KR20240036585A - 에어로졸 전달 장치용 다중 에어로졸-형성 물질을 갖는 기재 - Google Patents

에어로졸 전달 장치용 다중 에어로졸-형성 물질을 갖는 기재 Download PDF

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KR20240036585A
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스티븐 디 플린
존 폴 무아
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Abstract

본 발명은, 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트를 제공하며, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압 또는 이들 둘 다를 가진다. 개시된 에어로졸-발생 컴포넌트는 에어로졸 전달 장치, 예를 들면 비연소-가열(heat not burn, HNB) 또는 전기-가열식 에어로졸 전달 장치에 활용될 수 있다.

Description

에어로졸 전달 장치용 다중 에어로졸-형성 물질을 갖는 기재
본 발명은, 인간 소비용 에어로졸 형태의 흡입가능 성분을 제공하기 위한, 전기적으로 생성된 열 또는 가연성 점화원을 이용하여 바람직하게는 상당한 연소 없이 에어로졸-형성 물질을 가열하는 에어로졸-발생 컴포넌트, 에어로졸 전달 장치 및 에어로졸 전달 시스템, 예컨대 흡연 물품에 관한 것이다.
담배 연소 용도에 기초한 흡연 제품에 대한 개선 또는 이에 대한 대안으로서, 수년에 걸쳐 다수의 흡연 물품이 제안되었다. 몇몇 예시적인 대안은, 담배에 열을 전달하기 위해 고체 또는 액체 연료가 연소되거나 또는 이러한 열원을 제공하기 위해 화학 반응이 사용되는 장치를 포함하였다. 추가적인 예시적 대안은, 웜(Worm) 등의 미국 특허 제9,078,473호에 기술된 바와 같이, 전기 에너지를 사용하여 담배 및/또는 기타 에어로졸-발생 기재 물질을 가열하며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
흡연 물품에 대한 개선 또는 대안의 요점은 전형적으로, 상당량의 불완전 연소 및 열분해 생성물을 전달하지 않으면서, 궐련, 여송연 또는 파이프 흡연과 관련된 감각을 제공하는 것이었다. 이를 위해, 전기 에너지를 이용하여 휘발성 물질을 휘발 또는 가열하기 위한 다수의 흡연 제품, 향미 생성기 및 약물 흡입기; 또는 담배를 상당한 정도로 연소시키지 않고 궐련, 여송연 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려는 시도가 제안되었다. 예를 들어, 로빈슨(Robinson) 등의 미국 특허 제7,726,320호; 그리피트 주니어(Griffith, Jr.) 등의 미국 특허 출원 공개 제2013/0255702호; 및 시어스(Sears) 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0096781호에 개시된 다양한 대안적 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 발열원을 참조하며, 각각의 이들 특허 및 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
담배, 담배-유래 물질 또는 기타 식물 또는 식물-유래 물질을 전기로 가열함으로써 흡연의 맛과 감각을 생성하는 물품은 일관성 없는 성능 특성이 문제가 되었다. 예를 들어, 몇몇 물품은 향미 또는 기타 흡입가능 성분의 일관성 없는 방출, 및 기재 상의 에어로졸-형성 물질의 부적절한 적재량이 문제가 되었다. 따라서, 궐련, 여송연 또는 파이프 흡연의 감각을 제공할 수 있고, 기재 물질의 연소 없이 이러한 감각을 제공하고, 유리한 성능 특성과 함께 이러한 감각을 제공하는 흡연 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
고체 연료(예컨대, 탄소)가 연소되어 담배에 열을 전달하는 에어로졸 전달 장치뿐만 아니라 전기적으로 생성된 열을 이용하는 에어로졸 전달 장치는 에어로졸-발생 컴포넌트의 일부로서의 에어로졸-형성 기재를 가진다. 전형적으로, 에어로졸-형성 기재에는 하나의 에어로졸 형성제만 사용된다. 따라서, 기재가 가열될 때의 에어로졸 형성 경향은 에어로졸 형성제의 비점 또는 증기압에 따라 달라질 것이다. 상기 장치 유형 둘 다에서는, 기재가 가열됨에 따라 시간에 따라 에어로졸의 제어된 방출을 허용하도록 복수의 에어로졸 형성제를 포함하는 기재를 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은, 인간 소비용 에어로졸 형태의 흡입가능 성분을 제공하기 위해, 전기적으로 생성된 열 또는 가연성 점화원을 이용하여, 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 가열하는 에어로졸-발생 컴포넌트 및 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다.
따라서, 하나의 양태에서, 본 발명은, 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트를 제공하며, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압 또는 이들 둘 다를 가진다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 독립적으로 물, 다가 알코올, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 왁스, 트라이아세틴 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질 중 적어도 하나는 다가 알코올이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질은 약 3:1 내지 약 1:3의 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비로 존재한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질 둘 다가 다가 알코올이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 다가 알코올은 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서, 상기 다가 알코올은 글리세롤 및 프로필렌 글리콜이다. 몇몇 실시양태에서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜은 약 3:1 내지 약 1:3의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜은 약 1:1의 중량비로 존재한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제로 추가로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제는 물, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 왁스, 트라이아세틴, 당 알코올, 칸나비노이드, 테르펜, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 향미제, 활성 성분, 또는 이들의 조합물로 추가로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 담배 성분, 비-담배 보타니컬(non-tobacco botanical), 니코틴 성분, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 니코틴 성분을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 미립자 형태, 세절된(shredded) 형태, 필름 형태, 종이 공정 시트 형태, 캐스팅된 시트 형태, 비드 형태, 과립 형태, 막대 형태 또는 압출물 형태이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 실질적 원통형 형태로 형성된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 담배-유래 섬유, 목재-유래 섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 하나 이상의 결합제를 추가로 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 하나 이상의 결합제는 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 탄산칼슘, 알지네이트, 하나 이상의 셀룰로오스 유도체, 전분, 목재 펄프, 또는 담배-유래 섬유 중 하나 이상을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질은 약 3:1 내지 약 1:3의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질은 글리세롤 및 프로필렌 글리콜이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 약 0 내지 약 60 중량%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10 중량%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 30 중량%의 전분; 약 0 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 80 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 55 중량% 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 약 0 내지 약 5 중량%의 탄산칼슘; 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 70 내지 약 80 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 약 45 내지 약 60 중량%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10 중량%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 15 중량%의 전분; 약 0 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 40 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 약 40 내지 약 60 중량%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10 중량%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 15 중량%의 전분; 약 0 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 40 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 약 5 내지 약 15 중량%의 탄산칼슘; 약 1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 20 내지 약 40 중량%의 전분; 및 약 20 내지 약 40 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
또 다른 양태에서, 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트가 제공되며, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴, 왁스, 칸나비노이드, 테르펜 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압, 또는 이들 둘 다를 갖고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 60 중량% 담지량의 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 30 중량% 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비는 약 100:1 내지 약 1:100이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비는 약 3:1 내지 약 1:3이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트, 폴리소르베이트 80 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 팔미트산, 또는 트라이아세틴이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 팔미트산이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 트라이아세틴이고; 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트, 또는 폴리소르베이트 80이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산, 및 제3 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있고, 상기 제3 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트라이아세틴, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트 및 폴리소르베이트 80으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 혼합물로 함침되어 있다: 글리세롤 및 팔미트산; 글리세롤 및 1,3-프로판다이올; 글리세롤 및 트라이에틸렌 글리콜; 글리세롤 및 트라이아세틴; 1,3-프로판다이올 및 팔미트산; 1,3-프로판다이올 및 폴리에틸렌글리콜; 1,3-프로판다이올 및 폴리소르베이트 80; 트라이에틸렌 글리콜 및 팔미트산; 트라이에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜; 트라이에틸렌 글리콜 및 폴리소르베이트 80; 트라이아세틴 및 팔미트산; 트라이아세틴 및 폴리에틸렌 글리콜; 트라이아세틴 및 폴리소르베이트 80; 프로필렌 글리콜 및 팔미트산; 프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜; 및 프로필렌 글리콜 및 폴리소르베이트 80. 몇몇 실시양태에서, 열거된 각각의 혼합물에서, 에어로졸-형성 물질들의 비는 약 3:1 내지 약 1:3이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 글리세롤, 팔미트산 및 프로필렌 글리콜을 포함하는 혼합물로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트는 트라이아세틴을 추가로 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 건조 중량을 기준으로 약 10 중량% 이하의 양으로 물을 추가로 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 담배-유래 섬유, 목재-유래 섬유, 식물 또는 식물-유래 섬유, 합성 섬유, 또는 이들의 조합물, 및 하나 이상의 결합제를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 하나 이상의 결합제는 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 약 40 내지 약 70 중량%의 담배-유래 섬유; 약 10 내지 약 15 중량%의 셀룰로오스 유도체; 및 약 5 내지 약 10 중량%의 목재 펄프를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 향미제, 활성 성분, 또는 이들의 조합물로 추가로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 담배 성분, 비-담배 보타니컬, 니코틴 성분, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 니코틴 성분을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 미립자 형태, 세절된 형태, 필름 형태, 종이 공정 시트 형태, 캐스팅된 시트 형태, 비드 형태, 과립 형태, 막대 형태 또는 압출된 형태이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 실질적 원통형 형태로 형성된다.
또 다른 양태에서, 본원에 개시된 바와 같은 에어로졸-발생 컴포넌트; 기재 부분에 함침된 에어로졸-형성 물질을 가열하여 에어로졸을 형성하도록 구성된 열원; 및 상기 에어로졸-발생 컴포넌트로부터 에어로졸 전달 장치의 마우쓰 단부까지 연장되는 에어로졸 경로를 포함하는 에어로졸 전달 장치가 제공된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 열원은 전기-구동식 가열 부재 또는 가연성 점화원을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 열원은 탄소계 물질을 포함하는 가연성 점화원을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 열원은 전기-구동식 가열 부재를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸 전달 장치는 상기 가열 부재에 전자적으로 연결된 전원을 추가로 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸 전달 장치는, 상기 전원에 의해 상기 가열 부재로 전달되는 전력을 제어하도록 구성된 제어기를 추가로 포함한다.
본 발명은, 비제한적으로, 하기 실시양태를 포함한다.
실시양태 1: 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트로서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압 또는 이들 둘 다를 갖는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 2: 실시양태 1에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 독립적으로 물, 다가 알코올, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 왁스, 트라이아세틴 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 3: 실시양태 1 또는 2에 있어서, 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질이 약 3:1 내지 약 1:3의 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비로 존재하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 4: 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질 중 적어도 하나가 다가 알코올인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 5: 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질 둘 다가 다가 알코올인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 6: 실시양태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 다가 알코올이 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 7: 실시양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 다가 알코올이 글리세롤 및 프로필렌 글리콜인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 8: 실시양태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜이 약 3:1 내지 약 1:3의 중량비로 존재하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 9: 실시양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜이 약 1:1의 중량비로 존재하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 10: 실시양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제로 추가로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 11: 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제가 물, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 왁스, 트라이아세틴, 당 알코올, 칸나비노이드, 테르펜 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 12: 실시양태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 향미제, 활성 성분, 또는 이들의 조합물로 추가로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 13: 실시양태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 활성 성분이 비-담배 보타니컬, 담배 성분, 니코틴 성분, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 14: 실시양태 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 활성 성분이 니코틴 성분을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 15: 실시양태 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 55 중량%의 담지량의 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 16: 실시양태 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 미립자 형태, 세절된 형태, 필름 형태, 종이 공정 시트 형태, 캐스팅된 시트 형태, 비드 형태, 과립 형태, 막대 형태, 또는 압출물 형태인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 17: 실시양태 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 실질적 원통형 형태로 형성된, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 18: 실시양태 1 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 담배-유래 섬유, 목재-유래 섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 19: 실시양태 1 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 하나 이상의 결합제를 추가로 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 20: 실시양태 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 결합제가 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 21: 실시양태 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 탄산칼슘, 알지네이트, 하나 이상의 셀룰로오스 유도체, 전분, 목재 펄프, 또는 담배-유래 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 22: 실시양태 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질이 약 3:1 내지 약 1:3의 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비로 존재하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 23: 실시양태 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질이 글리세롤 및 프로필렌 글리콜인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 24: 실시양태 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 약 0 내지 약 5 중량%의 탄산칼슘; 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 70 내지 약 80 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 25: 실시양태 1 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 약 45 내지 약 60 중량%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10 중량%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 15 중량%의 전분; 약 0 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 40 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 26: 실시양태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 약 40 내지 약 60 중량%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10 중량%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 15 중량%의 전분; 약 0 내지 약 5 중량%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 40 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 27: 실시양태 1 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 약 5 내지 약 15 중량%의 탄산칼슘; 약 1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 20 내지 약 40 중량%의 전분; 및 약 20 내지 약 40 중량%의 담배-유래 섬유를 포함하고, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 25 중량% 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 28: 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트로서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상이하며, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴, 왁스, 칸나비노이드, 테르펜 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압, 또는 이들 둘 다를 갖고, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 60 중량% 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 29: 실시양태 28에 있어서, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 30 중량%의 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 30: 실시양태 28 또는 29에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비가 약 100:1 내지 약 1:100인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 31: 실시양태 28 내지 30 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비가 약 3:1 내지 약 1:3인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 32: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 에어로졸-형성 물질이 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트, 폴리소르베이트 80, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 33: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질이 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질이 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 팔미트산, 또는 트라이아세틴인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 34: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질이 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질이 팔미트산인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 35: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질이 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 트라이아세틴이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질이 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트, 또는 폴리소르베이트 80인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 36: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가, 글리세롤, 팔미트산 및 제3 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있고, 상기 제3 에어로졸-형성 물질이 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트라이아세틴, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트 및 폴리소르베이트 80으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 37: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가, 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 혼합물로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트: 글리세롤 및 팔미트산; 글리세롤 및 1,3-프로판다이올; 글리세롤 및 트라이에틸렌 글리콜; 글리세롤 및 트라이아세틴; 1,3-프로판다이올 및 팔미트산; 1,3-프로판다이올 및 폴리에틸렌글리콜; 1,3-프로판다이올 및 폴리소르베이트 80; 트라이에틸렌 글리콜 및 팔미트산; 트라이에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜; 트라이에틸렌 글리콜 및 폴리소르베이트 80; 트라이아세틴 및 팔미트산; 트라이아세틴 및 폴리에틸렌 글리콜; 트라이아세틴 및 폴리소르베이트 80; 프로필렌 글리콜 및 팔미트산; 프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜; 및 프로필렌 글리콜 및 폴리소르베이트 80.
실시양태 38: 실시양태 37에 있어서, 열거된 각각의 혼합물에서, 상기 에어로졸-형성 물질의 비가 약 3:1 내지 약 1:3인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 39: 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가, 글리세롤, 팔미트산 및 프로필렌 글리콜을 포함하는 혼합물로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 40: 실시양태 39에 있어서, 트라이아세틴을 추가로 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 41: 실시양태 28 내지 40 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가, 함침된 기재의 총 건조 중량을 기준으로 약 10 중량% 이하의 양의 물을 추가로 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 42: 실시양태 28 내지 41 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 담배-유래 섬유, 목재-유래 섬유, 식물 또는 식물-유래 섬유, 합성 섬유, 또는 이들의 조합물, 및 하나 이상의 결합제를 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 43: 실시양태 42에 있어서, 상기 하나 이상의 결합제가 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 44: 실시양태 28 내지 43 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 약 40 내지 약 70 중량%의 담배-유래 섬유; 약 10 내지 약 15 중량%의 셀룰로오스 유도체; 및 약 5 내지 약 10 중량%의 목재 펄프를 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 45: 실시양태 28 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 향미제, 활성 성분, 또는 이들의 조합물로 추가로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 46: 실시예 45에 있어서, 상기 활성 성분이 담배 성분, 비-담배 보타니컬, 니코틴 성분, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 47: 실시양태 45에 있어서, 상기 활성 성분이 니코틴 성분을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 48: 실시양태 28 내지 47 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 미립자 형태, 세절된 형태, 필름 형태, 종이 공정 시트 형태, 캐스팅된 시트 형태, 비드 형태, 과립 형태, 막대 형태 또는 압출물 형태인, 에어로졸-발생 컴포넌트. 형태.
실시양태 49: 실시양태 28 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재가 실질적 원통형 형태로 형성된, 에어로졸-발생 컴포넌트.
실시양태 50: 실시양태 1 내지 49 중 어느 하나의 에어로졸-발생 컴포넌트; 함침된 기재를 가열하여 에어로졸을 형성하도록 구성된 열원; 및 상기 에어로졸-발생 컴포넌트로부터 에어로졸 전달 장치의 마우쓰 단부까지 연장되는 에어로졸 경로를 포함하는 에어로졸 전달 장치
실시양태 51: 실시양태 50에 있어서, 상기 열원이 전기-구동식 가열 부재 또는 가연성 점화원을 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
실시양태 52: 실시양태 50 또는 51에 있어서, 상기 열원이, 탄소계 물질을 포함하는 가연성 점화원인, 에어로졸 전달 장치.
실시양태 53: 실시양태 50 또는 51에 있어서, 상기 열원이 전기-구동식 가열 부재인, 에어로졸 전달 장치.
실시양태 54: 실시양태 53에 있어서, 상기 가열 부재에 전자적으로 연결된 전원을 추가로 포함하는 에어로졸 전달 장치.
실시양태 55: 실시양태 54에 있어서, 상기 전원에 의해 상기 가열 부재로 전달되는 전력을 제어하도록 구성된 제어기를 추가로 포함하는 에어로졸 전달 장치.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징, 양태 및 이점은, 간략히 후술되는 첨부 도면과 함께, 이후의 상세한 설명을 읽음으로써 자명해질 것이다. 본 발명은, 전술된 실시양태 중 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 임의의 조합뿐만 아니라, 본원에 개시된 임의의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 조합을, 이러한 특징 또는 요소가 본원의 특정 실시양태 설명에서 명시적으로 조합되는지 여부와 관계없이 포함한다. 문맥상 달리 명확하게 제시되지 않는 한, 본 발명은, 개시된 발명의 임의의 분리가능한 특징 또는 요소가 이의 임의의 다양한 양태 및 실시양태에서 조합가능한 것으로 의도되는 것으로 간주되도록, 전체론적으로 읽혀야 하는 것으로 의도된다.
전술된 일반 용어로 본 발명의 양태를 기술하였으므로, 이제, 반드시 축적에 따르는 것은 아닌 첨부 도면을 참조할 것이다. 도면은 예시적일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은, 제어 바디 및 에어로졸-발생 컴포넌트를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도를 도시하며, 이때 상기 에어로졸-발생 컴포넌트 및 상기 제어 바디는 본 발명의 예시적인 실시양태에 따라 서로 커플링된다(coupled).
도 2는, 도 1의 에어로졸 전달 장치의 사시도를 도시하며, 이때 상기 에어로졸-발생 컴포넌트 및 상기 제어 바디는 본 발명의 예시적인 실시양태에 따라 서로 디커플링된다(decoupled).
도 3은, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 4는, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 기재 부분의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 사시도를 도시한다.
도 6은, 본 발명의 하나의 실시양태에 따른, 외부 랩이 제거된 도 5의 에어로졸-발생 컴포넌트의 사시도를 도시한다.
도 7은, 시차 주사 열량계(DSC)로 측정된, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합물을 증발시키는 데 필요한 열 에너지를 나타내는 막대 그래프이다.
도 8은, 다양한 글리세롤-프로필렌 글리콜 담지량을 갖는 종이 공정 재생 샘플의 글리세롤에 대한 이온 전류 곡선의 오버레이 도면이다.
도 9는, 다양한 글리세롤-프로필렌 글리콜 담지량을 갖는 비드형(beaded) 담배 샘플의 글리세롤에 대한 이온 전류 곡선의 오버레이 도면이다.
도 10은, 에어로졸-형성 물질 혼합물에 대한 열중량 분석 열분석도의 오버레이 도면이다.
도 11은, 에어로졸-형성 물질 혼합물로 함침된 핸드 시트(hand sheet) 기재에 대한 열중량 분석 열분석도의 오버레이 도면이다.
본 발명은 이제 이의 예시적인 실시양태를 참조하여 이하에서 더욱 충분히 기술될 것이다. 이러한 예시적인 실시양태는, 본 발명이 철저하고 완전해지고 당업자에게 본 발명의 범위가 충분히 전달되도록 기술된다. 실제로, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본원에 개시된 실시양태에 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려 이러한 실시양태는, 본 발명이 적용가능한 법적 요건을 충족하도록 제공된다.
본원 명세서 및 청구범위에 사용되는 단수 형태는, 문맥상 명백히 달리 언급되지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다.
본원 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "약"은, 작은 변동을 기술하고 설명하기 위해 사용된다. 예를 들어, 용어 "약"은 ±10% 이하, 예를 들어 ±5% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.2% 이하, ±0.1% 이하, 또는 ±0.05% 이하를 지칭할 수 있다. 본원에서 모든 수치 값은, 명시적으로 제시되었는지 여부에 관계없이, "약"이라는 용어로 수식된다. "약"이라는 용어에 의해 수식되는 값은 물론 특정 값을 포함한다. 예를 들어 "약 5.0"은 5.0을 포함해야 한다.
"건조 중량%" 또는 "건조 중량 기준"에 대한 언급은, 건조 성분(즉, 물을 제외한 모든 성분)을 기준으로 한 중량을 지칭한다. 본원에서 모든 중량% 값은, 달리 제시되지 않는 한, 건조 중량%이다.
이후로 기술되는 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시양태는, 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트에 관한 것이며, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압 또는 이들 둘 다를 가진다. 본 발명의 다른 예시적인 실시양태는, 본원에 개시된 바와 같은 에어로졸-발생 컴포넌트; 기재 부분에 함침된 에어로졸-형성 물질을 가열하여 에어로졸을 형성하도록 구성된 열원; 및 상기 에어로졸-발생 컴포넌트로부터 에어로졸 전달 장치의 마우쓰 단부까지 연장되는 에어로졸 경로를 포함하는 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다.
에어로졸-발생 컴포넌트 및 에어로졸 전달 장치
본 발명에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 몇몇 실시양태는, 물질을 가열하여 흡입가능 성분(예를 들어, 전기-가열식 담배 제품)을 형성하기 위해 전기 에너지를 사용한다. 본 발명에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 다른 실시양태는, (바람직하게는, 물질을 임의의 상당한 정도로 연소시키지 않고) 물질을 가열하여 흡입가능 성분(예를 들어, 탄소-가열식 담배 제품)을 형성하기 위해 점화성 열원을 사용한다. 바람직하게는, 상기 물질은 상기 물질의 상당한 정도의 연소 없이 가열된다. 이러한 시스템의 컴포넌트는, 휴대용(hand-held) 장치로 간주되기에 충분히 컴팩트한 물품 형태를 가진다. 즉, 바람직한 에어로졸 전달 장치의 컴포넌트를 사용하면, 에어로졸이 주로 담배의 연소 또는 열분해 부산물로부터 야기된다는 의미에서, 연기를 발생시키지 않으며, 오히려 이러한 바람직한 시스템을 사용하면, 내부에 혼입된 특정 성분의 휘발 또는 증발로부터 유래하는 증기를 생성한다. 몇몇 예시적인 실시양태에서, 상기 에어로졸 전달 장치의 컴포넌트는 전자 담배를 특징으로 할 수 있고, 이러한 전자 담배는 가장 바람직하게는 담배 및/또는 담배-유래 성분을 혼입하여, 담배-유래 성분을 에어로졸 형태로 전달한다.
특정 바람직한 에어로졸 전달 장치의 에어로졸-발생 컴포넌트는, 담배에 불을 붙이고 연소시킴으로써(및 이에 따라 담배 연기를 흡입함으로써), 이의 임의의 성분의 임의의 상당한 정도의 연소 없이, 사용되는 궐련, 여송연 또는 파이프 담배를 피우는 것의 다수의 감각(예를 들어, 들숨 및 날숨 의식(ritual), 맛 또는 향미의 유형, 관능 효과, 물리적 감각, 사용 의식, 시각적 단서, 예컨대 가시적 에어로졸에 의해 제공되는 것 등)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 몇몇 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸 전달 장치의 사용자는 상기 성분을 많이 보유하고 사용할 수 있다(예를 들면, 흡연자는 전통적인 유형의 흡연 물품을 사용하거나, 상기 부품에 의해 생성된 에어로졸의 흡입을 위해 상기 부품의 하나의 단부에 대해 흡인하거나(draw), 선택된 시간 간격으로 퍼프(puff)를 흡인함).
상기 시스템은 일반적으로 에어로졸 전달 장치 및/또는 에어로졸-발생 컴포넌트(예컨대, 소위 "전자 담배" 또는 "가열 담배 제품")와 관련된 실시양태 면에서 기술되지만, 메커니즘, 컴포넌트, 특징 및 방법은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 다양한 물품과 연관될 수 있다. 예를 들어, 본원에 제공된 설명은 전통적인 흡연 물품(예컨대, 궐련, 여송연, 파이프 담배 등), 비연소-가열 담배, 및 본원에 개시된 임의의 제품에 대한 관련 패키징의 실시양태와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 메커니즘, 컴포넌트, 특징 및 방법의 설명은, 단지 예로서, 에어로졸 전달 장치에 관한 실시양태 면에서 논의되고, 다양한 다른 제품 및 방법에서 구현되고 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치 및/또는 에어로졸-발생 컴포넌트는 또한 증기-생성 물품 또는 약제 전달 물품임을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 이러한 물품 또는 장치는, 하나 이상의 성분(예를 들어, 향료 및/또는 약학적 활성 성분)을 흡입가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 흡입가능 성분은 실질적으로 증기(즉, 이의 임계점보다 낮은 온도에서 기체 상태인 성분) 형태일 수 있다. 대안적으로, 흡입가능 성분은 에어로졸(즉, 기체 중의 미세한 고체 입자 또는 액적의 현탁액) 형태일 수 있다. 단순함을 위해, 본원에서 용어 "에어로졸"은, 가시적인지 여부 및 연기와 유사한 것으로 간주될 수 있는 형태인지 여부에 관계 없이, 사람의 흡입에 적합한 형태 또는 유형의 증기, 기체 및 에어로졸을 포함하는 것으로 의도된다. 흡입가능 성분의 물리적 형태가 본 발명의 장치의 성질에 의해 반드시 제한될 필요는 없으며, 그것이 증기 상태 또는 에어로졸 상태로 존재하는지 여부에 대해, 매질의 성질 및 흡입가능 성분 자체에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 용어 "증기" 및 "에어로졸"은 상호-교환가능할 수 있다. 따라서, 단순함을 위해, 본 발명의 양태를 설명하기 위해 사용되는 용어 "증기" 및 "에어로졸"은, 달리 언급되지 않는 한, 상호-교환가능한 것으로 이해된다.
몇몇 실시양태에서, 본 발명의 에어로졸 전달 장치는 전원(예를 들어, 전력원), 적어도 하나의 제어 컴포넌트(예를 들어, 전원으로부터 물품의 다른 컴포넌트(예컨대, 마이크로프로세서)로의 전류 흐름을 개별적으로 또는 마이크로제어기의 일부로서 제어함으로써, 열 생성을 위한 전력을 작동, 제어, 조절 및 중단하기 위한 수단), 열원(예를 들어, 전기 저항 가열 부재 또는 기타 컴포넌트 및/또는 유도 코일 또는 기타 관련 컴포넌트 및/또는 하나 이상의 복사 가열 부재), 및 충분한 열 적용 시 에어로졸을 생성할 수 있는 기재 부분을 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전술된 컴포넌트 중 하나 이상을 물리적으로 조합할 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 전도성 잉크를 사용하여, 본원에 기술된 바와 같은 기재 물질(예컨대, 나노셀룰로오스 기재 필름)의 표면 상에 전도성 히터 트레이스(heater trace)가 인쇄되어, 상기 히터 트레이스가 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 저항 발열 부재로서 사용될 수 있다. 예시적인 전도성 잉크는 그래핀 잉크 및 다양한 금속을 함유하는 잉크, 예를 들면 은, 금, 팔라듐, 백금 및 이들의 합금 또는 다른 조합물을 포함하는 잉크(예를 들어, 은-팔라듐 또는 은-백금 잉크)를 포함하며, 이는, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 또는 기타 적절한 인쇄 방법과 같은 공정를 사용하여 표면 상에 인쇄될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 다수의 이러한 컴포넌트는 외부 바디 또는 쉘(이는, 몇몇 실시양태에서, 하우징으로 지칭될 수 있음) 내에 제공될 수 있다. 외부 바디 또는 쉘의 전체 디자인은 다를 수 있으며, 에어로졸 전달 장치의 전체 크기 및 형상을 한정할 수 있는 외부 바디의 형식 또는 구성은 다를 수 있다. 다른 구성이 가능하지만, 몇몇 실시양태에서, 궐련 또는 여송연의 형상을 닮은 긴 바디가 단일 일체형 하우징으로부터 형성될 수 있거나, 긴 하우징이 2개 이상의 분리가능 바디로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 에어로졸 전달 장치는, 실질적 관 형태일 수 있고 따라서 통상적인 궐련 또는 여송연의 형상과 닯은 긴 쉘 또는 바디를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 상기 에어로졸 전달 장치의 모든 컴포넌트는 하나의 하우징 또는 바디 내에 포함된다. 다른 실시양태에서, 상기 에어로졸 전달 장치는, 연결되고 분리가능한 2개 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 에어로졸 전달 장치는, 하나의 단부에, 하나 이상의 재사용가능 컴포넌트(예를 들어, 축전지, 예컨대 재충전가능 배터리 및/또는 재충전가능 수퍼-커패시터, 및 물품의 작동을 제어하기 위한 다양한 전자 장치)를 포함하는 하우징을 포함하는 제어 바디를 가질 수 있고, 다른 단부에서 이로부터 제거가능하게 커플링가능한, 일회용 부분(예를 들어, 일회용 향미-함유 에어로졸-발생 컴포넌트)을 포함하는 외부 바디 또는 쉘을 가질 수 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명의 에어로졸-발생 컴포넌트는 일반적으로, 기재 물질을 가열하도록 구성된 점화성 열원을 포함할 수 있다. 상기 기재 물질 및/또는 상기 열원의 적어도 일부는 외부 랩, 또는 랩핑, 케이싱, 컴포넌트, 모듈, 부재 등으로 덮일 수 있다. 외장(enclosure)의 전체 디자인은 가변적이며, 에어로졸-발생 컴포넌트의 전체 크기 및 형태를 한정하는 외장의 형식 또는 구성도 가변적이다. 다른 구성도 가능하지만, 몇몇 양태에서, 이러한 실시양태의 전체 디자인, 크기 및/또는 형태가 통상의 궐련 또는 여송연과 유사한 것이 바람직할 수 있다. 다양한 양태에서, 상기 열원은, 예를 들어, 에어로졸-형성 물질과 관련된 기재 물질, 압출된 구조체 및/또는 기재, 담배 및/또는 담배-관련 물질(예를 들면, 담배로부터 직접 단리되거나 합성적으로 제조되고 담배에서 천연적으로 발견되는 고체 또는 액체 형태(예컨대, 비드, 시트, 파쇄물(shred), 랩 등)의 물질)을 포함하는 기재 물질을 에어로졸화하기 위한 열을 발생시킬 수 있다.
다양한 기재 물질, 에어로졸-발생 컴포넌트 및 본 발명의 에어로졸 전달 장치 내의 컴포넌트의 더욱 구체적인 형식, 구성 및 배열은, 이후로 제공되는 추가 개시내용에 비추어 자명해질 것이다. 추가적으로, 다양한 에어로졸 전달 장치 컴포넌트의 선택은, 시판 전자 에어로졸 전달 장치를 고려할 때 이해될 수 있다. 또한, 에어로졸 전달 장치 내의 컴포넌트들의 배열은 시판 전자 에어로졸 전달 장치를 고려할 때 이해될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸 전달 장치(100)를 도시한다. 에어로졸 전달 장치(100)는 제어 바디(102) 및 에어로졸-발생 컴포넌트(104)를 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 에어로졸-발생 컴포넌트(104)와 제어 바디(102)는 기능 관계로 영구적으로 또는 분리가능하게 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1은, 커플링된 구성의 에어로졸 전달 장치(100)를 도시하고, 도 2는, 디커플링된 구성의 에어로졸 전달 장치(100)를 도시한다. 다양한 메커니즘이 에어로졸-발생 컴포넌트(104)를 제어 바디(102)에 연결하여, 나사 결합(threaded engagement), 압입 결합(press-fit engagement), 억지 끼워맞춤(interference fit), 슬라이딩 끼워맞춤(sliding fit), 자기 결합(magnetic engagement) 등을 제공할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸 전달 장치(100)는 다양한 전체 형상, 예컨대, 비제한적으로, 실질적 막대-유사 또는 실질적 관 형태 또는 실질적 원통형 형태인 것으로 정의될 수 있는 전체 형태를 포함한다. 도 1 및 2에 도시된 실시양태에서, 장치(100)는 실질적 원형 단면을 갖지만, 다른 단면 형태(예를 들어, 타원형, 정사각형, 삼각형 등)도 본 발명에 포함된다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 제어 바디(102) 또는 에어로졸-발생 컴포넌트(104)(및/또는 임의의 하위-컴포넌트) 중 하나 또는 둘 다는 실질적 직사각형 형태, 예를 들면 실질적 직육면체 형태(예컨대, USB 플래시 드라이브와 유사함)를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 제어 바디(102) 또는 에어로졸-발생 컴포넌트(104)(및/또는 임의의 하위-컴포넌트) 중 하나 또는 둘 다는 다른 휴대용 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 제어 바디(102)는 작은 상자 형태, 다양한 포드 모드(pod mod) 형태 또는 포브(fob) 형태를 가질 수 있다. 따라서, 물품의 물리적 형태를 설명하는 이러한 언어는 또한, 이의 개별 컴포넌트, 예컨대 제어 바디(102) 및 에어로졸-발생 컴포넌트(104)에도 적용될 수 있다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치 내의 컴포넌트들의 정렬은 다양한 실시양태에 따라 다를 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재 부분은, 사용자에게 에어로졸 전달을 최대화하기 위해, 열원에 근접하여 위치할 수 있다. 그러나, 다른 구성이 제외되는 것은 아니다. 일반적으로, 상기 열원은, 열원으로부터의 열이 상기 기재 부분(뿐만 아니라, 몇몇 실시양태에서, 마찬가지로 사용자에게 제공될 수 있는 하나 이상의 향미제, 약제 등)을 휘발시켜서 사용자에게 전달하기 위한 에어로졸을 형성할 수 있도록, 상기 기재 부분의 충분히 근처에 위치할 수 있다. 상기 열원이 상기 기재 부분을 가열하는 경우, 소비자가 흡입하기에 적합한 물리적 형태로 에어로졸이 형성, 방출 또는 발생된다. 전술된 용어는, "방출하다", "방출하는" 또는 "방출된"에 대한 언급이 "형성하다" 또는 "발생시키다", "형성하는" 또는 "발생시키는", 및 "형성된" 또는 "방출된"을 포함하도록 상호-교환가능한 것으로 의도됨에 유의해야 한다. 구체적으로, 흡입가능 성분은 증기, 에어로졸 또는 이들의 혼합물 형태로 방출되며, 이들 용어는 또한, 달리 명시되지 않는 한, 본원에서 상호-교환적으로 사용된다.
전술된 바와 같이, 다양한 실시양태의 에어로졸 전달 장치(100)는, 상기 에어로졸 전달 장치에 다양한 기능성(예컨대, 열원의 전력 공급, 제어 시스템의 전력 공급, 표시등의 전력 공급 등)을 제공하기에 충분한 전류 흐름을 제공하기 위해, 배터리 및/또는 기타 전력원을 포함할 수 있다. 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 전원은 다양한 실시양태를 취할 수 있다. 바람직하게는, 전원은, 에어로졸 형성을 제공하기 위해 열원을 신속하게 활성화하고 목적하는 기간 동안의 사용을 통해 상기 에어로졸 장치에 전력을 공급하기에 충분한 전력을 전달할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 전원은, 상기 에어로졸 전달 장치가 용이하게 취급될 수 있도록, 상기 에어로졸 전달 장치 내에 편리하게 피팅되도록 크기 조정된다(sized). 유용한 전원의 예는, 바람직하게는 재충전가능 리튬-이온 배터리(예를 들어, 재충전가능 리튬-망간 이산화물 배터리)를 포함한다. 특히, 리튬 폴리머 배터리가 사용될 수 있으며, 그 이유는, 상기 배터리가 증가된 안정성을 제공할 수 있기 때문이다. 다른 유형의 배터리(예컨대, N50-AAA CADNICA 니켈-카드뮴 셀)도 사용될 수 있다. 추가적으로, 바람직한 전원은 바람직한 흡연 경험을 손상시키지 않을 만큼 충분히 경량이다. 가능한 전원의 몇몇 예는, 펙케라(Peckerar) 등의 미국 특허 제9,484,155호 및 2015년 10월 21자로 출원된 수르(Sur) 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0112191호에 기술되어 있으며, 이들 각각의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 제어 바디(102) 및 에어로졸-발생 컴포넌트(104) 중 하나 또는 둘 다는, 일회용이거나 재사용가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 바디(102)는 교체가능 배터리 또는 재충전가능 배터리, 전고체 배터리, 박막 전고체 배터리, 재충전가능 수퍼-커패시터 등을 가질 수 있으며, 이에 따라 임의의 유형의 재충전 기술, 예를 들어, 벽면 충전기에 대한 연결, 자동차 충전기에 대한 연결(예컨대, 담배 라이터 소켓(receptacle)), 및 예를 들면 범용 직렬 버스(USB) 케이블 또는 커넥터(예컨대, USB 2.0, 3.0, 3.1, USB 유형-C)를 통한 컴퓨터에 대한 연결, 광전지(때때로 태양 전지로도 지칭됨) 또는 태양전지의 태양광 패널에 대한 연결, 무선 충전기, 예를 들면 유도식 무선 충전(예컨대, 무선 전력 위원회(WPC)의 Qi 무선 충전 표준에 따른 무선 충전)을 사용하는 충전기, 또는 무선 주파수(RF) 기반 충전기와 조합될 수 있다. 유도식 무선 충전 시스템의 예는 수르 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0112196호를 참조하며, 상기 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다. 또한, 몇몇 실시양태에서, 에어로졸-발생 컴포넌트(104)는 단일-사용 장치를 포함할 수 있다. 제어 바디와 함께 사용하기 위한 단일-사용 컴포넌트는 창(Chang) 등의 미국 특허 제8,910,639호를 참조한다.
다른 실시양태에서, 전원은 또한 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터는 배터리보다 더 빨리 방전될 수 있고, 퍼프들 간에 충전될 수 있어서, 열원에 직접 전력을 공급하는데 사용되는 경우보다 낮은 속도로 배터리가 커패시터로 방전될 수 있다. 예를 들어, 수퍼-커패시터, 예컨대 전자 이중층 커패시터(EDLC)는 배터리와 별도로 또는 배터리와 조합으로 사용될 수 있다. 단독으로 사용되는 경우, 수퍼-커패시터는 물품의 각각의 사용 전에 충전될 수 있다. 따라서, 상기 장치는 또한, 수퍼-커패시터를 보충하기 위해 사용들 간에 흡연 물품에 부착될 수 있는 충전기 컴포넌트를 포함할 수 있다.
추가 컴포넌트가 본 발명의 에어로졸 전달 장치에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 에어로졸 전달 장치는, 소비자가 물품을 흡인할 때 압력 변화 또는 공기 유동 변화에 민감한 유동 센서(예컨대, 퍼프-작동식 스위치)를 포함할 수 있다. 다른 가능한 전류 작동/비작동(actuation/deactuation) 메커니즘은 온도-작동식 온/오프 스위치 또는 입술 압력 작동 스위치를 포함할 수 있다. 이러한 퍼프-작동 능력을 제공할 수 있는 예시적인 메커니즘은, 미국 일리노이주 프리포트 소재의 허니웰 인코포레이티드(Honeywell, Inc.)의 마이크로스위치(MicroSwitch) 사업부에 의해 제작된 모델 163PC01D36 실리콘 센서를 포함한다. 에어로졸 전달 장치의 대표적인 유동 센서, 전류 조절 컴포넌트 및 기타 전류 제어 컴포넌트, 예컨대 다양한 마이크로컨트롤러, 센서 및 스위치는 거스(Gerth) 등의 미국 특허 제4,735,217호, 브룩스(Brooks) 등의 미국 특허 제4,922,901호, 제4,947,874호 및 제4,947,875호, 맥카퍼티(McCafferty) 등의 미국 특허 제5,372,148호, 플라이쉬하우어(Fleischhauer) 등의 미국 특허 제6,040,560호, 응우옌(Nguyen) 등의 미국 특허 제7,040,314호 및 팬(Pan)의 미국 특허 제8,205,622에 기술되어 있으며, 이들 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 암폴리니(Ampolini) 등의 미국 특허 제9,423,152호에 기술된 제어 체계를 또한 참조하며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
또 다른 예에서, 상기 에어로졸 전달 장치는, 장치를 잡고 있는 사용자의 제1 신체 부분과 접촉하도록 구성된 제1 전도성 표면, 및 상기 제1 전도성 표면으로부터 전도적으로 단리되고 사용자의 제2 신체 부분과 접촉하도록 구성된 제2 전도성 표면을 포함할 수 있다. 이와 같이, 상기 에어로졸 전달 장치가 상기 제1 전도성 표면과 상기 제2 전도성 표면 사이의 전도성 변화를 감지하면, 기화기가 활성화되어 성분을 증발시켜, 증기가 사용자 유지 유닛에 의해 흡입될 수 있다. 상기 제1 신체 부위 및 상기 제2 신체 부위는 입술 또는 손(들)의 일부일 수 있다. 이러한 2개의 전도성 표면은 또한, 개인용 기화기 유닛에 포함된 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다. 이러한 2개의 전도성 표면은 또한, 메모리에 저장된 데이터를 출력하는 데 사용될 수 있는 커넥터를 형성하거나 커넥터의 일부일 수 있다. 테리(Terry) 등의 미국 특허 제9,861,773호를 참조하며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
또한, 스프린켈(Sprinkel) 등의 미국 특허 제5,154,192호는 흡연 물품에 대한 지표를 개시하고; 스프린켈 주니어(Sprinkel, Jr.)의 미국 특허 제5,261,424호는, 흡인하는 것과 관련된 사용자 입술 활동을 감지하고 이어서 가열 장치의 가열을 촉발시키기 위해 장치의 마우쓰 단부와 연관될 수 있는 압전 센서를 개시하고; 맥카퍼티 등의 미국 특허 제5,372,148호는, 마우쓰피스를 통한 압력 강하에 응답하여 가열 부하 어레이로의 에너지 유동을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하고; 해리스(Harris) 등의 미국 특허 제5,967,148호는, 삽입된 컴포넌트의 불균일한 적외선 투과율을 감지하는 식별자, 및 컴포넌트가 용기에 삽입될 때 감지 루틴을 실행하는 컨트롤러를 포함하는 흡연 장치의 용기를 개시하고; 플라이쉬하우어 등의 미국 특허 제6,040,560호는, 다중 차등 단계를 갖는 정의된 실행가능 전원 주기를 기술하고 있고; 왓킨스(Watkins) 등의 미국 특허 제5,934,289호는, 광자-광전자(photonic-optronic) 컴퍼넌트를 개시하고; 카운츠(Counts) 등의 미국 특허 제5,954,979호는, 흡연 장치를 통해 흡인 저항을 변경하기 위한 수단을 개시하고; 블레이크(Blake) 등의 미국 특허 제6,803,545호는, 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구성을 개시하고; 그리펜(Griffen) 등의 미국 특허 제7,293,565호는, 흡연 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하고; 페르난도(Fernando) 등의 미국 특허 제8,402,976호는, 충전을 용이하게 하고 장치의 컴퓨터 제어를 허용하기 위한 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이스 수단을 개시하고; 페르난도 등의 미국 특허 제8,689,804호는, 흡연 장치의 식별 시스템을 개시하고; 플릭(Flick)의 국제 특허 출원 공개 제WO 2010/003480호는, 에어로졸-발생 시스템에서 퍼프를 나타내는 유체 유동 감지 시스템을 개시하며, 전술된 모든 특허 및 출원의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
본 발명의 장치에서 사용될 수 있는 전자 에어로졸 전달 물품과 관련된 컴포넌트 및 개시된 물질 또는 성분의 추가 예는 거스 등의 미국 특허 제4,735,217호; 모건(Morgan) 등의 미국 특허 제5,249,586호; 히긴스(Higgins) 등의 미국 특허 제5,666,977호; 아담스(Adams) 등의 미국 특허 제6,053,176호; 화이트의 미국 특허 제6,164,287; 포게스(Voges)의 미국 특허 제6,196,218호; 펠터(Felter) 등의 미국 특허 제6,810,883호; 니콜(Nichols)의 미국 특허 제6,854,461호; 혼(Hon)의 미국 특허 제7,832,41호; 고바야시(Kobayashi)의 미국 특허 제7,513,253호; 하마노(Hamano)의 미국 특허 제7,896,006호; 샤얀(Shayan)의 미국 특허 제6,772,756호; 혼의 미국 특허 제8,156,944호 및 제8,375,957호; 토렌스(Thorens) 등의 미국 특허 제8,794,231호; 오글스비(Oglesby) 등의 미국 특허 제8,851,083호; 몬시스(Monsees) 등의 미국 특허 제8,915,254호 및 제8,925,555호; 데피아노(DePiano) 등의 미국 특허 제9,220,302호; 혼의 미국 특허 출원 공개 제2006/0196518호 및 제2009/0188490호; 오글스비 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0024834호; 왕(Wang)의 미국 특허 출원 공개 제2010/0307518호; 혼의 국제 특허 출원 공개 제WO 2010/091593호; 및 푸(Foo)의 국제 특허 출원 공개 제WO 2013/089551호를 포함하며, 각각의 이들 특허 및 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다. 또한, 2015년 10월 13일자로 출원된 웜 등의 미국 특허출원 공개 제2017/0099877호는, 에어로졸 전달 장치 및 에어로졸 전달 장치용 포브-형태 구성에 포함될 수 있는 캡슐을 개시하며, 상기 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다. 전술된 문서에 의해 개시된 다양한 물질이, 다양한 실시양태에서, 본 발명의 장치에 혼입될 수 있으며, 전술된 모든 특허 및 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
도 2를 참조하면, 도시된 실시양태에서, 에어로졸-발생 컴포넌트(104)는, 제어 바디(102)에 삽입되도록 구성된 가열된 단부(106), 및 에어로졸을 생성하기 위해 사용자가 흡인하는 마우쓰 단부(108)를 포함한다. 가열된 단부(106)의 적어도 일부는 기재 부분(110)을 포함할 수 있다. 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 다양한 실시양태에서, 기재 부분(110)은, 에어로졸-형성 물질로 함침된 다양한 물질을 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 에어로졸-발생 컴포넌트(104) 또는 이의 일부는 외부 겉포장(overwrap) 물질(112) 내에 랩핑될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 에어로졸-발생 컴포넌트(104)의 마우쓰 단부(108)는, 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트 또는 폴리프로필렌 물질로 제조될 수 있는 필터(114)를 포함할 수 있다. 필터(114)는, 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 레이커 등의 미국 특허 제5,025,814호에 기술된 담배-함유 물질의 스트랜드를 포함할 수 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 다양한 실시양태에서, 필터(114)는 에어로졸 공급원 부재의 마우쓰 단부의 구조적 온전성을 증가시킬 수 있고/있거나, 필요한 경우, 필터링 용량을 제공하고/하거나, 흡인 저항을 제공할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 필터는 개별 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시양태는, 필터링을 제공하는 부분, 흡인 저항을 제공하는 부분, 에어로졸이 냉각될 공간을 제공하는 중공 부분, 증가된 구조적 온전성을 제공하는 부분, 기타 필터 부분, 및 전술된 것들 중 임의의 하나 또는 임의의 조합을 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 외부 겉포장 물질(112)은 열 전달에 저항하는 물질을 포함하며, 이는 종이 또는 기타 섬유질 물질, 예컨대 셀룰로오스 물질을 포함할 수 있다. 외부 겉포장 물질은 또한, 섬유질 물질 내에 함입되거나 분산된 적어도 하나의 충전제 물질을 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 충전제 물질은 수불용성 입자의 형태를 가질 수 있다. 추가적으로, 충전제 물질은 무기 성분을 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 외부 겉포장은 다중 층(예를 들면, 하부 벌크 층과 상부 층, 예컨대 궐련에서 전형적인 포장지)으로 형성될 수 있다. 이러한 물질은, 예를 들어 경량 "래그(rag) 섬유", 예컨대 아마, 대마, 사이잘, 볏짚 및/또는 에스파르토(esparto)를 포함할 수 있다. 외부 겉포장은 또한, 통상적인 궐련의 필터 부재에 전형적으로 사용되는 물질, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트의 마우쓰 단부(108)에서의 외부 겉포장의 초과 길이(excess length)는, 후술되는 바와 같이, 소비자의 입으로부터 기재 부분(110)을 단순히 분리하거나 필터 물질의 배치를 위한 공간을 제공하는 기능을 할 수 있거나, 또는 물품에 대한 흡인에 영향을 미치거나 흡인 중에 장치를 떠나는 증기 또는 에어로졸의 유동 특성에 영향을 미치는 기능을 할 수 있다. 본 발명과 함께 사용될 수 있는 외부 겉포장 물질의 구성에 관한 추가 논의는 웜 등의 미국 특허 제9,078,473호에서 확인할 수 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
다양한 실시양태에서, 다른 컴포넌트가 에어로졸-발생 컴포넌트(104)의 기재 부분(110)과 마우쓰 단부(108) 사이에 존재할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 공격(air gap), 중공 튜브 구조체, 공기 냉각을 위한 상 변화 물질, 향미 방출 매체, 선택적 화학적 흡착이 가능한 이온 교환 섬유, 필터 매질로서의 에어로겔 입자, 및 기타 적합한 물질 중 하나 또는 이들의 임의의 조합이 에어로졸-발생 컴포넌트(104)의 기재 부분(110)과 마우쓰 단부(108) 사이에 위치할 수 있다. 가능한 상 변화 물질의 몇몇 예는, 비제한적으로, 염, 예컨대 AgNO3, AlCl3, TaCl3, InCl3, SnCl2, AlI3 및 TiI4; 금속 및 금속 합금, 예컨대 셀레늄, 주석, 인듐, 주석-아연, 인듐-아연 또는 인듐-비스무트; 및 유기 화합물, 예컨대 D-만니톨, 석신산, p-나이트로벤조산, 하이드로퀴논 및 아디프산을 포함한다. 다른 예는 포터(Potter) 등의 미국 특허 제8,430,106호에 기술되어 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
하기에서 더 자세히 논의되는 바와 같이, 본 발명에 개시된 에어로졸-발생 컴포넌트는, 에어로졸을 형성하기 위해 기재 물질을 가열하기 위한 전도성 및/또는 유도식 열원과 함께 사용되도록 구성된다. 다양한 실시양태에서, 전도성 열원은, 저항 가열 부재를 포함하는 가열 조립체를 포함할 수 있다. 저항 가열 부재는, 전류가 이를 통해 유도될 때 열을 생성하도록 구성될 수 있다. 저항 가열 부재로서 유용한 전기 전도성 물질은, 낮은 질량, 낮은 밀도 및 적당한 저항률을 갖고 사용 동안 경험하는 온도에서 열적으로 안정한 것일 수 있다. 유용한 발열 부재는 급속히 가열 및 냉각되어 에너지의 효율적인 사용을 제공한다. 상기 부재의 급속 가열은, 이에 근접한 에어로졸-형성 물질의 거의 즉각적인 휘발을 제공하는데 유리할 수 있다. 급속 냉각은, 에어로졸 형성이 바람직하지 않은 기간 동안 에어로졸-형성 물질의 실질적인 휘발(및 이에 따른 낭비)을 방지한다. 이러한 가열 부재는 또한, 특히 시간-기반 전류 제어가 사용되는 경우, 에어로졸-형성 물질이 경험하는 온도 범위의 비교적 정밀한 제어를 가능하게 할 수 있다. 유용한 전기 전도성 물질은 바람직하게는, 생성되는 에어로졸 또는 증기의 향미 또는 함량에 악영향을 미치지 않도록, 가열될 물질(예를 들어, 에어로졸-형성 물질 및 기타 흡입가능 성분 물질)과 화학적으로 비-반응성이다. 전기 전도성 물질로서 사용될 수 있는 몇몇 예시적이고 비제한적 물질은 탄소, 흑연, 탄소/흑연 복합체, 금속, 세라믹, 예컨대 금속성 및 비-금속성 카바이드, 나이트라이드, 옥사이드, 실리사이드, 금속간 화합물, 서멧, 금속 합금 및 금속 호일을 포함한다. 특히, 내화성 물질이 유용할 수 있다. 저항률, 질량 및 열전도도의 목적하는 특성을 수득하기 위해, 다양한 상이한 물질을 혼합할 수 있다. 특정 실시양태에서, 이용될 수 있는 금속은, 예를 들어 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 합금(예를 들어, 니크롬) 및 강철을 포함한다. 저항 가열을 제공하는데 유용할 수 있는 물질은 카운츠(Counts) 등의 미국 특허 제5,060,671호; 디비(Deevi) 등의 미국 특허 제5,093,894호; 디비 등의 미국 특허 제5,224,498호; 스프린켈 주니어 등의 미국 특허 제5,228,460호; 디비 등의 미국 특허 제5,322,075호; 디비 등의 미국 특허 제5,353,813호; 디비 등의 미국 특허 제5,468,936호; 다스(Das)의 미국 특허 제5,498,850호; 다스의 미국 특허 제5,659,656호; 디비 등의 미국 특허 제5,498,855호; 하잘리골(Hajaligol)의 미국 특허 제5,530,225호; 하잘리골의 미국 특허 제5,665,262호; 다스 등의 미국 특허 제5,573,692호; 및 플라이슈하우어(Fleischhauer) 등의 미국 특허 제5,591,368호에 기재되어 있으며, 이들 특허의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
다양한 실시양태에서, 가열 부재는 다양한 형태, 예를 들면 호일, 폼, 메쉬, 중공 볼, 하프 볼, 디스크, 스파이럴, 섬유, 와이어, 필름, 얀, 스트립, 리본 또는 실린더 형태로 제공될 수 있다. 이러한 가열 부재는 흔히 금속 물질을 포함하고, 이를 통한 전류 통과와 관련된 전기 저항의 결과로서 열을 생성하도록 구성된다. 이러한 저항 가열 부재는 상기 기재 부분에 근접하게 및/또는 상기 기재 부분과 직접 접촉하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 가열 부재는, 제어 바디(102) 내에 위치한 실린더 또는 다른 가열 장치를 포함할 수 있으며, 여기서 실린더는 하나 이상의 전도성 물질(예컨대, 비제한적으로, 구리, 알루미늄, 백금, 금, 은, 철, 강철, 황동, 청동, 탄소(예컨대, 흑연) 또는 이들의 조합물)로 구성된다. 다양한 실시양태에서, 가열 부재는 또한 상기 전도성 물질 또는 다른 전도성 물질 중 어느 하나로 코팅될 수 있다. 가열 부재는 제어 바디(102)의 맞물림 단부에 근접하게 위치할 수 있고, 기재 부분(110)을 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트(104)의 가열된 단부(106)의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 부재는, 에어로졸 공급원 부재가 제어 바디(102) 내로 삽입될 때 에어로졸-발생 컴포넌트(104)의 기재 부분(110)에 근접하게 위치할 수 있다. 다른 예에서, 가열 부재의 적어도 일부는, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트가 제어 바디 내로 삽입될 때 상기 에어로졸-발생 컴포넌트의 적어도 일부(예를 들어, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트를 관통하는 하나 이상의 프롱(prong) 및/또는 스파이크)를 관통할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 가열 부재가 실린더를 포함할 수 있지만, 다른 실시양태에서, 가열 부재는 다양한 형태를 취할 수 있고, 몇몇 실시양태에서, 기재 부분과 직접 접촉하고/하거나 기재 부분에 침투할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
전술된 바와 같이, 전도성 열원과 함께 사용하도록 구성되는 것에 더하여, 본 발명은 또한, 에어로졸을 형성하기 위해 기재 부분을 가열하는 유도식 열원과 함께 사용되도록 구성될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 유도식 열원은, 공진 송신기 및 공진 수신기(예를 들어, 서셉터(susceptor))를 포함할 수 있는 공진 변압기(resonant transformer)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 공진 송신기 및 공진 수신기는 제어 바디(102) 내에 위치할 수 있다. 다른 실시양태에서, 공진 수신기 또는 이의 일부는 에어로졸 공급원 부재(104) 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 제어 바디(102)는, 예를 들어 호일 물질, 코일, 실린더, 또는 진동 자기장을 생성하도록 구성된 다른 구조를 포함할 수 있는 공진 송신기; 및 상기 기재 부분 내로 연장되거나 상기 기재 부분에 의해 둘러싸인 하나 이상의 프롱을 포함할 수 있는 공진 수신기를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트는 공진 수신기와 친밀 접촉한다.
다른 실시양태에서, 공진 송신기는, 에어로졸-발생 컴포넌트, 특히 에어로졸-발생 컴포넌트의 기재 부분이 수용되는 공동에 외접하도록 구성된 나선형 코일을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 나선형 코일은 상기 장치의 외벽과 수용 공동 사이에 위치할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 코일 권선(wind)이 원형 단면 형태를 가질 수 있지만, 다른 실시양태에서, 코일 권선은 다양한 다른 단면 형태, 예컨대, 비제한적으로, 타원 형태, 직사각형 형태, L자 형태, T자 형태, 삼각형 형태 및 이들의 조합물을 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 핀이 수용 공동의 일부 내로 연장될 수 있고, 이때 핀은, 예를 들어 핀 주위에 또는 핀 내에 코일 구조를 포함함으로써 공진 송신기를 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 에어로졸 공급원 부재가 수용 공동 내에 수용될 수 있고, 이때 상기 에어로졸 공급원 부재의 하나 이상의 컴포넌트가 공진 수신기로서 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트는 공진 수신기를 포함한다. 공진 송신기 및 공진 수신기를 포함하는 다른 가능한 공진 변압기 컴포넌트는, 유도 가열된 에어로졸 전달 장치(Induction Heated Aerosol Delivery Device)라는 제목 하에 2017년 10월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/799,365호에 기술되어 있고, 상기 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
기재
전술된 바와 같이, 다양한 실시양태에서, 기재 부분(110)은, 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 다양한 기재 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 담배-유래 섬유, 대마, 목재 또는 목재-유래 섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
다양한 구현에서, 담배-유래 섬유는 분쇄된(milled) 담배 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용할 수 있는 담배 물질은 다양할 수 있으며, 예를 들어 황색종 담배(flue-cured tobacco), 버얼리(burley tobacco) 담배, 오리엔트 담배(Oriental tobacco) 또는 메릴랜드 담배(Maryland tobacco), 다크 담배(dark tobacco), 훈연 담배(dark-fired tobacco) 및 루스티카 담배(Rustica tobaccos)뿐만 아니라 기타 희귀 또는 특수 담배 또는 이들의 블렌드를 포함할 수 있다. 담배 물질은 또한, 소위 "블렌딩된" 형태 및 가공된 형태, 예를 들어 담배 주맥(stem)(예컨대, 컷-롤형(cut-rolled) 또는 컷-퍼프형(cut-puffed) 주맥), 부피-팽창된 담배(예를 들면, 퍼프형(puffed) 담배, 예컨대 드라이아이스-팽창된 담배(DIET), 바람직하게는 각초 형태(cut filler form)), 재생 담배(reconstituted tobacco)(예를 들면, 제지 유형 또는 캐스팅 시트 유형 공정을 사용하여 제조된 재생 담배)를 포함할 수 있다. 다양한 대표적인 담배 유형, 가공 담배 유형 및 담배 블렌드 유형이 로손(Lawson) 등의 미국 특허 제4,836,224호; 퍼페티(Perfetti) 등의 미국 특허 제4,924,888호; 브라운(Brown) 등의 미국 특허 제5,056,537호; 브린클리(Brinkley) 등의 미국 특허 제5,159,942호; 젠트리(Gentry)의 미국 특허 제5,220,930호; 블랙클리(Blakley) 등의 미국 특허 제5,360,023호; 쉐퍼(Shafer) 등의 미국 특허 제6,701,936호; 리(Li) 등의 미국 특허 제7,011,096호; 및 리 등의 미국 특허 제7,017,585호; 로손 등의 미국 특허 제7,025,066호; 퍼페티 등의 미국 특허 출원 공개 제2004-0255965호; 베레만(Bereman)의 국제 특허 출원 공개 제WO 02/37990호; 및 문헌[Bombick et al., Fund. Appl. Toxicol., 39, p. 11-17 (1997)]에 개시되어 있으며, 이들 전체를 본원에 참고로 인용한다. 유용할 수 있는 담배 조성물의 다른 예는 로빈슨(Robinson) 등의 미국 특허 제7,726,320호에 개시되어 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 몇몇 구현에서, 분쇄된 담배 물질은 가향 담배(flavorful tobacco)와 향끽미 담배(aromatic tobacco)의 블렌드를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, 담배 물질은 재생 담배, 예를 들어 플라이어(Pryor) 등의 미국 특허 제4,807,809호; 프라이어 등의 미국 특허 제4,889,143호 및 레이커(Raker)의 미국 특허 제5,025,814호에 기술된 것을 포함할 수 있으며, 이들 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 추가적으로, 재생 담배 물질은 문헌[Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco, R. J. Reynolds Tobacco Company Monograph (1988)]에 기술된 담배 유형에 대한 재생 담배 종이를 포함할 수 있으며, 상기 문헌의 내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 상기 기재는, 예를 들어 당분야에 공지된 다양한 캐스팅 및 제지 기술을 사용하는 재생 담배 물질을 포함한다. 재생 담배 물질은 목재 펄프, 담배 섬유, 보타니컬 또는 기타 셀룰로오스 성분을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 재생 담배 물질에 나노셀룰로오스 물질을 첨가하는 것은, 생성된 물질의 흡수성 및 기계적 강도 둘 다를 향상시키는 역할을 할 수 있다. 재생 담배 물질 및 상기 물질의 제공 방법은 케리트시스(Keritsis) 등의 미국 특허 제4,674,519호; 프라이어 등의 미국 특허 제4,807,809호; 프라이어 등의 미국 특허 제4,889,143호; 클랩(Clapp) 등의 특허 제4,941,484호; 키에르난(Kiernan) 등의 미국 특허 제4,972,854호; 영(Young) 등의 미국 특허 제4,987,906호; 레이커의 미국 특허 제5,025,814호; 영 등의 미국 특허 제5,099,864호; 손(Sohn) 등의 미국 특허 제5,143,097호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,159,942호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,322,076호; 영 등의 미국 특허 제5,339,838호; 리칭거(Litzinger) 등의 미국 특허 제5,377,698호; 영의 미국 특허 제5,501,237호; 및 쿠마르(Kumar)의 미국 특허 제6,216,707호에 개시되어 있으며, 각각의 이들 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 80%의 담배-유래 섬유, 또는 약 0 내지 약 40%의 담배-유래 섬유, 또는 약 20 내지 약 40%의 담배-유래 섬유를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 예를 들어 약 0%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 또는 약 80%의 담배-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 식물-유래 비-담배 물질, 예컨대, 비제한적으로, 대마, 아마, 사이잘, 볏짚, 에스파르토 및/또는 셀룰로오스 펄프 물질을 포함할 수 있다. 다양한 다른 구현에서, 상기 기재 물질은 그 자체로 또는 다른 섬유질 물질과 조합된 재생 담배를 포함할 수 있다. 재생 담배 시트를 제공하기 위한 몇몇 예시적인 방식 및 방법, 예를 들어 캐스팅 및 제지 기술이 케리트시스 등의 미국 특허 제4,674,519호; 클랩 등의 미국 특허 제4,941,484호; 영 등의 미국 특허 제4,987,906호; 키에르난 등의 미국 특허 제4,972,854호; 영 등의 미국 특허 제5,099,864호; 손 등의 미국 특허 제5,143,097호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,159,942호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,322,076호; 영 등의 미국 특허 제5,339,838호; 리칭거 등의 미국 특허 제5,377,698호; 영의 미국 특허 제5,501,237호; 및 쿠마르의 미국 특허 제6,216,707호에 개시되어 있으며, 각각의 이들 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 몇몇 경우, 가공 담배, 예를 들어 특정 유형의 재생 담배가, 세로로 연장된 가닥(strand)으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이커의 미국 특허 제5,025,814호에 개시된 유형의 구성을 참조하며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 또한, 특정 유형의 재생 담배 시트는 목적하는 구성으로 형성되거나 말리거나 모아질 수 있다. 또 다른 구현에서, 상기 기재 물질은 다양한 유형의 무기 섬유(예를 들어, 유리 섬유, 금속 와이어/스크린 등) 및/또는 (유기) 합성 중합체를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 이러한 "섬유질" 물질은 구조화되지 않거나(예를 들어, 담배 캐스팅된 시트의 셀룰로오스 섬유와 같이 무작위로 분포됨) 또는 구조화될 수 있다(예를 들어, 와이어 메쉬).
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 5%의 목재 섬유 또는 목재-유래 섬유, 예를 들어 약 0%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4%, 또는 약 5%의 목재 섬유 또는 목재-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 기재 부분(110)은 난연성 물질, 열 전도/유도를 위한 전도성 섬유 또는 입자, 또는 이들의 임의의 조합물을 추가로 포함할 수 있다. 연소-지연 물질의 하나의 예는 암모늄 포스페이트이다. 몇몇 실시양태에서, 다른 화염/연소-지연 물질 및 첨가제가 상기 기재 내에 포함될 수 있고, 이는 유기-인 화합물, 붕사(borax), 수화된 알루미나, 흑연, 칼륨, 실리카, 트라이폴리포스페이트, 다이펜타에리쓰리톨, 펜타에리쓰리톨 및 폴리올을 포함할 수 있다. 기타 연소-지연 물질, 예를 들면 질소-함유(nitrogenous) 포스폰산 염, 모노-암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 암모늄 브로마이드, 암모늄 보레이트, 에탄올암모늄 보레이트, 암모늄 설파메이트, 할로겐화된 유기 화합물, 티오우레아 및 안티몬 옥사이드가 또한 사용될 수 있다. 상기 기재 물질 및/또는 다른 성분에 (단독으로, 또는 서로 및/또는 다른 물질과의 조합으로) 사용되는 화염-지연, 연소-지연 및/또는 그슬림-지연 물질의 각각의 양태에서, 바람직한 특성은, 바람직하지 않은 오프-가스 방출(off-gassing) 또는 용융 유형 거동과 독립적이다. 흡연 물품 내로 담배를 혼입시키는 다양한 방식 및 방법, 및 특히, 흡연 물품 내의 사실상 모든 담배를 의도적으로 연소시키지 않도록 설계된 흡연 물품은 브룩스(Brooks) 등의 미국 특허 제4,947,874호; 칸트렐(Cantrell) 등의 미국 특허 제7,647,932호; 로빈슨 등의 미국 특허 제8,079,371호; 바네르지(Banerjee) 등의 미국 특허 제7,290,549호; 및 크룩스(Crooks) 등의 미국 특허 출원 공개 제2007/0215167호에 개시되어 있으며, 이들 특허 및 출원의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
언급된 바와 같이, 상기 기재 부분(110)은 또한 열 전도 또는 유도 가열을 위한 전도성 섬유 또는 입자를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 전도성 섬유 또는 입자는 실질적 선형이고 평행한 패턴으로 배열될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 전도성 섬유 또는 입자는 실질적으로 무작위 배열을 가질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 전도성 섬유 또는 입자는 알루미늄 물질, 스테인리스 강 물질, 구리 물질, 탄소 물질 및 흑연 물질 중 하나 이상으로 구성될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 다양한 온도에서 유도 가열을 용이하게 하기 위해, 상이한 퀴리(Curie) 온도를 갖는 하나 이상의 전도성 섬유 또는 입자가 기재 물질에 포함될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 하나 이상의 결합제를 추가로 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 결합제 물질의 다른 예는, 예를 들어 제이콥(Jakob) 등의 미국 특허 제5,101,839호; 및 레이커 등의 미국 특허 제4,924,887호에 기술되어 있으며, 각각의 이들 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 알지네이트, 예컨대 암모늄 알지네이트, 프로필렌 글리콜 알지네이트, 칼륨 알지네이트 및 나트륨 알지네이트이다. 알지네이트, 특히 고점도 알지네이트는 제어된 수준의 자유 칼슘 이온과 함께 사용될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 10%의 알지네이트, 예를 들어 약 0%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4%, 약 5%, 약 6%, 약 7%, 약 8%, 약 9%, 또는 약 10%의 알지네이트를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 하나 이상의 셀룰로오스 유도체(예를 들어, 단일 셀룰로오스 유도체 또는 여러(예컨대, 2개 또는 3개) 셀룰로오스 유도체의 조합물)이거나 이를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체, 예를 들어 약 0%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4% 또는 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체를 포함한다. 상기 기재가 하나 초과의 셀룰로오스 유도체를 포함하는 실시양태에서, 약 0 내지 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체의 언급된 중량 기준은 셀룰로오스 유도체의 조합물의 총 중량을 반영하는 것으로 이해해야 한다.
몇몇 실시양태에서, 셀룰로오스 유도체는 나노셀룰로오스 물질을 포함한다. 본원에서 "나노셀룰로오스 물질"은, 약 1 nm 내지 약 100 nm 범위의 적어도 하나의 평균 입자 크기 치수를 갖는 셀룰로오스 물질을 지칭한다. 더 큰 크기의 셀룰로오스 물질이 사용될 수 있지만, 에어로졸-형성 물질의 담지량이 감소할 가능성이 있다. 비제한적인 예로서, 적합한 나노셀룰로오스 물질은, 임의의 다양한 셀룰로오스-함유 물질, 예를 들어 목재(예를 들어, 유칼립투스 나무), 풀(예를 들어, 대나무), 면화, 담배, 조류 및 식물-기반 물질로부터 제조된 섬유질 물질일 수 있으며, 상기 섬유는, 나노-피브릴화된(nano-fibrillated) 셀룰로오스 섬유를 생성하도록 추가로 정제된다. 다양한 실시양태에서, 나노셀룰로오스 물질은, 하나 이상의 추가의 셀룰로오스 물질(예컨대, 담배-유래 셀룰로오스계(cellulosic) 펄프 및/또는 목재 펄프-기반 셀룰로오스 섬유)과 임의적으로 조합된, 담배-유래 나노셀룰로오스 섬유 및/또는 비-담배-유래 나노셀룰로오스 섬유 중 하나 이상을 함유할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 결합제 물질은, 담배 또는 기타 바이오매스로부터 유래된 나노셀룰로오스를 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 셀룰로오스 유도체는 화학적으로 개질된 셀룰로오스 유도체이다. 적합한 화학적으로 개질된 셀룰로오스 유도체는 하이드록시프로필셀룰로오스, 예컨대, 아쿠알론 컴퍼니(Aqualon Co.)로부터의 클루셀(Klucel) H; 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 예컨대 더 다우 케미칼 컴퍼니(The Dow Chemical Co.)로부터의 메토셀(Methocel) K4MS; 하이드록시에틸셀룰로오스, 예컨대 아쿠알론 컴퍼니로부터의 나트로솔(Natrosol) 250 MRCS; 미세결정질 셀룰로오스, 예컨대 FMC로부터의 아비셀(Avicel); 메틸셀룰로오스, 예컨대 더 다우 케미칼 컴퍼니로부터의 메토셀 A4M; 및 나트륨 카복시메틸셀룰로오스, 예컨대 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.)로부터의 CMC 7HF 및 CMC 7H4F를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 전분이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 30%의 전분, 약 0 내지 약 15%의 전분; 또는 약 20 내지 약 40%의 전분을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 예를 들어 약 0%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 또는 약 40%의 전분을 포함한다. 적합한 전분은 옥수수 전분, 쌀 전분 및 변성 식품 전분을 포함한다. 몇몇 다른 실시양태에서, 결합제는 쌀 전분이다. 몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 덱스트란이다. 몇몇 다른 실시양태에서, 결합제는 사이클로덱스트린을 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 검이다. 적합한 검은 잔탄 검, 구아 검, 아라비아 검, 로커스트 콩 검 및 트라가칸트 검을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 카라기난이다.
몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 탄산칼슘이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 60%의 탄산칼슘, 약 45 내지 약 60%의 탄산칼슘; 약 40 내지 약 60%의 탄산칼슘; 또는 약 5 내지 약 15%의 탄산칼슘을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 예를 들어 약 0%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 또는 약 60%의 탄산칼슘을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 60%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 30%의 전분; 약 0 내지 약 5%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 80%의 담배-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 0 내지 약 5%의 탄산칼슘; 약 1% 내지 약 5%의 목재 펄프; 및 약 70 내지 약 80%의 담배-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 45 내지 약 60%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 15%의 전분; 약 0 내지 약 5%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 40%의 담배-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 40 내지 약 60%의 탄산칼슘; 약 0 내지 약 10%의 알지네이트; 약 0 내지 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 0 내지 약 15%의 전분; 약 0 내지 약 5%의 목재 펄프; 및 약 0 내지 약 40%의 담배-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 5 내지 약 15%의 탄산칼슘; 약 1 내지 약 5%의 하나 이상의 셀룰로오스 유도체; 약 20 내지 약 40%의 전분; 및 약 20 내지 40%의 담배-유래 섬유를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 담배-유래 섬유, 목재-유래 섬유 또는 이들의 조합물, 및 하나 이상의 결합제를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 결합제는 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 중량 기준으로, 약 40 내지 약 70 중량%의 담배-유래 섬유; 약 10 내지 약 15 중량%의 셀룰로오스 유도체; 및 약 5 내지 약 10 중량%의 목재 펄프를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 셀룰로오스 유도체는 카복시메틸셀룰로오스이다.
기재의 수분(예컨대, 물) 함량은 다양할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 함침된 기재(예를 들어, 가공 동안 첨가된 과잉의 물을 제거하기 위해 건조시킨 후 에어로졸-형성 물질을 포함하는 기재)의 총 건조 중량을 기준으로 약 10 중량% 이하의 양으로 물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 미립자 형태, 세절된 형태, 필름 형태, 종이 공정 시트 형태, 캐스팅된 시트 형태, 비드 형태, 과립 형태, 막대 형태 또는 압출된 형태이다. 다양한 실시양태에서, 기재 부분(110)의 형태는 겔, 파쇄물(shred), 필름, 현탁액, 압출물, 부스러기(shaving), 캡슐 및/또는 입자(예컨대, 다양한 크기의 펠렛, 비드, 스트립 또는 임의의 목적하는 입자 형태) 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 실질적 원통형 형태로 형성된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 종이 공정 기술을 사용하여 제조되고, 생성된 시트는, 에어로졸 전달 장치의 기재-함유 부분(substrate-containing segment)에 삽입되기 위한 절단된 래그(rag) 또는 스트립(strip)으로 추가로 축소될 수 있다. 제조 방법은 일반적으로 일정 기간 동안의 담배 잎, 주맥, 조각(scrap) 또는 가루(dust)의 온수(60 내지 90℃) 추출을 포함한다. 이는 이어서, 가용성 성분을 함유하는 묽은 추출물(weak extract), 및 비-정제된 섬유를 함유하는 고형물 부분으로 분리(원심분리 및/또는 여과)될 수 있다. 이어서, 묽은 추출물은, 예를 들어 진공 증발 또는 다른 수단에 의해 20%(w/v) 초과의 고형분 추출물로 농축될 수 있다. 임의적으로, 본원에 개시된 바와 같은 2개 이상의 에어로졸 형성제 중 하나 이상이 첨가되고 완전히 혼합되어 균질 혼합물을 제공할 수 있다. 담배 고형물에 물 및 사전-펄프화된 목재 섬유가 첨가될 수 있고, 이 물질을 다시 정제하여, 담배 섬유를 피브릴화할 수 있다. 이어서, 정제된 담배 펄프는 푸어드리니어 스크린(Fourdrinier screen)을 통과하여 부직 웹 또는 종이를 생성할 수 있다. 이어서, 상기 웹은 45 내지 55%의 수분 함량까지 건조될 수 있다. 이어서, 임의적인 에어로졸-형성 물질을 함유하는 농축 추출물이 상기 웹에 다시 첨가되고, 8 내지 10%의 수분까지 건조될 수 있다. 임의적으로, 푸어드리니어 스크린 상에 웹이 형성되기 전에, 비활성 여과 보조제가 펄프에 첨가될 수 있다.
제2 실시양태에서, 캐스팅 시트 기술을 사용하여 편평 시트를 제조할 수 있다. 캐스팅된 시트는 일반적으로 결합제 물질, 비활성 충전제, 임의적으로, 2개 이상의 에어로졸 형성제 중 하나 이상, 목재-유래 섬유, 및 임의적으로 보타니컬, 활성 성분 및/또는 담배 또는 담배-유래 물질을 포함하며, 이들 각각은 본원에 기술된 바와 같다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 섬유질 물질, 본원에 개시된 바와 같은 2개 이상의 에어로졸-형성 물질 중 하나 이상, 및 결합제가 함께 블렌딩되어 슬러리를 형성할 수 있고, 이는 표면(예를 들어, 이동 벨트) 상에 캐스팅될 수 있다. 이어서, 캐스팅된 슬러리는, 비교적 일정한 두께의 캐스팅된 시트가 되도록 하나 이상의 건조 및/또는 닥터링(doctoring) 단계를 거칠 수 있다. 캐스팅 및 제지 기술의 다른 예는 케리트시스 등의 미국 특허 제4,674,519호; 클랩 등의 미국 특허 제4,941,484호; 영 등의 미국 특허 제4,987,906호; 키에르난 등의 미국 특허 제4,972,854호; 영 등의 미국 특허 제5,099,864호; 손 등의 미국 특허 제5,143,097호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,159,942호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,322,076호; 영 등의 미국 특허 제5,339,838호; 리칭거 등의 미국 특허 제5,377,698호; 영의 미국 특허 제5,501,237호; 및 쿠마르(Kumar)의 미국 특허 제6,216,706호에 개시되어 있으며, 이들 특허의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 편평 시트는 에어로졸 전달 장치의 기재-함유 부분에 삽입되기 위한 절단된 래그 또는 스트립으로 추가로 축소될 수 있다. 상기 캐스팅된 시트는 또한 에어로졸 전달 장치의 기재-함유 부분에 삽입되기 위해 모아지거나 막대에 말릴 수 있다(rolled).
제3 실시양태에서, 상기 기재는, 과립식 압출 및 이어서 구형화(spheronization) 또는 마루머화(marumerization)에 의해 둥근 형태 또는 타원 형태의 비드 또는 모발-유사 막대를 생성함으로써 제조될 수 있다. 과립식 압출 제형은, 대체 결합제 또는 추가 결합제(예컨대, 셀룰로오스 유도체)가 사용된다는 점을 제외하고는, 캐스팅된 시트 제형과 유사하다.
제4 실시양태에서, 상기 기재는, 압출 및 이어서 절단 또는 크기 조정(sizing)에 의해 다양한 크기 및/또는 형태의 기재 조각을 제공함으로써 제조될 수 있다. 이 압출 제형은 과립식 압출 제형과 유사하지만, 또 다른 결합제 조합물(예를 들어, 셀룰로오스 유도체들의 조합물)을 사용한다.
임의의 이전 실시양태에서, 에어로졸-형성 물질의 전체 양은, 본원에 개시된 에어로졸-발생 컴포넌트를 형성하기 위해, 캐스팅, 압출 등 이전에 첨가될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 에어로졸-형성 물질의 일부 또는 전부는 형성-후 기재 내로 함침될 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 에어로졸-형성 물질은 기재 물질 내에 또는 기재 물질 상에 분무되거나 또는 달리 배치되어, 본원에 개시된 바와 같은 에어로졸-발생 컴포넌트를 형성할 수 있음).
도 3은, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 개략적인 사시도를 도시한다. 특히, 도 3은, 시트 형태의 기재(120)의 일련의 중첩 층(overlapping layer)(130)을 포함하는 기재 부분(110)을 갖는 에어로졸-발생 컴포넌트(104)를 도시한다. 상기 설명을 참조하면, 도시된 실시양태에서, 기재 시트(120)는 본원에 개시된 바와 같은 필름 또는 층을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 용어 "중첩 층"은 또한, 개별적인 층이 명백하지 않을 수 있는 다발형(bunched), 구겨진(crumpled), 크림핑된(crimped) 및/또는 달리 주름 잡힌(gathered) 층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 4는, 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 기재 부분의 개략적인 단면도를 도시한다. 특히, 도 4는, 기재 시트(120)의 일련의 중첩 층(130)을 포함하는 기재 부분(110)을 도시한다. 도시된 실시양태에서, 중첩 층(130)의 적어도 일부는 이의 외부 표면 주위에 제1 커버 층(132)으로 실질적으로 둘러싸인다. 다양한 실시양태에서, 제1 커버 층(132)의 조성은 다양할 수 있지만, 도시된 실시양태에서, 제1 커버 층(132)은 섬유상 물질, 에어로졸-형성 물질 및 결합제 물질의 조합물을 포함한다. 가능한 에어로졸-형성 물질 및 결합제 물질에 관한 본원의 논의를 참조한다.
다양한 실시양태에서, 제1 커버 층(132)은 시모어(Seymour) 등의 미국 특허 제5,697,385호를 참조하며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
도시된 실시양태에서, 중첩 층(130) 및 제1 커버 층(132)의 적어도 일부는 이의 외부 표면 주위에 제2 커버 층(134)으로 실질적으로 둘러싸인다. 제2 커버 층(134)의 조성은 다양할 수 있지만, 도시된 실시양태에서, 제2 커버 층(134)은 금속 호일 물질, 예컨대 알루미늄 호일 물질을 포함한다. 다른 실시양태에서, 상기 제2 커버 층은 다른 물질, 예컨대, 비제한적으로, 구리 물질, 주석 물질, 금 물질, 합금 물질, 세라믹 물질, 또는 다른 열전도성 비정질 탄소계 물질 및/또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 도시된 실시양태는, 외부 표면 주위에서 중첩 층(130), 제1 커버 층(132) 및 제2 커버 층(134)을 실질적으로 둘러싸는 제3 커버 층(136)을 추가로 포함한다. 도시된 실시양태에서, 제3 커버 층(136)은 종이 물질, 예컨대 통상적인 담배 포장지를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 종이 물질은 래그 섬유, 예컨대 비-목재 식물 섬유를 포함할 수 있고, 아마, 대마, 사이잘, 볏짚 및/또는 에스파르토 섬유를 포함할 수 있다.
에어로졸-형성 물질
본원에 개시된 바와 같은 에어로졸-발생 컴포넌트는, 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하고, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압 또는 이들 둘 다를 포함한다. 본원에서 "비점"에 대한 언급은, 액체의 증기압이 해당 액체 주변의 압력과 동일해져서 해당 액체가 증기로 변하는 온도를 의미한다. 본원에서 비점을 언급하는 경우, 언급되는 액체 주위의 압력은 표준 대기압(즉, 760 mmHg)이다.
이론에 얽매이고자 하지 않으면서, 각각 상이한 휘발성(예를 들어, 비점)을 갖는 2개 이상의 별개의 에어로졸-형성 물질의 존재는, 에어로졸-발생 장치에 사용되는 경우 에어로졸 형성에 대한 더 큰 제어를 가능하게 하는 것으로 생각된다. 에어로졸의 부피 및 밀도를 제어하고, 2개 이상의 에어로졸-형성 물질을 이용하여 열 적용에 대한 에어로졸-발생 장치로부터의 에어로졸 형성 시기를 최적화하는 것이, 단일 에어로졸-형성 물질의 사용에 비해 향상된 소비자 경험을 야기할 수 있다. 예를 들어, 상이한 휘발성을 갖는 2개 또는 심지어 3개 이상의 상이한 에어로졸-형성 물질의 조합은, 이러한 에어로졸-형성 물질들의 혼합물을 포함하는 장치 또는 물품의 사용 전반에 걸쳐 에어로졸의 더욱 일정한 전달을 제공할 수 있다. 특히, 이러한 조합은, 본원에 기술된 물품 또는 장치의 사용에 비해, 하나의 퍼프로부터 다음 퍼프까지 생성되는 에어로졸의 양에 있어서 더 적은 편차를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기재의 물리적 특성은 내부에 담지된 에어로졸-형성 물질의 특성에 의해 영향을 받는다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 특정 다가 알코올 또는 다가 알코올을 포함하는 에어로졸-형성 물질들의 혼합물은 기재 유연성을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 대조적으로, 특정한 다른 에어로졸-형성 물질, 예를 들어 다가 알코올의 부재 하의 팔미트산은, 취성이며 가공하기 어려운 기재를 제공하였다. 따라서, 에어로졸-형성 물질의 선택 또는 이들의 적절한 조합은, 본원에 개시된 에어로졸-발생 장치에서와 같이, 기재에 담지되고 가열되는 경우 일정하게 오래 지속되는 에어로졸 형성을 제공하면서 취성을 피하는 데 활용될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점을 가지며, 이들의 비점은 약 100℃ 내지 약 1000℃, 예를 들어 약 100℃, 약 150℃, 약 200℃, 약 250℃, 약 300℃ 또는 약 350℃ 내지 약 400℃, 약 500℃, 약 600℃, 약 700℃, 약 800℃, 약 900℃ 또는 약 1000℃ 범위이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 약 100℃, 약 125℃, 약 150℃ 또는 약 175℃ 내지 약 200℃, 약 225℃ 또는 약 250℃의 비점을 갖고; 상기 제2 에어로졸 형성제는 약 250℃, 약 275℃, 약 300℃, 약 325℃, 또는 약 350℃의 비점을 가진다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질 간의 비점 차이는 적어도 50℃, 또는 적어도 100℃이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질 간의 비점 차이는 약 50℃ 내지 약 300℃ 범위, 예를 들어 약 50℃, 약 100℃, 약 150℃, 약 200℃, 약 250℃, 또는 약 300℃이다.
상기 제1 및 제2 에어로졸-형성 물질은 다양한 비율로 존재할 수 있으며, 의도된 용도에 따라 어느 한 성분이 우세하다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 약 100:1 내지 약 1:100, 예를 들어 약 100:1, 약 95:5, 약 90:10; 약 80:20, 약 70:30, 약 60:40, 약 50:50; 약 40:60, 약 30:70, 약 20:80, 약 10:90; 5:95 또는 약 1:100의 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 약 10:1 내지 약 1:10, 약 9:1 내지 약 1:9, 약 8:2 내지 약 2:8, 약 7:3 내지 약 3:7, 약 6:4 내지 약 4:6, 또는 약 1:1의 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 약 3:1 내지 약 1:3의 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비는 약 3:1, 약 2:1, 약 1:1, 약 1:2, 또는 약 1:3이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비는 약 1:1이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 적어도 하나의 추가적인 에어로졸-형성 물질로 추가로 함침되어 있다. 추가적인 에어로졸-형성 물질은 상기 제1 에어로졸-형성 물질 또는 상기 제2 에어로졸-형성 물질과 동일한 범위에 있는 비점을 가질 수 있거나, 상이한 비점 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 비제한적인 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 에어로졸-형성 물질은 350℃ 미만의 비점을 가질 수 있고, 추가적인 에어로졸-형성 물질(들)의 비점은 약 350℃ 초과일 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 에어로졸-형성 물질은 약 175℃ 초과의 비점을 가질 수 있고, 추가적인 에어로졸-형성 물질(들)의 비점은 약 175℃ 미만일 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 에어로졸-형성 물질은 약 175℃ 내지 약 300℃의 비점을 가질 수 있고, 추가적인 에어로졸-형성 물질(들)의 비점은 약 175℃ 미만, 또는 약 300℃ 초과일 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 에어로졸-형성 물질 및 존재할 수 있는 임의의 추가적인 에어로졸-형성 물질은, 각각 독립적으로, 물, 다가 알코올, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 트라이아세틴, 왁스, 칸나비노이드, 테르펜 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 다가 알코올을 포함한다. 다가 알코올의 예는 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 기타 글리콜, 예컨대 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜(예를 들어, 약 200 Da 내지 약 2,000 Da 범위의 중량 평균 분자량 범위을 갖는 PEG 분자)을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 폴리소르베이트를 포함한다. 폴리소르베이트의 예는 폴리소르베이트 60(폴리옥시에틸렌(20) 소르비탄 모노스테아레이트, 트윈(Tween) 60) 및 폴리소르베이트 80(폴리옥시에틸렌(20) 소르비탄 모노올레에이트, 트윈 80)을 포함한다. 사용되는 폴리소르베이트의 유형 또는 사용되는 폴리소르베이트들의 조합은 목적하는 의도된 효과에 의존하며, 그 이유는, 상이한 폴리소르베이트가 분자 크기로 인해 상이한 속성을 제공하기 때문이다. 예를 들어, 폴리소르베이트 분자는 폴리소르베이트 20에서 폴리소르베이트 80까지 크기가 증가한다. 더 작은 크기의 폴리소르베이트 분자를 사용하면 더 적은 양의 증기가 생성되지만 더 깊이 폐 침투가 가능하다. 이는, 사용자가 "연기(smoke)"(즉, 증기)의 큰 기둥(plume)을 생성하는 것을 원치 않는 공공장소에 있을 때 바람직할 수 있다. 반대로, 진한 증기(이는 담배의 방향족 성분을 전달할 수 있음)가 필요한 경우, 더 큰 폴리소르베이트 분자가 사용될 수 있다. 폴리소르베이트 계열의 화합물을 사용하는 추가적 이점은, 상기 폴리소르베이트가 이것이 존재하는 혼합물의 기화열을 낮춘다는 것이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 소르비탄 에스터를 포함한다. 소르비탄 에스터의 예는 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 모노스테아레이트(스팬(Span) 60), 소르비탄 모노올레이트(스팬 20) 및 소르비탄 트라이스테아레이트(스팬 65)를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 지방산을 포함한다. 지방산은 단쇄, 장쇄, 포화된, 불포화된, 직쇄 또는 분지쇄 카복실산을 포함할 수 있다. 지방산은 일반적으로 C4 내지 C28 지방족 카복실산을 포함한다. 단쇄 또는 장쇄 지방산의 비제한적인 예는 부티르산, 프로피온산, 발레르산, 올레산, 리놀레산, 스테아르산, 미리스트산 및 팔미트산을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 팔미트산을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 지방산 에스터를 포함한다. 지방산 에스터의 예는 알킬 에스터, 모노글리세라이드, 다이글리세라이드 및 트라이글리세라이드를 포함한다. 모노글리세라이드의 예는 모노라우린 및 글리세롤 모노스테아레이트를 포함한다. 트라이글리세라이드의 예는 트라이올레인, 트라이팔미틴, 트라이스테아레이트, 글리세롤 트라이부티레이트 및 글리세롤 트라이헥사노에이트를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 왁스를 포함한다. 왁스의 예는 카나우바, 밀랍, 칸델릴라를 포함하며, 이들은 에어로졸 입자를 안정화시키거나 기호성을 개선하거나 목 따가움을 줄이는 것으로 공지되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 칸나비노이드를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 칸나비다이올(CBD), 테트라하이드로칸나비놀(THC), 또는 이들의 조합물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 테르펜을 포함한다. 본원에서 용어 "테르펜"은, 식물에 의해 이소펜텐일 파이로포스페이트로부터 생합성적으로 생성되는 탄화수소 화합물을 의미한다. 테르펜의 비제한적인 예는 리모넨, 피넨, 파르네센, 및 셈브렌을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸-형성 물질은 하나 이상의 당 알코올을 포함한다. 당 알코올의 예는 소르비톨, 에리쓰리톨, 만니톨, 말티톨, 이소말트 및 자일리톨을 포함한다. 당 알코올은 또한 특정 향미 화합물(예컨대, 멘톨 및 기타 휘발성 물질)에 대한 향미 개선제로서 역할을 할 수 있으며, 생성된 에어로졸의 식감, 촉각, 목에 미치는 영향 및 기타 감각 특성을 일반적으로 개선한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질 중 적어도 하나는 다가 알코올이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질 둘 다가 다가 알코올이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 다가 알코올은 글리세롤 및 프로필렌 글리콜이다. 글리세롤 및 프로필렌 글리콜은 다양한 비율로 존재할 수 있으며, 본원에 전술된 바와 같이, 의도된 용도에 따라 어느 한 성분이 우세하다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜은 약 3:1 내지 약 1:3의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜은 약 3:1, 약 2:1, 약 1:1, 약 1:2, 또는 약 1:3의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 글리세롤과 프로필렌 글리콜은 약 1:1의 중량비로 존재한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제로 추가로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 다른 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제는, 각각 전술된 바와 같이, 물, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 왁스, 트라이아세틴, 당 알코올, 칸나비노이드, 테르펜, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 프로필렌 글리콜이며, 다른 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제는 물이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올이며, 다른 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제는 물이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 프로필렌 글리콜이며, 다른 적어도 하나의 추가 에어로졸 형성제는 폴리소르베이트이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 당 알코올이며, 다른 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성제는 물이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되며, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴 및 이들의 조합물으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴, 왁스, 칸나비노이드, 테르펜 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압, 또는 이들 둘 다를 가진다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 트라이아세틴이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 팔미트산, 또는 트라이아세틴이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트, 폴리소르베이트 80 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 팔미트산, 또는 트라이아세틴이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 또는 트라이아세틴이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트 또는 폴리소르베이트 80이다.
몇몇 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤이고, 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 팔미트산이다. 몇몇 실시양태에서, 글리세롤과 팔미트산은 약 100:1 내지 약 1:100, 예를 들어 약 100:1, 약 95:5, 약 90:10; 약 80:20, 약 70:30, 약 60:40, 약 50:50; 약 40:60, 약 30:70, 약 20:80, 약 10:90; 5:95 또는 약 1:100의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서 글리세롤과 팔미트산은 약 3:1, 약 2:1, 약 1:1, 약 1:2, 또는 약 1:3의 중량비로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 팔미트산은 열거된 에어로졸 형성제(예컨대, 비제한적으로, 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 트라이아세틴, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리소르베이트 60) 중 하나로 대체된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 3개의 에어로졸 형성제로 함침되어 있다. 상기 3개의 에어로졸-형성제의 비율은 다양할 수 있다. 따라서, 상기 3개의 에어로졸 형성제 중 어느 하나는 나머지 2개의 에어로졸-형성 물질 각각에 대해 임의의 비율로 존재할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 3개의 에어로졸 형성제는 대략 동일한 양으로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 나머지 2개의 에어로졸 형성제에 비해 하나의 에어로졸 형성제가 더 많이 존재한다. 특정 실시양태에서, 상기 3개의 에어로졸 형성제는 1:1.5:1.5의 중량비로 존재한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 제3 에어로졸-형성 물질로 함침되며, 상기 제3 에어로졸-형성 물질은 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트라이아세틴, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트 및 폴리소르베이트 80으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 1,3-프로판다이올로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 글리세롤, 팔미트산 및 1,3-프로판다이올은 1:1.5:1.5의 중량비로 존재한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 트라이에틸렌 글리콜로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:1.5:1.5 중량비의 글리세롤, 팔미트산 및 트라이에틸렌 글리콜로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 프로필렌 글리콜로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:1.5:1.5 중량비의 글리세롤, 팔미트산 및 프로필렌 글리콜로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 트라이아세틴으로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:1.5:1.5 중량비의 글리세롤, 팔미트산 및 트라이아세틴으로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 폴리에틸렌 글리콜 400으로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:1.5:1.5 중량비의 글리세롤, 팔미트산 및 폴리에틸렌 글리콜 400으로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 소르비탄 트라이스테아레이트로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:1.5:1.5 중량비의 글리세롤, 팔미트산 및 소르비탄 트라이스테아레이트로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산 및 폴리소르베이트 80으로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:1.5:1.5 중량비의 글리세롤, 팔미트산 및 폴리소르베이트 80으로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 4개의 에어로졸 형성제로 함침되어 있다. 상기 4가지 에어로졸-형성제의 비율은 다양할 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 4개의 에어로졸 형성제는 2:1:1:0.5의 중량비로 존재한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 글리세롤, 팔미트산, 1,3-프로판다이올 및 트라이아세틴으로 함침되어 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 1:0.5:2:1의 중량비의 글리세롤, 팔미트산, 1,3-프로판다이올 및 트라이아세틴으로 함침되어 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 본원에 기술된 바와 같은 에어로졸-형성 물질로 담지(예를 들어, 혼입 또는 함침)되어 있다. 기재 내에 혼입(담지)된 에어로졸-형성 물질의 양은, 에어로졸-발생 컴포넌트가 허용가능한 감각적 및 바람직한 성능 특성을 제공하도록 하는 것이다. 예를 들어, 여러 가지 면에서 담배 연기의 외관과 유사한 가시적인 주류(mainstream) 에어로졸의 생성을 제공하기 위해, 충분한 양의 에어로졸-형성 물질을 사용하는 것이 고도로 바람직하다. 상기 에어로졸-발생 컴포넌트(예를 들어, 함침된 기재) 내의 에어로졸-형성 물질의 양은, 에어로졸-발생 컴포넌트당 목적하는 퍼프의 개수와 같은 인자에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 적어도 약 5 중량%, 적어도 약 10 중량%, 적어도 약 15 중량%, 적어도 약 20 중량%, 적어도 약 25 중량%, 적어도 약 30 중량%, 적어도 약 35 중량%, 적어도 약 40 중량%, 적어도 약 45 중량%, 적어도 약 50 중량%, 적어도 약 55 중량%, 또는 적어도 약 60 중량% 담지량의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있다. 총 에어로졸-형성 물질의 예시적인 범위는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 60%, 약 10 내지 약 50%, 또는 약 20 내지 약 40%, 예를 들어 약 15% 내지 약 55%, 약 15% 내지 약 30%, 또는 약 20 내지 약 40%, 또는 15% 내지 약 25%를 포함한다. 에어로졸-형성 물질을 기재 부분에 담지하는 방법은 미국 특허 제5,300,000호에 기재되어 있다. 둘리(Dooly) 등의 미국 특허 제9,974,334호 및 콜렛(Collett) 등의 미국 특허 출원 공개 제2015/0313283호 및 세바스티안(Sebastian) 등의 미국 특허 출원 공개 제2018/0279673호에 기술되어 있으며, 이들 특허 및 출원의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
다양한 실시양태에서, 기재에 에어로졸-형성 물질을 담지하는 것은, 기재 물질의 제조 동안, 형성 후에, 또는 이들 둘 다에서 기재를 에어로졸-형성 물질로 함침시킴으로써 달성된다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 제1 에어로졸-형성 물질(예를 들어, 프로필렌 글리콜)이, 예를 들어 시트 제조 동안 기재-형성 슬러리에 첨가되고, 제2 형성 물질(예를 들어, 글리세롤)이 상부 드레싱으로서 (예를 들어, 분무에 의해) 시트에 첨가되어, 함침된 기재(즉, 에어로졸-발생 컴포넌트)를 형성한다. 다른 실시양태에서, 상기 제1 에어로졸-형성 물질 및 상기 제2 에어로졸-형성 물질 둘 다가 기재-형성 슬러리에 첨가된다. 몇몇 실시양태에서, 다른 에어로졸-형성 물질이 기재 내에, 기재-형성 슬러리에 또는 상부 드레싱으로서 함침될 수 있다. 당업자가 아는 바와 같이, 특정 기재 물질, 형태 등에 따라, 기재에 에어로졸-형성 물질을 담지하는 방법의 다양한 순열이 가능하다. 따라서, 이러한 임의의 변형이 본원에서 고려된다.
몇몇 실시양태에서, 상기 기재는 활성 성분, 향미제, 또는 이들의 조합물로 추가로 함침되어 있다. 이들 성분 각각은 하기에서 추가로 설명된다.
활성 성분
특정 실시양태에서, 상기 기재는 하나 이상의 활성 성분으로 추가로 함침되어 있다. 상기 활성 성분은 에어로졸-형성 물질의 성분일 수도 있거나, 또는 별도로 함침될 수 있다. 함침은 기재 물질의 제조 동안, 기재 형성 후, 또는 이들 둘 다에서 수행될 수 있다.
본원에서 "활성 성분"은, 임의의 다음 범주에 속하는 하나 이상의 물질을 지칭한다: API(활성 약학적 성분), 식품 첨가물, 천연 약제, 및 인간에게 영향을 미칠 수 있는 자연 발생 물질. 예시적인 활성 성분은, 신체 내에서 하나 이상의 생물학적 기능에 영향을 미치는 것으로 공지된 임의의 성분, 예를 들면, 질병의 진단, 치유, 완화, 치료 또는 예방에서 약리학적 활성 또는 기타 직접적 효과를 제공하거나 인간 신체의 구조 또는 임의의 기능에 영향을 미치는(예를 들어, 중추신경계에 자극 작용을 제공하거나, 활력 효과, 해열 또는 진통 작용을 갖거나, 또는 신체에 달리 유용한 효과를 나타내는) 성분을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 활성 성분은, 일반적으로 식이 보충제, 기능식품(nutraceutical), "식물화학물질(phytochemical)" 또는 "기능성 식품(functional food)"으로 지칭되는 유형일 수 있다. 이러한 유형의 첨가제는 때때로 당분야에서, 하나 이상의 유리한 생물학적 효과(예컨대, 건강 증진, 질병 예방 또는 기타 의학적 특성)를 제공하는 자연 발생 공급원(예컨대, 보타니컬 물질)으로부터 일반적으로 이용가능한 물질을 포함하는 것으로 정의되지만, 의약품으로 분류되거나 규제되지 않는다.
활성 성분의 비제한적인 예는, 치료, 예방 또는 진단 활성을 갖는, 합성 유기 화합물, 단백질 및 펩타이드, 다당류 및 기타 당, 지질, 무기 화합물 및 핵산 서열의 범주에 속하는 것들을 포함한다. 활성 성분의 비제한적인 예는, 보타니컬 성분, 각성제(예컨대, 카페인 및 구아라나), 아미노산(예컨대, 타우린, 테아닌, 페닐알라닌, 티로신 및 트립토판) 및/또는 약제, 기능식품, 및 의약 성분(예를 들면, 비타민, 예컨대 B6, B12 및 C, 및/또는 칸나비노이드, 예컨대 테트라하이드로칸나비놀(THC) 및 칸나비다이올(CBD)), 항산화제 및 니코틴 성분의 범주에 속하는 것들을 포함한다. 활성 성분의 특정 선택은 특정 제품의 목적하는 향미, 질감 및 목적하는 특성에 따라 달라진다.
존재하는 활성 성분의 특정 비율은 특정 제품의 목적하는 특성에 따라 달라진다. 전형적으로, 활성 성분 또는 이들의 조합물은 조성물의 중량을 약 0.001 중량% 이상, 예를 들어 약 0.001 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 총 농도로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 활성 성분 또는 활성 성분의 조합물은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%, 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 약 1 중량% 내지 약 5 중량의 농도로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 활성 성분 또는 활성 성분의 조합물은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량%, 약 0.01 중량%, 약 0.1 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 20 중량% 이하, 예를 들어 약 0.001 중량%, 약 0.002 중량%, 약 0.003 중량%, 약 0.004 중량%, 약 0.005 중량%, 약 0.006 중량%, 약 0.007 중량%, 약 0.008 중량%, 약 0.009 중량%, 약 0.01 중량%, 약 0.02 중량%, 약 0.03 중량%, 약 0.04 중량%, 약 0.05 중량%, 약 0.06 중량%, 약 0.07 중량%, 약 0.08 중량%, 약 0.09 중량%, 약 0.1 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7 중량%, 약 0.8 중량%, 또는 약 0.9 중량%, 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량%, 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량%, 또는 약 20 중량%의 농도로 존재한다. 특정 활성 성분에 대한 추가의 적합한 범위는 하기에서 제공된다.
보타니컬
몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 하나 이상의 비-담배 보타니컬을 포함한다. 본원에서 용어 "보타니컬 성분" 또는 "보타니컬"은, 임의의 식물 물질 또는 진균-유래 물질, 예를 들어 천연 형태의 식물 물질, 및 천연 식물 물질로부터 유래된 식물 물질, 예를 들면 식물 물질로부터의 추출물 또는 단리물, 또는 처리된 식물 물질(예컨대, 열처리, 발효 또는 물질의 화학적 성질을 변경할 수 있는 기타 처리 공정을 거친 식물 물질)을 지칭한다. 본 발명의 목적을 위해, "보타니컬 물질"은, 비제한적으로, "허브 물질"을 포함하며, 이는 지속적인 목질 조직을 발달시키지 않고 흔히 이의 약물 또는 감각 특성에 대한 가치가 있는 종자-생산 식물(예컨대, 차 또는 약탕)을 지칭한다. "비-담배"로서의 보타니컬 물질에 대한 언급은, 담배 물질을 배제하기 위한 것이다(즉, 임의의 니코티아나(Nicotiana) 종을 포함하지 않음). 본 발명에 사용되는 보타니컬 물질은, 비제한적으로, 본원에 개시된 임의의 화합물 및 공급원(이들의 혼합물 포함)을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 특정 보타니컬 물질은 때때로 식이 보충제, 기능식품(nutraceutical), "식물 화학물질" 또는 "기능성 식품"으로서 지칭된다.
보타니컬 물질(이들 중 다수는 항산화 특성과 관련됨)의 비제한적인 예는, 비제한적으로, 아사이 베리, 알팔파, 올스파이스, 아나토 종자, 살구유, 아슈와간다(ashwagandha), 바코파 몬니에라, 바오밥, 바질, 꿀벌밤(bee balm), 비트 뿌리, 야생 베르가못, 흑후추, 블루베리, 보라지 종자유, 쇱싸리(bugleweed), 카카오, 창포 뿌리, 개박하(catnip), 카투아바(catuaba), 고춧가루(cayenne pepper), 센텔라 아시아티카(Centella asiatica), 차가 버섯, 차이-후(Chai-hu), 캐모마일, 벚꽃, 처빌(chervil), 엽록소, 계피, 다크 초콜릿, 시트러스, 코코아, 컴프리(comfrey) 잎과 뿌리, 징코 빌로바(gingko biloba), 인삼, 구기자 열매, 포도씨, 녹차, 홍차, 블랙 코호시(black cohosh), 붉은 고추(cayenne), 캐모마일, 정향, 코코아 가루, 동충하초, 크랜베리, 커큐민, 다미아나, 민들레, 도르스테니아 아리폴리아(Dorstenia arifolia), 도르스테니아 오도라타(Dorstenia odorata), 에키나세아(echinacea), 유칼립투스, 회향, 피버퓨(feverfew), 갈피미아 글라우카(Galphimia glauca), 마늘, 생강, 인삼(예컨대, 파낙스(Panax) 인삼), 골든씰(goldenseal, 녹차, 자몽, 그리포니아 심플리시폴리아(Griffonia simplicifolia), 과라나(guarana), 구투 콜라(gutu kola), 산사나무(hawthorn), 대마, 히비스커스 꽃, 허니부시(honeybush), 홉, 자스민, 지아오굴란(jiaogulan), 캠프페리아 파르비플로라(Kaempferia parviflora)(태국 인삼), 카바, 라벤더, 레몬밤, 레몬 그라스, 감초, 사자 갈기(Lion's mane), 루테인, 마카, 말차, 감송향(Nardostachys chinensis), 마조람(marjoram), 밀크 씨슬(milk thistle), 민트(멘테), 우롱차, 오렌지, 오레가노, 파파야, 페니로얄(pennyroyal), 페퍼민트, 감자 껍질, 프림로즈(primrose), 케르세틴(quercetin), 레드 클로버, 레스베라트롤(resveratrol), 리조마 가스트로디애(Rhizoma gastrodiae), 로디올라(Rhodiola), 루이보스, 루이보스(레드 또는 그린), 로즈 에센셜 오일, 로즈힙, 로즈마리, 세이지, 클라리 세이지(clary sage), 세이보리(savory), 톱야자(saw palmetto), 셀레티움 토르투오섬(Sceletium tortuosum), 오미자(Schisandra), 실리범 마리아눔(silybum marianum), 스컬캡(Skullcap), 스피어민트, 스파이크나드(Spikenard), 스피룰리나(spirulina), 슬리퍼리 엘름 껍질(slippery elm bark), 수수 겨 하이탄닌(sorghum bran hi-tannin), 수수 곡물 하이탄닌(sorghum grain hi-tannin), 세인트 존스 워트(Saint John's Wort), 옻나무 겨(sumac bra), 테르펜, 백리향, 티산, 강황, 터네라 아프로디시아카(Turnera aphrodisiaca), 우바 우르시(uva ursi), 발레리안(valerian), 비올라 오도라타(Viola odorata), 흰뽕나무, 야생 참마 뿌리, 윈터그린, 위타니아 솜니페라(withania somnifera), 야콘 뿌리, 옐로우 독(yellow dock), 예르바 마테(yerba mate), 및 예르바 산타(yerba santa)를 포함한다.
존재하는 경우, 보타니컬은 조성물의 총 중량을 기준으로 전형적으로 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어 약 0.01 중량%, 약 0.05 중량%, 약 0.1 중량% 또는 약 0.5 중량%, 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량%, 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 또는 약 15 중량%의 농도로 존재한다.
니코틴 성분
몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 니코틴 성분을 포함한다. "니코틴 성분"은, 존재하는 니코틴의 적어도 일부의 전신 흡수를 제공하기 위한 임의의 적합한 형태의 니코틴(예를 들어, 자유 염기 또는 염)을 의미한다. 니코틴의 공급원은 다양할 수 있으며, 천연 또는 합성일 수 있다. 가장 바람직하게는, 니코틴은 자연 발생적이고, 니코티아나(Nicotiana) 종(예를 들어, 담배)으로부터 추출물로서 수득된다. 니코틴은 S(-)-니코틴, R(+)-니코틴, 또는 S(-)-니코틴과 R(+)-니코틴의 혼합물의 거울상 이성질체 형태를 가질 수 있다. 가장 바람직하게는, 니코틴은 S(-)-니코틴 형태(예를 들어, 사실상 모두 S(-)-니코틴 형태), 또는 주로 S(-)-니코틴으로 구성된 라세미 혼합물(예를 들어, 약 95 중량부의 S(-)-니코틴과 약 5 중량부의 R(+)-니코틴으로 구성된 혼합물)이다. 가장 바람직하게는, 니코틴은 사실상 순수한 형태 또는 본질적으로 순수한 형태로 사용된다. 사용되는 고도로 바람직한 니코틴은, 중량 기준으로, 약 95% 초과, 더욱 바람직하게는 약 98% 초과, 가장 바람직하게는 약 99% 초과의 순도를 가진다.
전형적으로, 니코틴 성분은 니코틴 자유 염기 및 니코틴 염으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서 니코틴은 자유 염기 형태로 존재한다. 니코틴은 담배-유래(예컨대, 담배 추출물)일 수도 있고, 비-담배-유래(예컨대, 합성으로 또는 달리 수득된 것)일 수도 있다. 다양한 실시양태에서, 함침된 기재는 니코틴 성분을 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 함침된 기재는 니코틴 성분을 포함하지 않을 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 함침된 기재는 비-담배-유래 니코틴 성분을 포함할 수 있다.
전형적으로, 니코틴 성분(자유 염기로서 계산됨)은, 존재하는 경우, 함침된 기재의 약 0.001 중량% 이상, 예를 들어 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량% 범위의 농도이다. 몇몇 실시양태에서, 니코틴 성분은, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로, 자유 염기로서 계산시, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어 약 0.1 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7 중량%, 약 0.8 중량% 또는 약 0.9 중량% 내지 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량%, 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량% 또는 약 10 중량%의 농도로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 니코틴 성분은, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로, 자유 염기로서 계산시, 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%, 예를 들어 약 0.1 중량% 내지 약 2.5 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 2.0 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%의 농도로 존재한다. 이러한 범위는 본원에 언급된 다른 활성 성분에도 적용될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 본 발명의 기재는 니코틴 성분이 전혀 없거나 실질적으로 없는 것을 특징으로 할 수 있다. "니코틴 성분이 실질적으로 없다"란, 예를 들어 보타니컬 물질에 자연적으로 존재할 수 있는 미량을 초과해서 니코틴이 의도적으로 첨가되지 않았음을 의미한다. 예를 들어, 특정 실시양태는, 자유 염기로서 계산시 0.001 중량% 미만의 니코틴, 또는 0.0001 중량% 미만 또는 심지어 0 중량%의 니코틴을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
칸나비노이드
몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 하나 이상의 칸나비노이드를 포함한다. 본원에서 용어 "칸나비노이드"는, 뇌에서 신경전달물질의 방출을 변경하는 세포의 칸나비노이드 수용체(예컨대, CB1 및 CB2)에 작용하는 다양한 천연 또는 합성 화학 화합물의 부류를 지칭한다. 칸나비노이드는, 특정 특성(예컨대, 혈액-뇌 장벽을 용이하게 통과하는 능력)을 나타내는 환형 분자이다. 칸나비노이드는 대마초와 같은 식물로부터 자연적으로 생성되거나(파이토칸나비노이드) 또는 동물로부터 자연적으로 생성되거나(엔도칸나비노이드) 또는 인공적으로 제조될 수 있다(합성 칸나비노이드). 대마초 종은 85가지 이상의 상이한 피토칸나비노이드를 발현시키며, 이들은 하위-부류, 예컨대 칸나비게롤, 칸나비크로멘, 칸나비다이올, 테트라하이드로칸나비놀, 칸나비놀 및 칸나비노다이올; 및 기타 칸나비노이드, 예컨대 칸나비게롤(CBG), 칸나비크로멘(CBC), 칸나비다이올(CBD), 테트라하이드로칸나비놀(THC), 칸나비놀(CBN) 및 칸나비노다이올(CBDL), 칸나비사이클롤(CBL), 칸나비바린(CBV), 테트라하이드로칸나비바린(THCV), 칸나비디바린(CBDV), 칸나비크로메바린(CBCV), 칸나비게로바린(CBGV), 칸나비게롤 모노메틸 에터(CBGM), 칸나비네롤산, 칸나비다이올산(CBDA), 칸나비놀 프로필 변형체(CBNV), 칸나비트라이올(CBO), 테트라하이드로칸나브몰산(THCA) 및 테트라하이드로칸나비바린산(THCV A)으로 나뉘어질 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 칸나비게롤(CBG), 칸나비크로멘(CBC), 칸나비다이올(CBD), 테트라하이드로칸나비놀(THC), 칸나비놀(CBN) 및 칸나비다이올(CBDL), 칸나비사이클롤(CBL), 칸나비바린(CBV), 테트라하이드로칸나비바린(THCV), 칸나비디바린(CBDV), 칸나비크로메바린(CBCV), 칸나비게로바린(CBGV), 칸나비게롤 모노메틸 에터(CBGM), 칸나비네롤산, 칸나비다이올산(CBDA), 칸나비놀 프로필 변형체(CBNV), 칸나비트라이올(CBO), 테트라하이드로칸나브몰산(THCA), 테트라하이드로칸나비바린산(THCV A) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 적어도 테트라하이드로칸나비놀(THC)을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 테트라하이드로칸나비놀(THC)이다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 적어도 칸나비다이올(CBD)을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 칸나비다이올(CBD)이다. 몇몇 실시양태에서 CBD는 합성 CBD이다. 특히 CBD의 logP 값은 약 6.5여서, 수성 환경(예컨대, 타액)에서 불용성이 된다.
몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드(예를 들어, CBD)는 단리물의 형태로 기재에 첨가된다. 단리물은, 관심 있는 활성 물질(이 경우, 칸나비노이드, 예컨대 CBD)이 고 순도(예컨대, 95% 초과, 96% 초과, 97% 초과, 98% 초과, 또는 약 99% 순도)로 존재하는 식물, 예를 들면 대마초의 추출물이다.
몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드는 고 순도 CBD의 단리물이고, 기재 중 임의의 다른 칸나비노이드의 양은 기재의 약 1 중량% 이하, 예를 들어 기재의 약 0.5 중량% 이하, 예컨대 기재의 약 0.1 중량% 이하, 예컨대 기재의 약 0.01 중량% 이하이다.
개시된 기재 내에 존재할 수 있는 칸나비노이드 및 그의 특정 %의 선택은 기재의 목적하는 특성에 따라 달라질 것이다.
몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드(예컨대, CBD)는 기재의 약 0.001 중량% 이상의 농도, 예컨대 기재의 약 0.001 중량% 내지 약 2 중량% 범위의 농도로 기재에 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드(예컨대, CBD)는 기재의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량%의 농도로 기재에 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 칸나비노이드(예컨대, CBD)는 기재의 총 중량을 기준으로 약 0.4 중량% 내지 약 1.5 중량%의 농도로 존재한다.
칸나비노이드에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 활성 성분은, 칸나비노이드와 유사하게 엔도칸나비노이드 시스템에 생물학적 효과를 갖는, 칸나비스 이외의 식물에서 유래된 화합물의 부류인 칸나비모방체(cannabimimetic)를 포함할 수 있다. 이의 예는 양고닌(yangonin), 알파-아미린 또는 베타-아미린(테르펜으로도 분류됨), 시아니딘, 커큐민(강황), 카테킨, 케르세틴, 살비노린 A, N-아실에탄올아민 및 N-알킬아마이드 지질을 포함한다. 이러한 화합물은 칸나비노이드에 대해 본원에 언급된 것과 동일한 양 및 비율로 사용될 수 있다.
테르펜
본 발명에 사용하기에 적합한 활성 성분은 또한 테르펜으로 분류될 수 있으며, 이들 중 다수는 생물학적 효과(예컨대, 진정 효과)와 연관되어 있다. 테르펜은 구조식 (C5H8)n를 갖는 것으로 이해되며, 모노테르펜, 세스퀴테르펜 및 다이테르펜을 포함한다. 테르펜은 구조상 비환형, 일환형 또는 이환형일 수 있다. 몇몇 테르펜은 칸나비노이드 또는 칸나비모방체와 조합으로 사용되는 경우 측근 효과(entourage effect)를 제공한다. 이의 예는 베타-카르요필렌, 리날룰, 리모넨, 베타-시트로넬롤, 리날릴 아세테이트, 피넨(알파 또는 베타), 게라니올, 카르본, 유칼립톨, 멘톤, 이소멘톤, 피페리톤, 미르센, 베타-부르보넨 및 게르마크렌을 포함하며, 이들은 단독으로 또는 조합으로 사용된다.
몇몇 실시양태에서, 테르펜은, 피토칸나비노이드(phytocannabinoid) 생산 식물, 예를 들면 삼(cannabis sativa) 종(예컨대, 대마)의 모반(母斑, stain)으로부터의 식물로부터 유도가능한 테르펜이다. 이와 관련하여 적합한 테르펜은, 소위 "C10" 테르펜(10개의 탄소 원자를 포함하는 테르펜), 및 소위 "C15" 테르펜(15개의 탄소 원자를 포함하는 테르펜)을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 하나 초과의 테르펜을 포함한다. 예를 들어, 상기 활성 성분은 본원에 정의된 바와 같은 테르펜을 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 또는 그 이상 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 테르펜은 피넨(알파 및 베타), 게라니올, 리날룰, 리모넨, 카르본, 유칼립톨, 멘톤, 이소-멘톤, 피페리톤, 미르센, 베타-부르보넨, 게르마크렌 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
담배 성분
몇몇 실시양태에서, 상기 활성 성분은 담배 성분(예를 들어, 담배 추출물)을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 담배 물질은, 담배 물질의 가용성 성분을 추출하도록 처리될 수 있다. 본원에서 "담배 추출물"은, 추출 과정에서 담배 물질과 접촉하게 되는 용매에 의해 고체 담배 펄프로부터 추출되는 담배 물질의 단리된 성분을 의미한다. 담배 물질의 다양한 추출 기술을 사용하여 담배 추출물 및 고형 담배 물질을 제공할 수 있다. 예를 들어, 비손(Beeson) 등의 미국 특허 출원 공개 제2011/0247640호에 기술된 추출 공정을 참조하며, 상기 출원을 본원에 참고로 인용한다. 담배 성분을 추출하기 위한 다른 예시적인 기술은 피오레(Fiore)의 미국 특허 제4,144,895호; 오스본 주니어(Osborne, Jr.) 등의 미국 특허 제4,150,677호; 리드(Reid)의 미국 특허 제4,267,847호; 와일드맨(Wildman) 등의 미국 특허 제4,289,147호; 브루머(Brummer) 등의 미국 특허 제4,351,346호; 브루머 등의 미국 특허 제4,359,059호; 뮐러(Muller)의 미국 특허 제4,506,682호; 케리트시스의 미국 특허 제4,589,428호; 소가(Soga) 등의 미국 특허 제4,605,016호; 포울로스(Poulose) 등의 미국 특허 제4,716,911호; 니벤 주니어(Niven, Jr.) 등의 미국 특허 제4,727,889호; 베르나섹(Bernasek) 등의 미국 특허 제4,887,618호; 클랩(Clapp) 등의 미국 특허 제4,941,484호; 패그(Fagg) 등의 미국 특허 제4,967,771호; 로버츠(Roberts) 등의 미국 특허 제4,986,286호; 패그 등의 미국 특허 제5,005,593호; 그럽스(Grubbs) 등의 미국 특허 제5,018,540호; 화이트(White) 등의 미국 특허 제5,060,669호; 페그의 미국 특허 제5,065,775호; 화이트 등의 미국 특허 제5,074,319; 화이트 등의 미국 특허 제5,099,862호; 화이트 등의 미국 특허 제5,121,757호; 페그의 미국 특허 제5,131,414호; 무노즈(Munoz) 등의 미국 특허 제5,131,415호; 페그의 미국 특허 제5,148,819호; 크레이머의 미국 특허 제5,197,494호; 스미스(Smith) 등의 미국 특허 제5,230,354호; 페그의 미국 특허 제5,234,008호; 스미스의 미국 특허 제5,243,999호; 레이몬드(Raymond) 등의 미국 특허 제5,301,694호; 곤잘레스-파라(Gonzalez-Parra) 등의 미국 특허 제5,318,050호; 티그(Teague)의 미국 특허 제5,343,879호; 뉴턴(Newton)의 미국 특허 제5,360,022호; 클랩 등의 미국 특허 제5,435,325호; 브린클리 등의 미국 특허 제5,445,169호; 라우터바흐(Lauterbach)의 미국 특허 제6,131,584호; 키에룰프(Kierulff) 등의 미국 특허 제6,298,859호; 무아(Mua) 등의 미국 특허 제6,772,767호; 및 톰슨(Thompson)의 미국 특허 제7,337,782호에 기술되어 있으며, 이들 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
담배 성분의 전형적인 포함 범위는 담배 물질의 성질과 유형, 및 에어로졸-발생 컴포넌트의 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 제품은 담배 성분(활성 성분으로서의 정제된 니코틴 제외)이 전혀 없거나 실질적으로 없는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태는 1 중량% 미만, 0.5 중량% 미만, 0.1 중량% 미만 또는 0.01 중량% 미만의 담배 성분, 또는 심지어 0 중량%의 담배 성분을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
향미제
언급된 바와 같이, 함침된 기재는 또한 향미제를 포함할 수 있다. 상기 활성 성분은 에어로졸-형성 물질의 성분일 수도 있고, 별도로 함침될 수도 있다. 함침은 기재 물질의 제조 동안, 기재 형성 후, 또는 이들 둘 다에서 수행될 수 있다. 본원에서 "향미제"에 대한 언급은, 에어로졸화되어 사용자에게 전달될 수 있고 맛 및/또는 향 면에서 감각적 경험을 부여하는 화합물 또는 성분을 지칭한다. 향미제는 천연 또는 합성일 수 있으며, 이에 의해 부여되는 향미의 특성은, 비제한적으로, 신선한 향, 달콤한 향, 허브향, 과자향, 꽃향, 과일향 또는 매운향으로 기술될 수 있다. 향미제의 몇몇 예는, 비제한적으로, 바닐린, 에틸 바닐린, 크림, 차, 커피, 과일(예를 들면, 사과, 체리, 딸기, 복숭아 및 감귤 향, 예컨대 라임, 오렌지, 레몬), 단풍나무, 멘톨, 유칼립투스, 민트, 페퍼민트, 스피어민트, 윈터그린, 카스카릴라, 육두구, 정향, 라벤더, 카다몬, 생강, 꿀, 아니스, 세이지, 로즈마리, 히비스커스, 로즈힙, 예르바 마테, 구아유사, 허니부쉬, 루이보스, 예르바 산타, 바코파 몬니에라, 징코 빌로바, 위타니아 솜니페라, 계피, 백단향, 자스민, 카스카릴라, 코코아, 감초, 삼차신경 감각제(trigeminal sensate), 테르펜 및 이들의 임의의 조합물을 포함한다. 본원에서 "삼차신경 감각제"는, 삼차신경에 영향을 주어 가열, 냉각, 따끔거림 등의 감각을 생성하는 향미제를 지칭한다. 삼차신경 감각제 향미제의 비제한적인 예는 캡사이신, 시트르산, 멘톨, 사천 버튼(Sichuan button), 에리쓰리톨 및 쿠베볼(cubebol)을 포함한다. 다른 비제한적인 예는 궐련, 시가 및 파이프 담배의 향미를 위해 전통적으로 사용되는 유형 및 특성의 향미제 및 향미 패키지를 포함한다. 또한, 문헌[Leffingwell et al., Tobacco Flavoring for Smoking Products, R. J. Reynolds Tobacco Company (1972)]을 참조하며, 상기 문헌을 본원에 참고로 인용한다. 향미제는 테르펜, 테르페노이드, 알데하이드, 케톤, 에스터 등과 같은 성분을 포함할 수 있다. 시럽, 예컨대 고 프럭토스 옥수수 시럽이 또한 사용될 수 있다. 적합할 수 있는 식물-유래 조성물의 몇몇 예는 두베(Dube) 등의 미국 특허 제9,107,453호 및 미국 특허 출원 공개 제2012/0152265호에 개시되어 있으며, 상기 특허 또는 출원의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다. 이러한 추가 성분의 선택은, 흡연 물품에 바람직한 관능 특성, 기재 물질에 대한 이의 친화성, 이의 가용성, 및 기타 물리화학적 특성과 같은 인자에 기초하여 가변적이다. 본 발명은 담배 및 담배-관련 제품 또는 담배-유래 제품 분야의 당업자에게 용이하게 자명한 임의의 추가 성분을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 문헌[Gutcho, Tobacco Flavoring Substances and Methods, Noyes Data Corp. (1972)] 및 문헌[Leffingwell et al., Tobacco Flavoring for Smoking Products (1972)]을 참조하며, 이들 문헌의 개시내용 전체를 본원에 참고로 인용한다. 향미제에 대한 언급은 전술된 바와 같은 임의의 단일 향미제로 제한되어서는 안되며, 실제로 하나 이상의 향미제들의 조합물을 나타낼 수 있음에 유의해야 한다. 추가적인 향미제, 착향료, 첨가제 및 기타 가능한 강화 성분은 필립스(Phillips) 등의 미국 특허 출원 공개 제2019/0082735호를 참조하며, 상기 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
존재하는 향미제의 양은 다양할 수 있으며, 존재하는 경우, 일반적으로, 함침된 기재의 약 30 중량% 미만, 또는 약 20 중량% 미만이다. 예를 들어, 향미제는, 함침된 기재의 약 0.1 중량%, 약 0.5 중량%, 약 1 중량% 또는 약 5 중량% 내지 약 10 중량%, 약 20 중량% 또는 약 30 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
에어로졸 전달 장치
본원에 기술되는 바와 같이, 또 다른 양태에서, 본원에 개시된 바와 같은 에어로졸-발생 컴포넌트; 기재 부분에 함침된 에어로졸-형성 물질을 가열하여 에어로졸을 형성하도록 구성된 열원; 및 상기 에어로졸-발생 컴포넌트로부터 에어로졸 전달 장치의 마우쓰 단부까지 연장되는 에어로졸 경로를 포함하는 에어로졸 전달 장치가 제공된다.
몇몇 실시양태에서, 에어로졸-발생 컴포넌트 및 제어 바디는, 일반적으로 완전한 흡연 물품 또는 약제 전달 물품으로서 함께 제공될 수 있지만, 컴포넌트들은 별도로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 또한, 재사용가능 흡연 물품 또는 재사용가능 약제 전달 물품과 함께 사용하기 위한 일회용 유닛을 포함한다. 특정 실시양태에서, 이러한 일회용 유닛(이는, 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 에어로졸-발생 컴포넌트일 수 있음)은, 재사용가능 흡연 물품 또는 약제 전달 물품과 맞물리도록 구성된 가열된 단부, 흡입가능 성분을 소비자에게 통과시키도록 구성된 대향 마우쓰 단부, 및 내부 공간을 한정하는 내부 표면과 외부 표면을 갖는 벽을 갖는 실질적 관 형태의 바디를 포함할 수 있다. 에어로졸-발생 컴포넌트(또는 카트리지)의 다양한 실시양태는 웜 등의 미국 특허 제9,078,473호에 기술되어 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
본원에 기술된 몇몇 도면은 작동 관계에 있는 제어 바디 및 에어로졸-발생 컴포넌트를 도시하지만, 제어 바디 및 에어로졸-발생 컴포넌트가 개별 장치로서 존재할 수도 있음을 이해해야 한다. 따라서, 조합된 컴포넌트들과 관련하여 본원에 달리 제공되는 임의의 논의는, 개별 및 별도 컴포넌트로서 제어 바디 및 에어로졸-발생 컴포넌트에 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 다양한 구성요소를 제공하는 키트에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 키트는, 하나 이상의 에어로졸-발생 컴포넌트를 갖는 제어 바디를 추가로 포함할 수 있다. 상기 키트는, 하나 이상의 충전 컴포넌트를 갖는 제어 바디를 추가로 포함할 수 있다. 상기 키트는, 하나 이상의 배터리를 갖는 제어 바디를 추가로 포함할 수 있다. 상기 키트는, 하나 이상의 에어로졸-발생 컴포넌트 및 하나 이상의 충전 컴포넌트 및/또는 하나 이상의 배터리를 갖는 제어 바디를 추가로 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 키트는 복수의 에어로졸-발생 컴포넌트를 포함할 수 있다. 상기 키트는 복수의 에어로졸-발생 컴포넌트 및 하나 이상의 배터리 및/또는 하나 이상의 충전 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 실시양태들에서, 상기 에어로졸-발생 컴포넌트 또는 제어 바디에는, 이에 포함되는 가열 부재가 구비될 수 있다. 본 발명의 키트는, 추가의 키트 컴포넌트들 중 하나 이상을 수용하는 케이스(또는 다른 포장, 운송 또는 저장 컴포넌트)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 케이스는 재사용가능한 경질 또는 연질 용기일 수 있다. 또한, 상기 케이스는 단순한 상자 또는 기타 포장 구조체일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시양태에 따른 에어로졸-발생 컴포넌트의 사시도를 도시하고, 도 6은, 외부 랩이 제거된 도 5의 에어로졸-발생 컴포넌트의 사시도를 도시한다. 특히, 도 5는, 외부 랩(202)을 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트(200)를 도시하고, 도 6은, 외부 랩(202)이 제거되어 에어로졸-발생 컴포넌트(200)의 다른 컴포넌트들이 드러난 에어로졸-발생 컴포넌트(200)를 도시한다. 도시된 실시양태에서, 도시된 실시양태의 에어로졸-발생 컴포넌트(200)는 열원(204), 기재 부분(210), 중간 컴포넌트(208) 및 필터(212)를 포함한다. 도시된 실시양태에서, 중간 컴포넌트(208)와 필터(212)는 함께 마우스피스(214)를 포함한다.
본 발명에 따른 에어로졸 전달 장치 및/또는 에어로졸-발생 컴포넌트가 다양한 실시양태를 취할 수 있지만, 하기 상세히 논의되는 바와 같이, 소비자에 의한 에어로졸 전달 장치 및/또는 에어로졸-발생 컴포넌트의 사용은 범위 면에서 유사할 것이다. 상기 에어로졸 전달 장치 및/또는 상기 에어로졸-발생 컴포넌트의 사용에 대한 전술된 설명은, 기술된 다양한 실시양태에 약간의 변형을 통해 적용가능하며, 이는 본원에 제공된 추가 개시내용에 비추어 당업자에게 자명하다. 그러나, 용도에 대한 설명은 본 발명의 물품의 용도를 제한하려는 것이 아니라, 본 발명의 모든 필요한 요건을 준수하기 위해 제공되는 것이다.
다양한 실시양태에서, 열원(204)은 이의 점화시 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 도시된 실시양태에서, 열원(204)은, 일반적으로 원통형 형태를 갖고 가연성 탄소질(carbonaceous) 물질을 포함하는 가연성 연료 요소를 포함한다. 다른 실시양태에서, 열원(204)은 상이한 형태, 예를 들어 삼각형, 입방체 또는 육각형 단면을 갖는 프리즘 형태를 가질 수 있다. 탄소질 물질은 일반적으로 고 탄소 함량을 가진다. 바람직한 탄소질 물질은 주로 탄소로 구성될 수 있고/있거나, 전형적으로 건조 중량 기준으로, 약 60% 초과, 일반적으로 약 70% 초과, 흔히 약 80% 초과, 흔히 약 90% 초과의 탄소 함량을 가질 수 있다.
몇몇 경우, 열원(204)은 가연성 탄소질 물질 이외의 요소(예를 들어, 담배 성분, 예컨대 분말화된 담배 또는 담배 추출물; 착향료; 염, 예컨대 염화나트륨, 염화칼륨 및 탄산나트륨; 열-안정성 흑연 섬유; 산화철 분말; 유리 필라멘트; 분말화된 탄산칼슘; 알루미나 과립; 암모니아 공급원, 예컨대 암모니아 염; 결합제, 예컨대 구아 검, 암모늄 알지네이트 및 나트륨 알지네이트; 및/또는 본원에 전술된 열원의 온도를 낮추기 위한 상 변화 물질)를 포함할 수 있다. 적용가능한 열원의 특정 치수는 다를 수 있지만, 몇몇 실시양태에서, 열원(204)은 대략 7 mm 내지 대략 20 mm의 범위(끝값 포함), 몇몇 실시양태에서, 대략 17 mm일 수 있는 길이; 및 대략 3 mm 내지 대략 8 mm의 범위(끝값 포함), 몇몇 실시양태에서, 대략 4.8 mm(몇몇 실시양태에서, 대략 7 mm)일 수 있는 전체 직경을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 열원은 다양한 방식으로 구성될 수 있지만, 도시된 실시양태에서, 열원(204)은 분쇄된 또는 분말화된 탄소질 물질을 사용하여 압출되거나 컴파운딩되고, 건조 중량 기준으로 약 0.5 g/cm3 초과, 흔히 약 0.7 g/cm3 초과, 흔히 약 1 g/cm3 초과의 밀도를 가진다. 예를 들어, 리그스(Riggs) 등의 미국 특허 제5,551,451호 및 보르쉬케(Borschke) 등의 미국 특허 제7,836,897호를 참조하며, 이들 전체를 본원에 참고로 인용한다. 다양한 실시양태에서, 상기 열원은 다양한 형태, 예를 들어, 실질적으로 중실의 원통형 형태 또는 중공 원통형(예를 들어, 튜브) 형태를 가질 수 있지만, 도시된 실시양태의 열원(204)은 압출된 단일체 탄소질 물질을 포함하며, 이는 일반적으로 원통형 형태를 갖지만, 압출된 단일체(monolithic) 탄소질 물질의 제1 단부로부터 압출된 단일체 탄소질 물질의 대향 제2 단부까지 종방향으로 연장되는 복수의 홈(groove)(216)을 가진다. 몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸 전달 장치 및 특히 상기 열원은 열 전달 컴포넌트를 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 열 전달 컴포넌트는 열원에 근접할 수 있고, 몇몇 실시양태에서, 상기 열 전달 컴포넌트는 열원 내에 또는 내부에 위치할 수 있다. 상기 열 전달 컴포넌트의 몇몇 예는, "열 전달 성분을 갖는 흡연 물품(Smoking Article with Heat Transfer Component)"이라는 제목 하에 2018년 3월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/923,735호에 기술되어 있으며, 상기 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
도시된 실시양태에서, 열원(204)의 홈들(216)은 폭과 깊이가 실질적으로 동일하고, 열원(204)의 원주 주위에 실질적으로 균일하게 분포되어 있지만, 다른 실시양태는 겨우 2개의 홈을 포함할 수 있고, 또 다른 실시양태는 겨우 단일 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태는 홈을 전혀 포함하지 않을 수 있다. 추가적인 실시양태는, 폭 및/또는 깊이가 동일하지 않을 수 있고 열원의 원주 주위에 불균일하게 이격될 수 있는 다수의 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 열원은, 압출된 단일체 탄소질 물질의 제1 단부로부터 이의 대향 제2 단부까지 종방향으로 연장되는 플루트(flute) 및/또는 슬릿을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 상기 열원은 로보프스키(Lobovsky)의 미국 특허 제7,615,184호에 개시된 유형의 폼(foam) 가공에서 형성된 포밍된(foamed) 탄소 단일체를 포함할 수 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다. 이와 같이, 몇몇 실시양태는 열원을 점화하는 데 걸리는 시간 감소와 관련하여 이점을 제공할 수 있다. 몇몇 다른 실시양태에서, 상기 열원은 절연 층(도시되지 않음)과 함께 공압출되어, 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다. 연료 요소의 다른 실시양태는 브룩스 등의 미국 특허 제4,922,901호에 기술된 유형의 탄소 섬유를 포함하거나, 다른 열원 실시양태는, 예를 들어 타케우치(Takeuchi) 등의 미국 특허 출원 공개 제2009/0044818호에 개시되어 있으며, 각각의 이들 출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
일반적으로, 상기 열원은, 하나 이상의 에어로졸화가능 성분을 갖는 에어로졸-발생 컴포넌트(예컨대, 기재 부분)의 충분히 근처에 위치하여, 열원으로부터 에어로졸화가능 성분(뿐만 아니라, 마찬가지로 사용자에게 전달하기 위해 제공되는 임의의 향미제, 약제 등)에 열을 적용함으로써 형성된/휘발된 에어로졸이 마우쓰피스에 의해 사용자에게 전달가능하게 한다. 즉, 열원이 기재 부분을 가열하는 경우, 소비자가 흡입하기에 적합한 물리적 형태로 에어로졸이 형성, 방출 또는 발생된다. 전술된 용어는, "방출하다", "방출하는" 또는 "방출된"에 대한 언급이 "형성하다" 또는 "발생시키다", "형성하는" 또는 "발생시키는", 및 "형성된 또는 "발생된"을 포함하도록 상호-교환가능한 것으로 의도됨에 유의해야 한다. 구체적으로, 흡입가능 성분은 증기, 에어로졸 또는 이들의 혼합물 형태로 방출된다. 추가적으로, 다양한 에어로졸 전달 장치 요소의 선택은 본 발명의 배경 기술 부분에 열거된 대표적인 제품과 같은 시판 전자 에어로졸 전달 장치를 고려할 때 이해된다.
다시, 도 5 및 6을 참조하면, 외부 랩(202)은, 열원(204)의 적어도 일부를 기재 부분(210) 및 마우쓰피스(214)의 적어도 일부와 함께 맞물리거나 연결되도록 제공될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 외부 랩(202)은, 외부 랩(202)을 랩핑된(wrapped) 위치에 유지시키기 위한 임의의 방식으로, 예를 들어 접착제 또는 체결구(fastener) 등을 통해, 랩핑된 위치에 유지되도록 구성된다. 다르게는, 몇몇 다른 양태에서, 외부 랩(202)은, 필요한 경우, 제거가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 랩(202)을 랩핑된 위치에 유지하는 경우, 외부 랩(202)은 열원(204), 기재 부분(210) 및/또는 마우쓰피스(214)로부터 제거될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 상기 에어로졸 전달 장치는 또한, 외부 랩(202)에 더하여, 기재 부분(210) 및 열원(204)의 적어도 일부에 외접하도록(circumscribe) 구성된 라이너(liner)를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 라이너가 기재 부분(210)의 길이의 일부에만 외접할 수 있지만, 몇몇 실시양태에서, 라이너는 기재 부분(210)의 전체 길이에 실질적으로 외접할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 외부 랩 물질(202)은 라이너를 포함할 수 있다. 이와 같이, 몇몇 실시양태에서, 외부 랩 물질(202) 및 라이너는, 함께 제공되는(예를 들어, 라미네이트로서 함께 결합, 융합 또는 달리 연결되는) 별개의 물질일 수 있다. 다른 실시양태에서, 외부 랩(202) 및 라이너는 동일한 물질일 수 있다. 임의의 경우, 라이너는, 점화된 열원(204)에 의해 발생된 열의 전도를 라이너의 반경방향 바깥쪽으로 열적으로 조절하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 몇몇 실시양태에서, 라이너는 금속 호일 물질, 합금 물질, 세라믹 물질, 또는 다른 열전도성 비정질 탄소계 물질 및/또는 알루미늄 물질로 구성될 수 있고, 몇몇 실시양태에서, 라미네이트를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 외부 랩(202) 및/또는 라이너의 물질에 따라, 얇은 절연층이 라이너의 반경방향 바깥쪽에 제공될 수 있다. 따라서, 라이너는, 몇몇 양태에서, 이를 따라 축방향으로는 열 전달을 용이하게 하지만 반경방향 바깥쪽으로의 열 전도는 제한하는 방식을 제공하면서, 에어로졸-발생 컴포넌트(200)의 2개 이상의 개별 컴포넌트(예를 들어, 열원(204), 기재 부분(210) 및/또는 마우쓰피스(214) 일부)를 맞물리는 방식을 유리하게 제공할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외부 랩(202)(및 필요에 따라, 라이너 및 기재 부분(210))은 또한, 마우스피스(214)에 대한 흡인시 공기의 유입을 허용하고 상기 외부 랩을 통해 형성된 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 이러한 개구의 크기 및 개수는 특정 설계 요건에 따라 달라질 수 있다. 도시된 실시양태에서, 복수의 개구(220)는 열원(204)에 가장 가까운 기재 부분(210)의 단부에 근접하여 위치하고, 복수의 개별 냉각 개구(221)는, 마우스피스(214)의 필터(212)에 근접한 영역에서 외부 랩(202)(및 몇몇 실시양태에서, 라이너) 내에 형성된다. 다른 실시양태는 상이할 수 있지만, 도시된 실시양태에서, 개구(220)는 에어로졸-발생 컴포넌트(200)의 외부 표면 주위에 실질적으로 균일하게 이격된 복수의 개구를 포함하고, 개구(221)는 또한, 에어로졸-발생 컴포넌트(200)의 외부 표면 주위에 실질적으로 균일하게 이격된 복수의 개구를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 복수의 개구는 다양한 방식으로 외부 랩(202)(및 몇몇 실시양태에서, 라이너)을 통해 형성될 수 있지만, 도시된 실시양태에서, 복수의 개구(220) 및 복수의 개별 냉각 개구(221)는 레이저 천공을 통해 형성된다.
다시, 도 6을 참조하면, 도시된 구현의 에어로졸-발생 컴포넌트(200)는 또한 중간 컴포넌트(208) 및 적어도 하나의 필터(212)를 포함한다. 다양한 구현에서, 중간 컴포넌트(208) 또는 필터(212)는, 개별적으로 또는 함께, 에어로졸-발생 컴포넌트(200)의 마우쓰피스(214)로 간주될 수 있음에 유의해야 한다. 다양한 구현에서, 중간 컴포넌트 또는 필터가 포함될 필요는 없지만, 도시된 구현에서, 중간 컴포넌트(208)는, 이의 종방향 축을 따라 실질적으로 비-가요성이고 실질적으로 강성인 부재를 포함한다. 도시된 구현에서, 중간 컴포넌트(208)는 중공 튜브 구조를 포함하고, 에어로졸-발생 컴포넌트(200)에 구조적 온전성을 부가하고 생성 에어로졸의 냉각을 제공하기 위해 포함된다. 몇몇 구현에서, 중간 컴포넌트(208)는 에어로졸을 수집하기 위한 용기로서 사용될 수 있다. 다양한 구현에서, 이러한 컴포넌트는 임의의 다양한 물질로 구성될 수 있고, 하나 이상의 접착제를 포함할 수 있다. 이러한 물질의 예는, 비제한적으로, 종이, 종이 층, 판지(paperboard), 플라스틱, 마분지(cardboard) 및/또는 복합체 물질을 포함한다. 도시된 구현에서, 중간 컴포넌트(208)는, 종이 또는 플라스틱 물질(예를 들어, 에틸 비닐 아세테이트(EVA); 기타 중합체성 물질, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리에스터, 실리콘 또는 세라믹(예컨대, 규소 카바이드, 알루미나 등); 또는 기타 아세테이트 섬유)로 구성된 중공 원통형 부재를 포함하고, 필터는 기체 투과성 물질(예컨대, 셀룰로오스 아세테이트 또는 섬유, 예컨대 종이 또는 레이온 또는 폴리에스터 섬유)로 구성된 충진된(packed) 막대 또는 원통형 디스크를 포함한다.
언급된 바와 같이, 몇몇 구현에서, 마우쓰피스(214)는, 마우쓰피스(214)에 적용된 흡인에 응답하여 이를 통해 에어로졸을 수용하도록 구성된 필터(212)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 필터(212)는, 몇몇 양태에서, 중간 컴포넌트(208)의 제2 단부에 근접하여 방사상으로 및/또는 종방향으로 위치하는 원형 디스크로서 제공된다. 이러한 방식으로, 마우쓰피스(214)에 대한 흡인 시, 필터(212)는 에어로졸-발생 컴포넌트(200)의 중간 컴포넌트(208)를 통해 유동하는 에어로졸을 수용한다. 몇몇 구현에서, 필터(212)는 개별 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구현은 필터링을 제공하는 부분, 흡인 저항을 제공하는 부분, 에어로졸이 냉각될 공간을 제공하는 중공 부분, 증가된 구조적 온전성을 제공하는 부분, 기타 필터 부분, 및 이들 중 임의의 하나 또는 임의의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 구현에서, 필터(212)는, 추가적으로 또는 대안적으로, 레이커 등의 미국 특허 제5,025,814호에 기술된 바와 같이, 담배-함유 물질의 스트랜드를 포함할 수 있으며, 상기 특허 전체를 본원에 참고로 인용한다.
다양한 구현에서, 중간 컴포넌트(208) 및/또는 필터(212)의 크기 및 형상은 다를 수 있으며, 예를 들어 중간 컴포넌트(208)의 길이는 대략 10 mm 내지 대략 30 mm 범위(끝값 포함) 내일 수 있고, 중간 컴포넌트(208)의 직경은 대략 3 mm 내지 대략 8 mm 범위(끝값 포함) 내일 수 있고, 필터(212)의 길이는 대략 10 mm 내지 대략 20 mm 범위(끝값 포함) 내일 수 있고, 필터(212)의 직경은 대략 3 mm 내지 대략 8 mm 범위(끝값 포함) 내일 수 있다. 도시된 구현에서, 중간 컴포넌트(208)는 대략 20 mm의 길이 및 대략 4.8 mm(및, 몇몇 구현에서, 대략 7 mm)의 직경을 갖고, 필터(212)는 대략 15 mm의 길이 및 대략 4.8 mm(또는, 몇몇 구현에서, 대략 7 mm)의 직경을 가진다.
다양한 구현에서, 열원(204)의 점화는 기재 부분(210)과 관련된 에어로졸-형성 물질의 에어로졸화를 제공한다. 바람직하게는, 기재 부분(210)의 요소는 임의의 상당한 정도로 열적 분해(예를 들어, 탄화(charring), 그슬림(scorching) 또는 연소)를 겪지 않으며, 에어로졸화된 성분은 에어로졸-발생 컴포넌트(220)(필터(212) 포함)를 통해 사용자의 입으로 흡인된 공기 중에 동반된다. 다양한 구현에서, 마우쓰피스(214)(예를 들어, 중간 컴포넌트(208) 및/또는 필터(212))는, 사용자에 의해 마우쓰피스(214)에 적용된 흡인에 응답하여, 이를 통해 발생된 에어로졸을 수용하도록 구성된다. 몇몇 구현에서, 마우쓰피스(214)는 기재 부분(210)에 고정식으로 맞물릴 수 있다. 예를 들어, 접착제, 결합, 용접 등이 마우쓰피스(214)를 기재 부분(210)에 고정식으로 맞물리는데 적합할 수 있다. 하나의 예에서, 마우쓰피스(214)는 기재 부분(210)의 단부에 초음파 용접되고 밀봉된다.
본 발명의 다수의 변형 및 다른 실시양태가, 전술된 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 발명이 속하는 분야의 숙련자에게 떠오를 것이다. 따라서, 본 발명이, 본원에 개시된 특정 실시양태에 제한되지 않으며, 이러한 변형 및 다른 실시양태는 첨부된 청구범위 내에 포함되는 것으로 의도됨을 이해해야 한다. 특정 용어가 본원에서 사용되지만, 이는 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되며, 제한의 목적으로는 사용되지 않는다.
실시예
본 발명의 양태는, 본 발명의 특정 양태를 예시하기 위해 개시되며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는 하기 실시예에 의해 더욱 충분히 예시된다.
실시예 1: 비연소-가열(HNB) 에어로졸 형성제 기재의 종이 공정 제조
에어로졸 형성제 기재 1A(기준 기재)
담배(잎몸 및 주맥, 400 lb)를 이의 중량의 10배에 달하는 물과 혼합하고, 역추출기 내에서 70℃에서 1시간 동안 추출하였다. 후속적으로, 추출기 내용물을 원심분리에 의해 묽은(weak) 담배 추출액(3 내지 4% w/v)과 불용성 담배 고형분 부분으로 분리하였다. 상기 묽은 추출액을 진공 증발기로 옮기고, 23% 고형분(w/v)으로 농축하였다. 여기에 글리세롤(75 lb)을 첨가하고, 이 혼합물을 완전히 혼합하여, 최종 액체 조성물을 수득하였다. 사전-정제된 목재 펄프(25 lb)를 상기 담배 고형분과 혼합하고, 이 혼합물이 1% 고형분(w/v)을 갖도록 충분한 물을 첨가하였다. 총 회분(batch) 중량은 500 lb였다. 목재 펄프-담배 고형분 혼합물을 디스크 정제기를 사용하여 정제하여, 피브릴화된 담배 펄프를 수득하였다. 상기 피브릴화된 담배 펄프를 헤드 박스로 이송하고, 푸어드리니어 와이어 기계를 통해 배수하여(drained), 습윤 웹 또는 베이스 시트를 수득하였다. 상기 베이스 시트를 40 내지 55% 수분 함량까지 건조시켰다. 최종 액체 조성물을 상기 습윤 웹에 다시 첨가하고(분무 방법), 상기 습윤 웹을 8 내지 10%(w/w) 수분 함량까지 건조시켰다. 후속적으로, 생성된 시트를 전단지 조각으로 잘랐다.
에어로졸 형성제 기재 1Bi 및 1Bii(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 1Bi는, 목재 펄프를 제거하고 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 75/25(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 1A와 유사하게 제조하였다. 에어로졸 형성제 기재 1Bii의 경우, 탄산칼슘(충전제 물질 및 배수 보조제로서 존재함)을, 습윤 웹 형성 전에 상기 피브릴화된 담배 펄프의 절반과 혼합하였다. 총 회분 중량은 300 lb(각각의 기재당 150 lb)였다.
에어로졸 형성제 기재 1C(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 1C는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 50/50(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 1A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 300 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 1D(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 1D는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 25/75(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 1A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 300 lb였다. 하기 표 1을 참조한다
에어로졸 형성제 기재 1E(기준 기재)
에어로졸 형성제 기재 1E는, 글리세롤을 프로필렌 글리콜로 대체한 것을 제외하고는 기재 1B와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 300 lb였다. 하기 표 1을 참조한다
실시예 2: HNB 에어로졸 형성제 기재의 캐스팅된 시트 제조
에어로졸 형성제 기재 2A(기준 기재)
나트륨 알지네이트(50 lb)를 물(1650 lb)에 천천히 첨가하고, 고전단 혼합 탱크 내에서 진공 하에 30분 동안 수화시켰다. 별도의 혼합 탱크 내에서, 탄산칼슘(250 lb)을 글리세롤(100 lb)과 담배 추출 분말(100 lb)에 천천히 첨가하고, 이어서 30분 동안 부드럽게 혼합하여, 슬러리를 형성하였다. 이어서, 수화된 알지네이트를 제로 여수도(zero freeness)의 사전-정제된 목재 펄프와 혼합하고, 이어서 상기 탄산칼슘 슬러리로 옮기고, 이어서 적당한 혼합 속도와 진공 하에 추가로 30분 동안 혼합하여, 최종 슬러리를 수득하였다. 이어서, 최종 슬러리를, 1 내지 3 mm 간격 틈(gap opening)으로 설정된 캐스팅 나이프를 사용하여 22인치 폭의 스테인레스 강 컨베이어 벨트 상에 캐스팅하였다. 후속적으로, 상기 캐스팅된 물질 또는 필름을 다중 가열 구역(80 내지 100℃)을 포함하는 200피트 대류 터널 건조기를 통해 운반함으로써, 상기 필름을 편평 시트로 건조시켰다. 총 회분 중량은 500 lb였다. 상기 편평 시트를 보빈(bobbin)에 감고, 선적 동안의 수분 흡착 및 막힘(blocking)을 방지하기 위해 폴리에틸렌 백(bag)에 진공 밀봉하였다. 후속적으로, 상기 보빈을 풀고, 상기 시트를 스트립으로 절단하였다(평방 인치당 25 내지 20개 절단).
에어로졸 형성제 기재 2B(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 2B는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 75/25(중량비) 혼합물로 대체하고 제로 여수도의 사전-정제된 목재 펄프를 수화된 알지네이트에 첨가하고 30분 동안 혼합한 후 탄산칼슘 슬러리에 첨가하는 것을 제외하고는 기재 2A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 500 lb였다(표 2 참조).
에어로졸 형성제 기재 2C(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 2C는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 50/50(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 2A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 300 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 2D(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 2D는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 25/75(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 2A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 300 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 2E(기준 기재)
에어로졸 형성제 기재 2E는, 글리세롤을 프로필렌 글리콜로 대체한 것을 제외하고는 기재 2A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 300 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 2F(기준 기재)
에어로졸 형성제 기재 2F는, 결합제로서의 나트륨 알지네이트를 암모늄 알지네이트로 대체한 것을 제외하고는 기재 2A와 유사하게 제조하였다.
실시예 3: 비드 및 과립형 막대 HNB 에어로졸 형성제 기재의 제조
에어로졸 형성제 기재 3A(기준 기재)
측정된 양의 탄산칼슘(35 lb) 및 사전-젤라틴화된 쌀 전분(5 lb)을 모델 FM 130 D 리틀포드(Littleford) 정밀 쟁기날식 혼합기(plough mixer)에 첨가하였다. 이 내용물을 100 rpm에서 10분 동안 혼합하고, 이어서 글리세롤(20 lb)을 첨가하고, 100 rpm에서 10분 동안 추가로 혼합하였다. 상기 혼합기를 정지시키고, 사전-제조된 카복시메틸 셀룰로오스 슬러리((CMC)(피치식 포크 프로펠러(pitched fork propeller)를 사용하여 용기 내에서 카복시메틸 셀룰로오스(5 lb)를 물(17 lb)로 30분 동안 수화시켜 제조됨)를 첨가하고, 이어서 100 rpm에서 20분 동안 추가로 혼합하였다. 상기 쟁기날식 혼합기의 내용물을 분획들로 나누어, 모델 MG-55-1 후지 파우달(Fuji Paudal) 다중-입자(multi-grain) 압출기로 옮겼다. 상기 덩어리를 2 내지 3 mm의 반구형 스크린 다이를 통해 압출하여, 다중-입자(머리카락-유사) 형태의 막대를 생성하였다. 후속적으로, 상기 막대를 모델 QJ-230T-2 후지 파우달 실험실용 정립기(marumerizer)로 옮겼다. 정립기 회전 용기를 사용하여, 상기 막대를 둥근 비드 또는 구형화된 비드로 재성형하였다. 후속적으로, 상기 비드를 유동층 응집기(fluidized bed agglomerator)(플로-코터(Flo-Coater), 벡터 코포레이션(Vector Corporation))로 옮기고, 최종적으로 60 내지 70℃의 가열된 공기를 사용하여 10% 수분까지 건조시켰다. 압출된 막대의 분획들을 옮기고, 후속적으로 유동층 응집기를 사용하여 건조시켰다. 총 회분 중량은 50lb였다.
에어로졸 형성제 기재 3B(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 3B는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 75/25(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 3A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다. 하기 표 3을 참조한다
에어로졸 형성제 기재 3C(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 3C는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 50/50(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 3A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 3D(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 3D는, 글리세롤/프로필렌 글리콜 비가 25/75(중량비) 혼합물인 것을 제외하고는 기재 3A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 3E(기준 기재)
에어로졸 형성제 기재 3E는, 글리세롤을 프로필렌 글리콜로 대체한 것을 제외하고는 기재 3A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다. 하기 표 3을 참조한다
에어로졸 형성제 기재 3F(기준 기재)
에어로졸 형성제 기재 3F는, 쌀 전분을 추가 분쇄된 담배로 대체한 것을 제외하고는 기재 3A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다.
실시예 4: 압출된 HNB 에어로졸 형성제 기재의 제조
에어로졸 형성제 기재 4A(기준 기재)
하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC; 2.5 lb) 및 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC; 2.5 lb)를 호바르트(Hobart) 혼합기 내에서 20분 동안 글리세롤(25 lb)과 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물을 모델 FM 130 D 리틀포드 정밀 쟁기날식 혼합기 내에서 탄산칼슘(10 lb), 사전-젤라틴화된 쌀 전분(30 lb) 및 담배 분말(30 lb)에 첨가하고, 30분 동안 100 rpm으로 혼합하였다. 30분 후, 상기 쟁기날식 혼합기 내용물을 쌍축 모델 ZSK-25 코페론(Coperion) 압출기가 장착된 K-Tron 호퍼(hopper)로 옮겼다. 후속적으로, 상기 호퍼의 내용물을, 75 rpm의 스크류 속도로 작동되는 11개의 배럴 구획(27 내지 100℃)을 포함하는 압출기에 공급하였다. 도우(doguh)의 반죽(kneading), 혼합 및 가소화를 용이하게 하기 위해, 상기 압출기의 두 번째 배럴에 물(35 lb)을 공급하였다. 다양한 형태의 압출물을 제조하기 위해 형상화된 다이(편평 시트; 중실(solid) 막대; 중앙 구멍 또는 내부 구멍을 갖는 막대; 홈이 있는 외부 가장자리를 갖는 막대)를 사용하였다. 편평 시트 압출물을 제외하고는, 수득된 압출물을 다이에서 나올 때 절단하고, 적외선 터널 건조기(모델 Proj 0115 글렌로 통합 에너지 전달 시스템스(Glenroe Integrated Energy Delivery Systems))를 사용하여 즉시 10 내지 12% 수분까지 건조시켰다. 총 회분 중량은 100 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 4B(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 4B는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 50/50(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 4A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 4C(본 발명의 기재)
에어로졸 형성제 기재 4C는, 글리세롤/프로필렌 글리콜 비가 25/75(중량비) 혼합물이고 쌀 전분, HPMC 및 HPC의 양이 감소되고 액체 민트 향료를 글리세롤/프로필렌에 첨가하여 제형에 향을 부여한 것을 제외하고는 기재 4B와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 50 lb였다.
실시예 5. 에어로졸-형성 물질의 DSC
글리세롤 또는 프로필렌 글리콜(기준) 및 상이한 비의 이들의 혼합물(본 발명)을 함유하는 액체 에어로졸-형성 물질 및 혼합물을 제조하였다. 이들 실시양태의 열적 프로파일을 시차 주사 열량계(DSC)로 측정하였다. DSC는, 흡수된 에너지(엔탈피) 또는 필요한 열(기화열)의 양과 에어로졸 형성제가 가열 동안 (액체에서 증기로) 상이 변할 때 방출되는 에너지(발열)의 양을 측정한다. 이러한 실험의 결과(하기 표 5 및 도 7)는, 프로필렌 글리콜(PG)이 50% 초과 수준의 글리세롤(VG)과 혼합될 때 에어로졸-형성 물질이 액체에서 에어로졸로 변하는 데 더 적은 열 또는 에너지가 필요함(흡열)을 나타낸다. 후자는, 다양한 비점 또는 증기압을 갖는 에어로졸 형성제를 합치면 각각의 개별 성분에 비해 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 에어로졸 형성을 야기할 수 있음을 보여준다.
실시예 6. 에어로졸-발생 컴포넌트의 DSC
기재 매트릭스 내의 에어로졸-발생 컴포넌트의 실시양태의 열적 프로파일을 DSC로 측정하였다. 평가된 실시예 전반에 걸쳐, 액체 혼합물 중의 PG 포함이 증가함에 따라 흡열/엔탈피 감소의 유사한 경향이 관찰되었다(하기 표 6). 일반적으로, 임의의 매트릭스(종이 레콘(recon), 캐스팅된 시트 또는 비드 제품)에서 글리세롤에 대한 PG의 비가 높을 수록(50% 초과) 엔탈피 또는 증발열이 더 낮았다. 하기 표 6의 데이터는 또한 에어로졸 형성이 매트릭스 형식, 예를 들어 비드형 제품의 더 낮은 엔탈피에 의해 영향을 받는다는 것을 보여준다.
실시예 7. 기재 매트릭스 내의 에어로졸-발생 컴포넌트에 대한 열중량 분석-질량 분석법(TGA/MS)의 이온 곡선
기재 매트릭스 내의 에어로졸-발생 컴포넌트의 실시양태의 이온 곡선 프로파일을 TGA/MS로 측정하였다. 기재 샘플을 주위 온도에서 250℃까지 가열하고(1분), 이어서 250℃에서 4분 동안 유지하였다. 도 8(글리세롤(M/Z 43)에 대한 이온 전류 곡선의 오버레이; 종이 재생 공정 기재) 및 도 9(글리세롤(M/Z 43)에 대한 이온 전류 곡선의 오버레이; 비드형 기재)는, 글리세롤 또는 PG 단독 대응물과 비교할 때, 혼합된 글리세롤-PG 샘플에 대해, 시간에 따른 에어로졸화된 글리세롤의 더 넓은 이온 곡선 분포를 보여준다. 이러한 발견은, 일정 기간에 걸쳐 에어로졸을 형성하기 위해 하나의 에어로졸-형성 물질에 비해 2개 이상의 에어로졸-형성 물질의 혼합물을 사용하는 것의 이점을 입증한다.
실시예 8. 에어로졸-형성 물질에 대한 열중량 분석
실온에서 260℃로 가열할 때 9개의 에어로졸-형성 물질 샘플의 중량 변화를 열중량 분석(TGA)을 사용하여 연구하였다. TGA 용도를 위해 약 5 내지 10 mg의 각각의 샘플을 칭량하였다. TGA 시험은 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments) TGA 5500에서 수행하였다. 상기 연구에서 사용된 방법은, 210℃까지 분당 500℃/분의 램프(ramp) 및 이어서 260℃까지 온도 점프의 온도 프로그램을 적용하여 오버슈팅(overshooting) 없이 가장 효율적으로 온도를 260℃로 상승시켰다. 상기 가열 절차를 통해, 샘플을 1분 내에 실온에서 260℃까지 가열하고, 추가로 4분 동안 등온 조건으로 유지하였다. 0 내지 1분 사이뿐만 아니라 1 내지 5분 사이에 중량 변화를 모니터링하였다. 시험을 3회 반복 수행하였다. 3회 반복의 중량 손실 평균을 계산하여, 하기 표 7에 제시한다. 1분 및 5분에서의 샘플 온도도 하기 표 7에 보고한다.
제시되는 바와 같이, 다수의 시험된 물질은, 처음 2분 동안의 비교적 낮은 중량 손실로 나타나는 바와 같이, 가열시 처음 1분 동안 휘발에 대해 저항하였다. 특히, 글리세롤, 팔미트산, PEG400, 소르비탄 트라이스테아레이트 및 폴리소르베이트 80 모두는 처음 1분 동안 50% 미만의 중량 손실을 나타냈다. 이는, 이들 화합물이, 더 빨리 휘발되는 하나 이상의 추가적인 에어로졸-형성 물질과의 혼합물에 유용할 것임을 시사한다. 반대로, 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 트라이아세틴은 모두 처음 1분 동안 상당히 더 높은 휘발성을 보였다. 따라서, 이들 화합물은 전술된 덜 휘발성인 화합물과 혼합하기 위한 좋은 후보가 될 수 있다. 이러한 조합은 일련의 퍼프에 걸쳐 일관된 에어로졸 부피를 야기할 수 있으며, 더 높은 휘발성의 에어로졸 형성 화합물은 초기 퍼프의 더 큰 %를 형성하고, 더 낮은 휘발성의 화합물은 나중 퍼프의 더 큰 %를 형성한다.
추가적으로, PEG400, 소르비탄 트라이스테아레이트 및 폴리소르베이트 80 샘플의 경우, 샘플의 50% 미만이 5분 후에 에어로졸화되었으며, 이는, 이들 화합물이 더 높은 온도(예컨대, 약 280 내지 300℃)에서 작동하는 에어로졸 장치에 매우 적합할 수 있음을 시사한다.
실시예 9. 에어로졸-형성 물질 혼합물에 대한 열중량 분석-질량 분석법(TGA/MS)
하기 표 8에 따른 8개의 에어로졸-형성 물질 혼합물 샘플의 방출 프로파일을 TGA-MS를 사용하여 연구하였다. 모든 시험은, 디스커버리(Discovery) 질량 분석기와 연결된 티에이 인스트루먼트 디스커버리 TGA 5500 기기에서 수행하였다. 모든 시험은 고순도 질소 내에서 수행하였다. 시험은 확인 목적으로 2회 반복 수행하였다.
각각의 샘플은, 하기 표 8에 제시되는 2개의 에어로졸-형성 물질을 1:1 중량비로 함유하였다. 분석을 위해, 약 2 내지 4 mg의 각각의 샘플을 영점-조정된(tared) 알루미늄 팬에 넣어 칭량하였다. 상기 샘플을, 210℃까지 50℃/분의 램프 및 이어서 260℃까지 온도 점프의 온도 프로그램을 사용하여 가열하였다. 이 가열 절차를 통해, 상기 샘플을 1분 내에 실온에서 260℃까지 가열하고, 이어서 추가로 4분 동안 등온 조건에서 유지하였다. 각각의 샘플에 대한 이온 단편(미국 국립 표준 기술원(National Institute of Standards and Technology) MS 스펙트럼 기준에 따름)이 하기 표 8에 열거되며, 질량 분석계의 피크 점프 레시피에서 패러데이 7의 설정을 사용하여, 각각의 혼합물 샘플을 모니터링하였다.
모든 8개 샘플에 대한 TGA 열분석도의 오버레이가 도 10에 제공되며, 이로부터, 글리세롤을 갖는 혼합물은 0.75분 전에 이의 모든 중량을 손실하고, 팔미트산을 포함하는 혼합물은 0.75분 후에 중량의 일부 양을 계속 손실하는 것으로 관찰되었다. 또한, TGA 곡선으로부터, 시험된 모든 샘플이 1분 내에 증발되는 것으로 관찰되었다.
상기 8개 샘플의 이온 전류를 트리오스(Trios) 소프트웨어에서 15의 세팅을 사용하여 스무딩하였다(smoothed). 글리세롤/프로필렌 글리콜, 글리세롤/트라이에틸렌 글리콜, 및 글리세롤/1,3-프로판다이올의 혼합물을 제외하고는, 대부분의 에어로졸-형성 혼합물 샘플은 약 1분 또는 그 미만에 방출되는 것으로 관찰되었다. 이들 세 가지 혼합물 샘플은 약 2분 후에 감지될 수 있었다. 초기 TGA 중량 손실 결과부터, 모든 중량 손실이 1분 내에 완료되었다.
전술된 데이터는, 팔미트산을 포함하는 에어로졸-형성 물질 혼합물이 시간에 따라 더욱 일관된 에어로졸 부피 전달을 제공하여, 상기 혼합물을 포함하는 흡연 물품의 퍼프마다의 더 적은 편차를 야기하는 데 유용할 수 있음을 시사한다.
실시예 10. 기재 매트릭스 내의 에어로졸-생성 물질에 대한 열중량 분석-질량 분석법(TGA/MS)의 이온 곡선
에어로졸 형성제의 다양한 혼합물을 함유하는 10개의 핸드 시트 기재 샘플을 하기 표 9에 제공되는 제형에 따라 제조하였다. 각각의 샘플의 에어로졸-형성 물질은 하기 표 10에 제공한다.
10개의 핸드 시트 샘플의 방출 프로파일을 TGA-MS를 사용하여 연구하였다. 모든 시험은, 디스커버리 질량 분석기와 연결된 티에이 인스트루먼트 디스커버리 TGA 5500 기기에서 수행하였다. 모든 시험은 고순도 질소 내에서 수행하였다. 시험을 확인 목적으로 2회 반복 수행하였다.
분석을 위해, 약 2 내지 4 mg의 각각의 샘플을 영점-조정된 알루미늄 팬에 넣어 칭량하였다. 상기 샘플을, 210℃까지 50℃/분의 램프 및 이어서 260℃까지의 온도 점프의 온도 프로그램을 사용하여 가열하였다. 상기 가열 절차를 통해, 상기 샘플을 1분 내에 실온에서 260℃까지 가열하고, 이어서 추가 4분 동안 등온 조건에서 유지하였다. 각각의 샘플에 대한 이온 단편(미국 국립 표준 기술원 MS 스펙트럼 기준에 따름)을 하기 표 10에 열거하며, 질량 분석계의 피크 점프 레시피에서 패러데이 7의 설정을 사용하여 각각의 혼합물 샘플을 모니터링하였다.
모든 10개의 샘플에 대한 TGA 열분석도의 오버레이가 도 11에 도시된다. TGA 오버레이 곡선으로부터, 샘플의 휘발성 분획이 1분 이내에 대부분 손실되는 것으로 관찰되었다.
질량 분광법 분석과 관련하여, 시험된 샘플 A, B, C, F, I 및 J에서는 이온 전류 신호가 관찰되지 않았으며, 샘플 D, E, G 및 H에서는 작은 신호만 관찰되었다. 대체 에어로졸 형성제 샘플의 신호 부족 또는 작은 신호는 핸드 시트 샘플 제조 공정의 건조 과정 동안 또는 샘플 시험 전의 에어로졸-형성 물질의 손실로 인해 발생할 수 있다. 샘플 D, E, G 및 F는, 표 10에 도시된 다른 후보보다 더 긴 에어로졸 수명을 보여준다.
실시예 11. 기재 매트릭스 내의 에어로졸-형성 물질에 대한 열중량 분석-질량 분석(TGA/MS)의 이온 곡선
에어로졸 형성제의 다양한 혼합물을 함유하는 8개의 핸드 시트 기재 샘플을 하기 표 11에 제공되는 제형에 따라 매트릭스 형식으로 제조하였으며, 이때 모든 중량%는 건조 중량이다.
카복시메틸셀룰로오스(CMC2500)를 물에 천천히 첨가하고, 고전단 혼합 탱크 내에서 진공 하에 30분 동안 수화시켰다. 별도의 혼합 탱크 내에서, 미분된 담배를 에어로졸-형성 물질과 물에 천천히 첨가하고, 이어서 30분 동안 부드럽게 혼합하여, 담배-물 슬러리를 형성하였다. 이어서, 수화된 CMC2500을 제로 여수도의 사전-정제된 목재 펄프와 혼합하고, 상기 담배-물 슬러리의 탱크로 옮기고, 이어서 적당한 혼합 속도와 진공 하에 추가로 30분 동안 혼합하여, 최종 슬러리를 수득하였다.
이어서, 최종 슬러리를, 1 내지 3 mm 간격 틈으로 설정된 캐스팅 나이프를 사용하여 22인치 폭의 스테인레스 강 컨베이어 벨트 상에 캐스팅하였다. 후속적으로, 상기 캐스팅 물질(필름)을 다중 가열 구역(80 내지 100℃)을 포함하는 200피트 대류 터널 건조기를 통해 운반하여, 상기 필름을 편평 시트로 건조시켰다. 상기 편평 시트를 보빈에 감고, 선적 동안의 수분 흡착 및 막힘을 방지하기 위해 폴리에틸렌 백에 진공 밀봉하였다. 후속적으로, 상기 보빈을 풀고, 상기 시트를 스트립으로 절단하였다(평방 인치당 25 내지 20개 절단).
상기 8개의 핸드 시트 샘플의 방출 프로파일을 실시예 10의 절차를 따라 연구하였다.
실시예 12. 에어로졸-형성 물질 조합에 대한 열중량 분석
16개의 에어로졸-형성 물질 조합의 세트를 실시예 9의 절차를 사용하여 제조하고 TGA로 연구하였다. 이의 매트릭스가 하기 표 12에 제공된다. 식별된 에어로졸-형성 물질 각각은 1:1 중량비로 제시되는 2원 혼합물로 존재한다. 16개 샘플의 방출 프로파일을 실시예 8의 절차에 따라 연구하였다.
실시예 13. 기재 매트릭스 내의 에어로졸-형성 물질에 대한 열중량 분석
에어로졸 형성제의 다양한 혼합물을 함유하는 6개의 핸드 시트 기재 샘플을 상기 표 9에 제공된 제형에 따라 제조하였다. 각각의 샘플의 에어로졸-형성 물질은 하기 표 13에 제공되며, 모든 중량%는 건조 중량이다. 상기 6개의 핸드 시트 샘플의 방출 프로파일을 TGA를 사용하여 연구하였다. 모든 시험은 티에이 인스트루먼트 디스커버리 TGA 5500 장비에서 수행하였다. 시험은 확인 목적으로 3회 반복 수행하였다. 3회 반복 실험의 중량 손실 평균이 하기 표 13에 제공된다.
분석을 위해, 약 3 내지 5 mg의 각각의 샘플을 영점-조정된 알루미늄 팬에 넣어 칭량하였다. 상기 샘플을, 210℃까지의 500℃/분의 램프 및 260℃까지의 온도 점프의 온도 프로그램을 사용하여 가열하였다. 상기 가열 절차를 통해, 상기 샘플을 1분 내에 실온에서 260℃까지 가열하고, 이어서 추가 4분 동안 등온 조건에서 유지하였다. 중량 변화를 0분에서 5분까지 모니터링하였다.
결과는, 빠른 가열 과정 동안 처음 1분 이내에 대부분의 중량 손실이 발생했음을 보여주었다. 처음 1분 동안, 대조군 샘플 17A(글리세린; 35.4%)에서는 대부분의 양의 중량 손실이 발생한 반면, 샘플 41A(글리세린-팔미트산; 27.8%)에서는 최소 양의 중량 손실이 발생하였다. 이러한 데이터는 특히, 시간에 따라 기재로부터 에어로졸을 더욱 지속적으로 방출하기 위한, 글리세린과 팔미트산, 트라이에틸렌 글리콜 또는 트라이아세틴의 조합을 뒷받침하며, 이는 퍼프마다의 편차를 줄이는 데 유용할 수 있다. 대조적으로, 글리세린과 1,3-프로판다이올 또는 글리세린과 프로필렌 글리콜의 조합은 글리세린 대조군과 거의 구분이 안되었다.
실시예 14: HNB 에어로졸 형성제 기재의 캐스팅된 시트 제조
다양한 에어로졸-형성 물질을 포함하는 일련의 6개 기재를 하기 표 14에 제시되는 성분과 양을 사용하여 제조하였다.
에어로졸 형성제 기재 14A(기준 기재)
카복시메틸셀룰로오스(CMC2500; 2.5 lb)를 물(100 lb)에 천천히 첨가하고, 고전단 혼합 탱크 내에서 진공 하에 30분 동안 수화시켰다. 별도의 혼합 탱크 내에서, 미분된 담배(12 lb)를 글리세롤(4 lb)과 물(5 lb)에 천천히 첨가하고, 이어서 30분 동안 부드럽게 혼합하여, 담배-물 슬러리를 형성하였다. 이어서, 수화된 CMC2500을 제로 여수도의 사전-정제된 목재 펄프와 혼합하고, 상기 담배-물 슬러리의 탱크로 옮기고, 이어서 적당한 혼합 속도와 진공 하에 추가로 30분 동안 혼합하여, 최종 슬러리를 수득하였다. 이어서, 최종 슬러리를, 1 내지 3 mm 간격 틈으로 설정된 캐스팅 나이프를 사용하여 22인치 폭의 스테인레스 강 컨베이어 벨트 상에 캐스팅하였다. 후속적으로, 상기 캐스팅된 물질(필름)을 다중 가열 구역(80 내지 100℃)을 포함하는 200피트 대류 터널 건조기를 통해 운반하여, 상기 필름을 편평 시트로 건조시켰다. 총 건조 회분 중량은 20 lb였다. 상기 편평 시트를 보빈에 감고, 선적 동안의 수분 흡착 및 막힘을 방지하기 위해 폴리에틸렌 백에 진공 밀봉하였다. 후속적으로, 상기 보빈을 풀고, 상기 시트를 스트립으로 절단하였다(평방 인치당 25 내지 20개 절단).
에어로졸 형성제 기재 14B
에어로졸 형성제 기재 14B는, 글리세롤을 글리세롤과 팔미트산의 1:1(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 14A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 20 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 14C
에어로졸 형성제 기재 14C는, 글리세롤을 글리세롤과 트라이에틸렌 글리콜의 1:1(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 14A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 20 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 14D
에어로졸 형성제 기재 14D는, 글리세롤을 글리세롤과 트라이아세틴의 1:1(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 14A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 20 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 14E(기준)
에어로졸 형성제 기재 14E는, 글리세롤을 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 1:1(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 14A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 20 lb였다.
에어로졸 형성제 기재 14F
에어로졸 형성제 기재 14F는, 글리세롤을 글리세롤, 팔미트산 및 1,3-프로판다이올의 1:1.5:1.5(중량비) 혼합물로 대체한 것을 제외하고는 기재 14A와 유사하게 제조하였다. 총 회분 중량은 20 lb였다.

Claims (28)

  1. 제1 에어로졸-형성 물질 및 제2 에어로졸-형성 물질을 포함하는 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침된 기재를 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트(component)로서,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질은 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 제2 에어로졸-형성 물질은 상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상이하며, 폴리소르베이트, 소르비탄 에스터, 지방산, 지방산 에스터, 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이아세틴, 왁스, 칸나비노이드, 테르펜 및 당 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질과 상기 제2 에어로졸-형성 물질은 각각 상이한 비점, 상이한 증기압, 또는 이들 둘 다를 갖고,
    상기 기재는, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 60 중량% 담지량(loading)의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재가, 함침된 기재의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 30 중량% 담지량의 상기 2개 이상의 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비가 약 100:1 내지 약 1:100인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질 대 상기 제2 에어로졸-형성 물질의 중량비가 약 3:1 내지 약 1:3인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 에어로졸-형성 물질이 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트, 폴리소르베이트 80 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질이 글리세롤이고,
    상기 제2 에어로졸-형성 물질이 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 팔미트산 또는 트라이아세틴인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질이 글리세롤이고,
    상기 제2 에어로졸-형성 물질이 팔미트산인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 에어로졸-형성 물질이 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 또는 트라이아세틴이고;
    상기 제2 에어로졸-형성 물질이 팔미트산, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트 또는 폴리소르베이트 80인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 글리세롤, 팔미트산 및 제3 에어로졸-형성 물질로 함침되어 있고,
    상기 제3 에어로졸-형성 물질이 1,3-프로판다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트라이아세틴, 폴리에틸렌 글리콜 400, 소르비탄 트라이스테아레이트 및 폴리소르베이트 80으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가,
    글리세롤 및 팔미트산;
    글리세롤 및 1,3-프로판다이올;
    글리세롤 및 트라이에틸렌 글리콜;
    글리세롤 및 트라이아세틴;
    1,3-프로판다이올 및 팔미트산;
    1,3-프로판다이올 및 폴리에틸렌글리콜;
    1,3-프로판다이올 및 폴리소르베이트 80;
    트라이에틸렌 글리콜 및 팔미트산;
    트라이에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜;
    트라이에틸렌 글리콜 및 폴리소르베이트 80;
    트라이아세틴 및 팔미트산;
    트라이아세틴 및 폴리에틸렌 글리콜;
    트라이아세틴 및 폴리소르베이트 80;
    프로필렌 글리콜 및 팔미트산;
    프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜; 및
    프로필렌글리콜 및 폴리소르베이트 80
    으로 이루어진 군으로부터 선택된 혼합물로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 열거된 혼합물에서, 에어로졸-형성 물질들의 비가 약 3:1 내지 약 1:3인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가, 글리세롤, 팔미트산 및 프로필렌 글리콜을 포함하는 혼합물로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  13. 제12항에 있어서,
    트라이아세틴을 추가로 포함하는 에어로졸-발생 컴포넌트.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가, 함침된 기재의 총 건조 중량을 기준으로 약 10 중량% 이하의 양의 물을 추가로 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 담배-유래 섬유, 목재-유래 섬유, 식물 또는 식물-유래 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합물, 및 하나 이상의 결합제를 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 결합제가 알지네이트, 셀룰로오스 유도체, 전분, 검, 덱스트란, 카라기난, 탄산칼슘, 및 이들의 조합물로부터 선택되는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가
    약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 담배-유래 섬유;
    약 10 중량% 내지 약 15 중량%의 셀룰로오스 유도체; 및
    약 5 중량% 내지 약 10 중량%의 목재 펄프
    를 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 향미제, 활성 성분, 또는 이들의 조합물로 추가로 함침되어 있는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 활성 성분이 담배 성분, 비-담배 보타니컬(non-tobacco botanical), 니코틴 성분, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 활성 성분이 니코틴 성분을 포함하는, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가 미립자 형태, 세절된(shredded) 형태, 필름 형태, 종이 공정 시트 형태, 캐스팅된 시트 형태, 비드 형태, 과립 형태, 막대 형태 또는 압출물 형태인, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기재가 실질적 원통형 형태로 형성된, 에어로졸-발생 컴포넌트.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 에어로졸-발생 컴포넌트;
    함침된 기재를 가열하여 에어로졸을 형성하도록 구성된 열원; 및
    상기 에어로졸-발생 컴포넌트로부터 에어로졸 전달 장치의 마우쓰 단부(mouth-end)까지 연장되는 에어로졸 경로(pathway)
    를 포함하는 에어로졸 전달 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 열원이 전기-구동식(electrically powered) 가열 부재 또는 가연성 점화원(combustible ignition source)을 포함하는, 에어로졸 전달 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 열원이, 탄소계 물질을 포함하는 가연성 점화원인, 에어로졸 전달 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 열원이 전기-구동식 가열 부재인, 에어로졸 전달 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 가열 부재에 전자적으로 연결된 전원을 추가로 포함하는 에어로졸 전달 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 전원에 의해 상기 가열 부재로 전달되는 전력을 제어하도록 구성된 제어기를 추가로 포함하는 에어로졸 전달 장치.
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