PL213491B1 - Papieros niedymiacy rozpylany elektronicznie - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina techniki

Wynalazek dotyczy papierosa niedymiącego rozpylanego elektronicznie, który zawiera tylko nikotynę bez smoły.

Stan techniki

Wbrew temu, że wszyscy wiedzą, że „ palenie jest szkodliwe do twojego zdrowia, liczba palących na całym świecie sięga już do 1 miliarda, i liczba ta zwiększa się każdego roku.

W marcu 3, 2003, Ś wiatowa Organizacja Zdrowia WHO zawarł a globalną Ramową Konwencję Kontroli Tytoniu. Stosownie do danych statystycznych, z WHO, każdego roku około 4,9 miliona ludzi umiera z powodu chorób wywoływanych przez palenie papierosów. Chociaż palenie może powodować poważne choroby układu oddechowego i raka, to pozostaje nadzwyczajnie trudne dla palących przestać palić zupełnie.

Czynnym składnikiem w papierosie jest nikotyna. Podczas palenia, nikotyna, razem z dużą zawartością smoły w kropelkach aerozolowych wytwarzanych w wypalanym papierosie, wchodzi do pęcherzyków płucnych palącego i szybko jest absorbowana.

Gdy jest już zaabsorbowana do krwi palącego, wtedy nikotyna wykazuje skutki swego oddziaływania na receptory centralnego systemu nerwowego palącego, który odpręża się i doznaje przyjemnego odczucia nietrzeźwości podobnej do wytwarzanego przez inne czynniki rozweselające.

Nikotyna jest rodzajem alkaloidu z niskim ciężarem cząsteczkowym, mała dawka nikotyny istotnie jest nieszkodliwa dla ludzkiego ciała i jej okres połowicznego zaniku we krwi jest całkiem krótki.

Najbardziej szkodliwą substancją w tytoniu jest smoła, przy czym smoła w tytoniu jest złożona z tysię cy skł adników, z których dziesięć jest substancjami rakotwórczymi.

Obecnie, zostało udowodnione, że bierne palenie może być bardziej szkodliwe dla niepalących.

Niektóre substytuty papierosa, które zawierają tylko nikotynę bez smoły były proponowane, i wiele z nich, takie jak plaster nikotyny, pł yn nikotynowy do ust, czynniki aerozolowe pakowane pod wysokim ciśnieniem w zbiorniczkach z gazem rozpylającym aerozol nikotynowy, nikotynowe gumy do żucia, napoje nikotynowe itd. są wykonywane z czystej nikotyny.

Chociaż te substytuty papierosów są wolne od smoły, ich główną wadą jest to, że efektywny pik stężenia nie może być osiągany we krwi palącego z powodu niskiej absorpcji nikotyny i tym samym nie może dostarczyć palącemu prawdziwej przyjemności, w dodatku, te substytuty papierosa nie mogą zadowalać standardowych istotnych działań palacza, na przykład, stanów wdychania albo ssania, i tym samym nie jest prawdopodobne by mog ł y być tak szeroko zaakceptowane, jako efektywne substytuty dla skutecznego rzucenia palenia albo, jako skuteczne substytuty papierosów dla palacza.

Istota wynalazku

Papieros według wynalazku zawiera: powłokę, kartridż do przechowywania roztworu nikotyny, zasilacz, urządzenie ładujące z gniazdem wtykowym, układ sterowania, usytuowany na płytce drukowanej i przeznaczony do sterowania funkcjami użytkowymi papierosa, zasilany z baterii generator wysokiej częstotliwości, usytuowany na płytce układu sterowania, czujnik przepływu powietrza, rezystancyjny czujnik obecności ciała, atomizer roztworu nikotyny z wysokotemperaturową dyszą parowania, przy czym kartridż, wyposażony w jednokierunkowy zawór wtryskowy, jest połączony z usytuowaną w zasysającej powietrze końcówce powłoki elektrotermicznego dyszą parowania, poprzez elektroniczną pompę lub zawór połączony z wnęką dozującą, przy czym atomizer jest połączony z generatorem wysokiej częstotliwości, ponadto większość wyjść układu sterowania jest przyłączonych odpowiednio do generatora wysokiej częstotliwości, grzejnika elektrycznego, elektronicznej pompy lub zaworu, natomiast czujnik obecności ciała oraz czujnik przepływu powietrza są przyłączone do wejść układu sterowania.

Korzystnym jest, gdy czujnik obecności ciała jest czujnikiem rezystancyjnym lub kapacytancyjnym.

Korzystnym jest także gdy generator wysokiej częstotliwości na płytce układu sterowania jest oscylatorem typu kapacytancja połączenia trzech punktów, oscylatorem typu induktancja połączenia trzech punktów lub też transformatorem typu obwód oscylacyjny, z częstotliwością od 35 KHz do 3,3 MHz.

Korzystnym jest także gdy atomizer jest piezoelektrycznym ultradźwiękowym rozpylaczem, zawierającym ultradźwiękowy element piezoelektryczny i usytuowanym na zewnątrz dyszy parowania, przy czym obwód automatycznego dokładanego nastawiania częstotliwości w układzie sterowania rezonuje z elementem piezoelektrycznym.

PL 213 491 B1

Korzystnym jest także gdy zawór wtryskowy jest jednokierunkowym zaworem dla wtrysku cieczy i jest uszczelniony przez element kulisty lub stoż kowy pod naciskiem sprężyny.

Korzystnym jest także gdy czujnik przepływu powietrza jest złożony z zestawu połączonych w jedną całość termicznie czułych rezystorów w kształcie filmu.

Korzystnym jest także gdy jedno z wyjść układu sterowania jest przyłączone do ekranu wyświetlacza celem obrazowania, liczbowo albo graficznie, stanu parametrów operacyjnych niedymiącego elektronicznie rozpylanego papierosa, przy czym stan parametrów operacyjnych niedymiącego elektronicznie rozpylanego papierosa obejmuje pojemność baterii, dzienną częstotliwość palenia, przeciętny zużycie nikotyny w cyklu, objętość roztworu nikotyny i ostrzeżenia o skutkach palenia.

Korzystnym jest także gdy ekran wyświetlacza jest ekranem ciekłokrystalicznym.

Korzystnym jest także gdy elektroda rezystancyjnego lub kapacytancyjnego czujnika obecności ciała jest złożona z rezystorów foliowych z górną i dolną warstwą metalu, usytuowanego na końcu cygarniczki, przy czym zmiana parametrów rezystancji albo kapacytancji spowodowana po kontakcie czujnika obecności ciała z ciałem ludzkim jest wprowadzana do układu sterowania, a ponadto czujnik obecności ciała stanowi przełącznik obecności ciała.

Korzystnym jest także gdy elektroniczna pompa, napędzana przez silnik lub silnik liniowy, napędza opóźniacz o dużym przełożeniu prędkości na wałku sprzęgającym, wolnoobrotowo lecz z dużym momentem obrotowym.

Korzystnym jest także, gdy elektroniczna pompa jest pompą perystaltyczną lub pompą nurnikową lub pompą mimośrodową lub pompą śrubową lub pompą piezoelektryczną lub pompą super magnetostrykcyjną lub pompą termo-rozprężną lub pompą termo-kurczliwą lub też termiczną pompą pęcherzykową.

Korzystnym jest także, gdy perystaltyczna pompa zawiera silikonową rurkę żelową, wałek prowadzący, ślimak i silnik.

Korzystnym jest także, gdy elektroniczna pompa lub zawór jest zaworem termicznie kurczliwym, wykonanym ze stopu niklu-tytanu z pamięcią lub drutu ze stopu z pamięcią opartego na miedzi na silikonowej rurce żelowej, która jest zaciskana pod wpływem siły elektrotermicznego kurczenia się stopu nikiel-tytan z pamięcią albo drutów ze stopu z pamięcią opartego na miedzi.

Korzystnym jest także gdy dysza parowania jest rurką o średnicy wewnętrznej od 0,05-2 mm i efektywnej długości roboczej od 3-20 mm, wykonaną z materiałów, które są odporne na wysokie temperatury i mają niskie przewodnictwo cieplne.

Korzystnym jest także, gdy elektryczny element grzejny w dyszy parowania, wykonany z drutów ze stopu niklu-chrom, stopu żelazo-chrom-aluminium, stopu stali nierdzewnej, złota, platyny lub wolfram-molibden, ma kształt liniowy lub pojedynczej spirali lub wiązki lub wiązki spiralnej, a korzystnie liniowy lub wiązki spiralnej.

Korzystnym jest także, gdy druty ze stopu nikiel-chrom, stopu żelazo-chrom-aluminium, stopu stal nierdzewna, złoto, platyna, wolfram-molibden są przewidziane na wewnętrznej ścianie dyszy.

Korzystnym jest także, gdy druty ze stopu niklu-chromu, stopu żelazo-chrom-aluminium, stopu stali nierdzewnej, złota, platyny, wolfram-molibden są przewidziane na zewnątrz dyszy, zapewniając stosowny czas odpowiedzi w trybie zasilania z uprzednim krótkoterminowym podgrzewaniem.

Korzystnym jest także, gdy elektryczny element grzejny stanowi powłokę na wewnętrznej ścianie dyszy parowania, przy czym powłoka ta może być wykonana z elektrotermicznych materiałów ceramicznych, półprzewodnikowych materiałów ceramicznych lub filmu metalicznego odpornego na korozję.

Korzystnym jest także, gdy film metaliczny odpornego na korozję jest wykonany ze złota, niklu, chromu, platyny lub molibdenu.

Korzystnym jest także, gdy powłoka może być wykonana w procesie spiekania, w procesie chemicznego osadzania przez spiekanie i w procesie jonowego natryskiwania.

Korzystnym jest także, gdy dysza parowania jest dyszą odporną na wysokie temperatury.

Korzystnym jest także, gdy dysza parowania, wykonana z metalu o wysokiej rezystancji, stanowi element grzewczy.

Korzystnym jest także, gdy pompa termo-kurczliwa jest elektrotermiczną perystaltyczną pompą termo-kurczliwą, wykonaną z drutów ze stopu niklu-tytanu z pamięcią lub stopu z pamięcią bazującego na miedzi, z rurką żelową, która jest odpowiednio w trzech punktach ściskana podczas procesu elektrotermicznego kurczenia się, tak, aby utworzyć wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy.

PL 213 491 B1

Korzystnym jest także, gdy pompa termo-rozprężna zawiera wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy przez umożliwienie mikro zbiornikowi wodoru z osadzonym grzejnym elementem elektrycznym blokowania wlotu cieczy i otwierania wylotu cieczy w czasie trwania termicznej rozprężania.

Korzystnym jest także, gdy pęcherzykowa pompa termiczna zawiera wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy przez jej szybkie odparowywanie na elektrycznym filmie grzejnym.

Korzystnym jest także, gdy wyposażona w zawór dozująca wnęka jest cylindrem skonfigurowanym z wlotem i wylotem cieczy i zawiera tłok z mikro otworkami i sprężyną powrotną przyłączoną do tłoka.

Korzystnym jest także, gdy układ sterowania i ultradźwiękowa mikro-pompa są połączone w jedną cało ść na pojedynczym chipie krzemowym.

Korzystnym jest także, gdy mikro-pompa jest aktywowana ze zwłoką od 0,1 - 0,5 sekundy, gdy elektryczny grzejnik jest aktywowany, natomiast wyłączenie tego grzejnika następuje ze zwłoką od

0,2-0,5 sekundy, gdy układ sterowania (8) mikro-pompy jest wyłączony.

Korzystnym jest także, gdy kartridż jest wykonany korzystnie z odpornego na przenikanie nikotyny kauczuku silikonowego.

Korzystnym jest także, gdy dysza parowania, wykonana z konwencjonalnej ceramiki lub z ceramiki silikatu aluminiowego, tlenku tytanu, tlenku cyrkonu, ceramicznego tlenku itru, stopionego krzemu, dwutlenku krzemu lub stopionego tlenku aluminium lub też z politetrafluoetylenu, włókna węglowego, włókna szklanego, ma kształt prostej lub spiralnej rurki.

Korzystnym jest także gdy w przednim końcu osłony zawiera połączoną z układem sterowania czerwoną, aktywną podczas zasysania, diodę elektroluminescencyjną, przy czym, w przypadku wystąpienia sygnału piłokształtnego w cyklu 1,2 sek., jej luminancja migotania zmienia się w trybie stopniowym.

Korzystnym jest także, gdy zasilacz jest baterią jednorazową lub baterią doładowywaną.

Ponadto korzystnym jest także, gdy kartridż jest napełniony konwencjonalnym lekiem i stanowi substytut aparatu dostarczającego lek do płuc.

Opis rysunków

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w poniższym opisie przykładów wykonania objaśnionych rysunkiem, na którym na poszczególnych figurach przedstawiono jak poniżej:

Fig. 1 - schematyczny układ konstrukcyjny papierosa w pierwszym przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 2 - schemat blokowy budowy układu elektryczno-elektronicznego papierosa zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 3 - schematyczną strukturę konstrukcji wysokotemperaturowej dyszy parowania i element termiczno-elektryczny zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 4 - strukturę konstrukcji zaworu wykonanego ze stopu z pamięcią zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 5 - konstrukcję pompy perystaltycznej wykonanej ze stopu z pamięcią zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 6 - konstrukcję perystaltycznej pompy zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 7 - układ konstrukcyjny elektronicznego papierosa w drugim przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 8 - układ konstrukcyjny papierosa typu ciśnieniowego w trzecim przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 9 - układ konstrukcyjny papierosa typu ciśnieniowego w czwartym przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem;

Fig. 10 - strukturę konstrukcji wnęki dozującej w czwartym przykładzie zgodnie z obecnym wynalazkiem.

Szczegółowy opis wynalazku

Generator wysokiej częstotliwości płytki układu sterowania 8 jest oscylatorem typu kapacytancja łącznika trzech punktów, oscylatorem typu induktancja łącznika trzech punktów, lub układem oscylacyjnym typu transformator, który ma częstotliwość od 35 KHz do 3,3 MHz.

Obwód obejmuje obwód automatycznej dokładnej nastawy częstotliwości rezonujący z elementem piezoelektrycznym 20.

Kartridż 13, jako zbiornik przechowywania roztworu nikotyny, jest wykonany z silikonowego kauczuku, alternatywnie, z innych polimerów, które są odporne na przenikanie używanej nikotyny.

Jednokierunkowy zawór wtryskowy 12 jest uszczelniony i zamknięty przez element kulkowy albo stożkowy będący pod naciskiem sprężyny.

PL 213 491 B1

Czujnik 18 przepływu powietrza może być zawarty w układzie łączonych w jedną całość termoczułych rezystorów w kształcie filmu.

Elektroda czujnika 19 obecności ciała, która jest czuła na dotyk ludzkiego ciała, jest złożona z filmu wyższego metalu i z filmu niższego metalu i usytuowana na końcu cygarniczki (uchwytu papierosa).

Zmiany parametrów rezystancji albo kapacytancji wskutek ludzkiego dotyku są wprowadzane do układu sterowania 8 dla realizacji działania przełącznika czułości ciała.

Elektrycznie sterowana elektroniczna mikropompa 11, napędzana przez silnik albo silnik liniowy, napędza opóźniacz, który ma duży stosunek prędkości, przez (sprzęgło) połączenie wałkowe, by obracać się przy niskiej prędkości, ale z dużym momentem obrotowym. Pompą może być pompa perystaltyczna, pompa nurnikowa, pompa mimośrodowa, albo pompa śrubowa.

Alternatywnie, pompa cieczy może być pompą piezoelektryczną, pompą super magnetostrykcyjną, pompą napędzaną termiczną rozszerzalnością, pompą napędzaną kurczliwością termiczną, pompą termiczną pęcherzykową.

Pompa elektrycznie sterowana albo zawór może być termicznie kurczliwy. Zawór jest utworzony na rurce z kauczuku silikonowego przez stop niklu-tytanu z pamięcią lub stop z pamięcią bazujący na miedzi pod działaniem siły elektrotermicznego kurczenia się.

Elektrotermiczna dysza parowania 17 jest wykonana z materiałów o odporności na wysokie temperatury z niskim przewodnictwem cieplnym.

Dyszą parowania 17 jest kanalik, z wewnętrzną średnicą 0,05 - 2 mm i efektywną długością roboczą 3 - 20 mm, elektryczny element grzejny jest przewidziany wewnątrz dyszy, i kształty elektrycznego elementu grzejnego i dyszy wnęki są zaprojektowane tak, by ułatwiać parowanie i wyrzucanie płynu. Dysza parowania 17 może być wykonana z konwencjonalnej ceramiki, albo też może być wykonana z ceramiki silikatów aluminiowych, tlenku tytanu, dwutlenku cyrkonu, ceramiki tlenku itru, stopionego krzemu, dwutlenku krzemu, stopionego tlenku aluminium.

Dysza parowania 17 może być w kształcie rurki prostej albo spiralnej, i też może być wykonana z politetrafluoetylenu, włókna węglowego, włókna szklanego albo z innych materiałów z podobnymi własnościami.

Elektryczny element grzejny usytuowany w dyszy parowania 17 może być wykonany z drutów stopu niklu-chromu, stopu żelaza-chromu-aluminium, stali nierdzewnej, złota, platyny, stopu wolframumolibdenu, itd. i może być w kształcie linii prostej, pojedynczej spirali, podwójnej spirali, wiązki albo spiralnej wiązki, przy czym prosta linia i wiązka są preferowane.

Funkcja ogrzewania realizowana przez elektryczny element grzejny może być uzyskiwana przez stosowanie powłoki-warstwy ogrzewającej naniesionej na wewnętrzną ścianę rury, przy czym powłoka może być wykonana z materiałów ceramicznych elektrotermicznych, materiałów półprzewodnikowych, filmów metali odpornych na korozję, takich jak złoto, nikiel, chrom, platyna i molibden.

Metoda dla uzyskania takiej powłoki może obejmować nanoszenie przez proces spiekania powłoki, proces chemicznego osadzania powłoki przez spiekanie chemiczne i proces jonowego natryskiwania.

Materiały wspominane powyżej mogą być dostarczana w granicach wewnętrznej ściany dyszy parowania w jakimkolwiek z procesów wspominanych powyżej.

Dysza z wysoką rezystancją, wykonana z metalu, nie musi mieć żadnego elementu grzejnego i może być zasilana bezpośrednio prądem grzewczym.

Alternatywnie, materiały wspominane powyżej mogą być rozmieszczane na zewnątrz dyszy parowania w jakikolwiek ze sposobów wspominanych powyżej, i stosowny czas odpowiedzi też może być uzyskiwany w trybie zasilania z krótkoterminowym uprzednim podgrzewaniem.

Roztwór nikotyny używanej w procesie rozpylania zawiera nikotynę, glikol propylenowy, glicerol, kwasy organiczne, czynniki przeciwutleniające, esencję, wodę i alkohol, w którym zawartość nikotyny jest 0,1% - 6%, zawartość glikolu propylenowego od 80% - 90%, kwasów organicznych od 0,2% - 20%, resztą jest glicerol, esencja, czynniki przeciwutleniające, woda i alkohol.

P r z y k ł a d 1:

Schematyczny układ konstrukcyjny papierosa elektronicznego w pierwszym przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem.

Zasadnicza zasadą elektronicznego papierosa według wynalazku jest to, że gdy palący będzie kłaść cygarniczkę na ustach, czujnik 19 obecności ciała uaktywnia płytkę układu sterowania 8, która wytwarza wtedy dwa rozruchowe napięcia kolejno, jedno wykorzystane do zasilania elektrycznego

PL 213 491 B1 elementu grzejnego dyszy parowania 17 a drugie wykorzystane do aktywowania elektronicznej mikropompy 11 pokazanej na Fig. 6.

Przechowywany roztwór nikotyny jest wtedy pompowany do dyszy parowania 17 z kartridża 13. Na elektrycznym ogrzewającym elemencie piezoelektrycznym 20 dyszy parowania 17, roztwór nikotyny jest następnie odparowywany do pary o wysokiej temperaturze, która później jest wyrzucana z otwierającego się końca elektronicznego papierosa.

W powietrzu, wyrzucana para jest wtedy rozprężana, po czym kondensuje się do aerozolowych mikrokropelek.

Skutkiem działania ultradźwiękowego elementu piezoelektrycznego 20 zamontowanego na dyszy jest to, że, po pierwsze, dużo kropelek cieczy w niestabilnym termicznie przepływie powietrza pod wysokim ciśnieniem będzie w wystarczającym kontakcie z elektrycznym elementem grzejnym, ażeby zostały przez to odparowane; po drugie, kropelki cieczy w dyszy parowania 17 bezpośrednio są rozdrabniane i rozpylane; po trzecie, możliwości wystąpienia ich wzajemnego zderzania się można uniknąć, gdy roztwór nie będzie ogrzany powyżej temperatury wrzenia.

Skutek pełnej atomizacji będzie pozwalać kropelkom aerozolu o średnicach 0,2 - 3 mm wchodzić do pęcherzyków płucnych łatwo i być absorbowanymi.

Czujnik 18 przepływu powietrza jest czuły na rozpuszczone powietrze, które wchodzi przez wlot powietrza 16, kiedy ma miejsce stan ssania.

Odczuwane sygnały są przekazywane do układu sterowania 8, i układ sterowania 8 odcina zasilanie mikro pompy i grzejnika elektrycznego po określonej zwłoce czasowej.

Zmiany stosunku pomiędzy opóźnieniami czasowymi mikro pompy i grzejnika elektrycznego są następujące: po aktywacji elektrycznego grzejnika aktywowany, mikro pompa jest aktywowana ze zwłoką czasową od 0,1 - 0,5 sekundy; elektryczny grzejnik jest następnie wyłączany ze zwłoką czasową od 0,2 - 0,5 sekundy, gdy układ sterowania 8 mikro pompy jest wyłączany, tak by zagwarantować kompletne odparowanie roztworu nikotyny po wtrysku ilościowym płynu bez jakichkolwiek pozostałości.

Zbiornik przechowywania roztworu nikotyny może być zaprojektowany w różnych innych rozmiarach, jakie są wymagane.

Roztworem nikotyny może być napełniany raz dziennie, albo raz na parę dni.

Ciekłokrystaliczny ekran wyświetlacza 10 może pokazywać parametry obrazujące stan działania, takie jak pojemność baterii, ilość razy palenia w danym dniu, przeciętne zużycie w cyklu dziennym nikotyny i ostrzeżenia przed paleniem. Migotanie czerwonej diody elektroluminescencyjnej 3 dla każdego zapalenia papierosa elektronicznego, i sygnał fali piłokształtnej, który trwa 1,2 sekundy i jest podawany przez układ sterowania 8 dla migotania błysków sygnałów, które dostarczają stopniową zmianę luminancji naśladują zapalanie i proces spalania konwencjonalnego papierosa.

Urządzenie ładujące 1, wtykowe gniazdo ładowania 2, sprężyna 4, osłona 6 baterii 5 i nitki 7, przełącznik 9, rurka kanalikowa 14 i płytka przegrody 15 są pokazane na

Fig. 1. - Rurka z żelu krzemu 601, wałek prowadzący z rolkami dociskowymi 602, ślimak 603 i silnik 604 są pokazane na Fig. 6.

Wykonania obecnego wynalazku nie wyłączają możliwości połączenia w jedną całość układu sterowania 8 i ultradźwiękowej mikro pompy na jednym mikroukładzie (chip) przez zastosowanie Mechanicznego Systemu Mikroelektronicznego [Micro Elektronic Mechanical System (Mems)],

P r z y k ł a d 2:

Uproszczony papieros elektronicznie rozpylany

Na Fig. 7 jest pokazany układ konstrukcyjny elektronicznego papierosa w drugim przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem, w którym rozpylacz ultradźwiękowy, generator wysokiej częstotliwości i ceramiczny element piezoelektryczny 20 są pominięte.

Dla uzyskania pożądanego efektu rozpylania, w połączeniu z dyszą zastosowane są drobne cienkie druty grzejne (patrz Fig. 3) tak, że maksymalne średnice jednej albo więcej wnęk (szczelin) parowania utworzonych pomiędzy drutem grzejnym i wewnętrzną ścianą dyszy sięgały od 0,02 mm do 0,6 mm.

Funkcja pominiętego czujnika 18 przepływu powietrza jest zastąpiona w ten sposób, że początkowy sygnał czujnika 119 obecności ciała albo kapacytancji jest opóźniany o pewny czas przez układ sterowania 8 i działa jako sygnał kończący.

Elektroniczny papieros jest skonfigurowany jak następuje: dysza parowania 117, wykonana z drutu stopowego niklu-tytanu z pamięcią stopu napędzana termicznie pompa 111 (patrz Fig. 5) i kartridż 113, połączony z pompą 111, zawierającą system przesyłania cieczy, dwa wyjścia układu sterowania 108 kolejno są połączone do elektrycznego grzejnika i pompy albo zaworu, i czujnik 119

PL 213 491 B1 obecności ciała jest połączony do wejścia układu sterowania; bateria 105 i czerwona dioda LED 103 są usytuowane w przednim końcu wewnątrz osłony, i tworzą integralną całość przypominającą cygarniczkę, fajkę albo pióro.

Pompa napędzana termicznie jest elektrotermiczną kurczliwą pompą perystaltyczną, wykonaną z drutów stopu niklu-tytanu z pamięcią lub stopu bazującego na miedzi, z rurką żelową, która jest naciskana w trzech punktach kolejno podczas procesu elektrotermicznego kurczenia się, aby ukształtować wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy.

Zmiana objętości wnęki wewnątrz pompy napędzanej termicznie określa ilość roztworu, która może być każdorazowo rozpylona. Podczas kontaktu z ustami użytkownika, czujnik 119 obecności ciała aktywuje układ sterowania 108, układ sterowania 108 wtedy dostarcza prąd zasilania do pompy napędzanej termicznie i elektrycznego grzejnika, i wyjście z układu sterowania jest wyłączane następnie po opóźnieniu 2 sekundowym dla reaktywacji przy następnym zapalaniu.

Alternatywnie, pompa napędzana termiczną rozszerzalnością lub pompa termiczna pęcherzykowa też jest odpowiednia.

Pompa napędzana termiczną rozszerzalnością wytwarza wnękę ciśnieniową dla wypompowania cieczy przez umożliwienie mikro zbiornikowi wodoru, z osadzonym elektrycznym elementem grzejnym, blokować wlot cieczy i otwierać wylot cieczy w czasie trwania termicznej rozszerzalności.

Gniazdo ładowania 102, dioda LED 103, bateria 105, przełącznik 109, zawór wtryskowy 112 napełniania cieczą oraz otwór powietrzny 116 są pokazane na Fig. 7.

Drut elektrody prowadzącej 401, drut grzejny 402, nitka 403, podstawa 404 i dysza 405 są pokazane na Fig. 3.

Wspornik 501, sprężyna rozciągana 502, płytka nacisku wypompowującego 503, rurka żelowa krzemowa 504, płytka ograniczająca nacisk 505, sprężyna oporowa 506, drut stopowy z pamięcią 507, elektroda A 508, elektrody B 509 i elektrody C 510 są pokazane na Fig. 5.

P r z y k ł a d 3:

Elektroniczny papieros wykonany ze stopu Ni-Ti z pamięcią.

Na Fig. 8 jest pokazany układ konstrukcyjny papierosa typu ciśnieniowego w trzecim przykładzie wykonania zgodnie z obecnym wynalazkiem.

Elektrotermiczna dysza parowania 217 jest przyłączona do płynnego kartridża 213 poprzez pneumatyczny zawór 220, a super elastyczny element 210 jest przyłączony do płytki naciskowej 211, która jest połączona z kartridżem 213 poprzez ciśnienie (nacisk), pneumatyczny zawór jest złożony z pneumatycznego filmu 214, magnetycznego stalowego pierścienia 218, stalowej igły zaworu 220 i powrotnej sprężyny 221.

Super elastyczny element 210, który jest wykonany ze stopu Ni-Ti z pamięcią, jest zastosowany by zapewnić stały nacisk na zbiornik przechowywania cieczy przez płytkę naciskową 211.

Gdy pneumatyczny zawór będzie się otwierać, ciecz z nikotyną wchodzi dyszą parowania ze zbiornika przechowywania cieczy przez pneumatyczny zawór i jest wyparowywana i kondensowana następnie by wytworzyć podmuch dymu przy wysokiej temperaturze.

Podczas kontaktu z ustami użytkownika, czujnik rezystancji aktywuje układ sterowania doprowadzający zasilanie do elektrycznego grzejnika.

Gdy użytkownik będzie wykonywać etap ssania, pierścień z Nd-Fe-B trwałego magnetycznego stopu, przyciąga iglicę zaworu by wymusić odpowiedź pneumatycznego filmu na przyłożone niskie ciśnienie.

Ciecz jest dostarczana, gdy iglica zaworu będzie otwierać się, i gdy pneumatyczny zawór jest ponownie odcinany, zasilanie elektrycznego grzejnika jest wyłączane potem ze zwłoką - opóźnieniem 0,5 sekundy przez układ sterowania.

Dioda LED 203, gniazdo ładowania 202, bateria 205, układ sterowania 208, przełącznik 209, zawór wtryskowy 212, płytka przegrody 215, otwór powietrzny 216 i czujnik 219 obecności ciała są pokazane na Fig. 8.

P r z y k ł a d 4:

Papieros rozpylany elektronicznie

Papieros rozpylany elektronicznie wykorzystujący ciśnienie zbiornika.

W papierosie (zobacz Fig. 9), elektrotermiczna dysza parowania 317, zawór elektroniczny 311 połączony z wnęką dozującą 320, i kartridż 313 tworzą razem kanał przesyłania cieczy.

PL 213 491 B1

Naczynie gazowe napełniane azotem pod wysokim ciśnieniem jest usytuowane dookoła obrzeża zbiornika przechowywania cieczy, by wytwarzać ciśnienie i stosować na nie nacisk ułatwiający przesyłanie cieczy.

Gdy sygnał kontrolny jest podany do zaworu elektronicznego, ten elektroniczny zawór jest aktywowany, i roztwór z nikotyną będzie wpływać w dozującą wnękę ze zbiornika przechowywania cieczy pod ciśnieniem i pchać tłok tak jak na to pozwala stała objętość cieczy po drugiej stronie tłoku wchodząca w dyszę parowania przez elektroniczny zawór i następnie wyparowywana i kondensowana dla wytworzenia aerozolu.

Dozująca wnęka jest wyposażona przy zaworze w cylinder mający wlot cieczy i wylot cieczy. Zlokalizowany wewnątrz cylindra tłok ma mikro otwory i powrotną sprężynę osadzoną na tłoku.

Układ sterowania, które jest aktywowane przez czujnik 319 obecności ciała, kontroluje stany elektronicznego zaworu i elektrycznego grzejnika odpowiednio.

Z powodu powolnej infiltracji mikro otworków tłoka w dozującej wnęce i siły powrotnej sprężyny, tłok wraca do swej pierwotnej pozycji w granicach 5 - 8 sekund po każdym procesie atomizacji.

Bateria 305, naczynie ciśnieniowe 321, komora ciśnieniowa 322, otwarcie gwintowane uszczelnione 323, płytka układu sterowania 308 i wlot powietrza 316 są pokazane na Fig. 9.

Rurka żelu silikonowego 406, płyta ograniczająca nacisk 407, druty ze stopu z pamięcią 408, wspornik 409, drut elektrody prowadzącej 410 i sprężyna naciskowa 411 są pokazane na Fig. 4.

Wlot 701, tłok 702, mikro otworki tłoka 703, dozująca wnęka 704, sprężyna powrotna 705 i wylot 706 są pokazane na Fig. 10.

Recepty roztworu nikotyny używanej w papierosie z elektronicznym rozpylaniem zgodnie z obecnym wynalazkiem są jak następuje:

1. 6% nikotyny, 85% glikolu propylenowego, 2% glicerolu, 2% esencji, 1% kwasu organicznego i 1% czynnika przeciwutleniającego;

2. 4% nikotyny, 80% glikolu propylenowego, 5% glicerolu, 1% walerianianu butylowego, 1% heksanianu izopentylu, 0,6% laurynianu laurylu, 0,4% benzoesanu benzylu, 0,5% oktynikatu metylu, 0,2% heptylatu etylu, 0,3% heskanianu heksylu, 2% maślanu geranylu, 0,5% mentolu, 0,5% kwasu cytrynowego i 4% esencji tytoniu;

3. 2% nikotyny, 90% glikolu propylenowego, 2,5% kwasku cytrynowego, 1% esencji i 4,5% esencji tytoniu;

4. 0,1% nikotyny, 80% glikolu propylenowego, 5% glicerolu, 8% alkoholu, 2,9% wody, 1% esencji, 1% esencji tytoniu i 2% kwasu organicznego.

Claims (33)

1. Papieros niedymiący rozpylany elektronicznie, stanowiący zintegrowany zestaw w kształcie przypominającym cygarniczkę, fajkę lub pióro, który zawiera: powłokę, kartridż do przechowywania roztworu nikotyny, zasilacz, urządzenie ładujące z gniazdem wtykowym, układ sterowania, usytuowany na płytce drukowanej i przeznaczony do sterowania funkcjami użytkowymi papierosa, zasilany z baterii generator wysokiej częstotliwości, usytuowany na płytce układu sterowania, czujnik przepływu powietrza, rezystancyjny czujnik obecności ciała.

atomizer roztworu nikotyny z elektrotermiczną dyszą parowania, znamienny tym, że kartridż (13), wyposażony w jednokierunkowy zawór wtryskowy (12) dla wtrysku cieczy, jest połączony z usytuowaną w zasysającej powietrze końcówce osłony (6) elektrotermiczną dyszą parowania (17), poprzez elektroniczną mikropompę (11) lub zawór połączony z wnęką dozującą, przy czym atomizer jest połączony z generatorem wysokiej częstotliwości, ponadto większość wyjść układu sterowania (8) jest przyłączonych odpowiednio do generatora wysokiej częstotliwości, grzejnika elektrycznego, elektronicznej mikropompy (11) lub zaworu, natomiast czujnik (19) obecności ciała oraz czujnik (18) przepływu powietrza są przyłączone do wejść układu sterowania (8).

2. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik (19) obecności ciała jest czujnikiem rezystancyjnym lub kapacytancyjnym.

PL 213 491 B1

3. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że generator wysokiej częstotliwości na płytce układu sterowania (8) jest oscylatorem typu kapacytancja połączenia trzech punktów, oscylatorem typu induktancja połączenia trzech punktów lub też transformatorem typu obwód oscylacyjny, z częstotliwością od 35 KHz do 3,3 MHz.

4. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że atomizer jest piezoelektrycznym ultradźwiękowym rozpylaczem, zawierającym ultradźwiękowy element piezoelektryczny (20) i usytuowanym na zewnątrz dyszy parowania (17), przy czym obwód automatycznego dokładanego nastawiania częstotliwości w układzie sterowania (8) rezonuje z elementem piezoelektrycznym (20).

5. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że jednokierunkowy zawór wtryskowy (12) jest uszczelniony przez element kulisty lub stożkowy pod naciskiem sprężyny.

6. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik (18) przepływu powietrza jest złożony z zestawu połączonych w jedną całość termicznie czułych rezystorów w kształcie filmu.

7. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że jedno z wyjść układu sterowania (8) jest przyłączone do ekranu wyświetlacza (10) celem obrazowania, liczbowo albo graficznie, stanu parametrów operacyjnych niedymiącego elektronicznie rozpylanego papierosa, przy czym stan parametrów operacyjnych niedymiącego elektronicznie rozpylanego papierosa obejmuje pojemność baterii (5), dzienną częstotliwość palenia, przeciętne zużycie nikotyny w cyklu, objętość roztworu nikotyny i ostrzeżenia o skutkach palenia.

8. Papieros według zastrz. 7, znamienny tym, że ekran wyświetlacza (10) jest ekranem ciekłokrystalicznym.

9. Papieros według zastrz. 2, znamienny tym, że elektroda rezystancyjnego lub kapacytancyjnego czujnika (19) obecności ciała jest złożona z rezystorów foliowych z górną i dolną warstwą metalu, usytuowanego na końcu cygarniczki, przy czym zmiana parametrów rezystancji albo kapacytancji spowodowana po kontakcie czujnika (19) obecności ciała z ciałem ludzkim jest wprowadzana do układu sterowania (8), a ponadto czujnik obecności ciała stanowi przełącznik obecności ciała.

10. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że elektroniczna mikropompa (11), napędzana przez silnik lub silnik liniowy, napędza opóźniacz o dużym przełożeniu prędkości na wałku sprzęgającym, wolnoobrotowo lecz z dużym momentem obrotowym.

11. Papieros według zastrz. 10, znamienny tym, że elektroniczna mikropompa (11) jest pompą perystaltyczną lub pompą nurnikową lub pompą mimośrodową lub pompą śrubową lub pompą piezoelektryczną lub pompą super magnetostrykcyjną lub pompą termo-rozprężną lub pompą termokurczliwą lub też termiczną pompą pęcherzykową.

12. Papieros według zastrz. 11, znamienny tym, że perystaltyczna pompa zawiera silikonową rurkę żelową, wałek prowadzący, ślimak i silnik.

13. Papieros według zastrz. 11, znamienny tym, że elektroniczna mikropompa (11) lub zawór jest zaworem termicznie kurczliwym, wykonanym ze stopu niklu-tytanu z pamięcią lub drutu ze stopu z pamięcią opartego na miedzi na silikonowej rurce żelowej, która jest zaciskana pod wpływem siły elektrotermicznego kurczenia się stopu nikiel-tytan z pamięcią albo drutów ze stopu z pamięcią opartego na miedzi.

14. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że dysza parowania (17) jest rurką o średnicy wewnętrznej od 0,05 - 2 mm i efektywnej długości roboczej od 3 - 20 mm, wykonaną z materiałów, które są odporne na wysokie temperatury i mają niskie przewodnictwo cieplne.

15. Papieros według zastrz.14, znamienny tym, że elektryczny element grzejny w dyszy parowania (17), wykonany z drutów ze stopu niklu-chrom. stopu żelazo-chrom-aluminium, stopu stali nierdzewnej, złota, platyny lub wolfram-molibden, ma kształt liniowy lub pojedynczej spirali lub wiązki lub wiązki spiralnej, a korzystnie liniowy lub wiązki spiralnej.

16. Papieros według zastrz. 15, znamienny tym, że druty ze stopu nikiel-chrom, stopu żelazochrom-aluminium, stopu stal nierdzewna, złoto, platyna, wolfram-molibden są przewidziane na wewnętrznej ścianie dyszy.

17. Papieros według zastrz. 15, znamienny tym, że druty ze stopu niklu-chromu, stopu żelazochrom-aluminium, stopu stali nierdzewnej, złota, platyny, wolfram-molibden są przewidziane na zewnątrz dyszy, zapewniając stosowny czas odpowiedzi w trybie zasilania z uprzednim krótkoterminowym podgrzewaniem.

18. Papieros według zastrz. 14, znamienny tym, że elektryczny element grzejny stanowi powłokę na wewnętrznej ścianie dyszy parowania (17), przy czym powłoka ta może być wykonana

PL 213 491 B1 z elektrotermicznych materiał ów ceramicznych, półprzewodnikowych materiałów ceramicznych lub filmu metalicznego odpornego na korozję.

19. Papieros według zastrz. 18, znamienny tym, że film metaliczny odpornego na korozję jest wykonany ze złota, niklu, chromu, platyny lub molibdenu.

20. Papieros według zastrz. 18, znamienny tym, że powłoka może być wykonana w procesie spiekania, w procesie chemicznego osadzania przez spiekanie i w procesie jonowego natryskiwania.

21. Papieros według zastrz. 17 do 20, znamienny tym, że dysza parowania (17) jest dyszą odporną na wysokie temperatury.

22. Papieros według zastrz. 17, znamienny tym, że dysza parowania (17), wykonana z metalu o wysokiej rezystancji, stanowi element grzewczy.

23. Papieros według zastrz. 11, znamienny tym, że pompa termo-kurczliwa jest elektrotermiczną perystaltyczną pompą termo-kurczliwą, wykonaną z drutów ze stopu niklu-tytanu z pamięcią lub stopu z pamięcią bazującego na miedzi, z rurką żelową, która jest odpowiednio w trzech punktach ściskana podczas procesu elektrotermicznego kurczenia się, tak aby utworzyć wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy.

24. Papieros według zastrz. 11, znamienny tym, że pompa termo-rozprężna zawiera wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy przez umożliwienie mikro zbiornikowi wodoru z osadzonym grzejnym elementem elektrycznym blokowania wlotu cieczy i otwierania wylotu cieczy w czasie trwania termicznej rozprężania.

25. Papieros według zastrz. 11, znamienny tym, że pęcherzykowa pompa termiczna zawiera wnękę ciśnieniową dla wypompowywania cieczy przez jej szybkie odparowywanie na elektrycznym filmie grzejnym.

26. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażona w zawór dozująca wnęka jest cylindrem skonfigurowanym z wlotem i wylotem cieczy i zawiera tłok z mikro otworkami i sprężyną powrotną przyłączoną do tłoka.

27. Papieros według z jednego poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że układ sterowania (8) i ultradźwiękowa mikro-pompa są połączone w jedną całość na pojedynczym chipie krzemowym.

28. Papieros według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że mikro-pompa jest aktywowana ze zwłoką od 0,1 - 0,5 sekundy, gdy elektryczny grzejnik jest aktywowany, natomiast wyłączenie tego grzejnika następuje ze zwłoką od 0,2 - 0,5 sekundy, gdy układ sterowania (8) mikropompy jest wyłączony.

29. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że kartridż (13) jest wykonany korzystnie z odpornego na przenikanie nikotyny kauczuku silikonowego.

30. Papieros według zastrz. 1 do 14, znamienny tym, że dysza parowania (17), wykonana z konwencjonalnej ceramiki lub z ceramiki silikatu aluminiowego, tlenku tytanu, tlenku cyrkonu, ceramicznego tlenku itru, stopionego krzemu, dwutlenku krzemu lub stopionego tlenku aluminium lub też z politetrafluoetylenu, włókna węglowego, włókna szklanego, ma kształt prostej lub spiralnej rurki.

31. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że w przednim końcu osłony (6) zawiera połączoną z układem sterowania (8) czerwoną, aktywną podczas zasysania, diodę LED (3), przy czym, w przypadku wystąpienia sygnału piłokształtnego w cyklu 1,2 sek., jej luminancja migotania zmienia się w trybie stopniowym.

32. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że zasilacz jest baterią jednorazową lub baterią doładowywaną.

33. Papieros według zastrz. 1 albo 29, znamienny tym, że kartridż (13) jest napełniony konwencjonalnym lekiem i stanowi substytut aparatu dostarczającego lek do płuc.