JP7356576B2 - 周辺加熱エアロゾル発生装置における温度検出 - Google Patents

Description

本発明は、吸入可能なエアロゾルがエアロゾル形成基体の外部加熱によって形成される、またエアロゾル形成基体内部に提供されている別個の温度センサーによってエアロゾル形成基体の温度が検出される、エアロゾル発生装置に関する。本発明は、エアロゾル発生装置と、エアロゾル発生物品とを備えるエアロゾル発生システムにさらに関する。本発明は吸入可能なエアロゾルを発生する方法にさらに関する。

たばこなどのエアロゾル形成基体を加熱するが燃焼しないエアロゾル発生装置が周知である。こうした装置は、吸入可能なエアロゾルを発生するために十分に高い温度までエアロゾル形成基体を加熱する。

周知のエアロゾル発生装置は典型的に、発熱体および加熱チャンバーを備える。エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品は、加熱チャンバーの中に挿入され、発熱体によって加熱されうる。これらのエアロゾル発生装置は、装置が使用中である間にエアロゾルを生成するエアロゾル発生物品の部分の内部の実際の温度を直接測定する手段を有しない場合がある。その代わりに、発熱体の温度を測定し、この温度読取値に基づいてエアロゾル形成基体の内部温度を外挿する。推定温度は、エアロゾル形成基体の実際の温度から逸脱する場合がある。

本発明の目的は、使用時のエアロゾル形成基体の温度の直接の測定を可能にするエアロゾル発生装置を提供することである。この目的は本発明によって達成され、本発明においてエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を受容するための空洞を備える。装置は外部発熱体をさらに備え、これを用いてエアロゾル形成基体が加熱される。細長い温度センサーがエアロゾル発生装置の空洞内に提供されている。細長い温度センサーは、当該エアロゾル形成基体が空洞内に受容されている時に、エアロゾル形成基体を貫通するように構成されている。

エアロゾル発生装置の使用時に、エアロゾル形成基体はエアロゾル発生装置の空洞の中に挿入されている。エアロゾル発生装置の使用時に、エアロゾル形成基体は、空洞の閉鎖端に当接するように、エアロゾル発生装置の空洞の中に完全に挿入されていることが好ましい。

エアロゾル発生装置の使用時に、細長い温度センサーはエアロゾル形成基体の中に挿入されている。

細長い温度センサーは、別個の要素としてエアロゾル発生装置の空洞内に提供されてもよい。特に、細長い発熱体は、外部発熱体と別個に提供されてもよい。このようにして、細長い温度センサーは、基体温度の直接の測定を可能にする。細長い温度センサーによって決定された温度は、細長い温度センサーを包囲するエアロゾル形成基体の実際の温度に相当する。周囲のエアロゾル形成基体の温度を決定するために、いかなる推定または外挿を行うことも必要としない。

エアロゾル発生装置の空洞は、エアロゾル発生装置の外周から延びる円筒状の陥凹部であってもよい。言い換えれば、エアロゾル発生装置の空洞は、装置の口側端から装置の中に延びる円筒状の陥凹部であってもよい。エアロゾル発生装置の空洞は開放端を有してもよく、この開放端の中にエアロゾル発生物品が挿入される。空洞は、開放端の反対側に閉鎖端を有してもよい。閉鎖端は、空洞の基部表面であってもよい。閉鎖端は、基部内に配設された空気開口を提供することを除いて、閉じられていてもよい。空洞の基部は平坦であってもよい。空洞の基部は円形状であってもよい。空洞の基部は空洞の開放端の上流に配設されてもよい。開放端は空洞の閉鎖端の下流に配設されてもよい。長軸方向は開放端と閉鎖端の間に延びる方向であってもよい。空洞の長軸方向軸は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸と平行であってもよい。

空洞は加熱チャンバーとして構成されてもよい。空洞は円筒形状を有してもよい。空洞は中空円筒形状を有してもよい。空洞は円形断面を有してもよい。空洞は楕円形または長方形の断面を有してもよい。空洞は、エアロゾル発生物品の直径に対応する直径を有してもよい。

本明細書で使用される「近位」という用語は、エアロゾル発生装置のユーザー端または口側端を指し、また「遠位」という用語は、近位端の反対側の端を指す。空洞に言及する時、「近位」という用語は、空洞の開放端に最も近い領域を指し、また「遠位」という用語は、閉鎖端に最も近い領域を指す。

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

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

本明細書で使用される「エアロゾル発生物品」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有するエアロゾル形成基体を含む物品を指す。例えば、エアロゾル発生物品は、システムの近位端またはユーザー側の端でマウスピースを吸うまたは吸煙するユーザーによって直接吸入可能なエアロゾルを発生する物品であってもよい。エアロゾル発生物品は使い捨てであってもよい。たばこを含むエアロゾル形成基体を含む物品は、たばこスティックと呼ばれる。エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の空洞の中に挿入可能であってもよい。

本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」という用語は、エアロゾル発生物品と相互作用してエアロゾルを発生する装置を指す。

本明細書で使用される「エアロゾル発生システム」という用語は、本明細書でさらに説明および図示される通りのエアロゾル発生物品と、本明細書でさらに説明および図示される通りのエアロゾル発生装置との組み合わせを指す。システムにおいて、エアロゾル発生物品およびエアロゾル発生装置は協働して、吸入可能なエアロゾルを発生する。

細長い温度センサーは、空洞の基部表面に据え付けられてもよい。細長い温度センサーは、基部表面から延びる円錐状の据え付け要素を介して、空洞の基部表面に据え付けられてもよい。細長い温度センサーは、基部表面から空洞の内側体積の中に延びてもよい。細長い温度センサーは、空洞の中央長軸方向軸に平行に延びてもよい。細長い温度センサーは、空洞内の中央で延びてもよい。エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の空洞の中に完全に挿入されている時、細長い温度センサーは、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体内に位置する。

細長い温度センサーは、空洞の全長に沿って延びてもよい。細長い温度センサーは、空洞の長さの一部に沿って延びてもよい。細長い温度センサーは、空洞の長さの約半分に沿って延びてもよい。

細長い温度センサーは、任意の所望の断面を有してもよい。細長い温度センサーは、概して円筒形状であってもよい。細長い温度センサーは、１ミリメートルよりも小さい半径を有してもよく、０．１～０．５ミリメートルの範囲の半径を有してもよく、または０．２～０．４ミリメートルの範囲の半径を有してもよい。細長い温度センサーは、空洞の開口部の方を向くテーパー付端を有してもよい。細長い温度センサーは、針状であってもよい。

小さい断面積を有する細長い温度センサーに提供することによって、エアロゾル形成基体の非常に低い圧縮のみが、空洞の中へのエアロゾル発生物品の挿入後に生じる。これは、空洞への滑らかで再現可能な一貫した、エアロゾル発生物品の挿入を可能にする。こうした挿入は、最小限の努力しか必要とせず、またユーザーによって知覚されないか、またはほとんど知覚されない。

加えて、エアロゾル発生物品の引き出し抵抗（ＲＴＤ）も、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体の中に温度センサーを挿入することによって影響を受けない、または最小限の影響しか受けない。その結果、本発明は再現可能なユーザー体験を可能にする。

細長い温度センサーは、管形状を有してもよい。細長い温度センサーは、固体または部分的に固体であってもよい。

温度センサーは、セラミック、ガラス、ＰＡＥＫ（ポリアリールエーテルケトン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＥＫＫ（ポリエーテルエーテルケトンケトン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から作製されてもよく、またはそれらで被覆されてもよい。

温度センサーは、サーミスタ、抵抗性温度検出器、熱電対、または光ファイバーマイクロプローブを備えてもよい。

温度センサーは、温度センサーに沿って任意の所望の位置に位置する単一の熱感知点を備えてもよい。温度センサーはまた、温度センサーに沿って任意の所望の位置に位置する二つ、三つ、四つ、またはそれ以上の熱感知点も備えてもよい。熱感知点の各々は、温度センサーの長さに沿って異なる位置に位置してもよい。

複数の温度感知点を使用することによって、かつ温度センサーの長さにわたってセンサー点を配分することによって、エアロゾル形成基体の内部温度レジームについてのより詳細な情報が得られる。

温度センサーは、無線周波数および／またはマイクロ波放射などの電磁放射によって影響を受けない、またはほとんど影響を受けない場合がある。エアロゾル発生装置で使用される加熱技法に応じて、空洞は、外部の電界、磁界、または電磁界に晒される場合がある。これらの外部の電界や磁界は、温度センサーの温度測定に干渉する場合がある。適切な材料から作製された温度センサーを選ぶことによって、こうした外部の場の悪影響を低減または完全に回避することができる。特に、外部の電磁放射の影響を受けない光ファイバーマイクロプローブは、この点で有利に使用される場合がある。

適切な光ファイバーマイクロプローブは、光ファイバーを採用する場合がある。測定原理は、光タイムドメイン反射率測定（ＯＴＤＲ）または光周波数ドメイン反射率測定（ＯＦＤＲ）の周知の技術に基づく場合がある。一部の技術では、温度依存性バンドギャップを有する半導体材料も使用する。こうした材料から作製された結晶は、光ファイバーの先端に位置してもよい。ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体材料は典型的に、こうした用途のための感知結晶として使用される。

エアロゾル発生装置の発熱体は外部発熱体である。「外部」という用語は、加熱されるエアロゾル形成基体に対する発熱体の場所を指す。外部発熱体は、装置の使用時に、かつエアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の空洞の中に挿入されている時に、エアロゾル形成基体の外部に位置する発熱体である。外部発熱体は電気抵抗性材料を含んでもよい。発熱体は、抵抗発熱体、または誘導発熱体であってもよい。

外部発熱体は任意の適切な形態を取ってもよい。発熱体は中空であってもよい。一部の実施形態において、発熱体は管形状であってもよい。発熱体は、エアロゾル発生装置の空洞を画定してもよい。

外部抵抗発熱体は、ポリイミドなどの誘電体基板上の一つ以上の可撓性加熱箔の形態を取ってもよい。可撓性加熱箔は、基体受容空洞の周辺部に適合する形状にすることができる。別の方法として、外部発熱体は、金属のグリッド（複数可）、可撓性プリント基板、成形回路部品（ＭＩＤ）、セラミックヒーター、可撓性炭素繊維ヒーターの形態を取ってもよく、または適切な形状の基体上にプラズマ蒸着などの被覆技法を使用して形成されてもよい。外部発熱体はまた、温度と抵抗率の間の明確な関係を有する金属を使用して形成されてもよい。こうした例示的な装置において、金属は適切な断熱材料の二つの層の間のトラックとして形成されてもよい。この様態で形成された外部発熱体は動作中に、外部発熱体の加熱と、外部発熱体の温度の監視との両方に使用されてもよい。

誘導発熱体は、誘導によって熱を発生するように構成されてもよい。誘導発熱体は、誘導コイルおよびサセプタ配設を備えてもよい。交番磁界を発生するために誘導コイルを使用してもよい。誘導コイルは、サセプタ配設を包囲してもよい。誘導発熱体は、複数の誘導コイルおよび複数のサセプタ配設を備えてもよい。二つの誘導コイルが提供されていることが好ましい。二つ以上のサセプタ配設が提供されている場合、電気絶縁要素はサセプタ配設の間に提供されていることが好ましい。

本明細書で使用される「サセプタ配設」は、誘導コイルによって発生された変化する磁界に晒された時に加熱する導電性要素を意味する。これはサセプタ配設内で誘導された渦電流、またはヒステリシス損失、または渦電流とヒステリシス損失の両方の結果であってもよい。使用中に、サセプタ配設は、エアロゾル発生装置の空洞内に受容されたエアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体と熱的接触して、または熱的に非常に近接して位置する。このように、エアロゾル形成基体は、サセプタ配設によって加熱され、これによってエアロゾルが形成される。

一部の実施形態において、エアロゾル発生装置は、誘導発熱体の一つ以上の誘導コイルを、誘導コイルを通って流れる約１メガヘルツ（ＭＨｚ）～約３０メガヘルツ（ＭＨｚ）、好ましくは約１メガヘルツ（ＭＨｚ）～約１０ＭＨｚ、より好ましくは約５メガヘルツ（ＭＨｚ）～約７メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲の交流電流の周波数にて動作させるように適合されてもよい。

サセプタ配設は、円筒形状を有してもよい。サセプタ配設は、管形状を有してもよい。サセプタ配設は、空洞を包囲して配設されてもよい。サセプタ配設は、空洞の内部に位置付けられてもよい。サセプタ配設は、エアロゾル発生物品が空洞の中に挿入されている時に、エアロゾル発生物品を保持するように配設されてもよい。

サセプタ配設は、一つ以上のブレード形状のサセプタを備えてもよい。ブレード形状のサセプタは、ブレード形状のサセプタの中へのエアロゾル発生物品の挿入を容易にするために、裾が広がった下流端を有してもよい。

サセプタ配設は、対応する誘導コイルの形状に対応する形状を有してもよい。サセプタ配設は、サセプタ配設を誘導コイルの内部に配設することができるように、対応する誘導コイルの直径よりも小さい直径を有してもよい。

サセプタ配設は、エアロゾル形成基体をエアロゾル化するために十分な温度まで誘導加熱されることができる任意の材料から形成されてもよい。サセプタ配設のために適切な材料としては、黒鉛、モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス鋼、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ニッケル含有化合物、チタン、および金属材料の複合材料が挙げられる。好ましいサセプタ配設は、金属または炭素を含む。有利なことに、サセプタ配設は、例えばフェライト鉄、強磁性合金（強磁性鋼またはステンレス鋼など）、強磁性粒子、フェライトなどの強磁性材料を含んでもよく、またはそれらから成ってもよい。適切なサセプタ配設はアルミニウムであってもよく、またはアルミニウムを含んでもよい。

空洞は「加熱ゾーン」を備える。「加熱ゾーン」は、加熱ゾーン内、または加熱ゾーンの周りに定置されたサセプタ配設が誘導コイルによって誘導加熱可能であるように、誘導コイルによって少なくとも部分的に包囲されている空洞の長さの一部分である。加熱ゾーンは、第一の加熱ゾーンおよび第二の加熱ゾーンを備えてもよい。加熱ゾーンは、第一の加熱ゾーンおよび第二の加熱ゾーンへと分割されてもよい。第一の加熱ゾーンは、第一の誘導コイルによって包囲されてもよい。第二の加熱ゾーンは、第二の誘導コイルによって包囲されてもよい。三つ以上の加熱ゾーンが提供されてもよい。複数の加熱ゾーンが提供されてもよい。誘導コイルは、各加熱ゾーンに対して提供されてもよい。一つ以上の誘導コイルは、加熱ゾーンを包囲するように移動可能に配設されてもよく、また加熱ゾーンのセグメント化された加熱のために構成されてもよい。

一つ以上の誘導コイルは各々、少なくとも部分的に加熱ゾーンの周りに配置されている。誘導コイルは、加熱ゾーンの領域内の空洞の周囲の周りに部分的にのみ延びてもよい。誘導コイルは、加熱ゾーンの領域内の空洞の周囲全体の周りに延びてもよい。

誘導コイルは、らせん状かつ同心であってもよい。誘導コイルは、らせん状であってもよく、また空洞が位置付けられている中央空間の周りに巻かれてもよい。誘導コイルは、空洞の周囲全体の周りに配置されてもよい。

二つの誘導コイルが使用される場合、第一の誘導コイルと第二の誘導コイルは、異なる直径を有してもよい。第一の誘導コイルおよび第二の誘導コイルは、らせん状かつ同心であってもよく、また異なる直径を有してもよい。こうした実施形態において、二つのコイルのうちの小さい方は、第一の誘導コイルおよび第二の誘導コイルのうちの大きい方の中に少なくとも部分的に位置付けられてもよい。

第一の誘導コイルの巻線は、第二の誘導コイルの巻線から電気的に絶縁されてもよい。

第一の誘導コイルおよび第二の誘導コイルは、同じタイプの電線から形成されてもよい。第一の誘導コイルは第一のタイプの電線から形成されてもよく、また第二の誘導コイルは、第一のタイプの電線と異なる第二のタイプの電線から形成されてもよい。例えば、電線の組成物または断面は異なってもよい。このように、第一の誘導コイルおよび第二の誘導コイルのインダクタンスは、全体的なコイルの幾何学的形状が同じである場合でさえも異なってもよい。これは、同じまたは類似のコイルの幾何学的形状を第一の誘導コイルおよび第二の誘導コイルのために使用することを可能にする場合がある。これは、エアロゾル発生装置のよりコンパクトな配設を容易にする場合がある。

誘導コイルのための適切な材料としては、銅、アルミニウム、銀、および鋼が挙げられる。誘導コイルは、こうした材料の電線から形成されてもよい。誘導コイルは、銅またはアルミニウムの電線から形成されてもよい。

二つの誘導コイルが使用される場合、第一のコイルは第一の電線材料を含んでもよく、また第二のコイルは、第一の電線材料と異なる第二の電線材料を含んでもよい。第一の電線材料および第二の電線材料の電気的特性は異なってもよい。例えば、第一のタイプの電線は、第一の抵抗率を有してもよく、また第二のタイプの電線は、第一の抵抗率と異なる第二の抵抗率を有してもよい。

エアロゾル発生装置は磁束集中器を備えてもよい。磁束集中器は、高い透磁率を有する材料から作製されてもよい。磁束集中器は、誘導加熱配設を包囲して配設されてもよい。磁束集中器は、磁力線を磁束集中器の内部に集中させ、それによって誘導コイルによるサセプタ配設の加熱効果を増大させる場合がある。

外部発熱体は有利なことに、伝導によってエアロゾル形成基体を加熱する。発熱体は基体、または基体が配置されている担体と、少なくとも部分的に接触してもよい。別の方法として、内部発熱体または外部発熱体のいずれかからの熱は、熱伝導性要素によって基体に伝導されてもよい。

動作中、エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生装置内に完全に包含されてもよい。その場合、ユーザーはエアロゾル発生装置のマウスピースを吸煙してもよい。別の方法として、動作中、エアロゾル形成基体を含有する喫煙物品は、エアロゾル発生装置内に部分的に包含されてもよい。その場合、ユーザーは喫煙物品を直接吸煙してもよい。

エアロゾル発生装置は、空洞内の細長い温度センサーを保護するための保護機構を備えてもよい。保護機構は、エアロゾル発生装置の空洞の中へのエアロゾル発生物品の挿入後、細長い温度センサーの安定化を支援してもよい。保護機構はまた、ユーザー体験とユーザー体験の間、すなわちエアロゾル発生物品が空洞の中に挿入されていない時に、外部の影響から細長い温度センサーを保護する場合がある。

保護機構は、空洞の内部に、空洞壁と温度センサーの間に配設されている可動ピストンを備えてもよい。可動ピストンは、概して円筒状の設計を有してもよい。可動ピストンの断面は、エアロゾル発生装置の空洞の断面に対応してもよい。可動ピストンの断面は、エアロゾル発生装置の空洞の断面よりもわずかに小さくてもよく、これによってピストンは空洞の長軸方向軸内で、および長軸方向軸に沿って直線的に移動可能である。

可動ピストンは、回転対称な設計で構成されてもよい。可動ピストンには、温度センサーが通過することを可能にする開口部が提供されてもよい。開口部は、可動ピストン内の中央で提供されてもよい。

可動ピストンは、空洞内で第一の位置と第二の位置の間で移動可能であるように配設されてもよい。第一の位置において、移動可能なピストンは、ピストンの端面が細長い温度センサーの前方端を覆うようなやり方で、空洞内に位置する。第二の位置において、移動可能なピストンは、細長い温度センサーが開口部を通して延びるように、空洞の基部表面に非常に近接して位置する。使用時に、可動ピストンは第二の位置にある。

ピストンは、エアロゾル発生物品が挿入されていない時に、第一の位置を取るように構成されている。ピストンは、エアロゾル発生物品が空洞の中に挿入されている時に、第二の位置を取るように構成されている。

保護機構は、基部表面と可動ピストンの間に位置する圧縮ばねを備えてもよい。圧縮ばねは、エアロゾル発生物品が空洞の中に挿入されていない時に、可動ピストンが第一の位置の中に付勢されることを確実にする。

圧縮ばねは、エアロゾル発生物品が空洞の中に挿入されていない時に、可動ピストンを第一の位置の中に付勢するのに十分に高いばね定数を有してもよい。同時に、圧縮ばねは、空洞の中へのエアロゾル発生物品の挿入後に、圧縮ばねが収縮し、かつ移動可能なピストンが第二の位置の中に付勢されるように、十分に低いばね定数を有してもよい。

圧縮ばねは、２ニュートン／メートルを下回るばね定数を有してもよい。圧縮ばねは、１ニュートン／メートルを下回るばね定数を有してもよい。圧縮ばねは、０．０１～０．５ニュートン／メートルのばね定数を有してもよい。

圧縮ばねは、任意の適切な材料から作製されてもよい。特に、誘導発熱体が使用される時、ステンレス鋼または高分子複合材料などの非感受性材料から圧縮ばねを製造することが有利である場合がある。例えば、ステンレス鋼３０２／３０４もしくは３１６、または熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂が使用されてもよい。これらのステンレス鋼材料は、非磁性である、またはわずかに磁性である場合があり、従って誘導コイルによって発生された磁界と相互作用しない、またはわずかに相互作用するのみである。

本発明の一部の実施形態において、可動ピストンは、外側円筒状壁および内側円筒状壁を備える二重円筒状設計を有してもよい。外側円筒状側壁は、ピストンの外側形状を画定し、かつ空洞の内壁に接触する。内側円筒状側壁は、空洞内での可動ピストンの移動後に細長い温度センサーが通って案内されるチャネルを画定する。圧縮ばねは、可動ピストンの内側側壁と外側側壁の間に位置してもよい。この構成において、圧縮ばねはピストン内に収容されていて、かつピストンの円筒状側壁によって案内されている。これは、信頼性のある再現可能なピストンの動作を確実にする。

可動ピストンの内側円筒状側壁は、空洞の基部表面から延びる円錐状の据え付け要素の円錐形状に対応する円錐形状を有してもよい。円錐形状は、ピストンを中央の明確に定義された向きに維持するのを支援する場合がある。これは、ピストンの信頼性のある動作と動きをさらに確実にする。

空洞の内壁には、可動ピストンの軸方向の外向きの動きを制限するために、適切な停止要素が提供されてもよい。こうした停止要素は、ピストンの外壁と係合する突出部または類似の手段であってもよい。

ピストンは、細くて細長い温度センサーを保護するために使用されてもよい。ピストンは、エアロゾル発生物品の挿入後に細長い温度センサーの自由端を安定化するためにさらに使用されてもよい。特に、ピストンは、エアロゾル発生装置の空洞の中へのエアロゾル発生物品の挿入後に細長い温度センサーに対する横方向の機械的力を防止するために役立つ場合がある。

空気は、空洞の基部内の空気開口を通して空洞の中に流れてもよい。空気はその後、エアロゾル発生物品の上流端面にてエアロゾル発生物品の中に入ってもよい。別の方法として、または追加的に、空気は、断熱要素によって形成されていることが好ましい空洞の側壁と、ブレード形状のサセプタ素子との間を流れてもよい。空気は次いで、ブレード形状のサセプタ素子の間の間隙を通して、エアロゾル発生物品の中に入ってもよい。空気によるエアロゾル発生物品の均一な貫通は、このようにして達成されてもよく、それによってエアロゾル発生を最適化する。

エアロゾル発生装置は、周囲空気が空洞の中に入ることを可能にする空気吸込み口をさらに備える。装置の使用時に、空気は、空洞の中に挿入されているエアロゾル発生物品を通して案内されている。

可動ピストンは、気流経路を確立する、かつエアロゾル発生物品の開放端の中に空気が入ることを可能にする、空気穴を備えてもよい。こうした空気穴は、ピストンの基部内に、またはピストンの側壁内に、または基部内と側壁内の両方に備えられてもよい。このようにして、ピストンは、任意の所望のやり方で気流経路を設計するために使用されてもよい。

エアロゾル発生装置の発熱体は、空気が空洞に入ることを可能にするための穿孔を備えてもよい。こうした穿孔は、空洞の全長に沿って、または発熱体のある特定の部分にのみ存在してもよい。穿孔は、空洞の基部表面の近くに提供されてもよい。このようにして、発熱体は、エアロゾル発生装置の気流経路を画定および設計するために使用されてもよい。

可動ピストンの端面にある開口部には、拭き取り要素が提供されてもよい。拭き取り要素は、可動ピストンが空洞の長軸方向軸に沿って移動される時に、細長い温度センサーにくっついているあらゆる破片をクリーニングして取り除くように構成されてもよい。拭き取り要素は、可動ピストンの開口部に配設されている弾性高分子材料の膜を備えてもよい。ピストンが温度センサーに沿って直線状に移動する時、高分子材料の膜は、温度センサーの表面にくっついているあらゆる破片または残留物をこすり取るように構成されている。温度センサーの清浄な表面は、正確で信頼性の高い温度測定を実施するために必要とされる場合がある。類似の膜はまた、ピストンの上方端面の外側円周表面に提供されてもよく、また空洞の内側側壁から破片をクリーニングして取り除くために使用されてもよい。

本発明はまた、上述の通りのエアロゾル発生装置とエアロゾル発生物品とを備えるエアロゾル発生システムに関する。エアロゾル発生システムの使用時に、エアロゾル発生物品はエアロゾル発生装置の空洞の中に挿入されている。しかしながら、エアロゾル発生システムは、例えば電気的に動作するエアロゾル発生装置または電気エアロゾル発生装置の中の搭載型電力供給源を再充電するための充電ユニットなど、追加的な構成要素を含んでもよい。

上記の実施形態のうちのいずれかにおいて、エアロゾル発生物品およびエアロゾル発生装置の空洞は、エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の空洞内に部分的に受容されるように配設されてもよい。エアロゾル発生装置の空洞およびエアロゾル発生物品は、エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の空洞内に完全に受容されるように配設されてもよい。

エアロゾル発生物品は実質的に円筒状の形状であってもよい。エアロゾル発生物品は実質的に細長くてもよい。エアロゾル発生物品は、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す円周とを有してもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル形成セグメントとして提供されてもよい。エアロゾル形成セグメントは実質的に円筒状の形状であってもよい。エアロゾル形成セグメントは実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成セグメントはまた、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す円周とを有してもよい。

エアロゾル発生物品は、およそ３０ミリメートル～およそ１００ミリメートルの全長を有してもよい。一実施形態において、エアロゾル発生物品は、およそ４５ミリメートルの全長を有する。エアロゾル発生物品は、およそ５ミリメートル～およそ１２ミリメートルの外径を有してもよい。一実施形態において、エアロゾル発生物品は、およそ７．２ミリメートルの外径を有してもよい。

エアロゾル形成基体は、約７ミリメートル～約１５ミリメートルの長さを有するエアロゾル形成セグメントとして提供されてもよい。一実施形態において、エアロゾル形成セグメントは、およそ１０ｍｍの長さを有してもよい。別の方法として、エアロゾル形成セグメントは、およそ１２ミリメートルの長さを有してもよい。

エアロゾル発生セグメントは、エアロゾル発生物品の外径にほぼ等しい外径を有してもよい。エアロゾル形成セグメントの外径は、およそ５ミリメートル～およそ１２ミリメートルであってもよい。一実施形態において、エアロゾル形成セグメントは、およそ７．２ミリメートルの外径を有してもよい。

エアロゾル発生物品は、フィルタープラグを備えてもよい。フィルタープラグは、エアロゾル発生物品の下流端に位置してもよい。フィルタープラグは、セルロースアセテートフィルタープラグであってもよい。フィルタープラグは、中空セルロースアセテートフィルタープラグであってもよい。一実施形態において、フィルタープラグはおよそ７ミリメートルの長さであるが、およそ５ミリメートル～およそ１０ミリメートルの長さを有してもよい。

エアロゾル発生物品は外側紙ラッパーを備えてもよい。さらに、エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体とフィルタープラグの間に分離部を備えてもよい。分離部は、およそ１８ミリメートルであってもよいが、およそ５ミリメートル～およそ２５メートルの範囲であってもよい。

本発明はまた、エアロゾル発生装置において吸入可能なエアロゾルを発生する方法に関する。方法は、エアロゾル形成基体を受容するための空洞をエアロゾル発生装置に提供する工程と、外部発熱体を提供する工程と、空洞内に細長い温度センサーを提供する工程とを含む。エアロゾル発生装置の使用時に、エアロゾル形成基体は空洞の中に挿入されている。方法は、エアロゾル形成基体と直接接触して位置する細長い温度センサーによって、エアロゾル形成基体の温度を決定することをさらに含む。

本発明の方法において、細長い温度センサーは、熱電対または光ファイバーマイクロプローブなどの熱感知点を備えてもよい。

細長い温度センサーは、温度センサーの長さに沿って異なる位置に位置する一つ、二つ、三つ、またはそれ以上の熱感知点を備えてもよい。

細長い温度センサーは管状、固体、または部分的に固体である。

本発明の方法において、発熱体はエアロゾル発生装置の空洞を画定してもよい。

本発明の方法において、発熱体は、誘導コイルおよびサセプタ配設を備える誘導発熱体であってもよい。

本発明の方法において、本発明の方法で使用される誘導発熱体は、二つの誘導コイルを備えてもよい。

一つ以上の誘導コイルは、それらがサセプタ配設から半径方向外向きに位置するように提供されてもよい。

方法は、空洞内の細長い温度センサーを保護するための保護機構を提供することをさらに含んでもよい。

保護機構は、空洞の内部に、空洞壁と温度センサーの間に配設されている可動ピストンを備えてもよい。

保護機構は、エアロゾル形成基体が空洞の中に挿入されていない時に、可動ピストンが細長い温度センサーを少なくとも部分的に覆う位置において可動ピストンを付勢するように構成されている、圧縮ばねをさらに備えてもよい。圧縮ばねは、エアロゾル形成基体が空洞の中に完全に挿入されていない時に、可動ピストンが細長い温度センサーを少なくとも部分的に覆う位置において可動ピストンを付勢するように構成されていることが好ましい。

本発明の方法において、可動ピストンには、細長い温度センサーが通って延びる中央開口部が提供されてもよい。

一実施形態に関して説明される特徴は、本発明の他の実施形態にも等しく適用されてもよい。

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

図１は、本発明の一実施形態を示す。 図２は、図１の実施形態の拡大図を示す。 図３は、エアロゾル発生物品を挿入するプロセスを示す。 図４は、細長い温度センサーの実施形態を示す。 図５は、可動ピストンの詳細図を示す。 図６は、サセプタ素子の詳細図を示す。

本発明のエアロゾル発生装置１０の一実施形態を図１に図示する。エアロゾル発生装置１０は、従来の紙巻たばこに類似した形状およびサイズを有する、実質的に円筒状の装置ハウジング１２を備える。装置ハウジング１２は、エアロゾル発生装置１０の近位端にて装置空洞１４を画定する。装置空洞１４は実質的に円筒状であり、近位端にて開放していて、また近位端の反対側の遠位端にて実質的に閉鎖している。空洞１４は、エアロゾル発生物品のエアロゾル発生セグメントを受容するように構成されている。

空洞１４内には、細長い温度センサー４０が提供されている。エアロゾル発生物品が空洞の中に挿入されている時、細長い温度センサー４０は、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体と直接接触して位置する。細長い温度センサー４０は、エアロゾル形成基体の実際の温度を直接測定することを可能にする。

エアロゾル発生装置１０は、再充電可能なニッケルカドミウム電池の形態の電源１６と、マイクロプロセッサを含むプリント基板の形態のコントローラ１８と、電気接続ポート１９と、誘導発熱体２０とをさらに備える。電源１６、コントローラ１８、および誘導発熱体２０はすべて、装置ハウジング１２内に収容されている。エアロゾル発生装置１０の誘導発熱体２０は、装置１０の近位端に配設されていて、かつ概して装置空洞１４の周りに配置されている。電気接続ポート１９は、装置空洞１４の反対側の装置ハウジング１２の遠位端に配設されている。

コントローラ１８は、電源１６から誘導発熱体２０への電力の供給を制御するように構成されている。コントローラ１８は、ＤＣ／ＡＣインバータをさらに備え、またコントローラ１８は、変化する電流または交流電流を誘導加熱配設２０に供給するように構成されている。コントローラ１８はまた、電気接続ポート１９に接続可能な外部電源による電源１６の再充電を制御するように構成されている。加えて、コントローラ１８は、ユーザーが装置空洞１４内に受容されたエアロゾル発生物品を吸っている時に感知するように構成された吸煙センサー（図示せず）を備える。

図２は、空洞１４および誘導発熱体２０をより詳細に示す、エアロゾル発生装置の近位端の拡大図である。

誘導発熱体２０はサセプタ配設２２を備える。サセプタ配設２２は単一の管状サセプタ素子である。この単一の管状サセプタ素子は、エアロゾル発生物品が受容される陥凹部を画定する。

誘導発熱体２０は、管状サセプタ素子の周りに配設された六つの誘導コイル２４をさらに備える。誘導コイル２４の間に、磁束集中器２６が提供されている。

ハウジング１２と誘導発熱体２０の間に、管状断熱要素２８が配設されている。この断熱要素２８は、ハウジング１２を過剰な熱から保護するために使用される。

細長い温度センサー４０は、空洞１４内の中央で提供されている。細長い温度センサー４０は、円錐接続要素３２によって空洞１４の基部表面３０に据え付けられている。細長い温度センサー４０は、１ミリメートルの直径を有する細い針状の要素である。細長い温度センサー４０の形状は、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体の中に温度センサー４０を挿入するために必要な追加的な力がユーザーに知覚されないようなものである。

しかしながら、細長い温度センサー４０はまた、空洞１４からのエアロゾル発生物品の挿入中および格納中に変形しやすい。こうした変形を回避するために、保護機構５０が空洞１４内に提供されている。この保護機構５０は、移動可能なピストン５２および圧縮ばね５４を備える。移動可能なピストン５２は、エアロゾル発生物品の挿入後に細長い温度センサーの自由端４２を保護し、安定化する。

移動可能なピストン５２は概して、円筒形状である。これは、外側円筒状側壁５６および内側円筒状側壁５８を備える二重円筒状設計を有する。外側円筒状側壁５６は、ピストン５２の外側形状を画定し、かつ管状サセプタ素子２２の内側側壁に接触する。内側円筒状側壁５８は、空洞１４内での可動ピストン５２の移動後に細長い温度センサー４０が通って案内されるチャネルを画定する。

可動ピストンは、温度センサーが通過するのを可能にするための中央開口部６０をさらに備える。中央開口部６０は、可動ピストン５２の近位端面６２内に提供されている。

圧縮ばね５４は、その近位端が可動ピストン５２の内側側壁５６と外側側壁５８の間に位置するように配設されている。圧縮ばね５４の遠位端は、空洞の基部表面に隣接して提供されている。

図３に図示の通り、可動ピストンは、空洞１４内で、第一の位置（図３の左図）と第二の位置（図３の右図）の間で移動可能であるように配設されてもよい。

ピストンは、エアロゾル発生物品１１が空洞の中に挿入されていない時に第一の位置を取るように構成されている。第一の位置において、移動可能なピストン５２は、可動ピストン５２の遠位端面６２が細長い温度センサー４０の自由端４２を覆うようなやり方で、空洞１４内に位置する。圧縮ばね５４は、エアロゾル発生物品１１が空洞１４の中に挿入されていない時に、可動ピストンが第一の位置の中に付勢されることを確実にする。ストッパー要素（図示せず）は、移動可能なピストン５２の外向きの長軸方向の動きを制限するために空洞１４内に提供されている。

空洞１４の中へのエアロゾル発生物品１１の挿入後に、エアロゾル発生物品１１の遠位端は移動可能なピストン５２と係合し、移動可能なピストン５２を空洞１４の基部表面３０に向かって押す。このプロセス中に、移動可能なピストン５２は、細長い温度センサー４０の自由端４２を支持する。図３の右にある二つの部分的に切り取られた図で分かる通り、移動可能なピストン５２は、エアロゾル発生物品１１のエアロゾル形成基体１３内の中心位置に温度センサー４０が維持されることを確実にする。

圧縮ばね５４は、非感受性材料である、かつ誘導コイル２４によって発生された磁界と相互作用しない熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂から作製されている。圧縮ばね５４のばね力は十分に低く、その結果、エアロゾル発生物品１１と管状サセプタ素子の間の摩擦力は、移動可能なピストン５２を第二の位置に維持する。

可動ピストン５２の内側円筒状側壁５８は、空洞１４の基部表面３０から延びる円錐状の据え付け要素３２の円錐形状に対応する円錐形状を有する。

図４において、移動可能なピストン５２の詳細斜視図が図示されている。移動可能なピストン５２は、円筒形状である。移動可能なピストン５２の近位端面６２（図４の図において、これは上方端面である）において、中央開口部６０が提供されている。この中央開口部６０は、ピストン５２の軸方向移動中に温度センサー４０を案内するために使用されている。これらに加えて、追加的な開口部４４、４６が、移動可能なピストン５２に提供されている。これらの追加的な開口部は、空洞からエアロゾル発生物品への、およびエアロゾル発生物品を通る気流経路を確立するために使用されている。

中央開口部６０のへりにて、高分子材料の膜６４が提供されている。同様の膜６６が、可動ピストン５２の上方端面６２の外側円周部分にも提供されている。空洞の長軸方向軸に沿ったピストンの移動後に、膜６４、６６は、熱的センサーおよび空洞の内側側壁に対して擦られ、それらに付着するあらゆる破片または汚染をクリーニングして取り除く。それ故に、膜６４、６６は拭き取り要素を構成し、空洞１４の内表面と、特に温度センサー４０とが汚染から防止されることを確実にする。

図５において、管状サセプタ素子の様々な実施形態が図示されている。これらの管状サセプタ素子のすべては、一般的な円筒形状であり、その中に提供された気流開口部４８の構成においてのみ異なる。図５の左図に図示された構成において、気流開口部４８は、空洞１４の基部表面３０の近くにのみ提供されている。この構成において、ハウジング１２の空気吸込み口を介して装置の中に引き出される周囲空気は、気流開口部４８を通して空洞１４に入ってもよい。この周囲空気は、遠位端およびエアロゾル発生物品を通して案内され、エアロゾル発生物品のマウスピース端で吸うユーザーによって吸入されてもよい。

図５のさらなる図で図示された追加的な実施形態は、管状サセプタ素子の長さに沿った追加的な気流開口部４９を備える。特に、エアロゾル発生物品がそれに応じて構成されたエアロゾル発生装置１０で使用される場合、エアロゾル発生物品を通る追加的な気流経路が確立される場合がある。

図６は、本発明のエアロゾル発生装置１０で使用される細長い温度センサー４０の様々な実施形態を示す。図６に図示した上方の図において、単一の感知点３８を備える光ファイバーマイクロプローブが図示されている。光ファイバーマイクロプローブは針状の形態を有し、かつポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コーティング４３が提供されている光ファイバー４１を備える。光ファイバーマイクロプローブの直径は約１ミリメートルである。光ファイバーマイクロプローブの一方の端は、円錐状の据え付け要素３２に固定されている。光ファイバーマイクロプローブの自由端４２には、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）結晶を備える感知点３８が提供されている。

図６に図示した下方の図において、二つの感知点３８ａ、３８ｂを備える光ファイバーマイクロプローブが図示されている。各感知点３８１、３８ｂは、高感度ＧａＡｓ結晶を備え、光ファイバー４１に接続されている。二つまたはなおより多くの光学感知点３８を使用することによって、エアロゾル形成基体内の実際の温度レジームについてのより詳細な情報が達成される場合がある。

Claims (15)

1. エアロゾル発生装置であって、
   エアロゾル形成基体を受容するための空洞と、
   前記エアロゾル形成基体が前記空洞内に受容されている時に、前記エアロゾル形成基体を排他的に外部加熱するよう適合された前記エアロゾル発生装置の外部発熱体と、
   細長い温度センサーであって、前記空洞内に提供されていて、かつ前記エアロゾル形成基体が前記空洞内に受容される時に前記エアロゾル形成基体を貫通するように構成されている、細長い温度センサーと、を備える、エアロゾル発生装置。
2. 前記細長い温度センサーが、熱電対または光ファイバーマイクロプローブを含む熱感知点を備える、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記細長い温度センサーが、前記温度センサーの長さに沿って異なる位置に位置する一つ、二つ、三つ、またはそれ以上の熱感知点を備える、請求項１～２のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記細長い温度センサーが管状、固体、または部分的に固体である、請求項１～３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記外部発熱体が空洞を少なくとも部分的に画定する、請求項１～４のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記外部発熱体が、誘導コイルおよびサセプタ配設を備える誘導発熱体である、請求項１～５のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記誘導発熱体が複数の誘導コイルを備える、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
8. 前記誘導コイルが前記サセプタ配設から半径方向外向きに位置する、請求項６または請求項７のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記空洞内の前記細長い温度センサーを保護するための保護機構を備える、請求項１～８のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記保護機構が、前記空洞の内部に、空洞壁と前記温度センサーの間に配設されている可動ピストンを備える、請求項９に記載のエアロゾル発生装置。
11. いかなるエアロゾル形成基体も前記空洞の中に挿入されていない時、前記可動ピストンが前記細長い温度センサーを少なくとも部分的に覆う位置において前記可動ピストンを付勢するように構成されている、圧縮ばねが提供されている、請求項１０に記載のエアロゾル発生装置。
12. 前記可動ピストンに、前記細長い温度センサーが通って延びる中央開口部が提供されている、請求項１０または請求項１１のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
13. 前記可動ピストンが前記空洞内で移動した時に、前記細長い温度センサーにくっついている破片をクリーニングして取り除くように構成されている拭き取り要素が前記中央開口部に提供されている、請求項１２に記載のエアロゾル発生装置。
14. 請求項１～１３のいずれかに記載のエアロゾル発生装置、およびエアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システムであって、前記エアロゾル発生装置の使用時に、前記エアロゾル発生物品が前記エアロゾル発生装置の前記空洞の中に挿入されている、エアロゾル発生システム。
15. エアロゾル発生装置において吸入可能なエアロゾルを発生する方法であって、
    エアロゾル形成基体を受容するための空洞をエアロゾル発生装置に提供する工程と、
    前記エアロゾル形成基体が前記空洞内に受容されている時に、前記エアロゾル形成基体を排他的に外部加熱するよう適合された前記エアロゾル発生装置の外部発熱体を提供する工程と、
    前記空洞内に細長い温度センサーを提供する工程であって、前記エアロゾル発生装置の使用時に前記細長い温度センサーが前記エアロゾル形成基体の中に挿入されている、工程と、
    前記細長い温度センサーによって前記エアロゾル形成基体の温度を決定する工程と、を含む、方法。

Images