(57)【要約】  本発明は、ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物を、保存し、外部からの熱の供給により貯蔵部に誘導される気流に規定された放出をする、少なくとも一つの貯蔵部を有する無煙煙草、葉巻、またはパイプに関する。本発明の貯蔵部は、ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物を気流へ規定された放出をするための標的熱供給用の、少なくとも一つの伝熱部を含む。
2014506468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ少なくとも一つの化合物の保存および外部からの加熱による貯蔵部を流れる気流への規定された放出のための少なくとも一つの貯蔵部を有する無煙煙草、葉巻、またはパイプであって、
前記貯蔵部は、ニコチンおよび／またはニコチン化合物を前記気流へ規定された放出をするための標的熱供給用の伝熱部を備えることを特徴とする、無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項２】
前記貯蔵部は、少なくとも標的熱供給用の部分が高熱伝導率を有する材料でつくられた、前記貯蔵部を覆うスリーブを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項３】
前記貯蔵部を覆うスリーブの長さが、片手の二本の指の間で、好適には第二または第三指骨間で、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物の放出に十分な伝熱が行われるよう設定されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項４】
前記貯蔵部を覆うスリーブの熱容量が、冷気を吸い込んだ際に前記貯蔵部を早く指の温度に戻すために十分高く、且つ、指による加熱にかかる時間を可能な限り短くするために十分低いことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項５】
前記貯蔵部の内部が熱源と結合可能であり、少なくとも熱伝達面経由での標的熱供給用の部分が高熱伝導率の材料で作られていることを特徴とする、請求項１に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項６】
加熱された前記貯蔵部の内部が、熱損失を軽減し手を火傷から守るため、断熱性スリーブで覆われていることを特徴とする、請求項５に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項７】
前記熱伝達面用材料の熱伝導率が、３０から４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内、好適には８５から３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内、特に好適には１８５から２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項８】
前記貯蔵部が、空気が流れることが可能な開口性細孔（ｏｐｅｎ−ｐｏｒｅ）マクロ多孔質支持基材で作られたハイブリッド構造と、ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物を保存し放出するために支持基材に設けられたナノ細孔を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項９】
前記支持基材が、恒久的に互いに結合された粒子またはファイバで作られ、前記ナノ細孔は前記支持基材に不動に保持されたナノ多孔質粒子に実装されていることを特徴とする、請求項８に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項１０】
前記ナノ多孔質粒子が前記支持基材と異なる材料で作られていることを特徴とする、請求項９に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項１１】
前記支持基材が、実質的にガラス、ケイ酸塩、またはケイ酸アルミニウムといった無機材料で作られ、前記支持基材の材料にナノ細孔が実装されていることを特徴とする、請求項８または９に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項１２】
ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物に加え、少なくとも一つの芳香剤が前記貯蔵部に保存され、加熱された際に放出されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【請求項１３】
無煙煙草、葉巻、またはパイプが、前記貯蔵部が使い捨て商品として実装される土台を有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の無煙煙草、葉巻、またはパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ少なくとも一つの化合物の貯蔵および、外部からの加熱による、貯蔵部を通過する気流への規定された放出のための少なくとも１つの貯蔵部を有する、無煙煙草、葉巻、またはパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
たばこを燃やして煙を発することなく、目標とする、規定されたニコチンおよび／またはニコチンを含んだ少なくとも一つの化合物を放出する装置、すなわち無煙煙草、葉巻、またはパイプを開発するために多大な試みが長期に渡ってなされてきた。「ニコチンを含んだ化合物」という用語は、本発明では特定のニコチン塩、ニコチン派生物、およびニコチンを含んだ成分を意味すると解釈される。
【０００３】
現在の市場において入手可能な製品は、特にニコチンまたはニコチンを含んだ化合物の規定された放出が多くの場合確保されていないという点で問題がある。
【０００４】
電子煙草が知られているが、電子煙草は、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物を放出するために、貯蔵部の通過に先だって吸い込まれる気流を充分高温に温める必要がある。このような既知の解決策の欠点は、システム全体としての不活性状態、すなわち、ユーザによる一回目の吸込から、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物の充分且つ規定された放出をするために充分な温度の気流を供給可能になるまでの反応時間が、長すぎるということである。さらに、一般的には約８０℃の、充分高温に気流を温めるために必要なエネルギ量は非常に多く、充電式バッテリのようなエネルギ貯蔵部は急速に枯渇し、大量のエネルギによってたった数回の充電サイクルで正常に動作しなくなってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この先行技術に基づき、本発明は、的を絞った方法で、ニコチンまたはニコチンを含んだ少なくとも一つの化合物が貯蔵部から放出される無煙煙草、葉巻、またはパイプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明においては、請求項１の特徴を有する無煙煙草により、とりわけ、ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物を気流に規定された放出をするための標的熱供給に用いる、少なくとも一つの伝熱部を含む貯蔵部を有することにより、前記目標が達成される。
【０００７】
本発明の無煙煙草においては、煙草の貯蔵部は伝熱部を有する。規定された一定のニコチンまたはニコチンを含んだ化合物を貯蔵部から放出するために、伝熱部を用いて的を絞った方法で外部から貯蔵部の内部へ熱が供給される。伝熱部が備え付けられているため、先行技術で知られている方法と比べ、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物を放出するために必要なエネルギも非常に少ない。伝熱は、熱の伝導または放射により外部から貯蔵部の内部に直接生じ、それにより熱損失の発生を最小限に抑える。伝熱部は、このように好適に考え出されたものであり、伝熱部に供給された熱が貯蔵部に均一に伝達されるようになっている。
【０００８】
本発明の有利な改良は、後述の明細、従属請求項、および図面から挙げられる。
【０００９】
本発明の無煙煙草の特に好適な実施形態において、貯蔵部は、貯蔵部を少なくとも部分的に囲う、標的熱供給のために高熱伝導率の材料で作られたスリーブを含む。従って、一般的に両端が少なくとも部分的に開口しているスリーブは、貯蔵部自体を保護する役割を果たす。そのため、貯蔵部はスリーブ内に確実に統合されるか、または後から貯蔵部にスリーブが被せられる。何れの場合においても、外部からの熱の、スリーブを通した貯蔵部への良好な伝達が確保されていなければならない。スリーブは、好適には、円形空洞状の円筒形の内部形状を有するが、外形は任意の円形、楕円形、または多角形でも良い。段を有するスリーブ外形面のデザインも可能である。スリーブの伝熱部の貯蔵部と接する内壁は貯蔵部の軸方向長さに渡って伸び、スリーブの外面は外部熱源と接する部分のみ伝熱材で作られていると、特に有利である。
【００１０】
さらに好適な実施形態において、伝熱エリアは貯蔵部の内部に位置し、外部スリーブは可能な限り断熱性が高い材料で作られている。この場合における貯蔵部は、好適には、円筒形、切り込み、三角形、または球形といった、異なる幾何学的形状で有り得る凹部を有する。高熱伝導率を有する材料で作られ、電流といった外部エネルギを供給することにより加熱される加熱要素は、前記凹部に突出する。熱を伝達するスリーブの一部や要素は、比較的高い熱伝導率を有する材料を用いることが推奨される。従って、熱伝導率が３０から４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の材料が適切である。好適には熱伝導率が８５から３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の材料であり、特に好適には１８５から２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の材料が適切である。アルミニウム、銅、鉄、またはそれらの合金が、熱を伝達するスリーブの一部の材料として特に適している。スリーブの一部のみが前記材料で作られている場合、熱伝達を意図していない部分は、熱の望ましくない消費を防止するために断熱性の材料で作ることが可能である。
【００１１】
貯蔵部自体に適した材料の研究において、ハイブリッド構造、すなわち気孔の階層を有する異なる材料からなる構造が、一方では任意の芳香剤だけでなくニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物を蓄え、熱が適切に与えられた場合にはそれらを充分な量放出するために、特に最適であるという驚くべき結果が得られた。ハイブリッド構造は、さらにフィルタの一種としての役目も果たす。
【００１２】
無煙煙草の特に好適な実施形態において、貯蔵部は、空気の流通が可能な、開口性細孔（ｏｐｅｎ−ｐｏｒｅ）のマクロ多孔性支持基材からなるハイブリッド構造を有し、支持基材に設けられたナノ細孔（ｎａｎｏｐｏｒｅｓ）は、ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物および任意の付加芳香剤を貯蔵し放出する役割を果たす。
【００１３】
アセテートファイバといった一般的に使用されているキャリア材と比較した、前述の貯蔵部内でのニコチンの長期安定性への試みは、黄色または茶色への変色が顕著に減少する結果となった。ナノ多孔質粒子内のニコチンは、アセテートファイバといった吸収性キャリア材内のニコチンと比べ、空気中での酸化に関してはより安定している。ナノ多孔質粒子により供給される空気と接する表面積は非常に大きいため、この結果は注目すべき点である。制限事項として認められていないが、ニコチンがシリカ粒子の内部および外部表面といったナノ多孔質材の表面に吸着されると、ニコチンの酸化感度が著しく低下すると思われる。
【００１４】
支持基材は、互いに恒久的に接着された粒子またはファイバで有利に作られており、ナノ細孔は、支持基材に不動に保持されたナノ多孔質粒子に実装されている。この方法におけるナノ多孔質粒子は、支持基材と異なる材料で作られていることが望ましい。
【００１５】
ある好適な実施形態において、ナノ多孔質粒子は微粒子材（マイクロ粒子やファイバ等）と混合され、次に微粒子材同士が結合されて開口性細孔支持基材を形成し、その際に同時に支持基材内または支持基材表面でナノ多孔質粒子が不動となる。
【００１６】
ナノ多孔質粒子は、特に好適には、支持基材の材料または支持基材を形成する粒子と比較して高い融点を有する。これにより、支持基材を固めるために加熱処理した際に、ナノ多孔質粒子が溶けたり細孔が塞がることが無いことが保証される。
【００１７】
焼結によって恒久的にマクロ多孔質支持基材に結合された、高比表面積と、活性で芳香性の物質に対する高親和性とを有するナノ多孔質粒子の利点、およびこれを通過する空気に物質を放出するための貯蔵部に使用することの利点は、前もって結合された特定の物質のみが放出される点である。気体の状態にある活性および／または芳香性物質以外の、付随するあらゆる物質の液滴や、健康に有害な多量の粒子は、貯蔵部から出る気流には含まれないことが望ましい。ナノ多孔質粒子をマクロ多孔質支持基材に固定することにより、気流に乗ってナノ多孔質粒子が運ばれることを防止する。
【００１８】
別の方法として、もしくはそれに加えて、支持基材はガラス、ケイ酸塩、またはケイ酸アルミニウムといった実質的に無機材料から作ることも可能であり、ナノ細孔は支持基材の材料自体に形成される。
【００１９】
ナノ多孔質粒子の量および寸法は、マクロ細孔が塞がれることなく、充分な量の活性物質を粒子の内部に吸着することができるよう選択される。例えば、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物は吸着され、ナノ多孔質粒子の内部に存在する。具体的には、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物および追加されたあらゆる芳香剤は、ナノ細孔に直接、すなわち溶媒に溶けること無く、存在することが可能である。
【００２０】
好適には、支持基材は粒子、ファイバ、微粒子材、またはこれらの材料の混合物で形成される。機械的に安定した、開口性細孔支持基材を得るために、微粒子材または材料の混合物は、互いに焼結、融合、接着、あるいは結合される。
【００２１】
固定された粒子のナノ細孔がマクロ多孔質支持基材の表面に対して反対側を向いた面に囲まれないように、ナノ多孔質粒子は例えば焼結によりマクロ多孔質支持基材の表面に固定することが可能である。貯蔵部を充填する際にも、細孔が塞がれることを防止する。
【００２２】
別の方法として、支持基材は、微粒子材または混合材料をバラ詰めしたもので作られても良く、そのような支持基材は、少なくとも一つの熱伝導部が実装された、適切な貯蔵部容器内に存在する。
【００２３】
ハイブリッド構造内に結合または吸着された物質の気流への放出は、好適には対流および／または拡散により行われる。支持基材といった貯蔵部の好適な構造的特徴は、特定の利用における、貯蔵部内に存在する物質の好適な放出速度から決定することが可能である。
【００２４】
本発明の目的は、ハイブリッド構造が、気流が容易に流れることが可能な管を有する開口性細孔マクロ多孔質支持基材で形成され、ナノ細孔が放出するべき活性物質を含むよう、貯蔵部を実装することに及ぶ。管は、例えば、全体として気流の透過を可能にする、平均的な幅を有する。例えば、管の幅は、１００μｍから８００μｍの間といった、数百μｍの範囲内で有り得る。ただし、管の形状は不規則であり、管の幅の分布も含み得るため、前記説明は管の幅の平均値に言及していることは自明である。
【００２５】
支持基材の形成に用いられる貯蔵部のマイクロ粒子は、２００μｍから１０００μｍのサイズの粒子を含む。ナノ多孔質粒子は、例えば焼結により、支持基材の表面に恒久的に固定される。従って、開口性細孔支持基材は、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物を受容するために用いられるナノ多孔質粒子よりも大きいマクロ細孔を有すると考えられる。従って、支持基材に存在するマクロ細孔の寸法は、一般的には、２０μｍから７００μｍといった、１０μｍから８００μｍの範囲であり、特に２５μｍから６００μｍの範囲である。前記ナノ多孔質粒子の平均粒子直径は、好適には５μｍから５００μｍの範囲を含み、特に好適には直径１０μｍから３００μｍの範囲を含み、さらに特に好適には直径２０μｍから１５０μｍの範囲を含む。ナノ細孔は、一般的には１ｎｍから９００ｎｍの範囲にある。ナノ細孔の直径は、例えば、３ｎｍから７００ｎｍの範囲にあり、好適には６ｎｍから５００ｎｍの範囲にある。
【００２６】
様々な実施形態において、ケイ酸塩やケイ酸アルミニウムといった無機材料から作られる粒子またはファイバ焼結材は、貯蔵部のマクロ多孔質支持基材を形成するために用いられている。ポリエチレンやポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステルおよびその他の材料といった有機ポリマーも同様に、マクロ多孔質支持基材に用いることが可能である。煙草、葉巻、またはパイプの貯蔵部という用途であることから、ポリマーに可塑剤が含まれないよう注意する必要がある。微粒子焼結材の場合、所望の長さの貯蔵部を空気が容易に流れるよう、粒子寸法を適合させる必要がある。
【００２７】
貯蔵部は、支持粒子または異なる寸法のファイバの混合材、または異なる材質の粒子の混合材で形成することも可能である。寸法および／または形状および／または細孔寸法および／または材料および／または活性物質に対する親和性が異なる様々なナノ多孔質粒子も同様に、支持基材に包埋することが可能である。貯蔵部を製造するために用いられる粒子も同様に、異なる形で充填された、または異なる物質で充填された多孔質粒子の混合材とすることが可能である。
【００２８】
貯蔵部の寸法および形状は、特定の用途に適合される。具体的には、煙草、葉巻、またはパイプの幾何学的様相に適合される。例えば、貯蔵部は従来の喫煙用パイプの先端または柄の部分に保存される使い捨て貯蔵部としてデザインすることも可能であり、煙草のフィルタの寸法、形状および色を有することも可能であり、葉巻やシガリロの模造品として用いることができるよう配列することも可能である。
【００２９】
最適化は、透過する気流のナノ細孔への好アクセスと、貯蔵部に保存された物質の均一な分配をもたらす。従って、貯蔵部および／またはカートリッジの形状は、有利には、円筒形、または立方体や直方体といった多角形であり得る。一つ以上の実施形態において、無煙煙草用の交換フィルタスティックは貯蔵部を含む。
【００３０】
目的とする用途によって、マクロ多孔質支持基材の長さおよび幅または直径は、活性物質の揮発性、流入する気流の温度、貯蔵部から流出する気流に含まれるニコチンの所望の濃度、充填量、流れ抵抗、および不動にするナノ多孔質粒子の量に応じて選択される。
【００３１】
驚くべきことに、可能な限り大きい内部表面積を有する無機吸着材は、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物、および任意に保存される活性物質および芳香剤のためのナノ多孔質貯蔵部材に適している。吸着材の内部表面は、細孔に侵入する物質との大きい接触表面積が得られるよう、壁によって形成されている。多孔質ケイ酸アルミニウムに加え、ナノ多孔質ケイ酸塩はニコチンおよび芳香剤を吸着するのに特に適している。
【００３２】
前記吸着材は、相互接続管で形成される開口性細孔ネットワークを有する。これらの材料は、一般的には３ｎｍ、７ｎｍ、１２ｎｍ、３０ｎｍ、および１００ｎｍの規定平均細孔幅を有するクロマトグラフィ担体として市販されている。３ｎｍから７００ｎｍといった、ナノスケールでのさらに広範囲な細孔幅分布も可能である。
【００３３】
ナノ多孔質材の適切な粒子寸法は１０μｍから１ｍｍであり、特に、例えば５０μｍから７００μｍが適切である。ナノ多孔質材は球形状を含み得る。特に好適な実施形態においては、不規則に壊れた、従って不規則な形状の粒子が包埋材として用いられている。
【００３４】
一つの実施形態では、無煙煙草、葉巻、またはパイプは、様々な物質が吸着された、二つ以上の互いに組み合わされた貯蔵部を有する。従って、それらの貯蔵部のうち少なくとも一つには、伝熱部が備わっている。例えば、複数の物質のうちの一つは、他の物質を部分的または完全に、化学的に変質させるといった方法で、変換することが可能である。例えば、ニコチンを用いる場合、吸い込まれるニコチンの耐性を向上させるために、ニコチンを少なくとも部分的にニコチン塩に変換する酸が保存された追加の貯蔵部を、ニコチンを含んだ貯蔵部の前に配置する。従って、酸は「上流の」貯蔵部内に存在する。
【００３５】
ナノ多孔質材は、ニコチンのような極性活性物質に対する高い吸着許容量に加え、芳香剤や精油のような低い極性の材料に対する親和性も有する。このような芳香剤は、ニコチンのような物質と別々または同時に吸着させることが可能であり、さらには放出することも可能である。これに関連して、特に興味深いのがテルペンおよびテルペノイドであり、特にモノおよびセスキテルペノイド、およびマツ（ｍｏｕｎｔａｉｎ  ｐｉｎｅ）、ユーカリ、ペパーミント、クローブ、煙草アロマまたはメンソールといった精油または固体である。
【００３６】
従って、特定の利用に好適または必須であるアロマを含んだ活性物質の組合せを、気流に拡散させることが可能である。例えば、吸い込まれる気流に特有の香りをもたらすことが可能である。
【００３７】
本発明の更に一つ以上の実施形態は、別々に連続して配列された、空気が通過するハイブリッド貯蔵部から同時に放出された場合に悪影響がある、様々な活性、芳香性、または付随する物質を保存することに関する。
【００３８】
ここで説明されている一つ以上の実施形態における活性物質および／または芳香剤用の貯蔵部を製造するための方法ステップは、ナノ多孔質粒子材を包埋するためのマイクロ粒子基材を選択し、ナノ多孔質粒子材を選択し、ナノ多孔質粒子材を変質させてナノ多孔質粒子材の親和性を選択的に調整し、ナノ多孔質材と基材を基材に使用されている材料の融点もしくは軟化温度付近の温度で共焼結（ｃｏ−ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）し、活性物質および／または芳香剤をナノ多孔質材のナノ細孔に吸着させることを含む。活性物質の吸着量の選択的調整がこのようにして行われる。
【００３９】
ガラス、ケイ酸塩、またはケイ酸アルミニウムといった無機材料や、熱可塑性有機ポリマーが、ナノ多孔質粒子を固定するための基材として用いることが可能である。
【００４０】
一つ以上の実施形態において、活性物質または芳香剤に対する親和性を選択的に調整するステップは、ナノ多孔質粒子材を選択する際に削除しても良い。上記で説明したように、共焼結および吸着または充填するステップは互いに組み合わせることも可能である。
【００４１】
二酸化ケイ素またはケイ酸アルミニウムから作られたナノ多孔質材は、現在広範囲の実施形態で製造されている。
【００４２】
上述した貯蔵部を選択する際には、以下の基準を用いることができる。
【００４３】
１．充填許容量
可能な限り小さい体積の貯蔵部には、ナノ多孔質材の高い充填許容量が求められる。充填許容量は、本明細書においては、充填された粒子の質量に対する活性物質の質量（例えばニコチンの質量）の百分率で示す。適切な充填許容量は、３０％から８５％の間といった２０％から９０％の間であり、特に６０％から８０％の間が適切である。
【００４４】
２．放出能力
ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物に対する非常に高い親和性を有する材料においては、空気と材料表面との間の分散係数は後者側に大きくシフトする。その結果、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物の空気中での平衡濃度は非常に低くなる。この点においては、ニコチンまたはニコチンを含んだ化合物に対する親和性は、効果的な吸着を確保するために必要十分である必要がある。親和性を決定する細孔表面とニコチンまたはニコチンを含んだ化合物との間の相互作用を調整するために、ＬｂＬ技法を用いてナノ多孔質粒子をあらかじめ高分子電解質でコーティングすることが提案されている。カチオン性、アニオン性、水素ブリッジ結合、または疎水性面を与えるために、活性物質に応じて、補充する高分子電解質を選択する必要がある。
【００４５】
３．ナノ多孔質粒子寸法
このパラメータは、貯蔵部フィルタのデザインを実質的に決定づける。ナノ多孔質粒子の寸法が小さ過ぎると、例えば、ナノ多孔質粒子が充分に固定およびろ過されない場合に運び去られて貯蔵部から漏れてしまい、吸引者の気道に入ってしまう可能性がある。ナノ多孔質粒子の寸法が大きすぎると、ニコチンといった活性物質の粒子内での空気との交換が不十分になり、基材のマクロ孔が塞がれてしまう。ナノ多孔質粒子の適切な寸法分布は、例えば１０μｍから１ｍｍ、特に５０μｍから７００μｍが適切である。狭い寸法分布を有する不規則な粒子が特に適している。
【００４６】
４．細孔幅
ナノ多孔質粒子の細孔幅は得られる表面積を決定づけ、従って、空気交換速度だけでなく吸着されるニコチン、ニコチンを含んだ化合物、または芳香剤の量を決定づける。小さい細孔幅はニコチン等に対する高い充填許容量をもたらすが、同時に拡散性空気交換が減少する。貯蔵部として使用するためには、細孔幅の分布が狭すぎない材料の使用が有利であることが見出されている。１ｎｍから９００ｎｍの広範囲の細孔直径分布を有する細孔、特に３ｎｍから７００ｎｍの範囲が、効果的な吸着に適している。ＢＥＴ法窒素吸着で測定した内部表面積は、３０−１０００ｍ２／ｇである必要があり、好適には１００−６００ｍ２／ｇである。
【００４７】
５．ナノ多孔質粒子のマクロ多孔質基材への固定
ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物を含んだナノ多孔質粒子の、流入する空気による均一な衝突を得つつ、ナノ多孔質粒子が任意に吸い込まれる空気に漏れることを防止するため、ナノ多孔質粒子は安定に貯蔵部に固定する必要がある。貯蔵部の有利な実施形態は、高温でのみ融解するナノ多孔質粒子を、より低い融点または軟化温度を有し、粒子寸法が大きいポリマー性の焼結粒子と共焼結する方法を適用している。焼結粒子内でのナノ多孔質粒子の比率は、５％から２０％の間といった、２％から４０％の間であり得る。ナノ多孔質粒子の比率は、焼結または融解後の支持基材が機械的に充分に安定であるよう選択する必要がある。例えば、ナノ多孔質粒子の比率が４０％より大きいと、場合によってはマクロ多孔質支持基材の完全性が確保できなくなる。
【００４８】
ミクロ多孔質支持基材上のナノ多孔質粒子により供給される吸着された活性物質の、透過する空気との接触面は、一般的に用いられている液体で満たされた毛細管吸着材の接触面と比較すると非常に大きい。後者が、蒸発面として、満たされた毛細管のアクセス可能な断面積（メニスカス）しか持たないのに対し、本明細書で説明されている貯蔵部においては、吸着された活性物質を含んだ全面積で気体交換が行われる。
【００４９】
一般的なＢＥＴ法による、このようなナノ多孔質材の表面への窒素粒子の吸着試験においては、内部表面積は２７０ｍ２／ｇ以上になり得ることを示している。
【００５０】
一つ以上の実施形態において、ナノ多孔質粒子は、純粋な液体ニコチンを滴下する方法では充填されていない。活性物質を適切な有機溶媒、例えば揮発性溶媒に溶融させ、完全に蒸発させ、活性物質を貯蔵部内に残すことにより充填される。例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、アセトン、エタノール、メタノール、またはその他の揮発性有機溶媒を溶媒として用いることができる。溶媒が蒸発した後は、活性物質は、著しく空気の流入を妨げることなく、ナノ多孔質粒子の内部表面に吸着により望まれる形で結合する。活性物質はナノ多孔質粒子の外部表面にも存在するが、ナノ多孔質粒子のナノ細孔により提供される内部表面は、ナノ多孔質粒子と支持基材の外部表面より大幅に大きい。
【００５１】
活性物質（芳香剤）に対する適切な親和性（細孔表面）を有するナノ多孔質材と、ナノ多孔質材の充填または吸着許容量に応じた多量の活性物質（多量の芳香剤）の添加は、通過または透過する気流へのニコチンおよび／または芳香剤の高速放出だけでなく、高水準でのニコチンおよび／または芳香剤の貯蔵部への充填を可能にする。従って、多孔質粒子内での気体の移送は、主に拡散により行われ得る。
【００５２】
ナノ多孔質材の親和性を、最適な受容および放出の方向に選択的に変更するために、孔表面の様々な電位的前処理を、予備洗浄、活性化、酸または塩基を用いたエッチング、およびシラン処理の例を用いて調査した。
【００５３】
驚くべきことに、高分子電解質を用いた、ＬｂＬ法による単純な細孔コーティングが、活性物質の受容および放出を制御するのに特に適していることが立証された。疑似化を目的としたナノ細孔のＬｂＬコーティングは、ドイツ特許出願１０  ２００４  ０１３  ６３７に開示されている。例えば、高分子電解質コーティングを用いたこのような変更により、活性物質の放出を遅らせることが可能である。
【００５４】
一つ以上の実施形態において、活性物質または芳香剤の、ナノ多孔質粒子への吸着平衡の温度依存性を利用している。特定の利用における要求に応じて、活性物質または芳香剤に対するナノ多孔質粒子の親和性の調整に加えて、貯蔵部の温度および／または貯蔵部を透過する気体または混合気体の温度により、吸着平衡を制御することが可能である。
【００５５】
ニコチンおよび／またはニコチンを含んだ化合物に加えて、少なくとも一つの芳香剤を無煙煙草、葉巻、またはパイプの貯蔵部に保存し、熱が加えられた際に放出することが望ましい。
【００５６】
本発明を、二つの実施形態を用い、図面を参照して、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、無煙煙草用のスリーブを有する、本発明の貯蔵部の第一実施形態の断面図を示す。
【図２】図２は、図１に示す貯蔵部の第一実施形態の概略構造図を示す。
【図３】図３は、アルミニウムで作られたスリーブを有する貯蔵部の、時間に対する加熱曲線を示す。
【図４】図４は、喫煙者の典型的な吸込挙動で、高熱容量を有するスリーブを用いて貯蔵部を「喫煙」した場合の温度曲線を示す。
【図５】図５は、温度に対する貯蔵部フィルタからのニコチンの放出量を示す。
【図６】図６は、異なるフィルタ温度における、吸込回数（一回の吸込は３５ｍｌ）に対する図１に示す本発明の貯蔵部からのニコチン放出量を示す。
【図７】図７は、スリーブを有し、無煙煙草に挿入された、本願発明の貯蔵部の第二実施形態の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、詳細には示されていない無煙煙草用の、ニコチンを貯蔵し放出するための貯蔵部１０の断面図を示す。貯蔵部１０は、アルミニウムで作られた、一定の内径を有するスリーブ１２を有する。スリーブ１２の外郭はデザインに段があり、第一部分１４は小さい外径を有し、第二部分は大きい外径を有し伝熱部１６の役割を果たし、第三部分１８は第二部分に隣接し小さい外径を有する。スリーブ１２の第一部分１４および第三部分１８は断熱帯紙２０および２２で包まれており、一端には、詳細には示されていない適切な材料で作られたマウスピースを有する。複数のナノ多孔質粒子２６が包埋されているマクロ多孔質支持基材２４は、スリーブ１２内に受容されている。
【００５９】
平均吸込体積３５ｍｌと、平均的喫煙者の１から２秒の吸込時間は、貯蔵部１０を透過する空気とニコチン容器との間での接触時間を非常に短くする。ニコチンの気体への遷移は、ニコチン容器と空気との接触面積にほぼ関連している。
【００６０】
無煙煙草が保持された際に伝熱部１６がユーザの手と直接または間接的に接触するように、図示の貯蔵部１０は無煙煙草のハウジング内に受容される。これにより手の熱が伝熱部１６に伝達され、次いで熱を内部の支持基材２４まで伝達する。支持基材２４を加熱することによりニコチンおよび芳香剤の放出速度が上がり、吸込毎に充分な量のニコチンおよび芳香剤をユーザが消費することが可能になる。従って、二つの帯紙２０および２２は、支持基材２４が均一に加熱された状態を保持するため、熱の外部への放射を防止する。
【００６１】
図１に示すスリーブ１２の体積は、指の間に配置された後の加熱時間が可能な限り早く進むよう、スリーブ１２自体の壁の厚みに適合されている。
【００６２】
図２は、ニコチンおよび芳香剤を保存するための貯蔵部１０の支持基材２４の概略構造を示す。支持基材２４は、焼結された粒子で形成されたマクロ多孔質支持基材２４である。細孔、空洞、および中間空間２８が支持基材２４に実装されており、焼結後も原型を保つ。従って、空洞および中間空間２８は、支持基材２４が、ユーザが吸い込む気流に対して規定の吸込抵抗を有するよう実装される。
【００６３】
細孔、空洞、および中間空間２８は連続したネットワークを形成し、その内部にナノ多孔質粒子２６が安定および恒久的に接着または包埋される。ナノ多孔質粒子２６は、１ｎｍから９００ｎｍの範囲の細孔を有する。ニコチンおよび選択的にはニコチンをふくんだ化合物および芳香剤は、ナノ多孔質粒子２６の表面、特に細孔壁で形成される内部表面に吸着され、空気が貯蔵部１０を通して吸い込まれると、支持基材を通して流れる空気と連続交換状態となる。
【００６４】
ここで説明されている貯蔵部１０は、吸い込まれる空気への十分なニコチンの放出の確保と、ニコチンの酸化防止の両方が可能である。
【００６５】
図３は、一例としての、アルミニウム製の、壁の厚みが１ｍｍ（上端／下端）または指と接触する面で１．５ｍｍのスリーブ１２を有する貯蔵部１０の温度曲線、および空気温度２３℃の環境で手に取り指に挟んだ後の貯蔵部１０の温度曲線である。したがって、指の間でのスリーブ１２の位置は、人差し指と中指の間での、指先側から数えた第二指骨で挟んだ場合の接触面積（前部保持）が、第三指骨で挟んだ場合の接触面積と比べて小さいというものである。スリーブ１２の体積が減少すると、熱容量が小さくなるため加熱もより早く進む。従って、スリーブ１２の壁厚は有利には０．２から２．５ｍｍの間、特に０．４ｍｍから１．５ｍｍの間が望ましい。
【００６６】
図３は、アルミニウム製のスリーブ１２（壁厚１／１．５ｍｍ）の、人差し指と中指の間に保持することによる加熱曲線を示す。図の「前部保持」というラベルは指の先端から数えて第二指骨でスリーブ１２を保持した場合、「後部保持」は第三指骨でスリーブ１２を保持した場合、「Ｓ１」は空気温度、「Ｓ２」はスリーブ１２の温度、そして「Ｓ３」は貯蔵部の中心の温度を示す。
【００６７】
加熱されたスリーブ１２の熱容量は、冷気内で空気体積３５ｍｌから５０ｍｌで強く吸い込んだ場合のフィルタの冷却を補うために充分である必要がある。貯蔵部１０の出口におけるスリーブおよびフィルタの温度を、様々な空気温度で測定した。
【００６８】
図４は、喫煙者の典型的な吸込挙動および高熱容量のスリーブ１２を用いた場合の貯蔵部１０の温度曲線を示す。スリーブよりもフィルタ貯蔵部で急激に温度が低下することが明白であるが、スリーブ１２からの熱の供給によりすぐに温度が回復していることも明白である。たとえ空気温度３℃であっても、貯蔵部１０の出口での温度は２３℃以下にはならない。熱容量が小さいスリーブ１２においては温度低下が更に著しくなり、出口温度に達するまでの回復時間が、外気が冷たい場合においては特に長くなる。
【００６９】
図４に示す温度関数は、喫煙者による異なる温度での典型的な吸込時における、空気温度、空気入口前の伝熱スリーブ１２の温度、および貯蔵部１０の空気出口後方中心の温度に対応している。
【００７０】
冷えた煙草および指に挟んだ煙草を（空気温度２４℃で）喫煙した際に計測された総ニコチン放出量、および本発明の煙草による向上係数は、下記の表に記載されている。
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【００７１】
貯蔵部１０からのニコチンの放出は、図５では温度の関数として示されており、図６では、貯蔵部１０からのニコチンの放出は、異なる貯蔵部１０の温度（曲線に記載された左の数字）および吸い込まれた空気の温度（右の数字）における吸込回数（一回につき３５ｍｌ吸込）の関数として示されている。これらの図から分かるように、ニコチン放出量は、指に挟んだ煙草では空気温度にほとんど影響されないが、伝熱面を持たない煙草では、温度の低下に伴いニコチン放出量が著しく低下する。
【００７２】
図７は、第二実施形態における、外部エネルギ入力部を含む熱源３２を有する貯蔵部３０の例を示す。
【００７３】
前記第二実施形態において、熱源３２は熱を伝達するために、貯蔵部３０内で伝熱部３４と相互に作用するよう配置される（コメント：図の矢印は、厳密には貯蔵部と平行になっていない）。スリーブ３６は高断熱性の材料で作られているが、貯蔵部は上記の方法で製造されている。棒状で高熱伝導率を有する熱源３２は貯蔵部３０の凹部に精密に挿入され、貯蔵部３０に熱を伝達する。吸い込まれる空気３８は既に予め若干加熱されており、加熱された貯蔵部３０を通過し、口に向かって貯蔵部を出る時点ではニコチンでほぼ飽和状態となっている。
【符号の説明】
【００７４】
１０…貯蔵部
１２…高熱伝導率を有するスリーブ
１４…小さい外径を有する第一部分
１６…伝熱部
１８…小さい外径を有する第三部分
２０…帯紙
２２…マウスピースを有する帯紙
２４…マクロ多孔質支持基材
２６…ナノ多孔質粒子
２８…空洞および中間空間
３０…貯蔵部
３２…熱源
３４…伝熱部
３６…断熱スリーブ
３８…予め加熱された空気
【図１】
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【図２】
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【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３】
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【国際調査報告】
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