(57)【要約】  本発明は、喫煙物品（１０）用の燃料要素（４０）を製造するための方法を提供し、この方法は、可燃性炭素質材料を喫煙物品での使用に適応した燃料要素に成形する段階；処理された燃料要素を形成するために、金属含有触媒前駆体を燃料要素中にまたはこの表面に組み込む段階（この組み込み段階は、前記成形段階前、中または後に行われる。）；および自由選択により、触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させるために十分な温度および時間にわたって、処理された燃料要素を加熱するまたは処理された燃料要素に照射する段階を含む。金属含有触媒前駆体の例としては、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、および硝酸亜鉛が挙げられる。本発明に従って処理した燃料要素、およびこのような燃料要素を含む喫煙物品も提供する。
2012502658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性炭素質材料を含む組成物を喫煙物品での使用に適応した燃料要素に成形する段階；および
処理された燃料要素を形成するために金属含有触媒前駆体を燃料要素中にまたはこの表面に組み込む段階
を含み、組み込み段階が、前記成形段階前、中または後に行われる、
喫煙物品用の燃料要素を製造するための方法。
【請求項２】
組み込み段階が、前記成形段階前に、金属含有触媒前駆体を炭素質材料および結合剤と併せて燃料要素組成物を製造することを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
燃料要素組成物が、グラファイト、アルミナ、たばこ粉末および塩から成る群より選択される１つ以上の追加成分をさらに含む、請求項２の方法。
【請求項４】
組み込み段階が、前記成形段階後に燃料要素の表面の少なくとも一部分を触媒前駆体で被覆することを含む、請求項１の方法。
【請求項５】
組み込み段階が、前記成形段階前に金属含有触媒前駆体をフィラー材料もしくはグラファイトまたはこれらの組み合わせと混合して被覆されたフィラー材料または被覆されたグラファイトを形成することを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記成形段階前に、燃料要素組成物を製造するために、被覆されたフィラー材料もしくは被覆されたグラファイトまたはこれらの組み合わせを炭素質材料および結合剤と併せる段階をさらに含む、請求項５の方法。
【請求項７】
被覆されたフィラー材料もしくは被覆されたグラファイトまたはこれらの組み合わせをか焼して、触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させることをさらに含む、請求項５の方法。
【請求項８】
組み込み段階が、前記成形段階前に金属含有触媒前駆体を炭酸カルシウムと混合して、被覆された炭酸カルシウム材料を形成することを含む、請求項５の方法。
【請求項９】
金属含有触媒前駆体が、触媒金属化合物に熱分解できる金属塩または有機金属化合物の形態のものである、請求項１から８のいずれか一項の方法。
【請求項１０】
金属含有触媒前駆体が、クエン酸塩、硝酸塩、硝酸アンモニウム塩、硫酸塩、シアン酸塩、水素化物、アミド、チオラート、炭酸塩およびハロゲン化物から成る群より選択される金属塩の形態のものである、請求項９の方法。
【請求項１１】
金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニドおよびアクチニドから成る群より選択される、請求項９の方法。
【請求項１２】
金属含有触媒前駆体が、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項９の方法。
【請求項１３】
不活性雰囲気下で、触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させるために十分な温度および時間にわたって、処理された燃料要素を加熱するまたは照射することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項１４】
ＶＩＩＩＢ族触媒金属化合物を燃料要素中にまたはこの表面に組み込むことをさらに含み、この組み込み段階が、前記成形段階前、中または後に行われる、請求項１の方法。
【請求項１５】
燃料要素混合物を形成するために、炭素質材料と結合剤とアルミナまたはグラファイトと金属塩の形態の金属含有触媒前駆体とを混合する段階；
前記燃料要素混合物を喫煙物品での使用に適応した可燃性燃料要素ロッドに成形する段階；および
自由選択により、前記触媒前駆体を酸化物の形態の触媒金属化合物に転化させるために十分な時間および温度にわたって、不活性雰囲気下で、燃料要素ロッドを加熱する段階
を含む、請求項１の方法。
【請求項１６】
触媒前駆体が、硝酸セリウムである、請求項１５の方法。
【請求項１７】
成形段階が、燃料要素混合物をロッド形状に押出成形することを含む、請求項１５の方法。
【請求項１８】
ＶＩＩＩＢ族触媒金属化合物を燃料要素混合物に混合することをさらに含む、請求項１５の方法。
【請求項１９】
燃料要素を喫煙物品に組み込むことをさらに含む、請求項１から１８のいずれか一項の方法。
【請求項２０】
可燃性炭素質材料と金属含有触媒前駆体とを含む、喫煙物品への組み込みに適する形態の燃料要素。
【請求項２１】
触媒前駆体が、燃料要素の表面の少なくとも一部分を覆う塗膜の形態で存在する、請求項２０の燃料要素。
【請求項２２】
触媒前駆体が、燃料要素内の炭素質材料全体にわたって分散されている、請求項２０の燃料要素。
【請求項２３】
金属含有触媒前駆体が、触媒金属化合物に熱分解できる金属塩または有機金属化合物の形態のものである、請求項２０の燃料要素。
【請求項２４】
金属触媒前駆体の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニドおよびアクチニドから成る群より選択される、請求項２０の燃料要素。
【請求項２５】
金属含有触媒前駆体が、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項２０の燃料要素。
【請求項２６】
ＶＩＩＩＢ族触媒金属化合物をさらに含む、請求項２０の燃料要素。
【請求項２７】
金属含有触媒前駆体が、燃料要素内のグラファイトまたはフィラー材料の粒子によって担持されている、請求項２０の燃料要素。
【請求項２８】
点火端と、吸い口端と、エーロゾル発生システムとを含む喫煙物品であって、エーロゾル発生システムが、エーロゾル発生セグメントおよび熱発生セグメントを含み、前記熱発生セグメントが、燃料要素を含み、それぞれのセグメントが物理的に離れているが熱交換関係にあり、燃料要素が、金属含有触媒前駆体または該金属含有触媒前駆体の熱分解によって生成された触媒金属化合物と密着した状態の可燃性炭素質材料を含むものである喫煙物品。
【請求項２９】
エーロゾル発生セグメントが、グリシン、プロピレングリコール、またはこれらの組み合わせを含む、請求項２８の喫煙物品。
【請求項３０】
金属含有触媒前駆体の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニドおよびアクチニドから成る群より選択される、請求項２８の喫煙物品。
【請求項３１】
金属含有触媒前駆体が、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項２８の喫煙物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、喫煙物品（例えばシガレット）などのたばこ製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
シガレットなどの世間一般の喫煙物品は、実質的に円筒のロッド形構造を有し、および巻紙で取り巻かれ、それによって所謂「喫煙用ロッド」、「たばこロッド」または「シガレットロッド」の形を成している１回分、１ロールまたは１列の喫煙用材料、例えば刻みたばこ（例えば、カットフィラー形態のもの）を含む。通常、シガレットは、端と端が接する関係でたばこロッドと一列に並べられた円筒形フィルター要素を有する。好ましくは、フィルター要素は、「プラグラップ」として公知の紙材が外接する可塑化セルロースアセテートトウを含む。一定のフィルター要素は、多価アルコールを含んでいる場合がある。例えば英国特許明細書７５５，４７５を参照のこと。一定のシガレットは、多数のセグメントを有するフィルター要素を含んでいて、これらのセグメントの１つが、活性炭粒子を含む場合がある。例えば、Ｂｌａｋｅｙらの米国特許番号５，３６０，０２３およびＶｅｌｕｚの米国特許番号６，５３７，１８６を参照のこと。好ましくは、「チップペーパー」として公知の外接する巻取（ｗｒａｐ）材料を使用してたばこロッドの一端にフィルター要素を取り付ける。周囲の空気での吸い込まれる主流煙の希釈を生じさせるために、チッピング材料およびプラグラップに穴を開けることも望ましくなってきた。シガレットおよびこれらの様々な部材の説明は、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓら（Ｅｄｓ．）（１９９９）に示されている。シガレットは、この一端に点火し、このたばこロッドを燃やすことにより喫煙者によって用いられる。その後、喫煙者は、このシガレットの反対の端（例えば、フィルター端）で吸い込むことにより主流煙を彼／彼女の口に受け取る。
【０００３】
ここ数年にわたって、たばこ主流煙の組成物を改変するための様々な方法が提案されてきた。ＢｅｒｅｍａｎのＰＣＴ出願公開番号ＷＯ  ０２／３７９９０では、シガレットの喫煙用材料に、このシガレットが生じさせる煙の中の一定の化合物の量を減少させる企図で、金属粒子および／または炭素質粒子を組み込むことができることが示唆されている。Ｎｅｓｔｏｒらの米国特許出願公開番号２００５／００６６９８６では、グリセリンなどのエーロゾル生成材料と併せたたばこフィラーをたばこロッドに組み込むことができることが示唆されている。Ｓｈａｆｅｒらの米国特許番号６，８７４，５０８は、重炭酸カリウム、塩化ナトリウムまたはリン酸カリウムなどの添加剤で処理されるチップ部分を有する紙巻たばこロッドを有するシガレットが提案されている。
【０００４】
様々なたばこ代用材料が提案されており、このような材料の例の実質的な一覧表を、Ｒａｉｎｅｒらの米国特許番号４，０７９，７４２およびＷｈｉｔｅらの米国特許番号４，７７１，７９５において見つけることができる。たばこ代用物を記載している参考文献は、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの米国特許出願公開番号２００７／０２１５１６８の背景技術セクションにも示されている。
【０００５】
非常にたくさんの参考文献により、改変された形式および構造の、または着香蒸気、可視エーロゾル、もしくは着香蒸気と可視エーロゾルの混合物を発生させるタイプの、様々な喫煙物品が提案されている。例えば、ＢａｎｅｒｊｅｅらのＵＳ２００７／０２１５１６８の背景技術セクションに示されている参考文献を参照のこと。さらに、一定のタイプのこのような喫煙物品がＲ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙによって商標名「Ｐｒｅｍｉｅｒ」および「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で、ならびにＰｈｉｌｉｐ  Ｍｏｒｒｉｓ  Ｉｎｃ．によって商標名「Ａｃｃｏｒｄ」で市販されている。さらに最近、これらのタイプのシガレットの炭素質燃料要素に金属および金属酸化物の超微粒子を組み込むことができることが示唆された。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの米国特許出願公開番号２００５／０２７３４９０を参照のこと。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】英国特許明細書第７５５，４７５号
【特許文献２】米国特許第５，３６０，０２３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５３７，１８６号明細書
【特許文献４】国際公開第０２／３７９９０号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００６６９８６号明細書
【特許文献６】米国特許第６，８７４，５０８号明細書
【特許文献７】米国特許第４，０７９，７４２号明細書
【特許文献８】米国特許第４，７７１，７９５号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／０２７３４９０号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓら（Ｅｄｓ．）（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
たばこ代用材料を用いる喫煙物品、およびたばこカットフィラー以外の熱源を用いてたばこ香味の蒸気またはたばこ香味の可視エーロゾルを生じさせる喫煙物品は、広範な商業的成功には浴していない。しかし、不完全燃焼および熱分解生成物の排出を減らしながら従来のシガレット喫煙の多くの恩恵および利点を喫煙者に提供できることを実証する喫煙物品を提供することは、非常に望ましいことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の要旨）
本発明は、触媒金属化合物を含んでいる可燃炭素質燃料要素であって、喫煙物品での使用に適応させることができる、該燃料要素を作製するための方法を提供する。触媒金属化合物は、この触媒で処理された燃料要素を含む喫煙物品の使用中に主流煙の一定の気相成分の減少を生じさせることができる。本発明では、燃料要素を触媒金属化合物で直接処理するのではなく、触媒金属化合物に熱分解できる金属含有触媒前駆体を燃料要素に添加する。この燃料要素を熱処理すると、熱分解の結果として触媒金属化合物が形成される。燃料の熱分解／燃焼中に（即ち、喫煙物品の使用時に）前駆体化合物を活性触媒に転化させることができる。または、処理された燃料を熱での前処理に付して転化を助長することができる。
【００１０】
多くの触媒金属化合物、特に金属および金属酸化物は、水（および多くの他の一般的な溶剤）に不溶性であり、従って、燃料要素に均一に塗布する工程が難しい。対照的に、多くの前駆体化合物は、水および他の一般的な溶剤への高い溶解度を有し、それ故、はるかに容易に燃料に組み込むことができる。加えて、触媒前駆体は、環境暴露の結果として不活性化する可能性が低いだろう。
【００１１】
１つの実施形態において、本発明の方法は、可燃性炭素質材料を含む組成物を喫煙物品での使用に適応した燃料要素に成形する段階；処理された燃料要素を形成するために、金属含有触媒前駆体を燃料要素中にまたはこの表面に組み込む段階（この組み込み段階は、前記成形段階前、中または後に行われる。）；および自由選択により、この処理された燃料要素を、触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させるために十分な温度および時間にわたって加熱する段階を含む。処理された燃料を喫煙物品への組み込み前に熱処理に付さない場合、触媒前駆体の熱分解は、この喫煙物品の使用時、燃料要素の燃焼中に起こり得る。
【００１２】
前記組み込み段階は、成形された燃料要素（例えば、押出成形された燃料要素ロッド）を水溶液の形態であり得る触媒前駆体で被覆することにより、または触媒前駆体を燃料要素組成物に成形前に混ぜ入れることにより、例えば、触媒前駆体を炭素質材料、結合剤および任意の自由選択成分、例えばグラファイト、アルミナ、たばこ粉末および塩と混合することにより、果たすことができる。
【００１３】
一定の実施形態において、前記組み込み段階は、前記成形段階前に金属含有触媒前駆体をフィラー材料またはグラファイト（またはこれらの組み合わせ）と混合して、被覆されたフィラー材料または被覆されたグラファイトを形成することを含む。その後、前記成形段階前に、この処理された材料（即ち、被覆されたフィラー材料または被覆されたグラファイト）を炭素質材料および結合剤と併せて、燃料要素組成物を製造することができる。自由選択により、前記処理された材料をこの燃料要素組成物の残部と混合する前またはした後に、この処理された材料をか焼して触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させてもよい。
【００１４】
自由選択の加熱段階は、処理された燃料要素を、不活性雰囲気（例えば、窒素雰囲気）下で、好ましくは確実に完全燃焼される期間、前駆体化合物の分解温度で加熱することを概して含む。燃料要素の熱分解は、結果として、活性触媒金属化合物、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニドおよびアクチニドを含む様々な金属酸化物への触媒前駆体の転化を生じさせる。最終的な触媒金属化合物は、二酸化炭素を形成するための一酸化炭素の反応などの酸化反応を、概して触媒する。
【００１５】
金属含有触媒前駆体は、好ましくは、触媒金属化合物に熱分解できる金属塩または有機金属化合物の形態のものである。例示的金属塩としては、クエン酸塩、硝酸塩、硝酸アンモニウム塩、硫酸塩、シアン酸塩、水素化物、アミド、チオラート、炭酸塩、およびハロゲン化物が挙げられる。一定の実施形態において、金属含有触媒前駆体は、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、またはこれらの組み合わせである。触媒前駆体での燃料要素の処理を、第二の触媒金属、例えばＶＩＩＩＢ族金属化合物（例えば、パラジウム、白金またはロジウム、およびこれらのハロゲン化物または硝酸塩）での処理と併用することができる。
【００１６】
もう１つの実施形態において、本発明は、喫煙物品のための燃料要素を製造するための方法を提供し、この方法は、燃料要素混合物を形成するために、炭素質材料と、結合剤と、アルミナまたはグラファイトと、金属塩の形態の金属含有触媒前駆体とを混合する段階；およびこの燃料要素混合物を喫煙物品での使用に適応した可燃性燃料要素ロッドに成形する段階を含む。さらなる実施形態では、この処理されたロッドを熱処理（例えば、不活性雰囲気下、ならびに金属酸化物などの触媒金属化合物に触媒前駆体を転化させるために十分な時間および温度条件下での）に付す。加熱段階は、例えば、不活性雰囲気下、少なくとも約２００℃の温度でロッドを加熱することを含む場合がある。自由選択により、燃料要素混合物は、ＶＩＩＩＢ族金属化合物、例えば白金、パラジウム、ロジウム、またはこれらのハロゲン化物もしくは硝酸塩をさらに含むことがある。
【００１７】
上で説明した方法のいずれかに従って、この得られた処理済み燃料要素を喫煙物品に組み込むことができる。例えば、燃料要素は、シガレットなどの従来の喫煙物品に関連した一般的な寸法を有する喫煙物品への導入に適するサイズを有するロッドの形態のものであり得る。
【００１８】
もう１つの態様において、本発明は、本明細書に示す方法に従って作製する喫煙物品のための燃料要素、例えば可燃性炭素質材料と金属含有触媒前駆体とを含む燃料要素を提供する。例えば、触媒前駆体は、燃料要素内の表面の少なくとも一部分を覆う塗膜の形態で存在する場合もあり、または燃料要素内の炭素質材料全体にわたって分散されている場合もある。１つの実施形態において、金属含有触媒前駆体は、燃料要素内のグラファイトまたはフィラー材料（または両方）の粒子によって担持されている。
【００１９】
なお、さらに、本発明は、点火端と、吸い口端と、エーロゾル発生システムとを含む喫煙物品であって、前記エーロゾル発生システムが、エーロゾル発生セグメントおよび熱発生セグメントを含み、前記熱発生セグメントが、燃料要素を含み、それぞれのセグメントが物理的に離れているが熱交換関係にあり、燃料要素が、金属含有触媒前駆体または金属含有触媒前駆体の熱分解によって生成された触媒金属化合物と密着した状態の可燃性炭素質材料を含むものである喫煙物品を含む。エーロゾル発生セグメントは、グリシン、プロピレングリコール、またはこれらの組み合わせを含んでいることがある。
【００２０】
このように本発明を一般論として説明してきたが、次に添付の図面に言及する。これらの図面は、必ずしも縮尺で引いたものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明を代表する第一の喫煙物品の縦断面図を提供するものである。
【図２】図２は、本発明を代表する第二の喫煙物品の縦断面図を提供するものである。
【図３】図３は、熱処理中の燃料要素の重量損失のグラフを提供するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（好ましい実施形態の詳細な記述）
ここで、本発明をより完全に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができるので、本明細書に示す実施形態に限定されると解釈すべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が細かい点まで行き届いた完全なものになるように、および当業者に本発明の範囲を十分に伝えるために、提供するものである。図全般にわたって同様の構成要素には同様の数字符号を付与する。本明細書および特許請求の範囲において用いる場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、この文脈に明確な別の指図がない限り、複数の指示対象を含む。
【００２３】
本発明は、可燃性燃料要素（本明細書では熱源とも呼ぶ）を、燃料要素がこの中またはこの上に組み込まれた触媒金属化合物を含むように、作製する方法を提供する。触媒金属化合物の存在は、この燃料要素を含んでいる喫煙物品の使用中に生成される主流煙の一定の気体成分の濃度を減少させることができる。本明細書において用いる場合、「触媒金属化合物」は、喫煙物品によって生成される主流煙の１つ以上の気相成分と直接反応することができる、もしくは主流煙の気相成分が関与する反応を触媒することができる、または両方できるので、この気相成分の濃度を減少させる、金属含有化合物を指す。例えば、一定の触媒金属化合物は、酸素の存在下でＣＯのＣＯ２への酸化を触媒して、主流煙中のＣＯのレベルを減少させることができる（即ち、酸化触媒）。この全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＢａｎｅｒｊｅｅらのＵＳ２００７／２１５１６８には、酸化セリウム粒子で処理された燃料要素を含む喫煙物品が記載されている。これらの酸化セリウム粒子は、これらの処理された燃料要素を含んでいる喫煙物品の使用中に放出される一酸化炭素の量を減少させる。追加の触媒金属化合物は、ＭｃＣｏｒｍｉｃｋの米国特許番号６，５０３，４７５；ＭｃＣｏｒｍｉｃｋの米国特許番号６，５０３，４７５、およびＬｉらの米国特許番号７，０１１，０９６；ならびにＢｉｌｌｉｅｔらの米国特許公開番号２００２／０１６７１１８；Ｙａｄａｖらの米国特許公開番号２００２／０１７２８２６；Ｌｅｅらの米国特許公開番号２００２／０１９４９５８；Ｌｉｌｌｙ  Ｊｒ．らの米国特許公開番号２００２／０１４４５３；Ｂｅｒｅｍａｎらの米国特許公開番号２００３／００００５３８；およびＢａｎｅｒｊｅｅらの米国特許公開番号２００５／０２７４３９０に記載されており、これらもこれら全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
前記触媒金属化合物の金属成分の例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニドおよびアクチニドが挙げられるが、これらに限定されない。具体的な例示的金属元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、およびＳｎが挙げられる。触媒金属化合物は、沈降金属粒子、金属酸化物粒子（例えば、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化セリウム）、および触媒金属化合物が多孔質支持材料の中に分散されている支持触媒粒子をはじめとする様々な固体粒状形態で使用することができる。触媒金属化合物の組み合わせ、例えばパラジウム触媒と酸化セリウムの組み合わせを用いてもよい。触媒金属化合物の粒径は、様々であり得るが、概して約１ｎｍと約１マイクロメートルの間である。
【００２５】
燃料要素に組み込まれる触媒金属化合物の量は、様々であり得る。例えば、代表的な燃料要素に概して塗布される、または中に組み込まれる、この量は、約０．１ｍｇから約８０ｍｇにわたり得る。一般に、この量は、少なくとも約１ｍｇであり、多くの場合、少なくとも約５ｍｇである。概して、この量は、約５０ｍｇを超えず、多くの場合、約２５ｍｇを超えない。往々にして、この量は、約５ｍｇから約２０ｍｇであり得る。
【００２６】
本発明の方法では、熱分解して触媒金属化合物を形成する任意の前駆体化合物である触媒金属化合物前駆体（本明細書では、以後、触媒前駆体と呼ぶ）で燃料要素を処理する。例示的触媒前駆体としては、金属塩（例えば、金属クエン酸塩、水素化物、チオラート、アミド、硝酸塩、硝酸アンモニウム塩、炭酸塩、シアン酸塩、硫酸塩、臭化物、塩化物、ならびにこれらの水素化物）および有機ラジカルに結合した金属原子を含む金属有機化合物（例えば、金属アルコキシド、β−ジケトナート、カルボン酸塩およびシュウ酸塩）が挙げられる。この全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＧｅｄｅｖａｎｉｓｈｖｉｌｉらのＵＳ２００７／０２５１６５８には、本発明において使用することができる様々な触媒前駆体が開示されている。使用することができる例示的金属塩としては、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、およびこれらの水素化物が挙げられる。燃料要素を処理するために、多数の触媒前駆体の組み合わせまたは触媒前駆体と触媒金属化合物の組み合わせを使用することができる。多数の触媒前駆体及び／又は触媒金属化合物を使用する場合、この組み合わせの様々な成分を一緒にまたは別々に燃料要素に添加することができる。
【００２７】
触媒金属化合物と同様に、触媒前駆体は、自由選択により粒状基材で支持されている、固体粒状材料の形態ものであり得る。例示的基材としては、活性炭、酸化アルミニウム、酸化銅、および酸化チタンが挙げられる。例えば、所望の支持基材を触媒前駆体粒子の懸濁液で均一に被覆し、オーブンで乾燥させることができる。基材への触媒前駆体の負荷量は、様々であり得るが、被覆された基材の総乾燥重量に基づき、概して約０．２％から約１０．０％である。
【００２８】
触媒前駆体での燃料要素の処理後、この燃料要素を喫煙物品において直接使用することができる。この前駆体の触媒への転化は、この喫煙物品の使用中に起こる。点火すると、燃料要素の温度は、概して８００℃より高温に上昇する。この燃料により生成される熱の一部が、この前駆体の触媒化合物への転化を果たすために用いられる。
【００２９】
または、処理された燃料要素を熱処理に付して触媒前駆体を熱分解し、所望の触媒金属化合物を形成するか、適切な波長、強度および期間でのマイクロ波照射に付して、触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させる。熱処理段階は、触媒前駆体を所望の触媒金属化合物に転化させるために十分な時間および温度で進行することができる。一定の実施形態において、この処理段階は、結果として、触媒前駆体分子の少なくとも約５０％、概して、この前駆体分子の少なくとも約７５％、さらに多くの場合、少なくとも約９０％、および最も多くの場合、少なくとも約９９％の転化を生じさせる。前記熱処理段階は、加熱速度、最終温度、滞留時間および雰囲気を制御することができる任意の市販の炉で行うことができる。熱処理された燃料要素を喫煙物品において直ちに使用することができ、または将来の使用のために保管することができる。
【００３０】
熱処理段階の温度は、様々であり得る。この処理温度は、主として、この前駆体の分解温度に依存する。低い分解温度の前駆体のほうが一般に好ましい。温度は、概して、約１００℃と約６００℃の間、さらに多くの場合、約１５０℃と約４５０℃の間、および最も多くの場合、約２００℃と約４００℃の間にわたる。温度は、概して、約１００℃より高く、多くの場合、約１５０℃より高く、および最も多くの場合、約２００℃より高い。温度は、概して、約５５０℃より低く、多くの場合、約５００℃より低く、および最も多くの場合、約４５０℃より低い。
【００３１】
熱処理段階の長さは様々であり得るが、概して、約０．２５時間と約８時間の間、さらに多くの場合、約０．５時間と約６時間の間、および最も多くの場合、約１時間と約５時間の間である。熱処理段階は、概して、少なくとも約１時間、さらに多くの場合、少なくとも約１．５時間、および最も多くの場合、少なくとも約２時間続く。
【００３２】
熱処理段階は、概して不活性雰囲気下で行われ、この不活性雰囲気は、燃料要素内の炭素と反応し得る酸素が実質的にない雰囲気または頭隙を意味する。窒素、アルゴンおよびヘリウムなどのガスを使用することができる。
【００３３】
触媒前駆体を、固体粒状材料の形態で、または溶剤を含む懸濁液もしくは溶液の形態で、燃料要素に塗布することができる。使用することができる溶剤としては、水（例えば、脱イオン水）、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、キシレン、ミネラルスピリット、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールおよびブタノール）、およびこれらの混合物が挙げられる。安定剤、例えば酢酸、硝酸および一定の有機化合物が、触媒前駆体懸濁液または溶液に添加されることがある。触媒化合物と比較して触媒前駆体のほうが水（および他の一般的な溶剤）への溶解度が大きいので、触媒前駆体を懸濁液または溶液として燃料要素に塗布することが有利であり得る。前駆体のこのより大きい溶解度は、触媒化合物で直接処理された燃料要素と比較して前駆体で処理された燃料要素におけるほうが全体にわたって均一に分散される傾向がある活性触媒部位を生じさせる結果となる。
【００３４】
触媒前駆体での燃料要素の処理は、燃料要素をこの最終形状（例えば、ロッドの形状）にする前、している間、またはした後に様々な方法でこの燃料要素を触媒前駆体粒子と密着させることによって果たすことができる。触媒前駆体粒子は、燃料要素に塗布されるか、燃料要素内に組み込まれる。粒子を噴霧、共押出しまたは被覆によって燃料要素に適用することができる。粒子を、これらの粒子が燃料要素内にランダムにもしくは本質的に均質に分配されるように燃料要素と混合することができ、または燃料要素に組み込まれる成分と混合することができる。例えば、粒子を粒状グラファイトもしくは粒状不燃性フィラー材料（例えば、アルミナまたは炭酸カルシウム）またはこれらの混合物と混合した後、この処理されたグラファイトまたはフィラー材料を燃料要素組成物に組み込むことができる。粒子を、燃料要素に外接する断熱集成体の断熱材にもしくはこの喫煙物品の中の他の場所に（例えば、この熱源から下流の領域に）塗布することもでき、または前記断熱材もしくは場所の中に組み込むこともできる。例えば、触媒前駆体粒子を、断熱材のガラスマットに、製造中これを燃料と接触させる直前に、塗布することができる。
【００３５】
燃料要素に添加される触媒前駆体の量は、この燃料要素中の所望される触媒金属化合物量に、少なくとも一部は、依存する。代表的な燃料要素に概して塗布される、または代表的な燃料要素内に概して組み込まれる触媒前駆体の量は、約１ｍｇから約２００ｍｇにわたり得る。一般に、量は、少なくとも約５ｍｇ、および多くの場合少なくとも約１０ｍｇである。概して、量は、約１００ｍｇを超えず、および多くの場合、約５０ｍｇを超えない。往々にして、量は、約５ｍｇから約２０ｍｇであり得る。
【００３６】
触媒前駆体および／または触媒金属化合物の組み合わせの使用に関して、１つの例示的組み合わせは、触媒前駆体、例えば硝酸セリウムと、ＶＩＩＩＢ族触媒金属化合物、例えばパラジウム、白金、ロジウムこれらのハロゲン化物（例えば、塩化パラジウムもしくは塩化白金）またはこれらの硝酸塩（例えば、硝酸パラジウムもしくは硝酸白金）との組み合わせである。二成分を、別々に、燃料要素に塗布することができ、または燃料要素内に組み込むことができる。または、燃料要素成分の混合中および燃料要素のこの最終形態への押出前に両方の成分を添加することなどにより、前記二成分を一緒に燃料要素に添加することができる。一般に、触媒金属化合物（例えば、ＶＩＩＩＢ族金属または金属ハロゲン化物）の量と触媒前駆体の量との比率は、重量ベースで、約１：２から約１：１０，０００にわたる。概して、燃料要素あたりの触媒金属化合物の量は、約１μｇから約１００ｍｇの間、さらに多くの場合、約１０μｇから約１０ｍｇの間、最も多くの場合、約５０μｇから約１ｍｇの間である。
【００３７】
１つの実施形態では、燃料要素を触媒前駆体粒子の懸濁液で浸漬被覆する。浸漬被覆を行って、燃料要素に均一な表面塗膜を設けることができる。もう１つの実施形態では、成形された燃料要素を乾燥粉末粒子で表面処理することができ、または該燃料要素に懸濁液もしくは溶液を噴霧塗布することができる。または、触媒前駆体粒子を、燃料要素押出物と、この押出物が押出ダイを出た直後に接触させることができる。なお、さらに、乾燥粉末形態または溶液もしくは懸濁液形態の触媒前駆体粒子を他の押出成分と共に炭素質材料混合物に直接混ぜ入れることができる。
【００３８】
この燃料要素の長さの少なくとも一部にわたってまたは沿って延在する少なくとも１つの長手方向通路または周溝内にこれらの粒状組成物を集中させることにより、触媒前駆体粒子と密着した状態の燃料要素を提供することができる。例えば、前記燃料要素は、外殻が炭素質材料の内芯を包囲する炭素質材料を含み、および内芯が触媒前駆体を含む、内芯／外殻配列を含む場合がある。または、例えば、燃料要素は、触媒前駆体を含んでいる１つ以上の長手方向に延在する周溝を含む場合がある。
【００３９】
燃料要素を形成するために混合される成分の１つ以上を触媒前駆体粒子で前処理した後、燃料要素組成物を構成する残りの成分と混合することができる。１つの実施形態では、好ましくは粒状形態の、グラファイトもしくは不燃性フィラー材料（例えば、粘度材料もしくは炭酸カルシウム）またはこれらの組み合わせを、例えば、触媒前駆体を含む懸濁液もしくは溶液で粒状フィラーまたはグラファイト材料を被覆することにより、または固体触媒前駆体粒子と粒状フィラーもしくはグラファイト材料を混合することにより、触媒前駆体で処理することができる。この処理されたフィラーまたはグラファイト材料を、この前処理された材料を燃料要素組成物の残りの成分と混合する前もしくはした後に、または燃料要素の成形後であっても、か焼して、この触媒前駆体を本明細書に記載するような触媒金属化合物に転化させることができる。または、燃料要素製造工程中にか焼段階を行わない場合があり、その代りとして、触媒金属化合物への転化が燃料要素の燃焼中に起こる場合がある。触媒前駆体での燃料要素組成物成分、例えばグラファイトまたはフィラーの前処理は、同時に、ＶＩＩＩＢ族金属化合物での前処理を自由選択により伴うことがある。
【００４０】
概して、本発明において処理される燃料要素は、ミルド炭素粉末などの可燃性炭素質材料を含む。好ましい炭素質材料は、概して、乾燥重量ベースで約６０％より大きい、一般には約７０％より大きい、多くの場合、約８０％より大きい、および往々にして約９０％より大きい炭素含量を有する。燃料要素は、上で説明したタイプの可燃性炭素質材料以外の成分を含む場合がある。例示的追加成分としては、たばこ成分、例えば粉末たばこもしくはたばこ抽出物；着香剤；塩、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウムおよび炭酸ナトリウム；不燃性フィラー材料、例えば炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、粘度、例えばベントナイト、ガラスフィラメント、もしくはアルミナ；熱安定性グラファイト繊維；アンモニア源、例えばアンモニア塩；ならびに／または結合剤、例えばグアーガム、アルギン酸アンモニウムおよびアルギン酸ナトリウムが挙げられる。代表的な燃料要素は、約１２ｍｍの長さおよび約４．２ｍｍの全外径を有する。代表的な燃料要素は、粉砕または粉末炭素質材料を使用して押出成形または配合することができ、ならびに乾燥重量ベースで約０．５ｇ／ｃｍ３より大きい、多くの場合、約０．７ｇ／ｃｍ３より大きい、および往々にして約１ｇ／ｃｍ３より大きい密度を有する。例えば、この全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｒｉｇｇｓらの米国特許番号５，５５１，４５１に示されているタイプの燃料要素成分、配合物および設計を参照のこと。
【００４１】
燃料要素に組み込まれる可燃性炭素質材料の量は、乾燥重量ベースで、燃料要素の重量の少なくとも約５０％、多くの場合、少なくとも６０％、および往々にして少なくとも約７０％を提供することがある。一部の実施形態において、燃料要素は、約１５重量％以下、往々にして約１０重量％以下の結合剤；約１５重量％以下、往々にして約１０重量％以下の添加剤成分、例えばたばこ粉末、塩など；約２０重量％以下、往々にして約１５重量％以下のグラファイトまたはアルミナなどの成分；および少なくとも約５０重量％、往々にして少なくとも約６５重量％の高炭素含量炭素質材料を含んでいる場合がある。しかし、一部の実施形態において、燃料要素には、ナトリウムの量（Ｒｏｇｇｓらの米国特許番号５，１７８，１６７に示されている。）；ならびに／またはグラファイトおよび／もしくは炭酸カルシウムの量（Ｒｉｇｇｓらの米国特許番号５，５５１，４５１に示されている。）がない場合がある。一部の実施形態において、燃料要素は、約１０から約２０重量部のグラファイトまたはアルミナなどの成分、および約６０から約７５重量部の可燃性炭素質材料を含んでいる。例えば、代表的な燃料要素は、乾燥重量ベースで、約６６．５％の炭素質材料、約１８．５％のグラファイト、約５％のたばこ部分、約１０％のグアーガムおよび約１％の炭酸ナトリウムを有する場合がある。
【００４２】
上で述べたように、乾燥粉末形態でのまたは溶液もしくは懸濁液での触媒前駆体を、押出成形前に他の燃料要素成分と共に炭素混合物に直接混ぜ入れることができる。例えば、ＢａｎｅｒｊｅｅらのＵＳ２００５／０２７４３９０およびＢａｎｅｒｊｅｅらのＵＳ２００７／０２１５１６８（これらは両方ともこれら全体が参照により本明細書に組み込まれる。）に記載されている成分および技術を参照のこと。
【００４３】
燃料要素は、長手方向に延在する周面溝を有することがあり、または該周面溝が不在であることもあり；およびこのような燃料要素は、少なくとも１つの中央に位置する、長手方向に延在する空気通路を有することがあり、通路が不在であることもある。一定の燃料要素は、おおむね管状の形状を有することがあり；比較的大きい直径の中央通路を有し、周方向に延在する溝を有さない。例えば、これらの燃料要素は、Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号４，９８９，６１９に示されているタイプの構成および構造を有さない。一定の燃料要素は、長手方向に延在する周溝を有し、これらの溝は、半円形、三角形もしくは長方形の断面形状を有することがあり、またはこの燃料要素の全断面形状を事実上おおむね「雪片」とみなすことができるような断面形状を有することもある。一定の他の燃料要素は、自由選択により中央通路を含むが、溝を含まない表面を有することがある。例えば円筒形燃料要素のような、さらに他の燃料要素は、溝を含まない表面を有することがあり、実質的に中実である（例えば、中央通路を一切有さない。）。
【００４４】
適する燃料要素、およびこれらの代表的な成分、設計および構造、ならびにこれらの燃料要素およびこれらの成分を製造するための様式および方法は、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの米国特許番号４，７１４，０８２；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号４，７５６，３１８；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号４，８８１，５５６；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号４，９８９，６１９；Ｆａｒｒｉｅｒらの米国特許番号５，０２０，５４８；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号５，０２７，８３７；Ｂａｎｅｒｊｅｅらの米国特許番号５，０６７，４９９；Ｆａｒｒｉｅｒらの米国特許番号５，０７６，２９７；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号５，０９９，８６１；Ｂａｎｅｒｊｅｅらの米国特許番号５，１０５，８３１；Ｗｈｉｔｅらの米国特許番号５，１２９，４０９；Ｂｅｓｔらの米国特許番号５，１４８，８２１；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号５，１５６，１７０；Ｒｉｇｇｓらの米国特許番号５，１７８，１６７；Ｓｈａｎｎｏｎらの米国特許番号５，２１１，６８４；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号５，２４７，９４７；Ｃｌｅａｒｍａｎらの米国特許番号５，３４５，９５５；Ｂａｒｎｅｓらの米国特許番号５，４６９，８７１；Ｒｉｇｇｓの米国特許番号５，５５１，４５１；Ｍｅｉｒｉｎｇらの米国特許番号５，５６０，３７６；Ｍｅｉｒｉｎｇらの米国特許番号５，７０６，８３４；およびＭｅｉｒｉｎｇらの米国特許番号５，７２７，５７１に示されており、これらはこれら全体が参照により本明細書に組み込まれる。例示的炭素質燃料要素としては、Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙにより商品名「Ｐｒｅｍｉｅｒ」および「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されているシガレットの中に組み込まれているものが挙げられる。
【００４５】
圧縮、プレスまたは押出成形などの技術によって燃料要素を所望の形状に成形することができる。例えば、一軸スクリューまたは二軸スクリュー押出機、例えばステンレス鋼バレルおよびスクリューと、高耐摩耗性および耐腐食性セラミック材料で造られた内スリーブと、セラミックダイとを有する押出機を使用して、湿潤したドウ様ペーストを押出成形することができる。押出成形装置の例示的タイプとしては、ＩＣＭＡ  Ｓａｎ  Ｇｉｏｒｇｉｏ  Ｍｏｄｅｌ  番号７０−１６ＤとしてまたはＷｅｌｄｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｍｏｄｅｌ  番号７０−１６ＬＤとして入手できるタイプが挙げられる。比較的高レベルの炭素質材料を含有する押出燃料要素については、押出される混合物中の水分レベルを増加させることにより、押出機内のダイ圧を低下させることにより、または押出される混合物に比較的低密度の材料を組み込むことにより、燃料要素の密度をわずかに低下させることができる。
【００４６】
本発明の方法に従って作製される燃料要素を様々な喫煙物品、例えばＣｒｏｏｋｓらのＵＳ２００７／０２１５１６７またはＢａｎｅｒｊｅｅらのＵＳ２００７／０２１５１６８（これらは参照により本明細書に組み込まれる。）に示されている喫煙物品のいずれかにおいて用いることができる。図１を参照して、シガレットの形態の代表的な喫煙物品１０を示す。喫煙物品１０は、ロッド様形状を有し、ならびに点火端１４および吸い口端１８を含む。様々な図について、様々な喫煙物品および喫煙物品部材の様々な巻取材料および上巻き材（ｏｖｅｒｗｒａｐ）の厚さが誇張されている。最も好ましくは、巻取材料および上巻き部材を喫煙物品および喫煙物品部材の周りにぴったりと巻いて密着させ、美しく魅力的な外観を生じさせる。
【００４７】
喫煙用材料２６を含んでいる、長手方向に延在するおおむね円筒形の喫煙用点火端セグメント２２が、点火端１４に位置する。代表的な喫煙用材料２６は、植物由来の材料（例えば、カットフィラー形態のたばこ材料）であり得る。例示的円筒形喫煙用点火端セグメント２２は、紙製巻取材料３０で巻かれたまたは紙製巻取材料３０内に配置された、および紙製巻取材料３０が外接している、１回分または１ロールの喫煙用材料２６（例えば、たばこカットフィラー）を含む。従って、この円筒形喫煙用点火端セグメント２２の長手方向に延在する外面は、巻取材料３０によって作られる。好ましくは、セグメント２２の両端は、喫煙用材料２６を露出するように開いている。喫煙用材料２６および巻取材料３０それぞれがこの全長に沿って延在するように、喫煙用点火端セグメント２２を造ることができる。
【００４８】
長手方向に延在するおおむね円筒形の熱発生セグメント３５が、喫煙用点火末端セグメント２２の下流に位置する。この熱発生セグメント３５は、巻取材料４５によって同軸的に包囲されている断熱材４２が外接したおおむね円筒形の形状を概して有する熱源または燃料要素４０を含む。一部の実施形態において、それぞれの熱源セグメント３５は、１片の燃料要素４０を含み、１つだけの燃料要素がそれぞれの熱源セグメントに組み込まれる。
【００４９】
断熱材４２の代表的な層は、ガラスフィラメントまたは繊維を含むことがある。断熱材４２は、喫煙物品１０内の適所に熱源４０をしっかりと維持することを助けるジャケットとしての役割を果たすことができる。断熱材４２は、不織ガラスフィラメントの内層またはマット４７と、再構成たばこ紙の中間層４８と、不織ガラスフィラメントの外層４９とを含む多層部材として設けることができる。好ましくは、熱発生セグメント３５の両端は、熱源４０および断熱材４２を隣接セグメントに露出するように開いている。熱源４０およびこの周りの断熱材４２を、両方の材料の長さが同じ長さにわたる（即ち、断熱ジャケット４２の末端が熱源４０のそれぞれの末端と、特に、熱発生セグメントの下流端で、面一である。）ように造ることができる。自由選択により、必ずしも好ましくはないが、断熱材４２は、熱源４０のいずれかのまたは両方の末端をわずかに超えて（例えば、約０．５ｍｍから約２ｍｍ超えて）延在することがある。さらに、喫煙用点火端セグメント２２が喫煙物品１０の使用中に燃やされると生成される煙は、吸い口端１８で喫煙者によって吸い込まれている間に熱発生セグメント３５を容易に通り抜けることができる。
【００５０】
熱発生セグメント３５を喫煙用点火端セグメント２２の下流付近に、これらのセグメントを端と端が接する関係で、好ましくは互いに接して、軸に沿って一列に並べるように、配置する。熱発生セグメント３５と喫煙用点火端セグメント２２の近接により、（例えば、喫煙用点火端セグメント２２内の喫煙用材料が燃えて、熱発生セグメント３５の熱源に点火するように作用するような）適切な熱交換関係が得られる。喫煙物品の縦軸に対して横方向に見たときの喫煙用および熱発生セグメント２２、３５の外断面形状および寸法は、互いに本質的に同一であり得る（例えば、両方とも、それぞれが本質的に同一の直径を有する円筒形の形状を有するように見える。）。
【００５１】
燃やす前の熱発生セグメント３５の断面形状および寸法は、様々であり得る。好ましくは、熱源４０の断面積は、このセグメント３５の全断面積の約１０％から約３５％、多くの場合、約１５％から約２５％を構成し；一方、（断熱材４２および適切な外側巻取材料を含む）外側または外接領域の断面積は、このセグメント３５の全断面積の約６５％から約９０％、多くの場合、約７５％から約８５％を構成する。例えば、約２４ｍｍから約２６ｍｍの円周を有する円筒形シガレットについて、代表的な熱源４０は、約２．５ｍｍから約５ｍｍ、多くの場合、約３ｍｍから約４．５ｍｍの外径を有するおおむね円筒形の断面形状を有する。
【００５２】
長手方向に延在する円筒形のエーロゾル発生セグメント５１は、熱発生セグメント３５から下流に位置する。このエーロゾル発生セグメント５１は、基質材料５５を含み、また、この基質材料５５は、エーロゾル生成剤または材料（図示なし）のための担体としての役割も果たす。例えば、エーロゾル発生セグメント５１は、加工助剤と着香剤とグリセリンとを含んでいる再構成たばこ材料を有する場合がある。
【００５３】
基質材料５５のための代表的な巻取材料５８は、熱伝導特性を有する場合があり、および金属もしくは金属ホイル（例えばアルミニウム）チューブの形態を有する場合もあり、または紙から成る外面と金属ホイルから成る内面とを有する積層材料の形態を有する場合もある。例えば、金属ホイルは、熱発生セグメント３５からエーロゾル発生セグメント５１に熱を伝導して、そこに含有されているエーロゾル生成成分を揮発させることができる。
【００５４】
基質材料５５を、カットフィラー形態の香味豊かな芳香性たばこのブレンドから生じさせることができる。また、これらのたばこをエーロゾル生成材料および／または少なくとも１つの着香剤で処理することもできる。基質材料を、カットフィラー形態の加工たばこ（例えば、キャストシートまたは製紙タイプのプロセスを用いて製造された再構成たばこ）から生じさせることができる。また、このたばこを、エーロゾル生成材料および／もしくは少なくとも１つの着香剤で処理することができ、またはエーロゾル生成材料および／もしくは少なくとも１つの着香剤を含むように加工することができる。
【００５５】
エーロゾル発生セグメント５１および熱発生セグメント３５を互いに熱交換関係に構成することができる。この熱交換関係とは、エーロゾル生成のためにエーロゾル生成材料を揮発させる十分な熱が熱源からエーロゾル生成領域に供給されるような関係である。一部の実施形態において、この熱交換関係は、これらのセグメントを互いに近接して配置することによって達成される。熱交換関係は、熱伝導性材料を熱源４０付近からエーロゾル発生セグメント５１によって占有される領域にまたは領域周辺に延在させることによって達成することもできる。
【００５６】
好ましい喫煙物品については、エーロゾル発生セグメント５１の両端は、この基質材料５５を露出するように開いている。喫煙物品の使用中に喫煙用点火端セグメント２２を燃やすことにより生成されるエーロゾル成分は、吸い口端１８で吸い込まれている間にエーロゾル発生セグメント５１を容易に通り抜けることができる。
【００５７】
一緒に、熱発生セグメント３５とエーロゾル発生セグメント５１が、エーロゾル発生システム６０を形成する。エーロゾル発生セグメント５１を、熱発生セグメント３５の下流端付近に、これらのセグメント５１、３５を端と端が接する関係で軸に沿って一列に並べるように、配置する。即ち、これらのセグメントは、互いに物理的に離れている。これらのセグメントは、互いに隣接している場合もあり、またはわずかに間隔を空けた関係で配置される場合もある。喫煙物品１０の縦軸に対して横方向に見たときのこれらのセグメントの外断面形状および寸法は、互いに本質的に同一であり得る。これらの部材の物理的配列は、喫煙物品１０の使用中に熱源が活性化される（例えば、燃やされる）時間にわたって熱が熱源４０から近接する基質材料５５に（例えば、伝導性および対流性伝熱を含む手段により）伝達されるような配列である。
【００５８】
上巻き材料６４を使用して、エーロゾル発生システム６０の部材と点火端セグメント２２の部材を互いに付けて適所に保持する。例えば、紙製巻取材料または積層紙タイプの材料が、熱発生セグメント３５、エーロゾル発生セグメント５１の長手方向に延在する外面の少なくとも一部分、および熱発生セグメントの付近にある点火端セグメント２２の少なくとも一部分、それぞれに外接している。適切な接着剤を使用して、上巻き材料６４の内面を、熱発生セグメント３５の外側巻取材料４５の外面、エーロゾル発生セグメント５１の外側巻取材料５８の外面、および点火端セグメント２２の外側巻取材料３０の外面に固定する。
【００５９】
喫煙物品１０は、例えば、この吸い口端１８に位置するフィルター要素６５などの、適するマウスピースをさらに含む。フィルター要素６５は、好ましくは、従来のタイプのシガレットフィルター要素の形態を有する。フィルター要素６５を、エーロゾル発生セグメント５１の一端付近のシガレットロッドの一端に、このフィルター要素およびエーロゾル発生セグメント５１を末端と末端が接する関係で互いに隣接して軸に沿って一列に並べるように、配置する。好ましくは、この喫煙物品の縦軸に対して横方向に見たとき、これらのセグメント５１、６５のおおむねの断面形状および寸法は、本質的に互いに同一である。フィルター要素６５は、外接プラグラップ材料７２でこの長手方向に延在する表面に沿って上巻きされたフィルター材料７０（例えば、可塑化セルロースアセテートトウ）を含んでいる。フィルター要素６５の両端は、そこをエーロゾルが通過できるように開いている。
【００６０】
チッピング材料７８を使用してエーロゾル発生システム６０をフィルター要素６５に取り付ける。チッピング材料７８は、フィルター要素６５の全長と近接するエーロゾル発生システム６０領域の両方に外接している。適する接着剤を使用して、チッピング材料７８の内面を、プラグラップ７２の外面、およびシガレットロッドの上巻き材またはエーロゾル発生システム６０の外側巻取材料６４の外面に固定することができる。従って、上巻き材によって覆われていないエーロゾル発生システムの一切の領域がチッピング材料によって覆われ、容易に見ることはできない。上巻き材料６４は、エーロゾル発生セグメントの全長にわたって延在する場合があり、または図１に示すように、このセグメントの先端の点火端からわずかに（例えば、上巻き材によって覆われていないシガレットロッドの領域の上にチッピング材料が存在するために十分な、このセグメントの末端からの距離）引っ込ませてある場合がある。このようにして、単層の上巻き材を有するように見える美しく魅力的なシガレットロッドが得られる。加えて、単層の上巻き材を有するように見えるシガレットロッドの先に付けられたフィルター要素を有する美しく魅力的なフィルター付きシガレットが得られる。
【００６１】
喫煙物品は、それぞれがフィルター要素チッピング材料７８およびプラグラップ材料７２を通り抜けて伸びる一連の穿孔８１などの、空気希釈手段を含む場合がある。
【００６２】
喫煙用点火端セグメント２２を製造するために用いられる喫煙用材料２６の量は、様々であり得る。概して、たばこカットフィラーから主として製造される喫煙用点火端セグメント２２は、乾燥重量ベースで、少なくとも約２０ｍｇ、一般に少なくとも約５０ｍｇ、多くの場合、少なくとも約７５ｍｇ、および往々にして少なくとも１００ｍｇのたばこ材料を含む。概して、たばこカットフィラーから主として製造される喫煙用点火端セグメントは、乾燥重量ベースで、約４００ｍｇ以下、一般に約３５０ｍｇ以下、多くの場合、約３００ｍｇ以下、および往々にして約２５０ｍｇ以下のたばこ材料を含む。たばこカットフィラーから主として製造される一定の喫煙用点火端セグメントは、乾燥重量ベースで、約８５ｍｇ未満の、多くの場合、約６０ｍｇ未満の、および約３０ｍｇよりさらに少ない、たばこ材料を含むことがある。喫煙用点火端セグメント内の喫煙用材料の充填密度は、概して、燃料要素の密度より低い。喫煙用材料がカットフィラーの形態を有するとき、この喫煙用点火端セグメント内の喫煙用材料の充填密度は、約４００ｍｇ／ｃｍ３未満、および一般に約３５０ｍｇ／ｃｍ３未満であるが、喫煙用点火端セグメント内のたばこ材料の充填密度は、約１００ｍｇ／ｃｍ３を超える、多くの場合、約１５０ｍｇ／ｃｍ３を超える、および往々にして約２００ｍｇ／ｃｍ３を超えることがある。好ましくは、喫煙用点火端セグメント２２は、喫煙用材料から完全に成り、炭素質燃料要素成分を含まない。
【００６３】
エーロゾル発生セグメント５１に用いられるエーロゾル生成剤および基質材料５５の総合量は、様々であり得る。通常、材料は、エーロゾル発生セグメント５１の適切なセクション（例えば、この巻取材料５８内の領域）を、約４００ｍｇ／ｃｍ３未満、および一般に約３５０ｍｇ／ｃｍ３未満の充填密度で；だが一方、約１００ｍｇ／ｃｍ３を超える、および多くの場合、約１５０ｍｇ／ｃｍ３を超えるエーロゾル発生セグメント５１の充填密度で満たすように用いられる。
【００６４】
使用中、喫煙者は、従来の喫煙物品に点火する様式と同様に、マッチまたはシガレットライターを使用して、喫煙物品１０の点火端１４に点火する。そうすると、喫煙用点火端セグメント２２の喫煙用材料２６が燃え始める。喫煙物品１０の吸い口端１８は、喫煙者の唇に置かれる。燃えている喫煙用材料２６によって生成される熱分解生成物（例えば、たばこの煙の成分）は、喫煙物品１０を通して、フィルター要素６５を通して、喫煙者の口へと吸いこまれる。即ち、喫煙すると、喫煙物品は、たばこカットフィラーを燃やす従来のシガレットのたばこ主流煙に似ている可視主流エーロゾルを生じさせる。喫煙用点火端セグメントの喫煙用材料２６および外側巻取材料３０は、従来のたばこ燃焼シガレットの場合と本質的に同様に、焼け落ちる。結果として生ずる加熱炭が点火端から下流に進むにつれて生ずる灰および炭化材料を、燃えたたばこカットフィラーから生じる灰を従来のタイプのたばこ燃焼シガレットから除去するのと本質的に同様に、払い落とす、または別様にこのシガレットから除去することができる。
【００６５】
喫煙用点火端セグメント２２の燃焼は、喫煙用点火端セグメント２２から下流に位置し得る熱発生セグメント３５の熱源４０を加熱させる。それ故、熱源４０は、点火され、または別様に活性化され（例えば、燃え始め）、その結果、熱が発生する。エーロゾル発生システム６０内の熱源４０が燃やされ、エーロゾル発生セグメント５１内のエーロゾル発生材料を揮発させる熱を、これら２つの領域またはセグメント間の熱交換関係の結果として、もたらす。好ましくは、エーロゾル発生セグメント５１の成分は、いずれの有意な程度にも熱分解（例えば、炭化または燃焼）を経験しない。揮発した成分は、エーロゾル発生領域５１を通して吸い込まれる空気によって運ばれる。このように生成されたエーロゾルは、フィルター要素６５を通して喫煙者の口の中に吸いこまれる。
【００６６】
一定の使用期間の間に、エーロゾル発生セグメント５１内で生成されたエーロゾルは、点火セグメント２２内の喫煙用材料の熱分解の結果として生成されたエーロゾル（即ち、煙）と一緒に、フィルター要素６５を通して喫煙者の口の中に吸い込まれる。それ故、喫煙物品１０によって生成される主流エーロゾルは、たばこカットフィラーの熱分解によって生成されたたばこの煙、ならびに揮発したエーロゾル生成材料を含む。初期の吸煙（即ち、点火中および直後）については、主流エーロゾルの大部分が喫煙用点火端セグメント２２の熱分解の結果として生じるものであり、従って、喫煙用材料２６の熱分解生成物を含有する。その後の吸煙（即ち、喫煙用点火端セグメントが消費され、エーロゾル発生システムの熱源に点火された後）については、得られる主流エーロゾルの大部分がエーロゾル発生システム６０によって生成されるものである。喫煙者は、所望の吸煙数、喫煙物品を喫煙することができる。しかし、喫煙用材料２６を消費してしまい、熱源４０が消えると、この喫煙物品の使用は停止される（即ち、喫煙体験を終える。）。
【００６７】
概して、点火端セグメントは、「ツー・アップ（ｔｗｏ−ｕｐ）」点火端セグメントを用意すること、この「ツー・アップ」セグメントの両端に熱源セグメントを一列に並べること、および一列に並べた部材を巻き取って「ツー・アップ」結合セグメントを得ることにより、製造することができる。その後、この「ツー・アップ」結合セグメントをこの縦軸に対して垂直に二等分に切断して、２つの結合セグメントを得る。または、２つのセグメントを一列に並べ、巻き取って、結合セグメントを得ることもできる。
【００６８】
概して、吸い口端セグメントは、「ツー・アップ」フィルター要素セグメントの両端にエーロゾル発生セグメントを接続して「ツー・アップ」結合セグメントを得ること；およびこの「ツー・アップ」結合セグメントを再分して２つの結合吸い口端セグメントを得ることによって、得ることができる。または、結合セグメントは、「ツー・アップ」エーロゾル発生セグメントの両端にフィルター要素セグメントを接続して「ツー・アップ」結合セグメントを得ること；およびこの「ツー・アップ」結合セグメントを再分して２つの結合吸い口端セグメントを得ることによって、得ることもできる。
【００６９】
図２を参照して、シガレットの形態の第二の代表的な喫煙物品１０を示す。シガレット１０は、点火端１４に位置する熱発生セグメント３５と、吸い口端１８に位置するフィルターセグメント６５と、この熱発生セグメントの付近に位置するエーロゾル生成セグメント５１と、フィルター要素６５の付近に位置するたばこ含有セグメント１５５とを含む。所望される場合は、たばこ含有セグメントは、単一部材ピースを形成するように結合された多部材セグメントであってもよい。喫煙物品１０の様々なセグメントの組成、構成、配列および寸法は、Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙにより商品名「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されているシガレットの中に組み込まれているものと一般に同様であり得る。たばこ含有セグメント１５５は、たばこおよび／またはたばこ香味発生材料（例えば、たばこカットフィラー、加工たばこカットフィラー、たばこ材料のストリップ、再構成たばこ材料のギャザー付きウェブなど）を有する。このセグメントは、外接ラッパー１５９、例えば紙製巻取材料を有することがある。
【００７０】
熱源セグメントの長さの少なくとも一部分（例えば、セグメントの、エーロゾル発生セグメントのすぐ近くの部分）およびエーロゾル発生セグメントの長さの少なくとも一部分（例えば、熱発生セグメントのすぐ近くの部分）に外接する巻取材料１６１を使用して、熱源セグメント３５をエーロゾル発生セグメント５１に取り付け、固定する。所望される場合には、巻取材料は、エーロゾル発生セグメントおよび熱発生セグメントのいずれかまたは両方の全長に外接することがある。最も好ましくは、熱発生セグメントをエーロゾル発生セグメントに結合させるために用いられる巻取材料１６１は、紙と金属ホイルの積層品（即ち、熱発生セグメントからエーロゾル発生セグメントに熱を伝導するために用いることができる材料）である。
【００７１】
熱発生セグメント３５の長さの少なくとも一部分（例えば、セグメントの、エーロゾル発生セグメントのすぐ近くの部分）と、エーロゾル発生セグメント５１と、たばこ含有セグメント１５５の長さの少なくとも一部分（例えば、セグメントの、フィルター要素のすぐ近くの部分）とに外接する巻取材料６４を使用して、この結合された熱発生セグメント３５とエーロゾル発生セグメント５１をたばこ含有セグメント１５５に取り付け、固定する。所望される場合には、巻取材料は、たばこ含有セグメントおよび熱発生セグメントのいずれかまたは両方の全長に外接することがある。単一の上巻き材を使用して３つのセグメントを結合させることによりシガレットロッドを得る。
【００７２】
このように形成されたシガレットロッドに、図１に関して前に述べた一般的な仕様で、チッピング材料７８を使用してフィルター要素６５を取り付ける。吸い口端領域１８の付近に適切な穿孔８１を施すことによって、喫煙物品を自由選択により空気希釈することができる。
【００７３】
前述の部材は、２つの熱発生セグメントを用意すること、およびこれらのセグメントを「ツー・アップ」エーロゾル発生セグメントの一端に一列に並べることにより、結合させることができる。例示的「ツー・アップ」エーロゾル発生セグメントは、約４０ｍｍから約４５ｍｍ、好ましくは約２１ｍｍの長さを有する。これら３つのセグメントを、ＭＡＸ  Ｓとして入手できる装置などのチッピングタイプの機器を使用して結合させることができる。その後、これらのセグメントを保管することができ、乾燥させることができ、再配列することができ、またはさらなる製造段階で直接使用することができる。適する分割ナイフを使用して、この「ツー・アップ」セグメントをこの縦軸に対して垂直に二等分に切断して、２つの結合セグメントを得る。これらのセグメントを互いから引き離すことができ、「ツー・アップ」たばこ含有セグメントをこれら２つの結合セグメントの間に配置することができる。結果として得られる３つの一列に並べられたセグメントを、ＭＡＸ  Ｓとして入手できる装置などのチッピングタイプの機器を使用して結合させる。例えば、約９０ｍｍの幅を有するチップペーパーを使用して、これらのセグメントを互いに結合させることができる。結果として得られる「ツー・アップ」シガレットロッドセグメントをこの縦軸に対して垂直に二等分に切断して、２つのシガレットロッドを得る。これらのロッドを回収することができ、または回転させて適切なレザバーに回収することができる。個々のシガレットロッドをＭＡＸ  Ｓとして入手できる装置などのチッピングタイプの機器のホッパーに供給することができる。
【００７４】
従来のタイプのシガレットおよびシガレット部材製造技術および器具、または適切に変更したシガレットおよびシガレット部材製造器具を使用して、喫煙用点火端セグメント、熱発生セグメント、エーロゾル発生セグメント、たばこ含有セグメント、吸い口端部分、および上述の様々な部材を製造することができる。即ち、シガレットおよびシガレット部材の設計および製造技術分野、ならびにシガレット部材組み立て技術分野の技術者に公知の従来のタイプの技術を用いて、様々な部材パーツおよびピースを加工し、シガレットに組み立てることができる。例えば、Ｂａｒｋｅｒらの米国特許番号５，０５２，４１３；Ｂａｋｅｒらの米国特許番号５，０８８，５０７；Ｗｈｉｔｅらの米国特許番号５，１０５，８３８；Ｂａｒｎｅｓらの米国特許番号５，４６９，８７１；およびＲｉｇｇｓらの米国特許番号５，５５１，４５１；ならびにＮｅｓｔｏｒらの米国特許公開番号２００５／００６６９８６（これらは、これら全体が参照により本明細書に組み込まれる。）に示されているタイプの部材構造、部材材料、組み立て方法論および組み立て技術を参照のこと。
【００７５】
マルチセグメント部材の製造は、ドイツ、ハンブルグのＨａｕｎｉ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  ＡＧから商標名ＭｕｌｆｉもしくはＭｅｒｌｉｎで、またはＨｅｉｎｒｉｃｈ  Ｂｕｒｇｈａｒｔ  ＧｍｂＨからＬＫＦ−０１  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍｕｌｔｉ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｋｅｒとして、入手できるタイプの複合器具を使用して行うことができる。様々なセグメントまたはシガレット部材の結合も、従来のタイプのまたは適切に変更された装置、例えば、Ｈａｕｎｉ  Ｍａｓｃｈｉｎｃｎｂａｕ  ＡＧからＬａｂ  ＭＡＸ、ＭＡＸ、ＭＡＸ  ＳまたはＭＡＸ  ８０バンディングデバイスとして入手できるチッピング装置を使用して行うことができる。即ち、適切に変更され、配列されたチッピング装置を使用して、ロッド、セグメントおよび結合セグメントを、（例えば、トレー、ホッパー、ホイールなどを使用して）供給することができ、一列に並べることができ、チッピングするまたは別様に接続することができ、再分することができ、回転させることができ、運ぶことができ、分離することができ、および（例えば、トレー、ベルト、ホッパーなどを使用して）回収することができる。例えば、Ｅｒｄｍａｎｎらの米国特許番号３，３０８，６００、Ｒｅｕｌａｎｄらの米国特許番号４，２８０，１８７、Ｈｅｉｔｍａｎｎらの米国特許番号４，２８１，６７０、およびＶｏｓらの米国特許番号６，２２９，１１５、ならびにＲｅａｄ，Ｊｒ．らの米国特許公開番号２００５／０１９４０１４に示されているタイプの装置および結合技術を参照のこと。
【００７６】
本発明の喫煙物品における喫煙用材料、断熱材、エーロゾル生成材料、着香剤、巻取材料、吸い口端ピース（例えば、フィルター要素）、プラグラップ、およびチッピング材料に利用される材料および構造のタイプは、様々であり得る。このような喫煙物品部材の実施形態は、ＣｒｏｏｋｓらのＵＳ２００７／０２１５１６７およびＢａｎｅｒｊｅｅらのＵＳ２００７／０２１５１６８に示されている。
【００７７】
空気希釈されるまたは通気孔が設けられている本発明のシガレットについての空気希釈または通気の量または程度は、様々であり得る。往々にして、空気希釈型シガレットの空気希釈量は、約１０％より大きく、一般に約２０％より大きく、多くの場合、約３０％より大きく、時として約４０％より大きい。一部の実施形態において、空気希釈型シガレットの空気希釈の上限（ｕｐｐｅｒ  ｌｅｖｅｌ）は、約８０％未満であり、多くの場合、約７０％未満である。本明細書において用いる場合、用語「空気希釈」は、シガレットを通して吸い込まれ、シガレットの吸い口端部分から出る空気およびエーロゾルの総体積に対する空気希釈手段を通して吸い込まれる空気の体積の（百分率として表される。）比率である。高い空気希釈レベルのほうが、主流エアロゾルへのエアロゾル生成材料の移行効率を低下させるように作用できる。
【００７８】
一部の実施形態において、本発明のシガレットは、望ましい吸い込み抵抗を示す。例えば、例示的シガレットは、約５０ｍｍと約２００ｍｍの間の圧力降下（１７．５ｃｃ／秒の空気流量での水圧降下）を示す。好ましいシガレットは、約６０ｍｍと約１８０ｍｍの間の、および一部の実施形態では約７０ｍｍから約１５０ｍｍの間の圧力降下値（１７．５ｃｃ／秒の空気流量での水圧降下）を示す。シガレットの圧力降下値は、Ｆｉｌｔｒｏｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｌｔｄ．から入手できるＦｉｌｔｒｏｎａ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ  Ｔｅｓｔ  Ｓｔａｔｉｏｎ（ＣＴＳ  Ｓｅｒｉｅｓ）を使用して測定する。
【００７９】
本発明のシガレットの好ましい実施形態は、喫煙したとき、許容できる吸煙数をもたらす。このようなシガレットは、ＦＴＣ喫煙条件下で機械喫煙を行ったとき、シガレット１本あたり通常、約６回より多い吸煙、一般には約８回より多い吸煙をもたらす。このようなシガレットは、ＦＴＣ喫煙条件下で喫煙したとき、シガレット１本あたり、通常、約１５回未満の吸煙、一般には約１２回未満の吸煙をもたらす。ＦＴＣ喫煙条件は、５８秒くすぶらせることで離した継続時間２秒の３５ｍＬ吸煙から成る。
【００８０】
本発明のシガレットは、喫煙すると、主流エーロゾルをもたらす。シガレット１本あたりのもたらされる主流エーロゾルの量は、様々であり得る。ＦＴＣ喫煙条件下で喫煙したとき、１つの実施形態によるシガレットは、通常は少なくとも約１ｍｇである、多くの場合、少なくとも約３ｍｇである、および往々にして少なくとも約５ｍｇである、ＦＴＣ「タール」量をもたらす。ＦＴＣ喫煙条件下で喫煙したとき、例示的シガレットは、通常は約２０ｍｇを超えない、多くの場合、約１５ｍｇを超えない、および往々にして約１２ｍｇを超えない、ＦＴＣ「タール」量をもたらす。
【００８１】
好ましいシガレットは、約３０未満、および多くの場合、約２５未満の、ＦＴＣ「タール」のＦＴＣニコチンに対する収量比を示す。好ましいシガレットは、約５より大きい、ＦＴＣ「タール」のＦＴＣニコチンに対する収量比を示す。シガレット（例えば、中央または内部に位置する長手方向に延在する空気通路のない炭素質燃料要素を含むシガレット）は、約１未満、多くの場合、約０．８未満、および往々にして約０．６未満の、ＦＴＣ一酸化炭素のＦＴＣ「タール」に対する収量比を示す。ＦＴＣ「タール」およびＦＴＣニコチンを判定するための技術は、Ｐｉｌｌｓｂｕｒｙら，Ｊ．Ａｓｓｏｃ．Ｏｆｆ．Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，５２，４５８−４６２（１９６９）に示されている。ＦＴＣ一酸化炭素を判定するための技術は、Ｈｏｒｔｏｎら，Ｊ．Ａｓｓｏｃ．Ｏｆｆ．Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，５７，１−７（１９７４）に示されている。
【００８２】
本発明のシガレットによって生成されるエーロゾルは、空気含有成分、例えば、蒸気、ガス、浮遊粉じんなどを含むものである。エーロゾル成分は、何らかの形態のたばこ（および自由選択により、燃やされて熱を発生する他の成分）の燃焼から生成されることもあり；たばこを加熱するおよびたばこを炭化させる（または何らかの形でたばこを別様にくすぶらせる）ことによって引き起こされるたばこの熱分解により生成されることもあり；およびエーロゾル生成剤の揮発により生成されることもある。従って、エーロゾルは、揮発成分、燃焼生成物（例えば、二酸化炭素および水）、不完全燃焼生成物、および熱分解生成物を含有し得る。エーロゾル成分は、燃やされるたばこ材料および燃やされる他の成分と熱交換関係にある位置にある物質に対する、何らかの形態のたばこ（および自由選択により、燃やされて熱を発生する他の成分）の燃焼からの熱の作用によって、生成されることもある。エーロゾル成分は、エーロゾル発生セグメントに対する熱発生セグメントの作用の結果として、エーロゾル発生システムによって生成されることもある。一部の実施形態において、エーロゾル発生セグメントの部材は、総合的な組成を有し、およびこれらの部材が通常使用状態中に（例えば、燃焼、くすぶりまたは熱分解の結果として）有意な程度の熱分解を受けない傾向を有するように喫煙物品内に配置される。
【００８３】
本発明の喫煙物品を流通、販売および使用のために包装することができる。Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙにより商品名「Ｐｒｅｍｉｅｒ」および「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されているシガレットに用いられている仕様でシガレットを包装することができる。Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙにより商品名Ｃａｍｅｌ  Ｂｌａｃｋｊａｃｋ  Ｇｉｎで市販されているシガレットに用いられている仕様でシガレットを包装することもできる。Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙにより商品名Ｓａｌｅｍ  Ｄａｒｋ  Ｃｕｒｒｅｎｔｓ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｌａｂｅｌで市販されているシガレットに用いられている仕様でシガレットを包装することもできる。Ｆｏｃｋｅらの米国特許番号４，７１５，４９７、Ｆｏｃｋｅらの米国特許番号４，２９４，３５３、Ｂｏｕｃｈａｒｄらの米国特許番号４，５３４，４６９、Ａｌｌｅｎらの米国特許番号４，８５２，７３４、Ｂｕｒｒｏｗｓらの米国特許番号５，１３９，１４０、およびＫｅａｖｅｎｅｙらの米国特許番号５，９３８，０１８、ＶＫ  特許Ｓｐｅｃ．１，０４２，０００、ＭａｒｘのＧｅｒｍａｎ  特許Ａｐｐ．ＤＥ  １０２３８９０６、ならびにＦａｇｇらのＵＳ特許公開番号２００４／０２１７０２３、ＨｅｎｓｏｎらのＵＳ特許公開番号２００４／０２５６２５３、およびＭｉｔｔｅｎらのＵＳ特許公開番号２００５／０１５０７８６に示されているタイプの包装も参照のこと。
【００８４】
本発明のもう１つの態様では、たばこ材料を、本明細書に記載するタイプの金属含有触媒前駆体で処理する。その後、自由選択により、本明細書に記載するような熱／照射処理に付してこの前駆体を所望の触媒に転化させた後、このたばこ材料を喫煙物品に組み込むことができる。前駆体を転化させるためにたばこを前処理する場合、転化は、この喫煙物品の使用中、たばこ材料の燃焼中に起こる。
【００８５】
その後、この処理したたばこ材料を、従来のシガレットまたは本明細書に記載するタイプの喫煙物品をはじめとする任意のタイプの喫煙物品に組み込むことができる。噴霧塗布、浸漬被覆、混合などの本明細書に記載する技術のいずれかを用いて、この触媒前駆体をたばこに塗布することができる。
【００８６】
触媒前駆体が塗布されているたばこ材料を、シガレットなどの喫煙物品の製造にとって従来的である形態で、および仕様で、使用することができる。これらの材料は、たばこ（例えば、葉片および／または茎）の細断片を含んでいる場合があり、および／またはこれらの材料は、加工形態であるたばこ材料である場合がある。例えば、これらの材料を、通常、カットフィラー形態（例えば、約１／１０インチから約１／６０インチ、または約１／２０インチから約１／３５インチの幅、および約１／８インチから約３インチ、通常は約１／４インチから約１インチの長さに切断されたたばこフィラーの断片またはストランド）で使用する。または、あまり好ましくないが、これらの材料、例えば加工たばこ材料を、長手方向に延在するストランドとして、または所望の構造に作られたシートとして、または所望の形状に成形された圧縮もしくは押出片として、利用することができる。
【００８７】
たばこ材料は、様々なタイプのたばこ、例えば、熱風乾燥処理（ｆｌｕｅ−ｃｕｒｅｄ）たばこ、バーレーたばこ、オリエンタルたばこまたはメリーランドたばこ、燻した（ｄａｒｋ）たばこ、直火乾燥（ｄａｒｋ−ｆｉｒｅｄ）たばこおよびルスチカたばこ、ならびに他の珍しいまたは特殊なたばこ、またはこれらのブレンドを含むことがあり、またはこれらから得ることができる。様々なタイプのたばこ、栽培法、収穫法および乾燥処理法の説明は、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓら（Ｅｄｓ．）（１９９９）に示されている。Ｌａｗｓｏｎらの米国特許出願公開番号２００４／００８４０５６も参照のこと。一部の実施形態において、たばこ材料は、適切に乾燥処理して熟成させたものである。
【００８８】
たばこ材料は、所謂「ブレンドされた」形態で使用されることがある。例えば、一般に「アメリカンブレンド」と呼ばれる、人気のある一定のたばこブレンドは、熱風乾燥処理たばことバーレーたばことオリエンタルたばことの混合物を含む。多くの場合、このようなブレンドは、加工形態を有するたばこ材料、例えば、加工たばこ茎（例えば、切断し圧延した茎、切断し圧延し広げた茎、または切断しふくらませた茎）、体積を膨張させたたばこ（例えば、好ましくはカットフィラー形態の、ドライアイス・エクスパンデッド・タバコ（ｄｒｙ  ｉｃｅ  ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｔｏｂａｃｃｏ：ＤＩＥＴ）などのふくらませたたばこ）を含有する。たばこ材料は、再構成たばこ（例えば、製紙タイプまたはキャストシートタイプのプロセスを用いて製造された再構成たばこ）の形態を有する場合もある。従来、たばこ再構成プロセスは、通常は廃棄され得るたばこの部分を商業的に有用な形態に転化させる。例えば、たばこの茎、再利用できるたばこ片、およびたばこ粉末を使用して、相当均一な密度の加工再構成たばこを製造することができる。特定のシガレット銘柄品の製造に使用されるたばこブレンドの中のそれぞれのタイプのたばこの正確な量は様々であり得、および所望される感覚的特徴などの要因に依存する設計選択肢の一種である。例えば、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ，Ｖｏｇｅｓ（Ｅｄ．）ｐ．４４−４５（１９８４）、Ｂｒｏｗｎｅ，Ｔｈｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ，３ｒｄ  Ｅｄ．，ｐ．４３（１９９０）およびＴｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓら（Ｅｄｓ．）ｐ．３４６（１９９９）を参照のこと。様々な代表的たばこタイプ、たばこの加工タイプ、たばこブレンドのタイプ、シガレット部材および成分、ならびにたばこロッド構造は、Ｌａｗｓｏｎらの米国特許番号４，８３６，２２４、Ｐｅｒｆｅｔｔｉらの米国特許番号４，９２４，８８３、Ｐｅｒｆｅｔｔｉらの米国特許番号４，９２４，８８８、Ｂｒｏｗｎらの米国特許番号５，０５６，５３７、Ｂｒｉｎｋｌｅｙらの米国特許番号５，１５９，９４２、Ｇｅｎｔｒｙの米国特許番号５，２２０，９３０、Ｂｌａｃｋｌｅｙらの米国特許番号５，３６０，０２３、Ｙｏｕｎｇらの米国特許番号５，７１５，８４４、およびＤｏｍｉｎｇｕｅｚらの米国特許番号６，７３０，８３２、Ｓｈａｆｅｒらの米国特許出願公開番号２００２／００００２３５、Ｌｉらの米国特許出願公開番号２００３／００７５１９３、Ｌｉらの米国特許出願公開番号２００３／０１３１８５９、Ｌａｗｓｏｎらの米国特許出願公開番号２００４／００８４０５６、Ｐｅｒｆｅｔｔｉらの米国特許出願公開番号２００４／０２５５９６５、およびＮｅｓｔｏｒらの米国特許出願公開番号２００５／００６６９８６、ＢｅｒｅｍａｎのＰＣＴ出願公開番号ＷＯ  ０２／３７９９０、ならびにＢｏｍｂｉｃｋら，Ｆｕｎｄ．Ａｐｐｌ．Ｔｏｘｉｃｏｌ．，３９，ｐ．１１−１７（１９９７）にも示されており、これらの参考文献は参照により本明細書に組み込まれる。
【００８９】
実施例
以下の実施例によって本発明をさらに詳細に例証する。これらの実施例は、本発明を例証するために示すものであり、本発明の限定と解釈すべきでない。
【実施例１】
【００９０】
商標ＥＣＬＩＰＳＥシガレットから燃料要素を、周りのガラスマットを乱すことなく、注意深く除去する。ＥＣＬＩＰＳＥ燃料要素に硝酸セリウム・６水素化物の水溶液（５０％  ｗ／ｗ）を塗布し、一晩、１１０℃で乾燥させる。燃料要素の対照バッチは、水だけで処理する。
【００９１】
処理した燃料要素を、プログラム可能Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  ＴＨＥＲＭＯＬＹＮＥ  ６２７００炉において窒素圧下で熱処理に付す。燃料要素を毎分５℃の上昇速度で４００℃に加熱し、４時間保持する。Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．からのＭｏｄｅｌ  ＳＴＡ４０９  ＰＣ分析装置を使用して、熱重量分析（ＴＧＡ）により、硝酸セリウム・６水素化物のセリアへの完全転化が起こる最低温度を判定する。
【００９２】
熱転移は、図３に見られる４つの異なる段階で発生する。結晶水の損失（２３．９重量％）が５７℃と２００℃の間で発生する。硝酸セリウムの酸化セリウムへの分解（３５．３重量％損失）が２００℃と３７８℃の間で発生する。結晶水の損失は永久的であり、酸化セリウムは水を回復しない。この処理は、結果として硝酸塩の酸化物への完全転化を生じさせると考えられる。
【００９３】
これらの燃料を周囲条件下で平衡させ、ＥＣＬＩＰＳＥシガレットに構造が類似しているシガレットに再挿入する。これらのシガレットを５０／３０／２喫煙条件（即ち、２８秒離した継続時間２秒の５０ｍＬ吸煙）下で喫煙し、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ  Ｉｎｃ．からのＮＧＡ  ２０００を使用して非分散型赤外分光分析（ｎｏｎｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＮＤＩＲ）により主流中のＣＯを測定する。硝酸セリウムでの燃料の処理、その後のこの燃料の熱処理により、結果として、対照と比較して主流ＣＯの５３％減少が生じた。
【実施例２】
【００９４】
実施例１の燃料要素処理プロセスを、以下の触媒前駆体を使用して繰り返す：硝酸セリウム、硝酸銅、硝酸カリウム、およびパラジウムと併せた硝酸セリウム。処理した燃料を喫煙物品での燃焼前に熱処理に付さない。得られたシガレットを５０／３０／２喫煙条件下で喫煙し、ＮＤＩＲによって主流中のＣＯを測定する。硝酸セリウム、硝酸銅、硝酸カリウム、または硝酸セリウム／塩化パラジウムでの燃料の処理により、結果として、未処理対照と比較してそれぞれ７３．８％、２７．２％、１６．３％、または８４．７％のＣＯ減少が生じる。
【実施例３】
【００９５】
約１５グラムの硝酸セリウム（ＩＩＩ）・６水素化物（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）または硝酸銅（ＩＩ）２．５水素化物（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）を７ｍＬの水に溶解する。次に、１８グラムのグラファイト粉末（Ｓｕｐｅｒｉｏｒ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｉｎｃ．）に金属硝酸塩溶液のうちの１つを含浸させ、一晩、空気中で乾燥させる。処理したグラファイトを、プログラム可能Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  ＴＨＥＲＭＯＬＹＮＥ  ６２７００炉において窒素雰囲気下で１時間、３００℃でか焼する。上昇速度を５℃／分に設定する。か焼は、金属硝酸塩の金属酸化物への分解をもたらす。
【００９６】
この金属酸化物で被覆されたグラファイトを乳棒乳鉢で粉砕し、７２グラムのミルドＢＫＯカーボンパウダー（Ｂａｒｎａｂｙ  ａｎｄ  Ｓｕｔｔｃｌｉｆｆｅ）および１０グラムのグアーガムと併せる。Ｓｉｇｍａブレードミキサー（Ｔｅｌｅｄｙｎｅ）で約１時間、さらなる混合を行う。その後、水を添加して粉末を可塑性ドウに転化させる。この可塑性混合物が押出し後にこの形状を保持するために十分な硬さに確実になるために十分な水を添加する。この段階でのこのドウの含水率は、通常４２から４３％（ｗ／ｗ）である。このドウを室温で一晩、密閉容器内で熟成させる。
【００９７】
押出しのために、この可塑性混合物を回分式押出機のバレルに投入する。このバレルの一端に押出物を成形するための押出ダイを取り付ける。この雌型押出ダイは、この可塑性塊の滑らかな流れを助長するためにテーパー面を有する。このダイは、５つまたは７ついずれかのスロットを有し、４．２ｍｍの直径である。自由選択の鋼ピンにより、押出物を通る中央通路が確保される。押出しには３０００ｌｂｓのダイ圧を用いる。十分に空気を通すトレーの上に、おおよそ１時間、この湿潤ロッドを置く。その後、半乾燥ロッドを、この押出物の形状および軸穴の完全性を保ちながら、注意深く１２ｍｍ長に切断する。これらの燃料ロッドを一晩、室温で乾燥させる。
【００９８】
商標ＥＣＬＩＰＳＥシガレットから燃料要素を、周りの断熱ガラスマットを乱すことなく、注意深く除去する。このシガレットに試験燃料を再挿入し、６０／３０／２喫煙条件下で喫煙する。上で説明したようにＮＤＩＲによって主流中の一酸化炭素を測定する。この燃料への硝酸セリウムまたは硝酸銅の組み込みは、未処理対照と比較して、主流一酸化炭素をそれぞれ３８％および４６％減少させる。
【実施例４】
【００９９】
約１８グラムのグラファイトを、実施例３において説明したように硝酸銅（ＩＩ）・２．５水素化物で処理してか焼させる。約８グラムのこの処理したグラファイトを１０グラムの炭酸カルシウム（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）、１０グラムのグアーガム、および７２グラムのミルドＢＫＯカーボンと混合する。Ｓｉｇｍａブレードミキサーにおいて約１時間、さらなる混合を行う。その後、水を添加してこの粉末を可塑性ドウに転化させる。上で説明したように、この可塑性混合物が押出し後にこの形状を保持するために十分な硬さに確実になるために十分な水を添加する。この段階でのこのドウの含水率は、通常４２から４３％（ｗ／ｗ）である。このドウを室温で一晩、密閉容器内で熟成させる。上で説明したように、燃料ロッドを押出し、１２ｍｍ長の断片に切断し、商標ＥＣＬＩＰＳＥシガレットに挿入する。上で説明したようにＮＤＩＲによって一酸化炭素を測定する。硝酸銅処理グラファイトおよび炭酸カルシウムの組み込みにより、結果として、未処理対照と比較して、ＣＯの約３８％減少が生じる。
【０１００】
上述の説明の中で提示した技術の恩恵を受ける、本発明が属する技術分野の技術者には、本発明の多くの変形および他の実施形態が思い浮かぶ。従って、開示する特定の実施形態に本発明を限定すべきでないこと、ならびに変形および他の実施形態が、添付の特許請求の範囲の中に含まれると解釈されることは理解されたい。特定の用語を本明細書中で用いているが、これらは、一般的および説明的な意味で用いているにすぎず、限定を目的とするものではない。
【図１】
2012502658.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前処理された燃料要素成分を形成するために、金属含有触媒前駆体をフィラー材料もしくはグラファイトまたはこれらの組み合わせと混合する段階；
自由選択により、触媒前駆体または触媒金属化合物を転化させるために、前処理された燃料要素成分をか焼する段階；
自由選択のか焼段階後、燃料要素組成物を製造するために、前処理された燃料要素成分を炭素質材料および結合剤と併せる段階；および
燃料要素組成物を喫煙物品での使用に適応した燃料要素に成形する段階
を含む、喫煙物品用の燃料要素を製造するための方法。
【請求項２】
混合段階が、グラファイト粒子、炭酸カルシウム粒子、粘土粒子およびアルミナ粒子から成る群より選択される粒状材料と金属含有触媒前駆体を混合することを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
か焼段階が、不活性雰囲気下で、触媒前駆体を触媒金属化合物に転化させるために十分な温度および時間にわたって、前処理された燃料要素成分を加熱するまたは照射することを含む、請求項１の方法。
【請求項４】
か焼段階が、前処理された燃料要素成分を約１００℃と約６００℃の間の温度で、約０．２５時間から約８時間、加熱することを含む、請求項３の方法。
【請求項５】
ＶＩＩＩＢ族触媒金属化合物を燃料要素中にまたはこの表面に組み込むことをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記組み込み段階が、前処理された燃料要素成分をＶＩＩＩＢ族金属化合物で前処理することを含む、請求項５の方法。
【請求項７】
ＶＩＩＩＢ族触媒金属化合物が、パラジウム、白金、ロジウム、これらのハロゲン化物、及びこれらの硝酸塩から成る群より選択される、請求項５の方法。
【請求項８】
結合剤が、グアーガム、アルギン酸アンモニウムおよびアルギン酸ナトリウムから成る群より選択される、請求項１の方法。
【請求項９】
成形段階が、燃料要素混合物をロッド形状に押出成形することを含む、請求項１の方法。
【請求項１０】
燃料要素を喫煙物品に組み込むことをさらに含む、請求項１から９のいずれか一項の方法。
【請求項１１】
金属含有触媒前駆体が、触媒金属化合物に熱分解できる金属塩または有機金属化合物の形態のものである、請求項１から９のいずれか一項の方法。
【請求項１２】
金属含有触媒前駆体が、クエン酸塩、硝酸塩、硝酸アンモニウム塩、硫酸塩、シアン酸塩、水素化物、アミド、チオラート、炭酸塩、およびハロゲン化物から成る群より選択される金属塩の形態のものである、請求項１１の方法。
【請求項１３】
金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢおよびＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニドおよびアクチニドから成る群より選択される、請求項１１の方法。
【請求項１４】
金属含有触媒前駆体が、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１１の方法。
【請求項１５】
可燃性炭素質材料と、結合剤と、金属含有触媒前駆体または含有触媒前駆体の熱分解によって生成された触媒金属化合物とを含み、金属含有触媒前駆体または触媒金属化合物が燃料要素内のグラファイトまたはフィラー材料の粒子によって担持されている、喫煙物品への組み込みに適する形態の燃料要素。
【請求項１６】
金属含有触媒前駆体または触媒金属化合物が、炭酸カルシウム、粘度およびアルミナから成る群より選択されるフィラー材料の粒子によって担持されている、請求項１５の燃料要素。
【請求項１７】
ＶＩＩＩＢ族触媒金属をさらに含む、請求項１５の燃料要素。
【請求項１８】
点火端と、吸い口端と、エーロゾル発生システムとを含む喫煙物品であって、エーロゾル発生システムが、エーロゾル発生セグメントおよび熱発生セグメントを含み、前記熱発生セグメントが、請求項１５から１７のいずれか一項の燃料要素を含み、それぞれのセグメントが物理的に離れているが熱交換関係にあるものである喫煙物品。
【国際調査報告】
2012502658.tif 000006
2012502658.tif 000007
2012502658.tif 000008