JP7191849B2 - 電気式エアロゾル発生システム - Google Patents
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Description
本開示は、エアロゾルがエアロゾル形成前駆体から形成されてユーザに送達される、電気式エアロゾル発生システムの分野に関する。特に、本開示は、エアロゾルを含む、上記システムを通る流れの性質を決定することに関する。
エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成前駆体を貯蔵するための貯蔵部を備える。前駆体は液体を含む場合がある。加熱システムが、エアロゾルを生成するために上記前駆体を加熱するように構成された1つまたは複数の電気的に作動される抵抗加熱素子から形成され得る。エアロゾルは、システムの入口と出口との間に延伸する流路内に放出される。出口はマウスピースとして構成され得、ユーザにエアロゾルを送達するために、マウスピースを通じてユーザが吸入する。
本開示は、エアロゾル形成前駆体からエアロゾルを生成するためのエアロゾル発生システムを提供し、システムは、エアロゾルを生成するために上記前駆体を加熱するための電気式加熱システムと、エアロゾルを含む流れをユーザに輸送するための流路であって、加熱システムは、流路と流体連通するように構成されている、流路と、加熱システムを通じた電気エネルギーの性質の2階時間微分に関連する性質を決定し、2階時間微分の特性に基づいて流路の流れに関係する特性を決定するための電気回路とを備える。
本開示の実施形態の態様、特徴および利点は、添付の図面を参照して以下の実施形態の説明から明らかになるであろう。図面では、同じ符号は同じ要素を示す。
エアロゾル発生システムのいくつかの実施形態を説明する前に、システムは、以下の説明に記載されている構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示の利益を享受する当業者には、システムが、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実践または実行され得ることが明らかであろう。
本明細書において使用される場合、用語「エアロゾル発生装置」または「装置」は、喫煙用のエアロゾルを含め、エアロゾル発生ユニット(例えば、ユーザによる吸入のために、例えばマウスピースにおいて装置の出口に送達される前に、凝縮してエアロゾルになる蒸気を生成するヒータまたは噴霧器)によって、ユーザにエアロゾルを送達する喫煙装置を含み得る。喫煙用エアロゾルとは、粒径0.5~7マイクロメートルのエアロゾルを指す場合がある。粒径は10または7マイクロメートル未満であり得る。装置は携帯可能であってもよい。「携帯可能」とは、ユーザによって保持されるときに使用される装置を指し得る。装置は、例えば、トリガによって制御することができる(エアロゾルの計量された用量とは対照的に)可変時間にわたって噴霧器を作動させることによって可変量のエアロゾルを生成するように適合させることができる。トリガは、蒸気発生ボタンおよび/または吸入センサなど、ユーザによって起動されてもよい。装置は、例えば、トリガによって制御することができる(エアロゾルの計量された用量とは対照的に)可変時間にわたって噴霧器を作動させることによって可変量のエアロゾルを生成するように適合させることができる。トリガは、蒸気発生ボタンおよび/または吸入センサなど、ユーザによって起動されてもよい。吸入センサは、吸入強度に基づいてより多くのまたはより少ない蒸気を供給することを可能にするように(巻きタバコ、葉巻、またはパイプなどのような従来の可燃性喫煙物品を喫煙することの効果を模倣するように)吸入強度および吸入持続時間を検知することができる。装置は、ヒータおよび/または加熱されるエアロゾル発生物質(エアロゾル前駆体)の温度を指定された目標温度に迅速に駆動し、その後、エアロゾル発生ユニットにおいて利用可能な基材(前駆体)の量にかかわらず、かつ、ユーザが吸入する強度にかかわらず、温度を目標温度に維持するための、例えば、比例積分微分(PID)コントローラなどの温度調製制御を含むことができる。
図6を参照すると、回路8は、加熱システム30を通じた電気エネルギーの性質を決定するための回路を実装する。回路8は、加熱システム30の加熱素子を通じたまたはそれにわたる電気エネルギーの性質を測定するための測定ユニット52を含む。測定ユニット52は、加熱システム30と直列に配置された抵抗器(例えば、分流抵抗器、図示せず)および抵抗器にわたる電位を測定するように構成された電位差計(図示せず)として実装することができる。抵抗器にわたる電位は、抵抗で除算することによって電流に変換することができる。したがって、加熱システム30を通じた電気エネルギーの性質は、電流および/または電位に基づき得る。プロセッサ54は、測定システム52からの信号に基づいて電気エネルギーの性質を決定する。
図8~図11を参照すると、線72は、図6または図7に示す実施形態の回路8を使用して測定されたときの加熱システム30を通る電流の時間依存性を表す。加熱システムを通じた電気エネルギーの他の性質を測定するときにも同様の時間依存性が得られ得る。性質の例は電力を含む。
図4、および図9~図11を参照すると、ブロック40において、回路8は、加熱システム30を通じた電気エネルギーの決定された性質の時間に関して2階微分を決定する。
図4を参照すると、ブロック42において、プロセッサに配置されたアルゴリズム(または論理回路)を含む回路8によって、2階時間微分の特性を抽出することができる。
図4を参照すると、ブロック44において、2階時間微分の決定された特性が処理されて流れの性質が決定される。処理は、流路18の流れ50の性質を決定するための特定の関係の実装を含み得る。この関係は、プロセッサ上に配置されたアルゴリズム(または論理回路)を含む回路8によって実装することができる。
[実施例1]
前述の実施形態、または本明細書に開示される別の実施形態の1つまたは複数の特徴を実装する例示的な実施形態をこれより提示する。
ここで、出力値は、流路18を通じたユーザ吸入内に存在するエアロゾルの質量Mである。係数A~Fは、経験的データの回帰によって決定され、それぞれの値は0.5965、0.1223、0.002088、0.0004042、0.05651、134.0である。図9を参照すると、入力値は、「I」として示されるピーク間振幅84、mV単位の「V」として示される加熱システム30にわたって維持される定電圧、ミリ秒単位の、加熱システムに印加される電気エネルギーの持続時間「Td」、ミリ秒単位の吸入の開始時間「Ti」を含む。電圧Vは一般に定数であるため、EおよびVは単一の係数として置き換えることができる。
入力値は、2.51Vの電圧V、3.987秒の電気エネルギーの持続時間Td、1.035秒のTi、1.370の強度Iを含む。上記の関係から、Mは12.9mgと決定され、実験誤差は±2~3%である。実験的に得られるMの値は、前駆体を含む貯蔵部の消耗を測定することによって得られた。流路を通じたユーザ吸入は、18.33ml/sの較正された代表流量を有するポンプによって再現された。
前述の実施形態、または本明細書に開示される他の実施形態の1つまたは複数の特徴を実装する例示的な実施形態をこれより提示する。
ここで、出力値は、流路18を通じたユーザ吸入内に存在するエアロゾルの質量M(mg単位)である。係数X~Zは経験的データの回帰によって決定され、-0.00003115、0.1227、295.2のそれぞれの値を有する。入力値は、「V」(mV単位)として示される、加熱システム30にわたって維持される定電圧、加熱システムに印加される電気エネルギーの持続時間「Td」(ミリ秒単位)を含む。
入力値は、2.51Vの電圧V、3.987秒の電気エネルギーの持続時間Tdを含む。上記の関係から、Mは12.7mgと決定され、実験誤差は±4~6%である。実験的に得られるMの値は、前駆体を含む貯蔵部の消耗を測定することによって得られた。流路を通じたユーザ吸入は、18.33ml/sの較正された代表流量を有するポンプによって再現された。
実施例1および実施例2は、加熱システム30を通じた電気エネルギーと流路18の流れの性質との間の例示的な関係を提供することを理解されたい。他の関係が実装されてもよい。
流れの決定された性質は、それが何であるかに応じて、様々な方法で利用され得る。その性質は、ユーザインターフェース上(例えば、スマートフォン48などの周辺デバイス上、または装置2上)のユーザへの表示、システム36に関連するメモリでの記憶、装置2の制御の基礎としての使用(例えば、前駆体の消耗が閾値より大きいと判定され、エアロゾル発生が低減されるか、または他の様態で制御される)のうちの1つまたは複数として利用されてもよい。
図13を参照すると、記載されている実施形態は、ブロック100において、回路8が、加熱システム30を通じた電気エネルギーの性質を決定こと、ブロック102において、回路8が、流路18を通じたユーザ吸入の開始および/または終了に起因する振動を決定することを含む。このプロセスは、図4および/または図12に示されている実施形態のプロセス、または本明細書に開示されている別の実施形態と組み合わせて実装することができる。
記載されている実施形態は、加熱システムを通じた電気エネルギーと流路18の流れに関係する性質との間の複数の異なる関係のうちの1つに基づいて、流路18の流れに関係する性質を決定するために電気回路8を用いて実装され得る。
第1節:エアロゾル形成前駆体からエアロゾルを生成するためのエアロゾル発生システム(36)であって、エアロゾルを生成するために上記前駆体を加熱するための電気式加熱システム(30)と、エアロゾルを含む流れをユーザに輸送するための流路(18)であって、加熱システムは、流路と流体連通するように構成されている、流路と、加熱システムを通じた電気エネルギーの性質の2階時間微分に関連する性質を決定し、2階時間微分の特性に基づいて流路の流れに関係する性質を決定するための電気回路(8)とを備える、エアロゾル発生システム(36)。
開示された方法(または対応する装置、プログラム、データキャリアなど)はいずれも、具体的な実装態様に応じて、ホストまたはクライアントのいずれかによって実行され得る(すなわち、開示されている方法/装置は、通信(複数可)の形態であり、したがって、いずれかの「視点」から、すなわち、互いに対応する様式で実行され得る)。さらに、「受信」および「送信」という用語は「入力」および「出力」を包含し、無線波を送信および受信するRFの文脈に限定されないことが理解されよう。したがって、例えば、実施形態を実現するためのチップまたは他の装置または構成要素は、別のチップ、装置または構成要素への出力のためのデータを生成し得るか、または、入力として別のチップ、装置または構成要素からのデータを有し得、そのような出力または入力は、動名詞形、すなわち、「送信すること(transmitting)」および「受信すること(receiving)」を含む「送信(transmit)」および「受信(receive)」、ならびに、RFの文脈内でのそのような「送信すること」および「受信すること」として参照され得る。
36 システム
2 装置
4 電源
6 噴霧器
20 前駆体入口
22 流入口
24 出口
30 加熱システム
8 回路
52 測定システム
58 シャント抵抗器
60 増幅器
62 フィルタ
54,64 プロセッサ
56 DC-DC変換器
10 前駆体輸送システム
14 貯蔵部
16 輸送ユニット
12 送達システム
34 マウスピース
18 流路
26 入口
28 出口
50 流れ
32 カトマイザ
36 ハウジング
34 マウスピース
42 周辺デバイス
94 ユーザインターフェース
Claims (18)
- エアロゾル形成前駆体からエアロゾルを生成するためのエアロゾル発生システム(36)であって、前記システムは、
前記エアロゾルを生成するために前記前駆体を加熱するための電気式加熱システム(30)と、
前記エアロゾルを含む流れをユーザに輸送するための流路(18)であって、前記加熱システムは、前記流路と流体連通するように構成されている、流路と、
電気回路(8)とを備え、前記電気回路(8)は、
前記加熱システムを通じた電気エネルギーの性質の2階時間微分に関連する特性を決定し、かつ、
前記2階時間微分の前記特性に基づいて前記流路の前記流れに関係する性質を決定するように構成され、前記流れに関係する前記性質は、前記エアロゾルの量である、エアロゾル発生システム(36)。 - 前記電気エネルギーの前記性質は、前記加熱システム(30)を通る電流に基づいている、請求項1に記載のシステム。
- 前記流れに関係する前記性質は、吸入の開始、吸入の終了、吸入の持続時間のうちの1つまたは複数をさらに含む、請求項1または請求項2に記載のシステム。
- 前記2階時間微分と関連する前記特性は、前記2階時間微分における振動の性質に基づく、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記振動の性質は、前記振動の振幅(84)、面積、周期のうちの1つを含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記振動は、前記流路を通じたユーザ吸入の開始に関連する最大値(80)および隣接する最小値(82)、ならびに/または終了に関連する最大値(108)および隣接する最小値(110)を含み、かつ/または、前記値によって境界される、請求項4または5に記載のシステム。
- 前記特性は、前記最大値および前記隣接する最小値のピーク間振幅(84)である、請求項6に記載のシステム。
- 前記電気回路(8)は、前記流路(18)を通じたユーザ吸入の前に前記加熱システム(30)を予熱するために電気エネルギーを印加するように構成されている、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電気回路(8)は、前記流れの前記決定された性質に基づいて情報を表示するためのユーザインターフェースに対する命令を生成するように構成されている、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電気回路(8)は、前記流れに関係する前記性質と前記2階時間微分と関連付けられる前記特性との間の記憶された関係に基づいて、前記流れに関係する前記性質を決定するように構成されている、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電気回路(8)は、メモリと通信可能に結合された1つまたは複数の電子プロセッサを含む、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システム(36)は、前記流路(18)の少なくとも一部、前記加熱システム(30)、および、貯蔵部(14)から前記加熱システム(30)へ前駆体を輸送するための前駆体輸送ユニット(16)を収容するように構成されたハウジング(35)を含む、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のシステム。
- エアロゾル形成前駆体からエアロゾルを生成するためのエアロゾル発生システム(36)の流れの性質を決定する方法であって、前記エアロゾル発生システム(36)は、電気回路(8)と、前記エアロゾルを生成するために前記前駆体を加熱するための電気式加熱システム(30)と、前記エアロゾルを含む流れをユーザに輸送するための流路(18)であって、前記加熱システム(30)は、前記流路(18)と流体連通するように構成されている、流路とを備え、前記電気回路(8)によって実行される前記方法は、
前記加熱システム(30)を通じた電気エネルギーの性質の2階時間微分に関連する特性を決定することと、
前記2階時間微分の前記特性に基づいて前記流れに関係する前記性質を決定することとを含み、前記流れに関係する前記性質は、前記エアロゾルの量である、方法。 - 前記流れの決定された性質に基づいて情報を表示するために、ユーザインターフェースのための命令を生成することと、この情報を表示することとをさらに備える、請求項13に記載の方法。
- プログラム可能な電気回路(6)上で実行されると請求項13または請求項14に記載の方法を実行する命令を含む、コンピュータプログラム。
- エアロゾル形成前駆体からエアロゾルを生成するために電気式エアロゾル発生システム(36)の流れの性質を決定するための電気回路(8)であって、前記電気式エアロゾル発生システム(36)は、前記前駆体を加熱して前記エアロゾルを発生させるための電気式加熱システム(30)と、前記エアロゾルを含む流れをユーザに輸送するための流路(18)とをさらに備え、前記電気回路(8)は、
前記加熱システム(30)を通じた電気エネルギーの性質の2階時間微分に関連付けられた特性を決定し、
前記2階時間微分の前記特性に基づく前記流れに関連する性質を決定する、
ように構成され、前記流れに関連する前記性質は、前記エアロゾルの量である、電気回路(8)。 - 前記流れの決定された性質に基づいて情報を表示するために、ユーザインターフェースのための命令を生成するようにさらに構成された、請求項16に記載の電気回路(8)。
- 請求項15に記載のコンピュータプログラムを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
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