JP6797820B2 - マイクロ流体送達構成要素を備えるエアロゾル送達デバイス - Google Patents

Description

本開示は、喫煙物品などのエアロゾル送達デバイスに関し、より具体的には、エアロゾルの発生に電気的に発生させた熱を利用し得るエアロゾル送達デバイス（たとえば、一般的に、電子タバコと呼ばれる喫煙物品）に関する。喫煙物品は、タバコから作られ得るかまたはタバコに由来し得る材料を組み込み得る、あるいはタバコを組み込み得る、エアロゾル前駆体を熱するように構成され得、前駆体は、ヒトの消費用の吸い込み可能な物質を形成することができる。

使用の際、タバコを燃焼させることを必要とする喫煙製品における改善として、またはその代替えとして、多くの喫煙デバイスが何年にもわたって提案されてきた。それらのデバイスの多くは、紙巻きタバコ、葉巻、またはパイプの喫煙に関連した感覚をもたらすが、しかしタバコの燃料からもたらされるかなりの量の不完全燃焼生成物及び熱分解生成物を送達することのないように意図的に設計されてきた。このために、揮発性材料を気化させる、または熱するのに、または、それほどタバコを燃やすことなく紙巻きタバコ、葉巻、もしくはパイプの喫煙感覚を与えようとするのに、電気エネルギーを利用する数多くの喫煙製品、フレーバ発生器、及び薬用吸入器が提案されてきた。たとえば、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれている、Ｒｏｂｉｎｓｏｎらによる米国特許第７，７２６，３２０号、Ｇｒｉｆｆｉｔｈ Ｊｒ．らによる米国特許出願公開第２０１３／０２５５７０２号、及び２０１２年１０月８日に出願されたＳｅａｒｓらによる米国特許出願第１３／６４７，０００号において説明されている、背景技術に明記の様々な代替的な喫煙物品、エアロゾル送達デバイス、及び発熱源を参照されたい。また、たとえば、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年２月３日に出願されたＢｌｅｓｓらによる米国特許出願第１４／１７０，８３８号において、商標名及び商業的供給源により言及されている、様々なタイプの喫煙物品、エアロゾル送達デバイス、及び電動発熱源も参照されたい。

エアロゾル送達デバイスにおける使用に、エアロゾル前駆体組成物用の液溜めが設けられるのが望ましく、エアロゾル送達デバイスの形態を改善するために、液溜めが設けられる。このような液溜めを利用して準備されるエアロゾル送達デバイスを提供することも望ましい。

米国特許第７，７２６，３２０号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２５５７０２号明細書

本開示は、蒸気の形成で使用され得るマイクロ流体デバイスに関する。このようなマイクロ流体デバイスは、エアロゾル送達デバイスにおける気化器として特に有用である。本明細書において説明されるようなマイクロ流体気化器は、エアロゾル組成物に対する正確な制御をもたらし、エアロゾル送達デバイスにおいて所望の回数のエアロゾルのふかしを形成するのに必要とされ得る液体量を少なく済ませ、またエアロゾルを提供するのに要求される電力消費量を低減するのに有益であり得る。本開示は、具体的には、本明細書に記載されるマイクロ流体気化器を組み込み得るエアロゾル送達デバイスとともに、蒸気及びエアロゾル形成の方法、マイクロ流体気化器を作る方法、及びエアロゾル送達デバイスを作る方法にさらに関する。

いくつかの実施形態において、本開示は、液体を保持するように構成された液溜め、液体を気化させるように適合されたヒータ、及び液溜めからヒータへの液体の移動用に構成された毛細管流路、を画定する基板を備えるマイクロ流体気化器を提供する。マイクロ流体気化器は、それらのうちのいずれか２つ以上が組み合わされ得る、以下の記述に従ってさらに構成され得る。

マイクロ流体気化器は、基板を覆うカバーをさらに備えることができる。カバーの少なくとも一部は、蒸気透過性かつ液体不透過性とすることができる。

マイクロ流体気化器の基板は、液溜めから毛細管流路を経るヒータへの液体の受動移送用に適合され得る。

マイクロ流体気化器は、バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性材料、及びそれらの組合せから成るグループから選択される能動輸送要素をさらに備えることができる。

マイクロ流体気化器内の液体は、エアロゾル前駆体組成物またはそれの構成成分とすることができる。液体は、１つ以上のフレーバを含むことができる。１つ以上のフレーバには、ニコチン、特にタバコ由来のニコチンが含まれ得る。液体は、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は、水、グリセリン、プロピレングリコール、及びそれらの組合せから成るグループから選択され得る。

マイクロ流体気化器の基板は、複数のヒータを備えることができる。

マイクロ流体気化器の基板は、複数の液溜めを備えることができる。

マイクロ流体気化器は、エアロゾルフォーマが入っている第１の液溜め、及び１つ以上のフレーバが入っている第２の液溜めを備えることができる。第１の液溜め及び第２の液溜めは、毛細管流路を介してヒータと流体連通しているとすることができる。第１の液溜めは、第１の毛細管流路を介して第１のヒータと流体連通しているとすることができ、第２の液溜めは、第２の毛細管流路を介して第２のヒータと流体連通しているとすることができる。あるいは、第１及び第２の液溜めは、同じヒータと流体連通していてもよい。任意の個数の液溜め、毛細管流路、及びヒータが任意の組合せにおいて使用され得、所与の実施形態における各要素の相対個数は、変わることがある。

マイクロ流体気化器の基板は、１つ以上の電気接続ピンをさらに備えることができる。

マイクロ流体気化器の基板によって画定された液溜め（複数可）及び／または毛細管流路（複数可）は、基板にエッチングされ得る。液溜め（複数可）及び／または毛細管流路（複数可）は、本明細書においてさらに説明されるような任意のさらなる適切な方法によって基板に形成されてもよい。

マイクロ流体気化器のヒータは、毛細管流路の少なくとも一部の下にあることができる。

マイクロ流体気化器は、複数の毛細管流路を備えることができる。複数の毛細管流路は、基板から放射状に延在することができる。マイクロ流体気化器は、毛細管流路の終端に位置付けられた複数のヒータを備えることができる。ヒータは、実質的に円盤形状とすることができるか、またはさらなる形状を有してもよい。毛細管流路は、毛細管流路の終端に位置付けられたヒータ内に形成され得る。

マイクロ流体気化器の基板は、実質的にチップの形態とすることができる。このような形態因子は、Ｓｉ及びＳｉＯ_２を含むがそれらに限定されない材料を含んでもよい。

いくつかの実施形態において、本開示は、エアロゾル送達デバイスを提供する。エアロゾル送達デバイスは、外殻と、本明細書において説明されるいずれかの実施形態または実施形態の組合せによるマイクロ流体気化器と、を備えることができる。エアロゾル送達デバイスは、それらのうちのいずれか２つ以上が組み合わされてもよい、以下の記述に従ってさらに構成されてもよい。

エアロゾル送達デバイスは、マイクロ流体気化器を含む第１の外殻、及び電源を含む第２の外殻を備えることができる。

エアロゾル送達デバイスは、吸い口をさらに備えることができる。

エアロゾル送達デバイスは、マイクロコントローラをさらに備えることができる。

エアロゾル送達デバイスは、マイクロコントローラに制御命令を与えるように適合された入力を備えることができる。入力は、タッチスクリーンとすることができる。入力は、スマートフォンまたはタブレットなどのコンピュータまたはハンドヘルドコンピューティングデバイスにインストールされる、ＡＰＰまたはその他のコンピュータプログラムとすることができる。入力は、１つ以上の押しボタンを備えることができる。

いくつかの実施形態において、エアロゾル送達デバイスは、外殻と、マイクロ流体気化器であって、基板、基板に形成された１つまたは複数の液体フレーバ溜め、液体フレーバ溜め内に位置付けられた１つまたは複数の液体フレーバ、基板に形成された１つまたは複数の液体エアロゾルフォーマ溜め、液体エアロゾルフォーマ溜め（複数可）内の液体エアロゾルフォーマ、１つまたは複数のヒータ、液体フレーバ（複数可）及び液体エアロゾルフォーマのヒータ（複数可）への移動用に構成された複数の毛細管流路、及び１つ以上の電気接続を備える、マイクロ流体気化器と、を備えることができる。エアロゾル送達デバイスは、それらのうちのいずれか２つ以上が組み合わせられてもよい、以下の記述に従ってさらに構成されてもよい。

液体フレーバにはニコチンが含まれ得るように、エアロゾル送達デバイスは構成され得る。ニコチンは、第１の液体フレーバ溜め内に位置付けられ得、少なくとも１つのさらなる液体フレーバは、第２の液体フレーバ溜め内に位置付けられ得る。

エアロゾル送達デバイスは、複数のヒータを備えることができる。第１の毛細管流路が、液体エアロゾルフォーマの第１のヒータへの移動用に構成され得、また第２の毛細管流路が、液体フレーバのうちの少なくとも１つの第２のヒータへの移動用に構成され得るように、エアロゾル送達デバイスが形成され得る。さらなる実施形態において、複数の毛細管流路が、エアロゾル前駆体組成物（または、Ｅ−リキッド）の色々な構成成分の同じヒータへの移動用に構成され得る。

別々の液体フレーバが、別々の液体フレーバ溜め内に位置付けられ得るように、エアロゾル送達デバイスは構成され得る。

エアロゾル送達デバイスは、マイクロコントローラをさらに備えることができる。エアロゾル送達デバイスは、マイクロコントローラに制御命令を与えるように適合された入力をさらに備えることができる。

マイクロ流体気化器が基板を覆うカバーをさらに備えることができるように、エアロゾル送達デバイスは構成され得る。カバーの少なくとも一部が蒸気透過性かつ液体不透過性とすることができるように、エアロゾル送達デバイスは構成され得る。

エアロゾル送達デバイスは、バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性材料、及びそれらの組合せから成るグループから選択された能動輸送要素をさらに備えることができる。能動輸送要素は、基板によって画定され得るか、あるいは、外殻に含まれ、また基板における液体輸送を有効にするために、基板と能動連通していてもよい。

エアロゾル送達デバイスは、マイクロ流体気化器と流体連通しており、容器によって、または容器内に保持される１つ以上のエアロゾル前駆体構成成分を含むことのできる、容器をさらに備えることができる。この容器は、マイクロ流体液溜めに対して実質的に直角に位置付けられていてもよい。

いくつかの実施形態において、本開示は、エアロゾルを形成する方法を提供する。例示的な実施形態として、エアロゾルを形成する方法は、本明細書に説明されるいずれかの実施形態または実施形態の組合せによるエアロゾル送達デバイスを提供することと、規定の一定分量の液体エアロゾルフォーマ、また任意選択で、規定の一定分量の少なくとも１つの液体フレーバを、１つ以上の毛細管流路を経る１つ以上のヒータに移動させる制御信号を、マイクロ流体気化器に伝達することと、ヒータ（複数可）に、ヒータ（複数可）に送達された液体エアロゾルフォーマ及びいずれかの任意選択の液体フレーバを加熱させ、気化させる制御信号を、マイクロ流体気化器に伝達することと、を含むことができる。

本発明は、以下の実施形態を含むがこれらに限定されない。

実施形態１：液体を保持するように構成された液溜め、液体を気化させるように適合されたヒータ、及び液溜めからヒータへの液体の移動用に構成された毛細管流路、を画定する基板を備える、マイクロ流体気化器。

実施形態２：基板を覆うカバーをさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態３：カバーの少なくとも一部が、蒸気透過性かつ液体不透過性である、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態４：基板が、液溜めから毛細管流路を経るヒータへの液体の受動移送用に適合されている、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態５：バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性材料、及びそれらの組合せから成るグループから選択された能動輸送要素をさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態６：液体が、エアロゾル送達デバイスにおける使用に適した、エアロゾル前駆体組成物、またはそれの構成成分である、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態７：液体が１つ以上のフレーバを含む、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態８：１つ以上のフレーバにはニコチンが含まれる、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態９：液体がエアロゾルフォーマを含む、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１０：エアロゾルフォーマが、水、グリセリン、プロピレングリコール、及びそれらの組合せから成るグループから選択される、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１１：基板が複数のヒータを備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１２：基板が複数の液溜めを備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１３：エアロゾルフォーマが入っている第１の液溜め、及び１つ以上のフレーバが入っている第２の液溜めを備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１４：第１の液溜め及び第２の液溜めが、毛細管流路を介してヒータと流体連通している、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１５：第１の液溜めが、第１の毛細管流路を介して第１のヒータと流体連通しており、第２の液溜めが、第２の毛細管流路を介して第２のヒータと流体連通している、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１６：基板が１つ以上の電気接続をさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１７：液溜め及び毛細管流路が基板にエッチングされている、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１８：ヒータが毛細管流路の少なくとも一部の下にある、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態１９：複数の毛細管流路を備え、毛細管流路が基板から放射状に延在する、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態２０：毛細管流路の終端に位置付けられた複数のヒータを備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態２１：基板が実質的にチップの形態である、いずれかの前述の実施形態による、マイクロ流体気化器。

実施形態２２：外殻と、請求項いずれかの前述の実施形態によるマイクロ流体気化器と、を備える、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２３：デバイスが、マイクロ流体気化器を含む第１の外殻、及び電源を含む第２の外殻を備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２４：吸い口をさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２５：マイクロコントローラをさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２６：マイクロコントローラに制御命令を与えるように適合された入力をさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２７：マイクロ流体気化器と流体連通している容器をさらに備え、容器が１つ以上のエアロゾル前駆体構成成分を含む、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２８：外殻と、マイクロ流体気化器であって、基板、基板に形成された複数の液体フレーバ溜め、液体フレーバ溜め内に位置付けられた複数の液体フレーバ、基板に形成された液体エアロゾルフォーマ溜め、液体エアロゾルフォーマ溜め内の液体エアロゾルフォーマ、ヒータ、液体フレーバ及び液体エアロゾルフォーマのヒータへの移動用に構成された複数の毛細管流路、及び１つ以上の電気接続を備える、マイクロ流体気化器と、を備える、エアロゾル送達デバイス。

実施形態２９：複数の液体フレーバにはニコチンが含まれる、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３０：ニコチンが、第１の液体フレーバ溜め内に位置付けられており、少なくとも１つのさらなる液体フレーバが、第２の液体フレーバ溜め内に位置付けられている、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３１：デバイスが複数のヒータを備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３２：第１の毛細管流路が、液体エアロゾルフォーマの第１のヒータへの移動用に構成されており、第２の毛細管流路が、液体フレーバのうちの少なくとも１つの第２のヒータへの移動用に構成されている、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３３：別々の液体フレーバが、別々の液体フレーバ溜め内に位置付けられている、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３４：マイクロコントローラをさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３５：マイクロコントローラに制御命令を与えるように適合された入力をさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３６：マイクロ流体気化器が、基板を覆うカバーをさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３７：カバーの少なくとも一部が、蒸気透過性かつ液体不透過性である、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３８：バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性材料、及びそれらの組合せから成るグループから選択された能動輸送要素をさらに備える、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態３９：マイクロ流体気化器と流体連通している容器をさらに備え、容器が１つ以上のエアロゾル前駆体構成成分含む、いずれかの前述または後述の実施形態による、エアロゾル送達デバイス。

実施形態４０：エアロゾルを形成する方法であって、いずれかの前述の実施形態によるエアロゾル送達デバイスを提供することと、規定の一定分量の液体エアロゾルフォーマ及び規定の一定分量の液体フレーバのうちの少なくとも１つを、毛細管流路を経てヒータに移動させる制御信号を、マイクロ流体気化器に伝達することと、ヒータに、ヒータに送達された液体エアロゾルフォーマ及び液体フレーバを加熱させ、気化させる制御信号を、マイクロ流体気化器に伝達することと、を含む、方法。

本開示のこれら及びその他の特徴、態様及び利点は、以下に簡潔に説明される添付図面と併せて、以下の発明を実施するための形態を読むことから明らかになるであろう。本発明は、上述の実施形態のうちの２つ、３つ、４つ、またはそれより多い実施形態の任意の組合せとともに、本開示に明記されるいずれか２つ、３つ、４つ、またはそれより多い特徴もしくは要素の任意の組合せを、そのような特徴または要素が本明細書における特定の実施形態説明において明示的に組み合わされているか否かに関係なく、含む。その様々な態様及び実施形態のいずかにおける、開示された本発明のいずれの分離可能な特徴または要素も、文脈から判断して明らかにそうではないと分からない限り、組合せ可能であることを意図としていると見なされるべきであるように、本開示は、全体論的に読まれることを意図としている。

このように、本開示を上記の一般項目において説明したが、ここで、必ずしも正確な縮尺率ではない以下の添付図面を参照する。

本開示の実施形態例による、カートリッジと、マイクロ流体気化器を含む制御本体と、を備えるエアロゾル送達デバイスの部分切断図である。 本開示の実施形態例による、吸い口付き外殻及びマイクロ流体気化器を備える、エアロゾル送達デバイスの部分切断図である。 本開示の実施形態例による、マイクロ流体気化器の部分分解図である。 本開示の実施形態例による、さらなるマイクロ流体気化器の部分分解図である。 本開示の実施形態例による、複数の液溜めを備えるマイクロ流体気化器の上面図である。 本開示の実施形態例による、１つのヒータの周りに放射状に位置付けられた複数の液溜めを備えるマイクロ流体気化器の上面図である。 本開示の実施形態例による、複数の液溜め及び複数の専用ヒータを備えるマイクロ流体気化器の上面図である。 本開示の実施形態例による、そこから放射状に延在する複数の毛細管流路を有する液溜めを備え、それの終端に位置付けられた複数のヒータを有する、マイクロ流体液溜めの斜視図である。 ヒータ床に形成された加熱要素を覆い、微小穿孔を含むヒータカバー（図を分かりやすくするために、ヒータから取り外した状態で示される）を有する、毛細管流路を有する、ほぼ円盤形態のヒータの上面図であり、ヒータは、本開示の実施形態例に従っている。

ここで、本開示は、それの例示的な実施形態に関連して以下により十分に説明される。本開示が、詳細かつ完璧になるように、また、当業者に本開示の範囲を完全に伝えるように、これらの例示的な実施形態が説明される。確かに、本開示は、多くの色々な形態で具体化されてもよく、本明細書に明記された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、本開示が該当の法的要件を満たすように、これらの実施形態が提供される。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される際、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈から判断して明らかにそうでないと分からない限り、複数指示対象を含む。

以下に説明されるように、本開示の実施形態は、エアロゾル送達システムに関する。本開示によるエアロゾル送達システムは、電気エネルギーを使用して、材料を加熱し（好ましくは、それほど材料を燃焼させることなく、かつ／または材料のそれほどの化学変質もなく）、吸い込み可能な物質を形成し、このようなシステムの構成要素は、ハンドヘルドデバイスと見なされるほど小型であるのが最も好ましい物品形態を有する。すなわち、好ましいエアロゾル送達システムの構成要素の使用は、煙、すなわち、タバコの燃焼または熱分解の副生成物からの煙の発生をもたらさないが、むしろ、これらの好ましいシステムの使用は、そこに組み込まれたいくつかの構成成分の揮発または気化からもたらされる蒸気の発生をもたらす。好ましい実施形態において、エアロゾル送達システムの構成要素は、電子タバコとして特徴付けられてもよく、それらの電子タバコは、タバコ及び／またはタバコ由来の構成成分を組み込むのが最も好ましく、したがって、エアロゾル形態でタバコ由来の構成成分を送達する。

いくつかの好ましいエアロゾル送達システムのエアロゾル発生ピースは、それのいずれの構成成分もそれほど燃焼させることなく、タバコに火を点けて燃やす（したがって、タバコの煙を吸い込む）ことによって使用される、紙巻きタバコ、葉巻、またはパイプを吸うことの感覚（たとえば、吸い込み吐き出し儀式、味またはフレーバの種類、官能的効果、体感、使用儀式、見えるエアロゾルによって与えられるものなどの視覚的合図、及び同様のもの）のうちの多くをもたらし得る。たとえば、本開示のエアロゾル発生ピースの使用者は、喫煙者が従来のタイプの喫煙物品を使用するのとそっくりに、そのピースを加えて使用し、そのピースによって発生するエアロゾルの吸い込み用のそのピースの片端を吸い、おまかせの時間間隔でふかすまたは吸う、ことなどができる。

本開示のエアロゾル送達デバイスはまた、蒸気発生物品または薬剤送達物品であるとして特徴付けられ得る。したがって、このような物品またはデバイスは、１つ以上の物質（たとえば、フレーバ及び／または医薬品有効構成成分）を吸い込み可能な形態または状態で提供するように適合され得る。たとえば、吸い込み可能な物質は、実質的に蒸気の形態とすることができる（すなわち、その臨界点よりも低い温度において気相にある物質）。あるいは、吸い込み可能な物質は、エアロゾルの形態とすることができる（すなわち、気体中の微細固体粒子または液滴の懸濁物）。簡単にするために、本明細書において使用される際の「ａｅｒｏｓｏｌ（エアロゾル）」という用語は、可視であってもなくても、また煙のようだと思われる可能性のある形態であってもなくても、ヒトが吸い込むのに適した形態またはタイプの蒸気、気体、及びエアロゾルを含むことを意図としている。

本開示のエアロゾル送達デバイスは、ハウジングと呼ばれ得る、外装体または外殻内に設けられたいくつかの構成要素を一般に含む。外装体または外殻の全体設計は、変わることがあり、エアロゾル送達デバイスの全体サイズ及び全体形状を画定することのできる外装体の形式または構成も、変わることがある。通常、紙巻きタバコまたは葉巻の形状に似ている細長い本体は、１つの一体のハウジングから形成され得るか、または、細長いハウジングが、２つ以上の分離可能な本体で形成され得る。たとえば、エアロゾル送達デバイスは、実質的に管形状とすることができる細長い外殻または本体を備えることができ、したがって従来の紙巻きタバコまたは葉巻の形状に似ていることがある。１つの実施形態において、エアロゾル送達デバイスの構成要素のすべては、１つのハウジング内に含まれる。あるいは、エアロゾル送達デバイスは、接合される、また分離可能である２つ以上のハウジングを備えることができる。たとえば、エアロゾル送達デバイスは、片端に、１つ以上の再使用可能な構成要素（たとえば、充電式電池、及びその物品の動作を制御するための様々な電子機器）を含むハウジングを備える制御本体を、またもう一方の端に、それに着脱可能に取り付けられた使い捨て部分（たとえば、フレーバやエアロゾルフォーマなどの１つ以上のエアロゾル前駆体構成成分を含む使い捨てカートリッジ）を含む外装体または外殻を、具備することができる。

本開示のエアロゾル送達デバイスは、実質的に管形状ではないが、実質的により大きな寸法に形成され得る、外側ハウジングまたは外殻で形成され得る。ハウジングまたは外殻は、吸い口を含むように構成され得、かつ／または、液体エアロゾルフォーマなどの消費可能要素を含むことができ、また気化器を含むことのできる別個の外殻（たとえば、カートリッジ）を受け容れるように構成されてもよい。

本開示のエアロゾル送達デバイスは、動力源（すなわち、電源）、少なくとも１つの制御構成要素（たとえば、物品のその他の構成要素、たとえば、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサに対する電流の流れ電源を制御することによってなど、発熱用の動力を作動する、制御する、調整する、止めるための手段）、ヒータまたは発熱部材（たとえば、単独でもしくは１つ以上のさらなる要素と組み合わせて、普通「噴霧器」と呼ばれ得る、電気抵抗加熱要素またはその他の構成要素）、エアロゾル前駆体組成物（たとえば、普通は、一般に「スモークジュース」、「Ｅ−リキッド」及び「Ｅ−ジュース」と呼ばれる成分など、十分な熱を加えることでエアロゾルを生み出すことのできる液体）、エアロゾル吸い込みの際にエアロゾル送達デバイスを吸うことを可能にする吸い口または口領域（たとえば、生成されたエアロゾルが、吸うときにそこから引き出され得るような、物品を貫通する規定の空気流路）、のある組合せを備えるのが最も好ましい。

本開示のエアロゾル送達システム内の構成要素のより特定の形式、構成及び配置は、以下に提供されるさらなる開示に照らして、明らかになるであろう。また、本開示の背景技術セクションにおいて言及されたそれらの典型的な製品など、市販の電子エアロゾル送達デバイスを検討した上で、様々なエアロゾル送達システム構成要素の選択及び配置が理解され得る。

本開示によるエアロゾル送達デバイス１００の実施形態の一例が図１において提供される。そこに示された切断図に見られるように、エアロゾル送達デバイス１００は、機能関係において永続的または着脱可能に並べられ得る制御本体１０２及びカートリッジ１０４を備えることができる。制御本体１０２とカートリッジ１０４との間の係合は、圧入（示されるように）、ネジ込み、締り嵌め、磁石、または同様の方法とすることができる。具体的には、本明細書においてさらに説明されるような接続部品が使用され得る。たとえば、制御本体は、カートリッジ上のコネクタに係合するように適合されている結合具を含んでもよい。

特定の実施形態において、制御本体１０２及びカートリッジ１０４のうちの１つまたは両方は、使い捨てであるまたは再使用可能であるとされてもよい。たとえば、制御本体は、取り替え可能電池または充電式電池を有してもよく、このように、典型的な電気コンセントへの接続、カーチャージャ（すなわち、紙巻きタバコライタ受容部）への接続、さらにユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブルを通してなどのコンピュータへの接続、を含む任意のタイプの再充電テクノロジーと組み合わせられ得る。たとえば、片端にＵＳＢコネクタ、もう一方の端に制御本体コネクタを含むアダプタが、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１３年３月１５日に出願された、Ｎｏｖａｋらによる米国特許出願第１３／８４０，２６４号に開示されている。さらに、いくつかの実施形態において、カートリッジには、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１２年９月５日に出願された、Ｃｈａｎｇらによる米国特許出願第１３／６０３，６１２号に開示されているような、一回使用のカートリッジが含まれ得る。

図１に示されるように、制御本体１０２は、制御構成要素１０６（たとえば、マイクロコントローラ）、流量センサ１０８、電池１１０、及びＬＥＤ１１２を含むことのできる制御本体外殻１０１で形成され得、このような構成要素は、可変的に並べられ得る。ＬＥＤに加えて、またはその代わりにさらなる表示器（たとえば、触覚フィードバック構成要素、オーディオフィードバック構成要素、または同様の構成要素）が含まれ得る。視覚的合図を与える追加の典型的なタイプの構成要素、または発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）構成要素などの表示器、ならびにそれらの構成及び使用は、参照により本明細書に組み込まれている、Ｓｐｒｉｎｋｅｌらによる米国特許第５，１５４，１９２号、Ｎｅｗｔｏｎによる米国特許第８，４９９，７６６号、Ｓｃａｔｔｅｒｄａｙによる米国特許第８，５３９，９５９号、及び２０１４年２月５日に出願された、Ｓｅａｒｓらによる、米国特許出願第１４／１７３，２６６号において説明されている。

カートリッジ１０４は、特に、マイクロ流体気化器１３０を含むことができる。このような気化器は、本明細書において別段に説明されるような多種多様な構成を呈することができる。

カートリッジ外殻１０３には（たとえば、口端に）、カートリッジ１０４からの形成されたエアロゾルの流出を可能にする開口部１２８があってもよい。このような構成要素は、カートリッジにあり得る構成要素を代表するものであり、本開示に含まれるカートリッジ構成要素の範囲を制限することを意図とするものではない。

カートリッジ１０４は、集積回路、メモリ構成要素、センサ、または同様のものが含まれ得る、１つ以上の電子構成要素１５０も含み得る。電子構成要素１５０は、制御構成要素１０６と、かつ／または、有線手段または無線手段によって外部デバイスと、通信するように適合され得る。電子構成要素１５０は、カートリッジ１０４またはその基部１４０内のどこにでも位置付けられ得る。

制御構成要素１０６と流量センサ１０８とは、別個に示されているが、空気流量センサがそれに直接取り付けられた状態での電子回路基板として、制御構成要素と流量センサとが組み合わされ得ることが分かる。さらに、電子回路基板が制御本体の中心軸に長手方向に平行であることができることから、電子回路基板は、図１の図に対して、水平に位置付けられ得る。いくつかの実施形態において、空気流量センサは、自回路基板、またはそれに空気流量センサが取り付けられ得るその他の基部要素を備えてもよい。

制御本体１０２及びカートリッジ１０４は、それらの間の流体係合を容易にするように適合された構成要素を含み得る。図１に示されるように、制御本体１０２は、その中に空洞１２５を有する結合具１２４を含むことができる。カートリッジ１０４は、結合具１２４に係合するように適合された基部１４０を含むことができ、また、空洞１２５内に嵌るように適合された突出部１４１を含むことができる。このような係合は、制御本体１０２とカートリッジ１０４との間の安定した接続を容易にすることができるとともに、制御本体内の電池１１０及び制御構成要素１０６と、カートリッジ内のマイクロ流体気化器１３０との間に電気接続を確立することもできる。さらに、制御本体外殻１０１は、結合具の周りの、またそれが結合具の空洞１２５を貫通する外殻の中への、さらに突出部１４１を経てカートリッジ１４１の中への周囲空気の通過を可能にする、それが結合具１２４に接続する外殻内の切込みであり得る、空気取入口１１８を含むことができる。

本開示による有用な結合具及び基部は、それの開示の全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１３年３月１５日に出願された、Ｎｏｖａｋらによる米国特許出願第１３／８４０，２６４号において説明されている。たとえば、図１に見られるような結合具は、基部１４０の内周１４２と嵌合するように構成された外周１２６を画定し得る。１つの実施形態において、基部の内周は、結合器の外周の半径とほぼ等しい、またはそれよりわずかに大きい半径を画定し得る。さらに、結合具１２４は、基部の内周において画定されている１つ以上の凹部１７８に係合するように構成された、外周１２６にある１つ以上の突起部１２９を画定し得る。しかしながら、結合具の基部を結合するのに、構造、形状、及び構成要素のその他の様々な実施形態が採用されてもよい。いくつかの実施形態において、カートリッジ１０４の基部１４０と制御本体１０２の結合具１２４との間の接続は、実質的に永続的であってもよい一方、その他の実施形態では、たとえば、制御本体が、使い捨てかつ／または詰め替え可能であり得る１つ以上の追加のカートリッジで再使用され得るように、それら間の接続が解除可能であってもよい。

エアロゾル送達デバイス１００は、いくつかの実施形態では、実質的にロッドのようであっても、または実質的に管形状であっても、または実質的に円筒形状であってもよい。その他の実施形態において、さらなる形状及び寸法、たとえば、長方形もしくは三角形の断面、または同様のものが含まれる。

使用中、使用者が物品１００を吸うと、空気流がセンサ１０８により検出され、マイクロ流体気化器１３０が作動させられ、マイクロ流体気化器内にあるエアロゾル前駆体組成物が気化される。物品１００の口端を吸うことで、周囲空気が空気取込口１１８に入れられ、結合具１２４内の空洞１２５及び基部１４０の突出部１４１における中央開口部を通過させられる。カートリッジ１０４では、吸われたた空気が形成された蒸気と結合し、エアロゾルを形成する。エアロゾルは、マイクロ流体気化器から離れ、物品１００の口端にある口の開口部１２８の外に素早く動かされる。

本開示による、エアロゾル送達デバイス２００のさらなる例示的な実施形態が、図２に示される部分断面において図示される。エアロゾル送達デバイス２００は、ほぼ長方形の形状であるが、所望により任意のさらなる形状を呈してもよい、またデバイスのさらなる要素を収容するように適切にサイズ調整される、外殻２０１を含む。外殻２０１内にはまた、電池２１０、マイクロコントローラ２０６、及びセンサ２０８がある。このような実施形態におけるエアロゾル送達デバイス２００は、蒸気室２３５内に位置付けられ得るマイクロ流体気化器２３０を含むことができる。具体的には、マイクロ流体気化器２３０は、接続ポート２３７を介してマイクロ流体気化器の電気的取り付けを可能にする、１つ以上の電気接続ピン（図２には図示せず）を含むことができる。したがって、マイクロ流体気化器２３０は、着脱可能かつ取り替え可能とすることができる。エアロゾル送達デバイス２００は、デバイスの使用者への、形成されたエアロゾルの通過用に吸い口２２０を含むことができる。吸い口２２０は、エアロゾル通路２２２を介して蒸気室に（または、直接、マイクロ流体気化器に）流体接続されてもよく、吸い口は、エアロゾル通路の中に、またはエアロゾル送達デバイス２００内のさらなる空洞もしくは陥凹部の中に引込み可能とすることができる。

本明細書においてさらに説明されるように、マイクロ流体気化器は、１つ以上のエアロゾル前駆体構成成分（または、完全なエアロゾル前駆体組成物）を入れるための少なくとも１つの液溜めをそれ内に画定する基板を備えることができる。いくつかの実施形態において、液溜めは、マイクロ流体気化器に流体接続して設けられてもよく、マイクロ流体気化器基板によって画定されたいずれの液溜めに対しても補足的であってもよい。その他の実施形態において、マイクロ流体気化器基板は、液溜めをなくしてもよく、別個の液溜めが、マイクロ流体気化器と流体接続して設けられてもよい。たとえば、図２に示されるように、容器２６６が、液体輸送要素２６８を介して、マイクロ流体気化器２３０と流体接続している。容器２６６は、それ内に、またはそれによって液体構成成分を保持するのに適した任意の形態であってもよい。たとえば、容器は、それ内に保持されたいずれのエアロゾル前駆体構成成分に対しても実質的に不透過性であり、またそれらと非反応であるボトル、または壁を有するその他の壁付き要素であってもよい。さらなる例として、容器２６６は、それ内に液体エアロゾル前駆体構成成分が吸収されるか、吸収されるか、あるいはそれ内に、またはそれによって保存される、繊維質材料であってもよい。液体輸送要素２６８は、容器２６６からマイクロ流体気化器２３０に液体を輸送するのに適した任意の形態であり得る。たとえば、液体輸送要素２６８は、繊維質である、微粒子である、あるいはそれの長さに沿って液体を毛管作用により運ぶのに適した、芯であってもよい。さらなる実施形態において、液体輸送要素２６８は、毛細管流路であってもよく、したがって、そこを通る液体の移動の際に毛管作用を促進するのに適切にサイズ調整されている、実質的に流管の形態であってもよい。またさらなる実施形態において、液体輸送要素２６８は、毛細作用が低減されるか、または実質的に無であるようにサイズ調整されてもよく、液体輸送が、１つ以上のポンプまたは同様のものによって促進されてもよい。さらに、液体輸送要素２６８内に、１つ以上のバルブがあってもよい。容器２６６は、マイクロ流体気化器２３０との任意の空間的配置であってもよい。ある実施形態において、容器２６６は、マイクロ流体気化器２３０に対して、実質的に直角とすることができる。さらに、複数の容器が使用されてもよい。液体輸送要素２６８は、マイクロ流体気化器２３０上のヒータまたは加熱ゾーンに、かつ／またはマイクロ流体気化器の基板によって画定されている液溜めに（容器２６６が、マイクロ流体気化器によって画定されている液溜めの代わりに使用されているか、またはそれを補足しているかに応じて）、直接に液体を輸送してもよい。

エアロゾル送達デバイスには、入力要素が含まれてもよい。このために、任意選択で存在し、またエアロゾル送達デバイス２００の外面から使用可能であるとして、破線によって表されたタッチスクリーン２０９が、図２に示される。使用者に、デバイスの機能を制御するのを可能にさせるために、かつ／または使用者への情報の出力用に、タッチスクリーン（または、その他の入力）が含まれてもよい。図２にはタッチスクリーン２０９が示されているが、エアロゾル送達デバイスは、１つの実施形態に限定されるものではない。むしろ、デバイスの機能を制御するための入力として、任意の構成要素または構成要素の組合せが利用され得る。たとえば、１つ以上の押しボタンが使用されてもよい。さらなる例として、エアロゾル送達デバイスの特定の移動に基づくジェスチャ認識用に適合された構成要素が、入力として使用され得る。参照により本明細書に組み込まれている、Ｈｅｎｒｙらによる２０１４年１２月９日に出願された、米国特許出願第１４／５６５，１３７号を参照されたい。

いくつかの実施形態において、入力は、スマートフォンまたはタブレットなどのコンピュータもしくはコンピューティングデバイスを含んでもよい。具体的には、エアロゾル送達デバイスは、ＵＳＢコードまたは同様のプロトコルの使用を介してなど、コンピュータまたはその他のデバイスに配線されてもよい。エアロゾル送達デバイスはまた、無線通信を介して、入力としての機能を果たすコンピュータまたはその他のデバイスと通信し得る。たとえば、それの開示が参照により本明細書に組み込まれている、Ａｍｐｏｌｉｎｉらによる２０１４年７月１０日に出願された、米国特許出願第１４／３２７，７７６号において説明されているような、読み取り要求を介してデバイスを制御するためのシステム及び方法を参照されたい。このような実施形態では、エアロゾル送達デバイスに制御命令を入力するのに、ＡＰＰまたはその他のコンピュータプログラムが、コンピュータまたはその他のコンピューティングデバイスに接続して使用されてもよく、このような制御命令には、たとえば、含まれるニコチン含有量及び／またはさらなるフレーバの含有量を選択することによって、特定の組成のエアロゾルを形成する能力が含まれる。

本開示による、エアロゾル送達デバイスの様々な構成要素は、当技術分野において説明される、また市販されている構成要素から選択され得る。本開示によって使用され得る電池の例は、それの開示の全体が参照により本明細書に組み込まれている、Ｐｅｃｋｅｒａｒらによる米国特許出願公開第２０１０／００２８７６６号において説明されている。

エアロゾル送達デバイスは、エアロゾル発生が望まれる場合の（たとえば、使用中、吸うときに）発熱要素への電力の供給の制御用にセンサまたは検出器を組み込むことができる。したがって、たとえば、エアロゾル送達デバイスが、使用中、吸われていないときに発熱要素への電源を切るための、また吸っている最中に発熱要素による熱の発生を作動させる、または引き起こすために電源を入れるためのやり方または方法が提供される。追加的な典型的なタイプの検知機構または検出機構、それの構造及び構成、それの構成要素、ならびにそれの一般的な操作方法が、参照により本明細書に組み込まれている、Ｓｐｒｉｎｋｅｌ，Ｊｒ．による米国特許第５，２６１，４２４号、ＭｃＣａｆｆｅｒｔｙらによる米国特許第５，３７２，１４８号、及びＦｌｉｃｋによるＰＣＴ ＷＯ２０１０／００３４８０において説明されている。

エアロゾル送達デバイスは、吸っている最中の発熱要素への電力量を制御するための制御機構を組み込むのが最も好ましい。典型的なタイプの電子構成要素、それの構造及び構成、それの特徴、ならびにそれの一般的な操作方法が、参照により本明細書に組み込まれている、Ｇｅｒｔｈらによる米国特許第４，７３５，２１７号、Ｂｒｏｏｋｓらによる米国特許第４，９４７，８７４号、ＭｃＣａｆｆｅｒｔｙらによる米国特許第５，３７２，１４８号、Ｆｌｅｉｓｃｈｈａｕｅｒらによる米国特許第６，０４０，５６０号、Ｎｇｕｙｅｎらによる米国特許第７，０４０，３１４号、Ｐａｎによる米国特許第８，２０５，６２２号、Ｆｅｒｎａｎｄｏらによる米国特許出願公開第２００９／０２３０１１７号、Ｃｏｌｌｅｔｔらによる米国特許出願公開第２０１４／００６０５５４号、Ａｍｐｏｌｉｎｉらによる、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８３７，５４２号、及びＨｅｎｒｙらによる２０１４年３月１３日に出願された米国特許出願第１４／２０９，１９１号、において説明されている。

様々な実施形態において、本開示は、エアロゾル送達デバイス内のマイクロ流体気化器の使用が、加熱ゾーンに液体エアロゾル前駆体の望ましい量を正確に輸送する（かつ分配する）のを可能にすることができるという点で、特に有益である。多くの従来のエアロゾル送達デバイス（たとえば、電子タバコ）は、繊維質芯と抵抗加熱コイルとの組合せを利用して、液溜め（通常、繊維質マット）から繊維質芯を介して抵抗加熱コイルへ液体を毛管作用により自然に動かすことによって、蒸気を形成する。液体が抵抗加熱コイルによって気化されるにつれ、益々液体が液溜めからヒータに毛管作用により自然に動く。このようなデバイスは、蒸気形成の不正確な制御、すなわち、所望の時点で加熱ゾーンへエアロゾル前駆体の一吸い相当を輸送することができないこと、に悩まされる。このようなデバイスは、要求に応じてエアロゾルを提供し、電池における不必要なエネルギー消費を回避するために、エアロゾル前駆体液体を素早く気化させるのに必要とされるだけの正確なエネルギー量を分配することができないことにも同じように悩まされる。

本開示の実施形態によるマイクロ流体気化器は、知られているデバイスに欠けている蒸気情報における正確さをもたらすことができる。本明細書において使用される際、「ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ（マイクロ流体）」という用語は、ミリリットル以下、マイクロリットル以下、ナノリットル以下、またはピコリットル以下など、少量の液体の移送を指すことを意図としている。液溜めからヒータに少ない正確な量で液体を移動させる能力は、蒸気形成を高めるとともに不必要な電力消費を低減することをもたらすことができる。

いくつかの実施形態において、マイクロ流体気化器は、気化器の特定の構成要素を画定する基板を備えることができる。具体的には、基板は、液体（たとえば、エアロゾル前駆体組成物またはそれの構成成分）を保持するように構成されている液溜め、液体を気化させるように適合されたヒータ、及び液溜めからヒータへの液体の移動用に構成された毛細管流路、を画定することができる。基板は、液体と気化に必要な加熱レベルとに対して十分に不活性である任意の材料で形成され得る。具体的には、基板は、エアロゾル前駆体組成物の構成成分（エアロゾルフォーマ、フレーバ、及び同種のものを含む）と化学的に非反応であるのが好ましい。基板は、使用状態下で、熱的かつ機械的に安定であることも好ましい。たとえば、基板は、約１００℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、約３００℃以上、約４００℃以上、または約５００℃以上の温度において温度安定である材料で形成されてもよい。その他の実施形態において、支持層は、約１００℃〜約７５０℃、約１２５℃〜約６５０℃、または約１５０℃〜約５００℃の温度範囲で温度安定であるとすることができる。いくつかの実施形態において、支持層は、セラミック材料、具体的には、シリコンベースの材料で形成され得る。支持層材料の１つの具体的な例は、窒化ケイ素材料である。しかしながら、ガラスまたは石英などのその他の材料が使用され得る。環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）など、特定の熱可塑性材料も使用され得る。

基板は、多種多様な形状を呈することができる。いくつかの実施形態において、基板は、実質的にチップ形状であり得るが、このような形状は必要とされない。「ｃｈｉｐ ｓｈａｐｅｄ（チップ形状）」という用語は、ほぼ平らであり、両方が厚みより大きな長さと幅を有する形状を言うことを意図としている。チップ形状の基板は、実質的に正方形または長方形であってもよいが、その他の形状（たとえば、円形、楕円形、三角形、またはその他の多面形状）も、ほぼ平らであれば、チップ形状と見なされてもよい。このような例示的な形状に照らすと、マイクロ流体気化器は、いくつかの実施形態において、「ラボオンアチップ」として特徴付けられ得る。これにより、基板には、液体の気化に必要とされる複数の要素が含まれ得る。いくつかの実施形態において、基板は、比較的薄い厚み、たとえば、約１ｍｍ〜約２０ｍｍ、約１．５ｍｍ〜１５ｍｍ、または約２ｍｍ〜１０ｍｍで済ませることができる。いくつかの実施形態において、基板は、約０．５ｃｍ^２〜約５０ｃｍ^２、約１ｃｍ^２〜約４５ｃｍ^２、約２ｃｍ^２〜約４０ｃｍ^２、または約３ｃｍ^２〜３０ｃｍ^２の表面積を有することができる。

マイクロ流体気化器３３０の１つの実施形態が図３に示される。示された実施形態では、マイクロ流体気化器３３０は、実質的にチップ形状である基板３４５を備える。ヒータ３５５は、基板３４５によって画定され、多様な仕方で基板上に位置付けられ得る。たとえば、ヒータ３５５は、基板３４５の上面３４５ａに、または基板の底面３４５ｂに置かれてもよい。基板３４５の底面３４５ｂに置かれる場合、基板は、液体の気化を実現するのに十分に熱伝導性であるのが好ましい。いくつかの実施形態において、ヒータ３５５は、基板内の窪みまたはその他の陥凹部内に位置付けられるなど、基板３４５に埋め込まれてもよい。示された実施形態では、ヒータ３５５は、基板３４５に形成された窪み内に位置付けられ、熱伝導層３４７に覆われている（図３では、熱伝導層の下に位置付けられたヒータ３５５を見せるために、部分的に透明であるように示されている）。

いくつかの実施形態において、ヒータは、マイクロヒータとして特徴付けられてもよい。具体的には、マイクロヒータは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ベースのヒータとして特徴付けられ得る。ＭＥＭＳベースのヒータは、以前には、風センサ、湿度センサ、及びガスセンサなどの超小型のマイクロセンサにおいて使用されていた。このようなＭＥＭＳベースのマイクロヒータは、抵抗器に電流を印加することにより熱を放射することができ、低電力入力要件や非常に短い応答時間などの利点をもたらすことができる。ＭＥＭＳベースのマイクロヒータは、現在説明されているように、それが、低電圧及び／または低電力デバイス機能を提供することができる一方、液体エアロゾル前駆体組成物を気化させるのに十分高い熱範囲までの急速加熱をもたらすこともできることから、マイクロ流体気化器において非常に有利である。

本明細書において有用なマイクロヒータは、薄膜ヒータまたはホットフィルムヒータとして説明され得る。これは、具体的には膜の形態で提供され得る導電性材料、すなわち導電層を備えることができる、マイクロヒータの物理的性質を特に記述するものであり得る。ある実施形態では、導電性材料がパターン化され得る。言い換えれば、導電性材料は、特定のパターンでマイクロヒータ内に存在することができ、したがって、仕上がったマイクロヒータの物理的性質に相当し、マイクロヒータを作る方法に限定されない。導電層の厚みは、変わる場合があり、たとえば、約１０００μｍ以下、約５００μｍ以下、約２００μｍ以下、約１００μｍ以下、約５０μｍ以下、約１０μｍ以下、または約５μｍ以下の場合がある。その他の実施形態において、導電層は、約０．１μｍ〜約５００μｍ、約０．５μｍ〜約２００μｍ、約１μｍ〜約１００μｍ、または約２μｍ〜約５０μｍの厚みを有する場合がある。

マイクロヒータにおいて使用される導電性材料には、導電性であるとともに、上述のサイズ範囲での薄膜形成に適するいずれの材料も基本的に含まれ得る。たとえば、導電性材料は、元素金属、金属合金、シリコン（単結晶シリコン及びポリシリコンを含む）、セラミックス、炭素、炭化物、窒化物、及びそれらの組合せから成るグループから選択され得る。より具体的な実施形態において、導電性材料は、プラチナ、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、亜鉛、パラジウム、ニッケル、チタン、ニクロム、炭化ケイ素、ポリシリコン、単結晶シリコン、窒化チタン、及び同種のもので形成され得る。特定の実施形態において、プラチナなどの元素金属は、優れた酸化抵抗と長期安定性を示すことから特に有益とすることができる。より脆く安定性が劣るホットワイヤよりも好まれ得る、本開示による薄膜マイクロヒータは、高レベルの丈夫さや安定性を示すことができる。

マイクロ流体気化器におけるマイクロヒータの使用は、いくつかの実施形態において、マイクロ流体気化器の少なくともマイクロヒータ部分を形成するのに使用される材料が半導体であってもよい（または、それと一致する特性を有してもよい）という点で、特に有益である場合がある。したがって、マイクロヒータを形成するのに使用される半導体は、その電気特性を優先して変調または調整するようにドープされ得る。

導電層に加え、本開示によるマイクロヒータは、支持層を備えることができる。具体的には、導電層が、このような支持層上にパターン化されてもよい。支持層は、ヒータの作動温度下で温度安定である材料で形成されるのが好ましい。たとえば、支持層は、約１５０℃以上、約２００℃以上、約３００℃以上、約４００℃以上、または約５００℃以上の温度において温度安定であるとすることができる。その他の実施形態において、支持層は、約１２５℃〜約７５０℃、約１５０℃〜約６５０℃、または約１７５℃〜約５００℃の温度範囲で温度安定とすることができる。いくつかの実施形態において、支持層は、セラミック材料、具体的にはシリコンベースの材料で形成され得る。支持層材料の１つの具体的な例は、窒化ケイ素材料である。しかしながら、ガラスまたは石英など、その他の材料が使用され得る。環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）など、ある熱可塑性材料も使用され得る。支持層は、絶縁材料で形成され得るか、または絶縁層を含むことができる。本開示による、有用であり得る例示的なマイクロヒータは、参照により本明細書に組み込まれている、Ｃｏｌｌｅｔｔらによる米国特許第８，８８１，７３７号において説明されている。

熱伝導層３４７は、熱伝導層がヒータに関する作動温度下で温度安定であるような、また、熱放射性かつ／または熱伝導性である材料で形成される。たとえば、熱伝導層３４７は、約１００℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、約４００℃以上、または約５００℃以上の温度において温度安定であるとすることができる。その他の実施形態において、熱伝導層は、約１００℃〜約７５０℃、約１５０℃〜６５０℃、または約１７５℃〜約５００℃の温度範囲において温度安定であるとすることができる。いくつかの実施形態において、熱伝導層は、エアロゾル前駆体組成物またはそれの構成成分と直接接触しているとすることができる。したがって、エアロゾル前駆体材料に含まれてもよい様々な化合物と、実質上、化学的に非反応であることが熱伝導層にとっては好ましい。実質上、化学的に非反応であることは、エアロゾル前駆体組成物に、ヒータの導電層と直接接触していることを可能にさせるために、熱伝導層とエアロゾル前駆体材料の構成成分との間のいずれの化学反応も、熱伝導層が破られないように十分に制限されるということを意味する。あるいは、このフレーズは、熱伝導層にある化合物が、消費者による吸入用に形成されたエアロゾルと結合するために放出されないように、熱伝導層とエアロゾル前駆体材料の構成成分との間のいずれの化学反応も、十分に制限されるということを意味することができる。いくつかの実施形態において、熱伝導層は、セラミック材料、具体的にはシリコンベースの材料で形成され得る。熱伝導層材料の１つの具体的な例は、二酸化ケイ素材料である。しかしながら、ガラスまたは石英など、その他の材料が使用され得る。

図３に示されたマイクロ流体気化器３３０の基板３４５は、エアロゾル前駆体組成物３６７（または、それの要素）を保持するように構成されている液溜め３６５をさらに含むことができる。液溜めは、具体的には、基板３４５に形成された窪みまたはその他の陥凹部とすることができる。その他の実施形態において、マイクロ流体気化器３３０は、多層構造を有してもよい（図４を参照）。

図３には、１つのみ液溜めが示されているが、複数の液溜めが含まれてもよいことが分かる。さらに、エアロゾル化用の液体は、複数の液溜めに別々に保存されてもよい。

エアロゾル前駆体組成、または蒸気前駆体組成は、変わることがある。エアロゾル前駆体は、様々な成分または構成成分の化合物または混合物から構成されるのが最も好ましい。エアロゾル発生ピースによって発生した主流エアロゾルの全体化学組成を制御するために、特定のエアロゾル前駆体構成成分の選択、及び使用されるそれらの構成成分の相対量が改められてもよい。本質的にほぼ液体であるとして特徴付けられ得るエアロゾル前駆体が、特に興味深い。たとえば、典型的なほぼ液体のエアロゾル前駆体は、溶液、混和性構成成分の混合物、または懸濁または分散された構成成分を組み込む液体の形態を有し得る。典型的なエアロゾル前駆体は、本開示に特徴的である、エアロゾル発生ピースの使用中に経験されるそれらの状態の下、熱を受けて気化されることができ、それにより、吸い込み可能である蒸気及びエアロゾルを生み出すことができる。

電子タバコとして特徴付けられるエアロゾル送達システムでは、エアロゾル前駆体は、タバコまたはタバコ由来の構成成分を組み込むことが最も好ましい。ある面で、タバコは、細かく挽かれた、粉にされた、または粉末にされたタバコラミナなど、タバコの一部またはピースとして提供されてもよい。別の面で、タバコは、タバコの水溶性構成成分のうちの多くを組み込む噴霧乾燥抽出物など、抽出物の形態で提供されてもよい。あるいは、タバコ抽出物が、比較的高いニコチン含有量の抽出物の形態を有してもよく、その抽出物は、タバコ由来の少量のその他の抽出された構成成分も組み込む。別の面で、タバコ由来であるいくつかのフレーバ剤など、タバコ由来の構成成分が、比較的純粋な形態で提供されてもよい。ある面で、タバコ由来である、また高純度化された、または基本的に純粋な形態で採用され得る構成成分は、ニコチン（たとえば、医薬品グレードのニコチン）である。

エアロゾル前駆体は、いわゆる「エアロゾルフォーマ」を組み込み得る。このような材料は、本開示に特徴的であるエアロゾル発生ピースの通常の使用中に経験されるそれらの状態の下、熱を受けて気化されると、可視エアロゾルを生み出す能力を有する。このようなエアロゾル形成材料には、様々なポリオールまたは多価アルコール（たとえば、グリセリン、プロピレングリコール、及びそれらの混合物）が含まれる。本開示の多くの実施形態は、水、水分または水性液体として特徴付けられ得るエアロゾル前駆体構成成分を組み込む。あるエアロゾル発生ピースの通常の使用の状態の下、それらのピース内に組み込まれた水は、気化し、生成されるエアロゾルの一部を生み出すことができる。したがって、本開示の目的では、エアロゾル前駆体内にある水は、エアロゾル形成材料であると考えられてもよい。

本開示のエアロゾル送達システムによって生成され、吸われる主流エアロゾルの官能特性または性質を変える多種多様の任意選択のフレーバ剤または材料を採用することが可能である。たとえば、エアロゾルのフレーバ、香り及び官能特性を変えるのに、このような任意選択のフレーバ剤がエアロゾル前駆体内で使用されてもよい。いくつかのフレーバ剤が、タバコ以外のソースから提供されてもよい。例示的なフレーバ剤は、本質的に自然または人工的であってもよく、濃縮物またはフレーバパッケージとして採用されてもよい。

例示的なフレーバ剤には、バニリン、エチルバニリン、クリーム、茶、コーヒー、果物（たとえば、リンゴ、サクランボ、イチゴ、桃、またライムやレモンを含む柑橘系フレーバ）、メープル、メントール、ミント、ペパーミント、スペアミント、ウインターグリーン、ナツメグ、クローブ、ラベンダー、カルダモン、ジンジャー、はちみつ、アニス、セージ、シナモン、ビャクダン、ジャスミン、カスカリア、ココア、リコリス、また紙巻きタバコ、葉巻及びパイプタバコのフレーバリングに従来使用されているタイプ及び特性のフレーバリングやフレーバパッケージ、が含まれる。異性化糖などのシロップも採用され得る。最終エアロゾル前駆体混合物の調合の前に、いくつかのフレーバ剤がエアロゾル形成材料内に組み込まれてもよい（たとえば、いくつかの水溶性フレーバ剤が、水の中に組み込まれることがあり、メントールがプロピレングルコール内に組み込まれることがあり、またいくつかの複雑なフレーバパッケージがプロピレングリコール内に組み込まれることがある）。ニコチンを含むいくつかのタバコ抽出物が、１つ以上のエアロゾルフォーマと組み合わされ得るフレーバとして特徴付けられ得る。

エアロゾル前駆体は、酸性特性または基本特性を示す成分も含んでもよい（たとえば、有機酸、アンモニウム塩または有機アミン）。たとえば、ある有機酸（たとえば、レブリン酸、コハク酸、乳酸、及びピルピン酸）が、ニコチンを組み込むエアロゾル前駆体調合物に、好ましくは、ニコチンと等モル（総有機酸含有量に基づいて）になるまでの量で含まれてもよい。たとえば、エアロゾル前駆体は、ニコチン１モル当たり約０．１〜約０．５モルのレブリン酸、ニコチン１モル当たり約０．１〜約０．５モルのコハク酸、ニコチン１モル当たり約０．１〜約０．５モルの乳酸、ニコチン１モル当たり約０．１〜約０．５モルのピルビン酸、またはそれらの様々な置換や組合せを、存在する有機酸の総量が、エアロゾル前駆体中に存在するニコチンの総量と等モルになる濃度まで、含んでもよい。

１つの非限定的な例として、典型的なエアロゾル前駆体が、重量ベースで、約７０％〜約９０％のグリセリン、多くは約７５％〜約８５％のグリセリン、約５％〜約２０％の水、多くは約１０％〜約１５％の水、約１％〜約１０％のプロピレングリコール、多くは約４％〜約８％のプロピレングリコール、約０．１％〜約６％のニコチン、多くは約１．５％〜約５％のニコチン、及び最高約６％の量の任意選択のフレーバ剤、多くは約０．１％〜約５％のフレーバ剤、の混合物の形態を有することができる。たとえば、典型的なエアロゾル前駆体が、重量ベースで、約７６％を超えるグリセリン、約１４％の水、約７％のプロピレングリコール、約１％〜約２％のニコチン、及び約１％未満の任意選択のフレーバ剤、を組み込む調合物の形態を有してもよい。たとえば、典型的なエアロゾル前駆体が、重量ベースで、約７５％を超えるグリセリン、約１４％の水、約７％のプロピレングリコール、約２．５％のニコチン、及び約１％未満の任意選択のフレーバ剤、を組み込む調合物の形態を有してもよい。たとえば、典型的なエアロゾル前駆体が、重量ベースで、約７５％を超えるグリセリン、約５％の水、約８％のプロピレングリコール、約６％のニコチン、及び約６％未満の任意選択のフレーバ剤、を組み込む調合物の形態を有してもよい。

別の非限定的な例として、典型的なエアロゾル前駆体が、重量ベースで、約４０％〜約７０％のグリセリン、多くは約５０％〜約６５％のグリセリン、約５％〜約２０％の水、多くは約１０％〜約１５％の水、約２０％〜約５０％のプロピレングリコール、多くは約２５％〜約４５％のプロピレングリコール、約０．１％〜約６％のニコチン、多くは約１．５％〜約５％のニコチン、約０．５％〜約３％、多くは約１．５％〜約２％のメントール、及び最高約６％の量の任意選択の追加的なフレーバ剤、多くは約０．１％〜約５％のフレーバ剤、の混合物の形態を有することができる。たとえば、典型的なエアロゾル前駆体が、重量ベースで、約５０％のグリセリン、約１１％の水、約２８％のプロピレングリコール、約５％のニコチン、約２％のメントール、及び約４％のその他のフレーバ剤を組み込む調合物の形態を有してもよい。

典型的なタイプのエアロゾル前駆体構成成分及び調合物は、それらの開示が参照により本明細書に組み込まれている、Ｒｏｂｉｎｓｏｎらによる米国特許第７，２１７，３２０号、Ｚｈｅｎｇらによる米国特許出願公開第２０１３／０００８４５７号、Ｃｈｏｎｇらによる米国特許出願公開第２０１３／０２１３４１７号、及びＣｏｌｌｅｔｔらによる米国特許出願公開第２０１４／００６０５５４号においても明記され、特徴付けられている。採用されてもよいその他のエアロゾル前駆体には、Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｖａｐｏｒ社によるＶＵＳＥ（登録商標）製品、Ｌｏｒｉｌｌａｒｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによるＢＬＵ（商標）製品、Ｍｉｓｔｉｃ ＥｃｉｇｓによるＭＩＳＴＩＣ ＭＥＮＴＨＯＬ製品、及びＣＮ Ｃｒｅａｔｉｖｅ ＬｔｄによるＶＹＰＥ製品に組み込まれたエアロゾル前駆体が含まれる。Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｒｅｅｋ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ＬＬＣから入手可能であった電子タバコ用のいわゆる「スモークジュース」も望ましい。

エアロゾル送達システム内に組み込まれているエアロゾル前駆体量は、エアロゾル発生ピースが、許容可能な感覚や望ましい動作特性をもたらす程度の量である。たとえば、多くの面で、タバコの煙の見かけに似ている可視主流エアロゾルの発生をもたらすために、十分な量のエアロゾル形成材料（たとえば、グリセリン及び／またはプロピレングルコール）が採用されることが非常に好ましい。エアロゾル発生システム内のエアロゾル前駆体量は、エアロゾル発生ピース当たりに望まれる吸い回数などの要因に左右され得る。通常、エアロゾル送達システム内、具体的にはエアロゾル発生ピース内に組み込まれるエアロゾル前駆体量は、約２ｇ未満、一般的には約１．５ｇ未満、多くは約１ｇ未満、また約０．５ｇ未満のこともよくある。

複数の液溜めが利用される場合、エアロゾル前駆体組成物の個々の構成成分の多様な組合せが液溜めに保存されてもよい。いくつかの実施形態において、実質的に完全なエアロゾル前駆体組成物が、２つ以上の別々の液溜めに保存されてもよい。いくつかの実施形態において、エアロゾルフォーマ（たとえば、グリセリン、プロピレングルコール、及び水）が、１つ以上の液溜めに保存されてもよく、１つ以上のフレーバが、１つ以上のさらなる液溜めに保存されてもよい。いくつかの実施形態において、エアロゾルフォーマが、１つ以上の液溜めに保存されてもよく、主要フレーバとしてのニコチンが、１つ以上のさらなる液溜めに保存されてもよく、任意選択の追加的なフレーバが、１つ以上の任意選択の追加的な液溜めに保存されてもよい（任意選択のフレーバは、ニコチン及び／またはエアロゾルフォーマと組み合わせられてもよいが）。別々の液溜めに保存される材料のその他の組合せも含まれ、材料を別々に保存するこのような能力は、提供されるエアロゾル組成物の正確な制御をもたらすことができる。具体的には、液体が、マイクロ流体気化器を含むエアロゾル送達システム上で、所望のエアロゾル組成物を特定の一吸いで提供するのに必要とされる特定の液溜めのみから吸われるように、思い通りにエアロゾル組成物が調整されてもよい。この能力は、図４に関して以下にさらに説明される。

戻って図３を参照すると、基板は、複数の毛細管流路３７５をさらに備える。所望の量のエアロゾル形成物を提供するのに必要である正確な量のエアロゾル前駆体組成物３６７の液溜め３６５からヒータ３５５への送達をもたらすのに、１つ以上の毛細管流路３７５が利用されてもよいことが分かる。毛細管流路３７５の向きは、変わることがある。たとえば、毛細管流路は、真っすぐよりむしろ湾曲していても、または角度が付いていてもよい。複数の毛細管流路３７５が、合流しても、あるいは分岐効果で結合してもよい。たとえば、液溜めから出る１つの毛細管流路が、ヒータに接触する前または後に、複数の毛細管流路に分岐してもよい。現在説明されている例示的な実施形態を基に見付けられ得る毛細管流路のその他の構成も、本開示に含まれる。

図３では、毛細管流路３７５は、熱伝導層３４７において終端するとして示される。いくつかの実施形態において、熱伝導層３４７が、下にあるヒータ３５５にわたって、送達されたエアロゾル前駆体組成物３６７を放散するように適合されてもよい。したがって、熱伝導層３４７は、熱伝導層の面が基板の上面３４５ａより位置的に低くなるように、基板３４５に（たとえば、ヒータ３５５が位置付けられている窪みまたは陥凹部の中に）少なくとも部分的に凹設されてもよい。その他の実施形態において、毛細管流路３７５が、熱伝導層３４７に少なくとも部分的にわたって延在してもよい。さらなる実施形態において、熱伝導層３４７がなくてもよく、基板３４５の上面３４５ａがヒータ３５５にわたり、跨って延在してもよい。したがって、基板３４５に形成された毛細管流路３７５は、基板内または基板の下のヒータ３５５の位置に少なくとも部分的にわたって延在してもよい。このように、いくつかの実施形態では、ヒータは、１つ以上の毛細管流路の少なくとも一部の下にあることができる。

マイクロ流体気化器３３０は、受動マイクロ流体移送及び能動マイクロ流体移送のうちのうちの１つまたは両方に基づき、動作し得る。受動マイクロ流体移送は、毛細管流路を通って、またはそれに沿って液体を移送するのに、表面力または毛細管力に依存し得る。したがって、望まれる受動移送レベルを実現するために、様々な要因（たとえば、液体粘度、液体密度、液体の表面張力、毛細管流路における接触角、毛細管流路における表面構造、及び流路の形状寸法）が調整され得る。受動マイクロ流体移送では、液体が気化され、ヒータから離れるにつれ、液体は、液溜めからヒータに自由に移り得る。

能動マイクロ流体移送は、液体移送の際、毛細管力に少なくとも部分的に依存し得るが、特定の液溜めから気化用のヒータへの、特定の量の特定の液体のみの直接移送に、外部要因も適用される。本明細書に説明されるような、マイクロ流体気化器に含まれ得る能動輸送要素は、たとえば、バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性ポリマー、及びそれらの組合せから成るグループから選択されてもよい。たとえば、望まれる場合のみ、液体が毛細管作用により（または、その他の作用力を加えることにより）流れることを可能にするのに、バルブがコマンドに応じて開閉されてもよく、毛細管力単独によって可能になる程度を超えて液体流量を上げるのに、マイクロポンプが使用されてもよく、毛細管流路の周りの範囲を加熱して、液体流量に影響を及ぼす熱勾配をもたらすのに、ヒータが使用されてもよく、液体移送に影響を及ぼす場を確立するのに、電場フォーマが使用されてもよく、液体移送が、印加された熱、電場、または同様のものを受けての毛細管流路の形状、伝導性、及び同様のものの変化など、毛細管流路の性質における変化に影響され得るように、刺激応答性材料（たとえば、スマートポリマー）が、流路形成及び／または基板形成において使用されてもよい。

図３では、マイクロ流体気化器３３０に組み込まれ得る能動輸送要素を例示するのに、バルブ３７７が毛細管流路３７５のそれぞれに示される。バルブ３７７は、液溜め３６５から気化用のヒータ３５５へのエアロゾル前駆体組成物３６７の移動を可能にするように開かれ得る。

毛細管流路は、多様な方法によって形成され得る。たとえば、流路は、基板にエッチングまたはインプリントされてもよい。その他の実施形態において、基板に流路を加えるのに、成膜やボンディングが使用されてもよく、または、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）リソグラフィなどのソフトリソグラフィ技法が使用されてもよい。またさらなる実施形態において、ステレオリソグラフィ、フォトリソグラフィ、電気メッキ、射出成形、及びエンボス加工などの方法を使用して、流路が形成または加えられてもよい。

マイクロ流体気化器３３０には、基板３４５を覆い、それにより、エアロゾル前駆体組成物３６７を液溜め３６５及び毛細管流路３７５内に保持するのにカバー３８５が含まれる。カバー３８５は、液体の流出を防ぐが、形成された蒸気のその中の通過を可能にするようにサイズ調整されるのが好ましい複数の微小穿孔３８７を含む。カバー３８５は、実質的にメッシュの形態であってもよい。カバー３８５は、基板を形成する際の使用に適した任意の材料など、熱安定であり化学的に非反応である任意の材料で形成されてもよい。

マイクロ流体気化器３３０は、ヒータ３５５、及びこのような制御を必要とし得る、マイクロ流体気化器の任意のさらなる構成要素（たとえば、バルブ３７７）の制御を可能にするために、複数の電気接続ピン３９５及び必要な電気配線（図示せず）も含む。いずれのタイプの電気コンタクトも、利用されてよい。電気接続ピン３９５は、エアロゾル送達デバイスなどのさらなるデバイスとの接続を容易にするように標準形式であってもよい。図２を参照すると、たとえば、図３のマイクロ流体気化器３３０は、マイクロ流体気化器が接続ポート２３７に差し込まれ得るような形式の電気コンタクトピン３９５を含み得る。このように、マイクロ流体気化器３３０は、実質的に、エアロゾル形成の際にエアロゾル送達デバイスに挿入され、その後、取り外され、取り替えられるように適合されているプラグアンドプレイデバイスであり得る。電気コンタクトピン３９５と接続ポート２３７との間の嵌合は、プッシュ／プッシュまたはプッシュ／プルであり得る。その他の実施形態において、マイクロ流体気化器３３０は、取り外しや取り替えが目的とはされないように、エアロゾル送達デバイス内に位置付けられてもよい。たとえば、マイクロ流体気化器が、ハウジング内の制御構成要素にハード配線されてもよく、または電気コネクタとともに外殻に含まれてもよく、外殻は、消費者によって開けられるようには構成されない（たとえば、図１におけるカートリッジ外殻１０３内）。

多層マイクロ流体気化器４３０が図４に示される。そこでは、基板４４５は、基層４４８及び中間層４４６で形成される。両方の層は、別段に上に説明されたような材料で形成され得る。ヒータ４５５は、基層４４８に取り付けられ、中間層４４６に形成された第１の窓４４６ａに対応する。熱伝導層４４７は、液体のヒータ４５５への通過を防ぐように、第１の窓４４６ａ内に位置付けられる。第２の窓４４６ｂも中間層４４６に形成され、エアロゾル前駆体組成物（または、それの構成成分）が保存され得る液溜め４６５を形成する。複数の毛細管流路４７５が中間層４４６に形成され、第１の窓４４６ａと第２の窓４４６ｂとの間に流体接続をもたらす。組み立てられる際、中間層４４６は、第２の窓４４６ｂ及び基層４４８によって形成された液溜め４６５に保存された液体が層間から滲出することのないように、基層４４８に接触して、それに封着される、接着される、あるいはそれに接続される。次いで、液体エアロゾル前駆体組成物を液溜め４６５及び毛細管流路４７５内に保持するために、カバー４８５が中間層４４６全体に掛けられる。マイクロバルブ４７７は、毛細管流路４７５内に位置付けられる。カバー４８５は、カバーの少なくとも一部が蒸気透過性であるが、しかし液体不透過性であるように、微小穿孔を含む。

マイクロ流体気化器５３０のまたさらなる実施形態が図５に示される。それの上面図（説明を簡単にするために、任意選択のカバー層を省いた状態の）に見られるように、基板５４５には、複数の液溜め、１つのヒータ５５５、主毛細管流路５７５ａ、またそれぞれの液溜めを主毛細管流路に接続する複数の分岐毛細管流路５７５ｂが設けられる。例として、液溜め５６５ａ及び５６５ｂには、エアロゾルフォーマ組成物（たとえば、グリセリン、プロピレングルコール、及び水）が満たされ得、液溜め５６５ｃには、ニコチンとエアロゾルフォーマ担体との組合せが満たされ、液溜め５６５ｄ〜５６５ｇには、それぞれ、異なるフレーバが満たされ、液溜め５６５ｈには、ただの水が満たされる。複数のフレーバ溜めの使用で、少量の濃縮溶液の使用を可能にすることができる。複数のマイクロバルブ５７７は、分岐毛細管流路５７５ｂのそれぞれに位置付けられる。

使用中、図５に示されるようなマイクロ流体気化器５３０は、色々なフレーバ組合せの正確な制御を可能にし得る。いくつかの実施形態において、エアロゾル送達デバイスに含まれる場合、使用者は、入力（たとえば、図２に示されたタッチスクリーン２０９を参照）を使用して、特定の組成を有するエアロゾルの形成を命令してもよい。たとえば、使用者は、特定のニコチン含有量（重量で０％〜所定の閾値量）のエアロゾルの形成を求める、また特定の追加のフレーバを含めるよう求める命令を入力してもよい。このような例では、マイクロ流体気化器５３０は、液溜め５６５ａ及び５６５ｂのうちの１つまたは両方からエアロゾルファーマを、液溜め５６５ｃからニコチンを、また液溜め５６５ｄ〜５６５ｇから必須のフレーバを、送達するであろう。エアロゾル送達デバイスの使用中に（または、特定のマイクロ流体気化器の使用中に）、１つの組合せが選択されてもよく、または、マイクロ流体気化器を含むエアロゾル送達デバイスにおける一吸いまたは一吸いの任意の組合せごとに、異なる組合せのフレーバ（ニコチン分を含む）が指示されてもよい。必要であれば、使用者は、システムから前のフレーバを取り除くために、かつ／または気化器流路及び／またはヒータ領域をきれいにするために、液溜め５６５ｈからヒータに水を送達するよう、マイクロ流体気化器５３０に命令してもよい。

マイクロ流体気化器６３０のさらなる例示的な実施形態が図６に示される。ほぼ円形の基板６４５には、複数の液溜め６６５ａ〜６６５ｆ、複数の毛細管流路６７５ａ〜６７５ｆ、及びヒータ６５５が設けられる。例示的な実施形態において、液溜め６６５ａ及び６６５ｂには、エアロゾルフォーマ組成物（たとえば、グリセリン、プロピレングルコール、及び水）が満たされ得、液溜め６６５ｃには、ニコチンとエアロゾルフォーマ担体との組合せが満たされ、液溜め６６５ｄ〜６６５ｆには、それぞれ、異なるフレーバが満たされる。特に所望の組成のエアロゾルを形成するのに、エアロゾルフォーマ、ニコチン、及びさらなるフレーバの任意の組合せが、ヒータ６５５に提供され得る。毛細管流路６７５ａ〜６７５ｆを通した流体送達の能動制御が、別段に本明細書において説明されるようないずれかの方法を利用して実現され得る。したがって、基板６４５には、マイクロバルブ、マイクロポンプ、または同様のものが含まれ得る。

いくつかの実施形態において、マイクロ流体気化器は、複数のヒータを含むことができる。たとえば、図７の実施形態では、基板７４５は、４つのそれぞれの毛細管流路７７５ａ〜７７５ｄを介して４つのそれぞれの液溜め７６５ａ〜７６５ｄと流体接続している４つのヒータ７５５ａ〜７５５ｄを画定する。この実施形態では、液溜め７６５ａは、蒸気フォーマを含み、液溜め７６５ｂは、ニコチン組成物を含み、液溜め７６５ｃは、第１のさらなるフレーバ構成成分を含み、液溜め７６５ｄは、第２のさらなるフレーバ構成成分を含む。この方法では、正確な量の蒸気フォーマ、ニコチン、及びさらなるフレーバ構成成分がそれらのそれぞれのヒータに送られ、カスタム蒸気を形成することができる。図７には示されていないが、１つ以上の能動輸送要素（たとえば、マイクロバルブまたはマイクロポンプ）が、本明細書において別段に説明されるようないずれの方法でも含まれ得ることが分かる。入力構成要素（図２におけるタッチスクリーン２０９など）の使用を通して、消費者は、エアロゾル送達デバイスの一吸いに望まれる正確なニコチン量と、その一吸いに望まれる正確なフレーバ強度を定め得る。さらに、各構成要素が自ヒータを利用するので、前の異なるフレーバ付けの一吸いからのヒータ上の残滓から起こるクロスフレーバリングの可能性が回避され得る。複数のヒータが利用される場合、ヒータは、並列または直列であり得る。複数のヒータが使用される場合、２つ以上のヒータ用に、独立した回路構成要素も利用され得る。

先に説明された例示的な実施形態において、液溜め（複数可）、毛細管流路（複数可）、及びヒータ（複数可）は、すべて基板に直接形成される。さらなる実施形態において、毛細管流路（複数可）及びヒータ（複数可）は、それらが、液溜めを形成する基板から外側に延在するという点で、基板により画定され得る。したがって、マイクロ流体気化器は、１つ以上の毛細管流路が基板から放射状に延在するという点において特徴付けられ得る。また、１つ以上のヒータが、毛細管流路の終端に位置付けられてもよい。

図８は、基板８４５が実質的に管の形態であるように細長いマイクロ流体気化器８３０の実施形態を示す。円形断面を有する管が示されているが、基板は、任意の所望の形状を呈し得る。基板８４５は、それに形成された室を有するように中が空洞であることが好ましく、室は、エアロゾル前駆体組成物を保存するための液溜め８６５である。複数のヒータ８５５は、基板８４５の周りに放射状に並べられ、複数の毛細管流路８７５を介して、それ内の液溜め８６５と流体接続している。使用中、基板８４５内の液溜め８６５からのエアロゾル前駆体組成物は、毛細管流路８７５を経て、毛細管流路の終端に位置付けられているヒータ８５５に行くことができる。ヒータ８５５は、蒸気はそこを通過してもよいが、液体がそこを通過するのを防ぐように、微小穿孔を含む少なくとも１つの壁を含むことができる。

図８におけるヒータ８５５は、実質的に円盤形状であるが、その他の形状も含まれる。ヒータは、液体エアロゾル前駆体組成物が毛細管流路８７５を通過して、加熱要素と加熱接触し、ヒータから逃げ得る蒸気を形成することをもたらす多様な構造を有し得る。

実質的に円盤の形状であるヒータ９５５の１つの例示的な実施形態が図９に示される。そこでは、ヒータ９５５は、そこを通して毛細管流路９７５ａが開く床９８１を有する。ヒータ床９８１は、本明細書において別段に述べられるような任意の熱安定かつ化学的に非反応な材料で形成され得る。毛細管コイル９７５ｂは、液体が毛細管流路から毛細管コイルを通過するように、毛細管流路９７５ａと相互に接続している。毛細管コイル内の液体が気化され得るように、毛細管コイル９７５ｂの下には、毛細管コイルと加熱配置にある加熱要素９８５がある。加熱要素９８５は、加熱をもたらすのに適しているとして本明細書において別段に述べられるような任意の材料で形成され得る。たとえば、プリント加熱要素が利用され得る。使用中、液溜め（図８を参照）からの液体エアロゾル前駆体組成物は、毛細管流路９７５ａを通過し、次いで、毛細管コイル９７５ｂ中に分散される。加熱要素９８５の加熱時に、毛細管コイル９７５ｂ内の液体が気化する。ヒータカバー９８８は、ヒータ９５５の残りの要素全体に位置付けられ、その時点で蒸気相材料がヒータカバーを通過し得る気化まで、毛細管コイル９７５ｂ内に液体を保持し得る。蒸気透過性かつ液体不透過性である任意のカバー構造が利用され得る。

別の例示的な実施形態として、図９における毛細管コイル９７５ｂは、ヒータ床９８１を通して開いている毛細管流路９７５ａから放射状に延在する複数のほぼ線形の毛細管流路枝と取り替えられ得る。ほぼ線形の流路枝は、ヒータ９５５の外周（または縁）９９０において開いており、そこからの形成された蒸気の流出を可能にし得る。このような実施形態では、ヒータカバー９８８（または、単にヒータの上面）は、有孔であるよりも、むしろ中空でなくてもよい。しかしながら、ヒータ９５５の外周９９０は、蒸気透過性かつ液体不透過性である微小穿孔層または同様の材料で覆われてもよい。

図８に示されるような実施形態では、複数のヒータ８５５は、個々に作動させられ得る（たとえば、１つのヒータの作動は、エアロゾルの一吸いをもたらす）。あるいは、ヒータ８５５の組合せがほぼ一斉に作動させられ、エアロゾルの一吸いをもたらしてもよい。さらなる実施形態において、基板８４５は、同じまたは異なる組成物を保持し得る、複数の液溜めに分割され得る。図８では、破線８６６が、基板８４５が４つの液溜めに分割されている任意選択の実施形態を示し、各それぞれの液溜めは、一組の放射状に延在する毛細管流路８７５及び関連のヒータ８５５を有する。

本開示のエアロゾル送達システムに組み込まれ得る、さらに他の特徴、制御装置または構成要素は、参照により本明細書に組み込まれている、Ｈａｒｒｉｓらによる米国特許第５，９６７，１４８号、Ｗａｔｋｉｎｓらによる米国特許第５，９３４，２８９号、Ｃｏｕｎｔｓらによる米国特許第５，９５４，９７９号、Ｆｌｅｉｓｃｈｈａｕｅｒらによる米国特許第６，０４０，５６０号、Ｈｏｎによる米国特許第８，３６５，７４２号、Ｆｅｒｎａｎｄｏらによる米国特許第８，４０２，９７６号、Ｆｅｒｎａｎｄｏらによる米国特許出願公開第２０１０／０１６３０６３号、Ｔｕｃｋｅｒらによる米国特許出願公開第２０１３／０１９２６２３号、Ｌｅｖｅｎらによる米国特許出願公開第２０１３／０２９８９０５号、Ｋｉｍらによる米国特許出願公開第２０１３／０１８０５５３号、Ｓｅｂａｓｔｉａｎらによる米国特許出願公開第２０１４／００００６３８号、Ｎｏｖａｋらによる２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４０，２６４号、及びＤｅＰｉａｎｏらによる２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４１，２３３号、において説明されている。

物品の先の使用説明は、本明細書に提供されたさらなる開示に照らして当業者には明らかになり得る、若干の修正を通して、本明細書において説明された様々な実施形態に適用され得る。しかしながら、上記の使用説明は、物品の使用を制限することを意図としているものではないが、本開示のすべての必要な開示要件を満たすように提供されている。先の発明を実施するための形態及び関連の図面に提示された教示の利益を受ける、本開示がふさわしい当業者には、本開示の多くの修正形態やその他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、本開示が、本明細書に開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、修正形態やその他の実施形態が、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図としていることが理解されるべきである。本明細書には特定の用語が採用されているが、それらは、包括的かつ説明的な意味合いでのみ使用されており、限定目的のものではない。

Claims (37)

1. マイクロ流体気化器であって、
   基板と、
   前記基板内に形成され、液体を保持するように構成された液溜めと、
   前記基板内に、または前記基板上に位置付けられ、前記液体を気化させるように適合されたヒータと、
   前記基板内に、または前記基板上に形成され、前記液溜めから前記ヒータへの前記液体の移動用に構成された毛細管流路と、
   を備える、マイクロ流体気化器。
2. 前記基板を覆うカバーをさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
3. 前記カバーの少なくとも一部が、蒸気透過性かつ液体不透過性である、請求項２に記載のマイクロ流体気化器。
4. 前記基板が、前記液溜めから前記毛細管流路を経る前記ヒータへの前記液体の受動移送用に適合されている、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
5. バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性材料、及びそれらの組合せから成るグループから選択された能動輸送要素をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
6. 前記液体が、エアロゾル送達デバイスにおける使用に適した、エアロゾル前駆体組成物、またはそれの構成成分である、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
7. 前記液体が、１つ以上のフレーバを含む、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
8. 前記１つ以上のフレーバが、ニコチンを含む、請求項７に記載のマイクロ流体気化器。
9. 前記液体が、エアロゾルフォーマを含む、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
10. 前記エアロゾルフォーマが、水、グリセリン、プロピレングリコール、及びそれらの組合せから成るグループから選択される、請求項９に記載のマイクロ流体気化器。
11. 前記マイクロ流体気化器が、前記基板内に、または前記基板上に位置付けられた複数のヒータを備える、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
12. 前記マイクロ流体気化器が、前記基板内に形成された複数の液溜めを備える、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
13. エアロゾルフォーマを含む、前記基板内に形成された第１の液溜め、及び１つ以上のフレーバを含む、前記基板内に形成された第２の液溜めを備える、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
14. 前記第１の液溜め及び前記第２の液溜めが、前記毛細管流路を介して前記ヒータと流体連通している、請求項１３に記載のマイクロ流体気化器。
15. 前記第１の液溜めが、前記基板内に、または前記基板上に形成された第１の毛細管流路を介して、前記基板内に、または前記基板上に位置付けられた第１のヒータと流体連通しており、前記第２の液溜めが、前記基板内に、または前記基板上に形成された第２の毛細管流路を介して、前記基板内に、または前記基板上に位置付けられた第２のヒータと流体連通している、請求項１３に記載のマイクロ流体気化器。
16. 前記基板が、１つ以上の電気接続をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
17. 前記液溜め及び前記毛細管流路が、前記基板にエッチングされている、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
18. 前記ヒータが、前記毛細管流路の少なくとも一部の下にある、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
19. 複数の毛細管流路を備え、前記毛細管流路が前記基板から放射状に延在する、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
20. 前記毛細管流路の終端に位置付けられた複数のヒータを備える、請求項１９に記載のマイクロ流体気化器。
21. 前記基板が、実質的にチップの形態である、請求項１に記載のマイクロ流体気化器。
22. 外殻と、
    請求項１から２１のいずれか一項に記載のマイクロ流体気化器と、を備える、エアロゾル送達デバイス。
23. エアロゾル送達デバイスであって、
    外殻と、
    マイクロ流体気化器であって、
    基板、
    前記基板内に形成された複数の液体フレーバ溜め、
    前記液体フレーバ溜め内に位置付けられた複数の液体フレーバ、
    前記基板内に形成された液体エアロゾルフォーマ溜め、
    前記液体エアロゾルフォーマ溜め内の液体エアロゾルフォーマ、
    ヒータ、
    前記基板内に、または前記基板上に形成され、前記複数の液体フレーバ溜めから前記ヒータへの前記液体フレーバの移動用に、及び前記液体エアロゾルフォーマ溜めから前記ヒータへの前記液体エアロゾルフォーマの移動用に構成された複数の毛細管流路、ならびに
    １つ以上の電気接続、を備える、マイクロ流体気化器と、
    を備える、エアロゾル送達デバイス。
24. 前記複数の液体フレーバが、ニコチンを含む、請求項２３に記載のエアロゾル送達デバイス。
25. 前記ニコチンが、第１の液体フレーバ溜め内に位置付けられており、少なくとも１つのさらなる液体フレーバが、第２の液体フレーバ溜め内に位置付けられている、請求項２４に記載のエアロゾル送達デバイス。
26. 前記デバイスが、前記基板内に、または前記基板上に位置付けられた複数のヒータを備える、請求項２３に記載のエアロゾル送達デバイス。
27. 第１の毛細管流路が、前記基板内に、または前記基板上に位置付けられた第１のヒータへの前記液体エアロゾルフォーマの移動用に構成されており、第２の毛細管流路が、前記基板内に、または前記基板上に位置付けられた第２のヒータへの前記液体フレーバのうちの少なくとも１つの移動用に構成されている、請求項２６に記載のエアロゾル送達デバイス。
28. 別々の液体フレーバが、別々の液体フレーバ溜め内に位置付けられている、請求項２３に記載のエアロゾル送達デバイス。
29. 前記マイクロ流体気化器が、前記基板を覆うカバーをさらに備える、請求項２３に記載のエアロゾル送達デバイス。
30. 前記カバーの少なくとも一部が、蒸気透過性かつ液体不透過性である、請求項２９に記載のエアロゾル送達デバイス。
31. バルブ、ポンプ、ヒータ、電場フォーマ、刺激応答性材料、及びそれらの組合せから成るグループから選択された能動輸送要素をさらに備える、請求項２３に記載のエアロゾル送達デバイス。
32. 前記マイクロ流体気化器と流体連通している容器をさらに備え、前記容器が、１つ以上のエアロゾル前駆体構成成分を含む、請求項２２から３１のいずれか一項に記載のエアロル送達デバイス。
33. マイクロコントローラをさらに備える、請求項２２から３１のいずれか一項に記載のエアロゾル送達デバイス。
34. 前記マイクロコントローラに制御命令を与えるように適合された入力をさらに備える、請求項３３に記載のエアロゾル送達デバイス。
35. 前記デバイスが、前記マイクロ流体気化器を備える第１の外殻、及び電源を備える第２の外殻、を備える、請求項２２から３１のいずれか一項に記載のエアロゾル送達デバイス。
36. 吸い口をさらに備える、請求項２２から３１のいずれか一項に記載のエアロゾル送達デバイス。
37. エアロゾルを形成する方法であって、
    請求項２２から３６のいずれか一項に記載のエアロゾル送達デバイスを提供することと、
    規定の一定分量の前記液体エアロゾルフォーマ、及び規定の一定分量の前記液体フレーバのうちの少なくとも１つを、前記毛細管流路を経て前記ヒータに移動させる制御信号を、前記マイクロ流体気化器に送達することと、
    前記ヒータに、前記ヒータに送達された前記液体エアロゾルフォーマ及び前記液体フレーバを加熱させ、気化させる制御信号を、前記マイクロ流体気化器に送達することと、を含む、方法。

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