JP2018536398A - エアロゾル発生物品、エアロゾル発生システム、およびエアロゾル発生物品を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

エアロゾル発生物品はエアロゾル形成基体を備え、このエアロゾル発生物品は開放した基部を有する中空錐台を成す形状を持つ。こうしたエアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システムは、錐台を成す形状を持つ発熱体を備え、この発熱体の高さはエアロゾル発生物品の高さに対応する。【選択図】図１０ａ

Description

本発明は、電子エアロゾル発生装置で使用するためのエアロゾル発生物品に関する。本発明は、こうしたエアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システム、およびこうしたエアロゾル発生物品を製造するための方法にも関する。

電子加熱装置で使用するための様々なエアロゾル発生物品が周知である。エアロゾル発生物品は、発熱体によって加熱されるエアロゾル形成基体を備える。通常、プラグを加熱するためにたばこプラグの中へと加熱用ブレードが挿入される。加熱用ブレードはプラグの周辺部分上では限られた加熱効果しか持たず、一方で中央部分は過熱状態になる傾向がある。それ故、エアロゾル発生物品の廃棄の際に、未使用のたばこ基体をまだ含んでいる場合がある。誘導加熱されるたばこプラグを用いると、たばこプラグ内に含まれるサセプタ材料がエアロゾル発生物品の使用後に廃棄されるため、一般的に追加的な廃棄物が発生する。

それ故、材料廃棄物が低減されたエアロゾル発生物品に対するニーズがある。さらに、材料廃棄物が低減されたこうしたエアロゾル発生物品を含むエアロゾル発生システムを持つことが望ましいことになる。

本発明の態様によると、電子エアロゾル発生装置で使用するためのエアロゾル発生物品が提供される。エアロゾル発生物品はエアロゾル形成基体を含む。エアロゾル発生物品は、開放した基部を有する中空錐台を成す形状を持つ。エアロゾル発生物品の形状は、開放した基部を有する中空錐台を成すことが好ましい。

本発明の別の態様によると、エアロゾル発生システムも提供される。エアロゾル発生システムは、本発明によるエアロゾル発生物品を備える。同システムはまた、マウスピースと装置ハウジングを備えるエアロゾル発生装置も備える。装置ハウジングは、錐台の、好ましくは中空錐台の形状を持つ発熱体を備える。エアロゾル発生物品は装置の発熱体に取り付けられ、例えば発熱体の上に提供される。その中で、発熱体の高さはエアロゾル発生物品の高さに対応する。発熱体の高さとエアロゾル発生物品の高さが対応することは本明細書では、物品の錐台と発熱体の錐台が等しい高さを持ってもよいことと理解される。高さが対応することは本明細書では、例えばエアロゾル形成物品の中空錐台の頂部の厚さの値だけ異なる高さを含むこととも理解される。発熱体の高さとエアロゾル発生物品の高さが対応することは、高さの値が同一であるだけでなく、同一の値±２０パーセントに対応する高さの範囲でもありうる。

本発明によるエアロゾル発生物品は、中空錐台の開放した基部を介して、例えばｅ−シガレットなどのエアロゾル発生装置の発熱体の上に置かれてもよい。これによって、エアロゾル発生物品はその円錐形状を通して発熱体に中心合わせされてもよい。さらに、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体と発熱体の表面との密接な接触が提供されてもよい。発熱体の形状は、エアロゾル発生物品の形状と一致することが好ましい。さらに、例えば物品の取り扱いを通して変形された物品の場合には、円錐形状を成す発熱体の上にエアロゾル発生物品を取り付けることによって、エアロゾル発生物品の形状をその意図される形状へと自動的に補正してもよい。エアロゾル発生物品および発熱体のサイズおよび形状の適合を通して、発熱体と物品との間の非常に近く、かつ基本的に全体的な接触が達成される場合がある。特に、発熱体の高さおよび物品の高さの適合を通して、物品はその高さまたは長さ全体を通して非常に直接的に加熱される場合がある。その反対に、エアロゾル形成基体を加熱することなく、発熱体のいかなる部分も加熱されない。それ故、いかなる加熱エネルギーも無駄にならない。

それ故、発熱体からエアロゾル形成物品のエアロゾル形成基体への熱伝達は、特にエアロゾル発生物品が主にエアロゾル形成基体でできているため、非常に効率的に行われうる。さらに、発熱体とエアロゾル形成物品のエアロゾル形成基体との間の接触面積は、例えば従来の電子加熱装置から周知のように、加熱用ブレードと周囲のエアロゾル形成基体との間の接触面積と比較して大きい。接触面積が大きいと装置のエネルギー効率を改善し、これはエネルギーの節約につながりうる。これは、例えば装置のより長い動作時間、または例えば、より小さいサイズおよび容量の電池の提供につながりうる。熱伝達の改善および大きい接触面積は、エアロゾル形成基体のより速い加熱にもつながる場合があり、それ故に使用する準備ができるようになる装置の始動時間をより短くすることにもつながる。またさらに、エアロゾル形成基体内でより均質な温度分布が達成される場合がある。さらに、エアロゾルを形成する揮発分を放出するために必要とされる温度に達していないエアロゾル形成基体の部分、または基体の加熱が発生しているエアロゾル形成基体の部分は、非常に小さくなる場合があり、または存在しない場合さえある。これは消費体験の質を高める味わいおよび経時的な送達の観点から好ましい場合がある。しかし、別の方法としてまたは追加的に、同一の量の利用可能なエアロゾルによって、エアロゾル形成基体の量は低減される可能性がありうる。発熱体は（誘導加熱の場合であっても）エアロゾル発生装置の中に配設されているので、エアロゾル発生物品の使用後に加熱装置のいかなる材料も廃棄されず、これは発熱体が装置の一部を形成しているためである。

本発明によるエアロゾル発生物品およびシステムを用いると、エアロゾル形成基体のより効率的な使用と、未使用の基体（または場合によっては誘導加熱可能な材料）の無駄の低減とを達成しうる。

エアロゾル発生物品の形状は非常に一般的に、円錐状の側壁を持つ管状の本体から成る、または円錐状の側壁を持つ管状の本体であると説明されうる。

エアロゾル発生物品の形状は、開放した基部を有する中空錐台を含んでもよく、または開放した基部を有する中空錐台であってもよい。形状は、中空錐台を含む場合、例えば任意の種類の角錐または円錐であってもよい。形状は、中空錐台である場合、例えば任意の種類の切頭角錐または切頭円錐であってもよい。錐台が角錐または切頭角錐である場合、錐台の基部は任意の種類の多角形であってよく、正多角形であることが好ましい。錐台が円錐または切頭円錐である場合、すなわち錐台が円錐台である場合、錐台の基部は円または長円であってもよい。基部は円であることが好ましい。

中空錐台は、錐台の基部と頂部とを通る錐台の軸が基部および頂部に対して垂直な直中空錐台であることが好ましい。

中空錐台は基本的に、任意の種類の中空角錐または円錐であってもよい。中空錐台は切頭角錐または切頭円錐であることが好ましい。錐台の頂部は閉じていてもよく、または開放していてもよい。閉鎖した頂部を持つ中空切頭錐台は、（逆）カップの形態を持ってもよい。

中空錐台の頂角は１度〜３０度であってもよい。頂角は１．５度〜１０度であることが好ましく、例えば２度〜５度であることが好ましい。

頂角は本明細書では、錐台軸と表面線（母線）との間の錐台の頂点（円錐または角錐の先端）での角度として理解される。切頭錐台において、頂角は錐台軸と表面線との仮想断面によって画定される仮想角度である。

多角形の形態の基部を持つ錐台については、頂角は、多角形の外接円である基部を持つ対応する円錐（準線）の頂角であると理解される。

エアロゾル発生物品の円錐形状は、物品が装置の発熱体の上に自己適合および緊密に適合できるようにする。画定された範囲内の頂角を持つ円錐形状または錐台形状は、エアロゾル発生物品を発熱体の上に置くのを確実にし、単純化することが分かっている。これらは、使用後の物品の除去も単純化する。大き過ぎる頂角は、物品を発熱体の上に位置付ける際に、物品が発熱体から滑り落ちる原因になる場合があり、一方で頂角が０度（管）では、発熱体の形状または配設に応じて自己中心合わせまたは自己適合の効果がない場合がある。

原則として、本明細書を通して値が述べられる時はいつでも、その厳密な値が明示的に開示されることが理解される。しかし、値は技術的考慮のために厳密に特定の値ではなくてもよいことも理解される。値は、例えば厳密な値±２０パーセントに対応する値の範囲を含んでいてもよい。

中空錐台の側方表面の壁の厚さは、０．３ミリメートル〜３ミリメートルであってもよい。壁の厚さは、０．３ミリメートル〜１．５ミリメートルであることが好ましい。中空錐台の側方表面の壁の厚さは、０．３ミリメートル〜１ミリメートルであることがより好ましい。

壁の厚さは、中空錐台の高さにわたって、またはエアロゾル発生物品の高さにわたって一定であってもよい。

壁の厚さはまた、中空錐台の高さにわたっても変化してもよい。例えば、壁の厚さは錐台の頂部に対してより厚く、かつ錐台の基部に対してより薄くてもよい。

物品の中空錐台の基部外径は、４ミリメートル〜１０ミリメートルであってもよい。基部直径は５ミリメートル〜８ミリメートルであることが好ましい。中空錐台が多角形の形態の基部を持つ場合、基部直径は多角形の対応する外接円の直径を画定することが理解される。

中空錐台の頂部の外径は２ミリメートル〜６ミリメートルであってもよい。頂部直径は４ミリメートル〜５ミリメートルであることが好ましい。

エアロゾル発生物品の高さは４ミリメートル〜１５ミリメートルであってもよい。高さは５ミリメートル〜１２ミリメートルであることが好ましい。物品の高さは中空錐台の高さに対応することが好ましい。

錐台の高さは錐台の基部平面と頂部平面との間の垂直距離として理解される。エアロゾル発生物品の形状が円錐または角錐である場合、高さは円錐または角錐の頂点と基部との間の距離である。

錐台の側面である、エアロゾル発生物品の中空錐台の側方表面は、平坦であってよく、または構造的であってもよい。平坦な側方表面は、それぞれの錐台の最小側方表面積を呈する。構造的な側方表面を用いると、側方表面の総面積は増大する場合がある。これによって、エアロゾルの形成および気化のための表面積を増大させてもよい。発熱体とエアロゾル発生物品との間の接触面の総面積も増大させてもよい。発熱体の形態は側方表面の対応する構造に適合されることが好ましい。こうした構造を通した接触面積の増加は、例えばエアロゾル発生物品の高さを変えることなく達成されてもよい。

構造的な側方表面を用いて、好ましくは物品の厚さを増大することなく、物品あたりのエアロゾル形成物質の量も増大させうる。これは、消費体験の延長を可能にし、または追加的にもしくは別の方法として、消費体験中のエアロゾル送達の増加を可能にする。

側方表面の構造は規則正しい構造であることが好ましい。構造は錐台のサイズおよび錐台上のその位置に適合されることが好ましい。例えば、構造は、錐台の頂部においてもしくは錐台の頂部に対してより小さくてもよく、錐台の基部においてもしくは錐台の基部に対してより大きくてもよい。構造は、例えば錐台の頂部に対して収束または中断してもよい。

エアロゾル発生物品が中空角錐の形状から成る場合、構造は角錐の壁の配設の上にあってもよい。

構造的な側方表面は、例えば波状の側方表面であってよく、錐台の形状の周囲は波状の線を示す。

エアロゾル発生物品内に備えられるエアロゾル形成基体は、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である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱または燃焼によって放出されてもよい。エアロゾル形成基体は固体であってもよい。エアロゾル形成基体は例えば均質化した植物由来材料などの植物由来材料を含んでもよい。植物由来材料は例えば均質化したたばこ材料などのたばこを含んでもよい。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。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は少なくとも１つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、ニコチンならびにその他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、キャストリーフたばこなどのたばこシートであることが好ましい。キャストリーフたばこは、たばこ粒子、繊維粒子、エアロゾル形成体、風味、および結合剤を含むスラリーから形成される再構成たばこの一形態である。たばこ粒子は、たばこダストの形態であってよく、３０マイクロメートル〜２５０マイクロメートル程度の粒子サイズを持つことが好ましく、望ましい物品寸法に応じて３０マイクロメートル〜８０マイクロメートル程度、または１００マイクロメートル〜２５０マイクロメートル程度の粒子サイズを持つことが好ましい。繊維粒子は、たばこ茎材料、葉柄またはその他のたばこ植物材料、およびその他のセルロース系繊維（リグニン含有量の低い木材繊維など）を含んでもよい。繊維粒子は低い含有率（例えば、およそ２パーセント〜１５パーセントの率）に対して物品に十分な引張強さをもたらす要求に基づいて選択されてもよい。別の方法として、繊維（植物繊維など）を上述の繊維とともにまたは代替として使用してもよく、これには大麻および竹が含まれる。

エアロゾル形成基体を形成するスラリーに含まれるエアロゾル形成体は、１つ以上の特徴に基づいて選ばれてもよい。機能的には、エアロゾル形成体は、そのエアロゾル形成体の特定の気化温度を超えて加熱された時に気化し、かつニコチンまたは風味剤またはこれらの両方をエアロゾルの状態で運ぶのを可能にするメカニズムを提供する。異なるエアロゾル形成体は通常、異なる温度で気化する。エアロゾル形成体は、例えば室温またはその付近で安定性を保つが、より高い温度、例えば４０℃〜４５０℃で気化することができるその能力に基づいて選ばれてもよい。エアロゾル形成体はまた、エアロゾル形成基体がたばこ粒子を含むたばこ由来の製品で構成されている時にエアロゾル形成基体内に望ましいレベルの水分を維持するのに役立つ、湿潤タイプの特性を持ってもよい。特に、一部のエアロゾル形成体は、湿潤剤として機能する吸湿性材料、すなわち、湿潤剤を含む基体を湿った状態に保つのに役立つ材料である。

１つ以上のエアロゾル形成体を組み合わせて、それらの組み合わせたエアロゾル形成体の１つ以上の特性を利用してもよい。例えば、有効成分を運ぶトリアセチンの能力とグリセリンの保湿性を利用するためにトリアセチンをグリセリンおよび水と組み合わせてもよい。

エアロゾル形成体はポリオール、グリコールエーテル、ポリオールエステル、エステル、および脂肪酸から選択されてよく、かつ次の化合物、すなわちグリセリン、エリスリトール、１，３−ブチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、クエン酸トリエチル、プロピレンカーボネート、ラウリン酸エチル、トリアセチン、メソ−エリスリトール、ジアセチン混合物、ジエチルスベリン酸塩、クエン酸トリエチル、安息香酸ベンジル、フェニル酢酸ベンジル、バニリン酸エチル、トリブチリン、酢酸ラウリル、ラウリン酸、ミリスチン酸、およびプロピレングリコールのうちの１つ以上を含んでよい。

エアロゾル形成基体スラリーを製造する典型的なプロセスは、たばこを調製する工程を含む。このために、たばこは細かく切られる。細かく切られたたばこは次に、その他の種類のたばこと混合され粉砕される。通常、その他の種類のたばこは、バージニア種またはバーレー種などその他のタイプのたばこであり、または例えば違う方法で処理したたばこでもよい。混合の工程と粉砕の工程は入れ替えてもよい。繊維は別個に調製され、溶液の形態のスラリー用に使用されるためなどに調製されることが好ましい。繊維は主として、物品または一般的にエアロゾル形成基体に安定性を提供するためにスラリー内に存在するので、エアロゾル形成基体がその形状およびサイズ、並びに物品が取り付けられる発熱体によって安定化されるので、繊維の量は減少されてもよく、または繊維は省かれてもよい。

次に繊維溶液および調製されたたばこは、存在する場合に混合される。次にスラリーは物品製造装置、例えば成形装置へと移動される。たばこ含有スラリーは均質化したたばこ材料を含み、エアロゾル形成体としてグリセリンを含むことが好ましい。エアロゾル発生物品を製造（好ましくは成形）後、基体は次に、好ましくは熱によって乾燥され、乾燥後に冷却される。

エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体は、たばこ材料およびエアロゾル形成体を含むことが好ましい。

エアロゾル発生物品はラッピング材料をさらに備えてもよい。ラッピング材料はエアロゾル発生物品を少なくとも部分的に覆う。ラッピング材料は、エアロゾル発生物品の内側またはエアロゾル発生物品の外側のうちの少なくとも１つを覆ってもよい。ラッピング材料は、中空錐台の側方表面の内側または側方表面の外側のうちの少なくとも１つを覆ってもよい。

ラッピング材料はエアロゾル発生物品の内側および外側を覆うことが好ましい。ラッピング材料は中空錐台の側方表面の内側および外側を覆ってもよい。
ラッピング材料は切頭錐台の頂部も覆ってもよく、これにより錐台は、例えばラッピング材料のみによって閉じられる。

ラッピング材料は、それぞれ発熱体とエアロゾル発生物品またはエアロゾル発生物品のエアロゾル形成物質との間の境界面として機能してもよい。これによって、発熱体は装置の連続的な使用の後も清浄に保持されうる。使用されたエアロゾル発生物品の取り出しも容易にする場合があり、使用済みの物品の発熱体上の残渣への付着を回避または制限する場合がある。

ラッピング材料は、エアロゾル形成基体と、エアロゾル発生物品に触れるユーザーの指との間の直接的な接触を回避するための保護として機能する場合がある。

ラッピング材料は基本的に、電子加熱装置で使用するために適切な任意の種類の材料としてよい。ラッピング材料は、装置の使用における加熱プロセスの間に、溶解またはその主な物理的特徴を変化させない材料であることが好ましい。ラッピング材料は、非常に薄いシート材料であることが好ましい。

ラッピング材料は、エアロゾル発生物品の内側および外側に対して、同一であってよく、または異なっていてもよい。

ラッピング材料、特にエアロゾル発生物品の外側に対するラッピング材料は多孔性であることが好ましい。空隙率は、加熱されたエアロゾル形成基体から気化するエアロゾルが自由に放出できるように選択される。

ラッピング材料は例えば、飲食料品業界の規制および例えばＦＤＡの規制に適合する紙材料を含むセルロース系の材料であってもよい。ラッピング材料は、シガレットペーパー、「ティーバッグ」ペーパー、または医療等級もしくは飲食料品用に承認された多孔性シート材料、例えばこうした紙またはプラスチックシート材料であってもよい。本発明によるエアロゾル発生物品内でラッピング材料として使用するために適切なティーバッグペーパーは、密度が１５ｇ／ｍ²〜２５ｇ／ｍ²の範囲であってよく、１８ｇ／ｍ²〜２２ｇ／ｍ²の範囲であることが好ましい（例えば、市販のタイプＩＭＡ２１、２３、２４、および２７、非ヒートシールティーバッグペーパー）。

ラッピング材料の厚さは、例えば１０マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲であってよく、１０マイクロメートル〜３０マイクロメートルの範囲であることが好ましい。

エアロゾル発生物品は主にエアロゾル形成基体から作製される。「主に」とは本明細書において、物品が全体的にエアロゾル形成基体から作製されてもよいというように理解される。しかし、エアロゾル発生物品は、少量の他の材料、例えば上述のようなラッピング材料も、例えば物品の外側上または内側上に含んでもよい。

エアロゾル発生物品は電子加熱装置で非常に一般的に使用されるものであってよく、すなわち装置の発熱体が加熱される方法とは無関係である。エアロゾル発生物品は、発熱体の抵抗加熱または誘導加熱と組み合わせて使用されてもよい。

本発明によるエアロゾル発生物品は、本発明によるエアロゾル発生システムで使用することが好ましい。その中で、物品は装置の発熱体に取り付けられ、装置の発熱体の上に全体的に置かれることが好ましい。エアロゾル形成物品の形状と発熱体の形状の一致を最適化するために、発熱体はまた、錐台から成る形状およびエアロゾル発生物品の高さに実質的に対応する発熱体の高さを持つ。

発熱体の錐台の頂角は、１度〜３０度であることが好ましい。頂角は１．５度〜１０度、例えば２度〜５度であることがより好ましい。

発熱体の錐台の頂角を物品の中空錐台の頂角に対応するように選ぶことが好ましい。

発熱体の錐台の頂部直径は、物品の中空錐台の頂部の内径に対応することが好ましい。発熱体の錐台の頂部直径は、１．４ｍｍ〜５．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。

発熱体の錐台の基部直径は、物品の中空錐台の基部の内径に対応することが好ましい。発熱体の錐台の基部直径は、４．４ｍｍ〜９．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。

発熱体の錐台の形状は、エアロゾル発生物品の中空錐台の形状の通りに、かつ本明細書に記述する通りに設計されかつ変化することが好ましい。しかし、発熱体の錐台は、中実錐台または中空錐台であってよく、かつ発熱体の錐台は閉鎖した頂部を備えることが好ましい。

エアロゾル発生装置、特に装置の発熱体は、エアロゾル発生物品を発熱体の上へと簡単に適用できるように構成されることが好ましい。装置は、例えば発熱体のクリーニングまたは交換のために、発熱体に簡単かつ開放的にアクセスできることが好ましい。

発熱体は、例えば装置ハウジングの近位端に及んでもよい。これは発熱体への制約のないアクセスのために有利に働く。それらの実施形態において、発熱体の錐台軸に対応するエアロゾル発生物品の長軸方向軸は、装置ハウジングの長軸方向軸と整列することが好ましい。

発熱体はまた、例えば装置ハウジング内の陥凹部またはくぼみに配設されてもよい。陥凹した配設は、発熱体だけでなく取り付けられたエアロゾル発生物品もシールドする。これはまた、マウスピースと装置ハウジングを組み立てる前に、ユーザーが開放状態のハウジングにおいて同じ要素に触ることから保護する。

発熱体上に取り付けられたエアロゾル発生物品は、装置のマウスピースによって完全にまたは部分的に覆われてもよい。

マウスピースは、組み立てられた状態の装置において、マウスピースの内部の円錐状壁と発熱体の錐台の側方表面とが既定の距離でかつ互いに隣り合って配設されうるように、マウスピースの上流端に配設された内部の円錐状壁を持ってもよい。マウスピースのこの実施形態は、発熱体が装置ハウジングの近位端から延びる場合、特に好ましい。

既定の距離は、発熱体とマウスピースの内部の円錐状壁との間に間隔を置いてエアロゾル発生物品を配設できるように選択される。

既定の距離は、エアロゾル発生物品の外側とマウスピースの内部の円錐状壁との間に既定の空気経路を残すように選択されることが好ましい。

発熱体の錐台の側方表面は、マウスピースの内部の円錐状壁に対して等距離で配設されてもよい。こうした実施形態は、一定の壁の厚さを持つエアロゾル発生物品のためには好ましい場合がある。

マウスピースはエアロゾル発生装置の最も下流の要素である。ユーザーは、エアロゾル発生物品によって発生したエアロゾルがマウスピースを通してユーザーに届けられるように、マウスピースに接触する。マウスピースはフィルターセグメントを備えてもよい。フィルターセグメントは、低い粒子濾過効率または非常に低い粒子濾過効率を持っていてもよい。フィルターセグメントは、エアロゾル形成基体から長軸方向に間隔を置いてもよい。フィルターセグメントは、酢酸セルローストウでできている酢酸セルロースフィルタープラグであってもよい。

マウスピースは、気流がマウスピースを離れる前に、マウスピースを通過する気流を均質化するための混合チャンバーをさらに備えてもよい。混合チャンバーは、本発明によるシステム内で発熱体の下流に配設される。混合チャンバーは、例えばマウスピースの上流端に配設される内部の円錐状壁の下流に配設されてもよい。

エアロゾル発生物品を通過する気流は、気化したエアロゾルを捕らえ、かつ混合チャンバーを好ましくは乱流で通過してもよい。それ故、チャンバーは、エアロゾルの流れがマウスピースから離れる前に、エアロゾルの流れを均質化する混合効果を持つ。

「上流」および「下流」または「遠位」および「近位」という用語は本明細書で使用される場合、ユーザーがその使用の間にエアロゾル発生物品を吸う方向に関して、エアロゾル発生物品またはエアロゾル発生装置もしくはシステムの、要素もしくはセグメント、または要素もしくはセグメントの部分の相対的位置を説明するために使用される。

マウスピースは、マウスピースの内側に配設された支持要素を備えてもよい。支持要素はマウスピース内側の気流通路の中に配設されることが好ましい。支持要素は発熱体と同軸に配設されることが好ましい。

支持要素は、発熱体上での、およびエアロゾル発生装置内でのエアロゾル発生物品の位置付けおよび自己中心合わせを支持するための中心合わせ要素であってもよい。

支持要素は、気化したエアロゾルとエアロゾルの流れの混合、およびマウスピースを離れる前のエアロゾルの流れの均質化を支持する気流変更要素であってもよい。

支持要素は、中心合わせ要素と気流変更要素のうちの少なくとも１つである。支持要素は、中心合わせ要素と気流変更要素の組み合わせであることがより好ましい。

支持要素は、例えばフィンによってマウスピースに取り付けられてもよい。フィンまたは他の取り付け手段は、望ましい気流管理に対処するように設計されることが好ましい。

支持要素は発熱体の下流に、例えば発熱体に直に隣接して配設されてもよい。支持要素、特に位置付け要素として作用するためだけの支持要素は、マウスピースの近位端に配設されるか、または発熱体もしくは発熱体の上に取り付けられるエアロゾル発生物品にそれぞれ面するマウスピースの内部の円錐状壁の領域内に配設されてもよい。

支持要素は、気流が通過するための１つまたはいくつかの内部の経路を持ってもよい。エアロゾル発生物品が開放した頂部を有する中空錐台の形状を持つ実施形態において、気流は発熱体の内側を通り、好ましくは支持要素の内部の経路を通過する。発熱体の外側を通過する気流は、支持要素の外側を通過することが好ましい。支持要素を通る気流および支持要素の外側の気流は、混合チャンバー内で組み合わせられてもよい。

エアロゾル発生システムは、抵抗加熱されるシステムであってよく、または誘導加熱されるシステムであってもよい。発熱体、電子装置、および電源は、適宜に構成される。

抵抗加熱されるシステムにおいて、発熱体は抵抗加熱可能な材料を含む。発熱体は電源に直接的に結合され、材料内の抵抗損失を通して加熱される。これらの実施形態において、発熱体は抵抗加熱可能な中空切頭円錐であることが好ましい。例えば、抵抗加熱可能な材料は、エポキシ樹脂内に埋め込まれ、かつ電気ヒーターを形成する中空錐台の形態で熱伝導性材料の中へとポッティングされてもよい。

適切な電気抵抗性材料としては、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できた複合材料が挙げられるが、これに限定されない。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、ドープシリコン炭化物が挙げられる。適切な金属の例は、チタン、ジルコニウム、タンタルプラチナ、金および銀を含む。適切な合金の例としては、ステンレス鋼、ニッケル−、コバルト−、クロミウム−、アルミニウム−チタン−ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオビウム−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、スズ−、ガリウム−、マンガン−、金−および鉄を含有する合金、およびニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、および鉄−マンガン−アルミニウム系の合金が挙げられる。

誘導加熱されるシステムにおいて、発熱体は、誘導加熱可能な材料、すなわちサセプタ材料を含む。電源に接続された負荷ネットワークのインダクタは、システムの動作中、インダクタが発熱体の誘導加熱可能な材料へと誘導結合されうるように配設される。これらの実施形態において、発熱体は誘導加熱可能な中空切頭円錐であることが好ましい。中空円錐は例として、例えばセラミックなどの非強磁性材料でできた、例えばコアなどの要素に固定された強磁性合金でできていてもよい。

適切な誘導加熱可能な材料、いわゆる「サセプタ」には例えば、エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するために十分な温度まで誘導加熱することができる任意の材料が挙げられるがこれに限定されない。好ましいサセプタは金属または炭素を含む。好ましいサセプタは、例えば強磁性合金、フェライト鉄、または強磁性鋼、またはステンレス鋼などの強磁性材料を含んでもよく、またはこれらのような強磁性材料から成ってもよい。適切なサセプタはアルミニウムであってよく、またはアルミニウムを含んでもよい。好ましいサセプタは２５０℃を超える温度に加熱されてもよい。適切なサセプタは非金属コアとその非金属コア上に配置された金属層、例えばセラミックコアの表面に形成される金属帯を備えてもよい。サセプタは、そのサセプタを封入する保護用外部層、例えば保護用セラミック層または保護用ガラス層を有してもよい。サセプタは、サセプタ材料のコアの上に形成される、ガラス、セラミック、または不活性金属によって形成される保護被覆を備えてもよい。

誘導加熱されたエアロゾル発生システムにおいて、インダクタは、装置ハウジング内またはマウスピース内に配設されてもよい。インダクタはコイルの形態であることが好ましい。コイルは、発熱体が中に配設された陥凹部を囲む装置ハウジング部分内に配設され埋め込まれてもよい。コイルはまた、発熱体が中に配設されたくぼみを囲むマウスピース部分内に（例えば、マウスピースの円錐状の壁部分の中に）配設され埋め込まれてもよい。

抵抗加熱であるかまたは誘導加熱であるかは無関係に、発熱体は分割された加熱のために設計されてもよい。発熱体はいくつかの、例えば２つまたは３つの個別のセグメントを備えてもよい。個別のセグメントは、相互に電気的に絶縁されている。１つ以上のセグメントが同時に加熱されてもよい。セグメントは順々に加熱されてもよい。

セグメントは、例えば一組のインダクタコイルを介して加熱されてもよい。一組のインダクタコイルは、発熱体の中に含まれる加熱セグメントと同じ数のインダクタコイルを備えることが好ましい。次に、それぞれのインダクタコイルは、発熱体のセグメントを加熱するために提供される。

本発明の別の態様によると、エアロゾル発生物品を製造するための方法も提供され、エアロゾル発生物品は本発明によるもの、かつ本明細書で説明される通りであることが好ましい。方法は、メス型およびオス型を提供する工程を含む。成形型の閉位置において、メス型およびオス型は、メス型とオス型との間に成形空間を含む。成形空間は中空錐台の形状を持つ。オス型およびメス型は、対応する形状を持つことが好ましい。オス型は、錐台、好ましくは切頭錐台の形態を持つ。メス型は、錐台、好ましくは切頭錐台の形態のくぼみを含む。

方法は、エアロゾル形成基体をメス型とオス型との間に供給する工程と、メス型およびオス型を閉じる工程と、をさらに含む。それによって、中空錐台、好ましくは切頭中空錐台の形状のエアロゾル発生物品が形成される。方法で使用されるエアロゾル形成基体の水分レベルに応じて、方法は連続的な乾燥工程を備えてもよい。

エアロゾル形成基体、例えばたばこ含有スラリーが、メス型の中へと充填されてもよい。エアロゾル形成基体はまた、エアロゾル形成基体の事前に切断された断片がオス型またはメス型に供給されうるように、シート様の形態（例えばキャストリーフ）で入手可能でありうる。

成形型を閉じる際に、成形型は互いに対して、また互いの中へと動く。成形型の形態は、本明細書で説明されている通りに、エアロゾル発生物品の形状により選ばれ、かつ構築されてもよい。

たばこ含有スラリーは、例えば好ましくは物品を形成する計量された量で、スラリー貯蔵部から供給され、成形型の中へとキャストされてもよい。

物品を形成するためにエアロゾル形成基体のスラリーを使用する時、例えば吸引成形などの他の成形技法もスラリーを成形型の形態にするために使用されてもよい。

エアロゾル発生物品にラッピング材料が備わっていなければならない場合、エアロゾル発生物品の成形前、成形中、または成形後に一片のラッピング材料が提供されてもよい。例えば、一片のエアロゾル形成基体に、（片側または両側の上に）ラッピング材料が備わっていてもよい。ラッピング材料はまた、オス型に、またはメス型に、またはオス型とメス型の両方に提供されてもよい。ラッピング材料は、本発明によるエアロゾル発生物品を形成する工程を実施した後、エアロゾル発生物品の内側に、または外側に、または内側と外側に提供されてもよい。

方法の工程は、例えばエアロゾル形成基体をキャストする前に、またはエアロゾル形成基体をキャストした後に、またはエアロゾル形成基体をキャストする前とキャストした後にラッピング材料を提供することに依存して、ラッピング材料を提供するために追加されてもよく、入れ替えられてもよく、または変化されてもよいことが明白である。しかし、ラッピング材料は、乾燥工程の前に、かつエアロゾル発生物品が成形装置から除去される前に提供されることが好ましい。エアロゾル発生物品の大量生産のために成形型のいくつかの対が提供されてもよいことも明白である。

本発明は実施形態に関してさらに説明され、それら実施形態を下記の図表によって例示する。

図１は、エアロゾル発生物品を示す。 図２は、例えば図１に示すエアロゾル発生物品全体の横断面を示す。 図３は、発熱体の概略図を示す。 図４は、発熱体を示す。 図５は、分割された加熱のための発熱体を示す。 図６は、構造的な表面を有する発熱体を示す。 図７は、エアロゾル発生システムのマウスピースセクション全体の横断面を示す。 図８は、中心合わせ要素および気流変更要素を含むエアロゾル発生システムのマウスピースセクション全体の横断面を示す。 図９は、別の中心合わせ要素および気流変更要素を含むエアロゾル発生システムのマウスピースセクション全体の横断面を示す。 図１０ａは、突出する発熱体を有するエアロゾル発生システムの実施形態の分解組立図および組立図を示す。 図１０ｂは、突出する発熱体を有するエアロゾル発生システムの実施形態の分解組立図および組立図を示す。 図１０ｃは、突出する発熱体を有するエアロゾル発生システムの実施形態の分解組立図および組立図を示す。 図１１は、シールドされた発熱体を有するエアロゾル発生システムの実施形態の概略図を示す。

図１は、開放した頂部１１および開放した基部１０を持つ切頭円錐の形態のエアロゾル発生物品１を示す。円錐はエアロゾル形成基体、好ましくはたばこ含有基体でできている。円錐の基部１０は、５ｍｍ〜８ｍｍの外径１００を持つ。円錐の頂部１１は、５ｍｍ〜８ｍｍの外径１０１を持つ。円錐の高さ１０２は、４ｍｍ〜１５ｍｍである。円錐の壁の厚さ１０３は、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。厚さ１０３は、物品の意図されたエアロゾル化性能により、円錐の高さ１０２に沿って変化してもよい。物品１の頂角１０４は、２度〜１０度である。頂角１０４は図２に示される（例示のため、円錐の基部１０から描かれている）。この図は切頭円錐の形態のエアロゾル発生物品の横断面を示す。エアロゾル形成基体１２は、その外側に多孔性材料の層１３、例えば「ティーバッグ」ペーパーを有して提供される。層１３の空隙率は、基体１２からのエアロゾルの自由な放出を可能にし、かつ基体１２とユーザーとの間の直接的な接触を回避する。エアロゾル形成基体１２は、その内側がシガレットペーパーの層１４で覆われる。シガレットペーパーの目的は、基体１２と発熱体の外部表面との間の直接的な接触を回避することである。

図３および図４は、切頭円錐２０の形態の部分と管状部分２１とを備える発熱体２の図である。

切頭円錐２０の部分が加熱のために提供される一方で、管状部分２１は発熱体２を装置内で固定する目的で機能する場合がある。管状部分２１はまた、誘導加熱の場合に発熱体上に取り付けられたエアロゾル発生物品を、例えばマウスピースまたはインダクタに対して画定された長軸方向位置に位置付けるために、位置付けの目的を果たしてもよい。

誘導加熱の場合には、切頭円錐２０はサセプタ材料によって作製される、または覆われる。

切頭円錐２０の高さ２０２は、例えば図１および図２に示すように、発熱体に取り付けられるエアロゾル発生物品の高さに対応する。切頭円錐２０の表面全体はエアロゾル発生物品によって覆われることが好ましく、かつエアロゾル発生物品の内側全体は発熱体２の切頭円錐２０の部分と接触することが好ましい。それ故、切頭円錐２０の頂部直径２０１は物品の頂部の内径に対応し、かつ発熱体の基部直径２００は物品の基部の内径に対応する。

円錐２０の頂角２０４は、発熱体に取り付けられたエアロゾル発生物品の頂角１０４に対応することが好ましい。

図５は、分割された加熱のために設計された発熱体２の実施例を示す。発熱体は３つの加熱セグメント２５から成る。加熱セグメント２５は、分離ギャップ２６、または非抵抗加熱可能な材料もしくは非誘導加熱可能な材料の材料ストリップによって分離される。エアロゾル形成基体は発熱体のセグメント２５に比例するセグメントで加熱されてもよい。

図６は、構造的な壁２３を持つ閉鎖した頂部２４を有する切頭円錐の形態の発熱体２を示す。壁２３は、円錐の頂部２４または基部と平行な横断面で見た時、波状線を形成する。構造は円錐の周囲に沿って規則正しい。構造は円錐の頂部２４に対して収束し、また円錐の頂部２４で、または円錐の頂部２４に対してより小さく、かつ円錐の基部で、または円錐の基部に対してより大きい。

発熱体２のこの形態は、同じ壁構造を持つエアロゾル発生物品と組み合わせて使用されることが好ましい。

図７は、誘導加熱可能なエアロゾル発生システムのマウスピース部分を示す。マウスピース７１は円錐状の中空遠位部分７１０を備える。誘導コイル２８は円錐状の中空遠位部分７１０の壁の中に埋め込まれる。エアロゾル発生物品１は、発熱体（図示せず）上に、かつ円錐状の中空遠位部分７１０内に配設される。

例えば図５に示すような分割された加熱のための発熱体が使用される場合、誘導コイルはいくつかの誘導コイルから成ってもよく、それぞれの誘導コイルは発熱体２の１つのセグメント２５を加熱するために提供されることが好ましい。

空気９０が環境からハウジング７０へと入り、エアロゾル発生物品１とマウスピース７１の遠位部分７１０との間を通過するのを可能にするために、マウスピース７１またはメインハウジング７０に、半径方向に配設された空気入口チャネル７０２が備わっている。それによって、空気９０は、物品１のエアロゾル形成基体を加熱することによって形成されたエアロゾルを捕らえる。さらに下流へ連続するエアロゾル含有空気９１は、マウスピース７１内の混合チャンバー７０３の中へと入り、その後マウスピースの近位端においてマウスピース７１の出口開口部７１１を通って装置７を離れる。図７において気流は、物品１、および例えば閉鎖した頂部を持つ物品および／または発熱体２の外側に沿った気流として示される。

図８および図９は、図６のマウスピース部分を図示するが、異なる気流管理を備える。両方の実施形態において、支持要素７０５はマウスピース７１内に配設される。マウスピースの取付位置において、支持要素７０５は発熱体上の物品１の自己中心合わせおよび位置付けを保証する。支持要素７０５は、気流９１に影響を与える、およびマウスピース７１の混合チャンバー７０３内での気流９１の混合に影響を与える円錐である。

支持要素７０５はフィン７０６によってマウスピースに取り付けられる。

図８において支持要素７０５は中実円錐であり、一方で図９の支持要素はマウスピース７１を通る通路７０７を備える。こうした支持要素は、気流管理のために特に適しており、気流はエアロゾル発生物品１および発熱体２の内側を通過する。混合チャンバー７０３内において、気流９０の一部分は物品１の内側を通過し、支持要素７０５内の通路７０７を通り、物品１の外側を通過する気流の部分と組み合わさる完全に混合されたエアロゾル含有気流９１は、その後出口開口部７１１を通してマウスピース７１を離れる。

図９において気流は、内側に沿い、かつ物品の外側に沿い、開放した頂部を持つ物品に対する気流として示される。

図１０ａ〜図１０ｃは、本明細書に示し説明した通り、切頭円錐の形態のエアロゾル発生物品１でのエアロゾル発生システム８の実施形態の分解組立図および組立図である。システムのエアロゾル発生装置７は、一般的な管状形態を持ち、かつメインハウジング７０およびマウスピース７１を備える。メインハウジング７０は主として、電池および電力管理システム（図示せず）を備える。

装置ハウジング７０は、装置ハウジング７０の近位端から延びる発熱体２を備える。電気接点２７がハウジング７０の発熱体２と電力管理システムとの間に提供される。発熱体２は、物品１の形状に対応する切頭円錐の形状を持つ。物品１は発熱体２の上に取り付けられると、発熱体２の切頭円錐を完全に覆う。

マウスピース７１は、装置７の近位要素または最下流要素を形成する。マウスピース７１は、マウスピースの円錐状セクション７１０の中に配設されたくぼみ（図示せず）を囲む円錐状セクション７１０を備える。このくぼみは、システムが組み立てられた状態にある時にエアロゾル形成物品２を受け取り、かつ覆うために提供される。

使用のためにシステムを準備するために、マウスピース７１は、発熱体２への開いたアクセスを提供するように、ハウジング７０から取り外される。

エアロゾル形成物品１を発熱体２の上に取り付けた後に、以前に取り外したマウスピース７１をハウジング７０の上に再配置することができ、そうすると装置７は使用する準備が整った状態になる。

マウスピース７１は、発熱体の中に含まれるサセプタ材料を誘導加熱するために、例えばインダクタコイルの形態のインダクタ（図示せず）を備えてもよい。インダクタコイルは、マウスピース７１の長軸方向のくぼみを囲むように配設され、かつ発熱体２のサセプタ材料を加熱することができるように位置付けられることが好ましい。

メインハウジング７０、またはマウスピースの遠位端、またはこれらの両方は、空気が環境からのマウスピースへ入り、かつエアロゾル発生物品１およびくぼみをそれぞれ通過するのを可能にするために、空気入口チャネル（図示せず）が備わっていてもよい。マウスピース７１の内側の空気は、エアロゾル発生物品１を加熱することによって形成されたエアロゾルを捕らえてもよい。さらに下流に連続するエアロゾル含有空気は、マウスピース７１の近位端で、マウスピース７１の出口開口部７１１を通って装置７を離れる。

本明細書で示されかつ説明される、切頭円錐の形態のエアロゾル発生物品１を受け取るためのエアロゾル発生システム８の別の実施形態は、図１１に概略的に図示される。図１０ａ〜図１０ｃのシステムでは、同一または類似の要素に対して同一の参照番号が使用される。

エアロゾル発生装置７は、メインハウジング７０およびマウスピース７１を備える。メインハウジング７０は主として、電池７００および電力管理システム７０１を備える。装置ハウジング７１は、ハウジング７０の遠位セクション７１２内の陥凹部７０９を囲む遠位セクション７１２を備える。切頭円錐の形態の発熱体２は、陥凹部７０９内に配設される。エアロゾル発生物品１は発熱体２に取り付けられる。発熱体２とエアロゾル発生物品１の両方は、遠位セクション７１２によって囲まれる。

マウスピース７１は単純な中空円錐であってよく、これは装置ハウジング７０と組み立て直されてもよく、また発熱体２上でのエアロゾル発生物品１の位置付け効果を提供してもよい。

抵抗加熱の場合、発熱体２は当業界で周知の電気ヒーターであってもよい。誘導加熱の場合、発熱体２はサセプタ材料を含むか、またはサセプタ材料でできており、かつ誘導コイルはハウジング７０の遠位セクション７１２内に埋め込まれていてもよい。ハウジング７０の陥凹部の底部は、多孔性要素、例えば格子またはメッシュによって閉じられていてもよい。多孔性要素は、陥凹部７０９を通して、かつマウスピース７１通して気流が多孔性要素を通過するのを可能にする。これを達成するために、メインハウジング７０は、空気が環境からハウジング７０に入り、エアロゾル発生物品１と陥凹部７０９をそれぞれ通過することを可能にする空気入口チャネルが備わっていてもよい。陥凹部７０９の内側の空気は、エアロゾル発生物品１を加熱することによって陥凹部７０９内で形成されたエアロゾルを捕らえてもよい。さらに下流に連続するエアロゾル含有空気はハウジング７０を離れ、マウスピース７１を通過し、マウスピースの近位端でマウスピース７１の出口開口部７１１を通る。

Claims (15)

1. 電子エアロゾル発生装置で使用するためのエアロゾル発生物品であって、前記エアロゾル発生物品がエアロゾル形成基体を備え、前記エアロゾル発生物品が開放した基部を有する中空錐台から成る形状を持つ、エアロゾル発生物品。
2. 前記中空錐台が閉鎖した頂部を持つ、請求項１に記載のエアロゾル発生物品。
3. 前記中空錐台の頂角が１度〜３０度である、請求項１〜２のいずれか１項に記載のエアロゾル発生物品。
4. 前記中空錐台の側方表面の壁の厚さが０．３ミリメートル〜３ミリメートルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアロゾル発生物品。
5. 前記中空錐台が平坦な側方表面または構造的な側方表面を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアロゾル発生物品。
6. 前記エアロゾル形成基体がたばこ材料およびエアロゾル形成体を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエアロゾル発生物品。
7. ラッピング材料をさらに備え、前記ラッピング材料が前記エアロゾル発生物品を少なくとも部分的に覆う、請求項１〜６のいずれか１項に記載のエアロゾル発生物品。
8. 前記ラッピング材料が前記エアロゾル発生物品の内側または前記エアロゾル発生物品の外側のうちの少なくとも１つを覆う、請求項７に記載のエアロゾル発生物品。
9. エアロゾル発生システムであって、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のエアロゾル発生物品と、
   マウスピースおよび装置ハウジングを備えるエアロゾル発生装置と、を備え、
   前記装置ハウジングが錐台から成る形状を持つ発熱体を備え、前記エアロゾル発生物品が前記発熱体に取り付けられ、かつ前記発熱体の高さが前記エアロゾル発生物品の高さに対応する、エアロゾル発生システム。
10. 前記マウスピースが前記マウスピースの内側に配設された支持要素を備え、前記支持要素が中心合わせ要素と気流変更要素のうちの少なくとも１つである、請求項９に記載のエアロゾル発生システム。
11. 前記発熱体が前記装置ハウジングの近位端の上に及ぶ、請求項９〜１０のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
12. 前記マウスピースが内部の円錐状壁を備え、また前記マウスピースの前記内部の円錐状壁と前記発熱体の前記錐台の側方表面とが既定の距離にて、かつ互いに隣り合って配設される、請求項１１に記載のエアロゾル発生システム。
13. 前記発熱体が誘導加熱可能な材料を備え、かつ前記装置の動作時に前記インダクタが前記発熱体の前記誘導加熱可能な材料に誘導結合されるように、インダクタが前記エアロゾル発生装置内に配設される、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
14. 前記インダクタが前記マウスピース内に配設された、請求項１３に記載のエアロゾル発生システム。
15. エアロゾル発生物品を製造するための方法であって、
    メス型およびオス型を提供する工程であって、閉位置にある前記成形型の前記メス型および前記オス型が前記メス型と前記オス型との間に成形空間を含み、前記成形空間が前記中空錐台の形状を持つ、工程と、
    エアロゾル形成基体を前記メス型と前記オス型との間に供給する工程と、
    前記メス型および前記オス型を閉じ、それによって前記中空錐台の形状のエアロゾル発生物品を形成する工程と、を含む方法。

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