JP2024509903A - フォトニック加熱手段を有するエアロゾル発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態によると、エアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備える。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品を備える。ヒーター組立品は、電磁放射のビームを発生するために構成されたフォトニックデバイスを備える。エアロゾル発生装置は、電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている。本発明は、エアロゾル発生装置およびエアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システムにさらに関する。
【選択図】図１ａ

Description

本開示はエアロゾル発生装置に関する。本開示は、エアロゾル発生装置とエアロゾル発生物品とを備えるエアロゾル発生システムにさらに関する。

吸入可能なベイパーを発生するためのエアロゾル発生装置を提供することが知られている。こうした装置は、エアロゾル発生物品中に含有されたエアロゾル形成基体を燃焼することなく加熱してもよい。エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバの中にエアロゾル発生物品を挿入するために適切な形状を有してもよい。例えば、エアロゾル発生物品はロッド形状を有してもよい。発熱体は、エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の加熱チャンバの中に挿入された後に、エアロゾル形成基体を加熱するために、加熱チャンバの中に、またはその周りに配設されてもよい。

エアロゾル形成基体と熱的に接触している表面を加熱することによって、エアロゾル形成基体を加熱することが知られている。加熱された表面からの熱は、熱伝導によってエアロゾル形成基体に伝達される。これは多くの場合、加熱される表面とエアロゾル形成基体の間の密接な物理的接触を必要とする。一般的に、加熱されたエアロゾル形成基体から発生した残留物は、基体に接触する加熱された表面上に蓄積する場合がある。

エアロゾル形成基体を無接触の様態で加熱しうるエアロゾル発生装置を有することが望ましいことになる。エアロゾル形成基体に物理的に接触する加熱された表面を有することなく、エアロゾル形成基体を加熱しうるエアロゾル発生装置を有することが望ましいことになる。より少ない残留物の蓄積しか有しないでエアロゾル形成基体を加熱しうるエアロゾル発生装置を有することが望ましいことになる。

加熱される熱質量がほんの少ししかないエアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。迅速に加熱されることができるエアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。エアロゾル形成基体の温度が加熱プロトコルの変化に迅速に応答することを可能にするエアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。

低い熱ヒステリシス効果を有するエアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。基体を効率的に加熱するエアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。エアロゾル形成基体の温度が目標温度の変化に迅速に応答することを可能にするエアロゾル発生装置を提供することが望ましい。

本発明の一実施形態によると、エアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備えてもよい。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品を備えてもよい。ヒーター組立品は、電磁放射のビームを発生するために構成されたフォトニックデバイスを備えてもよい。エアロゾル発生装置は、電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されてもよい。

本発明の一実施形態によると、エアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備える。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品を備える。ヒーター組立品は、電磁放射のビームを発生するために構成されたフォトニックデバイスを備える。エアロゾル発生装置は、電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている。

加熱チャンバは、加熱チャンバの長軸方向軸に平行な第一の側壁を備えてもよい。加熱チャンバは、第一の側壁に垂直に配設された第二の側壁を備えてもよい。第一の側壁の表面は、第二の側壁の表面よりも大きくてもよい。エアロゾル発生装置は、電磁放射のビームを加熱チャンバの第一の側壁の少なくとも一部分を通して、かつエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されてもよい。

電磁放射の入射ビームは、例えば第一の側壁の透明な部分を介して、または第一の側壁内の開口部を介して、加熱チャンバに入ってもよい。電磁放射に伴い、エアロゾル形成基体の温度は最高で、エアロゾル形成プロセスに必要とされるエアロゾル形成基体の温度まで上昇する場合がある。

エアロゾル発生装置は、電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に、またはエアロゾル形成基体上に方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されてもよい。エアロゾル形成基体に、またはエアロゾル形成基体上に方向付けられた電磁放射のビームは、エアロゾル形成基体の中に少なくとも部分的に浸透する場合がある。

本明細書で使用される「第一の側壁の表面」および「第二の側壁の表面」という用語は、側壁のそれぞれの面積（すなわち、表面積）を指す。第一の側壁の面積は、第二の側壁の面積を超える。

例えば、加熱チャンバは、従来の紙巻たばこの形状にある程度似ている細長い円筒の形状を有してもよい。こうした実施形態において、第一の側壁は、細長い円筒の円筒状側壁であってもよく、また第二の側壁は、円筒の上部壁と底部壁のうちの一方または両方であってもよい。

例えば、加熱チャンバは、ディスクまたはコインの形状にある程度似ている平坦な円筒の形状を有してもよい。こうした実施形態において、第一の側壁は、円筒の上部壁と底部壁のうちの一方または両方であってもよく、第二の側壁は、平坦な円筒の円筒状側壁であってもよい。

加熱チャンバの第一の側壁を介して大きい面積で基体を照射することによって、エアロゾル形成基体の大きい表面積が有利に照射されてもよい。これは、フォトニックデバイスが、エアロゾル形成基体の中への限定された浸透深さを有する電磁放射を利用する時に特に有利である場合がある。

エアロゾル発生装置は、加熱チャンバの第一の側壁に平行な方向で加熱チャンバを通して延びる気流経路を備えてもよい。

電磁放射のビームは、加熱チャンバの第一の側壁を通して方向付けられてもよく、また気流経路は、加熱チャンバの第一の側壁に平行な方向に延びてもよい。加熱チャンバに入る電磁放射のビームの方向は、加熱チャンバ内の気流経路の方向に対して実質的に直角であってもよい。

伝導または対流と対照的に、フォトニックデバイスは電磁波を介してエネルギーを伝達する。電磁放射のビームによってエアロゾル形成基体を加熱することによって、エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を無接触の様態で加熱してもよい。エアロゾル形成基体と熱伝導要素の加熱される表面との間の物理的接触は、エアロゾル形成基体を加熱するために必要とされない、またはごくわずかしか必要とされない。熱伝導要素の加熱される表面を省略または低減することは、加熱されるべき全体的な熱質量を低減する場合がある。これは、高速かつ高効率の加熱を可能にする場合がある。

エアロゾル形成基体と加熱される表面との間の物理的接触を有しない、またはごくわずかしか有しないことはまた、使用中の残留物の蓄積を低減する場合がある。

低い熱質量はエアロゾル発生装置にとって、エアロゾル形成基体を所望の温度に、より迅速に加熱するために有益である場合がある。低い熱質量はエアロゾル発生装置にとって、より少ない熱ヒステリシス効果を有するために有益である場合がある。低い熱質量はエアロゾル発生装置にとって、基体をより効率的に加熱するために有益である場合がある。

フォトニックデバイスは、例えば抵抗ヒーターなどの他のヒーターと比較して、より短いオン／オフ応答時間を有する場合がある。フォトニックデバイスの短い応答時間はエアロゾル発生装置にとって、エアロゾル形成基体を所望の温度に、より迅速に加熱するために有益である場合がある。フォトニックデバイスの短い応答時間はエアロゾル発生装置にとって、より少ない熱ヒステリシス効果を有するために有益である場合がある。フォトニックデバイスの短い応答時間はエアロゾル発生装置にとって、基体をより効率的に加熱するために有益である場合がある。例えば、吸煙がエアロゾル発生装置の吸煙センサーによって検出されているかどうかに応じて、加熱を迅速にオフにし、再度オンにしてもよい。より短い応答時間は、時間に対する電力供給を変化させる時に、より正確な動的熱制御を可能にする場合がある。例えば、エアロゾル形成基体の温度は、温度が所定の閾値を下回って下がった時に、供給される電力を増加させることによって、所望の温度に迅速に上昇させてもよい。

フォトニックデバイスは、光源を備えてもよい。フォトニックデバイスは、半導体ベースの電子機器、レーザー、発光ダイオード、レーザーダイオード、ＩＲエミッタのうちの一つ以上を備えてもよい。フォトニックデバイスは、ＩＲレーザーダイオードを備えてもよい。フォトニックデバイスは、複数の光源を備えてもよい。フォトニックデバイスは、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０個の光源を備えてもよい。フォトニックデバイスは、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０個のＩＲレーザーダイオードを備えてもよい。

本明細書で使用される「ＩＲ」は赤外光を指す。一般的に、赤外光は、約７８０ナノメートル～約１５マイクロメートル（またはさらには約１０００マイクロメートルまで）の波長範囲内の電磁放射であってもよい。

フォトニックデバイスは、８００ナノメートル～２５００ナノメートルの範囲内の波長の電磁放射を発するために構成されてもよい。フォトニックデバイスは、１１００ナノメートル～２０００ナノメートルの範囲内の波長の電磁放射を発するために構成されてもよい。フォトニックデバイスは、１４００ナノメートル～１７００ナノメートルの範囲内の波長の電磁放射を発するために構成されてもよい。フォトニックデバイスは、約１５５０ナノメートルの波長で電磁放射を発するために構成されてもよい。

異なる材料は、異なる周波数にてＩＲ放射を吸収する。波長を慎重に選ぶことは、ある特定の物質が効率的に加熱される一方で、他の物質が実質的により低い温度に留まることを促進することができる。その結果、本発明のフォトニックデバイスは、エアロゾル形成基体の一つ以上の構成要素に応じて、標的化された加熱を可能にする場合がある。標的化されたＩＲ放射は必ずしも、周囲空気を加熱しない。これは、より効率的な加熱を達成することができることを意味する。また、エアギャップは熱的損失を低減する場合があるため、より高い設計自由度がある。それ故に、潜在的により少ない断熱材料しか必要にならない場合がある。

ＩＲ加熱手段の別の利点は、熱的応答が速いことである場合がある。エアロゾル形成基体は、照射時間中にのみ実質的に加熱されてもよい。

フォトニックデバイスは、ＩＲエミッタとして機能してもよい。適切なＩＲエミッタを選ぶために、エアロゾル形成基体の組成を考慮するべきである。ＩＲエミッタは、一つ以上のＩＲエミッタ特性の観点から選択されてもよい。一つ以上のＩＲエミッタ特性は、エアロゾル形成基体の一つ以上の構成要素に応じて選択されてもよい。例えば、当該一つ以上のＩＲエミッタ特性は、波長、周波数、スポットサイズ、掃引源、パルス対連続波、エネルギー、電力のうちのいずれか一つまたはそれらの組み合わせを含んでもよい。例えば、ＩＲエミッタの波長は、エアロゾル形成基体の一つ以上の構成要素によるＩＲ光の吸収の観点から選択されてもよい。ＩＲエミッタの波長は、エアロゾル形成基体の一つ以上の構成要素によるＩＲ光の伝達の観点から選択されてもよい。

ＩＲエミッタの波長は、エアロゾル形成基体の構成要素のＩＲ吸収帯に対応してもよい。ＩＲエミッタの波長は、エアロゾル形成基体の二つ以上の構成要素のＩＲ吸収帯に対応してもよい。

例えば、ＩＲエミッタの波長は、後述の通り、グリセロール、モラセス、糖、転化糖、たばこ、たばこ誘導体、またはエアロゾル形成基体の任意の他の構成要素のうちの一つ以上のＩＲ吸収帯に対応してもよい。

「波長」という用語は、単一の波長、複数の単一の波長、ある範囲の波長、複数の範囲の波長、またはこれらの任意の組み合わせを指してもよい。

例えば、エアロゾル形成基体中に比較的に大量のグリセロールが存在してもよく、また波長要件は、グリセロールの強い吸収帯に対して適合されてもよい。グリセロールの強いＩＲ吸収帯は、１３００ナノメートル～２０００ナノメートルのＩＲ光の波長で見いだされる。その結果、ＩＲエミッタは、８００ナノメートル～２３００ナノメートル、好ましくは１３００ナノメートル～２０００ナノメートルの範囲内のＩＲ光を発してもよい。

ＩＲエミッタは、エアロゾル形成基体の構成要素のうちのいずれかのＩＲ吸収帯に対して適合されてもよい。ＩＲエミッタは、エアロゾル形成基体の構成要素のうちのいずれかのＩＲ伝達に対して適合されてもよい。

ＩＲエミッタによるエアロゾル形成基体の加熱の強度に対する制御は、加熱の波長をすでに選択された波長からわずかに共振を外して動かすことによって達成されてもよい。これは有利なことに、エアロゾル形成基体の所望の化合物、例えばグリセロールの吸収を最大化する場合がある。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体の加熱の強度に対する制御は、ＩＲエミッタに供給される電力を変化させることによって達成されてもよい。

フォトニックデバイスは、０．１平方センチメートル～１０平方センチメートルのエアロゾル形成基体の表面積を照射するために構成されてもよい。フォトニックデバイスは、０．２平方センチメートル～４．１平方センチメートルのエアロゾル形成基体の表面積を照射するために構成されてもよい。フォトニックデバイスは、約２平方センチメートルのエアロゾル形成基体の表面積を照射するために構成されてもよい。

電磁放射のビームの出力は、０．１ワット～３０ワットの範囲内であってもよい。電磁放射のビームの出力は、０．５ワット～２５ワットの範囲内であってもよい。電磁放射のビームの出力は、２ワット～６ワットの範囲内であってもよい。電磁放射のビームの出力は、約４ワットであってもよい。

電磁放射のビームのエネルギー密度は、０．５ワット毎平方センチメートル～１００ワット毎平方センチメートルの範囲内であってもよい。電磁放射のビームのエネルギー密度は、１ワット毎平方センチメートル～２０ワット毎平方センチメートルの範囲内であってもよい。電磁放射のビームのエネルギー密度は、２ワット毎平方センチメートル～６ワット毎平方センチメートルの範囲内であってもよい。

エアロゾル発生装置は、フォトニックデバイスとエアロゾル形成基体の表面との間の光学経路に沿った距離が０．１センチメートル～５０センチメートルであるように構成されてもよい。エアロゾル発生装置は、フォトニックデバイスとエアロゾル形成基体の表面との間の光学経路に沿った距離が２センチメートル～３０センチメートルであるように構成されてもよい。

エアロゾル発生装置は、フォトニックデバイスを冷却するための冷却システムを備えてもよい。冷却システムは、空気吸込み口からフォトニックデバイスを通り過ぎて加熱チャンバに延びる気流経路を備えてもよい。フォトニックデバイスは、空気吸込み口を介して装置に入り、フォトニックデバイスを通る外気によって冷却されてもよい。フォトニックデバイスによって発せられる熱は、加熱チャンバに入る前にフォトニックデバイスを通る空気を予熱するために使用されてもよい。それによって、エアロゾル発生装置のエネルギー効率は、追加的に向上する場合がある。冷却システムは、受動的な冷却、または能動的な冷却、またはその両方を利用してもよい。冷却システムは、熱伝導性材料の導管を備えてもよい。冷却システムは、フォトニックデバイスが安全な動作温度に保たれ、それによって損傷を回避することを確実にする場合がある。

エアロゾル発生装置は、安全インターロックスイッチを備えてもよい。安全インターロックスイッチは、ある特定の状況下でのみ、例えばエアロゾル形成基体が加熱チャンバの中に挿入されている時にのみ、または加熱チャンバのリッドがしっかりと閉じられている時にのみ、フォトニックデバイスの起動を可能にするように構成されてもよい。安全インターロックスイッチは、電磁放射、例えばＩＲ光の漏れを回避することを確実にしてもよい。安全インターロックスイッチは、ユーザーの安全を保つために役立つ場合がある。安全インターロックスイッチは、磁気安全インターロックスイッチなどの非接触原理に基づいてもよい。安全インターロックスイッチは、電気回路に基づいてもよい。

本発明のフォトニックデバイスは、エアロゾル形成基体を加熱するための唯一の加熱手段として使用されてもよい。一部の実施形態において、本発明のフォトニックデバイスは、一つ以上の追加的な加熱手段と組み合わせて使用されてもよい。任意の加熱手段が、追加的な加熱手段として使用されてもよい。実施例は、抵抗加熱手段、または誘導加熱手段、または抵抗加熱手段と誘導加熱手段の両方の組み合わせなどの電気加熱手段を含む。

エアロゾル発生装置は、制御電子機器を備えてもよい。制御電子機器は、コントローラを備えてもよい。制御電子機器は、メモリを備えてもよい。メモリは、エアロゾル発生装置の一つ以上の構成要素に制御電子機器の機能または態様を実行させる命令を含んでもよい。本開示における制御電子機器に帰属する機能は、ソフトウエア、ファームウエア、ハードウエアのうちの一つ以上として具現化されてもよい。メモリは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

具体的に、本明細書に記載の構成要素（コントローラなど）のうちの一つ以上は、中央処理装置（ＣＰＵ）、コンピュータ、論理アレイ、または制御電子機器の中に入る、もしくは制御電子機器の外に出るデータを方向付ける能力を有するその他の装置などのプロセッサを備えてもよい。コントローラは、メモリ、処理手段、通信ハードウエアを有する一つ以上のコンピューティングデバイスを備えてもよい。コントローラは、コントローラの様々な構成要素を一緒に連結するために、またはコントローラに動作可能に連結された他の構成要素と連結するために使用される回路を備えてもよい。コントローラの機能は、ハードウエアによって実施されてもよい。コントローラの機能は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に保存された命令によって実施されてもよい。コントローラの機能は、ハードウエアと、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に保存された命令との両方によって実施されてもよい。

コントローラがプロセッサを備える場合、プロセッサは一部の実施形態において、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、均等な個別論理回路もしくは集積論理回路のうちのいずれか一つ以上を備えてもよい。一部の実施形態において、プロセッサは、一つ以上のマイクロプロセッサ、一つ以上のコントローラ、一つ以上のＤＳＰ、一つ以上のＡＳＩＣ、一つ以上のＦＰＧＡだけでなく、その他の個別論理回路または集積論理回路の任意の組み合わせなどの複数の構成要素を備えてもよい。本明細書のコントローラまたはプロセッサに帰属する機能は、ソフトウエア、ファームウエア、ハードウエア、またはこれらの任意の組み合わせとして具現化されてもよい。代替的なコントローラは、本明細書においてプロセッサベースのシステムとして記載されている一方で、リレーおよびタイマーなどの他の構成要素を利用し、単独で、またはマイクロプロセッサベースのシステムと組み合わせて、望ましい結果を達成することができる。

一つ以上の実施形態において、例示的なシステム、方法、インターフェースは、一つ以上のプロセッサ、またはメモリ、またはメモリと一つ以上のプロセッサの両方を備えてもよい、コンピューティング設備を使用して、一つ以上のコンピュータプログラムを使用して実装されてもよい。本明細書に記載のプログラムコード、または論理、またはコードと論理の両方は、本明細書に記載の機能性を実施し、かつ所望の出力データ／情報を生成するために、入力データまたは情報に適用されてもよい。出力データまたは情報は、本明細書に記載の通り、または知られている様式で適用されることになる通り、一つ以上の他の装置または方法に、入力として適用されてもよい。上記の観点から、本明細書に記載の通りのコントローラ機能が、当業者に知られている任意の様態で実装されてもよいことは容易に明らかであろう。

一部の実施形態において、制御電子機器はマイクロプロセッサを含んでもよく、これはプログラマブル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フォトニックデバイスに供給されてもよい。

エアロゾル発生装置は温度センサーを備えてもよい。温度センサーは熱電対を備えてもよい。温度センサーは、発熱体の温度を制御するために制御電子機器に動作可能に連結されてもよい。温度センサーは任意の適切な場所に位置付けられてもよい。例えば、温度センサーは、加熱されているエアロゾル形成基体の温度をモニターするように構成されてもよい。加えて、または代替的に、温度センサーは、フォトニックデバイスの温度をモニターするように構成されてもよい。センサーは、感知された温度に関する信号を制御電子機器に送信してもよく、これがフォトニックデバイスの電力を調整して、センサーにて適切な温度を達成してもよい。

フォトニックデバイスは、エアロゾル形成基体を電磁波によって加熱して、エアロゾルを発生してもよい。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、約１５０℃～約４００℃の範囲内の温度に加熱されることが好ましい。

一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、約１５０℃～約２５０℃、好ましくは約１８０℃～約２３０℃、より好ましくは約２００℃～約２３０℃の範囲内の温度に加熱される。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、液体エアロゾル形成基体であり、約１５０℃～約２５０℃、好ましくは約１８０℃～約２３０℃、より好ましくは約２００℃～約２３０℃の範囲内の温度に加熱される。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、固体エアロゾル形成基体であり、約１５０℃～約２５０℃、好ましくは約１８０℃～約２３０℃、より好ましくは約２００℃～約２３０℃の範囲内の温度に加熱される。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、たばこ材料を含む固体エアロゾル形成基体であり、約１５０℃～約２５０℃、好ましくは約１８０℃～約２３０℃、より好ましくは約２００℃～約２３０℃の範囲内の温度に加熱される。

一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、約２３０℃～約４００℃、好ましくは約２５０℃～約３５０℃の範囲内の温度に加熱される。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、固体エアロゾル形成基体であり、約２３０℃～約４００℃、好ましくは約２５０℃～約３５０℃の範囲内の温度に加熱される。一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、たばこ材料を含む固体エアロゾル形成基体であり、約２３０℃～約４００℃、好ましくは約２５０℃～約３５０℃の範囲内の温度に加熱される。

エアロゾル発生装置は手持ち式装置であってもよい。

エアロゾル発生装置は加熱非燃焼式装置であってもよい。加熱非燃焼式装置は、エアロゾル形成基体を燃焼することなく加熱する。加熱非燃焼式装置は、エアロゾル形成基体をその燃焼温度を下回る温度に加熱する。

加熱チャンバは、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、フォトニックデバイスとエアロゾル発生装置の口側端との間に配設されてもよい。

エアロゾル発生装置は、加熱チャンバの中へのエアロゾル形成基体の挿入のための再閉可能なリッドを備えてもよい。

再閉可能なリッドは、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、加熱チャンバの近位端と加熱チャンバの遠位端の間にエアロゾル発生装置の側壁に位置してもよい。再閉可能なリッドは加熱チャンバの側壁に位置してもよい。再閉可能なリッドは加熱チャンバの第一の側壁に位置してもよい。再閉可能なリッドは加熱チャンバの第二の側壁に位置してもよい。

再閉可能なリッドは、ヒンジ留めされたドアまたは摺動ドアを備えてもよい。

加熱チャンバの壁の少なくとも一部分は、窓を備えてもよい。加熱チャンバの第一の側壁の少なくとも一部分は、窓を備えてもよい。窓は、フォトニックデバイスによって放射される電磁放射のビームに対して実質的に透明であってもよい。窓は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、加熱チャンバの遠位端に位置してもよい。窓は、加熱チャンバの長軸方向軸に対して、加熱チャンバの遠位端に位置してもよい。窓は、加熱チャンバの長軸方向軸に対して、加熱チャンバの近位端に位置してもよい。窓は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、加熱チャンバの遠位端と加熱チャンバの近位端の間に位置してもよい。

窓は、融解石英、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、ケイ素、ゲルマニウム、銅、セレン化亜鉛、サファイアのうちの一つ以上を含んでもよい。融解石英は耐食性であり、周囲空気との接触に伴い簡単に腐食しないので、好ましい場合がある。

加熱チャンバの壁の少なくとも一部分は、ＩＲ遮断材料を備えてもよい。ＩＲ遮断材料は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、加熱チャンバの近位端に位置してもよい。

エアロゾル発生装置は、フォトニックデバイスによって発せられた電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けるためのビームガイド手段を備えてもよい。ビームガイド手段は、電磁放射のビームの方向を操作するように構成されてもよい。エアロゾル発生装置は、電磁放射のビームを加熱チャンバの第一の側壁に向かって方向付けるためのビームガイド手段を備えてもよい。

ビームガイド手段は、電磁放射の入射ビームを加熱チャンバに向かって偏向させるように配設された反射面を備えてもよい。ビームガイド手段は、ＩＲ反射材料を含んでもよい。

反射面は、エアロゾル発生装置の傾斜した壁上に配設されてもよい。傾斜した壁は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して９０度よりも小さい角度で傾斜してもよい。傾斜した壁は、加熱チャンバの第一の側壁の周りに同軸で配設されてもよい。傾斜した壁は、加熱チャンバの第一の側壁の周りに同軸で配設されてもよく、また加熱チャンバの第一の側壁は、ＩＲ透過材料を含んでもよい。

加熱チャンバの壁の内側とエアロゾル発生装置の壁の内側とのうちの一方または両方は、ＩＲ反射材料を含んでもよく、またはＩＲ反射材料でコーティングされていてもよい。

ＩＲ反射材料は、金属、好ましくはアルミニウム、金、銀、またはそれらの任意の組み合わせもしくは合金を含んでもよい。

エアロゾル発生装置は、ＩＲ反射材料上に保護コーティングを備えてもよい。保護コーティングは、ＳｉＯ₂またはＳｉＯを含んでもよい。

内側上にＩＲ反射材料を含むエアロゾル発生装置の壁は、加熱チャンバの側壁の周りに同軸に配設されてもよい。ＩＲ反射材料によって同軸に包囲された加熱チャンバの側壁は、ＩＲ透過材料を含んでもよい。

ＩＲ反射材料を含むエアロゾル発生装置の壁は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して９０度よりも小さい角度で傾斜していてもよい。傾斜した壁は、ビームガイド手段として機能してもよい。傾斜した壁は、真っ直ぐであってもよく、または湾曲していてもよい。

エアロゾル発生装置の傾斜した壁は、加熱チャンバの側壁の周りに同軸で配設されてもよい。傾斜した壁によって同軸に包囲された加熱チャンバの側壁は、ＩＲ透過材料を含んでもよい。

本発明は、本明細書に記載の通りのエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備えるエアロゾル発生システムにさらに関する。エアロゾル発生物品は、加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されてもよい。エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体を備えてもよく、またはエアロゾル形成基体から成ってもよい。

エアロゾル形成基体はキャストリーフを含んでもよい。

エアロゾル形成基体はディスクまたはシートの形状を有してもよい。それによって、体積に関して大きい表面積を達成してもよい。ＩＲ放射の限定された浸透深さは、基体の表面的な加熱をもたらす場合がある。それ故に、基体は理想的に、体積に対して大きい表面積を有する。

エアロゾル形成基体は、５ミリメートル～１５ミリメートル、好ましくは約１５ミリメートルの直径を有してもよい。エアロゾル形成基体は、１ミリメートル～１０ミリメートル、好ましくは約５ミリメートルの厚さを有してもよい。

エアロゾル形成基体は、１００ミリグラム～１グラム、好ましくは約４００ミリグラムの質量を有してもよい。

本発明は、エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成する方法にさらに関する。方法は、フォトニックデバイスによって電磁放射のビームを発生することを含む。方法は、フォトニックデバイスからの電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けることを含む。方法は、エアロゾルを発生するために、電磁放射のビームによってエアロゾル形成基体を加熱することを含む。

フォトニックデバイスによって発生される電磁放射のビームは、ＩＲ光のビームであってもよい。エアロゾル形成基体の温度は、ＩＲ光の吸収に伴い上昇する場合がある。エアロゾル形成基体の温度は、エアロゾルが形成される場合がある気化温度に到達するまで、ＩＲ光の吸収に伴い上昇する場合がある。

方法の一つ以上の実施形態において、ＩＲ放射のビームの波長は、エアロゾル形成基体の少なくとも一構成要素がＩＲ放射を吸収する波長に対応するように選択されてもよい。

本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、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を指す。揮発性化合物は、エアロゾル形成基体を加熱すること、または燃焼することによって放出されてもよい。加熱または燃焼の代替として、一部の場合において、化学反応によって、または超音波などの機械的な刺激によって揮発性化合物が放出されてもよい。エアロゾル形成基体は固体または液体であってもよく、または固体構成成分と液体構成成分の両方を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の一部であってもよい。

エアロゾル形成基体は、植物材料およびエアロゾル形成体を含むことが好ましい。植物材料は、アルカロイドを含む植物材料であることが好ましく、ニコチンを含む植物材料であることがより好ましく、たばこ含有材料であることがより好ましい。

エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で少なくとも７０重量パーセントの植物材料を含むことが好ましく、少なくとも９０重量パーセントの植物材料を含むことがより好ましい。エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で９０～９５重量パーセントの植物材料など、乾燥重量基準で９５重量パーセント未満の植物材料を含むことが好ましい。

エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で少なくとも５重量パーセントのエアロゾル形成体を含むことが好ましく、少なくとも１０重量パーセントのエアロゾル形成体を含むことがより好ましい。エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で５～３０重量パーセントのエアロゾル形成体など、乾燥重量基準で３０重量パーセント未満のエアロゾル形成体を含むことが好ましい。

一部の特に好ましい実施形態において、エアロゾル形成基体は、植物材料およびエアロゾル形成体を含み、基体は乾燥重量基準で５～３０重量％のエアロゾル形成体含有量を有する。植物材料は、アルカロイドを含む植物材料であることが好ましく、ニコチンを含む植物材料であることがより好ましく、たばこ含有材料であることがより好ましい。アルカロイドは天然の窒素含有有機化合物のクラスである。アルカロイドは主に植物中に見いだされるが、細菌、真菌、動物中にも見いだされる。アルカロイドの例としては、カフェイン、ニコチン、テオブロミン、アトロピン、ツボクラリンが挙げられるがこれらに限定されない。好ましいアルカロイドはニコチンであり、これはたばこ中に見いだされる場合がある。

エアロゾル形成基体はニコチンを含んでもよい。エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよく、例えば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。好ましい実施形態において、エアロゾル形成基体は、均質化したたばこ材料、例えばキャストリーフたばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、固体構成成分と液体構成成分の両方を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い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。エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はエアロゾル形成体をさらに含んでもよい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。

「キャストリーフ」という用語は本明細書において、植物粒子（例えば、クローブ粒子、または混合物中のたばこ粒子およびクローブ粒子）および結合剤（例えば、グアーガム）を含むスラリーを支持表面（ベルトコンベヤーなど）上にキャスティングすることと、スラリーを乾燥させることと、乾燥したシートを支持表面から取り外すこととに基づくキャスティングプロセスによって作製されたシート製品を指すために使用される。キャスティングまたはキャストリーフプロセスの一実施例は、例えばキャストリーフたばこの作製についての米国特許第Ａ－５，７２４，９９８号に記載されている。キャストリーフプロセスにおいて、粒子状植物材料を液体構成成分（典型的に水）と混合してスラリーを形成する。スラリー中の他の添加された構成成分としては、繊維、結合剤、エアロゾル形成体が挙げられてもよい。粒子状植物材料は、結合剤の存在下で凝集されてもよい。スラリーは、支持表面上にキャストされ、乾燥されて、均質化した植物材料のシートを形成する。

本明細書で使用される「エアロゾル発生物品」という用語は、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エアロゾル形成基体を含む物品を指す。エアロゾル発生物品は使い捨てであってもよい。

本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」という用語は、エアロゾル形成基体と相互作用してエアロゾルを発生する装置を指す。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品と、エアロゾル形成基体を含むカートリッジとのうちの一方または両方と相互作用してもよい。一部の実施例において、エアロゾル発生装置はエアロゾル形成基体を加熱して、基体からの揮発性化合物の放出を容易にする場合がある。電気的に作動するエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を加熱してエアロゾルを形成するための、電気ヒーターなどのアトマイザーを備えてもよい。

本明細書で使用される「エアロゾル発生システム」という用語は、エアロゾル形成基体とのエアロゾル発生装置の組み合わせを指す。エアロゾル形成基体がエアロゾル発生物品の一部を形成する時に、エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生物品とのエアロゾル発生装置の組み合わせを指す。エアロゾル発生システムにおいて、エアロゾル形成基体およびエアロゾル発生装置は協働して、エアロゾルを発生する。

本明細書で使用される「長軸方向」という用語は、エアロゾル発生装置の、または加熱チャンバの主軸に沿った方向を記述するために使用され、また「横断方向」という用語は、長軸方向に垂直な方向を記述するために使用される。「エアロゾル発生装置の長軸方向軸」という用語は、エアロゾル発生装置の最大膨張の方向に対応するエアロゾル発生装置の軸を指す。「加熱チャンバの長軸方向軸」という用語は、加熱チャンバの最大膨張の方向に対応する加熱チャンバの軸を指す。

ある特定の実施形態において、加熱チャンバの長軸方向軸は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸と平行である。例えば、チャンバの開放端はエアロゾル発生装置の近位端に位置付けられている。他の実施形態において、加熱チャンバの長軸方向軸は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対してある角度を成していて、例えばエアロゾル発生装置の長軸方向軸に垂直である。例えば、加熱チャンバの開放端は、エアロゾル発生装置の一方の側面に沿って位置付けられていて、これによってエアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に垂直な方向で加熱チャンバの中に挿入されてもよい。

本明細書で使用される「近位」という用語は、ユーザー端（またエアロゾル発生装置の口側端）を指し、また「遠位」という用語は、近位端の反対側の端を指す。加熱チャンバまたはインダクタコイルを参照する時に、「近位」という用語は、加熱チャンバの開放端に最も近い領域を指し、また「遠位」という用語は、閉鎖端に最も近い領域を指す。エアロゾル発生装置の端または加熱チャンバの端はまた、エアロゾル発生装置を通して空気が流れる方向に関して言及される場合がある。近位端は「下流端」として言及されてもよく、また遠位端は「上流端」として言及されてもよい。

本明細書で使用される「長さ」という用語は、加熱チャンバの長軸方向、エアロゾル発生装置の長軸方向、エアロゾル発生物品の長軸方向、またはエアロゾル発生装置もしくはエアロゾル発生物品の構成要素の長軸方向における主要な寸法を指す。

本明細書で使用される「幅」という用語は、加熱チャンバの横断方向、エアロゾル発生装置の横断方向、エアロゾル発生物品の横断方向、またはエアロゾル発生装置もしくはエアロゾル発生物品の構成要素の横断方向における、その長さに沿った特定の場所での主要な寸法を指す。「厚さ」という用語は、幅に垂直な横断方向における寸法を指す。

以下に非限定的な実施例の非網羅的なリストを提供している。これらの実施例の特徴のうちのいずれか一つ以上は、本明細書に記載の別の実施例、実施形態、または態様のうちのいずれか一つ以上の特徴と組み合わされてもよい。

実施例Ａ：エアロゾル発生装置であって、
エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバと、
エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品と、を備え、
ヒーター組立品が、電磁放射のビームを発生するために構成されたフォトニックデバイスを備え、
エアロゾル発生装置が、電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている、エアロゾル発生装置。
実施例Ｂ：加熱チャンバが、加熱チャンバの長軸方向軸と平行な第一の側壁と、第一の側壁に垂直に配設された第二の側壁とを備え、
第一の側壁の表面が、第二の側壁の表面よりも大きく、
エアロゾル発生装置が、電磁放射のビームを加熱チャンバの第一の側壁の少なくとも一部分を通して、かつエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている、実施例Ａに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｃ：電磁放射のビームを加熱チャンバの第一の側壁に向かって方向付けるためのビームガイド手段を備える、実施例Ｂに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｄ：ビームガイド手段が、電磁放射の入射ビームを加熱チャンバに向かって偏向させるように配設された反射面を備える、実施例Ｃに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｅ：反射面が、エアロゾル発生装置の傾斜した壁上に配設されていて、傾斜した壁が、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して９０度よりも小さい角度で傾斜していて、かつ好ましくは傾斜した壁が、加熱チャンバの第一の側壁の周りに同軸に配設されていて、加熱チャンバの第一の側壁がＩＲ透過材料を含む、実施例Ｄに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｆ：ビームガイド手段がＩＲ反射材料を含む、実施例Ｃ～Ｅのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｇ：加熱チャンバの第一の側壁と平行な方向で加熱チャンバを通って延びる気流経路を備える、実施例Ｂ～Ｆのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｈ：フォトニックデバイスが光源を備える、実施例Ａ～Ｇのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｉ：フォトニックデバイスが、半導体ベースの電子機器、発光ダイオード、レーザーダイオード、ＩＲエミッタのうちの一つ以上を備える、実施例Ａ～Ｈのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｊ：フォトニックデバイスがＩＲレーザーダイオードを備える、実施例Ａ～Ｉのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｋ：フォトニックデバイスが、８００ナノメートル～２５００ナノメートル、好ましくは１１００ナノメートル～２０００ナノメートル、より好ましくは１４００ナノメートル～１７００ナノメートルの範囲内の、最も好ましくは約１５５０ナノメートルの波長の電磁放射を発するために構成されている、実施例Ａ～Ｊのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｌ：フォトニックデバイスが、０．１平方センチメートル～１０平方センチメートル、好ましくは０．２平方センチメートル～４．１平方センチメートル、より好ましくは約２平方センチメートルのエアロゾル形成基体の表面積を照射するために構成されている、実施例Ａ～Ｋのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｍ：電磁放射のビームの電力が、０．１ワット～３０ワット、好ましくは０．５ワット～２５ワット、より好ましくは２ワット～６ワットの範囲内、最も好ましくは４ワットである、実施例Ａ～Ｌのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｎ：電磁放射のビームのエネルギー密度が、０．５ワット毎平方センチメートル～１００ワット毎平方センチメートル、好ましくは１ワット毎平方センチメートル～２０ワット毎平方センチメートル、より好ましくは２ワット毎平方センチメートル～６ワット毎平方センチメートルの範囲内である、実施例Ａ～Ｍのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｏ：エアロゾル発生装置が、フォトニックデバイスとエアロゾル形成基体の表面との間の光学経路に沿った距離が、０．１センチメートル～５０センチメートル、好ましくは２センチメートル～３０センチメートルであるように構成されている、実施例Ａ～Ｎのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｐ：フォトニックデバイスを冷却するための冷却システムを備え、冷却システムが、空気吸込み口からフォトニックデバイスを通り過ぎて加熱チャンバに延びる気流経路を備える、実施例Ａ～Ｏのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｑ：安全インターロックスイッチを備える、実施例Ａ～Ｐのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｒ：加熱チャンバが、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、フォトニックデバイスとエアロゾル発生装置の口側端との間に配設されている、実施例Ａ～Ｑのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｓ：加熱チャンバの中へのエアロゾル形成基体の挿入のための再閉可能なリッドを備える、実施例Ａ～Ｒのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｔ：再閉可能なリッドが、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、加熱チャンバの近位端と加熱チャンバの遠位端の間にエアロゾル発生装置の側壁に位置する、実施例Ｓに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｕ：再閉可能なリッドが、ヒンジ留めされたドアまたは摺動ドアを備える。実施例Ｓまたは実施例Ｔに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｖ：好ましくは加熱チャンバの第一の側壁の少なくとも一部分が、フォトニックデバイスによって発せられた電磁放射のビームに対して実質的に透明である窓を備え、窓が加熱チャンバの遠位端に位置する、実施例Ｂ～Ｕのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｗ：窓が、融解石英、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、ケイ素、ゲルマニウム、銅、セレン化亜鉛、サファイアのうちの一つ以上を含む、実施例Ｖに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｘ：好ましくは加熱チャンバの壁の少なくとも一部分が、ＩＲ遮断材料を含み、ＩＲ遮断材料が、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して加熱チャンバの近位端に位置する、実施例Ａ～Ｗのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｙ：加熱チャンバの壁の内側とエアロゾル発生装置の壁の内側とのうちの一方または両方が、ＩＲ反射材料を含む、またはＩＲ反射材料でコーティングされている、実施例Ａ～Ｘのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Ｚ：ＩＲ反射材料が、金属、好ましくはアルミニウム、金、銀、またはそれらの任意の組み合わせもしくは合金を含む、実施例Ｙに記載のエアロゾル発生装置。
実施例ＺＡ：ＩＲ反射材料上に保護コーティングを備え、好ましくは保護コーティングがＳｉＯ２またはＳｉＯを含む、実施例Ｙまたは実施例Ｚに記載のエアロゾル発生装置。
実施例ＺＢ：ＩＲ反射材料を含むエアロゾル発生装置の壁が、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して９０度よりも小さい角度で傾斜している、実施例Ｙ～ＺＡのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例ＺＣ：好ましくはエアロゾル発生装置の傾斜した壁が加熱チャンバの側壁の周りに同軸に配設されていて、加熱チャンバの側壁がＩＲ透過材料を含む、実施例ＺＢに記載のエアロル発生装置。
実施例ＺＤ： エアロゾル発生装置が手持ち式装置である、実施例Ａ～ＺＣのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例ＺＥ：エアロゾル発生装置が加熱非燃焼式装置である、実施例Ａ～ＺＤのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例ＺＦ：実施例Ａ～ＺＥのいずれかに記載のエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備え、エアロゾル発生物品が、加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されている、エアロゾル発生システム。
実施例ＺＧ：エアロゾル形成基体がキャストリーフを含む、実施例ＺＦに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ＺＨ：エアロゾル形成基体がディスクまたはシートの形状を有する、実施例ＺＦまたは実施例ＺＧに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ＺＩ：エアロゾル形成基体が５ミリメートル～１５ミリメートル、好ましくは約１５ミリメートルの直径を有し、かつエアロゾル形成基体が１ミリメートル～１０ミリメートル、好ましくは約５ミリメートルの厚さを有する、実施例ＺＨに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ＺＪ：エアロゾル形成基体が、１００ミリグラム～１グラム、好ましくは約４００ミリグラムの質量を有する、実施例ＺＦ～ＺＩのいずれかに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ＺＫ：エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成するための方法であって、
フォトニックデバイスによって電磁放射のビームを発生する工程と、
フォトニックデバイスからの電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付ける工程と、
エアロゾルを発生するために、電磁放射のビームによってエアロゾル形成基体を加熱する工程と、を含む方法。

一つの実施形態に関して説明される特徴は、本発明の他の実施形態にも等しく適用されてもよい。

例証としてのみであるが、以下の添付図面を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１ａは、エアロゾル発生装置を示す。 図１ｂは、エアロゾル発生装置を示す。 図２ａは、エアロゾル発生装置を示す。 図２ｂは、エアロゾル発生装置を示す。 図２ｃは、エアロゾル発生装置を示す。 図３ａは、エアロゾル発生装置を示す。 図３ｂは、エアロゾル発生装置を示す。 図３ｃは、エアロゾル発生装置を示す。 図４ａは、エアロゾル発生装置の加熱チャンバを示す。 図４ｂは、エアロゾル発生装置の加熱チャンバを示す。 図４ｃは、エアロゾル発生装置の加熱チャンバを示す。 図４ｄは、エアロゾル発生装置の加熱チャンバを示す。 図４ｅは、エアロゾル発生装置の加熱チャンバを示す。

図１ａおよび図１ｂは、エアロゾル発生装置の断面を側面図で示す。図１ａおよび図１ｂのエアロゾル発生装置は、装置の口側端側が図の左側にあるように示されている。

図１ａに示す通り、図１ａおよび図１ｂのエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバ１０を備える。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品を備える。ヒーター組立品は、電磁放射のビームを発生するために構成されたフォトニックデバイス１２を備える。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体が加熱チャンバ１０の中に挿入されている時に、電磁放射のビームをエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている。

エアロゾル発生装置は、フォトニックデバイス１２を冷却するための冷却システム１４をさらに備える。エアロゾル発生装置は、装置の動作を制御するための制御ユニット１６を備える。エアロゾル発生装置は、装置に電力を供給するための電源１８を備える。

エアロゾル発生装置は空気吸込み口２０、２２をさらに備える。空気吸込み口２０、２２は、エアロゾル発生装置のハウジング２４における開口部として形成されている。

図１ｂの矢印２６は、図１ａおよび図１ｂのエアロゾル発生装置における気流経路を図示する。周囲空気は、空気吸込み口２０を介してエアロゾル発生装置に入り、その後、空気吸込み口２２を介して加熱チャンバ１０に入る。使用時に、エアロゾル形成基体は加熱チャンバの中に挿入されていて、空気はエアロゾル形成基体を通って流れてもよく、または通り過ぎてもよい。最終的に、エアロゾル形成基体によって発生したエアロゾルを含む空気は、エアロゾル発生装置の口側端側、すなわち図１ａおよび図１ｂの左側に加熱チャンバ１０を出る。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の一部であってもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の遠位部分の一部であってもよい。物品の遠位部分は、加熱チャンバ１０の中に挿入されてもよい。エアロゾル発生物品は、その近位端にあるマウスピースフィルター要素などのマウスピースを備えてもよい。使用時に、ユーザーはエアロゾル発生物品のマウスピースを直接吸ってもよい。

図２ａ～図２ｃは、エアロゾル発生装置の断面を側面図で示す。図２ａ～図２ｃのエアロゾル発生装置は、装置の口側端側が図の左側にあるように示されている。

図２ａに示す通り、図２ａ～図２ｃのエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバ１０と、エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品とを備える。図２ｂに示す通り、加熱チャンバ１０は、加熱チャンバ１０の長軸方向軸に平行な第一の側壁１０ａを備える。加熱チャンバ１０は、第一の側壁１０ａに垂直に配設された第二の側壁１０ｂを備える。第一の側壁１０ａの表面は、第二の側壁１０ｂの表面よりも大きい。

図２ａに示す通り、ヒーター組立品はフォトニックデバイス１２を備える。フォトニックデバイス１２は、横断方向に対して加熱チャンバ１０とハウジング２４の外側壁との間に配設されている。フォトニックデバイス１２は、エアロゾル発生装置の長軸方向中心軸を取り囲むリングを有するリング形状の光源を備えてもよい。別の方法として、フォトニックデバイス１２は、エアロゾル発生装置の横断平面において加熱チャンバの周りに円周方向に配設された一つ以上の光源を備えてもよい。

フォトニックデバイス１２は、ＩＲエミッタ、例えばＩＲレーザーダイオードを備える。ＩＲエミッタは、ＩＲビームを発生するために構成されている。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体が加熱チャンバ１０の中に挿入されている時に、ＩＲビームを加熱チャンバ１０の第一の側壁１２ａを通して、かつエアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている。

エアロゾル発生装置は、冷却システム１４、制御ユニット１６、電源１８、装置ハウジング２４を備える。エアロゾル発生装置は空気吸込み口２０、２２をさらに備える。図２ｂの矢印２６は、図２ａ～図２ｃのエアロゾル発生装置における気流経路を図示する。空気吸込み口２０は、冷却システム１４の近くに位置付けられている。これは、空気対流を通して冷却能力をさらに強化する場合がある。

図２ａに示す通り、加熱チャンバの第一の側壁１０ａは、ＩＲ透過材料２８、例えば融解石英を含む。加熱チャンバ１０を同軸で包囲するハウジング２４の壁の内側は、ＩＲ反射材料３０、例えばアルミニウムを含む。

図２ｃの矢印３２は、フォトニックデバイス１２が起動されている時のＩＲビームの伝播を図示する。ＩＲ光のビーム３２は、フォトニックデバイス１２を出る。ビームの方向に応じて、ビーム３２は、ＩＲ透過材料２８を通して加熱チャンバ１０に直接入ってもよく、またはＩＲ透過材料２８を通して加熱チャンバ１０に入る前に、ＩＲ反射材料３０で最初に反射されてもよい。それ故に、ＩＲ反射材料３０は、ビームガイド手段として機能する。加熱チャンバ１０内に位置するエアロゾル形成基体は、ＩＲ透過材料２８を介して第一の側壁１２ａを通して加熱チャンバ１０に入るＩＲビーム３２によって、エアロゾルを発生するように加熱されてもよい。

光を反射および散乱する可能性を活用して、加熱チャンバ１０の伝達可能な第一の側壁１０ａを通してエアロゾル形成基体の大部分を照射する。それによって、平坦な熱的勾配を達成してもよい。

加熱チャンバ１０の中へのＩＲビーム３２の反射率は有利なことに、ＩＲ反射材料３０を含む、かつエアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して９０度よりも小さい角度で傾斜しているエアロゾル発生装置の壁３４によって促進される。それ故に、壁３４はビームガイド手段として機能する。角度は、光の方向および基体の位置に対して最適化されてもよい。

図３ａ～図３ｃは、エアロゾル発生装置の断面を側面図で示す。図３ａ～図３ｃのエアロゾル発生装置は、装置の口側端側が図の上部にあるように示されている。

図３ａに示す通り、図３ａ～図３ｃのエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体３６を受容するための加熱チャンバ１０と、エアロゾル形成基体３６を加熱するためのヒーター組立品とを備える。ヒーター組立品はフォトニックデバイス１２を備える。加熱チャンバ１０は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、フォトニックデバイス１２とエアロゾル発生装置の口側端との間に配設されている。フォトニックデバイス１２に面する加熱チャンバの底部壁は、電磁放射（例えば、ＩＲ光）に対して透過性の材料で作製されている。

エアロゾル発生装置は、冷却システム１４、制御ユニット１６、電源１８、装置ハウジング２４をさらに備える。空気吸込み口が存在するが、図３には示されていない。

エアロゾル形成基体３６は、図３ｂに図示の通り、ヒンジ留めされたドアを備える再閉可能なリッド４０を介して加熱チャンバ１０の中に挿入されてもよい。再閉可能なリッド４０は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、加熱チャンバ１０の近位端と加熱チャンバ１０の遠位端の間にエアロゾル発生装置の側壁に位置する。図３ｂはまた、加熱チャンバ１０が、加熱チャンバ１０の長軸方向軸と平行に、かつエアロゾル発生装置の長軸方向軸に垂直に第一の側壁１０ａを備えることを示す。加熱チャンバ１０は、第一の側壁１０ａに垂直に配設された第二の側壁１０ｂを備える。第一の側壁１０ａの表面は、第二の側壁１０ｂの表面よりも大きい。

図３ａ～図３ｃのエアロゾル発生装置は、安全窓３８をさらに備える。安全窓３８は、フォトニックデバイス１２によって発せられた電磁放射（例えば、ＩＲ放射）に対して不透過性である。安全窓３８はＩＲ遮断材料を含んでもよい。従って、安全窓３８は、図３ｃに示す潜在的に有害なＩＲ放射３２が、エアロゾル発生装置の口側端に向かって伝播し、ユーザーを照射するのを防止してもよい。

安全窓３８は反射材料を含んでもよい。例えば、ＩＲ反射コーティングが、加熱チャンバの内部に向かって存在してもよく、これによって入射ＩＲビームは、加熱チャンバ１２に向かって戻って反射されてもよい。それ故に、ＩＲ反射コーティングは、ビームガイド手段として機能してもよい。

図４ａ～図４ｅは、エアロゾル発生装置の加熱チャンバ１０の断面を上面図で示す。

図４ａは、加熱チャンバ１０の円形断面を示し、そのリッド４０は閉鎖した構成にある。図４ｂは、加熱チャンバ１０の円形断面を示し、そのリッド４０は開放した構成にあり、リッド４０は摺動ドアを備える。エアロゾル形成基体は開口４２を介して挿入されてもよい。図４ｃは、加熱チャンバ１０の円形断面を示し、そのリッド４０は開放した構成にあり、リッド４０はヒンジ留めされたドアを備える。図４ｄは、加熱チャンバ１０の長方形断面を示し、そのリッド４０は閉鎖した構成にある。図４ｅは、加熱チャンバ１０の長方形断面を示し、そのリッド４０は開放した構成にある。図４ａ～図４ｅのリッド４０は、開口４２が閉じている時にのみフォトニックデバイス１２を動作させることができるように、安全インターロックスイッチを備えてもよい。

Claims (14)

1. エアロゾル発生装置であって、
   エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバと、
   前記エアロゾル形成基体を加熱するためのヒーター組立品と、を備え、
   前記ヒーター組立品が、電磁放射のビームを発生するために構成されたフォトニックデバイスを備え、
   前記エアロゾル発生装置が、電磁放射の前記ビームを前記エアロゾル形成基体上に方向付けることによって、エアロゾル形成基体を加熱するために構成されていて、
   前記加熱チャンバが、前記エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して、前記フォトニックデバイスと前記エアロゾル発生装置の口側端との間に配設されている、エアロゾル発生装置。
2. 前記加熱チャンバが、前記加熱チャンバの長軸方向軸と平行な第一の側壁と、前記第一の側壁に垂直に配設された第二の側壁とを備え、
   前記第一の側壁の表面が、前記第二の側壁の表面よりも大きく、
   前記エアロゾル発生装置が、電磁放射の前記ビームを前記加熱チャンバの前記第一の側壁の少なくとも一部分を通して、かつ前記エアロゾル形成基体に向かって方向付けることによって、前記エアロゾル形成基体を加熱するために構成されている、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 電磁放射の前記ビームを前記加熱チャンバの前記第一の側壁に向かって方向付けるためのビームガイド手段を備える、請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記ビームガイド手段が、電磁放射の入射ビームを前記加熱チャンバに向かって偏向させるように配設された反射面を備える、請求項３に記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記反射面が、前記エアロゾル発生装置の傾斜した壁上に配設されていて、前記傾斜した壁が、前記エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して９０度よりも小さい角度で傾斜していて、かつ好ましくは前記傾斜した壁が、前記加熱チャンバの前記第一の側壁の周りに同軸に配設されていて、前記加熱チャンバの前記第一の側壁がＩＲ透過材料を含む、請求項４に記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記ビームガイド手段がＩＲ反射材料を含む、請求項３～５のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記加熱チャンバの前記第一の側壁と平行な方向で前記加熱チャンバを通って延びる気流経路を備える、請求項２～６のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
8. 好ましくは前記加熱チャンバの前記第一の側壁の少なくとも一部分が、前記フォトニックデバイスによって発せられた電磁放射の前記ビームに対して実質的に透明である窓を備え、前記窓が前記加熱チャンバの遠位端に位置する、請求項２～７のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記窓が、融解石英、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、ケイ素、ゲルマニウム、銅、セレン化亜鉛、サファイアのうちの一つ以上を含む、請求項８に記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記フォトニックデバイスがＩＲレーザーダイオードを備える、請求項１～９のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記フォトニックデバイスを冷却するための冷却システムを備え、前記冷却システムが、空気吸込み口から前記フォトニックデバイスを通り過ぎて前記加熱チャンバに延びる気流経路を備える、請求項１～１０のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
12. 好ましくは前記加熱チャンバの壁の少なくとも一部分が、ＩＲ遮断材料を含み、前記ＩＲ遮断材料が、前記エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して前記加熱チャンバの近位端に位置する、請求項１～１１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
13. 前記加熱チャンバの壁の内側と前記エアロゾル発生装置の壁の内側とのうちの一方または両方が、ＩＲ反射材料を含む、またはＩＲ反射材料でコーティングされている、請求項１～１２のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
14. 請求項１～１３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置と、前記エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備え、前記エアロゾル発生物品が、前記加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されている、エアロゾル発生システム。

Images