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Die vorliegende Erfindung betrifft ein wechselbares Mundstück für einen Inhalator, insbesondere für ein elektronisches Zigarettenprodukt, ein konventionelles Zigarettenprodukt oder einen medizinischen Inhalator, umfassend ein Gehäuse, das einen Innenraum bildet und eine Lufteinlassöffnung sowie eine Luftauslassöffnung aufweist, einen Adapter, über den das Mundstück mit einem mundseitigen Ende des Inhalators verbindbar ist, so dass die Lufteinlassöffnung in einem verbundenen Zustand strömungstechnisch mit dem Inhalator gekoppelt ist, und eine Datenerfassungseinrichtung, die wenigstens einen Sensor, einen Datenspeicher, einen Prozessor und einen Energiespeicher umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Kartuschensystem, ein Inhalationssystem sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines Systemzustandes eines Inhalators.
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Inhalatoren, seien es medizinische Inhalatoren, elektronische Zigaretten oder konventionelle Zigaretten, müssen höchsten Qualitätsstandards genügen. Um dies sicherzustellen, werden die Herstellungsprozesse solcher Produkte ständig optimiert. So wird versucht dem Endkunden ein Produkt anbieten zu können, das in einem idealen Betriebspunkt betrieben werden kann.
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Darüber hinaus ist es wünschenswert, den Inhalator während des gesamten Lebenszyklus unter optimalen Bedingungen betreiben zu können.
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Hierfür schlägt die
WO 2020/023547 A1 einen Inhalator mit einer Steuereinheit vor, die beispielsweise dazu eingerichtet ist, die Dosis eines zu inhalierenden Mediums präzise einzustellen.
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Ferner offenbart die
US 2016/0331025 A1 ein Verfahren, bei dem Nutzungsdaten eines elektronischen Verdampfungsgerätes an einen zentralen Server gesendet werden und dort eine Auswertung der Nutzungsdaten stattfindet, so dass ein Nutzungsprofil erstellt werden kann, das dann wiederum zur Einstellung des elektronischen Verdampfungsgeräts an dasselbe gesendet wird.
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Des Weiteren offenbart die
US 2016/0371437 A1 eine Datenerfassungseinrichtung, die mit einer konventionellen Zigarette oder einer elektrischen Zigarette gekoppelt werden kann. Mittels der Datenerfassungseinrichtung können Nutzungsdaten der Zigarette erfasst werden und diese an eine externe Speichereinrichtung übermittelt werden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bieten zwar Möglichkeiten, Nutzungsdaten zu erfassen, allerdings bieten diese keine zufriedenstellenden Lösungen hinsichtlich einer reproduzierbaren Erfassung der Daten, insbesondere hinsichtlich einer möglichst geringen Beeinträchtigung des Nutzes bei der Datenerfassung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein wechselbares Mundstück bereitzustellen, mit dem Betriebsparameter eines Inhalators zuverlässiger erfasst werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechend verbessertes Kartuschensystem, ein Inhalationssystem sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines Systemzustandes bereitzustellen.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass durch eine Abtrennung ein Strömungskanal im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist, der die Lufteinlassöffnung strömungstechnisch mit der Luftauslassöffnung verbindet, wobei die Datenerfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Datensatz umfassend wenigstens einen Betriebsparameter in Abhängigkeit einer strömungsmechanischen Bedingung innerhalb des Strömungskanals auf dem Datenspeicher zu speichern.
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Durch das Speichern der Daten in Abhängigkeit der strömungsmechanischen Bedingung im Strömungskanal kann eine hohe Datenqualität des gespeicherten Datensatzes erreicht werden. Die Erfindung hat erkannt, dass statistisch relevante Daten zur Ermittlung eines Systemzustandes nur unter bestimmten strömungsmechanischen Bedingungen generiert werden. Das Mundstück erlaubt es daher in effizienter Weise nur die benötigten Daten zu speichern. Des Weiteren kann durch diese Maßnahme eine vollautomatische Speicherung des Datensatzes erfolgen, ohne dass der Nutzer bewusst eingreifen muss.
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Durch die Abtrennung ist der Strömungskanal von dem übrigen Innenraum strömungstechnisch getrennt, vorzugsweise ist der Strömungskanal durch die Abtrennung hermetisch von dem übrigen Innenraum getrennt. Die Ausbildung eines separaten Strömungskanals im Inneren des Gehäuses erlaubt es, reproduzierbare Strömungsbedingungen zu schaffen, so dass die Datenerfassungseinrichtung miteinander vergleichbare Datensätze auf dem Datenspeicher sichern kann.
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Des Weiteren kann durch den separaten Strömungskanal eine optimale Strömungsführung im Inneren des Gehäuses erreicht werden, was im Ergebnis zu einer Reduktion des Strömungswiderstandes führt. Durch den minimierten Strömungswiderstand, wird ein Nutzer durch das Mundstück während eines Inhalationsvorgangs nicht beeinträchtigt oder beeinflusst. Dies ist insbesondere wichtig, weil es sich um ein auswechselbares Mundstück handelt, das mit einem separaten Inhalator betrieben wird. Der Nutzer ist üblicherweise an den Zugwiderstand des eigentlichen Inhalators gewöhnt. Durch den geringen Strömungswiderstand weicht der vom Nutzer wahrgenommene Zugwiderstand nur unwesentlich von dem Zugwiderstand des eigentlichen Inhalators ab, so dass die mittels des Mundstücks generierten Daten unter unverfälschten Bedingungen gewonnen werden.
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Der Strömungskanal kann beispielsweise vollständig durch die Abtrennung gebildet werden. Es ist aber beispielsweise auch möglich, dass der Strömungskanal nur teilweise durch die Abtrennung gebildet wird und die weitere Begrenzung des Strömungskanals durch einen Teil des Gehäuses erfolgt.
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Vorzugsweise ist auch die Datenerfassungseinrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet. Durch die Anordnung sowohl der Datenerfassungseinrichtung als auch des Strömungskanals innerhalb des Gehäuses wird ein kompaktes und leicht handhabbares Mundstück geschaffen.
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Vorzugsweise ist der Adapter dazu eingerichtet, mit einem inhalatoreigenen Inhalatormundstück verbunden zu werden. Durch diese Eigenschaft muss der Inhalator nicht modifiziert und/oder demontiert werden, um das Mundstück zum Einsatz zu bringen. Es genügt, das Inhalatormundstück mit dem Adapter zu verbinden, was beispielsweise durch einfaches Aufstecken erfolgen kann. Auf diese Weise können beliebige Inhalatortypen einfach und kostengünstig nachgerüstet werden.
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Vorzugsweise ist die Datenerfassungseinrichtung dazu eingerichtet, einen Inhalationszug, also einen sogenannten Puff, anhand der strömungsmechanischen Bedingungen in dem Strömungskanal zu detektieren. Die Anmeldung hat erkannt, dass insbesondere Betriebsparameter, die während des Inhalationszuges generiert werden oder den Inhalationsvorgang selbst beschreiben, dazu geeignet sind, einen Rückschluss auf den Systemzustand des mit dem Mundstück verbundenen Inhalators zu ziehen.
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Weiter vorzugsweise erfolgt das Speichern des Datensatzes in Abhängigkeit der Detektion eines Inhalationszuges. Es hat sich gezeigt, dass eine oder mehrere der strömungsmechanischen Bedingungen in dem Strömungskanal, die sich während eines Inhalationszuges einstellen, eine geeignete Bedingung darstellen, um den Datensatz zu generieren und zu speichern. Vorzugsweise wird pro detektiertem Inhalationszug genau ein Datensatz generiert. Insbesondere für die automatische Erhebung, relevanter statistischer Daten hat sich diese Bedingung als vorteilhaft erwiesen. Basierend auf so gewonnenen Daten können fundiert Rückschlüsse auf den technischen Zustand eines Systems gezogen werden, beispielsweise auf den Zustand des mit dem Mundstück verbundenen Inhalators. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise als strömungsmechanische Bedingung in dem Strömungskanal auch das Über- oder Unterschreiten einer Temperatur oder eine Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Strömungskanals herangezogen werden.
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Vorzugsweise umfasst die Datenerfassungseinrichtung einen oder mehrere der folgenden Sensoren: einen Drucksensor zur Detektion eines Luftdrucks in dem Strömungskanal; einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur innerhalb des Strömungskanals; einen Umgebungstemperatursensor zum Erfassen der Temperatur in der Umgebung des Mundstücks; einen GPS-Empfänger zum Erfassen der aktuellen Position des Mundstücks; einen Beschleunigungssensor zum Erfassen der Ausrichtung des Mundstücks im Raum; und/oder einen Sensor zum Erfassen des Strömungswiderstandes in dem Strömungskanal. Es hat sich gezeigt, dass mit diesen Sensoren besonders vorteilhaft Betriebsparameter erfasst werden können.
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Vorzugsweise sind einer oder mehrere dieser Sensoren zusätzlich zu dem Drucksensor zur Detektion des Strömungskanaldrucks vorgesehen. Der mittels des Drucksensors detektierte Luftdruck innerhalb des Strömungskanals wird vorzugsweise zur Detektion eines Inhalationszuges genutzt. Durch den Drucksensor lässt sich auf einfache Weise der Beginn und das Ende eines Inhalationszuges detektieren.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Datenerfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Datensatz mit einem Zeitstempel zu versehen. Durch den Zeitstempel können die erfassten Betriebsparameter zeitlich eindeutig zugeordnet werden, so dass die Betriebsparameter auch im zeitlichen Verlauf analysiert werden können. Vorzugsweise umfasst der Zeitstempel ein mit dem Inhalationszug, dem Puff, korrespondierendes Datum und/oder eine mit dem Inhalationszug korrespondierende Uhrzeit, beispielsweise den Zeitpunkt, an der der Beginn eines Puffs detektiert wird.
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Zum Generieren des Zeitstempels umfasst die Datenerfassungseinrichtung vorzugsweise eine Echtzeit-Uhr (Real Time Clock; RTC), beispielsweise in Form einer Hardware-Uhr oder einer Software-Uhr, deren Uhrzeit und Datumsinformation genutzt werden kann, um die Datensätze mit einem Zeitstempel zu versehen.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der gespeicherte Datensatz wenigstens einen der nachfolgenden Betriebsparameter umfasst: eine Mundstück-ID; eine Inhalationszug-ID; eine Inhalationszugdauer (sogenannte Puff-Dauer); eine Temperatur innerhalb des Strömungskanals, eine Temperatur in der Umgebung des Mundstücks; Lagedaten, die einen Rückschluss auf die Ausrichtung des Mundstücks im Raum erlauben; Koordinaten, die einen Rückschluss auf die Position des Mundstücks erlauben; Strömungswiderstandsdaten, die einen Rückschluss auf den Strömungswiderstand in dem Strömungskanal zulassen. Diese Betriebsparamter haben sich als besonderes vorteilhaft für eine spätere Auswertung zu Ermittlung eines Systemzustandes des Inhalators erwiesen. Durch die Temperatur innerhalb des Strömungskanals kann auf die Temperatur des Aerosols, das beispielsweise durch einen Verdampfer des Inhalators generiert wird, geschlossen werden; somit sind beispielsweise Rückschlüsse auf den Systemzustand des Verdampfers möglich.
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Unter einer ID ist im Sinne dieser Anmeldung ein eindeutiger Identifikationscode, beispielsweise umfassend einen Buchstaben- und/oder Zahlencode gemeint. Damit lassen sich die übrigen Betriebsparameter eindeutig einem bestimmten Mundstück und/oder einem konkreten Inhalationszug, auch Puff genannt, zuordnen.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Mundstück eine Datenschnittstelle zum Übermitteln des wenigstens einen gespeicherten Datensatzes umfasst. Aufgrund der Datenschnittstelle muss die Auswertung der Betriebsparameter nicht durch das Mundstück selbst erfolgen, sondern kann an eine externe Auswerteeinrichtung ausgelagert werden. Die Datenschnittstelle kann beispielsweise eine Kontakt-Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine USB-Schnittstelle, weiter beispielsweise im USB-C Format. Durch eine solche Schnittstelle kann eine einfache und kostengünstige Datenverbindung zwischen dem Mundstück und einer externen Auswerteeinrichtung hergestellt werden.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Datenschnittstelle eine Drahtlosschnittstelle aufweist, umfassend ein Bluetooth-Modul, ein Mobilfunk-Modul und/oder ein WiFi-Modul.
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Die Mobilfunk-Schnittstelle kann beispielsweise ein sogenanntes 5G-Modul umfassen. Selbstverständlich kann die Mobilfunkschnittstelle auch nach einem anderen gängigen Standard arbeiten.
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Die Bluetooth-Schnittstelle kann beispielsweise genutzt werden, um den wenigstens einen Datensatz mittels einer Applikation auf ein Nutzerendgerät, auf ein Smartphone oder einen Laptop, zu übertragen, so dass der wenigstens eine Datensatz dann mittels einer Internetverbindung zu der externen Auswerteeinrichtung übertragen werden kann; vorzugsweise kann so der wenigstens eine erstellte Datensatz in einer Cloud gespeichert werden, die dem Nutzer einen ortsunabhängigen Zugriff ermöglicht.
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Vorzugsweise sind die Verbindungsdaten zum Herstellen der Verbindung über die Drahtlosschnittstelle vorgespeichert. Darunter ist zu verstehen, dass die Verbindungsinformationen bereits bei der Auslieferung des Mundstücks, beispielsweise auf dem Datenspeicher, gespeichert sind. So können beispielsweise die Zugangsdaten für das Mobilfunkmodul auf einer SIM-Karte oder eSim vorgespeichert sein.
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Sofern die Datenschnittstelle ein Mobilfunkmodul umfasst, kann das Mundstück beispielsweise als autarkes Internetendgerät betrieben werden. Über das Mobilfunkmodul kann ein Datensatz beispielsweise direkt nach jedem Inhalationszug an eine externe Auswerteinrichtung, beispielsweise an einen Server, übermittelt werden. Alternativ kann die Übertragung auch in regelmäßigen Zeitintervallen, beispielsweise täglich oder wöchentlich, erfolgen und/oder wenn eine vordefinierte Anzahl an Datensätzen, beispielsweise 50 oder 100 Datensätze, generiert und gespeichert wurde.
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Vorzugsweise ist der Adapter durch einen Teil des Gehäuses gebildet. Weiter vorzugsweise ist der Adapter durch eine Aufnahme gebildet, in die der Inhalator hineinragen kann und zwar derart, dass das Herausrutschen des Inhalators durch einen Kraftschluss zwischen dem Mundstück und dem Inhalator verhindert wird. Das Inhalatormundstück wird somit von dem Adapter fest gehalten. Die Außenkontur des Inhalators weist daher im Vergleich zu der Innenkontur des Adapters ein minimales Übermaß auf. Damit das Mundstück auch im mobilen Einsatz im verbundenen Zustand gesichert ist, kann das Mundstück ein zusätzliches Sicherungselement aufweisen, durch das das Herausrutschen des Inhalators aus dem Adapter zusätzlich durch eine formschlüssige Verbindung verhindert wird.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Lufteinlassöffnung an einer ersten, dem Adapter zugeordneten Stirnseite des Mundstücks angeordnet ist, und die Luftauslassöffnung an einer zweiten, dem Adapter abgewandten mundseitigen Stirnseite des Mundstücks angeordnet ist. Der Strömungskanal verläuft somit zwischen zwei sich vorzugsweise gegenüberliegenden Stirnflächen, so dass die Luftauslassöffnung eine ähnliche Anordnung und Ausrichtung gegenüber dem Mundstück aufweist wie die inhalatoreigene Auslassöffnung gegenüber dem inhalatoreigenen Mundstück.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Strömungskanal die Lufteinlassöffnung auf direktem Weg mit der Luftauslassöffnung verbindet. Durch diese Maßnahme kann der Strömungswiderstand innerhalb des Strömungskanals weiter reduziert werden. Dies führt erstens dazu, dass durch Messungen im Strömungskanal des Mundstücks noch besser auf den Systemzustand des Inhalators geschlossen werden kann. Zweitens wird damit für den Nutzer das Zugverhalten während des Inhalationszuges bestmöglich an das Zugverhalten des Inhalators angepasst.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Datenerfassungseinrichtung durch einen Träger, der sich an der Innenwand des Gehäuses abstützt, und durch eine Außenfläche der den Strömungskanal bildenden Abtrennung gelagert ist. Eine solche Lagerung der Datenerfassungseinrichtung ist vorteilhaft, weil Sensoren so auf konstruktiv einfache Weise in den Strömungskanal hineinragen können. Ferner erlaubt eine solche Lagerung eine kompakte Bauform und einen gewichtsparenden Aufbau des Mundstücks, was für die Handhabung und Akzeptanz des zusätzlichen Mundstücks von entscheidender Bedeutung ist.
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Vorzugsweise umfasst die Datenerfassungseinrichtung wenigstens eine Platine, auf der die elektrischen Komponenten der Datenerfassungseinrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise ist diese Platine dann mit dem Träger verbunden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kartuschensystem umfassend eine Kartusche mit einem kartuscheneigenen Kartuschenmundstück, einem Reservoir mit einer zu verdampfenden Substanz und einer Zugabevorrichtung zur Zugabe der verdampften Substanz in einen Luftstrom, wobei das Kartuschensystem ein Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst, wobei der Adapter des Mundstücks mit dem Kartuschenmundstück lösbar verbunden ist. Die Kartusche ist beispielsweise dazu eingerichtet, zusammen mit weiteren Komponenten, insbesondere mit einem Energiespeicher, einen Inhalator zu bilden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reservoir um einen Tank, in dem eine zu verdampfende Flüssigkeit gespeichert ist, die dann durch die Zugabevorrichtung umfassend einen Verdampfer verdampft wird. In einer alternativen Ausführungsform kann das Reservoir auch einen Tabaksubstanz enthalten, die durch eine Zugabevorrichtung umfassend eine Heizeinrichtung erhitzt wird, so dass sich bestimmte Inhaltsstoffe der Tabaksubstanz verflüchtigen.
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Vorzugsweise ist die Form der Außenkontur des Mundstücks der Form des Inhalatormundstückes nachgeahmt, auch wenn das Mundstück diese Form in einem größeren Maßstab nachahmt.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Inhalationssystem umfassend einen Inhalator mit einem inhalatoreigenen Inhalatormundstück, einem Reservoir mit einer zu verdampfenden Substanz und einer Zugabevorrichtung zur Zugabe der verdampften Substanz in einen Luftstrom und einen Energiespeicher, wobei das Inhalationssystem ein Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst, wobei der Adapter des Mundstücks mit dem Inhalatormundstück lösbar verbunden ist. Der Inhalator kann dementsprechend auch die vorangehend beschriebene Kartusche umfassen.
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Vorzugsweise ist die Form der Außenkontur des Mundstücks der Form des Kartuschenmundstückes nachgeahmt, auch wenn das Mundstück diese Form in einem größeren Maßstab nachahmt.
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Alternativ zu der Befestigung bzw. Koppelung des Mundstücks mit einem Inhalator oder einer Kartusche kann das Mundstück mittels seines Adapters auch an einer konventionellen Tabak-Zigarette befestigt werden. Der Adapter wird dann auf den Filter der konventionellen Zigarette aufgesteckt.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln eines Systemzustandes eines Inhalators umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Montieren eines Mundstücks nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auf einem inhalatoreigenen Inhalatormundstück;
- b) Ermitteln und Speichern von wenigstens einem Betriebsparameter für einen Inhalationszug als Datensatz auf dem Datenspeicher;
- c) Zuordnen eines Zeitstempels zu dem Datensatz auf dem Datenspeicher;
- d) Übermitteln einer Vielzahl an gespeicherten Datensätzen mittels einer Datenschnittstelle an eine externe Auswerteeinrichtung; und
- e) Auswerten der Datensätze mittels der externen Auswerteeinrichtung.
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Vorzugsweise wird in dem Verfahrensschritt b) bei jedem detektierten Inhalationszug ein Datensatz generiert und auf dem Datenspeicher gesichert.
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Vorzugsweise wird in dem Verfahrensschritt c) bereits mit dem Speichern der Betriebsparameter der Datensatz mit dem entsprechenden Zeitstempel versehen.
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Vorzugsweise wiederholen sich die Schritte a) bis b) solange, bis genügend Datensätze generiert wurden. Erst dann folgen die Verfahrensschritte d) und e).
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Vorzugsweise werden im Verfahrensschritt d) eine Vielzahl an Datensätzen, beispielsweise mehrere hundert Datensätze, an die externe Auswerteinrichtung übertragen. Mittels der externen Auswerteinrichtung können dann Berechnungsschritte erfolgen, die einen Rückschluss auf den Systemzustand des Inhalators erlauben, der über den Adapter mit dem Mundstück verbunden ist oder war.
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Nur zur Veranschaulichung wird anhand eines einfachen Beispiels erläutert, wie beispielsweise ein Parameter ermittelt werden kann, der Rückschlüsse auf die Gesamtbetriebsdauer eines Verdampfers des Inhalators zulässt: Summiert man die in den einzelnen Datensätzen gespeicherte Werte der Inhalationszugdauer, dann erhält man einen Wert, der die Dauer sämtlicher Inhalationszüge repräsentiert. Wenn beispielsweise ein Verdampfer nur während eines Inhalationszuges aktiviert ist, kann so relativ genau die Gesamtbetriebsdauer des Inhalators ermittelt werden. Ferner kann abhängig von dem Ergebnis, beispielsweise bei Über- oder Unterschreiten eines Schwellwertes eine Handlungsaufforderung, beispielsweise das Reinigen des Verdampfers oder eine andere Instandhaltungsmaßnahme, generiert werden. Diese Handlungsaufforderung kann beispielsweise über einen separaten Kommunikationskanal an den Nutzer übertragen werden. Denkbar ist beispielsweise eine Übermittlung über eine Datenverbindung auf das Smartphone eines Nutzers.
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In einem weiteren Verfahrensschritt kann sich daran noch das Durchführen der vorgeschlagenen Handlungsaufforderung durchgeführt werden. Sofern beispielsweise eine Instandhaltungsmaßnahme an den Inhalator durchgeführt wird, kann dessen Systemzustand verbessert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Mundstücks;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Inhalationssystems;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Inhalationssystems;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Kartuschensystems; und
- 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ermitteln eines Systemzustandes eines Inhalators.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein wechselbares Mundstück 1 umfassend ein Gehäuse 3, das einen Innenraum 4 gegenüber einer Umgebung 36 abgrenzt. Ferner weist das Gehäuse 4 eine aufgrund der Perspektive nicht ersichtliche Lufteinlassöffnung 5a und eine Luftauslassöffnung 5b auf. Die Lufteinlassöffnung 5a ist mit der Luftauslassöffnung 5b strömungstechnisch über einen Strömungskanal 14 verbunden. Der Strömungskanal 14 verläuft im Inneren des Gehäuses 3 und wird durch eine Abtrennung 13 von dem übrigen Innenraum 4 abgetrennt. Die Lufteinlassöffnung 5a und die Luftauslassöffnung 5b sind an gegenüberliegenden Stirnseiten 19 und 20 des Mundstücks 1 angeordnet, wobei sich der Strömungskanal 14 geradlinig zwischen diesen Stirnseiten 5a und 5b erstreckt. Die Lufteinlassöffnung 5a ist damit auf direktem Weg mit der Luftauslassöffnung 5b verbunden.
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Des Weiteren umfasst das Mundstück 1 einen Adapter 6, der dazu eingerichtet ist, einen Inhalator 2 (siehe 2) mit seinem mundseitigen Ende 7, das ein Inhalatormundstück 101 umfasst, aufzunehmen. Das Mundstück 1 ersetzt damit im verbundenen Zustand die Funktion des von ihm mittels des Adapters 6 aufgenommenen Inhalatormundstückes 101.
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Ferner ist als Bestandteil des Mundstücks 1 eine Datenerfassungseinrichtung 8 vorgesehen, die einen Prozessor 11, einen Energiespeicher 12, einen Datenspeicher 10, eine Datenschnittstelle 18 und wenigstens einen Sensor 9 (siehe 3) umfasst. Der Prozessor 11, der Datenspeicher 10, und die Datenschnittstelle sind auf der Oberseite einer Platine 30 angeordnet. Der Energiespeicher 12 ist an einer Unterseite der Platine 30 angeordnet.
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Ausgehend von einer Innenwand 31 des Gehäuses 3 erstreckt sich ein Träger 21, der dazu eingerichtet ist, die Datenerfassungseinrichtung 8 innerhalb des Gehäuses 3 zu lagern. Der Träger 31 stützt die Datenerfassungseinrichtung 8 über deren Energiespeicher 12 ab. Des Weiteren bildet der Träger 21 eine Lagerung für die den Strömungskanal 14 bildende Abtrennung 13. Zusätzlich wird die Datenerfassungseinrichtung 8 auch durch eine plane Außenfläche 22 der Abtrennung 13 gelagert. Wie ebenfalls aus 1 ersichtlich ist, erstreckt sich ausgehend von der Innenwand 31 noch ein weiterer Träger 32, der ebenfalls zur Lagerung der den Strömungskanal 14 bildenden Abtrennung 13 eingerichtet ist. Somit ist der Strömungskanal 14 zwischen zwei Trägern 21 und 32 gelagert. Durch eine derartige Lagerung des Strömungskanals 14 und der Datenerfassungseinrichtung 8 im Innenraum 4 des Gehäuses 3, kann ein zuverlässiger Betrieb auch im mobilen Einsatz gewährleistet werden.
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2 zeigt ein Inhalationssystem 100 umfassend den Inhalator 2, der mit dem in 1 gezeigten Mundstück 1 verbunden ist. Das Mundstück 1 befindet sich in 2 im sogenannten verbundenen Zustand.
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Damit das Mundstück 1 auch im mobilen Einsatz im verbunden Zustand gesichert ist, weist das Mundstück 1 ein zusätzliches Sicherungselement 33 auf, durch das das Herausrutschen des Inhalators 2 aus dem Adapter 8 durch eine formschlüssige Verbindung verhindert wird. Das Sicherungselement 33 greift dafür in eine Nut an einer Außenseite des Inhalators 2 ein.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Inhalationssystems 100 umfassend den verkürzt dargestellten Inhalator 2 und das Mundstück 1. Des Weiteren zeigt 3 eine externe Auswerteeinrichtung 23, an die das Mundstück 1 den wenigstens einen Datensatz 15 übermitteln kann.
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Das in 3 dargestellte Mundstück 1 entspricht dem Mundstück 1 aus 1, wobei bei der nachfolgenden Erläuterung des in der 3 gezeigten Mundstücks 1 zur Vermeidung von Wiederholungen nur auf die Merkmale eingegangen wird, die nicht bereits aus der 1 ersichtlich sind. Der Energiespeicher 12 und der Prozessor 11 sind beispielsweise in 3 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Der Inhalator 2 umfasst einen inhalatoreigenen Strömungskanal 24, in dem während eines Inhalationszuges an einem Inhalatormundstück 101 die Luft entlang einer Strömungsrichtung 35 strömt. Das Inhalatormundstück 101 ist dazu eingerichtet, bei nicht aufgesetztem Mundstück 1 von einem Nutzer zwischen die Lippen genommen zu werden, so dass durch Saugen daran ein Unterdruck in dem inhalatoreigenen Strömungskanal 24 entsteht.
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Ferner umfasst der Inhalator 2 einen Energiespeicher 26, ein Reservoir 28 in Form eines Flüssigkeitstankes enthaltend eine zu verdampfende Flüssigkeit und eine Zugabevorrichtung 27 in Form eines Verdampfers. Die Zugabevorrichtung 27 wird von dem Energiespeicher 26 mit Energie versorgt, so dass die Flüssigkeit aus dem Reservoir 28 verdampft werden kann. Die verdampfte Flüssigkeit wird dann dem Luftstrom im inhalatoreigenen Strömungskanal 24 beigemischt.
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Der Adapter 6 des Mundstücks 1 umgreift das Inhalatormundstück 101, so dass der Inhalator 2 mit seinem Inhalatormundstück 101 in das Mundstück 1 hineinragt, bis er an einer Stirnseite 19 zur Anlage gelangt. Somit wird das Inhalatormundstück 101 von dem Adapter 6 in einer vordefinierten Position gehalten, in der sichergestellt ist, dass der Strömungskanal 24 des Inhalators 2 mit dem Strömungskanal 14 des Mundstücks 1 gekoppelt ist.
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Die Außenflächen des Inhalatormundstückes 101 weisen gegenüber den Innenflächen des Adapters 6 ein Übermaß auf, so dass das Inhalatormundstück 101 in dem Adapter 6 durch eine kraftschlüssige Verbindung gehalten wird. Durch das Übermaß des Inhalatormundstückes 101 kann sichergestellt werden, dass der Übergang zwischen den Strömungskanälen 24 und 14 zuverlässig gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
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Der Strömungskanal 14 des Mundstücks 1 erstreckt sich von einer Lufteinlassöffnung 5a an der Stirnseite 19, die dem Adapter 6 zugeordnet ist, bis zu einer Luftauslassöffnung 5b an einer dem Adapter 6 abgewandten Stirnseite 20 des Mundstücks 1. Ferner ist erkennbar, dass der Strömungskanal 14 die Lufteinlassöffnung 5a auf direktem Weg mit der Luftauslassöffnung 5b verbindet. Durch eine solche Ausgestaltung des Strömungskanals 14 kann sichergestellt werden, dass in dem Mundstück 1 annähernd dieselben strömungsmechanischen Bedingungen herrschen wie in dem Strömungskanal 24 des Inhalators 2.
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Innerhalb des Gehäuses 3 ist ferner eine Datenerfassungseinrichtung 4 vorgesehen, die eine Reihe von Sensoren 9a bis 9f umfasst, die in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
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Ein Drucksensor 9a, ein Temperatursensor 9b sowie ein Sensor zum Erfassen des Strömungswiderstands 9f sind derart angeordnet, dass sie mit dem Strömungskanal 14 strömungstechnisch verbunden sind, bzw. in diesen hineinragen. Mittels dieser Sensoren 9a, 9b, 9f können strömungsmechanische Parameter innerhalb des Strömungskanals 14 erfasst werden, beispielsweise der Luftdruck, die Strömungsgeschwindigkeit, der Strömungswiderstand und/oder die Temperatur.
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Ferner ist in strömungstechnischer Verbindung zur Umgebung 36 der Umgebungstemperatursensor 9c vorgesehen. Des Weiteren umfasst die Datenerfassungseinrichtung 8 einen GPS-Empfänger 9d und einen Beschleunigungssensor 9e.
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Alternativ oder zusätzlich können auch weitere Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise ein Hygrometer, die dann beispielsweise strömungstechnisch mit dem Strömungskanal 14 oder mit der Umgebung 36 verbunden sein können.
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Mittels der Sensoren 9 können Betriebsparamter 16 erfasst werden, die dann auf dem Datenspeicher 10 gespeichert werden. Ferner ist eine Hardware-Uhr 37 vorgesehen, mittels derer die Daten für einen Zeitstempel 17, also Datum und Uhrzeit, generiert werden können.
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Das Datenerfassungssystem 8 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der strömungsmechanischen Bedingung in dem Strömungskanal 14, einen Datensatz 15 zu generieren und auf dem Datenspeicher 10 zu speichern. Eine solche strömungsmechanische Bedingung kann beispielsweise das Abfallen des Druckes unterhalb eines bestimmten Wertes sein. Durch den Druckabfall kann insbesondere der Beginn und das Ende eines Inhalationsvorgangs detektiert werden und somit gleichzeitig auch die Inhalationszugdauer 16c als Betriebsparameter ermittelt werden.
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Weitere Betriebsparamter 16, die als Bestandteil des Datensatzes 15 gespeichert werden, können sein: eine Mundstück-ID 16a hinterlegt auf dem Datenspeicher 10; eine Inhalationszug-ID 16b generiert durch den Prozessor 11; eine Inhalationszugdauer 16c; eine Temperatur 16d innerhalb des Strömungskanals 14 ermittelt durch den Temperatursensor 9b; eine Temperatur 16e in der Umgebung 36 des Mundstücks 1 ermittelt durch den Umgebungstemperatursensor 9c; Lagedaten 16f, die einen Rückschluss auf die Ausrichtung des Mundstücks 1 im Raum erlauben, ermittelt durch den Beschleunigungssensor 9e; Koordinaten 16g, die einen Rückschluss auf die Position des Mundstücks 1 erlauben, ermittelt durch den GPS-Empfänger 9d; und/oder Strömungswiderstandsdaten 16h, die einen Rückschluss auf den Strömungswiderstand in dem Strömungskanal 14 zulassen, ermittelt durch den Sensor 9f zum Erfassen des Strömungswiderstandes.
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Sowohl die automatische Speicherung der Betriebsparamter 16 in Form eines Datensatzes 15 auf dem Datenspeicher 10 sowie das Versehen dieses Datensatzes 15 mit einem Zeitstempel 17 erfolgt durch einen auf dem Datenspeicher 10 gespeicherten Programmcode, der durch den Prozessor 11 ausführbar ist.
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Die Datenerfassungseinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, eine Vielzahl von Datensätzen 15 auf dem Datenspeicher 10 zu speichern, vorzugsweise mehrere hundert oder gar mehrere tausend Datensätze 15. Dadurch können die Betriebsparameter 16 über einen längeren Nutzungszeitraum bis hin zu einem Lebenszyklus eines Inhalators 2 gespeichert werden. Sobald die Datenerfassungseinrichtung 8 mittels ihrer Datenschnittstelle 18 mit der externen Auswerteeinrichtung 23 verbunden ist, können sämtliche gespeicherte Datensätze 15, beispielsweise in Form eines Datenpakets, an die externe Auswerteeinrichtung 23 übertragen werden.
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Gemäß der in der 3 dargestellten Ausführungsform wird der Datensatz 15 unmittelbar über ein Bluetooth-Modul der Datenschnittstelle 18 an die externe Auswerteeinrichtung übermittelt.
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Die externe Auswerteeinrichtung 23 umfasst eine Empfangsschnittstelle 34 in Form eines Bluetooth-Moduls zum Empfangen des wenigstens eines Datensatzes 15.
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Selbstverständlich kann die Datenschnittstelle 18 alternativ oder zusätzlich noch weitere Schnittstellen, wie beispielsweise eine Kontaktschnittstelle im USB-Format, ein Wi-Fi-Modul und/oder ein Mobilfunk-Modul, umfassen. In entsprechender Weise ist dann auch die Empfangsschnittstelle 34 der externen Auswerteeinrichtung ausgestaltet.
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4 zeigt das gleiche Mundstück 1 wie 3 mit dem Unterschied, dass dieses mittels seines Adapters 6 mit einer Kartusche 201 verbunden ist. Die Kartusche 201 ist üblicherweise Bestandteil eines Inhalators 2 und kann in diesen wechselbar eingesetzt werden. Die Kartusche 201 bildet zusammen mit dem Mundstück 1 ein Kartuschensystem 200.
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Die Kartusche 201 aus 4 umfasst einen Strömungskanal 25, der während eines Inhalationszugs in Strömungsrichtung 35 durchströmt wird. Ferner umfasst die Kartusche 200 eine Zugabevorrichtung 27 und ein Reservoir 28, die in der Ausführung der Zugabevorrichtung 27 und dem Reservoir 28 aus 3 entsprechen. Über eine Schnittstelle 29 kann die Zugabevorrichtung 27 mit Energie versorgt werden. Die Aufnahme des Kartuschenmundstückes 202 über den Adapter 6 erfolgt analog zu der Aufnahme des Inhalators 2 wie in 3 erläutert, so dass bei einem Inhalationszug durch den Nutzer an dem Mundstück 1, das durch die Zugabevorrichtung 27 erzeugte Aerosol von dem Strömungskanal 25 der Kartusche 201 in den Strömungskanal 14 des Mundstücks 14 einströmt.
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5 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens 300 zum Ermitteln eines Systemzustandes eines Inhalators 2 umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- In einem Verfahrensschritt a) wird zunächst das aus den 1 bis 4 bekannte Mundstück 1 auf einem inhalatoreigenen Inhalatormundstück 101 montiert. In der Regel erfolgt das durch einfaches Aufschieben.
- In einem Verfahrensschritt b) wird für einen Inhalationszug wenigsten ein Betriebsparameter 16 ermittelt und als Datensatz 15 auf dem Datenspeicher 10 gespeichert. Pro Inhalationszug wird ein Datensatz 15 auf dem Datenspeicher 10 gesichert.
- In einem Verfahrensschritt c) erfolgt das Zuordnen eines Zeitstempels 17 zu dem Datensatz 15 auf dem Datenspeicher 10. Der Datensatz 15 umfasst damit neben dem wenigstens einen Betriebsparameter 16 auch den Zeitstempel 17.
- In einem Verfahrensschritt d) erfolgt das Übermitteln einer Vielzahl an gespeicherten Datensätzen 15 mittels der Datenschnittstelle 18 an eine externe Auswerteeinrichtung 23.
- In einem weiteren Verfahrensschritt e) erfolgt das Auswerten der Datensätze 15 mittels der externen Auswerteeinrichtung 23. Aufgrund der Vielzahl an übermittelten Datensätzen 15 kann die Auswertung statistisch signifikante Ergebnisse liefern.
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In einem weiteren Verfahrensschritt, der sich an den Verfahrensschritt e) anschließt, kann die externe Auswerteeinrichtung 23 beispielsweise das Ergebnis der Auswertung, vorzugsweise auf einem Display, zur Anzeige gebracht werden, das Ergebnis an ein weiteres Gerät übermittelt werden, oder basierend auf dem Ergebnis eine Handlungsanweisung, beispielsweise zur Durchführung einer Instandhaltungsmaßnahme, generiert werden.
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Als weiterer Verfahrensschritt kann sich daran noch, das Durchführen der vorgeschlagenen Handlungsaufforderung durchgeführt werden, so dass dadurch der Systemzustand des Inhalators verbessert werden kann.
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Nur ein Beispiel für einen ermittelbaren Systemzustand kann die Gesamtnutzungsdauer des Inhalators 2 sein, die sich durch Aufaddieren der übermittelten Werte für die Inhalationszugdauer 16c errechnen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2020/023547 A1 [0004]
- US 2016/0331025 A1 [0005]
- US 2016/0371437 A1 [0006]
