JP2021535750A - エアロゾル発生装置で使用する液体供給システム - Google Patents

Abstract

エアロゾル発生装置で使用する液体供給システムであって、液体保持材料（１３６）と、液体保持材料から延びる液体流路と、液体流路中に配置されたバリア（１２５）であって、６０℃〜１２０℃の閾値温度を有し、その閾値温度を下回る液体に対して不透過性であり、かつ閾値温度を上回る液体に対して可逆的に透過性になるバリアとを備える、液体供給システム。【選択図】図２

Description

本発明は、電気加熱式エアロゾル発生システム、ならびにそれに関連付けられた装置、物品、および方法に関する。特に、本発明は、こうしたエアロゾル発生システムで使用する液体エアロゾル形成基体を貯蔵するためのシステムおよび方法に関する。本開示は、こうしたシステムおよびこうしたシステムの構成要素からの液体エアロゾル形成基体の漏れを防止するために使用されるバリア材料にさらに関する。

エアロゾル発生システムの一つのタイプは、口側端および遠位端を有する、電気的に作動する細長い手持ち式のエアロゾル発生システムである。周知の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、電池および制御電子機器を備える装置部分と、エアロゾル形成基体の供給を備えるカートリッジ部分と、電気的に作動する気化器とを含んでもよい。エアロゾル形成基体の供給と気化器の両方を備えるカートリッジは、時に「カトマイザー」と呼ばれる。気化器は、液体エアロゾル形成基体に浸された細長い芯の周りに巻かれたヒーターワイヤのコイルを含んでもよい。しかしながら、一部の気化器は、実質的に平面形状に形成された、かつ搬送材料（例えば、芯）の表面の上に定置されたヒーターメッシュを含む。エアロゾル形成基体に浸された毛細管材料は、液体を芯に供給する。ユーザーがシステムの口側端を吸う時に、空気が気化器の中に引き出され、ヒーターはオンになり、エアロゾル形成基体の一部分を気化させる。システムの口側端にあるマウスピース開口は、発生したエアロゾルをユーザーが吸入することを可能にする。

エアロゾル発生システム用の液体エアロゾル形成基体は、液体エアロゾル形成基体を貯蔵するための高保持材料（ＨＲＭ）を含む液体供給システム（例えば、カートリッジ）中に提供されてもよい。システムが使用される時、液体基体は、高保持材料から搬送材料（ＴＭ）に移動されてもよく、ここでエアロゾル形成基体材料は加熱され、かつ気化されてもよい。しかしながら、貯蔵中に、液体基体が搬送材料に移動するのが早すぎず、カートリッジから漏れないことが望ましい。

カートリッジからのエアロゾル形成基体の早すぎる漏れを抑止することが望ましいことになる。エアロゾル発生システムが使用中である時、好都合なことに、液体エアロゾル形成基体の発熱体への移動、および気流通路の中への移動を許容することがさらに望ましいことになる。

本発明の様々な態様において、口側端および遠位端を有するエアロゾル発生システムが提供されている。システムは、エアロゾル形成基体を含有するために適した液体貯蔵部分を含んでもよい。システムは、液体貯蔵部分の上方に配置されたカバー、およびカバーと液体貯蔵部分の間に一つ以上の気流通路またはチャネルを含んでもよい。システムは、液体エアロゾル形成基体を加熱するように構築された発熱体を含んでもよい。

システムは、高保持材料の中にエアロゾル形成基体を含有するカートリッジを受け入れるように構築されたエアロゾル発生装置または基部ユニットを含んでもよい。システムはまた、エアロゾル発生システムが使用中である時に、エアロゾル形成基体を発熱体に送達するように構築された搬送材料も含んでもよい。

カートリッジは、気流通路の中への液体基体の早すぎる移動を防止するバリア層を含んでもよい。カートリッジは、上流端および下流端を有する液体流路を含んでもよい。液体流路は、液体が貯蔵されている上流端から（例えば、液体貯蔵部分または高保持材料から）、気流通路にある下流端に延びてもよい。バリア層は、貯蔵された液体基体と気流通路の間にバリアが位置するように、液体流路に沿った様々な場所に配置されてもよい。例えば、バリア層は、発熱体上（発熱体と気流通路の間）、搬送材料と発熱体の間、高保持材料と搬送材料の間、高保持材料と発熱体の間、または液体貯蔵部分と高保持材料の間に配置されてもよい。バリアは、高保持材料から、または液体貯蔵部分から、搬送材料、発熱体、または気流通路への液体基体の移動を防止する場合がある。バリア層は、閾値温度を下回る液体に対して不透過性であり、またシステムの使用中に達成されうる温度などの、閾値温度以上の液体に対して可逆的に透過性になり、液体流路に沿った液体の移動を可能にする。本発明の一部の態様によると、バリア層は、薄い不透過性フィルムまたは疎水性被覆であってもよい。

一実施形態において、バリア層はヒーターの下流に配置されている。一実施形態において、バリア層は、ヒーターと搬送材料の間、またはヒーターと高保持材料の間など、ヒーターの上流に配置されている。一実施形態において、バリア層は、搬送材料と高保持材料の間など、搬送材料の上流に配置されている。一実施形態において、バリア層は、高保持材料と液体貯蔵部分の間など、高保持材料の上流に配置されている。一部の実施形態において、カートリッジは、二つ以上のバリア層を含み、またバリア層は、上記で考察した場所の任意の組み合わせにて配置されてもよい。

本出願のシステムは、貯蔵中に液体エアロゾル形成基体の漏れを低減または防止するように機能する場合がある。使用前にバリア層を手動で除去する、または剥ぎ取る必要がないため、このシステムは使いやすい。例えば、システムは使用される時に、装置の正常な使用中に液体の移動を可能にする。

本発明はとりわけ、基体を燃焼することなく加熱ために電気エネルギーを使用して、ユーザーによって吸入されてもよいエアロゾルを形成する、エアロゾル発生システムおよび装置を提供する。システムは、手持ち式のシステムと見なされるように、十分にコンパクトであることが好ましい。本発明のシステムの一部の例は、ユーザーによる吸入のためにニコチン含有エアロゾルを送達することができる。

「エアロゾル発生」物品、装置、またはシステムという用語は、ユーザーによって吸入されてもよいエアロゾルを形成するために、エアロゾル形成基体から揮発性化合物を放出する能力を有する物品、装置、またはシステムを指す。「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを形成しうる揮発性化合物を加熱に伴い放出する能力を有する基体を指す。液体エアロゾル形成基体は、例えば約１５℃〜約３０℃の周囲温度にて液体である基体である。液体エアロゾル形成基体は、液体溶液、懸濁液、分散液、およびこれに類するものを含むと考えられる。

任意の適切なエアロゾル形成基体は、システムで使用されてもよい。適切なエアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。例えば、エアロゾル形成基体は、たばこ、また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。加えて、または別の方法として、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均質化した植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体の例としては、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、プロピレングリコール、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。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）を含んでもよい。エアロゾル形成基体はニコチンを含むことが好ましい。エアロゾル形成基体は液体エアロゾル形成基体であることが好ましい。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、グリセロール、プロピレングリコール、水、ニコチン、および随意に一つ以上の風味剤を含む。

本開示の態様によると、エアロゾル形成基体は、システムの液体貯蔵部分の中に、および／またはカートリッジの中に貯蔵されてもよい。液体貯蔵部分は、液体貯蔵部分の中のエアロゾル形成基体の供給が低減または枯渇した時に、ユーザーが交換することができる、消耗部品の一部（例えば、カートリッジ）であってもよい。例えば、使用済みの液体貯蔵部分は、適切な量のエアロゾル形成基体が充填された別の液体貯蔵部分と交換することができる。カートリッジはまた、エアロゾル形成基体を有しないで提供されてもよく、またユーザーは、カートリッジ（例えば、液体貯蔵部分または高保持材料）を、カートリッジ上に提供された液体ポートを通して所望の基体で充填してもよい。一部の実施形態において、液体貯蔵部分はユーザーによって再充填可能でなくてもよい。

一部の態様によると、カートリッジは液体貯蔵区画を含まない。その代わりに、エアロゾル形成基体は、高保持材料中に貯蔵されてもよい。液体貯蔵区画を含まない実施形態において、装置からの液体エアロゾル形成基体の量、および従って利用可能な吸煙回数も、液体貯蔵区画を含む装置からの量と回数よりも少ない場合がある。

本開示の態様は、液体貯蔵ユニットおよびシステムに関する。液体貯蔵ユニットは、液体貯蔵部分と発熱体の両方を含むカートリッジの液体貯蔵部分であってもよい。別の方法として、液体貯蔵ユニットは、発熱体を有する別個のモジュールに取り外し可能に接続可能であってもよい。こうした液体貯蔵ユニットは、「カプセル」と呼ばれる場合がある。本開示に記載の液体貯蔵ユニットは概して、カートリッジ（液体供給システム）と呼ばれる場合があるが、本発明の態様は、等しく適用可能なカプセル（液体貯蔵ユニット）である。

システムは、基部ユニットに取り外し可能に接続可能なカートリッジを含むことが好ましい。本明細書で使用される「取り外し可能に接続可能」とは、取り外し可能に接続可能な部品が、いずれかの部品を著しく損傷することなく、互いに接続され、かつ互いから接続を外されてもよいことを意味する。カートリッジは、螺合、スナップ嵌め係合、締まり嵌め係合、磁気的係合、またはこれに類するものなどの任意の適切な様態で基部ユニットに接続されてもよい。

システムが、別個の気化ユニット（例えば、発熱体を包含する別個ユニット）およびカプセルを含む場合、カプセルは、遠位端部分の開口に対して位置付けられた弁を含み、カプセルが気化ユニットに接続されていない時に、エアロゾル形成基体が貯蔵部から抜け出ることを防止してもよい。弁は、気化ユニットにカプセルを接続する行為が弁を開放させ、また気化ユニットからカプセルの接続を外す行為が弁を閉じさせるように、作動可能であってもよい。任意の適切な弁が使用されてもよい。

液体供給システムはハウジングを含み、これは剛直なハウジングであってもよい。本明細書で使用される「剛直なハウジング」とは、自立型のハウジングを意味する。ハウジングは、高分子材料、金属材料、またはガラスなどの任意の適切な材料または材料の組み合わせで形成されてもよい。液体貯蔵部分のハウジングは、熱可塑性材料によって形成されていることが好ましい。任意の適切な熱可塑性材料を使用してもよい。好ましい実施例において、通路は、エアロゾル流路の少なくとも一部分を形成するハウジングを通して画定されている。

液体貯蔵ユニットは、高保持材料中のエアロゾル形成基体と、エアロゾル形成基体を発熱体に送達するように構築された搬送材料と、高保持材料と搬送材料の間のバリア層または被覆とを含む。バリア層は可逆的バリア品質を有してもよい。すなわち、バリア層は、閾値温度を上回ると可逆的に透過性になってもよい。「高保持材料」は、液体（例えば、水性液体）を吸収および／または貯蔵する能力を有し、かつ液体を搬送材料に運ぶ（例えば、毛細管作用によって運ぶ）能力を有する材料である。「搬送材料」は、例えば芯などの毛細管作用によって、液体を材料の一方の端から他方に能動的に運ぶ材料である。「バリア」という用語は、層を液体に対して不透過性にする特性、または液体の移動を防止する特性を指す。「防止する」という用語は本明細書において、少なくとも部分的に停止または阻害する意味で使用され、また完全に停止または阻害することを含む。「可逆的」バリアという用語は、バリア品質（例えば、水性液体に対する不透過性）が、環境的条件（例えば、温度）に応じて失われる場合がある、また復帰する場合があることを意味する。

高保持材料は繊維状または海綿体状の構造を有してもよい。高保持材料はウェブ、マット、または繊維の束を含むことが好ましい。繊維は概して整列されていて、液体を整列された方向に運んでもよい。別の方法として、高保持材料は、海綿体様または発泡体様の材料を含んでもよい。高保持材料は、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。適切な材料の例としては、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もしくはグラファイト系の材料、例えば紡がれた、もしくは押出成形された繊維でできた繊維質材料、またはセラミックもしくはガラスがある。

カートリッジがエアロゾル発生装置の基部ユニットと連結される時、搬送材料の少なくとも一部分は、搬送材料によって運ばれる液体エアロゾル形成基体が発熱体によって加熱されてエアロゾルを発生しうるように、発熱体に十分に近接して位置する。搬送材料は発熱体と接触することが好ましい。別の方法として、搬送材料と流体透過性発熱体の間には介在層があってもよく、介在層は搬送材料と発熱体の間の流体連通の提供を支援する。カートリッジが搬送材料を含まない別の代替的な実施形態において、発熱体はバリア層を直接的に、または高保持材料を通して加熱してもよい。

任意の適切な発熱体が採用されてもよい。発熱体は流体透過性発熱体を含むことが好ましい。流体透過性発熱体は実質的に平坦であってもよく、また導電性フィラメントで作製されてもよい。導電性フィラメントは単一の平面に実質的に置かれてもよい。別の方法として、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もよく、例えば円錐形状、ドーム形状、アーチ形状、またはブリッジ形状を形成してもよい。

別の方法として、流体透過性発熱体は、中空管状または円筒形状を形成してもよい。中空管状または円筒形状は、導電性フィラメントで作製されてもよい。中空管状または円筒形状は、例えば導電性フィラメントを含む実質的に平坦な発熱体を丸めるなど、任意の適切な方法によって形成されてもよい。導電性フィラメントは、中空管状または円筒形状の側面を形成してもよい。中空管状または円筒状のヒーターの横断断面は円形、楕円形、または多角形であってもよい。

発熱体は、内部発熱体（カートリッジの内部）または外部発熱体（エアロゾル発生装置の一部およびカートリッジの外部）であってもよい。発熱体は、バリア層に隣接して、または搬送材料に隣接して、または高保持材料に隣接して、または液体貯蔵部分に隣接して、またはそれらの組み合わせで配設されてもよい。発熱体が外部発熱体である場合、カートリッジの構成要素は、カートリッジがエアロゾル発生装置中に設置されている時に所望の構成要素が発熱体と隣接するように、外部発熱体を収容するように配設されてもよい。

発熱体は抵抗フィラメントを含んでもよい。「フィラメント」という用語は、二つの電気接点間に配設された電気的な経路を指す。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く、１０μｍ〜１００μｍの直径を有してもよい。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く、また枝分かれし、分岐し、かつ収斂してもよい。一つ以上の抵抗性フィラメントは、コイル、メッシュ、アレイ、織物またはこれに類するものなどを形成してもよい。発熱体への電流の印加は、要素の抵抗性質による加熱をもたらす。一部の好ましい実施形態において、発熱体は、実質的に平坦な形状に配設されたメッシュ、アレイ、または織物を形成する。

発熱体は流体透過性であることが好ましい。これは、１０μｍ〜１００μｍの隙間がフィラメント間に形成されるように、導電性フィラメントを配設することによって達成されてもよい。フィラメントは、隙間において毛細管作用を生じさせる場合があり、これによって使用時に、気化される液体は隙間の中に引き出されて、発熱体と液体の間の接触面積を増大する。導電性フィラメントは１６０〜６００メッシュＵＳ（±１０％）（すなわち、１ｃｍ当たりのフィラメント数が６３〜２３６本（±１０％）（すなわち、１インチ当たりのフィラメント数が１６０〜６００本（±１０％）））のサイズを有するメッシュを形成してもよい。流体透過性発熱体の面積は、例えば５０ｍｍ²以下など、小さくてもよい。

メッシュは、異なるタイプの織り構造もしくは格子構造、または平行なフィラメントのアレイを使用して形成されてもよい。フィラメントは、メッシュを形成するために個別に形成され、かつ一緒に織られてもよく、またはフィラメントは、箔などのシート材料をエッチングによって形成されてもよい。

発熱体のフィラメントは、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。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、セラミック材料と金属材料とで作製された複合材料、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。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ることがより好ましく、ステンレス鋼で作製されることが最も好ましい。

本開示のシステムは、液体エアロゾル形成基体を保持するための高保持材料を有するカートリッジを含む。一部の実施例において、高保持材料は、使用中に液体エアロゾル形成基体を搬送材料に運ぶように配設されている。一部の実施例において、カートリッジは搬送材料を含まず、また高保持材料は、液体エアロゾル形成基体を発熱体または気流通路に直接運ぶように配設されている。

高保持材料は、複数の小さい穴またはマイクロチャネルを形成する繊維状または多孔性構造を有する毛細管材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用によって毛細管材料を通して搬送されてもよい。高保持材料は、毛細管の束を形成する複数の繊維、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搬送材料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、保持材料は、海綿体様または発泡体様の材料を含んでいてもよい。保持材料は、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。適切な材料の例としては、海綿体材料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、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、またはセラミック繊維など））、およびそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な一実施形態において、保持材料は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）またはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含む。高保持材料は、搬送材料と比較して優れた吸い出し性能を有してもよく、これによって保持材料は搬送材料よりも単位体積当たりの液体を多く保持する。搬送材料は、高保持材料より高い熱分解温度を有してもよい。

カートリッジはまた、エアロゾル形成基体を発熱体に送達するように配設された搬送材料も含んでもよい。搬送材料はディスクの形状であってもよい。こうしたディスクは好都合なことに、材料のシートを打ち抜くことによって製造されてもよい。しかしながら、正方形、長方形、楕円形、卵円形、または別の湾曲した形状もしくは多角形形状、または不規則な形状など、任意の他の適切な形状を使用してもよい。搬送材料の厚さは、搬送材料の長さまたは幅または直径より小さくてもよい。厚さに対する長さまたは幅または直径の任意の適切なアスペクト比を使用してもよい。搬送材料の長さまたは幅または直径と、搬送材料の厚さとのアスペクト比は、３：１よりも大きくてもよい。

別の方法として、搬送材料は、中空管状または円筒状の発熱体に従って中空管または円筒の形状であってもよい。中空管状または円筒状の搬送材料は、例えば材料のシートを丸めるなど、任意の適切な方法によって形成されてもよい。搬送材料の管または円筒の内径は、中空管状または円筒状のヒーターの外径よりも大きくてもよい。

搬送材料は、高保持材料に面する第一の表面と、発熱体に面する反対側の第二の表面とを有してもよい。好ましい実施形態において、搬送材料の第二の表面は、ヒーターと接触する。ヒーターが平面を有する場合、第二の表面は平面であってもよく、かつヒーターの平面と接触してもよい。ヒーターが輪郭のある表面を有する場合、第二の表面は、ヒーターの輪郭のある表面に追従する輪郭を有し、かつヒーターの輪郭のある表面と接触していてもよい。例えば、ヒーターが凸状のドーム形状の表面を有する場合、搬送材料の第二の表面はドーム形状に追従してもよい。この形状は、搬送材料に追加されてもよく、または搬送材料を製造する副産物であってもよい。第一の表面および第二の表面は、中空円筒状搬送材料の外表面と内表面にそれぞれ対応する。発熱体は、搬送材料を包含するカートリッジの中であるか、または搬送材料を包含するカプセルを受容するように構成された装置の中であるかにかかわらず、一部の製造プロセスの結果として、残留する湾曲した形状を有してもよく、従って搬送材料の表面は、発熱体の形状に適合してもよい。

搬送材料はまた、毛細管材料を含んでもよい。毛細管材料は、毛細管作用によって材料を通して液体を運ぶ材料である。搬送材料は線維状の構造または多孔性の構造を有してもよい。搬送材料は毛細管の束を含むことが好ましい。例えば、搬送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。搬送材料は、搬送材料の厚さ方向と直交する、またはこれと垂直な方向に液体を主に搬送するように構成されてもよい。搬送材料は、細長い繊維を含むことが好ましく、これによって毛細管作用が繊維間の小さい空間またはマイクロチャネルの中で生じる。

搬送材料は、少なくとも１６０℃以上（およそ２５０℃以上など）の熱分解温度を有する耐熱材料で作製されてもよい。搬送材料は、綿または処理された綿（例えば、アセチル化綿）の繊維または糸を含んでもよい。その他の適切な材料、例えばセラミック系もしくは黒鉛系の繊維質材料、または紡糸繊維、延伸繊維、もしくは押出成形繊維（繊維ガラス、セルロースアセテート、または任意の適切な耐熱性のポリマーなど）から作製された材料なども使用することが可能である。搬送材料の繊維は各々、１０μｍ〜４０μｍの厚さ、より具体的には１５μｍ〜３０μｍの厚さを有してもよい。搬送材料は異なる物理特性を有する液体とともに使用されるように、任意の適切な毛細管および空隙率を有してもよい。搬送材料は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を搬送してもよい。液体エアロゾル形成基体は、粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、蒸気圧、およびこれに類するものを含む物理的特性を有してもよく、これらは、毛細管作用による搬送材料を通した液体エアロゾル形成基体の搬送を容易にするために調整される。

本開示の態様によると、カートリッジは液体流路中にバリア層を含む。本開示の態様によると、カートリッジは、液体エアロゾル形成基体と気流通路の間にバリア層を含む。

「層」という用語は本明細書で、別個の層、フィルム、または被覆であるバリアを指すために使用され、これは高保持材料に適用、または搬送材料に適用、またはそれらの両方に適用されてもよく、または二つの材料の間に積み重ねられてもよい。

バリア層は、閾値温度を下回る水性液体に対して不透過性または実質的に不透過性であってもよく、また閾値温度以上で液体に対して可逆的に透過性になる。一部の実施形態において、バリア層は閾値温度を下回ると疎水性である。バリア層は、温度依存的な様態で、液体に対して可逆的に透過性になる（例えば、親水性になる、または細孔を作り出す）場合がある。例えば、バリア層の材料は、バリア層が、所定の閾値温度以上で液体に対して（例えば、水性液体に対して）透過性になるように選択されてもよい。バリア層は閾値温度を下回ると不透過性であってもよく、また閾値温度を上回ると透過性であってもよい。一部の実施形態において、バリア層は、閾値温度を下回ると閉じられる、かつ閾値温度を上回ると開かれるゲートまたは細孔を含む。一実施形態によると、バリア層は、閾値温度以上で透過性にされてもよく、かつ層の温度が閾値温度を下回るように下げられた場合、再び不透過性にされてもよい。

バリア層の透過性は、バリアを通した液体エアロゾル形成基体（例えば、ｅリキッド）の透過を評価することによって決定することができる。２ミリリットルの液体エアロゾル形成基体（ＶＧ／ＰＧの異なる比、純粋なＰＧ、純粋なＶＧに基づく）が、膜の上面上に周囲温度（０℃〜５０℃）および２５％〜９０％の相対湿度の下で定置される。上面上に残っている液体の量がモニターされる。膜の上面上の液体の量の減少速度が１週間の間に１重量％以内である場合、膜は不透過性であると見なされる。

所定の閾値温度は、システムの起動に伴い発熱体が搬送材料およびバリア層の加熱を開始した時にバリア層が透過性になり、液体が高保持材料または液体貯蔵部分から通過することを可能にするように選択されてもよい。例えば、一部の実施形態において、発熱体は約２００℃の温度まで加熱され、そして熱はバリア層の中に伝導される（例えば、搬送材料の中に伝導され、かつ搬送材料を通して伝導されることによって）。発熱体は、搬送材料を約２００℃の温度、または少なくとも１５０℃、または少なくとも１７５℃、または少なくとも２００℃の温度に加熱してもよい。発熱体は、搬送材料を最高１７５℃、最高２００℃、最高２１０℃、最高２２０℃、または最高２４０℃の温度まで加熱してもよい。発熱体は、バリア層を（直接的または間接的のいずれかで）所定の閾値温度に、またはそれを上回る温度に加熱してもよい。所定の閾値温度は、６０℃以上、７０℃以上、８０℃以上、９０℃以上、または１００℃以上であってもよい。所定の閾値温度は、２００℃以下、１８０℃以下、１５０℃以下、１３０℃以下、１２０℃以下、１０５℃以下、または１００℃以下であってもよい。所定の閾値温度は、バリア層の材料、構造、サイズ、およびその他の品質の選択によって影響を受ける場合がある。

バリア層は、非毒性材料から作製されること、または非毒性分解生成物を生成すること、または非毒性材料から作製され、かつ非毒性分解生成物を生成することが好ましい。医学的用途用または食品包装用に承認された材料が好ましい。例えば、医学的用途（例えば、薬剤送達、縫合糸、接着バリアなど）で、または食品包装用に、または医学的用途と食品包装用に、米国で連邦医薬品局（「ＦＤＡ」）によって認可されている材料は、バリア層での使用に適していると見なされる。

バリア層の材料は、所望の可逆的バリア品質を有するように選択されてもよい。例えば、バリア層は、バリア層の形成中または形成後にゲートを形成する材料を含んでもよい。ゲートは、鎖の膨張、収縮、崩壊などを含む様々な機構によって温度依存的な様態で開閉してもよい。例えば、ゲートは、閾値温度を下回ると膨張を呈し、閾値温度を上回ると収縮を呈する共有結合的に架橋した可逆的ポリマー（例えば、架橋ヒドロゲル）を含む温度反応性材料によって形成されてもよい。バリア層中の細孔またはゲートは、約０．０１μｍ〜約０．１μｍ、または少なくとも０．０１μｍ、または少なくとも０．０２μｍ、または少なくとも０．０５μｍ、または最大０．２μｍ、または最大０．５μｍ、または最大１μｍのサイズ（例えば、直径）を有してもよい。

バリア層に適した材料の一つの群は、温度変化に起因するポリマー−ポリマーまたは溶媒−ポリマー（例えば、水−ポリマー）の相互作用の変化を呈する、共有結合的に架橋された可逆的ポリマーを含む。こうした材料中のゲートは、官能性のグラフト化ポリマーまたはブロックコポリマーまたはマイクロスフェアを膜形成材料とブレンドすることによって作られてもよい。逆Ｕ字形状の相間移動曲線および閾値温度に適した範囲内の上限臨界共溶温度（ＵＣＳＴ）を呈するポリマー系は、バリア層での使用に適していると考えられる。ＵＣＳＴおよび従って閾値温度は、官能基（例えば、アミノ基）および／またはポリマー鎖の化学構造の選択または数によって調整されてもよい。適切なポリマー系の例としては、アミノ基を有するポリ（アリル尿素−コ−アリルアミン）（ＰＡＵ−Ａｍ）（例えば、ＰＡＵおよびアジドフェニル−ＰＡＵまたは「ＡＰ−ＰＡＵ」）、およびポリ（ペンタフルオロフェニルアクリレート）が挙げられる。これらの可逆的ポリマーの閾値温度は、４０℃以上、５０℃以上、もしくは６０℃以上、または１００℃以下、９０℃以下、８０℃以下、７０℃以下、もしくは６５℃以下の範囲であってもよい。

バリア層のための適切なゲート形成材料の別の群には、吸着または表面グラフト化された鎖が含まれる。表面グラフト化された鎖は、温度に応じて親水性であってもよく、または疎水性であってもよい。こうしたバリア層において、ゲートは、膜上の活性部位上に官能性モノマー（「これらからグラフト化する」）または官能性ポリマーもしくはマイクロスフェア（「これらにグラフト化する」）をグラフト化することによってバリア層膜上に形成され、これによってグラフト化された部分は、細孔の中に線形ポリマーまたは架橋ポリマーを構成する。モノマーは、化学的グラフト化、放射線グラフト化、ラジカルグラフト化、ＵＶ誘起グラフト化、またはプラズマ誘起グラフト化によってグラフト化されてもよい。ポリマーおよび／またはマイクロスフェアは、層に化学的に結合（例えば、共有結合）されてもよい。バリア層に適切な膜形成材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ（エーテルスルホン）（ＰＥＳ）、中空繊維膜、およびポリスチレン−ｂ−ポリ（４−ビニルピリジン）（ＰＳ−ｂ−Ｐ４ＶＰ）ジブロックコポリマー膜が含まれる。適切な吸着または表面グラフトされた鎖材料（例えば、ゲート形成材料）としては、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＡｍ、３０〜３５℃の範囲の閾値温度）、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）（ＰＥＯｘ、約６０℃の閾値温度）、ポリ（２−エチル−２−オキサジン）（ＰＥＯＺＩ、約５６℃の閾値温度）、ＰＥＯ−ｂ−ＰＰＯブロックコポリマー（約８０℃の閾値温度）、およびヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ、約６９℃の閾値温度）などの天然熱応答性ポリマー（生物医学的用途のためにＦＤＡによって認可されている）が挙げられる。上記の膜形成材料およびゲート形成材料で調製されたバリア層の閾値温度は、４０℃以上、５０℃以上、もしくは６０℃以上、または１００℃以下、９０℃以下、８０℃以下、７０℃以下、もしくは６５℃以下の範囲内であってもよい。親水性モノマーの量およびタイプを変更することによって、閾値温度を修正してもよい（例えば、この量を低減することによって閾値温度を増加させる）。例えば、ＮＩＰＡＡｍ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）がアクリルアミドなどの親水性モノマーと共重合されている場合、アクリルアミドの１８％がポリマーに組み込まれた時、閾値温度は約４５℃に上昇し、一方で疎水性Ｎ−ｔｅｒｔブチルアクリルアミド（Ｎ−ｔＢＡＡｍ）の４０％がポリマーに添加された時、閾値温度は約１０℃に低下する。

一実施形態において、バリアは修飾膜から作製され、ここで膜としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ（エーテルスルホン）（ＰＥＳ）、中空繊維膜、およびポリスチレン−ｂ−ポリ（４−ビニルピリジン）（ＰＳ−ｂ−Ｐ４ＶＰ）ジブロックコポリマー膜が挙げられる。一実施形態において、膜は温度反応性材料で修飾される。温度反応性材料は、線形ポリマー鎖、架橋ヒドロゲルネットワーク、マイクロスフェア、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。温度反応性材料は、ポリ（アリル尿素−コ−アリルアミン）（ＰＡＵ−Ａｍ）、ポリ（ペンタフルオロフェニルアクリレート）、またはそれらの組み合わせを含む共有結合的に架橋された可逆的ポリマーを含んでもよい。温度反応性材料は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＡｍ）、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）（ＰＥＯｘ）、ポリ（２−エチル−２−オキサジン）（ＰＥＯＺＩ）、ＰＥＯ−ｂ−ＰＰＯブロックコポリマー、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

材料の組み合わせを使用して閾値温度を調整し、所与の装置のために適した温度にしてもよい。

望ましい閾値温度を達成するために変えられうるバリア層材料のその他の態様としては、モノマーの構造および選択、分子量、ポリマーの結晶性、バリア層の厚さなどが挙げられる。これらの同一の品質は、バリア層の透過性の変化率を調整するためにも使用されてもよい。例えば、閾値温度に達すると、バリア層が２秒未満、１秒未満、または０．５秒未満で透過性になることが望ましい場合がある。閾値温度に達するとバリア層が可能な限り迅速に透過性になること、かつ所望の最小時間がないことが望ましい場合がある。しかしながら、実際的にバリア層は、１０ミリ秒以上、５０ミリ秒以上、または１００ミリ秒以上で透過性となってもよい。一部の実施形態において、バリア層は、少なくとも１０ミリ秒、少なくとも５０ミリ秒、または少なくとも１００ミリ秒、および最大０．５秒、最大１秒、最大２秒、または最大４秒で透過性になる。

バリア層は、約１０μｍ以上、約２０μｍ以上、約５０μｍ以上、または約１００μｍ以上の厚さを有してもよい。バリア層は、約１０００μｍ以下、約８００μｍ以下、約５００μｍ以下、または約３００μｍ以下の厚さを有してもよい。

一部の好ましい実施形態において、高保持材料の中、搬送材料の中、および高保持材料と搬送材料を分離するバリア層の中に液体エアロゾル形成基体を含有するカートリッジは、４か月以上、５か月以上、６か月以上、７か月以上、または８か月以上の貯蔵寿命を有する。カートリッジの有効期間は最大２４か月、最大１８か月、または最大１２か月の貯蔵寿命を有してもよい。「貯蔵寿命」という用語は本明細書において、製品（例えば、液体エアロゾル形成基体および／またはバリア層）が著しく劣化しない、使用不能にならない、または消費者にとって容認できないようにならない（例えば、漏れない）期間を指すために使用される。

本開示のカートリッジは、エアロゾル発生装置の中に予め装填されてもよく、またはユーザーによって装置に挿入されてもよい。カートリッジがエアロゾル発生装置の中に配置されている時、搬送材料は、搬送材料が発熱体によって加熱されうるように、発熱体と動作可能に連結されている。搬送材料の加熱はまた、バリア層を加熱し、そしてバリア層を液体（例えば、水性液体）に対して透過性にする。カートリッジが搬送材料を含まない実施形態において、発熱体はバリア層を直接加熱してもよい。バリア層が液体に対して透過性になると、高保持材料からの液体エアロゾル形成基体は、搬送材料の中に（例えば、毛細管作用によって）送達され、かつ発熱体によって加熱されてもよい。バリア層の冷却は、バリア層を液体（例えば、水性液体）に対して再度不透過性にしてもよい。

一つ以上の空気吸込み口は、空気がカートリッジの中に引き出されて、エアロゾル形成基体の加熱の結果として生じるエアロゾルを同伴することを可能にするために、カートリッジまたは基部ユニットのハウジングの中に形成されてもよい。次に、エアロゾルを含有する流れは、カートリッジ中の、またはカートリッジから装置の口側端への通路を通して案内されてもよい。

基部ユニットは、ハウジングおよびハウジングの中に配置された電源を含む。基部ユニットはまた、ハウジングの中に配置された、かつ電源に電気的に連結された電子回路も含んでもよい。基部ユニットは、ハウジングの外部の、ハウジングを通して露出された、またはハウジングによって効果的に形成された接点を備えてもよく、これによって部品の接点は、基部ユニットがカートリッジと接続されている時に、カートリッジの接点と電気的に連結する。部品の接点は、電子回路および電源と電気的に連結されている。それ故に、部品がカートリッジに接続されている時、発熱体は、電源および回路と電気的に連結されている。

電子回路は、基体の加熱の結果として生じるエアロゾルがユーザーに送達されるのを制御するように構成されていることが好ましい。制御電子回路は任意の適切な形態で提供することができ、かつ例えばコントローラ、またはメモリーとコントローラを含んでもよい。コントローラは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）状態機械、デジタル信号プロセッサ、ゲートアレイ、マイクロプロセッサ、または均等のディスクリートもしくは集積論理回路のうちの一つ以上を含むことができる。制御電子回路は、回路の一つ以上の構成要素に制御回路の機能または態様を実行させる命令を包含するメモリーを含むことができる。本開示における制御回路に帰属する機能は、ソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアのうちの一つ以上として具体化することができる。

電子回路は、ヒーター要素の電気抵抗、または発熱体の一つ以上のフィラメントの電気抵抗をモニターするように、かつ発熱体または一つ以上のフィラメントの電気抵抗に依存して、発熱体への電力の供給を制御するように構成されてもよい。電子回路はマイクロプロセッサを含んでもよく、これはプログラム可能なマイクロプロセッサであってもよい。電子回路は電力の供給を調節するように構成されてもよい。電力は、電流パルスの形態でヒーター組立品に供給されてもよい。

電源を含む部品は、システムを起動するためのスイッチを含んでもよい。例えば、部品は、システムを起動するために、または随意に機能停止するために押圧されることができるボタンを含んでもよい。別の方法として、システムは、ユーザーがマウスピースを通して空気を吸引することによって引き起こされた気流をセンサーが感知する時に、システムを起動させるように構築されたセンサーを含んでもよい。

電源は典型的に電池であるが、コンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置を含んでもよい。電源は再充電可能であってもよい。

基部ユニットのハウジングは、剛直なハウジングであることが好ましい。任意の適切な材料または材料の組み合わせは、剛直なハウジングを形成するために使用されてもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはそれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン、およびポリエチレンなど、食品または医薬品用途に適切な熱可塑性樹脂が挙げられる。

本発明のエアロゾル発生システムは、少なくとも液体供給システムの上方に配置可能なカバーを含んでもよい。例えば、カバーは、カートリッジを受容するように構成された遠位端開口を含む。カバーはまた、システムが別個の気化ユニットを含む場合、気化ユニットの少なくとも一部分にわたって延びてもよく、また基部ユニットの少なくとも一部分にわたっても延びてもよい。カバーは、少なくともカートリッジに対する位置に取り外し可能に固定可能であってもよい。カバーは、螺合、スナップ嵌め係合、締まり嵌め係合、磁気的係合、またはこれに類するものなどの任意の適切な様態で、カートリッジまたは基部ユニットに接続されてもよい。

カートリッジのカバーまたはハウジングは、エアロゾル発生システムの口側端を画定するマウスピースを形成してもよい。マウスピースは、概して円筒状であることが好ましく、かつ口側端に向かって内向きにテーパー状であってもよい。マウスピースは、エアロゾル形成基体の加熱の結果として生じるエアロゾルが装置を抜け出ることを可能にするように、口側端開口を画定する。

「遠位」「上流」「近位」、および「下流」という用語は、エアロゾル発生システムの構成要素または構成要素の部分の相対位置を記述するために使用される。本発明によるエアロゾル発生システムは、近位端および反対側の遠位端を有し、使用時にエアロゾルは、ユーザーへの送達のためにシステムの近位端を出る。エアロゾル発生物品の近位端は口側端とも呼ばれる場合がある。使用時にユーザーは、エアロゾル発生システムによって発生したエアロゾルを吸入するために、エアロゾル発生システムの近位端を吸う。上流および下流という用語は、ユーザーが近位端を吸う時にエアロゾル発生システムを通るエアロゾルの移動の方向に関連する。カバーまたはハウジングおよびカートリッジは協働して、それらの間に一つ以上のチャネルを形成し、このチャンネルを通して空気が流れうる。

カバーは細長いハウジングを含み、このハウジングは剛直であることが好ましい。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）、およびポリエチレンが挙げられる。

本発明によるエアロゾル発生システムは、すべての部品が接続されている時、任意の適切なサイズを有してもよい。例えば、システムは約５０ｍｍ〜約２００ｍｍの長さを有してもよい。システムは約１００ｍｍ〜約１９０ｍｍの長さを有することが好ましい。システムは約１４０ｍｍ〜約１７０ｍｍの長さを有することがより好ましい。

本明細書で使用されるすべての科学的用語および技術的用語は、別途指定のない限り、当技術分野で一般的に使用されている意味を有する。本明細書で提供されている定義は、本明細書で頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするために提供されている。

本明細書で使用される単数形（「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」）は、複数形の対象を有する実施形態を包含するが、その内容によって明らかに別途定められている場合はその限りではない。

本明細書で使用される「または」という用語は、列挙された要素の一つまたはすべて、または列挙された要素のうちの任意の二つ以上の組み合わせを意味するように一般的に用いられる。

本明細書で使用される「有する（ｈａｖｅ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、またはこれに類するものは、その制約のない意味で使用され、概して「含むが、これに限定されない」を意味する。当然のことながら、「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、およびこれに類するものは、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」およびこれに類するものに包摂される。

「好ましい」および「好ましくは」という語は特定の状況下で、特定の利点をもたらす場合がある本発明の実施形態を指す。しかしながら、同一の状況下または他の状況下で、他の実施形態もまた好ましいものである場合がある。その上、一つ以上の好ましい実施形態の列挙は、その他の実施形態が有用ではないことを暗示するものではなく、また特許請求の範囲を含む本開示の範囲からその他の実施形態を除外することを意図しない。

「実質的に」という用語は、本明細書で使用される「著しく」と同一の意味を有し、修飾する後続の用語の意味の度合いが少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、または少なくとも約９８％であると理解されうる。「実質的に〜ではない」という用語は、本明細書で使用される「著しく〜ではない」と同一の意味を有し、また「実質的に」と逆の意味を有し、すなわち修飾する後続の用語の意味の度合いが１０％以下、５％以下、または２％以下であると理解されうる。

ここで本開示に記載の一つ以上の態様を描写する図面を参照する。しかしながら、当然のことながら図面に描写されていない他の態様も、本開示の範囲および趣旨に収まる。図中で使用されている類似の番号は、類似の構成要素、工程、およびこれに類するものを指す。しかしながら、当然のことながら、所与の図において一つの構成要素を指すために一つの番号を使用することは、別の図において同一の番号が付けられた構成要素を制限することを意図しない。加えて、異なる図において構成要素を指すための異なる番号の使用は、異なる番号付きの構成要素が他の番号付きの構成要素と同一または同様であることはできないと示すことを意図しない。

図１は、エアロゾル発生システムの一例の概略図である。 図２は、一実施形態による液体供給システムの概略図である。 図３は、エアロゾル発生システムの別の実施例の概略図である。 図４は、一実施形態による液体供給システムの一部の概略図である。

概略図は必ずしも実寸に比例していなく、また図示の目的で提示されていて、限定するものではない。

ここで図１を参照すると、エアロゾル発生システム１は、二つの主構成要素、すなわちカートリッジ１００と基部ユニット３００を含む。カートリッジ１００は、口側端１０１から接続端１１５に延びる。カートリッジ１００は、基部ユニット３００の対応する接続端３１５に取り外し可能に接続されている。基部ユニット３００は、電池３１０、制御回路３２０、および任意の関連付けられた電子回路（例えば、導電体、およびハウジングを通って延びる接点）が中に配置されているハウジング３０５を包含する。エアロゾル発生システム１は携帯型であってもよく、また従来の喫煙物品（葉巻たばこまたは紙巻たばこなど）に匹敵するサイズを有してもよい。

カートリッジ１００は、ヒーター組立品１２０と、第二の部分１３５に接続された第一の部分１３０を有する液体貯蔵区画１０３とを包含するハウジング１０５を含む。液体エアロゾル形成基体１３１は、液体貯蔵区画の中に保持されている。液体貯蔵区画１０３の第一の部分１３０は、液体貯蔵区画１０３の第二の部分１３５と流体連通していて、これによって第一の部分１３０中の液体は第二の部分１３５に通ることができる（図２を参照のこと）。第二の部分１３５は、高保持材料１３６、バリア層１２５、搬送材料１２４を含む。ヒーター組立品１２０は、搬送材料１２４を介して第二の部分１３５に接触する。示された実施形態において、ヒーター組立品１２０は流体透過性発熱体である。

気流通路１４０、１４５は、ハウジング１０５の側面上に形成された空気吸込み口１５０から、ヒーター組立品１２０を通り過ぎ、そしてヒーター組立品１２０から、ハウジング１０５の中の口側端１０１に形成されたマウスピース開口１１０に、カートリッジ１００を通って延びる。マウスピースは、接続端１１５とは反対側のカートリッジ１００の口側端１０１に配設されている。

示された例示的な実施形態において、カートリッジ１００の構成要素は、液体貯蔵区画１０３の第一の部分１３０がヒーター組立品１２０と口側端１０１の間に配置されていて、かつ液体貯蔵区画１０３の第二の部分１３５が、接続端１１５に隣接してヒーター組立品１２０の反対側に位置付けられているように配設されている。言い換えれば、ヒーター組立品１２０は、液体貯蔵区画１０３の二つの部分１３０、１３５の間に配置されていて、バリア層１２５が透過性になった後、液体を第二の部分１３５から受容するように配設されている。気流通路１４０、１４５はヒーター組立品１２０を通り過ぎ、かつ液体貯蔵区画１０３の第一の部分１３０と第二の部分１３５の間に延びる。

システムは、ユーザーがカートリッジのマウスピース開口１１０を吸煙するかまたはそれを吸って、エアロゾルを装置から引き出すことができるように構成されている。システム１が起動された時、制御回路３２０は、電池３１０からカートリッジ１００への電力の供給を制御する。制御回路３２０は気流センサー（図示せず）を含んでもよく、またユーザーがカートリッジ１００を吸煙した時に気流センサーによって検出され、ヒーター組立品１２０に電力を供給してもよい。別の方法として、システム１は、ボタンを押すことによって起動されてもよい。システム１が起動された時、ヒーター組立品１２０が起動され、それ故に搬送材料１２４およびバリア層１２５を加熱する。バリア層１２５がその所定の閾値温度に達すると、バリア層１２５は液体に対して透過性になり（例えば、バリア層中のゲートが開放され）、液体エアロゾル形成基体１３１が高保持材料１３６から搬送材料１２４上に通過することを可能にする。ヒーター組立品１２０は、液体エアロゾル形成基体１３１を加熱し、そして気流通路１４０を通過する気流の中に同伴される蒸気を生成する。ペイパーは通路１４５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１１０を通してユーザーの口の中に引き出される。

図２は、一実施形態による例示的なカートリッジ１００の概略断面図である。カートリッジ１００は、口側端１０１から口側端１０１の反対側の接続端１１５に延びる外部ハウジング１０５を有する。外部ハウジング１０５は、マウスピース開口１１０を画定するマウスピース１０２を含む。液体エアロゾル形成基体１３１を保持する液体貯蔵区画１０３は、ハウジング１０５内に配置されている。液体貯蔵区画１０３は、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１０３は、上方貯蔵区画ハウジング１３７、ヒーターマウント１３４、および端キャップ１３８によってさらに画定されてもよい。流体透過性発熱体１２２を含むヒーター組立品１２０は、ヒーターマウント１３４の中に保持されている。バリア層１２５によって分離された保持材料１３６および搬送材料１２４は、搬送材料１２４がヒーター組立品１２０に当接するように、液体貯蔵区画１０３の第二の部分１３５の中に提供されている。保持材料１３６は、バリア層１２５をその閾値温度まで加熱した後、搬送材料１２４に液体を運ぶように配設されている。

液体貯蔵区画１０３の第一の部分１３０の中の液体は、ヒーター組立品１２０の両側の液体チャネル１３３を通して液体貯蔵区画１０３の第二の部分１３５に移動することができる。この実施例において、対称的な構造を提供するために二つのチャネルが示されているが、一つのチャネルのみが必要である。チャネル１３３は、上方貯蔵区画ハウジング１３７とヒーターマウント１３４の間に画定された囲まれた液体流路である。

流体透過性発熱体１２２は概して平面状であり、かつ搬送材料１２４に隣接して、搬送材料１２４と気流通路１４０との間に配設されている。搬送材料１２４の第一の表面は、バリア層１２５に面し、かつ第一の表面の反対側の第二の表面は、流体透過性発熱体１２２と接触する。搬送材料１２４の第一の表面は、バリア層１２５がその閾値温度に到達し、液体に対して透過性になる（例えば、バリア層中のゲートが開かれている）と、高保持材料１３６と流体連通するようになってもよい。

流体透過性発熱体１２２は、気流通路１４０の底部壁を形成してもよい。ヒーターマウント１３４および上方貯蔵区画ハウジング１３７の表面は、気流通路１４０の側壁および上部壁をそれぞれ形成してもよい。気流通路１４５の垂直部分は、マウスピース開口１１０に向かって液体貯蔵区画の第一の部分１３０を通って延びる。

図２の配設は、エアロゾル発生システム用のカートリッジの単なる非限定的な一例である。その他の配設も可能である。例えば、流体透過性発熱体、搬送材料、および保持材料は、本発明の態様から逸脱することなく、異なる順序で配設されることが可能である。

図３は、管状または円筒状のヒーター組立品２２０および液体貯蔵区画２０３を含むエアロゾル発生システム２の代替的な配設を示す。図１に示すシステムと同様に、エアロゾル発生システム２は、二つの主構成要素、すなわちカートリッジ２００および基部ユニット３００を含む。カートリッジ２００は、口側端２０１から接続端２１５に延びる。カートリッジ２００は、基部ユニット３００の対応する接続端３１５に取り外し可能に接続されている。基部ユニット３００は、図１に示す通りである。エアロゾル発生システム２は携帯型であってもよく、また従来の喫煙物品（葉巻たばこまたは紙巻たばこなど）に匹敵するサイズを有してもよい。

カートリッジ２００は、ヒーター組立品２２０と液体貯蔵区画２０３とを包含するハウジング２０５を含む。ヒーター組立品２２０は流体透過性発熱体２２２を含む。図３に示す実施例において、発熱体２２２および液体貯蔵区画２０３は、液体貯蔵区画２０３が発熱体２２２を少なくとも部分的に取り囲むように、円筒状であり、かつ同軸である。液体エアロゾル形成基体１３１は、液体貯蔵区画２０３の中に保持されている。

カートリッジ２００は、高保持材料２３６と、バリア層２２５と、搬送材料２２４とをさらに含む。示された実施例において、高保持材料２３６は液体貯蔵区画２０３に隣接して配設されていて、またバリア層２２５は高保持材料２３６に隣接し、かつ高保持材料２３６と搬送材料２２４の間に配設されている。示された要素の各々は円筒状または管状であってもよい。要素の各々は互いに同軸であってもよい。

発熱体２２２は、バリア層２２５が透過性になると、搬送材料２２４を介して液体貯蔵区画２０３および高保持材料２３６から液体を受容するように配設されている。

別の方法として、カートリッジは、液体貯蔵区画２０３なしで調製されてもよく、その場合、液体エアロゾル形成基体１３１は、高保持材料２３６の中に貯蔵されてもよい。液体貯蔵区画２０３を含まない実施形態において、装置からの液体エアロゾル形成基体１３１の量、および従って利用可能な吸煙回数も、液体貯蔵区画２０３を含む装置からの量と回数よりも少ない場合がある。

カートリッジはまた、搬送材料２２４なしで代替的に調製されてもよく、その場合、バリア層２２５は発熱体２２２に隣接して、または発熱体２２２のすぐ隣に隣接して（例えば、接触して）配設されてもよい。

一部の実施形態において、カートリッジは、液体貯蔵区画２０３および搬送材料２２４なしで調製されている。

発熱体２２２は、その中心に空洞を形成して気流を促進する。気流通路２４０、２４５は、カートリッジ２００を通して、ハウジング２０５の側面上に形成された空気吸込み口２５０から、発熱体２２２の中心空洞を通して、ハウジング２０５の口側端２０１に形成されたマウスピース開口２１０に延びる。マウスピースは、接続端２１５とは反対側のカートリッジ２００の口側端２０１に配設されてもよい。

システム２は、図１および図２のシステム１について説明した通りの類似の様態で使用されるように構成されている。

図４は、本開示の態様による液体貯蔵ユニット３０の概略図である。液体貯蔵ユニット３０は、例えば図１および図３に示すエアロゾル発生システムなどのエアロゾル発生システム１、２の基部ユニット３００と連結されてもよいカートリッジ１００、２００内部に収容されてもよい。

図４に示す通り、液体供給システム３０は、液体エアロゾル形成基体１３１を含有する高保持材料１３６と、エアロゾル発生システム１のヒーター組立品１２０と接触するように配設された搬送材料１２４とを含む。閾値温度未満で液体エアロゾル形成基体１３１に対して不透過性であり、そして液体エアロゾル形成基体１３１が搬送材料１２４に到達するのを防止するバリア層１２５によって、高保持材料１３６は少なくとも片側の上でキャップされる（工程ａ）。しかしながら、バリア層１２５に熱が加えられ（ステップｂ）、その温度を所定の閾値温度（例えば、６０℃以上の温度）に上げる時に、バリア層１２５の構造は変化し、層の中のゲートを開かせ、そして液体が高保持材料１３６から搬送材料１２４に通ることを可能にする（ステップｃ）。

本発明の様々な修正および変形が、本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、当業者に明らかになるであろう。特定の好ましい実施形態に関連して本発明を説明してきたが、当然のことながら、特許請求の通りの本発明は、こうした特定の実施形態に不当に限定されるべきではない。この方法で形成された発熱体は動作中に、発熱体の加熱と、その温度の監視の両方に使用されてもよい。

Claims (14)

1. エアロゾル発生装置で使用する液体供給システムであって、
   液体保持材料と、
   前記液体保持材料から延びる液体流路と、
   前記液体流路中に配置されたバリアであって、６０℃〜１２０℃の閾値温度を有し、その閾値温度を下回る液体に対して不透過性であり、かつ前記閾値温度を上回る液体に対して可逆的に透過性になる、バリアと、を備える、液体供給システム。
2. 前記バリアが、７０℃〜１２０℃の閾値温度を有する材料を含む、請求項１に記載の液体供給システム。
3. 前記液体保持材料の下流側上に配置された液体搬送材料をさらに含む、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液体供給システム。
4. 前記バリアが、前記液体搬送材料の下流側、または前記液体搬送材料と前記液体保持材料の間に配置されている、請求項３に記載の液体供給システム。
5. 前記液体保持材料の上流側上に配置された液体貯蔵部をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体供給システム。
6. 前記バリアが、前記液体保持材料と前記液体貯蔵部の間に配置されている、請求項５に記載の液体供給システム。
7. 前記バリアが、前記液体保持材料上に、または前記液体搬送材料上に、またはその両方上に配置された堆積フィルム、被覆、または積み重ね層を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体供給システム。
8. 前記バリアが、ポリマー層およびその中に分散された温度反応性材料を備え、前記温度反応性材料が前記閾値温度を上回る前記ポリマー層の中に細孔を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体供給システム。
9. 前記温度反応性材料が、線形ポリマー鎖、架橋ヒドロゲルネットワーク、マイクロスフェア、またはそれらの組み合わせを含む、請求項８に記載の液体供給システム。
10. 前記温度反応性材料が、ポリ（アリル尿素−コ−アリルアミン）（ＰＡＵ−Ａｍ）、ポリ（ペンタフルオロフェニルアクリレート）、またはそれらの組み合わせを含む共有結合的に架橋された可逆的ポリマーを含む、請求項８または請求項９に記載の液体供給システム。
11. 前記温度反応性材料が、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＡｍ）、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）（ＰＥＯｘ）、ポリ（２−エチル−２−オキサジン）（ＰＥＯＺＩ）、ＰＥＯ−ｂ−ＰＰＯブロックコポリマー、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、またはそれらの組み合わせを含む、請求項９に記載の液体供給システム。
12. エアロゾル発生装置で使用するカートリッジであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングの中に配置された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体供給システムと、
    前記液体保持材料中に含有されたある体積の液体エアロゾル形成基体と、を含む、カートリッジ。
13. エアロゾル発生システムであって、
    前記カートリッジの中に配置された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体供給システムを備えるカートリッジと、前記液体供給システム内に配置された液体と、
    前記カートリッジを受容するように、かつ前記バリアを前記閾値温度を上回る温度に加熱するように、かつ前記液体保持材料から供給された液体の少なくとも一部分を加熱するように構成された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。
14. エアロゾル発生システムであって、
    前記カートリッジの中に配置された請求項３または請求項４に記載の液体供給システムを備えるカートリッジと、前記液体供給システム内に配置された液体と、
    前記カートリッジを受容するように、かつ前記バリアを前記閾値温度を上回る温度まで加熱するように、かつ前記液体搬送材料を約２００℃以上の温度まで加熱して、前記液体が前記液体搬送材料に移動すると、前記液体の少なくとも一部分をエアロゾル化するように構成された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。

Images