(57)【要約】  エアロゾル発生システム（１）が、誘導加熱可能サセプタ（２８）と、誘導加熱可能サセプタ（２８）を誘導加熱するための時間変化する電磁場を発生するように構成された誘導コイル（３０）と、誘導コイル（３０）に電力を供給するための電源（１８）と、コントローラ（２０）とを備える。コントローラ（２０）は、誘導コイル（３０）の自己共振周波数を検出するように、且つ検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生システム（１）の動作を制御するように構成される。エアロゾル発生デバイス（１０）についても説明される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生システム（１）であって、
誘導加熱可能サセプタ（２８）と、
前記誘導加熱可能サセプタ（２８）を誘導加熱するための時間変化する電磁場を発生するように構成された誘導コイル（３０）と、
前記誘導コイル（３０）に電力を供給するための電源（１８）と、
コントローラ（２０）であって、
前記コントローラ（２０）が、前記誘導コイル（３０）の自己共振周波数を検出するように、且つ前記検出された自己共振周波数に基づいて前記エアロゾル発生システム（１）の動作を制御するように構成される、コントローラ（２０）と
を備える、エアロゾル発生システム（１）。
【請求項２】
前記コントローラ（２０）が、前記検出された自己共振周波数に基づいて、前記電源（１８）によって前記誘導コイル（３０）に供給される電力の量を制御す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】
前記コントローラ（２０）が、第１のタイプの基準値を格納し、前記第１のタイプの基準値に基づいて、前記電源（１８）によって前記誘導コイル（３０）に供給される電力の前記量を制御するようにさらに構成される、請求項２に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
エアロゾル発生材料（２６）を含むエアロゾル発生物品（２４）で使用するための請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システムであって、前記コントローラ（２０）が、好ましくは前記誘導コイル（３０）に所定量の電力が供給された場合、及び／又は前記誘導コイル（３０）が所定の電力プロファイルにしたがって動作される場合に、前記誘導コイル（３０）の前記検出された自己共振周波数に基づいて、前記エアロゾル発生システム（１）で使用されるエアロゾル発生物品（２４）のタイプを検出するように構成される、エアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記コントローラ（２０）が、第２のタイプの基準値を格納し、前記第２のタイプの基準値に基づいて、エアロゾル発生物品（２４）のタイプを検出するようにさらに構成される、請求項４に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記コントローラ（２０）が、複数の第２のタイプの基準値と、異なるタイプのエアロゾル発生物品（２４）での使用に適合された対応する複数の所定の加熱プロファイルとを格納し、前記コントローラ（２０）が、前記複数の第２のタイプの基準値と前記検出された自己共振周波数とに基づいて、前記複数の所定の加熱プロファイルのうちの１つを選択するように構成される、請求項５に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記複数の第２のタイプの基準値のうちの１つ又は複数が、前記エアロゾル発生システム（１）での使用に適切ではないエアロゾル発生物品（２４）に対応し、前記コントローラ（２０）が、適切ではないエアロゾル発生物品（２４）の使用を検出すると、前記誘導コイル（３０）への電力の供給を停止するように適合される、請求項６に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記コントローラ（２０）が、前記検出された自己共振周波数に基づいて、且つ検出時における前記電源（１８）によって前記誘導コイル（３０）に供給される電力の前記量、及び／又は前記検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、前記システム（１）のユーザによる吸入を検出するように構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記コントローラ（２０）が、第３のタイプの基準値を格納し、前記第３のタイプの基準値に基づいて、ユーザによる吸入を検出するようにさらに構成される、請求項８に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記コントローラ（２０）が、
前記検出された自己共振周波数に基づいて、且つ検出時における前記電源（１８）によって前記誘導コイル（３０）に供給される電力の前記量、及び／又は前記検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、前記システム（１）で使用されるエアロゾル発生物品（２４）のタイミング変更を検出し、
前記検出されたタイミング変更を示す、及び／又は前記誘導コイル（３０）への電力の供給を停止する
ように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記コントローラ（２０）が、第４のタイプの基準値を格納し、前記第４のタイプの基準値に基づいて、エアロゾル発生物品（２４）のタイミング変更を検出するようにさらに構成される、請求項１０に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記コントローラ（２０）が、
前記検出された自己共振周波数に基づいて、且つ検出時における前記電源（１８）によって前記誘導コイル（３０）に供給される電力の前記量、及び／又は前記検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、予期せぬ事象を検出し、
前記検出された予期せぬ事象を示す、及び／又は前記誘導コイル（３０）への電力の供給を停止する
ように構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１３】
前記コントローラ（２０）が、第５のタイプの基準値を格納し、前記第５のタイプの基準値に基づいて、予期せぬ事象を検出するようにさらに構成される、請求項１２に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１４】
エアロゾル発生物品（２４）を受け入れるための空間（２２）と、
時間変化する電磁場を発生するように構成された誘導コイル（３０）と、
前記誘導コイル（３０）に電力を供給するための電源（１８）と、
コントローラ（２０）であって、
前記コントローラ（２０）が、前記誘導コイル（３０）の自己共振周波数を検出するように、且つ前記検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生デバイス（１０）の動作を制御するように構成される、コントローラ（２０）と
を備える、エアロゾル発生デバイス（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、エアロゾル発生システムに関し、より詳細には、ユーザによる吸入のためのエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生システムに関する。本開示の実施形態は、エアロゾル発生デバイスにも関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、エアロゾル発生材料を燃やすのではなく加熱して吸入用のエアロゾルを生成するデバイスが、消費者に人気になってきている。
【０００３】
そのようなデバイスは、いくつかの異なる手法のうちの１つを使用して、エアロゾル発生材料に熱を供給することができる。そのような手法の１つは、誘導加熱システムを用いるエアロゾル発生デバイスを提供することであり、このエアロゾル発生デバイスには、エアロゾル発生材料を含むエアロゾル発生物品をユーザが着脱可能に挿入することができる。そのようなデバイスでは、誘導コイルがデバイスに設けられ、誘導加熱可能サセプタがエアロゾル発生物品に設けられる。ユーザがデバイスを作動させると、電気エネルギーが誘導コイルに供給され、これにより交流電磁場が発生する。サセプタがこの電磁場と結合して熱を発生し、この熱が、例えば伝導によって、エアロゾル発生材料に伝達され、エアロゾル発生材料が加熱されるとエアロゾルが発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の実施形態の目的は、エアロゾル発生システム及びデバイスの制御を強化することによりエアロゾルの特性が最適化される、改善されたユーザ体験を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の第１の態様によれば、エアロゾル発生システムであって、
誘導加熱可能サセプタと、
誘導加熱可能サセプタを誘導加熱するための時間変化する電磁場を発生するように構成された誘導コイルと、
誘導コイルに電力を供給するための電源と、
コントローラであって、
コントローラが、誘導コイルの自己共振周波数を検出するように、且つ検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生システムの動作を制御するように構成される、コントローラと
を備える、エアロゾル発生システムが提供される。
【０００６】
エアロゾル発生システムは、例えばエアロゾル発生材料と誘導加熱可能サセプタとを備えるエアロゾル発生物品で使用するためのものであり得る。
【０００７】
本開示の第２の態様によれば、エアロゾル発生デバイスであって、
エアロゾル発生物品を受け入れるための空間と、
時間変化する電磁場を発生するように構成された誘導コイルと、
誘導コイルに電力を供給するための電源と、
コントローラであって、
コントローラが、誘導コイルの自己共振周波数を検出するように、且つ検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生デバイスの動作を制御するように構成される、コントローラと
を備える、エアロゾル発生デバイスが提供される。
【０００８】
使用中にエアロゾル発生デバイスの空間内に受け入れられるエアロゾル発生物品は、エアロゾル発生材料と誘導加熱可能サセプタとを備え得る。
【０００９】
エアロゾル発生システム／デバイスは、エアロゾル発生材料を燃やすことなく、エアロゾル発生材料を加熱して、エアロゾル発生材料の少なくとも１つの成分を揮発させ、それにより、エアロゾル発生システム／デバイスのユーザによる吸入のためのエアロゾルを発生させるように適合される。
【００１０】
一般論として、蒸気とは、その臨界温度よりも低い温度で気相である物質であり、これは、温度を下げることなく圧力を高めることにより、蒸気を液体に凝縮させ得ることを意味する一方、エアロゾルとは、空気中又は別のガス中の微細な固体粒子又は液滴の浮遊物である。ただし、本明細書では、「エアロゾル」及び「蒸気」という用語は、特に、ユーザによる吸入のために発生される吸入可能媒体の形態に関して交換可能に使用され得ることに留意されたい。
【００１１】
誘導コイルの検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生システム／デバイスの動作を制御することにより、システム／デバイスの動作を制御するための専用センサは必要とされない。よって、制御システムを簡素化でき、これにより、より小型で効率的且つ軽量なエアロゾル発生システム／デバイスを提供することができる。
【００１２】
コントローラは、所定の時間における誘導コイルの自己共振周波数を検出するように、且つ検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生システム／デバイスの動作を制御するように構成され得る。この構成により、システム／デバイスのための簡素でありながらも効果的な制御戦略が提供される。
【００１３】
コントローラは、第１の時間と第２の時間との間における誘導コイルの自己共振周波数の変化を検出するように、且つ検出された自己共振周波数の変化に基づいてエアロゾル発生システム／デバイスの動作を制御するように構成され得る。コントローラは、第１の時間における誘導コイルの自己共振周波数を検出し、第２の時間における誘導コイルの自己共振周波数を検出し、第１の時間と第２の時間との間における自己共振周波数の変化を判定するように構成され得る。異なる時間の間における自己共振周波数の変化を監視することにより、システム／デバイスの制御戦略を強化し得る。
【００１４】
コントローラは、ある期間にわたる、例えば第１の時間と第２の時間との間における誘導コイルの自己共振周波数のプロファイルを判定するように構成され得る。コントローラは、自己共振周波数のプロファイルを判定するために誘導コイルの自己共振周波数を連続的に測定するように構成され得る。ある期間にわたる自己共振周波数を連続的に監視することにより、システム／デバイスの制御戦略を強化し得る。
【００１５】
コントローラは、検出された自己共振周波数に基づいて、電源によって誘導コイルに供給される電力の量を制御するように構成され得る。誘導コイルは誘導加熱可能サセプタと共に同調回路の一部を形成し、誘導加熱可能サセプタの温度の変化は、誘導コイルの自己共振周波数の変化を引き起こす。よって、誘導コイルの自己共振周波数を判定することにより、誘導加熱可能サセプタの温度を判定することと、誘導コイルの自己共振周波数を検出し、検出された自己共振周波数に基づいて、電源によって誘導コイルに供給される電力の量を制御することにより、誘導加熱可能サセプタの温度を適切に制御することとが可能である。
【００１６】
コントローラは、好都合には、第１のタイプの基準値を格納することができ、第１のタイプの基準値に基づいて、電源によって誘導コイルに供給される電力の量を制御するようにさらに構成され得る。第１のタイプの基準値は、誘導加熱可能サセプタの目標温度に対応する自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値であり得る。第１のタイプの基準値に基づいて、電源によって誘導コイルに供給される電力の量を制御することにより、誘導加熱可能サセプタの温度を目標温度に実質的に維持できるように適切な量の電力が誘導コイルに確実に供給される。
【００１７】
例えば、コントローラが、検出された自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値が目標温度よりも高い温度に対応すると判定した場合、コントローラは、電源によって誘導コイルに供給される電力の量を減らして、誘導コイルの自己共振周波数を変更して、それにより誘導加熱可能サセプタの温度を目標温度と実質的に等しい値に下げる。同様に、コントローラが、検出された自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値が目標温度よりも低い温度に対応すると判定した場合、コントローラは、電源によって誘導コイルに供給される電力の量を増やして、誘導コイルの自己共振周波数を変更して、それにより誘導加熱可能サセプタの温度を目標温度と実質的に等しい値に上げる。
【００１８】
上記のように、エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生材料を含むエアロゾル発生物品で使用するためのものであり得る。コントローラは、例えば、誘導コイルに所定量の電力が供給された場合、及び／又は誘導コイルが所定の電力プロファイルにしたがって動作される場合、誘導コイルの検出された自己共振周波数に基づいて、エアロゾル発生システムで使用されるエアロゾル発生物品のタイプを検出するように構成され得る。コントローラは、システム／デバイスで使用されるエアロゾル発生物品のタイプをユーザに示すように構成され得る。よって、ユーザには、システム／デバイスで使用されるエアロゾル発生物品のタイプに関する情報が自動的に通知される。
【００１９】
コントローラは、第２のタイプの基準値を格納することができ、第２のタイプの基準値に基づいて、エアロゾル発生物品のタイプを検出するようにさらに構成され得る。第２のタイプの基準値は、エアロゾル発生物品の特定のタイプに対応する自己共振周波数範囲又は自己共振周波数範囲に基づいて計算された範囲であり得る。
【００２０】
上記のように、誘導コイルは誘導加熱可能サセプタと共に同調回路の一部を形成し、このため、例えば材料及び厚さを含む誘導加熱可能サセプタの物理的特性が、誘導コイルの自己共振周波数に影響を与える。よって、誘導コイルの自己共振周波数を検出することにより、エアロゾル発生システム／デバイスで使用されるエアロゾル発生物品のタイプを検出するための、且つ最適な特性のエアロゾルが確実に発生されるようにシステム／デバイスの動作を自動的に制御するための簡素且つ極めて効果的な仕方が提供される。
【００２１】
コントローラは、複数の第２のタイプの基準値と、異なるタイプのエアロゾル発生物品での使用に適合された対応する複数の所定の加熱プロファイルとを格納し得る。コントローラは、複数の第２のタイプの基準値と検出された自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値とに基づいて、複数の所定の加熱プロファイルのうちの１つを選択するように構成され得る。コントローラは、検出された自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値と複数の第２のタイプの基準値との間における比較に基づいて、複数の加熱プロファイルのうちの１つを選択するように構成され得る。検出された自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値が特定の格納された第２のタイプの基準値に対応するとコントローラが判定した場合、コントローラは、その格納された第２のタイプの基準値に関連付けられた加熱プロファイルを選択する。例えば異なる水分及び保湿剤の含有量を有する異なるタイプのエアロゾル発生物品は、最適な特性のエアロゾルを確実に発生するために異なる加熱プロファイルを必要とし得ることが理解されよう。異なる加熱プロファイルは、例えば、異なる加熱速度、異なる最大及び／又は最小動作温度、並びにそのような動作温度が維持される異なる期間のうちの１つ又は複数を有し得る。適切な加熱プロファイルを選択することにより、異なるタイプのエアロゾル発生物品でのシステム／デバイスの使用中に、最適な特性のエアロゾルが確実に発生される。
【００２２】
複数の第２のタイプの基準値のうちの１つ又は複数が、エアロゾル発生システムでの使用に適切ではないエアロゾル発生物品に対応し得、コントローラは、適切ではないエアロゾル発生物品の使用を検出すると、誘導コイルへの電力の供給を停止するように適合され得る。誘導コイルの自己共振周波数を検出することにより、エアロゾル発生システム／デバイスでの適切ではないエアロゾル発生物品の使用の試みを検出するための、且つこれらの状況におけるシステム／デバイスの動作を防ぐための簡素且つ極めて効果的な仕方が提供される。適切ではないエアロゾル発生物品は、仕様外であり、エアロゾル発生システム／デバイスでの使用に適さないエアロゾル発生物品、以前に使用されており、さらなる使用においてはフレーバー及びアロマなどの適切な特性を持つエアロゾルを発生できないエアロゾル発生物品、又はエアロゾル発生システム／デバイス内に不正確に配置されているエアロゾル発生物品のうちのいずれか１つ又は複数を含み得る。
【００２３】
コントローラは、検出された自己共振周波数に基づいて、且つ検出時における電源によって誘導コイルに供給される電力の量、及び／又は検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、システムのユーザによる吸入を検出するように構成され得る。コントローラは、第３のタイプの基準値を格納することができ、第３のタイプの基準値に基づいて、ユーザによる吸入を検出するようにさらに構成され得る。誘導コイルの自己共振周波数を検出することにより、追加のセンサ又は構成部品を必要とすることなく、ユーザによる吸入（一般に「パフ」と呼ばれる）を検出するための極めて簡素且つ効果的な仕方が提供される。
【００２４】
コントローラは、
検出された自己共振周波数に基づいて、且つ検出時における電源によって誘導コイルに供給される電力の量、及び／又は検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、システムで使用されるエアロゾル発生物品のタイミング変更を検出し、
検出されたタイミング変更を示す、及び／又は誘導コイルへの電力の供給を停止する
ように構成され得る。
【００２５】
誘導コイルの自己共振周波数を検出することにより、デバイスで使用されるエアロゾル発生物品を交換する必要があるときを検出し、且つユーザに示すための、且つ／又はエアロゾル発生物品の加熱が、最適ではない特性を有するエアロゾルの発生をもたらす時点を超えて継続されないことを確保するために、誘導コイルへの電力の供給を停止するための極めて簡素且つ効果的な仕方が提供される。
【００２６】
コントローラは、第４のタイプの基準値を格納することができ、第４のタイプの基準値に基づいて、エアロゾル発生物品のタイミング変更を検出するようにさらに構成され得る。第４のタイプの基準値は、誘導加熱可能サセプタの目標温度範囲に対応する自己共振周波数範囲又は自己共振周波数範囲に基づいて計算された範囲であり得る。例えば、エアロゾル発生材料の水分及び保湿剤の含有量は時間と共に使い尽くされるため、エアロゾル発生物品の温度、ひいては誘導加熱可能サセプタの温度は継続使用により上昇する傾向がある。誘導コイルの自己共振周波数は、本明細書で上述したように誘導加熱可能サセプタの温度の影響を受けるため、検出された自己共振周波数の変化は、最適な特性のエアロゾルを生成するにはエアロゾル発生材料内に残っている水分及び保湿剤が不十分であることを示し得る。これにより、コントローラは、エアロゾル発生物品を交換する必要があることをユーザに示すこと、及び／又はエアロゾル発生物品が使い尽くされた状態でのシステム／デバイスの継続的な動作を防ぐために、誘導コイルへの電力の供給を停止することができる。
【００２７】
コントローラは、
検出された自己共振周波数に基づいて、且つ検出時における電源によって誘導コイルに供給される電力の量、及び／又は検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、予期せぬ事象を検出し、
検出された予期せぬ事象を示す、及び／又は誘導コイルへの電力の供給を停止する
ように構成され得る。
【００２８】
コントローラは、第５のタイプの基準値を格納することができ、第５のタイプの基準値に基づいて、予期せぬ事象を検出するようにさらに構成され得る。第５のタイプの基準値は、誘導加熱可能サセプタの目標温度に対応する自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値であり得る。
【００２９】
誘導コイルの自己共振周波数を検出することにより、予期せぬ事象が発生したときを検出し、ユーザに示すための、及び／又は予期せぬ事象が発生したときに誘導コイルへの電力の供給を停止するための極めて簡素且つ効果的な仕方が提供される。第１の例として、予期せぬ事象は、誘導加熱可能サセプタの温度が予期される温度よりも低いことであり得る。この第１の例では、コントローラは、誘導コイルの自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値が、予期される温度よりも低いサセプタ温度に対応することを検出する。これは、例えば、最適な特性でのエアロゾルの発生を妨げ得る低すぎる周囲温度でシステム／デバイスの使用を試みた場合に発生し得る。第２の例として、予期せぬ事象は、誘導加熱可能サセプタの温度が予期される温度よりも高いことであり得る。この第２の例では、コントローラは、誘導コイルの自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値が、予期される温度よりも高いサセプタ温度に対応することを検出する。これは、例えば、最適な特性でのエアロゾルの発生をこれも妨げ得る高すぎる周囲温度でシステム／デバイスの使用を試みた場合に発生し得る。
【００３０】
誘導コイルは、リッツ線又はリッツケーブルを含み得る。ただし、他の材料も使用できることが理解されよう。誘導コイルは、実質的にらせん状の形状であり得、例えばエアロゾル発生物品が使用中に受け入れられる空間の周りに延び得る。
【００３１】
らせん状の誘導コイルの断面が円形であることにより、エアロゾル発生システム／デバイスに、例えばエアロゾル発生物品が使用中に受け入れられる空間にエアロゾル発生物品を挿入することを容易にすることができ、エアロゾル発生材料を均一に加熱することが確保され得る。
【００３２】
誘導加熱可能サセプタは、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、及びこれらの合金、例えばニッケルクロム又はニッケル銅のうちの１種又は複数種を含み得るが、これらに限定されない。サセプタの近傍で電磁場を印加すると、渦電流及び磁気ヒステリシス損失により電磁気から熱へのエネルギー変換がもたらされることに起因して、サセプタは熱を発生することができる。
【００３３】
誘導コイルの自己共振周波数に基づいて誘導加熱可能サセプタの温度の変化を判定することには、抵抗の温度係数の高い材料が特に適している。一方、誘導加熱可能サセプタは、効果的に熱を発生できるようにするためには、あるレベルの抵抗を有する必要がある。これらの２つの競合する要件を満たすために、第１の材料及び第２の材料をそれぞれ含む第１のタイプ及び第２のタイプの誘導加熱可能サセプタを使用することが有利であり得る。鉄及びニッケルは、第１の材料として使用するのに適した抵抗の温度係数が高い材料の例である。上記のように、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、及びこれらの合金、例えばニッケルクロム又はニッケル銅は、第２の材料として使用するための例である。
【００３４】
誘導コイルは、約２０ｍＴ〜最高密度のポイントで約２．０Ｔの磁束密度を有する変動電磁場を伴って使用時に動作するように構成され得る。
【００３５】
エアロゾル発生システム／デバイスは、高周波で動作するように設定され得る電源及び回路を備えることができる。電源及び回路は、約８０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ、場合により約１５０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚ、場合により約２００ｋＨｚの周波数で動作するように設定され得る。電源及び回路は、使用される誘導加熱可能サセプタのタイプに応じて、例えばＭＨｚレンジなどのより高い周波数で動作するように設定され得る。
【００３６】
エアロゾル発生材料は、任意のタイプの固体又は半固体の材料であり得る。エアロゾル発生固形物の例示的なタイプとしては、粉末、顆粒、ペレット、細片、ストランド、粒子、ゲル、条片、ルーズリーフ、カットフィラー、多孔質材料、発泡材料、又はシートが挙げられる。エアロゾル発生材料は、植物由来の材料、特にタバコを含み得る。
【００３７】
発泡材料は、複数の微粒子（例えば、タバコ粒子）を含み得、ある量の水、及び／又は保湿剤などの水分添加物も含み得る。発泡材料は、多孔質であってよく、発泡材料を通る空気及び／又は蒸気の流れを可能にし得る。
【００３８】
エアロゾル発生材料は、エアロゾルフォーマを含み得る。エアロゾルフォーマの例としては、グリセリン又はプロピレングリコールなどの多価アルコール及びその混合物が挙げられる。通常、エアロゾル発生材料は、乾燥重量ベースで約５％〜約５０％のエアロゾルフォーマ含有率を含み得る。いくつかの実施形態では、エアロゾル発生材料は、乾燥重量ベースで約１０％〜約２０％のエアロゾルフォーマ含有率、場合により乾燥重量ベースで約１５％を含み得る。
【００３９】
エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生材料を収容する通気性シェルを備え得る。通気性シェルは、電気絶縁性で非磁性の通気性材料を含み得る。この材料は、高温に対する耐性を備えた状態で、この材料を通して空気が流れることを可能にする高い通気性を有し得る。適切な通気性材料の例としては、セルロース繊維、紙、綿、及び絹が挙げられる。通気性材料は、フィルタとしても機能し得る。或いは、エアロゾル発生物品は、紙に包まれたエアロゾル発生物質を含み得る。或いは、エアロゾル発生材料は、通気性を持たないが、空気が流れるようにするための適切な穿孔又は開口部を備える材料の内側に収容され得る。エアロゾル発生材料は、実質的に棒状に形成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】エアロゾル発生システムの一例の概略図である。
【図２】図１のエアロゾル発生システムで使用されるエアロゾル発生物品の温度制御のための方法の概略図である。
【図３】図１のエアロゾル発生システムで使用されるエアロゾル発生物品のタイプを検出するための方法の概略図である。
【図４】図１のエアロゾル発生システムの使用中にユーザによる吸入を検出するための方法の概略図である。
【図５】図１のエアロゾル発生システムで使用されるエアロゾル発生物品のタイミング変更を検出するための方法の概略図である。
【図６】図１のエアロゾル発生システムの使用中に予期せぬ事象を検出するための方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、例示のみを目的として、添付図面を参照しながら本開示の実施形態を説明する。
【００４２】
初めに図１を参照すると、エアロゾル発生システム１の例が概略的に示されている。エアロゾル発生システム１は、エアロゾル発生デバイス１０とエアロゾル発生物品２４とを備える。エアロゾル発生デバイス１０は近位端１２と遠位端１４とを有し、デバイス本体１６を備える。デバイス本体１６は、電源１８とコントローラ２０とを含む。電源１８とコントローラ２０は、高周波で動作するように設定されてもよい。電源１８は、通常、例えば誘導充電式であり得る１つ以上のバッテリを備える。
【００４３】
エアロゾル発生デバイス１０は、略円筒形であり、エアロゾル発生デバイス１０の近位端１２に、略円筒形のエアロゾル発生空間２２を、例えば加熱区画の形態で備える。円筒形のエアロゾル発生空間２２は、エアロゾル発生材料２６及び１つ又は複数の誘導加熱可能サセプタ２８を収容する、対応した形状の略円筒形のエアロゾル発生物品２４を受け入れるように構成される。エアロゾル発生物品２４は、通常、非金属の円筒形外側シェル２４ａ並びに近位端及び遠位端にある通気性層又は膜２４ｂ、２４ｃを備えて、エアロゾル発生材料２６を収容し、空気がエアロゾル発生物品２４を通って流れることを可能にする。エアロゾル発生物品２４は使い捨ての物品であり、例えば、エアロゾル発生材料２６としてタバコを含み得る。
【００４４】
エアロゾル発生デバイス１０は、円形の断面を有し、円筒形のエアロゾル発生空間２２の周りに延びるらせん状の誘導コイル３０を備える。誘導コイル３０は、電源１８及びコントローラ２０によって励磁され得る。コントローラ２０は、電子部品の中でもとりわけ、電源１８からの直流を誘導コイル３０のための交流高周波電流に変換するように構成されるインバータを備える。
【００４５】
エアロゾル発生デバイス１０は、デバイス本体１６に１つ又は複数の空気入口３２を備え、空気入口３２は、周囲の空気がエアロゾル発生空間２２に流れ込むことを可能にする。エアロゾル発生デバイス１０はまた、空気出口３６を有するマウスピース３４を備える。マウスピース３４は、デバイス本体１６に近位端１２において着脱可能に取り付けられ、エアロゾル発生物品２４を挿入又は取り外す目的でエアロゾル発生空間２２にアクセスすることを可能にする。
【００４６】
当業者には理解されるように、エアロゾル発生システム１の使用中に誘導コイル３０が励磁されると、交流の時間変化する電磁場が生成される。この電磁場は、１つ又は複数の誘導加熱可能サセプタ２８と結合し、１つ又は複数の誘導加熱可能サセプタ２８に渦電流及び／又は磁気ヒステリシス損失を発生し、サセプタを加熱する。次いで、この熱は、例えば、伝導、放射及び対流により、１つ又は複数の誘導加熱可能サセプタ２８からエアロゾル発生材料２６に伝達される。
【００４７】
誘導加熱可能サセプタ２８は、エアロゾル発生材料２６と直接又は間接的に接触して、サセプタ２８が誘導コイル３０によって誘導加熱されると、熱がサセプタ２８からエアロゾル発生材料２６に伝達されてエアロゾル発生材料２６を加熱し、それによりエアロゾルが発生するようにし得る。エアロゾル発生材料２６のエアロゾル化は、空気入口３２を通じて周囲環境から空気を加えることによって促進される。エアロゾル発生材料２６を加熱することによって発生したエアロゾルは、空気出口３６を通してエアロゾル発生空間２２を出て、そこでデバイス１０のユーザによって吸入され得る。エアロゾル発生空間２２を通る空気の流れ、すなわち、空気入口３２からエアロゾル発生空間２２を通って空気出口３６から出る空気の流れは、ユーザがデバイス１０の空気出口３６側から空気を吸うことによって生成される負圧によって助けられ得る。
【００４８】
誘導コイル３０は、エアロゾル発生物品２４の誘導加熱可能サセプタ２８と共に同調回路の一部を形成し、変化し得る自己共振周波数を有する。コントローラ２０は、誘導コイル３０の自己共振周波数を検出するように、且つ検出された自己共振周波数に基づいてエアロゾル発生システム１及びデバイス１０の動作を制御するように構成される。
【００４９】
エアロゾル発生物品２４の温度を制御するのに適している図２に示す第１の例では、誘導加熱可能サセプタ２８の温度と誘導コイル３０の自己共振周波数との間には直線関係がある。上記のように、これは、誘導コイル３０が誘導加熱可能サセプタ２８と共に同調回路の一部を形成するためであり、したがって、誘導加熱可能サセプタ２８の温度の変化が、誘導コイル３０の自己共振周波数の変化を引き起こすためである。したがって、誘導コイル３０の自己共振周波数を判定するようにコントローラ２０を構成することにより、誘導加熱可能サセプタ２８の温度を間接的に判定することが可能である。さらにまた、コントローラ２０は、検出された自己共振周波数に基づいて電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量を制御することにより、検出された自己共振周波数に基づいて誘導加熱可能サセプタ２８の温度を制御するように構成される。
【００５０】
典型的な実装形態では、及び図２から最もよく分かるように、コントローラ２０は、第１のタイプの基準値４０を格納する、すなわち、誘導加熱可能サセプタ２８の目標動作温度４２に対応する自己共振周波数自体の値又は自己共振周波数の値に基づいて計算された特定の値を格納する。コントローラ２０が、自己共振周波数の検出された値又は自己共振周波数の検出された値に基づいて計算された値が、第１のタイプの基準値４０とは異なる、例えば第１のタイプの基準値４０より高いと判定した場合、コントローラ２０は、誘導加熱可能サセプタ２８の温度が目標温度４２よりも高いと判定し、電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量を減らす。そうすることで、誘導加熱可能サセプタ２８の温度は目標動作温度と実質的に等しい値まで下げられ、それにより、誘導コイル３０の自己共振周波数の値又は自己共振周波数の値に基づいて計算された値を、第１のタイプの基準値４０と実質的に等しい値にシフトさせる。同様に、コントローラ２０が、自己共振周波数の検出された値又は自己共振周波数の検出された値に基づいて計算された値が、第１のタイプの基準値４０とは異なる、例えば、第１のタイプの基準値４０より低いと判定した場合、コントローラ２０は、誘導加熱可能サセプタ２８の温度が目標温度４２よりも低いと判定し、電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量を増やす。そうすることで、誘導加熱可能サセプタ２８の温度は目標動作温度と実質的に等しい値まで上げられ、それにより、誘導コイル３０の自己共振周波数の値又は自己共振周波数の値に基づいて計算された値を、第１のタイプの基準値４０と実質的に等しい値にシフトさせる。
【００５１】
図３に示す第２の例では、コントローラ２０は、誘導コイル３０に所定量の電力が供給された場合、及び／又は誘導コイル３０が所定の電力プロファイルにしたがって動作される場合、誘導コイル３０の検出された自己共振周波数に基づいて、又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値に基づいて、エアロゾル発生システム１で使用されるエアロゾル発生物品２４のタイプ（例えば、タイプＡ又はタイプＢ）を検出するように構成される。図示の例では、コントローラ２０は、複数の第２のタイプの基準値５０（例えば、値Ａ、値Ｂ、値Ｃ）を格納する。
【００５２】
エアロゾル発生システム１で使用されるエアロゾル発生物品２４の特定のタイプは、上記のように、誘導コイル３０が誘導加熱可能サセプタ２８と共に同調回路の一部を形成するため、誘導コイル３０の自己共振周波数、又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値を検出することによって判定され得る。よって、例えば材料及び厚さを含む誘導加熱可能サセプタ２８の物理的特性は、エアロゾル発生システム１の動作中に誘導コイル３０の自己共振周波数に影響を与える。異なる特性の１つ又は複数の誘導加熱可能サセプタ２８を異なるタイプのエアロゾル発生物品２４の内部に配置することにより、誘導コイル３０の自己共振周波数を既知の方式で制御でき、これにより、自己共振周波数又は自己共振周波数の値に基づいて計算された値を使用して、エアロゾル発生システム１で使用されるエアロゾル発生物品２４のタイプを確実に検出できる。
【００５３】
異なるタイプのエアロゾル発生物品２４は、異なるタイプのエアロゾル発生材料２６を含み得る、並びに／又は異なる水分及び保湿剤の含有量を有し得る。異なるタイプのエアロゾル発生物品２４は、エアロゾル発生物品２４がエアロゾル発生デバイス１０で使用されるときに、最適な特性のエアロゾルが確実に発生されるように異なる加熱プロファイルを必要とし得る。異なる加熱プロファイルは、例えば、異なる加熱速度（例えば、高速／低速）、異なる最大及び／又は最小動作温度、並びにそのような動作温度が維持される異なる期間を有し得る。
【００５４】
上記のように、コントローラ２０は、複数の第２のタイプの基準値５０（値Ａ、値Ｂ、値Ｃ）を格納する。コントローラ２０はまた、異なるタイプのエアロゾル発生物品２４での使用に適合された複数の所定の加熱プロファイル（加熱プロファイルＡ、加熱プロファイルＢ）を格納する。一実装形態では、エアロゾル発生物品２４をエアロゾル発生空間２２に挿入した後、コントローラ２０は、誘導コイル３０の自己共振周波数、又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値を検出するように、且つ検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値を、複数の第２のタイプの基準値と比較するように構成される。コントローラ２０は、比較に基づいてエアロゾル発生物品２４のタイプを識別するように、且つ比較に基づいて加熱プロファイルを選択するように構成される。例えば、検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値が、図３に示すようにＡとＢとの間の値を有するとコントローラ２０が判定した場合、コントローラ２０は、エアロゾル発生物品２４がタイプＡであると判定し、加熱プロファイルＡを選択する。次に、コントローラ２０は、加熱プロファイルＡを提供するように電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力を制御し、タイプＡのエアロゾル発生物品２４がエアロゾル発生空間２２に配置されたことをユーザに示す。同様に、検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値が、図３に示すようにＢとＣとの間の値を有するとコントローラ２０が判定した場合、コントローラ２０は、エアロゾル発生物品２４がタイプＢであると判定し、加熱プロファイルＢを選択する。次に、コントローラ２０は、加熱プロファイルＢを提供するように電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力を制御し、タイプＢのエアロゾル発生物品２４がエアロゾル発生空間２２に配置されたことをユーザに示す。
【００５５】
いくつかの実装形態では、複数の第２のタイプの基準値５０のうちの１つ又は複数が、エアロゾル発生システム１での使用に適切ではないエアロゾル発生物品２４に対応し得る。自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値が、システム１での使用に適切ではないエアロゾル発生物品２４がエアロゾル発生空間２２に配置されていることを示す第２のタイプの基準値に対応することをコントローラ２０が検出した場合、コントローラ２０は、電源１８から誘導コイル３０への電力の供給を終了し、エラー状態をユーザに示すことができる。例えば、検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値が、図３に示すように値Ａ〜値Ｃの範囲にないとコントローラ２０が判定した場合、コントローラ２０は、エアロゾル発生物品２４がエアロゾル発生システム１での使用に適切ではないと判定する。次に、コントローラ２０は、電源１８から誘導コイル３０への電力の供給を停止し、エラー状態をユーザに示す。適切ではないエアロゾル発生物品２４の典型的な例は、仕様外であり、エアロゾル発生システム１での使用に適切ではない物品である。他の非限定的な例としては、以前に使用されており、さらなる使用においては、エアロゾル発生材料２６が使い尽くされているために適切な特性を持つエアロゾルを発生できないエアロゾル発生物品２４、及びエアロゾル発生空間２２内に不正確に配置されているため、誘導加熱可能サセプタが誘導コイル３０によって発生された電磁場と最適に結合されるのを妨げられているエアロゾル発生物品２４が挙げられる。
【００５６】
図４に示す第３の例では、コントローラ２０は、誘導コイル３０の検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された特定の値に基づいて、且つ検出時における電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量、及び／又は検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、システム１のユーザによる吸入（又はパフ）を検出するように構成される。コントローラ２０は、第３のタイプの基準値を格納し、第３のタイプの基準値に基づいて、ユーザによるパフを検出するようにさらに構成され得る。
【００５７】
一実装形態では、コントローラ２０は、検出された自己共振周波数（ＤＳＲＦ）に基づいて、パフのマーカ値（ＭＶＰ）を次式のように判定する。
【数１】
2021531023.tif 000003
上式で、
ΔＤＳＲＦ＝時間ａにおけるＤＳＲＦ−時間ｂにおけるＤＳＲＦであり、
Δｔ＝時間ａ−時間ｂである。
【００５８】
ユーザがマウスピース３４を通してエアロゾルを吸入するとき、空気入口３２を通ってエアロゾル発生物品２４に入る周囲空気の流れは、エアロゾル発生物品２４の温度の低下を引き起こし、ひいては誘導加熱可能サセプタ２８の温度の低下を引き起こすことが理解されよう。図２に関連して上で説明したように、誘導加熱可能サセプタの温度の低下は、コントローラ２０によって検出される誘導コイル３０の自己共振周波数の低下を引き起こす。コントローラ２０は、所定の２つの時点、すなわち時間ａと時間ｂとの間の自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値の変化を検出することにより、上記のようにパフのマーカ値（ＭＶＰ）を判定し得る。コントローラ２０はパフのマーカ値（ＭＶＰ）を第３のタイプの基準値と比較し、パフのマーカ値（ＭＶＰ）が、格納されている第３のタイプの基準値よりも大きいとコントローラ２０が判定した場合、コントローラ２０は、パフが発生したと判定する。
【００５９】
図５に示す第４の例では、コントローラ２０は、検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値に基づいて、且つ検出時における電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量、及び／又は検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、システム１で使用されるエアロゾル発生物品２４のタイミング変更を検出するように構成される。コントローラ２０はまた、ユーザがエアロゾル発生物品２４を交換できるように、検出されたタイミング変更を示すように、及び／又はエアロゾル発生物品２４がユーザによって交換されるまでエアロゾル発生デバイス１０のさらなる使用を防ぐために、誘導コイルへの電力の供給を停止するように構成される。
【００６０】
図５は、電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量と誘導コイル３０の自己共振周波数との間における直線関係を示している。当業者には理解されるように、エアロゾル発生物品２４内のエアロゾル発生材料２６の水分及び保湿剤の含有量は時間と共に使い尽くされるため、エアロゾル発生物品２４の温度、ひいては誘導加熱可能サセプタ２８の温度は、同量の電力が電源１８によって誘導コイル３０に供給されるとき、継続使用により上昇する。上述のように、誘導コイル３０の自己共振周波数は誘導加熱可能サセプタ２８の温度の影響を受けるため、検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値の変化が、エアロゾル発生物品２４を交換する必要があると判定するために、コントローラ２０によって使用され得る。
【００６１】
一実装形態では、コントローラ２０は、第４のタイプの基準値６０を格納し、第４のタイプの基準値６０に基づいて、エアロゾル発生物品２４のタイミング変更を検出するように構成される。第４のタイプの基準値６０は、通常、誘導加熱可能サセプタ２８の目標温度範囲に対応する自己共振周波数範囲又は自己共振周波数範囲に基づいて計算された範囲である。
【００６２】
例えば、図５から分かるのは、コントローラ２０によって検出された自己共振周波数、又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値が第４のタイプの基準値６０よりも小さい場合、換言すれば、エリアＢでは、コントローラ２０は、自己共振周波数又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値（ひいては誘導加熱可能サセプタ２８の温度）が通常の動作範囲内にあることを検出し、よって、エアロゾル発生物品２４内には十分な保湿剤及び水分の含有量があり、エアロゾル発生物品２４の交換はまだ必要ないことを示すということである。他方、コントローラ２０によって検出された自己共振周波数、又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値が第４のタイプの基準値６０よりも大きい場合、換言すれば、エリアＡでは、コントローラ２０は、自己共振周波数又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値（ひいては誘導加熱可能サセプタ２８の温度）が通常の動作範囲よりも高いことを検出し、よって、エアロゾル発生物品２４内には十分な保湿剤及び水分の含有量がなく、エアロゾル発生物品２４を交換する必要があることを示す。これらの状況では、コントローラ２０は、エアロゾル発生物品を交換する必要があることを（例えば、視覚的アラート及び／又は音響アラート及び／又は触覚アラートを介して）ユーザに示すことができる、及び／又はエアロゾル発生物品２４が使い尽くされた状態でのエアロゾル発生システム１の継続的な動作を防ぐために、電源１８から誘導コイルへの電力の供給を停止することができる。
【００６３】
図６に示す第５の例では、コントローラ２０は、誘導コイル３０の検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数の値に基づいて計算された値に基づいて、且つ検出時における電源１８によって誘導コイル３０に供給される電力の量、及び／又は検出時前の所定の電力プロファイルの少なくとも一部に基づいて、予期せぬ事象を検出するように構成される。コントローラ２０はまた、検出された予期せぬ事象を示すように、及び／又は誘導コイル３０への電力の供給を停止するように構成される。
【００６４】
コントローラ２０は、誘導加熱可能サセプタ２８の目標動作温度に対応する、通常は自己共振周波数又は自己共振周波数の値に基づいて計算された値である第５のタイプの基準値７０を格納し、誘導コイル３０の検出された自己共振周波数又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値を、第５のタイプの基準値７０と比較することによって予期せぬ事象を検出するように構成される。このように、予期せぬ事象の検出は、図２に関連して上で説明した方法に基づく。
【００６５】
第１の例においては、予期せぬ事象は、誘導加熱可能サセプタ２８の温度が予期される温度よりも低い、例えば目標動作温度よりも低いことであり得る。この第１の例では、コントローラ２０は、誘導コイル３０の自己共振周波数又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値が、第５のタイプの基準値７０に対応する自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値よりも小さい、換言すれば、誘導加熱可能サセプタ２８の目標動作温度に対応する自己共振周波数又は値よりも小さいことを検出する。これは、例えば、周囲温度が低すぎるときにエアロゾル発生システム１を使用しようとした場合に発生し得る。
【００６６】
第２の例においては、予期せぬ事象は、誘導加熱可能サセプタ２８の温度が予期される温度よりも高い、例えば目標動作温度よりも高いことであり得る。この第２の例では、コントローラ２０は、誘導コイル３０の自己共振周波数又は検出された自己共振周波数に基づいて計算された値が、第５のタイプの基準値７０に対応する自己共振周波数又は自己共振周波数に基づいて計算された値よりも大きい、換言すれば、誘導加熱可能サセプタ２８の目標動作温度に対応する自己共振周波数又は値よりも大きいことを検出する。これは、例えば、周囲温度が高すぎるときにエアロゾル発生システム１を使用しようとした場合に発生し得る。
【００６７】
図面を参照して上記した例示的な制御方法は相互に排他的ではなく、すべて又は選択された制御方法がコントローラ２０によって実施されて、エアロゾル発生システム１の制御を強化し得ることが当業者には理解されよう。
【００６８】
以上の段落では例示的な実施形態について説明してきたが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対する様々な修正がなされ得ることを理解されたい。したがって、特許請求の広さ及び範囲は、上述した例示的な実施形態に限定されるべきではない。
【００６９】
本明細書で特段の断りのない限り又は文脈に明らかに矛盾しない限り、すべての可能な変形形態における上述した特徴の任意の組み合わせが本開示によって包含される。
【００７０】
文脈上、明らかに他の意味に解すべき場合を除き、本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、「含む」、「含んでいる」などの語は、排他的意味又は網羅的意味とは反対に、包括的に、すなわち「含むが、限定されない」という意味で解釈されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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2021531023.tif 000011
2021531023.tif 000012