KR20220159388A - 비연소 가열 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20220159388A
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consumable
susceptor
aerosol
package
consumables
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KR1020227033720A
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알렉산더 친학 총
윌리엄 바르트코프스키
데이비드 크로스비
데이비드 웨인
제라드 슈달
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씨퀜즈 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
씨??즈 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

소모품 내의 산소 함량을 줄이기 위해서 유도가열용 서셉터 주위에 소모품을 포장함으로써 소모품을 연소시키지 않고 고열로 소모품을 에어로졸로 변환시키는 장치를 제공한다. 상기 서셉터는 납작한 스틸울 조각일 수 있다. 상기 포장은 상기 에어로졸이 통과할 수 있는 케이스 내부의 포장일 수 있는 상기 소모품에 도포된 코팅일 수 있다. 다공성 쉘을 만드는 효율성이 개선된다. 상기 장치는 에어로졸화 과정을 최적화하기 위해 기밀 시일이 있는 수용기와 공기 흐름 컨트롤러를 가질 수 있다. 상기 장치는 또한 적절한 투여 프로토콜을 실행하는 소모품 수용 패키지 상의 표지를 탐지하는 인식 시스템을 가질 수 있다.

Description

비연소 가열 장치 및 방법
본 발명은 고온의 비연소 유도 가열 방법을 통하여 약제를 에어로졸화하기 위한 방법, 제제(formulation) 및 장치, 그리고 이들의 사용법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 유사한 방법을 사용하여 담배 및/또는 기타 비약제 물질로부터 에어로졸을 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
질병 상태, 장애, 질병, 통상의 신체적 붕괴상태 등과 같은 신체적 불편함을 야기하는 상태에 직면했을 때, 대부분의 사람들은 기저 질환으로부터 발생하는 증상으로부터 즉각적인 완화를 위해 약물, 보충제, 허브 등과 같은 약제에 의지한다. 다양한 보통의 질환에 사용할 때 유익한 효과가 있는 특정의 합법적이고 널리 이용할 수 있는 일반 의약품(OTC) 및 보충제가 있다. 또한 다양한 보다 심각한 질환에 대해 의사가 처방하는 특정의 규제 마취제 및 의약품이 있다.
이들 일반 의약품(OTC) 및 처방약의 가장 일반적인 투여 경로 중의 하나는 경구 투여이다. 하지만, 어떠한 약물을 경구 투여할 때와 마찬가지로, 약물은 소화관을 통과해야 한다. 경구 투여에는 여러 가지 단점이 있다. 예를 들어, 약물은 소화기관을 통과해야 하기 때문에, 약물의 활성화의 개시가 느리다. 또한, 소화관에서 약물이 비활성화되거나 파괴되어, 약물의 효능이나 효력을 잃을 수 있다. 약물 자체가 소화관에 문제를 일으키거나 식욕 부진, 설사, 산성도(acidity) 등과 같은 부작용을 일으킬 수도 있다. 또한, 환자가 알약 형태의 경구 약물을 삼키기를 꺼리거나 삼키지 못할 수 있다.
특정 약물은 뇌 또는 뇌의 작용이나 활동에 영향을 미치기 위한 것이지만, 위장, 정맥내 또는 근육내-섭취의 허용된 방법을 고려할 때, 이러한 약물은 또한 섭취 또는 주사의 특성으로 인해 다양한 불편한 부작용을 가질 수 있다. 이것은 위장 합병증, 소화 장애, 고혈압 및/또는 두통뿐만 아니라 사용자가 주사를 통해 약을 자가 투여하는 것을 꺼리는 것을 포함하지만 이에 국한되지 않는다.
피부내 주사, 패치 부착, 흡입 등과 같은 다른 투여 경로가 존재한다. 이들 각각은 고유한 장점과 단점을 가지고 있다. 따라서, 약제의 투여 경로를 개선할 여지가 여전히 남아 있다.
예를 들어, 위장, 정맥내 또는 근육내 투여에 의한 것이 아닌 약물 또는 약물의 유효 성분을 포함하는 가스, 증기, 미스트 및 임의의 다른 흡입제와 같은 에어로졸의 흡입을 통하여 섭취하는 경우 안전성과 효능 양자의 면에서 더 안전하고 더 효과적이며 더 효율적인 다양한 약제가 있다.
추가적으로, 이들 약제를 에어로졸화하여 투여하는 특정 방법은 단점도 가지고 있는데, 특히 약제 자체를 에어로졸화하여 약제의 분자 또는 화학 구조를 변화시키는 단점 또는 고온에서 에어로졸화하여 가열 기간을 연장시키고 약제의 유효 성분의 분자 또는 화학 구조를 변화시킬 위험을 높일 수 있는 단점을 가진다. 현재의 에어로졸화 기술의 다른 단점은 누출되기 쉽고, 많은 경우에, 플라스틱 및 생분해되지 않는 다른 재료를 포함하는 환경친화적이지 않은 카트리지 재료로 설계되고 구성되어 있는 카트리지로 이러한 약제의 일부를 운반, 저장 및 상품화하는 것을 포함하고 있다.
약제가 고온의 비연소 유도 방법(high temperature, non combusting inductive method)을 통해 온전하게 투여되도록 하기 위해, 에어로졸화의 방법이 약제 또는 약제를 구성하는 기타 물질의 화학적 또는 기본적 분자 구조를 변화시키지 않거나, 그러한 변화가 발생할 경우, 그러한 변화가 약제의 효능을 방해 및/또는 증진시키지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 약제의 투여 경로를 개선할 필요가 여전히 존재한다. 특히, 에너지 비효율성 또는 연장된 가열 기간의 결과로 유효 성분을 파괴하거나 에어로졸에 다른 화학물질을 첨가하지 않고 정확한 흡입 투여량을 계량하고, 모니터링하고 측정하는 추가적인 이점을 제공할 수도 있는 흡입용 약제를 에어로졸화하는 방법을 개선할 필요가 여전히 존재한다. 또한, 생분해성이며 환경친화적인 폐기와 양립하지 않는 재료를 포함하지 않는 소모품 실시예에 대한 필요도 존재한다.
약물 투여 시스템 외에도, 비연소 가열(HNB: heat-not-burn) 장치는 일반적으로 연소를 일으키는 온도보다 낮은 온도에서 담배를 가열하여 상기 장치의 사용자에게 제공되는 니코틴 및 기타 담배 성분이 포함된 에어로졸을 생성하는 데 사용되는 장치 유형이다. 일부 실시예에서, 가열된 요소 또는 서셉터(susceptor)는 유도 메커니즘(inductive mechanism)을 통해 서셉터가 가열되도록 하기 위해 담배 제품 및 서셉터 주위에 감긴 코일과 함께 고체 담배 제품 내부에 배치된다. 전통적인 담배와 달리, 목표는 담배를 태우는 것이 아니라, 에어로졸 생성을 통해 니코틴과 기타 성분들을 방출할 수 있을 정도로 충분히 담배를 가열하는 것이다. 담배에 불을 붙이고 태우면 HNB 장치를 사용하여 피할 수 있는 원치 않는 독소들이 생성된다. 하지만, 담배 성분들을 에어로졸 형태로 효과적으로 방출하기에 충분한 열을 제공하는 것과 담배를 태우거나 불을 붙이지 않는 것 사이에는 미세한 균형이 존재한다. 현재 시장에 나와 있는 HNB 장치는 그 균형을 찾지 못하여, 불충분한 양의 에어로졸을 생성하는 온도에서 담배를 가열하거나 담배를 과열하여 불쾌하거나 "불에 탄" 향미 프로파일(flavor profile)을 생성한다. 또한, 현재의 방법론은 기존의 HNB 장치 내부 구성 요소를 연소성 담배 부산물 및 우발적인 연소 부산물로 더럽혀지게 한다.
또한, 고온의 비연소 유도 가열을 통해 신속하고 에너지 효율적인 방식으로 고체 또는 액체 상태에서 에어로졸 상태로의 상태 변화를 보장하기 위해, 제제(formulation)는 제제와 유도 시스템의 서셉터 사이의 공기 흐름을 없애는 방식으로 구성되어야 한다.
전술한 이유로, 생성된 에어로졸의 효율성과 향미 프로파일을 증가시키면서 -발화하기에 충분한 온도에서도- 연소의 위험을 줄이기 위해 유도 가열 방법을 통해 담배가 가열되는 온도에 영향을 미칠, 장치의 전력을 제어하는 능력을 사용자에게 제공하는 장치, 방법 및 제제가 필요하다.
본 발명은 제제의 설계 및 구성의 실시예를 에어로졸화하기 위해 고온의 비연소 유도 방법을 사용하여 흡입 투여 및 섭취를 위한 에어로졸화된 상태의 소모품을 전달하기 위한 장치, 방법 및 제제에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 2020년 3월 26일자로 출원된 미국 가출원 제63/000,456호에 기술된 것과 같은 비연소 가열 장치의 추가적인 개선에 관한 것이고, 상기 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다. 일반적으로, 비연소 가열 장치는 소모품을 에어로졸로 변환시키는 장치이고, 이 에어로졸은 소모품의 구성성분들 중의 일부를 포함하지만 연소와 가장 흔히 관련된 부산물, 예를 들면, 연기, 재, 타르 및 기타 잠재적으로 해로운 특정 화학 물질을 제한한다. 상기 비연소 가열 장치는 내부 서셉터를 포함하는 소모품을 케이스 내부에 포장함으로써 소모품을 태우지 않고 고열을 이용하여 소모품을 에어로졸로 변환시킨다. 본 발명은 유도 가열 요소에 의해 발생된 자기장을 이용하여 서셉터를 가열하기 위해 소모품 수용 패키지(consumable-containing package) 주위에 감긴 유도 가열 요소를 사용하여 소모성 담배 구성요소(consumable tobacco component)를 따라 가열 위치를 정하고 점진적으로 전진시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 소모성 담배 구성요소를 가열하는 데 사용하기 위해 유도 가열원이 제공되는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소모성 담배 제제(consumable tobacco preparation) 및 유도 가열원을 포함하는 여러 개의 밀봉된 개별 기밀 코팅된 케이스(several, sealed, individual, airtight, coated encasement)로 구성된 소모성 담배 구성요소를 제공하는 것이다. 상기 케이스는 미리 형성된 개구가 있는 알루미늄 쉘일 수 있다. 상기 케이스는 겔로 코팅될 수 있고, 이 겔은 유도 가열 프로세스가 겔을 녹여 개구를 뚫을 때까지 개구를 밀봉한다. 일부 실시예에서, 상기 겔은 담배 에어로졸에 향미를 추가하거나 담배 에어로졸의 향미를 높일 수 있는 향미제를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서는, 다수의 케이스가 생성된 에어로졸을 감안하기 위해 양쪽의 채널 및 각 케이스의 바닥 단부에 여분의 알루미늄 포장재료(excess aluminum wrapping)에 의해 형성된, 다수의 케이스 사이의 공간을 두고 종이 관 내부에 겹쳐 쌓여 있다. 유도 가열원이 작동되면, 미리 형성된 구멍이 뚫리고, 향미가 에어로졸과 결합되어 상기 관을 통해 이동하고 상기 장치의 사용자가 이용할 수 있게 된다.
이러한 방법 및 장치를 사용하면, 상기 장치는 더 적은 양을 가열하고, 즉시 가열할 수 있고, 신속하게 냉각될 수 있으며, 전력을 절감할 수 있어서, 재충전 시간 사이에 더 많이 사용할 수 있게 된다. 이것은 잘 알려진 현재의 상업적으로 이용가능한 비연소 가열 장치와 대비된다.
본 발명의 또 다른 목적은 여러 개의 밀봉된 개별 기밀 코팅된 케이스와 유도 가열원으로 구성된 담배 포함 소모성 구성요소(tobacco-containing consumable component)를 제공하는 것이다. 상기 케이스는 겔로 코팅되고, 이 겔은 유도 가열 프로세스가 겔을 녹여 개구를 뚫을 수 있을 때까지 케이스를 밀봉한다. 일부 실시예에서, 상기 겔은 소모성 담배 구성요소에 향미를 추가하거나 소모성 담배 구성요소의 향미를 높일 수 있는 향미제를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 교체하기가 용이하고 사용 중 케이스 내부의 오염을 최소화하여 케이스의 청소 수고를 감소시키는 소모품 수용 패키지(consumable-containing package)를 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 서셉터 또는 소모품에 대해 가열 요소를 이동시켜서 소모품의 세그먼트(segment)를 다른 세그먼트와 독립적으로 가열하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 에어로졸을 발생시키는 장치에서 에너지 사용 효율을 최대화하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소모품과 서셉터 사이의 임의의 공기 흐름을 제거하는 방식으로 서셉터 주위에서 압축될 수 있는 소모품을 에어로졸화하는 것이다. 예를 들어, 소모품 수용 유닛은 소모품의 형태와 혼합된 다음 서셉터 주위에서 단단히 압축되는 불활성 비반응성 화합물(inert non-reactive compound)을 포함할 수 있다. 제제(formulation)는 소모품의 실시예로 구성된 휴대용 고온 유도 가열 장치를 사용하여 에어로졸화될 수 있다.
본 발명은 가열 효율이 높고 제조가 용이하여 비용을 절감할 수 있는 금속성 울(metallic wool)로 된 종잇장처럼 얇은 서셉터(paper-thin susceptor)를 이용함으로써 비연소 가열 장치를 더욱 개선한다.
일부 실시예에서는, 적용하기 쉬운 케이스(easy-to-apply encasement)에 의해 효율성이 향상된다.
일부 실시예에서는, 소모품 수용 패키지 내부에 발생된 압력차를 조절하기 위해 밸브를 사용함으로써 효율성이 향상된다.
일부 실시예에서는, 연소가 일어나지 않게 하는 소모품의 실시예에 포함되고 구성된 소모품을 에어로졸화하도록 설계된 고온의 비연소 유도 방법으로 소모품 수용 패키지와 수용기 사이의 공간을 밀봉하는 독특한 밀봉 구성에 의해 상기 장치의 효율성이 향상된다.
일부 실시예에서는, 상기 장치의 효율성이 인식 시스템(recognition system)에 의해 향상된다. 인식 시스템은 소모품의 프로필에 기초하여 소모품이 투여되는 방법을 제어하기 위해 소모품의 구체적인 특성과 특징을 식별할 수 있고 시스템 컨트롤러와 통신할 수 있다. 예를 들어, 소모품은 상기 장치의 센서가 판독할 수 있는 (보이거나 보이지 않는) 잉크 또는 염료와 같은 마커로 처리할 수 있다. 마커의 특성은, 일단 센서에 의해 결정되면, 상기 장치가 인식하도록 프로그래밍된 다양한 특성을 상기 장치가 인식할 수 있게 해 주고, 소모품의 향미와 일치하고 소비자 경험을 증진시키는 소모품을 가장 잘 가열하기 위한 온도, 가열 시간 및 투여 횟수를 조정할 수 있게 해 준다. 또한, 상기 인식 시스템은 특정적으로 프로그래밍된 한 모금 흡입하기(puff)의 횟수만큼 소모품을 사용한 후 소모품의 색상을 변경시켜서, 소모품이 완전히 소모된 시점을 나타낼 수 있다. 그러한 표시는 소모품을 더 이상 상기 장치에서 사용할 수 없게 한다. 마지막으로, 상기 인식 시스템은 소모품을 사용할 수 없게 하는 불능화 반응(disabling response)을 트리거하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 소모품을 더 이상 사용할 수 없게 하도록 소모품에 구멍이 생기게 하는 폭발적인 전력이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 장치, 방법 및 제제는 다양한 소모품, 바람직하게는 약제를 에어로졸화하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 약제는 기관지 효율성을 증가시키고, 담배 및 니코틴 중단을 유지하고, 이완을 도와주고, 불안을 완화하고, 혼란스러운 생각을 억제하고, 통증을 관리하고, 집중력을 증가시키고, 편안한 수면을 도와주고, 성활동을 도와주고, 에너지 및 각성을 증진시키고, 특정 다른 약제의 과다 복용의 유해한 효과를 중화시키도록 구성된 약제를 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 이러한 소모품은 소비자가 흡입을 통해 섭취할 수 있는 담배, 대마초 또는 기타 물질을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 측면도를 나타내고 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예의 사시도로서, 상기 실시예의 내부를 보여주기 위해 여러 부분이 제거된 상태로 도시되어 있다.
도 2b는 내부 구성요소들을 나타내기 위해서 여러 부분을 절단 및/또는 제거한 상태의 도 2a에 도시된 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 2c는 2C-2C 라인을 따라 절단된 상태의 도 2a에 도시된 실시예의 단면도를 나타내고 있다.
도 2d는 도 2a에 도시된 실시예의 분해도를 나타내고 있다.
도 2e는 내부 구성요소들을 나타내기 위해서 여러 부분을 절단 및/또는 제거한 상태의 본 발명의 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 2f는 내부 구성요소들을 나타내기 위해서 여러 부분을 절단 및/또는 제거한 상태의 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 실시예의 부분 분해도를 나타내고 있다.
도 3c는 내부 구성요소들을 나타내기 위해서 여러 부분을 절단 및/또는 제거한 상태의 도 3a에 도시된 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 3d는 도 3a에 도시된 소모품 수용 유닛의 확대 사시도를 나타내고 있다.
도 4a 및 도 4b는 소모품 수용 패키지의 실시예들의 분해도를 나타내고 있다.
도 4c는 내부 구성요소들을 나타내기 위해서 여러 부분을 절단하거나 제거한 상태의 소모품 수용 패키지의 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 4d는 소모품 수용 패키지의 일 실시예의 단면도를 나타내고 있다.
도 4e는 내부 구성요소들을 나타내기 위해서 여러 부분을 절단하거나 제거한 상태의 소모품 수용 패키지의 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 5b는 5B-5B 라인을 따라 절단된 상태의 도 5a에 도시된 실시예의 단면도를 나타내고 있다.
도 5c는 도 5a에 도시된 실시예에서의 소모품 수용 패키지의 사시도를 나타내고 있다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 6b는 도 6a에 도시된 실시예의 분해도를 나타내고 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예들의 사시도를 나타내고 있다.
도 7c는 소모품 수용 패키지의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 7d는 도 7c에 도시된 실시예의 분해도를 나타내고 있다.
도 8a는 가열 요소의 일 실시예의 측면도를 나타내고 있다.
도 8b는 도 8a에 도시된 가열 요소의 정면도를 나타내고 있다.
도 9a는 에어로졸 생성 장치의 일 실시예의 측면도를 나타내고 있다.
도 9b는 상기 에어로졸 생성 장치의 평면도를 나타내고 있다.
도 9c는 컨트롤러 및 본 발명의 다른 구성요소들에 대한 컨트롤러의 연결의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다.
도 10a 및 도 10b는 컨트롤러 및 본 발명의 다른 구성요소들에 대한 컨트롤러의 연결의 실시예들의 개략도를 나타내고 있다.
도 11a는 인식 시스템을 가진 이동 가능한 가열 요소의 일 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 11b 내지 도 11e는 상기 인식 시스템의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 12a 내지 도 12d는 정렬을 위해 자석을 사용하는 본 발명의 일 실시예의 분해도, 단면도 및 사시도를 나타내고 있다.
도 12e는 정렬 메카니즘의 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 13a 및 도 13b는 다중 갈래 서셉터(multi-pronged susceptor)의 사시도를 나타내고 있다.
도 13c 및 도 13d는 다중 갈래 서셉터가 소모품 수용 패키지로부터 제거된 상태와 소모품 수용 패키지에 삽입된 상태를 각각 나타내는, 길이방향의 축을 따라 절단된 상태의 도 13a 및 도 13b의 실시예들의 측면 단면도를 나타내고 있다.
도 14a 내지 도 14c는 가열 요소가 소모품 수용 패키지 둘레로 회전하는 소모품 수용 패키지의 일 실시예의 끝면도(end view)를 나타내고 있다.
도 15a 내지 도 15c는 가열 요소가 소모품 수용 패키지 둘레로 회전하는 다른 3-갈래 서셉터를 가진 소모품 수용 패키지의 일 실시예의 끝면도를 나타내고 있다.
도 16a 내지 도 16d는 가열 요소가 소모품 수용 패키지 둘레로 회전하는 4-갈래 서셉터를 가진 소모품 수용 패키지의 일 실시예의 끝면도를 나타내고 있다.
도 17a 및 도 17b는 소모품 수용 패키지 둘레로 편심 경로를 따라 가열 요소를 회전시키는 메카니즘의 일 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 18a 및 도 18b는 소모품 수용 패키지 둘레로 편심 경로를 따라 가열 요소를 회전시키는 메카니즘의 도 17a 및 도 17b의 실시예의 끝면도를 나타내고 있다.
도 19는 편심 경로를 따라 가열 요소를 회전시키고 소모품 수용 패키지를 따라 가열 요소를 병진운동시키는 메카니즘의 일 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 20은 소모품 수용 패키지에 대해 가열 요소를 이동시키는 메카니즘의 일 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 21은 컨트롤러 및 본 발명의 다른 구성요소들에 대한 컨트롤러의 연결의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다.
도 22는 가열 요소에 부착된 히트 싱크의 일 실시예를 나타내고 있는 도면으로서, 가열 요소를 보여주기 위해 히트 싱크의 여러 부분을 제거한 상태로 나타내고 있다.
도 23a는 소모품 수용 패키지에 부착된 공기 흐름 컨트롤러의 단면도를 나타내고 있다.
도 23b는 수용기에 부착된 공기 흐름 컨트롤러의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 23c 내지 도 23j는 시일의 다양한 실시예를 나타내고 있다.
도 24a는 본 발명의 또 다른 실시예의 분해 사시도를 나타내고 있다.
도 24b는 도 24a의 실시예의 끝면도를 나타내고 있다.
도 24c는 도 24b에 표시된 24C-24C 라인을 따라 절단한 상태의 단면도를 나타내고 있다.
도 25a 및 도 25b는 중공형 갈래 서셉터(hollow-pronged susceptor)를 사용하는 소모품 수용 패키지 내부의 구성을 보여주기 위해 서셉터를 제거한 상태의 소모품 수용 패키지의 부분 절단 사시도를 나타내고 있다.
도 25c 및 도 25d는 중공형 갈래 서셉터가 소모품 수용 패키지에 삽입된 상태의 도 25a 및 도 25b의 실시예의 부분 절단도를 각각 나타내고 있다.
도 25e는 사용하는 동안의 공기 흐름을 보여주기 위해 길이방향의 축을 따라 절단된 상태의 도 25a 내지 도 25d에 도시된 실시예의 단면도를 나타내고 있다.
도 26a는 서셉터의 삽입 이전의 소모품 수용 패키지의 다른 실시예의 사시도를 나타내고 있다.
도 26b 및 도 26c는 서셉터의 삽입 이전의 내부 구성요소들의 관계를 보여주기 위해 도 26a에 도시된 실시예의 부분 절단도를 나타내고 있다.
도 26d는 길이방향의 축을 따라 절단된 상태의 도 26a 내지 도 26c에 도시된 소모품 수용 패키지의 실시예의 단면도를 나타내고 있다.
도 26e는 서셉터의 삽입 후의 도 26a에 도시된 실시예의 부분 절단도를 나타내고 있다.
도 26f는 가열 요소가 소모품 수용 패키지 둘레에 감긴 상태의 도 26e에 도시된 실시예의 부분 절단도를 나타내고 있다.
도 26g는 길이방향의 축을 따라 절단된 상태의 도 26f에 도시된 소모품 수용 패키지의 실시예의 단면도를 나타내고 있다.
첨부된 도면과 관련하여 아래에 개시된 상세한 설명은 본 발명의 현재의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명이 구성되거나 사용될 수 있는 유일한 형태를 나타내기 위한 것은 아니다. 상기 설명은 예시된 실시예들과 관련하여 본 발명을 구성하고 작동하기 위한 기능 및 단계들의 순서를 개시한다. 하지만, 동일하거나 동등한 기능 및 순서가 본 발명의 기술 사상과 범위 내에 포함되도록 의도된 다른 실시예에 의해 달성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 출원의 발명은 소모품 수용 제품의 연소를 최소화하면서 비교적 높은 열을 이용하는 방식으로 흡입용 소모품 수용 제품으로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 장치이다. 본 출원의 목적을 위해, "소모품"이라는 용어는 소모품이 질환이나 질병을 치료하는 데 사용되는 것인지, 영양 공급을 위한 것인지, 보충제인 것인지, 또는 기분 전환을 위해 사용되는 것인지의 여부에 관계없이, 모든 유형의 약제, 약물, 화합물, 활성제, 구성성분, 임의의 다른 약제 등을 포괄하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다. 단지 예로서, 소모품은 의약품, 영양 보충제, 처방전 없이 구입할 수 있는 일반 의약품, 비제한적인 예로서, 담배, 대마초, 대마, 라벤더, 카바(kava), 커피, 카페인, 로벨리아(lobelia), 후디아(hoodia), 멜라토닌, 에피디뮴(epedimium), 구아라나(guarana), 인삼 등을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 2e를 참조하면, 장치(100)는 소모품 수용 패키지(102) 및 에어로졸 생성 장치(200)를 포함하고 있다. 장치(100)는 소모품 수용 패키지(102) 내의 소모품 수용 유닛(104)을 태우지 않지만 흡입될 수 있는 에어로졸 제품의 형태로 소모품 수용 유닛(104)으로부터 소모품을 방출하는 온도로 소모품 수용 유닛(104)을 가열하는 비연소 가열 프로세스(heat-not-burn process)를 통해 에어로졸을 생성한다. 따라서, 소모품 수용 유닛(104)은 적절한 온도로 가열될 때 에어로졸 형태로 방출될 수 있는 소모품을 포함하는 임의의 제품이다. 담배 제품과 같은 특정 적용예에 대한 본 발명의 설명은 단지 구체적인 하나의 예로서 제공되는 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다. 그래서, 본 발명은 담배 제품에만 사용하는 것으로 제한되지 않는다.
소모품 수용 패키지(Consumable-Containing Package)
도 2a 내지 도 6b를 참조하면, 소모품 수용 패키지(102)는 에어로졸 형태로 소모품을 방출하도록 가열되는 구성요소이다. 소모품 수용 패키지(102)는 소모품 수용 유닛(104), 그리고 유도 가열 시스템을 통해 소모품 수용 유닛(104)을 안쪽에서 바깥쪽으로 가열하기 위해 소모품 수용 유닛(104)에 둘러싸인 금속(서셉터라고도 한다)(106)을 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 소모품 수용 패키지(102)는 소모품 수용 유닛(104) 및 서셉터(106)를 수용하는 케이스(108)를 가질 수 있다. 소모품 수용 패키지(102)가 얼마나 잘 가열되는지는 제품 일관성에 달려 있다. 제품 일관성은 소모품 수용 유닛(104)의 위치, 형상, 방향, 구성 및 기타 특성과 같은 다양한 요인을 고려한다. 소모품 수용 유닛(104)의 다른 특성은 소모품 수용 유닛에 포함된 산소의 양을 제한하는 것을 포함할 수 있다. 목표는 제조 과정에서 이러한 요인들 각각을 일관되게 유지함으로써 제품 일관성을 최대화하는 것이다.
케이스(108)는 에어로졸이 케이스(108)로부터 탈출할 수 있게 하기 위해서 에어로졸에 대해 투과성이 되도록 구성되어 있다. 소모품 수용 유닛(104)은 하우징(150) 내부에 배치될 수 있다. 하우징(150)은 에어로졸에 대해 투과성이 낮거나 불투과성이다. 하우징(150)은 담배를 모방할 수 있다. 그래서, 하우징(150)은 제1 단부(152) 및 제1 단부(152)에 대향하는 제2 단부(156)를 가진 기다란 구조일 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)이 서셉터(106)에 의해 가열되면, 소모품을 함유하는 에어로졸이 생성된다. 예를 들어, 사용자가 제2 단부(156)를 빪으로써, 하우징(150)을 빠는 경우, 에어로졸은 케이스(108)로부터 빠져나오지만 하우징(150)으로부터 빠져나가지는 않는다. 제2 단부(156)를 빠는 것에 의해 발생된 부압으로 인해, 에어로졸은 소모품 수용 유닛(104)과 하우징(150) 사이의 임의의 공간을 통해 제2 단부(156)쪽으로 끌어당겨진다. 일부 실시예에서는, 스페이서(135)(도 3a 및 도 3b 참조)가 케이스(108)를 둘러싸서, 케이스(108)로부터 하우징(150)을 분리할 수 있다. 이러한 실시예에서, 에어로졸은 스페이서(135)에 의해 만들어진 공간을 따라 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 스페이서(135)는 필터(140)일 수 있다(도 2c 및 도 2d 참조). 에어로졸 생성 장치(200)는 서셉터(106)를 가열하기 위한 적절한 위치에 하우징(150)을 유지하는 구성요소들로 구성된다.
소모품 수용 유닛(104)의 형태가 서셉터(106)와 직접 물리적으로 접촉하고 각각 최대 접촉 면적으로 접촉하는 경우, 서셉터(106)에서 유도된 열 에너지는 대체로 소모품 수용 유닛으로 전달될 것이라고 추론할 수 있다. 그래서, 서셉터(106)에 대한 소모품 수용 유닛(104)의 형상 및 배열은 중요한 요인이다. 일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 일반적으로 형상이 원통형이다. 그래서, 소모품 수용 유닛(104)은 원형 또는 타원형 단면을 가질 수 있다.
소모품 수용 유닛(Consumable-Containing Unit)
소모품 수용 유닛(104)의 설계는 소모품 수용 유닛(104)이 노출되는 공기의 양을 최소화하는 것이다. 이것은 보관하는 동안 또는 가열 과정 동안 산화 또는 연소의 위험을 없애거나 완화한다. 그 결과, 특정 설정에서, 더 많은 공기 노출을 허용하는 종래 기술의 장치와 함께 사용될 때 연소를 일으킬 수 있는 온도로 소모품 수용 유닛(104)을 가열하는 것이 가능하다.
그래서, 일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 단단한 압축 펠릿 또는 로드(rod)로 압축되는 분말 형태의 소모품으로 제조된다. 소모품의 압축은 소모품 수용 유닛(104) 내에 포획된 산소를 감소시키고, 가열하는 동안 산소가 소모품 수용 유닛(104)으로 이동하는 것을 제한한다.
예를 들어, 소모품 수용 유닛(104)은 도 2a 내지 도 2e에 도시된 것과 같이 막대 또는 스틱 형태로 된 길이방향의 축(L)을 가진 하나의 기다란 유닛일 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)은 원형 횡단면, 타원형 횡단면, 직사각형 횡단면 등을 가진 기다란 원통 또는 관일 수 있다. 일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 도 3a 내지 도 4b에 도시된 것과 같이 서로 겹쳐 쌓인 복수의 원통형 정제 또는 펠릿일 수 있다. 그래서, 소모품 수용 유닛(104)은 2개의 대향 단부(105, 107) 및 소모품 수용 유닛(104)의 길이를 한정하는 제1 단부(105)로부터 제2 단부(107)까지 뻗어 있는 제1 단부(105)와 제2 단부(107) 사이의 측벽(109)에 의해 한정될 수 있다.
서셉터(106)는 마찬가지로 기다랗고, 바람직하게는 소모품 수용 유닛(104)의 길이방향의 축(L)을 따라서 대체로 소모품 수용 유닛(104)의 길이 및 폭(즉, 직경)을 따라 뻗어서 소모품 수용 유닛(104)에 매설될 수 있다. 타원형 단면을 가진 소모품 수용 유닛(104)에서, 직경은 타원의 장축을 정하는 장직경(major diameter)을 지칭한다.
일부 실시예에서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 소모품 수용 유닛(104)은 구형, 난형(ovoid), 타원형 및 심지어 무정형을 포함하여, 임의의 다른 형상을 취할 수 있다. 일반적으로, 서셉터(106)는 소모품 수용 유닛(104)의 형상을 모방하여 서셉터(106)와 소모품 수용 유닛(104) 사이의 표면적 접촉을 최대화할 수 있지만, 서셉터(106)는 소모품 수용 유닛(104) 내에 산발적으로 분포되는 복수의 서셉터(106)를 포함하여, 다른 형상도 가능하다.
대체 실시예에서, 소모품은 장치(100)의 기능을 방해하지 않지만, 소모품의 틈새 공간에서 공기를 배출시키고 및/또는 공기로부터 소모품을 격리시키기 위해 소모품을 둘러싸는 물질과 혼합될 수 있다. 예를 들어, 소모품 수용 유닛(104)은 습윤제, 향미제, 산소를 배출시키기 위한 충전제, 또는 증기 발생 물질 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 열 에너지의 흡수 및 전달을 도울 뿐만 아니라 소모품 수용 유닛(104)으로부터 산소를 제거할 수도 있다.
또 다른 대체 실시예에서, 소모품은 소모품이 이용할 수 있는 공기를 더욱 감소시키기 위해 캡슐화될 수 있는 작은 펠릿, 알갱이, 분말, 또는 다른 형태로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 분말 형태로 제조된 소모품의 분쇄된 공급원(source)를 포함할 수 있고, 그 다음 서셉터(106) 주위에 단단히 압축함으로써 서셉터(106)와 결합될 수 있다. 단지 예로서, 소모품의 공급원은 식물, 종자, 꽃, 뿌리, 잎, 식물 성분, 또는 소모품이 추출될 수 있는 임의의 다른 공급원일 수 있다. 이러한 성분들은 건조되고, 분쇄되고, 펠릿 및 정제를 생성하는 것으로 알려진 다른 성분과 혼합되어 서셉터 주위를 압축하여 서셉터(106) 주위에 펠릿, 정제 또는 막대를 형성할 수 있다. 압축된 펠릿, 정제 또는 막대는 소모품 수용 패키지(102)를 형성하기 위해 케이스(108) 내부에 넣어질 수 있다.
일부 실시예에서, 소모품은 자신의 공급원으로부터 추출되어 도 4d에 도시된 바와 같이 소모품을 지니는 새로운 매체(105)에 통합될 수 있다. 이 실시예는, 예를 들어, 소모품이 식물 기반 물질이 아니거나, 천연 공급원으로부터 추출되었거나, 합성되었거나, 압축된 고체로 사용하기에 좋지 않은 경우에 사용할 수 있다. 소모품을 수용하는 매체(105)는 소모품 수용 유닛(104)을 형성한다. 예를 들어, 상기 매체(105)는 면, 유리 섬유, 직물, 종이, 펄프, 섬유 재료 등일 수 있다. 소모품은 매체(105)와 결합되어 소모품 수용 유닛(104)을 형성한 다음, 서셉터(106)에 대해 단단히 압착될 수 있다. 압축된 형태로 있는 동안, 매체(105)는 소모품 수용 패키지(102)를 생성하기 위해 자신의 압축된 형태를 유지하도록 케이스(108) 내부에서 굳어질 수 있다. 소모품은 액체, 겔, 수지, 반고체 등과 같은 알려진 매개체를 통해 매체(105)에 통합될 수 있다. 예를 들어, 소모품용 제제(formulation)는 천연 성분을 결합하기 위한 프로필렌 글리콜 알기네이트, 글리세린, 알코올, 물, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 알기네이트, 폴리소르베이트 등과 다른 비반응성, 천연, 허브 재료 또는 특정의 다른 생분해성, 비반응성 재료, 예를 들어, 종이, 펄프, 면 등으로 구성될 수 있는 일부 형태의 결합 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 소모품은 느슨한 고체(loose solid), 예를 들어, 분말, 알갱이, 과립 등과 같은 것으로 매체(105)에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 느슨한 고체 소모품은 서셉터(106)에 부착되고 케이스(108)에 넣어질 수 있다. 일부 실시예에서, 매체(105)는 습윤제, 향미제, 산소를 배출시키기 위한 충전제, 또는 증기 발생 물질 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 열 에너지의 흡수 및 전달을 도울 뿐만 아니라 소모품 수용 유닛(104)으로부터 산소를 제거할 수도 있다.
일부 실시예에서, 소모품은 수지, 느슨한 고체, 펠릿, 펄프, 페이스트 그리고 압출기를 통한 압출을 위한 다른 적절한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 형태에서 압출기는 압출되는 동안 층들 사이에 서셉터(106)를 중앙에 위치시키도록 서셉터(106)의 여러 측면에서 압출할 수 있도록 설계될 수 있다.
서셉터 ( Susceptor )
서셉터(106)는 유도 방식을 통해 가열되고 소모품 수용 유닛(104)을 안쪽에서 바깥쪽으로 가열하는 구성요소이다. 그래서, 서셉터(106)는 철금속과 같이 유도 방식으로 가열될 수 있는 금속으로 이루어진다.
서셉터(106)는 기계 압출될 수 있다. 일단 압출되면, 소모품 수용 유닛(104)은 서셉터(106)의 길이를 따라 서셉터(106) 주위에 소모품 수용 유닛(104)을 압축함으로써 서셉터(106)와 결합될 수 있다. 대안적으로, 서셉터(106)는 서셉터(106) 주위에 소모품 수용 유닛(104)을 조립하기 전에 평평한 금속판으로부터 스탬핑될 수 있거나 임의의 다른 적절한 제조 방법으로 스탬핑될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 서셉터(106)는 스틸울(steel wool)로 제조될 수 있다. 예를 들어, 서셉터(106)는 패드의 형태로 함께 묶인 스틸울의 미세한 필라멘트로 이루어질 수 있다. 그래서, 스틸울 패드는 수많은 미세한 모서리를 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 스틸울 패드는 습윤제, 향미제, 증기 발생 물질, 스틸울의 산화(녹)를 지연시키는 물질 및/또는 스틸울 필라멘트들 사이의 공기를 제거하기 위한 충전제 등과 같은 첨가제로 적셔지거나, 침지되거나, 또는 완전히 충전될 수 있다. 도 2e에 도시된 바와 같이, 소모성 수용 유닛(104)을, 아래에 설명되어 있는 것과 같이, 개별 가열을 위한 개별 세그먼트로 분할하기 위해 스틸울 패드를 따라 절개부 또는 틈(112)이 있을 수 있다. 대안적으로, 스틸울의 개별 패드들이 공간 및/또는 소모품에 의해 분리되어 사용될 수 있으므로, 각각의 패드는 사용 중에 개별적으로 가열될 수 있다.
스틸울은 저탄소강으로 제조될 수 있다. 스틸울의 장점은 가열된 직후 산화되기 시작하여, 위험한 날카로운 모서리 없이 부서지기 쉽고 쉽게 분해된다는 점에서 환경적인 관점에서의 용이한 폐기성을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 철과 탄소로 이루어진 금속은 비교적 독성이 없다. 또한, 탄소는 강성을 증가시킨다.
바람직하게는, 서셉터(106)는 종이처럼 얇아질 때까지 편평하게 된다. 그래서, 편평하게 된 서셉터(106), 특히 스틸울의 두께(T)는 0.1인치(2.54mm) 미만일 수 있다. 바람직하게는, 서셉터(106)의 두께는 0.05인치(1.27mm) 미만일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 서셉터(106)의 두께는 0.025인치(0.635mm) 미만 또는 심지어 0.01인치(0.254mm) 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 서셉터(106)는 0.0039인치(0.099mm)만큼 얇을 수 있다. 서셉터(106)의 길이는 약 0.5인치(12.7mm) 내지 약 1.25인치(31.75mm)의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 서셉터의 길이는 약 0.75인치(19.05mm)이다.
얇고 편평한 스틸울 스트립을 얻기 위해, 스틸울 조각이 원하는 두께(T)가 될 때까지 일련의 늘리기(stretching)와 압축을 받을 수 있다. 이것은 필요한 형상과 조직(texture)을 얻기 위해 압연 압축 후 스탬핑 공정을 통해 수행된다.
원하는 두께로 되면, 서셉터(106)를 원하는 형상 및 치수로 절단할 수 있다. 스틸울을 사용하고 스틸울을 가늘게 만들면, 스틸울 절단용 블레이드로 스틸울을 쉽고 길게 절단할 수 있고 스틸울은 현재 시장에 나와 있는 기존의 두꺼운 금속 서셉터에 비해 더 오래 지속될 수 있다. 더욱이, 스틸울을 사용하면 제조 비용이 저렴하고 가열하는 데 에너지가 덜 요구된다. 일부 실시예에서, 다른 비-강철 울 서셉터의 동일한 온도에 도달하는 데 대략 1/3의 더 적은 에너지가 요구된다.
일부 실시예에서는, 서셉터(106)의 상단 또는 하단에 소모품 수용 유닛(104)의 층을 생성하기 위해서 소모품 수용 유닛(104)을 서셉터(106)와 함께 공압출(co-extruding)함으로써 소모품 수용 유닛(104)이 서셉터(106)와 결합되거나 서셉터(106)에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 두 개의 층의 소모품 수용 유닛(104a, 104b) 사이에 압축될 수 있는 서셉터(106) 주위에 샌드위치 구조를 만들기 위해 두 개의 층의 소모품 수용 유닛(104a, 104b)이 그 사이의 서셉터(106)와 공압출될 수 있다.
소모품 수용 유닛(104)이 소모품을 수용하는 매체(105)를 포함하는 일부 실시예에서, 서셉터(106)는 매체(105)에 의해 포장되거나 둘러싸일 수 있고, 매체(105)와 서셉터(106)는 함께 압축되어 케이스(108) 내부에 배치될 수 있다(도 4d 참조).
일부 실시예에서, 비슷한 치수를 가진 소모품 수용 유닛(104)과 서셉터(106)는 하나가 다른 것의 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 이것은 공압출 공정을 통해 발생할 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)과 서셉터(106)는 도 4e에 도시된 바와 같이 침낭이 감기는 방식으로 제1 단부(111)로부터 제2 단부(113)로 감길 수 있다. 바람직하게는, 서셉터(106)는 감는 공정(rolling process) 동안 상부에 있다. 그 결과, 서셉터(106)와 소모품 수용 유닛은 횡단면을 따라 보았을 때 나선형 패턴을 가지며, 길이방향의 축(L)을 한정하는 원통형 형상을 형성하지만, 서셉터(106)는 소모품 수용 유닛(104) 내부에 남아 있다. 상기 횡단면은 길이방향의 축에 수직인 원통의 직경을 따라 자른 것이다. 이러한 구성은 서셉터(106)와 소모품 수용 유닛(104) 사이의 표면적 노출을 더욱 증가시킨다. 서셉터(106)는 에어로졸이 빠져나갈 수 있도록 하는 복수의 구멍(110)을 가질 수 있다.
서셉터(106)가 스틸울 또는 스틸울의 다공성 특징을 가진 다른 금속인 일부 실시예에서, 소모품은 예를 들어 유체(예를 들어, 액체, 반액체, 점성 물질 등) 또는 느슨한 고체(예를 들머, 분말, 알갱이, 과립 등) 형태로 서셉터(106)에 직접 통합될 수 있고, 이 경우 서셉터(106)는 발열 요소이고 소모품 수용 유닛(104)인 이중 기능을 가진다. 이와 같이, 소모품 수용 유닛(104)은 통합된 소모품과 결합된 서셉터(106)일 수 있다.
서셉터(106)는 유도 가열의 경우와 같이 변화하는 자기장에 노출될 때 열을 발생하는 임의의 금속 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속은 철금속을 포함한다. 소모품 수용 유닛(104)의 효율적인 가열을 최대화하기 위해, 서셉터(106)는 소모품 수용 유닛(104)이 서셉터(106)와 접촉하는 표면적을 최대화하기 위해 소모품 수용 유닛(104)의 가장 큰 단면적의 형상과 대체로 일치하지만, 다른 구성이 사용될 수도 있다. 소모품 수용 유닛(104)이 기다란 원통인 실시예에서, 가장 큰 단면적은 직사각형 단면적을 만드는 기다란 원통의 장직경(major diameter)을 따라 길이방향의 축(L)으로 기다란 원통을 분할함으로써 정해진다. 그래서, 서셉터(106)는 상기 기다란 원통의 단면적의 치수와 대체로 유사한 치수를 가진 직사각형이다.
일부 실시예에서, 서셉터(106)는 금속 플레이트일 수 있다. 일부 실시예에서, 서셉터(106)는 메쉬 스크린(mesh screen)과 같은 도 2b에 도시된 복수의 개구(110)를 가진 금속 플레이트일 수 있다. 유도 가열은 서셉터(106)의 가장자리에서 가장 효과적이고 효율적인 것으로 생각된다. 메쉬 스크린은 가장자리가 개구(110)를 한정하기 때문에 소모품 수용 유닛(104)과 접촉할 수 있는 더 많은 가장자리를 서셉터(106)에 생성한다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 서셉터(106)는 효율적인 유도 가열 프로세스에서 활용될 수 있는 가장자리의 양을 증가시키기 위해 작은 개구(110)들의 배열로 패턴화된 다음, 유도 가열을 허용하지 않거나 적어도 유도 가열의 완화 및/또는 가열되는 세그먼트로부터의 전도를 완화할 서셉터(106)의 길이를 허용하는 더 큰 틈(112)이 이어지는 스트립일 수 있다. 이러한 구성은 소모품 수용 패키지(102)가 개별 세그먼트들로 가열될 수 있게 한다. 기다란 서셉터(106)는 길이 방향을 가진 기다란 금속 플레이트일 수 있고, 이 기다란 금속 플레이트는 복수 조(set)의 개구(110a, 110b)와 복수 조의 틈(112a, 112b)을 포함하고 상기 복수 조의 개구(110a, 110b)는 각 조의 개구(110a, 110b)가 상기 틈(112a, 112b) 중의 하나에 인접하도록 기다란 금속 플레이트의 길이 방향을 따라 상기 복수 조의 틈(112a, 112b)과 연속으로 번갈아가며 나타난다. 따라서, 서셉터(106)의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝으로 이동하면, 제1 조의 개구(110a), 그 다음에 제1 틈(112a), 그 다음에 제2 조의 개구(110b), 그 다음에 제2 틈(112b) 등등이 나타난다. 틈(112)의 영역에는 금속 물질이 거의 없다; 따라서 최소의 열 전달이 있다. 그래서, 소모품 수용 유닛(104)이 단일 유닛일지라도, 여전히 별개의 섹션으로 가열될 수 있다. 그 다음에 소모품 수용 유닛(104)과 서셉터(106)는 케이스(108) 속에 배치될 수 있다.
케이스(Encasement)
일부 실시예에서, 케이스(108)는 금속으로 만들어질 수 있다. 그래서, 케이스는 성형되거나, 손으로 만들어지고 공구로 제작될 수 있다. 바람직한 금속은 미리 천공된 개구(120)를 가진 알루미늄일 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄은 에어로졸이 케이스(108)로부터 빠져나갈 수 있도록 하는 통기 구멍을 가진 비다공성 종이 또는 다공성 종이로 라이닝될 수 있다.
소모품 수용 유닛(104)은 서셉터(106)에 의해 발생된 열을 수용하기 위해 케이스(108) 내부에 배치된다. 케이스(108)의 개구(120)는 가열될 때 소모품 에어로졸이 케이스를 빠져나갈 수 있게 해준다. 개구(120)는 공기가 소모품 수용 유닛(104)에 노출되도록 케이스(108)로 들어갈 수 있는 통로를 생성하기 때문에, 개구(120)는 코팅을 사용하여 일시적으로 밀봉될 수 있다. 코팅은 바람직하게는 소모품 에어로졸을 생성하는 온도에서 녹는 조성물로 만들어진다. 따라서, 서셉터(106)가 가열됨에 따라, 케이스(108) 내부의 공기 부족으로 인해, 소모품 수용 유닛(104)은 연소하지 않고서 매우 높은 온도로 상승될 수 있다. 서셉터(106)가 고온에 도달함에 따라, 형성되기 시작하는 소모품 에어로졸은 빠져나갈 수 없다. 코팅이 녹아서 개구(120)를 노출시키면, 소모품 에어로졸은 흡입을 위해 케이스(108)를 빠져나갈 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 코팅은 알긴산프로필렌글리콜 ("PGA") 겔일 수 있다. 상기 코팅은 향미제를 포함할 수도 있다. 따라서 코팅이 녹아서 소모품 에어로졸이 방출됨에 따라, 향미제도 소모품 에어로졸과 함께 방출된다. 일부 실시예에서, 향미제는 첨가제와 혼합될 수 있다.
일부 실시예에서, 개구(120)는 복수의 구멍 또는 슬릿일 수 있다. 개구(120)는 케이스(108)의 측벽(122)의 길이를 따라 형성될 수 있고, 측벽(122) 둘레에 반경방향으로 배열될 수 있으며, 측벽(122) 전체에 걸쳐 무작위로 또는 균일하게 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 개구(120)는 케이스(108)의 양쪽 단부(124, 126)를 따라서 있는 복수의 구멍일 수 있다. 기다란 소모품 수용 유닛(104)을 가진 일부 실시예에서, 케이스(108)도 길이방향의 축(L)에 평행한 케이스의 길이를 가로질러서 이음매를 생성하는 하나 이상의 기다란 슬릿 형태의 개구(120)를 가진 형태로 기다랗게 될 수 있다. 상기 이음매는 접히거나 크림핑(crimping)될 수 있지만, 그 전체 길이를 따라서 또는 개별 영역에서 소모품 에어로졸이 이동할 수 있는 틈을 여전히 남겨 둔다. 상기한 개구(120)와 마찬가지로, 상기 이음매는 코팅으로 밀봉될 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 제1 케이스 섹션(108a)과 제2 케이스 섹션(108b)을 가진 투피스 유닛(two piece unit)으로 만들어질 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)은 제1 케이스 섹션(108a)으로 삽입될 수 있고 제2 케이스 섹션(108b)은 소모품 수용 유닛(104)을 덮도록 제1 케이스 섹션(108a)의 상부에 배치될 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)을 케이스에 넣기 전에 미리 만든 개구(120)가 케이스(108)에 형성될 수 있다.
소모품 수용 패키지(102)의 일반적인 원리를 확립한 후, 동일한 목적을 달성하는 변형도 고려하였다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 2개의 기다란 섹션(104a, 104b)을 포함할 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)의 2개의 기다란 섹션(104a, 104b)은 직경을 따라 길이방향의 축(L)에 평행하고 이를 가로지르는 평면에 의해 한정될 수 있다. 따라서, 2개의 기다란 섹션(104a, 104b)은 함께 결합되면 완전한 원통형 소모품 수용 유닛(104)을 형성하는 반-원통형 섹션일 수 있다.
일부 실시예에서, 도 3a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 소모품 수용 유닛(104)은 펠릿 또는 정제의 형태일 수 있다. 측벽(109)의 길이가 직경보다 훨씬 더 긴 기다란 원통 또는 관인 소모품 수용 유닛(104)과는 다르게, 정제 형태의 실시예에서, 정제는 길이방향의 축(L)을 한정하는 짧은 원통일 수 있으며, 이 경우 측벽(109)의 길이는 직경의 크기에 더 가깝거나 직경보다 짧다. 서셉터(106)는 길이방향의 축(L)에 수직으로 횡단하여 절단할 때 정제의 단면 형상과 일치하도록 편평한 원형 형상을 가질 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)은 서셉터(106) 주위로 압축될 수 있다. 담배를 모방하기 위해, 복수의 소모품 수용 유닛(104)이 기다란 원통을 형성하도록 길이방향의 축(L)을 따라 단부 대 단부(end-to-end)로 겹쳐질 수 있다. 따라서, 각각의 개별 소모품 수용 유닛(104)은 따로따로 가열될 수 있고, 기다란 관형상 몸체를 가진 소모품 수용 유닛(104)의 세그먼트들을 효과적으로 모방할 수 있다.
상응하는 형상을 가진 서셉터(106)를 가진 정사각형 또는 직사각형과 같은 다른 형상이 사용될 수도 있다. 그러나, 원통형 형상은 실제 담배의 형상을 모방하는 형상으로 쉽게 일치시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 전체를 만들기 위해 함께 결합된 소모품 수용 유닛(104)의 2개의 섹션(104a, 104b)으로 형성될 수 있다. 2개의 섹션(104a, 104b)은 길이방향의 축(L)에 수직인 평면을 따라 횡단하여 소모품 수용 유닛(104)을 분할함으로써 형성된다. 서셉터(106)는 2개의 섹션(104a, 104b) 사이에 끼워질 수 있다. 서셉터(106)가 소모품 수용 유닛(104)의 2개의 섹션(104a, 104b) 사이에 끼워진 상태에서, 소모품 수용 유닛(104)이 케이스(108)에 의해 둘러싸일 수 있다. 이 프로세스는 각각의 서셉터(106)를 사이에 끼운 상태에서, 각각의 케이스(108)에 개별적으로 각각 수용된 복수의 개별 소모품 수용 유닛(104)을 생성하기 위해 반복될 수 있다. 복수의 소모품 수용 유닛(104)은 각각의 개별 소모품 수용 유닛(104)이 한 번에 하나씩 개별적으로 가열될 수 있는 소모품 수용 패키지(102)를 생성하기 위해 하나의 소모품 수용 유닛이 다른 소모품 수용 유닛 위에 겹쳐 쌓일 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 소모품 수용 유닛(104) 주위에 둘러싸인 알루미늄일 수 있다. 알루미늄은 도 3d에 도시된 바와 같이 양쪽 단부에서 여분의 접힘부(130, 132)를 가질 수 있다. 이러한 여분의 접힘부(130, 132)는 서로 겹쳐 쌓일 때 인접한 소모품 수용 유닛(104)들 사이에 틈을 만든다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 케이스 섹션(108a) 및 소모품 수용 유닛(104)을 제1 케이스 섹션(108a) 내부에 둘러싸기 위한 덮개 또는 캡 역할을 하는 제2 케이스 섹션(108b)을 가진 두 부분일 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 케이스(108)의 개구(120)는 측벽(122)을 따라 또는 단부(124, 126)에 있을 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 서셉터(106)는 도 4b에 도시된 바와 같은 스틸울을 포함하여 유도 가열을 받는 임의의 유형의 금속일 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 복수의 구멍(110)을 생성하거나 함께 압축된 스틸울 필라멘트를 사용함으로써 다수의 가장자리가 서셉터(106)에 생성된다. 스틸울 필라멘트는 중간 등급으로 가늘어질 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 스틸울 패드는 첨가제, 향미제, 보호제 및/또는 충전제에 담그거나, 첨가제, 향미제, 보호제 및/또는 충전제로 코팅되거나 충전될 수 있다.
일부 실시예에서는, 도 5a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 복수의 소모품 수용 유닛(104)이 단일의 기다란 케이스(108)에 수용될 수 있다. 케이스(108)는 각각의 개별 소모품 수용 유닛(104)을 수용하기 위해 복수의 칸막이(111)를 가진 형태로 성형될 수 있다. 일부 실시예에서, 개별 칸막이(111)는 브리지(121)에 의해 서로 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 브리지(121)에는 하나의 칸막이(111)로부터 다른 하나의 칸막이로 유체 연통을 가능하게 하는 채널(125)이 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 브리지(121)는 하나의 칸막이(111)와 브리지(121)를 통한 다른 칸막이 사이의 유체 연통을 막기 위해 크림핑(crimping)될 수 있다. 일부 실시예에서, 기다란 케이스(108)는, 도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 길이방향 축(L)을 따라 횡방향으로 분할된 투피스 조립체(two-piece assembly)일 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)은 케이스 섹션(108a)들 중 하나의 칸막이(111)에 배치될 수 있다. 그 다음에 제2 케이스 섹션(108b)이 소모품 수용 유닛(104)을 덮도록 제1 케이스 섹션(108a)에 결합될 수 있다. 제1 케이스 섹션(108a)과 제2 케이스 섹션(108b) 사이의 틈(split)은 개구(120)로 사용될 수 있다. 대안적으로, 미리 만든 개구(120)가 케이스 섹션(108a, 108b)들 중의 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서는, 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 케이스(108)는 케이스(108)가 서셉터의 역할을 할 수 있게 하는 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 케이스(108)는 강철로 만들어질 수 있거나, 그렇지 않으면 철금속, 또는 유도 가열을 이용하여 가열될 수 있는 임의의 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 이러한 실시예에서는, 내부 서셉터(106)가 소모품 수용 유닛(104)에 매설될 필요가 없을 것이다. 케이스(108)는 여전히 복수의 구멍(120)을 포함할 수 있고, PGA와 같은 첨가제 및/또는 밀봉제로 덮일 수 있다. 이러한 실시예는 도 7a에 도시된 것과 같은 기다란 관으로 또는 도 7b에 도시된 것과 같은 정제 또는 디스크로 만들어질 수 있다. 케이스(108)는 앞에서 설명한 바와 같이 제1 케이스 섹션(108a) 및 제2 케이스 섹션(108b)을 가진 투피스 케이스일 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이 길이방향의 축(L)에 대체로 수직인, 케이스(108)를 횡으로 가로지르는 횡방향 슬릿(123)을 가질 수 있다. 상기 슬릿(123)은 케이스(108)에 분할부분(segmentation)을 만들어서 작동시마다 소모품 수용 유닛(104)의 작은 부분만 가열된다. 횡방향 슬릿(123)은 아래에 있는 소모품 수용 유닛(104)을 노출시키는 관통 구멍일 수 있다. 이러한 실시예에서, 분할부분은 영구적으로 상기 구멍을 밀봉하는 코팅 또는 몇몇 다른 플러그로 채워지거나, 가열시 녹아 에어로졸이 슬릿(123)을 통해 빠져나갈 수 있게 하는 물질로 채워질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 플러그는 횡방향 슬릿(123)에서 가열 효과를 줄이기 위해 유도 가열을 통해 쉽게 가열되지 않는 물질 및/또는 히트 싱크(heat sink)로 기능할 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 일부 실시예에서, 횡방향 슬릿(123)은 케이스(108)의 오목한 부분 또는 움푹 들어간 부분일 수 있다. 다시 말해서, 횡방향 슬릿(123)은 케이스(108)의 얇은 부분일 수 있다. 그래서, 횡방향 슬릿(123)은 우물 모양 부분(well)을 포함할 수 있다. 상기 우물 모양 부분은 횡방향 슬릿(123)을 따라서 열 전달을 줄이기 위해 유도 가열을 통해 쉽게 가열되지 않는 물질 및/또는 히트 싱크로 기능할 수 있는 플러그로 채워질 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 소모품 수용 패키지(102)에 구조적 일체성(structural integrity)을 제공하는 단단한 쉘(shell)일 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스(108)는 유연한 포장지일 수 있고 소모품 수용 유닛(104)과 서셉터(106)는 케이스(108) 내부에 포장될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 서셉터(106)는 소모품이 액체 또는 느슨한 고체 형태로 통합되어 있는 면으로 둘러싸인 편평한 양모 시트일 수 있다. 상기 양모와 면은 복수의 구멍(120)을 포함하는 알루미늄 호일로 둘러싸일 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 도 4c에 도시된 바와 같이 다공성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 케이스(108)는 다공성 종이 랩, 또는 다른 유사한 재료일 수 있다. 그래서, 기공은 가열될 때 소모품 수용 유닛(104)으로부터 에어로졸이 빠져나갈 수 있게 함으로써 개구(120)로서 기능할 것이다. 더욱이, 소모품 수용 유닛(104)은 산소를 제거하기 위해 압축되기 때문에, 소모성 수용 유닛(104)이 고열에 노출되는 짧은 지속 시간과 작동 온도에서 여전히 연소가 일어날 가능성은 낮다. 케이스(108)의 외부가 케이스(108)와 하우징(150) 사이의 채널을 따라 산소에 노출되더라도, 유도 가열은 소모품을 안쪽에서 바깥쪽으로 신속하게 가열하므로, 케이스(108)의 외부는 연소 온도에 결코 도달하지 않는다. 예를 들어, 본 발명에서는 섭씨 350도보다 높고 심지어 섭씨 400도보다 높은 온도에서 연소가 발생하지 않았다. 이와 반대로, 다른 장치는 낱담배(또는 소모품)를 사용하거나, 소모품을 바깥쪽에서 안쪽으로 가열하기 때문에, 이러한 장치는 소모품을 태우기 쉽다. 또한, 다른 가열식 담배 제품은 - 블레이드/막대를 이용하여 안쪽에서 바깥쪽으로 또는 소모품을 둘러싸는 "오븐"을 통해 - 모든 담배를 한 번에 가열한다. 이것은 불과 세 모금을 피운 후에 참을 수 없는 탄 맛을 유발한다. 또한, 현재의 대부분의 다른 가열식 담배 기술은 공기 흐름을 담배를 통하게 하여, 연소 온도를 낮춘다. 이와 대조적으로, 본 발명에서 열원은 압축된 소모품 수용 유닛(104)에 의해 둘러싸여 무산소 또는 산소 제한 환경을 초래하는 서셉터(106)이며, 가열에 의해 생성된 소모품 에어로졸은 상기 환경으로부터 케이스(108)와 하우징(150) 사이의 주변 채널로 배출된다.
케이스(108)가 다공성 재료인 실시예에서, 케이스(108)는 에어로졸이 케이스의 기공을 통과하여 케이스(108)를 측방향 또는 반경방향 바깥쪽으로 빠져나갈 수 있게 얇게 될 수 있다. 이것은 에어로졸이 하우징(150)과 케이스(108) 사이에 형성된 채널로 들어갈 수 있게 해준다. 일부 실시예에서, 케이스(108)는 더 두꺼울 수 있고 에어로졸이 케이스(108)의 길이를 따라 길이방향으로 기공을 통해 이동할 수 있도록 충분한 다공성을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서는, 하우징(150)과 케이스(108) 사이에 채널이 필요하지 않을 수 있다. 상기 다공성 재료는 담배 종이, 셀룰로오스 또는 다른 필터재, 또는 목적에 적합한 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 코팅(115)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 코팅(115)은 쉘, 특히 취급시에 자신의 형상을 유지할 수 있는 단단한 다공성 쉘로 경화되는 액체, 반-액체 또는 점성 물질과 같은 유체이다. 코팅(115)의 예는 전분으로 만들어진 반죽이다. 전분은 옥수수 전분, 감자 전분, 또는 사고(sago), 밀, 보리, 쌀, 타피오카, 카사바 등과 같은 임의의 다른 식물 공급원으로부터의 전분일 수 있으며, 일부 실시예에서는 종이 펄프 등과 같은 다른 섬유 유사 물질(fiber-like material)과 결합될 수 있다. 전분이 물과 같은 유체와 혼합되면, 반죽은 액체 반죽, 반 액체 반죽 또는 점성이 있는 반죽이 된다. 열을 가함 및/또는 시간의 경과에 의해, 반죽이 굳을 수 있다. 이것은 튀긴 음식을 요리할 때 사용되는 일반적인 기술이다. 유사하게, 유체 형태의 코팅(115)이 소모품 수용 유닛(104)에 도포될 수 있다. 예를 들어, 유체 형태로, 반죽이 소모품 수용 유닛(104)에 분무되거나 칠해질 수 있거나, 소모품 수용 유닛(104)을 반죽에 담글 수 있다. 코팅된 소모품 수용 유닛(104)에 열이 가해질 수 있다. 그 다음에 코팅이 소모품 수용 유닛(104) 주위에 단단하지만 다공성인 쉘을 생성하여 케이스(108)를 형성한다. 다른 실시예에서는, 전분 펄프 배합물(starch pulp combination)을 이용하여 쉘-유사 케이스(shell-like encasement)가 성형될 수 있다. 하지만, 산소는 소모품과 서셉터(106) 사이에서 여전히 대부분 제거된다.
이러한 실시예에서는, 케이스(108)의 다공성으로 인해 케이스(108)에 구멍(120)을 천공할 필요가 없다. 다공성은 사용하는 동안 케이스(108)가 가열됨에 따라 생성 및/또는 증가할 수 있다. 또한, 전분은 높은 인화점을 허용하고 향미를 추가하지 않는다. 또한, 전분의 경우, 누출 위험이 거의 없으며, 전분은 긴 저장 수명을 가질 수 있다.
소모품 수용 유닛(104)을 수용하는 케이스(108)는 하우징(150)에 삽입되어 소모품 수용 패키지(102)를 형성할 수 있다. 서셉터(106)가 가열되면, 소모품은 에어로졸화되어 다공성 케이스(108) 내로 빠져나간다. 사용자가 마우스피스(158)를 빨면, 하우징(150) 내부에 발생된 부압이 마우스피스(158)의 방향으로 공기 흐름을 유발하고, 에어로졸화된 소모품은 케이스의 기공을 통하여 사용자가 소모품을 흡입할 수 있는 마우스피스쪽으로 이동한다.
도 2a 내지 도 2e에 도시된 실시예와 같이, 다공성 쉘 형태의 케이스(108)는 관 또는 막대와 같은 하나의 기다란 유닛일 수 있다. 일부 실시예에서는, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 다공성 쉘이 적층 가능한 별개의 짧은 원통 유닛 또는 블록 유닛일 수 있다. 일부 실시예에서는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 다공성 쉘이 구형일 수 있다.
단지 예로서, 전분 분말을 서셉터 주위의 유효 성분 제제에 분무하여 다공성 케이스를 형성할 수 있거나; 전분 분말에 물을 첨가하여 반죽을 형성하여 꿀의 농도를 가지게 한 다음 유효 성분과 서셉터를 반죽에 담그고 건조시켜 다공성 케이스를 형성할 수 있다.
따라서, 에어로졸 생성 장치(200)에서 사용하기 위한 소모품 수용 패키지(102)를 제조하는 방법은 서셉터(106)를 소모품과 결합하여 소모품 수용 유닛(104)을 형성하는 단계; 소모품 수용 유닛(104)에 코팅을 도포하는 단계; 상기 코팅을 가열하여 소모품 수용 유닛(104) 주위에 다공성인 케이스(108)를 생성하는 단계를 포함하여, 소모품 수용 패키지(102)를 생성한다. 바람직하게는, 상기 코팅은 전분을 포함하고 있다. 상기 방법은 소모품 수용 유닛(104)을 형성하기 위해 서셉터(106)와 함께 소모품을 압출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 횡단면을 따라 보았을 때 나선형 패턴을 가진 원통을 형성하기 위해 압출된 서셉터(106)와 소모품을 감는(rolling) 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 소모품 수용 유닛(102)을 형성하기 위해 소모품을 매체(105)에 통합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 에어로졸 생성 장치(200)에서 사용하기 위한 소모품 수용 패키지(102)를 제조하는 방법은 스틸울 조각을 0.1인치(0.254mm) 미만의 두께를 가진 서셉터(106)로 편평하게 하는 단계; 서셉터(106)를 소모품과 결합하여 소모품 수용 유닛(104)을 형성하는 단계; 소모품 수용 유닛(104)을 케이스(108) 내에 배치하는 단계를 포함하여, 소모품 수용 패키지(102)를 생성한다. 상기 방법은 스틸울 조각을 편평하게 하기 위해 서셉터(106)를 압출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 서셉터(106)를 소모품과 결합하기 위해 서셉터(106)를 소모품과 압출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 횡단면을 따라 보았을 때 나선형 패턴을 가진 원통을 형성하기 위해 압출된 서셉터(106)와 소모품을 감는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 소모품 수용 유닛(104)을 형성하기 위해 소모품을 매체(105)에 통합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스(108)는 완전히 제거될 수 있고 소모품 수용 유닛(104)은 하우징(150)에 의해 단순히 둘러싸인다. 이러한 실시예에서, 에어로졸은 소모품 수용 유닛(104)으로부터 소모품 수용 유닛(104)과 하우징(150) 사이의 채널로 직접 방출된다. 케이스 실시예와 마찬가지로, 소모품 수용 유닛(104)의 외부는 급격한 안쪽에서 바깥쪽으로의 유도 가열(inside-out inductive heating)로 인해 연소 온도에 도달하지 않는다.
케이스(108)가 다공성이거나 존재하지 않는 실시예에서, 산화를 방지하기 위해 질소 또는 기타 불활성 가스로 채워질 수 있는 기밀 포장을 사용하여 소모품의 신선도를 유지할 수 있다. 이러한 포장은, 예를 들어, 다수의 소모품 수용 패키지(102)가 매일 사용될 수 있는 담배 제품과 함께, 소모품 수용 패키지(102)의 대형 패키지에 사용될 수 있다. 대안적으로, 개별 포장은 약제를 수용하는 소모품 수용 패키지(102)에 사용될 수 있으며, 이 경우 소모품은 주기적으로만 사용된다.
스페이서 (Spacer)
소모품 수용 패키지(102)는 하우징(150)과 소모품 수용 유닛(104) 사이에 공간을 생성하기 위해 스페이서(135)를 포함할 수 있다. 하우징(150)과 소모품 수용 유닛(104) 사이의 공간은 흡입용 마우스피스(158)로 에어로졸 형태의 소모품을 운반하기 위한 공기 흐름용 통로를 만든다.
일부 실시예에서, 스페이서(135)는 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이 소모품 수용 유닛(104), 서셉터(106), 및 케이스(108)를 둘러싸는 필터 튜브(140)일 수 있다. 다시 말해서, 필터 튜브(140)의 다공성은 마우스피스로의 공기 흐름을 위한 통로를 생성한다. 단지 예로서, 필터 튜브(140)는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 아세테이트로 제조될 수 있지만, 임의의 적절한 필터 재료가 사용될 수 있다.
필터 튜브(140)는 케이스의 가열로부터 방출되는 소모품 에어로졸이 필터를 가로질러 통과할 수 있게 하면서 임의의 원치 않는 부스러기를 포획하기 위해 필터 재료로 만들어질 수 있다. 필터 튜브(140)는 케이스(108)를 둘러쌀 수 있고 코팅된 개구(120)를 추가로 덮을 수 있다. 필터 튜브(140)는 여과재로 만들어질 수 있기 때문에, 소모품 에어로졸은 필터 튜브(140)를 통해 이동할 수 있다. 단지 예로서, 필터 튜브(140)는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 아세테이트로 제조될 수 있지만, 임의의 적절한 필터 재료가 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 스페이서(135)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 케이스(108)로부터 마우스피스(158)로의 공기 흐름 통로를 생성하면서 케이스(108)와 하우징(150) 사이의 공간을 유지할 수 있는 임의의 강성 구조일 수 있다. 예를 들어, 스페이서(135)는 뼈대(framework), 주름진 물질, 로드, 링의 벽을 관통하여 잘라낸 횡방향 구멍을 가진 케이스(108)에 장착된 링 등일 수 있다.
일부 실시예에서, 스페이서는 선택 사항일 수 있다. 예를 들어, 케이스가 단단하지만 다공성 재료로 만들어지는 실시예에서는, 케이스(108)의 다공성이 소모품 수용 유닛(104)으로부터 마우스피스(158)로 이동하기 위한 소모품용 공기 흐름 통로를 생성하기 때문에 스페이서(135)가 필요하지 않을 것이다.
일부 실시예에서는, 스페이서(135)가 필요하지 않을 수 있다. 소모품 수용 유닛(104) 및/또는 케이스(108)가 하우징(150)과 다른 형상을 가진 경우, 자연적인 채널(natural channel)이 형성된다. 예를 들어, 소모품 수용 유닛(104) 및/또는 케이스(108)가 삼각형 또는 정사각형 단면을 가진 경우, 이들을 원통형 하우징(108)에 배치하면 각각 3개 채널과 4개의 채널이 생성된다. 원통형 하우징(150)의 경우, 다각형 단면 또는 심지어 타원형 단면을 가진 임의의 소모품 수용 유닛(104) 및/또는 케이스(108)는 스페이서(135)가 필요 없이 에어로졸을 위한 채널을 생성할 것이다. 하나 이상의 채널을 생성하는 임의의 단면은 스페이서(135)의 필요성을 없앨 수 있다. 대안적으로, 스페이서(135)가 필요 없이 채널을 생성하기 위해, 소모품 수용 유닛(104) 및/또는 케이스(108)는 원통형일 수 있고 하우징(150)은 다각형 또는 심지어 정사각형일 수 있다.
하우징
소모품 수용 패키지(102)는 케이스(108) 및 스페이서(135)가 있는 경우 이를 둘러싸기 위한 하우징(150)을 더 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 하우징(150)은 대체로 담배를 모방한다. 그래서, 하우징(150)은 일반적으로 제1 개구(153)를 가진 제1 단부(152) 및 제1 단부(152)에 대향하는 제2 단부(156)를 가진 관형상이고, 제2 단부(156)는 제2 개구(157)를 가진다. 그래서, 하우징(150)은 사용자가 제2 단부(156)를 빨면 공기가 제1 단부(152)의 제1 개구(153)를 통해 제2 단부(156)의 제2 개구(157)쪽으로 하류로 흐르게 하도록 구성된 중공 관일 수 있다. 예를 들어, 하우징(150)은 길이가 약 1.5인치(38.10mm)에서 약 3.25인치(82.55mm)일 수 있다.
하우징(150)은 종이, 플라스틱, 금속, 세라믹, 유리, 목재, 탄소 섬유, 압축 전분 종이 등과 같이 소모품 에어로졸이 통과할 가능성이 적은 재료로 구성되어 있다. 이것은 소모품 에어로졸이 하우징(150)의 제1 단부(152)에서 하우징(150)의 제2 단부(156)의 방향으로 사용자의 입을 향한 흡입 경로를 따를 수 있게 한다.
하우징(150)은 제1 단부(152)에서 단부 캡(154)으로 덮일 수 있다. 단부 캡(154)은 일종의 필터 재료로 이루어질 수 있다. 공기가 제1 단부(152)로부터 제2 단부(156)를 향하여 유동할 때, 단부 캡(154)은 프리필터(prefilter)로서 기능한다. 하우징(150)의 단부 캡(154)의 다른 기능은 공기 흐름 제한기의 역할을 하여, 공기가 단부 캡(154)을 통해 흡입될 때 소모품의 내부에 부압을 발생시키는 것이다.
하우징(150)의 반대쪽 단부(156)에는 마우스피스(158)가 있고, 이 마우스피스(158)를 사용자가 빨면 가열된 소모품 에어로졸이 케이스(108) 밖으로 나와 하우징(150)을 따라 마우스피스(158)를 향해 사용자의 입으로 흡입된다. 그래서, 마우스피스(158)도 단부 캡(154)의 것과 유사한 일종의 필터로 이루어질 수 있다. 임의의 유형의 필터가 단부 캡(154) 및 마우스피스(158)로 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 단부 캡(154) 및/또는 마우스피스(158)는 도 2f에 도시되어 있는 것과 같이 횡단면에서 볼 때 내부 나선을 형성하도록 제1 단부에서 제2 단부로 말려진 필터 재료, 종이, 또는 임의의 다른 적절한 재료의 시트일 수 있다.
케이스(108)는 제1 개구(153) 또는 제2 개구(157)를 통해 하우징(150) 내로 미끄러져 들어갈 수 있다. 케이스(108)가 제1 개구(153)로부터 미끄러져 들어가면, 마우스피스(158)는 케이스(108)가 미끄러져 나가는 것을 방지하기 위해 제자리에 놓일 수 있다. 마찬가지로, 케이스(108)가 제2 개구(157)로부터 하우징(150) 내로 미끄러져 들어가면, 단부 캡(154)은 케이스(108)가 제1 개구(153) 밖으로 미끄러져 나가는 것을 방지하기 위해 제자리에 놓일 수 있다. 이와 같이, 마우스피스(158)와 단부 캡(154)은 케이스(108)를 하우징(150) 내부의 제자리에 유지시킨다.
필터 튜브(140) 주위를 둘러싼 하우징(150)은 소모품 에어로졸이 필터 튜브(140) 밖으로 반경방향으로 탈출하기 보다는 소모품 에어로졸이 이동하는 필터 튜브(140)를 통하는 길이방향의 채널을 생성한다. 이러한 구성에 의해 소모품 에어로졸은 사용자의 입을 향한 흡입 경로를 따라갈 수 있다. 하우징(150)의 한 단부(152)는 단부 캡(154)으로 덮일 수 있다. 단부 캡(154)은 일종의 필터 재료로 이루어질 수 있다. 하우징(150)의 반대쪽 단부(156)에는 마우스피스(158)가 있고, 이 마우스피스(158)를 사용자가 빨면 가열된 소모품 에어로졸이 케이스(108) 밖으로 나와 필터 튜브(140)을 따라 마우스피스(158)를 향해 사용자의 입으로 흡입된다. 그래서, 마우스피스(158)도 단부 캡(154)의 것과 유사한 일종의 필터일 수 있다. 소모품 수용 패키지(102)가 소모품 에어로졸이 이동하는 채널을 포함하고, 이 채널이 소모품 수용 패키지(102)의 일부이기도 한 마우스피스(158)로 직접 이어지는 경우에, 상기 채널은 수용기(151) 및/또는 케이스(202)로부터 격리되고, 수용기(151) 및/또는 케이스(202)는 장치의 작동 중에 형성된 임의의 잔류물 또는 부산물이 없는 상태로 유지될 것이다. 이 구성에서는, 수용기(151) 및/또는 케이스(202)가 깨끗한 상태를 유지하고 사용자가 수용기(151) 및/또는 케이스(202)를 주기적으로 청소할 것을 요하지 않는다.
유도 가열
소모품 수용 유닛(104)의 가열은, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 유도 가열 요소(160)에 의해 생성된 변화하는 자기장의 존재하에 금속을 배치함으로써 금속, 바람직하게는 철금속의 비접촉 가열을 제공하는 유도 가열 공정에 의해 달성된다. 바람직한 실시예에서, 유도 가열 요소(160)는 전류가 코일을 통과할 때 자기장을 생성하는 코일 형태로 감긴 도체(162)이다. 금속 서셉터(106)는 자기장 내에 있도록 도체(162)에 충분히 가깝게 배치된다. 바람직한 실시예에서, 도체(162)는 중심 공동(164)을 한정하는 방식으로 감겨있다. 이러한 구성은 도체(162)가 서셉터(106)와 접촉하지 않고 서셉터(106)를 둘러싸도록 하기 위해 소모품 수용 패키지(102)가 공동(164) 내로 삽입될 수 있게 한다. 도체(162)를 통과하는 전류는 빠르게 교번하는 자기장을 생성하는 교류이다. 교번 자기장(alternating magnetic field)은 서셉터(106)에 와전류를 생성할 수 있고, 이는 서셉터(106) 내에 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 소모품 수용 패키지(102)는 일반적으로 안쪽으로부터 바깥쪽으로 가열된다. 케이스(108)가 서셉터의 역할도 하는 실시예에서는, 소모품 수용 패키지(102)가 바깥쪽으로부터 안쪽으로 가열된다. 일부 실시예에서는, 소모품 수용 패키지(102)의 개별 유닛이 가열될 수 있게 하기 위해 복수의 개별 전도체(162a-f)가 직렬로 배열될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 가열은 매우 빠르고 짧은 시간 동안 지속된다. 장치가 "웜업(warm up)"되어 코일에 전력을 전달할 준비를 하는 데 대략 10초 미만이 걸리고, 코일에 전력을 전달되면 거의 즉시 서셉터를 가열하여 소모품 에어로졸을 제공한다. 바람직하게는, 웜업 시간은 약 1초 내지 약 7초, 또는 약 3초 내지 약 6초이다. 가장 바람직하게는, 웜업 시간은 대략 2초 내지 3초이다. 단기간의 강렬한 가열은 소모품 수용 유닛(104)을 안쪽으로부터 바깥쪽으로 가열하고, 바람직하게는 소모품 수용 유닛(104) 또는 케이스(108)(장착된 경우)의 외부를 연소 온도로 상승시키지 않는다. 예를 들어, 강렬한 가열의 지속 시간은 대략 0.5초 내지 대략 5초일 수 있다. 바람직하게는, 강렬한 가열의 지속 시간이 대략 0.5초 내지 대략 3초이다. 가장 바람직하게는, 강렬한 가열의 지속 시간이 약 1 내지 약 2초이다. 상기 가열은 소모품 수용 유닛(104)으로부터 배출될 소모품 에어로졸을 생성하기에 충분하다.
바람직한 실시예에서, 소모품 수용 패키지(102)의 세그먼트들은 개별적으로 가열되어야 한다. 그래서, 도체(162)는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 코일형 도체(162a-f)의 개별 세트로 제공될 수도 있다. 각각의 도체 코일(162a-f)은 한 번에 하나의 도체 코일(162a-f)을 활성화시키도록 제어될 수 있는 컨트롤러(166)에 부착될 수 있다. 도 8a에는 6개의 도체 코일(162a-f)이 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 코일이 사용될 수 있다. 대체 실시예에서, 소모품 수용 패키지(102)의 각 세그먼트를 개별적으로 가열하기 위해 소모품 수용 패키지(102)를 따라 코일을 병진이동시키는 기계적 메커니즘과 함께 단일 도체 코일(162)이 사용될 수 있다.
개별 도체 코일(162a-f)은 위에서 설명하고 도 3a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이 소모품 수용 패키지(102)의 개별 세그먼트와 짝지어질 수 있다. 대안적으로, 도체 코일(162a-f)은 도 2a 내지 도 2d, 도 7a 및 도 7d에 도시된 것과 같은 연속적인 소모품 수용 패키지(102)의 특정 길이에 각각 대응되어, 그 특정 길이만 가열할 수 있다. 이러한 실시예의 예비 테스트에서, 가열되지 않은 인접한 소모품은 절연체로서 작용하는 것으로 여겨지기 때문에, 소모품 수용 패키지(102)의 개별 길이를 따라 이루어지는 가열은 소모품 수용 패키지(102)의 인접 부분을 감지할 수 있을 정도로 가열하지 않는다. 따라서, 열 전달을 제한하는 구조는 필요하지 않을 수 있지만, 그러한 구조는 여기에서 논의되었으며 유용할 수 있다.
서셉터(106)에서 전력을 열로 변환하는 효율을 본 명세서에서 "변환 효율"이라고 하며, 금속의 벌크 저항률(bulk resistivity), 금속의 유전율, 금속 기하구조 및 열 손실, 전원 공급 장치 일관성 및 효율성, 코일 기하구조, 및 이러한 요인들 중의 일부를 확인하기 위한 손실과 전체 작동 빈도 등과 같은 다양한 요인에 기초한다. 장치(100)는 변환 효율을 최대화하도록 설계되고 구성된다.
가열 공정의 효율성을 더욱 향상시키기 위해, 예열 기술을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 서셉터(106)가 온도 센서에 의해 측정된 적당한 온도로 예열된 다음, 사용자가 흡입할 준비가 되었을 때, 서셉터(106)는 온도를 더 높은 에어로졸화 온도로 빠르게 상승시키는 증가된 에너지를 받는다. 예를 들어, 소모품 수용 패키지(102)가 장치(100)에 삽입되면, 가열 시스템(160)의 작동을 촉발할 수 있으며, 이는 서셉터(160)를 대략 적당한 온도(즉, 실온 이상이지만 에어로졸화 온도 이하), 예를 들어 섭씨 200도로 가열한다. 그 다음에, 사용자가 마우스피스를 빨기 시작하면, 소모품 수용 패키지(102) 내부에 발생된 차압이 압력 센서(426)에 의해 감지되고, 시스템 컨트롤러(166)에 의해 폭발적인 에너지가 발생되어 온도를 더 높은 에어로졸화 온도, 예를 들면, 섭씨 350도로 빠르게 증가시킨다.
일부 실시예에서는, 외부 액추에이터를 사용될 수 있는 데, 이 경우 사용자가 흡입할 준비를 하고 있을 때, 사용자는 적당한 온도로 예열 프로세스를 시작하기 위해 외부 액추에이터를 작동시킬 수 있다. 그 다음에, 사용자가 흡입할 준비가 되었을 때, 두 번째 외부 액추에이터가 작동될 수 있거나, 흡입 작용에 의해 내부에 발생된 진공이 압력 센서(426) 또는 에어로졸화 온도까지 온도를 빠르게 증가시키기 위해 폭발적인 에너지를 생성하도록 가열 시스템(160)에 신호를 보낼 수 있는 다른 장치에 의해 감지될 수 있다. 사용자가 증기 흡입을 마친 후, 온도는 다시 적당한 온도로 떨어지거나 적당한 온도와 에어로졸화 온도 사이의 중간 온도로 떨어질 수 있다. 따라서, 사용자가 다음 용량을 섭취할 준비가 되면, 가열 시스템이 작동할 준비가 된다.
예를 들어, 소모품 수용 패키지(102)가 에어로졸 생성 장치(200)에 처음에 결합되면, 에어로졸 생성 장치(200)는 유효 성분에 따라 약 100℃ 내지 약 250℃로 서셉터를 가열한다. 그 다음에 한 모금(puff)을 흡입하면, 에어로졸 발생장치(200)는 온도를 약 400℃ 이상으로 상승시켜 한 모금을 생성한다. 이 온도 상승은 약 0.01초만큼 빠를 수 있다. 일단 한 모금을 흡입하였으면, 에어로졸 생성 장치(200)는 다음 한 모금 흡입 전에 온도를 계산하기 위해 시간 곡선을 통해 온도 강하를 추정하기 시작한다. 에어로졸 생성 장치(200)는 칩들 중의 하나에 온도 조절 장치를 가지고 있기 때문에, 장치 환경의 시작 온도는 알려져 있다. 시간 곡선을 통해 온도를 추정함으로써, 다음 한 모금을 흡입하는 때에 따라, 에어로졸 생성 장치(200)는 다음 한 모금 흡입에서 400℃를 달성하기 위해 얼마나 많은 전력이 필요한지를 정확히 계산한다. 이것은 각각의 한 모금 흡입 후에 되풀이해서 수행된다. 그래서 첫 번째 한 모금 흡입 후 5초 이내에, 또는 첫 번째 한 모금 흡입 후 30초 이내에 한 모금을 흡입하면, 퍼지 논리 프로세스가 다음 한 모금을 두 번째/다음 한 모금의 400℃ 온도(또는 임의의 설정 온도)로 되게 한다. 시스템 컨트롤러(166)는 온도를 측정하기 위해 온도 센서에 작동가능하게 연결될 수 있다. 이 시스템은 일관된 한 모금을 얻기 위해 코일을 이동시키는 것과 유사한 한 모금 일관성(puff consistency)을 제공한다. 따라서, 이러한 특징은 가열 코일이 움직이지 않는 바람직한 실시예가 될 수 있다.
그래서, 에어로졸 생성 장치(200)에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법에 대한 바람직한 실시예는 소모품으로 둘러싸인 서셉터(106)를 실온보다 높지만 에어로졸화 온도보다 낮은 적당한 온도로 예열하는 단계; 그리고 서셉터(106)를 상기 적당한 온도에서 에어로졸화 온도로 가열하여 소모품을 에어로졸화하는 단계를 포함할 수 있다. 서셉터(106)를 에어로졸화 온도로 가열한 후, 서셉터는 상기 적당한 온도로 다시 낮아질 수 있다. 대안적으로, 서셉터(106)를 에어로졸화 온도로 가열한 후, 서셉터(106)는 에어로졸화 온도보다 낮지만 상기 적당한 온도보다 높은 중간 온도로 낮아질 수 있다. 바람직하게는, 서셉터(106)의 예열은 소모품 수용 패키지(102)를 에어로졸 생성 장치(200) 내로 삽입하면 일어난다. 또한, 서셉터(106)를 에어로졸화 온도로 가열하는 것은 압력 센서(426)가 수용기(151) 내와 같은, 에어로졸 생성 장치(200) 내부의 압력 강하를 검출하면 발생한다.
에어로졸 생성 장치
가열 및 소모품의 에어로졸로의 변환을 수행하기 위해, 소모품 수용 패키지(102)는 도 1 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 에어로졸 생성 장치(200) 내부에 배치된다. 에어로졸 생성 장치(200)는 소모품 수용 패키지(102)를 수용하는 수용기(151), 서셉터(106)를 가열하는 유도 가열 요소(160), 및 유도 가열 요소(160)를 제어하는 시스템 컨트롤러(166)를 포함하고 있다. 케이스(202)는 인체 공학적으로 사용할 수 있게 설계되어 있다. 명명의 편의를 위해, 케이스(202)는 전면, 후면, 측면, 상부 및 바닥부와 같은 용어를 사용하여 설명한다. 이러한 용어는 제한하려는 것이 아니라 서로에 대한 다양한 구성요소의 위치를 설명하기 위해 사용된다. 본 발명을 설명하기 위해, 전면(210)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 의도된 대로 사용될 때 사용자를 향하는 케이스(202)의 부분일 것이다. 의도한 바와 같이, 사용자가 사용을 위해 케이스(202)를 잡을 때, 엄지 손가락이 전면(210) 주위를 감싼 상태에서 사용자의 나머지 손가락들은 장치(100)의 후면(212) 주위를 감쌀 것이다. 케이스(202)에는 장치(100)의 구성요소들이 수용되는 공동(214)(도 1 참조)이 형성되어 있다. 그래서, 케이스(202)는 소모품 수용 패키지(102), 컨트롤러(166), 유도 가열 요소(160), 및 전원(220)의 상당한 부분을 수용하도록 설계되어 있다. 바람직한 실시예에서, 케이스(202)의 상부-전면 부분에는 오리피스(216)가 형성되어 있다. 소모품 수용 패키지(102)의 마우스피스 부분(158)은 사용자가 소모품 수용 패키지(102)에 접근할 수 있도록 오리피스(216)로부터 외부로 돌출되어 있다. 마우스피스(158)는 사용자가 소모품 에어로졸을 흡입하기 위해 마우스피스(158) 주위에 자신의 입술을 위치할 수 있게 케이스(202) 외부로 충분히 돌출되어 있다.
케이스(202)는 사용자 친화적이고 쉽게 휴대할 수 있게 되어 있다. 바람직한 실시예에서, 케이스(202)는 높이 대략 85mm(3.35인치)(상부(222)에서 바닥부(224)까지 측정) x 깊이 44mm(1.73인치)(전면(210)에서 후면(212)까지 측정) x 폭 22mm(0.87인치)(측면(226)에서 측면(228)까지 측정)의 치수를 가질 수 있다. 이것은 고품질/더 견고한 플라스틱 부품을 위해 프로토 몰딩(proto-molding)에 의해 제조될 수 있다.
일부 실시예에서, 소모품 수용 패키지(102)는 보관 및 이동을 위해 소모품 수용 패키지(102)를 케이스(202) 내부에 집어넣을 수 있게 해주는 리트랙터(retractor)에 유지될 수 있다. 소모품 수용 패키지(102)의 구성으로 인해, 수용기(151) 및/또는 케이스(202)는 일부 연소가 여전히 우세하여 연소로부터 잔류 부산물을 생성하는 다른 장치와 같이 청소용 관통 구멍을 필요로 하지 않는다. 소모품 수용 패키지(102)가 사용자 마우스피스(158) 및 필터 튜브(140)를 포함하는 실시예에서, 작동 중에 생성된 임의의 부산물이 있는 경우, 이들은 일회용 소모품 수용 패키지(102)에 남아 있을 것이며, 이 일회용 소모품 수용 패키지(102)는 사용자가 새로운 소모품 수용 패키지(102) 및 필요한 경우 필터 튜브(140)를 수용기(151) 및/또는 케이스(202)에 삽입할 때 교체된다. 따라서, 수용기(151) 및/또는 케이스(202)의 내부는 작동 중에 깨끗한 상태를 유지한다.
바람직한 실시예에서, 케이스(202)의 상부(222)는 사용자 인터페이스(230)를 포함하고 있다. 케이스(202)의 상부(222)에 사용자 인터페이스(230)를 배치함으로써 사용자는 사용 전에 장치(100)의 상태를 쉽게 확인할 수 있다. 사용자는 어쩌면 흡입하는 동안에도 사용자 인터페이스(230)를 볼 수 있다. 사용자 인터페이스(230)는 사용 중 장치 상태 표시를 위한 멀티 컬러 LED(RGB) 디스플레이일 수 있다. 이 디스플레이의 광각 가시성을 제공하기 위해 광도파관(light-pipe)이 사용될 수 있다. 단지 예로서, 사용자 인터페이스(230)는 128x32 포맷 및 I2C(또는 SPI) 인터페이스를 가진 0.96인치(대각선) OLED 디스플레이를 가지고 있다. 사용자 인터페이스(230)는 햅틱 피드백(234)(진동) 및 오디오 피드백(250)(압전 변환기)이 가능하다. 일부 실시예에서는, 손상/긁힘으로부터 보호하기 위해 투명한 플라스틱(PC 또는 ABS) 커버가 OLED 유리 위에 배치될 수 있다.
케이스의 후면(212)은 장치를 켜거나 "한 모금 흡입(puff)"을 시작하기 위해 손가락으로 작동되는(스퀴즈(squeeze)) 버튼인 트리거(232)를 포함하고 있다. 바람직하게는, 트리거(232)는 상부(212)에 인접해 있다. 이 구성에서, 사용자는 편리한 작동을 위해 자신의 검지를 트리거(232) 위 또는 근처에 둔 상태에서 의도한 대로 케이스(202)를 유지할 수 있다. 일부 실시예에서는, 잠금 메카니즘이 트리거(232)가 전기적으로 작동되기 전에 케이스(202)가 개방될 것을 요하는 전기적 인터로크(electrical interlock)을 통하거나 기계적으로 트리거(232)에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서는, 햅틱 피드백 모터(234)가 작동 동안 사용자에 의한 햅틱 피드백의 인식을 향상시키기 위해 트리거(232)에 기계적으로 결합될 수 있다. 트리거(232)가 작동되면 유도 가열 요소(160)에 전력을 공급하여 서셉터(106)를 가열한다.
장치(100)는 배터리(220)에 의해 전력을 공급받는다. 바람직하게는, 배터리(220)는 4A 연속 유발 능력(continuous draw capability) 및 650-750mAh 정격 용량을 가진 듀얼 셀 리튬 이온 배터리 팩(직렬 연결)이다. 상기 듀얼 셀 팩은 보호 회로를 포함할 수 있다. 배터리(220)는 USB 타입 "C" 커넥터(236)로 충전될 수 있다. USB 타입 "C" 커넥터(236)는 통신을 위해 사용될 수도 있다. 컨트롤러(166)는 배터리 충전/방전 표시를 위한 배터리 전압 모니터링(238)을 제공할 수도 있다.
트리거(232)는 컨트롤러(166)를 통해 유도 코일 드라이버(240)에 작동가능하게 연결된다. 유도 코일 드라이버(240)는 유도 가열 요소(160)를 작동시켜서 서셉터(106)를 가열한다. 본 발명은 종래 기술의 모터 구동 코일 설계를 배제한다. 유도 코일 드라이버(240)는 다수의 코일에 대한 구동/다중화(drive/multiplexing)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 유도 코일 구동부(240)는 6개 이상의 코일에 대한 구동/다중화를 제공할 수 있다. 각각의 코일은 소모품 수용 패키지(102)의 하나의 세그먼트 둘레에 감기고 적어도 1회 이상 작동될 수 있다. 따라서, 소모품 수용 패키지(102)의 하나의 세그먼트는 예를 들어 두 번 가열될 수 있다. 6개의 코일을 가진 장치(100)에서, 사용자는 상기 장치(100)로부터 12회의 "흡입(puff)"을 얻어낼 수 있다.
바람직한 실시예에서 유도 코일 구동 회로는 마이크로프로세서 컨트롤러(166)에 의해 직접 제어될 수 있다. 이 프로세서의 특수 주변장치(수치 제어 발진기)는 최소의 CPU 처리 오버헤드(overhead)를 가지고 주파수 구동 파형을 발생시킬 수 있게 해준다. 유도 코일 회로는 하나 이상의 병렬 연결된 커패시터를 가질 수 있어서, 병렬 공진 회로가 될 수 있다.
상기 구동 회로는 상기 프로세서에 아날로그 입력으로 피드백하는 "피크 검출기"를 사용한 전류 모니터링을 포함할 수 있다. 상기 피크 검출기의 기능은 아날로그-디지털 변환기(마이크로프로세서 칩의 일부)에 의한 변환을 위한 안정적인 출력 전압을 제공하는 구동 회로의 모든 전압 사이클에 대한 최대 전류값을 수집한 다음 유도 코일 구동 알고리즘에 사용하는 것이다.
상기 유도 코일 구동 알고리즘은 마이크로프로세서에서 실행되는 펌웨어로 구현된다. 유도 코일과 커패시터의 공진 주파수는 다음과 같이 설계시의 합리적인 정확도로 알려질 것이다.
공진 주파수(Hertz 단위) = l/(2*pi* SQRT{L*C} )
상기 식에서
pi = 3.1415...,
SQRT는 괄호 {...} 안의 항목의 제곱근을 나타내며,
L = 유도 코일의 측정된 인덕턴스, 그리고
C = 병렬 연결된 커패시터의 알려진 커패시턴스이다.
L 값 및 C 값(위에서)에 대한 제조 공차가 있고, 이러한 제조 공차는 위의 공식을 사용하여 계산한 공진 주파수와 비교하여 실제 공진 주파수에서 약간의 편차를 발생시킬 것이다. 또한, 이 코일의 내부에 위치하는 것이 무엇인지에 따라 유도 코일의 인덕턴스에 변화가 있을 것이다. 특히, 이 코일의 내부에(또는 바로 근처에) 철금속이 존재하면 어느 정도의 인덕턴스 변화가 발생하여 L-C 회로의 공진 주파수를 약간 변화시킬 것이다.
유도 코일을 구동하기 위한 펌웨어 알고리즘은 최대 예상 주파수 범위에 걸쳐 작동 주파수를 스위핑(sweeping)하는 동시에 전류를 모니터링하여, 전류 소모가 최소인 주파수를 찾는다. 이 최소값은 공진 주파수에서 발생한다. 이 "중심 주파수"가 발견되면, 상기 알고리즘은 중심 주파수의 양쪽에서 소량으로 주파수를 계속 스위핑하고 최소 전류값을 유지하는 데 필요한 중심 주파수의 값을 조정한다.
전자 장치들이 컨트롤러(166)에 연결되어 있다. 컨트롤러(166)는 서셉터(106)의 가열을 최적화하기 위하여 프로세서 기반 주파수 제어를 제공한다. 주파수와 온도 사이의 관계는 거의 직접적으로 상관관계가 없는데, 이는 온도가 주파수, 지속 시간 및 소모품 수용 패키지(102)가 구성되는 방식의 결과라는 사실에 대부분 기인한다. 컨트롤러(166)는 또한 전력 전달을 결정하기 위한 전류 모니터링 및 공진을 달성하기 위한 유도 코일 전체에 걸친 피크 전압 모니터링을 제공할 수 있다. 단지 예로서, 컨트롤러는 1초 내에 서셉터(106)의 온도를 섭씨 400도 이상으로 만들기 위해 3초 예열 사이클로 대략 400kHz 내지 대략 500kHz, 바람직하게는 440kHz의 주파수를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 서셉터(106)의 온도는 1초 내에 섭씨 550도 이상으로 상승될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 온도는 섭씨 800도까지 상승될 수 있다. 따라서, 본 발명은 섭씨 400도 내지 800도의 유효 범위를 가진다. 종래 기술의 장치에서, 이러한 온도는 소모품을 연소시켜, 종래 기술의 장치는 이러한 온도에서 비효과적이게 된다. 본 발명에서, 이러한 고온은 여전히 에어로졸 생성의 효율을 개선하고 더 빠른 가열 시간을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다.
장치(100)는 또한 통신 시스템(242)을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 블루투스 저에너지 라디오(Bluetooth low energy radio)가 주변 장치와 통신하는데 사용될 수 있다. 통신 시스템(242)은 예를 들어 전화로 정보를 통신하기 위해 메인 프로세서에 직렬 접속될 수 있다. 기성 RF 모듈(사전 인증: FCC, IC, CE, MIC)도 사용할 수 있다. 한 가지 예는, SmartBasic 지원으로 신속한 애플리케이션 개발이 가능하기 때문에 Laird BL652 모듈을 활용한다. 통신 시스템(242)은 유도 가열 요소(160)의 주파수 및 3 단계 듀티 사이클, 구체적으로 예열 단계, 가열 단계 및 단계적 축소(wind-down) 단계를 제어함으로써, 에어로졸 농도, 방출되는 향미의 양 등에 관한 개인 선호도에 맞게 사용자가 장치(100)를 프로그래밍할 수 있게 한다. 통신 시스템(242)은 하나 이상의 USB 포트(236)를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 백업(battery back-up)을 가진 RTC(실시간 시계/달력)는 사용 정보를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. RTC는 스마트폰과 같은 주변 장치에 다운로드된 외부 앱과 함께 사용될 관련 사용자 데이터를 측정하고 저장할 수 있다.
일부 실시예에서, 마이크로 USB 커넥터(또는 USB 타입 C 커넥터 또는 기타 적절한 커넥터)가 케이스(202)의 바닥에 배치될 수 있다. 케이블 장력(cable force)으로 인한 커넥터의 응력을 줄이기 위해 플라스틱을 가진 지지 커넥터가 모든 면에 제공될 수 있습니다.
단지 예로서, 장치(100)는 다음과 같이 사용될 수 있다. 상기 장치의 전원은 트리거(232)의 순간적인 작동으로 켜질 수 있다. 예를 들어, 트리거를 짧게 누르면(< 1.5초) 장치(100)를 켤 수 있지만 가열 사이클이 시작되지는 않는다. 이 시간 동안 트리거(232)를 두 번째 짧게 누르면(< 1초) 더 오랜 기간 동안 장치(100)를 켜진 상태로 유지하고 현재 전화와의 활성(결합된) 블루투스 연결이 존재하지 않는 경우 블루투스 광고(Bluetooth advertising)를 개시할 것이다. 트리거(232)를 더 길게 누르면(> 1.5초) 가열 사이클이 시작된다. 장치(100)의 전원은 전원을 끄기 전에 OLED 사용자 인터페이스(230)에 업데이트된 유닛 상태(unit status)를 표시하기 위해 각 가열 사이클 후 짧은 기간(예를 들어, 5초) 동안 켜진 상태로 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치(100)는 소모품 수용 패키지(102)가 케이스(202)로부터 전개될 때 전원이 켜질 수 있다. 일부 실시예에서, 별도의 전원 스위치(246)가 상기 장치를 켜고 끄는 데 사용될 수 있다.
스마트폰과의 활성 연결(active connection)이 발견되고 맞춤형 애플리케이션이 스마트폰에서 실행 중인 경우, 장치(100)는 전원이 꺼지기 전에 최대 2분 동안 전원이 켜진 상태로 유지된다. 배터리 레벨이 작동하기에 너무 낮으면, 사용자 인터페이스 디스플레이(230)는 유닛을 끄기 전에 여러 번 깜빡인다("0%" 레벨의 배터리 아이콘을 표시함).
일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(230)는 소모품 수용 패키지(102)의 얼마나 많은 부분이 방출될 소모품을 여전히 수용하고 있는지에 대한 지표로서 어떤 세그먼트가 남아 있는지(속이 꽉 차게 채워진 형태) 대 어떤 세그먼트가 사용되었는지(점선 윤곽 형태)를 보여주는 세그먼트화된 담배(segmented cigarette)를 나타낼 수 있다. 사용자 인터페이스(230)는 또한 현재 배터리 상태로 업데이트된 배터리 아이콘, 장치가 전원에 연결되었을 때의 충전 아이콘(번개 형태), 스마트폰과의 활성 연결이 존재할 때의 블루투스 아이콘을 표시할 수 있다. 사용자 인터페이스(230)는 연결이 존재하지 않지만 장치(100)가 광고하고 있는 경우 느리게 깜박이는 블루투스 아이콘을 보여줄 수 있다.
상기 장치는 또한 사용자에게 전원 상태를 알려주는 표시기(248)를 가질 수 있다. 표시기(248)는 RGB LED일 수 있다. 단지 예로서, RGB LED는 장치의 전원이 처음 켜질 때 녹색 LED가 켜지고, 예열 시간 동안에는 빨간색 LED가 깜박이고, "흡입" 시간 동안에는 빨간색 LED가 켜지고(연속적으로), 그리고 충전 중에는 파란색 LED가 깜박이는 것을 표시할 수 있다. 깜박이는 것의 듀티 사이클은 배터리의 상대적 충전 상태(20-100%)를 20% 증분으로 나타낸다(연속적인 파란색은 완전히 충전되었음을 의미한다). 활성 블루투스 연결이 감지되면(장치에 연결된 전화기 및 전화기의 맞춤형 앱이 실행 중이면) 파란색 LED가 빠르게 깜박일 수 있다.
햅틱 피드백이 사용 도중에 사용자에게 추가적인 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원이 켜지면 2개의 짧은 펄스를 즉시 발신할 수 있다(손가락 트리거 버튼으로부터). 예열 사이클의 끝에서 장치가 흡입을 나타내는 것(HNB "흡입" 사이클의 시작)을 나타내기 위해 연장된 펄스가 발신될 수 있다. USB 전원이 처음 연결되거나 분리될 때 짧은 펄스가 발신될 수 있다. 스마트폰에서 실행 중인 활성 전화 앱과의 활성 블루투스 연결이 이루어지면 짧은 펄스가 발신될 수 있다.
손가락 그립 버튼을 짧게(< 1.5초) 눌러 전원이 켜진 후 블루투스 연결이 시작될 수 있다. "결합된" BLE(블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy)) 연결이 없는 경우에는, 장치의 전원을 켜는 초기 짧게 누르기가 감지된 후 두 번째 짧게 누르기가 감지되면 장치가 느린 광고("페어링(pairing)" 모드)를 시작할 수 있다. 스마트폰 애플리케이션과의 연결이 이루어지면, 사용자 인터페이스 디스플레이(230) 상의 블루투스 아이콘이 깜박임을 멈추고 파란색 LED가 켜진다(연속적으로). 장치(100)의 전원이 켜져 있고 상기 장치가 스마트폰과 "결합된(bonded)" 연결을 가지고 있는 경우, 장치의 전원이 꺼질 때까지 상기 장치는 스마트폰과의 이러한 연결을 재정립(re-establish)하려고 시도하는 광고를 시작할 수 있다. 이 스마트폰과의 연결을 재정립할 수 있는 경우, 장치는 저절로 전원이 꺼지기 전에 최대 2분 동안 전원이 켜진 상태로 유지될 수 있다. 결합된 연결(bonded connection)을 삭제하기 위해서는, 사용자가 한 번 짧게 누른 다음 다시 한 번 짧게 눌러 장치의 전원을 켤 수 있다. BLE 아이콘이 깜박이는 동안, 사용자는 장치(100)가 진동하고 블루투스 아이콘이 사라질 때까지 트리거(232)를 누르고 있을 수 있다.
그래서, 전술한 변환 효율 요인들 및 제품 일관성 요인들을 엄격하게 제어함으로써, 소모품 수용 유닛(104)에 제어된 열전달을 제공할 수 있다. 이러한 제어된 열전달은 제어된 시간 간격에 걸쳐서 서셉터(106)로의 다양한 레벨의 전력 전달을 유지하기 위해 유도 가열 시스템(160)의 모니터링을 위한 마이크로프로세서 컨트롤러(166)를 필요로 한다. 이러한 특성은 소모품 에어로졸이 생성되는 온도에 의해 결정되는 특정 소모품 향미의 선택을 제공하는 사용자 제어 기능을 가능하게 한다.
일부 실시예에서는, 유도 가열 시스템의 주파수 및 전력 전달을 제어하기 위해 마이크로프로세서 또는 설정가능한 논리 블록(configurable logic block)이 사용될 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 유도 가열 시스템(160)은 자기 공진 발진기로의 그리고 자기 공진 발진기로부터의 하나 이상의 커패시터(260)와 병렬로 와이어 코일(162)을 포함할 수 있다. 코일(162)의 인덕턴스는 커패시터(들)(260)의 커패시턴스와 결합하여 주로 회로가 동작할 공진 주파수를 한정한다. 그러나, 이 실시예에서는, 전원 스위치를 구동하고 이에 따라 회로의 발진 주파수를 제어하기 위해 마이크로프로세서/마이크로컨트롤러(166)가 대신 사용될 수 있다. 이 접근 방식에서, 피크 전압과 전류는 마이크로프로세서 제어 프로그램이 공진을 찾기 위해 폐쇄형 조정(closed tuning)을 제공할 수 있게 해주는 피드백으로 사용된다. 이 접근 방식의 이점은 마이크로프로세서(166) 제어 프로그램의 제어하에서 회로의 발진을 동기적으로 온(on) 상태와 오프(off) 상태로 스위칭함으로써 서셉터에 전달되는 전력을 효율적으로 제어할 수 있고 유도 코일 시스템을 구동하는 전력 제어 요소의 최적의 온/오프 스위칭을 제공한다는 것이다.
이러한 개념에 기초하여, 본 발명자들은 다수의 변형을 고려하였다. 따라서, 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 소모품 수용 유닛(104), 상기 소모품 수용 유닛(104) 내에 매설된 서셉터(106), 상기 소모품 수용 유닛(104)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된 가열 요소(160), 상기 가열 요소(160)를 제어하기 위한 컨트롤러(166), 그리고 상기 소모품 수용 유닛(104), 상기 서셉터(106), 상기 가열 요소(160) 및 상기 컨트롤러(166)를 수용하기 위한 수용기(151) 및/또는 케이스(202)를 포함하고 있다. 바람직하게는, 소모품 수용 유닛(104)은 소모품 수용 패키지(102) 내에 서셉터(106)와 함께 수용된다. 그래서, 소모품 수용 패키지(102)와 본 발명의 다른 구성요소들 사이의 관계에 대한 임의의 설명은 소모품 수용 유닛(104)에 적용될 수도 있는데, 이는 일부 실시예가 소모품 수용 유닛(104)의 패키징을 반드시 필요로 하는 것은 아닐 수 있기 때문이다.
일부 실시예에서는, 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 장치가 유도 가열 요소(160)를 제어하기 위한 자기 공진 발진기(self-resonant oscillator)를 포함하고 있다. 자기 공진 발진기는 유도 가열 요소(160)에 병렬로 작동가능하게 연결된 커패시터(260)를 포함하고 있다. 일부 실시예에서는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 다수의 가열 요소(160)가 각각의 커패시터(260a, 260b)와 병렬로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 상기 가열 요소가 코일형 와이어(162a, 162b)의 형태이다.
단일 소모품 수용 패키지(102)가 에어로졸을 여러 번 생성할 수 있도록 하기 위해, 다수의 가열 요소(160) 및/또는 이동가능한 가열 요소(160)가 사용될 수 있다. 따라서, 가열 요소(160)는 복수의 코일형 와이어(162a, 162b)를 포함하고, 여기서 각각의 코일형 와이어는 다른 코일형 와이어와 독립적으로 작동하기 위해 컨트롤러(166)에 작동가능하게 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 요소(160)는 이동가능하게 될 수 있다. 이러한 실시예에서, 소모품 수용 패키지(102)는 제1 길이방향의 축(L)을 정하는 기다란 부재일 수 있고, 가열 요소(162)는 제1 길이방향의 축(L)을 따라 축방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 11a 내지 도 11e에 도시된 바와 같이, 가열 요소(160)는 캐리어(270)에 부착될 수 있다. 캐리어(270)는 가열 요소(160)가 소모품 수용 패키지 주위에 감긴 상태로 유지되는 동안 소모품 수용 패키지(102)의 길이를 따라 이동하도록 수용기(151)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 코일의 스팬(S)(코일의 첫 번째 권선(272)에서 코일(274)의 마지막 권선까지의 직선 거리로 측정됨)은 소모품 수용 패키지(102)의 세그먼트를 덮을 정도로만 충분하게 짧을 수 있다. 일단 가열 요소(160)가 그 세그먼트에서 작동되었으면, 캐리어(270)는 소모품 수용 패키지(102)의 길이방향의 축(L)을 따라 소모품 수용 패키지(102)의 다른 세그먼트까지 소모품 수용 패키지(102)를 따라 전진한다. 캐리어(270)의 이동 거리는 코일의 첫 번째 권선(272)이 코일의 마지막 권선(274)이 이전에 있었던 위치에 인접하여 멈추도록 하는 거리이다. 따라서, 이전에 가열된 세그먼트와 동일한 크기의 새로운 세그먼트가 가열될 준비가 된다. 이것은 캐리어(270)가 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)로부터 반대쪽 단부(107)로 이동할 때까지 계속될 수 있다. 대안적으로, 코일은 고정될 수 있고 소모품 수용 패키지(102)가 세그먼트의 유사한 가열을 달성하기 위해 이동하도록 만들어질 수 있다. 이러한 실시예에서, 수용기(151)는 소모품 수용 패키지(102)의 이동에 부응하도록 증가된 길이를 가져야 할 수 있고, 캐리어(270)는 코일보다는 오히려 소모품 수용 패키지(102)를 이동시키도록 구성되어야 할 것이다.
소모품 수용 패키지(102)가 다수의 소모품 수용 유닛(104)을 수용하는 실시예에서, 코일의 스팬(S)은 소모품 수용 유닛(104)의 길이와 대략 동일한 크기일 수 있다. 캐리어(270)는 코일이 전체 소모품 수용 유닛(104)을 가열할 수 있도록 코일을 소모품 수용 유닛(104)과 정렬시키도록 구성될 수 있다. 캐리어(270)가 코일을 하나의 소모품 수용 유닛(104)으로부터 그 다음 소모품 수용 유닛(104)으로 이동시키도록 구성될 수 있어서, 단일 소모품 수용 패키지(102)가 여러 번 가열되고 에어로졸이 매번 방출되게 할 수 있다.
인식 시스템(Recognition System)
일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104) 또는 소모품 수용 유닛(104)의 일부가 가열되었는지 여부를 감지할 수 있는 것이 바람직하다. 소모품 수용 유닛(104)이 이미 가열된 경우, 에너지가 소모품 수용 유닛(104)의 사용된 부분에 낭비되는 것을 방지하기 위해 가열 요소(160)는 그 다음 소모품 수용 유닛(104) 또는 소모품 수용 유닛(104)의 그 다음 세그먼트를 가열할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 사용된 소모품 수용 패키지(102)의 세그먼트를 감지하는 데 사용되는 인식 시스템(500)이 상기 장치에 제공되어, 상기 장치가 사용가능한 그 다음 미사용 세그먼트를 자체적으로 결정할 수 있게 해준다. 예를 들어, 상기 장치는 감지되고 있는 소모품 수용 패키지(102)의 일부가 미리 결정된 온도를 넘어서 가열되었는지 여부를 감지하기 위한 광학 센서(320)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 센서(320)는 가열을 나타내는 소모품 수용 패키지(102)의 시각적 변화를 감지할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 센서(320)는 가열을 나타내는 소모품 수용 패키지(102)의 열적 변화를 감지할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 센서(320)는 가열을 나타내는 소모품 수용 패키지(102)의 구조적 변화(즉, 구조의 변화)를 감지할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 센서(320)는 가열 요소(160)가 소모품 수용 패키지(102)를 따라 존재하는 위치 및 가열 요소(160)가 소모품 수용 패키지(102)를 따른 이동에 대해 가열되었을 때를 추적하는 컨트롤러일 수 있다. 예를 들어, 상기 컨트롤러는 미리 결정된 온도로 가열된 소모품 수용 패키지(102)의 일부의 위치를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 광학 센서(320)는 광반사 센서이다. 광반사 센서는 소모품 수용 패키지(102)의 원래 상태를 소모품 수용 패키지(102)가 상당한 열(즉, 그날의 정상 온도(normal temperature)를 넘어선 온도)에 노출되었을 때의 상태와 비교하여 소모품 수용 패키지(102)의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 소모품 수용 패키지(102)가 미리 결정된 온도로 가열될 때 색깔이 변하는 감열 염료(thermal sensitive dye)로 이루어질 수 있다. 이러한 색깔의 변화는 광반사 센서에 의해 감지될 수 있다. 감열 염료는 소모품 수용 패키지(102)의 외부 표면 둘레에 인쇄될 수 있다. 소모품 수용 패키지(102)의 한 세그먼트가 가열될 때, 가열된 세그먼트에 가장 근접한 밴드(322)가 색깔이 변한다. 예를 들어, 상기 밴드(322)는 흰색에서 검은색으로 변할 수 있다. 가열 요소(160)가 장착된 광학 센서(320)는 이동하는 가열 요소(160)의 전체 범위에 걸쳐서 소모품 수용 패키지(102)의 측면도를 제공하기 위해 가열 요소 바로 위 또는 아래에 초점을 맞춘 광학 장치(324)를 가지고 있다.
일부 실시예에서는, 리미트 스위치(326)가 또한 소모품 수용 패키지(102)의 한 단부(105)에 설치되어 소모품 수용 패키지(102)가 제거되거나 소모품 수용 패키지(102)가 상기 장치로 다시 삽입되는 때를 알아내는데 사용된다. 소모품 수용 패키지(102)가 다시 삽입되면, 상기 장치는 전동식 가열 요소 조립체를 작동시켜서 이 전동식 가열 요소 조립체를 전동식 가열 요소 조립체의 전체 이동 범위에 걸쳐 이동시켜서, 광학 센서(320)가 감열 염료의 어두운 밴드(322)를 감지함으로써 임의의 세그먼트가 이전에 가열되었는지 여부를 알아낼 수 있게 해준다. 따라서, 상기 장치는 새로운 소모품 수용 패키지(102)가 하우징에 삽입될 때 메모리를 리셋하기 위한 리미트 스위치(326)를 더 포함할 수 있다.
또한, 인식 시스템(500)은 소모품의 소비를 위해 설계된 투여 프로토콜을 실행하도록 에어로졸 생성 장치(200)를 구성하기 위해 소모품에 대한 존재, 유형 및 기타 정보를 식별하기 위해 감지 기술을 활용한다. 본 시스템에 의해 사용될 수 있는 다양한 상이한 소모품은 소모품의 적절한 투여량을 최적화하고 방출하기 위해 특정 온도 및 열 노출 기간을 가질 수 있다. 몇몇 상황에서는, 사용자가 정해진 시간 내에 복용할 수 있는 복용량에 제한이 있을 수 있다. 따라서, 하나의 소모품에는 최적일 수 있고 다른 소모품에는 최적이 아닐 수 있는 단일의 온도와 지속시간, 또는 모든 잠재적인 소모품을 에어로졸화하기에 충분한 가장 높은 허용가능한 온도 및 지속시간일 수 있는 단일의 온도와 지속시간보다는, 인식 시스템(500)은 소모품 및 임의의 처방 지시에 기초하여 온도와 지속시간을 자동적으로 상황에 맞게 맞춤화할 뿐만 아니라, 소모품이 있는지 여부, 소모품이 소진되었는지 여부, 사용자가 정해진 기간 내에 사용 횟수를 초과하였는지 여부 등을 판단하는 것과 같은 기타 기능을 수행한다.
예를 들어, 도 11b 내지 도 11e를 참조하면, 일부 실시예에서, 인식 시스템(500)은 광학 센서(320)를 포함할 수 있다. 광학 센서(320)는 소모품 수용 패키지(102) 상의 표지(504)를 읽고, 그 표지(504)를 에어로졸 생성 장치(200)가 소모품 수용 패키지(102)에 포함된 소모품에 대해 어떻게 거동해야 하는지에 관한 일단의 지시와 관련시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 표지(504)는 바코드, QR 코드 등에서 볼 수 있는 특정 패턴이거나, 특정 빛의 스펙트럼, 일련의 색깔, 특정 패턴화(patterning) 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 센서(320)는 소모품 수용 패키지(102)의 적어도 한 부분을 비추기 위해서 가시광선 또는 비가시광선(자외선 또는 적외선) 스펙트럼의 좁은 부분 또는 넓은 부분을 포함하는 광원(506)을 포함할 수 있다. 광학 센서(optical sensor)(320)는 소모품 수용 패키지(102)의 상기 부분으로부터 반사된 광/광 스펙트럼을 감지할 목적으로 광 센서(light sensor)(508)를 더 포함할 수 있다.
광원(506)과 동일한 스펙트럼 범위에서 민감한 광 센서(508)는 소모품 수용 패키지의 주변부의 광원(506)으로부터 반사된 광을 최적으로 감지하도록 위치되어 있다. 광 센서(508)는 가시광선 또는 비가시광선 스펙트럼의 하나 이상의 범위에서 광의 세기를 감지할 수 있거나 반사광의 광의 세기와 파장(색깔)을 모두 감지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 표지(504)는 소모품 수용 패키지(102) 상에, 바람직하게는 소모품 수용 패키지(102)의 주변부 둘레에 인쇄된 컬러, 흑백 및/또는 비가시성(UV 민감성) 잉크의 하나 이상의 밴드(band)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 표지(504)는 소모품 수용 패키지(102)가 에어로졸 생성 장치(200) 내로 완전히 삽입될 때 또는 소모품 수용 패키지(102)가 에어로졸 생성 장치(200)에 삽입되는 과정에 있을 때 상기 표지(504)가 감지될 수 있도록 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(152) 근처에 있다.
에어로졸 생성 장치(200)에 배치된 전자 회로 및 시스템 컨트롤러(166)는 광원(506)을 제어하고 소모품 수용 패키지(102)의 존재에 대해 광 센서(508)를 모니터링하고, 적절한 투여 프로토콜 내에서 유지하기 위해 이 소모품 수용 패키지(102)의 하나 이상의 특성을 식별할 목적으로 광 센서(508)에 의해 수신된 데이터를 처리한다.
따라서, 광 센서(508)는 소모품 수용 패키지(102)가 에어로졸 생성 장치(200)에 삽입되고 있을 때 또는 소모품 수용 패키지(102)가 제대로 안착된 후에 상기 표시를 판독할 수 있다.
일부 실시예에서, 인식 시스템(500)은 원하는 영역으로 원하는 광을 안내하고, 구부리고, 초점을 맞추고, 선택하기 위해 광학 수정기(optical modifier)(512)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 수정기(512)는 광 도파관(광 파이프), 반사 표면, 광 개구(light aperture), 프리즘, 렌즈, 필터, 편광기, 빔 스플리터, 광섬유 등일 수 있다. 유사하게, 소모품 수용 패키지(102)로부터 반사된 광을 광 센서(508) 상의 활성 영역으로 다시 보내도록 위치된 광학 수정기(512)가 있을 수 있다.
상이한 유형의 광원(506)과 광 센서(508)를 사용하면 다중 검출 모드를 제공할 수 있다. 예를 들어, 비가시 UV 광원/검출기를 컬러 광원/검출기와 함께 사용하면 상기 장치가 아마도 사용 중인 합법적인 제품과 대비하여 위조품을 알아낼 수 있게 된다. 다시 말해서, 위조자는 비가시광선을 보지 못할 것이기 때문에, 위조자는 이러한 밴드(band)(510)를 위조 소모품 수용 패키지(102)에 두지 않을 것이며 장치(100)는 작동하지 않을 것이다.
단지 예로서, 광원(506)은 가시광선의 모든 스펙트럼과 적외선 및 자외선과 같은 일부 비가시광선을 방출할 수 있다. 하나의 소모품 수용 패키지(102)는 파란색 스펙트럼의 광을 반사하는 밴드(510)를 가질 수 있다. 그래서, 광 센서(508)는 파란색을 감지한다. 파란색은 니코틴이 포함된 소모품 수용 패키지와 대응할 수 있다. 그래서, 에어로졸 생성 장치(200)는 소모품 수용 패키지(102)로부터 니코틴을 방출하기 위해 적절한 시간 동안 적절한 온도로 가열하도록 가열 시스템을 구성할 것이다. 다른 한편으로, 소모품 수용 패키지(102)가 빨간색 스펙트럼을 반사하는 밴드(510)를 포함한다면, 광 센서는 빨간색을 감지한다. 빨간색은 칸나비스(cannabis)가 포함된 소모품 수용 패키지와 대응할 수 있다. 그래서, 에어로졸 생성 장치(200)는 소모품 수용 패키지(102)로부터 칸나비스를 방출하기 위해 적절한 시간 동안 적절한 온도로 가열하도록 가열 시스템을 구성할 것이다. 다양한 색상과 색상들의 조합 또는 패턴을 사용하여 다양한 소모품을 코드화할 수 있다.
추가적으로, 인식 시스템(500)은 통지 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 소모품 수용 패키지(102)의 색상은 소모품 수용 패키지(102)가 구체적으로 프로그램된 흡입 횟수만큼 사용된 후에 변경되어, 소모품이 완전히 소비된 때를 나타낼 수 있다. 이러한 표시는 소모품 수용 패키지(102)를 상기 장치에서 더 이상 사용할 수 없게 만든다.
또한, 인식 시스템(500)은 소모품을 사용할 수 없게 하는 불능화 반응(disabling response)을 트리거하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 소모품 수용 패키지(103)를 더 이상 사용할 수 없게 하도록 소모품 수용 패키지(103)에 구멍이 생기게 하는 폭발적인 전력이 생성될 수 있다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 에어로졸을 발생시키기 위한 장치(100)는 소모품, 소모품을 둘러싸는 서셉터(106) 및 표지(504)를 포함하는 소모품 수용 패키지(102); 서셉터(106)를 유도 가열하기 위한 가열 요소(160) 및 상기 표지(504)를 판독하도록 구성된 인식 시스템(500)을 포함하는 에어로졸 생성 장치(200); 그리고 상기 인식 시스템(500) 및 상기 가열 요소(160)에 작동가능하게 연결된 시스템 컨트롤러(166)를 포함할 수 있고, 상기 인식 시스템(500)으로부터 수신된 정보는 상기 가열 요소(160)를 제어하는데 사용된다. 상기 인식 시스템(500)은 광학 센서(320)를 포함하고 있다. 상기 광학 센서(320)는 빛을 감지하는, 구체적으로는 상기 표지(504)에서 반사된 빛의 파장을 감지하는 광 센서(508)를 포함하고 있다. 상기 광학 센서(320)는 상기 표지(504)쪽으로 빛의 스펙트럼을 방출하도록 구성된 광원(506)을 더 포함할 수 있다. 상기 시스템 컨트롤러(166)는 상기 표지(504)와 관련된 소모품에 특수한 투여 프로토콜을 실행할 수 있다.
사용시, 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법은 광학 센서(320)로 소모품을 포함하는 소모품 수용 패키지(102) 상의 표지(504)를 판독하는 단계; 시스템 컨트롤러(166)로 상기 표지(504)와 관련된 소모품에 대한 투여 프로토콜을 식별하는 단계; 소모품이 에어로졸화되는 투여 프로토콜을 실행하는 단계를 포함하고 있다. 상기 방법은 표지(504) 상의 패턴을 감지하거나 광 센서(508)를 사용하여 표지(504)로부터 반사된 빛의 파장을 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 표지(504)가 특정 파장의 광을 광 센서(508)로 다시 반사시키도록 광원(106)이 표지(504)를 향해 광 스펙트럼을 방출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 시스템 컨트롤러(166)가 소모품을 사용할 수 없게 하는 불능화 반응을 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
정렬기 ( Aligner )
도 12a 내지 도 12e에 도시된 바와 같이, 소모품 수용 패키지(102) 주위에 가열 요소(160)의 적절한 정렬을 용이하게 하기 위해, 장치(200)는 패키지 정렬기(package aligner)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패키지 정렬기는 자석(280)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 자석(280)은 제2 길이방향의 축(M)을 한정하는 원통형 자석이다. 가열 요소(160)가 소모품 수용 패키지(102) 둘레에 감긴 원통형 코일인 실시예에서, 이 원통형 코일은 제3 길이방향의 축(C)을 한정한다. 원통형 자석(280)과 가열 요소(160)는 제2 길이방향의 축(M)과 제3 길이방향의 축(C)의 동일선상 정렬을 유지하도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 원통형 자석(280)은 원형 링 자석이고, 그 중심은 공기 흐름을 위한 경로이다. 바람직하게는, 모든 자석(280)은 희토류 네오디뮴 유형일 것이다. 이것은 축 방향으로 자화된다.
정렬을 위해 자석(280)을 사용하는 실시예에서, 소모품 수용 패키지(102)의 한 단부(105)는 자기적으로 끌어당기는 요소(281)로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 자기적으로 끌어당기는 요소(281)는 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)로 만들어지는 스탬핑된 철계 판금 구성요소이다. 원통형 자석(280)은 에어로졸 생성 장치(200)의 일부일 수 있고 소모품 수용 패키지(102)는 에어로졸 생성 장치(200)에 부착된 자석(280)쪽으로 소모품 수용 패키지(102)가 당겨지도록 자신의 단부(105)에 부착된 와셔 또는 자기적으로 끌어당기는 요소(281)를 가질 수 있다. 다양한 위치에서 자석(280)과 자기적으로 끌어당기는 요소(281)의 다른 조합이 원하는 정렬을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 바람직하게는 필터 튜브(140) 및 하우징(150)을 가진 소모품 수용 패키지(102)를 사용하는 하나의 실시예에서, 패키지 정렬기는, 도 12e에 도시된 바와 같이, 소모품 수용 패키지(102)를 정렬하는 데 사용될 수 있는 밀접 끼워맞춤 원통(closely-fitting cylinder)(하우징(150)이 원통형인 경우)과 같은 수용기(151)일 수 있고, 코일(162)은 수용기(151)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 수용기(151)는, 소모품 수용 패키지(102)가 코일(162)에 삽입될 때, 서셉터(106)가 코일(162)과 적절하게 정렬되도록 상기 장치(200)에 고정되고 코일(162)과 적절하게 정렬될 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징(150)이 수용기(151)로서 기능할 수 있다. 따라서, 별도의 수용기(151) 대신에, 하우징(150)이 위에서 설명한 특성을 가질 수 있고 코일(162) 내로의 삽입이 정렬 과정으로 기능할 수 있거나, 하우징이 코일(162) 내에 고정될 수 있고 소모품 수용 유닛(104) 및 서셉터(106)를 포함하는 필터 튜브(140)가 하우징(150)에 삽입될 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 소모품 수용 패키지의 다중 활성화(multiple activation)는 도 13a 내지 도 13d에 도시된 바와 같이 다중 갈래(290)를 가진 서셉터(106)로 달성될 수 있다. 다중 갈래 서셉터는 2개 이상의 갈래(290)를 가진 서셉터(106)이다. 일부 실시예에서, 서셉터는 3개의 갈래(290a, 290b, 290c)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 서셉터(106)는 4개의 갈래를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 서셉터(106)는 4개보다 많은 갈래를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 다중 갈래 서셉터(106)는 3개 또는 4개의 갈래를 가지고 있다.
다중 갈래 서셉터(106)의 다중 갈래(290a, 290b, 290c)는 도 13c 및 도 13d에 도시된 바와 같이 대체로 서로 평행하다. 다중 갈래 서셉터(106)는 각각의 갈래(290a, 290b, 290c)가 소모품 수용 패키지의 길이방향의 축(L)에 평행하면서 그 길이방향의 축으로부터 균등하게 이격되고, 또한 가상 원의 둘레를 따라 서로 동일한 간격으로 이격되도록 구성되어 있으며 소모품 수용 패키지(102)에 매설될 수 있다. 그래서, 단면에서 볼 때, 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같이, 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)는 소모품 수용 패키지(102)의 원형 면에 대해서 서로 균등하게 이격되어 있다. 이러한 배치는 각각의 갈래(290a, 290b, 290c)가 최대로 활성화될 때 각각의 갈래(290a, 290b, 290c)가 각각의 갈래에 대해 겹치지 않는 가열 구역을 최대화할 수 있게 해준다. 다시 말해서, 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)가 가열되면, 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)가 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)로부터 반경방향으로 열을 방사하여 중심에 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)가 있는 원형 가열 구역을 생성할 것이다. 각각의 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)는 자체 원형 구역을 가열할 것이지만, 일부 중첩은 불가피할 수 있다. 종합적으로, 소모품 수용 유닛(104)의 전체 단면적은 한 번에 하나의 단면 세그먼트씩 가열될 수 있다.
가열 요소(160)가 서셉터(106) 둘레에 감긴 원통형 코일일 때, 최대량의 에너지는 원통형 코일의 중심으로 전달된다. 따라서, 서셉터(106)가 원통형 코일의 중심과 정렬될 때, 서셉터(106)는 코일을 통과하는 전기로부터 최대량의 에너지를 받을 것이다. 다시 말해서, 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)가 원통형 코일과 동일선상에 있을 때, 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)는 원통형 코일로부터 최대량의 에너지를 받을 것이다. 따라서, 각각의 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)를 독립적으로 가열하기 위해서, 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)와 코일의 중심은 코일의 중심이 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c) 중 하나와 순차적으로 정렬되도록 서로에 대해 이동되어야 한다. 이것은 코일에 대해 서셉터 갈래를 이동시키는 것에 의해, 또는 서셉터 갈래에 대해 코일을 이동시키는 것에 의해, 또는 둘 모두를 이동시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
가열 요소 이동
바람직한 실시예에서, 가열 요소(160)는 서셉터(106)에 대해 이동한다. 예를 들어, 원통형 코일은 소모품 수용 패키지(102) 둘레에 감길 수 있고 편심 경로를 따라 회전하도록 구성될 수 있어서 원통형 코일의 1회전 동안 각각의 갈래(290a, 290b, 290c)이 도 14a 내지 도 16d에 도시된 바와 같이 상이한 시간에 코일의 중심과 정렬될 것이다. 소모품 수용 패키지(102)는 제1 길이방향의 축(L)을 한정하는 기다란 부재일 수 있고, 가열 요소(160)는 제2 길이방향의 축(C)을 한정하는 원통을 형성하도록 소모품 수용 패키지(102) 둘레에 감긴 코일이고, 가열 요소(160)는, 가열 요소가 소모품 수용 패키지(102) 주위로 이동하는 도중의 일부 지점에서 제2 길이방향의 축(C)이 다중 갈래 서셉터의 갈래(290a, 290b, 290c) 각각과 동일선상으로 정렬되도록 편심 경로로 소모품 수용 패키지(102) 주위로 회전하도록 구성되어 있다. 따라서, 다중 갈래 서셉터(106)는 고정되어 있고 코일은 편심 경로로 회전 이동하여 코일 중심이 회전을 통해 차례로 각각의 서셉터 갈래(290a, 290b, 290c)의 직선 축과 정렬된다. 전기 슬립 링이 편심 경로로 회전하는 코일에 에너지를 제공한다.
가열 요소(160)의 회전은 모터(302)에 작동가능하게 연결된 일련의 기어(300a, 300b)에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 도 17a 내지 도 18b에 도시된 바와 같이, 가열 요소(160)는 가열 요소가 제1기어(300a)와 함께 회전할 수 있도록 제1 기어(300a)에 장착될 수 있다. 제2 기어(300b)는 제2 기어(300b)의 회전이 제1 기어(300a)의 회전을 유발하도록 제1 기어(300a)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 제2 기어(300b)는 제2 기어(300b)가 회전할 수 있도록 모터(302)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 가열 요소(160)는 제1 기어(300a)의 회전에 의해 가열 요소(160)의 길이방향의 축(C)이 가열 요소(160)를 고정된 움직이지 않는 중심 둘레로 회전하게 하는 것이 아니라 편심 경로를 따라 이동하게 하도록 제1 기어(300a)에 장착되어 있다. 따라서, 가열 요소(160)의 중심은 상이한 갈래(290a, 290b, 290c)와 정렬되도록 이동될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 요소(160), 기어(300a, 300b) 및 모터(302)는 도 19에 도시된 바와 같이 캐리어(270)에 장착될 수 있다. 캐리어(270)는 가열 요소(160), 기어(300a, 300b) 및 모터(302)가 소모품 수용 패키지(102)의 길이를 따라 축방향으로 이동할 수 있게 해준다. 캐리어(270)는 제2 모터(304)에 작동가능하게 연결되어 있는 드라이버(306)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 드라이버(306)는 나삿니가 형성된 것일 수 있다. 캐리어(270)는 드라이버(306)가 삽입되는 나사형 구멍(276)을 가질 수 있다. 제2 모터(304)의 작동에 의해 드라이버(306)가 회전하게 된다. 드라이버(306)의 회전에 의해 캐리어(270)가 도 19에서 이중 화살표로 나타낸 것과 같이 드라이버(306)를 따라 이동하게 된다.
일부 실시예에서는, 가열 요소(160)를 편심 경로를 따라 회전하게 하는 대신에, 가열 요소(160)가 단면에서 볼 때 X-Y 축을 따라 병진 이동될 수 있다. 따라서, 소모품 수용 패키지(102)는 길이방향의 축(L)을 한정하는 기다란 부재일 수 있고, 가열 요소(160)는 원통형의 코일형 가열 요소(160)의 중심을 다중 갈래 서셉터(106)의 각각의 갈래(290a, 290b, 290c)와 차례로 정렬하도록 단면에서 볼 때 길이방향의 축(L)에 대해 반경방향으로 이동하도록 구성되어 있다. X-Y 축 위치지정 시나리오(positioning scenario)에서 코일 에너지는 유연한 전기 전도체를 통해 또는 전기 접점을 이동하는 것에 의해 공급될 수 있다.
예를 들어, 가열 요소(160)는 도 20에 도시된 바와 같이 한 쌍의 병진이동 플레이트(310, 312)에 작동가능하게 장착될 수 있다. 구체적으로는, 가열 요소(160)는 제1 병진이동 플레이트(310)에 직접 장착될 수 있고, 제1 병진이동 플레이트(310)는 제2 병진이동 플레이트(312)에 장착될 수 있다. 제1 병진이동 플레이트(310)는 X 또는 Y 방향으로 이동하도록 구성될 수 있고, 제2 병진이동 플레이트(312)는 Y 또는 X 방향으로 이동하도록 각각 구성될 수 있다. 도 20에 도시된 예에서는, 제1 병진이동 플레이트(310)가 X 방향으로 이동하도록 구성되어 있고, 제2 병진이동 플레이트(312)는 Y 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 이 구성은 제1 병진이동 플레이트(310)가 Y 방향으로 이동하도록 구성되고 제2 병진이동 플레이트(312)가 X 방향으로 이동하도록 구성되도록 변환될 수 있다. 제1 및 제2 병진이동 플레이트(310, 312)는 예를 들어 기어를 통해 자신들의 각각의 모터에 작동가능하게 연결되어 병진이동 플레이트가 적절한 방향으로 이동하게 할 수 있다. 2개의 병진이동 플레이트(310, 312) 사이에서, 가열 요소(160)는 자신의 길이방향의 축(C)이 갈래(290a, 290b, 290c) 중의 어느 하나와 동일선상으로 정렬될 수 있도록 이동될 수 있다.
다른 배열에서, 코일 어셈블리는 위에서 설명한 회전 또는 비회전 이동 메카니즘과 무관하게 서셉터의 직선 축을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 세 갈래 서셉터는 다음 직선 위치로 이동하기 전에 3개의 다른 갈래(290a, 290b, 290c)를 3번 가열함으로써 상기 장치가 소모품 수용 패키지(102)를 동일한 직선 위치에서 3번 가열할 수 있게 해주고, 다음 직선 위치에서도 다시 3번 가열할 수 있을 것이다. 4개의 직선 위치를 가진 소모품 수용 패키지(102)에서는, 하나의 소모품 수용 패키지가 12번의 별개의 "흡입(puff)", 즉 3갈래 곱하기 소모품 수용 패키지(102)의 길이를 따른 4개의 위치를 제공할 수 있어야 한다.
일부 실시예에서는, 가열 요소(160)를 소모품 수용 패키지(102)에 대해 이동하게 하는 대신에, 소모품 수용 패키지(102)가 가열 요소에 대해 이동될 수 있다. 따라서, 소모품 수용 패키지(102)는 소모품 수용 패키지(102)가 가열 요소(160) 내에서 회전하는 동안 일부 지점에서 코일에 의해 한정된 제2 길이방향의 축(C)이 다중 갈래 서셉터의 각각의 갈래(290a, 290b, 290c)와 동일선상으로 정렬되도록 편심 경로로 가열 요소(160) 내에서 회전하도록 구성되어 있다. 대안적으로, 소모품 수용 패키지(102)는 소모품 수용 패키지(102)가 가열 요소(160) 내에서 이동하는 동안 일부 지점에서 제2 길이방향의 축(C)이 다중 갈래 서셉터의 각각의 갈래와 동일선상으로 정렬되도록 가열 요소(160) 내에서 반경방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서는, 소모품 수용 패키지(102)와 가열 요소(160) 모두가 이동할 수 있다. 예를 들어, 가열 요소(160)는 소모품 수용 패키지(102)의 길이방향의 축을 따라 직선으로 이동할 수 있고, 소모품 수용 패키지(102)는 서셉터(106)를 가열 요소(106)에 대한 위치로 이동시키기 위해 편심 경로 또는 반경방향의 경로로 이동할 수 있어서, 사용자가 개별 흡입을 할 때 모든 소모품이 순차적으로 가열된다. 이동의 다른 변형도 사용될 수 있다.
위에서 설명한 이동 메카니즘은 단지 예시일 뿐이다. X-Y-Z 이동 시나리오에서 이동 메카니즘은 모터, 선형 액추에이터, 기어, 벨트, 캠, 솔레노이드 등의 다양한 조합을 이용하여 수행할 수 있다.
도 21을 참조하면, 유도 가열 시스템의 폐쇄 루프 제어는 유도 가열 시스템에 의해 생성된 자속 밀도의 감지에 기초할 수 있다. 유도 가열 시스템은 유도 코일 가열 요소 내부에 집중된 교번 자기장을 생성함으로써 작동한다. 이 교번 자기장은 서셉터 재료에서 발생하는 와전류 및 자속 역전(철계 리셉터 물질(ferrous receptor material)을 가정함)에 의해 금속 서셉터에서 가열 효과를 일으킬 것이다. 유도 가열은 유도 코일이 작동하는 동안 유도 코일 내부의 서셉터의 온도를 모니터링하는 수단이 제한되어 있다는 점에서 통상적으로 "개방 루프"이다. 제어된 조건하에서, 유도 코일 외부의 유도 코일에 상당히 근접한 자기장이 유도 코일 내부의 자속의 세기를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 작은 코일(310)이 자신의 축이 작은 코일(310)을 통과하는 자속선(312)에 대략 평행한 상태로 유도 코일형 가열 요소(160)에 상당히 근접하여 배치되어, 작은 코일(310)을 통과하는 변화하는 자속으로 인해 작은 코일(310)을 가로질러서 유도된 전압에 의해 제공된 유도 코일형 가열 요소(160)의 자속의 크기를 검출하는 수단을 제공할 수 있다. 이 외부 자속의 크기는 가열 요소(160) 내부의 자속 밀도와 관련되도록 보정될 수 있으므로, 서셉터(106)를 가열하는 한에 있어서는 일관된 성능을 보장하기 위해 유도 시스템의 폐쇄 루프 제어 수단으로 사용될 수 있다. 상기 자속은 유도 코일의 축을 중심으로 대칭이다. 유도 코일 근처의 임의의 장소에서 측정한 자속 밀도는 각각의 위치(유도 코일의 내부 및 기생 감지 코일(parasitic sensing coil)의 내부)에서의 자속의 상대적인 크기의 특성평가(characterization)에 기초하여 가열 요소 내부의 자속 밀도를 추정하는 데 사용될 수 있다. 실제로, 자속 감지가 이 자기장내에 존재하는 서셉터(106)에서 발생할 가열 속도를 추론하는 데 대신 사용되기 때문에, 이를 정량화할 필요가 없다. 따라서, 이와 같이 구성된 작은 코일(310)이 자속 센서로서의 기능을 한다.
따라서, 일부 실시예에서, 상기 장치는 유도 가열 요소(160)에 인접하고 유도 가열 요소(160)에 의해 생성된 자속을 측정하도록 구성된 자속 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 자속 센서는 이 자속 센서로부터의 피드백에 기초하여 유도 가열 요소(160)의 작동을 제어하기 위해 컨트롤러(166)에 작동가능하게 연결될 수 있다.
히트 싱크 (Heat Sink)
일부 실시예에서, 가열 요소(160)로부터의 열방산(heat dissipation)을 관리하기 위해, 상기 장치는 유도 가열 요소(160)에 작동가능하게 연결된 히트 싱크(330)을 더 포함할 수 있다. 유도 가열은 유도 코일에서 고전류의 순환을 초래하여, 유도 코일을 형성하는 데 사용된 와이어에 저항 가열(resistive heating)을 일으킨다. 열방산은 전기적으로 절연되어 히트 싱크(330)를 형성하는 높은 열 전도성을 가진 재료를 이용한다. 바람직하게는, 히트 싱크(330)는 사출 성형 또는 포팅 공정(potting process)을 통해 형성될 수 있다. 바람직한 실시예는 가열 요소(160)로서 원통형 코일을 이용하기 때문에, 히트 싱크(330)도 도 22에 도시된 바와 같이 유도 코일을 둘러싸도록 유도 코일 주위에 형성된 원통으로 될 수 있다. 가열 요소(160)를 둘러싸는 원통형 히트 싱크(330)는 케이스(202) 내부의 수직 공동 내에 위치하여, 내부에서 공기 대류가 발생하는 일종의 "굴뚝"을 형성한다. 상기 굴뚝은 공기 흐름을 원활하게 하기 위해서 상단에 통풍구가 필요하다. 이 방법은 또한 전자기장의 프린징(fringing)을 제거하여, 소모품 수용 패키지(102)의 각각의 세그먼트에 매우 집중된 가열 방법을 제공한다. 이러한 집중의 결과로, 소모품 수용 패키지(102) 내부의 소모품 수용 유닛(104)을 비전도성 호일 또는 기타 유사한 재료로 감쌀 필요가 없으며, 종이나 이와 유사한 재료로 충분할 것이다.
바람직한 실시예에서, 히트 싱크(330)는 유도 가열 요소(160)를 둘러싸는 핀부착 원통(finned cylinder)이다. 이 핀부착 원통은 원통의 외부 표면(334)으로부터 측방향으로 돌출된 핀(332)을 가진 원통형 히트 싱크이다. 바람직하게는 각각의 핀(332)은 실질적으로 원통의 길이를 따라 뻗어서 가열 요소(160)로부터의 열이 소산될 수 있는 상당한 표면적을 제공한다. 히트 싱크(330)의 열전도성 물질은 폴리머일 수 있다. 열전도성 폴리머는 열경화성, 열가소성 몰딩 또는 포팅 화합물일 수 있다. 히트 싱크(330)는 이들 재료로부터 기계가공되거나, 성형되거나 또는 형성될 수 있다. 재료는 단단한 것이거나 엘라스토머일 수 있다. 열전도성 폴리머에 사용되는 열전도성 화합물의 일부 예는 질화알루미늄, 질화붕소, 탄소, 흑연 및 세라믹이다. 바람직한 실시예에서, 가열 요소(160)는, 개방된 중심부가 굴뚝과 같은 효과를 통해 통기를 일으키는, 코일 주위에 성형된 열전도성 폴리머로 된 핀부착 원통에 둘러싸인 유도 코일이다.
압력 제어
소모품 수용 유닛(104)으로부터 에어로졸의 추출은 하우징(150) 내에 생성된 부압의 도움을 받아 이루어진다. 이 부압이 제공하는 여러가지 효과가 있다. 첫째, 부압은 케이스(108) 내에서의 서셉터(106)의 유도 가열과, 서셉터(106)와 담배 또는 칸나비노이드(cannabinoid)와 같은 주로 식물 기반 물질 사이의 최대 접촉의 결과로 소모품 수용 유닛(104) 내부에서 생성되는 가열되고 팽창하는 에어로졸의 추출을 촉진하고 가속시킨다.
둘째, 하우징(150) 내부의 부압은 에어로졸 생성 장치(200)에 통합된 시스템 컨트롤러(166)에 의해 모니터링되는 압력 센서의 사용을 통해 사용자가 하우징(150)을 통해 공기를 빨아들이는 때를 감지하는 수단을 제공하고, 이것은 소모품 수용 유닛(104)을 가열하는데 사용되는 회로의 제어의 변화를 일으키는데 사용된다.
셋째, 하우징(150) 내부의 부압은 공기 오리피스의 사용자가 제어할 수 있는 제어 또는 자동 제어를 제공함으로써 사용자 경험을 변경하기 위해 에어로졸 생성량을 제어하는 수단을 제공한다.
하우징(150) 내부의 부압은 사용자가 마우스피스(158)로부터 공기를 흡입하는 동안 단부 캡(154)에 의해 생성된 공기 흐름의 제한에 의해 간단히 생성될 수 있다.
일부 실시예에서는, 도 23a에 도시된 바와 같이, 상기 장치가 소모품 수용 유닛(104)을 통해 빨아들여지는 공기 흐름을 제어함으로써 소모품 수용 유닛(104)의 향미 강건성(flavor robustness)을 조정하는 수단을 제공하기 위해 공기 흐름 컨트롤러(340)를 더 포함할 수 있다. 소모품 수용 패키지(102)의 설계는 공기 흐름 통로로 유입되는 증기/향미제의 양이 유도 가열의 지속 시간 및 강도, 그리고 소모품 수용 패키지(102)를 통한 공기 통로들 사이의 기압 차이의 함수가 되도록 한다. 예를 들어, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 니들 밸브, 버터플라이 밸브, 볼 밸브 또는 조정 가능한 구멍과 같은 조정 가능한 유량 제어 밸브(342)를 포함할 수 있다. 조정 가능한 유량 제어 밸브를 통해 사용자는 사용 중에도 공기 흐름을 제어할 수 있다. 그러나, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 다공성 또는 섬유질 막 또는 요소와 같은 일정한 구멍을 가진 막(344)일 수도 있다. 막(344)은 흡입 미립자 필터로서 작용할 수도 있다. 따라서, 흐름 제어 메커니즘은 사용자가 조정가능한 것일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 막(344) 실시예에서, 상이한 크기의 구멍을 가진 다중 막(344)이 제공될 수 있다. 따라서, 사용자는 원하는 구멍 크기를 선택할 수 있고 그 막(344)을 상기 장치의 제1 단부(105)에 적용할 수 있다. 사용자가 증가된 공기 흐름 또는 감소된 공기 흐름을 선호하는 경우, 사용자는 각각 더 큰 구멍 또는 더 작은 구멍을 가진 다른 막(344)을 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 제어 밸브(342)와 막(344) 둘 다를 사용할 수 있다. 예를 들어, 막(344)이 제어 밸브(342) 전의 공기 흐름을 제어하고 미립자를 필터링하기 위해 제어 밸브(342)에 선행할 수 있고, 그 다음에 제어 밸브(342)가 공기 흐름의 미세 조정된 제어를 위해 공기 흐름을 추가로 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 가열된 소모품 에어로졸을 케이스(108) 밖으로 빼내는 효율을 더 잘 제어하기 위해, 도 23b에 도시된 바와 같이 수용기(151)가 제공될 수 있다. 수용기(151)는 주 개구(404)를 가진 근위 단부(402) 및 원위 개구(408)를 가진 원위 단부(406)를 가지고 있다. 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)는 수용기(151)의 주 개구(404)를 통해 삽입되어 원위 개구(408)에 인접한 원위 단부(406)에 배치될 수 있다. 그래서, 주 개구(404)는 크기와 형상이 소모품 수용 패키지(102)의 외부 표면(예를 들어, 하우징(150)의 외부 치수)과 대체로 유사하다. 수용기(151)의 원위 개구(408)는 메인 개구(404)보다 작고, 하우징(150)의 제1 개구 및 제2 개구(153, 157)보다 작다. 하우징(150)의 제1 개구 및 제2 개구(153, 157)에 비해 작은 크기의 원위 개구(408)로 인해 수용기(151)로의 공기 흐름이 제한되고, 이로 인해 수용기(151) 및 하우징(150) 내부의 압력이 감소한다.
바람직하게는, 수용기(151)는 유도 가열을 피하기 위해 붕규산 세라믹(borosilicate ceramic), 플라스틱, 목재, 탄소 섬유, 유리, 석영 유리, 파이로세럼 유리(Pyroceram glass), 로박스 유리(Robax glass), 그리고 베스펠(Vespel), 톨론(Torlon), 폴리이미드, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), PEEK(폴리에테르에테르케톤)와 같은 고온 플라스틱, 또는 기타 적절한 재료와 같은 비전도성 재료로 만들어진다. 대안적으로, 수용기(151)는 소모품 수용 패키지(102)의 서셉터(106)보다 낮은 저항을 가진 전도성 재료로 만들어질 수 있으며, 이 경우 수용기(151)를 어느 정도 유도 가열할 수 있지만, 서셉터(106)만큼 유도 가열할 수 있는 것은 아니다. 저저항 재료의 예는 구리, 알루미늄 및 황동을 포함할 수 있고, 서셉터(106)는 철, 강철, 주석, 탄소 또는 텅스텐과 같은 고저항 재료로 만들어지지만, 다른 재료가 사용될 수도 있다. 일부 실시예에서, 서셉터(106)와 같거나 더 높은 저항을 가진 수용기(151)가 사용될 수 있으며, 이 경우 수용기(151)가 유도 가열을 통해 가열됨에 따라 소모품 수용 패키지(102)의 외부를 가열할 것이다. 수용기(151)는 상기 장치(200)에 고정될 수 있으며, 소모품 수용 패키지(102)가 수용기(151)에 삽입될 때 서셉터(106)가 코일(162)과 적절하게 정렬되도록 수용기(151) 둘레에 감긴 코일(162)과 적절하게 정렬될 수 있다.
연소가 아닌 유도 가열의 특정 방법에서, 소모품 수용 패키지(102)에 수용된 소모품은 사용자에 의해 수용기(151) 내로 삽입된다. 그렇게 함으로써, 소모품 수용 패키지(102)와 수용기(151) 사이에 틈이 있을 수 있다. 이러한 틈은 3가지 중요한 문제의 원인이 될 수 있다. 첫째, 밸브(342)가 있는 실시예에서, 상기 틈은 특정 상황에서 공기 흐름이 수용기(151)의 상부와 외부로부터 하부로 흐르게 하여, 밸브(342)가 비효율적으로 작동하게 하고 불만족스러운 소비자 경험을 초래한다. 둘째, 사용자는 자신의 입술이 마우스피스(158)에 달라붙는 끈적한 입술을 경험하고, 이로 인해, 소모품 수용 패키지가 사용자의 입술에 달라붙는 것과 통상적인 사용 중에 소모품 수용 패키지(102)를 안정된 상태로 유지하기 위한 시일이 존재하지 않는 것으로 인해 유효 성분을 흡입한 후 뜻하지 않게 소모품 수용 패키지(102)를 수용기(151)로부터 빼낸다. 그리고, 셋째, 소모품의 특정 실시예에서, 소모품이 알약 형태이고 서셉터(106) 주위에서 압축되어 있는 경우, 마우스피스와 소모품 사이의 틈은 가열하는 수용기(151) 내로 적절한 공기량이 유입되는 것을 복잡하게 만들 것이다.
일부 실시예에서는, 시일(420)이 수용기(151)의 근위 단부(402)에 제공될 수 있다. 시일(420)은 하우징(150) 주위에 기밀 밀봉부를 만들기 위해 하우징(150)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 시일(420)은 수용기(151)의 근위 단부(402)에서 하우징(150) 둘레에 배치된 링일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 시일(420)은 콜릿, 개스킷, O-링, 글랜드(gland) 또는 밀봉 구조를 나타내는 기타 유사한 용어로 기술될 수 있는 유지 및 밀봉 구조이다. 시일(420)은 실리콘, 고무, 플라스틱, 또는 다른 재료(열경화성 또는 열가소성 재료)와 같은 가요성(탄성중합체) 폴리머로 만들어진다.
단지 예로서, 시일(420) 형태는 직각 모서리와 중심을 관통하는 구멍(421)을 가진 원통일 수 있다(도 23c 내지 도 23d 참조). 일부 실시예에서, 시일(420)은 중심을 관통하는 구멍(421)을 가진 둥근 모서리를 가진 환형상 또는 "도넛형상"일 수 있다(도 23e 내지 도 23f 참조). 일부 실시예에서, 시일(420) 형상은 각진 벽 및 그 중심을 관통하는 구멍(421)을 가진 원추형상일 수 있다(도 23g 내지 도 23h 참조). 일부 실시예에서, 시일(420)은 다중 접점 밀봉 표면을 가질 수 있다(도 23i 내지 도 23j 참조).
상기 장치(100)를 사용하기 전에, 소모품 수용 패키지(102)는 근위 단부(402)에서 수용기(151)의 주 개구(404)에 삽입된다. 시일(420)은 수용기(151) 내부의 주 개구(404)의 상류부에 위치되고, 소모품 수용 유닛(102)의 주변부 또는 외측 표면을 둘러싼다. 일부 실시예에서, 시일(420)은 수용기(151)의 내측벽과 소모품 수용 패키지(102)의 외측벽에 대해 가압력(biasing force)을 발생시키도록 구성되어, 수용기(151)에 대해 소모품 수용 유닛(102)을 밀봉한다.
일부 실시예에서, 압착기(422)는 해제된 상태로부터 활동 상태로의 시일(420)의 작동을 가능하게 한다. 해제된 상태에서는 소모품 수용 패키지(102)의 수용기(151) 안팎으로의 자유로운 이동이 가능하다. 활동 상태에서, 압착기(422)는 시일(420)을 소모품 수용 패키지(102)에 대해 반경방향으로 압축한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 압착기(422)는 시일을 축방향으로 압축할 수 있다. 탄성적인 시일(420)은, 축방향으로 압축되면, 반경방향으로 팽창하여, 소모품 수용 유닛(102)의 주변 벽 주위를 압축하고 밀봉하도록 내부 직경이 감소된다. 이러한 유형의 압축은 휴대용 장치(100) 내의 압착기(422)의 회전 운동 또는 직선 운동을 통해 달성될 수 있다. 이러한 압축 및 소모품 수용 유닛(102)과의 접촉은 작동 중에 소모품 수용 유닛(102)을 상기 장치(100) 내부에서 유지하는 기능을 수행하여, 소모품 수용 유닛(102)이 상기 장치(100)로부터 쉽게 빠지거나 조기에 제거되는 것을 방지할 수 있거나, 소모품 수용 유닛(104)의 주변부 둘레에 시일을 유지하고 제공하는 기능을 제공할 수도 있다. 그래서, 압착기(422)는 버튼, 노브, 슬라이드, 터치 스크린, 스위치, 다이얼 등과 같은 액츄에이터(424), 또는 이들의 임의의 조합의 작동을 통해 시일(420)을 압축하는 기계적 또는 전기기계적 메커니즘일 수 있다.
시일(420)과 결합하여 수용기(151)는 소모품 수용 패키지(102)를 통해 빨려들어온 모든 공기 흐름의 원천이 원위 개구(408)를 통해 제공되도록 제한한다. 공기 흐름의 이러한 정밀한 제어는 소모품 수용 패키지(102)의 내부에 생성된 부압의 제어로 즉시 변환된다. 상기 장치(100)의 수용기(151)에 소모품 수용 패키지(102)를 삽입하고, 시일(420)을 작동시키면, 사용자는 소모품 수용 유닛(102)의 노출된 마우스피스(158)(여과됨)를 통해 흡입하고, 공기의 흐름이 원위 개구(408)를 통해 빨려들어와서, 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)에서 뿐만아니라 소모품 수용 유닛(104) 내부에서도 압력 강하가 발생한다. 소모품 수용 패키지(012)의 제1 단부(105)에서의 이러한 압력 강하(진공)는 시스템 컨트롤러(166)에 작동가능하게 연결된 압력 센서(426)에 의해 감지되어 소모품 수용 패키지(102) 내부의 약품 또는 증기 생성 구성요소의 가열을 개시하고 제어할 수 있다.
일부 실시예에서는, 시일(420)과 공기 흐름 컨트롤러(340)가 함께 사용될 수 있다. 바람직하게는, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 제1 단부(105)에서 소모품 수용 패키지(102)에 연결되어 있다. 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)로부터 원위부에는 원위 개구(343)를 가진 공기 흐름 컨트롤러(340)의 원위 단부(345)가 있다. 공기 흐름 컨트롤러(340)의 원위 개구(343)와 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105) 사이에는 제어 밸브(342)가 있다. 제어 밸브(342)는 니들 밸브, 버터플라이 밸브, 볼 밸브, 체크 밸브, 또는 임의의 다른 조정 가능한 유량 밸브 또는 조정 가능한 구멍일 수 있다. 제어 밸브(342)는 사용자가 사용 중에도 공기 흐름을 제어할 수 있게 한다. 원위 개구(343)는 하우징(150)의 제1 단부(152)에 있는 개구(153)보다 작아서 하우징(150)의 제1 단부(152)를 통한 공기 흐름의 제한을 제공할 수 있으며, 원위 개구(343) 또는 제어 밸브(342)를 통한 공기의 흐름을 조절함으로써 공기 흐름의 함수로서 제어된 압력 강하를 제공할 수 있다. 제어 밸브(342)는 제어 밸브(342)의 개폐를 제어하기 위해 시스템 컨트롤러(166)에 작동가능하게 연결될 수 있다.
공기 흐름 컨트롤러(340)는 단부 캡(154) 대신에 또는 단부 캡(154)을 보충하기 위해 사용될 수 있다. 공기 흐름 컨트롤러(340)가 단부 캡(154)과 함께 사용되는 경우, 공기 흐름 컨트롤러는 하우징 상의 단부 캡(154)에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시예에서는, 하우징(150) 상에 단부 캡(154)을 가지는 대신에, 단부 캡(154)이 공기 흐름 컨트롤러(340) 내에서 제어 밸브(342)의 상류 또는 하류에 배치될 수 있다. 단부 캡(154)이 있거나 단부 캡(154)이 없는 상태에서, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 소모품 수용 패키지(102)를 통해 상류에서 하류로 빨려들어오는 공기 흐름과 하우징(150) 내부에 발생된 진공 또는 기압 차이를 제어하는 수단을 제공한다. 이 압력 차이는 증기를 소모품 수용 패키지(102)로부터 공기 흐름으로 흡인한다. 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)로의 공기 흐름이 제어될 수 있다면, 이 압력 차이가 변화될 수 있어서, 더 많은(또는 더 적은) 증기가 공기 흐름으로 유입되도록 하여 향미의 강건성을 효과적으로 변경시킬 수 있다. 향미 강건성을 변경하는 이러한 능력은 증기를 생성하는 소모품의 온도의 상승이기 때문에 소모품 수용 패키지(102)의 가열과 밀접하게 통합된다. 가열 프로세스(시간 및 속도) 및 소모품 수용 패키지(102)의 제1 단부(105)를 통한 공기 흐름의 정밀한 제어에 의해, 광범위한 향미 강건성을 경험할 수 있게 된다.
일부 실시예에서, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 수용기(151)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 수용기(151)의 원위 단부(406)에 부착되거나 일체로 형성될 수 있다. 그래서, 공기 흐름 컨트롤러(340)는 수용기(151)의 연장부가 된다. 하우징(150)의 제1 단부(152)가 제어 밸브(342)에 빠지는 것을 방지하기 위해, 정지부(428)가 수용기(151)의 원위 단부(406)를 향해 제어 밸브(342)의 하류부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 정지부(428)는 하우징(150)의 제1 단부(152)에 접하고 하우징이 공기 흐름 컨트롤러(340)로 이동하는 것을 방지하기 위해 내측벽으로부터 반경방향 안쪽으로 돌출된 돌출부, 벽, 돌기 등일 수 있다.
제어 밸브(342)는 사용자가 소모품 수용 패키지(102)를 통해 공기를 흡입할 때 하우징(150)의 제1 단부(152)로의 공기 흐름 제어장치의 역할을 한다. 이 공기 흐름을 제한함으로써 하우징(150) 내부뿐만 아니라 하우징(150)의 제1 단부(152)에 부압(진공)이 발생한다. 바람직한 실시예에서, 이 제어 밸브(342)를 통한 공기 흐름은 상기 장치(100)에 통합된 기계적 또는 전기기계적 수단을 통해 제어될 수 있다. 제어 밸브(342), 압력 센서(426) 및 시일(420)의 작용은 소모품 수용 패키지(102) 내부에 축적된 정확한 압력 차이를 관리하기 위해 시스템 컨트롤러(166)에 의해 조정될 수 있다.
제어 밸브(342)와 함께 시일(420)을 사용하면, 시일(420)이 마우스피스(158)의 상단 또는 공기 흐름을 위해 특별히 설계된 개구(408, 343) 이외의 공기가 상기 장치(100) 내로 누출될 수 있는 임의의 다른 부분으로부터 공기 흐름이 나올 수 없도록 하기 때문에 제어 밸브(342)의 더욱 우수한 제어를 가능하게 할 수 있기 때문에 제어 밸브(342)가 더욱 우수하게 작동하게 된다. 따라서, 제어 밸브(342)의 기능은 시일(420)에 의해 향상된다.
시일(420)은 또한 다른 이점을 제공한다. 본 발명과 같은 장치를 사용할 때, 입술이 마우스피스에 달라붙는 경향이 있을 수 있다. 이러한 일이 발생하면, 끈적한 입술이 에어로졸 생성 장치(200)로부터 소모품 수용 패키지(102)를 빼낼 수 있다. 이러한 현상은 단일 구조인 일반 담배에서는 발생하지 않지만, 소모품 수용 패키지(102)가 에어로졸 생성 장치(200)로부터 분리되어 있는 장치의 경우, 에어로졸 생성 장치(200)는 소모품 수용 패키지(102)를 유지해야 한다. 본 발명의 시일(420)은, 특별히 요구되지 않는 한, 끈적한 입술이 에어로졸 생성 장치(200)로부터 소모품 함유 패키지를 빼내는 것을 불가능하게 한다.
수용기(151)를 사용하는 실시예에서, 수용기(151)가 본질적으로 하우징(150)으로 기능하기 때문에 하우징(150)은 선택사항이 된다. 따라서, 소모품 수용 유닛(104)은 수용기(151)가 하우징(150)인 경우에 수용기(151)에 직접 삽입될 수 있다. 마우스피스(158)는 시일(420)을 가진 수용기(151)의 주 개구(404)에 삽입되고 밀봉될 수 있다. 이러한 경우에 수용기(151)와 마우스피스(158) 사이의 시일(420)이 작동에 있어서 중요할 것이고 허용된 공기만 원위 개구(408) 또는 제어 밸브(342)를 통해 들어갈 것이다.
따라서, 일부 실시예에서 에어로졸을 생성하기 위한 장치(100)는 소모품 수용 유닛(104); 소모품 수용 유닛(104)과 결합된 서셉터(106); 소모품 수용 유닛(104)을 수용하기 위한 주 개구(404)를 형성하는 근위 단부(402)와 원위 개구(408)를 형성하는 원위 단부(406)를 가진 수용기(151); 수용기(151)의 주 개구(404)에 삽입된 마우스피스(158); 그리고 수용기(151)의 주 개구(404)와 마우스피스(158) 사이에 기밀 밀봉부를 만들기 위한 시일(420)을 포함하고 있다. 상기 장치(100)는 소모품 수용 패키지(102)를 형성하기 위해 소모품 수용 유닛(104) 및 서셉터(106)를 둘러싸는 케이스(108)를 더 포함할 수 있다. 상기 장치(100)는 소모품 수용 패키지(102)를 수용하기 위한 하우징(150)을 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 마우스피스(158)는 하우징(150)에 통합된다. 상기 장치(100)는 마우스피스(158)로의 공기 흐름 통로를 유지하기 위해서 소모품 수용 패키지(102)와 하우징(150) 사이에 스페이서(135)를 더 포함할 수 있다. 수용기(151) 외부에 대한 수용기(151) 내부의 압력 차이를 제어하기 위해, 상기 장치(100)는 수용기의 원위 단부(406)에 공기 흐름 컨트롤러(340)를 더 포함할 수 있다. 공기 흐름 컨트롤러(340)는 제어 밸브(342) 및 압력 센서(426)를 포함하고 있다. 압력 센서(426)는 시스템 컨트롤러(166)에 작동가능하게 연결되어 있고, 시스템 컨트롤러(166)는 소모품의 에어로졸화 및 공기 흐름을 최적화하기 위해 수용기(151)의 외부에 대한 수용기(151) 내부의 압력 차이를 제어하기 위해 제어 밸브(342)에 작동가능하게 연결되어 있다.
중공 서셉터
일부 실시예에서는, 에어로졸 흐름을 소모품 수용 유닛(104)으로부터 케이스(108)의 개구(120)를 통하여 필터 튜브(140) 내로, 그리고 마우스피스(158)쪽으로 흐르게 하는 대신에, 도 25a 내지 도 25e에 도시된 바와 같이, 서셉터(106)를 통해 마우스피스(158)쪽으로 흐르는 에어로졸을 생성하기 위해 공기가 서셉터(106) 로 유동하여, 소모품 수용 유닛(104)으로부터 활성화된 것을 빼낸다. 이러한 실시예에서, 서셉터(106)는 각각의 갈래(350)의 길이를 따라 배치된 적어도 하나의 입구(352), 그리고 적어도 하나의 출구(354)를 가진 하나 이상의 중공 갈래(350)를 가질 수 있다. 중공 갈래(350)는 서셉터 베이스(358)에 작동가능하게 연결된 연결 단부(356), 그리고 서셉터 베이스(358) 반대편의 자유 단부(360)를 포함하고 있다. 중공 갈래(350)는 연결 단부(356)에서 서셉터 베이스(358)에 연결되어 있다. 중공 갈래(350)의 출구(354)는 자유 단부(360)쪽으로 위치되어 있다. 예를 들어, 상기 출구는 자유 단부(360)의 끝부분(362)에 있을 수 있거나, 자유 단부(360) 측에서 중공 갈래(350)의 외주면 둘레에 각지게 이격된 복수의 출구(354)가 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 자유 단부(360)의 끝부분(362)은 소모품 수용 유닛(104) 속으로의 침투를 용이하게 하기 위해 뾰족하거나 날카로울 수 있다. 입자 크기, 밀도, 결합제, 충전제 또는 소모품 수용 유닛(104)에 사용되는 임의의 구성요소는 소모품 수용 유닛(104)의 밀도의 변화 또는 과도한 압축을 초래하지 않고 서셉터 갈래(290, 350) 및/또는 천공 바늘의 침투가 가능하도록 제작될 수 있다. 소모품 수용 유닛(104)의 압축 "패킹(packing)"으로 인한 밀도의 변화는 소모품 수용 유닛(104)을 통한 공기 또는 증기 흐름에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
서셉터(106) 침투 후에 케이스(108)를 통하여 빠져나갈 수 있는 임의의 소모품 미립자는 소모품 수용 유닛(104)과 마우스피스(158) 사이의 공동(368)에 포획되어 유지될 것이다. 갈래(290, 350)의 끝부분(362)이 날카롭기 때문에 소모품이 케이스(108)로부터 배출될 가능성은 거의 없다.
일부 실시예에서, 출구(354) 및/또는 입구(352)는 가열된 온도에서 녹는 코팅으로 덮일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 출구(354)를 제외한 전체 중공 갈래(350)를 덮기에 충분히 길다.
서셉터 베이스(358)는 중공 갈래(350)에 대응하는 개구(364)를 포함할 수 있다. 다중 중공 갈래(350a-d)가 있는 실시예에서, 각각의 중공 갈래(350a-d)는 자신의 대응하는 개구(364)를 가지고 있다.
일부 실시예에서, 다수의 중공 갈래(350a-d)가 있을 수 있다. 중공 갈래(350a-d)는 이동 가열 요소(160) 또는 소모품 수용 패키지(102)를 이동시키는 것과 양립가능하도록 원형으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서는, 중공 갈래(350)가 서셉터 베이스(358)의 중심에 있는 단일 중공 갈래(350)가 있을 수 있다. 일부 실시예에서는, 복수의 중공 갈래(350a-d)로 둘러싸인 중앙의 중공 갈래(350)가 있을 수 있다. 다른 중공 갈래(350) 배열이 사용될 수도 있다.
각각의 중공 갈래(350)는 적어도 하나의 입구(352) 및 적어도 하나의 출구(354)를 가질 수 있다. 바람직하게는, 중공 갈래(350)가 복수의 입구(352) 및 복수의 출구(354)를 포함하고 있다. 입구(352)는 중공 갈래(350)의 길이를 따라 연속으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 입구(352)는 중공 갈래(350)의 둘레 주위에 원형으로 배열될 수 있다. 중공 갈래(350)의 입구(352)의 수를 증가시키면 생성된 에어로졸이 소모품 수용 유닛(104)으로부터 그리고 소모품 수용 패키지(102) 밖으로 빠져나갈 수 있는 지점의 수가 증가한다. 마찬가지로, 자유 단부(360) 측에서 갈래(350)의 둘레 주위에 원형으로 배열된 복수의 배출구(354)가 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 소모품 수용 패키지(102)의 한 단부(105)로부터 마우스피스(158)까지 뻗어 있지 않다. 그래서, 소모품 수용 유닛(104)과 마우스피스 사이에 공동(368)이 존재한다. 이 공동(368)은 열 전도성 재료, 향료 등으로 채워질 수 있다.
도 25e의 단면도에 도시된 바와 같이, 사용 중에 서셉터(106)는 소모품 수용 유닛(104)에 매설되어 있다. 서셉터(106)가 가열 요소(160)에 의해 유도 가열을 통해 가열되면, 소모품 수용 유닛이 에어로졸을 방출한다. 사용자가 마우스피스(158)를 빨 때, 소모품 수용 패키지(102) 내부의 압력 차이로 인해 에어로졸이 입구(352)를 통해 중공 갈래(350)로 들어가고 출구(354)를 통해 빠져나간다(공기 흐름을 나타내는 화살표 참조). 그 다음에 에어로졸은 소모품 수용 패키지(102)의 공동(368)으로 들어가고 사용자에 의한 흡입을 위해 마우스피스(158)를 통해 여과된다. 그래서, 케이스(108)는 어떠한 개구(120)도 가질 필요가 없다.
일부 실시예에서는, 도 26a 내지 도 26g에 도시된 바와 같이, 서셉터 베이스(358)의 중앙에 위치된 단일 중공 갈래(350)가 있고, 이 단일 중공 갈래(350)를 복수의 갈래(290a-d)가 둘러싸는 배열형태가 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 중공 갈래(350)는 유도 가열을 통해 가열할 수 있을 필요는 없지만, 유도 가열을 통한 가열이 가능하다. 이 실시예에서, 소모품 수용 유닛(104)은 중공 갈래(350)가 억지 끼워맞춤되도록 삽입될 수 있는 중앙 구멍(366)을 가질 수 있다.
도 26g에 도시된 바와 같이, 사용시, 서셉터 갈래(290)가 가열되면, 생성된 에어로졸은 공기 흐름 화살표로 표시된 바와 같이 중공 갈래(350)의 입구(352)를 통해 들어가고 출구(354)를 통해 마우스피스(158)로 빠져나간다.
본 명세서에 기술된 방법 및 장치에 의해 생성된 에어로졸은 효율적이며 전통적인 담배 및 기타 비연소 가열 장치에서 볼 수 있는 독성 부산물의 양을 감소시킨다.
예
도 24a 내지 도 24c에 도시된 바와 같이, 서셉터(106) 주위에 소모품 수용 유닛(104)을 형성하기 위해 습윤제 및 PGA와 혼합된 분말 담배를 압축함으로써 준비된 소모품 수용 패키지(102)에 대해 테스트가 수행되었는데, 서셉터(106)는 케이스(108)인 호일 덮개에 둘러싸여 있고, 케이스(108)는 개구(120)가 공기 채널인 3개의 면에 존재하는 방식으로 필터 튜브(140)에 삽입되어 있고, 필터 튜브(140)는 하우징(150)인 표준 담배 종이로 덮혀 있고, 하우징(150)은 한 단부에는 마우스피스(158)인 고유량 근위 필터(high flow proximal filter)로 덮혀 있고 다른 단부에는 단부 캡(154)인 원위 필터 팁(distal filter tip)으로 덮혀 있다. 상기 서셉터(106)는 나선형으로 꼬인 금속 박판의 형태이다. 상기 소모품 수용 유닛(104)과 상기 케이스(108)는 삼각형 단면을 가진다. 상기 필터 튜브(140)는 나선형 종이 튜브이다.
미국 노스캐롤라이나주 더럼(Durham)에서의 테스트는 테스트 프로세스에 사용되었던 전력을 보정함으로써 서셉터를 611℃(섭씨)로 가열한 것으로 결정된 프로토타입 장치로 수행되었다.
더럼 테스트는 SM459 20-포트 선형 분석 흡연 기계를 사용하여 수행되었으며 장비 및 모든 관련 부속품에 익숙한 기술자들이 수행하였다. 기술자들은 흡연 기계에 3개의 소모품 수용 패키지(102)를 배치하였다. 그 다음에, 총 18번의 담배 피우기(puff)를 시행하기 위해 각각의 소모품 수용 패키지(102)에 대해 6번의 담배 피우기를 시행하였다. 그 다음에, 생성된 에어로졸은 필터 패드에 수집되었다. 흡연 방법은 2초간 피우기로 30초마다 피우기를 하였고 종형 곡선 프로파일(bell curve profile)을 사용하여 55mL의 부피를 수집하였다. 일반적으로 연소는 350℃보다 높은 온도에서 발생할 것으로 추정되는 사실에도 불구하고, 수집된 에어로졸의 분석에 따르면 0.570mg의 일산화탄소(CO)가 각 소모품 스틱의 에어로졸에 존재했으며, 이는 연소가 발생하였다고 추정될 수 있는 수준보다 훨씬 낮다는 것을 보여주었다.
두 번째 테스트는 미국 버지니아주 리치몬드에서 수행되었다. 리치몬드 테스트는 275℃, 350℃ 및 425℃의 세 가지 개별 설정에서 서셉터(106)를 가열하도록 보정된 유사하게 구성된 소모품 수용 패키지(102)와 프로토타입 장치로 수행되었다. CO 데이터는 EA Method AM-007에 따라 Enthalpy Analytical(EA)(Richmond, Virginia, USA), LLC에 의해 생성되었다. 소모품 수용 패키지(102)는 확립된 캐나다 집중 흡연 절차(Canadian Intense smoking procedure)에 따라 분석 흡연 기계를 사용하여 흡연이 시행되었다. 연기의 증기상(즉, 에어로졸)은 요청된 피우기 파라미터(puffing parameter)로 구성된 흡연 기계에 부착된 가스 샘플링 백에 수집되었다. 비분산 적외선 흡수법(NDIR)이 증기상의 CO 농도를 부피 퍼센트(percent vol)로 측정하는데 사용된다. 소모품 수용 패키지(102)의 수, 피우기 횟수, 피우기 부피 및 주위 조건을 사용하여 CO 백분율을 소모품 수용 패키지당 밀리그램(mg/cig)으로 변환하였다.
일반적으로 연소가 350℃보다 높은 온도에서 발생할 것으로 추정되는 사실에도 불구하고, 보정된 온도 설정들에서, 각각의 설정에서 생성된 에어로졸에서 CO가 발견되지 않은 것으로 판정되었다.
수행된 테스트는 산업 표준 테스트이다. 유사한 산업 표준 테스트에서, 상업적으로 이용가능한 비연소 가열 제품들은 0.436 mg/cig의 CO를 기록한다. 일반적인 태우는 담배는 30.2 mg/cig의 CO를 기록한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이것은 하나도 빠뜨리는 것 없이 완전한 것이라고 의도하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하고자 의도한 것은 아니다. 상기 교시에 비추어 많은 수정과 변형이 가능하다. 본 발명의 범위는 이 상세한 설명에 의해 제한되는 것이 아니라, 본 명세서에 첨부된 청구범위와 이 청구범위에 대한 균등물에 의해 제한된다.

Claims (32)

  1. 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법으로서,
    a. 소모품 수용 유닛을 형성하기 위해 서셉터를 소모품과 결합하는 단계;
    b. 상기 소모품 수용 유닛에 코팅을 도포하는 단계;
    c. 상기 코팅을 가열하여 상기 소모품 수용 유닛 둘레에 다공성 케이스를 생성하여, 소모품 수용 패키지를 생산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅이 전분을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소모품 수용 유닛을 형성하기 위해 서셉터와 함께 소모품을 압출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 횡단면을 따라서 볼 때 나선형 패턴을 가진 원통을 형성하도록 압출된 서셉터와 소모품을 감는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소모품 수용 유닛을 형성하기 위해 소모품을 매체에 통합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  6. 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법으로서,
    a. 스틸울 조각을 0.1인치(2.54mm) 미만의 두께를 가진 서셉터로 편평하게 하는 단계;
    b. 소모품 수용 유닛을 형성하기 위해 상기 서셉터를 소모품과 결합하는 단계;
    c. 상기 소모품 수용 유닛을 케이스 속에 배치하여, 소모품 수용 패키지를 생산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법
  7. 제6항에 있어서, 서셉터를 압출하여 스틸울 조각을 편평하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 서셉터와 소모품을 결합하기 위해 서셉터와 소모품을 압출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 횡단면을 따라서 볼 때 나선형 패턴을 가진 원통을 형성하도록 압출된 서셉터와 소모품을 감는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 소모품 수용 유닛을 형성하기 위해 소모품을 매체에 통합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 사용하기 위한 소모품 수용 패키지를 제조하는 방법.
  11. 에어로졸을 발생시키는 장치로서,
    a. 소모품 수용 유닛;
    b. 상기 소모품 수용 유닛과 결합된 서셉터;
    c. 상기 소모품 수용 유닛을 수용하기 위한 주 개구를 형성하는 근위 단부와 원위 개구를 형성하는 원위 단부를 가진 수용기;
    d. 상기 수용기의 주 개구에 삽입된 마우스피스; 그리고
    e. 상기 마우스피스와 상기 수용기의 주 개구 사이에 기밀 밀봉부를 만드는 시일;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 소모품 수용 패키지를 형성하기 위해 상기 소모품 수용 유닛과 상기 서셉터를 감싸는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 소모품 수용 패키지를 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 마우스피스가 상기 하우징에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 마우스피스에 대한 공기 흐름 통로를 유지하기 위해 상기 소모품 수용 패키지와 상기 하우징 사이에 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 수용기의 원위 단부에 공기 흐름 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 공기 흐름 컨트롤러가 제어 밸브와 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 압력 센서는 시스템 컨트롤러에 작동가능하게 연결되어 있고, 상기 시스템 컨트롤러는 상기 제어 밸브에 작동가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  18. 에어로졸 생성 장치에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법으로서,
    a. 소모품으로 둘러싸인 서셉터를 실온보다 높지만 에어로졸화 온도보다 낮은 적당한 온도로 예열하는 단계; 그리고
    b. 상기 서셉터를 상기 적당한 온도에서 에어로졸화 온도로 가열하여, 소모품을 에어로졸화하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 서셉터를 에어로졸화 온도로 가열한 후, 상기 서셉터를 상기 적당한 온도로 낮추는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 서셉터를 에어로졸화 온도로 가열한 후, 상기 서셉터를 에어로졸화 온도보다 낮지만 상기 적당한 온도보다 높은 중간 온도로 낮추는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 서셉터를 예열하는 것이 소모품 수용 패키지를 에어로졸 생성 장치에 삽입할 때 일어나는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 서셉터를 에어로졸화 온도로 가열하는 것이 압력 센서가 에어로졸 생성 장치 내부의 압력 강하를 감지할 때 일어나는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성 장치에 의해 소모품을 에어로졸화하는 방법.
  23. 에어로졸을 발생시키는 장치로서,
    a. 소모품, 소모품을 둘러싸는 서셉터 및 표지를 포함하는 소모품 수용 패키지;
    b. 상기 서셉터를 유도 가열하기 위한 가열 요소 및 상기 표지를 판독하도록 구성된 인식 시스템을 포함하는 에어로졸 생성 장치; 그리고
    c. 상기 인식 시스템 및 상기 가열 요소에 작동가능하게 연결되어 있으며, 상기 인식 시스템으로부터 수신된 정보를 이용하여 상기 가열 요소를 제어하는 시스템 컨트롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 인식 시스템이 광학 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 광학 센서가 상기 표지에서 반사된 빛을 감지하는 광 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 광학 센서가 상기 표지를 향해 광 스펙트럼을 방출하도록 구성된 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 시스템 컨트롤러가 상기 표지와 관련된 상기 소모품에 특정한 투여 프로토콜을 실행하는 것을 특징으로 하는 에어로졸을 발생시키는 장치.
  28. 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법으로서,
    a. 광학 센서로 소모품을 수용하는 소모품 수용 패키지 상의 표지를 판독하는 단계;
    b. 시스템 컨트롤러로 상기 표지와 관련된 소모품에 대한 투여 프로토콜을 식별하는 단계;
    c. 상기 투여 프로토콜을 실행하여, 소모품을 에어로졸화하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 표지 상의 패턴을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 표지로부터 반사된 광의 파장을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 표지를 향해 광 스펙트럼을 방출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 시스템 컨트롤러가 상기 소모품을 사용 불가능하게 만들기 위해 불능화 반응을 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소모품을 에어로졸화하기 위한 투여 프로토콜을 실행하는 방법.
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