JP2023517950A - エアロゾル発生デバイス、方法、及びそのための制御回路 - Google Patents

Abstract

ユーザ入力要素を介して、エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信することと、温度センサによって測定されたヒータの温度を受信することと、メモリからセッションカウンタ値を取得することと、ヒータの温度とセッションカウンタ値とに応じてエアロゾル発生セッションを実行するようにヒータを制御することと、ヒータの温度が第１の所定の温度よりも低くなった場合、セッションカウンタ値をリセットすることとを含む、エアロゾル発生デバイスを制御するための方法。制御回路が本方法を実行するように構成される。エアロゾル発生デバイスが制御回路を備える。

Description

本開示は、エアロゾルを形成するようにエアロゾル発生基材が加熱されるエアロゾル発生デバイスに関する。本開示は、特に、自己完結型且つ低温であり得る携帯型エアロゾル発生デバイスに適用可能である。そのようなデバイスは、タバコ又は他の好適なエアロゾル基材材料を、燃やすのではなく、伝導、対流、及び／又は放射によって加熱して、吸入のためのエアロゾルを発生させ得る。

リスク低減デバイス又はリスク修正デバイス（気化器としても知られる）の人気及び使用は、紙巻きタバコ、葉巻、シガリロ、及び巻きタバコなどの従来のタバコ製品の喫煙を止めることを望む常習的喫煙者を支援するための補助として、ここ数年で急速に成長している。従来のタバコ製品においてタバコを燃焼させるのとは対照的に、エアロゾル化可能物質を加熱又は加温する様々なデバイス及びシステムが利用可能である。

一般に利用可能なリスク低減デバイス又はリスク修正デバイスは、基材加熱式エアロゾル発生デバイス又は加熱非燃焼式（ｈｅａｔ－ｎｏｔ－ｂｕｒｎ）デバイスである。このタイプのデバイスは、湿った葉タバコ又は他の好適なエアロゾル化可能材料を典型的に含むエアロゾル基材を、典型的には１５０℃～３５０℃の範囲の温度に加熱することによってエアロゾル又は蒸気を発生させる。エアロゾル基材を燃焼させる又は燃やすのではなく加熱することにより、ユーザが求める成分は含むが、燃焼及び燃やすことによる毒性及び発癌性のある副生成物は含まないエアロゾルが放出される。更に、タバコ又は他のエアロゾル化可能材料を加熱することにより発生されるエアロゾルは、ユーザにとって不快となり得る、燃焼及び燃やすことに起因する焦げた味又は苦味を典型的には含まない。したがって、基材は、煙及び／又は蒸気をユーザにとってより口当たりの良いものにするためにそのような材料に典型的に添加される糖及び他の添加物を必要としない。

エアロゾル発生デバイスは、多くの場合、手持ち式である。しかしながら、エアロゾル発生のための動作温度は、デバイスのユーザが直接触れるには高すぎる。したがって、ユーザの快適性又は安全性に影響を及ぼす温度に到達しない安全なデバイスを提供することが望ましい。

第１の態様によれば、本開示は、ユーザ入力要素を介して、エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信することと、温度センサによって測定されたヒータの温度を受信することと、メモリからセッションカウンタ値を取得することと、ヒータの温度とセッションカウンタ値とに応じてエアロゾル発生セッションを実行するようにヒータを制御することと、ヒータの温度が第１の所定の温度よりも低くなった場合、セッションカウンタ値をリセットすることとを含む、エアロゾル発生デバイスを制御するための方法を提供する。

セッションカウンタ値は、デバイスが比較的高温状態にあるままで実行された、すなわちデバイスがセッション後に熱平衡状態に達することなく実行されたエアロゾル発生セッションの数を示すカウンタである。

いくらかの熱がヒータからエアロゾル発生デバイスの残りの部分に漏れることは避けられない。ヒータの温度とセッションカウンタとに応じてヒータを制御することにより、エアロゾル発生デバイスの残りの部分における熱の蓄積を推定することができ、その結果、エアロゾル発生デバイスの残りの部分の温度も推定することができる。

セッション制限を設定することにより、エアロゾル発生デバイスの残りの部分の温度も制限される。セッション制限は、例えば、セッションを連続的に実行できる回数を実験的に決定することによって設定されてもよい。

任意選択で、セッションカウンタ値は、エアロゾル発生セッションの開始時にインクリメントされる。

エアロゾル発生セッションの開始時にセッションカウンタ値をインクリメントすることにより、完了したエアロゾル発生セッションをカウントすることと比較して、デバイスの安全性が向上する。例えば、ユーザが、ボタンを押してデバイスを停止させたり、デバイスから消耗品を取り出したりする場合には、エアロゾル発生セッションは完了しない場合がある。しかしながら、このことは、エアロゾル発生セッションにおいてかなりの量の熱が送達された後に起こり得る。開始時にセッションをカウントすることにより、セッションカウンタ値は、エアロゾル発生デバイスの温度を高く見積もって指示するように偏り、これにより、エアロゾル発生デバイスがユーザにとって過度に高温になる可能性が更に低くなる。

ヒータの温度に基づいてセッションカウンタ値をリセットすることにより、安全性が更に向上する。これは、デバイスの冷却速度は周囲温度などの外部要因に依存するためであり、したがって、冷却を直接確認することが、デバイスの使用を継続しても安全であることを確保する最も予測可能な仕方であるためである。

任意選択で、本方法は、ヒータの温度が第１の所定の温度よりも高い第２の所定の温度よりも低くなり、セッションカウンタ値が第１の所定のセッション制限よりも低い場合、セッションカウンタ値をリセットすることを含む。

セッションカウンタ値をリセットするために第１の絶対閾値及びより高温の第２の条件付き温度閾値を設けることにより、ユーザは、セッション間に冷却のためのいくらかの時間を与えれば、より多くの連続したエアロゾル発生セッションを実行することができることにより、安全性とユーザの利便性との間の折り合いをつけることができる。

任意選択で、エアロゾル発生セッションは、ヒータの温度を少なくとも第３の所定の温度まで上昇させる温度上昇段階と、ヒータの温度を維持する温度維持段階と、ヒータの温度を第３の所定の温度未満に低下させる温度低下段階とを含む。

エアロゾル発生セッションの段階に対してヒータの温度を維持することにより、エアロゾルを効果的且つ効率的に発生させることができる。

任意選択で、本方法は、セッションカウンタ値が第２の所定のセッション制限以上である場合、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御することを更に含む。

セッション制限に到達したときにエアロゾル発生セッションを禁止することには、エアロゾル発生デバイスが過度に高温になるリスクを低減する効果がある。

任意選択で、本方法は、エアロゾル発生セッションを開始する指示が受信されたときに、ヒータの温度が第４の所定の温度よりも高い場合、セッションカウンタ値に関わらず、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御することを更に含む。

超えた場合にはエアロゾル発生セッションが開始しないヒータ温度を設定することにより、セッション間において最低レベルの冷却が強制されることにより、ユーザの安全性及び快適性を維持しながら実行され得る、ほとんど連続したセッションの回数を増やすことができる。

任意選択で、エアロゾル発生セッションを開始する指示が受信されたときに、ヒータの温度が第５の所定の温度よりも低い場合、セッションカウンタ値がインクリメントされない。

超えない場合にはセッションが連続しているとはみなされないヒータ温度を設定することにより、デバイスは、セッション間で適切に冷却できる場合にエアロゾル発生セッションを不必要に制限することを防ぐ。

任意選択で、本方法は、エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信することの後、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御することと、指示が受信されたがエアロゾル発生セッションが実行されていないというステータスを指示するように、ユーザ出力要素を制御することとを含む。

エアロゾル発生セッションを禁止するときにステータス指示を提供することにより、デバイスが正常に機能していることをユーザが理解することができ、上記の安全機能がデバイスを使いにくくしないことを確保する。

任意選択で、本方法は、エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信することの後、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御することと、ヒータの温度が第６の所定の温度未満に低下するまで待機し、その後、エアロゾル発生セッションを実行することとを含む。

ヒータ温度が低下するまでエアロゾル発生セッションを遅らせることにより、安全性及び快適性を確保しつつ、安全且つ高頻度でのエアロゾル発生セッションを可能にすることができる。

任意選択で、ヒータは加熱要素を備え、温度センサは加熱要素の温度を測定するように配置される。

任意選択で、加熱要素は、抵抗性トラックを有する可撓性シートと、その上に取り付けられた温度センサとを備える。

任意選択で、ヒータは、消耗品を受け入れるための加熱チャンバと、加熱チャンバを囲む断熱材とを備え、温度センサは、加熱チャンバと消耗品との間に配置される。

任意選択で、ヒータは、消耗品を受け入れるための開放端を有するポット形状の加熱チャンバを備え、加熱チャンバの側壁を介して加熱チャンバに熱を供給するように配置された加熱要素を備える。

第２の態様によれば、本開示は、上記のような方法を実行するように構成された制御回路を提供する。

任意選択で、制御回路は、制御回路の温度を測定するための第２の温度センサを追加的に備えるエアロゾル発生デバイスのための制御回路であり、本方法は、エアロゾル発生セッションを開始する指示が受信されたときに、制御回路の温度が第７の所定の温度よりも高い場合、セッションカウンタ値に関わらず、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御することを更に含む。

エアロゾル発生セッションを実行する前に制御回路の温度を特に測定し、超えた場合にエアロゾル発生セッションが実行されない閾値を設定することにより、制御回路が正常な動作温度範囲から外れる可能性を低くすることによって、安全性を向上させることができる。

第３の態様によれば、本開示は、上記の制御回路と、消耗品のエアロゾル発生基材を加熱してエアロゾルを発生させるヒータと、ヒータの温度を測定するための温度センサと、エアロゾル発生セッションを開始するためのユーザ入力要素と、セッションカウンタ値を記憶するためのメモリとを備える、エアロゾル発生デバイスを提供する。

エアロゾル発生デバイスの概略図である。 エアロゾル発生デバイスのヒータの概略図である。 エアロゾル発生デバイスを制御するための方法を概略的に示すフローチャートである。 エアロゾル発生デバイスにおけるエアロゾル発生セッションを概略的に示し、ヒータの温度をｙ軸に示し、時間をｘ軸に示すグラフである。 エアロゾル発生デバイスを制御するための方法の付加的な詳細を概略的に示すフローチャートである。 エアロゾル発生デバイスを制御するための方法の付加的な詳細を概略的に示すフローチャートである。 エアロゾル発生デバイスにおける連続的なエアロゾル発生セッションを概略的に示し、ヒータの温度をｙ軸に示し、時間をｘ軸に示すグラフである。 エアロゾル発生デバイスにおける連続的なエアロゾル発生セッションを概略的に示し、ヒータの温度をｙ軸に示し、時間をｘ軸に示すグラフである。 エアロゾル発生デバイスを制御するための方法の付加的な詳細を概略的に示すフローチャートである。

図１は、加熱チャンバ１１と、加熱要素１２と、制御回路１４と、パワーサプライ１５と、温度センサ１３と、ユーザ入力要素１６と、蓋１７とを備えるエアロゾル発生デバイス１の概略図である。

使用時には、エアロゾル発生基材が加熱チャンバ１１に受け入れられ、加熱要素１２が加熱チャンバ１１内に熱を供給して基材を加熱し、エアロゾルを発生させる。加えて、温度センサ１３が加熱チャンバ１１の中又は近くに配置される。加熱チャンバ１１と、加熱要素１２と、温度センサ１３とを合わせてヒータと呼ぶことがある。

加熱チャンバ１１は、内部中空を有し、エアロゾル発生基材を受け入れるように適合された構造体である。加熱チャンバ１１は、例えば、セラミック又は金属から形成され得る。例えば、加熱チャンバ１１は、金属薄板を曲げ加工又はプレス加工することによって形成され得る。一例では、加熱チャンバ１１は、第１の端部と第２の端部との間に延びる側壁を備える管状構造体であり得る。第１の端部は、基材を追加又は除去できるように、開放されている、又は使用時に開放可能である。第２の端部は、空気が消耗品を通って流れるための空気入口を提供するために、開放されてもよい。或いは、第２の端部は、熱の漏れを低減するために閉鎖されてもよい。

ヒータ１２は、加熱チャンバ１１に熱を送達するのに適した任意のヒータであり得る。例えば、ヒータ１２は、可撓性支持体に取り付けられ且つ加熱チャンバ１１の側壁の周囲に巻き付けられた平面状のヒータであり得る。そのような平面状のヒータは、電気で駆動される抵抗性トラックの形態であり得、支持体は、１つ又は複数のプラスチック又はポリマーシート、例えば、ポリイミド、ＰＴＦＥなどのフルオロポリマー、又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり得る。或いは、燃料燃焼などの化学反応によって熱が提供されるヒータなどの他のタイプのヒータも使用され得る。或いは、加熱要素１２は、加熱チャンバ１１の内部又は加熱チャンバ１１の表面に配置されてもよい。加熱要素１２はまた、加熱チャンバ１１と一体的に形成されてもよい。

加熱要素１２は、典型的には、デバイス１の残りの部分を加熱するのではなく、加熱チャンバ１１に熱をより効率的に送達するように、断熱材で囲まれる。しかしながら、一般に、少なくとも一部の熱はエアロゾル発生デバイスの残りの部分に放散される。

加熱要素１２及び温度センサ１３は、論理回路１４１（例えば、汎用プロセッサ又はＡＳＩＣ）と、少なくともセッションカウンタ値１４３を記憶するメモリ１４２とを備える制御回路１４によって動作される。論理回路１４１は、例えば汎用プロセッサを用いて、メモリ１４２に記憶された一連の命令を実行するように構成されてもよく、並びに／又は、セッションカウンタ値１４３及び温度センサ１３からの入力に基づいて加熱要素１２を制御するためのロジックで「ハードコード」されてもよい。

任意選択で、制御回路１４は、自身の温度を測定するための第２の温度センサ１４４を備えてもよい。

パワーサプライ１５は、バッテリなどの電気的パワーサプライであってもよい。パワーサプライは、例えば、デバイス１の外面上にある外部電源コネクタを介して充電可能であってもよい。制御回路１４は、パワーサプライ１５から加熱要素１２への電力の供給を制御するように構成される。加えて、制御回路１４は、パワーサプライ１５の充電を調整するように構成されてもよい。

代替策として、加熱要素１２は、加熱要素１２で燃焼される燃料など、非電気的パワーサプライによってパワーを供給されてもよい。このような実施形態では、制御回路１４は、加熱要素１２へのパワーの供給を制御する仕方として、燃料の供給を制御するように構成されてもよい。

制御回路１４はまた、ユーザ入力要素１６からの入力を受信するように構成される。ユーザ入力要素１６は、例えば、ボタン、スライダ若しくは静電容量式センサ、又はスライダなどの任意のタイプの入力要素であってもよい。ユーザ入力要素１６は、加熱チャンバ１１においてエアロゾル発生基材が準備できたこと、及びユーザがエアロゾル発生セッションを開始したいことを指示するために、デバイス１のユーザによって操作される。

ユーザ入力要素１６は、代わりに、ヒータに一体化されてもよい。より具体的には、ユーザ入力要素１６は、エアロゾル発生基材を備える消耗品を検出するための光ゲートなど、加熱チャンバ１１におけるエアロゾル発生基材の存在を検出するための検出手段とすることができる。このようにして、エアロゾル発生セッションが、エアロゾル発生基材を提供すると自動的に開始され得る。

デバイス１はまた、発生されるエアロゾルの強さを設定するなどの他の目的のための付加的なユーザ入力要素を備えてもよく、蓋１７の開放／閉鎖状態を検出するためのセンサなど、ユーザによって直接操作されない入力要素を備えてもよい。

蓋１７は、好ましいが任意選択である特徴である。本実施形態では、蓋１７は、不使用時に加熱チャンバ１１を閉鎖し且つ保護し続けるように配置される。蓋１７は、例えば、閉位置と開位置との間を移動するようにレールによって拘束された摺動蓋であり得る。

エアロゾル発生デバイス１の構成要素は、ハウジング１０内に収容される。ハウジング１０は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）若しくはポリアミド（ＰＡ）などのポリマー、及び／又は、例えばアルミニウムを含む金属フレームを備え得る。エアロゾル発生セッションが実行されると、いくらかの熱がヒータからハウジングに漏れる。連続するエアロゾル発生セッションにわたってハウジング１０がどの程度加熱されるかは、ヒータからの熱の漏れとデバイス１の外部からの熱の放散との間のバランスに依存する。

図２は、エアロゾル発生デバイス１の一実施形態におけるヒータの付加的な詳細と、エアロゾル発生基材２１を備える消耗品２を加熱するための使用法とを示す概略図である。

より具体的には、本実施形態における消耗品２は、その長さに沿った一方の端部に、エアロゾル発生基材が収容されるセクション２１を備えた管状構造体である。セクション２１は、エアロゾルを発生させるために、ヒータの加熱チャンバ１１に挿入される。一方、フィルタを備え得る口側の端部２２が、加熱チャンバ１１から延びてマウスピースとなる。

この例では、加熱チャンバ１１は、消耗品２と側壁との間の空間を維持するための側壁に沿ったリブ１１１を備え、且つ消耗品２と加熱チャンバ１１の端壁との間の空間を維持するためのプラットフォーム１１２を備える管状構造体である。使用時には、ユーザは、口側の端部２２を介して消耗品２からのエアロゾルを吸入する。空気は、矢印Ｆ１を経由して、消耗品２とチャンバ１１の側壁との間の加熱チャンバ１１に流入し、矢印Ｆ２では消耗品２に流入し、矢印Ｆ３では外に出る。

これは、加熱チャンバ１１及びエアロゾル発生基材２１の構成の一例に過ぎない。他の代替的な例では、加熱チャンバ１１において遊離したエアロゾル発生基材に空気を流すようにしてもよい。マウスピースは、消耗品２の一部分ではなく、エアロゾル発生デバイス１の一部分を形成してもよい。加熱チャンバ１１は、空気出口とは別の空気入口を備えてもよい。

ヒータ及びエアロゾル発生基材の具体的な構成は、本明細書では制約されない。むしろ、本発明は、ヒータを制御するための特定の方法を用いて、デバイス１の安全性を向上させるための手段に関する。

エアロゾルの発生は、通常、セッションで行われる。消耗品２が使用される場合、「セッション」は、消耗品が完全に使用される期間であってもよい。或いは、「セッション」は、エアロゾル発生デバイス１によってエアロゾルが所定量（正確でもおおよそでもよい）発生される期間であってもよい。

図３は、エアロゾル発生デバイスにおける例示的なエアロゾル発生セッションを概略的に示し、ヒータの温度をｙ軸に示し、時間をｘ軸に示すグラフである。

この例では、エアロゾル発生セッションは、ヒータの温度を少なくともエアロゾル発生温度Ｔ_３に上昇させる温度上昇段階ｔ_１を含む。温度上昇段階ｔ_１の時間長は、事前に決定されてもよい。別の例では、温度上昇段階ｔ_１は、エアロゾル発生温度Ｔ_３に達したことを温度センサ１３からのフィードバックが指示するまで継続し得る。エアロゾル発生温度Ｔ_３は、エアロゾル発生基材のタイプに基づいて選択され、エアロゾル発生基材を加熱することによってエアロゾルが発生する温度である。図３に示すように、ヒータの温度は、エアロゾル発生温度Ｔ_３をいくらか上回って上昇し、エアロゾル発生温度は、エアロゾル発生のための下限値である。エアロゾル発生基材がタバコとグリセリンなどのエアロゾルフォーマとを含む例では、１７０℃がＴ_３の値として適切であることと、エアロゾル発生基材を２３０℃まで加熱し続けることによってエアロゾルの発生が改善されることが分かっている。

次いで、ヒータの温度を維持する温度維持段階ｔ_２となる。温度は横ばい状態として示されているが、所望の温度付近で変化する可能性がある。例えば、温度は、ヒータのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を使用して維持され得る。この間、エアロゾルは、１回又は複数回の吸煙でエアロゾル発生基材から抽出され得る。エアロゾル発生基材がタバコとエアロゾルフォーマとを含む例では、４分１０秒がｔ_２の例示的な適切な長さであることが分かっている。

最後に、ヒータの温度をエアロゾル発生温度Ｔ_３未満に低下させる温度低下段階ｔ_３となる。冷却速度を制御することには、例えば使用後に加熱チャンバを掃除することに関して利点がある場合があるが、概して、温度低下段階では、ヒータに電力は供給されない。温度低下段階ｔ_３の時間長は概して制約されず、温度低下段階は、場合により、次のエアロゾル発生セッションの開始によって中断され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、最小時間長ｔ_３が設定され得、最小時間長は、例えば２０秒である。

図３はまた、以下で更に説明するように、エアロゾル発生デバイス１が、複数回のセッションにわたるデバイスの累積加熱を追跡する必要がないほど十分に冷たいとみなされる「冷」温Ｔ_１を示す。具体的な例では、６５℃が適切な温度Ｔ_１であることが分かっている。

図４は、エアロゾル発生デバイスを制御するための方法を概略的に示すフローチャートである。

ステップＳ４１０において、制御回路１４は、ユーザ入力要素１６を介して、エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信する。

ステップＳ４２０において、制御回路１４は、温度センサによって測定されたヒータの温度を受信する。この測定は間接的な測定であってもよい。例えば、温度センサ１３がサーミスタである場合、制御回路１４は、温度センサ１３の両端の電気的接続を使用して抵抗を測定し、抵抗と温度との間の既知の関係（例えば、ルックアップテーブル又は連続関数）を用いて温度を特定する。

ステップＳ４３０において、制御回路１４は、メモリ１４２からセッションカウンタ値１４３を取得する。セッションカウンタ値は、デバイスが比較的高温状態にあるままで実行された、すなわちデバイスがセッション後に熱平衡状態に達することなく実行されたエアロゾル発生セッションの数を示すカウンタである。比較的高温状態は、実施形態によって定義が異なり得る。例えば、「比較的高温状態」は、冷温Ｔ_１よりも高い任意の温度であってもよい。加えて、「比較的高温状態」の意味は、更に後述するセッションカウンタ値に依存し得る。セッションカウンタ値１４３は、エアロゾル発生セッション間で持続するように記憶される。制御回路１４が最初に起動されたとき、セッションカウンタ値１４３は、デフォルト値で、実用的にはゼロで初期化されてもよい。更に後述するように、セッションカウンタ値は、エアロゾル発生セッションに応じてインクリメントされてよく、特定の条件下ではデフォルト値にリセットされてもよい。

ステップＳ４４０において、制御回路１４は、ステップＳ４２０及びＳ４３０で取得されたヒータの温度とセッションカウンタ値とに応じてエアロゾル発生セッションを実行するようにヒータを制御する。より具体的には、制御回路１４は、ステップＳ４１０のユーザの要求に応じてエアロゾル発生セッションを実行するか否かを決定し、エアロゾル発生セッションが実行される場合には、エアロゾル発生セッションにおいて加熱要素１２を制御する。例えば、エアロゾル発生セッションは、図３に関連して上述したようなセッションであってもよい。

図５は、エアロゾル発生デバイスを制御するための具体的な方法の付加的な詳細を概略的に示すフローチャートである。

図５の実施形態では、ステップＳ４４０は、より詳細にステップＳ５１０～Ｓ５４０として規定される。

ステップＳ５１０及びＳ５２０において、制御回路１４は、最大連続セッション制限Ｓ_ｍａｘに対して、ステップＳ４３０で取得されたセッションカウンタ値１４３を比較し、セッションカウンタ値１４３がセッション制限Ｓ_ｍａｘよりも低い場合にはエアロゾル発生セッションを実行することを決定する。一実施形態では、Ｓ_ｍａｘは３であること適切であることが分かっているが、これはデバイス１の具体的な構成に依存し、具体的にはエアロゾル発生セッション中にヒータからデバイスの残りの部分にどの程度熱が漏れるかに依存する。

ステップＳ５３０において、制御回路１４は、セッションカウンタ値１４３をインクリメントする。通常、これは、値を１つ増やすことを意味するが、任意の計数単位を使用してもよい。好ましい実施形態では、セッションをカウントするために最低開始温度Ｔ_２が定義され、この温度未満ではセッションは連続したものとみなされず、カウントされない。具体的な例では、最低開始温度Ｔ_２は、好ましくは１００℃～１２０℃の範囲にある温度であってもよく、最も好ましくは１００℃である。

ステップＳ５４０において、制御回路１４は、ヒータの温度に応じてエアロゾル発生セッションを実行するようにヒータを制御する。これは、図３について説明したエアロゾル発生セッションであってもよい。

図５の例では、ステップＳ５４０でエアロゾル発生セッションが実行される前に、ステップＳ５３０でセッションカウンタ値１４３がインクリメントされる。しかしながら、セッションカウンタ値１４３は、他のタイミングでインクリメントされてエアロゾル発生セッションを記録してもよい。例えば、図３の例示的なセッションを参照すると、セッションカウンタ値１４３は、代わりに、温度上昇段階ｔ_１の後、又は温度維持段階ｔ_２の後、又はエアロゾル発生セッションの開始から所定時間が経過した後にインクリメントされてもよい。

一方、ステップＳ５２０において、セッションカウンタ値１４３がセッション制限Ｓ_ｍａｘ以上である場合、制御回路１４は、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御する（すなわち、制御回路１４はヒータを起動しない）。

任意選択で、制御回路１４がエアロゾル発生セッションを実行しないと決定した場合、デバイス１は、ステップＳ４１０でユーザ入力を受信したがエアロゾル発生セッションを実行しないことを確認したというステータスを指示する。例として、このステータス指示は、静的光インジケータ、点滅する光インジケータ、いくつかの光インジケータを組み合わせて動画化したもの、振動出力、又は音響出力の形態を取り得る。

或いは、制御回路１４がエアロゾル発生セッションを実行しないことを決定した場合、制御回路１４は、遅延後にエアロゾル発生セッションを実行するのに適切な条件を待機してもよい。例えば、制御回路１４は、ステップＳ５２０から図５の方法の終了まで進む代わりに、代替的に、ヒータの温度が継続温度閾値未満に低下するまで待機し、その後エアロゾル発生セッションを実行してもよい。継続温度閾値は、図３について説明した「冷」温Ｔ_１に等しいことが好ましいが、継続温度閾値は別途設定されてもよい。この代替策には、デバイス１が準備でき次第、自動的にエアロゾル発生セッションを実行できるという利点があるが、ユーザがこれを期待しないことがあるという欠点がある。デバイス１が遅延したエアロゾル発生セッションを提供しようとする場合、このことは、上述のステータス指示の一部分として指示されることが好ましい。

図６は、エアロゾル発生デバイスを制御するための方法の付加的な詳細を概略的に示すフローチャートである。

具体的には、図６は、セッションカウンタ値１４３をリセットするための制御フローを示す。

ステップＳ６１０において、制御回路１４は、温度センサによって測定されたヒータの温度を受信する。

ステップＳ６２０において、制御回路１４は、ヒータの温度が絶対リセット温度よりも低くなったことを受信された温度が指示しているか否かを判定し、示している場合、ステップＳ６７０にスキップし、ステップＳ６７０において、セッションカウンタ値１４３が初期値に、通常は０にリセットされる。

絶対リセット温度は、上述の「冷」温Ｔ_１、一例では６５℃であってもよい。例えば、制御回路１４は、前回の温度測定値をメモリ１４２に記憶してもよく、前回の温度測定値が絶対リセット温度Ｔ_１よりも高く、ステップＳ６１０で受信された温度が絶対リセット温度Ｔ_１未満である場合、温度が絶対リセット温度未満となる（遷移する）。単一の温度測定値ではなく、温度遷移を検出することにより、デバイス１が非加熱の間にはリセットは繰り返し行われない。或いは、セッションカウンタ値１４３が初期値のときに図６のステップを無効にすることもでき、その場合、ステップＳ６１０で受信された単一の温度測定値を使用できる。

ヒータの温度が絶対リセット温度よりも低くなっていない場合、フローはステップＳ６３０に進む。ステップＳ６３０において、制御回路１４は、ヒータの温度が早期リセット温度Ｔ_２よりも低くなったことを受信された温度が指示しているか否かを判定し、示していなければ、プロセスを終了する。

早期リセット温度は、絶対リセット温度よりも高いが、最後のエアロゾル発生セッションからかなりの冷却が行われたことを指示する温度である。早期リセット温度は、図５のステップＳ５３０で上述した最低開始温度Ｔ_２に等しいことが好ましい。より具体的には、上述の特定の例示的な実施形態において、１００℃～１２０℃の範囲にある温度、最も好ましくは１００℃が、早期リセット温度の例示的な適切な値であることが分かっている。

それ以外の場合は、フローはステップＳ６４０に進む。ステップＳ６４０において、セッションカウンタ値１４３は、ステップＳ４３０と同様に、メモリ１４２から取得される。

ステップＳ６５０及びＳ６６０において、セッションカウンタ値１４３は、早期リセットセッション制限と比較される。早期リセットセッション制限は、例えば、図５のステップＳ５１０の最大連続セッション制限Ｓ_ｍａｘに等しくてもよい。よって、セッションカウンタ値１４３が早期リセットセッション制限よりも低い場合は、このことは、連続使用中のヒータからの熱の漏れに起因して、デバイス１がまだ最大安全温度に到達していないことを指示する。具体的な例では、早期リセットセッション制限は３セッションであってもよい。

セッションカウンタ値１４３が早期リセットセッション制限よりも低い場合、ステップＳ６７０においてセッションカウンタ値１４３がリセットされる。それ以外の場合は、図６のプロセスは終了する。

制御回路１４は、図４又は図５の方法と並行して、図６のステップを実行してもよい。例えば、図６のフローは、配線で接続された温度比較ユニットに接続されている論理回路１４１の割り込み入力によってトリガされてもよい。

或いは、図４又は図５のステップと図６のステップとは、エアロゾル発生セッションを開始するユーザ指示への応答と、セッションカウンタ値のリセットとの両方を制御する１つの連続した制御ループにおいて交互に実行されてもよい。

いくつかの実施形態では、早期リセット温度、及びステップＳ６３０～Ｓ６６０におけるその関連ロジックは省略されてもよく、その場合、プロセスは、ステップＳ６２０における否定的な結果に続いて終了する。

更に、いくつかの実施形態では、セッションカウンタ値１４３をリセットするためのプロセスは完全に省略されてもよく、例えば、ユーザが、セッションカウンタ値１４３をリセットするために、デバイスをオフにするように要求されてもよい。このことは、セッションカウンタ値１４３を揮発性メモリに記憶することによって実施され得る。

図７は、エアロゾル発生デバイスにおける連続的なエアロゾル発生セッションを概略的に示し、ヒータの温度をｙ軸に示し、時間をｘ軸に示すグラフである。

図７は、４つのエアロゾル発生セッションＳ_１～Ｓ_４を示す。

セッションＳ_１の開始時に、セッションカウンタ値１４３は初期値（ゼロ）である。デバイス１は、上述の最低開始温度Ｔ２未満で開始されるため、セッションＳ_１のステップＳ５３０では、セッションカウンタ値１４３はインクリメントされない。図５のステップＳ５４０において、図３の段階ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３が行われる。

しかしながら、セッションＳ_１の段階ｔ_３でデバイス１が完全に冷却され得る前に、制御回路１４は、エアロゾル発生セッションを開始する更なる指示を受信し（ステップＳ４１０）、セッションＳ_２を開始する。このとき、セッションの開始時のヒータの温度は、最低開始温度Ｔ_２よりも高く、セッションカウンタ値１４３はステップＳ５３０で（０から１に）インクリメントされる。次いで、ステップＳ５４０において、図３の段階ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３が実行される。

このとき、セッションＳ_２の段階ｔ_３において、ヒータの温度が図６のステップＳ６３０の早期リセット温度Ｔ_２よりも低くなる。制御回路１４は、ステップＳ６６０の条件を評価し、セッションカウンタ値１４３（１）が早期リセットセッション制限（３）よりも低いと判定し、ステップＳ６７０でセッションカウンタ値をリセットする。

次いで、ユーザは、図７に示すように、更なるセッションＳ_３及びＳ_４を実行する更なる指示を与える（ステップＳ４１０）。しかしながら、セッションカウンタ値１４３がリセットされ、セッションＳ_３が最低開始温度Ｔ_２未満で開始されたため、セッションカウンタ値はステップＳ_４の終了時に１の値だけを記録する。したがって、デバイスが部分的に冷却されるのをユーザが許可した場合に、許容される連続セッションの数を制御フローがどのようにして延ばすかが分かる。

図８は、エアロゾル発生デバイスを制御するための方法の付加的な詳細を概略的に示すフローチャートである。

図８の方法は、図５と略同様であるが、ステップＳ８１０でエアロゾル発生セッションの付加的な条件を導入する。

つまり、最高開始温度Ｔ_４が定義される。ステップＳ４２０で受信された温度がこの最高開始温度以上である場合、ステップＳ４１０でのユーザ入力が破棄され、エアロゾル発生セッションは実行されない。

代替策として、上述のステップＳ５２０の代替的な実装形態と同様に、制御回路１４がエアロゾル発生セッションを実行しないことを決定した場合、制御回路１４は、遅延後にエアロゾル発生セッションを実行するのに適切な条件を待機してもよい。例えば、制御回路１４は、ステップＳ８１０から図５の方法の終了まで進む代わりに、代替的に、ヒータの温度が継続温度閾値未満に低下するまで待機し、その後エアロゾル発生セッションを実行してもよい。ステップＳ８１０の場合では、継続温度閾値は、図３について説明したエアロゾル発生温度Ｔ_３に等しくてもよいが、継続温度閾値は別途設定されてもよい。この代替策には、デバイス１が準備でき次第、自動的にエアロゾル発生セッションを実行できるという利点があるが、ユーザがこれを期待しないことがあるという欠点がある。デバイス１が遅延したエアロゾル発生セッションを提供しようとする場合、このことは、上述のステータス指示の一部分として指示されることが好ましい。

ヒータの最高開始温度Ｔ_４に追加的又は代替的に、制御回路１４の最高開始温度が、温度センサ１４４から受信された温度測定値と比較されてもよく、制御回路１４がその最高開始温度を超える場合、エアロゾル発生セッションは実行されない。これには、制御回路１４が過熱して信頼性が低下したり、予測できなくなったりするリスクがある場合に、自らを加熱させ続けることを防ぐことができるという利点がある。具体的な例では、制御回路１４の最高開始温度は、好ましくは６５℃である。

図９は、エアロゾル発生デバイスにおける連続的なエアロゾル発生セッションを概略的に示し、ヒータの温度をｙ軸に示し、時間をｘ軸に示すグラフである。

図９は、図８について上述した最高開始温度Ｔ_４を理解するために使用され得る。

より具体的には、セッションＳ_１及びＳ_２のそれぞれの後、セッションカウンタ値に関わらず、ヒータの温度が最高開始温度Ｔ_４未満に低下するまで、次のセッションを開始できない。説明の便宜上、最高開始温度Ｔ_４は、エアロゾル発生温度Ｔ_３よりも高いものとして示されている。しかしながら、最高開始温度Ｔ_４は、エアロゾル発生温度Ｔ_３に等しいことが好ましい。

上述の実施形態では、ヒータを安全に動作させるための方法を実行するように構成された制御回路１４を有するエアロゾル発生デバイス１が提供される。制御回路１４はまた、エアロゾル発生デバイス１のための制御回路でありながら、エアロゾル発生デバイスの残りの部分とは別の自己完結型の構成要素として提供されてもよい。更に、エアロゾル発生デバイス１は、上述のデバイスと同様であるが、制御回路１４をデバイスの構成要素として含まず、上述の方法にしたがって外部から制御されるものであってもよい。

加熱要素１２は、エアロゾル基材からエアロゾルを形成するのに十分な熱エネルギーを出力するための任意のデバイスであり得る。加熱要素１２からエアロゾル基材への熱エネルギーの伝達は、伝導性、対流性、放射性又はこれらの手段の任意の組み合わせであり得る。非限定的な例として、導電性ヒータは、エアロゾル基材に直接接触してエアロゾル基材を押し付け得る、又は加熱チャンバなどの別個の構成要素に接触して、別個の構成要素自体が伝導、対流及び／若しくは放射によってエアロゾル基材の加熱を生じさせ得る。

加熱要素は、電気的に駆動されるか、燃焼により駆動されるか、又は任意の他の好適な手段で駆動されてもよい。電気駆動加熱要素は、抵抗性トラック要素（任意選択的に絶縁パッケージングを含む）、誘導加熱システム（例えば、電磁石及び高周波発振器を含む）などを含み得る。加熱要素１２は、エアロゾル基材の外側の周囲に配置され得るか、エアロゾル基材内に途中まで若しくは完全に貫入し得るか、又はこれらの任意の組み合わせであり得る。例えば、上記で説明した実施形態のヒータの代わりに、エアロゾル発生デバイスは、加熱チャンバ１１内のエアロゾル基材内に延びるブレード型のヒータを有し得る。

「温度センサ」という用語は、エアロゾル発生デバイス１の一部分の絶対温度又は相対温度を決定することが可能な要素を説明するために用いられる。これは、熱電対、サーモパイル、サーミスタなどを含み得る。温度センサ１３は、別の構成要素の一部として提供され得るか、又は別個の構成要素であり得る。いくつかの例では、複数の温度センサが設けられて、例えば、エアロゾル発生デバイス１の様々な部分の加熱を監視すること、例えば熱プロファイルを決定することができる。加えて、いくつかの例では、温度センサは別の特徴と組み合わされ得る。例えば、抵抗加熱要素のサーミスタ特性が温度を測定するために使用されてもよい。

エアロゾル発生基材は、タバコを、例えば乾燥した又は硬化した形態で含み、場合によっては、風味のための、又はより滑らかな、さもなければより満足を与える効果を提供する、追加の成分を有する。いくつかの例では、タバコなどの基材は、気化剤で処理され得る。気化剤は、基材からの蒸気の発生を改善し得る。気化剤は、例えば、グリセロールなどのポリオール又はプロピレングリコールなどのグリコールを含み得る。場合により、基材は、タバコ又は更にニコチンを含まなくてもよく、代わりに、風味付け、揮発性、滑らかさの改善及び／又は他の満足感を与える効果を提供するための天然成分又は人工由来の成分を含み得る。基材は、細断された、ペレット状の、粉末状の、粒状の、ストリップ又はシート形態、任意選択的にこれらの組み合わせの固体又はペーストタイプの材料として提供され得る。代替的に、エアロゾル基材は、液体又はゲルであり得る。

エアロゾル発生デバイス１を、いくつかの実施形態では、「加熱式タバコデバイス」、「加熱非燃焼式タバコデバイス」、「タバコ製品気化用デバイス」などと呼ぶことができ、これらの効果を実現するのに適切なデバイスとして解釈される。本明細書に開示される特徴は、任意のエアロゾル基材を気化させるように設計されたデバイスに等しく適用可能である。

エアロゾル発生デバイス１は、エアロゾル基材を、事前にパッケージ化された基材担体内に受け入れるように構成され得る。基材担体は、好適な形態で配置されたエアロゾル基材を有する管状領域を有する紙巻きタバコに概ね類似していてもよい。一部の設計には、フィルタ、蒸気収集領域、冷却領域、及びその他の構造も含まれる場合がある。紙の外層又は箔などの他の可撓性平面材料の外層も、例えば、エアロゾル基材を適所に保持して、紙巻きタバコなどとの類似性を更に高めるために設けられ得る。基材担体は、加熱チャンバ１１内に収まり得るか、又はエアロゾル発生デバイス１が基材担体を備えている間、蓋１７が開いたままであるような、加熱チャンバ１１よりも長いものであり得る。そのような実施形態では、エアロゾルは、エアロゾル発生デバイスのためのマウスピースとしての役割を果たす基材担体から直接提供され得る。

本明細書で使用する場合、「流体」という用語は、液体、ペースト、ゲル、粉末などを含むがこれらに限定されない流動可能なタイプの非固形材料を総称して説明するものとして解釈されるものとする。それに応じて、「流動化された材料」は、本質的に流体である材料として又は流体として挙動するように改質された材料として解釈されるものとする。流動化は、粉末化、溶媒への溶解、ゲル化、増粘化、減粘化などを含み得るが、これらに限定されない。

本明細書で使用する場合、「揮発性」という用語は、固体又は液体状態から気体状態へと容易に変化することが可能な物質を意味する。非限定的な例として、揮発性物質は、周囲圧力において室温に近い沸騰温度又は昇華温度を有するものであり得る。したがって、「揮発する（ｖｏｌａｔｉｌｉｚｅ）」又は「揮発する（ｖｏｌａｔｉｌｉｓｅ）」は、（材料を）揮発させること及び／又は蒸気中に蒸発若しくは分散させることを意味すると解釈されるものとする。

本明細書で使用する場合、「蒸気（ｖａｐｏｕｒ）」（又は「蒸気（ｖａｐｏｒ）」）という用語は、以下を意味する：（ｉ）液体が、十分な程度の熱の作用によって自然に変換される形態、又は（ｉｉ）大気中に浮遊し、湯気／煙の雲として見える液体／湿気の粒子、又は（ｉｉｉ）気体のように空間を満たすが、臨界温度を下回っているときには圧力のみで液化できる流体。

この定義と整合して、「気化させる（ｖａｐｏｒｉｓｅ）」（又は「気化させる（ｖａｐｏｒｉｚｅ）」）という用語は、以下を意味する：（ｉ）蒸気に変化させる又は蒸気への変化を生じさせ、及び（ｉｉ）粒子が物理状態を変化させる場合（すなわち液体又は固体から気体状態に）。

本明細書で使用する場合、「噴霧する（ａｔｏｍｉｓｅ）」（又は「噴霧する（ａｔｏｍｉｚｅ）」）という用語は、以下を意味するものとする：（ｉ）（物質、特に液体を）非常に小さい粒子又は液滴に変えること、及び（ｉｉ）粒子が噴霧前と同じ物理状態（液体又は固体）のままである場合。

本明細書で使用する場合、「エアロゾル」という用語は、ミスト、霧又は煙など、空気又はガス中に分散された粒子系を意味するものとする。したがって、「エアロゾル化する（ａｅｒｏｓｏｌｉｓｅ）」（又は「エアロゾル化する（ａｅｒｏｓｏｌｉｚｅ）」）という用語は、エアロゾルにすること及び／又はエアロゾルとして分散させることを意味する。エアロゾル／エアロゾル化するという意味は、上記で定義した揮発、噴霧及び気化させることの各々と整合することに留意されたい。疑義を回避するために、エアロゾルは、噴霧、揮発又は気化された粒子を含むミスト又は液滴を一貫して説明するために使用される。エアロゾルは、噴霧、揮発又は気化された粒子の任意の組み合わせを含むミスト又は液滴も含む。

Claims (12)

1. ユーザ入力要素を介して、エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信することと、
   温度センサによって測定されたヒータの温度を受信することと、
   メモリからセッションカウンタ値を取得することと、
   前記ヒータの前記温度と前記セッションカウンタ値とに応じてエアロゾル発生セッションを実行するように前記ヒータを制御することと、
   前記ヒータの前記温度が第１の所定の温度よりも低くなった場合、前記セッションカウンタ値をリセットすることと
   を含む、エアロゾル発生デバイスを制御するための方法。
2. 前記セッションカウンタ値が、前記エアロゾル発生セッションの開始時にインクリメントされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記ヒータの前記温度が前記第１の所定の温度よりも高い第２の所定の温度よりも低くなり、前記セッションカウンタ値が第１の所定のセッション制限よりも低い場合、前記セッションカウンタ値をリセットすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記エアロゾル発生セッションが、
   前記ヒータの前記温度を少なくとも第３の所定の温度まで上昇させる温度上昇段階と、
   前記ヒータの前記温度を維持する温度維持段階と、
   前記ヒータの前記温度を前記第３の所定の温度未満に低下させる温度低下段階と
   を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記セッションカウンタ値が第２の所定のセッション制限以上である場合、エアロゾル発生セッションを実行しないように前記ヒータを制御すること
   を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. エアロゾル発生セッションを開始する前記指示が受信されたときに、前記ヒータの前記温度が第４の所定の温度よりも高い場合、前記セッションカウンタ値に関わらず、エアロゾル発生セッションを実行しないように前記ヒータを制御すること
   を更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. エアロゾル発生セッションを開始する前記指示が受信されたときに、前記ヒータの前記温度が第５の所定の温度よりも低い場合、前記セッションカウンタ値がインクリメントされない、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信した後、エアロゾル発生セッションを実行しないように前記ヒータを制御することと、
   前記指示が受信されたが前記エアロゾル発生セッションが実行されていないというステータスを指示するように、ユーザ出力要素を制御することと
   を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. エアロゾル発生セッションを開始する指示を受信した後、エアロゾル発生セッションを実行しないように前記ヒータを制御することと、
   前記ヒータの前記温度が第６の所定の温度未満に低下するまで待機し、その後、エアロゾル発生セッションを実行することと
   を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された制御回路。
11. 前記制御回路の温度を測定するための第２の温度センサを追加的に備えるエアロゾル発生デバイスのための前記制御回路であり、前記方法が、
    エアロゾル発生セッションを開始する指示が受信されたときに、前記制御回路の前記温度が第７の所定の温度よりも高い場合、セッションカウンタ値に関わらず、エアロゾル発生セッションを実行しないようにヒータを制御すること
    を更に含む、請求項１０に記載の制御回路。
12. 請求項１０又は１１に記載の制御回路と、
    消耗品のエアロゾル発生基材を加熱してエアロゾルを発生させるためのヒータと、
    前記ヒータの温度を測定するための温度センサと、
    エアロゾル発生セッションを開始するためのユーザ入力要素と、
    セッションカウンタ値を記憶するためのメモリと
    を備える、エアロゾル発生デバイス。
    

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