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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin mit einem
Körper zur Aufnahme eines Nikotindepots, einer elektrischen
Heizeinrichtung, welche zur Freisetzung von Nikotin aus dem Nikotindepot
an einen Luftstrom durch den Körper bei Aktivierung Wärme
erzeugt, einer Spannungsversorgung zum Betreiben der Heizeinrichtung
sowie einer Kontrolleinheit zum Aktivieren der Heizeinrichtung beim
Ansaugen von Luft durch den Körper.
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Verschiedene
medizinische Studien haben gezeigt, dass Nikotin einen positiven
Effekt bei Menschen die an der Alzheimer-Krankheit (Morbus Alzheimer)
erkrankt sind haben kann. Die größte Wirkung erzielt
dabei die Verabreichung von Nikotin, wenn es direkt von der Lunge,
d. h. den Lungenbläschen zusätzlich zu den vorgelagerten
Schleimhäuten aufgenommen wird.
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Aus
diesem Grund werden seit längerem alternative Darreichungsformen
von Nikotin untersucht.
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Ein
weiterer Anwendungsbereich liegt in dem Ersatz bekannter Zigaretten.
Handelsübliche Zigaretten bestehen meist aus in Papier
oder einem Tabakblatt gewickeltem Tabak sowie einem am Mundstück
angebrachten Filterelement. Durch Anzünden der Zigarette
verglüht der Tabak und setzt Nikotin frei, welches durch
den vom Raucher zu inhalierenden Rauch mitgerissen wird. Bei der
Verbrennung des Tabaks werden neben Nikotin auch andere Substanzen freigesetzt
bzw. erzeugt, die gesundheitsschädlich sind, so Teer, Arsen-
und Cadmiumhaltige Verbindungen, sowie kanzerogene Verbindungen
wie Hydrazin, Chrysen, Formaldehyd, Nietrosamine und ähnliches.
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Seit
geraumer Zeit wird versucht, sogenannte rauchfreie Zigaretten auf
dem Markt zu etablieren.
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Bei
diesen rauchfreien Zigaretten wird eine Vorrichtung bereitgestellt,
in der ein künstliches Nikotindepot verwendet wird. Das
Nikotindepot enthält neben Nikotin gegebenenfalls auch
Geschmacks- oder Aromastoffe und/oder, sofern erforderlich, mindestens
eine Trägersubstanz für das Nikotin und die Geschmacks-
oder Aromastoffe als weitere Hilfsstoffe. Das Nikotindepot wird
mit Hilfe der Vorrichtung soweit erwärmt, dass das Nikotin
gemeinsam mit den Hilfsstoffen freigesetzt wird.
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Eine
nach diesem zweiten Prinzip arbeitende rauchfreie Zigarette ist
beispielsweise in der
DE
10 2008 011 120 A1 beschrieben. Die rauchfreie Zigarette
hat eine elektrische Heizeinrichtung, die bei Aktivierung Wärme
erzeugt und einen an dieser vorbeigeleiteten Luftstrom erhitzt.
Der erhitzte Luftstrom wird durch das künstliche Nikotindepot
geleitet, wobei die Wärme das Nikotin und die weiteren
Hilfsstoffe aus dem Nikotindepot freisetzt. Bei dieser bekannten
rauchfreien Zigarette wird mit Hilfe eines Sensors die Heizeinrichtung
beim Ansaugen von Luft durch die Zigarette aktiviert. Die Deaktivierung
der Heizeinrichtung erfolgt erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin anzugeben,
welche verglichen mit dem Stand der Technik verbessert ist, nationalen
Normen entspricht, auf einfache Weise und kostengünstig
herzustellen ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin mit
den Merkmalen nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst,
dass die Kontrolleinheit mit einem Sensor zum Erfassen des Luftstroms
durch den Körper gekoppelt ist, welcher den im Körper
wirkenden Strömungsdruck kontinuierlich erfasst und ein
Signal U basierend auf dem erfassten Strömungsdruck erzeugt,
wobei die Kontrolleinheit die Heizleistung der Heizeinrichtung basierend
auf dem Verlauf des von dem Sensor erzeugten Signals U variiert.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgabe von
Nikotin ist es möglich, die Nikotinfreisetzungsraten, d.
h. Abgabe einer bestimmten Menge Nikotin pro Zeiteinheit, Zug oder
Applikation, auf unterschiedliche Nikotindepotarten oder unterschiedlichen
Dosen, auf einfache Weise anzupassen. Ferner ist es möglich
die Nutzungsdauer der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin zu verlängern,
da die Heizleistung direkt mit dem erfassten Strömungsdruck
korreliert und so eine sichere Abschaltung der Heizeinrichtung realisiert
werden kann.
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Dabei
erfasst der verwendete Sensor einerseits, ob und wie stark an der
Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin angesaugt wird. Hierzu nimmt
der Sensor einen physikalischen Parameter, beispielsweise den durch
das Ansaugen in einem definierten Abschnitt der Vorrichtung zur
Abgabe von Nikotin wirkenden Strömungsdruck oder die auftretenden
Strömungsgeräusche, und gibt den erfassten Wert
als Signal an die Kontrolleinheit weiter. Die Kontrolleinheit steuert die
Heizeinrichtung basierend auf dem vom Sensor abgegebenen Signal.
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Die
den Strömungsdruck erfassenden Sensoren haben einerseits
den Vorteil, dass sie vergleichsweise genau erfassen können,
wie an der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin gesogen wird, und einen
entsprechend genauen Signalverlauf zeigen. Andererseits sind derartige
Sensoren vergleichsweise einfach aufgebaut und entsprechend kostengünstig
zu erwerben, was bei einem Massenprodukt, wie der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin, von wesentlicher Bedeutung ist.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, andere geeignete
Sensoren zu verwenden, die in der Lage sind, einen eindeutig zu
interpretierenden Signalverlauf abzugeben, mit dem das Saugverhalten
an der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin dargestellt werden kann,
so beispielsweise Sensoren, die zumindest anteilig die angesaugte
Luftmenge erfassen, Sensoren, die ein Strömungsgeräusch
erfassen oder Sensoren, die einen Differenzdruck erfassen.
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In
der Kontrolleinheit ist mindestens ein vorbestimmter Schwellenwert
für das erfasste Signal hinterlegt. Überschreitet
das erfasste Signal den vorbestimmten Schwellenwert wird die Heizeinrichtung zur
Wärmeerzeugung für die Nikotinfreisetzung aktiviert.
Unterschreitet hingegen das erfassten Signal den Schwellenwert wird
die Heizeinrichtung deaktiviert. Es können auch mehrere
Schwellenwerte, oberer Schwellenwert UO,
unterer Schwellenwert UU vorgegeben werden
um so eine Hysterese zwischen den Schwellenwerten einzuführen.
Durch entsprechend Wahl bzw. Anpassung des Schwellenwertes bzw.
der Schwellenwerte kann vorgegeben werden, wie stark das Nikotindepot
zur Nikotinfreisetzung erwärmt werden soll. Zur Freisetzung
des Nikotins erwärmt die Heizeinrichtung dabei entweder
die dem Nikotindepot zugeführte Luft oder sie erwärmt
das Nikotindepot unmittelbar.
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Die
Schwellenwerte können auch in Abhängigkeit von
dem Sensorsignal variiert werden. Durch die dynamische Anpassung
der Schwellenwerte kann die Aktivierung der Heizeinrichtung verkürzt werden,
ohne dass die Nikotinabgabe eingeschränkt wird. Dies führt
zu einer weiteren Energieeinsparung.
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Durch
das Zusammenwirken des Sensors mit der Kontrolleinheit kann so die
für die entsprechenden Nikotinfreisetzungsraten zu erzeugende Wärmemenge
gezielt anpasst werden. Unterscheiden sich die Nikotindepots beispielsweise
in der Zusammensetzung des Nikotingehaltes oder in der Zusammensetzung
der verwendeten Hilfsstoffe, so dass die verschiedenen Nikotindepots
zur Freisetzung der gleichen Menge Nikotin unterschiedlich stark
erwärmt werden müssen, wird dies durch die entsprechende
Wahl des Schwellenwertes gewährleistet. Auch ermöglicht
die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgabe von
Nikotin, dass Nikotindepots mit unterschiedlichem Nikotingehalt
verwendet werden können, so dass bei etwa gleicher Benutzungsdauer,
die sich beispielsweise an der Rauchdauer einer herkömmlichen
Zigarette orientiert, unterschiedliche Mengen Nikotin abgegeben
werden.
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Eine
konstante Nikotinabgabe kann auch dadurch erreicht werden, dass
die Kontrolleinheit, der Sensor und die Heizeinrichtung einen geschlossenen Regelkreis
bilden. Je nach Anwendungsbereich/-fall kann eine P-, I-, D-, PI-,
PD-, PID-, PI2- oder sonstig geeignete Regelstrecke
abgebildet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor zum Erfassen
des in der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin zu erfassenden Strömungsdrucks
ein Mikrofon. Die Verwendung von Mikrofonen hat den Vorteil, dass
Mikrofone in verschiedensten Formen und Größen
vorhanden sind, wodurch die Kosten bei der Herstellung der Vorrichtung
zur Abgabe von Nikotin erheblich reduziert werden können.
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Die
verwendeten Mikrofone können als Sensor zum Erfassen eines
Strömungsdruckes und/oder als Sensor zum Erfassen eines
Strömungsgeräusches verwendet werden.
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Ein
weiterer Vorteil bei der Verwendung von einem Mikrofon als Sensor
ist die hohe Dynamik des Mikrofons. Dadurch ist es möglich
die zu messende Größe wesentlich genauer und schneller
zu erfassen. Herkömmliche Drucksensoren weisen eine gewisse
Trägheit auf, d. h. sie benötigen nach einer erfassten
Druckänderung entweder eine gewisse Rückstellzeit
oder eine entgegengerichtete Druckänderung.
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In
diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, dass es sich bei
dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgabe
von Nikotin verwendeten Nikotindepot sowohl um ein künstliches
Nikotindepot als auch um ein zumindest teilweise mit herkömmlichem
Tabaksud, Tabakdestillat oder ähnlichem gefülltes
Nikotindepot handeln kann. Bei mit herkömmlichem Tabak
gefüllten Nikotindepots sollen durch das Erwärmen
lediglich das Nikotin sowie die Geschmacks- und Aromastoffe aus
dem Tabak freigesetzt werden, ohne dass der Tabak verbrennt. Vorzugsweise
handelt es sich um ein künstliches Einweg-Nikotindepot
mit einem Depotträger, der zumindest einen in einem vorgegebenen
Temperaturbereich von beispielsweise 50°C bis 100°C
wenigstens teilweise in seiner Gasphase vorliegenden Hilfsstoff für
das Nikotin enthält und in dem erst durch das Erwärmen
das Nikotin gemeinsam mit dem Hilfsstoff zumindest teilweise gasförmig
vorliegt. Ferner ist zu bemerken, dass die Vorrichtung zur Abgabe
von Nikotin selbst als Einweg-Vorrichtung ausgelegt sein kann, bei
der das Nikotindepot fest im Körper aufgenommen ist.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der Beschreibung,
den Unteransprüchen sowie den Zeichnungen.
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Ist
eine besonders genaue Einstellung der Heizleistung erwünscht,
wird ferner vorgeschlagen, dass die Kontrolleinheit die Heizleistung
der Heizeinrichtung in Abhängigkeit einer Änderung
des Verlaufs des Signals des Sensors variiert, also beispielsweise kann
bei einem Anstieg des Strömungsdrucks oder der angesaugten
Luftmenge, die Heizleistung nicht linear erhöht werden,
sondern gemäß eines Änderungskoeffizienten.
Im umgekehrten Fall, kann die Heizleistung stärker vermindert
werden, als das Maß um das der Strömungsdruck
oder die angesaugte Luftmenge abnimmt. Dadurch wird ein schnelleres Ansprechen
der Heizeinrichtung auf die Strömungsänderung
erreicht. Es ist auch möglich als Grundlage für
die Ansteuerung der Heizeinrichtung einen Durchschnittswert der Änderung
des Verlaufs des Signals zu Grunde zu legen.
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Ferner
ist es von Vorteil, wenn der vorgegebene Schwellenwert von außen
einstellbar ist, beispielsweise durch eine an der Vorrichtung zur
Abgabe von Nikotin vorgesehene, mit der Kontrolleinrichtung gekoppelte
Stelleinrichtung. Auf diese Weise können beispielsweise
beim Hersteller der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin für
unterschiedliche Applikationen, Therapien, Länder unterschiedliche Schwellenwerte
eingestellt und gegebenenfalls variiert werden. Besonders vorteilhaft
ist es bei dieser Weiterbildung, wenn die Stelleinrichtung gegebenenfalls
auch so an der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin vorgesehen ist,
dass sie von außen für den Anwender einstellbar
ist, der dann den Schwellenwert den individuellen Bedürfnissen
entsprechend verändern kann. Anstelle einer Stelleinrichtung
ist es auch denkbar, als Kontrolleinheit einen Mikrocomputer vorzusehen,
der mit einem vom Hersteller verstellbaren Computerprogramm betrieben
wird.
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Sind
an der Zigarette Ansaugöffnungen für den Luftstrom
vorgesehen, ist es von besonderem Vorteil, wenn der Sensor unmittelbar
benachbart zu diesen angeordnet ist, um die Dauer zwischen Erfassen
des Ansaugvorganges, Übertragung des Signals vom Sensor
zur Kontrolleinheit und Auswertung des Signals möglichst
kurz zu halten.
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Vorzugsweise
erwärmt die Heizeinrichtung das Nikotindepot indirekt,
in dem die Heizeinrichtung den Luftstrom erwärmt, der zur
Nikotinfreisetzung dem Nikotindepot zugeführt wird. Hierdurch
können Verunreinigungen der Heizeinrichtung durch Absonderungen
aus dem Nikotindepot vermieden werden. Bei dieser Ausführungsform
erwärmt die Heizeinrichtung die angesaugte Luft beispielsweise
auf Temperaturen von bis zu 200°C. Nach dem Erwärmen
des Nikotindepots und dem Freisetzen des Nikotins und der gegebenenfalls
vorgesehenen Hilfsstoffe ist die Temperatur des mit Nikotin versetzen
Luftstroms soweit abgefallen, dass der aus dem Mundstück
des Zigarettenkörpers austretende Luftstrom noch eine Temperatur
von etwa 50°C hat. Bei einer alternativen Ausführungsform
steht die Heizeinrichtung in unmittelbarem wärmeleitendem
Kontakt mit dem Nikotindepot. Bei dieser alternativen Ausführungsform
ist die Heizleistung der Heizeinrichtung entsprechend geringer.
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Bei
beiden Ausführungsformen ist es von Vorteil, wenn die Heizeinrichtung
gemeinsam mit dem Nikotindepot in einer im Zigarettenkörper
vorgesehenen Heizkammer aufgenommen ist, welche mit am Zigarettenkörper
ausgebildeten Ansaugöffnungen und einem am Zigarettenkörper
vorgesehenen Mundstück in Strömungsverbindung
steht. Auf diese Weise ist der eigentliche Arbeitsraum, in dem das
Nikotin freigesetzt wird, von dem Abschnitt der Zigarette, in dem
die Kontrolleinheit und die Spannungsversorgung aufgenommen sind,
getrennt, wodurch letztere vor der entstehenden Wärme und
vor Verunreinigungen geschützt sind.
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Damit
die für den Betrieb der Heizeinrichtung erforderliche Leistung
möglichst gering ist, wird ferner vorgeschlagen, die Heizkammer
gegenüber dem Körper wärmeisoliert auszubilden,
um den Wärmeverlust während des Heizens möglichst
gering zu halten.
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Wenn
die Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin mehrfach verwendet werden
soll, ist es von Vorteil, wenn als Spannungsversorgung ein wiederaufladbarer
Akkumulator verwendet wird. Durch das erfindungsgemäße
An- und Abschalten der Heizeinrichtung kann der Akkumulator vergleichsweise
klein dimensioniert sein. So eignet sich als Akkumulator beispielsweise
ein Lithium-Akkumulator mit einer Nennkapazität von 150
bis 250 mAh, einer Nennspannung in einem Bereich von 3,4 bis 4,0
V und einer maximal zulässigen Stromstärke in
einem Bereich von 350 bis 1200 mA. Das Gewicht des gesamten Akkumulators
liegt dabei bei wenigen Gramm.
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Die
Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin ist vorzugsweise als mehrfach
verwendbare Vorrichtung ausgebildet, bei der das Nikotindepot und
gegebenenfalls auch das Mundstück ausgewechselt werden können.
Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Benutzer aus unterschiedlichen
Nikotindepots mit unterschiedlichen Nikotingehalten und/oder unterschiedlichen
Hilfsstoffen auswählen kann. Des Weiteren können
für dieselbe Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin Mundstücke
mit unterschiedlichen Zugwiderständen angeboten werden.
Als Mundstücke werden beispielsweise in herkömmlicher
Weise aus einem mit Papier ummantelten Azetatfaserbündel
gefertigte Mundstücke verwendet, bei denen der Zugwiderstand
durch die Dichte des Azetatfaserbündels und die Luftdurchlässigkeit
des Papiers vorgegeben ist. Gerade hier zeigt sich auch wieder der
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Abgabe von Nikotin, bei der die Heizleistung der Heizeinrichtung
auf einfache Weise, gegebenenfalls durch den Benutzer oder Therapeut,
auch an den Zugwiderstand und die durch das Papier des Mundstücks
angesaugte zusätzliche Luftmenge, die zur Kühlung
des erwärmten Luftstromes dient, angepasst werden kann.
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Das
Nikotindepot ist vorzugsweise einstückig mit einem Mundstück
ausgebildet, also als Einweg-Einheit ausgebildet, und gemeinsam
mit dem Mundstück lösbar mit dem Körper
der mehrfach zu verwendenden Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin zu
verbinden.
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Zum
lösbaren Halten der Einheit aus Mundstück und
Nikotindepot wird vorgeschlagen, am Ende des Körpers eine
offene Heizkammer vorzusehen, in welche zumindest das Nikotindepot
eingeführt und in dieser unter Ausbildung eines Preßsitzes
lösbar gehalten ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Vorrichtung
zur Abgabe von Nikotin der Sensor unmittelbar benachbart zu an dem
Körper ausgebildeten Ansaugöffnungen angeordnet,
durch welche die zu erwärmende Luft in den Körper
einströmt. Dabei können die Ansaugöffnungen
derart ausgebildet sein, dass ein vorbestimmter Zugwiderstand zwischen
den Ansaugöffnungen und einem am Körper vorgesehenen
Mundstück erzeugt wird.
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Es
ist auch möglich, die Ansaugöffnungen derart auszubilden,
dass der Druckabfall zwischen den Ansaugöffnungen und einem
am Körper vorgesehenen Mundstück einen vorbestimmten
Wert nicht übersteigt.
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Vorzugsweise
liegt der Zugwiderstand und/oder der Druckabfall in einem Bereich,
dass am Mundstück ein Volumenstrom von 10 ml/s–25
ml/s, vorzugsweise 12 ml/s–22 ml/s, weiter vorzugsweise 15
ml/s–20 ml/s, weiter vorzugsweise 17,5 ml/s erzeugt wird
(gemäß DIN ISO 3308: 2000, DIN
ISO 3402).
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn Zugwiderstand und/oder der Druckabfall
in einem Bereich liegt, dass ein Zugvolumen von 20–50 ml,
vorzugsweise 25–45 ml, weiter vorzugsweise 30–40
ml, weiter vorzugsweise 35,0 +/– 0,3 ml erreicht wird (gemäß DIN
ISO 3308: 2000, DIN ISO 3402).
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung
zur Abgabe von Nikotin eine rauchfreie Zigarette.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung
zur Abgabe von Nikotin ein Inhalator zur Nikotintherapie.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigt:
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1 einen
Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung in vergrößerter Darstellung;
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2 eine
Stirnansicht auf das in 1 links gezeigte Ende der Vorrichtung,
in der die Kontaktpunkte des Akkumulators der Vorrichtung gezeigt sind;
und
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3 ein
Diagramm, in dem der Signalverlauf eines bei der Vorrichtung verwendeten
Sensors zum Bestimmen des Strömungsdrucks bezogen auf die
Zeit dargestellt ist.
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In 1 ist
ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung 10 gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist
vergrößert dargestellt und hat in der Realität
in etwa die Abmessungen einer herkömmlichen Filterzigarette.
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Die
Vorrichtung 10 hat einen hohlzylinderförmigen
Körper 12 aus Kunststoff. Der Körper 12 hat ausgehend
von seinem in 1 links gezeigten Ende auf Höhe
etwa 2/3 seiner Länge mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig
verteilte Ansaugöffnungen 14.
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In
das in 1 links gezeigte offene Ende des Körpers 12 sind
ein Sensor 16, eine Kontrolleinrichtung 18 und
ein Akkumulator 20 als Funktionseinheit eingeführt
und im Körper 12 sicher gehalten.
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Der
Sensor 16 ist in einem hohlzylindrischen Träger 22 der
Kontrolleinrichtung 18 derart gehalten, dass er unter Bildung
eines ringförmigen Spaltes 24 mit Abstand zur
Innenumfangsfläche des Körpers 12 im
Bereich der Ansaugöffnungen 14 positioniert ist. Des
Weiteren ist in dem hohlzylindrischen Träger 22 eine
Platine 26 mit einer daran vorgesehenen Kontrolleinheit 28 befestigt.
Als Kontrolleinheit 28 dient ein Mikrocomputer, der mit
elektronischen Steuerungselementen (nicht dargestellt) verbunden
ist, welche in die Platine 26 integriert bzw. an dieser
befestigt sind. Am dem Sensor 16 abgewandten Ende des hohlzylindrischen
Trägers 22 ist der Akkumulator 20 befestigt.
Wie später noch erläutert wird, wertet die Kontrolleinheit 28 ein
vom Sensor 16 abgegebenes Signal U aus und steuert die
durch den Akkumulator 20 bereitgestellte Spannungsversorgung
einer als Heizeinrichtung dienenden, gleichfalls im Körper 12 gehaltenen
Heizwendel 30. Der Betrieb der Heizwendel 30 wird
mit einem in der Kontrolleinheit 28 abgespeicherten Computerprogramm
gesteuert.
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Die
Heizwendel 30 ist an einer unmittelbar am Sensor 16 anliegenden,
im Körper 12 gehaltenen Keramikscheibe 32 befestigt.
Die Keramikscheibe 32 ist an ihrer zylindrischen Mantelfläche
mit mehreren Aussparungen 34 versehen, über die
Luft, die durch die Ansaugöffnungen 14 in den
ringförmigen Spalt 24
einströmt, am Sensor 16 vorbei
in den von der Keramikscheibe 30 abgegrenzten Bereich Weiterströmen kann.
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Die
an der Keramikscheibe 32 befestigte Heizwendel 30 ragt
in eine Heizkammer 36, die durch eine in dem Körper 12 befestigte
Keramikhülse 38 wärmeisoliert ist. Die
Keramikhülse 38 ist mit geringem Abstand zur Keramikscheibe 30 gehalten,
so dass Luft durch die Aussparrungen 34 in die Heizkammer 36 einströmen
kann.
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In
das offene Ende der Heizkammer 36 ist ein zylinderförmiges
Nikotindepot 40 eingeführt, welches in der Heizkammer 36 unter
Ausbildung eines Preßsitzes sicher gehalten ist. Das Nikotindepot 40 ist
einstückig mit einem Mundstück 42 ausgebildet, welches
sich an das offene Ende des Körpers 12 bündig
anschließt. Das Mundstück 42 ist mit
einem Filtereinsatz 44 aus Azetatfasern versehen.
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Im
Nikotindepot 40 sind Nikotin sowie Geschmacks- und Aromastoffe
und gegebenenfalls mindestens einer Trägersubstanz als
Hilfsstoffe enthalten. Die Hilfsstoffe gehen ab einer Temperatur
von etwa 50°C in die Gasphase über und sind in
der Lage das im Nikotindepot 40 enthaltene Nikotin mit
aus dem Nikotindepot 40 abzuführen.
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Bei
Verwendung der Vorrichtung 10 nimmt der Benutzer die Zigarette 10,
wie üblich, mit dem Mundstück 42 in den
Mund und saugt am Mundstück 42 an. Dabei strömt
Luft über die Ansaugöffnungen 14 am Sensor 16 vorbei
durch den ringförmigen Spalt 24 und die Aussparungen 34 in
die Heizkammer 36. Durch die Luftströmung entsteht
eine Druckänderung im ringförmigen Spalt 24,
die von dem Sensor 16 erfasst und in Form eines Signals
U an die Kontrolleinheit 28 weitergeleitet wird.
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In 3 ist
der Signalverlauf 46 des Signals U in Millivolt (mV) bezogen
auf Millisekunden (ms) dargestellt. Wie der Signalverlauf 46 zeigt,
der selbstverständliche idealisiert dargestellt ist, steigt
das Signal U zunächst an, verläuft zeitweise zumindest
annähernd parallel zur horizontal verlaufenden Zeitachse
und fällt schließlich stark ab.
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Im
Computerprogramm der Kontrolleinheit 26 ist ein oberer
Schwellenwert UO für eine Schwellspannung
vorgegeben, der mit dem vom Sensor 16 übertragen
Signal U kontinuierlich verglichen wird. Sobald das Signal U den
oberen Schwellenwert UO übersteigt,
in 3 zum Zeitpunkt t1, aktiviert
die Kontrolleinrichtung 28 die Heizwendel 30,
in dem sie die Spannungsversorgung durch den Akkumulator 20 freischaltet.
Die Heizwendel 30 heizt sich auf und erwärmt die
in die Heizkammer 36 einströmende Luft auf Temperaturen
von bis zu 200°C. Die aufgeheizte Luft trifft anschließend
auf das Nikotindepot 40, welches gasdurchlässig
ist, so dass das im Nikotindepot 40 enthaltene Nikotin
sowie die Hilfsstoffe durch die erhitze Luft teilweise freigesetzt
werden. Anschließend strömt die mit Nikotin, Geschmacks-
und Aromastoffen angereicherte Luft in das Mundstück 42 ein,
wird gefiltert und dabei auf Temperaturen von etwa 40 bis 50°C
abgekühlt. Die mit Nikotin, Träger- und Aromastoffen
angereicherte und abgekühlte Luft gelangt anschließend
in den Mund des Benutzers.
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Sobald
der Benutzer nicht mehr am Mundstück 42 der Zigarette 10 zieht,
fällt der Strömungsdruck im ringförmigen
Spalt 24 und damit auch das Signal U des Sensors 16 ab.
Unterschreitet das Signal U den vorgegebenen unteren Schwellenwert
UU, in 3 zum Zeitpunkt
t2, schaltet die Kontrolleinheit 28 die
Spannungsversorgung der Heizwendel 30 wieder ab, so dass
eine weitere Erwärmung der Luft in der Heizkammer 36 verhindert
wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Zigarette 10 ist es
auf einfache Weise möglich, den Heizvorgang individuell
an die unterschiedlichen Gepflogenheiten und auch unterschiedliche
Nikotindosen, Dosierungsdauer etc. anzupassen, in dem die Schwellenwert
UO, UU entsprechend
eingestellt werden. Diese Einstellung erfolgt in der Regel in der
Steuersoftware der Kontrolleinheit. Vorteilhaft können
diese Schwellenwerte nur während der Herstellung der Zigarette bzw.
der Vorrichtung zur Abgabe von Nikotin an die verschiedenen Anwendungen
angepasst werden.
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Bei
einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung 10 wird
die Heizwendel 30 nach dem ersten Zug am Mundstück 42 mit
einer geringen Bereitschaftstemperatur Weiterbetrieben, um den Heizvorgang
bei einem erneuten Zug am Mundstück 42 zu verkürzen.
Um ein Überhitzen der Heizwendel 30 zu verhindern
ist dabei das Zeitintervall, innerhalb dessen die Heizwendel 30 auf
Bereitschaftstemperatur gehalten wird, beschränkt, so dass
die Heizwendel 30 nach Ablauf des Zeitintervalls abgeschaltet wird.
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Da
die Vorrichtung 10 mehrfach verwendet werden soll, hat
der Akkumulator 20, wie 2 zeigt, an
seiner aus dem offenen Ende des Körpers 12 zeigenden
Stirnseite zwei Kontaktpunkte 48 zum Laden des Akkumulators 20.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
zur Abgabe von Nikotin
- 12
- Körper
- 14
- Ansaugöffnungen
- 16
- Sensor
- 18
- Kontrolleinrichtung
- 20
- Akkumulator
- 22
- hohlzylindrischer
Träger
- 24
- ringförmiger
Spalt
- 26
- Platine
- 28
- Kontrolleinheit
- 30
- Heizwendel
- 32
- Keramikscheibe
- 34
- Aussparungen
- 36
- Heizkammer
- 38
- Keramikhülse
- 40
- Nikotindepot
- 42
- Mundstück
- 44
- Filtereinsatz
- 46
- Signalverlauf
- UO
- Oberer
Schwellenwert
- UU
- Unterer
Schwellenwert
- 48
- Kontaktpunkte
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102008011120
A1 [0007]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN ISO 3308:
2000 [0034]
- - DIN ISO 3402 [0034]
- - DIN ISO 3308: 2000 [0035]
- - DIN ISO 3402 [0035]
