анализатор режима курения

Формула изобретения

1. Анализатор режима курения, содержащий держатель курительного изделия, в который вставляется обращенный в сторону рта конец курительного изделия и который имеет мундштук, который при вставленном в держатель курительном изделии сообщается с его обращенным в сторону рта концом, измеритель падения давления в потоке дыма, а также измеритель плотности дыма, преобразователь сигналов, который преобразует сигналы, поступившие от измерителя падения давления и измерителя плотности дыма в соответствующие данные, устройство обработки данных, которое содержит процессор, предназначенный для вычисления содержания твердых частиц компонентов дыма, образующегося при курении через мундштук вставленного в держатель курительного изделия, и дисплей для отображения в графическом и/или цифровом виде обработанных данных.

2. Анализатор режима курения по п.1, в котором измеритель падения давления в потоке дыма имеет два отверстия, выполненные в держателе курительного изделия по разные стороны от измерительной диафрагмы и соединенные с датчиками давления.

3. Анализатор режима курения по п.2, в котором датчики давления представляют собой измерительные преобразователи давления.

4. Анализатор режима курения по п.2, в котором датчики давления размещены в устройстве сбора данных или в устройстве обработки данных.

5. Анализатор режима курения по п.2, в котором датчики давления размещены в держателе курительного изделия.

6. Анализатор режима курения по п.3, в котором измерительные преобразователи давления представляют собой измерительные преобразователи SenSym SCX 01 DM или иные измерительные преобразователи аналогичного типа.

7. Анализатор режима курения по п.1, в котором измеритель падения давления выполнен с возможностью измерения двух давлений, а именно разности между атмосферным давлением и давлением внутри держателя курительного изделия и разности давлений по разные стороны от измерительной диафрагмы, которая пропорциональна количеству дыма, проходящего через отверстие измерительной диафрагмы.

8. Анализатор режима курения по п.1, в котором измеритель плотности дыма состоит из источника света и фотоприемника.

9. Анализатор режима курения по п.8, в котором источник света представляет собой устройство, излучающее свет в видимой или другой части спектра.

10. Анализатор режима курения по п.9, в котором источник света представляет собой светодиод.

11. Анализатор режима курения по п.9, в котором фотоприемник представляет собой устройство, обладающее максимальной чувствительностью на длине волны излучаемого света.

12. Анализатор режима курения по п.11, в котором фотоприемник представляет собой фотодиод.

13. Анализатор режима курения по п.8, в котором источник света и фотоприемник распложены внутри держателя друг против друга.

14. Анализатор режима курения по п.13, в котором расстояние между источником света и фотоприемником составляет от 2 до 6 мм.

15. Анализатор режима курения по п.14, в котором расстояние между источником света и фотоприемником составляет около 4 мм.

16. Анализатор режима курения по п.1, который выполнен портативным.

17. Анализатор режима курения по п.1, в котором преобразователь сигналов расположен отдельно от держателя курительного изделия.

18. Анализатор режима курения по п.17, в котором преобразователь сигналов объединен в один блок с устройством обработки данных.

19. Анализатор режима курения по п.1, в котором преобразователь сигналов расположен отдельно от устройства обработки данных.

20. Анализатор режима курения по п.1, в котором устройство обработки данных дополнительно содержит устройство сбора данных.

21. Анализатор режима курения по п.20, в котором преобразователь сигналов размещен в устройстве сбора данных.

22. Анализатор режима курения по п.1, в котором устройство обработки данных выполнено в виде одного блока с дисплеем, предназначенным для отображения обработанных данных.

23. Анализатор режима курения по п.1, в котором преобразователь сигналов и устройство обработки данных объединены в один блок с держателем курительного изделия.

24. Анализатор режима курения по п.1, который имеет память данных, объединенную в один блок с держателем курительного изделия или размещенную отдельно от держателя курительного изделия.

25. Анализатор режима курения по п.1, в котором устройство обработки данных представляет собой компьютер, который снабжен процессором и в память которого заложено соответствующее программное обеспечение.

26. Анализатор режима курения по п.1, в котором устройство обработки данных выполнено с возможностью двунаправленного обмена данными с источником данных, которым может быть держатель курительного изделия, преобразователь сигналов или устройство сбора данных, и с возможностью выполнения всех вычислений, необходимых для получения требуемой информации о режиме курения и компонентах вдыхаемого курильщиком дыма.

27. Анализатор режима курения по п.25, в котором устройство обработки данных представляет собой портативный компьютер типа "лэптоп".

28. Анализатор режима курения по п.25, в котором устройство обработки данных также имеет дисплей.

29. Анализатор режима курения по п.1, в котором дисплей выполнен с возможностью отображения в реальном масштабе времени информации о каждой затяжке.

30. Анализатор режима курения по п.29, в котором отображаемая на дисплее информация содержит одно или несколько сведений, выбранных из группы, включающей объем затяжки, характер затяжки, продолжительность затяжки, концентрацию дыма, массу вдыхаемого курильщиком дыма в единицу времени, оптическую плотность дыма, среднее падение давления, усилие при затяжке и период времени, истекшего с момента начала курения.

31. Анализатор режима курения по п.1, в котором дисплей выполнен с возможностью отображения одного или нескольких наборов этих данных в графическом виде отдельно для каждой выполненной курильщиком затяжки.

32. Анализатор режима курения по п.1, в котором информация о профиле затяжки и соответствующие данные сохраняются устройством обработки данных для их последующего анализа.

33. Анализатор режима курения по п.1, в котором устройство обработки данных запрограммировано на возврат в исходное состояние перед каждым циклом сбора данных в промежуток времени между каждым выкуриванием курительных изделий и обнуления измерителя падения давления и измерителя плотности дыма.

34. Анализатор режима курения по п.1, в котором сигналы от измерителя падения давления и измерителя плотности дыма передаются в устройство обработки данных беспроводным путем.

35. Анализатор режима курения по п.34, в котором сигналы передаются посредством электромагнитных волн.

36. Анализатор режима курения по п.1, в котором сигналы от измерителя падения давления и измерителя плотности дыма передаются в устройство обработки данных по электрическим проводам при передаче оптических сигналов и по гибким трубкам при передаче результатов измерения давления.

37. Анализатор режима курения по п.1, в котором измерение, преобразование сигналов и передача данных в держателе курительных изделий, расположенном отдельно от устройства обработки данных, не выполняются, если до передачи данных на дисплей преобразованные данные не будут дополнительно обработаны в держателе курительного изделия.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к измерению и регистрации параметров и характеристик режима (процесса) курения курительных изделий потребителем, в частности, но не исключительно, курильщиками сигарет, и предусматривает измерение и анализ в реальном масштабе времени свойств и состава вдыхаемого курильщиком дыма.

В настоящее время существует много приборов, предназначенных для измерения различных параметров режима курения человеком. К такого рода приборам относится, в частности, прибор Portable Smoking Topography Measurement Device фирмы Plowshare Technologies, который представляет собой устройство, предназначенное для регистрации различных параметров режима курения человеком курительного изделия с использованием такого устройства. Это устройство на протяжении промежутка времени, достигающего четырех недель, регистрирует все связанные с курением события, информация о которых последовательно загружается (с использованием соответствующего программного обеспечения) в компьютер. Однако регистрируемая этим прибором информация (объем затяжки, продолжительность затяжки, интервалы между затяжками, максимальное количество дыма, образующегося во время затяжки, продолжительность образования максимального количества дыма во время затяжки, среднее количество дыма, образующегося во время затяжки, количество затяжек) носит ограниченный характер и не полностью отражает все особенности процесса или режима курения. Так, например, при работе с таким прибором не регистрируется в реальном масштабе времени общее количество вдыхаемого курильщиком дыма. С помощью такого прибора нельзя определить количество вдыхаемого курильщиком при выкуривании каждой сигареты дыма, точную информацию о котором можно получить только предположительно путем математической оценки, основанной на полученных данных об объеме дыма, вдыхаемого курильщиком во время каждой затяжки, и на количестве затяжек, или путем дублирования сеанса курения. При дублировании сеанса курения используют идентичные сигареты, которые выкуриваются на специальном аппарате для механического прокуривания (механическом курильщике), который на основе информации, полученной во время курения, позволяет воспроизвести все параметры процесса затяжки того или иного курильщика. Во время дублирования выкуриваемые сигареты помещаются в обычное дымоулавливающее устройство (например, Cambridge Filter). В результате анализа улавливаемого дыма оценивают суммарное количество различных компонентов, содержащихся в дыме сигареты, аналогично тому, как определяют выход сигареты в стандартных условиях с помощью механического курильщика. Такой метод анализа дыма требует испытания аналогичной сигареты (т.е. дубликата) в лабораторных условиях для получения данных о суммарном выходе определенных компонентов дыма сигареты с использованием устройства Plowshare, что связано с достаточно высокими затратами времени. Только после проведения таких испытаний можно получить полное представление о вдыхаемом курильщиком дыме. Кроме того, используемое в качестве дубликата курительное изделие может отличаться от реально выкуриваемого курильщиком курительного изделия, и поэтому полученные при испытаниях дубликата данные о компонентах попавшего в организм курильщика дыма могут оказаться недостоверными.

Под "вдыхаемым курильщиком дымом" в контексте настоящего описания подразумевается количество определенного компонента дыма, который вместе с дымом попадает в организм курильщика, а под "выходом" (например, сигареты) имеется в виду количество определенного компонента дыма, образующегося при курении сигарет механическим курильщиком.

Аналогичное устройство фирмы SODIM, предназначенное для анализа режима курения, также требует для воспроизведения реального процесса курения и получения данных о вдыхаемом курильщиком дыме проведения исследований дубликата курительного изделия в лабораторных условиях.

В существующих в настоящее время устройствах для анализа режима курения, в частности в устройстве, предложенном в 1990 г. Роджером Дженкинсом (Roger Jenkins), концентрацию дыма измеряют по отраженному свету с помощью источника света и фотоприемника, расположенных по одну сторону заполненного дымом корпуса устройства. Плотность дыма в таких устройствах определяют путем измерения интенсивности света, отраженного от частиц дыма обратно в сторону фотоприемника. Такая методика измерений, основанная на "рассеянии света", не дает достоверных результатов, поскольку при этом измеряется не средняя плотность дыма на всем пути его прохождения через анализатор, а плотность дыма только вблизи фотоприемника. Предлагаемая в настоящем изобретении методика существенно отличается в лучшую сторону от подобной известной методики. Методика, основанная на исследовании отраженного света, обладает и еще одним недостатком, который связан с ненадежностью калибровки прибора и невозможностью проверки или регулирования до заданной величины уровня яркости источника света. В отличие от известных приборов в предлагаемом в изобретении приборе регулирование яркости источника света до необходимого уровня осуществляется достаточно быстро и просто.

Исходя из вышеизложенного, в настоящее время в области анализаторов режима курения существует необходимость в разработке устройства, предпочтительно портативного, с помощью которого можно было бы получать не только информацию о параметрах затяжек, но и с высокой точностью измерять в реальном масштабе времени содержание в дыме по меньшей мере одного его компонента и отказаться от исследования дубликатов курительных изделий с помощью механических курильщиков. В основу настоящего изобретения была положена задача разработки именного такого устройства.

Еще одна задача изобретения состояла в разработке устройств визуального отображения информации, которые позволяли бы в реальном масштабе времени визуально отображать результаты выполняемого анализатором режима курения измерения различных параметров курения.

Другая задача изобретения состояла в обеспечении возможности регистрации данных о режиме курения потребителем курительных изделий.

Для решения этих задач в настоящем изобретении предлагается анализатор режима курения, который содержит держатель курительного изделия, в который вставляется обращенный в сторону рта конец курительного изделия и который имеет мундштук, который при вставленном в держатель курительном изделии сообщается с его обращенным в сторону рта концом, измеритель падения давления в потоке дыма, а также измеритель плотности дыма, преобразователь сигналов, который преобразует сигналы, поступившие от измерителя падения давления и измерителя плотности дыма, в соответствующие данные, устройство обработки данных, которое содержит процессор, предназначенный для вычисления содержания твердых частиц определенных компонентов дыма, образующегося при курении через мундштук вставленного в держатель курительного изделия, и дисплей для отображения в графическом и/или цифровом виде обработанных данных.

Необходимо отметить, что в объем настоящего изобретения не включены варианты, описанные в заявке WO 02/098245, находящейся в настоящее время на рассмотрении, и связанные, в частности, с измерениями, преобразованиями сигналов и передачей данных от держателя сигареты на дистанционную обработку, за исключением не предлагаемой в этой заявке дополнительной обработки преобразованных данных в держателе до их передачи на дисплей.

В предпочтительном варианте измеритель падения давления в потоке дыма имеет два отверстия, выполненных в держателе сигареты по разные стороны от измерительной диафрагмы. Отверстия соединены с датчиками давления, например измерительными преобразователями давления. Датчики давления предпочтительно размещать в устройстве сбора данных или в устройстве обработки данных. В другом варианте датчики давления можно установить непосредственно в держателе курительного изделия. В качестве измерительных преобразователей давления можно использовать измерительные преобразователи давления SenSym SCX 01 DM или иные измерительные преобразователи аналогичного типа.

В предпочтительном варианте измеритель падения давления используют для измерения двух давлений, а именно разности между атмосферным давлением и давлением внутри держателя курительного изделия (падение давления в курительном изделии) и разности давлений по разные стороны от измерительной диафрагмы, которая (разность) пропорциональна количеству дыма, проходящего через отверстие измерительной диафрагмы.

Измеритель плотности дыма в предпочтительном варианте состоит из источника света и фотоприемника. В качестве источника света предпочтительно использовать устройство, в частности светодиод, которое излучает свет в видимой или другой части спектра, например в инфракрасной области. В качестве фотоприемника предпочтительно использовать устройство, в частности фотодиод, которое обладает максимальной чувствительностью на длине волны излучаемого света. Источник света и фотоприемник предпочтительно размещать внутри держателя курительного изделия друг против друга. Расстояние между источником света и фотоприемником должно лежать в пределах от 2 до 6 мм и обычно составляет около 4 мм.

В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении анализатор режима курения выполнен портативным. Под "портативным" в данном случае подразумевается анализатор, который можно держать в руке по частям либо целиком.

В другом предпочтительном варианте преобразователь сигналов расположен отдельно от держателя курительного изделия. Расположенный отдельно от держателя курительного изделия преобразователь сигналов можно объединить в один блок с устройством обработки данных. В другом варианте преобразователь сигналов может размещаться отдельно от устройства обработки данных.

Устройство обработки данных дополнительно может содержать устройство сбора данных. В этом устройстве сбора данных может располагаться преобразователь сигналов. Устройство обработки данных предпочтительно выполнить в виде одного блока с дисплеем, предназначенным для отображения обработанных данных.

В другом варианте осуществления изобретения преобразователь сигналов и устройство обработки данных предлагается объединить в один блок с держателем курительного изделия.

Предлагаемый в изобретении анализатор может также иметь память данных, объединенную в один блок с держателем курительного изделия или размещенную отдельно от держателя курительного изделия.

В предпочтительном варианте устройство обработки данных представляет собой компьютер, который снабжен процессором и в память которого заложено соответствующее программное обеспечение. Устройство обработки данных предпочтительно в двунаправленном режиме обменивается данными с источником данных, которым может быть держатель курительного изделия, преобразователь сигналов или устройство сбора данных, и выполняет все вычисления, необходимые для получения требуемой информации о режиме курения и компонентах вдыхаемого курильщиком дыма. Для сохранения портативности анализатора в нем в качестве устройства обработки данных предпочтительно использовать портативный компьютер типа "лэптоп".

Устройство обработки данных предпочтительно также оснащать дисплеем.

Такой дисплей предпочтительно использовать для воспроизведения в реальном масштабе времени информации о каждой затяжке. В предпочтительном варианте такая информация содержит одни или несколько сведений, выбранных из группы, включающей объем затяжки, характер затяжки, продолжительность затяжки, концентрацию дыма, массу вдыхаемого курильщиком дыма в единицу времени, оптическую плотность дыма, среднее падение давления, усилие при затяжке (сопротивление затяжке) и период времени, истекшего с момента начала курения. Полученные в результате анализа данные в предпочтительном варианте воспроизводятся на дисплее в цифровом и/или графическом виде отдельно для каждой выполненной курильщиком затяжки.

В следующем предпочтительном варианте информация о профиле затяжки и соответствующие данные сохраняются устройством обработки данных для их последующего анализа при возникновении необходимости в этом.

Устройство обработки данных предпочтительно запрограммировать на возврат в исходное состояние (на сброс данных) перед каждым циклом сбора данных в промежуток времени между каждым выкуриванием курительных изделий и обнуление измерителя падения давления и измерителя плотности дыма.

Сигналы от измерителя падения давления и измерителя плотности дыма целесообразно передавать в устройство обработки данных беспроводным путем, например, посредством электромагнитных волн. Однако более предпочтительно использовать для передачи оптических сигналов соответствующие электрические провода, а для передачи результатов измерения давления - соответствующие гибкие трубки.

Ниже изобретение для пояснения его сущности более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - схема предлагаемого в изобретении анализатора режима курения,

на фиг. 2 - пример изображения, выводимого на экран дисплея, предлагаемого в изобретении анализатора режима курения, и

на фиг. 3 - другой вариант выполнения предлагаемого в изобретении анализатора режима курения.

Показанный на фиг. 1 анализатор режима курения содержит держатель 1 курительного изделия, в частности сигареты, и блок 2 обработки данных с дисплеем. Блок 2 обработки данных с дисплеем соединен с держателем 1 курительного изделия двумя гибкими трубками 3 и двухжильными электрическими проводами 3'.

Держатель 1 сигареты имеет корпус 4, к одному концу которого крепится полая втулка 5, а к противоположному концу - втулка 6 для мундштука. В полую втулку 5 вставляют сигарету 7, а во втулку 6 - одноразовый мундштук 8. Во время курения вставленная в держатель сигарета сообщается с мундштуком через внутреннюю полость корпуса 4.

В корпусе 4 держателя сигареты расположен измеритель падения давления в потоке дыма, состоящий из измерительной диафрагмы 9 и двух расположенных по разные стороны от нее отверстий 10 и 11, соединенных с датчиками давления. Внутри корпуса 4 расположен также измеритель плотности дыма, состоящий из источника 12 света, в данном случае светодиода, и расположенного напротив него фотоприемника 13, в данном случае фотодиода.

Соединенные гибкими трубками с отверстиями 10 и 11 датчики давления, расположенные в устройстве 14 сбора данных, выдают электрические сигналы, которые обрабатываются в блоке 2 обработки данных с дисплеем. В устройство 14 сбора данных поступают также электрические сигналы от фотоприемника 13. В устройстве сбора данных происходит преобразование поступающих в него сигналов. Полученные в результате преобразования сигналов данные поступают из устройства сбора данных в устройство 15 обработки данных, в данном случае портативный компьютер типа "лэптоп".

После обработки данных в устройстве 15 в реальном масштабе времени получают информацию о содержании твердых частиц определенных компонентов (так называемой "смолы") в основной струе вдыхаемого курильщиком дыма, который образуется при курении сигареты, вставленной во втулку 5 корпуса 4 держателя, во время затяжки через установленный в другую втулку 6 одноразовый мундштук 8.

Ослабление интенсивности света, которое происходит в результате влияния основной струи дыма на свет, излучаемый источником 12, и регистрируется фотоприемником 13, позволяет оценить значение мгновенной плотности потока дыма, т.е. концентрацию твердых частиц определенных его компонентов. Полученную в результате таких измерений величину обычно называют оптической плотностью дыма.

Для определения плотности дыма процессором используется калибровочная кривая, полученная на основе данных, собранных при курении стандартных сигарет с известной концентрацией в дыме определенных компонентов.

Полученные в результате обработки данные, в частности полученные в реальном масштабе времени значения содержания в дыме "смолы", могут воспроизводиться на дисплее 16, в данном случае на экране дисплея компьютера типа "лэптоп".

При проведении анализов устройство 14 сбора данных на протяжении определенного периода времени, в данном примере 25 раз в секунду, считывает данные о давлении и количестве или расходе проходящего через держатель в единицу времени дыма, полученные с помощью датчиков 10, 11, и данные об ослаблении интенсивности света (или оптической плотности дыма) на пути его распространения от источника 12 к фотоприемнику 13 и передает эти значения в устройство 15 обработки данных.

Устройство 15 обработки данных на основе данных о расходе дыма пересчитывает их в показатели объема, характера и продолжительности каждой затяжки. Помимо этого устройство 15 обработки данных на основе данных об ослаблении интенсивности света пересчитывает их в показатели содержания в дыме различных его компонентов. После этого устройство 15 обработки данных на основе полученных значений расхода дыма и концентрации в нем определенных компонентов вычисляет количество "смолы", содержащейся в дыме при каждой затяжке, и общее количество "смолы", попадающей в организм курильщика при выкуривании им каждой сигареты.

Предлагаемый в изобретении анализатор режима курения позволяет также в графическом виде воспроизводить на дисплее полученные для каждой затяжки или для всех затяжек результаты. Кроме того, на дисплее в цифровом или графическом виде могут также воспроизводиться любые данные из числа данных об объеме затяжки, характере затяжки (изменении расхода дыма во времени), продолжительности затяжки, оптической плотности дыма (оптически измеренная "смола" (ОИС)), средней величине падения давления (ПД) потока дыма, усилии при затяжке (УЗ) и периоде времени, истекшего с момента начала курения (см., например, фиг. 2). По этой информации пользователь может в реальном масштабе времени получить в визуальном виде полное представление о режиме курения потребителем курительного изделия и/или количестве и составе вдыхаемого потребителем дыма. Кроме того, в памяти устройства обработки данных сохраняются параметры, отражающие особенности курения курительных изделий конкретным курильщиком.

В другом варианте (не показан) дисплей может быть выполнен отдельно от устройства обработки данных.

На фиг. 3 показан другой вариант выполнения держателя 1 курительного изделия. Предлагаемый в этом варианте держатель курительного изделия содержит все те же смонтированные в его корпусе 4 компоненты, что и держатель, показанный на фиг. 1. Однако в отличие от рассмотренного выше варианта в этом варианте преобразователь сигналов и устройство обработки данных выполнены в виде одного блока 17, который размещен непосредственно на корпусе 4 держателя курительного изделия. Выполненный таким образом блок 17 обработки данных позволяет получать путем соответствующих вычислений информацию о конкретном режиме курения и вдыхаемом курильщиком дыме.

Держатель 1 курительного изделия предпочтительно соединен с расположенной отдельно от него памятью 18 данных. Память данных предпочтительно снабжена устройством ввода, с помощью которого пользователь может вводить индивидуальные данные, относящиеся к каждому конкретному курильщику и добавляемые в соответствующую запись данных. Памятью данных и устройством ввода могут служить соответственно память процессора и клавиатура компьютера. Память данных может использоваться и в первом варианте выполнения предлагаемого в изобретении анализатора режима курения.

Держатель курительного изделия в предпочтительном варианте снабжен органом 19 управления, например кнопкой, для возврата (сброса) блока 17 обработки данных в исходное состояние после выкуривания каждого курительного изделия.

Помимо этого сигналы от измерителя падения давления и измерителя плотности дыма при необходимости можно передавать в устройство сбора данных беспроводным путем.

Особым преимуществом настоящего изобретения является возможность очень быстрого получения полной информации о конкретном количестве и составе образующегося при курении сигареты дыма без химического анализа дыма с помощью механического курильщика. Изобретение предоставляет, кроме того, возможность получения необходимой, например, изготовителям курительных изделий информации о составе и свойствах дыма при каждой затяжке при курении того или иного курительного изделия.

Предлагаемый в настоящем изобретении анализатор режима курения можно соединить с механическим курильщиком и использовать для получения полной и достоверной информации об объеме затяжек, их продолжительности и профиле.

Предлагаемый в изобретении анализатор режима курения можно также использовать для оценки в реальном масштабе времени общего выхода и выхода при каждой затяжке определенных компонентов дыма курительных изделий при их испытаниях с помощью механического курильщика.