DE102011111999B4

DE102011111999B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von mit Wirkstoff beladenen wässrigen Aerosolen

Info

Publication number: DE102011111999B4
Application number: DE102011111999.3A
Authority: DE
Inventors: Helmut Fackler; Elmar Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Olig Ag Ch
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: WO2013030202A1; DE102011111999A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Erzeugung Wirkstoff-beladener wässriger Aerosole, umfassend a) mindestens ein Kompartiment (2) zur Bevorratung eines Adsorptionsmittels für Wasser, das Wasser unter Freisetzung von Adsorptionswärme adsorbiert, wobei bedingt durch die freigesetzte Adsorptionswärme ein Teil des Wassers in die Gasphase überführt wird, b) mindestens ein Kompartiment (3) zur Bevorratung von Wasser, das derart ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung der Vorrichtung (1) Wasser in das mindestens eine Kompartiment (2) zur Bevorratung des Adsorptionsmittels überführbar ist, c) mindestens einen Wirkstoff, der in dem im Kompartiment (3) enthaltenen Wasser gelöst, emulgiert oder suspendiert und/oder mit dem im Kompartiment (2) enthaltenen Adsorptionsmittel vermischt und/oder auf einem separaten Substrat (13) oder einem Bevorratungsgefäß, das zwischen Kompartiment (2) und einem Auslass (7) angeordnet ist, aufgebracht und/oder enthalten ist, sowie d) mindestens einen Auslass (7) für das erzeugte Aerosol, der mit dem mindestens einen Kompartiment (2) und/oder dem Substrat (13) oder dem Bevorratungsgefäß in fluidischer Verbindung steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung Wirkstoff-beladener wässriger Aerosole, die als wesentlichen Bestandteil ein Kompartiment umfassen, das mit einem Adsorptionsmittel beladen ist, das bei Kontaktierung mit Wasser Wasser in einem exothermen Prozess adsorbiert, wobei auch ein Teil des Wassers verdampft und in die Gasphase gelangt. Für den Fall, dass das Wasser mit einem Wirkstoff beladen ist oder beispielsweise das Adsorptionsmittel mit einem Wirkstoff vermischt ist, bildet sich ein mit Wirkstoff beladenes wässriges Aerosol. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen zur Inhalation von Aerosolen, die Nikotin oder pharmazeutische Wirkstoffe in stabilen Nanopartikeln (mittlerer Durchmesser < 1–2 μm) enthalten.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, mit denen sich Aerosole durch Vernebelung von flüssigen Substanzen herstellen lassen.
Zum Beispiel sind eine Reihe von Nikotin-Inhalatoren veröffentlicht und teilweise auch auf dem Markt erhältlich. Beim Verbraucher haben sich diese künstlichen Zigaretten aber bis jetzt nicht durchgesetzt. Einer der Gründe liegt darin, dass diese Geräte nicht in der Lage sind, den Genuss fördernden Wirkstoff Nikotin dem Körper unmittelbar in ausreichender Menge zur Verfügung zu stellen.
Die meisten Vorrichtungen geben meist konstruktionsbedingt entweder zu geringe Konzentrationen an Nikotin in die Gasphase ab oder erzeugen kein geeignetes Aerosol mit inhalierbaren stabilen Partikeln.
Systeme, die auf die Erzeugung von Wärmeenergie verzichten erzeugen kein Aerosol. Bei der als Nicotrol-Inhaler für die Unterstützung der Nikotinentwöhnung zugelassenen Vorrichtung wird Nikotin im Speichel gelöst und z. T. über die Mundhöhle resorbiert, der Rest abgeschluckt und über den Darm aufgenommen.
Zudem sind sog. „elektronische Zigaretten” bekannt, bei denen Nikotin an ein Substrat gebunden ist oder ein Reinfilm vorliegt und mittels thermischer Verdampfungsmethoden verdampft wird. Hierzu wird beispielsweise auf die Patentanmeldung KR 10 2010 0 035 492 A verwiesen. Nachteilig bei derartigen elektronischen Zigaretten ist die Gefahr des Missbrauchs mit den Nikotinkartuschen, die vorher mit sehr hohen Nikotinmengen oder auch mit Rauschgiften gefüllt werden können.
N. K. Cobb et al. zeigen in N. Engl. J. Med. 365:3, 193, 2011 den typischen Aufbau einer e-Cigarette und diskutieren u. a. die Gefahren des Missbrauchs mit den Nikotinkartuschen, die vom Verbraucher mit sehr hohen Nikotinmengen oder auch mit Rauschgiften gefüllt werden können.
Zudem ist bekannt, dass mit elektronischen Zigaretten bei Probanden keine befriedigende Nikotinzufuhr über die Atemwege ermöglicht werden kann (siehe z. B. A. R. Vansickel et al., Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, 2010, 19(8), 1945). Ein ähnliches Ergebnis zeigen C. Bullen et al. (Tobacco Control, 2010, 19, 98–103), dass mit einer elektronischen Zigarette nur ein Zehntel der Nikotin-Konzentration des normalen Rauchers erzielt werden kann.
Weitere Aerosol-Geräte, mit denen sich Wirkstoffe in die Aerosol-Phase bringen lassen, zeigen ebenso, dass hierbei keine ausreichende Resorption von beispielsweise Nikotin möglich ist (B. Caldwell et al., Nicotine & Tobacco Research, 2009, 11(4), 342–347).
Auch der von P. G. Andrus et al. beschriebene Aerosol-Inhalator (Can. Respir. J., 1999, 6(6), 509) genügt den Anforderungen nicht, da die erzielten Aerosol-Partikel nicht klein genug sind.
Veröffentlicht sind auch Systeme, welche die bei chemischen Reaktionen freiwerdende Energie nutzen, wie z. B. bei der Reaktion von Calciumoxid oder Diphosphorpentoxid mit Wasser ( WO 2008/017298 ).
Weiterhin sind Vorrichtungen veröffentlicht, deren Energieversorgung auf dem Prinzip latenter Wärme beruhen z. B. freiwerdende Kristallisationswärme. Die Energieausbeute bei diesen Systemen ist aber verhältnismäßig gering.
Aber auch Geräte, die ausreichend Nikotin abgeben, erreichen bei weitem nicht die Wirkung einer normalen Zigarette. Dies liegt im wesentlichen an der Aerosolzusammensetzung, die bei den bekannten Systemen nahezu ausschließlich auf wässrigen oder hydrophilen Medien basiert. Der entscheidende Nachteil von hydrophilen Aerosolen ist, dass sie insbesondere im feuchten Milieu der Atemwege augenblicklich instabil werden (Zusammenlagerung von Tröpfchen), die Aerosoltröpfchen sich im wesentlichen an den Wandungen der Bronchien/Bronchiolen niederschlagen und somit nicht ausreichend Wirkstoff zu den Alveolen gelangt. Der erwünschte Effekt eines raschen Konzentrationsanstiegs des Wirkstoffs im Blut ist dadurch nicht möglich.
Die DD 2 98 347 A5 betrifft einen Raucherartikel, bei dem ein Aerosol durch eine Wärmequelle erzeugt wird, wobei die Wärmequelle mittels chemischer Reaktion Energie erzeugt.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der sich besonders gute Aerosole erzielen lassen, d. h. Aerosole, die möglichst kleine Aerosol-Partikel aufweisen und stabil sind. Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung derartiger Aerosole anzugeben.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zur Erzeugung Wirkstoff-beladener wässriger Aerosole angegeben, die

a) mindestens ein Kompartiment zur Bevorratung eines Adsorptionsmittels für Wasser, das Wasser unter Freisetzung von Adsorptionswärme adsorbiert, wobei bedingt durch die freigesetzte Adsorptionswärme ein Teil des Wassers in die Gasphase überführt wird,
b) mindestens ein Kompartiment zur Bevorratung von Wasser, das derart ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung der Vorrichtung Wasser in das mindestens eine Kompartiment zur Bevorratung des Adsorptionsmittels überführbar ist,
c) mindestens einen Wirkstoff, der in dem im Kompartiment enthaltenen Wasser gelöst, emulgiert oder suspendiert und/oder mit dem im Kompartiment für das Adsorptionsmittel enthaltenen Adsorptionsmittel vermischt und/oder auf einem separaten Substrat oder einem Bevorratungsgefäß, das zwischen Kompartiment für das Adsorptionsmittel und einem Auslass angeordnet bzw. enthalten ist, aufgebracht ist, sowie
d) mindestens einen Auslass für das erzeugte Aerosol, der mit dem mindestens einen Kompartiment für das Adsorptionsmittel und/oder dem Substrat oder dem Bevorratungsgefäß in fluidischer Verbindung steht,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst somit mindestens zwei verschiedene Kompartimente, die räumlich voneinander getrennt sind. Das erste Kompartiment dient der Bevorratung eines Adsorptionsmittels, das Nasser bei Kontaktierung in einer exothermen Reaktion adsorbiert. Durch die freigesetzte Adsorptionswärme wird ein Teil des Wassers in die Gasphase überführt, beispielsweise dadurch, dass sich das Adsorptionsmittel bei Kontaktierung mit Wasser auf Temperaturen erwärmt, die oberhalb des Siedepunktes von Wasser liegen.
Zudem umfasst die Vorrichtung mindestens ein weiteres Kompartiment (zweites Kompartiment), das Wasser enthält.
Das ggf. vorhandene Substrat ist dabei insbesondere aus Stoffen ausgewählt, die beispielsweise einen flüssigen Wirkstoff anlagern, ad- oder absorbieren können oder mit Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen aus dem Wirkstoff imprägniert werden können. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das Substrat beispielsweise aus Cellulose oder modifizierter Cellulose (beispielsweise hydrophobierter Cellulose) gebildet ist.
Für den Fall, dass ein separates Bevorratungsgefäß für den Wirkstoff vorhanden ist, steht dieses mit dem Kompartiment für das Adsorptionsmittel in fluidischer Verbindung beispielsweise über eine Venturi-Düse.
Bei Aktivierung der Vorrichtung wird nun Wasser aus dem zweiten Kompartiment in das erste Kompartiment, d. h. das Kompartiment, das das Adsorptionsmittel aufweist, überführt, wobei ein Teil des Wassers an das Adsorptionsmittel adsorbiert wird und durch die zuvor beschriebene freigesetzte Adsorptionswärme ein Teil des in das erste Kompartiment aufgegebenen Wassers in die Gasphase überführt wird. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass das Wasser durch die freigesetzte Adsorptionswärme über den Siedepunkt erhitzt wird. Hierbei entsteht ein wässriges Aerosol.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass entweder das im zweiten Kompartiment befindliche Wasser einen Wirkstoff aufweist, der durch den entstehenden Wasserdampf mit in die Aerosol-Phase überführt wird. Der Wirkstoff kann, je seiner Natur nach, im Wasser gelöst, als Emulsion, Suspension aber auch als Dispersion vorliegen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es ebenso möglich, dass das Adsorptionsmittel selbst mit einem Wirkstoff vermischt wird, beispielsweise kann der Wirkstoff in Pulver- oder flüssiger Form dem Adsorptionsmittel zugesetzt sein.
Als dritte Möglichkeit kann alternativ oder ergänzend zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ebenso vorgesehen sein, dass der Wirkstoff auf einem separaten Substrat aufgebracht ist, das bei Aktivieren der Vorrichtung mit dem im ersten Kompartiment erzeugten Wasser-Aerosol beaufschlagt wird, wodurch der im Substrat befindliche Wirkstoff mit in die Aerosol-Phase befördert wird.
Für den weiter gegebenen Fall, dass der Wirkstoff in einem separaten Bevorratungsgefäß vorliegt, kann der erzeugte wässrige Aerosolstrom in dieses Bevorratungsgefäß geführt werden, um den Wirkstoff als wässriges Aerosol auszutreiben. Zudem ist eine indirekte Entnahme aus dem Bevorratungsgefäß möglich, wobei der Wirkstoff aus dem Bevorratungsgefäß über eine Venturi-Düse entnommen werden kann.
Die Vorrichtung weist ebenso einen Auslass auf, aus dem die mit Wirkstoff beladenen wässrigen Aerosolströme austreten können. Je nach Ausführungsform der Vorrichtung ist dabei der Auslass am ersten Kompartiment (das Kompartiment, das das Adsorptionsmittel enthält), am Substrat (falls vorhanden) oder ggf. am Bevorratungsgefäß (falls vorhanden) angebracht bzw. in fluidischer Kommunikation mit erstem Kompartiment bzw. Substrat.
Erfindungsgemäß werden unter Kompartimenten oder Bevorratungsgefäßen separate, voneinander abgetrennte Räume zur Bevorratung der jeweiligen Substanzen verstanden, die z. B. eine separate Wandung aufweisen können.
Weiter erfindungsgemäß werden unter Wirkstoffen Substanzen verstanden, mit denen sich ein bestimmtes Ergebnis erzielen lässt, beispielsweise können die Wirkstoffe pharmazeutisch aktive Wirkung zeigen, jedoch auch ein mechanisches Ergebnis, wie z. B. eine Schmierwirkung, beispielsweise Schmierstoffe (z. B. Mineralöle, synthetische Öle, Schmierfette, MoS₂ etc.), erzielen. Maßgeblich dabei ist, dass sich die Wirkstoffe in Form eines wässrigen Aerosols in die Gasphase bringen lassen können.
Erfindungsgemäß wird unter Aerosol ein Gemisch von feinen Wassertröpfchen als Schwebeteilchen und einem Gas, oder Gasgemisch, insbesondere Luft verstanden. Die Wassertröpfchen können dabei den Wirkstoff in gelöster, emulgierter und/oder dispergierter Form enthalten. Die Größe (mittlerer Durchmesser) der Wassertröpfchen reicht erfindungsgemäß dabei von 2 nm bis 2 um, bevorzugt von 50 nm bis 2 μm. Insbesondere lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren Wassertröpfchen mit einer Größe von 0,1 bis 1 μm herstellen.
Die vorliegende Erfindung beruht somit auf folgendem generellen Prinzip, das anschließend näher beleuchtet wird:
Bei der Adsorption von polaren Stoffen, wie Wasser an unbelegten Oberflächen eines Adsorptionsmittels wird Adsorptionswärme frei. Man kann zwischen polaren (hydrophilen) und unpolaren (hydrophoben) Adsorptionsmitteln unterscheiden. Zu den hydrophilen Adsorptionsmitteln werden z. B. Silicagel, Aluminiumoxid, Zeolithe und einige Tonarten gezählt. Zeolithe eignen sich insbesondere für die Abtrennung polarer Komponenten wie Wasser. Darüber hinaus wirken Zeolithe durch das geordnete Porenkanalsystem (= u. a. definierte Porenöffnungen) formselektiv. Sind die Oberflächen hinreichend groß, können auch Temperaturen erzeugt werden, die deutlich über 100°C liegen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Kompartiment, das der Bevorratung des Adsorptionsmittels dient, gegebenenfalls das vorhandene Substrat, das der Speicherung des Wirkstoffs dient, oder auch sowohl das zur Bevorratung des Adsorptionsmittels vorgesehene Kompartiment und das Substrat mindestens ein in sein Inneres hineinragendes und aus dem Kompartiment bzw. dem Substrat herausführendes Rohr umfasst, dessen Wandung zumindest in dem in das Kompartiment für das Adsorptionsmittel, in das Substrat bzw. in das Bevorratungsgefäß hineinragenden Teil Perforierungen aufweist. Die Perforierungen sind dabei als durch die Wandung des Rohres durchgeführte Ausnehmungen oder Löcher ausgebildet. Gemäß dieser Ausführungsform ist weiter bevorzugt, dass das der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienende Kompartiment bzw. das Substrat konzentrisch um dieses Rohr angeordnet sein können.
Analog zur obigen Konstruktion sind auch Apparaturen denkbar mit mehreren perforierten Innenrohren kleineren Durchmessers.
Gemäß dieser Ausführungsform können die entweder im für das Adsorptionsmittel vorgesehenen Kompartiment bzw. dem Substrat erzeugten mit Wirkstoff beladenen Aerosole durch die Perforierungen in das Rohr eintreten und dort aus dem Kompartiment bzw. dem Substrat ausgetragen werden. Somit können die erzeugten Aerosolströme zusammengeführt und aus der Vorrichtung ausgetragen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienende Kompartiment und/oder das Substrat durch eine Platte begrenzt ist, durch die das zuvor beschriebene Rohr durchgeführt ist. Diese Platte bzw. Wandung ist dabei für vorzugsweise Wasser, Wasserdampf bzw. die erzeugten Aerosole undurchlässig, so dass eine effiziente Abgrenzung des Diffusionsraumes für die erzeugten Aerosole, aber auch das aufgegebene Wasser bzw. den erzeugten Wasserdampf gegeben ist. Die erzeugten Aerosole müssen sich somit den Weg in das beschriebene Rohr durch die Perforation bahnen.
Das zuvor beschriebene Rohr kann zudem ein Ventil aufweisen, das der Regulierung des Aerosolstroms dient. Das Ventil kann dabei so ausgebildet sein, dass es sich selbsttätig öffnet, wenn ein Bedarf an dem Aerosolstrom gegeben ist, dies kann z. B. so erfolgen, dass an dem Rohr Unterdruck angelegt wird (beispielsweise wenn ein Benutzer mit seinem Mund an der Öffnung des zuvor beschriebenen Rohres zieht, etc.), andernfalls ist das Ventil geschlossen. Gemäß dieser Ausführungsform können Aerosole daher nur bei Bedarf aus der Vorrichtung austreten.
Um ein allzu schnelles Aufheizen der gesamten Füllung des Adsorptionsmittels im hierfür vorgesehenen Kompartiment z. B. der Zeolithfüllung, zu vermeiden, kann dieses Kompartiment auch in Segmente unterteilt werden, die z. B. durch eine Kunststofffolie, die bei einem Temperaturanstieg allmählich ab- oder aufschmelzen oder schrumpfen kann, voneinander separiert sind. Dadurch ist gewährleistet, dass das überschüssige Wasser nicht die gesamten Absorptionsmittel, beispielsweise die Zeolithe, in kurzer Zeit durchflutet und den Wirkstoff gleich zu Beginn massiv freisetzt.
Eine weitere Alternative stellen Folienwicklungen, aus denen die einzelnen Kompartimente gebildet sind, dar, die aus mehreren Schichten bestehen. In der untersten Schicht ist Wasser eingeschlossen zwischen Plastikfolien wie z. B. verschweißte Polyethylenfolien. Die mittlere Schicht enthält ein Wasser saugendes Flies, das bei beim Start durch Verletzung der Folie für eine relativ gleichmäßige Verteilung der wässrigen Phase sorgt. In der obersten Schicht befindet sich die Zeolithfüllung mit dem Substrat. Dort können perforierte Röhrchen eingelagert sein, durch die das Aerosol durch den Luftstrom bei der Entnahme, beispielsweise beim „Rauchen” abtransportiert wird.
Gemäß einer weiteren Variante ist es möglich, mit Hilfe des frei werdenden Stickstoffs das erhitzte Substrat zu versprühen. Die Vorrichtung besteht hierbei aus einem metallenen Druckbehälter als Kompartiment für das Adsorptionsmittel, der z. B. mit Stickstoff beladene Zeolithe enthält. Weiterhin befindet sich in diesem Druckbehälter am Ende ein mit Wasser gefüllter Kunststoffbehälter (Kompartiment für das Wasser), der bei relativ niedrigen Temperaturen (z. B. 50°C bis 250°C, bevorzugt 60°C bis 150°C) schmilzt oder schrumpft. Wird das Ende der Vorrichtung erhitzt, schmilzt der Wasserbehälter, Wasser gelangt über beispielsweise anliegendes Filzmaterial an das Zeolithmaterial und die Desorption von Stickstoff wird in Gang gesetzt. Dieser entweicht über die Düse im vorderen Teil des Druckbehälters. Analog eines Venturi-Systems wird der erhitzte Wirkstoff vernebelt. Die Düse enthält ein Ventil, durch das die Entnahme über den Luftstrom beim Inhalieren geregelt werden kann. Steigt der Druck im Metallbehälter, wird die Adsorption von Wasser zurückgedrängt, die Gasproduktion läuft nicht unkontrolliert weiter.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Kompartiment für das Adsorptionsmittel, das mit einem weiteren Kompartiment für Wasser verbunden ist. Dieses Kompartiment für Wasser kann beispielsweise auch als separater Wasseranschluss bzw. eine Wasserzuführung für das Kompartiment mit Adsorptionsmittel ausgebildet sein. Dadurch ist eine Wasserzugabe in das Kompartiment für die Adsorptionsmittel möglich. Die somit im Kompartiment für Adsorptionsmittel bei Wasserzugabe gebildete wässrige Aerosole können über eine Ausgangsöffnung aus diesem Kompartiment ausgetragen werden. Ebenso kann ein separates Bevorratungsgefäß vorhanden sein, das den Wirkstoff umfasst. Der Auslass des Kompartimentes für das Adsorptionsmittel (wässriger Aerosolauslass) kann beispielsweise über eine Venturi-Düse mit dem separaten Behältnis für den Wirkstoff verbunden sein, so dass bei Aktivierung der Vorrichtung der Aerosolstrom, der aus dem Kompartiment mit Adsorptionsmittel ausgetrieben wird, über die Venturi-Düse den Wirkstoff, der sich im Bevorratungsbehältnis befindet, mitreißen kann. Beispielsweise kann so eine effiziente Erzeugung von schmiermittelhaltigen Aerosolen bezweckt werden.
Aerosoltechnik wird bereits im Schmierstoffbereich eingesetzt:
Dabei wird mit Hilfe der Venturi-Technik ein speziell dafür geeigneter Schmierstoff zerstäubt und das entstehende Aerosol mit Druckluft über maschineninterne Zuleitungen an das Hohlwerkzeug gebracht.
Es müssen dabei oft beträchtliche Distanzen (bis zu 7 m) überwunden werden. Darin liegt auch der Nachteil dieses aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens, da sich mit der Zeit Schmierstoff in den Zuleitungen absetzt. Dann wirkt dieses Transportsystem wie ein Flüssigkeitsabscheider, die Effektivität der Schmierung lässt zwangsläufig beträchtlich nach.
Der Vorteil einer oben beschriebenen Apparatur liegt in ihrer Kompaktheit, sodass es möglich wäre diese unmittelbar in der Nähe des Werkzeugs, z. B. an einer Spindel, anzubringen. Des Weiteren ist man von der Art des Schmierstoffs sowie von externer Druckluft und weiterer Energieversorgung (el. Strom) völlig unabhängig.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zwischen Auslass und Kompartiment für das Adsorptionsmittel und/oder dem Substrat oder dem Bevorratungsgefäß mindestens ein Filter und/oder ein Zwischenraum angeordnet ist. Das Filter kann z. B. aus Aktivkohle oder Celluloseacetat gebildet sein.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die Aerosole nochmals vor Austreten gefiltert. Der Zwischenraum, der beispielsweise zwischen dem Filter und dem der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienenden Kompartiment bzw. dem Substrat angeordnet sein kann, kann der Einstellung von dynamischen Gleichgewichtszuständen im Aerosol dienen, ebenso können in diesem Zwischenraum weitere bauliche Bestandteile der Vorrichtung arrangiert sein, wie beispielsweise das weiter oben beschriebene Ventil, das an dem Rohr angebracht ist.
Weiter vorteilhaft ist, wenn das der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienende Kompartiment einen Einlassbereich für aus dem der Bevorratung des Wassers dienenden Kompartiment stammendem Wasser aufweist, wobei das Kompartiment zur Wasserbevorratung am Einlassbereich angeordnet ist. Vorteilhaft ist hier insbesondere, wenn die beiden Kompartimente, d. h. das der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienende Kompartiment und das der Bevorratung des Wassers dienende Kompartiment, durch eine Schicht eines porösen Materials, insbesondere eine Schicht eines Vliesstoffes, voneinander getrennt sind. Diese Ausführungsform sieht vor, dass die beiden verschiedenen Kompartimente und somit die beiden Reaktanden, d. h. Adsorptionsmittel und Wasser, in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet werden, so dass eine Aktivierung der Vorrichtung besonders einfach ist. Das poröse Material, beispielsweise der Vliesstoff, ist dazu geeignet, Wasser aufzusaugen, d. h. durch Kapillarkräfte Wasser dem der Bevorratung von Wasser dienenden Kompartiment zu entnehmen und den im benachbarten Kompartiment befindlichen Adsorptionsmitteln zuzuführen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann es gegeben sein, dass das der Bevorratung des Wassers dienende Kompartiment innerhalb des der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienenden Kompartiments angeordnet ist.
In beiden zuvor genannten Fällen ist es vorteilhaft, wenn zumindest die Wandung des der Bevorratung von Wasser dienenden Kompartiments aus einem Material gebildet ist, das durch mechanische Krafteinwirkung zerstörbar ist oder durch Einwirkung externer Wärme aufschmelzbar ist, also in jedem Fall seine strukturelle Integrität verliert, so dass die Begrenzung dieses Kompartiments verloren geht und Wasser aus diesem Kompartiment austritt.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das der Bevorratung des Wassers dienende Kompartiment eine Wandung mit mindestens einer Sollbruchstelle sowie mindestens ein mechanisches Mittel zum Durchbrechen der Wandung zumindest im Bereich der mindestens einen Sollbruchstelle umfasst. Das mechanische Mittel ist dabei bevorzugt im Inneren des Kompartiments angeordnet. Die Sollbruchstelle kann beispielsweise dadurch ausgeführt sein, dass die Wandung des Kompartiments an der Sollbruchstelle dünner ausgeführt ist als an den übrigen Stellen der Wandung dieses Kompartiments. Ein bevorzugtes mechanisches Mittel zum Durchbrechen der Wandung kann beispielsweise in Form eines Dorns oder eines Stößels ausgebildet sein, so dass bei flexibler Ausgestaltung der Wandung des Kompartiments zur Bevorratung des Wassers durch mechanischen Druck auf die Wandung das Mittel zur Durchbrechung der Wandung auf die Sollbruchstelle gedrückt und diese schließlich durchbrochen werden kann, so dass Wasser aus diesem Kompartiment austreten kann.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es ebenso möglich, dass das Wasser beinhaltende Kompartiment unter mechanischer Spannung steht, so dass bei Aktivierung, d. h. Durchbrechen der Wandung dieses Kompartiments beispielsweise an der Sollbruchstelle oder durch Aufschmelzen der Wandung eine beschleunigte Freisetzung des Wassers erfolgt, da sich das Kompartiment durch die mechanische Spannung nun zusammenziehen und somit entleeren kann. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das Wasser im Kompartiment unter Druck steht, dass die Wandung des Kompartiments so ausgebildet ist, dass ein Zusammenziehen des Kompartiments bei Durchbrechen einer Stelle der Wandung erfolgt oder, dass ein mechanisches Element, das eine Zugspannung beispielsweise auf gegenüberliegende Wandungen des Kompartiments ausübt (z. B. eine Zugfeder) im Inneren des Kompartiments vorhanden ist. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Wandungen des Kompartiments flexibel auszuführen.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zwischen dem der Bevorratung des Adsorptionsmittels dienenden Kompartiment (erstes Kompartiment) und dem der Bevorratung von Wasser dienenden Kompartiment (zweites Kompartiment) ein weiteres (drittes) Kompartiment angeordnet ist, das ebenso ein Adsorptionsmittel beinhaltet. Im Gegensatz zum ersten Kompartiment zur Bevorratung des Adsorptionsmittels, das in diesem Fall mit dem Wirkstoff beladen ist, ist jedoch das Adsorptionsmittel im dritten Kompartiment frei von Wirkstoffen. Dabei ist das dritte Kompartiment bevorzugt in unmittelbarer Nachbarschaft zum zweiten Kompartiment angeordnet und von diesen z. B. durch den o. g. porösen Stoff, z. B. einen Vliesstoff, getrennt. Somit dient dieses dritte Kompartiment ausschließlich der Erzeugung von Wasserdampf, der nach Erzeugung dem ersten Kompartiment zur Bevorratung des Adsorptionsmittels (mit Wirkstoff beladen) zugeführt wird und dort das eigentliche, mit Wirkstoffen beladene Aerosol erzeugt wird.
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Ummantelung aller Bestandteile auf, beispielsweise eine zylinderförmige Ummantelung, die beispielsweise aus einem thermisch isolierenden Material oder einem Verbundstoff gebildet sein kann. Im Inneren dieses Zylinders sind somit alle Bestandteile der Vorrichtung in dieser Ummantelung angeordnet. Im Fall eines liegenden Zylinders können in diesem Zylinder beispielsweise von links nach rechts der Auslass, gegebenenfalls der Filter, gegebenenfalls der Zwischenraum, daran anschließend gegebenenfalls das mit Wirkstoff beladene Substrat, das Kompartiment zur Bevorratung des Adsorptionsmittels, gegebenenfalls das dritte Kompartiment, gegebenenfalls der Vliesstoff, sowie daran anschließend das Kompartiment zur Bevorratung von Wasser angeordnet sein. Diese Anordnung der Bestandteile ermöglicht somit einen möglichst kurzen Weg der (in der oben genannten beispielhaften Anordnung rechts erfolgenden) Erzeugung des Aerosols und der (in der oben beschriebenen beispielhaften Anordnung links) erfolgenden Entnahme des Aerosols.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ummantelung auf der innen liegenden Seite zumindest bereichsweise eine (thermische) Isolierung, die die Bestandteile der Vorrichtung einschließt. Vorzugsweise ist die Isolierung lediglich in dem Bereich ausgebildet, in dem die Kompartimente angeordnet sind, die das Adsorptionsmittel aufweisen und somit bei Kontaktierung mit Wasser Wärme erzeugen. Allerdings ist es ebenso möglich, dass die Isolierung durchgängig über die gesamte Länge der zylinderförmigen Ummantelung ausgebildet ist. Die Ummantelung und Isolierung können identisch sein, allerdings ist ebenso möglich, dass die Isolierung ein separates Bauteil darstellt.
Weiter vorteilhaft ist, wenn in der Vorrichtung ein Bypass vorhanden ist, der beispielsweise in der Ummantelung aber auch in der Isolierung ausgebildet sein kann. Der Bypass kann als Zuleitung ausgebildet sein, die Frischluft, beispielsweise an dem oder den mit Adsorptionsmittel gefüllten Kompartimenten, vorbeiführen kann. Alternativ hierzu ist es jedoch ebenso möglich, dass der Bypass als seitliche Öffnung in der Vorrichtung, beispielsweise als durch die Ummantelung und/oder die Isolierung durchgeführte Öffnung, ausgebildet sein kann, die im Bereich des Zwischenraums angeordnet sein kann. In jedem Fall wird durch den Bypass Frischluft, d. h. nicht mit Aerosol beladene Luft, in den Bereich der Vorrichtung zugeführt, an der bereits fertig erzeugtes Aerosol vorliegt, so dass das erzeugte Aerosol vor Entnahme aus der Vorrichtung mit Frischluft vermischt werden kann. Beispielsweise wird Frischluft in die Vorrichtung eingesaugt, wenn über den Auslass Aerosol entnommen wird, dadurch, dass ein Benutzer über den Auslass oder ein dort angebrachtes Mundstück an der Vorrichtung zieht, um das erzeugte Aerosol zu inhalieren.
Für den Fall, dass der Bypass an den jeweiligen Kompartimenten der Vorrichtung vorbeigeführt ist, kann es ebenso gegeben sein, dass der Einlass des Bypasses durch die gesamte Vorrichtung durchgeführt ist und auch an dem der Bevorratung des Wassers dienenden Kompartiment vorbeiläuft. Der durch den Bypass zugeführte Luftstrom verläuft somit parallel zur zylinderförmigen Ummantelung an sämtlichen Kompartimenten vorbei. Der durch den Bypass durchgeführte Luftstrom, der bei Entnahme des Aerosols über den Auslass erzeugt wird, kann in einer weiter vorteilhaften Ausführungsform genutzt werden, das gegebenenfalls vorhandene Ventil zu aktivieren. Hierbei kann es gegeben sein, dass das Ventil ein Mittel aufweist, das im Bereich der austretenden Luftströmung aus dem Bypass angeordnet ist. Über die dort aus dem Bypass austretende Luftströmung kann das Ventil betätigt werden. Das Mittel ist dabei derart ausgestaltet, dass es dem aus dem Bypass austretenden Luftstrom einen Widerstand entgegensetzt; beispielsweise kann das Mittel als flächiges Element ausgebildet sein, auf das durch den aus dem Bypass austretenden Luftstrom mechanischer Druck ausgeübt wird. Dieser mechanische Druck kann zur Betätigung des Ventils genutzt werden.
Besonders bevorzugt ist das Adsorptionsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silicagel, Aluminiumoxid, Tonen und/oder Zeolithen, insbesondere Zeolith 3A, Zeolith 4A, Zeolith 5A, Zeolith 13X sowie Mischungen und Kombinationen hieraus. Unter den zuvor genannten Adsorptionsmitteln sind Zeolithe besonders bevorzugt. Insbesondere eignen sich hierbei die Zeolith-Typen, mit denen eine hohe Wärmeerzeugung bei Adsorption von Wasser erzielt wird.
Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, diejenigen Zeolithe einzusetzen, die mit einem Inertgas, insbesondere Stickstoff, beladen werden können. Beim Beladungsvorgang, der vor Einbringen der Zeolithe in das jeweilige Kompartiment erfolgen kann, wird das Inertgas in den Hohlraum der Zeolithe eingebracht. Diese Beladungsvorgänge sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und können z. B. wie folgt durchgeführt werden: An den Zeolithen adsorbiertes Wasser wird bei 300°C unter Vakuum desorbiert. Nach Abkühlung wird das Zeolithmaterial mit trockenem Stickstoff beaufschlagt, der dann zum Teil an das Material adsorbiert wird. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht somit vor, dass die im Kompartiment bzw. den Kompartimenten enthaltenen Zeolithe teilweise oder vollständig mit einem Inertgas, insbesondere Stickstoff, beladen sind. Dies bezweckt, dass bei Zugabe von Wasser auf diese mit Inertgas beladenen Zeolithe ein Austausch des Inertgases gegen Wasser erfolgt, so dass das Inertgas, insbesondere Stickstoff, aus den Zeolithen freigesetzt wird. Die freigesetzten Inertgase, insbesondere Stickstoff, wirken somit als Treibgas und unterstützen die Aerosol-Bildung besonders vorteilhaft, so dass eine besonders effiziente Aerosol-Bildung ermöglicht wird.
Die Menge des Adsorptionsmittels und somit die Größe des Kompartiments bzw. der Kompartimente, die das Adsorptionsmittel enthalten, bestimmt sich dabei jeweils nach dem Anwendungszweck. Bei Vorrichtungen, die zum stationären Zweck eingesetzt werden können, können beispielsweise relativ große Mengen an Adsorptionsmittel im Kompartiment bzw. den Kompartimenten bevorratet sein. Beispielhafte Mengen an Adsorptionsmittel liegen hierbei zwischen 1 cm³ und 1.000 cm³, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei portablen Anwendungen, insbesondere für den Fall, dass die Vorrichtung als künstliche „Zigarette” ausgebildet ist, orientiert sich die Größe der Vorrichtung insgesamt an den Größenordnungen beispielsweise einer handelsüblichen Zigarette, d. h. die Vorrichtung ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet und ca. 5 bis 30 cm, bevorzugt 7,5 bis 20 cm, besonders bevorzugt 8 bis 12 cm, insbesondere 10 cm lang und 0,5 bis 5 cm, bevorzugt 0,6 bis 2 cm, besonders bevorzugt 0,8 bis 1,2 cm, insbesondere 1 cm im Durchmesser bemessen, wobei das Kompartiment, das das Adsorptionsmittel beinhaltet, bzw. die Kompartimente, 1/10 bis 9/10 des Volumens dieser Vorrichtung einnehmen können. Die genannten Angaben sind jedoch beispielhaft zu verstehen und nicht hierauf beschränkt.
Weiter vorteilhaft ist der Wirkstoff ausgewählt aus

a) pharmakologisch wirksamen Substanzen, insbesondere Medikamenten und/oder Nikotin,
b) Geschmacksstoffen, Duftstoffen und/oder Aromastoffen,
c) Schmierstoffen sowie
d) Mischungen oder Kombinationen hieraus.

Als pharmakologisch wirksame Substanzen können Stoffe eingesetzt werden, die in der Lage sind, in ein wässriges Aerosol überführt zu werden. Geeignete Substanzen, insbesondere Medikamente, sind hierbei ausgewählt aus folgenden besonders bevorzugten Stoffen, jedoch nicht hierauf beschränkt:

– Proteine, Polysaccharide, Lipide, Nukleinsäure sowie Kombinationen oder Mischungen hieraus,
– Nukleotide und/oder Oligonukleotide,
– Insultin, Calcitonin, Leuprolit und Albuterol,
– Antibiotika, Virustatika, Fungizide, immunsuppressive Medikamente, nicht-steroide entzündungshemmende Medikamente, oberflächenaktive Substanzen, Prostaglandine, Mukolytika, Antitussiva, gegen Husten wirkende Medikamente, Rachenschmerz lindernde Medikamente, Vektoren zur Gentherapie,
– Heparin, Ergotamin, humane Wachstumshormone, Sildenaphil, Antiproteasen, Vakzine, Morphine, Phentanyl,
– Antihistaminika, abschwellende Wirkstoffe, Alkalodie, minerale Zusatzstoffe, Laxativa, Vitamine, z. B. Vitamin D3, Antrazida, Anti-Cholesterolemika, Anti-Lipid-Mittel, Antiarrythmetika, Antipyretika, Analgetika, Appetitzügler, Expektroanzien, angstlösende Medikamente, Antiulcermittel, entzündungshemmende Substanzen, Herzmedikamente, Medikamente, die auf das cerebrale System wirken, periphere Vasodilatoren, Antiinfektiva, Psychotropika, antimanische Medikamente, Stimulanzien, gastrointestinale Mittel, Sedativa, Medikamente zur Durchfallbehandlung, Medikamente zur Behandlung von Angina, Vasodilatoren, anti-hypertensive Medikamente, Vasokonstriktoren, Migränemedikamente, Antibiotika, Beruhigungsmittel, Antipsychotika, Antitumormedikamente, Antikoagulanzien, antithrombotische Medikamente, Schlafmittel, Antiimetika, Medikamente zur Behandlung von Nausea, Antikonvulsantien, Diuretika, antispastisch wirkende Mittel, Gebährmutterrelaxantien, Mineral- und Nährstoffergänzungsmittel, Mittel gegen Fettleibigkeit, anabole Substanzen, erythropoietische Medikamente, Antiasthmatika, Hustensuppressantien, Mukulytika sowie anti-uricemische Medikamente,
– Abmagerungsmittel/Appetitzügler/Antiadiposita, Acidosetherapeutika, Analeptika/Antihypoxämika, Analgetika/Antirheumatika, Anthelminthika, Antiallergika, Antianämika, Antiarrhythmika, Antibiotika/Antiinfektiva, Antidementiva (Nootropika), Antidiabetika, Antidota, Antiemetika/Antivertiginosa, Antiepileptika, Antihämorrhagika (Antifibrinolytika u. a. Hämostatika), Antihypertonika, Antihypoglykämika, Antihypotonika, Antikoagulantia, Antimykotika, Antiphlogistika, Antitussiva/Expektorantia, Arteriosklerosemittel, Betarezeptoren-, Calciumkanalblocker und Hemmstoffe der Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems, Broncholytika/Antiasthmatika, Cholagoga und Gallenwegstherapeutika, Cholinergika, Corticoide, Diuretika, durchblutungsfördernde Mittel, Entwöhnungsmittel/Mittel zur Behandlung von Suchterkrankungen, Enzyminhibitoren/Präparate bei Enzymmangel und Transportproteine, Fibrinolytika, Geriatrika Gichtmittel, Grippemittel und Mittel gegen Erkältungskrankheiten, Gynäkologika, Hepatika, Hypnotika/Sedativa, Hypophysen-/Hypothalamushormone/andere regulatorische Peptide und ihre Hemmstoffe, Immunmodulatoren, Kardiaka, Koronarmittel, Lipidsenker, Magen-Darm-Mittel, Migränemittel, Mineralstoffpräparate, Rachentherapeutika, Neuropathiepräparate und andere neurotrope Mittel, Osteoporosemittel/Calcium-/Knochenstoffwechselregulatoren, Parkinsonmittel und andere Mittel gegen extrapyramidale Störungen, Psychopharmaka, Schilddrüsentherapeutika, Sera/Immunglobuline und Impfstoffe, Sexualhormone und ihre Hemmstoffe, Spasmolytika/Anticholinergika, Thrombozytenaggregationshemmer, Tuberkulosemittel, Umstimmungsmittel, Urologika, Venentherapeutika, Vitamine, Zytostatika/andere antineoplastische Mittel u. Protektiva.

Besonders bevorzugt eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung, ein wässriges, Nikotin-haltiges Aerosol zu erzeugen.
Weiter können Geschmacksstoffe oder Aromastoffe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren in ein wässriges Aerosol überführt werden. Unter Geschmacksstoffen bzw. Aromastoffen werden Stoffe verstanden, wie sie beispielsweise in der Aromen-Verordnung EG Nr. 1334/2008 umfasst sind. Unter Duftstoffen werden erfindungsgemäß den Geruchssinn anregende, chemische Stoffe verstanden; beispielsweise können hiervon natürliche, naturidentische oder synthetische Duftstoffe, insbesondere Stoffe aus den organischen Aldehyden, Estern und Ethern, mit umfasst sein.
Der Gehalt an Wirkstoff ist dabei auf den jeweiligen gerichteten Zweck ausgelegt. Pharmazeutisch wirksame Substanzen können somit, bezogen auf die Gesamtmenge an Adsorptionsmittel, in einer Konzentration bzw. Gesamtmenge in der Vorrichtung enthalten sein, dass beispielsweise ein Aerosol erzeugt wird, das den jeweiligen Wirkstoff in einer wirksamen Konzentration enthält und somit eine ausreichende pharmakologische Wirkung erzielt werden kann.
Nikotin wie auch eine Vielzahl von Medikamenten haben stark hygroskopische Eigenschaften. Die Folge davon ist, dass im feuchten Milieu der Lunge wässrige Aerosoltröpfchen, die Nikotin enthalten, in Sekundenbruchteilen dramatisch anwachsen und somit das periphere Lungengewebe in dem die Resorption stattfindet, nicht erreichen können. Aerosole in denen das Maximum der Tröpfchengrößenverteilung in der Größenordnung von über zwei Mikrometer liegt, werden an Krümmungen nicht mit der Strömung (durch Teilchen- bzw. Molekülstöße) fort getragen, sondern driften aufgrund der Fliehkraft ihrer Masse und kollidieren schließlich mit der Wand und lagern sich, da sie nicht hydrophob sind in einem Bereich der Lunge ab, der eine nur vergleichsweise geringe Resorptionsoberfläche besitzt.
Daher funktionieren Systeme auf rein wässriger Basis nicht.
Dem dramatischen Tröpfchenwachstum wurde bisher lediglich mit dem Zusatz von Propylenglykol (1,2-Propandiol) versucht entgegenzuwirken. Propylenglykol ist aber wasserlöslich; durch die deutlich höhere Viskosität gegenüber Wasser wird das Tröpfchenwachstum in einer feuchten Umgebung, wenn überhaupt, nur geringfügig gehemmt.
Bereits veröffentlicht sind Zerstäuber, die Lipide und Phospholipide als Lösemittel für Nikotin einsetzen jedoch nicht mit dem Hintergrund stabile Aerosole zu erzeugen.
In Laborexperimenten konnte gezeigt werden, dass einige hydrophobe Substanzklassen sehr stabile Aerosole bilden können, die auch nicht durch feuchte Wandungen dramatisch adsorbiert werden. Es sind Stoffe, die unter die Gruppe der Terpene fallen, bei Raumtemperatur flüssige wie auch feste Paraffine, Fettsäuren von C10 bis C18 sowie auch Fettalkohole und cyclische Siloxane.
Weiter bevorzugt ist somit, wenn in der Vorrichtung mindestens ein hydrophober Stoff, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Paraffinölen, Terpenen, Terpenoiden, Alkancarbonsäuren, Alkancarbonsäureesteren, organischen Estern, Fettalkoholen, Siloxanen und/oder Mischungen oder Kombinationen hieraus, enthalten ist. Der hydrophobe Stoff kann beispielsweise im Wasser enthaltenden Kompartiment gelöst, suspendiert oder dispergiert vorliegen. Ebenso ist es möglich, dass der hydrophobe Stoff vermischt mit den Adsorptionsmitteln, die in den jeweiligen Kompartimenten oder dem Kompartiment enthalten sind, vorhanden ist. Weiter kann die Möglichkeit gegeben sein, dass das gegebenenfalls vorhandene Substrat den hydrophoben Stoff enthält. Der hydrophobe Stoff wird somit bei der Erzeugung des Aerosols von den entstehenden Wasserdämpfen bzw. Aerosoltröpfchen mitgerissen und lagert sich auf der Oberfläche der an sich polaren Wassertröpfchen an. Dies führt zu einer Hydrophobierung der jeweiligen Wassertröpfchen im Aerosol, so dass eine Agglomerisation oder Kondensation der erzeugten Wirkstoff-beladenen Wassertröpfchen des Aerosols weitestgehend unterbunden wird. Diese Hydrophobierung durch den hydrophoben Stoff führt somit zu einer effizienten Stabilisierung des erzeugten Aerosols, das sich beispielsweise deutlich positiv auf die Lebensdauer und die Lungengängigkeit des Aerosols auswirkt, da somit verhindert werden kann, dass sich das Aerosol beispielsweise bei Inhalation bereits auf den Mundschleimhäuten oder den Bronchien niederschlägt. Das erzeugte Aerosol kann somit besonders effizient bis in die Alveolen geführt werden.
Beispielhafte Stoffe für die o. g. Stoffklassen sind beispielsweise:
Alkane

Paraffinöl dünnflüssig
Isohexadecan

Terpene/Terpenoide

Squalen, Squalan, Farnesene

Alkancarbonsäuren

Gesättigt, z. B. Isostearinsäure, Caprylsäure; ungesättigt

Fettsäureester

Fettsäuretriglyceride, Isopropylpalmitat, Octylpalmitat, Octylisostearat, Isopropylpalmitat, Isononylstearat, Ethylhexylpalmitat, Oleyloleat, n-Butylstearat, n-Hexyllaurat, n-Decyloleat

Ester

C12-C15 Alkylbenzoat, Butyloctylsalicylat

Fettalkohole

von C8 bis C14

Siloxane

Polydimethylsiloxan (Dimeticon), Decamethylcyclopentasiloxane

Aus der Gruppe der Terpene gibt es einige physiologisch vertretbare Verbindungen wie

• Farnesol (Siedepunkt ca. 157°C)
• Fenchol (Siedepunkt ca. 68°C) (Geruch!)
• Phytol (Siedepunkt ca. 202°C) u. a.
• Squalen (Siedepunkt ca. 175°C)
• Squalan (Siedepunkt ca. 350°C)

Aus der Gruppe der cyclischen Siloxane kommt Cyclopentasiloxan (Decamethylcyclopentasiloxan) und Cyclohexasiloxan (Dodecamethylcyclohexasiloxan) in Frage. Ersteres findet sich häufig in Kosmetika, wie Haarsprays, Hautcremen, Deodorants u. a. und es ist darüber hinaus völlig geruchlos.
Die besten Ergebnisse wurden bei Raumtemperatur mit festen Paraffinen sowie mit allen oben erwähnten Fettsäuren erzielt. Beim experimentellen Einsatz wurden die Substanzen über den Schmelzpunkt erhitzt und apparativ fein zerstäubt. Das abgekühlte Aerosol besteht aus feinsten Feststoffpartikeln, das sich dann auch als sehr inert erweist. Darüber hinaus löst sich das wasserlösliche Nikotin in diesen Substanzen noch deutlich besser als in Wasser. Ebenfalls eigenen sich als gute Aerosolbildner Fettalkohole.
Weiter ist es bevorzugt, wenn in der Vorrichtung ein Verdampfungsbeschleuniger, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Oxosäuren, insbesondere Brenztraubensäure, enthalten ist. Genau wie der zuvor beschriebene hydrophobe Stoff kann der Verdampfungsbeschleuniger ebenso gelöst, suspendiert oder dispergiert im Wasser des wasserhaltigen Kompartiments vorliegen. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es jedoch ebenso möglich, dass der Verdampfungsbeschleuniger vermischt mit den Adsorptionsmitteln oder auf das Substrat aufgebracht in der Vorrichtung enthalten ist. Der Verdampfungsbeschleuniger bewirkt eine effiziente Überführung des Wirkstoffs in die Aerosolphase, so dass durch diese besonders bevorzugte Ausführungsform gewährleistet werden kann, dass der Wirkstoff möglichst vollständig in das wässrige Aerosol überführt wird.
Ebenso ist es möglich, dass die Vorrichtung sowohl einen hydrophoben Stoff als auch einen Verdampfungsbeschleuniger beinhaltet. Bevorzugte Verdampfungsbeschleuniger sind dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Oxosäuren, insbesondere Brenztraubensäure. Um die Verdampfung z. B. von Nikotin mit einem Siedepunkt von 360°C oder Medikamenten bei deutlich niedrigeren Temperaturen zu begünstigen, werden Verdampfungsbeschleuniger eingesetzt. Es zeigt sich experimentell, dass eine kleine Gruppe von 2-Oxosäuren wie Brenztraubensäure den Übertritt von Nikotin in die Gasphase verbessern, während der weitaus größte Teil organischer als auch einiger anorganischer Säuren wie Phosphorsäure die Verdampfung sehr negativ beeinflussen. Die besten Ergebnisse wurden bisher mit Brenztraubensäure erzielt.
Der Grund für dieses Phänomen liegt in den mehr oder weniger starken Wechselwirkungen zwischen den organischen Säuren und dem basischen Nikotin und den daraus resultierenden Entropieeffekten bei der Verdampfung. Bei näherem Verständnis der Mechanismen lassen sich die hier in Frage kommenden Substanzklassen erweitern. Es zeigt sich, dass auch starke organische Säuren, die keine Carboxylgruppe enthalten sowie auch einige Heteroaromaten dafür einsetzbar sind.
Verdampfungsbeschleuniger können beispielsweise stöchiometrisch bzw. leicht überstöchiometrisch zur Wirkstoffkomponente dosiert werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Erzeugung Wirkstoff-beladener wässriger Aerosole, bei dem ein Adsorptionsmittel für Nasser, das Wasser unter Freisetzung von Adsorptionswärme adsorbiert, mit Wasser beaufschlagt wird, wobei ein Teil des Wassers von dem Adsorptionsmittel adsorbiert und ein weiterer Teil des Wassers durch die Adsorptionswärme verdampft wird, wobei mindestens ein Wirkstoff im Wasser gelöst, emulgiert oder suspendiert ist und/oder mit dem Adsorptionsmittel vermischt ist und/oder in einem separaten Substrat enthalten ist, das mit dem Wasserdampf beaufschlagt wird, wobei sich der Wirkstoff im Wasserdampf löst und so ein Aerosol gebildet wird.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens werden nachfolgend beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders bevorzugt mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. In dieser Ausführungsform zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass Wasser aus dem Wasser-enthaltenden Kompartiment entnommen und dem das Adsorptionsmittel enthaltenden Kompartiment zugeführt wird. Dabei wird das Wasser von dem Adsorptionsmittel unter Wärmeerzeugung teilweise adsorbiert, wobei die Wärmeentwicklung bevorzugt so gesteuert wird, dass Temperaturen > 100°C, weiter bevorzugt zwischen 100 und 200°C, insbesondere zwischen 140 und 160°C, erzielt werden. Dabei wird ein Teil des aufgegebenen Wassers in die Dampf- und/oder Aerosolphase überführt. Das erzeugte Aerosol wird dabei über den Auslass ausgeführt. Dies kann selbsttätig erfolgen, da bei Überführung von flüssig aufgegebenem Wasser in die Aerosolphase eine Volumenvergrößerung erfolgt, so dass das Aerosol aus dem Auslass ausgepresst wird. Der Wirkstoff kann dabei im Wasser enthalten sein, das in das Adsorptionsmittel enthaltenden Kompartiment aufgegebenen wird, beispielsweise in Form einer Lösung, Emulsion oder Dispersion. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, dass bereits das Adsorptionsmittel mit einem Wirkstoff beladen ist. Diese Beladung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass vor Einbringen des Adsorptionsmittels in das oder die dafür vorgesehenen Kompartimente das Adsorptionsmittel mit dem Wirkstoff vermischt wird, beispielsweise im Fall eines flüssigen Wirkstoffs durch Vermischen dieses flüssigen Wirkstoffs oder einer Lösung oder Emulsion oder Dispersion hiervon mit dem Adsorptionsmittel. Ebenso ist es möglich, dass im Fall von festen Wirkstoffen eine physikalische Vermischung des Adsorptionsmittels mit diesem festen Wirkstoff, beispielsweise in Form eines Pulvers, vor Einbringen des Adsorptionsmittels in das dafür vorgesehene Kompartiment erfolgt.
Zusätzlich oder alternativ ist es ebenso möglich, dass das Substrat – für den Fall, dass es von der Vorrichtung umfasst ist – mit dem Wirkstoff beladen ist. Die Beladung des Substrates erfolgt dabei ebenso bevorzugt vor Einbringen des Substrates in die Vorrichtung.
Die Überführung des Wassers aus dem dafür vorgesehenen Kompartiment in das Kompartiment oder die Kompartimente, die das Adsorptionsmittel enthalten, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren auf beliebige Weise erfolgen. Für den besonders bevorzugten Fall, dass die Adsorptionsmittel-enthaltenden und Wasser-enthaltenden Kompartimente in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, ist es bevorzugt, wenn das Wasser-enthaltende Kompartiment mit einer Sollbruchstelle und einem mechanischen Mittel zum Durchbrechen dieser Sollbruchstelle ausgestattet ist. Somit kann beispielsweise bei Ausüben eines Drucks auf das mechanische Mittel die Wandung dieses Wasser-enthaltenden Kompartiments an der Sollbruchstelle durchbrochen werden und somit Wasser aus dem Kompartiment austreten. Somit ist eine in-situ-Aktivierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
Alternativ hierzu ist es ebenso möglich, dass das Wasser-enthaltende Kompartiment innerhalb der Adsorptionsmittel-enthaltenden Kompartimente oder Kompartiment angeordnet ist und eine Wandung aufweist, die bei Ausübung eines Drucks oder bei Zuführung externer Wärme mechanisch instabil wird und beispielsweise aufplatzt, durchbricht oder aufschmilzt, so dass Wasser aus dem Kompartiment austreten kann. Beispielsweise kann die Wandung des Wasser-enthaltenden Kompartiments aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet sein, das bei Erwärmen über den Schmelzbereich mechanisch instabil wird.
Eine weitere Alternative sieht vor, dass das Wasser aus dem hierfür vorgesehenen Kompartiment dosierbar in das Kompartiment für das Adsorptionsmittel überführt werden kann, so dass sowohl eine kontinuierliche als auch dosierte Aufgabe von Wasser möglich ist. Diese Dosierung kann z. B. mittels eines Ventils oder eines Hahns geschehen, das/der zwischen Wasserkompartiment und Adsorptionsmittelkompartiment angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann somit über die Menge und die Art der Aufgabe des Wassers (kontinuierlich/diskontinuierlich) die Menge und Intensität des erzeugten Aerosolstroms gesteuert werden. Dies ist insbesondere bei Anwendung im Schmiermittelbereich von besonderem Vorteil.
Die Entnahme des Aerosols aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt in einer prinzipiellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens selbsttätig, d. h. bei einmaliger Aktivierung der Vorrichtung wird unter Druck stehendes Aerosol erzeugt, das über den Auslass ausströmt. Für den Fall, dass wie oben beschrieben ein perforiertes Rohr vorhanden ist, das das Aerosol aus dem Ort der Erzeugung ausführt, kann dieses Rohr besonders vorteilhaft mit einem Ventil ausgestattet sein, das die Aerosol-Entnahme regelt, so dass das Aerosol nur bei Bedarf entnommen werden kann. Das Ventil ist dabei bevorzugt derart ausgestaltet, dass es bei Erzeugung eines Luftstroms durch die erfindungsgemäße Vorrichtung öffnet und sich selbsttätig nach Ablassen dieses Luftstromes bei Entnahme wieder schließt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungen sowie der beigefügten Figuren näher erläutert, ohne die Erfindung jedoch auf die dort dargestellten bevorzugten Ausführungsformen zu beschränken.
Dabei zeigt
1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 einen Querschnitt durch die in 1 perspektivisch dargestellte Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 einen Detailausschnitt aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der das Wasser-enthaltende Kompartiment darstellt, sowie
4 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer und in Schnittdarstellung.
Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen haben dabei folgende Bedeutung:
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Kompartiment für Adsorptionsmittel
2': Kompartiment für Adsorptionsmittel
2a: Einlass
3: Kompartiment für Wasser
4: wassersaugendes Vlies
5: perforiertes Rohr
6: Platte
7: Auslass
8: Filter
9: Zwischenraum
10: Sollbruchstelle
11: Dorn
11a: Stanz-Röhrchen
12: Isolierung
13: Substrat
13a: Öffnung
14: Ummantelung
15: Bypass
15a: Einlass
15b: Auslass
16: Ventil
17: Düse
18: Hebel
19: Abstandshalter

1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Wirkstoff-beladenen wässrigen Aerosolen gemäß der vorliegenden Erfindung, die gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform als Inhalator, beispielsweise als rauchfreie Zigarette, ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 ist dabei zylinderförmig und von einer Ummantelung 14 begrenzt. Die Ummantelung 14 ist über die gesamte Länge des Zylinders durchgängig ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst ein (erstes) Kompartiment 2, das ein Adsorptionsmittel, beispielsweise einen Zeolith, beinhaltet. Dieses Kompartiment 2 ist in 1 links dargestellt und durch eine Platte 6 begrenzt, die für das Aerosol bzw. Wasserdämpfe und/oder Wasser undurchlässig ist. Das Kompartiment 2 ist auf der rechten Seite durch ein wassersaugendes Vlies 4 begrenzt; diese Stelle stellt den Wassereinlass 2a für das Kompartiment 2 dar. In das Kompartiment 2 ragt ein perforiertes Rohr 5 hinein, wobei die Perforierungen als gepunktete Stellen in 1 dargestellt sind. Das Rohr 5 kann, wie in 1 dargestellt, durch einen Abstandshalter 19 im Kompartiment 2 zentriert und fixiert sein. Das Rohr 5 ist durch die Platte B durchgeführt und garantiert somit die fluidische Kommunikation des Kompartiments 2 über die Perforierungen mit dem links vom Kompartiment 2 angeordneten Zwischenraum 9. Links vom Zwischenraum 9 kann ein Filter 8 angeordnet sein, über den das erzeugte Aerosol am Auslass 7 austritt. Im in 1 dargestellten Fall kann der Filter 8 mit zugehörigem Auslass 7 das Mundstück darstellen, ebenso ist es jedoch möglich, dass ein weiteres separates Mundstück am Auslass 7 angebracht ist. In 1 rechts dargestellt ist neben dem wassersaugenden Vlies ein Wasser-beinhaltendes Kompartiment 3 angeordnet. Dieses Kompartiment 3 weist eine Wandung auf, die an den Vliesstoff 4 angrenzt, Diese Wandung weist wie in 1 dargestellt eine Mehrzahl von Sollbruchstellen 10 auf, über die jeweils ein Dorn 11 angeordnet ist, mit dem die Sollbruchstelle 10 durchbrochen werden kann. Die Vorrichtung 1 wird durch Druck auf die Dorne 11 aktiviert, wobei die Dorne 11 die Sollbruchstellen 10 durchstoßen. Beim Durchstoßen gelangt Nasser aus dem Kompartiment 3 auf den wassersaugenden Vliesstoff 4, so dass durch Kapillarkräfte eine Entleerung des Kompartiments 3 erfolgt, indem Nasser vom Vliesstoff 4 aufgesaugt wird. Der Vliesstoff 4 gibt dabei das aufgesaugte Nasser an das Kompartiment 2 ab, das das Adsorptionsmittel, beispielsweise Zeolithe, enthält. Dabei beginnen die Zeolithe, Nasser unter Wärmeentwicklung zu adsorbieren, d. h. einzulagern, so dass eine Wasserdampfentwicklung von Aerosolen einsetzt. Die Aerosole füllen nach und nach den gesamten Raum des mit Adsorptionsmittel gefüllten Kompartiments 2 und treten durch die Perforierungen des Rohres 5 hindurch. Durch den entstehenden Überdruck bei der Aerosol-Bildung werden die entstandenen Aerosole über den Zwischenraum 9 auch durch das Filter 8 herausgedrückt und treten schließlich über den Auslass 7 aus. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein Wirkstoff, beispielsweise Nikotin, in der Vorrichtung enthalten ist. Dieser Wirkstoff kann beispielsweise im Wasser des Kompartiments 3 gelöst, emulgiert oder dispergiert vorliegen. Ebenso ist es möglich, dass der Wirkstoff vermischt mit den in Kompartiment 2 enthaltenden Adsorptionsmitteln vorliegt. Weiter ist es möglich, dass ein weiteres Adsorptionsmittel 2' in der Vorrichtung 1 enthalten ist, das beispielsweise wie in 1 dargestellt, zwischen Abstandshalter 19 und Vliesstoff 4 angeordnet sein kann. In diesem Fall ist lediglich das Kompartiment 2 mit Adsorptionsmitteln gefüllt, die Wirkstoff-beladen sind, d. h. mit Wirkstoff vermischt sind, während das Adsorptionsmittel, das im Kompartiment 2' enthalten ist, frei von Wirkstoff ist. Diese Ausführung bedingt eine vornehmliche Aerosol-Entwicklung im Kompartiment 2', die Beladung des Aerosols mit Wirkstoff erfolgt dann erst im Kompartiment 2. Beispielsweise im Fall von Nikotin als Wirkstoff kann dieses im Kompartiment 2 vorliegen.
2 zeigt einen Querschnitt durch die in 1 perspektivisch dargestellte Vorrichtung, wobei insbesondere die Durchführung des Rohres 5 durch die Platte ń näher dargestellt ist. Ebenso ersichtlich ist, dass im Kompartiment 3 eine Öffnung vorhanden ist, um eventuell entstehenden Überdruck in der Vorrichtung 1 bei Aktivierung ausgleichen zu können. In 2 ist ebenso die beispielhafte Dimensionierung der Vorrichtung 1 dargestellt, beispielsweise kann die Länge der Vorrichtung 1 100 mm betragen und 10 mm im Durchmesser. Das Kompartiment 3 ist beispielsweise 15 mm, beginnend von der rechten Seite der Vorrichtung 1, lang, während das Rohr 5 zur Abführung der Aerosole beispielsweise 65 mm lang sein kann. Das Kompartiment 2 kann beispielsweise bis zu 75 mm der gesamten Länge der Vorrichtung 1 in Anspruch nehmen.
3 zeigt eine Detaildarstellung des Wasser-enthaltenden Kompartiments 3. 3 zeigt ferner ein Stanz-Röhrchen 11a als weiteres mechanisches Element zum Durchbrechen der jeweiligen Sollbruchstellen.
Die autonome Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Aerosolen beruht auf dem Prinzip der Freisetzung von Adsorptionswärme durch Zugabe von Wasser auf beispielsweise Zeolithe bei gleichzeitiger Desorption eines gasförmigen Treibmittels. Es eignen sich insbesondere Zeolithe des Typs 3A, 4A, 5A und 13X, die bei der Herstellung des Aerosolgeräts 1 entsprechend der erwünschten Eigenschaften speziell präpariert werden. Vorgezogen wird der Typ 4A, da sich daran relativ große Mengen an Stickstoff adsorbieren lassen. Bei Initiierung des Gerätes wird dieser vom Zeolithen desorbiert und kann unterstützend als Treibmittel für das entstehende Aerosol fungieren. Große Moleküle wie Nikotin werden durch das Zeolithmaterial auf Grund der geringen Maschenweite der ausgewählten Typen nicht adsorbiert.
Bei Initiierung des Inhalators 1 z. B. durch Perforierung des Wasserbehälters 3, verteilt sich Wasser in dem anliegenden Flies 4 und gelangt in den mit Zeolith gefüllten Raum. Der Zeolith adsorbiert das Wasser wodurch Wärme freigesetzt wird. Es entstehen unmittelbar auf den Zeolithpartikeln Temperaturen von mehr als 150°C. Dabei verdampft überschüssiges Wasser. Durch den beim Inhalieren entstehenden Luftstrom erreicht die Feuchtigkeitsfront in kurzer Zeit alle Zeolithpartikel.
Der Wirkstoff bzw. ein Teil des Wirkstoffs kann sich in Zeolithpartikeln, die als poröses Trägermaterial fungieren befinden. Diese beladenen Zeolithpartikel befinden sich in der Zeolithfüllung zwischen unbeladenen Zeolithen. Durch den Aufheizprozess, unterstützt durch freiwerdenden Stichstoff, gelangt Nikotin analog einer Wasserdampfdestillation zusammen mit den übrigen Einsatzkomponenten als Aerosol in den Gasraum.
Dieses Aerosol wird mit Hilfe des Luftstroms beim Inhalieren direkt in Richtung des perforierten Innenrohrs 5 transportiert. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass das Aerosol nur einen sehr kurzen Weg durch die Zeolithschicht nimmt. Dadurch wird verhindert, dass ein großer Anteil an Aerosoltröpfchen sich an dem sehr porösen Zeolithmaterial wieder niederschlägt.
Der Inhalator ist somit prinzipiell wie folgt aufgebaut.
Die Vorrichtung 1 besteht aus einem ca. 10 bis 12 cm langen Außenrohr 14 mit ca. 8 mm bis 12 mm Durchmesser, das aus einem sehr gut wärmeisolierenden Material 12 besteht.
Im Inneren unterteilt sich die Apparatur 1 in drei Teile.

1) Dem Wasserbehälter 3 am Ende der Zigarette mit einem Füllvolumen von 0,4 bis 0,5 ml und einer integrierten Startvorrichtung 1.
2) Der Zeolithfüllung von etwa 5 bis 7 cm³ Füllvolumen im Mittelteil 2.
3) Im vorderen Teil unmittelbar am Mundstück befindet sich ein Leerraum (9), der als Puffer für das entstandene Aerosol fungiert.

Der Wasserbehälter 3 kann leicht unter mechanischer Spannung stehen, z. B. mit Hilfe einer kleinen Feder, sodass eine fast vollständige Entleerung während des Betriebs gewährleistet ist. Die am Wasserbehälter angebrachte Startvorrichtung 11 bzw. 11a wird durch Zerstören einer Sollbruchstelle 10 initiiert. Wird durch einen Mechanismus, beispielsweise einen Dorn 11, die mit Wasser gefüllte Kammer 3 am Ende der Zigarette 1 geöffnet, strömt Nasser in das Wasser saugende Flies 4, das unmittelbar in Verbindung mit der Zeolithfüllung 2 steht.
Der Zeolith adsorbiert Wasser und die dadurch frei werdende Adsorptionswärme reicht aus, um Wasserdampf zu produzieren. Inhaliert der Raucher über die Zigarette, wandert der an der Spitze produzierte Wasserdampf durch die Zeolithfüllung und bewirkt im Zigarettenkörper einen Temperaturanstieg auf ca. 150°C. Trotz des höheren Siedepunkts von Nikotin (ca. 270°C) befinden sich dann relevante Mengen an Nikotinhaltigem Aerosol in der Gasphase. Das perforierte Innenrohr 5 dient zum schnellen Abtransport des Aerosols zum Mundstück 7.
Die zuvor gemachten funktionellen Ausführungen gelten auch für die in 4 dargestellte Ausführungsform.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt (in 4a perspektivisch, in 4b im Schnitt). Diese Vorrichtung 1 ist dabei ebenso zylinderförmig ausgebildet und von einer Ummantelung 14, die über die komplette Länge des Zylinders ausgebildet ist, begrenzt. Ebenso wie in den 1 bis 3 dargestellt, weist die Vorrichtung 1 ein Kompartiment 2 zur Bevorratung eines Adsorptionsmittels, beispielsweise eines Zeoliths, auf, das auf der rechten Seite durch ein wassersaugendes Vlies begrenzt ist, woran sich ein Kompartiment 3 zur Bevorratung des Wassers anschließt. Dabei kann das Kompartiment 3 wie beispielsweise in 3 dargestellt ausgebildet sein. Zusätzlich weist die Vorrichtung 1 gemäß 4 ein Substrat 13 auf, das beispielsweise aus Cellulose gebildet sein kann. Dieses Substrat 13 ist dabei mit Wirkstoff beladen. Das Kompartiment 2 und das Substrat 13 sind dabei gegenüber dem Zwischenraum 9 durch eine dampf- und aerosoldichte Platte 6 abgedichtet, wobei ein perforiertes Rohr 5 durch diese Platte hindurch geführt ist und in das Substrat 13 hineinragt. Gemäß dem bereits in den vorhergehenden Figuren erläuterten Prinzip erfolgt die Aktivierung der Vorrichtung 1 durch Aufgabe des aus dem Kompartiment 3 stammenden Wassers durch den Vliesstoff 4 über den Einlass 2a in das Kompartiment 2, wobei eine Verdampfung und Aerosol-Bildung des Wassers stattfindet. Das Wasser-Aerosol kann über die Öffnung 13a in das Substrat 13 eindringen und dort den Wirkstoff aufnehmen. Das Wirkstoff-beladene wässrige Aerosol wird somit durch die Perforierungen im Rohr 5 aus dem Kompartiment 2 bzw. dem Substrat 13 in den Zwischenraum 9 ausgeleitet. Das Rohr 5 ragt dabei in den Zwischenraum 9 hinein und weist am Ende eine Düse 17 auf. Zusätzlich ist ein Ventil 16 am Rohr 5 ausgebildet, das zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung geschaltet werden kann, so dass nur bei geöffneter Stellung des Ventils Aerosol in den Zwischenraum 9 und somit über das Filter 8 schließlich zum Auslass 7 der Vorrichtung 1 gelangen kann. Die Vorrichtung 1 gemäß 4 umfasst ferner eine Isolierschicht 12, die zwischen Ummantelung 14 und dem Kompartiment 2, dem Kompartiment 3 und dem Vliesstoff 4 ausgebildet ist. Die Isolierung 12 verhindert, dass entstehende Hitze an die außen liegende Oberfläche der Ummantelung 14 geleitet wird und sich ein Benutzer an der Vorrichtung 1 bei Aktivierung verbrennen kann. Zusätzlich ist ein Bypass 15 durch die Isolierschicht 12 durchgeführt und steht über eine Öffnung 15a mit der Umgebung der Vorrichtung 1 in fluidischer Kommunikation. Zudem weist das Ventil 16 ein Betätigungselement 18, beispielsweise einen Hebel oder eine Feder, auf, über das das Ventil 16 geöffnet werden kann. Für den Fall, dass ein Benutzer Aerosol entnimmt, beispielsweise dadurch, dass durch Ziehen am Auslass 7 (z. B. mit dem Mund) ein Unterdruck erzeugt wird, strömt Luft von der Öffnung 15a durch den Bypass 15 und strömt durch den Auslass 15b des Bypasses hindurch. Der Luftstrom wirkt auf den Hebel 18 des Ventils 16, wodurch der Hebel 18 ausgelenkt und das Ventil 16 geöffnet wird. Bei Öffnen des Ventils strömt das Aerosol durch das Rohr 5 über die Düse 17 aus und vermischt sich mit dem im Zwischenraum 9 befindlichen Luftvolumen. Durch Ziehen am Auslass 7 (Erzeugung von Unterdruck) kann somit das Aerosol entnommen werden. Durch das Ventil 16 ist somit eine Steuerung der Aerosol-Entnahme lediglich bei Bedarf möglich, so dass eine gezielte Dosierung des Wirkstoff-beladenen Aerosols möglich ist.

Claims

Vorrichtung (1) zur Erzeugung Wirkstoff-beladener wässriger Aerosole, umfassend a) mindestens ein Kompartiment (2) zur Bevorratung eines Adsorptionsmittels für Wasser, das Wasser unter Freisetzung von Adsorptionswärme adsorbiert, wobei bedingt durch die freigesetzte Adsorptionswärme ein Teil des Wassers in die Gasphase überführt wird, b) mindestens ein Kompartiment (3) zur Bevorratung von Wasser, das derart ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung der Vorrichtung (1) Wasser in das mindestens eine Kompartiment (2) zur Bevorratung des Adsorptionsmittels überführbar ist, c) mindestens einen Wirkstoff, der in dem im Kompartiment (3) enthaltenen Wasser gelöst, emulgiert oder suspendiert und/oder mit dem im Kompartiment (2) enthaltenen Adsorptionsmittel vermischt und/oder auf einem separaten Substrat (13) oder einem Bevorratungsgefäß, das zwischen Kompartiment (2) und einem Auslass (7) angeordnet ist, aufgebracht und/oder enthalten ist, sowie d) mindestens einen Auslass (7) für das erzeugte Aerosol, der mit dem mindestens einen Kompartiment (2) und/oder dem Substrat (13) oder dem Bevorratungsgefäß in fluidischer Verbindung steht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompartiment (2) und/oder das Substrat (13) mindestens ein in sein Inneres hineinragendes und aus dem Kompartiment (2) und/oder dem Substrat (13) herausführendes Rohr (5) umfasst, dessen Wandung zumindest in dem in das Kompartiment (2) und/oder in das Substrat (13) oder das Bevorratungsgefäß hineinragenden Teil Perforierungen aufweist.
Vorrichtung (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompartiment (2) und/oder das Substrat (13) durch eine für Wasser, Wasserdampf und/oder Aerosole undurchlässige Platte (6) begrenzt ist, durch die das Rohr (5) durchgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) mindestens ein Ventil (16) zur Regulierung des Aerosolstroms aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Auslass (7) und Kompartiment (2) und/oder dem Substrat (13) oder dem Bevorratungsgefäß mindestens ein Filter (8) und/oder ein Zwischenraum (9) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Kompartiment (2) einen Einlassbereich (2a) für aus dem Kompartiment (3) stammendes Wasser aufweist und das Kompartiment (3) am Einlassbereich (2a) angeordnet ist, wobei bevorzugt das Kompartiment (2) und das Kompartiment (3) durch eine Schicht (4) eines porösen Materials, insbesondere eine Schicht eines Fließstoffes voneinander getrennt sind und/oder b) das Kompartiment (3) innerhalb des Kompartiments (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompartiment (3) a) eine Wandung mit mindestens einer Sollbruchstelle (10) sowie mindestens ein mechanisches Mittel (11) zum Durchbrechen der Wandung zumindest im Bereich der mindestens einen Sollbruchstelle (10) aufweist und/oder b) unter mechanischer Spannung steht.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kompartiment (2) und dem Kompartiment (3) ein mindestens ein weiteres Kompartiment (2') angeordnet ist, wobei das Kompartiment (2) mit Wirkstoff vermischtes Adsorptionsmittel und das weitere Kompartiment (2') Wirkstoff-freies Adsorptionsmittel enthält.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompartiment (2) und/oder das weitere Kompartiment (2') segmentiert sind, bevorzugt durch eine Kunststofffolie, die insbesondere bei Temperaturen zwischen 60°C und 250°C aufschmelzen oder schrumpfen kann.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Ummantelung (14), die das Kompartiment (2), das Kompartiment (3) sowie die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Bestandteile einschließt.
Vorrichtung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (14) a) innenseitig zumindest an Stellen eine Isolierung (12) aufweist, in die die Kompartimente (2, 3) sowie gegebenenfalls vorhandenen weiteren Bestandteile eingebettet sind und/oder b) einen Bypass (15) zur Führung eines Frischluftstromes vorbei an den Kompartimenten (2, 3) sowie gegebenenfalls vorhandenen weiteren Bestandteilen aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silicagel, Aluminiumoxid, Tonen und/oder Zeolithen, insbesondere Zeolith 3A, Zeolith 4A, Zeolith 5A, Zeolith 13X sowie Mischungen und Kombinationen hieraus.
Vorrichtung (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeolithe zumindest teilweise oder vollständig mit einem Inertgas, bevorzugt Stickstoff, beladen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus a) pharmakologisch wirksamen Substanzen, insbesondere Medikamenten und/oder Nikotin, b) Geschmacksstoffen, Duftstoffen und/oder Aromastoffen, c) Schmierstoffen sowie d) Mischungen oder Kombinationen hieraus.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompartiment (2) und/oder das Kompartiment (2') und/oder das Kompartiment (3) und/oder das Substrat (13) oder das Bevorratungsgefäß zusätzlich a) mindestens einen hydrophoben Stoff, insbesondere einen hydrophoben Stoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Paraffinölen, Terpenen, Terpenoiden, Alkancarbonsäuren, Alkancarbonsäureesteren, organischen Estern, Fettalkoholen, Siloxanen und/oder Mischungen oder Kombinationen hieraus, b) einen Verdampfungsbeschleuniger, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Oxosäuren, insbesondere Brenztraubensäure sowie c) Kombinationen oder Mischungen hieraus. enthält.
Verfahren zur Erzeugung Wirkstoff-beladener wässriger Aerosole, bei dem ein Adsorptionsmittel für Wasser, das Wasser unter Freisetzung von Adsorptionswärme adsorbiert, mit Wasser beaufschlagt wird, wobei ein Teil des Wassers von dem Adsorptionsmittel adsorbiert und ein weiterer Teil des Wassers durch die Adsorptionswärme verdampft wird, wobei mindestens ein Wirkstoff im Wasser gelöst, emulgiert oder suspendiert ist und/oder mit dem Adsorptionsmittel vermischt ist und/oder in einem separaten Substrat enthalten ist, das mit dem Wasserdampf beaufschlagt wird, wobei sich der Wirkstoff im Wasserdampf löst und so ein Aerosol gebildet wird.