JP5877618B2 - エアロゾル冷却要素を有するエアロゾル発生物品 - Google Patents

Description

本明細書は、エアロゾル形成基材と基材から形成されたエアロゾルを冷却するためのエアロゾル冷却要素とを含むエアロゾル発生物品に関する。

当業分野では、タバコ含有基材のようなエアロゾル形成基材を燃焼させずに加熱するエアロゾル発生物品は公知である。エアロゾル発生物品を使用するシステムの例は、ニコチン含有エアロゾルを生成するためにタバコ含有基材を２００℃よりも高く加熱するシステムを含む。そのようなシステムは、商品名Ｐｌｏｏｍの下で販売されたシステムのような化学又はガス加熱器を使用することができる。

加熱式エアロゾル発生物品を使用するそのようなシステムの狙いは、従来のシガレットにおけるタバコの燃焼及び熱分解で生成される公知の有害な煙成分を低減することである。典型的に、このような加熱式喫煙物品において、吸入可能なエアロゾルは、熱源の内部、周囲、又はその下流に位置付けることができる物理的に分離されたエアロゾル形成基材又は材料への熱源からの熱の伝熱によって発生される。エアロゾル発生物品の消費中に、揮発性化合物は、熱源からの熱伝達によってエアロゾル形成基材から放出され、かつエアロゾル発生物品を通って吸い込まれる空気に取り込まれる。放出された化合物が冷えると、それらは、凝縮して消費者によって吸入されるエアロゾルを形成する。

従来のシガレットは、タバコを燃焼させて揮発性化合物を放出する温度を発生させる。燃焼するタバコの温度は、８００℃よりも高くに達する可能性があり、そのような高温では、タバコから放出される煙に含まれる水の大部分が追い出される。従来のシガレットによって生成される主流煙は、それが相対的に乾燥しているので、喫煙者によって低温であると知覚される傾向がある。エアロゾル形成基材を燃焼させずに加熱することによって発生されるエアロゾルは、加熱される基材が達する温度が低いために、より高い水分の含有量を有する場合がある。エアロゾル形成の温度がより低いにもかかわらず、そのようなシステムによって発生されたエアロゾル流れは、従来のシガレット煙よりも高い知覚温度を有する場合がある。

本明細書は、エアロゾル発生物品及びエアロゾル発生物品を使用する方法に関する。

一実施形態において、ロッドの形態に組み立てられた複数の要素を含むエアロゾル発生物品を提供する。複数の要素は、エアロゾル形成基材と、ロッド内でエアロゾル形成基材の下流に位置付けられたエアロゾル冷却要素とを含む。エアロゾル冷却要素は、複数の縦方向延在チャネルを含み、かつ縦方向に５０％と９０％の間の多孔率を有する。エアロゾル冷却要素は、これに代えて、本明細書で更に説明するようにその機能に基づいて熱交換器と呼ぶことができる。

本明細書で用いる時に、用語エアロゾル発生物品は、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ことが可能であるエアロゾル形成基材を含む物品を示すのに使用される。エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基材を燃焼させずに揮発性化合物を放出する物品である不燃性エアロゾル発生物品とすることができる。エアロゾル発生物品は、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ために燃焼ではなく加熱されるように意図したエアロゾル形成基材を含むエアロゾル発生物品である加熱式エアロゾル発生物品とすることができる。加熱式エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生物品の一部を形成する搭載式加熱手段を含むことができ、又は個別のエアロゾル発生デバイスの一部を形成する外部加熱器と相互作用するように構成することができる。

エアロゾル発生物品は、ユーザの口腔を通してユーザの肺の中へ直接吸入可能なエアロゾルを形成する喫煙物品とすることができる。エアロゾル発生物品は、シガレットのような従来の喫煙物品に類似する場合があり、かつタバコを含むことができる。エアロゾル発生物品は使い捨てにすることができる。これに代えて、エアロゾル発生物品は、部分的に再利用可能であり、補充可能又は交換可能なエアロゾル形成基材を含むことができる。

本明細書で用いる時に、用語「エアロゾル形成基材」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ことができる基材に関する。そのような揮発性化合物は、エアロゾル形成基材の加熱によって放出することができる。エアロゾル形成基材は、担体又は支持体に吸収され、被覆され、含浸され、又はそうでなければ充填することができる。エアロゾル形成基材は、エアロゾル発生物品又は喫煙物品の一部とすることが便利である。

エアロゾル形成基材は、ニコチンを含むことができる。エアロゾル形成基材は、タバコを含むことができ、例えば、揮発性タバコ香味化合物を含有するタバコ含有材料を含むことができ、揮発性タバコ香味化合物は、加熱によってエアロゾル形成基材から放出される。好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、例えば、キャストリーフタバコのような均質なタバコ材料を含むことができる。

本明細書で用いる時に、「エアロゾル発生デバイス」は、エアロゾル形成基材と相互作用してエアロゾルを発生するデバイスに関する。エアロゾル形成基材は、例えば、喫煙物品の一部であるエアロゾル発生物品の一部を形成することができる。エアロゾル発生デバイスは、電源からエアロゾル形成基材へエネルギを供給してエアロゾルを発生するのに使用する１つ又はそれよりも多くの構成要素を含むことができる。

エアロゾル発生デバイスは、加熱器を含むエアロゾル発生デバイスである加熱式エアロゾル発生デバイスとして説明することができる。加熱器は、好ましくは、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを発生させるのに使用する。

エアロゾル発生デバイスは、電力によって作動する加熱器を含むエアロゾル発生デバイスである電気加熱式エアロゾル発生デバイスとすることができ、加熱器は、エアロゾルを発生させるためにエアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材を加熱する。エアロゾル発生デバイスは、ガス加熱式エアロゾル発生デバイスとすることができる。エアロゾル発生デバイスは、喫煙デバイスとすることができ、喫煙デバイスは、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材と相互作用して、ユーザの口腔を通してユーザの肺に直接吸入可能なエアロゾルを形成する。

本明細書で用いる時に、「エアロゾル冷却要素」は、使用時にエアロゾル形成基材から放出される揮発性化合物によって形成されたエアロゾルが、ユーザによって吸入される前にエアロゾル冷却要素を通過し、かつそれによって冷却されるようなエアロゾル形成基材の下流に位置付けられたエアロゾル発生物品の構成要素を指す。好ましくは、エアロゾル冷却要素は、エアロゾル形成基材とマウスピースの間に配置される。エアロゾル冷却要素の表面積は大きいが、発生する圧力低下は小さい。大きい圧力低下を生成するフィルタ及び他のマウスピース、例えば、繊維の束から形成されたフィルタは、エアロゾル冷却要素とは見なさない。エアロゾル発生物品内のチャンバ及び空洞は、エアロゾル冷却要素とは見なさない。

本明細書で用いる時に、用語「ロッド」は、実質的に円形、長円形、又は楕円形断面のほぼ円筒形の要素を表すのに使用される。

複数の縦方向延在チャネルは、これらのチャネルを形成するためにしわ付け、ひだ付け、ギャザー付け、又は折り畳まれたシート材料によって定めることができる。複数の縦方向延在チャネルは、複数のチャネルを形成するためにひだ付け、ギャザー付け、又は折り畳まれた単一シートによって定めることができる。シートはまた、しわ付けされたものとすることができる。これに代えて、複数の縦方向延在チャネルは、複数のチャネルを形成するためにしわ付け、ひだ付け、ギャザー付け、又は折り畳まれた複数のシートによって定めることができる。

本明細書で用いる時に、用語「シート」は積層要素を表し、その幅及び長さはその厚みよりも実質的に大きい。

本明細書で用いる時に、用語「縦方向」は、ロッドの縦軸線に沿って又はこれと平行に延びる方向を指す。

本明細書で用いる時に、用語「しわ付け」は、複数の実質的に平行な隆起又は波形を有するシートを表している。好ましくは、エアロゾル発生物品を組み立てた時に、実質的に平行な隆起又は波形は、ロッドに関して縦方向に延びる。

本明細書で用いる時に、用語「ギャザー付け」、「ひだ付け」、又は「折り畳み」は、シート材料が、ロッドの実質的に縦軸線と交差して巻き込まれ、折り畳まれ、又はそうでなければ圧縮又は締め付けされることを表している。シートは、ギャザー付け、ひだ付け、又は折り畳む前にしわ付けすることができる。シートは、しわ付けせずにギャザー付け、ひだ付け、又は折り畳むことができる。

エアロゾル冷却要素の全表面積は、ｍｍ長さ当たり３００ｍｍ²からｍｍ長さ当たり１０００ｍｍ²とすることができる。エアロゾル冷却要素は、その代わりに熱交換器と呼ぶことができる。

エアロゾル冷却要素がロッドを通過する空気に与える抵抗は小さいことが好ましい。好ましくは、エアロゾル冷却要素は、エアロゾル発生物品の吸引抵抗に実質的に影響しない。吸込に対する抵抗（ＲＴＤ）は、２２℃及び１０１ｋＰａ（７６０トル）での１７．５ｍｌ／秒の流量の試験の下で物体の全長に空気を押し通すのに必要な圧力である。ＲＴＤは、一般的にｍｍＨ₂Ｏの単位で表され、ＩＳＯ ６５６５：２０１１に従って測定される。従って、エアロゾル冷却要素の上流端からエアロゾル冷却要素の下流端までの圧力低下量は小さいことが好ましい。これを達成するために、縦方向の多孔率は５０％よりも大きく、かつエアロゾル冷却要素を通る空気流経路は、相対的に制約されないことが好ましい。エアロゾル冷却要素の縦方向多孔率は、エアロゾル冷却要素を収容する部分でのエアロゾル冷却要素を形成する材料の断面積とエアロゾル発生物品の内部断面積との比によって定めることができる。

用語「上流」及び「下流」は、エアロゾル発生物品の各要素又は各構成要素の相対位置を説明するために用いることができる。単純化のために、本明細書で用いる時に、用語「上流」及び「下流」は、エアロゾルがロッドを通って吸い込まれる方向を基準としたエアロゾル発生物品のロッドに沿った相対位置を意味するのに使用される。

エアロゾル冷却要素を通る空気流は、隣接するチャネル間で実質的な程度に偏位しないことが好ましい。換言すれば、エアロゾル冷却要素を通る空気流は、実質的な半径方向の偏位がなく、縦方向チャネルに沿った縦方向であることが好ましい。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、縦方向延在チャネルを除いて、多孔率が低く又は実質的に孔を持たない材料から形成される。すなわち、縦方向延在チャネルを定めるか又は形成するのに使用する材料、例えば、しわ付き又はギャザー付きシートは、多孔率が低く又は実質的に孔を持たない。

一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、金属箔、ポリマーシート、及び実質的に孔なしの紙又は厚紙を含む群から選択されたシート材料を含むことができる。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、セルロースアセテート（ＣＡ）、及びアルミニウム箔から構成される群から選択されたシート材料を含むことができる。

消費後に、エアロゾル発生物品は、典型的には廃棄される。エアロゾル発生物品を形成する要素は、生物分解性であることが有利である。従って、エアロゾル冷却要素は、生物分解性材料、例えば、孔なし紙、又はポリ乳酸のような生物分解性ポリマー、又はある等級のＭａｔｅｒ−Ｂｉ（登録商標）（市販のでんぷん系コポリエステルの族）から形成することが有利である。一部の実施形態において、エアロゾル発生物品全体が、生物分解性又は堆肥化可能である。

エアロゾル冷却要素は、大きい合計表面積を有することが望ましい。従って、好ましい実施形態において、エアロゾル冷却要素は、チャネルを形成するためにしわ付けされて、次に、ひだ付け、ギャザー付け、及び折り畳まれた薄い材料のシートによって形成される。要素の与えられた体積内の折り畳み又はひだが多いと、エアロゾル冷却要素の合計表面積が大きくなる。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、厚みが約５マイクロメートルから約５００マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルである材料から形成することができる。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素の全表面積は、ミリメートル長さ当たり約３００平方ミリメートル（ｍｍ²／ｍｍ）からミリメートル長さ当たり約１０００平方ミリメートル（ｍｍ²／ｍｍ）である。換言すれば、縦方向のミリメートルの長さ毎に、エアロゾル冷却要素は、約３００平方ミリメートルから約１０００平方ミリメートルの間の表面積を有する。好ましくは、全表面積は、ｍｍ当たり約５００ｍｍ²／ｍｍである。

エアロゾル冷却要素は、比表面積がミリグラム当たり約１０平方ミリメートル（ｍｍ²／ｍｇ）からミリグラム当たり約１００平方ミリメートル（ｍｍ²／ｍｇ）である材料から形成することができる。一部の実施形態において、比表面積は、約３５ｍｍ²／ｍｇとすることができる。

比表面積は、既知の幅及び厚みを有する材料を考慮して決定することができる。例えば、材料は、平均厚みが５０マイクロメートルであって変動が±２マイクロメートルであるＰＬＡ材料とすることができる。材料が、同じく例えば約２００ミリメートルから約２５０ミリメートルの間の既知の幅を有する場合は、比表面積及び密度は、計算することができる。

ある割合の水蒸気を含有するエアロゾルが、エアロゾル冷却要素を通って吸い込まれると、水蒸気の一部は、エアロゾル冷却要素を通して定められた縦方向延在チャネルの表面上に凝縮する場合がある。水が凝縮すれば、凝縮した水の液滴は、エアロゾル冷却要素を形成する材料内に吸収されるよりも、エアロゾル冷却要素の表面上に液滴の形態で維持されることが好ましい。従って、エアロゾル冷却要素を形成する材料は、実質的に無孔であるか又は水に対して実質的に非吸収性であることが好ましい。

エアロゾル冷却要素は、要素を通って吸い込まれるエアロゾルの流れの温度を熱伝達によって冷却するように作用することができる。エアロゾルの成分は、エアロゾル冷却要素と相互作用して熱エネルギを失うことになる。

エアロゾル冷却要素は、要素を通って吸い込まれるエアロゾルの流れの温度をエアロゾル流れから熱エネルギを消費する相変態を受けることによって冷却するように作用することができる。例えば、エアロゾル冷却要素を形成する材料は、熱エネルギの吸収を必要とする溶融又はガラス転移のような相変態を受けることができる。要素が、エアロゾルがエアロゾル冷却要素に入る温度でそのような吸熱反応を受けるように選択された場合に、その反応は、エアロゾル流れから熱エネルギを消費することになる。

エアロゾル冷却要素は、要素を通って吸い込まれるエアロゾル流れの知覚温度を水蒸気のような成分をエアロゾルの流れから凝縮させることによって低下させるように作用することができる。凝縮により、エアロゾル流れは、エアロゾル冷却要素を通過した後はより乾燥することができる。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素を通って吸い込まれるエアロゾル流れの水蒸気含有量は、２０％から９０％低下することができる。ユーザは、このエアロゾルの温度が同じ実温度の水分エアロゾルよりも乾燥していると知覚することができる。従って、ユーザの口腔内のエアロゾルの感覚を従来のシガレットの煙の流れが与える感覚により近くすることができる。

一部の実施形態において、エアロゾル流れは、それがエアロゾル冷却要素を通って吸い込まれる時に、温度を１０℃よりも多く低下させることができる。一部の実施形態において、エアロゾル流れは、それがエアロゾル冷却要素を通って吸い込まれる時に、温度を１５℃よりも多く又は２０℃よりも多く低下させることができる。

一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、要素を通してある割合の水蒸気含有量を除去する。一部の実施形態において、ある割合の他の揮発性化合物は、エアロゾルがエアロゾル冷却要素を通って吸い込まれる時に、エアロゾル流れから除去することができる。例えば、一部の実施形態において、エアロゾルがエアロゾル冷却要素を通って吸い込まれる時に、フェノール化合物をエアロゾル流れから除去することができる。

フェノール化合物は、エアロゾル冷却要素を形成する材料との相互作用によって除去することができる。例えば、フェノール化合物（フェノール及びクレゾール）は、エアロゾル冷却要素を形成する元になる材料によって吸収することができる。

フェノール化合物は、エアロゾル冷却要素内で凝縮した液滴との相互作用によって除去することができる。

好ましくは、主流フェノール産出量の５０％よりも多くが除去される。一部の実施形態において、主流フェノール産出量の６０％よりも多くが除去される。一部の実施形態において、主流フェノール産出量の７５０％よりも多く、又は８０％よりも多く、又は９０％よりも多くが除去される。

上述したように、エアロゾル冷却要素は、しわ付け、ひだ付け、ギャザー付け、又は折り畳まれた適切な材料のシートから複数の縦方向延在チャネルを形成する要素へと形成することができる。そのような要素の断面プロフィールは、ランダムに向いたチャネルを示す場合がある。エアロゾル冷却要素は、他の手段によって形成することができる。例えば、エアロゾル冷却要素は、縦方向延在チューブの束から形成することができる。エアロゾル冷却要素は、適切な材料の押出し、成形、積層化、射出、又は細断によって形成することができる。

エアロゾル冷却要素は、縦方向延在チャネルを収容するか又は位置付ける外側チューブ又はラッパーを含むことができる。例えば、ひだ付け、ギャザー付け、又は折り畳まれたシート材料を例えばプラグラッパーであるラッパー材料内に包んでエアロゾル冷却要素を形成することができる。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、ロッド形状にギャザー付けされ、かつラッパー、例えば、濾紙のラッパーによって結び付けられたしわ付き材料のシートを含むことができる。

一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、長さが約７ミリメートル（ｍｍ）から約２８ミリメートル（ｍｍ）のロッド形状に形成することができる。例えば、エアロゾル冷却要素の長さは約１８ｍｍとすることができる。一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素は、断面が実質的に円形であり、直径が約５ｍｍから約１０ｍｍとすることができる。例えば、エアロゾル冷却要素の直径は、約７ｍｍとすることができる。

エアロゾル形成基材は、固体エアロゾル形成基材とすることができる。代わりに、エアロゾル形成基材は、固体化合物及び液体化合物の両方を含むことができる。エアロゾル形成基材は、加熱によって基材から放出される揮発性タバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含むことが好ましい。代わりに、エアロゾル形成基材は、非タバコ材料を含むことができる。更に、エアロゾル形成基材は、エアロゾルフォーマを含むことができる。エアロゾルフォーマの適切な例は、グリセリン及びプロピレングリコールである。

エアロゾル形成基材が固体エアロゾル形成基材である場合に、固体エアロゾル形成基材は、例えば、粉体、顆粒、ペレット、破片、スパゲティ、ストリップ、又はシートのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができ、これらは、ハーブ葉、タバコ葉、タバコ茎の断片、再構成タバコ、均質化タバコ、押出しタバコ、及び膨張タバコのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。固形エアロゾル形成基材は、容器に入っていない形態とするか、又は適切な容器又はカートリッジで提供することができる。例えば、エアロゾル形成基材のエアロゾル形成材料は、紙又は他のラッパー内に収容することができ、かつプラグの形態を有する。エアロゾル形成基材がプラグの形態である時に、何らかのラッパーを含むプラグ全体は、エアロゾル形成基材と見なされる。

任意的に、固形エアロゾル形成基材は、エアロゾル形成基材の加熱によって放出される追加のタバコ又は非タバコ揮発性香味化合物を含有することができる。また、固形エアロゾル形成基材は、例えば、追加のタバコ又は非タバコ揮発性香味化合物を含むカプセルを含むことができ、このカプセルは、固形エアロゾル形成基材の加熱時に融けることができる。

任意的に、固形エアロゾル形成基材は、熱的に安定した担体上に設けるか又はそれに埋め込むことができる。担体は、粉体、顆粒、ペレット、破片、スパゲティ、ストリップ、又はシートの形態とすることができる。固形エアロゾル形成基材は、例えば、シート、発泡体、ゲル、又はスラリの形態で担体表面に堆積させることができる。固形エアロゾル形成基材は、担体の全表面に堆積させるか、又はその代わりに使用中の香味送出を不均一にするように定められたパターンに堆積させることができる。

エアロゾル発生物品の要素は、好ましくは、適切なラッパー、例えば、シガレット紙によって組み立てられる。シガレット紙は、エアロゾル発生物品の構成要素をロッドの形態に包むためのあらゆる適切な材料とすることができる。シガレット紙は、物品が組み立てられてロッド内で所定位置に保持された時に、エアロゾル発生物品の構成要素を把持する必要がある。適切な材料は、当業分野で公知である。

エアロゾル冷却要素が、乾燥重量ベースで５％よりも多いエアロゾルフォーマ含有率と水とを有する均質タバコ材料から形成されるか又はこれを含むエアロゾル形成基材を有する加熱式エアロゾル発生物品の構成要素部分であることは、特に有利である場合がある。例えば、均質タバコ材料は、乾燥重量ベースの重量％で５％から３０％のエアロゾルフォーマ含有率を有する。そのようなエアロゾル形成基材から発生されたエアロゾルは、ユーザによって温度が特に高いと知覚され、大きい表面積でＲＴＤが低いエアロゾル冷却要素の使用は、エアロゾルの知覚温度をユーザが受け入れ可能なレベルまで低下させることができる。

好ましい実施形態において、エアロゾル発生物品の形状は、実質的に円柱とすることができる。エアロゾル発生物品は、実質的に細長くすることができる。エアロゾル発生物品は、長さと、長さと実質的に垂直な周囲とを有することができる。エアロゾル形成基材の形状は、実質的に円柱とすることができる。エアロゾル形成基材は、実質的に細長くすることができる。また、エアロゾル形成基材は、長さと、長さと実質的に垂直な周囲とを有することができる。エアロゾル形成基材は、エアロゾル形成基材の長さがエアロゾル発生デバイス内の空気流の方向と実質的に平行であるようにエアロゾル発生デバイスに受け入れることができる。エアロゾル冷却要素は、実質的に細長くすることができる。

エアロゾル発生物品の全長は、約３０ｍｍから約１００ｍｍとすることができる。エアロゾル発生物品の外径は、約５ｍｍから約１２ｍｍとすることができる。

エアロゾル発生物品は、フィルタ又はマウスピースを含むことができる。フィルタは、喫煙物品の下流端に位置付けることができる。フィルタは、セルロースアセテートフィルタプラグとすることができる。フィルタの長さは約７ｍｍであるが、一実施形態において、約５ｍｍから約１０ｍｍの長さとすることができる。エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基材の下流に位置付けられたスペーサ要素を含むことができる。

一実施形態において、エアロゾル発生物品の全長は約４５ｍｍである。エアロゾル発生物品の外径は、約７．２ｍｍとすることができる。更に、エアロゾル形成基材の長さは、約１０ｍｍとすることができる。代わりに、エアロゾル形成基材の長さは、約１２ｍｍとすることができる。更に、エアロゾル形成基材の直径は、約５ｍｍから約１２ｍｍとすることができる。

一実施形態において、ロッドの形態に組み立てられた複数の要素を含むエアロゾル発生物品を組み立てる方法を提供する。複数の要素は、エアロゾル形成基材と、ロッド内でエアロゾル形成基材の下流に位置付けられたエアロゾル冷却要素とを含む。

一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素を通ってエアロゾルを吸い込む時に、そのクレゾール含有量が減少する。

一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素を通ってエアロゾルを吸い込む時に、そのフェノール含有量が減少する。

一部の実施形態において、エアロゾル冷却要素を通ってエアロゾルを吸い込む時に、その含水量が減少する。

一実施形態において、ロッドの形態に組み立てられた複数の要素を含むエアロゾル発生物品を使用する方法を提供する。複数の要素は、エアロゾル形成基材と、ロッド内でエアロゾル形成基材の下流に位置付けられたエアロゾル冷却要素とを含む。本方法は、エアロゾルを放出するためにエアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを吸入する段階を含む。エアロゾルは、エアロゾル冷却要素を通って吸入され、吸入される前にその温度が低下する。

一実施形態に関連して説明した特徴は、他の実施形態にも適用可能である場合がある。

ここで、図面を参照して特定の実施形態を以下に説明する。

エアロゾル発生物品の第１の実施形態の概略断面図である。 エアロゾル発生物品の第２の実施形態の概略断面図である。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙間主流煙温度を例示するグラフである。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙中温度プロフィールを比較するグラフである。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙間主流煙温度を例示するグラフである。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙間主流ニコチンレベルを例示するグラフである。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙間主流グリセリンレベルを例示するグラフである。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙間主流ニコチンレベルを例示するグラフである。 ２つの異なるエアロゾル発生物品に関する吸煙間主流グリセリンレベルを例示するグラフである。 エアロゾル発生物品と基準シガレットの間で主流ニコチンレベルを比較するグラフである。 エアロゾル冷却要素の縦方向多孔率を計算するのに使用することができるしわ付きシート材料及びロッドの寸法を例示する図である。 エアロゾル冷却要素の縦方向多孔率を計算するのに使用することができるしわ付きシート材料及びロッドの寸法を例示する図である。 エアロゾル冷却要素の縦方向多孔率を計算するのに使用することができるしわ付きシート材料及びロッドの寸法を例示する図である。

図１は、実施形態によるエアロゾル発生物品１０を例示している。エアロゾル発生物品１０は、４つの要素、すなわち、エアロゾル形成基材２０、中空セルロースアセテートチューブ３０、エアロゾル冷却要素４０、及びマウスピースフィルタ５０を含む。これら４つの要素は、順番に同軸アラインメントに配置され、シガレットペーバ６０によって組み立てられてロッド１１を形成する。ロッド１１は、ユーザが使用中に彼又は彼女の口腔内に挿入する唇側端部１２と、ロッド１１に関して唇側端部１２とは反対側に位置付けられた遠位端１３とを有する。唇側端部１２と遠位端１３の間に位置付けられた各要素は、唇側端部１２の上流又はこれに代えて遠位端１３の下流と説明することができる。

組み立てられた時に、ロッド１１は、長さが約４５ミリメートル、外径が約７．２ミリメートル、内径が約６．９ミリメートルである。

エアロゾル形成基材２０は、中空チューブ３０の上流に位置付けられてロッド１１の遠位端１３まで延びる。一実施形態において、エアロゾル形成基材２０は、プラグを形成するように濾紙（図示しない）内に包まれたしわ付きのキャストリーフタバコの束を含む。キャストリーフタバコは、エアロゾル形成添加物としてのグリセリンを含む添加物を含む。

中空アセテートチューブ３０は、エアロゾル形成基材２０のすぐ下流に位置付けられ、かつセルロースアセテートから形成される。チューブ３０の１つの機能は、エアロゾル形成基材２０が加熱要素と接触することができるように、エアロゾル形成基材２０をロッド１１の遠位端１３に向けて位置付けることである。チューブ３０は、加熱要素がエアロゾル形成基材２０内へ挿入される時に、エアロゾル形成基材２０がロッド１１に沿ってエアロゾル冷却要素４０に向けて押されるのを防止するように作用する。また、チューブ３０は、エアロゾル冷却要素４０をエアロゾル形成基材２０から離間させるスペーサ要素として作用する。

エアロゾル冷却要素４０は、長さが約１８ｍｍ、外径が約７．１２ｍｍ、内径が約６．９ｍｍである。一実施形態において、エアロゾル冷却要素４０は、厚みが５０ｍｍ±２ｍｍのポリ乳酸のシートから形成される。ポリ乳酸のシートは、エアロゾル冷却要素４０の長さに沿って延びる複数のチャネルを形成するようにしわが付けられかつギャザー付けされる。エアロゾル冷却要素の全表面積は、８０００ｍｍ²から９０００ｍｍ²であり、これは、エアロゾル冷却要素４０のｍｍ長さ当たり約５００ｍｍ²と同等である。エアロゾル冷却要素４０は、比表面積が約２．５ｍｍ²／ｍｇであり、多孔率が縦方向で６０％から９０％である。使用中に、ポリ乳酸は、１６０℃又はそれよりも低く保たれる。

本明細書では、多孔率は、本明細書に説明するものと矛盾しないエアロゾル冷却要素を含むロッドにおいて詰まっていない空間の尺度として定められる。例えば、ロッド１１の直径の５０％が要素４０によって詰まっていなければ、多孔率は５０％になる。同様に、ロッドの多孔率は、内径が全く詰まっていなければ１００％になり、完全に詰まっていれば０％になる。多孔率は、公知の方法を用いて計算することができる。

多孔率をどのように計算するかを示す典型例は、本明細書に説明され、かつ図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｃに例示されている。厚み（ｔ）及び幅（ｗ）を有するシート材料１１１０からエアロゾル冷却要素４０を形成する時に、シート材料１１１０の縁部１１００によって表される断面積は、幅と厚みの積で与えられる。厚みが５０マイクロメートル（±２マイクロメートル）で幅が２３０ミリメートルであるシート材料の特定の実施形態において、断面積は、約１．１５×１０^-5ｍ²である（これは第１の面積で表すことができる）。図１１Ａに例示された典型的なしわ付き材料は、図示の厚み及び幅を有する。また、例示された典型的なロッド１２００は、直径（ｄ）を有する。ロッドの内側面積１２１０は、式（ｄ／２）²πによって与えられる。材料を最終的に封入するロッドの内径を６．９ｍｍと仮定すれば、詰まっていない空間の面積は、約３．７４×１０^-5ｍ²として計算することができる（これは第２の面積で表すことができる）。

エアロゾル冷却要素４０を含むしわ付き又はしわなし材料は、次に、ギャザー付けされるか又は折り畳まれてロッドの内径の内部に閉じ込められる（図１１Ｂ）。第１の面積と第２の面積の比は、上述の例によれば約０．３０８である。この比に１００を掛けて百分率を１００％から引けば多孔率が得られ、多孔率は、本明細書に示す具体的な形状において約６９％である。シート材料の厚み及び幅を変更することができることは明らかである。同様に、ロッドの内径も変更することができる。

当業者には、ロッドの内径に加えて材料の厚み及び幅が既知である場合に、多孔率は上記手法で計算することができることは自明である。従って、シート材料が、既知の厚み及び幅を有し、長さに沿ってしわ付け及びギャザー付けされていれば、材料を詰める空間を決定することができる。詰めない空間は、例えば、ロッドの内径を考慮して計算することができる。ロッド内の多孔率又は詰めない空間は、従って、これらの計算からロッド内の全空間面積の百分率として計算することができる。

ポリ乳酸のしわ付け及びギャザー付けされたシートは、エアロゾル冷却要素４０を形成するために濾紙４１の内部に包まれる。

マウスピースフィルタ５０は、セルロースアセテートから形成された従来のマウスピースフィルタであり、長さは約４５ミリメートルである。

前記で識別した４つの要素は、紙６０の内部に緊密に包むことによって組み立てられる。この特定の実施形態における紙６０は、標準的特性を有する従来のシガレット紙である。紙６０と各々の要素の間の干渉は、各要素を位置付けてエアロゾル発生物品１０のロッド１１を形成する。

上述して図１に例示した特定の実施形態は、シガレット紙内で組み立てられた４つの要素を含むが、エアロゾル発生物品の要素は、より多く又はより少なくすることができることは明らかである。

図１に例示したエアロゾル発生物品は、消費するためにエアロゾル発生デバイス（図示しない）と係合するように設計される。そのようなエアロゾル発生デバイスは、エアロゾル形成基材２０をエアロゾルを形成するのに十分な温度まで加熱するための手段を含む。一般的に、エアロゾル発生デバイスは、エアロゾル形成基材２０に隣接してエアロゾル発生物品を取り囲む加熱要素、又はエアロゾル形成基材２０内に挿入される加熱要素を含むことができる。

エアロゾル発生デバイスと係合した状態で、ユーザは、エアロゾル発生物品１０の唇側端部１２を吸引し、エアロゾル形成基材２０は約３７５℃に加熱される。この温度で、揮発性化合物がエアロゾル形成基材２０から放出される。これらの化合物は、凝縮してエアロゾルを形成し、エアロゾルは、ロッド１１を通ってユーザの口腔に向けて吸い込まれる。

エアロゾルは、エアロゾル冷却要素４０を通して吸い込まれる。エアロゾルがエアロゾル冷却要素４０を通過する時に、エアロゾルの温度は、その熱エネルギがエアロゾル冷却要素４０に伝達するので低下する。更に、エアロゾルから液滴が凝縮し、エアロゾル冷却要素４０を通して形成された縦方向延在チャネルの内面に吸着する。

エアロゾルがエアロゾル冷却要素４０に入る時に、その温度は約６０℃である。エアロゾル冷却要素４０内で冷却されるので、エアロゾル冷却要素４０から出る時のエアロゾルの温度は約４０℃である。更に、エアロゾル中の含水量が減少する。エアロゾル冷却要素４０を形成する材料のタイプに応じて、エアロゾルの含水量は、０から９０％のどこかに減少する。例えば、要素４０がポリ乳酸を含む場合に、含水量は、ほとんど減少せず、すなわち、減少率は約０％である。対照的に、要素４０を形成するためにＭａｔｅｒ−Ｂｉのようなでんぷん系材料を使用した時に、減少率は約４０％である。ここで当業者には、エアロゾル内の含水量は、要素４０を含む材料の選択を通して選択することができることは明らかである。

タバコ系基材の加熱によって形成されたエアロゾルは、一般的に、フェノール化合物を含む。本明細書に説明した実施形態と矛盾しないエアロゾル冷却要素を使用すれば、フェノール及びクレゾールのレベルを９０％から９５％減少することができる。

図２は、エアロゾル発生物品の第２の実施形態を例示している。図１の物品は、エアロゾル発生デバイスと共に消費するように意図していたが、図２の物品は、吸入可能なエアロゾルを形成するために着火可能であり、かつ熱をエアロゾル形成基材２０へ伝達可能な可燃性熱源８０を含む。可燃性熱源８０は、ロッド１１の遠位端１３でエアロゾル形成基材の近くに組み立てられたチャコール要素である。図２の物品１０は、空気がロッド１１内へ流入することができ、ユーザによって吸入される前にエアロゾル形成基材２０を通って循環するように設計される。図１の要素と基本的に同じ要素には同じ参照番号が付される。

上述の例示的な実施形態は、限定的ではない。上述の例示的な実施形態に鑑みると、当業者には、上述の例示的な実施形態に矛盾しない他の実施形態が明らかである。

以下の例には、エアロゾル発生物品の特定の実施形態で実施した試験で得られた実験結果が記録されている。喫煙仕様及び喫煙機械仕様の条件は、ＩＳＯ標準３３０８（ＩＳＯ ３３０：２０００）に設定されている。調整及び試験のための雰囲気は、ＩＳＯ標準３４０２に設定されている。ケンブリッジフィルタパッドを使用してフェノールが取り込まれた。フェノール類、カテコール、ヒドロキノン、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、及びｐ−クレゾールの定量的測定は、液晶蛍光灯によって行った。

この実験は、エアロゾル発生物品を電気加熱式エアロゾル発生デバイスで使用するために、しわ付け及びギャザー付けしたポリ乳酸（ＰＬＡ）エアロゾル冷却要素を物品内に組み込んだ効果を評価するために行った。実験では、吸煙間主流エアロゾル温度に対するエアロゾル冷却要素の効果を調査した。エアロゾル冷却要素なしの基準エアロゾル発生物品を用いて比較調査が行われた。

材料及び方法．カナダ保健省の喫煙管轄下でエアロゾル発生実験を行ってタバコを１５回吹かし、各吸煙の容積は５５ｍＬ、吸煙持続時間は２秒、吸煙間隔は３０秒であった。実験の前後にタバコを５回空吹かしした。

再加熱時間は３０秒であった。実験時に、実験室の条件は、相対温度が（６０±４）％、温度が（２２±１）℃であった。

物品Ａは、ＰＬＡエアロゾル冷却要素を有するエアロゾル発生物品である。物品Ｂは、エアロゾル冷却要素を持たない基準エアロゾル発生物品である。

エアロゾル冷却要素は、ＥａｒｔｈＦｉｒｓｔ（登録商標）ＰＬＡブラウン透明包装フィルムの厚みが３０μｍであるシートで作られ、フィルムは、再生可能な植物リソースから作られて商品名Ｉｎｇｅｏ（登録商標）（Ｓｉｄａｐｌａｘ、ベルギー）で販売されているものである。主流エアロゾル温度を測定するために、サンプルに対して５つの複製品を測定した。

結果．図３には、物品Ａ及び物品Ｂのタバコ吹かし毎の平均主流エアロゾル温度が示されている。図４には、物品Ａ及び物品Ｂの吸煙番号１の吸煙中主流温度プロフィールが示されている。

この実験は、エアロゾル発生物品を電気加熱式エアロゾル発生デバイスと共に使用するために物品内にしわ付け及びギャザー付けしたでんぷん系コポリマーエアロゾル冷却要素を組み込んだ効果を評価するために行った。実験では、吸煙間主流エアロゾル温度に対するエアロゾル冷却要素の効果を調査した。エアロゾル冷却要素なしの基準エアロゾル発生物品を用いて比較調査が行われた。

材料及び方法．カナダ保健省の喫煙管轄下でエアロゾル発生実験が行われ、タバコを１５回吹かし、各吸煙の容積は５５ｍＬ、吸煙持続時間は２秒、吸煙間隔は３０秒であった。実験の前後にタバコを５回空吹かしした。

再加熱時間は３０秒であった。実験時に、実験室の条件は、相対温度が（６０±４）％、温度が（２２±１）℃であった。

物品Ｃは、でんぷん系コポリマーエアロゾル冷却要素を有するエアロゾル発生物品である。物品Ｄは、エアロゾル冷却要素を持たない基準エアロゾル発生物品である。

エアロゾル冷却要素は、長さが２５ｍｍであり、でんぷん系コポリマー化合物から作られる。主流エアロゾル温度測定のために、サンプルに対して５つの複製品を測定した。

結果．図５には、両方のシステム（すなわち、物品Ｃ及び物品Ｄ）に関する吸煙毎の平均主流エアロゾル温度及びその標準偏差が示されている。

基準系物品Ｄに関する吸煙間主流エアロゾル温度は、準直線的に減少する。最高温度に達したのは、吸煙１と吸煙２中であり（約５７℃−５８℃）、一方、最低温度は、喫煙実験の終わりに吸煙１４及び吸煙１５で得られ、温度が４５℃よりも低かった。でんぷん系コポリマー化合物から構成され、かつしわ付け及びギャザー付けされたエアロゾル冷却要素を使用すれば、主流エアロゾル温度が著しく低下する。この特定の実施例で示されたエアロゾル温度の平均低下量は約１８℃であり、最大低下量は、吸煙番号１の２３℃、最小低下量は、吸煙番号３の１４℃であった。

この例では、吸煙間主流エアロゾルのニコチンレベル及びグリセリンレベルに対するポリ乳酸エアロゾル冷却要素の効果を調査した。

材料及び方法．吸煙間ニコチン送出及びグリセリン送出が、ガスクロマトグラフィー／飛行時間型質量分析（ＧＣ／ＭＳ−ＴＯＦ）によって測定された。実験は、実施例１で説明した通りに実行した。物品Ａ及びＢは、実施例１で説明した物品である。

結果．図６及び図７には、物品Ａ及び物品Ｂに関するニコチン及びグリセリンの吸煙間放出プロフィールが示されている。

この実施例では、吸煙間主流エアロゾルのニコチンレベル及びグリセリンレベルに対するでんぷん系コポリマーエアロゾル冷却要素の効果を調査した。

材料及び方法．吸煙間ニコチン送出及びグリセリン送出をＧＣ／ＭＳ−ＴＯＦによって測定した。実験は、実施例２で上述したように実行した。物品Ｃ及びＤは、実施例１で説明した物品である。物品Ａ及びＢは、実施例１で説明した物品である。

図８及び図９には、吸煙間ニコチン送出及びグリセリン送出が示されている。でんぷん系コポリマー化合物しわ付きフィルタによる合計ニコチン産出量は、０．８３ｍｇ／シガレット（σ＝０．１１ｍｇ）及び１．０４ｍｇ／シガレット（σ＝０．１６ｍｇ）である。ニコチン産出量の減少は、図８に明確に現れており、主に吸煙３と吸煙８の間で発生している。でんぷん系コポリマー化合物エアロゾル冷却要素の使用により、吸煙間ニコチン産出量の変動が減少した（しわ付きフィルタがあればｃｖ＝３８％、フィルタがなければｃｖ＝５２％）。一回の吸煙毎の最大ニコチン産出量は、エアロゾル冷却要素があれば８０μｇ、なければ２０μｇまでである。

この例では、合計主流エアロゾルフェノール産出量に対するポリ乳酸エアロゾル冷却要素の効果を調査した。更に、主流エアロゾルフェノール産出量に対するポリ乳酸エアロゾル冷却要素の効果をニコチン系の国際的な基準シガレット３Ｒ４Ｆと比較して示している。

材料及び方法．フェノールの分析を実行した。原型当たりの複製品の数は４個であった。実験室条件及び試験体制は、実施例１で説明した通りである。物品Ａ及び物品Ｂは、実施例１で説明した通りである。エアロゾル冷却要素を有する及び有しないシステムに関する主流エアロゾルフェノール産出量が表１に示されている。比較のために、ケンタッキー基準シガレット３Ｒ４Ｆに関する主流煙値も表１に示している。ケンタッキー基準シガレット３Ｒ４Ｆは、例えば、ケンタッキー大学農学部タバコ調査開発センターから入手可能である市販の基準シガレットである。

（表１）
表１：物品Ａ、物品Ｂ、及び３Ｒ４Ｆ基準シガレットに関する主流フェノールの産出量。産出量はμｇ／シガレットに示している。

特定の実施例におけるＰＬＡエアロゾル冷却要素の追加による最も著しい効果は、フェノールにおいて観察され、フェノールの減少は、エアロゾル冷却要素を持たない基準システムに対しては９２％より大きく、３Ｒ４Ｆ基準シガレット（ニコチンベースのｍｇ当たりで表す）に対しては９５％である。ニコチンのｍｇ当たりで表したフェノール産出量（ニコチンベースでの）の減少百分率を表２に示している。

（表２）
表２：フェノール産出量の減少（ニコチンベースでの）を％で表している。

図１０には、主流煙送出の関数としての３Ｒ４Ｆ（ニコチンベースでの）に対する主流煙フェノール産出量の変化を示している。

この実施例では、吸煙間主流煙フェノール産出量に対するポリ乳酸エアロゾル冷却要素の効果を調査した。

材料及び方法．フェノールの分析を実行した。原型当たりの複製品の数は４個であった。条件は、実施例１で説明した通りである。物品Ａ及び物品Ｂは実施例１で説明した通りである。

結果．図８及び図９には、物品Ａ及び物品Ｂに関するフェノール及びニコチンの吸煙間プロフィールを示している。物品Ｂの系に関して、主流エアロゾルフェノールは、吸煙番号３で検出され、吸煙番号７で最大に達した。吸煙間フェノール送出に対するＰＬＡエアロゾル冷却要素の効果は、明らかに可視であり、これはフェノール送出が検出の限界（ＬＯＤ）よりも小さいためである。図９において、合計ニコチン産出量の減少及び吸煙間ニコチン放出プロフィールの平坦化が観察された。

１０ エアロゾル発生物品
２０ エアロゾル形成基材
３０ スペーサ要素
４０ エアロゾル冷却要素
５０ フィルタ

Claims (5)

1. エアロゾル発生物品（１０）であって、
   ロッド（１１）の形態に組み立てられ、エアロゾル形成基材（２０）と、該ロッド（１１）内で該エアロゾル形成基材（２０）から下流に位置付けられたエアロゾル冷却要素（４０）とを含む複数の要素と、
   前記ロッド（１１）内で前記エアロゾル冷却要素（４０）から下流に位置付けられたフィルタと、
   を含み、
   前記エアロゾル発生物品は加熱式エアロゾル発生物品であり、
   前記エアロゾル冷却要素（４０）は、該エアロゾル冷却要素が、複数の縦方向延在チャネルを含み、かつ該縦方向に５０％と９０％の間の縦方向多孔率を有するように、しわ付け及びギャザー付けされたポリマーシートから形成され、
   前記縦方向多孔率は、前記エアロゾル冷却要素を収容する部分での前記エアロゾル冷却要素を形成する材料の断面積と前記エアロゾル発生物品の内部断面積との比から得られ、
   前記エアロゾル冷却要素（４０）は、該エアロゾル冷却要素のｍｍ長さ当たり３００ｍｍ ² と該エアロゾル冷却要素のｍｍ長さ当たり１０００ｍｍ ² の間の全表面積を有し、
   前記エアロゾル発生物品（１０）の外径は、５ｍｍから１２ｍｍの間である、
   ことを特徴とする加熱式エアロゾル発生物品（１０）。
2. 前記エアロゾル冷却要素（４０）は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、及びセルロースアセテートから構成される群から選択されたポリマーシート材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の加熱式エアロゾル発生物品（１０）。
3. 前記エアロゾル冷却要素（４０）は、長さが７ｍｍと２８ｍｍの間であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱式エアロゾル発生物品（１０）。
4. 前記エアロゾル冷却要素（４０）は、前記エアロゾル形成基材（２０）から放出されたエアロゾルが該エアロゾル冷却要素（４０）を通って吸い込まれる時に相転移を受ける材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加熱式エアロゾル発生物品（１０）。
5. 前記ロッド（１１）内で前記エアロゾル形成基材（２０）と前記エアロゾル冷却要素（４０）の間に位置付けられたスペーサ要素（３０）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱式エアロゾル発生物品（１０）。

Images