DE102020115783A1 - Vaporizer cartridge, inhaler and method for vaporizing inhalation media - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verdampferkartusche (10) als Bestandteil eines Inhalators (11), umfassend einen Hohlkörper (12) mit einem durchgängigen Strömungskanal (13), ein Reservoir (14) zum Bevorraten eines aus mindestens einem Wirkstoff und Matrixmaterial gebildeten Verbundes als Inhalationsmedium (15), wobei das Reservoir (14) mindestens eine Zugangsöffnung (16) zum Strömungskanal (13) aufweist, und eine Verdampfereinheit (17), ausgebildet und eingerichtet zum Verdampfen mindestens von Teilen des Inhalationsmediums (15), nämlich zum Lösen des oder jedes Wirkstoffs aus dem Inhalationsmedium (15), die sich dadurch auszeichnet, dass die Verdampfereinheit (17) mindestens eine Laserlichtquelle (18) als Verdampferorgan umfasst, wobei die Laserlichtquelle (18) zum Abgeben von Laserlichtpulsen auf den aus Wirkstoff und Matrixmaterial gebildeten Verbund als Inhalationsmedium (15) ausgebildet und eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft auch einen entsprechenden Inhalator (11) sowie ein Verfahren zum Verdampfen.The invention relates to an evaporator cartridge (10) as part of an inhaler (11), comprising a hollow body (12) with a continuous flow channel (13), a reservoir (14) for storing a composite formed from at least one active ingredient and matrix material as an inhalation medium (15) ), the reservoir (14) having at least one access opening (16) to the flow channel (13), and an evaporator unit (17), designed and set up to evaporate at least parts of the inhalation medium (15), namely to release the or each active ingredient the inhalation medium (15), which is characterized in that the vaporizer unit (17) comprises at least one laser light source (18) as the vaporizer organ, the laser light source (18) for emitting laser light pulses onto the composite formed from the active ingredient and matrix material as the inhalation medium (15) is trained and established. The invention also relates to a corresponding inhaler (11) and a method for vaporizing.
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators, umfassend einen Hohlkörper mit einem durchgängigen Strömungskanal, ein Reservoir zum Bevorraten eines aus mindestens einem Wirkstoff und Matrixmaterial gebildeten Verbundes als Inhalationsmedium, wobei das Reservoir mindestens eine Zugangsöffnung zum Strömungskanal aufweist, und eine Verdampfereinheit, ausgebildet und eingerichtet zum Verdampfen mindestens von Teilen des Inhalationsmediums, nämlich zum Lösen des oder jedes Wirkstoffs aus dem Inhalationsmedium.The invention relates to an evaporator cartridge as part of an inhaler, comprising a hollow body with a continuous flow channel, a reservoir for storing a composite formed from at least one active ingredient and matrix material as an inhalation medium, the reservoir having at least one access opening to the flow channel, and an evaporator unit set up for vaporizing at least parts of the inhalation medium, namely for releasing the or each active ingredient from the inhalation medium.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Inhalator, ausgebildet und eingerichtet zum Inhalieren von aus einem Inhalationsmedium freigesetzten Wirkstoffen, umfassend einen mindestens eine elektronische Steuereinheit und eine Energiequelle umfassenden Kartuschenträger sowie eine Verdampferkartusche.Furthermore, the invention relates to an inhaler, designed and set up for inhaling active substances released from an inhalation medium, comprising a cartridge carrier comprising at least one electronic control unit and an energy source, as well as an evaporator cartridge.
Die Erfindung befasst sich auch mit einem Verfahren zum Verdampfen mindestens von Teilen eines Inhalationsmediums innerhalb einer Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators, mit den Schritten: Bereitstellen eines Reservoirs, in dem das Inhalationsmedium, das aus einem mindestens einen Wirkstoff und Matrixmaterial umfassenden Verbund besteht, bevorratet ist, und Lösen mindestens des oder jedes Wirkstoffes aus dem Matrixmaterial mittels einer Verdampfereinheit, derart, dass mindestens Teile des Wirkstoffes verdampfen und zum Inhalieren bereitgestellt werden.The invention also relates to a method for vaporizing at least parts of an inhalation medium within a vaporizer cartridge as part of an inhaler, with the following steps: providing a reservoir in which the inhalation medium, which consists of a composite comprising at least one active ingredient and matrix material, is stored , and dissolving at least the or each active ingredient from the matrix material by means of a vaporizer unit, in such a way that at least parts of the active ingredient evaporate and are made available for inhalation.
Solche Verdampferkartuschen und Inhalatoren kommen in der Genussmittelindustrie, hier insbesondere im Zusammenhang mit einer elektronischen Zigarette, der so genannten E-Zigarette, sowie im pharmazeutischen/medizinischen Bereich zum Einsatz, um fluide und feste Genussmittel und/oder fluide und feste pharmazeutische/medizinische Produkte in Dampfform bzw. als Aerosole inhalieren zu können. Beim Konsumieren saugt üblicherweise eine Person an einem Mundstück der Verdampferkartusche oder des Inhalators, wodurch in dem durchgängigen Strömungskanal mit einer Lufteintrittsseite und im Bereich des Mundstückes mit einer Luftaustrittsseite ein Saugdruck entsteht, der einen Luftstrom durch den Strömungskanal erzeugt. Der Luftstrom kann aber auch maschinell z.B. durch eine Pumpe erzeugt werden. In dem Strömungskanal wird dem Luftstrom ein von der Verdampfereinheit bereitgestelltes, verdampftes Inhalationsmedium zugegeben, um der konsumierenden Person ein Aerosol oder ein Aerosol-Dampf-Gemisch zu verabreichen. Das Inhalationsmedium ist an der oder in der Verdampferkartusche bevorratet. Das Inhalationsmedium kann mindestens einen Wirkstoff mit oder ohne bereits bestehende galenische Formulierungen umfassen. Der oder jeder der vorgenannten Wirkstoffe kann aber auch im Verbund mit Matrixmaterial, das auch aus Wirkstoff gebildet sein kann, als Inhalationsmedium bereitgestellt sein.Such vaporizer cartridges and inhalers are used in the luxury goods industry, in particular in connection with an electronic cigarette, the so-called e-cigarette, as well as in the pharmaceutical / medical field, in order to convert fluid and solid luxury goods and / or fluid and solid pharmaceutical / medical products into To be able to inhale vapor form or as aerosols. When consuming, a person usually sucks on a mouthpiece of the vaporizer cartridge or the inhaler, which creates a suction pressure in the continuous flow channel with an air inlet side and in the area of the mouthpiece with an air outlet side, which creates an air flow through the flow channel. The air flow can also be generated mechanically, e.g. by a pump. In the flow channel, a vaporized inhalation medium provided by the vaporization unit is added to the air flow in order to administer an aerosol or an aerosol-vapor mixture to the person consuming it. The inhalation medium is stored on or in the vaporizer cartridge. The inhalation medium can comprise at least one active ingredient with or without already existing pharmaceutical formulations. The or each of the aforementioned active ingredients can, however, also be provided as an inhalation medium in combination with matrix material, which can also be formed from active ingredient.
Als Inhalationsmedium kommen unterschiedliche Mischungen mit verschiedenen Bestandteilen gleicher oder unterschiedlicher Dampfdichten zum Einsatz. Eine typische Mischung für den Einsatz in einer E-Zigarette weist z.B. Bestandteile von Glycerin und Propylenglycol auf, ggf. angereichert um Nikotin und/oder nahezu beliebige Geschmacksstoffe. Für den Einsatz im pharmazeutischen/medizinischen oder therapeutischen Bereich, z.B. zur Inhalation von systemisch oder pneumologisch wirksamen Medikamenten, kann die Mischung entsprechend pharmakologische Bestandteile und Wirkstoffe sowie Wirkstoffkombinationen aufweisen. In der pharmazeutischen/medizinischen Inhalationstherapie beinhalten flüssige oder feste Inhalationsmedien häufig Wirkstoffmoleküle mit einem Proteinanteil. Insbesondere für den Einsatz im pharmazeutischen/medizinischen oder therapeutischen Bereich ist eine hohe Bioverfügbarkeit, also der Anteil des Wirkstoffes, der unverändert im systemischen Kreislauf zur Verfügung steht, angestrebt.Different mixtures with different components of the same or different vapor densities are used as the inhalation medium. A typical mixture for use in an e-cigarette has, for example, components of glycerine and propylene glycol, possibly enriched with nicotine and / or almost any flavor. For use in the pharmaceutical / medical or therapeutic area, e.g. for the inhalation of systemically or pneumologically active drugs, the mixture can accordingly have pharmacological components and active ingredients as well as active ingredient combinations. In pharmaceutical / medical inhalation therapy, liquid or solid inhalation media often contain active ingredient molecules with a protein content. Particularly for use in the pharmaceutical / medical or therapeutic area, a high bioavailability, that is to say the proportion of the active ingredient that is available unchanged in the systemic circulation, is aimed for.
Die einzelnen Bestandteile der Verdampferkartusche, nämlich der Hohlkörper, das Reservoir und die Verdampfereinheit, können in einem gemeinsamen Bauteil zusammengefasst sein, wobei dieses Bauteil dann ein Einwegartikel ist, der für eine endliche Anzahl von Inhalationszügen durch eine konsumierende Person ausgelegt ist und zusammen mit einem Kartuschenträger als wiederverwendbarem Mehrwegartikel, der mindestens eine elektronische Steuereinheit und eine Energiequelle umfasst, einen Inhalator bildet. Die Steuereinheit und die Energiequelle können auch Bestandteil der Verdampferkartusche sein, so dass diese selbst den Inhalator bildet. Die Verdampferkartusche kann jedoch auch erst durch das Zusammenfügen mehrerer Bauteile gebildet sein, wobei einzelne Bauteile, nämlich insbesondere der Hohlkörper und die Verdampfereinheit, in dem Kartuschenträger als Mehrwegartikel angeordnet sind, und das Reservoir als separates Bauteil den Einwegartikel bildet. Letztlich lässt sich der Inhalator durch Austausch des Einwegartikels variabel einsetzen.The individual components of the vaporizer cartridge, namely the hollow body, the reservoir and the vaporizer unit, can be combined in a common component, this component then being a disposable item that is designed for a finite number of inhalations by a consuming person and together with a cartridge carrier as a reusable reusable article, which comprises at least one electronic control unit and an energy source, forms an inhaler. The control unit and the energy source can also be part of the vaporizer cartridge, so that this itself forms the inhaler. The vaporizer cartridge can, however, only be formed by joining several components, with individual components, namely in particular the hollow body and the vaporizer unit, being arranged in the cartridge carrier as reusable items, and the reservoir forming the disposable item as a separate component. Ultimately, the inhaler can be used variably by exchanging the disposable article.
Entsprechend sind der Einwegartikel und der Mehrwegartikel lösbar miteinander verbunden. Der Kartuschenträger als Mehrwegartikel umfasst üblicherweise mindestens eine elektronische Steuereinheit und eine Energiequelle. Die Energiequelle kann z.B. eine elektrochemische Einwegbatterie oder ein wiederaufladbarer elektrochemischer Akku, z.B. ein Li-lonen-Akku sein, mittels dem die Verdampfereinheit über elektrische Kontakte mit Energie versorgt wird. Die elektronische und/oder elektrische Steuereinheit dient zum Steuern der Verdampfereinheit innerhalb der Verdampferkartusche. Der Kartuschenträger kann aber auch Bestandteile der Verdampferkartusche umfassen. Der Einwegartikel kann als Ansteckteil an den Mehrwegartikel ansteckbar oder als Einsetzteil in den Mehrwegartikel einsetzbar ausgebildet sein. Anstelle einer Steckverbindung sind auch Schraubverbindungen, Schnappverbindungen oder andere Schnellverbindungen einsetzbar. Mit der Verbindung von Einwegartikel und Mehrwegartikel wird eine mechanische und elektrische Kopplung zur Bildung eines funktionsbereiten Inhalators hergestellt.Correspondingly, the disposable article and the reusable article are releasably connected to one another. The cartridge carrier as a reusable article usually comprises at least one electronic control unit and an energy source. The energy source can, for example, be a disposable electrochemical battery or a rechargeable electrochemical battery, for example a Be Li-ion battery, by means of which the evaporator unit is supplied with energy via electrical contacts. The electronic and / or electrical control unit is used to control the evaporator unit within the evaporator cartridge. The cartridge carrier can, however, also comprise components of the evaporator cartridge. The disposable article can be designed as a clip-on part so that it can be attached to the reusable article or can be inserted into the reusable article as an insert part. Instead of a plug connection, screw connections, snap connections or other quick connections can also be used. With the connection of disposable and reusable items, a mechanical and electrical coupling is established to form a functional inhaler.
Für eine besonders wirkungsvolle Inhalation, insbesondere im pharmazeutischen/medizinischen Bereich einhergehend mit einer gleichmäßigen und möglichst kleinen Größe der zu inhalierenden Aerosolpartikel, ist es notwendig, die Wirkstoffmoleküle in die Gasphase zu überführen. Die Verdampfung biologisch aktiver Wirkstoffe, nämlich insbesondere Biopharmazeutika mit Proteinanteil, gestaltet sich dabei besonders schwierig, da es bei der Beaufschlagung der Wirkstoffe mit elektrischer Energie zur thermischen Zersetzung der Wirkstoffe kommen kann. Bisherige Lösungen zum Bilden der Aerosole sind nicht in der Lage, zum einen den Wirkstoff in Molekülgröße zu bilden und zum anderen die Moleküle in die Gasphase zu überführen, ohne die Wirkstoffe bzw. Wirkstoffmoleküle zu beschädigen, nämlich insbesondere thermisch zu zersetzen.For particularly effective inhalation, especially in the pharmaceutical / medical field, accompanied by a uniform and as small as possible size of the aerosol particles to be inhaled, it is necessary to convert the active substance molecules into the gas phase. The evaporation of biologically active ingredients, namely in particular biopharmaceuticals with a protein content, turns out to be particularly difficult because the application of electrical energy to the active ingredients can lead to thermal decomposition of the active ingredients. Previous solutions for forming the aerosols are not able, on the one hand, to form the active ingredient in molecule size and, on the other hand, to transfer the molecules into the gas phase without damaging the active ingredients or active ingredient molecules, namely in particular thermally decomposing them.
Bei bekannten Lösungen bilden nämlich ein elektrisches Heizorgan und ein Dochtorgan die Verdampfereinheit. Das Inhalationsmedium dringt durch das Dochtorgan und trifft auf das Heizorgan, wo es durch Einbringung von Wärme/Hitze verdampft. Wie bereits geschildert, führt dies insbesondere bei biologisch aktiven Wirkstoffen, nämlich insbesondere Biopharmazeutika mit Proteinanteil, zu einer thermischen Zersetzung.In known solutions, namely, an electrical heating element and a wick element form the evaporator unit. The inhalation medium penetrates through the wick organ and hits the heating element, where it evaporates through the application of heat / heat. As already described, this leads to thermal decomposition, particularly in the case of biologically active ingredients, namely in particular biopharmaceuticals with a protein content.
Andere Lösungen nutzen zur Vermeidung der thermischen Zersetzung bei der Erzeugung des Wirkstoffaerosols in Verbindung mit der durch einen Einatemzug der nutzenden Person entstehenden Saugluft mechanische Treibkräfte, die z.B. durch eine Handbetätigung ausgelöst werden. In Kombination mit der Saugluft kommen auch Treibgase zum Einsatz. Optional ist auch der Einsatz von Kompressoren bekannt, um den medikamentösen Nebel mit Feintropfen zu erzeugen. Diese bekannten Lösungen weisen jedoch den Nachteil einer niedrigen Dosiergenauigkeit auf. Für eine hohe Bioverfügbarkeit der Wirkstoffe und eine effiziente Inhalationstherapie ist es notwendig, die Wirkstoffe in möglichst kleiner Form bereitzustellen, was durch die mechanische Zerstäubung nicht ausreichend gelingt. Im Übrigen ist die Handhabung solcher mechanischen Lösungen durch die notwendige Hand-Atemzug-Koordination schwierig, was gerade im pharmazeutischen/medizinischen Bereich die Gefahr fehlerhafter oder unvollständiger Behandlungen hervorruft.Other solutions use mechanical driving forces to avoid thermal decomposition during the generation of the active ingredient aerosol in connection with the suction air created by inhaling the person using them, which are triggered e.g. by manual actuation. Propellants are also used in combination with the suction air. The use of compressors is also known as an option to generate the medicinal mist with fine droplets. However, these known solutions have the disadvantage of low metering accuracy. For a high bioavailability of the active ingredients and an efficient inhalation therapy, it is necessary to provide the active ingredients in the smallest possible form, which is not sufficiently achieved by mechanical atomization. In addition, the handling of such mechanical solutions is difficult due to the necessary hand-breath coordination, which creates the risk of incorrect or incomplete treatments, especially in the pharmaceutical / medical field.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Verdampferkartusche zu schaffen, die eine schonende Bereitstellung gasförmiger Wirkstoffe gewährleistet. Mit schonend ist insbesondere beschrieben, dass die Wirkstoffmoleküle und jene mit Proteinanteil beschädigungsfrei, also ohne thermische Zersetzung, in die Gasphase überführt werden. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, einen entsprechenden Inhalator sowie ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen.The invention is therefore based on the object of creating a compact evaporator cartridge which ensures that gaseous active ingredients are provided gently. With gentle is described in particular that the active ingredient molecules and those with protein content are transferred into the gas phase without damage, i.e. without thermal decomposition. The task is still to propose a corresponding inhaler and a corresponding method.
Diese Aufgabe wird durch eine Verdampfereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verdampfereinheit mindestens eine Laserlichtquelle als Verdampferorgan umfasst, wobei die Laserlichtquelle zum Abgeben von Laserlichtpulsen auf den aus Wirkstoff und Matrixmaterial gebildeten Verbund als Inhalationsmedium ausgebildet und eingerichtet ist. Dadurch wird das Inhalationsmedium direkt mit Laserlichtpulsen beschossen. Die organischen Moleküle des Matrixmaterial absorbieren das Laserlicht, wodurch Teile der Oberfläche des Matrixmaterials einschließlich der darin eingebetteten Wirkstoffmoleküle aufgrund von Gitterrelaxation explosionsartig vom Rest des Matrixmaterials abgelöst und in die Umgebung geschleudert werden. Die Umgebung wird im vorliegenden Fall durch den Strömungskanal gebildet. Mit anderen Worten schießen gasförmige Partikel, also gasförmige Moleküle des Matrixmaterials mit eingebettetem Wirkstoffmolekül und/oder vereinzelte Wirkstoffmoleküle in den Strömungskanal, von wo sie durch das Saugen/Einatmen einer nutzenden Person eingeatmet werden. Dadurch, dass die Moleküle des Matrixmaterials und/oder des Wirkstoffes in der Gasphase zur Verfügung gestellt werden, wird ohne thermische Zersetzung eine hohe Bioverfügbarkeit bei der Lungenaufnahme erreicht, so dass eine effiziente Inhalationstherapie erreicht wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Benutzerfreundlichkeit bzw. Anwendersicherheit erhöht ist, also die Handhabung erleichtert wird, da auf eine Hand-Atemzug-Koordination verzichtet werden kann bzw. diese entfällt. Durch den Saugdruck kann z.B. das Auslösen der Laserlichtpulse gesteuert werden, so dass das Inhalieren ausschließlich durch das Saugen erfolgt. Das auf das Matrixmaterial treffende und eindringende Laserlicht führt dazu, dass die Wirkstoffmoleküle beim Freisetzen mit derselben Art der Ladung ionisiert werden, was bewirkt, dass einerseits einer „Verklumpung“ der gasförmigen Wirkstoffmoleküle vorgebeugt wird, und andererseits eine zielgerichtete Steuerung von Zielstellen für die Wirkstoffmoleküle ermöglicht ist, indem eine gegensätzliche Ladung oder ein elektrisches Feld an die jeweilige Zielregion am Patienten angelegt werden könnte (z.B. mittels dünner Nadeln, wie sie in der Akkupunktur zur Verwendung kommen).This object is achieved by an evaporator unit of the type mentioned at the outset in that the evaporator unit comprises at least one laser light source as an evaporator element, the laser light source being designed and set up as an inhalation medium for emitting laser light pulses onto the composite formed from active ingredient and matrix material. As a result, the inhalation medium is bombarded directly with laser light pulses. The organic molecules of the matrix material absorb the laser light, as a result of which parts of the surface of the matrix material including the active substance molecules embedded therein are detached explosively from the rest of the matrix material due to lattice relaxation and thrown into the environment. In the present case, the environment is formed by the flow channel. In other words, gaseous particles, that is to say gaseous molecules of the matrix material with an embedded active ingredient molecule and / or isolated active ingredient molecules, shoot into the flow channel, from where they are inhaled by a person using them sucking / inhaling. Because the molecules of the matrix material and / or the active ingredient are made available in the gas phase, high bioavailability is achieved during lung uptake without thermal decomposition, so that an efficient inhalation therapy is achieved. Another advantage of the solution according to the invention is that the user-friendliness or user safety is increased, that is to say the handling is made easier, since hand-breath coordination can be dispensed with or is dispensed with. The triggering of the laser light pulses can, for example, be controlled by the suction pressure so that inhalation takes place exclusively through suction. The laser light hitting and penetrating the matrix material causes the drug molecules to be ionized with the same type of charge when they are released, which on the one hand prevents "clumping" of the gaseous drug molecules and on the other hand enables targeted control of target sites for the drug molecules is by putting an opposing Charge or an electric field could be applied to the respective target region on the patient (e.g. by means of thin needles, such as those used in acupuncture).
Vorteilhafterweise liegen das wahlweise feste oder flüssige Matrixmaterial und der oder jeder Wirkstoff in kokristalliner Form vor, wobei das Matrixmaterial organische Moleküle mit daran gebundenen Wirkstoffmolekülen umfasst. Dieser Verbund als Inhalationsmaterial eignet sich besonders gut, um die Wirkstoffe in Form gasförmiger Wirkstoffmoleküle mittels Beaufschlagung mit Laserlicht in den Strömungskanal zu überführen. Das Inhalationsmedium kann eine mit Wirkstoffen benetzte Flüssigkeit oder ein aus flüssiger Grundsubstanz und Wirkstoff gebildete Flüssigkeitsmischung sein. Das Inhalationsmedium kann aber auch aus einem festen Material oder einer Materialmischung bestehen.The optionally solid or liquid matrix material and the or each active ingredient are advantageously present in cocrystalline form, the matrix material comprising organic molecules with active ingredient molecules bound thereto. This composite as an inhalation material is particularly suitable for transferring the active ingredients into the flow channel in the form of gaseous active ingredient molecules by exposure to laser light. The inhalation medium can be a liquid wetted with active ingredients or a liquid mixture formed from liquid basic substance and active ingredient. The inhalation medium can, however, also consist of a solid material or a mixture of materials.
Vorzugsweise ist das Matrixmaterial als Absorptionsorgan zum Absorbieren des Laserlichts ausgebildet und eingerichtet. Durch die Doppelfunktion des Matrixmaterials, nämlich als Trägerstoff für den oder jeden Wirkstoff einerseits und als Absorptionsorgan ohne chemische Veränderung des Matrixmaterials andererseits, ist eine besonders kompakte und einfache Bauweise realisiert.The matrix material is preferably designed and set up as an absorption element for absorbing the laser light. The double function of the matrix material, namely as a carrier for the or each active ingredient on the one hand and as an absorption organ without chemical changes to the matrix material on the other hand, results in a particularly compact and simple design.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Inhalationsmedium aus einem aus Matrixmaterial gebildeten, festen Substrat, auf das in unterschiedlichen Bereichen wahlweise derselbe Wirkstoff aufgebracht ist oder unterschiedliche Wirkstoffe aufgebracht sind. Damit ist auch die Einbettung eines Wirkstoffs oder mehrerer Wirkstoffe in das Matrixmaterial beschrieben. Besonders bevorzugt ist das Inhalationsmedium ein festes, aus kleinen organischen Molekülen bestehendes Matrixmaterial, das streifenförmig vorliegt und mit mindestens einem Wirkstoff belegt, vermischt oder anderweitig versehen ist. Dadurch ist eine kleine Dimensionierung der massenspektrometrischen Methode innerhalb einer Verdampferkartusche ermöglicht. Beispielsweise kann ein Streifen aus Inhalationsmedium vorgesehen sein, bei dem das Matrixmaterial einen einzigen Bereich eines Wirkstoffes aufweist. An dem oder auf dem Matrixmaterial können aber z.B. auch zwei oder mehr Bereiche vorgesehen sein, die unterschiedliche Wirkstoffe aufweisen, die dann nacheinander mit Laserlicht beaufschlagt und entsprechend freigesetzt werden können.In a preferred embodiment, the inhalation medium consists of a solid substrate formed from matrix material, to which either the same active ingredient is applied in different areas or different active ingredients are applied. This also describes the embedding of an active ingredient or several active ingredients in the matrix material. The inhalation medium is particularly preferably a solid matrix material consisting of small organic molecules, which is in the form of strips and coated, mixed or otherwise provided with at least one active ingredient. This enables the mass spectrometric method to be dimensioned small within an evaporator cartridge. For example, a strip of inhalation medium can be provided in which the matrix material has a single area of an active ingredient. On or on the matrix material, however, two or more areas can also be provided, for example, which have different active ingredients, which can then be exposed to laser light one after the other and released accordingly.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Laserlichtquelle innerhalb des Hohlkörpers dem Reservoir gegenüberliegend angeordnet ist, derart, dass die Laserlichtquelle einerseits und das Reservoir andererseits auf gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals liegen und die Laserlichtquelle durch die Zugangsöffnung auf das Reservoir gerichtet ist. Konkret ist die oder jede Laserlichtquelle Bestandteil der Verdampferkartusche und als solche in den Strömungskanal eingebettet. Das Einbetten kann in einer Ausnehmung des Strömungskanals oder einfach an einer Innenwand des Strömungskanals erfolgen. Entsprechendes gilt für das Reservoir. Damit ist ein direktes Beschießen des Inhalationsmediums durch die Laserlichtquelle, das zum Verdampfen des Inhalationsmediums führt, in besonders kompakter Weise realisiert. Sowohl die Laserlichtquelle als auch das Reservoir können auch als separates Teil z.B. mittels eines Trägers an den Strömungskanal oder in den Strömungskanal einsteckbar aufsetzbar oder anderweitig funktional gekoppelt ausgebildet sein.A particularly advantageous development is characterized in that the laser light source is arranged inside the hollow body opposite the reservoir, in such a way that the laser light source on the one hand and the reservoir on the other hand are on opposite sides of the flow channel and the laser light source is directed through the access opening onto the reservoir. Specifically, the or each laser light source is part of the evaporator cartridge and as such is embedded in the flow channel. The embedding can take place in a recess in the flow channel or simply on an inner wall of the flow channel. The same applies to the reservoir. Direct bombardment of the inhalation medium by the laser light source, which leads to the evaporation of the inhalation medium, is thus implemented in a particularly compact manner. Both the laser light source and the reservoir can also be designed as a separate part, for example by means of a carrier, so that they can be placed on the flow channel or plugged into the flow channel, or can be functionally coupled in some other way.
Vorzugsweise ist die Laserlichtquelle zum Ausgeben von elektromagnetischen Wellen der Wellenlänge zwischen etwa 100nm bis 1000000nm, bevorzugt 150nm bis 50000nm, und besonders bevorzugt 200nm bis 380nm ausgebildet und eingerichtet. The laser light source is preferably designed and set up to output electromagnetic waves with a wavelength between approximately 100 nm to 1000000 nm, preferably 150 nm to 50,000 nm, and particularly preferably 200 nm to 380 nm.
Weiter bevorzugt ist die Laserlichtquelle zum Ausgeben von Laserlicht der Pulsdauer von etwa 0,5ns bis 1000ns und besonders bevorzugt von 5ns bis 200ns ausgebildet und eingerichtet.The laser light source is further preferably designed and set up to output laser light with a pulse duration of approximately 0.5 ns to 1000 ns and particularly preferably of 5 ns to 200 ns.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Laserlichtquelle und mit Inhalationsmedium versehenem Reservoir gebildete Aerosolerzeugungseinheit innerhalb des Hohlkörpers im Bereich einer Lufteintrittsseite des Strömungskanals angeordnet ist. Die Einheit kann am äußersten freien Ende des Strömungskanals angeordnet sein. Die Einheit kann aber auch beabstandet zum freien Ende angeordnet sein, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Aerosolerzeugungseinheit näher an der Lufteintrittsseite als an der Luftaustrittsseite des Strömungskanals positioniert ist, um den Strömungseffekt innerhalb des Strömungskanals optimal nutzen zu können.A particularly advantageous embodiment is characterized in that an aerosol generation unit formed from a laser light source and a reservoir provided with inhalation medium is arranged inside the hollow body in the area of an air inlet side of the flow channel. The unit can be arranged at the outermost free end of the flow channel. The unit can also be arranged at a distance from the free end, it being particularly advantageous if the aerosol generating unit is positioned closer to the air inlet side than to the air outlet side of the flow channel in order to be able to optimally use the flow effect within the flow channel.
Vorteilhafterweise ist dem Strömungskanal ein elektrisches Feld zugeordnet, wobei auf gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals einerseits ein Pluspol und andererseits ein Minuspol zum Aufspannen des elektrischen Feldes ausgebildet sind. Das elektrische Feld kann sich im Wesentlichen entlang des gesamten Strömungskanals erstrecken. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass nur partiell ein elektrisches Feld ausgebildet ist. Es können auch mehrere elektrische Felder ausgebildet sein, indem z.B. zwei beabstandet zueinander angeordnete Pluspole ausgebildet sind, denen jeweils ein separater Minuspol zugeordnet ist. Mit dem oder jedem elektrischen Feld kann bewirkt werden, dass die Wirkstoffmoleküle in Richtung der Luftaustrittsöffnung des Strömungskanals für eine effizientere Inhalationstherapie beschleunigt werden.An electric field is advantageously assigned to the flow channel, with a positive pole on the one hand and a negative pole being formed on the opposite sides of the flow channel for spreading the electric field on the other. The electric field can extend essentially along the entire flow channel. But there is also the possibility that an electric field is only partially formed. Several electric fields can also be formed, for example by forming two positive poles arranged at a distance from one another, each of which is assigned a separate negative pole. The or each electric field can cause the active substance molecules to be accelerated in the direction of the air outlet opening of the flow channel for a more efficient inhalation therapy.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Laserlichtquelle bzw. mindestens die emittierten Laserlichtpulse hinsichtlich ihrer Richtung veränderbar ausgebildet. Mit dieser Option können unterschiedliche Bereiche des Inhalationsmediums mit Laserlicht beaufschlagt werden, um eine gleichmäßige Verdampfung und/oder ein sequenzielles Verdampfen unterschiedlicher Bereiche des Inhalationsmediums zum Freisetzen eines Wirkstoffes oder unterschiedlicher Wirkstoffe zu erzielen. Die Richtung der Laserlichtpulse kann gesteuert und/oder umgelenkt werden. In anderen Ausführungen kann auch die Laserlichtquelle selbst schwenkbar, drehbar, pendelnd oder anderweitig bewegbar ausgebildet sein. Das Laserlicht bzw. die Laserlichtpulse und/oder die Laserlichtquelle können kontinuierlich oder diskontinuierlich auf das Inhalationsmedium gerichtet werden. Entsprechend kann auch die Bewegung kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgebildet sein.In a particularly preferred embodiment, the laser light source or at least the emitted laser light pulses are designed to be changeable with regard to their direction. With this option, different areas of the inhalation medium can be exposed to laser light in order to achieve uniform evaporation and / or sequential evaporation of different areas of the inhalation medium to release an active ingredient or different active ingredients. The direction of the laser light pulses can be controlled and / or deflected. In other embodiments, the laser light source itself can also be designed to be pivotable, rotatable, pendulum or otherwise movable. The laser light or the laser light pulses and / or the laser light source can be directed continuously or discontinuously onto the inhalation medium. Correspondingly, the movement can also be continuous or discontinuous.
Besonders bevorzugt ist die Laserlichtquelle ortsfest ausgebildet, wobei der Laserlichtquelle ein bewegbares Spiegelelement zum Ausrichten der Laserlichtpulse zugeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Spiegelelement drehbar und/oder linear bewegbar ausgebildet. Durch das Drehen und/oder lineare Bewegen ist eine Art Pendelbewegung des Laserlichts erzeugbar, derart, dass nacheinander unterschiedliche Bereiche des Inhalationsmediums mit den Laserlichtpulsen beaufschlagbar sind.The laser light source is particularly preferably designed to be stationary, with the laser light source being assigned a movable mirror element for aligning the laser light pulses. The mirror element is advantageously designed to be rotatable and / or linearly movable. By rotating and / or linear movement, a kind of pendulum movement of the laser light can be generated in such a way that the laser light pulses can be applied to different areas of the inhalation medium one after the other.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an einem der Aerosolerzeugungseinheit entgegengesetzten Ende des Strömungskanals im Bereich einer Luftaustrittsseite ein Mundstück angeordnet. Damit bildet die Verdampferkartusche selbst einen Inhalator kompakter Bauweise.In a preferred embodiment, a mouthpiece is arranged at an end of the flow channel opposite the aerosol generation unit in the region of an air outlet side. The vaporizer cartridge itself thus forms an inhaler with a compact design.
Vorteilhafterweise ist die Laserlichtquelle an eine elektronische Steuereinheit angeschlossen, die wiederum mit einer Energiequelle verbunden ist. Steuereinheit und Energiequelle können integraler Bestandteil der Verdampferkartusche sein, wobei die Steuereinheit über Leitungen mit der oder jeder Laserlichtquelle in Verbindung steht. Die aus Energiequelle und Steuereinheit gebildete Einheit kann jedoch auch, z.B. mittels eines Trägers, unter Herstellung eines elektrischen Kontaktes zur Laserlichtquelle in die Verdampferkartusche steckbar ausgebildet sein.The laser light source is advantageously connected to an electronic control unit, which in turn is connected to an energy source. The control unit and energy source can be an integral part of the vaporizer cartridge, the control unit being connected to the or each laser light source via lines. The unit formed from the energy source and control unit can, however, also be designed to be plugged into the evaporator cartridge, e.g. by means of a carrier, with the establishment of an electrical contact to the laser light source.
Die Aufgabe wird auch durch einen Inhalator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verdampferkartusche nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet und eingerichtet ist. Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der Verdampferkartusche beschrieben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Passagen verwiesen wird.The object is also achieved by an inhaler of the type mentioned at the outset in that the vaporizer cartridge is designed and set up according to one or more of claims 1 to 13. The advantages resulting from this have already been described in connection with the evaporator cartridge, which is why reference is made to the corresponding passages in order to avoid repetition.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den eingangs genannten Schritten dadurch gelöst, dass zum Verdampfen des in dem Matrixmaterial gebundenen Wirkstoffs mindestens eine Laserlichtquelle auf das Inhalationsmedium gerichtet wird, und dass das Inhalationsmedium dann mit Laserlichtpulsen beaufschlagt wird, derart, dass das Matrixmaterial das Licht absorbiert und dadurch mindestens teilweise aus einer flüssigen oder festen Phase in eine Gasphase überführt wird. Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der Verdampferkartusche beschrieben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Passagen verwiesen wird.The object is also achieved by a method with the aforementioned steps in that at least one laser light source is directed at the inhalation medium to vaporize the active substance bound in the matrix material, and that the inhalation medium is then acted upon with laser light pulses such that the matrix material emits the light is absorbed and thereby at least partially converted from a liquid or solid phase into a gas phase. The advantages resulting from this have already been described in connection with the evaporator cartridge, which is why reference is made to the corresponding passages in order to avoid repetition.
Vorteilhafterweise werden Teile des Matrixmaterials mit den darin eingebetteten Wirkstoffmolekülen oberflächlich vom restlichen im Reservoir befindlichen Matrixmaterial abgelöst und aufgrund von Gitterrelaxation explosionsartig in die Umgebung geschleudert.Advantageously, parts of the matrix material with the active substance molecules embedded therein are detached on the surface from the remaining matrix material located in the reservoir and thrown explosively into the environment due to lattice relaxation.
Besonders bevorzugt wird Inhalationsmedium direkt mit Laserlichtpulsen mit einer Pulsdauer zwischen ca. 0,5ns bis 1000ns und besonders bevorzugt zwischen ca. 5ns bis 200ns beschossen.Inhalation medium is particularly preferably bombarded directly with laser light pulses with a pulse duration between approx. 0.5 ns to 1000 ns and particularly preferably between approx. 5 ns to 200 ns.
Vorteilhafterweise wird das Inhalationsmedium direkt mit elektromagnetischen Wellen der Wellenlänge zwischen etwa 100nm bis 1000000nm, bevorzugt 150nm bis 50000nm, und besonders bevorzugt 200nm bis 380nm beaufschlagt.The inhalation medium is advantageously acted upon directly by electromagnetic waves with a wavelength between approximately 100 nm to 1000000 nm, preferably 150 nm to 50,000 nm, and particularly preferably 200 nm to 380 nm.
Vorzugsweise werden die Wirkstoffmoleküle bei dem Phasenübergang von fest und/oder flüssig nach gasförmig ionisiert. Das vom Matrixmaterial absorbierte Laserlicht führt dazu, dass jeweils ein Proton auf ein Wirkstoffmolekül übertragen wird. Durch das Ionisieren wird ein „Verklumpen“ der Wirkstoffmoleküle wirksam verhindert. Des Weiteren kann der Transport der gasförmigen Aerosole beschleunigt und gezielt gesteuert werden, wodurch sich Zielstellen präziser erreichen lassen.The active substance molecules are preferably ionized during the phase transition from solid and / or liquid to gaseous form. The laser light absorbed by the matrix material leads to a proton being transferred to an active substance molecule. Ionization effectively prevents the active ingredient molecules from clumping together. Furthermore, the transport of the gaseous aerosols can be accelerated and controlled in a targeted manner, which means that target points can be reached more precisely.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird an die beim Verdampfen gewonnenen gasförmigen Wirkstoffmoleküle ein elektrisches Feld angelegt, derart, dass der Transport der Wirkstoffmoleküle in der Gasphase in Richtung einer Luftaustrittsseite einer Verdampferkartusche oder eines Inhalators beschleunigt wird. Das Anlegen des elektrischen Feldes erfolgt nach der Umwandlung des Inhalationsmediums in die Gasphase, also wenn sich die gasförmigen Wirkstoffmoleküle im Strömungskanal befinden. Neben der Beschleunigung der Wirkstoffmoleküle in Richtung der nutzenden Person ist auch eine gezielte Steuerung in Richtung der nutzenden Person gewährleistet.In an expedient development, an electric field is applied to the gaseous active substance molecules obtained during evaporation in such a way that the transport of the active substance molecules in the gas phase in the direction of an air outlet side of an evaporator cartridge or an inhaler is accelerated. The electrical field is applied after the inhalation medium has been converted into the gas phase, i.e. when the gaseous active substance molecules are in the flow channel. In addition to accelerating the drug molecules in the direction of the person using it, there is also a targeted control in the direction of the user guaranteed.
Besonders vorteilhaft wird das Verfahren mit einer Verdampferkartusche nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 oder einem Inhalator nach Anspruch 15 ausgeführt.The method is carried out particularly advantageously with a vaporizer cartridge according to one or more of claims 1 to 14 or an inhaler according to
Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildung zur Verdampferkartusche, zum Inhalator sowie zum Verfahren zum Verdampfen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdampferkartusche im Schnitt, und -
2 eine weitere Ausführungsform einer einen Inhalator bildendenden Verdampferkartusche im Schnitt.
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1 a schematic representation of a first embodiment of an evaporator cartridge according to the invention in section, and -
2 a further embodiment of a vaporizer cartridge forming an inhaler in section.
Die in der Zeichnung dargestellten Verdampferkartuschen bzw. Inhalatoren dienen zum Inhalieren von pharmazeutischen Wirkstoffen mit Proteinanteil. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise auch zum Inhalieren anderer Wirkstoffe und Wirkstoffkombinationen zu pharmazeutischen/medizinischen und/oder therapeutischen Zwecken sowie zum Inhalieren von Nikotin und/oder Geschmacksstoffe enthaltenden Tabakprodukten oder dergleichen ausgebildet und eingerichtet. In den dargestellten Ausführungsformen ist das Inhalationsmedium vor dem Verdampfen als fester Stoff bereitgestellt. Die Erfindung ist jedoch in entsprechender Weise auf flüssige Inhalationsmedien anwendbar.The vaporizer cartridges or inhalers shown in the drawing are used to inhale pharmaceutical active ingredients with a protein content. However, the invention is also designed and set up in the same way for inhaling other active ingredients and active ingredient combinations for pharmaceutical / medical and / or therapeutic purposes and for inhaling tobacco products or the like containing nicotine and / or flavorings. In the illustrated embodiments, the inhalation medium is provided as a solid substance prior to evaporation. However, the invention can be applied in a corresponding manner to liquid inhalation media.
In der Zeichnung ist eine Verdampferkartusche
Diese Verdampferkartusche
Die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Weiterbildungen stellen für sich betrachtet und in Kombination miteinander bevorzugte Ausführungsformen dar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Merkmale, die in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder der Zeichnung zusammengefasst oder in einer gemeinsamen Ausführungsform beschrieben sind, auch funktional eigenständig die weiter oben beschriebene Verdampferkartusche
Der Strömungskanal
Wie erwähnt, kann das Inhalationsmedium
Entsprechend ist das Matrixmaterial als Bestandteil des Inhalationsmediums
Optional besteht das Inhalationsmedium
Die Position der oder jeder Laserlichtquelle
Die Wellenlänge des Laserlichts ist so gewählt, dass die vorzugsweise organischen Matrixmoleküle das Laserlicht ohne chemische Veränderung absorbieren. Vorzugsweise ist die Laserlichtquelle
Die oder jede Laserlichtquelle
Die oder jede Laserlichtquelle
Zur Vervollständigung der Verdampferkartusche
Wie erwähnt kann die Verdampferkartusche
Im Folgenden wird das Verfahren zum Verdampfen mindestens von Teilen eines Inhalationsmediums
Erfindungsgemäß wird zum Verdampfen des in dem Matrixmaterial gebundenen Wirkstoffs mindestens eine Laserlichtquelle
Die Wellenlänge des Laserlichts kann variieren und hängt auch von der Zusammensetzung des Matrixmaterials ab. Bevorzugt wird das Inhalationsmedium
Beim Phasenübergang des Inhalationsmediums
Damit ist das grundsätzliche Funktionsprinzip der Verdampferkartusche
Besonders bevorzugt wird das Verfahren mit einer Verdampferkartusche
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