DE19854008A1 - System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols - Google Patents

Abstract

Ein System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols weist eine Inhaliervorrichtung (10) und eine Substratportion (1) auf. Die Inhaliervorrichtung (10) hat ein Gehäuse (12), das eine an einer Stirnseite offenstehende Hülse (14) aus gut wärmeleitendem Material enthält, die zum Einstecken der Substratportion (1) eingerichtet ist. An die gegenüberliegende Stirnseite (16) der Hülse (14) grenzt eine Brennkammer (22) an, in die über eine Ventileinrichtung (30) ein Heizmittel einführbar ist. Die Substratportion (1) ist zum Einsetzen in die Inhaliervorrichtung (10) eingerichtet und enthält innerhalb einer Umhüllung, die eine Lufteintrittsöffnung (4) und eine Aerosolaustrittsöffnung (5) aufweist, aerosolbildendes Material (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung eines inha­ lierbaren Aerosols sowie Komponenten eines derartigen Systems. Dieses System ist insbesondere als Rauchartikel zur Bereitstel­ lung von Rauchaerosol für Raucher geeignet.

Beim Abrauchen konventioneller Cigaretten wird der größte Teil des Tabaks nicht während der Züge, sondern in den Zugpausen verbrannt. Dies führt zur Bildung des sogenannten Nebenstromrau­ ches, der von Nichtrauchern oft als belästigend empfunden wird.

Zur Überwindung dieses Problems sind zahlreiche neue Raucharti­ kel vorgeschlagen worden. Ein gemeinsames Prinzip solcher Ent­ wicklungen ist, daß nicht die Verbrennungswärme des Tabaks, sondern andere Energiequellen zur Freisetzung des Rauchaerosols genutzt werden. Hierdurch wird die Entstehung von Nebenstrom­ rauch weitgehend vermieden. Häufig kommen in den vorgeschlagenen Rauchartikeln zur Aerosolbildung statt Tabak Ersatzmaterialien wie spezielle Folientabake oder mit Aromasubstanzen beaufschlag­ te Trägermaterialien zur Anwendung.

So werden in den US-Patenten 5 060 666, 5 067 499 und 5 099 861 cigarettenähnliche Rauchartikel beschrieben, bei denen die Wär­ meenergie eines glimmenden Kohleelements auf aerosolbildendes Material übertragen wird, das neben Tabak oder Tabakextrakten Aromen und einen Aerosolbildner wie Glycerin enthält. Dabei werden die Verbrennungsgase des Heizelements mit dem Rauchaero­ sol inhaliert, was zu einer erhöhten Aufnahme von Kohlenmonoxid durch den Raucher führt. Weiterhin muß der gesamte Rauchartikel nach dem Abrauchen entsorgt werden, was einen erhöhten Anfall komplex zusammengesetzter Reststoffe und damit verbundene Ent­ sorgungsprobleme zur Folge hat.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen mittels elektri­ scher Energie eine Substratportion erwärmt wird, um Rauchaerosol freizusetzen. Eine derartige Vorrichtung, die in der Hand gehal­ ten werden muß und wegen ihrer Größe und ihres Gewichts nicht im Mund tragbar ist, ist in dem US-Patent 4 141 369 beschrieben. Weitere cigarettenähnliche Rauchartikel, in denen spezielle Tabakaromensubstrate mittels Batteriestrom elektrisch beheizt werden und dabei ein inhalierbares Aerosol ergeben, sind in den US-Patenten 5 095 921, 5 179 666 und 5 269 327 offenbart. Eine Cigarette für ein elektrisch beheiztes Rauchsystem zeigt das US- Patent 5 499 636. Alle diese Vorrichtungen sind jedoch relativ schwer und unhandlich.

Aus dem US-Patent 4 474 181 sind Rauchvorrichtungen bekannt, bei denen Nikotin und tabaksimulierende Substanzen indirekt, z. B. über brennbare Celluloseschäume, erwärmt und inhaliert werden.

Die WO 97/48294 zeigt ein weiteres System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols. Dabei befinden sich in einem in der Hand zu haltenden Gehäuse ein Brenner und ein Heizmittel­ tank, der ein Heizmittel zum Betreiben des Brenners enthält. Die aufsteigenden, heißen Verbrennungsgase strömen durch einen Wär­ metauscher, in dem Ventilationskanäle angeordnet sind. Die Ven­ tilationskanäle stehen mit einem Ende mit der Außenluft in Ver­ bindung und münden mit dem anderen Ende in einen vom oberen Bereich des Gehäuses ausgehenden rohrartigen Strömungskanal, der an seinem freien Ende als Mundstück ausgestaltet ist. Der mitt­ lere Abschnitt des Strömungskanals wird von einer Substratpor­ tion eingenommen, die durch die von dem Benutzer eingesogene und über den Wärmetauscher erwärmte Luft indirekt beheizt wird, um Aerosol freizusetzen. Auch dieses System ist relativ schwer und unhandlich und muß geöffnet werden, um eine neue Substratportion einzusetzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein handliches und leicht handhab­ bares System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols zu schaffen, das eine wiederverwendbare Inhaliervorrichtung enthält und insbesondere als Rauchartikel dienen kann, der einen ähn­ lichen Geschmackseindruck wie herkömmliche Cigaretten bietet, bei dessen Gebrauch jedoch zwischen den Zügen kein Nebenstrom­ rauch erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1, das eine Inhaliervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 29 und eine Substratportion mit den Merkmalen des Anspruchs 31 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße System zur Bereitstellung eines inhalier­ baren Aerosols weist eine Inhaliervorrichtung mit einem Gehäuse auf, das eine an einer Stirnseite offenstehende Hülse aus gut wärmeleitendem Material enthält, die zum Einstecken einer Sub­ stratportion eingerichtet ist. An die gegenüberliegende Stirn­ seite der Hülse grenzt eine Brennkammer an, in die über eine Ventileinrichtung ein Heizmittel einführbar ist. Das System enthält ferner eine Substratportion, die zum Einsetzen in die Inhaliervorrichtung eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung, die eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaus­ trittsöffnung aufweist, aerosolbildendes Material enthält.

Da die zum Erhitzen und damit zum Freisetzen des Aerosols benö­ tigte Energie einem gasförmigen und/oder flüssigen Heizmittel (vorzugsweise einem Flüssiggas) entnommen wird, steht ein ko­ stengünstiger und leicht zu beschaffender Energieträger hoher Energiedichte zur Verfügung. Die Inhaliervorrichtung kann daher selbst dann, wenn sie einen vollen Heizmitteltank enthält, leicht und handlich konstruiert sein, zum Beispiel mit einem gut in der Hand des Benutzers liegenden Gehäuse, das zum Beispiel die Maße 25 mm × 55 mm × 95 mm nicht überschreitet und vorzugs­ weise Maße von etwa 20 mm × 40 mm × 85 mm besitzt. Das Heizmit­ tel wird in der Brennkammer der Inhaliervorrichtung katalytisch oder direkt verbrannt, und die dabei freiwerdende Wärme wird über die Hülse aus gut wärmeleitendem Material auf die Substrat­ portion übertragen, wodurch Aerosol freigesetzt wird. Die erfin­ dungsgemäße Inhaliervorrichtung hat einen unkomplizierten Grund­ aufbau, arbeitet zuverlässig und ist kostengünstig herzustellen. Die Handhabung ist besonders einfach, wenn die Substratportion durch eine in dem Gehäuse der Inhaliervorrichtung vorgesehene Öffnung in die Hülse einsteckbar ist. In diesem Fall braucht zum Einsetzen der Substratportion das Gehäuse nicht geöffnet zu werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Inhaliervorrichtung ist die Hülse zylindrisch und die Brennkammer koaxial dazu angeord­ net und vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgestaltet. So kann die Hülse beispielsweise einen Innendurchmesser von 2 mm bis 12 mm, vorzugsweise von 2,5 mm bis 9,5 mm, und eine Länge von 10 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 15 mm bis 84 mm, haben. Für die Brennkammer eignet sich zum Beispiel ein innerer Durchmesser von 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 2,5 mm bis 7,5 mm, und eine Länge von 1 mm bis 40 mm, vorzugsweise von 3 mm bis 15 mm. Die an die Brennkammer angrenzende Stirnwand der Hülse ist vorzugs­ weise als eine Wand der Brennkammer ausgebildet, so daß die in der Brennkammer erzeugte Wärme besonders effizient auf die Hülse übertragen wird. Dabei können die übrigen Wände der Brennkammer ein schlecht wärmeleitendes Material aufweisen und/oder wärme­ isoliert sein. Vorzugsweise ist auch die Seitenwandung der Hülse wärmeisoliert. Dadurch wird erreicht, daß die in der Brennkammer erzeugte Wärme weitgehend vollständig auf die Substratportion übertragen wird und nicht das Gehäuse aufheizt, daß also ein günstiger Energieverbrauch erzielt wird. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Hülse der Inhaliervorrichtung an einer vorzugsweise wärmeisolierten Verlängerung der Seitenwandung der Brennkammer befestigt, zum Beispiel an einer Verlängerung der Seitenwandung selbst oder an einer Wärmeisolierung, die die Seitenwandung der Brennkammer und die Seitenwandung der Hülse gemeinsam umgibt.

Die Innenseite der Hülse der Inhaliervorrichtung kann mindestens einen Vorsprung aufweisen, zum Beispiel in Form von vorzugsweise wärmeleitenden Noppen oder Rippen, die an der Stirnwand oder auch an der Seitenwandung der Hülse angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß die Substratportion nicht in großflächigen Kontakt mit der auf hoher Temperatur befindlichen Hülse kommt, wodurch eine Überhitzung des Substratportion vermieden wird. Andererseits ist der Abstand zwischen den heißen Hülsenflächen und der Substratportion so gering, daß trotzdem effizient Wärme übertragen wird, zum Beispiel durch Konvektion der in dem Zwi­ schenraum befindlichen Luft.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Inhaliervorrichtung weist die der Stirnwand der Hülse gegenüberliegende Wand der Brennkammer mindestens eine Luftzufuhröffnung auf. Vorzugsweise geht von der Seitenwandung der Brennkammer der Inhaliervorrich­ tung mindestens ein Verbrennungsgas-Abführkanal aus, der bevor­ zugt aus schlecht wärmeleitendem Material besteht und in die äußere Umgebung des Gehäuses führt, so daß die Verbrennungsgase weitestgehend nicht in das von dem Benutzer zu inhalierende Aerosol gelangen. Die Seitenwandung der Hülse kann mindestens eine Lufteintrittsöffnung aufweisen, über die von dem Benutzer des Systems Luft durch die Lufteintrittsöffnung der Substratpor­ tion, das aerosolbildende Material und die Aerosolaustrittsöff­ nung der Substratportion gesaugt und inhaliert werden kann. Die Strömung dieser Luft innerhalb der Hülse wird erleichtert, wenn die Innenseite der Hülse mindestens einen Vorsprung aufweist (siehe oben). Dies gilt insbesondere, wenn eine Stirnseite der Substratportion als Lufteintrittsöffnung der Substratportion gestaltet ist. Die angeführten Elemente des Be- und Entlüftungs­ systems haben vorzugsweise zugeordnete Öffnungen an einer Seite des Gehäuses der Inhaliervorrichtung, die von der Gehäuseseite mit der Öffnung zum Einstecken der Substratportion abgewandt ist.

Durch die Brennkammer kann mindestens eine Lufteintrittsleitung geführt sein, die in die Hülse mündet, und zwar vorzugsweise in deren Stirnwand. Dies bewirkt, daß die von dem Benutzer durch die Substratportion gesaugte Luft durch den Verbrennungsprozeß in der Brennkammer vorgewärmt wird, so daß die Erwärmung der Substratportion nicht nur über deren Außenseiten aufgrund der erwärmten Hülse erfolgt. Die Luftzufuhr über die Stirnwand der Hülse ist besonders wirksam, wenn eine Stirnseite der Substrat­ portion als Lufteintrittsöffnung ausgebildet ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Inhaliervorrichtung ist in der Brennkammer benachbart zu der Stirnwand der Hülse eine drehbare Scheibe aus schlecht wärmeleitendem Material angeord­ net, die in einem Abstand zu ihrem Drehpunkt mindestens eine Öffnung aufweist und die mittels einer von der Außenseite des Gehäuses zugänglichen Bedienungseinrichtung drehbar ist. Diese Scheibe bewirkt, daß nur der Bereich der Stirnwand der Hülse besonders erwärmt wird, wo sich gerade die Öffnung in der Schei­ be befindet. Das hat zur Folge, daß die in die Hülse eingesteck­ te Substratportion vor allem in dem Segment aufgeheizt wird, das sich vor der Öffnung befindet. Wenn der Benutzer das nächste Segment der Substratportion abrauchen will, dreht er die Scheibe um einen vorgewählten Winkel weiter, so daß die Öffnung entspre­ chend verlagert wird. Dadurch wird erreicht, daß einzelne Berei­ che oder Segmente der Substratportion nacheinander und jeweils unter weitgehend gleichen Bedingungen erhitzt und somit abge­ raucht werden können, was während des Abrauchens der gesamten Substratportion einen weitgehend konstanten Geschmack des Aero­ sols zur Folge hat.

In dem Gehäuse der Inhaliervorrichtung ist vorzugsweise ein Heizmitteltank angeordnet, der vorzugsweise von außen über ein Ventil nachfüllbar ist. Von dem Heizmitteltank führt eine Lei­ tung zu der Brennkammer. Die Ventileinrichtung zum Steuern der Heizmittelzufuhr kann sich an der Brennkammer, an der Leitung oder an dem Heizmitteltank befinden. Der Heizmitteltank kann auch als komplettes Austauschteil gestaltet sein, so daß er aus dem Gehäuse der Inhaliervorrichtung entnommen wird, wenn er leer ist, um durch einen neuen ersetzt zu werden. Auch in diesem Fall ist der Heizmitteltank mit einem Absperrventil versehen. Es ist auch denkbar, die gesamte Inhaliervorrichtung als Einwegartikel zu konzipieren, der bei leerem Heizmitteltank entsorgt wird. Als Heizmittel eignet sich insbesondere ein Flüssiggas wie Propan oder Butan, da in diesem Fall die Zufuhr des Heizmittels in die Brennkammer durch den Druck bewirkt wird, unter dem das Heiz­ mittel steht.

Die Inhaliervorrichtung weist vorzugsweise eine elektronische und/oder mechanische Steuereinrichtung auf, die mit einer zum Zünden des Heizmittels eingerichteten, vorzugsweise piezoelek­ trisch arbeitenden Zündeinrichtung und der Ventileinrichtung in Wirkverbindung steht. Wird eine elektronische Steuereinrichtung verwendet, so ist vorzugsweise in dem Gehäuse der Inhaliervor­ richtung eine Batterie oder ein Akkumulator zur Stromversorgung angeordnet. Im einfachsten Fall ist die Steuereinrichtung rein mechanisch und enthält zum Beispiel einen Druckknopf, über den beim Drücken die Zündeinrichtung betätigt und die Ventileinrich­ tung geöffnet wird, die so lange offensteht, wie der Druckknopf vom Benutzer gedrückt wird, was in der Regel für die Dauer eines Zuges an Aerosol der Fall sein wird. Bei einer elektronischen Steuereinrichtung ist es denkbar, daß der Benutzer einen Zeit­ schalter startet, wenn er einen Zug einnehmen will, was die Zündeinrichtung auslöst und für eine vorgegebene Zeit die Ven­ tileinrichtung öffnet. Die Steuereinrichtung kann auch einen Drucksensor aufweisen und dazu eingerichtet sein, während des Auftretens von Unterdruck im Gehäuse der Inhaliervorrichtung in der Brennkammer Heizmittel zu verbrennen. In diesem Fall wird der Verbrennungsvorgang automatisch gestartet, wenn der Benutzer Luft in die Lufteintrittsöffnung der Substratportion einsaugt, und beendet, sobald der damit verbundene Unterdruck im Gehäuse einen vorgegebenen Wert überschreitet. Um eine Überhitzung der Inhaliervorrichtung zu verhindern, ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, bei Überschreiten einer vorgege­ benen Grenztemperatur innerhalb des Gehäuses der Inhaliervor­ richtung den Brennvorgang zu blockieren. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß die Ventileinrichtung permanent geschlos­ sen bleibt, bis wieder normale Temperaturverhältnisse herrschen.

Die Substratportion hat vorzugsweise eine zylindrische Form, wobei die Umhüllung als Zylindermantel angeordnet ist und die Stirnseiten des Zylinders als Lufteintrittsöffnung und als Aero­ solaustrittsöffnung eingerichtet sind. Dabei ist die Umhüllung vorzugsweise niedrigporös bis luftundurchlässig, um einen Neben­ stromrauch zu vermeiden; sie kann auch eine metallische Folie aufweisen, vorzugsweise eine Aluminiumfolie. Das aerosolbildende Material der Substratportion kann ein weitgehend inertes Träger­ material oder Tabakmaterial und zusätzliche Zuschlagstoffe auf­ weisen. Vorzugsweise enthält das Material einen höheren Anteil an Polyolen, die als Aerosolbildner dienen.

Ferner kann das System ein Mundstück aufweisen, das separat mit der Inhaliervorrichtung verbindbar ist (also unabhängig von der Substratportion benutzt werden kann) oder mit der Substratpor­ tion verbunden ist (also eine Einheit mit der Substratportion bildet) und im Betriebszustand mit der Aerosolaustrittsöffnung der Substratportion in Verbindung steht. Vorzugsweise ist das Mundstück als Filtermundstück ausgebildet, wobei als Filtermate­ rial zum Beispiel Celluloseacetat, Papier, Myria, Polypropylen oder Kombinationen derartiger Materialien mit einer ein- oder mehrlagigen Papierumhüllung zum Einsatz kommen. Das Mundstück kann außerdem ein im wesentlichen hohlzylindrisches Abstands­ element aufweisen, das im Betriebszustand zwischen der Aerosol­ austrittsöffnung der Substratportion und dem Filtermaterial des Mundstücks angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Substratportion, die mit einem Filtermundstück eine Einheit bildet,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausfüh­ rungsform einer Inhaliervorrichtung, in die eine Sub­ stratportion eingesetzt sind,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Inhaliervor­ richtung, bei der durch die Brennkammer Lufteintritts­ leitungen geführt sind, und

Fig. 4 in Teil (a) einen Ausschnitt aus einem schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Inhaliervorrichtung, bei der sich in der Brennkammer eine drehbare Scheibe befindet, und in Teil (b) einen Querschnitt durch die drehbare Scheibe.

In Fig. 1 ist eine Substratportion 1 gezeigt, die in einer als Rauchgerät dienenden Inhaliervorrichtung eingesetzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform der Substratportion 1 befindet sich aerosolbildendes Material 2 innerhalb einer zylindrischen Umhül­ lung 3. Die Umhüllung 3 läßt die Stirnseiten des Zylinders frei, so daß dort eine Lufteintrittsöffnung 4 und eine Aerosolaus­ trittsöffnung 5 ausgebildet sind.

Das aerosolbildende Material 2 kann z. B. geschnittenen Blatta­ bak, geschnittene Tabakrippen, rekonstituierten Tabak oder ein mit Aromasubstanzen behandeltes Trägermaterial aufweisen. Der Einsatz von Blatt- und Rippenschnitt kann auch in expandierter Form erfolgen. Als Trägermaterialien für Aromastoffe können sowohl organische Materialien wie z. B. Papier oder Cellulosefa­ sern, als auch anorganische Materialien wie z. B. Silicagel zur Anwendung kommen. Auch beliebige Mischungen der genannten Kom­ ponenten sind einsetzbar. In den Ansprüchen sind zahlreiche Komponenten und Bestandteile für das aerosolbildende Material genannt, so daß zahlreiche Varianten denkbar sind.

Um die Aerosolbildung zu verstärken, enthält das aerosolbildende Material 2 vorzugsweise einen hohen Anteil eines Polyols oder mehrerer Polyole, z. B. Glycerin und/oder Propylenglykol, z. B. beim Einsatz von weitgehend inerten Trägermaterialien wie Alumi­ niumoxid, Silicagel, Aktivkohle, Cellulosefasern, Ligningranu­ lat, Zeolithen, Tonerden oder Meerschaum oder Kombinationen davon im Bereich von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% oder sogar bis 60 Gew.-%. Beim Einsatz von Tabakmaterialien beträgt der bevorzugte Anteil der Polyole 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Eine andere Möglich­ keit, die Aerosolbildung zu verstärken, ist der Einsatz der aerosolbildenden Materialien mit einer Feuchte, die deutlich über der Gleichgewichtsfeuchte liegt; so kann z. B. Tabak, dessen Gleichgewichtsfeuchte ca. 10% bis 12% beträgt, mit einer Feuchte von 20% verwendet werden. In diesem Fall ist durch eine geeigne­ te Verpackung dafür zu sorgen, daß bis zum Gebrauch kein Feuch­ teverlust auftritt.

Die Umhüllung 3 kann aus Papier, Kunststoffolie oder Metallfolie bestehen. Auch eine mehrlagige Umhüllung aus den genannten Kom­ ponenten ist verwendbar. Bevorzugt wird jedoch eine einlagige Umhüllung aus Papier oder metallkaschiertem Papier. Besonders vorteilhaft ist niedrigporöses oder nahezu luftundurchlässiges Cigarettenpapier, das vorzugsweise einen hohen Anteil an minera­ lischen Zuschlagstoffen hat. Dies gewährleistet, daß beim Erwär­ men und Abrauchen der Substratportion praktisch kein Nebenstrom­ rauch auftritt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Substratportion 1 mit einem Mundstück 6 verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Herstellung einer solchen Einheit ist dem Fachmann aus der Fer­ tigung von Filtercigaretten vertraut. Zum Beispiel kann die Umhüllung 3 mit Hilfe eines Mundstückbelagpapiers mit dem Mund­ stück 6 verbunden werden.

Für die Konstruktion des Mundstücks 6 sind prinzipiell alle dem Fachmann aus der Cigarettenindustrie bekannten Prinzipien an­ wendbar. Im einfachsten Fall besteht das Mundstück aus einer hohlen Papier- oder Kartonrolle. Bevorzugt wird jedoch die Aus­ führung als Filtermundstück. In diesem Fall ist ein Filtermate­ rial wie Celluloseacetat, Polypropylen oder Papier mit einer ein- oder mehrlagigen Umhüllung versehen. Auch eine den bekann­ ten Mehrfachfiltern entsprechende Konstruktion kann verwendet werden, bei der in axialer Richtung mehrere Segmente mit unter­ schiedlichen Eigenschaften hintereinander angeordnet und durch eine äußere Umhüllung verbunden sind. In diesem Fall können ein oder mehrere Segmente mit axialen Bohrungen versehen sein. Bei allen genannten Konstruktionen besteht weiterhin die Möglichkeit des Einsatzes einer zonenperforierten Umhüllung oder einer nach­ träglichen Perforation der Umhüllung zum Beispiel mit Hilfe eines Laserstrahls. Hierdurch kann bei den Zügen der Rauch durch Hinzufügen von Außenluft verdünnt werden. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform befindet sich zwischen dem aero­ solbildenden Material 2 und dem als Filter ausgestalteten Mund­ stück 6 eine hohle Papphülse, die als Abstandselement 7 dient.

Im folgenden sind zwei weitere Beispiele für Ausgestaltungen der Substratportion 1 beschrieben.

Beispiel 1

Eine American-Blend-Tabakmischung mit einem Gehalt von 30% Bur­ ley-Tabak, 40% expandiertem Virginia-Tabak, 20% nichtexpandier­ tem Virginia-Tabak und 10% Orient-Tabak wurde konditioniert und mit 12 Gew.-% eines wäßrigen Casings mit einem Glyceringehalt von 80 Gew.-% besprüht. Anschließend wurde der Tabak mit 0,8 mm Schnittbreite geschnitten und auf eine Feuchte von 12% abge­ trocknet. 180 kg dieses Schnittabaks wurden mit 20 kg expandier­ tem Rippenschnitt vermischt. Aus dieser Mischung wurde auf einer Cigarettenstrangmaschine ein Endlosstrang mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Stopfdichte von 200 mg/ml hergestellt. Als Umhüllungsmaterial kam ein auf der Außenseite aluminiumkaschier­ tes, luftundurchlässiges Papier zum Einsatz. Der Endlosstrang wurde in Einzelportionen von 50 mm Länge geschnitten, und diese wurden in bekannter Weise durch ein Mundstückbelagpapier mit einem Acetatfilterstöpsel verbunden.

Beispiel 2

Ein nach bekannten Verfahren hergestellter Papierfolientabak mit einem Gehalt an Propylenglykol von 12 Gew.-% wurde mit einer Schnittbreite von 0,8 mm geschnitten, wie in Beispiel 1 einer Cigarettenstrangmaschine zugeführt und in dieser mit einem Ciga­ rettenpapier umhüllt, wobei das Cigarettenpapier eine Luftdurch­ lässigkeit von 5 CU aufwies. Durch Ablängen des Endlosstranges (10 mm Durchmesser) erhielt man Substratportionen mit einer je­ weiligen Länge von 30 mm; die Stopfdichte betrug 240 mg/ml. Über ein Mundstückbelagpapier wurden die Substratportionen jeweils mit einem hohlzylindrischen Spacerelement in Form einer Papp­ hülse und einem daran anschließenden Acetatfilterstöpsel ver­ bunden.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung, wie eine Substratportion 1 in eine als Rauchgerät dienende Inha­ liervorrichtung 10 eingesetzt ist.

Die Inhaliervorrichtung 10 hat ein Gehäuse 12, das vorzugsweise aus schlecht wärmeleitendem Material gefertigt ist, zum Beispiel Kunststoff, und im Ausführungsbeispiel als handliche Box gestal­ tet ist.

Das Gehäuse 12 enthält eine Hülse 14, die im Ausführungsbeispiel zylindrisch ist und eine Stirnwand 16 und eine den Zylinderman­ tel bildende Seitenwandung 18 aufweist. An der der Stirnwand 16 gegenüberliegenden Stirnseite steht die Hülse 14 offen. Die Hülse 14 ist aus gut wärmeleitendem Material gefertigt, zum Beispiel aus Kupfer. Die Innenseite der Stirnwand 16 der Hülse 14 ist mit noppenartigen Vorsprüngen 19 versehen, die im Aus­ führungsbeispiel einstückig mit der Hülse 14 gefertigt sind. Das Gehäuse 12 hat gegenüber der offenstehenden Stirnseite der Hülse 14 eine Öffnung 20, so daß die Substratportion 1 durch die Öff­ nung 20 in die Hülse 14 gesteckt werden kann, wie in Fig. 1 veranschaulicht.

An die Stirnwand 16 der Hülse 14 grenzt eine Brennkammer 22 an, wobei die Stirnwand 16 der Hülse 14 eine Wand der Brennkammer 22 bildet. Im Ausführungsbeispiel ist die Brennkammer 22 wie die Hülse 14 zylindrisch und koaxial zu der Hülse 14 angeordnet. Die übrigen Wände der Brennkammer 22, nämlich die Stirnwand 24 und die Seitenwandung 26, bestehen aus schlecht wärmeleitendem Mate­ rial, zum Beispiel aus austenitischem Edelstahl. Die Seitenwan­ dung 26 der Brennkammer 22 erstreckt sich in einer Verlängerung 28 bis zum Ende der Hülse 14, so daß die Hülse 14 in die Ver­ längerung 28 der Seitenwandung 26 der Brennkammer 22 eingepaßt und somit fest mit der Brennkammer 22 verbunden ist. Die Außen­ seiten der Stirnwand 24 und der Seitenwandung 26 der Brennkammer sowie der Verlängerung 28 der Seitenwandung 26 sind mit einer wärmeisolierenden Schicht umgeben (in Fig. 2 nicht darge­ stellt), die bewirkt, daß die in der Brennkammer 22 erzeugte Wärme im wesentlichen nur auf die Hülse 14 übertragen wird und nur in geringem Maße auf das Gehäuse 12.

An der Stirnwand 24 der Brennkammer 22 befindet sich ein in Fig. 2 schematisch gezeigtes Ventil 30. Ferner sind in der Stirnwand 24 der Brennkammer 22 Luftzufuhröffnungen 32 angeord­ net, durch die Verbrennungsluft in die Brennkammer 22 eintreten kann. Von der Seitenwandung 26 der Brennkammer 22 gehen Verbren­ nungsgas-Abführkanäle 34 aus, die in schlecht wärmeleitendem Material ausgebildet sind und zur Außenseite des Gehäuses 12 führen. Schließlich befinden sich in der Seitenwandung 18 der Hülse 14 sowie der darüber angeordneten Verlängerung 28 der Seitenwandung 26 der Brennkammer 22 Lufteintrittsöffnungen 36, um den Zutritt von durch die Substratportion 1 zu inhalierender Luft zu ermöglichen. Die für die Luftzufuhröffnungen 32 und die Lufteintrittsöffnungen 36 benötigte Umgebungsluft kann durch Öffnungen 38 in das Gehäuse 12 eintreten. Die Richtung der ein­ zelnen Luft- bzw. Gasströmungen ist in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet.

In Fig. 2 ist in schematischer Weise ein Heizmitteltank 40 eingezeichnet, der über eine Heizmittelleitung 42 mit dem Ventil 30 in Verbindung steht. Der Heizmitteltank 40 ist im Ausfüh­ rungsbeispiel über eine von der Außenseite des Gehäuses 12 zu­ gängliche Verschlußeinrichtung nachfüllbar. Als Heizmittel dient ein Flüssiggas.

Ebenfalls in schematischer Weise ist in Fig. 2 eine elektroni­ sche Steuereinrichtung 44 eingezeichnet, für deren Stromversor­ gung eine auswechselbare Batterie dient. Anstelle einer Batterie kann auch ein Akkumulator verwendet werden. Im Ausführungsbei­ spiel ist eine Komponente der Steuereinrichtung 44 ein Druck­ knopf, der von dem Benutzer der Inhaliervorrichtung 10 gedrückt wird, wenn er einen Zug Aerosol aus der in die Inhaliervorrich­ tung 10 eingesetzten Substratportion 1 einnehmen will. Beim Betätigen des Druckknopfes öffnet die Steuereinrichtung 44 das Ventil 30, so daß Gas aus dem Heizmitteltank 40 in die Brenn­ kammer 22 einströmen kann. Gleichzeitig wird eine in Fig. 2 nicht eingezeichnete Zündeinrichtung betätigt, die zum Beispiel piezoelektrisch arbeitet und das Gas/Luft-Gemisch in der Brenn­ kammer 22 entzündet. Nach einer vorgegebenen Zeit, die zum Frei­ setzen von Aerosol aus der Substratportion 1 für einen Zug aus­ reicht, schließt die Steuereinrichtung 44 das Ventil 30, und der Heizvorgang ist für diesen Zug beendet. Bei erneutem Betätigen des Druckknopfes wiederholt sich der beschriebene Vorgang, und der Benutzer kann einen weiteren Zug einnehmen. Varianten für die Steuereinrichtung 44 und deren Funktion sind eingangs erläu­ tert.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform für eine Inhalier­ vorrichtung 10 in Teilansicht dargestellt, die weitgehend so aufgebaut ist wie die in Fig. 2 gezeigte. Daher sind in Fig. 3 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 2. Im Unter­ schied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 führen durch die Brennkammer 22 zwei Lufteintrittsleitungen 50, die sich jeweils von einer Öffnung 52 in der Stirnwand 24 der Brennkammer 22 bis zu einer Mündungsöffnung 54 in der Stirnwand 16 der Hülse 14 erstrecken. Durch die Lufteintrittsleitungen 50 kann der Benut­ zer Luft durch die Substratportion 1 ziehen, die somit in der Brennkammer 22 erwärmt wird und sich innerhalb der Substratpor­ tion 1 mit aus dem aerosolbildenden Material 2 freigesetztem Aerosol anreichert.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die durch die Luft­ eintrittsöffnung 4 der Substratportion 1 zu dem aerosolbildenden Material 2 gelangende Luft ausschließlich über die seitlichen Lufteintrittsöffnungen 36 in den Innenraum der Hülse 14 treten kann, ermöglicht die Variante nach Fig. 3 eine direkte Luftzu­ fuhr zur Stirnseite der Substratportion 1. Da diese Luft in der Brennkammer 22 vorgewärmt wird, wird das Freisetzen von Aerosol erleichtert.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante der Inhaliervorrichtung 10 gemäß Fig. 1, und zwar in Teil (a) in schematischem Längs­ schnitt in Teilansicht, wobei wiederum Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 befindet sich in der Brennkammer 22 eine drehbare Scheibe 60 aus feuerfestem Materi­ al. die um die Längsachse der Brennkammer 22 drehbar gelagert ist. In einem Abstand zu ihrem Drehpunkt weist die Scheibe 60 eine Öffnung 62 auf, wie im Querschnitt in Fig. 4 (b) darge­ stellt. Die Scheibe 60 kann mit Hilfe einer (in Fig. 4 nicht eingezeichneten) Bedienungseinrichtung von der Außenseite des Gehäuses 10 her gedreht werden. Diese Bedienungseinrichtung kann zum Beispiel rein mechanisch aufgebaut sein, kann jedoch auch einen elektrischen Schalter aufweisen, der ein Verdrehen der Scheibe 60 mit Hilfe eines in dem Gehäuse 12 befindlichen Elek­ tromotors bewirkt. Dieser Schalter kann zum Beispiel auch mit dem oben erwähnten Druckknopf gekoppelt sein oder mit diesem identisch sein, wobei die Steuereinrichtung 44 den Betätigungs­ ablauf in der gewünschten Weise bewirkt. Durch die Scheibe 60 wird erreicht, daß die Substratportion 1 bevorzugt in dem Be­ reich erwärmt wird, der sich benachbart zu der Öffnung 62 befin­ det. Wenn aus dieser Zone in ausreichendem Maße Aerosol freige­ setzt worden ist, d. h. zum Beispiel nach einem Zug, kann der Benutzer die Scheibe 60 mechanisch oder elektrisch um eine vor­ gegebene Position weiterdrehen, so daß die Öffnung 62 gegenüber einer Stelle der Substratportion 1 zu liegen kommt, die noch unverbrauchtes aerosolbildendes Material 2 enthält. Der nächste Zug hat daher einen ähnlichen Geschmack wie der vorhergehende, da das aerosolbildende Material 2 bei beiden Zügen unter ver­ gleichbaren Bedingungen erhitzt wird.

Die Bedienung der Inhaliervorrichtung 10 ergibt sich bereits aus den vorangegangenen Ausführungen. Der Benutzer steckt also eine Substratportion 1 mit dem aerosolbildenden Material 2 voran durch die Öffnung 20 im Gehäuse 12 der Inhaliervorrichtung 10, bis das Ende der Substratportion 1 in der Hülse 14 anliegt. Nach Betätigen des Druckknopfes kann er einen Zug Aerosol einnehmen, wie beschrieben, bei der nächsten Betätigung des Druckknopfes (gegebenenfalls nach vorheriger mechanischer Verstellung der Scheibe 60) den nächsten Zug, usw. Wenn die Substratportion 1 verbraucht, d. h. abgeraucht, ist, kann sie aus der Inhaliervor­ richtung 10 entnommen und entsorgt werden.

Claims (34)

1. System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols, mit

• 1. einer Inhaliervorrichtung (10) mit einem Gehäuse (12), das eine an einer Stirnseite offenstehende Hülse (14) aus gut wärmeleitendem Material enthält, die zum Einstecken einer Substratportion (1) eingerichtet ist, wobei an die gegen­ überliegende Stirnseite (16) der Hülse (14) eine Brennkammer (22) angrenzt, in die über eine Ventileinrichtung (30) ein Heizmittel einführbar ist, und
• 2. einer Substratportion (1), die zum Einsetzen in die Inha­ liervorrichtung (10) eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintrittsöffnung (4) und eine Aerosolaustrittsöffnung (5) aufweist, aerosolbildendes Material (2) enthält.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratportion (1) durch eine in dem Gehäuse (12) der Inha­ liervorrichtung (10) vorgesehene Öffnung (20) in die Hülse (14) einsteckbar ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10) zylindrisch ausgestaltet und die Brennkammer (22) koaxial dazu angeord­ net ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an die Brennkammer (22) angrenzende Stirn­ wand (16) der Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10) als eine Wand der Brennkammer (22) ausgebildet ist.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Wände (24, 26) der Brennkammer (22) der Inhaliervor­ richtung (10) ein schlecht wärmeleitendes Material aufweisen und/oder wärmeisoliert sind.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenseite der Hülse (14) der Inhaliervor­ richtung (10) mindestens einen Vorsprung (19) aufweist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Stirnwand (16) der Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10) gegenüberliegende Wand (24) der Brennkammer (22) mindestens eine Luftzufuhröffnung (32) auf­ weist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von der Seitenwandung (26) der Brennkammer (22) der Inhaliervorrichtung (10) mindestens ein Verbren­ nungsgas-Abführkanal (34) ausgeht.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenwandung (18) der Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10) mindestens eine Lufteintrittsöff­ nung (36) aufweist.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch die Brennkammer (22) mindestens eine Lufteintrittsleitung (50) geführt ist, die in die Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10), vorzugsweise in die Stirnwand (16) der Hülse (14), mündet.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10) an einer vorzugsweise wärmeisolierten Verlängerung (28) der Seitenwandung (26) der Brennkammer (22) befestigt ist.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Brennkammer (22) benachbart zu der Stirnwand (16) der Hülse (14) der Inhaliervorrichtung (10) eine drehbare Scheibe (60) aus schlecht wärmeleitendem Mate­ rial angeordnet ist, die in einem Abstand zu ihrem Drehpunkt mindestens eine Öffnung (62) aufweist und die mittels einer von der Außenseite des Gehäuses (12) zugänglichen Bedie­ nungseinrichtung drehbar ist.

13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennkammer (22) der Inhaliervorrichtung (10) für eine katalytische Verbrennung des Heizmittels ein­ gerichtet ist.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennkammer (22) der Inhaliervorrichtung (10) für eine direkte Verbrennung des Heizmittels eingerich­ tet ist.

15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Gehäuse (12) der Inhaliervorrichtung (10) ein Heizmitteltank (40) angeordnet ist, der vorzugs­ weise von außen nachfüllbar ist.

16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Inhaliervorrichtung (10) eine elektroni­ sche und/oder mechanische Steuereinrichtung (44) aufweist, die mit einer zum Zünden des Heizmittels eingerichteten, vorzugsweise piezoelektrisch arbeitenden Zündeinrichtung und der Ventileinrichtung (30) in Wirkverbindung steht.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (44) der Inhaliervorrichtung (10) einen Drucksensor aufweist und dazu eingerichtet ist, während des Auftretens von Unterdruck im Gehäuse (12) der Inhaliervor­ richtung (10) in der Brennkammer (22) Heizmittel zu verbren­ nen.

18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (44) der Inhaliervorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur innerhalb des Gehäuses (12) der Inhaliervor­ richtung (10) den Brennvorgang zu blockieren.

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein Mundstück (6), das separat mit der Inhaliervor­ richtung verbindbar ist oder mit der Substratportion (1) verbunden ist und im Betriebszustand mit der Aerosolaus­ trittsöffnung (5) der Substratportion (1) in Verbindung steht.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substratportion (1) eine zylindrische Form mit einer Länge von 10 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 15 mm bis 60 mm, und einem Durchmesser von 4 mm bis 12 mm, vor­ zugsweise von 5 mm bis 10 mm, hat, wobei die Umhüllung (3) als Zylindermantel angeordnet ist und die Stirnseiten des Zylinders als Lufteintrittsöffnung (4) und als Aerosolaus­ trittsöffnung (5) eingerichtet sind.

21. System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) der Substrat­ portion (1) Schnittabak, geschnittene Tabakrippen, Folienta­ bakschnitt und/oder ein extrudiertes Tabakmaterial aufweist.

22. System nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) der Substrat­ portion (1) ein mit Aromasubstanzen beaufschlagtes Trägerma­ terial, vorzugsweise Aluminiumoxid, Silicagel, Aktivkohle, Cellulosefasern, Ligningranulat, Zeolithe, Tonerden oder Meerschaum oder Kombinationen davon, aufweist.

23. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) der Substrat­ portion (1) ein verdampfbares Polyol, vorzugsweise Glycerin oder Propylenglykol, zu einem Anteil von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, enthält.

24. System nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umhüllung (3) der Substratportion (1) niedrigporöses oder nahezu luftundurchlässiges Cigaretten­ papier aufweist, das vorzugsweise einen hohen Anteil an mineralischen Zuschlagstoffen hat.

25. System nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umhüllung (3) der Substratportion (1) eine metallische Folie, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, auf­ weist.

26. System nach einem der Ansprüche 1 bis 25 in Verbindung mit Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (6) eine Länge von 10 mm bis 50 mm und einen Durchmesser von 4 mm bis 12 mm aufweist.

27. System nach einem der Ansprüche 1 bis 26 in Verbindung mit Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (6) als Filtermundstück ausgebildet ist, wobei das Filtermateri­ al vorzugsweise Celluloseacetat, Papier, Myria und/oder Polypropylen mit einer ein- oder mehrlagigen Papierumhüllung aufweist.

28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (6) ein im wesentlichen hohlzylindrisches Ab­ standselement (7) aufweist, das im Betriebszustand zwischen der Aerosolaustrittsöffnung (5) der Substratportion (1) und dem Filtermaterial des Mundstücks (6) angeordnet ist.

29. Inhaliervorrichtung mit einem Gehäuse (12), das eine an einer Stirnseite offenstehende Hülse (14) aus gut wärmelei­ tendem Material enthält, die zum Einstecken einer Substrat­ portion (1) eingerichtet ist, wobei an die gegenüberliegende Stirnseite (16) der Hülse (14) eine Brennkammer (22) an­ grenzt, in die über eine Ventileinrichtung (30) ein Heiz­ mittel einführbar ist.

30. Inhaliervorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch Merkmale der Inhaliervorrichtung (10) aus einem der Ansprü­ che 2 bis 18.

31. Substratportion, die zum Einsetzen in eine Inhaliervorrich­ tung nach Anspruch 29 oder 30 eingerichtet ist und die in­ nerhalb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintrittsöffnung (4) und eine Aerosolaustrittsöffnung (5) aufweist, aerosol­ bildendes Material (2) enthält.

32. Substratportion nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch Merk­ male der Substratportion (1) aus einem der Ansprüche 20 bis 25.

33. Substratportion nach Anspruch 31 oder 32, gekennzeichnet durch ein Mundstück (6), das mit der Substratportion (1) verbunden ist und mit der Aerosolaustrittsöffnung (5) der Substratportion (1) in Verbindung steht.

34. Substratportion nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (6) Merkmale aus einem der Ansprüche 26 bis 28 aufweist.