KR102603902B1 - 에어로졸 발생 물품, 에어로졸 발생 펠릿, 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 방법 및 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

에어로졸 발생 물품, 에어로졸 발생 펠릿, 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 방법 및 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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Abstract

에어로졸 발생 물품(9)은 케이싱(8) 및 케이싱 내에 배열되는 복수의 에어로졸 발생 입자(1)를 포함한다. 복수의 에어로졸 발생 입자 중 에어로졸 발생 입자는 서셉터 물질의 코어를 포함하며, 서셉터 물질의 코어는 에어로졸 형성 기재로 코팅된다. 에어로졸 형성 펠릿(3) 및 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 방법이 또한 개시된다. 상기 방법은 복수의 입자를 제공하는 단계, 미리 정해진 형상의 공동 내에 복수의 입자를 충전하는 단계, 및 공동 내의 복수의 입자를 압축함으로써, 공동의 형상을 갖는 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

에어로졸 발생 물품, 에어로졸 발생 펠릿, 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 방법 및 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 에어로졸 발생 시스템
본 발명은 에어로졸 발생 물품 및 복수의 입자를 포함하는 에어로졸 발생 펠릿에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이와 같은 에어로졸 발생 펠릿을 제작하는 방법 및 이와 같은 에어로졸 발생 펠릿 또는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
종래 기술로부터 공지된 에어로졸 발생 가열 시스템에서, 소모성 담배 함유 물질은 에어로졸 형성용 가열 요소에 의해 가열된다. 종종, 가열 요소와 담배 함유 물질 사이의 접촉은 불만족스럽다. 따라서, 가열, 특히 담배 물질의 전체 양에 걸친 열 전달 및 분포가 불충분할 수 있다. 이는 결국 미사용 담배 물질의 낭비를 유발할 수 있다.
따라서, 가열 요소에 양호한 열 접촉을 갖는 에어로졸 형성 기재를 갖는 것이 바람직할 것이다. 특히, 에어로졸 발생 장치에서의 그의 적용예와 관련한 유연성을 제공하는 유도 가열 가능한 에어로졸 형성 기재를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라서, 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 에어로졸 발생 물품은 케이싱 및 케이싱 내에 배열되는 복수의 에어로졸 발생 입자를 포함한다. 복수의 에어로졸 발생 입자 중 에어로졸 발생 입자는 서셉터 물질의 코어를 포함하며, 서셉터 물질의 코어는 에어로졸 형성 기재로 코팅된다.
에어로졸 형성 기재로 서셉터 물질의 코어를 코팅하는 것은 기재와 서셉터 물질 사이에 매우 밀접하고 직접적인 물리적 접촉을 제공한다. 따라서, 서셉터로부터 기재로의 열 전달이 최적화된다. 밀접 접촉은 코팅에서 에어로졸 형성 기재 전반에 걸친 매우 균일한 온도 프로파일을 유도할 수 있다. 따라서, 기재의 총량은 기재의 효율적인 사용으로 인해 감소될 수 있다. 결과적으로, 물질 또는 비용의 낭비가 감소될 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재의 과열이 방지될 수 있고 따라서 기재의 연소 및 형성되는 연소 생성물이 감소 또는 방지될 수 있다. 가열 에너지의 양이 감소될 수 있으며, 이는 특히 장치의 더 긴 작동 시간의 관점 또는 전자 가열 장치의 배터리 용량 또는 배터리 크기의 관점에서 유리할 수 있다. 개선된 열 전달 및 큰 접촉 면적은 또한 에어로졸 형성 기재의 더 빠른 가열을 유도하여 시동 시간을 단축하고 사용 준비를 위해 장치에 요구되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 다음의 도면에 의해 예시되는 실시예와 관련하여 추가로 설명된다:
도 1 및 도 2는 부분 종 방향 및 횡 방향 단면도로 도시하는 펠릿을 포함하는 관형 형상의 소모품의 개략도이다;
도 3 및 도 4는 부분 종 방향 및 횡 방향 단면도로 도시하는 2개의 별개의 펠릿을 포함하는 관형 형상의 소모품의 개략도이다;
도 5는 복수의 입자를 포함하는 캡슐을 도시한다;
도 6은 부분 종 방향 및 횡 방향 단면도로 도시하는 펠릿을 포함하는 캡슐의 개략도이다;
도 7은 펠릿의 다공도를 예시한다;
도 8a 내지 도 8c는 에어로졸 형성 기재에 대한 2회 코팅 단계 전후의 서셉터 과립의 단면을 도시한다;
도 9a 내지 도 9c는 에어로졸 형성 기재에 대한 2회 코팅 단계 전후의 서셉터 플레이크의 단면을 도시한다;
도 10a 내지 도 10g는 관형 소모품의 제작 공정을 예시한다;
도 11 은 장치 사용을 위한 준비 중에 유도 가열 가능한 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 예시한다;
도 12 는 작동 중인 도 11의 장치를 예시한다;
도 13 은 캡슐 및 천공 부재와 작동하는 에어로졸 발생 장치를 예시한다.
복수의 입자를 제공함으로써, 에어로졸 발생 입자 전체가 임의의 형태의 케이싱에 적응될 수 있다. 또한, 복수의 입자는 케이싱을 완전히 또는 부분적으로 충전하기 위해 선택될 수 있다. 따라서, 투여 방법은 예를 들어, 특정 소비 경험을 달성하기 위해 사용자의 필요에 따라 선택되고 변화될 수 있다. 특정 소비 경험은 복수의 입자의 양 또는 조성을 변화시킴으로써 변할 수 있다. 투여 방법은 예를 들어, 1회 이상의 흡입 경험에 대해 미리 정해진 수의 퍼프의 등가물을 발생하도록 선택될 수 있다. 따라서, 소비가 최적화되고 낭비를 피하거나 감소시킬 수 있다. 또한, 복수의 입자의 조성은 기본적으로 마음대로 선택 및 변경될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품에 포함된 복수의 입자는 모두 동일한 입자, 즉 예를 들어 동일한 조성, 형상, 크기 또는 에어로졸 전달 프로파일을 갖는 입자일 수 있다. 그러나, 에어로졸 발생 물품에 포함된 복수의 입자는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 상이한 유형의 입자를 포함할 수 있다. 유도 가열 가능한 에어로졸 형성 물품의 이와 같은 가변성 및 유연성은 본질적으로 "일체형" 소모품을 갖는 다른 종류의 에어로졸 발생 물품에서는 불가능한 소비 경험에 대한 맞춤화를 가능하게 한다.
복수 입자의 존재로 인해, 복수의 입자를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 매우 균일하다. 따라서, 소비 경험 중 퍼프(puff)들 사이의 에어로졸 형성뿐만 아니라 소비 경험들 사이의 재현성에서 일관성을 개선할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품의 상이한 개개의 부분을 가열(분할된 가열), 즉 복수의 입자의 일부를 가열할 때 균일하거나 일정한 에어로졸 발생이 제공된다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품과 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치는 유도 가열에 적응될 수 있으며, 예를 들어 전자기기 및 인덕터를 포함한 부하 네트워크가 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어 가열 블레이드를 포함하는 종래의 가열식 장치보다도 더 적은 전력을 필요로 하는 이와 같은 장치가 제작될 수 있고, 비접촉식 가열의 모든 장점(예를 들어, 가열 블레이드의 파손이 없고, 가열 요소 상에 잔류물이 없으며, 전자기기가 가열 요소 및 에어로졸 형성 물질로부터 분리되고, 장치의 세정이 용이해짐)을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품과 조합하여 사용되는 장치의 성능은 각각의 새로운 에어로졸 발생 물품에 제공되는 '신선한' 가열 요소로 인해 향상될 수 있다. 가열 요소에 잔류물이 축적되어 소비 경험의 품질과 일관성에 아마도 부정적인 영향을 미치지 않게 될 것이다.
복수의 입자는 케이싱 내에 배열되는 입자들의 느슨한 응집체일 수 있다. 이들 실시예에서, 바람직하게 케이싱은 예컨대, 기류가 케이싱을 통과하게 하고 케이싱 내에 발생된 에어로졸이 케이싱을 이탈하게 하기 위해 예를 들어, 구멍을 뚫거나 천공함으로써 전체적으로 그리고 밀봉되게 폐쇄된 케이싱이다. 이와 같은 밀봉 폐쇄된 케이싱은 예를 들어, 의료 적용예에 공지된 겔 캡슐과 같은 캡슐의 형태를 가질 수 있다.
유리하게, 복수의 입자는 부드럽게 압축되거나 펠릿화 된다. 복수의 입자는 하나 이상의 에어로졸 발생 펠릿을 형성할 수 있다. 바람직하게, 복수의 입자는 하나의 펠릿을 형성한다.
부드럽게 압축된 복수의 입자는 복수의 입자의 바른 위치를 제공하는 개체를 형성한다. 펠릿화된 복수의 입자는 복수의 입자에 의해 형성되는 펠릿의 붕괴 없이 양호한 취급을 허용하는 기계적 안정성을 제공한다.
간략화를 위해서, 용어 '펠릿(pellet)'은 부드럽게 압축될 뿐만 아니라 펠릿화 된 복수의 입자에 대해 사용된다.
펠릿은 유도 가열 장치에서 소모품으로서 직접 사용될 수 있으며, 즉 펠릿은 장치의 장치 공동에 직접 삽입될 수 있다. 펠릿은 또한 에어로졸 발생 물품의 케이싱 내에서 미리 정해진 용적을 충전하는 데 사용될 수 있다. 펠릿은 예를 들어, 전자 가열 장치에 사용되는 담배 스틱의 담배 플러그를 교체할 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 케이싱은 담배 스틱에 사용되는 다른 세그먼트로 펠릿을 조립하는 티핑 페이퍼(tipping paper) 또는 포장재이다.
펠릿은 케이싱 내부에 형성될 수 있거나 예비 형성되고 펠릿을 형성한 이후에 케이싱 내에 삽입될 수 있다. 예비 형성된 펠릿은 에어로졸 발생 물품의 적용예에 따라서 케이싱 내에 하나 초과의 펠릿을 배열할 수 있게 한다.
바람직하게, 케이싱은 종축을 갖는 종 방향의 형상을 가진다. 하나 초과의 에어로졸 발생 펠릿이 케이싱 내에 배열되면, 바람직하게 개개의 펠릿이 케이싱의 종축을 따라 서로 일정 거리에 배열된다. 이는 분할 가열을 허용하는 장치에 사용되면 분할 가열을 가능하게 한다. 예를 들어, 장치는 여러 유도 코일의 형태인 인덕터를 가질 수 있으며, 각각의 유도 코일은 펠릿 중 하나를 가열하기 위해 제공된다. 바람직하게, 하나 초과의 펠릿이 선형으로 배열되며 개별 원통형 또는 실질적으로 원통형인 펠릿의 실린더 축이 일치된다. 이와 같은 하나 초과의 (개별적인) 선형으로 배열 된 원통형 펠릿은 막대-형상을 갖거나 갖지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 케이싱은 사용 이전에 천공되거나 구멍이 뚫릴 수 있다. 바람직하게, 케이싱은 2개의 대향 단부를 포함하며 케이싱의 대향 단부 중 하나 또는 둘은 취성을 가진다.
펠릿이 사용되는 에어로졸 발생 물품의 실시예에서, 케이싱은 개방 단부를 가질 수 있다. 개방 단부는 바람직하게, 에어로졸 발생 물품을 저장하기 위해 밀봉된다. 바람직하게, 케이싱은 원통형이고 대향 단부들 중 하나 또는 둘은 하나 초과의 취성 또는 제거 가능한 배리어에 의해 밀봉된다. 바람직하게, 대향 단부들 중 하나 또는 둘은 평면이다. 에어로졸 발생 물품을 사용하기 이전에 박리 가능한 시일(peelable seal)과 같은 제거 가능한 배리어가 제거된다.
용어 '원통형'및 '평면'은 또한 '실질적으로 원통형' 및 '실질적으로 평면'을 포함하는 것으로 여기서 사용된다. '원통형'은 원형 또는 실질적으로 원형 단면의 실린더 또는 테이퍼링 처리된 실린더의 형상을 갖거나, 타원 또는 실질적으로 타원인 단면의 실린더 또는 테이퍼링 처리된 실린더의 형상을 갖는 형태들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 케이싱의 이와 같은 약간 상이한 형상에 대한 다양한 조합 및 배열이 가능하지만, 바람직한 실시예에서 케이싱은 원형 횡단면을 갖는 실린더의 형상을 가진다.
'평면'은 정확히 평면을 포함하지만 구조화되거나 약간 오목하거나 볼록한 형상을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
상기 하나 이상의 취성 배리어는 임의의 적절한 물질로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 상기 하나 이상의 취성 배리어는 금속 호일 또는 필름으로 형성될 수도 있다.
바람직하게는, 취성 배리어는 강자성 물질 또는 상자성 물질을 포함하고 있지 않거나, 제한된 양으로 포함되는 물질로 형성된 것이다. 특히, 취성 배리어는 20% 미만, 특히 10% 미만 또는 5% 미만 또는 2% 미만의 강자성 또는 상자성 물질을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 물품이 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치는 케이싱 또는 케이싱을 밀봉하는 하나 이상의 취성 배리어를 파열시키도록 구성되는 천공 부재를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 케이싱의 한 단부 또는 양 단부는 하나 이상의 제거 가능한 배리어에 의해 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 한 단부 또는 양 단부는 하나 이상의 박리 시일에 의해 밀봉될 수 있다.
케이싱은 임의의 적합한 크기를 가질 수 있다. 케이싱은 예를 들어, 5 ㎜ 내지 30 ㎜ 범위의 길이를 가질 수 있다. 바람직하게, 길이는 7 ㎜ 내지 18 ㎜ 범위일 수 있다. 케이싱은 예를 들어, 2.2 ㎜ 내지 15 ㎜ 범위의 외경을 가질 수 있다. 바람직하게, 외경은 4 ㎜ 내지 8 ㎜ 범위이다. 케이싱은 예를 들어, 2 ㎜ 내지 12 ㎜ 범위의 내경을 가질 수 있다. 바람직하게, 내경은 3 ㎜ 내지 7 ㎜ 범위이다.
유리하게, 케이싱의 외경은 에어로졸 발생 물품의 직경에 대응한다.
일반적인 규칙으로서, 본 출원서 전반에 걸쳐 값이 언급된 경우에는, 매 경우마다 그 값이 분명하게 개시된 것으로 이해해야 할 것이다. 그러나, 기술적 고려 때문에 어떤 값은 또한 정확하게 특정 값일 필요가 없는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 어떤 값은 정확한 값 +/- 20%에 해당하는 값들의 범위를 포함한다.
바람직하게, 케이싱은 중합체 물질 또는 셀룰로오스 기반 물질을 포함한다.
바람직하게, 케이싱은 캡슐 또는 관형 요소이다.
케이싱은 의료 등급 중합체를 포함한, 니코틴과 호환 가능한 중합체, 예컨대: ALTUGLAS® 의료용 수지 폴리메트리메타크릴레이트(PMMA), Chevron Phillips K-Resin® 스티렌-부타디엔 공중합체(SBC), Arkema 특수 성능 중합체 Pebax®, Rilsan® 및 Rilsan® Clear, DOW(Health+TM) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), DOWTM LDPE 91003, DOWTM LDPE 91020(MFI 2.0; 밀도 923), ExxonMobilTM 폴리프로필렌(PP) PP1013H1, PP1014H1 및 PP9074MED, Trinseo CALIBRETM 폴리카보네이트(PC) 2060-SERIES로 만들어질 수 있다.
케이싱은 종이 또는 셀룰로오스 아세테이트와 같은 다른 셀룰로오스 유형의 물질로 또한 만들어질 수도 있다.
케이싱 물질은 또한, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 및 초산 셀룰로오스(CA)로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
케이싱, 특히 피어싱 가능한 또는 천공 가능한 캡슐은 예를 들어, 젤라틴 및 하이프로멜로 오스 기반 제제, 즉 카라기난 기반 물질과 같은 그의 유도체를 포함하는 식물성 다당류 및 가소제로서 글리세린과 같은 겔화제 용액의 수용액으로 만들어질 수 있다. 겔화제는 또한 전분 또는 셀룰로오스, 또는 그 개질 형태를 포함할 수 있다. 바람직하게, 캡슐의 물질은 셀룰로오스 기반이며, 바람직하게 캡슐의 천공 또는 구멍뚫기를 허용하는 원하는 파열 강도를 달성할 수 있는 낮은 점탄성 특성을 갖는 형태의, 바람직하게 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC)로 구성된다. 캡슐용 물질은, 예를 들어: Vegesoft®, 풀루란 및 하이프로멜로오스, 글리세린, 소르비톨(소르비톨 스페셜® 포함) 및 폴리에틸렌(PEG) 기반 충전물을 포함할 수 있다.
케이싱의 물질은 입자에 의해 형성되는 입자 또는 펠릿에 사용되는 물질에 대해 화학적으로 내성을 가져야 하며, 특히 에어로졸 형성 기재 코팅의 물질에 대해 내성을 가져야 한다. 추가적으로 또는 대안으로, 입자 또는 펠릿은 외부 보호 층을 포함할 수 있다. 이와 같은 외부 보호 층은 환경과의 화학적 상호작용, 특히 케이싱과의 화학 반응을 방지하거나 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 습기 보호를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 바람직하게 여기서 설명되는 바와 같은 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 에어로졸 발생 펠릿이 제공된다. 에어로졸 발생 펠릿은 압축된 복수의 에어로졸 발생 입자이며, 복수의 에어로졸 발생 입자 중의 입자는 각각 에어로졸 형성 기재로 코팅된 서셉터 물질의 코어를 포함한다.
서셉터 물질과와 에어로졸 형성 기재 사이의 밀착 접촉의 장점 및 가열 효과에 대한 그의 효과는 위에서 설명되었고 반복되지 않을 것이다. 또한, 펠릿은 유도 가열 장치에서 소모품으로서 직접 사용되거나 예를 들어, 캡슐 또는 관형 요소와 같은 에어로졸 발생 물품의 케이싱에 사용되기 위해 기계적으로 안정한 제품을 제공한다. 펠릿은 또한 펠릿을 통한 특정 기류 관리 또는 펠릿의 또는 에어로졸 발생 제품으로서 펠릿을 사용하는 에어로졸 발생 시스템의 흡인에 대한 비저항(specific resistance-to-draw)(RTD)에 대처하기 위해 정의된 다공도를 포함할 수 있다. 다공도는 예를 들어, 펠릿을 형성하기 위해 사용된 입자를 압축하는 힘에 의해 또는 입자의 형상의 선택을 통해 정의될 수 있다.
펠릿은 약 0.2 내지 약 0.35 범위의 다공도를 가질 수 있으며, 다공도는 펠릿 내의 공극 공간의 용적 분율이다. 특히 바람직한 실시예에서, 다공도는 약 0.24 내지 약 0.35 사이이다.
펠릿을 에어로졸 발생 장치에 놓았을 때 펠릿의 흡인에 대한 저항(RTD)은 40 내지 120 mm H2O, 바람직하게 80 내지 120 mm H2O이다. 펠릿은 바람직하게 에어로졸 발생 장치에 놓여질 때 펠릿의 RTD가 전술한 범위 내에 있게 하는 다공도를 가진다.
펠릿의 크기를 선택하거나 추가적으로 에어로졸 발생 물품에 사용되거나 에어로졸 발생 장치에 직접 사용되는 펠릿의 수를 선택함으로써, 에어로졸화를 위한 에어로졸 형성 기재의 양은 1회, 2회 또는 그 초과의 소비 경험에 대응하는 퍼프의 수에 대처하기 위해서 원하는 양으로 투여될 수 있다.
바람직하게, 에어로졸 발생 펠릿은 원통형 형상을 가진다. 펠릿은 2 mm 내지 20 mm, 바람직하게 3 mm 내지 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 펠릿은 2 mm 내지 12 mm, 바람직하게 3 mm 내지 7 mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 펠릿은 압축된 복수의 동일한 입자 또는 압축된 복수의 상이한 유형의 에어로졸 발생 입자를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 입자의 상이한 유형은 입자의 크기 또는 형상, 예를 들어 거칠거나 매끄러운 표면, 구형 또는 각진 형상; 서셉터 물질의 형상 또는 조성, 예를 들어 동일하거나 상이한 표면 구조 또는 물질 조성을 갖는 과립 또는 플레이크; 에어로졸 형성 기재 코팅의 두께; 에어로졸 형성 기재 코팅의 다공도 또는 조성; 또는 에어로졸 전달 프로파일 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.
입자는 규칙적 또는 불규칙한 형상 또는 표면을 갖는, 예를 들어 둥근, 평탄한 또는 종 방향으로 연장된 형상을 갖는 과립, 플레이크 또는 다른 입자 물질일 수 있다. 과립은 예를 들어, 비드 또는 그릿(grit)일 수 있다. 입자는 에어로졸 형성 기재의 단일 또는 다중 코팅을 포함할 수 있다. 입자는 단일 서셉터 입자 또는 여러 서셉터 입자를 포함하는 코어를 포함할 수 있다.
과립은 여기서, 임의의 치수가 임의의 다른 치수의 2배보다 더 작은 형상을 갖는 요소로서 정의된다. 형상은 둥글거나 실질적으로 둥글거나 각질 수 있다. 과립의 표면은 각지거나, 둥글거나 매끄러울 수 있다.
플레이크는 여기서, 하나의 주요 치수를 갖는 형상을 갖는 요소로서 정의되며, 주요 치수는 임의의 다른 치수의 적어도 2배이다. 바람직하게, 플레이크는 실질적으로 평탄한 적어도 하나의 표면을 가진다.
다른 입자 물질은 기본적으로 주어진 입도 범위 내에서 임의의 용적 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 다른 입자 물질은 바람직하게, 에어로졸 형성 기재로 코팅된 서셉터 섬유로 형성되는 서셉터 물질의 코어를 포함한다.
유리하게, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 입자 또는 본 발명에 따른 펠릿을 형성하기 위한 입자는 각각 최대 크기가 6 mm, 바람직하게는 4 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm이다.
바람직하게, 입자 또는 실질적으로 둥근 형상이 아닌 입자의 최대 치수는 0.2 mm 이상, 바람직하게는 0.5 mm 이상이다.
이와 같은 범위의 입자 크기는 에어로졸 형성 기재에 대한 서셉터 물질의 최적 비율을 갖는 입자의 제작을 허용한다. 에어로졸 형성 기재의 양에 대한 서셉터 물질의 양의 비율은 변할 수 있다. 그러나, 바람직하게 이와 같은 비율은 특정 범위 내에서 일정하다.
에어로졸 형성 기재의 양에 대한 서셉터 물질의 양의 비율은 1:1 내지 1:4, 바람직하게는 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다. 이와 같은 비율은 용적 비율로 고려된다.
이와 같은 범위의 비율은 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 제품의 효율적이고 바람직하게 균일한 가열에 대해 선호될 수 있다. 비율은 사용자에게 일정한 물질 전달, 바람직하게 니코틴 전달을 제공하는 방식으로 가열이 수행되도록 구성될 수 있다.
복수의 입자 중 입자의 서셉터 물질의 코어는 서셉터 입자, 예컨대 서셉터 과립 또는 서셉터 플레이크 또는 서셉터 섬유일 수 있다. 서셉터 입자는 규칙적이거나 불규칙한 형상 또는 표면을 갖는, 예를 들어 둥글거나 평탄하거나 종 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 서셉터 과립은 예를 들어, 서셉터 비드 또는 서셉터 그릿일 수 있다.
일반적으로, 서셉터는 전자기 에너지를 흡수하고 이를 열로 변환할 수 있는 물질이다. 교류 전자기장 내에 위치될 때, 서셉터 내에서 와전류가 유도되고 히스테리시스 손실이 발생하여 서셉터의 가열을 야기한다. 입자에서, 하나 또는 여러 인덕터, 예를 들어 유도 가열 장치의 유도 코일에 의해 발생되는 전자기장을 변화시키면 서셉터 코어를 가열하며, 그 다음에 에어로졸이 형성되도록 주로 열 전도에 의해 에어로졸 형성 기재의 주위 코팅으로 열을 전달한다. 서셉터가 에어로졸 형성 기재 코팅의 담배 물질 및 에어로졸 형성제와 밀착 열 접촉하는 경우에, 이와 같은 열 전달이 최고이다. 코팅 공정으로 인해, 서셉터 물질의 코어와 에어로졸 형성 기재 코팅 사이에 밀착 계면이 형성된다.
서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있고 과립, 플레이크 및 섬유와 같은 서셉터 입자의 제작을 허용하는 임의 물질로부터 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터는 금속 또는 탄소를 포함한다. 바람직한 서셉터는 강자성 물질, 예를 들어 페라이트 철, 강자성 합금, 예컨대 강자성 스틸 또는 스테인리스 스틸, 강자성 입자, 및 페라이트를 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다.
바람직한 서셉터는 금속 서셉터, 예를 들어 스테인리스 스틸이다. 그러나, 서셉터 물질은 또한, 그래파이트, 몰리브덴, 실리콘 카바이드, 알루미늄, 니오븀, 인코넬 합금(오스테나이트 니켈-크롬계 초합금), 금속화 필름, 예를 들어 지르코니아와 같은 세라믹, 예를 들어 Fe, Co, Ni와 같은 전이 금속, 또는 예를 들어 B, C, Si, P, Al과 같은 준금속 성분을 포함하거나 이들로 만들어질 수 있다.
바람직하게, 서셉터 물질의 코어는 금속성 서셉터 입자이다.
서셉터는 다중 물질 서셉터일 수도 있고, 제1 서셉터 물질 및 제2 서셉터 물질을 포함할 수 있다. 제1 서셉터 물질은 제2 서셉터 물질과와 물리적으로 밀접하게 접촉하여 배치될 수 있다. 제2 서셉터 물질의 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재의 발화점 아래인 것이 바람직하다. 서셉터가 변동성 전자기장 내에 배치될 때, 제1 서셉터는 서셉터를 가열하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 임의의 적합한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 물질은 알루미늄일 수 있거나, 스테인리스 강과 같이 철을 함유한 물질일 수 있다. 제2 서셉터 물질은 서셉터가 제2 서셉터 물질의 퀴리 온도인 특정 온도에 도달한 때를 표시하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 제2 서셉터 물질의 퀴리 온도는 작동 동안에 전체 서셉터의 온도를 조절하는 데 사용될 수 있다. 제2 서셉터 물질용으로 적합한 물질은 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다.
적어도 제1 및 제2 서셉터 물질을 제공함으로써, 에어로졸 형성 기재의 가열 및 가열 온도 제어가 분리될 수 있다. 제2 서셉터 물질은 원하는 최대 가열 온도와 실질적으로 동일한 제2 퀴리 온도를 갖는 자성 물질인 것이 바람직하다. 즉, 제2 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 서셉터가 가열되어야 하는 온도와 대략 동일한 것이 바람직하다.
비드 및 그릿과 같은 서셉터 과립은 금속 액적을 생성하기 위해 원료, 예를 들어 합금을 용융시킴으로써 제작될 수 있다. 실질적으로 둥글지만 구형 또는 불규칙한 구형(각진) 형상을 가질 수 있는 비드를 제작하기 위해서, 액적이 재성형되고 체질되어 특정 입도 범위를 얻을 수 있다.
실질적으로 둥글지만 각진 형상을 갖는 그릿을 제작하기 위해서, 액적은 각진 입자로 분쇄되고 체질되어 특정 입도 범위를 얻을 수 있다. 그릿은 스테인리스 스틸 가공 공장의 산업 잔류물, 예를 들어 의료 공구의 제작 또는 의료 등급 합금의 가공으로 야기되는 잔류 물로부터 또한 얻을 수 있다. 이들 잔류물은 정돈되고 분쇄되고 체질되어 특정 입도 범위를 얻을 수 있다.
서셉터 플레이크는 예를 들어, 전술한 바와 같은 재활용 물질을 포함한 다양한 원료를 사용하는 밀링 기술에 의해 제작될 수 있다. 구형 또는 불규칙한 구형(각진) 원주 형상을 갖는 실질적으로 평탄한 형상을 갖는 서셉터 플레이크를 제작하기 위해서, 원료는 예를 들어, 여러 가공 단계에서 가공되어 정해진 두께 및 전체 크기 범위의 플레이크를 얻게 된다. 바람직하게, 가공 단계에서, 플레이크는 괴상화되지 않고 더 작은 입자로의 플레이크의 파쇄가 발생하지 않는다는 것이 확인된다.
서셉터 섬유는 서셉터 물질을 소결함으로써 제작될 수 있다. 섬유는 직포 또는 부직포 서셉터 입자를 형성할 수 있다.
서셉터 과립, 예를 들어 비드 또는 그릿의 크기는 0.2 mm 내지 2.4 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 1.7 mm, 더욱 바람직하게는 0.3 mm 내지 1.2 mm일 수 있다.
서셉터 플레이크의 최대 길이는 0.2 mm 내지 4.5 mm, 바람직하게는 0.4 mm 내지 3 mm, 더욱 바람직하게는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다.
서셉터 플레이크의 두께는 0.02 mm 내지 1.8 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.7 mm, 더욱 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.3 mm일 수 있다.
섬유의 두께는 30 ㎛ 내지 1.5 ㎜일 수 있다.
유리하게, 서셉터 물질의 코어는 하나의 입자로 이루어진다. 그러나, 서셉터 물질의 코어는 여러 개의 입자, 예를 들어 2개의 입자를 포함할 수 있다. 여러 입자가 서셉터 코어를 형성하면, 여러 입자 크기의 합은 여기서 언급된 주어진 입도 범위 내에 있다.
서셉터 입자는 부분적으로 또는 전체적으로 다공성일 수 있다. 서셉터 입자는 중실형 또는 중공형일 수 있다.
유리하게, 서셉터 입자에 대해서 1450℃ 내지 1500℃의 용융 온도를 갖는 서셉터 물질이 사용된다. 입자 밀도는 5 g/㎤ 내지 9 g/㎤, 바람직하게는 6 g/㎤ 내지 8 g/㎤일 수 있다. 입자 크기에 의존하는 벌크 밀도는 비드 및 플레이크에 대해 2.8 g/㎤ 내지 6.6 g/㎤, 바람직하게는 3.5 g/㎤ 내지 4.7 g/㎤일 수 있다. 그릿의 벌크 밀도는 3.1 g/㎤ 내지 6.2 g/㎤, 바람직하게는 3.8 g/㎤ 내지 4.1 g/㎤의 약간 더 좁은 밀도 범위일 수 있다. 서셉터 비드 및 플레이크의 경도는 30 HRC 내지 70 HRC(로크웰 기준), 바람직하게 30 HRC 내지 50 HRC일 수 있으며, 서셉터 그릿의 경도는 바람직하게 30 HRC 내지 70 HRC, 더욱 바람직하게는 40 HRC 내지 60 HRC이다.
에어로졸 형성 기재는 담배 함유 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 슬러리의 형태로 제공될 수 있다. 서셉터 코어 상에 기재 코팅을 도포하기 위한 코팅 방법에 따라서, 슬러리의 수분 함량이 변할 수 있다.
바람직하게, 담배 함유 슬러리 및 담배 함유 슬러리로부터 만들어지는 에어로졸 형성 기재 코팅은 담배 입자, 섬유 입자, 에어로졸 형성제, 결합제 및 예를 들어 향미제를 포함한다. 바람직하게, 코팅은 담배 함유 슬러리로부터 형성되는 재구성된 담배의 형태이다.
담배 입자는 원하는 코팅 두께에 따라서, 30 ㎛ 내지 250 ㎛ 정도, 바람직하게는 30 ㎛ 내지 80 ㎛ 또는 100 ㎛ 내지 250 ㎛ 정도의 입자를 갖는 담배 가루 형태일 수 있다.
섬유 입자는 담배 주맥(stem) 물질, 줄기(stalk) 또는 다른 담배 식물 물질, 및 낮은 리그닌 함량을 갖는 목질 섬유와 같은 다른 셀룰로오스계 섬유를 포함할 수 있다. 섬유 입자는 코팅에 대한 충분한 인장 강도 대 낮은 함유율, 예를 들어 약 2% 내지 15%의 함유율을 얻고자 하는 욕구에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 식물 섬유 등의 섬유가 상기 섬유 입자들과 함께 사용되거나, 마 및 대나무를 포함하여 대안적으로 사용될 수 있다.
코팅을 형성하기 위해 슬러리 내에 포함된 에어로졸 형성제는 하나 이상의 특징에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 상기 에어로졸 형성제의 특정 휘발 온도 이상으로 가열될 때 휘발되어 니코틴 또는 향미제 또는 양쪽 모두를 에어로졸로 전달하는 메커니즘을 제공한다. 상이한 에어로졸 형성제는 일반적으로 상이한 온도에서 기화한다. 에어로졸 형성제는 그의 능력, 예를 들면 실온 또는 그 부근에서 안정하게 잔류하지만 더 높은 온도, 예를 들면 40℃와 450℃ 사이의 온도에서 휘발할 수 있는 능력에 기초하여 선택될 수도 있다. 에어로졸 형성제는, 에어로졸 형성 기재가 담배 입자들을 포함하는 담배 기반 제품으로 구성되는 경우에 에어로졸 형성 기재 내에 바람직한 수준의 수분을 유지하는 것을 돕는 습윤제(humectant) 타입 특성 또한 가질 수 있다. 특히, 일부 에어로졸 형성제는 습윤제로서 기능하는 흡습성 물질, 즉 기재가 습한 습윤제의 함유를 유지하는 것을 돕는 물질이다.
조합식 에어로졸 형성제의 하나 이상의 특성을 이용하기 위해 하나 이상의 에어로졸 형성제가 조합될 수 있다. 예를 들어, 활성 성분을 전달하는 트리아세틴의 능력 및 글리세린의 습윤 특성을 이용하기 위해 트리아세틴이 글리세린 및 물과 조합될 수 있다.
에어로졸 형성제는 폴리올, 글리콜 에테르, 폴리올 에스테르, 에스테르, 및 지방산으로부터 선택될 수 있고, 다음의 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 글리세린, 에리스리톨, 1,3-부틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리에틸 시트레이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸 라우레이트, 트리아세틴, 메소-에리스리톨, 디아세틴 혼합물, 디에틸 수베레이트, 트리에틸 시트레이트, 벤질 벤조에이트, 벤질 페닐 아세테이트, 에틸 바닐레이트, 트리부티린, 라우릴 아세테이트, 라우르산, 미리스트산, 및 프로필렌 글리콜.
담배 함유 에어로졸 형성 기재용 슬러리를 제조하기 위한 전형적인 공정은 담배 준비 단계를 포함한다. 이를 위해, 담배가 잘게 썰린다. 그런 다음, 썰은 담배(shredded tobacco)가 다른 종류의 담배와 배합되고 분쇄된다. 통상적으로, 다른 종류의 담배는 버지니아종 또는 벌리종과 같은 다른 종류의 담배이고, 예를 들면 다르게 처리된 담배일 수도 있다. 배합 및 분쇄 단계는 서로 바뀔 수도 있다. 섬유들은 별도로, 바람직하게는 예를 들면 용액 형태의 슬러리에서 사용되도록 제조된다. 섬유가 코팅에 안정성을 제공하기 위해 슬러리 내에 주로 존재하기 때문에, 섬유의 양은 감소될 수 있거나 서셉터 물질의 코어에 의해 안정화되는 에어로졸 형성 기재 코팅으로 인해 섬유는 심지어 생략될 수 있다.
섬유 용액이 존재하면, 이 섬유 용액과 제조된 담배는 이후 혼합될 수 있다. 이어서, 슬러리는 코팅 또는 과립화 장치로 이송된다. 동일하거나 상이한 슬러리로의 단일 코팅 또는 다중 코팅 이후에, 이어서 입자는 바람직하게 열에 의해 건조되고 건조 이후에 냉각된다.
바람직하게, 담배 함유 슬러리는 균질화된 담배 물질을 포함하고, 글리세린을 에어로졸 형성제로서 포함한다. 바람직하게, 에어로졸 형성 기재의 코팅은 전술한 바와 같은 담배 함유 슬러리로 만들어진다.
유리하게, 서셉터 물질의 코어를 둘러싸는 에어로졸 형성 기재는 다공성이어서 휘발된 물질이 기재를 이탈할 수 있게 한다. 서셉터 물질의 코팅을 형성하는 에어로졸 형성 기재로 인해, 예를 들어 가열 블레이드에 의해 가열되는 에어로졸 형성 기재와 비교하여, 단지 작은 양의 기재만이 하나의 서셉터 코어에 의해 가열되어야 한다. 따라서, 다공도를 전혀 또는 단지 조금 갖는 코팅이 또한 사용될 수 있다. 작은 두께를 갖는 코팅은 예를 들어, 큰 두께를 갖는 코팅보다 작은 다공도를 갖도록 선택될 수 있다.
서셉터 물질의 코팅은 단일 코팅 또는 다중 코팅일 수 있다.
유리하게, 에어로졸 형성 기재 코팅의 두께는 0.05 mm 내지 4.8 mm, 바람직하게는 0.1 mm 내지 2.5 mm이다.
제2 에어로졸 형성 기재 코팅이 도포되면, 유리하게, 제2 코팅의 두께는 0.05 mm 내지 4 mm, 바람직하게는 0.1 mm 내지 1.3 mm이다.
다중 코팅은 예를 들어, 조성 및 밀도가 동일할 수 있다. 바람직하게, 다중 코팅의 개개의 코팅은 코팅 표면의 조성, 다공도, 코팅 두께 또는 형상 중 적어도 하나가 상이하다.
하나 초과의 그러나 상이한 에어로졸 형성 기재를 선택함으로써, 에어로졸화는 주어진 유도 가열 장치에 대해 변할 수 있고 제어될 수 있다. 또한, 예를 들어 니코틴 또는 향미제와 같은 상이한 물질의 전달은 주어진 유도 가열 장치에 대해 변할 수 있고 제어될 수 있다. 특히, 맞춤 성능을 갖는 에어로졸 발생 시스템이 제공될 수 있다.
입자에는 추가 에어로졸 형성 기재를 포함하는 추가 코팅이 제공될 수 있다. 유리하게, 추가 코팅은 제1 또는 제2 코팅과 상이하다. 바람직하게, 추가 코팅의 두께는 제1 또는 제2 코팅의 두께 또는 이전의 추가 코팅의 두께보다 작다.
상이한 코팅 특성은 상이한 물질 조성 또는 상이한 양의 동일한 물질을 갖는 코팅 물질을 제공함으로써 달성될 수 있다. 상이한 코팅 특성은 상이한 코팅 기술에 의해 또한 달성될 수 있다. 상이한 코팅 기술은 바람직하게, 코팅의 상이한 코팅 표면 또는 기재 밀도를 달성하기 위해 선택된다. 예를 들어, 회전식 챔버를 갖는 코팅 기술은 일반적으로 더 매끄러운 코팅 표면을 제공하는 반면에, 습식 과립화 장비는 거친 코팅 표면을 얻는 데 선호될 수 있다.
입자, 또는 복수의 입자로부터 형성되는 펠릿은 하나 이상의 보호 층을 더 포함할 수 있다. 보호 층은 예를 들어, 각각 입자 또는 펠릿의 수명을 보장하거나 향상시킬 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 보호 층은 입자 또는 펠릿의 사용 및 기화 거동을 최적화할 수 있다.
보호 층은 입자 및 그의 코팅 물질을 환경 적 영향으로부터 보호하는 외부 보호 층일 수 있다. 바람직하게, 외부 층은 습기 보호 층이다. 바람직하게, 외부 보호 층은 입자의 최외부 물질이다.
보호 층은 또한 예를 들어, 2개의 코팅 사이에 배열되는 내부 보호 층일 수 있다. 2개의 코팅 사이의 접촉이 제품의 소비 시에만 허용되어야 하는 경우에, 내부 보호 층이 선호될 수 있다.
보호 층은 또한 예를 들어, 외부 보호 층에 색상을 추가함으로써 마킹 목적으로 사용될 수 있다.
입자는 기본적으로 임의의 종류의 습식 과립화 또는 건식 과립화 또는 습식 코팅 또는 건식 코팅에 의해 하나 또는 여러 개의 코팅으로 코팅될 수 있다. 습식 또는 건식 코팅은 예를 들어, 분말 또는 슬러리 코팅 또는 회전 코팅일 수 있다. 습식 과립화는 예를 들어, 배치(batch) 또는 연속 유동-층 과립화, 바닥 또는 상부-분무 과립화일 수 있다. 건식 과립화는 예를 들어, 전단 과립화, 구형화 또는 회전자 과립화를 포함할 수 있다. 건식 과립화는 바람직하게, 과립 형태의 입자의 제작에 사용된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 펠릿에 사용되는 입자는 위의 코팅 방법 중 어느 하나에 따라 하나 또는 2개의 코팅으로 코팅된다.
이들 코팅 방법은 코팅된 입자의 대량 생산을 허용하는 신뢰할 수 있는 표준 산업 공정이다. 이들 코팅 공정은 또한 제조시 높은 제품 일관성 및 입자 성능의 재현성을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 에어로졸 발생 펠릿을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 입자를 제공하는 단계, 복수의 입자를 미리 정해진 형상의 공동 내에 충전하는 단계, 및 공동 내의 복수의 입자를 압축하는 단계를 포함한다. 이에 의해서, 공동 형상을 갖는 에어로졸 발생 펠릿이 형성된다. 펠릿을 형성하는데 사용되는 입자는 에어로졸 형성 기재로 코팅된 서셉터 물질의 코어를 포함한다.
공동은 예를 들어, 펠릿 몰딩 장치의 펠릿 형성 몰드의 공동일 수 있다. 복수의 입자가 몰드 내에 충전되고, 몰드 내에서 압축되고 그 후 몰드로부터 펠릿으로서 제거될 수 있다.
공동은 또한, 에어로졸 발생 물품의 케이싱의 공동일 수 있다. 따라서, 복수의 입자를 공동 내로 충전하는 단계는 복수의 입자를 별도의 케이싱 내에 충전하고, 에어로졸 발생 펠릿을 케이싱 내부에 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이에 의해서, 케이싱 및 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제작된다. 추가 단계에서, 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 케이싱은 펠릿화 장치로부터 제거될 수 있다. 케이싱의 개방 단부는 차후에 바람직하게, 취성 또는 제거 가능한 배리어에 의해 밀봉될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 시스템은 본 발명에 따른 그리고 여기서 설명된 바와 같은 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿 또는 본 발명에 따른 그리고 또한 여기서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 물품을 포함한다. 상기 시스템은 장치 하우징을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 더 포함하며 장치 하우징은 그 내부에 배열되는 장치 공동을 포함한다. 장치 공동은 각각 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿 또는 에어로졸 발생 물품을 포함한다. 상기 시스템의 전원은 부하 네트워크에 연결되며, 부하 네트워크는 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿의, 아마도 복수의 입자를 포함하고 바람직하게 하나 이상의 펠릿 형태인 에어로졸 발생 물품의 복수의 입자의 서셉터 물질의 코어에 유도 결합되게 하는 인덕터를 포함한다. 인덕터는 예를 들어, 하나 이상의 유도 코일일 수 있다. 하나의 유도 코일만이 제공되면, 단일 유도 코일은 예를 들어, 펠릿 또는 펠릿들의 복수의 입자에 유도 결합된다. 여러 유도 코일이 제공되면, 각각의 유도 코일은 복수의 입자에 의해 형성되는 펠릿의 하나의 펠릿 또는 개개의 부분을 가열할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 케이싱을 천공하기 위한 천공 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법뿐만 아니라 시스템의 장점 및 추가 양태는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품 및 본 발명에 따른 에어로졸 발생 펠릿에 관하여 논의했으며 반복되지 않을 것이다.
도 1 및 도 2는 원형 직경(85)을 갖는 예를 들어, 중합체 물질 또는 판지로 만들어진 관형 형상의 케이싱(8)을 도시한다. 서셉터 물질 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 압축된 복수의 입자(1)로 형성된 펠릿(3)이 케이싱(8) 내에 배열된다. 펠릿은 케이싱(8) 내에 서로 인접한 2개의 단일 길이 펠릿(3)을 배열함으로써 조립되는 이중-길이의 펠릿이다. 도 1 및 도 2의 실시예는 이중-길이를 갖는 단일 펠릿을 케이싱(8)에 배열함으로써 또한 실현될 수 있다.
단일 길이의 펠릿(3)은 3 mm 내지 10 mm 범위의 길이(30)를 가진다. 펠릿(3)은 3 mm 내지 7 mm 범위의 직경(32)을 가진다.
케이싱(8)은 7 mm 내지 18 mm 범위의 길이(86)를 가진다. 케이싱(8)의 내경은 펠릿의 직경(32)에 대응한다.
케이싱(8)의 외경(85)은 4 mm 내지 8 mm 범위이다.
펠릿(3)은 펠릿(3)의 양 측면 상에 텅빈 에지 부분(82)을 남긴 채로 케이싱(8) 내에 대칭으로 배열된다. 에지 부분(82)은 각각 0.5 mm 내지 11 mm 범위, 바람직하게는 2 mm 내지 5 mm 범위의 길이를 가질 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 펠릿은 케이싱(8)의 내부에 직접 형성될 수 있거나 케이싱(8) 내로 예비 형성되어 삽입될 수 있다.
관형 케이싱(8)의 2개의 단부 부분은 각각 밀봉 캡(80), 예를 들어 천공 가능한 또는 제거 가능한 호일에 의해 밀봉된다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2와 동일한 관형 형상의 케이싱(8)을 도시하며, 동일한 참조 번호가 동일하거나 유사한 요소에 사용된다.
복수의 입자(1)로 만들어지는 2개의 예비 형성된 펠릿(3)이 케이싱(8) 내에 배열된다. 2개의 펠릿(3)은 서로에 대한 거리(81)에 배열된다. 펠릿은 도 1 및 도 2의 단일 길이 펠릿과 동일한 크기를 가진다.
펠릿(3) 사이의 거리(81)는 바람직하게, 1 mm 내지 9 mm의 범위, 더욱 바람직하게는 1 mm 내지 4 mm의 범위 내에 있다. 케이싱은 하나의 펠릿만을 갖는 케이싱(8)의 길이(86)보다 길 수 있는 길이(87)를 가질 수 있다. 2개 이상의 펠릿(3)을 포함하는 케이싱의 길이(87)는 8 mm 내지 35 mm의 범위, 바람직하게는 8 mm 내지 18 mm의 범위 안에 있다.
2개의 펠릿(3)은 케이싱 (8) 내에 대칭으로 배치되고, 또한 펠릿(3)의 측면 상에 텅빈 엣지 부분(82)을 남기고 관형 케이싱(8)의 2개 단부에 대해 지향한다.
관형 케이싱(8)의 2개의 단부 부분은 밀폐 캡(80), 예를 들어 천공 가능한 또는 제거 가능한 호일에 의해 각각 밀봉된다.
2개 이상의 개별 펠릿을 포함하는 에어로졸 발생 물품은 순차적 또는 분할된 유도 가열을 위해 설계된 에어로졸 발생 장치에서 분할 또는 순차 가열을 위해 특별 제작된다.
도 5에서, 캡슐 형태의 케이싱(8)은 미리 정해진 양 또는 수의 유도 가열 가능한 입자(1), 예를 들어 에어로졸 형성 기재 코팅된 서셉터 플레이크 또는 과립 또는 이들의 조합으로 충전된다. 캡슐의 충전 이후, 캡슐의 밀봉 폐쇄는 당 업계에, 예를 들어 제약 산업으로부터 공지된 기술에 의해 달성될 수 있다. 입자(3)는 캡슐의 2개의 절반을 폐쇄하기 이전에 캡슐에 정밀하게 투여되고 충전될 수 있다. 케이싱은 천공 가능한 물질로 만들어져서, 케이싱의 관통 시 캡슐 내로 그리고 캡슐을 통한 공기 경로가 캡슐의 사용시 제공될 수 있다.
캡슐은 또한 도 6에 도시된 바와 같이 예비 형성된 펠릿(3)으로 충전될 수 있다. 캡슐뿐만 아니라 펠릿(3)의 크기는 도 1 및 도 2의 관형 케이싱 및 펠릿에 대해 주어진 것과 동일하다. 캡슐에서, 중첩 부분(84)은 캡슐의 2개의 절반을 폐쇄한 이후에 형성된다.
캡슐은 제약 산업에서 사용되는 것과 같은 표준 2-부분 캡슐일 수 있다. 이와 같은 캡슐의 전형적인 용적은 약 0.20 ml 내지 1.04 ml이고, 전형적인 충전 용량은 약 170 mg 내지 약 1250 mg이다.
도 7은 과립(1)으로 형성된 펠릿의 단면의 개략도이다. 과립(1)은 과립(1)들 사이의 3차원 갭을 통해 펠릿의 다공도를 정의하는 개별 과립들 사이의 간극(13)을 도시하는 한정된 공간으로 압축된다. 이와 같은 다공도는 바람직하게 0.24 내지 0.35 범위에 속하며, 여기서 다공도는 펠릿 내의 공극 공간의 용적 분율이다.
그로부터 펠릿(3)을 형성하는 과립 또는 입자(1)는 하나 또는 여러 개의 에어로졸 형성 기재 코팅에 의해 코팅되는 서셉터 코어를 포함한다.
도 8a는 거친 표면(100)을 갖는 과립(10) 형태인 서셉터 코어 입자의 단면을 도시한다. 도 8b에서, 서셉터 코어 입자(10)는 에어로졸 형성 기재(20)의 제1 코팅으로 코팅된다. 이와 같은 제1 코팅(20)도 또한 거친 표면(200)을 가진다. 도 8c에서, 에어로졸 형성-기재의 제2 코팅(21)은 제1 코팅(20)을 코팅한다. 또한 이와 같은 제2 코팅(21)에는 거친 표면(210)이 제공된다. 제1 코팅 및 제2 코팅의 에어로졸 형성 기재는 동일하거나 상이할 수 있으며, 예를 들어 조성, 밀도, 다공도, 코팅 두께 중 임의의 하나 또는 그 조합이 상이할 수 있다.
하나 또는 2개의 에어로졸 형성 기재 코팅(20, 21)으로 코팅된 서셉터 코어(10)에 의해 형성된 과립 형태인 도 8b 및 도 8c에 도시된 입자(1)는 캡슐 내에 충전될 수 있거나 펠릿을 형성하도록 압축될 수 있는 입자(1)를 형성한다.
바람직하게, 서셉터 과립(10)은 금속 또는 금속 합금, 예를 들어 오스테나이트 또는 말텐사이트 스테인리스 스틸로 만들어진 금속 과립이다. 바람직하게, 제1 및 제2 에어로졸 형성 기재 코팅(20, 21)은 담배 함유 기재 코팅이다. 도 8b 및 도 8c에 도시된 실시예에서, 제2 코팅(21)은 제1 코팅(20)의 두께의 약 절반의 두께를 가진다.
입자의 크기뿐만 아니라 코팅의 크기는 도 8a 내지 도 8c의 하부에 도시된 바와 같이 평균 원주(500, 550, 560)에 의해 결정될 수 있다. 서셉터 과립뿐만 아니라 최종 과립(1)은 종종 평균 직경(50, 55, 56) 또는 평균 코팅 두께(51, 52)가 서셉터 과립(10) 및 최종 과립(1)에 대해 결정되도록 정확한 둥근 형상을 갖지 않는다.
서셉터 과립(10)의 평균 직경(50)은 0.1 ㎜ 내지 4 ㎜, 바람직하게는 0.3 ㎜ 내지 2.5 ㎜의 범위일 수 있다.
제1 에어로졸 형성 기재 코팅(20)에 대한 평균 두께(51)는 0.05 ㎜ 내지 4.8 ㎜, 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 2.5 ㎜의 범위일 수 있다.
따라서, 에어로졸 형성 기재의 하나의 코팅(20)을 포함하는 과립의 평균 직경(55)은 0.2 ㎜ 내지 최대 6 ㎜, 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 4 ㎜일 수 있다.
제2 에어로졸 형성 기재 코팅(21)에 대한 평균 두께(52)는 0.05 ㎜ 내지 4 ㎜, 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 범위일 수 있다.
따라서, 에어로졸 형성 기재의 2개의 코팅(20, 21)을 포함하는 과립의 평균 직경(56)은 0.3 ㎜ 내지 최대 6 ㎜, 바람직하게는 0.7 ㎜ 내지 4 ㎜일 수 있다.
최대 입자 크기가 6 ㎜, 바람직하게 4 ㎜, 훨씬 더 바람직하게는 2 ㎜이지만, 하나의 코팅을 갖는 도 8b에 도시된 입자의 평균 직경(55)은 전형적으로 2개의 코팅을 갖는 도 8c에 도시된 입자의 평균 직경(56)보다 더 작다.
에어로졸 형성 기재 코팅으로서 담배 및 에어로졸 형성제 함유 슬러리를 사용할 때, 바람직하게 유동 층 과립화 방법이 입자(1)의 대량 생산에 사용된다. 낮은 수분의 슬러리가 사용되면, 바람직하게 분말 과립화 방법이 입자 제조를 위해 사용될 수 있다. 바람직하게, 회전 코팅 과립화기가 과립의 제작을 위해 사용된다.
도 9a는 플레이크(11) 형태의 서셉터 코어 입자의 단면을 도시한다. 도 9b에서, 서셉터 플레이크(11)는 에어로졸 형성 기재(22)의 제1 코팅으로 코팅된다. 도 9c에서, 에어로졸 형성 기재의 제2 코팅(23)은 제1 코팅(22)을 코팅한다. 도 9b 또는 도 9c에 도시된 바와 같은 복수의 유도 가열 가능한 플레이크(1)가 캡슐 내에 충전되게 하거나 펠릿 내에 압축되게 하는데 사용될 수 있다.
서셉터 플레이크의 직경(60)은 0.2 ㎜ 내지 4.5 ㎜, 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 2 ㎜일 수 있다. 서셉터 플레이크의 두께(600)는 0.02 ㎜ 내지 1.8 ㎜, 바람직하게는 0.05 ㎜ 내지 0.3 ㎜일 수 있다.
제1 및 제2 에어로졸 형성 기재 코팅(22, 23)에 대한 두께(61, 62)는 전술한 과립용 코팅의 두께와 동일한 범위 및 동일한 바람직한 범위일 수 있다.
따라서, 도 9b에 도시된 바와 같은 하나의 에어로졸 형성 코팅으로 코팅된 플레이크(1)의 직경(65)은 0.3 ㎜ 내지 최대 6 ㎜, 바람직하게는 0.7 ㎜ 내지 4 ㎜의 범위일 수 있다. 하나의 에어로졸 형성 코팅(22)으로 코팅된 플레이크(1)의 두께는 0.12 ㎜ 내지 최대 6 ㎜, 바람직하게는 0.25 ㎜ 내지 4 ㎜의 범위일 수 있다.
도 9c에 도시된 바와 같은 2개의 에어로졸 형성 코팅(22, 23)으로 코팅된 플레이크(1)의 직경(66)은 0.4 ㎜ 내지 최대 6 ㎜, 바람직하게는 0.9 ㎜ 내지 4 ㎜의 범위일 수 있다. 2개의 에어로졸 형성 코팅으로 코팅된 플레이크(1)의 두께는 0.22 ㎜ 내지 최대 6 ㎜, 바람직하게는 0.45 ㎜ 내지 4 ㎜의 범위일 수 있다.
도 10a 내지 도 10g는 에어로졸 발생 물품 또는 소모품(9)의 제작 공정을 예시하며, 여기서 펠릿(3)은 그의 케이싱(8) 내에 형성된다. 공동(44)을 갖는 몰드(40)는 내부 바닥 피스톤(42) 및 외부 바닥 피스톤(41)에 의해 하부 단부에서 폐쇄된다. 내부 피스톤(42) 및 외부 피스톤(41)은 서로에 대해 그리고 공동(44) 내에서 이동 가능하다. 도 10a에서, 외부 피스톤(41)은 그의 수축 위치에 있는 반면에, 내부 피스톤(42)은 펠릿 형성 위치에 있다. 내부 피스톤(2)과 공동 벽 사이에, 원주 방향으로 연장하는 수용 공간(45)이 케이싱(8)을 수용하기 위해 형성된다. 관형 케이싱(8)은 몰드(40)의 개방 상부 측면으로부터 공동(44) 내로 그리고 수용 공간(45) 내로 삽입된다. 그에 의해서 외부 피스톤(41)은 케이싱(8)을 위한 엔드 스톱을 형성한다. 케이싱을 몰드(40) 내에 위치시킨 이후에, 계량 된 양의 유도 가열 가능한 입자(1)가 도 10b에 도시된 바와 같이 공동(44) 내의 케이싱(8)으로 충전된다. 도 10c에서, 상부 피스톤(43)은 입자(1) 및 펠릿(3)의 크기의 원하는 압축에 도달할 때까지 몰드(40)의 개방 상부 단부로부터 케이싱(8) 내로 이동한다. 상부 피스톤(43) 및 내부 바닥 피스톤(42)은 그 후 수축된다. 상부 피스톤(43)이 케이싱(8) 및 공동(44)으로부터 완전히 제거되는 동안, 내부 바닥 피스톤(42)은 외부 바닥 피스톤(41)의 수축 위치로 수축된다. 동일한 레벨에 있는 바닥 피스톤(41,42) 모두는 그 후 도 10e 및 도 10f에서 볼 수 있는 바와 같이 케이싱(8)을 통해 공동(44)로부터 상향으로 소모품(9)을 밀도록 상향으로 이동된다. 도 10f에서, 바닥 피스톤(41, 42)은 그들의 상향 이동을 완료하고 그들의 최대 연장된 위치에 있다. 소모품(9)은 공동(44)으로부터 방출되고, 예를 들어 단부 캡으로 밀봉되기 위해 제거될 수 있다. 소모품(9)은 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 직접 삽입될 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 유도 가열 가능한 에어로졸 발생 장치는 메인 하우징(70) 및 마우스피스(71)를 포함한다. 바람직하게 관형 형태인 메인 하우징(70)은 복수의 유도 가열 가능한 입자(1)로 만들어지는 펠릿(3), 예를 들어 도 10a 내지 도 10g에 도시된 방법에 따라 제작되는 펠릿을 포함하는 소모품(9)을 수용하기 위한 공동(701)을 포함한다. 메인 하우징(70)은 또한, 인덕터, 여기서 공동(701)에 배열되는 펠릿(3)의 입자(1)의 서셉터 코어를 유도 가열하기 위한 유도 코일(703) 형태의 인덕터를 포함한다. 유도 코일(703)은 공동(701)을 종 방향으로 둘러싸고 공동(701)에 배열되는 유도 물질을 가열할 수 있도록 배열된다.
메인 하우징(70)은 또한 배터리 및 전력 관리 시스템(도시되지 않음)을 포함한다.
마우스피스(71)는 장치의 근위 또는 최하류 요소를 형성한다.
공동(701)의 바닥뿐만 아니라 마우스피스(71)의 바닥 또는 원위 단부는 예를 들어, 다공성 물질 또는 그리드 또는 메시인 다공성 요소(700,710)에 의해 폐쇄된다. (도 12에 도시된 바와 같은 마우스피스의 장착 상태에서)다공성 요소(700, 710)는 소모품(9)을 공동(701) 내에 위치 및 유지시키고 기류를 다공성 요소(700, 710)를 통해, 공동(701)을 통해 그리고 마우스피스(71)통해 그 내부로 통과하게 하도록 적응된다.
메인 하우징(70)에는 환경으로부터의 공기(90)가 하우징(70)으로 진입하여 공동(701) 내로 통과하게 하는 공기 입구 채널(702)이 제공된다. 그 내부에서, 공기(90)는 펠릿(3)의 입자(1)를 가열함으로써 공동 내에 형성된 에어로졸을 픽업한다. 에어로졸 함유 공기(91)는 하류로 더 진행하여 마우스피스의 근위 단부에 있는 마우스피스(71)의 출구 개구(711)를 통해 장치를 이탈하며, 기류(90, 91)는 도 12에 예시된다.
사용을 위해 장치를 준비할 때, 마우스피스(71)는 예컨대, 공동(701)에 개방된 접근을 제공하기 위해 메인 하우징(70)으로부터 제거될 수 있다. 제거는 도 11의 예에 도시된 바와 같이 하우징(70)으로부터 마우스피스(71)의 완전한 분리일 수 있다. 제거는 또한, 불완전 제거, 예를 들어 마우스피스(71)가 힌지를 통해 하우징(70)에 연결된 상태를 유지하는 마우스피스의 힌지 제거 상태일 수 있다.
그 다음, 펠릿 또는 소모품(9)이 공동(701) 내로 충전될 수 있다. 마우스피스(71)를 하우징(70) 상에 재위치시킨 이후에, 장치는 사용될 준비가 된다.
도 13에, 유도 가열 가능한 에어로졸 발생 장치가 도시되며, 여기서 펠릿(3)을 포함하는 캡슐 형태인 소모품(9)이 도시된다. 장치에는 2개의 대향 측면으로부터 캡슐의 천공 가능한 케이싱을 천공하기 위한 천공 부재(712), 바람직하게 중공형 천공 부재가 추가로 제공된다. 2개의 천공 부재(712) 중 하나는 마우스피스의 원위 단부에 배열된다. 다른 천공 부재(712)는 장치 하우징으로부터 다공성 요소(700)를 통해 공동(703) 내로 연장한다. 마우스피스(71)의 재부착시, 천공 부재(712)는 캡슐 내로 밀려서 공기가 캡슐을 통과하는 경로를 생성한다.
도 13에서, 동일한 참조 번호가 도 11 및 도 12에 도시된 장치와 동일하거나 유사한 요소에 대해 사용된다.
1: 복수의 입자
3: 펠릿
8: 케이싱
9: 소모품
10: 과립, 서셉터 코어 입자
11: 플레이크
13: 간극
20: 제1 코팅
21: 제2 코팅
22, 23: 에어로졸 형성 코팅
30: 길이
32: 직경
40: 몰드
41: 외부 바닥 피스톤
42: 내부 바닥 피스톤
43: 상부 피스톤
44: 공동
45: 수용 공간
50, 55, 56: 평균 직경
51, 52: 평균 코팅 두께
60: 플레이크의 직경
61, 62: 두께
65: 직경
66: 직경
70: 메인 하우징
71: 마우스피스
80: 밀봉 캡
81: 거리
82: 에지 부분
84: 중첩 부분
85: 원형 직경
86: 길이
87: 길이
90, 91: 기류
100: 거친 표면
200: 거친 표면
210: 거친 표면
500, 550, 560: 평균 원주
600: 플레이크의 두께
700, 710: 다공성 요소
701: 공동
703: 유도 코일
711: 출구 개구
712: 천공 부재

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 물품으로서, 케이싱 및 상기 케이싱 내에 배열되는 복수의 에어로졸 발생 입자를 포함하며, 복수의 에어로졸 발생 입자 중 에어로졸 발생 입자는 서셉터 물질의 코어를 포함하며, 상기 서셉터 물질의 코어는 에어로졸 형성 기재로 코팅되는, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 입자는 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제2항에 있어서, 1개 초과의 에어로졸 발생 펠릿을 포함하며, 상기 케이싱은 종축을 갖는 종 방향 형상을 포함하며, 상기 1개 초과의 에어로졸 발생 펠릿은 케이싱의 종축을 따라 서로에 대해 일정 거리에 배열되는, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱은 2개의 대향 단부를 포함하며, 상기 케이싱의 대향 단부 중 하나 또는 모두는 취성인, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 케이싱은 원통형이며, 상기 대향 단부 중 하나 또는 모두는 하나 이상의 취성 또는 제거가능 배리어에 의해 밀봉되는, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱은 중합체 물질 또는 셀룰로오스 기반 물질을 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제1항에 따른 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 에어로졸 발생 펠릿으로서, 상기 에어로졸 발생 펠릿은 압축된 복수의 에어로졸 발생 입자이며, 복수의 에어로졸 발생 입자 중 입자는 각각 에어로졸 형성 기재로 코팅된 서셉터 물질의 코어를 포함하는, 에어로졸 발생 펠릿.
  8. 제7항에 있어서, 0.2 내지 0.35 범위의 다공도를 가지는, 펠릿.
  9. 제7항에 있어서, 2 ㎜ 내지 20 ㎜의 길이 및 2 ㎜ 내지 15 ㎜의 직경을 갖는 관형 형태를 갖는, 펠릿.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 유형의 에어로졸 발생 입자를 포함하며, 상이한 유형의 에어로졸 발생 입자는 입자의 크기 또는 형상, 서셉터 물질의 형상 또는 조성, 에어로졸 형성 기재 코팅의 두께, 다공도 또는 조성, 에어로졸 전달 프로파일 중 적어도 하나가 상이한, 펠릿.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 입자 중 입자의 서셉터 물질의 코어는 서셉터 과립, 서셉터 플레이크 또는 서셉터 섬유인, 펠릿.
  12. 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 방법으로서, 이 방법이:
    복수의 입자를 제공하는 단계로서, 복수의 입자 중 입자가 에어로졸 형성 기재로 코팅되는 서셉터 물질의 코어를 포함하는, 단계;
    - 미리 정해진 형상의 공동 내에 복수의 입자를 충전하는 단계;
    - 및 공동 내의 복수의 입자를 압축함으로써, 공동의 형상을 갖는 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 단계;를 포함하는, 에어로졸 발생 펠릿을 형성하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 공동 내에 복수의 입자를 충전하는 단계는 별도의 케이싱 내에 복수의 입자를 충전하는 단계, 및 케이싱 내측에 에어로졸 발생 펠릿을 형성함으로써, 케이싱 및 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 에어로졸 발생 물품을 제작하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 에어로졸 발생 시스템으로서:
    - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿;
    - 장치 하우징을 포함하는 에어로졸 발생 장치로서, 장치 하우징이 장치 하우징 내에 배열되고 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 장치 공동을 포함하는, 에어로졸 발생 장치;
    - 및 부하 네트워크에 연결되는 전원으로서, 부하 네트워크가 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿의 복수의 입자의 서셉터 물질의 코어에 유도 결합되게 하는 인덕터를 포함하는, 전원;을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 에어로졸 발생 펠릿을 포함하는 케이싱을 천공하기 위한 천공 부재를 더 포함하는, 시스템.
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