KR20230095049A - 에어로졸 생성 물품 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 에어로졸 생성 에어로졸 생성 시스템은, 에어로졸 생성 물품, 및 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 에어로졸 생성 장치를 포함한다.
에어로졸 생성 장치는, 배터리 및 상기 배터리로부터 공급된 전력에 의하여 가열되는 히터를 포함하고, 에어로졸 생성 물품은, 에어로졸 생성 장치에 삽입되는 상류 말단부에 배치되는 제1 세그먼트를 포함하고, 제1 세그먼트는, 히터에 의해 둘러싸이도록 배치되고, 에어로졸 생성 기질 및 pH 조정제를 포함하는 매질부, 매질부의 상류측 말단부를 향하도록 배치되는 제1 필터부, 및 매질부의 하류측 말단부를 향하도록 배치되는 제2 필터부를 포함하고, 매질부는 100°C 이상 120°C 미만의 온도에서 가열되면, 1회의 퍼프(Puff) 당 20㎍ 이상의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출한다.

Description

에어로졸 생성 물품 및 시스템{ARTICLE AND SYSTEN FOR GENERATING AEROSOL}
본 개시는 에어로졸 생성 물품 및 시스템에 관한 것이다.
근래에 일반적인 에어로졸 생성 물품의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 에어로졸 생성 물품 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸을 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 생성 물품 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 위생적이고, 저온으로 가열되더라도 지속적이고 균일하게 니코틴을 배출할 수 있는 에어로졸 생성 물품이 요구된다.
저온으로 가열되더라도 지속적이고 균일하게 니코틴을 배출할 수 있는 에어로졸 생성 물품을 제공하고자 한다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 에어로졸 생성 시스템은, 에어로졸 생성 물품, 및 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 에어로졸 생성 장치를 포함한다. 에어로졸 생성 장치는, 배터리 및 상기 배터리로부터 공급된 전력에 의하여 가열되는 히터를 포함하고, 에어로졸 생성 물품은, 에어로졸 생성 장치에 삽입되는 상류 말단부에 배치되는 제1 세그먼트를 포함하고, 제1 세그먼트는, 히터에 의해 둘러싸이도록 배치되고, 에어로졸 생성 기질 및 pH 조정제를 포함하는 매질부, 매질부의 상류측 말단부를 향하도록 배치되는 제1 필터부, 및 매질부의 하류측 말단부를 향하도록 배치되는 제2 필터부를 포함하고, 매질부는 100°C 이상 120°C 미만의 온도에서 가열되면, 1회의 퍼프(Puff) 당 20㎍ 이상의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출한다.
본 개시에 따르면 두 개의 필터부 사이에 pH 조정제를 포함한 매질부를 배치함으로써 매질부가 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 에어로졸 생성 물품이 일회용으로 제조되므로 위생 상태를 개선할 수 있다. 에어로졸 생성 물품이 저온에서 가열되더라도 지속적이고 균일하고, 충분한 니코틴 이행이 가능할 수 있다. 또한, 본 개시에 따르면 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성 장치에 삽입되었을 때, 히터가 매질부를 둘러싸도록 배치됨으로써 열 전달의 효율이 높아질 수 있고 전력 소모량이 감소될 수 있다.
발명의 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품의 구성을 도시하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 물품을 설명하기 위한 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다.
이하의 실시예에서, 용어 “상류” 및 “하류”는 사용자가 흡연 물품을 사용하여 공기를 흡인할 때, 외부로부터 에어로졸 생성 물품 내부로 공기가 들어오는 부분이 “상류”이고 에어로졸 생성 물품 내부에서 외부로 공기가 나가는 부분이 “하류”이다. 용어 “상류” 및 “하류”는 에어로졸 생성 물품을 구성하는 세그먼트들 간의 상대적인 위치 또는 방향을 나타내기 위해 사용된 용어이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 시스템(100)은 에어로졸 생성 장치(1) 및 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(2)을 포함한다.
에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 및 히터(13) 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 히터(13) 및 증기화기(14)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13), 및 증기화기(14)의 배치는 변경될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 에어로졸 생성 물품(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13), 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 히터(13)는 에어로졸 생성 물품(2)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13)는 에어로졸 생성 물품(2) 내의 에어로졸 생성 기질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13)는 전기 절연성 기질 및 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 히터(13)는 원통형 가열 요소, 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 에어로졸 생성 물품(2)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 히터(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13)들은 에어로졸 생성 물품(2)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 생성 물품(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 에어로졸 생성 물품(2)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 생성 물품(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 에어로졸 생성 물품(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 액체 저장부, 액체 전달 수단, 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(1)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13), 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(2)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 세그먼트, 필터 등을 포함하는 제2 세그먼트 및 냉각 요소를 포함하는 제3 세그먼트로 구분될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 물품(2)의 제1 세그먼트에도 필터 등이 포함될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(1)의 내부에는 제1 세그먼트의 전체가 삽입되고, 제3 세그먼트 및 제2 세그먼트 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부에 제1 세그먼트의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 세그먼트의 전체 및 제3 세그먼트의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제2 세그먼트를 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제1 세그먼트를 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제3 세그먼트 및 제2 세그먼트를 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 물품(2)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 생성 물품(2)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여 에어로졸 생성 물품(2)을 상세하게 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품의 구성을 도시하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 물품(300)은 제1 세그먼트(310), 제2 세그먼트(330), 제3 세그먼트(320) 및 래퍼(340)를 포함하고, 제1 세그먼트(310)는 매질부(312), 제1 필터부(311), 및 제2 필터부(313)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(300)은 에어로졸 생성 장치에 삽입되는 상류측 말단부 및 사용자의 입과 접촉하는 하류측 말단부를 포함한다. 제1 세그먼트(310)는 에어로졸 생성 물품(300)의 상류측 말단부에 배치될 수 있다.
제1 세그먼트(310)는 매질부(312), 매질부(312)의 상류측 말단부를 향하도록 배치되는 제1 필터부(311), 및 매질부(312)의 하류측 말단부를 향하도록 배치되는 제2 필터부(313)를 포함할 수 있다. 제1 필터부(311), 매질부(312) 및 제2 필터부(313)가 일렬로 배치되고, 제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)가 양쪽에서 매질부(312)를 밀폐하는 구조로 형성됨으로써, 매질부(312)가 이탈되는 것이 방지될 수 있고, 매질부(312)가 고르게 분포되어 니코틴 이행량이 균일할 수 있다.
제1 세그먼트(310)의 매질부(312)는 에어로졸 생성 기질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 기질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 기질은 니코틴을 포함할 수 있다.
또한, 매질부(312)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 습윤제는 과립 내의 수분을 적정 수준으로 유지하여 고유의 맛을 부드럽게 하고, 무화량을 풍부하게 한다. 또한, 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다.
매질부(312)는 pH 조정제를 포함할 수 있다. 예를 들어, pH 조정제는 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. pH 조정제는 에어로졸 생성 기질의 pH를 알칼리 측으로 조정할 수 있으며, 이에 따라 에어로졸 생성 기질로부터의 향미 성분의 방출이 촉진될 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품이 저온에서 가열되는 경우에도, 에어로졸 생성 물품이 높은 온도에서 가열된 경우와 동일/유사한 끽미를 발현하는 효과가 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 매질부(312)의 과립 제조 시 에어로졸 생성 기질에 탄산칼륨이 첨가될 수 있다. 과립 제조 시, 에어로졸 생성 기질의 함량 대비 탄산칼륨의 함량의 퍼센트는 5% 내지 10%일 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 생성 기질의 함량 대비 탄산칼륨의 함량은 6.5%일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
매질부(312)는 바인더를 더 포함할 수 있다. 매질부(312)에 바인더가 포함됨으로써, 매질부는 과립으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 바인더는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(Hydroxypropyl Methylcellulose, 이하 HPMC), 검(Gum), 풀루란(Pullulan), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose) 및 전분(Starch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 매질부(312)는 과립으로 형성될 수 있다. 에어로졸 생성 기질, 바인더 및 액상으로 녹인 pH 조정제를 혼합하여 건조시킴으로써 매질부(312)가 과립으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 과립으로 형성된 매질부는 5.9%의 수분, 5.41%의 니코틴을 포함할 수 있고, pH는 8에 해당할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(300)의 매질부(312)의 함량은 70mg 내지 120mg의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(300)의 과립으로 형성된 매질부(312)의 함량은 100mg가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 매질부(312)의 가열 온도가 너무 낮은 경우 니코틴 이행량이 충분하지 않을 수 있으나, 매질부(312)가 pH 조정제를 포함함으로 인해 저온에서도 충분한 니코팅 이행량이 제공될 수 있다. 이에 따라, 매질부(312)가 120°C 이하에서 가열되더라도 충분한 니코틴 이행량이 제공될 수 있으며, 100°C에서 가열되더라도 충분한 니코틴 이행량이 제공될 수 있다.
에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품(300)이 삽입되면, 매질부(312)는 매질부(312)를 둘러싸고 있는 히터에 의해 가열될 수 있다. 매질부(312)는 저온에서 가열되더라도 충분한 니코틴 이행량을 제공할 수 있으므로, 히터가 매질부(312)를 저온으로 가열할 수 있으며, 에어로졸 생성 장치의 전력 소모량이 감소될 수 있다. 예를 들어, 매질부(312)는 매질부(312)를 둘러싸고 있는 원통형 히터에 의해 100°C에서 가열될 수 있다.
일 실시예에서, 매질부(312)는 120°C 이하에서 가열될 수 있고, 1회의 퍼프(Puff) 당 20㎍ 이상의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출할 수 있다. 예를 들어, 매질부(312)는 100°C 에서 가열될 수 있고, 1회의 퍼프 당 28㎍의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 매질부(312)의 에어로졸 생성 기질은 니코틴을 포함할 수 있고, 매질부(312)가 가열되기 이전의 매질부(312)의 니코틴의 중량 대비 매질부(312)가 가열된 이후 매질부(312)로부터 배출된 에어로졸에 포함된 니코틴의 중량의 퍼센트는 10% 내지 30%일 수 있다. 예를 들어, 매질부(312)가 가열되기 이전의 매질부(312)의 니코틴의 중량은 4.14mg 이고, 매질부(312)가 가열된 이후 매질부(312)로부터 배출된 15 퍼프의 에어로졸에 포함된 니코틴의 중량이 0.7mg인 경우, 매질부(312)가 가열되기 이전의 매질부(312)의 니코틴의 중량 대비 매질부(312)가 가열된 이후 매질부(312)로부터 배출된 에어로졸에 포함된 니코틴의 중량의 퍼센트는 17%일 수 있다.
일 실시예에서, 에어로졸 생성 물품(300)의 매질부(312)가 120°C 이하의 온도에서 가열되면, 연속된 적어도 10회의 퍼프에 대하여, 1회의 퍼프 당 20㎍ 내지 40㎍의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(300)의 매질부(312)가 저온에서 가열되더라도, 연속된 적어도 10회의 퍼프에 대하여, 1회의 퍼프당 균일하고 충분한 양의 니코틴이 배출될 수 있다.
매질부(312)의 길이는 5mm 내지 10mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있고, 바람직하게는, 매질부(312)의 길이는 8mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 필터부(311)는, 매질부(312)의 상류측 말단부를 향하도록 배치되고, 제2 필터부(313)는, 매질부(312)의 하류측 말단부를 향하도록 배치될 수 있다. 제1 필터부(311)및 제2 필터부(313)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다.
제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)는 원기둥 형(type)일 수 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type)일 수도 있다. 또한, 제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)는 리세스 형(type)일 수도 있다. 제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)는 서로 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 예를 들어, 제1 필터부(311)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 제1 필터부(311)의 내부에 삽입될 수도 있다.
제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)는 매질부(312)의 양쪽에 배치됨으로써, 매질부(312)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 매질부(312)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치(도 1 내지 도 3의 1)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)의 길이는 각각 5mm 내지 10mm의 범위 내에 포함될 수 있다. 바람직하게는, 제1 필터부(311) 및 제2 필터부(313)의 길이는 각각 7mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 제1 세그먼트(310)의 제1 필터부(311), 매질부(312), 및 제2 필터부(313)는 하나의 래퍼(340)에 의해 감싸질 수 있다. 제1 세그먼트(310)가 하나의 래퍼(340)에 의해 포장됨으로써 매질부(312)가 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 흡연 중에 매질부(312)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치(도 1 내지 도 3의 1)에 들러붙는 것을 방지할 수 있다.
제3 세그먼트(320)는 제1 세그먼트(310)와 제2 세그먼트(330)사이에 배치되고, 에어로졸을 냉각시키는 냉각 요소를 포함할 수 있다. 제3 세그먼트(320)는 10mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 제3 세그먼트(320)의 길이는 약 12mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제3 세그먼트(320)는 매질부(312)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킨다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일 실시예에서, 제3 세그먼트(320)는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질만으로 제작될 수 있다. 여기에서, 고분자 물질은 젤라틴, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP) 및 그들의 조합이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 생분해성 고분자 물질로는, 폴리락트산(PLA), 폴리히드록시부티레이트(PHB), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리-엡실론-카프로 락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), 폴리하이드록시알카노에이트(PHAs) 및 전분계 열가소성 수지가 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.
구체적으로, 제3 세그먼트(320)는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있고, 압출 방식 또는 섬유의 직조 방식을 통하여 제작될 수 있다. 제3 세그먼트(320)는 단위 면적 당 표면적(에어로졸과 접촉하는 표면적)을 늘리기 위하여 다양한 형태들로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3 세그먼트(320)는 순수한 폴리락트산으로 제작된 섬유 가닥(이하, '섬유 가닥'이라고 함)을 하나 이상 이용하여 제작된 3차원 구조물 형상일 수 있다. 여기에서, 섬유 가닥의 굵기, 길이, 제3 세그먼트(320)를 구성하는 섬유 가닥의 개수, 섬유 가닥의 모양은 다양할 수 있다. 제3 세그먼트(320)가 순수한 폴리락트산으로 제작됨에 따라, 에어로졸이 제3 세그먼트(320)를 통과하는 과정에서 특정 물질이 발생되는 것이 방지될 수 있다.
제2 세그먼트(330)는 사용자의 입과 접촉하는 하류측 말단부에 배치되고, 필터 요소를 포함할 수 있다. 제2 세그먼트(330)는 10mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트(330)의 길이는 약 14mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 세그먼트(330)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 제2 세그먼트(330)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 제2 세그먼트(330)는 원기둥 형(type)일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type)일 수도 있다. 또한, 제2 세그먼트(330)는 리세스 형(type)일 수도 있다. 만약, 제2 세그먼트(330)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
제2 세그먼트(330)를 제작하는 과정에서, 제2 세그먼트(330)에 가향액을 분사함으로써 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유를 제2 세그먼트(330)의 내부에 삽입할 수도 있다. 매질부(312)에서 생성된 에어로졸은 제3 세그먼트(320)를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 에어로졸이 제2 세그먼트(330)를 통하여 사용자에게 전달된다. 따라서, 제2 세그먼트(330)에 가향 요소가 첨가되는 경우, 사용자에게 전달되는 향미의 지속성이 증진되는 효과가 발생될 수 있다.
또한, 제2 세그먼트(330)에는 적어도 하나의 캡슐이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 에어로졸 생성 물품(300)은 또 다른 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트(310)는 래퍼(340)에 의해 포장될 수 있고, 래퍼(340)에 의하여 포장된 제1 세그먼트(310), 제3 세그먼트(320) 및 제2 세그먼트(330)가 결합되고, 또 다른 래퍼에 의해 전체가 재포장될 수 있다. 그러나 에어로졸 생성 물품(300) 및 이를 구성하는 부분이 래퍼에 의해 포장되는 방식은 이에 제한되지 않는다.
표 1은 일 실험예에 따라, 매질부(312)의 과립의 성분을 나타내는 표이다. 크기가 1.0mm 내지 1.12mm인 선별된 과립들을 포함하는 매질부(312)가 제조되었다. 즉, 제조시 16Mesh 내지 18Mesh 크기의 과립들을 포함하는 매질부(312)가 제조되었다.
Figure pat00001
표 1에 따르면, 과립은 100g의 KF125, 10g의 10% HPMC액, 6.5g 의 K2CO3, 18.4g의 정제수 및 36.6g의 에탄올을 사용하여 습식 방식으로 제조될 수 있음을 알 수 있다. KF125는 에어로졸 생성 기질이고, HPMC는 바인더이고, K2CO3 는 pH 조정제일 수 있다.
또한, 표 1에 따라 제조된 과립은 약 6시간 동안 건조될 수 있고, 건조된 과립의 수분 함량은 5.9%, 니코틴 함량은 5.41%이고, pH는 7.98일 수 있다.
아래의 표 2는 일 실험예에 따라, 15회의 퍼프에 대하여, 에어로졸 내 니코틴 함량을 나타낸 표이다. 일 실험예에서 매질부(312)의 과립 함량은 약 80mg이다. 매질부(312)의 과립의 수분이 7.05%이고, 매질부(312)의 니코틴 함량은 4.14mg이며 pH는 7.5인 에어로졸 생성 물품(300)을 사용하였다. 에어로졸 생성 물품(300)은 10초간 예열된 후 100°C에서 가열되었다. 표 2는 15회의 퍼프(puff)로부터 발생된 니코틴의 양을 나타낸다.
Figure pat00002
표 2에 따르면, 매질부(312)의 과립 중량이 81.3mg인 경우, 15회의 퍼프 후 에어로졸 내 니코틴양은 509㎍이고, 과립에 남아있는 니코틴양은 3033.2㎍이고, 제1 필터부(311), 제2 필터부(313), 제3 세그먼트(320) 및 제2 세그먼트(330)에 남아있는 니코틴양은 683.6㎍이다. 매질부(312)의 과립 중량이 81.4mg인 경우, 15회의 퍼프 후 에어로졸 내 니코틴양은 548.7㎍이고, 과립에 남아있는 니코틴양은 2977.4㎍이고, 제1 필터부(311), 제2 필터부(313), 제3 세그먼트(320) 및 제2 세그먼트(330)에 남아있는 니코틴양은 658.8㎍이다. 또한, 매질부(312)의 과립 중량이 80.9mg인 경우, 15회의 퍼프 후 에어로졸 내 니코틴양은 378.9㎍이고, 과립에 남아있는 니코틴양은 3013.3㎍이고, 제1 필터부(311), 제2 필터부(313), 제3 세그먼트(320) 및 제2 세그먼트(330)에 남아있는 니코틴양은 632.1㎍임을 알 수 있다. 또한, 동일한 조건의 에어로졸 생성 물품(300)을 120°C 이하에서 가열한 경우에도 표 2와 유사한 수준의 결과를 획득할 수 있었다.
에어로졸 생성 물품(300)을 저온인 100°C에서 가열한 경우 매질부(312)로부터 배출된 에어로졸 내 니코틴 함량의 평균이 478.9㎍로, 니코틴 이행량이 충분한 것을 알 수 있다. 또한, 퍼프 전 에어로졸 생성 기질의 니코틴 함량 대비 매질부(312)로부터 배출된 에어로졸 내 니코틴 함량이 12%임을 알 수 있고, 이에 따라, 에어로졸 생성 기질의 니코틴 함량 대비 매질부(312)로부터 배출된 에어로졸 내 니코틴 함량을 10% 내지 30%로 설정하는 것이 바람직하다.
아래의 표 3은 퍼프 횟수에 따른 에어로졸 내 니코틴 함량을 나타낸 표이다. 일 실험예에서 매질부(312)의 과립 함량이 약 80mg이고, 퍼프 전 과립의 수분은 7.05%이고, 매질부(312)의 니코틴 함량은 4.14mg이며 pH는 7.5인 에어로졸 생성 물품(300)을 사용하였다. 에어로졸 생성 물품(300)은 10초간 예열된 후 100°C에서 가열되었다. 표 3은 1퍼프(puff)당 발생된 니코틴의 양을 나타낸다. 14번째의 퍼프 후 에어로졸 생성 장치의 동작을 중단시켰으므로 15번째의 퍼프시에는 니코틴이 검출되지 않았다.
Figure pat00003
표 3에 따르면, 1번째의 퍼프 후 에어로졸 내 니코틴양은 27.1㎍이고, 연속된 5회의 퍼프 후 5번째의 1퍼프당 에어로졸 내 니코틴양은 31.0㎍이고, 연속된 10회의 퍼프 후 10번째의 1퍼프당 에어로졸 내 니코틴양은 26.2㎍임을 알 수 있다. 11번째의 1퍼프당 에어로졸 내 니코틴양과 12번째의 1퍼프당 에어로졸 내 니코틴양을 비교하면, 각각 27.3㎍, 24.4㎍로 유사한 양임을 알 수 있다.
연속된 퍼프에서, 퍼프마다 에어로졸 내 니코틴양을 측정한 결과, 니코틴 함량이 20㎍ 내지 40㎍으로, 저온(120°C 이하)에서 에어로졸 생성 물품(300)을 가열하더라도 니코틴 이행량이 균일한 것을 알 수 있다.
표 4는 일 실험예에 따라, 에어로졸 생성 물품(300)에서 필터에 포집되는 에어로졸의 양을 나타낸 표이다. TPM(Total Particulate Matter)은 퍼프 시 필터에 포집되는 성분의 양을 의미할 수 있다. 표 4는 8회의 퍼프(puff) 후 필터에 포집되는 에어로졸의 총량을 나타낸다. 일 실험예에서 사용된 히터는 원통형 히터이며, 에어로졸 생성 물품(300)을 가열하는 온도가 100°C인 경우, 110°C 인 경우, 120°C 인경우, 130°C 인 경우, 140°C 인 경우, 150°C 인 경우 및 160°C인 경우에 대하여 실험이 수행되었다.
Figure pat00004
표 4에 따르면, 가열 온도가 100°C, 110°C 및 120°C인 경우, TPM은 0.0315mg, 0.0311mg, 및 0.0321mg인 반면, 140°C 및 150°C 에서는 필터가 변형되기 시작하므로 TPM이 0.0286mg 및 0.0272mg으로 급격하게 감소하고, 160°C 에서는 필터가 심한 변형으로 인해 수축됨으로써 TPM이 0.0313mg으로 다시 증가한 것을 알 수 있다.
가열 온도가 100°C, 110°C 및 120°C인 경우 필터가 손상 또는 변형이 일어나지 않아 기능이 원활한 것을 알 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 물품(300)이 가열되는 온도를 120°C 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 물품을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 시스템(400)은 에어로졸 생성 장치(410) 및 에어로졸 생성 물품(420)을 포함할 수 있다. 도 5의 에어로졸 생성 시스템(400), 에어로졸 생성 장치(410), 배터리(411), 및 히터(413)는 도 1 내지 도 3의 에어로졸 생성 시스템(100), 에어로졸 생성 장치(1), 배터리(11), 및 히터(13)에 대응되고, 도 5의 증기화기(412)는 도 2 및 도 3의 증기화기(14)에 대응되고, 도 5의 에어로졸 생성 물품(420), 제1 필터부(421), 매질부(422), 제2 필터부(423), 제3 세그먼트(424) 및 제2 세그먼트(425)는 도 4의 에어로졸 생성 물품(300), 제1 필터부(311), 매질부(312), 제2 필터부(313), 제3 세그먼트(320) 및 제2 세그먼트(330)에 대응되므로 중복되는 내용은 생략한다.
에어로졸 생성 물품(420)은 에어로졸 생성 장치(410)에 삽입되는 상류측 말단부 및 사용자의 입과 접촉하는 하류측 말단부를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(420)은 상류측 말단부에 배치되는 제1 세그먼트(421, 422, 423), 하류측 말단부에 배치되는 제2 세그먼트(425), 및 제1 세그먼트(421, 422, 423)와 제2 세그먼트(425)사이에 배치되는 제3 세그먼트(424)를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트(421, 422, 423)는 매질부(422), 매질부(422)의 상류측 말단부를 향하도록 배치되는 제1 필터부(421) 및 매질부(422)의 하류측 말단부를 향하도록 배치되는 제2 필터부(423)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(410)는 배터리(411), 증기화기(412) 및 배터리(411)로부터 공급된 전력에 의하여 가열되는 히터(413)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 히터(413)는 에어로졸 생성 장치(410)에 에어로졸 생성 물품(420)을 삽입 시, 에어로졸 생성 물품(420)의 매질부(422)의 외면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(420)의 매질부(422)에만 히터(413)가 위치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다
에어로졸 생성 물품(420)의 매질부(422)에 히터가 배치됨으로써, 매질부(422)가 가열되어 충분한 양의 니코틴이 발생될 수 있으며, 매질부(422)로의 열 전달 효율이 향상될 수 있고, 전력 소모량이 감소할 수 있다. 또한, 매질부(422) 외면을 둘러싸도록 히터(413)가 배치되어 제1 필터부(421) 및 제2 필터부(423)가 고온에서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(410)의 내부에는 제1 세그먼트(421, 422, 423) 전체가 삽입되고, 제3 세그먼트(424) 및 제2 세그먼트(425)는 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(410)의 내부에 제1 세그먼트(421, 422, 423)의 전체 및 제3 세그먼트(424)의 일부가 삽입될 수도 있다.
상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 에어로졸 생성 장치 2: 에어로졸 생성 물품
11: 배터리 12: 제어부
13: 히터 14: 증기화기
100: 에어로졸 생성 시스템 300: 에어로졸 생성 물품
310: 제1 세그먼트 311: 제1 필터부
312: 매질부 313: 제2 필터부
320: 제3 세그먼트 330: 제2 세그먼트
340: 래퍼 400: 에어로졸 생성 시스템
410: 에어로졸 생성 장치 411: 배터리
412: 증기화기 413: 히터
420: 에어로졸 생성 물품 421: 제1 필터부
422: 매질부 423: 제2 필터부
424: 제3 세그먼트 425: 제2 세그먼트

Claims (9)

  1. 에어로졸 생성 시스템에 있어서,
    에어로졸 생성 물품; 및
    상기 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 에어로졸 생성 장치를 포함하고,
    상기 에어로졸 생성 장치는,
    배터리 및 상기 배터리로부터 공급된 전력에 의하여 가열되는 히터를 포함하고,
    상기 에어로졸 생성 물품은,
    에어로졸 생성 장치에 삽입되는 상류 말단부에 배치되는 제1 세그먼트를 포함하고,
    상기 제1 세그먼트는,
    상기 히터에 의해 둘러싸이도록 배치되고,
    에어로졸 생성 기질 및 pH 조정제를 포함하는 매질부;
    상기 매질부의 상류측 말단부를 향하도록 배치되는 제1 필터부; 및
    상기 매질부의 하류측 말단부를 향하도록 배치되는 제2 필터부;를 포함하고,
    상기 매질부는 100°C 이상 120°C 미만의 온도에서 가열되면, 1회의 퍼프(Puff) 당 20㎍ 이상의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출하는, 에어로졸 생성 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필터부의 길이는 상기 제2 필터부의 길이와 실질적으로 동일한, 에어로졸 생성 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필터부, 상기 매질부, 및 상기 제2 필터부는 하나의 래퍼에 의해 감싸지는, 에어로졸 생성 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 pH 조정제는 탄산 칼륨(K2CO3)을 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 매질부는 바인더를 더 포함하고,
    상기 바인더는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(Hydroxypropyl MethylCellulose)류 및 검(GUM)류 중 적어도 하나를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필터부, 상기 매질부, 및 상기 제2 필터부의 길이는 각각 5mm 내지 10mm의 범위 내에 포함되는, 에어로졸 생성 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 매질부의 함량은 70mg 내지 120mg의 범위 내에 포함되는, 에어로졸 생성 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 매질부의 에어로졸 생성 기질은 니코틴을 포함하고,
    가열되기 이전의 상기 매질부의 니코틴의 중량 대비 가열된 이후 상기 매질부로부터 배출된 에어로졸에 포함된 니코틴의 중량의 퍼센트는 10% 내지 30%인, 에어로졸 생성 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 매질부는 120°C 이하의 온도에서 가열되면, 연속된 적어도 10회의 퍼프에 대하여, 1회의 퍼프 당 20㎍ 내지 40㎍의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 배출하는, 에어로졸 생성 시스템.
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