JP7250750B2 - 吸入挙動に基づくユーザー認識を備えた吸入装置 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザーが所望の薬剤または成分を含有するエアロゾルまたは蒸気を吸入できるように構成された吸入装置に関する。こうした種類の吸入装置の例として、電気的に作動するたばこ、加熱式たばこシステム、および医療用吸入器が挙げられる。本発明は、特に、ユーザーの吸煙挙動に基づいて、ユーザーを認識するか、または認証することができる装置および方法に関する。

吸入装置の一例は、電子たばこである。電子たばこは、従来のたばこよりも有害性が少ないと考えられており、禁煙補助薬として用いられうるが、電子たばこは、認可されていない個人、特に電子たばこの法定年齢未満の個人によって使用されることを意図していない。現在入手可能な電子たばこには、不正使用を防止するための機構がない。

他の電子デバイスでは、数多くのユーザー識別システムが使用されている。例えば、携帯電話では、一般に、完全に作動させる前に、ユーザーがパスワードを入力することが必要になる。より高度なシステムとして、指紋認識、顔認識、音声認識、および網膜走査が挙げられる。しかしながら、これらのシステムは、通常かさばるため、電子たばこなどの小型装置と一体化することができない。また、指紋認識および手を払う身振りの認識などのより小型なシステムでさえも、複雑で高価な電子機器およびソフトウェアが装置に一体化される必要がある。国際公開第２０１４／１５０７０４号には、電子たばこの不正使用を防止するために用いられるこうした種類のいくつかのシステムが記載されている。

吸入装置の不正使用を防止する、より簡易で、かさばらず、安価な手段を提供することが望ましいであろう。また、個人仕様の装置操作をもたらすために、吸入装置のユーザーを自動的に認識する手段を提供することも望ましいであろう。

第一の態様では、ユーザーの吸煙動作によってガスが引き出されうる通路となるガス流路と、該ガス流路内のガス流センサと、メモリと、を含む、吸入装置の操作を制御する方法が提供され、該方法が、
該ガス流センサからのガス流測定値を記録することと；
該ガス流測定値を、メモリに格納されたユーザーの吸煙特性と比較して、相関スコアを提供することと；
該相関スコアの値に基づいて、装置のさらなる操作を可能または不可能にすることと、を含む。

この方法によって、電気的に作動する喫煙装置または医療用吸入器などの吸入装置が、検出された吸煙挙動に基づいて、装置のユーザーを認証できるようになる。ユーザーが、正規のユーザーであると判定された場合に限り、装置は、例えばユーザーにエアロゾルを送達するなどのさらなる操作に対して使用可能になる。この装置認証および装置不正使用防止の方法は、簡単およびコンパクトであり、多くの吸入装置が他の目的で流れセンサおよびコントローラを実装していることを考慮すると、非常に安価な解決策となる場合が多い。

本明細書で使用される場合、吸入装置は、ユーザー吸入用に物質を送達するように構成された任意の装置を含む。吸入装置は、例えば、医療用吸入器もしくはネブライザ、気化器、電子たばこ、または加熱式たばこ装置であってもよい。本明細書で使用される場合、吸入とは、ユーザーが、エアロゾルまたはガスをユーザーの口または鼻を介してユーザーの身体に吸い込む動作を意味する。吸入は、呼息前に肺に吸い込むこと、また呼息前に口腔内または鼻腔内にのみ吸い込むことを含む。

本明細書で使用される場合、ガス流測定値は、ガス流量の測定値を表すことができ、これは質量流量もしくは体積流量であってもよく、または、圧力変化、電気抵抗もしくは電気容量の変化などの、ガス流量に関連する１つ以上の他のパラメータの測定値を表してもよい。

方法は、セットアップ手順の間に、ガス流センサからのシグナルに基づいてユーザーの吸煙特性を記録することと、メモリにユーザーの吸煙特性を格納することと、をさらに含みうる。ユーザーの吸煙特性を記録するステップは、第一の所定の期間にガス流センサを通過するガス流量を記録することを含みうる。さらに、ユーザーの吸煙特性を記録するステップは、ユーザーに第一の所定の期間開始の表示を提供することを含みうる。従って、セットアップ操作では、ユーザーは、光またはスピーカなどのインジケータが装置において有効化された後に、設定期間内に特徴的な吸煙挙動を与えることによって、吸煙特性を提供することが要求されうる。ユーザーは、ユーザーが好むいかなる吸煙特性を選択してもよい。例えば、ユーザーは、連続の吸煙もしくは短い急激な吸煙を選択することができ、または変動するガス流量を有する単回の長い吸煙を選択することもできる。こうした吸煙挙動は、設定期間の間、例えば2秒間記録され、メモリにユーザーの吸煙特性として格納される。

ガス流測定値を記録するステップは、第二の所定の期間にガス流センサを通過するガス流量を記録することを含みうる。第二の所定の期間は、有利なことには、第一の所定の期間と同じ期間を有しうる。ガス流測定値を記録するステップは、ユーザーに、第二の所定の期間開始の表示、または装置が第二の所定の期間の記録を開始する準備ができているという表示を提供することを含む。また、光または可聴の表示が、認証手順の開始を指示するために提供されてもよい。ユーザーは、続いて、ユーザーの吸煙特性を繰り返す。ユーザーの吸煙特性は、第二の所定の期間の間に、ガス流測定値として記録され、次いで、格納された吸煙特性と比較して、相関スコアを提供する。

相関スコアは、相関アルゴリズムまたはパターンマッチングアルゴリズムから導かれた単一の値でありうる。

装置のさらなる操作を可能または不可能にするステップは、相関スコアを閾値スコアと比較することと、相関スコアが閾値スコアを超える場合には、装置のさらなる操作を可能にすることと、を含みうる。相関スコアが閾値スコアを超えない場合には、装置が使用不可能になりうる。システムを使用不可能にするステップは、ユーザーが再度認証手順を試みることができる前の所定の使用不能期間の間、システムを使用不可能にすることを含みうる。使用不能期間は、ユーザーが成功裏に認証され、装置が使用可能になるまで、装置の各連続する無効化に伴って増加しうる。例えば、第一の装置の無効化が、数秒のみの間、装置を使用不可能にすることを含みうる。ユーザーがマッチングする吸煙特性をさらに引き続き提供できない場合には、第二の装置の無効化が、２分間、装置を使用不可能にすることを含みうる。なおもマッチングする吸煙特性を提供する試みが不成功になる場合には、装置は、１時間使用不可能になりうる。

また、方法は、リセット手順が実行されるまで、装置を恒久的に使用不可能にすることも含みうる。リセット手順は、装置をＰＣまたは他の二次的な装置に接続することと、パスワードなどの、二次的な装置を介した認証の異なる形態を提供することと、を含みうる。リセット手順が実行されると、ユーザーは、新しい吸煙特性の記録が必要になる場合がある。

方法は、相関スコアが閾値スコアを超える場合、ガス流測定値に基づいて、ユーザーの吸煙特性を変更するステップをさらに含みうる。このように、ユーザーが成功裏に認証されるたびに、ユーザーの吸煙特性が、最新のマッチングする吸煙挙動でアップデートされうるか、またはそれによって置き換えられうる。これは、吸煙挙動におけるわずかな変化を経時的に追跡するのに、または時刻、季節、もしくは局所環境によって変動を引き起こす特性に対して平均化をもたらすのに有益でありうる。

ユーザーの吸煙特性は、特性としてユーザーによって故意にもたらされた吸煙挙動でなくてもよい。ユーザーの吸煙特性は、ユーザーに特有である記録された通常の吸煙挙動でありうる。

ガス流測定値をユーザーの吸煙特性と比較するステップは、ガス流測定値の任意の適切なパラメータを比較することを含みうる。例えば、以下のパラメータの１つ以上を使用することができ、それは、吸煙終了までの時間、ピーク流量までの時間、第一の最大流量までの時間、第一の最小流量までの時間、ピーク流量間の時間、流量変化速度、ピーク流量の数、ピーク流量での流量、吸煙容量、ピーク流量比、流量比の変化率、吸煙間の間隔、およびカーブ形状である。例えば、ユーザーの吸煙特性は、最初の０．５秒の間での最大流量、流量ピーク数、および流量変化の初速度を含みうる。これらのパラメータの各々は、ガス流測定値から抽出されうる。パラメータの各々に対して比較を行うことができ、比較結果の加重和が、最終の相関スコアを提供するために用いられうる。

用いるパラメータの選択は、記録される吸煙特性の長さおよび複雑さ、ならびに得られるガス流測定の感度に依存するであろう。本目的は、本人拒否と他人受入との間のバランスを保ちながら、真のユーザーの確実な認証を提供することである。パラメータ、相関アルゴリズム、および閾値スコアの選択は、全て、試行錯誤に基づいて、所要の働きを提供するように調整されうる。

方法は、ガス流測定値をユーザーの吸煙特性と比較するステップに先立ち、時刻に依存して、もしくは装置で使用される消耗品の種類に基づいて、またはその両方に基づいて、記録されたユーザーの吸煙特性を変更することをさらに含みうる。ユーザーが、例えば、典型的に、夜よりも朝に強い吸煙をすることが証明されている場合には、吸煙特性は、朝と比較して夜に対して変更されうる。

装置が、吸入装置からユーザーに送達される物質を含有する別の消耗品と共に使用されうる場合、該別の消耗品は、装置を通過する流量に影響を及ぼしうる。従って、吸煙特性は、使用される消耗品に基づいて変更されうる。これは、ユーザー特性が故意にもたらされた特性ではなく、記録された通常の吸煙挙動である場合に特に有用であり、これが本人拒否率を低減させうる。

方法は、複数のユーザーの吸煙特性を格納することを含むことができ、ガス流測定値をユーザーの吸煙特性と比較するステップが、ガス流測定値を各吸煙特性と比較して、複数の相関スコアを提供することを含みうる。これによって、複数のユーザーが、単一の装置に対して認可されるようになる。例えば、電気的に作動する喫煙装置の場合、世帯内に複数の認可されたユーザーが存在しうる。

方法は、複数の相関スコアのうちの最も高いものに依存して、装置の操作を変更することをさらに含みうる。これにより、装置の操作パラメータが、装置の使用を認証されているユーザーに対して設定可能になる。さらに、喫煙装置の例をとると、あるユーザーは、他の認可されたユーザーよりも吸煙あたりの送達されるエアロゾルの量が多いことを好む場合がある。装置が基体を加熱することによってエアロゾルを発生させた場合には、装置は、他のユーザーに比してあるユーザーに対して基体により多くの熱を供給するように構成されうる。また、単一のユーザーが、異なる吸煙特性を記録して、異なる装置操作をできるようにし、その結果、特定の吸煙特性を提供することによって、特定の操作モードを選択することができる。例えば、一吸煙特性が、非常に速いエアロゾルの送達が要求される際に用いられ、他の吸煙特性が、より漸進的なエアロゾルの送達が要求される際に用いられうる。

第二の態様では、吸入装置であって、
該装置の操作を制御するように構成されたコントローラと；
ユーザーの吸煙動作によって、ガスが引き出されうる通路となるガス流路と、
該ガス流路内のガス流センサと；
メモリと、を含み、
該コントローラが、該メモリに格納されたユーザーの吸煙特性を該ガス流センサからのガス流測定値と比較して、相関スコアを生成するように構成され、および該相関スコアの値に基づいて、該装置の操作を可能または不可能にするように構成された、該吸入装置が提供される。

吸入システムは電気的に作動する喫煙システムでありうる。

喫煙システムは、エアロゾルを発生させるためにエアロゾル形成基体を加熱する電気加熱式喫煙システムでありうる。エアロゾル形成基体は、液体貯蔵部分に収容された液体であってもよく、または固体基体であってもよい。いずれの場合においても、エアロゾル形成基体は、使用の際に装置と係合する取り替え可能な、消耗部分に供給されうる。喫煙システムは、紙巻たばこが燃焼することなく加熱され、ユーザーによって直接吸入可能なエアロゾルを形成する、加熱式たばこタイプのシステムであってもよい。

装置は、空気吸込み口と、マウスピースとを含むことができ、ガス流路が空気吸込み口とマウスピースとの間に延在し、ガスがマウスピースでのユーザーの吸煙動作によってガス流路を介して引き出されうる。あるいは、ユーザーは、装置と連結されたエアロゾル形成基体から直接吸煙してもよい。

コントローラは、第一の態様を参照して説明されるステップの一部または全てを実行するように構成されうる。

特に、コントローラは、第一の所定の期間にガス流センサを通過するガス流量を記録することによって、ユーザーの吸煙特性を記録するように構成されうる。また、装置は、ＬＥＤまたはスピーカなどの１つ以上のインジケータを含むことができ、コントローラは、ユーザーに第一の所定の期間開始の表示を提供するように構成されうる。コントローラは、第二の所定の期間にガス流センサを通過するガス流量を記録することによって、ガス流測定値を記録するように構成されうる。第二の所定の期間は、有利なことには、第一の所定の期間と同じ期間を有しうる。コントローラは、ユーザーに第二の所定の期間開始の表示を提供するように構成されうる。

コントローラは、相関スコアを閾値スコアと比較して、相関スコアが閾値スコアを超える場合には、装置のさらなる操作を可能にするように構成されうる。相関スコアが閾値スコアを超えない場合には、コントローラは装置を使用不可能にすることができる。コントローラは、ユーザーが再度認証手順を試みることができる前の所定の使用不能期間の間、システムを使用不可能にすることができる。使用不能期間は、ユーザーが成功裏に認証され、装置が使用可能になるまで、装置の各連続する無効化に伴って増加しうる。

また、コントローラは、リセット手順が実行されるまで、装置を恒久的に使用不可能にするように構成されうる。リセット手順は、装置をＰＣまたは他の二次的な装置に接続することと、パスワードなどの、二次的な装置を介した認証の異なる形態を提供することと、を含みうる。リセット手順が実行されると、ユーザーは、新しい吸煙特性の記録が必要になる場合がある。

コントローラは、さらに、相関スコアが閾値スコアを超える場合、ガス流測定値に基づいて、ユーザーの吸煙特性を変更するように構成されうる。

コントローラは、ガス流測定値およびユーザーの吸煙特性の任意の適切なパラメータを比較するように構成されうる。例えば、以下のパラメータの１つ以上を使用することができ、それは、吸煙終了までの時間、ピーク流量までの時間、第一の最大流量までの時間、第一の最小流量までの時間、ピーク流量間の時間、流量変化速度、ピーク流量の数、ピーク流量での流量、吸煙容量、ピーク流量比、流量比の変化率、吸煙間の間隔、およびカーブ形状である。複数のパラメータに対して比較を行うことができ、比較結果の加重和が、最終の相関スコアを提供するために用いられうる。

コントローラは、ガス流測定値をユーザーの吸煙特性と比較するのに先立ち、時刻に依存して、もしくは装置で使用される消耗品の種類に基づいて、またはその両方に基づいて、記録されたユーザーの吸煙特性を変更することもできる。

コントローラは、複数のユーザーの吸煙特性を格納し、ガス流測定値を各吸煙特性と比較して、複数の相関スコアを提供することができる。これによって、複数のユーザーが、単一の装置に対して認可されるようになる。例えば、電気的に作動する喫煙装置の場合、世帯内に複数の認可されたユーザーが存在しうる。コントローラは、複数の相関スコアのうちの最も高いものに依存して、装置の操作を変更することができる。これにより、装置の操作パラメータが、装置の使用を認証されているユーザーに対して設定可能になる。

ガス流センサは、電子たばこにおいて一般的に使用されるマイクロフォン型センサ、圧力センサ、または欧州特許第２１４３３４６号に記載され、空気流による抵抗要素の冷却がその電気抵抗に作用するセンサなどの電気抵抗に基づくセンサなど、正確な吸煙の指標を提供する任意の適切なセンサであってもよい。

コントローラ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。コントローラはさらなる電子構成要素を備えうる。電気コントローラは、ヒーターまたは振動膜などのエアロゾル発生要素への電力供給を調節するように構成されうる。電力はシステムの起動後、エアロゾル発生要素に連続的に供給することも、毎回の吸煙ごとなど断続的に供給することもできる。電力は、電流パルスの形態でエアロゾル発生要素に供給されうる。

装置は、ユーザーの吸煙特性が格納されうる不揮発性メモリを含みうる。

装置は、吸入用のエアロゾルを産するために、エアロゾル形成基体と相互作用するように構成されたエアロゾル発生要素を含みうる。一実施形態では、エアロゾル発生要素は、ユーザー吸入用のエアロゾルを提供するために、エアロゾル発生基体を加熱するように構成されたヒーターである。ヒーターは、１つ以上のヒーター要素を含むことができ、固体エアロゾル形成基体または液体エアロゾル形成基体を加熱するように構成されうる。ヒーターは、電気的に作動するヒーターであってもよく、装置は、ヒーターに電力を供給するための電源を含んでもよい。コントローラは、ヒーターへの電力供給を制御するように構成されてもよく、またコントローラは、ヒーターへの電力供給を止めることによって、装置の操作を不可能にしてもよく、ヒーターへの電力供給をもたらすことによって、装置の操作を可能にしてもよい。

エアロゾル形成基体はエアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出する能力を持つ基体である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱により放出されうる。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みうる。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みうる。別の方法として、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。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、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。好適なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、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。好まし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（例えばトリエチレングリコール、１、３-ブタンジオール、および最も好ましくはグリセリンなどのグリセリンまたはプロピレングリコール）である。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）を含みうる。一例では、エアロゾル形成基体は、グリセリン、プロピレングリコール（ＰＧ）、水、および風味剤、ならびにニコチンの混合物を含む。好ましい実施形態では、エアロゾル形成基体は、およそ、４０体積％のＰＧ、４０体積％のグリセリン、１８体積％の水、２体積％のニコチンを含む。

装置は、エアロゾル形成基体を検出するための手段を含みうる。例えば、エアロゾル形成基体は、装置が読み取ることのできるバーコードまたは他のしるしを有してもよい。あるいは、エアロゾル形成基体には電気接点が設けられてもよく、該電気接点を経由して基体識別情報が装置に送信されうる。コントローラは、装置の操作を調整してもよく、エアロゾル形成基体の性質に依存してユーザーの吸煙特性を変更してもよい。

システムは、ハウジングの本体内に電源、典型的には電池（再充電可能なリチウムイオン電池など）を備えることが有利である。別の方法として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置としうる。電源は、再充電を必要とすることがあり、また１回以上の喫煙の体験のための十分なエネルギーの貯蔵が許容される容量を持ちうる。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許容するのに十分な容量を持ちうる。別の例では、電源は所定の回数の吸煙、またはヒーター要素の不連続的な起動を許容する十分な容量を持ちうる。

エアロゾル発生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。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む場合がある。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１つ以上の材料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した熱可塑性物質が挙げられる。材料は軽量であり、脆くないことが好ましい。

エアロゾル発生システムは携帯型であることが好ましい。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を持ちうる。喫煙システムの全長は、およそ３０ mm～およそ１５０ mmとしうる。喫煙システムの外径は、およそ５ mm～およそ３０ mmとしうる。

特定の吸煙特性の検出能力は、認証目的のみならず、ユーザーまたは特定のユーザー挙動を認識し、装置の操作をそのユーザーまたはユーザー挙動に最も合うように適合させるためにも使用されうる。

本発明の第三の態様では、ユーザーの吸煙動作によってガスが引き出されうる通路となるガス流路と、該ガス流路内のガス流センサと、メモリと、を含む、吸入装置の操作を制御する方法が提供され、該方法が、

該メモリに吸煙プロファイルデータを格納することと；
該ガス流センサからのガス流測定値を記録することと；
該ガス流測定値を、該吸煙プロファイルデータと比較して、複数の相関スコアを提供することと；
該相関スコアの値に基づいて、該装置の操作を変更することと、を含む。

吸煙プロファイルデータは、ユーザーによる装置の以前の操作の間に記録されたデータでありうる。方法は、吸入装置の操作中にガス流センサからのシグナルに基づいてユーザーの吸煙データを記録することと、そのデータを吸煙プロファイルデータとしてメモリに格納することと、をさらに含みうる。

吸入装置は、第二の態様を参照して説明することができ、また、特に電気的に作動する喫煙装置でありうる。装置の操作を変更するステップは、例えば、ヒーター要素または他のエアロゾル発生成分に供給される電力を変更すること、例えば目標温度、またはヒーターもしくは他のエアロゾル発生成分への電力投入期間を変更することによって、制御ストラテジを変更すること、エアロゾル発生要素またはガス流路内への１つ以上のエアロゾル形成基体の供給を変更すること、あるいはガス流路の寸法を変更すること、でありうる。

ユーザーの最初の吸煙挙動が特定の格納されたユーザーの吸煙データと一致し、その格納された吸煙データが装置の特定の制御パラメータと関連する場合、これらの制御パラメータは、装置の操作期間中、装置が使用不可能になるか、またはそのスイッチが切られるまで採択されうる。

このように、装置の操作は、特にユーザー挙動に対して最適化されうる。ユーザーが特定の吸煙挙動様式で使用開始したと判定された場合には、装置は、ユーザーがこの使用セッション期間中に同一の吸煙挙動を継続するという仮説に基づいて、装置の操作期間中、装置の操作を制御しうる。

本発明の第四の態様では、コンピュータプログラム製品であって、ユーザーの吸煙動作によってガスが引き出されうる通路となるガス流路と、該ガス流路内のガス流センサと、メモリと、を含む吸入装置において、プログラム可能なコントローラ上で実行される際に、本発明の第一の態様の方法を実施する、該コンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の第五の態様では、コンピュータプログラム製品であって、ユーザーの吸煙動作によってガスが引き出されうる通路となるガス流路と、該ガス流路内のガス流センサと、メモリと、を含む吸入装置において、プログラム可能なコントローラ上で実行される際に、本発明の第三の態様の方法を実施する、該コンピュータプログラム製品が提供される。 本発明の１つの態様に関連して説明した特徴は、本発明の別の態様に適用されうる。
本発明は、ほんの例証として、添付図面を参照しながら、さらに説明する。

本発明による電気的に作動する喫煙システムの第一の例を示す。 図１に示す種類の装置による吸煙プロファイルを示す。 吸煙特性として使用される推定吸煙プロファイルを示す。 ユーザーの吸煙特性を記録するためのセットアップ手順の流れ図である。 本発明による認証プロセスのフローチャートである。 使用吸煙データに基づいて操作モードを選択するプロセスを示すフローチャートである。 本発明による電気的に作動する喫煙システムの第二の例を示す。

図１は、電気的に作動するエアロゾル発生システムである吸入装置の、および本発明による一例を示す。図１において、システムは喫煙システムである。図１の喫煙システム１００は、マウスピース端１０３および本体端１０５を有するハウジング１０１を含む。本体端には、電池１０７の形態の電力供給源および電気回路１０９が提供されている。電気回路は、プログラム可能なマイクロプロセッサと、不揮発性メモリとを含み、および他の電気部品も含みうる。電気回路１０９と連動する、ガス流センサの形態の吸煙検出システム１１１も提供されている。マウスピース端には、液体１１５を含むカートリッジ１１３の形態の液体貯蔵部分、毛細管芯１１７およびヒーター１１９が提供されている。このヒーターは、図１には、ほんの概略を示していることに留意されたい。図１に示す模範的な実施形態において、毛細管芯１１７の一方の端はカートリッジ１１３内に延び、毛細管芯１１７の他方の端はヒーター１１９によって囲まれている。ヒーターは、カートリッジ１１３の外側に沿って通りうる（図１には図示せず）接続部１２１を経由して電気回路に接続される。ハウジング１０１はまた、空気吸込み口１２３と、マウスピース端にある空気出口１２５と、エアロゾル形成チャンバー１２７と、ＬＥＤインジケータ１２９と、ＵＳＢポート１３１と、ボタン１３３と、を含む。

図１に示す実施形態において、電気回路１０９および吸煙検出システム１１１は、プログラム可能である。電気回路１０９および吸煙検出システム１１１は、エアロゾル発生システムの操作を管理するために使用される。これは、エアロゾルの粒子サイズの制御に役立つ。

図１は、本発明による電気的に作動するエアロゾル発生システムの一例を示す。しかしながら、多くの他の例が考えられる。加えて、図１は事実上、概略的であることに留意されたい。特に、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等尺度ではない。エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基体を含むか、または収納する必要がある。エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生させるための、ヒーターまたは振動変換器などのある種のエアロゾル発生要素を要する。しかし、システムの他の態様が修正される可能性がある。例えば、ハウジングの全体形状およびサイズが変えられるであろう。さらに、システムは、毛細管芯を含まない場合がある。

一方で、図１に示す実施形態においては、システムは液体基体を貯蔵部分から少なくとも１つのヒーター要素に運ぶための毛細管芯を含む。毛細管芯は、様々な多孔性材料または毛細管材料で作成され、既知の予め設定された毛管現象を有するのが好ましい。例として、繊維または焼結粉末の形態のセラミックまたはグラファイトをベースにした材料がある。別の多孔性の芯を使用して、密度、粘度、表面張力および蒸気圧などの物理的特性の異なる液体を収容することができる。この芯は、要求される液体の量をヒーターに送達できるように適したものでなければならない。ヒーターは、毛細管芯の周囲に延在する少なくとも１つの加熱用のワイヤまたはフィラメントを含みうる。

あるいは、ヒーターは、芯に隣接して、または液体エアロゾル形成基体貯槽に直接隣接して配置されたヒーター要素を含みうる。特に、ヒーターは、実質的に平坦でありうる。本明細書で使用される場合、「実質的に平坦」は、実質的に二次元形態のマニホールド形状であるヒーターを意味する。従って、実質的に平坦なヒーターは、第三の寸法よりも実質的に大きい表面に沿って二次元的に延びる。特に、その表面内での二次元的な実質的ヒーターの寸法は、表面に対して垂直の第三の寸法よりも少なくとも５倍大きい。実質的に平坦なヒーターの例は、２つの実質的に平行な表面間の構造であって、ここでこれらの２つの表面間の距離は、実質的にその表面内の延長部分よりも小さい。一部の好ましい実施形態で、実質的に平坦なヒーターは平面状である。その他の実施形態で、実質的に平坦なヒーターは１つ以上の寸法に沿って曲がっており、例えばドーム形状またはブリッジ形状を形成する。

ヒーターは、複数のヒーターフィラメントを含みうる。「フィラメント」という用語は、本明細書全体を通して、２つの電気接点間に配置された電気的な経路を意味するために使用される。フィラメントは、任意にいくつかの経路またはフィラメントにそれぞれ枝分かれ・分岐させてもよく、またはいくつかの電気的な経路から１つの経路に合流させてもよい。フィラメントは、丸、四角、平坦またはその他の任意の断面形態を持ちうる。フィラメントは、直線的または曲線的に配置されうる。

複数のフィラメントは、例えば相互に並列に配列されたフィラメントのアレイとなりうる。フィラメントはメッシュを形成してもよい。メッシュは、織物または不織布としうる。複数のフィラメントは、エアロゾル形成基体を保持する毛細管材料に隣接または接触して配置されうる。フィラメントはフィラメント間の間隙を画定でき、間隙の幅は１０ μm～１００ μmとしうる。フィラメントは、使用時に気化されることになる液体が隙間内に引き出され、ヒーター組立品と液体の間の接触面積が増えるように、隙間内に毛細管作用を引き起こさせうる。

一例では、ヒーターは、３０４Ｌステンレス鋼から形成されたフィラメントのメッシュを含む。フィラメントは、約１６ μmの直径を持つ。メッシュは、ギャップによって相互に分離された電気接点に接続され、約３０ μmの厚さを持つ銅箔で形成される。電気接点は、約１２０ μmの厚さを持つポリイミド基体上に提供される。メッシュを形成するフィラメントは、フィラメント間の隙間を画定する。この例において、隙間は約３７ μmの幅を持つが、より大きいまたはより小さい隙間が使用されてもよい。これらの凡その寸法のメッシュを使用することで、隙間内にエアロゾル形成基体のメニスカスが形成され、ヒーター組立品のメッシュが毛細管作用によってエアロゾル形成基体を引き出す。ヒーターは、液体エアロゾル形成基体を保持する毛細管材料に接触して置かれる。毛細管材料は、剛性のハウジング内に保持され、ヒーターはハウジング内の開口部にわたって延在する。

再度図１の実施形態を参照すると、使用時に操作は以下のようになる。液体１１５は、カートリッジ１１３からの毛細管作用によって、カートリッジ内に延びる芯１１７の一方の端からヒーター１１９によって囲まれる芯の他方の端へ運ばれる。ユーザーが空気出口１２５でエアロゾル発生システムを吸うと、周囲空気は空気吸込み口１２３を通して吸い込まれる。図１に示す配設では、吸煙検知システム１１１は、吸煙を感知し、ヒーター１１９を起動する。電池１０７が電気エネルギーをヒーター１１９に供給して、ヒーターによって囲まれる芯１１７の端を加熱する。芯１１７の端にある液体は、ヒーター１１９によって気化され、過飽和蒸気を生成する。同時に、気化された液体は、毛細管作用により芯１１７に沿って移動するさらなる液体で置き換えられる。（これは、「ポンプ作用」と呼ばれることが多い。）生成された過飽和蒸気は、空気吸込み口１２３からの空気流と混合されて、該空気流によって運ばれる。エアロゾル形成チャンバー１２７内で、蒸気は凝縮して吸引可能なエアロゾルを形成し、これが空気出口１２５に向かって運ばれ、ユーザーの口内に入る。

図２は、ユーザー吸煙の経時的プロファイル２００を示す。吸煙検出システムを通過する空気流量はＹ軸上に示され、時間はＸ軸上に示される。吸煙プロファイル２００は、２つの極大流量および１つの極小流量を持つ複雑な形状を有する。図２から示唆されうるように、吸煙は、多くの異なるパラメータによって特徴付けられうる。例えば、吸煙の全期間がΔＴ１で示され、第一の極大までの時間がΔＴ２で示され、第二の極大までの時間がΔＴ３で示され、極小までの時間がΔＴ４であり、最大流量と吸煙終了との間の時間がΔＴ５であり、極大間の時間がΔＴ６である。さらに、吸煙中の平均流量および吸煙中の流量変化速度が、図２に示される。スロープ１は第一の極大までの流量変化速度であり、スロープ２は第一の極大と後続の極小との間の流量変化速度であり、スロープ３は極小と第二の極大との間の流量変化速度であり、スロープ４は第二の極大と吸煙終了との間の流量変化速度である。また、第一の極大流量の値であるピーク流量２と、第二の極大流量の値であり、吸煙中の全体の最大流量であるピーク流量1とが、図２に示される。プロットの曲率または吸煙の全空気容量（曲線下面積）などのこれらのパラメータの全ておよびさらなるパラメータを、吸煙を特徴付けるパラメータとして用いることができ、ならびにユーザーの認証に、またはシステムの操作モードを決定するために用いることができる。

一実施形態において、システムは、使用前に認証手順を実行するように構成され、その結果、認可されたユーザーのみがシステムを操作できる。認証手順は、ユーザーの吸煙挙動に基づく。ユーザーを認証するために、ユーザーは、まずユーザーの吸煙特性を記録しなければならないが、これは、短いが所定の期間にわたる吸煙挙動を記録することである。図３は、３つの例示的な吸煙特性３００、３１０、３２０を示している。吸煙特性は、流量測定値としてメモリに記録されうるか、あるいは、流量測定値から抽出された、上述した種類のうちの１つ以上のパラメータとして格納されうる。最も特徴を示すように、ユーザーは、いくつかの局所的な流量ピークを含む、例外的および顕著な吸煙挙動を特性として選択してもよい。

図４は、ユーザーの吸煙特性が記録されるセットアップ手順の流れ図である。第一のステップ４００で、セットアップ手順が開始する。セットアップ手順は、少なくとも２秒間、ボタン１３３を押し下げたままにすることによって開始することができる。認可されていないユーザーが吸煙特性を記録することを回避するために、これは、装置の初回使用の前か、または装置がＵＳＢポート１３１を介してコンピュータに接続されて装置リセットが実行された後にのみ可能となりうる。セットアップ手順が開始すると、ステップ４１０で、吸煙特性の記録開始準備ができた際に、コントローラ１０９がインジケータ１２９を有効化する。インジケータ１２９の有効化に続いて、ユーザーはマウスピース１２５から吸煙し、ステップ４２０において、所定期間の間、流量測定値が吸煙検出器によって取得される。流量測定値は、ステップ４３０で、吸煙特性としてメモリに格納される。説明したように、吸煙特性は、流量測定値として、またはマイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムを用いて流量測定値から抽出された１つ以上のパラメータとして、格納されうる。セットアップ手順はステップ４４０で終了する。セットアップ手順の終了は、ＬＥＤ１２９を再度有効化することによって、ユーザーに表示されうる。

図４のプロセスに対する代替として、ユーザーの吸煙特性は、セットアップ手順を要することなく、装置の初回操作の間または最初の数回の装置操作の間に記録されうる。ユーザーの通常の吸煙挙動は、吸煙の最初のわずかの間に基づいて、認証を可能にするのに十分特有でありうる。この場合、各成功した認証に続いて、ユーザーの吸煙特性を継続的に更新することが特に有利でありうる。吸煙特性が根拠にする標本サイズが大きいほど、認証手順はより信頼性が高くなる傾向にある。ユーザーの通常の吸煙挙動を用いて特性を生じさせることで、ユーザーの利便性の面で利点がもたらされ、装置の通電と、ユーザーへのエアロゾルの送達との間の任意の遅れが最小になる。

図５は、ユーザーの吸煙特性が認証プロセスにおいて使用されうる方法を示す。ステップ５００で、ユーザーは装置に通電する。次いで、ステップ５１０で、装置がユーザーに、例えばインジケータ１２９を有効化することによって、認証手順が開始するという表示を提供する。装置は、続いて、ステップ５２０で、流量測定値の記録を開始する。ステップ５３０では、コントローラが、記録された流量測定値から、ユーザーの吸煙特性（複数可）との比較用に用いられるパラメータを抽出する。このステップは、ユーザーがマウスピースから吸煙することによって認証プロセスを開始する時を決定することと、ユーザーの吸煙特性の時間周期に匹敵する次の所定の期間の間、流量測定値データを取得することと、を含みうる。ステップ５４０では、コントローラが、格納されたユーザーの吸煙特性を用いて、ステップ５３０で抽出されたパラメータ間の相関演算を行う。使用する相関アルゴリズムは、使用されるパラメータの数および複雑さに依存するであろう。相関演算は、相関スコアをもたらし、これは単一の数値でありうる。例えば、相関スコアを、比較される各パラメータに基づいて、相関結果の加重和から導き出すことができ、また、加重和の係数は相関結果の値に依存しうる。

ステップ５５０では、相関スコアがメモリに格納された閾値と比較される。相関スコアが閾値を超える場合、記録された流量測定値は、格納されたユーザーの吸煙特性と十分よくマッチングするとみなされ、ユーザーは吸煙特性の本人として認証されうる。プロセスがステップ５６０に向かって進む場合、ステップ５６０では、さらなる装置の操作が、メモリに可能フラグを格納するコントローラによって可能になり、ユーザーは喫煙セッションを享受することができる。相関スコアが閾値を超えない場合、プロセスはステップ５７０に向かって進むが、ステップ５７０では、使用不能Ｔ_nの間、装置の操作が不可能になり、その後に他の認証の試みがステップ５１０に戻ってなされうる。装置は、装置が使用不可能である間、例えばインジケータ１２９を制御して点滅させることによって、ユーザーに表示を提供してもよい。

使用不能時間は、認証カウンタ値ｎによって決定されうる。ユーザーの吸煙特性にマッチングさせる試みが不成功になるたびに、カウンタ値が１インクリメントされる。認証が成功した場合には、カウンタ値が１にリセットされる。ｎの値が増加するにつれて、ｎが最大値である例えば５に到達するまで使用不能時間が増加する。最大カウンタ値では、リセット操作が行われるまで、装置は恒久的に使用不可能である。リセット操作は、認証の代替形態を要求することができる。例えば、装置はＵＳＢポートを介してコンピュータと接続されてもよく、装置をリセットするために、ユーザーは、パスワードまたは他のユーザー識別の何らかの形態をコンピュータに入力することを要求されてもよい。

装置は、異なる認可されたユーザーまたは同じユーザーの異なるユーザープロファイルに相当する、数種のユーザーの吸煙特性を、メモリに格納することができる。数種のユーザーの吸煙特性がメモリに格納された際に、ステップ５４０の相関演算が、各格納された吸煙特性に関連して実行され、複数の相関スコアを提供する。ステップ５５０において、最も高い相関スコアが、次いで、閾値との比較のために選択される。

ユーザーの吸煙中にヒーターに供給される電力量、および電源がオンオフされる回数などの装置の操作パラメータは、特定のユーザーに対して調整されうる。従って、ユーザーがステップ５５０で認証されると、コントローラはそのユーザーに関連した操作モードを選択することができる。例えば、登録プロセスの間に、装置はコンピュータと接続され、ユーザーはユーザーの嗜好を設定することができ、またはユーザーの喫煙習慣についてのアンケートを完了させることができる。こうした情報は、装置のメモリに格納された、およびそのユーザーに対して装置が用いる操作パラメータを決める、ユーザープロファイルを設定するために使用することができる。単一のユーザーは、いくつかの異なるプロファイルを格納でき、また各々に対して異なる吸煙特性を提供することができる。よって、ユーザーは、朝の喫煙嗜好に対して１つの吸煙特性を用い、夜外出する際の喫煙嗜好に対して別の吸煙特性を用いることができる。

図６は、本発明の他の関連する態様を示す。図６のプロセスでは、装置の操作モードを決定するために、格納されたユーザーに特有の吸煙特性を用いる代わりに、以前に記録されたユーザー吸煙データを用いて、喫煙セッションの進行を予測する。ユーザーの最初の吸煙挙動が、前のセッションの最初の吸煙挙動とマッチングすると、ユーザー吸煙挙動がその前の喫煙セッションとマッチングし続けるという仮説に基づいて、装置操作が最適化される。

ステップ６００で、喫煙セッションが開始される。これは、図５を参照して説明される種類の認証プロセスが実行された後のことでありうる。最初のユーザー吸煙中に、ガス流センサを通過するガス流量が記録される。ステップ６２０では、格納されたデータと比較するための特定のパラメータが、図5のステップ５３０で記載された方法と同じ方法で、ガス流量測定値から抽出される。ステップ６３０で、抽出されたパラメータが、前の喫煙セッションから抽出されたパラメータと関連付けられ、複数の相関スコアを提供する。最良のマッチングに相当する相関スコアが選択され、ステップ６４０で、ユーザー吸煙挙動が、対応のあるパラメータに関連するその前の吸煙挙動とマッチングするという仮説に基づいて、装置の操作モードが選択される。モード選択操作はステップ６５０で終了する。

当然、図６のプロセスにおける格納データが、ユーザー特有のものではなく、製造時にメモリに格納された一般データであってもよい。装置は、特定の最初の吸煙パラメータに関連して、「強い吸煙」、「短い吸煙」、「長い吸煙」などのいくつかの格納されたプロファイルを有しうる。ユーザーの最初の吸煙挙動に最もマッチングするプロファイルが、次いで選択される。

図７で、電気加熱式エアロゾル発生装置７００の代替の実施形態の構成要素を簡略化された方法で示す。図7の実施形態は、たばこ系固体基体が燃焼することなく加熱され、吸入用のエアロゾルを生成する、電気加熱式たばこ装置である。電気加熱式エアロゾル発生装置７００の要素は、図７では等尺度では表示されていない。本実施形態の理解に関連性のない要素は、簡略された図７では省略されている。

電気加熱式エアロゾル発生装置７００は、ハウジング７０３と、例えば、紙巻たばこといったエアロゾル形成基体７１０とを含む。エアロゾル形成基体７１０は、ハウジング７０３によって形状が決められるキャビティ７０５内に押し込まれ、ヒーター７０１と熱的に近接するようになる。エアロゾル形成基体７１０は、多様な揮発性化合物を異なる温度で放出する。電気加熱式エアロゾル発生装置７００の操作温度を一部の揮発性化合物の放出温度よりも低く制御することにより、これらの煙成分の放出または形成を回避できる。

ハウジング７０３内には、電気エネルギー供給源７０７、例えば再充電可能リチウムイオン電池がある。コントローラ７０９は、ヒーター７０１、電気エネルギー供給源７０７、およびユーザーインターフェース７１５（例えばボタンおよびディスプレイ）に接続されている。コントローラ７０９は、その温度を調節するためにヒーター７０１に供給される電力を制御する。エアロゾル形成基体検出器７１３が、ヒーター７０１と熱的に近接したエアロゾル形成基体７１０の存在および性質を検出することができ、エアロゾル形成基体７１０の存在をコントローラ７０９にシグナルとして伝える。基体検出器の具備は任意である。

空気流センサ７１１は、ハウジング内に設けられ、コントローラ７０９に接続されて、装置を通過する空気流量を検出する。

コントローラ７０９は、ヒーター７０１の最大操作温度を、ヒーターへの電力供給を調節することによって制御する。ヒーターの温度は、専用の温度センサによって検出されうる。あるいは、図示された実施形態において、ヒーターの温度は、その電気抵抗率をモニタリングすることによって測定される。ワイヤの長さの電気抵抗率は、その温度に依存する。抵抗率ρは、温度の上昇に伴って増加する。実際の抵抗率ρ特性は、合金の正確な組成およびヒーター７０１の幾何学的な構成に依存して変動し、実験的に求められた関係性がコントローラにおいて用いられうる。従って、任意の時点での抵抗率ρの情報が、ヒーター７０１の実際の操作温度を推測するために用いられうる。

説明した実施形態で、ヒーター７０１は、セラミック基体上に堆積された電気抵抗性のあるトラック（単一または複数）である。セラミック基体は、ブレードの形態であり、使用時にエアロゾル形成基体７１０に挿入される。

図7のシステムにおける吸煙特性の記録、および吸煙特徴の抽出は、図１～図６を参照して説明される方法と同様に機能する。しかしながら、基体検出器７１３の追加に伴い、基体に関する情報を用いて相関プロセスを修正して、異なる抵抗を考慮し、異なる基体が提供する（ＲＴＤ）を選択してもよい。より高いＲＴＤを備えた基体によって、所定のユーザーの試みに対して、システムを通過するガス流量がより少なくなるであろう。

本発明を、２つの異なる種類の電気的な喫煙システムを参照して説明してきたが、本発明が他の吸入装置に適用可能であることは明らかであろう。

本発明は、プログラム可能なコントローラ上で実行するためのコンピュータプログラム製品として、ガス流センサを備えた従来の吸入装置内に実装されうることも明らかであろう。コンピュータプログラム製品は、ダウンロード可能なソフトウェアの１つとして、またはコンパクトディスクなどのコンピュータ可読媒体上に提供されてもよい。

Claims (10)

1. ユーザーの吸煙動作によってガスが引き出されうる通路となるガス流路と、前記ガス流路内のガス流センサと、メモリと、を含む吸入装置の操作を制御する方法であって、前記方法が、
   前記ガス流センサからのガス流測定値を記録するステップと；
   前記ガス流測定値を、メモリに格納されたユーザーの吸煙特性と比較して、相関スコアを提供するステップと；
   前記相関スコアの値に基づいて、前記装置のさらなる操作を可能または不可能にするステップと、を含む、前記方法。
2. 前記装置のさらなる操作を可能または不可能にするステップが、前記相関スコアを閾値スコアと比較するステップと、前記相関スコアが前記閾値スコアを超える場合には、前記装置のさらなる操作を可能にするステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記相関スコアが前記閾値スコアを超える場合、前記ガス流測定値に基づいて、前記ユーザーの吸煙特性を変更するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記ガス流測定値を前記ユーザーの吸煙特性と比較するステップが、以下のパラメータである、
   吸煙終了までの時間、ピーク流量までの時間、第一の最大流量までの時間、第一の最小流量までの時間、ピーク流量間の時間、流量変化速度、ピーク流量の数、ピーク流量での流量、吸煙容量、第１のピーク流量と第２のピーク流量との比であるピーク流量比、流量の第１の変化率と流量の第２の変化率との比、および吸煙間の間隔のうちの１つ以上を比較することを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ガス流測定値を前記ユーザーの吸煙特性と比較する前記ステップに先立ち、時刻に依存して、前記記録されたユーザーの吸煙特性を変更するステップをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記装置のさらなる操作を不可能にするステップが、所定の使用不能期間の間、前記装置を使用不可能にすることを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 複数のユーザーの吸煙特性を格納することを含み、前記ガス流測定値を前記ユーザーの吸煙特性と比較するステップが、前記ガス流測定値を各吸煙特性と比較して、複数の相関スコアを提供することと、前記複数の相関スコアのうちの最も高いものに依存して、前記装置の操作を変更することと、を含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. コンピュータプログラム製品であって、ユーザーの吸煙動作によってガスが引き出されうる通路となるガス流路と、前記ガス流路内のガス流センサと、メモリと、を含む吸入装置において、プログラム可能なコントローラ上で実行される際に、請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の方法を実施する、前記コンピュータプログラム製品。
9. 吸入装置であって、
   前記装置の操作を制御するように構成されたコントローラと；
   ユーザーの吸煙動作によって、ガスが引き出されうる通路となるガス流路と、
   前記ガス流路内のガス流センサと；
   メモリと、を含み、
   前記コントローラが、前記メモリに格納されたユーザーの吸煙特性を前記ガス流センサからのガス流測定値と比較して、相関スコアを生成するように構成され、および前記相関スコアの値に基づいて、前記装置の操作を可能または不可能にするように構成された、前記吸入装置。
10. 吸入装置が電気的に作動する喫煙装置である、請求項９に記載の吸入装置。

Images