JP6983267B2 - エアロゾル発生装置の加熱要素を清掃する方法及び装置 - Google Patents

Description

本明細書は、再利用可能な加熱要素を有するエアロゾル発生装置を使用する方法、並びに喫煙物品の消費のための加熱要素を備えたエアロゾル発生装置に関する。

タバコ含有基材のようなエアロゾル形成基材を燃焼ではなく加熱する喫煙物品は、当該技術分野で公知である。このような加熱式喫煙物品の目的は、従来のシガレットにおけるタバコの燃焼及び熱分解によって生成される既知の有害な煙成分を低減することである。通常、このような加熱式喫煙物品において、エアロゾルは、熱源から、熱源の内部又は周辺もしくは下流側に位置することができる物理的に別個のエアロゾル形成基材又は材料への熱伝達によって発生する。喫煙中、熱源からの熱伝達によって揮発性化合物がエアロゾル形成基材から放出され、喫煙物品を通じて吸い込まれる空気に同伴される。放出された化合物は、冷却されると凝縮してエアロゾルを形成し、消費者により吸入される。

幾つかの従来技術の文献では、加熱式喫煙物品を消費又は喫煙するためのエアロゾル発生装置が開示されている。このような装置は、例えば、加熱式喫煙システム及び電気加熱式喫煙システムを含む。これらのシステムの利点の１つは、副流煙が有意に低減されると共に、喫煙者が喫煙の停止及び再開を選択できることである。加熱式喫煙システムの１つの実施例は、米国特許第５，１４４，９６２号において開示されており、本特許は、１つの実施形態において、加熱器と接触した香味発生媒体を含む。媒体を使い果たしたときには、媒体及び加熱器の両方が交換される。加熱要素を取り外すことを必要とすることなく喫煙物品を交換できるようなエアロゾル発生装置が望ましい。

通常、エアロゾル発生装置と共に使用する喫煙物品は、ロッドの形態で他の要素又は構成要素と共に組み付けられることが多いエアロゾル形成基材を備える。典型的には、このようなロッドは、エアロゾル形成基材を加熱する加熱要素を備えたエアロゾル発生装置内に挿入されるような形状及びサイズに構成される。

米国特許第５，８７８，７５２号において開示された電気ライターなどの他のエアロゾル発生装置は、加熱具を囲むスリーブ（例えば、セラミック又は金属）を使用しており、抵抗加熱要素がスリーブと熱的に近接している。スリーブタイプの加熱器と併せて、任意選択的に、清掃要素が電気ライターのシガレット受け部内に挿入され、又はその出口に配置されて、熱的に遊離した凝縮物を吸収、引き付け、及び／又は触媒的に分解する。このようなシステムにおいて、シガレット加熱具は、挿入されたシガレットを同心状に囲むブレードにより定めることができる。

このようなシステムとは対照的に、加熱要素（例えば、電気作動式加熱要素）とエアロゾル形成基材との間の直接接触は、エアロゾル形成基材を加熱して吸入可能エアロゾルを形成する効率的な手段を提供することができる。このような装置構成において、加熱要素からの熱は、加熱要素が作動したときにエアロゾル形成基材の少なくとも一部にほとんど瞬時に伝達することができ、このことは、エアロゾルの迅速な発生を可能にすることができる。更に、エアロゾルを発生させるのに必要な全熱エネルギーは、エアロゾル形成基材が加熱要素と直接的に接触しておらず、対流又は放射によってエアロゾル形成基材の初期加熱が行われるシステムにおいて必要となるはずの熱エネルギーよりも小さいものとすることができる。加熱要素がエアロゾル形成基材と直接的に接触している場合、加熱要素と接触しているエアロゾル形成基材の一部の初期加熱は、熱伝達により行われることになる。

米国特許第５，１４４，９６２号明細書 米国特許第５，８７８，７５２号明細書

本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」は、エアロゾルを発生するためにエアロゾル形成基材と相互作用する装置に関する。エアロゾル形成基材は、エアロゾル発生物品の一部、例えば、喫煙物品の一部とすることができる。エアロゾル発生装置は、エアロゾルを発生するために電源からエアロゾル形成基材にエネルギーを供給するのに使用される１又はそれ以上の構成要素を含むことができる。

エアロゾル発生装置は、加熱式エアロゾル発生装置として説明することができ、加熱器を備えたエアロゾル発生装置である。加熱器は、好ましくは、エアロゾルを発生するため、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材を加熱するのに使用される。

エアロゾル発生装置は、電気加熱式エアロゾル発生装置とすることができ、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材を加熱しエアロゾルを発生するために電力により作動される加熱器を備えたエアロゾル発生装置である。エアロゾル発生装置は、ガス加熱式エアロゾル発生装置であってもよい。エアロゾル発生装置は、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、ユーザの口腔を通って肺に直接吸入可能なエアロゾルを発生する喫煙装置とすることができる。

本明細書で使用される用語「エアロゾル形成基材」は、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出可能な基材に関する。このような揮発性化合物は、エアロゾル形成基材を加熱することにより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着、コーティング、含浸、又は他の方法で充填することができる。エアロゾル形成基材は、好都合には、エアロゾル発生物品又は喫煙物品の一部とすることができる。

エアロゾル形成基材は、固体又は液体とすることができ、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、加熱時にエアロゾル形成基材から放出される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る。好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、均質タバコ材料、例えば、キャスト葉タバコを含むことができる。

本明細書で使用される用語「エアロゾル発生物品」及び「喫煙物品」は、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出可能なエアロゾル形成基材を含む物品を指す。例えば、エアロゾル発生物品は、ユーザの口腔を通って肺に直接吸入可能なエアロゾルを発生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、使い捨てとすることができる。

好ましくは、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、エアロゾルを形成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ことが意図され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。エアロゾル形成基材を加熱することにより形成されるエアロゾルは、エアロゾル形成基材の燃焼又は熱分解によって生成されるのよりもより少ない既知の有害成分を含有することができる。エアロゾル発生物品は、タバコスティックとすることができ、或いは、タバコスティックを含むことができる。

本明細書は、エアロゾル発生装置を使用する方法、エアロゾル発生装置、及び本明細書で記載されたエアロゾル発生装置を含むキットを提供する。本明細書では、種々の実施形態が記載される。

従って、１つの態様において、本明細書は、エアロゾル形成基材を加熱するための再利用可能な加熱要素を有するエアロゾル発生装置の使用方法を提供することができる。本方法は、加熱要素をエアロゾル形成基材と直接接触させるステップと、加熱要素の温度を第１の温度まで上昇させて、エアロゾルが形成されるようにエアロゾル形成基材を加熱するステップと、を含む。次いで、本方法は、加熱要素をエアロゾル形成基材と接触した状態から解除又は引き離すステップと、加熱要素に堆積した有機材料を熱的に遊離させるのに十分な第２の温度まで加熱要素の温度を上昇させるステップと、を提供する。第２の温度は、第１の温度よりも高い温度である。熱的遊離は、熱分解又は炭化反応により起こすことができる。

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。或いは、エアロゾル形成基材は、固体と液体の両方の成分を含むことができる。エアロゾル形成基材は、加熱時に基材から放出される揮発性のタバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含むことができる。或いは、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。エアロゾル形成基材は更に、エアロゾルフォーマを含むことができる。好適なエアロゾルフォーマの実施例は、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は、固体エアロゾル形成基材は、例えば、ハーブ葉、タバコ葉、タバコリブの断片、再構成タバコ、加工タバコ、均質化タバコ、押し出しタバコ、及び膨張タバコの１又はそれ以上を含有する粉体、顆粒、ペレット、線条、スパゲッティ、ストリップ、又はシートのうちの１又はそれ以上を含むことができる。固体エアロゾル形成基材は、遊離形態とすることができ、或いは、好適なコンテナ又はカートリッジ内に提供することができる。例えば、基材のエアロゾル形成材料は、紙又は包装内に収められ、プラグの形態を有することができる。エアロゾル形成基材がプラグの形態である場合、あらゆる包装紙を含むプラグ全体がエアロゾル形成基材と見なされる。

任意選択的に、固体エアロゾル形成基材は、基材の加熱時に放出される追加のタバコ又は非タバコの揮発性香味化合物を含有することができる。固体エアロゾル形成基材はまた、例えば、追加のタバコ又は非タバコの揮発性香味化合物を含むカプセルを含有することができ、このようなカプセルは、固体エアロゾル形成基材の加熱中に溶融することができる。

任意選択的に、固体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、又は内部に埋め込むことができる。担体は、粉体、顆粒、ペレット、線条、スパゲッティ、ストリップ、又はシートの形態をとることができる。固体エアロゾル形成基材は、例えば、シート、発泡体、ゲル、又はスラリーの形態で担体の表面上に堆積することができる。固体エアロゾル形成基材は、担体の表面全体上に堆積することができ、或いは、使用中に非均一な香味送出を提供するためにパターンで堆積することができる。

好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、喫煙物品、例えば、カートリッジなどのロッド形の喫煙物品内に収容される。喫煙物品は、好ましくは、エアロゾル発生装置と係合してエアロゾル形成基材を装置の加熱要素と接触させるようにするような好適なサイズ及び形状のものである。例えば、喫煙物品は、およそ３０ｍｍとおよそ１００ｍｍの間の全長を有することができる。喫煙物品は、およそ５ｍｍとおよそ１２ｍｍの間の外径を有することができる。

用語「上流側」及び「下流側」は、喫煙物品の要素又は構成要素の相対位置を説明するのに用いることができる。簡単にするために、本明細書で使用される用語「上流側」及び「下流側」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喫煙物品のロッドに沿った相対位置を指す。

加熱要素は、好都合には、喫煙物品内に挿入されてエアロゾル形成基材と接触することができる針、ピン、ロッド、又はブレードのような形状にすることができる。エアロゾル発生装置は、１つよりも多い加熱要素を備えることができ、加熱要素に関する以下の説明では、１又はそれ以上の加熱要素を意味する。

加熱要素の温度は、第１の温度及び第２の温度の両方まで上昇させることができる。温度は、あらゆる好適な方法により上昇させることができる。例えば、温度は、別の熱源と接触することにより生じる熱伝導によって上昇させることができる。温度は、変動電磁場により生じる誘導加熱によって上昇させることができる。温度は、導線又は抵抗トラックに電流を流すことにより生じる抵抗加熱によって上昇させることができる。１つの実施形態において、トラックは、０．５と５Ωの間の抵抗を有することができる。

好ましくは、加熱要素は、導電性トラック又は導電線を表面上に配置した剛性の電気絶縁基板を備える。電気絶縁基板のサイズ及び形状は、エアロゾル形成基材内に直接挿入できるのが好ましい。電気絶縁基板に十分な剛性がない場合には、加熱要素は、追加の強化手段を備えることができる。トラック又は導線に電流が流れて、加熱要素及びエアロゾル形成基材を加熱することができる。

エアロゾル発生装置は、加熱要素への供給電流を制御して温度を制御するよう構成された電気回路を更に備えるのが好ましい。エアロゾル発生装置はまた、加熱要素の温度を検知する手段を備えることができる。これにより、電気回路又は制御回路が、加熱要素の温度を第１の温度及び第２の温度の両方まで上昇させることができるようになる。第１の温度は、エアロゾル形成基材から揮発性化合物の発生を引き起こし、ひいてはエアロゾルの形成を引き起こすような十分に高い温度であるのが好ましい。第１の温度は、エアロゾル形成基材を燃焼させるほど高温ではない。

好ましくは、第１の温度は、約３７５°Ｃよりも低温である。例えば、第１の温度は、８０°Ｃと３７５°Ｃの間、例えば、１００°Ｃと３５０°Ｃの間とすることができる。加熱要素が第１の温度で保持される時間の長さは固定とすることができる。例えば、第１の温度は、２秒よりも長い期間、例えば、２秒と１０秒の間維持することができる。加熱要素が第１の温度で保持される時間の長さは可変であってもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、ユーザが喫煙物品をいつ吸っているかを判定するセンサを備えることができ、この第１の温度で保持される時間は、ユーザが喫煙物品を吸っている時間の長さにより制御することができる。

加熱要素がエアロゾル形成基材と接触した状態にある期間の間、加熱要素は、第１の温度まで加熱された後冷却される熱サイクルを受ける。加熱要素は、エアロゾル形成基材との接触が解除されたときに第１の温度よりも低温であるのが好ましい。接触の間、エアロゾル形成基材の粒子は、加熱要素の表面に付着することができる。更に、熱によって加熱要素から放出される揮発性化合物及びエアロゾルは、加熱要素の表面上に堆積した状態になることができる。加熱要素に付着しその上に堆積した粒子及び化合物は、加熱要素が最適に機能するのを妨げる可能性がある。これらの粒子及び化合物はまた、エアロゾル発生装置の使用中に分解して、ユーザに不快な又は苦みのある香味を与える可能性がある。これらの理由から、加熱要素は定期的に清掃することが望ましい。

第２の温度は、加熱要素と接触した有機化合物を熱的に遊離するのに十分に高い温度であるのが好ましい。有機化合物は、加熱要素と基材との間の接触期間中に加熱要素の表面に付着し又は堆積したあらゆる粒子又は化合物とすることができる。

有機化合物の熱的遊離は、熱分解によって起こることができる。熱分解は、化合物が熱作用に起因して分解するプロセスである。有機化合物は、一般に熱分解して有機蒸気及び液体を形成し、これらは、本明細書においては、加熱要素から離れて移動して、加熱要素を清掃された状態にする。

加熱要素上に堆積した有機材料は、加熱要素の温度を約４３０°Ｃ又はそれ以上に上昇させることにより熱的に遊離されるのが好ましい。例えば、温度は、４７５°Ｃよりも高い温度、又は５５０°Ｃよりも高い温度まで上昇させることができる。温度は、６００°Ｃよりも高い、又は８００°Ｃよりも高い温度まで上昇させることができる。

加熱要素は、有機化合物の熱的遊離を行う時間期間の間第２の温度に保持することができる。例えば、加熱要素は、５秒よりも長い間第２の温度に保持することができる。好ましくは、加熱要素は、５秒と６０秒の間、例えば、１０秒と３０秒の間の時間期間の間第２の温度に保持される。

エアロゾル発生装置と共に使用する喫煙物品は、ある量のエアロゾル形成基材を含む。エアロゾル形成基材は、加熱要素の単一の熱サイクルの間に完全に消費することができる。１つのこのような実施形態において、加熱器は常にオンになっており、温度は、作動中に加熱要素に供給されるエネルギーの量により調節されることになる。これは、例えば、加熱要素が喫煙物品を消費する持続期間の間第１の温度に維持される場合に相当することができる。或いは、加熱要素は、第１の温度に達してその後低下する熱サイクルを通じて繰り返しパルス作動される。これらのパルスは、ユーザが喫煙物品を吸っているときの期間と同時に起こることができる。エアロゾルの一部は、温度が第１の温度に達する毎に発生し、このエアロゾルの発生は、加熱要素が再度冷却される毎に終了する。これ以上エアロゾルが生成されないときには、喫煙物品は消費尽くされている。従って、喫煙物品が消費されるまでに加熱要素が第１の温度まで上昇された後に冷却される熱サイクルが５回以上、又は１０回以上、或いは１５回以上存在することができる。

ユーザは、加熱要素の温度を第２の温度まで上昇させるステップを実施することなく、消費済みの喫煙物品を取り出して、未消費の新しい喫煙物品と交換することができる。換言すると、ユーザは、有機材料を加熱要素から熱的に分離する清掃ステップを実施する前に、１つよりも多い物品を消費することができる。

従って、加熱要素の温度は、加熱要素を第２の温度まで上昇させるステップが実施される前に複数回第１の温度まで上昇させることができる。

加熱要素の温度を第２の温度まで上昇させて加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、清掃ステップと呼ぶことができる。

清掃ステップは、ユーザにより手動で作動させることができる。例えば、ユーザは、加熱要素を清掃する必要があると判断し、加熱要素を所定の時間期間の間第２の温度まで上昇させる清掃サイクルを作動させることができる。この作動は、エアロゾル発生装置上のボタンを押すことにより行うことができる。清掃サイクルは、所定の又は予めプログラムされた熱サイクルの後に自動的に終了するのが好ましい。

エアロゾル発生装置は、喫煙物品がエアロゾル発生装置と係合されているかどうかを判定する検知手段を備えることができる。喫煙物品が係合された場合、好ましくは、エアロゾル発生手段は、制御手段、例えば、加熱要素が第２の温度まで加熱されるのを防ぎ、これにより喫煙物品が係合されている間に清掃サイクルが作動されるのを防ぐ機能を果たす制御ソフトウェアを備える。

清掃ステップは、自動的に作動させることができる。例えば、エアロゾル発生装置は、加熱要素がエアロゾル形成基材との接触状態を解除されたとき、例えば、喫煙物品が装置から取り出されたときを検出する手段を備えることができる。このような事象が検出されたときには、加熱要素は、ある時間期間の間加熱要素が第２の温度まで加熱される清掃形態によって自動的にサイクル作動することができる。

エアロゾル発生装置に関連する制御手段は、ユーザによって消費された喫煙物品の回数を記録し、喫煙物品が所定回数消費された後に清掃サイクルを自動的に始動させることができる。

一部の実施形態において、エアロゾル発生装置は、加熱要素を加熱するためのエネルギーを提供するバッテリを備えることができる。有利には、エアロゾル発生装置は、バッテリを再充電するため及び他の機能のためのドッキングステーションと関連付けられる。清掃サイクルは、エアロゾル発生装置がドッキングステーション内にドッキングされたときに始動されるのが有利とすることができる。ドッキングステーションは、エアロゾル発生装置よりも加熱要素に対してより多くの電力を供給することができ、従って、第２の温度がより高くなることができる。より高温の第２の温度は、より効率的又はより迅速な清掃プロセスをもたらすことができる。

１つの態様において、本明細書は、コントローラに結合された加熱要素を備えるエアロゾル発生装置を提供することができる。コントローラは、加熱要素の温度が約４００°Ｃよりも低い第１の温度まで上昇されて、加熱要素表面にわたって３７５°Ｃの平均温度、並びに表面上のどこかで４２０°Ｃの最大温度（すなわち、最大局部温度）をもたらすようにする第１の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。これにより、エアロゾル形成基材を燃焼させることなく、加熱要素に近接して配置されたエアロゾル形成基材からエアロゾルを形成できるようになる。コントローラは更に、加熱要素の温度が約４３０°Ｃよりも高い第２の温度まで上昇されて、加熱要素上に配置された有機材料を熱的に遊離させるようにする第２の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。

好ましくは、第１の温度は、８０°Ｃよりも高温である。例えば、第１の温度は、８０°Ｃと３７５°Ｃの間、又は１００°Ｃと３５０°Ｃの間とすることができる。

エアロゾル発生装置は、上述の方法を実施するためのあらゆる装置とすることができる。例えば、エアロゾル発生装置は、上述された又は請求項において定義された方法を実施するようプログラムされたコントローラを備えるあらゆる装置とすることができる。

コントローラは、エアロゾル発生装置が収容することができる。代替として、コントローラは、エアロゾル発生装置に結合され、これによりエアロゾル発生装置の加熱要素に結合されるドッキングステーション内に収容することができる。

１つの態様において、本明細書は、喫煙物品を受けるのに好適なエアロゾル発生装置と、加熱要素とを備えたキットを提供することができ、該キットは更に、加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させることにより加熱要素を清掃する命令を備える。この命令は、有機材料を熱的に遊離させる方法（例えば、加熱によって）を記述することができる。命令は、エアロゾル発生装置内にプログラムされた自動清掃サイクルをユーザがどのように作動させるかを記述することができる。

キットは、エアロゾル発生装置に結合可能なドッキングステーションを備えることができる。命令は、ドッキングステーション内にプログラムされた自動清掃サイクルをユーザがどのように作動すべきかを記述することができる。

キットは更に、１又はそれ以上の喫煙物品を備えることができる。キットは、上述された又は請求項において定義された方法何らかの方法を実施する命令を含むことができる。

本明細書の１つの態様に関して説明された特徴はまた、本明細書で考察される他の実施形態にも適用可能とすることができる。

ここで図面を参照しながら特定の実施形態について説明する。

喫煙物品と係合されたエアロゾル発生装置の第１の実施形態の概略断面図である。 エアロゾル発生装置の第１の実施形態の加熱要素を示す概略図である。 有機成分で汚れた表面を有するエアロゾル発生装置の第１の実施形態の加熱要素を示す図である。 有機成分が熱的に遊離された後の図３Ａの加熱要素を示す図である。 方法の第１の実施形態を示すフロー図である。 エアロゾル発生装置の構成を示すブロック図である。 方法の第２の実施形態を示すフロー図である。

図１は、第１の実施形態によるエアロゾル発生装置１０の一部を示している。エアロゾル発生装置１０は、ユーザによる喫煙物品２０の消費のため喫煙物品２０と係合される。

喫煙物品２０は、４つの要素、すなわち、エアロゾル形成基材３０、中空管体４０、移送セクション５０、及びマウスピースフィルタ６０を備える。これら４つの要素は、順次的且つ同軸に整列して配列され、シガレット紙７０により組み立てられてロッド２１を形成する。ロッドは、使用中にユーザがその口に挿入する唇側端部２０と、唇側端部２０に対してロッドの反対側の端部に位置する遠位端２３とを有する。唇側端部２２と遠位端２３との間に位置する要素は、唇側端部の上流側にある、又は代替として、遠位端の下流側にあると説明することができる。

組み立てられると、ロッド２１は、長さが４５ミリメートルであり、直径７．２ミリメートルを有する。

エアロゾル形成基材３０は、中空管体４０の下流側に位置し、ロッド２１の遠位端２３まで延びる。エアロゾル形成基材は、フィルタペーパ（図示せず）に巻かれた皺寄せキャスト葉タバコの束を含む。キャスト葉タバコは、エアロゾル形成添加剤としてグリセリンを含む添加剤を含む。

中空管体４０は、エアロゾル形成基材３０の直ぐ下流側に位置し、セルロース・アセテートから形成される。管体４０は、３ミリメートルの直径を有するアパーチャを定める。中空管体４０の機能の１つは、加熱要素と接触できるようにロッド２１の遠位端２３に向かってエアロゾル形成基材３０を位置付けることである。中空管体４０は、加熱要素がエアロゾル形成基材３０内に挿入されたときに、エアロゾル形成基材３０がロッドに沿って唇側端部２２向けて押し込まれるのを防ぐ役割を果たす。

移行セクション５０は、長さ１８ミリメートルの薄壁管体を含む。移行セクション５０は、エアロゾル形成基材３０から放出された揮発性物質がロッド２１に沿って唇側端部２２に向けて流れるのを可能にする。揮発性物質は、移行セクション内で冷却してエアロゾルを形成することができる。

マウスピースフィルタ６０は、セルロース・アセテートから形成され、７．５ミリメートルの長さを有する。

上記で確認された４つの要素は、シガレット紙７０内に緊密に巻かれることにより組み立てられる。この特定の実施形態におけるシガレット紙は、標準特性又は分類を有する標準的なシガレット紙である。この特定の実施形態におけるシガレット紙は、従来のシガレット紙である。例えば、シガレット紙は、セルロース繊維（水素結合により連結された十字繊維）、フィラー及び燃焼助剤を含む異方性構造の多孔性材料とすることができる。フィラー剤は、ＣａＣＯ₃とすることができ、燃焼助剤は、Ｋ／Ｎａクエン酸塩、Ｎａアセテート、ＭＡＰ（第一リン酸アンモニウム）、及びＤＳＰ（ジリン酸ナトリウム）のうちの１又はそれ以上とすることができる。１平方メートル当たりの最終組成は、およそ２５ｇ繊維＋１０ｇ炭酸カルシウム＋及び０．２ｇ燃焼助剤とすることができる。シガレット紙の多孔率は、０Ｃｏｒｅｓｔａと１２０Ｃｏｒｅｓｔａの間とすることができる。シガレット紙と要素の各々との間の界面は、要素を位置付け、喫煙物品２０のロッド２１を定める。

シガレット紙と要素の各々との間の界面は、要素を位置付け、喫煙物品２０のロッド２１を定める。上記で説明され且つ図１に示した特定の実施形態は、シガレット紙内に組み立てられる５つの要素を有するが、本明細書で記載される実施形態による喫煙物品は、追加の要素を有することができ、これらの要素は、代替のシガレットラッパー又は同等のものにおいて組み立てることができることは当業者には明らかであろう。同様に、本発明による喫煙物品は、より少ない要素を有する場合がある。その上、本明細書で考察された種々の実施形態に関連して説明される要素の種々の寸法は、単に例示に過ぎず、種々の要素についての別の好適な寸法を本明細書で考察する実施形態の技術的思想から逸脱することなく選ぶことができることは当業者には理解されるであろう。

エアロゾル発生装置１０は、消費用に喫煙物品２０を受けるためのシース１２を含む。加熱要素９０は、シース１２内に位置し、喫煙物品の遠位端２３と係合するように位置決めされる。加熱要素９０は、先端９１において終端するブレード形の形状にされる。

喫煙物品２０がシース１２内に押し込まれると、加熱要素９０の先端９１がエアロゾル形成基材３０と係合する。喫煙物品に力を加えることにより、加熱要素９０がエアロゾル形成基材３０内に貫通する。適正に配置されると、喫煙物品２０の遠位端２３が、ストッパーとして機能するシース１２の端壁１７と当接するので、これ以上の貫通が阻止される。

喫煙物品２０がエアロゾル発生装置１０と適正に係合されたときには、加熱要素９０は、エアロゾル形成基材３０内に挿入されている。

図２は、図１のエアロゾル発生装置１０に備えられる加熱要素９０を詳細に示している。加熱要素９０は、実質的にブレード形状である。すなわち、加熱要素は、使用時に加熱要素と係合された喫煙物品の長手方向軸線に沿って延びた長さと、幅及び厚みとを有する。幅は厚みよりも大きい。加熱要素９０は、喫煙物品２０を貫通するための先端又は突起部９１で終端する。加熱要素は、加熱要素９０の形状を定める電気絶縁基板９２を備える。電気絶縁材料は、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）又は安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂）とすることができる。電気絶縁材料は、あらゆる好適な電気絶縁材料とすることができ、多くのセラミック材料が電気絶縁基板として使用するのに好適であることは、当業者には明らかであろう。

導電性材料のトラック９３は、絶縁基板９２の表面上にメッキされる。トラック９３は、プラチナの薄層から形成される。あらゆる好適な導電性材料をトラックに用いることができ、好適な材料のリストには、金を含む、当業者には周知の多くの金属が挙げられる。トラック９３の一方の端部は、第１のコンタクト９４により電源に結合される。トラック９３の他方の端部は、第２のコンタクト９５により電源に結合される。トラック９３に電流が流れると、抵抗加熱が起こる。これは、加熱要素９０全体及び周囲環境を加熱する。加熱要素９０のトラック９３に流れる電流がオフに切り換わると、抵抗加熱はなくなり、加熱要素９０の温度が急速に低下する。

加熱要素９０はまた、カラー９６を含む。カラー９６は、カラー９６の設計が抵抗加熱を最小限にするよう選択される限りは、導電性を可能にする好適な材料から形成することができる。１つの実施形態において、トラック９３がプラチナ又はプラチナ合金から形成される場合、カラー９６は、金又は銀、或いは何れかを含む合金から形成することができる。カラー９６の材料の電気抵抗率の差違に起因して、カラー区域全体に発生する熱が少なく、カラー９６は、トラック９３を含む加熱要素９０の部分よりも低い平均温度であることが分かる。別の実施形態において、カラー９６は、セラミック又は他の適切な絶縁体などの絶縁材料から形成することができる。

カラー９６は、トラック９３を含む加熱要素９０の部分の平均表面温度と比べて低温のゾーンを提供する。例えば、低温ゾーンの平均温度は、作動中にトラック９３を含む加熱要素９０の部分の平均表面温度よりも５０°Ｃを超えて低温とすることができる。カラー９６を含めることにより、何らかのオンボード電子回路で見られる温度を低下させることを含む、幾つかの利点を提供することができる。加えて、カラー９６は、プラスチックなどの材料が装置で使用される場合、装置１０の種々の部分の溶融又は劣化を防ぐ。カラーはまた、エアロゾルがカラー９６を通過するときにかかるエアロゾルが冷却されことに起因して、装置の遠位端での凝縮を低減する。装置１０に含まれる電子回路（図示せず）及びコンタクト９４、９５によって見られるこの凝縮の低減は、このような要素の保護を助けることができる。

エアロゾル発生装置１０は、加熱要素９０を作動させることができる電源及び電子回路（図示せず）を備える。このような作動は、手動で動作させることができ、或いは、ユーザの喫煙物品の吸い込みに応答して自動的に生じさせることができる。加熱要素が作動すると、エアロゾル形成基材が加熱され、揮発性物質が発生又は放出される。ユーザが喫煙物品２０の唇側端部を吸い込むと、喫煙物品内に空気が吸い込まれ、揮発性物質が凝縮して吸入可能エアロゾルを形成する。このエアロゾルは、喫煙物品の唇側端部２２を通過してユーザの口腔内に入る。

特定の実施形態（図５に概略的に例示される）において、エアロゾル発生装置は、加熱要素９０に結合されて加熱要素の加熱を制御するプロセッサ又はコントローラ１９を備える。コントローラ１９は、加熱要素の温度が３７５°Ｃの第１の温度まで上昇される第１の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。これにより、加熱要素に近接して配置されたエアロゾル形成基材からエアロゾルを形成できるようになる。コントローラは更に、加熱要素の温度が３０秒の期間の間５５０°Ｃの第２の温度まで上昇される第２の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。これにより、加熱要素上に堆積した有機材料を分解又は熱分解できるようになる。

ここで、図１及び４を参照して、エアロゾル発生装置を使用する方法の特定の実施形態について説明する。図４は、本発明の方法の１つの実施形態で実施されるステップを記載したフロー図である。

ステップ１（図４における参照符号１００）：エアロゾル発生装置１０の加熱要素９０が、喫煙物品２０内に収容されたエアロゾル形成基材３０と接触する。これを行うために、喫煙物品２０をエアロゾル発生装置１０のシース１２内に挿入する。加熱要素９０は、シース１２内に位置し、シース内に受けられるあらゆる喫煙物品に挿入できるようにシース１２の底面１７から突出する。喫煙物品２０がシース１２内に滑動すると、加熱要素９０の頂部又は先端９１が喫煙物品の遠位端２３と接触する。シースの底端部１７に向けた喫煙物品の更なる移動により、加熱要素９０は、喫煙物品２０の遠位端２３に位置するエアロゾル形成基材内に貫通するようになる。喫煙物品がシース内に完全に挿入されると、喫煙物品の遠位端２３は、シース１２の底面１７と当接し、加熱要素が最大貫通を達成する。

ステップ２：（参照符号２００）ユーザが喫煙物品２０の唇側端部２２で吸込み又は吸煙すると、エアロゾル発生装置１０のセンサがこの事象を検出することができる。ユーザの吸煙又は吸込みの検出が生じたときには、コントローラ１９は、加熱要素を作動して第１の温度まで加熱させる命令を送る。加熱要素上に配置された導電トラック９３に電流が流れ、加熱要素の抵抗加熱が生じる。第１の温度は、エアロゾル形成基材３０から揮発性化合物を遊離するのに十分な３７５°Ｃである。揮発性化合物が凝縮して吸入可能エアロゾルを形成し、該エアロゾルは、喫煙物品を通ってユーザの口腔に吸い込まれる。或いは、装置の作動の間連続した加熱を用いることができ、ユーザの吸煙又は吸い込みの検出を用いて加熱を始動させ、ユーザの吸煙又は吸い込み中の加熱要素９０の何らかの温度低下を補償することができる。

ステップ３：（参照符号３００）ユーザが、喫煙物品２０の唇側端部２２での吸い込みを停止し又は吸煙を終了したときには、エアロゾル発生装置のセンサは、この事象を検出する。コントローラ１９は、加熱要素９０を流れる電流がオフに切り換えるよう命令を送る。これにより、トラック９３の抵抗加熱が終了し、加熱要素の温度が急速に低下する。温度が低下すると、エアロゾルの発生が終了する。或いは、上記で考察した連続加熱の間、コントローラ１９は、所望の設定点温度に基づいて、ユーザの吸煙又は吸い込み中に見られるエネルギー量を単に低減することができる。

エアロゾル形成基材３０が揮発性化合物を依然として含有する場合には、ユーザは、喫煙物品２０で別の吸煙を行い、ステップ２を繰り返すことができる（図４において矢印３５０で示される）。ステップ２及び３は、喫煙物品を消費し尽くすのに必要な頻度だけ繰り返すことができる。

ステップ４：（参照符号４００）ユーザが喫煙物品２０を終了すると、例えば、エアロゾル形成基材３０を加熱してもこれ以上エアロゾルが発生しないときには、喫煙物品２０はエアロゾル発生装置１０のシース１２から取り出される。これは、加熱要素９０がエアロゾル形成基材３０との接触状態から解除されることを意味する。必然的に、加熱要素９０は、エアロゾル形成基材３０から生じた幾らかの堆積物又は残留物で汚れた状態になる。このような堆積物は、加熱要素の性能を損なう可能性がある。例えば、加熱要素上の堆積物は、加熱要素とエアロゾル形成基材との間の熱伝達を妨げる可能性がある。加熱要素上の堆積物はまた、温度を検知するのに加熱要素が使用されたときに温度検知を妨げる可能性がある。加熱要素上の堆積物はまた、繰り返しの加熱時に苦みのある化合物を発生し、後続の喫煙物品の消費時に発生するエアロゾルの香味を損なう恐れがある。

加熱要素上の堆積物が十分に低いレベルであるとユーザが感じた場合には、ユーザは、別の喫煙物品を消費するよう決定することができる。この場合、ステップ１から４を繰り返すことができる。

ステップ５：（参照符号５００）加熱要素が清掃を必要としているとユーザが考えた場合には、ユーザがエアロゾル発生装置１０上のボタン（図示せず）を押し、これによりコントローラが清掃サイクルを作動させるようにする。加熱サイクルの間、加熱要素９０のトラック９３に電流が流れ、加熱要素の温度を第２の温度まで上昇させる。この第２の温度は、５５０°Ｃであり、加熱要素上の堆積物が熱劣化又は熱分解をすることができる温度である。加熱要素９０は、３０秒の期間の間５５０°Ｃの温度に保持され、加熱要素９０上に堆積した有機化合物を熱的に遊離する。

図３Ａは、エアロゾル発生装置の一部を示している。この図は、装置を使用して喫煙物品を消費した後の加熱要素９０を示している。すなわち、図３Ａは、上述の方法のステップ４の後のエアロゾル発生装置の加熱要素９０を示している。加熱要素９０は、図３Ａにおいて黒く見える有機堆積物で覆われているのが分かる。

図３Ｂは、上記のステップ５で説明された清掃サイクルを実施した後の図３Ａで示した同じ加熱要素を示している。すなわち、図３Ａの加熱要素９０は、５５０°Ｃの温度まで加熱されて、３０秒の期間の間当該温度で保持されている。図３Ａで見られる黒色の堆積物が除去され、加熱要素が清掃されたことが分かる。図３Ｂにおいて、加熱要素は、有機堆積物が除去された光沢のある外観を有する。

清掃後、エアロゾル発生装置は使用できる状態である。ステップ１から５を繰り返すことができる。これは、図４における矢印５５０で示される。

上述の方法の実施形態において、加熱要素を第１の温度まで加熱してエアロゾルを生成するステップは、ユーザの吸煙を装置が検出したときに行った。他の実施形態では、ユーザは、エアロゾルを生成するために手動で加熱要素を作動させることができる。

上述の方法の実施形態において、清掃サイクルを開始するステップは手動で作動させた。他の実施形態では、清掃サイクルは、喫煙物品がエアロゾル発生装置から取り出される毎に自動的に始動させることができる。

エアロゾル発生装置１０は、ドッキングステーション（図示せず）と併せて用いることができる。ドッキングステーションは、例えば、エアロゾル発生装置に給電するのに使用されるバッテリを再充電するのに用いることができる。図６は、エアロゾル発生装置がドッキングステーションに結合されたときに用いることができる方法の１つの実施形態を示している。

ステップ１〜４は、図４に関して上記で説明したものと同じである。図６は、上記の説明と同じステップにおいて同じ参照符号を用いている。

ステップ５：（参照符号６００）エアロゾル発生装置１０が、装置を受けるためのドッキングステーション（図示）に結合される。

ステップ６：（参照符号７００）エアロゾル発生装置１０が検出されると、コントローラが清掃サイクルを作動させる。加熱サイクルの間、加熱要素９０のトラック９３に電流を流し、加熱要素の温度を第２の温度まで上昇させる。第２の温度は、５５０°Ｃであり、加熱要素上の堆積物が熱的に劣化又は熱分解できる温度である。加熱要素９０は、３０秒の期間の間５５０°Ｃの温度に保持され、加熱要素９０上に堆積した有機化合物を熱的に遊離させる。１つの実施形態において、コントローラは、例えば、ユーザが清掃サイクルを実施することなく１０又はそれ以上の回数加熱要素９０と接触しているなど、所定回数の使用後に装置が清掃されていないことを示すドッキングステーションからの信号により始動することができる。その結果、コントローラ１９は、ユーザに対して強制的に清掃サイクルを実施させることができる。例えば、最初に清掃サイクルを実施しない限り、ユーザが加熱要素９０を作動できないようにすることができる。コントローラ１９自体は、装置１０をロックする命令を含むことができ、或いは、ドッキングステーションは、使用に関する情報を保持し、コントローラ１９に対してロック及びアンロック命令を提供することができる。

ステップ７：（参照符号８００）エアロゾル発生装置をドッキングステーションから取り出す。エアロゾル発生装置が使用できる状態になる。ステップ１から７を繰り返すことができる。これは、図６における矢印８５０で示される。

上述の例示的な実施形態は、例証であり、本発明を限定するものではない。上記の例示的な実施形態に照らして、上記の例示的な実施形態と適合する他の実施形態も当業者には理解されるであろう。

本発明の実施例は、以下の番号が付された文節を参照して、従属する文節に示される好ましい特徴を用いて記載され得る。
１．再利用可能な加熱要素を有するエアロゾル発生装置を使用する方法であって、
前記加熱要素をエアロゾル形成基材と接触させるステップと、
前記加熱要素の温度を第１の温度まで上昇させ、エアロゾルが形成されるのに十分に前記エアロゾル形成基材を加熱するステップと、
前記加熱要素を前記エアロゾル形成基材と接触した状態から解除するステップと、
前記加熱要素の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇させて、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップと、
を含む、方法。
２．前記加熱要素に堆積した有機材料は、前記加熱要素の温度を約４３０°Ｃよりも高い第２の温度まで上昇させることにより熱的に遊離される、文節１に記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
３．前記加熱要素が、５秒から６０秒の間の期間前記第２の温度で保持される、文節１又は２に記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
４．前記エアロゾル形成基材がタバコを含む、文節１〜３の何れかに記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
５．前記エアロゾル形成基材と接触状態にある間の最大局部温度が４２０°Ｃで、８０°Ｃと３７５°Ｃの間の平均の第１の温度まで前記加熱要素を加熱した結果としてエアロゾルが形成される、文節１〜４の何れかに記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
６．前記加熱要素の温度を第１の温度まで上昇させ、エアロゾルが形成されるのに十分に前記エアロゾル形成基材を加熱するステップが、前記加熱要素の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇させて、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップの前に２回又はそれ以上実施される、文節１〜５の何れかに記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
７．前記加熱要素の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇させて、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、前記エアロゾル形成基材が前記加熱要素との接触した状態から解除されたときに自動的に行う、文節１〜６の何れかに記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
８．前記加熱要素の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇させて、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、ユーザにより作動されるトリガーに応答して行う、文節１〜６の何れかに記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
９．前記エアロゾル発生装置がドッキングステーションに結合可能であり、前記加熱要素の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇させて、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、前記エアロゾル発生装置が前記ドッキングステーションに結合されたときに行う、文節１〜６の何れかに記載のエアロゾル発生装置を使用する方法。
１０．コントローラに結合された加熱要素を備えたエアロゾル発生装置であって、
前記コントローラは、前記加熱要素の温度が約３７５°Ｃよりも低い第１の温度まで上昇される第１の熱サイクルによって前記加熱要素を作動させて、前記加熱要素に近接して配置されたエアロゾル形成基材からエアロゾルを形成するようプログラムされ、
前記コントローラは、前記加熱要素の温度が約４３０°Ｃよりも高い第２の温度まで上昇される第２の熱サイクルによって前記加熱要素を作動させて、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるようプログラムされている、エアロゾル発生装置。
１１．平均の前記第１の温度が、８０°Ｃと３７５°Ｃの間であり、最大局部温度が４２０°Ｃである、文節１に記載のエアロゾル発生装置。
１２．文節１〜９の何れかにおいて定義された方法を実施するためのエアロゾル発生装置。
１３．喫煙物品を受けるためのエアロゾル発生装置と、前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるのに十分な温度まで前記加熱要素を加熱することにより、前記エアロゾル発生装置の加熱要素を清掃する命令と、を備えるキット。
１４．１又はそれ以上の喫煙物品を更に備える、文節１３に記載のキット。
１５．文節１〜９の何れかにおいて定義された方法を実施する命令を含む、文節１４に記載のキット。

１００ 加熱要素及びエアロゾル形成基材と接触する
２００ 加熱要素の温度を第１の温度まで上昇させる
３００ 加熱要素を冷却する
４００ エアロゾル形成基材から加熱要素を引き出す
５００ 加熱要素の温度を第１の温度よりも高温の第２の温度まで上昇させる

Claims (13)

1. コントローラ（１９）に結合された加熱要素（９０）を備えたエアロゾル発生装置（１０）であって、前記コントローラ（１９）は、前記加熱要素の温度が第１の温度まで上昇される第１の熱サイクルを通じて前記加熱要素（９０）を作動させて、前記加熱要素（９０）に近接して配置されたエアロゾル形成基材（３０）からエアロゾルを形成するようプログラムされ、前記エアロゾル形成基材（３０）が前記加熱要素（９０）に近接した状態から解除された後に、前記コントローラ（１９）は、前記加熱要素（９０）の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇される第２の熱サイクルを通じて前記加熱要素（９０）を作動させて、前記加熱要素（９０）に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるようプログラムされている、エアロゾル発生装置（１０）。
2. 前記加熱要素の温度が、変動電磁場により生じる誘導加熱によって上昇される、請求項１に記載のエアロゾル発生装置（１０）。
3. 前記装置は、前記加熱要素の前記温度を検知する手段を更に備える、請求項１又は２に記載のエアロゾル発生装置（１０）。
4. 前記加熱要素が、喫煙物品内に挿入されて前記エアロゾル形成基材と接触することができる針、ピン、ロッド、又はブレードのような形状にされる、請求項１、２又は３に記載のエアロゾル発生装置（１０）。
5. 前記装置は、１つよりも多い加熱要素を備える、請求項１〜４の何れかに記載のエアロゾル発生装置（１０）。
6. 前記装置は、喫煙物品が前記エアロゾル発生装置と係合されているかどうかを判定する検知手段を備える、請求項１〜５の何れかに記載のエアロゾル発生装置（１０）。
7. 前記装置は、喫煙物品が前記エアロゾル発生装置と係合されている間に前記第２の熱サイクルを通じた前記加熱要素の作動を防ぐ制御手段を備える、請求項１〜６の何れかに記載のエアロゾル発生装置（１０）。
8. 前記コントローラ（１９）は、前記エアロゾル形成基材（３０）が前記加熱要素（９０）に接触して配置されるときに、前記第１の熱サイクルを通じて前記加熱要素（９０）を作動させるようにプログラムされ、前記コントローラ（１９）は、前記エアロゾル形成基材（３０）が前記加熱要素（９０）と接触した状態から解除されるときに、前記第２の熱サイクルを通じて前記加熱要素（９０）を作動させるようプログラムされている、請求項１〜７の何れかに記載のエアロゾル発生装置（１０）。
9. 請求項１〜８の何れかに記載のエアロゾル発生装置と、前記エアロゾル発生装置と共に使用する喫煙物品と、を備えたエアロゾル発生システムであって、前記喫煙物品は前記エアロゾル発生装置を含む、エアロゾル発生システム。
10. 前記加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させることにより前記加熱要素を清掃する命令を更に備える、請求項９に記載のエアロゾル発生システム。
11. 前記エアロゾル発生装置に結合可能なドッキングステーションを更に備える、請求項９又は１０に記載のエアロゾル発生システム。
12. 再利用可能な加熱要素（９０）を有するエアロゾル発生装置（１０）を使用する方法であって、
    前記加熱要素（９０）をエアロゾル形成基材（３０）に近接させるステップと、
    前記加熱要素（９０）の温度が第１の温度まで上昇される第１の熱サイクルを通じて前記加熱要素（９０）を作動させて、前記加熱要素（９０）に近接して配置されたエアロゾル形成基材（３０）からエアロゾルを形成するステップと、
    前記エアロゾル形成基材（３０）を前記加熱要素（９０）に近接した状態から解除するステップと、
    前記加熱要素（９０）の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度まで上昇される第２の熱サイクルを通じて前記加熱要素（９０）を作動させて、前記加熱要素（９０）に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップと、
    を含む、方法。
13. 前記エアロゾル発生装置（１０）は、請求項１〜８の何れかに記載のエアロゾル発生装置である、請求項１２に記載の方法。

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