JP7021117B2 - 貫通組立品を備えるエアロゾル発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、消耗品カートリッジと共に用いるエアロゾル発生装置に関する。特に、本発明は、内部通路を有してエアロゾル形成基体を含有する消耗品カートリッジと共に用いる、電気加熱式エアロゾル発生装置に関する。この開示はまた、エアロゾル発生装置と共に用いる消耗品カートリッジ、電気加熱式エアロゾル発生装置と消耗品カートリッジとを備えた電気加熱式エアロゾル発生システム、および、電気加熱式エアロゾル発生装置と複数の消耗品カートリッジとを備えた電気加熱式エアロゾル発生システム用キットに関する。

手持ち式で、エアロゾル発生物品すなわちカートリッジ内のエアロゾル形成基体が加熱されることによって作動する、電気的に加熱される喫煙システムが、当該技術分野において公知である。例えば、ＷＯ２００９／１３２７９３には、シェルおよび交換可能なマウスピースを含む、電気加熱式の喫煙システムの記載がある。シェルは電源および電気回路を含む。マウスピースは液体貯蔵部と、第一の端および第二の端を持つ毛細管芯とを含む。芯の第一の端は、その内部の液体と接触するために、液体貯蔵部内に延びる。マウスピースはまた、毛細管芯の第二の端を加熱するための発熱体と、空気出口と、毛細管芯の第二の端と空気出口との間のエアロゾル形成チャンバーとを含む。発熱体は一般に、芯の周りに巻かれたワイヤーのコイルである。シェルおよびマウスピースが噛み合う時、発熱体は回路を経由して電源と電気的接続状態になり、また空気の流れ経路は、少なくとも一つの空気吸込み口からエアロゾル形成チャンバーを経由して空気出口へ流れる経路として画定される。使用時に、液体は芯内での毛細管作用によって、液体貯蔵部から発熱体に向かって移動される。液体は毛細管芯の第二の端で発熱体によって気化される。生成した過飽和蒸気が、空気の流れに混合されて、少なくとも一つの空気吸込み口からエアロゾル形成チャンバーへと空気の流れに乗って運ばれる。エアロゾル形成チャンバー内で、蒸気は凝結してエアロゾルを形成し、これが空気出口に向かって運ばれ、ユーザーの口内に入る。

本発明の第一の態様によれば、エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部を備える消耗品カートリッジと共に用いる電気加熱式エアロゾル発生装置を提供するものであって、貯蔵部が、該カートリッジを貫通して延びる開放端通路を包囲する流体透過可能な内面を有するものであり、該装置は、消耗品カートリッジを受け入れる空洞を有するメインハウジングと、メインハウジングと係合可能であり空洞内にカートリッジを封入する封止体と、カートリッジを加熱するヒーター組立品であって、カートリッジの開放端通路内まで延びるように配置されて、装置を通る気流経路の一部を形成する内部気流通路を画定する細長貫通組立品、および、該細長貫通組立品に固定される１つまたは複数の電気ヒーターであって、カートリッジを空洞内に封入するときにエアロゾル形成基体を加熱する少なくとも１つの発熱体をそれぞれ有する該１つまたは複数の電気ヒーターを備える、該ヒーター組立品とを備えるものであり、細長貫通組立品は、メインハウジングと連結し、かつ、カートリッジを空洞内に挿入するときに、開放端通路の第一の端部を横切る第一の壊れやすいシールを突破する第一の貫通面をその遠位端に有する第一の中空シャフト部と、封止体と連結し、かつ、封止体がメインハウジングと係合するときに、開放端通路の第二の端部を横切る第二の壊れやすいシールを突破する第二の貫通面をその遠位端に有する第二の中空シャフト部とを備え、該第一の中空シャフト部および該第二の中空シャフト部は、封止体がメインハウジングと係合するときに、同一の長軸方向軸に沿って延びるように配置されて、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部は、封止体がメインハウジングと係合するときに、細長貫通組立品が空洞の全長に沿って延びるように接合部において合う大きさになされている。

有利なことに、２部よりなる貫通組立品を有することで、カートリッジのどちらの端部のシールもユーザーにとってより破り易くすることが可能になりうる。理論に拘束されなくとも、内向きにシールが破られることで、該シールが中空シャフト部から脱落することを防止し、また第一および第二の貫通面がシール上に与える応力が大きいほど、より容易にシールを破れるようになると考えられている。さらに、一方の中空シャフト部を封止体と連結させることにより、封止体がメインハウジングを覆って配置されるまで、カートリッジの下流端にあるシールの破損を防止することが可能になりうる。これにより、カートリッジ挿入中の液体漏出の危険性を低減できる。また、電気ヒーターを装置の一部として設けることで、該装置と共に用いるカートリッジは、電気ヒーターを含んでいるカートリッジよりも簡略化でき、廉価でより頑健にすることができる。従って、より高価な装置を必要とする場合でも、カートリッジのコストが低減されることで、製造者および消費者の両者にとって著しいコスト節約につながりうる。

ヒーター組立品は、１つまたは複数の電気ヒーターが固定されている細長貫通組立品を備える。そのため、細長貫通組立品は、１つまたは複数の電気ヒーター用のマウントと、貫通部材としての２役を務める。これにより、細長貫通組立品は、カートリッジを装置に挿入しながら、該カートリッジの端部にあるシールに簡便に貫通できるようになりうる。シールへの貫通を促すため、第一および第二の貫通面が位置する第一および第二の中空シャフト部の遠位端の断面積は、貫通面の直近の中空シャフト部の領域の断面積よりも小さいものとするのが好ましい。第一および第二の中空シャフト部の断面積は、そのそれぞれの遠位端のテーパ状の先端に向けて狭くなることが好ましい。第一および第二の中空シャフト部の断面積は、そのそれぞれの遠位端におけるある点に向けて狭くなっていてもよい。

細長貫通組立品は、装置を通る気流経路の一部を形成する内部気流通路を有する。この構成によれば、細長貫通組立品は、電気ヒーターに対して支持を提供するのみならず気流チャネルを提供することができる。これにより、コンパクトである装置が可能となりえ、費用対効果が高く大容量の製造を促進することができる。第一および第二の中空シャフト部内の気流通路を有することで、装置からの熱損失の最小化に役立つことができ、かつ保持に快適な温度に装置のハウジングを簡単に維持可能となりうる。さらにまた、中空シャフト部を通る気流内の気化したエアロゾル形成基体は、気流通路内で冷却しはじめ、エアロゾルを形成することができるものであって、装置の全長を短くすることができるようになる。

装置の空洞に挿入される前のカートリッジには、その端部を横切るバリアが、壊れやすいシールにより形成されている。壊れやすいシールは、任意の好適な材料で、例えば金属膜等の膜で、好ましくはアルミニウム膜で製造することができる。

この発明の電気加熱式エアロゾル発生装置においては、第一および第二の中空シャフト部は、封止体がメインハウジングと係合するときに、同一の長軸方向軸に沿って延びるように配置される。

第一および第二の中空シャフト部はまた、封止体がメインハウジングと係合するときに、細長貫通組立品が空洞の全長に沿って延びるように接合部において合う大きさになされている。

第一および第二の中空シャフト部の遠位端は、接合部の周囲で封止が形成されるような協働的な形状であることが好ましい。この構成によれば、気流は、カートリッジの貯蔵部に通過するのではなく、実質的に細長貫通組立品を通る内部気流通路の範囲内に留まることができ、それによって、一貫したエアロゾルの送達が促進されるものである。こうした実施形態においては、中空シャフト部の一方または両方を、流体透過可能とすることができる。これにより、貯蔵部からの液体または貯蔵部内のエアロゾル形成基体により形成されたエアロゾルが、細長貫通組立品の内部気流通路に入ることが可能になりうる。例えば、第一および第二の中空シャフト部の一方または両方は、１つまたは複数の開口部を備えうる。該１つまたは複数の開口部内で、１つまたは複数の電気ヒーターを保持することができる。こうした実施形態においては、この１つまたは複数の開口部を介して、１つまたは複数の電気ヒーターが、空洞内に受け入れられたカートリッジの貯蔵部と流体連通となりうる。

第一および第二の中空シャフト部の遠位端は、任意の好適な、協働的な貫通形状を有しうる。第一および第二の中空シャフト部のうちの一方の中空シャフト部の遠位端が、内向きにテーパ状である外側面を有し、第一および第二の中空シャフト部のうちの他方の中空シャフト部の遠位端が、外向きにテーパ状である内側面を有するものであって、該内側面および該外側面は、封止体がメインハウジングと係合するときに、内向きにテーパ状である外側面が、外向きにテーパ状である内側面内に嵌合して封止を形成するような形状になされることが好ましい。これにより、第一および第二の中空シャフト部が容易に結合可能となりうる。例えば、第一の中空シャフト部の遠位端が、内向きにテーパ状である外側面を有してもよく、また第二の中空シャフト部の遠位端の端部が、外向きにテーパ状である内側面を有してもよいものであって、該内側面および該外側面は、封止体がメインハウジングと係合するときに、内向きにテーパ状である外側面が、外向きにテーパ状である内側面内に嵌合して封止を形成するような形状になされる。

封止体は、単に空洞を閉じる蓋として機能することができる。封止体が、それによってエアロゾル発生装置の気流経路を通して空気を引き込むことができるマウスピース部を形成することが好ましい。ｅマウスピース部は出口を有することができ、装置によって生成されたエアロゾルは、その出口を通してユーザーの口へと引き込むことが可能である。本明細書で使用される場合、「マウスピース部」という用語は、システムによって生成されたエアロゾルを直接吸い込むためにユーザーの口に入れられるように構成されて、該エアロゾルがマウスピースを通してユーザーの口に送達されるものである、装置の部分を意味する。

第一および第二の中空シャフト部は、導電性であることが好ましい。こうした例においては、第一および第二の中空シャフト部は、１つまたは複数の電気ヒーターを電源と接続するように配置されうる。例えば、第一および第二の中空シャフト部は、金属などの導電性材料で形成することができる。他の例においては、第一および第二の中空シャフト部は、高分子基板などの電気絶縁性基板で形成されてもよく、電気ヒーターを電源に接続するために基板に取り付けられる１つ以上の電気伝導体をさらに含んでもよい。例えば、第一および第二の中空シャフト部は、電気絶縁性基板を含んでもよく、そこには、電気伝導体が、例えば、積層箔として基板と共に成膜、印刷、または積層することによって塗布されている。そして、該積層箔は、形状設定されてまたは折り畳まれて、第一および第二の中空シャフト部を形成してもよい。

ヒーター組立品は、空洞に受け入れられるカートリッジのエアロゾル形成基体を加熱する少なくとも１つの発熱体を備える単一の電気ヒーターを備えうる。ヒーター組立品は、細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間して固定される複数の電気ヒーターを備えることが好ましい。

有利なことに、この構成によれば、電気ヒーターを１つのみ設けた場合または複数の電気ヒーターを設けているが細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間させてはいない場合の装置と比べて、カートリッジ内でエアロゾル形成基体をより均一に加熱できるものでありうる。またこれにより、この装置が、単一のヒーターのみを有する装置では加熱されることのないカートリッジの部分を加熱して、各カートリッジ内のより多くのエアロゾル形成基体を気化させることができ、無駄を低減できるようになる。さらに、複数の異なるエアロゾル形成基体を別個に保存するカートリッジと共に用いる場合には、長軸方向に離間した複数の電気ヒーターにより、異なるエアロゾル形成基体を別個に加熱して、特定の所望の特性をもつエアロゾルを生成できるようになる。

ヒーター組立品が複数の電気ヒーターを備える場合、該電気ヒーターの全てが、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部のうちの一方に固定されてもよい。一部の実施形態においては、複数の電気ヒーターが、第一の中空シャフト部に固定された１つまたは複数の電気ヒーターと、第二の中空シャフト部に固定された１つまたは複数の電気ヒーターとを含む。複数の電気ヒーターは、第一の中空シャフト部と第二の中空シャフト部とに均等にまたは不均等に振り分けることができる。例えば、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部のうちの一方が、１つの電気ヒーターを備えるようにして、残りの電気ヒーターを、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部のうちの他方に固定させることができる。

１つまたは複数の電気ヒーターは、細長貫通組立品の長軸方向軸に対して横断するように、気流通路を横切って延びうる。こうした実施形態においては、１つまたは複数の電気ヒーターは、気流通路に架けわたされうる。有利なことに、これにより、使用の際に装置を通る引き込みの経路内に電気ヒーターが直接配置できる。これにより、気化したエアロゾル形成基体が、装置を通る気流中により容易に引き込まれて、エアロゾルを形成することができるようになりうる。また、電気ヒーターが、装置を通る気流によって冷却されて、過熱の危険性を低減できるようになりうる。気流通路を横切って延びることにより、電気ヒーターは、例えば気流中に乱流を発生させて、気化したエアロゾル形成基体を中空シャフト部を通る気流と混合させることに役立ちうる。これにより、気流通路を横切って延びる電気ヒーターがない例と比較して、より均一なエアロゾルをもたらすことができる。

ヒーター組立品が複数の電気ヒーターを備える場合、該複数の電気ヒーターはそれぞれ、細長貫通組立品の長軸方向に対して横断するように、内部気流通路を横切って延びうる。こうした実施形態においては、複数の電気ヒーターは気流通路にそれぞれ架けわたされうる。

電気ヒーターのうちの１つまたは複数が気流通路を横切って延びる場合、電気ヒーターのうちの１つまたは複数についての長軸方向軸は、中空シャフト部の長軸方向軸に対して垂直でありうる。気流通路を横切って延びる電気ヒーターのうちの１つまたは複数は、その長軸方向軸が中空シャフト部の長軸方向軸に対して傾斜するように配置されてもよい。

複数の電気ヒーターが、中空シャフト部の長軸方向軸に対して横断するように、気流通路を横切って延びる場合、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数は、その長軸方向軸を、少なくとも１つの他の電気ヒーターの長軸方向軸に対して、細長貫通組立品の長軸方向軸を中心に回転させるようにして気流通路を横切って延びうる。すなわち、電気ヒーターの長軸方向軸が細長貫通組立品の長軸方向軸に対して垂直に延びる平面上に突出するときに、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数についての長軸方向軸が、少なくとも１つの他の電気ヒーターの長軸方向軸に対してある角度をもって気流通路を横切って延びる。この構成によれば、こうした電気ヒーターは、細長貫通組立品の長軸方向軸を中心に電気ヒーターを整列させたような構成と比べて、装置を通る気流をより容易に妨害することができる。これはまた、電気ヒーターのうちの少なくとも１つが、細長貫通組立品の円周の周囲において、残りの電気ヒーターのうちの１つまたは複数からずらした位置で、カートリッジの貯蔵部と流体連通することができることも意味している。これにより、中空シャフト部の長軸方向軸を中心に電気ヒーターを整列させたような構成と比べて、装置は、カートリッジ内に保存したエアロゾル形成基体をより均一に消費し、無駄を低減することができるようになりうる。さらに、使用中に電気ヒーターの１つから液体エアロゾル形成基体が漏出するような事象では、電気ヒーターのうちの１つまたは複数が異なる角度で延びることによって、液体をより容易に妨害して隣接する電気ヒーターの１つに吸収させることができ、これによって装置からの液体の漏出を低減することができる。

第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部の一方または両方が、複数の開口部を備えるものであって、該複数の開口部において複数の電気ヒーターが保持され、該複数の電気ヒーターは、複数の開口部を介して、空洞内に受け入れられるカートリッジの貯蔵部と流体連通となることが好ましい。

開口部は、例えば、打ち抜き、削孔、ミリング、浸食、電食、切断、またはレーザー切断によって各中空シャフト部が形成された後で、第一の中空シャフト部または第二の中空シャフト部内に形成することができる。開口部は、例えば、開口部と共に中空シャフト部を鋳造することもしくは成型することによってまたは電着などの蒸着プロセスによって、中空シャフト部を形成する時点で、第一の中空シャフト部または第二の中空シャフト部と一体成形されてもよい。

本明細書で使用される場合、「エアロゾル発生装置」という用語は、消耗品カートリッジ等のエアロゾル発生物品と相互作用してエアロゾルを発生する装置を意味する。

エアロゾル発生装置は携帯型であることが好ましい。エアロゾル発生装置は従来型の葉巻たばこまたは紙巻たばこと匹敵するサイズであってもよい。エアロゾル発生装置の全長は、およそ３０ｍｍ～およそ１５０ｍｍであってもよい。エアロゾル発生装置の外径は、およそ５ｍｍ～およそ３０ｍｍであってもよい。

ヒーター組立品は装置のメインハウジングと封止体とに固定されていてもよく、または、該メインハウジングおよび該封止体と一体的であってもよい。他の実施形態においては、ヒーター組立品は、メインハウジングおよび封止体の一方または両方に対して取り外し可能に固定してもよい。これにより、ヒーター組立品は、例えば保守もしくは清掃のために装置から少なくとも一部取り外すことが可能となったり、ヒーター組立品の交換が可能となったりしうる。ヒーター組立品は、１つまたは複数の電気的接続手段および機械的接続手段によってメインハウジングまたは封止体と取り外し可能に結合されうる。

ヒーター組立品は１つまたは複数の電気ヒーターを備える。例えば、ヒーター組立品は、細長貫通組立品に対して固定される電気ヒーターを、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つまたはそれ以上備えることができる。ヒーター組立品が１つまたは複数の電気ヒーターを備える場合、電気ヒーターは、細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間させることができる。各電気ヒーターは、少なくとも１つの発熱体を備える。各電気ヒーターは２つ以上の発熱体、例えば２つ、または３つ、または４つ、または５つ、または６つ、またはそれ以上の発熱体を備えることができる。発熱体（単一または複数）は、メインハウジングの空洞に挿入したカートリッジのエアロゾル形成基体を最も効果的に加熱するように適切に配設されうる。

各発熱体は、電気抵抗性ワイヤーのコイルとしうる。発熱体は、その後に芯の周りを包むことのできる、シート状ブランクのスタンピングまたはエッチングによって形成されうる。好ましくは、発熱体は電気抵抗性ワイヤーのコイルである。コイルのピッチは０．５～１．５ｍｍであることが好ましく、およそ１．５ｍｍであることが最も好ましい。コイルのピッチは、コイルの隣接した巻きの間隔を意味する。コイルの巻き数は６回未満であることが有利であり、５回未満であることが好ましい。電気抵抗性ワイヤーの直径は０．１０～０．１５ｍｍであることが有利であり、およそ０．１２５ｍｍであることが好ましい。電気抵抗性ワイヤーは、９０４または３０１ステンレス鋼で製造されることが好ましい。適切なその他の金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。適切な他の合金の例としては、コンスタンタン、ニッケル含有、コバルト含有、クロミウム含有、アルミニウム－チタン－ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオビウム含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有および鉄含有の合金、およびニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄－アルミニウム系合金および鉄－マンガン－アルミニウム系合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（１９９９ Ｂｒｏａｄｗａｙ Ｓｕｉｔｅ ４３００，Ｄｅｎｖｅｒ Ｃｏｌｏｒａｄｏ）の登録商標である。複合材料では、電気抵抗性の材料は、必要とされるエネルギー伝達の動態学および外部の物理化学的性質に応じて、随意に断熱材料に包埋、封入、または断熱材料で被覆されてもよく、もしくはその逆であってもよい。発熱体は、二層の不活性材料の間で絶縁された、金属製でエッチング加工が施された箔を含んでもよい。その場合、不活性材料はＫａｐｔｏｎ（登録商標）、全層ポリイミドまたはマイカ箔を含んでもよい。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（１００７ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８９８，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）の登録商標である。発熱体はまた、リボンの形態で提供される金属箔（例えば、アルミ箔）を含みうる。

少なくとも１つの発熱体は抵抗加熱により作動しうる。言い換えれば、発熱体の材料および寸法は、特定の電流が発熱体を通過する時に、発熱体の温度が望ましい温度に上昇するように選択されうる。発熱体を通過する電流は、電池からの伝導によって適用されてもよく、あるいは発熱体の周りに変動する磁場を適用することにより発熱体内で誘導されてもよい。

少なくとも一つの発熱体は、エアロゾル発生装置および取り外し可能なエアロゾル発生物品から成るエアロゾル発生システムの一部を装置が形成する場合、物品と装置の間に電気接点が形成されないように、誘導発熱体を備えてもよい。装置は、インダクタコイルと、高周波振動電流をインダクタコイルに提供するように構成される電源とを備えうる。物品は、エアロゾル形成基体を加熱するように位置付けられたサセプタ素子を備えうる。本明細書で使用される場合、高周波振動電流とは、５００ｋＨｚ～１０ＭＨｚの周波数を有する、振動電流を意味する。

この発明にかかる電気ヒーターは、毛細管本体を備えうる。少なくとも１つの発熱体を、例えばコイルとして、毛細管本体の外部表面上に配置することができる。毛細管本体は、液体エアロゾル形成基体をその長さ方向に沿って運ぶことのできる適切な任意の材料または材料の組み合わせを含みうる。毛細管本体は多孔性材料より形成できるが、そうである必要はない。毛細管本体は繊維質または海綿状の構造を有する材料より形成してもよい。毛細管本体は一束の毛細管を含むことが好ましい。例えば、毛細管本体は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含む場合がある。毛細管本体は海綿体様または発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管本体の構造は複数の小さい穴またはチューブを形成し、これを通してエアロゾル形成液体は毛細管作用によって移動されることができる。好ましい特定の材料は、エアロゾル形成基体の物理的特性に依存することになる。適切な毛細管材料の例としては、海綿体または発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属またはプラスチックの材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンまたはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、セラミック、ガラス繊維、シリカガラス繊維、炭素繊維、オーステナイト系３１６ステンレス鋼ならびにマルテンサイト系４４０および４２０ステンレス鋼などの医療グレードのステンレス鋼合金の金属繊維など）でできた繊維性材料を含む。毛細管本体は異なる液体物理特性で使用されるように、適切な任意の毛細管作用を有することができる。液体は、毛細管本体を通って液体が移動できるような粘性、表面張力、密度、熱伝導率、沸点および蒸気圧を含むがこれに限定されない物理的特性を有する。毛細管本体は耐熱性材料で形成されうる。有利なことに、毛細管本体は複数の繊維撚糸を含みうる。複数の繊維撚糸は概して、毛細管本体の長さ方向に沿って整列されうる。

この発明にかかる電気ヒーターが、毛細管本体と、毛細管本体の外部表面上に配置された発熱体と、電気ヒーターを細長支持部材と電気的に接続するための、毛細管本体の周囲で発熱体を覆って固定される、離間させた１対の電気接点とを備えることができる。毛細管本体の周囲で発熱体を覆って電気接点を固定することにより、該電気接点は、発熱体を毛細管本体の外部表面上に固定するのみならず、電気的接続を提供することができる。これにより、ヒーター要素の端部が、例えば溶接により、手作業で電気接点に結合される既存のシステムよりも、必要な製造手順を減らすことができるので有利である。またそれにより、電気ヒーターが自動化組み立てラインで製造することも可能になりうるので、こうした装置をより速く再現性良く製造可能になる。こうした実施形態においては、電気接点のうちの少なくとも１つは、その電気接点の内部表面と毛細管本体の外部表面との間が摩擦嵌めとなるように寸法設定される。こうした摩擦嵌めを設けることにより、追加の締結手段または締結手順を必要とせずに電気接点を毛細管本体上に固定することができうる。各電気接点は、電気接点の内部表面と毛細管本体の外部表面との間が摩擦嵌めとなるように寸法設定されていることが好ましい。発熱体は、例えば毛細管本体の全長に沿って、毛細管本体の周囲に巻回する電気抵抗性ワイヤーのコイルを備えうる。

この発明にかかる電気ヒーターが、毛細管本体と、毛細管本体の外部表面上に配置された発熱体と、毛細管本体の周囲で発熱体を覆って固定される、離間させた１対の電気接点とを備える場合、毛細管本体は、圧縮可能であることが好ましく、電気接点は、電気接点と毛細管本体との間が締り嵌めとなるように毛細管本体の円周の周囲に延在することが好ましい。このことは、発熱体が、はんだ付けまたは溶接などの接着剤または追加の固定手段の必要なく、電気接点によって毛細管本体に確実に取り付けられることに役立ちうる。またそれにより、電気接点と発熱体との間に信頼できる電気的接続を確実とすることに役立ちうる。電気接点は、毛細管本体の円周の５０％より多く周囲に延在していることが好ましい。これにより、電気接点が毛細管本体の円周の５０％未満で周囲に延在している例と比べて、電気接点の毛細管本体へのより確実な固定がもたらされうる。またそれにより、電気接点と発熱体との間に信頼できる電気的接続を確実とすることに役立ちうる。

この発明にかかる電気ヒーターが、毛細管本体と、毛細管本体の外部表面上に配置された発熱体と、毛細管本体の周囲で発熱体を覆って固定される、離間させた１対の電気接点とを備える場合、電気接点の一方または両方が、実質的に毛細管本体の全円周の周囲に延在しうる。電気接点のうちの少なくとも一方が、毛細管本体を取り囲んでもよい。こうした実施形態では、電気接点は、環形状とすることができる。両方の電気接点が、毛細管本体を取り囲むのが好ましい。これにより、電気接点が毛細管本体の全円周未満で周囲に延在している例と比べて、電気接点の毛細管本体へのより確実な固定がもたらされうる。またそれは、毛細管本体の外部表面上の発熱体の特定の配置に関係なく、また電気接点と発熱体との間の接触を確実にするために発熱体の配置を制限することなく、電気接点と発熱体との間に信頼できる電気的接続を確実とすることに役立ちうる。或る実施形態においては、両方の電気接点が、毛細管本体を取り囲んで、電気接点と毛細管本体との間が締り嵌めとなるように寸法設定される。

この発明にかかる電気ヒーターが、毛細管本体と、発熱体と、毛細管本体の周囲で発熱体を覆って固定される、離間させた１対の電気接点とを備える場合、電気接点を剛直なものとしてよい。これにより、電気接点が柔軟であるものよりも、より頑健な組立品をもたらすことができる。電気接点はそれぞれ、金属環などの剛直な材料の環を含んでもよい。これにより、電気接点に機械的強度が高く発熱体への信頼できる電気的接続をもたらすことができる。またそれにより、電気接点を装置内の保持クリップにスナップ嵌めすることにより、電気ヒーターをヒーター組立品に接続可能にすることができる。電気接点が、毛細管本体の円周周囲に延在する場合、各電気接点の対向する両端は、接合部が非直線である、または斜線に沿って延在するように、協働的に形状設定することができる。この文脈では、「斜線」という用語は、接合部が毛細管本体の長軸方向軸に対して平行でない線に沿って延びることを意味する。非直線であるまたは斜線に沿って延びる接合部を有することにより、毛細管本体の長軸方向における各電気接点の対向する両端の間での相対的運動を防止するまたは最小化することができる。

この発明にかかる電気ヒーターが、毛細管本体と、発熱体と、毛細管本体の周囲で発熱体を覆って固定される、離間させた１対の電気接点とを備える場合、毛細管本体を任意の好適な形状としてよい。或る実施形態においては、毛細管本体は細長い。１対の電気接点は、毛細管本体の長さ方向において離間させることができる。例えば、１対の電気接点は、毛細管本体の第一の端部にあるまたはそれに隣接する第一の電気接点と、毛細管本体の長さに沿う中間点など任意の他の位置にある第二の電気接点とを含んでもよい。１対の電気接点は、毛細管本体の第一の端部にあるまたはそれに隣接する第一の電気接点と、毛細管本体の第二の端部にあるまたはそれに隣接する第二の電気接点とを含んでもよい。

この発明にかかる電気ヒーターが毛細管本体を備える場合、該電気ヒーターは、毛細管本体の長さの少なくとも一部に沿って延びる剛直支持部材をさらに含むことができる。この剛直支持部材により、電気ヒーターの強度および剛性が増し、製造中に取り扱い易い剛直な組立品を確実にする。剛直支持部材は、単一の一体的な構成要素で形成されてもよく、または共に連結した複数の構成要素で形成されてもよい。剛直支持部材は、毛細管本体の中心を通って延びうる。支持部材は、毛細管本体によって包囲されてもよい。支持部材は、毛細管本体によって取り囲まれていてもよい。剛直支持部材の存在により、毛細管本体の全体的な径方向の圧縮性を減らすことができ、これが電気接点と発熱体との間の締り嵌めを確実にすることに役立ちうる。支持部材は、毛細管本体の外部表面上に配置されてもよい。一部の実施例では、剛直支持部材が、中央部および複数の横リブを備える。この断面形状により、毛細管本体内で空間を広く占有することなく、またこれによって毛細管本体の吸上性能を著しく低減させることのない、好適な剛性を有する支持部材となりうる。複数の横リブは、径方向に延びる複数のリブを含みうる。

本発明にかかるエアロゾル発生装置においては、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部の一方または両方は、導電性とすることができる。導電性の中空シャフト部は、複数の開口部を備えることができるものであって、隣接する開口部間において、中空シャフト部の１つまたは複数の狭領域によって１つまたは複数の電気ヒーターが形成されうる。

有利には、１つまたは複数の一体型の電気ヒーターによるヒーター組立品を有することで、必要な製造手順を減らすことができ、またヒーター組立品を自動化組立ラインで製造できるようになりうる。これにより、この発明にかかるエアロゾル発生装置が、より速く、簡単に、高い再現性および一貫性を備えて製造できるようになりうる。こうした装置は、ヒーター組立品が複雑かつ潜在的に脆弱な接続を備えているような装置よりも、簡略化でき、廉価でより頑健にすることができる。

開口部は、例えば、打ち抜き、削孔、ミリング、浸食、電食、切断、またはレーザー切断によって中空シャフト部が形成された後で、一方または両方の中空シャフト部内に形成することができる。開口部は、例えば、開口部と共に中空シャフト部を鋳造することもしくは成型することによって、または電着などの蒸着プロセスにおいて開口部を備えた中空シャフト部を形成することによって、中空シャフト部を形成する時点で、中空シャフト部と一体成形されてもよい。

本明細書で使用される場合、「導電性」は１×１０^-4Ωｍ以下の比抵抗を持つ材料から形成されていることを意味する。本明細書で使用される場合、「絶縁性」は１×１０⁴Ωｍ以上の比抵抗を持つ材料から形成されていることを意味する。

少なくとも１つの電気ヒーターは、中空シャフト部上に任意の適切な方法で配置できる。一部の実施形態においては、少なくとも１つの電気ヒーターは、中空シャフト部を取り囲むものである。これにより、少なくとも１つの電気ヒーターが中空シャフト部を取り囲んでいないような装置と比べて、カートリッジ内のエアロゾル形成基体をより均一に加熱できるようになりうる。少なくとも１つの電気ヒーターは、連続的に中空シャフト部を取り囲むものであってよい。少なくとも１つの電気ヒーターは、複数の電気ヒーターが中空シャフト部の円周方向において離間しているような形態で、断続的に中空シャフト部を取り囲むものであってもよい。他の実施形態においては、少なくとも１つの電気ヒーターは、中空シャフト部の円周の一部のみの周囲に延在してもよい。

この発明による装置は、メインハウジングおよび封止体を備える。メインハウジングは細長くてもよい。メインハウジングは任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはそれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリエチレンなど、食品または医薬品の用途に適切な熱可塑性樹脂が挙げられる。材料は軽量であり、脆くないことが好ましい。

この発明による装置は、ヒーター組立品および電源と接続した電気回路をさらに備えてもよい。電気回路はマイクロプロセッサを備え、これはプログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または特定用途向けＩＣチップ（ＡＳＩＣ）または制御能力を有するその他の電子回路としうる。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路はヒーター組立品への電流供給を調節するように構成できる。電流は装置の起動後、ヒーター組立品に連続的に供給されてもよく、断続的に供給（例えば、吸煙するごとに供給）されてもよい。電気回路は有利なことにＤＣ／ＡＣインバータを備えることができ、これはクラスＤまたはクラスＥの電力増幅器を備えうる。

装置は、ハウジング内に電源を有利に備える。該電源は、例えば、リチウム鉄リン酸電池等の電池、または、コンデンサなどの他の形状の電荷蓄積装置であってよい。電源は再充電を必要としてもよく、１回以上の喫煙の体験のために十分なエネルギーを蓄積できる容量を持ってもよい。例えば、電源は従来型の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる一般的な時間に対応する約６分間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例では、電源が所定の回数の吸煙、または不連続的な起動を可能にする十分な容量を持ってもよい。

装置は、ヒーター組立品と接続した電源と、該電源およびヒーター組立品と接続した電気回路とを備えうる。

ヒーター組立品が、細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間して固定される複数の電気ヒーターを備える場合、電気回路は、複数の電気ヒーターの１つまたは複数の電気的パラメータを測定し、測定した電気的パラメータに基づいて、カートリッジ内のエアロゾル形成基体の概算残量またはカートリッジ内のエアロゾル形成基体の概算分布を計算するように構成されることが好ましい。

本明細書で使用される場合、「電気的パラメータ」という語は、例えば抵抗率、導電率、インピーダンス、静電容量、電流、電圧および抵抗である、測定によって定量化可能な電気的な性質、値または属性を説明するために用いる。

有利なことに、この構成によれば、電気ヒーターは、加熱と感知という２つの機能を有する。これにより、装置は、カートリッジ内に残っているエアロゾル形成基体の状態についての概算を、任意の時点で判断できるようになりうる。このことから、装置は、電気回路ごとに違った作動をして所望のエアロゾル特性を維持できる、または、カートリッジの交換または装置向きの変更等の適切な行動をユーザーにとらせるように、エアロゾル形成基体の現状をユーザーに通知して、エアロゾルの特性への悪影響を回避することができる。

こうした実施形態においては、電気回路は、複数の電気ヒーターのそれぞれについての１つまたは複数の電気的パラメータを別個に測定して、複数の電気ヒーターのうちの２つ以上についての測定した電気的パラメータの相違に基づいて、概算残量、または概算分布、または概算残量および概算分布を計算するように構成される。

装置が、ヒーター組立品と接続した電源と、該電源およびヒーター組立品と接続した電気回路とを備える場合、該装置は、電源と接続したユーザー用インジケータをさらに備えることが好ましい。電気回路は、概算残量または概算分布に応じて、ユーザー用インジケータを作動するように構成できる。ユーザー用インジケータは任意の適切な構成を有することができ、例えばユーザー用インジケータは、例えばディスプレイ、音声出力、触覚出力、またはそれらの任意の組み合わせとすることができる。これにより、装置は、カートリッジ内の液体エアロゾル形成基体の概算残量または概算分布またはその両方に関してユーザーに対して情報を伝えることができるようになりうる。

概算残量が閾値より下回る場合に、電気回路が、ユーザー用インジケータを作動してユーザーに報知し、ユーザーに対してカートリッジの交換を促すように構成することができる。制御回路は、概算分布が、特定の角度での装置の保持が長すぎることを示している場合に、ユーザーに対して、エアロゾル形成基体を貯蔵部内で再分布させるために少なくとも一時的に装置の向きを変える旨を促すことができるように、ユーザー用インジケータを作動させることもできる。

制御回路は、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、デスクトップコンピュータまたは同様のデバイス等である独立のデバイスとの通信回線を経由して、概算残量または概算分布についてユーザーに通知するように構成できる。

装置が、電源と接続し、かつ、複数の電気ヒーターの１つまたは複数の電気的パラメータを測定して概算残量または概算分布を計算するように構成される電気回路を備える場合、該電気回路は、概算残量または概算分布に応じて、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数への電力供給を別個に制御するようにさらに構成することができる。

有利なことに、これにより、装置は、最も効果的な方法でエアロゾルを発生さるために最良の状態であるのはどの電気ヒーターであるかを判断し、それに応じて電力供給を変えることができるようになりうる。このことは、カートリッジ内でのエアロゾル形成基体の分布が変化することで引き起こされる、エアロゾル特性における変化を最小限にすることに役立ちうる。またそれにより、電気ヒーターのエネルギーの引き込みを、最も効果的な方法で選択可能になることで、装置の全体的なエネルギー消費を低減させることができる。電気回路は、概算残量または概算分布に応じて、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数への電力供給を増加させるように構成できる。

電気回路は、概算残量または概算分布に応じて、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数への電力供給を減少させるように構成できる。

有利なことに、これにより、概算残量または概算分布が、例えば特定の電気ヒーターがエアロゾルの発生に適した配置でないことを示している場合に、電気ヒーターのうちの１つまたは複数についてのエネルギー消費を選択的に減少させることができるようになりうる。また、例えば液体エアロゾル形成基体を用いており、電気的パラメータが、電気ヒーターのうちの１つまたは複数が乾燥、または部分的に乾燥していることを示している場合に、過熱に起因する電気ヒーターの損傷の危険性を低減させることもできる。

電気回路は、概算残量または概算分布に応じて、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数への電力供給を減少または増加させるように構成できる。電気回路は、概算残量または概算分布に応じて、複数の電気ヒーターのうちの１つまたは複数への電力供給は減少させる一方で、複数の電気ヒーターの異なる１つまたは複数への電力供給を同時に増加させるように構成できる。

本発明の第二の態様によれば、上記に記載した実施形態のいずれかにかかる電気加熱式エアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部を備える消耗品カートリッジとを備える電気加熱式エアロゾル発生システムを提供するものであって、該貯蔵部は、該カートリッジを貫通して延びる開放端通路を包囲する流体透過可能な内面を有し、カートリッジは、細長貫通組立品がカートリッジの開放端通路内まで延びるように、空洞内に封入されるものである。

このシステムは、消耗品カートリッジを備える。消耗品カートリッジは、エアロゾル発生装置に取り外し可能に結合できる。本明細書で使用される「取り外し可能に結合される」という用語は、装置またはカートリッジのいずれも著しく損傷することなく、カートリッジおよび装置が互いに結合および分離できることを意味するように使用される。カートリッジは、エアロゾル形成基体が消費された時にエアロゾル発生装置から取り外されてもよい。カートリッジは、使い捨て式であってもよい。カートリッジは、再利用可能であってもよい。カートリッジは、エアロゾル形成基体を再充填可能であってもよい。カートリッジは、エアロゾル発生装置において交換可能であってもよい。

エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成チャンバーを備える場合があり、そこでエアロゾルが過飽和蒸気から形成されて、その後ユーザーの口内に運ばれる。空気吸込み口、空気出口およびチャンバーは、エアロゾルを空気出口に運び、ユーザーの口の中へと入れるように、空気吸込み口からエアロゾル形成チャンバーを経由して空気出口への気流の経路を画定するように配置されることが好ましい。エアロゾル形成チャンバーは、カートリッジおよびエアロゾル発生装置の一方または両方によって画定してもよい。

「エアロゾル形成基体」という用語は本明細書で使用される場合、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に関連する。こうした揮発性化合物は、エアロゾル形成基体の加熱によって放出することができる。エアロゾル形成基体は、好都合なことに、カートリッジ等のエアロゾル発生物品または喫煙物品の一部であってもよい。

エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成液体であることが好ましい。本明細書で使用される場合、用語「エアロゾル形成液体」と「液体エアロゾル形成基体」とは、互いに交換可能である。貯蔵部は、貯蔵部からヒーター組立品まで液体エアロゾル形成基体を移動させるために、内面の一部または内面の全てを形成する毛細管芯を備えることが好ましい。

貯蔵部は、単一のエアロゾル形成基体を含有しうる。貯蔵部は、別個に保存される２以上のエアロゾル形成基体を含有してもよい。例えば、貯蔵部は、別個に保存される３つのエアロゾル形成基体、別個に保存される４つのエアロゾル形成基体、別個に保存される５つのエアロゾル形成基体または別個に保存される６つ以上のエアロゾル形成基体を含有できる。貯蔵部が、別個に保存される２以上のエアロゾル形成基体を含有する場合、ヒーター組立品は、細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間した複数の電気ヒーターを備えるものであって、該複数の電気ヒーターが、エアロゾル形成基体毎に少なくとも１つの電気ヒーターを含んで、電気ヒーターのそれぞれが、その対応するエアロゾル形成基体を加熱するように構成されていることが好ましい。これにより、エアロゾル形成基体を独立に加熱することが可能になる。

特定の一実施形態においては、消耗品カートリッジの貯蔵部は、別個に保存される第一のエアロゾル形成基体と第二のエアロゾル形成基体とを含有し、ヒーター組立品が、細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間した複数の電気ヒーターを備えるものであって、該複数の電気ヒーターが、第一のエアロゾル形成基体を加熱して第一のエアロゾルを形成する第一の電気ヒーターと、第二のエアロゾル形成基体を加熱して第二のエアロゾルを形成する第二の電気ヒーターとを備える。

この発明にかかるエアロゾル発生システムにおいては、貯蔵部は圧縮可能であることが好ましく、またカートリッジを貫通して延びる開放端通路の直径は、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部の一方または両方の外径よりも小さいものである。この構成によれば、貯蔵部が、貫通組立品によって径方向に圧縮されて、カートリッジと各中空シャフト部との間の締り嵌めを確実にすることができる。これにより、電気ヒーターと貯蔵部内のエアロゾル形成基体との間の接触を容易にさせ、一貫したエアロゾル特性を可能にさせうる。またそれにより、カートリッジと中空シャフト部の外側との間の気流を制限または除去することもできるため、それによって一貫したエアロゾルの送達が促進される。

また上記に記載した実施形態のいずれかにかかる電気加熱式エアロゾル発生装置と共に用いる消耗品カートリッジを開示するものであって、該カートリッジは、エアロゾル形成基体を含有して該カートリッジを貫通して延びる開放端通路を包囲する流体透過可能な内面を有する貯蔵部と、開放端通路の第一の端部を横切る第一の壊れやすいシールと、開放端通路の第二の端部を横切る第二の壊れやすいシールとを備える。

カートリッジの中に開放端通路を設けることによってシステムをコンパクトにすることができる。これによって対称的かつバランスのとれたシステム内でカートリッジを使用できるようにもなりえ、これはシステムが手持ち式システムである場合に有利である。内部通路は装置からの熱損失を最小化し、かつ保持するのが快適な温度に装置およびカートリッジのハウジングを簡単に維持できるようにもする。

開放端通路は、この発明にかかる装置の細長貫通組立品と協働する誘導手段および整列手段を形成して、カートリッジが正しい向きおよび位置で装置内に入ることを促すことが好ましい。

本明細書で使用される場合、「流体透過可能な面」は、液体または気体がそれを通って透過することを許容する面を指す。内面は、それに形成される複数の開口部を有して、流体が該開口部を通って透過することを許容しうる。

カートリッジの上流端および下流端は、壊れやすいシールで蓋をすることができる。カートリッジは、開放端通路の上流端および下流端の一方または両方に、封止環をさらに含むことができる。

この発明にかかるエアロゾル発生システムにおいては、エアロゾル形成基体が、液体エアロゾル形成基体を含むことが好ましい。

貯蔵部は、別個に保存される第一のエアロゾル形成基体と第二のエアロゾル形成基体とを含有することが好ましい。この第一のエアロゾル形成基体および第二のエアロゾル形成基体は、異なるものであってよい。

カートリッジは、第一のエアロゾル形成基体を含む第一の封止区画と、第二のエアロゾル形成基体を含む第二の封止区画とを備えることができる。第一の区画および第二の区画は、カートリッジの上流端から下流端の方へ直列で配置されることが好ましい。すなわち、第二の区画は、第一の区画の下流にある。第一の区画と第二の区画のそれぞれは各末端に壊れやすいバリアを含むことが好ましい。壊れやすいバリアは、ユーザーによってカートリッジがエアロゾル発生装置内に挿入されるときに、該バリアを細長支持部材が貫通できるように構成される。それぞれの壊れやすいバリアは、金属膜で製造されることが好ましく、またアルミニウム膜で製造されることがより好ましい。カートリッジの第一の区画と第二の区画とは互いに隣接することが好ましい。別の方法として、第一の区画と第二の区画は間隙を介しうる。第一の区画と第二の区画の容積は同一または異なる容積としうる。第二の区画の容積は第一の区画の容積よりも大きいことが好ましい。

貯蔵部は、内部開放端通路を包囲する円筒形空間を形成することが好ましい。カートリッジは概して円筒形状を有してもよく、円形、六角形、八角形、十角形などの任意の望ましい断面を有してもよい。

この発明にかかるエアロゾル発生システムにおいては、貯蔵部は、液体エアロゾル形成基体が吸収されるような管状多孔性要素を備えることができる。

貯蔵部は、液体エアロゾル形成基体を含有する毛細管芯および毛細管材料を含む。毛細管芯は、開放端通路を包囲する内面を画定することができる。毛細管材料は、液体を材料の一端から他端へ能動的に送達する材料である。毛細管材料は、貯蔵部内で、液体エアロゾル形成基体を開放端通路まで送達するように有利に方向付けられうる。毛細管材料は繊維質の構造を有しうる。毛細管材料は海綿体状の構造を有しうる。毛細管材料は一束の毛細管を含みうる。毛細管材料は複数の繊維を含みうる。毛細管材料は複数の糸を含みうる。毛細管材料は微細チューブを含みうる。毛細管材料は、繊維と糸と微細チューブとの組み合わせを含んでもよい。繊維、糸および微細チューブは、概して、液体を電気ヒーターに運ぶように整列されうる。毛細管材料は海綿体様の材料を含んでもよい。毛細管材料は発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管材料の構造は複数の小さな穴またはチューブを形成してもよく、それを通して液体を毛細管作用によって移動させることができる。

毛細管材料は、適切な任意の材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、海綿体または発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属またはプラスチックの材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンまたはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）でできた繊維性材料がある。毛細管材料は、ＡＬＴＵＧＬＡＳ（登録商標）医療用樹脂ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ Ｋ－Ｒｅｓｉｎ（登録商標）スチレンブタジエンコポリマー（ＳＢＣ）、アルケマ特殊性能ポリマーＰｅｂａｘ（登録商標）、Ｒｉｌｓａｎ（登録商標）、およびＲｉｌｓａｎ（登録商標）Ｃｌｅａｒ、ＤＯＷ（Ｈｅａｌｔｈ＋（商標））低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ９１００３、ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ９１０２０（ＭＦＩ２．０；ｄｅｎｓｉｔｙ ９２３）、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ（商標）ポリプロピレン（ＰＰ）ＰＰ１０１３Ｈ１、ＰＰ１０１４Ｈ１およびＰＰ９０７４ＭＥＤ、Ｔｒｉｎｓｅｏ ＣＡＬＩＢＲＥ（商標）ポリカーボネート（ＰＣ）２０６０－ＳＥＲＩＥＳ等の医療グレードのポリマーを含む、高分子化合物より製造できる。毛細管材料は、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼の医療グレードの合金である、金属合金より製造してもよい。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管作用および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体が毛細管作用によって毛細管材料を通って移動されることを可能にする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、沸点および原子圧を含むがこれに限定されない物理的特性を有する。毛細管材料はエアロゾル形成基体を気化器に運ぶように構成されうる。

この発明にかかるエアロゾル発生システムにおいては、エアロゾル形成基体はエアロゾル形成液体でもよい。こうした実施形態では、貯蔵部は、エアロゾル形成液体を保存する液体貯蔵部であることが好ましい。

液体エアロゾル形成基体はニコチンを含んでもよい。ニコチンを含有する液体エアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスであってもよい。液体エアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、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。液体エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。

液体エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に密度の高い安定したエアロゾルの形成を容易にする、およびシステムの操作温度で熱分解に対して実質的に抵抗性のある任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体は当技術分野で周知であり、多価アルコール（トリエチレングリコール、１、３－ブタンジオール、およびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）を含むが、これに限定されない。エアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオールおよびグリセリンなど）であってもよい。液体エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。

エアロゾル形成基体は、ニコチンおよび少なくとも１つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体はグリセリンであってもよい。エアロゾル形成体はプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンとプロピレングリコールの両方を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、約２％～約１０％の間のニコチン濃度をもっていてもよい。

上記では、液体エアロゾル形成基体を参照したが、当業者には、その他の形態のエアロゾル形成基体をその他の実施形態で使用しうることが明らかであろう。例えば、エアロゾル形成基体は、固体エアロゾル形成基体としうる。エアロゾル形成基体は、固体および液体の両方の成分を含んでもよい。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む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。

エアロゾル形成基体が固体のエアロゾル形成基体である場合、固体のエアロゾル形成基体は、薬草の葉、たばこ葉、たばこの茎の断片、再構成たばこ、均質化したたばこ、押し出し成形たばこ、キャストリーフたばこ、および膨化たばこのうち１つ以上を含む、例えば、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片、またはシートのうち１つ以上を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体は、容器に入っていない形態にしてもよく、または適切な容器またはカートリッジで提供してもよい。随意に、固体エアロゾル形成基体は、基体の加熱に伴い放出される追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体はまた、例えば追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物を含むカプセルも含有してもよく、こうしたカプセルは固体エアロゾル形成基体の加熱中に溶けてもよい。

「均質化したたばこ」は本明細書で使用される場合、粒子状たばこを凝集することによって形成される材料を意味する。均質化したたばこは、シートの形態であってもよい。均質化したたばこ材料は、エアロゾル形成体含有量が乾燥質量基準で５％より多くてもよい。別の方法では、均質化したたばこ材料は、エアロゾル形成体含有量が乾燥質量基準で約５～約３０重量パーセントの間であってもよい。均質化したたばこ材料シートは、たばこ葉ラミナおよびたばこ葉茎のうちの一方または両方を粉砕またはその他の方法で細分することによって得られた粒子状たばこを凝集することによって形成されてもよい。別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、例えば、たばこの処理、取り扱いおよび輸送中に形成されたたばこダスト、たばこの微粉およびその他の粒子状たばこ副産物のうち１つ以上を含んでもよい。均質化したたばこ材料シートは、粒子状たばこの凝集を助けるために、１つ以上の本来備わっている結合剤（すなわち、たばこ内在性結合剤）、１つ以上の外来的な結合剤（すなわち、たばこ外来性結合剤）、またはその組み合わせを含みうるが、別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、たばこおよび非たばこ繊維、エアロゾル形成剤、湿潤剤、可塑剤、風味剤、フィラー、水性および非水系の溶剤およびその組み合わせを含むが限定されないその他の添加物を含んでもよい。

随意に、固体のエアロゾル形成基体は、熱的に安定な担体上に提供されてもまたはその中に包埋されてもよい。担体は、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片またはシートなどの形態をとってもよい。別の方法として、担体は、その内部表面上、またはその外部表面上、またはその内部および外部の表面上の両方に配置された固体基体の薄い層を有する、管状の担体であってもよい。こうした管状の担体は、例えば、紙、または紙様の材料、不織布炭素繊維マット、低質量の目の粗いメッシュ金属スクリーン、または穴あきの金属箔またはその他の任意の熱的に安定した高分子マトリクスで形成されてもよい。

固体エアロゾル形成基体は、例えば、シート、発泡体、ゲルまたはスラリーの形態で担体の表面上に配置されてもよい。固体のエアロゾル形成基体は、担体の全表面上に堆積させてもよく、または別の方法として、使用中に均一でない風味送達を提供するためにあるパターンで堆積させてもよい。

電気加熱式エアロゾル発生システムのためのキットが提供されるものであって、該キットは、上述の実施形態のいずれかにかかる電気加熱式エアロゾル発生装置と、上述の実施形態のいずれかにかかる複数の消耗品カートリッジとを備える。

「上流」および「下流」という用語は本明細書で使用される場合、カートリッジ、エアロゾル発生装置およびエアロゾル発生システムの構成要素または構成要素の部分の相対位置を、その使用中のカートリッジ、エアロゾル発生装置およびエアロゾル発生システムを通過して引き込まれる空気の方向に関連付けて説明するのに使用される。「遠位」および「近位」という語は、エアロゾル発生装置およびエアロゾル発生システムの構成要素の相対位置を、ある構成要素の近位端が、装置と連結された「固定」端にあり、遠位端が、近位端とは反対側の「自由」端にあるような、装置とのそれらの連結に関連付けて説明するのに使用される。ある構成要素が、該構成要素の下流端で装置と連結する場合、下流端を「近位」とみなすことができるものであり、その逆もまた同様である。

本明細書で使用される場合、「長軸方向」および「長さ方向」という語は、カートリッジ、装置または装置の構成要素についての両端間、例えばその下流または近位端と、反対側の上流または遠位端との間等における方向を指す。「横断（横）」という用語は、長軸方向に対して垂直な方向を記述するために使用される。

カートリッジおよびエアロゾル発生装置の上流端および下流端は、ユーザーがエアロゾル発生装置の口側の端で引き込むときの気流に関連して定義される。空気は、その上流端でカートリッジまたは装置内に引き込まれて、カートリッジまたは装置を通って下流に流れ、その下流端においてカートリッジまたは装置から排出される。

本明細書で使用される場合、「空気吸込み口」という用語は、それを通してエアロゾル発生システムの中へと空気を引き込むことができる１つ以上の開口部を記述するために使用される。

「空気出口」という用語は本明細書で使用される場合、それを通して空気がエアロゾル発生システムから引き出されうる１つ以上の開口部を記述するために使用される。

一つ以上の態様に関して説明した特徴は、本発明の他の態様に等しく適用されてもよい。特に、第一の態様のエアロゾル発生装置に関連して説明した特徴は、第二の態様のエアロゾル発生システムにも同様に適用されてもよく、その逆も可能である。

本発明を、添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。

図１は、第一の実施形態によるエアロゾル発生システムの縦断面を示す。 図２は、図１のエアロゾル発生システムと共に使用する消耗品カートリッジの縦断面を示す。 図３Ａは、図１のエアロゾル発生システムのためのヒーター組立品の第一の実施形態の縦断面を示す。図３Ｂは、図３Ａのヒーター組立品の遠位端面図を示す。図３Ｃは、図３Ａのヒーター組立品の側面図を示す。 図４Ａは、図１のエアロゾル発生システムのヒーター組立品のための電気ヒーターの第一の実施形態の側面図を示す。図４Ｂは、図４Ａの電気ヒーターの端面図を示す。図４Ｃは、明確にするために電気ヒーターの他の構成要素を除いた状態の、図４Ａの電気ヒーターの電気接点の側面図を示す。 図５Ａから５Ｃは、図１のエアロゾル発生システムのエアロゾル発生装置内に、消耗品カートリッジを挿入する方法を示す。 図５Ｄは、図５Ａから５Ｃのシステムのカートリッジおよびヒーター組立品の縦断面を示すものであり、該システムを傾斜位置で保持している。 図６Ａは、図１のエアロゾル発生システムのためのヒーター組立品の第二の実施形態の縦断面を示す。図６Ｂは、図６Ａの矢印Ｂ方向における図６Ａのヒーター組立品の遠位端面図を示す。図６Ｃは、図６Ａのヒーター組立品の側面図を示す。 図７Ａは、図１のエアロゾル発生システムのためのヒーター組立品の第三の実施形態の縦断面を示す。図７Ｂは、図７Ａのヒーター組立品の遠位端面図を示す。 図８は、図１のエアロゾル発生システムのためのヒーター組立品の第四の実施形態の側面図を示す。

図１は、エアロゾル発生装置１００と、消耗品カートリッジ２００の形態であるエアロゾル発生物品とを備えた、本発明の第一の実施形態によるエアロゾル発生システム１０の概略図である。

装置１００は、電池１０４および制御電子回路１０６を含むメインハウジング１０２を備える。メインハウジング１０２はまた、その中にカートリッジ２００を受け入れる空洞１０８を画定する。装置１００は、出口１１２を含むマウスピース部１１０の形態で封止体をさらに含む。マウスピース部１１０は、この例ではねじ式装着でメインハウジング１０２に連結されているが、ヒンジによる連結またはスナップ嵌め等、任意の好適な種類の連結を使用できる。装置１００は、細長貫通組立品３０２と、該貫通組立品３０２で支持する複数の電気ヒーター４００とを備えたヒーター組立品３００をさらに含む。細長貫通組立品３０２は、装置１００の空洞１０８内の中央に位置し、空洞１０８の長軸方向軸に沿って延びる。貫通組立品３０２は、メインハウジング１０２と連結する第一の中空シャフト部３０４と、マウスピース接続部３１１を介してマウスピース部１１０と連結する第二の中空シャフト部３２４とを備える。第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４は、細長貫通組立品が空洞１０８の全長に沿って延びるように、同一の長軸方向軸に沿って延びて接合部３３０で合う。第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４は共に、細長貫通組立品３０２に沿って延びる内部気流通路３０６を画定する。空気吸込み口１１４は、ヒーター組立品３００の上流のメインハウジング１０２内に設けられ、気流通路３０６を介して出口１１２と流体連通する。

図２に最良に示すように、カートリッジ２００は、液体エアロゾル形成基体を含有する管状の毛細管材料２０６で包囲した管状の毛細管芯２０４を含む貯蔵部２０２を備える。カートリッジ２００は、内部通路２０８が貫通して延びる中空円筒形状を有する。毛細管芯２０４は、毛細管芯２０４の内部表面が内部通路２０８を少なくとも一部画定するようにして、内部通路２０８を包囲する。カートリッジ２００の上流端および下流端は、壊れやすいシール２１０、２１２で蓋をされる。カートリッジ２００は、内部通路２０８の上流端および下流端のそれぞれに封止環２１４、２１６をさらに含む。

図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示すように、第一の中空シャフト部３０４は、その遠位部すなわち下流端に貫通面３０８を有し、第二の中空シャフト部３２４は、その遠位部すなわち上流端に貫通面３２８を有する。この例においては、貫通面３０８は、第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４の遠位端が、鋭利な先端でそれぞれ形成されている。第一の中空シャフト部３０４の遠位端は、内向きにテーパ状である外側面３０９を有し、第二の中空シャフト部３２４の遠位端は、外向きにテーパ状である内側面３２９を有するものであって、該外側面および該内側面３０９および３２９は、第一の中空シャフト部３０４の外側面３０９が、第二の中空シャフト部３２４の内側面３２９内に嵌合して接合部３３０周囲に封止を形成するような協働的な形状である。

図示する例においては、ヒーター組立品３００は、細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間して固定される３つの電気ヒーター４００を含む。電気ヒーター４００のうちのひとつは、第一の中空シャフト部３０４に固定され、一方、残り２つの電気ヒーター４００は、第二の中空シャフト部３２４に固定される。ヒーター組立品は、任意の好適な数の電気ヒーターを備えることができるということが理解されよう。例えば、ヒーター組立品は、１つの電気ヒーターを備えるか、または、細長貫通部材の長さ方向に沿って離間して固定される２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、または８つ、またはそれ以上の電気ヒーターを備えることができる。ヒーター組立品が複数の電気ヒーターを備える場合、これらは、第一の中空シャフト部および第二の中空シャフト部間に均等に、または不均等に振り分けることができる。

電気ヒーター４００のそれぞれは、第一および第二の中空シャフト部３０５、３２４の複数の開口部３１０内に保持される。開口部３１０は対で設けられ、各対においては、その両端で１つの電気ヒーター４００を支持する。各対の２つの開口部は、電気ヒーター４００のそれぞれが気流通路３０６を横切って延びるように、中空シャフト部３０４、３２４の円周周囲において離間されている。この例においては、複数の開口部３１０は、３つの電気ヒーター４００を支持する３対の開口部３１２、３１４、３１６を備える。３対の開口部３１２、３１４、３１６は、３つの電気ヒーター４００の長軸方向軸が平行かつ回転整列されるように、細長貫通組立品３０２の長さ方向に沿って離間させて、中空シャフト部３０４、３２４の円周周囲に整列させる。ヒーター組立品の他の配置も想定される、ということが理解されよう。例えば、図６Ａから図６Ｃ、図７Ａおよび図７Ｂおよび図８に関連して、ヒーター組立品の代替的な３つの配置について以下に論じている。

第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４はいずれも導電性であり、少なくとも部分的に複数の電気的に分離されたセクション３１８に分割されて、それぞれが１つまたは複数の電気ヒーター４００と連携し、またそれぞれが装置内の電池と電気的に接続する。第一の中空シャフト部３０４の場合においては、電気的に分離されたセクション３１８は、第一の中空シャフト部３０４の基部にある電気接続（図示せず）によって電池と接続する。第二の中空シャフト部３２４の場合においては、電気的に分離されたセクション３１８は、第一の中空シャフト部３０４および接合部３３０を介して、または、第二の中空シャフト部３２４とマウスピース部３１０との間のマウスピース接続部ならびにマウスピース部１１０とメインハウジング１０２との間の電気的接続（図示せず）を介して、装置内の電池と電気的に接続することができる。

開口部３１０は、電気的に分離したセクション３１８のうちのひとつ内にそれぞれ形成される。電気的に分離したセクション３１８は、絶縁ギャップ３２０によって相互に電気的に分離されている。それにより、電気ヒーター４００は相互に電気的に分離されて、ヒーター毎に別個の電気配線を必要とすることなく、作動、制御および監視が可能となるものでありうる。この例においては、ギャップ３２０は空気による間隙である。すなわち、ギャップ３２０は絶縁材料を含んでいない。他の例においては、ギャップ３２０のうちの１つまたは複数を、電気的に絶縁な材料で満たすか、または電気的に絶縁な材料で一部満たしてもよい。

図４Ａから図４Ｃにおいて最良に示すように、各電気ヒーター４００は、毛細管本体４０２と、毛細管本体４０２の外部表面上に配置された発熱体４０４と、毛細管本体４０２の周囲で発熱体４０４を覆って固定される、離間させた１対の電気接点４０６とを備える。毛細管本体４０２、すなわち毛細管芯は、それを通ってエアロゾル形成液体が毛細管作用によって移動可能となる複数の繊維４０８を備える。この例においては、複数の繊維４０８は概して、毛細管本体４０２の長さ方向に沿って整列する。他の例においては、複数の繊維は、特定のパターンで織られるか、または編まれていてもよい。このことは、機械的強度または毛細管作用等である毛細管芯の物理的特性を、特定のパターンの繊維を使用することによって変化させることを可能にする。また、平行な繊維を備えたものよりもより効果的に、毛細管芯の形状および寸法を維持できるようにもなりうる。毛細管本体は、例えば隣接する繊維間に間隙が存在することに起因して、圧縮可能である。この例においては、毛細管本体４０２の端部は、丸みをもたせるか、またはドーム状にする。このことは、毛細管本体４０２とカートリッジ２００内のエアロゾル形成液体との間における表面積を増大させることに役立ちうる。他の例においては、毛細管本体４０２の端部を平坦または平面状にしてもよい。

各電気ヒーター４００の発熱体４０４は、毛細管本体４０２の周囲に巻回してその全長に沿って延びる、電気抵抗性ワイヤーのコイルより形成される。該ワイヤーは適切な任意の断面形状を有しうる。この例においては、ワイヤーは、円形断面形状を有する。他の例においては、ワイヤーは、楕円状、三角形状、正方形状、長方形状または平坦状の断面形状を有してもよい。これにより、毛細管本体４０２の繊維４０８と発熱体４０４との間の熱伝達を増大させることができる。

各電気ヒーター４００の電気接点４０６は、毛細管本体４０２の一端にある第一の金属環４１２と、毛細管本体４０２の他端にある第二の金属環４１４とを備える。第一の金属環および第二の金属環４１２、４１４は、毛細管本体４０２の全円周の周囲で発熱体４０４を覆って延在する。該環４１２、４１４のそれぞれの内径は、毛細管本体４０２の外径より小さい。その結果、環４１２、４１４とその下の毛細管本体４０２との間は締り嵌めとなる。これにより、環４１２、４１４を、毛細管本体４０２に圧入させ、その間に発熱体４０４を保持しながら毛細管本体４０２に対して固定させることが確実となる。このことは、電気接点４０６および発熱体４０４間において、信頼できる電気的接続を確実とすることに役立つ。電気接点４０６は、毛細管本体４０２の全円周の周囲に延びるため、電気的接続を確実にするための組み立ての間に、電気接点の回転位置を加熱コイル４０４の位置と合わせることに慎重になる必要がない。

電気接点４０６の第一および第二の環４１２、４１４は、剛直であり、屈曲させた金属のシートより形成される。この屈曲させたシートの対向する両端を、接合部４１６において共に連結させる。この例においては、該対向する両端は、接合部４１６が斜線に沿って延びるような協働的な形状であるようにする。このことは、電気接点４０６のそれぞれが、その対向する両端間での電気ヒーター４００の長さ方向における相対的な動きに耐えることによってその形状を維持することに役立つ。他の例においては、対向する両端を、接合部が波状、正弦状、放物線状、Ｕ状、Ｖ状、曲線状またはジグザグ形状等の非直線形状を有するような、協働的な形状であるようにしてもよい。ここでもまた、このことが、上記で述べた理由に関して、電気接点４０６それぞれがその形状を維持することに役立つ。

図４Ａから図４Ｃに示す例においては、毛細管本体４０２は、円形断面を有し、電気接点４０６は、円環の形態とする。しかしながら、他の例においては、毛細管本体４０２および電気接点４０６は、任意の好適な断面形状を有してよい。例えば、毛細管本体および電気接点は、楕円状、三角形状、正方形状、長方形状または菱形状の断面形状を有することができる。

電気接点４０６と細長貫通組立品３０２内の開口部３１０とは、摩擦嵌めをもたらすように、協働的な大きさとする。これにより、中空シャフト部３０４と電気ヒーター４００との間で堅固な嵌合が確実となる。また、これにより、装置１００内において各電気ヒーターの発熱体と電池１０４との間の良好な電気的接続を維持することができるようになりうる。この例においては、開口部３１０は、電気ヒーター４００の電気接点の形状と一致する円形である。他の例においては、電気接点の断面形状は別の形状であってもよく、開口部の形状は、それに従って決定する。一部の例においては、電気接点は１つまたは複数の外向きに延在するタブを有することができ、第一および第二の中空シャフト部は、該タブをその内部に受け入れることができるポートを形成する対応するノッチを開口部周囲に有することができる。あるいは、または追加的に、細長貫通組立品３０２は、タブを配置および保持することができる１つまたは複数のクリップを含んでもよい。

ここで、図５Ａ、図５Ｂおよび５Ｃを参照しながら、システム１０の装置１００へのカートリッジ２００の挿入について説明することとする。

装置１００にカートリッジ２００を挿入することによってシステム１０を組み立てるために、第一のステップとして、装置１００のメインハウジング１０２からマウスピース部１１０を取り外し、装置１００の空洞１０８内に物品２００を挿入する。空洞１０８内にカートリッジ２００を挿入しながら、図５Ａに示すように、第一の中空シャフト部３０４の遠位端にある第一の貫通面３０８が、カートリッジ２００の上流端にある第一の壊れやすいシールを破る。

その後マウスピース部１１０が、図５Ｂに示すように、第二の中空シャフト部３２４がカートリッジ２００の内部通路と一直線になるようにして、メインハウジング１０２の端部を覆って配置される。

マウスピース部１１０がメインハウジング１０２とさらに係合すると、第二の中空シャフト部３２４の遠位端にある第二の貫通面３２８がカートリッジ２００の下流端にある第二の壊れやすいシールと係合して突破し、第二の壊れやすいシールに穴を開ける。そして、図５Ｃに示すように、マウスピース部１１０はメインハウジング１０２と完全に係合し、カートリッジ２００が空洞１０８内に完全に挿入されて封入される。

カートリッジ２００が空洞１０８内に完全に挿入されたとき、カートリッジ２００の上流端および下流端にある第一および第二の壊れやすいシール内で第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４が開ける穴の直径は、それぞれ中空シャフト部３０４、３２４の外径にほぼ等しい。カートリッジ２００の上流端および下流端の封止環は、中空シャフト部３０４、３２４の周囲を密閉する。壊れやすいシールと協働して、これは、液体エアロゾル形成基体がカートリッジ２００およびシステム１０から漏出することを低減するまたは防止する。

図５Ｃにも示す通り、カートリッジ２００がエアロゾル発生装置１００の空洞１０８内に完全に挿入されるとき、気流経路（図５Ｃの矢印で示す）は、カートリッジ２００内の内部通路２０８と、ヒーター組立品１３００内の気流通路３０６とを経由して、エアロゾル発生システム１０を通って形成される。図５Ｃにさらに示すように、カートリッジ２００が完全に挿入されると、電気ヒーター４００は、カートリッジ２００の内部通路２０８の内面において毛細管芯２０４を経由して、かつ、第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４の開口部を経由して、カートリッジ２００の貯蔵部２０２と流体連通となる。

使用中、液体エアロゾル形成基体は、各電気ヒーター４００の貯蔵部２０２から毛細管本体４０２に、毛細管作用を介して、また第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４内の複数の開口部を通って、移動する。この例では、細長貫通組立品３０２の第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４の外径は、カートリッジ２００の内部通路２０８の内径より大きく、それにより、カートリッジ２００の貯蔵部２０２はヒーター組立品３００によって圧縮される。これにより、電気ヒーター４００の端部と貯蔵部２０２との間では直接の接触が確実になり、液体エアロゾル形成基体の電気ヒーター４００への移動に役立つ。

電池が、第一および第二の中空シャフト部３０４、３２４および電気接点４０６を経由して、電気エネルギーを各電気ヒーター４００の発熱体に供給する。発熱体は熱せられて、電気ヒーター４００の毛細管本体内の液体基体が気化して、過飽和蒸気が生成する。同時に、気化した液体は、毛細管作用により液体貯蔵部２０２の毛細管芯ならびに各電気ヒーター４００の毛細管本体に沿って移動するさらなる液体で置換される。（これは、「ポンプ作用」と呼ばれることもある。）空気は、ユーザーがマウスピース部１１０で引き込むとき、空気吸込み口１１４を通って引き込まれ、中空シャフト部３０４の気流通路を通り、電気ヒーター４００を通過して、マウスピース部１１０内に入り、出口１１２から排出される。気化したエアロゾル形成基体は、中空シャフト部３０４の気流通路を通る気流中に混入し、マウスピース部１１０内で凝結することで、出口１１２の方に運ばれてユーザーの口内に運ばれるものである吸引可能なエアロゾルが形成される。

装置は、装置１００上のユーザー操作スイッチ（図示せず）で操作できる。別の方法として、または追加的に、装置は、ユーザーの吸煙を検出するセンサーを含んでもよい。該センサーが吸煙を検出すると、制御電気回路が、電池から電気ヒーター４００への電気エネルギーの供給を制御する。センサーは、１つ以上の別々の構成要素を含んでもよい。実施例によっては、吸煙検出機能は、ヒーターおよび芯組立品の発熱体によって実行される。例えば、発熱体の１つ以上の電気的パラメータを制御電子回路を用いて測定して、吸煙を示す測定された電気的パラメータにおける特定の変化を検出することによってなされる。

システム使用中、カートリッジ内の液体エアロゾル形成基体の分布は変化しうる。例えば、貯蔵部内の液体エアロゾル形成基体が使用中に減少する場合や、システムが、十分な時間の間ある角度で保持されていた場合にである。この液体エアロゾル形成基体の分布の変化は、各電気ヒーターの毛細管本体中の液量における相違と、その結果としての各電気ヒーターの発熱体の温度における相違とを招きうる。このことは、図６に関して以下で述べている。

図５Ｄは、システムを傾斜位置で保持していたある期間後の、エアロゾル発生システムのカートリッジ２００およびヒーター組立品３００の縦断面を示している。図示するように、カートリッジ２００内に残っている液体２０３は、貯蔵部２０２内で、ヒーター組立品３００に対してある角度で定在している。電気ヒーターはカートリッジ２００の長さ方向に沿って離間させているため、電気ヒーターの毛細管本体が吸い上げる液体エアロゾル形成基体の量は、均一でない。特に、ヒーター組立品３００の上流端にある第一の電気ヒーター４０１の毛細管本体４０２が、液体エアロゾル形成基体で飽和している一方で、ヒーター組立品３００の長さ方向に沿って中間にある第二の電気ヒーター４０３は、その一部のみが液体エアロゾル形成基体で湿っており、ヒーター組立品３００の下流端にある第三の電気ヒーター４０５は乾燥している。結果として、電気ヒーター４０１、４０３、４０５は異なる温度で動作する。例えば発熱体の抵抗率、導電率、インピーダンス、静電容量、電流、電圧および抵抗などである各電気ヒーターの電気的パラメータは、温度の関数として変化しえ、液体エアロゾル形成基体の分布または液体エアロゾル形成基体の残量は、各電気ヒーターの電気的パラメータを測定することで制御回路によって概算することができる。制御電子回路は、使用中に各電気ヒーターの１つまたは複数の電気的パラメータを別個に測定し、電気ヒーターからの測定した電気的パラメータにおける相違に基づいて、カートリッジ内の液体エアロゾル形成基体の概算残量または概算分布を計算するように構成されている。そのため、電気ヒーターは、ヒーターとセンサーの両方として機能する。

装置は、制御回路と接続する、ディスプレイまたは音声出力もしくは触覚出力等のユーザー用インジケータ（図示せず）を含み、それを用いてカートリッジ２００内の液体エアロゾル形成基体の概算残量に関してユーザーに情報を送達することができる。概算残量が閾値より下回る場合に、電気回路が、ユーザー用インジケータを作動してユーザーに報知し、ユーザーに対して取替えが必要なカートリッジの交換を促すように構成することもできる。制御回路はまた、電気ヒーターからの測定した電気的パラメータにおける相違に基づいて、カートリッジ内の液体エアロゾル形成基体の分布を概算して、その概算分布が、特定の角度でのシステムの保持が長すぎることを示している場合に、ユーザー用インジケータを作動して、液体エアロゾル形成基体が貯蔵部中で再分布させるために少なくとも一時的に装置１００の向きを変えるべきである旨をユーザーに報知するように構成することもできる。この際、または他の例において、制御回路は、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、デスクトップコンピュータまたは同様のデバイス等である独立のデバイスとの通信回線を経由して、概算残量または概算分布についてユーザーに報知するように構成してもよい。

電気ヒーター４００における電気的パラメータにおける相違を検知し、カートリッジ２００内の液体エアロゾル形成基体の概算残量または概算分布を計算することに加えて、制御回路１０６はまた、概算残量または概算分布に応じて、電気ヒーター４００のそれぞれに対する電力供給を制御するように構成される。特に、測定した電気的パラメータが、電気ヒーター４００のうちの１つまたは複数が一部乾燥していることを示している場合に、制御電子回路１０６は、その電気ヒーターへの電気的エネルギーの供給を減少させるように構成される。これにより、システム１０は、最も効果的な方法でエアロゾルを発生するのに最良の状態であるのはどの電気ヒーター４００であるかを判断することができる。これにより、湿潤度および温度における電気ヒーター間での差異が引き起こす、システム１０で発生するエアロゾルの特性への不利な変化を、最小化できるようになる。これはまた、システム１０のエネルギー消費を低減して、過熱に起因する電気ヒーターの損傷の危険性を低減することができる。特に、電気的パラメータが、電気ヒーター４００のうちの１つまたは複数が乾燥していることを示している場合に、制御電子回路１０６は、その電気ヒーターへの電気的エネルギーの供給をゼロまで減少させるように構成される。

図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃは、本発明の第二の実施形態にかかるヒーター組立品６００を示す。ヒーター組立品６００は、第一の実施形態のヒーター組立品３００と類似の構造を有し、同一の特徴が存在する場合には、同様の参照符号を使用している。第一の実施形態のヒーター組立品のように、第一および第二の中空シャフト部６０４、６２４により形成される細長貫通部材６０２が、３対の開口部６１２、６１４、６１６を備えるものであって、そこでは３つの電気ヒーター４０１、４０３、４０５が、それらの長軸方向軸が横断方向で平行となるように保持されている。しかしながら、第一の実施形態のヒーター組立品３００におけるものとは異なり、第二の実施形態にかかるヒーター組立品６００では、中央の第二の対の開口部６１４は、第一の中空シャフト部６０４の円周周囲において、第一および第三の対の開口部６１２、６１６に対して９０度だけずれている。その結果、中央の電気ヒーター４０３の長軸方向軸は、第一および第二の電気ヒーター４０１、４０５に対して、中空シャフト部６０４、６２４の長軸方向軸を中心に９０度だけ回転している。これにより、第一の実施形態のヒーター組立品３００と比べて、カートリッジ内の液体エアロゾル形成基体を、より効率的に使用できるようになりうる。

図７Ａおよび７Ｂは、本発明の第三の実施形態にかかるヒーター組立品７００を示す。ヒーター組立品７００は、ヒーター組立品３００および６００の第一および第二の実施形態と類似の構造を有し、同一の特徴が存在する場合には、同様の参照符号を使用している。第二の実施形態のヒーター組立品６００のように、中空シャフト部７０４が、３対の開口部７１２、７１４、７１６を備えるものであって、そこでは３つの電気ヒーター４０１、４０３、４０５が、それらの長軸方向軸が横断方向で平行となるように保持されている。しかしながら、第二の実施形態のヒーター組立品６００におけるものとは異なり、第三の実施形態にかかるヒーター組立品７００では、開口部の対７１２、７１４、７１６はそれぞれ、電気ヒーター４０１、４０３、４０５の長軸方向軸を横断方向において平行とするが互いに対しては中空シャフト部７０４、７２４の長軸方向軸を中心に回転させるように、第一および第二の中空シャフト部７０４、７２４の円周周囲においてそれぞれずらしている。この例においては、各電気ヒーター４０１、４０３、４０５の長軸方向軸は、その隣接する電気ヒーターから９０度未満の均等な量だけ回転している。結果として、電気ヒーター４０１、４０３、４０５は、細長貫通部材７０２に沿って、スパイラル状またはへリックス状のパターンで配置される。他の例においては、電気ヒーターは、均等でない量だけ中空シャフト部７０４、７２４の長軸方向軸を中心に回転していてもよい。

図８は、本発明の第四の実施形態にかかるヒーター組立品８００を示す。第一、第二および第三の実施形態のヒーター組立品３００、６００および７００のように、第四の実施形態のヒーター組立品８００は、気流通路を画定する、導電性の第一および第二の中空シャフト部８０４、８２４を備える細長貫通組立品８０２を備える。ここでもまた、第一および第二の中空シャフト部８０４、８２４は、細長貫通組立品８０２の長さ方向に沿って離間させ、かつ、絶縁ギャップ８２０によって互いに分離される、複数の電気的に分離したセクション８１８に少なくとも部分的に分割した複数の開口部８１０を備える。第一、第二および第三の実施形態のヒーター組立品とは異なり、第四の実施形態のヒーター組立品８００の開口部８１０は、別個の電気ヒーターを支持するようには配置されていない。代わりに、開口部８１０は、細長貫通組立品８０２の長さ方向に沿って離間させた複数の開口部８１０の群内に配置されて、電気ヒーター８５０を画定する開口部８１０の群それぞれは、隣接する開口部８１０間に位置した中空シャフト部８０４、８２４の狭領域で形成された１つまたは複数の発熱体を備える。この方式においては、電気ヒーター８５０は、中空シャフト部８０４、８２４自体によって画定される。開口部８１０の群とそれによる電気ヒーター８５０とは、電気的に分離したセクション８１８のうちの２つの間に延びるようにそれぞれ形成される。図８に示す例においては、電気ヒーター８５０は、異なる電気的に分離されたセクション８１８の末端にそれぞれ配置される。この方式においては、電気ヒーター８５０は、絶縁ギャップ８２０によって相互に電気的に分離されている。開口部８１０は、使用の際に、液体エアロゾル形成基体が、開口部８１０を通って毛細管作用によって電気ヒーター８５０内に吸い上げられるような大きさになされていることが好ましい。図８に示す例においては、開口部８１０の郡は、中空シャフト部８０４、８２４の円周周囲において互いに整列している。他の例においては、開口部８１０の郡の２つ以上を、中空シャフト部８０４、８２４の円周周囲においてずらしてもよい。

上記の特定の実施形態および実施例は本発明を図示するが、本発明を限定するものではない。当然のことながら、本発明の他の実施形態がなされてもよく、また本明細書で記述した具体的な実施形態および実施例は網羅的なものでない。

Claims (10)

1. エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部を備える消耗品カートリッジと共に用いる電気加熱式エアロゾル発生装置であって、前記貯蔵部が、該カートリッジを貫通して延びる開放端通路を包囲する流体透過可能な内面を有するものであり、該装置は、
   消耗品カートリッジを受け入れる空洞を有するメインハウジングと、
   前記メインハウジングと係合可能であり前記空洞内に該カートリッジを封入する封止体と、
   前記カートリッジを加熱するヒーター組立品であって、
   前記カートリッジの前記開放端通路内まで延びるように配置されて、前記装置を通る気流経路の一部を形成する内部気流通路を画定する細長貫通組立品、および、
   前記細長貫通組立品に固定される１つまたは複数の電気ヒーターであって、前記カートリッジを前記空洞内に封入するときに前記エアロゾル形成基体を加熱する少なくとも１つの発熱体をそれぞれ有する前記１つまたは複数の電気ヒーターを備える、前記ヒーター組立品とを備えるものであり、
   前記細長貫通組立品は、前記メインハウジングと連結し、かつ、前記カートリッジを前記空洞内に挿入するときに、前記開放端通路の第一の端部を横切る第一の壊れやすいシールを突破する第一の貫通面をその遠位端に有する第一の中空シャフト部と、前記封止体と連結し、かつ、前記封止体が前記メインハウジングと係合するときに、前記開放端通路の第二の端部を横切る第二の壊れやすいシールを突破する第二の貫通面をその遠位端に有する第二の中空シャフト部とを備え、前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部は、前記封止体が前記メインハウジングと係合するときに、同一の長軸方向軸に沿って延びるように配置されて、前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部は、前記封止体が前記メインハウジングと係合するときに、前記細長貫通組立品が前記空洞の全長に沿って延びるように接合部において合う大きさになされている、電気加熱式エアロゾル発生装置。
2. 前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部の遠位端は、前記接合部の周囲で封止が形成されるような協働的な形状である、請求項１記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
3. 前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部のうちの一方の中空シャフト部の遠位端が、内向きにテーパ状である外側面を有し、前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部のうちの他方の中空シャフト部の遠位端が、外向きにテーパ状である内側面を有するものであって、該内側面および該外側面は、前記封止体が前記メインハウジングと係合するときに、前記内向きにテーパ状である外側面が、前記外向きにテーパ状である内側面内に嵌合して封止を形成するような形状である、請求項２記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
4. 前記封止体が、それによって前記エアロゾル発生装置の気流経路を通して空気を引き込むことができるマウスピース部を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
5. 前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部は、導電性であり、前記１つまたは複数の電気ヒーターを電源と接続するように配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
6. 前記ヒーター組立品は、前記細長貫通組立品の長さ方向に沿って離間して固定される複数の電気ヒーターを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
7. 前記複数の電気ヒーターが、前記第一の中空シャフト部に固定された１つまたは複数の電気ヒーターと、前記第二の中空シャフト部に固定された１つまたは複数の電気ヒーターとを備える、請求項６記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
8. 前記複数の電気ヒーターは、前記細長貫通組立品の長軸方向軸に対して横断するように、前記内部気流通路を横切ってそれぞれ延びる、請求項６または７に記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
9. 前記第一の中空シャフト部および前記第二の中空シャフト部の一方または両方が、複数の開口部を備えるものであって、該複数の開口部において前記複数の電気ヒーターが保持され、前記複数の電気ヒーターは、前記複数の開口部を介して、前記空洞内に受け入れられる前記カートリッジの前記貯蔵部と流体連通となる、請求項６から８のいずれか一項に記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項にかかる電気加熱式エアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を含有する貯蔵部を備える消耗品カートリッジとを備える電気加熱式エアロゾル発生システムであって、該貯蔵部は、該カートリッジを貫通して延びる開放端通路を包囲する流体透過可能な内面を有し、前記カートリッジは、前記細長貫通組立品が前記カートリッジの前記開放端通路内まで延びるように、前記空洞内に封入される、電気加熱式エアロゾル発生システム。

Images