好適には、本発明のエアロゾル生成材料は、エアロゾル形成「非晶質固体」の形態である。エアロゾル形成「非晶質固体」は、或いは、「モノリス固体」(すなわち、非繊維質)、又は「乾燥ゲル」と呼ばれることがある。非晶質固体は、その中に幾らかの流体、例えば液体、を保持しうる固体材料である。非晶質固体は、エアロゾル生成材料の一部を形成し、エアロゾル生成材料は、50重量%、60重量%、又は70重量%の非晶質固体~約90重量%、95重量%、又は100重量%の非晶質固体を備える。幾つかの例において、エアロゾル生成材料は非晶質固体からなる。
全体を通して記載されるエアロゾル生成材料の非晶質固体は、乾燥ゲルから形成される。本発明者らは、本明細書に記載される成分割合を使用することが、ゲルが硬化するにつれて、香料化合物がゲルマトリックス内で安定化し、非ゲル組成物よりも高い香料添加量を実現することが可能になることを意味することを見出した。加香料(例えば、メンソール)は、高濃度で安定化され、製品は良好な貯蔵寿命を有する。
幾つかの例において、非晶質固体は、5~50重量%、10~40重量%、又は15~30重量%の充填剤を備える。そのような幾つかの例において、非晶質固体は、少なくとも1重量%の充填剤、例えば、少なくとも5重量%、少なくとも10重量%、少なくとも20重量% 少なくとも30重量%、少なくとも40重量%、又は少なくとも50重量%の充填剤を備える。例示の実施形態において、非晶質固体は、5~25重量%の充填剤を備える。
幾つかの実施形態において、非晶質固体は、60重量%未満の充填剤、例えば、1重量%~60重量%、又は5重量%~50重量%、又は5重量%~30重量%、又は10重量%~20重量%の充填剤を備える。
幾つかの実施形態において、非晶質固体は、60重量%未満の充填剤、例えば、1重量%~60重量%、又は5重量%~50重量%、又は5重量%~30重量%、又は10重量%~20重量%の充填剤を備える。
他の実施形態では、非晶質固体は、20重量%未満、好適には10重量%未満の充填剤を備える。
充填剤は、1つ以上の有機充填剤材料、例えば、木材パルプ、セルロース、及びセルロース誘導体(メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)など)を備えてもよい。
特定の例において、非晶質固体は、無機充填材料を備えず、例えば、非晶質固体は、チョークなどの炭酸カルシウムを備えない。
好適には、充填剤は繊維質であり、例えば、充填剤は、繊維の形態である。例えば、充填剤は、繊維質有機充填剤材料、例えば、木材パルプ(例えば、木材繊維)、麻繊維、セルロース、又はセルロース誘導体(メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)など)であってもよい。
理論に束縛されることを望むものではないが、非晶質固体中に繊維質充填剤を含むことで、材料の引張強度を増加させうると考えられる。更に、繊維質充填剤を含むことで、製造中の非晶質固体の取り扱いが改善されることが見出された。
本出願の発明者らは、充填剤が、部分的に非晶質固体の厚さにわたって延在する場合、言い換えると、充填剤が、非晶質固体の全厚さにわたっては浸透しない場合、保存中の香味料の損失が低減されることを見出した。理論に束縛されることを望むものではないが、このように充填剤を使用することで、充填剤による香味料の、香味料が蒸発によって失われることがある非晶質固体の表面に向かうウィッキングを低減できると考えられる。
香味料のウィッキングを低減することができる多数の手段が存在するが、しかしながら、本発明者らは、繊維質充填剤が使用される場合、ウィッキングは、繊維が、部分的にのみ非晶質固体の厚さにわたって延在する場合;すなわち、繊維が非晶質固体の全厚さを横断しない場合(短繊維の場合など)、低減されうることを見出した。したがって、幾つかの実施形態において、繊維は、繊維が非晶質固体の全厚さを横断しないように、非晶質固体に好適に添加される。短繊維が使用されうる一方、ウィッキングによる香味料損失を低減する代替戦略は、非晶質固体の全厚さにわたっては浸透しない繊維のマット(すなわち、繊維の織又は不織シート)を含むことである。この効果は、非晶質固体内に多孔質層を含むことによっても実現でき、これは、繊維に同様の引張強度をもたらす一方、ウィッキングを低減しうる。
本明細書で使用される場合、「充填剤(a filler)」及び「充填剤(the filler)」は、非晶質固体に含有される「全ての充填剤粒子」及び「各充填剤粒子」の両方を包含することができる。例えば、充填剤が繊維を含む場合、「繊維」は、その用語の文脈が「繊維」を「全ての繊維」として解釈すべきであることを必要としない限り、「全ての繊維」及び「各繊維」の両方を包含してもよい。したがって、「繊維は、非晶質固体の厚さの90%未満にわたって延在する」と述べる場合、これは、各繊維が非晶質固体の厚さの90%未満にわたって延在すること、及びまた繊維の全てが非晶質固体の厚さの90%未満にわたって延在することの両方を意味しうる。
幾つかの実施形態において、非晶質固体は、シートの形態である。これらの実施形態の幾つかにおいて、シートは、少なくとも、非晶質固体中に存在する充填剤の0~25重量%を備える、非晶質固体の第1の部分を備える、第1の層と;非晶質固体中に存在する充填剤の少なくとも75重量%を備える、非晶質固体の第2の部分を備える、第2の層とを備える。幾つかのそのような実施形態において、第1の部分は、第1の平坦な表面を備え、第2の部分は、第1の平坦な表面の反対側の第2の平坦な表面を備え、充填剤は、非晶質固体の第1の平坦な表面及び第2の平坦な表面のうちの一方のみで露出する。そのような実施形態において、香味料は、非晶質固体の単一の平坦な表面のみから蒸発する可能性が高いため、保存中の香味料の損失は低減する。
非晶質固体は、第1の寸法、第2の寸法及び第3の寸法にわたって延在する。例において、非晶質固体は、長さ、幅及び厚さを有するシートとして提供される。典型的には、非晶質固体のシートの長さ及び幅は各々、その厚さよりも大幅に大きい(例えば、第3の寸法よりも第1及び第2の寸法において大幅に大きく延在する)。
本明細書で使用するとき、「平坦な表面」は、典型的には、非晶質固体の第1及び第2の寸法に沿って(例えば、その長さ及び厚さに沿って)延在する表面を指す。例において、平坦な表面は、シートの上面又は底面を指す。非晶質固体の他の表面は平ら(例えば、非晶質固体のシートの上面及び底面を接続する第1の寸法(厚さ)に沿って延在する表面)でありうるが、それらは、本明細書で使用される「平坦な表面」とは考慮されない。
幾つかの実施形態にて、非晶質固体は、非晶質固体の2つ以上の平坦な層を備え、第1の層は、非晶質固体中に存在する充填剤の0~25重量%を備え、第2の層は、非晶質固体中に存在する充填剤の少なくとも75重量%を備える。幾つかの実施形態において、非晶質固体は、3つの層を備え、第1の層は、非晶質固体中に存在する充填剤の0~15重量%を備え、第2の層は、非晶質固体中に存在する充填剤の少なくとも70重量%を備え、第3の層は、非晶質固体中に存在する充填剤の0~15重量%を備え、第2の層は、第1の層と第3の層との間に配置される。幾つかのそのような実施形態において、第1及び第3の層は、互いに反対側にある平坦な外側表面(シートにおけるように)を備え、第2の層は、第1及び第3の層間にある。非晶質固体においてそのような配置を使用することで、充填剤が雰囲気に曝露される非晶質固体の表面積が低減する。これを行うことで、非晶質固体の表面からの蒸発に起因した香味料の損失が低減すると考えられる。
幾つかの実施形態において、充填剤が繊維を備える場合、繊維は、非晶質固体のいずれの平坦な表面においても雰囲気に曝露されない。幾つかの実施形態において、非晶質固体はシート形態であり、長さが非晶質固体シートの厚さよりも短い繊維を備える。幾つかの実施形態において、非晶質固体シート中の繊維の少なくとも約10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、又は50重量%(乾重量基準)は、非晶質固体シートの厚さよりも短い長さを有する。幾つかの実施形態において、非晶質固体シート中の繊維の10~40重量%、又は50~100重量%(乾重量基準)は、非晶質固体シートの厚さよりも短い長さを有する。例えば、幾つかの実施形態において、繊維又は各繊維は、非晶質固体(例えば、非晶質固体シート)の厚さの90%未満にわたって延在する。幾つかの実施形態において、全ての繊維は、非晶質固体の全厚さにわたって分散される。
繊維が織又は不織シートとして配置される実施形態において、好適には、織又は不織シートは、非晶質固体(例えば、非晶質固体シート)の1つのみの平坦な表面において露出する。しかしながら、他の実施形態において、繊維の織又は不織シートは、非晶質固体(例えば、非晶質固体シート)のいずれの平坦な表面においても露出しない。非晶質固体が非晶質固体の2つ以上の平坦な層を備える実施形態において、1つのみの層は、繊維の織又は不織シートを備える。非晶質固体が3つの層を備える実施形態において、1つのみの層は、繊維の織又は不織シートを備える。これらの実施形態の幾つかにおいて、第2の層(第1及び第3の層間)は、繊維の織又は不織シートを備える。そのような配置は、繊維が露出する非晶質固体の表面積を最小にする。理論に束縛されることを望むものではないが、そのような配置を使用することで、非晶質固体の表面への香味料のウィッキングを、繊維が非晶質固体の全幅に及び、そのような繊維が非晶質固体の表面に香味料をウィッキングさせ、香味料が蒸発によって損失しうる場合と比較して、低減することができると考えられる。したがって、繊維の織又は不織シートをこのように使用することで、非晶質固体に安定性及び引張強度がもたらされ、一方、保存中の香味料の損失は低減する。
幾つかの実施形態において、充填剤は、多孔質層として提供され、この多孔質層は、非晶質固体(例えば、非晶質固体シート)の1つの平坦な表面においてのみ露出する。他の実施形態において、多孔質層は、非晶質固体のいずれの平坦な表面においても露出しない。非晶質固体が非晶質固体の2つ以上の平坦な層を備える実施形態において、1つのみの層は、多孔質層を備える。非晶質固体が3つの層を備える実施形態において、1つのみの層は、多孔質層を備える。これらの実施形態の幾つかにおいて、第2の層(第1及び第3の層間)は、多孔質層を備える。そのような配置は、充填剤が露出する非晶質固体の表面積を最小にする。理論に束縛されることを望むものではないが、そのような多孔質層を使用することで、非晶質固体の表面への香味料のウィッキングを、繊維が非晶質固体の全幅に及び、そのような繊維が非晶質固体の表面に香味料をウィッキングさせ、香味料が蒸発によって損失しうる場合と比較して、低減することができると考えられる。したがって、そのような多孔質層を使用することで、非晶質固体に安定性及び引張強度がもたらされ、一方、保存中の香味料の損失は低減する。
幾つかの実施形態において、充填剤が多孔質層として設けられる場合、多孔質層は、紙、ポリマー繊維、連続気泡フォーム、セラミック及び/又はゼオライトを備える。ポリマー繊維は、幾つかの例において、織られ又は編まれていてもよい。好適なポリマー繊維としては、限定なしに、ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、スチレン、エチルビニルアセテート、レーヨン、絹、綿、ポリエステル、セルロース材料、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース及びこれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの例において、ポリマー繊維は、着色された(pigmented)又は染色された(dyed)ポリマーを含みうる。幾つかの例において、再構成セルロース繊維(例えば、タバコ植物組織由来)が使用されうる。幾つかの例において、多孔質層は、連続気泡フォーム、ポリマー繊維及び紙からなる群から選択される。
幾つかの実施形態において、非晶質固体に添加される充填剤は、木材繊維又は木材パルプと比較して低減したウィッキング特徴を示す材料を備えるか又はそれからなりうる。そのような繊維は、非多孔質材料を備えるか、又はそれからなりうる。使用されうる非多孔質材料の一クラスは、合成ポリマー繊維、例えば、プラスチックである。木材繊維の代わりに使用されうる低減したウィッキング特徴を有する他の充填剤としては、微粒子コルク、押出繊維、例えば、セラミック繊維、プラスチック/ポリマー繊維、HPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)、セルロースナノファイバー、結晶セルロース、ガラス繊維が挙げられ、又は非晶質材料から作製された繊維も、保存中の香味料の損失を低減するために、木材繊維の代わりに使用されうる。高いリグニン含有量を有する木材繊維も、保存中の香味料の損失を低減するために使用されうる。
非晶質固体の「厚さ」は、第1の表面及び第2の表面の間の最短距離を記載する。非晶質固体がシートの形態の実施形態において、非晶質固体の厚さは、シートの第1の平坦な表面とシートの第1の平坦な表面の反対側のシートの第2の平坦な表面との間の最短距離である。幾つかの例において、エアロゾル生成材料は、約0.015mm~約1.0mmの厚さを有してもよい。好適には、厚さは、約0.05mm、0.1mm、又は0.15mm~約0.5mm又は0.3mmの範囲であってもよい。非晶質固体は、2つ以上の層を備えてもよく、本明細書に記載される厚さは、これらの層の合計厚さを指す。
幾つかの例において、非晶質固体は、約0.015mm~約1.0mmの厚さを有しうる。好適には、厚さは、約0.05mm、0.1mm、又は0.15mm~約0.5mm又は0.3mmの範囲であってもよい。非晶質固体は、2つ以上の層を備えてもよく、本明細書に記載される厚さは、これらの層の合計厚さを指す。
本発明者らは、エアロゾル生成材料又は非晶質固体が厚すぎる場合、加熱効率が損なわれることを見出した。これは、使用中の消費電力に悪影響を及ぼす。逆に、エアロゾル生成材料又は非晶質固体が薄すぎる場合、製造及び取り扱いが困難であり、非常に薄い材料は、キャストすることがより困難であり、壊れやすく、使用中のエアロゾル形成を損なう可能性がある。
本発明者らは、本明細書で規定されるエアロゾル生成材料の厚さが、これらの競合する検討事項を考慮して材料特性を最適化することを見出した。
本明細書に規定される厚さは、材料の平均厚さである。幾つかの例において、非晶質固体の厚さは、25%、20%、15%、10%、5%、又は1%以下だけ変動してもよい。
幾つかの例において、シート形態の非晶質固体は、約200N/m~約2600N/mの引張強度を有してもよい。幾つかの例において、非晶質固体は、600N/m~2000N/m、又は700N/m~1500N/m、又は約1000N/mの引張強度を有してもよい。そのような引張強度は、非晶質固体を備えるエアロゾル生成材料がシートとして形成され、エアロゾル生成消耗品に組み込まれる実施形態に特に好適となりうる。
好適には、非晶質固体は、約1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、又は25重量%~約60重量%、50重量%、45重量%、40重量%、又は35重量%のゲル化剤(全て乾重量基準で計算)を備えてもよい。例えば、非晶質固体は、1~50重量%、5~45重量%、10~40重量%、又は20~35重量%のゲル化剤を備えてもよい。例示の実施形態において、非晶質固体は、約20重量% 22重量%、24重量%、又は25重量%~約30重量%、32重量%、又は35重量%のゲル化剤(全て乾重量基準で計算)を備える。例えば、非晶質固体は、20~35重量%、又は25~30重量%のゲル化剤を備えてもよい。
幾つかの実施形態において、ゲル化剤は、アルギン酸塩、ペクチン、デンプン(及び誘導体)、セルロース(及び誘導体)、ガム、シリカ又はシリコーン化合物、クレイ、ポリビニルアルコール、及びこれらの組み合わせを含む群から選択される1つ以上の化合物を備える。例えば、幾つかの実施形態において、ゲル化剤は、アルギン酸塩、ペクチン、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、プルラン、キサンタンガム、グアーガム、カラギーナン、アガロース、アカシアガム、フュームドシリカ、PDMS、ケイ酸ナトリウム、カオリン、及びポリビニルアルコールのうちの1つ以上を備える。幾つかの例において、ゲル化剤は、アルギン酸塩及び/又はペクチンを備え、非晶質固体の形成中に硬化剤(カルシウム源など)と結合させてもよい。幾つかの例において、非晶質固体は、カルシウム架橋アルギン酸塩及び/又はカルシウム架橋ペクチンを備えてもよい。
幾つかの実施形態において、ゲル化剤はアルギン酸塩を備え、このアルギン酸塩は、非晶質固体の10~30%、20~35重量%又は25~30重量%(乾重量基準で計算)の量で非晶質固体中に存在する。幾つかの実施形態において、アルギン酸塩は、非晶質固体中に存在する唯一のゲル化剤である。他の実施形態では、ゲル化剤は、アルギン酸塩と、少なくとも1つの更なるゲル化剤、例えばペクチンを備える。
幾つかの実施形態において、非晶質固体は、カラギーナンを備えるゲル化剤を含んでもよい。
非晶質固体を形成するためのスラリーへのゲル化剤の含有の結果、乾燥ゲルからエアロゾル生成材料が形成される。本発明者らは、エアロゾル生成材料にゲルを含むことによって、香味料化合物、例えばメンソールがゲルマトリックス内で安定化され、喫煙期間(session)の経過にわたって香味料の制御された放出が可能になることを見出した。加香料(例えば、メンソール)は、高濃度で安定化され、製品は良好な貯蔵寿命を有する。
好適には、非晶質固体は、約0.1重量%、0.5重量%、1重量%、3重量%、5重量%、7重量%、又は10重量%~約50重量%、45重量%、40重量%、35重量%、30重量%、又は25重量%のエアロゾル形成材料(全て乾重量基準で計算)を備える。例示の実施形態において、非晶質固体は、10~25重量%のエアロゾル形成材料を備える。エアロゾル形成材料は、可塑剤として作用してもよい。幾つかの例において、エアロゾル形成材料は、エリスリトール、プロピレングリコール、グリセロール、トリアセチン、ソルビトール及びキシリトールから選択される1つ以上の化合物を備える。幾つかの例において、エアロゾル形成材料は、グリセロールを備えるか、グリセロールから本質的になるか、又はグリセロールからなる。本発明者らは、可塑剤の含有量が高すぎると、非晶質固体が水を吸収し、その結果、使用時に適切な消費体験を生み出さない材料が得られる可能性があることを見出した。本発明者らは、可塑剤の含有量が低すぎると、非晶質固体が脆くなり、容易に壊れる可能性があることを見出した。本明細書で特定される可塑剤含有量は、シートをボビンに巻き取ることを可能にする非晶質固体可撓性をもたらし、これは消耗品の製造に有用である。
好適には、非晶質固体は、約80重量%、70重量%、60重量%、55重量%、50重量%、又は45重量%までの香味料を備える。幾つかの例において、非晶質固体は、少なくとも約0.1重量%、1重量%、10重量%、20重量%、30重量%、35重量%、又は40重量%の香味料(全て乾重量基準で計算)を備えてもよい。例えば、非晶質固体は、1~80重量%、10~80重量%、20~70重量%、30~60重量%、35~55重量%、又は30~45重量%の香味料を備えてもよい。例示の実施形態において、非晶質固体は、35~50重量%の香味料を備える。幾つかの例において、香味料は、メンソールを含むか、メンソールから本質的になるか、又はメンソールからなる。
幾つかの例において、非晶質固体は乳化剤を更に備えてもよく、乳化剤は、製造中に香味料を乳化する。例えば、非晶質固体は、約5重量%~約15重量%、好適には約10重量%の乳化剤(乾重量基準で計算)を備えてもよい。乳化剤はアカシアガムを備えてもよい。
幾つかの実施形態において、非晶質固体はヒドロゲルであり、湿重量基準で計算して約20重量%未満の水を備える。幾つかの例において、ヒドロゲルは、湿重量基準で計算して約15重量%、12重量%、又は10重量%未満の水を備えてもよい。幾つかの例において、ヒドロゲルは、少なくとも約1重量%、2重量%、又は少なくとも約5重量%の水(WWB)を備えてもよい。
幾つかの実施形態において、非晶質固体は活性物質を更に備える。例えば、幾つかの例において、非晶質固体は、タバコ材料及び/又はニコチンを更に備える。幾つかの例において、非晶質固体は、5~60重量%(乾重量基準で計算)のタバコ材料及び/又はニコチンを備えてもよい。幾つかの例において、非晶質固体は、約1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、又は25重量%~約70重量%、60重量%、50重量%、45重量%、40重量%、35重量%、又は30重量%(乾重量基準で計算)の活性物質を備えてもよい。幾つかの例において、非晶質固体は、約1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、又は25重量%~約70重量%、60重量%、50重量%、45重量%、40重量%、35重量%、又は30重量%(乾重量基準で計算)のタバコ材料を備えてもよい。例えば、非晶質固体は、10~50重量%、15~40重量%、又は20~35重量%のタバコ材料を備えてもよい。幾つかの例において、非晶質固体は、約1重量%、2重量%、3重量%、又は4重量%~約20重量%、18重量%、15重量%、又は12重量%(乾重量基準で計算)のニコチンを備えてもよい。例えば、非晶質固体は、1~20重量%、2~18重量%、又は3~12重量%のニコチンを備えてもよい。
幾つかの例において、非晶質固体は、タバコ抽出物などの活性物質を備える。幾つかの例において、非晶質固体は、5~60重量%(乾重量で計算)のタバコ抽出物を備えてもよい。幾つかの例において、非晶質固体は、約5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、又は25重量%~約60重量%、50重量%、45重量%、40重量%、35重量%、又は30重量%(乾重量基準で計算)のタバコ抽出物を備えてもよい。例えば、非晶質固体は、10~50重量%、15~40重量%、又は20~35重量%のタバコ抽出物を備えてもよい。タバコ抽出物は、非晶質固体が1重量% 1.5重量%、2重量%、又は2.5重量%~約6重量%、5重量%、4.5重量%、又は4重量%(乾重量基準で計算)のニコチンを備えるような濃度でニコチンを含んでもよい。幾つかの例において、タバコ抽出物から生じるニコチン以外のニコチンは非晶質固体中に存在しなくてもよい。
幾つかの実施形態において、非晶質固体は、タバコ材料を備えないが、ニコチンを備える。そのような幾つかの例において、非晶質固体は、約1重量%、2重量%、3重量%、又は4重量%~約20重量%、18重量%、15重量%、又は12重量%(乾重量基準で計算)のニコチンを備えてもよい。例えば、非晶質固体は、1~20重量%、2~18重量%、又は3~12重量%のニコチンを備える。
幾つかの例において、香味料の総含有量は、少なくとも約0.1重量%、1重量%、5重量%、10重量%、20重量%、25重量%、又は30重量%であってもよい。幾つかの例において、活性物質及び/又は香味料の総含有量は、約90重量%、80重量%、70重量%、60重量%、50重量%、又は40重量%未満であってもよい(全て乾重量基準で計算)。幾つかの実施形態において、香味料はメンソールである。
非晶質固体は、ゲルから作製されてもよく、このゲルは、0.1~50重量%で含まれる溶媒を更に備えてもよい。しかしながら、本発明者らは、香味料が溶け込むことの可能な溶媒の含有がゲル安定性を低下させ、香味料がゲルを脱して結晶化する可能性があることを見出した。したがって、幾つかの例において、ゲルは、香味料が溶け込むことの可能な溶媒を含まない。
例示の実施形態において、非晶質固体は、20~35重量%のゲル化剤と、10~25重量%のエアロゾル形成材料と、5~25重量%の、繊維を含む充填剤と、35~50重量%の香味料及び/又は活性物質とを備える。
幾つかの例において、非晶質固体は、ゲル化剤、水、エアロゾル形成材料、香料、及び任意で活性物質から本質的になるか、又はそれらからなっていてもよい。
幾つかの例において、非晶質固体は、ゲル化剤、水、エアロゾル形成材料、香料、並びに任意でタバコ材料及び/又はニコチン源から本質的になるか、又はそれらからなっていてもよい。
本発明者らは、非晶質固体が厚すぎる場合、加熱効率が損なわれることを見出した。これは、使用中の消費電力に悪影響を及ぼす。逆に、非晶質固体が薄すぎる場合、製造及び取り扱いが困難であり、非常に薄い材料は、キャストすることがより困難であり、壊れやすく、使用中のエアロゾル形成を損なう可能性がある。本発明者らは、本明細書で規定される非晶質固体の厚さが、これらの競合する検討事項を考慮して材料特性を最適化することを見出した。
本明細書で規定される厚さは、問題の厚さについての平均値である。幾つかの例において、厚さは、25%、20%、15%、10%、5%、又は1%以下だけ変動してもよい。
非晶質固体を備えるエアロゾル生成材料は、任意の適切な面密度、例えば、30g/m2~120g/m2を有してもよい。幾つかの例において、シートは、80~120g/m2、又は約70~110g/m2、又は特に約90~110g/m2、又は好適には約100g/m2の単位面積当たり質量を有してもよい(そのため、シートは、刻みラグタバコと同様の密度を有し、これらの物質の混合物は容易には分離しない)。このような面密度は、エアロゾル生成材料が消耗品/アセンブリに細断シートとして含まれる場合(以下で更に説明する)に特に好適となりうる。幾つかの例において、シートは、約30~70g/m2、40~60g/m2、又は25~60g/m2の単位面積当たり質量を有してもよい。
幾つかの実施形態において、消耗品は、本明細書に記載されるエアロゾル生成材料を備え、エアロゾル生成材料は、断片の形態である。そのような実施形態において、エアロゾル生成材料は、細断された非晶質固体のシートから形成されてもよい。例示の消耗品において、細断非晶質固体を備えるエアロゾル生成材料は、細断タバコ材料と混合される。タバコ材料がファインカットであり、非晶質固体が細断シートである幾つかの例において、非晶質固体のカット幅は、タバコ材料のカット幅の約90~110%である。つまり、非晶質固体及びタバコ材料は、同様のカット幅、又は細断幅を有する。本発明者らは、非晶質固体及びタバコ材料を、同様のカット幅を有するように構成することで、非晶質固体及びタバコ材料のより良好なブレンドが可能になることを特定した。例えば、同様のカット幅を有する細断非晶質固体シートは及び刻みラグタバコは、ブレンドされて、より均質なエアロゾル生成組成物(例えば、エアロゾル生成組成物全体にわたる各成分のより良好な分布)を提供することができる。
消耗品及び非燃焼型エアロゾル供給システム
本明細書で使用するとき、用語「送達システム」は、物質を使用者に送達するシステムを包含することが意図され、
燃焼型エアロゾル供給システム、例えば、紙巻タバコ、シガリロ、葉巻タバコ、及びパイプ又は手巻き又は手作り紙巻タバコ用タバコ(タバコ、タバコ誘導体、膨化タバコ、再構成タバコ、タバコ代替品又は他の喫煙材に基づくかに関わらず)、
エアロゾル生成材料を燃焼させずにエアロゾル生成材料から化合物を放出させる非燃焼型エアロゾル供給システム、例えば、電子タバコ、タバコ加熱製品、及びエアロゾル生成材料の組み合わせを使用してエアロゾルを生成するハイブリッドシステム、
エアロゾル生成材料を備え、これらの非燃焼型エアロゾル供給システムのうちの1つ内で使用されるように構成された消耗品、並びに
エアロゾルを形成せずに、1つ以上の物質(ニコチンを備えても備えなくてもよい)を、経口、経鼻、経皮、又は別の方法で使用者に送達するエアロゾル不含送達システム(これらに限定されるものではないが、ロゼンジ、ガム、パッチ、吸入用粉末を備える消耗品、及び経口タバコなどの経口製品を含み、これは、スヌース又は湿式嗅ぎタバコを含む)
を含む。
本開示によると、「燃焼型」エアロゾル供給システムは、エアロゾル供給システムの成分エアロゾル生成材料(又はその成分)が、使用者への送達を促進するために使用中に燃焼(combust)又は燃焼(burn)されるものである。
本開示によると、「非燃焼型」エアロゾル供給システムは、エアロゾル供給システムの成分エアロゾル生成材料(又はその成分)が、使用者への送達を促進するために使用中に燃焼(combust)又は燃焼(burn)されないものである。
幾つかの実施形態において、送達システムは、紙巻タバコ、シガリロ、及び葉巻タバコからなる群から選択される燃焼型エアロゾル供給システムである。
幾つかの実施形態において、本開示は、燃焼型エアロゾル供給システムに使用される成分、例えば、フィルター、フィルターロッド、フィルターセグメント、タバコロッド、スピル、カプセル、スレッド若しくはビーズなどの添加剤放出成分、又はプラグラップ、チップペーパー若しくはシガレットペーパーなどのペーパーに関する。
幾つかの実施形態において、送達システムは、非燃焼型エアロゾル供給システム、例えば、粉末化非燃焼型エアロゾル供給システムである。
幾つかの実施形態において、非燃焼型エアロゾル供給システムは、電子喫煙デバイス又は電子ニコチン送達システム(END)としても知られる電子タバコであるが、エアロゾル生成材料中のニコチンの存在は要件ではないことに留意されたい。
幾つかの実施形態において、非燃焼型エアロゾル供給システムは、非燃焼加熱式システムとしても知られるタバコ加熱システムである。
幾つかの実施形態において、非燃焼型エアロゾル供給システムは、1つ又は複数が加熱されてもよいエアロゾル生成材料の組み合わせを使用してエアロゾルを生成するハイブリッドシステムである。エアロゾル生成材料の各々は、例えば、固体、液体、又はゲルの形態であってもよく、ニコチンを含んでいても含んでいなくてもよい。幾つかの実施形態において、ハイブリッドシステムは、液体又はゲルエアロゾル生成材料、及び固体エアロゾル生成材料を備える。固体エアロゾル生成材料は、例えば、タバコ又は非タバコ生成物を備えてもよい。
典型的には、非燃焼型エアロゾル供給システムは、非燃焼型エアロゾル供給デバイスと、非燃焼型エアロゾル供給デバイスと共に使用される消耗品とを備えてもよい。しかし、それ自体、エアロゾル生成成分に電力供給する手段を備える消耗品は、それ自体、非燃焼型エアロゾル供給システムを形成してもよいことが想定される。
幾つかの実施形態において、非燃焼型エアロゾル供給デバイスは、電源及びコントローラを備えてもよい。電源は、例えば、電力源又は発熱電源であってもよい。幾つかの実施形態において、発熱電源は、エアロゾル生成材料に熱の形態の電力を分布させるように通電されてもよい炭素基体、又は発熱電源に近接した伝熱材料を備える。幾つかの実施形態において、発熱電源などの電源は、非燃焼型エアロゾル供給を形成するように消耗品中に設けられる。
幾つかの実施形態において、非燃焼型エアロゾル供給デバイスと共に使用される消耗品は、エアロゾル生成材料、エアロゾル生成成分、エアロゾル生成領域、マウスピース、及び/又はエアロゾル生成材料を受け取る領域を備えてもよい。
幾つかの実施形態において、エアロゾル生成成分は、エアロゾル生成材料と相互作用して、エアロゾル生成材料から1つ以上の揮発物質を放出させてエアロゾルを形成することが可能な加熱器である。幾つかの実施形態において、エアロゾル生成成分は、加熱することなくエアロゾル生成材料からエアロゾルを生成することが可能である。例えば、エアロゾル生成成分は、熱を適用することなく、例えば、振動、機械、与圧、又は静電気による手段の1つ以上を介して、エアロゾル生成材料からエアロゾルを生成することが可能であってもよい。
この消耗品は、本明細書では、カートリッジということもある。この消耗品は、THP、ハイブリッドデバイス、又は別のエアロゾル生成デバイスにおける使用に適合してもよい。幾つかの例において、消耗品は、既に記載したようなフィルター及び/又は冷却要素を更に備えてもよい。幾つかの例において、消耗品は、紙などの包装材料によって取り囲まれていてもよい。
消耗品は、通気孔を更に備えてもよい。これらは、消耗品の側壁に設けられてもよい。幾つかの例において、通気孔は、フィルター及び/又は冷却要素に設けられてもよい。これらの孔は、使用中に冷たい空気が消耗品内に引き込まれることを可能にし、この冷たい空気は、加熱された揮発成分と混合し、それによってエアロゾルを冷却することができる。
通気は、消耗品が使用時に加熱されるときに、消耗品から可視の加熱揮発成分が生成されることを促進する。加熱揮発成分は、加熱揮発成分の過飽和が生じるように加熱揮発成分を冷却する工程によって可視化される。加熱揮発成分は、この後、液滴形成(核形成としても知られる)を受け、最終的に、加熱揮発成分のエアロゾル粒子のサイズは、加熱揮発成分の更なる凝縮によって、及び加熱揮発成分から新たに形成された液滴の凝集によって、増大する。
幾つかの例において、加熱揮発成分と冷たい空気との合計に対する冷たい空気の比率(通気比として知られる)は、少なくとも15%である。15%という通気比は、加熱揮発成分を上述の方法によって可視化することを可能にする。加熱揮発成分の可視性は、使用者が、揮発成分が生成されたことを識別できるようにし、喫煙体験の知覚体験を高める。
別の例では、加熱揮発成分を更に冷却するために、通気比が50%~85%である。幾つかの例において、通気比は、少なくとも60%又は65%であってもよい。
図1及び2を参照すると、エアロゾル生成消耗品101の一例の部分破断断面図及び斜視図が示されている。消耗品101は、電源及び加熱器を有するデバイスと共に使用されるように適合されている。この実施形態の消耗品101は、以下に説明する図5~図7に示すデバイス51と共に使用するのに特に適している。使用時には、消耗品101は、図5に示すデバイス51の挿入箇所20においてデバイスに取り外し可能に挿入することができる。
一例の消耗品101は、エアロゾル生成材料体103と、ロッドの形態のフィルターアセンブリ105とを含む略円筒状ロッドの形態をしている。エアロゾル生成材料は、本明細書に記載の非晶質固体材料を備える。幾つかの実施形態において、それはシート形態で含まれてもよい。幾つかの実施形態において、それは細断シートの形態で含まれてもよい。幾つかの実施形態において、本明細書に記載されるエアロゾル生成材料は、シート形態と細断形態とで組み込まれてもよい。幾つかの実施形態において、消耗品中に設けられたエアロゾル生成材料は、細断非晶質固体及びタバコのブレンドを備えてもよい。
フィルターアセンブリ105は、冷却セグメント107、フィルターセグメント109、及び口側端セグメント111という3つのセグメントを含む。消耗品101は、口側端又は近位端としても知られる第1の端部113と、遠位端としても知られる第2の端部115を有する。エアロゾル生成材料体103は、消耗品101のうち遠位端115側に配置されている。一例では、冷却セグメント107は、冷却セグメント107がエロゾル生成材料103及びフィルターセグメント109と当接関係にあるように、エアロゾル生成材料体103とフィルターセグメント109との間において、エアロゾル生成材料体103に隣接して配置される。他の例では、エアロゾル生成材料体103と冷却セグメント107との間、及びエアロゾル生成材料体103とフィルターセグメント109との間に分離部があってもよい。フィルターセグメント109は、冷却セグメント107と口側端セグメント111との間に配置されている。口側端セグメント111は、消耗品101の近位端113側に配置され、フィルターセグメント109に隣接している。一例では、フィルターセグメント109は、口側端セグメント111と当接関係にある。一実施形態では、フィルターアセンブリ105の全長は37mm~45mmであり、より好ましくは、フィルターアセンブリ105の全長は41mmである。
一例では、エアロゾル生成材料103のロッドは、34mm~50mmの長さを有し、好適には38mm~46mmの長さを有し、好適には42mmの長さを有する。
一例では、消耗品101の全長は、25mm~95mmであり、好適には79mm~87mmであり、好適には83mmである。別の例において、消耗品の全長は、25mm~40mm、好適には25~35mmである。
エアロゾル生成材料体103の軸方向の一端は、消耗品101の遠位端115で目視可能である。しかし、他の実施形態では、消耗品101の遠位端115は、エアロゾル生成材料体103の軸方向の一端を覆う端部材(図示せず)を備えてもよい。
エアロゾル生成材料体103は、環状チップペーパー(図示せず)によってフィルターアセンブリ105に接合され、環状チップペーパーは、フィルターアセンブリ105を取り囲むように実質的にフィルターアセンブリ105の周囲に配置され、エアロゾル生成材料体103の長さに沿って部分的に延在する。一例では、チップペーパーは、58GSM標準チップベースペーパーから作製される。一例では、チップペーパーは、42mm~50mm、好適には46mmの長さを有する。
一例において、冷却セグメント107は、環状の管であり、冷却セグメント内の空隙の周囲に配置されて、その空隙を画定する。この空隙は、エアロゾル生成材料体103から生成された加熱揮発成分が流れるチャンバを提供する。冷却セグメント107は、エアロゾル蓄積のためのチャンバを提供するように中空であるが、製造中及び消耗品101がデバイス51への挿入中に使用される間に生じうる軸方向圧縮力及び曲げモーメントに耐えるのに十分な剛性を有する。一例では、冷却セグメント107の壁の厚さは約0.29mmである。
冷却セグメント107は、エアロゾル生成材料103とフィルターセグメント109との間に物理的変位を提供する。冷却セグメント107によって提供される物理的変位は、冷却セグメント107の長さ方向の両端間に熱勾配をもたらす。一例では、冷却セグメント107は、冷却セグメント107の第1の端部に入る加熱揮発成分と冷却セグメント107の第2の端部から出る加熱揮発成分との間に少なくとも摂氏40度の温度差をもたらすように構成される。一例では、冷却セグメント107は、冷却セグメント107の第1の端部に入る加熱揮発成分と冷却セグメント107の第2の端部から出る加熱揮発成分との間に少なくとも摂氏60度の温度差をもたらすように構成される。冷却要素107の長さ方向の両端間におけるこの温度差は、エアロゾル生成材料103がデバイス51によって加熱されたときに、感温性のフィルターセグメント109をエアロゾル生成材料103の高温から保護する。フィルターセグメント109と、エアロゾル生成材料体103及びデバイス51の加熱要素との間に物理的変位が設けられないとすれば、感温性のフィルターセグメント109は、使用中に損傷を受けて、その必要な機能を効果的に発揮しなくなる可能性がある。
一例では、冷却セグメント107の長さは少なくとも15mmである。一例では、冷却セグメント107の長さは、20mm~30mm、より具体的には23mm~27mm、より具体的には25mm~27mm、好適には25mmである。
冷却セグメント107は紙製であり、これは、冷却セグメント107が、使用時においてデバイス51の加熱器に隣接するときに、懸念のある化合物(例えば毒性化合物)を生成しない材料から構成されることを意味する。一例では、冷却セグメント107は、中空の内部チャンバを提供するが機械的剛性を維持する螺旋巻き紙管から製造される。螺旋巻き紙管は、管の長さ、外径、真円度及び真直度に関して、高速製造プロセスの厳しい寸法精度要件を満たすことができる。
別の例では、冷却セグメント107は、堅いプラグラップ又はチップペーパーから作られた凹部である。堅いプラグラップ又はチップペーパーは、製造中及び消耗品101がデバイス51への挿入中に使用されている間に生じうる軸方向圧縮力及び曲げモーメントに耐えるのに十分な剛性を有するように製造される。
フィルターセグメント109は、エアロゾル生成材料からの加熱揮発成分から1つ以上の揮発化合物を除去するのに十分な任意のフィルター材料から形成されてもよい。一例では、フィルターセグメント109は、セルロースアセテートなどのモノアセテート材料から作製される。フィルターセグメント109は、加熱揮発成分の量を使用者にとって不満足なレベルまで枯渇させることなく、加熱揮発成分の冷却と刺激低減をもたらす。
幾つかの実施形態において、フィルターセグメント109内にカプセル(図示せず)を設けてもよい。このカプセルは、フィルターセグメント109の径方向及び長さ方向の双方において、フィルターセグメント109の実質的に中心に配置されてもよい。他の例では、カプセルを1つ以上の次元において中心からずらしてもよい。幾つかの例において、カプセルが存在する場合、そのカプセルは、香味料やエアロゾル生成剤などの揮発性成分を含有してもよい。
フィルターセグメント109のセルロースアセテートトウ材料の密度は、フィルターセグメント109の両端間における圧力降下を制御し、ひいては消耗品101の吸引抵抗を制御する。したがって、フィルターセグメント109の材料の選択は、消耗品101の吸引抵抗を制御するうえで重要である。更に、フィルターセグメントは、消耗品101において濾過機能を果たす。
1つの例では、フィルターセグメント109は、8Y15グレードのフィルタートウ材料で作製される。このフィルタートウ材料は、加熱揮発材料に対する濾過効果をもたらす一方で、加熱揮発材料から生じる凝縮エアロゾル液滴のサイズを低減する。
フィルターセグメント109の存在は、冷却セグメント107を出る加熱揮発成分を更に冷却することによって断熱効果をもたらす。この更なる冷却効果は、フィルターセグメント109の表面に対する使用者の唇の接触温度を低下させる。
一例では、フィルターセグメント109は、長さが6mm~10mm、好適には8mmである。
口側端セグメント111は、環状管であり、口側端セグメント111内の空隙の周囲に配置されて、その空隙を画定する。この空隙は、フィルターセグメント109から流れる加熱揮発成分のためのチャンバを提供する。口側端セグメント111は、エアロゾル蓄積のためのチャンバを提供するために中空であるが、製造中及びデバイス51への挿入中に消耗品が使用されている間に生じうる軸方向圧縮力及び曲げモーメントに耐えるのに十分な剛性を有する。一例では、口側端セグメント111の壁の厚さは、約0.29mmである。一例では、口側端セグメント111の長さは、6mm~10mmであり、好適には8mmである。
口側端セグメント111は、中空の内部チャンバを提供するが重要な機械的剛性を維持する螺旋巻き紙管から製造してもよい。螺旋巻き紙管は、管の長さ、外径、真円度及び真直度に関して、高速製造プロセスの厳しい寸法精度要件を満たすことができる。
口側端セグメント111は、フィルターセグメント109の出口に蓄積する液体凝縮物が使用者と直接接触することを防止する機能をもたらす。
一例では、口側端セグメント111及び冷却セグメント107が単一の管から形成され、フィルターセグメント109がその管内に配置されて、口側端セグメント111と冷却セグメント107を分離してもよいことを理解されたい。
図3及び図4を参照すると、消耗品301の一例の部分破断断面図及び斜視図が示されている。図3及び図4に示される参照符号は、図1及び図2に示される参照符号と対応するが、その数字が200だけ増えている。
図3及び図4に示す消耗品301の例では、通気領域317が消耗品301に設けられ、空気が消耗品301の外部から消耗品301の内部に流入することを可能にする。一例では、通気領域317は、消耗品301の外層を貫いて形成された1つ以上の通気孔317の形態をとる。この通気孔は、消耗品301の冷却を助けるために、冷却セグメント307に配置されてもよい。一例では、通気領域317は、孔の列を1つ以上備え、好ましくは、孔の各列は、消耗品301の長手方向軸に実質的に垂直な断面において、消耗品301の外周に沿って配置される。
一例では、消耗品301に通気をもたらすために、1~4列の通気孔がある。通気孔の各列は、12~36個の通気孔317を有してもよい。通気孔317の直径は、例えば、100~500μmとすることができる。一例では、通気孔317の列間の軸方向間隔は、0.25mm~0.75mm、好適には0.5mmである。
一例では、通気孔317は均一なサイズを有する。別の例では、通気孔317は様々なサイズを有する。通気孔は、任意の適切な技術、例えば、レーザ技術、冷却セグメント307の機械的穿孔、又は消耗品301に形成される前の冷却セグメント307の事前穿孔のうちの1つ以上を使用して作製することができる。通気孔317は、消耗品301を効果的に冷却するように位置決めされる。
一例では、通気孔317の列は、消耗品の近位端313から少なくとも11mm、好適には消耗品301の近位端313から17mm~20mmに位置する。通気孔317の位置は、消耗品301の使用時に使用者が通気孔317を塞がないように決められる。
消耗品301の近位端313から17mm~20mmに通気孔の列を設けることにより、図6及び7に見られるように、消耗品301がデバイス51に完全に挿入されたときに通気孔317をデバイス51の外側に配置することができる。通気孔をデバイスの外側に配置することによって、加熱されていない空気が、デバイス51の外側から通気孔を通って消耗品301に入り、消耗品301の冷却を助けることができる。
冷却セグメント307の長さは、消耗品301がデバイス51に完全に挿入されたときに、冷却セグメント307がデバイス51に部分的に挿入されるような長さである。この冷却セグメント307の長さは、デバイス51の加熱装置と感熱性のフィルター装置309との間に物理的な間隙を提供する第1の機能と、消耗品301がデバイス51に完全に挿入されたときに、通気孔317が冷却セグメント内に配置される一方で、デバイス51の外側にも配置されることを可能にする第2の機能をもたらす。図6及び図7から分かるように、冷却要素307の大部分は、デバイス51内に配置されている。しかしながら、冷却要素307には、デバイス51の外に延びる部分がある。冷却要素307のうちデバイス51の外に延びるこの部分に、通気孔317が配置されている。
ここで図5~図7をより詳細に参照すると、エアロゾル生成材料を加熱して前記エアロゾル生成材料の少なくとも1つの成分を揮発させ、典型的には吸入可能なエアロゾルを形成するように構成されたデバイス51の例が示されている。デバイス51は、エアロゾル生成材料を加熱するが燃焼させないことによって化合物を放出する加熱デバイスである。
第1の端部53は、本明細書では、デバイス51の口側端又は近位端53と呼ばれることがあり、第2の端部55は、本明細書では、デバイス51の遠位端55と呼ばれることがある。デバイス51は、オン/オフボタン57を有し、デバイス51全体を使用者が望むように起動/停止することができる。
デバイス51は、デバイス51の様々な内部部品を配置及び保護するためのハウジング59を備える。図示の例では、ハウジング59は、デバイス51の外縁を取り巻く単一体スリーブ11を備えており、このスリーブ11は、デバイス51の「上部」を概ね形成するトップパネル17と、デバイス51の「底部」を概ね形成するボトムパネル19とで蓋をされている。別の例では、ハウジングは、トップパネル17及びボトムパネル19に加えて、フロントパネル、リアパネル、及び一対の対向するサイドパネルを備える。
トップパネル17及び/又はボトムパネル19は、デバイス51の内部への容易なアクセスを可能にするために、単一体スリーブ11に取り外し可能に固定されてもよく、又は、例えば使用者がデバイス51の内部にアクセスすることを阻止するために、単一体スリーブ11に「永久的に」固定されてもよい。一例では、パネル17及び19は、プラスチック材料(射出成形によって形成されたガラス充填ナイロンなどを含む)で作られ、単一体スリーブ11はアルミニウムで作られるが、他の材料及び他の製造プロセスを使用してもよい。
デバイス51のトップパネル17は、デバイス51の口側端53に開口部20を有しており、使用時に、使用者が、エアロゾル生成材料を含む消耗品101、301を、この開口部20を通して、デバイス51に挿入し、また、デバイス51から取り外すことができる。
ハウジング59は、その中に加熱装置23、制御回路25、及び電源27を配置又は固定している。この例では、加熱装置23、制御回路25、及び電源27は横方向に近接(すなわち、一端から見たときに近接)し、制御回路25は、概ね加熱装置23と電源27との間に位置するが、他の配置も可能である。
制御回路25は、以下で更に論じるように、消耗品101、301内のエアロゾル生成材料の加熱を制御するように構成及び配置された、マイクロプロセッサ装置などのコントローラを含んでいてもよい。
電源27は、例えば、電池であってもよく、この電池は、充電式電池でも非充電式電池でもよい。好適な電池の例としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル電池(例えば、ニッケルカドミウム電池)、アルカリ電池などが挙げられる。電池27は、加熱装置23に電気的に結合され、必要なときに制御回路25の制御下で電力を供給して、消耗品内のエアロゾル生成材料を加熱する(前述のように、エアロゾル生成材料を燃焼させることなくエアロゾル生成材料を揮発させる)。
電源27を加熱装置23に横方向に近接させて配置する利点は、デバイス51全体を過度に長くすることなく、物理的に大きな電源25を使用できることである。当然のことながら、一般に、物理的に大きい電源25は、より高い容量(すなわち、供給可能な総電気エネルギー、しばしばアンペア時などで測定される)を有し、したがって、デバイス51の電池寿命をより長くすることができる。
一例では、加熱装置23は、中空内部加熱チャンバ29を有する中空円筒管の形態を概ねしており、この中空内部加熱チャンバ29には、エアロゾル生成材料を備える消耗品101、301が、使用時に加熱のために挿入される。加熱装置23については様々な構成が可能である。例えば、加熱装置23は、単一の加熱要素を備えてもよいし、加熱装置23の長手方向軸に沿って整列された複数の加熱要素から形成されてもよい。加熱要素又は各加熱要素は、環状又は管状であってもよく、又は、その外周に沿って少なくとも部分的に環状又は少なくとも部分的に管状であってもよい。一例では、加熱要素又は各加熱要素は、薄膜ヒータであってもよい。別の例では、加熱素子又は各加熱素子は、セラミック材料から作製されてもよい。適切なセラミック材料の例としては、アルミナセラミック及び窒化アルミニウムセラミック、並びに窒化ケイ素セラミックが挙げられ、これらは積層して焼結してもよい。他の加熱構成も可能であり、これには、例えば、誘導加熱、赤外線加熱素子(これは赤外線を放射することによって加熱する)、抵抗電気巻線などによって形成される抵抗加熱素子が含まれる。
1つの特定の例では、加熱装置23は、ステンレス鋼の支持管によって支持され、ポリイミド加熱要素を備える。加熱装置23は、消耗品101、301がデバイス51に挿入されたときに、消耗品101、301のうちエアロゾル生成材料103、303からなる本体の実質的に全体が加熱装置23に挿入されるような寸法を与えられている。
加熱要素又は各加熱要素は、エアロゾル生成材料の選択された複数のゾーン(区域)を、例えば希望に応じて順次に(上述のように経時的に)又は一緒に(同時に)、独立して加熱できるように配置してもよい。
この例における加熱装置23は、その長さの少なくとも一部に沿って断熱体31によって囲まれている。断熱体31は、加熱装置23からデバイス51の外部へ通過する熱を低減するのに役立つ。これは、一般に熱損失を低減するので、加熱装置23の電力要件を低く抑えるのに役立つ。断熱体31はまた、加熱装置23の動作中にデバイス51の外部を冷たく保つのに役立つ。一例では、断熱体31は、スリーブの2つの壁の間に低圧領域を設ける二重壁スリーブであってもよい。すなわち、断熱体31は、例えば、「真空」管、すなわち、伝導及び/又は対流による伝熱を最小限に抑えるように少なくとも部分的に真空排気された管であってもよい。断熱体31については他の構成も可能であり、これには、二重壁スリーブに加えて、又は二重壁スリーブに代えて、断熱材(例えば、適切な発泡タイプの材料を含む)を使用することが含まれる。
ハウジング59は、加熱装置23と同様に、全ての内部部品を支持するための様々な内部支持構造37を更に備えてもよい。
デバイス51は、開口部20の周囲に延在し、開口部20からハウジング59の内部に突出するカラー33と、カラー33と真空スリーブ31の一端との間に配置された略管状のチャンバ35とを更に備える。チャンバ35は、冷却構造35fを更に備えており、この冷却構造35fは、この例では、チャンバ35の外面に沿って離間した複数の冷却フィン35fを備え、各冷却フィンは、チャンバ35の外面を取り巻くように配置される。中空チャンバ35の長さの少なくとも一部にわたって消耗品101、301がデバイス51に挿入されるとき、中空チャンバ35と消耗品101、301との間には空隙36が存在する。空隙36は、冷却セグメント307の少なくとも一部にわたって消耗品101、301の外周全体を取り巻く。
カラー33は、開口部20の外周を取り巻くように配置された複数の隆起部60を備えており、これらの隆起部は、開口部20内に突出する。隆起部60は、隆起部60の位置における開口部20の開放距離が、隆起部60のない位置における開口部20の開放距離よりも小さくなるように、開口部20内の空間を占める。隆起部60は、デバイス内に挿入された消耗品101、301と係合して、それをデバイス51内に固定するのを助けるように構成される。隆起部60の隣り合う対と消耗品101、301とによって画定される開放空間(図示せず)は、消耗品101、301の外面の周りに通気経路を形成する。これらの通気経路は、消耗品101、301から逃げた高温蒸気がデバイス51から出ることを可能にすると共に、空隙36内において消耗品101、301の周りでデバイス51に冷却空気が流れ込むことを可能にする。
動作中、消耗品101、301は、図5~7に示されるように、デバイス51の挿入箇所20に取り外し可能に挿入される。特に図6を参照すると、一例において、エアロゾル生成材料体103、303(これは、消耗品101、301の遠位端115、315側に配置されている)は、デバイス51の加熱装置23内に完全に収容される。消耗品101、301の近位端113、313は、デバイス51から延び出て、使用者のためのマウスピースアセンブリとして機能する。
動作中、加熱装置23は、消耗品101、301を加熱して、エアロゾル生成材料体103、303からエアロゾル生成材料の少なくとも1つの成分を揮発させる。
エアロゾル生成材料体103、303からの加熱揮発成分のための一次流路は、軸方向に沿って消耗品101、301を通り、冷却セグメント107、307の内側のチャンバを通り、フィルターセグメント109、309を通り、口側端セグメント111、313を通って使用者に至る。一例では、エアロゾル生成材料体から生成される加熱揮発成分の温度は、60℃~250℃であり、これは、使用者にとって許容可能な吸入温度を上回る可能性がある。加熱揮発成分は、冷却セグメント107、307を通って移動するにつれて冷却され、一部の揮発成分が冷却セグメント107、307の内面上に凝縮する。
図3及び図4に示される消耗品301の例では、冷たい空気が、冷却セグメント307に形成された通気孔317を介して冷却セグメント307に入ることができる。この冷たい空気は、加熱揮発成分と混合して、加熱揮発成分を更に冷却する。
定義
活性物質
幾つかの実施形態において、送達される物質は、活性物質を備える。
本明細書で使用される活性物質は、生理活性材料、すなわち、生理反応を達成又は増強するための材料である。活性物質は、例えば、機能性食品、向知性物質、及び精神作用物質から選択してもよい。活性物質は、天然に存在するものでもよいし、合成により得られるものでもよい。活性物質は、例えば、ニコチン、カフェイン、タウリン、テイン、ビタミン(B6、B12、Cなど)、メラトニン、カンナビノイド、又はそれらの成分、誘導体、若しくは組み合わせを備えてもよい。活性物質は、タバコ、大麻又は他の植物性材料の成分、誘導体又は抽出物を1つ以上備えてもよい。
幾つかの実施形態において、活性物質はニコチンを備える。幾つかの実施形態において、活性物質はカフェイン、メラトニン又はビタミンB12を備える。
植物性物質
本明細書に記載されるように、活性物質は、1つ以上の植物性材料又はその成分、誘導体、若しくは抽出物を備えるか、又はそれらに由来してもよい。本明細書中で使用される場合、用語「植物性材料」は、植物に由来する任意の材料を含み、これらに限定されるものではないが、抽出物、葉、樹皮、繊維、茎、根、種子、花、果実、花粉、殻、皮などを含む。或いは、この材料は、植物性材料中に天然に存在し、又は合成により得られる活性化合物を備えてもよい。この材料は、液体、気体、固体、粉末、粉塵、破砕粒子、顆粒、ペレット、断片、細片、シートなどの形態であってもよい。植物性材料の例は、タバコ、ユーカリノキ、スターアニス、麻、カカオ、大麻、ウイキョウ、レモングラス、ペパーミント、スペアミント、ルイボス、カモミール、亜麻、ショウガ、イチョウ葉エキス、ハシバミ、ハイビスカス、ローリエ、甘草、抹茶、マテ、オレンジピール、パパイヤ、バラ、セージ、茶(緑茶、紅茶など)、タイム、クローヴ、シナモン、コーヒー、アニシード(アニス)、バジル、ベイリーフ、カルダモン、コリアンダー、クミン、ナツメグ、オレガノ、パプリカ、ローズマリー、サフラン、ラベンダー、レモンピール、ミント、ジュニパー、ニワトコの花、バニラ、ウィンターグリーン、シソ、ウコン、ターメリック、サンダルウッド、シラントロ、ベルガモット、オレンジの花、マートル、カシス、バレリアン、ピメント、メース、ダミアン、マジョラム、オリーブ、レモンバーム、レモンバジル、チャイブ、カルヴィ、バーベナ、タラゴン、ゼラニウム、マルベリー、チョウセンニンジン、テアニン、テアクリン、マカ、アシュワガンダ、ダミアナ、ガラナ、クロロフィル、バオバブ、又はそれらの任意の組み合わせである。ミントは、以下のミント品種、すなわち、ヨウシュハッカ(Mentha arvensis)、グレープフルーツミント(Mentha c.v.)、エジプシャンミント(Mentha niliaca)、ペパーミント(Mentha piperita)、ライムミント(Mentha piperita citrata c.v.)、チョコレートミント(Mentha piperita c.v.)、カーリーミント(Mentha spicata crispa)、ワイルドミント(Mentha cordifolia)、ホースミント(Mentha longifolia)、パイナップルミント(Mentha suaveolens variegata)、ペニーロイヤルミント(Mentha pulegium)、イングリッシュスペアミント(Mentha spicata c.v.)、及びアップルミント(Mentha suaveolens)から選択してもよい。
幾つかの実施形態において、活性物質は、1つ以上の植物性物質又はその成分、誘導体若しくは抽出物を備えるか又はそれに由来し、植物性物質はタバコである。
幾つかの実施形態において、活性物質は、1つ以上の植物性物質又はその成分、誘導体若しくは抽出物を備えるか又はそれに由来し、植物性物質は、ユーカリ、スターアニス、ココア、及び麻から選択される。
幾つかの実施形態において、活性物質は、1つ以上の植物性物質又はその成分、誘導体若しくは抽出物を備えるか又はそれに由来し、植物性物質は、ルイボス及びウイキョウから選択される。
香料
幾つかの実施形態において、送達される物質は香料を備える。
本明細書で使用するとき、用語「香料」及び「香味料」は、現地の規制が許す場合に成人消費者向けの製品に所望の味、香り、又は他の体性感覚を作り出すために使用できる材料を指す。それらは、天然に存在する香味材料、植物性材料、植物性材料の抽出物、合成により得られる材料、又はそれらの組み合わせ(例えば、タバコ、大麻、甘草、アジサイ、ユージノール、ホオノキの葉、カモミール、フェヌグリーク、クローヴ、メープル、抹茶、メンソール、ニホンハッカ、アニスの実(アニス)、シナモン、ターメリック、インディアンスパイス、アジアンスパイス、ハーブ、ウィンターグリーン、チェリー、ベリー、レッドベリー、クランベリー、ピーチ、アップル、オレンジ、マンゴー、クレメンティン、レモン、ライム、トロピカルフルーツ、パパイヤ、ルバーブ、ブドウ、ドリアン、ドラゴンフルーツ、キュウリ、ブルーベリー、マルベリー、柑橘類、ドランブイ(Drambuie)、バーボン、スコッチ、ウィスキー、ジン、テキーラ、ラム、スペアミント、ペパーミント、ラベンダー、アロエベラ、カルダモン、セロリ、カスカリラ、ナツメグ、サンダルウッド、ベルガモット、ゼラニウム、カット(khat)、ナスワール(naswar)、キンマ(betel)、シーシャ(shisha)、パイン、はちみつエッセンス、ローズ油、バニラ、レモン油、オレンジ油、オレンジの花、サクラの花、カシア、キャラウェイ、コニャック、ジャスミン、イランイラン、セージ、ウイキョウ、ワサビ、ピーマン、ショウガ、コリアンダー、コーヒー、麻、ミント属の任意の品種から得られるミント油、ユーカリノキ、スターアニス、カカオ、レモングラス、ルイボス、亜麻、イチョウ、ハシバミ、ハイビスカス、ローレル、マテ、オレンジの皮、バラ、茶(緑茶、紅茶など)、タイム、ジュニパー、エルダーフラワー、バジル、ベイリーフ、クミン、オレガノ、パプリカ、ローズマリー、サフラン、レモンピール、ミント、シソ、クルクマ、シラントロ、マートル、カシス、バレリアン、ピメント、メース、ダミアン、マジョラム、オリーブ、レモンバーム、レモンバジル、チャイブ、カルヴィ、バーベナ、タラゴン、リモネン、チモール、カンフェン)、香味増強剤、苦味受容体部位遮断薬、感覚受容体部位活性化剤、若しくは刺激剤、糖類及び/又は代替糖(例えば、スクラロース、アセスルファムカリウム、アスパルテーム、サッカリン、シクラメート、ラクトース、スクロース、グルコース、フルクトース、ソルビトール、又はマンニトール)、並びに他の添加剤、例えば、木炭、クロロフィル、ミネラル、植物性材料、又は呼気清涼化剤を含んでもよい。それらは、模造成分、合成成分、若しくは天然成分、又はそれらのブレンドであってもよい。それらは、任意の適切な形態、例えば、液体(油など)、固体(粉末など)、又は気体とすることができる。
幾つかの実施形態において、香料は、メンソール、スペアミント、及び/又はペパーミントを備える。幾つかの実施形態において、香料は、キュウリ、ブルーベリー、柑橘類果実、及び/又はレッドベリーの香味成分を備える。幾つかの実施形態において、香料はオイゲノールを備える。幾つかの実施形態において、香料は、タバコから抽出された香味成分を備える。幾つかの実施形態において、香料は、大麻から抽出された香味成分を備える。
幾つかの実施形態において、香料は、嗅神経又は味覚神経に加えて、又はその代わりに、第5の脳神経(三叉神経)を刺激することによって通常化学的に誘起され、知覚される体性感覚を達成することを目的とした感覚剤を備えてもよく、これらは、加熱効果、冷却効果、ひりつき効果、麻痺効果を提供する薬剤を含んでもよい。適切な熱効果剤は、これに限定されるものではないが、バニリルエチルエーテルであってもよく、適切な冷却剤は、これに限定されるものではないが、ユーカリプトールやWS-3であってもよい。
エアロゾル生成材料
エアロゾル生成材料は、例えば、加熱、放射線照射又は任意の他の方法でエネルギー供給されたときにエアロゾルを生成することが可能な材料である。エアロゾル生成材料は、例えば、固体、液体、又はゲルの形態であってもよく、活性物質及び/又は香味料を含んでいても含んでいなくてもよい。幾つかの実施形態において、エアロゾル生成材料は、「非晶質固体」を備えていてもよく、これは、或いは、「モノリス固体」(すなわち、非繊維質)と呼ばれることがある。幾つかの実施形態において、非晶質固体は乾燥ゲルであってもよい。非晶質固体は、その中に幾らかの流体、例えば液体、を保持しうる固体材料である。幾つかの実施形態において、エアロゾル生成材料は、例えば、約50重量%、60重量%、又は70重量%の非晶質固体~約90重量%、95重量%、又は100重量%の非晶質固体を備えてもよい。
エアロゾル生成材料は、1つ以上の活性物質及び/又は香料、1つ以上のエアロゾル形成材料、並びに任意で1つ以上の他の機能性材料を備えてもよい。
エアロゾル形成材料
エアロゾル形成材料は、エアロゾルを形成することが可能な1つ以上の成分を備えてもよい。幾つかの実施形態において、エアロゾル形成材料は、グリセリン、グリセロール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、エリスリトール、メソ-エリスリトール、バニリン酸エチル、ラウリン酸エチル、スベリン酸ジエチル、クエン酸トリエチル、トリアセチン、ジアセチン混合物、安息香酸ベンジル、ベンジルフェニルアセテート、トリブチリン、ラウリルアセテート、ラウリン酸、ミリスチン酸、及び炭酸プロピレンのうちの1つ以上を備えてもよい。
消耗品
消耗品は、使用者による使用中にその一部又は全てが消費されることが意図されるエアロゾル生成材料を備える、又はそれからなる物品である。消耗品は、1つ以上の他の成分、例えば、エアロゾル生成材料保存領域、エアロゾル生成材料移動成分、エアロゾル生成領域、ハウジング、巻紙、マウスピース、フィルター、及び/又はエアロゾル変性剤を備えてもよい。消耗品はまた、エアロゾル生成器、例えば、使用時にエアロゾル生成材料からのエアロゾルの生成を引き起こすように熱を発生する加熱器を備えてもよい。加熱器は、例えば、可燃性材料、電気伝導によって加熱可能な材料、又はサセプタを備えてもよい。
エアロゾル生成器
エアロゾル生成器は、エアロゾル生成材料からのエアロゾルの生成を引き起こすように構成された装置である。幾つかの実施形態において、エアロゾル生成器は、エアロゾル生成材料を熱エネルギーに供して、エアロゾル生成材料から1つ以上の揮発物質を放出させてエアロゾルを形成するように構成された加熱器である。幾つかの実施形態において、エアロゾル生成器は、加熱することなく、エアロゾル生成材料からのエアロゾルの生成を引き起こすように構成される。例えば、エアロゾル生成器は、エアロゾル生成材料を、振動、高圧、又は静電エネルギーのうちの1つ以上に供するように構成されていてもよい。
本明細書に記載される全ての重量百分率(重量%と示される)は、特に明記しない限り、乾重量基準で計算される。全ての重量比も乾重量基準で計算される。乾重量基準で示される重量は、水以外の抽出物、スラリー又は材料の全体を指しており、室温及び室圧のもとでそれ自体で液体である成分、例えばグリセロールを含んでもよい。逆に、湿重量基準で示される重量百分率は、水を含む全ての成分を指す。
誤解を避けるために述べると、本明細書において用語「備える」が本発明又は本発明の特徴を定義する際に使用される場合、「備える」の代わりに「から本質的になる」又は「からなる」という用語を使用して発明や特徴を定義することができる実施形態も開示されている。特定の特徴を「備える」材料への言及は、それらの特徴がその材料に含まれる、材料に含有される、又は材料内に保持されることを意味する。
上記の実施形態は、本発明の例示として理解されるべきである。本発明の更なる実施形態が想定される。任意の1つの実施形態に関連して説明される任意の特徴は、単独で、又は説明される他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、また、任意の他の実施形態、又は任意の他の実施形態の任意の組み合わせの1つ以上の特徴と組み合わせて使用されてもよいことを理解されたい。更に、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、上記で説明されていない均等物及び変更形態も使用することができる。