(57)【要約】  本発明は、入口および出口を有するポンプを備えるエアロゾル発生システムに関し、入口は液体貯蔵部分に接続可能である。本システムはまた、ポンプおよび流体センサーに流体接続された流体チャネルを備える。流体センサーは、流体チャネル内に含まれる流体の電気的特性を測定することによって、流体チャネル内の液体エアロゾル形成基体の存在を判定するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生システムであって、
入口および出口を有するポンプであって、前記入口が液体貯蔵部分に接続可能であるポンプと、
前記ポンプに流体接続した流体チャネルと、
流体センサーと、を備え、
前記流体センサーが、前記流体チャネル内に含まれる前記流体の電気的特性を測定することによって、前記流体チャネル内の液体エアロゾル形成基体の存在を判定するように構成される、エアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記システムがさらに、前記液体エアロゾル形成基体を分配するための分配装置を備え、前記分配装置が前記ポンプの前記出口と流体連通する、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記流体チャネルおよび前記流体センサーが、前記ポンプと前記分配装置との間に提供される、請求項２に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記流体センサーによって測定される前記電気的特性が、前記流体チャネル内に含まれる前記流体の電気抵抗である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記流体センサーが第一の電極および第二の電極を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記第一の電極が前記流体チャネルの第一のチャネル壁に提供され、前記第二の電極が前記流体チャネルの第二のチャネル壁に提供され、前記電極が前記流体チャネル内に含まれる前記流体と直接接触することが好ましい、請求項５に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記第一の電極が前記第二の電極の反対側に配置される、請求項５または６に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記流体センサーが分圧回路を備える、請求項４〜７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記流体センサーが、前記電気的特性に応じて流体のタイプを識別するために提供される、請求項４〜８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記ポンプが、マイクロポンプ、マイクロステッパモータポンプ、または圧電ポンプとして提供される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記システムが、気化器およびコントローラをさらに備え、前記流体検出器が前記流体チャネル内に流体が存在しない、または不適当な流体が存在することを検出した時に、前記コントローラが前記気化器を作動停止するように構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記システムが本体を備え、前記ポンプ、前記分配装置、前記流体チャネル、および前記流体センサーが前記本体内に包含され、前記本体がさらに電源を備え、前記液体貯蔵部分が、前記本体に取り外し可能に接続可能であるカートリッジの一部として提供されることが好ましい、請求項２〜１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１３】
エアロゾルを発生させる方法であって、
液体エアロゾル形成基体をポンプするためのポンプを提供する工程であって、前記ポンプが入口および出口を有し、前記入口が液体貯蔵部分に接続可能である、ポンプを提供する工程と、
前記ポンプに流体接続した流体チャネルを提供する工程と、
流体センサーを提供する工程と、を含み、
前記流体センサーが、前記流体チャネル内の液体エアロゾル形成基体の存在を判定する、方法。
【請求項１４】
前記方法が、コントローラを提供する工程をさらに含み、前記流体検出器が前記流体チャネル内に流体が存在しない、または前記不適当な流体が存在することを検出した時に、前記コントローラが気化器を作動停止する、請求項１３に記載のエアロゾル発生システムのためのエアロゾル発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入口および出口を有するポンプを有し、入口が液体貯蔵部分および流体チャネルに接続可能である、エアロゾル発生システムに関連する。本発明はまた、エアロゾルを発生する方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾル発生システムの一つのタイプは、液体貯蔵部分、ポンプおよび気化器を備える。ユーザーの吸煙中、ｅ−リキッドなどの液体エアロゾル発生基体の流れが、ポンプによって液体貯蔵部分から気化器に能動的にポンプされる。こうしたシステムでは、液体貯蔵部分内の液体が使い切られると、液体エアロゾル発生基体が気化器に提供されない一方で、気化器は加熱されうる。その結果、ユーザーは加熱された空気を吸入するが、これは発生したエアロゾルを含まない。加熱された空気のみを吸入することは、ユーザーにとって不快であって、望ましくない。また、液体が存在しない場合の気化器またはウィッキング材料の加熱は、望ましくない製品の放出につながりかねない。
【０００３】
従って、液体貯蔵部分内の液体エアロゾル発生基体が使い切られると、システムの起動を防止する、改善されたエアロゾル発生システムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第一の態様によれば、入口および出口を有し、入口が液体貯蔵部分に接続可能であるポンプを備えるエアロゾル発生システムが提供されている。システムはまた、ポンプおよび流体センサーに流体接続された流体チャネルを備える。流体センサーは、好ましくは流体チャネル内に含まれる流体の電気的特性を測定することによって、液体チャネル内の液体エアロゾル形成基体の存在を判定するように構成される。
【０００５】
本発明のエアロゾル発生システムは、液体チャネル内の液体エアロゾル形成基体の存在の検出を可能にする。有利なことに、液体チャネル内に流体が存在しないことをセンサーが検出すると、気化器は作動停止されうる。したがって、高温空気のみの吸入が防止され、それによって、ユーザーの不快な体験および望ましくない製品の生成が制限される。液体エアロゾル形成基体が流体チャネル内に存在しないというセンサーの検出を利用して、新しい液体貯蔵部分が供給されなければならないことを示しうる。
【０００６】
エアロゾル発生システムはさらに、液体エアロゾル形成基体を分配するための分配装置を備えてもよく、分配装置はポンプの出口と流体連通している。流体チャネルおよび流体センサーは、ポンプと分配装置との間に提供されてもよい。流体センサーは、分配装置に隣接して提供されてもよく、ここで分配装置は気化器に隣接して提供されてもよい。ただし、流体センサーは、液体貯蔵部分と分配装置との間のシステムのどこにでも提供されうる。
【０００７】
流体センサーがポンプと分配装置との間のポンプの下流に提供されている場合、流体チャネル内に液体が存在しないことをセンサーが検出する前に全ての液体エアロゾル形成基体が消費されているため、液体エアロゾル形成基体は最適に使用されうる。より詳細には、液体貯蔵部分内の液体が使い切られている場合でも、液体はまだ流体チャネル内に存在しうる。この場合、ポンプの下流の流体チャネル内の流体が使い切られるまで、システムはなおも動作しうる。従って、液体貯蔵部分は、流体センサーが基体が存在しないことを検出する前に、液体エアロゾル形成基体が完全に枯渇しうる。
【０００８】
流体センサーは、流体チャネル内に含まれる流体の電気的特性を測定するように構成されうる。流体センサーによって測定される電気的特性は、流体チャネル内に含まれる流体の電気抵抗であってもよい。
【０００９】
流体チャネル内の典型的な流体は、周囲空気または液体エアロゾル形成基体である。液体貯蔵部分がなおも液体エアロゾル形成基体を含み、かつ基体がポンプによって分配装置に向かってポンプされる時、基体は流体チャネル内に存在しうる。ただし、液体貯蔵部分の基体が空である場合、その後、流体チャネルを通してポンプされる基体はない。従って、周囲空気は流体チャネル内に存在しうる。周囲空気の電気抵抗は、液体エアロゾル形成基体の電気抵抗とは異なる。一般に、周囲空気の電気抵抗は、液体エアロゾル形成基体の電気抵抗よりも高い。従って、流体チャネル内に含まれる流体の電気抵抗を測定することによって、センサーは、空気または基体が流体チャネル内に存在するかどうかを判定しうる。
【００１０】
流体チャネル内に含まれる流体の電気抵抗を測定するために、流体センサーは、第一の電極および第二の電極を備えうる。
【００１１】
第一の電極と第二の電極との間の抵抗は、液体チャネル内に保持されている液体エアロゾル形成基体の量に依存しうる。例えば、電気抵抗は、液体チャネル内に保持されている液体エアロゾル形成基体の量が減少するのにともなって、増大しうる。
【００１２】
電極は、流体チャネルの壁に配置されることが好ましい。例えば、第一の電極は流体チャネルの第一のチャネル壁に提供され、第二の電極は流体チャネルの第二のチャネル壁に提供される。電極は、流体チャネル内に含まれる流体と直接接触しうることが好ましい。第一の電極は、第二の電極の反対側に配置されうる。別の方法として、電極は液体チャネル内に配置されてもよい。第一の電極および第二の電極は、液体貯蔵チャネルの両端に配置されうる。第一および第二の電極のうちの少なくとも一つは、液体チャネルの壁に、または液体チャネルの壁と接触して配置されうる。第一および第二の電極は、それぞれ液体チャネルを部分的に囲むように配置されうる。第一および第二の電極は、液体チャネルの共通の軸の周りで同心に配置されうる。
【００１３】
第二の電極は、第一の電極の経路に実質的に従いうる。このことは、第一の電極と第二の電極との間の間隔が、第一および第二の電極の長さに沿って一定なままであることを可能にしうる。第二の電極は、第一の電極に対して実質的に平行となるように配置されうる。
【００１４】
電極は、任意の適切なタイプの電極であってもよい。例えば、適切なタイプの電極には、点電極、リング電極、プレート電極、またはトラック電極が挙げられる。第一の電極および第二の電極は、同様のタイプの電極であってもよい。第一の電極および第二の電極は、異なるタイプの電極であってもよい。
【００１５】
電極は任意の適切な形状であってもよい。例えば、電極は、方形状、長方形状、曲線状、弓形状、環状、渦巻形状、またはらせん状でありうる。電極は実質的に円筒形であってもよい。電極は、実質的に線形、非線形、平面または非平面である、一つ以上のセクションを含んでもよい。電極は剛直でありうる。このことは、電極がその形状を維持することを可能にしうる。電極は可撓性であってもよい。このことは、電極が流体チャネルの形状に適合することを可能にしうる。
【００１６】
電極は、長さ、幅および厚さを有しうる。電極の長さは、電極の幅より実質的に大きくてもよい。別の言い方をすると、電極は細長くてもよい。電極の厚さは、電極の長さおよび幅より実質的に小さくてもよい。別の言い方をすると、電極は薄くてもよい。薄い電極および細長い電極は、容積比に対して大きい表面積を有しうる。このことは、測定の感度を向上しうる。
【００１７】
電極は、任意の適切な材料を含みうる。電極は、任意の適切な電気的な導電材料を含んでもよい。適切な電気的な導電性材料は、金属、合金、電気的な導電性セラミック、および電気的な導電性ポリマーを含む。材料は、金およびプラチナを含んでもよい。電極は、不活性化層で被覆されうる。電極は、液体エアロゾル形成基体と反応せず、または液体エアロゾル形成基体を汚染することがないように、十分に反応しない材料を含んでもよく、またはその材料で被覆されてもよい。電極は、透明の、または半透明の材料を含んでもよい。
【００１８】
電気抵抗を測定するために、流体センサーは分圧回路を備えてもよい。分圧回路は、流体センサーの第一の電極と第二の電極との間の電気抵抗の測定を可能にする。ただし、二つの電極間の流体の抵抗を測定する任意の公知の方法が採用されてもよい。
【００１９】
流体の測定される電気的特性はまた、流体の誘電率であってもよい。この点で、電極はコンデンサーを構成しうる。電極の間の流体は、この場合には、誘電体媒体として機能し、この流体の誘電率は、コンデンサーまたは任意の公知の方法の静電容量を測定することによって測定されうる。空気の誘電率は、液体エアロゾル形成基体の誘電率とは異なり、これらの流体を区別するのに使用されうる。
【００２０】
電気的特性、好ましくは流体チャネル内の流体の電気抵抗または誘電率が、特定の流体を示すことが好ましい。流体チャネル内の流体の電気抵抗を判定することによって、液体の化学的性質を識別することが可能となりうる。この点で、流体チャネル内の流体の電気抵抗は、液体の化学的性質に依存しうる。こうして、正しいタイプの液体が使用されているかどうかが識別されうる。例えば、その後、液体貯蔵部分に異なる基体を提供することによってシステム内で異なる液体エアロゾル形成基体が使用されうる。これらの異なる基体は、流体センサーによって検出されうる、異なる電気的特性を有する場合がある。流体センサーは、基体が流体チャネル内に存在するかどうかを検出するだけでなく、流体チャネル内に存在する基体の種類を追加的に検出してもよい。有利なことに、システムは、流体センサーによる特定の基体の検出に基づいて動作してもよい。例えば、気化器の温度は、使用される基体に応じて制御されうる。また、加熱時間は、使用される基体に応じて制御されうる。
【００２１】
分配装置は、管としても言及される、ノズルまたは管状のセグメントであってもよい。分配装置は、管の遠位端に管およびノズルを備えうる。管は、例えば、ガラス、金属（例えば、ステンレス鋼）、またはプラスチック材料（例えば、ＰＥＥＫ）などの任意の適切な材料を含みうる。管のサイズは、ポンプ出口のサイズと適合していてもよい。管は、例えば、約１〜２ミリメートルの直径を有しうるが、その他の寸法も考えられる。管は、シリコン管を介してポンプ出口に接続されてもよい。管は、ポンプ出口に直接接続されてもよい。
【００２２】
分配装置は、液体エアロゾル形成基体を気化器に送達するために提供されうる。気化器は、液体エアロゾル形成基体の供給量を加熱するためのヒーターを備えうる。ヒーターは、液体エアロゾル形成基体を加熱するのに適した任意の装置としてもよく、エアロゾルを形成するために液体エアロゾル形成基体の少なくとも一部分を揮発させる。ヒーターは模範的に、加熱コイル、加熱された毛細管、加熱メッシュ、または加熱式金属プレートとしうる。気化器は、分配装置の長軸方向において、分配装置に対して延びる加熱コイルとして提供されることが好ましい。加熱コイルの直径は、加熱コイルを分配装置の周りに取り付けることができるように選ばれてもよい。加熱コイルは、分配装置に対して横断方向に取り付けられてもよい。加熱コイルは、分配装置のノズルと重なってもよい。一部の実施例では、分配装置のノズルと加熱コイルとの間に一定の距離があってもよい。加熱コイルの長さは、２ミリメートル〜９ミリメートルであってもよく、３ミリメートル〜６ミリメートルであることが好ましい。加熱コイルの直径は、１ミリメートル〜５ミリメートルであってもよく、２ミリメートル〜４ミリメートルであることが好ましい。
【００２３】
ヒーターは単一の発熱体または複数の発熱体を備えてもよい。単一または複数の発熱体の温度は、電気回路によって制御されることが好ましい。
【００２４】
電気回路はマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。マイクロプロセッサは、コントローラの一部としうる。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。コントローラは、気化器への電力供給を調節するように構成されてもよい。電力はシステムの起動後に気化器に連続的に供給することも、毎回の吸煙ごとなど断続的に供給することもできる。電力は、電流パルスの形態で気化器に供給されてもよい。気化器への電力供給は、流体センサーの測定に応じて制御されることが好ましい。流体センサーが流体チャネル内に存在する液体が存在しないことを検出すると、気化器への電力供給が制限されうる。追加的に、または別の方法として、気化器への電力供給は、流体チャネル内の液体エアロゾル形成基体のタイプに基づいて制御されうる。例えば、特定の加熱方法は、基体のタイプに基づいて実行されうる。
【００２５】
気化器に電力を供給するために、システムは電源（通常は電池）を備えうる。代替として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は、再充電を必要とすることがあり、また一回以上の喫煙の体験のための十分なエネルギーの貯蔵が許容される容量を有しうる。例えば、電源は数分間の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を許容するのに十分な容量を有しうる。別の実施例において、電源は所定の回数の吸煙、または気化器の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。コントローラは、電源に接続されて、電源から気化器への電力供給を制御しうる。
【００２６】
気化器はまた、圧電変換器または振動膜として提供されてもよい。
【００２７】
ポンプはマイクロポンプであってもよい。ポンプはまた、マイクロステッパモータポンプまたは圧電ポンプとして提供されてもよい。
【００２８】
ポンプは、コントローラによって制御されうる。コントローラは、流体センサーが流体チャネル内に存在する液体エアロゾル形成基体が存在しないことを検出する時に、ポンプを作動停止しうる。電源は、電源によってポンプに供給されうる。
【００２９】
ポンプおよび好ましくは気化器は、吸煙検出システムによってトリガーされうる。別の方法として、ポンプおよび気化器は、ユーザーの吸煙の持続時間の間保持されるオンオフボタンを押すことによってトリガーされうることが好ましい。
【００３０】
吸煙検出システムは、センサーとして提供されてもよく、これは気流センサーとして構成されてもよく、気流レートを測定しうる。気流レートは、ユーザーによってシステムの気流経路を通して引き出される時間当たりの空気の量を特徴付けるパラメータである。吸煙の開始は、気流が所定のしきい値を超える時に、気流センサーによって検出されうる。
【００３１】
液体貯蔵部分は、分配装置に供給される液体エアロゾル形成基体を貯蔵するように適合されうる。液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を貯蔵するための容器または貯蔵部として構成されうる。
【００３２】
液体貯蔵部分は、周囲の雰囲気に対して密閉封止されたそれぞれの連結によって、ポンプ入口に連結されることが好ましい。連結は自己回復可能な貫通可能膜として構成されていることが好ましい。膜は、液体貯蔵部分内に貯蔵された液体エアロゾル形成基体の望ましくない漏れを防止する。交換可能な液体貯蔵部分をポンプに連結するために、それぞれのニードル様の中空管は、それぞれの膜を貫通しうる。ポンプが液体貯蔵部分に連結されている時、膜は液体エアロゾル形成基体の望ましくない漏れや、液体貯蔵部分を出入りする空気の漏れを回避する。
【００３３】
液体貯蔵部分は、任意の適切な形状およびサイズとしうる。例えば、液体貯蔵部分は、実質的に円筒形としうる。液体貯蔵部分の断面は、例えば実質的に円形、楕円形、正方形または長方形としうる。
【００３４】
カートリッジは、使い捨て可能な物品であってもよく、それによりカートリッジの液体貯蔵部分が空になり、または最小の容積しきい値より低くなると、新しいカートリッジと取り替えられうる。システムは、流体チャネルの液体エアロゾル形成基体が空であることを流体センサーが検出する時に、光学的または音響的信号などの信号を出力しうる。信号は、古い空の液体貯蔵部分を交換するために新たな液体貯蔵部分が提供されなければならないこと、または液体貯蔵部分を再充填する必要があることを示しうる。
【００３５】
エアロゾル形成基体は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱によって放出されてもよい。エアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含有するたばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。
【００３６】
エアロゾル発生システムは電気的に作動するシステムであってもよい。エアロゾル発生システムは携帯型であることが好ましい。エアロゾル発生システムは従来型の葉巻たばこまたは紙巻たばこと同等のサイズであってもよい。喫煙システムの全長は、約３０ミリメートル〜約１５０ミリメートルであってもよい。喫煙システムの外径は、約５ミリメートル〜約３０ミリメートルの外径であってもよい。
【００３７】
本発明の第二の態様によると、エアロゾルを発生する方法が提供されている。本方法は、液体エアロゾル形成基体をポンプするためのポンプを提供する工程を含み、ポンプは入口および出口を有し、入口は液体貯蔵部分に接続可能である。流体チャネルは、ポンプに流体連結されて提供される。さらに、流体センサーが提供され、流体センサーは流体チャネル内の液体エアロゾル形成基体の存在を判定する。
【００３８】
一態様に関して記述された特徴は、本発明の他の態様にも等しく適用されてもよい。
本発明を、添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明のエアロゾル発生システムの例示的な断面図である。
【図２】図２は、本発明のセンサーおよび流体チャネルの例示的な断面図である。
【図３】図３は、本発明のセンサーで使用されうる分圧回路の例示的な配線図である。
【図４】図４は、本発明のセンサーの例示的な測定図である。
【図５】図５は、本発明のセンサーのさらなる例示的な測定図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１に示すエアロゾル発生システムは、流体センサー１０を備える。流体センサー１０は、ポンプ１２と分配装置１４との間に配置される。流体センサー１０は、流体チャネル１６に配置される。流体センサー１０は、流体チャネル１６内の流体の電気抵抗を測定する。それによって、流体センサー１０は、液体エアロゾル形成基体が流体チャネル１６内に存在するかどうかを判定する。
【００４１】
ポンプ１２は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分１８から流体チャネル１６および流体センサー１０に向かってポンプするように構成される。ポンプ１２は、追加的な流体チャネル２０によって液体貯蔵部分１８と流体接続される。
【００４２】
液体エアロゾル形成基体が流体チャネル１６および流体センサー１０を通過した後、液体エアロゾル形成基体は分配装置１４に向かって送達される。分配装置１４は、ノズル２２で終わる管状のセグメントとして構成される。分配装置１４の周りにヒーター２４が配置される。ヒーター２４は加熱コイルとして構成される。
【００４３】
ヒーター２４は、エアロゾルがノズル２２からエアロゾル発生システムの口側の端２６に向かって送達されるように、分配装置１４内の液体エアロゾル形成基体を加熱する。エアロゾルはその後、ユーザーによって吸入される。ヒーター２４は電池２８によって給電される。
【００４４】
流体センサー１０、ポンプ１２、分配装置１４、流体チャネル１６、ノズル２２、ヒーター２４、口側の端２６および電池２８は、ハウジング３０内に配置される。ハウジング３０は、システムの本体を閉じ込める。ハウジング３０はまた、コントローラ３２を備える。コントローラ３２は、ヒーター２４の起動を制御する。液体センサー１０が液体エアロゾル形成基体が流体チャネル１６内に存在しないことを検出すると、コントローラ３２はヒーター２４を作動停止する。コントローラ３２はまた、ポンプ１２のポンピング作用を制御する。コントローラ３２は電気回路の一部であり、また、流体の電気抵抗に基づいて、流体チャネル１６内の流体のタイプを判定しうる。コントローラ３２は、望ましくない流体が流体チャネル１６内に存在する場合、ヒーター２４を作動停止しうる。
【００４５】
図１では、液体貯蔵部分１８もまた、ハウジング３０内に配置される。しかし、液体貯蔵部分１８は、ポンプ１２の入口に取り付け可能な、別個の交換可能なカートリッジとして構成されうる。
【００４６】
図２は、より詳細に流体センサー１０を図示する。この点で、図２は、流体チャネル１６を示し、流体センサー１０の第一の電極３４および第二の電極３６は、流体チャネル１６の壁に配置される。
【００４７】
第一の電極３４は、第一の電極３４の先端が流体チャネル１６内の流体と直接接触するように、流体チャネル１６の壁に配置される。第二の電極３６は、同じく流体チャネル１６内の流体と直接接触する流体チャネル１６の壁の反対側に配置される。第一の電極３４および第二の電極３６は、電極３４と電極３６との間の流体の、従って流体チャネル１６内の流体の電気抵抗を測定するように配置される。電極３４、３６は、寸法安定性のために担体３８で支持される。流体センサー１０は、１ミリメートル〜１センチメートル、好ましくは約３ミリメートルの長さおよび幅を有する。流体センサー１０の厚さは、０．５ミリメートル〜３ミリメートル、好ましくは約１．５ミリメートルの厚さを有する。電極の直径は０．９ミリメートルである。電極の長さは１〜５ミリメートルであり、約３ミリメートルであることが好ましい。電極間の距離は、液体の流れを妨げないようできるだけ小さくするべきであり、１ミリメートルまたは管の内径であることが理想的である。
【００４８】
図３は、流体チャネル１６内の流体の電気抵抗を判定するために使用される分圧回路を図示する。
【００４９】
図３では、従来的な分圧回路が、従来的な第一の抵抗器が第一の電極３４および第二の電極３６に置き換えられ、流体チャネル１６内の流体が電極３４と電極３６との間にある点で変更されている。その他は、分圧回路は分圧回路の公知の要素から成っている。より詳細には、第二の抵抗器４０が提供されている。第二の抵抗器４０の電気抵抗は既知である。第二の抵抗器の電気抵抗は、必要に応じて選択することができ、液体エアロゾル形成基体の電気抵抗に関して適切なように選択される。第二の抵抗器の電気抵抗は、５〜２０メガオームの範囲で選択され、液体が存在する場合、約１２メガオームまたは二つの電極間の抵抗とほぼ等しいことが好ましい。異なるエアロゾル形成基体は異なる抵抗を呈するため、設計プロセス中にこれを指定する必要がある場合がある。ところが、この範囲のほとんどの抵抗器値は、液体が存在しない場合に対して液体が存在する場合に有意な電圧差を提供する。液体エアロゾル形成基体の電気抵抗は、ｅリキッドなどの異なる液体エアロゾル形成基体内と匹敵する。既知の電圧が回路に印加される。アナログ−デジタル変換器４２は、分圧回路の中央タップに接続される。測定された電圧、第二の抵抗器４０の既知の電気抵抗、および既知の印加され電圧を使用することで、アナログ−デジタル変換器４２に接続されたコントローラが、第一の抵抗器の電気抵抗を計算する。電極３４、３６の電気抵抗も既知であるため、コントローラ３２は流体チャネル内の流体の電気抵抗を計算する。アナログ−デジタル変換器４２では、電極間の流体の電気抵抗が増大すると測定される電圧が減少し、その逆も可である。
【００５０】
図４は、流体センサー１０の例示的な測定を示す。図４は、アナログ−デジタル変換器４２で測定される電圧を示す。図は、経時的な電圧を示している。第二の抵抗器４０の電気抵抗を１２メガオームに設定した。最初、液体エアロゾル形成基体は流体チャネル１６内に存在しない。空気のみが流体チャネル１６内に存在する。従って、測定される電圧は、流体チャネル１６内の流体の高い電気抵抗に対応して低い。流体チャネル１６内に基体が存在しない場合、電気抵抗は１８メガオームと判定された。この測定は、参照符号４４によって示されている。流体チャネル１６が液体エアロゾル形成基体で完全に充填される前に、気泡、すなわち、液体エアロゾル形成基体と空気の混合物が現れる。従って、変動する電気抵抗値が、流体センサー１０によって判定される。この測定は、参照符号４６によって示されている。流体チャネル１６が液体エアロゾル形成基体で完全に充填される時、測定される電圧は、流体チャネル１６内の液体エアロゾル形成基体の比較的低い電気抵抗に対応して高い（参照符号４８）。流体チャネル１６が液体エアロゾル形成基体で完全に充電された時、電気抵抗は１０メガオームであると判定された。同じ原理は、最初に液体エアロゾル形成基体が流体チャネル内に存在し、その後に流体チャネル内に存在する場合にも適用される。この場合、液体エアロゾル形成基体の後に気泡、最終的に空気が続く。
【００５１】
図５は、図４で使用されるパラメータ以外のパラメータを有する流体センサー１０の別の例示的測定である。図５で使用される測定では、第二の抵抗器４０の電気抵抗を５、６メガオームに設定した。測定は、流体チャネル１６内の異なる流体で行われた。使用された液体は、水５０、８０ＰＧ／２０ＶＧで示されるグリセロールを含む流体５２、２０ＰＧ／８０ＶＧで示されるグリセロール含有量が高いさらなる流体５４である。異なる流体の測定の間に、流体チャネル１６をイソプロパノールおよび水を使用して洗浄して、流体チャネル１６の汚染を防止した。それぞれの液体５０、５２、５４が流体チャネル１６を充填して安定した測定信号が得られるまで、測定は遅延された。図５は、時間に対する測定された抵抗を示す。
【００５２】
図５に図示した測定は、三つの流体５０、５２、５４が、測定された電気抵抗に基づいて互いに明確に区別されうることを示している。測定された電気抵抗が経時的に増加することが観察された。いかなる理論に束縛されるものではないが、この増加は、流体５０、５２、５４の分極の結果であると考えられる。特に、グリセロールは水中で分離しないため、グリセロール含有量が高い流体５４は分極しやすく、そのため、初期イオンカウント含有量が低い流体５４は、より速くより顕著な分極をもたらす。測定される電気抵抗の経時的な増加を回避するため、電気抵抗を測定するために交流電流を使用することができる。
【００５３】
上述の例示的な実施形態は例証するが限定はしない。上記で考察した例示的な実施形態に照らすことによって、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態も当業者には明らかとなろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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