KR102706669B1 - 흡입 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents
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Abstract
에어로졸화 가능 조성물을 가열하도록 배열된 히터를 갖는 흡입 장치에서 에어로졸화된 조성물의 생성을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 히터가 주변 온도로부터 제 1 온도까지 가열되도록 상기 히터로 전달되는 전력을 제어하는 단계, 상기 제 1 온도는 상기 에어로졸화 가능 조성물이 에어로졸화되는 온도 미만이고; 히터의 온도가 제 1 온도에서 제 2 온도로 상승하도록 미리 결정된 양의 전력을 히터에 전달하는 단계를 포함하며, 제 2 온도는 에어로졸화 가능 조성물의 적어도 일부가 에어로졸화되는 온도 이상이다. 바람직한 실시예에서, 제 1 온도로의 가열 속도는 제 2 온도로의 가열 속도보다 상당히 느리다. 제 2 온도로 가열한 후, 단기간(전형적으로 1-5초 이하) 동안, 히터에 대한 전력 제어는 제 3 또는 후속 온도로 비교적 빠르게 냉각되도록 조정된다. 예열 제 1 온도에서 제 2 온도로의 급속 가열 및 제 2 온도에서 제 3 또는 후속 온도로의 후속 제어 냉각은 단일 활성화로 간주될 수 있으며, 장치는 일반적으로 장치가 작동하는 동안 여러번, 통상적인 담배의 흡입 횟수에 해당하는, 예를 들어 4-8회 활성화될 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 전력은 임의의 둘 이상의 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로, 제 2 및 제 3 온도를 수정하고, 및/또는 점진적인 조정으로 제 2 및 제 3 온도 사이의 가열 및 냉각 속도를 변경하도록 히터로 제어될 수 있다.
Description
본 발명은 에어로졸화 가능한 조성물을 가열하도록 배열된 히터를 갖는 흡입 장치에서 에어로졸화된 조성물의 생성을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 흡입 장치용 프로그램 가능 제어기에서 동작하는 흡입 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
제약 약제, 생리학적 활성 물질 및 향료는 예를 들어 입 및/또는 코를 통한 흡입에 의해 인체에 전달될 수 있다. 이러한 물질 또는 물질은 코 및 구강 통로 및/또는 폐 시스템으로 늘어서는 점막 또는 점액 막으로 직접 전달될 수 있다. 이러한 물질의 일례는 치료 또는 레크리에이션 목적으로 소비되는 니코틴이다. 흡입 장치는 일반적으로 니코틴 또는 니코틴 함유 조성물을 증발 또는 에어로졸화하여 니코틴을 전달한다. 이러한 장치는 전원이 공급되거나 전원이 공급되지 않을 수 있다.
증발은 물질이 액체 또는 고체 상태, 즉 물질의 임계 온도 미만으로 존재할 수 있는 온도에서 물질을 기체 상으로 전환시키는 것이다. 예를 들어 물질의 온도를 높이거나 그에 작용하는 압력을 줄임으로써 이를 달성할 수 있다. 에어로졸화는 물질을 기체, 즉 에어로졸 내의 작은 입자의 현탁액으로 전환시키는 것이다. 유사하게, 미립화는 물리적 물질을 미세 입자로 분리 또는 환원시키는 과정 또는 작용이며 에어로졸의 생성을 포함할 수 있다. 본 출원은 에어로졸화된 조성물의 생성을 언급하지만, 에어로졸화된 조성물은 또한 기체 상, 즉 증기로 조성물의 일부를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 대기 조건에 따라 증기와 응축된 상 사이에 평형 상태가 연속적으로 존재하기 때문이다.
일반적으로 니코틴 대체 요법은 흡연을 중단하고 니코틴에 대한 의존성을 극복하고자하는 사람들을 대상으로한다. 현재 시판되고있는 다양한 니코틴 대체 요법이 다양하게 존재하지만, 본 발명은 니코틴을 함유하는 대부분의(필수는 아니지만) 대부분의 경우에 증기, 에어로졸 또는 유사한 공중 볼 러스가 흡입되는 장치에만 관련된다 사용자에 의해 그리고 니코틴은 사용자의 혈류로 전달될 수 있다. 이러한 유형의 니코틴 전달 장치는 일반적으로 "수동"또는 "활성"으로 더 분류된다. 수동적 니코틴 전달 장치의 예는 Nicorette® 흡입기와 같은 흡입기이다. 이것은 사용자가 담배를 피우는 유해한 연소 생성물없이 일정량의 니코틴을 흡입할 수 있게하는 전원이 공급되지 않는 장치(따라서“수동적”)이다. 흡입기는 플라스틱 담배의 일반적인 외관을 가지며 교체 가능한 니코틴 카트리지를 포함한다. 사용자가 장치를 흡입하면 카트리지에서 니코틴 증기가 방출되어 사용자가 흡입한다. 니코틴 대체 요법은 일반적으로 의약품으로 분류되며 판매되는 다양한 국가(예: 영국의 인간 의약품 규정)에서 적절한 의약품 규정에 의해 규제된다.
대조적으로, 능동 장치는 일반적으로 배터리로부터의 전력, 여기에 의해 구동되는 일부 여기 수단 및 적절하게 여기될 때 기화, 분무, 에어로졸화될 수 있는 니코틴을 함유하는 액체 용액 또는 기체는 일반적으로 장치의 한 말단에 제공된 마우스 피스를 통해 흡입될 수 있는 공기 중의 니코틴 함유 볼 러스를 생성하는 것일 수 있다. 대부분의 현대식 활성 장치는 "전자 담배"또는 "e-시거"로 알려져 있으며, 이러한 장치에 사용되는 솔루션은 일반적으로 프로필렌 글리콜(PG), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 야채(VG) 또는 일부 다른 글리세롤, 하나 이상의 향미 제 및 니코틴 자체. 다른 니코틴 대체 요법과 마찬가지로 이러한 장치의 기본 목표는 순수하게 육체적으로 손으로 입과 증기 흡입 및 흡연의 호기 측면 및 니코틴을 사용자의 혈류로 전달하여 약리학적 측면에서 흡연과 유사한 경험을 사용자에게 제공하는 것이다.
대부분의 현대 전자 담배에서, 기화 성분은 하나 이상의 와이어 코일 또는 평면 가열 요소 형태의 단순한 저항 히터로 구성될 수 있고, 이는 에어로졸화되는 용액의 양과 접촉하거나 이에 근접하여 배치된다. 히터와 용액은 일반적으로 용액의 저장소로서 추가로 작용하는 더 큰 성분 내에 제공된다. 이러한 구성 요소는 일반적으로 "카트리지"와 "분무기"라는 단어의 조합인 "카토마이저"라는 용어로 알려져 있다. 마지막으로, 명칭에서 알 수 있듯이, 전자 담배는 일반적으로 장치의 적절한 위치에 제공된 전용 스위치 또는 가능하면 공기와 같은 다른 감지 수단으로부터 작동 신호에 응답하여 히터를 작동시키도록 작동 가능한 전자 제어 회로를 포함한다. - 유량 또는 압력 변경 센서를 통해 사용자가 흡입하여 마우스 피스를 통해 공기를 흡입할 때 이를 감지할 수 있다.
당업자는 본원에 사용된 용어 "전자 담배"(또는 "전자 담배", "e-시거")는 전자 니코틴 전달 시스템(ENDS), 전자 담배, e-담배, e-cigs, 베이핑 담배, 파이프, 시가, 시가리오스, 기화기 및 사용자가 흡입하는 에어로졸 미스트 또는 증기를 생성하는 기능을하는 유사한 특성의 장치를 제한없이 포함한다. 일부 전자 담배는 일회용이다. 다른 것들은 교체 가능하고 재충전 가능한 부품과 함께 재사용 가능하다.
도 1은 종래의 전자 담배에 대한 공지된 증발 구성 요소(1)를 도시한다. 기화 구성 요소는 가열 코일(5)이 그 주위에 감겨 진상태로 고체이거나 가요성인 심지(3)를 포함한다. 따라서, 구성 요소는 일반적으로 심지 및 코일 히터로 지칭된다. 전자 담배에서, 심지는 전자 액체를 함유하는 카트리지(도시되지 않음)와 유체 연통하고 있으며 전자 액체로 포화된다. 가열 코일(5)은 가열 코일을 작동시키기 위한 스위치(9)에 의해 전원(7)에 연결된다. 스위치(9)는 전자 담배를 통한 사용자의 흡입을 검출하기 위해 사용자에 의해 작동 가능한 버튼 또는 흐름 스위치일 수 있다.
심지(3)는 일반적으로 단일 흡입 동안 증발되는 것보다 더 많은 액체를 함유한다. 이는 심지(3)의 열 질량을 증가시키고 코일(5)에 의해 발생된 열이 실제로 기화될 필요가있는 양보다 모든 전자-액체를 가열하는데 불필요하게 소비됨을 의미한다. 잉여 액체를 가열하면 장치의 에너지 효율이 감소한다. 또한, 코일(5)은 심지(3)와 이격되어 코일(5)이 심지(3)를 연소하는 것을 방지한다. 이는 열의 소산 및 큰 기판 및 액체의 부피를 가열하는 비 효율성을 보상하기 위해, 심지로의 열 전달을 감소시키고 코일(5)이 전자-액체를 단순히 기화하는 데 필요한 것보다 즉 전형적으로 약 300 ℃이상의 온도로 전력을 공급 받아야 한다는 것을 의미한다.
스위치(9)에 의해 활성화되면, 전류가 코일(5)을 통과하여 코일을 가열한다. 상기 열은 심지(3)의 전자 액체로 전달되어 기화된다. 도 2는 온도 T(y축) 대 시간 t(x축) 및 가열 코일(5)의 전형적인 가열 프로파일의 그래프를 도시한다. 가열 코일(5)은 시간(t1)에서 활성화되어 기온(Tamb)으로부터 e-액체의 기화 온도 이상인 작동 온도(Tθ)로 온도가 급격히 증가하게 된다. 온도 변화는 ΔT로 표시된다. 시간(t2)에서 스위치(9)를 해제하면 온도가 Tamb로 돌아간다. 스위치(9)가 작동될 때마다, 일정량의 전력이 코일을 통한 전류 및이를 통한 전압에 의해 결정되는 가열 코일(5)에 전달된다. 이로 인해 온도 변화(ΔT)가 발생한다. 주변 온도가 높은 따뜻한 기후에서는 추운 기후에서 보다 작동 온도가 높아질 수 있다. 작동 온도가 너무 높으면, 과잉의 전자 액체가 기화되거나 및/또는 바람직하지 않은 부산물이 생성되어 질 좋은 에어로졸 조성물이 생성될 수 있다. 이로 인해 사용자는 의도된 복용량보다 높은 복용량 또는 인후 자극 또는 불쾌한 맛과 같은 사용자에게 불쾌한 느낌을 받을 수 있다. 특히 극단적인 경우 높은 작동 온도는 잠재적으로 유해한 부산물을 생성할 수 있다. 다른 한편으로, 주위 온도가 매우 낮으면 가열 코일(5)은 바람직하지 않게도 전자 액체를 기화시키기에 충분한 열을 생성하지 못할 수 있다.
도 3은 서로 다른 주변 온도인 Tamb1과 Tamb2에서 시작하는 가열 코일의 두 개의 개별 가열 프로파일 A1과 A2의 비교를 도시한다. 가열 프로파일(A1)에서, 가열 코일(5)의 활성화에 의해 야기된 온도 변화(ΔT)는 작동 온도를 최대 온도(Tmax), 즉 바람직하지 않은 부산물이 생성되는 온도 미만으로 만든다.
그러나 가열 프로파일(A2)의 주변 온도(Tamb2)가 A1의 주변 온도(Tamb2) 보다 높고 결과 온도 변화(ΔT)로 인해 작동 온도가 Tmax 이상으로 상승하여 잠재적으로 너무 많은 e- 액체가 기화되거나 원치 않는 부산물이 생성될 수 있다. 실제로, 종래의 전자 담배의 광범위한 문제 중 하나는 특히 일관된 작동 온도(Tθ)를 달성 및 유지하는 것과, (용적 및 구성 성분의 관점에서) 장치의 각각 및 모든 연속적인 활성화로 흡입하는 일관된 공기를 함유한 볼러스를 생성하는 것에 관련되는 작동의 일관성이다. 이 두 가지 문제 모두에 중요한 기여 요인 중 하나는 장치가 사용 중이거나 사용 되려고 하는 주변 공기 온도(Tamb)이다. 적어도 기본 "고정 전압"장치에 대한 또 다른 요인은 가열 요소의 임의의 정확한 전자 제어, 예를 들어 가열 요소에 인가된 전압 또는 전달되는 전력의 측면에서 거의 전자 제어가 거의 없다는 것이다.
보다 최근의 장치가 이러한 상기 문제를 해결하고 있으며, 현재 작동을 직접 측정하거나 간접적으로 계산하는 소위 "가변 전압"(VV), "가변 전력(VW)" 및 온도 제어(TC) 장치가 있다. 가열 요소의 특성, 특히 실제 실시간 온도 및/또는 전기 저항. 이러한 장치는 사용자에게 다음과 같은 유연성을 제공한다.
- VV: 사용자가 원하는 작동 전압 레벨을 선택하며, 일반적으로 배터리의 최대 정격 전압보다 낮다(일반적으로 2.5-5V); 사용시, 전자 제어 회로는 가열 요소에 인가되는 전압을 적절하게 변조 또는 능동적으로 제어하여 작동 전반에 걸쳐 본질적으로 균일하게 유지되도록하여 작동의 일관성을 증진 시키며; VV 작동은 가열 요소의 (보통 변화하는) 저항을 고려하지 않지만 일부 히터 코일 재료(예: 일부 Nichrome & Kanthal® 합금 종류)의 경우 무시할 수 있는 정도로 저항 온도 계수가 낮으므로(<< 10-3 K-1), 단순한 VV 작동은 배터리를 가열 요소에 기본적으로 직접 연결하는 것보다 훨씬 더 일관된 증기 생성을 달성할 수 있다.
- VW: 사용자가 원하는 전력 공급 값을 선택; 일반적으로 사용되는 3.5-5V 배터리는 발열체의 저항에 따라 일반적으로 1-250W 범위의 전력을 공급할 수 있다. 당업자는 옴의 법칙에 의해, 원하는 특정 와트 수를 선택하면 자동으로 저항(R)(V2/R과 동일한 전력)을 고려하므로 발열체의 저항이 온도가 150 ℃ 내지 300 ℃의 범위에서 주위 온도로부터 어딘가로 상승함에 따라 활성화되고, 전달된 전력은 일정하게 유지되도록 전자적으로 제어된다; 따라서 VW 작동은 작동에 상당한 유연성을 제공하고 작동의 일관성을 보장할뿐만 아니라 다양한 히터 요소를 사용할 수 있게 한다.
- TC: 최신 장치는 사용자가 원하는 특정(및/또는 최대) 요소 작동 온도를 선택한다는 점에서 어느 정도의 온도 제어(또는 온도 보호)를 허용한다. 일단 선택되면 장치 내의 전자 장치(예: Evolv LLC의 디지털 프로그램 가능 전자 제어기 및 "iStick Pico"라는 브랜드로 ELeaf의 TC를 사용하는 전자 담배 참조)는 가열 요소가 원하는 온도에서 작동하거나 과열되지 않는다, 즉 원하는 최대 온도 이상으로 상승한다;
비교적 간단한 디지털 프로그램 가능 전자 장치에서 TC를 달성하기 위해서는, 가열 코일이 실질적으로 무시할 수없는 온도 저항 계수(TCR 또는 "α")를 갖는 재료로 만들어져야 한다. 가열 코일은 직접 측정되지 않고 동적으로 측정된 코일 저항으로부터 계산되며; 선형 근사법을 사용하여 온도 계산을 수행한다.
R(T) = R(Tamb)(1 + αΔT),
여기서 R(T)는 온도 T에서의 저항이다.
R(T0)은 일부 주변 온도(Tamb)에서의 저항이다.
α는 저항의 온도 계수(작동 온도 범위에서 일정하다고 가정하고 다양한 일반 재료에 대해 미리 알려짐)이며
ΔT = TACTUAL - Tamb, 즉 현재 온도와 주변 온도의 차이.
대부분의 TC 장치는 VW 제어의 일부 요소를 제공하는데, 일반적으로 가열 코일에 전달되는 전력으로 주로 주어진 PG/PEG 기반 액체 제제에 대한 증기/에어로졸의 효능을 결정하는 주요 요인인 것으로 여겨지기 때문에 일반적으로 믿어지기 때문이다. 요컨대, 전달된 와트가 높을수록 증발/에어로졸이 더 광범위해져서 사용자가 숨을들이 쉬고 내뿜을 수 있는 연기 연기의 양이 더 커진다. 그러나, 전력 공급이 증가하면 큰 증기 플럼(plumes)이 생성될 수 있지만 PG/PEG 및 (가장 중요하게는) 니코틴의 구성과 관련하여 일관된 플럼을 전달하려는 모든 열망과는 반대로 VW 장치는 여전히 원시적이며 그 존재는 더 크고 눈에 띄는 연기 플럼을 원하는 사용자의 요구에서 비롯된 것이다.
따라서, 상기 전자 제어에서의 상기 진보에도 불구하고, 특히 주변 대기 온도가 상당히 변할 수 있거나 평균 대기 온도가 보다 온화한 것보다 상당히 크거나 작은 세계 지역에서, 작동이 불일치하는 문제는 여전히 남아있다. 당연히 개별 장치를 사용할 지역에 따라 개별 장치를 사용자 정의하는 것은 제조업체에게는 비실용적이다. 또한, VV/VW/TC 장치는 에어로졸 일관성 측면에서 약간의 향상을 제공할 수 있지만, 고정 전압, VV, VW 또는 TC에 관계없이 본질적으로 다수의 연속 흡입에 걸쳐 본질적으로 균일한 니코틴 투여 일관성을 가지는 심지 및 코일형 전자 담배 장치가 달성될 가능성은 거의 없다. 따라서 유사하게, 이러한 장치는 의사가 의학적 처방을 받고 니코틴 대체 요법으로서의 의료 및 건강 관리 채널을 통해 라벨이 붙여지고 판매될 수 있도록 필요한 규제 승인을 받거나 받을 가능성이 거의 없다. 실제로 정의에 의해, 액체 제제 또는 이로부터 제조 된 임의의 에어로졸에 존재할 수 있는 제어 물질, 즉 니코틴의 양에 대한 제어는 거의 또는 전혀 없기 때문에 임의의 사용자 공급 액체로 리필 할 수있는 장치(저장소가 있는 기존의 심지 및 코일 장치와 마찬가지로)는 규제 승인을 받을 가능성이 거의 없다.
이러한 안전 및 품질 문제에 대응하여, 많은 국가에서 담배 제품 마케팅에 관한보다 엄격한 규칙을 도입했거나 도입할 것을 제안하고 있다. 예를 들어, EU는 담배 제품의 안전 및 품질, 특히 전자 담배에 사용하기 위한 니코틴 함유 액체와 관련된 특정 요구 사항을 규정하는 개정된 담배 제품 지침(담배 및 관련 제품 규정 2016)에 동의했다.
본 발명의 양태 및 실시예는 상기한 바를 염두에 두고 고안되었다.
다른 관련 선행 기술이 아래에서 간략하게 논의된다.
WO2016147188은 재료의 하나 이상의 활성 성분을 기화시키는 기화기와 함께 사용하기위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 기화기로의 제 1 입력을 수신하는 것에 응답하여, 재료는 제 1 가열 단계에서 가열된다. 재료의 온도의 표시가 검출되고, 재료의 온도가 제 1 온도에 있다는 표시를 검출하는 것에 응답하여, 재료의 추가 온도 증가를 유발시키는 것을 보류함으로써 제 1 가열 단계가 종료된다. 제 1 온도는 활성 성분의 증발 온도의 9 % 미만이다. 이어서, 기화기에서 제 2 입력이 수용된다. 이에 응답하여, 재료는 제 2 가열 단계에서 증발 온도로 가열된다.
GB2543905는 가열 요소 및 마이크로 컨트롤러를 포함하는 전자 담배 기화기; 마이크로 컨트롤러는 외부 또는 주변 온도를 모니터링 또는 측정하고 이를 제어 입력으로 사용한다. 제어 입력은 가열 요소가 최적의 온도에서 작동하도록 가열 요소에 전달되는 전력을 자동으로 제어한다. 주변 온도가 매우 차갑게 모니터링되거나 측정되는 경우, 가열 요소의 전력이 자동으로 증가하여 보상된다. 가열 요소 온도는 가열 요소의 저항을 모니터링함으로써 측정될 수도 있다.
US6845216은 에어로졸화된 약물 제제를 둘러싸는 공기를 가열하는데 유용한 휴대용 공기 온도 제어 장치에 관한 것이다. 에어로졸의 공기를 데우면 에어로졸 생성 장치에 의해 생성 된 에어로졸 입자의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 공기를 데우면 에어로졸 입자의 크기가 주변 조건과 무관하게 전신 약물 전달에 필요한 범위가되게 한다. 작은 입자는 호흡기의 다른 영역을보다 정확하게 목표로 할 수 있다.
US2017033568은 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템이 제공되는 제어 방법에 관한 것으로, 시스템은 제 1 충전식 전원을 포함하는 충전 장치를 포함하는 충전 장치 및 에어로졸 발생 기판을 수용하도록 구성되고 제 2 에어로졸 발생 장치, 충전식 전원 및 하나 이상의 전기 가열 요소를 포함하도록 구성된 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 제공하고; 및 상기 충전 장치에 인접한 주변 온도를 모니터링하고, 충전 전류를 결정하고, 주변 온도 흐름에 따라 상기 충전 장치의 충전식 전원을 충전하기 위한 충전 전류를 결정하는 단계, 및 결정된 충전에서 상기 충전 장치의 충전식 전원을 충전하는 단계를 포함하는 방법을 수행하기 위한 시스템 및 장치가 또한 제공된다.
EP2157873은 제 1 장치 및 제 2 장치를 포함하는 흡연 장치에 관한 것이다. 제 1 장치는 전기 에너지를 저장 및 방출하기위한 축 압기, 및 상기 축 압기로부터의 전기 에너지가 적용 가능한 가열 장치를 포함한다. 제 1 공기 유입구 및 상기 제 1 공기 유입구를 통해 상기 제 1 장치로 유입되는 기류가 상기 가열 장치를 통과하여 상기 제 1 공기 배출구를 통해 유출되도록 배열되는 제 1 공기 유입구 및 제 1 공기 배출구를 더 포함한다. 제 2 장치는 작용제, 제 2 공기 유입구 및 제 2 공기 배출구를 포함하고, 상기 제 2 공기 유입구를 통해 상기 제 2 장치로 유입되는 기류가 상기 제 2 장치를 통과하여 상기 제 2 공기 배출구를 통해 흘러 나오도록 배열된다. 상기 제 1 공기 출구가 상기 제 2 공기 유입구에 연결되도록 상기 제 1 장치 및 제 2 장치를 연결하기 위한 인터페이스가 있다.
US2015027459는 개선된 에어로졸 전달을 제공하는 전자 흡연 물품에 관한 것이다. 특히, 물품은 하나 이상의 마이크로 히터를 포함한다. 다양한 실시예에서, 마이크로 히터는 에어로졸 전구체 조성물의 증발 제어를 개선시키고 일정한 에어로졸화를 달성하기 위해 감소된 전력 요건을 제공한다. 본 발명은 또한 흡연 제품에서 에어로졸을 형성하는 방법에 관한 것이다.
WO2013/060781은 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 생성을 제어하는 방법으로서, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 장치, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 히터, 및 가열 요소를 포함한다. 상기 방법은 가열 요소의 온도를 결정하는 단계; 및 가열 요소의 온도를 원하는 온도 범위 내로 유지하기 위해 가열 요소로의 전력을 조정하는 단계를 포함하며, 원하는 온도 범위는 장치를 통과하거나 장치를 통과하는 가스의 측정 된 유량에 기초하여 동적으로 계산된다. 가열 요소의 온도를 제어함으로써, 일관되고 바람직한 특성을 갖는 에어로졸이 생성될 수있다.
WO2018/019855는 사용중인 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 연소시키지 않도록 배치 된 하나 이상의 열원을 갖는 에어로졸 발생 장치를 사용하여 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 방법을 개시하고 있다. 에어로졸 발생 기재는 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제 1 부분 및 제 2 부분을 가지며, 및/또는 제 1 부분 및 제 2 부분을 가지며 부분들 사이에 물리적인 분리가 없다. 이 방법은 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 발생 기재를 가열하는 단계를 포함하여, 가열 동안 에어로졸 발생 기재의 제 1 부분의 온도 프로파일이 에어로졸 발생 기재의 제 2 부분의 온도 프로파일과 상이하도록 한다.
증발은 물질이 액체 또는 고체 상태, 즉 물질의 임계 온도 미만으로 존재할 수 있는 온도에서 물질을 기체 상으로 전환시키는 것이다. 예를 들어 물질의 온도를 높이거나 그에 작용하는 압력을 줄임으로써 이를 달성할 수 있다. 에어로졸화는 물질을 기체, 즉 에어로졸 내의 작은 입자의 현탁액으로 전환시키는 것이다. 유사하게, 미립화는 물리적 물질을 미세 입자로 분리 또는 환원시키는 과정 또는 작용이며 에어로졸의 생성을 포함할 수 있다. 본 출원은 에어로졸화된 조성물의 생성을 언급하지만, 에어로졸화된 조성물은 또한 기체 상, 즉 증기로 조성물의 일부를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 대기 조건에 따라 증기와 응축된 상 사이에 평형 상태가 연속적으로 존재하기 때문이다.
일반적으로 니코틴 대체 요법은 흡연을 중단하고 니코틴에 대한 의존성을 극복하고자하는 사람들을 대상으로한다. 현재 시판되고있는 다양한 니코틴 대체 요법이 다양하게 존재하지만, 본 발명은 니코틴을 함유하는 대부분의(필수는 아니지만) 대부분의 경우에 증기, 에어로졸 또는 유사한 공중 볼 러스가 흡입되는 장치에만 관련된다 사용자에 의해 그리고 니코틴은 사용자의 혈류로 전달될 수 있다. 이러한 유형의 니코틴 전달 장치는 일반적으로 "수동"또는 "활성"으로 더 분류된다. 수동적 니코틴 전달 장치의 예는 Nicorette® 흡입기와 같은 흡입기이다. 이것은 사용자가 담배를 피우는 유해한 연소 생성물없이 일정량의 니코틴을 흡입할 수 있게하는 전원이 공급되지 않는 장치(따라서“수동적”)이다. 흡입기는 플라스틱 담배의 일반적인 외관을 가지며 교체 가능한 니코틴 카트리지를 포함한다. 사용자가 장치를 흡입하면 카트리지에서 니코틴 증기가 방출되어 사용자가 흡입한다. 니코틴 대체 요법은 일반적으로 의약품으로 분류되며 판매되는 다양한 국가(예: 영국의 인간 의약품 규정)에서 적절한 의약품 규정에 의해 규제된다.
대조적으로, 능동 장치는 일반적으로 배터리로부터의 전력, 여기에 의해 구동되는 일부 여기 수단 및 적절하게 여기될 때 기화, 분무, 에어로졸화될 수 있는 니코틴을 함유하는 액체 용액 또는 기체는 일반적으로 장치의 한 말단에 제공된 마우스 피스를 통해 흡입될 수 있는 공기 중의 니코틴 함유 볼 러스를 생성하는 것일 수 있다. 대부분의 현대식 활성 장치는 "전자 담배"또는 "e-시거"로 알려져 있으며, 이러한 장치에 사용되는 솔루션은 일반적으로 프로필렌 글리콜(PG), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 야채(VG) 또는 일부 다른 글리세롤, 하나 이상의 향미 제 및 니코틴 자체. 다른 니코틴 대체 요법과 마찬가지로 이러한 장치의 기본 목표는 순수하게 육체적으로 손으로 입과 증기 흡입 및 흡연의 호기 측면 및 니코틴을 사용자의 혈류로 전달하여 약리학적 측면에서 흡연과 유사한 경험을 사용자에게 제공하는 것이다.
대부분의 현대 전자 담배에서, 기화 성분은 하나 이상의 와이어 코일 또는 평면 가열 요소 형태의 단순한 저항 히터로 구성될 수 있고, 이는 에어로졸화되는 용액의 양과 접촉하거나 이에 근접하여 배치된다. 히터와 용액은 일반적으로 용액의 저장소로서 추가로 작용하는 더 큰 성분 내에 제공된다. 이러한 구성 요소는 일반적으로 "카트리지"와 "분무기"라는 단어의 조합인 "카토마이저"라는 용어로 알려져 있다. 마지막으로, 명칭에서 알 수 있듯이, 전자 담배는 일반적으로 장치의 적절한 위치에 제공된 전용 스위치 또는 가능하면 공기와 같은 다른 감지 수단으로부터 작동 신호에 응답하여 히터를 작동시키도록 작동 가능한 전자 제어 회로를 포함한다. - 유량 또는 압력 변경 센서를 통해 사용자가 흡입하여 마우스 피스를 통해 공기를 흡입할 때 이를 감지할 수 있다.
당업자는 본원에 사용된 용어 "전자 담배"(또는 "전자 담배", "e-시거")는 전자 니코틴 전달 시스템(ENDS), 전자 담배, e-담배, e-cigs, 베이핑 담배, 파이프, 시가, 시가리오스, 기화기 및 사용자가 흡입하는 에어로졸 미스트 또는 증기를 생성하는 기능을하는 유사한 특성의 장치를 제한없이 포함한다. 일부 전자 담배는 일회용이다. 다른 것들은 교체 가능하고 재충전 가능한 부품과 함께 재사용 가능하다.
도 1은 종래의 전자 담배에 대한 공지된 증발 구성 요소(1)를 도시한다. 기화 구성 요소는 가열 코일(5)이 그 주위에 감겨 진상태로 고체이거나 가요성인 심지(3)를 포함한다. 따라서, 구성 요소는 일반적으로 심지 및 코일 히터로 지칭된다. 전자 담배에서, 심지는 전자 액체를 함유하는 카트리지(도시되지 않음)와 유체 연통하고 있으며 전자 액체로 포화된다. 가열 코일(5)은 가열 코일을 작동시키기 위한 스위치(9)에 의해 전원(7)에 연결된다. 스위치(9)는 전자 담배를 통한 사용자의 흡입을 검출하기 위해 사용자에 의해 작동 가능한 버튼 또는 흐름 스위치일 수 있다.
심지(3)는 일반적으로 단일 흡입 동안 증발되는 것보다 더 많은 액체를 함유한다. 이는 심지(3)의 열 질량을 증가시키고 코일(5)에 의해 발생된 열이 실제로 기화될 필요가있는 양보다 모든 전자-액체를 가열하는데 불필요하게 소비됨을 의미한다. 잉여 액체를 가열하면 장치의 에너지 효율이 감소한다. 또한, 코일(5)은 심지(3)와 이격되어 코일(5)이 심지(3)를 연소하는 것을 방지한다. 이는 열의 소산 및 큰 기판 및 액체의 부피를 가열하는 비 효율성을 보상하기 위해, 심지로의 열 전달을 감소시키고 코일(5)이 전자-액체를 단순히 기화하는 데 필요한 것보다 즉 전형적으로 약 300 ℃이상의 온도로 전력을 공급 받아야 한다는 것을 의미한다.
스위치(9)에 의해 활성화되면, 전류가 코일(5)을 통과하여 코일을 가열한다. 상기 열은 심지(3)의 전자 액체로 전달되어 기화된다. 도 2는 온도 T(y축) 대 시간 t(x축) 및 가열 코일(5)의 전형적인 가열 프로파일의 그래프를 도시한다. 가열 코일(5)은 시간(t1)에서 활성화되어 기온(Tamb)으로부터 e-액체의 기화 온도 이상인 작동 온도(Tθ)로 온도가 급격히 증가하게 된다. 온도 변화는 ΔT로 표시된다. 시간(t2)에서 스위치(9)를 해제하면 온도가 Tamb로 돌아간다. 스위치(9)가 작동될 때마다, 일정량의 전력이 코일을 통한 전류 및이를 통한 전압에 의해 결정되는 가열 코일(5)에 전달된다. 이로 인해 온도 변화(ΔT)가 발생한다. 주변 온도가 높은 따뜻한 기후에서는 추운 기후에서 보다 작동 온도가 높아질 수 있다. 작동 온도가 너무 높으면, 과잉의 전자 액체가 기화되거나 및/또는 바람직하지 않은 부산물이 생성되어 질 좋은 에어로졸 조성물이 생성될 수 있다. 이로 인해 사용자는 의도된 복용량보다 높은 복용량 또는 인후 자극 또는 불쾌한 맛과 같은 사용자에게 불쾌한 느낌을 받을 수 있다. 특히 극단적인 경우 높은 작동 온도는 잠재적으로 유해한 부산물을 생성할 수 있다. 다른 한편으로, 주위 온도가 매우 낮으면 가열 코일(5)은 바람직하지 않게도 전자 액체를 기화시키기에 충분한 열을 생성하지 못할 수 있다.
도 3은 서로 다른 주변 온도인 Tamb1과 Tamb2에서 시작하는 가열 코일의 두 개의 개별 가열 프로파일 A1과 A2의 비교를 도시한다. 가열 프로파일(A1)에서, 가열 코일(5)의 활성화에 의해 야기된 온도 변화(ΔT)는 작동 온도를 최대 온도(Tmax), 즉 바람직하지 않은 부산물이 생성되는 온도 미만으로 만든다.
그러나 가열 프로파일(A2)의 주변 온도(Tamb2)가 A1의 주변 온도(Tamb2) 보다 높고 결과 온도 변화(ΔT)로 인해 작동 온도가 Tmax 이상으로 상승하여 잠재적으로 너무 많은 e- 액체가 기화되거나 원치 않는 부산물이 생성될 수 있다. 실제로, 종래의 전자 담배의 광범위한 문제 중 하나는 특히 일관된 작동 온도(Tθ)를 달성 및 유지하는 것과, (용적 및 구성 성분의 관점에서) 장치의 각각 및 모든 연속적인 활성화로 흡입하는 일관된 공기를 함유한 볼러스를 생성하는 것에 관련되는 작동의 일관성이다. 이 두 가지 문제 모두에 중요한 기여 요인 중 하나는 장치가 사용 중이거나 사용 되려고 하는 주변 공기 온도(Tamb)이다. 적어도 기본 "고정 전압"장치에 대한 또 다른 요인은 가열 요소의 임의의 정확한 전자 제어, 예를 들어 가열 요소에 인가된 전압 또는 전달되는 전력의 측면에서 거의 전자 제어가 거의 없다는 것이다.
보다 최근의 장치가 이러한 상기 문제를 해결하고 있으며, 현재 작동을 직접 측정하거나 간접적으로 계산하는 소위 "가변 전압"(VV), "가변 전력(VW)" 및 온도 제어(TC) 장치가 있다. 가열 요소의 특성, 특히 실제 실시간 온도 및/또는 전기 저항. 이러한 장치는 사용자에게 다음과 같은 유연성을 제공한다.
- VV: 사용자가 원하는 작동 전압 레벨을 선택하며, 일반적으로 배터리의 최대 정격 전압보다 낮다(일반적으로 2.5-5V); 사용시, 전자 제어 회로는 가열 요소에 인가되는 전압을 적절하게 변조 또는 능동적으로 제어하여 작동 전반에 걸쳐 본질적으로 균일하게 유지되도록하여 작동의 일관성을 증진 시키며; VV 작동은 가열 요소의 (보통 변화하는) 저항을 고려하지 않지만 일부 히터 코일 재료(예: 일부 Nichrome & Kanthal® 합금 종류)의 경우 무시할 수 있는 정도로 저항 온도 계수가 낮으므로(<< 10-3 K-1), 단순한 VV 작동은 배터리를 가열 요소에 기본적으로 직접 연결하는 것보다 훨씬 더 일관된 증기 생성을 달성할 수 있다.
- VW: 사용자가 원하는 전력 공급 값을 선택; 일반적으로 사용되는 3.5-5V 배터리는 발열체의 저항에 따라 일반적으로 1-250W 범위의 전력을 공급할 수 있다. 당업자는 옴의 법칙에 의해, 원하는 특정 와트 수를 선택하면 자동으로 저항(R)(V2/R과 동일한 전력)을 고려하므로 발열체의 저항이 온도가 150 ℃ 내지 300 ℃의 범위에서 주위 온도로부터 어딘가로 상승함에 따라 활성화되고, 전달된 전력은 일정하게 유지되도록 전자적으로 제어된다; 따라서 VW 작동은 작동에 상당한 유연성을 제공하고 작동의 일관성을 보장할뿐만 아니라 다양한 히터 요소를 사용할 수 있게 한다.
- TC: 최신 장치는 사용자가 원하는 특정(및/또는 최대) 요소 작동 온도를 선택한다는 점에서 어느 정도의 온도 제어(또는 온도 보호)를 허용한다. 일단 선택되면 장치 내의 전자 장치(예: Evolv LLC의 디지털 프로그램 가능 전자 제어기 및 "iStick Pico"라는 브랜드로 ELeaf의 TC를 사용하는 전자 담배 참조)는 가열 요소가 원하는 온도에서 작동하거나 과열되지 않는다, 즉 원하는 최대 온도 이상으로 상승한다;
비교적 간단한 디지털 프로그램 가능 전자 장치에서 TC를 달성하기 위해서는, 가열 코일이 실질적으로 무시할 수없는 온도 저항 계수(TCR 또는 "α")를 갖는 재료로 만들어져야 한다. 가열 코일은 직접 측정되지 않고 동적으로 측정된 코일 저항으로부터 계산되며; 선형 근사법을 사용하여 온도 계산을 수행한다.
R(T) = R(Tamb)(1 + αΔT),
여기서 R(T)는 온도 T에서의 저항이다.
R(T0)은 일부 주변 온도(Tamb)에서의 저항이다.
α는 저항의 온도 계수(작동 온도 범위에서 일정하다고 가정하고 다양한 일반 재료에 대해 미리 알려짐)이며
ΔT = TACTUAL - Tamb, 즉 현재 온도와 주변 온도의 차이.
대부분의 TC 장치는 VW 제어의 일부 요소를 제공하는데, 일반적으로 가열 코일에 전달되는 전력으로 주로 주어진 PG/PEG 기반 액체 제제에 대한 증기/에어로졸의 효능을 결정하는 주요 요인인 것으로 여겨지기 때문에 일반적으로 믿어지기 때문이다. 요컨대, 전달된 와트가 높을수록 증발/에어로졸이 더 광범위해져서 사용자가 숨을들이 쉬고 내뿜을 수 있는 연기 연기의 양이 더 커진다. 그러나, 전력 공급이 증가하면 큰 증기 플럼(plumes)이 생성될 수 있지만 PG/PEG 및 (가장 중요하게는) 니코틴의 구성과 관련하여 일관된 플럼을 전달하려는 모든 열망과는 반대로 VW 장치는 여전히 원시적이며 그 존재는 더 크고 눈에 띄는 연기 플럼을 원하는 사용자의 요구에서 비롯된 것이다.
따라서, 상기 전자 제어에서의 상기 진보에도 불구하고, 특히 주변 대기 온도가 상당히 변할 수 있거나 평균 대기 온도가 보다 온화한 것보다 상당히 크거나 작은 세계 지역에서, 작동이 불일치하는 문제는 여전히 남아있다. 당연히 개별 장치를 사용할 지역에 따라 개별 장치를 사용자 정의하는 것은 제조업체에게는 비실용적이다. 또한, VV/VW/TC 장치는 에어로졸 일관성 측면에서 약간의 향상을 제공할 수 있지만, 고정 전압, VV, VW 또는 TC에 관계없이 본질적으로 다수의 연속 흡입에 걸쳐 본질적으로 균일한 니코틴 투여 일관성을 가지는 심지 및 코일형 전자 담배 장치가 달성될 가능성은 거의 없다. 따라서 유사하게, 이러한 장치는 의사가 의학적 처방을 받고 니코틴 대체 요법으로서의 의료 및 건강 관리 채널을 통해 라벨이 붙여지고 판매될 수 있도록 필요한 규제 승인을 받거나 받을 가능성이 거의 없다. 실제로 정의에 의해, 액체 제제 또는 이로부터 제조 된 임의의 에어로졸에 존재할 수 있는 제어 물질, 즉 니코틴의 양에 대한 제어는 거의 또는 전혀 없기 때문에 임의의 사용자 공급 액체로 리필 할 수있는 장치(저장소가 있는 기존의 심지 및 코일 장치와 마찬가지로)는 규제 승인을 받을 가능성이 거의 없다.
이러한 안전 및 품질 문제에 대응하여, 많은 국가에서 담배 제품 마케팅에 관한보다 엄격한 규칙을 도입했거나 도입할 것을 제안하고 있다. 예를 들어, EU는 담배 제품의 안전 및 품질, 특히 전자 담배에 사용하기 위한 니코틴 함유 액체와 관련된 특정 요구 사항을 규정하는 개정된 담배 제품 지침(담배 및 관련 제품 규정 2016)에 동의했다.
본 발명의 양태 및 실시예는 상기한 바를 염두에 두고 고안되었다.
다른 관련 선행 기술이 아래에서 간략하게 논의된다.
WO2016147188은 재료의 하나 이상의 활성 성분을 기화시키는 기화기와 함께 사용하기위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 기화기로의 제 1 입력을 수신하는 것에 응답하여, 재료는 제 1 가열 단계에서 가열된다. 재료의 온도의 표시가 검출되고, 재료의 온도가 제 1 온도에 있다는 표시를 검출하는 것에 응답하여, 재료의 추가 온도 증가를 유발시키는 것을 보류함으로써 제 1 가열 단계가 종료된다. 제 1 온도는 활성 성분의 증발 온도의 9 % 미만이다. 이어서, 기화기에서 제 2 입력이 수용된다. 이에 응답하여, 재료는 제 2 가열 단계에서 증발 온도로 가열된다.
GB2543905는 가열 요소 및 마이크로 컨트롤러를 포함하는 전자 담배 기화기; 마이크로 컨트롤러는 외부 또는 주변 온도를 모니터링 또는 측정하고 이를 제어 입력으로 사용한다. 제어 입력은 가열 요소가 최적의 온도에서 작동하도록 가열 요소에 전달되는 전력을 자동으로 제어한다. 주변 온도가 매우 차갑게 모니터링되거나 측정되는 경우, 가열 요소의 전력이 자동으로 증가하여 보상된다. 가열 요소 온도는 가열 요소의 저항을 모니터링함으로써 측정될 수도 있다.
US6845216은 에어로졸화된 약물 제제를 둘러싸는 공기를 가열하는데 유용한 휴대용 공기 온도 제어 장치에 관한 것이다. 에어로졸의 공기를 데우면 에어로졸 생성 장치에 의해 생성 된 에어로졸 입자의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 공기를 데우면 에어로졸 입자의 크기가 주변 조건과 무관하게 전신 약물 전달에 필요한 범위가되게 한다. 작은 입자는 호흡기의 다른 영역을보다 정확하게 목표로 할 수 있다.
US2017033568은 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템이 제공되는 제어 방법에 관한 것으로, 시스템은 제 1 충전식 전원을 포함하는 충전 장치를 포함하는 충전 장치 및 에어로졸 발생 기판을 수용하도록 구성되고 제 2 에어로졸 발생 장치, 충전식 전원 및 하나 이상의 전기 가열 요소를 포함하도록 구성된 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 제공하고; 및 상기 충전 장치에 인접한 주변 온도를 모니터링하고, 충전 전류를 결정하고, 주변 온도 흐름에 따라 상기 충전 장치의 충전식 전원을 충전하기 위한 충전 전류를 결정하는 단계, 및 결정된 충전에서 상기 충전 장치의 충전식 전원을 충전하는 단계를 포함하는 방법을 수행하기 위한 시스템 및 장치가 또한 제공된다.
EP2157873은 제 1 장치 및 제 2 장치를 포함하는 흡연 장치에 관한 것이다. 제 1 장치는 전기 에너지를 저장 및 방출하기위한 축 압기, 및 상기 축 압기로부터의 전기 에너지가 적용 가능한 가열 장치를 포함한다. 제 1 공기 유입구 및 상기 제 1 공기 유입구를 통해 상기 제 1 장치로 유입되는 기류가 상기 가열 장치를 통과하여 상기 제 1 공기 배출구를 통해 유출되도록 배열되는 제 1 공기 유입구 및 제 1 공기 배출구를 더 포함한다. 제 2 장치는 작용제, 제 2 공기 유입구 및 제 2 공기 배출구를 포함하고, 상기 제 2 공기 유입구를 통해 상기 제 2 장치로 유입되는 기류가 상기 제 2 장치를 통과하여 상기 제 2 공기 배출구를 통해 흘러 나오도록 배열된다. 상기 제 1 공기 출구가 상기 제 2 공기 유입구에 연결되도록 상기 제 1 장치 및 제 2 장치를 연결하기 위한 인터페이스가 있다.
US2015027459는 개선된 에어로졸 전달을 제공하는 전자 흡연 물품에 관한 것이다. 특히, 물품은 하나 이상의 마이크로 히터를 포함한다. 다양한 실시예에서, 마이크로 히터는 에어로졸 전구체 조성물의 증발 제어를 개선시키고 일정한 에어로졸화를 달성하기 위해 감소된 전력 요건을 제공한다. 본 발명은 또한 흡연 제품에서 에어로졸을 형성하는 방법에 관한 것이다.
WO2013/060781은 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 생성을 제어하는 방법으로서, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 장치, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 히터, 및 가열 요소를 포함한다. 상기 방법은 가열 요소의 온도를 결정하는 단계; 및 가열 요소의 온도를 원하는 온도 범위 내로 유지하기 위해 가열 요소로의 전력을 조정하는 단계를 포함하며, 원하는 온도 범위는 장치를 통과하거나 장치를 통과하는 가스의 측정 된 유량에 기초하여 동적으로 계산된다. 가열 요소의 온도를 제어함으로써, 일관되고 바람직한 특성을 갖는 에어로졸이 생성될 수있다.
WO2018/019855는 사용중인 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 연소시키지 않도록 배치 된 하나 이상의 열원을 갖는 에어로졸 발생 장치를 사용하여 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 방법을 개시하고 있다. 에어로졸 발생 기재는 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제 1 부분 및 제 2 부분을 가지며, 및/또는 제 1 부분 및 제 2 부분을 가지며 부분들 사이에 물리적인 분리가 없다. 이 방법은 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 발생 기재를 가열하는 단계를 포함하여, 가열 동안 에어로졸 발생 기재의 제 1 부분의 온도 프로파일이 에어로졸 발생 기재의 제 2 부분의 온도 프로파일과 상이하도록 한다.
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제 1 양태에서, 본 발명은 본 발명의 청구항 1에 규정 된 바와 같은 흡입 장치에서 에어로졸 화 된 조성물의 생성을 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 제 1 양태는 종래의 장치, 심지어 일부 예열 기능을 제공한다고 주장하는 장치에 비해 많은 장점을 가진다. 먼저, 당업자는 본 발명이 장치 내의 히터가 "차가운 상태에서" 즉, 장치가 일정 시간 동안 작동하지 않을 때 정확한 온도로 정확하고 반복적으로 예열될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더 중요한 것은 그 내부의 히터 요소의 온도는 대기 온도와 실질적으로 동일하다.
더 확장하기 위해서는, 설정된 시간 동안 설정된 양의 전력을 인가하면 발열체의 온도가 항상 해당 설정된 양만큼 상승하게 되기 때문에 예열 전력(와트) 및 시간 제약(일부 고급 장치에서 가능)을 설정하는 것만으로는 불충분하다는 점을 이해할 것이다. 주위 온도가 이미 상승한 경우, 소위 예열 기능이 실제로 에어로졸 화 온도 이상으로 발열체 온도를 상승시킬 수 있으며, 이는 물론 에어로졸화 가능한 조성물이 거의 없거나 전혀없는 경우 허용할 수 없고 위험할 수 있다. 반대로, 예를 들어 습관적으로 추운 기후에서 현재 주변 온도가 현저히 감소된 경우, 일정 시간 동안 일정량의 전력을 공급하면 발열체의 열이 만족스럽지 않게되며, 활성화 속도가 느려지고 불완전하거나 가변성이 높은 에어로졸이 발생할 수 있다. 본 발명은 실질적으로 제 1 예열 단계에 앞서 주변 온도를 결정하고 장치가 처음 켜질 때마다 주변 온도에 관계없이 히터가 동일한 제 2 온도로 재현 가능하게 가열되도록 적어도 상기 가열 단계 동안 가열 요소로 전달되는 전력을 조정하기 위해 결정된 값을 사용함으로써 이러한 문제를 극복한다. 히터 요소가 정확한(알려진) 예열 온도로 상승되면, 이는 각각의 후속 가열 및 냉각 단계(즉, 제 1 온도에서 에어로졸화 온도로 및 다시)가 유사하게 표준화되고 매우 정확하게 제어 가능하도록 보장한다. 이러한 수단에 의해, 에어로졸화 가능한 조성물의 재현 가능한 양 및 품질이 히터가 제 2(에어로졸화) 온도로 가열될 때마다 전달되도록 에어로졸화를 정확하고 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 물론, 제어의 이러한 정밀성 및 유연성을 제공함에 있어서, 본 발명은 또한 필요할 경우 생성된 에어로졸의 양 및 가능하게는 질을 점진적으로 변화시킬 수 있게 한다. 더욱이, 전력 제어의 증가된 정확성은 제 2 온도가 항상 과량의 에어로졸화된 조성물 또는 유해한 부산물이 생성되는 온도보다 훨씬 낮게 유지됨을 의미한다.
제 1 온도는 사전조정(preconditioning) 온도, 즉 에어로졸화가 발생하는 온도로 가열하기 전에 히터가 가열되는 중간 정도의 서브 에어로졸화 온도라고 지칭할 수 있다. 에어로졸화 온도 미만인 제 1 온도로 가열하는 또 다른 장점은 이러한 제어된 온도로 일정하게 가열함으로써 제 2 온도로 가열하기 전에 에어로졸화 가능 조성물을 조절하거나 균질화하는 것을 도울 수 있다는 것이다. 예를 들어, 에어로졸화 가능 조성물의 구성 성분이 저장 중에 분리된 경우, 히터를 제 1 온도로 가열하고(따라서 에어로졸화 가능 조성물을 가열하는 것)은 성분을 재혼합하고 에어로졸화 가능 조성물의 일관성 및 품질을 개선시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 장점은 특히 제 1 가열 속도와 제 2 가열 속도가 상이하며, 제 2 가열속도가 바람직하게는 전자보다 훨씬 빠른 아래에 추가로 기술된 본 발명의 제 2 양태에 동일하게 적용된다. 당연히, 에어로졸화가 발생하는 기간보다 일반적으로 더 긴 기간 동안 발생하는 비교적 느리고 안정적인 제 1 가열 속도(예를 들어, 에어로졸화를 위한 예열을 위한 5초 내지 1분 이상, 에어로졸화를 위한 1초 내지 5초 이하와 대조적)는, 그 안에 있는 성분의 분리가 발생하거나, 또는 냉각의 결과로서 특히 점성이 있는 경우, 조성물의 균질성 및 일관성을 추가로 증진시킬 수 있다. 또한, 예열은 당연히 장치가 활성화될 때 에어로졸화된 조성물의 보다 빠른 생성을 초래하여 사용자에게 보다 만족스러운 경험을 제공한다.
전술한 사전조정은 특히 히터 자체가 금속, 세라믹, 유리 또는 플라스틱 재료 기판과 같은 기판에 장착되거나 기타 기판에 의해 직접적으로 지지되는 경우에 또 다른 장점을 제공한다. 종래 기술의 장치, 특히 심지 및 코일 장치에서, 열점 현상은 빈번하게 발생할 수 있으며, 코일 및/또는 심지의 일부 매우 작은 부분(1mm 이하)은 나머지 부분과 비교하여 불균형적으로 뜨겁다(> 300-400℃). 이것이 발생할 때, 핫스팟 부근의 에어로졸화 가능 조성물은 즉시 증발될뿐만 아니라, 부분적으로 또는 실질적으로 열분해되어, 에어로졸에 존재하는 불쾌하고 경우에 따라서는 유해한 화학 물질로 이어질 수 있다. 대조적으로, 히터와 히터가 배치된 기판이 바람직하게는 원하는 가열 속도로 사전조정되는 경우, 열은 기판 자체로 전달되어 그 온도도 상승하고, 가열 속도가 너무 빠르지 않고 열이 기판 몸체 내부로 흐르기에 충분한 시간이 허용된다는 전제하에, 기판도 그에 따라 사전 조정되고, 또한 그 온도가 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하고 히터의 온도와 동일하도록 사전 조정된다. 이러한 방식으로 핫스팟 생성 문제를 크게 제거할 수 있다. 또한, 이러한 기판의 사전 조정은 기판 위 및 기판 바로 위에서 발생하는 후속 에어로졸화에서 일관성을 더욱 증진하는 것으로 여겨진다. 또한, 이러한 사전 조정은 기판 및 히터 모두에서 발생하는 열충격을 대부분 제거한다.
바람직한 실시예에서, 히터를 제 1 온도, 제 2 온도 및 제 3 온도 중 임의의 하나 이상의 온도로 유지하는 것은 히터 온도 또는 그 대표 값을 동적으로 측정하고, 하나 이상의 이전에 저장된 대응하는 값과 비교하고, 그에 따라 히터에 대한 전력을 제어함으로써 달성된다.
히터가 다른 원하는 온도에 도달하여 유지되도록 히터로 전달되는 전력을 제어하는 단계는 다양한 다른 방식으로 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 측정 된 온도와 원하는 온도 사이의 오차를 결정하기 위해 히터 온도를 나타내는 값이 원하는 온도와 비교될 수 있고, 측정된 온도를 원하는 온도로 구동하기 위해 히터에 제공된 전력을 조절함으로써 시간 경과에 따른 상기 오차를 줄이기 위해 오차 값에 의존하여 보정이 후속적으로 적용될 수 있다. PID(proportional-integral-derivative) 제어 루프와 같은 피드백 메커니즘을 사용하여 전달된 전력을 제어할 수 있다. 온도를 측정하기 위해 다양한 센서, 예를 들어 서미스터가 사용될 수 있거나, 히터 온도는 저항의 실시간 측정값에 기초하여 추정될 수 있다.
제 1 온도는 25 ℃ 내지 90 ℃의 범위, 특히 30 ℃ 내지 70 ℃의 범위, 더욱 특히 35 ℃ 내지 50 ℃의 범위 일 수 있다. 제 2 온도는 120 ℃ 내지 180 ℃의 범위, 특히 130 ℃ 내지 160 ℃의 범위 일 수 있다. 당업자는 제 2 온도, 및 전달될 필요가 있는 힘의 양이 에어로졸화 가능 조성물 및 그 구성 성분의 선택 및 이들이 기화되는 온도에 기초하여 선택될 수 있음을 이해할 것이다.
장치 활성화, 즉 에어로졸화가 요구되는 전형적으로 짧은 시간(<1-5 초 이하)은 다른 방법으로 예를 들어 간단한 스위치를 사용하거나 흡입 또는 다른 적절한 공기압력 센서를 사용하여 자동으로 달성될 수 있다.
바람직한 배치에서, 초기에 결정된 주변 온도(또는 이를 나타내는 값)는 예를 들어 장치 내에 제공된 메모리 수단에 저장될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 저장된 주변 온도는 장치가 작동 상태로 유지되는 동안(즉, 효과적으로 스위치 온 상태로 있는 동안) 그러한 메모리에 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리 저장 장치는 장치가 비작동 상태에 놓인 경우(즉, 장치가 사용자에 의해 의도적으로 또는 제어 전자장치가 활성화가 발생하지 않고 미리 결정된 기간이 경과했다고 판단하여 자동으로 꺼진 경우), 이전에 저장된 주변 온도 값이 이러한 메모리에서 단순히 지워지도록 휘발성일 수 있다. 다른 실시예에서, 메모리는 보다 영구적일 수 있고, 장치가 다음에 스위치 온이 될 때 이전에 측정된 주변 온도 값을 덮어쓸 수 있거나, 이전에 측정된 모든 주변 온도 값에 대한 어떤 형태의 실행 기록이 유지될 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 측정된 히터 저항 값을 온도와 연관시키기 위해 비휘발성 메모리에 미리 저장된 룩업 테이블을 사용하는 것이 고려될 수 있다.
가장 바람직하게는, 히터에 대한 전력의 주변 온도-의존 제어는 히터가 초기 주변 온도에서 제 1 온도로 가열될 때 및 히터가 제 2 온도에서 제 3 온도로 냉각될 때 중 하나 또는 둘 중 하나 또는 둘 다의 중간에 수행된다. 또한, 일부 바람직한 실시예에서, 제 1 가열 속도가 제 2 가열 속도보다 상당히 느리도록 주변 온도-의존 전력 제어가 수행될 수 있다. 냉각 속도는 적어도 어느 정도는 주변 온도에 불가피하게 의존 할 것이지만, 히터의 수명을 연장시키기 위해 자연 냉각 속도를 감소시키거나 어떤식으로든 수정하는 것이 바람직할 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 신속하고 반복적인 가열 및 냉각(제 1 온도, 제 2 온도 및 제 3 온도 사이)은 히터를 점진적으로 약화시키고 열화시켜, 결과적으로 히터 성능이 저하될 수 있으므로, 더 느리게 냉각되거나 미리 결정된 냉각 프로파일에 따라 냉각되도록 히터에 대한 전력을 제어하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 히터의 이론적 최대 또는 자연 냉각 속도는 주로 가장 간단한 형태로 물체의 열 손실 속도가 물체와 그 주변 온도 차이에 따라 달라진다는 뉴턴의 냉각 법칙에 따라 결정된다는 것을 언급할 가치가 있다. 따라서, 적어도 주변 온도로부터 제 1 온도까지 가열하는 동안 뿐만 아니라 냉각하는 동안에도 주변 온도가 동일하게 중요하다는 것이 바로 명백해진다.
선택적으로, 히터는 25-50회 미만, 특히 20회 미만, 더욱 특히 8 내지 15회, 제 2 온도로 가열된 후에 히터가 제 3 온도 또는 후속 온도로 되돌아 가도록 가열될 수 있다. 전형적인 담배는 평균 약 15회의 흡입을 제공하지만, 특정 사용자의 흡입 강도에 따라 10 내지 20회 흡입할 수 있다. 시가는 일반적으로 평균 25회 흡입을 제공하지만, 담배보다 더 긴 기간에 걸쳐 있다.
본 발명의 상기 제 1 양태는 종래의 장치, 심지어 일부 예열 기능을 제공한다고 주장하는 장치에 비해 많은 장점을 가진다. 먼저, 당업자는 본 발명이 장치 내의 히터가 "차가운 상태에서" 즉, 장치가 일정 시간 동안 작동하지 않을 때 정확한 온도로 정확하고 반복적으로 예열될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더 중요한 것은 그 내부의 히터 요소의 온도는 대기 온도와 실질적으로 동일하다.
더 확장하기 위해서는, 설정된 시간 동안 설정된 양의 전력을 인가하면 발열체의 온도가 항상 해당 설정된 양만큼 상승하게 되기 때문에 예열 전력(와트) 및 시간 제약(일부 고급 장치에서 가능)을 설정하는 것만으로는 불충분하다는 점을 이해할 것이다. 주위 온도가 이미 상승한 경우, 소위 예열 기능이 실제로 에어로졸 화 온도 이상으로 발열체 온도를 상승시킬 수 있으며, 이는 물론 에어로졸화 가능한 조성물이 거의 없거나 전혀없는 경우 허용할 수 없고 위험할 수 있다. 반대로, 예를 들어 습관적으로 추운 기후에서 현재 주변 온도가 현저히 감소된 경우, 일정 시간 동안 일정량의 전력을 공급하면 발열체의 열이 만족스럽지 않게되며, 활성화 속도가 느려지고 불완전하거나 가변성이 높은 에어로졸이 발생할 수 있다. 본 발명은 실질적으로 제 1 예열 단계에 앞서 주변 온도를 결정하고 장치가 처음 켜질 때마다 주변 온도에 관계없이 히터가 동일한 제 2 온도로 재현 가능하게 가열되도록 적어도 상기 가열 단계 동안 가열 요소로 전달되는 전력을 조정하기 위해 결정된 값을 사용함으로써 이러한 문제를 극복한다. 히터 요소가 정확한(알려진) 예열 온도로 상승되면, 이는 각각의 후속 가열 및 냉각 단계(즉, 제 1 온도에서 에어로졸화 온도로 및 다시)가 유사하게 표준화되고 매우 정확하게 제어 가능하도록 보장한다. 이러한 수단에 의해, 에어로졸화 가능한 조성물의 재현 가능한 양 및 품질이 히터가 제 2(에어로졸화) 온도로 가열될 때마다 전달되도록 에어로졸화를 정확하고 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 물론, 제어의 이러한 정밀성 및 유연성을 제공함에 있어서, 본 발명은 또한 필요할 경우 생성된 에어로졸의 양 및 가능하게는 질을 점진적으로 변화시킬 수 있게 한다. 더욱이, 전력 제어의 증가된 정확성은 제 2 온도가 항상 과량의 에어로졸화된 조성물 또는 유해한 부산물이 생성되는 온도보다 훨씬 낮게 유지됨을 의미한다.
제 1 온도는 사전조정(preconditioning) 온도, 즉 에어로졸화가 발생하는 온도로 가열하기 전에 히터가 가열되는 중간 정도의 서브 에어로졸화 온도라고 지칭할 수 있다. 에어로졸화 온도 미만인 제 1 온도로 가열하는 또 다른 장점은 이러한 제어된 온도로 일정하게 가열함으로써 제 2 온도로 가열하기 전에 에어로졸화 가능 조성물을 조절하거나 균질화하는 것을 도울 수 있다는 것이다. 예를 들어, 에어로졸화 가능 조성물의 구성 성분이 저장 중에 분리된 경우, 히터를 제 1 온도로 가열하고(따라서 에어로졸화 가능 조성물을 가열하는 것)은 성분을 재혼합하고 에어로졸화 가능 조성물의 일관성 및 품질을 개선시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 장점은 특히 제 1 가열 속도와 제 2 가열 속도가 상이하며, 제 2 가열속도가 바람직하게는 전자보다 훨씬 빠른 아래에 추가로 기술된 본 발명의 제 2 양태에 동일하게 적용된다. 당연히, 에어로졸화가 발생하는 기간보다 일반적으로 더 긴 기간 동안 발생하는 비교적 느리고 안정적인 제 1 가열 속도(예를 들어, 에어로졸화를 위한 예열을 위한 5초 내지 1분 이상, 에어로졸화를 위한 1초 내지 5초 이하와 대조적)는, 그 안에 있는 성분의 분리가 발생하거나, 또는 냉각의 결과로서 특히 점성이 있는 경우, 조성물의 균질성 및 일관성을 추가로 증진시킬 수 있다. 또한, 예열은 당연히 장치가 활성화될 때 에어로졸화된 조성물의 보다 빠른 생성을 초래하여 사용자에게 보다 만족스러운 경험을 제공한다.
전술한 사전조정은 특히 히터 자체가 금속, 세라믹, 유리 또는 플라스틱 재료 기판과 같은 기판에 장착되거나 기타 기판에 의해 직접적으로 지지되는 경우에 또 다른 장점을 제공한다. 종래 기술의 장치, 특히 심지 및 코일 장치에서, 열점 현상은 빈번하게 발생할 수 있으며, 코일 및/또는 심지의 일부 매우 작은 부분(1mm 이하)은 나머지 부분과 비교하여 불균형적으로 뜨겁다(> 300-400℃). 이것이 발생할 때, 핫스팟 부근의 에어로졸화 가능 조성물은 즉시 증발될뿐만 아니라, 부분적으로 또는 실질적으로 열분해되어, 에어로졸에 존재하는 불쾌하고 경우에 따라서는 유해한 화학 물질로 이어질 수 있다. 대조적으로, 히터와 히터가 배치된 기판이 바람직하게는 원하는 가열 속도로 사전조정되는 경우, 열은 기판 자체로 전달되어 그 온도도 상승하고, 가열 속도가 너무 빠르지 않고 열이 기판 몸체 내부로 흐르기에 충분한 시간이 허용된다는 전제하에, 기판도 그에 따라 사전 조정되고, 또한 그 온도가 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하고 히터의 온도와 동일하도록 사전 조정된다. 이러한 방식으로 핫스팟 생성 문제를 크게 제거할 수 있다. 또한, 이러한 기판의 사전 조정은 기판 위 및 기판 바로 위에서 발생하는 후속 에어로졸화에서 일관성을 더욱 증진하는 것으로 여겨진다. 또한, 이러한 사전 조정은 기판 및 히터 모두에서 발생하는 열충격을 대부분 제거한다.
바람직한 실시예에서, 히터를 제 1 온도, 제 2 온도 및 제 3 온도 중 임의의 하나 이상의 온도로 유지하는 것은 히터 온도 또는 그 대표 값을 동적으로 측정하고, 하나 이상의 이전에 저장된 대응하는 값과 비교하고, 그에 따라 히터에 대한 전력을 제어함으로써 달성된다.
히터가 다른 원하는 온도에 도달하여 유지되도록 히터로 전달되는 전력을 제어하는 단계는 다양한 다른 방식으로 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 측정 된 온도와 원하는 온도 사이의 오차를 결정하기 위해 히터 온도를 나타내는 값이 원하는 온도와 비교될 수 있고, 측정된 온도를 원하는 온도로 구동하기 위해 히터에 제공된 전력을 조절함으로써 시간 경과에 따른 상기 오차를 줄이기 위해 오차 값에 의존하여 보정이 후속적으로 적용될 수 있다. PID(proportional-integral-derivative) 제어 루프와 같은 피드백 메커니즘을 사용하여 전달된 전력을 제어할 수 있다. 온도를 측정하기 위해 다양한 센서, 예를 들어 서미스터가 사용될 수 있거나, 히터 온도는 저항의 실시간 측정값에 기초하여 추정될 수 있다.
제 1 온도는 25 ℃ 내지 90 ℃의 범위, 특히 30 ℃ 내지 70 ℃의 범위, 더욱 특히 35 ℃ 내지 50 ℃의 범위 일 수 있다. 제 2 온도는 120 ℃ 내지 180 ℃의 범위, 특히 130 ℃ 내지 160 ℃의 범위 일 수 있다. 당업자는 제 2 온도, 및 전달될 필요가 있는 힘의 양이 에어로졸화 가능 조성물 및 그 구성 성분의 선택 및 이들이 기화되는 온도에 기초하여 선택될 수 있음을 이해할 것이다.
장치 활성화, 즉 에어로졸화가 요구되는 전형적으로 짧은 시간(<1-5 초 이하)은 다른 방법으로 예를 들어 간단한 스위치를 사용하거나 흡입 또는 다른 적절한 공기압력 센서를 사용하여 자동으로 달성될 수 있다.
바람직한 배치에서, 초기에 결정된 주변 온도(또는 이를 나타내는 값)는 예를 들어 장치 내에 제공된 메모리 수단에 저장될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 저장된 주변 온도는 장치가 작동 상태로 유지되는 동안(즉, 효과적으로 스위치 온 상태로 있는 동안) 그러한 메모리에 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리 저장 장치는 장치가 비작동 상태에 놓인 경우(즉, 장치가 사용자에 의해 의도적으로 또는 제어 전자장치가 활성화가 발생하지 않고 미리 결정된 기간이 경과했다고 판단하여 자동으로 꺼진 경우), 이전에 저장된 주변 온도 값이 이러한 메모리에서 단순히 지워지도록 휘발성일 수 있다. 다른 실시예에서, 메모리는 보다 영구적일 수 있고, 장치가 다음에 스위치 온이 될 때 이전에 측정된 주변 온도 값을 덮어쓸 수 있거나, 이전에 측정된 모든 주변 온도 값에 대한 어떤 형태의 실행 기록이 유지될 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 측정된 히터 저항 값을 온도와 연관시키기 위해 비휘발성 메모리에 미리 저장된 룩업 테이블을 사용하는 것이 고려될 수 있다.
가장 바람직하게는, 히터에 대한 전력의 주변 온도-의존 제어는 히터가 초기 주변 온도에서 제 1 온도로 가열될 때 및 히터가 제 2 온도에서 제 3 온도로 냉각될 때 중 하나 또는 둘 중 하나 또는 둘 다의 중간에 수행된다. 또한, 일부 바람직한 실시예에서, 제 1 가열 속도가 제 2 가열 속도보다 상당히 느리도록 주변 온도-의존 전력 제어가 수행될 수 있다. 냉각 속도는 적어도 어느 정도는 주변 온도에 불가피하게 의존 할 것이지만, 히터의 수명을 연장시키기 위해 자연 냉각 속도를 감소시키거나 어떤식으로든 수정하는 것이 바람직할 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 신속하고 반복적인 가열 및 냉각(제 1 온도, 제 2 온도 및 제 3 온도 사이)은 히터를 점진적으로 약화시키고 열화시켜, 결과적으로 히터 성능이 저하될 수 있으므로, 더 느리게 냉각되거나 미리 결정된 냉각 프로파일에 따라 냉각되도록 히터에 대한 전력을 제어하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 히터의 이론적 최대 또는 자연 냉각 속도는 주로 가장 간단한 형태로 물체의 열 손실 속도가 물체와 그 주변 온도 차이에 따라 달라진다는 뉴턴의 냉각 법칙에 따라 결정된다는 것을 언급할 가치가 있다. 따라서, 적어도 주변 온도로부터 제 1 온도까지 가열하는 동안 뿐만 아니라 냉각하는 동안에도 주변 온도가 동일하게 중요하다는 것이 바로 명백해진다.
선택적으로, 히터는 25-50회 미만, 특히 20회 미만, 더욱 특히 8 내지 15회, 제 2 온도로 가열된 후에 히터가 제 3 온도 또는 후속 온도로 되돌아 가도록 가열될 수 있다. 전형적인 담배는 평균 약 15회의 흡입을 제공하지만, 특정 사용자의 흡입 강도에 따라 10 내지 20회 흡입할 수 있다. 시가는 일반적으로 평균 25회 흡입을 제공하지만, 담배보다 더 긴 기간에 걸쳐 있다.
의심의 여지를 피하기 위해, 출원인은 다른 제 1 및 제 2 가열 속도의 특징이 본 발명의 전체적으로 그리고 완전히 별개로 청구 가능한 양태로 고려하며, 이와 관련하여, 본 발명은 또한 에어로졸화 가능 조성물을 가열하도록 배열된 전기 저항 히터를 갖는 흡입 장치에서 에어로졸화 조성물의 생성을 제어하는 방법으로, 상기 방법은:
- 장치의 초기 작동 중에 히터가 주변 온도에서 제 1 온도까지 제 1 가열 속도로 가열되도록 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 이 후 히터를 상기 제 1 온도로 유지하는 단계, 상기 제 1 온도는 에어로졸화 가능 조성물의 에어로졸화 온도 미만임;
- 장치가 작동하는 동안, 제 1 또는 후속 활성화 중에 히터의 온도가 제 1 온도에서 제 2 온도까지 제 2 또는 후속 가열 속도로 상승하도록 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 그 후, 상기 히터를 제 2 온도로 유지하는 단계, 상기 제 2 온도는 에어로졸화 온도 이상임;
-제 1 또는 후속 활성화가 완료되고, 제 1 또는 후속 활성화로부터 미리 결정된 시간이 경과한 후, 제 1 또는 후속 비활성화 요청을 수신하는 단계; 중 하나의 단계 이 후:
히터의 온도가 제 2 온도로부터 제 3 또는 후속 온도까지 제 1 또는 후속 냉각 속도로 감소하도록 히터에 공급되는 전력을 제어 한 후, 히터를 에어로졸화 온도 미만이지만 주변 온도보다 높은 제 3 또는 후속 온도로 유지하는 단계를 포함하고,
제 1 가열 속도는 제 2 가열 속도보다 느리고, 그리고
제 1 또는 임의의 후속 냉각 속도는 상기 제3 또는 후속 온도에 도달하기 전에 상기 히터의 임의의 비활성화로부터의 가공 시간 동안 상기 히터에 전력이 전달되지 않았더라면 발생했을 자연 냉각 속도와 비교하여 수정되는 것 중 하나 이상을 보장하도록 상기 히터에 대한 전력이 구체적으로 제어되는 방법을 제공한다.
상기에서 "느리게"는 제 1 가열 속도의 평균(K/s로 측정되고 가열이 발생하는 시간에 걸쳐 측정됨)이 상응하는 평균 제 2 가열 속도보다 작다는 것을 의미한다. 바람직하게는 제 1 가열 속도는 제 2 가열 속도보다 1-8 배 느리다.
본 발명의 제 1 양태의 바람직한 특징 및 실시예는 본 발명의 제 2 양태에 동일하게 적용 가능하고 별도로 청구 가능한 것으로 간주되어야 하며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명은 히터가 주기적으로 가열되는 특정 온도 또는 가열 및/또는 냉각 속도와 관련된 양태에서, 미리 결정된 양의 에어로졸화 가능 조성물을 함유하는 카트리지를 이용하고, 고정된 횟수의 흡입 후, 예를 들어 장치의 5-20회 연속 활성화(보통) 후에 실질적으로 완전히 에어로졸화되도록 특별히 설계된 장치에 특히 적용 가능하다. 이러한 장치는 종래의 심지 및 코일 장치와는 상당히 다른데, 그 이유는 이러한 종래의 장치는 일반적으로 심지를 영구적으로 담그고, 장치 사용 빈도에 따라 액체를 수용하는 저장소가 재충전하기 전에 며칠 동안 지속될 수 있는 상대적으로 훨씬 더 많은 양의 액체 에어로졸화 가능 조성물의 공급을 수용하는 저장소를 포함하기 때문이다. 대조적으로, 본 발명이 특히 적용될 수 있는 카트리지형 장치는 일반적으로 고정된 양의 신중하게 제조된 에어로졸화 가능 조성물이 제공되는 기판을 포함하며, 이것은 니코틴 처리를 얻기 위해 통상적으로 기존 담배 흡연자에 의해 취해지는 기간과 동등한 이산적 기간에 걸쳐 완전히 또는 대부분이 에어로졸화가 되는 것으로 의도된다.
예를 들어, 습관적인 담배 흡연자는 매일 여러 개의 담배를 흡연할 수 있으며, 각 담배는 4-10회의 별도 흡입을 수반할 수 있다. 카트리지형 장치는 단일 담배의 소비를 모방하도록 설계될 수 있다. 즉, 각각의 개별 카트리지는 니코틴을 필요한 농도로 정확하게 투여하여 충분한 양의 에어로졸화 가능 조성물을 제공하여 다음과 같은 일이 모두 발생한다:
- 예를 들어 4-20회의 개별적인 장치 활성화(즉, 흡입)를 포함하는 단일 장치 사용 세션 후, 실질적으로 모든 에어로졸화 가능 조성물이 에어로졸화되고, 카트리지가 사실상 사용되고, 다음 장치 사용 전에 새 카트리지로 교체해야 한다.
- 임의의 단일 세션 동안 사용자에게 전달되는 니코틴의 양은 거의 동일한 시간에 통상적인 담배 제품에 의해 일반적으로 전달되는 니코틴의 양, 예를 들어 단일 카트리지에 제공되는 제형의 양과 거의 동일하고(또는 개별 사용자의 선호도 또는 요건에 따라 약간 적거나 많을 수 있음), 그 안에 니코틴 농도는, 니코틴 전달과 관련하여, 예를 들어 6분 동안 단일 담배로 6회 흡입을 수행하기 위해 광범위하게 동일한 약리학적 효과를 제공하도록 주의 깊게 조정될 수 있다. (당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 일반적인 주제는 분명히 무한한 변형이 있으며, 이 예는 원리를 예시하기 위해서만 제공된다.)
본 발명이 카트리지형 장치에 특히 적용 가능한 한 가지 이유는, 당업자에게는 바로 명백하지 않을 수 있지만, 각각의 장치 활성화(즉, 한 번의 단일 흡입)에 따라 조성물의 양이 크게 변할 뿐만 아니라 나머지 조성물의 니코틴 농도도 변할 수 있다는 것이다. 또한, 특정 제형에 따라, 조성물의 화학적 및 물리적 특성이 또한 각각의 장치 활성화 사이에서 상당히 변화할 수 있다. 에어로졸화 가능 조성물의 부피 및 (경우에 따라서는) 각각의 모든 연속적인 활성화 사이의 화학적 구성 성분의 농도의 변화를 모두 고려하여, 특히 단일 활성화 동안 장치에 의해 생성된 연속적인 에어로졸의 니코틴 농도를 일관되게 또는 점진적으로 증가 또는 감소시키는 것을 보장하는 것과 관련하여, 다음과 같은 기능 중 하나 또는 임의의 조합이 바람직할 수 있다:
- 연속적인 장치 활성화 동안 또는 임의의 단일 활성화 동안, 연속적인 활성화 후 및 임의의 단일 개별 활성화 동안 둘 다 남아있는 조성물의 감소량을 고려하기 위하여, 제 2 온도(즉, 조성물이 에어로졸화되는 온도)가 점진적으로 변화하도록, 예를 들어 점진적으로 및/또는 서서히 증가 또는 감소되도록, 각 연속적인 장치 활성화 동안, 히터에 전달되는 전력을 다르게 제어하는 것;
- 냉각 속도 및 제 3 또는 후속 온도 중 하나 또는 둘 모두가 연속적인 장치 활성화 동안 점진적으로 변화하도록 히터의 제 1 및/또는 임의의 연속적인 냉각 각각의 동안 히터에 전달되는 전력을 다르게 제어하는 것, 예를 들어, 제3 온도 및 후속 온도는 점진적으로 증가 또는 감소될 수 있고, 제1 및 연속 냉각 속도는 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로 더 빠르거나 느리게 되도록 유사하게 변경될 수 있음;
- 히터가 유지되는 제 1, 제 2 및 제 3 또는 후속 온도 중 어느 하나라도 히터 온도가 그렇게 유지되기를 원하는 임의의 시간 동안 점진적으로 변경되도록 히터에 대한 전력을 제어하는 것.
이러한 기능들은 어떤 형태로 표현되든 본 발명의 개별적으로 청구 가능한 특징인 것으로 간주되어야 한다. 그러나, 본 발명의 훨씬 더 간단한 실시예도 물론 예를 들어 다음과 같이 가능하다:
- 제 3 및 후속 온도는 제 1 온도와 동일하며 본질적으로 일정하게 유지되어야 하고,
-제 1 또는 후속 냉각 속도는 동일하며, 경우에 따라서는 제 2 가열 속도와 동일하도록 광범위하고 평균적으로 크기도 동일하게 제어될 수 있고,
-제 2 온도(에어로졸화가 발생하는 온도)는 두 개의 연속적인 장치 활성화 사이에서 일정하게 유지되며, 단일 활성화 동안에는 변하지 않고,
-장치가 활성화된 상태를 유지할 수 있는 시간은 고정되고 일정하며, 임의의 두 개의 연속적인 활성화 사이에서 변경되지 않는다.
당업자는 이들 특정 기능 중 하나 이상을 갖는 카트리지형 장치가 각각의 연속적인 에어로졸에서 원하는 양의 니코틴을 정확하게 전달하도록 조정될 수 있으며, 실제로 이러한 장치는 이전에는 없었던 니코틴 투여량 제어를 제공할 수 있다는 것을 바로 이해할 수 있을 것이다. 의학적 니코틴 대체 요법으로, 니코틴의 투여 요법이 매우 중요하다고 생각되는 경우, 당업자는 본 발명의 이점 및 장점을 바로 이해할 수 있을 것이다.
- 장치의 초기 작동 중에 히터가 주변 온도에서 제 1 온도까지 제 1 가열 속도로 가열되도록 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 이 후 히터를 상기 제 1 온도로 유지하는 단계, 상기 제 1 온도는 에어로졸화 가능 조성물의 에어로졸화 온도 미만임;
- 장치가 작동하는 동안, 제 1 또는 후속 활성화 중에 히터의 온도가 제 1 온도에서 제 2 온도까지 제 2 또는 후속 가열 속도로 상승하도록 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 그 후, 상기 히터를 제 2 온도로 유지하는 단계, 상기 제 2 온도는 에어로졸화 온도 이상임;
-제 1 또는 후속 활성화가 완료되고, 제 1 또는 후속 활성화로부터 미리 결정된 시간이 경과한 후, 제 1 또는 후속 비활성화 요청을 수신하는 단계; 중 하나의 단계 이 후:
히터의 온도가 제 2 온도로부터 제 3 또는 후속 온도까지 제 1 또는 후속 냉각 속도로 감소하도록 히터에 공급되는 전력을 제어 한 후, 히터를 에어로졸화 온도 미만이지만 주변 온도보다 높은 제 3 또는 후속 온도로 유지하는 단계를 포함하고,
제 1 가열 속도는 제 2 가열 속도보다 느리고, 그리고
제 1 또는 임의의 후속 냉각 속도는 상기 제3 또는 후속 온도에 도달하기 전에 상기 히터의 임의의 비활성화로부터의 가공 시간 동안 상기 히터에 전력이 전달되지 않았더라면 발생했을 자연 냉각 속도와 비교하여 수정되는 것 중 하나 이상을 보장하도록 상기 히터에 대한 전력이 구체적으로 제어되는 방법을 제공한다.
상기에서 "느리게"는 제 1 가열 속도의 평균(K/s로 측정되고 가열이 발생하는 시간에 걸쳐 측정됨)이 상응하는 평균 제 2 가열 속도보다 작다는 것을 의미한다. 바람직하게는 제 1 가열 속도는 제 2 가열 속도보다 1-8 배 느리다.
본 발명의 제 1 양태의 바람직한 특징 및 실시예는 본 발명의 제 2 양태에 동일하게 적용 가능하고 별도로 청구 가능한 것으로 간주되어야 하며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명은 히터가 주기적으로 가열되는 특정 온도 또는 가열 및/또는 냉각 속도와 관련된 양태에서, 미리 결정된 양의 에어로졸화 가능 조성물을 함유하는 카트리지를 이용하고, 고정된 횟수의 흡입 후, 예를 들어 장치의 5-20회 연속 활성화(보통) 후에 실질적으로 완전히 에어로졸화되도록 특별히 설계된 장치에 특히 적용 가능하다. 이러한 장치는 종래의 심지 및 코일 장치와는 상당히 다른데, 그 이유는 이러한 종래의 장치는 일반적으로 심지를 영구적으로 담그고, 장치 사용 빈도에 따라 액체를 수용하는 저장소가 재충전하기 전에 며칠 동안 지속될 수 있는 상대적으로 훨씬 더 많은 양의 액체 에어로졸화 가능 조성물의 공급을 수용하는 저장소를 포함하기 때문이다. 대조적으로, 본 발명이 특히 적용될 수 있는 카트리지형 장치는 일반적으로 고정된 양의 신중하게 제조된 에어로졸화 가능 조성물이 제공되는 기판을 포함하며, 이것은 니코틴 처리를 얻기 위해 통상적으로 기존 담배 흡연자에 의해 취해지는 기간과 동등한 이산적 기간에 걸쳐 완전히 또는 대부분이 에어로졸화가 되는 것으로 의도된다.
예를 들어, 습관적인 담배 흡연자는 매일 여러 개의 담배를 흡연할 수 있으며, 각 담배는 4-10회의 별도 흡입을 수반할 수 있다. 카트리지형 장치는 단일 담배의 소비를 모방하도록 설계될 수 있다. 즉, 각각의 개별 카트리지는 니코틴을 필요한 농도로 정확하게 투여하여 충분한 양의 에어로졸화 가능 조성물을 제공하여 다음과 같은 일이 모두 발생한다:
- 예를 들어 4-20회의 개별적인 장치 활성화(즉, 흡입)를 포함하는 단일 장치 사용 세션 후, 실질적으로 모든 에어로졸화 가능 조성물이 에어로졸화되고, 카트리지가 사실상 사용되고, 다음 장치 사용 전에 새 카트리지로 교체해야 한다.
- 임의의 단일 세션 동안 사용자에게 전달되는 니코틴의 양은 거의 동일한 시간에 통상적인 담배 제품에 의해 일반적으로 전달되는 니코틴의 양, 예를 들어 단일 카트리지에 제공되는 제형의 양과 거의 동일하고(또는 개별 사용자의 선호도 또는 요건에 따라 약간 적거나 많을 수 있음), 그 안에 니코틴 농도는, 니코틴 전달과 관련하여, 예를 들어 6분 동안 단일 담배로 6회 흡입을 수행하기 위해 광범위하게 동일한 약리학적 효과를 제공하도록 주의 깊게 조정될 수 있다. (당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 일반적인 주제는 분명히 무한한 변형이 있으며, 이 예는 원리를 예시하기 위해서만 제공된다.)
본 발명이 카트리지형 장치에 특히 적용 가능한 한 가지 이유는, 당업자에게는 바로 명백하지 않을 수 있지만, 각각의 장치 활성화(즉, 한 번의 단일 흡입)에 따라 조성물의 양이 크게 변할 뿐만 아니라 나머지 조성물의 니코틴 농도도 변할 수 있다는 것이다. 또한, 특정 제형에 따라, 조성물의 화학적 및 물리적 특성이 또한 각각의 장치 활성화 사이에서 상당히 변화할 수 있다. 에어로졸화 가능 조성물의 부피 및 (경우에 따라서는) 각각의 모든 연속적인 활성화 사이의 화학적 구성 성분의 농도의 변화를 모두 고려하여, 특히 단일 활성화 동안 장치에 의해 생성된 연속적인 에어로졸의 니코틴 농도를 일관되게 또는 점진적으로 증가 또는 감소시키는 것을 보장하는 것과 관련하여, 다음과 같은 기능 중 하나 또는 임의의 조합이 바람직할 수 있다:
- 연속적인 장치 활성화 동안 또는 임의의 단일 활성화 동안, 연속적인 활성화 후 및 임의의 단일 개별 활성화 동안 둘 다 남아있는 조성물의 감소량을 고려하기 위하여, 제 2 온도(즉, 조성물이 에어로졸화되는 온도)가 점진적으로 변화하도록, 예를 들어 점진적으로 및/또는 서서히 증가 또는 감소되도록, 각 연속적인 장치 활성화 동안, 히터에 전달되는 전력을 다르게 제어하는 것;
- 냉각 속도 및 제 3 또는 후속 온도 중 하나 또는 둘 모두가 연속적인 장치 활성화 동안 점진적으로 변화하도록 히터의 제 1 및/또는 임의의 연속적인 냉각 각각의 동안 히터에 전달되는 전력을 다르게 제어하는 것, 예를 들어, 제3 온도 및 후속 온도는 점진적으로 증가 또는 감소될 수 있고, 제1 및 연속 냉각 속도는 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로 더 빠르거나 느리게 되도록 유사하게 변경될 수 있음;
- 히터가 유지되는 제 1, 제 2 및 제 3 또는 후속 온도 중 어느 하나라도 히터 온도가 그렇게 유지되기를 원하는 임의의 시간 동안 점진적으로 변경되도록 히터에 대한 전력을 제어하는 것.
이러한 기능들은 어떤 형태로 표현되든 본 발명의 개별적으로 청구 가능한 특징인 것으로 간주되어야 한다. 그러나, 본 발명의 훨씬 더 간단한 실시예도 물론 예를 들어 다음과 같이 가능하다:
- 제 3 및 후속 온도는 제 1 온도와 동일하며 본질적으로 일정하게 유지되어야 하고,
-제 1 또는 후속 냉각 속도는 동일하며, 경우에 따라서는 제 2 가열 속도와 동일하도록 광범위하고 평균적으로 크기도 동일하게 제어될 수 있고,
-제 2 온도(에어로졸화가 발생하는 온도)는 두 개의 연속적인 장치 활성화 사이에서 일정하게 유지되며, 단일 활성화 동안에는 변하지 않고,
-장치가 활성화된 상태를 유지할 수 있는 시간은 고정되고 일정하며, 임의의 두 개의 연속적인 활성화 사이에서 변경되지 않는다.
당업자는 이들 특정 기능 중 하나 이상을 갖는 카트리지형 장치가 각각의 연속적인 에어로졸에서 원하는 양의 니코틴을 정확하게 전달하도록 조정될 수 있으며, 실제로 이러한 장치는 이전에는 없었던 니코틴 투여량 제어를 제공할 수 있다는 것을 바로 이해할 수 있을 것이다. 의학적 니코틴 대체 요법으로, 니코틴의 투여 요법이 매우 중요하다고 생각되는 경우, 당업자는 본 발명의 이점 및 장점을 바로 이해할 수 있을 것이다.
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본 발명의 또 다른 바람직한 특징은 더욱 향상된 유연성을 제공하는 것으로, 장치가 제 1 및/또는 각각의 모든 연속적인 활성화 시간 길이에 대한 대표 값을 결정하고, 상기 값을 저장하고, 그 후 결정된 이 값에 따라 추가의 후속 활성화 동안 히터에 대한 전력을 제어하는 것이 용이한 것이다. 물론, 장치가 특정 카트리지 특정 정보로 미리 프로그래밍되어 있다면, 현재 사용중인 카트리지에 남아있는 조성물의 양에 대해 장치가 자체적으로 평가할 수 있기 때문에, 상기 특징은 특히 유리하다. 이러한 정보는 매우 다양하고 광범위할 수 있으며 다음을 포함할 수 있다:
- 해당 유형의 새 카트리지에 제공된 에어로졸화 가능 조성물의 부피에 대한 일부 표시,
- 특히 적어도 니코틴 농도와 관련하여 조성물의 화학적 성분 제제, 및
- PG와 같은 일반적인 전구체 물질의 농도. PEG 및 VG뿐만 아니라 향료 등과 같은 다른 혼입 물질.
일부 바람직한 실시예에서, 임의의 이전 활성화 이후에 경과된 시간 량을 모니터링하는 추가 단계가 제공되고, 상기 모니터링된 시간이 이전에 저장된 임계 값(예를 들어 2-5분)을 초과하는 경우, 장치는 자동으로 작동하지 않는 상태, 즉 자동으로 꺼진다.
제 3 양태에서, 본 발명은 전술한 방법을 수행하도록 구성된 흡입 장치를 제공한다. 특히, 본 발명은 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸화된 조성물을 생성하도록 구성된 흡입 장치를 제공하며, 상기 장치는: 에어로졸화 가능한 조성물을 가열하도록 배열된 히터; 및 히터로 전달되는 전력을 제어하는 제어기를 포함하고; 상기 제어기는 상기 방법에서 규정된 바와 같이 히터로 전달되는 전력을 제어하도록 구성된다.
상기 흡입 장치는 예를 들어 제어기와 상호 작용하거나 다른 방식으로 제어기와 통신하는 예를 들어 다음과 같은 구성 요소를 더 포함할 수 있다:
- 예를 들어, 기판 상에 스크린 인쇄될 수 있는 적어도 하나의 전기 저항 히터 요소, 전도성 잉크 또는 전도성 인쇄 가능한 페이스트를 사용하는 것. 예를들어 탄소계 잉크, 은, 루테늄 및 팔라듐 중 어느 하나 이상을 포함하는 전도성 잉크, 또는 비교적 높은 온도 저항 계수를 갖는 다른 전도성 원소 또는 합금 재료를 포함할 수 있다. 기판은 세라믹, 플라스틱 및 유리 중 하나 이상에서 선택되는 재료를 포함할 수 있다.
- 센서, 예를 들어 사용자가 장치를 작동시켰음을 감지하기 위한 스위치, 즉 스위치가 온 되었음을 검출하기 위한 임의의 형태의 스위치.
-사용자가 장치를 통해 흡입하고 있다는 표시를 제공할 수 있는 공기 흐름 또는 압력 강하 센서와 같은 제 2 센서로서, 이에 따라 장치의 개시 및 후속 활성화가 개시될 수 있으며, 흡입이 끝나면 장치의 비활성화가 자동으로 이루어질 수 있는 제 2 센서.
- PID 또는 다른 적절한 피드백 제어기.
히터가 바람직하게는 실질적으로 평면의 기판에 제공되는 경우, 일정량의 에어로졸화 가능 조성물이 바람직하게는 기판 상에 제공되고 지지된다. 따라서, 기판,(스크린-인쇄된) 저항 히터 요소 및 에어로졸화 가능 조성물은 흡입 장치 내에 수용될 수 있고 에어로졸화 가능 조성물이 소비되면 교체될 수 있는 카트리지와 같은 교체 가능한 소모품을 형성할 수 있다.
히터는 제 1 온도까지 가열하도록 구성된 제 1 저항 히터 요소 및 제 2 온도까지 가열하도록 구성된 제 2 저항 히터 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 저항 히터 요소를 독립적으로 제어할 수 있다.
제 4 양태에서, 본 개시는 흡입 장치가 전술 한 방법을 구현하기 위한 프로그램 가능 제어기에서 동작하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 하드웨어와 달리 소프트웨어에서 장치 제어를 구현하면 장치의 부품 수가 줄어들고 장치의 크기가 줄어들 수 있다.
제 5 양태에서 볼 때, 본 발명은 상술한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 제공한다.
본 발명의 양태에 따른 하나 이상의 특정 실시예는 단지 예로서 그리고 다음의 도면을 참조하여 설명될 것이다:
- 해당 유형의 새 카트리지에 제공된 에어로졸화 가능 조성물의 부피에 대한 일부 표시,
- 특히 적어도 니코틴 농도와 관련하여 조성물의 화학적 성분 제제, 및
- PG와 같은 일반적인 전구체 물질의 농도. PEG 및 VG뿐만 아니라 향료 등과 같은 다른 혼입 물질.
일부 바람직한 실시예에서, 임의의 이전 활성화 이후에 경과된 시간 량을 모니터링하는 추가 단계가 제공되고, 상기 모니터링된 시간이 이전에 저장된 임계 값(예를 들어 2-5분)을 초과하는 경우, 장치는 자동으로 작동하지 않는 상태, 즉 자동으로 꺼진다.
제 3 양태에서, 본 발명은 전술한 방법을 수행하도록 구성된 흡입 장치를 제공한다. 특히, 본 발명은 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸화된 조성물을 생성하도록 구성된 흡입 장치를 제공하며, 상기 장치는: 에어로졸화 가능한 조성물을 가열하도록 배열된 히터; 및 히터로 전달되는 전력을 제어하는 제어기를 포함하고; 상기 제어기는 상기 방법에서 규정된 바와 같이 히터로 전달되는 전력을 제어하도록 구성된다.
상기 흡입 장치는 예를 들어 제어기와 상호 작용하거나 다른 방식으로 제어기와 통신하는 예를 들어 다음과 같은 구성 요소를 더 포함할 수 있다:
- 예를 들어, 기판 상에 스크린 인쇄될 수 있는 적어도 하나의 전기 저항 히터 요소, 전도성 잉크 또는 전도성 인쇄 가능한 페이스트를 사용하는 것. 예를들어 탄소계 잉크, 은, 루테늄 및 팔라듐 중 어느 하나 이상을 포함하는 전도성 잉크, 또는 비교적 높은 온도 저항 계수를 갖는 다른 전도성 원소 또는 합금 재료를 포함할 수 있다. 기판은 세라믹, 플라스틱 및 유리 중 하나 이상에서 선택되는 재료를 포함할 수 있다.
- 센서, 예를 들어 사용자가 장치를 작동시켰음을 감지하기 위한 스위치, 즉 스위치가 온 되었음을 검출하기 위한 임의의 형태의 스위치.
-사용자가 장치를 통해 흡입하고 있다는 표시를 제공할 수 있는 공기 흐름 또는 압력 강하 센서와 같은 제 2 센서로서, 이에 따라 장치의 개시 및 후속 활성화가 개시될 수 있으며, 흡입이 끝나면 장치의 비활성화가 자동으로 이루어질 수 있는 제 2 센서.
- PID 또는 다른 적절한 피드백 제어기.
히터가 바람직하게는 실질적으로 평면의 기판에 제공되는 경우, 일정량의 에어로졸화 가능 조성물이 바람직하게는 기판 상에 제공되고 지지된다. 따라서, 기판,(스크린-인쇄된) 저항 히터 요소 및 에어로졸화 가능 조성물은 흡입 장치 내에 수용될 수 있고 에어로졸화 가능 조성물이 소비되면 교체될 수 있는 카트리지와 같은 교체 가능한 소모품을 형성할 수 있다.
히터는 제 1 온도까지 가열하도록 구성된 제 1 저항 히터 요소 및 제 2 온도까지 가열하도록 구성된 제 2 저항 히터 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 저항 히터 요소를 독립적으로 제어할 수 있다.
제 4 양태에서, 본 개시는 흡입 장치가 전술 한 방법을 구현하기 위한 프로그램 가능 제어기에서 동작하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 하드웨어와 달리 소프트웨어에서 장치 제어를 구현하면 장치의 부품 수가 줄어들고 장치의 크기가 줄어들 수 있다.
제 5 양태에서 볼 때, 본 발명은 상술한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 제공한다.
본 발명의 양태에 따른 하나 이상의 특정 실시예는 단지 예로서 그리고 다음의 도면을 참조하여 설명될 것이다:
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도 1은 종래 기술의 전자 담배 심지 및 코일 히터의 개략도.
도 2는 전형적인 심지 및 코일 히터의 가열 프로파일을 나타내는 온도 대 시간의 그래프.
도 3은 다른 주변 온도에서 출발하는 전형적인 심지 및 코일 히터의 두 가지 개별 가열 프로파일 비교.
도 4는 상이한 주변 온도로부터 출발하는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 개의 가열 프로파일의 비교.
도 5는 히터가 제 2 온도로 복수회 가열하고, 주변 온도와 예열 온도 사이 및 그후 예열 온도 및 에어로졸화 온도 사이의 상이한 가열 속도를 명확하게 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 프로파일.
도 5a 내지 도 5e는 아래에 더 설명되는 바와 같은, 본 발명의 다양한 상이한 양태 및 실시예에 따라 가능한 다양한 상이한 가열 프로파일.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 장치의 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 장치의 제어기의 개략적 회로도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡입 장치의 제어기의 개략적 회로도.
도 2는 전형적인 심지 및 코일 히터의 가열 프로파일을 나타내는 온도 대 시간의 그래프.
도 3은 다른 주변 온도에서 출발하는 전형적인 심지 및 코일 히터의 두 가지 개별 가열 프로파일 비교.
도 4는 상이한 주변 온도로부터 출발하는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 개의 가열 프로파일의 비교.
도 5는 히터가 제 2 온도로 복수회 가열하고, 주변 온도와 예열 온도 사이 및 그후 예열 온도 및 에어로졸화 온도 사이의 상이한 가열 속도를 명확하게 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 프로파일.
도 5a 내지 도 5e는 아래에 더 설명되는 바와 같은, 본 발명의 다양한 상이한 양태 및 실시예에 따라 가능한 다양한 상이한 가열 프로파일.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 장치의 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 장치의 제어기의 개략적 회로도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡입 장치의 제어기의 개략적 회로도.
도 4는 흡입 장치의 히터에 대한 2 개의 개별 가열 프로파일(B1 및 B2)의 비교를 도시하며, 이들 프로파일은 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된다. 히터는 에어로졸화 가능 조성물을 가열하도록 배열된다. 각 가열 프로파일은 서로 다른 주변 온도(Tamb1 및 Tamb2)에서 시작하며, 축척대로 도시되지 않았다.
가열 프로파일(B1 및 B2) 둘 다에서, 히터는 먼저 제 1 온도, 즉 사전 조정 온도(Tpre)로 가열된다. 사전 조정 온도(Tpre)는 시작 주변 온도에 관계없이 두 가열 프로파일 모두에서 동일하며, 당연히 일반적으로 장치가 사용되는 특정 기후, 국가 또는 지역의 환경 온도 기준에 따라 주변 온도보다 5℃ ~ 45℃ 높은 범위에 있을 수 있다. 사전 조정 온도(Tpre)는 바람직하게는 25℃ 내지 90℃, 35℃ 내지 80℃, 45℃ 내지 70℃ 범위 중 하나이다.
히터는 예를 들어, 스위치를 눌러 장치를 활성화하기 위해 스위치를 눌러서 시간(t1)에서 사용자에 의해 장치가 초기 작동 상태에 응답하여, 사전 조정 온도(Tpre)를 향해, 특히 비교적 점진적으로 가열을 시작한다. 즉, 사용자는 장치를 스위치 온 한다. 이 시점에서 또는 그 직후에, 장치는 주변 온도를 결정하고, 이 결정된 값을 나중에 사용하기 위해 저장한다. 가열 프로파일(B1 및 B2) 둘 다에서, 히터로 전달되는 전력은 히터의 온도가 사전 조정 온도(Tpre)를 향해 시간이 지남에 따라 증가하도록 제어되며, 이러한 제어는 주변 온도에 대한 결정된 값에 따라 달라진다. 일반적으로 히터가 사전 조정 온도(Tpre)에 도달하는 데 1 분 미만이 소요된다. 그러나 필요에 따라 30 초 이하로 줄일 수 있다. 즉, 장치 제어기에 의해 히터로 전달되는 전력은 원하는 가열 속도를 달성할 수 있도록 수정될 수 있다. 가열 속도 및 사전 조정 온도(Tpre) 자체는 적어도 부분적으로 사용되는 에어로졸화 가능 조성물의 특정 선택에 따라 달라질 수 있다. 상이한 조성물은 상이한 초기 가열 속도 및 상이한 사전 조정 온도로부터 이익을 얻을 수 있다.
온도가 사전 조정 온도(Tpre)에서 안정화되면, 일부 실시예들에서, 이후 사용자는 예를 들어 경우에 따라 다른 방법(예컨대, 더블 클릭형 작동 또는 누름 유지식 작동)으로 동일한 스위치를 다시 누르거나, 대체 스위치를 누르거나, 또는 (장치에 압력 강하 및/또는 공기 흐름 센서가 있는 경우) 장치를 통해 흡입하여 제 2 시간에 장치를 활성화할 수 있다. 이것은 가열 프로파일(B1 및 B2) 둘 모두에서 시간(t2)으로 표시된다. 조명된 발광 다이오드(LED)와 같은 표시기는 사용자에게 히터가 사전 조정 온도(Tpre)에 도달하여 에어로졸화 모드로 활성화될 준비가 되었음을 알릴 수 있다. 이러한 활성화에 응답하여, 미리 결정된 양의 전력이 히터로 전달되어, 에어로졸화 가능 조성물의 적어도 일부가 에어로졸화되는 온도보다 높은 제 2 온도, 즉 에어로졸화 온도(Taero)로 온도를 상승시킨다. 이는 장치를 통해 사용자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸화된 조성물을 생성한다. 에어로졸화 온도(Taero)는 과도한 에어로졸화가 발생하거나 바람직하지 않은 부산물이 생성되는 최고 온도(Tmax)보다 낮다. 특히 시간(t2)에서 활성화 후(두 프로파일 모두에서) 가열 속도는 상당히 빠르다는 점에 유의해야 한다.
히터의 온도는 이상적으로는 일반적으로 2~3초 사이의 시간인 단일 활성화 기간 동안(흡입이 일어나는 동안) 에어로졸화 온도(Taero)로 유지된다. 따라서, 에어로졸화된 조성물은 흡입 기간 동안 생성된다. 가열 프로파일(B1 및 B2) 모두에서, 시간(t3)에서 사용자의 흡입이 종료되고, 흡입이 중단된 결과로서 또는 사용자가 장치의 활성화 스위치를 해제한 경우, 히터에 제공되는 전력이 크게 감소하여 온도가 비교적 빠르게 낮아진다. 일부 실시예들에서, 상기 냉각 중에 히터에 공급되는 전력은 온도를 계속 추정할 수 있도록 삼중형 또는 주기적 낮은 펄스의 형태이다. 물론, 서미스터, 열전대 또는 다른 온도 검출장치가 히터 요소와 인접하여 또는 히터 요소와 접촉하여 사용되고, 히터에 전력을 공급하는 회로와는 다른 회로에서 사용되는 경우에는 당연히 히터에 전력을 직접 공급할 필요가 없지만, 냉각 시에 삼중형 또는 펄스형 저전력이 히터에 공급되면 구조는 단순화 된다(즉, 전용 온도 측정 구성요소가 필요하지 않음). 히터의 온도가 사전 조정 온도(TPRE)로 되돌아 간 것으로 결정되면, 다음 활성화를 기다리는 동안 해당 온도가 계속 유지되도록 히터에 대한 전력이 다시 증가한다. 장치의 제 2 활성화가 미리 결정된 시간 내에, 예를 들어 2-5분 내에 이루어지지 않으면, 에너지를 절약하고 에어로졸화 가능 조성물이 열화되는 것을 방지하기 위해 장치가 자동으로 비작동상태로 들어간다. 즉, 장치는 자신을 셧다운하고 히터로의 전력 공급을 중단한다. 이러한 방식으로 장치가 종료되거나 사용자에 의해 강제로 종료되면, 장치 및 내부의 히터는 자연스럽게 주변 온도로 돌아간다. 얼마나 빨리 이것이 발생하는지는 셧다운 시의 장치 온도와 히터 온도의 온도차와 주변 온도에 따라 다르지만, 통상의 상황에서는 이것이 5분~60분의 기간에 발생한다고 상정 된다.
위에서 간단히 상술한 바와 같이, 히터는 사전 조정 온도(Tpre)까지 히터가 가열되는 속도보다 훨씬 빠른 속도로 에어로졸화 온도(Taero)까지 가열된다. 이는 에어로졸화된 조성물의 빠른 생성을 도와 사용자의 흡입에서 더 일찍 흡입되어 사용자에게 더 만족스러운 경험을 제공한다. 이것은 또한 에어로졸화된 조성물이 사용자의 폐에 더 깊숙이 도달할 가능성을 높이고 그 것이 내뿜어 질 가능성을 감소시킨다.
사전 조정 온도(Tpre)로의 느린 속도로의 가열은 또한 에어로졸화 가능 조성물을 사전 조정 또는 균질화하기 위한 더 많은 시간을 제공하고, 에어로졸화 가능 조성물을 주변 온도에서 너무 빨리 가열하여, 그 결과, 예를 들어 바람직하지 않은 부산물의 생성 또는 에어로졸화 가능 조성물의 특정 성분이 저장 중에 분리하는 것에 기인하여 다른 성분보다 우선적으로 생성됨으로써, 열악한 품질의 에어로졸화된 조성물이 생성될 가능성을 감소시킨다.
사전 조정 온도(Tpre)로부터 에어로졸화 온도(Taero)로의 온도 변화(ΔT)는 미리 결정된 양의 전력을 히터에 전달한 것에 기인한다. 사용자가 흡입을 위한 에어로졸화된 조성물을 생성하기 위해 장치를 활성화시키기 전에 히터가 사전 조정된 온도(Tpre)로 가열되기 때문에, 미리 결정된 양의 전력을 히터에 전달함으로써 발생하는 온도(ΔT)의 변화는 동일한 에어로졸화 온도(Taero)가 반복적으로 달성되는 결과를 가져온다. 이는 흡입을 위한 에어로졸화된 조성물의 표준화된 반복 가능한 양 및 품질을 산출한다. 즉, 사용자는 주변 온도에 관계없이 동일한 흡입 경험을 경험하게 된다.
이제 도 5를 참조하면, 히터가 제 2 온도, 즉 에어로졸화 온도(Taero)로 복수 회 가열되는, 흡입 장치의 히터에 대한 가열 프로파일이 도시된다. 시간(t3)까지, 즉 사용자가 초기 흡입을 종료할 때까지, 가열 프로파일은 도 4의 가열 프로파일(B1)에 도시된 프로파일과 동일하다. 그러나, 도 5에서는, 온도가 제 1 온도, 즉 사전 조정 온도로 되돌아가 사용자에 의한 추가 후속 활성화를 기다리도록 히터에 전달되는 전력이 제어된다. 따라서, 에어로졸화 가능 조성물은 비교적 빠르게 냉각된 후, 시간(t4 및 t5)에서 발생하는 장치의 후속 활성화를 위해 준비된 조정되고 균질화된 상태에서 사전 조정 온도(Tpre)로 유지된다. 시간(t4 및 t5)에서 발생하는 활성화 동안, 온도가 주변 온도로 복귀하는 대신 히터에 전달되는 전력은 다시 사전 조정 온도로 복귀하도록 제어된다. 이는 사용자가 주변 온도에 관계없이 매번 동일한 흡입 경험을 경험할 수 있도록 각 흡입에 대해 에어로졸화된 조성물의 표준화되고 반복 가능한 양 및 품질을 초래한다. 또한, 도 5에서 Taero와 Tpre의 온도차(ΔT)가 본질적으로 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 각각의 연속적인 장치 활성화에 대해 ΔT를 일정하게 유지하고, ΔT를 변경하고, 예를 들어 ΔT를 증가 또는 감소시키거나 연속적인 장치 활성화 동안 ΔT를 평행하게 이동시키는 것(즉, ΔT는 동일하지만 Taero와 Tpre의 조정 값 사이에 있음), 둘 다에 이점이 있을 수 있다.
이제 도 5와 비교하여 약간 수정된 프로파일을 도시하는 도 5a를 참조하면, 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시간(t2)에서의 제 1 활성화는 본질적으로 도 5의 활성화와 동일하지만, 시간(t4)에서의 다음 활성화는 약간 상승한 사전 조정 온도(T3-1)까지만 히터가 냉각되는 것이 허용된다는 점에서 수정된 것이다. 또한, 시간(t5)에서 시작하는 제 3 활성화에 대해, 히터 요소는 단지 약간 더 조정된 사전 조정 온도(T3-2)까지만 냉각되는 것이 허용된다. 따라서, 냉각됨에 따라 히터로의 전력을 조심스럽게 제어함으로써, 사전 조정 온도를 점진적으로 변화시킬 수 있다. 도 5a에서, 연속적인 활성화 동안 점진적으로 증가하지만, 당연히 원하는 경우에는 동일하게 점진적으로 감소시킬 수 있고, 또는 원하는 경우, 실제로 미리 결정된 패턴을 따를 수도 있다. 도 5b에서, 후속 활성화 전에 히터를 유지하는 것이 요구되는 결과의 사전 조정 온도를 수정하기 위해, 냉각 단계 동안 히터로의 전력을 제어하는 대신 임의의 사전 조정 온도(Tpre)로부터 점진적으로 조절된 에어로졸화 온도로 가열하는 동안, 히터로의 전력을 제어하는 것이 동일하게 가능하다는 것을 알 수 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 제 1 에어로졸화 온도는 T2-0 이며, 이 온도는 후속 에어로졸화로 인해 점진적으로 감소하고, 시간(t4)에서 발생하는 활성화에 대해 T2-1이 되고, t5 에서 발생하는 활성화에 대해 T2-2가 된다. 다시, 이 도면은 연속적인 에어로졸화 사이와 같은 에어로졸화 온도의 점진적인 감소를 보여주지만, 원한다면 임의의 점진적, 무작위적, 균일한 또는 불균일한 변화를 구현할 수도 있다. 이 도면에서는 온도(T2-0, T2-1, T2-2)는 에어로졸화 온도(Taero)보다 높은 것으로 도시되어 있으며, 이 실시예에서 에어로졸화가 일어날 수 있는 최저 온도 이상으로 이해해야한다는 것에 유의해야 한다.
이는 니코틴에 관하여 또는 실제로 흡입 가능한 증기의 일부로서 환자에게 투여될 수 있는 임의의 다른 약제 또는 조성물에 대해, 처방된 투약 요법을 전달하는 것에 관한 한, 놀라운 유연성이 본 발명의 장치에 제공된다. 에어로졸 내로의 활성 성분의 촉진이 점점 어려워지는 에어로졸화 가능 조성물에 대해, 점진적으로 높은 에어로졸화 온도가 사용될 수 있고, 반대로, 에어로졸 내로의 활성 성분의 촉진이 점진적으로 용이해지는 에어로졸화 가능 조성물에 대해, 점진적으로 낮은 에어로졸화 온도가 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 최종 결과는 생성된 에어로졸 내의 활성 성분의 농도가 다수의 연속적인 에어로졸화에 걸쳐 본질적으로 동일하다는 것이다. 물론, 다른 투약 요법이 바람직할 수 있으며, 당업자는 임의의 원하는 투약 요법을 제공하기 위해 본 발명이 적용될 수 있는 용이성과 단순성을 바로 인식할 수 있을 것이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b에 도시된 기능의 조합을 도시하고, 본질적으로 에어로졸화 온도와 사전 조정 온도는 모두 연속적인 장치 활성화 동안 점진적으로 감소하지만, 특히 이러한 조정 효과는 도시된 임의의 3가지 활성화 중 중간 프로파일 곡선 아래의 유효 면적(당업자는 약물 동태학 및 약물 전달에 사용되는 AUC, 즉 "곡선 하부 면적" 메트릭을 충분히 인식할 것)은 매우 동일할 수 있다.
도 5d는 도 5a 및 도 5b에 도시된 특징들의 다른 조합을 도시하며, 이 도면에서, 에어로졸화 온도들은 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로 감소하는 것으로 도시되었지만, 사전 조정 온도는 연속적인 장치 활성화 사이에서 점진적으로 증가하는 것으로 도시된다. 따라서, 이 경우 이러한 조정의 효과는 프로파일 곡선 아래의 유효 면적이 제 1, 제 2 및 제 3 활성화 사이에서 유의미하게 감소하는 것이다.
도 5e는 연속적인 활성화 사이의 냉각 속도를 조절할 수 있는 본 발명의 특정 측면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 활성화(t2, t4, t5)는 히터가 에어로졸화 온도로부터 사전 조정 온도까지 냉각하는 꼬리 끝 냉각 단계를 포함한다. 이 도면의 점선은 순수한 뉴턴 냉각으로 달성될 수 있는 이론적 최대(보조되지 않은) 냉각 속도를 나타낸다. 그러나 각 활성화에 대한 실선의 냉각 프로파일은 원하는대로 냉각 단계가 Δt1, Δt2, Δt3 만큼 이론적인 최소 냉각 시간보다 점진적으로 더 길어지는 결과를 가져온다. 이 특징은 특정 상황에서 유익할 수 있으며, 당연히 도 5a 내지 도 5d와 관련하여 전술한 다른 특징과 결합 될 수 있다. 이와 같이 냉각 속도를 조정함으로써, 열충격의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
중요한 것은, 도 5 및 도 5a 내지 도 5e의 모든 가열 프로파일은 장치가 임의의 작동 기간에 사용되는 동안 각각의 다른 개별적인 흡입에서 니코틴과 같은 약물의 양을 조절하는 것을 할 수 있게 한다는 것이다. 일부 실시예에서, 에어로졸화 가능 조성물의 양이 감소하더라도, 모든 흡입에서 대략 동일한 양의 니코틴을 달성하는 것이 가능할 수 있거나, 또는 다른 실시예에서는 제 1 및 연속적인 후속 장치 활성화 사이에서 니코틴 농도를 점진적으로 조절하는 것이 가능할 수 있다. 이 후자의 구성은 니코틴의 농도가 통상적인 담배로부터의 각각의 흡입에 의해 변화한다고 널리 알려져 있기 때문에 특히 바람직하며, 따라서 본 발명의 장치는 종래 담배의 니코틴 전달 특성을 매우 정확하게 반영하도록 프로그램될 수 있고, 이것은 당연히 유해한 담배에서 흡연자가 담배를 끊을 때 담배를 끊게 하는 데 매우 유용하다. 또한, 히터에 대한 전력을 제어하여 상대적으로 낮은 용량의 니코틴만 먼저 사용자에게 전달되고, 이후 연속적인 장치 활성화에서 상대적으로 더 많은 용량이 전달되도록 할 수 있다. 이는 초기 흡입 시 니코틴의 농도를 감소시켜 니코틴의 전달을 더 견딜 수 있게 하지만, 목구멍이 니코틴 함유 증기의 흡입에 익숙해지면 니코틴 농도가 증가할 수 있다. 한 번의 흡입으로 높은 수준의 니코틴이 기도를 자극하여 경미하거나 때로는 심한 기침을 일으킬 수 있음은 주목할 가치가 있다. 도 5, 도 5a 내지 도 5e에서는 3회의 활성화만이 도시되어 있지만, 장치를 한 번 사용하는 동안, 일반적인 활성화의 수는 5 내지 10회(담배 흡연자의 경우. 시가 및 파이프 흡연자의 경우는 아마도 더 많을 것임)이다. 전술한 바와 같이, 장치의 추가 활성화가 마지막 활성화 이후의 미리 결정된 시간 내에 이루어지지 않으면, 장치는 자체적으로 종료된다. 일부 실시예에서, 장치는 현재 제 위치에 있는 카트리지 및 그 안에 제공된 에어로졸화 가능 조성물의 전형적인 양을 인식하고, 가장 최근의 새로운 카트리지가 삽입된 이후에 발생한 이전의 활성화 수를 계산하여, 해당 카트리지가 실제로 소비되기 전에 카트리지에 남아있는 허용 가능한 활성화 수에 대해 장치가 어떤 결정 또는 추정을 내릴 수 있다는 점에서, 어느 정도 자기 인식적일 수 있다. 이러한 경우 및 카트리지가 소비되었다고 장치가 판단한 경우에, 장치는 또한 스스로 자체적으로 종료 할 수 있다.
도 6은 간단한 방식으로 흡입 장치의 실시예의 개략도를 도시한다. 도면은 축척에 따라 도시되지 않았으며, 실시예의 이해에 중요하지 않은 특징은 생략했다. 흡입 장치(100)는 몸체 부분(102a) 및 마우스 피스(102b)를 갖는 하우징(102)을 포함한다. 마우스 피스(102b)는 몸체 부분(102a)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 마우스 피스(102b) 내에 히터(104)가 배치된다. 히터(104)는, 예를 들어, 저항 히터 요소를 기판 상에 스크린 인쇄함으로써 저항 히터 요소(도시되지 않음)가 지지되는 평평한 기판을 포함한다.
일정량의 에어로졸화 가능 조성물(도시되지 않음)이 히터(104) 상에 증착되어 지지되며, 둘 모두는 일반적으로 하부 기판에 의해 지지될 것이고, 대부분의 경우 기판은 본질적으로 평면이며 일반적으로 작고(10mm x 20mm x 2mm) 직사각형 모양이다. 에어로졸화 가능 조성물은 히터의 저항 요소 부분 위에 배치되어, 히터가 대부분의 열을 조성물에 직접 전달하도록 하는 것이 이상적이다. 이상적으로, 히터(104)에는 에어로졸화될 알려진 양의 에어로졸화 가능 조성물이 미리 로드되어 있다. 마우스 피스(102b) 및 히터(104)는 히터-마우스피스 서브 조립체를 형성할 수 있고, 이 서브 조립체는 히터(104)의 에어로졸화 가능 조성물의 양이 소모된 후에 교체될 수 있는 몸체 부분(102a)에 부착하기 위한 교체 가능한 소모품으로 제공된다.
흡입 장치(100)는 공기 유입구(106) 및 공기 배출구(108)를 포함한다. 공기 유로(110)는 공기 유입구(106)로부터 히터(104) 부근의 장치를 통과하여 공기 배출구(108)를 통해 빠져 나간다. 사용 중에, 에어로졸화된 조성물은 공기 유로(110)를 따라 통과하는 공기흐름 기류에 동반되고, 공기 배출구(108)를 통해 사용자에 의해 흡입된다.
흡입 장치(100)는 전기적으로 가열되며, 히터(104)에 전력을 제공하기 위해 몸체 부분(102a) 내에 위치된 전원(112), 예를 들어 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함한다. 전원(112)은 제어기(114), 예를 들어 마이크로 제어기에 연결되고, 이 제어기는 히터(104)에 연결되어, 히터(104)에 전달되는 전력을 제어한다.
스위치(116)는 몸체 부분(102)의 외부에 배치되고, 제어기(114)에 연결된다. 스위치(116)는 제 1 온도, 즉 사전 조정 온도로 히터(104)를 가열하기 위해 제어기(114)에 신호를 보내도록 사용자에 의해 활성화될 수 있는 센서를 구성한다. 흡입 장치(100)는 제어기(114)에 연결된 LED(118)를 더 포함하여, 히터가 사전 조정 온도에 있음을 사용자에게 알리기 위해 표시등으로 작동하고 점등될 수 있다. 또한, 유량 센서 또는 압력 변환기와 같은 센서(120)가 제어기(114)에 연결되어, 사용자의 흡입으로 인한 공기 유로(110)를 통과하는 공기흐름 기류가 검출되면, 제어기(114)에 신호를 보낸다. 센서(120)로부터의 신호에 응답하여, 제어기(114)는 히터(104)를 제 2 온도, 즉 에어로졸화 온도로 가열하기 위해 히터(104)로 전달되는 전력을 제어한다.
도 7 및 도 8은 구성 가능한 간단한 전기/전자 회로를 도시하며, 이들 회로는 구성요소의 기본적인 가능한 배열 및 이들이 함께 작동하는 방법을 도시한다. 이러한 구성은 단지 예를 들어 제공된 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 물론, 본 발명의 동일한 전체 기능을 달성할 수 있는 대체 회로 및 구성이 당연히 고안될 수 있으며, 따라서 이러한 것들은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주된다. 또한, 간결성을 위해 반복하지는 않지만, 제어기 구성요소(114, 206, 306)는 주변 온도를 나타내는 임의의 값을 초기 결정한 다음, (일부 실시예에서) 그 값을 저장하고, 그렇게 결정된 값에 적어도 부분적으로 의존하는 방식으로 히터에 대한 후속 전력을 제어하는 것이 가능하며, 실제로 필요하다는 것을 말할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전술한 가열 프로파일을 제공하기 위해 흡입 장치의 히터를 제어하기 위한 회로(200)를 도시한다. 전원(202)은 회로에 공급 전압(VS)을 제공한다. 히터의 저항 히터 요소(204)는 스위치로서 작용하는 트랜지스터(208)를 통해 마이크로 제어기(206)의 아날로그 출력(A0)에 의해 제어된다. 알려진 저항(R1)의 저항기(210)는 서미스터(212)와 직렬로 배열된다. 저항기(210)와 서미스터(212)의 직렬 조합은 저항 히터 요소(204) 및 트랜지스터(208)의 조합과 병렬로 그리고 전원(202)과 병렬로 배열된다. 따라서 저항기(210) 및 서미스터(212)는 공급 전압(VS)의 전압 분배기를 형성한다. 저항기(210) 및 서미스터(212)의 중간에 있는 지점은 제어기(206)의 아날로그 입력(AI)에 연결되어 그 지점에서의 전압(VX), 즉 서미스터(212) 양단의 전압을 판독한다.
흡입 장치에서, 서미스터(212)는 저항 히터 요소(204)에 인접하거나 근접하여 배치되어, 사용시 저항 히터 요소(204)와 열적으로 접촉하여 그 온도를 결정한다. 사용자에 의한 초기 활성화에 응답하여, 마이크로 제어기(206)는 트랜지스터(208)를 통해 저항 히터 요소(204)에 전력을 공급하기 시작하여 저항 히터 요소(204)의 온도를 사전 조정 온도로 상승시킨다. 서미스터(212)의 저항(RTH)은 온도에 따라 변하며, 이는 다음의 식에 따라 전압(VX)을 변화시킨다:
(1)
특정 전압(VX)이 마이크로 제어기(206)에 의해 판독될 때, 전압(VX) 및 대응하는 온도의 룩업 테이블이 마이크로 제어기(206)의 메모리에 저장되고, 저항 히터 요소(204)의 온도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 서미스터(212)의 저항(RTH)은 식(1)을 재 정리하고, VX 및 R1의 알려진 값을 사용하여 결정될 수 있다. 그 후, 저항 히터 요소(204)의 온도는 저항 및 대응하는 온도의 룩업 테이블로부터 또는 결정된 저항(RTH 및 RTH)의 변동에 관한 마이크로 제어기(206)의 메모리에 저장된 정보에 기초한 온도를 온도 및 알려진 저항 및 온도, 예를 들어 25 ℃에서의 RTH 의 값으로 온도를 보간하여 결정될 수 있다.
저항 히터 요소(204)의 결정된 온도에 기초하여, 저항 히터 요소(204)로 전달되는 전력은 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력을 제어하여, 그 온도를 사전 조정된 온도로 구동하도록 제어된다. 전력 제어는 마이크로 제어기(206) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 다른 소프트웨어 또는 펌웨어 내에 구현된 PID 제어 루프에 기초한다. 마이크로 제어기(206)가 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 갖는 경우, 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력은 단순히 마이크로 제어기(206)의 아날로그 출력(A0)에 의해 전달되는 전압을 제어함으로써 제어될 수 있으며, 이 전압은 그 후 트랜지스터(208)의 바이어스 전압, 따라서 저항 히터 요소(204)를 통과하는 전류를 제어한다. 대안적으로, 트랜지스터는 마이크로 제어기(206)의 디지털 출력(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 이 구성에서, 마이크로 제어기(206)는 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력이 조정된 전압 신호의 듀티 사이클, 즉 디지털 출력이 켜지는 시간의 백분율에 의해 결정되도록, 디지털 출력을 펄스폭 조정(PWM)을 한다.
저항 히터 요소(204)가 미리 결정된 온도에 도달하면, 제어기(206)는 사용자가 흡입을 위해 에어로졸화된 조성물을 생성하고자 하는 추가적인 활성화 신호를 기다린다. 이러한 추가적인 활성화 신호에 응답하여, 마이크로 제어기(206)는 히터의 온도를 에어로졸화 온도까지 증가시키기 위해 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력을 미리 결정된 양만큼 증가시킨다. 이것은 마이크로 제어기(206)의 아날로그 출력에서 아날로그 전압을 일정량 증가시키거나 펄스폭 조정 신호의 듀티 사이클을 특정 백분율만큼 증가시킴으로써 수행될 수 있다. 흡입이 종료되면, 마이크로 제어기(206)는 사전 조정된 온도로 복귀하거나, 또는 특정 용량을 전달하기 위한 최대 흡입 수에 도달하면 저항 히터 요소(204)로의 전력의 전달을 중지하도록, 저항 히터 요소(204)로 전달되는 전력을 제어한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전술한 가열 프로파일을 제공하기 위해 흡입 장치의 히터를 제어하기 위한 회로(300)를 도시한다. 전원(302)은 회로에 공급 전압(VS)을 제공한다. 히터의 저항 히터 요소(304)는 스위치로서 작용하는 트랜지스터(308)를 통해 마이크로 제어기(306)의 아날로그 출력(A0)에 의해 제어된다. 알려진 저항(R2)의 저항기(310)는 저항 히터 요소(304)와 트랜지스터(308) 사이의 중간 지점에서 저항 히터 요소(304)와 직렬로 배열된다. 저항 히터 요소(304)와 저항기(310) 사이의 중간 회로 내의 지점은 해당 지점의 전압(VY)을 판독하기 위해 제어기(306)의 아날로그 입력(AI)에 연결한다.
제어 회로(300)는 저항 히터 요소(304)의 저항(RH)을 결정하도록 구성된다. 저항(RH)은 온도에 의존하거나 온도에 비례하고; 저항 히터 요소(304)의 온도가 상승하면, 저항(RH)도 증가한다. 따라서, 저항(RH)은 저항 히터 요소(304)의 온도에 대한 지표를 제공한다. 도 7의 회로와 비교하여, 이 회로의 장점은 서미스터가 필요하지 않다는 것이다. 온도 또는 온도의 표시는 저항 히터 요소(304)의 저항(RH)에 기초하여 결정된다. 이렇게 하면 장치의 부품 수 및 회로 및 제어 프로그램의 복잡성을 감소시킨다.
저항(RH)은 다음과 같은 식에 따라 옴의 법칙으로부터 결정할 수 있다.
(2)
여기서, VH는 저항 히터 요소(304)의 양단 사이의 전압이고, I는 저항 히터 요소(304)를 통해 흐르는 전류이다.
저항 히터 요소(304)의 양단 전압(VH)은 VS-VY, 즉 알려진 공급 전압(VS)에서 마이크로 제어기(306)에 의해 판독되는 저항 히터 요소(304)와 저항기(310)의 중간 지점에서 측정된 전압(VY)을 뺀 전압과 동일하다.
저항 히터 요소(304)를 통해 흐르는 전류(I)는 직렬이기 때문에 저항기(310)를 통해 흐르는 전류와 동일하므로, 전류(I)는 다음 식에 따라 옴의 법칙으로부터 결정될 수 있다:
(3)
저항기(310)의 저항(R2)도 알려져 있다. 따라서, 식(2)에 VH 및 I 를 대입하면 RH 를 결정하기 위한 다음 식을 얻을 수 있다.
(4)
RH 가 구해지면, 측정된 저항(RH)에 대응하는 저항 히터 요소(304)의 온도(TH)는 기준 온도(TREF)에서 저항 히터 요소(304)의 기준 저항(RREF)이 주어지면, 저항의 온도 계수(α)에 기초한 선형 근사치를 이용하여 다음의 식에 따라 결정될 수 있다:
(5)
기준 저항(RREF)은 전술한 (RH)을 결정하는 것과 동일한 방식에 따라 장치를 처음 활성화할 때 주변 온도를 기준 온도(TREF)로서 사용하여 결정할 수 있다.
저항 히터 요소(304)의 결정된 온도(TH)에 기초하여, 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력은 그 온도를 사전 조정된 온도로 구동하도록 제어된다. 전력 제어는 마이크로 제어기(306) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 다른 소프트웨어 또는 펌웨어 내에 구현되는 PID 제어 루프에 기초한다. 마이크로 제어기(306)가 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 갖는 경우, 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력은 마이크로 제어기(306)의 아날로그 출력(AO)에 의해 전달되는 전압을 단순히 제어함으로써 제어될 수 있다. 이 전압은 그 후 트랜지스터(308)의 바이어스 전압, 따라서 저항 히터 요소(304)를 통한 전류를 제어한다. 대안적으로, 트랜지스터는 마이크로 제어기(306)의 디지털 출력(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 이 구성에서, 마이크로 제어기(306)는 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력이 조정된 전압 신호의 듀티 사이클, 즉 디지털 출력이 스위치 온되는 시간의 백분율에 의해 결정되도록 디지털 출력을 펄스폭 조정(PWM: Pulse Width Modulates)한다.
저항 히터 요소(304)가 미리 결정된 온도에 도달하면, 제어기(306)는 사용자가 흡입을 위해 에어로졸화된 조성물을 생성하기를 원하는 추가 활성화 신호를 기다린다. 이러한 추가 활성화 신호에 응답하여, 마이크로 제어기(306)는 히터의 온도를 에어로졸화 온도까지 상승시키도록 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력을 미리 결정된 양만큼 증가시킨다. 이것은 마이크로 제어기(306)의 아날로그 출력에서 아날로그 전압을 일정량 증가시키거나 펄스폭 조정 신호의 듀티 사이클을 특정 백분율만큼 증가시킴으로써 수행될 수 있다. 흡입이 완료되면, 마이크로 제어기(306)는 미리 조절된 온도로 복귀하거나, 또는 특정 용량을 전달하기 위한 최대 흡입 수에 도달하면, 저항 히터 요소(304)로의 전력의 전달을 중지하도록, 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력을 제어한다.
전술한 설명을 고려하면, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 기판에 스크린 인쇄된 저항 히터 요소 대신에, 저항성 금속 합금 또는 세라믹을 포함하는 히터와 같은 다른 유형의 히터가 사용될 수 있다.
저항 히터 요소의 저항을 결정하기 위해 알려진 값의 단일 저항기를 사용하는 대신, 휘트스톤 브리지 구성으로 배열된 알려진 값의 3개의 저항기 및 저항 히터 요소가 사용될 수도 있다. 이것은 사전 조정 온도까지 저항 히터 요소의 온도를 결정하고, 제어하는데 있어서 개선된 정확성을 제공할 수 있다.
또한, 저항 히터 요소의 온도를 결정할 때, 공급 전압의 알려진 값에 의존하지 않고, 공급 전압을 정확하게 결정하기 위해 마이크로 제어기의 추가 아날로그 입력에 의해 공급 전압이 판독될 수 있다. 이것은 예를 들어, 전원이 충전을 잃기 시작할 때, 전원에 의해 공급되는 전력의 변동으로 인한 부정확성을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
본 개시의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명과 관련이 있거나, 본 발명에 의해 해결되는 문제 중 하나 또는 전부에 대한 완화 여부에 관계없이, 명시적 또는 묵시적으로, 또는 이들의 임의의 일반화에서 개시된 임의의 새로운 특징 또는 특징의 조합을 포함한다. 출원인은 본 출원 또는 이로부터 파생되는 추가 출원 절차 중에 이러한 특징에 대한 새로운 청구항을 작성할 수 있음을 고지한다. 특히 첨부된 청구범위를 참조하면, 종속 청구항의 특징은 독립 청구항의 특징과 결합될 수 있으며, 각 독립 청구항의 특징은 단순히 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있는 것이다.
가열 프로파일(B1 및 B2) 둘 다에서, 히터는 먼저 제 1 온도, 즉 사전 조정 온도(Tpre)로 가열된다. 사전 조정 온도(Tpre)는 시작 주변 온도에 관계없이 두 가열 프로파일 모두에서 동일하며, 당연히 일반적으로 장치가 사용되는 특정 기후, 국가 또는 지역의 환경 온도 기준에 따라 주변 온도보다 5℃ ~ 45℃ 높은 범위에 있을 수 있다. 사전 조정 온도(Tpre)는 바람직하게는 25℃ 내지 90℃, 35℃ 내지 80℃, 45℃ 내지 70℃ 범위 중 하나이다.
히터는 예를 들어, 스위치를 눌러 장치를 활성화하기 위해 스위치를 눌러서 시간(t1)에서 사용자에 의해 장치가 초기 작동 상태에 응답하여, 사전 조정 온도(Tpre)를 향해, 특히 비교적 점진적으로 가열을 시작한다. 즉, 사용자는 장치를 스위치 온 한다. 이 시점에서 또는 그 직후에, 장치는 주변 온도를 결정하고, 이 결정된 값을 나중에 사용하기 위해 저장한다. 가열 프로파일(B1 및 B2) 둘 다에서, 히터로 전달되는 전력은 히터의 온도가 사전 조정 온도(Tpre)를 향해 시간이 지남에 따라 증가하도록 제어되며, 이러한 제어는 주변 온도에 대한 결정된 값에 따라 달라진다. 일반적으로 히터가 사전 조정 온도(Tpre)에 도달하는 데 1 분 미만이 소요된다. 그러나 필요에 따라 30 초 이하로 줄일 수 있다. 즉, 장치 제어기에 의해 히터로 전달되는 전력은 원하는 가열 속도를 달성할 수 있도록 수정될 수 있다. 가열 속도 및 사전 조정 온도(Tpre) 자체는 적어도 부분적으로 사용되는 에어로졸화 가능 조성물의 특정 선택에 따라 달라질 수 있다. 상이한 조성물은 상이한 초기 가열 속도 및 상이한 사전 조정 온도로부터 이익을 얻을 수 있다.
온도가 사전 조정 온도(Tpre)에서 안정화되면, 일부 실시예들에서, 이후 사용자는 예를 들어 경우에 따라 다른 방법(예컨대, 더블 클릭형 작동 또는 누름 유지식 작동)으로 동일한 스위치를 다시 누르거나, 대체 스위치를 누르거나, 또는 (장치에 압력 강하 및/또는 공기 흐름 센서가 있는 경우) 장치를 통해 흡입하여 제 2 시간에 장치를 활성화할 수 있다. 이것은 가열 프로파일(B1 및 B2) 둘 모두에서 시간(t2)으로 표시된다. 조명된 발광 다이오드(LED)와 같은 표시기는 사용자에게 히터가 사전 조정 온도(Tpre)에 도달하여 에어로졸화 모드로 활성화될 준비가 되었음을 알릴 수 있다. 이러한 활성화에 응답하여, 미리 결정된 양의 전력이 히터로 전달되어, 에어로졸화 가능 조성물의 적어도 일부가 에어로졸화되는 온도보다 높은 제 2 온도, 즉 에어로졸화 온도(Taero)로 온도를 상승시킨다. 이는 장치를 통해 사용자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸화된 조성물을 생성한다. 에어로졸화 온도(Taero)는 과도한 에어로졸화가 발생하거나 바람직하지 않은 부산물이 생성되는 최고 온도(Tmax)보다 낮다. 특히 시간(t2)에서 활성화 후(두 프로파일 모두에서) 가열 속도는 상당히 빠르다는 점에 유의해야 한다.
히터의 온도는 이상적으로는 일반적으로 2~3초 사이의 시간인 단일 활성화 기간 동안(흡입이 일어나는 동안) 에어로졸화 온도(Taero)로 유지된다. 따라서, 에어로졸화된 조성물은 흡입 기간 동안 생성된다. 가열 프로파일(B1 및 B2) 모두에서, 시간(t3)에서 사용자의 흡입이 종료되고, 흡입이 중단된 결과로서 또는 사용자가 장치의 활성화 스위치를 해제한 경우, 히터에 제공되는 전력이 크게 감소하여 온도가 비교적 빠르게 낮아진다. 일부 실시예들에서, 상기 냉각 중에 히터에 공급되는 전력은 온도를 계속 추정할 수 있도록 삼중형 또는 주기적 낮은 펄스의 형태이다. 물론, 서미스터, 열전대 또는 다른 온도 검출장치가 히터 요소와 인접하여 또는 히터 요소와 접촉하여 사용되고, 히터에 전력을 공급하는 회로와는 다른 회로에서 사용되는 경우에는 당연히 히터에 전력을 직접 공급할 필요가 없지만, 냉각 시에 삼중형 또는 펄스형 저전력이 히터에 공급되면 구조는 단순화 된다(즉, 전용 온도 측정 구성요소가 필요하지 않음). 히터의 온도가 사전 조정 온도(TPRE)로 되돌아 간 것으로 결정되면, 다음 활성화를 기다리는 동안 해당 온도가 계속 유지되도록 히터에 대한 전력이 다시 증가한다. 장치의 제 2 활성화가 미리 결정된 시간 내에, 예를 들어 2-5분 내에 이루어지지 않으면, 에너지를 절약하고 에어로졸화 가능 조성물이 열화되는 것을 방지하기 위해 장치가 자동으로 비작동상태로 들어간다. 즉, 장치는 자신을 셧다운하고 히터로의 전력 공급을 중단한다. 이러한 방식으로 장치가 종료되거나 사용자에 의해 강제로 종료되면, 장치 및 내부의 히터는 자연스럽게 주변 온도로 돌아간다. 얼마나 빨리 이것이 발생하는지는 셧다운 시의 장치 온도와 히터 온도의 온도차와 주변 온도에 따라 다르지만, 통상의 상황에서는 이것이 5분~60분의 기간에 발생한다고 상정 된다.
위에서 간단히 상술한 바와 같이, 히터는 사전 조정 온도(Tpre)까지 히터가 가열되는 속도보다 훨씬 빠른 속도로 에어로졸화 온도(Taero)까지 가열된다. 이는 에어로졸화된 조성물의 빠른 생성을 도와 사용자의 흡입에서 더 일찍 흡입되어 사용자에게 더 만족스러운 경험을 제공한다. 이것은 또한 에어로졸화된 조성물이 사용자의 폐에 더 깊숙이 도달할 가능성을 높이고 그 것이 내뿜어 질 가능성을 감소시킨다.
사전 조정 온도(Tpre)로의 느린 속도로의 가열은 또한 에어로졸화 가능 조성물을 사전 조정 또는 균질화하기 위한 더 많은 시간을 제공하고, 에어로졸화 가능 조성물을 주변 온도에서 너무 빨리 가열하여, 그 결과, 예를 들어 바람직하지 않은 부산물의 생성 또는 에어로졸화 가능 조성물의 특정 성분이 저장 중에 분리하는 것에 기인하여 다른 성분보다 우선적으로 생성됨으로써, 열악한 품질의 에어로졸화된 조성물이 생성될 가능성을 감소시킨다.
사전 조정 온도(Tpre)로부터 에어로졸화 온도(Taero)로의 온도 변화(ΔT)는 미리 결정된 양의 전력을 히터에 전달한 것에 기인한다. 사용자가 흡입을 위한 에어로졸화된 조성물을 생성하기 위해 장치를 활성화시키기 전에 히터가 사전 조정된 온도(Tpre)로 가열되기 때문에, 미리 결정된 양의 전력을 히터에 전달함으로써 발생하는 온도(ΔT)의 변화는 동일한 에어로졸화 온도(Taero)가 반복적으로 달성되는 결과를 가져온다. 이는 흡입을 위한 에어로졸화된 조성물의 표준화된 반복 가능한 양 및 품질을 산출한다. 즉, 사용자는 주변 온도에 관계없이 동일한 흡입 경험을 경험하게 된다.
이제 도 5를 참조하면, 히터가 제 2 온도, 즉 에어로졸화 온도(Taero)로 복수 회 가열되는, 흡입 장치의 히터에 대한 가열 프로파일이 도시된다. 시간(t3)까지, 즉 사용자가 초기 흡입을 종료할 때까지, 가열 프로파일은 도 4의 가열 프로파일(B1)에 도시된 프로파일과 동일하다. 그러나, 도 5에서는, 온도가 제 1 온도, 즉 사전 조정 온도로 되돌아가 사용자에 의한 추가 후속 활성화를 기다리도록 히터에 전달되는 전력이 제어된다. 따라서, 에어로졸화 가능 조성물은 비교적 빠르게 냉각된 후, 시간(t4 및 t5)에서 발생하는 장치의 후속 활성화를 위해 준비된 조정되고 균질화된 상태에서 사전 조정 온도(Tpre)로 유지된다. 시간(t4 및 t5)에서 발생하는 활성화 동안, 온도가 주변 온도로 복귀하는 대신 히터에 전달되는 전력은 다시 사전 조정 온도로 복귀하도록 제어된다. 이는 사용자가 주변 온도에 관계없이 매번 동일한 흡입 경험을 경험할 수 있도록 각 흡입에 대해 에어로졸화된 조성물의 표준화되고 반복 가능한 양 및 품질을 초래한다. 또한, 도 5에서 Taero와 Tpre의 온도차(ΔT)가 본질적으로 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 각각의 연속적인 장치 활성화에 대해 ΔT를 일정하게 유지하고, ΔT를 변경하고, 예를 들어 ΔT를 증가 또는 감소시키거나 연속적인 장치 활성화 동안 ΔT를 평행하게 이동시키는 것(즉, ΔT는 동일하지만 Taero와 Tpre의 조정 값 사이에 있음), 둘 다에 이점이 있을 수 있다.
이제 도 5와 비교하여 약간 수정된 프로파일을 도시하는 도 5a를 참조하면, 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시간(t2)에서의 제 1 활성화는 본질적으로 도 5의 활성화와 동일하지만, 시간(t4)에서의 다음 활성화는 약간 상승한 사전 조정 온도(T3-1)까지만 히터가 냉각되는 것이 허용된다는 점에서 수정된 것이다. 또한, 시간(t5)에서 시작하는 제 3 활성화에 대해, 히터 요소는 단지 약간 더 조정된 사전 조정 온도(T3-2)까지만 냉각되는 것이 허용된다. 따라서, 냉각됨에 따라 히터로의 전력을 조심스럽게 제어함으로써, 사전 조정 온도를 점진적으로 변화시킬 수 있다. 도 5a에서, 연속적인 활성화 동안 점진적으로 증가하지만, 당연히 원하는 경우에는 동일하게 점진적으로 감소시킬 수 있고, 또는 원하는 경우, 실제로 미리 결정된 패턴을 따를 수도 있다. 도 5b에서, 후속 활성화 전에 히터를 유지하는 것이 요구되는 결과의 사전 조정 온도를 수정하기 위해, 냉각 단계 동안 히터로의 전력을 제어하는 대신 임의의 사전 조정 온도(Tpre)로부터 점진적으로 조절된 에어로졸화 온도로 가열하는 동안, 히터로의 전력을 제어하는 것이 동일하게 가능하다는 것을 알 수 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 제 1 에어로졸화 온도는 T2-0 이며, 이 온도는 후속 에어로졸화로 인해 점진적으로 감소하고, 시간(t4)에서 발생하는 활성화에 대해 T2-1이 되고, t5 에서 발생하는 활성화에 대해 T2-2가 된다. 다시, 이 도면은 연속적인 에어로졸화 사이와 같은 에어로졸화 온도의 점진적인 감소를 보여주지만, 원한다면 임의의 점진적, 무작위적, 균일한 또는 불균일한 변화를 구현할 수도 있다. 이 도면에서는 온도(T2-0, T2-1, T2-2)는 에어로졸화 온도(Taero)보다 높은 것으로 도시되어 있으며, 이 실시예에서 에어로졸화가 일어날 수 있는 최저 온도 이상으로 이해해야한다는 것에 유의해야 한다.
이는 니코틴에 관하여 또는 실제로 흡입 가능한 증기의 일부로서 환자에게 투여될 수 있는 임의의 다른 약제 또는 조성물에 대해, 처방된 투약 요법을 전달하는 것에 관한 한, 놀라운 유연성이 본 발명의 장치에 제공된다. 에어로졸 내로의 활성 성분의 촉진이 점점 어려워지는 에어로졸화 가능 조성물에 대해, 점진적으로 높은 에어로졸화 온도가 사용될 수 있고, 반대로, 에어로졸 내로의 활성 성분의 촉진이 점진적으로 용이해지는 에어로졸화 가능 조성물에 대해, 점진적으로 낮은 에어로졸화 온도가 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 최종 결과는 생성된 에어로졸 내의 활성 성분의 농도가 다수의 연속적인 에어로졸화에 걸쳐 본질적으로 동일하다는 것이다. 물론, 다른 투약 요법이 바람직할 수 있으며, 당업자는 임의의 원하는 투약 요법을 제공하기 위해 본 발명이 적용될 수 있는 용이성과 단순성을 바로 인식할 수 있을 것이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b에 도시된 기능의 조합을 도시하고, 본질적으로 에어로졸화 온도와 사전 조정 온도는 모두 연속적인 장치 활성화 동안 점진적으로 감소하지만, 특히 이러한 조정 효과는 도시된 임의의 3가지 활성화 중 중간 프로파일 곡선 아래의 유효 면적(당업자는 약물 동태학 및 약물 전달에 사용되는 AUC, 즉 "곡선 하부 면적" 메트릭을 충분히 인식할 것)은 매우 동일할 수 있다.
도 5d는 도 5a 및 도 5b에 도시된 특징들의 다른 조합을 도시하며, 이 도면에서, 에어로졸화 온도들은 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로 감소하는 것으로 도시되었지만, 사전 조정 온도는 연속적인 장치 활성화 사이에서 점진적으로 증가하는 것으로 도시된다. 따라서, 이 경우 이러한 조정의 효과는 프로파일 곡선 아래의 유효 면적이 제 1, 제 2 및 제 3 활성화 사이에서 유의미하게 감소하는 것이다.
도 5e는 연속적인 활성화 사이의 냉각 속도를 조절할 수 있는 본 발명의 특정 측면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 활성화(t2, t4, t5)는 히터가 에어로졸화 온도로부터 사전 조정 온도까지 냉각하는 꼬리 끝 냉각 단계를 포함한다. 이 도면의 점선은 순수한 뉴턴 냉각으로 달성될 수 있는 이론적 최대(보조되지 않은) 냉각 속도를 나타낸다. 그러나 각 활성화에 대한 실선의 냉각 프로파일은 원하는대로 냉각 단계가 Δt1, Δt2, Δt3 만큼 이론적인 최소 냉각 시간보다 점진적으로 더 길어지는 결과를 가져온다. 이 특징은 특정 상황에서 유익할 수 있으며, 당연히 도 5a 내지 도 5d와 관련하여 전술한 다른 특징과 결합 될 수 있다. 이와 같이 냉각 속도를 조정함으로써, 열충격의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
중요한 것은, 도 5 및 도 5a 내지 도 5e의 모든 가열 프로파일은 장치가 임의의 작동 기간에 사용되는 동안 각각의 다른 개별적인 흡입에서 니코틴과 같은 약물의 양을 조절하는 것을 할 수 있게 한다는 것이다. 일부 실시예에서, 에어로졸화 가능 조성물의 양이 감소하더라도, 모든 흡입에서 대략 동일한 양의 니코틴을 달성하는 것이 가능할 수 있거나, 또는 다른 실시예에서는 제 1 및 연속적인 후속 장치 활성화 사이에서 니코틴 농도를 점진적으로 조절하는 것이 가능할 수 있다. 이 후자의 구성은 니코틴의 농도가 통상적인 담배로부터의 각각의 흡입에 의해 변화한다고 널리 알려져 있기 때문에 특히 바람직하며, 따라서 본 발명의 장치는 종래 담배의 니코틴 전달 특성을 매우 정확하게 반영하도록 프로그램될 수 있고, 이것은 당연히 유해한 담배에서 흡연자가 담배를 끊을 때 담배를 끊게 하는 데 매우 유용하다. 또한, 히터에 대한 전력을 제어하여 상대적으로 낮은 용량의 니코틴만 먼저 사용자에게 전달되고, 이후 연속적인 장치 활성화에서 상대적으로 더 많은 용량이 전달되도록 할 수 있다. 이는 초기 흡입 시 니코틴의 농도를 감소시켜 니코틴의 전달을 더 견딜 수 있게 하지만, 목구멍이 니코틴 함유 증기의 흡입에 익숙해지면 니코틴 농도가 증가할 수 있다. 한 번의 흡입으로 높은 수준의 니코틴이 기도를 자극하여 경미하거나 때로는 심한 기침을 일으킬 수 있음은 주목할 가치가 있다. 도 5, 도 5a 내지 도 5e에서는 3회의 활성화만이 도시되어 있지만, 장치를 한 번 사용하는 동안, 일반적인 활성화의 수는 5 내지 10회(담배 흡연자의 경우. 시가 및 파이프 흡연자의 경우는 아마도 더 많을 것임)이다. 전술한 바와 같이, 장치의 추가 활성화가 마지막 활성화 이후의 미리 결정된 시간 내에 이루어지지 않으면, 장치는 자체적으로 종료된다. 일부 실시예에서, 장치는 현재 제 위치에 있는 카트리지 및 그 안에 제공된 에어로졸화 가능 조성물의 전형적인 양을 인식하고, 가장 최근의 새로운 카트리지가 삽입된 이후에 발생한 이전의 활성화 수를 계산하여, 해당 카트리지가 실제로 소비되기 전에 카트리지에 남아있는 허용 가능한 활성화 수에 대해 장치가 어떤 결정 또는 추정을 내릴 수 있다는 점에서, 어느 정도 자기 인식적일 수 있다. 이러한 경우 및 카트리지가 소비되었다고 장치가 판단한 경우에, 장치는 또한 스스로 자체적으로 종료 할 수 있다.
도 6은 간단한 방식으로 흡입 장치의 실시예의 개략도를 도시한다. 도면은 축척에 따라 도시되지 않았으며, 실시예의 이해에 중요하지 않은 특징은 생략했다. 흡입 장치(100)는 몸체 부분(102a) 및 마우스 피스(102b)를 갖는 하우징(102)을 포함한다. 마우스 피스(102b)는 몸체 부분(102a)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 마우스 피스(102b) 내에 히터(104)가 배치된다. 히터(104)는, 예를 들어, 저항 히터 요소를 기판 상에 스크린 인쇄함으로써 저항 히터 요소(도시되지 않음)가 지지되는 평평한 기판을 포함한다.
일정량의 에어로졸화 가능 조성물(도시되지 않음)이 히터(104) 상에 증착되어 지지되며, 둘 모두는 일반적으로 하부 기판에 의해 지지될 것이고, 대부분의 경우 기판은 본질적으로 평면이며 일반적으로 작고(10mm x 20mm x 2mm) 직사각형 모양이다. 에어로졸화 가능 조성물은 히터의 저항 요소 부분 위에 배치되어, 히터가 대부분의 열을 조성물에 직접 전달하도록 하는 것이 이상적이다. 이상적으로, 히터(104)에는 에어로졸화될 알려진 양의 에어로졸화 가능 조성물이 미리 로드되어 있다. 마우스 피스(102b) 및 히터(104)는 히터-마우스피스 서브 조립체를 형성할 수 있고, 이 서브 조립체는 히터(104)의 에어로졸화 가능 조성물의 양이 소모된 후에 교체될 수 있는 몸체 부분(102a)에 부착하기 위한 교체 가능한 소모품으로 제공된다.
흡입 장치(100)는 공기 유입구(106) 및 공기 배출구(108)를 포함한다. 공기 유로(110)는 공기 유입구(106)로부터 히터(104) 부근의 장치를 통과하여 공기 배출구(108)를 통해 빠져 나간다. 사용 중에, 에어로졸화된 조성물은 공기 유로(110)를 따라 통과하는 공기흐름 기류에 동반되고, 공기 배출구(108)를 통해 사용자에 의해 흡입된다.
흡입 장치(100)는 전기적으로 가열되며, 히터(104)에 전력을 제공하기 위해 몸체 부분(102a) 내에 위치된 전원(112), 예를 들어 재충전 가능한 리튬 이온 배터리를 포함한다. 전원(112)은 제어기(114), 예를 들어 마이크로 제어기에 연결되고, 이 제어기는 히터(104)에 연결되어, 히터(104)에 전달되는 전력을 제어한다.
스위치(116)는 몸체 부분(102)의 외부에 배치되고, 제어기(114)에 연결된다. 스위치(116)는 제 1 온도, 즉 사전 조정 온도로 히터(104)를 가열하기 위해 제어기(114)에 신호를 보내도록 사용자에 의해 활성화될 수 있는 센서를 구성한다. 흡입 장치(100)는 제어기(114)에 연결된 LED(118)를 더 포함하여, 히터가 사전 조정 온도에 있음을 사용자에게 알리기 위해 표시등으로 작동하고 점등될 수 있다. 또한, 유량 센서 또는 압력 변환기와 같은 센서(120)가 제어기(114)에 연결되어, 사용자의 흡입으로 인한 공기 유로(110)를 통과하는 공기흐름 기류가 검출되면, 제어기(114)에 신호를 보낸다. 센서(120)로부터의 신호에 응답하여, 제어기(114)는 히터(104)를 제 2 온도, 즉 에어로졸화 온도로 가열하기 위해 히터(104)로 전달되는 전력을 제어한다.
도 7 및 도 8은 구성 가능한 간단한 전기/전자 회로를 도시하며, 이들 회로는 구성요소의 기본적인 가능한 배열 및 이들이 함께 작동하는 방법을 도시한다. 이러한 구성은 단지 예를 들어 제공된 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 물론, 본 발명의 동일한 전체 기능을 달성할 수 있는 대체 회로 및 구성이 당연히 고안될 수 있으며, 따라서 이러한 것들은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주된다. 또한, 간결성을 위해 반복하지는 않지만, 제어기 구성요소(114, 206, 306)는 주변 온도를 나타내는 임의의 값을 초기 결정한 다음, (일부 실시예에서) 그 값을 저장하고, 그렇게 결정된 값에 적어도 부분적으로 의존하는 방식으로 히터에 대한 후속 전력을 제어하는 것이 가능하며, 실제로 필요하다는 것을 말할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전술한 가열 프로파일을 제공하기 위해 흡입 장치의 히터를 제어하기 위한 회로(200)를 도시한다. 전원(202)은 회로에 공급 전압(VS)을 제공한다. 히터의 저항 히터 요소(204)는 스위치로서 작용하는 트랜지스터(208)를 통해 마이크로 제어기(206)의 아날로그 출력(A0)에 의해 제어된다. 알려진 저항(R1)의 저항기(210)는 서미스터(212)와 직렬로 배열된다. 저항기(210)와 서미스터(212)의 직렬 조합은 저항 히터 요소(204) 및 트랜지스터(208)의 조합과 병렬로 그리고 전원(202)과 병렬로 배열된다. 따라서 저항기(210) 및 서미스터(212)는 공급 전압(VS)의 전압 분배기를 형성한다. 저항기(210) 및 서미스터(212)의 중간에 있는 지점은 제어기(206)의 아날로그 입력(AI)에 연결되어 그 지점에서의 전압(VX), 즉 서미스터(212) 양단의 전압을 판독한다.
흡입 장치에서, 서미스터(212)는 저항 히터 요소(204)에 인접하거나 근접하여 배치되어, 사용시 저항 히터 요소(204)와 열적으로 접촉하여 그 온도를 결정한다. 사용자에 의한 초기 활성화에 응답하여, 마이크로 제어기(206)는 트랜지스터(208)를 통해 저항 히터 요소(204)에 전력을 공급하기 시작하여 저항 히터 요소(204)의 온도를 사전 조정 온도로 상승시킨다. 서미스터(212)의 저항(RTH)은 온도에 따라 변하며, 이는 다음의 식에 따라 전압(VX)을 변화시킨다:
(1)
특정 전압(VX)이 마이크로 제어기(206)에 의해 판독될 때, 전압(VX) 및 대응하는 온도의 룩업 테이블이 마이크로 제어기(206)의 메모리에 저장되고, 저항 히터 요소(204)의 온도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 서미스터(212)의 저항(RTH)은 식(1)을 재 정리하고, VX 및 R1의 알려진 값을 사용하여 결정될 수 있다. 그 후, 저항 히터 요소(204)의 온도는 저항 및 대응하는 온도의 룩업 테이블로부터 또는 결정된 저항(RTH 및 RTH)의 변동에 관한 마이크로 제어기(206)의 메모리에 저장된 정보에 기초한 온도를 온도 및 알려진 저항 및 온도, 예를 들어 25 ℃에서의 RTH 의 값으로 온도를 보간하여 결정될 수 있다.
저항 히터 요소(204)의 결정된 온도에 기초하여, 저항 히터 요소(204)로 전달되는 전력은 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력을 제어하여, 그 온도를 사전 조정된 온도로 구동하도록 제어된다. 전력 제어는 마이크로 제어기(206) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 다른 소프트웨어 또는 펌웨어 내에 구현된 PID 제어 루프에 기초한다. 마이크로 제어기(206)가 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 갖는 경우, 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력은 단순히 마이크로 제어기(206)의 아날로그 출력(A0)에 의해 전달되는 전압을 제어함으로써 제어될 수 있으며, 이 전압은 그 후 트랜지스터(208)의 바이어스 전압, 따라서 저항 히터 요소(204)를 통과하는 전류를 제어한다. 대안적으로, 트랜지스터는 마이크로 제어기(206)의 디지털 출력(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 이 구성에서, 마이크로 제어기(206)는 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력이 조정된 전압 신호의 듀티 사이클, 즉 디지털 출력이 켜지는 시간의 백분율에 의해 결정되도록, 디지털 출력을 펄스폭 조정(PWM)을 한다.
저항 히터 요소(204)가 미리 결정된 온도에 도달하면, 제어기(206)는 사용자가 흡입을 위해 에어로졸화된 조성물을 생성하고자 하는 추가적인 활성화 신호를 기다린다. 이러한 추가적인 활성화 신호에 응답하여, 마이크로 제어기(206)는 히터의 온도를 에어로졸화 온도까지 증가시키기 위해 저항 히터 요소(204)에 전달되는 전력을 미리 결정된 양만큼 증가시킨다. 이것은 마이크로 제어기(206)의 아날로그 출력에서 아날로그 전압을 일정량 증가시키거나 펄스폭 조정 신호의 듀티 사이클을 특정 백분율만큼 증가시킴으로써 수행될 수 있다. 흡입이 종료되면, 마이크로 제어기(206)는 사전 조정된 온도로 복귀하거나, 또는 특정 용량을 전달하기 위한 최대 흡입 수에 도달하면 저항 히터 요소(204)로의 전력의 전달을 중지하도록, 저항 히터 요소(204)로 전달되는 전력을 제어한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전술한 가열 프로파일을 제공하기 위해 흡입 장치의 히터를 제어하기 위한 회로(300)를 도시한다. 전원(302)은 회로에 공급 전압(VS)을 제공한다. 히터의 저항 히터 요소(304)는 스위치로서 작용하는 트랜지스터(308)를 통해 마이크로 제어기(306)의 아날로그 출력(A0)에 의해 제어된다. 알려진 저항(R2)의 저항기(310)는 저항 히터 요소(304)와 트랜지스터(308) 사이의 중간 지점에서 저항 히터 요소(304)와 직렬로 배열된다. 저항 히터 요소(304)와 저항기(310) 사이의 중간 회로 내의 지점은 해당 지점의 전압(VY)을 판독하기 위해 제어기(306)의 아날로그 입력(AI)에 연결한다.
제어 회로(300)는 저항 히터 요소(304)의 저항(RH)을 결정하도록 구성된다. 저항(RH)은 온도에 의존하거나 온도에 비례하고; 저항 히터 요소(304)의 온도가 상승하면, 저항(RH)도 증가한다. 따라서, 저항(RH)은 저항 히터 요소(304)의 온도에 대한 지표를 제공한다. 도 7의 회로와 비교하여, 이 회로의 장점은 서미스터가 필요하지 않다는 것이다. 온도 또는 온도의 표시는 저항 히터 요소(304)의 저항(RH)에 기초하여 결정된다. 이렇게 하면 장치의 부품 수 및 회로 및 제어 프로그램의 복잡성을 감소시킨다.
저항(RH)은 다음과 같은 식에 따라 옴의 법칙으로부터 결정할 수 있다.
(2)
여기서, VH는 저항 히터 요소(304)의 양단 사이의 전압이고, I는 저항 히터 요소(304)를 통해 흐르는 전류이다.
저항 히터 요소(304)의 양단 전압(VH)은 VS-VY, 즉 알려진 공급 전압(VS)에서 마이크로 제어기(306)에 의해 판독되는 저항 히터 요소(304)와 저항기(310)의 중간 지점에서 측정된 전압(VY)을 뺀 전압과 동일하다.
저항 히터 요소(304)를 통해 흐르는 전류(I)는 직렬이기 때문에 저항기(310)를 통해 흐르는 전류와 동일하므로, 전류(I)는 다음 식에 따라 옴의 법칙으로부터 결정될 수 있다:
(3)
저항기(310)의 저항(R2)도 알려져 있다. 따라서, 식(2)에 VH 및 I 를 대입하면 RH 를 결정하기 위한 다음 식을 얻을 수 있다.
(4)
RH 가 구해지면, 측정된 저항(RH)에 대응하는 저항 히터 요소(304)의 온도(TH)는 기준 온도(TREF)에서 저항 히터 요소(304)의 기준 저항(RREF)이 주어지면, 저항의 온도 계수(α)에 기초한 선형 근사치를 이용하여 다음의 식에 따라 결정될 수 있다:
(5)
기준 저항(RREF)은 전술한 (RH)을 결정하는 것과 동일한 방식에 따라 장치를 처음 활성화할 때 주변 온도를 기준 온도(TREF)로서 사용하여 결정할 수 있다.
저항 히터 요소(304)의 결정된 온도(TH)에 기초하여, 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력은 그 온도를 사전 조정된 온도로 구동하도록 제어된다. 전력 제어는 마이크로 제어기(306) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 다른 소프트웨어 또는 펌웨어 내에 구현되는 PID 제어 루프에 기초한다. 마이크로 제어기(306)가 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 갖는 경우, 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력은 마이크로 제어기(306)의 아날로그 출력(AO)에 의해 전달되는 전압을 단순히 제어함으로써 제어될 수 있다. 이 전압은 그 후 트랜지스터(308)의 바이어스 전압, 따라서 저항 히터 요소(304)를 통한 전류를 제어한다. 대안적으로, 트랜지스터는 마이크로 제어기(306)의 디지털 출력(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 이 구성에서, 마이크로 제어기(306)는 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력이 조정된 전압 신호의 듀티 사이클, 즉 디지털 출력이 스위치 온되는 시간의 백분율에 의해 결정되도록 디지털 출력을 펄스폭 조정(PWM: Pulse Width Modulates)한다.
저항 히터 요소(304)가 미리 결정된 온도에 도달하면, 제어기(306)는 사용자가 흡입을 위해 에어로졸화된 조성물을 생성하기를 원하는 추가 활성화 신호를 기다린다. 이러한 추가 활성화 신호에 응답하여, 마이크로 제어기(306)는 히터의 온도를 에어로졸화 온도까지 상승시키도록 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력을 미리 결정된 양만큼 증가시킨다. 이것은 마이크로 제어기(306)의 아날로그 출력에서 아날로그 전압을 일정량 증가시키거나 펄스폭 조정 신호의 듀티 사이클을 특정 백분율만큼 증가시킴으로써 수행될 수 있다. 흡입이 완료되면, 마이크로 제어기(306)는 미리 조절된 온도로 복귀하거나, 또는 특정 용량을 전달하기 위한 최대 흡입 수에 도달하면, 저항 히터 요소(304)로의 전력의 전달을 중지하도록, 저항 히터 요소(304)에 전달되는 전력을 제어한다.
전술한 설명을 고려하면, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 기판에 스크린 인쇄된 저항 히터 요소 대신에, 저항성 금속 합금 또는 세라믹을 포함하는 히터와 같은 다른 유형의 히터가 사용될 수 있다.
저항 히터 요소의 저항을 결정하기 위해 알려진 값의 단일 저항기를 사용하는 대신, 휘트스톤 브리지 구성으로 배열된 알려진 값의 3개의 저항기 및 저항 히터 요소가 사용될 수도 있다. 이것은 사전 조정 온도까지 저항 히터 요소의 온도를 결정하고, 제어하는데 있어서 개선된 정확성을 제공할 수 있다.
또한, 저항 히터 요소의 온도를 결정할 때, 공급 전압의 알려진 값에 의존하지 않고, 공급 전압을 정확하게 결정하기 위해 마이크로 제어기의 추가 아날로그 입력에 의해 공급 전압이 판독될 수 있다. 이것은 예를 들어, 전원이 충전을 잃기 시작할 때, 전원에 의해 공급되는 전력의 변동으로 인한 부정확성을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
본 개시의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명과 관련이 있거나, 본 발명에 의해 해결되는 문제 중 하나 또는 전부에 대한 완화 여부에 관계없이, 명시적 또는 묵시적으로, 또는 이들의 임의의 일반화에서 개시된 임의의 새로운 특징 또는 특징의 조합을 포함한다. 출원인은 본 출원 또는 이로부터 파생되는 추가 출원 절차 중에 이러한 특징에 대한 새로운 청구항을 작성할 수 있음을 고지한다. 특히 첨부된 청구범위를 참조하면, 종속 청구항의 특징은 독립 청구항의 특징과 결합될 수 있으며, 각 독립 청구항의 특징은 단순히 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있는 것이다.
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Claims (27)
- 흡입 장치(100)에서 에어로졸화된 조성물의 생성을 제어하는 방법으로, 상기 흡입 장치(100)는:
전원(112),
주변 온도를 결정하는 수단,
제어기(114, 206, 306), 및
상기 제어기에 연결되고 그리고 에어로졸화 가능 조성물을 가열하게 배치된 전기 저항 히터(104)를 구비하고;
상기 방법은:
-상기 흡입 장치가 처음 작동 상태에 있을 때, 주변 온도를 나타내는 대표 값을 결정하고, 상기 주변 온도에서 상기 에어로졸화 가능 조성물의 에어로졸화 온도보다 낮은 초기 사전 조정 온도까지 히터가 가열되도록 히터에 공급되는 전력을 상기 대표 값에 따라 제어하고, 그 다음, 상기 흡입 장치의 제 1 활성화까지 지배적인 온도인 초기 사전 조정 온도로 상기 히터의 온도를 유지하는 단계; 및
그 다음, 상기 흡입 장치가 작동 상태로 있는 동안, 상기 흡입 장치를 복수 회 계속하여 활성화하는 단계를 구비하고, 상기 각각의 활성화는
(A) 지배적인 히터 온도에서 개별 제 2 온도까지 개별 활성화 가열 속도로 상기 히터의 온도가 상승하도록 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 그 후 활성화 동안에 에어로졸화 온도 이상의 상기 개별 제 2 온도로 상기 히터의 온도를 유지하는 단계,
- 그리고 그 다음, 이러한 각각의 활성화가 완료된 후,
(B) 상기 개별 제 2 온도에서 에어로졸화 온도 미만이지만 주변 온도보다는 높은 개별적 추가 사전 조정 온도까지, 개별 활성화 후 냉각 속도로 히터의 온도가 낮아지도록 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 그리고 그 후, 다음 활성화까지의 지배적인 온도인 상기 개별적 추가 사전 조정 온도로 상기 히터의 온도를 유지하는 단계를 포함하며;
- 임의의 하나 이상의 이전 활성화에 따른 각각의 제 2 온도(들)와 비교한 임의의 하나의 활성화에 따른 각각의 제 2 온도에서, 점진적인 변화가 있도록 히터에 대한 전력을 제어하는 단계; 그리고
- 임의의 하나 이상의 이전 활성화 시작 시에 사전 조정 온도(들)와 비교하여, 임의의 하나의 활성화 시작 시에 사전 조정 온도로의 점진적인 변화가 있도록 히터에 대한 전력을 제어하는 단계 중, 어느 하나 또는 둘 모두의 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 히터(104)를 사전 조정 온도 및 제 2 온도 중 임의의 하나 이상의 온도로 유지하는 단계는, 히터 온도 또는 이를 나타내는 값을 동적으로 측정하고, 상기 동적으로 측정된 히터 온도 또는 값을 달성해야 할 원하는 온도를 나타내는 값과 비교하여, 그에 따라 상기 히터에 대한 전력을 제어하여 달성되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 히터(104)에 전달되는 전력을 동적으로 제어하는 데 피드백 메커니즘이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 사전 조정 온도는 25℃ 내지 90℃, 30℃ 내지 70℃, 35℃ 내지 50℃ 범위 중 어느 하나의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제 2 온도는 120℃ 내지 190℃, 130℃ 내지 170℃, 140℃ 내지 160℃ 범위 중 어느 하나의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,
각각의 활성화의 지속 시간은 각각 0.5 내지 6초 범위 내에 있고,
상기 활성화는, 단순 스위치, 및 공기 압력 센서와 공기흐름 센서 중의 어느 하나의 센서에 의해 자동적으로, 어느 하나 또는 둘 모두에 의해 개시되고,
상기 활성화는, 단순 스위치 상태의 해제 또는 변경 시, 공기 압력 센서 또는 공기흐름 센서가 압력 강하 또는 공기 유량 표시를 나타내지 않았을 때 자동적으로, 그리고 미리 결정된 시간이 지난 후, 중 어느 하나에 따라 종료되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 주변 온도를 나타내는 값은 초기에 결정되고, 상기 장치 내에 구비된 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리 중 어느 하나에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 히터(104)는, 20회 미만, 8회 내지 15회, 5회 내지 10회 중 어느 하나에 따라 상기 제 2 온도 중 하나로 가열된 후, 상기 사전 조정된 온도 중 하나로 복귀하도록 가열되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제 2 온도 및 상기 사전 조정 온도 중 하나 또는 둘 모두에 대한 점진적 변화는, 점진적 증가 및 점진적 감소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
히터(104)에 대한 전력은, 각 활성화 후의 활성화가 중단된 시간 동안 냉각 속도가 상기 히터로 어떠한 전력도 전달되지 않는 경우 발생할 수 있는 자연 냉각 속도와 비교하여, 상기 각 활성화 후의 냉각 속도가 수정되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 히터(104)에 대한 전력은, 하나의 활성화 직후에 발생하는 활성화 후의 냉각 속도가, 하나 이상의 이전 활성화 직후에 발생하는 활성화 후의 냉각 속도와 비교하여, 점진적으로 변화하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
-상기 제 2 온도는 두 개 이상의 연속적인 활성화 사이에서 일정하게 유지되고, 반면에 상기 사전 조정 온도는 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로 변화하는 것과,
-상기 사전 조정 온도는 두 개 이상의 연속적인 활성화 사이에서 일정하게 유지되고, 반면에 상기 제 2 온도는 두 개 이상의 연속적인 활성화 사이에서 점진적으로 변화하는 것 중 어느 하나 이상의 것을 적용하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 히터(104)에 대한 전력은 초기 가열 속도가 각각의 활성화 가열 속도(들) 중 어느 하나보다 느리도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되고 그리고 상기 전원(112), 상기 주변 온도를 결정하기 위한 수단, 상기 제어기(114, 206, 306), 및 상기 제어기에 연결된 상기 전기 저항 히터(104)를 구비하는 것을 특징으로 하는 흡입 장치(100).
- 제15항에 있어서,
상기 흡입 장치(100)는 카트리지형 장치이고,
상기 전기 저항 히터(104)는, 기판이 히터와 에어로졸화 가능 조성물 모두를 지지하도록 상기 히터(104) 위에 일정량의 에어로졸화 가능 조성물이 추가로 증착된 평면 기판 상에 제공되며,
기판, 히터 및 에어로졸화 가능 조성물은 카트리지의 일부로 제공되며, 소모된 경우 장치에서 제거된 후, 다른 카트리지로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 흡입 장치(100). - 제16항에 있어서, 상기 기판은 세라믹, 플라스틱 및 유리 중 어느 하나 이상에서 선택되는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡입 장치(100).
- 제15항에 있어서,
상기 제어기와 통신하며, 사용자에 의해 작동되거나 작동되게 되었을 때 장치를 작동 상태로 하는 제 1 작동 장치(116), 및
활성화 수단(120)에 의해 장치가 활성화되거나 활성화되도록 하고, 이 상태에서 전력이 히터에 공급되어 에어로졸이 히터 위에 배치된 에어로졸화 가능 조성물로부터 생성되게 하는 활성화 수단(120) 중 하나 또는 둘 다를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입 장치(100). - 상기 흡입 장치(100)의 제어기(114)에서 작동 및 실행할 수 있고, 그리고 상기 흡입 장치의 히터에 대한 전력이 제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 요구되는 대로 제어되도록 구성된 컴퓨터 프로그램을 저장한 판독가능 저장매체.
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