KR20240054395A - 에어로졸 전달 장치 - Google Patents

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KR20240054395A
KR20240054395A KR1020247012211A KR20247012211A KR20240054395A KR 20240054395 A KR20240054395 A KR 20240054395A KR 1020247012211 A KR1020247012211 A KR 1020247012211A KR 20247012211 A KR20247012211 A KR 20247012211A KR 20240054395 A KR20240054395 A KR 20240054395A
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KR
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delivery device
mouthpiece
aerosol delivery
aerosol
outlet
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KR1020247012211A
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폴 앤드류 브링클리
찰스 제이콥 삼세 노박
알프레드 찰스 블레스
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레이 스트라티직 홀딩스, 인크.
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    • C08L29/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08L29/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids

Abstract

에어로졸 전달 장치(300)가 개시되어 있다. 에어로졸 전달 장치는 무화기(310) 및 본체(314)를 포함한다. 본체는 출구(328)를 가지며, 무화기를 내장한다. 에어로졸 전달 장치는 또한 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체를 포함한다. 구조체의 실시예는 액적 포집 챔버를 생성하기 위해 미세 패터닝된 표면, 흡수체 및 매크로 구조체를 포함한다.

Description

에어로졸 전달 장치{AEROSOL DELIVERY DEVICE}
본 개시는 전자 담배와 같은 에어로졸 전달 장치와 관련되며, 보다 구체적으로는 무화기(atomizer)를 포함하는 에어로졸 전달 장치와 관련된다. 무화기는 담배로 제조되거나 담배로부터 파생될 수 있거나, 다른 방식으로 담배를 포함할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물을 가열하여, 사람이 소비하기 위한 흡입가능한 물질을 형성하도록 구성될 수 있다.
사용 동안에 담배 연소를 필요로 하는 흡연 제품에 대한 개선 또는 대안으로서 많은 흡연 장치가 수년에 걸쳐 제안되어 왔다. 이들 장치의 대다수는 의도적으로, 담배의 태우는 것에 기인하는 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 전달하지 않으면서 궐련(cigarette), 여송연(cigar) 또는 파이프 흡연과 연관된 감각을 제공하도록 설계되었다. 이를 위해, 휘발성 물질을 기화 또는 가열하기 위해 전기 에너지를 사용하거나, 상당한 정도로 담배를 태우지 않고서 궐련, 여송연, 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려고 하는 수많은 흡연 제품, 향미 발생기 및 의약용 흡입기가 제안되어 왔다. 예를 들어, 콜렛(Collett) 등의 미국 특허 제 8,881,737 호, 그리피스 2세(Griffith Jr.) 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0255702 호, 세바스찬(Sebastian) 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0000638 호, 시어스(Sears) 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0096781 호, 암폴리니(Ampolini) 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0096782 호, 데이비스(Davis) 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0059780 호에 개시된 배경 기술에 기재된 다양한 대안적인 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치, 및 발열 소스 참조(이들 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용됨). 또한 예를 들어, 카운츠(Counts) 등의 미국 특허 제 5,388,594 호 및 로빈슨(Robinson) 등의 미국 특허 제 8,079,371 호의 배경 부분에 개시된 제품 및 가열 구성의 다양한 실시예 참조(이들 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용됨).
에어로졸 전달 장치의 사용은 에어로졸 전달 장치에 의해 생성된 에어로졸을 흡입하는 것을 포함한다. 사용자는 전형적으로 에어로졸 전달 장치를 자신의 입술에 대고서 에어로졸 전달 장치 상을 흡인하여 에어로졸을 수용한다. 그러나, 그러한 사용은, 응축되었거나, 완전히 휘발 또는 기화되지 않은 에어로졸 전구체의 액적을 에어로졸 전달 장치로부터 흡인하는 것을 초래할 수 있다. 따라서, 액체 에어로졸 전구체가 에어로졸 전달 장치의 마우스 단부를 빠져나가는 것, 즉 때때로 액체 캐리 오버(liquid carry over)로 지칭되는 문제를 저지하도록 구성된 특징부를 에어로졸 전달 장치에 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시의 실시예는 무화기 및 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치와 관련된다. 본체는 출구를 가지며, 무화기를 내장한다. 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체를 더 포함한다.
본 개시의 실시예는 또한 에어로졸 전달 장치와 관련되며, 이 에어로졸 전달 장치는, 무화기와, 출구를 갖고 무화기를 내장하는 본체와, 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체를 포함하며, 구조체는 본체의 표면에 적용된 미세 패턴(micro-pattern)이며, 미세 패턴은 액체를 출구로부터 멀리 지향시키도록 크기설정 및 배열된 복수의 모세관 채널을 포함한다.
일부 실시예에서, 액적이 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체는 마우스피스의 내부 표면과 같은 본체의 표면에 적용된 미세 패턴을 포함한다. 일부 경우에서, 미세 패턴은 표면을 소수성으로 만들도록 구성된다. 일부 경우에서, 미세 패턴은 표면을 따라 액적을 포획하도록 구성된다. 일 실시예에서, 미세 패턴은 복수의 모세관 채널을 포함한다. 일 실시예에서, 미세 패턴은 에칭에 의해 형성된다.
일부 실시예에서, 액적이 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체는 마우스피스 내에 배치되고 폴리비닐 알코올(PVA) 결합제 및 목재 펄프와 조합된 셀룰로오스 아세테이트로 형성된 흡수성 구성요소를 포함한다.
다른 실시예에서, 액적이 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체는 액적 포획 챔버를 생성하도록 구성된 특징부를 포함한다. 일 실시예에서, 마우스피스는 마우스피스의 내부 표면으로부터 연장되고 홈이 사이에 형성되는 복수의 핀(fin)을 포함한다. 일 실시예에서, 마우스피스는 마우스피스의 내부 표면과 동심인 링을 형성하도록 형상화 및 배열된 복수의 플루트(flute)를 포함한다. 다른 실시예에서, 마우스피스는 출구로부터 내측으로 연장되고 마우스피스의 내부 표면으로부터 이격된 인버트(invert)를 포함한다.
본 개시는 또한 에어로졸 전달 장치를 형성하는 방법을 포함한다. 본 방법의 실시예는 에어로졸 전구체 조성물을 제공하는 것과, 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통하도록 무화기를 위치시키는 것과, 무화기를 본체와 조립하는 것을 포함한다. 본체는 출구를 갖는다. 본체는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 능력을 최소화시키도록 구성된다.
본 개시의 실시예는 또한 에어로졸 전달 장치를 형성하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 에어로졸 전구체 조성물을 제공하는 것과, 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통하도록 무화기를 위치시키는 것과, 출구를 갖고, 액체를 출구로부터 멀리 지향시키도록 크기설정 및 배열된 복수의 모세관 채널을 포함하는 미세 패턴을 포함하는 본체를 형성하는 것과, 무화기를 본체와 조립하는 것을 포함하며, 본체는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 능력을 최소화시키도록 구성된다.
특정 실시예에서, 본체를 형성하는 것은 미세 패턴을 제공하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 미세 패턴은 모세관 채널을 포함한다. 일부 실시예에서, 본체를 형성하는 것은 본체를 성형하는 것을 포함하고, 몰드를 에칭하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 개시는 또한 에어로졸 전달 장치의 사용 동안에 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물을 최소화하는 방법을 포함한다. 일 실시예에 따른 방법은 무화기가 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통할 때, 무화기를 지나서 마우스피스의 출구를 통해 에어로졸 전달 장치 밖으로 공기를 흡인하는 것을 포함한다. 상기 방법은 에어로졸 전구체 조성물의 액적이 마우스피스의 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것을 더 포함한다.
본 개시의 실시예는 또한 에어로졸 전달 장치의 사용 동안에 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물을 최소화하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 무화기를 지나서 마우스피스의 출구를 통해 에어로졸 전달 장치 밖으로 공기를 흡인하는 것―무화기는 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통함―과, 액체를 에어로졸 전달 장치의 출구로부터 멀리 지향시키도록 크기설정 및 배열된 복수의 모세관 채널을 포함하는 미세 패터닝된 표면을 사용하여 에어로졸 전구체 조성물의 액적이 마우스피스의 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 액적이 빠져나가는 것을 억제되는 것은 소수성이도록 구성된 미세 패터닝된 표면에 의해 액적 축적을 제한하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 액적이 빠져나가는 것을 억제하는 것은 미세 패터닝된 표면 상에서 액적을 포획하는 것을 포함한다.
따라서, 본 개시는 하기의 실시예를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다:
실시예 1: 에어로졸 전달 장치에 있어서, 무화기와, 출구를 갖고 무화기를 내장하는 본체와, 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하도록 구성된 구조체를 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 2: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 구조체는 본체의 표면에 적용된 미세 패턴인, 에어로졸 전달 장치.
실시예 3: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 미세 패턴은 표면을 소수성으로 만들도록 구성되는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 4: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 미세 패턴은 표면을 따라 액적을 포획하도록 구성되는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 5: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 미세 패턴은 복수의 모세관 채널을 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 6: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 미세 패턴은 에칭에 의해 형성되는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 7: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 표면은 본체의 내부 표면인, 에어로졸 전달 장치.
실시예 8: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 출구는 마우스피스에 의해 제공되는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 9: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 마우스피스는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 구조체를 생성하기 위해 그 표면 상에 형성된 미세 패턴을 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 10: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 마우스피스는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 구조체를 생성하기 위해, 목재 펄프 및 폴리비닐 알코올(PVA) 결합제와 조합된 셀룰로오스 아세테이트로 형성된 흡수성 구성요소를 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 11: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 마우스피스는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 구조체를 생성하기 위해, 마우스피스의 내부 표면으로부터 연장되고 홈이 사이에 형성되는 복수의 핀을 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 12: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 마우스피스는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 구조체를 생성하기 위해, 마우스피스의 내부 표면과 동심인 링을 형성하도록 형상화 및 배열된 복수의 플루트를 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 13: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 마우스피스는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 구조체를 생성하기 위해, 출구로부터 내측으로 연장되고 마우스피스의 내부 표면으로부터 이격된 인버트를 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시예 14: 에어로졸 전달 장치를 형성하는 방법에 있어서, 에어로졸 전구체 조성물을 제공하는 것과, 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통하도록 무화기를 위치시키는 것과, 무화기를 본체와 조립하는 것을 포함하며, 본체는 출구를 가지며, 본체는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 능력을 최소화시키도록 구성되는, 에어로졸 전달 장치 형성 방법.
실시예 15: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치 형성 방법에 있어서, 미세 패턴을 포함하는 본체를 형성하는 것을 더 포함하는, 에어로졸 전달 장치 형성 방법.
실시예 16: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치 형성 방법에 있어서, 미세 패턴은 모세관 채널을 포함하는, 에어로졸 전달 장치 형성 방법.
실시예 17: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치 형성 방법에 있어서, 본체를 형성하는 것은 에칭된 금형으로 본체를 성형하는 것을 포함하는, 에어로졸 전달 장치 형성 방법.
실시예 18: 에어로졸 전달 장치의 사용 동안에 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물을 최소화하는 방법에 있어서, 무화기를 지나서 마우스피스의 출구를 통해 에어로졸 전달 장치 밖으로 공기를 흡인하는 것―무화기는 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통함―과, 에어로졸 전구체 조성물의 액적이 마우스피스의 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것을 포함하는, 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법.
실시예 19: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법에 있어서, 액적이 빠져나가는 것을 억제하는 것은 소수성이도록 구성된 미세 패터닝된 표면에 의해 액적 축적을 제한하는 것을 포함하는, 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법.
실시예 20: 임의의 이전 실시예 및 이전 실시예의 임의의 조합의 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법에 있어서, 액적이 빠져나가는 것을 억제하는 것은 미세 패터닝된 표면 상에서 액적을 포획하는 것을 포함하는, 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 양태 및 장점은 간략하게 후술되는 첨부 도면과 함께 하기의 상세한 설명을 숙독함으로써 명백해질 것이다. 본 개시는 본 개시에 기술되거나 청구항 중 어느 한 항 이상에 기재된 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 특징부 또는 요소의 임의의 조합을, 그러한 특징부 또는 요소가 본원의 특정 실시예 설명 및 청구범위에서 명시적으로 조합되든지 또한 다른 방식으로 기재되든지에 관계없이, 포함한다. 본 개시의 임의의 분리가능한 특징부 또는 요소가, 임의의 그 양태 및 실시예에서, 본 개시의 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 조합가능하도록 의도된 것으로 간주되어야 하도록, 본 개시는 총체적으로 이해되도록 의도된다.
이와 같이 본 개시를 전술한 포괄적인 면에서 설명했지만, 반드시 축척대로 도시되어 있지는 않은 첨부 도면을 이제 참조할 것이다:
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 조립된 구성에서의 카트리지 및 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 측면도를 도시하고,
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 분해된 구성에서의 도 1의 제어 본체를 도시하고,
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 분해된 구성에서의 도 1의 카트리지를 도시하고,
도 4는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 도 1의 카트리지를 통한 부분 단면도를 도시하고,
도 5는 샤크스킨의 현미경 이미지를 도시하고,
도 6은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 샤크스킨 미세 패턴을 포함하는 표면의 현미경 이미지를 도시하고,
도 7은 연잎의 주사 전자 현미경 이미지를 도시하고,
도 8은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 연잎 미세 패턴을 포함하는 표면의 주사 전자 현미경 이미지를 도시하고,
도 9는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 미세 패턴 표면의 현미경 이미지를 도시하고,
도 10은 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 미세 패턴 표면의 현미경 이미지를 도시하고,
도 11은 미세 패턴 표면을 갖는 예시적인 실시예에 따른 마우스피스의 단면도를 도시하고,
도 12는 흡수성 구성요소를 갖는 예시적인 실시예에 따른 다른 마우스피스의 단면도를 도시하고,
도 13은 미세 패턴을 포함하기에 적합한 예시적인 실시예에 따른 다른 마우스피스의 단면도를 도시하고,
도 14는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른, 응축된 에어로졸 전구체의 유동을 제어하도록 구성된 복수의 핀 및 개재 홈을 갖는 마우스피스를 도시하고,
도 15는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른, 응축된 에어로졸 전구체의 유동을 제어하도록 구성된 복수의 핀 및 개재 홈을 갖는 마우스피스를 도시하고,
도 16은 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른, 실질적으로 링 형상의 복수의 플루트, 및 복수의 플루트와 마우스피스의 벽 사이의 갭을 갖는 마우스피스를 도시한다.
이제, 본 개시가 그 예시적인 실시예를 참조하여 하기에서 보다 충분하게 설명될 것이다. 이들 예시적인 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하며, 본 개시의 범위를 당업자에게 충분하게 전달하도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있고, 본원에 기재된 실시예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 오히려 이들 실시예는 본 개시가 적용가능한 법적 요구사항을 충족하도록 제공된다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "일"("a", "an", "the")은 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 변형을 포함한다.
본 개시는 에어로졸 전달 장치의 설명을 제공한다. 에어로졸 전달 장치는 전기 에너지를 사용하여 (바람직하게는 임의의 상당한 정도까지 재료를 연소시키지 않고서) 재료를 가열하여 흡입가능한 물질을 형성하며; 그러한 물품들은 가장 바람직하게는 "핸드헬드형(hand-held)" 장치로 간주되기에 충분히 콤팩트하다. 에어로졸 전달 장치는 궐련, 여송연, 또는 파이프의 흡연 감각(예를 들면, 흡입 및 호기 관례, 맛이나 향미의 유형, 관능 효과, 신체적 느낌, 사용 관례, 가시적인 에어로졸에 의해 제공되는 것과 같은 시각적 신호 등) 중 일부 또는 모든 감각을, 해당 물품 또는 장치의 임의의 성분의 임의의 상당한 정도의 연소 없이, 제공할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는 담배의 연소 또는 열분해의 부산물에서 기인하는 에어로졸의 의미에서 연기를 생성하지 않을 수 있지만, 오히려 그러한 물품 또는 장치는 가장 바람직하게는 물품 또는 장치의 특정 성분의 휘발 또는 기화에서 기인한 증기(예를 들어, 연기처럼 보이는 것으로 간주될 수도 있는 가시적 에어로졸이라고 여겨질 수 있는 에어로졸 내의 증기를 포함함)를 생성하지만, 다른 실시예에서는 에어로졸이 가시적이 아닐 수도 있다. 매우 바람직한 실시예에서, 에어로졸 전달 장치는 담배 및/또는 담배로부터 파생된 성분을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 에어로졸 전달 장치는 전자 담배 또는 "e-담배"와 같은 전자 흡연 물품으로서 특징지워질 수 있다.
본 개시는 일반적으로 소위 "e-담배"와 같은 에어로졸 전달 장치와 관련되지만, 기구, 구성요소, 특징 및 방법이 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있고 다양한 물품과 연관될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본원에 제공된 설명은 전통적인 흡연 물품(예를 들면, 궐련, 여송연 또는 파이프 등) 및 비연소 가열(heat-not-burn) 담배의 실시예와 함께 이용될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 기구, 구성요소, 특징 및 방법의 설명은 단지 예로서만 에어로졸 전달 기구와 관련된 실시예의 면에서 논의되며, 다양한 다른 제품 및 방법으로 구현 및 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치는 또한 증기-생성 물품 또는 약물 전달 물품인 것으로 특징지워질 수 있다. 따라서, 그러한 물품 또는 장치는 하나 이상의 물질(예를 들면, 향미 및/또는 의약품 활성 성분)을 흡입가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 적합화될 수 있다. 예를 들어, 흡입가능한 물질은 실질적으로 증기(즉, 임계점 미만의 온도에서 기체상인 물질)의 형태일 수 있다. 대안적으로, 흡입가능한 물질은 에어로졸(즉, 기체 내의 미세한 고체 입자 또는 액적의 현탁액)의 형태일 수 있다. 간결화를 위해, 본원에 사용되는 용어 "에어로졸"은, 가시적인지의 여부에 관계없이, 그리고 연기와 유사한 것으로 간주될 수 있는 형태인지의 여부에 관계없이, 사람이 흡입하기에 적합한 형태 또는 유형의 증기, 기체 및 에어로졸을 포함하는 것을 의미한다.
사용 시에, 본 개시의 에어로졸 전달 장치는 전통적인 유형의 흡연 물품(예를 들면, 담배에 불을 붙여서 흡입함으로써 이용되는 궐련, 여송연 또는 파이프)을 사용할 때 개인에 의해 이용되는 많은 물리적 작용을 받을 수도 있다. 예를 들어, 본 개시의 에어로졸 전달 장치의 사용자는 전통적인 유형의 흡연 물품과 매우 유사하게 해당 물품을 쥐는 것, 해당 물품에 의해 생성된 에어로졸의 흡입을 위해 해당 물품의 일 단부 상을 흡인하는 것, 선택된 시간 간격으로 퍼핑(puffing)하는 것 등을 행할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치는 일반적으로 외부 쉘(outer shell) 또는 본체 내에 제공된 다수의 구성요소를 포함한다. 외부 쉘 또는 본체의 전체 디자인은 변경될 수 있으며, 에어로졸 전달 장치의 전체 크기 및 형상을 한정할 수 있는 외부 본체의 포맷 또는 구성은 변경될 수 있다. 전형적으로, 궐련 또는 여송연의 형상과 유사한 세장형 본체가 단일의 일체형 쉘로 형성될 수 있거나; 세장형 본체가 2개 이상의 분리가능한 피스로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는 실질적으로 튜브형 형상이고 따라서 종래의 궐련 또는 여송연의 형상과 유사할 수 있는 세장형 쉘 또는 본체를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 다양한 다른 형상 및 구성이 이용될 수 있다(예를 들어, 직사각형 또는 포브(fob) 형상).
일 실시예에서, 에어로졸 전달 장치의 모든 구성요소는 하나의 외부 본체 또는 쉘 내에 수용된다. 대안적으로, 에어로졸 전달 장치는 결합되고 분리가능한 2개 이상의 쉘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는 하나 이상의 재사용가능한 구성요소(예를 들어, 재충전식 배터리 및 해당 물품의 작동을 제어하기 위한 다양한 전자기기)를 수용하는 쉘을 포함하는 제어 본체를 일 단부에 가질 수 있고, 그것에 제거가능하게 부착되고 일회용 부분(예를 들면, 일회용 향미-함유 카트리지)을 수용하는 쉘을 타 단부에 가질 수 있다. 단일 쉘 유형의 유닛 내의 또는 다중-피스의 분리가능한 쉘 유형의 유닛 내의 구성요소의 보다 구체적인 포맷, 구성 및 배열은 본원에 제공된 추가 개시에 비추어 명백할 것이다. 추가적으로, 상업적으로 입수가능한 전자 흡연 물품을 고려하면 다양한 에어로졸 전달 장치 디자인 및 구성요소 배열이 이해될 수 있다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치는 가장 바람직하게는, 전원(즉, 전기 전원), 적어도 하나의 제어 구성요소(예를 들어, 전원으로부터 에어로졸 전달 장치의 다른 구성요소로의 전류 흐름을 제어하는 것 등에 의해 발열을 위한 전력을 작동, 제어, 조절 및/또는 중지하기 위한 수단), 히터 또는 발열 구성요소(예를 들면, "무화기(atomizer)"의 일부로 통칭될 수 있는 전기 저항 가열 요소 또는 구성요소), 에어로졸 전구체 조성물(예를 들면, "연기 주스(smoke juice)", "e-액체" 및 "e-주스"로 통칭되는 성분과 같이, 통상적으로 충분한 열의 인가 시에 에어로졸을 생성할 수 있는 액체), 및 에어로졸 흡입을 위해 에어로졸 전달 장치 상을 흡인할 수 있게 하기 위한 마우스단부 영역 또는 선단부(예를 들어, 발생된 에어로졸이 흡인 시에 물품으로부터 인출될 수 있도록 물품을 통한 한정된 공기 유동 경로)의 일부 조합을 포함한다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치 내의 구성요소의 정렬은 변경될 수 있다. 특정 실시예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 사용자에 대한 에어로졸 전달을 최대화하도록 사용자의 입 근방에 위치되도록 구성될 수 있는 에어로졸 전달 장치의 단부 근처에 위치될 수 있다. 그러나, 다른 구성이 배제되지는 않는다. 일반적으로, 가열 요소는 에어로졸 전구체 조성물에 충분히 근접하여 위치될 수 있으며, 그에 따라 가열 요소로부터의 열이 에어로졸 전구체(및 사용자에 대한 전달을 위해 마찬가지로 제공될 수 있는 하나 이상의 향미제, 약제 등)를 휘발시켜서 사용자에 대한 전달을 위한 에어로졸을 형성한다. 가열 요소가 에어로졸 전구체 조성물을 가열할 때, 에어로졸은 소비자가 흡입하기에 적합한 물리적 형태로 형성되거나 방출되거나 발생된다. 전술한 용어는 "방출하다", "방출하는", "방출한다" 또는 "방출된다"에 대한 언급이 "형성하다" 또는 "발생하다", "형성하는" 또는 "발생하는", "형성한다" 또는 "발생한다", 또는 "형성된다" 또는 "발생된다"를 포함하도록 상호 교환적인 의미라는 것에 주목해야 한다. 구체적으로, 흡입가능한 물질은 증기 또는 에어로졸, 또는 이들의 혼합물의 형태로 방출되며, 그러한 용어는 또한, 달리 특정되는 경우를 제외하고는 본원에서 상호 교환적으로 사용된다.
상기에 언급된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 히터에의 전력 공급, 제어 시스템에의 전력 공급 또는 인디케이터(indicator)에의 전력 공급 등과 같이, 에어로졸 전달 장치에 다양한 기능을 제공하기에 충분한 전류 흐름을 제공하기 위해 배터리 또는 다른 전기 전원(예를 들면, 커패시터)을 포함할 수 있다. 전원은 다양한 실시예를 취할 수 있다. 바람직하게는, 전원은 가열 요소를 급속 가열하기에 충분한 전력을 전달하여, 원하는 지속시간 동안의 사용을 통해 에어로졸 형성을 제공하고 에어로졸 전달 장치에 전력을 공급할 수 있다. 전원은 바람직하게는 에어로졸 전달 장치가 용이하게 취급될 수 있도록 에어로졸 전달 장치 내에 편리하게 끼워맞춰지게 크기설정된다. 추가적으로, 바람직한 전원은 바람직한 흡연 경험을 저해하지 않기에 충분히 경량이다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치 내의 구성요소의 보다 구체적인 포맷, 구성 및 배열은 하기에 제공되는 추가 개시에 비추어 명백해질 것이다. 추가적으로, 다양한 에어로졸 전달 장치 구성요소의 선택은 상업적으로 입수가능한 전자 에어로졸 전달 장치의 고려 시에 이해될 수 있다. 또한, 에어로졸 전달 장치 내의 구성요소들의 배열은 또한 상업적으로 입수가능한 전자 에어로졸 전달 장치의 고려 시에 이해될 수 있다.
에어로졸 전달 장치(100)의 하나의 예시적인 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 특히, 도 1은 제어 본체(200) 및 카트리지(300)를 포함하는 에어로졸 전달 장치(100)를 도시한다. 제어 본체(200)와 카트리지(300)는 기능적 관계로 영구적으로 또는 탈착가능하게 정렬될 수 있다. 다양한 기구가 카트리지(300)를 제어 본체(200)에 연결하여, 나사식 결합, 압입 끼워맞춤 결합, 간섭 끼워맞춤, 자기 결합 등을 초래할 수 있다. 에어로졸 전달 장치(100)는 카트리지(300) 및 제어 본체(200)가 조립된 구성에 있을 때, 일부 실시예에서 실질적으로 막대 형상, 실질적으로 튜브 형상 또는 실질적으로 원통 형상일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 직사각형 또는 포브 형상과 같은 다양한 다른 구성이 이용될 수 있다.
특정 실시예에서, 제어 본체(200) 및 카트리지(300) 중 하나 또는 양자가 일회용 또는 재사용가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 본체(200)는 교체가능한 배터리 또는 재충전식 배터리 및/또는 커패시터를 가질 수 있으며, 그에 따라 전형적인 교류 전기 콘센트에 대한 연결, 자동차 충전기(즉, 시가 라이터 소켓)에 대한 연결, 및 예컨대 USB(universal serial bus) 케이블을 통한 컴퓨터에 대한 연결을 포함한 임의의 유형의 재충전 기술과 조합될 수 있다. 또한, 일부 예시적인 실시예에서, 카트리지(300)는 창(Chang) 등의 미국 특허 제 8,910,639 호에 개시된 바와 같은 단일-사용 카트리지를 포함할 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)의 제어 본체(200)의 분해도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제어 본체(200)는 커플러(coupler)(202), 외부 본체(204), 밀봉 부재(206), 접착 부재(208)(예를 들면, KAPTON® 테이프), 유량 센서(210)(예컨대, 퍼프 센서(puff sensor) 또는 압력 스위치), 제어 구성요소(212), 스페이서(214), 전기 전원(216)(예를 들면, 재충전가능할 수 있는 배터리), 인디케이터(218)(예를 들어, 발광 다이오드(LED))를 갖는 회로 기판, 커넥터 회로(220) 및 단부 캡(222)을 포함할 수 있다. 전기 전원의 예는 펙커러(Peckerar) 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0028766 호에 개시되어 있으며, 이 문헌의 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
유량 센서(210)와 관련하여, 에어로졸 전달 장치를 위한 다양한 마이크로컨트롤러, 센서 및 스위치를 포함하는 대표적인 전류 조절 구성요소 및 다른 전류 제어 구성요소가, 거스(Gerth) 등의 미국 특허 제 4,735,217 호; 브룩스(Brooks) 등의 미국 특허 제 4,922,901 호, 제 4,947,874 호 및 제 4,947,875 호; 맥카퍼티(McCafferty) 등의 미국 특허 제 5,372,148 호; 플라이쉬하우어(Fleischhauer) 등의 미국 특허 제 6,040,560 호; 응우옌(Nguyen) 등의 미국 특허 제 7,040,314 호; 및 팬(Pan)의 미국 특허 제 8,205,622 호에 기재되어 있으며, 이들 문헌 모두는 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 또한, 아폴리니(Ampolini) 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0270727 호에 개시된 제조 방식이 참조되며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
일 실시예에서, 인디케이터(218)는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 인디케이터(218)는, 커넥터 회로(220)를 통해 제어 구성요소(212)와 통신할 수 있고, 예를 들어 유량 센서(210)에 의해 검출되는, 사용자가 커플러(202)에 결합된 카트리지 상을 흡인하는 동안에 조명될 수 있다. 단부 캡(222)은 인디케이터(218)에 의해 그 아래에 제공된 조명을 가시화하도록 적합화될 수 있다. 따라서, 인디케이터(218)는 에어로졸 전달 장치(100)의 사용 동안에 조명되어 흡연 물품의 불붙은 단부를 시뮬레이션할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 인디케이터(218)는 다양한 숫자로 제공될 수 있고, 상이한 형상을 취할 수도 있으며, 심지어 (예컨대, 그러한 인디케이터가 존재할 때 소리 방출을 위해) 외부 본체의 개구일 수도 있다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치에 또 다른 구성요소가 이용될 수 있다. 예를 들어, 스프링켈(Sprinkel) 등의 미국 특허 제 5,154,192 호는 흡연 물품을 위한 인디케이터를 개시하며; 스프링켈 2세의 미국 특허 제 5,261,424 호는 흡인하는 것과 연관된 사용자 입술 활동을 검출한 후에 가열 장치의 가열을 트리거(trigger)하기 위해 장치의 마우스단부와 관련될 수 있는 압전 센서를 개시하며; 맥카퍼티 등의 미국 특허 제 5,372,148 호는 마우스피스를 통한 압력 강하에 응답하여 가열 로드 어레이(heating load array) 내로의 에너지 유동을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하고; 해리스(Harris) 등의 미국 특허 제 5,967,148 호는 삽입된 구성요소의 적외선 투과율에 있어서의 불균일성을 검출하는 식별자와, 구성요소가 리셉터클 내로 삽입될 때 검출 루틴을 실행하는 제어기를 포함하는 흡연 장치 내의 리셉터클을 개시하며; 플라이쉬하우어 등의 미국 특허 제 6,040,560 호는 다중 차동 위상을 갖는 한정된 실행가능한 전력 사이클을 개시하고; 와킨스(Watkins) 등의 미국 특허 제 5,934,289 호는 광자-광전자 구성요소(photonic-optronic component)를 개시하며; 카운츠 등의 미국 특허 제 5,954,979 호는 흡연 장치를 통한 흡인 저항을 변경하기 위한 수단을 개시하고; 블레이크(Blake) 등의 미국 특허 제 6,803,545 호는 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구성을 개시하고; 그리펜(Griffen) 등의 미국 특허 제 7,293,565 호는 흡연 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하고; 페르난도(Fernando) 등의 미국 특허 제 8,402,976 호는 충전을 용이하게 하고 장치의 컴퓨터 제어를 허용하기 위한 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이스 수단을 개시하고; 페르난도 등의 미국 특허 제 8,689,804 호는 흡연 장치를 위한 식별 시스템을 개시하고; 플릭(Flick)의 WO 2010/003480은 에어로졸 발생 시스템에서 퍼프를 표시하는 유체 유동 감지 시스템을 개시하고; 전술한 모든 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 전자 에어로졸 전달 물품과 관련된 구성요소 및 본 물품에서 사용될 수 있는 개시 재료 또는 구성요소의 추가 예는, 거스 등의 미국 특허 제 4,735,217 호; 모건(Morgan) 등의 미국 특허 제 5,249,586 호; 히긴스(Higgins) 등의 미국 특허 제 5,666,977 호; 아담스(Adams) 등의 미국 특허 제 6,053,176 호; 화이트(White)의 미국 특허 제 6,164,287 호; 보그스(Voges)의 미국 특허 제 6,196,218 호; 펠터(Felter) 등의 미국 특허 제 6,810,883 호; 니콜스(Nichols)의 미국 특허 제 6,854,461 호; 혼(Hon)의 미국 특허 제 7,832,410 호; 도바야시(Kobayashi)의 미국 특허 제 7,513,253 호; 하마노(Hamano)의 미국 특허 제 7,896,006 호; 샤얀(Shayan)의 미국 특허 제 6,772,756 호; 혼의 미국 특허 제 8,156,944 호 및 제 8,375,957 호; 토렌스(Thorens) 등의 미국 특허 제 8,794,231 호; 오글스비(Oglesby) 등의 미국 특허 제 8,851,083 호; 몬시스(Monsees) 등의 미국 특허 제 8,915,254 호 및 제 8,925,555 호; 및 드피아노(DePiano) 등의 미국 특허 제 9,220,302 호; 혼(Hon)의 미국 특허출원 공개 제 2006/0196518 호 및 제 2009/0188490 호; 오글스비 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0024834 호; 왕(Wang)의 미국 특허출원 공개 제 2010/0307518 호; 혼의 WO 2010/091593; 및 푸(Foo)의 WO 2013/089551이 있으며, 이들 문헌 각각은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 전술한 문헌에 개시된 다양한 재료가 다양한 실시예에서 본 장치에 포함될 수 있으며, 전술한 모든 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
도 3은 분해된 구성에서의 카트리지(300)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 카트리지(300)는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 베이스(302), 제어 구성요소 단자(304), 전자 제어 구성요소(306), 유동 지향기(flow director)(308), 무화기(310), 저장조, 예컨대 용기 및/또는 저장조 기재(312), 외부 본체(314), 마우스피스(316), 라벨(318), 및 제 1 및 제 2 가열 단자(320a, 320b)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 가열 단자(320a, 320b)는 유동 지향기(308) 내에 매설되거나, 다른 방식으로 유동 지향기(308)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 가열 단자(320a, 320b)는 유동 지향기(308)에 인서트 성형될 수 있다. 따라서, 유동 지향기(308) 및 제 1 및 제 2 가열 단자는 집합적으로 유동 지향기 조립체(322)로 지칭될 수 있다. 제 1 및 제 2 가열 단자(320a, 320b) 및 유동 지향기(308)에 관한 추가 설명은 브링클리(Brinkley) 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0335071 호에 제공되며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
무화기(310)는 액체 이송 요소(324) 및 가열 요소(326)를 포함할 수 있다. 카트리지는 추가적으로, 예를 들어 드피아노 등의 미국 특허 제 9,220,302 호에 개시된 바와 같이, 베이스 및 마우스피스를 보호하고 사용 전에 내부로의 오염물의 진입을 방지하기 위해 베이스와 결합된 베이스 운송용 플러그(base shipping plug) 및/또는 마우스피스와 결합된 마우스피스 운송용 플러그(mouthpiece shipping plug)를 포함할 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
베이스(302)는 외부 본체(314)의 제 1 단부에 결합되고, 마우스피스(316)는 외부 본체의 대향하는 제 2 단부에 결합되어, 그 내부의 카트리지(300)의 다른 구성요소를 실질적으로 또는 완전히 밀폐할 수 있다. 예를 들어, 제어 구성요소 단자(304), 전자 제어 구성요소(306), 유동 지향기(308), 무화기(310) 및 저장조 기재(312)는 외부 본체(314) 내에 실질적으로 또는 전체적으로 보유될 수 있다. 마우스피스(316)는 일체형 구조로서 외부 본체(314)와 일체형일 수 있다. 라벨(318)은 외부 본체(314) 및 선택적으로 베이스(302)를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 그 위에 제품 식별자와 같은 정보를 포함할 수 있다. 베이스(302)는 제어 본체(200)의 커플러(202)와 결합하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 도 2 참조). 일부 실시예에서, 베이스(302)는 노박(Novak) 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0261495 호에 개시된 바와 같이 카트리지와 제어 본체 사이의 상대 회전을 실질적으로 방지하는 회전 방지 특징부를 포함할 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
저장조 기재(312)는 에어로졸 전구체 조성물을 유지하도록 구성될 수 있다. 증기 전구체 조성물로도 지칭되는 에어로졸 전구체 조성물은, 예로서, 다가 알코올(예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물), 물 및/또는 향미제를 포함하는 다양한 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 특정 효과를 제공하는 화합물을 포함할 수 있다. 그러한 화합물은 약제 또는 다른 유사한 작용제를 포함할 수 있다.
전자 담배로서 특징지어지는 에어로졸 전달 시스템의 경우, 에어로졸 전구체 조성물은 가장 바람직하게는 담배 또는 담배로부터 파생된 성분을 포함한다. 하나의 측면에서, 담배는 미세 분쇄(finely ground), 밀링(milled) 또는 분말(powdered) 담배 엽편(tobacco lamina)과 같은 담배의 일부 또는 피스(piece)로서 제공될 수 있다. 다른 측면에서, 담배는 담배의 많은 수용성 성분을 포함하는 스프레이 건조된 추출물과 같은 추출물의 형태로 제공될 수 있다. 대안적으로, 담배 추출물은 비교적 높은 니코틴 함량의 추출물의 형태를 가질 수 있으며, 이 추출물은 또한 담배로부터 파생된 소량의 다른 추출 성분을 포함한다. 다른 측면에서, 담배로부터 파생된 성분은 담배로부터 파생된 특정 향미제(본질적으로 순수한 형태의 니코틴을 포함함)와 같은 비교적 순수한 형태로 제공될 수 있다.
상기에 추가로, 에어로졸 전구체 조성물은 유리 염기 형태(free base form), 염 형태(salt form)로, 복합체(complex)로서 또는 용매화합물(solvate)로서 니코틴을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 니코틴 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 한손(Hansson)의 미국 특허출원 공개 제 2004/0191322 호에 있어서의 유리 염기 형태의 니코틴의 논의 참조(이 문헌은 본원에 참조로 원용됨). 니코틴 화합물의 적어도 일부는 니코틴의 수지 복합체 형태로 이용될 수 있으며, 여기서 니코틴은 니코틴 폴라크릴렉스(nicotine polacrilex)와 같은 이온 교환 수지에 결합된다. 예를 들어 리히트네커트(Lichtneckert) 등의 미국 특허 제 3,901,248 호 참조(이 문헌은 본원에 참조로 원용됨). 니코틴의 적어도 일부는 염의 형태로 이용될 수 있다. 니코틴의 염은 콕스(Cox) 등의 미국 특허 제 2,033,909 호, 로슨(Lawson) 등의 미국 특허 제 4,830,028 호 및 퍼페티(Perfetri)의 "Beitrage Tabakforschung Int., 12:43-54(1983)"에 개시된 성분 및 기술의 유형을 사용하여 제공될 수 있으며, 이들 문헌은 본원에 참조로 원용된다. 또한, 2010년 4월 28일자로 출원된 브링클리 등의 미국 특허 출원 제 12/769,335 호 참조(이 문헌은 본원에 참조로 원용됨). 추가적으로, 니코틴의 염은 공급자(예컨대, Pfaltz and Bauer, Inc. 및 K&K Laboratories, Division of ICN Biochemicals, Inc.)로부터 입수가능하다. 유용할 수 있는 니코틴 화합물의 특정의 비제한적인 예는 보르쉬케(Borschke) 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0098377 호 및 보르쉬케의 미국 특허출원 공개 제 2017/0007594 호에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 본원에 참조로 원용된다. 유용할 수 있는 니코틴 염의 예는 덜(Dull) 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0185750 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본원에 참조로 원용된다.
일부 실시예에서, β-니코티린 및/또는 다른 미량 니코틴 알칼로이드(예를 들어, 노르니코틴, 미오스민, 아나바신, 아나타빈, 이소니코틴 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않음)가 니코틴을 함유하는 e-액체 내에 포함된다. β-니코티린은 니코틴의 산화 생성물이고, 그에 따라 니코틴을 함유하는 e-액체는 본질적으로 어느 정도의 β-니코티린을 함유할 수 있다. 특정 실시예에서, 전형적인 니코틴 산화의 결과로서 자연 발생하는 것보다 높은 농도를 달성하기 위해 추가의 β-니코티린 및/또는 다른 미량 니코틴 알칼로이드를 e-액체에 보충하는 것이 유리할 수 있다. 사용 동안에, 전자 담배는 니코틴 및 β-니코티린 모두를 에어로졸화하여 이러한 화합물의 조합을 사용자에게 전달한다. 이론에 의해 제한되도록 의도하는 것은 아니지만, 이들 화합물의 전달에 이어서, β-니코티린은 니코틴 대사를 억제하여 혈장 니코틴 레벨을 보다 장기간 동안 유지할 수 있는 것으로 여겨진다. 이와 같이, 보다 소량의 니코틴은 만족스러운 니코틴 레벨을 지속시키는데 효과적일 수 있고, 일부 실시예에서, 액체 내에 β-니코티린 및/또는 다른 소량 니코틴 알칼로이드를 포함시키는 것은 액체 내에 보다 낮은 니코틴 농도를 허용할 수 있다. 예를 들어, 아브라모비치(Abramovitz) 등의 "Med. Hypothesis 85 (2015) 305-310" 참조(이 문헌은 본원에 참조로 원용됨).
다른 활성제(예를 들어, 카페인)가 또한 에어로졸 전구체 조성물에 포함시키기에 적합할 수 있다. 가열된 표면으로부터 기화되어 고순도 에어로졸을 형성할 수 있는 약물의 예는 헤일(Hale) 등의 미국 특허 제 7,581,540 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본원에 참조로 원용된다.
대표적인 유형의 에어로졸 전구체 성분 및 제제는 또한, 로빈슨 등의 미국 특허 제 7,726,320 호, 콜렛 등의 미국 특허 제 8,881,737 호 및 총(Chong) 등의 미국 특허 제 9,254,002 호; 정(Zheng) 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0008457 호; 리포비츠(Lipowicz) 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0020823 호; 콜러(Koller)의 미국 특허출원 공개 제 2015/0020830 호; 보웬(Bowen) 등의 WO 2014/182736에 기술되고 특징지어지며, 이들 문헌의 개시내용은 본원에 참조로 원용된다. 이용될 수도 있는 다른 에어로졸 전구체는, R.J. Reynolds Vapor Company의 VUSE® 제품, Lorillard Technologies의 BLU 제품, Mistic Ecigs의 MISTIC MENTHOL 제품, 및 CN Creative Ltd의 VYPE 제품에 포함된 에어로졸 전구체를 포함한다. 또한, John Creek Enterprises LLC로부터 입수가능한 전자 담배용 소위 "연기 주스"도 바람직하다. 발포성 재료(effervescent materials)의 실시예는 에어로졸 전구체와 함께 사용될 수 있으며, 예를 들어 헌트(Hunt) 등의 미국 특허출원 공개 제 2012/0055494 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본원에 참조로 원용된다. 또한, 발포성 재료의 사용은, 예를 들어 니아지(Niazi) 등의 미국 특허 제 4,639,368 호; 웨흘링(Wehling) 등의 미국 특허 제 5,178,878 호; 웨흘링 등의 미국 특허 제 5,223,264 호; 팬서(Pather) 등의 미국 특허 제 6,974,590 호; 버그퀴스트(Bergquist) 등의 미국 특허 제 7,381,667 호; 크로포드(Crawford) 등의 미국 특허 제 8,424,541 호; 및 스트릭랜드(Strickland) 등의 미국 특허 제 8,627,828 호뿐만 아니라; 브링클리 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0018539 호; 선(sun) 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0170522 호; 및 존슨(Johnson) 등의 PCT WO 97/06786 호에 개시되어 있으며, 이들 문헌 모두는 본원에 참조로 원용된다.
저장조 기재(312)는 카트리지(300)의 외부 본체(314)의 내부를 에워싸는 튜브의 형상으로 형성된 부직포 섬유의 복수의 층을 포함할 수 있다. 따라서, 액체 성분은 예를 들어, 저장조 기재(312)에 의해 흡착 보유될 수 있다. 저장조 기재(312)는 액체 이송 요소(324)와 유체 연결되어 있다. 따라서, 액체 이송 소자(324)는 모세관 작용 또는 다른 액체 이송 기구를 통해 저장조 기재(312)로부터 가열 요소(326)로 액체를 이송하도록 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 액체 이송 요소(324)는 가열 요소(326)와 직접 접촉할 수도 있다. 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 가열 요소(326)는 액체 이송 요소(324) 주위에 권취된 복수의 코일을 한정하는 와이어를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 요소(326)는 와드(Ward) 등의 미국 특허 제 9,210,738 호에 개시된 바와 같이 액체 이송 요소(324) 주위에 와이어를 권취함으로써 형성될 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 또한, 일부 실시예에서, 와이어는 드피아노 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0270730 호에 개시된 바와 같이 가변 코일 간격을 한정할 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 전류가 관통하여 인가될 때 열을 생성하도록 구성된 재료의 다양한 실시예가 가열 요소(326)를 형성하는데 이용될 수 있다. 와이어 코일을 형성할 수 있는 예시적인 재료는, 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 몰리브덴 이규화물(MoSi2), 몰리브덴 규화물(MoSi), 알루미늄으로 도핑된 몰리브덴 이규화물(Mo(Si,Al)2), 티타늄, 백금, 은, 팔라듐, 흑연과 흑연계 재료; 및 세라믹(예를 들면, 포지티브 또는 네거티브 온도 계수 세라믹)을 포함한다.
그러나, 방법의 다양한 다른 실시예가 가열 요소(326)를 형성하는데 이용될 수 있으며, 가열 요소의 다양한 다른 실시예가 무화기(310)에 이용될 수 있다. 예를 들어, 스탬핑된 가열 요소가 드피아노 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0270729 호에 개시된 바와 같이 무화기에 이용될 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 상기에 부가하여, 본원에 사용하기 위한 추가의 대표적인 가열 요소 및 재료가, 카운츠 등의 미국 특허 제 5,060,671 호; 디비(Deevi) 등의 미국 특허 제 5,093,894 호; 디비 등의 미국 특허 제 5,224,498 호; 스프링켈 2세 등의 미국 특허 제 5,228,460 호; 디비 등의 미국 특허 제 5,322,075 호; 디비 등의 미국 특허 제 5,353,813 호; 디비 등의 미국 특허 제 5,468,936 호; 다스(Das)의 미국 특허 제 5,498,850 호; 다스의 미국 특허 제 5,659,656 호; 디비 등의 미국 특허 제 5,498,855 호; 하잘리골(Hajaligol)의 미국 특허 제 5,530,225 호; 하잘리골의 미국 특허 제 5,665,262 호; 다스 등의 미국 특허 제 5,573,692 호; 및 플라이쉬하우어 등의 미국 특허 제 5,591,368 호에 기재되어 있으며, 이들 문헌의 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 또한, 다른 실시예에서는, 화학적 가열이 이용될 수 있다. 히터 및 히터를 형성하는데 이용되는 재료의 다양한 추가 예가 상기에 언급된 바와 같은 콜렛 등의 미국 특허 제 8,881,737 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
다양한 히터 구성요소가 본 에어로졸 전달 장치에 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 마이크로히터 또는 유사한 고체 상태 히터가 사용될 수 있다. 현재 개시된 장치에서 사용하기에 적합한 마이크로히터, 및 마이크로 히터를 포함하는 무화기는 콜렛 등의 미국 특허 제 8,881,737 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
제 1 가열 단자(320a) 및 제 2 가열 단자(320b)(예를 들어, 네거티브 및 포지티브 가열 단자)는 가열 요소(326)의 대향하는 단부들에 결합하고, 카트리지(300)가 제어 본체(200)에 결합될 때 제어 본체(200)(예를 들어, 도 2 참조)와 전기적 연결을 형성하도록 구성된다. 또한, 제어 본체(200)가 카트리지(300)에 결합될 때, 전자 제어 구성요소(306)는 제어 구성요소 단자(304)를 통해 제어 본체와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 따라서, 제어 본체(200)는 전자 제어 구성요소(212)(도 2 참조)를 이용하여 카트리지(300)가 정품인지의 여부를 결정하고, 그리고/또는 다른 기능을 수행할 수 있다. 또한, 전자 제어 구성요소 및 이에 의해 수행되는 기능의 다양한 예가 시어스 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0096781 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
카트리지(300)에 포함될 수 있는 구성요소에 대한 다양한 다른 세부사항은, 예를 들어 드피아노 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0261495 호에 제공되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 이와 관련하여, 이 문헌의 도 7은 베이스 및 제어 구성요소 단자의 확대 분해도를 도시하고; 이 문헌의 도 8은 조립된 구성에서의 베이스 및 제어 구성요소 단자의 확대 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 9는 조립된 구성에서의 베이스, 제어 구성요소 단자, 전자 제어 구성요소 및 가열 단자의 확대 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 10은 조립된 구성에서의 베이스, 무화기 및 제어 구성요소의 확대 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 11은 이 문헌의 도 10의 조립체의 대향 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 12는 조립된 구성에서의 베이스, 무화기, 유동 지향기 및 저장조 기재의 확대 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 13은 조립된 구성에서의 베이스 및 외부 본체의 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 14는 조립된 구성에서의 카트리지의 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 15는 이 문헌의 도 14의 카트리지 및 제어 본체를 위한 커플러의 제 1 부분 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 16은 이 문헌의 도 14의 카트리지 및 이 문헌의 도 15의 커플러의 대향하는 제 2 부분 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 17은 회전 방지 기구를 갖는 베이스를 포함하는 카트리지의 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 18은 회전 방지 기구를 갖는 커플러를 포함하는 제어 본체의 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 19는 이 문헌의 도 17의 카트리지와 이 문헌의 도 18의 제어 본체의 정렬을 도시하고; 이 문헌의 도 20은 이 문헌의 도 17의 카트리지 및 이 문헌의 도 18의 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치를 도시하는 것으로, 에어로졸 전달 장치를 통한 변형된 도면이 커넥터 본체의 회전 방지 기구와 카트리지의 회전 방지 기구의 결합을 도시하고 있으며; 이 문헌의 도 21은 회전 방지 기구를 갖는 베이스의 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 22는 회전 방지 기구를 갖는 커플러의 사시도를 도시하고; 이 문헌의 도 23은 이 문헌의 결합된 구성에서의 도 21의 베이스 및 이 문헌의 도 22의 커플러를 통한 단면도를 도시하고 있다. 카트리지(300)에 포함될 수 있는 구성요소에 관한 다양한 다른 세부사항은, 예를 들어 2014년 5월 23일자로 출원된 브링클리 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0335071 호에 제공되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치의 다양한 구성요소는 당업계에 개시되고 상업적으로 입수가능한 구성요소로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 세바스찬 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0000638 호에 개시된 전자 흡연 물품에서 다수의 에어로졸화가능한 재료의 제어가능한 전달을 위한 저장조 및 히터 시스템이 참조되며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
다른 실시예에서, 카트리지의 실질적으로 전체가 하나 이상의 탄소 재료로 형성될 수 있으며, 이는 와이어의 부존재 및 생분해성 측면에서 장점을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 가열 요소는 탄소 발포체를 포함할 수 있고, 저장조 기재는 탄화된 직물을 포함할 수 있으며, 흑연이 전원 및 제어 구성요소와의 전기적 연결을 형성하는데 이용될 수 있다. 탄소-기반 카트리지의 예시적인 실시예는 그리피스 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0255702 호에 제공되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
사용 동안에, 사용자는 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)의 카트리지(300)의 마우스피스(316) 상을 흡인할 수 있다. 이것은 제어 본체(200)(예를 들면, 도 2 참조) 또는 카트리지(300)의 개구를 통해 공기를 끌어당길 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 개구는 드피아노 등의 미국 특허 제 9,220,302 호에 개시된 바와 같이 제어 본체(200)(예를 들어, 도 2 참조)의 외부 본체(204)와 커플러(202) 사이에 한정될 수 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다. 그러나, 공기의 유동은 다른 실시예에서 에어로졸 전달 장치(100)의 다른 부분을 통해 수용될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 일부 실시예에서, 카트리지(300)는 유동 지향기(308)를 포함할 수 있다. 유동 지향기(308)는 제어 본체(200)로부터 수용된 공기의 유동을 무화기(310)의 가열 요소(326)로 지향시키도록 구성될 수 있다.
에어로졸 전달 장치(100)의 센서(예를 들어, 제어 본체(200)의 유량 센서(210))는 퍼프를 감지할 수 있다. 퍼프가 감지될 때, 제어 본체(200)는 제 1 가열 단자(320a) 및 제 2 가열 단자(320b)를 포함하는 회로를 통해 가열 소자(326)로 전류를 지향시킬 수 있다. 따라서, 가열 요소(326)는 액체 이송 요소(324)에 의해 저장조 기재(312)로부터 에어로졸화 구역으로 지향된 에어로졸 전구체 조성물을 기화시킬 수 있다. 이와 관련하여, 에어로졸 전구체 조성물을 포함하도록 구성된 저장조(예를 들어, 저장조 기재(312)) 및 무화기(예를 들어, 무화기(310))를 적어도 포함하는 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)의 구성요소는 에어로졸 생성 조립체로 지칭될 수 있다. 마우스피스(316)는 공기 및 혼입 증기(즉, 흡입가능한 형태의 에어로졸 전구체 조성물의 성분)를 카트리지(300)로부터 출구(328)(도 4 참조)를 통해 출구(328) 상을 흡인하는 소비자에게의 통과를 허용할 수 있다.
따라서, 사용자가 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조) 상을 흡인할 때, 사용자의 입술은 그것의 일부, 예컨대 마우스피스(316), 라벨(318) 또는 외부 본체(314와 접촉할 수 있다. 또한, 사용자가 에어로졸 전달 장치(100) 상을 흡인할 때, 에어로졸은 에어로졸 전달 장치 내부에서 생성되어 사용자에게 지향될 수 있다. 그러나, 이러한 방식의 작동은 특정 문제를 초래할 수 있다.
예를 들어, 마우스피스(316) 상의 각 흡인에 의해 저장조 기재(312)로부터 에어로졸화 구역에 도달한 액체 에어로졸 전구체 조성물은 완전히 기화되지 않을 수 있다. 마우스피스(316)를 통해 끌어당겨진 공기는 액적 형태로 남아있는 에어로졸 전구체를 에어로졸 전달 장치(100)로부터 흡인하여, 덜 만족스러운 사용자 경험을 초래할 수 있다.
다른 예에서, 때때로, 에어로졸은 마우스피스(316)의 출구(328)를 통해 에어로졸 전달 장치(100)를 빠져나가기 전에 액체 형태로 다시 응축될 수 있다. 다음에, 대체로 액적 형태인 이러한 응축된 액체는 사용자가 마우스피스(316) 상을 흡인하는 동안에 출구(328)로부터 끌어당겨질 수 있거나, 에어로졸 전달 장치(100) 상의 흡인들 사이에서 출구(328) 또는 다른 구멍으로부터 다른 방식으로 빠져나갈 수 있다. 그러한 액적은 사용자의 포켓(그 안에 수용되어 있는 경우)과 같은 주변 구조체와 바람직하지 않게 접촉할 수 있다. 또한, 액적은 에어로졸로서 사용자에게 전달되기보다는 낭비된다. 이것은 사용자에게의 에어로졸의 전달 효율을 감소시킬 수 있고, 그리고/또는 응축된 에어로졸은 액체 형태로 사용자에 의해 수용될 수 있으며, 이는 에어로졸 전달 장치의 사용과 연관된 맛 또는 다른 감각 특성에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 개시의 실시예는 상기에 언급된 문제를 해결하도록 구성된 특징부들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 4는 카트리지(300)를 통한 부분 단면도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 공기(402)는 유동 지향기(308)를 통해 무화기(310)를 지나서 유동할 수 있다. 공기(402)의 적어도 일부는 무화기(310)에서 생성된 증기와 조합되어 에어로졸(404)을 형성할 수 있고, 이 에어로졸(404)은 마우스피스(316)의 출구(328)를 통해 빠져나간다. 출구(328)는 마우스피스(316)에 형성된 루멘(lumen)(330)의 하류 단부에 형성될 수 있다. 루멘(330)은 도 4에 도시된 바와 같이 테이퍼형일 수 있거나, 실질적으로 원통형일 수 있다. 마우스피스(316)의 형상 및 구성은 특별히 제한되지 않는다. 마우스피스는 외부 본체(314)의 마우스 단부와 일체형일 수 있다. 마우스피스는 마우스 단부에서 외부 본체(314) 내로 적어도 부분적으로 삽입된 캡일 수 있다. 다른 실시예에서, 마우스피스(316)는 그것의 마우스 단부에서 외부 본체(314)의 외부 상에 끼워맞춰질 수 있다.
에어로졸의 응축이 형성될 가능성이 가장 높은 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)의 부분은 무화기를 지나서 이동하고 출구(328)를 통해 에어로졸 전달 장치를 빠져나가는 에어로졸 전달 장치(100)를 통한 유동 경로 측면에서 무화기(310)의 하류에서 그것을 둘러싸는 표면을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸은 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대 루멘(330)을 따른 마우스피스(316)의 하나 이상의 내부 표면(316A) 및/또는 외부 본체(314)의 하나 이상의 내부 표면(314A)에서 응축될 수 있다. 도 4는 테이퍼진 깔때기형 루멘을 갖는 마우스피스(316)의 하나의 구성을 도시하고 있다. 루멘(330)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 원통형 루멘을 갖는 마우스피스는 하기에서 추가로 논의된다.
따라서, 실시예에서, 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)는 액적이 마우스피스(316)를 빠져나가는 능력을 제한하도록 구성된 특징부를 외부 본체(314)의 내부 표면(314A) 및/또는 마우스피스(316)의 내부 표면(316A)에 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예는 처리된 소수성 특성을 갖는 표면을 포함하는 에어로졸 전달 장치와 관련된다. 다시 말해서, 이 표면은 표면에 소수성 특성을 부여하는 3차원 구조를 포함할 수 있다.
특히, 에어로졸 전달 장치의 표면은 미세 패턴을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 미세 패턴은 마이크로미터 스케일의 규칙적인 3차원 특징부를 포함하는 처리된 표면 토포그래피(topography)를 지칭할 수 있다. 그러한 표면은 마이크로미터 스케일의 규칙적인 패턴을 한정하도록 특별히 의도적으로 형성되는 3차원 패턴에 적어도 기초하여 물체의 고유 표면 특징부와 구별될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 일부 실시예에서, 미세 패턴은 본 미세 패턴을 물체의 고유 표면 토포그래피와 추가로 구별시키는 소수성 특성을 제공하는 자연 유기체(natural organism)의 특정 표면의 표면 토포그래피를 모방하도록 구성된 생체모방(biomimicry) 미세 패턴을 포함할 수 있다.
미세 패턴은 다양한 기하형상(예를 들어, 기둥, 채널, 혈소판, 원추, 디보트 등)을 나타낼 수 있으며, 특정 유체 유동 응답을 제공할 수 있는 한정된 거칠기로 특별히 처리될 수 있다. 미세 패턴은 실질적으로 일정할 수 있고(예를 들어, 실질적으로 변하지 않는 치수의 단일 반복 특징부를 나타냄), 그리고/또는 실질적인 반복 패턴(예를 들어, 규칙적인 반복 패턴을 한정하는 크기, 형상 및 간격 중 하나 이상이 상이한 복수의 특징부)을 나타낼 수 있다. 미세 패턴은 미세 패턴을 형성하는 기하학적 요소의 크기 및/또는 간격과 관련하여 적어도 부분적으로 한정될 수 있다. 예를 들어, 기하학적 요소는 약 1㎛ 내지 약 500㎛, 약 1.5㎛ 내지 약 250㎛, 약 2㎛ 내지 약 100㎛, 약 2.5㎛ 내지 약 50㎛, 또는 약 3㎛ 내지 약 25㎛의 평균 높이를 가질 수 있다. 기하학적 요소는 약 0.1㎛ 내지 약 20㎛, 약 0.25㎛ 내지 약 15㎛, 약 0.5㎛ 내지 약 10㎛, 또는 약 1㎛ 내지 약 5㎛의 평균 간격을 가질 수 있다. 소수성이 되도록 미세 패턴을 갖는 표면의 사용은 표면 상에의 응축 형성을 저지하고, 이에 의해 액체 캐리 오버에 대한 상기에 언급된 문제를 해결할 수 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 표면에는 소수성 특성을 부여하기 위해 미세 패턴이 제공될 수 있다. 미세 패턴을 포함하는 표면은 에어로졸 전달 장치의 내부 표면에 위치될 수 있다. 예를 들어, 미세 패턴을 포함하는 표면은, 외부 본체(314)의 내부 표면(314A), 및/또는 예컨대 루멘(330)의 적어도 일부를 따른 마우스피스(316)의 내부 표면(316A)에 제공될 수 있다. 따라서, 미세 패턴을 포함하는 표면은 에어로졸의 응축이 일어날 수 있는 상기에 언급된 표면에 위치될 수 있다.
미세 패턴을 포함하는 표면의 다양한 실시예가 이용될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 실시예에서, 미세 패턴이 자연에서 발견된 미세 패턴을 실질적으로 모방하는 것이 바람직할 수 있다. 다시 말해서, 미세 패턴은 실질적으로 마이크로 스케일의 토포그래피 패턴 또는 생체모방 미세 패턴을 복제하도록 처리될 수 있다. 예로서, 샤크스킨(sharkskin)은 소수성일 수 있다. 그러한 내수성은 거친 표면을 한정하는 스킨 상의 토포그래피 패턴에 의해 적어도 부분적으로 제공될 수 있다.
샤크스킨(500)의 현미경 이미지가 도 5에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 샤크스킨은 피치(dermal denticle) 또는 방패 비늘(placoid scale)로 불리는 경질의 치형 구조체(502)의 매트릭스를 포함한다. 치형 구조체(502)는 치형 구조체가 노출되는 위치에서 다이아몬드형 또는 평행사변형 형상(504)의 패턴을 한정할 수 있다. 각각의 치형 구조체(502)는 리세스(508)에 의해 분리된 복수의 융기형 평행 리브(506)를 포함할 수 있다.
미세 패턴(600)을 포함하는 표면의 일 실시예가 도 6에 도시되어 있다. 미세 패턴(600)을 포함하는 표면은 응축이 형성될 수 있는 상기에서 특히 언급된 표면과 같은 에어로졸 전달 장치(100)의 임의의 표면에 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 미세 패턴(600)은 실질적으로 샤크스킨 미세 패턴인 생체모방 미세 패턴이다. 이와 관련하여, 미세 패턴(600)을 포함하는 표면은 다이아몬드형 또는 평행사변형 형상(604)의 패턴을 포함할 수 있다. 평행사변형 형상(604)은 약 20㎛ 내지 약 30㎛의 폭을 한정할 수 있다. 각각의 평행사변형 형상(604)은 리세스(608)에 의해 분리된 복수의 융기형 평행 리브(606)를 포함할 수 있다. 리브(606)는 리세스(608)로부터 외측으로 약 2㎛ 내지 약 4㎛만큼 연장될 수 있다. 따라서, 샤크스킨 미세 패턴을 한정하는 미세 패턴(600)을 포함하는 표면은 자연 샤크스킨의 특성과 유사한 특성을 구현할 수 있다. 따라서, 예를 들어 샤크스킨 미세 패턴을 한정하는 미세 패턴(600)을 포함하는 표면은 소수성 특성을 제공할 수 있다. 샤크스킨 미세 패턴을 포함하는 제품의 예시적인 실시예는 콜로라도주 오로라 소재의 Sharklet Technologies, Inc.로부터 입수가능하다. 본 개시의 실시예에 따른 미세 패턴으로서 사용하기에 적합한 표면 토포그래피는 브렌난(Brennan) 등의 미국 특허 제 8,997,672 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
미세 패턴을 포함하는 표면의 다양한 다른 실시예가 이용될 수 있다. 이와 관련하여, 연잎(lotus leaf)은 그 위에 물 및 물질의 축적을 저지할 수 있는 초소수성 특성을 한정한다. 초소수성 특성은 덧표피 왁스(epicuticular wax)에 의해 부분적으로 제공된다. 그러나, 초소수성 특성은 그 표면의 구조에 의해 추가로 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 도 7은 5㎛ 및 50㎛의 스케일에서 연잎(700)의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다. 도시된 바와 같이, 연잎(700)은 복수의 돌기(papillae)(702)를 포함할 수 있다. 돌기(702)는 약 10㎛ 내지 약 20㎛ 의 높이 및 약 10㎛ 내지 약 15㎛의 폭을 한정할 수 있다.
도 8은 5㎛ 및 50㎛의 스케일에서 미세 패턴(800)을 포함하는 표면의 추가적인 실시예의 주사 전자 현미경 이미지이다. 도시된 바와 같이, 미세 패턴(800)은 실질적으로 연잎 미세 패턴인 생체모방 미세 패턴이다. 이와 관련하여, 미세 패턴을 포함하는 표면은 연잎(700)의 돌기(702)(도 7 참조)의 크기 및 형상을 모방하는 복수의 돌출부(802)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(802)는 약 10㎛ 내지 약 20㎛의 높이 및 약 10㎛ 내지 약 15㎛의 폭을 한정할 수 있다. 연잎 미세 패턴을 포함하는 표면에 대한 추가의 설명은 라떼(Latthe) 등의 "Superhydrophobic Surfaces Developed by Mimicking Hierarchical Surface Morphology of Lotus Leaf"에 제공되며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
따라서, 연잎 미세 패턴을 한정하는 미세 패턴(800)을 포함하는 표면은 자연 연잎의 특성과 유사한 특성을 구현할 수 있다. 따라서, 예를 들어 연잎 미세 패턴을 한정하는 미세 패턴(800)을 포함하는 표면은 소수성 특성을 제공할 수 있다.
도 9는 50㎛ 스케일에서 미세 패턴(900)의 추가적인 실시예의 주사 전자 현미경 이미지이다. 도시된 바와 같이, 미세 패턴(900)은 플루트(flute)(904)를 갖는 적층형 원형 기둥(902)을 포함한다. 각각의 기둥(902)은 직경이 약 35 미크론이다. 기둥(902)은 약 35 미크론의 피치로 이격될 수 있다. 기둥은 약 45 미크론의 깊이를 가질 수 있다. 도시된 미세 패턴(900)은 액적 축적을 억제하기 위해 초소수성이도록 설계되고, 그에 따라 에어로졸 전달 장치의 출구를 통해 흡입되기에 충분한 크기로 액적이 성장하는 것을 방지한다.
도 10은 50㎛ 스케일에서 미세 패턴(1000)의 추가적인 실시예의 주사 전자 현미경 이미지이다. 도시된 바와 같이, 미세 패턴(1000)은 원형 기둥(1002)을 포함한다. 각각의 기둥(1002)은 직경이 약 100 미크론이다. 기둥(1002)은 약 200 미크론의 피치로 이격되어 있다. 기둥(1002)은 약 200 미크론의 깊이를 갖는다. 도시된 미세 패턴(1000)은 흡입 동안에 에어로졸 전달 장치의 출구를 향해 액적이 끌어당겨지는 것을 저지하기 위해, 표면 상에 응축될 수 있는 에어로졸 전구체의 임의의 액적을 포획하도록 설계되며, 이는 때때로 액적 피닝(droplet pinning)으로 지칭된다.
도 11은 루멘(1130)을 따라 복수의 모세관 채널(1134) 형태의 미세 패턴(1132)을 갖는 마우스피스(1116)의 단면을 도시하고 있다. 모세관 채널(1134)은 액체가 출구(1128)로부터 멀리 지향되도록 크기설정 및 배열된다. 임의의 응축된 유체 액적이 출구(1128)로부터 멀리 지향되도록, 모세관 채널을 따라 헤미-위킹(hemiwicking)이 일어날 수 있다.
상기를 반복하면, 실시예에서, 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)는 액적이 출구(328)를 통해 마우스피스(316)를 빠져나가는 능력을 제한하도록 구성된 특징부를 외부 본체(314)의 내부 표면(314A) 및 마우스피스(316)의 내부 표면(316A)에 포함할 수 있다.
따라서, 본 개시의 일부 실시예는 액적이 출구를 빠져나가는 능력을 제한하기 위해 무화기와 출구 사이의 영역에 존재하는 흡수성 구성요소를 포함하는 에어로졸 전달 장치와 관련된다. 도 12는 본 실시예의 예에 따른 에어로졸 전달 장치를 위한 마우스피스(1216)의 단면을 도시하고 있다. 흡수성 구성요소(1236)는 출구(1228)의 상류에서 마우스피스(1216)의 루멘(1230) 내에 또는 이 루멘(1230)을 따라 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 흡수성 구성요소(1236)의 일부는 추가적으로 또는 대안적으로 외부 쉘 또는 마우스피스(1216)의 다른 내부 표면에 위치될 수 있다(도 4 참조).
흡수성 구성요소(1236)는 폴리에스터 코어(core)를 갖는 폴리에틸렌(PE) 시스(sheath)를 포함하는 이성분 섬유, 또는 폴리에스터 코어를 갖는 폴리에스터 시스를 포함하는 이성분 섬유로 형성될 수 있다. 섬유는 개방 셀을 갖는 웨브(web), 매트(mat) 또는 토우(tow) 재료로 형성되어 표면적을 증가시키고 모세관을 통한 흡수를 촉진시킬 수 있다. 섬유는 흡수성 구성요소의 형상을 유지하기 위해 서로 열적으로 본딩될 수 있다. 흡수성 구성요소(1236)는 대안적으로 폴리에틸렌으로 제조된 개방 셀 발포체일 수 있다. 다른 실시예에서, 흡수성 구성요소(1236)는 필터링 목적을 위해 흡연 물품에 사용하는 것으로 통상 알려진 셀룰로오스 아세테이트 매트 또는 다른 필터 재료로 롤링되거나 다른 방식으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 흡수성 구성요소(1236)는 폴리비닐 알코올(PVA) 결합제 및 목재 펄프와 조합된 셀룰로오스 아세테이트로 형성될 수 있다.
흡수성 구성요소(1236)는 에어로졸 전달 장치(100) 내에서 무화기 하류의 원하는 위치에 배치된 인서트의 형태로 제공될 수 있다. 흡수성 구성요소(1236)는 접착제, 열 본딩, 마찰 끼워맞춤 또는 당업계의 다른 공지된 방법으로 제위치에 유지될 수 있다.
흡수성 구성요소(1236)는 도 12에 도시된 바와 같이 관형 형상을 가져서, 공기 및 에어로졸의 통과를 위한 내부 채널(1238)을 제공할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 흡수성 재료가 각각의 흡인에 의해 충분한 공기 및 에어로졸이 출구(1228)를 빠져나갈 수 있게 하기에 충분히 다공성인 경우, 흡수성 구성요소(1236)는 원통형 중실 형상을 가질 수 있거나, 그렇지 않으면 마우스피스(1216)의 루멘(1230)을 실질적으로 충전할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 흡수성 구성요소(1236)는 출구와는 반대측인 마우스피스(1216)의 단부(1240)에 위치된 디스크 형상을 취할 수 있다. 당업자에게는, 에어로졸 전달 장치 또는 그에 대한 부착물 내에서, 그리고 무화기 하류에서의 흡수성 구성요소의 추가적인 형상 및 위치가 명백할 것이다. 또한, 당업자는 흡수성 구성요소가 에어로졸 전달 장치 상의 다양한 형상 및 위치의 복수의 흡수성 구성요소를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 12의 마우스피스(1216)와 실질적으로 유사하지만 흡수성 구성요소가 제거되어 있는 마우스피스(1316)가 도 13에 도시되어 있다. 흡수성 구성요소는 마우스피스(1316)의 내부 표면(1316A)을 따라 형성된 전술한 임의의 미세 패턴으로 대체될 수 있다. 특히, 내부 표면(1316A)은 도시된 실시예에서 원통형 벽으로 도시되어 있다. 마우스피스(1316)의 출구(1328)에는 출구로부터 내측으로 연장되고 내부 표면(1316A)으로부터 이격된 인버트(invert)(1344)가 형성되어 있다. 인버트(1344)는 인버트(1344)와 내부 표면(1316A) 사이에 챔버를 생성하고, 이 챔버는 응축된 에어로졸을 포획하고, 응축된 에어로졸이 출구(1328)를 빠져나가는 것을 억제하는 것을 돕는다. 도시된 바와 같이, 인버트(1344)에 의해 생성된 챔버는 본질적으로 마우스피스(1316)의 출구(1328)의 적어도 일부를 둘러싸는 웰(well)의 형태이다. 웰(또는 함몰부)은 출구(1328) 내로의 내부 개구보다 마우스피스(1316)의 단부에 더 근접하게 안착되는 하부 벽을 가지며, 그에 따라 액체가 마우스피스의 출구 내로의 내부 개구에 진입하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 각자의 출구로부터 응축된 에어로졸의 의도하지 않은 방출을 감소시키거나 방지하도록 의도된 각자의 루멘 내의 구조체로 성형되거나 다른 방식으로 제조된 마우스피스의 추가적인 실시예를 도시하고 있다. 상기에 논의된 미세 패터닝과 비교하여, 하기의 실시예는 응축 포획 챔버를 형성할 수 있는 매크로 구조체(macro structure)를 갖는 것으로 설명될 수 있다.
도 14 및 도 15는 내벽(1416A, 1516A)으로부터 루멘(1430, 1530)의 중심을 향해 연장되는 연속 핀(continuous fin)(1452, 1552)에 의해 형성된 복수의 홈(1450, 1550)이 형성된 마우스피스(1416, 1516)를 도시하고 있다. 도 14 및 도 15는 각각 12개 및 16개의 홈(1450, 1550)을 갖는 실시예를 도시하고 있다. 홈(1450, 1550)은 매크로 스케일로 생성되지만, 여전히 임의의 응축된 에어로졸에 대한 모세관 작용을 용이하게 하기에 충분히 길고 좁은 것으로 예상된다. 또한, 홈(1450, 1550)은 응축된 에어로졸을 포획하도록 의도된 챔버를 제공한다.
도 16은 또 다른 마우스피스(1616)를 도시하고 있다. 마우스피스(1616)는 루멘(1630)의 종축을 따라 연장되는 복수의 플루트(1654)를 포함한다. 복수의 플루트(1654)는 루멘(1630)을 형성하는 내벽(1616A)과 동심인 링을 실질적으로 형성하도록 형상화 및 배열될 수 있다. 내벽(1616A)과 플루트(1654)의 링 사이에 형성된 갭(1656)은 모세관 작용을 용이하게 하거나, 응축된 에어로졸을 포획하기 위한 챔버를 제공할 수 있다. 유사하게, 개별 플루트(1654) 사이의 공간은 응축된 에어로졸을 포획할 수 있다. 도시된 예는 4개의 플루트(1654)를 포함하지만, 일부 실시예에서 단일 링형 플루트만큼 적게 사용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 4개 초과의 플루트가 존재할 수 있다.
본원에 설명된 에어로졸 전달 장치를 생성 및 사용하기 위한 방법의 다양한 실시예가 이용될 수 있다. 하나의 예시적인 방법에서, 에어로졸 전달 장치(100)(도 1 참조)의 하나 이상의 구성요소는 미세 패턴을 포함하는 표면을 한정하도록 구성된 몰드에서 형성될 수 있다. 몰드는 미세 패턴을 포함하는 표면을 형성하도록 구성된 표면을 한정하도록 에칭(예를 들어, 화학적, 전기화학적 또는 레이저 에칭)될 수 있다. 대안적으로, 성형된 구성요소가 에칭되어 미세 패턴을 생성할 수 있다. 미세 패턴을 포함하는 표면을 형성하기 위한 방법의 다양한 다른 실시예가 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 미세 패턴을 포함하는 표면은 단일 층의 자기 조립(self-assembly), 포토리소그래피, 플라즈마 중합, 자외선 조명(ultraviolet illumination), 전기 방사(electrospinning), 조사(radiation), 템플릿법(template method), 화학적 증착, (예를 들어, 중탄산나트륨에 의한) 블라스팅(blasting) 후의 블라스팅된 표면의 양극 처리, 및 어블레이션(ablation)과 같은 하나 이상의 방법에 의해 생성될 수 있다. 미세 패턴을 포함하는 표면을 생성하기 위한 그러한 방법의 다양한 예는 리(Lee) 등의 "Artificial Lotus Leaf Structures Made by Blasting with Sodium Bicarbonate"에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 원용된다.
미세 패터닝된 구성요소는 다양한 중합체, 유리, 세라믹 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다.
따라서, 본원에 설명된 바와 같이 미세 패턴을 형성하기 위한 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 패터닝은 적층 기술(additive technique) 또는 제거 기술(reductive technique)을 통해 이루어질 수 있다. 적층 기술에서는, 패턴을 형성하기 위해 재료가 표면 상에 증착될 수 있다. 패터닝 재료는 박막과 조성이 동일할 수 있거나, 상이한 조성을 가질 수 있다. 제거 기술에서는, 미세 패턴을 한정하는 일련의 홈을 형성하기 위해 표면의 일부가 제거될 수 있다. 본 개시에 포함되는 패터닝 기술의 비제한적 예는 나노임프린팅(nanoimprinting), 포토리소그래피, 전자 빔, 이온 빔, x-선, 자기 조립, 리프트 오프(lift-off) 및 유사한 패터닝 방법을 포함한다.
에어로졸 전달 장치를 형성하는 방법의 예는 에어로졸 전구체 조성물을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 추가적으로 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통하도록 무화기를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 출구를 갖는 본체와 무화기를 조립하는 것을 포함할 수 있으며, 본체는 에어로졸 전구체의 액적이 출구를 빠져나가는 능력을 최소화시키도록 구성된다. 본체와 무화기를 조립하는 것은 무화기와 유체 연통하도록 본체를 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 미세 패턴을 포함하는 본체를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 추가적으로, 본체를 형성하는 것은 몰드 내에 미세 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 몰드를 에칭하는 것을 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 본체를 형성하는 것은 흡수성 구성요소의 추가를 포함할 수 있다.
본 개시의 추가적인 방법은 에어로졸 전달 장치의 사용 동안에 에어로졸 전구체의 폐기물을 최소화하는 방법을 포함할 수 있다. 폐기물을 최소화하는 방법은 무화기를 지나서 마우스피스의 출구를 통해 에어로졸 전달 장치 밖으로 공기를 흡인하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 에어로졸 전구체의 액적이 마우스피스의 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 액적이 마우스피스의 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것은 흡수성 구성요소에서 액적을 흡수하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것은 소수성이도록 구성된 미세 패터닝된 표면에 의해 액적 축적을 제한하는 것을 포함한다. 추가의 실시예에서, 액적이 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것은 미세 패터닝된 표면 상에서 액적을 포획하는 것을 포함한다.
본 개시의 많은 변형예 및 다른 실시예는 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 개시의 당업자에게 연상될 것이다. 따라서, 본 개시는 본원에 개시된 특정 실시예에 한정되지 않아야 하고, 변형예 및 다른 실시예는 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 특정 용어가 본원에서 이용되고 있지만, 이러한 용어는 포괄적이고 설명적인 의미로만 사용되며 제한적인 목적으로는 사용되지 않는다.

Claims (12)

  1. 에어로졸 전달 장치에 있어서,
    무화기와,
    출구를 갖고 상기 무화기를 내장하는 본체와,
    상기 본체의 출구를 한정하는 마우스피스와,
    에어로졸 전구체의 액적이 상기 출구를 빠져나가는 것을 억제하도록 배열된 구조체를 포함하며, 상기 구조체는 상기 마우스피스 내에 배열된 매크로-구조체인
    에어로졸 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스는, 상기 마우스피스 내부의 루멘을 형성하는 공동(cavity)을 한정하는
    에어로졸 전달 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 매크로-구조체는 상기 마우스피스의 루멘 내에 또는 상기 마우스피스의 루멘을 따라 배열된 흡수성 구성요소를 포함하는
    에어로졸 전달 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 흡수성 구성요소는, 상기 에어로졸 전구체의 액적이 상기 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 매크로-구조체를 생성하기 위해, 폴리비닐 알코올(PVA) 결합제 및 목재 펄프와 조합된 셀룰로오스 아세테이트로 형성된
    에어로졸 전달 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 흡수성 구성요소는 상기 출구와 상기 무화기 사이에 상기 루멘을 따라 배열되는
    에어로졸 전달 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스는 상기 에어로졸 전구체의 액적이 상기 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 매크로-구조체를 생성하기 위해, 상기 마우스피스의 내부 표면으로부터 연장되고 홈이 사이에 형성되는 복수의 핀을 포함하는
    에어로졸 전달 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스는 상기 에어로졸 전구체의 액적이 상기 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 매크로-구조체를 생성하기 위해, 상기 마우스피스의 내부 표면과 동심인 링을 형성하도록 형상화 및 배열된 복수의 플루트를 포함하는
    에어로졸 전달 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스는 상기 에어로졸 전구체의 액적이 상기 출구를 빠져나가는 것을 억제하기 위한 매크로-구조체를 생성하기 위해, 상기 출구로부터 내측으로 연장되고 상기 마우스피스의 내부 표면으로부터 이격된 인버트를 포함하는
    에어로졸 전달 장치.
  9. 에어로졸 전달 장치를 형성하는 방법에 있어서,
    에어로졸 전구체 조성물을 제공하는 것과,
    상기 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통하도록 무화기를 위치시키는 것과,
    출구를 갖고 상기 무화기를 내장하는 본체를 형성하는 것과,
    마우스피스를 형성하는 것―상기 마우스피스는 상기 본체의 출구를 한정하며 액체를 상기 출구로부터 멀리 지향시키도록 상기 마우스피스 내에 배열된 매크로-구조체를 포함함―과,
    상기 무화기를 상기 본체와 조립하고 상기 본체를 상기 마우스피스와 조립하는 것을 포함하며,
    상기 본체는 상기 에어로졸 전구체의 액적이 상기 출구를 빠져나가는 능력을 최소화시키도록 구성되는
    에어로졸 전달 장치 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 본체를 형성하는 것은 에칭된 몰드로 상기 본체를 성형하는 것을 포함하는
    에어로졸 전달 장치 형성 방법.
  11. 에어로졸 전달 장치의 사용 동안에 에어로졸 전구체 조성물의 폐기물을 최소화하는 방법에 있어서,
    무화기를 지나서 마우스피스의 출구를 통해 상기 에어로졸 전달 장치 밖으로 공기를 흡인하는 것―상기 무화기는 상기 에어로졸 전구체 조성물과 유체 연통함―과,
    액체를 상기 에어로졸 전달 장치의 출구로부터 멀리 지향시키도록 상기 마우스피스 내에 배열된 매크로-구조체를 사용하여 상기 에어로졸 전구체 조성물의 액적이 상기 마우스피스의 출구를 빠져나가는 것을 억제하는 것을 포함하는
    에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액적이 빠져나가는 것을 억제하는 것은 상기 매크로-구조체 내에 액적을 포획하는 것을 포함하는
    에어로졸 전구체 조성물의 폐기물 최소화 방법.
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