KR20240004774A - 에어로졸 발생 장치, 및 에어로졸 발생 장치를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 발생 장치(10, 110)는, 에어로졸 발생 기재(102)가 에어로졸 발생 장치(10, 110) 내로 수용될 수 있는 개구(13)를 갖는 본체(12); 마개(30)로서, 마개(30)가 개구(13)를 적어도 부분적으로 커버하는 폐쇄 위치와, 개구(13)가 마개(30)에 의해 실질적으로 차단되지 않는 개방 위치 간에, 개구(13)에 대하여 이동 가능한, 마개(30)를 포함한다. 에어로졸 발생 장치(10, 110)는, 제어기(24), 및 에어로졸 발생 장치(10, 110)의 사용자의 신원을 검증하기 위한 생체 인증기(40)를 더 포함한다. 생체 인증기(40)는, 성공적인 사용자 인증의 경우에 인증 신호를 생성하도록 구성되며, 제어기(24)는, 생체 인증기(40)로부터 인증 신호의 수신 시에, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개(30)의 이동을 허용하도록 구성된다.
Description
본 개시물은 일반적으로 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 기재(substrate)를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 개시물은 특히 휴대용(소형) 에어로졸 발생 장치에 적용 가능하다. 이러한 장치는, 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해 전도, 대류, 및/또는 복사에 의해, 예를 들어 담배 또는 다른 적합한 재료와 같은 에어로졸 발생 기재를 연소시키는 대신에 가열한다. 또한, 본 개시물의 실시형태는 에어로졸 발생 장치를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
전통적인 담배 제품의 사용에 대한 대안으로서, 위험 감소(reduced-risk) 장치 또는 위험 변형(modified-risk) 장치(에어로졸 발생 장치 또는 증기 발생 장치로도 알려짐)의 대중성 및 사용이 최근 몇 년간 급격하게 성장하였다. 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해, 에어로졸 발생 물질을 가열하거나 데우는 다양한 장치 및 시스템이 이용 가능하다.
통상적으로 이용 가능한 위험 감소 또는 위험 변형 장치는, 가열식 기재 에어로졸 발생 장치 또는 소위 비연소 가열식(heat-not-burn) 장치이다. 이러한 유형의 장치는, 전형적으로 150℃ 내지 300℃ 범위의 온도로 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써 에어로졸 또는 증기를 발생시킨다. 에어로졸 발생 기재를 태우거나 연소시키지 않으면서, 이러한 범위 내의 온도로 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써, 증기를 발생시키며, 증기는 전형적으로 냉각 및 응축되어, 장치의 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 형성한다.
현재 이용 가능한 에어로졸 발생 장치는, 저항성 발열체를 사용하는 저항성 가열, 그리고 유도 코일 및 유도 가열식 발열체를 사용하는 유도 가열을 포함하는, 다수의 상이한 접근법 중 하나를 사용하여 에어로졸 발생 기재에 열을 제공할 수 있다.
에어로졸 발생 기재를 가열하기 위해 어떤 접근법이 사용되든지, 에어로졸 발생 장치의 승인되지 않은 사용을 방지하는 것이 바람직할 수 있으며, 본 개시물은 이러한 요구를 해결함으로써 장치의 기능을 개선하고자 한다.
본 개시물의 제1 양태에 따라, 에어로졸 발생 장치가 제공되고, 에어로졸 발생 장치는,
에어로졸 발생 기재가 에어로졸 발생 장치 내로 수용될 수 있는 개구를 갖는 본체;
마개(closure)로서, 마개가 개구를 적어도 부분적으로 커버하는 폐쇄 위치와, 개구가 마개에 의해 실질적으로 차단되지 않는 개방 위치 간에, 개구에 대하여 이동 가능한, 마개;
제어기;
인증 신호를 생성하도록 구성되고, 에어로졸 발생 장치의 사용자의 신원을 검증하기 위한 생체 인증기(biometric authenticator); 및
잠금 상태와 잠금 해제 상태 간에 이동 가능한 작동기(actuator)를 포함하며,
제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 시에, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개의 이동을 허용하기 위해, 작동기가 잠금 상태로부터 잠금 해제 상태로 이동하게 하도록 구성된다.
에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재의 적어도 하나의 성분을 휘발시킴으로써 가열된 증기를 발생시키기 위해, 에어로졸 발생 기재를 연소시키지 않고 에어로졸 발생 기재를 가열하도록 구성되며, 가열된 증기는 냉각 및 응축되어, 에어로졸 발생 장치의 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 형성한다. 에어로졸 발생 장치는 전형적으로 소형 휴대용 장치이다.
일반적인 표현으로, 증기는 이의 임계 온도보다 더 낮은 온도에서 기상(gas phase)의 물질이며, 이는 온도를 감소시키지 않으면서 이의 압력을 증가시킴으로써 증기가 액체로 응축될 수 있는 반면에, 에어로졸은 공기 또는 다른 가스 중의 액체 액적 또는 미세 고체 입자의 부유물임을 의미한다. 그러나, "에어로졸" 및 "증기"라는 용어는 특히 사용자의 흡입을 위해 발생되는 흡입식 매체의 형태와 관련하여, 본 명세서에서 교환 가능하게 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
본 개시물의 제2 양태에 따라, 에어로졸 발생 장치를 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재가 에어로졸 발생 장치 내로 수용될 수 있는 개구를 갖는 본체; 마개로서, 마개가 개구를 적어도 부분적으로 커버하는 폐쇄 위치와, 개구가 마개에 의해 실질적으로 차단되지 않는 개방 위치 간에, 개구에 대하여 이동 가능한, 마개; 및 잠금 상태와 잠금 해제 상태 간에 이동 가능한 작동기를 포함하며, 방법은,
(i) 에어로졸 발생 장치의 사용자의 신원을 생체 측정으로 검증하고, 긍정적인(positive) 사용자 식별에 응답하여 인증 신호를 생성하는 단계; 및
(ii) 에어로졸 발생 장치의 제어기에 의해, 인증 신호의 수신 시에, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개의 이동을 허용하도록 작동기를 작동시키는 단계를 포함한다.
폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 마개의 이동은, 성공적인 사용자 인증 시에만, 구체적으로는 인증 신호의 생성 시에만 허용된다. 따라서, 개구를 통한 에어로졸 발생 장치 내로의 에어로졸 발생 기재의 삽입은, 성공적인 사용자 인증의 경우에만 허용된다. 성공적인 사용자 인증이 없는 경우, 마개가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동될 수 없으므로, 개구를 통한 에어로졸 발생 기재의 삽입을 방지하기 때문에, 에어로졸 발생 장치의 승인되지 않은 사용이 방지된다.
마개는, 폐쇄 위치 뿐만 아니라 개방 위치에서도 본체에 의해 유지되도록, 계류 마개(captive closure)일 수 있다. 마개는 슬라이딩 커버(sliding cover)를 포함할 수 있다. 이러한 마개는 간편하게 에어로졸 발생 장치의 제조를 용이하게 할 수 있다. 그러나, 피벗식으로 장착된 마개와 같은, 다른 유형의 마개는 본 개시물의 범위 내에 있다.
폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 마개의 이동은, 작동기의 작동 후에(또는 동안에) 사용자에 의해 수동으로 달성될 수 있거나, 작동기의 작동을 통해 마개에 의해 자동으로 달성될 수 있다.
수동 이동의 경우, 작동기는, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 마개의 이동을 방지할 수 있는 잠금 상태와, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 마개의 이동을 허용할 수 있는 잠금 해제 상태 간에 변경 가능할 수 있는(그리고 구체적으로는, 이동 가능할 수 있는) 잠금 요소를 포함할 수 있다. 제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 시에, 잠금 상태로부터 잠금 해제 상태로 잠금 요소를 변경하도록 구성될 수 있다. 잠금 요소는 마개를 폐쇄 위치로 안전하게 유지하며, 성공적인 사용자 인증의 경우에만, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 마개의 이동을 허용한다.
잠금 요소가 잠금 해제 상태에 있는 경우, 마개는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 사용자에 의해 이동 가능할 수 있다. 작동 방법의 단계 (ii)는, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개를 수동으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 장치는 간단한 구조를 갖는다.
에어로졸 발생 장치는, 잠금 요소가 잠금 해제 상태에 있는 경우, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 마개를 이동시키도록 구성될 수 있는 편향 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 성공적인 사용자 인증의 경우에 사용자 개입 없이, 마개가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 자동으로 이동된다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치는, 성공적인 사용자 인증의 경우에 자동으로 사용 준비 상태에 놓이게 되며, 이에 따라 에어로졸 발생 장치의 사용이 간소화된다.
자동 이동의 경우, 작동기는, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개를 이동시키도록 배치될 수 있는 개방 기구를 포함할 수 있다. 제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 시에, 개방 기구를 작동시키도록 구성될 수 있다. 작동 방법의 단계 (ii)는, 제어기에 의해 개방 기구를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 성공적인 사용자 인증의 경우에 사용자 개입 없이, 마개가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 자동으로 이동된다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치는, 성공적인 사용자 인증의 경우에 자동으로 사용 준비 상태에 놓이게 되며, 이에 따라 에어로졸 발생 장치의 사용이 간소화된다.
생체 인증기는, 지문 판독기(통상적으로 지문 스캐너 또는 지문 인식 유닛으로도 알려져 있음)를 포함할 수 있다. 지문 판독기는, 에어로졸 발생 장치의 승인된 사용자의 지문을 인식하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 생체 인증기는 얼굴 인식 유닛을 포함할 수 있다. 얼굴 인식 유닛은, 에어로졸 발생 장치의 승인된 사용자의 하나 이상의 얼굴 특징부를 인식하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재를 가열하기 위한 전동식 히터를 포함할 수 있다. 제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 후에, 히터의 활성화를 허용하도록 구성될 수 있다. 작동 방법은, 제어기에 의해 인증 신호의 수신 시에 히터의 활성화를 허용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 성공적인 사용자 인증의 경우에만 히터의 활성화를 허용함으로써, 장치의 승인되지 않은 사용에 대비하여 추가적인 보호가 달성된다.
제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 시에, 히터를 활성화시키도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 전원을 포함할 수 있다. 전원은 제어기에 연결될 수 있으며, 히터에 연결될 수 있다. 제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 시에, 전원으로부터 히터로의 전력의 공급을 설정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 양태의 작동 방법에서, 제어기는, 인증 신호의 수신 시에, 전원으로부터 히터로의 전력의 공급을 허용할 수 있다. 이러한 배치를 통해, 성공적인 사용자 인증의 경우에, 사용자 개입 없이, 히터가 제어기에 의해 자동으로 활성화됨으로써, 장치의 작동을 간소화한다.
에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재가 수용될 수 있는, 본체의 내부에 위치된 가열 챔버를 포함할 수 있다.
히터는, 에어로졸 발생 기재 내에 삽입되는 내부 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 가열 블레이드(heating blade) 또는 핀(pin)을 포함할 수 있다.
히터는, 예를 들어, 에어로졸 발생 기재를 둘러쌀 수 있는 포장지를 통하여 에어로졸 발생 기재를 가열하기 위한 외부 히터를 포함할 수 있다. 히터는 가열 챔버의 둘레에 위치될 수 있다.
히터는 저항성 히터를 포함할 수 있다. 저항성 히터는, 저항성 발열체, 예를 들어 저항성 가열 블레이드 또는 저항성 가열 튜브를 포함할 수 있다.
히터는, 유도 가열식 발열체를 가열하기 위한 전자기장 발생기(예를 들어, 유도 코일)를 포함할 수 있다. 히터는, 전자기장 발생기 뿐만 아니라 유도 가열식 발열체를 포함할 수 있다. 전자기장 발생기는, 유도 가열식 발열체를 유도 가열하기 위한 교류 전자기장을 발생시키도록 배치될 수 있다. 이러한 배치는, 유도 가열을 사용하여 에어로졸 발생 기재를 가열하기 위한 특히 간편한 방식을 제공한다.
유도 코일은 리츠선 또는 리츠 케이블을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 재료가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 유도 코일은 실질적으로 나선형 형상일 수 있으며, 사용 시에 에어로졸 발생 기재가 위치되는 가열 챔버의 둘레로 연장될 수 있다. 나선형 유도 코일의 원형 단면은, 예를 들어, 에어로졸 발생 기재 및 선택적으로 하나 이상의 상기 유도 가열식 발열체를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 가열 챔버 내로 원활하게 삽입할 수 있게 하며, 에어로졸 발생 기재의 균일한 가열을 보장한다.
유도 가열식 발열체는, 알루미늄, 철, 니켈, 스테인리스 강, 및 이들의 합금(예를 들어, 니켈 크롬 또는 니켈 구리) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 발열체는, 이의 근처에 전자기장을 인가함으로써, 와전류 및 자기 히스테리시스 손실로 인해 열을 발생시킬 수 있고, 결과적으로 전자기로부터 열로 에너지를 변환할 수 있다.
유도 코일은 사용 시에, 약 20 mT 내지 약 2.0 T(최고 집속 지점에서)의 자속 밀도를 갖는 변동 전자기장으로 작동되도록 배치될 수 있다.
제어기는 고주파로 작동되도록 구성될 수 있다. 전원 및 제어기는, 약 80 kHz 내지 500 kHz, 가능하게는 약 150 kHz 내지 250 kHz, 그리고 가능하게는 약 200 kHz의 주파수로 작동되도록 구성될 수 있다. 전원 및 제어기는, 사용되는 유도 가열식 발열체의 유형에 따라, 예를 들어 MHz 범위의 더 높은 주파수로 작동되도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는, 히터의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 생체 인증기로부터 인증 신호의 수신 시에, 사용자 인터페이스를 통해 히터의 활성화를 허용하도록 구성될 수 있다. 작동 방법의 단계 (ii)는, 제어기에 의한 인증 신호의 수신 후에, 사용자 인터페이스를 통해 히터를 수동으로 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 배치를 통해, 히터는 성공적인 사용자 인증의 경우에 사용자에 의해 수동으로 활성화됨으로써, 장치의 작동에 대한 더 우수한 제어 레벨을 사용자에게 제공한다.
에어로졸 발생 기재는 임의의 유형의 고체 또는 반고체 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 고체의 예시적인 유형은, 분말, 과립, 펠릿(pellet), 단편(shred), 스트랜드(strand), 입자, 겔, 스트립, 루스 리프(loose leaf), 컷 충전제(cut filler), 다공성 재료, 폼(foam) 재료 또는 시트를 포함한다. 에어로졸 발생 기재는 식물 유래 재료를 포함할 수 있으며, 특히 담배를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이는 예를 들어, 셀룰로오스 섬유, 담배 줄기 섬유, 및 CaCO3와 같은 무기 충전제 중 어느 하나 이상 및 담배를 포함하는, 재생 담배를 포함할 수 있다.
결과적으로, 에어로졸 발생 장치는, "가열식 담배 장치", "비연소 가열식 담배 장치", "담배 제품을 기화시키기 위한 장치" 등으로 지칭될 수 있으며, 이는 이러한 효과를 달성하기 위해 적합한 장치로서 해석된다. 본원에 개시된 특징은 임의의 에어로졸 발생 기재를 기화시키도록 설계된 장치에도 동일하게 적용 가능하다.
에어로졸 발생 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부를 형성할 수 있으며, 종이 포장지에 의해 둘러싸일 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 실질적으로 스틱 형상으로 형성될 수 있으며, 에어로졸 발생 기재가 적합한 방식으로 배치된 튜브형 영역을 갖는 담배와 대체로 유사할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 발생 물품의 근위 단부에서, 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하는 필터 세그먼트를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트는 마우스피스 필터를 구성할 수 있으며, 에어로졸 발생 기재와 동축 정렬될 수 있다. 하나 이상의 증기 포집 영역, 냉각 영역, 및 다른 구조물이 일부 설계에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은, 필터 세그먼트의 상류에 적어도 하나의 튜브형 세그먼트를 포함할 수 있다. 튜브형 세그먼트는 증기 냉각 영역으로 작용할 수 있다. 바람직하게는, 증기 냉각 영역에 따라, 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써 발생되는 가열된 증기가 냉각 및 응축될 수 있으므로, 예를 들어 필터 세그먼트를 통하여 사용자가 흡입하기 위한 적합한 특성을 갖는 에어로졸을 형성할 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제의 실시예는 다가 알코올 및 이의 혼합물, 예를 들어 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 포함한다. 전형적으로, 에어로졸 발생 기재는, 건조 중량 기준으로, 약 5% 내지 약 50%의 에어로졸 형성제 함량을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 에어로졸 발생 기재는 건조 중량 기준으로 약 10% 내지 약 20%, 그리고 가능하게는 건조 중량 기준으로 약 15%의 에어로졸 형성제 함량을 포함할 수 있다.
가열 시에, 에어로졸 발생 기재는 휘발성 화합물을 방출할 수 있다. 휘발성 화합물은, 담배 향미제와 같은 향미 화합물 또는 니코틴을 포함할 수 있다.
도 1은 폐쇄 위치의 마개를 갖는 제1 실시예의 에어로졸 발생 장치의 개략적인 사시도이다;
도 2는 에어로졸 발생 장치 내로 로딩될 준비가 된 에어로졸 발생 물품 및 폐쇄 위치의 마개가 도시된, 도 1의 에어로졸 발생 장치의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다;
도 3은 에어로졸 발생 장치 내로 로딩된 에어로졸 발생 물품 및 개방 위치의 마개가 도시된, 도 1의 에어로졸 발생 장치의 개략적인 사시도이다;
도 4는 에어로졸 발생 장치 내로 로딩된 에어로졸 발생 물품 및 개방 위치의 마개가 도시된, 도 1의 에어로졸 발생 장치의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다;
도 5는 도 1 내지 도 4의 에어로졸 발생 장치의 제2 (상부) 단부의 상세 단면도로서, 폐쇄 위치로부터의 마개의 이동을 방지하기 위한 잠금 상태의 잠금 요소를 도시한다;
도 6은 도 1 내지 도 4의 에어로졸 발생 장치의 제2 (상부) 단부의 상세 단면도로서, 잠금 해제 상태의 잠금 요소 및 개방 위치의 마개를 도시한다;
도 7은 폐쇄 위치의 마개가 도시되고, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개를 이동시키기 위한 개방 기구를 갖는, 제2 실시예의 에어로졸 발생 장치의 측면으로부터의 도 2와 유사한 개략적인 단면도이다.
도 2는 에어로졸 발생 장치 내로 로딩될 준비가 된 에어로졸 발생 물품 및 폐쇄 위치의 마개가 도시된, 도 1의 에어로졸 발생 장치의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다;
도 3은 에어로졸 발생 장치 내로 로딩된 에어로졸 발생 물품 및 개방 위치의 마개가 도시된, 도 1의 에어로졸 발생 장치의 개략적인 사시도이다;
도 4는 에어로졸 발생 장치 내로 로딩된 에어로졸 발생 물품 및 개방 위치의 마개가 도시된, 도 1의 에어로졸 발생 장치의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다;
도 5는 도 1 내지 도 4의 에어로졸 발생 장치의 제2 (상부) 단부의 상세 단면도로서, 폐쇄 위치로부터의 마개의 이동을 방지하기 위한 잠금 상태의 잠금 요소를 도시한다;
도 6은 도 1 내지 도 4의 에어로졸 발생 장치의 제2 (상부) 단부의 상세 단면도로서, 잠금 해제 상태의 잠금 요소 및 개방 위치의 마개를 도시한다;
도 7은 폐쇄 위치의 마개가 도시되고, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 마개를 이동시키기 위한 개방 기구를 갖는, 제2 실시예의 에어로졸 발생 장치의 측면으로부터의 도 2와 유사한 개략적인 단면도이다.
이제 본 개시물의 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로서만 설명될 것이다.
처음에 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 실시예의 에어로졸 발생 장치(10)는 본체(12)를 포함하며, 본체(12)는 에어로졸 발생 장치(10)의 다양한 구성 요소를 수용하고, 에어로졸 발생 기재(102)가 에어로졸 발생 장치(10) 내로 수용될 수 있는 개구(13)를 포함한다. 본체(12)는, 본원에 제시된 다양한 실시형태에서 설명되는 구성 요소를 끼워 맞추기 위한 그리고 사용자가 도움 없이 한 손으로 편안하게 파지하기 위한 크기를 갖는 경우 임의의 형상을 가질 수 있다.
각각의 도 1 내지 도 4의 하부를 향하여 도시된 에어로졸 발생 장치(10)의 제1 단부(14)는, 편의상 에어로졸 발생 장치(10)의 원위, 하부, 베이스 또는 하단으로 설명된다. 각각의 도 1 내지 도 4의 상부를 향하여 도시된 에어로졸 발생 장치(10)의 제2 단부(16)는, 에어로졸 발생 장치(10)의 근위, 상부 또는 상단으로 설명된다. 사용 동안, 전형적으로 사용자는, 제1 단부(14)가 사용자의 입에 대하여 원위 위치에 있도록 및/또는 하향하도록, 그리고 제2 단부(16)가 사용자의 입에 대하여 근위 위치에 있도록 및/또는 상향하도록, 에어로졸 발생 장치(10)를 지향시킨다.
에어로졸 발생 장치(10)는, 에어로졸 발생 기재(102)를 수용하기 위한 실질적으로 원통형 단면을 갖는 공동(20)을 한정하는 가열 챔버(18)를 포함한다. 에어로졸 발생 장치(10)는, 예를 들어, 재충전식일 수 있는 하나 이상의 배터리와 같은 전원(22), 및 제어기(24)를 더 포함한다. 에어로졸 발생 장치(10)는, 가열 챔버(18), 전원(22), 및 제어기(24)가 장착됨으로써 이러한 구성 요소가 단일 유닛을 형성할 수 있는, 섀시(chassis)를 포함할 수 있다.
가열 챔버(18)는 에어로졸 발생 장치(10)의 제2 단부(16)를 향해 개방된다. 즉, 가열 챔버(18)는, 개구(13)와 정렬되는 에어로졸 발생 장치(10)의 제2 단부(16)를 향하는 제1 개방 단부(26)를 갖는다. 전형적으로, 가열 챔버(18)는, 본체(12)로의 열전달을 억제하기 위해, 에어로졸 발생 장치(10)의 본체(12)로부터 이격되게 유지된다. 가열 챔버(18)의 단열을 추가로 증가시키기 위해, 가열 챔버(18)는, 단열재, 예를 들어, 코튼 울(cotton wool), 에어로겔 또는 가스와 같은, 섬유질 또는 폼(foam) 재료에 의해 둘러싸일 수 있거나, 다른 실시예에서 진공 단열재가 제공될 수 있다.
에어로졸 발생 장치(10)는, 마개(30)가 개구(13)를 적어도 부분적으로(그리고 바람직하게는 완전히) 커버하는 폐쇄 위치(도 1 및 도 2)와, 개구(13)가 마개(30)에 의해 실질적으로 차단되지 않는 개방 위치(도 3 및 도 4) 간에, 개구(13)에 대하여 이동 가능한 마개(30)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 마개(30)는 계류 마개를 포함하며, 구체적으로는, 가열 챔버(18)로의 접근을 방지하도록 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)를 커버하는 폐쇄 위치와, 가열 챔버(18)로의 접근을 제공하도록 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)를 노출시키는 개방 위치 간에, 횡방향으로 이동 가능한 슬라이딩 커버(32)를 포함한다.
가열 챔버(18), 및 구체적으로는 공동(20)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상응하는 형상의 대체로 원통형 또는 막대 형상의 에어로졸 발생 물품(100)을 수용하도록 배치된다. 전형적으로, 에어로졸 발생 물품(100)은, 미리 포장된 에어로졸 발생 기재(102)를 포함한다. 에어로졸 발생 물품(100)은, 예를 들어, 에어로졸 발생 기재(102)로서 담배를 포함할 수 있는 일회용 및 교체식 물품("소모품"으로도 알려져 있음)이다. 에어로졸 발생 물품(100)은, 근위 단부(104)(또는 마우스 단부) 및 원위 단부(106)를 갖는다. 에어로졸 발생 물품(100)은, 에어로졸 발생 기재(102)의 하류에 위치된 마우스피스 세그먼트(108)를 더 포함한다. 에어로졸 발생 기재(102) 및 마우스피스 세그먼트(108)는 포장지(110)(예를 들어, 종이 포장지)의 내부에 동축 정렬로 배치됨으로써, 막대 형상의 에어로졸 발생 물품(100)을 형성하도록 구성 요소를 제위치에 유지한다.
마우스피스 세그먼트(108)는, 하류 방향으로, 즉 에어로졸 발생 물품(100)의 원위 단부(106)로부터 근위(마우스) 단부(104)를 향해 동축 정렬되고 순차적으로 배치된 이하의 구성 요소(상세히 도시되지 않음) 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 냉각 세그먼트, 중앙 홀 세그먼트, 및 필터 세그먼트. 전형적으로, 냉각 세그먼트는, 포장지(110)의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 중공 종이 튜브를 포함한다. 중앙 홀 세그먼트는, 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 가소제를 포함하는 경화된 혼합물을 포함할 수 있으며, 마우스피스 세그먼트(108)의 강도를 증가시키도록 기능한다. 전형적으로, 필터 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하며, 마우스피스 필터로서 작용한다. 가열된 증기가 에어로졸 발생 기재(102)로부터 에어로졸 발생 물품(100)의 근위(마우스) 단부(104)를 향해 유동함에 따라, 증기가 냉각 세그먼트 및 중앙 홀 세그먼트를 통과하면서 냉각 및 응축됨으로써, 필터 세그먼트를 통해 사용자가 흡입하기 위한 적합한 특성을 갖는 에어로졸을 형성한다.
다른 실시형태에서, 가열 챔버(18)는, 성긴 분쇄 재료(loose shredded material), 다른 방식으로 포장된 고체 재료, 또는 에어로졸 발생 물품(100) 내에 포장된 에어로졸 발생 액체와 같은, 다른 형태의 에어로졸 발생 기재(102)를 수용하도록 배치될 수 있다.
가열 챔버(18)는, 베이스(36)(가열 챔버(18)의 제2 단부(28)에 위치됨)와 제1 개방 단부(26) 사이로 연장되는 측벽(34)을 갖는다. 측벽(34) 및 베이스(36)는 서로 연결되며, 일체 성형품으로서 일체형으로 형성될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 측벽(34)은 튜브형이며, 보다 구체적으로는 원통형이다. 그러나, 다른 실시형태에서, 측벽(34)은 타원형 또는 다각형 단면을 갖는 튜브와 같은 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 측벽(34)은 테이퍼드(tapered)일 수 있다.
도시된 실시형태에서, 가열 챔버(18)의 베이스(36)는 폐쇄된다(예를 들어, 밀봉되거나 기밀이다). 즉, 가열 챔버(18)는 컵 형상이다. 이에 따라, 제1 개방 단부(26)로부터 흡입된 공기가 제2 단부(28)의 밖으로 흐르는 것이 베이스(36)에 의해 방지되며, 대신에, 에어로졸 발생 기재(102)를 통하여 안내되도록 보장할 수 있다. 또한, 이에 따라, 사용자가 에어로졸 발생 물품(100)을 가열 챔버(18) 내로 의도된 거리만큼 삽입하고 추가로 삽입하지 못하도록 보장할 수 있다.
에어로졸 발생 장치(10)는, 에어로졸 발생 기재(102)를 연소시키지 않으면서 에어로졸 발생 기재(102)를 가열하기 위한 전동식 히터(38)를 포함한다. 즉, 히터(38)는, 전력을 사용하여 에어로졸 발생 기재(102)를 가열하도록 배치된다. 이러한 목적을 위해, 전원(22)은 제어기(24)에 연결된다. 결과적으로, 제어기(24)는 히터(38)에 연결된다. 에어로졸 발생 장치(10)의 작동 동안, 제어기(24)는, 에어로졸 발생 기재(102)를 원하는 온도로 가열하기 위해, 전원(22)으로부터 히터(38)로의 전력의 공급을 제어한다.
도시된 실시형태에서, 히터(38)는, 가열 챔버(18)의 측벽(34)과 동일한 길이로 연장되는 저항성 히터이다. 물론, 다른 유형 및 구성의 히터(38)가 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같이 사용될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 히터(38)는, 가열 챔버(18)의 내부 체적으로부터 이격되게 지향되는 튜브형 측벽(34)의 표면 상에 장착된다. 이에 따라, 에어로졸 발생 물품(100), 및 보다 구체적으로는 에어로졸 발생 기재(102)가 가열 챔버(18)에 의해 한정된 공동(20) 내로 삽입되고 공동(20)으로부터 제거될 때, 히터(38)를 손상으로부터 보호하도록 도울 수 있다.
에어로졸 발생 장치(10)를 사용하기 위해, 슬라이딩 커버(32)(또는 다른 마개(30))는, 도 1 및 도 2에 도시된 폐쇄 위치로부터 도 3 및 도 4에 도시된 개방 위치로 이동되어야 한다. 그 다음, 사용자는 개구(13) 및 제1 개방 단부(26)를 통하여 가열 챔버(18) 내로 에어로졸 발생 물품(100)을 삽입할 수 있으므로, 에어로졸 발생 기재(102)가 공동(20) 내에 수용되고, 에어로졸 발생 물품(100)의 근위 단부(104)가 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)에 위치되며, 마우스피스 세그먼트(108)의 적어도 일부는 제1 개방 단부(26)로부터 돌출되어, 사용자의 입술에 의한 맞물림을 허용한다.
에어로졸 발생 장치(10)의 활성화 시에, 히터(38)에 전류가 공급됨으로써, 이를 가열시킨다. 히터(38)로부터의 열은, 예를 들어 전도, 복사 및 대류에 의해, 가열 챔버(18)의 측벽(34)을 통하여 가열 챔버(18) 내에 위치된 에어로졸 발생 물품(100)의 인접 에어로졸 발생 기재(102)로 전달된다. 이로 인해, 에어로졸 발생 기재(102)가 가열되고, 이에 따라 증기가 발생된다. 발생된 증기는 냉각 및 응축됨으로써, 마우스피스 세그먼트(108)를 통하여, 그리고 보다 구체적으로는 필터 세그먼트를 통하여, 에어로졸 발생 장치(10)의 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 형성한다. 에어로졸 발생 기재(102)의 기화는, 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26) 및 개구(13)를 통하여 주변 환경으로부터 공기가 추가됨으로써 촉진되며, 에어로졸 발생 물품(100)의 포장지(110)와 원통형 측벽(34)의 내측 표면 간의 공기 흐름이 있다.
에어로졸 발생 장치(10)의 사용을 제한하기 위해, 그리고 특히 그것이 승인된 사용자에 의해서만 사용될 수 있도록 보장하기 위해, 에어로졸 발생 장치(10)는, 제어기(24)에 연결된 생체 인증기(40)를 포함한다. 지문 판독기를 포함할 수 있는 생체 인증기(40)는, 에어로졸 발생 장치(10)의 사용자의 신원을 검증하고, 성공적인 사용자 인증의 경우에 인증 신호를 생성하도록 구성된다. 제어기(24)는, 생체 인증기(40)로부터 인증 신호를 수신하는 경우에만, 폐쇄 위치(도 1 및 도 2)로부터 개방 위치(도 3 및 도 4)로의 마개(30)(예를 들어, 슬라이딩 커버(32))의 이동을 허용하므로, 성공적이지 못한 사용자 인증의 경우에, 에어로졸 발생 물품(100) 및 보다 구체적으로는 에어로졸 발생 기재(102)가 개구(13)를 통하여 그리고 제1 개방 단부(26)를 통해 가열 챔버(18) 내로 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
에어로졸 발생 장치(10)는, 잠금 상태(도 5)와 잠금 해제 상태(도 6) 간에 변경 가능한 잠금 요소(42)로서 도 5 및 도 6에 도시된 작동기를 포함한다. 잠금 요소(42)가 잠금 상태에 있는 경우, 이는 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는(즉, 도 5 및 도 6에서 좌측으로부터 우측으로의) 슬라이딩 커버(32)의 이동을 방지한다. 잠금 요소(42)가 잠금 해제 상태에 있는 경우, 이는 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 슬라이딩 커버(32)의 이동을 허용한다.
도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서, 잠금 요소(42)는 잠금 핀(44)을 포함한다. 잠금 핀(44)은, 도 5에 도시된 연장된 위치와 도 6에 도시된 수축된 위치 간에 (예를 들어, 선형 작동기 또는 다른 기구에 의해) 이동될 수 있다. 잠금 핀(44)이 연장된 위치에 있는 경우, 이는 슬라이딩 커버(32)의 하부 표면 상에 피벗식으로 장착된 레버(46)와 연동되어 레버(46)의 이동을 방지하고, 이에 따라, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 슬라이딩 커버(32)의 슬라이딩 이동을 방지한다. 잠금 핀(44)이 수축된 위치에 있는 경우, 이는 레버(46)로부터 이격되며, 레버(46)와 연동되지 않으므로, 레버(46)의 이동을 허용하고, 이에 따라 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하는 슬라이딩 커버(32)의 슬라이딩 이동을 허용한다. 잠금 핀(44)의 이동을 제어하는 선형 작동기 또는 다른 기구는, 성공적인 사용자 인증을 나타내기 위한 제어기(24)로부터의 인증 신호의 수신 시에만, 잠금 핀(44)을 수축시키고, 이에 따라 잠금 상태로부터 잠금 해제 상태로 잠금 요소(42)를 변경하도록 구성된다.
도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서, 성공적인 사용자 인증에 따라 잠금 요소(42)가 잠금 해제 상태로 변경된 후에, 슬라이딩 커버(32)는 사용자에 의해 폐쇄 위치(도 5)로부터 개방 위치(도 6)로 이동 가능하다. 예를 들어, 사용자는 이들의 엄지손가락 또는 손가락을 슬라이딩 커버(32)의 상부 표면과 맞물려서, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 이를 슬라이딩시킬 수 있다. 슬라이딩 커버(32)는, 슬라이딩 커버(32)가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는 경우, 개방 위치 및 폐쇄 위치 모두가 "안정적인" 위치이도록, 예를 들어, 슬라이딩 커버(32) 상에 0의 합력(net force)이 작용하도록 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 에어로졸 발생 장치(10)는, 성공적인 사용자 인증 후에 잠금 요소(42)가 잠금 해제 상태로 변경된 경우, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 슬라이딩 커버(32)를 이동시키는 편향 요소(48)(도 2 및 도 4)를 포함할 수 있다. 편향 요소(48)는, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 슬라이딩 커버(32)를 가압하는 스프링 또는 다른 탄성 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 편향 요소(48)는, 예를 들어, 슬라이딩 커버(32)가 개방 위치에 있는 경우, 0의 합력이 슬라이딩 커버(32) 상에 작용하도록, 그리고 슬라이딩 커버(32)가 폐쇄 위치에 있는 경우, 합력이 슬라이딩 커버(32) 상에 작용하여 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이를 가압하도록 배치될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 제2 실시예의 에어로졸 발생 장치(110)가 도시된다. 에어로졸 발생 장치(110)는 도 1 내지 도 6에 도시된 에어로졸 발생 장치(10)와 유사하며, 해당 구성 요소는 동일한 참조 번호를 사용하여 식별된다.
에어로졸 발생 장치(110)는, 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 슬라이딩 커버(32)를 능동적으로 이동시키기 위해, 그리고 개방 위치로부터 폐쇄 위치를 향해 슬라이딩 커버(32)를 선택적으로 이동시키기 위해, 슬라이딩 커버(32)에 결합된 개방 기구(50) 형태의 작동기를 포함한다. 개방 기구(50)는 선형 작동기(예를 들어, 솔레노이드) 또는 다른 기구를 포함할 수 있으며, 생체 인증기(40)로부터 인증 신호의 수신 시에, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 슬라이딩 커버(32)를 이동시키도록 제어기(24)에 의해 작동된다. 따라서, 성공적인 사용자 인증의 경우에, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 슬라이딩 커버(32)의 이동은 완전히 자동이다.
일부 실시형태에서, 제어기(24)는, 생체 인증기(40)로부터 인증 신호의 수신 후에만 히터(38)의 활성화를 허용하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 히터(38)가 성공적인 사용자 인증의 경우에만 활성화될 수 있기 때문에, 에어로졸 발생 장치(10)의 승인되지 않은 사용에 대비한 추가적인 보호가 그러한 실시형태에서 제공된다.
이전의 단락들에서 예시적인 실시형태가 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 실시형태에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 청구범위의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시형태로 제한되어서는 안된다.
본원에서 달리 나타내지 않는 한 또는 문맥상 달리 명백히 모순되지 않는 한, 이의 모든 가능한 변형예에서의 전술한 특징의 임의의 조합은 본 개시물에 의해 포함된다.
문맥상 달리 명확하게 요구되지 않는 한, 상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서, "포함한다", "포함하는" 등의 단어는 배타적이거나 총망라한 의미가 아니라, 포괄적인 것으로 해석되어야 한다; 즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다.
Claims (13)
- 에어로졸 발생 장치(10, 110)로서,
에어로졸 발생 기재(102)가 상기 에어로졸 발생 장치(10, 110) 내로 수용될 수 있는 개구(13)를 갖는 본체(12);
마개(30)로서, 상기 마개(30)가 상기 개구(13)를 적어도 부분적으로 커버하는 폐쇄 위치와, 상기 개구(13)가 상기 마개(30)에 의해 실질적으로 차단되지 않는 개방 위치 간에, 상기 개구(13)에 대하여 이동 가능한, 마개(30);
제어기(24);
인증 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)의 사용자의 신원을 검증하기 위한 생체 인증기(40); 및
잠금 상태와 잠금 해제 상태 간에 이동 가능한 작동기를 포함하며,
상기 제어기(24)는, 상기 생체 인증기(40)로부터 인증 신호의 수신 시에, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향해 상기 마개(30)의 이동을 허용하기 위해, 상기 작동기가 상기 잠금 상태로부터 상기 잠금 해제 상태로 이동하게 하도록 구성되는,
에어로졸 발생 장치(10, 110). - 제1항에 있어서,
상기 작동기는 잠금 요소(42)를 포함하며,
상기 잠금 요소(42)는, 상기 잠금 상태에서, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향하는 상기 마개(30)의 이동을 방지하도록 작동 가능하고, 상기 잠금 해제 상태에서, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향하는 상기 마개(30)의 이동을 허용하도록 작동 가능한, 에어로졸 발생 장치. - 제2항에 있어서,
상기 잠금 요소(42)가 상기 잠금 해제 상태에 있는 경우, 상기 마개(30)는 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로 사용자에 의해 이동 가능한, 에어로졸 발생 장치. - 제2항에 있어서,
상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)는, 상기 잠금 요소(42)가 상기 잠금 해제 상태에 있는 경우, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로 상기 마개(30)를 이동시키도록 구성된 편향 요소(48)를 포함하는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동기는, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향해 상기 마개(30)를 이동시키도록 작동 가능한 개방 기구(50)를 포함하는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생체 인증기(40)는 지문 판독기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)는,
에어로졸 발생 기재(102)를 가열하기 위한 전동식 히터(38)를 포함하며,
상기 제어기(24)는, 상기 생체 인증기(40)로부터 인증 신호의 수신 후에, 상기 전동식 히터(38)의 활성화를 허용하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마개(30)는 슬라이딩 커버(32)를 포함하는, 에어로졸 발생 장치. - 에어로졸 발생 장치(10, 110)를 작동시키기 위한 방법으로서,
상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)는,
에어로졸 발생 기재(102)가 상기 에어로졸 발생 장치(10, 110) 내로 수용될 수 있는 개구(13)를 갖는 본체(12);
마개(30)로서, 상기 마개(30)가 상기 개구(13)를 적어도 부분적으로 커버하는 폐쇄 위치와, 상기 개구(13)가 상기 마개(30)에 의해 실질적으로 차단되지 않는 개방 위치 간에, 상기 개구(13)에 대하여 이동 가능한, 마개(30); 및
잠금 상태와 잠금 해제 상태 간에 이동 가능한 작동기를 포함하며,
상기 방법은,
(i) 상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)의 사용자의 신원을 생체 측정으로 검증하고, 긍정적인 사용자 식별에 응답하여 인증 신호를 생성하는 단계; 및
(ii) 상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)의 제어기(24)에 의해, 상기 인증 신호의 수신 시에, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향해 상기 마개(30)의 이동을 허용하도록 상기 작동기를 작동시키는 단계를 포함하는,
에어로졸 발생 장치(10, 110)를 작동시키기 위한 방법. - 제9항에 있어서,
상기 작동기는 잠금 요소(42)를 포함하며,
단계 (ii)는, 상기 잠금 요소(42)가 상기 잠금 해제 상태에 있는 경우, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향해 상기 마개(30)를 수동으로 이동시키는 단계를 포함하는, 작동 방법. - 제9항에 있어서,
상기 작동기는 개방 기구(50)를 포함하며,
단계 (ii)는, 상기 잠금 해제 상태로 이동하도록 상기 개방 기구(50)를 작동시킴으로써, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향해 상기 마개(30)를 자동으로 이동시키는 단계를 포함하는, 작동 방법. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)는, 에어로졸 발생 기재(102)를 가열하기 위한 전동식 히터(38)를 포함하며,
상기 방법은, 상기 인증 신호의 수신 시에, 상기 전동식 히터(38)의 활성화를 허용하는 단계를 더 포함하는, 작동 방법. - 제12항에 있어서,
상기 에어로졸 발생 장치(10, 110)는 전원(22)을 포함하며,
상기 방법은, 상기 인증 신호의 수신 시에, 상기 전원(22)으로부터 상기 전동식 히터(38)로의 전력의 공급을 허용하는 단계를 더 포함하는, 작동 방법.
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