TWI832379B

TWI832379B - 包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器

Info

Publication number: TWI832379B
Application number: TW111131047A
Authority: TW
Inventors: 鄭容美; 李美貞; 鄭恩米; 辛晙源
Original assignee: 南韓商韓國煙草人參股份有限公司
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2024-02-11
Also published as: TW202317218A; EP4169397A1; KR20230027720A; WO2023022352A1; EP4169397A4; CN115996648A; KR102620750B1

Abstract

一種包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器，其中尼古丁轉移單元包含：第一容器，其填充有含尼古丁溶液及推進劑；以及第二容器，其連接至第一容器以填充第一容器的液體，並且推進劑以液態及氣態存在於第一容器中。尼古丁轉移單元能夠預測及控制尼古丁轉移量，使得實際的尼古丁轉移量不會顯著地偏離預測值。

Description

包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器

本發明涉及一種包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器。

本申請主張於2021年8月20日提交的韓國專利申請案號10-2021-0109832的優先權，其全部內容透過引用合併於此。

電子煙用於將含尼古丁溶液的液體加熱並汽化，並且供使用者吸入汽化的氣溶膠，且包含上述電子煙的吸入器裝置正在開發中。許多使用者透過開發的吸入器設備來吸煙，且使用吸入器裝置的使用者的數量正在增加。在相關領域中，正在開發一種新型的氣溶膠吸入器，其改進了習知的吸煙製品，並且以燃燒或加熱以外的方式使得尼古丁(nicotinergic)物質氣溶膠化。例如，韓國專利第10-1257597揭露了一種非加熱型煙草風味吸入器(non-heating type tobacco flavor inhaler)。

推進劑為用於將作為尼古丁供應源的尼古丁物質或者透過使尼古丁物質與有機酸物質反應而產生的氣溶膠運載至使用者的口中的物質，並且利用推進劑的吸入器可以在非加熱型及非電子型的裝置中進行操作，因此其具有結構簡單、不使用電池等數個優點。當意圖將尼古丁液體介質吸入至人體內時，使用推進劑以在每次的抽吸中輸送適量尼古丁的技術可以是重要的。

在吸入器使用推進劑的情況下，其大部分的動作可以由推進劑決定，因此難以使用裝置(特別是閥結構)來控制速度或壓力及流率。因此，相關技術領域對於控制氣溶膠中尼古丁轉移量的方法不斷地進行研究。

先前技術文件

(專利文件1)韓國專利公開第10-2001-0080091號

為了解決使用推進劑的氣溶膠吸入器的上述問題，本發明的目的在於提供一種包含氣溶膠轉移單元的氣溶膠吸入器，其能夠預測尼古丁轉移量，並且控制實際的尼古丁轉移量，使其不會顯著地偏離相對應的預測。

根據本發明的第一態樣，本發明提供一種氣溶膠吸入器，其包含尼古丁轉移單元，其中尼古丁轉移單元包含填充有含尼古丁溶液及推進劑的第一容器、以及連接至第一容器以填充第一容器的液體的第二容器，並且推進劑以液態及氣態存在於第一容器中。

在本發明的一個實施例中，推進劑為在21℃具有60psig至100psig的蒸氣壓的物質。

在本發明的一個實施例中，第一容器中的含尼古丁溶液的填充量為推進劑總重量的1重量百分比至10重量百分比。

在本發明的一個實施例中，第一容器中的包含含尼古丁溶液及推進劑的液體的體積等於或小於第一容器的內部體積的85體積百分比。

在本發明的一個實施例中，在第一容器填充有含尼古丁溶液及推進劑之後，在第二容器即將填充有液體之前的氣體推進劑的量等於或小於推進劑的總重量的5重量百分比。

在本發明的一個實施例中，第二容器填充有第一容器的液體，並且在其內部完全填滿後與第一容器分離。

在本發明的一個實施例中，第二容器的內部空間根據第一容器的液體所填充的量而收縮及舒張。

在本發明的一個實施例中，氣溶膠吸入器進一步包含氣溶膠產生器，氣溶膠產生器連接至與第一容器分離的第二容器，且由填充在第二容器中的液體進行供應，並且產生氣溶膠直至液體全部耗盡。

在本發明的一個實施例中，填充於第二容器的液體的量為使得透過氣溶膠產生器產生的氣溶膠能夠透過5次抽吸(puffs)至15次抽吸全部耗盡的量。

在本發明的一個實施例中，當填充於第二容器的液體全部耗盡時，第二容器與氣溶膠產生器分離，且連接至第一容器，並且填充第一容器的液體，並且當第一容器中的液體的體積等於或小於第一容器的內部體積的15體積百分比時，停止填充及耗盡液體的重複過程。

在本發明的一個實施例中，第一容器中的液體的量為在停止填充前能夠填充第二容器15次至25次的量。

根據本發明實施例的氣溶膠吸入器包含如下所述的尼古丁轉移單元，從而解決了每當使用者使用氣溶膠吸入器時尼古丁轉移量顯著地變化的問題，並且將尼古丁轉移量控制在在5%或更少的範圍內，直至氣溶膠吸入器使用完畢。

100:尼古丁轉移單元

200:氣溶膠吸入器

10:第一容器

11,21:連接通道

20:第二容器

30:收縮舒張工具

40:輸送管

50:氣溶膠產生器

A:氣體

B:液體

第1圖為根據本發明實施例的尼古丁轉移單元的結構的示意圖。

第2圖為根據本發明實施例的包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器的結構的示意圖。

最佳實施方式

在下文中，將參照例示性的圖式以詳細說明實施例。當添加元件符號至各圖式的組件時，在不同的圖式中表示相同的組件的情況下，相同的組件應標記有相同的元件符號。此外，在實施例的說明中，在確定相關的習知配置或功能的詳細說明可能會影響對實施例的理解的情況下，則將省略其詳細說明。

進一步地，諸如「第一(first)」、「第二(second)」、「(a)」及「(b)」的術語可以用於說明實施例的組件。這些術語僅用於將一個組件與另一個組件區分開來，並且不用於限制組件的本質、順序(sequence)、或次序(order)。當一個組件被說明為「連接(connected)」、「組合(combined)」、或「耦接(coupled)」至另一個組件時，應理解的是，雖然此組件可以直接連接或耦接至另一個組件，但其他組件也可以「連接(connected)」、「組合(combined)」、或「耦接(coupled)」於各組件之間。

任意一個實施例中所包含的組件及具有共同功能的組件將在其他實施例中使用相同的名稱來說明。除非另有說明，在任意一個實施例中所描述的說明也可以應用於其他實施例，並且將省略在重複範圍內的詳細說明。

本發明涉及一種包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器，其目的在於提供一種吸入器，其能夠在使用用以有效轉移尼古丁的推進劑的吸入器中透過尼古丁轉移單元以均勻地轉移尼古丁。如本文所使用的，術語「氣溶膠吸入器」表示用於使含尼古丁溶液(將稍後說明)氣溶膠化，以使其通過使用者的嘴部輸送至使用者的肺部的裝置。

根據本發明的一個實施例的氣溶膠吸入器包含尼古丁轉移單元，且尼古丁轉移單元包含填充有含尼古丁溶液及推進劑的第一容器、以及連接至第一容器以填充第一容器的液體的第二容器。

在本文中使用的術語「含尼古丁溶液(nicotine-containing solution)」表示含有預定水準的尼古丁的液體，除了尼古丁之外，構成此液體的的成分為酒精、香料成分等，並且可以使用相關領域經常使用的物質。尼古丁可以以尼古丁物質(nicotinergic substance)的形式來提供，其包含尼古丁、尼古丁鹽(nicotine salt)、尼古丁生物鹼(nicotine alkaloid)、尼古丁衍生物(nicotine derivative)、及其相似物，並且可以有效地分散在含尼古丁溶液中的大量醇類中。上述醇類沒有特別的限制，其可以為相關領域中經常使用的任意種類。然而，根據本發明的實施例，上述醇類係選自於一元醇、二元醇、三元醇、及其組合，其中一元醇為乙醇、乙二醇、或二醇醚，且二元醇係選自於丙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、及其組合，並且三元醇為甘油。含尼古丁溶液中所含的尼古丁的總重量可以根據相關領域的標準及產品規格來進行控制，但根據本發明的一個實施例，含尼古丁溶液中的尼古丁的濃度為1重量百分比至10重量百分比，具體地，1.5重量百分比至8重量百分比，並且更具體地，2重量百分比至6重量百分比。在上述尼古丁濃度範圍內產生的氣溶膠可以增加使用者的滿足感。

推進劑用於將由含尼古丁溶液產生的氣溶膠運載至使用者的口中，並且使用基本上不會對人體產生副作用的化合物來作為推進劑。推進劑在第一容器中受壓而以液態或氣態存在，並且當液態推進劑與含尼古丁溶液均勻混合，從而將第一容器中的液體填充至第二容器中時，將具有與第一容器中的剩餘物一致的成分的液體填充至第二容器中。推進劑可以選自於具有預定蒸汽壓水準的物質，以在第一容器中分離為液態或氣態，並且這些物質應該對於含尼古丁溶液具有低親合性，以使得在之後產生氣溶膠時可以維持推進劑的固有功能。根據本發明的一個實施例，推進劑為在21℃具有60psig至100psig的蒸氣壓的物質，具體地，65psig至95psig，並且更具體地，70psig至90psig。如果推進劑的蒸氣壓低於上述範圍，則其運載氣溶膠的功能可能會降低，並且如果推進劑的蒸氣壓高於上述範圍，則需要過高的壓力才能使液化超過預定的水準。根據本發明的一個實施例，推進劑為氟化烷烴，具體為氟化乙烷、氟化丙烷、或氟化丁烷，並且更具體為1,1,1,2-四氟乙烷、或1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷。

可以調整填充於第一容器中的含尼古丁溶液與推進劑的比例，使得當液體填充於第二容器中時，含尼古丁溶液與推進劑可以維持其各自的功能。根據本發明的一個實施例，在第一容器中，含尼古丁溶液的填充量為推進劑總重量的1重量百分比至10重量百分比，且具體為1重量百分比至7重量百分比，並且更具體為1重量百分比至4重量百分比。如果含尼古丁溶液的含量低於上述範圍，則在使用氣溶膠吸入器時提供給一次抽吸(puff)的尼古丁含量可能會不足，如果含尼古丁溶液的含量高於上述範圍，則可能因推進劑含量不足而無法有效地進行尼古丁的轉移。

為了使得在室溫下為氣相的推進劑完全液化，由於第一容器需要過大的壓力，且第一容器較容易受到外部衝擊而損壞，並且其內部的液體可能會洩漏，因此最好對第一容器中的液體進行管理使其不超過預定水準。根據本發明的一個實施例，第一容器中包含的含尼古丁溶液及推進劑的液體的體積等於或小於第一容器的內部體積的85體積百分比，具體為等於或小於83體積百分比，並且更具體為等於或小於81體積百分比。如果填充於第一容器中的液體的體積超過85體積百分比，可能會發生如上所述的液體洩漏的問題，並且由於初始氣體的體積較小，因此根據第二容器的填充情況，氣體的體積變化率很大，使得形成液體的均勻組成的穩定性可能會降低。由於第一容器中的液體體積隨著第二容器填充有液體而逐漸減少，當在最初將含尼古丁溶液及推進劑填充至第一容器時，可以重要地應用上述液體體積的上限。

為了增加在所填充的推進劑中實際填充於第二容器中且可以利用的液體推進劑的比例，並且避免第一容器不必要地大，在第一容器填充有含尼古丁溶液及推進劑之後，且在第二容器即將填充有液體之前，第一容器中的液體體積可以較佳為超過預定水準(即，第一容器中的液體及氣體處於動態平衡的狀態)。根據本發明的一個實施例，在第一容器中填充有含尼古丁溶液及推進劑之後，在第二容器即將填充有液體之前的第一容器中的液體體積等於或大於第一容器的內部體積的50體積百分比，具體為等於或大於55體積百分比，並且更具體為等於或大於60體積百分比。如果第一容器中的液體體積小於50體積百分比，如上所述填充的推進劑的可用性可能會顯著地降低。

第一容器在高於大氣壓的壓力下進行加壓，使得填充在容器中的推進劑可以分離為液體及氣體。由於液體推進劑被填充至第二容器中以直接發揮運載氣溶膠的作用，因此在填充之後立即對第一容器加壓，使得相對於氣體推進劑可以存在有大量的液體推進劑。氣體推進劑最終保留於第一容器中，並在將第一容器中的液體填充至第二容器中時提供推進力，只要第一容器可以在將稍後說明的組合物的方程式中在可預測的水準下運行便足夠，並且可以根據上述第一容器中液體的體積比範圍來進行調整。根據本發明的一個實施例，在第一容器中填充有含尼古丁溶液及推進劑之後，在第二容器即將填充有液體之前(即，第一容器中的液體及氣體處於動態平衡的狀態)的氣體推進劑的量等於或小於推進劑的總重量的5重量百分比，具體為等於或小於3重量百分比，並且更具體為等於或小於1重量百分比。如果氣體推進劑超過5重量百分比，則填充於第二容器中的液體推進劑的含量少，因此透過推進劑的輸入來運載氣溶膠的功能也會降低。

第一容器中液體的成分可以透過理想氣體方程式來預測。由於與推進劑共同填充的含尼古丁溶液在室溫下以液態存在，因此相對於在室溫下以氣態存在的推進劑，含尼古丁溶液的蒸氣壓顯著地較低。此外，由於推進劑與含尼古丁溶液的親和性低，因此基於推進劑的蒸氣壓來預測的第一容器內的液體組成不會與實測值相差過大。由於含尼古丁溶液的組成不會根據第一容器內的壓力而顯著地變化，因此可以透過計算液體推進劑的量來掌握第一容器內的液體組成。首先，氣體推進劑的體積可以透過以下的方程式1來計算：

其中，V _v為氣體推進劑的體積(ml)，m為填充的推進劑的量(g)，V為第一容器的容量(ml)，V _l2為含尼古丁溶液的體積(ml)，ρ ₁為液體推進劑的密度(kg/m³)，M為推進劑的分子量(g/mol)，P _sat為飽和蒸氣壓(atm)，R為0.082(atm/mol˙K)的氣體常數，並且T為溫度(K)。

基於上文中計算的氣體推進劑的體積，液體推進劑的體積可以透過以下的方程式2來計算：方程式2 V _l=V-V _l2-V _v

其中，V、V _l2及V _v與上述方程式1中所定義的相同，並且V _l為液體推進劑的體積(ml)。

基於上文中計算的液體推進劑的體積，液體推進劑的重量可以透過以下的方程式3來計算：方程式3 m _l=ρ _l * V _l

其中，ρ _l及V _l與上述方程式1及方程式2中所定義的相同，並且m _l為液體推進劑的質量(g)。

基於上文中計算的液體推進劑的質量，第一容器的液體質量可以透過以下的方程式4來計算：方程式4 m _l3=m _l+m _l2

其中，m _l與上述方程式3中所定義的相同，m _l2為含尼古丁溶液的質量(g)，並且m _l3為第一容器中液體的質量(g)。

如以下實施例所證實的，考量到在填充第二容器大約20次時第二容器中的尼古丁量沒有顯著地變化，根據本發明實施例的氣溶膠吸入器可以透過變更液體的組成來自由地設計尼古丁轉移量。當實際實施氣溶膠吸入器時，上述設計條件在預測的範圍內是有幫助的。

本說明書提供第1圖及第2圖來更詳細地說明根據本發明的一個實施例的氣溶膠吸入器。第1圖為根據本發明實施例的尼古丁轉移單元的結構的示意圖，並且第2圖為根據本發明實施例的包含尼古丁轉移單元之氣溶膠吸入器的結構的示意圖，其僅為本發明的一種例示性結構，並且本發明不限定於此。

如第1圖所示，尼古丁轉移單元100包含第一容器10及第二容器20，其中第一容器10及第二容器20透過連接通道11以連接。第一容器10填充有含尼古丁溶液及推進劑，並且在第一容器10內的液體及氣體達到動態平衡後，開啟連接通道11且液體通過連接通道11流入至第二容器20中，以使得第二容器20填充有第一容器10的液體。在第二容器20的內部完全填滿之後，關閉連接通道11以使得第二容器20與第一容器10分離。連接通道11的開啟及關閉方式可以適當地應用相關技術領域中習知的方式，例如閥門、帽蓋、及其相似物。

根據本發明的一個實施例，當第二容器20填充有第一容器10的液體時，第二容器20的內部空間將根據填充於第一容器10中的液體量而收縮及舒張，使得第二容器20中的空氣不會流入至第一容器10中。內部空間的收縮及舒張可以透過容器自身的收縮及舒張來實現，或者在容器本身為如第1圖所示的固定形式的情況下，則可以透過收縮舒張工具30來實現。第1圖中的收縮舒張工具30向下移動以舒張第二容器20的內部空間，從而將第一容器10的液體填充至第二容器20中，並且向上移動以收縮第二容器20的內部空間，從而排放填充於第二容器20中的液體。可以透過連接至將稍後說明的氣溶膠產生器50的輸送管40，以執行填充於第二容器20中的液體的排放。當液體填充至第二容器20中時，第一容器10及第二容器20之間的連接通道11開啟，並且第二容器20及輸送管40之間的連接通道21關閉。相反地，當第二容器20內的液體排放時，第一容器10與第二容器20之間的連接通道11關閉，並且第二容器20與輸送管40之間的連接通道21開啟。如第1圖所示，隨著收縮舒張工具30向下移動，僅有液體B可以填充至第二容器20中，而非氣體A。

如第2圖所示，氣溶膠吸入器200進一步包含氣溶膠產生器50。氣溶膠產生器50連接至與第一容器10分離的第二容器20，且由填充在第二容器20中的液體進行供應，並產生氣溶膠直至液體全部耗盡。如上所述，氣溶膠產生器50可以透過輸送管40連接至第二容器20，並且可以透過開啟或關閉第二容器20及輸送管40之間的連接通道21來連接至第二容器20或者從第二容器20分離。

第二容器20可以包含適合使用者單次使用的程度的液體。根據本發明的一個實施例，填充於第二容器20的液體的量為使得透過氣溶膠產生器50產生的氣溶膠能夠透過5次抽吸(puffs)至15次抽吸全部耗盡的量，具體地為7次抽吸至14次抽吸，並且更具體地為8次抽吸至12次抽吸。上述範圍接近在相關技術領域中使用者單次使用的標準。

當填充於第二容器20的液體全部耗盡時，第二容器20與氣溶膠產生器50分離，且連接至第一容器10以填充第一容器10的液體。第二容器20中的液體的填充及耗盡可以重複數次至數十次。然而，如果連續將液體填充至第二容器20中直到第一容器10中的液體全部耗盡，則在第一容器10中的液體全部耗盡的時間前後，第二容器20中填充的液體可能與透過上述理想氣體方程式計算的液體成分的預測值之間存在有顯著的差異。因此，如果第一容器10中的液體耗盡至預定參考值或更少，則較佳為停止填充第二容器20。根據本發明的實施例，當第一容器10中的液體的體積等於或小於第一容器10的內部體積的15體積百分比時，則停止填充及耗盡液體的重複過程，具體為等於或小於13體積百分比，並且更具體為等於或小於11體積百分比。透過在上述範圍內停止填充至第二容器20中，可以進行控制以使得每次填充時尼古丁轉移量的變化不顯著。根據本發明的一個實施例，第一容器10中的液體的量為在停止填充前能夠對第二容器20填充15次至25次的量。就氣溶膠吸入器200的可用性而言，較佳為將第一容器10中的液體量控制在上述範圍內。

範例

將18.679克的1,1,1,2-四氟乙烷(廈門巨達化學及設備公司(Xiamen Juda Chemical & Equipment company)之產品)及0.321克的含尼古丁液體填充至19毫升的圓柱形罐體(直徑約21mm，高約53mm)，然後將罐體密封。透過將13.5mg的尼古丁(JH化學公司之產品)混合至乙醇(Sigma-Aldrich公司之產品)及甘油(SK公司之產品)的混合溶液(重量比為3：1)中以製備含尼古丁液體。在密封的罐體內的液體及氣體達到動態平衡後，提取0.8g的液體並填充至仿煙草儲藏室(imitation tobacco storage)中。

在將填充於仿煙草儲藏室中的液體被吸入並完全耗盡之後，從液體及氣體處於動態平衡的密封罐體中提取0.8克的液體(可以分成10至12次抽吸來並吸入的量)，並且第二次將其再次填充至仿煙草儲藏室中。依照上述工序對仿煙草儲藏室進行共20次的填充後，對各填充時的圓柱罐體(表1)及提取液成分(表2)進行分析，結果如下表1及表2所示。作為參考，罐體內液體的初始體積為81體積百分比，且填充20次後罐體內液體的體積為11百分比。

表2

由上文中的表1及表2可以確認的是，隨著填充仿煙草儲藏室的次數增加，在液體中具有高含量的液體推進劑的量減少得較快，且因此即使在提取液組合物中，推進劑的量減少，而含尼古丁液體的量增加。儘管如此，如果比較最初提取的液體組合物及第20次提取的液體組合物的尼古丁含量，由於在第20次從最初的0.571mg僅增加了0.025mg(約4.4%)而達到0.596mg，因此當以此方式設計尼古丁轉移單元時，可以在尼古丁轉移量的5%的變化範圍內進行定量的吸入。

如上所述，儘管參照了有限的實施例及圖式說明了實施例，但是本領域具有通常知識者可以以各種方式對其進行變更及修改。例如，所說明的技術可以依照與所說明的方法不同的順序來執行，及/或即使所說明的系統、結構、裝置、及電路等組件以不同於所說明的形式來進行連接或組合，或由其他組件或等效物來替換或替代，仍可以獲得合適的結果。