Електронна аерозольна сигарета

1. Електронна аерозольна сигарета, що має гільзу і мундштук, яка відрізняється тим, що на зовнішній стінці гільзи (14) розташований отвір (4) для входу повітря; у гільзі (14) розташовані електронна печатна плата (3), порожнина (5) нормального тиску, датчик (6), парорідинний сепаратор (7), розпорошувач (9), резервуар (11) постачання рідини; причому електронна печатна плата (3), порожнина (5) нормального тиску, датчик (6), парорідинний сепаратор (7), розпорошувач (9), резервуар (11) постачання рідини розташовані послідовно; на одній стороні датчика (6) передбачений канал (18) потоку, який веде до внутрішньої стінки гільзи (14), в якій датчик (6) має порожнину (8) від'ємного тиску; у розпорошувачі (9) розміщена порожнина (10) розпорошування, а розпорошувач (9) перебуває в контакті з резервуаром (11) постачання рідини і утримується на відстані від гільзи (14); між гільзою (14) і однією стороною резервуара (11) постачання рідини розташоване кріпильне кільце (13) для кріплення резервуара (11) постачання рідини, а на іншій стороні резервуара (11) постачання рідини є канал (12) для проходження аерозолю; наявні канал (17) для випуску газу і мундштук (15); отвір (4) для входу повітря, порожнина (5) нормального тиску, датчик (6), парорідинний сепаратор (7), розпорошувач (9), канал (12) для проходження аерозолю, канал (17) для випуску газу і мундштук (15) послідовно 2 (19) 1 3 90256 4 8. Електронна аерозольна сигарета за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що у парорідинному сепараторі (7) передбачений наскрізний отвір. 9. Електронна аерозольна сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що силікагельний зворотний клапан (31) закриває зовні наскрізний отвір парорідинного сепаратора (7). 10. Електронна аерозольна сигарета за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що: у стінці (25) порожнини розпорошування (10) передбачений перепускний отвір (29); усередині порожнини (10) розпорошування розташований нагрівний елемент (RL); з однієї сторони нагрівного елемента (RL) передбачений перший вихідний отвір (24) потоку повітря; а зовні навколо стінки (25) порожнини розпорошування розташоване пористе тіло (27); з однієї сторони розпорошувача (9) розташований перший п'єзоелектричний елемент (М1); а з однієї сторони розпорошувача (9) передбачена опуклість (36). 11. Електронна аерозольна сигарета за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що у розпорошувачі (9) додатково розташований другий п'єзоелектричний елемент (35). 12. Електронна аерозольна сигарета за п. 10, яка відрізняється тим, що пористе тіло (27) у розпорошувачі (9) може бути виконане із піноподібного нікелю, повсті із волокон нержавіючої сталі, піни з високомолекулярного полімеру або керамічної піни; нагрівний елемент (RL) може бути виконаний із платинового дроту, дроту із ніхромового сплаву або залізохромоалюмінієвого сплаву з рідкісноземельними елементами або ж бути виконаний у формі пластини; стінка (25) порожнини розпорошування може бути виконана із оксиду алюмінію або кераміки. 13. Електронна аерозольна сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що парорідинний сепаратор (7) виконаний із пластмаси або кремнієорганічного каучуку. 14. Електронна аерозольна сигарета за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що в резервуарі (11) постачання рідини розташоване пористе тіло (28) для утримування розчину, причому пористе тіло (28) заповнене поліпропіленовим волокном, териленовим волокном або нейлоновим волокном, або ж пластмасою, що формується шляхом спінювання, або ж воно може бути відлите у формі стовпчика із ламінованих шарів поліхлорвінілу, поліпропілену та полікарбонату. 15. Електронна аерозольна сигарета за п. 6, яка відрізняється тим, що герметичний магнітокерований контакт (К1), перший магнітний стальний елемент (20), другий магнітний стальний елемент (21) і гофрована мембрана (22) можуть бути замінені на напівпровідниковий тензодатчик, де зазначений тензодатчик має герметизовану мембрану і встановлений на місце гофрованої мембрани датчика. 16. Електронна аерозольна сигарета за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що резервуар (11) постачання рідини містить нікотиновий розчин, який використовують для розпорошування та який містить 0,4-3,5 % нікотину, 0,05-2 % сигаретної есенції, 0,1-3,1 % органічної кислоти, 0,1-0,5 % антиоксиданту, а решту складає 1,2пропіленгліколь. Даний винахід стосується електронної сигарети і, зокрема, електронної аерозольної сигарети, що містить нікотин і не містить смол. Незважаючи на загальновідому „шкідливість паління для здоров'я" кількість курців в усьому світі досягає 1 мільярда і з кожним роком невпинно збільшується. Всесвітня організація охорони здоров'я (WHO) 1 березня 2003р. уклала Всесвітню рамкову конвенцію щодо контролю виробництва і споживання тютюну. Згідно зі статистичними даними WHO щороку від хвороб, викликаних палінням, вмирає приблизно 4,9млн. людей. Хоча паління може викликати серйозні респіраторні хвороби та рак, курцю повністю відмовитися від паління надзвичайно важко. Активним інгредієнтом сигарети є нікотин. Під час паління нікотин разом з великою кількістю аерозольних часток смоли, що створюються горінням сигарети, потрапляють в альвеоли курця і швидко ними поглинаються. Після потрапляння в кров нікотин впливає на рецептори центральної нервової системи курця, внаслідок чого людина відчуває розслаблення і легке сп'яніння, подібне тому, що викликають психічні стимулятори. Нікотин належить до групи алкалоїдів низької молекулярної маси. Невелика доза нікотину є практично нешкідливою для організму людини, а період напіврозпаду нікотину в крові є досить коротким. Головною шкідливою речовиною в тютюні є смола. Смола тютюну складається із тисяч інгредієнтів, десятки з яких є канцерогенними субстанціями. На сьогоднішній день доказано, що пасивне паління може бути для людини більш шкідливим, ніж активне. Було запропоновано чимало замінників сигарети, які містили лише нікотин і не містили смолу. Багато з них, наприклад, „нікотиновий пластир", „нікотинове полоскання для роту", „розпорошувач нікотину у резервуарі з газом високого тиску і пропелентом", „нікотинова жуйка", „нікотиновий напій" та інші виготовлялися із чистого нікотину. Хоча ці замінники не містили смолу, головним їхнім недоліком було те, що вони не дозволяли досягати ефективної пікової концентрації нікотину в крові курця через повільне поглинання нікотину і, таким чином, не давали курцю повної насолоди тютюнового фана. Крім того, ці замінники сигарети не давали курцеві можливості чинити звичні для нього дії вдихання або всмоктування і, отже, вряд чи знайдуть широке визнання як ефективні замісники сигарети серед бажаючих кинути палити. 5 Метою даного винаходу є створення електронної аерозольної сигарети, яка позбавлена вищезазначених недоліків і може використовуватися як ефективний засіб для відмови від паління або як замісник тютюнових сигарет. Поставлена мета досягається в такому технічному рішенні. Електронна сигарета згідно з даним винаходом має такі елементи: гільзу та мундштук; причому вхід для повітря виконаний в зовнішній стінці гільзи; послідовно розташовані у вищезгаданій гільзі електронну печатну плату, порожнину нормального тиску, датчик, паро-рідинний сепаратор, розпорошувач, резервуар постачання рідини; канал для проходження потоку на одній стороні датчика; порожнину від'ємного тиску в датчику; порожнину розпорошування в розпорошувачу; кріпильне кільце для кріплення резервуара постачання рідини, розташоване між однією стороною резервуара постачання рідини і гільзою; і канал проходження аерозолю, розташований на іншій стороні резервуара постачання рідини, де електронна печатна плата містить електронну схему вмикання і високочастотний генератор; при цьому резервуар постачання рідини перебуває в контакті з розпорошувачем; а отвір для входу повітря, порожнина нормального тиску, паро-рідинний сепаратор, розпорошувач, канал проходження аерозолю, канал для випуску газу і мундштук послідовно з'єднані між собою. На передньому кінці сигарети, усередині гільзи передбачені світловипромінювальний діод (LED) та елемент живлення. Усі вищеперелічені елементи складаються в єдину, цілісну конфігурацію на зразок сигарети з мундштуком, сигари чи люльки. Крім того, на внутрішній стінці гільзи додатково розміщений індикаторний елемент; усередині гільзи розташований мікровимикач для ручного очищання, з'єднаний з датчиком у паралельному ланцюзі; між датчиком і порожниною від'ємного тиску усередині датчика влаштована гофрована мембрана; усередині датчика розміщені перший і другий магнітні стальні елементи і герметичний магнітокерований контакт між ними, причому другий магнітний стальний елемент приєднаний до гофрованої мембрани; усередині датчика розміщений силікагельний зворотний клапан, усередині якого розташований третій магнітний стальний елемент, а зовні цього клапана, зі сторони цього магнітного стального елемента розташований герметичний магнітокерований контакт; у парорідинному сепараторі передбачений наскрізний отвір, який закривається зовні силікагельним зворотним клапаном; у стінці порожнини розпорошування передбачений перепускний отвір, усередині порожнини розпорошування розташований нагрівний елемент, на одному боці якого передбачений довгий випускний отвір, зовні навколо стінки порожнини розпорошування розташоване пористе тіло, а з одного боку розпорошувача розміщений перший п'єзоелектричний елемент; крім того, в розпорошувачу є другий п'єзоелектричний елемент; пористе тіло в розпорошувачу може бути виконане із піноподібного нікелю, повсті із волокон нержавіючої сталі, піни з високомолекулярного полімеру 90256 6 або керамічної піни; нагрівний елемент може бути виконаний із платинового дроту, дроту із ніхромового сплаву або залізохромоалюмінієвого сплаву з рідкісноземельним елементом або ж бути виконаний у формі пластини з провідною керамікою чи керамікою з позитивним температурним коефіцієнтом; стінки порожнини розпорошування можуть бути виконані із оксиду алюмінію або кераміки; паро-рідинний сепаратор може бути виконаний із пластмаси або кремнійорганічного каучуку; у резервуарі постачання рідини розташоване пористе тіло для утримування розчину, яке може бути заповнене поліпропіленовим волокном, териленовим волокном або нейлоновим волокном, або ж пластмасою, що формується шляхом спінювання, або ж воно може бути відлите у формі стовпчика із ламінованих шарів поліхлорвінілу, поліпропілену та полікарбонату; замість герметичного магнітокерованого контакту, першого та другого магнітного стального елемента, гофрованої мембрани може використовуватися напівпровідниковий тензодатчик, встановлений на місце гофрованої мембрани датчика. Даним винаходом пропонується також електронна аерозольна сигарета іншої конфігурації, де розпорошувач розташований у задній частині гільзи, резервуар постачання рідини розміщений між паро-рідинним сепаратором і розпорошувачем, а на одному кінці резервуара постачання рідини до розпорошувача розташований пружинний елемент для притискання цього резервуара до розпорошувача. Однією з переваг сигарети згідно з винаходом є те, що паління її не супроводжується вдиханням смоли, що дозволяє значно зменшити канцерогенний ризик. Крім того, у користувача такої сигарети виникає таке саме відчуття паління, як і при палінні звичайної сигарети, а відсутність необхідності в її підпалюванні виключає ризик пожежної небезпеки при її вживанні. Невелика зміна конструкції резервуара утримування розчину дозволяє заряджати сигарету згідно з винаходом звичайними медикаментами, призначеними для введення за допомогою апаратів лікування респіраторного тракту. Перелік фігур креслення Фіг.1: схематичне зображення загальної конструкції сигарети згідно з даним винаходом. Фіг.2: схематичне зображення іншого варіанта загальної конструкції сигарети згідно з даним винаходом. Фіг.3: схематичне зображення загальної конструкції сигарети з індикаторним елементом згідно з даним винаходом. Фіг.4: схематичне зображення конструкції датчика в сигареті згідно з даним винаходом. Фіг.5: схематичне зображення конструкції датчика з силікагельним зворотним клапаном згідно з даним винаходом. Фіг.6: схематичне зображення конструкції розпорошувача згідно з даним винаходом. Фіг.7: схематичне зображення конструкції керамічного елемента в розпорошувачу згідно з даним винаходом. 7 Фіг.8: схематичне зображення іншого варіанта конструкції розпорошувача згідно з даним винаходом. Фіг.9: схематичне зображення конструкції паро-рідинного сепаратора згідно з даним винаходом. Фіг.10: схематичне зображення іншого варіанта конструкції паро-рідинного сепаратора згідно з даним винаходом. Фіг.11: схематичне зображення конструкції вузла сполучання резервуара постачання рідини з мундштуком згідно з даним винаходом. Фіг.12: функціональна схема електричних ланцюгів згідно з даним винаходом Нижче поданий докладний опис даного винаходу з посиланнями на супровідні фігури креслення. Варіант 1 здійснення винаходу Як показано на Фіг.1, сигарета згідно з винаходом може мати суцільну конструкцію, подібну звичайному мундштуку з сигаретою, сигарі або люльці. На зовнішній стінці гільзи 14 сигарети передбачений отвір 4 для входу повітря. Усередині гільзи 14 послідовно розташовані світловипромінювальний діод 1, елемент 2 електричного живлення, електронна печатна плата 3, порожнина 5 нормального тиску, датчик 6, паро-рідинний сепаратор 7, розпорошувач 9, резервуар 11 постачання рідини і мундштук 15. Електронна печатна плата 3 містить електронну схему вмикання і високочастотний генератор. Як показано на Фіг.4, у датчику 6 передбачена порожнина 8 від'ємного тиску, відокремлена від датчика 6 гофрованою мембраною 22. Усередині датчика 6 розташовані також перший магнітний стальний елемент 20, другий магнітний стальний елемент 21 і герметичний магнітокерований контакт між ними, причому другий магнітний стальний елемент 21 приєднаний до гофрованої мембрани 22. Розпорошувач 9 перебуває в контакті з резервуаром 11 постачання рідини через опуклість 36, а в розпорошувачу 9 є порожнина 10 розпорошування. Як показано на Фіг.6 і 7, у стінці 25 порожнини 10 розпорошування є перепускний отвір 29. У цій порожнині розташований нагрівний елемент 26, який може бути виконаний із платинового дроту, дроту із ніхромового сплаву або залізохромоалюмінієвого сплаву з рідкісноземельним елементом або ж бути виконаний у формі пластини з провідною керамікою чи керамікою з позитивним температурним коефіцієнтом. На стороні, протилежній нагрівному елементу 26, передбачений випускний отвір, який може мати форму довгого випускного отвору 24 або короткого випускного отвору 30 залежно від матеріалу стінки 25 порожнини розпорошування. Довгий випускний отвір 24 може мати форму однієї чи більше щілин завширшки від 0,1мм до 1,3мм або одного чи більше кіл діаметром від 0,2мм до 1,3мм. Короткий випускний отвір 30 має діаметр приблизно від 0,3мм до 1,3мм. Стінка 25 порожнини розпорошування оточена пористим тілом 27, яке може бути виконане із піноподібного нікелю, повсті із волокон нержавіючої сталі, піни з високомолекулярного полімеру або керамічної піни. У розпорошувачу 9 передбачений також перший п'єзоелектричний 90256 8 елемент 23. Стінка 25 порожнини розпорошування може бути виконана із оксиду алюмінію або із кераміки. Як показано на Фіг.9, паро-рідинний сепаратор 7 з наскрізним отвором може бути виконаний із пластмаси або кремнійорганічного каучуку. На Фіг.11 можна бачити, що між однією стороною резервуара 11 постачання рідини і гільзою 14 розташоване кріпильне кільце 13 для кріплення резервуара 11 постачання рідини, а на іншій стороні цього резервуара є канал 12 для проходження аерозолю. У резервуарі постачання рідини розміщене пористе тіло 28 утримування розчину, яке може бути заповнене поліпропіленовим волокном, териленовим волокном або нейлоновим волокном, або ж пластмасою, що формується шляхом спінювання, або воно може мати форму стовпчика із поліамінової полімерної піни чи з поліпропіленової піни; в альтернативному варіанті це тіло може бути виконане у формі стовпчика, відлитого із шарів поліхлорвінілу, поліпропілену та полікарбонату. Отвір 4 для входу повітря, порожнина 5 нормального тиску, паро-рідинний сепаратор 7, розпорошувач 9, канал 12 проходження аерозолю, газовідвідний канал 17 та мундштук 15 з'єднані послідовно між собою. На функціональній електричній схемі Фіг.12 використовуються такі позначення: К1 - герметичний магнітокерований контакт 19; RL - нагрівний елемент 26; LED1 - світловипромінювальний діод 1; U2 - елемент детектування низької напруги, який служить для захисту літієвого елемента живлення від надмірного розряджання; М1 - перший п'єзоелектричний елемент 23; С1, С2, R3, L1, СЗ, BG, M1 - елементи схеми генератора Колпітса (Colpitts) з ємкісним зворотним зв'язком. Ця схема працює таким чином: коли К1 закривається, польовий транзистор U1 ланцюга живлення відкривається, RL включається, і генератор Колпітса починає працювати, М1 передає високочастотні механічні коливання на розпорошувач 9, який, таким чином, здійснює розпорошування. Коли користувач сигарети затягується, в мундштуку 15 створюється від'ємний тиск, і перепад тиску повітря або швидкісний потік між порожниною 5 нормального тиску і порожниною 8 від'ємного тиску викликає вироблення датчиком 6 сигналу вмикання, і з'єднана з ним електронна печатна плата 3 починає працювати. При цьому гофрована мембрана 22 датчика 6, деформуючись, відводить другий магнітний стальний елемент 21 від герметичного магнітокерованого контакту 19, який внаслідок цього замикається (тобто К1 замикається) під дією переважаючої сили магнітного поля першого магнітного стального елемента 20, відкриваючи електронний вимикач на польовому транзисторі (тобто U1 відкривається) Високочастотним генератором може служити схема Колпітса з частотою генерації 550кГц - 8МГц, елемент автопідстроювання частоти якого резонує з першим п'єзоелектричним елементом 23, виконаним у формі кільця, енергія коливань якого передається молекулам рідини, a LED1 світиться, отримуючи живлення від акумуляторного елемента 2. Повітря надходить у порожнину 5 нормального тиску через отвір 4 для входу повітря, прохо 9 дить по каналу 18 повітрі датчика, а потім через отвір у паро-рідинному сепараторі 7 і далі - в порожнину 10 розпорошування у розпорошувач 9. Швидкісний потік, що проходить через випускний отвір, виштовхує нікотиновий розчин із пористого тіла 27 у порожнину 10 розпорошування у формі дрібних крапель, де нікотиновий розчин піддається ультразвуковому розпорошуванню під дією першого п'єзоелектричного елемента 23 і нагрівного елемента 26. Після розпорошування краплі порівняно великого діаметра осідають на стінку під дією турбулентного потоку і знову поглинаються пористим тілом 27 через перепускний отвір 29, у той час як краплі малого діаметра захоплюються потоком і утворюють аерозоль, який всмоктується через прохід 12 аерозолю, газовідвідний канал 17 і мундштук 15. Пористе тіло 28 утримування розчину в резервуарі 11 постачання рідини перебуває в контакті з опуклістю 36 на розпорошувачу 9, чим забезпечується постачання рідини шляхом капілярної інфільтрації. Мундштук 15 має різьбу. Коли нікотиновий розчин у резервуарі 11 постачання рідини повністю витрачається, користувач може відкрутити мундштук 15, вийняти резервуар 11 постачання рідини, знов заправити його нікотиновим розчином, вставити в гільзу 14 і загвинтити на місце мундштук 15. Герметичний магнітокерований контакт 19, перший магнітний стальний елемент 20, другий магнітний стальний елемент 21 і гофрована мембрана 22 можуть бути замінені на напівпровідниковий тензодатчик з герметизованою мембраною, установленим на місце гофрованої мембрани датчика. Для спрощення конструкції перший п'єзоелектричний елемент 23 у розпорошувачу 29 можна не використовувати, а розпорошування нікотинового розчину здійснювати тільки за допомогою нагрівного елемента 26. У цьому разі розпорошувач може мати менші розміри, а конструкція решти взаємозв'язаної частини електронної аерозольної сигарети залишиться такою самою, як у варіанті 1. Крім того, як показано на Фіг.8, можна відмовитися від п'єзоелектричного 23 і нагрівного елемента 26 у розпорошувачу 9, а в порожнині розпорошування може бути розміщений додатковий другий п'єзоелектричний елемент 35 у формі пластинки з одним або багатьма ламінованими шарами. В такій конструкції потік, що проходить через вихідний отвір, буде вібрувати у фокусі другого п'єзоелектричного елемента 35 і, таким чином, потрапляти під дію потужного ультразвукового розпорошування. Як показано на Фіг.10, силікагельний зворотний клапан 31 може закривати зовні наскрізний отвір паро-рідинного сепаратора 7. При затягуванні споживачем потік, що при цьому виникає, досягає цього наскрізного отвору, і оскільки тиск повіт 90256 10 ря в ньому зростає, силікагельний зворотний клапан 31 відкривається і пропускає цей потік; в інших випадках силікагельний зворотний клапан 31 закритий. Як показано на Фіг.5, у конструкцію з силікагельним зворотним клапаном 31 може бути включений також датчик 6. У такій конструкції під час затягування створений цим рухом потік надходить у силікагельний зворотний клапан 31, тиск повітря зростає, об'єм повітря збільшується, третій магнітний стальний елемент 34 у цьому клапані поступово наближається до герметичного магнітокерованого контакту 19 до тих пір, поки цей контакт не замкнеться і не ввімкне електричний ланцюг, в результаті чого вихід повітря силікагельного зворотного клапана 31 зі зростанням перепаду тиску повітря відкривається. Герметичний магнітокерований контакт 19 може бути виконаний також на базі датчика Холла або магнітодіода чи магнітотриода. Варіант 2 здійснення винаходу Як показано на Фіг.2, для поліпшення постачання рідини розпорошувач 9 тут розташований позаду всередині гільзи 14, а резервуар 11 постачання рідини - між парорідинним сепаратором 7 і розпорошувачем 9. Для притискання резервуара 11 постачання рідини до розпорошувача 9 передбачений пружинний елемент 33 на одному кінці резервуара 11. Інші компоненти та їхні функції є такими самими, як у варіанті 1 здійснення винаходу. На внутрішній стінці гільзи 14 описаних вище варіантів 1 і 2 виконання електронної аерозольної сигарети за даним винаходом може бути передбачений також цифровий дисплей 32 для індикації кількості подій паління протягом дня і рівня заряду елемента живлення. Завдяки тому, що датчик 6 має лінійний вихідний сигнал, що є пропорційним силі всмоктування (тобто тривалість його періоду спрацьовування є прямопропорційною силі всмоктування), розпорошувач 9 працює в лінійному режимі, що забезпечує повну імітацію звичайної сигарети, включаючи її зовнішній вигляд. Мікровимикач 16 у гільзі 14 з'єднаний у паралельному ланцюзі з датчиком 6 і використовується для ручного очищення. У вільні від паління проміжки часу користувач натисканням на мікровимикач 16 може включати з'єднаний паралельно з цим мікровимикачем датчик 6 і, таким чином, видаляти залишкові та інші забруднення із гільзи 14. Призначений для розпорошування нікотиновий розчин містить 0,4-3,5% нікотину, 0,05-2% сигаретної есенції, 0,1-3,1% органічної кислоти, 0,10,5% антиоксиданту, а решту складає 1,2пропіленгліколь. 11 90256 12 13 90256 14 15 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 90256 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601