(57)【要約】  エアロゾル発生システム、エアロゾル発生システム用のカートリッジ、およびエアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出する方法。エアロゾル発生システムは、液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分（２０１）と、第一の電極（３０４）および第二の電極（３０５）と、制御システムと、を含む。第二の電極は、第一の電極から間隔をおいて配置され、液体貯蔵部分（２０１）の少なくとも一部分は、第一の電極（３０４）と第二の電極（３０５）との間に配置される。制御システムは、第一の電極（３０４）と第二の電極（３０５）との間の電気量を測定し、測定された電気量情報に基づいて、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される。【選択図】図２
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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、
液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分と、
第一の電極および前記第一の電極から間隔をおいて配置される第二の電極であって、前記液体貯蔵部分の少なくとも一部分が、前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置される、第一の電極および第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間の電気量を測定し、
測定された電気量情報に基づいて、前記エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される、制御システムと、を含む、エアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記制御システムが、振動する測定信号を前記第一の電極および前記第二の電極に加えるように構成され、前記振動する測定信号が、１０ＭＨｚ未満の周波数を有する、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記制御システムが、前記測定された電気量の変化がしきい値を超えた時に、ユーザー吸入を検出するように構成される、請求項１または２に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記エアロゾル発生システムが、前記液体貯蔵部分からエアロゾル形成基体を受けるように配置される、エアロゾル発生手段をさらに含み、前記制御システムが、吸入の検出に基づいて、電力を前記エアロゾル発生手段に供給するようにさらに構成される、請求項１〜３のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記第一の電極および前記第二の電極が、電気的な絶縁材料のプラットホーム上に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記第一の電極および前記第二の電極が、相互嵌合される、請求項１〜５のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記エアロゾル発生システムが、１つ以上のエアロゾル発生要素を含む、エアロゾル発生手段を含み、前記エアロゾル発生要素のうちの少なくとも１つが、前記第一の電極と前記第二の電極のうちの１つを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記制御システムによって測定される前記電気量が、前記第一の電極と前記第二の電極との間のインピーダンスである、請求項１〜７のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記制御システムによって測定される前記電気量が、前記第一の電極と前記第二の電極との間の抵抗である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記制御システムによって測定される前記電気量が、前記第一の電極と前記第二の電極との間の静電容量である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記液体貯蔵部分を含むカートリッジと、
前記制御システムを含む主要ユニットと、を含み、
前記主要ユニットが、前記カートリッジを取り外し可能に受けるように構成され、前記第一の電極および前記第二の電極が、前記カートリッジの前記液体貯蔵部分の一部が、前記カートリッジが前記主要ユニットで受けられた時に、前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置されるように、配置される、請求項１〜１０のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記カートリッジが、前記第一の電極および前記第二の電極を含むか、
前記主要ユニットが、前記第一の電極および前記第二の電極を含むか、
前記カートリッジが、前記第一の電極と前記第二の電極のうちの一方を含み、前記主要ユニットが、前記第一の電極と前記第二の電極のうちの他方を含む、請求項１１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１３】
前記制御システムと、
前記第一の電極および前記第二の電極のうちの少なくとも１つと、を含む、請求項１１または１２に記載のエアロゾル発生システム用の主要ユニット。
【請求項１４】
エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出する方法であって、
エアロゾル発生システムの液体貯蔵部分内に液体エアロゾル形成基体を保持することと、
第一の電極と第二の電極との間に前記液体貯蔵部分の少なくとも一部分を配置することと、
前記第一の電極と前記第二の電極との間の電気量を測定することと、
前記測定された電気量情報に基づいて、前記エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル発生システムおよびエアロゾル発生システム用のカートリッジに関連する。エアロゾル発生システムは、電気的に作動する喫煙システムであってもよい。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾル発生システムの１つのタイプは、電気的に作動する喫煙システムである。電気的に作動する喫煙システムは一般に、霧状にされてエアロゾルを形成する液体エアロゾル形成基体を含む。電気的に作動する喫煙システムは多くの場合、電源と、１回分の液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分と、アトマイザーとを備える。電気的に作動する喫煙システムで使用される共通のタイプのアトマイザーは、液体エアロゾル形成基体に浸された細長い芯の周りに巻かれたヒーターワイヤーコイルを含む。
【０００３】
電気的に作動する喫煙システムは、マイクロフォンなどの吸煙検出器を有しうる。吸煙検出器は、一般的には、電気的に作動する喫煙システムの気流経路に配置され、ユーザーが吸入した時に検出器を通過する空気を検知するように配置される。
【０００４】
エアロゾル発生システムのための改善された吸煙検出器を提供することが望ましい。エアロゾル発生システムの構成要素の数を減少させることが望ましい。エアロゾル発生システムの製造複雑性および費用を減少させることが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第一の態様では、液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分と、第一の電極および第一の電極から間隔をおいて配置される第二の電極と、制御システムと、を含む、エアロゾル発生システムが提供される。第一の電極および第二の電極は、液体貯蔵部分の少なくとも一部分が、第一の電極と第二の電極との間に配置されるように配置される。制御システムは、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定し、測定された電気量情報に基づいて、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される。このことは、エアロゾル発生システムに信頼性のある吸煙検出器を提供しうる。このことは、エアロゾル発生システムの気流経路に配置される吸煙検出器などの、エアロゾル発生システムに対するその他の吸煙検出器を不要にすることを可能にしうる。このことは、エアロゾル発生システムに対する吸煙検出器のための追加的な気流経路を不要にすることを可能にしうる。
【０００６】
ユーザーは、エアロゾル発生システムで吸入して、エアロゾル発生システムによって発生されたエアロゾルの吸入のために、エアロゾル発生システムを通る空気を吸い込みうる。ユーザー吸入は、液体貯蔵部分の電気的性質の変化または変動を引き起こしうる。電気的性質の変化または変動は、吸入の間の液体貯蔵部分内の圧力の変動によって、引き起こされうる。本発明のエアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分の電気的性質を監視するように構成される。このことは、第一の電極と第二の電極との間に液体貯蔵部分の少なくとも一部分を配置すること、また第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定するように制御システムを構成することによって、達成される。そのため、制御システムは、液体貯蔵部分の少なくとも一部分に渡る電気量を測定するように構成される。制御システムはさらに、電気量の測定を使用して、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される。
【０００７】
本発明に関連して本明細書で使用される場合、「電気量」という用語は、測定によって定量化されうるシステムのいくつかの電気的性質、パラメーターまたは特性を説明するために使用される。例えば、適切な「電気量」は、インピーダンス、静電容量および抵抗を含む。制御システムは、インピーダンス、静電容量および抵抗のうちの少なくとも１つを測定するように構成されうる。
【０００８】
制御システムは、所定のしきい値を超える電気量の大きさの変化の検出に基づいて、吸入を検出するように構成されうる。測定された電気量の変動の大きさは、測定された電気量の合計の大きさと比較して小さくてもよいが、制御システムによって測定可能であってもよい。制御システムは、測定された電気量の変化のレートが所定のしきい値を超えた時に、吸入を検出するように構成されうる。吸入による電気量の変化のレートは、電気量の変化の平均レートと実質的に異なっていてもよい。所定のしきい値は、工場で、または最初の使用前にユーザーによって、設定されうる。
【０００９】
制御システムは、測定された電気量に基づいて、ユーザー吸入のプロフィールを定めるように構成されうる。ユーザー吸入は、ある期間にわたって測定される電気量の予測可能な変化または変動を引き起こしうる。
【００１０】
制御システムは、２回以上の連続的なユーザー吸入を検出するように構成されうる。制御システムは、連続的なユーザー吸入の間の平均時間を定めるように構成されうる。
【００１１】
制御システムは、振動する測定信号を第一の電極および第二の電極に供給するように構成されうる。別の言い方をすると、制御システムは、交流電圧を第一の電極および第二の電極に供給するように構成されうる。制御システムは、所定の周波数で、振動する測定信号を第一の電極および第二の電極に供給するように構成されうる。所定の周波数は、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定するために、制御システムのための任意の適切な周波数でありうる。所定の周波数は、約２０ＭＨｚ以下であってもよく、または約１０ＭＨｚ以下であってもよい。所定の周波数は、約１０ｋＨｚ〜約１０ＭＨｚ、または約１０ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、または約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚでありうる。
【００１２】
意外にも、ユーザー吸入による測定された電気量の変動は、１ＭＨｚ未満の周波数などの低い周波数で最も大きいことが分かっている。このことは、信頼性があり、かつ正確な吸入の検出を可能にしうる。
【００１３】
液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を保持しうる。液体貯蔵部分はまた、液体貯蔵部分に保持される空気、液体エアロゾル形成基体を保持するための担体材料、および液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングのうち１つ以上を含みうる。液体エアロゾル形成基体と、空気と、担体材料と、ハウジングとは、異なる電気的性質を有してもよい。
【００１４】
液体貯蔵部分は電気的な負荷を含みうる。液体貯蔵部分は、抵抗負荷および容量負荷のうち少なくとも１つを含みうる。有利には、抵抗および容量負荷の電気量は、複雑な電子装置を要求することなく測定されうる。
【００１５】
第一および第二の電極は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体が第一の電極と第二の電極との間に配置されるように配置されうる。第一および第二の電極はまた、液体貯蔵部分に保持される空気、担体材料およびハウジングのうち１つ以上が、第一の電極と第二の電極との間に配置されるように配置されうる。第一および第二の電極は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体と接触して配置されうる。第一および第二の電極は、担体材料と接触して配置されうる。第一および第二の電極は、ハウジングと接触して配置されうる。
【００１６】
制御システムは、比較によって、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成されうる。制御システムは、測定された電気量情報を制御システムに記憶された基準電気量情報と比較するように構成されうる。
【００１７】
基準電気量情報は、制御システムの記憶装置に記憶されうる。基準電気量情報は、制御システムによって測定され、制御システムの記憶装置に記憶される、電気量情報であってもよい。基準電気量情報は、吸入情報と関係付けられてもよい。このことは、吸入の検出に信頼性をもたせることを可能にしうる。基準電気量情報は、１つ以上の所定のしきい値を含みうる。
【００１８】
基準電気量情報は、複数の範囲の基準電気量情報を含んでもよい。各範囲の基準電気量情報は、吸入と関係付けられてもよい。制御システムは、測定された電気量情報を記憶された範囲の基準電気量情報と比較し、また一致させるように構成されうる。
【００１９】
基準電気量情報は、ルックアップテーブルに記憶されうる。ルックアップテーブルは、記憶された基準電気量情報および記憶された吸入情報を含みうる。記憶された基準電気量情報は、記憶された液体エアロゾル形成基体の吸入情報と関係付けられうる。記憶された吸入情報は、吸入の発生、吸入の大きさ、吸入の開始の発生、吸入の終了の発生、および吸入の容積のうち１つ以上を含みうる。
【００２０】
制御システムは、吸入が発生したことをユーザーに示すように構成されうる。制御システムは、吸入が発生したことをユーザーに示すように構成されうる。制御システムは、検出した吸入の回数をカウントするように構成されうる。制御システムは、カウントした検出した吸入の回数をユーザーに示すように構成されうる。
【００２１】
エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分から液体エアロゾル形成基体を受けるように配置される、エアロゾル発生手段をさらに含みうる。制御システムは、吸入の検出に基づいて、エアロゾル発生手段へ電力を供給するようにさらに構成されうる。
【００２２】
吸入は持続時間を有しうる。制御システムは、吸入の開始を検出するように構成されうる。吸入の開始は、実質的に液体貯蔵部分の電気的性質に影響を与えて、吸入が制御システムによって検出されることを可能にしうる。吸入の開始の検出に基づいて、制御システムは、エアロゾル発生手段へ電力を供給するように構成されうる。エアロゾル発生手段へ電力を供給することは、エアロゾル発生手段がエアロゾル発生手段で受けた液体エアロゾル形成基体を霧状にして、ユーザーによる吸入のためにエアロゾルを発生させることを可能にする。制御システムは、残りの吸入の間に、エアロゾル発生手段へ電力を供給するように構成されうる。制御システムは、吸入の終了を検出するように構成されうる。制御システムは、吸入の終了の検出に基づいて、エアロゾル発生手段へ電力を供給することを、実質的に防ぎ、または抑制するように構成されうる。このことは、エアロゾル発生システムの所要電力を低減しうる。このことは、エアロゾル発生システムの電源の寿命を延ばしうる。
【００２３】
制御システムは、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定し、エアロゾル発生手段の動作と無関係にエアロゾル発生手段でのユーザーの吸入を検出するように構成されうる。このことは、吸入が検出されると、制御システムがエアロゾル発生手段を動作させることを可能にしうる。このことは、エアロゾル発生システムの電源から引き出される電力を低減しうる。このことは、吸入毎のエアロゾル発生手段の動作時間を減少させ、エアロゾル発生手段の寿命を延ばしうる。
【００２４】
第一の電極および第二の電極は、液体貯蔵部分に対して任意の適切な位置に配置されうる。第一の電極および第二の電極は、液体貯蔵部分に、または液体貯蔵部分内に配置されうる。第一の電極および第二の電極は、ハウジングに、またはハウジング上に配置されうる。液体貯蔵部分のハウジングが、液体エアロゾル形成基体を保持するためのくぼみを形成する場合、第一の電極および第二の電極は、くぼみに、またはくぼみ内に配置されうる。
【００２５】
エアロゾル発生システムは、１対以上の第一および第二の電極を含んでもよい。エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分の異なる部分が第一の電極と第二の電極との間に配置されるように配置される、２対以上の電極を含んでもよい。複数の対の電極を提供することは、測定の信頼性を向上しうる。１対以上の第一および第二の電極は、センサーの部分を含みうる。
【００２６】
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。
【００２７】
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、１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、電極が液体貯蔵部分の形状に適合することを可能にしうる。電極は、液体貯蔵部分のハウジングの形状に適合するように構成されうる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。本発明に関して本明細書で使用される場合、電気的な導電材料は、２０℃で、約１Ｘ１０-5Ωｍ未満、一般的には約１Ｘ１０-5Ωｍ〜約１Ｘ１０-9Ωｍの体積抵抗率を有する材料を意味する。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。例えば、適切な透明の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）でありうる。
【００３０】
電極は、液体貯蔵部分に対する任意の適切な構成で配置されうる。電極は、液体貯蔵部分内に配置されうる。第一の電極および第二の電極は、液体貯蔵部分の対向する側に配置されうる。第一の電極および第二の電極は、液体貯蔵部分の対向する端に配置されうる。液体貯蔵部分が担体材料を含む場合、電極は、担体材料と接触して配置されうる。液体貯蔵部分がハウジングを含む場合、第一および第二の電極のうちの少なくとも１つは、ハウジングに、またはハウジングと接触して配置されうる。第一および第二の電極は、実質的に円筒形であってもよい。第一の電極は、第二の電極を実質的に囲むように配置されてもよい。第一および第二の電極は、共通の軸の周りで同心に配置されうる。
【００３１】
第一の電極および第二の電極のうちの少なくとも１つは、プラットホーム上に配置されうる。プラットホームは、電気的な絶縁材料を含みうる。液体貯蔵部分がハウジングを含む場合、プラットホームは、ハウジングから分離されうる。プラットホームは、ハウジング上に配置されうる。プラットホームは、ハウジングの一部を形成しうる。プラットホームは、ハウジングと同様の材料を含みうる。プラットホームは、ハウジングと異なる材料を含んでもよい。
【００３２】
プラットホームは、任意の適切な電気的な絶縁材料を含みうる。例えば、適切な電気的な絶縁材料には、ガラス、プラスチックおよびセラミック材料が挙げられる。本発明に関して本明細書で使用される場合、電気的な絶縁材料は、２０℃で、約１Ｘ１０6Ωｍ、一般的には約１Ｘ１０9Ωｍ〜約１Ｘ１０21Ωｍの体積抵抗率を有する材料を意味する。
【００３３】
電極は、プラットホーム上に固定されうる。電極は、任意の適切な手段によって、プラットホーム上に固定されうる。例えば、電極は、接着剤などの接着材料によって、プラットホーム上に固定されうる。電極は、任意の適切な付着方法によって、プラットホーム上に付着されうる。電極は、プラットホームにエッチングされうる。
【００３４】
第二の電極は、第一の電極から間隙を介してもよい。このことは、第一の電極と第二の電極との間の直接的な接触を実質的に防ぎうる。第一の電極と第二の電極との間の間隔は、第一の電極および第二の電極の長さに沿って一貫的でありうる。第一の電極および第二の電極が液体貯蔵部分の対向する側に配置される場合、その間隔は、おおよそ液体貯蔵部分の幅と同一でありうる。第一の電極と第二の電極との間の間隔は、約１μｍ〜約１ｍｍ、または約１μｍ〜約５００μｍ、または約１０μｍ〜約１００μｍでありうる。
【００３５】
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。
【００３６】
第一の電極および第二の電極は、相互嵌合されてもよい。第一の電極は、複数の突出部および空所を含んでもよく、第二の電極は、複数の突出部および空所を含んでもよい。第一の電極の突出部は、第二の電極の空所内に延在してもよく、第二の電極の突出部は、第一の電極の空所内に延在してもよい。電極を互いに組み合わせることは、電極間の間隔を最小にしうる。このことは、測定の感度を向上しうる。
【００３７】
第一および第二の電極の突出部は、実質的に線形でありうる。第一の電極の突出部は、第一の方向に実質的に延在してもよく、第二の電極の突出部は、第二の方向に実質的に延在してもよい。第一および第二の電極は、第二の方向に対して実質的に平行な第一の方向に配置されうる。突出部は、実質的に非線形であってもよい。突出部は、曲線状または弓形状であってもよい。例えば、相互嵌合された電極を含む適切なセンサーは、ＤｒｏｐＳｅｎｓ（商標）製のタイプＤＲＰ−Ｇ−ＩＤＥＰＴ１０でありうる。
【００３８】
エアロゾル発生システムは、１つ以上のエアロゾル発生要素を含むエアロゾル発生手段を含みうる。１つ以上のエアロゾル発生要素は、１つ以上の発熱体を含んでもよい。１つ以上のエアロゾル発生要素は、１つ以上の振動可能な要素を含んでもよい。エアロゾル発生手段が、１つ以上のエアロゾル発生要素を含む場合、エアロゾル発生要素のうちの少なくとも１つは、１つの電極を含みうる。エアロゾル発生手段の部分として１つの電極を形成することは、エアロゾル発生システムを製造するのに要求される構成要素の数を減少しうる。
【００３９】
制御システムは電気回路を含みうる。電気回路はマイクロプロセッサを備えうるが、これはプログラム可能マイクロプロセッサでもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路は、第一の電極および第二の電極への電力供給を調節するよう構成されうる。
【００４０】
制御システムは、第一の電極および第二の電極への電力供給を制御または調節するよう構成されうる。制御システムはエアロゾル発生手段への電力供給を制御または調節するよう構成されうる。第一の制御システムは、第一の電極および第二の電極への電力供給を制御または調節するように構成されてもよく、第二の制御システムは、エアロゾル発生手段への電力供給を制御または調節するように構成されてもよい。
【００４１】
電力は、第一の電極および第二の電極に連続的に供給されうる。電力は、システムの作動に続いて、第一の電極および第二の電極に供給されうる。電力は、電流パルスの形態で第一の電極および第二の電極に供給されてもよい。
【００４２】
制御システムは、システムの作動に続いて、エアロゾル発生システム上の吸入を検出するように構成されうる。制御システムは、連続的に、エアロゾル発生システム上の吸入を検出するように構成されうる。制御システムは、所定の間隔で、定期的にエアロゾル発生システム上の吸入を検出するように構成されうる。
【００４３】
エアロゾル発生システムは電源を備えうる。エアロゾル発生システムは、制御システム、第一の電極および第二の電極、ならびにエアロゾル発生手段に電力を供給するように配置される、電源を含みうる。エアロゾル発生手段は単一の電源を含みうる。エアロゾル発生手段は、第一の電極と第二の電極へ電力を供給するように配置される第一の電源と、エアロゾル発生手段へ電力を供給するように構成される第二の電源と、を含みうる。
【００４４】
使用時に、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体は、消費され、空気と置き換えられる。液体エアロゾル形成基体は、一般的には、空気に対して実質的に異なる電気的性質を有する。したがって、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の量は、液体貯蔵部分の電気的性質に影響を与えうる。このことは、第一の電極と第二の電極との間の電気量の測定、およびエアロゾル発生システム上の吸入の検出に影響を与えうる。制御システムは、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の量を定めるように構成されうる。制御システムは、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の量に基づいて、吸入の検出を調節するように構成されうる。別の言い方をすると、制御システムは、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の量を補うように構成されうる。
【００４５】
液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の組成は、電気量の測定、およびエアロゾル発生システム上の吸入の検出に影響を与えうる。制御システムは、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の同一性を定めるように構成されうる。制御システムは、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の量に基づいて、吸入の検出を調節するように構成されうる。別の言い方をすると、制御システムは、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の組成を補正するように構成されうる。
【００４６】
制御システムは、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定するための任意の適切な手段を含みうる。例えば、制御システムは、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定するように構成される、ブリッジ回路を含みうる。ブリッジ回路は、ホイートストーンブリッジまたはウィーンブリッジなどの当技術分野において公知の任意の適切なブリッジ回路であってもよい。制御システムは、ＬＣＲメータを含みうる。
【００４７】
制御システムによって測定される電気量は、インピーダンスでありうる。第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスは、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体の組成に依存しうる。
【００４８】
インピーダンスは、制御システムによって直接的に測定されうる。インピーダンスが算出されうる。例えば、インピーダンスは、電極間の電圧および電流の大きさの測定、ならびに電流と電圧との間の位相差の測定から算出されうる。エアロゾル発生システム上の吸入は、測定された、または算出されたインピーダンスから定められうる。
【００４９】
制御システムによって測定される電気量は、抵抗でありうる。第一の電極と第二の電極との間の抵抗は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体の組成に依存しうる。第一の電極と第二の電極との間の比抵抗は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体に依存しうる。第一の電極と第二の電極との間に配置される液体貯蔵部分の部分は、抵抗負荷を含みうる。
【００５０】
第一の電極と第二の電極との間の抵抗が、測定されうる。このことは、液体エアロゾル形成基体が導電材料を含む場合、有利でありうる。
【００５１】
抵抗が算出されうる。例えば、抵抗は、電圧および電流の大きさ、ならびに電圧と電流との間の位相差の測定から算出されうる。抵抗は、第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスの測定から定められうる。エアロゾル発生システム上の吸入は、測定された、または算出された抵抗から算出されうる。
【００５２】
制御システムによって測定される電気量は、静電容量でありうる。このことは、エアロゾル形成基体が誘電体材料を含む場合、有利でありうる。
【００５３】
第一の電極と第二の電極との間の静電容量は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体の組成に依存しうる。第一の電極と第二の電極との間の誘電率は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体の組成に依存しうる。第一の電極と第二の電極との間にある液体貯蔵部分の部分は、容量負荷を含みうる。第一の電極および第二の電極は、コンデンサーを形成しうる。第一の電極は、第一のコンデンサー極板を形成してもよく、第二の電極は、第二のコンデンサー極板を形成してもよい。液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体は、コンデンサーの誘電体の部分を形成しうる。第一の電極と第二の電極との間の容量負荷は、ピコファラド（ｐＦ）範囲における静電容量を有しうる。このことは、コンデンサーの急速な充電および放電時間を可能にし、また静電容量の急速な測定を可能にしうる。
【００５４】
静電容量が測定されうる。例えば、制御システムは、第一および第二の電極を含むコンデンサーの充放電時間を測定するための手段を含みうる。制御システムは、５５５タイマ回路などのタイマ回路を含んでもよく、タイマ回路出力の周波数に基づいて、静電容量を定めるように構成されうる。
【００５５】
静電容量が算出されうる。例えば、静電容量は、第一のコンデンサー極板と第二のコンデンサー極板との間の電圧および電流の大きさ、ならびに電圧と電流との間の位相差の測定から算出されうる。静電容量は、インピーダンスの測定から算出されうる。エアロゾル発生システム上の吸入は、測定された、または算出された静電容量から算出されうる。
【００５６】
制御システムによって測定される電気量は、第一および第二の電極のサイズ、ならびに第一の電極と第二の電極との間の間隔に依存しうる。例えば、静電容量は、第一のコンデンサー極板と第二のコンデンサー極板との間の間隔、ならびに第一および第二のコンデンサー極板の形状およびサイズの関数である。測定される電気量の変化が、第一および第二の電極の形状または間隔の変化の結果でないことを確実にするために、第一および第二の電極は、剛直であってもよく、剛直なプラットホームまたはハウジングに固定されてもよい。コンデンサー極板は、固体の金属プレート、または支持基体に取り付けられた薄肉金属シートを含んでもよい。支持基体は、コンデンサー極板間に配置されて、コンデンサー極板間の誘電体の部分を形成しうる。基体は、コンデンサー極板の外側に配置されうる。
【００５７】
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。
【００５８】
液体貯蔵部分はハウジングを含みうる。ハウジングは、基部と、基部から延在する１つ以上の側壁とを含みうる。基部および１つ以上の側壁は、一体的に形成されうる。基部および１つ以上の側壁は、相互に取り付けられているまたは固定されている明確な要素としうる。ハウジングは、剛直なハウジングとしうる。本明細書で使用される「剛直なハウジング」という用語は、自立型のハウジングを意味するように使用される。液体貯蔵部分の剛直なハウジングは、エアロゾル発生手段に対する機械的な支持を提供しうる。液体貯蔵部分は、１つ以上の可撓性の壁を含みうる。可撓性の壁は、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の容積に適合するように構成されうる。液体貯蔵部分のハウジングは任意の適切な材料を含みうる。液体貯蔵部分は、実質的に流体不透過性の材料を含みうる。液体貯蔵部分のハウジングは、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体がハウジングを通してユーザーに見えうるように、透明または半透明の部分を含みうる。
【００５９】
液体貯蔵部分は、液体貯蔵部分に保持されたエアロゾル形成基体が周囲空気から保護されるように構成されうる。液体貯蔵部分は、液体貯蔵部分に格納されたエアロゾル形成基体が光から保護されるように構成されうる。このことにより、基体の劣化のリスクを減少することができ、高レベルの衛生状態を維持することができる。
【００６０】
液体貯蔵部分は、実質的にシールされうる。液体貯蔵部分は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体が液体貯蔵部分からエアロゾル発生手段に流れるための１つ以上の出口を含みうる。液体貯蔵部分は１つ以上の半開きの入口を含みうる。これによって、周囲空気が液体貯蔵部分に入ることを可能にしうる。１つ以上の半開きの入口は、周囲空気が液体貯蔵部分に入るのを可能にする透過性であり、かつ液体貯蔵部分の内側にある空気および液体が液体貯蔵部分から出るのを実質的に妨げる不透過性である、半透過性の膜または一方向バルブでもよい。１つ以上の半開きの入口は、特定の条件下で空気が液体貯蔵部分に通過して入ることを可能にしうる。
【００６１】
液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を保持するための少なくとも１つのチャネルを含みうる。少なくとも１つのチャネルは、毛細管力が液体エアロゾル形成基体に作用するように構成されうる。液体エアロゾル形成基体に作用する毛細管力は、液体貯蔵部分ならびに第一および第二の電極の側壁のうちの少なくとも１つに対して実質的に垂直に、液体エアロゾル形成基体の度合いを保持しうる。チャネルの１つの寸法は、毛細管力がチャネルに保持された液体エアロゾル形成基体に作用するように、所定の値未満でありうる。１つ以上のチャネルの寸法は、１つ以上のチャネルの幅でありうる。所定の値は、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満または約０．２５ｍｍ未満でありうる。
【００６２】
液体貯蔵部分は、液体貯蔵部分に保持されたエアロゾル形成基体を含みうる。本発明に関連して本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出することができる基体を記述するために使用される。揮発性化合物は、エアロゾル形成基体を加熱することにより放出されうる。揮発性化合物は、エアロゾル形成基体を振動可能な要素の通路を通して移動することによって放出されうる。
【００６３】
エアロゾル形成基体は液体であってもよい。エアロゾル形成基体は室温で液体であってもよい。液体エアロゾル形成基体は液体成分と固体成分の両方を含みうる。エアロゾル形成基体はニコチンを含む場合がある。ニコチンを含有する液体エアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスであってもよい。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。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。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。
【００６４】
液体エアロゾル形成基体は少なくとも１つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成剤は、使用において、密度の高い安定したエアロゾルの形成を容易にする、およびシステムの操作温度で熱分解に対して実質的に抵抗性のある任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体は当技術分野で公知であり、多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、およびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）を含むが、これに限定されない。エアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよびグリセリンなど）であってもよい。液体エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。
【００６５】
液体エアロゾル形成基体は水、溶媒、エタノール、植物エキス、および天然の風味または人工の風味を含みうる。液体エアロゾル形成基体は、１つ以上のエアロゾル形成体を含んでもよい。適切なエアロゾル形成体の例には、グリセリンおよびプロピレングリコールが挙げられる。
【００６６】
液体エアロゾル形成基体は、ニコチンおよび少なくとも１つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体はグリセリンであってもよい。エアロゾル形成体はプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンとプロピレングリコールの両方を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、約０．５％〜約１０％（例えば、約２％）のニコチン濃度をもっていてもよい。
【００６７】
液体エアロゾル形成基体は、それぞれ別個の誘電率（ｋ）をもつ誘電体材料の混合物を含んでもよい。室温（約２０℃）での液体エアロゾル形成基体の主要な成分には、グリセリン（ｋ〜４２）、プロピレングリコール（ｋ〜３２）、水（ｋ〜８０）、空気（ｋ〜１）、ニコチン、および風味剤が挙げられうる。液体エアロゾル形成基体が、誘電体材料を形成する場合、制御システムによって測定される電気量は、静電容量でありうる。
【００６８】
液体エアロゾル形成基体は、電気的な導電材料の混合物を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体が、電気的な導電材料を形成する場合、制御システムによって測定される電気量は、抵抗でありうる。
【００６９】
液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を保持するためにハウジング内に担体材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、担体材料に吸着、またはその他の方法で装填される場合がある。材料に吸収される液体エアロゾル形成基体は、担体材料を通じて広がり、または浸透してもよく、担体材料の飽和度の変化は、担体材料の全体的な本体に影響を与える。このことは、担体材料の一部と接触して配置される第一および第二の電極が、担体材料の全体的な本体の電気量の変化を検知することを可能にしうる。このことは、制御システムが全体の液体貯蔵部分の電気量を測定することを可能にしうる。
【００７０】
担体材料は、任意の適切な吸収体の材料、例えば発泡性の金属またはプラスチック材料、ポリプロピレン、テリレン、ナイロン繊維またはセラミックで作成しうる。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生システムを使用する前に、担体材料内に保持されてもよい。エアロゾル形成基体は、使用時に担体材料内に放出されうる。エアロゾル形成基体は、使用前に即時に担体材料内に放出されうる。例えば、液体エアロゾル形成基体は、カプセル内に提供しうる。カプセルのシェルは、加熱手段による加熱に伴い溶けて、液体エアロゾル形成基体を担体材料に放出しうる。カプセルは液体と組み合わされて、固体を含む場合がある。
【００７１】
液体エアロゾル形成基体は毛細管材料内に保持されうる。毛細管材料は、液体を材料の一方の端から他方へ能動的に運ぶ材料である。このことは、毛細管材料が、液体貯蔵部分の向きにかかわらず、液体貯蔵部分内の特定の位置に液体エアロゾル形成基体を引き出しうるので、有利でありうる。このことは、エアロゾル発生システム上の吸入の正確な、かつ信頼性のある検出のための第一および第二の電極の配置を容易にしうる。
【００７２】
毛細管材料はエアロゾル形成基体をエアロゾル発生手段に運ぶように構成されうる。毛細管材料は繊維質の構造を有する場合がある。毛細管材料はスポンジ状の構造を有する場合がある。毛細管材料は一束の毛細管を含みうる。毛細管材料は複数の繊維を含みうる。毛細管材料は複数の糸を含みうる。毛細管材料は微細チューブを含みうる。繊維、糸または微細チューブは、一般的に液体をアトマイザーに運ぶように整列されてもよい。毛細管材料は、繊維と糸と微細チューブの組み合わせを含みうる。毛細管材料はスポンジ様の材料を含んでもよい。毛細管材料は発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管材料の構造は複数の小さな穴またはチューブを形成してもよく、それを通して液体を毛細管作用によって搬送することができる。
【００７３】
毛細管材料は、適切な任意の材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、スポンジまたは発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属またはプラスチックの材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンまたはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）でできた繊維性材料がある。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用により液体を毛細管材料を通過して移動できるようにする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、沸点および蒸気圧を含むがこれに限定されない物理的特性をもつ。
【００７４】
エアロゾル発生手段は、液体貯蔵部分からのエアロゾル形成基体を受けるように配置されうる。エアロゾル発生手段は、アトマイザーであってもよい。エアロゾル発生手段は、１つ以上のエアロゾル発生要素を含みうる。エアロゾル発生手段は、熱を用いて受けたエアロゾル形成基体を霧状にするように構成されうる。エアロゾル発生手段は、受けた液体エアロゾル形成基体を霧状にするための加熱手段を含みうる。１つ以上のエアロゾル発生要素は発熱体でありうる。エアロゾル発生手段は、超音波振動を用いて受けたエアロゾル形成基体を霧状にするように構成されうる。エアロゾル発生手段は、超音波変換器を含みうる。１つ以上のエアロゾル発生要素は、１つ以上の振動可能な要素を含んでもよい。
【００７５】
エアロゾル発生手段は、エアロゾル形成基体を加熱するように構成される加熱手段を含みうる。加熱手段は、１つ以上の発熱体を含みうる。１つ以上の発熱体は、最も効果的に受けたエアロゾル形成基体を加熱するように適切に配置されてもよい。１つ以上の発熱体は、主に伝導によりエアロゾル形成基質を加熱するように配置されてもよい。１つ以上の発熱体は、エアロゾル形成基体と実質的に直接接触して配置されてもよい。１つ以上の発熱体は、１つ以上の熱伝導性要素によってエアロゾル形成基体に熱伝達するように配置されてもよい。１つ以上の発熱体は使用時に、エアロゾル発生システムを通して引き出された周囲空気に熱を伝達するように配置されてもよく、そうすることで対流によってエアロゾル形成基体を加熱しうる。１つ以上の発熱体は、周囲空気がエアロゾル形成基体を通して引き出される前に、周囲空気を加熱するように配置されてもよい。１つ以上の発熱体は、周囲空気がエアロゾル形成基体を通して引き出された後に、周囲空気を加熱するように配置されてもよい。
【００７６】
加熱手段は、電気的な加熱手段または電気ヒーターであってもよい。電気ヒーターは、１つ以上の電気発熱体を含みうる。１つ以上の電気発熱体は、電気抵抗性の材料を含みうる。適切な電気抵抗性の材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料と金属材料とでできた複合材料が挙げられうる。
【００７７】
１つ以上の電気発熱体は任意の適切な形態をとってもよい。例えば、１つ以上の電気発熱体は１つ以上の加熱用ブレードの形態をとる場合がある。１つ以上の電気発熱体は、異なる導電性部分または１つ以上の電気抵抗性の金属チューブを持つケーシングまたは基体の形態をとってもよい。
【００７８】
液体貯蔵部分は１つ以上の使い捨て式発熱体を組み込んでもよい。１つ以上の電気発熱体は、エアロゾル形成基体を貫通する１つ以上の加熱用の針または棒を含みうる。１つ以上の電気発熱体は、１つ以上の可撓性シートの材料を含みうる。電気加熱手段は、１つ以上の加熱ワイヤーもしくは加熱フィラメント、例えばＮｉ−Ｃｒ、プラチナ、タングステン、または合金製のワイヤーまたは加熱プレートを含んでもよい。１つ以上の発熱体は、剛直な担体材料内またはその上に配置されてもよい。
【００７９】
１つ以上の発熱体は、１つ以上のヒートシンクまたは蓄熱体を含んでもよい。１つ以上のヒートシンクまたは蓄熱体は、熱を吸収、貯蔵して、その後、ある期間にわたり熱を放出してエアロゾル形成基体を加熱する能力を持つ材料を含みうる。
【００８０】
加熱手段は、実質的に平面とすることができ、単純な製造が許容される。本明細書で使用される場合、「実質的に平坦」という用語は、単一の平面内に形成され、かつ湾曲した形状またはその他の非平面形状に巻かれたりまたはその形状に適合するようになっていなかったりすることを意味する。平面の加熱手段は、製造時の取り扱いが簡単にでき、丈夫な構造が与えられる。
【００８１】
加熱手段は、ＥＰ−Ｂ１−２４９３３４２で記載されるタイプのものであってもよい。例えば、加熱手段は、電気的に絶縁された基体上に１つ以上の導電性トラックを含んでもよい。電気的に絶縁された基体は、適切な任意の材料を備えうるが、高温（３００℃を超える）および急激な温度変化に耐えることができる材料でありうる。適切な材料の一例は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）などのポリイミド膜である。
【００８２】
加熱手段は、一時にわずかな量の液体エアロゾル形成基体を加熱するための手段を含んでもよい。一時にわずかな量の液体エアロゾル形成基体を加熱するための手段は、例えば、液体エアロゾル形成基体と連通する液体通路を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管力によって液体通路内に引き出されうる。使用時に、ハウジング内の液体ではなく液体通路内のわずかな量の液体エアロゾル形成基体のみが加熱されるように、少なくとも１つのヒーターは配置されてもよい。加熱手段は、液体通路の少なくとも一部分を実質的に囲むコイルを含んでもよい。
【００８３】
加熱手段は誘導加熱手段を含んでもよい。誘導加熱手段は、カートリッジに関連して以下でより詳細に説明される。
【００８４】
エアロゾル発生手段は、１つ以上の振動可能な要素と、１つ以上の振動可能な要素に振動を励起するように配置される１つ以上のアクチュエータと、を含んでもよい。１つ以上の振動可能な要素は、エアロゾル形成基体がそれを通過して、霧状にされる、複数の通路を含んでもよい。１つ以上のアクチュエータは１つ以上の圧電変換器を含みうる。
【００８５】
エアロゾル発生手段は、液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体をエアロゾル発生手段の１つ以上の要素へと輸送するための１つ以上の毛細管芯を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体が毛細管作用によって１つ以上の毛細管芯を通して運ばれるようにする粘性を含む物理的特性を持っていてもよい。１つ以上の毛細管芯は、毛細管材料に関して上述した構造のいくつかの特性を持っていてもよい。
【００８６】
１つ以上の毛細管芯は、液体貯蔵部分に保持された液体と接触するように配置されうる。１つ以上の毛細管芯は液体貯蔵部分の中へと延在しうる。この場合、使用時に、液体は１つ以上の毛細管芯内での毛細管作用によって、液体貯蔵部分からエアロゾル発生手段の１つ以上の要素に移動されうる。１つ以上の毛細管芯は、第一の端および第二の端を有しうる。第一の端は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体をエアロゾル発生手段に引き出すために、液体貯蔵部分内に延在しうる。第二の端は、エアロゾル発生システムの空気経路内に延在しうる。第二の端は、１つ以上のエアロゾル発生要素を含みうる。第一の端および第二の端は、液体貯蔵部分の中へと延在してもよい。１つ以上のエアロゾル発生要素は、第一の端と第二の端との間の芯の中央部分に配置されうる。使用時に、１つ以上のエアロゾル発生要素が作動すると、１つ以上の毛細管芯内の液体エアロゾル形成基体は、１つ以上のエアロゾル発生要素において、かつその周りで霧状にされる。
【００８７】
エアロゾル発生手段は、１つ以上の毛細管芯の部分を取り囲む１つ以上の加熱ワイヤーまたはフィラメントを含みうる。加熱ワイヤーまたはフィラメントは、１つ以上の毛細管芯の取り囲まれた部分を支持しうる。
【００８８】
エアロゾル発生手段の使用時に、霧状にされたエアロゾル形成基体は、エアロゾル発生システムの空気通路を通る気流と混合され、またその気流内に運ばれうる。１つ以上の毛細管芯の毛細管特性は、液体基体の特性と相まって、通常の使用の間、十分なエアロゾル形成基体が存在する時に、芯がエアロゾル発生手段の領域において液体エアロゾル形成基体で常に湿っていることを、確実にしうる。
【００８９】
エアロゾル発生システムは、１つ以上の電源を含みうる。電源は電池としうる。電池は、例えばリチウムコバルト電池、リン酸鉄リチウム電池、チタン酸リチウム電池、またはリチウムポリマー電池といったリチウム系の電池でもよい。電池はニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池でもよい。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場合があり、また数多くの充放電サイクルのために構成されてもよい。電源は、１回以上の喫煙体験のための十分なエネルギーの保存を可能にする容量を有してもよい。例えば、電源は従来型の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる一般的な時間に対応する約６分間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の例では、電源は所定の回数の吸煙、または加熱手段およびアクチュエータの不連続的な起動を許容する十分な容量をもちうる。
【００９０】
エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生手段を動作させるように構成される制御システムを含んでもよい。エアロゾル発生手段を動作させるように構成される制御システムは、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される制御システムであってもよい。エアロゾル発生手段を動作させるように構成される制御システムは、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される別個の制御システムであってもよい。エアロゾル発生手段を動作させるように構成される制御システムは、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される制御システムと同様の構成要素を含みうる。
【００９１】
エアロゾル発生システムは、制御システムと連通する温度センサーを含みうる。温度センサーは、液体貯蔵部分に隣接しうる。温度センサーは、サーモカップルとしうる。エアロゾル発生手段のうちの少なくとも１つの要素は、制御システムによって使用されて、温度に関連する情報を提供しうる。少なくとも１つの要素の温度に依存する抵抗の属性は既知であり、少なくとも１つの要素の温度を当業者にとって公知の方式で決定するために使用されうる。制御システムは、温度センサーからの温度の測定を用いて、第一の電極と第二の電極との間の電気的な負荷に基づく温度の影響を計算し、または補正するように構成されうる。例えば、第一の電極と第二の電極との間にある液体貯蔵部分の部分が、容量負荷を含む場合、制御システムは、温度変化による液体貯蔵部分の誘電特性における変化を計算するように構成されうる。
【００９２】
制御システムは、傾斜センサーを含みうる。傾斜センサーは液体貯蔵部分の向きを感知するように構成されうる。エアロゾル発生システムは、傾斜センサーから感知された向き情報を受信して、液体貯蔵部分の向きを定めるように構成される、制御システムを含みうる。液体貯蔵部分の向きを定めることによって、制御システムは、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体が、第一の電極および第二の電極に対して実質的に垂直であるかどうかを定めるように構成されうる。制御システムは、液体貯蔵部分が直立となるように定められた時などの、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体が、第一および第二の電極に対して実質的に垂直である時に、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成されうる。
【００９３】
液体エアロゾル形成基体は、重力および加速力に対する物体であってもよく、これは、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分の異なるセクションへ移動させる。全体的な液体貯蔵部分が、第一の電極と第二の電極との間に配置されるのであれば、電気量の測定は影響を受けない。
【００９４】
エアロゾル発生システムは、スイッチまたはボタンなどのユーザー入力を含んでもよい。これによって、ユーザーはシステムの電源を入れることができるようになる。スイッチまたはボタンは、エアロゾル発生手段を作動させうる。スイッチまたはボタンは、エアロゾル発生を起こしうる。スイッチまたはボタンによって、制御電子回路が吸煙検出器からの入力を待機するよう準備させてもよい。
【００９５】
エアロゾル発生システムは、吸入の発生をユーザーに示すための表示手段を含んでもよい。表示手段は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光、ＬＣＤディスプレイなどのディスプレイ、およびラウドスピーカーまたはブザーのうち１つ以上を含みうる。制御システムは、表示手段を用いてユーザーに吸入が発生したことを示すように構成されうる。制御システムは、液体エアロゾル形成基体の定められた強度に依存する１つ以上の光を照らすように、ディスプレイに液体エアロゾル形成基体のタイプまたは強度を表示するように、またはラウドスピーカーまたはブザーを介して音を発して、許可されたまたは許可されていない液体エアロゾル形成基体の判断を示すように構成されうる。
【００９６】
エアロゾル発生システムは、ハウジングを備えうる。ハウジングは細長くてもよい。ハウジングは適切な任意の材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはそれらの材料のうちの１つ以上を含有する複合材料、または、例えば、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリエチレンなど、食品または医薬品の用途に適切な熱可塑性樹脂が挙げられる。材料は軽量であり、脆くなくありうる。
【００９７】
ハウジングは、電源を受けるためのくぼみを含みうる。ハウジングはマウスピースを備えてもよい。マウスピースは、少なくとも１つの空気吸込み口と少なくとも１つの空気出口を含みうる。マウスピースは、２つ以上の空気吸込み口を含みうる。１つ以上の空気吸込み口は、エアロゾルがユーザーに送達される前にその温度を低減することができ、エアロゾルがユーザーに送達される前にその濃度を減少させうる。
【００９８】
エアロゾル発生システムは携帯型であってもよい。エアロゾル発生システムは従来型の葉巻たばこや紙巻たばこと匹敵するサイズであってもよい。エアロゾル発生システムの全長は、約３０ｍｍ〜約１５０ｍｍとしうる。エアロゾル発生システムの外径は、約５ｍｍ〜約３０ｍｍとしうる。
【００９９】
エアロゾル発生システムは、電気的に作動する喫煙システムであってもよい。エアロゾル発生システムは電子たばこまたは葉巻たばこであってもよい。
【０１００】
このエアロゾル発生システムは、主要ユニットと、カートリッジと、を含みうる。主要ユニットは制御システムを含む。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分を含む。主要ユニットは、カートリッジを取り外し可能に受けるように構成されうる。第一の電極および第二の電極は、カートリッジの液体貯蔵部分の一部が、カートリッジが主要ユニットで受けられた時に、第一の電極と第二の電極との間に配置されるように配置されうる。
【０１０１】
主要ユニットは１つ以上の電力供給源を含みうる。主要ユニットはエアロゾル発生手段を含みうる。
【０１０２】
カートリッジは、エアロゾル発生手段を含みうる。カートリッジがエアロゾル発生手段を含む場合、カートリッジは、「カトマイザー」と言及されうる。
【０１０３】
エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生手段を含むエアロゾル発生構成要素を含みうる。エアロゾル発生構成要素は、主要ユニットやカートリッジとは別個としうる。エアロゾル発生構成要素は、主要ユニットおよびカートリッジのうちの少なくとも１つによって取り外し可能に受けられうる。
【０１０４】
主要ユニットは、第一の電極および第二の電極を含みうる。カートリッジは、第一の電極および第二の電極を含みうる。主要ユニットは、第一の電極と第二の電極のうちの一方を含みうる。カートリッジは、第一の電極と第二の電極のうちの一方を含みうる。主要ユニットに第一の電極と第二の電極のうちの一方を配置し、またカートリッジに第一の電極と第二の電極のうちの他方を配置することは、カートリッジの識別を容易にしうる。別の言い方をすると、カートリッジ上の電極の有無は、主要ユニットによって受けられたカートリッジが、主要ユニットの製造元からの本物のまたは真正のカートリッジであるかどうかを確認するために使用されうる。主要ユニットの電極とカートリッジの電極との間の電極のタイプまたは測定はまた、主要ユニットによって受けられるカートリッジのタイプ、またはカートリッジの液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体のタイプを特定するために用いられうる。制御システムは、カートリッジ内の電極の有無を決定するように構成されうる。制御システムは、カートリッジ内の電極の有無に基づいて、カートリッジの同一性を決定するように構成されうる。制御システムはまた、カートリッジがカートリッジ内の電極の有無に基づいて、主要ユニットによって適切に受けられるかどうかを定めるように構成されうる。
【０１０５】
エアロゾル発生手段は、実質的に本発明の第一の態様に関連して上記で説明されたような加熱手段を含みうる。加熱手段は誘導加熱手段であることができ、従ってカートリッジと主要ユニットの間に電気的な接点が一切形成されない。主要ユニットは、インダクタコイルと、高周波振動電流をインダクタコイルに提供するように構成される電源とを含みうる。カートリッジは、エアロゾル形成基体を加熱するように位置するサセプタ素子を備えうる。本明細書で使用される高周波振動電流という用語は、１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数を有する、振動する電流を意味する。
【０１０６】
カートリッジは、主要ユニットに取り外し可能に結合されうる。カートリッジは、エアロゾル形成基体が消費された時に、主要ユニットから取り外されうる。カートリッジは使い捨てであることが好ましい。ところが、カートリッジは再使用可能でもよく、またカートリッジは液体エアロゾル形成基体で再充填可能でもよい。カートリッジは主要ユニット内で交換可能としうる。主要ユニットは再使用可能としうる。
【０１０７】
カートリッジは、低コストで信頼でき再現可能な方法で製造されうる。本明細書で使用される「取り外し可能なように結合される」という用語は、主要ユニットまたはカートリッジのいずれも著しく損傷することなく、カートリッジおよび主要ユニットが互いに結合および分離できることを意味するように使用される。
【０１０８】
カートリッジは単純なデザインを持ちうる。カートリッジはハウジングを有し、その中に液体エアロゾル形成基体が保持されうる。カートリッジハウジングは、剛直なハウジングとしうる。ハウジングは液体に対して不浸透性の材料を含みうる。
【０１０９】
カートリッジはリッドを備えてもよい。リッドは、カートリッジを主要ユニットに結合する前に剥がされるようにしうる。リッドは穿孔可能であってもよい。
【０１１０】
主要ユニットは、カートリッジを受けるためのくぼみを含みうる。主要ユニットは、電源を受けるためのくぼみを含みうる。
【０１１１】
主要ユニットはエアロゾル発生手段を含みうる。主要ユニットは、エアロゾル発生システムの１つ以上の制御システムを含みうる。主要ユニットは電源を含みうる。電源は主要ユニットに取り外し可能に結合されうる。
【０１１２】
主要ユニットはマウスピースを含みうる。マウスピースは、少なくとも１つの空気吸込み口と少なくとも１つの空気出口を含みうる。マウスピースは、２つ以上の空気吸込み口を含みうる。
【０１１３】
主要ユニットは、カートリッジのリッドを穿孔するための穿孔要素を含みうる。マウスピースは、穿孔要素を備えうる。マウスピースは、少なくとも１つの空気吸込み口と穿孔要素の遠位端との間に延在する少なくとも１つの第一の導管を含みうる。マウスピースは、穿孔要素の遠位端と少なくとも１つの空気出口との間に延在する少なくとも１つの第二の導管を含みうる。マウスピースは、使用時に、ユーザーがマウスピースを吸った時、空気が少なくとも１つの空気吸込み口から延在する空気通路に沿って、少なくとも１つの第一の導管を通り、カートリッジの一部分を通り、少なくとも１つの第二の導管を通り、少なくとも１つの出口を出るように配置されうる。これによって、主要ユニットを通した気流が改善され、エアロゾルがより簡単にユーザーに送達されることを可能にしうる。
【０１１４】
使用時にユーザーは、本明細書に記述されたカートリッジを、本明細書に記述された主要ユニットのくぼみに挿入しうる。ユーザーは、マウスピースを主要ユニットの本体に取り付けることができ、これによってカートリッジを穿孔部分で穿孔することができる。ユーザーはスイッチまたはボタンを押して主要ユニットを起動させることができる。ユーザーはマウスピースで吸い込んで、空気を１つ以上の空気吸込み口を通して主要ユニット内へと引き出すことができる。空気は、エアロゾル発生手段の部分を通過し、霧状にされたエアロゾル形成基体に混入され、ユーザーによって吸入されるマウスピースの空気出口を通じて主要ユニットから出ることができる。
【０１１５】
実質的に上述の通り、カートリッジおよび主要ユニットを備えた部品のキットが提供されうる。本発明の第一の態様に従うエアロゾル発生システムは、カートリッジと、エアロゾル発生手段と、主要ユニットとを組み立てることによって提供されうる。部品のキットの構成要素は、取り外し可能に接続されうる。部品のキットの構成要素は、互換性であってもよい。部品のキットの構成要素は、使い捨て式であってもよい。部品のキットの構成要素は、再使用可能であってもよい。
【０１１６】
本発明の第二の態様によれば、本発明の第一の態様によるエアロゾル発生システム用の主要ユニットが提供されている。主要ユニットは、制御システムと、第一の電極および第二の電極のうちの少なくとも１つと、を含む。
【０１１７】
本発明の第一の態様によるエアロゾル発生システムのためのカートリッジが提供されうる。カートリッジは、液体貯蔵部分と、第一の電極および第二の電極のうちの少なくとも１つと、を含みうる。カートリッジは、液体貯蔵部分内に液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを含みうる。
【０１１８】
本発明の第三の態様によると、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するための方法が提供され、その方法は、エアロゾル発生システムの液体貯蔵部分内に液体エアロゾル形成基体を保持することと、第一の電極と第二の電極との間に液体貯蔵部分の少なくとも一部分を配置することと、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定することと、測定された電気量情報に基づいて、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出することと、を含む。
【０１１９】
方法は、本発明の第一および第二の態様に関連して説明されたすべての利点をもつ。液体貯蔵部分ならびに第一の電極および第二の電極などの特徴は、本発明の第一および第二の態様に関連して説明したものと同様でありうる。
【０１２０】
エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出する工程は、測定された電気量情報を基準電気量情報と比較する工程を含みうる。基準電気量情報は、制御システムによってあらかじめ測定された電気量情報であってもよい。基準電気量情報は、エアロゾル発生システムの記憶装置に記憶されうる。基準電気量情報は、ルックアップテーブルに記憶されうる。
【０１２１】
基準電気量情報は、較正手順において、制御システムによって測定されうる。較正手順は、ルックアップテーブルにデータを追加するように実行されうる。較正手順において、液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体で装填されてもよく、規則的なプロフィールおよび持続時間を有する吸入は、エアロゾル発生システムで作られうる。第一の電極と第二の電極との間の電気量が、測定されてもよく、また吸入に対応する変動が、測定されうる。吸入による電気量の変動の絶対的なまたは相対的な大きさは、制御システムの記憶装置におけるルックアップテーブルに記憶され、ルックアップテーブルにおいて吸入の検出と関連付けられうる。
【０１２２】
較正手順は、エアロゾル発生システムが配置される前に、工場で実施されうる。較正手順は、エアロゾル発生システムが初めて使用される前に、ユーザーによって実施されうる。
【０１２３】
エアロゾル発生システムを動作させるための方法は、エアロゾル発生システムの液体貯蔵部分内に液体エアロゾル形成基体を保持することと、第一の電極と第二の電極との間に液体貯蔵部分の少なくとも一部分を配置することと、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定することと、測定された電気量情報に基づいて、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出することと、ユーザー吸入の検出に基づいて、エアロゾル発生システムのエアロゾル発生手段に電力供給することと、を含みうる。
【０１２４】
本発明の１つの態様に関連して説明した特徴は、本発明のその他の態様にも適用されうる。方法に関連して説明した特徴は、エアロゾル発生システムに適用可能であることができ、エアロゾル発生システムに対応する特徴は、方法に適用可能であることができる。
本発明は、単なる例証として、添付図面を参照しながら、さらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】図１は、例示的なエアロゾル発生システムの概略図を示す。
【図２】図２は、本発明の第一の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図３】図３は、本発明の第二の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図４】図４は、本発明の第三の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図５】図５は、本発明の第四の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図６】図６は、本発明の第五の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図７】図７は、本発明による相互嵌合された第一の電極と第二の電極を含むセンサーを示す。
【図８】図８は、本発明による相互嵌合された第一の電極と第二の電極を含むセンサーを示す。
【図９】図９は、本発明の第六の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図１０】図１０は、本発明の第七の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図１１】図１１は、本発明の第八の実施形態によるエアロゾル発生システムのための液体貯蔵部分を示す。
【図１２】図１２は、本発明によるエアロゾル発生システムの概略回路図を示す。
【図１３】図１３は、本発明によるエアロゾル発生システムの概略回路図を示す。
【図１４】図１４は、本発明によるエアロゾル発生システムの概略回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１２６】
図１はエアロゾル発生システムの概略図である。図１は事実上、概略的であり、図示された構成要素は、個々にもあるいは相互に相対的にも必然的に等尺度ではない。エアロゾル発生システムは、好ましくは使い捨てであるカートリッジ２００と協働する、好ましくは再使用可能である主要ユニット１００を含む。図１に示すエアロゾル発生システムは、電気的に作動する喫煙システムである。
【０１２７】
主要ユニット１００は、主要ハウジング１０１を含む。ハウジングは、実質的に環状の円筒形であり、従来の葉巻たばこと比較して約１００ｍｍの長軸方向の長さおよび約２０ｍｍの外径をもつ。主要ユニット１００は、リチウムリン酸イオン電池１０２の形態の電力供給源と、制御電子回路１０４の形態の制御システムと、を含む。メインハウジング１０１はまた、その中にカートリッジ２００を受けるくぼみ１１２を画定する。
【０１２８】
主要ユニット１００はまた、出口１２４を含むマウスピース部分１２０も含む。マウスピース部分は、この例ではヒンジによる接続でメインハウジング１０１に接続されているが、スナップ式装着またはねじ式取付など、任意の種類の接続を使用しうる。１つ以上の空気吸込み口１２２は図１に示す通り、マウスピース部分が閉位置内にある時にマウスピース部分１２０と本体１０１との間に提供される。
【０１２９】
マウスピース部分の内部にはフラットスパイラルインダクタコイル１１０がある。コイル１１０は銅板からスパイラルコイルをスタンピングまたは切断することにより形成される。コイル１１０は入口１２２を通り出口１２４に引き出される空気がコイルを通過するように、空気吸込み口１２２と空気出口１２４の間に位置する。
【０１３０】
カートリッジ２００（図１で概略的な形式において示す）は、液体貯蔵部分２０１を画定する剛直なハウジング２０４を含む。液体貯蔵部分２０１は、液体エアロゾル形成基体（図示せず）を収容する。カートリッジ２００のハウジング２０４は流体不浸透性であるが、浸透性のサセプタ素子２１０により覆われた開端部を持つ。浸透性のサセプタ素子２１０はフェライト鋼を含むフェライトメッシュを含む。エアロゾル形成基体はメッシュの間隙内にメニスカスを形成できる。カートリッジ２００が主要ユニットと係合し、くぼみ１１２内に受けられた時、サセプタ素子２１０はフラットスパイラルコイル１１０に隣接して位置する。カートリッジ２００は主要ユニット内に逆さまに挿入できないことを確保するためにキー付きの特徴を含みうる。
【０１３１】
使用時に、ユーザーはマウスピース部分１２０で吸入して、空気を空気吸込み口１２２を通してマウスピース部分１２０に引き出し、出口１２４からユーザーの口に出す。主要ユニットは制御電子回路１０４の部品としてマイクロフォンの形態の吸入センサー１０６を含む。ユーザーがマウスピース部分で吸入すると、小さな空気の流れがセンサー入口１２１を通り、マイクロフォン１０６を通過し、マウスピース部分１２０にまで引き出される。吸入が検出されると、制御電子回路は高周波振動電流をコイル１１０に供給する。これにより、図１で点線で示す通り、振動する磁場が生成される。また、ＬＥＤ１０８が作動し、主要ユニットが起動されたことを示す。振動する磁場はサセプタ素子を通過し、サセプタ素子内に渦電流を誘起する。サセプタ素子は、ジュール加熱の結果として、またヒステリシス損失の結果として加熱され、そのサセプタ素子に近いエアロゾル形成基質を気化するのに十分な温度に達する。気化されたエアロゾル形成基体は空気吸込み口から空気出口への空気の流れに混入され、ユーザーの口に入る前に冷めてマウスピース部分の内部でエアロゾルを形成する。制御電子回路は、吸入が検出されると、振動する電流をコイルに所定の持続期間（この例では５秒間）にわたり供給し、その後、新しい吸入が検出されるまで電流がオフになる。
【０１３２】
カートリッジ２００は円形の円柱形状を持ち、サセプタ素子はカートリッジハウジングの円形の開端部を補う。当然のことながら、その他の構成も可能である。例えば、サセプタ素子は、カートリッジハウジング２０４内の長方形の開口部を補う鋼製メッシュ２２０の細片でありうる。
【０１３３】
図１に示す例示のエアロゾル発生システムは、誘導加熱に依存する。適切な誘導発熱体のさらなる例示および誘導加熱システムの動作の説明は、ＷＯ２０１５／１７７０４６Ａ１に記載される。
【０１３４】
当然のことながら、エアロゾル発生システムは、その他のタイプのエアロゾル発生手段を含みうる。例えば、エアロゾル発生手段は、加熱によって液体エアロゾル形成基体を霧状にするように構成される、その他のエアロゾル発生手段を含んでもよい。エアロゾル発生手段は１つ以上の抵抗発熱体を含みうる。エアロゾル発生手段はまた、振動によって液体エアロゾル形成基体を霧状にするように構成される、エアロゾル発生手段を含んでもよい。エアロゾル発生手段は、１つ以上の振動可能な要素およびアクチュエータを含んでもよい。
【０１３５】
本発明によるエアロゾル発生システムは、第一の電極と、第一の電極から間隔をおいて配置される第二の電極と、を含み、液体貯蔵部分の部分は、第一の電極と第二の電極との間に配置される。制御システムは、第一の電極と第二の電極との間の電気量を測定し、測定された電気量情報に基づいて、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するように構成される。それ自体として、本発明によるエアロゾル発生システムは、図１に示したエアロゾル発生システム１００の吸煙検出器１０６などの追加的な吸煙検出器を要求しない。
【０１３６】
図１に示した主要ユニットなどのエアロゾル発生システムの主要ユニットに適したカートリッジのいくつかの実施例を図２〜図１２に示す。図２〜図１２に示すカートリッジは、本発明による液体貯蔵部分および電極の配置を含む。
【０１３７】
図２に示すカートリッジ３００は、閉端部および実質的な開端部を有する、実質的に環状の円筒形のハウジング３０１を含む。ハウジングは、剛直かつ実質的に流体不浸透性であり、液体貯蔵部分を画定し、その液体貯蔵部分は、担体材料内で遊離に、かつ保持される液体エアロゾル形成基体（図示せず）を保持するように構成される。エアロゾル発生要素３０２は、ハウジング３０１の開端部を覆って提供される。この実施形態では、エアロゾル発生要素はフェライトメッシュサセプタを含む。センサー３０３は、液体貯蔵部分内のハウジング３０１の内側表面に配置される。センサーは、第一の電極３０４および第二の電極３０５を含む。第一の電極３０４および第二の電極３０５は、実質的に同様であり、ハウジング３０１の対向する側に配置される弓形金属プレートを含む。各電極３０４、３０５は、ハウジング３０１の内側表面の周囲の半分を囲み、開端部から閉端部までハウジング３０１の長さに実質的に延在する。電極３０４、３０５は、プレートの側面の間にある隙間を用いてハウジング上に配置され、そのことは、プレート３０４、３０５が導電性関係にないことを確実にする。この配置は、センサー３０３が全体的な液体貯蔵部分の電気量を検知することを可能にする。
【０１３８】
電気接点（図示せず）は、ハウジングを通じて、それぞれのプレートの外側表面から内側表面へと延在する。カートリッジ３００が主要ユニットのくぼみに受けられた時に、カートリッジ３００の接点は、主要ユニットのくぼみに配置された補足的な接点に隣接し、それにより、センサー３０３が主要ユニットの電源および制御システムと電気的に接続する。
【０１３９】
図３に示すカートリッジ３１０は、図２に示したカートリッジ３００と実質的に同様の構造を有する。カートリッジ３１０は、液体貯蔵部分を画定する実質的に環状の円筒形のハウジング３１１と、開端部を覆って配置されるエアロゾル発生要素３１２と、を含む。カートリッジ３００は、液体貯蔵部分の外側表面の周りに配置される、センサー３１３を含む。センサー３１３は、第一の電極３１４および第二の電極３１５を含む。第一の電極３１４および第二の電極３１５は、実質的に同様であり、ハウジング３１１の外側表面を囲む銅リングを含む。第一の電極３１４、３１５は、ハウジング３１１の開端部の方に配置され、第二の電極３１５は、閉端部の方に配置され、その結果、センサー３１３は、全体的な液体貯蔵部分の電気量を検知するように構成される。
【０１４０】
図４に示すカートリッジ３２０は、図３に示したカートリッジ３１０と実質的に同様の構造を有する。カートリッジ３２０は、開端部および閉端部を有する実質的に環状の円筒形のハウジング３２１と、開端部を覆って配置されるエアロゾル発生要素３２２と、を含む。カートリッジ３２０は、ハウジング３２１の内側表面に配置されるリング電極を含む第一の電極３２４と、エアロゾル発生要素３２２を含む第二の電極と、を含む、センサー３２３を含む。
【０１４１】
図５に示すカートリッジ３３０は、図２、図３および図４に示したカートリッジ３００、３１０および３２０と実質的に同様の構造を有する。カートリッジ３３０は、開端部および閉端部を有する実質的に環状の円筒形のハウジング３３１と、開端部を覆って配置されるエアロゾル発生要素３３２と、を含む。カートリッジ３３０は、ハウジング３２１の内側表面に配置されるセンサー３３３を含む。センサー３３３は、第一の電極３３４および第二の電極３３５を含む。第一の電極３３４および第二の電極３３５は、ハウジング３３１の長さに沿った同様の位置でハウジング３３１の対向する側を通じて延在する、点電極である。このことは、電極間の距離を最小限にし、センサー３３３の感度を増大しうる。担体材料が液体貯蔵部分に提供される場合、点電極３３４、３３５は、担体材料と接触して配置されうる。液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体は、担体材料を通じて浸透する。液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体の量の変化は、担体材料の飽和度に影響を与え、担体材料の電気量を変化させる。このことは、点電極３３４、３３５が全体的な液体貯蔵部分の電気量を検知することを可能にする。
【０１４２】
図５に示すカートリッジ３４０は、図２、図３、図４および図５に示したカートリッジ３００、３１０、３２０および３３０と実質的に同様の構造を有する。カートリッジ３４０は、開端部および閉端部を有する実質的に環状の円筒形のハウジング３４１と、開端部を覆って配置されるエアロゾル発生要素３４２と、を含む。カートリッジ３４０は、ハウジング３４１の内側表面に配置されるセンサー３４３を含む。センサー３４３は、プラットホーム上に配置される第一および第二の電極（図示せず）を含む。プラットホームは、図２に示したカートリッジ３００の電極３０４、３０５のうちの１つと同様のサイズおよび形状を有する、電気的に絶縁性のポリマーシートを含む。プラットホームは、ハウジング３４３の内側表面に接着され、また十分に可撓性であり、それにより、ハウジング３４３の形状に適合する。
【０１４３】
センサー３４３のプラットホームなどのプラットホーム上への第一および第二の電極の例示の配置を図７に示す。センサー３４３’は、相互嵌合された第一の電極３４４’および第二の電極３４５’を含む。各電極３４４’、３４５’は、実質的に同様であり、線形の主要なトラックと、主要なトラックに対して実質的に垂直な方向に主要なトラックから離れて延在する複数の線形の突出部と、を含む。各電極３４４’、３４５’は、１２５個の突出部を含み、各突出部は、約６７６０μｍの長さＬP、および約１０μｍの幅ＷPを有する。隣接する突出部は、約３０μｍの幅ＷIを有する間隙を介して配置される。
【０１４４】
第一の電極３４４’の主要なトラックおよび第二の電極３４５’の主要なトラックは、約６７８０μｍの間隔でプラットホーム上に平行に配置される。第一の電極３４４’は、第二の電極３４５’に面するその突出部３４６’を有して、第二の電極３４５’の隙間内に配置される。第二の電極３４５’は、第一の電極３４４’に面するその突出部３４７’を有して、第一の電極３４４’の隙間内に配置される。この配置において、約１０μｍの一定の間隔は、電極３４４’、３４５’の全長に沿って第一の電極３４４’と第二の電極３４５’との間に提供される。
【０１４５】
センサー３４３のプラットホームなどのプラットホーム上への第一および第二の電極の別の例示の配置を図８に示す。センサー３４３’’は、相互嵌合された第一の電極３４４’’および第二の電極３４５’’を含む。各電極３４４’’、３４５’’は、線形の主要なトラックと、主要なトラックから離れて対向する方向に延在する、複数の対の弓形突出部と、を含む。各電極３４４’’、３４５’’は、５０対の弓形突出部を含む。各突出部は、約１０μｍの幅を有する。各対の突出部は、主要なトラックから最も遠位の端で結合しない、不完全な円形を形成する。隣接する対の突出部は、約３０μｍの幅を有する間隙を介して配置される。第二の電極３４５’’の最も遠位の突出部は、完全な円形を含む。
【０１４６】
第一の電極３４４’’の主要なトラックおよび第二の電極３４５’’の主要なトラックは、プラットホーム上の平行なプラットホームで同軸配列に配置され、第一の電極３４４’’の突出部３４６’’は、第二の電極３４５’’の隙間内にあり、また第二の電極３４５’’の突出部３４７’’は、第一の電極３４４’’の隙間内にある。第一の電極３４４’’の最も遠位の突出部は、第二の電極３４５’’の最も遠位の突出部を実質的に囲む。この配置において、約１０μｍの一定の間隔は、電極３４４’、３４５’の全長に沿って第一の電極３４４’と第二の電極３４５’との間に提供される。
【０１４７】
図９に示すカートリッジ３５０は、液体貯蔵部分を画定する剛直なハウジング３５１を含む。ハウジング３５１は、実質的に平面の側部を含む。ハウジング３０１の内部容積は、毛細管力が液体貯蔵部分に保持された液体エアロゾル形成基体に作用するように十分に細い。センサー３５３は、液体貯蔵部分の対向する側に配置される、第一のプレート電極３５４および第二のプレート電極３５５を含む。電極３５４、３５５は、約２５ｍｍ〜３０ｍｍの長さ、および約５ｍｍ〜７ｍｍの幅を有する、実質的に平行な電極プレートを形成する。このことは、約２５ｍｍＸ５ｍｍ〜約３０ｍｍＸ７ｍｍの表面積に対応する。第一の電極３４４と第二の電極３４５との間の間隔は、約２ｍｍ〜約３ｍｍである。
【０１４８】
カートリッジ３５０はさらに、液体貯蔵部分の端から延在する芯３５２の形態のエアロゾル発生手段と、遠位端で芯３５２に巻き付けられる加熱コイル３５８と、を含む。使用時に、コイル３５８は、芯３５２を加熱して、芯３５２内の液体エアロゾル形成基体を霧状にする。このことは、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分の芯端部に引き出す。第一の電極３５４と第二の電極３５５との間の狭い間隔によって引き起こされる毛細管力は、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体が自由に移動することを可能にしない。結果として、液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵部分の芯端部に集められ、液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体で充填される芯端部の方の第一のセクション３８Ａと、空気で充填される芯端部に対向する第二のセクション３８Ｂとの２つのセクションに、概念上分けられうる。液体エアロゾル形成基体が、使用時に消費されるのに従って、空気で充填された第二のセクション３８Ｂのサイズは、増加し、液体エアロゾル形成基体で充填された第一のセクション３８Ａのサイズは、減少する。
【０１４９】
図１０に示すカートリッジ３６０は、それを通じて延在する中央の気流通路を含む、実質的に環状の円筒形のハウジング３６１を含む。液体貯蔵部分は、ハウジング３６１と中央の気流通路との間に画定され、担体材料の環状の本体を含む。カートリッジ３６０は、気流通路を横切って延在する芯３６２、および空気通路に配置され、芯３６２に巻き付けられる加熱コイル３６８の形態のエアロゾル発生手段を含む。カートリッジ３６０は、芯の対向する側に配置される第一の電極３６４および第二の電極３６５を含む、センサー３６３を含む。使用時に、コイル３６８は、芯３６２を加熱して、芯３６２内の液体エアロゾル形成基体を霧状にする。このことは、担体材料内に保持されている液体エアロゾル形成基体を芯に引き出し、芯３６２と担体材料の両方の飽和度を変化させる。芯の飽和度が変化するのに従って、電極３６４と電極３６５との間の電気的な負荷は、変化する。
【０１５０】
図１１のカートリッジ３７０は、図１０に示すカートリッジ３６０と同様の構造および配置を有する。カートリッジ３７０は、担体材料の環状の本体の内側表面の周りに配置される第一の環状の円筒形のプレート電極３７４と、担体材料の本体の外側表面の周りに配置される第二の環状の円筒形のプレート電極３７５と、を含む、センサー３７３を含む。第一の電極３７５および第二の電極３７４は、担体材料の環状の本体の内側表面および外側表面をつなぐ同心の環状の円筒形のプレートを形成する。使用時に、コイルは、芯を加熱して、芯内の液体エアロゾル形成基体を霧状にし、それにより、担体材料内に保持されている液体エアロゾル形成基体を芯に引き出す。このことは、担体材料の飽和度を変化させ、それにより、電極３７４と電極３７５との間の電気的な負荷を変化させる。
【０１５１】
図１２は、本発明によるエアロゾル発生システムのセンサー回路４０１および制御システム回路４０２の概略回路図を示す。センサー回路４０１は、センサー４０３と、直列に配置される抵抗Ｒと、専用のセンサー電源とを含み、その電源は、所定の周波数でセンサー４０３に交流電圧を供給する。制御システム回路４０２は、コントローラ４０４および記憶装置４０５を含む、制御電子回路を含む。制御電子回路は、電源４０６に接続される。
【０１５２】
その他の実施形態（図示せず）では、センサー４０３は、電源４０６に接続されてもよく、その電源４０６は、センサー回路４０１および制御システム回路４０２に電力を供給するように構成されうる。電源４０６はまた、エアロゾル発生システムのエアロゾル発生手段に電力を供給するように構成されてもよく、制御システム回路４０２は、エアロゾル発生手段の動作を制御するように構成されうる。
【０１５３】
本発明の一実施形態では、エアロゾル発生システムは、図２〜図１２に示したカートリッジのうちの１つを含む。使用時に、エアロゾル発生システムは、ユーザーがスイッチを起動させることによって電源が入り、エアロゾル発生システムの制御システムは、約１００ｋＨｚの周波数で、振動する測定信号を第一および第二の電極に供給する。制御システムは、第一および第二の電極からインピーダンス情報を受信し、２つ以上のインピーダンスの連続的な測定値からインピーダンス情報の変化のレートを定める。制御システムは、定めた変化のレートと、制御システムの記憶装置に記憶された第一の所定のしきい値の変化のレートを比較する。定めたインピーダンスの変化のレートが、第一の所定のしきい値を超えた時に、制御システムは、ユーザー吸入の開始を特定し、エアロゾル発生システムのエアロゾル発生手段に電力を供給する。ＬＥＤがまた作動して、それは、エアロゾル発生手段が作動したことをユーザーに示す。
【０１５４】
制御システムがエアロゾル発生手段に電力を供給した時、制御システムは、インピーダンスを測定し、インピーダンスの変化のレートを定めることを続ける。しかし、制御システムがエアロゾル発生手段に電力を供給した時、制御システムは、定めた変化のレートと第二の所定のしきい値を比較する。定めた変化のレートが第二の所定のしきい値を超えた時、制御システムは、ユーザー吸入の終了を検出して、エアロゾル発生手段およびＬＥＤへの電力の供給を停止する。
【０１５５】
図１３は、本発明による例示的なエアロゾル発生システムに関する、ある期間にわたり測定された抵抗５０１および測定された静電容量５０２の例示的な実験に基づくデータを示す。
【０１５６】
図１３に示す実験に基づくデータは、図５に示すような液体貯蔵部分および電極配置を含むカートリッジを用いて、得られた。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体で浸された、長ポリプロピレンポリエチレン（ＰＰ−ＰＥ）発泡体を含む担体材料を保持する実質的に環状の円筒形の液体貯蔵部分を含んでいた。フェライトメッシュを含み、また約２５μｍのワイヤー直径および約３９μｍの開口部幅を有する、エアロゾル発生手段を、液体貯蔵部分からの液体エアロゾル形成基体を受けるために、カートリッジの一方の端に配置した。対向する第一の点電極と第二の点電極を含み、銅ワイヤーの形態のセンサーを、液体貯蔵部分の長さに沿う中央位置に配置した。第一および第二の点電極は、担体材料と直接接触していた。マウスピースをまた、エアロゾル発生手段の端でカートリッジに取り付けた。
【０１５７】
２Ｖの交流電圧を１００ｋＨｚの周波数で、センサーに供給し、センサーの抵抗５０１および静電容量５０２をＬＣＲメータを用いて測定した。電力を供給して、エアロゾル発生手段を加熱し、霧状にされた液体エアロゾル形成基体をメッシュで受けて、規則的な連続的な吸入が、分毎に２回の吸入の頻度で、分析装置を用いてマウスピースで得られた。各吸入は、方形の吸入プロフィール、５５ｍｌの吸入量、および３ｓの持続時間を有していた。
【０１５８】
図１３は、第一および第二の電極に渡って測定された抵抗５０１と静電容量５０２の両方における、規則的な変動を示す。変動は、分毎に約２の変動幅の周波数で発生する。別の言い方をすると、変動は、エアロゾル発生システム上の吸入に対応する。抵抗５０１は、始動抵抗から急激に増加し、約３０秒の期間５０３を通じておおよそ始動抵抗まで徐々に減少する。変動のサイズおよびプロフィールは、規則的であり、吸入の開始および終了を定めるために用いられうる。静電容量５０２は、期間５０３の始まりにおける鋭いピークにおける静電容量の短時間の増加を示し、それは吸入を検出するために用いられうる。
【０１５９】
図１４は、本発明による例示的なエアロゾル発生システムに関する、ある期間にわたり測定された抵抗６０１および測定された静電容量６０２の例示的な実験に基づくデータを示す。
【０１６０】
図１４に示す実験に基づくデータは、液体エアロゾル形成基体で浸された、長ポリプロピレンポリエチレン（ＰＰ−ＰＥ）発泡体を含む担体材料を保持する実質的に環状の円筒形の液体貯蔵部分を含むカートリッジを含むカートリッジを使用して得られた。フェライトメッシュを含み、また約２５μｍのワイヤー直径および約３９μｍの開口部幅を有する、エアロゾル発生手段を、液体貯蔵部分からの液体エアロゾル形成基体を受けるために、カートリッジの一方の端に配置した。図７に示すような相互嵌合された第一および第二の電極を含むセンサーを、エアロゾル発生手段に対するカートリッジの対向する端に配置した。第一および第二の電極は、担体材料と直接接触していた。マウスピースをまた、エアロゾル発生手段の端でカートリッジに取り付けた。
【０１６１】
１Ｖの交流電圧を１００ｋＨｚの周波数で、センサーに供給し、センサーの抵抗６０１および静電容量６０２をＬＣＲメータを用いて測定した。電力を供給して、エアロゾル発生手段を加熱し、霧状にされた液体エアロゾル形成基体をメッシュで受けて、規則的な連続的な吸入が、分毎に２回の吸入の頻度で、分析装置を用いてマウスピースで得られた。各吸入は、方形の吸入プロフィール、５５ｍｌの吸入量、および３ｓの持続時間を有していた。
【０１６２】
図１４は、第一および第二の電極に渡って測定された抵抗６０１と静電容量６０２の両方における、規則的な変動を示す。変動は、分毎に約２の変動幅の周波数で発生する。別の言い方をすると、変動は、エアロゾル発生システム上の吸入に対応する。抵抗６０１は、始動抵抗から急激に増加し、約３０秒の期間６０３を通じて始動抵抗まで徐々に減少する。変動のサイズおよびプロフィールは、規則的であり、吸入の開始および終了を定めるために用いられうる。静電容量６０２は、開始静電容量に戻る期間５０３の始まりにおける静電容量の短時間の減少を示し、それは吸入を検出するために用いられうる。
【０１６３】
同様の手順は、エアロゾル発生システムの較正の間に実施されてもよく、所定の連続的な吸入が、エアロゾル発生システムで得られてもよく、インダクタンス、抵抗または静電容量のうちの少なくとも１つの変化が、測定され、吸入の検出と関係付けられうる。こうした較正手順の結果は、エアロゾル形成基体の制御システムの記憶装置に記憶されうる。
【０１６４】
当然のことながら、第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスと抵抗と静電容量との間の関係、ならびに吸入の発生によって引き起こされる変動は、液体貯蔵部分に対する電極のタイプおよび相対位置に依存する。
【０１６５】
当然のことながら、その他の実施形態（図示せず）では、図２〜図１２に関連して説明したカートリッジは、カートリッジではなくてもよく、むしろ図１に示したエアロゾル発生システムなどのエアロゾル発生システムに組み込まれた部分であってもよい。また当然のことながら、主要ユニットによって受けられるカートリッジの液体貯蔵部分の電気量を検知するように配置される図２〜図１２に示した対の第一および第二の電極などのセンサーが、主要ユニットに提供されてもよい。
【０１６６】
当然のことながら、１つの実施形態に関して説明された特徴は、その他の実施形態に提供されてもよい。特に、当然のことながら、本発明によるカートリッジおよびエアロゾル発生システムは、１一対以上の第一および第二の電極などの、エアロゾル発生システム上のユーザー吸入を検出するための１つより多い手段を含んでもよい。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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