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KR102782130B1 - 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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KR102782130B1
KR102782130B1 KR1020230007206A KR20230007206A KR102782130B1 KR 102782130 B1 KR102782130 B1 KR 102782130B1 KR 1020230007206 A KR1020230007206 A KR 1020230007206A KR 20230007206 A KR20230007206 A KR 20230007206A KR 102782130 B1 KR102782130 B1 KR 102782130B1
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South Korea
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aerosol
segment
medium
nicotine
generating
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이태경
권찬민
김태균
박인수
이미정
이존태
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품은, 캐비티를 포함하는 매질 세그먼트 및 상기 매질 세그먼트의 상류에 배치되는 제 1 세그먼트 및 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 세그먼트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 캐비티에는 매질이 충진되며, 상기 캐비티 내 상기 매질의 충진율은 적어도 50vol%일 수 있다.

Description

에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 시스템{AEROSOL GENERATING ARTICLE AND AEROSOL GENERATING SYSTEM}
이하 실시 예들은 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련을 대체하는 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련 스틱을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(e.g.궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치와 그에 적용되는 궐련 스틱(또는 에어로졸 발생 물품)에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 공개특허공보 제10-2017-0132823호는 비연소형 향미 흡인기, 향끽미원 유닛 및 무화 유닛을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은 가열을 필요로 하지 않는 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 흡연 동안 균일한 니코틴의 이행량을 담보할 수 있는 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 흡연 동안 끽미의 균일성을 담보할 수 있는 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 비가열 상태에서도 충분한 니코틴의 이행을 담보할 수 있는 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 하나의 에어로졸 발생 물품으로 다양한 끽미 강도를 선택적으로 제공할 수 있는 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품은, 캐비티를 포함하는 매질 세그먼트, 및 상기 매질 세그먼트의 상류에 배치되는 제 1 세그먼트 및 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 세그먼트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 캐비티에는 담배 매질이 충진되며, 상기 캐비티 내 상기 담배 매질의 충진율은 적어도 50vol%일 수 있다.
상기 담배 매질로부터 전이된 니코틴이 상기 제 1 세그먼트 또는 상기 제 2 세그먼트 중 적어도 어느 하나에 흡착될 수 있다.
상기 캐비티 내 상기 담배 매질의 충진율은 80vol% 이하일 수 있다.
상기 제 1 세그먼트 또는 상기 제 2 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트의 담배 매질은 pH 처리될 수 있다.
상기 담배 매질은 7.0 이상 9.5 이하의 범위가 되도록 pH 처리될 수 있고, 또는 상기 담배 매질은 8.0 이상 9.5 이하의 범위가 되도록 pH 처리될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 세그먼트의 단위 길이당 니코틴 흡착양은 상기 제 2 세그먼트의 단위 길이당 니코틴 흡착양보다 많거나 같을 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템은, 에어로졸 발생 물품, 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부, 상기 에어로졸 발생 물품이 수용되는 세장형 공동, 및 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성하며 상기 에어로졸을 상기 에어로졸 발생 물품을 향해 방출하는 증기화기를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함하고, 상기 에어로졸 발생 물품은, 제 1 세그먼트, 상기 제 1 세그먼트의 하류 측에 배치되는 제 2 세그먼트 및 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트 사이에 배치된 매질 세그먼트를 포함하고, 상기 매질 세그먼트는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티에는 담배 매질이 충진되며, 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트 중 적어도 어느 하나에는 상기 담배 매질로부터 전이된 니코틴이 흡착되고, 상기 캐비티 내 상기 담배 매질의 충진율은 50vol% 이상 80vol% 이하일 수 있다. 상기 담배 매질은 8.0 이상 9.5 이하의 범위로 pH 처리될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 에어로졸 발생 물품을 가열하지 않고도 에어로졸의 이행을 구현할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 흡연 동안 균일한 니코틴의 이행량을 담보할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 흡연 동안 끽미의 균일성을 담보할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 장치의 예열 없이도 에어로졸 발생 물품을 바로 이용할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, pH 조정에 따른 프리 니코틴에 의한 불안정성을 최소화할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 하나의 에어로졸 발생 물품으로 다양한 끽미 강도를 선택적으로 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 비가열 모드에서도 충분한 니코틴의 이행을 담보하여 사용자의 흡연 충족감을 만족시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 의하면, 비가열 모드로 이용됨에 따라 장치의 사용 수명 증대 효과를 기대할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 블럭도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 에어로졸 발생 물품이 결합된 에어로졸 발생 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 에어로졸 발생 물품의 매질 충진양에 따른 연기성분을 나타내는 그래프이다.
도 5는 에어로졸 발생 물품의 세그먼트별 니코틴 이행도 시험을 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시 예들에서, "보습제"는 가시적인 연기(smoke) 및/또는 에어로졸(aerosol)의 형성을 용이하게 할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 보습제의 예로는 글리세린(GLY), 프로필렌 글리콜(PG), 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올을 들 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 당해 기술 분야에서, 보습제는 에어로졸 형성제, 습윤제 등과 같은 용어로 혼용되어 사용될 수 있다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다. 예를 들면, 고체의 에어로졸 형성 기재는 담배 각초, 담배 과립, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 재구성 담배는 그 제조 방식에 따라 슬러리식 판상엽과 제지식 판상엽으로 구분될 수 있다. 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸 형성 기재, 즉 매질을 수용하는 물품으로써 에어로졸이 해당 물품을 통과하며 매질에 함유된 니코틴이 이행되는 물품을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다.
이하의 실시 예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 사용자(흡연자)의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다.
이하의 실시 예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 블럭도이고, 도 2a 및 도 2b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 에어로졸 발생 물품이 결합된 에어로졸 발생 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품의 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(1)은 에어로졸 발생 장치(11) 및 에어로졸 발생 물품(12)을 포함할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(11)는 배터리(111), 제어부(112), 증기화기(113) 및 세장형 공동(115)을 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 에어로졸 발생 장치(11)는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 발생 장치(11)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(11)는 스틱 형태일 수 있거나, 홀더(holder) 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(111)는 에어로졸 발생 장치(11)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(111)는, 증기화기(113)가 액상 조성물을 가열할 수 있도록, 증기화기(113)에 전류를 공급할 수 있다. 또한, 배터리(111)는 에어로졸 발생 장치(11)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(111)는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(111)는 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리, 및 리튬 이온 배터리 등이 해당될 수 있다.
예를 들어, 배터리(111)는 직경이 10mm이고, 길이가 37mm인 원기둥의 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(111)의 용량은 120mAh 내지 250mAh의 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 배터리(111)는 충전이 가능한 배터리 이거나 일회용 배터리 일 수 있다. 예를 들어, 배터리(111)가 충전이 가능한 경우, 배터리(111)의 충전율(C-rate)은 10C, 방전율(C-rate)은 10C 내지 20C 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 정적인 사용을 위하여, 배터리(111)는 충/방전이 2000회 진행된 경우에도, 전체 용량의 80% 이상이 확보될 수 도록 제작될 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(112)는 에어로졸 발생 장치(11)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(112)는 배터리(111), 증기화기(113) 뿐만 아니라 에어로졸 발생 장치(11)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(112)는 에어로졸 발생 장치(11)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(11)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
일 실시 예에서, 제어부(112)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시 예에서, 증기화기(113)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸이 세장형 공동(115)에 삽입된 에어로졸 발생 물품(12)을 통과하도록, 생성된 에어로졸을 삽입된 에어로졸 발생 물품(12)을 향해 방출할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 물품(12)을 통과한 에어로졸에 담배 향미(tobacco flavor)가 가미될 수 있으며, 사용자는, 에어로졸 발생 물품(12)의 일단을 입으로 흡입하여, 담배 향미가 가미된 에어로졸을 흡입할 수 있다. 일 실시예에 따라, 증기화기(113)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 칭할 수 있다. 일 실시예에 따라, 증기화기(113)는 교체 가능하도록 에어로졸 발생 장치(11)에 결합되어 있을 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(11)는 히터(114)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12)은 비가열 조건에서도 니코틴이 이행될 수 있다. 또한, 히터(114)를 통한 저온 가열 모드에서는 니코틴의 이행을 촉진시켜 니코틴의 이행량을 높일 수 있다. 히터(114)에 의한 저온 가열 모드는 비가열 보드에 비해서 보다 높은 수준의 끽미 강도를 구현할 수 있으며, 상기 비가열 모드 및 저온 가열 모드를 통해서 니코틴의 이행량이 용이하게 조절될 수 있다.
히터(114)는 배터리(111)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품(12)이 에어로졸 발생 장치(11)에 삽입되면, 히터(114)는 에어로졸 발생 물품(12)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(114)는 에어로졸 발생 물품(12) 내의 에어로졸 발생 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
예를 들어, 히터(114)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(114)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(114)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(114)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(11)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(114)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(114)에는 에어로졸 발생 물품(12)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(12)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(114)는 관 형 열전달 요소, 판 형 열전달 요소, 침 형 열전달 요소 또는 봉 형의 열전달 요소를 포함할 수 있으며, 열전달 요소의 모양에 따라 에어로졸 발생 물품(12)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치(11)에는 히터(114)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(114)들은 에어로졸 발생 물품(12)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 발생 물품(12)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(114)들 중 일부는 에어로졸 발생 물품(12)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 발생 물품(12)의 외부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 세장형 공동(115)에는 에어로졸 발생 물품(12)이 수용될 수 있다. 일 실시 예에서, 히터(114)는 세장형 공동(115)의 외부 표면을 둘러싸고 배치됨으로써 세장형 공동(115)에 수용되는 에어로졸 발생 물품을 가열할 수 있다. 일 실시 예에 따른 히터(114)는 세장형 공동(115)의 외부 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 배치될 수 있다.
한편, 에어로졸 발생 장치(11)는 배터리(111), 제어부(112), 증기화기(113) 및 세장형 공동(115) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(11)는 센싱부(116), 출력부(117), 사용자 입력부(118), 메모리(119) 및 통신부(120)를 포함할 수 있다.
센싱부(116)는 에어로졸 발생 장치(11)의 상태 또는 에어로졸 발생 장치(11) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(112)에 전달할 수 있다. 제어부(112)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 흡연의 제한, 에어로졸 발생 물품(12)(예: 궐련, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 발생 장치(11)를 제어할 수 있다.
센싱부(116)는 온도 센서(1161), 삽입 감지 센서(1162) 및 퍼프 센서(1163) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(1161)는 히터(114)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 발생 장치(11)는 히터(114)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(114) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(1161)는 배터리(111)의 온도를 모니터링하도록 배터리(111)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(1162)는 에어로졸 발생 물품(12)의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들면, 삽입 감지 센서(1162)는 필름 센서, 압력 센서, 광 센서, 저항성 센서, 용량성 센서, 유도성 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에어로졸 발생 물품(12)이 삽입 및/또는 제거됨에 따른 신호 변화를 감지할 수 있다.
퍼프 센서(1163)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들면, 퍼프 센서(1163)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(116)는 전술한 센서(1161 내지 1163) 외에, 온/습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로스코프 센서, 위치 센서(예컨대, GPS), 근접 센서, 및 RGB 센서(illuminance sensor) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 통상의 기술자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
출력부(117)는 에어로졸 발생 장치(11)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(117)는 디스플레이부(1171), 햅틱부(1172) 및 음향 출력부(1173) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(1171)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(1171)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(1171)는 에어로졸 발생 장치(11)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 발생 장치(11)에 대한 정보는 에어로졸 발생 장치(11)의 배터리(111)의 충/방전 상태, 에어로졸 발생 물품(12)의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 발생 장치(11)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(1171)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(1171)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(1171)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(1172)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 발생 장치(11)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 햅틱부(1172)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(1173)는 에어로졸 발생 장치(11)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 음향 출력부(1173)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
사용자 입력부(118)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들면, 사용자 입력부(118)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 1에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(11)는 USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, USB 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 배터리(111)를 충전할 수 있다.
메모리(119)는 에어로졸 발생 장치(11) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(112)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(119)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들면 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(119)는 에어로졸 발생 장치(11)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
통신부(120)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신부(120)는 근거리 통신부(1201) 및 무선 통신부(1202)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(1201)는 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
무선 통신부(1202)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(1202)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 발생 장치(11)를 확인 및 인증할 수도 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(11)는 사용자가 에어로졸 발생 장치(11)의 기능을 제어할 수 있는 적어도 하나의 입력 장치(예를 들어, 버튼) 및/또는 크래들과 결합되는 단자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 에어로졸 생성 장치(100)의 입력 장치를 이용하여 다양한 기능들을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 누르는 횟수(예를 들어, 1회, 2회 등) 또는 입력 장치를 누르고 있는 시간(예를 들어, 0.1초, 0.2초 등)을 조절함으로써, 에어로졸 발생 장치(11)의 복수의 기능들 중 원하는 기능을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 작동시킴에 따라, 증기화기(113)의 가열 요소를 예열하는 기능, 증기화기(113)의 가열 요소의 온도를 조절하는 기능, 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 공간을 청소하는 기능, 에어로졸 발생 장치(11)가 작동 가능한 상태인지를 점검하는 기능, 배터리(111)의 잔량(가용 전력)을 표시하는 기능, 에어로졸 발생 장치(11)의 리셋 기능 등이 수행될 수 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(11)의 기능은 상술한 예들에 한정되지 않는다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(11)는 퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서 및/또는 에어로졸 발생 물품 삽입 감지 센서를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(11)는 에어로졸 발생 물품이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입/유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
일 실시예에 따라, 에어로졸 발생 장치(11)는, 도 2a와 같이, 직렬로 배열된 증기화기(113) 및 세장형 공동(115)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 에어로졸 발생 장치(11)는, 도 2b와 같이, 병렬로 배열된 증기화기(113) 및 세장형 공동(115)을 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(11)의 배터리(111), 제어부(112), 증기화기(113) 및 세장형 공동(115)의 배열 형태는 도 2a 및 도 2b에 한정되지 않으며, 다양한 형태일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(11)에서 히터(예: 도 1의 히터(114))가 포함될 수 있다.
에어로졸 발생 장치(11) 내 기류 통로를 통해, 증기화기(113)에 의해 생성된 에어로졸은 세장형 공동(115)로 유입되어 에어로졸 발생 물품(12)을 통과할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 물품(12)을 통과한 에어로졸에 담배 향미(tobacco flavor) 또는 니코틴이 가미될 수 있으며, 사용자는, 에어로졸 발생 물품(12)의 일단을 입으로 흡입하여, 담배 향미 또는 니코틴이 가미된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일 실시 예에 따른 증기화기(113)는 액체 저장부, 액체 전달 수단, 가열 요소, 및 기류 통로를 포함할 수 있다. 증기화기(113)의 각 구성들은 폴리 카보네이트(poly carbonate)의 소재로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시 예에서, 액체 저장부는 가열 시 에어로졸이 생성될 수 있는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 일 실시예에 따라, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 다른 실시예에 따라 액상 조성물은 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수 있다. 또한, 액상 조성물은 0.1 내지 2.0mL 용량의 액체를 저장할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액체 저장부는 증기화기(113) 내에서 교환 가능하게 결합되어 있을 수 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있는 바, 모세관 현상을 이용하여 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소인 바, 금속 열선, 금속열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
일 실시 예에서, 기류 통로는 생성된 에어로졸이 삽입된 에어로졸 발생 물품(12)을 향해 방출되도록 배치될 수 있다. 즉, 가열 요소에 의해 생성된 에어로졸은 기류 통로를 통해 방출될 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(112)는 가열 요소로 공급되는 전류를 제어하여, 가열 요소의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(112)는 가열 요소로 공급되는 전류를 제어하여, 액상 조성물로부터 생성되는 에어로졸 량을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(112)는, 사용자의 퍼프 감지 시, 기 설정된 시간 동안 가열 요소로 전류를 공급하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(112)는, 사용자의 퍼프를 감지한 때로부터 1-5초 동안 가열 요소로 전류가 공급되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(112)는 기류 통로의 개폐 상태를 제어하여 증기화기(113)로부터 방출되는 에어로졸의 양을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(112)는 기류 통로의 공극의 크기를 크게 하여, 증기화기(113)로부터 방출되는 에어로졸 량을 증가시킬 수 있고, 기류 통로의 공극의 크기를 작게 하여, 증기화기(113)로부터 방출되는 에어로졸 량을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(112)는 다이얼 방식을 이용하여 기류 통로의 공극을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(112)는 액체 저장부의 액상 조성물이 기 설정된 량보다 적은 경우, 진동 모터 또는 디스플레이를 통해 사용자에게 액상 조성물이 부족하다는 정보를 알릴 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12)은, 제 1 세그먼트(121), 매질 세그먼트(122), 제 2 세그먼트(123) 및 래퍼(125)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)은 적어도 하나의 래퍼(125)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(125)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 래퍼(125)는 열 전도성이 높은 재질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 래퍼(1251)에 의하여 제 1 세그먼트(121)가 포장되고, 제 2 래퍼(1252)에 의하여 매질 세그먼트(122)가 포장되고, 제 3 래퍼(1253)에 의하여 제 2 세그먼트(123)가 포장될 수 있다. 그리고, 제 5 래퍼(1255)에 의하여 에어로졸 발생 물품(12) 전체가 재포장될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 래퍼(1251), 제 2 래퍼(1252) 및 제 3 래퍼(1253)는 다공질 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼(1251), 제 2 래퍼(1252) 및 제 3 래퍼(1253) 각각의 다공도는 35000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 1 래퍼(1251), 제 2 래퍼(1252) 및 제 3 래퍼(1253) 각각의 두께는 70um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 1 래퍼(1251), 제 2 래퍼(1252) 및 제 3 래퍼(1253) 각각의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
예를 들어, 제2 래퍼(1252)는 알루미늄 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 래퍼(1252)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 또한, 제 2 래퍼(1252)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 5 래퍼(1255)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 5 래퍼(1255)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 5 래퍼(1255)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 세그먼트(121)는 셀룰로오스 아세테이트 필터로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 세그먼트(121)는 종이 필터 및 다공성 성형물 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 세그먼트(121)의 길이는 4 ~ 15mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 1 세그먼트(121)는 유색 처리될 수 있거나, 가향 처리될 수 있다.
일 실시 예에서, 매질 세그먼트(122)는 캐비티(cavity; 공동)를 포함할 수 있고, 상기 캐비티에는 매질이 충진될 수 있다. 예를 들어, 매질 세그먼트(122)에 충진된 매질 기재는, 과립형 담배(담배 과립), 재구성 담배, 담배 각초 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 매질 세그먼트(122)의 길이는 6mm 내지 18mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일반적으로, 담배 과립은 다른 유형의 담배 물질(e.g. 각초, 재구성 담배 등)보다 수분 및/또는 에어로졸 형성제 함량이 현저하게 적기 때문에, 가시적인 연기의 발생을 크게 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 에어로졸 발생 장치(11)의 무연 기능이 용이하게 구현될 수 있다. 다만, 담배 과립의 직경, 밀도, 충진 율, 구성 물질의 조성비, 가열 온도 등은 다양할 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 담배 과립의 직경은 약 0.3mm 내지 1.2mm일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서 담배 과립의 적절한 경도와 제조 용이성이 보장되고, 캐비티 내에서 와기류 발생 확률이 증가될 수 있다.
또한, 매질 세그먼트(122)는 글리세린 등과 같은 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(122)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(122)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 매질 세그먼트(122)에 분사됨으로써 첨가될 수 있다.
일 실시 예에서, 매질 세그먼트(122) 내에는 pH 처리된 매질 기재가 포함될 수 있다. 예를 들어, 매질 기재는　pH　조절제에 의해 염기성을 갖도록 pH 처리될 수 있으며, pH　조절제는 염기성이며, 예를 들어, 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 산화칼슘(CaO) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 다만,　pH　조절제에 포함되는 물질은 상술한 예들로 제한되지 않으며, 흡연 중에 부정적인 냄새가 적게 발생하는 물질이 사용될 수 있다. 염기성　pH　조절제는 매질 세그먼트(122)에 포함된 매질 기재의 pH를 증가시킬 수 있다. 염기성　pH　조절제에 의해 처리되지 않은 매질 기재와 비교하여, 염기성　pH　처리된 매질 기재는 가열 시 니코틴의 방출량이 증가한다. 즉, 염기성　pH 처리된 매질 기재의 경우, 매질 세그먼트(122)가 낮은 온도에서 가열되더라도 충분한 니코틴 수율을 달성할 수 있다.
일 실시 예에서, 매질 세그먼트(122)에는 pH가 7.0 내지 9.5 범위로 조정된 슬러리 또는 제지식 판상엽이 포함되거나, pH가 7.0 내지 9.5 범위로 조정된 담배 과립이 포함될 수 있다. 또는, 매질 세그먼트(122)에는 pH가 8.0 내지 9.5 범위로 조정된 슬러리 또는 제지식 판상엽이 포함되거나, pH가 8.0 내지 9.5 범위로 조정된 담배 과립이 포함될 수 있다.
매질 기재는 니코틴을 포함할 수 있으며, 여기에 pH 처리가 됨으로써 비가열 조건이나 상대적으로 낮은 온도 조건에서도 매질 기재로부터 프리 니코틴(free nicotine: 기체 상태의 니코틴)이 이행될 수 있다. 즉, 매질 세그먼트(122)의 매질 기재의 pH가 7.0 내지 9.5 범위(또는 8.0 내지 9.5 범위)로 조정됨으로써, 비가열 조건에서 휘발성 프리 니코틴이 이행될 수 있고 충분한 수준의 끽미 강도가 구현될 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치(11)가 히터(예: 도 1의 히터(114))를 포함할 경우, 저온 가열을 통해 니코틴의 이행을 보다 촉진시켜 비가열 모드에서보다 상대적으로 높은 수준의 끽미 강도를 구현할 수 있다. 이처럼, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12)에서는 비가열 또는 저온 가열을 통해서도 니코틴의 이행량이 용이하게 조절될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 세그먼트(123)는 셀룰로오스 아세테이트 필터로 구성될 수 있다. 또한, 제 2 세그먼트(123)에는 적어도 하나의 향 캡슐이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 2 세그먼트(123)는 적어도 하나의 향 캡슐이 삽입된 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 또한, 제 2 세그먼트(123)는 가향 물질이 혼합된 셀룰로오스 아세테이트 필터로 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 세그먼트(121) 및 제 2 세그먼트(123) 중 적어도 어느 하나에는 니코틴이 흡착될 수 있다. 매질 세그먼트(122)가 7.0 내지 9.5의 범위(또는 8.0 내지 9.5의 범위)로 pH 처리됨에 따라, 비가열 조건에서도 매질 세그먼트(122) 내 니코틴은 활발하게 프리 니코틴 상태가 되어 제 1 세그먼트(121) 또는 제 2 세그먼트(123)로 전이될 수 있다. 따라서, 매질 세그먼트(122)에서 전이된 니코틴이 제 1 세그먼트(121) 및 제 2 세그먼트(123) 중 적어도 하나에 흡착될 수 있다. 매질 세그먼트(122)와 함께 제 1 세그먼트(121) 또는 제 2 세그먼트(123)도 니코틴을 포함함으로써, 에어로졸 발생 장치(11)의 예열이 없이도 바로 에어로졸 발생 물품(12)의 사용이 가능하다. 이는 사용자의 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라, 가열이 없는 상태에서도 충분한 니코틴의 이행에 따른 끽미 만족감을 제공하는데 기여할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)은 니코틴 전이 처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 니코틴 전이 처리 공정은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 먼저, 매질 세그먼트(122)가 7.0 내지 9.5 범위(또는 8.0 내지 9.5의 범위)로 pH 처리되고 제 1 세그먼트(121)와 제 2 세그먼트(123)가 매질 세그먼트(122)를 사이에 두고 래퍼(125)에 의해 결합될 수 있다. 다음으로 에어로졸 발생 물품(12)은 실온에서 니코틴 전이 기간을 거치게 된다. 예를 들어, 상기 니코틴 전이 기간은 4주 이상일 수 있다.
아래 표 1은 시간에 따른 제 1 세그먼트(121), 제 1 매질 세그먼트(예: 매질 세그먼트(122)), 제 2 매질 세그먼트 및 제 2 세그먼트(123)로 구성된 에어로졸 발생 물품에 대한 니코틴의 전이량을 나타내는 표이다. 아래의 실험은 22도의 온도 조건에서 진행되었다.
표 1을 참조하면, 4주가 경과하면 제 1 세그먼트(121) 및 제 2 세그먼트(123)로 니코틴이 전이되어 흡착됨을 알 수 있고, 연기성분 분석값에 따르면 무화량이 일정하게 유지되면서 니코틴의 양이 증가하였음을 알 수 있다.
구분 니코틴 전이량 (mg/seg) 연기성분 분석값(mg/스틱)
시간 제 1 세그먼트 제 1 매질 세그먼트 제 2 매질 세그먼트 제 2 세그먼트 무화량 니코틴
0주 - - - - 37.8 0.15
4주 0.33 0.60 1.05 0.27 38.8 0.31
6주 0.35 0.55 0.98 0.31 38.6 0.32
8주 0.37 0.66 0.75 0.30 39.0 0.31
도 1 내지 도 3을참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(1)에서, 에어로졸 발생 장치(11)가 히터(예: 도 1의 히터(114))를 포함할 경우, 제어부(112)에 의해 히터(114)가 에어로졸 발생 물품(12)을 가열하는 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(112)는 히터(114)가 제 1 세그먼트(121), 매질 세그먼트(122) 또는 제 2 세그먼트(123)를 가열하는 온도를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(112)는 비가열 모드 및 저온가열 모드로 히터(114)를 제어할 수 있다. 비가열 모드에서는 히터(114)가 에어로졸 발생 물품(12)을 가열하지 않고, 이때 제 1 세그먼트(121), 매질 세그먼트(122) 또는 제 2 세그먼트(123)는 가열되지 않을 수 있다. 저온가열 모드에서는 히터(114)가 에어로졸 발생 물품(12)을 0도 이상 150도 이하로 저온 가열할 수 있다. 이 때, 제 1 세그먼트(121), 매질 세그먼트(122) 또는 제 2 세그먼트(123)는 0도 이상 150도 이하로 저온 가열될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(12)이 비가열 모드와 저온가열 모드 사이에서 전환됨에 따라, 끽미 강도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 비가열 모드에서는, 제 1 세그먼트(121), 매질 세그먼트(122) 또는 제 2 세그먼트(123)에서 이행되는 니코틴의 양이 상대적으로 낮아 끽미 강도가 상대적으로 낮을 수 있다. 반면에, 저온가열 모드에서는, 비가열 모드와 비교하여, 제 1 세그먼트(121), 매질 세그먼트(122) 또는 제 2 세그먼트(123)에서 이행되는 니코틴의 양이 상대적으로 높아 끽미 강도가 상대적으로 높을 수 있다. 따라서, 저온가열 모드에서는 매질 세그먼트(122)의 pH를 높게 처리하지 않더라도 충분한 끽미 강도를 확보할 수 있다.
도 3에서는 제 1 세그먼트(121)와 제 2 세그먼트(123) 사이에 매질 세그먼트(122)가 구비된 것으로 도시되어 있지만, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(121)의 구성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 세그먼트(121)의 상류 측에 보습제가 함유된 무화 세그먼트나 니코틴이 전이된 또 다른 세그먼트가 구비될 수도 있다. 또는, 제 1 세그먼트(121)와 매질 세그먼트(122) 사이에 니코틴이 전이된 또 다른 세그먼트가 적용될 수 있다. 또는, 제 2 세그먼트(123)의 하류 단에 니코틴이 흡착된 또 다른 세그먼트가 구비되거나, 제 2 세그먼트(123)와 매질 세그먼트(122) 사이에 니코틴이 흡착된 또 다른 세그먼트가 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)의 매질 세그먼트(122)의 캐비티 내에 충진되는 매질 충진율은 50vol% 이상 80vol% 이하일 수 있다. 이에 대해서는 [표 2]와 도 4를 참조하여 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
아래 [표 2]는 동일한 pH 범위로 처리된 매질(예: 담배 과립)의 충진양에 따른 경향 분석 결과를 나타내며, 도 4는 [표 2]에 따른 실험의 연기성분을 나타내는 그래프이다.
기간 구분(pH 8.7 동일) 실험예 1
vol 20%		 실험예 2
vol 50%		 실험예 3
vol 70%
1주차 전이 니코틴
(분포율;전이량)		 과립 中
(초기 대비 감소율)		 37.3%(0.6㎎)
(△63%)		 58.4%(1.8㎎)
(△42%)		 62.4%(3.4㎎)
(△38%)
재료품 中 44.1%(0.7㎎) 38.7%(1.2㎎) 26.6%(1.4㎎)
계 81.4% 97.1% 89.0%
연기성분 니코틴(㎎/14퍼프) 0.21 0.39 0.48
4주차 전이 니코틴
(분포율;전이량)		 과립 中 11.8%(0.2㎎)
(△88%)		 36.7%(1.1㎎)
(△63%)		 37.1%(2.0㎎)
(△63%)
재료품 中 59.0%(1.0㎎) 61.6%(1.9㎎) 44.7%(2.4㎎)
계 70.8% 98.3% 81.8%
연기성분 니코틴(㎎/14퍼프) 0.11 0.32 0.37
[표 2]에 따른 실험은 30℃, 65% 상대습도(RH) 조건에서 진행되었고, 1주와 4주의 니코틴 전이(조화) 기간을 거치도록 하였다. 실험예 1은 매질 세그먼트(예: 도 3의 매질 세그먼트(122))의 캐비티 내 담배 과립 충진율을 20vol%로 설정하였고, 실험예 2는 충진율을 50vol%로 설정하였으며, 실험예 3은 충진율을 70vol%로 설정하였다. 각각의 실험예들에서 연기성분 결과인 연중(연기중) 니코틴 이행량을 측정하였으며, 14퍼프(puff)당 이행된 니코틴의 양(mg)을 측정하였다.
[표 2] 및 도 4를 참조하여, 1주차에서의 연중 니코틴 이행량을 살펴보면, 실험예 1에서는 0.21mg/14퍼프, 실험예 2에서는 0.39mg/14퍼프, 실험예 3에서는 0.48mg/14퍼프였다.
2주차에서의 연중 니코틴 이행량을 살펴보면, 실험예 1에서는 0.11mg/14퍼프, 실험예 2에서는 0.32mg/14퍼프, 실험예 3에서는 0.37mg/14퍼프임을 알 수 있다.
위의 실험예들로부터, 담배 과립의 충진율이 높을수록 연중 니코틴 이행량이 증가함을 알 수 있다. 이때, 실험예 1과 실험예 2를 비교하면 니코틴 이행양이 큰 폭으로 증가하였으나, 실험예 2와 실험예 3을 비교하면 상대적으로 니코틴 이행량은 큰 폭으로 증가하지 않았다.
각각의 실험예들에서의 관능평가를 수행하였으며, 실험예 1에서는 끽미감이 감지되지 않았다. 실험예 2에서는 끽미 정도가 적정 수준으로 감지되었으며, 실험예 3에서의 끽미 정도는 실험예 2에 비해서 큰 폭의 증가 수준은 아니었다.
매질의 충진율이 50vol% 미만에서는 니코틴의 이행량이 충분하지 않았다. 또한, 매질의 충진율이 50vol% 미만에서는, 예를 들어 꺾임에 의한 에어로졸 발생 물품(12)의 변형 가능성이 존재한다. 이로 인해, 에어로졸 발생 물품(12)의 손상이 유발될 수 있거나, 에어로졸 발생 물품(12)이 에어로졸 발생 장치(11)로 삽입될 때 불편함이 유발될 수도 있다.
매질의 충진율이 80vol%를 초과할 경우에는, 에어로졸 발생 물품(12)의 제 2 래퍼(예: 도 3의 제 2 래퍼(1252))와 제 3 래퍼(예: 도 3의 제 3 래퍼(1253))의 접합 부분에 매질 끼임 현상이 발생할 수 있고, 매질 끼임 현상은 제조 작업 효율의 저하를 초래할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(122) 내의 매질로부터 제 1 세그먼트(121) 또는 제 2 세그먼트(123)로 전이될 수 있는 니코틴의 최대치는 정해져 있으므로, 불필요하게 많은 매질을 캐비티에 투입하는 것은 비효율적이다.
따라서, 에어로졸 발생 물품(12)의 매질 세그먼트(122)의 캐비티 내 매질 충진율은 50vol% 이상 80vol% 이하가 바람직하다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)의 단위 길이당 니코틴 흡착량은 제 2 세그먼트(123)의 단위 길이당 니코틴 흡착량보다 같거나 많을 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명하기로 한다.
도 5는 에어로졸 발생 물품의 세그먼트별 니코틴 이행도 시험을 나타낸다.
도 5를 참조하여, 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터(CA 필터)를 각각 다른 세그먼트에 적용한 샘플들을 준비하여 각각의 경우에서의 니코틴 잔류량과 니코틴 이행량을 분석하였다. 도 5의 실험예(a)는 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터를 최상류측 세그먼트에 배치하였고, 실험예(b)에서는 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터를 상류에서 두 번째 세그먼트에 배치하였으며, 실험예(c)에서는 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터를 상류에서 세 번째 세그먼트에 배치하였고, 실험예(d)에서는 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터를 최하류측 세그먼트에 배치하였다. 실험예(e)는 앞선 실험예들과의 비교를 위해서 모든 세그먼트에 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터를 배치하였다. 이 때, 흡연저항 또는 필터링 효과는 각 실험예들에서 동일하도록 설정하였다.
아래 [표 3]은 도 5에 따른 실험 결과를 나타낸다.
구 분 Nicotine 잔류량(㎎) 이행량(㎎)
첫번째 세그먼트 두번째 세그먼트 세번째 세그먼트 네번째 세그먼트 니코틴
(a) 0.03 0.10 0.09 0.05 0.12
(b) - 0.13 0.10 0.07 0.13
(c) - - 0.15 0.08 0.14
(d) - - - 0.20 0.19
(e) 0.03 0.18 0.29 0.36 0.66
도 5 및 [표 3]을 참고하여, 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터가 상류 측에 배치된 실험예(a)와 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터가 하류 측에 배치된 실험예(d)를 비교하면, 실험예(d)에서의 니코틴 이행량이 많음을 알 수 있다. 또한, 실험예(a), (b), (c) 및 (d)를 차례로 비교하면, 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터가 상류 측보다 하류 측에 배치될수록 니코틴의 이행량이 증가함을 알 수 있다.
또한, 실험예(a)를 살펴보면, 첫번째 세그먼트에서 이행된 니코틴은 모두 구강 쪽으로 이행되지 못하고, 두번째 세그먼트, 세번째 세그먼트 및 네번째 세그먼트에 잔류하게 됨을 확인할 수 있다. 실험예(b)와 (c)에서도 동일한 경향이 나타남을 알 수 있다. 이는 실험예(e)를 통해서도 확인할 수 있으며, 상류에서 하류 쪽 세그먼트로 갈수록 니코틴의 잔류량이 증가하는 경향을 나타낸다.
니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터가 하류에 배치될수록 필터링 효과의 감소로 인해서 니코틴의 이행량은 증가할 수 있다. 따라서, 하류 측에 배치된 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터는 흡연 초기 퍼프 시의 니코틴 이행에 주로 관여할 수 있다.
니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터가 상류에 배치될수록 보다 하류 쪽에 배치된 셀룰로오스 아세테이트 필터에 의한 필터링의 영향이 커지므로, 상류에 배치된 니코틴이 전이된 셀룰로오스 아세테이트 필터는 흡연 후반 퍼프 시의 니코틴 이행에 주로 관여할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)에 흡착된 니코틴의 양이 제 2 세그먼트(123)에 흡착된 니코틴의 양보다 많으므로, 흡연 초반 퍼프 시에는 제 2 세그먼트(123)로부터의 니코틴이 주로 구강으로 이행될 수 있고, 흡연 중반 퍼프 시에는 제 1 세그먼트(121)로부터의 일부 니코틴이 구강으로 이행될 수 있으며, 흡연 후반 퍼프 시에는 제 1 세그먼트(121)로부터의 나머지 니코틴이 구강으로 이행될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 세그먼트(121)로부터의 나머지 니코틴은 제 2 세그먼트(123)으로의 흡착(필터링)을 거친 후에 구강으로 이행될 수 있다.
즉, 제 1 세그먼트(121)에 전이된 니코틴의 양이 많은 이유는 끽미의 균일성을 담보하기 위함이며, 제 1 세그먼트(121)에 흡착된 니코틴은 흡연 후반부에 기여하고, 제 2 세그먼트(123)에 흡착된 니코틴은 흡연 초반부에 기여하기 때문이다. 즉, 제 1 세그먼트(121)에 흡착된 니코틴이 구강에 도달하기 위해서는 제 2 세그먼트(123)에 흡착된 니코틴들보다 많은 방해요소들을 거쳐야 하기 때문에 제 1 세그먼트(121)에는 보다 많은 니코틴이 흡착됨이 바람직하다.
따라서, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)에 흡착된 니코틴의 양이 제 2 세그먼트(123)에 흡착된 니코틴의 양보다 많으므로, 흡연이 지속되는 동안 구강으로 이행되는 니코틴의 양은 균일해질 수 있고, 이로 인해서 끽미의 균일성이 담보될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)의 가소제 함량이 제 2 세그먼트(123)의 가소제 함량보다 높을 수 있다. 제 1 세그먼트(121) 및 제 2 세그먼트(123)가 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 경우 가소제가 포함될 수 있는데, 제 1 세그먼트(121)의 가소제 함량이 제 2 세그먼트(123)의 가소제 함량보다 높음으로 인해서 제 1 세그먼트(121)의 단위 길이당 니코틴 흡착량이 제 2 세그먼트(123)의 단위 길이당 니코틴 흡착량보다 같거나 많게 설정될 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)에는 제 1 가소제가 적용될 수 있고, 제 2 세그먼트(123)에는 제 2 가소제가 적용될 수 있으며, 상기 제 1 가소제의 pH가 상기 제 2 가소제의 pH보다 낮거나 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 가소제는 트리아세틴(TA)이고, 상기 제 2 가소제는 트리에틸 시트레이트(TEC)일 수 있다. 이를 통해, 제 1 세그먼트(121)의 단위 길이당 니코틴 흡착량이 제 2 세그먼트(123)의 단위 길이당 니코틴 흡착량보다 같거나 많게 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)는 제 1 밀도를 가지는 셀룰로오스 아세테이트로 구성되고, 제 2 세그먼트(123)는 제 2 밀도를 가지는 셀룰로오스 아세테이트로 구성될 수 있고, 상기 제 1 밀도는 상기 제 2 밀도보다 클 수 있다. 또는 제 1 세그먼트(121)의 흡인저항이 제 2 세그먼트(123)의 흡인저항보다 크거나 같을 수 있다. 또는, 제 1 세그먼트(121)의 셀룰로오스 아세테이트의 모노데니어는 제 2 세그먼트(123)의 셀룰로오스 아세테이트의 모노데니어보다 낮거나 같을 수 있다. 이로 인해, 제 1 세그먼트(121)에 흡착(전이)된 니코틴의 양이 제 2 세그먼트(123)에 흡착된 니코틴의 양보다 많거나 같을 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(12)의 제 1 세그먼트(121)의 길이방향 길이(상류로부터 하류로의 길이)는 제 2 세그먼트(123)의 길이방향 길이보다 길거나 같을 수 있다. 이를 통해, 제 1 세그먼트(121)에 흡착(전이)된 니코틴의 양이 제 2 세그먼트(123)에 흡착된 니코틴의 양보다 많거나 같을 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 세그먼트(123)는 길이방향으로 형성된 중공을 포함하는 튜브 필터로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(12) 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템(1)에 의하면, 에어로졸 발생 장치(11)의 예열 없이 에어로졸 발생 물품(12)을 바로 이용할 수 있어 사용자의 편의성이 증대될 수 있으며, 비가열 모드에서도 충분한 니코틴의 이행이 담보될 수 있어서 사용자의 흡연 충족감을 만족시킬 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(11)는 히터를 포함하지 않을 수 있으므로 장치의 수명이 증대되는 효과를 기대할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1: 에어로졸 발생 시스템
11: 에어로졸 발생 장치
111: 배터리
112: 제어부
113: 증기화기
114: 히터
115: 세장형 공동
12: 에어로졸 발생 물품
121: 제 1 세그먼트
122: 매질 세그먼트
123: 제 2 세그먼트
125: 래퍼

Claims (11)

  1. 에어로졸 발생 물품에 있어서,
    캐비티를 포함하는 매질 세그먼트;
    상기 매질 세그먼트의 상류에 배치되는 제 1 세그먼트; 및
    상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 세그먼트;
    를 포함하고,
    상기 캐비티에는 매질이 충진되며,
    상기 캐비티 내에서 상기 매질의 충진 부피비는 적어도 50vol%이고,
    상기 매질로부터 전이된 니코틴이 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트 중 적어도 어느 하나에 흡착된,
    에어로졸 발생 물품.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질은 담배 과립, 재구성 담배, 담배 각초 중 적어도 하나의 성분 또는 그 조합을 포함하는,
    에어로졸 발생 물품.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 캐비티 내 상기 매질의 충진 부피는 80vol% 이하인,
    에어로졸 발생 물품.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트 중 적어도 어느 하나는 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는,
    에어로졸 발생 물품.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트의 매질은 pH 처리된,
    에어로졸 발생 물품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 매질은 7.0 이상 9.5 이하의 범위가 되도록 pH 처리된,
    에어로졸 발생 물품.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 세그먼트의 단위 길이당 니코틴 흡착양은 상기 제 2 세그먼트의 단위 길이당 니코틴 흡착양보다 많거나 같은,
    에어로졸 발생 물품.
  9. 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    에어로졸 발생 물품; 및
    적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부, 상기 에어로졸 발생 물품이 수용되는 세장형 공동, 및 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성하며 상기 에어로졸을 상기 에어로졸 발생 물품을 향해 방출하는 증기화기를 포함하는 에어로졸 발생 장치;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 물품은,
    제 1 세그먼트;
    상기 제 1 세그먼트의 하류 측에 배치되는 제 2 세그먼트; 및
    상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트 사이에 배치된 매질 세그먼트;
    를 포함하고,
    상기 매질 세그먼트는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티에는 매질이 충진되며, 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트 중 적어도 어느 하나에는 상기 매질로부터 전이된 니코틴이 흡착되고,
    상기 캐비티 내 상기 매질의 충진 부피는 적어도 50vol%인,
    에어로졸 발생 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐비티 내 상기 매질의 충진 부피는 80vol% 이하인,
    에어로졸 발생 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 매질은 7.0 이상 9.5 이하의 범위로 pH 처리된,
    에어로졸 발생 시스템.
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