JP7759395B2 - 霧化用液体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、霧化用液体およびその製造方法に関する。

電池から供給される電力によってエアロゾル生成基材から蒸気またはエアロゾルを発生させ、たばこを含む原料に通過させて、蒸気またはエアロゾルにたばこ成分を含ませる非燃焼型香味喫煙物品が知られている（例えば、特許文献１）。また、ニコチンの効率的な送達を達成するために特許文献２には、ニコチンの水溶液と、有機および／または無機塩と、水より高粘度な有機液体と、特定量の有機アルコールを含み、噴霧剤を含まない、ｐＨが７超である液体製剤が開示されている。

国際公開第２０１６／０７５７４９号 特表２０１８－５３６０１４号公報

霧化用液体は、液体で蔵置、流通されるので、時間経過とともに細菌等によって衛生的な問題が生じる可能性が懸念される。そのため、霧化用液体に酸を添加することが考えられる。しかし、発明者らは、単に酸を添加すると、その腐食作用によって物品の安定性が損なわれることや、液が漏出した場合に他の部品等を腐食させる可能性があることを見出した。かかる事情に鑑み、本発明は喫煙物品の安全性をより高めた霧化用液体を提供することを課題とする。

課題を解決する手段

発明者らは、有機酸イオンと金属イオンとを含有する液体が、前記課題を解決することを見出した。
態様１
有機酸イオンＡと、金属イオンＭと、媒体を含む、霧化用液体であって、
霧化装置内に金属と接触せずに収容される霧化用液体。
態様２
有機酸イオンＡと、金属イオンＭと、媒体を含み、ニコチンを含まない霧化用液体。
態様３
前記金属イオンＭの金属が、周期表第１族または第２族から選択される、態様１または２に記載の霧化用液体。
態様４
前記有機酸イオンＡと、金属イオンＭとが、有機酸金属塩ＡＭに由来する、態様１～３のいずれかに記載の霧化用液体。
態様５
以下の関係を満たす：
（有機酸イオンＡのモル数／金属イオンＭのモル数）≧（Ａの価数／Ｍの価数）
有機酸イオンＡと金属イオンＭの組合せを含む、態様１～４のいずれかに記載の霧化用液体。
態様６
前記液を水で１０倍希釈して得た際のｐＨが４～８．５である、態様１～５のいずれかに記載の霧化用液体。
態様７
態様１～６のいずれかに記載の液体を保持するリザーバー、および
当該リザーバーから供給された液体を霧化する霧化装置を備える、非燃焼型香味吸引物品。
態様８
香味源を保持する原料保持部をさらに備え、当該原料保持部に前記霧化された液体が導入される、態様７に記載の非燃焼型香味吸引物品。
態様９
媒体に、
有機酸金属塩、または
緩衝作用を生じさせる有機酸金属塩と有機酸
を添加することを含む、態様１～６に記載の霧化用液体の製造方法。

本発明によって、喫煙物品の安全性を確保しつつ、喫煙時の不快感を低減させる霧化用液体を提供できる。

非燃焼香味吸引物品の一態様を示す図である。 香味源カプセルの一態様を示す図である。 電源ユニットの一態様を示す図である。 カートリッジの一態様の断面図である。 カートリッジの一態様の内部構造を示す図である。 霧化用液体中のイオン量を示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明において「Ｘ～Ｙ」はその端値であるＸおよびＹを含む。

１．霧化用液体
霧化用液体とは、加熱されるまたは振動を与えられてエアロゾルを発生させる液体である。霧化用液体は、有機酸イオンＡと、金属イオンＭと、媒体とを含む。発明者らは、有機酸を含む霧化用液体は、衛生面での信頼性を高める一方でその腐食性等によって物品の安定性が損なわれるが、有機酸イオンＡと、金属イオンＭが共存すると、その両立を図れることを見出した。

（１）有機酸イオンＡ、金属イオンＭ
金属イオンＭの金属は、周期表第１族または第２族から選択されることが好ましく、入手容易性等の観点から、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、またはＭｇ等が好ましい。有機酸イオンＡは、安息香酸等の芳香族有機酸または乳酸、酒石酸、クエン酸、レブリン酸等のヒドロキシ脂肪酸に由来することが好ましい。特に、ニコチンが液体中に添加される場合、もしくは後述する香味源中にニコチンが含まれる場合、有機酸イオンＡが存在すると喫味阻害感（香味が損なわれる感覚）の発生を抑制できるが、有機酸イオンＡが前記酸に由来するとこの抑制効果がより顕著となる。また、有機酸イオンＡの塩を用いて霧化用液体を調製すると、媒体に対し最小必要量の有機酸イオンＡおよび金属イオンＭを溶解させた霧化用液体を調製することが可能となる。あるいは前記酸は、それ自身による喫味阻害感をもたらしにくいとの利点もある。

霧化用液体は複数の有機酸イオンと、金属イオンとを含んでいてよいが、そのうち少なくとも１組は、有機酸金属塩ＡＭに由来することが好ましい。有機酸金属塩ＡＭとしては、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸カルシウム三水和物、乳酸ナトリウム、クエン酸三ナトリウム、または乳酸カルシウム５水和物が挙げられる。例えば、霧化用液体中に有機酸イオンＡとしてＰｈＣＯＯ^－（安息香酸イオン）、金属イオンＭとしてＮａ^＋が存在する場合、これらは安息香酸ナトリウム（ＰｈＣＯＯＮａ）に由来することが好ましい。

特に、霧化用液体は、下記式（１）を満たす有機酸イオンＡと金属イオンＭの組合せを少なくとも１組含むことが好ましい。
（有機酸イオンＡのモル数／金属イオンＭのモル比）≧（Ａの価数／Ｍの価数） （１）
例えば、霧化用液体に安息香酸ナトリウム２モルが添加されている場合、左辺と右辺は以下のとおりであり式（１）は満たされる。
左辺＝２モル（ＰｈＣＯＯ^－）／２モル（Ｎａ^＋）＝１
右辺＝１／１＝１
また霧化用液体に酒石酸カルシウムが２モル添加されている場合、左辺と右辺は以下のとおりであり式（１）は満たされる。
左辺＝２モル（酒石酸イオン^２－）／２モル（Ｃａ^２＋）＝１
右辺＝２／２＝１

さらに、霧化用液体には、緩衝作用を生じさせる有機酸金属塩と有機酸とが添加されていてもよい。この場合も式（１）が満たされることが好ましい。例えば、緩衝作用を生じさせる組合せとして安息香酸ナトリウムと安息香酸が、それぞれ１モルおよび１０モルが添加される場合、左辺と右辺は以下のとおりであり、式（１）は満たされる。
左辺＝１１モル（ＰｈＣＯＯ^－）／１モル（Ｎａ^＋）＝１１
右辺＝１／１＝１

有機酸イオンＡおよび金属イオンＭの量は、好ましくは、霧化用液体のｐＨを特定の範囲とするように選択される。本発明において、当該霧化用液体のｐＨは、水で１０倍希釈して得た液体のｐＨとして定義され、その値は好ましくは４～８．５、より好ましくは４～７である。

（２）媒体
霧化用液体は液体の媒体を含む。当該媒体としては、水、または多価アルコール等の水性有機溶媒であることが好ましい。その中でも当該分野でエアロゾル生成基材として使用されているものがより好ましい。したがって、一態様において、媒体は、多価アルコール等のエアロゾル生成基材を主成分とし、当該エアロゾル生成基材に対し、好ましくは１～２０重量％の水、より好ましくは３～１０重量％の水を含む。

（３）他の成分
霧化用液体は、ニコチンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。霧化用液体がニコチンを含まない場合、液体中に含有される成分の酸化等による喫味の変性を低減し、品質の安定性を高めることができる。霧化用液体がニコチンを含む場合、その量は、媒体に対し０．５～１０重量％程度である。霧化用液体がニコチンを含む場合は、前述のとおり喫味阻害感を抑制できるという効果が奏される。

有機酸イオンＡと、金属イオンＭは、酸化防止や劣化防止等の機能を有するので、霧化用液体がニコチンを含まない場合は、霧化用液体中に含まれうる香料等の他成分の品質が劣化することを抑制できるという効果が奏される。また、霧化用液体がニコチンを含まない場合、霧化用液体はたばこ材料とともに使用に供されることが好ましい。有機酸とニコチンが別に収容され霧化される場合であっても、前述の通り製品の喫味阻害感を抑制することが可能になる。

霧化用液体は、他の成分として香料等の公知の成分を含んでいてもよい。

（４）霧化装置内への収容
霧化用液体は霧化装置内に収容される。この際、霧化用液体は、一態様において金属と接触せずに収容される。この場合は霧化用液体の漏出等が生じた際に発生する不具合を低減し、製品の安全性をより高めることができる。また、霧化用液体は、別態様において、霧化装置内に金属と接触して収容されていてもよい。本実施形態にかかる霧化用液体は、腐食性が低いので、金属と接触して収容されていても安全性を高めることができる。

２．霧化用液体の製造方法
霧化用液体は任意の方法で製造されるが、媒体に、（１）有機酸金属塩を添加する工程、または（２）緩衝作用を生じさせる有機酸金属塩と有機酸を添加する工程を、備える方法で製造されることが好ましい。

（１）有機酸金属塩を添加する工程
有機酸金属塩としては前述のものを使用できる。有機酸金属塩として１種類を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。その量は、前記ｐＨを達成できる量であることが好ましい。

（２）緩衝作用を生じさせる有機酸金属塩と有機酸を添加する工程
緩衝作用を生じさせる有機酸金属塩と有機酸とは、有機イオン種が同じである酸とその塩の組合せが挙げられる。具体的には、安息香酸と安息香酸塩の組合せ、乳酸と乳酸塩の組合せ等が挙げられる。当該酸と塩の総量は前記ｐＨを達成できるように調整されることが好ましい。ただし、酸と塩の重量比は、好ましくは１：（１０～５０）である。当該比がこの範囲であると塩を多く含むことにより、霧化用液体中の溶質量が増大して霧化用液体の水分活性が低減され、より衛生的な問題の発生を抑制できるので好ましい。

２．非燃焼型香味吸引物品
図１は、非燃焼香味吸引物品の一態様を示す。非燃焼香味吸引物品３０は、電源ユニット３０Ｄと、カートリッジ３０Ｅと、香味材料を保持する原料保持部である香味源カプセル３０Ｆとを有する。非燃焼香味吸引物品３０は、非吸口端ｕ（上流）から吸口端ｄ（下流）へ向かって延びる形状を有する。カートリッジ３０Ｅは、電源ユニット３０Ｄに対して着脱可能である。また、香味源カプセル３０Ｆは、カートリッジ３０Ｅに対して着脱可能である。本態様の非燃焼香味吸引物品においては、原料保持部（香味源カプセル３０Ｆ）の上流で霧化された液体（エアロゾル）を発生させて、当該エアロゾルを原料保持部に導入し、香味成分をエアロゾルに担持させて香味を生成する。霧化用液体がニコチンを含む場合は、非燃焼香味吸引物品は原料保持部を備えないこともできる。

１）原料保持部
原料保持部は、一態様において香味源カプセル３０Ｆである。図２に示すように、香味源カプセル３０Ｆは、香味源３００を収容する収容体３１０と、メッシュ体３２０と、不織布３３０と、キャップ３４０とを有する。後述する霧化部２２０によって霧化されたエアロゾルは、メッシュ体３２０を通じて収容体３１０内に導入され、香味源３００に接触することでエアロゾルに香味が付与される。その後、エアロゾルは不織布３３０を通過して使用者に吸引される。このように、非燃焼香味吸引物品３０では、香味源３００を加熱せずにエアロゾルに香味を付与できる。ただし、香味源３００は加熱されてもよい。この場合、加熱温度は４０～１２０℃程度である。また、香味源３００からは実質的にエアロゾルは発生しない。

エアロゾルの流れ方向において、香味源カプセル３０Ｆ（収容体３１０）の長さは４０ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以下であることがより好ましい。また、エアロゾルの流れ方向において、前記長さは１ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。エアロゾルの流れ方向と直交する方向において、香味源カプセル３０Ｆ（収容体３１０）の収容体３１０の最大長さは２０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、エアロゾルの流れ方向と直交する方向において、香味源カプセル３０Ｆ（収容体３１０）の最大長さは１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。

香味源３００は、一態様においてエアロゾルに香味を付与するたばこ原料片によって構成される。当該原料片のサイズの下限は、０．２～１．２ｍｍであることが好ましく、０．２～０．７ｍｍであることがより好ましい。香味源３００を構成する前記原料片のサイズが小さいほど、比表面積が増大するため、香喫味成分が放出されやすい。前記原料片としては、たばこ刻、またはたばこ原料を粒状に成形した成形体等を用いることができる。香味源３００は、たばこ以外の植物（例えば、ミント、ハーブ等）やメントールなどの天然香料、合成香料、果汁、呈味料や植物原末等を含んでいてもよい。呈味料としては、例えば、甘味、酸味、塩味、旨味、苦味、渋味、こく味、辛味、えぐ味、収れん味などを呈する素材が挙げられる。甘味を呈する素材は、例えば、糖類、糖アルコール、甘味料などが挙げられる。糖類は、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖、多糖類などが挙げられる。甘味料は、例えば、天然甘味料、合成甘味料などが挙げられる。

収容体３１０に収容される香味源３００の充填量は、喫煙時のニコチンの揮散量を増加させる観点から、３００ｍｇ以上であることが好ましく、３５０ｍｇ以上であることがより好ましい。

香味源３００がたばこ原料片を含む場合、霧化用液体はニコチンを含まなくてもよい。一方、香味源３００がたばこ原料片を含まない場合、または非燃焼香味吸引物品３０が原料保持部を備えない場合は、霧化用液体はニコチンを含むことが好ましい。

２）電源ユニット
電源ユニット３０Ｄの一例を図３に示す。電源ユニット３０Ｄは、電池１１０を有する。電池１１０は、使い捨てタイプの電池であってもよく、充電タイプの電池であってもよい。電池１１０の出力電圧の初期値は、１．２Ｖ以上４．２Ｖ以下の範囲であることが好ましい。また、電池１１０の電池容量は、１００ｍＡｈ以上１０００ｍＡｈ以下の範囲であることが好ましい。

３）カートリッジ
カートリッジ３０Ｅの一例を図４、５に示す。図４はカートリッジ３０Ｅの一例の断面図を、図５はその内部構造を示す図である。カートリッジ３０Ｅは、リザーバー２１０と、霧化部２２０と、流路形成体２３０と、外枠体２４０と、エンドキャップ２５０とを有する。カートリッジ３０Ｅは、エアロゾル流路として、霧化部２２０よりも下流側に配置された第１流路２００Ｘを有する。

リザーバー２１０は、霧化用液体２００を貯留する。リザーバー２１０は、エアロゾルの流れ方向（非吸口端から吸口端（上流から下流）へ向かう方向）に直交する断面において流路形成体２３０の周囲に位置する。リザーバー２１０は、流路形成体２３０と外枠体２４０との間の空隙内に位置する。リザーバー２１０は、例えば、樹脂ウェブや綿等の非金属の多孔体によって構成される。また、リザーバー２１０は、霧化用液体２００を収容するタンクによって構成されていてもよい。この場合、タンクはポリマー等で構成される。

霧化部２２０は、電池１１０から供給される電力によって燃焼を伴わずに霧化用液体２００を霧化する。霧化部２２０は、所定ピッチで巻き回された電熱線（コイル）によって構成されている。霧化部２２０は、１．０～３．０Ωの範囲の抵抗値を有する電熱線によって構成されていることが好ましい。所定ピッチは、電熱線が接触しない値以上であり、またより小さい値であることが好ましい。所定ピッチは、例えば、０．４０ｍｍ以下であることが好ましい。所定ピッチは、霧化用液体２００の霧化を安定させるために一定であることが好ましい。所定ピッチとは、互いに隣接する電熱線の中心の間隔である。また、霧化部２２０はセラミックヒーターによって構成されることができる。

リザーバー２１０に保持された霧化用液体２００は、毛細管現象等を利用して霧化部に供給された状態で貯蔵される。霧化部が電熱線で構成される場合、霧化用液体は、非燃焼香味吸引物品（霧化装置）内に金属と接した状態で収容される。しかし、本実施形態にかかる霧化用液体は腐食性が低いので、このように収容されても装置の安定性を高めることができる。また、霧化部がセラミックヒーターで構成される場合、霧化用液体は、非燃焼香味吸引物品（霧化装置）内に金属と接しない状態で収容されていても、接触した状態で収容されていてもよい。当該霧化用液体はセラミックヒーター中に含まれる金属成分に対する腐食性が低いため、装置の安定性を高めることができる。

流路形成体２３０は、エアロゾルの流れ方向に沿って延びる第１流路２００Ｘを形成する筒状形状を有する。外枠体２４０は、流路形成体２３０を収容する筒状形状を有する。外枠体２４０は、エンドキャップ２５０よりも下流側に延びるとともに、香味源カプセル３０Ｆの一部を収容する。エンドキャップ２５０は、流路形成体２３０と外枠体２４０との間の空隙を下流側から塞ぐキャップである。エンドキャップ２５０は、リザーバー２１０に貯留される霧化用液体２００が香味源カプセル３０Ｆ側に漏れる事態を抑制する。

また、本実施形態にかかる霧化用液体は、図に示す方式以外の方式で霧化するタイプの香味吸引器にも好適である。このような方式としては、例えば、液体に超音波振動を与えて霧化する方式、通電によって変形する素子を用いる方式、液体中に発生させた気泡を用いる方式等が挙げられる。

前記素子を用いる方式としては、表面弾性波（ＳＡＷ）方式またはピエゾ方式等が挙げられる。表面弾性波（ＳＡＷ）方式とは、国際公開第２０２１／０３９３４０号に開示されているような、櫛形電極対を備えた圧電素子基板に高周波で電圧を加え、これによって生じる表面弾性波（ＳＡＷ）で液体を霧化する方式である。当該国際公開の内容は本明細書に援用される。

ピエゾ方式は、通電によって変形する圧電素子（ピエゾ素子）を利用して、液体に振動を与えて霧化する方式である。

気泡を用いる方式としては、サーマル方式が挙げられる。当該方式は、内部にヒータを備えるノズルにおいて液体を瞬時に沸騰させ、それにより発生した気泡で液体を吐出して霧化する方式である。サーマル方式およびピエゾ方式は、インクジェットの分野でドロップオンデマンド方式としても知られている。

［比較例１］
媒体として、プロピレングリコールとグリセリンと水を準備し、有機酸として安息香酸（ＢＡ）を準備した。プロピレングリコールとグリセリンを１：１の重量比で混合したものに対し、５重量％の水を加え、さらに、表１に示す量の有機酸を添加して、霧化用液体１、２を調製した。次いで、図１に示す非燃焼型香味喫煙物品を準備し、当該霧化液体を液体保持部に充填した。非燃焼型香味喫煙物品について、十分に訓練されたパネリストによる喫煙試験を実施し、喫味阻害感を評価した。

［実施例１］
媒体として、プロピレングリコールとグリセリンと水を準備し、有機酸塩として安息香酸ナトリウム（ＢＡ－Ｎａ）、有機酸として安息香酸（ＢＡ）を準備した。プロピレングリコールとグリセリンを１：１の重量比で混合したものに対し、５重量％の水を加え、さらに、表１に示す量の有機酸塩と有機酸を添加して、霧化用液体３～５を調製した。次いで、比較例１と同じ方法で、非燃焼型香味喫煙物品について、十分に訓練されたパネリストによる喫煙試験を実施し、喫味阻害感の抑制効果（Ａ：抑制効果が非常に高い、Ｂ：抑制効果が高い、Ｃ：抑制効果が無い）を評価した。結果を表１に示す。また、当該液体を水で１０倍希釈した液で測定したｐＨも併せて示した。

［実施例２］
霧化用液体３～５を準備し、実施例１で用いた非燃焼型香味喫煙物品の液体保持部にそれぞれを充填した。当該物品を４０℃で３か月間蔵置した。蔵置後、当該物品から、前記霧化用液体を取出し、イオンクロマトグラフィーによって、金属イオンの量を定量した。

［比較例２］
霧化用液体３～５の代わりに霧化用液体１、２を用いた以外は、実施例２と同じ方法で、金属イオンの量を定量した。これらの結果を図６に示した。図中、霧化用液体２中に定量された金属イオンの量を１とした。実施例で得た霧化用液体は、いずれも金属イオンの量が少なく、特にＡｌは検出されなかった。

上記から、本実施形態にかかる霧化用液体は他の材料に対する腐食性が低く、より高い安全性を有することが明らかである。さらに、本実施形態にかかる霧化用液体は喫煙時の香味阻害感を低減させることも明らかである。

３０ 非燃焼香味吸引物品
３０Ｄ 電源ユニット
３０Ｅ カートリッジ
３０Ｆ 香味源カプセル
ｕ 非吸口端
ｄ 吸口端
１１０ 電池
２００ 霧化用液体
２１０ リザーバー
２２０ 霧化部
２３０ 流路形成体
２４０ 外枠体２４０
２５０ エンドキャップ
２００Ｘ 第１流路
３００ 香味源
３１０ 収容体
３２０ メッシュ体
３３０ 不織布
３４０ キャップ

Claims (8)

1. 有機酸イオンＡを生成する有機酸と、有機酸イオンＡと金属イオンＭを生成する有機酸金属塩ＡＭと、媒体を含む、霧化用液体であって、
   前記有機酸と前記有機酸金属塩ＡＭの重量比が１：（１０～５０）であり、
   霧化装置内に金属と接触せずに収容される霧化用液体。
2. 有機酸イオンＡを生成する有機酸と、有機酸イオンＡと金属イオンＭを生成する有機酸金属塩ＡＭと、媒体を含み、
   前記有機酸と前記有機酸金属塩ＡＭの重量比が１：（１０～５０）であり、
   ニコチンを含まない霧化用液体。
3. 前記金属イオンＭの金属が、周期表第１族または第２族から選択される、請求項１または２に記載の霧化用液体。
4. 以下の関係を満たす：
   （有機酸イオンＡのモル数／金属イオンＭのモル数）≧（Ａの価数／Ｍの価数）
   有機酸イオンＡと金属イオンＭの組合せを含む、請求項１または２に記載の霧化用液体。
5. 前記液を水で１０倍希釈して得た際のｐＨが４～８．５である、請求項１または２に記載の霧化用液体。
6. 請求項１または２に記載の液体を保持するリザーバー、および
   当該リザーバーから供給された液体を霧化する霧化装置を備える、非燃焼型香味吸引物品。
7. 香味源を保持する原料保持部をさらに備え、当該原料保持部に前記霧化された液体が導入される、請求項６に記載の非燃焼型香味吸引物品。
8. 媒体に、
   有機酸イオンＡを生成する有機酸と、有機酸イオンＡと金属イオンＭを生成する有機酸金属塩ＡＭを添加することを含む、請求項１または２に記載の霧化用液体の製造方法。