Биологический контроль в электронных курительных изделиях
Группа изобретений относится к медицинской технике и предназначена для биологического контроля в электронных курительных изделиях. Курительное изделие включает корпус, содержащий мундштук и выполненный с возможностью размещения субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль. Управляющая электроника выполнена с возможностью управления доставкой определенного количества никотиносодержащего аэрозоля из субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль, через мундштук. Курительное изделие дополнительно содержит датчик метаболитов никотина, расположенный в мундштуке и функционально соединенный с управляющей электроникой. Датчик расположен так, что, когда курящий контактирует губами с мундштуком, датчик может обнаружить определенные количество или концентрацию метаболита никотина в слюне курящего. Раскрыта курительная система, использующая курительное изделие и субстрат, генерирующий никотинсодержащий аэрозоль. Изобретения обеспечивают данные, касающиеся количества метаболита никотина, а также контролируют доставку количества никотиносодержащего аэрозоля. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение, в частности, относится к электронным курительным изделиям, которые содержат датчик метаболитов никотина. Датчик метаболитов никотина может быть соединен с электроникой курительного изделия для обеспечения обратной связи с курящим, для предотвращения доставки никотиносодержащего аэрозоля, при необходимости, и т. п. Количество метаболита никотина предпочтительно может зависеть от уровней воздействия никотина на курящего.
Регулирование дозы никотина представляет собой задачу при разработке электронных курительных изделий, выполненных с возможностью доставки аэрозоля, содержащего никотин. Было обнаружено, что курящие меняют свою манеру курения, чтобы получать большие дозы никотина при курении изделий с низким уровнем доставки никотина, таких как некоторые электронные курительные изделия. К компенсаторным изменениям в манере курить относятся осуществление более глубоких затяжек, более частых затяжек, более глубокого вдыхания, блокировки вентиляции или осуществление большего числа затяжек в день.
В большинстве случаев технология регулирования дозы никотина, применяемая в электронных курительных изделиях, основана на регулировании количества никотиносодержащего аэрозоля, доставляемого в отдельной затяжке, и не учитывает, например, частоту повторных затяжек. Механизм регулирования зависит от применяемого типа электронного курительного изделия. Например, существующий механизм регулирования предусматривает регулирование энергии, подаваемой для нагревания субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль, или регулирование последовательности срабатывания клапана для доставки источника под давлением никотиносодержащей композиции. Такая технология предназначена для регулирования дозы, доставляемой курительным изделием, и не основана на параметрах, связанных с курящим, которые могут существенно варьироваться в зависимости от потребителя.
В одном аспекте настоящего изобретения курительное изделие содержит корпус, содержащий мундштук и выполненный с возможностью приема вещества, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль. Курительное изделие также содержит управляющую электронику, выполненную с возможностью управления доставкой определенного количества никотиносодержащего аэрозоля из субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль, через мундштук. Курительное изделие дополнительно содержит датчик метаболитов никотина, расположенный в мундштуке и функционально соединенный с управляющей электроникой. Датчик расположен так, что, когда курящий контактирует своими губами с мундштуком или после этого, датчик может обнаружить определенные количество или концентрацию метаболита никотина в слюне курящего. Курительное изделие может хранить или предоставлять, например, курящему данные, касающиеся количества метаболита никотина, обнаруженного датчиком. В дополнение или в качестве альтернативы, управляющая электроника может получать от датчика данные для контроля за тем, доставляется ли это количество никотиносодержащего аэрозоля.
Таким образом, согласно примерам настоящего изобретения может предоставляться курительное изделие, которое отслеживает влияние курения на курящего и обеспечивает обратную связь с курящим на основании отслеженного влияния. В некоторых примерах курительное изделие может отслеживать влияние курения на курящего и может регулировать мощность курительного изделия на основании отслеженного влияния. Такое отслеживание влияния курения на курящего может дать более точные сведения в некоторых случаях влияния на пользователя, чем отслеживание количества вещества, доставляемого курящему курительным изделием, например когда пользователь использует более одного курительного устройства или, например, сочетает применение электронного курительного устройства с курением сгорающих сигарет.
Представленные в качестве примера устройства согласно настоящему изобретению могут также предотвращать или ограничивать курение устройства, содержащего никотиносодержащие субстраты, некурящими или несовершеннолетними пользователями. Другие преимущества примеров настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области техники после прочтения и уяснения этого описания, которое включает в себя приведенную ниже формулу изобретения и прилагаемые графические материалы.
Различные аспекты настоящего изобретения могут обладать одним или несколькими преимуществами по сравнению с доступными в настоящее время и описанными ранее электронными курительными изделиями. Например, электронные курительные изделия, описанные в этом документе, могут предоставлять курящему или курительному изделию информацию, которая более релевантна по отношению к отдельному курящему, чем это возможно в случае других курительных изделий. В системах определения дозы и общего количества никотина в доступных или предлагаемых сегодня электронных курительных изделиях учитывается доза, доставляемая устройством курящему, но не учитывается индивидуальная манера курить или другие индивидуальные параметры, такие как метаболизм, связанный, например, с весом, этнической принадлежностью и полом курящего, что может обуславливать значительные различия между отдельными курящими. Такие различия учитываются автоматически путем определения концентраций метаболита никотина у отдельного курящего. За счет обеспечения анализа, в котором измеряется влияние курения на отдельного курящего, в отличие от анализа, в котором измеряется доза, доставляемая курящему, может быть получена и использована, при необходимости, более значимая информация, касающаяся отдельного курящего. Эти и другие преимущества разных аспектов настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области после прочтения и уяснения этого описания.
Настоящее изобретение применимо в любом подходящем электронном курительном изделии. Любое электронное курительное изделие, которое содержит мундштук, выполненный с возможностью контакта с губами курящего, может быть использовано или модифицировано в соответствии с настоящим изобретением. В контексте этого документа «курительное изделие» представляет собой изделие, которое выполнено с возможностью доставки аэрозоля курящему посредством этого изделия. Для целей настоящего изобретения курительное изделие содержит цельный или составной корпус, содержащий мундштук и выполненный с возможностью размещения субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль. Субстрат может быть выполнен в любом подходящем виде. Например, субстрат может содержать табак. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит жидкую композицию, содержащую никотин. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит сухой порошок, содержащий никотин, такой как соль никотина. Термин «курительное изделие» включает изделия, которые нагревают, непосредственно или опосредовано, субстрат, генерирующий никотиносодержащий аэрозоль, для получения никотиносодержащего аэрозоля, и изделия, которые для доставки никотиносодержащего аэрозоля субстрат не нагревают, а используют поток воздуха или химическую реакцию.
В контексте этого документа «электронное курительное изделие» представляет собой курительное изделие, которое содержит один или несколько электрических компонентов, которые управляют количеством аэрозоля, доставляемым курящему из субстрата через мундштук. К электрическим компонентам может относиться нагреватель субстрата, который может содержать, например, один или несколько электрически резистивных элементов или может содержать электрически управляемый клапан, расположенный и выполненный с возможностью обеспечения или предотвращения прохождения аэрозоля, сгенерированного из субстрата, через мундштук к курящему. Управление нагревателем, клапаном или другим электрическим компонентом может осуществлять управляющая электроника. Управляющая электроника может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер или память и контроллер. Контроллер может содержать одно или несколько из машины состояний специализированной интегральной схемы (ASIC), цифрового процессора сигналов, вентильной матрицы, микропроцессора или эквивалентной отдельной либо интегрированной логической схемы. Функции, свойственные контроллеру, в этом изобретении могут быть осуществлены как одно или несколько из программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Следует понимать, что курительное изделие, которое не содержит управляющей электроники, может быть легко модифицировано, чтобы содержать в себе управляющую электронику, такую как управляемый клапан, для осуществления одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения.
Независимо от типа электронного курительного изделия датчик метаболитов никотина может быть так размещен относительно мундштука, что при размещении губ курящего на мундштуке на датчик попадет слюна, так что датчик может обнаружить метаболит никотина в слюне.
Любой один или несколько датчиков могут быть расположены и выполнены с возможностью обнаружения любого одного или нескольких метаболитов никотина в слюне при контакте мундштука с губами курящего. К примерам метаболитов никотина относится никотина глюкуронид, никотина N'-оксид, никотина изометоний-ион, котинина метоний-ион, котинина глюкуронид, 3-пиридил уксусная кислота, никотинаΔ иминий-ион, котинин, котинина N-оксид, 4-(3-пиридил)-бутановая кислота, 2;-гидроксиникотин, норникотин, N'-гидроксиметилнорникотин, 5'-гидроксикотинин, транс-3'-гидроксикотинин, 4-(метиламино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон, 4-оксо-4-(3-пиридил)-бутанамид, 4-оксо-4-(3-питидил)-N-метилбутанамид, транс-3'-гидроксикотинина глюкуронид, 4-(3-пиридил)-3-бутеновая кислота, 4-гидрокси-4-(3-пиридил)-бутановая кислота, 4-оксо-4-(3-пиридил)-бутановая кислота и 5-(-3-пиридил)-тетрагидро-фуран-2-он. Предпочтительно, по меньшей мере один датчик выполнен с возможностью определения уровней котинина.
Котинин представляет собой предпочтительный метаболит отчасти из-за того, что он обладает длительным периодом полураспада плазмы, и из-за того, что в котинин преобразуется высокий процент никотина. Например, период полураспада плазмы у котинина обычно составляет от приблизительно 11 часов до приблизительно 37 часов по сравнению с приблизительно 30 минутами у никотина. Кроме того, от приблизительно 70% до приблизительно 80% никотина преобразуется в котинин в печени и попадает в кровоток. Кроме того, предполагается, что концентрации котинина в слюне пропорциональны концентрациям котинина в плазме.
Предпочтительно, датчик выполнен с возможностью определения количества котинина в релевантном диапазоне концентраций. Например, исследования показали, что пассивное воздействие сигаретного дыма обычно дает концентрации котинина в слюне ниже 5 нг/мл, но сильное пассивное воздействие может дать концентрации его в слюне от 10 нг/мл и более. Концентрации его в слюне у тех, кто курит сигареты редко, или у тех заядлых курильщиков, которые курят сигареты с низким содержанием никотина, могут находиться в диапазоне от приблизительно 10 нг/мл до приблизительно 100 нг/мл. У тех, кто курит регулярно и активно, концентрации котинина в слюне, возможно, могут превышать 100 нг/мл. Соответственно и предпочтительно, датчик выполнен с возможностью точного определения концентраций котинина в слюне в диапазоне от приблизительно 5 нг/мл до приблизительно 200 нг/мл, например от приблизительно 10 мг/мл до приблизительно 150 нг/мл. Тем не менее следует понимать, что диапазон надежности и чувствительности датчика может быть отрегулирован так, чтобы включать другие, соответствующие или необходимые, диапазоны концентрации.
В электронном курительном изделии согласно настоящему изобретению может применяться любой подходящий датчик, выполненный с возможностью обнаружения котинина в слюне. В датчике может применяться любая подходящая технология обнаружения котинина. К известным технологиям для определения концентраций котинина в слюне относятся колориметрические методы, газовая хроматография (GC), газовая хроматография-масс-спектрометрия (GC-MS), жидкостная хроматография высокого разрешения (HPLC) и радиоиммунологический анализ (RAI). Были разработаны тест-полоски NicAlert™, которые представляют собой точку растекания в радиальном направлении в применяемой в контактной хроматографии системе обнаружения котинина в слюне. В настоящем изобретении может предусматриваться использование такой технологии обнаружения котинина или других подходящих технологий.
В предпочтительных вариантах осуществления датчик котинина представляет собой электромеханический датчик. Может применяться любой подходящий электромеханический датчик. Предпочтительно, датчик содержит чувствительные к котинину слой или покрытие, расположенные на преобразователе, при этом посредством преобразователя выборочное связывание котинина со слоем или покрытием переводится в сигнал или изменение в сигнале. Например, связывание котинина может приводить к изменению в частоте, токе или напряжении, что может быть соотнесено с количеством котинина, присутствующим в слюне курящего. В некоторых вариантах осуществления массовое изменение покрытия или слоя приводит к изменениям в резонансной частоте преобразователя, что переводится в пропорциональный электрический сигнал.
Например, датчик может быть выполнен в виде встроенного микрофлюидного чипа. Например, этот чип может быть изготовлен с использованием полидиметилсилоксана (PDMS) посредством стандартной мягкой литографии. В качестве альтернативы, он может быть, например, адсорбирован на золотой пьезоэлектрод посредством амидных связей или на двойной угольный электрод, изготовленный методом трафаретной печати.
Примеры покрытий или слоев, которые могут быть расположены на преобразователе для обнаружения котинина, содержатиммобилизованные антитела или молекулы, связывающиеся, в частности, с метаболитом никотина. Предпочтительно, датчик содержит иммобилизованное антитело к котинину или его котинин-связывающий фрагмент.
Имеющиеся на сегодняшний день технологии микрофлюидного иммунологического анализа, в которых может применяться, например, лишь 10 микролитров образца слюны, должны быть способны выполнить линейное обнаружение метаболитов никотина, таких как котинин, в диапазоне от приблизительно 1 нг до приблизительно 250 нг, что находится в диапазоне, при котором должно быть легко распознать некурящего и заядлого курильщика.
Сигнал, полученный связыванием котинина с покрытием или слоем в датчике, может быть усилен любым подходящим образом для увеличения скорости или чувствительности датчика. Например, может применяться амплификация фермента, такая как амплификация на основе пероксидазы хрена. Предпочтительно, фермент для амплификации хранится вблизи датчика и может перемещаться, когда смочен слюной, для взаимодействия с датчиком. Предпочтительно, субстрат с этим ферментом хранится вблизи датчика и может перемещаться, когда смочен слюной, для взаимодействия с датчиком. Субстрат или фермент для амплификации могут храниться в средстве доставки для предотвращения взаимодействия и, следовательно, истощения субстрата до того, как произойдет смачивание слюной. Предпочтительно, средство доставки выполнено с возможностью обеспечения высвобождения субстрата или фермента для амплификации, когда происходит контакт со слюной. В некоторых вариантах осуществления субстрат и фермент для амплификации хранятся отдельно в средствах доставки. Например, субстрат или фермент могут быть инкапсулированы в липосомах, или субстрат и фермент могут быть инкапсулированы отдельно в липосомах.
В некоторых вариантах осуществления с ферментом для амплификации конъюгируется вторичный партнер по связыванию котинина, такой как антитело к котинину или фрагмент антитела. Если котинин присутствует в слюне и связан с покрытием или слоем в датчике, то вторичное антитело может связываться с иммобилизованным котинином для иммобилизации фермента. Таким образом, вблизи датчика может происходить накопление обнаруживаемых видов, обусловленное преобразованием субстрата с катализатором в виде фермента.
Пары «фермент-субстрат» могут выбираться на основании типа применяемого датчика. Например, если датчик реагирует на массу, накопленную на датчике, то ферментное преобразование субстрата может давать вид, который осаждается на датчике или связывается с датчиком или его покрытием. В другом примере ферментное преобразование субстрата может давать вид с другим зарядом, в соответствующих случаях, на основании датчика.
В некоторых вариантах осуществления датчик представляет собой барьерную сенсорную пленку с положительным потенциалом и выполнен с возможностью измерения распределения плотности заряда. В некоторых вариантах осуществления датчик выполнен с возможностью измерения электромеханического импеданса с целью определения концентрации метаболита никотина.
В некоторых вариантах осуществления датчик котинина представляет собой датчик с RFID-меткой, который содержит RFID-метку и чувствительное к котинину покрытие, функционально соединенное с RFID-меткой. RFID-датчики могут быть предпочтительно пассивными, и, таким образом, датчику не требуется питание от батареи. К RFID-датчику может обращаться снабжаемое энергией устройство считывания RFID, известное из уровня техники. Во многих вариантах осуществления резонансная частота RFID-датчика меняется, когда с покрытием связываются разные количества котинина. Устройство считывания RFID может вызывать колебания датчика для определения резонансной частоты метки, что может соотноситься с присутствующим количеством котинина. В некоторых вариантах осуществления устройство считывания RFID может быть выполнено с возможностью обращения к RFID-метке датчика лишь на одной резонансной частоте, например на резонансной частоте датчика без связанного вещества, определяемого при анализе, или на частоте датчика со связанным веществом, определяемым при анализе. Электронное курительное изделие может содержать устройство считывания RFID. Устройство считывания RFID может быть соединено с блоком питания и управляющей электроникой курительного изделия.
Предпочтительно, система обнаружения котинина согласно настоящему изобретению допускает многократное использование и является надежной. Предпочтительно, датчик котинина делает возможным надежный, количественный и точный анализ концентрации котинина в слюне курящего на основании поочередных затяжек.
В некоторых вариантах осуществления система обнаружения котинина является одноразовой. Например, может применяться мундштук для обнаружения котинина однократного использования. Мундштук или часть мундштука, такая как полоска однократного использования, могут заменяться перед или после определенного использования электронного курительного изделия. В некоторых вариантах осуществления система обнаружения может использоваться в начале сеанса с применением курительного изделия. Сеанс может определяться любым подходящим образом, например на основании промежутка времени, составляющего от 20 минут до 60 минут, или числа затяжек, составляющего, например, от 10 затяжек до 30 затяжек. Уровень котинина может проверяться в соответствующих случаях один или несколько раз во время сеанса. Результаты могут использоваться или сообщаться так, как рассматривается более подробно ниже.
Мундштук может содержать многослойную оболочку, которая содержит внешний гидрофильный, пористый или гидрофильный и пористый слой для обеспечения возможности захвата слюны. Предпочтительно, внешний слой обеспечивает захват предварительно определенного количества слюны. Другие слои мундштука могут обеспечивать опору датчику котинина.
Предпочтительно, датчик выборочно или специально реагирует на котинин в присутствии других видов метаболита никотина или никотина. Предпочтительно, датчик достаточно чувствителен для быстрого реагирования на изменение в концентрации котинина в слюне. Предпочтительно, датчик является термодинамически обратимым, так что датчик может реагировать на изменение в концентрации котинина без накопительного эффекта, такого как эффекты памяти или гистерезиса. Предпочтительно, у датчика предел обнаружения соответствует отношению стандартного отклонения сигнала к фоновому шуму, которое ниже 3, для определяемого при анализе вещества котинина.
Технология датчиков, которая может применяться для получения таких результатов или приближения к ним, описана, например, у Francesco Riccia, b, Gianluca Adornettoa и Giuseppe Palleschia в работе «ELECTROCHEMICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY State of the Art and Future Perspectives On the occasion of the International Year of Chemistry (2011)»; Electrochimica Acta, том 84, 1 декабря 2012 г., стр. 74-83, которая во всей своей полноте включена в этот документ посредством ссылки в той части, в которой она не противоречит этому раскрытию.
Следует понимать, что в датчике для обнаружения метаболитов никотина, которые отличаются от котинина, в отношении котинина может применяться технология, подобная рассмотренной выше, и что датчики котинина рассматриваются в этом документе в качестве примеров и для целей описания.
Независимо от обнаруженного метаболита никотина данные о метаболите никотина, полученные посредством курительного изделия согласно настоящему изобретению, могут использоваться для любой одной или нескольких подходящих целей, из которых лишь несколько описаны в этом раскрытии более подробно.
В предпочтительных вариантах осуществления курительное изделие содержит датчик метаболитов никотина, функционально соединенный с управляющей электроникой для предотвращения доставки изделием определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если концентрация или количество метаболита ниже заданного минимального порогового значения. В таких вариантах осуществления может предотвращаться случайное или непредусмотренное использование курительного изделия. Например, устройство может быть выполнено с возможностью предотвращения фактического использования курительного изделия некурящими или получения ими дозы, или полной дозы, никотиносодержащего аэрозоля. Поскольку в слюне у некурящих должно быть небольшое количество метаболита никотина или его не должно быть вообще, количество метаболита никотина, обнаруженное датчиком, когда губы некурящего находятся на мундштуке, должно быть ниже заданного минимального порогового значения. Если минимальное пороговое значение не соблюдается, то управляющая электроника устройства может не допустить доставку курительным изделием определенного количества никотиносодержащего аэрозоля. Количество никотина, доставка которого не допускается, может быть любой частью полной дозы, которую курительное изделие предназначено доставлять. Предпочтительно, количество никотина, доставка которого не допускается, является полной дозой.
В предпочтительных вариантах осуществления курительное изделие содержит датчик метаболитов никотина, функционально соединенный с управляющей электроникой для предотвращения доставки изделием определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если концентрация или количество метаболита выше заданного максимального порогового значения. В таких вариантах осуществления доставка никотина курящим, которые подвергаются большому воздействию никотина, может быть ограничена. Поскольку у часто курящих, которые подвергаются воздействию больших количеств никотина, в слюне должны быть высокие количества метаболита никотина, количество метаболита никотина, обнаруженное датчиком, когда губы часто курящего находятся на мундштуке, может быть выше заданного максимального порогового значения. Количество никотина, доставка которого не допускается, может быть любой частью полной дозы, которую курительное изделие предназначено доставлять. Предпочтительно, количество никотина, доставка которого не допускается, является полной дозой.
Максимальное пороговое значение может быть установлено любым подходящим образом. Например, максимальное пороговое значение может быть установлено изготовителем курительного изделия, курящим или другим лицом, например работником здравоохранения, который помогает курящему или наблюдает за ним в рамках программы по прекращению курения. Независимо от того, кто устанавливает пороговое значение или когда пороговое значение установлено, курительные изделия, выполненные с возможностью предотвращения дальнейшей доставки полной или частичной дозы никотиносодержащего аэрозоля, если максимальное пороговое значение превышено, предпочтительно могут использоваться как часть программы по прекращению курения, при этом максимальное пороговое значение со временем может быть снижено. В некоторых вариантах осуществления, в которых максимальное пороговое значение со временем может быть изменено, курительное изделие предпочтительно содержит средство ввода, функционально соединенное с управляющей электроникой. Средство ввода может содержать средство проводной или беспроводной связи. К средству проводной связи относится один или несколько портов, таких как USB-порт или порт firewire, для функционального соединения курительного изделия с другим вычислительным устройством, таким как смартфон или компьютер. К средству беспроводной связи относятся телеметрические приемники, Bluetooth-приемники, инфракрасные приемники или другие беспроводные приемники для функционального соединения курительного изделия с другим вычислительным устройством, таким как смартфон или компьютер. Компьютер, смартфон или другое вычислительное устройство могут использоваться для ввода команд в управляющую электронику курительного изделия с целью установки требуемого значения в качестве максимального порогового значения. В качестве альтернативы или в дополнение, курительное изделие может содержать сенсорный экран, одну или несколько кнопок, один или несколько наборных дисков, один или несколько уровней или другое средство ввода, функционально соединенное с управляющей электроникой для обеспечения возможности установки максимального порогового значения метаболитов никотина.
В некоторых вариантах осуществления курительное изделие выполнено с возможностью предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если концентрация или количество метаболита выше заданного максимального порогового значения в любой момент времени. В других вариантах осуществления курительное изделие выполнено с возможностью предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если концентрация или количество метаболита, обнаруженного датчиком, выше заданного максимального порогового значения в заданном отрезке времени. За счет предотвращения доставки, если пороговое значение превышено в заданный период времени, курительное изделие может снижать вероятность предотвращения использования из-за артефактов, таких как временные ложные позитивные результаты или пики, которые могут возникать во время затяжки, но которые не обязательно отражают основные концентрации метаболита никотина.
В некоторых вариантах осуществления, в которых курительное изделие выполнено с возможностью предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, курительное изделие содержит управляемый клапан, функционально соединенный с датчиком метаболитов никотина. Клапан может быть расположен вдоль пути потока, который проходит от субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль, к концу, подносимому ко рту, мундштука. Клапан может быть выполнен с возможностью применения стандартной конфигурации, например закрытой, для предотвращения доставки никотиносодержащего аэрозоля курящему через мундштук, если не имеет места одно или оба из несоблюдения минимального порогового значения и превышения максимального порогового значения. В качестве альтернативы, клапан может быть выполнен с возможностью применения стандартной конфигурации, например открытой, для обеспечения возможности доставки никотиносодержащего аэрозоля курящему через мундштук, и если имеет место ситуация, что концентрация или количество метаболита никотина ниже минимального порогового значения и выше максимального порогового значения или и то и другое, то клапан может применяться в конфигурации для предотвращения доставки аэрозоля.
В некоторых вариантах осуществления, в которых курительное изделие выполнено с возможностью предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, курительное изделие содержит нагреватель, выполненный с возможностью нагревания никотиносодержащего субстрата с целью генерирования никотиносодержащего аэрозоля, подлежащего доставке курящему. Нагреватель может быть функционально соединен с датчиком метаболитов никотина. Активация нагревателя может предотвращаться, если не имеет места ситуация, что обнаруженные датчиком концентрация или количество метаболита никотина выше заданного минимального порогового значения и ниже заданного максимального порогового значения или и то и другое. В качестве альтернативы, нагреватель может быть выполнен с возможностью применения стандартной конфигурации, в которой он активируется, и если имеет место ситуация, что концентрация или количество метаболита никотина ниже минимального порогового значения и выше максимального порогового значения или и то и другое, то нагреватель может быть деактивирован. В таких случаях может быть возможной доставка некоторого количества никотиносодержащего аэрозоля курящему, поскольку субстрат был уже нагрет.
В некоторых вариантах осуществления курительное изделие содержит нагреватель, выполненный с возможностью нагревания никотиносодержащего субстрата с целью генерирования никотиносодержащего аэрозоля, подлежащего доставке курящему, и содержит управляемый клапан, такой как клапан, рассмотренный выше.
В качестве альтернативы или в дополнение к предотвращению доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля из курительного изделия, управляющая электроника курительного изделия может быть функционально соединена со средством сигнализации для подачи предупредительного сигнала о том, что имеет место одно или оба из несоблюдения минимального порогового значения или превышения максимального порогового значения. Средство сигнализации может содержать, например, средство, которое, когда активировано, заставляет курительное изделие вибрировать, динамик, производящий слышимый звук, светодиодные лампы, которые могут вспыхивать, и дисплей для предоставления предупреждения. В качестве альтернативы, средство сигнализации может быть расположено снаружи курительного изделия и соединено со средством вывода курительного изделия. К средству сигнализации может относиться, например, смартфон.
При необходимости, если во время предыдущих затяжек было обнаружено, что уровни метаболита никотина в слюне курящего приближаются к пороговому значению, то курительное изделие или устройство, функционально соединенное с курительным изделием, может подавать курящему предупредительный сигнал о том, что он приближается к максимальному пределу. Соответственно, для информирования курящего в течение дня в программе курительного изделия может быть заложено более одного предела.
В некоторых вариантах осуществления курительное изделие содержит индикаторы уровня, такие как полосы, цвета и т п., которые предоставляют курящему сведения об уровнях метаболита никотина у него относительно порогового значения.
В предпочтительных вариантах осуществления курительное изделие содержит средство хранения данных, такое как память, функционально соединенное с датчиком для хранения данных, полученных посредством датчика. В таких вариантах осуществления курительное изделие предпочтительно содержит средство вывода для отображения информации, касающейся сохраненных данных, или для передачи сохраненных данных другому устройству для отображения, анализа или отображения и анализа. Средство вывода может содержать средство выходной связи. Средство выходной связи может быть средством проводной или беспроводной связи. Средство выходной проводной связи может содержать один или несколько портов, таких как USB-порт или порт firewire, для функционального соединения курительного изделия с другим вычислительным устройством, таким как смартфон или компьютер. К средству беспроводной связи относятся телеметрические передатчики, Bluetooth-передатчики, инфракрасные передатчики или другие беспроводные передатчики для функционального соединения курительного изделия с другим вычислительным устройством, таким как смартфон или компьютер. Компьютер, смартфон или другое вычислительное устройство могут использоваться для приема данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина. Затем вычислительное устройство может использоваться для анализа, отображения или анализа и отображения принятых данных. В качестве альтернативы или в дополнение, курительное изделие может содержать дисплей для предоставления пользователю информации, касающейся данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина. Независимо от того, как отображается информация, касающаяся данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина, отображенная информация предпочтительно может быть использована курящим или другим лицом, таким как работник здравоохранения, который помогает курящему или наблюдает за ним в рамках программы по прекращению курения.
В некоторых вариантах осуществления курительное изделие содержит средство вывода для вывода в реальном времени данных, полученных от датчика, но не содержит средства хранения данных для хранения данных, полученных посредством датчика.
Датчик при необходимости может быть функционально соединен со средством обнаружения затяжки для активации датчика, когда обнаружена затяжка. Такая компоновка может обеспечивать снижение величины питания, необходимого для датчика и курительного изделия. Может применяться любое подходящее средство обнаружения затяжки. К примерам подходящего средства обнаружения затяжки относится микрофон или термопара. Примеры подходящего средства обнаружения затяжки, которые могут содержаться в курительном изделии согласно настоящему изобретению, описаны, например, в документах WO 2013/098398 и WO 2010/003480.
Следует понимать, что предпочтительные варианты осуществления, описанные в этом документе, можно комбинировать любым подходящим образом. Например, курительное устройство, выполненное с возможностью предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, когда не соблюдается минимальное пороговое значение, также может быть выполнено с возможностью осуществления одного или обоих из (i) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, когда превышено максимальное пороговое значение, и (ii) одного или нескольких из хранения, отображения и вывода информации, касающейся данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина. Аналогично курительное изделие, которое выполнено с возможностью осуществления одного или нескольких из хранения, отображения и вывода информации, касающейся данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина, также может быть выполнено с возможностью осуществления одного или обоих из (i) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, когда не соблюдается минимальное пороговое значение, и (ii) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, когда превышено максимальное пороговое значение. Аналогично курительное изделие, которое выполнено с возможностью предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, когда превышено максимальное пороговое значение, также может быть выполнено с возможностью осуществления одного или обоих из (i) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, когда не соблюдается минимальное пороговое значение, и (ii) одного или нескольких из хранения, отображения и вывода информации, касающейся данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина.
Все научные и технические термины, используемые в этом документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приводимые в этом документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в этом документе.
В контексте этого документа формы существительных в единственном числе, носящие как определенный, так и неопределенный характер, охватывают варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.
В контексте этого документа союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Термин «и/или» означает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.
В контексте этого документа слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» и т. п. используются в своем широком смысле и в целом означают «включая, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по сути из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые в определенных случаях могут дать определенные преимущества. Тем не менее другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными в тех же или иных случаях. Кроме того, перечисление одного или нескольких предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления являются неприменимыми, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема этого раскрытия, включая формулу изобретения.
Далее раскрыты графические материалы, в которых проиллюстрированы некоторые аспекты настоящего изобретения. Следует понимать, что другие аспекты, не показанные в графических материалах, также находятся в рамках объема и сути настоящего изобретения. Графические материалы представляют собой схематические графические материалы и необязательно выполнены в масштабе. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и тому подобному. Тем не менее следует понимать, что использование номера ссылочной позиции для обозначения компонента на одной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же номером ссылочной позиции. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами ссылочных позиций не могут быть одинаковыми или подобными компонентам с другими номерами ссылочных позиций.
На фиг. 1 показано схематическое изображение, на котором представлен электромеханический датчик метаболитов никотина и схема для преобразования сигнала, связанного с определенными количеством или концентрацией метаболита никотина, обнаруженными датчиком.
На фиг. 2 показан схематический вид сбоку курительного изделия согласно разным вариантам осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показано схематическое изображение, на котором представлено несколько компонентов курительного изделия согласно разным вариантам осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 показан график концентраций никотина в крови у курящих ко времени.
На фиг. 5, 6 показаны схематические графики концентраций метаболита никотина, котинина, относительно максимального порогового значения ко времени.
На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая аспекты процесса, который может быть выполнен курительным изделием в соответствии с разными аспектами настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, электромеханический датчик 10 метаболитов никотина в соответствии с разными аспектами настоящего изобретения может содержать преобразователь 30 и покрытие 20 или слой, нанесенные на преобразователь. Покрытие 20 специально или выборочно взаимодействует с метаболитом 40 никотина посредством, например, физико-химической реакции. Преобразователь 30 выводит сигнал на основании, например, массы метаболита 40, присутствующего в покрытии 20.
Как показано на фиг. 2, курительное изделие 100 в соответствии с разными аспектами настоящего изобретения содержит корпус 110, содержащий мундштук 120 и выполненный с возможностью размещения субстрата 150, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль. Мундштук 120 определяет конец 125, подносимый ко рту. Датчик 10 метаболитов никотина проходит вдоль мундштука так, что когда курящий прижимает свои губы к мундштуку, то датчик 10 может обнаружить в слюне курящего определенные количество или концентрацию метаболита никотина. Корпус 110 может быть выполнен из одной части или из нескольких соединенных друг с другом частей. Корпус 110 может быть выполнен с возможностью приема субстрата 150 в любом подходящем месте, в том числе в мундштуке 120. В корпусе 110 может быть расположен один или несколько электрических компонентов (не показаны на фиг. 2).
Как показано на фиг. 3, курительное изделие 100 в соответствии с разными аспектами настоящего изобретения содержит корпус 110, выполненный с возможностью размещения субстрата 150, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль. Корпус 110 содержит конец 125, подносимый ко рту. Датчик 10 метаболитов никотина расположен вблизи конца 125, подносимого ко рту. В корпусе 110 расположены электрические компоненты. Курительное изделие 100 содержит источник 210 питания, функционально соединенный с управляющей электроникой 200. Источником 210 питания может быть любой подходящий источник питания, например батарея, конденсатор и т. п. Предпочтительно, источник питания 210 представляет собой перезаряжаемую батарею, такую как перезаряжаемая литий-ионная батарея, перезаряжаемая никель-кадмиевая батарея и т. п.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, управляющая электроника 200 функционально соединена с датчиком 10, клапаном 220 и нагревателем 240. Клапан 220 расположен на пути, который проходит от субстрата 150 к концу 125, подносимому ко рту, и по которому может перемещаться никотиносодержащий аэрозоль, сгенерированный посредством субстрата. Клапан 220 может применяться в открытой или закрытой конфигурации для обеспечения возможности или предотвращения перемещения аэрозоля от субстрата 150 к концу 125, подносимому ко рту. Клапаном 220 может управлять управляющая электроника 200, которая может давать клапану команды, переходить ли в открытую или закрытую конфигурацию, на основании данных, полученных от датчика 10.
Нагреватель 240 расположен в контакте с субстратом 150 или вблизи него и выполнен с возможностью нагревания субстрата с целью обеспечения генерирования посредством субстрата 150 никотиносодержащего аэрозоля. Нагревателем 240 может управлять управляющая электроника 200, так что степень нагревания субстрата 150 может регулироваться на основании данных, полученных от датчика 10.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, управляющая электроника 220 функционально соединена со средством 250 ввода, средством 260 вывода и средством 270 отображения.
На фиг. 4 показана оценка концентрации никотина в венозной крови, которая коррелируется с обнаружением котинина в слюне. На фиг. 4 показано пиковое увеличение никотина во время последовательных сеансов курения в течение дня, а также постепенное увеличение основной линии, показывающей накопление никотина и концентрацию котинина в организме, до периода голодания, обычно ночью.
На фиг. 5 и 6 данные наблюдения с фиг. 4 схематически представлены относительно максимального порогового значения, которое может разрешаться курительным изделием в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг. 5 схематически показан пример нормального процесса потребления с начала дня, при этом концентрация котинина увеличивается постепенно после разных сеансов курения. Как показано, во время последнего сеанса курения на фиг. 5обнаружен пиковый уровень котинина. В некоторых вариантах осуществления доставка курительным изделием определенного количества никотиносодержащего аэрозоля может предотвращаться в течение времени, когда пороговое значение превышено. В дополнение или в качестве альтернативы, курительное изделие может подавать предупредительный сигнал для уведомления курящего.
На фиг. 6 показана ситуация, когда во время или после затяжек достигаются пиковые значения, но непрерывная доставка определенного количества никотиносодержащего аэрозоля не прекращается курительным изделием до тех пор, пока суммарные основные уровни котинина, в отличие от временных пиковых значений, не превышают пороговое значение. Временными пиковыми значениями, превышающими пороговое значение, можно пренебречь за счет, например, требования того, что уровни котинина превышают пороговое значение в заданном отрезке времени, за счет использования данных, собранных лишь в начале затяжки или сеанса курения, или использования других подобных технологий. Когда уровень котинина, обнаруженный в слюне, достигает порогового значения, то курительное изделие может предотвращать доставку определенного количества никотиносодержащего аэрозоля или может подавать предупредительный сигнал для уведомления курящего.
Пороговые значения, представленные на фиг. 5-6, в предпочтительных вариантах осуществления могут быть характерными для отдельного курящего. Пороговые значения могут быть введены в систему на основании, например, предыдущего сбора данных или быть частью программы по постепенному прекращению курения, которая может включать поэтапное уменьшение пороговых значений со временем, например по дням или неделям.
На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая процесс, который может быть выполнен курительным изделием или системой согласно разным вариантам осуществления настоящего изобретения. На этапе 400 определяют уровень метаболита никотина посредством датчика на мундштуке курительного изделия, когда губы пользователя находятся на мундштуке. На этапе 410 уровень метаболита никотина, определенный на этапе 400, сравнивают с минимальным пороговым значением количества, чтобы отличить курящего от некурящего. Если уровень, определенный на этапе 400, меньше минимального порогового значения, то курительное изделие не осуществляет доставку определенного количества никотиносодержащего аэрозоля (430). Если уровень метаболита никотина превышает минимальное пороговое значение, то уровень сравнивают с максимальным пороговым значением (420). Если количество превышает максимальное пороговое значение, то курительное изделие не осуществляет доставку определенного количества никотиносодержащего аэрозоля (430). Тем не менее, если уровень метаболита никотина превышает минимальное пороговое значение (410), но не максимальное пороговое значение (420), то курительное изделие осуществляет доставку определенного количества никотиносодержащего аэрозоля (440). После того, как доставка определенного количества никотиносодержащего аэрозоля осуществляется (440) или не осуществляется (430), процесс можно повторить.
Как рассматривалось выше, подача предупредительного сигнала представляет собой альтернативу неосуществлению доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля. (430). В некоторых вариантах осуществления курительное изделие блокируется, если минимальное пороговое значение не соблюдается (410), но подается предупредительный сигнал, если максимальное пороговое значение превышено (420).
Таким образом, описаны способы, системы, устройства, соединения и композиции для БИОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В ЭЛЕКТРОННЫХ КУРИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ. Различные модификации и варианты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без выхода за рамки объема и сути настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано на основании конкретных предпочтительных вариантов осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно слишком ограничиваться такими конкретными вариантами реализации. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления изобретения, которые очевидны специалистам в области изготовления электронных курительных изделий или в смежных областях, должны быть включены в объем представленной ниже формулы изобретения.
1. Курительное изделие, содержащее:
корпус, содержащий мундштук и выполненный с возможностью размещения субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль;
управляющую электронику, выполненную с возможностью управления доставкой определенного количества никотиносодержащего аэрозоля из субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль, через мундштук; и
датчик метаболитов никотина, расположенный в мундштуке и функционально соединенный с управляющей электроникой.
2. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью (i) подачи предупредительного сигнала, (ii) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля или (iii) подачи предупредительного сигнала и предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если датчик метаболитов никотина обнаруживает количество метаболита никотина, которое ниже минимального значения.
3. Курительное изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью (i) подачи предупредительного сигнала, (ii) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля или (iii) подачи предупредительного сигнала и предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если датчик метаболитов никотина обнаруживает количество метаболита никотина, которое выше максимального значения.
4. Курительное изделие по п. 3, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью (i) подачи предупредительного сигнала, (ii) предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля или (iii) подачи предупредительного сигнала и предотвращения доставки определенного количества никотиносодержащего аэрозоля, если датчик метаболитов никотина обнаруживает количество метаболита никотина, которое выше максимального значения в заданном отрезке времени.
5. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что курительное изделие дополнительно содержит средство ввода, функционально соединенное с управляющей электроникой, при этом средство ввода выполнено с возможностью приема от пользователя входных данных, касающихся максимального значения, и при этом управляющая электроника выполнена с возможностью приема входных данных и установки максимального значения на основании входных данных.
6. Курительное изделие по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что датчик метаболитов никотина выполнен с возможностью обнаружения котинина.
7. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит нагреватель, расположенный и выполненный с возможностью нагревания субстрата, генерирующего никотиносодержащий аэрозоль, с целью получения никотиносодержащего аэрозоля.
8. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что нагреватель функционально соединен с управляющей электроникой и при этом управляющая электроника выполнена с возможностью регулирования степени, до которой нагреватель нагревает субстрат.
9. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что управляющая электроника содержит управляемый клапан, расположенный вдоль пути потока между концом мундштука, подносимым ко рту, и субстратом, генерирующим никотиносодержащий аэрозоль, при этом клапан выполнен с возможностью применения в конфигурации, которая делает возможным прохождение никотиносодержащего аэрозоля от субстрата к концу мундштука, подносимому ко рту, и для применения в конфигурации, которая предотвращает прохождение никотиносодержащего аэрозоля от субстрата к концу мундштука, подносимому ко рту.
10. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что курительное изделие дополнительно содержит средство для вывода данных, полученных посредством датчика метаболитов никотина.
11. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство хранения данных, функционально соединенное с датчиком метаболитов никотина для хранения данных, полученных от датчика метаболитов никотина во время использования изделия.
12. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство обнаружения затяжки, функционально соединенное с управляющей электроникой, при этом управляющая электроника выполнена с возможностью активации датчика метаболитов никотина, когда средством обнаружения затяжки обнаружена затяжка.
13. Курительная система, содержащая курительное изделие по любому из предыдущих пунктов и субстрат, генерирующий никотиносодержащий аэрозоль.
14. Курительная система по п. 13, отличающаяся тем, что субстрат содержит никотиносодержащую жидкую композицию.
15. Курительная система по п. 13, отличающаяся тем, что субстрат содержит никотиносодержащий сухой порошок.
