JP2022544957A - 新規の霧化コア - Google Patents
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Abstract
本発明は、霧化用途の分野に関する。より具体的には、本発明は、コア基板と、コア基板上の加熱体とを備える新規の霧化コアであって、コア基板は高密度材料で作成され、e-リキッド移送用穿孔が基板内に分散されており、e-リキッド移送用穿孔の直径は1~250μmであり、2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は500μm未満であり、高密度セラミックの多孔度は30%未満である、新規の霧化コアを開示している。開示される新規の霧化コアは、高密度基板内に形成された制御可能な流体チャネルによる同様の現場での霧化だけでなく、定量化された流れ制御、制御された霧化コア生成プロセスおよび粒子成長プロセスによるさらに均一な気化による定量化された、または用量制御された気化も実行することができる。同時に、セラミック粉末、および多孔質セラミック自体によって生じる比較的有毒で有害な物質が、霧化されたエアロゾルに侵入することが回避され、それによってより安全な定量的霧化が達成される。
Description
本発明は、霧化用途に関する。より具体的には、本発明は、新規の霧化コアに関する。
現在、電子タバコおよびいくつかの医療用噴霧器では、エアロゾルを生成するために液体を加熱するために電気抵抗加熱が通常利用されている。一般に、以下の4つのタイプがある。
第1に、ガラス繊維ローププラス加熱ワイヤ:最も一般的な電子タバコ噴霧器は、一般に、液体を移送するために使用される繊維ロープ上に抵抗加熱ワイヤを巻き付ける。ガラス繊維ロープは、その堅い耳部、高温耐性、強力な液体吸収、および速い移送速度のために主移送材料として使用される。しかしながら、ガラス繊維ロープの最大の欠点は、脱落し、フロックを生成し易いことである。さらに、加熱ワイヤを繊維ロープに巻き付ける際に、加熱ワイヤの位置が変動し、加熱ワイヤの表面が繊維ロープの外部に露出する度合いが異なるため、霧化デバイスの一貫性が低くなり、霧化効率が下がり、ドライ燃焼が生じることになる。
第2に、綿プラス加熱ワイヤ:2013年前後に、綿が主移送材料としてガラス繊維ロープに置き換わり始めた。ガラス繊維ロープと比較して、これはより安全であり、e-リキッドを通じてタバコの風味により忠実な風味をもたらす。その発展は、脱脂綿およびオーガニックコットンから、最高級の長繊維綿などの専門の電子タバコ綿へと進んでいる。現在、綿プラス加熱ワイヤは依然として市場の主流であるが、e-リキッド中の糖が加熱ワイヤの表面に吸着して、通常炭素堆積物と呼ばれるものを形成し、これが綿の暗色化をもたらし、エアロゾル中に有害および潜在的に有害な成分(HPHC)を生成し易い。
第3に、セラミック霧化コア:電子タバコの開発は、様々な移送材料の出現につながった。多孔質セラミック移送材料は、電子タバコに普及してきている。市販されているセラミック霧化コアには主に2種類あり、1つは、例えばCCellなど、多孔質セラミック体に加熱ワイヤを埋め込むためのものであり、もう1つは、例えばFeelmおよびSilmoなど、多孔質セラミック上の導電性加熱コーティングの層をスクリーン印刷するためのものである。多孔質セラミックの細孔は様々な大きさに分散されており、その結果、気化中にいくつかの液体成分の容易なコーキングもしくはドライ燃焼、または大きな穿孔による液体の漏れが生じることになる。中国特許出願公開第20188001973.3号明細書は、0.5~5μmの厚さのチタン-ジルコニウム合金膜および0.1~1μmの厚さのAu-Ag合金保護膜をスパッタリングし、多孔質セラミック上に堆積させることを開示している。この厚さでは、膜質は必然的に多孔質セラミックの表面粗さの影響を受ける。
第4に、他の霧化コア、例えば、中国特許出願公開第201620757596.4号明細書、中国特許出願公開第201810009220.9号明細書、および中国特許出願公開第201910229470.8号明細書は、単結晶シリコンベースのMEMS霧化コアを開示しており、これは、加熱表面とe-リキッドとの間の直接接触によって引き起こされる一貫性のない霧化温度および風味の変化の問題を解決することが期待される。微小穿孔アレイを有する微小穿孔板が、液体の流れを制御するために使用される。微小流体チャネルの直径は10から500μmであり、微小穿孔チャネルの直径は500から1000μmである。金属膜は、厚みが200nm~500nmのTi/Pt/Au、TiW/Au、Al、Cr、Pt/Auのうちの1つまたは複数である。しかしながら、そのようなデバイスのシステム信頼性は依然として重要である。別の例は、中国特許出願公開第201821218626.X号明細書および中国特許出願公開第201810855337.9号明細書であり、ステンレス鋼の医療用チューブおよび内径0.01~0.1mmのガラスチューブをキャピラリアレイとして使用するキャピラリアレイの噴霧器を記載している。外部のステンレス鋼シートは直接加熱されるため、同様に加熱体とe-リキッドとの接触が回避される。流体が通過する有効霧化領域は、最大50%に達する。これらの特許は、セラミック加熱体の欠点を克服し、よって従来の紙巻きタバコにより忠実な霧化電子タバコを達成したと主張している。しかしながら、微小チューブの加工および組み立ては、粉末および他の粒子がエアロゾルに侵入することに対する特定の安全性のリスクを有する。
安全性の観点から、上記の4つの霧化方法は、従来の紙巻タバコと比較して有害成分を大幅に低減したが、依然として一定の微量の毒性および有害物質が存在する。特に、多孔質セラミックの製造プロセスおよび構造的特徴に起因して、一部の付着し埋められた粉末粒子またはセラミック粒子自体がエアロゾルに必然的に取り込まれることになる。加えて、結晶相の偏析により、結晶粒の表面に重金属不純物が集中し、これが容易に霧化液中に浸出する。現在、実験により、セラミック霧化コアを有するいくつかの電子タバコのエアロゾル中で微量の重金属が検出され得ることが証明されている。
本発明は、上述の従来技術の弱点を克服することを目的とし、より安全な霧化を実現するだけでなく、正確な設計で、コーキングまたは粒子放出のない用量制御霧化および均一な霧化も可能にする新規の霧化コアを提供する。
上記の目的のために、本発明によって開示される新規の霧化コアは、コア基板と、コア基板上の加熱体とを備え、コア基板は高密度材料で作成され、e-リキッド移送用穿孔がコア基板内に分散されており、e-リキッド移送用穿孔の直径は1~250μmであり、2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は500μm未満である。
高密度材料は、以下の材料、すなわち単結晶または多結晶材料、高耐熱性および耐熱衝撃性ガラス、または高密度セラミックのうちの1つであってもよい。好ましくは、単結晶材料は、単結晶アルミナおよび単結晶シリコン、ならびに多結晶シリコン材料等であってもよく、高耐熱性および耐熱衝撃性ガラスは、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノケイ酸ガラスであってもよく、高密度セラミックは、相対密度が70%を超えるシリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、炭化ケイ素、珪藻土、ムライト、ジルコン酸塩またはアパタイトであってもよい。
好ましくは、高密度セラミックの多孔度は30%未満であり、より好ましくは、高密度セラミックの多孔度は10%未満である。
好ましくは、加熱体は、薄膜/コーティングまたは金属加熱体である。
好ましくは、加熱体は、霧化コアの基板にコーティングされている、もしくはスクリーン印刷されている、蒸着されている、液体堆積されている、または直接接着されている。
好ましくは、加熱体の厚さは、コーティングされている、もしくはスクリーン印刷されている場合は100μm未満、堆積されている場合は5μm以下、または接着されている場合は50μm未満である。
好ましくは、加熱体は、チタン、タンタルおよびそれらの合金などの生体適合性膜、もしくはチタン/酸化タンタル膜、または霧化コアの基板と接着された金属箔から選択される。必要に応じて、加熱体上に保護受動膜がさらに設けられていてもよい。
e-リキッド移送用穿孔の直径は、150μm以下、好ましくは25μm~120μm、より好ましくは80μm以下である。
好ましくは、2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は、250μm未満、好ましくは150μm未満、より好ましくは100μm未満である。
好ましくは、e-リキッド移送用穿孔は、押出成形、射出成形、圧縮成形、3D印刷、レーザ加工または機械的穿孔によって作成される。
基板内に制御可能な流体チャネルを形成することによって、開示される新規の霧化コアは、ほぼ現場での霧化だけでなく、流体チャネルを定量化することによって正確に用量制御気化を行うことができ、また、霧化粒子のコア生成および成長プロセスを最大限に制御することによって均一な霧化を行うことができる。より重要なことには、基板はもはや多孔質セラミックではなく、霧化プロセス全体の気化界面は非常に安定しており、かつ安全であり、セラミック粒子の放出および多孔質セラミックベースの噴霧器内の比較的有毒で有害な物質は、霧化されたエアロゾルに対して完全に回避され、それによってより安全で、より均一かつ定量的な気化が達成される。
本発明の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、添付の図面および実施形態を参照して、本発明の詳細な説明を以下にさらに示す。本発明のさらなる特徴および利点は、以下の説明において部分的に提供され、以下の説明から部分的に明らかになるか、または本発明の実施によって経験され得る。以下の説明は単なる例示にすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
本発明によって開示される新規の霧化コアは、コア基板と、コア基板上の加熱体とを備え、コア基板は高密度材料で作成され、e-リキッド移送用穿孔が基板内に分散されており、e-リキッド移送用穿孔の直径は1~250μmであり、2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は500μm未満である。高密度材料は、以下の材料、すなわち単結晶アルミナまたは他の単結晶材料もしくは多結晶材料、高耐熱性および耐熱衝撃性ガラス、および高密度セラミックのうちの1つであってもよい。好ましくは、高耐熱性および耐熱衝撃性ガラスは、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノケイ酸塩ガラスであってもよく、高密度セラミックは、相対密度が70%を超えるシリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、炭化ケイ素、珪藻土、ムライト、ジルコン酸塩またはアパタイトであってもよい。高密度セラミックの多孔度は30%未満である。加熱体は、薄膜/コーティングまたは金属加熱体であり、これは、コア基板にコーティングされている、もしくはスクリーン印刷されている、蒸着されている、液体堆積されている、または直接接着されている。e-リキッド移送用穿孔は、押出成形、射出成形、圧縮成形、3D印刷、レーザ加工または機械的穿孔によって作成される。
本発明では、エアロゾルの性能はその正確な制御および均一性に依存するので、高密度材料およびその厚さ、e-リキッド移送用穿孔のサイズおよび位置は、霧化されたエアロゾルを制御するために重要である。e-リキッド移送用穿孔のサイズは、エアロゾル化学組成物および粒子サイズ制御にとって重要であり、それらはまた、低温でのコーキングを防止するためにも重要である。本発明によれば、多孔質セラミックの一般的な使用が回避され、霧化コア材料の全体的な強度が大幅に改善され、それによってエアロゾルへのセラミック粒子の放出および蒸気が肺をさらに損傷させることが完全に回避される。
本発明の霧化コアは、制御不能な多孔度、不均一な細孔径および分布、粗い表面、多孔質セラミックの調製における粒界偏析によって引き起こされる一貫性のない霧化界面を含む、現在使用されている多孔質セラミックの欠点を克服する。霧化機構および霧化界面を理解することにより、均一かつ定量的な霧化の機構が確立され、それによって霧化されたエアロゾルの粒子サイズ分布および化学成分の両方が改善される。その結果、本物の味/風味、最初のパフから最後のパフまでの味の一貫性、および味の満足度が大幅に改善される。加えて、本発明のe-リキッド移送用穿孔のサイズおよび数は、e-リキッドの特性に応じて調整されてもよい。したがって、細孔径といくつかの特定の化学成分との間の不整合が理由で、e-リキッド中のいくつかの成分の低温コーキングなどの、従来の多孔質セラミックベースのコイルにおけるいくつかの欠点が完全に回避される。気化界面および気化機構の制御のおかげで、霧化プロセスにおける一部の化学反応および熱分解が大幅に抑制される。したがって、エアロゾル中のHPHC(有害および潜在的な有害成分)および重金属が大幅に低減される。さらに、セラミック粒子の放出も完全に排除される。
好ましくは、本発明の高密度材料の多孔度は10%未満であり、前記加熱体の厚さは、コーティングされている、もしくはスクリーン印刷されている場合は100μm未満、堆積されている場合は5μm以下、または接着されている場合は50μm未満である。
好ましくは、本発明の加熱体は、チタン、タンタルなど、もしくはそれらの合金などの生体適合性材料、またはチタン/酸化タンタル膜、あるいはコア基板と接着された金属箔から選択される。加熱体はまた、他の耐熱性導電性化合物や混合膜であってもよい。必要に応じて、加熱体上に保護受動膜がさらに設けられてもよい。
e-リキッド移送用穿孔の直径は、150μm以下、好ましくは25μm~120μm、より好ましくは80μm以下である。
好ましくは、2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は、250μm未満、好ましくは150μm未満、より好ましくは100μm未満である。
本発明では、流体チャネルの制御および現場での加熱のおかげで、霧化コア生成およびコア生成後の動的成長がより正確に制御され、その結果、霧化されたエアロゾルの粒子サイズおよび組成、量/体積ならびに温度が特定の霧化要件に従って制御または調整されてよく、ニコチン透過効率をある程度改善することができる。各e-リキッド移送用穿孔の出口は、霧化コア生成の発生にとって重要である。当然のことながら、e-リキッドはまた、加熱表面上にも広げられることになる。2つの隣接する穿孔間の壁間隔は、250μm未満に制御される必要があり、これは、e-リキッドが加熱表面を完全に覆うことができないリスクを大幅に軽減する、または霧化プロセスにおいてe-リキッドが加熱表面を覆うのを妨げることがないため、ドライ燃焼または局所的な過高温のいずれかが完全に回避される。したがって、現場での霧化または現場での気化を本発明において定義することができる。現在、大部分の霧化デバイスは熱伝導による現場外での加熱を利用しており、結果として、温度が不均一になり、これもまたHPHCを完全に排除できない主な理由である。
本発明の様々な実施形態に含まれる技術的特徴は、互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。
実施形態1
基板は、単結晶アルミナで作成される。CNC機械加工によってその形状およびその寸法に加工した後、ズームレーザを利用して、120μm、100μm、80μmまたは60μmの穿孔直径、およびそれぞれ250μm、200μm、150μmまたは100μmの、2つの隣接する穿孔間の壁間隔を有する穿孔のアレイを形成する。穿孔のアレイは、密集した三角形もしくは長方形、または他の形状とすることができる。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着によって、0.35μm~5μmの範囲の厚さを有するチタンまたは酸化タンタル膜(図1では4.5μmの酸化チタン膜)が堆積される。また、厚さは、薄膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約12nmの厚さを有するAu膜(図1に示されるように)などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、抵抗および霧化力の設計に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を提供し、霧化中に制御可能な液体流体チャネルおよび空気流体チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、スクリーン印刷されたコーティングまたは堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキングまたはセラミック粒子放出なしに均一な霧化が達成される。図1は一例を示す。
基板は、単結晶アルミナで作成される。CNC機械加工によってその形状およびその寸法に加工した後、ズームレーザを利用して、120μm、100μm、80μmまたは60μmの穿孔直径、およびそれぞれ250μm、200μm、150μmまたは100μmの、2つの隣接する穿孔間の壁間隔を有する穿孔のアレイを形成する。穿孔のアレイは、密集した三角形もしくは長方形、または他の形状とすることができる。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着によって、0.35μm~5μmの範囲の厚さを有するチタンまたは酸化タンタル膜(図1では4.5μmの酸化チタン膜)が堆積される。また、厚さは、薄膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約12nmの厚さを有するAu膜(図1に示されるように)などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、抵抗および霧化力の設計に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を提供し、霧化中に制御可能な液体流体チャネルおよび空気流体チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、スクリーン印刷されたコーティングまたは堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキングまたはセラミック粒子放出なしに均一な霧化が達成される。図1は一例を示す。
実施形態2
基板は、単結晶アルミナで作成される。CNC機械加工によってその形状およびその寸法に加工した後、ズームレーザを使用して、100μmの穿孔直径、および200μmの、2つの隣接する穿孔間の壁間隔を有する穿孔のアレイを形成する。穿孔のアレイは、密集した三角形もしくは長方形、または他の形状で配置することができる。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着によって、0.35μm~5μmの範囲の厚さを有するチタンまたは酸化タンタル膜(図2では4μmの酸化チタン膜)が堆積される。厚さは、薄膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約15nmのAu膜(図2に示されるように)などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、必要な抵抗および霧化力に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を形成し、霧化中に制御可能な流体流動チャネルおよび空気流動チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、スクリーン印刷されたコーティングまたは堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキング、セラミック粒子放出または重金属なしで均一な霧化が達成される。
基板は、単結晶アルミナで作成される。CNC機械加工によってその形状およびその寸法に加工した後、ズームレーザを使用して、100μmの穿孔直径、および200μmの、2つの隣接する穿孔間の壁間隔を有する穿孔のアレイを形成する。穿孔のアレイは、密集した三角形もしくは長方形、または他の形状で配置することができる。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着によって、0.35μm~5μmの範囲の厚さを有するチタンまたは酸化タンタル膜(図2では4μmの酸化チタン膜)が堆積される。厚さは、薄膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約15nmのAu膜(図2に示されるように)などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、必要な抵抗および霧化力に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を形成し、霧化中に制御可能な流体流動チャネルおよび空気流動チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、スクリーン印刷されたコーティングまたは堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキング、セラミック粒子放出または重金属なしで均一な霧化が達成される。
実施形態3
基板は、透明石英ガラスで作成される。CNC機械加工によってその形状および寸法に加工した後、ズームレーザを利用して、120μmおよび80μmの穿孔直径、ならびにそれぞれ200μmおよび150μmに制御された壁間隔を有する穿孔のアレイをその中に形成する。穿孔のアレイは、密集した三角形に配置されるか、または密集した長方形または他の形状で配置することができる。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着により、厚さ0.35μm~5μmのチタンまたは酸化タンタル膜が形成される。厚さは、薄膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約15nmのAu膜などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、必要な抵抗および霧化力に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を形成し、霧化中に制御可能な液体流体チャネルおよび空気流体チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキングまたはセラミック粒子放出なしに均一な霧化が達成される。
基板は、透明石英ガラスで作成される。CNC機械加工によってその形状および寸法に加工した後、ズームレーザを利用して、120μmおよび80μmの穿孔直径、ならびにそれぞれ200μmおよび150μmに制御された壁間隔を有する穿孔のアレイをその中に形成する。穿孔のアレイは、密集した三角形に配置されるか、または密集した長方形または他の形状で配置することができる。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着により、厚さ0.35μm~5μmのチタンまたは酸化タンタル膜が形成される。厚さは、薄膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約15nmのAu膜などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、必要な抵抗および霧化力に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を形成し、霧化中に制御可能な液体流体チャネルおよび空気流体チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキングまたはセラミック粒子放出なしに均一な霧化が達成される。
実施形態4
基材は、3D印刷によって調製された高密度ジルコニアセラミックである。穿孔のアレイはまた、3D印刷プロセスにおいて形成される。穿孔直径はそれぞれ120μmおよび100μmであり、2つの隣接する穿孔間の壁間隔は180μmに制御される。穿孔のアレイは、密集した三角形状で配置される。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着により、厚さ0.35μm~5μmのチタンまたは酸化タンタル膜が堆積される。厚さは、膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約15nmのAu膜などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、必要な抵抗および霧化力に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を形成し、霧化中に制御可能な液体流体チャネルおよび空気流体チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキングまたはセラミック粒子放出なしに均一な霧化が達成される。
基材は、3D印刷によって調製された高密度ジルコニアセラミックである。穿孔のアレイはまた、3D印刷プロセスにおいて形成される。穿孔直径はそれぞれ120μmおよび100μmであり、2つの隣接する穿孔間の壁間隔は180μmに制御される。穿孔のアレイは、密集した三角形状で配置される。その後、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着により、厚さ0.35μm~5μmのチタンまたは酸化タンタル膜が堆積される。厚さは、膜中の酸素含有量に直接関係付けられる。薄膜中の異なる酸素含有量または酸素含有量が低い薄膜に関して、約15nmのAu膜などの受動膜がその上にさらに堆積される。次いで、基板の両端に、安全な導電性ペーストを用いて電極が形成され、電池に接続される。各膜の厚さは、必要な抵抗および霧化力に依存する。穿孔壁の間に堆積された膜は、均一な温度場および均一なコア生成中心を形成し、霧化中に制御可能な液体流体チャネルおよび空気流体チャネルを形成する。その結果、霧化したエアロゾルの体積および特性は、より良好なニコチン送達効率および様々なエアロゾルの満足度を達成するために十分に制御される。均一な温度場は、加熱要素の設計、すなわち、堆積された膜または金属箔の設計からもたらされ、これは壁間隔の均一性によって直接制御される。非多孔質領域は加熱表面であり、制御可能な液体および空気流は、流体チャネルおよび霧化コア生成の界面の制御を指す。異なる種類のe-リキッドおよび他の液体について、コーキングまたはセラミック粒子放出なしに均一な霧化が達成される。
本発明によって開示される新規の霧化コアは、電子タバコだけでなく、医療用霧化(例えば、疼痛緩和および喘息緩和のための噴霧器/ネブライザ)および娯楽用霧化に使用することもできる。
当業者は、上記の説明が本発明の単なる好ましい実施形態であり、本発明を限定することを意図しないことを容易に理解することができる。本発明の精神および原理の範囲内で行われる修正、等価な置換、または改良は、本発明の保護範囲内に入るものとする。
Claims (10)
- コア基板と、前記コア基板上の加熱体とを備える新規の霧化コアであって、前記コア基板は高密度材料で作成され、e-リキッド移送用穿孔が、前記コア基板内に分散されており、前記e-リキッド移送用穿孔の直径は、1~250μmであり、2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は、500μm未満であることを特徴とする、新規の霧化コア。
- 前記高密度材料は、単結晶材料または多結晶材料、高温耐性および耐熱衝撃性ガラス、ならびに高密度セラミックを含み、前記単結晶材料は、単結晶アルミナおよび単結晶シリコン、多結晶シリコン材料などを含み、前記高耐熱性および耐熱衝撃性ガラスは、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノケイ酸ガラスを含み、前記高密度セラミックは、相対密度が70%を超える、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、炭化ケイ素、珪藻土、ムライト、ジルコン酸塩、アパタイトを含むことを特徴とする、請求項1に記載の新規の霧化コア。
- 前記高密度セラミックの多孔度は30%未満であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の新規の霧化コア。
- 前記加熱体は、薄膜/コーティングまたは金属加熱体であることを特徴とする、請求項1に記載の新規の霧化コア。
- 前記加熱体は、前記コア基板にコーティングされている、もしくはスクリーン印刷されている、蒸着される、液体堆積されている、または直接接着されていることを特徴とする、請求項1または請求項4に記載の新規の霧化コア。
- 前記加熱体の材料の厚さは、コーティングされている、もしくはスクリーン印刷されている場合は100μm未満、堆積されている場合は5μm以下、または接着されている場合は50μm未満であることを特徴とする、請求項1または請求項4に記載の新規の霧化コア。
- 前記加熱体は、チタン、タンタルおよびそれらの合金の生体適合性膜、もしくは酸素原子を含有するチタン/酸化タンタル膜、または前記コア基板と接着された金属箔から選択されることを特徴とする、請求項1または請求項4に記載の新規の霧化コア。
- 前記e-リキッド移送用穿孔の直径は、150μm以下、好ましくは25μm~120μm、より好ましくは80μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の新規の霧化コア。
- 2つの隣接するe-リキッド移送用穿孔間の壁間隔は、250μm未満、好ましくは150μm未満、より好ましくは100μm未満であることを特徴とする、請求項1または請求項8に記載の新規の霧化コア。
- 前記e-リキッド移送用穿孔は、押出成形、射出成形、圧縮成形、3D印刷、レーザ加工または機械的穿孔によって作成されることを特徴とする、請求項1に記載の新規の霧化コア。
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