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JP2015508287A - エアロゾル発生装置の加熱要素を清掃する方法及び装置 - Google Patents

エアロゾル発生装置の加熱要素を清掃する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

エアロゾル発生装置(10)を使用する方法は、エアロゾル発生装置の加熱要素(90)をエアロゾル形成基材(30)に接触させるステップと、加熱要素(90)の温度を第1の温度まで上昇させ、エアロゾルを形成するのに十分にエアロゾル形成基材(30)を加熱するステップと、加熱要素をエアロゾル形成基材と接触した状態から解除するステップと、加熱要素を第1の温度よりも高い第2の温度まで加熱して、加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップと、を含む。エアロゾル発生装置(10)の1つの実施形態は、加熱要素を備え、該加熱要素は、第1の温度及び第2の温度まで加熱するためにコントローラ(19)に結合される。【選択図】図4

Description

本明細書は、再利用可能な加熱要素を有するエアロゾル発生装置を使用する方法、並びに喫煙物品の消費のための加熱要素を備えたエアロゾル発生装置に関する。
タバコ含有基材のようなエアロゾル形成基材を燃焼ではなく加熱する喫煙物品は、当該技術分野で公知である。このような加熱式喫煙物品の目的は、従来のシガレットにおけるタバコの燃焼及び熱分解によって生成される既知の有害な煙成分を低減することである。通常、このような加熱式喫煙物品において、エアロゾルは、熱源から、熱源の内部又は周辺もしくは下流側に位置することができる物理的に別個のエアロゾル形成基材又は材料への熱伝達によって発生する。喫煙中、熱源からの熱伝達によって揮発性化合物がエアロゾル形成基材から放出され、喫煙物品を通じて吸い込まれる空気に同伴される。放出された化合物は、冷却されると凝縮してエアロゾルを形成し、消費者により吸入される。
幾つかの従来技術の文献では、加熱式喫煙物品を消費又は喫煙するためのエアロゾル発生装置が開示されている。このような装置は、例えば、加熱式喫煙システム及び電気加熱式喫煙システムを含む。これらのシステムの利点の1つは、副流煙が有意に低減されると共に、喫煙者が喫煙の停止及び再開を選択できることである。加熱式喫煙システムの1つの実施例は、米国特許第5,144,962号において開示されており、本特許は、1つの実施形態において、加熱器と接触した香味発生媒体を含む。媒体を使い果たしたときには、媒体及び加熱器の両方が交換される。加熱要素を取り外すことを必要とすることなく喫煙物品を交換できるようなエアロゾル発生装置が望ましい。
通常、エアロゾル発生装置と共に使用する喫煙物品は、ロッドの形態で他の要素又は構成要素と共に組み付けられることが多いエアロゾル形成基材を備える。典型的には、このようなロッドは、エアロゾル形成基材を加熱する加熱要素を備えたエアロゾル発生装置内に挿入されるような形状及びサイズに構成される。
米国特許第5,878,752号において開示された電気ライターなどの他のエアロゾル発生装置は、加熱具を囲むスリーブ(例えば、セラミック又は金属)を使用しており、抵抗加熱要素がスリーブと熱的に近接している。スリーブタイプの加熱器と併せて、任意選択的に、清掃要素が電気ライターのシガレット受け部内に挿入され、又はその出口に配置されて、熱的に遊離した凝縮物を吸収、引き付け、及び/又は触媒的に分解する。このようなシステムにおいて、シガレット加熱具は、挿入されたシガレットを同心状に囲むブレードにより定めることができる。
このようなシステムとは対照的に、加熱要素(例えば、電気作動式加熱要素)とエアロゾル形成基材との間の直接接触は、エアロゾル形成基材を加熱して吸入可能エアロゾルを形成する効率的な手段を提供することができる。このような装置構成において、加熱要素からの熱は、加熱要素が作動したときにエアロゾル形成基材の少なくとも一部にほとんど瞬時に伝達することができ、このことは、エアロゾルの迅速な発生を可能にすることができる。更に、エアロゾルを発生させるのに必要な全熱エネルギーは、エアロゾル形成基材が加熱要素と直接的に接触しておらず、対流又は放射によってエアロゾル形成基材の初期加熱が行われるシステムにおいて必要となるはずの熱エネルギーよりも小さいものとすることができる。加熱要素がエアロゾル形成基材と直接的に接触している場合、加熱要素と接触しているエアロゾル形成基材の一部の初期加熱は、熱伝達により行われることになる。
米国特許第5,144,962号明細書 米国特許第5,878,752号明細書
本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」は、エアロゾルを発生するためにエアロゾル形成基材と相互作用する装置に関する。エアロゾル形成基材は、エアロゾル発生物品の一部、例えば、喫煙物品の一部とすることができる。エアロゾル発生装置は、エアロゾルを発生するために電源からエアロゾル形成基材にエネルギーを供給するのに使用される1又はそれ以上の構成要素を含むことができる。
エアロゾル発生装置は、加熱式エアロゾル発生装置として説明することができ、加熱器を備えたエアロゾル発生装置である。加熱器は、好ましくは、エアロゾルを発生するため、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材を加熱するのに使用される。
エアロゾル発生装置は、電気加熱式エアロゾル発生装置とすることができ、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材を加熱しエアロゾルを発生するために電力により作動される加熱器を備えたエアロゾル発生装置である。エアロゾル発生装置は、ガス加熱式エアロゾル発生装置であってもよい。エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基材と相互作用し、ユーザの口腔を通って肺に直接吸入可能なエアロゾルを発生する喫煙装置とすることができる。
本明細書で使用される用語「エアロゾル形成基材」は、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出可能な基材に関する。このような揮発性化合物は、エアロゾル形成基材を加熱することにより放出することができる。エアロゾル形成基材は、担体又は支持体に吸着、コーティング、含浸、又は他の方法で充填することができる。エアロゾル形成基材は、好都合には、エアロゾル発生物品又は喫煙物品の一部とすることができる。
エアロゾル形成基材は、固体又は液体とすることができ、ニコチンを含むことができる。エアロゾル形成基材は、タバコを含むことができ、例えば、加熱時にエアロゾル形成基材から放出される揮発性タバコ香味化合物を含有するタバコ含有材料を含むことができる。好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、均質タバコ材料、例えば、キャスト葉タバコを含むことができる。
本明細書で使用される用語「エアロゾル発生物品」及び「喫煙物品」は、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出可能なエアロゾル形成基材を含む物品を指す。例えば、エアロゾル発生物品は、ユーザの口腔を通って肺に直接吸入可能なエアロゾルを発生する喫煙物品とすることができる。エアロゾル発生物品は、使い捨てとすることができる。
好ましくは、エアロゾル発生物品は、加熱式エアロゾル発生物品であり、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出するために燃焼ではなく加熱されることが意図されたエアロゾル形成基材を含むエアロゾル発生物品である。エアロゾル形成基材を加熱することにより形成されるエアロゾルは、エアロゾル形成基材の燃焼又は熱分解によって生成されるのよりもより少ない既知の有害成分を含有することができる。エアロゾル発生物品は、タバコスティックとすることができ、或いは、タバコスティックを含むことができる。
本明細書は、エアロゾル発生装置を使用する方法、エアロゾル発生装置、及び本明細書で記載されたエアロゾル発生装置を含むキットを提供する。本明細書では、種々の実施形態が記載される。
従って、1つの態様において、本明細書は、エアロゾル形成基材を加熱するための再利用可能な加熱要素を有するエアロゾル発生装置の使用方法を提供することができる。本方法は、加熱要素をエアロゾル形成基材と直接接触させるステップと、加熱要素の温度を第1の温度まで上昇させて、エアロゾルが形成されるようにエアロゾル形成基材を加熱するステップと、を含む。次いで、本方法は、加熱要素をエアロゾル形成基材と接触した状態から解除又は引き離すステップと、加熱要素に堆積した有機材料を熱的に遊離させるのに十分な第2の温度まで加熱要素の温度を上昇させるステップと、を提供する。第2の温度は、第1の温度よりも高い温度である。熱的遊離は、熱分解又は炭化反応により起こすことができる。
エアロゾル形成基材は、固体エアロゾル形成基材とすることができる。或いは、エアロゾル形成基材は、固体と液体の両方の成分を含むことができる。エアロゾル形成基材は、加熱時に基材から放出される揮発性のタバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含むことができる。或いは、エアロゾル形成基材は、非タバコ材料を含むことができる。エアロゾル形成基材は更に、エアロゾルフォーマを含むことができる。好適なエアロゾルフォーマの実施例は、グリセリン及びプロピレングリコールである。
エアロゾル形成基材が固体エアロゾル形成基材である場合には、固体エアロゾル形成基材は、例えば、ハーブ葉、タバコ葉、タバコリブの断片、再構成タバコ、加工タバコ、均質化タバコ、押し出しタバコ、及び膨張タバコの1又はそれ以上を含有する粉体、顆粒、ペレット、線条、スパゲッティ、ストリップ、又はシートのうちの1又はそれ以上を含むことができる。固体エアロゾル形成基材は、遊離形態とすることができ、或いは、好適なコンテナ又はカートリッジ内に提供することができる。例えば、基材のエアロゾル形成材料は、紙又は包装内に収められ、プラグの形態を有することができる。エアロゾル形成基材がプラグの形態である場合、あらゆる包装紙を含むプラグ全体がエアロゾル形成基材と見なされる。
任意選択的に、固体エアロゾル形成基材は、基材の加熱時に放出される追加のタバコ又は非タバコの揮発性香味化合物を含有することができる。固体エアロゾル形成基材はまた、例えば、追加のタバコ又は非タバコの揮発性香味化合物を含むカプセルを含有することができ、このようなカプセルは、固体エアロゾル形成基材の加熱中に溶融することができる。
任意選択的に、固体エアロゾル形成基材は、熱的に安定した担体上に設けるか、又は内部に埋め込むことができる。担体は、粉体、顆粒、ペレット、線条、スパゲッティ、ストリップ、又はシートの形態をとることができる。固体エアロゾル形成基材は、例えば、シート、発泡体、ゲル、又はスラリーの形態で担体の表面上に堆積することができる。固体エアロゾル形成基材は、担体の表面全体上に堆積することができ、或いは、使用中に非均一な香味送出を提供するためにパターンで堆積することができる。
好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、喫煙物品、例えば、カートリッジなどのロッド形の喫煙物品内に収容される。喫煙物品は、好ましくは、エアロゾル発生装置と係合してエアロゾル形成基材を装置の加熱要素と接触させるようにするような好適なサイズ及び形状のものである。例えば、喫煙物品は、およそ30mmとおよそ100mmの間の全長を有することができる。喫煙物品は、およそ5mmとおよそ12mmの間の外径を有することができる。
用語「上流側」及び「下流側」は、喫煙物品の要素又は構成要素の相対位置を説明するのに用いることができる。簡単にするために、本明細書で使用される用語「上流側」及び「下流側」は、エアロゾルがロッドを通って吸い込まれる方向を基準とした喫煙物品のロッドに沿った相対位置を指す。
加熱要素は、好都合には、喫煙物品内に挿入されてエアロゾル形成基材と接触することができる針、ピン、ロッド、又はブレードのような形状にすることができる。エアロゾル発生装置は、1つよりも多い加熱要素を備えることができ、加熱要素に関する以下の説明では、1又はそれ以上の加熱要素を意味する。
加熱要素の温度は、第1の温度及び第2の温度の両方まで上昇させることができる。温度は、あらゆる好適な方法により上昇させることができる。例えば、温度は、別の熱源と接触することにより生じる熱伝導によって上昇させることができる。温度は、変動電磁場により生じる誘導加熱によって上昇させることができる。温度は、導線又は抵抗トラックに電流を流すことにより生じる抵抗加熱によって上昇させることができる。1つの実施形態において、トラックは、0.5と5Ωの間の抵抗を有することができる。
好ましくは、加熱要素は、導電性トラック又は導電線を表面上に配置した剛性の電気絶縁基板を備える。電気絶縁基板のサイズ及び形状は、エアロゾル形成基材内に直接挿入できるのが好ましい。電気絶縁基板に十分な剛性がない場合には、加熱要素は、追加の強化手段を備えることができる。トラック又は導線に電流が流れて、加熱要素及びエアロゾル形成基材を加熱することができる。
エアロゾル発生装置は、加熱要素への供給電流を制御して温度を制御するよう構成された電気回路を更に備えるのが好ましい。エアロゾル発生装置はまた、加熱要素の温度を検知する手段を備えることができる。これにより、電気回路又は制御回路が、加熱要素の温度を第1の温度及び第2の温度の両方まで上昇させることができるようになる。第1の温度は、エアロゾル形成基材から揮発性化合物の発生を引き起こし、ひいてはエアロゾルの形成を引き起こすような十分に高い温度であるのが好ましい。第1の温度は、エアロゾル形成基材を燃焼させるほど高温ではない。
好ましくは、第1の温度は、約375°Cよりも低温である。例えば、第1の温度は、80°Cと375°Cの間、例えば、100°Cと350°Cの間とすることができる。加熱要素が第1の温度で保持される時間の長さは固定とすることができる。例えば、第1の温度は、2秒よりも長い期間、例えば、2秒と10秒の間維持することができる。加熱要素が第1の温度で保持される時間の長さは可変であってもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、ユーザが喫煙物品をいつ吸っているかを判定するセンサを備えることができ、この第1の温度で保持される時間は、ユーザが喫煙物品を吸っている時間の長さにより制御することができる。
加熱要素がエアロゾル形成基材と接触した状態にある期間の間、加熱要素は、第1の温度まで加熱された後冷却される熱サイクルを受ける。加熱要素は、エアロゾル形成基材との接触が解除されたときに第1の温度よりも低温であるのが好ましい。接触の間、エアロゾル形成基材の粒子は、加熱要素の表面に付着することができる。更に、熱によって加熱要素から放出される揮発性化合物及びエアロゾルは、加熱要素の表面上に堆積した状態になることができる。加熱要素に付着しその上に堆積した粒子及び化合物は、加熱要素が最適に機能するのを妨げる可能性がある。これらの粒子及び化合物はまた、エアロゾル発生装置の使用中に分解して、ユーザに不快な又は苦みのある香味を与える可能性がある。これらの理由から、加熱要素は定期的に清掃することが望ましい。
第2の温度は、加熱要素と接触した有機化合物を熱的に遊離するのに十分に高い温度であるのが好ましい。有機化合物は、加熱要素と基材との間の接触期間中に加熱要素の表面に付着し又は堆積したあらゆる粒子又は化合物とすることができる。
有機化合物の熱的遊離は、熱分解によって起こることができる。熱分解は、化合物が熱作用に起因して分解するプロセスである。有機化合物は、一般に熱分解して有機蒸気及び液体を形成し、これらは、本明細書においては、加熱要素から離れて移動して、加熱要素を清掃された状態にする。
加熱要素上に堆積した有機材料は、加熱要素の温度を約430°C又はそれ以上に上昇させることにより熱的に遊離されるのが好ましい。例えば、温度は、475°Cよりも高い温度、又は550°Cよりも高い温度まで上昇させることができる。温度は、600°Cよりも高い、又は800°Cよりも高い温度まで上昇させることができる。
加熱要素は、有機化合物の熱的遊離を行う時間期間の間第2の温度に保持することができる。例えば、加熱要素は、5秒よりも長い間第2の温度に保持することができる。好ましくは、加熱要素は、5秒と60秒の間、例えば、10秒と30秒の間の時間期間の間第2の温度に保持される。
エアロゾル発生装置と共に使用する喫煙物品は、ある量のエアロゾル形成基材を含む。エアロゾル形成基材は、加熱要素の単一の熱サイクルの間に完全に消費することができる。1つのこのような実施形態において、加熱器は常にオンになっており、温度は、作動中に加熱要素に供給されるエネルギーの量により調節されることになる。これは、例えば、加熱要素が喫煙物品を消費する持続期間の間第1の温度に維持される場合に相当することができる。或いは、加熱要素は、第1の温度に達してその後低下する熱サイクルを通じて繰り返しパルス作動される。これらのパルスは、ユーザが喫煙物品を吸っているときの期間と同時に起こることができる。エアロゾルの一部は、温度が第1の温度に達する毎に発生し、このエアロゾルの発生は、加熱要素が再度冷却される毎に終了する。これ以上エアロゾルが生成されないときには、喫煙物品は消費尽くされている。従って、喫煙物品が消費されるまでに加熱要素が第1の温度まで上昇された後に冷却される熱サイクルが5回以上、又は10回以上、或いは15回以上存在することができる。
ユーザは、加熱要素の温度を第2の温度まで上昇させるステップを実施することなく、消費済みの喫煙物品を取り出して、未消費の新しい喫煙物品と交換することができる。換言すると、ユーザは、有機材料を加熱要素から熱的に分離する清掃ステップを実施する前に、1つよりも多い物品を消費することができる。
従って、加熱要素の温度は、加熱要素を第2の温度まで上昇させるステップが実施される前に複数回第1の温度まで上昇させることができる。
加熱要素の温度を第2の温度まで上昇させて加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、清掃ステップと呼ぶことができる。
清掃ステップは、ユーザにより手動で作動させることができる。例えば、ユーザは、加熱要素を清掃する必要があると判断し、加熱要素を所定の時間期間の間第2の温度まで上昇させる清掃サイクルを作動させることができる。この作動は、エアロゾル発生装置上のボタンを押すことにより行うことができる。清掃サイクルは、所定の又は予めプログラムされた熱サイクルの後に自動的に終了するのが好ましい。
エアロゾル発生装置は、喫煙物品がエアロゾル発生装置と係合されているかどうかを判定する検知手段を備えることができる。喫煙物品が係合された場合、好ましくは、エアロゾル発生手段は、制御手段、例えば、加熱要素が第2の温度まで加熱されるのを防ぎ、これにより喫煙物品が係合されている間に清掃サイクルが作動されるのを防ぐ機能を果たす制御ソフトウェアを備える。
清掃ステップは、自動的に作動させることができる。例えば、エアロゾル発生装置は、加熱要素がエアロゾル形成基材との接触状態を解除されたとき、例えば、喫煙物品が装置から取り出されたときを検出する手段を備えることができる。このような事象が検出されたときには、加熱要素は、ある時間期間の間加熱要素が第2の温度まで加熱される清掃形態によって自動的にサイクル作動することができる。
エアロゾル発生装置に関連する制御手段は、ユーザによって消費された喫煙物品の回数を記録し、喫煙物品が所定回数消費された後に清掃サイクルを自動的に始動させることができる。
一部の実施形態において、エアロゾル発生装置は、加熱要素を加熱するためのエネルギーを提供するバッテリを備えることができる。有利には、エアロゾル発生装置は、バッテリを再充電するため及び他の機能のためのドッキングステーションと関連付けられる。清掃サイクルは、エアロゾル発生装置がドッキングステーション内にドッキングされたときに始動されるのが有利とすることができる。ドッキングステーションは、エアロゾル発生装置よりも加熱要素に対してより多くの電力を供給することができ、従って、第2の温度がより高くなることができる。より高温の第2の温度は、より効率的又はより迅速な清掃プロセスをもたらすことができる。
1つの態様において、本明細書は、コントローラに結合された加熱要素を備えるエアロゾル発生装置を提供することができる。コントローラは、加熱要素の温度が約400°Cよりも低い第1の温度まで上昇されて、加熱要素表面にわたって375°Cの平均温度、並びに表面上のどこかで420°Cの最大温度(すなわち、最大局部温度)をもたらすようにする第1の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。これにより、エアロゾル形成基材を燃焼させることなく、加熱要素に近接して配置されたエアロゾル形成基材からエアロゾルを形成できるようになる。コントローラは更に、加熱要素の温度が約430°Cよりも高い第2の温度まで上昇されて、加熱要素上に配置された有機材料を熱的に遊離させるようにする第2の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。
好ましくは、第1の温度は、80°Cよりも高温である。例えば、第1の温度は、80°Cと375°Cの間、又は100°Cと350°Cの間とすることができる。
エアロゾル発生装置は、上述の方法を実施するためのあらゆる装置とすることができる。例えば、エアロゾル発生装置は、上述された又は請求項において定義された方法を実施するようプログラムされたコントローラを備えるあらゆる装置とすることができる。
コントローラは、エアロゾル発生装置が収容することができる。代替として、コントローラは、エアロゾル発生装置に結合され、これによりエアロゾル発生装置の加熱要素に結合されるドッキングステーション内に収容することができる。
1つの態様において、本明細書は、喫煙物品を受けるのに好適なエアロゾル発生装置と、加熱要素とを備えたキットを提供することができ、該キットは更に、加熱要素に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させることにより加熱要素を清掃する命令を備える。この命令は、有機材料を熱的に遊離させる方法(例えば、加熱によって)を記述することができる。命令は、エアロゾル発生装置内にプログラムされた自動清掃サイクルをユーザがどのように作動させるかを記述することができる。
キットは、エアロゾル発生装置に結合可能なドッキングステーションを備えることができる。命令は、ドッキングステーション内にプログラムされた自動清掃サイクルをユーザがどのように作動すべきかを記述することができる。
キットは更に、1又はそれ以上の喫煙物品を備えることができる。キットは、上述された又は請求項において定義された方法何らかの方法を実施する命令を含むことができる。
本明細書の1つの態様に関して説明された特徴はまた、本明細書で考察される他の実施形態にも適用可能とすることができる。
ここで図面を参照しながら特定の実施形態について説明する。
喫煙物品と係合されたエアロゾル発生装置の第1の実施形態の概略断面図である。 エアロゾル発生装置の第1の実施形態の加熱要素を示す概略図である。 有機成分で汚れた表面を有するエアロゾル発生装置の第1の実施形態の加熱要素を示す図である。 有機成分が熱的に遊離された後の図3Aの加熱要素を示す図である。 方法の第1の実施形態を示すフロー図である。 エアロゾル発生装置の構成を示すブロック図である。 方法の第2の実施形態を示すフロー図である。
図1は、第1の実施形態によるエアロゾル発生装置10の一部を示している。エアロゾル発生装置10は、ユーザによる喫煙物品20の消費のため喫煙物品20と係合される。
喫煙物品20は、4つの要素、すなわち、エアロゾル形成基材30、中空管体40、移送セクション50、及びマウスピースフィルタ60を備える。これら4つの要素は、順次的且つ同軸に整列して配列され、シガレット紙70により組み立てられてロッド21を形成する。ロッドは、使用中にユーザがその口に挿入する唇側端部20と、唇側端部20に対してロッドの反対側の端部に位置する遠位端23とを有する。唇側端部22と遠位端23との間に位置する要素は、唇側端部の上流側にある、又は代替として、遠位端の下流側にあると説明することができる。
組み立てられると、ロッド21は、長さが45ミリメートルであり、直径7.2ミリメートルを有する。
エアロゾル形成基材30は、中空管体40の下流側に位置し、ロッド21の遠位端23まで延びる。エアロゾル形成基材は、フィルタペーパ(図示せず)に巻かれた皺寄せキャスト葉タバコの束を含む。キャスト葉タバコは、エアロゾル形成添加剤としてグリセリンを含む添加剤を含む。
中空管体40は、エアロゾル形成基材30の直ぐ下流側に位置し、セルロース・アセテートから形成される。管体40は、3ミリメートルの直径を有するアパーチャを定める。中空管体40の機能の1つは、加熱要素と接触できるようにロッド21の遠位端23に向かってエアロゾル形成基材30を位置付けることである。中空管体40は、加熱要素がエアロゾル形成基材30内に挿入されたときに、エアロゾル形成基材30がロッドに沿って唇側端部22向けて押し込まれるのを防ぐ役割を果たす。
移行セクション50は、長さ18ミリメートルの薄壁管体を含む。移行セクション50は、エアロゾル形成基材30から放出された揮発性物質がロッド21に沿って唇側端部22に向けて流れるのを可能にする。揮発性物質は、移行セクション内で冷却してエアロゾルを形成することができる。
マウスピースフィルタ60は、セルロース・アセテートから形成され、7.5ミリメートルの長さを有する。
上記で確認された4つの要素は、シガレット紙70内に緊密に巻かれることにより組み立てられる。この特定の実施形態におけるシガレット紙は、標準特性又は分類を有する標準的なシガレット紙である。この特定の実施形態におけるシガレット紙は、従来のシガレット紙である。例えば、シガレット紙は、セルロース繊維(水素結合により連結された十字繊維)、フィラー及び燃焼助剤を含む異方性構造の多孔性材料とすることができる。フィラー剤は、CaCO3とすることができ、燃焼助剤は、K/Naクエン酸塩、Naアセテート、MAP(第一リン酸アンモニウム)、及びDSP(ジリン酸ナトリウム)のうちの1又はそれ以上とすることができる。1平方メートル当たりの最終組成は、およそ25g繊維+10g炭酸カルシウム+及び0.2g燃焼助剤とすることができる。シガレット紙の多孔率は、0Corestaと120Corestaの間とすることができる。シガレット紙と要素の各々との間の界面は、要素を位置付け、喫煙物品20のロッド21を定める。
シガレット紙と要素の各々との間の界面は、要素を位置付け、喫煙物品20のロッド21を定める。上記で説明され且つ図1に示した特定の実施形態は、シガレット紙内に組み立てられる5つの要素を有するが、本明細書で記載される実施形態による喫煙物品は、追加の要素を有することができ、これらの要素は、代替のシガレットラッパー又は同等のものにおいて組み立てることができることは当業者には明らかであろう。同様に、本発明による喫煙物品は、より少ない要素を有する場合がある。その上、本明細書で考察された種々の実施形態に関連して説明される要素の種々の寸法は、単に例示に過ぎず、種々の要素についての別の好適な寸法を本明細書で考察する実施形態の技術的思想から逸脱することなく選ぶことができることは当業者には理解されるであろう。
エアロゾル発生装置10は、消費用に喫煙物品20を受けるためのシース12を含む。加熱要素90は、シース12内に位置し、喫煙物品の遠位端23と係合するように位置決めされる。加熱要素90は、先端91において終端するブレード形の形状にされる。
喫煙物品20がシース12内に押し込まれると、加熱要素90の先端91がエアロゾル形成基材30と係合する。喫煙物品に力を加えることにより、加熱要素90がエアロゾル形成基材30内に貫通する。適正に配置されると、喫煙物品20の遠位端23が、ストッパーとして機能するシース12の端壁17と当接するので、これ以上の貫通が阻止される。
喫煙物品20がエアロゾル発生装置10と適正に係合されたときには、加熱要素90は、エアロゾル形成基材30内に挿入されている。
図2は、図1のエアロゾル発生装置10に備えられる加熱要素90を詳細に示している。加熱要素90は、実質的にブレード形状である。すなわち、加熱要素は、使用時に加熱要素と係合された喫煙物品の長手方向軸線に沿って延びた長さと、幅及び厚みとを有する。幅は厚みよりも大きい。加熱要素90は、喫煙物品20を貫通するための先端又は突起部91で終端する。加熱要素は、加熱要素90の形状を定める電気絶縁基板92を備える。電気絶縁材料は、例えば、アルミナ(Al23)又は安定化ジルコニア(ZrO2)とすることができる。電気絶縁材料は、あらゆる好適な電気絶縁材料とすることができ、多くのセラミック材料が電気絶縁基板として使用するのに好適であることは、当業者には明らかであろう。
導電性材料のトラック93は、絶縁基板92の表面上にメッキされる。トラック93は、プラチナの薄層から形成される。あらゆる好適な導電性材料をトラックに用いることができ、好適な材料のリストには、金を含む、当業者には周知の多くの金属が挙げられる。トラック93の一方の端部は、第1のコンタクト94により電源に結合される。トラック93の他方の端部は、第2のコンタクト95により電源に結合される。トラック93に電流が流れると、抵抗加熱が起こる。これは、加熱要素90全体及び周囲環境を加熱する。加熱要素90のトラック93に流れる電流がオフに切り換わると、抵抗加熱はなくなり、加熱要素90の温度が急速に低下する。
加熱要素90はまた、カラー96を含む。カラー96は、カラー96の設計が抵抗加熱を最小限にするよう選択される限りは、導電性を可能にする好適な材料から形成することができる。1つの実施形態において、トラック93がプラチナ又はプラチナ合金から形成される場合、カラー96は、金又は銀、或いは何れかを含む合金から形成することができる。カラー96の材料の電気抵抗率の差違に起因して、カラー区域全体に発生する熱が少なく、カラー96は、トラック93を含む加熱要素90の部分よりも低い平均温度であることが分かる。別の実施形態において、カラー96は、セラミック又は他の適切な絶縁体などの絶縁材料から形成することができる。
カラー96は、トラック93を含む加熱要素90の部分の平均表面温度と比べて低温のゾーンを提供する。例えば、低温ゾーンの平均温度は、作動中にトラック93を含む加熱要素90の部分の平均表面温度よりも50°Cを超えて低温とすることができる。カラー96を含めることにより、何らかのオンボード電子回路で見られる温度を低下させることを含む、幾つかの利点を提供することができる。加えて、カラー96は、プラスチックなどの材料が装置で使用される場合、装置10の種々の部分の溶融又は劣化を防ぐ。カラーはまた、エアロゾルがカラー96を通過するときにかかるエアロゾルが冷却されことに起因して、装置の遠位端での凝縮を低減する。装置10に含まれる電子回路(図示せず)及びコンタクト94、95によって見られるこの凝縮の低減は、このような要素の保護を助けることができる。
エアロゾル発生装置10は、加熱要素90を作動させることができる電源及び電子回路(図示せず)を備える。このような作動は、手動で動作させることができ、或いは、ユーザの喫煙物品の吸い込みに応答して自動的に生じさせることができる。加熱要素が作動すると、エアロゾル形成基材が加熱され、揮発性物質が発生又は放出される。ユーザが喫煙物品20の唇側端部を吸い込むと、喫煙物品内に空気が吸い込まれ、揮発性物質が凝縮して吸入可能エアロゾルを形成する。このエアロゾルは、喫煙物品の唇側端部22を通過してユーザの口腔内に入る。
特定の実施形態(図5に概略的に例示される)において、エアロゾル発生装置は、加熱要素90に結合されて加熱要素の加熱を制御するプロセッサ又はコントローラ19を備える。コントローラ19は、加熱要素の温度が375°Cの第1の温度まで上昇される第1の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。これにより、加熱要素に近接して配置されたエアロゾル形成基材からエアロゾルを形成できるようになる。コントローラは更に、加熱要素の温度が30秒の期間の間550°Cの第2の温度まで上昇される第2の熱サイクルを通じて加熱要素を作動するようプログラムされる。これにより、加熱要素上に堆積した有機材料を分解又は熱分解できるようになる。
ここで、図1及び4を参照して、エアロゾル発生装置を使用する方法の特定の実施形態について説明する。図4は、本発明の方法の1つの実施形態で実施されるステップを記載したフロー図である。
ステップ1(図4における参照符号100):エアロゾル発生装置10の加熱要素90が、喫煙物品20内に収容されたエアロゾル形成基材30と接触する。これを行うために、喫煙物品20をエアロゾル発生装置10のシース12内に挿入する。加熱要素90は、シース12内に位置し、シース内に受けられるあらゆる喫煙物品に挿入できるようにシース12の底面17から突出する。喫煙物品20がシース12内に滑動すると、加熱要素90の頂部又は先端91が喫煙物品の遠位端23と接触する。シースの底端部17に向けた喫煙物品の更なる移動により、加熱要素90は、喫煙物品20の遠位端23に位置するエアロゾル形成基材内に貫通するようになる。喫煙物品がシース内に完全に挿入されると、喫煙物品の遠位端23は、シース12の底面17と当接し、加熱要素が最大貫通を達成する。
ステップ2:(参照符号200)ユーザが喫煙物品20の唇側端部22で吸込み又は吸煙すると、エアロゾル発生装置10のセンサがこの事象を検出することができる。ユーザの吸煙又は吸込みの検出が生じたときには、コントローラ19は、加熱要素を作動して第1の温度まで加熱させる命令を送る。加熱要素上に配置された導電トラック93に電流が流れ、加熱要素の抵抗加熱が生じる。第1の温度は、エアロゾル形成基材30から揮発性化合物を遊離するのに十分な375°Cである。揮発性化合物が凝縮して吸入可能エアロゾルを形成し、該エアロゾルは、喫煙物品を通ってユーザの口腔に吸い込まれる。或いは、装置の作動の間連続した加熱を用いることができ、ユーザの吸煙又は吸い込みの検出を用いて加熱を始動させ、ユーザの吸煙又は吸い込み中の加熱要素90の何らかの温度低下を補償することができる。
ステップ3:(参照符号300)ユーザが、喫煙物品20の唇側端部22での吸い込みを停止し又は吸煙を終了したときには、エアロゾル発生装置のセンサは、この事象を検出する。コントローラ19は、加熱要素90を流れる電流がオフに切り換えるよう命令を送る。これにより、トラック93の抵抗加熱が終了し、加熱要素の温度が急速に低下する。温度が低下すると、エアロゾルの発生が終了する。或いは、上記で考察した連続加熱の間、コントローラ19は、所望の設定点温度に基づいて、ユーザの吸煙又は吸い込み中に見られるエネルギー量を単に低減することができる。
エアロゾル形成基材30が揮発性化合物を依然として含有する場合には、ユーザは、喫煙物品20で別の吸煙を行い、ステップ2を繰り返すことができる(図4において矢印350で示される)。ステップ2及び3は、喫煙物品を消費し尽くすのに必要な頻度だけ繰り返すことができる。
ステップ4:(参照符号400)ユーザが喫煙物品20を終了すると、例えば、エアロゾル形成基材30を加熱してもこれ以上エアロゾルが発生しないときには、喫煙物品20はエアロゾル発生装置10のシース12から取り出される。これは、加熱要素90がエアロゾル形成基材30との接触状態から解除されることを意味する。必然的に、加熱要素90は、エアロゾル形成基材30から生じた幾らかの堆積物又は残留物で汚れた状態になる。このような堆積物は、加熱要素の性能を損なう可能性がある。例えば、加熱要素上の堆積物は、加熱要素とエアロゾル形成基材との間の熱伝達を妨げる可能性がある。加熱要素上の堆積物はまた、温度を検知するのに加熱要素が使用されたときに温度検知を妨げる可能性がある。加熱要素上の堆積物はまた、繰り返しの加熱時に苦みのある化合物を発生し、後続の喫煙物品の消費時に発生するエアロゾルの香味を損なう恐れがある。
加熱要素上の堆積物が十分に低いレベルであるとユーザが感じた場合には、ユーザは、別の喫煙物品を消費するよう決定することができる。この場合、ステップ1から4を繰り返すことができる。
ステップ5:(参照符号500)加熱要素が清掃を必要としているとユーザが考えた場合には、ユーザがエアロゾル発生装置10上のボタン(図示せず)を押し、これによりコントローラが清掃サイクルを作動させるようにする。加熱サイクルの間、加熱要素90のトラック93に電流が流れ、加熱要素の温度を第2の温度まで上昇させる。この第2の温度は、550°Cであり、加熱要素上の堆積物が熱劣化又は熱分解をすることができる温度である。加熱要素90は、30秒の期間の間550°Cの温度に保持され、加熱要素90上に堆積した有機化合物を熱的に遊離する。
図3Aは、エアロゾル発生装置の一部を示している。この図は、装置を使用して喫煙物品を消費した後の加熱要素90を示している。すなわち、図3Aは、上述の方法のステップ4の後のエアロゾル発生装置の加熱要素90を示している。加熱要素90は、図3Aにおいて黒く見える有機堆積物で覆われているのが分かる。
図3Bは、上記のステップ5で説明された清掃サイクルを実施した後の図3Aで示した同じ加熱要素を示している。すなわち、図3Aの加熱要素90は、550°Cの温度まで加熱されて、30秒の期間の間当該温度で保持されている。図3Aで見られる黒色の堆積物が除去され、加熱要素が清掃されたことが分かる。図3Bにおいて、加熱要素は、有機堆積物が除去された光沢のある外観を有する。
清掃後、エアロゾル発生装置は使用できる状態である。ステップ1から5を繰り返すことができる。これは、図4における矢印550で示される。
上述の方法の実施形態において、加熱要素を第1の温度まで加熱してエアロゾルを生成するステップは、ユーザの吸煙を装置が検出したときに行った。他の実施形態では、ユーザは、エアロゾルを生成するために手動で加熱要素を作動させることができる。
上述の方法の実施形態において、清掃サイクルを開始するステップは手動で作動させた。他の実施形態では、清掃サイクルは、喫煙物品がエアロゾル発生装置から取り出される毎に自動的に始動させることができる。
エアロゾル発生装置10は、ドッキングステーション(図示せず)と併せて用いることができる。ドッキングステーションは、例えば、エアロゾル発生装置に給電するのに使用されるバッテリを再充電するのに用いることができる。図6は、エアロゾル発生装置がドッキングステーションに結合されたときに用いることができる方法の1つの実施形態を示している。
ステップ1〜4は、図4に関して上記で説明したものと同じである。図6は、上記の説明と同じステップにおいて同じ参照符号を用いている。
ステップ5:(参照符号600)エアロゾル発生装置10が、装置を受けるためのドッキングステーション(図示)に結合される。
ステップ6:(参照符号700)エアロゾル発生装置10が検出されると、コントローラが清掃サイクルを作動させる。加熱サイクルの間、加熱要素90のトラック93に電流を流し、加熱要素の温度を第2の温度まで上昇させる。第2の温度は、550°Cであり、加熱要素上の堆積物が熱的に劣化又は熱分解できる温度である。加熱要素90は、30秒の期間の間550°Cの温度に保持され、加熱要素90上に堆積した有機化合物を熱的に遊離させる。1つの実施形態において、コントローラは、例えば、ユーザが清掃サイクルを実施することなく10又はそれ以上の回数加熱要素90と接触しているなど、所定回数の使用後に装置が清掃されていないことを示すドッキングステーションからの信号により始動することができる。その結果、コントローラ19は、ユーザに対して強制的に清掃サイクルを実施させることができる。例えば、最初に清掃サイクルを実施しない限り、ユーザが加熱要素90を作動できないようにすることができる。コントローラ19自体は、装置10をロックする命令を含むことができ、或いは、ドッキングステーションは、使用に関する情報を保持し、コントローラ19に対してロック及びアンロック命令を提供することができる。
ステップ7:(参照符号800)エアロゾル発生装置をドッキングステーションから取り出す。エアロゾル発生装置が使用できる状態になる。ステップ1から7を繰り返すことができる。これは、図6における矢印850で示される。
上述の例示的な実施形態は、例証であり、本発明を限定するものではない。上記の例示的な実施形態に照らして、上記の例示的な実施形態と適合する他の実施形態も当業者には理解されるであろう。
100 加熱要素及びエアロゾル形成基材と接触する
200 加熱要素の温度を第1の温度まで上昇させる
300 加熱要素を冷却する
400 エアロゾル形成基材から加熱要素を引き出す
500 加熱要素の温度を第1の温度よりも高温の第2の温度まで上昇させる

Claims (15)

  1. 再利用可能な加熱要素(90)を有するエアロゾル発生装置(10)を使用する方法であって、
    前記加熱要素(90)をエアロゾル形成基材(30)と接触させるステップと、
    前記加熱要素(90)の温度を第1の温度まで上昇させ、エアロゾルが形成されるのに十分に前記エアロゾル形成基材(30)を加熱するステップと、
    前記加熱要素(90)を前記エアロゾル形成基材(30)と接触した状態から解除するステップと、
    前記加熱要素(90)の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度まで上昇させて、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記加熱要素(90)に堆積した有機材料は、前記加熱要素(90)の温度を約430°Cよりも高い第2の温度まで上昇させることにより熱的に遊離される、請求項1に記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  3. 前記加熱要素(90)が、5秒から60秒の間の期間前記第2の温度で保持される、請求項1又は2に記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  4. 前記エアロゾル形成基材(30)がタバコを含む、請求項1〜3の何れかに記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  5. 前記エアロゾル形成基材(30)と接触状態にある間の最大局部温度が420°Cで、80°Cと375°Cの間の平均の第1の温度まで前記加熱要素(90)を加熱した結果としてエアロゾルが形成される、請求項1〜4の何れかに記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  6. 前記加熱要素(90)の温度を第1の温度まで上昇させ、エアロゾルが形成されるのに十分に前記エアロゾル形成基材(30)を加熱するステップが、前記加熱要素(90)の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度まで上昇させて、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップの前に2回又はそれ以上実施される、請求項1〜5の何れかに記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  7. 前記加熱要素(90)の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度まで上昇させて、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、前記エアロゾル形成基材(30)が前記加熱要素(90)との接触した状態から解除されたときに自動的に行う、請求項1〜6の何れかに記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  8. 前記加熱要素(90)の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度まで上昇させて、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、ユーザにより作動されるトリガーに応答して行う、請求項1〜6の何れかに記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  9. 前記エアロゾル発生装置(10)がドッキングステーションに結合可能であり、前記加熱要素(90)の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度まで上昇させて、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるステップは、前記エアロゾル発生装置(10)が前記ドッキングステーションに結合されたときに行う、請求項1〜6の何れかに記載のエアロゾル発生装置(10)を使用する方法。
  10. コントローラ(19)に結合された加熱要素(90)を備えたエアロゾル発生装置(10)であって、
    前記コントローラ(19)は、前記加熱要素の温度が約375°Cよりも低い第1の温度まで上昇される第1の熱サイクルによって前記加熱要素(90)を作動させて、前記加熱要素(90)に近接して配置されたエアロゾル形成基材(30)からエアロゾルを形成するようプログラムされ、
    前記コントローラ(19)は、前記加熱要素(90)の温度が約430°Cよりも高い第2の温度まで上昇される第2の熱サイクルによって前記加熱要素(90)を作動させて、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるようプログラムされている、エアロゾル発生装置(10)。
  11. 平均の前記第1の温度が、80°Cと375°Cの間であり、最大局部温度が420°Cである、請求項1に記載のエアロゾル発生装置(10)。
  12. 請求項1〜9の何れかにおいて定義された方法を実施するためのエアロゾル発生装置(10)。
  13. 喫煙物品(20)を受けるためのエアロゾル発生装置(10)と、前記加熱要素(90)に付着又は堆積した有機材料を熱的に遊離させるのに十分な温度まで前記加熱要素(90)を加熱することにより、前記エアロゾル発生装置(10)の加熱要素(90)を清掃する命令と、を備えるキット。
  14. 1又はそれ以上の喫煙物品(20)を更に備える、請求項13に記載のキット。
  15. 請求項1〜9の何れかにおいて定義された方法を実施する命令を含む、請求項14に記載のキット。
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