JP7331156B2 - 不透過性カプセルを有するエアロゾル発生装置用カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、エアロゾル発生装置との使用のために構成されたカートリッジ、エアロゾル発生装置、ならびにエアロゾル発生システムに関する。

電気的に作動するエアロゾル発生装置を提供することが知られている。装置に取り付けるためのカートリッジが提供されてもよい。カートリッジは、カプセルなどの液体貯蔵部分内に保持された液体エアロゾル発生基体の供給を備えてもよい。装置は、液体エアロゾル発生基体を気化するための発熱体をさらに備える。従来、液体エアロゾル発生基体を収容するカプセルは、吸い出し要素によって発熱体に向かって基体を供給する。基体をカプセルの内側から吸い出し要素へと供給するために、カプセルは開口部を備える。使用する前に、液体エアロゾル発生基体は、この開口部から漏れる可能性がある場合がある。これは、輸送中は特に問題である。輸送中、温度が上昇する場合があり、これはカプセル内に収容されている液体エアロゾル基体および空気の膨張をもたらす可能性がある。加えて、周りにある周囲空気の気圧は、特に航空機による移動中に低減する可能性があり、これもカプセルからの液体エアロゾル発生基体の漏れにつながる可能性がある。

カプセルからの液体エアロゾル発生基体の望ましくない漏れが防止された、エアロゾル発生基体を保持するためのカプセルを収容するカートリッジを有することが望ましいことになる。

エアロゾル発生装置の中へと挿入されたカートリッジのカプセルからの液体エアロゾル発生基体の望ましくない漏れが防止された、エアロゾル発生装置を有することがさらに望ましいことになる。

本発明の態様によると、エアロゾル発生装置とともに使用するために構成されたカートリッジが提供される。カートリッジは、液体エアロゾル発生基体を保持するように構成された不透過性カプセルを備える。カプセルの少なくとも一部分は、熱穿孔可能な部分として構成される。カプセルの少なくとも一部分は、耐熱部分として構成されることが好ましい。

不透過性カプセルを提供することによって、カプセルからの液体エアロゾル形成基体の漏れは、エアロゾル発生装置内のカートリッジの使用前に防止される場合がある。特に、液体エアロゾル発生基体の漏れは、例えば、海路または空路によるカートリッジの輸送中に防止される。カプセルに熱穿孔可能な部分を提供することによって、液体エアロゾル発生基体へのアクセスは、穿孔可能な部分でカプセルを穿孔することによって容易にされる場合がある。穿孔は、液体エアロゾル形成基体を保持するカプセルの内側とカプセルの外側との間の流体接続を可能にする場合がある。穿孔は、開口部として構成されてもよい。穿孔は、単一の穿孔または複数の穿孔を含んでもよい。

「熱穿孔可能な」という用語は、穿孔を作り出すための、穿孔可能な部分におけるカプセルの熱分解を含んでもよい。穿孔可能な部分におけるカプセルの材料は、予め定義された温度に到達すると脆くなる場合がある。脆い材料は、液体エアロゾル形成基体の放出を可能にするように破壊される場合がある。追加的にまたは代替的に、穿孔可能な部分におけるカプセルの材料は、融点を有する場合があり、そして予め定義された温度を超えると溶融する場合がある。材料の溶融は、カプセル内に含有される液体エアロゾル発生基体の放出を可能にする場合がある。

「熱穿孔可能な」という用語はまた、穿孔可能な部分におけるカプセルの機械的破壊または機械的スライシングまたは機械的穿刺などの穿孔の機械的作製も含んでもよい。

「耐熱部分」という用語は、熱穿孔可能な部分が破断または破壊される温度に耐えることができる材料で作られた部分を指す。

穿孔可能な部分における穿孔の作製は、下記により詳細に説明され、また穿孔の熱的作製、穿孔の機械的作製、または穿孔の熱的作製ならびに機械的作製の組み合わせを含んでもよい。

「不透過性」という用語は、カプセルが流体不透過性であることを特定する。言い換えれば、穿孔が作り出される前に、流体はカプセルの内側からカプセルの外側へと漏れ出ることはできない。

本明細書で使用される場合、「エアロゾル発生基体」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、エアロゾル発生基体を加熱することによって放出されてもよい。

エアロゾル発生基体は、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である。揮発性化合物はエアロゾル発生基体を加熱することによって放出されてもよい。エアロゾル発生基体は植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル発生基体はたばこを含んでもよい。エアロゾル発生基体は、加熱に伴いエアロゾル発生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。エアロゾル発生基体は別の方法として、非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル発生基体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。

エアロゾル発生基体は、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、高密度かつ安定した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であり、またこれはシステムの動作温度において熱分解に対して実質的に抵抗性である。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。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。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、グリセリンおよびプロピレングリコールの両方を含んでもよい。

液体エアロゾル発生基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。液体エアロゾル発生基体は、水、溶媒、エタノール、植物抽出物、および天然風味または人工風味を含んでもよい。液体エアロゾル発生基体はニコチンを含んでもよい。液体エアロゾル発生基体は、約０．５％～約１０％（例えば、約２％）のニコチン濃度を有してもよい。

カプセルはまた、液体貯蔵部分と呼ばれる場合もある。カプセルは、任意の適切な形状およびサイズであってもよい。例えば、カプセルは実質的に円筒状であってもよい。カプセルの断面は、例えば、実質的に円形、楕円形、正方形、または長方形であってもよい。

カプセルは、一つ以上の可撓性の壁を備えてもよい。可撓性の壁は、カプセル内に貯蔵された液体エアロゾル発生基体の容積に適合するように構成されてもよい。カプセルの可撓性の壁は、追加的にカプセル内の空気の体積に適合するように構成されてもよい。カプセルは、任意の適切な可撓性材料を含んでもよい。カプセルは、透明または半透明の部分を備えてもよく、これによりカプセル内に貯蔵された液体エアロゾル発生基体はユーザーに対して可視的であってもよい。カプセルは、カプセル内に貯蔵されたエアロゾル発生基体が周囲空気から保護されるように構成されてもよい。カプセルは、カプセル内に貯蔵されたエアロゾル発生基体が光から保護されるように構成されてもよい。これは、基体の劣化のリスクを低減する場合があり、また高いレベルの衛生状態を維持する場合がある。

カートリッジはハウジングを備えてもよい。ハウジングは基部と、基部から延びる一つ以上の側壁とを備えてもよい。基部および一つ以上の側壁は、一体的に形成されてもよい。基部および一つ以上の側壁は、互いに取り付けられている、または固定されている別個の要素であってもよい。ハウジングは剛直なハウジングであってもよい。本明細書で使用される場合、「剛直なハウジング」という用語は、自己支持型のハウジングを意味するために使用される。カートリッジの剛直なハウジングは、カプセルをカートリッジ内に保持するための機械的な支持を提供してもよい。カプセルは、カートリッジのハウジングに取り付けられてもよい。カートリッジのハウジングは、液体エアロゾル発生基体の送達を可能にするための開口部を備えてもよい。吸い出し材料は、ハウジングの開口部内に提供されてもよい。ハウジングの開口部は、ハウジングの基部内に提供されてもよい。カプセルの穿孔可能な部分は、カートリッジのハウジングの開口部と整列されてもよく、これにより、カプセルの穿孔可能な部分の穿孔は、カプセルの内側から、カプセルの穿孔可能な部分を通り、かつハウジングの開口部を通る、液体エアロゾル発生基体の送達を可能にする。カートリッジのハウジングは、カプセルを包囲して、カプセルの機械的損傷を防止する場合がある。カートリッジのハウジングは、液体エアロゾル発生基体が、カプセルからカートリッジのハウジングの開口部を通して送達される時に、ハウジングの内側の低い圧力の形成を防止するために、カプセルとハウジングとの間に、空気吸込み口を備えてもよい。

別の方法として、カプセルは単独で提供されてもよい。この場合、カートリッジは、カプセルであることが好ましい。

カプセルの穿孔可能な部分は、カプセルの一方の側面に提供されてもよい。穿孔可能な部分は、カプセルの近位端に配設されることが好ましい。穿孔可能な部分は、穿孔可能な部分の穿孔後に、十分な量の液体エアロゾル発生基体をカプセルから送達するのを可能にするサイズを有してもよい。穿孔可能な部分の穿孔の間に、穿孔可能な部分は、部分的に穿孔されてもよい。別の方法として、穿孔の間、穿孔可能な部分全体または本質的に全体が穿孔されてもよい。穿孔は、液体エアロゾル発生基体がカプセルの外に自由に流れることができないように、十分に小さくてもよい。穿孔は、液体エアロゾル発生基体が毛細管力によって穿孔の中へと引き出されるような、サイズ、好ましくは直径を有してもよい。

耐熱部分は、熱穿孔可能な部分とは反対側に配設されることが好ましい。耐熱部分は、カートリッジの遠位端に配設されることが好ましい。耐熱部分は、カートリッジの遠位端に配設され、かつカートリッジの側壁を少なくとも部分的にまたは完全に覆うことが好ましい。耐熱部分は、耐熱材料で作られることが好ましい。耐熱部分は、熱穿孔可能な部分が穿孔される温度に耐えるように構成された耐熱材料で作られることが好ましい。耐熱部分は、好ましくは、典型的な動作条件中にカートリッジが供される動作温度に耐えるように構成された耐熱材料で作られる。

熱穿孔可能な部分に起因して、カートリッジは部分的に穿孔可能に構成される。熱穿孔可能な部分は、熱穿孔可能な部分が予め定義された温度を超える温度に加熱された時に穿孔される。同時に、耐熱部分は、この温度では穿孔されない。それ故に、カートリッジは、この温度において部分的にのみ穿孔される。耐熱部分を含むカートリッジの一部は、寸法的に安定したままになる。カプセルの半分より多くが耐熱性であることが好ましく、カプセルのほとんどが耐熱性であることがより好ましい。言い換えれば、カプセルの半分より多くが、より好ましくはほとんどが、カプセルの耐熱部分で作られる。カプセルは、熱穿孔可能な部分においてのみ開口するように構成されることが好ましい。

カプセルは、トライタンフィルムで作られてもよい。機械的安定性および化学的安定性だけでなく流体不透過性も、トライタンフィルムを使用することによって促進される場合がある。

トライタンフィルムは、２００μｍ～３００μｍ、好ましくは２２５μｍ～２７５μｍ、より好ましくは２５０μｍの厚さを有してもよい。この厚さは、カプセルの望ましくない破壊を防止するためのカプセルの十分な強度をもたらす。軸方向では、カプセルは、組立中に、ガラス点まで加熱された場合に材料の極限強度を上回るレベルまで応力が加えられる場合がある。材料のガラス点は、ほとんどの液体エアロゾル発生基体に対しておよそ摂氏２００度～摂氏２２０度である液体エアロゾル発生基体の沸点を下回るべきである。下記に記載されるような誘導パルスによるサセプタ素子の加熱は、最高でカプセル材料のガラス点（トライタンについてはおおよそ摂氏１１０度）までとされるべきであり、すなわち液体エアロゾル発生基体の沸騰温度を下回る。

トライタンフィルムは、５％～９％、好ましくは６％～８％、より好ましくは７％の伸長限界を有してもよい。トライタンフィルムは、弾性であることが好ましい。トライタンフィルムは可撓性であることが好ましい。カプセルは弾性であることが好ましい。カプセルは可撓性であることが好ましい。カプセルの容積は、特に輸送中に、温度および外圧が変化する場合がある時、使用前に変化する場合がある。よって、カプセルの可撓性は、安全性を増加させ、かつカプセルの望ましくない破壊を防止する場合がある。

カプセルは、カートリッジのくぼみ内に配設されてもよく、カプセルとくぼみの側壁との間に、少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．７５ｍｍ、より好ましくは少なくとも１ｍｍの隙間が提供されてもよい。くぼみの側壁は、カートリッジのハウジングの一部であってもよい。

カートリッジのくぼみは、カートリッジのハウジングの内側であってもよい。隙間は、カプセルとくぼみとの間の最小距離を指してもよい。隙間は、カプセルとくぼみとの間の平均距離を指してもよい。隙間を提供することは、例えば、輸送中の温度および圧力の変化によるカプセルの容積変化を可能にする場合がある。カプセルの容積変化を可能にすることは、カプセルへの損傷を防止する場合があり、それ故に安全性を向上させる場合がある。

カートリッジは、各々が液体エアロゾル発生基体を保持する少なくとも二つの不透過性カプセルを含んでもよい。

二つ以上のカプセルを提供することは、異なるタイプのエアロゾル発生基体をこれらのカプセル内に貯蔵することを可能にする場合がある。例えば、異なる風味を含むエアロゾル発生基体が、異なるカプセルに貯蔵されてもよい。カプセルの各々は、穿孔可能な部分を含んでもよい。カプセルは、その後、エアロゾル発生装置に関してより詳細に後述するように穿孔されてもよく、これにより、その後異なる風味を作り出すことができる。別の方法として、カプセルは同時に穿孔されてもよく、これにより、カプセル内に含有されるエアロゾル発生基体の混合が達成されてもよい。少なくとも二つのカプセルを提供することはまた、複数の使用体験のための液体エアロゾル発生基体の保存も可能にしてもよい。例えば、第一の使用体験の間には、第一のカプセルからの液体エアロゾル発生基体が使用されてもよく、一方でさらなる使用体験中には、第二のカプセルの液体エアロゾル発生基体が使用されてもよい。

本発明はまた、上述のようなカートリッジを受容するための受容部分を含む、エアロゾル発生装置にも関する。エアロゾル発生装置は、誘導コイルおよびサセプタ素子をさらに備える。誘導コイルは、カートリッジが受容部分によって受容される時に、カートリッジのカプセルの穿孔可能な部分を穿孔するための誘導パルスを生成するために構成される。サセプタ素子は、誘導パルスに供された時に、カプセルの少なくとも穿孔可能な部分を穿孔するように構成される。

サセプタ素子がカプセルを穿孔するように構成された誘導コイルおよびサセプタ素子を提供することによって、カプセル内に収容された液体エアロゾル発生基体が使用される直前に、カプセルを穿孔することができる。したがって、カプセルからの液体エアロゾル発生基体の望ましくない漏れは、使用する前に、特にカプセルの輸送中、防止される。加えて、カプセルの使用まで密封されることに起因して、カプセルの貯蔵寿命は増加する場合がある。液体エアロゾル発生基体の放出の電磁活性化が可能にされる。

好ましくは、サセプタ素子は、およそ２０ジュールの熱エネルギーを、穿孔可能な部分を含むカプセルの先端に伝達するように構成される。誘導加熱は、７ワット～２０ワットの範囲の出力を送達するべきであることが好ましい。

本明細書で使用される場合、「エアロゾル発生装置」は、エアロゾル発生基体と相互作用してエアロゾルを発生する装置に関する。エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生基体と相互作用して、ユーザーの口を通してユーザーの肺へと直接吸入可能なエアロゾルを発生する喫煙装置であってもよい。エアロゾル発生装置はホルダーであってもよい。装置は、電気加熱式の喫煙装置であってもよい。

一般的に、サセプタ素子は、電磁エネルギーを吸収し、そしてそれを熱に変換する能力を有する材料である。交流電磁場中に位置する時、典型的にサセプタ素子の中で渦電流が誘導され、かつヒステリシス損失が生じ、サセプタの加熱を引き起こす。誘導コイルによって生成される電磁場の変化は、サセプタ素子を加熱する。サセプタ素子の加熱は、加えてサセプタ素子の機械的変形、好ましくは弾性変形をもたらす場合がある。

好ましいサセプタ素子は、強磁性材料（例えば強磁性合金、フェライト鉄、または強磁性鋼、またはステンレス鋼）を含んでもよく、または強磁性材料から成ってもよい。適切なサセプタ素子はアルミニウムであってもよく、またはアルミニウムを含んでもよい。好ましいサセプタ素子は摂氏２５０度を超える温度に加熱されてもよい。

好ましいサセプタ素子は金属サセプタ素子、例えばステンレス鋼である。しかしながら、サセプタ材料はまた、黒鉛、モリブデン、炭化ケイ素、アルミニウム、ニオブ、インコネル合金（オーステナイトニッケルクロム系超合金）、金属蒸着フィルム、セラミック（例えば、ジルコニアなど）、遷移金属（例えば、鉄、コバルト、ニッケルなど）、または半金属構成要素（例えば、ホウ素、炭素、ケイ素、リン、アルミニウムなど）を含んでもよく、またはそれらで作られてもよい。

サセプタ素子の材料は、金属サセプタ材料であることが好ましい。

誘導コイルは、ＡＣ誘導パルスまたは複数のＡＣ誘導パルスを作り出すように構成されてもよい。誘導コイルは、導電性材料で作られることが好ましい。誘導コイルは、金属で作られることが好ましい。

受容部分はくぼみであってもよい。受容部分は、カートリッジの形状に対応する形状を有してもよく、これによりカートリッジは、受容部分内に定置することができる。受容部分は、中空円筒形状を有してもよい。受容部分は細長い形状を有してもよい。受容部分は、加熱チャンバーとして構成されてもよい。受容部分は、カートリッジを受容部分と接続するために、ねじ接続またはスナップ嵌め接続などの接続手段を備えてもよい。カートリッジは、対応する接続手段を備えてもよい。

カートリッジが受容部分内に受容された時、サセプタ素子は、カプセルの穿孔可能な部分に近接近して配設されてもよい。サセプタ素子は、受容部分の基部に配設されてもよい。カートリッジが受容部分内に受容された時、カプセルの穿孔可能な部分は、受容部分の基部に配設されてもよい。サセプタ素子は、カートリッジが受容部分内に受容された時、穿孔可能な部分のすぐ隣に、または穿孔可能な部分と接触して配設されることが好ましい。

エアロゾル発生装置は、カートリッジが受容領域へと挿入された時に検出するためのセンサーを備えてもよい。検出器が、カートリッジが受容領域内に受容されたことを検出した時、カートリッジの穿孔可能な部分は、サセプタ素子によって穿孔されてもよい。カートリッジのエアロゾル発生装置への接続後１～３秒以内に、穿孔が生じることが好ましい。穿孔後、カプセル内に収容された液体エアロゾル発生基体は、吸入可能なエアロゾルを発生するように、エアロゾル発生基体の加熱および気化のためにエアロゾル発生装置の発熱体へと送達されてもよい。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生装置のマウスピースに向かって、受容領域内のカプセルの穿孔可能な部分からの気流経路を備えてもよい。発生したエアロゾルは、気流経路を通して、マウスピースに向かって、かつマウスピースの外へ流れてもよい。エアロゾル発生装置は、周囲空気がエアロゾル発生装置の中へと、かつ発熱体に向かって引き込まれることを可能にするために空気吸込み口をさらに備えてもよく、これにより、気化した液体エアロゾル発生基体は、周囲空気と混合してエアロゾルを作り出すことができる。

サセプタ素子は、発熱体として構成されてもよい。言い換えれば、サセプタ素子は二重の機能を有してもよい。サセプタ素子は、カプセルの内側からカプセルの外への液体エアロゾル発生基体の送達を可能にするために、カプセルの穿孔可能な部分を穿孔するように構成されてもよい。加えて、サセプタ素子は、液体エアロゾル発生基体を加熱し、かつ液体エアロゾル発生基体を気化するための発熱体として構成されてもよい。

カプセルの穿孔可能な部分の穿孔は、サセプタ素子によって、穿孔可能な部分を加熱することによって容易にされてもよい。サセプタ素子によって生成された熱に起因して、穿孔可能な部分の熱分解および溶融のうちの一つ以上が生成されてもよい。熱分解／溶融は、穿孔可能な部分に穿孔を生成してもよい。

穿孔がカプセルの穿孔可能な部分内に作り出された時、液体エアロゾル発生基体は、カプセルの内側から送達されてもよい。次いで、液体エアロゾル発生基体は、発熱体として作用するサセプタ素子に直接送達されてもよい。

サセプタ素子は、熱を包囲するエアロゾル発生基体に伝達するように構成されてもよく、これによりエアロゾルが形成される。熱伝達は、主に熱の伝導によってもよい。こうした熱の伝達は、サセプタがエアロゾル発生基体と密接な熱的接触状態にある場合に、最も良好である。サセプタは、エアロゾル発生基体からエアロゾルを発生させるために十分な温度へと誘導加熱することができる任意の材料から形成されてもよい。

サセプタ素子は、メッシュヒーターとして構成されてもよい。

サセプタ素子がメッシュヒーターとして構成される時、サセプタ素子は、カプセルの穿孔可能な部分を覆うように配設されてもよい。穿孔が穿孔可能な部分に作り出された時、液体エアロゾル発生基体は、穿孔を通してメッシュヒーターの中へと送達されてもよい。メッシュヒーターは複数のフィラメントを備えることが好ましい。メッシュヒーターは、液体エアロゾル発生基体が毛細管作用によってその中へと透過することができる隙間を備えることが好ましい。メッシュヒーターは流体透過性であることが好ましい。サセプタ素子をメッシュヒーターとして提供することによって、サセプタ素子は、穿孔を流体的に遮断することなく、カプセルの穿孔可能な部分内に穿孔を作り出すことができる。よって、液体エアロゾル発生基体は、次いで、穿孔を出てメッシュヒーターに向かって、かつメッシュヒーターの中へと流れることができる。メッシュヒーターは、ワイヤメッシュヒーターであってもよい。メッシュヒーターはグリッドヒーターであってもよい。グリッドは、ワイヤメッシュであることが好ましい。

メッシュヒーターのメッシュ開口部は、カプセルの壁厚さより少なくとも１．５～６倍、好ましくは少なくとも１．７５～５倍、より好ましくは少なくとも２～４倍大きくてもよい。メッシュワイヤの直径は、３５マイクロメートル以上であってもよい。

このメッシュ開口部は、熱分解され、したがって穿孔されたカプセルの壁の部分が、メッシュを遮断しないことを確実にする。

サセプタ素子は、マルテンサイトステンレス鋼で作られてもよい。この材料は、最適な熱伝達および寸法安定性をもたらす場合がある。

サセプタ素子は、少なくともカプセルの穿孔可能な部分を、穿孔可能な部分を穿孔するのに十分な温度に加熱するように構成されてもよい。温度は、カプセルの穿孔可能な部分の熱分解および溶融のうちの一つ以上をもたらす温度であってもよい。

サセプタ素子は、カプセルが十分な温度に加熱された時に、少なくとも穿孔可能な部分を切断することによってカプセルの穿孔を容易にするように構成された切断要素として構成されてもよい。

サセプタ素子が加熱され、かつカプセルの穿孔可能な部分の熱分解が達成された時、サセプタ素子は、カプセルの穿孔可能な部分の材料へと切り込んで、穿孔を作り出してもよい。サセプタ素子は、メッシュヒーターとして構成されることが好ましく、これによりメッシュは切断要素として作用する。

サセプタ素子の少なくとも一部分は、カートリッジのカプセルに向かう方向でテーパー状であってもよい。

サセプタ素子のテーパー付けは、カプセルの穿孔可能な部分に対するサセプタ素子の切断作用を増加する場合がある。サセプタ素子がメッシュヒーターとして構成される場合、切断のため、それ故に穿孔を作り出すために構成されたメッシュの各フィラメントは、テーパー状にされてもよい。サセプタ素子のテーパー付けは、穿孔可能な部分の方向においてブレード形状を有するサセプタ素子、少なくとも、カプセルの穿孔可能な部分を切断するように構成されたサセプタ素子の部分をもたらす場合がある。メッシュヒーターの個別のフィラメントは、最適な切断を可能にするために、カプセルの切断された材料がメッシュの隙間の間を通ることを可能にするために、そしてメッシュと液体エアロゾル発生基体との間の表面接触を拡大するために、平坦な形状を有してもよい。メッシュフィラメントの平坦な形状は、個別のフィラメントが、カプセルの穿孔可能な部分の表面に対して垂直な広い幅を有し、かつカプセルの穿孔可能な部分の表面に対して平行な方向で最も薄いように構成されてもよい。

カプセルの穿孔可能な部分を穿孔するために十分な温度は、摂氏９０度～摂氏１３０度、好ましくは摂氏１００度～摂氏１２０度、より好ましくは摂氏１１０度であってもよい。この温度は、カプセルの穿孔可能な部分の熱分解を容易にするのに十分である場合がある。

サセプタ素子は、誘導コイルの誘導パルスに供された時に機械的に変形するように構成されてもよい。

この態様によると、カプセルの穿孔可能な部分の穿孔は機械的に作り出される。サセプタ素子は、バイメタルストリップなどのバイメタル要素を備えてもよい。誘導コイルによるサセプタ素子の加熱は、サセプタ素子の機械的変形をもたらす場合がある。サセプタ素子の機械的変形は、カプセルの穿孔可能な部分に穿孔を作り出してもよい。

サセプタ素子の加熱およびサセプタ素子の機械的変形は、相乗的に、カプセルの穿孔可能な部分の穿孔をもたらす場合がある。サセプタ素子の加熱は、熱分解、それ故にカプセルの穿孔可能な部分の機械的不安定化をもたらす場合がある。機械的不安定化は、サセプタ素子の機械的変形の結果として、カプセルの穿孔可能な部分のサセプタ素子による貫通を可能にする場合がある。

サセプタ素子は、誘導パルスに供された時に、カプセルの少なくとも穿孔可能な部分を機械的に穿孔するように構成されてもよい。

機械的穿孔は、誘導パルスに供された時に、カプセルの穿孔可能な部分の方向で機械的に変形されるサセプタ素子によって作り出されてもよい。サセプタ素子は、穿孔可能な部分を穿孔するように、穿孔可能な部分に向かって膨らんでもよく、または曲がってもよい。

サセプタ素子は、カプセルの穿孔可能な部分を穿孔するように作用し、かつ同時に、エアロゾル発生基体の気化のための発熱体として作用する代わりに、サセプタ素子は、カプセルの穿孔可能な部分を穿孔するためにのみに提供されてもよい。この態様では、液体エアロゾル発生基体を気化させるための別個の発熱体が提供されてもよい。液体エアロゾル発生基体をカプセルの穿孔された穿孔部分から発熱体へと吸い出すために、この態様では吸い出し材料が提供されることが好ましい。

この別個の発熱体は、任意の所望の構成および形状を有してもよい。別個の発熱体は、電気抵抗性材料を含んでもよい。適切な電気抵抗性材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料と金属材料とでできた複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル白金、金、銀が挙げられる。適切な金属合金の例としては、ステンレス鋼、ニッケル含有、コバルト含有、クロム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオブ含有、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、金含有、および鉄含有合金、ならびにニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、ならびに鉄－マンガン－アルミニウム系合金が挙げられる。複合材料では、電気抵抗性材料は、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特性に応じて、随意に、断熱材料中に包埋、断熱材料中に封入、もしくは断熱材料で被覆されてもよく、またはその逆も可である。別個の発熱体は、カプセルの下流およびサセプタ素子の下流のメッシュヒーターとして提供されてもよい。

本明細書で使用される場合、「上流」および「下流」という用語は、エアロゾル発生装置の使用中にユーザーがエアロゾル発生装置を吸う方向に対する、エアロゾル発生装置の構成要素または構成要素の部分の相対的な位置を説明するために使用される。

別個の発熱体は電気抵抗性のある発熱体を含むことが好ましい。後述するように、電源は、発熱体に電気エネルギーを供給するように構成されてもよい。コントローラは、発熱体への電気エネルギーの供給を制御するように構成されてもよい。コントローラは、後述するように、吸煙検出システムがユーザーの吸煙を検出する時、発熱体に電気エネルギーを供給するように構成されてもよい。

エアロゾル発生装置は、誘導コイルに電力を供給するための電源を備えてもよい。電源は任意の適切な電源であってもよく、例えば、電池などの直流電圧源であってもよい。一実施形態では、電源はリチウムイオン電池である。代替的に、電源はニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウム系電池（例えば、リチウムコバルト電池、リン酸鉄リチウム電池、チタン酸リチウム、もしくはリチウムポリマー電池）であってもよい。

エアロゾル発生装置は、コントローラを備えてもよい。コントローラはマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。コントローラは電気回路を備えてもよい。コントローラは、さらなる電子構成要素を備えてもよい。コントローラは、誘導コイルへの電力の供給を調節するように構成されてもよい。電力はシステムの起動後、誘導コイルへと連続的に供給されてもよく、または断続的に（毎回の吸煙ごとなど）供給されてもよい。電力は、電流パルスの形態で誘導コイルに供給されてもよい。コントローラは、カプセルの穿孔可能な部分に穿孔を作り出すための誘導パルスを生成するように、誘導コイルに電気エネルギーを供給するように構成されてもよい。コントローラは、カートリッジが受容部分内に受容されていることをセンサーが検出した時、穿孔を作り出すための誘導パルスを生成するように構成されてもよい。複数のカプセルが提供される場合、コントローラは、カプセルの個別の穿孔を制御して、カプセル内に収容される異なるエアロゾル発生基体にアクセスしてもよい。例えば、ユーザーが特定の風味を体験したい場合、ユーザーは、ボタンまたは類似の手段によって、どのカプセルを穿孔するかを選択してもよい。これについては、エアロゾル発生装置は、表示またはスマートフォンなどの外部装置のための通信インターフェースを備えてもよく、これは、異なるカプセルに接続された使用体験のタイプを選ぶために、ユーザーによって使用することが可能である。コントローラは、ユーザーが特定の望ましい使用体験を選んだ結果として、このカプセル内に収容されたエアロゾル発生基体が発熱体に送達されるように、特定のカプセルの穿孔を制御してもよい。別の方法として、コントローラは、異なるカプセル内に収容されたエアロゾル発生基体の混合が望ましい場合、異なるカプセルの同時穿孔を制御してもよい。カプセルの個別の穿孔が望ましい場合、カプセルの各々に対して複数の誘導コイルが提供されてもよい。次いで、コントローラは、これらの個別の誘導コイルの動作を制御するように構成されてもよい。

発熱体の動作は、吸煙検出システムによってトリガーされてもよい。別の方法として、発熱体は、オンオフボタンを押すことによってトリガーされ、ユーザーの吸煙の持続時間にわたって保持されてもよい。吸煙検出システムはセンサーとして提供されてもよく、これは気流速度を測定するための気流センサーとして構成されてもよい。気流速度は、ユーザーによってエアロゾル発生装置の気流経路を通して引き出される時間当たりの空気の量を特徴付けるパラメータである。吸煙の開始は、気流が所定の閾値を超える時に、気流センサーによって検出されてもよい。開始はまた、ユーザーがボタンを起動する際に検出されてもよい。

センサーはまた、吸煙中にユーザーによって装置の気流経路を通して引き出される、エアロゾル発生装置の内側の空気の圧力を測定するための圧力センサーとして構成されてもよい。センサーは、エアロゾル発生装置の外側の周囲空気の圧力とユーザーによって装置を通して引き出される空気の圧力との間の圧力差または圧力降下を測定するように構成されてもよい。空気の圧力は、空気吸込み口、装置のマウスピース、加熱チャンバー、または空気が通って流れるエアロゾル発生装置内の任意の他の通路もしくはチャンバーにて検出されてもよい。ユーザーがエアロゾル発生装置を吸う時、陰圧または真空が装置の内側に作り出され、この陰圧は圧力センサーによって検出されてもよい。「陰圧」という用語は、周囲空気の圧力より相対的に低い圧力として理解される。言い換えれば、ユーザーが装置を吸う時、装置を通して引き出される空気は、装置の外側の周囲空気の圧力より低い圧力を有する。吸煙の開始は、圧力差が所定の閾値を超える場合、圧力センサーによって検出されてもよい。

本発明はまた、上述のようなエアロゾル発生装置と、上述のようなカートリッジとを備えるエアロゾル発生システムにも関する。

本発明はまた、上述のようなカートリッジを提供する方法、上述のようなエアロゾル発生装置を提供する方法、および上述のようなシステムを提供する方法にも関連しうる。

一態様に関して説明された特徴は、本発明の他の態様にも等しく適用されてもよい。

例証としてのみであるが、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、エアロゾル発生装置およびカートリッジの分解組立図を示す。 図２は、組み立てられた状態にあるエアロゾル発生装置およびカートリッジの断面図を示す。

図１は、エアロゾル発生装置を示す。加えて、エアロゾル発生装置の受容部分１２の中へと挿入することができるカートリッジ１０が図示される。カートリッジ１０は、液体エアロゾル発生基体を保持するためのカプセル１４と、液体エアロゾル発生基体の送達を可能にするための熱穿孔可能な部分１６とを備える。

加えて、図１は、サセプタ素子１８を示す。サセプタ素子１８は、カートリッジ１０の下流に配設され、またカプセル１４の穿孔可能な部分１６に隣接している。さらに、芯２０は、図１で、サセプタ素子１８の下流に、また発熱体２２は芯２０の下流に図示される。

装置は、電池の形態の電源およびコントローラなどのさらなる構成要素を備える。

図２に図示するような誘導コイル２４は、サセプタ素子１８を包囲し、かつＡＣ誘導パルスを生成するために配設される。

エアロゾル発生装置の受容部分１２は、カートリッジ１０を受容するためのくぼみを備える。カプセル１４内に収容されたエアロゾル発生基体を備えるカートリッジ１０は、エアロゾル発生基体が枯渇した時に補充することができる。次いで、消耗したカートリッジ１０は、受容部分１２のくぼみから取り外すことができ、また新しいカートリッジ１０を受容部分１２の中へと挿入することができる。カートリッジ１０は、使い捨てカートリッジ１０であることが好ましい。図１で見られるように、カートリッジ１０は、受容部分１２とエアロゾル発生装置のさらなる構成要素との間に配設される。エアロゾル発生装置は、取り外されてもよく、より正確には、受容部分１２は、受容部分１２のくぼみへのアクセスのため、およびカートリッジ１０の挿入／取り外しのために、エアロゾル発生装置の残りの部分から取り外されてもよい。

カートリッジ１０のカプセル１４は、流体不透過性材料で作られ、かつ密封される。しかしながら、カプセル１４内で、カプセル１４の穿孔可能な部分１６に、穿孔を作り出すことができる。穿孔によって、液体エアロゾル発生基体をカプセル１４から送達することができるように、エアロゾル発生基体を収容するカプセル１４の内部へのアクセスを容易にすることができる。

カプセル１４の穿孔可能な部分１６に穿孔するのを容易にするために、サセプタ素子１８が提供される。サセプタ素子１８は、誘導パルスをサセプタ素子１８に印加することによって、加熱すること、または機械的に変形すること、または加熱および機械的に変形することができる。誘導パルスは、誘導コイル２４によって作り出すことができる。サセプタ素子１８が誘導パルスに供される時、サセプタ素子１８は加熱される。

加熱されたサセプタ素子１８は、カプセル１４の穿孔可能な部分１６の材料の熱分解をもたらす場合がある。この材料の熱分解は、穿孔をもたらす場合がある。代替的に、または追加的に、この材料の熱分解は、この材料の機械的安定性の低減をもたらす場合がある。機械的安定性のこの低減は、カプセル１４の穿孔可能な部分１６を切断するサセプタ素子１８をもたらす場合がある。切断作用は、サセプタ材料の熱によって強化される場合がある。サセプタ材料はメッシュの形状を有することが好ましい。メッシュは、穿孔を作り出すために、カプセル１４の穿孔可能な部分１６へとスライシングしてもよい。

あるいは、図２に図示するように、誘導コイル２４の誘導パルスは、サセプタ素子１８の機械的変形をもたらす場合がある。サセプタ素子１８は、機械的変形を容易にするためのバイメタル材料を含むことが好ましい。これにより、誘導コイル２４の誘導パルスによるサセプタ素子１８の加熱は、サセプタ材料の機械的変形をもたらす場合がある。機械的変形は、カプセル１４の穿孔可能な部分１６の方向におけるものであってもよく、これにより、機械的変形はカプセル１４の穿孔可能な部分１６内に穿孔を作り出す。図２に見られるように、サセプタ素子１８は、カプセル１４から離れるように曲がって構成される。サセプタ素子１８が誘導コイル２４の誘導パルスに供されると、サセプタ素子１８は、カプセル１４の穿孔可能な部分１６の方向に機械的に変形される。この膨らむ作用は、穿孔を作り出す、または作り出すのを助ける。

サセプタ材料の加熱およびサセプタ材料の機械的変形は、相乗的に作用して、カプセル１４の穿孔可能な部分１６に穿孔を作り出す場合がある。これにより、サセプタ素子１８の熱は、カプセル１４の穿孔可能な部分１６の熱分解をもたらし、そしてそれによって、穿孔可能な部分１６の機械的弱化をもたらす場合がある。同時に、誘導パルスは、サセプタ素子１８の穿孔可能な部分１６の方向での機械的変形をもたらす場合があり、これにより、サセプタ素子１８のメッシュの個別のフィラメントは、穿孔可能な部分１６に切り込み、それによって穿孔を作り出す。

カプセル１４の穿孔可能な部分１６内に穿孔が作り出された後、カプセル１４内に収容されている液体エアロゾル発生基体は、穿孔へと流れることができる。サセプタ素子１８は、メッシュとして提供されることが好ましく、これにより液体エアロゾル発生基体はサセプタ素子１８を通って流れることができる。言い換えれば、サセプタ素子１８は流体透過性である。液体エアロゾル発生基体は、液体エアロゾル発生基体を発熱体２２に向かって吸い出すように構成される、芯２０へと流れることができる。芯２０は、液体エアロゾル発生基体を毛細管作用によって搬送する、任意の公知の従来の吸い出し材料を含む。発熱体２２は、メッシュヒーターであることが好ましい。発熱体２２は、さらに、発熱体２２に向かって芯２０によって吸い出される液体エアロゾル発生基体を加熱し、かつ気化させるための、電気抵抗性のある発熱体２２である。

気化された後、エアロゾル発生基体は周囲空気と混合され、そしてユーザーによる吸入のためにエアロゾル発生装置のマウスピースに向かって引き出される。

図２は、エアロゾル発生装置およびカートリッジ１０の断面図を示す。図２では、サセプタ素子１８を包囲する誘導コイル２４を見ることができる。誘導コイル２４とエアロゾル発生装置との間には、断熱性材料２６が提供される。液体エアロゾル発生基体は、芯２０によって発熱体２２に向かって下流方向に吸い出される。この下流方向は矢印によって示されている。

Claims (17)

1. エアロゾル発生装置での使用のために構成されたカートリッジであって、前記カートリッジが、液体エアロゾル発生基体を保持するように構成された液体不透過性カプセルを備え、また前記カプセルが、熱穿孔可能な部分を含むよう構成され、かつ耐熱部分を含むよう構成される、カートリッジ。
2. 前記カプセルがトライタンフィルムで作られる、請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記トライタンフィルムが、２００μｍ～３００μｍの厚さを有する、請求項２に記載のカートリッジ。
4. 前記トライタンフィルムが、５％～９％の伸長限界を有する、請求項２または３に記載のカートリッジ。
5. 前記カプセルが、前記カートリッジのくぼみ内に配設され、かつ少なくとも０．５ｍｍの隙間が、前記カプセルと前記くぼみの側壁との間に提供される、請求項１～４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
6. 前記カートリッジが、各々が液体エアロゾル発生基体を保持する少なくとも二つの液体不透過性カプセルを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
7. エアロゾル発生装置であって、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のカートリッジと、
   前記カートリッジを受容するための受容部分と、
   誘導コイルと、
   サセプタ素子と、を備え、
   前記誘導コイルが、前記カートリッジが前記受容部分によって受容されている時に、前記カートリッジの前記カプセルの前記穿孔可能な部分を穿孔するための誘導パルスを生成するように構成され、かつ前記サセプタ素子が前記誘導パルスに供された時に、前記カプセルの少なくとも前記穿孔可能な部分を穿孔するように構成される、エアロゾル発生装置。
8. 前記サセプタ素子が、発熱体として構成されている、請求項７に記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記サセプタ素子が、メッシュヒーターとして構成されている、請求項８に記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記メッシュヒーターのメッシュ開口部が、前記カプセルの壁厚さより少なくとも１．５～６倍大きい、請求項９に記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記サセプタ素子が、マルテンサイトステンレス鋼で作られる、請求項８または１０に記載のエアロゾル発生装置。
12. 前記サセプタ素子が、前記カプセルの少なくとも前記穿孔可能な部分を、前記穿孔可能な部分を穿孔するために十分な温度まで加熱するように構成される、請求項８～１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
13. 前記サセプタ素子が、前記カプセルが前記十分な温度へと加熱される時に、前記少なくとも穿孔可能な部分を切断することによって前記カプセルの前記穿孔を容易にするように構成された切断要素として構成される、請求項１２に記載のエアロゾル発生装置。
14. 前記サセプタ素子の少なくとも一部分が、前記カートリッジの前記カプセルへと向かう方向でテーパー付きである、請求項１３に記載のエアロゾル発生装置。
15. 前記カプセルの前記穿孔可能な部分を穿孔するために十分な温度が、摂氏９０度～摂氏１３０度である、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
16. 前記サセプタ素子が、前記誘導パルスに供された時に機械的に変形するように構成される、請求項７に記載のエアロゾル発生装置。
17. 前記サセプタ素子が、前記誘導パルスに供された時に、前記カプセルの少なくとも前記穿孔可能な部分を機械的に穿孔するように構成される、請求項１６に記載のエアロゾル発生装置。

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