(57)【要約】      （修正有）【課題】消耗品を無効化する手段を備えたエアロゾル生成システムを提供する。【解決手段】エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部１１３と、エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成要素１１９と、貯蔵部と通信する制御回路１０９と、制御回路からの無効化信号に応答してエアロゾル生成システム内で貯蔵部を動作不能にするための、貯蔵部内部の無効化手段とを備えたエアロゾル生成システムを提供する。また、貯蔵部内の無効化手段とを備えたエアロゾル生成システムにおける方法も提供し、この方法は、貯蔵部内のエアロゾル基質の量が閾値レベルを下回っているという判定を受けて、又はシステム内の異常の判定を受けて、制御回路から無効化手段に無効化信号を送信するステップを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル生成システムであって、
エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部と、
前記エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成要素と、
前記貯蔵部又は前記エアロゾル生成要素と通信する制御回路と、
前記制御回路からの無効化信号に応答して、前記エアロゾル生成システム内で前記貯蔵部を動作不能にするための無効化手段と、
を備え、前記制御回路は、前記貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量がいつ閾値量を下回るかを判定又は推定し、前記貯蔵部内の前記エアロゾル形成基質の量が前記閾値量を下回っていると判定又は推定された時に、前記無効化信号を送出するように構成される、
ことを特徴とするエアロゾル生成システム。
【請求項２】
本体をさらに備え、前記貯蔵部は、前記本体に結合するように構成された消耗カートリッジである、
ことを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項３】
前記制御回路は、前記エアロゾル生成システムの前記本体内に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項４】
前記無効化手段は、前記無効化信号によって切り替わり又は損傷するように構成された構成部品である、
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項５】
前記構成部品は電気ヒューズである、
ことを特徴とする請求項４に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項６】
前記構成部品は、前記制御回路と相互作用して前記貯蔵部の有効／無効状態を表す電気スイッチ又はデジタル情報である、
ことを特徴とする請求項４に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項７】
前記制御回路は、前記エアロゾル生成システム内の異常を検出した時に前記無効化信号を送出するように構成される、
ことを特徴とする請求項１から６に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項８】
前記エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成要素は、前記基質を加熱するように構成されたヒータである、
ことを特徴とする請求項１から７に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項９】
前記エアロゾル生成システムは、電気作動式喫煙システムである、
ことを特徴とする請求項１から８に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項１０】
エアロゾル生成システム内で使用するカートリッジであって、
エアロゾル形成基質と、
前記エアロゾル生成システムからの信号によって作動するように構成された、前記エアロゾル生成システム内で前記カートリッジを動作不能にするための無効化手段と、
を備えることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１１】
前記無効化手段は、前記信号によって切り替わり又は損傷するように構成された電気部品である、
ことを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
消耗カートリッジとともに使用するためのエアロゾル生成装置であって、エアロゾル形成基質と、無効化信号に応答してエアロゾル生成装置内でカートリッジを動作不能にするように構成された無効化手段とを収容し、前記エアロゾル生成装置は、貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量が閾値量を下回っていると判定又は推定された時、或いは異常が検出された時に、前記無効化手段に無効化信号を送出するように構成された制御回路を備える、ことを特徴とするエアロゾル生成装置。
【請求項１３】
前記制御回路は、前記貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量がいつ前記閾値量を下回るかを判定又は推定するように構成される、
ことを特徴とする請求項１２に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項１４】
エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部と、前記エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成要素と、前記貯蔵部と通信する制御回路と、該制御回路からの無効化信号に応答してエアロゾル生成システム内で前記貯蔵部を動作不能にするように構成された、前記貯蔵部に付随する無効化手段とを備えた前記エアロゾル生成システムにおける方法であって、前記貯蔵部内の前記エアロゾル基質の量が閾値レベルを下回っているという判定を受けて、又は前記システム内の異常の判定を受けて、前記制御回路から前記無効化手段に無効化信号を送信するステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル生成システムに関する。具体的には、本発明は、エアロゾル形成基質が液体であり液体貯蔵部に収容されているエアロゾル生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００７／０７８２７３号には、電気式喫煙具が開示されている。バッテリ電源で駆動するヒータ式気化器と一連の小開口部を通じて連通する容器内に液体が貯蔵される。ヒータは、電気絶縁支持体上に取り付けられた螺旋状に巻かれた電気ヒータの形をとる。使用時には、ユーザの口でバッテリ電源のスイッチが入ることによりヒータが作動する。ユーザがマウスピースを吸引すると、複数の孔を通じて容器内に空気が吸い込まれ、ヒータ式気化器を越えてマウスピースに入り込み、その後ユーザの口に入る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／０７８２７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の喫煙システムを含む先行技術のエアロゾル生成システムには確かに多くの利点があるが、特に液体貯蔵部の取り扱いに関する設計には依然として改善の機会がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、
エアロゾル形成基質を収容する貯蔵部と、
エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成要素と、
貯蔵部又はエアロゾル生成要素と通信する制御回路と、
制御回路からの無効化信号に応答して、エアロゾル生成システム内で貯蔵部を動作不能にするための無効化手段と、
を備えたエアロゾル生成システムが提供される。
【０００６】
無効化手段は、貯蔵部の一部であることが好ましい。エアロゾル生成システムは、電気作動システムであることが好ましい。エアロゾル生成要素は、電気作動型であることが好ましい。貯蔵部は、エアロゾル生成システムの本体から分離可能であり、制御回路は、エアロゾル生成システムの本体内に配置されることが好ましい。
【０００７】
いくつかの理由により、貯蔵部を自動的に無効化できることが有利である。貯蔵部が空又はほぼ空の場合、或いはシステム異常が存在する場合、システムは、例えばエアロゾルの粒子サイズ又は化学組成などの所望の特性のエアロゾルを生成できないことがある。また、液体貯蔵部が空又はほぼ空の場合、貯蔵部が無効化されることが、エアロゾル形成基質を交換する必要があることをユーザに知らせる手段となる。また、貯蔵部の自動的な無効化を使用して、粗悪な、不適当な、さらには有害な基質材料が補充された貯蔵部の再使用を防ぎ又は少なくとも困難にすることもできる。
【０００８】
このエアロゾル生成システムは、本体をさらに備え、貯蔵部は、本体に結合するように構成された消耗カートリッジを形成し、又はその一部であることが好ましい。消耗カートリッジを無効化する一方で、本体を再使用可能部品として維持できることが有利である。本体は、制御回路及びユーザインターフェイスなどのより高価な構成部品を含むことができる。
【０００９】
無効化手段は、無効化信号によって切り替わり又は損傷するように構成された電気部品であることが好ましい。この部品は、十分に高い電流信号によって飛ぶことができる電気ヒューズであることが好ましい。無効化信号は、ヒューズを飛ばすのに十分な電流であることが好ましい。しかしながら、スイッチ又はトランジスタなどの他の電気部品を使用することもできる。一方、貯蔵部を無効化するための他の手段を使用することもできる。例えば、制御回路を、貯蔵部を光学的にチェックした後でエアロゾル生成要素を作動できるように構成することができ、また無効化手段を、エレクトロクロミック材料、又は無効化信号に応答してヒータにより加熱される貯蔵部上のサーモクロミックインクとすることもできる。
【００１０】
或いは、（例えば、電気的、電磁的又は光学的）論理回路を用いて貯蔵部を一意の識別子によって認識又は識別する場合、同じ回路を用いてこの回路のメモリに「無効化ビット」（フラグビット）を書き込むことにより貯蔵部を「無効化」し、従ってその下にあるエアロゾル生成システムとともに使用できなくすることができる。一方、貯蔵部がこのような論理回路を含む場合、貯蔵部自体に無効化ビットを記憶し、従ってこの貯蔵部が別のエアロゾル生成システムとともにさらに使用されるのを防ぐことができる。
【００１１】
制御回路は、貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量がいつ閾値量を下回るかを判定又は推定し、貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量が閾値量を下回っていると判定又は推定された時に無効化信号を送出するように構成されることが好ましい。制御回路は、貯蔵部内の基質の量を、直接測定、間接測定、又は計算によって判定することができる。例えば、システムは、バランスなどの、貯蔵部の質量を直接測定する手段を含むことができる。制御回路は、消費された基質の質量を、システムの使用をモニタすることによって計算するように構成することができる。例えば、制御回路は、エアロゾル生成要素が作動した回数に基づいて基質消費を計算することができる。或いは、制御回路は、貯蔵部が空になりつつあることを示すシステムの挙動変化を使用して、貯蔵部内に残っている基質の量を推定することができる。
【００１２】
液体貯蔵部内の液体エアロゾル形成基質の閾値量は、絶対量であっても、又は百分率値などの相対量であってもよい。
【００１３】
液体エアロゾル形成基質の量が減少している場合、例えば液体貯蔵部が空又はほぼ空である場合、エアロゾル生成要素に供給される液体エアロゾル形成基質が不十分となる場合がある。エアロゾル生成要素としてヒータを使用する場合、この結果、ヒータの温度が上昇することがある。従って、電気回路は、温度センサにより感知されたヒータの温度により、液体貯蔵部内の液体エアロゾル形成基質の量が所定の閾値に減少していると判定することができる。
【００１４】
制御回路は、システム内の異常を検出した時に無効化信号を送出するように構成されることが好ましい。例えば、ヒータを使用してエアロゾルを生成する場合、温度センサを用いてヒータ又は基質のあらゆる過熱を検出することができる。この温度センサは制御回路に結合され、温度センサが感知した温度が第１の温度閾値を超えた場合、制御回路が無効化信号を送出する。これにより、システムは、望ましくない又は有害なエアロゾル成分の生成を防ぐことができるので有利である。
【００１５】
エアロゾル形成基質は、エアロゾル生成システムでの使用に適した、例えば沸点などの物理特性を有することが好ましい。エアロゾル形成基質は、液体であることが好ましい。この液体は、揮発性タバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含み、加熱時にはこの材料が液体から放出されることが好ましい。これとは別に又はこれに加えて、液体は、非タバコ材料を含むこともできる。液体は、水、溶媒、エタノール、植物抽出物、及び天然又は合成香味料を含むことができる。液体は、エアロゾルフォーマをさらに含むことが好ましい。好適なエアロゾルフォーマの例に、グリセリン及びプロピレングリコールがある。
【００１６】
貯蔵部は、基質が劣化するリスクが有意に低減されるように、貯蔵部内の基質が外気、及び実施形態によっては光から保護されるように構成されることが好ましい。さらに、高レベルの衛生状態を維持することもできる。
【００１７】
エアロゾル生成要素は、基質を加熱するように構成されたヒータであることが好ましい。しかしながら、振動トランスデューサなどの他のエアロゾル生成要素を使用することもできる。
【００１８】
ヒータは、電気ヒータであることが好ましい。電気ヒータは、単一の電気加熱要素を含むことができる。或いは、電気ヒータは、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ又はそれ以上などの、複数の加熱要素を含むこともできる。これらの１又は複数の加熱要素を、液体エアロゾル形成基質を最も効果的に加熱するように適切に配置することができる。
【００１９】
制御回路は、温度又は抵抗測定に応答して無効化信号を送出するように構成されることが好ましい。制御回路は、加熱要素の温度又は抵抗が所定の閾値を超えたという判定に応答して無効化信号を送出するように構成されることがより好ましい。
【００２０】
（単複の）電気加熱要素は、電気抵抗材料を含むことが好ましい。好適な電気抵抗材料としては、以下に限定されるわけではないが、ドープセラミックスなどの半導体、（例えば、ケイ化モリブデンなどの）「導電性」セラミックス、炭素、黒鉛、金属、金属合金、及びセラミック材料と金属材料で作られた複合材料が挙げられる。このような複合材料は、ドープセラミックス又は非ドープセラミックスを含むことができる。好適なドープセラミックスの例には、ドープ炭化ケイ素がある。好適な金属の例には、チタン、ジルコニウム、タンタル、及び白金族から得た金属がある。好適な金属合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル含有合金、コバルト含有合金、クロム含有合金、アルミニウム−チタン−ジルコニウム含有合金、ハフニウム含有合金、ニオブ含有合金、モリブデン含有合金、タンタル含有合金、タングステン含有合金、スズ含有合金、ガリウム含有合金、マンガン含有合金、及び鉄含有合金、並びにニッケル基超合金、鉄基超合金、コバルト基超合金、ステンレス鋼基超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄−アルミニウム基合金、及び鉄−マンガン−アルミニウム基合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ社の登録商標である。複合材料では、エネルギー移動の動態及び必要な外部物理化学的特性に応じて、任意に絶縁材料に電気抵抗材料を埋め込み、或いは電気抵抗材料を絶縁材料でカプセル化又はコーティングすることができ、逆もまた同様である。加熱要素は、２つの不活性材料層の間で絶縁された金属エッチング箔を含むことができる。この場合、不活性材料は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、全ポリイミド箔又は雲母箔を含むことができる。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は、デュポン社（Ｅ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）の登録商標である。
【００２１】
電気加熱要素は、あらゆる好適な形をとることができる。例えば、少なくとも１つの電気加熱要素は、加熱ブレードの形をとることができる。或いは、少なくとも１つの電気加熱要素は、異なる導電性部分を有するケーシング又は基板、或いは電気抵抗金属チューブの形をとることもできる。貯蔵部は、使い捨て加熱要素を組み込むことができる。或いは、エアロゾル形成基質を貫通する１又はそれ以上の加熱針又は加熱ロッドも適することができる。或いは、電気加熱要素は、可撓性シート材料を含むことができる。その他の選択肢としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｒワイヤ、白金ワイヤ、タングステンワイヤ又は合金ワイヤなどの加熱ワイヤ又はフィラメント、又は加熱プレートが挙げられる。任意に、この加熱要素を、硬質担体材料内に又はその上に堆積させることができる。
【００２２】
加熱要素は、熱を吸収して蓄えた後にこの熱を徐々に放出してエアロゾル形成基質を加熱できる材料を含むヒートシンク又はヒートリザーバを含むことができる。ヒートシンクは、好適な金属材料又はセラミック材料などのあらゆる好適な材料で形成することができる。この材料は、高熱容量（妥当な蓄熱材料）を有し、又は高温相変化などの可逆過程を通じて熱を吸収した後に放出できる材料であることが好ましい。好適で妥当な蓄熱材料としては、シリカゲル、アルミナ、炭素、グラスマット、ガラス繊維、鉱物、アルミニウム、銀又は鉛などの金属又は合金、及び紙などのセルロース材料が挙げられる。可逆的相変化を通じて熱を放出するその他の好適な材料としては、パラフィン、酢酸ナトリウム、ナフタリン、ワックス、ポリエチレンオキシド、金属、金属塩、共晶塩の混合物、又は合金が挙げられる。
【００２３】
ヒートシンク又はヒートリザーバは、エアロゾル形成基質と直接接触して、蓄えられた熱を基質に直接伝達できるように配置することができる。或いは、ヒートシンク又はヒートリザーバ内に蓄えられた熱を、金属チューブなどの熱導体によってエアロゾル形成基質に伝達することもできる。
【００２４】
ヒータは、伝導を通じて液体エアロゾル形成基質を加熱することができる。ヒータは、基質と少なくとも部分的に接触することができる。或いは、熱伝導要素によってヒータからの熱を基質に伝導することもできる。
【００２５】
或いは、使用時に電気作動式エアロゾル生成システムを通じて吸い込まれる流入外気にヒータが熱を伝達し、この外気が対流によってエアロゾル形成基質を加熱するようにしてもよい。外気は、エアロゾル形成基質を通過する前に加熱することができる。或いは、最初に基質を通じて外気を吸い込み、その後に加熱してもよい。
【００２６】
エアロゾル形成基質が室温で液体であり、エアロゾル生成システムが、液体エアロゾル形成基質を貯蔵部からエアロゾル生成要素に運ぶための毛細管芯をさらに含むようにすることが好ましい。
【００２７】
毛細管芯は、貯蔵部内の液体と接触するように配置されることが好ましい。毛細管芯は、貯蔵部内に延びることが好ましい。この場合、使用時には、毛細管芯内の毛細管作用により、液体が貯蔵部から電気ヒータ（又はその他のエアロゾル生成要素）に移動する。１つの実施形態では、毛細管芯が第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部が貯蔵部内に延びて内部の液体に接触し、電気ヒータが、第２の端部内の液体を加熱するように配置される。ヒータが作動すると、ヒータの少なくとも１つの加熱要素により、毛細管芯の第２の端部の液体が気化して過飽和蒸気を形成する。この過飽和蒸気が空気流と混ざり、この空気流に含まれて運ばれる。流れている間に蒸気が凝縮してエアロゾルを形成し、このエアロゾルがユーザの口の方に運ばれる。液体エアロゾル形成基質は、液体が毛細管作用により毛細管芯を通じて運ばれるようにする物理特性（粘度を含む）を有する。
【００２８】
毛細管芯は、繊維状又は海綿状の構造を有することができる。毛細管芯は、毛細管の束を含むことが好ましい。例えば、毛細管芯は、複数の繊維又は糸、或いはその他の微細チューブを含むことができる。これらの繊維又は糸を、エアロゾル生成システムの長手方向に大まかに整列させることができる。或いは、毛細管芯は、ロッド形状に形成された海綿様又は泡状材料を含むこともできる。このロッド形状は、エアロゾル生成システムの長手方向に沿って延びることができる。芯の構造は、複数の小さなボア又はチューブを形成し、これを通じて毛細管作用により液体を運ぶことができる。毛細管芯は、あらゆる好適な材料又は材料の組み合わせを含むことができる。好適な材料の例としては、例えば、海綿又は発泡材料、繊維又は焼結粉体の形のセラミック又は黒鉛系材料、発泡金属又は発泡プラスチック材料、例えば、酢酸セルロース、ポリエステル、又は結合ポリオレフィン、ポリエチレン、テリレン又はポリプロピレン繊維、ナイロン繊維又はセラミックなどの、紡績又は押し出し繊維で作られた繊維性材料などの毛細管材料が挙げられる。この毛細管芯は、異なる液体物理特性で使用されるように、あらゆる好適な毛細管現象及び多孔率を有することができる。液体は、以下に限定されるわけではないが、毛細管作用により毛細管装置を通じて運ばれるような粘度、表面張力、濃度、熱伝導率、沸点及び蒸気圧を含む物理特性を有する。
【００２９】
エアロゾル生成要素は、毛細管芯を取り巻いて任意にこれを支持する加熱ワイヤ又はフィラメントの形であることが好ましい。芯の毛細管特性を液体基質の特性と組み合わせることで、十分なエアロゾル形成基質が存在する通常の使用時には、加熱領域において常に芯が湿っていることが確実になる。
【００３０】
エアロゾル生成システムは、ユーザディスプレイを含むことができる。この場合、指示は、ユーザディスプレイ上の指示を含むことができる。或いは、この指示は、可聴指示、又はユーザにとって好適な他のあらゆる種類の指示を含むこともできる。
【００３１】
エアロゾル生成システムは、電力供給装置をさらに備えることができる。エアロゾル生成システムは、ハウジングを含むことが好ましい。ハウジングは、細長いことが好ましい。エアロゾル生成が毛細管芯を含む場合、使用時には、毛細管芯の長手方向軸とハウジングの長手方向軸が実質的に平行になることができる。ハウジングは、シェル及びマウスピースを含むことができる。この場合、全ての構成部品をシェル又はマウスピース内に収容することができる。好ましい実施形態では、ハウジングが、貯蔵部、毛細管芯及びヒータを含む取り外し可能な消耗カートリッジを含む。この実施形態では、エアロゾル生成システムのこれらの部品を単一の構成部品としてハウジングから取り外すことができる。
【００３２】
ハウジングは、あらゆる好適な材料又は材料の組み合わせを含むことができる。好適な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、或いはこれらの材料の１つ又はそれ以上を含む複合材料、或いは、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリエチレンなどの、食品又は製薬用途に適した熱可塑性物質が挙げられる。この材料は、軽量かつ非脆性であることが好ましい。
【００３３】
エアロゾル生成システムは、持ち運び可能であることが好ましい。エアロゾル生成システムは、喫煙システムとすることができ、従来のシガー又はシガレットに相当するサイズを有することができる。この喫煙システムは、約３０ｍｍ〜約１００ｍｍの全長を有することができる。この喫煙システムは、約５ｍｍ〜約１３ｍｍの外径を有することができる。
【００３４】
電気作動式エアロゾル生成システムは、電気加熱式喫煙システムであることが好ましい。
【００３５】
第２の態様では、本発明は、エアロゾル生成システムで使用するカートリッジを提供し、このカートリッジは、
エアロゾル形成基質と、
エアロゾル生成システムからの信号によって作動するように構成された、エアロゾル生成システム内でカートリッジを動作不能にするための無効化手段と、
を備える。
【００３６】
エアロゾル形成基質及び無効化手段は、本発明の第１の態様に関連して説明したいずれの形をとることもできる。カートリッジは、エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部を含むとともに、本発明の第１の態様に関連して説明したような毛細管芯を含むことができる。カートリッジは、本発明の第１の態様に関連して説明したようなエアロゾル生成要素をさらに含むことができる。カートリッジは、本発明の第１の態様に関連して説明したような制御回路、電源、及びユーザインターフェイスのうちの１つ又はそれ以上をさらに含むことができる。
【００３７】
第３の態様では、本発明は、消耗カートリッジとともに使用するためのエアロゾル生成装置を提供し、消耗カートリッジは、エアロゾル形成基質と、無効化信号に応答してエアロゾル生成装置内でカートリッジを動作不能にするように構成された無効化手段とを収容し、エアロゾル生成システムは、貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量が閾値量を下回っていると判定又は推定された時、或いは異常が検出された時に、無効化手段に無効化信号を送出するように構成された制御回路を含む。
【００３８】
制御回路は、本発明の第１の態様に関連して説明したように構成することができる。エアロゾル生成装置は、本発明の第１の態様に関連して説明したようなエアロゾル生成要素をさらに含むことができる。カートリッジは、本発明の第１の態様に関連して説明したような電源及びユーザインターフェイスの一方又は両方をさらに含むことができる。
【００３９】
本発明の第４の態様によれば、エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部と、エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成要素と、貯蔵部と通信する制御回路と、制御回路からの無効化信号に応答してエアロゾル生成システム内で貯蔵部を動作不能にするための、貯蔵部に付随する無効化手段とを備えたエアロゾル生成システムにおける方法が提供され、この方法は、貯蔵部内のエアロゾル基質の量が閾値レベルを下回っているという判定を受けて、又はシステム内の異常の判定を受けて、制御回路から無効化手段に無効化信号を送信するステップを含む。
【００４０】
本発明の第５の態様によれば、本発明の第２の態様の方法を実行するように構成された、エアロゾル生成システムのための電気回路が提供される。
【００４１】
本発明の第６の態様によれば、エアロゾル生成システムのためのプログラム可能な電気回路上で実行された時に、このプログラム可能な電気回路に本発明の第２の態様の方法を実行させるコンピュータプログラムが提供される。
【００４２】
本発明のエアロゾル生成システムに関連して説明した特徴は、本発明の方法にも適用することができる。また、本発明の方法に関連して説明した特徴は、本発明のエアロゾル生成システムにも適用することができる。
【００４３】
添付図面を参照しながら、本発明をほんの一例としてさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】液体貯蔵部を有する電気作動式エアロゾル生成システムの一例を示す図である。
【図２】図１に示すシステム内で使用するのに適した無効化機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１に、液体貯蔵部を有する電気作動式エアロゾル生成システムの一例を示す。図１では、このシステムが喫煙システムである。図１の喫煙システム１００は、マウスピース側端部１０３と本体側端部１０５とを有するハウジング１０１を含む。本体側端部には、バッテリ１０７の形の電力供給装置及び電気制御回路１０９が備わる。電気制御回路１０９と協働する吸煙検出システム１１１も備わる。マウスピース側端部には、液体１１５を収容するカートリッジ１１３の形の液体貯蔵部、毛細管芯１１７及びヒータ１１９が備わる。なお、図１では、ヒータを概略的にしか示していない。図１に示す例示的な実施形態では、毛細管芯１１７の一端がカートリッジ１１３内に延び、毛細管芯１１７の他端がヒータ１１９に取り巻かれる。ヒータは、カートリッジ１１３の外側に沿って通過できる（図１には図示せず）接続部１２１を介して電気制御回路に接続される。ハウジング１０１は、空気入口１２３、マウスピース側端部の空気出口１２５、及びエアロゾル形成チャンバ１２７も含む。
【００４６】
使用時の動作は以下の通りである。液体１１５が、カートリッジ１１３からの毛細管作用により、カートリッジ内に延びる芯１１７の一端からヒータ１１９に取り巻かれた芯の他端に運ばれる。ユーザが、エアロゾル生成システムの空気出口１２５を吸引すると、空気入口１２３を通じて外気が吸い込まれる。図１に示す構成では、吸煙検出システム１１１が吸煙を感知してヒータ１１９を作動させる。バッテリ１０７がヒータ１１９に電気エネルギーを供給してヒータに取り巻かれた芯１１７の端部を加熱する。ヒータ１１９により、この芯１１７の端部内の液体が気化して過飽和蒸気が発生する。同時に、気化した液体が、毛細管作用により芯１１７に沿って移動してきた別の液体に置き換わる。（この作用は「ポンプ作用」と呼ばれることもある。）発生した過飽和蒸気が空気入口１２３からの空気流と混ざり、この空気流に含まれて運ばれる。エアロゾル形成チャンバ１２７内では、蒸気が凝縮して吸入可能なエアロゾルを形成し、これが出口１２５の方に運ばれてユーザの口に入る。
【００４７】
図１に示す実施形態では、電気制御回路１０９及び吸煙検出システム１１１がプログラム可能であることが好ましい。電気制御回路１０９及び吸煙検出システム１１１を使用して、エアロゾル生成システムの動作を管理することができる。これにより、エアロゾル中の粒子サイズの制御が支援される。
【００４８】
図１は、本発明による電気作動式エアロゾル生成システムの一例を示すものである。しかしながら、他の多くの例も可能である。また、図１は事実上概略的なものである。具体的には、図示の構成部品は、個別にも又は相対的にも縮尺通りではない。エアロゾル生成システムは、エアロゾル形成基質を含み又は受け入れる必要がある。エアロゾル生成システムは、エアロゾル形成基質からエアロゾルを生成するための、ヒータ又は振動トランスデューサなどの何らかの種類のエアロゾル生成要素を必要とする。最後に、エアロゾル生成システムは、システムを無効化するための制御回路を必要とする。以下、図２を参照しながらこれについて説明する。例えば、このシステムは、喫煙システムでなくてもよい。吸煙検出システムを設けなくてもよい。代わりに、このシステムは、例えばユーザが吸引の際にスイッチを操作することなどの手動作動によって動作することもできる。例えば、ハウジングの全体的な形状及びサイズを変更することもできる。さらに、このシステムは、毛細管芯を含まなくてもよい。
【００４９】
しかしながら、好ましい実施形態では、システムが、貯蔵部から少なくとも１つの加熱要素に液体基質を運ぶための毛細管芯を含む。毛細管芯は、様々な多孔質材料又は毛管材料から作製することができ、既知の所定の毛細管現象を有することが好ましい。いくつかの例として、繊維又は焼結粉体の形のセラミック又は黒鉛系材料が挙げられる。多孔率の異なる芯を使用して、濃度、粘度、表面張力及び蒸気圧などの様々な液体物理特性に対応することができる。芯は、必要量の液体をヒータに送達できるように適していなければならない。ヒータは、毛細管芯の周りに延びる少なくとも１つの加熱ワイヤ又はフィラメントを含むことが好ましい。
【００５０】
本発明のエアロゾル生成システムは、カートリッジ１１３を無効化する制御回路を含む。この無効化は、いくつかの理由によって行うことができる。好ましい実施形態では、制御回路が、貯蔵部内のエアロゾル形成基質の量を判定するように構成される。液体貯蔵部が空又はほぼ空であると判定されると、制御回路１０９がカートリッジ１１３を無効化する。この主な理由は、貯蔵部がほぼ空の場合、ヒータに供給される液体エアロゾル形成基質が不十分となる場合があるからである。つまり、生成されユーザにより吸入されるエアロゾルが、例えばエアロゾルの粒子サイズなどの所望の特性を有していないことがあり得る。この結果、ユーザの体験が不十分となる場合がある。また、液体貯蔵部が空又はほぼ空であることをユーザに通知できる機構を提供することも有利である。ユーザは、これを受けて、貯蔵部の交換準備を進めることができる。空のカートリッジを無効化することにより、ユーザに安全性ももたらされる。カートリッジには、粗悪な、場合によっては危険な物質が補充される恐れがある。しかしながら、カートリッジは、永久に無効化されることにより、補充して再使用することができなくなる。
【００５１】
図２に、図１を参照しながら説明したシステムで使用できる無効化システムの１つの実施形態を示す。図２の無効化システムは、２つの部分を有する。一方の部分は消耗カートリッジ１１３内に保持され、他方の部分は制御回路１０９内に保持される。消耗カートリッジ内には、電気ヒューズ２０１が配置される。消耗貯蔵部１１３と装置１０１の本体とを結合するために、３つの接点２２１の接続ポートが使用される。消耗部分には、ヒータ要素１１９が収容される。この加熱要素１１９に供給される変調信号の形の電力は、マイクロコントローラ２０３上のデジタル出力２０５によりトランジスタＴ１を介して制御される。加熱要素１１９の他方の脚部及び電気ヒューズ２０１には、正のバッテリ電極２０７が接続される。
【００５２】
図２に示す実施形態では、カートリッジ１１３がほぼ空であるという判定が、加熱要素１１９の温度をモニタすることによって行われる。カートリッジがほぼ空の場合、芯を通じてヒータに供給される液体エアロゾル形成基質が不十分となる。この結果、基質を気化させるために使用するエネルギーが減るので、ヒータの温度が上昇する。従って、制御回路は、ヒータの温度により、液体貯蔵部内の液体エアロゾル形成基質の量が所定の閾値に減少していると判定できるようになる。臨界温度に達すると、消耗品が無効化されて、カートリッジの補充などの、消費者による消耗品への侵害が回避される。無効化により、消費者に消耗品を交換する必要がある旨が示される。消耗品を無効化することにより、過度の熱により形成される有害成分の発生も防がれる。
【００５３】
加熱要素の温度の測定は、抵抗２０９を通る電流の計算に基づく。この電流は、入力２１３への信号から、及びマイクロコントローラ上の２つのアナログ入力を介してデジタル値に変換されたバッテリ電圧に基づいて求められる。加熱要素の温度が上昇するにつれ、その抵抗値も上昇する。この加熱要素の抵抗と温度の関係を、マイクロコントローラにプログラム又は記憶することができる。マイクロコントローラは、臨界温度に達したと判定すると、トランジスタＴ２に接続されたデジタル出力２１１を作動させることにより電気ヒューズ２０１を飛ばす。この動作後には、ユーザが装置を吸引するたびに、マイクロコントローラ２０３が消耗品有効化回線２１５を介してヒューズ２０１の妥当性をチェックし、接続が失われていれば装置は動作しない。消耗品が、損傷していないヒューズを含む新しいものに交換されると、システムは通常動作モードに戻る。
【００５４】
ヒューズ、或いは他の切り替え可能な又は遮断可能な電子部品を使用する場合、カートリッジを無効化するための他の手段及び他の回路構成も可能なことが明らかなはずである。例えば、マイクロコントローラに専用温度センサを接続し、ヒータ要素の温度を検出するように位置付けることができる。
【００５５】
制御回路は、液体貯蔵部内の液体の量が第１の閾値に減少したと判定した時にユーザに通知を行い、液体貯蔵部内の液体の量が第２の閾値に減少したと判定した時にカートリッジを無効化するように構成することができる。例えば、エアロゾル生成システムがユーザディスプレイを含む場合、このユーザディスプレイ上に、液体貯蔵部が空又はほぼ空であることを示し、無効化が行われるまでの推定残り吸煙回数を提供することができる。これとは別に又はこれに加えて、液体貯蔵部が空又はほぼ空であることを可聴音によってユーザに知らせることもできる。当然ながら、液体貯蔵部が空又はほぼ空であることをユーザに示す別の方法も可能である。ユーザに通知を行う利点は、ユーザがこれを受けて液体貯蔵部の交換準備を進めることができる点である。
【００５６】
本発明は、エアロゾル生成システム内で消耗カートリッジを動作不能にするためのシステム及び方法を提供するものである。本発明は、安全上の利点があるだけでなく、ユーザ体験及び利便性の面でも利点をもたらすものである。１つの特定の実施形態について説明したが、消耗カートリッジを無効化する方法及び無効化手段を作動できるようになる条件は数多く存在し、これらは本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１０９  電気制御回路
１１３  カートリッジ
１１９  ヒータ
２０１  電気ヒューズ
２０３  マイクロコントローラ
２０５  デジタル出力
２０７  正のバッテリ電極
２０９  抵抗
２１１  デジタル出力
２１３  入力
２１５  消耗品有効化回線
２２１  デジタル出力
Ｔ１  トランジスタ
Ｔ２  トランジスタ
【図１】
2018134076.tif 000003
【図２】
2018134076.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月2日(2018.4.2)
【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】
エアロゾル生成システムであって、
エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部と、
エアロゾルを生成するために前記エアロゾル形成基質を加熱するように構成された電気ヒータと、
前記貯蔵部又はエアロゾル生成要素と通信する制御回路と、
前記制御回路からの無効化信号に応答して、前記エアロゾル生成システム内で前記貯蔵部を動作不能にするための無効化手段と、
を備え、前記無効化手段は、前記貯蔵部を永久的に動作不能にするために前記無効化信号によって切り替わり又は損傷するように構成される構成部品であり、前記制御回路は、前記電気ヒータの温度又は抵抗が所定の閾値を超える判定に応答して前記無効化信号を送出するように構成される、
ことを特徴とするエアロゾル生成システム。
【請求項２】
本体をさらに備え、前記貯蔵部は、前記本体に結合するように構成された消耗カートリッジである、
ことを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項３】
前記制御回路は、前記エアロゾル生成システムの前記本体内に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項４】
前記制御回路は、前記貯蔵部のエアロゾル形成気質の量がいつ閾値量を下回るかを決定又は推定し、前記貯蔵部のエアロゾル形成気質の量が前記閾値量を下回ると決定又は推定されるときに前記無効化信号を送出するように構成されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のエアロゾル生成システム。
【請求項５】
前記構成部品は電気ヒューズである、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のエアロゾル生成システム。
【請求項６】
前記構成部品は、前記制御回路と相互作用して前記貯蔵部の有効／無効状態を表す電気スイッチ又はデジタル情報である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のエアロゾル生成システム。
【請求項７】
前記制御回路は、前記エアロゾル生成システム内の異常を検出した時に前記無効化信号を送出するように構成される、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のエアロゾル生成システム。
【請求項８】
前記エアロゾル生成システムは、電気的に動作する喫煙システムである、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のエアロゾル生成システム。
【請求項９】
エアロゾル形成基質を貯蔵するための貯蔵部と、エアロゾルを生成するために前記エアロゾル形成基質を加熱するように構成された電気ヒータと、前記貯蔵部と通信する制御回路と、該制御回路からの無効化信号に応答してエアロゾル生成システム内で前記貯蔵部を動作不能にするように構成された、前記貯蔵部に付随する無効化手段とを備えたエアロゾル生成システムにおける方法であって、
前記無効化手段は、前記無効化信号によって切り替わり又は損傷するように構成される構成部品であり、
前記方法は、前記電気ヒータの温度又は抵抗が所定の閾値を超えるという判定に応答して前記貯蔵部を動作不能にするために前記制御回路から前記無効化手段に無効化信号を送信する
ことを特徴とする方法。