(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の金属フタロシアニンを含有し、さらに、１以上のポリカチオンポリマーを含有するタバコ煙フィルターであって、金属フタロシアニンが、染料C.I. Reactive Blue 21、染料ORCO Turquoise Blue GGX及び染料C.I. Reactive Blue 21の鉄類似体でなる群から選ばれるものであり、ポリカチオンポリマーが、ポリ(プロピレンイミン)、ポリビニルアミン、ポリ(２-エチルアジリジン)、ポリ(２,２-ジメチルアジリジン)及びポリ(２,２-ジメチル-３-ｎ-プロピルアジリジン)及びこれらの組合せでなる群から選ばれるものであることを特徴とする、タバコ煙フィルター。
【請求項２】
１以上のポリカチオンポリマーが、分子量約1000ダルトンより大を有するものである、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項３】
１以上のポリカチオンポリマーが、分子量約1000〜100,000ダルトンを有するものである、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項４】
さらに、酢酸セルロースを実質的に含まないセルロースを含有する、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項５】
ポリカチオンポリマー以外に、さらに、１以上のｐＨ変性フィルター添加剤を含有する、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項６】
１以上のｐＨ変性フィルター添加剤が無機塩である、請求項５記載のタバコ煙フィルター。
【請求項７】
無機塩が、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム及び陽イオン交換樹脂でなる群から選ばれるものである、請求項６記載のタバコ煙フィルター。
【請求項８】
さらにキチンを含有する、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項９】
１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーが、フィルター全体に、実質的均一に分散されている、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項１０】
第１セグメント及び第２セグメントを包含し、第１セグメントは、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーを含有し、第２セグメントは、金属フタロシアニン及びポリカチオンポリマーの両方を実質的に含有しないものである、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項１１】
第１セグメント、第２セグメント及び第３セグメントを包含し、第１セグメントは、１以上の金属フタロシアニンを含有するが、ポリカチオンポリマーを実質的に含有しないものであり、第２セグメントは、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーの両方を含有するものであり、第３セグメントは、１以上のポリカチオンポリマーを含有するが、金属フタロシアニンを実質的に含有しないものである、請求項１記載のタバコ煙フィルター。
【請求項１２】
請求項１記載のタバコ煙フィルターを包含することを特徴とする、喫煙可能なデバイス。
【請求項１３】
タバコ煙を濾過する方法であって、ａ）請求項１２記載の喫煙可能なデバイスを準備し；ｂ）一体の刻みタバコに点火して、煙がタバコ内を通過して、フィルターに入るようにし；及びｃ）煙をフィルター内を通過させ、これによって、煙を濾過することを特徴とする、タバコ煙の濾過法。
【請求項１４】
請求項１２記載の喫煙可能なデバイスを製造する方法であって、ａ）請求項１記載のタバコ煙フィルターを準備し；及びｂ）フィルターを一体の刻みタバコに装着することを特徴とする、喫煙可能なデバイスの製法。
【請求項１５】
さらに、１以上のポリカチオンポリマーの溶液を、タバコ煙フィルターを構成する材料の上に噴霧することを含み、前記溶液におけるポリカチオンポリマーの濃度が約０.５〜５０％である、請求項１４記載の喫煙可能なデバイスの製法。
【請求項１６】
さらに、１以上のポリカチオンポリマーの溶液を、タバコ煙フィルターを構成する材料の上に噴霧することを含み、前記溶液におけるポリカチオンポリマーの濃度が約１〜１０％である、請求項１４記載の喫煙可能なデバイスの製法。
【請求項１７】
タバコ煙フィルターが、さらに、パルプ製のペーパーを含有するものであり、さらに、パルプを製紙用スクリーンに載置する以前に、パルプにポリカチオンポリマーを添加することを包含する、請求項１４記載の喫煙可能なデバイスの製法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
タバコは、喫煙者に対して、かなりの病的状態及び死を生じさせる変異誘発性及び発がん性化合物を含有することは広く知られている。このような物質の例には、多環式芳香族炭化水素（PAH）及びニトロソアミンが含まれる。
【０００２】
多環式芳香族炭化水素は、DNA分子内に介在されることによって毒性を発揮すると思われる。ニトロソアミンは、潜在的な発がん物質である求電子性のアルキル化剤である。ニトロソアミンは、新鮮な又は若いタバコには存在せず、燃焼の間にも生成されない。しかし、ニトロソアミンは、タバコの加工及び貯蔵の間における遊離の硝酸塩が関与する反応によって、又はタバコ煙中に存在する２級アミンの吸引後の代謝活性化によって生成される。
【０００３】
喫煙者に到達する毒性及び変異誘発性化合物の量を低減する試みには、燃焼するタバコと喫煙者との間に配置されるタバコ煙フィルターの使用が含まれる。従来のフィルターは、活性炭を含む又は含まない酢酸セルロース製である。しかし、これら従来のフィルターは、喫煙者に到達する毒性及び変異誘発性化合物の量を低減させることに関して、部分的にのみ有効である。さらに、従来のフィルターは、不都合なことには、香り化合物をも除去してしまい、このため、喫煙者によって許容されることが少ない。
【０００４】
さらに、タバコの喫煙者は、高ニコチン含量のタバコ製品を使用する際よりも多くの量の煙を吸引することによって、低ニコチン含量のタバコ製品から同じ量のニコチンを得ようとするため、ニコチン量が徐々に増加する傾向にある。このため、タバコの喫煙者は、高ニコチン含量のタバコ製品を使用する場合よりも、低ニコチン含量のタバコ製品を使用する場合のほうが、潜在的に、より多量の発がん物質に曝されることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、タバコ煙から毒性及び変異誘発性化合物を実質的に除去する喫煙可能なデバイス用の改良されたフィルターに関する要求がある。さらに、タバコ煙から毒性及び変異誘発性化合物を実質的に除去することができ、しかも、香り化合物を通過させることができる改良されたフィルターに関する要求がある。加えて、ニコチン/変異誘発性化合物の比を増大させる改良されたフィルターに関する要求がある。このような改良されたフィルターは、好ましくは、製造が簡単かつ安価であり、使い勝手の良いものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１具体例によれば、１以上の金属フタロシアニンを含有し、さらに、１以上のポリカチオンポリマーを含有することを特徴とするタバコ煙フィルターが提供される。１具体例では、１以上の金属フタロシアニンは銅フタロシアニンである。好適な具体例では、銅フタロシアニンは、染料C.I. Reactive Blue 21及び染料ORCO Turquoise Blue GGXでなる群から選ばれるものである。好適な具体例では、１以上の金属フタロシアニンは、鉄フタロシアニン、例えば、染料C.I. Reactive Blue 21の鉄類似体である。
【０００７】
他の具体例では、１以上のポリカチオンポリマーは、１以上の１級又は２級アミノ基を含有するカチオン部分を有する。好適な具体例では、１以上のポリカチオンポリマーは、ポリ(プロピレンイミン)、ポリビニルアミン、ポリ(２-エチルアジリジン)、ポリ(２,２-ジメチルアジリジン)及びポリ(２,２-ジメチル-３-ｎ-プロピルアジリジン)及びこれらの組合せでなる群から選ばれるものである。特に好適な具体例では、１以上のポリカチオンポリマーはポリエチレンイミン（PEI）である。
【０００８】
好適な具体例では、１以上のポリカチオンポリマーは、約1000ダルトンより大の分子量を有するものである。他の好適な具体例では、１以上のポリカチオンポリマーは、分子量約1000〜100,000ダルトンを有するものである。好適な具体例では、フィルターは、さらに、酢酸セルロースを実質的に含まないセルロースを含有する。
【０００９】
好適な１具体例では、１以上の金属フタロシアニンが銅フタロシアニンであり、１以上のポリカチオンポリマーがポリエチレンイミンである。他の好適な具体例では、１以上の金属フタロシアニンが鉄フタロシアニンであり、１以上のポリカチオンポリマーがポリエチレンイミンである。
【００１０】
１具体例では、本発明のタバコ煙フィルターは、さらに、ポリカチオンポリマー以外に、１以上のｐＨ変性フィルター添加剤を含有する。他の具体例では、１以上のｐＨ変性フィルター添加剤は、無機塩、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム又は陽イオン交換樹脂である。他の具体例では、タバコ煙フィルターは、さらに、キチンを含有する。
【００１１】
１具体例では、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーは、フィルター全体に、実質的に均一に分散される。他の具体例では、タバコ煙フィルターは、第１セグメント及び第２セグメントを包含しており、第１セグメントは、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーを含有するものであり、第２セグメントは、金属フタロシアニン及びポリカチオンポリマーの両方を実質的に含有しないものである。他の具体例では、タバコ煙フィルターは、第１セグメント、第２セグメント及び第３セグメントを包含しており、第１セグメントは、１以上の金属フタロシアニンを含有するが、ポリカチオンポリマーを実質的に含有しないものであり、第２セグメントは、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーの両方を含有するものであり、第３セグメントは、１以上のポリカチオンポリマーを含有するが、金属フタロシアニンを実質的に含有しないものである。
【００１２】
本発明の他の具体例によれば、本発明によるタバコ煙フィルターを包含する喫煙可能なデバイスが提供される。本発明の他の具体例によれば、タバコ煙を濾過する方法であって、初めに、本発明による喫煙可能なデバイスを準備し、一体の刻みタバコに点火して、煙がタバコ内を通過して、フィルターに入るようにし、及び煙をフィルター内を通過させ、これによって、煙を濾過することを特徴とするタバコ煙の濾過法が提供される。
【００１３】
本発明の他の具体例によれば、喫煙可能なデバイスを製造する方法であって、初めに、本発明によるタバコ煙フィルターを準備し、フィルターを一体の刻みタバコに装着することを特徴とする喫煙可能なデバイスの製法が提供される。１具体例では、該製法は、さらに、１以上のポリカチオンポリマーの溶液を、タバコ煙フィルターを構成する材料の上に噴霧することを含み、該溶液におけるポリカチオンポリマーの濃度は約０.５〜５０％である。他の具体例では、製法は、さらに、１以上のポリカチオンポリマーの溶液を、タバコ煙フィルターを構成する材料の上に噴霧することを含み、該溶液におけるポリカチオンポリマーの濃度は約１〜１０％である。他の具体例では、タバコ煙フィルターは、さらに、パルプ製のペーパーを含有するものであり、前記製法は、さらに、パルプを製紙用スクリーンに載置する以前に、パルプにポリカチオンポリマーを添加することを包含する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の１具体例によれば、タバコ煙用のフィルターが提供される。フィルターは、紙巻タバコ又は葉巻タバコ又は刻みタバコを含有する他の喫煙可能なデバイスと組み合わせて提供される。好ましくは、フィルターは、タバコから生じた煙が、喫煙者に達する前にフィルターを通過するような配置で喫煙可能なデバイスの一端に固着される。フィルターは、独立して、紙巻タバコ、葉巻タバコ、パイプ、又は他の喫煙可能なデバイスへの取付けに好適な形で提供される。
【００１５】
本発明によるフィルターは、紙巻タバコの煙から変異誘発性物質及び発がん物質のかなりの部分を有利に除去する。さらに、フィルターは、満足できる又は改良されたタバコの香り特性、ニコチン含量特性、及び吸引特性を保持している。フィルターは使用者に受け入れられるようにデザインされており、既製の紙巻タバコの端部に付加されるようにデザインされた市販のフィルターのような、扱い難い及び見栄えのしないものではない。さらに、本発明によるフィルターは、安価、安全及び有効な化合物で製造され、標準的な紙巻タバコ製造機械のわずかな変更によって製造される。
【００１６】
本発明の１具体例によれば、フィルターは多孔性基材を含有する。多孔性基材は、喫煙可能なデバイス用のフィルターでの使用に適する各種の無毒性物質（本発明の具体例による他の物質との配合に適する）である。このような多孔性基材としては、この開示を参照することにより当業者によって理解されるように、セルロース繊維、例えば、酢酸セルロース、綿、木材パルプ、及びペーパー；ポリエステル、ポリオレフィン、イオン交換物質及び他の物質がある。
【００１７】
ここで使用するように、用語「含有する」は、他の添加剤、成分、数値又は工程を排除することを意味するものではない。
【００１８】
湿潤剤を含有するフィルター
本発明の１具体例によれば、フィルターは、ここに開示する他の物質と共に又は他の物質を伴うことなく、１以上の湿潤剤を含有する。湿潤剤は、フィルターを通過するタバコ煙を湿式濾過するために、タバコ煙から水分を吸収し、これを多孔性基材に放出しうる。他の利点の中でも、本発明による湿式濾過システムは、タバコ煙からの粒状物質の除去を補助し、タバコ含有製品と一体的に製造されるとの利点を有する。
【００１９】
湿潤剤としては、各種の好適な湿潤剤が使用される。例えば、湿潤剤は、グリセリン、ソルビトール、プロピレングリコール、乳酸ナトリウム、塩化カルシウム、リン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム又はポリリン酸ナトリウム、クエン酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、クエン酸カリウム、グルコン酸カリウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムカリウム、及びグルタミン酸ナトリウムでなる群から選ばれる。
【００２０】
好適な具体例では、フィルターに配合される湿潤剤は、ピログルタミン酸ナトリウム（２-ピロリドン-５-カルボン酸ナトリウム又はNaPCAとしても知られている）である。有利なことには、ピログルタミン酸ナトリウムは無毒性であり、含まれる粒子物質のタバコ煙からの除去に関して有効であり、タバコ煙の温度範囲において湿潤剤として機能する。さらに、ピログルタミン酸ナトリウムは危険物ではなく、安定であり、製造が簡単であり、かつ使用勝手が良い。ピログルタミン酸ナトリウムは下記の構造を有する。
【００２１】
【化１】
0004729402.tif 000002
【００２２】
本発明によるフィルターは製造が簡単であり、安価である。製造方法の１つでは、湿潤剤、例えば、ピログルタミン酸ナトリウムを含有する溶液を調製する。ついで、多孔性基材を、この溶液によって湿潤する。湿潤した基材を乾燥して、多孔性基材の上又は中に分散した湿潤剤の残渣を残す。好適な具体例では、湿潤剤は、フィルターの乾燥質量基準で、約５〜約６０％の量で存在する。
【００２３】
本発明によるピログルタミン酸ナトリウムを含有するタバコ煙フィルターの有効性を下記のようにしてテストした。
【００２４】
下記の３タイプのフィルターを、紙巻タバコの煙からのタールの除去に関する相対的な有効性についてテストした。
１）従来の酢酸セルロースフィルター（「Cell-Ac」）；
２）本発明によるピログルタミン酸ナトリウム（「SoPyro」)を備えた酢酸セルロースを含有する湿式タバコ煙フィルター；及び
３）市販の湿式タバコ煙濾過フィルター（Aquafilter（登録商標）：Aquafilter Corp.）。
【００２５】
ピログルタミン酸ナトリウムを含有する酢酸セルロースフィルターを、初めに、市販の紙巻タバコからセルロースフィルターを取り外すことによって調製した。繊維の質量は約0.21ｇである。次に、１０％ピログルタミン酸ナトリウム溶液約０.５mlを各フィルターに塗付し、フィルターを６０℃において一夜乾燥させた。
【００２６】
従来の酢酸セルロースフィルター及びピログルタミン酸ナトリウムを含有する酢酸セルロースフィルターを秤量し、標準的な紙巻タバコの外径と同じ内径を有するポリカーボネート管の４０mmセグメントに挿入した。タバコ0.85ｇを含有するフィルターなし紙巻タバコを、フィルターの一端付近で、ポリカーボネート管の一端に挿入した。ポリカーボネート管の他端を、吸引ポンプに接続する管に取り付けた。各タイプのフィルターについて２回テストを行った。このテストで使用した各Aquafilterを、タバコ0.85ｇを含有するフィルターなし紙巻タバコに装着し、ついて、吸引ポンプに接続した管に取り付けた。
【００２７】
フィルターを装着した紙巻タバコに点火し、断続的吸引、紙巻タバコ煙の模擬吸引を、点火されていない端から12.5mmの所までタバコが燃焼するまで行った。フィルターを、ポリカーボネート管から又はAquafilterから取り外し、秤量し、メタノール１０ml中に入れて、フィルター上に保持されている煙からのタール及び他の物質を溶出した。フィルターのエタノール溶出物の吸光度（波長350nmにおける）を、フィルターに保持された煙成分の量の指標として使用した。煙通過の間にフィルターが獲得した質量を記録した。テストの結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0004729402.tif 000003
【００２９】
吸光度のデータによれば、本発明の１具体例によるフィルター（テスト３及び４）は、湿潤剤を含有しない従来の酢酸セルロースフィルター（テスト１及び２）よりも明らかに効果的であり、Aquafilter（テスト５及び６）よりも効果的である。
【００３０】
ドライ・ウォーターを含有するフィルター
本発明の他の具体例によれば、ここに開示する他の物質と共に又は他の物質を伴うことなく、「ドライ・ウォーター」を含有する湿式のタバコ煙濾過フィルターが提供される。「ドライ・ウォーター」は、メチル化シリカ及び水の組合せでなる。１具体例では、メチル化シリカが５〜４０％の量で存在し、水が９５〜６０％の量で存在する。好適な具体例では、メチル化シリカが約１０％の量で存在し、水が約９０％の量で存在する。有利なことには、ドライ・ウォーターは、本発明によるフィルターで使用される際に良好な安定性を有する。さらに、ドライ・ウォーターは安価であり、無毒性であり、環境に対して有害ではない。
【００３１】
好適な具体例では、ドライ・ウォーターはフィルターの約１〜約２０質量％の量で存在する。特に好適な具体例では、ドライ・ウォーターはフィルターの約５〜約１０質量％の量で存在する。
【００３２】
本発明で使用されるドライ・ウォーターは、例えば、閉じられた容器において、平衡エマルジョンが達成されるまで、過剰量の水をメチル化シリカと振盪することによって調製される。過剰の水をデカントし、乾燥剤、例えば、非変性シリカを、エマルジョン中のメチル化シリカの量の１０％に等しい量で添加する。さらにエマルジョンを振盪して、乾燥剤を分散させる。
【００３３】
タバコ煙フィルターにおいてドライ・ウォーターを使用することに伴う１つの問題は、タバコと喫煙者との間に連続層として存在する場合、ドライ・ウォーターはフィルターの孔を塞ぐ傾向にあり、これにより、気流に対する抵抗性を増大させ、喫煙の快感を低減させることである。この問題を克服するため、本発明の具体例では、ドライ・ウォーターを、ほぐれた繊維物質と混合することが提供される。この添加される繊維物質は、喫煙者によって吸引力が与えられる場合のシリカ粒子のフィルター材料への埋伏を低減する手段を提供する。このような物質の例としては、ドライ・ウォーターが流動性粉体として挙動できるように充分に短い繊維長を有するセルロース又は酢酸セルロースが含まれる。好適な具体例では、繊維長は約１mm未満である。好適な具体例では、本発明によるタバコ煙フィルターは、ドライ・ウォーターに加えて、ここで検討するようにポルフィリンを含む。例えば、本発明によるタバコ煙フィルターは、フィルター内において、又は従来のフィルター材料とタバコとの間のフィルターの末端端部において、ドライ・ウォーター、クロロフィリン及びセルロースが充填された約３〜６mmの区域を包含する。このようなフィルター内では、タバコ煙はドライ・ウォーター及びポルフィリンを通過し、この間に、ドライ・ウォーター及びクロロフィリン層内に発がん性の煙成分が保持される。
【００３４】
本発明によるタバコ煙フィルターは、フィルターの製造の間に、ドライ・ウォーター及びポルフィリンの混合物を添加することによって調製され、又はフィルター内に又はタバコと従来のフィルターとの間の界面に前記混合物を注入することによって調製される。ドライ・ウォーター及びポルフィリンの混合物は、フィルターの軸方向の端部に、又は喫煙可能なデバイスの側部を介して、例えば、注入装置に取付けたカニューレを介して注入される。好ましくは、注入装置は、注入１回当りの注入された物質の量を計量できるものである。
【００３５】
別法として、ドライ・ウォーター及びポルフィリンの混合物は、喫煙者によって、従来の喫煙可能なデバイス、例えば、標準的な紙巻タバコ、又は紙巻タバコフィルターに取り付けられるフィルター拡張部に包含される。フィルター拡張部は、ドライ・ウォーター及びポルフィリンの層及び、好ましくは、マトリックスとしての繊維物質を含有する。フィルター拡張部は、さらに、喫煙可能なデバイスの近位端部にフィットするように軸方向に伸張するスリーブを包含する。スリーブは、フィルター拡張部内にドライ・ウォーター及びポルフィリンを保持するために多孔性の保持部材に隣接している。好ましくは、スリーブは、さらに、従来のフィルター材料部分を包含しており、これにより、喫煙可能なデバイスに接続される際、フィルター拡張部及び喫煙可能なデバイスは、実質的に従来の喫煙可能なデバイスのように見える。
【００３６】
カチオンポリマーと共に又はカチオンポリマーを伴うことなく金属フタロシアニンを含有するフィルター
本発明の他の具体例によれば、ここに開示する他の物質と共に又は他の物質を伴うことなく、１以上の金属フタロシアニン、例えば、クロロフィルの如きポルフィリンを含有する紙巻タバコフィルターが提供される。好ましくは、金属フタロシアニンは、鉄含有ポルフィリン又は銅含有ポルフィリン、例えば、クロロフィリン及び銅フタロシアニントリスルホネート（銅フタロシアニン、銅フタロシアネート）である。
【００３７】
ポルフィリンは、いくつかの種類の変異誘発性物質及び発がん物質を不活性化する平面化合物である。ポルフィリンは、主として、疎水性相互作用を介して発がん物質を平面ポルフィリン構造に結合させることによって、平面変異誘発性物質及び発がん物質を不活性化する。従って、ポルフィリンは、理想的には、これらのタバコ煙の発がん物質を最適に吸収するため、水性環境に維持されることが要求される。ポルフィリンは、さらに、π−π結合を介して多環性芳香族炭化水素（PAH）と結合することによって発がん物質を不活性化する。銅含有ポルフィリンも、銅イオンとの反応を介して、いくつかのニトロソアミンを含む多くの種類の非平面変異誘発性物質及び発がん物質を不活性化する。各種の発がん物質を不活性化することは知られているが、タバコ煙フィルターにおいてポルフィリンを如何にして効果的に使用するかについては知られていない。
【００３８】
クロロフィリンは天然産の銅含有ポルフィリンであり、クロロフィルに存在するマグネシウムが銅で置き換えられた安定型のクロロフィルである。クロロフィリンは下記の構造を有する。
【００３９】
【化２】
0004729402.tif 000004
【００４０】
しかし、クロロフィリンは、タバコ煙フィルターの成分と化学的に結合することが困難である。従って、好適な具体例では、タバコ煙フィルターに配合される銅含有ポルフィリンは銅フタロシアニンである。銅フタロシアニンは、クロロフィリンよりも容易にタバコ煙フィルターの成分に結合される無毒性の合成クロロフィリンである。銅フタロシアニンは下記の構造を有する。
【００４１】
【化３】
0004729402.tif 000005
【００４２】
銅フタロシアニンは、銅フタロシアニンをタバコ煙フィルターに直接添加することによって、タバコ煙フィルターに配合される。好適な具体例では、銅フタロシアニンは、綿に対して（「ブルーコットン」）、レーヨンに対して（「ブルーレーヨン」）又は他の好適な物質に対して共有結合リガンドとしてタバコ煙フィルターに配合される。他の好適な具体例では、銅フタロシアニンは、本発明の他のタバコ煙フィルターの具体例と組み合わせて、タバコ煙フィルターに配合される。１具体例では、銅フタロシアニンは、Hayatsu, Journal of Chromatography, 597: 37-56 (1992)（出典明示によって、その全体の内容を本明細書の一部とする）に開示されているように、染料C.I. Reactive Blue 21の形でセルロース繊維に付着される。前記染料は、セルロース繊維又は他の材料の遊離の水酸基に対して温和な条件下で安定なエーテル結合を形成し（クロロフィリン又は他のポルフィリンとは異なる）、これによって、「Blue 21セルロース」を生成する。他の具体例では、銅フタロシアニンが、染料ORCO Turquoise Blue GGXの形でセルロース繊維に付着されて、「GGXセルロース」を生成する。これらの染料はいずれも、Organic Dyestuffs Corporation (ORCO)（米国ロードアイランド州イーストプロビデンス）から入手した。
【００４３】
セルロースはタバコ煙フィルターの製造に使用される基礎材料である。タバコ煙フィルターを製造するために使用される標準型のセルロースは、セルロースを無水酢酸にて処理することによって製造された酢酸セルロース繊維である。この反応によって、天然セルロース上に存在する遊離の水酸基が、より疎水性のアセテート基によって置き換えられる。ついで、酢酸セルロースをトリアセチン（グリセロールトリアセテート）にて処理する（この溶媒は、酢酸セルロースが、セルロースとは異なり、トリアセチンに部分的に溶解するため、酢酸セルロース繊維のいくらかを結合させる）。しかし、不都合なことには、水酸基のアセテート基での置換及びトリアセチンでのセルロースの処理は、銅含有ポルフィリン分子用の潜在的な付着部位の多くを消失させ、トリアセチン処理された酢酸セルロースを、未処理のセルロースよりもタバコ煙フィルター用の基礎材料として望ましくないものとする。
【００４４】
従って、本発明の１具体例によれば、１以上のセグメント、すなわち、少なくとも第１セグメントを包含するタバコ煙フィルターが提供される。第１セグメントは、銅含有ポルフィリン及び無水酢酸又はトリアセチンにて処理されていないセルロースを包含する。好ましくは、タバコ煙フィルターは、さらに、トリアセチンにて処理されているが、銅含有ポルフィリンを実質的に含有しない酢酸セルロースを含有する第２セグメントを包含する。
【００４５】
本発明の１具体例によれば、銅フタロシアニンを含有するタバコ煙フィルターを製造する方法が提供される。例示を目的として述べれば、当該方法は次のようにして行われる。染料をセルロース繊維に添加する。すなわち、初めに、蒸留水400mlにセルロース２０ｇを添加する。次に、硫酸ナトリウム２０ｇを添加、溶解し、続いて、染料２.４ｇを添加する。次に、攪拌しながら、炭酸ナトリウム８ｇを添加し、混合物を約３０℃に３５分間加熱する。ついで、温度を７０℃に上げて、さらに６０分間加熱して、セルロース繊維への銅含有ポルフィリンの共有結合を完了させる。次に、混合物をメッシュ上で集め、蒸留水で徹底的にすすぎ、最後にエタノール200mlにてすすいで、共有結合した銅含有ポルフィリンを有するセルロースパルプを得た後、室温において乾燥させる。この開示では、例として、特別な反応時間及び温度を示しているが、この開示を参照して当業者によって理解されるように、ビニルスルホン反応性染料の織物への付着に関する公知の方法に従い、反応時間及び温度のパラメーターの変更は可能である。好適な具体例では、銅フタロシアニンは、遊離又は共有結合したものにかかわらず、フィルターの乾燥質量基準で約０.１〜約５％の量で存在する。特に好適な具体例では、銅フタロシアニンは、フィルターの乾燥質量基準で、約１〜約３％の量で存在する。
【００４６】
本発明の１具体例では、第１セグメントを包含するタバコ煙フィルターに装着された一体の刻みタバコを含有する喫煙可能なデバイスが提供される。好ましくは、喫煙可能なデバイスは、一体の刻みタバコに近接する第１セグメント及び喫煙可能なデバイスの近位端部に位置する近接第２セグメントを包含する。この構造は、有利なことには、喫煙可能なデバイスの使用者が、タバコ煙フィルターの第２セグメントを介して直接に煙を吸引することを可能にし、これによって、喫煙可能なデバイスを使用する間、従来どおりの雰囲気を得ることができる。
【００４７】
本発明の他の具体例では、ここに開示したようなタバコ煙フィルターを製造する方法が提供される。当該方法により、製造プロセスの間は、フィルター内に均一に分散した状態に留まる傾向にあり、タバコが燃焼している間はフィルター内に水分が蓄積するため、使用の間は、フィルターの外に滲出する傾向にない銅含有ポルフィリン、例えば、銅フタロシアニンを含有するタバコ煙フィルターが製造される。
【００４８】
この方法は、１以上の銅含有ポルフィリンが共有結合されたセルロース又は他の材料からフィルター物質を調製することを包含する。ついで、フィルター物質から、共有結合した銅含有ポルフィリンを有する物質の少なくとも１つのセグメントを包含するタバコ煙フィルターを製造する。タバコ煙フィルターは、実質的に銅含有ポルフィリンを含有しない物質の１個以上のセグメントを包含できる。共有結合した銅含有ポルフィリンを含有するフィルター物質の使用は、既存の機械を使用して、本発明によるフィルターが組み込まれた喫煙可能なデバイス、例えば、紙巻タバコを、高速、多量製造することを可能にする。
【００４９】
方法は、初めに、１以上の銅含有ポルフィリン、例えば、銅フタロシアニンを準備することを包含する。好適な具体例では、銅含有ポルフィリンは、銅フタロシアニントリスルホネートのビニルスルホン誘導体、例えば、染料C.I Reactive Blue 21（Organic Dyestuffs Corporation(米国ロードアイランド州イーストプロビデンス)から入手可能なORCO(登録商標) REACTIVE Turquoise RP）である。
【００５０】
下記の工程において示す物質の量は相対的な量であり、例示のためのみのものである。量は、この開示を参照して当業者によって理解されるように、商業的生産のためにスケールアップされる。銅含有ポルフィリンを準備した後、銅含有ポルフィリン：セルロース繊維の質量比約１.２：１０、例えば、銅含有ポルフィリン約１.２ｇ及び製紙パルプとしての使用に適する等級のセルロース繊維約１０ｇを含有する混合物を調製する。混合物は、さらに好ましくは、塩素を含有しない水約200mlに硫酸ナトリウム約１０ｇを含有する。
【００５１】
ついで、混合物を約３０℃に約３５分間加熱し、その後、温度を約７０℃に上げて、約６０分間加熱して、セルロース繊維への銅含有ポルフィリンの共有結合を完了させる。次に、混合物をメッシュ上で集め、流水にて徹底的にすすいで、共有結合した銅含有ポルフィリンを含有するセルロース繊維を生成する。ついで、共有結合した銅含有ポルフィリンを含有するセルロース繊維を、商業的に入手可能な装置を使用して、タバコ煙フィルターのセグメントに形成する。ついで、フィルターを一体の刻みタバコに装着して、本発明による喫煙可能なデバイスを製造する。加えて、本発明は、タバコ煙フィルターの製造における使用のため又は他の用途のために、上記の如く製造された銅含有ポルフィリン含浸ペーパーを含む。
【００５２】
商業的規模での製造のため、反応性の金属ポルフィリン、例えば、C.I. Reactive Blue 21を付着させるための共有結合反応は、好ましくは、パルプ磨砕タンク、例えば、製紙工場に存在するものにおいて行われる。さらに好ましくは、共有結合反応は、水中、パルプ負荷約５〜１０％において開始される。代表的には、紙巻タバコのフィルターペーパーを製造するために使用されるセルロース繊維を、製紙スクリーン上で集める前に、約０.２〜０.５％に希釈する。共有結合反応後における当該別個の工程は、標準的な製紙操作を行う前に、ポルフィリン結合セルロース繊維を直接希釈することによって排除される。
【００５３】
タバコ煙フィルターを製造する方法は、さらに、銅含有ポルフィリンに加えて、本発明のタバコ煙フィルターに、１以上の追加の物質を添加することを包含できる。好適な具体例では、１以上の追加の物質は、節足動物の殻から誘導される多糖のキチンである（キチン粒子は、金属ポルフィリン化合物、例えば、染料C.I. Reactive Blue 21に共有結合を介して付着される遊離の水酸基を高密度で含有する）。キチンは、乾燥質量基準で、セルロースの当量の約４倍の染料C.I. Reactive Blue 21を共有結合できる。好適な具体例では、キチン粒子（Sigma Chemical Company(米国ミズーリ州セントルイス)から入手可能）を、上記の反応（ただし、セルロースをキチンに置き換える）に等しい方法で、銅含有ポルフィリンに共有結合させる。下記の工程において示す物質の量は相対的な量であり、例示のためのみのものである。商業的な製造に関しては、量は、この開示を参照して当業者によって理解されるようにスケールアップされる。銅含有ポルフィリンへのキチン粒子の共有結合反応は、例えば、蒸留水133mlに染料C.I. Reactive Blue 21 ０.８ｇ及び硫酸ナトリウム６.８ｇを溶解させることによって行われる。ついで、キチン２.０ｇを添加し、混合物を３０℃において穏やかに２０分間攪拌する。次に、炭酸ナトリウム２.７ｇを添加し、混合物を３０℃において１５分間放置し、ついで、３０℃から７０℃まで２０分間で加熱する。ついで、温度を７０℃に維持しながら、混合物を６０分間攪拌して、結合反応を完了まで進行させる。得られた銅含有フタロシアニンにて誘導されたキチンを焼結ガラスフィルターで集め、蒸留水で徹底的にすすいで、未反応のポルフィリン及び塩を除去する。
【００５４】
キチンに共有結合した銅含有ポルフィリンを、乾燥質量基準で、キチンに共有結合した銅含有ポルフィリン：セルロースパルプの比約１：２０〜約１：１でセルロースパルプと混合することによってペーパーに配合する。セルロースは、本発明による共有結合した銅含有ポルフィリンを含有することもできる。配合は、セルロースを水中にて柔らかくする間に（パルプをメッシュ上に載置し、プレス及び乾燥する以前）、製紙の初期工程においてキチンをセルロースパルプと混合することによって行われる。ついで、キチン含浸セルロースを、本発明によるタバコ煙フィルターの製造に使用する。
【００５５】
好適な具体例では、１以上の追加の物質は活性炭又はリグニン（木材からのセルロースペーパーパルプの製造における副生物として製造される木材成分）である。これらの物質のいずれか又は両方を、特に、活性炭又はリグニンが配合されたペーパーの製造のために、本発明による銅含有ポルフィリンに共有結合されたセルロースに添加できる。存在する場合、活性炭又はリグニンは、上述のキチンと同じ態様及び割合でセルロースに添加される。
【００５６】
さらに、好適な具体例では、上記の如く製造されたフィルターは、少なくとも２個のセグメントを包含するフィルターを製造するため、トリアセチンにて処理された標準的な酢酸セルロース繊維製のタバコ煙フィルターに装着される。好ましくは、トリアセチンにて処理された酢酸セルロース繊維を含有するセグメントは、銅含有ポルフィリン含浸セルロース繊維を含有するセグメントに近接しており（すなわち、喫煙可能なデバイスの点火された端部から離れている）、銅含有ポルフィリン含浸セルロース繊維を含有するセグメントは、一体の刻みタバコと、トリアセチンにて処理された酢酸セルロース繊維を含有するセグメントとの間にある。
【００５７】
本発明に従って製造された２セグメントフィルターの有効性を下記のようにしてテストした。セグメント２個を包含するタバコ煙フィルターを調製した。各フィルターの近位セグメントは、トリアセチンにて処理した酢酸セルロース繊維を含有する。１のフィルターの末端セグメントは、上記の如き銅フタロシアニン含浸セルロース繊維を含有し、一方、他のフィルターの末端セグメントは、トリアセチンにて処理されておらず、銅含有ポルフィリンが含浸されていないセルロース繊維を含有する。ついで、２セグメントフィルターを、フィルターのない菅部分約０.５cmが残るようにプラスチック菅に入れ、紙巻タバコMarlboro(登録商標)からの長さ３cmのロッド状タバコを、フィルターに隣接する０.５cmの空洞端部に装着して、喫煙可能なデバイスを作製した。タバコに点火し、喫煙可能なデバイスを、タバコがプラスチック菅の端部で燃え尽きるまで、吸引ポンプにて、１服２０mlで１０服吸引した。フィルターを菅から取出し、アンモニアを含有するメタノール（５０：１希釈）１０mlに入れて、捕捉された多環式芳香族炭化水素をフィルターから溶出した。抽出液１０mlを蒸発処理して１mlとし、ヘキサン５mlによる酸化アルミニウム上での薄層クロマトグラフィーに供した。多環式芳香族炭化水素の総量を、分光蛍光分析によって評価した。結果は、本発明による銅フタロシアニンを含有する２セグメントフィルターが多環式芳香族炭化水素８０ngを保持し、銅フタロシアニンを含有しない２セグメントフィルターが、多環式芳香族炭化水素６ngを保持することを示した。この１３倍の増大は、ロッド状タバコの燃焼の間に生成される多環式芳香族炭化水素の量が100〜200ngであると推定される点で特に重要である。従って、本発明による２セグメントフィルターは、タバコ煙からの多環式芳香族炭化水素の総量の約４０〜８０％を除去する。
【００５８】
他の具体例では、本発明によるタバコ煙フィルターは、銅含有ポルフィリンの代わりに、銅含有ポルフィリンの鉄類似体を含有する。好適な具体例では、類似体は、この開示を参照して当業者によって理解されるように、染料C.I. Reactive Blue 21の酸性化、硫酸鉄の添加、ついで、好適な塩基の添加によって調製される染料C.I. Reactive Blue 21の鉄類似体である。別法として、鉄類似体を調製するために、染料C.I. Reactive Blue 21の初期合成において、銅塩の代わりに、鉄塩（例えば、無水の塩化鉄）を使用できる。染料C.I. Reactive Blue 21の鉄類似体も、タバコ煙フィルターの製造における使用又は他の用途のための、上述の銅含有ポルフィリン含浸ペーパーに相当する染料C.I. Reactive Blue 21の鉄類似体が含浸されたペーパーを製造するために使用される。
【００５９】
他の具体例では、本発明は、１以上の金属フタロシアニン（例えば、鉄フタロシアニン又は銅フタロシアニン）及び１以上のポリカチオンポリマーの両方を含有するタバコ煙フィルターに関する。好適な具体例では、１以上のポリカチオンポリマーは、１以上の１級又は２級アミノ基を含有するカチオン部分を有する。１具体例では、１以上のポリカチオンポリマーは、ポリ(プロピレンイミン)、ポリビニルアミン、ポリ(２-エチルアジリジン)、ポリ(２,２-ジメチルアジリジン)及びポリ(２,２-ジメチル-３-ｎ-プロピルアジリジン)及びこれらの組合せでなる群から選ばれる。好適な具体例では、１以上のポリカチオンポリマーはポリエチレンイミン（PEI）である。タバコ煙から変異誘発性物質及び発がん物質及び他の毒物を除去する点では、PEIの如き１以上のポリカチオンポリマーが有効である。ポリカチオンポリマーは、すべてのニコチンがフィルターをスムーズに通過することを可能にするよう機能し、これにより、ニコチンの送達：変異誘発性物質及び発がん物質の送達の比を増大させる。
【００６０】
本発明のタバコ煙フィルターに配合された金属ポルフィリンは、タバコ煙中の変異誘発性物質及び発がん物質を捕捉又は不活性化すると共に、金属ポルフィリンは、ニコチンの通過を低減できる。この開示に示すように、好適な具体例では、タバコ煙フィルターに配合される金属ポルフィリンは、染料C.I. Reactive Blue 21のポルフィリン環に結合するスルホネート基の如き、１以上のアニオン基を含有する。ポリカチオンポリマーは、一部、フィルターにおけるニコチン保持に関するスルホネート基の効果を緩和するよう作用すると思われる。従って、金属ポルフィリンにて誘導されたセルロースへのポリカチオンポリマーの添加は、フィルター内に捕捉されるニコチンの量を減少させ、タバコ煙中の変異誘発性物質及び発がん物質を捕捉又は不活性化するタバコ煙フィルターの効果を無効にすることなく、タバコ煙中のニコチンの量を増大させる。このように、本発明のタバコ煙フィルターにおける金属ポルフィリン及びポリカチオンポリマーの組合せは、金属ポルフィリン又はポリカチオンポリマーが単独で機能する場合よりも良好に、タバコ煙中の変異誘発性物質及び発がん物質：ニコチンの比を低減するように相乗的に作用する。さらに、喫煙者は、ニコチンの満足できる吸引量を自己調節するように煙の吸引量を調整する傾向があるため、変異誘発性物質及び発がん物質：ニコチンの比の低下は、喫煙者によって吸引される変異誘発性物質及び発がん物質の総量を低下させることになる。これにより、喫煙者によって摂取される変異誘発性物質及び発がん物質の量の減少は、喫煙に伴う疾病率及び死亡率の低下を生ずるはずである。
【００６１】
分子当りの単量体の数による分子量の一定範囲のポリカチオンポリマー（例えば、PEI）が使用できる。本発明の好適な具体例では、本発明のフィルターにおいて使用されるポリカチオンポリマーは、ポリカチオンポリマーがタバコ煙中に入る可能性を低減するように、約1000ダルトンより大の分子量を有する。特に好適な具体例では、フィルターにおいて使用されるポリカチオンポリマーは、約1000〜100,000ダルトンの分子量を有する。
【００６２】
しかし、不都合なことには、ポリカチオンポリマー（例えば、PEI）は、酢酸セルロース繊維に対して物理的に適合性ではない。従って、本発明の１具体例によれば、セルロースよりもむしろ、酢酸セルロースを実質的に含有しないセルロースを含有する、及び金属フタロシアニン（例えば、鉄フタロシアニン又は銅フタロシアニン）及びポリカチオンポリマー（例えば、PEI）の両方を含有するタバコ煙フィルターが提供される。
【００６３】
商業的規模での製造については、ポリカチオンポリマーの水又は短鎖アルコール（例えば、エタノール又はイソプロパノール）溶液を、フィルター製造用のペーパー上に噴霧する。ポリカチオンポリマー溶液は、ロールからのペーパーが捲縮機に引き取られる間に、又は初期段階（例えば、パルプが製紙スクリーン上に載置される前の初期製紙プロセスの間）に噴霧される。１具体例では、溶液におけるポリカチオンポリマーの濃度は約０.５〜５０％である。好適な具体例では、溶液におけるポリカチオンポリマーの濃度は約１〜１０％である。好適な具体例では、ポリカチオンポリマーは、製紙プロセスの間、パルプが製紙スクリーン上に載置される前に添加される。
【００６４】
本発明のこの具体例によるタバコ煙フィルターは、次のように、フィルターの近位端部にある標準的な酢酸セルロースフィルター物質のセグメント及びフィルターの末端端部にある、金属フタロシアニン染料にて染色され、PEIによって処理されたセルロースのセグメントを包含するデュアルゾーンフィルターを構成することによって製造される。初めに、ペーパーフィルターの製造で使用されるペーパー（Tela-Kimberly Switzerland GmbH；スイス国バルスタル）を寸断することによってセルロースを得る。PEIを、粘稠な５０/５０水溶液（Catalog #P3143, Sigma Chemical Co.；米国ミズーリ州セントルイス）として得る。PEI溶液をエタノールにて希釈して、最終濃度５％PEI（水５％＋エタノール９０％中）とする。このPEIエタノール溶液１０mlを、Blue 21セルロースパルプ１０ｇの上に噴霧する。パルプを、直ちに、回転ブレードコーヒーミル内において、ほぐれた綿に似たテクスチャーを有するようになるまで離解させ、室温にて乾燥させる。同様にして、GGXセルロース１０ｇを５％PEIエタノール／水溶液１０mlで処理する。
【００６５】
次に、Marlboro（登録商標）ライト紙巻タバコ（Philip Morris；米国バージニア州リッチモンド）からピンセットにてフィルターを取外すことによってフィルターを入手する。フィルターは長さ２７mmである。紙巻タバコのフィルター空洞にしっかりと適合する薄壁プラスチック菅を２７mmのセグメントに切断する。元の酢酸セルロースフィルターを１cmのセグメントに切断する。酢酸セルロースフィルターの１cm片をプラスチック菅に挿入し、残りに離解セルロース（金属フタロシアニン染料又はPEIと共に又は伴うことなく）８５mgを充填する。酢酸セルロース及びセルロースを収容する菅を、フィルターが除去された紙巻タバコのフィルター空洞に、セルロースセグメントがタバコと接触するように挿入する。これにより、標準的な酢酸セルロース物質は、紙巻タバコの近位端部、すなわち、通常、喫煙者の唇と接触する端部にある。コントロールとして、未処理酢酸セルロースフィルターのテスト用紙巻タバコを、元のフィルターを長さ２７mmのプラスチック菅に挿入し、ついで、これを紙巻タバコのフィルター空洞に再挿入することによって調製する。プラスチック菅は、煙組成物を空気にて希釈することによって煙組成物に影響を及ぼすフィルターを包囲するペーパーにおける通気孔を塞ぐように機能する。
【００６６】
表２を参照すると、紙巻タバコグループから得られる煙からCambridgeフィルター上で捕捉された粒状物質中のタール（変異誘発性物質を代表する）及びニコチンの測定（１回の測定でテストグループ当り紙巻タバコ５本ずつを使用し、３回繰り返す）の結果が示されている。使用した喫煙条件は、３５ml/１回の吸引、吸引期間２秒、及び吸引間隔６０秒であった。すべてのフィルター（標準的な酢酸セルロースフィルターを含む）が、フィルター空洞内に挿入されたプラスチック菅に収容されているため、フィルターの通気孔は塞がれている（そうでない場合には、フィルターを通過する間に、煙が空気によって稀釈される）。次のフィルターグループをテストした：１）酢酸セルロース（CA）；２）酢酸セルロース/セルロースデュアルゾーンフィルター；３）酢酸セルロース/Blueセルロースデュアルゾーンフィルター；４）５％PEIを添加した酢酸セルロース/ブルーセルロースフィルター；５）酢酸セルロース/GGXセルロースデュアルゾーンフィルター；６）５％PEIを添加した酢酸セルロース/GGXセルロースデュアルゾーンフィルター。
【００６７】
【表２】
0004729402.tif 000006
【００６８】
表から理解されるように、Blue 21セルロースフィルター及びGGXセルロースフィルターへのPEIの添加は、ニコチン：変異誘発性物質（タールによって代表される）の比の顕著な増大を生ずる。
【００６９】
加えて、各グループの追加テスト紙巻タバコからの全粒状物質（TPM）を、同じ喫煙プロトコルを使用して、Cambridgeフィルター上で集め、DMSOに濃度１０mg/mlで溶解させた。さらに、集めた煙粒状物質のDMSO抽出物について、サルモネラ菌（Salmonella）のTA98菌株において、S9肝エキス活性化により、Ames変異誘発アッセイを行った。煙抽出物を、２つの用量、250及び500μg/プレートでテストした。Amesテストでは、プレート当りの細菌コロニー（「復帰突然変異体」）の数が、紙巻タバコ煙抽出物の変異誘発性活性の指標であり、変異誘発性活性も発がん能力の反映である。これらのテストの結果を表３に示す。
【００７０】
【表３】
0004729402.tif 000007
【００７１】
表から理解されるように、全粒状物質（主としてタール＋ニコチン）に対する変異原性活性（発ガン能力の指標）の比は、煙を、染料C.I. Blue 21又は染料Reactive Turquoise GGXのいずれかによって誘導されたセルロースを含有する繊維を通過させることによって、未処理の酢酸セルロースと比べて低減される。さらに、PEIは、変異原性活性：煙TPMの比を低減させる。従って、金属フタロシアニン染料によって誘導されたフィルター物質へのPEIの添加は、ニコチン：タールの比を増大させ、変異原性活性：タールの比を低減させ、その結果として、ニコチンをスムーズにフィルターを通過させること及びフィルター内に変異誘発性物質及び他の毒物質を保持することの両方によって、PEIなしで金属フタロシアニンを含有するタバコ煙フィルターによって達成されるものよりも、煙中のニコチン：変異誘発性物質の比における、より大きな増大を生ずる。
【００７２】
さらに、一定量のTPMの変異原性活性の指標として、TPM/復帰突然変異体の比を使用できる。下記の計算式では、上述の500μg/プレートテストからのデータを使用する。
【００７３】
酢酸セルロースフィルターグループは、復帰突然変異体（変異した細菌コロニー）の平均値639個を有していた。従って、Amesテストでは、TPM 500μgは復帰突然変異体639個を生ずる（＝TPM 0.783μg/復帰突然変異体）。酢酸セルロース（CA）フィルターグループは、ニコチン/タールの比0.0677、すなわち、0.0677μg（ニコチン）/μg（タール）を有していた。Blue 21＋PEIフィルターグループは、同じタール量500μg/プレートにおいて復帰突然変異体の平均値474個、すなわち、1.055μg（タール）/復帰突然変異体を有していた。Blue 21＋PEIフィルターグループは、ニコチン／タールの比0.0777、すなわち、0.0777μg（ニコチン）/μg（タール）を有していた。
【００７４】
従って、タール/復帰突然変異体の比に、ニコチン/タールの比を掛けると、下記のように、ニコチン/復帰突然変異体の比（単位ニコチン当りの変異原性活性の指標である）が得られる。
【００７５】
Cellulose Acetate：0.783×0.0677＝0.053μg（ニコチン）/復帰突然変異体（すなわち、18.9（復帰突然変異体）/μg（ニコチン））
Blue 21＋PEI：1.055×0.0777＝0.082μg（ニコチン）/復帰突然変異体（すなわち、12.2（復帰突然変異体）/μg（ニコチン））
Blue 21＋PEIをCellulose Acetateと対比すると、比0.082/0.053＝1.54が得られる。
【００７６】
従って、Blue 21にて誘導されたセルロースフィルターへのPEIへの添加は、標準的な未処理酢酸セルロースフィルターと比較して、ニコチン／変異原性活性の比について５４％の増大を生ずる。
【００７７】
本発明の他の具体例では、PEI以外に又はPEIに加えて、１以上のｐＨ調節フィルター添加剤がフィルターに添加される。１具体例では、１以上のｐＨ調節フィルター添加剤は、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム及び陽イオン交換樹脂でなる群から選ばれる無機塩である。
【００７８】
本発明の他の具体例では、タバコ煙フィルターは、１以上のポリカチオンポリマー、例えば、PEIに加えて、キチンを含有する。本発明の他の具体例では、タバコ煙フィルターは、１以上のポリカチオンポリマー、例えば、PEI及び１以上の金属フタロシアニン、例えば、染料C.I. Reactive Blue 21に加えて、キチンを含有する。
【００７９】
マイクロカプセルを含有するフィルター
本発明の他の具体例によれば、この開示に記載の他の物質と共に又は他の物質を伴うことなく、多孔性基材中に分散されたマイクロカプセルを有する多孔性基材を含有するタバコ煙用のフィルターが提供される。マイクロカプセルは、好ましくは、外部シェルを有する内部コアを含む。
【００８０】
マイクロカプセルのコアは、少なくとも１の植物油を含有する。好適な植物油は、ヒマシ油、綿実油、コーン油、ヒマワリ油、ゴマ油、大豆油、及び菜種油でなる群から選ばれる少なくとも１の油を含む。好適な具体例では、植物油はベニバナ油である。この開示を参照して当業者によって理解されるように、他の油も適する。好適な具体例では、植物油は、約２０〜約８０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）、好ましくは約３０〜約７０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）の量で存在する。
【００８１】
好適な具体例では、マイクロカプセルのコアは、クロロフィリンの如きポルフィリン又は銅フタロシアニンの如き他のポルフィリンも含有する。存在する場合、クロロフィリンは、好ましくは、約１〜約１０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）、好ましくは約２〜約５％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）の量で存在する。
【００８２】
好適な具体例では、マイクロカプセルのシェルは湿潤剤を含有する。好適な具体例では、この開示を参照して当業者によって理解されるように、他の湿潤剤を使用することができるが、好適な湿潤剤はピログルタミン酸ナトリウムである。好適な具体例では、ピログルタミン酸ナトリウムの如き湿潤剤は、約１０〜約９０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）、好ましくは約２０〜約７０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）の量で存在する。
【００８３】
他の好適な具体例では、マイクロカプセルのシェルはメチルセルロースも含有する。好適な具体例では、メチルセルロースは、約５〜約３０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）、好ましくは約１０〜約２５％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）の量で存在する。
【００８４】
他の好適な具体例では、マイクロカプセルのシェルは、メチルセルロースに加えて又はメチルセルロースの代わりに、高分子試薬、例えば、ポリビニルアルコール又はポリビニルピロリドンを含有するか、又はポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンの両方を含有する。好適な具体例では、高分子試薬は、約２〜約３０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）、好ましくは約５〜約２０％（マイクロカプセルの乾燥質量基準）の量で存在する。
【００８５】
本発明によるマイクロカプセルの処方において使用する化合物は、当業者に知られている各種の製造業者、例えば、Sigma Chemical Co.（米国ミズーリ州セントルイス）から入手される。
【００８６】
本発明での使用に適するマイクロカプセルは、当業者に知られている各種の方法に従って調製される。例えば、本発明によるマイクロカプセルは、植物油200ｇを、水中に低粘度メチルセルロース２５ｇ、クロロフィリン５ｇ、ピログルタミン酸ナトリウム５０ｇ及びコーンスターチ150ｇを含有する水性懸濁液500ｇに配合することによって生成される。混合物を乳化し、スプレー乾燥して、マイクロカプセルを生成する。
【００８７】
本発明のマイクロカプセルは、トウを円筒形フィルターに成形する前に、酢酸セルロースフィルタートウのシート上に噴霧することによって、紙巻タバコ製造機械の部位においてスプレー乾燥法により形成される。別法では、好適なマイクロカプセルは、この開示を参照して当業者によって理解されるように、プレ製造され、振動パンにより又は他の技術によりトウの上にマイクロカプセルを滴下することによって、酢酸セルロースフィルタートウのシートに添加される。さらに、マイクロカプセルは、トウをロールし、フィルター物質のロッドに成形する前に、マイクロカプセルをフィルタートウに撒き散らすことによって、予め形成されたフィルターに配合される。
【００８８】
当業者によって評価されるように、本発明によるマイクロカプセルを含有するフィルターの製造は、従来のフィルター付紙巻タバコの製造装置のわずかな変更を要求するのみである。さらに、本発明によるマイクロカプセルを含有するフィルターの製造は、従来のフィルターよりも、わずかに高価なだけである。
【００８９】
使用の際、マイクロカプセルの湿潤剤部分は、フィルターを通過するタバコ煙から水分を捕捉する。特に、乾燥形でフィルターに配合されるため、ピログルタミン酸ナトリウムが好適である。
【００９０】
存在する場合、マイクロカプセルの油部分は、香り及び芳香生成化合物の流れを妨げることなく、ピリジン様のある種の有害な揮発性化合物を捕捉する。存在する場合、クロロフィリンは、タバコ煙の発がん性化合物の潜在的な不活性剤である。
【００９１】
マイクロカプセルのメチルセルロース部分は、マイクロカプセルに構造安定性を付与するが、温められる際及び水分に曝される場合には分散する。最も一般的に使用されている粘性付与物質とは異なり、メチルセルロースは、温かい溶液から沈殿する。さらに、最も一般的に使用されている粘性付与物質よりも低い温度において溶解性である。
【００９２】
ピログルタミン酸ナトリウム及びメチルセルロースのシェル及び植物油及びクロロフィリンのコアを含有してなるマイクロカプセルを含有する本発明によるフィルターは、タバコ煙を濾過し、マイクロカプセルは、タバコ煙から熱及び水分を捕捉する。メチルセルロースは繊維物質内に析出し、タバコ煙の湿式濾過に利用される有効表面積を増大させる。これは、ピログルタミン酸ナトリウムによって保持された水分がフィルター物質内に迅速に分散することを可能にする。クロロフィリンは、水性環境と油性環境との間をほぼ均等に分画し、クロロフィリンがただ１つの相で利用されるよりも、タバコ煙の粒状物質及び気相の毒性化合物及び変異誘発性化合物の不活性化をより増大させる。
【００９３】
界面活性剤含有フィルター
他の好適な具体例では、本発明のフィルターは、タバコ煙フィルターの有効性を改善するため、この開示に記載された他の物質と共に又は他の物質を伴うことなく、さらに、１以上の界面活性剤を含有する。特に好適な具体例では、界面活性剤は、約０.１〜約１０％（フィルターの乾燥質量基準）、好ましくは約０.１〜約２％の量で存在する。
【００９４】
界面活性剤は、好ましくは、無毒性であり、この開示の記載を参照して当業者によって理解されるように、他の好適な界面活性剤を使用することもできるが、次の種類の化合物：(１)ソルビタン脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン誘導体（すなわち、ポリオキシアルキレンソルビタンエステル）、(２)ポリヒドロキシアルコールの脂肪酸モノエステル、又は(３)ポリオキシアルコールの脂肪酸ジエステルを含む。好適な界面活性剤の例としては、エトキシレート、カルボン酸エステル、グリセロールエステル、ポリオキシエチレンエステル、アンヒドロソルビトールエステル、エトキシル化アンヒドロソルビトールエステル、エトキシル化天然油脂及びワックス、脂肪酸のグリセロールエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリアルキレンオキシドブロック共重合体、及びポリ(オキシエチレン-オキシプロピレン)を含む。この開示の記載を参照して当業者によって理解されるように、他の好適な界面活性剤を使用することもできる。
【００９５】
追加の物質を含有するフィルター
フィルターは、さらに、タバコ煙の毒性成分又は変異誘発性成分を濾過又は不活性化する１以上の他の物質を含有する。このような物質の例としては、グルタチオン、システイン、Ｎ-アセチルシステイン、メスナ、アスコルビン酸塩、及びＮ,Ｎ'-ジフェニル-ｐ-フェニルジアミンの如き酸化防止剤及びラジカルスカベンジャー；エンジオール化合物、アミン、及びアミノチオールの如きアルデヒド不活性剤；イオン交換樹脂、クロロフィルの如きニトロソアミントラップ及び発がん物質不活性剤；及びタンニン酸及び他の有機酸の如きニコチントラップが含まれる。好適な１具体例では、フィルターはコロイドシリカを含有し、該化合物はタバコ煙から２級アミンを除去でき、これによって、身体内での２級アミンのニトロソアミンへの変換を防止する。この開示における記載を参照して当業者に理解されるように、他の好適な物質も使用される。好適な具体例では、他の物質は、約０.１〜約１０％（フィルターの質量基準）、好ましくは、約０.１〜約２％の量で存在する。
【００９６】
この開示おいて記載した物質のある種の組合せを含有するフィルター
本発明の他の具体例によれば、この開示において記載の物質の組合せを含有するタバコ煙フィルターが提供される。好適な具体例では、フィルターは、湿潤剤、例えば、ピログルタミン酸ナトリウムを、ドライ・ウォーターと組み合わせて含有する。この組合せは、タバコ煙の湿式濾過を改善するよう相乗的に機能する。１具体例では、フィルターは、ピログルタミン酸ナトリウムを、ドライ・ウォーターの水性部分の約１〜２０質量％の量で含有する。好適な具体例では、フィルターは、ピログルタミン酸ナトリウムを、ドライ・ウォーターの水性部分の約５〜１０質量％の量で含有する。
【００９７】
他の好適な具体例では、フィルターは、銅含有ポルフィリン、例えば、銅フタロシアニンを、ピログルタミン酸ナトリウムの如き湿潤剤又はドライ・ウォーター又は両方と組み合わせて含有する。これら組合せは、銅含有ポルフィリンが、水性環境において、より良好に発がん物質を除去するため、特に好適である。１具体例では、銅含有ポルフィリンの量は、ドライ・ウォーターの約０.５〜５質量％である。
【００９８】
他の好適な具体例では、フィルターは、クロロフィリンを、湿潤剤又はドライ・ウォーター又は両方と組み合わせて含有する。１具体例では、クロロフィリンの量は、ドライ・ウォーターの約０.５〜約５質量％であり、湿潤剤の量はドライ・ウォーターの約１〜２０質量％である。
【００９９】
このような組合せの特殊な例は、ドライ・ウォーターと組み合わせたブルーレーヨン（銅フタロシアニンを含浸したレーヨン）であろう。標準的な酢酸セルロースタバコ煙フィルターの３mmのタバコ端部に約１０〜100mgの量で存在する場合、この組合せは吸引を妨げないが、Amesテストにより、タバコ煙の変異誘導性物質７５〜８０％を低減する。さらに、これら成分は、安価であり、安全であり、環境に対して有害ではない。
【０１００】
ドライ・ウォーターとポルフィリンとの組合せは、この開示における記載に従って製造されたドライ・ウォーターに、乾燥ポルフィリンを、メチル化シリカの量（質量）以下の量で添加することによって生成される。ポルフィリンは、ドライ・ウォーターが安定して乳化された後に添加されなければならない。メチル化シリカにおける乳化以前のポルフィリンの水への溶解は、不安定なポルフィリン/ドライ・ウォーター化合物を生ずる。好適な具体例では、ポルフィリンを、約０.１〜０.５ｇ/ｇ(メチル化シリカ)の量で添加する。ドライ・ウォーター及びポルフィリン誘導繊維、例えば、ブルーコットン又はブルーレーヨンの組合せを製造するために、同じ方法を使用する。２つの物質を組み合わせた後、組合せを振盪又は攪拌して均質化する。
【０１０１】
周辺バリヤーを有するフィルター
本発明によるフィルターは、喫煙者の手が濡れることを防止するため、好ましくは、外部、周辺、水分不透過性バリヤー又はケーシングを具備している。このようなバリヤーは、当業者によって理解されるように、高分子材料、例えば、エチルビニルアセテート共重合体、ポリプロピレン又はナイロンから製造される。
【０１０２】
フィルター内における物質の位置
この開示において記載された物質は、本発明によるフィルター内に、各種の配置でフィルター内に組み込まれる。例えば、物質は、実質的に均質な態様でフィルター全体に分散される。別法では、物質は、フィルターのただ１個のセグメント、例えば、近位１/２セグメント（喫煙者に対して最も近い端部）、末端１/２セグメント（タバコに最も近い端部）、近位１/３セグメント（喫煙者に対して最も近い末端）、中央１/３セグメント又は末端１/３セグメント（タバコに最も近い端部）に分散される。例えば、タバコ煙フィルターは、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーの両方を含有する１個以上のセグメント、及び金属フタロシアニン及びポリカチオンポリマーの両方を実質的に含有しない１個以上のセグメントを包含することができる。
【０１０３】
他の具体例では、少なくとも１の物質が、フィルターのセグメントの１個において分散され、少なくとも１の他の物質が、フィルターの異なるセグメントにおいて分散される。２個のセグメントは、オーバーラップする区域を有していてもよい。例えば、本発明によるフィルターは、フィルターの近位１/３セグメントにおいて分散された金属フタロシアニン及びフィルターの末端１/３セグメントにおいて分散されたポリカチオンポリマーを含有し、中央セグメントは金属フタロシアニン及びポリカチオンポリマーの両方を含有していてもよい。
【０１０４】
他の具体例では、物質はフィルターに組み込まれ、このフィルターは、ついで、標準的なタバコ煙フィルターの端部に装着される。好適な具体例では、物質は、標準的なタバコ煙フィルターの短縮バージョンに似たタバコ煙フィルターに組み込まれ、ついで、短縮フィルターが標準的なタバコ煙フィルターの端部に装着される。この具体例では、使用者は、喫煙可能なデバイスの末端端部に付加される市販のフィルターとは異なり、標準的なフィルターとの構造的な類似性のため、付加短縮フィルターには明確には気がつかないであろう。
【０１０５】
さらに、本発明による物質を、フィルターの残部を構成する繊維材料と、一体の刻みタバコとの間のフィルターの層に組み込むことができる。
【０１０６】
本発明によるフィルターを組み込んだ喫煙可能なデバイス
本発明の他の具体例によれば、一体の刻みタバコに固定された、この開示に記載するようなタバコ煙フィルターを含有する喫煙可能なデバイスが提供される。例えば、このような喫煙可能なデバイスは、１以上の金属フタロシアニン及び１以上のポリカチオンポリマーの両方を含有するフィルターが組み込まれた紙巻タバコである。
【０１０７】
タバコ煙の濾過方法
本発明の他の具体例によれば、喫煙可能なデバイスにおけるタバコ煙の濾過方法が提供される。この方法は、初めに、一体の刻みタバコに装着された本発明によるタバコ煙フィルターを包含する喫煙可能なデバイスを準備することからなる。次に、一体の刻みタバコに点火して、煙がタバコ内を通過して、フィルターに入るようにする。ついで、煙をフィルター内を通過させ、これによって、煙を濾過する。
【０１０８】
喫煙可能なデバイスの製法
本発明の他の具体例によれば、喫煙可能なデバイスの製法が提供される。この方法は、初めに、本発明によるタバコ煙フィルターを準備することからなる。次に、フィルターを一体の刻みタバコに装着する。
【０１０９】
好適な具体例を参照して、本発明をかなり詳細に説明したが、他の具体例も可能である。従って、特許請求の範囲における精神は、この開示に含まれる好適な具体例の記載に限定されるものではない。ここに引用する参考文献は、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。