JP6574946B2 - 電気分解式ガス吸引具 - Google Patents

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Description

本発明は、本発明は、携帯可能かつ所定量の水素ガス、酸素ガス及びニコチン含有蒸気を同時に又は選択して吸引し得る電気分解式ガス吸引具に関する。
タバコ吸引時に発生する副流煙、呼出煙による受動喫煙の弊害等が社会問題となっており、タール等を含む副流煙等を放出させない又は低減させた所謂電子タバコが提供されている。この電子タバコにはニコチンを含むリキッドを注入して加熱等で蒸気化して吸引する方式のものや、ニコチンを含む使い捨てカートリッジをその都度連結して使用する方式のものが存在する。さらに、近年、タバコ葉を発火せず加熱してニコチン成分のみを吸引し、副流煙を放出させない（又は大幅カットする）所謂加熱式電子タバコも登場している。
しかしながら、従来の電子タバコの場合、副流煙等による受動喫煙の健康被害を回避することはできても、喫煙者本人は少なくともニコチン摂取を継続していることとなり、自主的にニコチン摂取量を減らしていき禁煙することが必須になり、結局、禁煙達成にはつながっていなかった。
従来より、タバコの健康被害には、（１）活性酸素が発生することによる発がん性の上昇、（２）一酸化炭素の吸引による運動機能等の低下や動脈硬化リスク等の上昇、が指摘されてきた。このうち（１）について、活性酸素は酸化力が非常に強く、人間の体内に侵入した細菌やウイルスを除去する役割を有する一方で、人間の正常な細胞をも攻撃し、損傷させてしまうことが知られており、過剰な活性酸素の摂取は、正常な細胞を損傷させる可能性を上昇させ、細胞の劣化及び細胞の変異、又はこれに伴う肌の老化などのリスク、代表的には発がんリスクを上昇させる。
また、（２）について、一酸化炭素の摂取は少量であっても血中ヘモグロビン機能が低下し、軽度の酸欠が継続するため、運動機能や脳機能が低下することとなる。また、赤血球が異常増加するケースもあり、血液の高粘化や血圧上昇、頭痛を招き、動脈効果の遠因となることも指摘されている。
これに対して、近年、水素と活性酸素とは結び付いて還元するため水素が活性酸素を除去する機能が高いことが明らかになっており、また水素と活性酸素との反応物としては生成されるものは水であるため、人体への悪影響が非常に少ないことがわかっている。従って、特に活性酸素が身体に発生しやすい喫煙時には水素を身体に取り入れることが推奨され、水素水販売市場拡大の要因の１つとなっていた。また、一酸化炭素は、酸素と結びつくと二酸化酸素となり無毒化するため喫煙時には酸素を摂取することも推奨される。
特表２０１７−５００１００号公報 特表２０１６−５１０９７０号公報
本発明は、以上の事情に鑑みて創作されたものであり、ニコチンを摂取しながら受動喫煙の防止と喫煙者本人の健康被害の低減とを同時に達成することができ、喫煙者が携帯して自由に持ち運ぶことができる電気分解式ガス吸引具を提供することを目的としている。
上述の課題を解決するために、本発明の電気分解式ガス吸引具は、
水素及び酸素及び／又はニコチン含有蒸気を吸引可能な携帯型の電気分解式ガス吸引具であって、
電池受容部内に配設される電池と、
該電池から電力供給を制御する制御基板と、
該制御基板により電池の陽極及び陰極と通電又は遮電される一対の陽陰電極と、
電気分解式ガス吸引具に脱着可能に取り付けられ、取り付けた状態で下部に前記一対の陽陰電極が内部に挿入される、貯水可能な電解槽と、
前記制御基板により電池から電力供給されると加熱されてニコチン含有蒸気を発生するヒータ装置と、
前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陰極側に流体的に接続する流路と、前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路と、から流入するガスを混合し、貫通孔を有するノズル部まで案内する混合部と、
を備える。
上述の電気分解式ガス吸引具では、ニコチン含有蒸気を発生させるヒータ装置と水を電気分解する電解槽とを同一装置内の制御基板で制御し、混合部で両者から放出されたガスを混合し、吸引用のノズルまで案内する流路を備えているため、ニコチンと水素と酸素とを同時に摂取することができる。上述したようにニコチン吸引の健康被害は、水素と酸素とを摂取することで低減することができるものであり、本電気分解式ガス吸引具では同じ喫煙作業の中でニコチン摂取と同時に水素と酸素とを摂取することができる。また、本電気分解式ガス吸引具は、その吸引具内で電池を含めた各部材が全て配設されるため携帯性にも優れるため何処でも容易に吸引できる点でも有利である。
ただし、水素は酸化すると水に還元されるため、酸化し易い加熱空気中や高酸素濃度の空気中を通過させないことが好ましい。このため本電気分解式ガス吸引具では、水素が発生する陰電極側から混合部までの流路を別途のバイパス流路としている。これにより、ヒータ装置による加熱や陰電極からの酸素に晒されずに、高濃度の水素を直接摂取することができる。
また、前記電解槽内には、前記一対の陽陰電極の間を通って前記一対の陽陰電極の陰極側と陰極側とを区分けする仕切り部材が設けられ、該仕切り部材は、前記電解槽内の下方で流体的に接続している、ことが好ましい。
上述したようにニコチンやタールは不完全燃焼時には一酸化炭素を生成するが、一酸化炭素は酸化すると二酸化炭素となり無毒化する。したがって、電解槽から放出される酸素は、ニコチン含有蒸気(タールも含有する場合あり)を生成するヒータ装置内に流入させることが好ましい。本電気分解式ガス吸引具では、酸素を発生させる陽極側と水素を発生させる陰極側との間を仕切り部材で区分けし、酸素のみ放出する陽極側とヒータ装置とを接続することとしている。また、陰極側は上述するように混合部までのバイパス流路を設けている。これにより、ニコチン等を無毒化しつつ、同時に高濃度の水素を摂取することができる。なお、仕切り部材はイオン交換できるような流体的接続部が下方に設けてられている。
また、前記制御基板は、ユーザからの操作信号に基づく前記一対の陽陰電極への通電信号とヒータ装置への通電信号とを受信し、それぞれの信号に基づいて前記電池から前記一対の陽陰電極極及び前記ヒータ装置への電力供給を行い、
前記ヒータ装置は、前記一対の陽陰電極に電池からの電力が供給されていることを条件として、電池からの電力が供給されるように制御する、ことが好ましい。
本電気分解式ガス吸引具では、ニコチンを放出するヒータ装置の作動は、電解槽内の陽陰電極に電力が供給され水素、酸素が発生していることを条件としている。したがって、従来の電子タバコと異なり、ニコチン摂取による健康被害を常時低減することとなり、水素、酸素量が多い場合には本電気分解式ガス吸引具の使用がむしろ健康促進に役立つこととなる。
また、前記制御基板は、ユーザからの操作信号により、前記一対の陽陰電極極及び前記ヒータ装置それぞれへの電力供給量を、変化するように制御しても良い。
本電気分解式ガス吸引具は、ニコチン量を低減しながら徐々に水素、酸素摂取量の割合を増やしていくこともでき、同じ装置の利用で喫煙者が常用するニコチン摂取から水素、酸素の摂取に自然に移行し易い点で禁煙促進から健康増進への転換を進めやすくなる。
具体的には、前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陰極側に流体的に接続する流路は、前記仕切り部材によって区分けされた陰極側の上部から直接、前記混合部に接続され、
前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路は、前記仕切り部材によって区分けされた陽極側の上部から前記ヒータ装置の下部に接続し該ヒータ装置内を通過して前記混合部に接続される、ことが好ましい。
また、前記混合部は、
前記ヒータ装置の上方及び前記ノズルの底部に装着され、
前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陰極側に流体的に接続する流路から前記ノズル部の貫通孔まで流体的に接続する水素ガス流路と、
前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路から前記ノズルの貫通孔まで流体的に接続する酸素及びニコチン含有ガス流路と、を備えており、
前記水素ガス流路と前記水素及びニコチン含有ガス流路とは合流してノズル部の貫通孔まで案内される、
構成が例示される。
この電気分解式ガス吸引具によれば、電解槽内の陰極側からの水素のバイパス流路と電解槽内の陽極側からヒータ装置を通過した酸素及びニコチンの流路と、の両者からのガスを混合してノズル部に案内する１つの混合部を設けており、一体形状で小型かつ携帯性の高い装置を提供している。
また、本電気分解式ガス吸引具は、前記仕切り部材によって区分けされた陽極側の上部と前記ヒータ装置の下部との間には酸素ガス透過膜が配設される、ことが好ましい。
酸素を放出する陽電極側とヒータ装置との間に酸素透過膜を設け、酸素のみを透過させる酸素透過膜を設けることで、ニコチン等の不完全燃焼により生成される一酸化炭素酸化の酸化を促進することができる。なお、仕切り部材の設けない場合であっても、水素と酸素とのバイパス流路を混合部まで設け（酸素が含有される点では水素が水になるデメリットはあるが加熱しない状態ゆえ所定以上の水素量は確保される）、電解槽とヒータ装置との間に酸素透過膜を設けて一酸化炭素を酸化する場合も考えられる。
また、前記ヒータ装置内には、該ヒータ装置で加熱される白金触媒が配設され、
該白金触媒は、前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路上に位置する、ことが好ましい。
ヒータ装置内に白金触媒を配設し、ニコチン等生成のための加熱と同時に白金触媒を加熱すると白金触媒と陽電極側からの酸素とによって一酸化炭素が酸化され、二酸化炭素になり無毒化することとなる。
本発明の電気分解式ガス吸引具によれば、ニコチンを摂取しながら受動喫煙の防止と喫煙者本人の健康被害の低減とを同時に達成することができ、喫煙者が携帯して自由に持ち運ぶことができる。
本発明の電気分解式ガス吸引具の実施形態を模式的に示すブロック図である。 本発明の電気分解式ガス吸引具の実施形態の実施形態を模式的に表すブロック図である。 本発明の電気分解式ガス吸引具の電解槽内における電気分解の様子を示す略模式図が示されている。
以下に、本発明の電気分解式ガス吸引具の実施形態を例示説明する。図１にはその実施形態を模式的に表すブロック図、図２には図１の実施形態の代表例の略平断面図、図３には電気分解式ガス吸引具の電解槽内における電気分解の様子を示す略模式図が示されている。なお、本発明の電気分解式ガス吸引具は、図示されるものに限られず、また図示及び説明の内容を一般常識の範囲内で改変したものをも含むことはいうまでもない。
図１に示すように、本電気分解式ガス吸引具は、電池４とＬＥＤ１６、制御手段１７、電解槽３、ヒータ装置５、混合部２、ノズル部５で概ね構成されている。まず、電池４は充電式であり、電解槽３には一対の陽陰電極６、７が配設されている。陽陰電極６、７は、制御手段３３を介して電池４からの電力が供給され、ＬＥＤ１６は電池４に接続されている。制御手段１７には、電極制御回路１７ａと、ヒータ制御回路１７ｂと、ＬＥＤ制御回路１７ｃ、電力供給手段（電力供給回路）１７ｄとが備えられている。
ユーザが操作ボタン１８を操作すると、これに応じて電極制御回路１７ｄが電解槽３内の一対の電極６、７への通電・遮断を制御し、電力供給手段１７ｄにより電池４から供給される電力量を可変して電極６、７に電力を供給する。一対の電極６、７に電力が供給されると電解槽１０内に貯留する水を電気分解し、陽電極６側に酸素が発生し、陰電極７側に水素が発生する。
陰電極７から発生した水素は、バイパス流路１４を介して混合部２に直接流入する。また、陽電極６から発生した酸素は、流路１９ａを介して一旦ヒータ装置５に流入する。
また、ヒータ装置５は、電極制御回路１７ａにより電解槽３内の一対の陽陰電極６、７に電力供給（通電）していると判定した場合にのみ、ユーザによる操作ボタン１８の操作に応じてヒータ装置５内のヒータへの通電を制御する。そして、電力供給手段１７ｄによりヒータへの電力量を変化させてヒータ装置の加熱温度を制御する。ヒータ装置５に電力が供給されるとヒータ装置５内のニコチン等含有蒸気が発生する。
ヒータ装置５で発生したニコチン等含有蒸気は、流路１９ａから流入した水素と混合して流路１９ｂを介して混合部２に流入する。ここでヒータ装置５は、ニコチン等を含有させたリキッド、ゲル、エアゾルをヒータで加熱してニコチン等含有の蒸気を発生させるものであるが、その他、ヒータ装置５には芳香オイル等を注入し、これを加熱することで芳香付きのニコチン等含有蒸気を発生させることも考えられる。
バイパス流路１４及び流路１９ｂからの水素、酸素及びニコチン等含有蒸気は、バイパス流路１４及び流路１９ｂそれぞれと接続する混合部２内の水素ガス流路、酸素及びニコチン含有流路（図示せず）が合流することで混合部２内で混合され、ノズル部５に接続する。そして、混合された水素、酸素及びニコチン等含有蒸気はノズル部５内の流路で十分な混合がなされ、ユーザの吸引口まで到達する。
次に、図１の電気分解式ガス吸引具１の代表的構成例について図２を参照して説明する。図２に示すように、本電気分解式ガス吸引具１は、図２の下方から順に電池４、電解槽３、ヒータ装置５を内部に配設するアトマイザー部１１、混合部２、マウスピース１５、ノズル部５とが連結されて全体としてハイプ形状を形成している。又は、全体としてパイプ形状とするため電池４、電解槽３、ヒータ装置５は、図示しないカバー部材内に挿入して連結・配設する場合もある。
電池４は電池受容部（図２の電池４の外表面（斜線部））内に配設される充電式である。電解槽３には一対の陽陰電極６、７がそれぞれ長手方向に対向して起立している。一対の陽陰電極６、７の下端は、それぞれ対応する電池４の陽陰電極と接続している（図１に示す制御手段１７を介在させているがここでは省略する）。ここで図３を参照しつつ、電解槽３内の構成や陽陰電極６、７が通電した場合の電解槽３内における電気分解の様子について説明する
図３に示すように貯水された電解槽３は概ね、中空で長手方向に延びる筒部材３ｂと、筒部材３ｂの底部を閉鎖する底部材３ａと、筒部材３ａの上部を閉鎖する蓋部材３ｃ、３ｄ（３ｃと３ｄとは一体成形であっても良い）と、で構成されている。陽陰電極６、７を通電させると、陽電極６の近傍には酸素（Ｏ２）が発生し、陰電極７の近傍には水素（Ｈ２）が発生する。発生した酸素及び水素は、水よりも比重が軽いため、上方に移動し、それぞれ隙間３ｇへと移動する。ここで、電解槽３はその上端から下方に延びて電解槽３を陰電極７側の水素ガス発生層１２と陽電極６側の酸素ガス発生層１３とに区分けする仕切り部材８が設けられている。仕切り部材８の下端は、水素ガス発生層１２と酸素ガス発生層１３とを流体的に接続させるように底部材３ａの上面から隙間３ｇが設けられている。
この仕切り部材８により酸素及び水素の上方への移動中において、電解槽３内での酸素と水素との混合が阻害される。一方で、仕切り部材８で仕切られない仕切り板８の下部に設けられた上記隙間３ｇの下部においては、水（Ｈ２Ｏ）の自由な移動、すなわち酸素及び水素の発生に必要なイオン（「ＯＨ−」及び「Ｈ＋」）の移動が可能である。このように、仕切り部材５０によって、電気分解をしつつ酸素と水素の混合の阻害を達成している。
蓋部材３ｃは、酸素ガス発生層１３の上部を閉鎖するが、蓋部材３ｃの一部又は蓋部材３ｃと仕切り部材８又は筒部材３ｂとの間に開口３ｅを設けている。開口３ｅは酸素透過膜９で閉鎖されている。したがって、隙間３ｇ等により水素ガス発生層１２から酸素ガス発生層１３に水素が漏洩しても酸素透過膜９により外部（図２のヒータ部材５内に放出される気体は酸素のみに限定される。
また、水素ガス発生層１２でも、蓋部材３ｄにより水素ガス発生層１２の上部が閉鎖されるが、水素ガス発生層１２側の筒部材３ｂの上部に開口３ｆが設けられる。開口３ｆは、バイパス流路１４に連結している。したがって、陰電極７で発生した水素ガス発生層１２内の水素は、バイパス流路１４に流入し、上方に流れることとなる。
再び図２を参照すれば、混合部２は、ヒータ装置５を覆うアトマイザー部１１の上方に連結されてる。バイパス流路１４の上端は、混合部２に連結され、水素を混合部２に直接流入する。また、酸素透過膜９を通過した酸素は、ヒータ装置５内に流入する。
ヒータ装置５は、アトマイザー部１１の内部でニコチンオイル等の混合液が貯留され、ヒータ（図示せず）で混合液を加熱し、ニコチン等含有蒸気を上方に放出する。ヒータ装置５には酸化白金触媒層１０が設けられる。この酸化白金触媒層１０の白金触媒がヒータ装置５により加熱されるとヒータ装置５内（又はアトマイザー部１０内）に流入した酸素がニコチン等の不完全燃焼により一酸化炭素を酸化させ、二酸化炭素として無毒化させる。
ヒータ装置５で発生したニコチン等含有蒸気は、アトマイザー部１１の上方（ヒータ装置５の上方）に連結された混合部２内の酸素及びニコチン含有流路（図示せず）に流入する。ノズル部５は、下部で混合部２の上部と連結し、その内部には上下に連通する貫通孔（図示せず）を有している。混合部２内で合流した水素ガス流路、酸素及びニコチン含有流路はノズル部５の貫通孔に接続し、所定の助走区間で水素、酸素及びニコチン等含有蒸気を混合させながら上部（ユーザの吸口）に放出する。
なお、混合部２の上方にはユーザの吸口を保護するために樹脂等の軟らかい部材で形成されたマウスピース１５が連結されても良い。
以上、本発明のガス吸引具についてその実施形態を例示説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書等の記載の精神や教示を逸脱しない範囲で他の変形例や改良例が得られることが当業者は理解できるであろう。
１ 電気分解式ガス吸引具
２ 混合器
３ 電解槽
３ａ 底部材
３ｂ 筒部材
３ｃ、３ｄ 蓋部材
３ｅ、３ｆ 開口
３ｇ 隙間
４ 電池
５ ヒータ装置
６ 陽電極
７ 陰電極
８ 仕切り部材
９ 酸素透過膜
１０ 白金触媒（酸化白金触媒層）
１１ アトマイザー部
１２ 水素ガス発生区域
１３ 酸素ガス発生区域
１４ 水素バイパス流路
１５ マウスピース
１６ ＬＥＤ
１７ 制御手段
１７ａ 電極制御回路
１７ｂ ヒータ制御回路
１７ｃ ＬＥＤ制御回路
１７ｄ 電力供給手段
１８ 操作ボタン（操作手段）
１９ａ 流路
１９ｂ 流路

Claims (8)

  1. 水素及び酸素及び／又はニコチン含有蒸気を吸引可能な携帯型の電気分解式ガス吸引具であって、
    電池受容部内に配設される電池と、
    該電池から電力供給を制御する制御基板と、
    該制御基板により電池の陽極及び陰極と通電又は遮電される一対の陽陰電極と、
    電気分解式ガス吸引具に脱着可能に取り付けられ、取り付けた状態で下部に前記一対の陽陰電極が内部に挿入される、貯水可能な電解槽と、
    前記制御基板により電池から電力供給されると加熱されてニコチン含有蒸気を発生するヒータ装置と、
    前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陰極側に流体的に接続する流路と、前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路と、から流入するガスを混合し、貫通孔を有するノズル部まで案内する混合部と、
    を備える、ことを特徴とする電気分解式ガス吸引具。
  2. 前記電解槽内には、前記一対の陽陰電極の間を通って前記一対の陽陰電極の陰極側と陰極側とを区分けする仕切り部材が設けられ、該仕切り部材は、前記電解槽内の下方で流体的に接続している、ことを特徴とする請求項１に記載の電気分解式ガス吸引具。
  3. 前記制御基板は、ユーザからの操作信号に基づく前記一対の陽陰電極への通電信号とヒータ装置への通電信号とを受信し、それぞれの信号に基づいて前記電池から前記一対の陽陰電極極及び前記ヒータ装置への電力供給を行い、
    前記ヒータ装置は、前記一対の陽陰電極に電池からの電力が供給されていることを条件として、電池からの電力が供給されるように制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気分解式ガス吸引具。
  4. 前記制御基板は、ユーザからの操作信号により、前記一対の陽陰電極極及び前記ヒータ装置それぞれへの電力供給量を、変化するように制御することができる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気分解式ガス吸引具。
  5. 前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陰極側に流体的に接続する流路は、前記仕切り部材によって区分けされた陰極側の上部から直接、前記混合部に接続され、
    前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路は、前記仕切り部材によって区分けされた陽極側の上部から前記ヒータ装置の下部に接続し該ヒータ装置内を通過して前記混合部に接続される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気分解式ガス吸引具。
  6. 前記混合部は、
    前記ヒータ装置の上方及び前記ノズルの底部に装着され、
    前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陰極側に流体的に接続する流路から前記ノズル部の貫通孔まで流体的に接続する水素ガス流路と、
    前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路から前記ノズルの貫通孔まで流体的に接続する酸素及びニコチン含有ガス流路と、を備えており、
    前記水素ガス流路と前記水素及びニコチン含有ガス流路とは合流してノズル部の貫通孔まで案内される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気分解式ガス吸引具。
  7. 前記仕切り部材によって区分けされた陽極側の上部と前記ヒータ装置の下部との間には酸素ガス透過膜が配設される、ことを特徴とする請求項５に記載の電気分解式ガス吸引具。
  8. 前記ヒータ装置内には、該ヒータ装置で加熱される白金触媒が配設され、
    該白金触媒は、前記電解槽内の前記一対の陽陰電極の陽極側及び前記ヒータ装置に流体的に接続する流路上に位置する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気分解式ガス吸引具。
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