짧은 지속시간의 압력 변화들이 발생할 수 있을 것이다. 이벤트는, 에어로졸 전달 장치에 대한 전력 제어가 활성화될지 또는 변화하는 대기 조건을 반영하도록 기준 대기압을 업데이트하기 위해 새로운 압력 판독이 사용될지를 결정하기 위해 특정 시간 및 압력 임계치를 충족시킬 필요가 있을 수 있다. 활성화 이벤트가 블록(1104)에서 검출되는 경우, 방법(1100)은 블록(1104)으로부터 블록(1106)으로 진행할 수 있다. 그렇지 않으면, 방법(1100)은 기준 대기압을 업데이트하기 위해 블록(1104)으로부터 블록(1102)으로 진행할 수 있다.
블록(1106)에서, 처리 회로(912)는 시스템 점검을 수행할 수 있다. 일부 구현에서, 처리 회로는, 전력이 에어로졸 생산 구성요소(914)에 전달되어야 하는지 여부를 판단하기 위해 시스템 점검을 수행할 수 있다. 예를 들어, 시스템 점검은 에어로졸 생산 구성요소에서의 축적된 에너지 적층 점검, 배터리 건강 및 에어로졸 생산 구성요소의 저항을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일 예에서, 시스템이 에러를 검출하는 경우, 처리 회로(912)는 에러 상태에 진입할 수 있다. 이 예에서, 방법(1100)은 블록(1106)으로부터 블록(1116)으로 진행할 수 있다.
시스템이 에러를 검출하지 않는 경우, 방법(1100)은 블록(1106)으로부터 블록(1108)으로 진행할 수 있다. 블록(1108)에서 에어로졸 생산 구성요소(914)가 가열 요소(220, 532)의 기능에 대응하거나 또는 그 기능을 포함하는 일부 구현에서, 에어로졸 생산 구성요소는 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 고정된 양의 시간 동안 일정한 전력을 전달함으로써 미리 결정된 레벨로 예열될 수 있다. 또한, 에어로졸 생산 구성요소의 예열은 또한 퍼프의 초기에 에어로졸 생산 구성요소의 온도에 기초하여 가변 전력 레벨로 미리 결정된 시간 동안 가열함으로써 수행될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 예열은 설정 온도를 타겟팅하는 것을 포함할 것이지만, 에어로졸 생산 구성요소가 이미 고온에 있는 경우, 예컨대 이전의 퍼프와 공간적으로 가까이 이격된 경우에 전력 수준 및/또는 예열 시간은 감소할 것이다. 방법(1100)은 블록(1108)으로부터 블록(1110)으로 진행할 수 있다. 일 예에서, 블록(1110)에서, 처리 회로(912)가 예열 동안 에어로졸 생산 구성요소의 과도한 온도 상승을 검출할 경우, 예컨대 EOL(end of life) 검출시, 처리 회로는 에러 상태에 진입할 수 있다. 이 예에서, 방법(1100)은 블록(1110)으로부터 블록(1116)으로 진행할 수 있다. 반면에, EOL이 검출되지 않는 경우, 방법(1100)은 블록(1110)으로부터 블록(1112)으로 진행할 수 있다.
다른 예에서, 예열은 퍼프의 검출 시에 에어로졸 생산 구성요소(914)에 가변 전력 레벨을 보내는 것을 포함한다. 가변 전력 레벨은 지속기간 및 신호 강도 모두에 대한 부분 크기(fractional size)의 신호 펄스일 수도 있다. 처리 회로(912)는 에어로졸 생산 구성요소의 시작 온도를 계산할 수 있고, 이러한 시작 온도를 이용하여, 처리 회로는 에어로졸 생성을 신속하게 개시하기 위해 에어로졸 생산 구성요소를 설정된 온도로 효과적으로 되게 하는 데 필요한 에너지의 양을 계산할 수 있다. 에어로졸 생산 구성요소가 개시 온도에 있는 경우, 예열은 전력 레벨이 최대인 상태 및 최대 예열 시간에 있다고 간주될 수 있다. 에어로졸 생산 구성요소가 설정 온도에 근접함에 따라, 예열은 전력 레벨이 원하는 양의 에어로졸을 생성하기 위한 레벨에 있는 상태 및 최소 예열 시간에 있다고 간주될 수 있다.
일부 구현에서, 예열 에너지(예컨대, 주울(Joules)로 표시됨)와 에어로졸 생산 구성요소 온도 사이의 미리 결정된 관계는 선형 함수에 의해 설명될 수 있다. 도 12a에 도시된 일례에서, 지점 A에서, 예열 에너지는 최대이고, 에어로졸 생산 구성요소 온도는 최소이다. 지점 A로부터 지점 B까지, 예열 에너지는 에어로졸 생산 구성요소 온도에 따라 선형적으로 변할 수 있다. B 지점에서, 에어로졸 생산 구성요소 온도는 에어로졸이 생성되기 시작하는 온도에 도달하고, 예열이 중단될 수 있다. 지점 B로부터 지점 C까지, 에어로졸 생산 구성요소의 온도는 예열 외부의 에어로졸 전달 장치(900)의 동작의 일부로서 에어로졸을 계속해서 생성하기 위한 에어로졸 생산 구성요소의 제어로 인해 계속 증가할 수 있다. 지점 C에서, 에어로졸 생산 구성요소 온도는 최대에 도달한다.
일부 구현에서, 미리 결정된 관계는 비선형 함수로서 설명될 수 있다. 도 12b에 도시된 바와 같은 일례에서, 지점 A, B 및 C는 도 12a의 예와 실질적으로 유사하다. 그러나, 도 12b에서, 예열을 위한 에너지는 지점 A로부터 지점 B까지 에어로졸 생산 구성요소 온도에 대해 비선형적으로 변할 수 있다.
에어로졸 생산 구성요소(914)(예컨대, 가열 요소(220, 532))의 온도는 다수의 상이한 방식들 중 임의의 방식으로 측정, 결정 또는 계산될 수 있다. 다양한 예에서, 온도는 저항 온도 검출기(RTD), 서미스터, 열전대, 적외선(IR) 온도 센서 등을 사용하여 측정, 결정 또는 계산될 수 있다. 이에 더하여 또는 이에 갈음하여, 처리 회로(912)는 이전의 퍼프 후의 에어로졸 생산 구성요소의 온도, 및 자연 대류에 의해 에어로졸 생산 구성요소로부터 열이 제거되는 공지된 속도에 기초하여 온도를 추정할 수 있다.
에어로졸 전달 장치(900)가 온도를 측정하기 위한 RTD를 포함하는 일부 예에서, RTD는 에어로졸 생산 구성요소로부터 분리될 수도 있고 또는 이와 통합될 수도 있다. RTD는, 에어로졸 생산 구성요소의 온도에 비례하고 가변적인 저항을 가지며, 온도에 대해 불변인 저항 온도 계수(TCR)를 갖는다. 이들 예에서, 처리 회로(912)는, 예컨대, 에어로졸 생산 구성요소 양단의 전압 및 이를 통한 전류의 측정으로부터 저항을 계산할 수 있고(R = V / I), 저항성 및 TCR로부터 에어로졸 생산 구성요소의 온도를 계산할 수 있다. 적절한 저항 온도 검출의 예에 대한 더 많은 정보에 대해서는, 본원에 참조로 포함되는 Davis 등의 미국 특허출원 공개 제2018/0132526호를 참조한다. 적절한 IR 온도 검출의 예에 대한 더 많은 정보는, 본원에 참조로 포함되는, 2019년 10월 4일자로 출원된 Sur의 미국 특허출원 제16/593,454호를 참조한다.
도 11로 되돌아가서, 일부 구현에서, 블록(1112)에서, 처리 회로(912)는 센서(908)에 의해 측정된 현재의 대기압을 기준 대기압과 비교하고, 전술한 바와 같이, 그에 따라 에어로졸 생산 구성요소(914)에 제공되는 전력을 조정할 수 있다. 방법(1100)은 블록(1112)으로부터 블록(1114)으로 진행할 수 있다. 일 예에서, 블록(1114)에서, 최대 퍼프 길이에 도달하거나 퍼프 작용이 종료되는 경우 센서 판독은 기준 대기압으로 복귀할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 블록(1114)에서, 처리 회로(912)는 에어로졸 생산 구성요소(914)의 에너지 적층 한도가 초과되었음을 검출할 수 있다.
이 예에서, 처리 회로(912)는 에러 상태에 진입할 수 있고, 방법(1100)은 블록(1114)으로부터 블록(1116)으로 진행할 수 있다. 반면에, 최대 퍼프 길이에 도달하지 않으면, 퍼프 동작은 종료되지 않거나 에너지 적층 에러가 검출되지 않고, 방법(1100)은 블록(1114)으로부터 블록(1112)으로 진행되어 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 계속해서 조정할 수 있다. 일 예에서, 에어로졸 생산 구성요소에 적절한 전력 레벨을 제공하기 위해 전력 조정이 주기적으로 반복될 수 있다. 일 예에서, 에어로졸 생산 구성요소에 적절한 전력 레벨이 설정되면, 에어로졸 전달 장치(900)가 정상 상태로 동작할 때 전력 레벨이 유지될 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(900)에 대한 전력 제어 방법(1300)의 흐름도이다. 일부 구현에서, 블록(1302)에 도시된 바와 같이, 전력 소비를 절약하기 위해, 카트리지/에어로졸 소스 부재가 제어 본체에 부착되고 사용할 준비가 될 때까지 센서(908)는 비활성이다. 카트리지/에어로졸 소스 부재의 부착이 검출된 후에, 블록(1304)에 도시된 바와 같이, 선입선출(first-in-first-out, FIFO) 버퍼와 같은 버퍼가 센서로부터의 측정치로 채워질 수 있고, 기준 대기압(또는 베이스라인)이 측정치의 평균으로 설정될 수 있다. 다음으로, 블록(1306)에 도시된 바와 같이 센서의 주기적 샘플링이 수행될 수 있고, 블록(1308)에 도시된 바와 같이(예컨대, 활성화 검출), 센서 샘플과 베이스라인의 차이 및 변화율이 퍼프가 오는지 판단하기 위해 사용될 수 있다. 퍼프가 오지 않는 경우, 샘플은 버퍼에 추가될 수 있고, 블록 1310에 도시된 바와 같이, 새로운 평균이 취해지고, 기준선이 재확립된다. 일부 예에서, 카트리지는 에어로졸 생산 구성요소(914)를 포함할 수 있다. 또는, 제어 본체가 에어로졸 생산 구성요소를 포함할 수도 있다.
블록(1312)에서, 퍼프, 과열, 카트리지/에어로졸 소스 부재 드라이 아웃(dry out), 및/또는 너무 높은 에너지 적층에 대해 전원(904)에 충분치 않은 에너지를 포함할 수 있는 에러를 판단하기 위해, 시스템 점검이 수행될 수 있다. 블록(1314)에 도시된 바와 같이, 에어로졸 생산 구성요소(914)의 전압 측정, 에어로졸 생산 구성요소의 전류 측정, 에어로졸 생산 구성요소의 온도 판독, 에어로졸 생산 구성요소의 온도 계산, 사용자 흡입률(draw rate)의 변화에 대한 센서(908)의 압력 샘플링, 및/또는 센서로부터 사용자 변경에 기초하여 전력을 조정하는 것을 포함하는 다양한 측정이 수행될 수 있다.
다음으로, 방법(1300)은 블록(1316)으로 진행하여, 퍼프가 사용자 중지 또는 퍼프에 대한 최대 허용 시간으로 인해 종료되는지를 판단할 수 있다. 블록(1318)에 도시된 바와 같이, 에러 핸들링은 플래깅된 에러에 기초할 수 있다. 일부 경우에, 에러는 단순히 퍼프가 발생하는 것을 방지하기 위해 있을 수 있고, 그러한 경우에 장치는 센서(908)의 샘플링을 재개할 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 구현에서, 처리 회로(912)는 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다. 이들 구현에서, 처리 회로는 스위치(910)를 제어할 수 있고, 에어로졸 생산 구성요소(914)에 제공되는 전력을, 이 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 가변적인 전력 타겟으로 조정할 수 있다. 도 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 및 14f는 본 개시의 예시적인 구현에 따른 전력 타겟과 차이 사이의 상이한 미리 결정된 관계를 도시한다.
일부 구현에서, 미리 결정된 관계는 선형 함수로 설명될 수 있다. 도 14a에 도시된 일 예에서, 영역 A에서, 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 정도로 충분히 크지 않다. 에어로졸 생산 구성요소(914)에 제공되는 전력은 0 와트로 유지될 수 있다. 지점 B에서, 이 차이는 임계 차이(도 14a에서 "최소 압력(Min Pressure)"으로 표시되어 있음)에 도달하며, 이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 수 있다. 일 예에서, 지점 B에서, 에어로졸 생산 구성요소를 예열하기 위해 일정한 전력이 제공될 수 있다(도 14a에 "최소 전력(Min Power)"으로 표시되어 있음). 다른 예에서, 일정한 전력은 도 14a에 표시된 "최소 전력"과 상이할 수 있다. 지점 B에서 지점 C까지, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 압력 변화(대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이)에 따라 선형적으로 변화할 수 있다. 압력 변화가 클수록 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 제공된 전력이 소정 값(도 14a에서 "최대 전력(Max Power)"으로 표시되어 있음)으로 제한되는 지점(도 14a에서 "고 압력(High Pressure)"으로 표시되어 있음)까지 높아질 수 있다.
일부 구현에서, 미리 결정된 관계는 비선형 함수로 설명될 수 있다. 도 14a에 도시된 일 예에서, 영역 A에서, 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 정도로 충분히 크지 않다. 에어로졸 생산 구성요소(914)에 제공되는 전력은 0 와트로 유지될 수 있다. 지점 B에서, 이 차이는 임계 차이(도 14b에서 "최소 압력(Min Pressure)"으로 표시되어 있음)에 도달하며, 이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 수 있다. 일 예에서, 지점 B에서, 에어로졸 생산 구성요소를 예열하기 위해 일정한 전력이 제공될 수 있다(도 14b에 "최소 전력(Min Power)"으로 표시되어 있음). 다른 예에서, 일정한 전력은 도 14b에 표시된 "최소 전력"과 상이할 수 있다. 지점 B로부터 지점 C까지, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 압력 변화에 따라 비선형적으로 변화할 수 있다. 압력 변화가 클수록 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 제공된 전력이 소정 값(도 14b에서 "최대 전력(Max Power)"으로 표시되어 있음)으로 제한되는 지점(도 14b에서 "고 압력(High Pressure)"으로 표시되어 있음)까지 높아질 수 있다.
일부 구현에서, 미리 결정된 관계는 계단 함수로 설명될 수 있다. 도 14c에 도시된 일 예에서, 영역 A에서, 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 정도로 충분히 크지 않다. 에어로졸 생산 구성요소(914)에 제공되는 전력은 0 와트로 유지될 수 있다. 지점 B에서, 이 차이는 임계 차이(도 14c에서 "최소 압력(Min Pressure)"으로 표시되어 있음)에 도달하며, 이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 수 있다. 일 예에서, 지점 B에서, 에어로졸 생산 구성요소를 예열하기 위해 일정한 전력이 제공될 수 있다(도 14c에 "최소 전력(Min Power)"으로 표시되어 있음). 다른 예에서, 일정한 전력은 도 14c에 표시된 "최소 전력"과 상이할 수 있다. 지점 B로부터 지점 C까지, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 압력 변화에 따라 불연속적으로 전력 계단으로 변화할 수 있다. 압력 변화가 클수록 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 제공된 전력이 소정 값(도 14c에서 "최대 전력(Max Power)"으로 표시되어 있음)으로 제한되는 지점(도 14c에서 "고 압력(High Pressure)"으로 표시되어 있음)까지 높아질 수 있다. 일 예에서, 전력 스텝의 스텝 크기 및 압력과 출력 전력 사이의 압력 레벨 상관관계는 에어로졸 전달 장치(900) 또는 처리 회로(912)의 제조업체에 의해 결정될 수 있다. 다른 예에서, 사용자는, 예컨대 처리 회로에 사용자 입력을 제공함으로써 전력 스텝의 스텝 크기를 정의할 수 있다.
일부 구현에서, 미리 결정된 관계는 선형 함수, 비선형 함수 및 계단 함수 중 2개 이상의 조합에 의해 설명될 수 있다. 도 14d에 도시된 일 예에서, 미리 결정된 관계는 계단-선형 함수, 즉 계단 함수와 선형 함수의 조합으로 설명될 수 있다. 도시된 바와 같이, 영역 A에서, 센서(908)로부터의 대기압 측정치와 기준 대기압 사이의 차이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 정도로 충분히 크지 않다. 에어로졸 생산 구성요소(914)에 제공되는 전력은 0 와트로 유지될 수 있다. 지점 B에서, 이 차이는 임계 차이(도 14d에서 "최소 압력(Min Pressure)"으로 표시되어 있음)에 도달하며, 이는 퍼프 동작이 발생함을 나타낼 수 있다. 일 예에서, 지점 B에서, 에어로졸 생산 구성요소를 예열하기 위해 일정한 전력이 제공될 수 있다(도 14d에 "최소 전력(Min Power)"으로 표시되어 있음). 다른 예에서, 일정한 전력은 도 14d에 표시된 "최소 전력"과 상이할 수도 있다. 지점 B로부터 지점 C까지, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은, 압력 변화가 소정 레벨(도 14d에 "중간 압력(Medium Pressure)"으로 표시되어 있음)에 도달할 때까지 일정하게 유지될 수 있다. 지점 C로부터 지점 D까지, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 압력 변화에 따라 선형적으로 변화할 수 있다. 압력 변화가 클수록 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 제공된 전력이 소정 값(도 14d에서 "최대 전력(Max Power)"으로 표시되어 있음)으로 제한되는 지점(도 14d에서 "고 압력(High Pressure)"으로 표시되어 있음)까지 높아질 수 있다.
또 다른 예에서, 도 14e에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 관계는 계단 함수와 선형 함수의 또 다른 조합으로 설명될 수 있다. 도시된 바와 같이, 지점 A, B 및 C는 도 14d의 예와 유사하다. 지점 C로부터 지점 D까지, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 압력 변화에 따라 선형적으로 변화할 수 있다. 그 다음, 지점 D에서 지점 E까지, 전원(904)으로부터 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력은 지점 B에서 지점 C까지보다 높은 전력 레벨로 일정하게 유지될 수 있다. 지점 E로부터 지점 F까지는, 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력이 다시 제공된 전력이 소정 값(도 14e에 "최대 전력"으로 표시되어 있음)으로 제한되는 지점까지 압력이 선형적으로 변하여 올라갈 수 있다.
또 다른 예에서, 도 14f에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 관계는 계단 함수와 비선형 함수의 다른 조합으로 설명될 수 있다. 도 14e와 비교되는 도 14f의 예 사이의 차이는, 도 14f에서 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력이 지점 C로부터 지점 D까지 그리고 지점 E로부터 지점 F까지의 부분들에 대한 압력 변화에 따라 비선형적으로 변화할 수 있다는 것이다.
도 14a 내지 14f는 단지 미리 결정된 관계의 일부 구현을 도시한 것이다. 다른 구현에서, 미리 결정된 관계는 다른 선형 함수, 다른 비선형 함수, 다른 계단 함수 또는 이들의 여러 조합들에 의해 설명될 수 있다.
물품(들)의 사용에 대한 전술한 설명은 사소한 수정을 통해 본 명세서에 설명된 다양한 예시적 구현에 적용될 수 있는데, 이는 본 명세서에 제공되는 추가 개시에 비추어 당업자에게 명백할 수 있다. 그러나, 사용에 대한 위에서의 설명은 물품의 사용을 제한하려는 것이 아니라 본 개시의 공개에 필요한 모든 요구사항을 준수하기 위해 제공되는 것이다. 도 1 내지 도 12에 도시된 물품(들)에서 보여지거나 전술된 임의의 요소는 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있다.
전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 개시가 속하는 분야의 당업자에게는 본 개시의 많은 수정 및 다른 구현이 떠오를 것이다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에 개시된 특정 구현으로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 수정 및 다른 구현이 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서는 특정 용어들이 사용되지만, 이들은 제한을 목적으로 하는 것이 아니라 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된다.
Claims (22)
- 에어로졸 전달 장치로서,
적어도 하나의 하우징과, 상기 적어도 하나의 하우징 내에,
출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과,
에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하도록 전력 공급 가능한 에어로졸 생산 구성요소와,
상기 적어도 하나의 하우징을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압(atmospheric air pressure)의 측정치를 생성하도록 구성된 센서와,
상기 전원과 상기 에어로졸 생산 구성요소 사이에서 이들에 결합되는 스위치와,
상기 센서 및 상기 스위치에 결합된 처리 회로를 포함하되,
상기 처리 회로는 적어도,
상기 센서로부터의 상기 대기압의 측정치와 기준 대기압(reference atmospheric air pressure) 사이의 차이를 결정하고,
상기 차이가 적어도 임계 차이인 경우에만, 상기 스위치로 하여금 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 신호를 출력하도록 구성되며, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 상기 스위치는, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을, 상기 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 변하는 전력 타겟으로 조정하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 신호가 존재하지 않고 상기 에어로줄 생산 구성요소에 대한 상기 출력 전압이 차단되는 에어로졸 생산 기간 밖에서, 상기 센서는 상기 센서가 노출되는 주변 대기압의 측정치를 생성하도록 구성되고, 상기 처리 회로는 상기 주변 대기압의 측정치에 기초하여 상기 기준 대기압을 설정하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 기준 대기압을 설정하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 주변 대기압의 측정치의 평균을 결정하고 상기 기준 대기압을 상기 평균으로 설정하도록 더 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 임계 차이는 사용자가 상기 에어로졸 전달 장치를 사용하여 행한 퍼프 동작(puff action)으로 인한 상기 기준 대기압으로부터의 최소 편차를 반영하도록 설정되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 차이를 결정하고 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는,
상기 측정치 중 가장 최근의 측정치와 상기 기준 대기압 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이가 적어도 상기 임계 차이인지 결정하며,
상기 대기압의 측정치 중 적어도 일부로부터 상기 대기압의 변화율을 결정하고, 상기 변화율에 기초하여 상기 차이가 퍼프 동작으로 인한 것인지 결정하며,
상기 차이가 적어도 상기 임계 차이이고 상기 퍼프 동작으로 인한 것일 경우에만 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 퍼프 동작과 동연의(coextensive) 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 계단 함수, 선형 함수, 비선형 함수 또는 이들의 조합에 의해 표현되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 계단 함수와 선형 함수의 조합에 의해 표현되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 에어로졸 전구체 조성물은 액체, 고체 또는 반고체인,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하고, 상기 PWM 신호의 듀티 사이클(duty cycle)은 조정 가능하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정할 수 있는,
에어로졸 전달 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 에어로졸 생산 기간 동안 주기적으로, 상기 처리 회로는 또한,
상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우를 결정하고 - 상기 측정치의 샘플 윈도우의 각각의 측정치는 상기 에어로졸 생산 구성요소에서의 전압과 상기 에어로졸 생산 구성요소를 통한 전류의 곱으로서 결정됨 -,
상기 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우에 기초하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 이동 평균 전력(moving average power)을 계산하며,
상기 이동 평균 전력을 상기 전력 타겟과 비교하고,
상기 스위치로 하여금 상기 이동 평균 전력이 제각기 상기 전력 타겟 위 또는 아래에 있는 각 순간에 상기 출력 전력을 제각기 차단 및 접속하게 하도록 상기 신호를 출력하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 에어로졸 전달 장치용 제어 본체로서,
출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과,
에어로졸 생산 구성요소 또는 에어로졸 생산 구성요소를 상기 제어 본체에 접속하도록 구성된 단자 - 상기 에어로졸 생산 구성요소는 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하도록 전력 공급 가능함 - 와,
상기 적어도 하나의 하우징을 통한 공기 흐름 경로에서 대기압(atmospheric air pressure)의 측정치를 생성하도록 구성된 센서와,
상기 전원과 상기 에어로졸 생산 구성요소 사이에서 이들에 결합되는 스위치와,
상기 센서 및 상기 스위치에 결합된 처리 회로를 포함하되,
상기 처리 회로는 적어도,
상기 센서로부터의 상기 대기압의 측정치와 기준 대기압(reference atmospheric air pressure) 사이의 차이를 결정하고,
상기 차이가 적어도 임계 차이인 경우에만, 상기 스위치로 하여금 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 신호를 출력하도록 구성되며, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 상기 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 상기 스위치는, 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을, 상기 차이와 전력 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 변하는 전력 타겟으로 조정하는,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 신호가 존재하지 않고 상기 에어로줄 생산 구성요소에 대한 상기 출력 전압이 차단되는 에어로졸 생산 기간 밖에서, 상기 센서는 상기 센서가 노출되는 주변 대기압의 측정치를 생성하도록 구성되고, 상기 처리 회로는 상기 주변 대기압의 측정치에 기초하여 상기 기준 대기압을 설정하도록 구성되는,
제어 본체.
- 제13항에 있어서,
상기 기준 대기압을 설정하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 주변 대기압의 측정치의 평균을 결정하고 상기 기준 대기압을 상기 평균으로 설정하도록 더 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 임계 차이는 사용자가 상기 에어로졸 전달 장치를 사용하여 행한 퍼프 동작으로 인한 상기 기준 대기압으로부터의 최소 편차를 반영하도록 설정되는,
제어 본체.
- 제15항에 있어서,
상기 차이를 결정하고 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는,
상기 측정치 중 가장 최근의 측정치와 상기 기준 대기압 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이가 적어도 상기 임계 차이인지 결정하며,
상기 대기압의 측정치 중 적어도 일부로부터 상기 대기압의 변화율을 결정하고, 상기 변화율에 기초하여 상기 차이가 퍼프 동작으로 인한 것인지 결정하며,
상기 차이가 적어도 상기 임계 차이이고 상기 퍼프 동작으로 인한 것일 경우에만 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
제어 본체.
- 제15항에 있어서,
상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 상기 퍼프 동작과 동연의(coextensive) 에어로졸 생산 기간 동안 상기 에어로졸 생산 구성요소에 전력을 공급하도록 상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 계단 함수, 선형 함수, 비선형 함수 또는 이들의 조합에 의해 표현되는,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 계단 함수와 선형 함수의 조합에 의해 표현되는,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 에어로졸 전구체 조성물은 액체, 고체 또는 반고체인,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하고, 상기 PWM 신호의 듀티 사이클(duty cycle)은 조정 가능하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공되는 전력을 조정할 수 있는,
제어 본체.
- 제12항에 있어서,
상기 에어로졸 생산 기간 동안 주기적으로, 상기 처리 회로는 또한,
상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우를 결정하고 - 상기 측정치의 샘플 윈도우의 각각의 측정치는 상기 에어로졸 생산 구성요소에서의 전압과 상기 에어로졸 생산 구성요소를 통한 전류의 곱으로서 결정됨 -,
상기 순간 실제 전력의 측정치의 샘플 윈도우에 기초하여 상기 에어로졸 생산 구성요소에 제공된 이동 평균 전력(moving average power)을 계산하며,
상기 이동 평균 전력을 상기 전력 타겟과 비교하고,
상기 스위치로 하여금 상기 이동 평균 전력이 제각기 상기 전력 타겟 위 또는 아래에 있는 각 순간에 상기 출력 전력을 제각기 차단 및 접속하게 하도록 상기 신호를 출력하도록 구성되는,
제어 본체.
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