JP7547462B2 - エアロゾル発生装置および混合エアロゾルを発生する方法 - Google Patents

Description

本発明は、エアロゾル発生装置および混合エアロゾルを発生する方法に関する。

ユーザーによる吸入のためのエアロゾルを発生するための装置は、当業界で周知である。こうした装置は典型的に、液体エアロゾル形成基体がエアロゾルに気化するまで液体エアロゾル形成基体を加熱することによってエアロゾルを生成する。こうした装置は典型的に、液体エアロゾル形成基体または「ｅリキッド」の分量を保持するための貯蔵部分または貯蔵部と、ｅリキッドを加熱してエアロゾルを発生するためのヒーターとを含む。

典型的なエアロゾル発生装置は、液体エアロゾル形成基体を２００℃～３５０℃の高温に加熱して、エアロゾル形成基体を気化する。しかしながら、液体エアロゾル形成基体をこうした高温に加熱することは、液体エアロゾル形成基体内の化合物の熱分解をもたらすことができる。液体エアロゾル形成基体内の化合物の熱分解は、ユーザーに送達されるエアロゾルに悪影響を及ぼしうる。

液体エアロゾル形成基体の熱分解のリスクを低減または排除するエアロゾル発生装置を提供することが望ましいであろう。

エアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は第一の貯蔵部分を備えてもよい。エアロゾル発生装置は第一の液体エアロゾル形成基体を備えてもよい。第一の液体エアロゾル形成基体は第一の貯蔵部分内に含有されてもよい。エアロゾル発生装置はノズルを備えてもよい。ノズルは、第一の貯蔵部分から第一の液体エアロゾル形成基体を受容するように配設されてもよい。エアロゾル発生装置は第二の貯蔵部分を備えてもよい。エアロゾル発生装置は第二の液体エアロゾル形成基体を備えてもよい。第二の液体エアロゾル形成基体は第二の貯蔵部分内に含有されてもよい。エアロゾル発生装置は電圧回路を備えてもよい。電圧回路は回路接地を含んでもよい。電圧回路は、第一の液体エアロゾル形成基体と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されてもよい。エアロゾル発生装置はヒーターを備えてもよい。ヒーターは、第二の貯蔵部分からの第二の液体エアロゾル形成基体を加熱するように配設されてもよい。エアロゾル発生装置は混合チャンバーを備えてもよい。混合チャンバーはノズルと流体連通していてもよい。混合チャンバーはヒーターと流体連通していてもよい。

また、第一の貯蔵部分と、第一の貯蔵部分内に含有された第一の液体エアロゾル形成基体と、第一の貯蔵部分から第一の液体エアロゾル形成基体を受容するように配設されたノズルと、第二の貯蔵部分と、第二の貯蔵部分内に含有された第二の液体エアロゾル形成基体と、回路接地を含む電圧回路であって、第一の液体エアロゾル形成基体と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されている電圧回路と、第二の貯蔵部分からの第二の液体エアロゾル形成基体を加熱するように配設されたヒーターと、ノズルおよびヒーターと流体連通している混合チャンバーとを備えるエアロゾル発生装置が提供されている。

また、第一の貯蔵部分と、第一の貯蔵部分内に含有された第一の液体エアロゾル形成基体と、第一の貯蔵部分から第一の液体エアロゾル形成基体を受容するように配設されたノズルと、第二の貯蔵部分と、第二の貯蔵部分内に含有された第二の液体エアロゾル形成基体と、第一の貯蔵部分からの第一の液体エアロゾル形成基体を分散させるように配設されたエレクトロスプレー装置と、第二の貯蔵部分からの第二の液体エアロゾル形成基体を加熱するように配設されたヒーターと、ノズルおよびヒーターと流体連通している混合チャンバーとを備えるエアロゾル発生装置が提供されている。エレクトロスプレー装置は電圧回路を備えてもよい。電圧回路は回路接地を含んでもよい。電圧回路は、第一の液体エアロゾル形成基体と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されてもよい。

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、またはその他のエアロゾル化手段によって放出されてもよい。適切な基体は、ｅリキッドなどの液体状である可能性がある。

有利なことに、上記で定義されたエアロゾル発生装置は、非熱気化によって（例えばエレクトロスプレーによって）、第一の液体エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生してもよい。非熱気化の使用は、第一の液体エアロゾル形成基体中の化合物の熱分解のリスクを低減または排除する。具体的に本発明者らは、エアロゾル化プロセス中の熱エネルギーの印加を低減または除去することによって、液体エアロゾル形成基体内の化合物を熱分解するリスクが低減または排除されうることを認識した。本発明者らは、エレクトロスプレーとしても知られる、電気流体力学的噴霧などのエアロゾル化プロセスを使用することによって、エアロゾル化プロセス中の熱エネルギーの低減または除去が達成されうることをさらに認識した。エレクトロスプレーはクーロン反発を使用して液体を分解し、ナノメートルおよびマイクロメートルの範囲の液滴に分散させる。これはまた、液体の噴霧と呼ばれうる。

一部の実施例において、第一の液体エアロゾル形成基体は、熱分解の影響をより受けやすいエアロゾル化合物を含むことができ、第二の液体エアロゾル形成基体は、熱分解の影響をより受けにくいエアロゾル化合物を含むことができる。例えば、第一の液体エアロゾル形成基体は、グリセロールおよびプロピレングリコールのうちの少なくとも一つを含んでもよく、第二の液体エアロゾル形成基体は水、クエン酸トリエチル、および風味剤のうちの少なくとも一つを含んでもよい。一実施例において、第一の液体エアロゾル形成基体は誘電材料であってもよい。

エアロゾル発生装置の使用中に、第一の液体エアロゾル形成基体は、電圧回路を使用することによって第一のエアロゾルにエアロゾル化され、第二の液体エアロゾル形成基体は、ヒーターを使用することによって第二のエアロゾルにエアロゾル化される。第一のエアロゾルおよび第二のエアロゾルは混ぜ合わされて混合エアロゾルにされることができ、この混合エアロゾルはその後、ユーザーによって吸入されうる。有利なことに、二つの異なる気化技法を組み合わせて使用することは、エアロゾル発生装置が大量の混合エアロゾルを発生することを可能にする。

有利なことに、エアロゾル発生装置による第一の液体エアロゾル形成基体の非熱気化は、約４００ナノメートル以下の液滴サイズを有するエアロゾルの発生を容易にする。有利なことに、約４００ナノメートル以下の液滴サイズは、ユーザーへのエアロゾルの肺送達を容易にしうる。

一実施例において、ノズルは、第一の貯蔵部分と流体連通している毛細管を備える。毛細管は第一の部分および第二の部分を備えてもよい。第一の部分は第一の端および第二の端を備えてもよい。第一の部分の第一の端は、第一の貯蔵部分と流体連通していてもよい。第二の部分は、第一の部分の第二の端から延びてもよい。毛細管の第一の部分は、毛細管の第二の部分よりも長くてもよい。毛細管の第二の部分は、毛細管の第一の部分に対してある角度で配置されてもよい。毛細管の第二の部分は、毛細管の第一の部分に対して約４５度～約１３５度の角度で配置されてもよい。毛細管の第二の部分は、毛細管の第一の部分に対して約９０℃の角度で配置されてもよい。毛細管の第一の部分に対してある角度で毛細管の第二の部分を提供する利点は、第一の液体エアロゾル形成基体から発生する第一のエアロゾルと、第二の液体エアロゾル形成基体から発生する第二のエアロゾルとの混合の増大をもたらしうることである。

毛細管は、約５ミリメートル～約５センチメートルの長さを有してもよい。毛細管は、約３センチメートルの長さを有してもよい。

毛細管は、約１８ゲージ～約３３ゲージの厚さを有してもよい。

毛細管は任意の適切な材料から形成されてもよい。電圧回路が毛細管に電圧を印加するように配設されている実施形態において、毛細管は導電性材料から形成されていることが好ましい。毛細管は、アルミニウムおよびステンレス鋼のうちの少なくとも一つから形成されてもよい。

一実施例において、電圧回路は、第一の貯蔵部分およびノズルのうちの少なくとも一つに電気的に接続された電圧端子を備える。電圧回路は、電圧端子に電圧を印加するように配設されてもよい。電圧回路は、電圧端子と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されてもよい。

一実施例において、電圧回路は、第一の液体エアロゾル形成基体と接触している基体電圧端子を備える。電圧回路は、基体電圧端子と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されてもよい。

回路接地は別個の要素であってもよい。回路接地は第二の貯蔵部分であってもよい。回路接地は対電極であってもよい。対電極は、ノズルに対して直角を成すように配向されてもよい。対電極は、毛細管に対して直角を成すように配向されてもよい。対電極は、ノズルの下流に提供されてもよい。回路接地は電源であってもよい。回路接地は電池であってもよい。回路接地は電池の陰極であってもよい。

有利なことに、使用中に電圧回路は、第一の液体エアロゾル形成基体から発生した第一のエアロゾルの液滴を帯電またはイオン化する。液滴が帯電されると、帯電された液滴内で反発力が発生される。各液滴内の各液体粒子の静電気的な帯電は相互に反発し、また各液滴の外表面上に作用する表面張力は液滴を一緒に保持する。液滴がより大きいほど、液滴内により多くの液体粒子が含有され、また液滴が帯電すると、液滴内により大きい静電反発力がある。レイリー限界として周知のものにて、内部反発力は表面張力に打ち勝ち、液滴は複数のより小さい液滴へと分裂する。このプロセスはクーロン分裂として知られている。

電圧回路は、約１キロボルト～約２０キロボルトの電圧差を印加するように配設されていることが好ましい。

一実施例において、エアロゾル発生装置は、ノズルの下流に位置付けられたメッシュおよび穿孔されたプレートのうちの少なくとも一つを備える。穿孔されたプレートは、ノズルの下流に位置付けられてもよい。穿孔されたプレートは、穿孔されたプレートを通って延びる複数の開口を画定してもよい。

一実施例において、エアロゾル発生装置の使用中に、第一の液体エアロゾル形成基体から生成されたエアロゾルは、ユーザーによって吸入できる前に、穿孔されたプレートを通過しうる。有利なことに、穿孔されたプレートの開口よりも大きい、第一のエアロゾルのいかなる液滴も、穿孔されたプレートを通過することが妨げられる。従って、穿孔されたプレートは有利なことに、ユーザーに送達される第一のエアロゾルの最大液滴サイズを制限するように構成されてもよい。例えば、穿孔されたプレートの開口よりも大きい、第一のエアロゾルの液滴を、各開口を画定するプレートによってブロックすることができる。

有利なことに、エアロゾル発生装置によって発生されるエアロゾルの最大液滴サイズを制御することは、穿孔されたプレートがユーザーへのエアロゾルの一貫した送達を容易にすることを可能にする。一貫した液滴サイズは、一貫したユーザー体験を提供する。

一実施例において、メッシュおよび穿孔されたプレートのうちの少なくとも一つは、電圧回路に電気的に接続されている。一実施例において、メッシュおよび穿孔されたプレートのうちの少なくとも一つは、回路接地に電気的に接続されている。

一実施例において、第一の液体エアロゾル形成基体はニコチン、グリセロール、およびプロピレングリコールのうちの少なくとも一つを含む。第一の液体エアロゾル形成基体は、ユーザーに送達するための別の標的化合物を含んでもよい。

一実施例において、エアロゾル発生装置は、第一の液体エアロゾル形成基体を第一の貯蔵部分からノズルに分配するための液体分配装置を備える。

一実施例において、混合チャンバーは、ノズルからのエアロゾルとヒーターからのエアロゾルとの混合を可能にするように配設されている。一実施例において、混合チャンバーは、第一の液体エアロゾル形成基体から発生されたエアロゾルと、第二の液体エアロゾル形成基体から発生されたエアロゾルとの混合を可能にするように配設されている。混合チャンバーは、ハウジングの形状によって画定されている空洞であってもよい。混合チャンバーは、ヒーターの形状によって画定されている空洞であってもよい。使用中、混合チャンバーは、第一のエアロゾルと第二のエアロゾルの混合を可能にするための画定された空間を提供する。

一実施例において、第二の貯蔵部分は液体移動要素を備える。第二の液体エアロゾル形成基体は、液体移動要素上に吸着されていることが好ましい。液体移動要素は、芯または毛細管のうちの少なくとも一つを備えてもよい。

一実施例において、エアロゾル発生装置は、電圧回路およびヒーターに電力を供給するように配設された電源を備える。電圧回路は、電源からの電圧出力を増大するための電圧ブーストコンバータを含んでもよい。電源は電池を備えてもよい。電池は再充電可能電池であってもよい。電池はリチウムイオン電池であってもよい。電源は、コンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置を備えてもよい。電源は再充電を必要としてもよい。電源は、エアロゾル発生装置の一回以上の使用のために十分なエネルギーの蓄積を可能にする容量を有してもよい。例えば、電源は従来の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる典型的な時間に対応する約６分間、または６分の倍数の時間にわたる混合エアロゾルの連続的な発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定の吸煙回数、または不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。電源は、電圧回路に電力を供給するように配設された第一の電源と、ヒーターに電力を供給するように配設された第二の電源とを備えてもよい。

一実施例において、回路接地は電源である。別の実施例において、回路接地は電池である。

一実施例において、エアロゾル発生装置は、ヒーターを約８０℃～約１８０℃の温度に加熱するように配設されている。

ヒーターは電気ヒーターであることが好ましい。

ヒーターは抵抗ヒーターであってもよい。

ヒーターはメッシュ型ヒーターであってもよい。

ヒーターは誘導ヒーターであってもよい。エアロゾル発生装置は、サセプタをさらに含んでもよい。誘導ヒーターは、使用中にサセプタを誘導加熱するように構成されてもよい。誘導ヒーターは、サセプタの一部分の周りに位置付けられてもよい。

ヒーターは長方形の形状を有してもよい。一部の実施例において、ヒーターは円筒形状を有してもよい。円筒形状の使用は、エアロゾルのより高い流量を可能にしうる。

ヒーターは、第二の貯蔵部分と直接接触して位置付けられてもよい。

ヒーターは、液体移動要素と直接接触して位置してもよい。

一実施例において、第二の液体エアロゾル形成基体は水、クエン酸トリエチル、および風味剤のうちの少なくとも一つを含む。第二の液体エアロゾル形成基体は、ユーザーに送達するための別の標的化合物を含んでもよい。

エアロゾル発生装置はハウジングを含んでもよい。

エアロゾル発生システムは、一つ以上の空気吸込み口を備えてもよい。エアロゾル発生システムは、複数の空気吸込み口を備えてもよい。エアロゾル発生システムは、ヒーターの領域中に位置する一つ以上の空気吸込み口を含んでもよい。エアロゾル発生システムは、ノズルの領域中に位置する一つ以上の空気吸込み口を含んでもよい。エアロゾル発生システムは、電圧回路の領域中に位置する一つ以上の空気吸込み口を含んでもよい。

エアロゾル発生装置は、第一の液体エアロゾル形成基体から第一のエアロゾルを発生するためのエレクトロスプレー装置を含んでもよい。エレクトロスプレー装置は電圧回路を備えてもよい。エレクトロスプレー装置はノズルを備えてもよい。エレクトロスプレー装置は、第一の液体エアロゾル形成基体の液滴を帯電またはイオン化するように構成されてもよい。

エアロゾル発生装置は取り外し可能なカートリッジを含んでもよい。カートリッジは二つ以上の区画を備えてもよい。取り外し可能なカートリッジは、第一の貯蔵部分および第二の貯蔵部分のうちの少なくとも一つを収容してもよい。取り外し可能なカートリッジは、第一の貯蔵部分および第二の貯蔵部分を収容してもよい。

エアロゾル発生装置の一部の構成要素は、分離可能、取り外し可能、または単回使用のもの、かつ使い捨てであってもよい。本明細書にさらに記載の通り、エアロゾル発生装置は完全に組み立てられた時に、吸入可能な混合エアロゾルを生成するために使用するように構成されている。

エアロゾル発生装置は、電源セクションと、電源セクションに取り付けるように構成されたエアロゾル発生セクションとを備えてもよい。電源は電源セクションに位置付けられていることが好ましい。第一の液体エアロゾル形成基体および第二の液体エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生セクションに提供されていることが好ましい。エアロゾル発生セクションはマウスピースを備えてもよい。

混合エアロゾルを発生する方法も提供されている。方法は、第一の液体エアロゾル形成基体をエレクトロスプレーして、第一のエアロゾルを発生することを含んでもよい。方法は、第二の液体エアロゾル形成基体を加熱して、第二のエアロゾルを発生することを含んでもよい。方法は、第一のエアロゾルと第二のエアロゾルを混合して、混合エアロゾルを発生することを含んでもよい。

混合エアロゾルを発生する方法も提供されていて、方法は、第一の液体エアロゾル形成基体をエレクトロスプレーして第一のエアロゾルを発生すること、第二の液体エアロゾル形成基体を加熱して第二のエアロゾルを発生すること、および第一のエアロゾルと第二のエアロゾルを混合して混合エアロゾルを発生することを含む。

有利なことに、二つの異なる気化技法を組み合わせて使用することは、エアロゾル発生装置が大量の混合エアロゾルを発生することを可能にする。

有利なことに、エアロゾル発生装置による第一の液体エアロゾル形成基体のエレクトロスプレーは、約４００ナノメートル以下の液滴サイズを有するエアロゾルの発生を容易にする。有利なことに、約４００ナノメートル以下の液滴サイズは、ユーザーへのエアロゾルの肺送達を容易にしうる。

一実施例において、第一の液体エアロゾル形成基体をエレクトロスプレーすることは、第一の液体エアロゾル形成基体を約１キロボルト～約２０キロボルトの電圧でエレクトロスプレーすることを含む。

一実施例において、第二の液体エアロゾル形成基体を加熱することは、第二の液体エアロゾル形成基体を約８０℃～約１８０℃の温度に加熱することを含む。

上述の混合エアロゾルを発生する方法は、上述のエアロゾル発生装置の任意の特徴を含んでもよい。

ここで具体的な実施形態を以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるが説明する。

図１は、第一の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の平面図を概略的に示す。 図２は、第一の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の側面図を概略的に示す。 図３は、混合エアロゾルを発生する方法のフローチャートを示す。 図４は、第二の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の側面図を概略的に示す。 図５は、第三の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の側面図を概略的に示す。 図６は、第四の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の側面図を概略的に示す。 図７は、第五の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の平面図を概略的に示す。 図８は、第六の実施形態によるエアロゾル発生装置の長軸方向の断面の平面図を概略的に示す。

図１および図２を参照すると、第一の実施形態によるエアロゾル発生装置１の一実施例が概略的に示されている。この実施例において、エアロゾル発生装置１は電子たばこである。他の実施例において、エアロゾル発生装置１は別のタイプの装置であってもよい。エアロゾル発生装置１はハウジング２を有する。エアロゾル発生装置１はまた、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５、およびヒーター６を含む。この実施例において、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５およびヒーター６はすべて、ハウジング２内に位置する。別の実施例において、構成要素のうちの一つ以上は、ハウジング２から着脱可能である取り外し可能なカートリッジの中に提供されてもよい。

第一の貯蔵部分３は、第一の液体エアロゾル形成基体７の分量を含有する貯蔵部である。この実施例において、第一の貯蔵部分３は単純な容器である。第一の液体エアロゾル形成基体７は、例えばエレクトロスプレーによってエアロゾルを形成することが容易に可能な任意の液体または液体の混合物を含んでもよい。例えば、第一の液体エアロゾル形成基体７はニコチン、グリセリン、およびプロピレングリコールのうちの一つ以上を含んでもよい。この特定の実施例において、第一の貯蔵部分３は、およそ５ミリリットルの第一の液体エアロゾル形成基体７を含有する。

エレクトロスプレー装置４は、第一の貯蔵部分３内に含有された第一の液体エアロゾル形成基体７を、液体から第一のエアロゾルへと霧状にし、分散させるように構築および配設されている。図１および図２に示す実施例において、エレクトロスプレー装置４はノズル８を含む。ノズル８は、第一の貯蔵部分３から第一の液体エアロゾル形成基体７を受容するように配設されている。一実施例において、ノズル８は、第一の貯蔵部分３と流体連通している毛細管９を含む。毛細管９は約３センチメートルの長さを有してもよい。

エレクトロスプレー装置４はまた、電圧回路１０を含む。電圧回路１０は、第一の液体エアロゾル形成基体７がノズル８を通過する際に、第一の液体エアロゾル形成基体７の液滴をイオン化（例えば帯電）するように構築および配設されている。第一の液体エアロゾル形成基体７をイオン化することは、第一の液体エアロゾル形成基体７をエアロゾルとして分散させうる。

電圧回路１０は、第一の貯蔵部分３およびノズル８のうちの少なくとも一つに電圧を印加するように配設されている。別の方法として、図７および図８に示され、以下に説明された実施例において、電圧回路１０は、第一の液体エアロゾル形成基体７に直接、電圧を印加するように配設されている。電圧回路１０は電圧端子１１を含んでもよい。一実施例において、電圧端子１１は金属ワイヤである。別の実施例において、電圧端子１１は金属ワイヤを含む。金属ワイヤは白金を含んでもよい。図１および図２に示す実施例において、電圧端子１１は、ノズル８（具体的には毛細管９）に電気的に接続されている。別の実施例において、電圧端子１１は、第一の貯蔵部分３に電気的に接続されてもよい。電圧回路１０は、電圧端子１１と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されている。この実施例において、回路接地は対電極１２であり、これは回路接地として働くように特異的に提供されている別個の専用構成要素である。対電極１２は、ノズル８に対して直角を成すように配向されてもよい。対電極１２の直角を成す配向は、電界のより良好な画定を可能にする。加えて、対電極１２の直角を成す配向はまた、対電極１２が第一のエアロゾルのイオン化液滴をノズル８から引き出すことを可能にする。別の実施例において、回路接地は、エアロゾル発生装置１の別の構成要素（ハウジング２など）であってもよい。電圧回路は、電圧端子と回路接地の間の約１キロボルト～約２０キロボルトの電圧差を印加する。

エレクトロスプレー装置４は、発生した第一のエアロゾル内に広範囲の液滴サイズを生成しうる。望ましい最大サイズよりも大きい液滴を除去またはサイズ変更することによって、発生したエアロゾル内の液滴サイズを均一化するために、エアロゾル発生装置１は穿孔されたプレートをさらに備えてもよい。一実施例において、穿孔されたプレートは、エアロゾルノズル８とマウスピース１８の間に位置付けられている。エアロゾル発生装置１の使用中、エレクトロスプレー装置によって発生した第一のエアロゾルは、穿孔されたプレートに向かって流れる。穿孔されたプレートは、穿孔されたプレートを通って延びる複数の開口を備える。一実施例において、すべての開口は同じ直径を有する。穿孔されたプレートは、開口の直径よりも大きい直径を有する液滴を除去またはサイズ変更するように構成されている。例えば、穿孔されたプレートは、直径１０マイクロメートルを超える液滴が除去またはサイズ変更されるように、１０マイクロメートルの直径を有する開口を含んでもよい。言い換えれば、穿孔されたプレートは、複数の開口を画定するメッシュから形成されてもよい。

第二の貯蔵部分５は、第二の液体エアロゾル形成基体１３の分量を含有する貯蔵部である。図１および図２に示す実施例において、第二の貯蔵部分５は液体移動要素１４を含む。液体移動要素１４は芯としての機能を果たしてもよい。液体移動要素１４は、毛細管作用を介して第二の液体エアロゾル形成基体１３を搬送することができる、ある長さの吸収材料または毛細管であってもよい。第二の液体エアロゾル形成基体１３は、液体移動要素１４上に吸着されることができる。一実施例において、液体移動要素１４は、ヒーター６と直接接触している。具体的な一実施例において、第二の貯蔵部分５は、約０．１ミリリットル～約１０ミリリットルの第二の液体エアロゾル形成基体１３の分量を含有してもよい。第二の液体エアロゾル形成基体１３は、例えば気化によってエアロゾルを容易に形成することができる任意の液体または液体の混合物を含んでもよい。例えば、第二の液体エアロゾル形成基体１３は水、クエン酸トリエチル、および風味剤のうちの一つ以上を含む。

ヒーター６は、第二の貯蔵部分５からの第二の液体エアロゾル形成基体１３を加熱するように構築および配設されている。ヒーター６は、第二の液体エアロゾル形成基体１３を液体から第二のエアロゾルに気化するように配設されている。ヒーター６は、第二のエアロゾルと第一のエアロゾルの混合を高めるエアロゾル発生装置１内の位置に位置してもよい。例えば、図１および図２に示す通り、ヒーター６はノズル８の下流に位置してもよい。具体的に、ヒーターは、ノズル８とマウスピース１８の間に位置する。ヒーター６は、第二の液体エアロゾル形成基体の加熱を補助することができる形状を有してもよい。例えば、図１および図２に示す実施例において、ヒーター６は平面形状を有する。他の実施例において、ヒーターは、第二の液体エアロゾル形成基体１３の加熱を補助する別の形状を有してもよい。ヒーター６は発熱体を含みうる。発熱体は、例えば抵抗発熱体、誘導発熱体、または同類のものであってもよい。具体的な一実施例において、ヒーター６は、約８０℃～約１８０℃の温度で作動する。

エアロゾル発生装置１は液体分配装置１５を含む。液体分配装置１５は、第一の液体エアロゾル形成基体７を第一の貯蔵部分３からエレクトロスプレー装置４のノズル９に分配するように構成されている。液体分配装置１５は、任意のタイプの液体移動組立品であってもよい。図１および図２に示す実施例において、液体分配装置１５はピストンポンプである。別の実施例において、液体分配装置１５は、別のタイプの液体移動組立品（圧電ポンプなど）、または第一の貯蔵部分３に接続された加圧ガスタンクであってもよい。具体的な一実施例において、液体分配装置１５は、第一の液体エアロゾル形成基体７を毎時約１マイクロリットル～毎時約１０マイクロリットルの流量で、第一の貯蔵部分３からノズル９に分配するように構成されている。一実施例において、液体分配装置１５は、メッシュを通して第一の液体エアロゾル形成基体７を分配するように構成されている。

エアロゾル発生装置１はまた、一つ以上の空気吸込み口１６を含みうる。図１および図２に示す実施例において、二つの空気吸込み口１６が提供されている。別の実施例において、別の数の空気吸込み口１６が提供されてもよい。一つ以上の空気吸込み口１６は、エアロゾル発生装置１の使用中にハウジング２の中への空気の流れの改善を可能にする。

図１および図２の実施例において、エアロゾル発生装置１は混合チャンバー１７を含む。この実施例において、混合チャンバー１７は、ハウジング２によって画定された空洞である。別の実施例において、混合チャンバー１７は、ハウジング２内に形成された別個の区画であってもよい。混合チャンバー１７は、ノズル８（または毛細管９）およびヒーター６と流体連通している。混合チャンバー１７は、分散された第一のエアロゾルが、気化された第二のエアロゾルと混合することを可能にすることによって、混合エアロゾルを発生するための空間を提供する。

またマウスピース１８は、ハウジング２の一方の端に提供されている。図１および図２の実施例において、マウスピース１８は混合チャンバー１７と流体連通している。マウスピース１８は、ユーザーが混合チャンバー１７からの第一のエアロゾルと第二のエアロゾルの混合物を吸入することを可能にする。
またエアロゾル発生装置１は電源１９を含む。電源１９は、ヒーター６および電圧回路１０に電力を供給するように配設されている。従って電源１９は、電圧回路１１に電力を供給するように配設されている。電圧回路１０は、電源１９からの電圧出力を増大するための電圧ブーストコンバータを含んでもよい。

またエアロゾル発生装置１は、帯電した第一のエアロゾルを中和するためのコロナ放電器２０を含んでもよい。コロナ放電器はマウスピース１８の領域に位置してもよい。

図３を参照すると、第一の液体エアロゾル形成基体７および第二の液体エアロゾル形成基体１３から混合エアロゾルを発生する方法１００が示されている。以下に記載する通り、方法１００の混合エアロゾルは、例えば図１および図２に示すエアロゾル発生装置１を使用することによって発生されてもよい。

方法１００は、ユーザー入力によってトリガーされてもよい。例えば、エアロゾル発生装置１００は、ユーザー入力を受信するように配設されたユーザーインターフェースを備えてもよい。ユーザーインターフェースは、機械的スイッチまたはボタン、および静電容量式センサーなどのタッチボタンのうちの少なくとも一つを備えてもよい。エアロゾル発生装置１００は、ユーザーがマウスピース１８を吸う時に、エアロゾル発生装置１００を通る気流を感知するように配設された気流センサーを備えてもよい。ユーザー入力は、ユーザーがマウスピース１８を吸うことを含んでもよい。

Ｓ１にて、エレクトロスプレー装置４は、第一の液体エアロゾル形成基体７から第一のエアロゾルを発生する。図１および図２の実施例において、第一の液体エアロゾル形成基体７は、熱分解の影響を受けやすいニコチンを含む。エレクトロスプレー装置４は、第一の液体エアロゾル形成基体７をイオン化し、霧化することによって、第一のエアロゾルを発生する。

まず液体分配装置１５は、第一の液体エアロゾル形成基体７を第一の貯蔵部分３からノズル８の中に分配する。次いで電圧回路は、回路接地と、ノズル８に電気的に接続されている電圧端子１１との間の電圧差を印加する。これは、ノズル８中の第一の液体エアロゾル形成基体７を電圧回路１０によってイオン化させる。イオン化された第一の液体エアロゾル形成基体７は次いで、液体分配装置１５によって毛細管９から排出され、ヒーター６に向かって混合チャンバー１７の中に噴霧される。イオン化された第一の液体エアロゾル形成基体７は、第一の液体エアロゾル形成基体７の分子間のクーロン反発力のため、第一のエアロゾルとして混合チャンバー１７中に分散される。

Ｓ２にて、ヒーター６は、第二の液体エアロゾル形成基体１３から第二のエアロゾルを発生する。一部の実施例において工程Ｓ１および工程Ｓ２は同時に実行されることが理解されよう。図１および図２の実施例において、第二の液体エアロゾル形成基体１３は、水および風味剤を含む。

ヒーター６は起動され、その発熱体は８０℃～１８０℃に加熱される。ヒーター６の高い温度は、液体移動要素１４上に提供された第二の液体エアロゾル形成基体１３を気化して、第二のエアロゾルを形成する。第二のエアロゾルは、自然対流によって混合チャンバー１７の中に流れる。

Ｓ３にて、第一のエアロゾルと第二のエアロゾルは一緒に混合して、混合エアロゾルを形成する。第一のエアロゾルは、エレクトロスプレー装置４によって噴霧された時に、混合チャンバー１７を横断する。ユーザーがマウスピース１８を通して吸煙するにつれて、混合チャンバー１７に向かう第一のエアロゾルの流れが増強される。ユーザーの吸煙動作は、ハウジング２の中に（例えば空気入口１６を通して）、マウスピース１８の方向に空気を引き出す。この空気がマウスピース１８に向かって引き出される時、発生した陽圧は、分散した第一のエアロゾルを混合チャンバー１７に運ぶのを補助する。混合エアロゾルはその後、ユーザーによってマウスピース１８を通して吸入されてもよい。図１および図２に示す実施例において、混合エアロゾルはマウスピース１８に入る前にコロナ放電器２０を通過する時に、まずそのイオン化放電が起こる。

図１、図２および図３に示す配設の利点は、大量の第一のエアロゾルが、非熱気化（例えばエレクトロスプレー）を使用して発生されることができることである。熱分解の影響を受けやすい任意の化合物（例えばニコチン、グリセロール、およびプロピレングリコールのうちの少なくとも一つ）を、第一の液体エアロゾル形成基体７中に提供することができる。結果として、上記の配設は、熱分解の影響を受けやすいことが知られている任意の化合物を積極的に加熱することなく、エアロゾル発生装置内で混合エアロゾルを発生することを可能にしうる。

さらに、第一のエアロゾルを形成するためにエレクトロスプレーを使用することと、第二のエアロゾルを形成するためにヒーターを使用することの組み合わせは、エレクトロスプレーのみの使用と比較して、混合エアロゾルの処理能力の相当な増大をもたらす。

さらに、エアロゾル発生装置１は、約４００ナノメートルの液滴サイズを有する混合エアロゾルの液滴を発生させることができる。これは有利なことに、ユーザーへのエアロゾルの肺送達を容易にしうる。

そのうえ、熱誘起損傷からユーザーを保護するために、ハウジング２において必要な断熱材料はより少なくて済む。上記の配設で、典型的な完全に熱的なエアロゾル発生装置で使用される２００℃～３５０℃のはるかにより高い温度と比較して、ヒーター６は８０℃～１８０℃の比較的により低い温度で動作する。これは、上記のエアロゾル発生装置１が、より高い揮発温度を有する化合物（グリセロールなど）ではなく、より低い揮発温度を有する化合物（水など）のみを熱的に気化させるからである。より高い揮発温度を有する化合物は、エレクトロスプレーされる。

図４を参照すると、第二の実施形態によるエアロゾル発生装置２１の一実施例が概略的に示されている。第二の実施形態は、ハウジング２、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５、ヒーター６、電圧回路１０など、第一の実施形態と同じ要素の多くを含む。同様の部品を指定するために、同様の参照符号が使用されている。

図４に示す通りの第二の実施形態による実施例において、ヒーター６は円筒状ヒーターである（すなわち、ヒーター６は円筒管の形状を有する）。結果として、図４の実施例において、液体移動要素１４も、対応する円筒形状を有する。ヒーター６および液体移動要素１４は、同心に配設されてもよい。例えば、図４において、ヒーター６は液体移動要素１４の半径方向外側である。従って、図４に示す配設は、液体移動要素１４およびヒーター６によって実質的に囲まれている混合チャンバー１７を提供する。一実施例において、エレクトロスプレー装置４は、円筒状ヒーター６の中心に向かって第一のエアロゾルの液滴を排出するように位置付けられている。

図４に示す配設で、混合チャンバー１７はその周壁の周りで、ヒーター６および液体移動要素１４によって囲まれている。この円形状は、図１および図２に示す第一の実施形態の平面形状によって提供されている雲と比べて、混合チャンバー１７内の第二のエアロゾルのよりコンパクトな雲を提供する。第二のエアロゾルのよりコンパクトな雲は、第一のエアロゾルの液滴が第二のエアロゾルとより効率的に混合して、混合エアロゾルを形成することを可能にする。図４に示す実施形態の幾何学的形状はまた、第二のエアロゾルが第一のエアロゾルと混合されることができる前に、マウスピースを通して失われる第二のエアロゾルの量を減少させる。

図５を参照すると、第三の実施形態によるエアロゾル発生装置３１の一実施例が概略的に示されている。第三の実施形態は、ハウジング２、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５、ヒーター６、電圧回路１０など、第一の実施形態と同じ要素の多くを含む。同様の部品を指定するために、同様の参照符号が使用されている。

図５に示す通りの第三の実施形態による実施例において、毛細管９は第一の部分３２および第二の部分３３を有する。毛細管９は、第一のエアロゾルと第二のエアロゾルの混合を改善する構成で構築および配設されてもよい。例えば、第二の部分３３は、第一の部分３２に対してある角度で配置されてもよい。有利なことに、毛細管９の第二の部分３３は、毛細管９の第一の部分３２に対して約４５度～約１３５度の角度で配置されてもよい。図５に示す実施例において、毛細管９の第二の部分３３は、毛細管９の第一の部分３２に対して約９０度の角度で配置されている。他の実施例において、毛細管９の第二の部分３３は、毛細管９の第一の部分３２に対して他の角度で配置されてもよい。

図５に示す配設で、第一のエアロゾルは、気化された第二のエアロゾルが自然対流によって移動する方向とは概して反対の方向に噴霧される。第二のエアロゾルと反対の方向に移動する第一のエアロゾルは、第一のエアロゾルと第二のエアロゾルの間の最大の重なり合いをもたらす。従って、上記の利点に加えて、図５の配設は、混合チャンバー１７中の第一のエアロゾルと第二のエアロゾルの混合の改善を提供し、これがより均質な混合エアロゾルをもたらす。より均質な混合エアロゾルは、より良いユーザー体験を提供する。

図６を参照すると、第四の実施形態によるエアロゾル発生装置４１の一実施例が概略的に示されている。第四の実施形態は、ハウジング２、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５、ヒーター６、電圧回路１０など、第一の実施形態と同じ要素の多くを含む。同様の部品を指定するために、同様の参照符号が使用されている。

図６に示す通りの第四の実施形態による実施例において、エアロゾル発生装置４１はカートリッジ４２を有する。カートリッジ４２は、第一の貯蔵部分３を画定する第一の区画を有する。カートリッジ４２は、第二の貯蔵部分５を画定する第二の区画を有する。カートリッジ４２は、エアロゾル発生装置１から取り外し可能である。例えば、第一の貯蔵部分３中の第一の液体エアロゾル形成基体７の分量、または第二の貯蔵部分５中の第二の液体エアロゾル形成基体１３の分量が枯渇した時に、ユーザーはカートリッジ４２を取り外してもよい。

図６に示す実施例のヒーター６は、メッシュタイプのヒーターである。ヒーター６は、第二の液体エアロゾル形成基体１３および液体移動要素１４のうちの少なくとも一つと直接接触していてもよい。図６の実施例において、ヒーター６は、第二の液体エアロゾル形成基体１３と液体移動要素１４の両方と直接接触している。

図７を参照すると、第五の実施形態によるエアロゾル発生装置５１の一実施例が概略的に示されている。第五の実施形態は、ハウジング２、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５、ヒーター６、電圧回路１０など、第一の実施形態と同じ要素の多くを含む。同様の部品を指定するために、同様の参照符号が使用されている。

図７に示す通りの第五の実施形態による実施例において、電圧端子１１は基体電圧端子である。基体電圧端子は、第一の液体エアロゾル形成基体７と直接接触するように配設されている。この実施例において、基体電圧端子は、第一の液体エアロゾル形成基体７と接触することになるように、第一の貯蔵部分３の中に挿入されている。それ故に基体電圧端子は、第一の液体エアロゾル形成基体７に電気的に接続されている。図７の実施例のノズル９は非導電性である。

図７に示す実施形態によるエアロゾル発生装置５１において、電圧回路１０は、基体電圧端子と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されている。この実施例において、回路接地は対電極１２である。

図７に示す通りの第五の実施形態のエアロゾル発生装置５１の実施例で、液体分配装置は、第一の貯蔵部分３からエアロゾルを分配する必要がない。これは、第一の液体エアロゾル形成基体から発生する第一のエアロゾルが、電圧回路１０によって発生される時に第一のエアロゾルに加えられたイオン化による反発力によってノズル８から自動的に排出されるからである。

図８を参照すると、第六の実施形態によるエアロゾル発生装置６１の一実施例が概略的に示されている。第四の実施形態は、ハウジング２、第一の貯蔵部分３、エレクトロスプレー装置４、第二の貯蔵部分５、ヒーター６、電圧回路１０など、第一の実施形態と同じ要素の多くを含む。同様の部品を指定するために、同様の参照符号が使用されている。

図８に示す通りの第六の実施形態による実施例において、電圧端子１１は基体電圧端子である。基体電圧端子は、第一の液体エアロゾル形成基体７と直接接触するように配設されている。この実施例において、基体電圧端子は、第一の液体エアロゾル形成基体７と接触するように、ノズル９の内部に挿入されている。図８の実施例のノズル９は非導電性である。それ故に基体電圧端子は、第一の液体エアロゾル形成基体７に電気的に接続されている。図７に示す第五の実施形態と同様に、図８に示す通りの第六の実施形態のエアロゾル発生装置６１の実施例において、液体分配装置は必要とされない。

図８に示す実施形態によるエアロゾル発生装置６１において、電圧回路１０は、基体電圧端子と回路接地の間の電圧差を印加するように配設されている。この実施例において、回路接地は対電極１２である。

上述の例示的な実施形態は、特許請求の範囲の範囲を制限することを意図するものではない。上述の例示的な実施形態と一貫性のある他の実施形態が、当業者に明らかであろう。一実施形態に関して説明される特徴はまた、他の実施形態にも適用できる場合がある。

Claims (15)

1. 第一の貯蔵部分と、
   前記第一の貯蔵部分内に含有された第一の液体エアロゾル形成基体と、
   前記第一の液体エアロゾル形成基体から第一のエアロゾルを発生するように配設されたエレクトロスプレー装置であって、前記エレクトロスプレー装置が前記第一の貯蔵部分から第一の液体エアロゾル形成基体を受容するように配設されたノズルを備え、
   前記エレクトロスプレー装置が回路接地を備える電圧回路を備え、前記電圧回路が、前記第一の液体エアロゾル形成基体と前記回路接地の間の電圧差を印加するように配設されている、エレクトロスプレーと、
   第二の貯蔵部分と、
   前記第二の貯蔵部分内に含有された第二の液体エアロゾル形成基体と、
   前記第二の貯蔵部分からの第二の液体エアロゾル形成基体を加熱するように配設されたヒーターと、
   前記ノズルおよび前記ヒーターと流体連通している混合チャンバーと、を備え、
   前記ヒーターが前記ノズルの下流にある、エアロゾル発生装置。
2. 前記ノズルが、前記第一の貯蔵部分と流体連通している毛細管を備える、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記電圧回路が、前記第一の貯蔵部分および前記ノズルのうちの少なくとも一つに電気的に接続された電圧端子をさらに備え、前記電圧回路が、前記電圧端子と前記回路接地の間の前記電圧差を印加するように配設されている、請求項１または請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記電圧回路が、前記第一の液体エアロゾル形成基体と接触している基体電圧端子をさらに備え、前記電圧回路が、前記基体電圧端子と前記回路接地の間の前記電圧差を印加するように配設されている、請求項１または請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記電圧回路が１キロボルト～２０キロボルトの電圧差を印加するように配設されている、請求項４に記載のエアロゾル発生装置。
6. メッシュと、前記ノズルの下流に位置付けられた穿孔されたプレートとのうちの少なくとも一つをさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記メッシュおよび前記穿孔されたプレートのうちの少なくとも一つが、前記回路接地に電気的に接続されている、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
8. 前記第一の液体エアロゾル形成基体が、ニコチン、グリセロールおよびプロピレングリコールのうちの少なくとも一つを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記第一の液体エアロゾル形成基体を前記第一の貯蔵部分から前記ノズルに分配するための液体分配装置をさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記第二の貯蔵部分が液体移動要素を備え、前記第二の液体エアロゾル形成基体が前記液体移動要素上に吸着されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記エアロゾル発生装置が、前記ヒーターを８０℃～１８０℃の温度に加熱するように配設されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
12. 前記第二の液体エアロゾル形成基体が、水、クエン酸トリエチル、および風味剤のうちの少なくとも一つを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
13. 第一の液体エアロゾル形成基体をエレクトロスプレーして第一のエアロゾルを発生すること、
    第二の液体エアロゾル形成基体を加熱して第二のエアロゾルを発生すること、および
    前記第一のエアロゾルと前記第二のエアロゾルを混合して混合エアロゾルを発生することを含む、請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置を使用して混合エアロゾルを発生する方法。
14. 前記第一の液体エアロゾル形成基体をエレクトロスプレーすることが、前記第一の液体エアロゾル形成基体を１キロボルト～２０キロボルトの電圧でエレクトロスプレーすることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第二の液体エアロゾル形成基体を加熱することが、前記第二の液体エアロゾル形成基体を８０℃～１８０℃の温度に加熱することを含む、請求項１３または請求項１４に記載の方法。

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