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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-16
(54)【発明の名称】エアロゾル発生装置用の共振回路を有するカートリッジ
(51)【国際特許分類】
A24F 40/42 20200101AFI20230509BHJP
A24F 40/50 20200101ALI20230509BHJP
【ＦＩ】
A24F40/42
A24F40/50
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022555808
(86)(22)【出願日】2021-03-22
(85)【翻訳文提出日】2022-09-15
(86)【国際出願番号】 EP2021057294
(87)【国際公開番号】W WO2021191156
(87)【国際公開日】2021-09-30
(31)【優先権主張番号】20165039.7
(32)【優先日】2020-03-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】596060424
【氏名又は名称】フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100196612
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 慎也
(72)【発明者】
【氏名】クルバ ジェローム クリスティアン
(72)【発明者】
【氏名】クロス デイヴィッド マレー
(72)【発明者】
【氏名】レヴィチ ヴラッド
【テーマコード（参考）】
4B162
【Ｆターム（参考）】
4B162AA03
4B162AA05
4B162AA22
4B162AB12
4B162AB14
4B162AC12
4B162AC16
4B162AC22
4B162AC34
4B162AD08
(57)【要約】
エアロゾル発生装置（２００）用のカートリッジ（１００）であって、カートリッジ（１００）は、エアロゾル形成基体と、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーター（１２０）と、共振回路（１５５）とを備え、共振回路（１５５）は、所定の共振周波数で共振するように構成されていて、所定の共振周波数は、カートリッジ（１００）の識別性と関連付けられていて、共振回路（１５５）は、電気ヒーター（１２０）と並列に接続されている。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアロゾル発生装置用のカートリッジであって、エアロゾル形成基体と、
前記エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターと、
共振回路と、を備え、
前記共振回路が所定の共振周波数で共振するように構成されていて、
前記所定の共振周波数が前記カートリッジの識別性と関連付けられていて、かつ
前記共振回路が前記電気ヒーターと並列に接続されている、カートリッジ。
【請求項2】
前記共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項3】
前記コンデンサおよびインダクタが直列に接続されている、請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項4】
前記共振回路の前記所定の共振周波数が前記コンデンサの前記キャパシタンスによって決定され、かつ前記所定の共振周波数を、前記コンデンサの前記キャパシタンスを変更することによって変更することができる、請求項２または請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項5】
前記所定の共振周波数が１０ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であり、好ましくは１００ｋＨｚ～２０ＭＨｚの範囲内であり、より好ましくは１ＭＨｚ～１１ＭＨｚの範囲内である、請求項１～４のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項6】
前記コンデンサの前記キャパシタンスが０．１ｎＦ～１０ｎＦの範囲内である、請求項２～５のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項7】
前記共振回路が、並列に配設された複数のコンデンサを備え、かつ前記複数のコンデンサの組み合わされたキャパシタンスが共振を生成するために使用される、請求項２～６のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項8】
前記共振回路がプリント基板（ＰＣＢ）上に配設されていて、かつ前記インダクタが導電性トラックとして前記ＰＣＢ上に直接形成されている、請求項２～７のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項9】
前記共振回路が、前記ヒーターと並列に接続されたコンデンサを備え、かつ前記共振回路が、前記コンデンサの前記キャパシタンスと組み合わせた前記共振回路の寄生インダクタンスを使用して共振を生成するように構成されている、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項10】
前記所定の共振周波数が１００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であり、好ましくは１ＭＨｚ～５０ＭＨｚの範囲内である、請求項９に記載のカートリッジ。
【請求項11】
前記コンデンサの前記キャパシタンスが１ｎＦ～３００ｎＦの範囲内である、請求項９または請求項１０に記載のカートリッジ。
【請求項12】
前記共振回路が交流信号源に接続されるように配設されていて、かつ前記所定の共振周波数が前記交流信号の前記周波数と実質的に等しい時に共振するように構成されている、請求項１～１１のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項13】
エアロゾル発生装置であって、請求項１～１２のいずれかに記載のカートリッジを受容するように構成されたハウジングであって、前記カートリッジに電気的に接続するための電気的接続を備える、ハウジングと、
前記カートリッジの前記電気ヒーターに電力を供給するための電源と、
前記カートリッジの前記共振回路に交流信号を入力するための交流信号源と、
前記電気ヒーターへの前記電力の供給を制御するように、かつ前記共振回路に供給された前記交流信号の前記周波数を制御可能に変化させるように構成された制御回路と、を備え、
前記制御回路が前記共振回路から出力信号を受信するように配設されていて、かつ
前記制御回路が、
前記出力信号が所定の閾値にいつ到達するかを検出することによって、前記共振回路内で共振がいつ生じるかを決定するように、
共振が生じる前記周波数を決定するように、かつ
前記決定された共振周波数に基づいて前記カートリッジを識別するようにさらに構成されている、エアロゾル発生装置。
【請求項14】
前記制御回路が所定の期間内に、所定の周波数範囲にわたって、前記交流信号の前記周波数をスイープするように構成されていて、前記所定の期間が５ミリ秒以下である、請求項１３に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項15】
前記共振回路に供給された前記交流信号の前記ピーク電圧が２Ｖ以下、好ましくは１．５Ｖ以下、より好ましくは１Ｖ以下である、請求項１３または請求項１４に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項16】
カートリッジと、エアロゾル発生装置とを備えるエアロゾル発生システムであって、前記カートリッジが、エアロゾル形成基体と、
前記エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターと、
所定の共振周波数で共振するように構成された共振回路であって、前記所定の共振周波数が前記カートリッジの識別性と関連付けられていて、かつ前記共振回路が前記電気ヒーターと並列に接続されている、共振回路と、を備え、
前記エアロゾル発生装置が、
前記カートリッジを受容するように構成されたハウジングであって、前記カートリッジに電気的に接続するための電気的接続を備える、ハウジングと、
前記カートリッジの前記電気ヒーターに電力を供給するための電源と、
前記カートリッジの前記共振回路に交流信号を入力するための交流信号源と、
前記電気ヒーターへの前記電力の供給を制御するように、かつ前記共振回路に供給された前記交流信号の前記周波数を制御可能に変化させるように構成された制御回路と、を備え、
前記制御回路が前記共振回路から出力信号を受信するように配設されていて、かつ
前記制御回路が、
前記出力信号が所定の閾値にいつ到達するかを検出することによって、前記共振回路内で共振がいつ生じるかを決定するように、
共振が生じる前記周波数を決定するように、かつ
前記決定された共振周波数に基づいて前記カートリッジを識別するようにさらに構成されている、エアロゾル発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示はエアロゾル発生装置用のカートリッジに関する。特に本開示は、エアロゾル発生装置用のカートリッジであって、そのエアロゾル発生装置の中で、カートリッジまたはその内容物を識別するために使用されることができる共振回路を備えるカートリッジに関する。本開示はまた、カートリッジとともに使用するエアロゾル発生装置、およびカートリッジと装置の両方を備えるエアロゾル発生システムにも関する。
【背景技術】
【0002】
手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生システムは、装置および取り外し可能なカートリッジを備えるモジュール式構造を有することができる。知られているエアロゾル発生システムにおいて、装置は典型的に、電池および制御電子機器を備え、またカートリッジは、液体エアロゾル形成基体の供給を保持する液体貯蔵部分と電気ヒーターとを備える。ヒーターは典型的に、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分からヒーターに移送する細長い芯の周りに巻かれたワイヤのコイルを備える。電流はワイヤのコイルを通過してヒーターを加熱し、それによって液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生することができる。またカートリッジは概して、マウスピースを備え、このマウスピースを通してユーザーはエアロゾルを自身の口の中に引き出してもよい。
【0003】
カートリッジは典型的に交換可能であり、また組成、風味、強度、または他の特性において著しく異なっていてもよい様々なエアロゾル形成基体を含むことができる。ユーザーはカートリッジを自由自在に交換することができる。しかしながら、ある特定のエアロゾル形成基体をエアロゾル化するために、またはある特定のユーザー体験を作るために必要とされる条件は、カートリッジごとに異なる場合がある。特に、特定のカートリッジのために必要とされる加熱プロファイルは、エアロゾル形成基体の特性に依存してもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従って、エアロゾル発生装置が、そのエアロゾル化条件に適宜に適合することができるように、カートリッジを自動的に識別する手段を提供することが望ましいことになる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施例によると、エアロゾル発生装置用のカートリッジが提供されている。カートリッジはエアロゾル形成基体を含んでもよい。カートリッジは、エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターを備えてもよい。カートリッジは共振回路を備えてもよい。共振回路は所定の共振周波数で共振するように構成されてもよい。所定の共振周波数はカートリッジの識別性と関連付けられてもよい。
【0006】
本明細書で使用される「共振回路」という用語は、共振または共振挙動を呈する電気回路を指す。すなわち、この回路は、他の周波数よりも、その共振周波数と呼ばれるある特定の周波数にて、より大きい振幅で自然に振動する。
【0007】
有利なことに、共振回路を所定の共振周波数で共振するように構成することによって、エアロゾル発生装置は、共振が生じる周波数を決定することによって、カートリッジ、またはカートリッジ中に含有されたエアロゾル形成基体を明確に識別することができる。言い換えれば、共振周波数はカートリッジに特有の特徴として働く。異なるカートリッジを区別することを可能にするために、異なるカートリッジに対して異なる所定の共振周波数を使用することができる。カートリッジが識別されると、エアロゾル発生装置はその後、カートリッジ中に含有されたエアロゾル形成基体にとって適切な加熱プロファイルを適用することができる。
【0008】
有利なことに、共振回路は、比較的に少数の安価な電気構成要素から構築することができ、従って共振回路は、メモリチップまたはＲＦＩＤタグなどの他の識別方法と比較して、単純かつコスト効果の高いカートリッジ識別方法となる。
【0009】
共振回路を使用してカートリッジを識別するさらなる利点は、共振回路を偽造防止手段として使用することができることである。ユーザーが、共振回路を有しない自身のエアロゾル発生装置に、認定されていないカートリッジを接続しようとした場合、または予想される所定の共振周波数を有しない共振回路が使用される場合、エアロゾル発生装置は、カートリッジを認定されていないものとして、または偽造の可能性のあるものとして識別することができ、またユーザーに警告するか、または装置の動作を遮断することができる場合がある。
【0010】
共振回路は電気ヒーターと並列に接続されてもよい。電気ヒーターと並列に共振回路を接続する利点は、共振回路の受動電気構成要素をヒーターと直列に接続することを回避することによって、加熱中に共振回路のエネルギー損失を低減するのを支援することである。より多くのエネルギーをヒーターに供給することができるように、加熱中に共振回路によるエネルギー消費を最小化することが望ましい。受動部品がヒーターと直列に配設されていた場合、ヒーターに供給された電流はまた、これらの構成要素を通過することになり、結果としてこれらの構成要素において（例えば、寄生素子において）寄生抵抗などのエネルギー損失をもたらす。
【0011】
電気ヒーターと並列に共振回路を接続するさらなる利点は、カートリッジが、ヒーターに電力を供給することと、共振回路に入力信号を提供（および共振回路から出力信号を受信）することとの両方で二つの電気接点しか必要としないことである。共振回路が直列に接続されていた場合、共振回路から出力信号を受信するために、少なくとも一つの余分な接続を必要とすることになる。
【0012】
共振回路は、三つ以下の構成要素を備えてもよい。共振回路は、二つ以下の構成要素を備えてもよい。これは回路の複雑さおよびコストを低減し、また回路のサイズも低減し、すなわち回路は、より少ないプリント基板の面積しか必要としない。
【0013】
共振回路は、コンデンサおよびインダクタを備えてもよい。これは最も単純なタイプの共振回路であり、二つの受動部品のみで実装されることができる。有利なことに、共振回路がヒーターと並列で配設されていて、かつ直流（ＤＣ）電圧がヒーターを加熱するためにカートリッジに印加される場合、コンデンサはＤＣ電圧を遮断し、いかなる直流電流も共振回路を通して流れないように、開回路として効果的に働く。その代わりに、直流はヒーターのみを通して流れ、従って加熱中、共振回路内のエネルギー損失は最小化される。
【0014】
インダクタおよびコンデンサを備える共振回路（いわゆるＬＣ回路）の場合、共振は、共振周波数にて交流または振動の入力交流信号を回路が受信する（またはその信号によって回路が駆動される）時に生じる。共振周波数は、誘導性リアクタンスの大きさと容量性リアクタンスの大きさが等しい周波数である。共振回路の共振周波数は、式（１）によって決定されることができる。
（１）
式中、ｆ0は共振周波数、Ｌはインダクタのインダクタンス、Ｃはコンデンサのキャパシタンスである。
式中、ｆ0は共振周波数、Ｌはインダクタのインダクタンス、Ｃはコンデンサのキャパシタンスである。
【0015】
コンデンサおよびインダクタは、直列に接続されてもよい。コンデンサおよびインダクタの直列配設は、ヒーターの両側に並列に接続されてもよい。直列ＬＣ回路において、共振は、容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスが等しい大きさであるが、位相が逆である時に生じ、これによって二つのリアクタンスは相互に相殺する。従って、コンデンサおよびインダクタの直列配設が共振する時、共振回路のインピーダンスは最小限である。
【0016】
上述の通り、共振回路がヒーターと並列で配設されていて、かつ直流（ＤＣ）電圧がヒーターを加熱するためにカートリッジに印加される場合、コンデンサはＤＣ電圧を遮断し、いかなる直流電流も共振回路を通して流れないように、開回路として効果的に働く。従って、インダクタをコンデンサと直列に接続することによって、ＤＣ電流はまた、インダクタを通して流れることを防止され、それによってエネルギー損失を低減する。
【0017】
共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスによって決定されてもよい。この状況において、インダクタのインダクタンスは一定であってもよい。インダクタのインダクタンスは、およそ１マイクロヘンリー（μＨ）に設定されてもよいものの、所定の共振周波数を達成するために、任意の適切なインダクタンス値を使用してもよい。所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスを変更することによって変更されてもよい。コンデンサのキャパシタンスは、異なるキャパシタンス値を有するコンデンサを使用することによって変更されてもよい。有利なことに、これは単に、特定の共振回路の単一の構成要素を変更することを伴うに過ぎない。所定の共振周波数を達成するために適切なキャパシタンス値を有する任意のコンデンサが使用されてもよい。コンデンサのキャパシタンスは、０．１ナノファラド（ｎＦ）～１０ｎＦの範囲内であってもよい。コンデンサのキャパシタンスは、広範な標準的なコンデンサ値を使用することによって変化してもよい。例えば、０．２７ｎＦ、０．３９ｎＦ、０．５６ｎＦ、０．８２ｎＦ、１．２ｎＦ、１．８ｎＦ、２．７ｎＦ、３．９ｎＦ、５．６ｎＦ、および８．２ｎＦのコンデンサ値が使用されてもよい。これらの値は、Ｅ１２シリーズの標準的なコンデンサ値から取られ、従って容易に入手可能である。
【0018】
別の方法として、共振回路の所定の共振周波数は、インダクタのインダクタンスによって決定されてもよい。共振周波数は、インダクタのインダクタンスを変更することによって変更されてもよい。この状況において、コンデンサのキャパシタンスは一定であってもよい。コンデンサのキャパシタンスは、２７０ナノファラドに設定されてもよいものの、所定の共振周波数を達成するために、任意の適切なキャパシタンス値を使用してもよい。インダクタのインダクタンスは、異なるインダクタンス値を有するインダクタを使用することによって変化してもよい。有利なことに、これは単に、特定の共振回路の単一の構成要素を変更することを伴うに過ぎない。所定の共振周波数を達成するために適切なインダクタンス値を有する任意のインダクタが使用されてもよい。インダクタのインダクタンスは、０．１ナノヘンリー（ｎＨ）～３３０ｎＨの範囲内であってもよい。例えば、１ｎＨ、１．５ｎＨ、２．２ｎＨ、３．３ｎＨ、４．７ｎＨ、６．８ｎＨ、１０ｎＨ、１５ｎＨ、２２ｎＨ、および３３ｎＨのインダクタ値が使用されてもよい。これらの値は、Ｅ１２シリーズの標準的なインダクタ値から取られ、従って容易に入手可能である。
【0019】
別の方法として、共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスとインダクタのインダクタンスの両方によって決定されてもよい。所定の共振周波数を達成するために、キャパシタンス値およびインダクタンス値の任意の適切な組み合わせが使用されてもよい。
【0020】
所定の共振周波数は、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～１００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲内、好ましくは１００ｋＨｚ～２０ＭＨｚの範囲内、より好ましくは１ＭＨｚ～１１ＭＨｚの範囲内であってもよい。比較的に高い共振周波数、例えばメガヘルツ範囲内の周波数を使用する利点は、共振を検出するために必要とされる測定時間を低減することである。発明者らは、高周波数の周波数スイープを低周波数の周波数スイープよりも素早く実施できることを見いだした。ＭＨｚ範囲の周波数を使用するさらなる利点は、ヒーターと比較して、共振回路を通過する測定信号の比率を増加させることである。交流信号は、共振を検出するためにカートリッジに入力される時、ヒーターと共振回路の間で分割される。ＤＣ信号と対照的に、交流信号は共振回路のコンデンサを通過することができる。より低い周波数よりも、より高い周波数にて、より低い比率の信号がヒーターを通って流れることが見いだされている。有利なことに、これは、より低い周波数を使用することと比較して、共振周波数の検出をより簡単にし、またヒーターにおけるエネルギー損失を低減する。
【0021】
共振回路は、並列に配設された複数のコンデンサを備えてもよい。複数のコンデンサの組み合わされたキャパシタンスは、共振を生成するために使用されてもよい。発明者らは、並列に配設された二つ以上のコンデンサを使用して共振回路のコンデンサ部分を実装することが、共振回路の周波数応答の改善を支援することを見いだした。すなわち、並列配設は、共振周波数の検出を支援する特定の入力周波数の共振回路からの信号出力を改善するために役立つ。これは、コンデンサの並列配設が寄生直列抵抗を低減することに役立つためである。
【0022】
共振回路は、プリント基板（ＰＣＢ）上に配設されてもよい。共振回路は、その独自の別個のＰＣＢ上に配設されてもよい。これは、共振回路がカートリッジの別個のモジュール式部品として製造され、スタンドアローン型の識別または偽造防止装置として機能することを可能にする。共振回路を比較的に少ない構成要素を使用して実装することができると仮定すると、より少ないＰＣＢ面積しか必要とせず、これによってＰＣＢを手持ち式エアロゾル発生装置のカートリッジ内に簡単に嵌合することができる。
【0023】
インダクタは、導電性トラックとしてＰＣＢ上に直接形成されてもよい。これは、ＰＣＢの製造中に簡単に作製されることができ、また共振回路のために必要とされる構成要素の数を低減する。別の方法として、インダクタは、ＰＣＢ上に実装された個別の表面実装型デバイスを備えてもよい。コンデンサもまた、ＰＣＢ上に実装された個別の表面実装型デバイスを備えてもよい。
【0024】
共振回路は、ヒーターと並列に接続されたコンデンサを備えてもよい。共振回路は、共振を生成するために、共振回路の寄生インダクタンスをコンデンサのキャパシタンスと組み合わせて使用するように構成されてもよい。
【0025】
本明細書で使用される「寄生インダクタンス」という用語は、構成要素の幾何学的形状、構成要素の材料、または構成要素が回路においてどのように使用されるかなどの数多くの要因からもたらされる可能性がある、すべての「実物の」電子構成要素の不可避のインダクタンス効果を指す。例えば、抵抗器は、抵抗に加えて、寄生インダクタンスを有してもよく、またコンデンサは、キャパシタンスに加えて、寄生インダクタンスを有してもよい。上記の「実物の」という用語は、回路で使用される実際の物理的構成要素を、純粋に理論上で存在し、かつ純粋な抵抗、またはいかなる寄生要素も有しない純粋なキャパシタンスなどの単一の意図された特性を有する理想的な構成要素から区別するために使用される。概して、寄生インダクタンスは望ましくないインダクタンス効果である。さらに、その効果は多くの場合、わずかであり、また多くの用途において無視できる。しかしながら、発明者らは驚くべきことに、ある特定の用途において、寄生インダクタンスが利点になりうることを見いだした。
【0026】
有利なことに、実際のインダクタ構成要素の代わりに共振回路の寄生インダクタンスを使用することによって、共振回路内の構成要素の数を低減することができる。これは回路を単純化し、回路のために必要とされるＰＣＢ面積を低減する。
【0027】
寄生インダクタンスはしばしば、実際のインダクタ構成要素のインダクタンスと比較して比較的に小さいため、寄生インダクタンスが生成する共振周波数は概してより高い。所定の共振周波数は、１００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であってもよく、好ましくは１ＭＨｚ～５０ＭＨｚの範囲内であってもよい。これらの周波数範囲は、実際のインダクタを使用する共振回路を記述する時に上記で考察した同じ利点を有する。
【0028】
共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスによって決定されてもよい。共振回路の所定の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンスを変更することによって変更されてもよい。これは、異なるキャパシタンス値を有するコンデンサを使用することによって達成することができ、かつ特定の共振回路の単一の構成要素を変更することを伴うだけである。所定の共振周波数を達成するために適切なキャパシタンス値を有する任意のコンデンサが使用されてもよい。コンデンサのキャパシタンスは、１ナノファラド（ｎＦ）～１００ｎＦの範囲内であってもよい。コンデンサのキャパシタンスは、広範な標準的なコンデンサ値を使用することによって変化してもよい。例えば、２．７ｎＦ、３．９ｎＦ、５．６ｎＦ、８．２ｎＦ、１２ｎＦ、１８ｎＦ、２７ｎＦ、３９ｎＦ、５６ｎＦ、および８２ｎＦのコンデンサ値が使用されてもよい。これらの値は、Ｅ１２シリーズの標準的なコンデンサ値から取られ、従って容易に入手可能である。
【0029】
共振回路は交流信号源に接続されるように配設されてもよく、かつ所定の共振周波数が交流信号の周波数と実質的に等しい時に共振するように構成されている。これは、共振周波数を決定するために、共振回路が入力交流信号を受信する、または入力交流信号によって駆動されることを可能にする。
【0030】
ヒーターは一つ以上の発熱体を備えてもよい。発熱体は任意の適切な形状または幾何学的形状を有してもよい。例えば、発熱体は真っ直ぐであってもよく、またはコイルとして形成されてもよく、またはうねるような、もしくは曲がりくねった形状を有してもよい。発熱体は、加熱ワイヤまたはフィラメント、例えばＮｉ－Ｃｒ（ニッケル－クロム）、白金、タングステン、もしくは合金のワイヤを含んでもよい。
【0031】
発熱体は、適切な電気特性を有する任意の材料から形成されてもよい。適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料と金属材料とで作製された複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。
【0032】
適切な合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル含有、コバルト含有、クロム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオビウム含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有、および鉄含有合金、ならびにニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄－アルミニウム系合金、鉄－マンガン－アルミニウム系合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。フィラメントは一つ以上の絶縁体で被覆されていてもよい。導電性フィラメント用の好ましい材料はステンレス鋼および黒鉛であり、ＡＩＳＩ ３０４、３１６、３０４Ｌ、３１６Ｌなどの３００シリーズのステンレス鋼であることがより好ましい。追加的に、導電性発熱体は上記の材料の組み合わせを含んでもよい。実質的に平坦な発熱体の抵抗の制御を改善するために、材料の組み合わせが使用されてもよい。例えば、固有抵抗が高い材料を、固有抵抗が低い材料と組み合わせてもよい。これは、材料のうちの一つが他の観点、例えば価格、機械加工性、またはその他の物理的および化学的パラメータの観点から、より有益である場合に、有利である場合がある。有利なことに、比抵抗が高いヒーターは、電池エネルギーのより効率的な使用を可能にする。
【0033】
発熱体は流体透過性発熱体であってもよい。流体透過性発熱体は、発熱体の第一の側から第二の側に延びる複数の隙間または開口を備えてもよく、これを通して流体が通ってもよい。
【0034】
発熱体は、単純な製造を可能にするために実質的に平坦な発熱体を備えてもよい。幾何学的に、「実質的に平坦な」発熱体という用語は、実質的に二次元の位相幾何学的マニホールドの形態である発熱体を指すために使用される。それ故に、実質的に平坦な発熱体は、実質的に三次元でよりも、表面に沿って二次元で延びる。特に、その表面内での二次元の実質的に平坦な発熱体の寸法は、表面に垂直な三次元での寸法の少なくとも５倍である。実質的に平坦な発熱体の例は、二つの実質的に平行な仮想表面間の構造であって、これらの二つの仮想表面間の距離はその表面内の延長よりも実質的に小さい。一部の実施形態において、実質的に平坦な発熱体は平面状である。他の実施形態において、実質的に平坦な発熱体は一つ以上の寸法に沿って湾曲していて、例えばドーム形状またはブリッジ形状を形成する。
【0035】
発熱体は複数の導電性フィラメントを備えてもよい。「フィラメント」という用語は、二つの電気接点の間に配設された電気的な経路を指すために使用される。フィラメントは恣意的に、幾つかの経路またはフィラメントにそれぞれ枝分かれおよび分岐していてもよく、または幾つかの電気的な経路から一つの経路に合流していてもよい。フィラメントは丸型、正方形型、平坦型、または任意の他の形態の断面を有してもよい。フィラメントは、真っ直ぐな様態または湾曲した様態で配設されてもよい。
【0036】
発熱体は、例えば相互に平行に配設されたフィラメントのアレイであってもよい。好ましくは、フィラメントはメッシュを形成してもよい。メッシュは織られていてもよく、または不織であってもよい。メッシュは、異なるタイプの織り構造または格子構造を使用して形成されてもよい。別の方法として、導電性発熱体は、フィラメントのアレイまたはフィラメントの織物から成る。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物はまた、液体を保持するその能力によっても特徴付けられる場合がある。
【0037】
好ましい一実施例において、実質的に平坦な発熱体は、ワイヤメッシュへと形成されたワイヤで構築されてもよい。メッシュは平織の設計を有することが好ましい。発熱体は、メッシュ細片から作製されたワイヤグリルであることが好ましい。
【0038】
導電性フィラメントはフィラメント間の隙間を画定する場合があり、隙間は１０マイクロメートル～１００マイクロメートルの幅を有してもよい。使用時に気化されることになる液体が隙間の中に引き出されるように、フィラメントは隙間の中で毛細管作用を生じさせることが好ましく、発熱体と液体エアロゾル形成基体の間の接触面積を増大する。
【0039】
導電性フィラメントは、６０～２４０フィラメント毎センチメートル（±１０パーセント）のサイズのメッシュを形成してもよい。メッシュ密度は、１００～１４０フィラメント毎センチメートル（±１０パーセント）であることが好ましい。メッシュ密度は、およそ１１５フィラメント毎センチメートルであることがより好ましい。隙間の幅は１００マイクロメートル～２５マイクロメートルであってもよく、８０マイクロメートル～７０マイクロメートルであることが好ましく、およそ７４マイクロメートルであることがより好ましい。メッシュの総面積に対する隙間の面積の比であるメッシュの開口面積の割合は、４０パーセント～９０パーセントであってもよく、８５パーセント～８０パーセントであることが好ましく、およそ８２パーセントであることがより好ましい。
【0040】
導電性フィラメントは８マイクロメートル～１００マイクロメートルの直径を有してもよく、１０マイクロメートル～５０マイクロメートルであることが好ましく、１２マイクロメートル～２５マイクロメートルであることがより好ましく、およそ１６マイクロメートルであることが最も好ましい。フィラメントは丸い断面を有してもよく、または扁平な断面を有してもよい。
【0041】
導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の面積は小さくてもよく、例えば５０平方ミリメートル以下であってもよく、２５平方ミリメートル以下であることが好ましく、およそ１５平方ミリメートルであることがより好ましい。サイズは、発熱体を手持ち式システムの中に組み込むように選ばれる。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物のサイズ設定を５０平方ミリメートル以下にすることは、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物を加熱するのに必要な総電力量を低減する一方で、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物が液体エアロゾル形成基体に十分に接触していることを依然として確実にする。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物は、例えば長方形であってもよく、また２ミリメートル～１０ミリメートルの長さ、および２ミリメートル～１０ミリメートルの幅を有してもよい。メッシュは、およそ５ミリメートル×３ミリメートルの寸法を有することが好ましい。
【0042】
フィラメントはワイヤで作製されていることが好ましい。ワイヤは金属で作製されていることがより好ましく、ステンレス鋼で作製されていることが最も好ましい。
【0043】
発熱体の導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．３オーム～４オームであってもよい。電気抵抗は０．５オーム以上であることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．６オーム～０．８オームであることがより好ましく、約０．６８オームであることが最も好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗率は、いずれの導電性接点部分の電気抵抗率よりも少なくとも１桁大きいことが好ましく、また少なくとも２桁大きいことがより好ましい。これは、発熱体に電流を通過させることによって発生した熱が、導電性フィラメントのメッシュまたはアレイに局在化されることを確実にする。システムが電池によって電力供給される場合、発熱体に対する全体抵抗が低いことは有利である。低抵抗で大電流のシステムは、発熱体に高電力を送達することを可能にする。これは、発熱体が導電性フィラメントを望ましい温度に素早く加熱することを可能にする。
【0044】
別の方法として、発熱体は、開口のアレイが中に形成されている加熱プレートを備えてもよい。開口は、例えばエッチングまたは機械加工によって形成されてもよい。プレートは、発熱体に関して上述した材料などの、適切な電気特性を有する任意の材料で形成されてもよい。
【0045】
電気接点部分は、発熱体の対向する両端上に位置付けられてもよい。電気接点部分は、二つの導電性接点パッドを備えてもよい。導電性接点パッドは、発熱体の縁の区域に位置付けられてもよい。好ましくは、少なくとも二つの導電性接点パッドが、発熱体の先端に位置付けられてもよい。導電性接点パッドは、発熱体の導電性フィラメントに直接固定されてもよい。導電性接点パッドは、スズのパッチを備えてもよい。別の方法として、導電性接点パッドは発熱体と一体型であってもよい。
【0046】
カートリッジは、液体貯蔵区画を備えてもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵区画内に保持されている。液体貯蔵区画は、互いに連通する第一の部分および第二の部分を有してもよい。液体貯蔵区画の第一の部分は、液体貯蔵区画の第二の部分に対してヒーターの反対側上にあってもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵区画の第一の部分内に保持されている。
【0047】
有利なことに、貯蔵区画の第一の部分は、貯蔵区画の第二の部分より大きい。カートリッジは、ユーザーがカートリッジ内で発生したエアロゾルを吸入するために、ユーザーがカートリッジを吸う、またはカートリッジで吸い込むことを可能にするように構成されてもよい。使用時に、カートリッジの口側端開口部は典型的に、ヒーターの上方に位置付けられていて、貯蔵区画の第一の部分は、口側端開口部とヒーターの間に位置付けられている。貯蔵区画の第二の部分よりも大きい貯蔵区画の第一の部分を有することは、使用中に重力の影響下で、液体が貯蔵区画の第一の部分から貯蔵区画の第二の部分に、またヒーターに送達されることを確実にする。
【0048】
カートリッジは、ユーザーが引き出すことのできる発生したエアロゾルが通る口側端と、エアロゾル発生装置に接続するように構成された接続端とを有してもよく、ヒーターの第一の側面は口側端に面し、ヒーターの第二の側面は接続端に面する。
【0049】
カートリッジは、空気吸込み口からヒーターの第一の側を通り過ぎ、カートリッジの口側端開口部に至る、囲まれた気流経路または通路を画定してもよい。囲まれた気流通路は、液体貯蔵区画の第一の部分または第二の部分を通過してもよい。一実施形態において、気流経路は液体貯蔵区画の第一の部分と第二の部分の間に延びる。追加的に、気流通路は液体貯蔵区画の第一の部分を通って延びてもよい。例えば、液体貯蔵区画の第一の部分は環状の断面を有してもよく、ヒーターから口側端部分まで液体貯蔵区画の第一の部分を通して延びる気流通路を有する。別の方法として、気流通路は、ヒーターから液体貯蔵区画の第一の部分に隣接する口側端開口部に延びてもよい。
【0050】
カートリッジは、ヒーターの第二の側面と接触している毛細管材料を備えてもよい。毛細管材料は、液体エアロゾル形成基体を重力に逆らってヒーターに送達する。使用時にヒーターに到達するために液体エアロゾル形成基体を重力に逆らって移動することを必要とすることによって、液体の大きい液滴が気流通路に入る可能性が低減する。
【0051】
毛細管材料は、毛細管作用による、材料の一方の端から別の端への液体である材料である。毛細管材料は繊維状または海綿体状の構造を有してもよい。毛細管材料は毛細管の束を含むことが好ましい。例えば、毛細管材料は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含んでもよい。繊維または糸は、液体エアロゾル形成基体を発熱体に向かって運ぶために概して整列していてもよい。別の方法として、毛細管材料は海綿体様または発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管材料の構造は複数の小さい穴または管を形成し、これを通して液体エアロゾル形成基体を毛細管作用によって搬送することができる。毛細管材料はヒーター内の隙間または開口の中に延びてもよい。ヒーターは、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を隙間または開口の中に引き出してもよい。
【0052】
毛細管材料は任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例は、海綿体もしくは発泡体材料、繊維もしくは焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属材料もしくはプラスチック材料、繊維質材料、例えば紡糸繊維または押出成形繊維（セルロースアセテート、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンもしくはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）で作製された繊維質材料である。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用によって毛細管媒体を通して液体エアロゾル形成基体を搬送することを可能にする粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、および蒸気圧を含むが、これらに限定されない物理特性を有する。
【0053】
別の方法として、または追加的に、カートリッジは液体エアロゾル形成基体を保持するための保持材料を包含してもよい。保持材料は、貯蔵区画の第一の部分、または貯蔵区画の第二の部分、または貯蔵区画の第一の部分と第二の部分の両方にあってもよい。保持材料は発泡体、海綿体、または繊維の収集物であってもよい。保持材料はポリマーまたはコポリマーで形成されてもよい。一実施形態において、保持材料は紡糸ポリマーである。液体エアロゾル形成基体は使用中に、保持材料の中に放出されてもよい。例えば、液体エアロゾル形成基体はカプセル内に提供されてもよい。
【0054】
カートリッジは有利なことに、液体エアロゾル形成基体を収容する。本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体を指す。揮発性化合物はエアロゾル形成基体を加熱することによって放出されてもよい。
【0055】
エアロゾル形成基体は室温にて液体であってもよい。エアロゾル形成基体は、液体構成成分と固体構成成分の両方を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体はニコチンを含んでもよい。ニコチン含有液体エアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスであってもよい。液体エアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、たばこを含んでもよい。液体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んでもよい。液体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。液体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。液体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。
【0056】
液体エアロゾル形成基体は一つ以上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、使用時に高密度の安定したエアロゾルの形成を容易にし、かつシステムの動作温度にて熱分解に対して実質的に抵抗性である任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体の例としては、グリセリンおよびプロピレングリコールが挙げられる。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、これには多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオール、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、テトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。液体エアロゾル形成基体は、水、溶媒、エタノール、植物抽出物、および天然風味または人工風味を含んでもよい。
【0057】
液体エアロゾル形成基体は、ニコチンおよび少なくとも一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、グリセリンまたはプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンとプロピレングリコールの両方を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、約０．５％～約１０％（例えば、約２％）のニコチン濃度を有してもよい。
【0058】
カートリッジはハウジングを備えてもよい。ハウジングは、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの成形可能プラスチック材料から形成されてもよい。ハウジングは、液体貯蔵区画の一方または両方の部分の壁の一部またはすべてを形成してもよい。ハウジングおよび液体貯蔵区画は一体的に形成されてもよい。別の方法として、液体貯蔵区画はハウジングと別個に形成され、ハウジングに組み立てられてもよい。
【0059】
本開示の別の実施例によると、エアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、上述の通りのカートリッジを受容するように構成されたハウジングを備えてもよい。ハウジングは、カートリッジに電気的に接続するための電気的接続を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、カートリッジの電気ヒーターに電力を供給するための電源をさらに備えてもよい。エアロゾル発生装置は、カートリッジの共振回路に交流信号を入力するための交流信号源をさらに備えてもよい。エアロゾル発生装置は、電気ヒーターへの電力の供給を制御するように、かつ共振回路に供給された交流信号の周波数を制御可能に変化させるように構成された制御回路をさらに備えてもよい。制御回路は共振回路から出力信号を受信するように配設されてもよい。制御回路は、出力信号が所定の閾値にいつ到達するかを検出することによって、共振回路内で共振がいつ生じるかを決定するようにさらに構成されてもよい。制御回路は、共振が生じる周波数を決定するようにさらに構成されてもよい。制御回路は、決定された共振周波数に基づいてカートリッジを識別するようにさらに構成されてもよい。
【0060】
有利なことに、エアロゾル発生装置は、上述のカートリッジのうちの一つとともに使用されることができ、またカートリッジ内に含有された特定のエアロゾル形成基体にとって適切なエアロゾル化条件を使用することができるようにカートリッジを識別することができる。さらに、エアロゾル発生装置は有利なことに、予想される共振周波数を装置にもたらさない、非認定のまたは偽造のカートリッジを検出することができる。
【0061】
共振がいつ生じるかを判定するために使用される所定の閾値は、最大または最小の出力信号を含んでもよい。
【0062】
制御回路は、所定の期間内に所定の周波数範囲にわたって交流信号の周波数をスイープするように構成されてもよい。有利なことに、所定の周波数範囲をスイープすることは、周波数範囲内の予想される共振周波数を検出する効果的なやり方であることが見いだされた。エアロゾル発生装置の制御回路は、これを素早くかつ効率的に行うように構成されることができる。交流信号の周波数は、５ミリ秒以下の所定の期間内に所定の周波数範囲にわたってスイープされてもよい。これは、共振周波数およびカートリッジ識別の急速な検出を可能にする。さらに、５ミリ秒の検出時間は、ヒーターに供給されているパルス幅変調電源（例えば１０ミリ秒周期および５０パーセントの負荷サイクルを有するパルス幅変調電源）の電源オフ部分の間にカートリッジ識別を実行することが可能であるように十分に短い。
【0063】
所定の周波数範囲を連続的にスイープすることの代替として、エアロゾル発生装置の制御回路は、複数の所定の周波数または周波数範囲の周波数帯をモニターして、共振がそれらの周波数にて、または周波数帯内で生じるかどうかを決定するように構成されてもよい。制御回路は、周波数または周波数帯の間で連続的に移動またはホップして、共振周波数、ひいてはカートリッジの識別性を決定するように構成されてもよい。これは有利なことに、共振周波数を決定するのにかかる時間を低減する場合があり、またカートリッジ識別中のエネルギー消費を低減する場合がある。
【0064】
共振回路に供給された交流信号のピーク電圧は、２ボルト（Ｖ）以下、好ましくは１．５Ｖ以下、より好ましくは１Ｖ以下であってもよい。有利なことに、交流信号に対して２Ｖ以下のピーク電圧を使用することによって、ヒーターの任意の著しい加熱を回避することができ、従ってエネルギー損失を低減または最小限に保持することができる。
【0065】
制御回路は、マイクロプロセッサを備えてもよい。マイクロプロセッサは、プログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または特定用途向け集積チップ（ＡＳＩＣ）もしくは制御を提供する能力を有する他の電子回路であってもよい。制御回路は、さらなる電子構成要素を備えてもよい。例えば、一部の実施形態において、制御回路は、センサー、スイッチ、ディスプレイ要素のいずれかを備えてもよい。電力は装置の起動後、エアロゾル発生要素に連続的に供給されてもよく、または毎回の吸煙ごとなどのように断続的に供給されてもよい。電力は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によって、電流パルスの形態でエアロゾル発生要素に供給されてもよい。電源は電池であってもよい。電池は装置内のリン酸鉄リチウム電池であってもよい。代替として、電源はコンデンサなどの別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。
【0066】
制御回路は、共振がいつ生じているかを検出するための共振検出回路を備えてもよい。共振検出回路は、出力信号の値がピーク値または所定の閾値にいつ到達するかを検出するためのピーク検出回路を備えてもよい。本明細書で使用される「ピーク検出回路」という用語は、最大値または最大閾値と最小値または最小閾値の両方を検出することができる回路を指すために使用される。
【0067】
一部の実施例において、制御回路は、制御回路のメモリ内に記憶されたルックアップテーブルに問い合わせるように、かつ決定された共振周波数を、ルックアップテーブル内に記憶された一つ以上の基準共振周波数と比較するように構成されている。
【0068】
言い換えれば、制御回路は、一つ以上の基準共振周波数値を記憶するメモリを備えてもよく、各基準共振周波数値は特定のカートリッジ識別性と関連付けられている。制御回路は、共振回路から測定された決定された共振周波数値を、ルックアップテーブル内に記憶された基準共振周波数値と比較するように構成されている。決定された共振周波数値が、ルックアップテーブル内に記憶された基準共振周波数値と合致する場合、カートリッジ識別性は、合致した基準共振周波数値と関連付けられたカートリッジ識別性であると決定される。
【0069】
当然のことながら、基準周波数値の範囲はルックアップテーブル内に記憶されてもよく、基準共振周波数値の各範囲は特定のカートリッジ識別性と関連付けられてもよい。決定された共振周波数値が共振周波数値の範囲と比較され、決定された共振周波数値が基準共振周波数値の範囲内に収まる時、カートリッジ識別性は、決定された共振周波数値が収まる基準周波数値の範囲と関連付けられたカートリッジ識別性であると決定される。
【0070】
制御回路は、カートリッジの決定された識別性に基づいて、エアロゾル発生装置の電源からカートリッジの電気ヒーターへの電力の供給を制御するように構成されてもよい。
【0071】
一部の実施例において、制御回路は、カートリッジの識別性が認識されない場合、電源から電気ヒーターに電力が供給されるのを防止するように構成されてもよい。言い換えれば、決定された共振周波数が、予想された共振周波数値と等しくない場合、制御回路は、電源から電気ヒーターに電力が供給されるのを防止するように構成されてもよい。基準共振周波数値のルックアップテーブルがコントローラのメモリ内に記憶される実施形態において、制御回路は、決定された共振周波数が記憶された基準共振周波数値のいずれとも合致しない時に、電力が電気ヒーターへと供給されるのを防止するように構成されてもよい。有利なことに、決定された共振周波数が、予想された共振周波数と合致しない時に電力が電気ヒーターに供給されることを防止することは、認定されていないカートリッジがエアロゾル発生装置で使用されるのを防止または抑止する場合がある。
【0072】
一部の実施例において、制御回路は、カートリッジの決定された識別性に基づいて、電源から電気ヒーターに供給される電力を調整するように構成されてもよい。これは、エアロゾル発生装置が、異なるカートリッジ中に含有された異なるエアロゾル形成基体を異なる温度に加熱することを可能にする場合がある。
【0073】
有利なことに、決定されたカートリッジ識別性に基づいて電気ヒーターに供給された電力を調整するように制御回路を構成することは、異なるエアロゾル形成基体を含有する異なるタイプのカートリッジとともにエアロゾル発生装置を使用することを可能にする場合がある。異なるエアロゾル形成基体は、所望の特性を有するエアロゾルを達成するために異なる温度に加熱することを必要とする場合があるため、決定されたカートリッジ識別性に基づいてヒーターに供給された電力を調整することは、異なるエアロゾル形成基体を含有する異なるカートリッジから最適なエアロゾルを発生するようにエアロゾル発生装置が構成されることを確実にする場合がある。
【0074】
一部の実施例において、制御回路は、第一のカートリッジの識別性が決定されている時に、第一の電力を電気ヒーターに供給するように構成されてもよく、制御回路は、第一のカートリッジの識別性と異なる第二のカートリッジの識別性が決定されている時に、第一の電力と異なる第二の電力を電気ヒーターに供給するようにさらに構成されてもよい。
【0075】
電源はＤＣ電源であってもよい。電源は電池であってもよい。電池は、リチウム系の電池、例えばリチウムコバルト電池、リチウム鉄リン酸塩電池、チタン酸リチウム電池、またはリチウムポリマー電池であってもよい。電池はニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池であってもよい。電源はコンデンサなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は再充電可能であってもよく、数多くの充放電サイクルのために構成されてもよい。電源は、一回以上のユーザー体験のために十分なエネルギーの貯蔵を可能にする容量を有してもよく、例えば電源は従来の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる典型的な時間に対応する約６分間、または６分間の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定の吸煙回数、または霧化組立品の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。
【0076】
エアロゾル発生装置はハウジングを備えてもよい。ハウジングは細長くてもよい。ハウジングは、任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはこれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または食品もしくは医薬品用途に適切な熱可塑性樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンが挙げられる。材料は軽く、かつ脆くないことが好ましい。
【0077】
本開示中の別の実施例によると、エアロゾル発生システムが提供されている。エアロゾル発生システムは、上述のエアロゾル発生装置および上述のカートリッジを備えてもよい。
【0078】
エアロゾル発生システムは、ユーザーがマウスピースを吸って口側端開口部を通してエアロゾルを引き出すことを可能にするように構成された手持ち式エアロゾル発生システムであってもよい。エアロゾル発生システムは従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有してもよい。エアロゾル発生システムは約３０ｍｍ～約１５０ｍｍの全長を有してもよい。エアロゾル発生システムは約５ｍｍ～約３０ｍｍの外径を有してもよい。
【0079】
本発明は特許請求の範囲に定義されている。しかしながら、以下に非限定的な実施例の非網羅的なリストを提供している。これらの実施例の特徴のうちの任意の一つ以上は、本明細書に記載の別の実施例、実施形態、または態様の任意の一つ以上の特徴と組み合わされてもよい。
【0080】
実施例１：エアロゾル発生装置用カートリッジであって、エアロゾル形成基体と共振回路とを備え、共振回路が所定の共振周波数で共振するように構成されていて、所定の共振周波数がカートリッジの識別性と関連付けられている、カートリッジ。
実施例２：エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターをさらに備える、実施例１に記載のカートリッジ。
実施例３：共振回路が電気ヒーターと並列に接続されている、実施例２に記載のカートリッジ。
実施例４：共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、実施例１～３のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例５：コンデンサおよびインダクタが直列に接続されている、実施例４に記載のカートリッジ。
実施例６：共振回路の所定の共振周波数がコンデンサのキャパシタンスによって決定され、かつ所定の共振周波数を、コンデンサのキャパシタンスを変更することによって変更することができる、実施例４または実施例５に記載のカートリッジ。
実施例７：所定の共振周波数が１０ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であり、好ましくは１００ｋＨｚ～２０ＭＨｚの範囲内であり、より好ましくは１ＭＨｚ～１１ＭＨｚの範囲内である、実施例１～６のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例８：コンデンサのキャパシタンスが０．１ｎＦ～１０ｎＦの範囲内である、実施例４～７のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例９：共振回路が、並列に配設された複数のコンデンサを備え、かつ複数のコンデンサの組み合わされたキャパシタンスが共振を生成するために使用される、実施例４～８のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１０：共振回路がプリント基板（ＰＣＢ）上に配設されていて、かつインダクタが導電性トラックとしてＰＣＢ上に直接形成されている、実施例４～９のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１１：共振回路が、ヒーターと並列に接続されたコンデンサを備え、かつ共振回路が、コンデンサのキャパシタンスと組み合わせた共振回路の寄生インダクタンスを使用して共振を生成するように構成されている、実施例１～３のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１２：所定の共振周波数が１００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であり、かつ好ましくは１ＭＨｚ～５０ＭＨｚの範囲内である、実施例１１に記載のカートリッジ。
実施例１３：コンデンサのキャパシタンスが１ｎＦ～３００ｎＦの範囲内である、実施例１１または実施例１２に記載のカートリッジ。
実施例１４：共振回路の所定の共振周波数がインダクタのインダクタンスによって決定され、かつ共振周波数を、インダクタのインダクタンスを変更することによって変更することができる、実施例１～５のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１５：インダクタのインダクタンスが０．１ｎＨ～３３０ｎＨの範囲内である、実施例１４に記載のカートリッジ。
実施例１６：共振回路が交流信号源に接続されるように配設されていて、かつ所定の共振周波数が交流信号の周波数と実質的に等しい時に共振するように構成されている、実施例１～１５のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１７：電気ヒーターが流体透過性ヒーターであり、かつ好ましくはメッシュヒーターである、実施例１～１６のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１８：エアロゾル発生装置であって、実施例１～１７のいずれかに記載のカートリッジを受容するように構成されたハウジングであって、カートリッジに電気的に接続するための電気的接続を備えるハウジングと、カートリッジの電気ヒーターに電力を供給するための電源と、カートリッジの共振回路に交流信号を入力するための交流信号源と、電気ヒーターへの電力の供給を制御するように、かつ共振回路に供給された交流信号の周波数を制御可能に変化させるように構成された制御回路であって、共振回路から出力信号を受信するように配設されていて、出力信号が所定の閾値にいつ到達するかを検出することによって、制御回路内で共振がいつ生じるかを決定するように、かつ共振が発生する周波数を決定するように、かつ決定した共振周波数に基づいてカートリッジを識別するようにさらに構成されている、制御回路とを備える、エアロゾル発生装置。
実施例１９：制御回路が所定の期間内に、所定の周波数範囲にわたって、交流信号の周波数をスイープするように構成されていて、所定の期間が５ミリ秒以下である、実施例１８に記載のエアロゾル発生装置。
実施例２０：共振回路に供給された交流信号のピーク電圧が、２Ｖ以下、好ましくは１．５Ｖ以下、より好ましくは１Ｖ以下である、実施例１８または実施例１９に記載のエアロゾル発生装置。
実施例２１：所定の閾値が最大または最小の出力信号を含む、実施例１８～２０のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２２：エアロゾル発生装置の制御回路が、周波数範囲の複数の所定の周波数または周波数帯をモニターして、共振がそれらの周波数で、または周波数帯内で生じているかどうかを決定するように構成されてもよい、実施例１８～２１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２：エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターをさらに備える、実施例１に記載のカートリッジ。
実施例３：共振回路が電気ヒーターと並列に接続されている、実施例２に記載のカートリッジ。
実施例４：共振回路がコンデンサおよびインダクタを備える、実施例１～３のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例５：コンデンサおよびインダクタが直列に接続されている、実施例４に記載のカートリッジ。
実施例６：共振回路の所定の共振周波数がコンデンサのキャパシタンスによって決定され、かつ所定の共振周波数を、コンデンサのキャパシタンスを変更することによって変更することができる、実施例４または実施例５に記載のカートリッジ。
実施例７：所定の共振周波数が１０ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であり、好ましくは１００ｋＨｚ～２０ＭＨｚの範囲内であり、より好ましくは１ＭＨｚ～１１ＭＨｚの範囲内である、実施例１～６のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例８：コンデンサのキャパシタンスが０．１ｎＦ～１０ｎＦの範囲内である、実施例４～７のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例９：共振回路が、並列に配設された複数のコンデンサを備え、かつ複数のコンデンサの組み合わされたキャパシタンスが共振を生成するために使用される、実施例４～８のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１０：共振回路がプリント基板（ＰＣＢ）上に配設されていて、かつインダクタが導電性トラックとしてＰＣＢ上に直接形成されている、実施例４～９のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１１：共振回路が、ヒーターと並列に接続されたコンデンサを備え、かつ共振回路が、コンデンサのキャパシタンスと組み合わせた共振回路の寄生インダクタンスを使用して共振を生成するように構成されている、実施例１～３のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１２：所定の共振周波数が１００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内であり、かつ好ましくは１ＭＨｚ～５０ＭＨｚの範囲内である、実施例１１に記載のカートリッジ。
実施例１３：コンデンサのキャパシタンスが１ｎＦ～３００ｎＦの範囲内である、実施例１１または実施例１２に記載のカートリッジ。
実施例１４：共振回路の所定の共振周波数がインダクタのインダクタンスによって決定され、かつ共振周波数を、インダクタのインダクタンスを変更することによって変更することができる、実施例１～５のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１５：インダクタのインダクタンスが０．１ｎＨ～３３０ｎＨの範囲内である、実施例１４に記載のカートリッジ。
実施例１６：共振回路が交流信号源に接続されるように配設されていて、かつ所定の共振周波数が交流信号の周波数と実質的に等しい時に共振するように構成されている、実施例１～１５のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１７：電気ヒーターが流体透過性ヒーターであり、かつ好ましくはメッシュヒーターである、実施例１～１６のいずれかに記載のカートリッジ。
実施例１８：エアロゾル発生装置であって、実施例１～１７のいずれかに記載のカートリッジを受容するように構成されたハウジングであって、カートリッジに電気的に接続するための電気的接続を備えるハウジングと、カートリッジの電気ヒーターに電力を供給するための電源と、カートリッジの共振回路に交流信号を入力するための交流信号源と、電気ヒーターへの電力の供給を制御するように、かつ共振回路に供給された交流信号の周波数を制御可能に変化させるように構成された制御回路であって、共振回路から出力信号を受信するように配設されていて、出力信号が所定の閾値にいつ到達するかを検出することによって、制御回路内で共振がいつ生じるかを決定するように、かつ共振が発生する周波数を決定するように、かつ決定した共振周波数に基づいてカートリッジを識別するようにさらに構成されている、制御回路とを備える、エアロゾル発生装置。
実施例１９：制御回路が所定の期間内に、所定の周波数範囲にわたって、交流信号の周波数をスイープするように構成されていて、所定の期間が５ミリ秒以下である、実施例１８に記載のエアロゾル発生装置。
実施例２０：共振回路に供給された交流信号のピーク電圧が、２Ｖ以下、好ましくは１．５Ｖ以下、より好ましくは１Ｖ以下である、実施例１８または実施例１９に記載のエアロゾル発生装置。
実施例２１：所定の閾値が最大または最小の出力信号を含む、実施例１８～２０のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例２２：エアロゾル発生装置の制御回路が、周波数範囲の複数の所定の周波数または周波数帯をモニターして、共振がそれらの周波数で、または周波数帯内で生じているかどうかを決定するように構成されてもよい、実施例１８～２１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
【0081】
ここで、以下の図を参照しながら実施例をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【0082】
【発明を実施するための形態】
【0083】
図１は、例示のエアロゾル発生システム１０の概略図である。エアロゾル発生システム１０は、二つの主構成要素、つまりカートリッジ１００と、主本体部すなわちエアロゾル発生装置２００とを備える。カートリッジ１００の接続端１１５は、エアロゾル発生装置２００の対応する接続端２０５に取り外し可能に接続されている。カートリッジ１００の接続端１１５、およびエアロゾル発生装置２００の接続端２０５はそれぞれ、カートリッジ１００とエアロゾル発生装置２００の間の電気的接続を提供するために協働するように配設されている電気接点または接続（図示せず）を有する。エアロゾル発生装置２００は、電池２１０（これはこの実施例において、再充電可能リチウムイオン電池である）の形態の電源と、制御回路２２０とを包含する。エアロゾル発生システムは携帯型であり、従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有する。マウスピース１２５は、カートリッジ１００の接続端１１５と反対側の端に配設されている。
【0084】
カートリッジ１００は、電気ヒーター１２０と、第一の部分１３０および第二の部分１３５を有する液体貯蔵区画とを包含するハウジング１０５を備える。液体エアロゾル形成基体は液体貯蔵区画の中に保持されている。図１に図示していないものの、液体貯蔵区画の第一の部分１３０は、第一の部分１３０の中の液体が第二の部分１３５に移動することができるように、液体貯蔵区画の第二の部分１３５に接続されている。電気ヒーター１２０は、液体貯蔵区画の第二の部分１３５から液体を受容する。この実施形態において、電気ヒーター１２０は流体透過性発熱体（例えば、メッシュヒーター）を備える。カートリッジ１００は、液体貯蔵区画の第二の部分１３５の側面に配設されていて、かつヒーター１２０と並列に導体（図示せず）を介して接続されている、プリント基板（ＰＣＢ）上に実装された共振回路１５５をさらに備える。
【0085】
気流通路１４０、１４５は、ハウジング１０５の側面に形成された空気吸込み口１５０からヒーター１２０を通り過ぎ、ヒーター１２０から、接続端１１５と反対のカートリッジ１００の端にてハウジング１０５の中に形成されたマウスピース開口部１１０に、カートリッジ１００を通って延びる。
【0086】
カートリッジ１００の構成要素は、液体貯蔵区画の第一の部分１３０がヒーター１２０とマウスピース開口部１１０の間にあるように配設されていて、液体貯蔵区画の第二の部分１３５は、マウスピース開口部１１０と反対の、ヒーター１２０の側に位置付けられている。言い換えれば、ヒーター１２０は、液体貯蔵区画の二つの部分１３０と１３５の間に置かれ、液体を第二の部分１３５から受容する。液体貯蔵区画の第一の部分１３０は、液体貯蔵区画の第二の部分１３５よりもマウスピース開口部１１０に近い。気流通路１４０、１４５はヒーター１２０を通り過ぎ、液体貯蔵区画の第一の部分１３０と第二の部分１３５の間に延びる。
【0087】
エアロゾル発生システム１０は、ユーザーがカートリッジのマウスピース１２５を吸煙するかまたはそれを吸って、マウスピース開口部１１０を通してエアロゾルを自分の口の中に引き出すことができるように構成されている。動作時、ユーザーがマウスピース１２５を吸煙する時、空気は空気吸込み口１５０から気流通路１４０、１４５を通して、ヒーター１２０を通り過ぎて、マウスピース開口部１１０に引き出される。制御回路２２０は、システムが起動された時に、電池２１０からカートリッジ１００への電力の供給を制御する。これは結果として、ヒーター１２０によって生成されるベイパーの量および特性を制御する。制御回路２２０は気流センサー（図示せず）を含んでもよく、また制御回路２２０は、ユーザーによるカートリッジ１００の吸煙が気流センサーによって検出された時に、ヒーター１２０に電力を供給してもよい。このタイプの制御配設は、吸入器およびｅシガレットなどのエアロゾル発生システムで良好に確立される。そのため、ユーザーがカートリッジ１００のマウスピース開口部１１０を吸煙する時、ヒーター１２０が起動されて、気流通路１４０を通過する気流中に同伴されるベイパーを生成する。ペイパーは通路１４５の中の気流内で冷めてエアロゾルを形成し、次いでこれはマウスピース開口部１１０を通してユーザーの口の中に引き出される。
【0088】
動作時、マウスピース開口部１１０は典型的に、システムの最高点である。カートリッジ１００の構築、および特に液体貯蔵区画の第一の部分１３０と第二の部分１３５の間のヒーター１２０の配設は、液体貯蔵区画が空になり始めていてさえも重力を活用して液体基体がヒーター１２０に送達されることを確実にし、それでも気流通路１４０の中への液体の漏れにつながる場合があるヒーター１２０への液体の過剰供給を防止するので、有利である。
【0089】
図２は、カートリッジ１００とエアロゾル発生装置２００とを備える、例示のエアロゾル発生システム１０の主な電気構成要素および電子構成要素を示すブロック図である。カートリッジ１００は、電気ヒーター１２０と共振回路１５５とを備える。共振回路１５５は、所定の共振周波数で共振するように構成されていて、この共振周波数はカートリッジ１００、またはカートリッジ１００内に含有されたエアロゾル形成基体（図示せず）の識別性と関連付けられている。共振回路１５５の共振周波数を決定することによって、エアロゾル発生装置２００は、カートリッジ１００およびその内容物を識別し、適切なエアロゾル化条件を適用することができる。例えば、エアロゾル発生装置２００は、カートリッジ１００中に含有された特定の液体エアロゾル形成基体にとって適切な加熱プロファイルを適用してもよい。
【0090】
共振回路１５５は、電気ヒーター１２０の両側に並列に接続されている。共振回路１５５をヒーター１２０と並列に接続することによって、カートリッジ１００をエアロゾル発生装置２００に接続するために二つの電気的接続２４２のみが必要とされる。ヒーター１２０に電力を供給するために、かつ共振回路１５５に入力交流信号を提供するために、かつ共振回路１５５から出力信号を受信するために、二つの電気的接続２４２を使用することができる。本開示の異なる例示の共振回路が以下に、より詳細に記述されている。
【0091】
エアロゾル発生装置２００は、電源として働く電池２１０と、エアロゾル発生装置２００の制御回路の一部を形成するマイクロコントローラ（ＭＣＵ）２３０とを備える。マイクロコントローラ２３０は、電気ヒーター１２０への電力の供給を制御するように構成されている。マイクロコントローラ２３０は、ヒーター１２０へのＤＣ電圧源２３６の供給を制御する。マイクロコントローラ２３０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）によってＤＣ電圧源２３６を変調して、一連のパルスとして電気ヒーター１２０に電力を提供する。ＤＣ電圧源２３６は、トランジスタまたは他の適切な電子スイッチであってもよいスイッチ２４０によって電気ヒーター１２０に選択的に接続されることができる。熱を発生することができるいかなる受動部品（抵抗器またはインダクタなど）も、ＤＣ電圧源と電気ヒーター１２０の間に直列に接続されていない。これはエネルギー損失を低減するために役立つ。
【0092】
マイクロコントローラ２３０はまた、特に共振回路１５５への入力信号として、カートリッジ１００への交流信号源またはＡＣ源２３４の提供を制御する。マイクロコントローラ２３０は、共振回路１５５の共振周波数を含む周波数範囲にわたって、共振回路１５５に供給された交流信号の周波数を変化させる、またはスイープすることができる。抵抗器２３８は、交流信号源２３４とカートリッジ１００内の共振回路１５５の間で直列に接続されているように、エアロゾル発生装置内に配設されている。抵抗器２３８は、共振回路１５５の構成要素を有する分圧器の一部を形成し、抵抗器２３８と共振回路１５５の間の点Ｘにて測定電圧を回路から取り出すことを可能にする。
【0093】
図２は、交流信号源すなわちＡＣ源２３４と、ＤＣ電圧源２３６とを図において別個のブロックとして示すものの、これは明瞭化の目的のみで示されていて、実際には、これらの両方の源は、より大きい電流を調達するためにトランジスタなどの少数の補助的構成要素を潜在的に用いて、マイクロコントローラ２３０によって提供されている。しかし当然のことながら、他の実施例において、別個のＡＣ源およびＤＣ源が提供されてもよい。
【0094】
エアロゾル発生装置２００は、エアロゾル発生装置２００の制御回路のさらなる部分を形成するピーク検出回路２３２をさらに備える。ピーク検出回路２３２は、共振回路１５５から出力信号を受信し、ピーク検出回路の出力をマイクロコントローラ２３０に提供する。共振回路１５５から出力信号を受信するために、ピーク検出回路２３２は、抵抗器２３８と共振回路１５５の間の点Ｘでの電圧を測定する。ピーク検出回路２３２は、共振回路１５５からの出力信号において、または出力信号が所定の閾値に達する時に生じるピーク振幅を決定または測定することができる。上述の通り、共振回路がその共振周波数で共振する時、出力信号は他の周波数でよりも大きい振幅で振動する。従って、マイクロコントローラ２３０は、共振回路１５５に供給された交流信号の周波数を所定の周波数範囲にわたって変化させ、またはスイープし、共振周波数はこの周波数範囲内に収まることが予想され、またマイクロコントローラ２３０は、出力信号がその最大振幅を有する周波数をモニターして、共振回路１５５の共振周波数を決定し、カートリッジ１００を識別する。
【0095】
共振回路１５５の構成とその出力信号が測定される点とに依存して、出力信号が共振にて最小振幅を有しうることが可能である。従って、ピーク検出回路２３２はまた、共振周波数を決定するために、出力信号で生じる最小振幅を測定することができる。
【0096】
図３Ａは、共振回路１５５を備える例示のカートリッジ１００の概略図を示す。共振回路１５５は、インダクタＬ１と直列に接続されたコンデンサＣ１を備える。共振回路１５５はヒーター１２０と並列で配設されている。ヒーターは抵抗ヒーターであり、従って図３Ａにおいて抵抗器ＲＨとして表されている。ヒーター１２０の抵抗は０．６９オームである。カートリッジ１００は、ヒーター１２０および共振回路１５５の並列配設の両側にパルス幅変調されたＤＣ電圧を提供するＤＣ電圧源Ｖ１に接続されている。パルス幅変調はマイクロコントローラ（図示せず）によって制御される。記載の実施例において、パルス幅変調されたＤＣ電圧は、３．６ボルトの振幅、１０ミリ秒の周期、および５０パーセントの負荷サイクルを有する。これはヒーター１２０に、およそ５．２アンペアのパルス電流をもたらす。
【0097】
カートリッジ１００がＤＣ電圧源Ｖ１に接続されている時、電流は抵抗ヒーター１２０においてのみ流れる。共振回路１５５はヒーター１２０と並列で配設されているため、共振回路１５５においていかなる電流も流れず、また共振回路内のコンデンサＣ１はＤＣ電圧を遮断し、すなわちＤＣ電圧の開回路として効果的に働く。それ故に、電力はヒーター１２０内でのみ消散され、共振回路１５５内で消散されず、これはこの配設をエネルギー効率の良いものにする。
【0098】
ＤＣ電圧源Ｖ１は、特定のカートリッジに適用される加熱プロファイルを制御するために制御されることができる。以下に記述される手順に従ってカートリッジ１００が識別されると、カートリッジ１００中に含有された特定の液体エアロゾル形成基体にとって適切な加熱プロファイルを適用することができる。異なるカートリッジの場合、加熱プロファイルは、カートリッジに印加されたパルス幅変調されたＤＣ電圧の特性を変化させることによって変化させることができる。例えば、パルス幅変調されたＤＣ電圧の負荷サイクル、またはパルス幅変調されたＤＣ電圧が印加される時間の長さを変化させることができる。
【0099】
図３Ｂは、共振回路１５５に交流信号を入力する交流電圧源または交流信号源Ｖ２にカートリッジが接続されている、図３Ａのカートリッジ１００の概略回路図を示す。交流信号源Ｖ２は、マイクロコントローラ（図示せず）によって制御され、１ボルトピークの振幅を有する。マイクロコントローラは、共振を検出し、従ってカートリッジの識別性を決定するために、交流信号源Ｖ２の交流信号の周波数を変化させる、またはスイープすることができる。周波数は、１メガヘルツから１３メガヘルツの範囲内でスイープすることができ、また比較的に高い周波数が使用されていることに起因して、周波数スイープを比較的に短い期間内に、すなわち２４０マイクロ秒で実行することが可能であることが見いだされた。入力交流信号の周波数が共振回路１５５の自然共振周波数と等しい時、共振回路１５５は共振する。
【0100】
共振回路１５５は、カートリッジ１００が識別されることを可能にするために、所定の共振周波数で共振するように構成されている。上記の式（１）で提示した通り、共振周波数は、コンデンサＣ１のキャパシタンスおよびインダクタＬ１のインダクタンスの関数である。この記載の実施例において、共振回路１５５の所定の共振周波数は、コンデンサＣ１のキャパシタンスによって決定される。異なるキャパシタンス値を有する異なるコンデンサを使用して、異なるカートリッジで異なる共振周波数を生成することができる。インダクタＬ１のインダクタンスは１マイクロヘンリーに設定されている。異なる共振周波数を生成するために、コンデンサＣ１に対して、Ｅ１２シリーズのコンデンサ値から取った１０個の異なるコンデンサ値が使用された。Ｃ１キャパシタンス値および結果として得られた共振周波数を表１に示す。
表１
【表1】
表１
【0101】
表１から分かる通り、発明者らは、１０個の異なるカートリッジを明確に区別するために、周波数間に十分な間隔を有する１０個の異なる共振周波数を達成することができた。しかし当然のことながら、より多くのコンデンサ値を使用することによって、より多くの共振周波数を達成することができる。
【0102】
図４は、図３Ｂの共振回路１５５の周波数応答を示す、周波数対電圧のグラフである。図４において、表１の異なるコンデンサ値の各々についての周波数応答曲線がある。共振回路１５５の出力信号は、図３Ｂの回路内の点Ｘ、すなわち抵抗器Ｒ１と共振回路１５５の間で測定された。抵抗器Ｒ１は、点Ｘで電圧を測定することができるように、共振回路１５５とともに分圧器の一部を形成する。二つのリアクタンスが相互に相殺するように、Ｃ１のリアクタンスとＬ１のリアクタンスが等しい大きさであるが、位相が逆である時、共振が生じる。従って、共振にて共振回路のインピーダンスは最小であり、よって点Ｘで測定された電圧は共振にて最小である。図４の周波数応答曲線の各々について、使用された異なるコンデンサ値に対応する、表１の共振周波数の各々にて、電圧最小値Ｖｍｉｎが発生することが分かる。電圧最小値は、周波数応答曲線の全長の比較的に小さいセクションにわたって生じ、従って簡単に識別可能かつ検出可能である。
【0103】
最小電圧は、ピーク検出回路によって検出されることができる。最小電圧が検出される周波数は、共振回路の共振周波数およびカートリッジの識別性の表示を提供する。別の方法として、共振周波数は、出力信号が図４の水平の破線で示された閾値電圧Ｖｔｈを下回って低下する時を検出するようにエアロゾル発生装置を構成することによって決定されることができる。
【0104】
図３Ｂを再度参照すると、交流信号源Ｖ２がカートリッジ１００に接続されて共振を検出し、カートリッジの識別性を決定する時、交流信号はヒーター１２０と共振回路１５５の間で分割される。ＤＣ電圧と対照的に、交流信号は共振回路のコンデンサＣ１を通過することができる。カートリッジ識別中に、ヒーター１２０を通って流れるピーク電流は、およそ１００ミリアンペアであるとして測定された。上述の通り、交流信号源Ｖ２は１ボルトピークの振幅を有する。従って、カートリッジ識別中にヒーター１２０によって消費された電力は、以下の式（２）から決定されることができる。
Ｐ＝ＩRMS×ＶRMS （２）
式中、Ｐは電力であり、ＩRMSは、０．７０７×ピーク電流に等しい二乗平均平方根電流であり、ＶRMSは、０．７０７×ピーク電圧に等しい二乗平均平方根電圧である。
Ｐ＝ＩRMS×ＶRMS （２）
式中、Ｐは電力であり、ＩRMSは、０．７０７×ピーク電流に等しい二乗平均平方根電流であり、ＶRMSは、０．７０７×ピーク電圧に等しい二乗平均平方根電圧である。
【0105】
さらに、カートリッジ識別中にヒーター１２０によって消費されたエネルギーは、以下の式（３）から決定されることができる。
Ｅ＝Ｐ×ｔ （３）
式中、Ｅはエネルギーであり、Ｐは電力であり、ｔは動作の時間または持続時間である。
Ｅ＝Ｐ×ｔ （３）
式中、Ｅはエネルギーであり、Ｐは電力であり、ｔは動作の時間または持続時間である。
【0106】
従って、１００ミリアンペアのピーク電流および１ボルトのピーク電圧に基づいて、カートリッジ識別中にヒーター１２０によって消費された電力は、５０ミリワットであると計算されることができる。さらに、２４０マイクロ秒のカートリッジ識別のための動作時間に基づいて、カートリッジ識別中にヒーター１２０によって消費されたエネルギーは、１２マイクロジュールであると計算されることができる。こうした少量のエネルギーは、感知可能ないかなる程度にもヒーターを加熱せず、従ってカートリッジ識別のエネルギー効率は、ヒーター１２０でのエネルギー損失を回避することによって改善される。
【0107】
カートリッジ識別を実施するために必要とされる期間が短いことに起因して、カートリッジ識別はヒーターへの電力供給に使用されるパルス幅変調ＤＣ電圧の電圧オフ時間中に実施されることが可能である。ＤＣ電圧源Ｖ１（図３Ａを参照）のパルス幅変調ＤＣ電圧は、１０ミリ秒の期間および５０パーセントの負荷サイクルを有する。従って、電圧オフ時間は５ミリ秒であり、カートリッジ識別に２４０マイクロ秒しかかからないので、この電圧オフ時間はカートリッジ識別を実施するのに十分な時間である。
【0108】
図５は、カートリッジ１００の共振回路１５５の共振周波数を決定するためのエアロゾル発生システム１０用の例示の回路の概略図である。カートリッジ１００は、図３Ａおよび図３Ｂの例示のカートリッジである。図５の回路の下部は、カートリッジ１００を識別するために、交流信号源Ｖ２に接続された共振回路１５５およびヒーター１２０を備えるカートリッジを示す。図５の回路のこの部分の配設および動作は、図３Ｂに示す回路と同じであり、簡潔のため、ここでは繰り返さない。
【0109】
図５の回路は、共振回路１５５からの出力信号の最大または最小の振幅を検出するためのピーク検出回路２３２をさらに備える。ピーク検出回路２３２は、エアロゾル発生システム１０のエアロゾル発生装置２００内に配設されている。ピーク検出回路２３２は、ピーク検出回路２３２への信号入力を増幅するためのオペアンプＵ５と、入力交流信号を半方向に整流するための順方向バイアスダイオードＤ１と、ダイオードから受信した信号の電圧を保持または保存するためのコンデンサＣ２とを備える。オペアンプの非反転入力（＋）は、ピーク検出回路２３２への入力として働き、またピーク検出回路２３２からの出力は、コンデンサＣ２の上流端子、すなわちダイオードＤ１に接続されたコンデンサＣ２の端子から取られる。ピーク検出回路２３２は、接地へのコンデンサの放電のために１０オームの値を有する抵抗器Ｒ２をさらに備える。
【0110】
任意の適切なオペアンプを使用してもよい。例えば、記載の実施例は、米国マサチューセッツ州のＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓによって製造されたＬＴＣ６２４４オペアンプを使用する。オペアンプＵ５は、３．１ボルトを供給するＤＣ電圧源Ｖ３によって電力供給される。オペアンプのネガティブフィードバックループの一部として、二つの抵抗器Ｒ３およびＲ４が提供されていて、それぞれ１５０キロオーム、１０キロオームの値を有する。アンプのゲインは、以下の式（４）に従って決定されることができる。
ゲイン＝１＋Ｒ３／Ｒ４ （４）
ゲイン＝１＋Ｒ３／Ｒ４ （４）
【0111】
使用時に、共振回路１５５からの出力信号は、回路内の点Ｘ、すなわち抵抗器Ｒ１および共振回路１５５によって形成された分圧器の中間点にて取られ、ピーク検出回路２３２のオペアンプＵ５の非反転入力への入力として供給される。信号はダイオードＤ１によって半波整流されて一連のポジティブパルスを形成し、連続パルスの電圧はコンデンサＣ２によって保持または保存される。ピーク検出回路２３２の出力、すなわちコンデンサＣ２によって保存された電圧は、コンデンサＣ２によって保存された電圧を定期的に測定またはサンプリングする、エアロゾル発生装置２００のマイクロコントローラ２３０のアナログデジタル変換器の入力に供給される。電圧がサンプリングされると、コンデンサＣ２は、次のサンプルを取る準備において電気的な接地に放電される。
【0112】
マイクロコントローラ２３０は、所望の周波数範囲にわたって交流信号の周波数をスイープするためにかかった期間にわたってピーク検出回路から出力をサンプリングし、これはこの場合、１メガヘルツ～約１０．６メガヘルツであり、約２４０マイクロ秒かかる。このようにして、マイクロコントローラ２３０は、スイープ周波数の範囲にわたって共振回路から出力信号の振幅のプロファイルを得る。サンプルは、マイクロコントローラ２３０によって分析されて、最小値を決定する。マイクロコントローラ２３０はまた、交流信号源Ｖ２およびカートリッジ１００の共振回路１５５に提供されている交流信号の周波数を制御するため、マイクロコントローラ２３０は、ピーク検出回路２３２からの出力の最小値が検出された周波数を決定することができる。この周波数は、共振回路１５５内で共振が生じた周波数であり、またカートリッジの識別性を示す。
【0113】
図６Ａ～図６Ｃは、図５のカートリッジ１００内の共振回路１５５におけるコンデンサの異なる値の共振の検出を示す、電圧対時間のグラフである。グラフは、二つの曲線、つまり図５の回路の点Ｘにて測定された共振回路１５５からの出力信号に対応する曲線Ｘと、図５の回路の点Ｙでのピーク検出回路２３２からの出力に対応する曲線Ｙとを示す。
【0114】
図６Ａは、８．２ナノファラドのコンデンサ値が共振回路１５５で使用される時の、共振回路１５５（曲線Ｘ）およびピーク検出回路２３２（曲線Ｙ）からの出力信号を示す。上記の表１に示す通り、このキャパシタンス値は、１．７６メガヘルツの共振周波数を生成する。図６Ａのグラフは、曲線Ｙの比較的に初期に生じる電圧最小値Ｖｍｉｎを示し、これは周波数スイープへの約２０マイクロ秒でのものである。電圧最小値は共振の発生を示し、検出時間は、１．７６メガヘルツである共振周波数と、２４０マイクロ秒の期間で１メガヘルツ～約１０．６メガヘルツの範囲にわたってスイープされる周波数と一致する。
【0115】
図６Ｂは、０．８２ナノファラドのコンデンサ値が共振回路１５５で使用される時の、共振回路１５５（曲線Ｘ）およびピーク検出回路２３２（曲線Ｙ）からの出力信号を示す。上記の表１に示す通り、このキャパシタンス値は、５．５７メガヘルツの共振周波数を生成する。図６Ｂのグラフは、曲線Ｙの中間点の周囲で生じる電圧最小値Ｖｍｉｎを示し、これは周波数スイープへの約１２０マイクロ秒でのものである。電圧最小値は共振の発生を示し、検出時間は、５．５７メガヘルツである共振周波数と、２４０マイクロ秒の期間で１メガヘルツ～約１０．６メガヘルツの範囲にわたってスイープされる周波数と一致する。
【0116】
図６Ｃは、０．２７ナノファラドのコンデンサ値が共振回路１５５で使用される時の、共振回路１５５（曲線Ｘ）およびピーク検出回路２３２（曲線Ｙ）からの出力信号を示す。上記の表１に示す通り、このキャパシタンス値は、９．７１メガヘルツの共振周波数を生成する。図６Ｃのグラフは、曲線Ｙの比較的に後期に生じる電圧最小値Ｖｍｉｎを示し、これは周波数スイープへの約２２０マイクロ秒でのものである。電圧最小値は、共振の発生を示し、検出時間は、９．７１メガヘルツである共振周波数と、２４０マイクロ秒の期間で１メガヘルツ～約１０．６メガヘルツの範囲にわたってスイープされる周波数と一致する。
【0117】
図７は、基板上に配設された共振回路１５５を有するプリント基板１６０の平面図である。共振回路１５５は、直列に接続されたインダクタＬ１およびコンデンサＣ２を備える。インダクタＬ１は、導電性トラックとしてプリント基板１６０上に直接形成されている。インダクタは、任意の適切な方法によって、例えばプリント基板１６０上に導電性材料をプリントすることによって、または銅クラッドボードをエッチングして、インダクタＬ１のパターンを形成することによって、形成されることができる。インダクタＬ１は、１５巻き（明確化のために巻数は図７から省略されている）を備え、またプリント基板１６０は両面であり、巻きの半分はプリント基板１６０の一方の側上に形成されていて、巻きのもう一方の半分はもう一方の側上に形成されている。導電性ビア１６４は、プリント基板１６０の各側上にプリントされた巻きのそれぞれの端を接続する。導電性接点パッド１６２は、電気ヒーターの両側に、および交流信号源に共振回路１５５を並列に接続するために使用されることができる、プリント基板１６０の対向する端に形成されている。インダクタＬ１の一方の端は、接点パッド１６２のうちの一つに接続されていて、コンデンサＣ２の端子は、もう一方の接点パッド１６２に接続されている。プリント基板１６０の寸法は、９×７×０．６ミリメートルであり、従ってエアロゾル発生システムのカートリッジまたはマウスピース内に簡単に適合することができる。
【0118】
図８は、別の共振回路３５５を備える別の例示のカートリッジ３００の概略回路図を示す。カートリッジ３００は、カートリッジ３００を識別するために、交流信号源Ｖ２に接続されている。図８の回路の配設および動作は、図８の共振回路３５５が共振回路１５５で単一のコンデンサＣ１を使用する代わりに、二つのコンデンサＣ１およびＣ２を並列で使用することを除いて、図３Ｂの回路と同じである。コンデンサＣ１およびＣ２の並列配設は、共振回路３５５の周波数応答を改善するために役立つ。
【0119】
上述の通り、すべての実際の電子構成要素は、構成要素の意図された特性に加えて、寄生素子、すなわち避けられない特性を有する。例えば、図３Ｂの回路中のコンデンサＣ１およびインダクタＬ１はそれぞれ、コンデンサＣ１と直列の０．１オームの抵抗、およびインダクタＬ１と直列の１オームの抵抗に相当する寄生抵抗を有する。これらの寄生素子は、回路内のエネルギー損失をもたらし、従って最小限である必要がある。
【0120】
発明者らは、二つのコンデンサＣ１およびＣ２を並列で使用することが、共振回路３５５における寄生素子を低減することを見いだした。特に、コンデンサ等価直列抵抗は０．０５オームに低減される。さらに、コンデンサが並列に追加される時、コンデンサのキャパシタンスは合計される。従って、二つの同じコンデンサを並列で使用することによって、同じ共振周波数でインダクタンスを半減させることができる。その結果として、プリント基板面積を節約する、より小さいインダクタを使用することができる。共振回路３５５は、０．５マイクロヘンリーのインダクタンスを有するインダクタを使用する。
【0121】
図３Ｂの回路で達成されたのと同じ共振周波数を生成するために、図８の共振回路３５５のコンデンサＣ１およびＣ２の並列配設は、表１に示す通りキャパシタンスが２倍であるように、上記の表１に示すコンデンサ値の二つをそれぞれ使用する。キャパシタンス値および結果として得られた共振周波数を以下の表２に示す。
表２
【表2】
表２
【0122】
表２から分かる通り、二つのコンデンサＣ１およびＣ２の並列配設は、０．５マイクロヘンリーのインダクタを使用した時に、表１と同じ共振周波数を達成する。
【0123】
図８のカートリッジ３００は、ＤＣ電圧源（図示せず）に接続されている時、図３Ａのカートリッジ１００と同様に機能する。すなわち、コンデンサＣ１およびＣ２は、電流がヒーター３２０のみを通過するようにＤＣ電圧を遮断する。
【0124】
図９は、図８の共振回路３５５の周波数応答を示す、周波数対電圧のグラフである。図９において、表２の異なるキャパシタンス値の各々についての周波数応答曲線がある。共振回路３５５の出力信号は、図８の回路内の点Ｘ、すなわち抵抗器Ｒ１と共振回路３５５の間で測定された。グラフは、図４のグラフと非常に類似していて、表２の異なるキャパシタンス値の共振周波数に対応する、図４と同じ周波数での電圧最小値Ｖｍｉｎを示す。
【0125】
しかしながら、図９は、図４に示す図３Ｂの共振回路１５５の周波数応答と比較して、図８の共振回路３５５の改善された周波数応答を示す。すなわち、共振回路３５５からの出力信号の大きさは、共振回路１５５と比較して共振回路３５５において改善される。図９で分かる通り、周波数応答曲線は、特定の共振周波数の図４における周波数応答曲線よりも低い電圧最小値Ｖｍｉｎを有する。
【0126】
図１０は、別の共振回路４５５を備える別の例示のカートリッジ４００の概略回路図を示す。カートリッジ４００は、カートリッジ４００を識別するために、交流信号源Ｖ２に接続されている。図１０の回路の配設および動作は、共振回路４５５がインダクタを使用しない、特に実際の個別のインダクタ構成要素を使用しないことを除いて、図３Ｂおよび図８の回路と同じである。その代わりに、共振回路４５５は、共振回路の寄生インダクタンスＬ１をコンデンサＣ１と組み合わせて使用して、共振を生成する。寄生インダクタンスＬ１は、実際の構成要素ではないこと、しかしその代わりに共振回路４５５の特性であることを強調するために、点線で図１０に示されている。
【0127】
寄生インダクタンスＬ１は、ヒーター４２０と並列で配設された時に半ループまたは半巻きを形成する共振回路４５５の幾何学的形状の結果として生じる。半ループは、小さい寄生インダクタンスＬ１を生成する。図１０に示す通り、寄生インダクタンスは、コンデンサＣ１と直列に配設された１０ナノヘンリーのインダクタンスに相当する。
【0128】
寄生インダクタンスは、実際のインダクタ構成要素のインダクタンスと比較して比較的に小さく、その結果として、寄生インダクタンスが生成する共振周波数は概して、以前の実施例よりも高い。共振周波数は１メガヘルツ～５０メガヘルツの範囲内であり、この範囲内の共振周波数を生成するために、より高いコンデンサ値が使用される。異なる共振周波数を生成するために、コンデンサＣ１に対して、Ｅ１２シリーズのコンデンサ値から取った１０個の異なるコンデンサ値が使用された。Ｃ１キャパシタンス値および結果として得られた共振周波数を以下の表３に示す。
表３
【表3】
表３
【0129】
表３から分かる通り、発明者らは、１０個の異なるカートリッジを区別するために、１０個の異なる共振周波数を達成することができた。
【0130】
図１０のカートリッジ４００は、ＤＣ電圧源（図示せず）に接続されている時、図３Ａのカートリッジ１００と同様に機能する。すなわち、コンデンサＣ１は、電流がヒーター４２０のみを通過するようにＤＣ電圧を遮断する。
【0131】
図１１は、図１０の共振回路４５５の周波数応答を示す、周波数対電圧のグラフである。図１１において、表３の異なるキャパシタンス値の各々についての周波数応答曲線がある。共振回路３５５の出力信号は、図１０の回路内の点Ｘ、すなわち抵抗器Ｒ１と共振回路４５５の間で測定された。図１１の周波数応答曲線の各々について、使用された異なるコンデンサ値に対応する、表３の共振周波数の各々にて、電圧最小値Ｖｍｉｎが発生することが分かる。電圧最小値は、周波数応答曲線の全長の比較的に小さいセクションにわたって生じ、従って簡単に識別可能かつ検出可能である。
【0132】
最小電圧は、ピーク検出回路によって検出されることができる。最小電圧が検出される周波数は、共振回路の共振周波数およびカートリッジの識別性の表示を提供する。別の方法として、共振周波数は、出力信号が図１１の水平の破線で示された閾値電圧Ｖｔｈを下回って低下する時を検出するようにエアロゾル発生装置を構成することによって決定されることができる。
【0133】
図１２は、カートリッジ４００の共振回路４５５の共振周波数を決定するためのエアロゾル発生システム１０用の例示の回路の概略図である。図１２の回路は、カートリッジ４００が図１０の例示のカートリッジであることを除いて、図５の回路と同じである。図１２の回路の下部は、カートリッジ４００を識別するために、交流信号源Ｖ２に接続された共振回路４５５およびヒーター４２０を備えるカートリッジを示す。図１２の回路のこの部分の配設および動作は、図１０に示す回路と同じであり、簡潔のため、ここでは繰り返さない。
【0134】
図１２の回路はまた、共振回路４５５からの出力信号の最大または最小の振幅を検出するためのピーク検出回路２３２を備える。ピーク検出回路２３２の配設および動作は、図５のものと同一であり、従って簡潔のため、ここでは繰り返さない。
【0135】
マイクロコントローラ２３０は、所望の周波数範囲にわたって交流信号の周波数をスイープするためにかかった期間にわたってピーク検出回路から出力をサンプリングし、これはこの場合、１メガヘルツ～約４０メガヘルツであり、約１ミリ秒かかる。このようにして、マイクロコントローラ２３０は、スイープ周波数の範囲にわたって共振回路から出力信号の振幅のプロファイルを得る。サンプルは、マイクロコントローラ２３０によって分析されて、最小値を決定する。マイクロコントローラ２３０はまた、交流信号源Ｖ２およびカートリッジ４００の共振回路４５５に提供されている交流信号の周波数を制御するため、マイクロコントローラ２３０は、ピーク検出回路２３２からの出力の最小値が検出された周波数を決定することができる。この周波数は、共振回路４５５内で共振が生じた周波数であり、またカートリッジの識別性を示す。
【0136】
図１３Ａ～図１３Ｃは、図１２のカートリッジ４００内の共振回路４５５におけるコンデンサの異なる値の共振の検出を示す、電圧対時間のグラフである。グラフは、二つの曲線、つまり図１２の回路の点Ｘにて測定された共振回路４５５からの出力信号に対応する曲線Ｘと、図１２の回路の点Ｙでのピーク検出回路２３２からの出力に対応する曲線Ｙとを示す。
【0137】
図１２Ａは、８２ナノファラドのコンデンサ値が共振回路４５５で使用される時の、共振回路４５５（曲線Ｘ）およびピーク検出回路２３２（曲線Ｙ）からの出力信号を示す。上記の表３に示す通り、このキャパシタンス値は、５．６メガヘルツの共振周波数を生成する。図１２Ａのグラフは、曲線Ｙの比較的に初期に生じる電圧最小値Ｖｍｉｎを示し、これは周波数スイープへの約０．１ミリ秒でのものである。電圧最小値は、共振の発生を示し、検出時間は、５．６メガヘルツである共振周波数と、１ミリ秒の期間で１メガヘルツ～約４０メガヘルツの範囲にわたってスイープされる周波数と一致する。
【0138】
図１２Ｂは、８．２ナノファラドのコンデンサ値が共振回路４５５で使用される時の、共振回路４５５（曲線Ｘ）およびピーク検出回路２３２（曲線Ｙ）からの出力信号を示す。上記の表３に示す通り、このキャパシタンス値は、１７．６メガヘルツの共振周波数を生成する。図１２Ｂのグラフは、曲線Ｙの中間点の周囲で生じる電圧最小値Ｖｍｉｎを示し、これは周波数スイープへの約０．４～０．５ミリ秒でのものである。電圧最小値は、共振の発生を示し、検出時間は、１７．６メガヘルツである共振周波数と、１ミリ秒の期間で１メガヘルツ～約４０メガヘルツの範囲にわたってスイープされる周波数と一致する。
【0139】
図１２Ｃは、２．７ナノファラドのコンデンサ値が共振回路４５５で使用される時の、共振回路４５５（曲線Ｘ）およびピーク検出回路２３２（曲線Ｙ）からの出力信号を示す。上記の表３に示す通り、このキャパシタンス値は、３０．７メガヘルツの共振周波数を生成する。図１２Ｃのグラフは、曲線Ｙの比較的に後期に生じる電圧最小値Ｖｍｉｎを示し、これは周波数スイープへの約０．７～０．８ミリ秒でのものである。電圧最小値は、共振の発生を示し、検出時間は、３０．７メガヘルツである共振周波数と、１ミリ秒の期間で１メガヘルツ～約４０メガヘルツの範囲にわたってスイープされる周波数と一致する。
【0140】
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的において、別途示されていない限り、量（ａｍｏｕｎｔｓ）、量（ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ）、割合などを表すすべての数字は、すべての場合において用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。また、すべての範囲は、開示された最大点および最小点を含み、かつそれらの任意の中間範囲を含み、これらは本明細書に具体的に列挙されている場合もあり、列挙されていない場合もある。従って、この文脈において、数字ＡはＡ±５パーセントとして理解される。この文脈内で、数字Ａは、数字Ａが修正する特性の測定値に対する一般的な標準誤差内にある数値を含むと考えられてもよい。数字Ａは、添付の特許請求の範囲で使用される通りの一部の場合において、Ａが逸脱する量が特許請求する本発明の基本的かつ新規の特性（複数可）に実質的に影響を及ぼさないという条件で、上記に列挙された割合だけ逸脱してもよい。また、すべての範囲は、開示された最大点および最小点を含み、かつそれらの任意の中間範囲を含み、これらは本明細書に具体的に列挙されている場合もあり、列挙されていない場合もある。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【国際調査報告】