(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾルを発生するための装置であって、
液体を保持するための液体リザーバ；
１又は複数の管出口を含む管；
前記管の周りのヒーターであって、前記ヒーターがエアロゾル化チャンバー内にあり、前記エアロゾル化チャンバーが、１又は複数の空気入口、及び空気出口を有し、前記空気出口が前記空気入口に対して垂直に配向している、ヒーター；
ポンプであって、液体を、前記リザーバから、前記管を通り、前記管出口を通って外へ、そして前記ヒーター上に、ポンプで送るように配置される、ポンプ；及び
前記エアロゾル化チャンバー内へ流れる空気流を調整して、前記エアロゾル化チャンバーにおいて生成されるエアロゾルの粒子サイズを変更するための、可動式調整要素
を含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記ヒーターがワイヤコイルを含み、前記ワイヤコイルが前記管を取り囲む、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記装置が電池をさらに含み、前記電池が、前記ワイヤコイルの第１の端部に電気的に接続された第１の電極、及び前記管に電気的に接続された第２の電極を有する、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記ポンプがピストンポンプを含み、前記ピストンポンプが、ストローク長さにわたり可動式のピストンを有し、前記ピストンの各サイクルが、前記管を通して０．１〜１．０ｍｌの液体をポンプで送る、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記装置が電子コントローラをさらに含み、前記電子コントローラが、電池に、前記ポンプに、前記ヒーターに、及びセンサーに電気的に接続されており、前記センサーが、前記空気出口で吸入を感知するように適合されており、吸入を感知すると前記電子コントローラが前記ポンプ及び前記ヒーターを作動させる、装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置であって、
前記ワイヤコイルが前記管と同心である、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
環状のギャップが、前記ワイヤコイルの中央セクションと前記管との間に間隔を置く、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記装置が、前記リザーバ中に液体をさらに含み、前記液体が、プロピレングリコール、グリセリン及び１％〜５％のニコチンを含む、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記装置が管状ハウジングをさらに含み、電池が前記管状ハウジングの第１の端部にあり、前記空気出口が前記管状ハウジングの第２の端部にあり、前記リザーバが前記電池と前記ポンプとの間にあり、前記ポンプが前記リザーバと前記エアロゾル化チャンバーとの間にある、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、
前記管が前記管状ハウジングと平行かつ同心である、装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の装置であって、
前記ポンプがピストンを含み、前記ピストンが、前記ピストンの各ストロークで、０．３〜０．７ｍｌの液体をポンプで送り、前記ピストンが２〜１０Ｈｚで反復する、装置。
【請求項１２】
請求項５に記載の装置であって、
発生した前記エアロゾルが１〜５マイクロメートルの粒子サイズを有する、装置。
【請求項１３】
エアロゾルを発生するための装置であって、
第１の端部及び第２の端部を有する管状ハウジング；
前記ハウジング内の、液体を保持するための液体リザーバ；
前記ハウジング内の、エアロゾル化チャンバー；
前記エアロゾル化チャンバー内の管の周りのワイヤコイルであって、前記管が１又は複数の管出口を有し、前記管出口が前記ワイヤコイルによって取り囲まれている、ワイヤコイル；
前記管の第１の端部にある、前記ハウジング内のポンプであって、前記ポンプが、液体を、前記リザーバから、前記管を通り、前記管出口を通って外へ、そして前記ワイヤコイル上に、ポンプで送るように接続されている、ポンプ；
１又は複数の空気入口であって、前記エアロゾル化チャンバーに通じており、前記管に対して実質的に垂直に配向している、空気入口；及び
前記エアロゾル化チャンバー内へ流れる空気流を調整して、前記エアロゾル化チャンバーにおいて生成されるエアロゾルの粒子サイズを変更するための、可動式調整要素
を含む、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、
前記装置が空気出口をさらに含み、前記空気出口が前記管に対して平行に配向している、装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置であって、
前記ワイヤコイルが前記管と同心であり、前記ワイヤコイルが、０．１〜１ｍｍの環状のギャップによって、前記管から間隔を置かれている、装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、
前記装置が第２の入口をさらに含み、前記第２の入口が、前記ワイヤコイルの下流で、前記ハウジング内へ空気が実質的に層流で流れることができるように構成される、装置。
【請求項１７】
吸入のためのエアロゾルを生じるための方法であって、
液体リザーバから、管を通り、エアロゾル化チャンバー内の前記管の周りのヒーターコイルに、液体をポンプで送るステップ；
前記ヒーターコイルに電流を提供して、前記液体を加熱して蒸気にするステップ；
前記ヒーターコイルを横切って空気を流し、前記蒸気を前記流れる空気の中に同伴させて、空気をダクト内へ移動させるステップ；
前記同伴された蒸気を前記ダクト内で冷却及び凝縮して、凝縮エアロゾルを形成させるステップ；及び
第１の制御速度で液体をポンプで送り、次いで前記ポンプ速度を変更して、第２の制御速度で液体をポンプで送るステップであって、
前記第１の制御速度により、液体の第１の量が前記ヒーターに送達され、前記ヒーターが第１の粒子サイズを有する第１のエアロゾルを発生し、
前記第２の制御速度により、前記液体の第２の量が前記ヒーターに送達され、前記ヒーターが第２の粒子サイズを有する第２のエアロゾルを発生する、ステップ
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記空気が、前記管に対して垂直の方向に流れる、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、
前記方法が、前記液体を、前記ヒーターコイルと前記管の外側表面との間に、液体表面張力を介して保持するステップをさらに含む、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
前記方法が、吸入の感知に応えて、ポンプで送る前記ステップ及び電流を提供する前記ステップを開始するステップをさらに含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記ダクトが前記管に対して平行である、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、
前記ヒーターコイルが前記管と同心であり、０．１〜１ｍｍの環状のギャップが前記ヒーターコイルと前記管の外側円筒状表面との間にある、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、
前記凝縮エアロゾルが、１〜５マイクロメートルの粒子サイズを有する、方法。
【請求項２４】
請求項１７に記載の方法であって、
前記方法が、前記ヒーターコイルを横切って流れる空気の量を、空気入口のサイズを調整することによって調整するステップをさらに含む、方法。
【請求項２５】
気化装置において使用するためのカートリッジであって、
ハウジング；
前記ハウジング内の、液体を収容する液体リザーバ；
前記ハウジングによって支持される、ヒーター；及び
前記ハウジング内のポンプであって、液体を、前記液体リザーバから、前記ヒーターへポンプで送るように配置される、ポンプ
を含み、
前記ポンプが、第１の制御速度で液体を送り、次いで前記ポンプ速度が変更されて、前記ポンプが、第２の制御速度で液体を送り、
前記第１の制御速度により、液体の第１の量が前記ヒーターに送達され、前記ヒーターが第１の粒子サイズを有する第１のエアロゾルを発生し、
前記第２の制御速度により、前記液体の第２の量が前記ヒーターに送達され、前記ヒーターが第２の粒子サイズを有する第２のエアロゾルを発生する、
カートリッジ。
【請求項２６】
請求項２５に記載のカートリッジであって、
前記カートリッジが、前記ヒーター上に格納式ヒーターキャップをさらに含む、カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の背景
タバコシガレット中毒には複数の因子が関与する可能性がある。いくつかの因子としては、ニコチンに対する中毒、又はタバコシガレット喫煙のにおい、味、若しくは社会的連想を含む心理学的因子が含まれる。シガレット中毒を引き起こし得る１つの因子は、煙それ自体の吸入及び排気に関連する感覚的きっかけである。いくつかの電子タバコは、大量の蒸気を生じて、タバコシガレットの煙をシミュレーションする。肺中の蒸気堆積を回避し、蒸気の排気を不可能にするために、いくつかの既知の装置は、０．２マイクロメートル〜０．６マイクロメートルのエアロゾル粒子を提供する。このサイズ範囲のエアロゾル粒子は、小さすぎて、規則的呼吸の間に肺に重力によって沈着することができない可能性がある。その結果として、それらは、吸入され、次にそれに続いて排気される傾向がある。
【０００２】
喫煙者は、幅広い吸入プロファイルを示す可能性がある。吸入速度及び吸入される全体積には、喫煙者間で変動がある。吸入速度はまた、喫煙者が達成するピーク吸入速度から、実際のプロファイルまで、様々に変化し得る（例えば、遅く開始する吸入速度と速く開始する吸入速度とを比較した場合）。肺深部堆積の効率は、多くの因子に依存し得る。この因子には、エアロゾル粒子サイズ、エアロゾルの肺への送達のタイミング（吸入体積において。初期対後期）及び吸入速度などがある。吸入プロファイルはまた、エアロゾルが呼吸管のどの場所に堆積するかにも影響を及ぼし得る。吸入速度が速いほど、慣性衝突に起因して、より大きいエアロゾル粒子が、上気道、口、及び咽頭の後部に堆積する可能性がある。全吸入体積がより少ない、浅く息をする人は、吸入体積早期にエアロゾルが送達され、エアロゾルを口、咽頭、及び上気道に残さずに、エアロゾルを肺深部に追いやることができるという利益を受けることができる。
【０００３】
これらの因子は、タバコシガレット喫煙経験を再現する電子タバコ又は他の気化装置を設計する際に、工学的な課題を提示する。ニコチンなどの化合物をユーザに投与するための新規の方法及び装置が必要とされている。具体的には、化合物をユーザに送達するための方法及び装置であって、化合物が特定の粒子サイズ範囲内に入るようにエアロゾル化される、方法及び装置が必要とされている。例えば、発がん物質及びタバコ製品に関連する他の化学物質を含まない、特定の用量且つ特定の粒子範囲サイズのニコチンをユーザに送達するための、改良された方法及び装置が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の簡単な説明
蒸気又は凝縮エアロゾルを発生するための装置は、ワイヤコイルなどのヒーターを、上流の入口と下流の出口との間の、気化チャンバー内の、管の周りに、有する。装置中のリザーバは、液体を保持する。ポンプは、液体を、リザーバから管内へ供給する。この液体は、ニコチンを含んでもよく、管の出口を介してヒーター上に流れる。気化チャンバーは、空気流通路の一部であり、約１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの粒子直径を有する凝縮エアロゾルを生成するように構成してよい。
【０００５】
ポンプは、任意選択的に、完全に又は部分的にリザーバ内にあってよい。又はポンプは、リザーバの外側に位置する駆動モーターを有してよい。駆動モーターは、ソレノイドコイルで動作してよく、このソレノイドコイルは、ポンプ内の１又は複数の磁石に磁気的に結合している。
【０００６】
気化チャンバーを通る空気流路は、第２の入口を有してよく、この第２の入口は、空気流路内へ空気が実質的に層流で流れることを可能にするように構成される。第２の入口はヒーターの下流にある。空気流路及び／又は空気流路への開口部を変更して、気化チャンバーにおいて生成される凝縮エアロゾルの粒子サイズ、及び／又は装置から放出される可視蒸気の量を変更してよい。
【０００７】
装置は、上流の第１の入口のサイズを制御する入口アジャスタを有してよい。入口アジャスタは、上流の第１の入口をスライド式に覆うように構成されるスライドであってよく、又は上流の第１の入口を変更するように構成される取り外し可能なオリフィスであってよい。取り外し可能なオリフィスは、これが使用される場合、任意選択的に、上流の第１の入口に挿入するように構成される。取り外し可能なオリフィスの開口部は、上流の第１の入口の断面積未満の断面積を有してよい。
【０００８】
入口アジャスタは、電子的に制御してよい。入口アジャスタと電子通信するユーザインターフェイスを設けてよい。このユーザインターフェイスは、装置によって生成される凝縮エアロゾル粒子サイズをユーザが選択できるように構成される。入口アジャスタと共に複数の上流の第１の入口を使用して、使用される入口の数を変更してよい。出口は、気化チャンバーと接続するマウスピースにあってよく、複数の入口はヒーターの上流にあってよい。バッフルは、ヒーターの上流に位置してよく、このバッフルは、任意選択的にユーザ入力に基づいて、気化チャンバー内でスライドするように構成される。
【０００９】
装置は、流量センサーを有してよい。この流量センサーは、電子コントローラに電気的に接続される。この電子コントローラは、装置のユーザの吸入プロファイルを受け取り記憶する。装置は、吸入プロファイルに基づいて、装置の特徴を変更するように構成される。装置は、ユーザインターフェイスをさらに含んでよい。このユーザインターフェイスは、ユーザが装置の特徴を変更できるように構成される。このため、ユーザの肺深部に凝縮エアロゾルをより効率的に送達すること；装置のユーザに凝縮エアロゾルをより少なく排気させること；及び／又はエアロゾルの口腔内感覚又は外観などの感覚的効果を調整すること、が可能である。
【００１０】
代替的に、変更される特徴は、ヒーターによって気化される液体の量；ヒーターに適用される電流の量；又は入口のサイズであってよい。流量センサーは、吸入真空を測定するように構成される圧力トランスデューサ、又はホットワイヤ式又は羽根式の流量計であってよい。圧力トランスデューサは、これが使用される場合、吸入速度を計算するように構成されてよい。電子コントローラは、マイクロプロセッサ及び／又は無線通信装置を含んでよい。装置は、ユーザの吸入プロファイルに基づいて、凝縮エアロゾル発生に最適なパラメーターを計算するように構成することができる。この場合、変更される特徴は、エアロゾル粒子サイズ；ユーザ吸入体積におけるエアロゾル発生のタイミング；装置を通る空気流の抵抗、又は装置のユーザの吸入速度、を含むことができる。
【００１１】
吸入プロファイルは、一定期間にわたるユーザの吸入速度；吸入される空気の全体積；又は装置のユーザのピーク吸入速度を含んでよい。装置は、吸入プロファイルに基づいて、装置の特徴を自動的に変更するようにプログラムしてよい。又は装置は、吸入プロファイルに基づいて、ユーザが装置の特徴を手動変更することができるようにプログラムしてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、円筒状エアロゾル発生装置の側面斜視図である。
【００１３】
【図２】図２は、図１の装置の斜視断面図である。
【００１４】
【図３】図３は、ハウジングのない図１の装置の構成要素の斜視図である。
【００１５】
【図４】図４は、図３に示される装置の断面図である。
【００１６】
【図５】図５は、図１−４の装置のヒーターの拡大斜視図である。
【００１７】
【図６】図６は、図５に示される装置のポンプの拡大断面図である。
【００１８】
【図７】図７は、図１の装置の気化チャンバーのさらなる拡大斜視図である。
【００１９】
【図８】図８は、空気流を示す図式である。
【００２０】
【図９】図９は、ヒーターの詳細を示す断面図である。
【００２１】
【図１０】図１０は、気化チャンバーの側面図である。
【００２２】
【図１１】図１１は、ポンプの斜視断面図である。
【００２３】
【図１２】図１２は、別のポンプの斜視図である。
【００２４】
【図１３】図１３は、図１２に示されるポンプカートリッジの断面図である。
【００２５】
【図１４】図１４は、図１３のポンプカートリッジのポンプの拡大断面図である。
【００２６】
【図１５】図１５は、別のエアロゾル発生装置の斜視断面図である。
【００２７】
【図１６】図１６は、図１５の装置の拡大断面図である。
【００２８】
【図１７】図１７は、図１６に示されるポンプの拡大断面図である。
【００２９】
【図１８】図１８は、図１７に示されるポンプの構成要素の断面図である。
【００３０】
【図１９】図１９は、マウスピース、バイパス空気、ヒーター、スライド、入口穴、及びエアロゾルを発生するための装置のスライドを有する装置の図式である。
【００３１】
【図２０】図２０は、エアロゾルを発生するための装置の交換可能なオリフィスの図式である。
【００３２】
【図２１】図２１は、エアロゾルを発生するための装置において、空気流及び気化を調節するのに使用される、バッフルスライダーの図式である。
【００３３】
【図２２】図２２は、エアロゾルを発生するための装置において、空気流及び気化を調節するのに使用される、スライダーの図式である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
詳細な説明
図１は、エアロゾル発生装置３０の一例を示している。このエアロゾル発生装置３０は、円筒状であり、タバコシガレットに類似したサイズ及び形状、典型的には約１００ｍｍの長さと７．５ｍｍの直径を有してよい。一方で、長さは７０〜１５０又は１８０ｍｍの範囲であってよく、直径は５〜２０ｍｍの範囲であってよい。図２に示されるように、装置３０は管状ハウジング３２を有する。管状ハウジング３２は、単一のピースであってよい。又は管状ハウジング３２は、２又は３個の別個のハウジングセクションに分割されてよい。ハウジングセクションとしては、任意選択的に、電池セクション３４、リザーバセクション３６及びヒーターセクション３８が含まれる。装置３０の前端にＬＥＤ４０を設け、装置３０の後端に出口５２を設けてよい。
【００３５】
示される例において、電池５６及び液体リザーバ６０が、ハウジング３２内に収容されている。液体リザーバ６０は、液体ニコチン製剤などの液体を収容する。ポンプ６４は、リザーバ６０の後ろに又はリザーバ６０内に位置する。このポンプ（例えば、ピストンポンプ又はダイヤフラムポンプ）は、機械的に又は磁気的にポンプモーター８０に結合することができる。チェックバルブ８２は、ある体積の液体をリザーバ６０からポンプ６４に流す。液体は、それに続いてヒーター７０に送達される。ヒーター７０は、ワイヤコイルの形態であってよい。リザーバは、浮遊エンドキャップを有してよい。この浮遊エンドキャップは、移動して、液体が消費されるときに起こるリザーバ内の真空状態を防止する。
【００３６】
代替的に、ヒーターは、スクリーン若しくはセラミック材料でできたシリンダー若しくはプレートの形態で、又はハニカム若しくは開格子フレームワークの形態で設けてよい。ヒーター７０は、エアロゾル化チャンバー７４内に配置される。エアロゾル化チャンバー７４は、空気入口７８からダクト８８に通じ、出口５２に接続する。出口５２は、任意選択的に、ハウジング３２から取り外し可能なマウスピース８４に存在することができる。入口７８は、単一の穴又は複数の穴若しくはスロットが可能である。図１０に示されるように、エアロゾル化チャンバー７４は、アークセクション８６を有してよい。アークセクション８６は、ヒーター７０の下にあり（図において配向しているように）、空気がエアロゾル化チャンバー７４を通って流れ、ダクト８８に入り、出口５２から出ていく際に、空気流を、ヒーターに対して垂直の方向から、ヒーター７０に対して平行の方向に、よりよく向け直す。ダクト８８において、エアロゾル粒子は、意図されるサイズに凝集する。
【００３７】
ポンプモーター８０は、リザーバ６０の外側に位置してよく、ピストン１２０に機械的に又は磁気的に結合する。ピストン１２０は、ポンプ内を移動することができる。動作中、ポンプモーター８０はピストン１２０を移動させて、ある体積の液体を、リザーバ６０からヒーター７０上に送達する。ヒーター７０は、液体を気化させる。空気入口７８を通って流れる空気は、エアロゾルが出口５２を通って流れるより前に、気化した液体を凝縮して、気化チャンバー内で、所望の粒子直径を有するエアロゾルを形成する。ポンプモーター８０としては、低周波数（例えば、１〜１０Ｈｚ）で振動するように設計された磁気的モーターが可能である。１ストロークあたりにポンプで送られる体積は、予め設定されたストローク長さ及びピストンチャンバーの直径により決定される。電子コントローラ４６は、ヒーターの抵抗を直ちに測定し、電池電圧／充電の変化を制御することによって、電池状態の変動を制御し、確実に一貫して加熱することができる。
【００３８】
図６において、管１００は、リザーバ６０をヒーター７０に接続する。この管としては、金属又は電気的に抵抗性の材料が可能である。管１００は、ヒーター７０の端部に溶接することができる。図７に示されるように、ヒーター７０は、管１００の端部の周りに巻き付けられたコイルである。このヒーターコイルの長さは２−８ｍｍである。示される例において、ヒーター７０は、０．２ｍｍ直径のステンレススチールワイヤであり、これは約９〜１２の、管１００と同心のコイルループを備える。このヒーターコイルの端部は、管１００の端部内へ圧着又は管１００の端部上に圧着することができる。この圧着された端部は、管と電気接続を形成し、管１００の端部を閉じる。ヒーター７０内の管１００のセクションは、分注用針と呼んでよく、これは一般にヒーターコイルと同心である。
【００３９】
図９を参照すると、管１００及びコイルは、円形であってよく、管１００は、０．８〜２ｍｍ又は１〜１．５ｍｍの外径を有する。環状のギャップが、管１００の外径とヒーターコイルの中央セクションとの間に間隔を置く。管状のギャップは、典型的には、０．１〜０．５又は１ｍｍ、又は０．２〜０．４ｍｍである。隣接するコイルループ間の間隔は、一般に０．２〜０．８ｍｍである。その結果として、表面張力が、ヒーターコイル内又はヒーターコイルの周りに液体を保持する傾向がある。図９にも示されるように、管１００の下流の端部は、任意選択的に、圧着又は溶接によってではなく、単に、プラグ１０８を使用して閉じてよい。環状のギャップは、任意選択的に、ヒーターコイルが管に接触することによって、省略してよい。
【００４０】
さらに図７に示されるように、管１００は、ヒーター７０によって取り囲まれた管出口１０２を有してよい。出口１０２は、共通の軸上に整列されてよい。又は出口１０２は、互い違いになっていてよく、又は互いに半径方向にオフセットされてよい。管１００のリザーバ６０とヒーター７０との間の部分を、スリーブ１０４によって取り囲み、管１００を絶縁することができる。ヒーターコイルは、スリーブ１０４にスポット溶接してよい。電池５６を管１００及びスリーブ１０４に接続することにより、使用時に、電流がヒーター７０を通って流れる。この例において、管の端部に接続されたヒーターの部分又は管の端部を封止するヒーターの部分、及びスリーブ１０４に接続されたヒーターの部分は、電気接触部として機能することができる。この電気接触部は、ヒーターを電池に電気的に結合するように働く。電池としては、おおよそ２００ミリアンペア−時間の電気エネルギーを有する３．８ボルトリチウム電池が可能であり、これは一般に、一日の中程度の使用に持ちこたえるのに十分である。電池は、典型的には円筒状であり、電極又は接触部が、電池の平坦で向かい合う端部上にある。
【００４１】
図６を再び参照すると、バルブ１２２Ａは、ピストン１２０が管１００の流入端部から離れる方に移動すると開いて、液体をピストンチャンバー１３２に流入させる。バルブ１２２Ａは、ピストン１２０が管１００の流入端部の方へ移動すると閉じる。ピストン１２０の交互又は反復移動は、管１００の流入端部１３４から、ヒーター７０にある又はその付近にある管１００の出口端部の方へ遠位に、液体をポンプで送る。ヒーター７０は管１００の出口端部１３６を取り囲んでいる。管１００の流入端部と管１００の出口端部との間にある第２のバルブ１２２Ｂは、液体がヒーター７０に送達されているときに開き、ピストン１２０が補充されているときに閉じて、液体がヒーター７０からピストンチャンバー１３２内に引き戻されるのを防止する。バルブ１２２Ｂの閉鎖は、吸入が停止したときに管１００の端部を閉じ、リザーバを封止して、一服又は吸入の間に液体がヒーター７０上に漏出又は漏洩するのを不可能にする又は防止するように設計することができる。バルブ１２２Ｂは、磁石１２６又はスプリングを介して、閉じた配置に移動させることができる。
【００４２】
管１００の、ピストン１２０がスライドする領域の外径は、１ｍｍが可能である。ピストン１２０は、管１００上をスライドするとき、約０．７５ｍｍ移動することができる。これにより約０．５ｍｌの体積の液体がポンプの各ストロークによりポンプで送られる。典型的には、１ストロークあたりの体積は約０．３〜０．７ｍｌである。示される例において、ポンプを５Ｈｚで動作させると、２ｍｌ／秒の液体がヒーター７０に供給される。
【００４３】
動作中、ユーザは、装置３０の出口５２で吸入する。これにより、センサー５０が吸入を感知することができる。吸入が検出されると、センサー５０は、電子コントローラ４によってヒーター７０を作動させる。加えて、吸入が検出されると、電子コントローラ４６はポンプ６４を作動させて、ある体積（すなわち、１回分の用量）の液体を、リザーバ６０から管１００内へ送達する。図１１に示されるように、センサー５０Ａは、ポンプに隣接して位置してよく、任意選択的に、センサープローブがエアロゾル化チャンバー７４内へ接続する。
【００４４】
液体が管１００内へポンプで送られた後、１回分の用量の液体が、管を通って、容積式に、ポンプ６４から移動する。管１００のチャンバーセクション又は部分１０６は、エアロゾル化チャンバー７４内に配置され、コイルヒーター７０によって取り囲まれる。液体は、管１００の外へ、管のチャンバーセクション１０６にある管出口１０２を通って、ポンプで排出される。出口１０２は、吐出口として働く。ここで、ポンプからの流体圧力が、出口１０２を通してヒーター７０上へ液体を吐出する。管１００は、１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０個の管出口１０２を有することができる。この出口の直径は０．２〜０．５ｍｍである。示される例において、３個の管出口１０１２が使用されている。
【００４５】
図８を参照すると、装置３０は、気化したニコチン混合物を凝縮エアロゾルに、急速に冷却及び凝縮するように構成される。エアロゾル中の粒子は、まだ空気道内にある間に、粒子が衝突することによって、さらにより大きい粒子に、急速に凝集及び成長し続ける。この凝集は、比較的安定した、適切なサイズのエアロゾルが得られるまで続く。ユーザが吸入すると、空気が入口穴２００を通って装置に流入する。入口穴２００は、装置の外縁の周りの、装置の出口５２から約２．５ｃｍのところに位置してよい。入口穴は、典型的には円形である。そして各入口穴の直径は、０．４〜１．２ｍｍであってよい。一般に、４、６又は８個の入口穴が、円筒状ハウジングの周りに、間隔を置いて配置される。次いで、空気が、空気道の外縁の周りのチャネル２０２に沿って送られ、２個の計量スロット２０４を通って流れる。計量スロット２０４は、装置の吸入抵抗を測定するのに使用される。スロット２０４は、直径０．８ｍｍの穴であってよい。次に、空気は、８個のスロット２０６を通って流れる。このスロット２０６は、空気道の入口２０８の周りに配置され、これにより空気道の断面全体に空気が分布する。スロット２０６のそれぞれは、長さ８ｍｍ及び幅約０．７ｍｍ〜約１ｍｍであってよい。
【００４６】
次いで、空気は、空気道の出入り口に流入し、ヒーターを横切って、ヒーターの縦軸に対して垂直に流れる。最終的に空気は、気化したニコチン混合物と共にヒーターの下流のダクト８８を通って流れ、出口５２から流出する。この例において、装置の吸入抵抗は、タバコシガレットの流動抵抗にほぼ等しく、これにより、装置のユーザによる口呼吸操作（すなわち、一服すること）が容易になる。
【００４７】
１回分の用量の液体が管出口１０２を通って移動するとき、この液体は、ヒーター７０に接触し、気化する。気化した液体は、吸入された空気流中で、すなわち、入口７８と出口５２との間を流れる空気中で、チャンバー７４を通って流れる。この空気は、気化した液体を、約１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの直径（ＭＭＡＤ）を有するエアロゾルに凝縮するのに有効な流速（約１〜約１０Ｉｐｍ）で流れる。それに続いて、空気は、装置の出口５２を通って流れ、ユーザの肺深部に吸入される。
【００４８】
図１２は、別のリザーバカートリッジを示している。このリザーバカートリッジはポンプを含み、このポンプは、第１のバルブ１２２と第２のバルブ１２４との間にピストン磁石１３０を有する。ピストン磁石１３０は、ピストンの移動を制御するのに使用される。
【００４９】
装置３０は、粒子サイズが１マイクロメートル〜３マイクロメートルの範囲にあるエアロゾルを生成するように設計してよい。１マイクロメートル〜３マイクロメートルの範囲のエアロゾル粒子は、より小さい粒子よりもはるかに効率的に肺に沈着することができ、容易に排気されない。本明細書で説明される装置及び方法は、タバコシガレットに関連するニコチン堆積をより厳密に再現することのできる電子タバコを提供する。装置３０は、タバコシガレット喫煙に関連する感覚的効果を有するニコチン薬物動態プロファイル（ＰＫ）を提供することができる。
【００５０】
装置３０は、約１〜約５μｍの質量中央空気力学的直径（ＭＭＡＤ）を有する粒子を生成するように設計してよい。この粒子は、２未満の幾何標準偏差（ＧＳＤ）を有することができる。エアロゾルは、医薬的に活性な物質を有する製剤から発生させることができる。気化前の製剤は、液体相又は固体相であることができる。この物質はニコチンであってよく、１又は複数のキャリア（例えば、植物性グリセリン及び／又はプロピレングリコール）を使用して任意選択的に安定化される。液体製剤は、６９％プロピレングリコール、２９％植物性グリセリン及び２％ニコチンを有することができる。
【００５１】
装置３０は、低い流動抵抗を有することができる。この低い流動抵抗は、ユーザが肺に直ちに吸入するのを可能にするのに十分低い。低い流動抵抗は、一般に、ニコチンなどの物質を肺深部に送達し、速いニコチン薬物動態（ＰＫ）を可能にするのに有利である可能性がある。タバコシガレットは、高い流動抵抗を有することができる。この高い流動抵抗は、直ちに肺吸入をすることを不可能にするのに十分に高く、そのため、ユーザが、口呼吸操作を使用することによって、吸入、又は一服をすることが必要となる。
【００５２】
図１９−２２に関して以下にさらに説明されるように、エアロゾルは、空気の同伴流れの中にさらに同伴されることができる。この空気は、１又は複数の二次通路又は入口によって供給される。この二次通路又は入口は、チャンバー７４に結合されている。空気の同伴流れは、装置を使用するユーザの肺深部にエアロゾルを送達するのに有効な流れの中にエアロゾルを同伴することができる。一次同伴流れは、約２０Ｉｐｍ〜約８０Ｉｐｍが可能であり、二次同伴流れは、約６Ｉｐｍ〜約４０Ｉｐｍが可能である。
【００５３】
ポンプによって送達される液体製剤の量は、ポンプ速度を設定することによって制御してよい。ここで、１つの特定のポンプ速度が、このポンプによって送達される１つの特定の体積に対応する。ポンプ速度を第１のポンプ速度から第２のポンプ速度に調整することによって、ポンプに、異なる量又は体積の液体製剤を送達させることができる。ポンプは、第１の制御速度に設定することができる。これにより、液体の第１の量がヒーターに送達され、ヒーターは、第１のサイズ（例えば、直径）を有する第１のエアロゾルを発生する。次いで、ポンプ速度は、第２の制御速度で動作するように変更される。これにより、液体の第２の量がヒーターに送達され、ヒーターは、第２のサイズ（例えば、直径）を有する第２のエアロゾルを発生する。
【００５４】
第１のエアロゾル及び第２のエアロゾルは、異なるサイズ（例えば、直径）を有することができる。第１のエアロゾルは、肺深部内への送達及び吸収に適切な、すなわち、約１μｍ〜約５μｍ（質量中央空気力学的直径又は視覚的平均直径）のサイズ（例えば、直径）を有することができる。第２のエアロゾルは、排気されるエアロゾルが可視であるような、装置のユーザからの排気に適切な、すなわち、約１μｍ未満のサイズ（例えば、直径）を有することができる。ポンプの速度の変更は、ユーザが装置を単回一服又は使用する間に行うことができる。ポンプ速度の変更は、単回使用する間に、又はユーザが装置を別個に複数回使用する間に、自動的に又は手動で行うことができる。
【００５５】
ポンプ速度の自動変更は、装置の動作中にポンプ速度をスイッチするように構成される回路にポンプを電気的に結合することによって、行うことができる。この回路は、制御プログラムによって制御することができる。制御プログラムは、電子コントローラ４６に記憶することができる。電子コントローラ４６はプログラマブルであってよい。装置のユーザは、装置３０を使用する前に、電子コントローラ４６の１つの特定のプログラムを選択することによって、所望のエアロゾルサイズ又はエアロゾルサイズのセットを選択することができる。
【００５６】
所望のサイズを有するエアロゾルを生成するために、１つの特定のプログラムを、１つの特定の体積の液体製剤を送達するための１つの特定のポンプ速度に関連付けることができる。ユーザが、それに続く使用において、異なるサイズ（例えば、直径）のエアロゾルを所望する場合、新しく所望されるサイズ（例えば、直径）のエアロゾルを生成するために、ユーザは次いで、異なる体積の液体製剤を送達するための異なるポンプ速度に関連付けられた、異なるプログラムを選択することができる。複数種の所望のサイズを有するエアロゾルを生成するために、１つの特定のプログラムを、複数種の特定の体積の液体製剤を送達するための複数種の特定のポンプ速度に関連付けてよい。装置の単回の使用の間に、異なるサイズ（例えば、直径）のエアロゾルを連続して生成するために、１つの特定のプログラム中の、複数種の特定のポンプ速度のそれぞれは、１つの特定の体積の液体を連続して送達することができる。
【００５７】
ポンプ速度の手動変更は、装置の使用中に装置のユーザが装置のボタン又はスイッチ５４を押すことによって、行うことができる。手動変更は、装置を単回使用する間に、又は装置を別個に複数回使用する間に、行うことができる。ボタン又はスイッチは、電子コントローラ４６に電気的に結合される。電子コントローラ４６は、ポンプの動作を制御するように設計された１又は複数のプログラムを有することができる。これにより、異なる体積の液体製剤を送達するために、ボタン又はスイッチ５４を押すと、電子コントローラがポンプの動作（例えば、ポンプ速度）を変更する。装置のユーザは、装置を使用している間に、又は装置を複数回使用する間に、ボタン押すことができる、又はスイッチ５４を入れることができる。
【００５８】
エアロゾル発生装置は、約１μｍ〜約１．２μｍの直径を有するエアロゾルを生成するように構成してよい。装置の出口から吸入するとき、ユーザは、この約１μｍ〜約１．２μｍの直径を有するエアロゾルをユーザの肺深部内に送達するのを容易にするために、呼吸操作を実施することができる。肺深部内に送達されるエアロゾルは、続いてユーザの血流に吸収される。ユーザは、呼吸操作中に、エアロゾルの吸入に続いて息を保持し、続いて排気することができる。息の保持は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０秒間が可能である。息の保持は、約２〜約５秒間が可能である。代替的に、ユーザは、約１μｍ〜約１．２μｍの直径を有するエアロゾルを吸入して、直ちに排気することができる。吸入し、それに続いて直ちに排気することによって、可視蒸気を発生させることができる。なぜならば、大きいパーセンテージのエアロゾルを排気することができるからである。
【００５９】
ユーザは、エアロゾル発生装置によって発生したエアロゾルが前記ユーザの肺深部（例えば、肺胞）に送達されることをユーザが望むかどうかを選択してよい。又はユーザは、エアロゾル発生装置によって発生したエアロゾルが可視蒸気として排気されることをユーザが望むかどうかを選択してよい。装置３０は、装置のユーザが息を保持することなく直ちに排気する場合に、大部分又は顕著な量のエアロゾルが可視蒸気として排気されるようなエアロゾルサイズ（例えば、約１マイクロメートルのエアロゾル直径）を生成するように構成してよい。この大部分又は顕著な量は、５０％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は９９％より大きいことが可能である。このようにして、エアロゾル発生装置のユーザは、装置の使用中に、肺深部送達及び／又は可視蒸気の生成を所望するかどうかを選択することができる。
【００６０】
図１３及び１４に示されるように、液体リザーバ１８２を有するカートリッジ１８０は、カートリッジポンプ１８４を含み、このカートリッジポンプ１８４は、細長いハウジング１８８に接続され、この細長いハウジング１８８は、先端にヒーター１８６を有する。細長いハウジング１８８は、格納式ヒーターキャップ１９０によって取り囲むことができる。この格納式ヒーターキャップ１９０は、カートリッジが装置３０に取り付けられていないときにヒーターを保護するために設けられる。リザーバが別個の構成要素に挿入又は接続されてエアロゾル発生装置を形成するとき、ヒーターキャップ１９０を格納してよい。カートリッジ１８０は、複数構成要素のエアロゾル発生装置中の１つの構成要素であることが可能である。カートリッジは、使い捨て又は詰め替え可能であることが可能である。
【００６１】
図１−９に示される例において、リザーバは、詰め替え可能で、交換不可能で、２ｍｇのニコチン液体混合物を保持するように構成されてよい。２％のニコチン濃度で、このサイズのリザーバは、４０ｍｌのニコチンを提供する。４０ｍｇのニコチンが、送達されるニコチンについて４０本の燃焼タバコシガレットとおおよそ等しいと仮定した場合、この例において、装置のリザーバは、使用の強度及び頻度に応じて、１−３日間持ちこたえる。リザーバは交換可能であってよい。交換可能カートリッジを有する装置３０は、１）カートリッジのみを交換するように；２）ポンプ内部（これはカートリッジを備える磁気的ソレノイドではない）を交換するように；又は３）カートリッジを備えるポンプ内部及びヒーターを交換するように、設計してよい。このタイプの装置において、装置の交換不可能部分は、電池及び電子機器を含む。交換不可能部分はまた、気化チャンバー７４を収容してよい。これらの構成のそれぞれにおいて、液体は、剛性容器中に又は折りたたみ式バッグ中に保持されてよい。折りたたみ式バッグは、使用される場合、液体の純度を保つために、多層ラミネート材料から構築されてよい。動作中、液体が消費されると、バッグはつぶれる。
【００６２】
物質（例えば、ニコチン）を分割して、１回分の用量間の均一性を保証するための方法において、１回分の用量を測定して１回分の用量間の均一性を提供するために、多孔性材料を有する要素が、流体を１つの特定の速度で吸い取ることができる。管、例えば、毛細管を使用して、１回分の用量を測定することができ、１回分の用量を押し出すために熱が使用される。装置の材料又は幾何学的形状を使用して１回分の用量を測定し、環境及び装置の変動に対して１回分の用量の一貫性を制御することができる。吸入流れを制御することによって、ユーザによる吸入の変動が確実に制御及び補正される。これにより、１回分の用量間の一貫性及び予測可能で望ましいエアロゾル粒子サイズを得ることができる。
【００６３】
毛細管作用を介して、液体を、装置（投与メカニズム）の予備気化領域内に計量供給してよい。計量は、装置のユーザの吸入の間に行うことができる。ユーザにより吸入されると、液体を気化チャンバー内に又はヒーター上に引き込むことができる。ユーザにより吸入されると、気化チャンバー内に又はヒーター上に液体を引き込む又は計量供給することができる。
【００６４】
気化装置は、大きいエアロゾル粒子を分離して、ユーザの肺深部に進むことのできるサイズに、サイズを小さくするための要素を含んでよい。肺深部において、粒子は沈着し、急速に吸収されることができる。例えば、エアロゾルのサイズを制御することによって、速い、シガレット様のニコチン吸収をもたらすことができる。このことは、ニコチン渇望を満足させるのに役立つことができる。装置によって生成されたニコチンを有するエアロゾル粒子は、シガレットを喫煙することによって達成されるピーク血漿濃度に類似したピーク血漿濃度を達成することができる。
【００６５】
装置３０は、ユーザが流動抵抗を変え、より良く肺深部へ送達する又はタバコシガレットの一服を再現することを可能にする。気化領域を通る流れを制御する入口のサイズと、バイパス又は二次入口のサイズの両方を変えることによって、ユーザは、装置の流動抵抗及び結果として得られるエアロゾル粒子サイズを制御することができる。流動抵抗は、ある時間にわたって、例えば１ヶ月、数日間、数時間、又は数分間にわたって、変えることができる。流動抵抗は、同じ「喫煙セッション」内で変えることができる。
【００６６】
例えば、ユーザは、高い流動抵抗及び小さい粒子サイズを選択して、タバコシガレットを喫煙することに関連する感覚、知覚又はニコチン薬物動態（ＰＫ）を、より厳密に再現することができる。ユーザは、何回かの初期の深い吸入の後に、流動抵抗／粒子サイズを選択又は変更することができる。ユーザは、流動抵抗／粒子サイズを選択して、一連の吸入内でのニコチンヒット又は感覚を最大化すること（例えば、これによりニコチン渇望を低減させる）、又は蒸気を吸う経験の感覚的側面により重点を置くこと、例えば、蒸気の大きい可視雲を生成すること、ができる。いくつかの設定において、排気される可視蒸気がほとんどない又は全くない、より大きいエアロゾルを使用することが有利である可能性がある。
【００６７】
図１５−１８は、エアロゾル発生装置の追加の例を示しており、これは、管状ハウジング、入口１４０、出口１５２、ポンプ１４２、リザーバ１４４、ヒーター１４６、センサー１４８及び空気道１５０を有する。図１−９に示される装置３０のように、入口１４０は、単一の穴又は複数の穴であることが可能である。空気道１５０は、単一の通路であることが可能である。又は空気道１５０は、一次通路、及び１又は複数の二次通路で構成することができる。この二次通路は、一次通路に接続し、一般にヒーターの下流にある。
【００６８】
図１７及び図１８に示されるように、ポンプは、第１のエラストマー膜１５４を有するポンプであることができ、この第１のエラストマー膜１５４は、前後に震動又は振動する。ポンプは、リザーバ１４４内に完全に又は部分的に収容されることができる。図１７に示されるように、ポンプモーター１５８は、リザーバ６０に隣接して位置することができ、ソレノイドコイルであることができる。ポンプ１４２は、磁石１６０を有することができる。磁石１６０は、第１のエラストマー膜１５４に保持され、ポンプ１４２の動きを制御するのに使用される。ポンプ１４２はさらに、第２のエラストマー膜１５６を有することができる。第２のエラストマー膜１５６は、液体が管に流入するためのバルブとして機能することができる。この管は、説明されるように、液体をヒーター上に押し出す又は流れ出させるように構成される分注用針で終わる。
【００６９】
図１９に示されるように、図１６−１８に示されるポンプの構成要素は、ピン１６２によって共に保持することができる。図１８は、ポンプ１４２内のスロット又は穴１６４を示す。スロット又は穴１６４を通って、液体はポンプに入り、ポンプから出て、管及び分注用針に入ることができる。ポンプモーター１５８は、ソレノイドコイルであってよい。このソレノイドコイルは、３６ゲージマグネットワイヤから作られており、４００巻き及び約１０−１１オームの抵抗を有する。電池が、ソレノイドコイルを通して約０．３４アンペアの電流を供給すると、ポンプ１４２は約５Ｈｚで駆動され、これにより、液体製剤が約２−３ｍｇ／秒の速さでポンプで送られる。
【００７０】
図１９及び２０は、装置３０の任意選択の変更を示す。装置３０によって提供される粒子サイズは、気化するニコチン混合物を同伴する空気の量を制御することによって、制御してよい。気化チャンバー１１０２を通る流速の制御は、気化チャンバーへの１又は複数の一次空気入口１１０４のサイズを制御することによって行うことができる。開口部のサイズを制御することによって、結果として得られる粒子サイズを制御することができる。ユーザは、この開口部サイズを変えて、粒子サイズを制御してよく、これにより、装置によって生成される可視蒸気の量について、及び他の感覚的特徴について、蒸気を吸う経験に影響を及ぼす。
【００７１】
ユーザは、シガレットのニコチン堆積をより厳密に再現するために、及びより離散した蒸気を吸うために、より大きい粒子サイズ（１−３μｍ）を選択してよい。また別の場合において、ユーザは、喫煙のように、可視蒸気を排気することの視覚的側面をより厳密に模倣するために、０．５μｍエアロゾルを選択してよい。これは、図１９及び２２に示されるように、ユーザがスライド１１０６などの可動式調整要素を操作することによって、又は出入り口開口部サイズを変える他の方法によって、行うことができる。装置はまた、交換可能なオリフィス１１２０を備えることができる。交換可能なオリフィス１１２０は、図２０に示されるように、ユーザが装置に挿入する。代替的に、装置はユーザインターフェイスを有することができる。ユーザインターフェイスにおいて、ユーザはエアロゾルサイズを選択し、搭載された電子機器は開口部を開閉する。バッフルスライダー１１３０は、ヒーター１１０８の上流に配置してよい。図２１に示されるように、バッフルスライダー１１３０を使用して、ヒーター又は気化領域の周りに空気を迂回させることができる。図１９−２２に示される要素は、装置３０に加えて、他の装置においてももちろん使用してよい。
【００７２】
ユーザは、蒸気の粒子サイズ特徴及び／又は吸入流動抵抗をスイッチして、蒸気を吸う経験の感覚的側面により重点を置くことができる。膨大な噴煙及び煙の輪を吹き出すことが社会的に許容されない場合に、いくつかの設定において、排気される形跡がほとんどない又は全くない、より大きいエアロゾルを使用することが有利である可能性がある。図１９の装置において、スライド１１０６を移動させて、ヒーター１１０８の上流の一次空気入口１１０４、又はヒーター１１０８の下流の二次空気入口１１１０を覆う又は覆いを取ることができる。
【００７３】
図１９に示されるように、装置３０は、気化チャンバー１１０２、及び１又は複数の上流の一次入口又は第１の入口１１０４、及び下流の出口１１１２を有することができる。空気流路１１５０は、気化チャンバーに通じる。二次入口１１１０は、これが使用される場合、空気流路内へ空気が実質的に層流で流れることを可能にする。ここで、二次入口１１１０はヒーター１１０８の下流にある。
【００７４】
装置は、バッフルスライダー１１３０などの調整要素を介して、出口１１１２及び／又は入口１１０４及び／又は二次入口１１１０のサイズを変更することができてよい。代替的に、調整要素は、流れリストリクタ又は固定式若しくは可動式バッフルであってよく、これは、ヒーターの上流に位置してよく、気化チャンバー内をスライドするように任意選択的に構成されてよい。気化チャンバー１１０２は、空気流路１１５０を通るガスの流れを制限して、気化した液体製剤の凝縮を可能にするように構成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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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【図２２】
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