JP2017503499A - エアロゾル発生装置、およびエアロゾル発生装置で使用するためのカプセル - Google Patents

エアロゾル発生装置、およびエアロゾル発生装置で使用するためのカプセル Download PDF

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Abstract

本発明は、基部および基部から延びる少なくとも１つの側壁を備えたシェルであって、そのシェルがエアロゾル形成基体を含むものと、シールされたカプセルを形成するための少なくとも１つの側壁にシールされたリッドとを含み、ここで、基部がエアロゾル発生装置のヒーターを受けるためにシェル内に長軸方向軸に沿って延びる窪みを含む、エアロゾル発生装置用のカプセルに関連する。本発明はさらに、電源と、少なくとも１つのヒーターと、前述の請求項のいずれか１項に記載のエアロゾル形成基体を含むカプセルを受けるためのくぼみと、カプセルのリッドを貫通するための貫通要素を含むマウスピースとを含み、ここで、少なくとも１つのヒーターがカプセルの窪みに挿入可能であるように構成されている、エアロゾル発生装置に関連する。さらに、エアロゾル発生装置およびカプセルを備えたエアロゾル発生システムが提供されている。【選択図】図１（ａ）

Description

本発明は、エアロゾル発生装置用のカプセル、およびエアロゾル発生装置およびシステムに関連する。特に、本発明は電気加熱式の装置など、電気的に動作するエアロゾル発生装置に関連する。
カプセルおよびエアロゾル発生装置を備えたエアロゾル発生システムが周知である。１つの特定のシステムがＷＯ ２００９／０７９６４１号に開示されており、粘性の蒸発可能な材料を含むシェルと、プロピレングリコールなどのエアロゾル形成剤とを含むカプセルを含む。シェルは、カプセルがエアロゾル発生装置の内部に挿入された時に、使用時にカプセルを通した気流が許容されるように、エアロゾル発生装置によって貫通されうるリッドでシールされる。装置は、シェルの外部表面を最高約２００℃の温度に加熱するように構成されているヒーターを含み、また一例ではシェルの外部表面は１７０℃に加熱される。エアロゾル発生装置は細長く、また従来的な可燃性喫煙物品（紙巻たばこ）の直径と類似した直径を持ち、そのため、ヒーターは必然的に装置の外壁に非常に近接している。装置の外壁に対してヒーターが近接しているため、ヒーターの領域での装置ハウジングの外部温度は９０℃を超えることが分かっている。少なくとも、これはユーザーにとって不快なものとなりかねない。さらに、装置の初回吸煙までの時間は、最長３０秒であることが分かっている。
見てわかる通り、周知のカプセル加熱式エアロゾル発生システムは、数多くの問題を提示する。従って、それらの問題を改良し、ヒーターの効率を改善するエアロゾル発生装置用のカプセルおよびエアロゾル発生装置を提供して、装置の外壁温度の低下を可能にし、初回吸煙までの時間を短縮することが本発明の目的である。
本発明の一態様によれば、エアロゾル発生装置用のカプセルが提供されている。カプセルは、基部および基部から延びる少なくとも１つの側壁を備えたシェルであって、そのシェルが、固体もしくは液体の成分または固体と液体の両方の成分を持つエアロゾル形成基体を含み、シールされたカプセルを形成するための少なくとも１つの側壁にシールされたリッドとを含む。基部は、エアロゾル発生装置のヒーターを受けるためにシェル内に長軸方向軸に沿って延びる窪みを含む。
当業者によって理解される通り、カプセルの基部に窪みを提供することで、有利なことに、ヒーターからエアロゾル形成基体までの最大距離を短縮し、電力の要件を減らし、すべてのエアロゾル形成基体に最低の温度を供給するためにヒーターで要求される最大温度を下げることになる。理解される通り、窪みを組み込むことでエアロゾル形成基体の体積に対する表面積の比が増大する。従って、エアロゾル形成基体の最大厚さが減少する。
逆に、これにより高めの使用温度が可能となり、エアロゾルの小滴サイズは小さくなることが見込まれるため、ユーザーの体験を向上させる沸点の高いエアロゾル形成剤を使用することができる。
さらに、周知のシステムの外部ヒーターと比較してヒーターをカプセルの窪み内に移動させることで、エアロゾル発生装置の外部温度を下げることができるためにユーザーの体験が向上され、一方で使用温度の上昇も可能となる。
本明細書で使用される場合、「長軸方向」という用語は、カプセルの近位（またはリッド）端および向かい合った遠位（または基部）端の間の方向を意味し、エアロゾル発生装置の近位（またはマウスピース）端および遠位端の間の方向を意味する。
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ことが好ましい。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る。
エアロゾル形成基体は固体でも液体でもよく、固体および液体の両方の成分を含んでもよい。好ましい１つの実施形態で、エアロゾル形成基体は固体である。
エアロゾル形成基体はニコチンを含む場合がある。ニコチンを含有するエアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスとしうる。エアロゾル形成基体は植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体はたばこを含みうるが、たばこ含有材料は揮発性のたばこ風味化合物を含むことが好ましく、これが加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含みうる。
均質化したたばこ材料は、粒子状たばこを凝集することによって形成されうる。存在する場合、均質化したたばこ材料のエアロゾル形成剤含有量は、乾燥質量で５％以上であり、乾燥質量で５〜３０重量パーセント以上であることが好ましい。
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みうる。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含みうる。
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剤を含んでもよい。エアロゾル形成剤は、使用時に、密度が高く安定したエアロゾルの形成を促進し、エアロゾル発生装置の使用温度で実質的に熱劣化耐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としうる。適切なエアロゾル形成剤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。特に好ましいエアロゾル形成剤は多価アルコールまたはその混合物（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（最も好ましい）など）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。
エアロゾル形成基体はニコチンおよび少なくとも１つのエアロゾル形成剤を含むことが好ましい。特に好ましい実施形態で、エアロゾル形成剤はグリセリンである。ヒーターがカプセルの内部に存在することを可能にすることによる、効率の改善、ヒーターからエアロゾル形成基体までの最大距離の短縮、断熱属性により、より高い使用温度が可能となる。より高い使用温度により、公知のシステムで使用されるエアロゾル形成剤と比較して改良されたエアロゾルを提供するエアロゾル形成剤としてグリセリンを使用できるようになる。
ヒーターのエアロゾル形成基体までの最大距離をさらに短縮することを可能にするために、窪みの長軸方向の長さは、少なくとも１つの側壁の長軸方向の長さの少なくとも約５０％であることが好ましい。窪みの長軸方向の長さは、少なくとも１つの側壁の長軸方向の長さの約５０％〜約７５％としうる。
シェルの基部は、実質的に円形であることが好ましく、また窪みは実質的に円形の断面を持つことが好ましい。この実施形態において、基部内の基部の半径と窪みの半径の比は、約１．５〜約４．０である。こうした半径を持つ円形断面を窪みに与えることで、有利なことにヒーターからエアロゾル形成基体までの最大距離が短縮され、一方でカプセル内にユーザーに良好なユーザー体験を提供するための十分なエアロゾル形成基体を含む十分な容積が提供される。
カプセルの基部の半径は、約３ｍｍ〜約６ｍｍであることが好ましく、約４ｍｍ〜約５ｍｍであることがより好ましく、特に好ましい実施形態では基部の半径は約４．５ｍｍである。この特に好ましい実施形態において、窪みの半径は約１．５ｍｍ〜約３ｍｍである。
窪みは円錐台形状、および実質的に円形の断面を持つことが好ましい。窪みに円錐台形状を提供することで、有利なことに、カプセルがより簡単にエアロゾル発生装置内に配置され、かつ正しく位置付けられるようになり、またシェルがより簡単に製造されるようになる。
円錐台形状は、９０度から約５度および約２０度だけ角度をずらしてもよく、約７．５度〜約１２．５度がより好ましい。
少なくとも１つの側壁の長軸方向の長さは、基部の半径の少なくとも２倍であることが好ましい。有利なことに、こうした寸法を持つシェルは、エアロゾル形成基体までのヒーターの最大距離をさらに減少させうる。繰り返しになるが、こうしたアスペクト比を持つことで、ユーザーに良好なユーザー体験を提供するために十分なエアロゾル形成基体を含むだけの十分な容積をカプセル内に提供しつつも、エアロゾル形成基体の最大厚さが減少される。
カプセルの長軸方向の長さは、約７ｍｍ〜約１３ｍｍであることが好ましく、約９ｍｍ〜約１１ｍｍであることがより好ましく、特に好ましい実施形態においてカプセルの長軸方向の長さは約１０．２ｍｍである。この特に好ましい実施形態において、窪みの長軸方向の長さは約５ｍｍ〜約７．５ｍｍである。
シェルは、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの壁厚を持つことが好ましく、約０．２ｍｍ〜約０．４ｍｍであることがより好ましく、特に好ましい実施形態では、シェルの壁厚は約０．３ｍｍである。薄い壁のシェルを提供することで、加熱されるために要求されるシェルの熱質量が減少し、従ってカプセルを使用温度まで加熱するために要求される時間が短縮されうる。
窪みの壁厚はシェルの壁厚と同じでもよい。別の方法として、窪みの壁厚はシェルの壁厚より小さくてもよい。シェルの壁厚よりも小さい壁厚の窪みを提供することで、カプセルの構造剛性を維持しつつも、カプセルを使用温度まで加熱するために必要な時間をなおさらに短縮できる。
シェル、基部および窪みは、一体型で形成されることが好ましい。シェル、基部および窪みを形成するために使用される材料は金属としうるが、アルミニウムが好ましい。別の方法として、シェル、基部および窪みを形成するために使用される材料は、エアロゾル形成装置の使用温度に耐える能力を持つ適切な任意のポリマーなど、ポリマー系でもよい。
リッドは、ポリマー、または金属で製造されることが好ましく、アルミニウムで製造されることがより好ましい。リッドは、シール能力を向上させるために薄層形成されてもよく、特に好ましい実施形態では、薄層形成された食品用の陽極酸化アルミニウムである。
カプセルは、窪みの長軸方向の長さの約７５％〜約１５０％のレベルに達するように十分なエアロゾル形成基体で充填されることが好ましく、窪みの長軸方向の長さの約９０％〜約１１０％であることがより好ましい。カプセルをこうしたレベルのエアロゾル形成基体で充填することにより、ヒーターからエアロゾル形成基体までの最大距離を最小化できる。
エアロゾル形成基体は、シェルおよび窪みの壁が被覆されてもよく、またシェルの容積に完全に充填されなくてもよい。エアロゾル形成基体のシェルおよび窪みの壁を被覆することで、エアロゾル形成基体の最大厚さを低減しうる。さらに、このようにエアロゾル形成基体を被覆することで、カプセル内部の気流を向上でき、従って気流中へのエアロゾルの混入が向上される。
カプセルは、約１５０ｍｇ〜約４００ｍｇのエアロゾル形成基体で充填されることが好ましく、約２００ｍｇ〜約３００ｍｇのエアロゾル形成基体であることがより好ましく、好ましい１つの実施形態では約２５０ｍｇのエアロゾル形成基体である。
上述の通り、エアロゾル形成基体は液体でもよい。こうした実施形態において、カプセルには、使用時にカプセルからの液体エアロゾル形成基体の漏れを実質的に阻止するための高い液体保持性の材料が提供される。高い液体保持性の材料は、スポンジ様の材料でもよい。
カプセルは、適切な任意の方法を使用して製造されうる。好ましい１つの実施形態で、シェルは深絞りプロセスを使用して製造される。エアロゾル形成基体は次に、シェル内部に噴霧されるか、またはその他任意の適切な手段を使用して充填されうる。シェルは次に、リッドでシールされる。リッドは、エポキシ接着剤などの接着剤、ヒートシール、超音波溶接、およびレーザー溶接を含む、適切な任意の方法を使用してカプセルのシェルにシールされてもよい。
本発明のさらなる態様によれば、エアロゾル発生装置が提供されている。装置は、電源と、少なくとも１つのヒーターと、本書で説明した通りエアロゾル形成基体を含むカプセルを受けるための窪みと、カプセルのリッドを貫通するための貫通要素を含むマウスピースとを含む。少なくとも１つのヒーターは、カプセルの窪みに挿入できるように構成されている。
カプセルの窪みに挿入可能となるように構成されたヒーターを提供することは、有利なことに、カプセル内のエアロゾル形成基体が平均してヒーターに近いためにヒーターの必要な最高温度を低下させる。その結果、初回吸煙までの時間が短縮される。さらに、エアロゾル形成基体および様々なその他の構成要素およびヒーターと装置の外側表面との間の材料の層の断熱効果により、有利なことに、装置の外部温度が低下する。
少なくとも１つのヒーターの外部表面の形状および寸法は、カプセルの窪みの形状および寸法に実質的に一致するように構成されていることが好ましい。形状および寸法を一致させることで、ヒーターからカプセルへの熱伝達が改善されうる。そうであるため、少なくとも１つのヒーターは、カプセル内の窪みの好ましい形状と一致する円錐台であることが好ましい。
円錐台形状のヒーターの寸法は、以下の通りであることが好ましい。円錐台形状の基部の半径は、約１．５ｍｍ〜約３ｍｍであることが好ましい。
ヒーターの円錐台形状は、９０度から約５度および約２０度だけ角度をずらしてもよく、約７．５度〜約１２．５度がより好ましい。
ヒーターの長軸方向の長さは、約５ｍｍ〜約７．５ｍｍであることが好ましい。
少なくとも１つのヒーターは、ヒーターハウジング内に提供され、ヒーターハウジングは薄い壁の円錐台形状であることが好ましい。ヒーターハウジングは、使用中、および特にカプセルの挿入中の、少なくとも１つのヒーターのための保護を提供する。ヒーターハウジングはまた、カプセルをエアロゾル形成装置内に整列させるように適合される。少なくとも１つのヒーターは、エポキシ化合物を使用してヒーターハウジング内に固定されることが好ましい。ヒーターハウジングは、エポキシ化合物で充填されることが好ましく、すなわち、ヒーターはヒーターハウジング内に入れられることが好ましい。エポキシ化合物は、ヒーターからカプセルに熱を効果的に伝達するのに適切であることが好ましい。
カプセルを受けるための窪みは、カプセルの形状および寸法に実質的に一致するように構成される。窪みの壁は断熱されうる。断熱は、装置の外壁温度を低下させうる。
エアロゾル発生装置は、カプセルの窪みに挿入できるように構成されている少なくとも１つの第一の内部ヒーターと、窪みの内部内の少なくとも１つの第二の外部ヒーターとで構成される、少なくとも２つのヒーターを備えうる。別の方法として、第二の外部ヒーターは、カプセルを受けるための窪みを囲むように提供されうる。この実施形態において、少なくとも１つの第二のヒーターは、窪みの側壁の形状と一致することが好ましい。ヒーターを窪みの形状に一致させることで、第二のヒーターからカプセルへの熱伝達が向上する。第二のヒーターの位置に関係なく、第二のヒーターを提供することにより、初回吸煙までの時間のさらなる短縮が達成されうる。
少なくとも１つの第二の外部ヒーターが窪みを囲んでもよく、また窪みの外壁と隣接してもよい。この実施形態において、ヒーターはエポキシ化合物を使用して窪みの壁に固定されうる。エポキシ化合物は、ヒーターからカプセルに熱を効果的に伝達するのに適切であることが好ましい。
各ヒーターは、柔軟性のある基体上に提供された少なくとも１つの電気抵抗性のあるトラックを含む電動式ヒーターであることが好ましい。柔軟性のある基体上に提供された電気抵抗性のあるトラックを含むヒーターを提供することで、ヒーターは、カプセルの窪みに適合するために要求される形状に製造および形成することが容易になりうる。電気抵抗性のあるトラックは、プラチナ、金、銀、または十分に密度の高いエアロゾルが形成されるように、作業中に電流が供給された時に十分に高い温度を提供しうるその他任意の抵抗性材料のうち、どれか１つとしうる。
電源は電池でもよく、また充放電の多数のサイクルのために構成された再充電可能電池でもよい。電池は、例えば、リチウム−コバルト、リチウム−鉄−リン酸塩、チタン酸リチウムまたはリチウムポリマー電池といったリチウム系の電池でもよい。別の方法として、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もよい。電池容量は、再充電が必要となる前にユーザーによる複数回の使用が許容されるよう選択されることが好ましい。電池の容量は、再充電が必要となる前にユーザーが最低２０回使用するのに十分であることが好ましい。
エアロゾル発生装置のマウスピースは、少なくとも１つの空気吸込み口および少なくとも１つの空気出口を含むことが好ましく、貫通要素は、少なくとも１つの空気吸込み口と貫通要素の遠位端との間に延びる少なくとも１つの第一のコンジットを含む。マウスピースは、貫通要素の遠位端と少なくとも１つの空気出口との間に延びる少なくとも１つの第二のコンジットをさらに含むことが好ましい。従ってマウスピースは、使用時に、ユーザーがマウスピースを吸った時、空気が少なくとも１つの空気吸込み口から延びる気流経路に沿って、少なくとも１つの第一のコンジットを通り、カプセルの一部分を通り、少なくとも１つの第二のコンジットを通り、少なくとも１つの出口を出るように配置されることが好ましい。こうしたコンジットを提供することで、装置を通した気流が改善できるようになり、エアロゾルがユーザーにより簡単に送達されうるようになる。
エアロゾル発生装置は、制御電子回路をさらに含むことが好ましい。制御電子回路は、電力が電源から少なくとも１つのヒーターに供給されるように構成されることが好ましい。制御電子回路は、少なくとも１つのヒーターの温度を約１００℃〜２６０℃の使用温度に、より好ましくは１８０℃〜約２６０℃、最も好ましくは約２２０℃〜約２４０℃に維持するようにさらに構成されていることが好ましい。
エアロゾル発生装置は、カプセルを受けるための窪みに隣接した温度センサーをさらに備えうる。温度センサーは、制御電子回路と通信して、制御電子回路が温度を使用温度に維持することを可能にする。温度センサーは熱電対とすることができ、または別の方法として、少なくとも１つのヒーターが温度に関連する情報を提供するために使用されてもよい。この別の方法において、少なくとも１つのヒーターの温度に依存する抵抗の属性は周知であり、少なくとも１つのヒーターの温度を当業者にとって周知の方法で決定するために使用される。
エアロゾル発生装置は、制御電子回路と通信する吸煙検出器を備えうる。吸煙検出器は、ユーザーがエアロゾル発生装置マウスピースをどの時点で吸ったかを検出するよう構成されていることが好ましい。制御電子回路は、吸煙検出器からの入力に基づき、少なくとも１つの発熱体への電力を制御するようにさらに構成されていることが好ましい。
エアロゾル発生装置は、窪みおよびその他の構成要素を含むハウジングをさらに含む。エアロゾル発生装置のハウジングは、円形断面を持つ細長い円筒形など、細長いことが好ましい。
エアロゾル発生装置は、スイッチまたはボタンなどのユーザー入力をさらに含むことが好ましい。これにより、ユーザーが装置の電源を入れることができるようになる。スイッチまたはボタンによって、エアロゾル発生を開始させてもよく、または制御電子回路が吸煙検出器からの入力を待機するよう準備させてもよい。
使用時に、ユーザーは本明細書で説明したカプセルを本明細書で説明したエアロゾル発生装置の窪みに挿入する。次にユーザーは、マウスピースをエアロゾル発生装置の本体に取り付け、このマウスピースがカプセルを貫通部分で貫通する。次にユーザーは、ボタンを押して装置を起動させる。次にユーザーは、マウスピースを吸うが、これにより、空気が空気吸込み口を通して装置内に吸い込まれ、その後、空気はカプセルを通過して、蒸発したエアロゾル形成基体を気流中に混入され、マウスピースにある空気出口を通って装置を出て、ユーザーによって吸入される。
本発明のなおさらなる態様によれば、本明細書で説明したエアロゾル発生装置および本明細書で説明したカプセルを含む、エアロゾル発生システムが提供されている。
本発明の１つの態様のいずれの特徴も、任意の適切な組み合わせにおいて本発明のその他の態様にも適用されうる。特に、方法の態様は装置の態様に適用でき、その逆もまた可である。さらにまた、１つの態様における任意の一部および／またはすべての特徴は、任意の適切な組み合わせにおいて、任意のその他の態様の任意の一部および／またはすべての特徴に適用されうる。
当然ながら、本発明の任意の態様において説明および定義された種々の特徴の特定の組み合わせを独立して実施および／または供給および／または使用できる。
本発明は以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。
図１は、本発明によるカプセルの等角破断図を示す。 図２は、本発明によるカプセルの断面図を示す。 図３は、本発明によるエアロゾル発生装置の断面図を示す。 図４は、本発明によるエアロゾル発生システムの断面図を示す。 図５は、本発明によるエアロゾル発生装置用の電気抵抗性のあるヒーターの略図を示す。 図６は、本発明によるカプセルの製造プロセスを示す。 図７は、本発明による代替的なエアロゾル発生装置の断面図を示す。
図１（ａ）は、エアロゾル発生装置で使用するためのカプセル１００の等角破断図を示す。カプセルは、エアロゾル形成基体（図示せず）を含むシェル１０２を含み、シェルは、リップ部分１０４をシールするリッド（図示せず）でシールされている。
カプセル１００のシェル１０２は、薄い壁の外部側壁１０６および薄い壁の基部１０８を含む。基部１０８は、その中央に位置する窪み１１０を含む。窪みは円錐台の形状であり、カプセルがエアロゾル発生装置内に挿入された時にヒーターを受けるように構成されている。
カプセルのシェルは、深絞りを使用して、少なくとも２段階で形成される。段階１は、適切なダイおよびパンチを使用したシェルおよび窪みの深絞りを含む。当然ながら、シェルおよび窪みが別の方法で２段階で形成されることを当業者は理解する。次に、シェルのリップがプロセスの段階２で形成される。製造プロセスは、図６を参照しながら下記にさらに詳しく説明されている。
図１（ｂ）は、カプセル１００の断面図を示す。カプセル１００は、長軸方向の長さＬcを持ち、またカプセルの基部は半径Ｒbを持つ。シェルの外部側壁１０６は厚さＴsを持つ。シェルの基部１０８内の窪み１１０は、長軸方向の長さＬrを持ち、また基部での窪み１１０の半径はＲrである。
カプセルの基部の半径（Ｒb）はおよそ４．５ｍｍであり、またカプセルの長軸方向の長さはおよそ１０．２ｍｍ（Ｌc）である。カプセルの壁の厚さ（Ｔs）はおよそ０．３ｍｍである。
図２は、エアロゾル発生装置で使用するためのカプセル１００の断面図を示す。見てわかる通り、また上述の通り、リッド２００はリップ部分１０４にシールされる。リッドは、エポキシ接着剤、ヒートシール、超音波溶接、またはレーザー溶接などの接着剤を含めた、適切な任意の方法を使用してシールされうる。リッドがリップ部分にシールされる前に、カプセルのシェル１０２はエアロゾル形成基体２０２で充填される。およそ２５０ｍｇのエアロゾル形成基体がシェル内に提供される。エアロゾル形成基体は、たばこ、およびエアロゾル形成剤などのニコチン含有材料を含む。エアロゾル形成剤は、ユーザーのために良好な食感を提供するグリセリンであるが、グリセリンは、その他のエアロゾル形成剤と比較して適切に小さいエアロゾル液滴直径を生むことも分かっている。
図３は、上述したカプセル１００と併用するためのエアロゾル発生装置３００の断面図を示す。エアロゾル発生装置は、再充電可能電池などの電源３０４と、制御回路３０６と、電気ヒーター３０８とを収容するように適合された外側ハウジング３０２を含む。ハウジング３０２は、カプセル１００を受けるように構成された窪み３０９をさらに含む。電気ヒーターは、カプセルの窪みの円錐台形状に一致するよう構成された円錐台形状を持つヒーターハウジング３１０内に収容される。エアロゾル発生装置３００は、エアロゾル発生装置ハウジング３０２の近位端に取付け可能なマウスピース３１２をさらに含む。マウスピースは、貫通部分３１４と、２つの気流コンジットである入口コンジット３１６および出口コンジット３１８を含む。
図４は、上述したエアロゾル発生装置３００およびカプセル１００を含む、エアロゾル発生システム４００の断面図を示すが、同様な参照番号は同様な構成要素を参照する。カプセルは、ハウジングの窪み内に受けられ、またヒーターはカプセルの窪み内に挿入される。
使用時に、ユーザーは、カプセル１００をエアロゾル発生装置３００の窪みに挿入してから、マウスピース３１２をハウジング３０２に取り付ける。マウスピースを取り付けることにより、貫通部分３１４がカプセルのリッドを貫通し、空気吸込み口からカプセルを通して空気出口への気流経路を形成する。図４は、カプセル４０２に入る気流経路の部分、およびカプセルを出る気流経路４０４の部分を示す。ユーザーは次に、ボタン（図示せず）を押して装置を起動する。装置の起動においては、ヒーターに、電源３０４から制御電子回路３０６によって電力が供給される。カプセルの温度が約２２０℃〜約２４０℃の使用温度に達した時、インジケータ（図示せず）の手段によってユーザーは通知を受け、その後でユーザーはマウスピースを吸うことができる。ユーザーがマウスピースを吸う時、空気は空気吸込み口に入り、マウスピース内にあるコンジット３１６を通ってカプセル内に進み、蒸発したエアロゾル形成基体を混入してから、マウスピース内の出口コンジット３１８を経由してカプセルを出る。
図５（ａ）は、上述のエアロゾル発生装置のための電気ヒーター３０８を示す。電気ヒーターは、その上にトラック（図示せず）としてプリントされたプラチナ、金または銀など、電気抵抗性のある材料を有する柔軟性のあるポリマー系の基体を含む。ヒーター３０８には、制御回路３０６を経由して電源３０４と接続するための電気接点５０２および５０４を含むタブ５００が提供されている。
図５（ｂ）は、エアロゾル発生装置３００で使用される、円錐台形状に形成された電気ヒーター３０８を示す。ヒーターは、柔軟性のある基体を圧延することで円錐台形状に形成される。図５（ｃ）に示す通り、形成されたヒーターは次にヒーターハウジング３１０に挿入され、ハウジングをエポキシ化合物５０６で充填してヒーターを所定位置に保持することでハウジング内に入れられる。
上述の通り、カプセルのシェル１０２は、２段階のプロセスで製造しうるが、シェル１０２は次に、エアロゾル形成基体２０２で充填されてからリッド２００でシールされ、カプセルを形成する。ここでプロセスについて、図６を参照しながら詳細に説明する。
シェルを形成するプロセスの第一の段階を、図６（ａ）、６（ｂ）および６（ｃ）に示す。要求される形態のシェルを持つダイ６００と、対応するパンチ６０２とが提供されている。実質的に円形の形状のブランク６０４が、クランプ６０６によってダイにスライドできるようにクランプ留めされる。クランプ６０６により、ブランク６０４は、パンチ６０２によってダイ６００内に引き込まれた際に、ダイ６００の上面に沿ってスライドできるようになる。当業者にとっては当然のことながら、このプロセスには、形成されたブランクのサイズを最終的に要求されるサイズに徐々に減少させる、複数のダイおよびパンチを持つ多数の中間的な段階が関与しうる。
第一の段階が完了すると、製造プロセスの第二の段階で、シェルのリップ１０４が形成され、リッドをシェルにシールできるようになる。図６（ｄ）および６（ｅ）は、プロセスのこの第二の段階を示す。２個組のダイ６０８および６１０は、部分的に形成されたブランク６０４上に進められ、リップ１０４のネックが部分的に形成される。形成プロセスを支援するために、２個組のダイ、または別の方法としてブランクは、２個組のダイがブランク上に進む際に長軸方向軸の周りを回転しうる。図６（ｅ）では、リップ１０４を最終的に形成するさらなるダイが使用されることが示されている。ダイは、部分的に形成されたブランク上に進み、ブランク材料が曲げられてリップになる。ここでも、ダイ、または部分的に形成されたブランクは、形成プロセスを支援するために長軸方向軸の周りを回転させてもよい。
ここで図６（ｆ）は、形成されたシェル１０２が、スプレーガン６１４によってエアロゾル形成基体２０２で充填されているところを示す。図６（ｇ）は、充填されたシェルを示す。
図６（ｈ）および６（ｉ）は、リッド２００をシェル１０２にシールする最後のプロセスを示す。リッド２００は、リッドホルダー６１６によってシェル１０２に向かって進められる。リッドホルダーは、当業者であれば理解する通り、真空ホルダーまたはその他任意の適切なホルダーでもよい。リッドは、接着剤またはその他任意の適切なシール手段を用いて提供されうる。最終的に、リッド２００はシェル１０２にシールされる。この例で、リッドは、リッドに塗る前の接着剤を溶かすヒーター６１８によってシェルにヒートシールされる。
当業者であれば理解する通り、図３に示すエアロゾル発生装置は、本発明によるエアロゾル発生装置の一例に過ぎない。その他のこうした一例を図７に示す。図７に示したエアロゾル発生装置７００は、図３に示したものと類似しており、類似した参照番号は類似した特徴を参照する。
エアロゾル発生装置は、再充電可能電池などの電源３０４と、制御回路３０６と、内部電気ヒーター３０８と、外部電気ヒーター７０２を収容するように適合された外側ハウジング３０２を含む。ハウジング３０２は、カプセル１００を受けるように構成された窪み３０９をさらに含む。内部電気ヒーター３０８は、カプセルの窪みの円錐台形状に一致するよう構成された円錐台形状を持つヒーターハウジング３１０内に収容される。外部ヒーター７０２には窪み３０９が提供される。エアロゾル発生装置３００は、エアロゾル発生装置ハウジング３０２の近位端に取付け可能なマウスピース３１２をさらに含む。マウスピースは、貫通部分３１４と、２つの気流コンジットである入口コンジット３１６および出口コンジット３１８を含む。
使用時に、エアロゾル発生装置７００は、図４を参照しながら上述したエアロゾル発生装置３００と同様な方法で動作する。ところが、制御回路３０６は、内部ヒーター３０８および外部ヒーター７０２の両方に電力を供給する。追加的な外部ヒーター７０２は、さらなる加熱をカプセルに提供し、例えば、初回吸煙までの時間をさらに短縮し、なおさらにヒーターからエアロゾル形成基体までの最大距離を短縮することにより、エアロゾル形成基体の熱伝達を向上させる。
本発明は、エアロゾル発生装置用のカプセル、およびエアロゾル発生システムに関連する。特に、本発明は電気加熱式の装置など、電気的に動作するエアロゾル発生装置に関連する。
カプセルおよびエアロゾル発生装置を備えたエアロゾル発生システムが周知である。１つの特定のシステムがＷＯ ２００９／０７９６４１号に開示されており、粘性の蒸発可能な材料を含むシェルと、プロピレングリコールなどのエアロゾル形成剤とを含むカプセルを含む。シェルは、カプセルがエアロゾル発生装置の内部に挿入された時に、使用時にカプセルを通した気流が許容されるように、エアロゾル発生装置によって貫通されうるリッドでシールされる。装置は、シェルの外部表面を最高約２００℃の温度に加熱するように構成されているヒーターを含み、また一例ではシェルの外部表面は１７０℃に加熱される。エアロゾル発生装置は細長く、また従来的な可燃性喫煙物品（紙巻たばこ）の直径と類似した直径を持ち、そのため、ヒーターは必然的に装置の外壁に非常に近接している。装置の外壁に対してヒーターが近接しているため、ヒーターの領域での装置ハウジングの外部温度は９０℃を超えることが分かっている。少なくとも、これはユーザーにとって不快なものとなりかねない。さらに、装置の初回吸煙までの時間は、最長３０秒であることが分かっている。
見てわかる通り、周知のカプセル加熱式エアロゾル発生システムは、数多くの問題を提示する。従って、それらの問題を改良し、ヒーターの効率を改善するエアロゾル発生装置用のカプセルおよびエアロゾル発生システムを提供して、装置の外壁温度の低下を可能にし、初回吸煙までの時間を短縮することが本発明の目的である。
本発明の第一の態様によれば、エアロゾル発生装置用のカプセルが提供されている。カプセルは、基部および基部から延びる少なくとも1つの側壁を備えたシェルであって、そのシェルがエアロゾル形成基体を含み、そのエアロゾル形成基体が固体の成分を持ちかつニコチン塩マトリクスとたばこのうち少なくとも一つを含み、シールされたカプセルを形成するための少なくとも1つの側壁にシールされたリッドとを含む。基部は、エアロゾル発生装置のヒーターを受けるためにシェル内に長軸方向軸に沿って延びる窪みを含む。
当業者によって理解される通り、カプセルの基部に窪みを提供することで、有利なことに、ヒーターからエアロゾル形成基体までの最大距離を短縮し、電力の要件を減らし、すべてのエアロゾル形成基体に最低の温度を供給するためにヒーターで要求される最大温度を下げることになる。理解される通り、窪みを組み込むことでエアロゾル形成基体の体積に対する表面積の比が増大する。従って、エアロゾル形成基体の最大厚さが減少する。
逆に、これにより高めの使用温度が可能となり、エアロゾルの小滴サイズは小さくなることが見込まれるため、ユーザーの体験を向上させる沸点の高いエアロゾル形成剤を使用することができる。
さらに、周知のシステムの外部ヒーターと比較してヒーターをカプセルの窪み内に移動させることで、エアロゾル発生装置の外部温度を下げることができるためにユーザーの体験が向上され、一方で使用温度の上昇も可能となる。
本明細書で使用される場合、「長軸方向」という用語は、カプセルの近位（またはリッド）端および向かい合った遠位（または基部）端の間の方向を意味し、エアロゾル発生装置の近位（またはマウスピース）端および遠位端の間の方向を意味する。
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ことが好ましい。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る。
エアロゾル形成基体は、ニコチン塩マトリクスとたばこのうち少なくとも一つを含む。エアロゾル形成基体は植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体がたばこを含む実施形態において、たばこ含有材料は揮発性のたばこ風味化合物を含むことが好ましく、これが加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含みうる。
エアロゾル形成基体はニコチンを含む場合がある。ニコチンを含有するエアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスとしうる。エアロゾル形成基体は植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体はたばこを含みうるが、たばこ含有材料は揮発性のたばこ風味化合物を含むことが好ましく、これが加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含みうる。
均質化したたばこ材料は、粒子状たばこを凝集することによって形成されうる。存在する場合、均質化したたばこ材料のエアロゾル形成剤含有量は、乾燥質量で５％以上であり、乾燥質量で５〜３０重量パーセント以上であることが好ましい。
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みうる。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含みうる。
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剤を含んでもよい。エアロゾル形成剤は、使用時に、密度が高く安定したエアロゾルの形成を促進し、エアロゾル発生装置の使用温度で実質的に熱劣化耐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としうる。適切なエアロゾル形成剤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。特に好ましいエアロゾル形成剤は多価アルコールまたはその混合物（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（最も好ましい）など）である。

Claims (15)

  1. エアロゾル発生装置用のカプセルであって、
    基部および前記基部から延びる少なくとも１つの側壁を備えたシェルであって、前記シェルが固体もしくは液体の成分、または固体および液体の両方の成分を持つエアロゾル形成基体を含むものと、
    シールされたカプセルを形成するための前記少なくとも１つの側壁にシールされたリッドとを含み、
    前記基部が、エアロゾル発生装置のヒーターを受けるために前記シェル内に長軸方向軸に沿って延びる窪みを含む、カプセル。
  2. 前記窪みの前記長軸方向の長さが、前記少なくとも１つの側壁の前記長軸方向の長さの少なくとも約５０％である、請求項１に記載のカプセル。
  3. 前記基部が実質的に円形であり、かつ前記窪みが実質的に円形の断面を有し、前記基部での前記基部の半径と前記窪みの半径の比が約１．５〜約４．０である、請求項１または２に記載のカプセル。
  4. 前記窪みが円錐台形状を有し、実質的に円形の断面を有する、請求項１、２または３のいずれか１項に記載のカプセル。
  5. 前記少なくとも１つの側壁の前記長軸方向の長さが前記基部の半径の少なくとも２倍である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカプセル。
  6. 前記カプセルが前記窪みの前記長軸方向の長さの約９０％〜約１１０％のレベルに達するのに十分なエアロゾル形成基体で充填されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカプセル。
  7. 前記エアロゾル形成基体が、ニコチンおよび少なくとも１つのエアロゾル形成剤を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のカプセル。
  8. エアロゾル発生装置であって、
    電源と、
    少なくとも１つのヒーターと、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のエアロゾル形成基体を含むカプセルを受けるためのくぼみと、
    カプセルのリッドを貫通するための貫通要素を含むマウスピースとを含み、
    前記少なくとも１つのヒーターが、カプセルの窪みに挿入可能であるように構成されている、エアロゾル発生装置。
  9. 前記少なくとも１つのヒーターの外部表面の形状および寸法が、カプセルの窪みの形状および寸法と実質的に一致するように構成されている、請求項８に記載のエアロゾル発生装置。
  10. 前記少なくとも１つのヒーターが円錐台である、請求項９に記載のエアロゾル発生装置。
  11. カプセルの前記窪みに挿入可能なように構成されている少なくとも１つの第一のヒーターと、前記くぼみ内の少なくとも１つの第二のヒーターとで構成される、少なくとも２つのヒーターを含む、請求項８、９または１０に記載のエアロゾル発生装置。
  12. 前記少なくとも１つの第二のヒーターが前記くぼみの側壁の形状と一致する、請求項１１に記載のエアロゾル発生装置。
  13. 前記少なくとも１つのヒーターが、柔軟性のある基体上に提供された少なくとも１つの電気抵抗性のあるトラックを含む電動式のヒーターである、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  14. 前記マウスピースが少なくとも１つの空気吸込み口および少なくとも１つの空気出口を含み、また使用時にユーザーが前記マウスピースを吸った時に、空気が前記少なくとも１つの空気吸込み口から、前記少なくとも１つの第一のコンジットを通り、前記カプセルの一部分を通り、前記少なくとも１つの第二のコンジットを通り、前記少なくとも１つの出口から出るように延びる気流経路に沿って流れるように、前記貫通要素が前記少なくとも１つの空気吸込み口と前記貫通要素の遠位端との間に延びる少なくとも１つの第一のコンジットと、前記貫通要素の遠位端と前記少なくとも１つの空気出口の間に延びる少なくとも１つの第二のコンジットとを含む、請求項８〜１３のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  15. 請求項９〜１４のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置と、請求項１〜８のいずれか１項に記載のカプセルとを備えた、エアロゾル発生システム。
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