(57)【要約】【課題】  タバコの煙中に含まれる一酸化窒素を効率よく除去できるタバコフィルター及び喫煙具を提供する。【解決手段】  白金ナノ粒子５を含有するタバコフィルター１、及び係るタバコフィルター１又は白金ナノ粒子溶液93を有する喫煙具９。【選択図】  図１
2005245258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金ナノ粒子を含有することを特徴とするタバコフィルター。
【請求項２】
請求項１に記載のタバコフィルターにおいて、前記白金ナノ粒子の溶液をフィルタープラグに含浸させたものであることを特徴とするタバコフィルター。
【請求項３】
請求項２に記載のタバコフィルターにおいて、前記白金ナノ粒子溶液が白金ナノ粒子と保護材とを含有することを特徴とするタバコフィルター。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のタバコフィルターにおいて、前記フィルタープラグが含水状態であることを特徴とするタバコフィルター。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のタバコフィルターにおいて、前記保護材がポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン及びメチルセルロースからなる群より選ばれた少なくとも一種であることを特徴とするタバコフィルター。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のタバコフィルターにおいて、前記白金ナノ粒子溶液が、(a) 白金塩と、前記保護材と、アルコールと水とを含有する溶液を還流した後、(b) 前記溶液から前記アルコール及び前記水を一部が残留するように蒸発させ、(c) アルコールを加えた後、(d) 再度前記アルコール及び前記水を蒸発させ、希釈してなることを特徴とするタバコフィルター。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のタバコフィルターを有する喫煙具。
【請求項８】
白金ナノ粒子溶液を有することを特徴とする喫煙具。
【請求項９】
請求項８に記載の喫煙具において、前記白金ナノ粒子溶液が白金ナノ粒子と保護材とを含有することを特徴とする喫煙具。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の喫煙具において、前記保護材がポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン及びメチルセルロースからなる群より選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする喫煙具。
【請求項１１】
請求項８〜10のいずれかに記載の喫煙具において、前記白金ナノ粒子溶液が、(a) 白金塩と、前記保護材と、アルコールと水とを含有する溶液を還流した後、(b) 前記溶液から前記アルコール及び前記水を一部が残留するように蒸発させ、(c) アルコールを加えた後、(d) 再度前記アルコール及び前記水を蒸発させ、希釈してなることを特徴とする喫煙具。
【請求項１２】
請求項８〜11のいずれかに記載の喫煙具において、主流煙が前記白金ナノ粒子溶液を通過することを特徴とする喫煙具。
【請求項１３】
請求項８〜12のいずれかに記載の喫煙具において、前記白金ナノ粒子溶液が入れられた容器と、前記容器内に挿入された煙道部材と、前記容器内に入口を有し、前記容器外に出口を有する管状の吸引部とを具備し、前記煙道部材は前記容器内を縦断する管と、前記管から実質的に延在し、前記容器の上に位置するタバコ及び／又はタバコ葉の支持部とからなり、前記管の下端は前記白金ナノ粒子溶液内で開口しており、前記タバコ及び／又は前記タバコ葉に着火した状態で前記吸引部から前記容器内を吸引すると、前記タバコ及び／又は前記タバコ葉の主流煙は前記管を通過して前記白金ナノ粒子溶液に入り、前記主流煙中の有害物質は前記白金ナノ粒子溶液に溶解し、残余の煙は前記吸引部から吸引されることを特徴とする喫煙具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白金ナノ粒子を含有し、優れた一酸化窒素除去能力を有するタバコフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
タバコの煙に含まれる有害物質を除去することを目的として、アセテートフィルター、活性炭フィルター、これらを組合わせたデュアルフィルター等が利用されている。タバコの主流煙中にはタール（粒子相）８％、一酸化炭素３％の他、アルデヒド、ケトン、炭化水素等の有機化合物及び窒素酸化物が15％含まれている。このうち有害とされる粒子相は主にアセテートフィルターによって除去され、アルデヒド等の有機化合物からなる蒸気相は活性炭フィルターによって除去されている。
【０００３】
しかし活性炭フィルターを用いても、一酸化炭素、窒素酸化物等の無機物は除去できず、喫煙により体内に吸引されてしまう。窒素酸化物のうち一酸化窒素は生体内では情報伝達物質の一つであり、生態防御、生化学反応等を含む生体防御にも関与し、重要な役割を果たしていることが知られている。しかし生体内で過剰に発生したり、体外から多量に取り込んだりして体内で過剰になると、活性酸素種の一つとしてタンパク質、脂質、核酸等をニトロ化若しくは酸化してしまう。これらニトロ化若しくは酸化された物質のうち、一部は生体防衛機構により修復され得るが、損傷された状態のままになってしまうものもある。損傷された物質が体内に蓄積することが、疾病や老化に繋がるとされている。
【０００４】
白金は酸化窒素（例えば一酸化窒素）の除去能を有することが知られており、ディーゼルエンジン等の排ガス処理に利用されている。特開2002-285834号（特許文献１）はディーゼルエンジン排ガスを前段の酸化触媒と接触させて排ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化した後、この排ガスに後段の還元触媒の上流側で炭化水素還元剤を添加し、ついで、排ガスを後段の還元触媒と接触させて生成した二酸化窒素を含む窒素酸化物を窒素ガスに転換する窒素酸化物除去方法を記載している。この窒素酸化物除去方法においては、イオン交換により白金等の貴金属を担持させたゼオライトを酸化触媒として用いる。特許文献１には、一酸化窒素を酸化するための好ましい反応温度は400〜500℃であると記載されている。
【０００５】
ディーゼルエンジンの排ガスは高温であるので、酸化触媒によって一酸化窒素を効率的に酸化して二酸化窒素にすることができる。しかしこの酸化触媒は、常温〜100℃程度の温度範囲では、あまり大きな一酸化窒素除去能を有していない。このためディーゼルエンジンの排ガス処理には有効であるものの、タバコの煙中に含まれるもののように比較的低温の一酸化窒素に対しては、十分な触媒機能を示さないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開2002-285834号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、白金微粒子を含有し、タバコの煙中に含まれる一酸化窒素を効率よく除去できるタバコフィルター及び喫煙具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、白金塩と、保護材と、アルコールと、水とを含有する溶液を還流した後、アルコール及び水を一部が残留する程度に蒸発させた後アルコールを添加し、得られたコロイド溶液からアルコール及び水を蒸発させる方法により、優れた一酸化窒素除去能を有する白金ナノ粒子を作製できることを発見し、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち、本発明のタバコフィルターは白金ナノ粒子を含有することを特徴とする。
【００１０】
タバコフィルターはフィルタープラグに白金ナノ粒子溶液を含浸させたものであるのが好ましい。前記フィルタープラグが含水状態であるのが好ましい。
【００１１】
本発明の第一の喫煙具は、本発明のタバコフィルターを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第二の喫煙具は、白金ナノ粒子溶液を有することを特徴とする。喫煙時に、主流煙が前記白金ナノ粒子溶液を通過するようになっているのが好ましい。
【００１３】
第二の喫煙具の好ましい実施例は、前記白金ナノ粒子溶液と、前記白金ナノ粒子溶液が入れられた容器と、前記容器内に挿入された煙道部材と、前記容器内に入口を有し、前記容器外に出口を有する管状の吸引部とを具備し、前記煙道部材は前記容器内を縦断する管と、前記管から実質的に延在し、前記容器の上に設けられたタバコ及び／又はタバコ葉の支持部とからなり、前記管の下端は前記白金ナノ粒子溶液内で開口しており、前記タバコ及び／又は前記タバコ葉に着火した状態で前記吸引部から前記容器内を吸引すると、前記タバコ及び／又は前記タバコ葉の主流煙は前記管を通過して前記白金ナノ粒子溶液に入り、前記主流煙中の有害物質は前記白金ナノ粒子溶液に溶解し、残余の煙は前記吸引部から吸引されることを特徴とする。
【００１４】
タバコフィルター及び喫煙具において、前記白金ナノ粒子溶液は白金ナノ粒子と保護材を含有するのが好ましい。保護材はポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン及びメチルセルロースからなる群より選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。
【００１５】
白金ナノ粒子溶液は(a) 白金塩と、保護材と、アルコールと水とを含有する溶液を還流した後、(b) 前記溶液から前記アルコール及び前記水を一部が残留するように蒸発させ、(c) アルコールを加えた後、(d) 再度前記アルコール及び前記水を蒸発させ、希釈してなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタバコフィルターは、白金ナノ粒子を含有する。白金ナノ粒子は乾燥状態及び湿潤状態のいずれであっても、セルロースアセテート等からなるフィルタープラグに付着した状態で一酸化窒素と触媒的に反応する。このためタバコ煙中の一酸化窒素を効率よく除去することができる。従って本発明の白金ナノ粒子含有タバコフィルターにより、喫煙に伴う一酸化窒素の体内への吸入を低減することができる。
【００１７】
本発明の喫煙具は、本発明のタバコフィルター又は白金ナノ粒子溶液を有する。喫煙時には、主流煙がタバコフィルター又は白金ナノ粒子溶液を通過する。タバコフィルター及び白金ナノ粒子溶液は、いずれも優れた一酸化窒素除去能を有しているので、喫煙に本発明の喫煙具を用いると、一酸化窒素の吸入を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[1] 白金ナノ粒子含有タバコフィルター
本発明の白金ナノ粒子含有タバコフィルターはフィルタープラグと、フィルタープラグに付着した白金ナノ粒子とからなる。
【００１９】
(1) フィルタープラグ
フィルタープラグを構成する繊維は特に限定されず、一般的なものでよい。例えばセルロース繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル合成繊維、ポリプロピレン繊維や、セルロース系、フェノール系又はアラミド系の有機繊維を炭化した活性化炭素繊維が挙げられる。
【００２０】
フィルタープラグとして一般的に用いられているのはセルロースエステルである。セルロースエステルとしてはセルロースアセテート、セルロースブチレート、セルロースプロピオネート等の有機酸エステル、硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース等の無機酸エステル、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸酢酸セルロース等の混酸エステル、及びポリカプロラクトングラフト化セルロースアセテート等のセルロースエステル誘導体が挙げられる。これらのセルロースエステルを単独で用いても良いし、併用しても良い。また喫煙性やフィルターへの加工性等を損わない範囲であれば、レーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維等との混合物を用いてもよい。
【００２１】
セルロース繊維は繊維束（トウ）になっているのが好ましい。トウとしては、3,000〜1,000,000本程度のセルロース繊維の単繊維を束ねたものが好ましく、3,000〜100,000本程度の連続繊維を集束したものがより好ましい。
【００２２】
セルロース繊維の断面形状は特に制限されず、例えば円形、楕円形、異形（例えば、Y字状、X字状、I字状、R字状等）等のいずれでもよい。また緻密でも良いし、中空でも良い。
【００２３】
セルロースエステルの平均重合度は一般的に10〜1000である。セルロースエステルの平均置換度は1〜3であるのが好ましい。好ましいセルロースエステルとしては有機酸エステル（例えば炭素数2〜4程度の有機酸とのエステル）、特にセルロースアセテートが挙げられる。セルロースアセテートの酢化度は43〜62％程度である場合が多い。酢化度30〜50％程度であると、セルロースエステルは優れた生分解性を有する。
【００２４】
セルロース繊維はカオリン、タルク、ケイソウ土、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナ等の無機微粉末を含有しても良い。またセルロース繊維は無機微粉末以外の添加剤を含有しても良い。添加剤としては熱安定化剤、着色剤、油剤、歩留り向上剤、白色度改善剤、分解促進剤等が挙げられる。熱安定化剤としてはカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩等が用いられており、分解促進剤としてはクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、アナターゼ型酸化チタン等が用いられている。
【００２５】
セルロース繊維の繊度は1〜16デニールであるのが好ましく、1〜10デニールであるのがより好ましく、2〜8デニールであるのが特に好ましい。繊度1〜16デニールであると、タバコ煙中のタールを効率よく吸着することができる。セルロース繊維は非捲縮繊維であってもよいが、捲縮繊維であるのが好しく、均一に捲縮した繊維を用いるのがより好ましい。捲縮繊維を用いると、適度な通気抵抗を有し、チャンネリングが抑制されたフィルター材料（ロッド）を得ることができるとともに、熱可塑性樹脂の付着量が少なくても繊維同士を有効に接合できる。捲縮繊維の捲縮度は、一般に1インチ当たり5〜75個程度である。
【００２６】
(2) 白金ナノ粒子
白金ナノ粒子の平均粒径は特に限定されないが、1〜10 nmであるのが好ましく、1〜5 nmであるのがより好ましく、1〜3 nmであるのが特に好ましい。1〜10 nmの平均粒径を有する白金ナノ粒子は、優れた一酸化窒素除去能を有する。また90％以上の白金ナノ粒子の粒径が0.1〜10 nmの範囲に入り、1〜3 nmの範囲に入るのが好ましい。このように白金ナノ粒子の粒径分布が狭く、かつその平均粒径が1〜10 nmの範囲であると、優れた一酸化窒素を有するタバコフィルターが安定して得られる。このような狭い粒径分布を有する白金ナノ粒子は、後述する白金ナノ粒子の製造方法によって作製することができる。
【００２７】
白金ナノ粒子は白金と白金に配位した保護材からなるのが好ましい。保護材により、白金ナノ粒子の親溶媒性が増大する。白金ナノ粒子は、溶媒中で分散状態になる。保護材としてはポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、シクロデキストリン、ポリシクロデキストリン、グルタチオン及びメチルセルロースが挙げられる。ポリアクリル酸塩としてはポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウムが挙げられる。
【００２８】
白金ナノ粒子は、一酸化窒素以外の活性酸素種に対しても優れた除去能を有する。白金ナノ粒子によって除去しうる一酸化窒素以外の活性酸素種として、スーパーオキシドアニオンが挙げられる。スーパーオキシドアニオンを半減するのに要する白金ナノ粒子の濃度IC50は200μmol/L以下であるのが好ましく、180μmol/L以下であるのがより好ましい。ここでIC50とは、スーパーオキシドアニオンの濃度を50％減少させる濃度を示す。IC50は、例えば種々の濃度の白金ナノ粒子溶液中を調製し、各溶液中でスーパーオキシドアニオンを発生させ、その減少量を測定することにより求めることができる。白金ナノ粒子は一酸化窒素やスーパーオキシドアニオン以外の活性酸素種（ヒドロキシラジカル、過酸化水素等）も除去できる。
【００２９】
白金ナノ粒子によって失活することが可能な活性酸素種として、一酸化窒素（NO）の他にスーパーオキシドアニオン（O2-）、過酸化水素（H2O2）、ヒドロキシラジカル（・HO）、一重項酸素（1O2）、過酸化脂質ラジカル、過酸化アルコールラジカル、が挙げられる。
【００３０】
セルロース繊維に対する白金ナノ粒子の添加量は、セルロース繊維100質量部に対して0.001〜10質量部であるのが好ましく、0.01〜10質量部であるのがより好ましい。添加量を10質量部超としても一酸化窒素除去能はほとんど増大せず、過剰の白金ナノ粒子は無駄になる。添加量が0.001質量部未満であると、タバコ煙中の一酸化窒素を十分に除去できない。
【００３１】
(3) 白金ナノ粒子以外の添加剤
タバコフィルターは、白金ナノ粒子以外の添加剤を含有しても差し支えない。好ましい添加剤としては、吸着剤が挙げられる。吸着剤によってタバコ煙の気相成分中の有害物質を選択的に除去し、たばこ喫味を損なわないようにできる。吸着剤としては天然又は合成のゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、ベントナイト、酸性白土等の他、活性炭が挙げられる。吸着性とコストの観点から、活性炭を用いるのが好ましい。
【００３２】
活性炭としてはヤシ殻、クルミ殻等の果実殻炭、木炭等の植物系活性炭、フェノール樹脂、レーヨン、ポリ塩化ビニリデン、アクリル樹脂、セルロース等の高分子を原料とする合成樹脂又は高分子系活性炭、褐炭、レキ青炭、無煙炭、コークス、石炭又は石油ピッチ等の鉱物系原料を用いた鉱物系活性炭等が挙げられる。これらの活性炭を単独で用いても良いし、併用しても良い。これらのうち、ヤシ殻等の植物系活性炭を用いるのが一般的である。
【００３３】
有害成分に対する選択除去性を高めるため、非揮発性薬剤として有機酸又は無機酸等の酸成分、有機塩基又は無機塩基等の塩基成分を活性炭等の吸着剤に担持させてもよい。また吸着剤に白金ナノ粒子を担持させても良い。
【００３４】
吸着剤は繊維状であってもよいが、粉粒状で使用する場合が多い。吸着剤は造粒活性炭等のように、バインダーを用いて造粒した造粒物であってもよい。粉粒状吸着剤の平均粒子径は0.1〜1000μmであるのが好ましく、5〜500μmであるのがより好ましく、10〜300μm程度であるのが特に好ましい。平均粒子径0.1〜1000μmであると、フィルタープラグとの一体性等を損なわない。粉粒状吸着剤の平均粒径は16〜200メッシュ程度であるのが好ましく、20〜150メッシュであるのがより好ましい。
【００３５】
吸着剤の比表面積は200〜4000m2 ／gであるのが好ましく、300〜3000m2 ／gであるのがより好ましい。比表面積200〜4000m2 ／gであると、フェノール類等の有害成分の除去効率を損なわない。一般的な吸着剤の比表面積は、1000〜2000m2 ／g程度である。
【００３６】
セルロース繊維に対する吸着剤の添加量は、セルロース繊維100質量部に対して1〜200質量部であるのが好ましく、10〜150質量部であるのがより好ましい。添加量が1〜200質量部であると、有害成分の除去効率が小さ過ぎず、かつ香喫味が損なわれ過ぎない。
【００３７】
(4) タバコフィルターの構造
タバコフィルターとしては(a) 紙巻きタバコの吸引部に内蔵されたものや、(b) 紙巻きタバコ、手巻きタバコ、葉巻等の喫煙に用いる外付けタバコフィルターに内蔵されたもの、(c) パイプや煙管の中に設置するものが挙げられる。
【００３８】
図１は、タバコフィルターを有する紙巻きタバコの一例を示す。図１(a) に示すタバコ100のフィルター部110は棒状の第一のフィルター１と、第一のフィルター１の先端10に当接した棒状の第二のフィルター２とを有する。第二のフィルター２の先端20は、タバコ葉部３に接触している。第一及び第二のフィルター１，２は、巻紙４によってタバコ葉部３と一体化するように包まれている。第一のフィルター１の後端は、吸入口11である。
【００３９】
第一のフィルター１はセルロース繊維からなるフィルタープラグと、フィルタープラグに付着した白金ナノ粒子５とを有する。第二のフィルター２のフィルタープラグには、活性炭６が付着している。図１に示す例では第二のフィルター２がタバコ葉部３側であって、第一のフィルター１が吸引側であるが、第一及び第二のフィルター１，２は反対に並んでいても差し支えない。
【００４０】
図１(a) に示す例では、白金ナノ粒子５及び活性炭６がそれぞれ第一のフィルター１及び第二のフィルター２内に均一に分布しているが、白金ナノ粒子５及び／又は活性炭６は部分的に存在していてもよい。白金ナノ粒子５及び／又は活性炭６がフィルター１，２内に部分的に存在する場合、(a) フィルター１，２の軸方向に沿って中心部又は外周部に局在していても良いし、(b) リング状、螺旋状等の形状に存在していてもよい。
【００４１】
主流煙は第二のフィルター２、第一のフィルター１を順に通過する。主流煙に含まれる各成分のうち、一酸化窒素は白金ナノ粒子５の触媒作用によって除去される。主流煙に含まれるタール等の粒子相は第一及び第二のフィルター１，２のフィルタープラグに吸着され、アルデヒド等の有機化合物からなる蒸気相は主に活性炭６に吸着される。
【００４２】
図１(b) は、本発明のタバコフィルターを有する紙巻タバコ100のフィルター部110の別の例を示す。図１(b) に示す例は、第二のフィルター２が白金ナノ粒子５を含有する以外図１(a) に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。白金ナノ粒子５は第二のフィルター２を構成する繊維に直接担持されている他、活性炭６にも担持されている。このため白金ナノ粒子５の含有量を多くすることができる。
【００４３】
図２は、本発明のタバコフィルターを有する紙巻タバコ100のフィルター部110のさらに別の例を示す。図２に示す例は、白金ナノ粒子５を含有するフィルター１のみからなる以外図１(a) に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。フィルター１の先端10はタバコ葉部３の後端に当接している。フィルター１は巻紙４によってタバコ葉部３の後端部と共に包まれている。
【００４４】
図２に示すフィルター１は長いので、主流煙がフィルター１を通過する時間も比較的長い。このためフィルター１中の白金ナノ粒子５によって除去される一酸化窒素の割合も大きく、非常に優れた一酸化窒素除去効果が得られる。
【００４５】
[2] タバコフィルターを有する喫煙具
タバコフィルターを有する喫煙具としては(a) 紙巻きタバコ、手巻きタバコ、葉巻等に装着するもの、(b) パイプ、煙管が挙げられる。
【００４６】
図３は、本発明の喫煙具の一例を示す。図３に示す喫煙具は、樹脂からなる実質的に筒状のケース７と、ケース７のフィルター支持部701に内蔵された含水状態のフィルター１とからなる。ケース７の一端側は吸口部702となっており、ケース７はフィルター支持部701から吸口部702にかけて徐々に細くなっている。使用者がくわえ易いように、吸口部702は断面長方形であるのが好ましい。吸口部702の反対側の端部703に、円筒状のタバコ支持部材704が嵌められている。
【００４７】
フィルター１はセルロース繊維からなるフィルタープラグと、フィルタープラグに付着した白金ナノ粒子５とからなる。フィルタープラグは水を含んでいるので、白金ナノ粒子５も湿潤状態（コロイド状態）である。湿潤状態の白金ナノ粒子５は、乾燥状態と比較して大きな一酸化窒素除去能を示す。
【００４８】
タバコ支持部材704の一端には、内側に突出する環状フランジ704aが設けられている。タバコ支持部材704をケース７に嵌めると、環状フランジ704aによりタバコフィルター１がケース７内で位置決めされる。喫煙時には、環状フランジ704aの内側が煙道になる。タバコ支持部材704の他端には外側に突出する環状フランジ704bが設けられており、ケース７の端面に環状フランジ704bが係合している。
【００４９】
図３(b) は、喫煙具の使用前の状態（保管している状態）を示す。フィルタープラグを含水状態に保つために、ケース７の両端にキャップ81，82が嵌められている。この喫煙具を使用するには、使用者がキャップ81，82を外した後、フィルター１に含有された余分な水分を除去し、タバコ支持部材704に市販の紙巻タバコ200を嵌める。
【００５０】
アセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターを有する市販の紙巻タバコ200をタバコ支持部710に嵌めて喫煙する場合、主流煙中のタール等の粒子相及び有機化合物からなる蒸気相は、紙巻タバコ200に内設されたアセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターによってほとんど除去される。一方、主流煙中の一酸化窒素はアセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターによって除去されない。このため一酸化窒素は主流煙の一部として煙道を通過してフィルター１に入り、フィルター１の白金ナノ粒子５によって除去される。また主流煙には、紙巻タバコ200のアセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターによって除去し切れなかった粒子相も含まれているが、この残余の粒子相はフィルタープラグに吸着される。
【００５１】
図３に示す喫煙具は含水状態のフィルター１を有するので、フィルター１内の白金ナノ粒子５も湿潤状態である。このため白金ナノ粒子５により、大きな一酸化窒素除去効果が得られる。また含水状態のフィルタープラグは、大きな粒子相の吸着能を有する。
【００５２】
図４は、本発明の喫煙具の別の例を示す。図４に示す喫煙具は、樹脂からなるケース７と、ケース７に内蔵された乾燥フィルター１とからなる。ケース７は円筒部材71と、円筒部材71に嵌合する吸口部材72とからなる。円筒部材71の一端側はタバコ支持部710となっており、他方側はフィルター支持部711となっている。タバコ支持部710とフィルター支持部711との間には環状フランジ712が設けられており、環状フランジ712によってタバコ200及びフィルター１の位置決めがされている。喫煙時には、環状フランジ712の内側が煙道になる。
【００５３】
吸口部材72は断面長方形状の口部720と、口部720から延在する径大部721からなる。径大部721の内径はフィルター支持部711の外径より僅かに大きく、径大部721にフィルター支持部711が嵌められている。
【００５４】
フィルター１は円筒部材71のフィルター支持部711内に収容されている。フィルター１はセルロース繊維からなるフィルタープラグと、フィルタープラグに付着した白金ナノ粒子５とからなる。
【００５５】
アセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターを有する市販の紙巻タバコ200をタバコ支持部710に嵌めて喫煙すると、主流煙中のタール等の粒子相及び有機化合物からなる蒸気相は、紙巻タバコ200に内設されたアセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターによってほとんど除去される。一方、主流煙中の一酸化窒素は主流煙の一部として煙道を通過してフィルター１に入り、フィルター１の白金ナノ粒子５によって除去される。また紙巻タバコ200のアセテートフィルター及び／又はチャコールフィルターによって除去し切れなかった粒子相はフィルタープラグに吸着される。
【００５６】
図５に示す喫煙具は、活性炭６を含有する第二のフィルター２を有する以外、図４に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。第二のフィルター２は、フィルター１と環状フランジ712との間に挟持されている。
【００５７】
この喫煙具を用いて喫煙すると、主流煙は第二のフィルター２、第一のフィルター１を順に通過する。第二のフィルター２の活性炭６により、紙巻タバコ200のチャコールフィルターによって除去し切れなかったアルデヒド等の有機化合物が吸着される。また図４に示す例と同様に、主流煙中の一酸化窒素は第一のフィルター１によって除去される。
【００５８】
[3] 白金ナノ粒子溶液を有する喫煙具
白金ナノ粒子溶液を有する喫煙具としては水パイプ式器具及び紙タバコ等に装着するため水パイプ式器具が挙げられる。例えば市販の水パイプに水の代わりに白金ナノ粒子溶液を入れると、白金ナノ粒子溶液を有する喫煙具が得られる。白金ナノ粒子溶液は２〜20倍程度に濃縮した状態で販売するのが好ましい。濃縮状態で販売することにより、流通、包装等のコストを抑制できる。喫煙具の使用者は(a) 濃縮白金ナノ粒子溶液を所定の濃度に希釈したものを水パイプのビンに入れても良いし、(b) 濃縮白金ナノ粒子溶液をビンに入れた後、水を入れて希釈しても良い。白金ナノ粒子溶液の製造方法は、後で詳細に説明する。
【００５９】
図６は、白金ナノ粒子溶液を有する水パイプ式器具の一例を示す。図６に示す喫煙具９はビン91と、ビンの口部に嵌められた煙道部材92と、ビン91に下半分程度入れられた白金ナノ粒子溶液93とからなる。ビンの口部910の付近には、斜め上向きに突出する吸引部94が設けられている。吸引部94の下端はビン91の上部で開口しており、喫煙者が吸引しても白金ナノ粒子溶液93を吸い込まないようになっている。
【００６０】
煙道部材92は底部に突出口921aを有するボウル状のタバコ葉支持部921と、突出口921aに嵌められた煙管922とからなる。突出口921aはビン91の口部910に係合している。タバコ葉が落ちないように、突出口921aを覆うように網皿921bが設けられている。煙管922の下端は白金ナノ粒子溶液93中で開口している。
【００６１】
タバコ葉支持部921にタバコ葉を詰めて点火して吸引部94から吸うと、主流煙は煙管922を通過して白金ナノ粒子溶液93に入る。主流煙中の粒子相は水に溶け、一酸化窒素は白金ナノ粒子によって除去される。白金ナノ粒子溶液93から出た残余の煙は、喫煙者に吸入される。
【００６２】
図７は、白金ナノ粒子溶液93を有する水パイプ式器具９の別の例を示す。図７に示す喫煙具９はビン91の口部910に蓋95が嵌められており、煙道部材92と、吸引部材94とが蓋95によって支持されている以外、図６に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。吸引部材94はくの字型の管であり、ビン91の上部で開口している。煙道部材92の上端は紙タバコ支持部923となっている。紙タバコを紙タバコ支持部92に嵌めて喫煙することにより、白金ナノ粒子溶液93によって粒子相や一酸化窒素の吸入を低減することができる。
【００６３】
[4] 白金ナノ粒子溶液及び白金ナノ粒子含有タバコフィルターの製造方法
白金ナノ粒子溶液をアセテート繊維等からなるフィルタープラグに含浸させることにより、白金ナノ粒子含有タバコフィルターを作製できる。
【００６４】
(1) 白金ナノ粒子溶液
白金ナノ粒子と、保護材とを含有する白金ナノ粒子溶液を調製する。本明細書中、白金ナノ粒子溶液とは白金ナノ粒子の均一分散液を言う。
(a) 反応溶液の調製
白金塩と、保護材と、アルコールと、水とを含有する溶液を調製する。白金塩は、アルコールと水からなる溶媒に可溶であるのが好ましい。白金塩としては例えばヘキサクロロ白金酸、ヘキサクロロ白金酸カリウムが挙げられる。こららのうち、ヘキサクロロ白金酸が好ましい。
【００６５】
アルコールとしてはメタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、n-アミルアルコール、エチレングリコールが好ましい。
【００６６】
白金塩とポリアクリル酸塩とを使用して、白金ナノ粒子溶液を作製する方法を説明する。まず、ポリアクリル酸塩を水に溶解する。溶液中のポリアクリル酸塩の濃度は、0.01〜0.5 mol/Lとするのが好ましい。別の容器に白金塩を含む水溶液を調製し、この白金塩水溶液をポリアクリル酸塩溶液に加えて白金塩−ポリアクリル酸塩溶液とする。白金塩−ポリアクリル酸塩溶液中の白金塩の濃度は、2 mmol/L以下とするのが好ましく、1〜2 mmol/Lとするのがより好ましい。
【００６７】
ポリアクリル酸塩−白金塩溶液のR値（R値）は80〜180とするのが好ましく、90〜170とするのがより好ましい。Ｒ値とは、モノマー単位あたりに換算したポリアクリル酸塩のモル数と、白金のモル数との比率を示す。R値が80未満であると、白金ナノ粒子の分散性が低過ぎる。R値が180超であると、ポリアクリル酸塩が水とアルコールとの混合溶媒に溶解しにくく、均一な溶液を得られ難過ぎる。
【００６８】
白金塩水溶液を加えた後、白金塩−ポリアクリル酸塩溶液を撹拌する。撹拌時間は30〜40分程度とするするのが好ましい。撹拌後、白金塩−ポリアクリル酸塩溶液にアルコールを加え、反応溶液とする。反応溶液中のアルコール／白金塩のモル比は10〜20とするのが好ましい。
【００６９】
(b) 還流
反応溶液を還流する。還流は不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。還流中にエタノール等のアルコールが白金イオンを還元して白金ナノ粒子を生成させ、アルコールは酸化されてアルデヒドになる。
【００７０】
反応溶液中の白金塩の量にも依るが、２〜３時間還流すると白金イオンがほぼ消失し、ナノサイズのコロイド状態の粒子（白金ナノ粒子）が生成する。白金イオンの消失や白金ナノ粒子の生成は、反応溶液の紫外可視吸光スペクトルを測定することにより確認することができる。
【００７１】
(c) アルコール溶液の調製
還流後の反応溶液を加熱及び／又は減圧することにより、反応溶液の体積が加熱及び／又は減圧前の体積の0.5〜2割程度になるまでアルコール及び水を蒸発させて濃縮液とする。例えば反応溶液をナスフラスコに入れ、ナスフラスコを室温〜30℃の湯浴に浸した状態でフラスコ内を水流アスピレータにより減圧にして60〜90分保持する。加熱及び／又は減圧前の反応溶液が50 mLの場合、水流アスピレータにより50〜80分程度減圧し、残量3〜6 mL程度とするのが好ましい。
【００７２】
アルコール及び水の蒸発により得られた濃縮液にアルコール（例えばエタノール）を加えて撹拌し、白金のアルコール溶液とする。加えるアルコールの量は原料の白金塩に対して20〜40（アルコール／白金塩のモル比）程度とするのが好ましい。
【００７３】
(d) 白金ナノ粒子溶液の調製
白金のアルコール溶液を加熱及び／又は減圧することにより溶媒を蒸発させると、ペースト状の白金ナノ粒子が得られる。この白金ナノ粒子に溶媒を加えて撹拌することにより、均一な白金ナノ粒子溶液を調製できる。溶媒としては、水、水とエタノールの混合物等が挙げられる。ペースト状の白金ナノ粒子にアルコールを加えてアルコール溶液を調製する工程を経ず、反応溶液から直接全ての溶媒を揮発させると、得られる残渣は非常に粘性が高く、べとついた状態になる。このため均一な白金ナノ粒子溶液を得ることができない。これに対し、アルコール溶液を調製して再度アルコールを蒸発する工程を行うと、優れた分散性を有する白金ナノ粒子を作製することができる。
【００７４】
白金ナノ粒子溶液の濃度は1μM〜1mMとするのが好ましい。濃度を1μM〜1mMにすると、(a) タバコフィルターの白金ナノ粒子の含有量をセルロース繊維100質量部に対して0.001〜10質量部にすることができる他、(b) 白金ナノ粒子溶液を有する喫煙具において、タバコの煙中の一酸化窒素を十分に除去することができる。
【００７５】
(2) 白金ナノ粒子含有タバコフィルターの作製
白金ナノ粒子含有タバコフィルターを作製するには、(a) フィルタープラグの材料である繊維束を白金ナノ粒子溶液に含浸させることにより、繊維束に白金コロイドを付着させた後、得られた白金ナノ粒子含有繊維束をフィルタープラグにしてもよいし、(b) フィルタープラグに白金コロイドを付着させてもよい。
【００７６】
フィルタープラグに白金コロイドを付着させる場合を例にとって、白金ナノ粒子含有タバコフィルターの製造方法を以下説明する。均一に開繊させたセルロース繊維束に可塑剤を添着した後、白金ナノ粒子溶液に含浸させる。可塑剤の添着処理、及び白金ナノ粒子溶液の含浸処理は、セルロース繊維束を巻上ながら連続的に行うのが好ましい。白金ナノ粒子溶液にセルロース繊維束を浸漬させてもよいし、白金ナノ粒子溶液をセルロース繊維束に噴霧しても良い。
【００７７】
白金ナノ粒子溶液を含浸させたフィルタープラグは(a) 含水状態のまま用いても良いし、(b) 乾燥させて用いてもよい。フィルタープラグに付着した白金ナノ粒子は、乾燥した状態又は湿潤した状態のいずれでも優れた一酸化窒素除去能を示す。
【実施例】
【００７８】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００７９】
実施例１
(1) 白金ナノ粒子［保護剤：ポリアクリル酸（PAA）ナトリウム、R値：125］の作製
100 mLの二口ナスフラスコと、アリーン冷却管と、三方コックとからなる反応システムを組立てた。二口ナスフラスコに、ポリアクリル酸ナトリウム（アルドリッチ社製）0.31 gとmilli-Q（登録商標）水（日本ミリポア株式会社製の純水製造装置milli-Qを使用して精製した水を示す。）23 mLとを入れて溶解し、スターラーチップで10分間撹拌した。ヘキサクロロ白金酸結晶（H2PtCl6・6Ｈ2Ｏ、和光純薬工業株式会社製）を蒸留水に溶解し、濃度を1.66×10-2mol/Lとした。二口ナスフラスコ内にこのヘキサクロロ白金酸水溶液を2 mL加え、さらに30分間撹拌した。
【００８０】
反応システム内を窒素置換した後、エタノール25 mLを入れ、窒素雰囲気に保ちながら100℃で２時間還流した。還流後に反応液の紫外可視吸光スペクトルを測定したところ、白金イオンのピークが消失し、金属固体特有の散乱によるピークが出現していた。
【００８１】
ロータリーエバポレータを使用し、ナスフラスコを30℃の湯浴に浸しながら水流アスピレータによりフラスコ内を減圧にして60分程度保持した。反応液から水とアルコールが蒸発し、フラスコ内の反応混合物が約5 mLになったところで、減圧を開放してエタノール50 mLを加えた。得られたアルコール溶液の入ったフラスコ内を水流アスピレータにより減圧することにより、アルコール溶液から再び溶媒を蒸発させると、ペースト状の白金ナノ粒子が得られた。ペースト状の白金ナノ粒子に33 mLのmilli-Q水を加え、ポリアクリル酸ナトリウムを保護剤とした1 mmol/Lの白金ナノ粒子水溶液（PAA-Pt溶液）を得た。
【００８２】
(2) 一酸化窒素除去能の測定
(i) 吸光度測定
一酸化窒素量分析キット（株式会社同仁化学研究所製、NO2/NO Assay Ket-C II）を用いて、次に示すように実施例１(1)で得られたPAA-Pt溶液のNO2濃度を測定した。この分析キットは、酵素反応により一酸化窒素を発生させた後、サンプル中のNO2の濃度を測定するものである。水溶液中で生じた一酸化窒素は加水分解によってNO2に変化すると考えられるので、NO2濃度を測定することにより、間接的に一酸化窒素量を測定できることになる。ただし一酸化窒素の加水分解が起こると、NO2の他にNO3も多少生成すると考えられるが、本実施例ではNO3濃度は無視した。
【００８３】
PAA-Pt溶液8μLと、緩衝溶液84μLと、NOC 7（株式会社同仁化学研究所製）8μLとをマイクロプレートのウェルに入れて混合し、30分静置した後、試薬Aを50μL加えて混合し、5分間静置した。次いで試薬Bを50μL加えて混合した後、10分静置し、測定サンプルを得た。緩衝溶液、試薬A及び試薬Bは分析キットのマニュアルに従って使用した。マイクロプレートリーダー（バイオラッド社製Model 550、検出波長570 nm）により測定サンプルの吸光度を測定した。
【００８４】
(ii) 検量線の作成
NO2濃度がそれぞれ0、25、50及び100μMになるように緩衝溶液及びNOC 7（株式会社同仁化学研究所製）をPAA-Pt溶液に加えた以外実施例１(2) (i)と同様にして測定サンプルを調製し、吸光度を測定した。各測定の結果を用いて、検量線を作成した。結果を図８に示す。NO2濃度に対する吸光度変化を示すグラフはほぼ直線となり、この測定には定量性があることが分かった。
【００８５】
(iii) 一酸化窒素除去能の測定
PAA-Pt溶液の代わりに水8μLを加えた以外実施例１(2) (i)と同様にして測定サンプルを調製し、吸光度を測定した。これをコントロールとし、PAA-Pt溶液の一酸化窒素除去能を求めた。結果を図９に示す。
【００８６】
(iv) PAA-PtとNO2との反応性
測定サンプル中に共存するPAA-Ptが直接NO2と反応すると、上述の測定(i)〜(iii)によって一酸化窒素量を性格に測定していないことになる。このため以下に示すようにして、PAA-PtとNO2との反応性を調べた。緩衝溶液、NOC 7及びPAA-Pt溶液は実施例１(2) (i)と同じものを使用した。
【００８７】
マイクロプレートのウェルNo.１〜４に緩衝溶液、又はNOC 7と緩衝溶液を入れて混合し、30分間静置した後、PAA-Pt溶液（1μM）又は水を加えて混合した。各試薬の使用量は表１のとおりとした。得られたサンプルの吸光度を測定した（検出波長570 nm）。結果を併せて表１に示す。
【００８８】
【表１】
2005245258.tif 000003
【００８９】
表１より、溶液中にPAA-Ptがあると僅かに高い吸光度を示すものの、PAA-PtによるNO2の分解等は起こっていないことが分かった。
【００９０】
実施例２
ポリビニルピロリドンを保護剤とし、R値が40となるようにした以外実施例１と同様にしてPVP-Pt溶液を作製し、一酸化窒素除去能を測定した。結果を図９に示す。
【００９１】
比較例１〜５
表２に示す各試薬と、緩衝溶液と、NOC 7とをマイクロプレートのウェルに入れて混合した以外実施例１と同様にして、吸光度を測定した。結果を図９に示す。
【００９２】
【表２】
2005245258.tif 000004
【００９３】
実施例１及び２、並びに比較例１〜３から保護材は一酸化窒素消去能を有しておらず、白金ナノ粒子は一酸化窒素を有していることが分かった。また比較例４及び５から(a) シスプラチンは一酸化窒素消去能を有していないこと、及び(b) 白金黒微粒子及び白金粉末は僅かに一酸化窒素消去能を有しているものの、白金ナノ粒子に遥かに劣ることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のタバコフィルターの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のタバコフィルターの別の例を示す断面図である。
【図３】本発明の喫煙具の一例を示す断面図であり、(a) は喫煙具の使用状態を示し、(b) は喫煙具の保管状態を示す。
【図４】本発明の喫煙具の別の例を示す断面図である。
【図５】本発明の喫煙具のさらに別の例を示す断面図である。
【図６】本発明の喫煙具のさらに別の例を示す断面図である。
【図７】本発明の喫煙具のさらに別の例を示す断面図である。
【図８】実施例１で作成した検量線を示すグラフである。
【図９】実施例１及び２、比較例１〜５のNO2残存率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１・・・第一のフィルター
２・・・第二のフィルター
３・・・タバコ葉部
４・・・巻紙
５・・・白金ナノ粒子
６・・・活性炭
７・・・ケース
71・・・円筒部材
72・・・吸口部材
701・・・フィルター支持部
702・・・吸口部
703・・・端部
704・・・タバコ支持部材
81、82・・・キャップ
９・・・喫煙具
91・・・ビン
92・・・煙道部材
93・・・白金ナノ粒子溶液
94・・・吸引部
100、200・・・タバコ
110・・・フィルター部
【図１】
2005245258.tif 000005
【図２】
2005245258.tif 000006
【図３】
2005245258.tif 000007
【図４】
2005245258.tif 000008
【図５】
2005245258.tif 000009
【図６】
2005245258.tif 000010
【図７】
2005245258.tif 000011
【図８】
2005245258.tif 000012
【図９】
2005245258.tif 000013