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JP7311569B2 - エアロゾル生成剤を加熱するための装置とともに使用するための物品 - Google Patents

エアロゾル生成剤を加熱するための装置とともに使用するための物品 Download PDF

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Description

本発明は、エアロゾル生成剤を加熱するための装置とともに使用するための物品に関する。
紙巻タバコ、葉巻タバコ等の喫煙品は、使用時、タバコを燃焼させてタバコ煙を発生させる。実際に燃焼させずに、したがって燃焼又は燃焼過程によって、例えばタバコの変質の結果としての煙又はエアロゾルを生成しないで、化合物を放出する製品を創出することによってこれらの喫煙品に代わるものを提供する試みがなされている。そのような製品の例としては、いわゆる非燃焼加熱式(heat-not-burn)製品、タバコ加熱製品、又はタバコ加熱装置がある。これらは、エアロゾル生成剤を燃やすのではなく加熱することでエアロゾルを形成することができる化合物を放出する。エアロゾル生成剤は、例えば、タバコでもよいし、他の非タバコ製品でもよい。非タバコ製品は、ニコチンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
本書で説明するいくつかの実施形態によれば、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品が提供され、この物品は、第1の表面を有する支持層であって、第1の表面の少なくとも一部分が粗い支持層と、第1の表面の粗い部分の上に設けられたエアロゾル生成剤とを備える。第1の表面の粗い部分の上にエアロゾル生成剤を設けると、ヒータから物品への熱伝達が改善される。
例示的な実施形態では、第1の表面の粗い部分は複数の凸部を備える。
例示的な実施形態では、第1の表面のその部分はエンボス加工されたものである。第1の表面をエンボス加工することは、粗い表面を得るための、効率的で容易に繰り返し可能な方法である。
本書で説明するいくつかの実施形態によれば、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品が提供され、物品は、第1の内面を有する紙の第1の基材と、第1のシートの第1の内面の少なくとも一部分の上にエアロゾル生成剤とを備える。
本書で説明するいくつかの実施形態によれば、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置と、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品とを備えるシステムが提供され、物品は、第1の表面を有する支持層であって、第1の表面の少なくとも一部分が粗い支持層と、第1の表面の粗い部分の上にエアロゾル生成剤とを備える。
本書で説明するいくつかの実施形態によれば、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置と、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品とを備えるキットが提供され、物品は、第1の表面を有する支持層であって、第1の表面の少なくとも一部分が粗い支持層と、第1の表面の粗い部分の上にエアロゾル生成剤とを備える。
本書で説明するいくつかの実施形態によれば、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための喫煙品を製造する方法が提供され、本方法は、少なくとも一部分が粗い第1の表面を有する支持層を用意するステップと、第1の表面の粗い部分の上にエアロゾル生成剤を設けるステップとを含む。
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を単なる例として説明する。
エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品の概略側面図である。 図1の物品の概略斜視図である。 エアロゾル生成剤を加熱するための装置の第1の例の概略斜視図である。 エアロゾル生成剤と基材との間での層間剥離の例の図である。 エアロゾル生成剤と基材との間での層間剥離の例の図である。 エアロゾル生成剤と基材との間での層間剥離のさらなる例の図である。 エアロゾル生成剤と基材との間での層間剥離のさらなる例の図である。 エアロゾル生成剤を受け入れるための粗い第1の表面を有する支持層の第1の例の概略平面図である。 エアロゾル生成剤を受け入れるための粗い第1の表面を有する支持層の第1の例の概略斜視図である。 エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品の第1の例の概略斜視図である。 切れ目線を有する物品の支持層の概略斜視図である。 エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品の第2の例の概略斜視図である。 エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品の概略図である。
本書では、用語「エアロゾル生成剤」は、加熱されると揮発成分を供する薬品を含む。「エアロゾル生成剤」は、任意のタバコ含有材料を含み、例えば、タバコ、タバコ抽出物を含むタバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコ、又はタバコ代替品のうちの一つ以上を含んでいてもよい。「エアロゾル生成剤」は、例えば、製品によってニコチンを含んでもよいし、含まなくてもよい香味料、チョーク等の充填材料及び/又は吸着材料、グリセロール、プロピレングリコール、或いはトリアセチンを含む他の非タバコ製品を含んでいてもよい。エアロゾル生成剤は、結合材料、例えば、アルギン酸ナトリウムを含んでいてもよい。エアロゾル生成剤は、その中に固体の形態のタバコ粒子又は葉を含んでいてもよい。一つの例では、エアロゾル生成剤はエアロゾル生成ゲルである。エアロゾル生成ゲルは、固体のゼリー状材料であってもよい。エアロゾル生成ゲルは、ニュートン性ゲル又は非ニュートン性ゲルであってもよい。一つの例では、ゲルは熱可塑性ゲルである。一つの例では、エアロゾル生成ゲルは、0.1~100Ns/mの粘度を有する。
図1及び図2を参照すると、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品100が示されている。物品100は、支持層102と、エアロゾル生成剤104の層とを含む。エアロゾル生成剤104は、支持層102の第1の表面106に配置される。エアロゾル生成剤104は、図1及び図2に示すように、支持層102の上に材料の層を形成し、エアロゾル生成剤104の層は支持層102に接合されることが好ましい。
図1~図6に示された物品100の例では、支持層102は実質的に滑らかな第1の表面106を有し、エアロゾル生成剤104はその上に配置される。滑らかな表面を有する支持層102の例はアルミニウム箔である。
物品100は、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための、ヒータを含むいわゆるタバコ加熱製品等の装置とともに使用されるように設計されている。加熱装置の例は図3に示されている。一つの例では、装置50は、実質的に平坦な加熱面52を備え、使用時には、その上に、物品100が、加熱面の上に支持層102が載るように配置される。他の例では、ヒータは、円筒ヒータ又はブレードヒータの形態を採ることがある。他の例では、装置は、空気を加熱し、その後、その空気がエアロゾル生成剤の表面を通過して加熱するように、ヒータを備えてもよい。ヒータは抵抗ヒータを備えてもよく、別の例では、ヒータは誘導ヒータであってもよく、物品は、装置内でサセプタの上に配置されてもよい。誘導加熱の例では、支持層102は磁性材料から形成され、支持層102が変動磁場を受けたときに渦電流を発生するように、追加のサセプタとして働いてもよい。装置50は、物品100を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるように構成される。図3の例では、装置50は、揮発した成分が流れて通ることができる吸い口54を含む。しかしながら、他の例では、装置は吸い口54を含まない。
エアロゾル生成ゲルを含むエアロゾル生成剤104の例では、エアロゾル生成ゲル104は、濃縮されたタバコ抽出物を高せん断混合器で、アルギン酸ナトリウム等の結合剤とともに水と混合することによって形成されてペースト又はスラリーを形成することができる。グリセロール等のエアロゾル生成剤が加えられて、ペーストは、アルミニウム又は紙等の支持層102の上に薄膜として湿式流延される。次いで、薄膜は、熱を加えて乾燥されて膜から過剰な水分を除去する。乾燥段階では、物品100は、ほぼ20分~5時間の間、ほぼ60~100℃の温度を受けることがある。薄膜の配合に使用される化学物質によって、薄膜は、商業環境で取り扱うのに問題となる粘着性の表面を示す。薄膜は、流延される支持層102への接着力が弱いことを示すこともあり、そのことは、乾燥段階中、及び、物品100がエアロゾル生成装置で使用時に加熱されているときにも、問題をもたらすことがある。これについては、下記でより詳細に説明する。
一つの例では、エアロゾル生成剤104は、100μm~350μmの厚さを有する。
物品の加熱時、エアロゾル生成剤104は、支持層102から層間剥離する傾向があることが観察された。さらに、物品100が、装置の加熱面52上に配置されるとき、支持層102は湾曲する傾向があり、それによって、支持層102と加熱面52との間に剥離が生じる。これらの両方の例の結果、加熱面52からエアロゾル生成剤104への熱伝達が悪くなり、それによってエアロゾルの送出が悪くなる。
エアロゾル生成剤104と支持層102との間での層間剥離の第1のメカニズムは図4A及び図4Bに示されている。図4Aは、加熱中の物品100の例を示す。加熱過程によって、エアロゾル生成剤104内の水及び又は他の成分が蒸発し、それによって、エアロゾル生成剤は、図4Aの矢印によって示されるように収縮する。支持層102は、アルミニウム又は紙等の固体材料から形成することができ、したがって、加熱時に収縮しない。エアロゾル生成剤104と支持層102との間にはいくらかの接着力があるので、エアロゾル生成剤層104と支持層102との間の収縮差によって、物品100は、図4Aに示されるように湾曲する。支持層102の自重によって、支持層102はエアロゾル生成剤104の収縮に抵抗する。エアロゾル生成剤104が収縮し続けると、エアロゾル生成剤104の中央部分が支持層102から剥離し、エアロゾル生成剤104と支持層102との層間剥離が生じ得る。層間剥離に対する湾曲の度合いは、エアロゾル生成剤104と支持層102との間の接着力の強さ、支持層102の剛性、及びエアロゾル生成剤104の剛性に依存する。
エアロゾル生成剤104と支持層102との間での層間剥離の第2のメカニズムは図5に示されている。図5は、加熱中の物品100の例を示す。加熱過程によって、エアロゾル生成剤104内の水及び又は他の成分が蒸発する。支持層102が装置の加熱面52上に配置される場合、支持層102の第1の表面106(したがって、加熱面)に最も近いエアロゾル生成剤104の表面は、加熱面52から離れたエアロゾル生成剤104の表面と比較してより急速に加熱される。その結果、支持層102の第1の表面106に最も近いエアロゾル生成剤104の表面は、加熱面から離れたエアロゾル生成剤の表面と比較してより多くの水分を失い、したがって、図5に示されるように、より収縮する。
エアロゾル生成剤104と支持層102との間での層間剥離の第3のメカニズムは図6に示されている。エアロゾル生成剤104が加熱されると、エアロゾル生成剤104の少なくとも一つの成分が揮発される。揮発した成分とエアロゾル生成剤104の外面との間に流路がなければ、揮発した成分の蓄積は、エアロゾル生成剤104を支持層102から剥離させるように働く。乾燥過程中にエアロゾル生成剤104に取り込まれた気泡も存在し、それらは、加熱時に膨張し、エアロゾル生成剤104と支持層102との間での層間剥離を生じさせるように働く。
装置50のヒータと物品100との間の熱伝達を改善して、揮発成分の発生を改善する必要性がある。驚くことに、接着を十分改善すると、エアロゾル生成剤に対する熱伝達を改善し、その結果、より効率的にエアロゾルが生成されることを見出した。熱伝達を改善する一つの方法は、エアロゾル生成剤104と支持層102との間での層間剥離を低減するために、エアロゾル生成剤104と支持層102との間の接着を改善することである。エアロゾル生成剤104と支持層102との間の接着を改善するための一つの選択肢は、エアロゾル生成剤104及び支持層102への化学添加剤の使用によるものである。エアロゾル生成剤104の粘着性を減じてエアロゾル生成剤の取扱いを改善するために粉末添加剤を使用してもよい。しかしながら、添加剤の使用はいくつかの欠点を有する。その理由は、添加剤の成分は加熱中に揮発され、使用者によって吸引されることがあり、それは望ましくない場合があるからである。さらに、添加剤の使用は、物品100を作製するコストを上昇させる。
図7A及び図7Bは、第1の表面206を有する基材の形態の支持層202の例を示し、ここでは、第1の表面206の少なくとも一部分は、平らでない表面、又は不規則な表面を与えるように粗くなっている。第1の表面206は、支持層202の第1の表面206からのエアロゾル生成剤204の層間剥離を防止又は抑制するのに十分粗い。
一つの例では、第1の表面206は、支持層202にいくつかの穴を作ることによって粗くされる。穴は、一つのピン又は一連のピンで、第1の表面206を貫通することによって作ることができる。
支持層202は、エアロゾル生成剤204を受け入れて保持するのに適した任意の材料から形成することができる。一つの例では、支持層202は、熱伝導材料、例えば、アルミニウム等の金属から形成される。支持層202は、例えば、アルミニウム箔等の金属箔であってもよい。
アルミニウムから形成された支持層202の例では、アルミニウムは5μm~25μmの厚さを有することが好ましい。アルミニウムの厚さは、7μm、10μm、又は20μmであってもよく、6μm~8μmがより好ましい。
他の例では、支持層202は、チップペーパー、多孔性のプラグ巻取紙、シガレットペーパー、又はティーバッグ紙等の紙材料から形成される。紙は多孔性の紙であってもよい。エアロゾル生成ゲルがエアロゾル生成剤として使用されるとき、ゲルは多孔性の紙の孔の中に流れて接着を改善することができる。紙材料から形成された支持層の例では、紙は、20gsm~100gsmの重量が好ましい。
エアロゾル生成剤204(図示せず)は、支持層202の第1の表面206に配置される。図7A及び図7Bに示された例では、第1の表面206は、複数の凸部208が存在するという事実の結果、粗くなっている。凸部208は、支持層202の第1の表面206から突出する要素である。図7A及び図7Bに示された例では、凸部は円柱の形態を採っているが、支持層202の第1の表面206から突出する任意の形状、例えば、立方体、角錐、及び不規則な形状が使用されてもよい。凸部208は必ずしも同じ形状から形成される必要はない。図7A及び図7Bの凸部208は、支持層202の第1の表面206のほとんどを覆っているように示されているが、他の例では、凸部208は、支持層202の第1の表面206の一部分だけ覆う。一つの例では、凸部208は、支持層の第1の表面206に追加の材料を付け加える、又は第1の表面からいくらかの材料を取り除くことによって形成されてもよい。
一つの例では、凸部は、0.1mm~0.2mmの高さ、及び0.2mm~0.4mmの幅を有し、0.15mmの高さ及び0.3mmの幅を有することがより好ましい。
一つの例では、支持層202の第1の表面206は、ある表面粗さを生成するためにエンボス加工される。支持層202は、支持層202を、型を使って型押しすることによってエンボス加工され、それによって、支持層202の第1の表面206が、選択された領域に3次元又は隆起効果を有することができる。いくつかの例では、エンボス手法は、一方は隆起し、他方は凹んだ二つの型を使用することを必要とする。支持層202が型の間でプレスされると、隆起側の型が、支持層202を凹んだ側の型の中に押し込み、エンボス表面を生成するように、二つの型は互いに嵌合する。
凸部208は、エンボス加工によって形成されてもよい。支持層202の第1の表面206をエンボス加工することは、粗い表面を生成する簡単で繰り返し可能な方法である。第1の表面206は、一つ以上の隆起、窪み、凹み、立ち上がり部、穴を含むことによって粗くすることができる。
第1の表面206は、渦巻、線、方形、円、及び/又は矩形のうちの一つ以上等の様々なパターンを使用してエンボス加工することができる。
支持層202の粗い第1の表面206は、図7A及び図7Bに示すように、エアロゾル生成剤204と支持層202との間の接触表面積を増大させるのに効果がある。粗い第1の表面206を有する支持層202とエアロゾル生成剤204とから形成された物品200の例が図7Cに示されている。表面積を大きくすると、エアロゾル生成剤204と支持層202との間の接着力が増大し、したがって、上記の初めの二つの剥離メカニズムの効果が小さくなる。第1のメカニズムに関しては、強い接着力は、エアロゾル生成剤204が収縮するとき、支持層202から剥離しにくくなることを意味する。第2のメカニズムに関しては、エアロゾル生成剤204が熱伝導層の内面に対してより強い接着力を有するので、エアロゾル生成剤は熱伝導層の内面から剥離しにくくなる。接着力が増大すると、エアロゾル生成剤204は支持層202から層間剥離しにくくなり、したがって、物品200が加熱装置によって加熱されるとき、より多くのエアロゾル生成剤204が加熱される。
第1の表面206を有する支持層202であって、第1の表面206の少なくとも一部分が粗い支持層202を用意し、第1の表面206の粗い部分にエアロゾル生成剤204を設けることによって、物品200を製造することができる。上記のように、第1の表面206は、第1の表面206をエンボス加工すること、凸部208を設けること、又は表面を粗くする他の手段のうちの一つ以上によって粗くすることができる。
図8に示すさらなる例では、支持層302の第1の表面306は、第1の表面306に形成された一つ以上の切れ目線310を有することによって粗くされる。切れ目線は、支持層302の第1の表面306全体にわたって切削要素を走らせて、支持層302の第1の表面306に一つ以上の切込み又は凹みを設けること等の公知の工程によって形成することができる。
図8は、第1の表面306に施された6本の切れ目線310を有する支持層302を示すが、いくつかの例では、これより少ない切れ目線、他の例では、6本より多い切れ目線310が第1の表面306に施される。図7Bに示された凸部208と同様に、切れ目線310は、支持層310の第1の表面に表面粗さを加える機能を果たしており、それは、エアロゾル生成剤304と支持層302との間の接着力を増大させる。一つの例では、支持層302の第1の表面306の表面粗さは、切れ目線310によって与えられる。他の例では、支持層の第1の表面306の表面粗さは、凸部208、エンボス、及び切れ目線310のうちの一つ以上の組合せによって与えられる。
図9に示すように、切れ目線310は、エアロゾル生成剤304に施されてもよい。エアロゾル生成剤304に切れ目線310を施すと、エアロゾル生成剤304は、切れ目線310を境界とする一つ以上の別々の区域に区切られることになる。エアロゾル生成剤304を別々の区域に分けると、任意の揮発成分及びエアロゾル生成剤304の外面に対するより多くの流路が与えられる。したがって、エアロゾル生成剤304と支持層302との間での層間剥離の上記の第3のメカニズムは起きにくくなる。さらに、エアロゾル生成剤304を一つ以上の別々の区域に分けると、上記の湾曲する効果を低減する助けとなる。
エアロゾル生成剤104、204、304は、バーレー、バージニア、及びオリエント等の異なるタバコ抽出物から形成されてもよい。異なるタバコ抽出物から形成されたエアロゾル生成剤204、304は、異なる特性を有することがある。例えば、バーレータバコから形成されたエアロゾル生成剤はより脆いが、バージニア及びオリエントから形成されたエアロゾル生成剤はより柔軟である。支持層302の第1の表面306の少なくとも一部分が粗いと、オリエントタバコから形成されたエアロゾル生成剤304を使用するときに最良の結果が得られる。
選ばれた供試品でT形剥離試験が実行された。T形剥離試験は、エアロゾル生成剤304と支持層302との間での剥離強度の試験を意味する。T形剥離試験の結果を下記に示す。
Figure 0007311569000001
別の例では、支持層は、チップペーパー、多孔性のプラグ巻取紙、シガレットペーパー、又はティーバッグ紙等の紙から形成されてもよい。紙は繊維質基材であるので、紙の表面は不規則である。エアロゾル生成剤が紙の表面に貼り付けられるとき、エアロゾル生成剤は不規則な表面と接触して、紙基材の第1の表面に接着する。本発明者は、驚くことに、エアロゾル生成剤は、薄い紙支持体を弱くせず、流延時、紙はその一体性を保ち、乾燥後、薄膜が紙基材に強く接着することを見出した。これによって、支持層として紙基材を使用する物品は、紙が十分薄くて顕著な「断熱層」としては働かず、熱伝達は許容可能であるので、加熱装置で使用するための理想的なシステムとなる。
一つの例では、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置は、上記の例のいずれかによる物品とともにキットで売られてもよい。
上記の例は、支持層の第1の表面上のエアロゾル生成剤を示すが、他の例では、支持層は、第1の表面及び第2の表面を含むことができ、この場合、第1の表面の少なくとも一部分は粗く、第2の表面の少なくとも一部分は粗い。第2の表面は、第1の表面に対して支持層の反対側に配置することができる。エアロゾル生成剤は、第1の表面の粗い部分及び第2の表面の粗い部分に貼り付けられる。この構成は、より多くのエアロゾル生成剤が支持層によって保持されることを可能にする。或いは、物品は第2の支持層を備えることができ、その結果、エアロゾル生成剤は、第1の支持層と第2の支持層との間に配置される。第1の支持層と同様に、第2の支持層は、第1及び/又は第2の粗い表面を備えることができる。
図10は、上記の例のいずれかによる物品の例を示しており、物品500は、エアロゾル生成剤を加熱してエアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置50内に挿入することができるカートリッジの形態である。物品500は、第1の表面(図示せず)を有する支持層を含み、第1の表面の少なくとも一部分は粗い。エアロゾル生成剤は、第1の表面の粗い部分に貼り付けられる。
本書で説明した様々な実施形態は、特許請求される特徴の理解と教示を助けるためだけに提示されている。これらの実施形態は、実施形態の単なる代表的な例として供され、すべての実施形態を網羅するものでもなければ、他の実施形態を排除するものでもない。本書で説明した利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び/又は他の側面は、特許請求の範囲によって規定されたように本発明の範囲を限定するものと考えるべきではなく、或いは特許請求の範囲に対する均等物を制限するものと考えるべきではなく、特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用し、修正を施すことができることを理解されたい。本発明の様々な実施形態は、本書で詳細に説明したもの以外の、開示された要素、構成、特徴、部品、ステップ、手段等の適切な組合せを適切に含み、それらのみから構成され、或いは実質的にそれらから構成されてもよい。さらに、本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性のある他の発明を含むことができる。
50…装置、100…物品、102…支持層、104…エアロゾル生成剤。

Claims (7)

  1. エアロゾル生成剤を加熱して前記エアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置とともに使用するための物品であって、
    第1の内面を有する紙の第1の基材と、
    前記第1の基材の前記第1の内面の少なくとも一部分に接着されたエアロゾル生成剤と、
    を備え
    前記紙が多孔性の紙であり、前記エアロゾル生成剤がエアロゾル生成ゲルである、物品。
  2. 紙の前記基材が、
    チップペーパー、
    多孔性のプラグ巻取紙、
    シガレットペーパー、又は
    ティーバッグ紙
    から選択される、請求項1に記載の物品。
  3. 紙の前記基材が20~100gsmである、請求項1又は2に記載の物品。
  4. 前記エアロゾル生成剤が、
    バーレー、
    バージニア、
    オリエント
    のタバコ抽出物のうちの一つ以上を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の物品。
  5. 前記エアロゾル生成剤が100~350ミクロンの厚さを有している、請求項1~のいずれか一項に記載の物品。
  6. エアロゾル生成剤を加熱して前記エアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置と、
    請求項1~のいずれか一項に記載の物品と、
    を備えるシステム。
  7. エアロゾル生成剤を加熱して前記エアロゾル生成剤の少なくとも一つの成分を揮発させるための装置と、
    請求項1~のいずれか一項に記載の物品と
    を備えるキット。
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