JP2019526237A - エアロゾル生成方法 - Google Patents

Abstract

使用時にエアロゾル生成基材を燃焼せずに加熱するよう配置された少なくとも一つの熱源を有するエアロゾル生成装置を用いてエアロゾル生成基材からエアロゾルを生成する方法が提供される。エアロゾル生成基材は、実質的に同じ組成物を有する第１の部分と第２の部分とを含み、及び／又は、エアロゾル生成基材は、間が物理的に分離されていない第１の部分と第２の部分とを含む。本方法は、エアロゾル生成装置内のエアロゾル生成基材を加熱し、加熱中にエアロゾル生成基材の第１の部分の温度プロファイルが、エアロゾル生成基材の第２の部分の温度プロファイルとは相違するようにするステップを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、エアロゾル生成装置、及びエアロゾル生成装置を用いるエアロゾル生成方法に関する。

紙巻タバコ、葉巻タバコ等の物品は、使用中、タバコを燃焼してタバコ煙を発生させる。燃焼せずに化合物を放出する製品を創出することによって、タバコを燃焼させるこれらのタイプの物品に代わるものを提供する試みがなされている。喫煙材を燃焼も発火もさせることなく喫煙材の少なくとも一つの成分を揮発させるために、典型的には吸引可能であるエアロゾルを形成するために喫煙材を加熱する装置が知られている。このような装置は、「非燃焼・加熱式（ｈｅａｔ−ｎｏｔ−ｂｕｒｎ）」装置、「タバコ加熱製品（ＴＨＰ）」又は「タバコ加熱装置」等と称されることがある。喫煙材の少なくとも一つの成分を揮発させるための種々の装置が知られている。

その材料は、例えば、タバコでもよいし、他の非タバコ製品でもよいし、ブレンドされた混合物等の組み合わせたものでもよく、それらは、ニコチンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。

最も概略的にいうならば、本発明は、エアロゾル生成装置を用いてエアロゾル生成基材からエアロゾルを生成する方法であって、エアロゾル生成基材の複数の部分が異なる温度プロファイルを有する、方法を提供するものである。

本発明の特定の実施形態によれば、
（１）使用時にエアロゾル生成基材を燃焼せずに加熱するよう配置された少なくとも一つの熱源を有するエアロゾル生成装置を用いてエアロゾル生成基材からエアロゾルを生成する方法であって、
エアロゾル生成基材が、実質的に同じ組成物を有する第１の部分と第２の部分とを含み、及び／又は、エアロゾル生成基材が、間が物理的に分離されていない第１の部分と第２の部分とを含み、
当該方法が、エアロゾル生成装置内のエアロゾル生成基材を加熱し、加熱中にエアロゾル生成基材の第１の部分の温度プロファイルが、エアロゾル生成基材の第２の部分の温度プロファイルとは相違するようにするステップを含む、方法
が提供される。

第１の部分と第２の部分の温度プロファイルが相違するように第１の部分と第２の部分の温度を制御することによって、使用中のエアロゾルのパフプロファイルを制御することができる。

（２）上記（１）による方法において、加熱は少なくとも２分の期間であり、エアロゾル生成基材の第１の部分及び第２の部分のそれぞれの温度は、加熱の前記期間の少なくとも半分にわたって１００℃を上回る。

（３）上記（１）又は（２）による方法において、エアロゾル生成装置は、
使用時にエアロゾル生成基材の第１の部分を燃焼せずに加熱するように配置された第１の熱源と、
使用時にエアロゾル生成基材の第２の部分を燃焼せずに加熱するように配置された第２の熱源と
を備える。

複数の熱源を使用することによって、各熱源の加熱プロファイルを制御することによりエアロゾル生成基材の対応の部分の温度プロファイルを正確に制御することができる。

（４）上記（３）による方法において、加熱中、第１の熱源の加熱プロファイルは、第２の熱源の加熱プロファイルとは相違する。

異なる加熱プロファイルを有する複数の熱源を使用することは、エアロゾル生成基材の対応の部分に異なる温度プロファイルを提供する。

（５）上記（３）又は（４）の方法において、第１の熱源と第２の熱源とは独立して制御可能である。

（６）上記（３）〜（５）のいずれかによる方法において、第１の熱源は、第２の熱源の前に、エアロゾル生成基材を加熱し始める。

この態様での加熱を互い違いすることによって、エアロゾルの迅速な生成と、使用の長期間化とが可能となる。

また、エアロゾルの迅速な生成と、使用の長期間化とは、第１の熱源が第２の熱源とは異なる割合でエアロゾル生成基材に熱を供給するという方法によっても可能とされる。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成装置は、使用者の口側となる端部（本書では「口側端部」と称する）と遠位端部とを有し、エアロゾル生成基材の第１の部分は、エアロゾル生成基材の第２の部分よりもエアロゾル生成装置の口側端部の近傍に配置される。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかによる方法において、少なくとも一つの熱源又は各熱源がエアロゾル生成基材を加熱し始めたならば、該熱源が、単一のセッションに対応する期間の終わりまで、エアロゾル生成基材の加熱を続ける。

（９）上記（１）〜（８）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成装置は、使用時に少なくとも一つの熱源とエアロゾル生成基材との間に配置された断熱要素を備え、断熱材の構成はエアロゾル生成基材の第１の部分と第２の部分とについて相違する。

この方法によって、異なる温度プロファイルを一つの熱源の使用で基材の色々な部分に与えることが可能となる。

（１０）上記（９）による方法において、エアロゾル生成基材の第１の部分と第２の部分とは単一の熱源によって加熱される。

本方法の特定の実施形態において、エアロゾル生成基材の第１の部分の温度は、第２の部分よりも先に上昇し始める。これは、エアロゾルの迅速な生成と使用の長期間化とを可能とするので、特に有利である。

（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成基材はタバコ成分を含む。

（１２）上記（１）〜（１１）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成装置はタバコ加熱製品である。

（１３）上記（１）〜（１２）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成基材は、エアロゾル生成基材の６０〜９０重量％の量のタバコ成分と、エアロゾル生成基材の０〜２０重量％の量の充填剤と、タバコ組成物の１０〜２０重量％の量のエアロゾル生成剤とを含む。

（１４）上記（１）〜（１３）のいずれかによる方法において、少なくとも一つの熱源又は各熱源の温度は２４０℃以下である。

（１５）上記（１）〜（１４）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成装置は、少なくとも一つの熱源に電力を供給するための電源を備える。

（１６）上記（１）〜（１５）のいずれかによる方法において、少なくとも一つの熱源は薄膜ヒータである。

（１７）上記（１）〜（１６）のいずれかによる方法において、エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成基材から実質的に一定のパフプロファイルを提供する。

（１８）使用時にエアロゾル生成基材を燃焼せずに加熱するよう配置された第１の加熱ゾーン及び第２の加熱ゾーンを有する加熱チャンバを備えるエアロゾル生成装置においては、使用時に第１の加熱ゾーンの加熱プロファイルが第２の加熱ゾーンの加熱プロファイルとは相違するように構成されている。

（１９）上記（１８）によるエアロゾル生成装置は、加熱チャンバ内に配置される第１の部分と第２の部分とを有するエアロゾル生成基材をさらに備え、第１の加熱ゾーンと第２の加熱ゾーンとがそれぞれ、エアロゾル生成基材の第１の部分と第２の部分とを燃焼せずに加熱するよう配置されている。

本発明のさらなる特徴や利点は、添付図面を参照してなされる、例としてのみ与えられる本発明の好適な実施形態についての以下の説明から明らかとなろう。

本発明の一実施形態によるエアロゾル生成装置の概略図であり、エアロゾル生成基材が内部に配置された加熱チャンバの断面を示す図である。 本発明の一実施形態に関するグラフであり、エアロゾル生成基材を加熱している間の、エアロゾル生成装置における二つの熱源のプログラムされた加熱プロファイルを示している。 本発明の一実施形態に関するグラフであり、エアロゾル生成装置の二つの熱源によって加熱されている間の、エアロゾル生成基材の二つの部分の温度プロファイルを示している。

本書で使用される場合、「その」は必要に応じて「その」又は「その又は各々」を意味するために使用されることがある。特に、「その少なくとも一つの熱源」に関連して説明する特徴は、存在する場合、第１、第２又はさらなる熱源に適用可能であることがある。さらに、「第１」又は「第２」の熱源に関連して説明する特徴は、様々な実施形態において他の熱源にも等しく適用可能であることがある。

本書で使用される場合、用語「エアロゾル生成基材」は、加熱時にエアロゾルの形態で揮発成分を提供する材料をいう。いくつかの実施形態では、エアロゾル生成基材はタバコ成分を含んでもよい。ここで、タバコ成分は、タバコ又はその派生物を含むあらゆる材料をいう。タバコ成分は、粉砕タバコ、タバコ繊維、刻みタバコ、押出タバコ、タバコの茎、、再生タバコ及び／又はタバコ抽出物のうちの一つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態において、エアロゾル生成基材はタバコ代替品を含んでもよい。

エアロゾル生成装置は、使用時にエアロゾル生成基材からエアロゾルを生成するあらゆる装置をいう。特に、喫煙材を燃焼も発火もさせることなく、吸引可能であるエアロゾルを形成するためにエアロゾル生成基材を加熱する装置が知られている。このような装置は、「非燃焼・加熱式」装置、「タバコ加熱製品」又は「タバコ加熱装置」等と称されることがある。

同様に、典型的には液体（ニコチンを含んでも含まなくてもよい）の形態のエアロゾル生成基材を気化させるいわゆるｅシガレット装置もある。しかしながら、本書で意図しているエアロゾル生成装置は、固体の形態のエアロゾル生成基材を加熱することによってエアロゾルないしは蒸気を提供するものである。特定の実施形態では、エアロゾル生成装置はタバコ加熱製品である。

本発明で使用するためのエアロゾル生成装置は典型的には全体が細長い。この装置は、第１の端部、近位端部ないしは口側端部と、第２の端部ないしは遠位端部とを有する。使用時、使用者は、エアロゾル生成装置の口側端部から、形成されたエアロゾルを吸引する。口側端部は開放端部であるとよい。

固体のエアロゾル生成基材は、エアロゾル生成装置と共に使用するのに適した任意の形状とすることができる。エアロゾル生成基材は、装置に挿入することができるカートリッジ、カセット又はロッドの形態であってもよく、或いはその一部として提供されてもよい。いくつかの実施形態では、エアロゾル生成基材は細長いロッドである。特に、エアロゾル生成基材は、タバコ成分を含む細長いロッドであるとよい。

エアロゾル生成基材は複数の部分を有するとよい。本書で使用される「部分」は、エアロゾル生成基材の特定の空間的な広がりをもつパート（一部）をいう。これらの部分の間は物理的に分離されていてもよいし、より一般的となるが、これらの部分の間は物理的に分離されていなくてもよい。すなわち、エアロゾル生成基材の部分は、全体が一体となっている基材の特定の空間的なパートを単純に指す。エアロゾル生成基材の複数の部分は互いに同一サイズである必要はない。

エアロゾル生成基材は、二つの部分、すなわち第１の部分と第２の部分とを備える場合がある。一実施形態では、エアロゾル生成基材は第１の部分と第２の部分とからなり、エアロゾル生成基材は一体物である。すなわち、エアロゾル生成基材は、第１の部分と第２の部分との間が分離的に分離されていない連続体であり、それは全体を通して同じ組成物を有していてもいなくてもよい。

エアロゾル生成基材の第１の部分及び第２の部分は実質的に同じ組成物を有してもよい。いくつかの実施形態では、エアロゾル生成基材は第１の部分と第２の部分とからなるものとする場合があり、第１の部分と第２の部分とは実質的に同じ組成物を有し、したがってエアロゾル生成基材はその組成物からなる。エアロゾル生成基材が複数の部分を備える場合、それらの部分のうちの任意のいくつかが実質的に同じ組成物を有してもよい。特定の例では、基材の全ての部分が実質的に同じ組成物を有する。一実施形態では、エアロゾル生成基材は単一の連続体であり、第１の部分と第２の部分との間は物理的に分離されておらず、第１の部分と第２の部分とは実質的に同じ組成物を有する。

別の実施形態では、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分は異なる成分を含む。すなわち、それらは実質的に同じ組成物を有していない。特に、エアロゾル生成基材が単一の連続体であり、第１の部分と第２の部分との間が物理的に分離していないという実施形態では、第１の部分と第２の部分とは異なる成分を含むものとすることができる。

エアロゾル生成基材は、三つ以上の部分を含んでもよい。例えば、エアロゾル生成基材は、三つの部分、四つの部分、五つの部分、又は五つよりも多い部分を備えてもよい。

特定の実施形態においては、エアロゾル生成基材は、タバコ成分、充填剤成分、結合剤及びエアロゾル生成剤のうちの一つ以上を備える場合もある。

充填剤成分は、適切な無機充填剤材料であればどのようなものでもよい。適切な無機充填剤材料としては、限定的なものではないが、炭酸カルシウム（すなわちチョーク）、パーライト、バーミキュライト、ケイ藻土、コロイドシリカ、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、及び分子篩等の適切な無機吸着剤が挙げられる。炭酸カルシウムが特に適している。場合によっては、充填剤は、木材パルプ、セルロース及びセルロース誘導体のような有機材料を含む。

結合剤は、適切な結合であればどのようなものでもよい。いくつかの実施形態においては、結合剤は、アルギナート、セルロース又は変性セルロース、多糖類又は変性デンプン、ゼラチン及び天然ガムのうちの一つ以上を含む。

適切な結合剤としては、限定的ではないが、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム及びアルギン酸カリウム等の、任意の適したカチオンを含むアルギン酸塩；セルロース、又はヒドロキシプロピルセルロース及びカルボキシメチルセルロース等の変性セルロース；デンプン又は変性デンプン；ペクチン酸−ナトリウム、ペクチン酸−カリウム、ペクチン酸−カルシウム又はペクチン酸−マグネシウム等の、任意の適したカチオンを含むペクチン塩；キサンタンガム、グアーガム及び任意の他の適した天然ガムが挙げられる。

いくつかの実施形態において、結合剤は、任意の適切な量及び濃度でエアロゾル生成基材に含まれ得る。

「エアロゾル生成剤」は、エアロゾルの生成を進めるための薬剤である。エアロゾル生成剤は、最初の気化と、吸引可能な固体エアロゾル及び／又は液体エアロゾルへの気体の凝縮との両方又は一方を進めることによって、エアロゾルの生成を促進することができる。いくつかの実施形態において、エアロゾル生成剤は、エアロゾル生成基材からの香料の送出を改善し得る。

一般に、任意の適切なエアロゾル生成剤を一種又は複数種、本発明のエアロゾル生成基材に含めることができる。適切なエアロゾル生成剤としては、限定的ではないが、ソルビトール、グリセロール、及びプロピレングリコールやトリエチレングリコールのようなグリコール等のポリオール；一価アルコール等の非ポリオール、高沸点炭化水素、乳酸等の酸、グリセロール誘導体、ジアセチン、トリアセチン、トリエチレングリコールジアセテート等のエステル、ミリスチン酸エチル及びミリスチン酸イソプロピル等のミリスチン酸エステル、及びステアリン酸メチル、ドデカン二酸ジメチル、テトラデカン二酸ジメチル等の脂肪族カルボン酸エステルが挙げられる。

特定の実施形態では、エアロゾル生成基材は、タバコ組成物の６０〜９０重量％の量のタバコ成分、タバコ組成物の０〜２０重量％の量の充填剤成分、及びタバコ組成物の１０〜２０重量％の量のエアロゾル生成剤を含む。タバコ成分は、タバコ成分の７０〜１００重量％の量の紙再生タバコを含み得る。

エアロゾル生成装置は、使用時にエアロゾル生成基材を加熱するが燃焼させないように配置された少なくとも一つの熱源を備える。使用時、その少なくとも一つの熱源は加熱プロファイルを有する。本書で用いられる場合、「加熱プロファイル」は、熱源から放出される熱エネルギーの経時的な変動をいう。熱源は、エアロゾル生成基材に熱を加えてエアロゾルを生成するために使用される。熱源によるエアロゾル生成基材の加熱は、エアロゾル生成基材の温度プロファイルを生じさせる。本書で用いられる場合、「温度プロファイル」とは、材料の温度の経時的な変動をいう。したがって、エアロゾル生成基材の温度プロファイルは、熱源の加熱プロファイル、及び熱源と基材との間の任意の介在空間の断熱特性（その空間が材料又は他の成分で満たされる場合を含む）から導き出されるということになる。

誤解を避けるために、基材の温度の変動、したがって基材の温度プロファイルは、（装置内の熱源からであろうとなかろうと）基材が受ける熱に依存する。これは、基材が受ける熱エネルギーと基材の熱容量の積である。基材の組成物は、熱エネルギーを吸収するその能力に影響を及ぼし得ることになる。すなわち、基材の熱容量は組成物によって変化し、それによって基材の温度プロファイルに影響を及ぼすことがある（基材の温度を変えるためにより多くの熱エネルギーが必要となることがある）。それはまた、熱源から基材への熱伝導の有効性にも依存する。基材が熱源から空気を介して遠くなればなるほど、又は基材と熱源との間に断熱性が多ければ多いほど、基材の温度を変えるためにより多くの熱エネルギーが熱源により発生されなければならない。

逆に、熱源の加熱プロファイルは、熱源によって生成されたエネルギーの経時的な変動の結果である。熱源の加熱プロファイルは熱源の構成や形状には依存しない。むしろ、熱源の加熱プロファイルは熱源から発生するエネルギーの量の絶対的な尺度であり、そのエネルギーは基材が受ける。基材が受けたエネルギーは、基材内の温度変化を誘発することがあり、それによって基材の温度プロファイルに影響を及ぼす。それにもかかわらず、熱エネルギーの経時的な出力を参照して熱源の加熱プロファイルを定めることは可能であるが、熱源で測定された経時的な温度を参照して加熱プロファイルを示すことが適切である場合もある。

本書で使用される場合、「パフ」は、エアロゾル生成装置によって生成されたエアロゾルの使用者による１回の吸引をいう。

エアロゾル生成基材の或る部分に関連して本書で使用される場合、「動作温度」は、所望量のエアロゾルが前記部分から生成されるのに十分である温度範囲内にある前記部分のいかなる温度をもいう。

熱源に関連して本書で使用される場合、「動作温度」は、エアロゾル生成基材を燃焼することなくエアロゾル生成基材から所望量のエアロゾルを生成させるのに十分な温度範囲内にある熱源のいかなる温度をもいう。本発明による熱源の動作温度の例示的な範囲は、１５０℃〜２５０℃である。

本明書で使用される場合、「動作エネルギー出力」は、熱源からのいかなる大きさの熱エネルギー放出（エアロゾル生成基材を燃焼することなくエアロゾル生成基材から所望量のエアロゾルの生成を開始するのに十分な大きさの範囲の熱エネルギー内にあるもの）をもいう。

本書に記載の方法は、単一の使用セッションに対応させることを意図し、すなわち、エアロゾル生成基材が使い果たされるまで（各パフにおける全粒子状物質収量（ｍｇ）の量が使用者にとって許容できないほど低いと考えられる時点まで）、生成されたエアロゾルを使用者が吸引することによるエアロゾル生成装置の単一の使用期間に対応させることを意図している。セッションは複数回のパフの期間を有することになる。前記セッションは、２〜５分、又は３〜４．５分、又は３．５〜４．５分、又は適切には４分の期間を有するとよい。セッションは、使用者が装置のボタン又はスイッチを作動させることによって開始され、少なくとも一つの熱源に熱エネルギーの放出を開始させる。

エアロゾル生成基材の各部分の温度は、セッション中の継続期間の間は高温であることが好ましい。本書で使用される場合、「高温」とは、５０℃より高い、又は１００℃より高い、又は１５０℃より高い温度をいう。本書で使用される場合、「継続期間」は、セッション期間以下である複数のパフの期間を有する期間をいう。例えば、継続期間は、３０秒、又は５０秒、又は１００秒、又は１５０秒、又は２００秒を超える期間であり得る。継続期間はまた、パフに関連して定義され得る。すなわち、継続期間は、２パフ、又は５パフ、又は８パフ、又は１０パフよりも長い期間であり得る。特に、エアロゾル生成基材の各部分の温度は、セッションの少なくとも２５％、５０％、又は７５％のセッション期間を有する持続期間にわたって高温であることが好ましい。さらなる実施形態では、エアロゾル生成基材の或る部分がセッション中に高温になると、その部分はセッションの残りでは高温を維持する。

いくつかの実施形態では、エアロゾル生成基材における複数の部分の温度プロファイルは、温度変化率が異なる。すなわち、これらの部分の温度は同時に上昇し始め、実質的に同じ温度に達するが、異なる時点でほぼ同じ温度に達してもよい。例えば、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の両方の温度はセッションの開始時に上昇し始め得るが、第１の部分は比較的急速に動作温度に達し、第２の部分は第１の部分の後でそのような温度に比較的ゆっくりと達し得る。すなわち、経時的な温度変化の大きさは、セッションの一部において第２の部分よりも第１の部分の方が大きい可能性がある。

エアロゾル生成基材の第１の部分を動作温度に急速に到達するように構成し、第２の部分を動作温度に徐々に到達するように構成することは、使用期間を長く維持しつつ、エアロゾルが使用者に迅速に提供されることを意味する。エアロゾルがエアロゾル生成基材の第１の部分から生成され始めると、構成成分は基材のその部分から消費され始める。第２の部分の温度を徐々に上昇させることによって、さらなるエアロゾルの導入を可能にし、使用者へのエアロゾルの安定した送達を維持することができる。

他の実施形態において、エアロゾル生成基材における複数の部分の温度プロファイルは目標温度を異なるものとすることができる。すなわち、これらの部分は、ほぼ同時に及び／又はほぼ同じ速度で目標温度に達するものとしてもよいが、これらの部分の目標温度は同じではない。例えば、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の両方の温度は、セッションの開始時に同じ速度で上昇し始めてもよいが、エアロゾル生成基材の第１の部分は動作温度まで上昇する一方、第２の部分は、第１の部分の温度よりも低い温度にまで上昇するようにしてもよい。一実施形態では、第２の部分は動作温度より低い温度まで上昇する。他の実施形態では、第２部分は動作温度まで上昇する。特定の実施形態では、セッションの最初の区域で、第１の部分は動作温度に達するが、第２の部分は動作温度より低い高温に達するものとしている。

さらなる実施形態では、エアロゾル生成基材における複数の部分の温度プロファイルは、温度変化率と目標温度の両方が異なるものとされ得る。例えば、第１の部分の温度は比較的急速に動作温度まで上昇し、第２の部分は比較的ゆっくりと第１の部分の温度よりも低い高温まで上昇するようにすることができる（第１の部分における温度の経時的変化の大きさは、セッションの一部の第１の部分のそれよりも小さい）。

さらに別の実施形態では、複数の部分の温度プロファイルが温度変化率が異なる場合、又は目標温度が異なる場合、或いはその両方である場合、これらの部分の温度プロファイルは開始時間も異なるようにしてもよい。例えば、これらの部分の温度も異なる時点で上昇し始めるようにしてもよい。すなわち、温度プロファイルは時間的に「互い違い」にされてもよい。一実施形態では、第１の部分の温度はセッション開始時に上昇し始めてもよいが、第２の部分の温度はセッション開始から或る時間が経過した後にのみ上昇し始めるようにしてもよい。

エアロゾル生成基材の或る部分の温度プロファイルには、複数の識別可能な段階があり得る。例えば、特定の例では、セッションを開始すると、エアロゾル生成基材の第１の部分は急速に所定の動作温度に達し、そして継続期間においてその温度に維持される。セッションの後続部では、第１の部分の温度は所定の第２の温度に低下し、継続期間においてその温度に維持され得る。第２の温度は高温であり、動作温度であってもよいし動作温度でなくてもよい。別の特定の例では、セッションを開始すると、エアロゾル生成基材の第２の部分は、非常にゆっくりと第１の温度まで温度上昇されるか、又は全く上昇されなくてもよい。セッションの後続部では、第２の部分の温度は所定の第２の温度まで急速に上昇し、継続期間においてその温度に維持され得る。第２の温度は動作温度であってもなくてもよい。セッションのさらに後続部では、第２の部分の温度は急速に所定の第３の温度まで上昇し、そして継続期間においてその温度が維持され得る。第３の温度は動作温度である。

いくつかの実施形態では、熱源は電気加熱手段とすることができる。いくつかの実施形態では、電気加熱手段は電気抵抗式の加熱要素である。

「電気抵抗式の加熱要素」は、加熱要素への電流を流したときに、加熱要素内の抵抗が電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、それがエアロゾル生成基材を加熱することを意味する。加熱要素は、抵抗性のワイヤ、メッシュ、コイル及び／又は複数のワイヤの形態とすることができる。いくつかの実施形態では、熱源は薄膜ヒータとしてもよい。

加熱要素は、金属又は金属合金からなるものとすることができる。金属は電気と熱エネルギーの優れた伝導体である。適切な金属としては、銅、アルミニウム、白金、タングステン、金、銀、及びチタンが挙げられるが、これらに限定されない。適切な金属合金としては、ニクロム及びステンレス鋼が挙げられるが、これらに限定されない。

一実施形態では、熱源は、変化する磁場を通すことによって加熱される材料とすることができる。すなわち、エアロゾル生成基材は誘導加熱により加熱され得る。この実施形態では、装置は、電磁石と、電磁石に交流等の変動電流を流すための装置とを備えるものとすることができる。電磁石によって生成された変動磁場が熱源を通過するように電磁石と熱源とが適切に相対的に配置されている場合、熱源の内部に一つ以上の渦電流が発生する。熱源は電流の流れに対する抵抗を有するので、そのような渦電流が物体内に発生すると、その物体の電気抵抗に対する電流が物体を加熱させる。誘導加熱されることができる物体はサセプタとして知られている。熱源はサセプタとすることができる。

電気抵抗式の加熱システムを使用することは、熱発生のために燃焼を使用することと比較して、熱発生速度を制御することがより容易であり、より低いレベルの熱を発生させることがより容易であるので有利である。したがって、電気加熱システムを使用すると、タバコ組成物からのエアロゾルの生成に対するより優れた制御が可能になる。誘導加熱システムを使用することも有利である。すなわち、電磁石を制御することによって変動磁場の大きさを容易に制御することができる。さらに、誘導加熱では、変動磁場の源と熱源との間に物理的な接続を設ける必要がないので、設計の自由度がより大きくなり、加熱プロファイルの制御性がより良好となり、コストも低くなる可能性がある。

エアロゾル生成装置は、少なくとも一つの熱源に電力を供給するための電源を備え得る。一般に、これは少なくとも一つの熱源に電力を供給するための電力源となる。例示的な実施形態では、装置は、電源から少なくとも一つの熱源への電力の供給を制御するためのコントローラをさらに備える。かかる実施形態では、熱源に供給される電力を経時的に制御することによって熱源の加熱プロファイルを制御することが可能である。熱源の加熱プロファイルを制御することによって、エアロゾル生成基材の温度プロファイルを制御し、それによって使用時のエアロゾル生成装置のエアロゾル生成を制御することが可能となる。

熱源の熱出力を正確に制御するために、装置は少なくとも一つの温度センサを備えるとよい。センサは、熱源の近く又はその内部に、或いはエアロゾル生成基材の近く又はその内部に配置され得る。適切な温度センサには、熱電対、サーモパイル、又は抵抗式温度検出器（抵抗式温度計とも呼ばれるＲＴＤ）がある。特定の実施形態では、装置は少なくとも一つのＲＴＤを備える。温度センサによって測定された温度データはコントローラに伝達されるとよい。さらに、温度センサは、熱源が所定の温度に達したときにコントローラと通信することができ、コントローラはその通信に応じて電力の供給を変更するようになっている。

装置が少なくとも一つ電気抵抗式加熱要素、電源、コントローラ、及び少なくとも一つの温度源を備える場合、セッションにわたる少なくとも一つの加熱要素の加熱プロファイルは、コントローラのプログラミングによって事前に規定される。特定の実施形態では、少なくとも一つの加熱要素に供給される電力の制御は、パフがいつ起こるかについての検出には依存しない。すなわち、コントローラは、パフセンサに応答して加熱要素の制御を起動、停止、又は大幅に変更するということはしない。むしろ、加熱プロファイルはセッションにおける時点に従って事前に規定されている。例えば、コントローラは、使用者によるセッションの開始から所定の期間が経過した後に少なくとも一つの熱源に異なる量の電力を供給し、それによってその時点の熱出力を変更するようにプログラムされてもよい。

使用時にエアロゾル生成基材の第１の部分の温度プロファイルが第２の部分の温度プロファイルと異なるように、第１の部分及び第２部分の温度プロファイルを制御することによって、エアロゾル生成装置の使用中いわゆる「パフプロファイル」を制御することが可能である。特に、エアロゾル生成装置の使用を通して実質的に一定のパフプロファイルを提供することが可能である。本書中で使用される場合、「パフプロファイル」、又は「パフプロファイル毎のパフ」は、エアロゾルが使用者によって消費されるときの各パフ中の全粒子状物質収量（ｍｇ）の量をいう。

エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の温度プロフィールが使用時に異なるようにそれらの温度プロフィールを制御する一つの方法は、二つの熱源（第１の熱源及び第２の熱源）を備えるエアロゾル生成装置を使用することである。そのような装置が第１及び第２の部分を含むエアロゾル生成基材と共に使用される場合、第１の熱源がエアロゾル生成基材の第１の部分を加熱するが燃焼はしないように配置され、第２の熱源がエアロゾル生成基材の第２の部分を加熱するが燃焼はしないように配置される。

さらなる実施形態では、装置は三つ以上の熱源を備え得る。例えば、装置は三つ、四つ、五つ、又は六つ以上の熱源を備えてもよい。そのような例では、装置と共に使用されるエアロゾル基材は、必要に応じて、少なくとも三つ、四つ、五つ、又は六つ以上の部分を有するであろう。熱源よりもエアロゾル生成基材の部分の数が多いということもあり得る。好ましい実施形態では、装置は二つの熱源を備える。

さらなる実施形態では、エアロゾル生成基材を加熱するステップの間、第１の熱源の加熱プロファイルは第２の熱源の加熱プロファイルとは異なるものとする場合がある。上記の構成では、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の温度プロファイルは、それぞれ第１及び第２の熱源の加熱プロファイルから得られる。したがって、第１及び第２の熱源の異なる加熱プロファイルは、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の異なる温度プロファイルをもたらすであろう。

第１及び第２の熱源は独立して制御することができる。すなわち、第１の熱源は第２の熱源とは別個に制御されることができる。そのような実施形態では、装置は、熱源のそれぞれに独立して電力を供給することができる電源・コントローラを備えることができる。電源に関して述べると、コントローラは、電源から第２の熱源への電力の供給とは無関係に、電源から第１の熱源への電力の供給を制御することができる。使用時に各熱源に供給される電力を制御することによって、熱源の加熱プロファイルを制御することができ、それによって、二つ以上の温度プロファイルを有する第１及び第２の部分をエアロゾル生成基材に設けることができる。

第１及び第２の熱源を、異なる加熱プロファイルが可能である単一の加熱要素の複数の部分とすることができる。しかしながら、第１及び第２の熱源は物理的に別々のユニットであることが好ましい。複数の熱源が電気抵抗式の加熱要素である場合、加熱要素には別々の電流が流されてもよい。すなわち、それらの加熱要素は同じ電気回路の一部では場合もあり得る。

二つの熱源を使用することによって、各熱源の加熱プロファイルを制御することによりエアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の温度プロファイルを正確に制御することが可能となる。したがって、温度プロファイルは、熱源の加熱プロファイルと、熱源とエアロゾル生成基材との間の介在空間の絶縁特性から得られるものであるので、熱源の加熱プロファイルを制御することはエアロゾル生成基材の複数の部分の温度プロファイルを制御することになる。

複数の熱源の加熱プロファイルはエアロゾル生成基材における複数の部分の温度プロファイルを導き出すが、加熱プロファイルと温度プロファイルは厳密には対応しない場合がある。例えば、エアロゾル生成基材の或る一つの部分から別の部分への熱エネルギーの伝導の形で「漏れ（ｂｌｅｅｄ）」があり得るし、熱源から基材への熱エネルギーの伝導に変動があり得るし、エアロゾル生成基材の熱容量によっては、基材の温度プロファイルの変化と熱源の加熱プロファイルの変化との間に遅れが生じることがある。

装置がコントローラを備える実施形態では、コントローラは、熱源の加熱プロファイルがエアロゾル生成基材の第１及び第２の部分に所定の温度プロファイルを導き出すように、熱源の加熱プロファイルを制御するようプログラムされるとよい。例えば、コントローラは、熱源の熱プロファイル（したがって、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分の、導き出された温度プロファイル）が、温度の変化率において、目標温度において、開示時間によって又はそれらの組合せによって、異なるように、熱源に供給される電流を制御するようにプログラムされてもよい。特に、コントローラは、熱源の熱プロファイルを制御して、上で詳細に説明したエアロゾル生成基材における複数の部分の温度プロファイルのいずれかを導き出すようにプログラムされることができる。

熱源が電気抵抗式の加熱要素である特定の実施形態では、第２の熱源に電流を供給する前に第１の熱源に電流を供給することができる。第２の熱源は、第１の熱源が基材からエアロゾルを生成し始めた後に、基材からさらなるエアロゾルを生成するように「段階的に」導入されてもよい。

熱源の加熱プロファイルは互い違いにすることができるが、それらは常に重なり合う。すなわち、複数の熱源がある場合、二つ以上の熱源がエアロゾル生成基材に熱エネルギーを供給している少なくとも一期間がセッション中にあることになる。一例では、二つの熱源がある場合、第１及び第２の熱源の両方がエアロゾル生成基材に熱エネルギーを供給する少なくとも一期間がセッション中にあることになる。特に、各熱源が、コントローラによって制御される電源から電流を受け取るように構成された電気抵抗式加熱要素である場合、第１及び第２の熱源の両方に電流が供給される少なくとも一期間がセッション中にあることになる。

いくつかの実施形態では、第１の熱源（及び結果としてエアロゾル生成基材の第１の部分）は、第２の熱源（及び結果としてエアロゾル生成基材の第２の部分）よりも装置の口側端部の近くに配置される。特定の実施形態では、第２の熱源よりも口側端部に配置された第１の熱源がまず熱エネルギーを放出し始めて、それによってエアロゾル生成基材の第１の部分を加熱し、その後、第２の熱源が熱エネルギーを放出し始めて第２の部分を加熱する。

各熱源は、セッション中の継続期間において熱エネルギーを放出することが好ましい。特に、各熱源は、セッションの少なくとも２５％、５０％、又は７５％の期間で継続期間において熱エネルギーを放出する。一実施形態では、セッション中に各熱源が熱エネルギーを放出し始めると、各熱源は、エアロゾル生成基材が用い尽くされるセッションの終わりまで熱エネルギーを放出し続ける。言い換えれば、各熱源がコントローラによって制御される電源から電流を受けるように構成された電気抵抗式加熱要素である場合、各熱源が電源から電流を受け始めると、エアロゾル生成基材が用い尽くされるセッションの終わりまで、各熱源には電流が供給され続ける。

継続期間において熱を放出することは、エアロゾル生成基材の一部を非常に高い温度に加熱する必要なしに、又は熱源が非常に高い温度となる必要なしに、装置が実質的に一貫したエアロゾル形成を可能にすることを意味している。これは、エアロゾル生成基材の過熱又は炭化を回避するのに役立ち得る。例えば、いくつかの実施形態では、エアロゾル生成装置内に配置された熱源の温度は、使用時に２４０℃を超えない。これにより、確実にタバコが過熱しないようになる。

本発明の他の態様は、エアロゾルを生成するのに使用される装置である。一実施形態では、エアロゾル生成装置は、第１及び第２の加熱ゾーンを有する基材又は加熱チャンバを有する。加熱チャンバは一般に中空の円筒形チューブの形態をとり、その中にエアロゾル生成基材が使用時に加熱のために挿入される。加熱チャンバは、基材がキャビティ内に挿入されたときに、第１及び第２の加熱ゾーンがエアロゾル生成基材の第１及び第２の部分にそれぞれ対応するように、加熱チャンバは構成されている。特定の実施形態では、加熱ゾーンは加熱チャンバに沿って長手方向に整列されている。

装置は少なくとも一つの熱源をさらに備える。使用時に、第１及び第２の加熱ゾーンはそれぞれ、少なくとも一つの熱源からエアロゾル生成基材の第１及び第２の部分に熱エネルギーを伝える。いくつかの実施形態では、装置は第１の熱源及び第２の熱源を備える。かかる実施形態では、第１及び第２の加熱ゾーンは第１及び第２の熱源に対応する。

好ましくは、第１及び第２の加熱ゾーンは、エアロゾル生成基材の外面に熱エネルギーを伝える。すなわち、少なくとも一つの熱源も第１及び第２の加熱ゾーンも使用時にエアロゾル生成基材内に配置されないことが好ましい。これは、エアロゾル生成装置に、特に容易に取外し可能な及び／又は使捨て可能なエアロゾル生成基材を使用することを可能にする。

さらなる実施形態では、装置は三つ以上の加熱ゾーンを備えるものとすることができる。例えば、装置は、三つ、四つ、五つ、又は六つ以上の加熱ゾーンを備えてもよい。これらの例では、装置は必要に応じて任意の数の熱源を備えることができる。熱源よりも多くの加熱ゾーンがある可能性もある。

少なくとも一つの熱源は、環状、又は少なくとも部分に環状であるものとすることができる。一実施形態では、加熱要素は薄膜ヒータである。別の実施形態では、熱源が環状である場合、エアロゾル生成基材はロッドの形態をとる。好ましくは、エアロゾル生成基材は、特にエアロゾル生成基材がロッドの形態である場合には、使用時に熱源の環状部内に同軸に存在する。

好ましい実施形態では、エアロゾル生成装置は、加熱チャンバに沿って長手方向に配置された二つの熱源を備える。図１は、基材が加熱チャンバ内に配置されたときの加熱チャンバの断面図である。エアロゾル生成装置は、加熱チャンバ１００に沿って長手方向に配置された二つの熱源１０２，１０４を備える。より詳細には、第１の熱源１０２は、第２の熱源１０４よりも口側端部１０６の近傍に配置される。第２の熱源１０４は、第１の熱源１０２よりも遠位端部１０８の近傍に配置される。エアロゾル生成基材２００は、第１の部分２０２と第２の部分２０４とを含む。使用時、第２の熱源１０４が第２の部分２０４に熱エネルギーを供給する前に、第１の熱源１０４が第１の部分２０２に熱エネルギーを供給する。

エアロゾル生成基材（上述したように異なる加熱プロファイルを有する複数の熱源と共に用いられ、又はその代わりに用いられ得るもの）の第１及び第２の部分の温度プロファイルを制御する他の方法は、断熱材又は断熱要素の使用である。いくつかの実施形態では、断熱材が少なくとも一つの熱源と第１及び第２の加熱ゾーンとの間に配置され、それによって使用時の少なくとも一つの熱源からエアロゾル生成基材への熱伝達を少なくとも部分的に抑制する。断熱材又は断熱要素は、第１及び第２の加熱ゾーンに対して異なるよう構成されており、両方の加熱ゾーンの方向に少なくとも一つの熱源から実質的に同じ量の熱エネルギーが放出されたとしても、第１の加熱ゾーンは、第２の加熱ゾーンがエアロゾル生成基材の第２の部分に伝えるのと同じ量の熱エネルギーをエアロゾル生成基材の第１の部分に伝えることはなく、これらの部分の温度プロファイルは互いに相違するようになっている。このような構成の一例は、断熱材が少なくとも一つの熱源と第１の加熱ゾーンとの間に配置されるというものであるが、少なくとも一つの熱源と第２の加熱ゾーンとの間にそのような断熱材がないようにすることもできる。

特定の実施形態では、エアロゾル生成基材の第１及び第２の部分は単一の熱源によって加熱される。すなわち、第１の部分と第２の部分の異なる温度プロファイルは、断熱材のみの構成に由来する。

例示的な断熱材としては、エアロゲル、ゾル−ゲル、又はセラミックが挙げられる。例えば、断熱材は、ガラス、シリカゲル、硫酸カルシウム繊維又はカーボンフィラメントを含むものであってもよい。断熱要素は、真空断熱層、すなわち低圧に真空引きされた内部領域を提供する材料によって囲まれた層等がある。

第１の部分及び第２の部分を含むタバコロッドと、
前記第１の部分及び前記第２の部分にそれぞれ対応する第１の電気抵抗式の加熱要素及び第２の電気抵抗式の加熱要素と、
電源と、複数のＲＴＤと、
第１の電気抵抗式の加熱要素及び第２の電気抵抗式の加熱要素に供給される電力を制御するコントローラと
を備えるエアロゾル生成装置において、
コントローラは以下を実行するようにプログラムされた。
・装置がオンに切り換えられたとき、第１の電気抵抗式の加熱要素に電力を供給して、この加熱要素を迅速に２４０℃の温度に加熱する。そして、この加熱要素が２４０℃に達したならば、この加熱要素をその温度に保つ。
・装置がオンにされてから７５秒後、第２の電気抵抗式の加熱要素に電力を供給して、この加熱要素を１６０℃の温度に加熱する。そして、この加熱要素が１６０℃に達したならば、この加熱要素をその温度に保つ。
・装置がオンにされてから１３５秒後、第２の電気抵抗式の加熱要素に電力を供給して、この加熱要素を２４０℃の温度に加熱する。そして、この加熱要素が２４０℃に達したならば、この加熱要素をその温度に保つ。
・装置がオンにされてから１４５秒後、第１の電気抵抗式の加熱要素を１３５℃の温度に下げる。
・装置がオンにされてから２８０秒後、電源を閉じる。

図２は、二つの加熱要素のプログラムされた温度トレースを示す。図３は、二つの加熱要素に対応するＲＴＤによって記録された加熱要素の温度トレースを示す。この第２のトレースは、第１の加熱要素のみがエアロゾル生成基材の第１の部分を加熱するにもかかわらず、加熱要素が所定の温度に達するのにかかる時間、及びエアロゾル生成基材の第２の部分における温度の上昇を考慮に入れたものとなっている。

本書で説明した様々な実施形態は、特許請求される特徴の理解と教示を助けるためだけに提示されている。これらの実施形態は単に実施形態のうちの代表的な例として提供されており、包括的及び／又は排他的なものではない。本書で説明した利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び／又は他の態様は、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を限定するもの、或いは特許請求の範囲の均等物を限定するものと考えるべきではなく、特許請求される発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用し、変形を施すことができることを理解されたい。本発明の様々な実施形態は、本書で特に説明されたもの以外の開示された要素、構成部品、特徴、部品、ステップ、手段等の適切な組合せを好適に備え、それらから構成され、或いは実質的にそれらから構成されてもよい。さらに、本開示は、特許請求の範囲に現在は記載されていないが将来記載される可能性のある他の発明を含む可能性がある。

Claims (19)

1. 使用時にエアロゾル生成基材を燃焼せずに加熱するよう配置された少なくとも一つの熱源を有するエアロゾル生成装置を用いて前記エアロゾル生成基材からエアロゾルを生成する方法であって、
   前記エアロゾル生成基材が、実質的に同じ組成物を有する第１の部分と第２の部分とを含み、及び／又は、前記エアロゾル生成基材が、間が物理的に分離されていない第１の部分と第２の部分とを含み、
   当該方法が、前記エアロゾル生成装置内の前記エアロゾル生成基材を加熱し、加熱中に前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分の温度プロファイルが、前記エアロゾル生成基材の前記第２の部分の温度プロファイルとは相違するようにするステップを含む、方法。
2. 前記加熱が少なくとも２分の期間であり、前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの温度が、前記加熱の前記期間の少なくとも半分にわたって１００℃を上回る、請求項１に記載の方法。
3. 前記エアロゾル生成装置が、
   使用時に前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分を燃焼せずに加熱するように配置された第１の熱源と、
   使用時に前記エアロゾル生成基材の前記第２の部分を燃焼せずに加熱するように配置された第２の熱源と
   を備える、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記加熱を行っている間、前記第１の熱源の加熱プロファイルが、前記第２の熱源の加熱プロファイルとは相違する、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１の熱源と前記第２の熱源とが独立して制御可能である、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記第１の熱源が、前記第２の熱源の前に、前記エアロゾル生成基材を加熱し始める、請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記エアロゾル生成装置が口側端部と遠位端部とを有し、前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分が、前記エアロゾル生成基材の前記第２の部分よりも前記エアロゾル生成装置の前記口側端部の近傍に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記少なくとも一つの熱源又は各熱源が前記エアロゾル生成基材を加熱し始めたならば、該熱源が、単一のセッションに対応する期間の終わりまで、前記エアロゾル生成基材の加熱を続ける、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記エアロゾル生成装置が、使用時に前記少なくとも一つの熱源と前記エアロゾル生成基材との間に配置された断熱要素を備え、断熱材の構成が前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分と前記第２の部分とについて相違する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分と前記第２の部分とが単一の熱源によって加熱される、請求項９に記載の方法。
11. 前記エアロゾル生成基材がタバコ成分を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記エアロゾル生成装置がタバコ加熱製品である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記エアロゾル生成基材が、前記エアロゾル生成基材の６０〜９０重量％の量のタバコ成分と、前記エアロゾル生成基材の０〜２０重量％の量の充填剤と、タバコ組成物の１０〜２０重量％の量のエアロゾル生成剤とを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記少なくとも一つの熱源又は各熱源の温度が２４０℃以下である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記エアロゾル生成装置が、前記少なくとも一つの熱源に電力を供給するための電源を備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記少なくとも一つの熱源が薄膜ヒータである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記エアロゾル生成装置が、前記エアロゾル生成基材から実質的に一定のパフプロファイルを提供する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 使用時にエアロゾル生成基材を燃焼せずに加熱するよう配置された第１の加熱ゾーン及び第２の加熱ゾーンを有する加熱チャンバを備えるエアロゾル生成装置であって、
    使用時に前記第１の加熱ゾーンの加熱プロファイルが前記第２の加熱ゾーンの加熱プロファイルとは相違するように構成されている、エアロゾル生成装置。
19. 第１の部分と第２の部分とを含むエアロゾル生成基材が、当該エアロゾル生成装置の前記加熱チャンバ内に配置されており、前記第１の加熱ゾーンと前記第２の加熱ゾーンとがそれぞれ、前記エアロゾル生成基材の前記第１の部分と前記第２の部分とを燃焼せずに加熱するよう配置されている、請求項１８に記載のエアロゾル生成装置。