CH698603B1 - Inhalator. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Inhalator (1) zur gasförmigen oder aerosolförmigen Verabreichung eines flüssigen Wirkstoffs oder Wirkstoffgemisches, insbesondere von Nikotin, vorgeschlagen. Der Wirkstoff wird im Inhalator (1) mittels mindestens einer Mikroheizplatte in einen gasförmigen oder aerosolförmigen Zustand überführt und so dem Benutzer zum Inhalieren zur Verfügung gestellt. Der Einsatz der Mikroheizplatten erlaubt es, den Wirkstoff bei enorm hohen Temperaturen äusserst energieeffizient und in feinster Dosierung abzugeben. Das mechanische Aufbringen des Wirkstoffes, vorzugsweise mittels einer Kapillare, trägt ebenfalls zur Energieeffizienz bei, so dass der Inhalator auch als mobiles Gerät äusserst vorteilhaft verwendet werden kann.

Description

  [0001]    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inhalator zur gasförmigen oder aerosolförmigen Verabreichung eines flüssigen Wirkstoffs oder Wirkstoffgemisches, insbesondere von Nikotin, ein Verfahren zum Betrieb des Inhalators und Behälter zur Verwendung mit dem Inhalator.

  

[0002]    Im Januar 2005 hat der Gesundheitsausschuss des Europäischen Parlamentes eine öffentliche Stellungnahme abgegeben, in der die Absicht der Kommission, sich weiterhin um ein Verbot von Tabakrauch in geschlossenen Räumen zu bemühen, begrüsst wurde. Der Ausschuss nahm die Kommission, Tabakrauch in der Umwelt so schnell wie möglich als krebserzeugenden Stoff der Kategorie 1 einzustufen. Obwohl die Stellungnahme nur mit knapper Mehrheit angenommen wurde, zeigt sie doch deutlich, dass im Rahmen der Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen und Massnahmen gegen das Passivrauchen damit zu rechnen ist, dass mit Nichtraucherschutzgesetzen wie sie schon vor längerer Zeit in Irland und jetzt in Italien in Kraft getreten sind, in weiteren EU-Mitgliedstaaten zu rechnen ist.

  

[0003]    In einzelnen Staaten der USA ist die Gesetzgebung hinsichtlich des Tabakkonsums noch wesentlich restriktiver. Nach einem rauchfreien Transatlantikflug erwarten einen von Nikotinmangel geplagten Reisenden in den USA Rauchverbote in praktisch allen öffentlichen Gebäuden und Büros, in Restaurants, Bars und zum Teil sogar im Freien. Spätestens seit Nichtrauchermietverträge oder intolerante Nachbarn sogar das Rauchen in der Privatsphäre einschränken, ist der Bedarf an rauchlosen Rauchwaren vordringlich geworden.

  

[0004]    Neben Nikotinpflastern, Nikotinkaugummis und Nasensprays sind auf dem Markt derzeit Nikotin-Inhalatoren erhältlich. Wie beim Rauchen einer Zigarre oder Zigarette wird dabei ein Plastikröhrchen mit einem Mundstück an den Mund geführt und daran gesaugt. Von einer mit etwa 10 mg Nikotin getränkten Patrone aus einem porösen Material im Inneren des Röhrchens wird durch kräftiges Saugen eine geringe Menge Nikotin desorbiert. Pro Zug wird üblicherweise eine geringere Menge an Nikotin eingeatmet als bei einem üblichen Zug an einer Zigarette, so dass viel öfter und kräftiger angesaugt werden muss, um einen gewohnten Zug an der Zigarette zu kompensieren. Die Dosierung der Nikotinmenge ist ungenau und die Patronen neigen dazu auszutrocknen.

  

[0005]    Der Anwendungsbereich dieser nikotinhaltigen Produkte liegt klar in der Rauchentwöhnung und sie bedürfen üblicherweise der ärztlichen Verordnung.

  

[0006]    Unter der Marke NicStic<(R)> wird seit 2004 ein Produkt beworben, aber noch nicht vermarktet, das im Wesentlichen eine Weiterentwicklung der bekannten Nikotin-Inhalatoren darstellt. Es wird hierbei die eingesaugte Luft vorgewärmt, um gemäss Werbeaussagen eine weitgehende Annäherung an das normale Rauchen zu erzielen. Die klassische Zigarettenform, das übliche Filtermundstück, das durch das Inhalieren entstehende wohltuende Wärmegefühl und der Tabakgeschmack durch Zuführung von unterschiedlichsten Aromen sollen beibehalten werden. Einem Einweg-Filter ist eine Patrone aus porösem Material vorgeschaltet, die als Aroma- und Nikotin-Depot dient. Der Filter mit dem Depot lässt sich in einen zylindrischen Mehrweg-Teil einstecken, so dass der NicStic<(R)> in Form und Dimensionierung einer üblichen Zigarette entspricht.

   Das Mehrweg-Teil ist aus Kunststoff gefertigt und besitzt ein inneres passives Heizelement, das über eine externe Aufladestation vor jedem Gebrauch aufgeheizt werden muss. Zum Aufheizen wird das Mehrweg-Teil in eine spezielle Steckverbindung an der externen Aufladestation gesteckt, und das Heizelement wird auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht. Durch starkes Saugen am Filter wird ein Luftstrom am Heizelement entlanggeführt und dabei erwärmt, bevor aus dem Nikotindepot wiederum Nikotin und Aromastoffe desorbiert werden. Bei jedem Zug wird das passive Heizelement weiter abgekühlt, so dass die Temperatur der vom Nutzer eingesaugten Luft von Zug zu Zug abnimmt.

   Die Dosierung des Nikotins ist daher noch ungenauer als bei den oben beschriebenen Inhalatoren, und die Akzeptanz des Gerätes bei den Nutzern wird durch den Zwang zum Mitführen einer Ladestation und das Aufheizen vor dem Gebrauch sicher nicht erhöht werden.

  

[0007]    In der US-A-4 947 874 ist bereits vorgeschlagen, die Stromversorgung in das Zigaretten-Ersatzgerät zu integrieren. Als Spannungsquelle dient eine herkömmliche 9V-Batterie, von der ein hochporöses Heizelement gespeist wird. Das Heizelement ist mit dem zu verdampfenden Nikotingemisch getränkt und gibt beim Erhitzen ein Aerosolgemisch ab, das vom Nutzer eingesaugt wird. Die Batterie ist in einem Gehäuse untergebracht, an das ein austauschbares Einweg-Mundstück angesteckt werden kann. Das Mundstück umfasst im Wesentlichen einen Filter und eine vorgelagerte Tabakportion sowie das Heizelement mit der zu verdampfenden Lösung. Nach 6 bis 10 Zügen ist das Reservoir erschöpft und das Mundstück mit dem Heizelement muss entsorgt werden.

  

[0008]    Eine Vorrichtung, bei der das Heizelement mehrmals verwendbar ist, wird in der US-A-5 666 977 beschrieben. Ein einzelnes Widerstands-Heizelement wird über eine interne Spannungsquelle mit Energie versorgt. Das zu verdampfende Flüssigkeitsgemisch ist in einem Vorratsbehälter gespeichert und wird über eine Zuführleitung einem Sprühkopf zugeführt. Der Sprühkopf arbeitet mit bekannter Tintenstrahl-Drucktechnologie und erzeugt in bis zu 100 Düsen feine Tröpfchenstrahlen aus dem zu verdampfenden Medium. Diese Strahlen werden auf das 15 bis 25 mm<2> grosse Heizelement gesprüht, so dass pro Zug zwischen 1 und 10 mg Flüssigkeit zum Verdampfen auf das 300 bis 450[deg.]C heisse Heizelement gelangen.

   Die Vorrichtung gemäss der US-A-5 666 977 ist zwar unabhängig von einer externen Spannungsversorgung und sie erlaubt es das Heizelement mehrfach zu verwenden und die gebildete Aerosolmenge genauer zu dosieren, aber der Energieverbrauch beim Betrieb ist sehr hoch und in Folge des komplizierten Aufbaus wäre das Gerät wohl auch sehr teuer, falls es auf den Markt kommen würde.

  

[0009]    Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Inhalator und ein Verfahren zur gasförmigen oder aerosolförmigen Verabreichung eines flüssigen Wirkstoffs oder Wirkstoffgemisches zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile der auf dem Markt erhältlichen Produkte und der bekannten Verfahren nicht aufweisen. Es ist zudem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wirkstoffbehälter zum Gebrauch mit dem Inhalator zur Verfügung zu stellen, der vorzugsweise als Einwegelement gestaltet ist und den flüssigen Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch zur gasförmigen oder aerosolförmigen Verabreichung enthält.

  

[0010]    Diese Aufgaben werden durch einen Inhalator, ein Verfahren und einen Wirkstoffbehälter gemäss der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 15 und 17 gelöst.

  

[0011]    Weitere Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

  

[0012]    In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindungsgegenstände dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Inhalators;


  <tb>Fig. 2<sep>eine Explosionsansicht eines teilweise zusammengebauten Inhalators;


  <tb>Fig. 3a<sep>eine Explosionsansicht des Inhalators nach Fig. 1 von schräg hinten;


  <tb>Fig.3b<sep>eine Explosionsansicht des Inhalators nach Fig. 1 von schräg vorne;


  <tb>Fig.4a<sep>einen Längsschnitt durch einen Inhalator entlang A-A;


  <tb>Fig. 4b<sep>einen Längsschnitt durch einen Inhalator entlang B-B;


  <tb>Fig. 5a<sep>eine perspektivische Ansicht eines Halteelementes von schräg vorne;


  <tb>Fig. 5b<sep>eine perspektivische Ansicht eines Halteelementes gemäss Fig. 4a von schräg hinten;


  <tb>Fig. 5c<sep>eine Ansicht auf ein Halteelement von vorne;


  <tb>Fig. 5d<sep>eine Ansicht auf ein Halteelement von hinten;


  <tb>Fig. 5e<sep>einen Längsschnitt durch ein Halteelement entlang A-A;


  <tb>Fig. 5f<sep>einen Längsschnitt durch ein Halteelement entlang B-B;


  <tb>Fig. 6a<sep>eine perspektivische Ansicht eines Mundstücks von schräg vorne;


  <tb>Fig.6b<sep>eine perspektivische Ansicht eines Mundstücks gemäss Fig. 6a von schräg hinten;


  <tb>Fig. 6c<sep>einen Längsschnitt durch ein Mundstück entlang A-A;


  <tb>Fig. 6d<sep>einen Längsschnitt durch ein Mundstück entlang B-B;


  <tb>Fig. 7a<sep>ein eine perspektivische Ansicht einer Tragplatte mit Mikroheizplatte von schräg vorne;


  <tb>Fig. 7b<sep>eine Ansicht der Tragplatte mit Mikroheizplatte gemäss Fig. 7a von vorne;


  <tb>Fig. 7c<sep>einen Schnitt durch die Tragplatte mit Mikroheizplatte entlang A-A; und


  <tb>Fig. 7d<sep>einen Schnitt durch die Tragplatte mit Mikroheizplatte entlang B-B.


  <tb>Fig. 8<sep>zeigt schematisch das Aufbringen der zu verdampfenden Lösung auf eine Mikroheizplatte in drei Schritten a-c.

  

[0013]    Die Fig. 1 zeigt einen Inhalator (1) zur gasförmigen oder aerosolförmigen Verabreichung eines flüssigen Wirkstoffs oder Wirkstoffgemisches, insbesondere von Nikotin, gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im zusammengebauten Zustand. In der Fig. 2 ist der Inhalator 1 in einer Explosionsansicht, bei der ein Mundstück 2 von einem vorderen Ende eines Gehäuses 4 und ein Bodendeckel 6 von einem hinteren Ende des Gehäuses abgezogen ist. In der Explosionsansicht der Fig. 3ist ein Behälter 3 aus dem Vorderende des Gehäuses 4 gezogen und eine Batterie 5 aus dem Hinterende des Gehäuses 5. Zwei Luftblenden 7, 7 können in korrespondierende Aufnahmeöffnungen 63, 63 eingesteckt werden. Im zusammengebauten Zustand definieren Öffnungen 71, 71, die die Luftblenden 7, 7 durchsetzten, die Lufteinlassöffnungen in den Inhalator 1.

   Am entgegengesetzten Ende des Inhalators 1 definiert eine Öffnung 21 in einer Spitze 20 des Mundstückes 2 eine Auslassöffnung. Zwischen der vorderen Öffnung 21 und den hinteren Einlassöffnungen 71 besteht eine kommunizierende Verbindung, die es einem Nutzer des Inhalators 1 erlaubt, Luft durch das Gerät zu saugen. Da die übrigen Teile des Gerätes, welche die äussere Oberfläche bilden, im zusammengebauten Zustand vorzugsweise annähernd gasdicht sind und ebenso miteinander lösbar verbunden sind, lässt sich das Volumen des durch das Gerät gesaugten Luftstromes durch die Stärke des Saugens und die Grösse der Einlassöffnungen 71 bestimmen. Vorteilhaft ist, dass im gesamten Inhalator 1 die Luftströmung mit mehreren Blenden und/oder Öffnungen definiert ist.

   Der definierte Luftstrom sorgt dafür, dass der verdampfte Wirkstoff mitgezogen wird, wobei das Mischverhältnis Luft/Wirkstoff definiert werden kann. Die Grösse der Einlassöffnungen 71 definieren hauptsächlich die Luftzufuhr und damit Saugwiderstand und das Mischverhältnis zwischen Luft und Wirkstoff.

  

[0014]    In der Fig. 7 ist eine mit einer Mikroheizplatte 11 ausgerüstete Tragplatte 10 dargestellt, die das eigentliche Herzstück des Inhalators 1 darstellt. Die Mikroheizplatte, im Folgenden auch als MHP abgekürzt, verdampft im Inneren des Inhalators 1 äusserst energieeffizient eine Wirkstofflösung, beziehungsweise überführt diese in eine Aerosolform. Mikroheizplatten sind kleine Heizplattenmembrane, typischerweise aus Silizium. Sie haben im dargestellten Ausführungsbeispiel bevorzugterweise einen Durchmesser von ca. 500 * 500 [micro]m und eine Dicke von ca. 20 [micro]m. Um auch Wirkstoffe oder Lösungen mit geringer Oberflächenspannung oder solche die zum Spreiten auf der MHP neigen auf der MHP zu halten, wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform eine kleine Menge Kiesel-Gel (SiO2 in Pulverform) auf die MHP appliziert.

   Nikotin wird auf solchen behandelten MHPs leicht gebunden und kann gut verdampft werden.

  

[0015]    Ihre kleine thermische Masse erlaubt es die Membran in kurzer Zeit (<0.1 s) auf hohe Temperaturen (>250[deg.]C) zu bringen. Heizleistungen von ca. 100 mW oder mehr sind möglich. Mit der in den Versuchen verwendeten abgebildeten MHP können bei einer Versorgungsspannung von 5.5 V Temperaturen zwischen 170 bis 310[deg.]C erreicht werden. Der thermische Widerstand [eta]0 [[deg.]C/mW] beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform 5.8 und die Zeitkonstante 10 ms. Diese Werte sind gültig für Luft. Es besteht die Möglichkeit, Flüssigkeiten auf die MHP aufzubringen. Dabei verringert sich der thermische Widerstand und es erhöht sich die Zeitkonstante.

  

[0016]    Mikroheizplatten, die vorteilhafterweise in den erfindungsgemässen Inhalatoren zum Einsatz kommen, sind zum Beispiel von der Firma AppliedSensor GmbH, D-72770 Reutlingen erhältlich. In Funktionsmustern wurden MHPs vom Typ MOS-Sensoren AS-MLC erfolgreich eingesetzt.

  

[0017]    Der Einsatz der Mikroheizplatten erlaubt es, dank sehr hoher Verdampfungstemperaturen von 170 bis 310[deg.]C, vorzugsweise 250 bis 280[deg.]C, besonders bevorzugt etwa 270[deg.]C, die Wirkstoffe oder Wirkstoffgemische auf kleinster Fläche und in feinster Dosierung in einen gasförmigen oder aerosolförmigen Zustand zu überführen.

  

[0018]    Bei einer Leistung der MHP 11 von 100 mW dauert es etwa 20 bis 30 Sekunden bis die 100 nl Nikotin vollständig verdampft sind. Wird nun durch Ansaugen der Luft die Temperatur gesenkt, beginnt das Nikotin unter 35[deg.]C teilweise wieder zu kondensieren. Das Kondensieren verursacht keine grossen Probleme, da der erzeugte Dampf nach dem Verdampfen genügend schnell zum Raucher gelangt. Das Nikotin kann beim Verdampfen auch ein stabiles Aerosol bilden, das wiederum mit geringen Verlusten zum Anwender geführt werden kann. Kleinere Mengen des Dampfes oder des Aerosols können an den kühleren Oberflächen von Halteelement 3 oder Mundstück 2 kondensieren.

   Da das Halteelement üblicherweise nach dem Gebrauch entsorgt wird und das Mundstück sehr einfach zu reinigen ist, führt diese Kondensation auch nach längerem Gebrauch zu keinen negative geschmacklichen Folgen oder falscher Dosierung. Unter der Annahme von einem Wirkungsgrad der MHP von 50% wird eine Heizenergie von ca. 250 mJ zum Verdampfen der Nikotinmenge benötigt, die in etwa einem Zug an einer herkömmlichen Zigarette entspricht. Bei einer bevorzugten Leistung von 100 mW und einer Spannung von 5V wird pro Zug 20 mA Strom benötigt während 2.5 Sekunden. Die erfindungsgemässen MHPs werden mit einer Leistung von 10 bis 300 mW, vorzugsweise von 50 bis 100 mW ausgewählt. Sind eine Mehrzahl von MHPs in einem Array angeordnet, dann kann die Leistung sogar noch weiter gesenkt sein.

  

[0019]    Wird das Gerät 1 mit herkömmlichen Batterien, wie sie zum Beispiel für Photoapparate gebräuchlich sind, mit einer Kapazität von 500-2000 mAh betrieben, so können mehr als 30 000 Heizzyklen durchgeführt werden. Dies macht den Betrieb des Gerätes nicht nur sehr günstig, sondern es gewährt dem Nutzer ein Höchstmass an Mobilität und Unabhängigkeit von externen Spannungsquellen.

  

[0020]    Die MHPs werden vorzugsweise gepulst betrieben, wobei sich eine Frequenz von 1 bis 100 Hz, vorzugsweise von 10 Hz bewährt hat.

  

[0021]    Werden andere Wirkstoffe als Nikotin verdampft, so ist anstelle des gepulsten Betriebes auch permanent Betrieb möglich.

  

[0022]    Die elektrischen Leitungen sind, ebenso wie die Steuerelektronik, in den Figuren durchweg weggelassen.

  

[0023]    Aus den Fig. 3 und 2 wird deutlich, wie bei abgeschraubtem Mundstück 2 der Behälter 3, der in der gezeigten Ausführungsform von einem im Wesentlichen zylindrischen Halteelement 3 mit einer Kapillare 34 gebildet wird, in einen korrespondierenden zylindrischen Aufnahmeraum 44 im Gehäuse 4 eingeschoben werden kann. Ein Positionierstift 43 an der Gehäusevorderkante 44 kann dabei genutzt werden, um im Zusammenwirken mit einer Positioniernut 32 das Halteelement 3 in einer definierten Winkelstellung im Gehäuse 4 zu positionieren. Das Halteelement 3 weist an seiner Vorderseite einen umlaufenden Flansch 31 auf, und die Positioniernut 32 ist vorzugsweise in diesem Flansch angebracht. Im vollständig eingeschobenen Zustand steht das Halteelement auf der Tragplatte 10 auf.

   In den Fig. 5abis 5f ist ein Halteelement 3 gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung detailliert dargestellt. Der zylindrische Grundkörper 30 wird der Länge nach von sechs Luftkanälen 36 durchsetzt. Diese stellen eine kommunizierende Verbindung zwischen einem Verdampfungsraum 38 und einer vorderen Stirnseite 35 des Halteelementes 3 her.

  

[0024]    Der Verdampfungsraum 38 wird von Umkragungselement 33 seitlich abgegrenzt, so dass es im zusammengebauten Zustand die Mikroheizplatte 11 umgibt und abdichtet und zusammen mit der Tragplatte 10 der MHP 11 den Verdampfungsraum 38 definiert, in dem Mikroheizplatte 11 und beabstandet davon das hintere Ende der Kapillare 34 zu liegen kommen. Der Luftzutritt zum und der Luftaustritt aus dem Verdampfungsraum ist durch die Belüftungsöffnungen in der Tragplatte 10 und die Luftkanäle 36 im Halteelement gewährleistet.

  

[0025]    Zentriert zwischen den Luftkanälen 36 öffnet sich ein Zylinderraum 37 an der Stirnseite 35 des Halteelementes. Ausgehend vom Boden des Zylinderraums 37 durchsetzt eine Kapillare 34 das Halteelement 3 und ragt mit ihrem Hinterende in den Verdampfungsraum 38. Die Kapillare 34 ist exzentrisch und achsparallel im Halteelement 3 angeordnet. Aus der Detailvergrösserung der Fig. 4c und der Fig. 8wird deutlich dass diese Positionierung der Kapillare 34 dazu führt, dass deren hinteres Ende im Gebrauchszustand nicht genau über dem Zentrum der MHP zu liegen kommt. Halteelement, Länge der Kapillare und die Position der MHP im Gehäuse sind so aufeinander abgestimmt, dass das Ende der Kapillare im zusammengebauten Zustand mit einem Abstand D von vorzugsweise 0.2 mm über der MHP zu liegen kommt.

   Die exzentrische Anordnung der Kapillare dient als zusätzliche Schutzmassnahme für die MHP, da sie verhindert, dass die Kapillare direkt auf das empfindliche Zentrum der MHP gedrückt werden kann. Die Kapillare 34 stellt das Depot für den zu verdampfenden Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch dar. Der Innendurchmesser der Kapillare beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 0.1-2 mm, vorzugsweise 0.52 mm. Sie hat ein Volumen von 0.1 [micro]l, was für Nikotin der Dosis einer Light-Zigarette entspricht, bis zu 40 [micro]l, was einer ganzen Packung starker Zigaretten entspricht. Vorzugsweise hat sie ein Volumen von 3 [micro]l, so dass problemlos 1 [micro]l Nikotin abgegeben werden kann, was 1 mg Nikotin und damit dem maximal zulässigen Wert für eine Zigarette entspricht.

   Durch die Kapillarwirkung wird das Nikotin oder die zu verdampfende Tabak-Aromalösung in die Kapillare gesaugt, die vorzugsweise eine kunststoffummantelte Fused-Silica-Kapillare ist. Die Kapillare kann auch aus rostfreiem Stahl, PEEK, Teflon oder einem gespritzten oder extrudierten Kunststoffmaterial gefertigt sein.

  

[0026]    Die Luftströmung muss nicht zwingend durch das Halteelement gehen. In der Ausführungsvariante, wie sie in den Figuren und der obigen Beschreibung offenbart ist, ist eine axiale Anordnung gewählt. Die Kapillare kann gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch parallel zur MHP-Oberfläche angeordnet sein, und der Luftstrom wird am Halteelement vorbeigeleitet.

  

[0027]    Nachdem das Halteelement 3 in das Gehäuse 4 eingesetzt ist, wird das Mundstück 2 aufgeschraubt oder aufgesteckt. Aus den Fig. 4 und 8 ist ersichtlich, dass dabei ein Kolben 23 des Mundstückes 2 in den Zylinderraum geschoben wird. Der Kolben ist leicht gegen die Innenwand des Zylinderraums abgedichtet, so dass im Zylinderraum ein Druck aufgebaut wird, der den in der Kapillare befindlichen Wirkstoff oder die Wirkstofflösung aus der Kapillare auf die MHP drückt. Die mechanische Abgabe der Wirkstofflösung ist äusserst energieeffizient.

  

[0028]    Der Druckaufbau muss nicht zwingend über den Kolben 23 des Mundstücks 2 erfolgen. Es kann gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch die Bewegungsenergie des Druckschalters für das Heizprogramm genutzt werden, um den Druck aufzubauen, der den Wirkstoff auf die Mikroheizplatte befördert.

  

[0029]    In einer weiteren Ausführungsform wird ein Piezoelement genutzt, um direkten Druck auf eine befüllte Kapillare auszuüben. Allerdings benötigt das Piezoelement eine hohe Versorgungsspannung von etwa 50 V.

  

[0030]    Auch der beim Saugen entstehende Unterdruck kann genutzt werden, um den Wirkstoff dosiert auf das Heizelement aufzubringen. Eine Dosierung ist auch durch die Hubbewegung des Mundstücks beim Anpressen an den Mund möglich.

  

[0031]    Zum Schutz der zu verdampfenden Stoffe während der Lagerung ist der mit Nikotin oder einem anderen Wirkstoff gefüllte Behälter vorzugsweise gasdicht verpackt. Im vorliegenden Beispiel ist die Kapillare in einer bevorzugten Ausführungsform beidseitig zum Beispiel mit einem Septum verschlossen. Das Septum wird vor oder beim Einführen des Halteelementes in das Gehäuse und/oder beim Aufschrauben des Mundstückes entfernt.

  

[0032]    Die Halteelemente können auch zusammen mit einem Vorratsbehälter vertrieben werden, in dem sich ein grösseres Nikotinvolumen zum Nachladen der Kapillare befindet.

  

[0033]    Nach dem Aufschrauben des Mundstückes ist der Inhalator einsatzbereit, und es kann durch Druck auf einen Betätigungsknopf 41 Spannung an die MHP angelegt werden. Der Nutzer kann den von der MHP verdampften Wirkstoff, zum Beispiel das Nikotin, durch normales Ziehen am Mundstück aus dem Verdampfungsraum 38 durch die Luftkanäle 36 in das Mundstück 2 saugen und durch die Mundstückspitze 20 einatmen. Anstelle des Betätigungsknopfes 41 kann im Inhalator 1 ein Unterdrucksensor angebracht sein, der beim Ansaugen der Luft durch das Mundstück 2 ein Verdampfungs-Signal erzeugt, das die Heizung der MHP auslöst.

  

[0034]    Als weiteres alternatives Auslösesignal kann der Druck der Lippen auf ein geeignet ausgestaltetes Mundstück genutzt werden, um die Heizung auszulösen.

  

[0035]    Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Halteelement aus transparentem Kunststoff, zum Beispiel einem PMMA-Material, gefertigt. Ein Sichtfenster 42, welches im Bereich des Verdampfungsraumes im Gehäuse 4 angeordnet ist, erlaubt eine visuelle Kontrolle des Verdampfens.

  

[0036]    Das Verdampfen des Nikotins wird in erster Linie durch die Heizdauer kontrolliert. Messungen haben gezeigt, dass die freigesetzte Nikotinkonzentration bei zehn Zügen innerhalb von 3 Minuten einer Light-Zigarette mit einem Nikotingehalt von etwa 0.1 mg entspricht.

  

[0037]    Anstelle der in den obigen Beispielen beschriebenen Kapillare können auch ein oder mehrere befüllbare Speicherelemente eingesetzt werden. Es kann ein dünner Plastikschlauch oder ein einstückiges Spritzgusselement mit einer entsprechenden Aussparung mit einer Abgabeöffnung vorgesehen sein. Die Kapillare muss nicht zwingend im Halteelement angeordnet sein, sondern sie kann in einer weiteren Ausführungsform fix im Gehäuse angebracht sein, wobei sie in diesem Fall über ein Speicherelement befüllt wird und anschliessend den Wirkstoff auf die MHP abgibt.

  

[0038]    Es ist auch der Einsatz von mehreren Kapillaren möglich, wobei diese mit unterschiedlichen Wirkstoffen beladen werden können und auch unterschiedliche Volumina aufweisen können. Halteelement und Mundstück lässt sich vorteilhaft auch in einem einzigen Bauteil anordnen. Das Mundstück kann eine spezielle Form haben, zum Beispiel kann es wie eine Zigarre oder ein Zigarettenhalter ausgebildet sein. Es kann auch einen Aromafilter enthalten, durch den der Nikotin- oder der Wirkstoffdampf gezogen wird.

  

[0039]    Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist die MHP in einer sogenannten Flipchip-Position montiert. Die MHP wird dabei verkehrt herum montiert, so dass die elektrischen Kontakte auf der, der Kapillare abgewandten Unterseite liegen. In dieser Ausführungsform kann auf eine exzentrische Positionierung der Kapillare zur MHP verzichtet werden, da die empfindlichen Bonding-Drähte nicht mehr durch eine Fehlmanipulation mit der Kapillare beschädigt werden können. Diese Montageweise bringt den weiteren Vorteil, dass der zu verdampfende Wirkstoff von hinten auf die Membran gebracht wird. Die herausgeätzte Membran der verkehrt herum montierten MHP bildet zusätzlich eine Vertiefung, die als kleiner Behälter zur Aufnahme der zu verdampfenden Wirkstoffe dient.

  

[0040]    In einer weiteren Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein Aufnahmegefäss, zum Beispiel ein kleiner Zylinder oder eine Ringwulst um die MHP montiert und hält das zu verdampfende Flüssigkeitsvolumen, zum Beispiel das Nikotin über der Heizplatte.

  

[0041]    Eine Indikator-LED kann zur Anzeige der eingeschalteten Hauptstromzufuhr an einer gut sichtbaren Stelle des Gerätes angeordnet werden. Diese LED zeigt zum Beispiel an, wenn ein Batteriewechsel nötig ist. Mit einer zweiten LED kann angezeigt werden, wenn die MHP beheizt wird und dient gleichzeitig als Indikator zur Funktion der MHP.

Liste der Bezugszahlen

  

[0042]    
<tb>1<sep>Inhalator


  <tb>2<sep>Mundstück


  <tb>3<sep>Halteelement


  <tb>4<sep>Gehäuse


  <tb>5<sep>Stromquelle


  <tb>6<sep>Bodendeckel


  <tb>7<sep>Luftblende


  <tb>10<sep>Tragplatte mit MHP


  <tb>11<sep>Mikroheizplatte


  <tb>12<sep>Belüftungsöffnungen


  <tb>20<sep>Mundstückspitze


  <tb>21<sep>Saugöffnung


  <tb>23<sep>Kolben


  <tb>30<sep>Grundkörper


  <tb>31<sep>Flansch


  <tb>32<sep>Positioniernut


  <tb>33<sep>Umkragungselement


  <tb>34<sep>Kapillare


  <tb>35<sep>vordere Stirnseite


  <tb>36<sep>Luftkanal


  <tb>37<sep>Zylinderraum


  <tb>38<sep>Verdampfungsraum


  <tb>41<sep>Betätigungsknopf


  <tb>42<sep>Sichtfenster


  <tb>43<sep>Positioniernocken


  <tb>44<sep>Aufnahmeraum


  <tb>45<sep>Stirnfläche


  <tb>63<sep>Aufnahmeöffnungen


  <tb>71<sep>Einlassöffnung

Claims (21)

1. Inhalator (1) zur gasförmigen oder aerosolförmigen Verabreichung eines flüssigen Wirkstoffs oder Wirkstoffgemisches, insbesondere von Nikotin, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalator (1) mindestens eine Mikroheizplatte (11), eine Steuerelektronik, ein Stromversorgungselement (5) und ein Mundstück (2) umfasst, und der Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch aus einem Wirkstoffbehälter auf die Mikroheizplatte (11) aufbringbar ist und wobei mittels der Mikroheizplatte (11) ein sich darauf befindlicher Tropfen des Wirkstoffes oder des Wirkstoffgemisches in einen gasförmigen oder aerosolförmigen Zustand überführbar ist.

2. Inhalator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalator tragbar und mit einer autonomen Spannungsquelle versehen ist.

3. Inhalator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Halteelement (3) und mindestens ein mit einem flüssigen Wirkstoff oder Wirkstoffgemisch befüllbares Speicherelement umfasst, wobei das mindestens eine Speicherelement vorzugsweise eine Kapillare (34) ist, die das Halteelement durchdringend angeordnet ist, und ein mit einem Zylinderraum (37) in kommunizierender Wirkverbindung stehendes vorderes Ende und ein in einen Verdampfungsraum (38) ragendes hinteres Ende aufweist.

4. Inhalator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (23) des Mundstückes (2) in den Zylinderraum (37) des Halteelementes (3) einführbar ist, wodurch im Zylinderraum (37) ein Druck aufgebaut wird, der den Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch aus dem hinteren Ende der befüllten Kapillare (34) auf die Mikroheizplatte (11) drückt.

5. Inhalator (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (34) im Wesentlichen parallel und beabstandet zu einer Längsachse des Halteelementes angeordnet ist.

6. Inhalator (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) an seiner der Mikroheizplatte (11) zugewandten Rückseite ein Umkragungselement (33) aufweist, welches im zusammengebauten Zustand die Mikroheizplatte (11) umgibt und einen Verdampfungsraum (38) definiert, in dem die Mikroheizplatte (11) zu liegen kommt.

7. Inhalator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement mindestens einen zwischen der den Verdampfungsraum (38) abschliessenden Rückseite und der dem Mundstück (2) zugewandten Vorderseite verlaufenden Luftkanal (36) umfasst.

8. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter durch mindestens ein Positionierungsmittel (32) am Halteelement (3) in einer definierten Axialposition im Gehäuse (4) positionierbar ist, so dass das Ende der Kapillare (34) in einer vorbestimmten Relativlage zur Mikroheizplatte (11) verdrehsicher zu liegen kommt.

9. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (11) einen inneren Durchmesser von 0.1 bis 2 mm, vorzugsweise 0.52 mm und/oder ein Volumen von 0.1 [micro]l bis 40 [micro]l, vorzugsweise 1 bis 3 [micro]l aufweist.

10. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (34) aus Glas, rostfreiem Stahl, PEEK, Polytetrafluorethylen oder einem gespritzten oder extrudierten Kunststoffmaterial gefertigt ist, wobei die Kapillare vorzugsweise eine Fused-Silica-Kapillare ist.

11. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinteres Ende der Kapillare (34) im zusammengebauten Zustand in einem Abstand von vorzugsweise 0.2 mm über der Mikroheizplatte (11) zu liegen kommt.

12. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch Nikotin umfasst.

13. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroheizplatte (11) und der Verdampfungsraum (38) von aussen sichtbar im Gehäuse (4) angeordnet sind.

14. Inhalator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroheizplatte (11) eine Heizleistung von 10 bis 300 mW, vorzugsweise von 100 mW hat.

15. Verfahren zum Verdampfen eines flüssigen Wirkstoffes oder eines Wirkstoffgemisches in einem Inhalator, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch aus einem Behälter, vorzugsweise aus einer Kapillare auf eine Mikroheizplatte aufgebracht wird, und die Mikroheizplatte mindestens einmal erhitzt und wieder abgekühlt wird, wodurch der flüssige Wirkstoff oder das flüssige Wirkstoffgemisch in einen gasförmigen Zustand oder in ein Aerosol überführt und anschliessend von einem Nutzer eingesaugt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15 zum Betrieb eines Inhalators (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingesetztem Behälter durch Aufstecken des Mundstückes der in der Kapillare gespeicherte flüssige Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch auf die Mikroheizplatte gedrückt wird und durch Aufheizen der Mikroheizplatte in einen gasförmigen oder aerosolförmigen Zustand überführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroheizplatte in einem gepulsten Modus beheizt wird, wobei die Pulsfrequenz vorzugsweise 10 Hz beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Wirkstoff oder das Wirkstoffgemisch durch Aufheizen der Mikroheizplatte auf eine Temperatur von 170 bis 310[deg.]C, vorzugsweise 250 bis 280[deg.]C, besonders bevorzugt etwa 270 [deg.]C, in einen gasförmigen oder aerosolförmigen Zustand überführt wird.

19. Behälter (3) zur Verwendung mit einem Inhalator (1) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Halteelement und mindestens ein mit einem flüssigen Wirkstoff oder Wirkstoffgemisch befüllbares Speicherelement umfasst, wobei das mindestens eine Speicherelement vorzugsweise eine Kapillare (34) ist.

20. Behälter (3) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass er einstückig mit einem Mundstück (2) geformt ist.

21. Behälter (3) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (11) zum Schutz der gespeicherten Stoffe beidseitig lösbar verschlossen ist.