DE102009015582A1

DE102009015582A1 - Vorrichtung zur Aufnahme und Emission von Wirkstoffen

Info

Publication number: DE102009015582A1
Application number: DE102009015582A
Authority: DE
Inventors: E Gerhard Fischer; Rolf-Rainer Krapf
Original assignee: Krapf Rolf-Rainer Dr
Current assignee: Krapf Rolf-Rainer Dr
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emission von Nikotin, Aromen und/oder sonstigen Wirkstoffen umfassend eine Struktureinheit, deren Oberfläche mit Wirkstoff versehen ist und welche einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch mit der durchströmenden Luft ergibt. Erfindungsgemäß ist eine Oberfläche realisiert, welche eine reversible Wirkstoffaufnahme und Wirkstoffabgabe unter Vermeidung von Retention ermöglichen mit vorzugsweise einer antiadhäsiven Oberfläche und dass die für die Wirkstoffabgabe vorgesehenen Oberflächen von Luftkanälen voneinander beabstandet sind, sodass die Kapillarwirkung der Struktur einen sehr niedrigen Wert aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emission von Nikotin, Aromen und/oder sonstigen Wirkstoffen umfassend eine Struktureinheit, deren Oberfläche mit Wirkstoff versehen ist und welche einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch mit der durchströmenden Luft ergibt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es soll also eine Vorrichtung zur Abgabe von Wirkstoffen zu therapeutischen Zwecken sowie eine ohne Rauch, Glut und Schwelen funktionierende rauchfreie und kalte oder beheizte Ersatzzigarette angegeben werden.
Die von einem Nutzer vorzugsweise stoßweise eingeatmete Saugluft soll bis tief in die Lunge gelangen, da dann der Wirkstoff auch schnell vom Körper und von dessen Rezeptoren aufgenommen wird und dadurch seine bezweckten Wirkungen im Stoffwechsel kurzfristig nach der Wirkstoffimmission konzentriert entfalten kann. Bekannt ist, dass Wirkstoff liefernde Emittoren desto wirkungsvoller sind, je schneller ein Übergang des Wirkstoffes ins Blut erfolgt. Insbesondere bei der Aufnahme von Nikotin wäre eine geringfügige und über einen längeren Zeitraum verteilte Wirkstoffaufnahme eher nachteilig, weil dann die Rezeptoren kaum angesprochen werden und weil damit der Suchtdrang trotz Nikotinlieferung auf hohem Niveau verbleibt.
Um eine Wirkung vergleichbar mit einer konventionellen Zigarette zu erzielen, jedoch ohne deren bekannten Nachteile (durch Brand, Glut und Schwelen erzeugte Teerstoffe und andere giftige Stoffe), ergibt sich die erfindungsgemäße Aufgabe, eine Wirkstoff abgebende Vorrichtung so zu gestalten, dass im Blut eine schnelle Konzentrationszunahme bspw. des Wirkstoffes Nikotin bewirkt wird.
Eine weitere Aufgabe des Wirkstoffemittors ist es, dass bei einem möglichst begrenzten Wirkstoffvorrat ein hoher Prozentsatz des Wirkstoffes bei möglichst wenigen Zügen an einem Inhalator bzw. zigarettenähnlichen Gegenstand inhaliert wird, damit die Gefahr einer Überdosierung vermieden wird und damit eine zur konventionellen Zigarette ähnliche Abgabe der Wirkstoffe in nicht zu geringer Dosierung je Zug erfolgt.
Bisher wurden für diese Aufgabe einfach aufgebaute Wirkstoffdepots vorgeschlagen, bspw. mit Nikotinlösung beträufelte poröse Körper (Vliese, Filze, Gewebe, Schaumstoffe, Faserkörper, Watten). Diese sollen bei Durchströmung mit warmer oder kalter Saugluft dann bspw. den Wirkstoff Nikotin und Aromen an die Saugluft abgeben. Das Wirkstoffdepot kann mit oder ohne Beheizung ausgeführt sein.
Nachteilig an den bisher bekannt gewordenen Konstruktionen bspw. gemäß DE 20 2006 001 663 U1 oder DE 199 35 706 A1 mit einem Material, welches ähnliche Eigenschaften wie ein klassisches Zigarettenfilter aufweist oder DE 602 16 492 T2 mit einem Kissen aus eng gepackten Fasern, gemäß CA 2 564 407 A1 mit einem porösen filzartigen Stöpsel oder gemäß DE 43 28 243 C1 mit Schnittgut, Schnitzeln oder Granulat oder gemäß DE 10 2006 047 146 A1 mit Watte oder Schaumstoff als Depotmaterial ist die dabei angewandte ungünstige Wirkstoffübertragung an die strömende Luft. Denn die angewandten Wirkstoffdepots sind nur sehr bedingt luftdurchlässig, verfügen einerseits über viele Poren und Sackräume, an welchen überhaupt kein Kontakt zu strömender Luft besteht und weisen andererseits gerade aufgrund ihrer Beladung mit dem i. a. flüssigen oder festen Wirkstoff nur noch wenig Raum für durchströmende Luft auf.
Infolgedessen haben diese Depots eine hohe Retentionsneigung für die eigentlich abzugebenden Wirkstoffe und beinhalten auch nach vielen Zügen/Rauchgängen immer noch eine hohe und damit nicht nutzbare Restmenge an Wirkstoff.
Ein weiterer Nachteil der ungeordnet porösen Wirkstoffträger auf der Basis von Faserstoffen (bspw. mit Nikotin beträufelter Celluloseacetatfilter oder Watte, geschnittener, wirkstoffangereicherter und zu Strangmaterial extrudierter Tabak) oder auf der Grundlage von Pulvern und Partikelschüttungen ist deren irreversible Einlagerung von Wirkstoffen in der Tiefe des Depots auf der Grundlage molekularer Anziehungskräfte und chemisch-physikalischer Bindungsvorgänge. Darüber hinaus ergeben feinporöse Körper bspw. an den Kontaktstellen der Fasern oder Partikel ausgeprägte Kapillarkräfte, welche Wirkstoffe wie Nikotin und Aromen selbst bei Luftdurchströmung der Struktur zurückzuhalten vermögen.
Betrachtet man also die Vielzahl der Retention ergebenden Effekte (Kapillar-, Absorptions- und Adsorptionskräfte, Sackräume, Abreicherung der Grenzschichten zwischen der Luft und dem Wirkstoffträger und große inaktive Teilbereiche ohne Luftdurchströmung) bei ungeordnet fein-, mittel- oder grobporösen Wirkstoffträgern, so stellt sich die erfindungsgemäße Aufgabe, bessere Alternativen zu finden. Insbesondere bei der Wirkstoffemission mit kalter Luft und kaltem Emittor wirken sich Retentionseigenschaften sehr nachteilig aus, weshalb für die sogenannten Kaltzigaretten neue Möglichkeiten für eine leichtere und effizientere Wirkstoffabgabe mit weniger Retention hier vorgeschlagen werden. Bei der Warmzigarette (Elektrozigarette) kann ein Teil der Retentionskräfte durch thermische Energie zwar überwunden werden, jedoch ergibt sich dann eine hoher Aufwand für die Beheizung und ein verfahrenstechnisch gesehen ungünstiges Verfahren mit hohem Strömungswiderstand und hohen Wärmeverlusten.
In EP 0 364 805 A1 werden ungeordnete Strukturen vorgeschlagen, in erster Linie Schüttungen aus Partikeln oder Kugeln, parallel angeordnete Stäbe als Sonderform einer Partikelschüttung sowie offenporige Schäume bzw. Sinter körper vergleichbar mit Glasfritten aus Glas oder anderen Werkstoffen. Die nachfolgend vorgeschlagenen Wirkstoffemittoren unterscheiden sich von diesen durch ihren wesentlich höheren Ordnungsgrad (definierte Struktur, definierte Anordnung, definierte Form, spaltfreie Konzeption) und ergeben ein Mehrfaches an innerer Oberfläche bzw. ein wesentlich verbessertes Oberflächen-Volumen-Verhältnis und weisen vegleichsweise wesentlich schwächere Kapillarwirkungen durch weitgehendes Entfallen von engen Spalten auf. Auch Glasfritten können als Schüttungen von Einzelkörpern aufgefaßt werden, da bei der Herstellung von Glasfritten Glasfasern aufgeschüttet und anschließend gesintert werden. Es entsteht dabei keine exakt definierte, reproduzierbare Form, sondern eine stochastisch bedingte zufällige Gesamtform mit im Detail ungleichmäßigen Kanalquerschnitten und ungleich großen Räumen zwischen den gesinterten Fasern.
Darüber hinaus weisen die Tragstrukturen gemäß EP 0 364 805 A1 den Nachteil auf, dass sich an den Berührungspunkten der Kugeln einer Schüttung Engpässe für den Strömungsweg und jeweils in der Mitte zwischen zwei Berührungspunkten relativ große Ausbuchtungen ergeben, welche kaum von durchströmender Luft erfaßt werden und daher ebenfalls als Toträume betrachtet werden müssen.
Die im Folgenden neu vorgeschlagenen Strukturen können nicht mehr als Schüttungen und deren Sonderformen betrachtet werden. Darüber hinaus besteht die vorliegende Erfindung in der bevorzugten Verwendung gekrümmter und langer Strömungswege unter Verwendung von spiralförmigen Strömungswegen.
Die weitgehende und schnelle, vorzugsweise auch im kalten Zustand ohne Erfordernis von Heizeinrichtungen mögliche Entleerung eines Wirkstoffvorrats mit geringstmöglichen Retentionseigenschaften ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung.
Bei einer verfahrenstechnischen Analyse wurde herausgefunden, dass der Volumenstrom von Saugluft und der Volumenstrom an Wirkstoff um mehrere Zehnerpotenzen voneinander verschieden sind, d. h. ein relativ gigantisch gro ßes Luftvolumina (1.500 ml je Rauchgang, ca. 150 ml pro Zug) steht einem winzigen Volumina Wirkstoff (2 mg Nikotin, d. h. ca. 2 ml Nikotin) gegenüber. Auch unter diesem Gesichtspunkt der Verschiedenheit der Volumenströme erscheinen die bisher vorgeschlagenen ungeordneten und porösen Depotmaterialien sehr ungünstig zu sein.
Es wurden Rezepturen für rauchfreie Zigaretten vorgeschlagen, um Wirkstoffe mit Stoffen zu kombinieren, welche einen höheren Dampfdruck aufweisen, um nikotinhaltige Aerosole zu bilden. Nachteilig ist dabei, dass die Luftdurchlässigkeit des Depots durch die Zunahme des Flüssigkeitsinhalts im Depot stark abnimmt. Zudem muss eine größere Wärmemenge zugeführt werden, um den mengenmäßig mehrfach größeren Trägerstoff zu verdampfen.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher andere Wege vor, um einzuatmende Luft mit Wirkstoffen, bspw. mit Nikotin und Aromen, anzureichern.
Die Abgaskatalysatoren von Kraftfahrzeugen haben eine ähnliche Aufgabenstellung, weil bei diesen Katalysatoren eine relativ große Luftmenge mit einer sehr kleinen Feststoffmenge in Kontakt zu bringen ist, d. h. auch bei Katalysatoren wird eine kleine „Wirkstoffmenge”, oft nur Spuren von Platin und anderen Edelmetallen im Milligrammbereich, dazu eingesetzt, um vergleichsweise gigantische Luftströme mit dem Wirkstoff in Kontakt zu bringen. Bei Katalysatoren wird im Gegensatz zu der hier interessierenden rauchfreien Zigarette der Wirkstoff nicht verbraucht und auch nicht an die Luft abgegeben, jedoch mit ihr in direkten Kontakt gebracht. Die Volumenverhältnisse sind jedoch vergleichbar. Es wird vorgeschlagen, bei der Konstruktion von rauchfreien Zigaretten die in der Katalysatortechnik gefundenen optimalen Problemlösungen anzuwenden. Aus der Verfahrenstechnik ist eine Vielzahl von geordneten Strukturen bekannt, welche Wirkstoff in der Nähe der Strukturoberfläche leicht aufnehmen und auch leicht wieder abgeben können und eine nur geringe Retentionsneigung ergeben, andererseits aber für Luftströmungen leicht durchgängig sind und als wichtigste Eigenschaft die fast vollständige Zugänglichkeit der inneren Oberfläche für die durchströmende Luft aufweisen. Strukturkörper aus Metall oder Keramik ergeben hervorragende Reinigungs- und Waschmög lichkeiten, da sie über Formstabilität verfügen und gegenüber Waschflüssigkeiten resistent sind.
Die vorliegende Erfindung schlägt für die Aufnahme und erneute Abgabe von Wirkstoffen und Aromen geordnete Strukturen vor, welche geringe Retentionsneigung aufweisen und einen gegebenen Wirkstoffvorrat zu einem hohen Prozentsatz sowohl bei einer Anwendung ohne Erwärmung als auch im Falle einer Erwärmung des Depots und/oder der angesaugten Luft an die durchströmende Luft nutzen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, wenigstens eine geordnete Struktur als Teil einer rauchfreien Zigarette zu verwenden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der geordneten Struktur ist ein Wickel aus profiliertem Band, welches nach dem Aufwickeln eine Vielzahl gleicher und in der Größe, Lage und Querschnittsform definierter Luftkanäle aufweist. Die Kanäle sind vorzugsweise regelmäßig angeordnet.
Alternativ kann eine erfindungsgemäße Struktur auch ein zusammenhängender Körper mit Kanälen in seiner Struktur sein und bspw. eine Wabenstruktur nach dem Vorbild der Bienenwaben aufweisen, jedoch aufgrund der geringen Abmessungen einer rauchfreien Zigarette im Miniaturformat mit bspw. 100 Kanälen auf einem Durchmesser von 9 mm verteilt.
So wird vorgeschlagen, einen massiven Zylinder mittels der Lasertechnik mit einer Vielzahl an Kanälen zu durchbohren, um einen Körper zu ergeben, welcher viele Kanäle aufweist und aufgenommene Wirkstoffe ausschließlich an seiner Oberfläche trägt. Darin unterscheidet sich die vorliegende Erfindung auch von einem bereits vorgeschlagenen Depotmaterial aus faserigen Stoffen, in welches vorzugsweise nachträglich nach der Beladung mit den Wirkstoffen Durchgangskanäle eingestanzt sind. Diese Kanäle in einem porösen faserigen Körper lösen nicht das grundsätzliche Retentionsproblem, welches Bestandteil faseriger Strukturen mit ihren ausgeprägten Kapillarwirkungen und dem „Ver schwinden” von Wirkstoff in der Tiefe der Faserstruktur an den dichteren Stellen ist.
Weiterhin wird eine 3-D-Struktur vorgeschlagen, welche verdrillte, spiralförmig oder im Zickzack verlaufende oder wellenförmige Kanäle aufweist, indem bspw. ein extrudiertes Strangmaterial vor der Abkühlung kontinuierlich um die Achse des Strangmaterials gedreht oder in abwechselnde Richtungen gebogen wird. Dadurch entstehen aus geraden Kanälen spiralförmige, gebogene, wellenförmige oder im Zickzack verlaufende Kanäle mit verbessertem Stoff- und Wärmeaustausch, wobei die durchströmende Luft einem ständigen Richtungswechsel unterworfen ist und durch Beharrungskräfte der Strömung die Oberfläche des Strukturkörpers partiell mit höherer Geschwindigkeit gestreift wird.
Es werden Netzwerkstrukturen mit Stegen und Knotenpunkten bzw. Geflechtsträngen und Geflechtknoten oder Gewebefäden und Gewebeknoten als Wirkstoffemittoren zur Beladung mit Wirkstoff vorgeschlagen.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung eines effizienten Wirkstoffemittors sind Strukturen, welche durch 3-D Rapid Prototyping oder durch andere neuartige 3-D-Herstellungsverfahren bspw. durch schichtweises Drucken oder durch Einsatz von Laserstrahlung usw. hergestellt sind. Indem diese Strukturen in wirkstoffhaltige Flüssigkeit getaucht werden oder mit Wirkstoff bestrichen, besprüht, bedampft oder benetzt werden, werden sie zu effizienten Wirkstoffemittoren.
Ferner wird vorgeschlagen, dass Wirkstoffemittoren natürliche und in der Natur bewährte Formen aufweisen, indem bspw. die Zottenstruktur der Darmwände, das Nadelkleid von Ästen, die Schuppenstruktur von Tannenzapfen oder Fischhäuten oder die Bläschenstruktur der Lungen künstlich nachgebildet sind, wobei sich sehr große Oberflächen, eine hohe Turbulenz der Luftströmung direkt an der Oberfläche und gleichzeitig eine ausgezeichnete Luftdurchlässigkeit und dennoch niedrige Strömungsverluste sowie eine geringe Retention des Wirkstoffs bei der Entladung ergeben.
Es können auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Strukturkörper, in gleicher oder unterschiedlicher Orientierung, versetzt oder schräg zueinander kombiniert sein.
Eine weitere Alternative zu den gewickelten Strukturfolien und zu kompakten einteiligen Kanalkörpern ist die Anordnung einer Vielzahl von Röhren/Rohren/Schläuchen innerhalb der Hülle einer rauchfreien Zigarette, wobei diese vorzugsweise so eng gepackt sind, dass quasi ein homogener, von Kanälen durchzogener, aus Einzelteilen zusammengesetzter Kanalkörper entsteht. Als Vorbild kann hierbei der Aufbau von Pflanzenstengeln verwendet werden, welche ebenfalls viele Röhren als Leitkanäle für die Nährstoffe aufweisen. Diese Röhren können wie beim Vorbild der Natur eine innenliegende spiralförmig verlaufende Rippe oder mehrere versetzte Rippen aufweisen, so dass sich ein verbesserter Wärme- und Stoffaustausch und eine erhöhte Nikotinabgabe beim Zug ergeben. Eine Vielzahl von Röhren/Rohren/Schläuchen kann auch in einem Raster angeordnet sein, so dass sich regelmäßige Abstände zwischen den einzelnen Elementen ergeben. Bei dieser Ausführung kann sowohl die Innen- als auch die Außenoberfläche aller Elemente praktisch für die Wirkstoffaufnahme sowie für die anschließende Wirkstoffabgabe genutzt werden.
Ferner wird als einfache Problemlösung zur Erhöhung der Oberfläche eine Struktur aus ineinander gesteckten Hohlzylindern vorgeschlagen. In DE 10 2006 036 880 A1 wird eine hohlzylindrische Fläche mit nikotinbeladener Beschichtung verwandt, wobei der Wirkstoff oberflächennah angeordnet ist. Mehrere zusammenwirkende Hohlzylinder ergeben einen wesentlich größeren Effekt und werden deshalb hier vorgeschlagen. Vorteilhafterweise sind diese Hohlzylinder berippt, so dass sich rundum ein definierter und gleich großer Spalt zwischen den Hohlzylindern ergibt. Diese Rippen können spiralförmig verlaufen und so den Luftweg und die Kontaktzeit mit dem Wirkstoff erheblich verlängern. Durch entsprechende Endstücke kann die Struktur auch von der Luft mäanderförmig durchströmt werden, so dass sich die Kontaktzeit entsprechend der Anzahl der 180° Umlenkungen vervielfacht.
Eine weitere bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Emittors von Wirkstoffen besteht aus einem gewickelten Profilband, wobei das Profilband auf einer oder auf beiden Seiten schräg oder kurvenförmig verlaufende Rippen oder Ausdellungen/Eindellungen aufweist, so dass nach dem Wickeln ein viele Kanäle bildender Körper entsteht, dessen Kanäle spiralförmig verlaufen, so dass bei gegebener Körperlänge eine größere Kontaktzeit zur Wirkstoffabgabe an durchströmende Luft realisiert ist.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorgeschlagenen Strukturkörper mit Durchgangskanälen enthalten im Querschnitt runde, ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige, sechs- oder mehrkantige, kurvenförmige, gewellte oder sonstwie geformte Kanäle, vorzugsweise regelmäßig als Raster in einer Ebene oder in einer polaren Reihe angeordnet. Entscheidend ist, dass über den Querschnitt einer rauchfreien Zigarette verteilt mehrere durchgängige Kanäle mit konstantem oder variierendem Querschnitt vorhanden sind, welche an ihren inneren Oberflächen Wirkstoffe abgelagert haben oder jederzeit mit diesen besprühbar, benetzbar oder sonstwie befüllbar sind, bspw. durch Eintauchen in eine wirkstoffhaltige Flüssigkeit und dass diese wirkstoffhaltigen Oberflächen einen stark erhöhten Stoff- und Wärmeaustausch ergeben und im Vergleich zu ungeordnet porösen Stoffen bei einer gegebenen Luftmenge ein Vielfaches an Wirkstoff an den Nutzer abgeben.
Aufgrund der zuvor genannten verfahrenstechnischen Vorgänge (Adsorption, Kapillarwirkung, Toträume bzw. luftfreie Räume, Tiefenbindung von Wirkstoffen) werden von der Verwendung poröser Stoffe und von dicht gepackten Faserstrukturen gemäß dem jetzigen Stand der Technik bei den rauchfreien Zigaretten nur sehr schlechte Ergebnisse bei der Wirkstoffabgabe erwartet.
Ein weitere Möglichkeit, diese verfahrenstechnischen und physikalischen Effekte zu vermeiden, besteht in der Verwendung von mehr oder weniger geordneten offenporigen Netzwerkstrukturen wie sie von den neuen bspw. aus Aluminium hergestellten Gitterstrukturen her bekannt sind. Diese vereinen eine große Oberfläche mit hoher Luftdurchlässigkeit und einer optimalen Zugänglichkeit der durchströmenden Luft an alle inneren Oberflächen. Gleiches gilt für die aus einem Gewebe hergestellten 3-D-Netzstrukturen, welche mittels Harzen in der Form fixiert werden. Diese 3-D-Netzstrukturen können im Kleinstformat (bspw. Zigarettenformat mit 8 mm Außendurchmesser) hergestellt werden und ergeben wegen der Harzbeschichtung der Faser- oder Gewebestruktur Körper mit großer innerer Oberfläche und dennoch geringer Tiefenwirkung und eignen sich daher für die erfindungsgemäßen Wirkstoffemittoren.
Es werden weitere aus der Verfahrenstechnik bekannte Strukturen als erfindungsgemäße Wirkstoffemittoren vorgeschlagen:

– Bürsten, d. h. an Faserträgern vorzugsweise geordnet angeordnete Einzelfasern/Filamente. Derartige Bürsten ergeben eine wesentlich bessere Zugänglichkeit zur durchströmenden Luft im Vergleich zu dicht an dicht gepackten Fasern der bisher vorgeschlagenen Depotmaterialien, bspw. mit extrudierten Faserbündeln;
– Bürstenreihen, mehrfach geknickte Bürsten, innerhalb von Kanälen angeordnete Bürsten, Bürstenkugeln, Bürstenwalzen;
– ineinander geschachtelte Bürsten, d. h. Bürsten, deren Borsten selbst Bürsten sind bzw. faserbestückt sind oder wie Pflanzenwurzeln einen Flor aus Fasern aufweisen;
– Bürsten, deren Bürstenfasern/Filamente speziell beschichtet sind und bspw. durch die Beschichtung eine wirkstoffabweisende Wirkung aufweisen und daher Wirkstoffe leichter abzugeben vermögen;
– elektrisch leitfähige Bürsten, deren Borstenträger und/oder deren Borsten elektrisch leitfähig sind bzw. mit Metallfäden oder Metalldrähten im Verbund hergestellt sind;
– Bürsten mit bandförmigen oder sonstwie geeignet geformten Filamente mit bspw. größerer Oberfläche im Vergleich zu runden Borsten;
– Bürsten oder Borsten als selbständiges Element oder als Teil einer Bürste, welche helikal/spiralförmig verlaufen und so eine relativ größere Oberfläche je Borstenlänge oder je Bürstenlänge ergeben und
– Bürsten, deren Borsten sich bei der Bewegung der Borsten elektrostatisch aufladen oder anderweitig elektrostatisch aufgeladen werden, um die Freisetzung des Wirkstoffs zu begünstigen.

Da das Prinzip der Schraube oder der Helix die Oberfläche auf das Mehrfache zu erhöhen vermag, werden ferner spiralförmig verlaufende Strukturen vorgeschlagen, insbesondere

– ein- oder mehrgängige Schraubengänge am Außenumfang von mittigen Dornen und bzw. oder an der Innenseite von Zylindern bzw. auf der Innenseite einer rauchfreien Zigarette, wobei vorzugsweise Spiralgänge für die durchströmende Luft ausgebildet sind. Der Zugwiderstand einer rauchfreien Zigarette kann über den Steigungswinkel der Spirale in weiten Grenzen verändert werden und daher optimal realisiert werden;
– Zylinder oder Hohlzylinder als Innenteil einer rauchfreien Zigarette, an deren Innen- und/oder Außenumfang nach dem Vorbild des Tannenzapfens eine Vielzahl von „Schaufeln” oder „Schuppen” spiralförmig angeordnet ist und wobei durch Überlappungen der Schaufeln eine sehr turbulente Strömung mit hohen Stoff- und Wärmeaustauschkoeffizienten resultiert;
– Spiralkörper allgemein, welche der durchströmenden Luft eine Drehbewegung bzw. Spiralbewegung aufprägen, den Strömungsweg dadurch verlängern bzw. die Kontaktzeit der Luft zu der integralen wirkstofftragenden Oberfläche dramatisch entsprechend der Windungszahl und dem Faktor Pi vervielfachen;
– Schraubengänge oder Spiralkörper bzw. spiralförmig verlaufende Rippen oder spiralförmig angeordnete Schaufeln oder Schuppen, welche eine geeignete Unterstruktur aufweisen und/oder beschichtet, perforiert, teilweise luftdurchlässig sind und/oder eine Oberflächenbeschichtung aufweisen bzw. mit vlies-, filz-, watteartigen, körnigen, rauhen, gelartigen Oberflächen ausgestattet sind und/oder eine Zusatzschicht aufweisen, welche günstige Eigenschaften ergibt. So kann eine schraubenförmige Rippe um einen mittigen Dorn mit einer Gewebeschicht beklebt sein, so dass sich eine höhere Aufnahmekapazität für Wirkstoff ergibt;
– auf Abstand oder ohne Abstand gewendelte Schläuche mit oder ohne Kern/Dorn im Zentrum. Diese Schläuche können mit elektrisch leitfähigen Spiraldrähten oder Heizdrahtspiralen kombiniert sein. Zwischen den Schlauchwindungen (ein- oder mehrgängig) ergeben sich ein oder mehrere spiralförmige Luftkanäle, welche zur Wirkstoffabgabe oder zur Aufnahme einer Heizdrahtspirale nutzbar sind. Ferner wird ein Schlauch vorgeschlagen, welcher in seiner Hülle bspw. ein Netz von leitfähigen Drähten enthält und somit direkt elektrisch beheizbar ist. Alternativ oder ergänzend kann innerhalb des Schlauchs ein Heizdraht oder eine elektrisch beheizbare Bürste angeordnet sein und
– Massivkörper mit spiralförmig verlaufender tiefer Nut am Außenumfang, so dass zwischen der Zigarettenhülle und dem Massivkörper ein Spiralgang entsteht.

Als weitere erfindungsgemäße Möglichkeiten bieten sich die einfach und preiswert herstellbaren Siebe und Drahtgitter oder Folien bzw. Bänder mit Perforationen und Lochmuster sowie Lochbleche und Lochfolien an. Diese mit geordneten Strukturen versehenen ebenen Körper können auf einfache Weise zu dreidimensionalen Körpern gebogen, gewickelt oder geschichtet werden und liefern im Endergebnis ebenfalls viele Kanäle aufweisende Körper vergleichbar mit den zuvor beschriebenen Varianten. Auch hier kann erreicht werden, dass die Wirkstoffe oberflächennah angeordnet sind und nicht in der Tiefe einer Struktur „vergraben” sind oder für die anzureichernde Luft unerreichbar tief versteckt sind. Zusätzlich können diese flächigen Elemente an der Oberfläche beschichtet sein, bspw. mit einem Filz oder Pelz beklebt oder geeignet geätzt sein, um viel Wirkstoff reversibel aufnehmen zu können.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Figuren beispielhaft erläutert und bildlich dargestellt.
Es zeigen
1 die ungünstigen prinzipiellen Verhältnisse bei porösen Stoffen am Beispiel eines offenporigen Schaumstoffes;
2a, b, c einen erfindungsgemäßen Strukturkörper nach dem Vorbild der Natur mit sechskantigen Zellen (Bienenwabe);
3a einen Strukturkörper mit radialen Lamellen;
3b einen Strukturkörper mit parallel angeordneten ebenen Lamellen;
4 einen Strukturkörper mit bifilar oder normal gewickelter Folie oder einen Strukturkörper als Siebwickel oder Gitterrolle, gewickelte Wellfolien oder Strukturkörper nach dem Vorbild von gewickelten KFZ-Abgaskatalysatoren;
5 einen Strukturkörper mit regelmäßig angeordneten Rechteckkanälen;
6 einen Strukturkörper mit einer Vielzahl Laserbohrungen mit geeignetem Bohrungsquerschnitt;
7 einen Strukturkörper mit einer spiralförmig verlaufenden Eindrehung zur Bildung eines durchgängigen Spiralkanals mit einer möglichst großen Gesamtoberfläche;
8 einen Schraubenkörper, eine archimedische Spirale, welche die Luftströmung auf einen langen spiralförmigen Weg zwingt;
9 verschiedene Varianten zur Ausgestaltung einer Schraubenfläche;
10 einen spiralförmigen Strömungsweg, gebildet über einen Schlauchwickel oder eine Drahtspirale, bspw. um einen Zentralkörper oder Dorn gewickelt;
11 in den Strömungsweg gemäß 10 eingelegte spiralförmig gebogene Borstenbürste;
12 eine Variante zur Nachfüllung eines Wirkstoffemittors über eine Füllspritze mit Wirkstoffinhalt;
13a, b, c eine Variante zur Nachfüllung eines Wirkstoffemittors über den Fülldorn eines Nachfülltanks;
14a, b, c einen Wirkstoffemittor in Form einer Schüttung von Borstenkugeln oder Borstenknäueln;
15a, b, c einen Wirkstoffemittor in Form einer mehrfach gebogenen Bürste;
16a, b, c einen Wirkstoffemittor in Form einer langgestreckten Bürste, in einer Variante mit Beheizung über elektrisch leitfähige Borsten und in einer Variante mit Verschlusskugeln, um den Wirkstoffverlust während der Nichtnutzung zu verhindern;
17 einen Hauptkörper mit Bund bzw. Einführhilfe und Spritzschutz und eine Bürste mit Greifösen zur einfachen Handhabung der Bürste;
18 einen Wirkstoffemittor, dessen Wirkstoffabgabe durch Deformation von Borsten mit Hilfe eines beweglichen Manipulators unterstützt wird;
19 die Kombination zweier erfindungsgemäßer Wirkstoffemittoren, einer Schraubenfläche zur Bildung eines schraubenförmigen Luftkanals in Kombination mit einer Bürste, deren Borsten strahlenförmig angeordnet sind;
20 die Nachladung eines Wirkstoffemittors über ein Wirkstoffkissen oder eine Wirkstoffschale und
21a, b, c einen Grundblock zur Beladung des Wirkstoffemittors, welcher eine Stromquelle, eine Wirkstoffmenge, eine piezoelektrische Fördereinheit und eine Sprühdüse sowie einen Auslöser für die Wirkstoffabgabe enthält.
Die 1 zeigt die Nachteile der üblicherweise als Nikotin- und Wirkstoffdepots bspw. bei rauchfreien Zigaretten verwendeten Wirkstoffemittoren (4) wie Faserknäuel, Watten, poröse Schäume, Vliesstücke und gepreßte Faserschüttungen. Neben einigen für die Wirkstoffabgabe nützlichen Durchgangskanälen (DK1) und (DK2) liegen eine Vielzahl von inaktiven Sackräumen (S) und eine hohe Anzahl an rundum unzugänglichen und in sich geschlossenen Geschlossenporen (GP) in unterschiedlichen Formaten klein, mittel und groß vor. Zudem ergeben sich viele Nachteile durch die Form der Durchgangskanäle, gekennzeichnet von Engpassstellen (E1) und (E2), welche die Durchgangsströmung begrenzen. Nachteilig sind ferner die Kapillarwirkungen in engen Kanälen und die unter spitzen Winkeln stehenden Flächen, welche dazu führen, dass Wirkstoff dort zurückgehalten wird. Während die Durchgangskanäle (DK1) und (DK2) sowie die Randzone (R) des Wirkstoffemittors sich relativ schnell vom Wirkstoff entleeren, bleibt der Kernbereich (K) bzw. der Großteil des Wirkstoffdepots (4) überwiegend ungenutzt, weil dort der Wirkstoff durch adhäsive Kräfte und Kapillarkräfte unzugänglich für die Luftströmung verbleibt oder in unzugänglichen Poren gebunden bleibt. Diese Wirkungen werden hier unter dem Begriff Retention zusammengefaßt. Diese Retention erhöht wesentlich den Bedarf an Beladung mit Wirkstoff, da nur derjenige Teil der Beladung vom Depot wieder abgegeben werden kann, welcher über der Retention liegt.
2a zeigt einen erfindungsgemäßen Strukturkörper nach dem Vorbild von Bienenwaben mit eng nebeneinander liegenden sechskantigen Zellen. Kennzeichnend hierbei ist der stumpfe Winkel (120°) (2b, 2c) im Querschnitt der Zellen, so dass der Querschnitt keine Kapillareffekte bewirkt und die gesamte Innenoberfläche der Waben Kontakt zum Luftstrom aufweist, wobei hierbei keine Sackräume und keine unzugänglichen Stellen wie bei Strukturen gemäß 1 mit ihren unzähligen Geschlossenporen vorliegen. Darüber hinaus weist diese Struktur keine Engpässe im Strömungsweg auf, da die durchströmende Luft entlang des Strömungsweges, welcher bei Verdrillung der Struktur auch spiralförmig verlaufen kann, über einen konstanten Querschnitt geführt wird. Hervorzuheben ist auch das große Luftvolumen (Leerraum) bei gleichzeitig großer Innenoberfläche, was für die hier interessierende oberflächenabhängige Wirkstoffabgabe über Verdunstungsvorgänge günstig ist.
3a zeigt einen Strukturkörper mit radialen Lamellen, zwischen denen sich keilförmige Luftkanäle ergeben. Auch hier füllen die Lamellen nur einen kleineren Teil des Gesamtquerschnittes und lassen der Luftströmung einen großen Restquerschnitt und bieten dennoch eine große wirkstoffabgebende Lamellenoberfläche.
In 3b ist ein Strukturkörper mit parallel angeordneten ebenen Lamellen abgebildet. Die zwischen den Lamelllen liegenden Segmente sind für den Luftdurchgang vorgesehen. Durch geeignete Oberflächen der Lamellen kann die Oberfläche weiter drastisch erhöht sein, bspw. indem die Oberfläche der Lamellen Noppen oder Ein- und Ausdellungen aufweist. Noppen und Dellen sind so gestaltet, dass keine unerwünschten Kapillareffekte auftreten.
4 zeigt einen Strukturkörper mit bifilar oder normal gewickelter Folie oder einen Strukturkörper als Siebwickel oder Gitterrolle, gewickelte Wellfolien oder Strukturkörper nach dem Vorbild von gewickelten KFZ-Abgaskatalysatoren. Bei letzteren werden ein oder mehrere Metallbänder miteinander zu einem Gesamtkörper gewickelt, wobei mindestens ein Metallband wellenförmig gestaltet ist oder Ein- und/oder Ausdellungen aufweist, um beim Wickeln definierte Abstände zwischen den einzelnen Lagen der Wicklung zu ergeben und Lufträume für den Durchfluß zu bilden.
5 bildet einen Strukturkörper mit regelmäßig angeordneten Rechteckkanälen ab. Hierbei ergeben sich an den Ecken der einzelnen Kanäle 90°-Winkel, so dass auch hier die Bildung von unerwünschten Zwickeln oder Kapilllarspalten verhindert ist.
6 zeigt einen Strukturkörper mit einer Vielzahl von Laserbohrungen mit einem im Querschnitt ovalen Bohrungsquerschnitt. Auch hier ergeben sich eine relativ große Innenoberfläche und ein großer Fließraum für die durchströmende Luft. Da der Strukturkörper nicht aus einzelnen Elementen zusammengesetzt ist, eignet er sich besonders für Wirkstoffemittoren mit Heizquelle, da die Wärmeleitung ganz innerhalb eines zusammenhängenden Körpers erfolgt und daher hohe Wärmeleistungen ermöglicht.
7 soll die Möglichkeit zur Verlängerung des Strömungsweges (11) durch einen Strukturkörper (4) mit einer spiralförmig verlaufenden Eindrehung zur Bildung eines durchgängigen Spiralkanals (10) mit großer Gesamtoberfläche aufzeigen. Der Wirkstoffemittor (4) ist austauschbar und weist eine eigene Hülle (2) auf und wird zur Bestückung in den Hauptkörper (1) geschoben.
8 zeigt einen Schraubenkörper in Form einer Archimedes Spirale (8), wobei die Luftströmung von der Schraubenfläche (9) auf eine entsprechend län gere spiralförmige Bahn gelenkt wird. Zwischen zwei Windungen der Schraubenfläche bildet sich ein spiralförmiger Luftkanal (10).
9 zeigt verschiedene Ausgestaltungen der Schraubenfläche (9) eines Schraubenkörpers (8), wobei (9a) eine glatte Oberfläche, (9b) eine mit Gewebe beschichtete Oberfläche, (9c) eine mit Fasern oder Borsten versehene Oberfläche, (9d) eine perforierte Oberfläche, (9e) eine mit Watte, Filz oder mit Fasern oder Bürsten versehene Oberfläche, (9f) eine durch Umformung, Beschichtung oder Ausrüstung modifizierte unebene Oberfläche, bspw. eine mit Rippen oder Dellen ausgestattete Oberfläche und (9g) eine mit Dornen oder Noppen versehen Oberfläche zeigen.
10 zeigt einen spiralförmigen Strömungsweg (11), gebildet über einen Schlauchwickel (7) oder eine Drahtspirale (7), bspw. um einen Zentralkörper (3) oder Dorn (3) gewickelt. Der zwischen den Windungen des Schlauchwickels übrig bleibende Luftraum ist spiralförmig, wobei über die inneren und äußeren Oberflächen des Schlauches (7) oder des Drahtes (7) Wirkstoff abgegeben werden kann.
11 zeigt zusätzlich eine in den Strömungsweg gemäß 10 eingelegte spiralförmig gebogene Borstenbürste (4), so dass eine große wirkstoffabgebende Oberfläche erzielt wird und der Wirkstoff schüttelfest gebunden bleibt und nicht aus der Vorrichtung auslaufen kann.
12 zeigt eine Variante zur Nachfüllung eines Wirkstoffemittors (Borstenbürste) über eine Füllspritze (12), deren Spitze (13) an der Nachfüllstelle (14) in den Wirkstoffemittor zur Nachfüllung gesteckt wird. Der Wirkstoffemittor weist eine Hülle (2) auf und kann daher als komplette Baueinheit in den zylindrischen Hauptkörper (1) gesteckt werden. Der Achse (3) des Wirkstoffemittors (4) weist zur Zentrierung an den Frontflächen Siebflächen (5) auf.
13a, 13b, 13c zeigen einen kompletten erfindungsgemäßen Wirkstoffemittor (4) in einem zigarrenförmigen Hauptkörper (1) mit einem Mundstück (6) zusammen mit dem zugehörigen Nachfülltank (12), dessen Fülldorn (13) am Ende eine gefederte Verschlusskugel (15) aufweist. Nach dem Einstecken der Vorrichtung (1) über die Nachfüllstelle (14) drückt der Aktivierbolzen (16) auf die Verschlusskugel (15) und bewirkt damit die Nachfüllung. 13b zeigt den Nachfülltank (12) mit dem Fülldorn (13) und 13c zeigt den Hauptkörper (1) mit dem Wirkstoffemittor (4) während der Nachfüllung, wobei Wirkstoff über den Nachfülltank (12) an den Wirkstoffemittor (4) gelangt.
14a, 14b zeigen einen aus Borstenkugeln (4) aufgebauten Wirkstoffemittor, wobei der zylindrische Teil des zigarrenförmigen Hauptkörpers (1) mit einer Schüttung aus Borstenkugeln (4) gefüllt ist. 14c zeigt eine einzelne Borstenkugel (4).
15a, 15b zeigen eine mit Borsten besetzte Bürste, welche nach dem Einsetzen in den Hauptkörper (1) mehrfach gebogen ist. Über die Borsten (4) der Bürste, welche einen zentralen Schlaufendraht (3) aufweist, erhält der Wirkstoffemittor eine große Oberfläche und kann eine größere Menge Wirkstoff aufnehmen, ohne dass dieser aus dem Emittor auslaufen kann. 15c zeigt ein Borstenbündel an einer bestimmten Stelle des Schlaufendrahtes.
16a, 16b, 16c zeigen eine Bürste mit dem zentralen Schlaufendraht (3), wobei die Bürste den Innenraum des Hauptkörpers (1) füllt. 16b zeigt die Realisierung einer Erwärmung des Wirkstoffemittors über elektrischen Strom aus einer Batterie oder aus einem Akkumulator (17), wobei der Strom direkt über die Bürstenfasern (4) fließt und damit diese direkt erwärmt und so die Wirkstoffemission unterstützt. Durch Zusammendrücken der Hülle (1) wird über einen Kontaktpunkt (18) an der Hülle der Stromkreis zur Batterie oder dem Akkumulator (17) geschlossen.
16c zeigt die Möglichkeit, den Wirkstoffemittor vor Wirkstoffverlust während der Nichtnutzung zu verschließen, indem der Wirkstoffemittor mit Verschlusskugeln (19) verbunden ist und in der Ruhelage von einer Feder (20) in der Endlage fixiert wird, bei welcher beide Frontflächen des Hauptkörpers (1) verschlossen sind. Sobald über den Zug am Mundstück (6) ein Unterdruck entsteht, werden die Öffnungen freigegeben und Wirkstoff gelangt über die hindurch gesaugte und mit Wirkstoff angereicherte Atemluft zum Inhalierenden.
17 zeigt einen Wirkstoffemittor (3), (4), (23) in Form einer Bürste mit Greifösen (23) an beiden Enden und einen Hauptkörper (1) mit einer Einführhilfe (24) zum leichten Einsetzen des Wirkstoffemittors. So kann der Emittor (3), (4), (23) zur Beladung mit Wirkstoff leicht herausgenommen werden und bspw. in einen verschließbaren Wirkstoffbehälter eingetaucht werden, um danach wieder beladen in den Hauptkörper (1) eingesteckt zu werden. Beim Herausnehmen der Bürste dient die Einführhilfe (24) als Spritzschutz.
18 zeigt einen Wirkstoffemittor (4) mit einer Bürste (25) als Wirkstoffträger, deren Borsten (26) von einem Manipulator (30) verformt werden und so ständig neue Oberflächen für die Wirkstoffabgabe freisetzen, sobald der Manipulator bspw. oszillierend bewegt wird.
19 zeigt einen Wirkstoffemittor (4a), (4b), welcher einerseits einen Formkörper (4a) mit Schraubenfläche (8) und einen schraubenförmigen Luftkanal (10) aufweist und darüber hinaus über einen weiteren Wirkstoffemittor (4b) in Form einer Bürste (25) mit strahlenförmig angeordneten und voneinander beabstandeten Borsten (26) verfügt. Es ist vorgesehen, dass dieser Wirkstoffemittor (4a), (4b) senkrecht auf eine Unterlage mit Wirkstoffinhalt gesetzt wird und durch Verdampfung oder Verdunstung des Wirkstoffs mit Wirkstoff beladen wird und so gebrauchsfähig gemacht wird. Alternativ ist eine Beladung durch Einsprühen von Wirkstoff auf die endständigen Borsten (26) der Bürste (25) vorgesehen. Die Bürste (25) ist an dem Zentralkörper (3) befestigt, welcher in der Schraubenfläche (8) zentriert ist und evtl. gleichzeitig die Stromquelle (17) enthält.
20 zeigt die Beladung eines Wirkstoffemittors (4) mit einer endständigen Bürste (25) mit strahlenförmig angeordneten Borsten (26) oder in der Form eines Pinsels. Zur Beladung wird der Wirkstoffemittor (4) auf den mit Deckel verschließbaren Grundblock (22), in welchem sich eine Wirkstoffmenge (27) befindet, gesetzt und kann sich mit Wirkstoff vollsaugen oder wird über den Dampfdruck des Wirkstoffs (bspw. Verdunstung, Verdampfung nach Erwärmung) mit einer Portion Wirkstoff beladen. So kann die Stromquelle (17) beim Aufsetzen des Wirkstoffemittors automatisch aktiviert werden und die Beladung auslösen. Die Borsten können hierbei als Heizdraht (21) dienen oder neben normalen Borsten auch eine Anzahl elektrisch leitfähiger Drähte aufweisen. Am Mundstück (6) des Wirkstoffemittors (4) befinden sich Verschlusslippen (19), welche das Entweichen von Wirkstoff (27) während der Beladung verhindern.
21a, 21b, 21c zeigen einen Wirkstoffemittor (4) mit einer walzenförmigen Bürste (25) sowie eine Nachfülleinrichtung (12), welche Wirkstoff (27), eine oder mehrere Sprühdüsen (29) sowie die Stromversorgung (17) zur Nachfüllung mit Wirkstoff in einem Grundblock (22) enthält. Die Beladung wird über Kontaktpunkte (18) ausgelöst. 21b zeigt die herausnehmbare Bürsteneinheit und 21c zeigt eine vorportionierte Wirkstoffdose mit einer piezoelektrischen Fördereinheit (28) für Wirkstoff und einer davon gespeisten Sprühdüse (29).

1: zylindrischer Hauptkörper, Hülle der Vorrichtung, Zigarettenhülle
2: Hülle oder Außenfläche des Wirkstoffemittors
3: Achse, Zentralkörper, Zentrierdorn, zentraler Schlaufendraht einer Bürste
4: aktiver Wirkstoffemittor, luftdurchströmter und mit Wirkstoff beladener Formkörper oder Fasern einer Bürste/Bürstenkugel
5: seitlicher Abschluss des Wirkstoffemittors, bspw. Siebfläche
6: Mundstück zum Ansetzen an Mund oder Nase
7: Schlauchwickel, zu einer Spirale gewickelter Schlauch oder Draht
8: archimedische Spirale, Formkörper mit Schraubenfläche
9: verschiedene Ausgestaltungen einer Schraubenfläche
10: zwischen Schraubenflächen liegender spiralförmiger Luftkanal
11: Verlauf der Luftströmung, Richtung der Luftströmung
12: Nachfülltank oder Füllspritze mit Wirkstoff zum Nachfüllen des Wirkstoffemittors
13: Spitze einer Füllspritze, in den Wirkstoffemittor gesteckter Fülldorn
14: Nachfüllstelle zur Aufladung mit Wirkstoff, bspw. Ansetzpunkt einer Füllspritze
15: Verschluss der Nachfülleinrichtung, bspw. mittels gefederter Verschlusskugel
16: Aktivierbolzen zur Betätigung der Wirkstoffnachfüllung
17: Stromversorgung, Batterie, Akkumulator
18: Kontaktpunkt zum Einschalten der Stromversorgung
19: Dichtung, Dichtkugel oder Verschlusslippe
20: Feder/Membrane zum Verschließen des Wirkstoffemittors
21: Heizspirale
22: Grundblock zum Abstellen und/oder Beladen des Wirkstoffemittors
23: Greiföse am Ende einer Bürste
24: Einführhilfe und Spritzschutz beim Herausnehmen einer Bürste
25: Bürste als Einheit
26: Bürstenfasern, Bürstenfilamente, Borsten
27: Wirkstoff/Füssigkeit, Gel oder Pulver mit Wirkstoff
28: piezoelektrische Fördereinheit
29: Sprühdüse
30: Manipulator zur mechanischen Bewegung von Borsten oder Fasern
DK: Durchgangskanal (DK1), (DK2)
E: Engstelle eines Durchgangskanals (E1), (E2)
GP: Geschlossenpore, unzugänglicher Wirkstoff
K: Kernzone
S: Sackpore, Sackraum
R: Randzone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202006001663 U1 [0007]
- DE 19935706 A1 [0007]
- DE 60216492 T2 [0007]
- CA 2564407 A1 [0007]
- DE 4328243 C1 [0007]
- DE 102006047146 A1 [0007]
- EP 0364805 A1 [0011, 0012]
- DE 102006036880 A1 [0030]

Claims

Vorrichtung zur Emission von Nikotin, Aromen und/oder sonstigen Wirkstoffen umfassend eine Struktureinheit, deren Oberfläche mit Wirkstoff versehen ist und welche einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch mit der durchströmenden Luft ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche realisiert ist, welche eine reversible Wirkstoffaufnahme und Wirkstoffabgabe unter Vermeidung von Retention ermöglichen mit vorzugsweise einer antiadhäsiven Oberfläche und dass die für die Wirkstoffabgabe vorgesehenen Oberfläche von Luftkanälen voneinander beabstandet sind, sodass die Kapillarwirkung der Struktur einen sehr niedrigen Wert aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle als Wabenstruktur oder Polygonkanäle oder Rechteckkanäle oder kreis- oder ovalförmige Kanäle oder beabstandete Borsten oder Windungen einer Spirale, als gewickelte oder beabstandete Schläuche oder als beabstandete Sieb- oder Gitterelemente mit Zwischenräumen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch exakte geometrische Formen und konstante Querschnitte der Luftkanäle zu einer gleichmäßigen Ausnutzung der wirkstoffabgebenden Oberfläche führen und Zwickelräume sowie Kapillarspalte konstruktiv verhindert sind, indem die Teilflächen jedes Kanals unter einem stumpfen Winkel zueinander stehen oder gerundete Übergänge zu anderen Teilflächen aufweisen unter Wegfall von Kapillarwirkungen oder gänzlich beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Struktureinheit mehrere durchgängige Kanäle aufweist und keine tiefenwirksamen Bereiche aufweist, sondern nur oberflächenaktiv ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Struktureinheit ein Wickel ist und aus flächigen Körpern aufgebaut ist und/oder ein KFZ-Abgaskatalysator ohne Platinbeschichtung im Kleinformat darstellt, vorzugsweise mit dem Außendurchmesser einer Zigarette oder Zigarre.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Körper als Folien, Bänder oder Bleche ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit vorzugsweise aus flächigen Körpern besteht, welche infolge Beabstandung untereinander nur geringe Kapillarwirkungen entfalten und deren Luftkanäle so groß sind, dass die Luftkräfte bei Luftdurchströmung gegenüber den Adhäsionskräften in Bezug auf den Wirkstoff überwiegen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit ein oder mehrteilig aufgebaut ist und durch Zusammensetzen von Einzelkörpern entsteht oder durch mechanische Bearbeitung oder durch thermisch-physikalische Verfahren aus einem massiven Körper hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung Bohren, Stoßen und Nadeln umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch-physikalischen Verfahren Ätzen, Lasern und Wasserstrahlschneiden umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit mit den Herstellungsmethoden der Mikro- und Nanotechnik oder mit Hilfe von 3-D-Druckverfahren/Rapid Prototyping hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit eine Netzwerkstruktur ist, gekennzeichnet von dünnen Stegen oder dünnen Gewebesträngen und einem zwischen den Stegen oder Gewebesträngen großen dazwischenliegenden Luftraum, sodass eine Struktur mit sehr hohem Leervolumen vorliegt, in welcher aufgrund der voneinander beabstandeten Anordnung der Stege und Gewebestränge keine Kapillarwirkungen entstehen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit eine Nachbildung der Zottenstruktur der Darmwände, des Nadelkleids von Ästen, der Schuppenstruktur von Tannenzapfen oder von Fischhäuten oder der Bläschenstruktur der Lungen darstellt bzw. eine Nachahmung dieser effizienten Strukturen darstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit der durchströmenden Luft einen spiralförmigen Weg aufzwingt, indem die Luftkanäle oder die Borsten einer Bürste entlang einer Schraubenlinie gewunden sind und somit eine Spiralstruktur gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralstruktur ergänzend oder alternativ durch Spiralgänge an Dornen, spiralförmig gewundene Heizdrähte oder Heizrohre, durch Spiralgänge im Strukturkörper oder durch Spiralgänge im Innern des Hauptkörpers, durch Spiralgänge von eingefügten spiralförmig gewundenen Schläuchen, Rohren oder Profilen oder durch spiralförmig gewundene Borsten an Bürsten realisiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine den Wirkstoff abweisende Oberfläche, sodass sich eine nur geringe Retension von Wirkstoff in der Struktur ergibt und die Abgabe des Wirkstoffes während der Nutzung begünstigt wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit elektrostatisch aufladbar ist und durch elektrische Aufladung den Wirkstoff bei Bedarf abstößt und an die eventuell entgegengesetzt geladene durchströmende Luft leicht abgibt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine große Wirkstoff tragende Oberfläche aus voneinander beabstandeten Schuppen, Schaufeln oder Lamellen gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche voneinander beabstandete Schuppen, Schaufeln oder Lamellen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit aus Sieben, Siebfolien, Gittern und Gitterfolien aufgebaut ist oder diese enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktureinheit in Form eines spiralförmig oder bifilar gewickelten Körpers ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturkörper eine Bürste ist, deren Borsten entlang einer Schraubenlinie oder strahlenförmig oder in einer Walzenform angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturkörper Borstenkugeln oder sonstige Bürsten aufweist, deren Fasern und/oder Filamente und/oder Borsten zumindest am freien Borstenende voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine piezoelektrische Fördereinheit enthält, wobei in die Kanäle der Struktureinheit Flüssigkeit in Form kleinster Tröpfchen eindosiert wird, um anschließend von durchströmender Luft verteilt, verdunstet oder verdampft zu werden.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen oder mehrere Manipulatoren enthält, welche Wirkstoff durch mechanische Bewegung freisetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator durch einen Ring oder einen Drahtkörper gebildet ist, welcher die Borsten einer Bürste umformt und dabei Wirkstoff von den Borsten ablöst bzw. dafür sorgt, dass beim Rückschlag der Borsten nach dem Verbiegen der Wirkstoff in die umgebende Luft abgeschleudert oder in die Luft weggesprüht wird.