KR20230027720A - 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기 - Google Patents
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Abstract
니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기로서, 상기 니코틴 이행부는 니코틴 함유 용액 및 추진체가 충전된 제1 용기, 및 제1 용기와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전되는 제2 용기를 포함하고, 상기 추진체는 제1 용기 내에서 액상 및 기상으로 존재하는 에어로졸 흡입기를 제공한다. 상기 니코틴 이행부는 니코틴 이행량을 예측하고 실제 니코틴 이행량이 해당 예측치를 크게 벗어나지 않도록 조절을 가능하게 한다.
Description
본 발명은 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기에 관한 것이다.
니코틴 용액이 함유된 액상을 가열하여 증기화하고, 증기화된 에어로졸을 흡입하는 전자 담배를 비롯한 흡입 장치들이 개발되고 있다. 많은 사용자들이 개발된 흡입 장치들을 통해 흡연을 하고 있으며, 흡입 장치들을 이용하는 사용자들의 수가 증가하고 있는 추세이다. 관련 분야에서, 종래의 흡연 물품을 개선하여 연소나 가열이 아닌 방식으로 니코틴 관련 물질을 에어로졸화 하는 새로운 타입의 에어로졸 흡입기가 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-1257597호는 비가열형 담배 향미 흡인기를 개시하고 있다.
추진체는 니코틴 공급원의 니코틴 관련 물질 또는 니코틴 관련 물질과 유기산 물질이 반응하여 생성된 에어로졸 등을 사용자의 구강으로 운반하는 물질로서, 추진체를 활용한 흡입기는 비가열식, 비전자식으로 작동할 수 있어, 구조가 간단하고, 배터리를 사용하지 않는 등 여러가지 이점이 있다. 추진체를 활용하여, 니코틴 액상 매질을 인체로 흡입하려 할 때, 니코틴을 매 퍼프마다 적정량을 전달하는 기술이 중요할 수 있다.
추진체를 쓰는 흡입기의 경우, 추진체에 의해 대부분의 거동이 정해질 수 있는데, 장치(특히, 밸브 구조)를 이용하여 그 속도나 압력, 유량을 조절하기 어렵다. 따라서, 해당 기술 분야에서는 에어로졸 내 니코틴 이행량을 조절하는 방법에 대한 연구가 계속되고 있다.
추진체를 사용한 에어로졸 흡입기에 있어서, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 니코틴 이행량을 예측하고 실제 니코틴 이행량이 해당 예측치를 크게 벗어나지 않도록 조절할 수 있는 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
본 발명은 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기로서, 상기 니코틴 이행부는 니코틴 함유 용액 및 추진체가 충전된 제1 용기, 및 제1 용기와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전되는 제2 용기를 포함하고, 상기 추진체는 제1 용기 내에서 액상 및 기상으로 존재하는 에어로졸 흡입기를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 추진체는 21℃에서 60 psig 내지 100 psig의 증기압력을 가지는 물질이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제1 용기에서 니코틴 함유 용액은 추진체의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 10 중량%가 충전된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제1 용기에서 니코틴 함유 용액과 액상 추진체를 포함하는 액상의 부피는 제1 용기 내부 부피를 기준으로 85 부피% 이하이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 제1 용기에 니코틴 함유 용액 및 추진체를 충전하고 제2 용기에 액상을 충전하기 직전에 기상 추진체는 추진체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제2 용기는 제1 용기 내 액상으로 충전되며, 내부가 완전히 충전된 후 제1 용기와 분리된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제2 용기는 제1 용기 내 액상의 충전량에 따라 내부 공간이 수축 및 이완된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에어로졸 흡입기는 에어로졸 발생부를 더 포함하며, 상기 에어로졸 발생부는 제1 용기와 분리된 제2 용기와 연결되어 제2 용기에 충전된 액상을 공급받아 액상이 모두 소진될 때까지 에어로졸을 발생시킨다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제2 용기에 충전된 액상은 에어로졸 발생부를 통해 발생한 에어로졸이 5 퍼프 내지 15 퍼프에 의해 모두 소진될 수 있는 양이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제2 용기에 충전된 액상이 모두 소진되면, 제2 용기는 에어로졸 발생부와 분리되고 제1 용기와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전되며, 상기 액상의 충전과 소진의 반복 과정은 제1 용기에서 액상의 부피가 제1 용기 내부 부피를 기준으로 15 부피% 이하이면 중단된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제1 용기의 액상은 충전이 중단되기 전까지 제2 용기를 15회 내지 25회 충전할 수 있는 양이다.
본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 흡입기는 후술한 니코틴 이행부를 포함함으로써, 사용자가 에어로졸 흡입기를 사용할 때마다 니코틴 이행량이 크게 변하는 문제를 해결하여, 에어로졸 흡입기를 모두 사용할 때까지 니코틴 이행량의 변화를 5% 이내로 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 니코틴 이행부의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기에 관한 것으로, 니코틴의 효과적인 이행을 위해 추진체를 쓰는 흡입기에서 니코틴 이행부를 통해 균일하게 니코틴을 이행할 수 있는 에어로졸 흡입기를 제공하고자 한다. 본 명세서에서 사용하는 용어 "에어로졸 흡입기"는 후술하는 니코틴 함유 용액을 에어로졸화시켜 사용자의 입을 통하여 사용자의 폐 속으로 전달하는 장치를 말한다.
본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 흡입기는 니코틴 이행부를 구비하며, 상기 니코틴 이행부는 니코틴 함유 용액 및 추진체가 충전된 제1 용기, 및 제1 용기와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전되는 제2 용기를 포함한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 “니코틴 함유 용액”은 일정 수준의 니코틴을 함유하는 액상을 말하며, 니코틴을 제외한 액상을 구성하는 성분은 알코올, 향료 성분 등으로, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있다. 상기 니코틴은 니코틴, 니코틴 염, 니코틴 알칼로이드, 니코틴 유도체 등을 포함한 니코틴 관련 물질의 형태로 공급될 수 있고, 니코틴 함유 용액에서 다량 함유된 알코올에서 효과적으로 분산될 수 있다. 상기 알코올은 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지는 않지만, 본 발명의 일 구체예에 따르면, 1가 알코올, 2가 알코올, 3가 알코올 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 1가 알코올은 에탄올이고, 상기 2가 알코올인 글리콜 또는 글리콜 에테르는 프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 3가 알코올은 글리세롤이다. 니코틴 함유 용액에 포함되는 니코틴의 총 중량은 해당 기술 분야의 기준 및 제품의 규격에 따라 조절될 수 있지만, 본 발명의 일 구체예에 따르면, 니코틴 함유 용액에서 니코틴의 농도는 1 중량% 내지 10 중량%, 구체적으로는 1.5 중량% 내지 8 중량%, 보다 구체적으로는 2 중량% 내지 6 중량%이다. 상기 니코틴의 농도 범위 내에서 발생하는 에어로졸은 사용자의 만족감을 높일 수 있다.
추진체는 니코틴 함유 용액으로부터 발생한 에어로졸을 사용자의 구강으로 운반하는 역할을 하며, 기본적으로 신체에 부작용이 없는 화합물이 사용된다. 추진체는 제1 용기 내의 압력으로 액상 및 기상으로 존재하며, 액상 추진체는 니코틴 함유 용액과 균일하게 혼합되어 제2 용기에 제1 용기 내 액상을 충전할 때 제1 용기 내의 잔여분과 균일한 조성의 액상이 제2 용기로 충전된다. 추진체는 제1 용기 내에서 액상 및 기상으로 분리하기 위해 일정한 수준의 증기압력을 가지는 물질로부터 선택될 수 있고, 이러한 물질은 니코틴 함유 용액과의 친화성이 적어야 이 후에 에어로졸을 발생시킬 때 추진체 본연의 기능성이 유지될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 추진체는 21℃에서 60 psig 내지 100 psig, 구체적으로는 65 psig 내지 95 psig, 보다 구체적으로는 70 psig 내지 90 psig의 증기압력을 가지는 물질이다. 추진체가 상기 범위보다 낮은 증기압력을 갖는 경우, 에어로졸을 운반하는 기능이 저하될 수 있고, 추진체가 상기 범위보다 높은 증기압력을 갖는 경우, 일정 수준 이상으로 액화시키려면 과도한 압력이 요구된다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 추진체는 불소화된 알칸이고, 구체적으로는 불소화된 에탄, 불소화된 프로판 또는 불소화된 부탄이며, 보다 구체적으로는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 또는 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판이다. 흡입용 추진체 등의 구체적인 조건은 미국약전(USP)의 기준에 따를 수 있다.
제1 용기 내에 충전되는 니코틴 함유 용액과 추진체의 비율은 제2 용기에 액상이 충전될 때 니코틴 함유 용액과 추진체가 각각의 기능성을 유지할 수 있도록 조절될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 제1 용기에서 니코틴 함유 용액은 추진체의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 10 중량%, 구체적으로는 1 중량% 내지 7 중량%, 보다 구체적으로 1 중량% 내지 4 중량%가 충전된다. 니코틴 함유 용액의 함량이 상기 범위보다 낮은 경우, 에어로졸 흡입기의 사용 시 1회 퍼프에 공급되는 니코틴의 함량이 부족할 수 있고, 니코틴 함유 용액의 함량이 상기 범위보다 높은 경우, 추진체의 함량이 부족하여 니코틴의 이행이 효과적으로 진행되지 않을 수 있다.
상온에서 기체인 추진체를 완전히 액화하기 위해서는 제1 용기에 과도한 압력이 요구되고, 외부의 충격에 의해 제1 용기가 보다 쉽게 손상되어 내부의 액상이 누출될 수 있기 때문에, 제1 용기 내의 액상은 일정 수준을 넘지 않도록 관리되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 제1 용기에서 니코틴 함유 용액과 액상 추진체를 포함하는 액상의 부피는 제1 용기 내부 부피를 기준으로 85 부피% 이하, 구체적으로는 83 부피% 이하, 보다 구체적으로는 81 부피% 이하이다. 상기 제1 용기에서 충전된 액상의 부피가 85 부피%를 초과하는 경우, 상술한 것과 같이 액상의 누출 문제가 발생할 수 있고, 최초의 기상의 부피가 작아 제2 용기의 충전에 따른 기상의 부피 변화율이 커서 액상의 균일한 조성 형성에 있어서의 안정성이 저하될 수 있다. 제2 용기에 액상이 충전됨에 따라서 제1 용기 내 액상의 부피는 점점 감소하기 때문에, 상술한 액상의 부피에 대한 상한은 최초에 제1 용기에 니코틴 함유 용액 및 추진체가 충전될 때 중요하게 적용될 수 있다.
충전된 추진체 중 실제로 제2 용기에 충전되어 활용이 가능한 액상 추진체의 비율을 높이고, 제1 용기가 불필요하게 커지는 것을 방지하기 위해서는 제1 용기에 니코틴 함유 용액 및 추진체를 충전하고 제2 용기에 액상을 충전하기 직전(즉, 제1 용기의 액상과 기상이 동적 평형을 이룬 상태) 제1 용기의 액상의 부피가 일정 수준을 넘도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 제1 용기에 니코틴 함유 용액 및 추진체를 충전하고 제2 용기에 액상을 충전하기 직전 제1 용기의 액상의 부피는 제1 용기 내부 부피를 기준으로 50 부피% 이상, 구체적으로 55 부피% 이상, 보다 구체적으로 60 부피% 이상이다. 상기 제1 용기의 액상의 부피가 50 부피% 미만인 경우, 상술한 것과 같이 충전한 추진체의 활용성이 현저하게 떨어질 수 있다.
제1 용기는 용기 내에 충전된 추진체가 액상 및 기상으로 분리될 수 있도록 대기압보다 높은 압력으로 가압된다. 액상 추진체는 제2 용기에 충전되어 에어로졸 운반에 있어서 직접적인 역할을 하기 때문에, 충전 직후 제1 용기는 액상 추진체가 기상 추진체에 비해 다량이 존재할 수 있도록 가압된다. 기상 추진체는 최종적으로 제1 용기에 잔류하게 되는데, 제1 용기의 액상을 제2 용기에 충전할 때 추진력을 제공하고, 후술한 조성에 대한 계산식에서 예측 가능한 수준으로 제1 용기가 거동할 수 있을 정도면 충분하고, 상술한 제1 용기의 액상의 부피 비율 범위를 고려하여 조절될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 제1 용기에 니코틴 함유 용액 및 추진체를 충전하고 제2 용기에 액상을 충전하기 직전(즉, 제1 용기의 액상과 기상이 동적 평형을 이룬 상태)에 기상 추진체는 추진체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하, 구체적으로는 3 중량% 이하, 보다 구체적으로는 1 중량% 이하이다. 상기 기상 추진체가 5 중량%를 초과하는 경우, 제2 용기에 충전될 액상 추진체의 함량이 적어 추진체의 투입에 따른 에어로졸 운반에 대한 기능성이 저하된다.
제1 용기의 액상의 조성은 이상기체 상태 방정식을 통해서 예측될 수 있다. 추진체와 함께 충전되는 니코틴 함유 용액은 상온에서 액상으로 존재하기 때문에, 상온에서 기상으로 존재하는 추진체에 비해 증기압력이 현저하게 낮다. 또한, 추진체는 니코틴 함유 용액과 친화성이 낮기 때문에, 추진체의 증기압력을 통해 예측되는 제1 용기의 액상의 조성은 실제 측정치와 괴리감이 크지 않다. 니코틴 함유 용액의 조성은 제1 용기의 압력에 따라 크게 변하지 않기 때문에, 액상 추진체의 양을 계산함으로써 제1 용기의 액상의 조성을 파악할 수 있다. 먼저 기상 추진체의 부피는 하기 계산식 1로부터 계산될 수 있다.
[계산식 1]
여기서, Vv는 기상 추진체의 부피(ml)이고, m의 추진체의 충전량(g)이고, V는 제1 용기의 용량(ml)이고, Vl2은 니코틴 함유 용액의 부피(ml)이고, ρl은 액상 추진체의 밀도(kg/m3)이고, M은 추진체의 분자량(g/mol)이고, Psat은 포화증기압(atm)이고, R은 기체상수 0.082(atm/(mol·K)이고, T는 온도(K)이다.
위에서 계산된 기상 추진체의 부피를 바탕으로, 액상 추진체의 부피는 하기 계산식 2로부터 계산될 수 있다.
[계산식 2]
여기서, V, Vl2 및 Vv는 상기 계산식 1에서 정의한 것과 같으며, Vl은 액상 추진체의 부피(ml)이다.
위에서 계산된 액상 추진체의 부피를 바탕으로, 액상 추진체의 질량은 하기 계산식 3으로부터 계산될 수 있다.
[계산식 3]
여기서, ρl 및 Vl은 상기 계산식 1 및 2에서 정의한 것과 같으며, ml은 액상 추진체의 질량(g)이다.
위에서 계산된 액상 추진체의 질량을 바탕으로, 제1 용기의 액상 질량은 하기 계산식 4로부터 계산될 수 있다.
[계산식 4]
여기서, ml은 상기 계산식 3에서 정의한 것과 같으며, ml2는 니코틴 함유 용액의 질량(g)이고, ml3는 제1 용기의 액상 질량(g)이다.
하기 실시예를 통해 확인되는 것과 같이, 제2 용기에 20회 정도 충전하는 동안 제2 용기 내의 니코틴의 양은 크게 변하지 않는다는 점을 고려하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 흡입기는 액상의 조성 변경을 통해 니코틴 이행량을 자유롭게 설계할 수 있다. 상술한 설계 조건들은 에어로졸 흡입기가 실제 구현 시 예측된 범위 내에서 돕는다.
본 명세서는 본 발명의 일 구체예에 따른 에어로졸 흡입기를 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 1 및 2를 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 니코틴 이행부의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 해당 구조는 하나의 예시적인 구조에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 니코틴 이행부(100)는 제1 용기(10)와 제2 용기(20)를 포함하고, 제1 용기(10)과 제2 용기(20)은 연결부(11)에 의해 연결된다. 상기 제1 용기(10)은 니코틴 함유 용액 및 추진체로 충전되고, 제1 용기(10)의 내부에 액상과 기상이 동적 평형을 이룬 후에 연결부(11)가 개방되어 연결부(11)을 통해 액상이 제2 용기(20)로 이동하여 제2 용기(20)는 제1 용기 내 액상으로 충전된다. 제2 용기(20)의 내부가 완전히 충전된 후 연결부(11)가 폐쇄되어 제2 용기(20)은 제1 용기(10)과 분리된다. 상기 연결부(11)의 개방 및 폐쇄 수단은 밸브, 마개 등 해당 기술 분야에서 일반적으로 알려진 수단을 적절하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 제2 용기(20)는 제1 용기 내 액상을 충전할 때, 제2 용기 내부의 공기 등이 제1 용기(10)에 유입되지 않도록 제1 용기 내 액상의 충전량에 따라 내부 공간이 수축 및 이완된다. 상기 내부 공간의 수축 및 이완은 용기 자체가 수축 및 이완할 수 있고, 도 1에 표시된 것과 같이, 용기 자체가 고정된 형태라면 수축/이완 수단(30) 등에 의해 수행될 수 있다. 도 1에서의 수축/이완 수단(30)은 아래로 이동하여 제2 용기(20)의 내부 공간을 이완시킴으로써 제1 용기 내 액상을 제2 용기(20)로 충전하고, 위로 이동하여 제2 용기(20)의 내부 공간을 수축시킴으로써 제2 용기(20)에 충전된 액상을 방출한다. 제2 용기(20)에서 충전된 액상의 방출은 후술할 에어로졸 발생부(50)와 연결된 이송관(40)을 통해 수행될 수 있다. 제2 용기(20)에 액상이 충전될 때에는 제1 용기와 제2 용기의 연결부(11)가 개방되고, 제2 용기와 이송관의 연결부(21)가 폐쇄된다. 반대로, 제2 용기(20)에 액상이 방출될 때에는 제1 용기와 제2 용기의 연결부(11)가 폐쇄되고, 제2 용기와 이송관의 연결부(21)가 개방된다. 도 1에서와 같이, 상기 수축/이완 수단(30)이 아래로 이동하면서 기상(A)이 아닌 액상(B)만을 제2 용기(20)에 충전할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 에어로졸 흡입기(200)은 에어로졸 발생부(50)을 더 포함한다. 상기 에어로졸 발생부(50)는 제1 용기(10)와 분리된 제2 용기(20)와 연결되어 제2 용기에 충전된 액상을 공급받아 액상이 모두 소진될 때까지 에어로졸을 발생시킨다. 상술한 것과 같이, 상기 에어로졸 발생부(50)는 이송관(40)을 통해 제2 용기(20)와 이어질 수 있고, 제2 용기와 이송관의 연결부(21)의 개방 또는 폐쇄에 의해 제2 용기와 연결 또는 분리될 수 있다.
상기 제2 용기(20)는 사용자가 한 타임에 사용하기 적절한 정도의 액상을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 제2 용기(20)에 충전된 액상은 에어로졸 발생부를 통해 발생한 에어로졸이 5 퍼프 내지 15 퍼프, 구체적으로는 7 퍼프 내지 14 퍼프, 보다 구체적으로는 8 퍼프 내지 12 퍼프에 의해 모두 소진될 수 있는 양이다. 상기 범위는 해당 기술 분야에서 사용자가 한 타임에 사용하는 규격에 가깝다.
상기 제2 용기(20)에 충전된 액상이 모두 소진되면, 제2 용기(20)는 에어로졸 발생부(50)와 분리되고 제1 용기(10)와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전된다. 상기 제2 용기(20)에서 액상의 충전과 소진은 수회 내지 수십회 반복될 수 있다. 그러나, 제1 용기(10) 내의 액상이 모두 소진될 때까지 지속적으로 제2 용기(20)에 액상을 충전한다면, 제1 용기(10) 내의 액상이 모두 소진될 즈음에 제2 용기(20)에 충전된 액상은 액상의 조성에 있어서, 상술한 이상기체 상태 방정식을 통해 계산한 예상치와 유의미하게 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 제1 용기(10) 내의 액상이 정해진 기준 이하까지 소진되면 제2 용기(20)의 충전이 중단되는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 액상의 충전과 소진의 반복 과정은 제1 용기에서 액상의 부피가 제1 용기 내부 부피를 기준으로 15 부피% 이하, 구체적으로는 13 부피% 이하, 보다 구체적으로는 11 부피% 이하이면 중단된다. 상기 범위 내에서 제2 용기(20)에 충전을 중단함으로써, 충전 시마다 니코틴 이행량의 변화가 크지 않도록 조절이 가능하다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 제1 용기의 액상은 충전이 중단되기 전까지 제2 용기를 15회 내지 25회 충전할 수 있는 양이다. 상기 범위 내로 제1 용기의 액상의 양을 조절하는 것이 에어로졸 흡입기의 활용성 측면에서 바람직할 수 있다.
실시예
19ml의 원통형 캐니스터(직경이 약 21mm이고, 높이가 약 53mm임)에 18.679g의 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(Xiamen Juda Chemical & Equipment 사 제품) 및 0.321g의 니코틴 함유 액상을 충전한 후, 캐니스터를 밀폐하였다. 상기 니코틴 함유 액상은 13.5mg의 니코틴(JHchemical 사 제품)을 에탄올(Sigma-Aldrich 사 제품)과 글리세롤(SK 사 제품)의 혼합액(3:1 중량비)에 혼합하여 제조하였다. 밀폐된 캐니스터 내부의 액상과 기상이 동적 평형을 이룬 후, 0.8g의 액상을 추출하여 모조담배 저장소에 충전하였다.
모조담배 저장소에 충전된 액상을 흡입하여 완전히 소진한 후, 다시 액상과 기상이 동적 평형을 이룬 밀폐된 캐니스터로부터 0.8g의 액상(10 퍼프 내지 12 퍼프로 나누어 흡입할 수 있는 양)을 추출하여 모조담배 저장소에 두번째로 충전하였다. 상술한 과정에 따라 모조담배에 총 20회를 충전한 후, 각 충전마다 원통형 캐니스터(표 1) 및 추출된 액상(표 2) 성분을 분석하여 하기 표 1 및 2에 나타내었다. 참고적으로, 초기 캐니스터 내 액상 부피는 81 부피%이며, 20회 충전 후 캐니스터 내 액상 부피는 11 부피%이다.
| 충전 횟수 |
캐니스터 내 액상량 (g) | 액상 추진체량 (g) | 기상 추진체량 (g) | 니코틴 함유 액상량 (g) | 캐니스터 내 충전 총량 (g) |
| 초기 | 18.90 | 18.58 | 0.10 | 0.321 | 19.000 |
| 1 | 18.08 | 17.77 | 0.12 | 0.307 | 18.200 |
| 2 | 17.26 | 16.97 | 0.14 | 0.294 | 17.400 |
| 3 | 16.44 | 16.16 | 0.16 | 0.280 | 16.600 |
| 4 | 15.63 | 15.36 | 0.17 | 0.267 | 15.800 |
| 5 | 14.81 | 14.55 | 0.19 | 0.253 | 15.000 |
| 6 | 13.99 | 13.75 | 0.21 | 0.239 | 14.200 |
| 7 | 13.17 | 12.94 | 0.23 | 0.226 | 13.400 |
| 8 | 12.35 | 12.14 | 0.25 | 0.212 | 12.600 |
| 9 | 11.53 | 11.33 | 0.27 | 0.198 | 11.800 |
| 10 | 10.71 | 10.53 | 0.29 | 0.184 | 11.000 |
| 11 | 9.89 | 9.72 | 0.31 | 0.171 | 10.200 |
| 12 | 9.08 | 8.92 | 0.32 | 0.157 | 9.400 |
| 13 | 8.26 | 8.11 | 0.34 | 0.143 | 8.600 |
| 14 | 7.44 | 7.31 | 0.36 | 0.129 | 7.800 |
| 15 | 6.62 | 6.51 | 0.38 | 0.115 | 7.000 |
| 16 | 5.80 | 5.70 | 0.40 | 0.101 | 6.200 |
| 17 | 4.98 | 4.90 | 0.42 | 0.087 | 5.400 |
| 18 | 4.16 | 4.09 | 0.44 | 0.073 | 4.600 |
| 19 | 3.35 | 3.29 | 0.45 | 0.059 | 3.800 |
| 20 | 2.53 | 2.48 | 0.47 | 0.045 | 3.000 |
| 충전 횟수 |
액상 추출량 (g) | 추진체량 (g) | 니코틴 함유 액상량 (g) | 니코틴 양 (g) |
| 1 | 0.8 | 0.7864 | 0.0136 | 0.571 |
| 2 | 0.8 | 0.7864 | 0.0136 | 0.572 |
| 3 | 0.8 | 0.7864 | 0.0136 | 0.573 |
| 4 | 0.8 | 0.7864 | 0.0136 | 0.573 |
| 5 | 0.8 | 0.7864 | 0.0136 | 0.574 |
| 6 | 0.8 | 0.7863 | 0.0137 | 0.575 |
| 7 | 0.8 | 0.7863 | 0.0137 | 0.575 |
| 8 | 0.8 | 0.7863 | 0.0137 | 0.576 |
| 9 | 0.8 | 0.7863 | 0.0137 | 0.577 |
| 10 | 0.8 | 0.7863 | 0.0137 | 0.578 |
| 11 | 0.8 | 0.7862 | 0.0138 | 0.579 |
| 12 | 0.8 | 0.7862 | 0.0138 | 0.580 |
| 13 | 0.8 | 0.7862 | 0.0138 | 0.581 |
| 14 | 0.8 | 0.7861 | 0.0139 | 0.583 |
| 15 | 0.8 | 0.7861 | 0.0139 | 0.584 |
| 16 | 0.8 | 0.7861 | 0.0139 | 0.586 |
| 17 | 0.8 | 0.7860 | 0.0140 | 0.588 |
| 18 | 0.8 | 0.7860 | 0.0140 | 0.590 |
| 19 | 0.8 | 0.7859 | 0.0141 | 0.592 |
| 20 | 0.8 | 0.7858 | 0.0142 | 0.596 |
상기 표 1 및 2에 따르면, 모조담배 저장소의 충전 횟수의 증가에 따라, 액상에서 보다 함량이 높은 액상 추진체의 양이 더 빠르게 감소하였고, 이에 따라 추출된 액상의 조성도 추진체량이 감소하고, 니코틴 함유 액상량이 증가하는 것을 확인하였다. 그럼에도, 최초에 추출된 액상의 조성과 20회 때 추출된 액상의 조성에서 니코틴 함량을 비교하면, 최초의 0.571mg에서 20회의 0.596mg으로 0.025mg(약 4.4%) 증가하는 수준에 불과하여, 이와 같이 니코틴 이행부의 설계 시, 니코틴 이행량의 변화가 5% 이내로 정량 흡입이 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
10: 제1 용기
11: 제1 용기와 제2 용기의 연결부
20: 제2 용기
21: 제2 용기와 이송관의 연결부
30: (제2 용기의 내부 공간에 대한) 수축/이완 수단
40: 이송관
50: 에어로졸 발생부
100: 니코틴 이행부
200: 에어로졸 흡입기
A: 기상
B: 액상
11: 제1 용기와 제2 용기의 연결부
20: 제2 용기
21: 제2 용기와 이송관의 연결부
30: (제2 용기의 내부 공간에 대한) 수축/이완 수단
40: 이송관
50: 에어로졸 발생부
100: 니코틴 이행부
200: 에어로졸 흡입기
A: 기상
B: 액상
Claims (11)
- 니코틴 이행부를 포함하는 에어로졸 흡입기로서,
상기 니코틴 이행부는,
니코틴 함유 용액 및 추진체가 충전된 제1 용기; 및
제1 용기와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전되는 제2 용기를 포함하고,
상기 추진체는 제1 용기 내에서 액상 및 기상으로 존재하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 1에 있어서,
상기 추진체는 21℃에서 60 psig 내지 100 psig의 증기압력을 가지는 물질인 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 용기에서 니코틴 함유 용액은 추진체의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 10 중량%가 충전되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 용기에서 니코틴 함유 용액과 액상 추진체를 포함하는 액상의 부피는 제1 용기 내부 부피를 기준으로 85 부피% 이하인 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 1에 있어서,
제1 용기에 니코틴 함유 용액 및 추진체를 충전하고 제2 용기에 액상을 충전하기 직전에 기상 추진체는 추진체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 용기는 제1 용기 내 액상으로 충전되며, 내부가 완전히 충전된 후 제1 용기와 분리되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 용기는 제1 용기 내 액상의 충전량에 따라 내부 공간이 수축 및 이완되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 6에 있어서,
상기 에어로졸 흡입기는 에어로졸 발생부를 더 포함하며,
상기 에어로졸 발생부는 제1 용기와 분리된 제2 용기와 연결되어 제2 용기에 충전된 액상을 공급받아 액상이 모두 소진될 때까지 에어로졸을 발생시키는 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 8에 있어서,
상기 제2 용기에 충전된 액상은 에어로졸 발생부를 통해 발생한 에어로졸이 5 퍼프 내지 15 퍼프에 의해 모두 소진될 수 있는 양인 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 8에 있어서,
상기 제2 용기에 충전된 액상이 모두 소진되면, 제2 용기는 에어로졸 발생부와 분리되고 제1 용기와 연결되어 제1 용기 내 액상으로 충전되며,
상기 액상의 충전과 소진의 반복 과정은 제1 용기에서 액상의 부피가 제1 용기 내부 부피를 기준으로 15 부피% 이하이면 중단되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기. - 청구항 10에 있어서,
상기 제1 용기의 액상은 충전이 중단되기 전까지 제2 용기를 15회 내지 25회 충전할 수 있는 양인 것을 특징으로 하는 에어로졸 흡입기.
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