DE102021202547A1

DE102021202547A1 - Inhalator

Info

Publication number: DE102021202547A1
Application number: DE102021202547.1A
Authority: DE
Inventors: André Geilen; Simon Geiss; Ralf Martin Rieß
Original assignee: Alveon GmbH
Current assignee: Alveon GmbH
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2022-09-22
Also published as: WO2022194916A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inhalator (1) zum Inhalieren eines Aerosols, welcher eine Verdampfereinrichtung (2) zum Verdampfen einer Flüssigkeit aufweist.Eine verbesserte Kontrolle des erzeugten Aerosols wird dadurch erreicht, dass die Verdampfereinrichtung (4) eine elektrisch leitfähige Keramik (6) zum Aufnahmen und zum Verdampfen der zu verdampfenden Substanz aufweist, wobei eine Steuereinrichtung (10) des Inhalators (1) die Keramik (6) abhängig der mittels einer Temperaturbestimmungseinrichtung (9) bestimmten Temperatur der Keramik (6) elektrisch versorgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inhalator zum Inhalieren eines Aerosols, welcher eine Verdampfereinrichtung zum Verdampfen einer Substanz und somit Erzeugen des Aerosols aufweist.
Mit einem Inhalator wird ein Aerosol zum Inhalieren erzeugt. Zu diesem Zweck wird eine Substanz, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Pulver in einer Verdampfereinrichtung verdampft und somit ein Aerosol erzeugt und ausgegeben. Die Verdampfereinrichtung umfasst gewöhnlich eine Aufnahmestruktur zum Aufnehmen der zu verdampfenden Substanz sowie einen elektrischen Verdampfer zum Verdampfen der Flüssigkeit.
Aus der DE 10 2016 120 803 A1 ist ein Inhalator mit einer Verdampfereinrichtung bekannt. Die Verdampfereinrichtung weist einen Verdampfer aus einer dotierten und elektrisch leitfähigen Keramik auf. Die Keramik ist mit geregelten und eine vorgegebene Orientierung aufweisenden Mikrokanälen versehen, durch welche Flüssigkeit zwecks Verdampfens strömt. Die Keramik erzeugt bei elektrischer Versorgung Wärme, um die darin aufgenommene Flüssigkeit zu verdampfen. Die Verdampfereinrichtung weist ferner eine Durchflusssteuerungseinrichtung auf, welche den Durchfluss der Flüssigkeit durch die Mikrokanäle steuert. Der Inhalator weist ferner eine Steuereinrichtung sowie einen Sensor auf. Der Sensor erkennt, wenn ein Nutzer am Inhalator zieht, um zu inhalieren. Die Steuereinrichtung versorgt bei einer solchen Erkennung den Verdampfer elektrisch.
Aus der WO 2004 022 242 A1 ist ein Inhalator bekannt, welcher eine Verdampfungseinrichtung mit einer beheizten Einzelkapillare aufweist. Der Inhalator weist ferner einen Behälter zum Bevorraten einer Flüssigkeit auf, welche zur Einzelkapillare strömen kann. Die Strömung der Flüssigkeit zur Einzelkapillare wird über ein Ventil geregelt.
Aus der US 20 2000 022 416 A1 ist ein Inhalator bekannt, der einen Behälter zum Bevorraten einer Flüssigkeit aufweist. Im Behälter ist ein Kolben geführt, der beim Verstellen Flüssigkeit aus dem Behälter auf einen Verdampfer bringt. Der Verdampfer erzeugt im Betrieb Wärme, um die auf den Verdampfer aufgebrachte Flüssigkeit zu verdampfen. Der Inhalator weist ferner einen Temperatursensor auf, um eine minimale Temperatur des Verdampfers zu bestimmen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für einen Inhalator der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine verbesserte Kontrolle der verdampften Substanz auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Inhalator mit einer Verdampfereinrichtung bereitzustellen, welche eine eine Aufnahmestruktur aufweisende elektrisch leitfähige Keramik aufweist, wobei die Aufnahmestruktur der Aufnahme einer zu verdampfenden Substanz dient, und wobei die elektrisch leitfähige Keramik zugleich der Erzeugung von Wärme zum Verdampfen der in der Aufnahmestruktur aufgenommenen Substanz dient, wobei die elektrische Versorgung der Keramik abhängig von einer mittels einer Einrichtung bestimmten Temperatur der Verdampferkeramik erfolgt. Die elektrisch leitfähige Keramik erzeugt dabei im Betrieb bei elektrischer Versorgung homogen Wärme. Die homogene Wärmeerzeugung der Verdampferkeramik führt zu einer homogenen Temperatur bzw. einer homogenen Wärmeverteilung im Volumen der Verdampferkeramik und folglich in der Aufnahmestruktur. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verdampfung der Substanz in der gesamten Aufnahmestruktur.
Die homogene Temperatur der Keramik erlaubt es ferner, die Temperatur der Keramik mittels der Einrichtung, welche nachfolgend auch als Temperaturbestimmungseinrichtung bezeichnet wird, sehr einfach und zuverlässig zu bestimmen. Somit erfolgt bei einer einfachen Umsetzung des Inhalators eine einfache und zuverlässige Kontrolle der Verdampfungsparameter. Dies erlaubt es insbesondere, eine vorgegebene Menge der zu verdampfenden Substanz und somit eine vorgegebene Dosis der Substanz zu verdampfen.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist der Inhalator die Verdampfereinrichtung mit dem Verdampfer auf. Der Verdampfer umfasst die elektrisch leitfähige Keramik, die nachfolgend auch als Verdampferkeramik bezeichnet wird. Die Verdampferkeramik dient zugleich dem Aufnehmen und Speichern der zu verdampfenden Substanz und dem Erzeugen von Wärme zum Verdampfen der Substanz. Das Speichern der Substanz erfolgt mittels der Aufnahmestruktur der Verdampferkeramik. Die Verdampferkeramik weist also die Aufnahmestruktur auf, in welcher im Betrieb die zu verdampfende Substanz aufgenommen ist. Die Verdampferkeramik ist derart ausgestaltet, dass sie mittels ihrer elektrisch leitfähigen Eigenschaft im Betrieb bei elektrischer Versorgung in der Verdampferkeramik homogen Wärme erzeugt, um die in der Aufnahmestruktur aufgenommene Substanz zu verdampfen. Der Inhalator weist ferner die Temperaturbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Temperatur der Verdampferkeramik sowie eine mit der Temperaturbestimmungseinrichtung kommunizierend verbundene Steuereinrichtung auf. Die Temperaturbestimmungseinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie im Betrieb die Temperatur der Verdampferkeramik bestimmt. Die Steuereinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie die Verdampferkeramik abhängig von der mittels der Temperaturbestimmungseinrichtung bestimmten Temperatur der Verdampferkeramik elektrisch versorgt.
Zur elektrischen Versorgung des Verdampfers, insbesondere der Verdampferkeramik, weist die Verdampfereinrichtung zweckmäßig zwei elektrische Anschlüsse auf. Zwischen den beiden elektrischen Anschlüssen sowie durch die Verdampferkeramik verläuft ein Pfad des elektrischen Stroms, nachfolgend auch Strompfad genannt.
Der Verdampfer, insbesondere die Verdampferkeramik, ist für den Betrieb in einem thermischen Betriebsbereich ausgelegt, der von einer unteren Betriebsanfangstemperatur und einer oberen Betriebsendtemperatur begrenzt ist. Mit anderen Worten, zum Verdampfen der Substanz erzeugt die Verdampferkeramik bei elektrischer Versorgung Wärme im Betriebsbereich und somit zwischen der Betriebsanfangstemperatur und der Betriebsendtemperatur. Die Steuereinrichtung ist dabei zweckmäßig derart ausgestaltet, dass sie die Verdampferkeramik derart elektrisch versorgt, dass die Verdampferkeramik eine Temperatur im Betriebsbereich aufweist.
Die Verdampferkeramik erzeugt, wie erwähnt, bei elektrischer Versorgung mittels ihrer elektrischen Leitfähigkeit homogen Wärme. Insbesondere ist die Verdampferkeramik ein Heizwiderstand.
Die Verdampferkeramik kann eine elektrisch leitfähige Keramik beliebiger Art sein, sofern sie die Aufnahmestruktur aufweist und bei elektrische Versorgung, insbesondere beim Anliegen einer elektrischen Spannung in einem vorgegebenen Bereich, homogen Wärme im Betriebsbereich erzeugt.
Vorstellbar ist es, dass die Verdampferkeramik per se elektrisch leitfähig ist. Hierzu zählen beispielsweise Keramiken aus Metalloxiden, wie Titan-Oxide, oder Metallcarbide sowie Silizium-Carbide. Ebenso können Komposit-Keramiken zum Einsatz kommen, welche elektrisch leitfähige und elektrisch nicht leitfähige Netzwerke unterschiedlicher Werkstoffe aufweisen, wobei die leitfähigen Netzwerke zweckmäßig homogen in der Keramik verteilt sind. Beispiele für solche Komposit-Keramiken sind solche mit Metalloxiden unterschiedlicher Oxidationsstufe. Auch können Mischoxid-Keramiken zum Einsatz kommen, welche durch Vermengen unterschiedlicher Ausgangwerkstoffe hergestellt werden, wobei beim Herstellen der Keramik, typischerweise beim Sintern, durch chemische Reaktionen ein neuer Werkstoff entsteht. Beispiele für die Ausgangswerkstoffe sind unterschiedliche Metalloxide. Ferner können dotierte Keramiken zum Einsatz kommen, welche durch Dotierung elektrisch leitfähig werden. Selbstverständlich können auch beliebige Kombinationen der genannten Keramiken zum Einsatz kommen, sofern die Verdampferkeramik eine elektrische leitfähige Keramik mit der Aufnahmestruktur ist, welche im Betrieb homogen Wärme erzeugt.
Die Verdampferkeramik ist vorteilhaft einstückig und zusammenhängend ausgebildet.
Denkbar ist es auch, die Verdampferkeramik zwei- oder mehrteilig auszubilden.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Verdampfer aus der Verdampferkeramik besteht, also ausschließlich die Verdampferkeramik aufweist. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellung der Verdampfereinrichtung und zugleich einer genaueren und/oder einfachen Kontrolle der Verdampfungsparameter, insbesondere des Gesamtvolumens zur Aufnahme der zu verdampfenden Flüssigkeit und der erzeugten Wärme.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Temperaturbestimmungseinrichtung einen elektrischen Widerstand der Verdampferkeramik ermittelt und aus dem ermittelten Widerstand die Temperatur der Verdampferkeramik bestimmt. Entsprechend ist die Temperaturbestimmungseinrichtung ausgestaltet. Insbesondere weist die Temperaturbestimmungseinrichtung eine Widerstandsmesseinrichtung auf. Aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit des elektrischen Widerstands der Verdampferkeramik von der Temperatur der Verdampferkeramik kann somit die Temperatur der Verdampferkeramik einfach und präzise bestimmt werden. Hierbei entspricht die bestimmte Temperatur aufgrund der homogen Temperatur in der Verdampferkeramik zumindest im Wesentlichen der Temperatur in der gesamten Verdampferkeramik. Somit erfolgt eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Temperatur und elektrische Versorgung der Verdampferkeramik.
Prinzipiell kann die Temperaturbestimmungseinrichtung den Widerstand der Verdampferkeramik von der elektrischen Versorgung der Verdampferkeramik separat ermitteln. Zu diesem Zweck können an der Verdampferkeramik für die Temperaturbestimmungseinrichtung vorgesehene elektrische Verbindungen vorgesehen sein.
Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des elektrischen Widerstands der Verdampferkeramik im Strompfad. Insbesondere kann der elektrische Widerstand mittels der Anschlüsse erfolgen. Daraus resultiert eine einfache Umsetzung der Temperaturbestimmungseinrichtung und somit des Inhalators.
Alternativ oder zusätzlich, vorteilhaft alternativ, ist es bevorzugt, wenn die Temperaturbestimmungseinrichtung einen Temperatursensor zum Bestimmen der Temperatur der Verdampferkeramik aufweist. Der Temperatursensor kann berührungslos ausgestaltet sein und die Temperatur der Verdampferkeramik beispielsweise mittels Infrarotstrahlung bestimmen. Der Temperatursensor kann ebenso die Temperatur der Verdampferkeramik durch physischen Kontakt ausgestaltet sein. Selbstverständlich sind auch Kombinationen der genannten Ausgestaltungen möglich.
Bevorzugt ist die Temperaturbestimmungseinrichtung zur lokalen Bestimmung der Temperatur der Verdampferkeramik ausgelegt bzw. ausgestaltet. Das heißt, dass die Temperaturbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines Teilabschnitts der Verdampferkeramik, insbesondere eines Teilabschnitts der Außenfläche der Verdampferkeramik, ausgelegt ist. Somit erfolgt eine einfache Bestimmung der Temperatur. Zugleich erfolgt somit aufgrund der homogenen Temperatur der Verdampferkeramik eine zuverlässige Bestimmung der Temperatur der gesamten Verdampferkeramik.
Die Verdampfereinrichtung, insbesondere die Verdampferkeramik, kann prinzipiell fester Bestandteil des Inhalators sein.
Bevorzugt ist die Verdampfereinrichtung, insbesondere die Verdampferkeramik, austauschbar im Inhalator aufgenommen. Somit kann für verschiedene Substanzen eine jeweils zugehörige Verdampfereinrichtung zum Einsatz kommen. Somit werden insbesondere Querkontaminationen zwischen unterschiedlichen Substanzen vermieden oder Querkontaminationen zumindest reduziert.
Vorstellbar ist es, den Inhalator mit einem Behälter zum Bevorraten einer zu verdampfenden Substanz zu versehen. Somit kann die Aufnahmestruktur bei Bedarf mit Substanz nachgefüllt werden.
Bevorzugt ist es, wenn der Behälter abgeschlossen, also nicht zerstörungsfrei mit Flüssigkeit nachfüllbar, ist. Dies führt insbesondere zur Vermeidung von Querkontaminationen von unterschiedlichen Flüssigkeiten und/oder verhindert die Verwendung nicht vorgegebener und/oder nicht zugelassener Flüssigkeiten, oder erschwert diese Verwendung zumindest.
Bevorzugt bilden die Verdampfereinrichtung und der Behälter eine Einheit, die gemeinsam austauschbar im Inhalator aufgenommen sind. Somit können mit demselben Inhalator unterschiedliche Substanzen und/oder vorgegebene Maximaldosen einer Substanz inhaliert werden. Zudem werden somit Querkontaminationen vermieden oder zumindest reduziert.
Der Inhalator lässt sich sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben. Entsprechend ist der Inhalator, insbesondere die Verdampfereinrichtung, ausgestaltet.
Beim kontinuierlichen Betrieb wird die Verdampferkeramik für zumindest eine begrenzte Dauer kontinuierlich mit Substanz versorgt und verdampft diese Substanz zumindest teilweise. Die Versorgung mit der Substanz kann durch eine dauerhaft fluidische Verbindung der Verdampfereinrichtung, insbesondere der Verdampferkeramik, mit einem die Substanz bevorratenden Behälter, realisiert sein, so dass Substanz kontinuierlich in die Verdampferkeramik nachströmt. Die Verdampfung erfolgt dabei solange die Verdampfereinrichtung elektrisch versorgt wird und im Betriebsbereich betrieben ist. Die verdampfte Menge der Substanz kann dabei bei Bedarf über die Betriebsdauer der Verdampfereinrichtung im Betriebsbereich kontrolliert werden.
Beim diskontinuierlichen Betrieb wird der Verdampferkeramik eine vorgegebene Dosis der Substanz zugeführt, welche dann verdampft wird. Insbesondere ist beim diskontinuierlichen Betrieb die Verdampfereinrichtung, insbesondere die Verdampferkeramik, nicht kontinuierlich mit der Substanz versorgt. Somit lässt sich die verdampfte Menge insbesondere über das Volumen der Verdampferkeramik und/oder die in der Verdampferkeramik aufgenommene Menge der Substanz kontrollieren.
Beim diskontinuierlichen Betrieb kann der Verdampfereinrichtung, insbesondere der Verdampferkeramik, Substanz zugeführt werden, nachdem die zuvor in der Verdampferkeramik aufgenommene Substanz zumindest teilweise verdampft und/oder die Verdampfereinrichtung nicht im Betriebsbereich betrieben, insbesondere außer Betrieb, ist. Die Verdampfereinrichtung, insbesondere die Verdampferkeramik, ist also nachfüllbar.
Beim diskontinuierlichen Betrieb ist es ebenso vorstellbar, die Verdampfereinrichtung bereits mit einer Dosis der Substanz zu bevorraten, die im Betrieb verdampft wird. Die Verdampfereinrichtung kann hierbei für den einmaligen Gebrauch ausgestaltet, also austauschbar sein. Insbesondere kann die Verdampfereinrichtung in der Art einer Tablette ausgestaltet sein.
Selbstverständlich sind auch Mischbetriebe aus diskontinuierlichem und kontinuierlichem Betrieb möglich.
Die Aufnahmestruktur ist vorteilhaft integral in der Verdampferkeramik ausgebildet und/oder ausgeformt.
Die Aufnahmestruktur ist zweckmäßig homogen in der Verdampferkeramik verteilt.
Vorstellbar ist es, die Aufnahmestruktur durch nachträgliche Bearbeitung in die Verdampferkeramik einzubringen. Insbesondere ist es denkbar, in die Verdampferkeramik Kanäle, beispielsweise Mikrokanäle auszuformen, welche Bestandteil der Aufnahmestruktur sind oder die Aufnahmestruktur bilden.
Bevorzugt weist die Aufnahmestruktur Poren in der Verdampferkeramik auf. Besonders bevorzugt besteht die Aufnahmestruktur aus Poren, ist also eine Porenstruktur.
Die Poren der Verdampferkeramik sind vorteilhaft bei der Herstellung der Verdampferkeramik, welche beispielsweise mittels Sintern erfolgen kann, ausgebildet. Mit anderen Worten, die Poren zum Aufnehmen der Substanz sind vorteilhaft nicht gesondert, insbesondere nicht nachträglich, in die Verdampferkeramik eingebracht. Somit erfolgt die Verwendung einer intrinsischen, durch die Herstellung gegebenen, Eigenschaft der Verdampferkeramik zum Speichern der zu verdampfenden Substanz. Dies führt zu einer einfachen und kostengünstigen Herstellung der Verdampferkeramik und somit der Verdampfereinrichtung.
Zudem lässt sich durch die Herstellung der Verdampferkeramik ein durch die Poren definiertes Gesamtvolumen der Verdampferkeramik und somit Volumen der aufnehmbaren Substanz variieren und vorgeben. Dies führt zu einer weiteren, einfach ausgestalteten Kontrolle der Verdampfungsparameter.
Vorteilhaft ist es, wenn die Verdampferkeramik Poren mit einer mittleren Größe zwischen 0,05 µm und 50 µm aufweist. Diese mittleren Porengrößen führen bei einer Flüssigkeit als Substanz zu einem derartigen Verhältnis zwischen der Oberfläche und dem Volumen der jeweiligen Pore, dass diese kapillaren Kräfte aufweisen, welche die gravitationsbedingt und/oder druckbedingt auf ein in dem Volumen aufgenommenes tropfenförmiges Teilchen der Flüssigkeit wirkenden Kräfte ausgleichen, vorzugsweise überwiegen. Daraus resultiert, dass die tropfenförmigen Teilchen, nachfolgend auch als Tröpfchen bezeichnet, in den Poren verbleiben. Folglich ist ein Abfließen der Tröpfchen und folglich der Flüssigkeit aus der Verdampferkeramik verhindert oder zumindest erheblich reduziert. Somit lassen sich in der Verdampferkeramik auch niederviskose Flüssigkeiten aufnehmen und speichern. Somit ist es mit der Verdampferkeramik also möglich, eine größere Variabilität an Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität aufzunehmen und zu speichern, ohne dass die Flüssigkeiten aus der Verdampferkeramik abfließen. In der Folge können die Flüssigkeiten kostengünstiger und in einem breiteren Spektrum bereitgestellt werden. Insbesondere können somit in den Flüssigkeiten aufgenommene Wirkstoffe vereinfacht und/oder mit einer genaueren Dosis bereitgestellt werden. Somit lassen sich die Verdampferkeramik und die zugehörige Verdampfereinrichtung vereinfacht für eine kontrollierbare Inhalation besagter Wirkstoffe und somit eine kontrollierbare und/oder vorgegebene Dosierung der Wirkstoffe einsetzen. Die vorstehend beschriebenen kapillaren Kräfte führen ferner dazu, dass sich die Verdampferkeramik bei einer hydraulischen Verbindung mit der zur verdampfenden Flüssigkeit ohne weitere Einwirkung, wie beispielsweise ein aktives Pumpen der Flüssigkeit in die Verdampferkeramik, mit der Flüssigkeit vollsaugt. Insgesamt können somit gesonderte Abdichtungen der Verdampferkeramik entfallen oder zumindest reduziert werden und/oder Einrichtungen zum aktiven Einbringen der Flüssigkeit in die Keramik entfallen. Somit lassen sich sowohl die Verdampferkeramik als auch eine zugehörige Verdampfereinrichtung einfach und kostengünstig umsetzen. Somit erfolgt also neben einer Erhöhung der Einsatzmöglichkeiten der Verdampferkeramik sowie der zugehörigen Verdampfereinrichtung eine vereinfachte Umsetzung derselben.
Ein weiterer Vorteil der besagten mittleren Porengrößen ist darin zu sehen, dass diese zu einer Vergrößerung der mit der Verdampferkeramik in Kontakt stehenden Fläche der Tröpfchen führen. Mit anderen Worten, eine vergrößerte Fläche der Verdampferkeramik überträgt zum Verdampfen der Flüssigkeit Wärme auf die Tröpfchen. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Verdampfung der Flüssigkeit und somit einer verbesserten Kontrolle über die Verdampfung. Zudem kommt es auf diese Weise zu einer schnelleren Verdampfung der Flüssigkeit.
Unter mittlere Porengröße ist vorliegend insbesondere das Verhältnis zwischen dem vierfachen Volumen und der Fläche der Poren, also 4V/A, wie dies insbesondere in der Norm ISO 15901 angegeben ist, zu verstehen.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Verdampferkeramik insbesondere zur Aufnahme von niederviskosen Flüssigkeiten zum Einsatz kommen. Unter niederviskose Flüssigkeiten sind dabei insbesondere Flüssigkeiten zu verstehen, welche eine Viskosität von 45 mPas und kleiner aufweisen.
Bei der Flüssigkeit kann es sich um eine beliebige Flüssigkeit handeln. Insbesondere ist es möglich medizinische Wirkstoffe enthaltende Flüssigkeiten einzusetzen.
Bevorzugt ist es, wenn die Porengrößen der Poren der Porenstruktur zumindest größtenteils innerhalb der mittleren Porengröße liegen. Das heißt insbesondere, dass maximal 10 % der Poren Porengrößen aufweisen, welche größer sind als das 4-fache der mittleren Porengröße. Dies führt dazu, dass Poren mit Porengrößen oberhalb der mittleren Porengröße reduziert, vorzugsweise nicht, vorhanden sind. In der Folge sind die Auswirkungen von Poren mit Porengrößen oberhalb der mittleren Porengröße auf das Gesamtverhalten der Verdampferkeramik und folglich die Auswirkungen von Tröpfchen mit größeren Volumen in diesen Poren auf das Gesamtverhalten der in der Verdampferkeramik aufgenommenen Flüssigkeit vernachlässigbar oder zumindest reduziert. Somit lässt sich insbesondere verhindern, dass die Flüssigkeit aus der Verdampferkeramik abfließt. Dies führt ferner dazu, dass die in den Poren aufgenommenen Tröpfchen entsprechen der Größenverteilung der Poren im Wesentlichen gleiche Volumen aufweisen. Dies führt zu einer homogenen Verteilung der in der Verdampferkeramik aufgenommenen Flüssigkeit über das Volumen der Keramik. Darüber hinaus lässt sich die Flüssigkeit auf diese Weise homogener und/oder kontrollierter verdampfen.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen die mittlere Porengröße zwischen 0,1 µm und 25 µm, bevorzugt zwischen 0,15 µm und 10 µm, besonders bevorzugt zwischen 0,2 µm und 5 µm beträgt. Auf diese Weise kommt es zu einer vorteilhaften Wechselwirkung zwischen der in den Poren aufgenommenen Tröpfchen, den kapillaren Kräften sowie der Verteilung der Flüssigkeit im Volumen der Verdampferkeramik, welche zu einer verbesserten Aufnahme der Flüssigkeit in der Verdampferkeramik sowie einer verbesserten Verdampfung der in der Verdampferkeramik aufgenommenen Flüssigkeit führen.
Der Inhalator, insbesondere der Verdampfer, kann prinzipiell zum Verdampfen beliebiger Substanzen zum Einsatz kommen. Insbesondere ist es möglich, den Inhalator zum Verdampfen von medizinischen Wirkstoffen enthaltenden Substanzen einzusetzen. Insbesondere erlauben die definierte und/oder kontrollierbare Dosierung eine entsprechend genaue Dosierung der Wirkstoffzuführung zu einem Patienten.
Bei der Substanz handelt es sich um eine solche, die durch Erhitzen verdampft. Die Substanz ist also verdampfbar. Denkbar sind insbesondere feste Substanzen.
Die Substanz ist vorteilhaft flüssig. Insbesondere ist die Substanz eine Flüssigkeit. Denkbar sind sowohl zähflüssige als auch dünnflüssige Flüssigkeiten, also Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Inhalator um einen mobilen und händisch tragbaren Inhalator, der also mitgetragen werden kann. Der Inhalator kann bevorzugt von einem Nutzer händisch umgriffen und getragen werden. Entsprechend ist der Inhalator hinsichtlich seiner Abmessungen ausgebildet.
Bevorzugt weist der Inhalator eine Batterie, vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie, zur elektrischen Versorgung der Verdampferkeramik auf. Dabei ist die Steuereinrichtung zweckmäßig derart ausgestaltet, dass sie die Verdampferkeramik mittels der Batterie elektrisch versorgt.
Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung mit der Verdampfereinrichtung und/oder mit dem Behälter derart kommunizierend verbunden, dass die Steuereinrichtung die im Behälter bevorratete bzw. in der Aufnahmestruktur aufgenommene Substanz übermittelt bekommt und/oder erkennt. Somit ist es insbesondere möglich, für unterschiedliche Substanzen eine zugehörige elektrische Versorgung der Verdampfereinrichtung vorzunehmen. Ferner ist es somit möglich, das Verdampfen von nicht zugelassenen und/oder freigegebenen Substanzen zu verhindern. Ebenso ist es somit möglich, einen Betrieb des Inhalators, insbesondere eine elektrische Versorgung der Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen der Flüssigkeit, lediglich dann zuzulassen, wenn vorgegebene und/oder zugelassene Behälter und/oder Verdampfungseinrichtungen im Inhalators aufgenommen sind. Entsprechend ist die Steuereinrichtung ausgestaltet. Somit ist es also insbesondere möglich, einen Missbrauch des Inhalators zu verhindern.
Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und dem Behälter und/oder der Verdampfereinrichtung ist vorteilhaft über entsprechende Kommunikationsschnittstellen realisiert. Die Steuereinrichtung weist also eine Steuereinrichtung-Kommunikationsschnittstelle auf, die kommunizierend mit einer Behälter-Kommunikationsschnittstelle des Behälters und/oder mit einer Verdampfer-Kommunikationsschnittstelle der Verdampfereinrichtung verbunden ist.
Die Kommunikation kann hierbei beliebig erfolgen. Vorstellbar ist eine kabelgebundene Kommunikation. Bevorzugt ist eine kabellose Kommunikation.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Einheit mit dem Behälter und der Verdampfereinrichtung eine gemeinsame Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung-Kommunikationsschnittstelle auf weist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Inhalators,
2 eine isometrische Ansicht einer Verdampfereinrichtung des Inhalators,
3 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Inhalators bei einem anderen Ausführungsbeispiel.

Ein Inhalator 1, wie er beispielsweise in den 1 und 3 gezeigt ist, dient dem Inhalieren eines Aerosols. Zu diesem Zweck weist der Inhalator 1 eine Verdampfereinrichtung 2 auf, wie sie beispielsweise in 2 separat dargestellt ist. Mit der Verdampfereinrichtung 2 wird im Betrieb bei elektrischer Versorgung eine nicht gezeigte Substanz, beispielsweise eine Flüssigkeit, verdampft.
Bei dem Inhalator 1 der gezeigten Ausführungsbeispiele handelt es sich um einen mobilen und händisch tragbaren Inhalator 1, der im Gebrauch von einem nicht gezeigten Nutzer händisch umgriffen und tragbar ist. Entsprechend ist der Inhalator 1 hinsichtlich seiner Abmessungen und seines Gewichts ausgebildet.
Bei der Substanz handelt es sich beispielsweise um eine solche, welche einen medizinischen Wirkstoff beinhalten kann, sodass beim Verdampfen ein den Wirkstoff enthaltender Dampf 16 (siehe 1 und 3) ausgegeben wird, der von einem Nutzer inhaliert wird.
Wie 2 entnommen werden kann, weist die Verdampfereinrichtung 2 einen elektrischen Verdampfer 4 zum Verdampfen der Substanz auf. Zur elektrischen Versorgung des Verdampfers 4 sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen zwei elektrische Anschlüsse 5, beispielsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorgesehen. Der Verdampfer 4 weist ferner eine Aufnahmestruktur 7 zum Aufnehmen der zu verdampfenden Substanz auf. Die Aufnahmestruktur 7 weist vorteilhaft ein vorgegebenes und somit bekanntes Gesamtvolumen zum Aufnehmen von Substanz auf. Der Verdampfer 4 dient also sowohl der Aufnahme und dem Speichern der zu verdampfenden Substanz als auch der homogenen Erzeugung von Wärme im Volumen der Verdampferkeramik 6 und somit in der Aufnahmestruktur 7 zwecks Verdampfens der Substanz. Zu diesem Zweck weist der Verdampfer 4 eine elektrisch leitfähige Keramik 6 auf, welche nachfolgend auch als Verdampferkeramik 6 bezeichnet wird. In den gezeigten Ausführungsbeispielen besteht der Verdampfer 4 aus der Verdampferkeramik 6. Beim in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verdampferkeramik 6 reinbeispielhaft zusammenhängend und quaderförmig ausgebildet. Vorstellbar sind auch ringartige Formen der Verdampferkeramik 6 (nicht gezeigt).
Prinzipiell kann die Verdampfereinrichtung 2, insbesondere der Verdampfer 4, fest im Inhalator 1 verbaut sein. Bevorzugt ist die Verdampfereinrichtung 2, insbesondere der Verdampfer 4, austauschbar im Inhalator 1 aufgenommen.
Die Aufnahmestruktur 7 der gezeigten Ausführungsbeispiele weist Poren (nicht gezeigt) der Verdampferkeramik 6 auf, sodass die zu verdampfende Substanz in den Poren aufgenommen wird. Vorteilhaft besteht die Aufnahmestruktur 7 aus den Poren der Verdampferkeramik 6, ist also eine Porenstruktur. Die Verdampferkeramik 6 kann zumindest ein Metalloxid enthalten. Zum Verdampfen der Substanz ist die Verdampferkeramik 6 in einem thermischen Bereich, der nachfolgend auch als Betriebsbereich bezeichnet wird, betrieben. Der Betriebsbereich wird von einer niedrigen Temperatur, nachfolgend auch als Betriebsanfangstemperatur bezeichnet, und von einer hohen Temperatur, nachfolgend auch als Betriebsendtemperatur bezeichnet, begrenzt. Das heißt, dass das Verdampfen der zu verdampfenden und in den Poren aufgenommenen Substanz im Betriebsbereich und somit zwischen der Betriebsanfangstemperatur und der Betriebsendtemperatur erfolgt.
Zum Erzeugen von Wärme wird die Verdampferkeramik 6 mittels der Anschlüsse 5 elektrisch versorgt, sodass ein in 2 angedeuteter Pfad 8 des elektrischen Stroms zwischen den Anschlüssen 5 und durch den Verdampfer 4 führt, wobei der Pfad 8 nachfolgend auch als Strompfad 8 bezeichnet wird. Bei elektrischer Versorgung erzeugt die Verdampferkeramik 6 mittels ihres elektrischen Widerstands Wärme zum Verdampfen der Substanz.
Wie den 1 und 3 entnommen werden kann, weist der Inhalator 1 zur Bestimmung der Temperatur der Verdampferkeramik 6 eine Einrichtung 9 auf, welche nachfolgend auch als Temperaturbestimmungseinrichtung 9 bezeichnet wird. Der Inhalator 1 weist ferner eine Steuereinrichtung 10 auf, welche kommunizierend mit der Temperaturbestimmungseinrichtung 9 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 10 versorgt den Verdampfer 4 über eine, vorzugsweise wiederaufladbare, Batterie 11 des Inhalators 1 elektrisch. Entsprechend ist die Steuereinrichtung 10 ausgestaltet. Die Steuereinrichtung 10 ist ferner derart ausgestaltet, dass sie den Verdampfer 4 abhängig von der mittels der Temperaturbestimmungseinrichtung 9 bestimmten Temperatur des Verdampfers 4 bzw. der Verdampferkeramik 6 elektrisch versorgt. Entsprechend ist die Steuereinrichtung 10 ausgestaltet. Zweckmäßig erfolgt die elektrische Versorgung derart, dass die Verdampferkeramik 6 eine Temperatur im Betriebsbereich aufweist. Die homogene Wärmeerzeugung in der Verdampferkeramik 6 führt dabei zu einer homogenen Wärmeverteilung bzw. Temperatur in der Verdampferkeramik. Dies erlaubt es, eine lokal bestimmte Temperatur und/oder eine gemittelte Temperatur der Verdampferkeramik 6 als die in der gesamten Verdampferkeramik 6 herrschende Temperatur heranzuziehen. Auf diese Weise erfolgt auf einfache und zuverlässige Weise eine kontrollierte und bestimmbare Verdampfung der Substanz. Somit ist es insbesondere auch möglich, eine vorgegebene Menge der zu verdampfenden Substanz und somit eine vorgegebene Dosis der Substanz zuverlässig zu verdampfen.
Beim Ausführungsbeispiel der 1 weist die Temperaturbestimmungseinrichtung 9 einen Temperatursensor 12 auf. Insbesondere ist die Temperaturbestimmungseinrichtung 9 als Temperatursensor 12 ausgebildet. Hierbei erfolgt eine lokale Bestimmung der Temperatur der Verdampferkeramik 6, beispielsweise eines Teilabschnitts der Verdampferkeramik 6. Im Ausführungsbeispiel der 1 erfolgt die Bestimmung der Temperatur mittels des Temperatursensors 12 berührungslos, insbesondere mittels Infrarotstrahlung.
Beim Ausführungsbeispiel der 3 ist die Temperaturbestimmungseinrichtung 9 zum Ermitteln des elektrischen Widerstands der Verdampferkeramik 6 ausgestaltet. Zu diesem Zweck greift die Temperaturbestimmungseinrichtung 9 des gezeigten Ausführungsbeispiels auf den Strompfad 8 zu. Die Temperaturbestimmungseinrichtung 9 weist zum Ermitteln des elektrischen Widerstands der Verdampferkeramik 6 eine entsprechend ausgestaltete Einrichtung 13 auf, welche nachfolgend auch als Widerstandmesseinrichtung 13 bezeichnet wird. Aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit des elektrischen Widerstands der Verdampferkeramik 6 von der Temperatur der Verdampferkeramik 6 kann somit durch das Ermitteln des elektrischen Widerstands die Temperatur der Verdampferkeramik 6 einfach und zuverlässig bestimmt werden.
Der Inhalator 1 weist ein in den 1 und 3 gezeigtes Gehäuse 14 auf, in welchem die Verdampfereinrichtung 2 aufgenommen ist, und welches eine Auslassöffnung 15 zum Auslassen des mittels des Verdampfers 4 erzeugten Dampfs 16 bzw. Aerosols aufweist. Ferner weist der Inhalator 1, insbesondere das Gehäuse 14, eine Einlassöffnung 17 zum Einlassen von Luft in den Inhalator 1 auf. Zudem ist die Batterie 11 im Gehäuse 14 aufgenommen.
Die Versorgung des Verdampfers 4 kann dabei derart erfolgen, dass die in der Aufnahmestruktur 7 aufgenommene Substanz gänzlich verdampft. Alternativ kann die Versorgung des Verdampfers 4 derart erfolgen, dass ein Teil der in der Aufnahmestruktur 7 aufgenommenen Substanz verdampft. In diesem Fall wird die Substanz in mehreren Schritten verdampft.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Inhalator 1 rein beispielhaft ferner einen Behälter 3 auf, welcher dem Bevorraten von verdampfender Substanz dient. Dabei kann die Aufnahmestruktur 7 über den Behälter 3 mit Substanz nachgefüllt werden. Bevorzugt erfolgt dies nach dem vollständigen Verdampfen der zuvor in der Aufnahmestruktur 7 aufgenommenen Substanz.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen und bevorzugt bilden die Verdampfereinrichtung 2 und der Behälter 3 eine Einheit 18, welche austauschbar im Inhalator 1, insbesondere im Gehäuse 14, aufgenommen ist. Der Behälter 3 der gezeigten Ausführungsbeispiele ist abgeschlossen. Das heißt, dass der Behälter 3 nicht mit Substanz nachgefüllt werden kann, ohne dass der Behälter 3 beschädigt, beispielsweise aufgebohrt, gebrochen und dergleichen, wird.
Alternativ ist es möglich, dass der Behälter 3 im Inhalator 1 fest aufgenommen und nachfüllbar ist. In diesem Fall kann auch die Verdampfereinrichtung 2 dauerhaft im Inhalator 1 aufgenommen sein.
Alternativ ist es möglich, dass der Behälter 3 austauschbar ist. In diesem Fall kann auch die Verdampfereinrichtung 2 dauerhaft im Inhalator 1 aufgenommen sein.
Der Inhalator 1 der gezeigten Ausführungsbeispiele ist derart ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung 10 mit dem Behälter 3 und/oder der Verdampfereinrichtung 2 kommuniziert, um insbesondere die zu verdampfende Substanz und/oder die aufgenommene Einheit 18 zu erkennen und/oder übermittelt zu bekommen. Zu diesem Zweck weist die Steuereinrichtung 10 eine lediglich Kommunikationsschnittstelle 19 auf, welche nachfolgend auch als Steuereinrichtung-Kommunikationsschnittstelle 19 bezeichnet wird. In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist ferner die Einheit 18 eine Kommunikationsschnittstelle 20 auf, welche nachfolgend auch als Einheit-Kommunikationsschnittstelle 20 bezeichnet wird. Steuereinrichtung-Kommunikationsschnittstelle 19 und Einheit-Kommunikationsschnittstelle 20 sind beim in Inhalator 1 aufgenommenen Zustand der Einheit 18 kommunizierend, vorzugsweise kabellos kommunizierend, miteinander verbunden. Dabei sind die Einheit-Kommunikationsschnittstelle 20 und die Steuereinrichtung 10, insbesondere die Steuereinrichtung-Kommunikationsschnittstelle 19, derart ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung 10 die Einheit 18 und/oder die Substanz erkennt und/oder übermittelt bekommt. Zu diesem Zweck kann die Einheit-Kommunikationsschnittstelle 20 entsprechende Informationen beinhalten. Ist keine zugelassene Einheit 18 und/oder keine Einheit 18 einer vorgegebenen Art im Inhalator 1 aufgenommen, ist die Steuereinrichtung 10 zweckmäßig derart ausgestaltet, dass sie einen Betrieb des Inhalators 1 verhindert. Ebenso kann die Steuereinrichtung 10 derart ausgestaltet sein, dass sie einen Betrieb des Inhalators 1 bei einer fehlenden Kommunikation mit der Einheit 18 verhindert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016120803 A1 [0003]
WO 2004022242 A1 [0004]
US 202000022416 A1 [0005]

Claims

Inhalator (1) zum Inhalieren eines Aerosols, - mit einer Verdampfereinrichtung (2), welche einen Verdampfer (4) zum Verdampfen einer Substanz aufweist, - wobei der Verdampfer (4) eine elektrisch leitfähige Verdampferkeramik (6) mit einer Aufnahmestruktur (7) aufweist, sodass im Betrieb die zu verdampfende Substanz in der Aufnahmestruktur (7) aufgenommen ist, - wobei die Verdampferkeramik (6) derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb bei elektrischer Versorgung zum Verdampfen der in der Aufnahmestruktur (7) aufgenommenen Substanz homogen Wärme erzeugt, - mit einer Temperaturbestimmungseinrichtung (9), welche derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb die Temperatur der Verdampferkeramik (6) bestimmt, - mit einer Steuereinrichtung (10), welche mit der Temperaturbestimmungseinrichtung (9) kommunizierend verbunden und derart ausgestaltet ist, dass sie die Verdampferkeramik (6) abhängig von der mittels der Temperaturbestimmungseinrichtung (9) bestimmten Temperatur der Verdampferkeramik (6) elektrisch versorgt.
Inhalator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalator (1) zwei elektrische Anschlüsse (5) zur elektrischen Versorgung des Verdampfers (4) aufweist, wobei ein elektrischer Strompfad (8) zur elektrischen Versorgung des Verdampfers (4) durch die Anschlüsse (5) und durch die Verdampferkeramik (6) verläuft.
Inhalator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungseinrichtung (9) derart ausgestaltet ist, dass sie einen elektrischen Widerstand der Verdampferkeramik (6) ermittelt und aus dem Widerstand die Temperatur der Verdampferkeramik (6) bestimmt.
Inhalator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungseinrichtung (9) derart ausgestaltet ist, dass sie den elektrischen Widerstand der Verdampferkeramik (6) im Strompfad (8) ermittelt.
Inhalator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungseinrichtung (9) einen Temperatursensor (12) aufweist, welcher im Betrieb die Temperatur der Verdampferkeramik (6) bestimmt.
Inhalator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) derart ausgestaltet ist, dass sie die Temperatur der Verdampferkeramik (6) lokal bestimmt.
Inhalator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfereinrichtung (2) austauschbar im Inhalator (1) aufgenommen ist.
Inhalator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalator (1) einen Behälter (3) zum Bevorraten der Substanz aufweist.
Inhalator nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) und die Verdampfereinrichtung (2) als eine Einheit (18) ausgebildet sind, welche austauschbar im Inhalator (1) aufgenommen ist.
Inhalator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestruktur (7) Poren der Verdampferkeramik (6) aufweist.
Inhalator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestruktur (7) aus Poren der Verdampferkeramik (6) besteht.