(57)【要約】分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤として働くことができるオキシヒドロキシド化合物の使用を含む、カットフィラー組成物、シガレット、シガレットの製造方法、及びシガレットの喫煙方法が提供される。喫煙中のシガレットの燃焼ゾーン（Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子が酸化剤として働く）、及び喫煙中のシガレットの熱分解領域（Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子が触媒として働く）、並びにこれらの領域において生じる関連した反応が設けられる。
2005527205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タバコ及びオキシヒドロキシド化合物を含むカットフィラー組成物であって、カットフィラー組成物の燃焼中に前記オキシヒドロキシド化合物が、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成するように分解可能であることを特徴とするカットフィラー組成物。
【請求項２】
前記オキシヒドロキシド化合物が、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒の両方として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成するように分解可能であることを特徴とする請求項１に記載のカットフィラー組成物。
【請求項３】
前記オキシヒドロキシド化合物が、ＦｅＯＯＨ、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯＯＨ、及びその混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のカットフィラー組成物。
【請求項４】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃焼中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、ナノ粒子の形態であることを特徴とする請求項１に記載のカットフィラー組成物。
【請求項５】
前記オキシヒドロキシド化合物が、前記カットフィラー組成物の燃焼中に分解して、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とする請求項１に記載のカットフィラー組成物。
【請求項６】
前記カットフィラー組成物の燃焼中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、一酸化炭素の少なくとも５０％を二酸化炭素に変換するのに有効な量だけ存在することを特徴とする請求項１に記載のカットフィラー組成物。
【請求項７】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載のカットフィラー組成物。
【請求項８】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約１００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項７に記載のカットフィラー組成物。
【請求項９】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５０ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項８に記載のカットフィラー組成物。
【請求項１０】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項９に記載のカットフィラー組成物。
【請求項１１】
タバコ及びオキシヒドロキシド化合物を含むカットフィラー組成物を備えるタバコ・ロッドから構成され、シガレットの喫煙中、前記オキシヒドロキシド化合物が、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とするシガレット。
【請求項１２】
前記オキシヒドロキシド化合物が、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒の両方として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項１３】
前記オキシヒドロキシド化合物が、ＦｅＯＯＨ、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯＯＨ、及びその混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項１４】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃焼中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、ナノ粒子の形態であることを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項１５】
前記オキシヒドロキシド化合物が、前記カットフィラー組成物の燃焼中に分解して、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項１６】
前記カットフィラー組成物の燃焼中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、一酸化炭素の少なくとも５０％を二酸化炭素に変換するのに有効な量だけ存在することを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項１７】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項１８】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約１００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１７に記載のシガレット。
【請求項１９】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５０ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１８に記載のシガレット。
【請求項２０】
前記オキシヒドロキシド化合物及び／又は前記カットフィラー組成物の燃料中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１９に記載のシガレット。
【請求項２１】
前記シガレットが、シガレット当たり約５ｍｇから約２００ｍｇまでの前記オキシヒドロキシド化合物を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシガレット。
【請求項２２】
前記シガレットが、シガレット当たり約４０ｍｇから約１００ｍｇまでの前記オキシヒドロキシド化合物を含むことを特徴とする請求項２１に記載のシガレット。
【請求項２３】
シガレットを製造する方法であって、
（ｉ）前記シガレットの喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能なオキシヒドロキシド化合物をカットフィラーに添加し、
（ｉｉ）前記オキシヒドロキシド化合物を含む前記カットフィラーをシガレット製造機械に提供して、タバコ・ロッドを形成し、
（ｉｉｉ）包装紙を前記タバコ・ロッドの周りに配置して、シガレットを形成する、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記オキシヒドロキシド化合物が、前記シガレットの喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒の両方として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記オキシヒドロキシド化合物、及び／又は前記カットフィラー組成物の燃焼中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、ナノ粒子の形態であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
段階（ｉ）に用いられる前記オキシヒドロキシド化合物、及び／又は前記シガレットの喫煙中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約１００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
段階（ｉ）に用いられる前記オキシヒドロキシド化合物、及び／又は前記シガレットの喫煙中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５０ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
段階（ｉ）に用いられる前記オキシヒドロキシド化合物、及び／又は前記シガレットの喫煙中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、約５ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
生成された前記シガレットが、シガレット当たり約５ｍｇから約２００ｍｇの前記オキシヒドロキシドを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
生成された前記シガレットが、シガレット当たり約４０ｍｇから約１００ｍｇの前記オキシヒドロキシドを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
段階（ｉ）に用いられる前記オキシヒドロキシド化合物が、ＦｅＯＯＨ、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯＯＨ、及びその混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
段階（ｉ）に用いられる前記オキシヒドロキシド化合物が、ＦｅＯＯＨであることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
段階（ｉ）に用いられる前記オキシヒドロキシド化合物が、分解して、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記シガレットの喫煙中に前記オキシヒドロキシドの前記分解から形成された前記生成物が、一酸化炭素の少なくとも５０％を二酸化炭素に変換するのに有効な量だけ存在することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記シガレットに点火して、煙を形成し、前記煙を吸い込む段階を含み、該シガレットの喫煙中、前記オキシヒドロキシド化合物が、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能であることを特徴とする請求項１１に記載の前記シガレットを喫煙する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、喫煙中のシガレットの主流煙における一酸化炭素の量を減少させる方法に関する。より具体的には、本発明は、喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができるオキシヒドロキシド化合物の使用を含む、カットフィラー組成物、シガレット、シガレットの製造方法、及びシガレットの喫煙方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
喫煙中にシガレットの主流煙における一酸化炭素の量を減少させるための様々な方法が提案されてきた。例えば、英国特許第８６３，２８７号は、タバコ物品の製造前にタバコを処理し、該タバコ物品の喫煙中に不完全な燃焼生成物を取り除くか又は修正する方法について記載する。さらに、一酸化炭素の一部を物理的に吸収するように、概ねフィルタ先端部内に吸収剤を含むシガレットが提案された。シガレット・フィルタ及びろ過材料は、例えば、米国再発行特許第ＲＥ３１，７００号、米国特許第４，１９３，４１２号、英国特許第９７３，８５４号、英国特許第６８５，８２２号、英国特許第１，１０４，９９３号、及びスイス国特許第６０９，２１７号に記載されている。しかしながら、こうした方法は、通常、完全に有効なものではない。
【０００３】
一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒が、例えば、米国特許第４，３１７，４６０号、第４，９５６，３３０号、第５，２５８，３３０号、第４，９５６，３３０号、第５，０５０，６２１号、及び第５，２５８，３４０号、並びに英国特許第１，３１５，３７４号に記載されている。従来の触媒をシガレット内に組み込む欠点は、一酸化炭素の著しい減少を達成するために、多量の酸化剤をフィルタ内に組み込む必要があるという点である。さらに、不均一の反応の効果のなさを考慮に入れると、必要とされる酸化剤の量はさらに多くなる。
【０００４】
様々な目的のために、酸化鉄のような金属酸化物もシガレット内に組み込まれる。例えば、国際公開ＷＯ８７／０６１０４号及びＷＯ００／４０１０４号、並びに米国特許第３，８０７，４１６号及び第３，７２０，２１４号を参照されたい。他の様々な目的のために、タバコ物品内に組み込むための酸化鉄も提案された。例えば、酸化鉄は、粒状の無機のフィラーとして（例えば、米国特許第４，１９７，８６１号、第４，１９５，６４５号、及び第３，９３１，８２４号）、着色剤として（例えば、米国特許第４，１１９，１０４号）、燃焼調整剤のような粉末形態で（例えば、米国特許第４，１０９，６６３号）説明された。さらに、幾つかの特許は、味、色、及び／又は外観を改良するために、粉末状の酸化鉄でフィラー材料を処理することについて説明する（例えば、米国特許第６，０９５，１５２号、第５，５９８，８６８号、第５，１２９，４０８号、第５，１０５，８３６号、及び第５，１０１，８３９号）。しかしながら、ＦｅＯ又はＦｅ2Ｏ3のような酸化鉄を組み込むシガレットを製造する従来の試みは、主流煙における一酸化炭素を効果的に減少させるものではなかった。
【０００５】
現在までの開発にもかかわらず、喫煙中にシガレットの主流煙における一酸化炭素の量を減少させるための、改善された、より有効な方法及び組成物への必要性が残っている。好ましくは、こうした方法及び組成物は、高価な又は時間のかかる製造、及び／又は処理ステップを含むべきではない。より好ましくは、シガレットのフィルタ領域内だけでなく、喫煙中に該シガレットの全長に沿っても、一酸化炭素に触媒作用を及ぼすか、或いは一酸化炭素を酸化させるものでなければならない。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能なオキシヒドロキシド化合物の使用を含む、カットフィラー組成物、シガレット、シガレットの製造方法、及びシガレットの喫煙方法を提供するものである。
本発明の１つの実施形態は、タバコ及びオキシヒドロキシド化合物を含むカットフィラー組成物に関し、該カットフィラー組成物の燃焼中に、該オキシヒドロキシド化合物は、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能である。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、タバコ及びオキシヒドロキシド化合物を含むカットフィラー組成物を備えるタバコ・ロッドから構成されるシガレットに関する。シガレットの喫煙中、オキシヒドロキシド化合物は、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能である。このシガレットは、シガレット当たり約５ｍｇから約２００ｍｇのオキシヒドロキシド化合物を含むことが好ましく、シガレット当たり約４０ｍｇから約１００ｍｇのオキシヒドロキシド化合物を含むことがより好ましい。
【０００８】
本発明の更に別の実施形態は、（ｉ）シガレットの喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能なオキシヒドロキシド化合物をカットフィラーに添加し、（ｉｉ）オキシヒドロキシド化合物を含むカットフィラーをシガレット製造機械に提供して、タバコ・ロッドを形成し、（ｉｉｉ）包装紙をタバコ・ロッドの周りに配置して、タバコ・ロッドを形成する段階を含む、シガレットの製造方法に関する。このように、生成されたシガレットは、シガレット当たり約５ｍｇから約２００ｍｇのオキシヒドロキシド化合物を含むことが好ましく、シガレット当たり約４０ｍｇから約１００ｍｇのオキシヒドロキシド化合物を含むことがより好ましい。
本発明の更に別の実施形態は、シガレットを点火して煙を形成し、該煙を吸い込む段階を含む、上述のシガレットの喫煙方法に関し、そこで、オキシヒドロキシド化合物は、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能である。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態において、オキシヒドロキシド化合物は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒の両方として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能である。好ましいオキシヒドロキシド化合物は、これらに限られるものではないが、ＦｅＯＯＨ、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯＯＨ、及びそれらの混合物を含み、ＦｅＯＯＨが特に好ましいものである。オキシヒドロキシド化合物は、分解して、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの生成物を形成できることが好ましい。カットフィラー組成物の燃焼中にオキシヒドロキシドの分解から形成された生成物は、一酸化炭素の少なくとも５０％を二酸化炭素に変換するのに有効な量だけ存在することが好ましい。
本発明の更に別の実施形態において、オキシヒドロキシド化合物、及び／又はカットフィラー組成物の燃焼中にオキシヒドロキシドの分解から形成された生成物は、約５００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することが好ましく、約１００ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することがより好ましく、約５０ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することがより好ましく、約５ｎｍより小さい平均粒子サイズを有することが最も好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の種々の特徴及び利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を検討すると、明らかになるであろう。
本発明は、喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる少なくとも１つの生成物を形成可能なオキシヒドロキシド化合物の使用を含む、カットフィラー組成物、シガレット、シガレットの製造方法、及びシガレットの喫煙方法を提供するものである。本発明によって、主流煙における一酸化炭素の量を減少させることができ、これにより、喫煙者に達する一酸化炭素の量及び／又は間接喫煙として放出される一酸化炭素の量も減少される。
【００１１】
「主流」煙という用語は、タバコ・ロッドを伝わり、フィルタ端部を通って出ていく気体の混合物、すなわちシガレットの喫煙中にシガレットの口側端部から出るか又は吸い込まれる煙量を指す。主流煙は、シガレットの点火領域及びシガレット包装紙の両方を通して吸い込まれた煙を含む。
主流煙内に存在する一酸化炭素及び喫煙中に生成される一酸化炭素の総量は、３つの主用な供給源、すなわち熱分解（約３０％）、燃焼（約３６％）、及び炭化タバコによる二酸化炭素の還元（少なくとも２３％）の組み合わせによってもたらされる。熱分解による一酸化炭素の形成は、約１８０℃の温度で始まり、１０５０℃あたりで終了し、反応速度論によって大きく制御される。燃焼中の一酸化炭素及び二酸化炭素の形成は、主として表面（ｋa）及び表面反応（ｋb）への酸素の拡散によって制御される。２５０℃においては、ｋa及びｋbは、ほぼ同じである。４００℃においては、反応は、拡散律速型になる。最終的に、炭化タバコ又は炭による二酸化炭素の還元が、約３９０℃以上の温度で生じる。タバコ成分に加えて、温度及び酸素濃度が、一酸化炭素及び二酸化炭素の形成及び反応に影響を及ぼす最も重要な２つの要因である。
【００１２】
理論に縛られることを望むわけではないが、オキシヒドロキシド化合物は、カットフィラーの燃焼又はシガレットの喫煙のための条件下で分解し、喫煙中にシガレットの異なる領域において起こる様々な反応をターゲットにする触媒化合物又は酸化化合物のいずれかを生成する。喫煙中、シガレット内に３つの別箇の領域、すなわち燃焼ゾーン、熱分解／蒸留ゾーン、及び凝縮／ろ過ゾーンがある。第１に、「燃焼領域」は、通常シガレットの点火端部の、該シガレットの喫煙中に生成される該シガレットの燃焼ゾーンである。燃焼ゾーンの温度は、約７００℃から約９５０℃までの範囲にわたり、加熱速度は、５００℃／秒という高さまで達することがある。タバコの燃焼において酸素が消費され、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、及び種々の有機物を生成するので、この領域における酸素の濃度は低いものである。この反応は、大きな発熱をともなうものであり、ここで生成される熱は、気体によって、熱分解／蒸留ゾーンに運ばれる。燃焼領域における高温と相まって、低い酸素濃度は、炭化タバコにより二酸化炭素を一酸化炭素に還元させる。燃焼領域においては、分解してその場で酸化剤を形成し、酸素がない場合に、一酸化炭素を二酸化炭素に変換することが望ましい。酸化反応は、１５０℃あたりで始まり、約４６０℃より高い温度で最大活性に達する。
【００１３】
次に、「熱分解領域」は、温度が約２００℃から約６００℃までの範囲にわたる、燃焼領域の後ろにある領域である。これは、大部分の一酸化炭素が生成される場所である。この領域における主な反応は、燃焼ゾーンにおいて生成された熱を用いて、一酸化炭素、二酸化炭素、煙成分、及び炭を生成する、タバコの熱分解（すなわち、熱劣化）である。このゾーン内には幾らかの酸素が存在し、よって、分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化させるために、その場で触媒を生成するオキシヒドロキシドを用いることが望ましい。触媒反応は、１５０℃で始まり、３００℃あたりで最大活性に達する。好ましい実施形態においては、触媒は、触媒として用いられた後に酸化剤としての能力を保持することもでき、燃焼領域においても、酸化剤として機能することができる。
最後に、温度が周囲温度から約１５０℃の範囲にわたる凝縮／ろ過ゾーンがある。主なプロセスは、煙成分の凝縮／ろ過である。幾らかの量の一酸化炭素及び二酸化炭素が、シガレットから拡散し、一部の酸素はシガレット内に拡散する。しかしながら、一般に、酸素レベルは、大気レベルまで回復しない。
【００１４】
「シガレットの主流煙における一酸化炭素を減少させるための酸化剤／触媒ナノ粒子」という名称の、２００１年８月３１日に出願された、同一出願人による米国出願番号０９／９４２，８８１号において、主流煙における一酸化炭素の量を減少させるための種々の酸化剤／触媒ナノ粒子について記載されている。この特許の開示は、引用により全体をここに組み入れる。これらの触媒の使用が、喫煙中に主流煙における一酸化炭素の量を減少させる間、特に長い保存期間にわたって、シガレット・フィラーに用いられる触媒の汚染及び／又は不活性化を最小にするか又は防止することがさらに望ましい。この結果を達成する１つの可能な方法は、オキシヒドロキシド化合物を使用して、シガレットの喫煙中にその場で触媒又は酸化剤を生成することである。例えば、ＦｅＯＯＨは、分解して、例えば、約２００℃より上といった、シガレットの喫煙中に一般に達成される温度において、Ｆｅ2Ｏ3及び水を生成する。
【００１５】
「オキシヒドロキシド」は、ヒドロペルオキソ部分、すなわち「−Ｏ−Ｏ−Ｈ」を含む化合物を意味する。オキシヒドロキシドの例は、これらに限られるものではないが、ＦｅＯＯＨ、ＡｌＯＯＨ、及びＴｉＯＯＨを含む。シガレットの喫煙中に達成される温度下で分解することができる何らかの適切なオキシヒドロキシド化合物を用いて、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤及び／又は触媒として機能する化合物を生成することができる。本発明の好ましい実施形態において、オキシヒドロキシドは、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤としても、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒としても働くことができる生成物を形成する。この結果を得るために、オキシヒドロキシド化合物の組み合わせを用いることも可能である。
【００１６】
適切なオキシヒドロキシド化合物の選択には、保存条件中の安定性及び活性の保存、低コスト及び豊富な供給といった要因を考慮に入れることが好ましい。オキシヒドロキシドは、良性の材料であることが好ましい。さらに、オキシヒドロキシド化合物は、喫煙中に反応しないか、又は不必要な副産物を生成しないことが好ましい。
オキシヒドロキシド化合物は、一般的な室温及び圧力並びに長い保存条件下で、カットフィラー組成物又はシガレット内に存在する場合には、安定していることが好ましい。好ましいオキシヒドロキシド化合物は、シガレットの喫煙中に分解して、金属酸化物を形成する無機オキシヒドロキシド化合物を含む。例えば、次の反応
２Ｍ−Ｏ−Ｏ−Ｈ→Ｍ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ
において、Ｍは、金属を表す。
【００１７】
任意に、１つ又はそれ以上のオキシヒドロキシドを、混合物として又は組み合わせて用いることもでき、ここで、オキシヒドロキシドは、異なる化学物質としてもよく、或いは異なる形態の同じ金属オキシヒドロキシドとしてもよい。好ましいオキシヒドロキシド化合物は、これらに限られるものではないが、ＦｅＯＯＨ、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯＯＨ、及びその混合物を含み、ＦｅＯＯＨが特に好ましいものである。他の好ましいオキシヒドロキシド化合物は、分解して、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの生成物を形成可能なものを含む。特に好ましいオキシヒドロキシドは、特にα−ＦｅＯＯＨ（針鉄鉱）の形態のＦｅＯＯＨを含むが、γ−ＦｅＯＯＨ（鱗繊石）、β−ＦｅＯＯＨ（赤金鉱）、及びδ’−ＦｅＯＯＨ（フェロキシヒット）のような他の形態のＦｅＯＯＨを用いることもできる。他の好ましいオキシヒドロキシドは、γ−ＡｌＯＯＨ（ベーマイト）及びα−ＡｌＯＯＨ（ダイアスポア）を含む。オキシヒドロキシドは、何らかの適切な技術を用いて製造することができ、或いはウィスコンシン州ミルウォーキー所在のＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙのような民間の供給業者から購入することもできる。
【００１８】
ＦｅＯＯＨは、熱劣化した時にＦｅ2Ｏ3を生成するので好ましいものである。Ｆｅ2Ｏ3は、如何なる不必要な副産物も生成しないことが知られており、反応後、単にＦｅＯ又はＦｅに還元されるので、好ましい触媒／酸化剤である。さらに、Ｆｅ2Ｏ3が酸化剤／触媒として用いられる場合に、該Ｆｅ2Ｏ3は、環境危険性物質に変換されない。さらに、Ｆｅ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3ナノ粒子の両方が経済的であり、容易に入手可能であるので、貴金属の使用を回避することができる。さらに、Ｆｅ2Ｏ3は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤としても、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒としても働くことができる。
当業者に明らかであるように、オキシヒドロキシド化合物を選択する際に、酸化作用及び／又は触媒作用が効率的に起こるように、様々な熱力学の問題点を考慮に入れることができる。例えば、図１は、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化についてのギブズ自由エネルギー及びエンタルピー温度依存性の熱力学分析を示す。図２は、炭素により二酸化炭素を変換して一酸化炭素を生成する百分率の温度依存性を示す。
【００１９】
次の熱力学方程式：
2005527205.tif 000003
は、関連した反応及びそれらの温度依存性の限界を分析するのに有用であり、
ここで、ｙ＝１０3＋Ｔ
である。
平衡定数Ｋｅは、
2005527205.tif 000004
から計算することができる。幾つかの反応又は変換率については、Ｋeからαを計算することができる。
【００２０】
表１  熱力学パラメータ及び定数
2005527205.tif 000005
【００２１】
図３は、炭素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び酸素を含む種々の反応のギブズ自由エネルギー変化の比較を示す。グラフに示されるように、炭素の一酸化炭素への酸化反応、及び一酸化炭素の二酸化炭素への酸化作用の両方が、熱力学的に有利である。反応のΔＧによると、炭素の一酸化炭素への酸化反応がより有利である。一酸化炭素の二酸化炭素への酸化作用も非常に有利である。したがって、燃焼ゾーンにおいては、酸素欠乏がない限り、二酸化炭素が支配的生成物であるべきである。図３においては、酸素欠乏条件下で、炭素により二酸化炭素を一酸化炭素に還元することができる。燃焼プロセスにおいて、水素も生成されるので、水素により二酸化炭素を一酸化炭素に還元することも可能である。
図４は、異なる温度の酸素欠乏条件下で、それぞれ炭素及び水素により、一酸化炭素に変換された二酸化炭素の百分率を示す。炭素による二酸化炭素の還元は、約４００℃の実験観察に非常に近い約７００Ｋで始まる。図４に示されるように、温度が約８００℃である燃焼ゾーンにおいて、二酸化炭素の約８０％が、一酸化炭素に還元される。水素ガスにより二酸化炭素を還元することができるが、水素ガスがシガレットから急速に拡散する場合には、この反応は起こりそうもない。
【００２２】
図５乃至図８は、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化のために、シガレット内の酸化剤及び／又は触媒として鉄化合物を用いた結果を示す。図５に示されるように、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化作用は、室温においてさえ、Ｆｅ2Ｏ3にとってエネルギー的に有利である。高温においては、Ｆｅ2Ｏ3による炭素の酸化作用もエネルギー的に有利になる。炭素及び一酸化炭素とのＦｅ3Ｏ4の反応について同様の傾向が観察されるが、一般にＦｅ3Ｏ4との反応は、Ｆｅ2Ｏ3との反応に比べてエネルギー的にあまり有利でない。炭素との反応は、通常温度が非常に高くない限り進むことができない固体対固体反応なので、一酸化炭素と炭素との競合は重要ではない。
【００２３】
図６は、一酸化炭素の二酸化炭素への変換についての温度依存性を示す。Ｆｅ2Ｏ3を用いる場合、一酸化炭素から二酸化炭素への変換率は、周囲温度で始まる広い温度範囲において、ほぼ１００％に達することができる。Ｆｅ3Ｏ4の有効性はより低い。高活性を維持するために、新たに準備されたＦｅ2Ｏ3を用いることが望ましい。これを行う１つの可能な方法は、ＦｅＯＯＨのようなオキシヒドロキシド鉄から、その場でＦｅ2Ｏ3を生成することである。ＦｅＯＯＨが周囲温度で安定している間、該ＦｅＯＯＨは、２００℃あたりの温度で熱分解して、Ｆｅ2Ｏ3及び水を形成する。図７に示されるように、熱力学的計算により、この分解が、エネルギー的に有利なプロセスであることが確認される。
図８に示されるように、酸化剤としてＦｅ2Ｏ3の代わりにＦｅＯＯＨを用いる別の利点は、ＦｅＯＯＨの分解が、広い温度範囲にわたって吸熱性である点である。したがって、分解に消費される熱は、一酸化炭素によるＦｅ2Ｏ3の還元によって生成される熱よりも多い。最終結果は、燃焼ゾーンにおける温度のわずかな減少であり、これは、主流煙における一酸化炭素濃度の減少にも寄与する。
【００２４】
燃焼中、ＮＯもまた、約０．４５ｍｇ／シガレットの濃度の主流煙において生成される。しかしながら、ＮＯは、次の反応
２ＮＯ＋ＣＯ→Ｎ2Ｏ＋ＣＯ2
Ｎ2Ｏ＋ＣＯ→Ｎ2＋ＣＯ2
に従って一酸化炭素により還元させることができる。還元形のＦｅ3Ｏ4又は酸化形のＦｅ2Ｏ3のいずれかにおける酸化鉄は、約３００℃あたりの温度において、これらの２つの反応のための良好な触媒として働く。したがって、喫煙中、酸化鉄を添加すること又はシガレットにおいてその場で酸化鉄を生成することは、潜在的に、主流煙におけるＮＯの濃度を最小にする。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態において、オキシヒドロキシド化合物及び／又は燃焼又は喫煙中にオキシヒドロキシドの分解から形成された生成物は、ナノ粒子の形態である。「ナノ粒子」は、粒子が、ミクロンより小さいサイズの平均粒子を有することを意味する。好ましい平均粒子サイズは、約５００ｎｍより小さく、より好ましくは約１００ｎｍより小さく、さらにより好ましくは約５０ｎｍより小さく、最も好ましくは約５ｎｍより小さい。オキシヒドロキシド化合物、及び／又は燃焼又は喫煙中にオキシヒドロキシドの分解から形成された生成物は、約２０ｍ2／ｇから約４００ｍ2／ｇまでの表面積を有することが好ましく、或いは約２００ｍ2／ｇから約３００ｍ2／ｇまでの表面積を有することがより好ましい。
図９は、約５μｍの平均粒子サイズを有するＦｅ2Ｏ3粉末（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｕからの）に対する、約３ｎｍの平均粒子サイズを有するＦｅ2Ｏ3ナノ粒子（ペンシルバニア州Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ所在のＭＡＣＨ  Ｉ社からのＮＡＮＯＣＡＴ（登録商標）超微粒子酸化鉄（ＳＦＩＯ））の触媒活性の比較を示す。Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子は、約５μｍの平均粒子サイズを有するＦｅ2Ｏ3に比べて、ずっと高い一酸化炭素の二酸化炭素への変換率を示す。こうした結果は、喫煙中に分解して、その場でＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を生成するＦｅＯＯＨ粒子を用いて達成することもできる。
【００２６】
図１０に概略的に示されるように、Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子は、熱分解ゾーンにおいて触媒として働き、燃焼領域において酸化剤として働く。図１１Ａは、点火されたシガレットにおける種々の温度ゾーンを示し、図１１Ｂ、図１１Ｃ、及び図１１Ｄは、それぞれ喫煙中のシガレットの各領域における酸素、二酸化炭素、及び一酸化炭素の量を示す。酸化剤／触媒の二重機能及び反応温度範囲が、Ｆｅ2Ｏ3を、その場で生成されることになる好ましい酸化剤／触媒にする。同様に、シガレットの喫煙中に、Ｆｅ2Ｏ3を最初に触媒として（すなわち、熱分解ゾーンにおいて）、次に酸化剤として（すなわち、燃焼領域において）用いることができる。
【００２７】
種々の触媒の熱力学及び動力学をさらに研究するための種々の実験が、石英流管反応器を用いて行われる。これらの反応を支配する運動学方程式は、次の
2005527205.tif 000006
のとおりである。
ここで、変数は、次のとおり定められる。
ｘ＝二酸化炭素に変換される一酸化炭素の百分率
Ａ0＝指数前の因子、５×１０-6Ｓ-1
Ｒ＝気体定数、
2005527205.tif 000007
Ｅa＝活性化エネルギー、１４．５Ｋｃａｌ／モル
ｓ＝流管の断面、０．６２２ｃｍ2
ｌ＝触媒の長さ、１．５ｃｍ
Ｆ＝流速、ｃｍ3／ｓで。
【００２８】
こうした研究を行うのに適した石英流管反応器の概略が、図１２に示される。ヘリウム、酸素／ヘリウム、及び／又は一酸化炭素／ヘリウムの混合物を、反応器の一方の端部に案内することができる。Ｆｅ2Ｏ3又はＦｅＯＯＨのような触媒、或いは触媒前駆物質がまぶされた石英ウールが、反応器内に置かれる。生成物は、排出、及び四極子形分圧真空計（「ＱＭＳ」）への毛管ラインを含む第２の端部において反応器を出ていく。このように、生成物の相対的な量は、種々の反応条件について定めることができる。
図１３は、Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子が、一酸化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素を生成するための触媒として用いられる試験についての、温度対ＱＭＳ強度のグラフである。この試験において、約８２ｍｇのＦｅ2Ｏ3ナノ粒子が、石英流管反応器内に装填される。一酸化炭素が、約２７０ｍＬ／分の流速で、ヘリウム中に４％の濃度で与えられ、酸素は、約２７０ｍＬ／分の流速で、ヘリウム中に２１％の濃度で与えられる。加熱速度は、約１２．１Ｋ／分である。このグラフに示されるように、Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子は、約２２５℃あたりの温度で、一酸化炭素を二酸化炭素に変換する時に有効である。
【００２９】
図１４は、Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子が、Ｆｅ2Ｏ3を一酸化炭素と反応させて二酸化炭素及びＦｅＯを生成するための酸化剤として研究される試験についての、時間対ＱＭＳ強度のグラフである。この試験において、約８２ｍｇのＦｅ2Ｏ3ナノ粒子が、石英流管反応器内に装填される。一酸化炭素が、約２７０ｍＬ／分の流速で、ヘリウム中に４％の濃度で与えられ、加熱速度は、４６０℃の最大温度まで約１３７Ｋ／分である。図１３及び図１４に示されるデータによって示唆されるように、Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子は、シガレットの喫煙中の条件と同様の条件下で、一酸化炭素を二酸化炭素に変換する時に有効である。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、触媒としてＦｅ2Ｏ3を用いる一酸化炭素及び二酸化炭素の反応次数を示すグラフである。図１６は、反応のための触媒としてＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いる、二酸化炭素を生成するための、一酸化炭素の酸素との反応のための活性化エネルギー及び指数前の因子の測定値を示す。表２において、活性化エネルギーの要約が提供される。
【００３０】
表２  活性化エネルギー及び指数前の因子の要約
2005527205.tif 000008
【００３１】
図１７は、それぞれ３００ｍＬ／分及び９００ｍＬ／分の流速について、石英管反応器内の触媒として５０ｍｇのＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いる、一酸化炭素の変換率についての温度依存性を示す。
図１８は、石英管反応器内の触媒として５０ｍｇのＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いる、水における汚染及び不活性化の研究を示す。グラフから分かるように、曲線１（水なし）と比べると、３％までの水の存在（曲線２）は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＦｅ2Ｏ3ナノ粒子の能力にほとんど影響をもたない。
【００３２】
図１９は、異なるナノ粒子触媒を評価する際にシガレットを模擬するための流管反応器を示す。表３は、一酸化炭素と二酸化炭素の比と、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いた時に酸素欠乏の百分率との間の比較を示す。
表３  Ａｌ2Ｏ3とＦｅ2Ｏ3ナノ粒子との間の比較
2005527205.tif 000009
ナノ粒子がない場合は、一酸化炭素と二酸化炭素の比は約０．５１であり、酸素欠乏は約４８％である。表３のデータは、ナノ粒子を用いることによって得られる改善点を示す。一酸化炭素と二酸化炭素の比は、それぞれＡｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3ナノ粒子について、０．４０及び０．２３に落ちる。酸素欠乏は、それぞれＡｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3ナノ粒子について、６０％及び１００％に増加する。
【００３３】
図２０は、触媒が存在しない状態での一酸化炭素及び二酸化炭素生成の量を示す試験における、温度対ＱＭＳ強度のグラフである。図２１は、触媒としてＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いた時の一酸化炭素及び二酸化炭素生成の量を示す試験における、温度対ＱＭＳ強度のグラフである。図２０及び図２１の比較から分かるように、Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子の存在が、存在する二酸化炭素と一酸化炭素の比を増加させ、存在する一酸化炭素の量を減少させる。
何らかの適切な方法を用いて、オキシヒドロキシド化合物をタバコ上に分布させるか、又は該オキシヒドロキシド化合物をカットフィラー・タバコ内に組み込むことによって、上述のように、オキシヒドロキシド化合物をタバコ・ロッドの長さに沿って提供することができる。例えば、オキシヒドロキシド化合物は、粉末の形態で又は分散の形態で溶液中に、提供することができる。好ましい方法において、乾燥粉末の形態のオキシヒドロキシド化合物が、カットフィラー・タバコ上にふりかけられる。オキシヒドロキシド化合物はまた、溶液又は分散の形態で存在してもよく、カットフィラー・タバコ上に吹き付けられてもよい。代替的に、オキシヒドロキシド化合物を含む溶液で、タバコを被覆することができる。オキシヒドロキシド化合物はまた、シガレット製造機械に供給されるカットフィラー・タバコの在庫に添加することができ、又はシガレット・ロッドの周りにシガレット・ペーパーを巻く前にタバコ・ロッドに添加することもできる。
【００３４】
オキシヒドロキシド化合物は、シガレットのタバコ・ロッド部分全体にわたって、及び任意にシガレット・フィルタ全体にわたって分布させることが好ましい。オキシヒドロキシド化合物をタバコ・ロッド全体にわたって提供することにより、シガレット全体にわたって、特に燃焼領域及び熱分解ゾーンの両方において、一酸化炭素の量を減少させることが可能である。
用いられるべきオキシヒドロキシド化合物の量は、ルーチン実験によって求めることができる。カットフィラー組成物の燃焼中にオキシヒドロキシドの分解から形成された生成物は、一酸化炭素の少なくとも５０％を二酸化炭素に変換するのに有効な量だけ存在することが好ましい。オキシヒドロキシドの量は、例えば５ｍｇ／シガレットといった約数ミリグラムから約２００ｍｇ／シガレットまでであることが好ましい。オキシヒドロキシドの量は、約４０ｍｇ／シガレットから１００ｍｇ／シガレットまでであることがより好ましい。
【００３５】
本発明の１つの実施形態は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる、上述のような、タバコ及び少なくとも１つのオキシヒドロキシド化合物を含むカットフィラー組成物に関する。あらゆる適切なタバコ混合物をカットフィラーのために用いることができる。適切なタイプのタバコ材料の例は、火力乾燥したタバコ、バレー種のタバコ、メリーランド又はオリエンタル・タバコ、珍しいタバコ又は特産品タバコ、或いはそれらの配合物を含む。タバコ材料は、タバコの薄層、体積が拡大された又は膨張されたタバコのような処理済みタバコ材料、カットロールされるか又はカットパフされたステムのような処理済みタバコ・ステム、再構成されたタバコ材料、又はそれらの配合物の形態で提供することができる。本発明は、タバコの代用品を用いて実行することもできる。
【００３６】
シガレットの製造において、タバコは、通常、カットフィラーの形態で、すなわち約１／１０インチから約１／２０インチ又はさらに１／４０インチまでの範囲にわたる幅にカットされた断片又はストランドの形態で用いられる。ストランドの長さは、約０．２５インチから約３．０インチまでの間にわたる。シガレットは、当該技術分野において周知の１つ又はそれ以上の風味剤又は他の添加剤（例えば、燃焼添加剤、燃焼変性剤、着色剤、結合剤など）をさらに含むことができる。
本発明の別の実施形態は、上述のように、喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる生成物を生成可能な、少なくとも１つのオキシヒドロキシド化合物を有するカットフィラーを含むタバコ・ロッドを備えるシガレットに関する。本発明のさらに別の実施形態は、（ｉ）喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働くことができる生成物を生成可能なオキシヒドロキシド化合物をカットフィラーに添加し、（ｉｉ）該オキシヒドロキシド化合物を含む該カットフィラーを、シガレット製造機械に提供して、タバコ・ロッドを形成し、（ｉｉｉ）該タバコ・ロッドの周りにペーパー・ラッパーを配置して、シガレットを形成する段階を含む、シガレットの製造方法に関する。
【００３７】
シガレット製造技術は、当該技術分野において周知である。何らかの従来の又は修正されたシガレット製造技術を用いて、オキシヒドロキシド化合物を組み込むことができる。結果物としてのシガレットは、標準的な又は修正されたシガレット製造技術及び装置を用いて、何らかの所望の規格に製造することができる。一般的に、本発明のカットフィラー組成物は、他のシガレット添加剤と任意に組み合わせられ、シガレット製造機械に提供されて、タバコ・ロッドを生成し、次にシガレット・ペーパーに包まれ、任意にフィルタが先端に付けられる。
本発明のシガレットの長さは、約５０ｍｍから約１２０ｍｍまでの範囲にわたることができる。一般に、普通サイズのシガレットは、７０ｍｍの長さであり、「キング・サイズ」は、約８５ｍｍの長さであり、「スーパー・キング・サイズ」は、約１００ｍｍの長さであり、「ロング」の長さは、通常約１２０ｍｍである。周囲は、約１５ｍｍから約３０ｍｍまであり、２５ｍｍあたりであることが好ましい。包装密度は、一般的に約１００ｍｇ／ｃｍ3から約３００ｍｇ／ｃｍ3までの間であり、約１５０ｍｇ／ｃｍ3から約２７５ｍｇ／ｃｍ3までの間であることが好ましい。
【００３８】
本発明のさらに別の実施形態は、シガレットに点火して煙を形成し、該煙を吸い込む段階を含む、上述のシガレットを喫煙する方法に関し、そこで、シガレットの喫煙中に、オキシヒドロキシド化合物は、喫煙中に分解して、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤、及び／又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための触媒として働く化合物を形成する。
シガレットの「喫煙」は、該シガレットを加熱又は燃焼させて、吸い込むことができる煙を形成することを意味する。一般に、シガレットの喫煙は、該シガレットの一方の端部に点火し、内部に含まれているタバコが燃焼反応を受ける間、該シガレットの口側端部を通して該シガレットの煙を吸い込む段階を含む。しかしながら、シガレットは、他の手段によって喫煙することもできる。例えば、同一出願人による米国特許第６，０５３，１７６号、第５，９３４，２８９号、第５，９３４，２８９号、第５，５９１，３６８号、又は第５，３２２，０７５号に記載されているように、例えば、シガレットを加熱すること、及び／又は電気加熱手段を用いて加熱することによって、シガレットを喫煙することもできる。
【００３９】
本発明は、好ましい実施形態に関連して説明されたが、当業者には明らかなように、種々の変形及び修正を用い得ることを理解すべきである。こうした変形及び修正は、添付の特許請求の範囲により定められるような本発明の権限及び範囲内にあるものと考えるべきである。
上述の参照文献の全ては、個別の各参照文献の全体を引用によりここに組み入れるかのように具体的かつ個別に示されるのと同程度に、その全体を引用によりここに組み入れる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一酸化炭素を酸化反応させて二酸化炭素を形成する際のギブズ自由エネルギー及びエンタルピーの温度依存性を示す。
【図２】炭素による二酸化炭素の一酸化炭素への変換の温度依存性を示す。
【図３】炭素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水素ガスの中の種々の反応のギブズ・エネルギーの変化の比較を示す。
【図４】それぞれ炭素及び水素により、異なる温度で一酸化炭素に変換された二酸化炭素の百分率を示す。
【図５】Ｆｅ（ＩＩＩ）及び／又は一酸化炭素を含む幾つかの反応についてのギブズ・エネルギーの変化を示す。
【図６】ある範囲の温度にわたる、それぞれＦｅ2Ｏ3及びＦｅ3Ｏ4による、一酸化炭素の二酸化炭素への変換を示す。
【図７】ある範囲の温度にわたる、ＦｅＯＯＨの分解におけるギブズ・エネルギーの変化を示す。
【図８】ある範囲の温度にわたる、それぞれＦｅＯＯＨの分解及びＦｅ2Ｏ3の還元のエンタルピー変化を示す。
【図９】約５μｍの平均粒子サイズを有するＦｅ2Ｏ3粉末（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙからの）に対する、約３ｎｍの平均粒子サイズを有するＦｅ2Ｏ3ナノ粒子（ペンシルバニア州Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ所在のＭＡＣＨ  Ｉ  Ｉｎｃ．社からのＮＡＮＯＣＡＴ（登録商標）超微粒子酸化鉄（ＳＦＩＯ））の触媒活性の比較を示す。
【図１０】喫煙中のシガレットの燃焼ゾーン（Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子が酸化剤として働く）、及び喫煙中のシガレットの熱分解領域（Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子が触媒として働く）、並びにこれらの領域において生じる関連した反応を示す。
【図１１Ａ】燃焼ゾーン、熱分解／蒸留ゾーン、及び凝縮／ろ過ゾーンを示す。
【図１１Ｂ】喫煙中のシガレットの長さに沿った酸素の相対的レベルを示す。
【図１１Ｃ】喫煙中のシガレットの長さに沿った二酸化炭素の相対的レベルを示す。
【図１１Ｄ】喫煙中のシガレットの長さに沿った一酸化炭素の相対的レベルを示す。
【図１２】石英流管反応器の概略を示す。
【図１３】酸素により一酸化炭素を酸化させて二酸化炭素を生成するための触媒としてＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いた時の、一酸化炭素、二酸化炭素、及び酸素の生成における温度依存性を示す。
【図１４】Ｆｅ2Ｏ3を一酸化炭素と反応させて二酸化炭素及びＦｅＯを生成するための酸化剤としてＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いた時の、一酸化炭素、二酸化炭素、及び酸素の相対的生産量を示す。
【図１５Ａ】触媒としてＦｅ2Ｏ3を用いる一酸化炭素の反応次数を示す。
【図１５Ｂ】触媒としてＦｅ2Ｏ3を用いる二酸化炭素の反応次数を示す。
【図１６】反応のための触媒としてＦｅ2Ｏ3ナノ粒子を用いる、一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素を生成するための活性化エネルギー及び指数前の因子の測定値を示す。
【図１７】それぞれ３００ｍＬ／分及び９００ｍＬ／分についての、一酸化炭素の変換率における温度依存性を示す。
【図１８】曲線１が３％のＨ2Ｏについての条件を表し、曲線２がＨ2Ｏなしの条件を表す、水における汚染及び不活性化を示す。
【図１９】異なる触媒及び触媒前駆物質を評価する際にシガレットを模擬するように設定された流管反応器を示す。
【図２０】触媒が存在しない場合の、一酸化炭素及び二酸化炭素生成の相対量を示す。
【図２１】Ｆｅ2Ｏ3ナノ粒子触媒が存在する場合の、一酸化炭素及び二酸化炭素生成の相対量を示す。
【図１】
2005527205.tif 000010
【図２】
2005527205.tif 000011
【図３】
2005527205.tif 000012
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005527205.tif 000018
【図１０】
2005527205.tif 000019
【図１１Ａ】
2005527205.tif 000020
【図１１Ｂ】
2005527205.tif 000021
【図１１Ｃ】
2005527205.tif 000022
【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
2005527205.tif 000035