(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量を定めるための方法。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（３２２）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（３２４）と、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と、制御システムと、を含む。エアロゾル発生要素のうちの少なくとも１つは、第一の電極（３２２）と第二の電極（３２４）のうちの１つを含む。第一の電極（３２２）および第二の電極（３２４）は、液体貯蔵部分（２０１）の少なくとも一部分が、第一の電極（３２２）と第二の電極（３２４）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（３２２）と第二の電極（３２４）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、液体貯蔵部分（２０１）内に保持されている液体エアロゾル形成基体の量を定め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】
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、
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であって、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、エアロゾル発生手段と、
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、
前記測定された電気量情報に基づいて、前記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量を定め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、前記測定された電気量情報と前記制御システムに記憶されている基準電気量情報とを比較することによって、前記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量を定めるように構成される、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記エアロゾル発生システムが、前記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、前記制御システムが、
液体エアロゾル形成基体の前記定めた量と前記制御システムに記憶されている所定のしきい値とを比較し、
液体エアロゾル形成基体の前記定めた量が、前記所定のしきい値未満の場合、前記エアロゾル発生手段の動作を防ぐようにさらに構成される、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１〜３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、相互嵌合される、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】
前記制御システムが、前記第一の電極および前記第二の電極に振動する測定信号を供給するようにさらに構成される、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１〜６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抵抗である、請求項１〜６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静電容量である、請求項１〜６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１〜９のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記カートリッジが、前記エアロゾル発生手段、ならびに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、前記エアロゾル発生手段、ならびに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１０に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記主要ユニットが、
前記制御システムと、
前記１つ以上のエアロゾル発生要素を含む、前記エアロゾル発生手段と、
前記第一の電極および前記第二の電極と、を含み、
前記主要ユニットが、液体貯蔵部分を有するカートリッジを取り外し可能に受けるように構成され、
液体貯蔵部分を有するカートリッジが、前記主要ユニットによって取り外し可能に受けられた時に、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１０または１１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１３】
前記液体貯蔵部分と、
前記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前記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１つ以上のエアロゾル発生要素を含む前記エアロゾル発生手段であって、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、エアロゾル発生手段と、を含む、請求項１０または１１で定義されるエアロゾル発生システム用のカートリッジ。
【請求項１４】
エアロゾル発生システム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量を定めるための方法であって、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、前記方法が、
前記エアロゾル発生システムの前記液体貯蔵部分内に、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であって、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、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、
測定された電気量情報に基づいて、前記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量を定めることと、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】
液体エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生システムの使用時に消費され、多くの場合、液体貯蔵部分を再充填することによって、または液体貯蔵部分を含むカートリッジを取り替えることによってのいずれかでの取り替えを要求する。
【０００４】
エアロゾル発生システムは、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の量の正確な決定をユーザーに提供することが望ましい。エアロゾル発生システムは、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の量を正確に監視することが望ましい。
【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、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量を定めるように構成される。
【０００６】
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の量の正確な、かつ信頼性のある決定を可能にしうる。
【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、電流、電圧、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、第一の電極と第二の電極との間のインピーダンス、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】
本発明に関連して本明細書で使用される場合、「量」という用語は、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質量、分量または比率を記述するために使用される。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定められた量は、絶対値または相対値を含みうる。液体エアロゾル形成基体の定められた量は、リットルでの値などの容積を含みうる。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定められた量は、例えば、満たされた状態の液体貯蔵部分を示す１または１００％、また空の状態の液体貯蔵部分を示す０または０％などの分率または割合を含みうる。
【０００９】
液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体と空気の両方を保持するように構成されうる。液体エアロゾル形成基体は、空気に対して実質的に異なる電気的性質を有しうる。液体貯蔵部分の電気的性質は、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量、および液体貯蔵部分内に保持されている空気の量に依存しうる。
【００１０】
液体貯蔵部分はまた、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。
【００１１】
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。
【００１２】
液体貯蔵部分が満たされている時、液体貯蔵部分は、主に液体エアロゾル形成基体を保持しうる。使用時に、液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵部分から消費され、空気と置き換えられうる。液体貯蔵部分が空の状態の時、液体貯蔵部分は、主に空気を保持しうる。液体貯蔵部分が担体材料を含む場合、液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体と空気と担体材料の組み合わせを保持しうる。液体貯蔵部分は、液体貯蔵部分内の空気を液体エアロゾル形成基体と置き換えて、再補充されうる。液体貯蔵部分の電気的性質は、液体エアロゾル形成基体と液体貯蔵部分内に保持されている空気の比が変化するのに従って、使用時に変化しうる。
【００１３】
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。
【００１４】
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によって、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。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、測定された電気量情報に基づいて、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量を定めるようにさらに構成される。
【００１５】
制御システムは、算出によ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を定めるように構成されうる。算出は、測定した電気量情報を使用しうる。このことは、制御システムが過去の測定データを記憶し、または検索して、決定を実施することを要求されなくてもよいので、有利でありうる。
【００１６】
制御システムによって測定された電気量は、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量によって予測可能に変化しうる。例えば、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量は、第一の電極と第二の電極との間の制御システムによって測定される抵抗と実質的に反比例しうる。例えば、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量は、第一の電極と第二の電極との間の制御システムによって測定される静電容量と実質的に比例しうる。このことは、液体エアロゾル形成基体の量の決定を正確に、かつ信頼性があるようにすることを可能にしうる。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測定された電気量と量との間の関係は、第一の電極および第二の電極の互いに対する、また液体貯蔵部分に対する配置に依存しうる。
【００１７】
制御システムは、比較によって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量を定めるように構成されうる。このことは、制御システムが算出よりも速く比較を実施することできるので、有利でありうる。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。
【００１８】
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、液体エアロゾル形成基体の量情報と関係付けられてもよい。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の量の決定に信頼性をもたせることを可能にしうる。
【００１９】
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、液体エアロゾル形成基体の量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。
【００２０】
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と、記憶された液体エアロゾル形成基体の量情報と、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量情報と関係付けられうる。記憶された液体エアロゾル形成基体の量情報は、容積情報および分率充填情報のうち１つ以上を含みうる。
【００２１】
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の定めた量をユーザーに示すように構成されうる。
【００２２】
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、液体エアロゾル形成基体の定めた量と制御システムに記憶されている所定のしきい値とを比較する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た量が所定のしきい値より低い時に、エアロゾル発生手段の動作を防ぐように構成されうる。このことは、所期の関数までエアロゾル発生システムに関して液体エアロゾル形成基体が不十分である時に、エアロゾル発生手段の動作を実質的に不能にし、または抑制しうる。例えば、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不十分である場合、液体エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生手段で受けられなくてもよい。液体エアロゾル形成基体が十分でないエアロゾル発生手段の作動は、望ましくない成分を含むエアロゾルの発生をもたらしうる。このことは、望ましくないユーザー体験をもたらしうる。例えば、不十分な液体エアロゾル形成基体がエアロゾル発生手段で受けられる場合、エアロゾル発生手段の動作は、エアロゾル発生手段を損傷しうるエアロゾル発生手段の望ましくない温度の増大をもたらしうる。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の定めた量が、所定のしきい値より低い場合、エアロゾル発生手段の動作を不能にし、または防ぐように構成されうる。このことは、ユーザー体験を向上し、エアロゾル発生手段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量を定めるように構成されうる。このことは、制御システムが、エアロゾル発生手段が動作する前に、エアロゾル発生手段の動作を不能にし、または防ぐことを可能にしうる。このことはさらに、エアロゾル発生手段の寿命を延ばしうる。
【００２４】
所定のしきい値は、工場において、または最初の使用前にユーザーによって設定されうる。所定のしきい値は、適切な任意の量としうる。所定のしきい値は、液体貯蔵部分の容積の約１％〜約１５％、約３％〜１０％、または約５％でありうる。例えば、約２ｍｌの液体エアロゾル形成基体を保持するように構成される液体貯蔵部分の場合、所定のしきい値は、約０．１ｍｌ〜約０．３ｍｌでありうる。所定のしきい値は、液体貯蔵部分の容積に依存しうる。所定のしきい値は、約０．１ｍｌ〜１０ｍｌ、約０．５ｍｌ〜約５ｍｌ、または約０．５ｍｌでありうる。
【００２５】
制御システムは、任意の適切な様式で、エアロゾル発生手段の動作を防ぐように構成されうる。制御システムは、制御信号をエアロゾル発生手段に送信して、動作を防ぐように構成されうる。制御システムは、エアロゾル発生手段へ電力を供給することを防ぎ、または抑制するように構成されうる。
【００２６】
制御システムは、エアロゾル発生手段を不能にするように構成されうる。制御システムは、エアロゾル発生手段を可逆的に不能にするように構成されうる。制御システムは、定めた量が所定のしきい値より大きい場合、エアロゾル発生手段を実施可能にするように構成されうる。制御システムは、エアロゾル発生手段を不可逆的に不能にするように構成されてもよい。制御システムは、エアロゾル発生手段と電源との間の壊れやすい接続を損傷し、または破壊するように構成されうる。このことは、エアロゾル発生手段を含むエアロゾル発生システムの使い捨て可能なカートリッジ、および使い捨て可能なエアロゾル発生システムに関して、有利でありうる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。電力は、毎回の吸煙ごとなど断続的に第一の電極および第二の電極に供給されてもよい。
【００４５】
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。
【００４６】
制御システムは、エアロゾル発生システムがスイッチンオンされた時に、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量を定め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量を定めるように構成されうる。制御システムは、ユーザーによって誘発された時に、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量を定めるように構成されうる。
【００４７】
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。
【００４８】
液体エアロゾル形成基体は、異なる電気的性質とともに異なる組成を含みうる。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を同定するように構成されうる。制御システムは、定められた同一性に基づいて、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量の決定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、液体貯蔵部分内に保持されている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。
【００４９】
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。
【００５０】
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量に依存しうる。
【００５１】
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。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量は、測定された、または算出されたインピーダンスから算出されうる。
【００５２】
制御システムによって測定される電気量は、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量に依存しうる。例えば、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量が減少するのに従って、増大しうる。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の量に依存しうる。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。
【００５３】
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。
【００５４】
抵抗が算出されうる。例えば、抵抗は、電極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。抵抗は、インピーダンスの測定から算出されうる。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量は、測定された、または算出された抵抗から算出されうる。
【００５５】
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。
【００５６】
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量に依存しうる。例えば、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量が減少するのに従って、減少しうる。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量に依存しうる。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、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。
【００５７】
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。
【００５８】
静電容量が算出されうる。例えば、静電容量は、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。静電容量は、インピーダンスの測定から算出されうる。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量は、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。
【００５９】
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。
【００６０】
エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部分の部分が第一の基準電極と第二の基準電極との間に配置されるように配置される第一および第二の基準電極を含む、基準センサーをさらに含みうる。液体貯蔵部分は、基準センサーに一定の量の液体エアロゾル形成基体を維持するように構成されうる。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量は、基準センサーに渡って測定された電気量の測定値に関連して定められうる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、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量の正確な、かつ信頼性のある決定のための第一および第二の電極の配置を容易にしうる。
【００７６】
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、エアロゾル形成基体を第一および第二の電極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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。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、その気流内に運ばれうる。
【００９１】
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。
【００９２】
液体貯蔵部分内に十分に液体エアロゾル形成基体が保持されている場合、１つ以上の毛細管芯は、液体エアロゾル形成基体で湿っていてもよい。別の言い方をすると、湿っている毛細管芯は、主に毛細管材料および液体エアロゾル形成基体を含みうる。液体貯蔵部分内に十分に液体エアロゾル形成基体が保持されていない場合、１つ以上の毛細管芯は乾燥しうる。別の言い方をすると、乾燥している毛細管芯は、主に毛細管材料および空気を含みうる。湿っている毛細管芯は、乾燥している毛細管芯と異なる電気的性質を有しうる。
【００９３】
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。１つ以上の毛細管芯が乾燥している時、１つ以上の毛細管芯は、エアロゾル発生手段への液体エアロゾル形成基体の規則的な供給を送達しなくてもよい。１つ以上の毛細管芯が乾燥している時のエアロゾル発生手段の作動は、エアロゾル発生手段による望ましくない成分の発生をもたらしうる。
【００９４】
１つ以上の毛細管芯の少なくとも一部分は、第一の電極と第二の電極との間に配置されうる。第一の電極および第二の電極は、１つ以上の毛細管芯の電気量を検知するように配置されうる。制御システムは、１つ以上の毛細管芯が液体エアロゾル形成基体で湿っているかどうか、または１つ以上の毛細管芯が測定された電気量情報に基づいて、乾燥してい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、１つ以上の毛細管芯が乾燥していると定めた場合に、エアロゾル発生手段の動作を実質的に防ぎ、または抑制するようにさらに構成されうる。このことは、１つ以上の毛細管芯が乾燥している時のエアロゾル発生手段の動作に基づく望ましくない成分の発生を実質的に防ぎ、または抑制しうる。
【００９５】
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。
【００９６】
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、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量を定め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、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量を定めるように構成される制御システムと異なっていてもよい。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、液体貯蔵部分内に保持されている液体の量を定め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。
【００９７】
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、液体貯蔵部分の電気的な負荷に基づく温度の影響を計算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配置された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。
【００９８】
エアロゾル発生システムは、制御電子回路と連動する吸煙検出器を備えうる。吸煙検出器は、ユーザーがいつマウスピースを吸ったかを検出するように構成されていてもよい。制御電子回路は、吸煙検出器からの入力に基づき、エアロゾル発生手段への電力を制御するように構成されていてもよい。
【００９９】
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、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量を定めるように構成されうる。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
エアロゾル発生システムは、液体エアロゾル形成基体の定めた量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、液体エアロゾル形成基体の定めた量をユーザーに示すように構成されうる。制御システムは、１つ以上の光を照らし、ある量の表示を表示し、またはラウドスピーカーまたはブザーを介して音を発するように構成されうる。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
本発明の第三の態様によれば、本発明の第一の態様によるエアロゾル発生システムのためのカートリッジが提供されている。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、を含む。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。カートリッジは、液体貯蔵部分からの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含みうる。
【０１２５】
本発明の第四の態様によると、エアロゾル発生システム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量を定め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、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量を定めることと、を含む。
【０１２６】
方法は、本発明の第一、第二および第三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、第二および第三の態様に関連して説明したものと同様でありうる。
【０１２７】
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量を定める工程は、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。
【０１２８】
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、所定の量の液体エアロゾル形成基体で装填されうる。第一の電極と第二の電極との間の電気量は、液体貯蔵部分が既知の量の液体エアロゾル形成基体で装填された時に、測定されうる。測定される電気量情報は、ルックアップテーブル内に記憶され、測定時にルックアップテーブル内で液体貯蔵部分内に保持されている既知の量の液体エアロゾル形成基体と関連付けられうる。
【０１２９】
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。
【０１３０】
エアロゾル発生システムのエアロゾル発生手段の動作を防ぐための方法は、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、液体エアロゾル形成基体の定めた量と所定のしきい値とを比較することと、液体エアロゾル形成基体の定めた量が、所定のしきい値より低い場合、エアロゾル発生手段の動作を防ぐことと、を含みうる。このことは、エアロゾル発生手段が乾燥している時、エアロゾル発生システムがエアロゾル発生手段の動作を防ぎ、または抑制することを可能にしうる。
【０１３１】
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】
【０１３２】
【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、時間に対する、本発明による液体貯蔵部分の測定された静電容量および抵抗のプロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１３３】
図１は、例示の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。
【０１３４】
主要ユニット１００はハウジング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。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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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の感度を向上しうる。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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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、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、測定したインピーダンス情報と制御システムの記憶装置内のルックアップテーブルに記憶された基準インピーダンス情報とを比較する。制御システムは、測定したインピーダンス情報とルックアップテーブルに記憶された基準インピーダンス情報とを比較する。記憶される基準インピーダンス情報は、量情報と関係付けられる。制御システムは、エアロゾル発生システムのＬＥＤディスプレイ上に定めた量を表示することによって、比較する記憶された基準抵抗情報と関係付けられる量をユーザーに示す。
【０１６０】
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。
【０１６１】
図１３に示す実験に基づくデータは、液体貯蔵部分の長さに沿った中央位置に配置された銅線の形態の対向する第一の点電極と第二の点電極を有する、実質的に環状の円筒形の液体貯蔵部分を含む、図５に示すような液体貯蔵部分および電極を使用して得られた。液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体で漸進的に浸された、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含んでいた。電極は、担体材料と直接接触していた。
【０１６２】
２Ｖの交流電圧が、１ＭＨｚの周波数で第一および第二の電極に供給され、ＬＣＲメータを用いて、第一および第二の電極に渡る抵抗５０１および静電容量５０２を測定した。約０〜２０秒の第一の期間５０３において、液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を保持していなかった。図１３に示すように、この期間の間、抵抗５０１および静電容量５０２は、実質的に一定なままであった。約２０〜４０秒の第二の期間５０４において、液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体で漸進的に充填された。図１３に示すように、この期間を通じて、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量が、増加するのに従って、抵抗５０１は減少し、静電容量５０２は増加した。約４０秒後の第三の期間５０５において、担体材料は、液体エアロゾル形成基体で十分に浸された。図１３に示すように、この期間の間、抵抗５０１および静電容量５０２は、実質的に一定なままであった。
【０１６３】
この手順は、エアロゾル発生システムの較正の間に実施されてもよい。較正手順において、所定の量の液体エアロゾル形成基体が、液体貯蔵部分内に加えられてもよく、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つが、測定されうる。測定値は、制御システムの記憶装置内のルックアップテーブルに記憶されてもよく、各測定値は、所定の量の液体エアロゾル形成基体と関係付けられうる。
【０１６４】
本発明によるエアロゾル発生システムの使用の別の実施例では、図１３に示す例示的なデータを使用して、エアロゾル発生システムの制御システムは、第一および第二の電極から検知した抵抗情報を受信する。受信した抵抗情報は、約７．４Ｘ１０5オームの抵抗に対応する。制御システムは、測定した抵抗情報とルックアップテーブルに記憶された抵抗基準情報を比較する。ルックアップテーブルは、７．４Ｘ１０5オームの記憶される基準抵抗値を含み、それは０ミリリットルの記憶された量情報と関係付けられる。制御システムは、検知した抵抗情報と７．４Ｘ１０5オームの記憶された基準抵抗情報を比較し、制御システムは、エアロゾル発生システムのＬＥＤディスプレイ上に、０ｍｌの関連付けられた記憶した量をユーザーに対して表示する。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、液体貯蔵部分が０ｍｌを保持している（すなわち、液体貯蔵部分が空の状態である）と定めたことに基づいて、制御システムは、電源からエアロゾル発生システムのエアロゾル発生手段へと電力が供給されることを防ぎうる。制御システムは、液体エアロゾル形成基体の定めた量が、所定のしきい値に到達する、またはそれを超えるまで、エアロゾル発生システムに電力が供給されることを防ぎ続けるように構成されうる。
【０１６６】
当然のことながら、測定した抵抗、静電容量およびインピーダンスと、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量との間の関係は、液体貯蔵部分における電極のタイプおよび相対位置に依存する。
【０１６７】
いくつかの実施形態では、制御システムは、所定の間隔で定期的に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量を定めうる。その他の実施形態では、制御システムは、ユーザーにより誘発された時（例えば、ユーザーがエアロゾル発生システムのハウジング上のスイッチを押した時など）に、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量を定めうる。
【０１６８】
いくつかの実施形態では、制御システムは、算出によって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量を定めるように構成されうる。例えば、制御システムは、静電容量を測定するように構成されうる。センサーは、表面積Ａを有する実質的に平面の第一および第二のコンデンサー極板を含みうる。第二のコンデンサー極板は、第一のコンデンサー極板から間隔ｄだけ離れた位置に、また第一のコンデンサー極板に対して実質的に平行に配置されうる。液体貯蔵部分は、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に配置されうる（図９参照）。
【０１６９】
この実施例では、測定される静電容量Ｃは、式１に示すように、第一および第二のコンデンサー極板の表面積Ａならびに間隔ｄに関連する。
【０１７０】
【数１】
2019511202.tif 000003
式１
Ｃは、測定される静電容量であり、ｋ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誘電体の相対的な誘電率であり、ε0は、真空誘電率であり、Ａは、第一および第二のコンデンサー極板の表面積であり、ｄ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である。測定される静電容量Ｃ、真空誘電率ε0、第一および第二のコンデンサー極板の表面積Ａ、ならびに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ｄは、既知である。既知の値が用いられて、誘電体の相対的な誘電率ｋを定めることができる。
【０１７１】
誘電体が組み合わされた時、平均的な誘電体値は、各構成要素の容積比にその対応する誘電性を乗じて、さらに定められた値同士を加算することによって得ることができると仮定されうる。
【０１７２】
液体貯蔵部分内に保持される液体エアロゾル形成基体、空気および担体材料の誘電率が既知であるので、液体エアロゾル形成基体の体積分率が算出されうる。液体貯蔵部分の全容積Ｖがまた既知であるので、液体貯蔵部分内に保持されているエアロゾル形成基体量がさらに算出されうる。
【０１７３】
例えば、液体エアロゾル形成基体は、ＶＧ（ｋ〜４２）と、ＰＧ（ｋ〜３２）（少量のニコチンおよび風味剤は無視する）の５０：５０の混合率を含みうる。液体エアロゾル形成基体の全体の平均的な誘電率ｋAFSは、式２に示すように３７である。
【０１７４】
【数２】
2019511202.tif 000004
式２
いくつかの実施形態では、液体貯蔵部分は担体材料を含まない。それらの実施形態では、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誘電体は、液体エアロゾル形成基体、空気、または液体エアロゾル形成基体と空気の組み合わせを含む。液体貯蔵部分が液体エアロゾル形成基体（ｋ〜３７）で充填される時の第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な誘電率は、約３７である。使用時に、液体エアロゾル形成基体の半分が消費されて、空気（ｋ〜１）と置き換えられた時、第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な誘電率ｋHALFは、式３に示すように、約１９である。
【０１７５】
【数３】
2019511202.tif 000005
式３
液体貯蔵部分内に保持されているすべての液体エアロゾル形成基体が消費されて、空気（ｋ〜１）と置き換えられると、第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な誘電率ｋEMPTYは、約１である。
【０１７６】
その他の実施形態では、液体貯蔵部分は、担体材料を含み、液体エアロゾル形成基体（ｋ〜３７）は、担体材料に浸される。担体材料は、発泡体の重量の３倍に等しい液体エアロゾル形成基体の質量を吸収することができる、均質なポリプロピレン発泡体（ｋ〜２．２）であってもよい。それらの実施形態では、担体材料が液体エアロゾル形成基体で十分に浸され、発泡体内に空気がない時、第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な誘電率ｋFULLは、式４に示すように、約２８である。
【０１７７】
【数４】
2019511202.tif 000006
式４
使用時に、液体エアロゾル形成基体の半分が消費されて、空気（ｋ〜１）と置き換えられた時、第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な誘電率ｋHALFは、式５に示すように、約５である。
【０１７８】
【数５】
2019511202.tif 000007
式５
液体貯蔵部分内に保持されているすべての液体エアロゾル形成基体が消費されて、空気と置き換えられると、第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な誘電率ｋEMPTYは、式６に示すように、約１．３である。
【０１７９】
【数６】
2019511202.tif 000008
式６
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体積分率は、測定した静電容量から定められる全体の平均的な誘電率、ならびに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、空気および担体材料の既知の誘電率から算出されうる。
【０１８０】
液体エアロゾル形成基体の体積分率は、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量としてユーザーに示されうる。液体エアロゾル形成基体の量は、ユーザーに示されうる。
【０１８１】
当然のことながら、異なるコンデンサージオメトリーは、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量を定めるために異なる計算を要求する。
【０１８２】
例えば、液体貯蔵部分は、同心のシリンダーとして形成された２つのコンデンサー極板間に配置されうる（図１１に示すセンサーを参照）。液体貯蔵部分は、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に環状のシリンダーを形成する。内側のコンデンサー極板は、半径ａを有し、外側のコンデンサー極板は、半径ｂを有し、各コンデンサー極板は、長さＬを有する。測定される静電容量Ｃは、式７に示すように、内側および外側の半径ａ、ｂおよびコンデンサー極板の長さＬに関連する。
【０１８３】
【数７】
2019511202.tif 000009
式７
コンデンサー極板の長さＬ、内側および外側の半径ａ、ｂ、ならびに真空誘電率ε0は、既知である。第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な比誘電率ｋは、測定した静電容量から定められてもよく、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体積分率は、液体貯蔵部分内に保持されうる液体エアロゾル形成基体、空気および担体材料の既知の比誘電率を用いて算出されてもよい。
【０１８４】
当然のことながら、同様の計算が、その他のセンサージオメトリーに関して実施されてもよい。
【０１８５】
同様の計算は、測定された他の電気量を用いて、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量を定めるために実施されてもよい。例えば、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量は、第一の電極と第二の電極との間の抵抗の測定値から定められうる。第一の電極と第二の電極との間の全体の平均的な電気抵抗率（ρ）は、第一の電極と第二の電極との間の抵抗の測定値から算出されうる。上記で図９に示した平面プレート電極に関しては、第一の電極と第二の電極との間の抵抗Ｒが、測定されてもよく、第一の電極と第二の電極との間の全体の平均抵抗率ρは、式８に示すように、例えば、プイエの法則を用いて算出されてもよい。
【０１８６】
【数８】
2019511202.tif 000010
式８
測定される抵抗Ｒ、第一の電極と第二の電極との間の間隔ｄ、および第一および第二の電極の表面積Ａは、既知であり、また第一の電極と第二の電極との間の全体の平均抵抗率ρを定めるために用いられうる。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体積分率は、式２〜６において上述の既知の誘電率を用いる体積分率の算出と同様に、液体エアロゾル形成基体、空気および担体材料の既知の電気抵抗率を用いて定められうる。
【０１８７】
その他の実施形態では、制御システムは、液体エアロゾル形成基体で充填される第一のセクションと空気で充填される第二のセクションとの２つのセクションに液体貯蔵部分を概念上区分することによって測定される電気量の値から、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量を算出するように構成されうる。
【０１８８】
例えば、エアロゾル発生システムは、第一および第二のコンデンサー極板を有するコンデンサーを含む、センサーを含みうる。第一および第二のコンデンサー極板は、実質的に平面であり、表面積Ａを有していてもよい。第二のコンデンサー極板は、第一のコンデンサー極板から間隔ｄだけ離れた位置に、また第一のコンデンサー極板に対して実質的に平行に配置されうる。液体貯蔵部分の全体は、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に配置されうる（図９参照）。
【０１８９】
制御システムは、平行に接続される２つのコンデンサーである、静電容量Ｃ1を有する第一のコンデンサーと静電容量Ｃ2を有する第二のコンデンサーに、コンデンサーを概念上分けるように構成されうる。このことは、第一のコンデンサーのコンデンサー極板の間に配置される液体エアロゾル形成基体で充填される第一のセクションと、第二のコンデンサーのコンデンサー極板の間に配置される空気で充填される第二のセクションからなる、２つのセクションに液体貯蔵部分を概念上分けうる。
【０１９０】
測定される静電容量Ｃは、第一および第二のコンデンサーの合計の静電容量である。これは、第一および第二のコンデンサーの静電容量Ｃ1とＣ2を加算することによって、算出される。第一のコンデンサーと第二のコンデンサーの静電容量Ｃ1とＣ2を加算することによって、合計の静電容量Ｃは、式９に示すように、算出されうる。
【０１９１】
【数９】
2019511202.tif 000011
式９
液体エアロゾル形成基体が液体貯蔵部分から消費されるのに従って、第一のコンデンサーの表面積Ａ1は、減少し、第二のコンデンサーの表面積Ａ2は、増加する。第一および第二のコンデンサー極板の合計の表面積Ａは、一定なままであり、第一および第二のコンデンサーの表面積の合計である。式９は、再構成されて、第一のコンデンサーの表面積Ａ1を定めることができ、それは、コンデンサーの全体の表面積Ａ、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ｄ、液体エアロゾル形成基体ｋ1の誘電率、および空気ｋ2の誘電率に関する既知の値を用いて、算出されうる。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容積である、第一のセクションの容積Ｖ1は、第一のセクションの表面積Ａ1とコンデンサー極板間の間隔ｄとを乗じることによって定められうる。
【０１９２】
その他の実施形態（図示せず）では、液体貯蔵部分は、同心のシリンダーとして形成された２つのコンデンサー極板間に配置される（例えば、図１１参照）。第一の内側のコンデンサー極板は、半径ａを有し、第二の外側の同心のシリンダーは、半径ｂを有する。液体貯蔵部分は、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に環状のシリンダーを形成する。
【０１９３】
制御システムは、平行に接続される２つのコンデンサーである、長さＬ1を有する液体エアロゾル形成基体を保持する液体貯蔵部分のセクションにわたる第一のコンデンサーと、長さＬ2を有する空気を保持する液体貯蔵部分のセクションにわたる第二のコンデンサーに、コンデンサーを概念上分けるように構成されうる。液体エアロゾル形成基体が液体貯蔵部分から消費されるのに従って、第一のセクションの長さＬ1は、減少し、第二のセクションの長さＬ2は、増加する。第一および第二のコンデンサー極板の全長Ｌは、一定なままである。
【０１９４】
第一のコンデンサーの静電容量Ｃ1と第二のコンデンサーの静電容量Ｃ2を加算することによって、測定される静電容量である合計の静電容量Ｃは、式１０に示すように、算出されうる。
【０１９５】
【数１０】
2019511202.tif 000012
式１０
式１０は、再構成されて、第一のセクションの長さＬ1を定めることができ、それは、第一および第二のコンデンサー極板の全長Ｌ、第一のコンデンサー極板の半径ａ、第二のコンデンサー極板の半径ｂ、液体エアロゾル形成基体の誘電率ｋ1、ならびに空気の誘電率ｋ2に関する既知の値を用いて、算出されうる。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容積に対応する、第一のセクションの容積Ｖ1は、式１１に示すように、第一のセクションの長さＬ1と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環状の表面積とを乗じることによって定められうる。
【０１９６】
【数１１】
2019511202.tif 000013
式１１
当然のことながら、制御システムは、その他のセンサージオメトリーおよびその他の検知される電気量に関して、同様の算出を実施するように構成されうる。
【０１９７】
例えば、制御システムが第一の電極と第二の電極との間の抵抗を測定するように構成される場合、制御システムは、第一の電極と第二の電極を平行に接続される２つの抵抗に概念上分けるように構成されうる。液体貯蔵部分はまた、液体エアロゾル形成基体で充填され、第一の抵抗がわたる第一のセクションと、空気で充填され、第二の抵抗がわたる第二のセクションからなる、２つのセクションに概念上分けられうる。測定される抵抗は、第一および第二の抵抗の全抵抗である。第一および第二の抵抗が、平行に接続されるので、全抵抗は、第一の抵抗の逆方向の抵抗力と第二の抵抗の逆方向の抵抗力の合計である。液体エアロゾル形成基体で充填されるセクションである第一のセクションの容積は、測定した抵抗を用いて、また第一および第二の抵抗の既知のパラメーターをプイエの法則（式８参照）に適用することによって、算出されうる。
【０１９８】
電極と液体貯蔵部分の概念上の分割を用いて算出の正確度を向上させるために、液体エアロゾル形成基体の表面は、電気量の測定を行う時に、第一および第二のコンデンサー極板に対して実質的に垂直に保持されうる。このことは、毛細管力が少なくとも１つの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十分に細い少なくとも１つのチャネルを有する液体貯蔵部分を配置することによって、達成されうる。このことはまた、液体貯蔵部分に傾斜センサーを提供すること、および液体貯蔵部分が適切に方向付けられた時に、電気量の測定値から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量を定めるように制御システムを構成することによって、達成されうる。
【０１９９】
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。
【０２００】
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対以上の第一および第二の電極などの、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の量を定めるための１つより多い手段を含んでもよい。
【図１】
2019511202.tif 000014
【図２】
2019511202.tif 000015
【図３】
2019511202.tif 000016
【図４】
2019511202.tif 000017
【図５】
2019511202.tif 000018
【図６】
2019511202.tif 000019
【図７】
2019511202.tif 000020
【図８】
2019511202.tif 000021
【図９】
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【図１０】
2019511202.tif 000023
【図１１】
2019511202.tif 000024
【図１２】
2019511202.tif 000025
【図１３】
2019511202.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月14日(2018.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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であって、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、エアロゾル発生手段と、
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、
前記測定された電気量情報に基づいて、前記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量を定め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、前記測定された電気量情報と前記制御システムに記憶されている基準電気量情報とを比較することによって、前記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量を定めるように構成される、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記エアロゾル発生システムが、前記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、前記制御システムが、
液体エアロゾル形成基体の前記定めた量と前記制御システムに記憶されている所定のしきい値とを比較し、
液体エアロゾル形成基体の前記定めた量が、前記所定のしきい値未満の場合、前記エアロゾル発生手段の動作を防ぐようにさらに構成される、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１〜３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、相互嵌合される、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】
前記制御システムが、前記第一の電極および前記第二の電極に振動する測定信号を供給するようにさらに構成される、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１〜６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抵抗である、請求項１〜６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静電容量である、請求項１〜６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１〜９のいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記カートリッジが、前記エアロゾル発生手段、ならびに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、前記エアロゾル発生手段、ならびに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１０に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記主要ユニットが、
前記制御システムと、
前記１つ以上のエアロゾル発生要素を含む、前記エアロゾル発生手段と、
前記第一の電極および前記第二の電極と、を含み、
前記主要ユニットが、液体貯蔵部分を有するカートリッジを取り外し可能に受けるように構成され、
液体貯蔵部分を有するカートリッジが、前記主要ユニットによって取り外し可能に受けられた時に、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１０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１３】
エアロゾル発生システム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量を定めるための方法であって、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、前記方法が、
前記エアロゾル発生システムの前記液体貯蔵部分内に、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であって、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、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、
測定された電気量情報に基づいて、前記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量を定めることと、を含む、方法。
【国際調査報告】
2019511202.tif 000027
2019511202.tif 000028
2019511202.tif 000029
2019511202.tif 000030