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Die
Erfindung betrifft einen Einweginhalator zum Inhalieren von Wirkstoffen,
wobei die Wirkstoffe in einem Wirkstoffträger eingelagert und durch Wärmeeinwirkung
aus diesem lösbar
sind.
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Inhalation
ist die Aufnahme von Wirkstoffen in den menschlichen Körper durch
die Lunge. Diese Art von Wirkstoffaufnahme dient zum einen medizinischen
Zwecken, zum anderen der Genussmittelapplikation und hier insbesondere
dem Genuss des Tabakrauches. Die Methode zum Genuss des Tabakrauches
ist seit langer Zeit unverändert
geblieben. So wird der Tabak in einer Pfeife, einer Zigarre oder
einer Zigarette langsam verbrannt. Bei dieser Verbrennung verdampft
das im Tabak enthaltene Nikotin – das Genussmittel. Des weiteren
entstehen bei der Verbrennung Geruchs- und Geschmacksstoffe sowie
Verbrennungsrückstände, welche zusammen
mit dem Genussmittel Nikotin als Tabakrauch inhaliert werden.
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Diese
Art des Genussmittelgebrauchs ist schädlich für den menschlichen Körper, da
ihm nicht nur das Genussmittel Nikotin und gegebenenfalls Geruchs-
und Geschmacksstoffe, sondern auch schädliche Verbrennungsrückstände über die
Lunge zugeführt
werden. Hierbei ist das Nikotin eine der am wenigsten schädlichen Komponenten
des Tabakrauches. Dieser Wirkstoff bewirkt zwar eine Kontraktion
insbesondere peripherer Blutgefäße und kann
dadurch zu einer Verminderung der Durchblutung und damit der Sauerstoffversorgung von
Körperbereichen
führen.
Dieser Nachteil des Genussmittels Nikotin ist allerdings reversibel,
denn er wird gänzlich
aufgehoben, wenn das aufgenommene Nikotin aus dem Körper ausgeschieden
ist. Auch findet bei gutem allgemeinen Gesundheitszustand des Verbrauchers
und mäßigem Konsum
keine Schädigung
statt.
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Weitaus
schwerwiegender sind die bei der Inhalation von Tabakrauch inkorporierten
kanzerogenen Verbrennungsrückstände verschiedener
Substanzklassen, wie z.B. polyzyklische Aromaten, Nitrosamine, Aldehyde,
aromatische Amine und Spuren kanzerogener Metalle (s.a. Tabelle
1). Diese Bestandteile des Tabakrauches verursachen die problematischen
Schädigungen,
nämlich
Karzinome der Lunge und der Atemwege. Des weiteren ist das bei der
Verbrennung von Tabak entstehende Kohlenmonoxid als wesentlicher
Schadstoff zu erwähnen.
Dieses giftige Kohlenmonoxid verursacht eine Minderung der Leistungsfähigkeit
des Rauchers durch eine Blockierung des Sauerstofftransportes im
Blut. Eine Schädigungen
gering durchbluteter Gewebeteile durch Sauerstoffmangel ist bei
stärkerem
Genuß nicht
auszuschließen.
Eine Gefahr der Gesundheitsschädigung
geht zusätzlich
von dem Umhüllungsmaterial
einer Zigarette aus. Verwendet wird hier eine Hülle aus Papier, bei deren Verbrennung
zusätzliches
Kohlenmonoxid und kanzerogene Stoffe entstehen.
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Neben
der Inhalation von Genussmitteln ist auch eine medizinische Variante
der Inhalation zu berücksichtigen,
die Applikation von medizinischen Wirkstoffen über die Lunge.
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Zu
solchen Zwecken muss ein inhalierbarer Dampf oder ein Aerosol hergestellt
werden, wozu beispielsweise ein elektrisch betriebenes Verneblergerät verwendet
werden kann. Derartige Geräte
sind aufwändig
gestaltet und nur für
die Applikation wasserlöslicher
Stoffe geeignet. Sie müssen
mit elektrischer Energie versorgt werden. Dies allein bedingt einen
stationären
Gerätegebrauch
z.B. im Krankenhaus oder in der Wohnung. Als mobile Variante der
Applikation von wasserlöslichen
Substanzen ist ein Spraygerät
bekannt. Für
medizinische Substanzen, die nicht wasserlöslich sind, die sich aber durch
Erhitzen verdampfen lassen, ist ein elektrisch beheizter Verdampfer
bekannt. Derartige Geräte
sind nur für
die stationäre
Anwendung geeignet, da für
die Verdampfung elektrischer Strom zugeführt werden muss. Als mobile
Variante eines elektrisch betriebenen Verdampfers ist die „rauchfreie
Zigarette" mit dem
Markennamen „NicStic" zu betrachten, die
unter der Veröffentlichung
Nr.
DE 10321379 A bekanntgemacht
wurde. Hierbei wird die Luft in einem zigarettengroßen elektrischen
Gerät zum
Zwecke der Verdampfung eines Wirkstoffs (Nikotin) erwärmt, wozu
jedoch eine Energiereserve in Form eines Akkumulators mitgeführt werden
muss.
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Hier
setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, die
geschilderten Nachteile zu vermeiden und einen Einweginhalator anzugeben,
der in der Lage ist, die Wirkstoffe trotz des Verbrennungsvorgangs
im wesentlichen ohne schädliche
Verbrennungsrückstände im Wege
der Inhalation in die Lunge zu transportieren.
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Erfindungsgemäß wird dazu
vorgeschlagen, dass die Erhitzung der eingezogenen Luft durch die
Verbrennung eines luftdurchlässigen
Verbrennungskörpers
erfolgt, der als brennbare Komponente metallische Bestandteile enthält. In den
anschließenden
Unteansprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Einweginhalators
dargestellt.
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Die
Erhitzung der Luft durch die Verbrennung von Metallen ergibt den
Vorteil, dass keine kohlenstoffhaltigen Substrate natürlichen
oder künstlichen
Ursprungs verbrannt werden. Bei der Verbrennung von Metallen können weder
Kohlenmonoxid noch kanzerogene organische Stoffe entstehen. Das
Verbrennungsprodukt von Metallen oder Metalllegierungen sind vielmehr
feste Metalloxide, die als Asche anfallen. Ein kleiner Teil davon
wird als feiner Staub durch den Luftstrom mitgerissen und erreicht
ungefiltert die Atemorgane. Ein Teil dieses Metalloxidstaubs wird
durch den Schleim der Schleimhäute
gebunden und mit ihm ausgeschieden, der Rest in der Lunge resorbiert.
Da die aufgenommene Menge auch bei starkem Konsum sehr klein ist
(die Konzentration des Staubs in der inhalierten Luft liegt unter
dem MAK-Wert) kommt es nicht zu einer Schädigung der Lunge oder anderer
Organe. Voraussetzung dafür
ist, dass es sich um Oxide „physiologischer" Metalle handelt.
Diese Metalle bzw. ihre Verbindungen sind im Körper natürlicherweise vorhanden, haben
keine giftigen oder kanzerogene Wirkungen und können vom Körper wieder ausgeschieden werden.
Um die Belastung des Stoffwechsels durch inhalierte Metalloxidstäube noch
weiter zu vermindern, wird in eingen Ausführungsbeispielen (s.u.) zusätzlich ein
Filter verwendet. Dieser Filter kann ein normaler Zigarettenfilter
sein. Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Einweginhalator um spezielle
Verbrennungsrückstände handelt,
können
hier auch auf diese Rückstände ausgelegte
Spezialfilter zum Einsatz kommen. Bei einem Einweginhalator mit
einer Hülle
aus Magnesiumfolie und einem Verbrennungskörper aus einem Magnesiumwolle-Sandgemisch
(2) könnte
der Filter aus Sepiolith bestehen, einem Magnesiumsilikat. In Tabelle
1 sind Stoffe zusammengetragen, die bei der Verbrennung einer Zigarette
aus Tabak entstehen. Dem gegenübergestellt
sind die Stoffe, die beim Abbrennen eines erfindungsgemäßen Einweginhalators
entstehen.
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Der
erfindungsgemäße Einweginhalator
ist ähnlich
wie eine Zigarette aufgebaut. Er besteht im Grunde aus einem stäbchenförmigen,
luftdurchlässigen
Verbrennungskörper.
Dieser ist, abgesehen von den Stirnseiten, von einer Umhüllung umgeben
oder mit einer Beschichtung versehen. Der Verbrennungskörper besteht aus
Magnesium, pyrophorem Eisen, den unten genannten Legierungen oder
enthält
diese Metalle als brennbare Komponenten. In einem Beispiel ist der
Verbrennungskörper
gleichzeitig der Wirkstoffträger,
in einem anderen sind Wirkstoffträger und Verbrennungskörper separate
Einheiten. Gegebenenfalls werden dem Verbrennungskörper neben
dem Verbrennungsmetall Zusatzkomponenten als Verbrennungsregulierung
beigefügt,
z. B. Magnesiumoxid oder keramische Partikel.
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Die
Wirkstoffe, die entweder in oder an den Verbrennungskörper an-
oder eingelagert sind oder sich im separaten Wirkstoffträger befinden,
werden durch die mittles Metallverbrennung erhitzte Luft verdampft
und der Lunge zugeführt.
Die Hülle
mit dem Wirkstoffträger
kann einen Filter zum Zurückhalten
von Metalloxidstaub besitzen, der bei dem Verbrennungsvorgang anfällt. Bei
der Anwendung als Genussmittel enthält der erfindungsgemäße Aufbau
als Wirkstoff reines Nikotin und gegebenenfalls eine den Geruch
und/oder den Geschmack angenehm machende, jedoch für den Raucher
unschädliche
Parfümierung.
Bei der Anwendung als medizinischer Einweginhalator enthält der Wirkstoffträger einen
medizinischen Wirkstoff, welcher – wie das Nikotin – beim Rauchen
verdampft und in Dampfform in die Lunge inhaliert wird.
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Es
hat sich für
die Erfindung als vorteilhaft erwiesen, dass der Verbrennungskörper aus
Metallfolie, Metalldraht, Metallwolle oder einer anorganischen,
luftdurchlässigen
Struktur gebildet ist, die brennbare metallische Bestandteile enthält. Als
Metalle für
den Aufbau des Verbrennungskörpers
kommen in erster Linie die „physiologischen" Metalle Magnesium
und Eisen in Betracht. Die ebenfalls im Körper vorkommenden Metalle Natrium,
Kalium und Calcium reagieren im reinen Zustand schnell mit Wasser
unter Bildung von Wasserstoff. Das ist auch bei Legierungen anderer
Metalle mit hohem Anteil von Natrium, Kalium und/oder Calcium der
Fall. Da außerdem
bei ihrer Verbrennung Oxide entstehen, die sich mit Wasser zu stark
basischen, ätzenden
Hydroxiden verbinden, können
sie nur als Bestandteile von Legierungen in geringen Anteilen, z.B.
unter zwei Prozent verwendet werden. Ein weiteres „physiologisches" Metall, das als
Legierungsbestandteil verwendet werden kann, ist Zink. Es hat den
Nachteil, dass auch schon bei Temperaturen unter 600 Grad Celsius
ein beträchtlicher
Teil in den gasförmigen
Zustand überführt wird
und nach Reaktion mit dem Luftsauerstoff die Lunge als feinster
Zinkoxidstaub erreicht. Unter diesen Umständen scheidet Zink als reines
Metall oder Hauptkomponente einer Legierung für den Verbrennungskörper der
Erfindung aus.
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Magnesium
lässt sich
mit einem Feuerzeug entzünden,
wenn es als dünner
Draht, Folie oder in kleinen Körnern
oder Partikeln mit einer Größe unter
einem Millimeter Durchmesser vorliegt und brennt mit gleißendem Licht
bis zum Ende weiter, auch wenn man die Entzündungsquelle entfernt. Dabei
liegt die Entzündungstemperatur
bei 600 Grad Celsius. Das ist auch bei Magnesiumlegierungen mit
kleinen Anteilen von Natrium, Kalium oder Calcium der Fall, wie
z. B. bei einer Legierung aus 99,97 Prozent Magnesium und 0,03 Prozent Calcium.
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Eisen
ist, wenn es im kompakten Stück
mit glatter Oberfläche
vorliegt, sehr schwer entzündbar.
Wenn jedoch Eisenpartikel mit mikroporöser Oberfläche eingesetzt werden, ändert sich
die Situation. Die Oberfläche kann
dabei eine so große
Reaktivität
entfalten, dass sich beispielsweise Eisenschwämme oder Eisenpulver spontan
an der Luft entzünden
(pyrophores Eisen). Die Temperatur, bei der das Eisen pyrophores
Verhalten zeigt, ist durch den Herstellungsprozess und durch Legierungen
mit anderen Metallen in weiten Bereichen einstellbar. So kann für die erfindungsgemäße Anwendung
pyrophores Eisen erzeugt werden, das eine Entzündungstemperatur von 250 Grad
Celsius hat und mit Streichholz oder Feuerzeug entzündet werden
kann.
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Wichtig
für den
Einweginhalator ist, dass der Verbrennungskörper nicht zu schnell verbrennt.
Der erfindungsgemäße Einweginhalator
ist für
eine Inhalationsdauer von einer bis fünf Minuten geeignet. Der Verbrennungskörper muss
weiterbrennen, wenn keine Luft durch den Einweginhalator angesaugt
wird. Entscheidend für
die Verbrennungsgeschwindigkeit, für das Weiterbrennen oder Verlöschen ist
dabei das Verhältnis zwischen
Oberfläche
und Volumen des Verbrennungskörpers,
die Wärmeabgabe
an die Umgebung sowie die Menge des zugeführten Sauerstoffs. Diese Parameter
können
auf verschiedene Weise beeinflusst werden. In den Zeichnungen und
hier besonders in den Zeichnungsbeschreibungen wird eine Verlangsamung
der Verbrennung und kurzzeitige Speicherung der Wärme durch
beigefügte
Körner,
Plättchen
oder Stäbchen
aus Siliziumdioxid, hart gebrannter Magnesia oder Keramik dargestellt.
In 5 und der dazugehörigen Beschreibung wird die
Verbrennungsgeschwindigkeit von Magnesium durch eine verstärkte Oxidschicht
reduziert.
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Der
poröse,
stäbchenförmige Verbrennungskörper ist,
abgesehen von den Stirnseiten, grundsätzlich von einer rohrförmigen Umhüllung oder
Beschichtung umgeben. Als Hüllmaterial
werden Metallfolien, gegen Erhitzung inerte anorganische Materialien
(Keramik) oder anorganische Materialien verwendet, die bei Erhitzung
nur Wasser, Kohlendioxid und/oder Sauerstoff abgeben. Ist die Hülle eine
brennbare Metallfolie, verbrennt sie zusammen mit dem Verbrennungskörper zu
Asche wie in den 2, 3, 5, 6 und 8 dargestellt
und in den jeweiligen Zeichnungsbeschreibungen beschrieben. Besteht
die Hülle
aus einem Material, das durch Hitzeeinwirkung seine Festigkeit verliert,
wie z. B. die Hülle
aus durch Magnesiumcarbonat gebundenem Magnesiapulver in 1,
wird sie ebenfalls bei der Inhalation zerstört und bildet einen pulverförmigen Rückstand.
Es besteht auch die Möglichkeit,
dass die Hülle
bei der Verbrennung erhalten bleibt. In 7 wird ein
Röhrchen
aus Keramik oder eine Hülle
aus Aluminiumfolie verwendet, die nicht mit verbrennt. In diesem
Falle wandert die Verbrennungszone durch das Röhrchen. Der anfallende Rückstand
(Asche) kann beim Inhalieren periodisch aus dem Röhrchen entfernt
werden.
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Eine
wesentliche Voraussetzung für
die gewünschte
Wirkung des erfindungsgemäßen Einweginhalators
ist die Verhinderung der Pyrolyse (thermische Zersetzung) der ein- bzw. angelagerten
Wirkstoffe, da anderenfalls wieder die unerwünschten Schadstoffe – giftiges
Kohlenmonoxid und/oder kanzerogene Stoffe – entstehen. Wenn der Wirkstoff
im Verbrennungskörper
enthalten ist, wie in 1, 2, 3, 4, 5 und 7,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Entzündungsbereich des Verbrennungskörpers wirkstofffrei zu
halten. Wie in 9 dargestellt, befindet sich
dann die Verbrennungszone mit ihren hohen Temperaturen immer in
einem Bereich des Verbrennungskörpers,
der wirkstofffrei ist.
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In 6 befindet
sich der Wirkstoff an der Innenwand separater Röhrchen, die den Verbrennungskörper durchziehen.
Bei der Verbrennung werden die Röhrchen
erhitzt und der Teilluftstrom, der durch die Röhrchen strömt, nimmt den verdampfen Wirkstoff
mit sich. Der Wärmewiderstand
der Wirkstoffträgerröhrchen sorgt
dafür,
dass das Innere des Röhrchens
die für
die Verdampfung notwendigen Werte von 150 Grad Celsius bis 350 Grad
Celsius erreicht, aber wesentlich kälter ist als die glühende Verbrennungszone,
in der Temperaturen zwischen 600 Grad Celsius (Füllkomponenten) und 2400 Grad
Celsius (abbrennende Metallpartikel) herrschen. Eine Schädigung des
Wirkstoffs durch Pyrolyse ist damit ausgeschlossen.
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In 8 befindet
sich der Wirkstoff in einem separaten Wirkstoffträger, der
gleichzeitig der Filter ist. Er ist hinter dem Verbrennungskörper angeordnet.
Die im Verbrennungskörper
erhitzte Luft hat, wenn sie den Filter erreicht, einen Teil der
Wärme bereits
abgegeben und ist etwas abgekühlt.
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In
den Zeichnungen 1 bis 8 sind Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Einweginhalators
schematisch dargestellt; es zeigt:
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1 den
Einweginhalator in zigarettenähnlicher
Form mit Magnesiumkörnern
als brennbare Komponente des Verbrennungskörpers;
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2 den
Einweginhalator mit Magnesiumwolle als brennbare Komponente des
Verbrennungskörpers;
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3 den
Einweginhalator einem Verbrennungskörper aus pyrophorer Eisenfolie;
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4 den
Einweginhalator mit einem Verbrennungskörper schwammartiger Struktur;
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5 den
Einweginhalator mit Verbrennungskörper aus Metallwendeln und
keramischen Körnern;
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6 den
Einweginhalator mit Wirkstoff in speziellen Wirkstoffträgerröhrchen;
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7 den
Einweginhalator mit einer nicht brennbaren oder zersetzlichen Hülle;
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8 den
Einweginhalator mit einer Trennung von Verbrennungskörper und
Wirkstoffträger.
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9 die
Funktionsweise der Pyrolysevermeidung in Einweginhalatoren nach 1 bis 5 und 7.
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Beschreibungen der in 1 bis 8 dargestellten
Beispiele
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1
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1 zeigt
den erfindungsgemäßen Einweginhalator
in zigarettenähnlicher
Form, bestehend aus einer Hülle 1,
einem Filter 2 sowie dem Verbrennungskörper 3. Der Verbrennungskörper 3 besteht
aus hart gebrannten Körnern
aus Magnesiumoxid 8, Körnern
aus Magnesiummetall 7 und Magnesiumcarbonat als Bindemittel.
Beide Arten Körner
haben eine Größe von ca.
0,8 mm. Es wird bei diesem Beispiel eine Mischung von 60 Prozent
Magnesiumoxidkörnern
und 40 Prozent Magnesiumkörnern
verwendet. Die Körner
sind nur an ihren Kontaktstellen durch Magnesiumcarbonat verbunden,
so daß leere
Zwischenräume
verbleiben, durch die Luft strömen
kann. Diese Art der Bindung entsteht dadurch, dass eine Schüttung in
Form des Verbrennungskörpers 3 mit
Magnesiumhydrogencarbonatlösung
getränkt
und dann getrocknet wird. Beim Trocknen bilden sich unter Abgabe
von Wasser und Kohlendioxid aus der Magnesiumhydrogencarbonatlösung Kristallite
aus Magnesiumcarbonat, welche die Körner miteinander verbinden.
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Der
Verbrennungskörper 3 hat
einen wirkstoffbeladenen Teil B und einen von Wirkstoffen freien
vorderen Teil A. Beide Teile werden getrennt hergestellt. Ein Teil
ist an einem Ende verjüngt,
so daß er
in eine zylindrische Vertiefung in der Stirnseite des anderen paßt. Zusätzlich zu
dieser Passung sind die beiden Teile durch die Hülle 1 miteinander
verbunden. Der wirkstoffbeladene Teil B wird dadurch erzeugt, dass
ein Verbrennungskörper 3 mit
einem organischen Lösungsmittel,
in dem der Wirkstoff gelöst
ist, getränkt
wird und man das Lösungsmittel
anschließend
verdunsten lässt.
Die Hülle 1 wird
erzeugt, indem eine Paste aus feinem Magnesiapulver und Magnesiumhydrogencarbonatlösung auf
den Zylindermantel der beiden zusammengeführten Teile des Verbrennungskörpers 3 aufgetragen
wird. Sie erstarrt beim Trocknen, ähnlich wie ein Mörtel. Als Filter 2 wird
in diesem Beispiel ein herkömmlicher
Zigarettenfilter verwendet. Der Einweginhalator wird zum Inhalieren
am vorderen Ende in Brand gesetzt und dann wie eine Zigarette geraucht.
Durch die Verbrennungswärme
wird das Bindemittel Magnesiumcarbonat unter Abgabe von Kohlendioxid
zerstört,
wodurch der Verbrennungskörper 3 seine
Festigkeit verliert und die abgebrannten Teile als Asche abgestoßen werden
können.
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2
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2 zeigt
eine Variante des Einweginhalators, bei der die Hülle 1 aus
einer Magnesiumfolie besteht, die 0,05 mm dick ist. Der Verbrennungskörper 3 besteht
aus einer Mischung von Magnesiumwolle und Sand (Siliziumdioxid).
Er ist in einen wirkstofflosen Abschnitt A und einen wirkstoffhaltigen
Abschnitt B unterteilt, die getrennt hergestellt werden. Der Wirkstoff
in Abschnitt B klebt an der Oberfläche der Sandkörner oder
der Metallfasern. Der Filter 2 besteht in diesem Beispiel
aus dem porösem
Sepiolith, einem Magnesiumsilikat-Mineral, das auch unter dem Namen
Meerschaum bekannt ist. Beide Abschnitte des Verbrennungskörpers 3 und
der Filter 2 werden durch die umhüllende Folie zusammengehalten.
Der Einweginhalator wird zum Inhalieren am vorderen Ende in Brand
gesetzt und dann wie eine Zigarette geraucht. Die Fasern der Magnesiumwolle,
die mit den Sandkörnern
den Verbrennungskörper 3 bilden
und die Umhüllungsfolie
verbrennen zu Magnesiumoxid, das zusammen mit den Sandkörnern als
Asche abgestreift wird.
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3
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3 zeigt
eine Variante des Einweginhalators, die aus dem Verbrennungskörper 3,
dem Filter 2 und der Hülle 1 besteht
im Längsschnitt
L und Querschnitt Q. Der Verbrennungskörper 3 besteht aus
einer aufgewickelten, mit einer Noppenprägung versehenen Eisenfolie 9.
Der Verbrennungskörper 3 ist
gleichzeitig der Wirkstoffträger,
jedoch ist der vordere Teil des Verbrennungskörpers 3 wirkstofffrei.
Die Hülle 1 wird
durch die letzte Wickellage der Folie gebildet. Q zeigt die aufgewickelte
Folie des Verbrennungskörpers 3 im
Querschnitt. Die nicht aufgewickelte Folie 9 mit den Noppen
ist in der Draufsicht D und in der Profilansicht P abgebildet. Sie ist
0,03 mm dick und mit pyrophorem Eisenpulver in einer Stärke von
0,5 mm beschichtet. Im Abschnitt B trägt die Beschichtung den Wirkstoff,
der Abschnitt A bleibt wirkstofffrei. Die Beschichtung wird erzeugt,
indem zunächst
eine 0,3 mm dicke Schicht aus pyrophorem Eisenpulver auf die Folie
aufgetragen und bei 900 Grad Celsius in einer Argonatmosphäre getempert
wird. Dabei sintern die Eisenstaubkörner untereinander und mit der
Folie 9 zusammen. Sie verlieren durch das Tempern auch
ihre pyrophoren Eigenschaften. Um diese wiederherzustellen, feuchtet
man die Schicht in Gegenwart von Sauerstoff an und lässt sie
anrosten. Das dadurch erzeugte Eisen(III)hydroxid wird anschließend durch
Reduktion in einer Wasserstoffatmosphäre bei 600 Grad Celsius wieder
in pyrophores Eisen umgewandelt. Die Entzündungstemperatur der Schicht
wird anschließend durch
kurzes Tempern in der Argonatmosphäre auf 250 Grad Celsius eingestellt.
Der Wirkstoff wird im Abschnitt B auf diese Beschichtung aufgetragen,
indem eine Wirkstofflösung
aufgesprüht
wird und man das Lösungsmittel
verdunsten lässt.
Der wirkstofffreie Randstreifen auf der Folie bildet später den
wirkstofffreien Vorderteil des Verbrennungskörpers 3. Die Folie 9 wird
zum Schluss zu einem Röhrchen
gewickelt. Durch die Noppen entstehen Zwischenräume zwischen den Wickellagen,
die zur Luftführung
dienen. Der Einweginhalator wird zum Inhalieren am vorderen Ende
in Brand gesetzt und dann wie eine Zigarette geraucht.
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4
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4 zeigt
eine Variante des Einweginhalators, bei der der Verbrennungskörper 3 durch
einen offenporigen Metallschwamm aus pyrophorem Eisen oder einer
pyrophoren Eisenlegierung gebildet wird. Zu seiner Herstellung werden
grobe Magnesiumkörner
von 2 bis 3 mm Durchmesser mit feinem Magnesium- und Eisenstaub
bei 500 Grad Celsius unter einem Druck von 20 MPa zu einem Stäbchen in
Zigarettengröße zusammengepresst.
Dabei sintern die Metallkörnchen
zusammen. Anschließend
wird das Magnesium durch Natrium- oder Kaliumhydroxidlauge aus dem
Aufbau herausgelöst,
so daß sich
ein offenporiger Eisenschwamm in Form des gewünschten Verbrennungskörpers 3 ergibt.
Um ihm eine pyrophore Oberfläche
zu verleihen, lässt
man ihn durch Anfeuchten mit Wasser in der Gegenwart von Sauerstoff
anrosten und reduziert das entstandene Eisen(III)hydroxid anschließend in
einer Wasserstoffatmosphäre
bei 600 Grad Celsius zu pyrophorem Eisen. Es wird anschließend durch
kurzes Tempern unter Argon auf eine Entzündungstemperatur von 250 Grad
Celsius eingestellt. Der Verbrennungskörper 3 besteht aus
dem wirkstoffbeladenen hinteren Teil B und dem wirkstofffreien vorderen
Teil A, die getrennt hergestellt werden. Der Wirkstoff wird in die
Poren des Abschnitt B über ein
geeignetes Lösungsmittel
eingetragen. Beide Teile werden zusammen mit dem Filter 2 durch
die Hülle 1 zusammengehalten,
die durch eine sehr dünne
Eisenfolie von 0,03 mm Dicke gebildet wird. Der Einweginhalator
wird zum Inhalieren am vorderen Ende in Brand gesetzt und dann wie
eine Zigarette geraucht.
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5
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5 zeigt
einen Einweginhalator, dessen Verbrennungskörper 3 aus mehreren,
0,3 mm dicken, gewendelten Magnesiumdrähten 10 und porösen Keramikteilchen 8 von
ca. 1 mm Durchmesser besteht. Die Magnesiumdrähte 10 tragen eine
durch Eloxieren verstärkte
Oxidschicht, damit sie nicht zu schnell verbrennen. Der Verbrennungskörper 3 wird
zusammen mit dem Filter 2 durch die Hülle 1, die durch eine
0,05 mm dicke Magnesiumfolie gebildet wird, zusammengehalten. Der
Wirkstoff befindet sich in den Poren und auf der Oberfläche der
Keramikteilchen 8 des Abschnittes B. Der Abschnitt A ist
wirkstofffrei. Die Magnesiumdrähte 10 brennen
nach der Entzündung
langsam vom Entzündungsbereich
her ab und setzen in der beschriebenen Weise fortlaufend den Wirkstoff
frei. Die Hülle 1 und
die Magnesiumdrähte 10 des
Verbrennungskörpers 3 werden
beim Abbrennen zerstört
und werden zusammen mit den keramischen Wirkstoffträgerteilchen 8 (die
dann keinen Wirkstoff mehr enthalten) als Asche abgestreift.
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6
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6 zeigt
den erfindungsgemäßen Einweginhalator
im Längsschnitt
L und Querschnitt Q. Er besteht aus der Hülle 1, dem Filter 2 und
dem Verbrennungskörper 3.
Die Hülle 1 wird
durch eine 0,05 mm dicke Magnesiumfolie gebildet und hält den Filter 2 und
den Verbrennungskörper 3 zusammen.
Der Verbrennungskörper 3 besteht
aus Metallwolle, in die die Wirkstoffträgerröhrchen 6 aus mit Magnesiumcarbonat
gebundenem Magnesiapulver eingebettet sind. Beim Inhalieren strömt ein Teil
der Luft durch die Metallwolle des Verbrennungskörpers 3 und ein Teil
durch die Lumen der Wirkstoffträgerröhrchen 6 an
deren Innenwänden
sich der Wirkstoff als Film befindet. Die Wirkstoffträgerröhrchen 6 werden
durch den brennenden Verbrennungskörper 3 erhitzt, dabei
verdampft der Wirkstoff auf der Innenseite und wird vom Luftstrom
durch das Wirkstoffträgerröhrchen 6 mitgenommen.
Der Einweginhalator wird wie eine Zigarette entzündet, dann brennen die Metallwolle
und die Hülle 1 langsam
ab. Das Bindemittel des Wirkstoffträgerröhrchens 6 wird dabei
unter Abgabe von Kohlendioxid zerstört, so daß das übrig bleibende Magnesiumoxid
zusammen mit der Asche des Verbrennungskörpers 3 und den Hüllresten
abgestreift werden kann.
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7
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7 zeigt
einen Einweginhalator, bei dem die Hülle 1 aus einem dünnwandigen
Keramikrohr oder aus Aluminiumfolie besteht. Inder Hülle 1 befinden
sich ein herkömmlicher
Zigarettenfilter und ein Verbrennungskörper 3 aus Metallwolle.
Der Verbrennungskörper 3 besteht
aus zwei Teilen, einem wirkstofffreien im Bereich A und einem, der
den Wirkstoff als Film auf den Fasern der Metallwolle trägt, im Bereich
B. Der Verbrennungskörper 3 wird
am vorderen offenen Ende der Hülle 1 entzündet. Es
bildet sich eine Verbrennungszone, die langsam durch das Innere
der Hülle 1 wandert.
Die dabei entstehende Asche kann während des Rauchvorgangs durch
die vordere Öffnung
durch Auskippen entfernt werden. Die Hülle 1 bleibt bei diesem Ausführungsbeispiel
nach Abschluß des
Verbrennungsvorgangs als Abfall zurück.
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8
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8 zeigt
einen Einweginhalator, bei dem der gesamte Verbrennungskörper 3 wirkstoffrei
ist. Er besteht aus einer Mischung aus Magnesiumwolle und Sand.
Der Wirkstoff ist in die Poren des Filters 2 eingelagert.
Die Hülle 1 wird
aus einer 0.05 mm dicken Magnesiumfolie gebildet. Zum Inhalieren
wird das Ende des Verbrennungskörpers 3 in
Brand gesetzt. Er brennt beim Inhalieren langsam ab. Dabei erwärmt sich
die durch ihn hindurch angesaugte Luft. Zu Beginn des Verbrennungsvorgangs
hat die Luft, die den Filter 2 erreicht, noch nicht die
Verdampfungstemperatur erreicht, so daß zunächst nur eine geringe Mobilisierung
des Wirkstoffs durch Verdunstung bzw. Sublimation erfolgt. Je weiter
die Verbrennung fortschreitet, desto höher wird die Temperatur der
den Filter 2 erreichenden Luft und damit die mitgenommene
Menge an Wirkstoff, bis zu dessen vollständiger Verdampfung.
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9
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Die
Funktionsskizze
9 zeigt, daß die beim Inhalieren angesaugte
Luft zuerst durch einen gegebenenfalls vorhandenen Ascherest
12 in
die Verbrennungszone
11 des Verbrennungskörpers strömt. Die
Verbrennung findet beim Beginn des Inhalierens (des Rauchens) im
vorderen, wirkstofffreien Teil des Einweginhalators statt. Nachdem
die Luft in der Verbrennungszone erhitzt wurde, erreicht sie hinter
der Verbrennungszone den hier noch nicht auf Verdampfungstemperatur
befindlichen, wirkstoffbeladenen Teil des Verbrennungskörpers
4,
verdampft hier den Wirkstoff und führt den Wirkstoffdampf in Pfeilrichtung
zum nicht brennenden Ende des Einweginhalators. Die langsam wandernde
Verbrennungszone erreicht fortlaufend die Bereiche des Verbrennungskörpers
5,
die keinen Wirkstoff mehr enthalten.
Tabelle
1 Vergleich von Substanzen, die bei der Verbrennung von Tabak und
bei der Verbrennung von „physiologischen" Metallen gebildet
werden
- 1 kanzerogene Substanzen
sind durch ihre Einstufung durch die IARC (International Association
for Research on Cancer) in der Klammer hinter dem Substanznamen
gekennzeichnet. Bei Substanzen, für die noch keine Einstufung
durch die IARC vorliegt, ist die Einstufung durch die DFG (Deutsche
Forschungsgemeinschaft) angegeben. Die Abkürzungen haben folgende Bedeutungen:
– Einstufungskriterien
der IARC: 1- „krebserzeugend
für den
Menschen"; 2A- „wahrscheinlich
krebserzeugend für
den Menschen"; 2B- „möglicherweise
krebserzeugend für
den Menschen".
– Einstufungskriterien
der DFG: 1DFG- „Stoffe,
die beim Menschen Krebs erzeugen";
2DFG- „Stoffe,
die als krebserzeugend für
den Menschen anzusehen sind";
3DFG- „Stoffe,
die wegen erwiesener oder möglicher krebserzeugender
Wirkung Anlass zur Besorgnis geben".
