(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置および取り外し可能なカートリッジを含み、前記カートリッジがエアロゾル形成基体と、電気的に動作する気化器と、前記気化器に接続された第一の電気接点を含み、前記装置が前記カートリッジを受けるためのくぼみを画定する本体と、電力電源と、前記電力電源に接続された第二の電気接点と、マウスピース部分とを含み、前記マウスピース部分が、閉位置にある時に、前記カートリッジにある前記第一の電気接点を前記装置にある前記第二の電気接点と接触した状態に保つ、電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記マウスピース部分がヒンジ接続によって前記装置の前記本体に接続されている、請求項１に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記マウスピース部分が空気吸込み口および空気出口を含み、ユーザーが前記空気出口を吸って前記マウスピース部分を通して前記入口から前記出口に空気を吸い出すことができるように構成された、請求項１に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記マウスピース部分が前記マウスピースを通して前記入口から前記出口へと前記カートリッジ内の前記気化器を通過して引き出された空気を方向付けるように構成された、請求項３に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記システムが電気的に作動する喫煙システムである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システムであって、前記気化器がヒーターであり、前記カートリッジが液体エアロゾル形成基体を保持するハウジングを含む液体貯蔵部分を含み、前記ハウジングが開口部を持ち、
複数の導電性フィラメントを含む流体透過性ヒーターであって、前記流体透過性ヒーターが前記液体貯蔵部分の前記ハウジングの前記開口部を横切って延びる、エアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記ヒーターが実質的に平面である、請求項６に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記液体貯蔵部分の前記ハウジングが毛細管材料を含む、請求項６または７に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記毛細管材料が前記ハウジング内で液体を前記ヒーターに運ぶ向きである、請求項８に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記第一の電気接点が複数の前記フィラメントと接触している、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記ヒーターが側方の平面内に延び、また前記第一の電気接点が前記液体貯蔵部分の前記ハウジングを越えて側方に延びる、請求項１０に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記液体貯蔵部分の前記ハウジングが実質的に円筒形であり、前記開口部が前記円筒の一方の端にあり、前記くぼみが前記液体貯蔵部分を受けるように構成されている、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項１３】
前記開口部が使用時に前記マウスピース部分に最も近い前記円筒の端部に位置する、請求項１２に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項１４】
前記ヒーターが、前記フィラメントおよび第一の接点要素がその上に支持されている電気的に絶縁された基体を含み、前記フィラメントが前記電気的に絶縁された基体内に形成された開口部を横切って延びる、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【請求項１５】
前記装置が、前記マウスピース部分が前記閉位置で前記第一の電気接点を押して前記第二の電気接点と係合させる時に変形するように構成された１つ以上の弾性要素を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気的に動作するエアロゾル発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、装置がカートリッジとの電気接点を確保する、装置およびカートリッジを備えたエアロゾル発生システムに関連する。特に、本開示は、エアロゾル形成基体の供給および電気的に動作する気化器を含む、丈夫で低コストのカートリッジの使用が許容されるよう構成されたエアロゾル発生システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
一つのタイプのエアロゾル発生システムは、電気的に作動する喫煙システムである。電池および制御電子回路を含む装置部分と、エアロゾル形成基体の補給品を含むカートリッジ部分と、電気的に動作する気化器とを備えた、手持ち式の電気的に作動する喫煙システムが周知である。エアロゾル形成基体の補給品および気化器の両方を備えたカートリッジは、時々「カートマイザー」と呼ばれることがある。気化器は、一般に、液体エアロゾル形成基体に浸された細長い芯の周りに巻かれたヒーターワイヤーコイルを含む。カートリッジ部分は、一般にエアロゾル形成基体の補給品および電気的に動作する気化器だけでなく、ユーザーが使用時に吸ってエアロゾルを口内に引き出すマウスピースも含む。
【０００３】
ところが、この配置はカートリッジは製造が比較的高価であるという欠点を持つ。これは、芯およびコイル組立品の製造が困難であるためである。また、ヒーターワイヤーのコイルと電流が装置部分から供給される電気接点要素との間の電気接点は、製造中に繊細に取り扱いされなければならない。さらに、これらのカートリッジは、搬送中に繊細な芯およびコイル組立品を保護するためのマウスピース部分を含む。ところが、各カートリッジに完全かつ丈夫なマウスピースを含めることは、各カートリッジが高い材料コストを持つことを意味する。
【０００４】
従来のカートリッジよりも少ない材料を使用し、操作に信頼性のある、丈夫で、安価かつ信頼性のあるカートリッジを使用できる装置部分およびカートリッジ部分を含む、エアロゾル発生システムを製造できれば望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
第一の態様では、装置および取り外し可能なカートリッジを含む、電気的に動作するエアロゾル発生システムが提供されており、取り外し可能なカートリッジはエアロゾル形成基体、電気的に動作する気化器、および気化器に接続された第一の電気接点を含み、装置はカートリッジを受けるためのくぼみを画定する本体と、電力電源と、電力電源に接続された第二の電気接点と、マウスピース部分とを含み、ここでマウスピース部分は、閉位置にある時にカートリッジにある第一の電気接点を装置にある第二の電気接点と接触した状態に保つ。
【０００６】
装置が本体およびマウスピース部分を含む、装置およびカートリッジをベースにしたシステムを提供することにより、カートリッジのためのコンポーネントは、従来のカートマイザータイプのカートリッジと比較して単純化されうる。マウスピース部分を使用して、カートリッジにある電気接点と装置（本体またはマウスピース部分のいずれか）にある対応する接点との接触状態を保つことで、装置へのカートリッジの挿入方法、および装置からのカートリッジの取り外しが非常に簡単になり、カートリッジに複雑な機械的器具を必要としない。これにより、カートリッジの製造コストが低減される。このことは、カートリッジは装置よりもずっと大量に製造されるため重要である。本明細書で使用される時、カートリッジが装置から「取り外し可能」とは、カートリッジおよび装置が、装置またはカートリッジのいずれも著しく損傷することなく、互いに結合および分離できることを意味する。
【０００７】
マウスピース部分は、ヒンジ付の接続により、装置の本体と接続されうる。これにより、マウスピース部分と本体が一緒にあることが確実になり、ユーザーがマウスピース部分または本体の一方を失う可能性が低減される。また、装置へのカートリッジの挿入および装置からのカートリッジの取り出しが簡単になる。マウスピース部分は、留め金機構によって閉位置に保持されうる。留め金機構が解除ボタンを備えており、解除ボタンが押された時にマウスピース部分を解除するように構成されうる。マウスピース部分は、磁石式留め具などのその他の機構によって、または双安定型のヒンジ機構を使用して閉位置に保持されてもよい。ところが、ねじ式の取付またはスナップ式の装着など、マウスピース部分を本体に接続するその他の手段が可能である。
【０００８】
マウスピース部分は空気吸込み口および空気出口を含むことができ、ユーザーが空気出口を吸って、マウスピース部分を通して空気を入口から出口へと吸い出すことができるように構成されうる。マウスピース部分は、マウスピース部分を通して入口から出口へ、カートリッジ内の気化器を通過して引き出される空気を方向付けるよう構成されたバッフルを含みうる。すべての気流をマウスピース部分内に保つことにより、本体の設計を非常に単純なものにできる。これはまた、長く使用した後で装置のマウスピース部分のみを掃除または交換する必要があることを意味する。ところが、その他の気流パターンが可能であること、および装置内でのカートリッジのその他の向きが可能であることが明白である。
【０００９】
装置は電気的に作動する喫煙システムとしうる。システムは手持ち式であることが好ましい。システムは従来型の葉巻たばこや紙巻たばこと匹敵するサイズを持ちうる。システムの全長は、およそ３０ｍｍ〜およそ１５０ｍｍとしうる。システムの外径は、およそ５ｍｍ〜およそ３０ｍｍとしうる。
【００１０】
気化器はヒーター組立品としうる。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を保持する剛直なハウジングを含む液体貯蔵部分であって、ハウジングが開口部を持つものと、複数の導電性フィラメントを含む流体透過性ヒーター組立品であって、流体透過性ヒーター組立品は、液体貯蔵部分のハウジングの開口部を横切って延びる。ヒーター組立品は、実質的に平坦としうる。本明細書で使用される場合、「実質的に平坦」とは、単一の平面内に形成され、かつ湾曲した形状またはその他の非平面形状に巻かれたりまたはその形状に適合するようになっていなかったりすることを意味する。平面のヒーター組立品は、製造時の取り扱いが簡単にでき、丈夫な構造が与えられる。
【００１１】
第一の電気接点は、ヒーター組立品の部品を形成しうる。
【００１２】
導電性フィラメントはフィラメント間の隙間を画定でき、隙間の幅は１０μｍ〜１００μｍとしうる。フィラメントは、使用時に気化されることになる液体が隙間内に引き出されてヒーター組立品と液体の間の接触面積が増えるように、隙間内に毛細管作用を引き起こさせることが好ましい。
【００１３】
導電性フィラメントは１６０〜６００メッシュＵＳ（±１０％）（すなわち、１インチ当たりのフィラメント数が１６０〜６００個（±１０％））のサイズのメッシュを形成しうる。隙間の幅は７５μｍ〜２５μｍが好ましい。メッシュの合計面積に対する間隙の面積の比であるメッシュの開口部分の面積率は２５〜５６％が好ましい。メッシュは異なるタイプの織物または格子の構造を使用して形成してもよい。別の方法として、導電性フィラメントは互いに平行に並べられた一連のフィラメントで構成される。
【００１４】
導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維はまた、当業界において周知の通り、液体を保持するその能力によって特性付けられうる。
【００１５】
導電性フィラメントの直径は１０μｍ〜１００μｍとすることができ、８μｍ〜５０μｍであることが好ましく、８μｍ〜３９μｍであることがより好ましい。フィラメントは、丸い断面を有してもよく、または平坦な断面を有してもよい。ヒーターフィラメントは、シート材料（箔など）のエッチングによって形成されうる。これは、ヒーター組立品が一連の平行のフィラメントを含む時、特に有利でありうる。ヒーター組立品がメッシュまたはフィラメントの織物を含む場合、フィラメントは個別に形成され、まとめて編まれうる。
【００１６】
導電性フィラメントは、メッシュ、アレイまたは繊維として提供されうる。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の面積は小さくすることができ、２５ｍｍ2未満であり、手持ち式システムへの組み込みが許容されることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維は、例えば長方形で５ｍｍ×２ｍｍの寸法を持つものでもよい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、ヒーター組立品の面積の１０％〜５０％の面積を覆うことが好ましい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、ヒーター組立品の面積の１５〜２５％の面積を覆うことがより好ましい。
【００１７】
液体貯蔵部分のハウジングは毛細管材料を含みうる。毛細管材料は、ハウジング内で液体を気化器に運ぶように方向付けられうる。
【００１８】
毛細管材料は繊維質または海綿状の構造を有する場合がある。毛細管材料は一束の毛細管を含むことが好ましい。例えば、毛細管材料は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含む場合がある。繊維または糸は、一般的に液体をヒーターに移動するように整列されたものとしうる。別の方法として、毛細管材料は海綿体様または発泡体様の材料を含む場合がある。毛細管材料の構造は複数の小さな穴またはチューブを形成し、それを通して液体が毛細管作用によって移動できる。毛細管材料は適切な任意の材料または材料の組み合わせを含みうる。適切な材料の例としては、海綿体または発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属またはプラスチックの材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンまたはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）でできた繊維性材料がある。毛細管材料は異なる液体物理特性で使用されるように、適切な任意の毛細管および空隙率を有する場合がある。液体は毛細管作用により毛細管装置を通過して移動できるようにする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、沸点および蒸気圧を含むがこれに限定されない物理的特性を持つ。
【００１９】
毛細管材料は、ヒーター組立品と直接接触しうる。毛細管材料は、フィラメント間の隙間に延びうる。ヒーター組立品は、毛細管作用により液体エアロゾル形成基体を隙間に引き込みうる。
【００２０】
ハウジングは、二つ以上の異なる毛細管材料を含みうるが、ここでヒーターと接触している第一の毛細管材料はより高い熱分解温度を持ち、第一の毛細管材料と接触しているが、ヒーターとは接触してない第二の毛細管材料はより低い熱分解温度を持つ。第一の毛細管材料の熱分解温度は、少なくとも１６０℃が好ましく、少なくとも２５０℃が好ましい。本明細書で使用される場合、「熱分解温度」は、材料が分解を始め、ガス状の副産物を発生することにより質量を損失する温度を意味する。第二の毛細管材料は、有利なことに第一の毛細管材料よりも大きな容積を占めうるが、また第一の毛細管材料よりも多くのエアロゾル形成基体を保持しうる。第二の毛細管材料は、第一の毛細管材料よりも優れた芯の性能を持ちうる。第二の毛細管材料は、第一の毛細管材料よりも安価でありうる。第二の毛細管材料はポリプロピレンとしうる。
【００２１】
第一の毛細管材料は、ヒーター組立品を第二の毛細管材料から少なくとも１．５ｍｍの距離だけ分離しうるが、第一の毛細管材料を横切って十分な温度降下を提供するために、１．５〜２ｍｍであることが好ましい。
【００２２】
第一の電気接点は、それぞれ複数のフィラメントと接触しているか、または一体型で成形されていることが好ましい。
【００２３】
ヒーター組立品は側方の平面内で延びることができ、第一の電気接点は側方に液体貯蔵部分のハウジングを超えて延びうる。一つの実施形態において、液体貯蔵部分のハウジングは、実質的に円柱形であり、開口部は円中の一方の端にある。くぼみは、液体貯蔵部分を側方の平面と直角の方向に移動させることにより、液体貯蔵部分を受けるように構成される。完全に挿入された位置で、液体貯蔵部分のハウジングを超えて側方に延びる接点を、装置の本体にある第二の接点と接触するようにしうる。閉位置にあるマウスピース部分は、第一の電気接点の後ろ側に作用し、接点を第二の電気接点に向けて押しつける。別の方法として、第一の電気接点はマウスピース部分に面する向きにし、第二の電気接点はマウスピース部分内にあってもよい。
【００２４】
ハウジング内の開口部は、使用時にマウスピース部分に最も近いハウジングの端に有利に位置しうる。よって、装置内のすべての気流経路はマウスピース部分内としうる。ところが、その他の構成も使用しうる。
【００２５】
ヒーター組立品は、フィラメントおよび第一の接点要素がその上に支持される電気的に絶縁された基体を備えうるが、フィラメントは基体内に形成される開口部を横切って延びる。
【００２６】
カートリッジは、互いに開口部の反対側に配置された二つの第一の電気接点を有利にも含み、また装置は有利なことに互いにくぼみの反対側に配置された二つの第二の電気接点を含む。
【００２７】
装置は、マウスピース部分が閉位置で第一の電気接点を押して第二の電気接点と係合させる時に変形するように構成された１つ以上の弾性要素を含みうる。
【００２８】
システムは、ヒーター組立品および電力電源に接続された電気回路をさらに備えうるが、電気回路は、ヒーター組立品の、またはヒーター組立品の１つ以上のフィラメントの電気抵抗をモニターし、ヒーター組立品または１つ以上のフィラメントの電気抵抗に依存してヒーター組立品への動力供給源を制御するよう構成される。
【００２９】
電気回路はマイクロプロセッサを備えうるが、これはプログラム可能マイクロプロセッサでもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えうる。電気回路はヒーター組立品への動力供給源を調節するよう構成しうる。電力はシステムの起動後、ヒーター組立品に連続的に供給することも、毎回の吸入ごとなど断続的に供給することもできる。電力は、電流パルスの形態でヒーター組立品に供給されうる。
【００３０】
システムはハウジングの本体内に、典型的には電池の電源を有利にも備える。別の方法として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置としうる。電源は再充電を要するものとすることができ、１回以上の喫煙体験のために十分なエネルギーの蓄積が許容される容量を持ちうる。例えば、電源は従来型の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる一般的な時間に対応する約６分の時間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を許容するのに十分な容量を持ちうる。別の例で、電源は所定の回数の吸煙、または気化器の不連続的な起動を許容する十分な容量を持ちうる。
【００３１】
導電性フィラメントは、適切な任意の導電性材料を備えうる。適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金およびセラミック材料および金属材料でできた複合材料が挙げられるが、これに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含む場合がある。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープシリコン炭化物が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。適切な合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル−、コバルト−、クロミウム−、アルミニウム−チタン−ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオビウム−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、スズ−、ガリウム−、マンガン−および鉄を含有する合金、およびニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄−アルミニウム系合金および鉄−マンガン−アルミニウム系合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。フィラメントは、一つ以上の絶縁体で被覆されうる。導電性フィラメント用の好ましい材料は、３０４、３１６、３０４Ｌ、３１６Ｌステンレス鋼、および黒鉛である。
【００３２】
ヒーター要素の導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の電気抵抗は、０．３〜４オームであることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の電気抵抗は、０．５〜３オームであることがより好ましく、約１オームであることがより好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の電気抵抗は、接点部分の電気抵抗よりも少なくとも１桁大きいことが好ましく、また少なくとも２桁大きいことがより好ましい。これにより、ヒーター要素から電流を通過させることにより発生した熱が確実に導電性フィラメントのメッシュまたはアレイに局在化される。システムの電源が電池である場合、ヒーター要素は全体的に低い抵抗を持つことが有利である。低抵抗で大電流のシステムにより、ヒーター要素に高電力を供給できる。これにより、ヒーター要素が導電性フィラメントを素早く望ましい温度に加熱できる。
【００３３】
第一および第二の導電性接点部分は、導電性フィラメントに直接固定されうる。接点部分は導電性フィラメントと電気的に絶縁された基体の間に配置されうる。例えば、接点部分は、絶縁基体上にメッキされた銅箔から形成されうる。接点部分はまた、絶縁基体よりもフィラメントと簡単に結合しうる。
【００３４】
別の方法として、第一および第二の導電性接点部分は、導電性フィラメントと一体型としうる。例えば、ヒーター要素は、導電性シートにエッチングを施して、二つの接点部分間に複数のフィラメントを提供することにより形成されうる。
【００３５】
ヒーター組立品は、第一の材料から作製された少なくとも１つのフィラメントと、第一の材料とは異なる第二の材料から作製された少なくとも１つのフィラメントとを備えうる。これは、電気的なまたは機械的な理由から有益でありうる。例えば、一つ以上のフィラメントは、鉄アルミニウム合金など、温度に伴い著しく変動する抵抗を持つ材料から形成されうる。これにより、温度または温度変化を決定するために使用されるフィラメントの抵抗の測定ができる。これは、吸煙検出システム内で、ヒーターを望ましい温度範囲内に保つためにヒーター温度の制御に使用されることができる。急激な温度の変化も、システムのユーザーの喫煙に起因するヒーター組立品を通過する空気の流れの変化を検出する手段として使用されうる。マイクロホンなど、その他のタイプの空気の流れセンサーを採用しうる。
【００３６】
エアロゾル形成基体はエアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出する能力を持つ基体である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱により放出されうる。
【００３７】
エアロゾル形成基体は植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体はたばこを含みうる。エアロゾル形成基体は加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含む、たばこ含有材料を含みうる。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含みうる。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含みうる。エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成剤を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含みうる。
【００３８】
本発明の第二の態様で、装置および取り外し可能なカートリッジを含む、電気的に動作するエアロゾル発生システムが提供されており、取り外し可能なカートリッジはエアロゾル形成基体、電気的に動作する気化器、および気化器に接続された第一の電気接点を含み、装置はカートリッジを受けるためのくぼみを画定する本体と、電力電源と、電力電源に接続された第二の電気接点と、マウスピース部分とを含み、ここでマウスピース部分は、マウスピース部分は、ヒンジ接続によって装置の本体に接続される。
【００３９】
一つの態様に関連して説明した特徴は、本発明の他の態様に適用されうる。
【００４０】
本明細書で使用される場合、「導電性」は比抵抗が１×１０-4Ωｍ以下の材料から形成されていることを意味する。本明細書で使用される場合、「絶縁性」は比抵抗が１×１０4Ωｍ以上の材料から形成されていることを意味する。本明細書で使用される場合、ヒーター組立品と関連しての「流体透過性」は、エアロゾル形成基体（気相であるが、液相である可能性もある）が、簡単にヒーター組立品を通過できることを意味する。
【００４１】
ここで本発明の実施形態を、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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１ａ〜１ｄは、本発明の実施形態によりカートリッジが組み込まれたシステムの概略図である。
【図２】図２は、図１のシステムのマウスピース部分用の留め金機構の概略図である。
【図３】図３は、図１ａ〜１ｄのカートリッジの分解図である。
【図４】図４は、図１ａ〜１ｄに示したシステムで使用するための代替的なカートリッジの分解図である。
【図５】図５ａは、図２のカートリッジの下面の斜視図である。図５ｂは、カバーが取り除かれた、図２のカートリッジの上面の斜視図である。
【図６】図６は、図２に示すカートリッジで使用されるヒーター組立品の詳細図である。
【図７】図７は、図２に示すカートリッジで使用されうる代替的なヒーター組立品の詳細図である。
【図８】図８は、図２に示すカートリッジで使用されうるさらなる代替的なヒーター組立品の詳細図である。
【図９】図９は、図２に示すカートリッジで使用されうる、なおもさらなる代替的なヒーター組立品の詳細図である。
【図１０】図１０は、装置とヒーター組立品との間で電気的接触をするための代替的な機構の詳細図である。
【図１１】図１１ａおよび１１ｂは、装置内でのカートリッジの正しい整列を確保するために使用されうる、いくつかのカートリッジハウジングの形状を図示したものである。
【図１２】図１２ａは、ヒーターのフィラメントの詳細図であり、フィラメント間の液体エアロゾル形成基体のメニスカスを示す。図１２ｂは、ヒーターのフィラメントの詳細図であり、フィラメント間に延びる毛細管材料との間の液体エアロゾル形成基体のメニスカスを示す。
【図１３】図１３ａ、１３ｂおよび１３ｃは、本発明によるヒーター組立品のための代替的な製造方法を図示する。
【図１４】図１４は、ヒーター組立品を組み込んだ液体貯蔵部分の代替的なデザインを図示する。
【図１５】図１５ａおよび１５ｂは、ヒーター組立品が組み込まれる液体貯蔵部分の追加的な代替的な実施形態を図示する。
【図１６】図１６は、エアロゾル発生装置との、気流およびカートリッジの向きの代替的な実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１ａ〜１ｄは、本発明の実施形態によるカートリッジを含む、エアロゾル発生システムの概略図である。図１ａは、エアロゾル発生装置１０および別個のカートリッジ２０の概略図であり、まとめて、エアロゾル発生システムを形成する。この例で、エアロゾル発生システムは電気的に作動する喫煙システムである。
【００４４】
カートリッジ２０は、エアロゾル形成基体を含み、装置内のくぼみ１８内に受けられるように構成される。カートリッジ２０は、カートリッジ内に提供されたエアロゾル形成基体が消耗した時に、ユーザーによって交換可能であるべきである。図１ａは、装置への挿入直前のカートリッジ２０を示し、図１ａの矢印１は、カートリッジの挿入方向を示す。
【００４５】
エアロゾル発生装置１０は携帯型で、従来的な葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを持つ。装置１０は、本体１１およびマウスピース部分１２を含む。本体１１は、電池１４（リン酸鉄リチウム電池など）、制御電子回路１６およびくぼみ１８を含む。マウスピース部分１２は、ヒンジ付接続部２１によって本体１１に接続され、図１に示す開位置と図１ｄに示す閉位置との間で移動可能である。マウスピース部分１２は、カートリッジ２０の挿入および除去が許容されるように開位置に置かれ、また以下に説明するとおり、システムがエアロゾルの発生に使用される時に閉位置に置かれる。マウスピース部分は、複数の空気吸込み口１３および出口１５を含む。使用時に、ユーザーは出口を吸うかまたは吸入して、空気を空気吸込み口１３からマウスピース部分を通して出口１５に引き出し、その後、ユーザーの口または肺に入る。内部バッフル１７は、以下に説明するとおり、マウスピース部分１２を通してカートリッジを通過する空気の流れを強制するために提供される。
【００４６】
くぼみ１８は円形断面を持ち、カートリッジ２０のハウジング２４を受けるサイズである。電気コネクター１９は、制御電子回路１６および電池１４とカートリッジ２０の対応する電気接点との間に電気的接続を提供するために、くぼみ１８の側部に提供される。
【００４７】
図１ｂは、カートリッジがくぼみ１８に挿入され、カバー２６が除去された図１ａのシステムを示す。この位置で、電気コネクターは、以下に説明するとおり、カートリッジ上の電気接点に対して支えられている。
【００４８】
図１ｃは、カバー２６が完全に除去され、マウスピース部分１２が閉位置に移動された図１ｂのシステムを示す。
【００４９】
図１ｄは、マウスピース部分１２が閉位置にある図１ｃのシステムを示す。マウスピース部分１２は、図２に概略的に図示した通り、留め金機能により閉位置に保持される。図２は、ヒンジ付き接続部２１によって接続された本体１１およびマウスピース部分１２を図示したものである。マウスピース部分１２は、内向きに延びる歯８を含む。マウスピース部分が閉位置にある時、歯８が装置の本体にある留め金６に係合する。留め金６は、バイアスばね５によってバイアスがかけられ歯８と係合する。ボタン４は留め金６に固定される。ボタン４は、歯８を留め金６から解除するためにバイアスばね５の作用に逆らってユーザーが押すことができ、マウスピース部分が開位置に移動できるようになる。ここで、通常の技術を持つ当業者にとっては、マウスピースを閉位置に保持するためのスナップ式装着または磁気式クロージャーなどその他の適切な機構が使用されうることが明らかである。
【００５０】
閉位置にあるマウスピース部分１２は、システムの向きに関係なく、使用時に良好な電気的接続が維持されるように、カートリッジを電気コネクター１９と電気的に接触した状態に保つ。マウスピース部分１２は、マウスピース部分１２が閉位置にある時に、カートリッジの表面と係合し、剛直なマウスピースハウジング要素とカートリッジとの間で圧縮される環状の弾性要素を含みうる。これにより、製作公差に関係なく、良好な電気的接続が維持される。
【００５１】
当然、カートリッジと装置との間の良好な電気的接続を維持するためのその他の機構も、別の方法としてまたは追加的に採用されうる。例えば、カートリッジ２０のハウジング２４には、くぼみ１８の壁内に形成された対応する溝またはねじ山（図示せず）と係合するねじ山または溝（図示せず）が提供されうる。カートリッジと装置の間のねじ山による係合を、正しい回転上の整列のほか、くぼみ内でのカートリッジの保持および良好な電気的接続の確保をするために使用できる。ねじ山による接続部は、カートリッジの半回転以下だけ延びてもよく、または数回転だけ延びてもよい。別の方法として、または追加的に、電気コネクター１９は、図８を参照しながら説明するとおり、カートリッジ上の接点と接触するように偏りを持たせうる。
【００５２】
図３は、カートリッジ２０の分解図である。カートリッジ２０は、くぼみ１８内に受けられるように選択されるサイズおよび形状を持つ一般的に円柱状のハウジング２４を含む。ハウジングは、液体エアロゾル形成基体内に浸された毛細管材料２２を含む。この例では、エアロゾル形成基体は、３９重量パーセントのグリセリン、３９重量パーセントのプロピレングリコール、２０重量パーセントの水および風味剤、および２重量パーセントのニコチンを含む。毛細管材料は、液体を一方の端から他方に能動的に運ぶ材料であり、適切な任意の材料から製造されうる。この例では、毛細管材料はポリエステルから形成される。
【００５３】
ハウジングは、ヒーター組立品３０が固定される開放端を持つ。ヒーター組立品３０は、その中に開口部３５が形成された基体３４と、基体に固定されかつギャップ３３により相互に分離された一対の電気接点３２と、開口部を横切って開口部３５の反対側にある電気接点に固定された複数の導電性ヒーターフィラメント３６とを含む。
【００５４】
ヒーター組立品３０は、取り外し可能なカバー２６によって覆われる。カバーは、ヒーター組立品に接着されるが、簡単に剥がすことができる液体不透過性プラスチックシートを含む。剥がす時にユーザーがカバーを掴むことができるように、タブがカバーの側面に提供されている。接着は不透過性プラスチックシートをヒーター組立品に固定する方法として説明されているが、消費者によってカバーが簡単に除去されうる限り、ヒートシールや超音波溶接を含めた当業者に馴染みのあるその他の方法も使用されうることが、当業者には明らかとなろう。
【００５５】
図４は、代替的な模範的カートリッジの分解図である。図４のカートリッジは図３のカートリッジと同一のサイズおよび形状であり、同一のハウジングおよびヒーター組立品を持つ。ところが、図４のカートリッジ内の毛細管材料は図３の毛細管材料とは異なる。図４のカートリッジには別個の２つの毛細管材料２７、２８がある。第一の毛細管材料２７のディスクが、使用中のヒーター要素３６、３２と接触するために提供されている。第二の毛細管材料２８の大きい方の本体はヒーター組立品への第一の毛細管材料２７の反対側に提供されている。第一の毛細管材料および第二の毛細管材料はどちらも、液体エアロゾル形成基体を保持する。ヒーター要素と接触する第一の毛細管材料２７は第二の毛細管材料２８よりもより高い熱分解温度（少なくとも１６０℃以上、例えば約２５０℃など）を持つ。第一の毛細管材料２７は第二の毛細管材料がその熱分解温度を上回る温度に晒されないように、ヒーター要素３６、３２を第二の毛細管材料２８から分離するスペーサーとしての役目を効果的に果たす。第一の毛細管材料全体での熱勾配は第二の毛細管材料がその熱分解温度を下回る温度に晒されるようにするためである。第二の毛細管材料２８は第一の毛細管材料２７への優れた芯の性能を持つものを選択でき、単位体積あたり第一の毛細管材料よりも多くの液体を保持でき、また第一の毛細管材料よりも安価なものとしうる。この例では第一の毛細管材料はガラス繊維またはガラス繊維を含む要素などの耐熱素子であり、また第二の毛細管材料は適切な毛細管材料などのポリマーである。模範的な適切な毛細管材料は、本明細書で考察した毛細管材料を含み、また代替的な実施形態では、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が含まれうる。
【００５６】
図５ａは、図３のカートリッジの下面の斜視図である。ヒーター組立品は、側方の平面内に延び、ヒーター組立品がハウジング２４の上部の周りにリップを形成するようにハウジング２４を超えて側方に延びることが図５ａからわかる。電気接点３２の露出部分は、カートリッジがくぼみ１８内に完全に挿入された時に、接点３２の露出部分が電気コネクター１９に接触するように、カートリッジの挿入方向を向く。剥がす時にユーザーがカバー２６を掴むことができるようにカバーの側面に提供されているタブがはっきりと表示されている。図５ａはまた、装置のくぼみ内でのカートリッジの正しい向きを確保するためにカートリッジの基部に形成された位置決め部分２５も図示している。位置決め部分２５は、射出成形されたハウジング２４の一部であり、くぼみ１８の基部にある対応するスロット（図示せず）内に受けられるように構成されている。位置決め部分２５がくぼみにあるスロット内に受けられる時、接点３２はコネクター１９と整列される。
【００５７】
図５ｂは、カバーが取り除かれた、図３のカートリッジの上面の斜視図である。ヒーターフィラメント３６は、気化したエアロゾル形成基体がヒーター組立品を通過する気流内に抜け出すことができるように、基体３４の開口部３５を通して晒される。
【００５８】
ハウジング２４は、ポリプロピレンなどの熱可塑性物質から形成される。この例では、ヒーター組立品３０はハウジング２４に接着される。ところが、カートリッジを組み立てて充填するには考えられるいくつかの方法がある。
【００５９】
カートリッジハウジングは射出成形により形成されうる。毛細管材料２２、２７、２８は、毛細管繊維の長いロッドから適切な長さの毛細管材料を切断することにより形成されうる。ヒーター組立品は、図１３ａ、１３ｂおよび１３ｃに関連して説明した過程を使用して組み立てられうる。一つの実施形態で、カートリッジはまず１つ以上の毛細管材料２２、２７、２８をハウジング２４に挿入することにより組み立てられる。次に所定の体積の液体エアロゾル形成基体がハウジング２４に導入され、毛細管材料を浸す。次に、ヒーター組立品３０がハウジングの開放端に押し付けられ、接着、溶接、ヒートシール、超音波溶接、またはここで当業者にとって明らかとなるその他の方法によってハウジング２４に固定される。任意の密封作業中、エアロゾル形成基体の望ましくない揮発を阻止するために、ハウジングの温度は１６０℃より低く保たれることが好ましい。毛細管材料は、ヒーター組立品によって圧縮されるまで、ハウジング２４の開放端から出て延びるような長さに切断されうる。これにより、使用時にヒーター要素の隙間へのエアロゾル形成基体の搬送が促進される。
【００６０】
別の実施形態で、ヒーター組立品３０をハウジング２４に加圧成形してから密封する代わりに、ヒーター組立品およびハウジングの開放端をまず急速加熱してから、ヒーター組立品３０をまとめて圧迫してハウジング２４に結合しうる。
【００６１】
また、ハウジングをエアロゾル形成基体で充填する前にヒーター組立品３０をハウジング２４に組み立てて、エアロゾル形成基体をハウジング２４に導入することも可能である。その場合に、ヒーター組立品は、説明した方法のうちどれかを使用してカートリッジに固定されうる。その後、ヒーター組立品またはハウジングには中空の針を使用して穴が開けられ、エアロゾル形成基体が毛細管材料２２、２７、２８に注入される。次に、中空の針によってできた任意の開口部はヒートシールまたは密封テープを使用して密封される。
【００６２】
図６は、本開示による第一のヒーター組立品３０を図示したものである。ヒーター組立品は、３０４Ｌステンレス鋼から形成されたメッシュで、メッシュサイズが約４００メッシュＵＳ（１インチ当たり約４００フィラメント）を持つものを備える。フィラメントは、約１６μｍの直径を持つ。メッシュは、ギャップ３３によって相互に分離された電気接点３２に接続され、約３０μｍの厚さを持つ銅箔で形成される。電気接点３２は、約１２０μｍの厚さを持つポリイミド基体３４上に提供される。メッシュを形成するフィラメントは、フィラメント間の隙間を画定する。この例において、隙間は約３７μｍの幅を持つが、より大きいまたはより小さい隙間が使用されてもよい。これらの凡その寸法のメッシュを使用することで、隙間内にエアロゾル形成基体のメニスカスが形成され、ヒーター組立品のメッシュが毛細管作用によってエアロゾル形成基体を引き出す。メッシュの開いた部分の面積、すなわち、隙間の面積のメッシュの総面積に対する比は、２５〜５６％が有利である。ヒーター組立品の全抵抗は約１オームである。大半の熱がメッシュによって生成されるように、メッシュがこの抵抗の大部分を提供する。この例において、メッシュは、電気接点３２よりも１００倍以上高い電気抵抗を持つ。
【００６３】
基体３４は電気的に絶縁され、またこの例では約１２０μｍの厚さを持つポリイミドシートから形成される。基体は円形であり、８ｍｍの直径を持つ。メッシュは長方形であり、５ｍｍおよび２ｍｍの辺の長さを持つ。これらの寸法により、従来の紙巻たばこまたは葉巻たばこと類似したサイズおよび形状を持つ完全なシステム製造されるようになる。有効さが判明している別の寸法の例は、直径５ｍｍの円形の基体および１ｍｍ×４ｍｍの長方形のメッシュである。
【００６４】
図７は、本開示による代替的な模範的ヒーター組立品を図示したものである。図７のヒーター組立品は図６に示すものと同じであるが、メッシュ３６は平行な導電性フィラメント３７のアレイによって置き換えられる。フィラメント３７のアレイは、３０４Ｌステンレス鋼から形成され、約１６μｍの直径を持つ。基体３４および銅接点３２は図６を参照しながら説明したとおりである。
【００６５】
図８は、本開示による代替的な別のヒーター組立品を図示したものである。図８のヒーター組立品は図７に示すものと同じであるが、図８の組立品においては、フィラメント３７が基体３４に直接結合されてから接点３２がフィラメント上に結合される。接点３２は、以前と同様に絶縁ギャップ３３により相互に分離されており、厚さ約３０μｍの銅箔から形成される。図６に示すとおり、メッシュタイプのヒーターについても、同じ配列の基体フィラメントおよび接点が使用されうる。最も外側の層として接点を持つことは、電源との信頼できる電気接点を提供する上で有益でありうる。
【００６６】
図９は、本開示による代替的なヒーター組立品を図示したものである。図９のヒーター組立品は、電気接点３９と一体型で形成された複数のヒーターフィラメント３８を備える。フィラメントおよび電気接点のどちらも、エッチングが施されてフィラメント３８が画定されているステンレス鋼スチール箔から形成される。接点３９は、フィラメント３８によってつながれた時を除きギャップ３３によって分離される。ステンレス鋼スチール箔がポリイミド基体３４上に提供される。ここでも、大半の熱がフィラメントによって生成されるように、フィラメント３８はこの抵抗の大部分を提供する。この例において、フィラメント３８は、電気接点３９よりも１００倍以上高い電気抵抗を持つ。
【００６７】
図３、図４、図５に示すカートリッジにおいて、接点３２およびフィラメント３６、３８は、基体層３４とハウジング２４の間に位置する。ところが、ヒーター組立品は、ポリイミド基体がハウジング２４に直接隣接するように、カートリッジハウジングに逆に取り付けることも可能である。図１０はこのタイプの配置を図示したものである。図１０は、銅箔接点５２に固定されたステンレス鋼メッシュ５６を含むヒーター組立品を示す。銅接点５２はポリイミド基体５４に固定される。開口部５５はポリイミド基体５４内に形成される。ポリイミド基体はカートリッジのハウジング２４に溶接される。エアロゾル形成基体に浸された毛細管材料２２がハウジングに充填され、開口部を通して延びてメッシュ５５に接触する。カートリッジは装置の本体１１に受けられ、電気コネクター５９とマウスピース部分１２との間に保持された状態で表示されている。この実施形態において、電気コネクター５９が接点５２と電気的接続をするために、図示したとおり、コネクター５９はポリイミド基体５４に穴を開けるように適合される。電気コネクターは、端部を鋭くして作成され、ばね５７によってヒーター組立品と強制的に接触させられる。ポリイミド基体は、良好な電気接点を確保するために予めスコア線を入れてもよく、さらには基体の穴開けが不要なように開口部を提供してもよい。また、ばね５７は、重力に対するシステムの向きに関係なく、接点５２とコネクター５９との間の良好な電気接点が維持されるように確保する。
【００６８】
装置のくぼみ１８内でのカートリッジ２０の正しい向きを確保する一つの手段については、図５ａおよび５ｂを参照しながらすでに説明した。位置決め部分２５は、正しい向きを確保するために、成形したカートリッジハウジング２４の一部として形成できる。ところが、カートリッジの正しい向きを確保するその他の方法が可能であることが明らかとなる。特に、ハウジングが射出成形された場合、カートリッジの形状についてはほとんど無限の可能性がある。カートリッジの望ましい内部体積がいったん選択されると、カートリッジ形状は任意のくぼみに適するように適合されうる。図１１ａは、考えられる１つのカートリッジハウジング７０の底面図であり、考えられる２つの向きに方向付けられる。カートリッジハウジング７０は、対称的に配置された２つの溝７２を含む。溝は、ハウジング７０の上側に部分的または全体的に延びる。対応するリブ（図示せず）は、カートリッジがくぼみ内に考えられる２つの向きのみで受けられるように、装置のくぼみの壁に形成されうる。図１１ａの実施形態において、溝７２の一つがリブによって充填されず、かつ装置内で空気の流れチャネルとして使用できるように、くぼみ内に単一のリブのみを持つことも考えられる。当然、ハウジング内に単一の溝のみを提供することにより、カートリッジをくぼみ内で単一の向きに制限することも可能である。これについては図１１ｂに図示されており、これは単一の溝７６を持つカートリッジハウジング７４を示す。
【００６９】
説明した実施形態は、実質的に円形の断面を持つハウジングを備えたカートリッジを持つが、長方形の断面または三角形の断面などその他の形状を持つカートリッジハウジングを形成することも当然ながら可能である。これらのハウジング形状であれば、対応する形状のくぼみ内での望ましい向きが確保され、装置とカートリッジの間の電気的接続が確保されることになる。
【００７０】
毛細管材料２２は、ハウジング２４内で液体をヒーター組立品３０に運ぶのに有利に方向付けられる。カートリッジが組み立てられる時、ヒーターフィラメント３６、３７、３８は毛細管材料２２と接触でき、そのためエアロゾル形成基体はメッシュヒーターに直接運搬されることができる。図１２ａは、ヒーター組立品のフィラメント３６の詳細図であり、ヒーターフィラメント３６間の液体エアロゾル形成基体のメニスカス４０を示す。ヒーター組立品により発生されたほとんどの熱がエアロゾル形成基体内に直接入るように、エアロゾル形成基体はそれぞれのフィラメントのほとんどの表面に接触することがわかる。対照的に、従来的な芯およびコイルヒーター組立品では、ヒーターワイヤーのごく小さな部分がエアロゾル形成基体と接触する。図１２ｂは、図１２ａと同様に、フィラメント３６間の隙間内に延びる毛細管材料２７の例を示す詳細図である。毛細管材料２７は、図４に示す第一の毛細管材料である。フィラメント３６間の隙間内に延びる細かい糸の繊維を含む毛細管材料を提供することにより、フィラメントへの液体の搬送が確保できることがわかる。
【００７１】
使用時に、ヒーター組立品は抵抗加熱により動作する。電流は、制御電子回路１６の制御に基づき、フィラメント３６、３７、３８を通過し、フィラメントを望ましい温度範囲内に加熱する。フィラメントのメッシュまたはアレイは、高い温度がフィラメントに局所化されるように電気接点３２および電気コネクター１９よりも著しく高い電気抵抗を持つ。システムは、ユーザーの吸煙に応答して電流をヒーター組立品に供給することにより熱を発生するように構成されてもよく、または装置が「オン」状態にある間に熱を連続的に発生させるよう構成されてもよい。フィラメント用の異なる材料が、異なるシステムで適切でありうる。例えば、連続的加熱システムでは、比較的低い比熱容量を持ち低電流の加熱と両立しうるため、黒鉛フィラメントが適切である。高電流パルスを使用した短時間のバーストで熱が発生される吸煙により作動するシステムでは、高い比熱容量を持つステンレス鋼フィラメントがより適切でありうる。
【００７２】
吸煙により作動するシステムでは、装置は、マウスピース部分を通してユーザーが空気を吸い込んだ時を検出するよう構成された吸煙センサーを含みうる。吸煙センサー（図示せず）は制御電子回路１６に接続され、制御電子回路１６は、ユーザーが装置で喫煙していることが判断された時にのみ電流をヒーター組立品３０に供給するよう構成される。マイクロホンなど、適切な任意の空気流センサーが吸煙センサーとして使用されうる。
【００７３】
考えられる実施形態において、一つ以上のフィラメント３６、３８の比抵抗または全体としてヒーター要素の比抵抗の変化が、ヒーター要素の温度の変化を検出するために使用されうる。これは、望ましい温度範囲内に維持されるように、ヒーター要素に供給される電力の調整のために使用されることができる。急激な温度の変化も、システムのユーザーの喫煙に起因するヒーター要素を通過する空気の流れの変化を検出する手段として使用されうる。一つ以上のフィラメントは、専用の温度センサーとすることができ、鉄アルミニウム合金、ニッケルクロム、プラチナ、タングステンまたは合金ワイヤーなど、その目的で適切な抵抗の温度係数を持つ材料から形成されうる。
【００７４】
システムが使用されている時にマウスピース部分を通過する空気の流れを図１ｄに示す。マウスピース部分は、マウスピース部分の外壁と一体型で成形され、かつ空気が入口１３から出口１５に引き込まれる時に、エアロゾル形成基体が気化されるカートリッジにあるヒーター組立品３０上を流れるようにする内部バッフル１７を含む。空気がヒーター組立品を通過する時、気化された基体は気流に混入し、出口１５から出る前に冷却されてエアロゾルを形成する。従って、使用時、エアロゾル形成基体は、それが気化される際にフィラメント３６、３７、３８間の隙間を通過することにより、ヒーター組立品を通過する。
【００７５】
ヒーター組立品の製造および材料については、数多くの可能性がある。図１３ａは、ヒーター組立品の第一の製造方法の概略図である。ポリイミド膜８０のロールには、その内部に開口部８２のアレイが提供されている。開口部８２はスタンピングにより形成されうる。銅箔８４の帯がポリイミド膜８０上の開口部の間にメッキされる。次に、ステンレス鋼メッシュ８６のリボンが、銅箔の帯と直交する方向に銅箔８４の上から開口部８２を覆ってポリイミド膜８０にクラッディングされる。次に、個別のヒーター組立品３０は、それぞれの開口部８２の周りで切断またはスタンピングが可能である。各ヒーター組立品３０は、開口部の反対側に電気接点を形成する銅箔の部分を含み、ステンレス鋼メッシュの細片は、図６に示す通り、銅の一方の部分から他方の部分まで開口部全体にわたる。
【００７６】
図１３ｂは考えられる別の製造工程を図示したものである。図１３ｂの工程において、図１３ａの工程で使用されているタイプのポリイミド膜８０は、ステンレス鋼スチール箔９０でクラッディングされる。ポリイミド膜８０は、その内部に形成された開口部８２のアレイを持つが、これらの開口部はステンレス鋼スチール箔９０によって覆われる。次に、箔９０がエッチングされ、開口部８２全体にわたるフィラメント３８を画定し、開口部の反対側に接点部分を分離する。次に、個別のヒーター組立品９２は、それぞれの開口部８２の周りで切断またはスタンピングが可能である。これにより、図９に示すタイプのヒーター組立品が提供される。
【００７７】
図１３ｃは、さらなる代替的な過程を図示する。図１３ｃの工程において、黒鉛ベースの繊維１００がまず準備される。黒鉛ベースの繊維１００は、ヒーターフィラメントとしての使用に適し、比較的非伝導性の繊維の帯に隣接した、電気抵抗性のある繊維の帯を含む。これらの繊維の帯は、抵抗性で非導電性の繊維と直角をなして延びる比較的導電性の繊維の帯と一緒に織られる。次に、この繊維１００は、図１３ａおよび１３ｂを参照しながら説明したタイプの、開口部８２のアレイを持つポリイミド膜８０の層に結合される。次に、個別のヒーター組立品１０２は、それぞれの開口部の周りで切断またはスタンピングが可能である。各ヒーター組立品１０２は、開口部の反対側に導電性繊維の帯の部分および開口部にわたる電気抵抗性のある繊維の帯を含む。
【００７８】
図５ａおよび５ｂに示すカートリッジ設計は、いくつかの利点を持つ。ところが、同じタイプのヒーター組立品を使用した代替的なカートリッジ設計も可能である。図１４は、システムを通る異なるパターンの気流に適した代替的なカートリッジ設計を図示したものである。図１４に示す実施形態において、カートリッジ１０８は、矢印１１０によって示される方向に装置に挿入されるように構成される。カートリッジ１０８は、半円筒のような形状で、一方が開放されているハウジング１１２を含む。ヒーター組立品１１４は、開放側全体にわたり提供され、ハウジング１１２に接着または溶接される。ヒーター組立品１１４は、その中に開口部が形成されたポリイミドなどの電気的に絶縁された基体１１６を含む。ステンレス鋼メッシュ１１８および一対の接点細片１２０を含むヒーター要素は、電気的に絶縁された基体１１６に結合され、開口部全体にわたる。接点細片１２０は、ハウジング１１２の周りで曲げられ、ハウジングの曲面に接点パッドを形成する。電気接点パッドは、エアロゾル発生装置内の対応する接点（図示せず）と接触するように構成されている。ハウジング１１２は、図１ａ〜１ｄで示した実施形態を参照しながら説明した通り、エアロゾル形成基体に浸された毛細管材料（図１４には図示せず）で充填される。
【００７９】
図１４に示したカートリッジは、ヒーター組立品１１４を矢印１１０と反対方向に通過する気流に合わせて構成されている。空気は、装置の本体に提供された空気吸込み口を通してシステムに引き込まれ、ヒーター組立品１１４を通して、装置（またはカートリッジ）のマウスピース部分に吸い込まれ、ユーザーの口に入る。システムに引き込まれる空気は、例えば、適切に空気吸込み口を配置することにより、メッシュ１１８に沿って平行な方向に方向付けしうる。
【００８０】
カートリッジ１０８の代替的な実施形態を図１５ａおよび１５ｂに図示する。図１５ａはさらに、メッシュ１１８を持つ面と間隙を介し、その長さ方向に延びる接点細片１２０を含む。図１５ｂはさらに、およそＬ字型をした接点１２０を含む。図１５ａおよび１５ｂに図示されている両方のカートリッジ設計は、必要に応じて接点１９との簡単な接触をさらに確保する、さらに大きな接触面積を提供するために使用されうる。図１５ａに図示されている細片１２０はまた、カートリッジをさらに位置付ける細片１２０を受けるためのレール構成（図示せず）で構成された接点１９内にスライドするよう構成されうる。こうしたレールタイプの構成は、カートリッジの挿入および除去がレールにスライドして出たり入ったりする接点の摩擦によって清掃効果を持つことになるため、接点１９の定期的な掃除を有利にも提供しうる。
【００８１】
図１６は、流体透過性電気ヒーター組立品を備えたエアロゾル発生システムのなおも別の実施形態を図示する。図１６は、ヒーター組立品３０がマウスピース部分１２とは反対の、カートリッジ２０の端部に提供されているシステムを図示する。気流は、空気吸込み口１６０１に入り、組立品のそばを、空気出口１６０３を通して、流れ経路１６０５に沿って通過する。接点１２０は都合の良い位置に配置しうる。こうした構成は、システム内で短めの電気的接続が許容されるために有利である。
【００８２】
当業者であれば、本開示によるヒーター組立品を組み込んだその他のカートリッジ設計を考案することができるだろう。例えば、カートリッジはマウスピース部分を含んでもよく、複数のヒーター組立品を含んでもよく、望ましい任意の形状を持つものでよい。その上、本開示によるヒーター組立品は既に説明したその他のタイプのシステムで使用することができ、これには加湿器、エアフレッシュナー、およびその他のエアロゾル発生システムなどがある。
【００８３】
上述の例示的な実施形態は例証するが限定はしない。上記で考察した例示的な実施形態に照らすことにより、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態は今や当業者には明らかとなろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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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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