JP7258894B2 - プラズモニック発熱体を備えるエアロゾル発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された発熱体を備えるエアロゾル発生装置に関する。本発明はまた、エアロゾル発生装置を備えるエアロゾル発生システムに関連する。

たばこプラグなどのエアロゾル形成基体を加熱するために電気発熱体を有するエアロゾル発生装置が使用される数多くの電気的に作動するエアロゾル発生システムが、当該技術分野において提唱されてきた。こうしたエアロゾル発生システムの一つの目的は、従来の紙巻たばこにおけるたばこの燃焼および熱分解によって生成されるタイプの公知の有害または有害である可能性がある煙成分を減少させることである。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生装置のチャンバーまたはくぼみの中に挿入されているエアロゾル発生物品の一部として提供されうる。一部の公知のシステムにおいて、エアロゾルを形成することができる揮発性成分を放出することが可能な温度にエアロゾル形成基体を加熱するために、抵抗発熱体は、物品がエアロゾル発生装置内に受けられた時にエアロゾル形成基体の中に、またはその周りに挿入される。

その他の公知の電気的に作動するエアロゾル発生システムは、ニコチン含有液体などの液体エアロゾル形成基体を加熱するように構成される。こうしたシステムは通常、液体エアロゾル形成基体を貯蔵部分から搬送するように配置された芯と、芯の一部分の周りに巻かれた抵抗発熱体とを備える。

また、誘導加熱システムを備える数多くの電気的に作動するエアロゾル発生システムも提唱されてきた。

しかしながら、公知のエアロゾル発生システムにおける加熱システムは、数多くの欠点を示す。例えば、抵抗発熱体を使用する場合、エアロゾル発生基体の均質な加熱を達成することが困難となる場合がある。正確な温度制御を達成することの困難さは、抵抗発熱体に一般的に関連付けられた別の欠点である。また、抵抗発熱体の組立プロセスは、発熱体回路における、例えば、抵抗加熱トラックと電源回路との間のはんだ付け接続における抵抗損失につながりうる。

また、誘導加熱システムも独自の欠点を有する。例えば、インダクタコイルへの電力供給を最小化する一方でサセプタ素子の効率的な誘導加熱を達成するには、インダクタコイルを可能な限りサセプタ素子の近くに位置付ける必要がある。このことは、効率的かつ製造および使用が実用的な誘導加熱式エアロゾル発生システムを設計することを困難にしうる。

従って、公知の装置でのこれらの欠点の少なくとも一部を軽減または克服する加熱配置を備えるエアロゾル発生装置を提供することが望ましい。

本発明の第一の態様によると、エアロゾル形成基体を加熱するためのエアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体がエアロゾル発生装置によって受けられた時にエアロゾル形成基体を加熱するように配置された発熱体を備える。発熱体は、光源から光を受け、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された複数の金属ナノ粒子を含む。

本明細書で使用される場合、「表面プラズモン共鳴」という用語は、金属ナノ粒子の自由電子の集団共振振動、従って金属ナノ粒子の表面における電荷の分極を意味する。自由電子の集団共振振動、従って電荷の分極は、光源から金属ナノ粒子上に入射する光によって励起される。振動する自由電子からのエネルギーは、熱を含むいくつかの機構によって分散されうる。したがって、金属ナノ粒子が光源により照射される時、金属ナノ粒子は表面プラズモン共鳴によって熱を発生する。

本明細書で使用される場合、「金属ナノ粒子」という用語は、約１マイクロメートル以下の最大直径を有する金属粒子を意味する。また、入射光によって励起された時に表面プラズモン共鳴によって熱を発生する金属ナノ粒子は、プラズモニックナノ粒子として公知でありうる。

本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」は、エアロゾル形成基体と相互作用してエアロゾルを発生しうる装置に関する。

本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体に関する。こうした揮発性化合物は、エアロゾル形成基体を加熱することによって放出されてもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の一部であってもよい。

本明細書で使用される場合、「エアロゾル発生システム」という用語は、エアロゾル発生装置と、装置で使用するための一つ以上のエアロゾル形成基体またはエアロゾル形成物品との組み合わせを意味する。エアロゾル発生システムは、電気的に作動するまたは電気式エアロゾル発生装置内の搭載型電力供給源を再充電するための充電ユニットなど追加的な構成要素を含んでもよい。

有利なことに、本発明によるエアロゾル発生装置の発熱体は、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された複数の金属ナノ粒子を含む。従って、発熱体を電源に電気的に接続させる必要はない。有利なことに、電源に電気的に接続されていない発熱体は、エアロゾル発生装置の製造を簡略化しうる。有利なことに、電源に電気的に接続されていない発熱体は、発熱体の修理、発熱体の交換、またはその両方を促進しうる。

有利なことに、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された発熱体は、抵抗加熱システムおよび誘導加熱システムと比較して、エアロゾル形成基体のより均質な加熱を提供しうる。例えば、金属ナノ粒子の自由電子は、入射光の入射角に関係なく、同じ程度に励起される。

有利なことに、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された発熱体は、抵抗加熱システムおよび誘導加熱システムと比較して、より局所的な加熱を提供しうる。有利なことに、局所的な加熱は、エアロゾル形成基体の個別の部分または複数の個別のエアロゾル形成基体の加熱を促進する。有利なことに、局所的な加熱は、発熱体によって発生した熱のエアロゾル形成基体への伝達を増大または最大化することによって、エアロゾル発生装置の効率を増大させる。有利なことに、局所的な加熱は、エアロゾル発生装置のその他の構成要素の望ましくない加熱を減少または除去しうる。

発熱体は、外部光源から光を受け、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置されうる。外部光源は周囲光を含みうる。周囲光は太陽光放射を含みうる。周囲光は、エアロゾル発生装置の外部の少なくとも一つの人工光源を含みうる。

エアロゾル発生装置は、光源を含んでもよく、ここで発熱体は、光源から光を受け、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置される。

有利なことに、エアロゾル発生装置に光源を提供することにより、発熱体が、外部光源から光を受けることなく、熱を発生させることが可能になりうる。有利なことに、エアロゾル発生装置に光源を提供することは、発熱体の照射の改善された制御を提供しうる。有利なことに、発熱体の照射を制御することは、発熱体が表面プラズモン共鳴によって加熱される温度を制御する。

光源は、紫外線、赤外線光、および可視光のうちの少なくとも一つを放射するように構成されうる。光源は、可視光を放射するように構成されることが好ましい。有利なことに、可視光を放射するように構成された光源は、安価である、使用に便利である、またはその両方でありうる。

光源は、３８０ナノメートル～７００ナノメートルの少なくとも一つの波長を含む光を放射するように構成されることが好ましい。

光源は、約４９５ナノメートル～約５８０ナノメートルのピーク発光波長のため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、「ピーク発光波長」とは、光源が最大強度を示す波長を意味する。有利なことに、約４９５ナノメートル～約５８０ナノメートルのピーク発光波長は、特に複数の金属ナノ粒子が金、銀、白金、および銅のうちの少なくとも一つを含む場合に、表面プラズモン共鳴による発熱体の最大加熱を提供しうる。

光源は発光ダイオードおよびレーザーのうちの少なくとも一つを含みうる。有利なことに、発光ダイオードおよびレーザーは、エアロゾル発生装置で使用するのに適したコンパクトなサイズを有しうる。光源が少なくとも一つのレーザーを含む実施形態では、少なくとも一つのレーザーは、固体レーザーおよび半導体レーザーのうちの少なくとも一つを含みうる。

光源は複数の光源を含みうる。光源は、同一のタイプの光源としうる。光源の少なくとも一部は、異なるタイプの光源であってもよい。複数の光源は、本明細書で説明したタイプの光源の任意の組み合わせを含みうる。

有利なことに、複数の光源は、使用の間にエアロゾル発生装置によって発生する加熱プロファイルのカスタム化を促進しうる。

光源の少なくとも一つは一次光源であってもよく、光源の少なくとも一つは補助光源であってもよい。エアロゾル発生装置は、一つ以上の一次光源が不能な時にのみ、一つ以上の補助光源から光を放射するように構成されうる。

光源の少なくとも一つは、複数の金属ナノ粒子の一部分のみを照射するように配置されてもよい。複数の光源のそれぞれは、複数の金属ナノ粒子の異なる部分を照射するように配置されてもよい。

エアロゾル発生装置は、複数の光源が複数の金属ナノ粒子の異なる部分を同時に照射するように構成されてもよい。有利なことに、複数の金属ナノ粒子の異なる部分を同時に照射することは、発熱体の均質な加熱を促進しうる。有利なことに、複数の金属ナノ粒子の異なる部分を同時に照射することは、複数の個別のエアロゾル形成基体の同時加熱を促進しうる。

エアロゾル発生装置は、複数の光源が複数の金属ナノ粒子の異なる部分を異なる時点で照射するように構成されてもよい。有利なことに、複数の金属ナノ粒子の異なる部分を異なる時点で照射することは、エアロゾル形成基体の異なる部分の異なる時点における加熱を促進しうる。有利なことに、複数の金属ナノ粒子の異なる部分を異なる時点で照射することは、複数の個別のエアロゾル形成基体の異なる時点における加熱を促進しうる。

エアロゾル発生装置は、電力供給源、および電力を電力供給源から光源に供給するように構成されたコントローラを備える。

エアロゾル発生装置が複数の光源を含む実施形態では、電力供給源は、電力を複数の光源に供給するように配置された単一の電力供給源を含みうる。

エアロゾル発生装置が複数の光源を含む実施形態では、電力供給源は、電力を複数の光源に供給するように配置された複数の電力供給源を含みうる。

エアロゾル発生装置が複数の光源を含む実施形態では、コントローラは、電力を複数の光源のうちの少なくとも一部に選択的に供給するように構成されうる。コントローラは、複数の光源のうちの少なくとも一部への電力供給を選択的に変化させるように構成されうる。

複数の光源が複数の金属ナノ粒子の異なる部分を照射して複数の個別のエアロゾル形成基体を加熱するように構成される実施形態では、コントローラは、電力を複数の光源の少なくとも一部に選択的に供給し、複数の個別のエアロゾル形成基体の少なくとも一部を選択的に加熱しうる。コントローラは、複数の光源の少なくとも一部への電力供給を選択的に変化させて、複数の個別のエアロゾル形成基体の少なくとも一部の加熱比を変化させうる。

有利なことに、複数の個別のエアロゾル形成基体の少なくとも一部の相対加熱を変化させることにより、エアロゾル発生装置は、ユーザーに送達されるエアロゾルの組成を変化させうる。

エアロゾル発生装置は、ユーザー入力装置を備えることが好ましい。ユーザー入力装置は、押しボタン、スクロールホイール、タッチボタン、タッチスクリーン、およびマイクロフォンのうちの少なくとも一つを含みうる。有利なことに、ユーザー入力装置は、ユーザーが、エアロゾル発生装置の動作の一つ以上の態様を制御することを可能にする。エアロゾル発生装置が光源、コントローラおよび電力供給源を含む実施形態では、ユーザー入力装置は、ユーザーが、光源への電力供給を作動させること、光源への電力供給を停止すること、またはその両方を可能にしうる。

コントローラが複数の光源の少なくとも一部に選択的に電力を供給する実施形態では、コントローラは、ユーザー入力装置によって受信したユーザー入力に応答して複数の光源の少なくとも一部に電力を選択的に供給するように構成されることが好ましい。

コントローラが、複数の光源の少なくとも一部への電力供給を選択的に変化させるように構成される実施形態では、コントローラは、ユーザー入力装置によって受信されたユーザー入力に応答して複数の光源の少なくとも一部への電力供給を選択的に変化させるように構成されることが好ましい。

電力供給源はＤＣ電源を含みうる。電力供給源は少なくとも一つの電池を含みうる。少なくとも一つの電池は、再充電可能リチウムイオン電池を含みうる。電力供給源は、コンデンサーなどの別の形態の電荷蓄積装置を含みうる。電力供給源は再充電を必要とする場合がある。電力供給源は、エアロゾル発生装置の一回以上の使用のために十分なエネルギーの蓄積を可能にする容量を有してもよい。例えば、電力供給源は従来の紙巻たばこ一本を喫煙するのにかかる一般的な時間に対応する約六分間、または六分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電力供給源は所定の吸煙回数、または不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。

コントローラは、加熱サイクルの開始時に、電力供給源から光源への電力供給を開始するように構成されてもよい。コントローラは、加熱サイクルの終了時に、電力供給源から光源への電力供給を終了するように構成されてもよい。

コントローラは、電力供給源から光源への連続的な電力供給を提供するように構成されてもよい。

コントローラは、電力供給源から光源への断続的な電力供給を提供するように構成されてもよい。コントローラは、電力供給源から光源への電力のパルス供給を提供するように構成されてもよい。

有利なことに、光源への電力のパルス供給は、期間中の光源からの全出力の制御を促進しうる。有利なことに、期間中の光源からの全出力を制御することは、発熱体が表面プラズモン共鳴によって加熱される温度の制御を促進しうる。

有利なことに、光源への電力のパルス供給は、酸化および還元緩和などのその他の緩和プロセスと比較して、表面プラズモン共鳴によって励起される自由電子の熱緩和を増大させうる。したがって、有利なことに、光源への電力のパルス供給は、発熱体の加熱を増大させうる。コントローラは、光源からの光の連続的なパルス間の時間が約１ピコ秒以下となるように、電力供給源から光源への電力のパルス供給を提供するように構成されることが好ましい。言い換えれば、光源からの光の各パルスの終了と光源からの光の次のパルスとの間の時間は、約１ピコ秒以下である。

コントローラは、電力供給源から光源への電力供給を変化させるように構成されうる。コントローラが光源への電力のパルス供給を提供するよう構成されている実施形態では、コントローラは、電力のパルス供給の負荷サイクルを変化させるように構成されうる。コントローラは、パルス幅および負荷サイクルの期間のうち少なくとも一つを変化させるように構成されうる。

エアロゾル発生装置は温度センサーを備えてもよい。温度センサーは、エアロゾル発生装置の使用の間に発熱体およびエアロゾル形成基体のうちの少なくとも一つの温度を感知するように配置されうる。エアロゾル発生装置は、温度センサーによって感知された温度の変化に応答して、光源への電力供給を変化させるように構成されうる。エアロゾル発生装置が電力供給源およびコントローラを備える実施形態では、コントローラは、温度センサーによって感知された温度の変化に応答して、電力供給源から光源への電力供給を変化させるように構成されることが好ましい。

エアロゾル発生装置は、光源から発熱体への光の伝達を促進するための一つ以上の光学要素を含みうる。一つ以上の光学要素は、開口部、窓、レンズ、反射鏡、および光ファイバのうちの少なくとも一つを含みうる。

有利なことに、開口部および窓のうちの少なくとも一つは、外部光源から発熱体への光の伝達を促進しうる。エアロゾル発生装置は、ハウジングを備えうるが、ここで開口部および窓のうちの少なくとも一つはハウジング上に位置付けられる。

有利なことに、レンズ、反射鏡、および光ファイバのうちの少なくとも一つは、光源から放射された光を発熱体上に集中または合焦させうる。有利なことに、発熱体上に光を集中または合焦させることは、発熱体が表面プラズモン共鳴によって加熱される温度を増大させうる。

複数の金属ナノ粒子は、金、銀、白金、銅、パラジウム、アルミニウム、クロミウム、チタン、ロジウム、およびルテニウムのうちの少なくとも一つを含みうる。複数の金属ナノ粒子は、元素形態の少なくとも一つの金属を含みうる。複数の金属ナノ粒子は、金属化合物中に少なくとも一つの金属を含みうる。金属化合物は、少なくとも一つの金属窒化物を含みうる。

複数の金属ナノ粒子は、金、銀、白金、および銅のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。有利なことに、金、銀、白金、および銅ナノ粒子は、可視光で照射された時に強い表面プラズモン共鳴を示しうる。

複数の金属ナノ粒子は、単一の金属を含みうる。複数の金属ナノ粒子は、異なる金属の混合物を含んでもよい。

複数の金属ナノ粒子は、第一の金属を含む複数の第一のナノ粒子、および第二の金属を含む複数の第二のナノ粒子を含みうる。

複数の金属ナノ粒子の少なくとも一部は、それぞれ二つ以上の金属の混合物を含みうる。複数の金属ナノ粒子の少なくとも一部は、金属合金を含みうる。複数の金属ナノ粒子の少なくとも一部は、それぞれコアシェル構成を含んでもよく、ここでコアは第一の金属を含み、シェルは第二の金属を含む。

エアロゾル発生装置が光源を含む実施形態では、複数の金属ナノ粒子が光源のピーク発光波長以下の数平均最大直径を含むことが好ましい。

複数の金属ナノ粒子は、約７００ナノメートル未満、好ましくは約６００ナノメートル未満、好ましくは約５００ナノメートル未満、好ましくは約４００ナノメートル未満、好ましくは約３００ナノメートル未満、好ましくは約２００ナノメートル未満、好ましくは約１５０ナノメートル未満、好ましくは約１００ナノメートル未満の数平均最大直径を含みうる。

発熱体は、複数の金属ナノ粒子から形成されてもよい。

発熱体は、基体層と、基体層の少なくとも一部分上に位置付けられた被覆層とを含んでもよく、被覆層は複数の金属ナノ粒子を含む。有利なことに、基体層は、所望の機械的特性のために選択された材料から形成されうる。有利なことに、被覆層は、被覆層が光源からの光に晒された時に、複数の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴を最適化するために形成されうる。

基体層は任意の適切な材料から形成されうる。基体層は金属を含んでもよい。基体層は複数層の高分子材料を含みうる。基体層はセラミックを含みうる。

基体層は導電性であってもよい。基体層は電気的に絶縁されてもよい。

被覆層は、任意の適切なプロセスを使用して基体層上に提供されうる。被覆層は、物理的蒸着プロセスを使用して基体層上に複数の金属ナノ粒子を堆積させることによって形成されてもよい。

被覆層は実質的に連続的な層であってもよい。

被覆層は、金属ナノ粒子の複数の個別領域を含んでもよく、複数の個別領域は基体層上で相互から間隙を介している。有利なことに、金属ナノ粒子の複数の個別領域は、エアロゾル形成基体の複数の個別部分の加熱を促進しうる。有利なことに、金属ナノ粒子の複数の個別領域は、複数の個別のエアロゾル形成基体の加熱を促進しうる。

エアロゾル発生装置は、金属ナノ粒子の複数の個別領域を照射するように配置された光源を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、金属ナノ粒子の複数の個別領域を照射するように配置された複数の光源を備えてもよい。複数の光源のそれぞれは、金属ナノ粒子の個別領域のうちの一つのみを照射するように配置されてもよい。

発熱体は、電力供給を受けるように配置された電気抵抗性の部分を含みうる。使用の間、電気抵抗性の部分への電力供給が電気抵抗性の部分を抵抗加熱しうる。有利なことに、電気抵抗性の部分は、複数の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴によって発生する熱に加えて、熱の供与源を提供しうる。

複数の金属ナノ粒子は、電気抵抗性の部分を形成しうる。

発熱体が基体層と被覆層とを含む実施形態では、基体層および被覆層のうちの少なくとも一つは電気抵抗性の部分を形成しうる。基体層は電気抵抗性の材料を含みうる。電気抵抗性の材料は、電気抵抗性の金属および電気抵抗性のセラミックのうちの少なくとも一つを含みうる。基体層は、電気抵抗性の材料から形成されてもよい。基体層は、織布材料を含んでもよく、電気抵抗性の材料の複数の糸は、織布材料の少なくとも一部を形成する。

エアロゾル発生装置が電力供給源およびコントローラを含む実施形態では、コントローラは、電力供給源から電気抵抗性の部分への電力供給を提供するように配置されることが好ましい。

エアロゾル発生装置は、複数の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴によって熱を発生することに加えて、電気抵抗性の部分を使用して熱を発生するように配置されうる。エアロゾル発生装置は、複数の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴によって熱を発生することの代わりに、電気抵抗性のある部分を使用して熱を発生するように配置されてもよい。

エアロゾル発生装置は、複数の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴によって熱を発生することのバックアップとして、電気抵抗性の部分を使用して熱を発生するように配置されうる。例えば、エアロゾル発生装置は、表面プラズモン共鳴による複数の金属ナノ粒子の加熱が不十分である場合に、電気抵抗性の部分を使用して熱を発生するように配置されうる。

エアロゾル発生装置は、加熱サイクルの開始時に、電気抵抗性の部分を使用して熱を発生するように配置されうる。言い換えれば、電気抵抗性の部分は、発熱体の温度を初期動作温度に上昇させるために熱を発生するのに使用されうる。エアロゾル発生装置は、発熱体の温度が初期動作温度に達した時に、電気抵抗性の部分への電力供給を減少または終了するように配置されうる。

発熱体は、光源から光を受け、複数の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された第一の表面を含みうる。第一の表面は、三次元形状を画定する複数の表面特徴を含みうる。第一の表面は、複数の突出部および複数の窪みのうちの少なくとも一つを含みうる。第一の表面は起伏のある形状を有しうる。

有利なことに、複数の表面特徴を含む第一の表面は、第一の表面の表面積を増大しうる。有利なことに、第一の表面の表面積を増大することにより、光が第一の表面上に入射する時の表面プラズモン共鳴による複数の金属ナノ粒子の加熱が増大しうる。

発熱体が基体層および被覆層を含む実施形態では、基体層の第一の表面は、複数の表面特徴を画定してもよく、被覆層は基体層の第一の表面上に提供されて、発熱体の第一の表面を形成する。

発熱体は、使用の間に熱をエアロゾル形成基体に伝達するように配置された第二の表面を含みうる。第二の表面は、発熱体の第一の表面とは反対側上にありうる。発熱体が基体層と被覆層とを含む実施形態では、基体層は、その上に被覆層が提供されて発熱体の第一の表面を形成する第一の表面と、発熱体の第二の表面を形成する第二の表面とを含むことが好ましい。基体層は、被覆層から発熱体の第二の表面への熱の伝達を促進するための熱伝導性材料を含むことが好ましい。

発熱体の少なくとも一部分は多孔性であってもよい。有利なことに、発熱体の多孔性部分は、発熱体を通した気流を許容しうる。

発熱体の少なくとも一部分は、多孔性材料から形成されてもよい。発熱体の少なくとも一部分は、織布材料から形成されてもよく、ここで複数の細孔が織布材料の糸の間に形成される。

発熱体の少なくとも一部分は空隙率を備えてもよい。例えば、複数の細孔が、発熱体の少なくとも一部分に形成されてもよい。複数の細孔は、任意の適切なプロセスを使用して形成されうる。複数の細孔は、レーザー穿孔、および放電加工のうちの少なくとも一つを使用して形成されてもよい。

発熱体が基板層および被覆層を含む実施形態では、基体層の少なくとも一部分は多孔性であることが好ましい。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体の少なくとも一部を受けるためのくぼみを備えてもよい。くぼみは、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品の少なくとも一部を受けるのに適していてもよい。

エアロゾル発生装置はハウジングを備えてもよく、ハウジングはくぼみを少なくとも部分的に画定する。

発熱体の少なくとも一部は、くぼみ内に位置付けられうる。発熱体の少なくとも一部はくぼみ内に延びてもよい。

発熱体は、エアロゾル形成基体がくぼみ内に受けられた時に、エアロゾル形成基体の少なくとも一部が発熱体に隣接して受けられるように、くぼみを少なくとも部分的に画定しうる。

有利なことに、発熱体の少なくとも一部をくぼみ内に位置付ける、またはくぼみの少なくとも一部を発熱体で画定することは、エアロゾル発生装置の使用の間の発熱体からエアロゾル形成基体への熱伝達を促進しうる。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品上の対応する物品コネクターに接続するための装置コネクターを備えうる。装置コネクターは、ねじコネクター、バヨネットコネクタ、およびスナップコネクターのうちの少なくとも一つを含みうる。

装置コネクターは、液体エアロゾル形成基体を装置コネクターに接続されたエアロゾル発生物品から受けるように配置された液体移動通路を含むことが好ましい。エアロゾル発生装置は、液体移動通路と流体連通し、液体エアロゾル形成基体を液体移動通路から発熱体に向かって伝達するように配置される、液体移動要素を備えうる。液体移動要素の少なくとも一部分は、液体移動通路内に配置されてもよい。液体移動要素は毛細管芯を備えてもよい。

エアロゾル発生装置は、液体貯蔵部分と、液体貯蔵部分の中に配置された液体エアロゾル形成基体とを備えうる。有利なことに、エアロゾル発生装置の一部としてエアロゾル形成基体を提供することは、コンパクトなエアロゾル発生装置を提供するのに適しうる。有利なことに、エアロゾル発生装置の一部としてエアロゾル形成基体を提供することは、ユーザーが別個のエアロゾル発生物品を運ぶ必要性を省くことによって、エアロゾル発生装置の使用を簡略化しうる。

エアロゾル形成基体は、交換可能および再充填可能の少なくとも一方であることが好ましい。

エアロゾル形成基体は固体エアロゾル形成基体を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体は、たばこを含んでもよい。固体エアロゾル形成基体は、加熱に伴い基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含有するたばこ含有材料を含んでもよい。

固体エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体は、たばこ含有材料および非たばこ含有材料を含んでもよい。

固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。本明細書で使用される「エアロゾル形成体」という用語は、使用時にエアロゾルの形成を容易にする任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物を説明するために使用されている。適切なエアロゾル形成体としては、多価アルコール（プロピレングリコール、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、もしく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）が挙げられるが、これらに限定されない。

好ましいエアロゾル形成体は、多価アルコール（例えば、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオール、および最も好ましくはグリセリン）またはこれらの混合物である。

固体エアロゾル形成基体は単一のエアロゾル形成体を含んでもよい。別の方法として、固体エアロゾル形成基体は、二つ以上のエアロゾル形成体の組み合わせを含んでもよい。

固体エアロゾル形成基体のエアロゾル形成体の含有量は、乾燥重量基準で５パーセントを超えてもよい。

固体エアロゾル形成基体のエアロゾル形成体の含有量は、乾燥重量基準でおよそ５パーセント～およそ３０パーセントであってもよい。

固体エアロゾル形成基体のエアロゾル形成体の含有量は、乾燥重量基準でおよそ２０パーセントであってもよい。

エアロゾル形成基体は液体エアロゾル形成基体を含んでもよい。エアロゾル発生装置は、液体エアロゾル形成基体を貯蔵部分から発熱体に向けて伝達するように配置された液体移動要素を備えうる。液体移動要素は毛細管芯を備えてもよい。

液体エアロゾル形成基体は水を含んでもよい。

液体エアロゾル形成基体はエアロゾル形成体を含んでもよい。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、これには多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオール、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、テトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。好まし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、最も好ましくはグリセリンまたはポリエチレングリコール）である。

液体エアロゾル形成基体は、ニコチンまたはたばこ製品のうちの少なくとも一つを含んでもよい。追加的に、または別の方法として、液体エアロゾル形成基体はユーザーに送達するための別の標的化合物を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体がニコチンを含む実施形態において、ニコチンはエアロゾル形成体とともに液体エアロゾル形成基体に含まれてもよい。

エアロゾル発生装置は、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を備えうる。発熱体は、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の両方を加熱するように配置されることが好ましい。

第一のエアロゾル形成基体はニコチン供与源を含んでもよく、第二のエアロゾル形成基体は酸供与源を含んでもよい。使用の間、発熱体は、ニコチン供与源および酸供与源を加熱して、ニコチン含有ベイパーおよび酸ベイパーを発生しうる。ニコチンベイパーおよび酸ベイパーは相互に気相で反応して、ニコチン塩粒子を含むエアロゾルを発生する。

ニコチン供与源はニコチン、ニコチン塩基、またはニコチン塩を含みうる。

ニコチン供与源は、約１ミリグラム～約５０ミリグラムのニコチンで含浸された第一の担体材料を含んでもよい。ニコチン供与源は、約１ミリグラム～約４０ミリグラムのニコチンで含浸された第一の担体材料を含んでもよい。ニコチン供与源は、約３ミリグラム～約３０ミリグラムのニコチンで含浸された第一の担体材料を含むことが好ましい。ニコチン供与源は、約６ミリグラム～約２０ミリグラムのニコチンで含浸された第一の担体材料を含むことがより好ましい。ニコチン供与源は、約８ミリグラム～約１８ミリグラムのニコチンで含浸された第一の担体材料を含むことが最も好ましい。

第一の担体材料がニコチン塩基またはニコチン塩で含浸されている実施形態において、本明細書に列挙したニコチンの量は、それぞれニコチン塩基の量またはイオン化されたニコチンの量である。

第一の担体材料は、水性溶媒または非水性溶媒中の液体ニコチンまたはニコチン溶液で含浸されてもよい。

第一の担体材料は、天然ニコチンまたは合成ニコチンで含浸されてもよい。

酸供与源は有機酸または無機酸を含んでもよい。

酸供与源は有機酸を含むことが好ましく、カルボン酸を含むことがより好ましく、アルファケト酸もしくは２－オキソ酸または乳酸を含むことが最も好ましい。

酸供与源は、３－メチル－２－オキソペンタン酸、ピルビン酸、２－オキソペンタン酸、４－メチル－２－オキソペンタン酸、３－メチル－２－オキソブタン酸、２－オキソオクタン酸、乳酸、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される酸を含むことが好ましい。酸供与源はピルビン酸または乳酸を含むことが好ましい。酸供与源は乳酸を含むことがより好ましい。

酸供与源は、酸で含浸された第二の担体材料を含むことが好ましい。

第一の担体材料および第二の担体材料は同じであってもよく、または異なっていてもよい。

第一の担体材料および第二の担体材料は、約０．１グラム／立方センチメートル～約０．３グラム／立方センチメートルの密度を有することが好ましい。

第一の担体材料および第二の担体材料は、約１５パーセント～約５５パーセントの空隙率を有することが好ましい。

第一の担体材料および第二の担体材料は、ガラス、セルロース、セラミック、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ（シクロヘキサンジメチレンテレフタラート）（ＰＣＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）およびＢＡＲＥＸ（登録商標）のうちの一つ以上を含んでもよい。

第一の担体材料は、ニコチン用の貯蔵部として作用する。第一の担体材料は、ニコチンに対して化学的に不活性であることが好ましい。

第二の担体材料は、酸用の貯蔵部として作用する。第二の担体材料は、酸に対して化学的に不活性であることが好ましい。

酸供与源は、約２ミリグラム～約６０ミリグラムの乳酸で含浸された第二の担体材料を含む乳酸供与源であることが好ましい。

乳酸供与源は、約５ミリグラム～約５０ミリグラムの乳酸で含浸された第二の担体材料を含むことが好ましい。乳酸供与源は、約８ミリグラム～約４０ミリグラムの乳酸で含浸された第二の担体材料を含むことがより好ましい。乳酸供与源は、約１０ミリグラム～約３０ミリグラムの乳酸で含浸された第二の担体材料を含むことが最も好ましい。

エアロゾル発生装置は、気流吸込み口、および気流吸込み口と流体連通する気流出口を備えることが好ましい。エアロゾル発生装置は、気流吸込み口と気流出口との間の流体連通を提供する、少なくとも一つの気流通路を備えることが好ましい。エアロゾル発生装置は、使用の間、エアロゾル形成基体を発熱体で加熱することによって発生したエアロゾルが少なくとも一つの気流通路内に受けられるように配置されることが好ましい。発熱体の少なくとも一部分は、少なくとも一つの気流通路内に配置されることが好ましい。エアロゾル発生装置がエアロゾル形成基体の少なくとも一部を受けるためのくぼみを含む実施形態では、くぼみは、少なくとも一つの気流通路の少なくとも一部を形成しうる。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生装置を通した気流を感知するように配置された気流センサーを備えうる。使用の間、装置を通した気流は、ユーザーがエアロゾル発生装置を吸っていることを示す場合がある。エアロゾル発生装置が少なくとも一つの光源を備える実施形態では、エアロゾル発生装置は、気流センサーがエアロゾル発生装置を通した気流を感知した時に、電力を少なくとも一つの光源に供給するように配置されうる。有利なことに、気流センサーが装置を通した気流を感知した時に電力を少なくとも一つの光源に供給することにより、ユーザーがエアロゾル発生装置を吸う時にのみ発熱体を加熱しうる。有利なことに、ユーザーがエアロゾル発生装置を吸う時にのみ発熱体を加熱することにより、必要な時にのみエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生しうる。

本発明の第二の態様によると、本明細書に記載の実施形態のいずれかによる、本発明の第一の態様によるエアロゾル発生装置を備えるエアロゾル発生システムが提供されている。また、エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品を備え、エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受けるように構成される。

エアロゾル発生物品は、本発明の第一の態様に関する本明細書に記載のエアロゾル形成基体のいずれかを含みうる。

エアロゾル発生装置がくぼみを備える実施形態では、くぼみは、エアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受けるように配置されることが好ましい。

エアロゾル発生装置が装置コネクターを備える実施形態では、エアロゾル発生物品は、装置コネクターに接続するように構成された物品コネクターを含むことが好ましい。物品コネクターは、ねじコネクター、バヨネットコネクタ、およびスナップコネクターのうちの少なくとも一つを含みうる。

エアロゾル発生物品は、物品ハウジングを備えてもよく、ここでエアロゾル形成基体は物品ハウジング内に配置される。物品ハウジングを備えるエアロゾル発生物品は、カートリッジとも呼ばれうる。

物品ハウジングは、物品空気吸込み口および物品空気出口を画定することが好ましく、ここでエアロゾル形成基体は物品空気吸込み口および物品空気出口と流体連通する。

物品ハウジングは、ヒーターくぼみを画定してもよく、ここで発熱体の少なくとも一部分は、エアロゾル発生装置がエアロゾル発生物品を受けた時にヒーターくぼみ内に受けられる。

エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体の少なくとも一部分の周りに巻かれたラッパーを含みうる。ラッパーを備えるエアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体が固体エアロゾル形成基体を含む実施形態に特に適しうる。ラッパーは紙ラッパーであってもよい。

エアロゾル発生物品は、およそ３０ミリメートル～およそ１００ミリメートルの全長を有してもよい。エアロゾル発生物品は、およそ５ミリメートル～およそ１３ミリメートルの外径を有してもよい。

エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体の下流に位置付けられたマウスピースを備えうる。マウスピースは、エアロゾル発生物品の下流端に位置してもよい。マウスピースは、セルロースアセテートフィルタープラグであってもよい。マウスピースは、およそ７ミリメートルの長さであることが好ましいが、およそ５ミリメートル～およそ１０ミリメートルの長さを有することができる。

エアロゾル発生物品は、およそ５ミリメートル～およそ１２ミリメートルの直径を有してもよい。

好ましい実施形態において、エアロゾル発生物品は、およそ４０ミリメートル～およそ５０ミリメートルの全長を有する。エアロゾル発生物品は、およそ４５ミリメートルの全長を有することが好ましい。エアロゾル発生物品は、およそ７．２ミリメートルの外径を有することが好ましい。

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

図１は、本発明の第一の実施形態によるエアロゾル発生装置の断面図を示す。 図２は、本発明の第二の実施形態によるエアロゾル発生装置の断面図を示す。 図３は、本発明の第三の実施形態によるエアロゾル発生装置の斜視図を示す。 図４は、本発明の第三の実施形態によるエアロゾル発生装置の斜視図を示す。 図５は、図３および図４のエアロゾル発生装置のエアロゾル発生セクションおよびマウスピースの断面図を示す。 図６は、図５のエアロゾル発生セクションの装置くぼみの拡大断面図を示す。 図７は、図６のエアロゾル発生セクションの第一の発熱体の斜視図を示す。 図８は、図７の発熱体の平面の加熱部分の一部の断面図を示す。 図９は、図３および図４のエアロゾル発生装置のエアロゾル発生セクションの代替的な構成を示す断面図を示す。 図１０は、図３および図４のエアロゾル発生装置で使用するためのエアロゾル発生物品の拡大斜視図を示す。 図１１は、図１０のエアロゾル発生物品の平面図を示す。 図１２は、代替的なエアロゾル発生物品の平面図を示す。 図１３は、組み立てられていない状態での、本発明の第四の実施形態によるエアロゾル発生物品およびエアロゾル発生装置の断面図を示す。 図１４は、組み立てられていない状態での、図１３のエアロゾル発生物品およびエアロゾル発生装置の断面図を示す。 図１５は、図１３および図１４の発熱体の断面図を示す。

図１は、本発明の第一の実施形態によるエアロゾル発生装置１０の断面図を示す。エアロゾル発生装置１０は、たばこプラグを含むエアロゾル形成基体１６を受けるための装置くぼみ１４を画定するハウジング１２を備える。エアロゾル形成基体１６は、エアロゾル発生装置１０の一部を形成してもよく、エアロゾル発生装置１０は、エアロゾル形成基体１６が消費された後で使い捨て可能であってもよい。別の方法として、ハウジング１２の少なくとも二つの部分は、エアロゾル形成基体１６の交換のための装置くぼみ１４へのアクセスを許容するために相互に分離可能であってもよい。

また、エアロゾル発生装置１０は、装置くぼみ１４の端を横切って延びる発熱体１８を備え、発熱体１８は複数の金属ナノ粒子を含む。発光ダイオードを備える光源２０は、ハウジング１２内に配置され、発熱体１８を照射するように配置される。また、コントローラ２２および電池を備える電源２４もハウジング１２内に配置される。コントローラ２２は、電源２４から光源２０への電力供給を制御するように構成される。

エアロゾル発生装置１０はまた、装置くぼみ１４の上流端にハウジング１２によって画定される気流入口２６と、装置くぼみ１４の下流端と流体連通するフィルター２８とを含む。フィルター２８の下流端は、気流出口３０を形成する。

使用の間、コントローラ２２は、電力を電源２４から光源２０に供給して、発熱体１８を照射する。発熱体１８の照射は、金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴による発熱体１８の加熱をもたらす。発熱体１８からの熱は、エアロゾル形成基体１６を加熱してエアロゾルを発生させる。ユーザーがフィルター２８を吸うと、気流は気流入口２６を通して装置くぼみ１４に入る。エアロゾル形成基体１６を加熱することによって発生したエアロゾルは、装置くぼみ１４を通して気流内に混入される。発生したエアロゾルを含む気流は、フィルター２８および気流出口３０を通して装置くぼみ１４から流れ、ここでユーザーによって吸入される。

図２は、本発明の第二の実施形態によるエアロゾル発生装置１００の断面図である。エアロゾル発生装置１００は、図１に示されるエアロゾル発生装置１０と類似しており、同様の部分を指定するために同様の参照符号が使用される。

エアロゾル発生装置１００は、装置くぼみ１４内に配置され、複数の金属ナノ粒子を含む環状の発熱体１１８の周りに延びる、環状の光源１２０を備える。たばこプラグを含むエアロゾル形成基体１６は、環状の発熱体１１８内に受けられる。

使用の間、コントローラ２２は、電力を電源２４から環状の光源１２０に供給して、環状の発熱体１１８を照射する。環状の発熱体１１８の照射は、金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴による環状の発熱体１１８の加熱をもたらす。環状の発熱体１１８からの熱は、エアロゾル形成基体１６を加熱してエアロゾルを発生させる。ユーザーがフィルター２８を吸うと、気流は気流入口２６を通して装置くぼみ１４に入り、エアロゾル形成基体１６を通って流れる。エアロゾル形成基体１６を加熱することよって発生したエアロゾルは、エアロゾル形成基体１６を通して気流内に混入される。発生したエアロゾルを含む気流は、フィルター２８および気流出口３０を通してエアロゾル形成基体１６から流れ、ここでユーザーによって吸入される。

図３および図４は、本発明の第三の実施形態によるエアロゾル発生装置２１０の斜視図を示す。エアロゾル発生装置２１０は、電源セクション２１２、エアロゾル発生セクション２１４、およびマウスピース２１６を含む。

電源セクション２１２は、電力をエアロゾル発生セクション２１４の構成要素に供給するための電源を含む。エアロゾル発生セクション２１４は、電源セクション２１２を受けるためのコネクター２１８を含み、コネクター２１８は、電力を電源セクション２１２からエアロゾル発生セクション２１４に伝達するための電気コネクター２２０を含む。

エアロゾル発生セクション２１４は、ユーザーがエアロゾル発生装置２１０をオンおよびオフに切り替えることを可能にするための押しボタン２２２と、ユーザーに視覚的なフィードバックを提供するための電子ディスプレイ２２４とを含む。エアロゾル発生装置２１０はまた、エアロゾル発生セクション２１４内に装置くぼみ２２６を画定するハウジング２２５と、エアロゾル発生物品２２８を受けるための装置くぼみ２２６とを備える。エアロゾル発生装置２１０およびエアロゾル発生装置２２８が一緒にエアロゾル発生システムを形成するように、使用の間、エアロゾル発生物品２２８は装置くぼみ２２６内に受けられている。

図５は、エアロゾル発生セクション２１４およびマウスピース２１６の断面図を示す。エアロゾル発生セクション２１４は、電力を電源セクション２１２からエアロゾル発生セクション２１４内の構成要素に供給するように配置されたコントローラ２２９をさらに含む。エアロゾル発生セクション２１４はまた、装置くぼみ２２６を介して相互に流体連通する二つの気流吸込み口２３０および一つの気流出口２３２を含む。使用の間、装置くぼみ２２６内で発生したエアロゾルは、装置くぼみ２２６を通して気流内に混入され、気流出口２３２を通して装置くぼみ２２６を抜け出る。エアロゾル発生セクション２１４内の気流通路２３４は、気流出口２３２からマウスピース２１６内の混合チャンバー２３６に気流を移動させる。混合チャンバー２３６からの気流は、ユーザーへの送達のためにマウスピース出口２３８を介してマウスピース２１６を抜け出る。

図６は、装置くぼみ２２６の拡大断面図を示す。装置くぼみ２２６内には、第一の光源２４０、第二の光源２４２、第一の発熱体２４４および第二の発熱体２４６が位置付けられる。エアロゾル発生物品２２８が装置くぼみ２２６内のスロット２４７内に受けられた時、エアロゾル発生物品２２８は第一の発熱体２４４と第二の発熱体２４６との間に位置付けられる。第一の光源２４０および第二の光源２４２はそれぞれ、発光ダイオード２４８および発光ダイオード２４８の表面の上にあるディフューザー２５０を含む。

図７は、第一の発熱体２４４の斜視図を示す。第一の発熱体２４４のみが詳細に記述されているが、当然のことながら、第二の発熱体２４６は、図６に示す実施形態における第一の発熱体２４４と同一である。

第一の発熱体２４４は、平面の加熱部分２５２と、平面の加熱部分２５２の周辺部の周りに延びる支持スカートの形態の支持部分２５４とを含む。支持部分２５４は、エアロゾル発生装置２１０のハウジング２２５内に受けられて、第一の発熱体２４４を装置くぼみ２２５内に取り付けるための取り付け部分２５６を含む。

図８は、平面の加熱部分２５２の一部を通した断面図を示す。平面の加熱部分２５２は、基体層２５８と、基体層２５８の第一の表面上に位置付けられた熱伝導性層２６０と、基体層２５８の第二の表面上に位置付けられた被覆層２６２とを含む。被覆層２６２は、複数の金属ナノ粒子を含む。第一の発熱体２４４は、被覆層２６２が第一の光源２４０に面するように配置される。使用の間、被覆層２６２の金属ナノ粒子は、第一の光源２４０から光を受け、表面プラズモン共鳴によって熱を発生する。熱伝導性層２６０は、被覆層２６２によって発生した熱を装置くぼみ２２６内に受けられたエアロゾル発生物品２２８に伝達するのを促進する。当然のことながら、第二の発熱体２４６および第二の光源２４２の構造および機能は、第一の発熱体２４４および第一の光源２４０の説明した構造および機能と同一である。

平面の加熱部分２５２はまた、空気が平面の加熱部分２５２を通して流れることを可能にする複数の細孔２６４を含む。従って、図５および図６に示す通り、使用の間、気流は、気流吸込み口２３０を通してエアロゾル発生装置２１０に入り、第一の発熱体２４４の平面の加熱部分２５２を通り、エアロゾル発生物品２２８を通り、第二の発熱体２４６の平面の加熱部分を通って、気流出口２３２を通って装置くぼみ２２６の外へと流れる。エアロゾル発生物品２２８を第一の発熱体２４４および第二の発熱体２４６で加熱することによって発生するエアロゾルは、エアロゾル発生物品２２８を通して流れるのに伴い気流に混入される。図６に示す実施形態では、第一の発熱体２４４および第二の発熱体２４６の支持部分２５４は、平面の加熱部分２５２を通して気流を方向付けるために非多孔性である。

図９は、エアロゾル発生装置２１０のエアロゾル発生セクション２１２の代替的な配置を示す。図９に示される配置は、図６に示される配置と類似しており、同様の部分を指定するために同様の参照符号が使用される。

図９に示す代替的な配置は、装置くぼみ２２６への専用の気流吸込み口がない点で異なる。代わりに、それを通してエアロゾル発生物品２２８が装置くぼみ２２６内に挿入されうる装置くぼみ２２６の開放端２６６が気流吸込み口として機能する。気流吸込み口の異なる位置付けの結果、第一の発熱体２４４は多孔性である支持部分３５４を含む。多孔性支持部分３５４は、図６に関して説明したのと同じ方法で、気流が第一の発熱体２４４および第二の発熱体２４６の平面の加熱部分２５２、およびエアロゾル発生物品２２８を通して流れうるように、気流が装置くぼみ２２６に入って、第一の光源２４０と第一の発熱体２４４との間の空間内に流れることを可能にする。

図１０および図１１は、エアロゾル発生装置２１０で使用するためのエアロゾル発生物品２７０を示す。エアロゾル発生物品２７０は、基層２７２を通して延びる基体くぼみ２７４を画定する基層２７２を備える。たばこを含むエアロゾル形成基体２７６は、基体くぼみ２７４内に位置付けられる。第一の多孔性カバー層２７８は、基層２７２の第一の側の上にあり、第二の多孔性カバー層２８０は、基層２７２の第二の側の上にある。第一の多孔性カバー層２７８および第二の多孔性カバー層２８０は、エアロゾル形成基体２７６が第一のカバー層２７８と第二の多孔性カバー層２８０との間に位置付けられ、基体くぼみ２７４内に保持されるように、基層２７２に固定される。エアロゾル発生物品２７０とエアロゾル発生装置２１０を使用する間、第一の発熱体２４４および第二の発熱体２４６は、エアロゾル形成基体２７６を加熱してエアロゾルを発生する。第一の発熱体２４４の平面の加熱部分２５２から第二の発熱体２４６の平面の加熱部分への気流は、第一の多孔性カバー層２７８および第二の多孔性カバー層２８０を通して、そしてエアロゾル形成基体２７６を通して流れ、気流内で発生したエアロゾルを混入する。

図１２は、エアロゾル発生装置２１０で使用するための代替的なエアロゾル発生物品３７０を示す。エアロゾル発生物品３７０は、エアロゾル発生物品２７０と類似しており、同様の部分を指定するために同様の参照符号が使用される。

エアロゾル発生物品３７０は、複数の基体くぼみ２７４を画定する基層２７２を備える。第一のエアロゾル形成基体３７６は、第一の基体くぼみ２７４内に位置付けられた風味剤を含む。担体材料上に提供されたニコチン含有液体を含む第二のエアロゾル形成基体３７７は、第二の基体くぼみ２７４内に位置付けられる。エアロゾル形成体を含む第三のエアロゾル形成基体３７９は、第三の基体くぼみ２７４内に位置付けられる。使用の間、第一のエアロゾル形成基体３７６、第二のエアロゾル形成基体３７７および第三のエアロゾル形成基体３７９によって発生するエアロゾルは、エアロゾル発生物品３７０を通して流れる気流内に混入される。異なるエアロゾルは、組み合わされたエアロゾルとしてユーザーへ送達するために、気流出口２３２、気流通路２３４、および混合チャンバー２３６内で一緒に混合される。

有利なことに、表面プラズモン共鳴によって熱を発生することは、抵抗加熱などのその他の熱発生方法と比較して、より局所的な加熱を提供しうる。従って、有利なことに、エアロゾル発生装置２１０は、第一のエアロゾル形成基体３７６、第二のエアロゾル形成基体３７７および第三のエアロゾル形成基体３７９の局所的および選択的加熱を可能にするように適合されうる。例えば、エアロゾル発生装置は、第一の光源２４０および第二の光源２４２のうちの少なくとも一つがＬＥＤのアレイを含むように適合されうる。ＬＥＤのアレイの一つ以上の第一のＬＥＤは、第一のエアロゾル形成基体３７６に対応する平面の加熱部分２５２の第一の領域に対応しうる。ＬＥＤのアレイの一つ以上の第二のＬＥＤは、第二のエアロゾル形成基体３７７に対応する平面の加熱部分２５２の第二の領域に対応しうる。ＬＥＤのアレイの一つ以上の第三のＬＥＤは、第三のエアロゾル形成基体３７９に対応する平面の加熱部分２５２の第三の領域に対応しうる。コントローラ２２９は、押しボタン２２２などのユーザー入力装置から受信したユーザー入力に応答して、電力を第一のＬＥＤ、第二のＬＥＤ、第三のＬＥＤおよびその組み合わせに選択的に供給するように構成されうる。押しボタン２２２を使用すると、ユーザーは、エアロゾル化された第一のエアロゾル形成基体３７６、第二のエアロゾル形成基体３７７および第三のエアロゾル形成基体３７９の比を変化させうる。ユーザー入力に応答して、コントローラ２２９は、第一、第二および第三のＬＥＤのそれぞれに対する合計光出力を変化させて、所望のエアロゾル比を生成する第一のエアロゾル形成基体３７６、第二のエアロゾル形成基体３７７および第三のエアロゾル形成基体３７９の必要な加熱を提供しうる。有利なことに、表面プラズモン共鳴による加熱は、抵抗加熱などのその他の加熱機構と比較して高速であるため、エアロゾル発生装置２１０は、ユーザー入力に応答して発生したエアロゾルをリアルタイムで修正しうる。

例えば、ユーザーは、押しボタン２２２を使用して、送達されたエアロゾル内の風味剤の増量を要求しうる。応答して、コントローラ２２９は、第一のＬＥＤへの電力供給を増大させて平面の加熱部分２５２の第一の領域の加熱を増大させ、これにより、第一のエアロゾル形成基体３７６の加熱が増大する。

別の実施例では、ユーザーは、押しボタン２２２を使用して、風味剤の減量およびニコチンの増量を要求しうる。応答して、コントローラ２２９は、第一のＬＥＤへの電力供給を減少させ、平面の加熱部分２５２の第一の領域の加熱を減少させて第一のエアロゾル形成基体３７６の加熱を減少し、そして、第二のＬＥＤへの電力供給を増大させ、平面の加熱部分２５２の第二の領域を増大させて第二のエアロゾル形成基体３７７の加熱を増大させる。

エアロゾル発生装置２１０とのユーザーの相互作用を簡略化するために、押しボタン２２２は、タッチスクリーンなどの異なるタイプのユーザー入力装置で補完または置換されてもよい。

図１３から分かるように、本発明の第四の実施形態のエアロゾル発生装置４００は、主本体４１０および発熱体４２０を備える。主本体４１０は、一方の端に配置されたくぼみ４４０を有する。くぼみ４４０は、発熱体４２０、および実質的に円筒形のエアロゾル形成基体４３２を含むエアロゾル発生物品４３０を受けるように配置される。

くぼみは、装置４００の主本体４１０の外表面上の開口部４４３からくぼみ基部壁４４４へと延びる円筒形の側壁４４２を有する。開口部はまた、くぼみ基部壁４４４の周辺部の周りに提供される。これにより、エアロゾルが通路４６６に沿って装置の空気出口４６４へと流れることが許容されうる。出口４６４は装置のマウスピース４１２に提供される。

くぼみ基部壁４４４は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）の形態の装置光源４５０をさらに含む。装置光源４５０は、リチウムイオン電池の形態で、主本体４１０内で電源４７０から電力を受けるように配置される。また、コントローラ４８０が、光源４５０への電力供給を制御するために装置の主本体４１０内に提供される。

図１５から最もよく分かるように、発熱体４２０は、第一の端４２３ａおよび第二の端４２３ｂを有する細長い本体４２２を含み、実質的に円筒形の壁４２４は、第一の端４２３ａから第二の端４２３ｂへと延びる。細長い本体４２２の壁４２４は、発熱体４２０内に光チャンバー４２５を画定する。光チャンバー４２５は、光チャンバーの第一の端にある第一の光学要素４２７、および細長い本体４２２の第一の端４２３ａに取り付けられてそれから延びる光学構成要素４２８を介して、光チャンバー４２５の第一の端で周囲光を受けうる。

光学構成要素４２８は、ガラスを含む球根状の構造の形態である。光学構成要素４２８は、細長い本体４２２の第一の端４２３ａを通して受けることのできる周囲光の量を増大させるように機能する。

第一の光学要素４２７は、一方向の光の伝達を提供するが、ここで、周囲光が第一の端４２３ａを通して光チャンバー４２５に入るが、反射または吸収によって第一の端を通して光が光チャンバー４２５から漏れ出ることが防止される。特に、第一の光学素子４２７は、金属被覆を有するガラス基体であってもよく、これは、光チャンバー４２５に面する要素４２７の表面上に入射する任意の光を反射する。

発熱体の第二の端４２３ｂは、光が第二の端４２３ｂを通して光チャンバー４２５に入りうるように、開いているか、または透明な横断方向壁を提供されている。図１４を参照して以下でより詳細に説明したように、こうした光は、発熱体４２０がくぼみ４４０内に挿入された時の、装置の主本体４１０の装置光源４５０に由来しうる。

発熱体４２０の細長い本体４２２の壁４２４の内表面は、複数の金属ナノ粒子を含む被覆を有する一つ以上の部分を含む。光が複数の金属ナノ粒子上に入射すると、金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴によって熱が発生する。こうした熱は、発熱体４２０が物品４３０に隣接した時に、エアロゾル発生物品４３０のエアロゾル形成基体４３２を加熱するために使用されうる。

発熱体４２０の光チャンバー４２５は、第二の光学要素４２６を含み、これは、第一の実施形態では、円錐形状の構造の形態であり、細長い本体４２２の第二の端４２３ｂにおいてその最も広い端を有する。第二の光学要素は、壁４２４の内表面に向かって、より具体的には、壁４２４上の複数の金属ナノ粒子に向かって光の方向を変えるように配置される。第二の光学要素４２６は、光チャンバー４２５を二つのセクション、第一のセクションおよび第二のセクションに分割する。第一の端４２３ａを通して受けられ、光学要素４２６上に入射する周囲光が、壁４２４の内表面に向かって反射されるように、反射被覆が第二の光学要素４２６上に提供される。これは、光チャンバーの第一の端４２３ａを通して受けた光が、光チャンバーの第二の端を通して喪失しないことを確実にするのに役立つ。さらに、光チャンバー４２５の第二の端４２３ｂを通して受けた光は、第二の光学要素４２６を通過して光学チャンバー４２５の第一のセクション内に通過してもよく、第二の光学要素４２６の円錐形状によって壁４２４の内表面に向かって分配されることが好ましい。光が光チャンバー４２５の第一のセクション内に一旦入ると、第一の光学要素４２７上の反射被覆および第二の光学要素４２６上の反射被覆によって、光チャンバー４２５の第一のセクションから漏れ出ることが実質的に防止される。これは、壁４２４の内表面上の複数の金属ナノ粒子によって受けられる光の量を増加させるのに役立つ。

発熱体４２０はまた、細長い本体４２２の第一の端から横方向に延びるフランジ４２９を含む。図１４に示すように、フランジは、発熱体４２０がくぼみ４４０内に配置された時に、くぼみ４４０の開口部４４３の周辺領域を覆うように配置される。フランジは、空気吸込み口４６２として作用する一つ以上の開口部を含む。これらにより、装置４００が使用されている時に空気がくぼみ４４０内に流れ込む。

図１４から最もよく分かるように、装置４００が使用される時、発熱体４２０は主本体４１０のくぼみ４４０内に挿入される。発熱体４２０の外側の周りには、エアロゾル形成基体４３２を含むエアロゾル発生物品４３０が配置される。細長い本体４２２の第二の端４２３ｂは、くぼみ４４０の基部４４４に当接し、フランジ４２９は、主本体４１０のハウジングの端の上部に置かれるが、この端はくぼみ４４４の開口部４４３を画定する。装置光源４５０は、発熱体４２０の細長い本体４２２の第二の端４２３ｂを介して光チャンバー４２５内に光を放射するように配置される。図１４に示す組み立てられた状態にある時、気流経路は、発熱体４２０のフランジ４２９の空気吸込み口４６２から装置の主本体４１０のマウスピース４１２の空気出口４６４へと延びる。気流経路は、空気吸込み口４６２から、細長い本体４２０の壁４２４の外表面とくぼみ側壁４４２の内表面との間に画定される環状の空間に沿って、くぼみ４４０の基部壁４４４の開口部４４６を通り、空気出口４６４に達するまでベンチュリ部分４６５を含む通路４６６に沿って延びる。

エアロゾル発生物品４３０のエアロゾル形成基体４３２は、エアロゾル発生物品４３０が配置される空間を空気が通過するのにつれてエアロゾルが形成されるように、発熱体４２０の壁４２４によって加熱されうる。熱は、表面プラズモン共鳴によって発熱体４２０の壁４２４で生成されうるが、表面プラズモン共鳴は、壁４２４の内表面上に配置された複数の金属ナノ粒子上に光が入射するときに発生する。熱は、発熱体４２０の第一の端を通して受けられた周囲光のみによって発生してもよい。別の方法として、熱は、発熱体４２０の第一の端を通して受けられた周囲光と、発熱体４２０の第二の端を通して装置光源４５０から受けられた光との組み合わせによって発生してもよい。光源４５０からの光は、コントローラ４８０が、電力供給源４７０が電力を電源４５０に供給するようコマンドを発することによって開始されてもよい。

Claims (19)

1. エアロゾル形成基体を加熱するためのエアロゾル発生装置であって、前記エアロゾル発生装置が、
   前記エアロゾル形成基体が前記エアロゾル発生装置によって受けられた時に前記エアロゾル形成基体を加熱するように配置された発熱体であって、光源から光を受け、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置された複数の金属ナノ粒子を含む発熱体を備える、エアロゾル発生装置。
2. 光源をさらに備え、前記発熱体が、前記光源から光を受け、表面プラズモン共鳴によって熱を発生するように配置される、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記光源が、３８０ナノメートル～７００ナノメートルの少なくとも一つの波長を含む光を放射するように構成される、請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記光源が４９５ナノメートル～５８０ナノメートルのピーク発光波長のために構成される、請求項２または３に記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記光源が発光ダイオードおよびレーザーのうちの少なくとも一つを含む、請求項２、３または４に記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記光源が複数の光源を含み、前記光源の少なくとも一つが前記複数の金属ナノ粒子の一部分のみを照射するように配置される、請求項２～５のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
7. 電力供給源と、
   前記電力供給源から前記光源への電力供給を制御するように構成されたコントローラと、をさらに備える、請求項２～６のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
8. 前記複数の金属ナノ粒子が、金、銀、白金および銅のうちの少なくとも一つを含む、請求項１～７のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記複数の金属ナノ粒子が、１５０ナノメートル未満の数平均最大直径を含む、請求項１～８のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記発熱体が、基体層および前記基体層の少なくとも一部分上の被覆層を含み、前記被覆層が前記複数の金属ナノ粒子を含む、請求項１～９のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記被覆層が前記基体層の第一の表面上に位置付けられ、前記基体層の前記第一の表面が複数の突出部および複数の窪みのうちの少なくとも一つを含む、請求項１０に記載のエアロゾル発生装置。
12. 前記被覆層が、金属ナノ粒子の複数の個別領域を含み、前記複数の個別領域が前記基体層上で互いに間隙を介している、請求項１０または１１に記載のエアロゾル発生装置。
13. 前記発熱体が、電力供給を受けて、前記発熱体を抵抗加熱するように配置される、請求項１～１２のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
14. 前記発熱体の少なくとも一部分が多孔性である、請求項１～１３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
15. エアロゾル形成基体の少なくとも一部を受けるためのくぼみを含む、請求項１～１４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
16. 前記発熱体が前記くぼみを少なくとも部分的に画定し、そのため、エアロゾル形成基体が前記くぼみ内に受けられた時に、前記エアロゾル形成基体の少なくとも一部が前記発熱体に隣接して受けられる、請求項１５に記載のエアロゾル発生装置。
17. 前記発熱体の少なくとも一部が前記くぼみ内に延びる、請求項１５または１６に記載のエアロゾル発生装置。
18. 貯蔵部分と、
    前記貯蔵部分内に配置されたエアロゾル形成基体と、を備える、請求項１～１７のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
19. エアロゾル発生システムであって、
    請求項１～１８のいずれかに記載のエアロゾル発生装置と、
    エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品と、を備え、前記エアロゾル発生装置が、前記エアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受けるように構成される、エアロゾル発生システム。

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