JP2021529562A - ハーブ放出のためのフラワーカートリッジ - Google Patents

Abstract

本発明は、植物材料のような天然消耗品を加熱することにより放出される活性成分や揮発性化合物を無煙で放出する携帯型電子加熱装置に用いるフラワーカートリッジを提供する。本発明のカートリッジは、ある量の天然消耗品と構造物又は障害物を有しており、それらが空気を自由に通過させつつ消耗品をその場所に保持する多孔質の栓を形成する。非燃焼の加熱により、カートリッジの内容物が熱い気体により遊離して、活性成分がユーザに提供される。カートリッジは、使い捨て可能及び／又は生分解性の材料により製造されており、環境負荷を低減する。【選択図】図１Ｆ

Description

本願は、２０１８年７月１１日に先に出願された米国出願６２／６９６，７６５号及び２０１９年４月２０日に先に出願された米国出願６２／８３６，６４１号に基づき優先権の利益を主張するものであり、それらの全ての内容は、参照する形で本開示に包含される。
本発明は、概略すると、カートリッジに事前に充填されたある量の天然の消耗品から放出される活性成分及び揮発性化合物の無煙放出を容易にする使い捨てのフラワーカートリッジに関する。加熱装置を使用して、カートリッジ内の天然の消耗品を、周囲の空気の対流加熱により気化させ、これにより、特定の温度プロファイルで気化した化合物を放出する。カートリッジは、気化した天然の消耗品から化学物質をユーザが吸入するためのマウスピースとしても機能する。
カートリッジは、粉砕した花や植物を含む天然の消耗品を一定の量ずつ分包したものである。このようなカットリッジは、ユーザが一定の期待通りの嗜好が得られるように、天然の消耗品の正確な用量を分包することができる。花や植物を粉砕した状態で保持するカートリッジは、活性成分や揮発性化合物の抽出や放出を可能とする。

伝統的には、喫煙者は、活性成分を吸引するために、紙巻きタバコや他の補助器具を用いて天然の消耗品を燃焼させていた。

本発明は、燃焼させるのではなく単なる加熱を行う、非燃焼の加熱技術を利用している。天然の消耗品が事前に充填されたカートリッジは、ユーザが天然の消耗品を加熱装置又は燃焼装置に個別に装填する必要を無くし、発火源も必要としないものである。

カートリッジを製造する材料は、加熱装置の通常の動作範囲内においても、活性成分の揮発温度においても、可燃性ではないため、カートリッジと天然の消耗品は、加熱気体の対流熱伝達により所望の化学物質を抽出できる様々な温度に加熱することができ、燃焼しない。加熱装置が「無煙」であるという特徴は、喫煙による健康への悪影響を軽減するのに役立つ。

カートリッジの構造は、曲げ、圧縮、圧密及び横方向の力に対して所望の形状を維持できる十分な強度を有することが必要である。カートリッジは、また、天然の消耗品が加熱装置のオーブンと物理的に接触するのを最小限にする構造となっている。この特徴により、オーブンのクリーニングあるいはメンテナンスの必要性を軽減することができる。これらの目的を達成するため、圧縮により天然消耗品をカートリッジに充填して、天然消耗品が、カートリッジのライフサイクル全体を通して、カートリッジから脱落しない形状を維持するようにしている。圧縮された天然消耗品は、ストッパー型の障害物と併用することにより多孔質の栓を形成し、空気を比較的自由に通過させるとともに、カートリッジのライフサイクル全体を通して栓の機能を維持する。カートリッジは、使い捨て可能で、生分解性で、且つ生態系への影響を少なくするために主として植物材料で作られていることが好ましい。

したがって、当該技術分野においては、気化した天然消耗品を放出する新規な携帯型対流加熱装置に使用するための、改良されたカートリッジを必要としており、また、そのようなカートリッジや装置の製造方法及び充填方法を必要としている。

本発明の一つの実施形態において、気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子対流加熱装置に使用するカートリッジを提供する。カートリッジは、マウスピース端と挿入端において開口する第１の管を有する。カートリッジは、挿入端が加熱装置に挿入可能な大きさと形状となるように構成されている。また、カートリッジは、第１の管の内部にあって縦軸とその縦軸に直角な横軸とを規定する第１の空洞を有し、加えて、接合端とストッパー端において開口する第２の管を有する。第２の管は、第１の管の第１の空洞に挿入可能な大きさと形状に構成されている。第１の管に第２の管を挿入すると、第２の管の接合端が、第１の管のマウスピース端に近くなる。第２の管は、縦軸とその縦軸に直角な横軸を規定する第２の空洞を有する。第２の空洞は、第１の管のマウスピース端に向かって伸びている。

一つの実施形態において、第１の管の第１の空洞は、第１の管の挿入端と第２の管のストッパー端の間において天然消耗品を充填可能である。第２の管のストッパー端は、天然消耗品がストッパー端から飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成されている。他の実施形態においては、第２の管を第１の管に挿入すると、第２の管の接合端が第１の管の挿入端に近くなる。この態様においては、第１の管の第２の空洞は、第２の管の接合端と第２の管のストッパー端との間において、天然消耗品を充填可能である。第２の空洞は、第１の管の挿入端に向かって伸びている。第２の管のストッパー端は、この場合でも、天然消耗品がストッパー端から飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成されている。

この新しい構成によって、加熱装置からカートリッジに加熱空気を対流により通過させることが可能となる。加熱された空気は、第１の空洞又は第２の空洞に充填された天然消耗品を加熱して、それにより、様々な気化したテルペン、カンナビノイド、その他の揮発性化合物を、異なる温度プロファイルで放出する。カートリッジのマウスピース端は、ユーザが目的の化学物質を吸入するためのマウスピースとして機能する。

自動化された温度プロファイルにより、燃焼や静的温度プロファイルの使用によっては抽出を行うことができなかった「植物体」から様々な化合物を放出することが可能となった。

それぞれのカートリッジの第１の空洞又は第２の空洞には、あらかじめ測定した量の天然消耗品が一律に分包されており、吸引可能時間と吸引する化合物の強さをユーザが予見できるようにしている。第１の管又は第２の管にあらかじめ充填しておくことで、ユーザは、加熱装置に個別に消耗品を装填することなく、消耗品をすぐに楽しむことができる。消耗品を第１の管又は第２の管に保持できる構造のカートリッジを用いることで、加熱装置のオーブン表面と消耗品の間の物理的な接触を最小限にすることができる。この利点により、消耗品の破片や残渣による生じるオーブンのクリーニングやメンテナンスの必要性を減少させることができる。消耗品とオーブン表面の接触が最小限となることにより、消耗品が燃焼する可能性を減少させることもできる。これは、消耗品の「接触」温度は、加熱された表面から伝熱されたものではなく、熱風の対流移動により加熱される範囲内のものであるからである。

さらに別の実施形態においては、第１の管と第２の管は、結合された、折り畳まれた、圧延された、押し出された、及び／若しくは成形された紙； プラスチック又は金属から選択される１以上の材料により製造された剛性壁構造を有することができる。第１の管及び第２の管は、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）等の接着剤を施された圧延紙の層により形成することもできる。高温シリコーン接着剤、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、高温エポキシ接着剤、セルロース接着剤（のり）、天然ゴム、又はデンプン接着剤（のり）も使用することができる。無接着剤、セラミック、又は非多孔質の織布若しくは不織布も検討され得る。所望の形状を維持するために第１の管及び第２の管が十分な剛性を持つように、当該技術分野において知られた他の管の製造方法も検討することができる。

さらに別の実施形態によれば、第１の管の挿入端は、嵌合により加熱装置へ挿入することができる。第１の管は、加熱装置との嵌合により生じる横方向の力及び圧縮力を受けるときに、その形状を維持することが望ましい。

別の実施形態においては、第２の管は、絞まり嵌め又は圧縮嵌めにより、第１の管へ挿入される。これらの実施形態においては、第１の空洞又は第２の空洞に充填された天然消耗品は、それぞれ、第１の管又は第２の管の内側に対して側面方向の力を加えている。圧縮された天然消耗品は、多孔質の栓を形成し、第１の管内において第２の管を固定する。前述したとおり、第１の管と第２の管は、締まり嵌めにより生じた力を受けたときにそれらの形状を維持することが望ましい。

第１の管及び第２の管は、想定される動作温度において不燃の材料で製造されている。この特徴により、目的とするテルペン、カンナビノイド、その他の揮発性化合物の抽出に必要な温度にまで、第１の空洞又は第２の空洞に充填された天然消耗品を加熱することができる。これにより、カートリッジが燃焼することなく、加熱装置からの加熱空気がカートリッジに対流移動するので、カートリッジは熱に耐えることができる。カートリッジと加熱装置を使用するシステムの「無煙」であるという特徴は、喫煙から生じる健康への悪影響を軽減するのに役立つものである。他の実施形態においては、フラワーカートリッジは、伝熱により作動する装置などの非対流加熱装置により使用することもできる。

第２の管のストッパー端は、消耗品が第２の管から飛び出すのを防ぐことを可能とする様々な形状に曲げることができる。一つの実施形態によれば、第２の管のストッパー端は、四芒星の形状に曲げることができる。さらに別の実施形態においては、ストッパー端は、他の構造の形状とすることができ、これらに限定されるわけではないが例えば、円、三角形、五芒星、三日月、ハート、図８、Ｓ字、長方形、三芒星、正方形、三つ葉クローバー、四つ葉クローバー、楕円、十字架、正五角形、四角形、五角形、又は五角よりも多い多角形の形状とすることができる。

他の実施形態においては、第２の管は、接合端とストッパー端との間のある点において曲げることができる。結果として得られる形状は、様々な構造が想定され、これらに限定されるわけではないが例えば、三芒星、四芒星、円、らせん状の円又はその他の形状を含む。さらに他の実施形態においては、カートリッジは、接合端とストッパー端の間のある点で曲げられた単一の管のみで形成することができる。

さらに他のカートリッジの実施形態においては、第２の管のストッパー端は、ストッパー端から天然消耗品が飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成されている。

第２の管のストッパー端及び／又は他の部分を曲げることによって形成される前述の形状は、例示されたものであって、本明細書に具体的に開示されたこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の開示に基づいて、当業者であれば、三角形、四角形、五角形若しくは他の多角形、楕円形、円形、正三角形、又は本明細書に開示された本発明の技術思想の範囲内の他の形状のバリエーションを考案することができる。

本発明の他の実施形態においては、カートリッジは、マウスピース端及び挿入端において開口する単一の管を含むことができる。カートリッジは、挿入端が加熱装置に挿入可能な大きさと形状とすることができる。管は、さらに、縦軸とその縦軸に直角な横軸を規定する空洞を有することができる。空洞は、天然消耗品を充填することができる。また、カートリッジは、マウスピース端に近い空洞に挿脱可能な大きさと形状に構成されているストッパーインサートを含むことができる。ストッパーインサートは、対流加熱によって揮発したテルペンやカンナビノイドをマウスピース端へ流入させてユーザにより吸引させることを可能としつつ、マウスピース端から天然消耗品が飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成することができる。ストッパーインサートは、単一の管内に入れたときに、圧縮された状態で配置することができる。

管よりも直径がわずかに大きな物体を挿入することにより防止することも検討することができる。そのような物体は、紙、金属、プラスチック、セラミック、木又は織物で製造することができる。それは、円盤、ビーズ、ジャッキ、星又はボールの形状とすることがえきる。そのような物体は、開いた時に管の直径よりも若干大きくなるように、Ｗ、Ｓ、Ｎ又は他の形状にて、縦方向に折り畳まれた紙であってもよい。

気化ガスがマウスピース端に流入することを可能としながら、「植物体」が管から脱落するのを防ぐことができる、前述のストッパーインサートの形状、材料及び構造は、例として示したものにすぎず、本明細書に具体的に開示されたこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の開示に基づき、当業者であれば、本明細書に開示された本発明の技術思想の範囲内において、ストッパーの他のバリエーションを考案することができる。

さらなる他の実施形態においては、カートリッジは、マウスピース端と加熱装置に挿入可能な挿入端とにおいて開口している単一の管を含むことができる。カートリッジは、また、マウスピース端と挿入端との間で単一の管に構造的に設けられた障害物を含むことができる。障害物は、管の周囲を曲げて形成することができる。

また、他の実施形態のカートリッジは、巻紙によって形成された単一の管を含むことができる。単一の管は、マウスピース端と加熱装置に挿入可能な挿入端において開口することができる。この実施形態においては、単一の管のマウスピース端と挿入端の間に構造的に設けられた障害物を有することができる。障害物は、単一の管内で折られた又は捻れた巻紙を含む。この構造においては、マウスピース端と障害物により第１の空洞が規定される。そして、挿入端と障害物により第２の空洞が規定される。第２の空洞は、天然消耗品で充填することができる。

他の例示的な実施形態において、フラワーカートリッジの第２の管の形成と曲げが開示される。第２の管は、基板と曲げ金型プレートの内部に縦向きで並べられる。そして、金型プレートの穴の内部に形成されたそれぞれの金型は、立てられた管の中に圧入される。

均一な重量及び特性を維持するために、フラワーカートリッジ内に天然消耗品を充填する充填工程も開示する。カートリッジは、カートリッジトレイ集合体に装填され、それが充填装置内に置かれる。消耗品は、トレイの上で広げられ、各カートリッジ内に落下して詰められるように、振動手段によって物理的に処理される。充填装置は、それから、プレス内に挿入され、天然消耗品がしっかりと梱包されてカートリッジ内で摩擦により固定されるように、突き固められる。

加熱装置は、フラワーカートリッジ内に加熱空気を通過させるものであり、非燃焼加熱技術として知られた方法に基づくものである。オーブンと空気の温度は、喫煙セッションの特定の時間における温度をあらかじめ設定した温度プロファイルにしたがって、電子的に制御される。このようなプロファイルは、温度を急激に上昇させた後にゆるやかに低下させることができ； 温度を素早く上昇させた後に温度を維持することができ； 温度を上昇させた後に温度をゆるやかに低下させて、セッションの最後に近づいたときに再び温度を上げることもできる。オーブンに供給される電流は、センサーのフィードバックにより調整される。植物材料は、加熱されると乾燥するので、空気を加熱するエネルギーを少なくする必要があり、また、オーブンの温度を徐々に低下させる必要がある。

本明細書に開示される様々な実施形態の特徴と利点は、次の図とその説明により明確に理解することができる。ここで、図面の番号は、全体を通して同じである。

第１の管及び第２の管を有するカートリッジの実施形態の側面図である。 第２の管が部分的に第１の管に挿入されたカートリッジの実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの実施形態の部分側面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの実施形態の部分側面図である。 消耗品が充填されたカートリッジを示すカートリッジの実施形態の断面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示す他のカートリッジの実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示す他のカートリッジの実施形態の部分側面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 消耗品が充填された第２の管を示すカートリッジの実施形態の側面図である。 充填工程の前の最終的な構造に配置されたカートリッジの実施形態の外観図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入されている第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第２の管のストッパー端を示すカートリッジの他の実施形態の部分側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示す他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 部分的に第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 第１の管と第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の平面図である。 消耗品が充填された第１の管に挿入された第２の管を示すカートリッジの他の実施形態の断面図である。 単一の管を有するカートリッジの他の実施形態の平面図である。 単一の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図である。 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの平面図と、管内に挿入されるストッパーインサートの斜視図 消耗品が充填された単一の管に挿入されたストッパーインサートの断面図 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの平面図と、管内に挿入されるストッパーインサートの斜視図 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの断面図 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの平面図と、管内に挿入されるストッパーインサートの斜視図 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの断面図 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの平面図と、管内に挿入されるストッパーインサートの斜視図 消耗品が充填された単一の管内に挿入されたストッパーインサートの断面図 単一の管内に挿入されるストッパーインサートの斜視図 単一の管内に挿入されたストッパーインサートの平面図 消耗品が充填された単一の管の内部を示すカートリッジの他の実施形態の斜視図 単一の管の内部を示すカートリッジの他の実施形態の平面図 折り畳まれて単一の管を形成する紙の斜視図 折り畳まれて単一の管を形成する紙の斜視図 折り畳まれて単一の管を形成する紙の斜視図 単一の管を有するカートリッジの他の実施形態の側面図 充填工程により曲げられる多数の第２の管の斜視図 図８の部分拡大図 金型ホールが表向きにある曲げ金型プレートの模式図 曲げ金型と基板の間で曲げられる第２の管の断面図 基板に置かれた第２の管の模式図 多数の第２の管にフィットしたマンドレルプレート 曲げ金型とマンドレルプレートの間で曲げられる第２の管の断面図 突き固め集合体の分解図 部分的にフラワーカートリッジが装填された上部及び下部カートリッジトレイの模式図 充填トレイにのせられた天然消耗品を有する振動テーブルとそれに磁力により連結した充填装置の模式図 突き固めのためのプレスに配置した充填装置の模式図 カートリッジと使用する加熱装置の断面図 カートリッジと使用する加熱装置の部分断面図 カートリッジと使用する加熱装置の断面図 加熱装置と挿入されたカートリッジの断面図の拡大図 組み立てられた加熱装置の主要な電子部品の斜視図 加熱装置の論理回路のブロック図 例示的な温度プロファイルを示す温度対時間のグラフ 電源供給グラフを重ねた温度プロファイルのグラフ 電源供給グラフを重ねた他の温度プロファイルのグラフ 電源供給グラフを重ねた他の温度プロファイルのグラフ

本明細書において参照される図面は、本発明の好ましい実施形態を説明することを目的とするものであり、本発明を限定することを目的とするものではない。

図１Ａ及び１Ｃは、第１の管１２及び第２の管２０を有するフラワーカートリッジ１０を図示する。この実施形態においては、第１の管１２及び第２の管２０の両方は、実質的に円筒形である。第１の管１２は、マウスピース端１６及び挿入端１４において開口している。第２の管２０は、接合端２２及びストッパー端２４において開口している。図１Ｂに例示されるカートリッジ１０の実施形態においては、第２の管２０が第１の管１２の第１の空洞１８に挿入可能なように、第２の管２０の直径は、第１の管１２の直径よりも小さくなっている。第２の管２０は、図１Ｂに示されるように、締まり嵌めにより、第１の管１２に部分的に挿入されており、圧縮力により第２の管２０が第１の管１２内に固定される。図１Ｂ及び図１Ｆに示されるカートリッジ１０の実施形態においては、第２の管２０が第１の管１２の第１の空洞１８の中に、締まり嵌めにより完全に挿入されているときに、第２の管２０の接合端２２は、第１の管１２のマウスピース端１６に近接している。図１０Ｃ及び図１０Ｄに示されるように、第１の管１２の挿入端１４は、加熱装置４２に嵌合により挿入可能である。図１Ｂ及び図１Ｆに示される実施形態において、第２の空洞２６は、第１の管１２のマウスピース端１６に向かって伸びている。第１の管１２の第１の空洞１８は、第１の管１２の挿入端１４と第２の管２０のストッパー端２４の間において、天然消耗品４４により充填されている。

空洞１８又は空洞２６はいずれも、天然消耗品４４で充填された場合でも、息を吸うことによって生じる空気の動きを制限することはなく、ストッパー端は、天然消耗品を固定するだけで、気流を制限しないから、活性成分や揮発性化合物の移動を制限することはない。天然消耗品４４は、タバコ、粉砕した麻の花及び植物体、インド麻、その他喫煙可能な植物体等を喫煙するために使用するハーブを含んでいる。

図１Ｘ及び図１Ｆは、カートリッジの最終的な構造を示す。図１Ｘに示されるように、第２の管（点線）が、第１の管の中に完全に挿入されており、第２の管の接合端が第１の管のマウスピース端とぴったり重なっている。図１Ｆに示されるように、ストッパー端２４は、天然消耗品４４がストッパー端２４から第２の空洞２６へ飛び出すのを防ぐ大きさと形状となるように構成されている。この実施形態においては、天然消耗品４４は、第１の管１２の内側に対して側面方向の力を加えている。天然消耗品は、一定の湿度を有する微粒子の材料であるから、粘着、摩擦又粘性といった特性を発揮することができ、圧力を加えて梱包すると、その形状を保持するとともに、充填を行った空洞から脱落しない傾向がある。

図１Ｗに示す実施形態においては、第２の管２０が第１の管１２に完全に挿入されると、第２の管２０の接合端２２が第１の管１２の挿入端１４に近接する。この実施形態は、図１Ｆの実施形態に似ているが、管が逆向きに挿入されている。この実施形態においては、第１の管１２の第２の空洞２６は、第２の管２０の接合端２２と第２の管２０のストッパー端２４の間で、天然消耗品４４により充填されている。第２の空洞２６は、第１の管１２の挿入端３４へ向けて伸びている。図１Ｗに示されるように、ストッパー端２４は、天然消耗品４４がストッパー端２４から第１の空洞１８へ飛び出すのを防ぐ大きさと形状となるように構成されている。この実施形態においては、天然消耗品４４は、第２の管２０の内側に対して側面方向の力を加えるとともに、ユーザがマウスピース端を吸ったときに空洞の中で気体を通過させる。

好ましい実施形態において、第２の管２０は、長さが３６ミリメートルであり、第１の管１２は、長さが５０ミリメートルで直径が７ミリメートルである。第１の管を形成する紙の厚さは、強度、重さ、熱伝導率等の条件を満たすように、当業者により設定される。第２の管２０の直径は、同様の条件を満たす必要があり、さらに、ストッパー端２４を成形し強度を保つ方法や、ひだを形成するために適合している必要があり、また、第１の管１２に締まり嵌めできるように適合している必要もある。当業者であれば、内側の管の長さの違い、消耗品を詰める方向、充填する消耗品の量、ストッパーやストッパーインサートの形態とする各種障害物の位置が、設定された用量をユーザに提供するにあたり全て考慮すべき要因になると認識できる。

図１Ｃに示されるとおり、第１の管１２の内側は、縦軸とその縦軸に直角な横軸により規定される第１の空洞１８となっている。ストッパー端２４から見ると、図１Ｃに示されるとおり、第２の管２０の内側の一部は、第１の空洞１８のように、縦軸とその縦軸に直角な横軸により規定される第２の空洞２６となっている。

好ましい実施形態のカートリッジにおいては、図１Ｄに示されるように、第２の管２０は、第１の管１２と圧縮により締まり嵌めを行うときの形状を維持するためと、前記の側面方向の力を維持するために、剛性壁構造２８を有することができる。他の実施形態において、第１の管１２は、同様に剛性壁構造を有することができる。例えば、第１の管１２と第２の管２０の双方は、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）のような接着剤により結合した巻紙の層により形成することができる。図７Ｃ〜７Ｅに示されるように紙を巻くことで、単一の管３０を形成することができる。第１の管１２及び第２の管２０の剛性を適切なものとするため、当該技術分野において知られている管の他の製造方法を検討することができる。以下に詳細に説明する他の実施形態のように、カートリッジを製造する材料は、加熱装置の通常の運転温度において燃焼しないものとすることができる。

そのような管を曲げ、絞り又は管に物体を埋め込むために適した金型やプレスは明らかに検討されるべき事項である。金型の正確な形状は、当業者に知られているように、曲げ又は絞りの形状に基づいて変化し得る。図８〜８Ｆは、カートリッジ１０を曲げる曲げ金型及び曲げトレイとともに用いられる曲げプレス機を図示したものである。

第２の管２０及び／又は単一の管３０は、ストッパー端２２を金型で所望の構造の形状となるように曲げることにより形成することができる。明らかに検討されるべきフラワーカートリッジの形状は、３カ所で曲げられた管； トリコーン形状に曲げられた管； 曲げられていない外側の管に嵌合又は締まり嵌めにより挿入され、曲げられた内側の管； ハート形状に曲げられた管； Ｓ字形状に曲げられた管； 図８の形状に曲げられた管； 三日月形状又はスマイル形状に曲げられた管； 猫の口の形状に曲げられた管； 折り畳まれた側面を有し、スロットの形状を形成するように曲げられた管； 折り畳まれた側面を有し、大ざっぱな円の形状を形成するように曲げられた管； 折り畳まれた側面を有し、円錐の形状を形成するように曲げられた管； 巻かれた縁を有するように曲げられた管； ねじれたトリコーン形状を有するように曲げられた管；である。一つの実施形態によれば、第２の管２０のストッパー端２２は、図１Ａ〜１Ｆ及び１Ｗに示されるように、四芒星の形状を有するように曲げることができる。さらなる実施の形態によれば、第２の管２０のストッパー端２４は、他の構造、例えばこれらに限定されないが、円（図１Ｇ、１Ｋ、１Ｐ、１Ｑ及び３Ｎ〜３Ｔ参照）、三角形（図１Ｍ参照）、五芒星（図１Ｓ〜１Ｖ参照）、三日月（図２Ａ〜２Ｄ及び２Ｎ〜２Ｒ参照）、ハート（図２Ｅ〜２Ｈ及び４Ｌ〜４Ｎ参照）、図８（図２Ｊ〜２Ｍ参照）、Ｓ字形状（図２Ｓ〜２Ｖ参照）、長方形（図３Ａ〜３Ｂ参照）、三芒星（図３Ｇ〜３Ｍ参照）、正方形（図４Ｐ〜４Ｑ）、三つ葉クローバー（図３Ｕ〜３Ｗ参照）、四つ葉クローバー（図３Ｘ〜３Ｙ参照）、楕円形（図４Ａ〜４Ｃ）、十字架（図４Ｄ〜４Ｅ参照）、五角形（図４Ｆ〜４Ｈ参照）、六角形（図４Ｊ〜４Ｋ参照）とすることができる。

他の実施形態においては、第２の管２０を、接合端２２とストッパー端２４との間のある点で曲げることにより、消耗品４４がストッパー端２４から飛び出すのを防ぎ、又は充填若しくはその後の梱包及び輸送の過程において消耗品が過度に移動することを防ぐことができる。第２の管２０は、これらに限定されないが例えば、３方向の曲げにより三芒星（図５Ａ〜５Ｃ参照）、４方向の曲げにより四芒星（図５Ｄ〜５Ｅ参照）、円（図５Ｆ〜５Ｈ参照）、ねじった曲げによるらせん状の円（図５Ｊ〜５Ｋ参照）、又はその他の形状を含む、様々な形状を作るように縦方向に曲げることができる。さらに、マウスピース端３２と挿入端３４の間のどこかで縦方向に曲げられた単一の管３０（図５Ｊ〜５Ｋ）は、マウスピース端３２から消耗品４４が飛び出すのを防ぐこともできることを考慮に入れるべきであり、また、単一の管３０がフラワーカートリッジ１０の全体を含むことも検討することができる。

第２の管のストッパー端及び／又は他の部位を曲げることにより形成される前述の形状は、例として示されるものであり、本明細書に具体的に開示されるこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の開示に基づき、当業者であれば、本明細書に開示される本発明の技術思想の範囲内において、三角形、四角形、五角形若しくは他の多角形、楕円、円又はその他の形状以外のバリエーションを考案することができる。

図６Ａ、６Ｃ、６Ｅ、６Ｇ、６Ｊ及び６Ｋは、カートリッジ１０の単一の管３０に挿入されるストッパーインサート３８の様々な種類及び形状を図示したものである。単一の管３０の空洞３６に様々な形状とサイズのストッパーインサート３８が挿入されているカートリッジ１０の実施形態の断面図を、図６Ｂ、６Ｄ、６Ｆ及び６Ｈに示す。単一の管３０は、マウスピース端３２と挿入端３４において開口している。図６Ｂ及び６Ｈに示されるように、空洞３６は天然消耗品４４で充填されている。ストッパインサート３８は、天然消耗品４４がマウスピース端３２に向かって飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成することができ、対流又は伝熱により加熱されて気化した消耗品を、ユーザに吸入させるために、マウスピース端３２へ流すことができる。一つの実施形態においては、ストッパーインサート３８は、単一の管３０内に配置すると圧縮することができる材料により製造することができ、これにより、ストッパーインサート３８が単一の管３０及びその空洞３６の寸法を越える大きさと寸法とすることができる。これにより、ストッパーインサートを挿入すると、単一の管とストッパーインサートとが嵌合し、後の消耗品の充填工程において、管内におけるその位置を保持することができる。

図６Ｊ及び６Ｋは、発明者のトレードマークロゴの形状を有するストッパーインサート３８を図示する。他の実施形態によれば、ストッパー３８は、他の様々な形状とすることができ、例えば、これらに限定されるわけではないが、円、五芒星、十字架、図８の形状、Ｓ字、三角形、四角形、五角形、多角形、三つ葉クローバー、四つ葉クローバー、楕円、円等の形状とすることができる。天然消耗品４４の適切な対流加熱が可能であり、様々な温度プロファイルにより活性成分と目的の揮発化合物を吸引することができるのであれば、単一の管３０よりも若干直径の大きなストッパーインサート３８で空洞３６を塞いで圧縮フィットさせることも検討すべきである。前述の化合物は、ニコチン、テルペン、カンナビノイド又は天然消耗品に本来存在するその他の化合物である。前述のストッパーインサートは、紙、金属、プラスチック、セラミック、木又は布地により製造することができる。検討すべき実施形態として、ストッパーインサート３８は、中でも、円盤、ビーズ、ジャッキ、星又はボールの形態をとることができる。ストッパーインサート３８として機能する挿入物は、縦方向に折り畳まれた紙とすることができ、折り畳まれていない時に単一の管３０よりも若干大きな直径を有することができるように、Ｗ、Ｓ、Ｎ又は他の構造に折り畳むことにより、複数のひだのある材料が単一の管の壁を自然に押して、圧縮フィットさせて、ストッパーインサートを所定の位置に保持することができる。

気化ガスがマウスピース端３２へ流れることを許容しながら、「植物体」が単一の管から脱落するのを防ぐことができる、前述のストッパー３８の形状、材料及び構造は、例として示したものにすぎず、本明細書に具体的に開示されたこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の開示に基づき、当業者であれば、本明細書に開示された本発明の技術思想の範囲内において、ストッパーの他のバリエーションを考案することができる。

図７Ｆは、単一の管３０を含むカートリッジ４０の一つの実施形態を図示する。カートリッジ４０は、マウスピース端３２と挿入端３４を有している。ストッパーインサート３８の代わりに、消耗品が単一の管３０の所定の位置からマウスピース端３２へ移動するのを防ぐ障害物が使用されているが、その障害物は、単一の管３０の周囲を曲げることにより形成することができる。図５Ｆは、第２の管２０を有するカートリッジ１０の周囲に形成した曲げがどのように存在しているかを図示する。図７Ａ、７Ｂ及び７Ｆに示される実施形態において、単独の管３０は、実質的に円筒形状である。図１０Ｃ及び１０Ｄに例示されるように、挿入端３４は、嵌合により加熱装置４２に挿入可能である。図７Ｂに示されるように、単一の管３０は、縦軸とその縦軸に直角な横軸を規定する空洞３６を有している。空洞３６は、天然消耗品４４を充填することができる。この実施形態においては、天然消耗品４４は、単一の管３０の内面に対して側面方向の力を加えている。また、図１０に示されるように、カートリッジ４０は、マウスピース端３２に近接する空洞３６の中に挿脱可能な大きさと構造を有するストッパー３８を有する。ストッパー３８は、天然消耗品４４がマウスピース端３２に向かって飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成することができ、対流により加熱されて気化した活性成分を、ユーザに吸入させるために、マウスピース端３２へ流すことができる。

図７Ｂに示されるとおり、マウスピース端から見ると、単一の管３０の内部は縦軸とその縦軸に直角な横軸により規定される空洞３６となっている。

図７Ａ〜７Ｅに示されるカートリッジ４０の他の実施形態においては、単一の管３０は、マウスピース端３２と挿入端３４の間において単一の管３０の中に構造的に位置する折られ又は捻られた部材を含む巻紙により形成することができる。図７Ａに示されるとおり、マウスピース端３２と障害物の間の領域には、第１の空洞を形成することができ、挿入端３４と障害物の間の領域には、第２の空洞を形成することができる。第１の空洞又は第２の空洞のいずれかには、天然消耗品を充填することができる。

図９Ｄは、充填工程を図示する。例示的な実施形態においては、振動テーブル２１０により充填装置２３０を振動させ、充填されたカートリッジに対する突き固めプレートを適用して突き固めを行いながら、空のフラワーカートリッジに天然消耗品４４を充填する。充填工程は、期待する使用条件となるように、その形状と位置を保持する多孔質の栓を形成することを意図したものである。

図９Ａは、突き固めプレート２００、充填トレイ２０１、上部カートリッジトレイ２０２、下部カートリッジトレイ２０３、基板２０４を備える突き固め集合体の分解図を示す。突き固め集合体は、フラワーカートリッジ内に既に充填されている天然消耗品に圧力を加えて、摩擦力によりカートリッジ内に消耗品を固定する。

図９Ｂは、上部カートリッジトレイと下部カートリッジトレイを組み立てたカートリッジトレイ集合体を示す。空のフラワーカートリッジは、トレイ集合体の中で縦向きに配置され、例示的な実施形態においては、５００個のカートリッジを配置することができる。カートリッジトレイ集合体は、フラワーカートリッジを装填し又は取り出すことができるように、容易に分離できるようになっている。例示的な実施形態においては、カートリッジトレイは、プラスチックにより製造されており、フラワーカートリッジを装填し又は取り出すために、取り外し可能な及び／又はヒンジ式のサイドパネルを有することができる。

図９Ｃは、充填装置２３０を図示する。上部カートリッジトレイ２０２及び下部カートリッジトレイ２０３は、充填トレイ２０１がその上側となり、基板２０４がその下側となるように、位置合わせされている。基板は、磁力により又はクランプ止めにより、振動テーブル２１０の表面に連結している。充填トレイ２０１は、水分含量や粒度などの天然消耗品のそれぞれの物理的特性に対応するため、様々な深さであり得る。このような物理的特性の違いにより、天然消耗品には、異なる容積を占めるが質量が同一である異なる種類のものが存在し、粉砕した花又は植物体の異なる初期密度に対応にするため、いろいろな深さのトレイを必要としている。異なる深さのトレイを使用することで、粉砕した花の圧縮されていないときの元の密度に関係なく、同一質量の粉砕した花を圧縮してそれぞれのカートリッジに充填して、均一性を保つことが可能となる。例示的な実施形態においては、充填トレイは、８ミリメートルから１８メートルの深さとすることができる。

天然消耗品の充填工程は、市販のグラインダーによる機械的な粉砕から始まる。天然消耗品４４の測定された量が、充填トレイ２０１内に大まかに載せられて、充填トレイの穴を通ってフラワーカートリッジに落下するように、天然消耗品が処理される。オペレーターは、ブラシ、へら、スプレッダー、スクレーパー等のあらゆる機具を用いることができ、また、手動で充填装置を傾けたり揺らしたりして、充填トレイの穴を通ってその下にある空のフラワーカートリッジへ消耗品が移動するのを促進することができる。振動テーブル２１０により充填装置を振動させることにより、充填工程を加速し、消耗品の沈降を促進することができる。振動テーブルのパワーは、確実に消耗品が沈降し、全体に均一に分散できるように、調整することができる。充填工程は、全ての管が、充填トレイ２０１の表面と同じ高さにまで充填されたときに完了したと見なすことができる。

植物材料及び／又は花全体は、好ましい湿度と水分含有量の条件で粉砕される。天然消耗品が大気に晒されたときに活性成分が酸化すると考えられ、これにより天然消耗品の効能が変化し得る。充填工程は、消耗品が多孔性の栓となるように圧縮することにより、材料の開放表面積を減少させて、酸化と分解を少なくし、これにより内容物が酸化し蒸発する速度を低下させて、充填したカートリッジの保存可能期間を保つことに貢献している。例示的な実施形態においては、６２．５グラムの天然消耗品が、５００個のフラワーカートリッジに均等に分配されるように、充填トレイの上に置かれて、１カートリッジあたりの充填質量が０．１２５ｇとなる。

図９Ｄは、突き固められようとしているフラワーカットリッジ集合体を図示している。充填と振動の工程が完了すると、突き固めプレート２００のそれぞれの突起が、充填トレイ２０１のそれぞれの穴に位置合わせされるように、フラワーカートリッジ集合体がプレス２０６の中に配置される。プレスは、空圧手段により駆動して、突き固めプレートを事前に設定された深さまで挿入することができる。様々な深さの突起を有する突き固めプレートが、様々な深さを有する充填トレイに合うように検討され、また、広範囲の密度、粘度又は粘着性を有する天然消耗品に好適に使用できるように適合される。例示的な実施形態においては、この深さは、フラワーカートリッジの挿入端と同一平面となる深さである。

本発明によれば、第１の管又は第２の管の物理的な寸法や、曲げる方法、突き固めの圧力又は突き固めの深さを変更することにより、カートリッジあたりの消耗品の質量と容積を変更することを検討することができる。本明細書に記載したバリエーションは、正確な量の活性成分と、ユーザが経験した期待する品質とをもたらすために、カートリッジの中にあらかじめ定められた密度と容積の多孔質の栓を形成することを目的とするものである。

図１０Ａ〜１０Ｄは、加熱装置４２の様々な実施形態を図示する。加熱装置４２は、アルミニウムの管から構築されており、取り外し可能で使い捨て可能なフラワーカートリッジ１０とともに使用するために適合したものである。加熱装置４２は、バッテリー４６に蓄えられた電気エネルギーがパルス変調によりオーブン集合体５４に加えられることによりに、空気を加熱する。図１０Ｂに示されるカートリッジ挿入開口部５２の周囲には、封止リング４８が配置されている。封止リング４８は、オーブン筐体６０に取り付けられている。図１０Ｂに例示される、カートリッジ１０の実施形態においては、封止リング１０と第１の管１２とを嵌合することができ、これによりカートリッジ１０を所定の位置に保持することができる。図７Ｆに示されるカートリッジ４０実施形態においては、封止リング４８と単一の管３０を嵌合することができる。図１０Ｃに示されるとおり、カートリッジ挿入開口部５２を通じてカートリッジチャンバ５８に挿入されたカートリッジ１０の周囲に、封止リング４８が配置されている。空気が流れる動きは、ユーザが吸入を行うことによって生じる。空気は外部から取り込まれ、封止リング４８と挿入されたカートリッジ１０の間において、封止リング４８の吸気口５０を介して両側吸気口チャンバ６２に入る。空気は、オーブン集合体５４とオーブン５６に入るときに加熱される。加熱された空気は、カートリッジチャンバ５８に入ると、さらにカートリッジ１０の挿入端３４に入り、非燃焼対流加熱技術によって、充填された消耗品４４を加熱する。加熱された消耗品４４は、特定の温度プロファイルにおいて、所望の化学物質を、吸入される気化ガスに放出する。

カートリッジチャンバ５８は、周囲の空気を加熱するとともに、消耗品４４がオーブン集合体５４及びオーブン５６に直接落下するのを防いでいる、複数の金属性のシムにより構成されている。加熱装置５４は、熱風の吹き返しと、ユーザによる偶発的な通気口の閉塞を防止するように構成されている。

周囲の空気は、加熱装置４２の外側から、両側に分かれて、封止リング４８の吸気口５０を通り、吸気口５０から離れて、縦軸方向に伸びる両側吸気口チャンバ６２に入る。両側吸気口チャンバ６２は、内側オーブン筐体壁６４と外側オーブン筐体壁６６の間に配置されており、吸気口５０から、オーブン筐体底部６８に向かって縦軸方向に伸びている。この配置により、吸入された冷たい空気が装置の壁を通過し、ユーザがカートリッジ１０を吸うたびに装置が冷却されるようにしている。内側オーブン筐体壁６４と外側オーブン筐体壁６６は、両側吸気口チャンバ６２の横軸方向の安定性を保つとともに、オーブン５６で生じた熱を断熱する。オーブン筐体底部６８の下部にあるサポートフィン７０は、オーブン集合体５４とオーブン筐体６０の縦方向の安定性を保つ。両側断熱部７２は、外側オーブン筐体壁６６と内側オーブン筐体壁６４の間で縦方向に伸びており、これにより、両側吸気口チャンバ６２は、オーブン集合体５４の発する熱からさらに断熱される。

図１０Ｄに示されるように、シリコン製筐体底部シール７４は、オーブン筐体底部６８に配置されており、バッテリー４６からオーブン５６に電源を供給するヒータワイヤ７６を絶縁する。温度センサー９０は、オーブン集合体５４の温度を検出し、センサワイヤ９２を通じて内部の電子機器に信号を伝える。オーブン筐体底部６８において、両側吸気口チャンバ６２は、オーブン集合体シール８２に配置されたヒートチャネル７８に向かって内部に伸びている。加熱された空気は、オーブン筐体６０の遠位端に配置されたセラミック断熱部８４にある空気取り込み門８６に流入する。空気は、オーブン集合体５４にあるヒートコイル８０を通過して、加熱される。空気は、それから図１０Ｂに示されるとおり、カートリッジチャンバ５８の遠位端にある層状開口アレイ８８を通過して上昇する。加熱された空気は、次に、対流熱伝達により、カートリッジ１０の挿入端３４を通過して流入し、これにより消耗品４４を加熱する。

図１０Ｅは、組み立てられたときの加熱装置の主要な電子部品の輪郭図である。これらの電子部品は、回路基板１００、電源ボタンアセンブリ１０１、ＬＥＤインジケータ１０２、ＵＳＢポート１０３、充電回路基板１０４、触覚フィードバックモニター１０５及びバッテリ４６を含んでいる。

電子部品は、構造部材１１０に収容及び／又は取り付けられており、構造部材１１１に収容されたオーブン集合体５４に電気的に接続されている。

図１０Ｆは、電子論理のブロック図である。装置は、回路基板１００上に配置された集積回路及び情報処理手段のような電子部品によって実装される論理回路１２０によって制御される。ユーザインターフェース１２１は、電源ボタンアセンブリ１０１及びＬＥＤインジケータ１０２によって実装されており、論理回路１２０に接続されている。

触覚フィードバックユニット１２５は、論理回路に接続されており、装置の動作に基づいて触覚フィードバックを提供するものであり、触覚フィードバックモーター１０５により実装することができる。

パワーストレージ１２６は、論理回路に電力を供給するものであり、１つの実施形態ではバッテリ４６により実装される。また、装置の充電は、ＵＳＢポート１０３と充電回路基板１０４とにより実装することができる充電論理回路１２４により制御される。

論理回路は、ヒーターワイヤ７６によって実装することができる電力手段と、温度センサ９０とセンサワイヤ９２によって実装することができる温度感知手段とにより、オーブン集合体５４を制御する。例示的な実施形態においては、加熱電力は、パルス変調された１８０Ｈｚの周波数の電流により供給される。センサ９０によって提供される温度フィードバック情報は、最大２０ｋＨｚでサンプリングされ、アナログ信号として回路基板に返される。

ＬＥＤインジケータ１０２は、いくつかの個別のＬＥＤライトを有している。例示的な実施形態においては、３つのＬＥＤライトのシグナルは、バッテリの状態、充電の状態、ウォームアップ待機時間、及び消費セッション情報のような、さまざまな装置のイベントや状態を知らせる。これらの通知は、ＬＥＤのオン・オフを順番に切り替えることや、周波数を増減させることや、時間枠内で光を明るくしたり弱めたりすることにより行う。例示的な実施形態においては、全ての３つのＬＥＤがオンのとき、セッションの開始（ウォームアップの終了した時）を示し、セッションが進行するに従い、徐々に暗くなり、１つずつオフとなっていく。充電状態においては、ＬＥＤは点滅し、点灯したままでバッテリレベルを示す。

装置は、装置を振動させるモーター１０５によって、ユーザに触覚フィードバックを与える。

異なるフィードバックを行うために、異なる種類の振動を与えることができる。例えば、強度が増加する振動（装置がオンであることを知らせる）、強度を減少させる振動（装置がオフであることを知らせる）など、振動の強度をベースラインレベルから調整することができる。このようなフィードバックは、ユーザにセッションのスタート（ウォームアップが完了した時）を知らせるためや、セッションの終了（装置がスリープモードに入る状態）を知らせるために提供することができる。振動のシーケンス、弱い振動の後の強い振動、又はその逆が、エラー状態等の装置の他の状態を知らせるために用いることができる。装置のイベントは、光（ＬＥＤ）のインディケータと触覚のインディケータの組み合わせにより知らせることもできる。

装置は、スリープモードでその動作を開始する。ＵＳＢポートを介して充電電圧を与えると、装置が起動して充電モードに装置が移行し、それが完了するとスリープモードに戻る。ユーザの操作（電源ボタンを押し続けること）によっても、ウェイクアップを始めることができる。装置は、充電電圧をチェックして、ＬＥＤインディケーター１０２によりバッテリレベルも表示する。ボタンを押す長さが所定の基準値を越えると、装置はセーフティーチェックを実行し、もし不具合が見つかった場合には、システムは触覚フィードバックを与えて、スリープモードに戻る。

セーフティーチェックが無事に終了すると、装置はウォームアップモードに移行し、温度プロファイルにしたがってそのモードを維持する。このフェーズにおいては、ユーザはボタンを押すことで、装置をスリープモードに戻すことができる。ウォームアップモードでは、装置は大きな電力を入力してオーブンを短時間で目標温度に上げて、光と触覚のフィードバックによりセッションの開始をユーザに知らせる。持続モードでは、装置は、入力する電力を調整して、目標温度を維持し又はオーブンの温度を徐々に変化させる。装置は、論理回路にあらかじめプログラムされている温度プロファイルにより、セッションの温度を調節する。例示的な実施形態においては、温度はあらかじめ設定された温度の１０°Ｆ（６℃）以内となるように維持される。

図１０Ｇは、例示的なセッションにおける温度プロファイルのグラスを示す。グラフは、オーブンの温度を時間の関数として示しており、このようなプロファイルは電子機器にプログラミングできる。グラフは、加熱又は冷却の変化が見込まれるいくつかの変曲点１３０を有している。セッションが始まると（ｔ_０）、装置は、ユーザよる消費セッションを開始する目標温度Ｔ_１まで時間ｔ_１にて急速に予熱を行う。それからオーブンは緩やかに冷却し、湿度の変化のようなセッション中での天然消耗品の特性の変化にあわせて、加えられる熱が減少する。このような冷却は、温度Ｔ_２になるまで時間ｔ_２まで継続され、時間ｔ_２になると、もう一つの温度のピークＴ_３まで上昇させるために再び熱が加えられ、これにより、消費経験の結果を模倣するように設計された「熱い感覚」をユーザに与える。

例示的な実施形態においては、オーブンの温度範囲は、初期加熱が４００〜４４０°Ｆ（Ｔ１）（２０４〜２２７℃）であり、電力オン（ｔ_０）からの時間（ｔ_１）は、環境要因により変化するが、通常３０秒以内である。そして、電力オンから１６０秒の時間（ｔ_２）において３００°Ｆ（Ｔ_２）（１４９℃）まで低下し、電力オンから１８０秒の時間（ｔ_３）において４５０°Ｆ（Ｔ_３）（２３２℃）まで上昇し、時間ｔ_３の後は大気の温度まで冷却される。装置は、１０°Ｆ（６℃）以内の範囲の精度で温度を維持できるように製造されている。例示的な実施形態においては、電子機器は、オーブンとカートリッジから温度のフィードバックを感知し、両方が可燃温度に達するのを防ぎ、それにより、カートリッジが実際に燃焼してしまうことや火災のリスクを減少させる。

図１０Ｈは、電源供給グラフを重ねた温度プロファイルを示す。ここで、オーブンに加えられる電力は、オーブンを予熱状態にするために最大の設定で始まり、セッションが進行するにつれて減少することで、予め設定された温度の定常状態に達する。この例示的な温度プロファイルにおいては、「熱い感覚」はプログラムされていない。

図１０Ｊは、電源供給グラフを重ねたもう一つの温度プロファイルを示す。ここで、オーブンに加えられる電力は、オーブンを予熱状態にするために最大の設定で始まるが、図１０Ｈよりも急激な電力の減少により、オーブンの熱を減少させている。

図１０Ｋは、電力供給グラフを重ねた他の温度プロファイルを示す。ここで、オーブンに加えられる電力は、オーブンを予熱状態にするために最大の設定で始まり、セッションが進行するにつれて徐々に減少し、最後に再び電力が上昇して「熱い感覚」を与える。

本明細書で引用された全ての刊行物及び特許出願は、参照する形で包含されるが、個それぞれの刊行物又は特許出願が個別に具体的に参照される形で包含される。

本発明は例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えてることができ、その構成要件を均等物に置き換えることができる。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況や材料を教示されたものに適合させるため、多くの変更を加えることがえきる。したがって、本発明は、本発明を実施するための最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載された範囲内にある全ての実施形態を含む。

図１０Ａ〜１０Ｄは、加熱装置４２の様々な実施形態を図示する。加熱装置４２は、アルミニウムの管から構築されており、取り外し可能で使い捨て可能なフラワーカートリッジ１０とともに使用するために適合したものである。加熱装置４２は、バッテリー４６に蓄えられた電気エネルギーがパルス変調によりオーブン集合体５４に加えられることによりに、空気を加熱する。図１０Ｂに示されるカートリッジ挿入開口部５２の周囲には、封止リング４８が配置されている。封止リング４８は、オーブン筐体６０に取り付けられている。図１０Ｂに例示される、カートリッジ１０の実施形態においては、封止リング４８と第１の管１２とを嵌合することができ、これによりカートリッジ１０を所定の位置に保持することができる。図７Ｆに示されるカートリッジ４０実施形態においては、封止リング４８と単一の管３０を嵌合することができる。図１０Ｃに示されるとおり、カートリッジ挿入開口部５２を通じてカートリッジチャンバ５８に挿入されたカートリッジ１０の周囲に、封止リング４８が配置されている。空気が流れる動きは、ユーザが吸入を行うことによって生じる。空気は外部から取り込まれ、封止リング４８と挿入されたカートリッジ１０の間において、封止リング４８の吸気口５０を介して両側吸気口チャンバ６２に入る。空気は、オーブン集合体５４とオーブン５６に入るときに加熱される。加熱された空気は、カートリッジチャンバ５８に入ると、さらにカートリッジ１０の挿入端３４に入り、非燃焼対流加熱技術によって、充填された消耗品４４を加熱する。加熱された消耗品４４は、特定の温度プロファイルにおいて、所望の化学物質を、吸入される気化ガスに放出する。

カートリッジチャンバ５８は、周囲の空気を加熱するとともに、消耗品４４がオーブン集合体５４及びオーブン５６に直接落下するのを防いでいる、複数の金属性のシムにより構成されている。加熱装置４２は、熱風の吹き返しと、ユーザによる偶発的な通気口の閉塞を防止するように構成されている。

図１０Ｅは、組み立てられたときの加熱装置の主要な電子部品の輪郭図である。これらの電子部品は、回路基板１００、電源ボタンアセンブリ１０１、ＬＥＤインジケータ１０２、ＵＳＢポート１０３、充電回路基板１０４、触覚フィードバックモーター１０５及びバッテリ４６を含んでいる。

Claims (41)

1. 気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子加熱装置に用いるカートリッジにおいて、
   マウスピース端と挿入端において開口する第１の管であって、前記挿入端は前記携帯型電子加熱装置に挿入可能な大きさと形状に構成されている、第１の管と、
   前記第１の管の内部にあり、縦軸と前記縦軸に直角な横軸とを規定する、第１の空洞と、
   接合端とストッパー端において開口する第２の管であって、前記第１の管の前記第１の空洞に挿入可能な大きなと形状に構成されている第２の管と、
   前記第２の管の内部にあり、縦軸と前記縦軸に直角な横軸とを規定する、第２の空洞とを含み、
   前記第２の管の前記接合端が、前記第１の管の前記マウスピース端に近く、前記第２の空洞が、前記第１の管の前記マウスピース端に向かって伸びており、
   前記第１の空洞は、前記第１の管の挿入端と前記第２の管のストッパー端の間において天然消耗品を充填可能であり、
   前記第２の管の前記ストッパー端は、前記第１の空洞の中で前記天然消耗品と多孔質の栓を形成するように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
2. 気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子加熱装置に用いるカートリッジにおいて、
   マウスピース端と挿入端において開口する単一の管であって、前記挿入端は前記携帯型電子加熱装置に挿入可能な大きさと形状に構成されている、単一の管と、
   前記単一の管の内部にあり、縦軸と前記縦軸に直角な横軸とを規定し、天然消耗品を充填可能な空洞と、
   前記マウスピース端に近い前記空洞に配置できる大きさと形状に構成されているストッパーインサートであって、前記マウスピース端へ前記天然消耗品が飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成されているストッパーインサートとを含み、
   前記天然消耗品が、前記ストッパーインサートと前記挿入端との間の前記空洞に配置されており、前記ストッパーインサートが前記空洞内の前記天然消耗品と多孔質の栓を形成することを特徴とするカートリッジ。
3. 気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子加熱装置に用いるカートリッジにおいて、
   マウスピース端と挿入端において開口する単一の管であって、前記挿入端は前記携帯型電子加熱装置に挿入可能な大きさと形状に構成されている、単一の管と、
   前記マウスピース端と前記挿入端の間で前記単一の管に構造的に設けられた障害物とを含み、
   前記障害物が、前記単一の管の周囲を曲げて形成されており、前記障害物が、前記障害物と前記挿入端の間にある前記天然消耗品と多孔質の栓を形成するように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
4. 気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子加熱装置に用いるカートリッジにおいて、
   巻き紙により形成された単一の管であって、マウスピース端と挿入端において開口し、前記挿入端は前記携帯型電子加熱装置に挿入可能な大きさと形状に構成されている、単一の管と、
   前記マウスピース端と前記挿入端の間で前記単一の管に構造的に設けられた障害物と、
   前記マウスピース端と前記障害物により規定された第１の空洞と、
   前記挿入端と前記障害物により規定された第２の空洞とを含み、
   前記障害物が、前記単一の管の中で折られた又は捻れた前記巻き紙を含み、
   前記第２の空洞が、天然消耗品を充填可能であり、
   前記障害物が、前記第２の空洞内にある前記天然消耗品と多孔質の栓を形成するように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
5. 気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子加熱装置に用いるカートリッジにおいて、
   巻き紙により形成された単一の管であって、マウスピース端と挿入端において開口し、前記挿入端は前記携帯型電子加熱装置に挿入可能な大きさと形状に構成されている、単一の管と、
   前記マウスピース端と前記挿入端の間で前記単一の管に構造的に設けられた障害物と、
   前記マウスピース端と前記障害物により規定された第１の空洞と、
   前記挿入端と前記障害物により規定された第２の空洞とを含み、
   前記障害物が、前記単一の管の中で折られた又は捻れた前記巻き紙を含み、
   前記第２の空洞が、天然消耗品を充填可能であり、
   前記障害物が、前記第２の空洞内にある前記天然消耗品と多孔質の栓を形成するように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
6. 気化した天然消耗品を放出するための携帯型電子加熱装置に用いるカートリッジにおいて、
   マウスピース端と挿入端において開口する第１の管であって、前記挿入端は前記携帯型電子加熱装置に挿入可能な大きさと形状に構成されている、第１の管と、
   前記第１の管の内部にあり、縦軸と前記縦軸に直角な横軸とを規定する、第１の空洞と、
   接合端とストッパー端において開口する第２の管であって、前記第１の管の前記第１の空洞に挿入可能な大きなと形状に構成されている第２の管と、
   前記第２の管の内部にあり、縦軸と前記縦軸に直角な横軸とを規定する、第２の空洞とを含み、
   前記第２の管の前記接合端が、前記第１の管の前記挿入端に近く、前記第２の空洞が、前記第２の管の接合端とストッパー端の間において前記天然消耗品を充填可能であり、前記第２の空洞が、前記第１の管の前記挿入端に向かって伸びており、
   前記第２の管の前記ストッパー端は、前記第２の空洞の中で前記天然消耗品と多孔質の栓を形成するように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
7. 前記多孔質の栓が、前記栓を通じて空気を自由に通過させることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載のカートリッジ。
8. 前記多孔質の栓が、圧縮力下に保持されることによりその剛性を保持することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載のカートリッジ。
9. 前記第１の管が、紙、プラスチック又は金属の材料のうちの１又は複数から作られた剛性壁構造を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載のカートリッジ。
10. 前記紙が、接着剤により結合されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載のカートリッジ。
11. 前記紙が、らせん状に巻かれていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載のカートリッジ。
12. 前記接着剤が、ポリ酢酸ビニル接着剤、シリコーン接着剤、高温エポキシ接着剤、ポリビニルアルコール接着剤、セルロース接着剤、天然ゴム又はデンプンベース接着剤であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載のカートリッジ。
13. 前記挿入端が、嵌合により前記携帯型電子加熱装置に挿入されていることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
14. 前記第２の管が、絞まり嵌めにより前記第１の管に挿入されていることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
15. 前記ストッパー端が、四芒星の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
16. 前記ストッパー端が、五芒星の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
17. 前記ストッパー端が、円形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
18. 前記ストッパー端が、三角形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
19. 前記ストッパー端が、三日月の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
20. 前記ストッパー端が、ハートの形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
21. 前記ストッパー端が、図８の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
22. 前記ストッパー端が、Ｓ字の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
23. 前記ストッパー端が、長方形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
24. 前記ストッパー端が、正方形であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
25. 前記ストッパー端が、三つ葉クローバーの形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
26. 前記ストッパー端が、四つ葉クローバーの形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
27. 前記ストッパー端が、楕円形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
28. 前記ストッパー端が、十字架の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
29. 前記ストッパー端が、五角形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
30. 前記ストッパー端が、三角形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
31. 前記ストッパー端が、四角形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
32. 前記ストッパー端が、五角形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
33. 前記ストッパー端が、五角形以上の多角形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
34. 前記第２の管が、前記接合端と前記ストッパー端の間にある点で曲げられており、前記ストッパー端が実質的に円形の形状であることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
35. 前記第２の管の前記ストッパー端が、前記天然消耗品が前記ストッパー端から飛び出すのを防ぐ大きさと形状に構成されていることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
36. 前記第２の管の前記ストッパー端が、前記天然消耗品の移動を防ぐ大きさと形状に構成されていることを特徴とする請求項１又は６に記載のカートリッジ。
37. 前記ストッパーインサートが、Ｓ字形状、折り重ねた紙の形状又はアコーディオン形状とすることができることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
38. 前記ストッパーインサートが、空気孔を備えた球体、ジャッキ、円盤又は多角形とすることができることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
39. 前記ストッパーインサートが、前記ストッパーインサートと前記単一の管の間に実質的な気流を生じさせる形状を有することを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
40. 前記ストッパーインサートが、圧縮形態で配置され、前記単一の管が、前記ストッパーインサートと前記天然消耗品を実質的に固定する十分な力を発揮することを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
41. 前記障害物が、前記単一の管の周囲の変形によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。

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