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1. (WO2004095955) A FLAMELESS ELECTRONIC ATOMIZING CIGARETTE
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters
一种非可燃性电子喷雾香烟

技术领域

本发明涉及一种不含有害焦油,只含烟碱(尼古丁)的非可燃 性电子喷雾香烟。

背景技术

在当今 "吸烟有害健康" 已成为常识的情况下,全世界目前仍有

10亿人吸烟,而且每年这个数字还在扩大, 2003年 3月 3日的世界卫 生组织- (WHO) 通过的第一个国际禁烟协定《烟草控制框架公约》, 据 WHO提供的数字表明,吸烟每年造成 490万人死亡,尽管吸 致严重的呼吸系统疾病和癌症,要吸烟者完全戒烟是一桩极端困 ^的 事。

香烟的有效成份是烟碱(即尼古丁),吸烟时烟碱随着香烟燃烧时 产生的大量焦油滴进肺泡后迅速吸收, 烟碱吸收入血后作用于中枢神 经系统的受体上,引起类似兴奋剂的"陶醉感",如吸烟者所经历的头 晕目眩或飘飘的感觉。

烟碱是小分子生物碱, 在小剂量下对人体基本无害,而且在血液 中的半衰期极短,烟草的有害物质主要是焦油,烟草焦油是由数百种 成份组成,其中有数十种成份是致癌物,目前证实二次吸烟对不吸烟 者的危害更大。

为了寻找只含烟碱而不含有害焦油的香烟代用品,有许多发明是 用较纯的烟碱制成诸如 "戒烟帖"、 "烟碱含漱口水"、 "包装在有抛射 剂的高压气罐喷雾剂"、 "烟碱口香糖"、 "烟碱饮料"等产品,这些产 品虽然没有焦油的危害,但因烟碱吸收缓慢,在血液中不能建立有效 的高峰浓度,不能解决需求烟碱 "过瘾" 的感觉,同时也剥夺了吸烟 者已经养成的 "抽" "吸"的习惯,因此类似的产品不能真正的作为戒 烟用品或香烟代用品。

发明内容

本发明涉及一种具有戒烟和香烟代用品作用的非可燃性电子喷雾 香烟,避免了上述缺点,更接近真实的人性化香烟。该香烟包括壳体、 电池、高频发生器、烟碱贮液及容器、控制电路、显示屏、气流传感 器、人体接触传感器、压电超声雾化器、高温气化喷管及附件组成的 烟嘴形整体,安装在壳体内吸气端的电热气化喷管经电控泵或连有计 量腔的阀及与电控泵或阀相连装有烟碱溶液的带单向注液阀的贮液胶 囊,气化喷管外侧粘附的超声压电片接控制电路板内的高频发生器, 控制电路上的 4个输出端连接高频发生器、电热器、泵或阀及显示屏, 一个人体电阻传感器和一个气流传感器连接在控制电路的输入端; 壳 体内的前端还包括一个电池和红色发光二极管,共同构成一个烟嘴形、 烟斗形或笔形的整体。控制电路向气化喷管中的电热器和泵提供启动 电流使在贮液装置中的烟碱溶液泵入气化喷管, 液体在气化喷管中的 高温高频振动波条件下, 迅速气化喷出冷凝成烟雾状,控制电路的工 作状态由连接在控制电路上的电阻传感器和气流传感器来启动, 一个 通过数字或图形显示工作状态和启动次数的液晶显示器。 通过控制电 路向泵、高频发生器、电加热器供电的电池,可以是一次性的,也可 以是可充电的电池。

本发明还公开了一个简单非可燃性电子喷雾香烟, 该装置包括一 个电加热的气化喷管与气化喷管连接的有一个定量腔的电热驱动泵, 也可用一个定量器与一个电磁阀或电热阀来代替有定量腔的泵, 再连 接到充有烟碱溶液的贮液装置,这个贮液装置用高抗撕硅橡胶制成, 在贮液胶囊上施以压缩空气或超弹性元件可使贮液自动流出, 镍钛记 忆合金超弹性元件应为首选。它包括了一个控制电路分别给电加热器、 泵或阀提供工作电流,控制电路的工作状态由连接在控制电路上的电 阻传感器来启动,连接在控制电路的电源是可充电的电池。

本发明具有的优点是, 吸烟无焦油,大大降低致癌风险,使用者 仍有吸烟的感觉和兴奋,无需点燃,无火灾危害。

本发明的装置和连接结构在贮液容器稍加改动后可装入常规药物 供肺内给药器械。

附图说明

图 1为本发明示例 1中的装置结构图。

图 2为本发明电路结构框图。

图 3为本发明高温气化喷管及电热元件结构的示意图。

图 4为本发明记忆合金阀的示意图。

图 5为本发明记忆合金蠕动泵的示意图。

图 6为本发明蠕动泵的示意图。

图 7为本发明示例 2中的电子香烟结构图。

图 8为本发明示例 3中的压力式电子香烟结构图。

图 9为本发明示例 4中的简化型压力式电子香烟结构图。

图 10为本发明示例 4中的计量腔结构图。

具体实施方式

控制电路板 8上的高频发生器是由三点式电容振荡器、三点式电 感振荡器或由变压器式振荡电路构成,频率在 35KHz至 3.3MHz,电 路中带有频率自动微调电路与压电片 20谐振。烟碱贮液胶囊 13由硅 橡胶制成,不被烟碱侵入的高分子化合物也可使用。单向注液阀 12是 由球状物或锥状物在弹簧压力下密封的。气流传感器 18是由集成薄膜 热敏电阻阵列构成的。人体接触的电阻或电容传感器 19的电极是在烟 嘴末端由上下两个金属薄膜构成,与人体接触后阻容参数的改变输入 控制电路中构成人体接触开关。电控泵 11是由电动机或直线电机驱动, 经联轴器驱动大速比的减速器以低速度大扭矩带动运转, 泵可以是蠕 动泵、柱塞泵、偏心泵或螺杆泵,液泵也可使用压电泵和超磁致伸缩 泵及热膨胀驱动泵、热收縮驱动泵、热气泡泵。电控泵或阀可为热收 缩阀,该阀由镍钛记忆合金或铜基记忆合金丝在电热致收缩压迫在硅 橡胶管上构成。电热气化喷管 17是用低热导率的耐高温材料制成,内 径为 0.05~2mm的细管,有效工作长度为 3〜20mm,管内装有电加热元 件,热元件和管腔形状设计有利于液体气化和喷出;气化喷管 17可用 普通陶瓷制成,或硅酸铝陶瓷、氧化钛、氧化锆、氧化钇陶瓷,溶融 硅、二氧化硅,溶融氧化铝制成,形状为直管状或螺旋状,也可用聚 四氟乙烯、碳纤维、玻璃纤维或性能相似的材料制成。气化喷管 17内 的电加热元件可用镍铬合金丝、铁铬铝合金丝、不锈钢丝、金丝、铂 丝、钨钼合金丝制成,形状为直线状、单螺旋状、双螺旋状、集束状、 螺旋集束状,其中以直线状和集束状为优选;电加热元件可以是在管 的内壁涂覆加热涂层的形式加热,涂层可以是电热陶瓷材料、半导体 材料,耐腐蚀金属膜,如金、镍、铬、铂、钼;涂覆方法可采用涂层 烧结法、化学沉积烧结法和离子喷溅;高温气化喷管的加热方式可用 上述材料和方式装在喷管的管壁中, 用高电阻的金属制成喷管可不装 电热丝,直接给金属喷管通入加热电流;也可用上述材料和方式装在 喷管的外面,在短期预热的供电方式中也可以获得合适的响应时间。 用于雾化的烟碱溶液是由烟碱, 丙二醇,丙三醇,有机酸,抗氧剂, 香精,水,乙醇构成;其中烟碱的含量 0.1%〜6%、丙二醇含量 80%〜90%、 有机酸含量 0.2%~20%、余量为丙三醇、香精、抗氧剂、水和乙醇。

示例 1 : 如图 1所示是该装置的结构图。

它的基本原理是当把烟嘴放在嘴上时, 电阻传感器 19启动控制电 路板 8,控制电路板分别输出两个驱动电压,其一给高温气化喷管 17 的电热元件供电,其二启动微泵 11 (结构见图 6),由贮液容器 13向 喷管 17泵入贮液,烟碱溶液在喷管的电热元件上气化成高温蒸汽向开 口端喷出,喷出后的蒸汽在大气中膨胀冷凝成烟状的微小雾滴。喷管 上附有超声压电片 20的作用是:一是使处于高压不稳定热气流中的大 液滴充分与加热元件接触气化,二是对于喷管中的液滴直接破碎雾化, 三是解决液体在高于沸点时的爆沸问题。 综合雾化效果可使烟雾雾滴 直径在 0.2〜3imi。这样大小的雾滴更易进入肺泡中吸收,气流传感器 18在发生 "抽吸"动作时对进气孔 16进入的稀释空气流敏感,其传 感信号输入控制电路,经延时后截止对微泵和加热器的供电。微泵和 加热器的延时关系为:当加热器启动后,经 0.1〜0.5秒延时后微泵启动, 微泵控制电路关闭后延时 0.2〜0.5秒后加热器再关闭,其目的是在定量 输液后液体完全气化无残留。烟碱贮液容器的体积根据需要可设计成 不同大小,可以每天补充一次烟碱溶液,也可以数天补充一次。液晶 显示屏 10可显示工作状态参数,如电池容量、每天抽吸次数,使用平 均周期、次数过量警示。在每次抽吸中红色发光二极管 3闪光,闪光 信号由控制电路给出一个 1.2秒的锯齿波信号,使闪光呈渐变性的亮 度变化,以模拟抽烟的燃烧闪光的亮度变化。图 1中的 1为充电座, 2 为充电孔, 4为弹簧, 6为壳体, 7为螺紋, 9为开关, 14为管道, 15 为隔板。图 6中的 601为硅胶管, 602为压轮, 603为蜗杆, 604为电 机。

本发明的设计中不排除用微机械 (MEMS) 原理把控制电路和超 声微泵制作在一块硅片上的技术路线。

示例 2: 简化型电子香烟

图 7为该简化型的结构图,其中省去了超声雾化高频发生器和压 电陶瓷片 20。为保证雾化效果,要使用精细的电热丝与喷管配合(结 构见图 3),使电热丝与喷管内壁形成的一个或多个气化腔的孔径,最 大孔径在 0.02〜0.6mm之间,省去的气流传感器 18的作用由阻容传感 器 119的初始信号经控制电路延时后作为结束信号来代替。它的结构 为气化喷管 117连用镍钛记忆合金丝制成的热驱动泵 111(结构见图 5 ) 和与热驱动泵相接的贮液胶囊 113组成的液体输送装置,控制电路板 108上的 2个输出端连接电热器、泵或阀,一个人体电阻传感器 119 连接在控制电路的输入端;壳体内的前端还包括一个电池 105和红色 发光二极管 103共同构成一个烟嘴形、烟斗形或笔形的整体。热驱动 泵是由镍钛记忆合金或铜基记忆合金丝制成的电热收缩胶管蠕动泵, 在电热致收縮过程中分别压迫硅胶管的三个点构成一个泵出液体的压 力腔。热驱动泵中的定量腔决定每次吸烟雾化的溶液量,电阻传感器 119在与嘴唇接触后启动控制电路 108,控制电路启动后向热驱动泵和 电热器提供工作电流,延时 2秒后关闭控制电路的输出端,以待下次 吸烟时再启动。也可选用热膨胀驱动泵和热气泡泵,热膨胀驱动泵是 由一个内藏电热元件的微型氢气胶囊在电热致膨胀时堵塞进液口, 开 放出液口,形成泵出液体的压力腔。图 7中的 102为充电孔, 103为 发光二极管, 105为电池, 109为开关, 112为充液阀, 116为气孔。

图 3中的 401为电极引线, 402为电热丝, 403为螺紋, 404为基 座, 405为喷管。图 5中的 501为支架, 502为拉簧, 503为泵出压板, 504为硅胶管, 505为截止压板, 506为顶簧, 507为记忆合金丝, 508 为电极 A, 509为电极 B, 510为电极 C。

示例 3 : 镍钛记忆合金电子烟雾香烟

8是其结构图,该装置的电热气化喷管 217经气动阀门 220连 至贮液胶囊 213,超弹性元件 210接至与贮液胶囊压靠的压板 211,气 动阀门由气动薄膜 214、磁钢环 218、钢阔针 220和复位弹簧 221构成。 使用镍钛记忆合金超弹性元件 210通过压板 211对贮液胶囊施以恒压, 当气动阀门开启时含有烟碱的液体自贮液囊经过气动阀流入气化喷 管,在高温下气化冷凝成"烟",电阻传感器在接触嘴唇后启动控制电 路对电加热器供电,当作吸气动作时,气动阀膜片受负压作用带动钕 铁硼永磁合金环吸动阀针运动, 阀针开启供液,气动阀复位后经控制 电路延时 0.5秒后停止对电热器供电。图 8中的 203为发光二极管, 202为充电孔, 205为电池, 208为控制电路, 209为开关, 212为充 液阀, 215为隔板, 216为气孔, 219为电阻传感器。

示例 4: 使用气囊加压的电子雾化香烟

该装置(见图 9)的电热气化喷管 317经连有计量腔 320的电控阀 311 (结构见图 4) 与贮液胶囊 313构成液体输送通道,贮液胶囊外周 有一个充入高压氮气的气体容器对贮液胶囊施压以促使液体输送, 在 控制信号作用于电控阀时, 电控阀开启,含有烟碱的溶液自贮液胶囊 在压力的作用下流入计量腔推动活塞使活塞另一侧的定容液体经过电 控阀进入气化喷管气化冷凝成雾状。 连有计量腔的阀上的计量腔是具 有液体进口和出口的缸体,缸体内有带有微孔的活塞及连接在活塞上 的复位弹簧组成, 由电阻传感器 319启动的控制电路分别调控电控阀 和电加热器的工作状态,一次雾化结束后,计量腔中的活塞中的微孔 的慢渗现象和复位弹簧的作用下在 5〜8秒内活塞复位。图 9中的 305 为电池, 321为压力瓶, 322为压力室, 323为密封旋口, 308为控制 电路板, 316为气孔。

图 4中的 406为硅胶管, 407为截止压板, 408为记忆合金丝, 409 为支架, 410为电极引线, 411为压力弹簧。图 10中的 701为入口, 702为活塞, 703为活塞微孔, 704为计量腔, 705为复位弹簧, 706 为出口。

用于供电子雾化香烟的配方:

1.烟碱 6% 丙二醇 85% 丙三醇 2% 香精 2% 有机酸 1% 抗 氧剂 1%

2.烟碱 4% 丙二醇 80% 丙三醇 5% 戊酸丁脂 1%

已酸异戊脂 1% 桂酸桂酯 0.6% 苯甲酸苄酯 0.4%

辛炔酸甲酯 0.5% 庚酸乙酯 0.2% 已酸已酯 0.3%

丁酸香叶脂 2% 薄荷醇 0.5% 柠檬酸 0.5% 烟草精 4 %

3.烟碱 2% 丙二醇 90% 柠檬酸 2.5% 香精 1% 烟草精 4.5%

4. 烟碱 0.1% 丙二醇 80% 丙三醇 5% 乙醇 8% 水 2.9% 香精 1% 烟草精 1% 有机酸 2%