ЭЛЕКТРОННАЯ СИГАРЕТА

Полезная модель относится к области курительных принадлежностей, а именно к электронным сигаретам, и может быть применена в качестве устройства для парения и помощи при борьбе с никотиновой зависимостью.
e-cigarette
Из общедоступного уровня техники в обозначенной области известно, что электронная сигарета (англ. ) — электронное устройство, создающее высокодисперсный пар (аэрозоль), предназначенный для ингаляции (вдыхания). Может использоваться как в качестве средства доставки никотина (ЭСДН), так и для вдыхания ароматизированного пара (аэрозоля) без никотина. Пар создаётся за счёт испарения специально подготовленной жидкости с поверхности нагревательного элемента и внешне похож на табачный дым…Основными элементами которого являются мундштук, литиевая батарея и атомайзер, включающий нагревательный элемент, картридж или резервуар со специальной жидкостью-наполнителем («ВикипедиЯ Свободная энциклопедия»//Электронная сигарета)//[электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электронная_сигарета (дата доступа 22.10.2021).
В качестве расходного материала для получения пара в электронных сигаретах используется специальные жидкость, или, как ее еще называют, E-liquid, а также Е-жидкость. Для доставки никотина в организм пользователя Е-жидкость преобразуется из жидкого агрегатного состояния за счет быстрого нагрева и превращается при этом в пар. При затяжке пользователь вдыхает этот пар, в состав которого входит никотин и ароматизатор. При выдохе пар очень сильно напоминает дым обычной сигареты. Жидкость для электронных сигарет состоит из базы (смеси глицерина и пропиленгликоля), ароматизаторов и никотина. При этом пользователь может самостоятельно выбирать крепость никотина и процентное соотношение смеси глицерина и пропиленгликоля, что, в свою очередь, позволяет пользователю легче адаптироваться при переходе от обычных сигарет к электронным, а в дальнейшем плавно уменьшая концентрацию никотина отказаться от вредной привычки.
Таким образом, переход от курения классических сигарет со сжиганием табака на электронные позволяет курильщику постепенно снижать степень никотиновой зависимости и в дальнейшем, четко следуя рекомендациям и постепенно снижая крепость жидкости, отказаться от вредной привычки (сайт русской службы BBCNEWS//Ученые: электронные сигареты помогают бросить курить//[электронный ресурс] URL: https://www.bbc.com/russian/science/2013/09/130909_e-cigarettes_patches (дата доступа 22.10.2021 г.).
Таким образом, электронные сигареты применяются как альтернатива классическим табачным сигаретам для уменьшения табачно-никотиновой зависимости и в целом вреда для здоровья курильщика.
В связи с этим, для увеличения эффективности борьбы с никотиновой зависимостью с помощью электронных сигарет в настоящее время производители предлагают технические решения многоразовых электронных сигарет, конструкция которых предполагает, помимо стандартных элементов в виде картриджа с мундштуком с отверстием для вдыхания пара, емкостью с курительной жидкостью, фильтра, нагревателя, фитиля подачи курительной жидкости, и корпуса электронной сигареты с платой управления, модулем питания и разъёмом для зарядки, также наличие встроенных в электронную сигарету и связанных с микропроцессором модулей хранения данных и внутренней прошивки устройства, беспроводной связи по технологии Bluetooth (реже Wi-Fi, радиочастотной (RF), NFC), и (или) USB-разъёма для проводной передачи и приёма данных. Данные модули позволяют собирать статистику потребления пользователем курительной жидкости, установить связь электронной сигареты с внешним устройством (смартфоном, планшетом, ноутбуком, компьютером) для приёма и передачи данных, в том числе статистики. Данная связь позволяет использовать весь интерфейс внешнего устройства для управления работой электронной сигареты и контроля потребления курительной жидкости. Для этого на внешнее устройство устанавливается специальное программное приложение. При этом для информирования пользователя о режимах работы электронной сигарета, процессе потребления курительной жидкости и корректировки поведения пользователя применяются также специальные световые, тактильные и звуковые индикаторы, встроенные в электронную сигарету, будь то светодиод, вибромотор или звуковой модуль. Перечисленные решения раскрыты в том или ином сочетании в международных регистрация изобретений №№ WO2015063126A1 (дата приоритета 29.10.2013), WO2014195805A2 (дата приоритета 20.05.2013), WO2020140676A1 (дата приоритета 04.01.2019), в Российских патентах на изобретения №№ 2680224 (дата приоритета 20.05.2014), 2655596 (дата приоритета 23.05.2014), в российской заявке на изобретение № 2010146643 (дата приоритета 17.04.2008), в иностранных патентах на изобретения №№ CN110661918A (дата приоритета 05.09.2019), CN106681765A (дата приоритета 24.12.2016), CN110419782A (дата приоритета 18.07.2019), US8402976B2 (дата приоритета 17.04.2008), CN106666828A (дата приоритета 05.12.2016), CN111399937A (дата приоритета 09.03.2020), US2014202477A1 (дата приоритета 16.01.2014), KR20160108855A (дата приоритета 09.03.2015), US2015366268A1 (дата приоритета 12.02.2014), US2019165998A1 (дата приоритета 14.08.2017).
В качестве общих недостатков перечисленных решений можно выделить ограниченность в них системы обратной связи с пользователем, а именно индикации, передачи уведомлений, предупреждений, стимуляции пользователя с помощью самой электронной сигареты, отсутствие системы идентификации картриджей, ограниченность радиуса действия беспроводной связи из-за расположения элементов модуля беспроводной связи в непосредственной близости от металлических элементов электронной сигареты
Отчасти перечисленные недостатки устранены в принятом в качестве ближайшего аналога (прототипа) заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков техническом решением по международной регистрации изобретения № WO2018025217A1 «СИСТЕМА И СПОСОБ МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ПОВЕДЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ СИГАРЕТЫ» (дата приоритета 03.08.2016, дута публикации 08.02.2018, Правообладатель DR REDDYS LABORATORIES LTD [IN]). Данным решением предусмотрена электронная сигарета, которая состоит из металлического корпуса и мундштука, картриджа, содержащего никотиновую жидкость вместе с фитилем, датчика воздушного потока и пара, нагревательного змеевика, вентиляционного отверстия, реле, корпуса, кнопки «плюс», кнопки установления лимита, кнопки с минусом, емкостного датчика, основной печатной платы (которая состоит из микроконтроллера, термистора и беспроводного приемопередатчика), аккумулятора, светодиодного дисплея, зарядного терминала, вибрационного двигателя. Функция беспроводного радиоприемника заключается в беспроводном подключении к приложению на базе мобильного устройства на вторичном процессоре или удаленной персональной компьютерной системе для получения данных о плане пользователя и отправки данных об использовании электронных сигарет с использованием любых средств связи ближнего действия, таких как инфракрасный, Bluetooth и т.д. Также в микроконтроллере на печатной плате предусмотрены встроенное программное обеспечение (прошивка) и флэш-память. Батарея может быть выполнена литий-ионной. Картридж дополнительно содержит чип, который действует как уникальный идентификатор (UID), позволяющий устройству первичной обработки электронной сигареты определять тип картриджа (крепость никотинового и /или не никотинового картриджа). Как только оригинальный картридж используется в течение предписанного времени, картридж становится недействительным. Это предотвращает использование пользователем поддельных картриджей низкого качества или ручную заправку картриджа жидкостью с низким содержанием никотина. Сама электронная сигарета закрепляется внутри держателя с помощью магнитов или защелкивающегося механизм.
В качестве недостатков прототипа можно выделить низкую эффективность системы двусторонней беспроводной связи, что вызвано, тем, что беспроводной приемопередатчик расположен на основной плате непосредственно внутри металлического корпуса электронной сигареты вблизи других металлических элементов устройства (батареи, элементов платы), что вызывает сильное экранирование передачи сигнала от приемопередатчика и к нему и значительно ограничивает радиус его действия. Также недостатком является низкая эффективность системы обратной связи с пользователем, что вызвано её ограниченностью светодиодным дисплеем и вибромотором, при этом, очевидно, светодиодный дисплей, выполненный непосредственно на устройстве, будет потреблять значительное количество энергии, что потребует более частой подзарядки батареи и приведёт к более быстрому выводу её из строя. В результате указанных недостатков снижается эффективность достижения основного указанного правообладателем результата работы прототипа – контроля потребления электронного курительного изделия.
Целью настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков, а именно увеличение эффективности контроля потребления курительной жидкости пользователем и увеличение тем самым скорости снижения никотиновой зависимости путём увеличения радиуса действия двусторонней беспроводной связи с внешним устройством, реализованной в электронной сигарете, а также увеличение эффективности системы обратной связи с пользователем.
Поставленная цель достигается тем, что конструкция предлагаемой электронной сигареты содержит отдельную плату двусторонней беспроводной связи с Bluetooth-антенной, которая расположена на конце электронной сигареты под пластиковой заглушкой, а также модуль звуковой сигнализации на плате управления электронной сигареты с пьезоизлучателем звука.
Соответственно, технический результат заявляемого технического решения «Электронная сигарета» состоит в следующем.
В предлагаемой полезной модели увеличен радиус действия двусторонней беспроводной связи с внешним устройством за счёт того, что конструкция предлагаемой электронной сигареты содержит отдельную плату двусторонней беспроводной связи с Bluetooth-антенной, которая расположена на конце корпуса электронной сигареты внутри пластиковой заглушки. В результате этого сигнал, исходящий из Bluetooth-антенны или направленный в неё, не экранирует от каких-либо металлических элементов электронной сигареты, будь то шасси, батареи, иных элементов платы. И увеличение радиуса действия беспроводной связи увеличивает в целом непрерывность действия беспроводной связи, а значит и её эффективность.  Также в электронной сигарете реализована система звуковой обратной связи с пользователем, а именно на плате управления содержится модуль звуковой сигнализации с пьезоизлучателем звука. В результате пользователь информируется о процессе потребления курительной жидкости не только посредством световой и тактильной индикации, но и с помощью звуковой. То есть достигается расширение и увеличение эффективности системы обратной связи с пользователем. Оба технических результата взаимосвязаны друг с другом, так как в целом влияют на достижение общего технического результата – увеличение эффективности контроля потребления курительной жидкости пользователем и ускорение достижения основного результата потребления предлагаемой электронной сигареты пользователем – снижения никотиновой зависимости.
Также заявляемая полезная модель в целом расширяет арсенал технических решений электронных сигарет.
Технический результат достигается тем, что электронная сигарета характеризуется тем, что содержит сменный картридж, состоящий из мундштука с отверстием для вдыхания пара, емкости с курительной жидкостью, фильтра, нагревателя, фитиля подачи курительной жидкости, контактов подключения, и корпус электронной сигареты, включающий шасси, внешний корпус с магнитами, пружинными контактами, модуль питания, модуль двусторонней беспроводной связи, плату управления с датчиком давления, модулем световой индикации, модулем вибромотора, микроконтроллером с флэш-памятью и встроенным программным обеспечением, светодиод, USB-разъем, отличающаяся тем, что модуль двусторонней беспроводной связи состоит из отдельной платы двусторонней беспроводной связи с Bluetooth-антенной, расположенной внутри пластиковой заглушки на конце корпуса электронной сигареты, на плате управления дополнительно установлен модуль звуковой сигнализации с пьезоизлучателем звука.
Заявляемое техническое решение поясняется схематическим изображением электронной сигареты частично в разборе (фигура 1) и натуралистичном изображением электронной сигареты с разбором картриджа (фигура 2), поясняющими устройство предлагаемой полезной модели в рамках заявленной формулы, где 1 - электронная сигарета, 2 – картридж, 3 - корпус электронной сигареты, 4 - внешний корпус, 5 – мундштук, 6 - отверстие для вдыхания пара, 7 - емкость с курительной жидкостью, 8 – фильтр, 9 – нагреватель, 10 – магниты, 11 – пружинные контакты, 12 - модуль питания, 13 – плата управления, 14 - датчик давления, 15 – модуль световой индикации и звуковой сигнализации с пьезоизлучателем звука, 16 - модуль вибромотора, 17 – светодиод, 18 - USB-разъем, 19 - плата двусторонней беспроводной связи, 20 - пластиковая заглушка.
Для получения технического результата полезная модель может быть осуществлена следующим предпочтительным образом, не исключающим иные способы осуществления в рамках заявленной формулы полезной модели.
Пользователь начинает процесс курения (парения) жидкости, расположенной в емкости (7) внутри картриджа (2). При этом картридж (2) подключен к пружинным контактам (11) внешнего корпуса электронной сигареты (4) посредством контактов подключения (не показаны на изображениях). Контакты подключения выполняют две функции, во-первых, они соединяются с пружинными контактами (11) во внешнем корпусе электронной сигареты (4) для подачи питания от модуля питания (12) на нагреватель (9) в картридже (2), во-вторых, являются инициализирующими пинами, применяемыми для идентификации и определения оригинальности картриджа (2) и предупреждения использования подделки. При этом фиксация картриджа к корпусу электронной сигареты осуществляется с помощью магнитов (10), расположенных по бокам от пружинных контактов (11). Для начала процесса курения (парения) курительной жидкости пользователь прикасается губами к мундштуку (5) картриджа (2) и через отверстие (6) втягивает воздух. Далее установленный на плате управления (13) датчик давления (14) или, как его часто называют, датчик затяжки, осуществляет автоматическое выявление изменение давления воздуха в устройстве в случае затягивания пользователем воздуха при начале курения и подачу сигналов на микроконтроллер (на изображениях не показан). Микроконтроллер, в свою очередь, получает сигналы от датчика давления (14), считает затяжки и их продолжительность, коммутирует цепи подачи питания на нагреватель (9). Таким образом, микроконтроллер управляет электрической схемой устройства. Далее нагреватель (9), соответственно, начинает нагреваться, в результате чего происходит испарение выделяющейся из фитиля (не показан на изображениях), соединенного с емкостью (7), курительной жидкости. Таким образом, в результате работы элементов датчик давления (14) – микроконтроллер – нагреватель (9) – фитиль – емкость с курительной жидкостью (7) осуществляется процесс автоматического испарения курительной жидкости при вдыхании пользователем воздуха через отверстие (6). Далее пар при прохождении через фильтр (8) очищается от мелкодисперсных частиц, охлаждается, крупные капли разбивается на более мелкие, и поступает через отверстие (6) непосредственно пользователю.
Датчик давления (14), помимо функции автоматического выявления изменения давления воздуха в устройстве и подачи сигнала микроконтроллеру также получает статистическую информацию о профиле затяжки пользователем (частоте и продолжительности, скорости и объеме, глубине затяжки, резкости) и передаёт данную информацию во флэш-память микроконтроллера (не показано на изображениях).  Также во флэш-памяти микроконтроллера (на изображениях не показано) хранятся данные о количестве потребленного никотина, количестве выпаренной курительной жидкости. Также во флэш-памяти микроконтроллера хранится встроенное программное обеспечение (не показано на изображениях), осуществляющее общее управление всеми элементами электронной сигареты (1)
Собранная в результате работы электронной сигареты (1) статистика потребления пользователем курительной жидкости передаётся в автоматическом режиме с микроконтроллера на плату двусторонней беспроводной связи (19) и с помощью Bluetooth-антенны (не показана на изображениях) передаётся на внешнее устройство пользователя, например, на смартфон, персональный компьютер, планшет, ноутбук (на изображениях не показано) для дальнейшей обработки данной статистической информации. При этом внешнее устройство содержит встроенное программное приложение, с помощью интерфейса которого пользователю отображается статистическая информация о потреблении им курительной смеси, также пользователь может управлять работой электронной сигареты (1). Bluetooth-антенна расположена в пластиковой заглушке (20 с торца корпуса электронной сигареты (3), в результате чего сигнал не экранируется металлическими элементами корпуса электронной сигареты (3), в частности шасси (не показано на изображениях), модулем питания (12), элементами платы управления (13), а свободно проходит, что увеличивает дальность действия Bluetooth-антенны. Помимо передачи данных на внешнее устройство, Bluetooth-антенна также принимает сигналы от внешнего устройства и через плату двусторонней беспроводной связи (19) передаёт их на микроконтроллер для управления и контроля работы электронной сигаретой (1)
Также в процессе работы устройства с помощью встроенных в плату управления (13) электронной сигареты (1) модулей световой индикации и звуковой сигнализации с пьезоизлучателем звука (15), вибромотора (16), и, соответственно, установленного в корпусе электронной сигареты светодиода (17) осуществляется обратная связь с пользователем для его информирования и контроля потребления курительной жидкости. Модули световой индикации и звуковой сигнализации сигнализации с пьезоизлучателем звука (15), вибромотора (16) соединены электрически с микроконтроллером с встроенным программным обеспечением и платой беспроводной связи (19) для передачи на данные модули сигналов для инициации их работы. Модуль световой индикации (15) через светодиод (17) передаёт пользователю световые сигналы о режиме работы электронной сигареты (1) и процессе курения, при этом световые сигналы могут быть выполнены в разном формате (постоянное свечение для подсветки устройства, периодическое, пульсирующее и др.) и цветах. Для этой цели светодиод (17) выполнен предпочтительно в виде RGB-светодиода. Модуль звуковой сигнализации (15) через пьезоизлучатель звука направляет пользователю сигналы для контроля потребления курительной смеси, а также позволяют локализовать место расположения электронной сигареты (1) в случае её потери. Модуль вибромотора (16) также осуществляет тактильное воздействие на пальцы и губы пользователя, а также помогает установить местонахождение электронной сигареты (1). Таким образом, в случае необходимости электронная сигарета (1) осуществляет с пользователем обратную связь путём подачи, соответственно, пользователю световых, звуковых и тактильных сигналов. В результате получение данных сигналов пользователь корректирует потребление курительной жидкости.
В качестве модуля питания (12) электронной сигареты (1) выступает литий-ионный аккумулятор с возможностью подзарядки от сети. Подзарядка от сети осуществляется посредством USB-кабеля, присоединяемого к USB-разъему (18).
Таким образом, новизна заявленной полезной модели состоит в том, что совокупностью её существенных признаков достигается увеличение радиуса действия двусторонней беспроводной связи с внешним устройством, что увеличивает в целом непрерывность действия беспроводной связи, а значит и её эффективность.  Также полезной моделью реализована система световой, звуковой и тактильной обратной связи с пользователем, в результате работы которой воздействие на поведение пользователя в процессе потребления и корректировка данного поведения становится более разноплановым, расширяется и увеличивается эффективность системы обратной связи с пользователем. Данные отличительные особенности увеличивают эффективность контроля потребления курительной жидкости пользователем и ускорение достижения основного результата потребления предлагаемой электронной сигареты пользователем – снижения никотиновой зависимости.
Заявитель в настоящее время осуществляет производство предложенной полезной модели.