DE19854009A1 - System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols - Google Patents

Abstract

Ein System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols enthält eine Inhaliervorrichtung (10), die ein stabartiges Gehäuse (12) mit einem hinteren mundseitigen Bereich (16) und einem vorderen Bereich (14) aufweist. Im vorderen Bereich (14) des Gehäuses (12) ist eine von einer Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) beheizbare Substrathalterung (26) angeordnet, die über eine vorzugsweise an der Vorderseite (23) des Gehäuses (12) befindliche Beschickungsöffnung (24) zugänglich ist. Ein Strömungskanal (34) führt von der Substrathalterung (26) bis zum hinteren Ende des Gehäuses (12). Die Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) ist dazu eingerichtet, durch thermische oder katalytische Verbrennung Wärme zu erzeugen. Eine Substratportion (1), die zum Einsetzen in die Substrathalterung (26) durch die Beschickungsöffnung (24) eingerichtet ist, enthält innerhalb einer Umhüllung, die eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaustrittsöffnung aufweist, aerosolbildendes Material.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols sowie Komponenten eines derartigen Systems. Dieses System ist insbesondere als Rauchartikel zur Bereitstellung 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 Rauchartikel vorgeschlagen worden. Ein gemeinsames Prinzip solcher Entwick­ lungen ist, daß nicht die Verbrennungswärme des Tabaks, sondern andere Energiequellen zur Freisetzung des Rauchaerosols genutzt werden. Hierdurch wird die Entstehung von Nebenstromrauch weitgehend vermieden. Häufig kommen in den vorgeschlagenen Rauchartikeln zur Aerosolbildung statt Tabak Ersatzmaterialien wie spezielle Folientabake oder mit Aromasubstanzen beaufschlagte 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 Wärme­ energie 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 Rauchaerosol 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 Entsorgungs­ probleme zur Folge hat.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen mittels elek­ trischer Energie eine Substratportion erwärmt wird, um Rauchaero­ sol freizusetzen. Eine derartige Vorrichtung, die in der Hand gehalten 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 Heizmitteltank, der ein Heizmittel zum Betreiben des Brenners enthält. Die auf­ steigenden, heißen Verbrennungsgase strömen durch einen Wärmetau­ scher, in dem Ventilationskanäle angeordnet sind. Die Ventila­ tionskanäle stehen mit einem Ende mit der Außenluft in Verbindung 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 mittlere Abschnitt des Strömungskanals wird von einer Substratportion 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 unhand­ lich und muß geöffnet werden, um eine neue Substratportion einzusetzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein leichtes, handliches und von einem Benutzer im Mund tragbares System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols zu schaffen, das eine wiederverwendbare Inhaliervorrichtung enthält und insbesondere als Rauchartikel dienen kann, der einen ähnlichen Geschmackseindruck wie herkömm­ liche Cigaretten bietet, bei dessen Gebrauch jedoch zwischen den Zügen kein Nebenstromrauch erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruch 1, das eine Inhaliervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 26 und eine Substratportion mit den Merkmalen des Anspruchs 28 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße System zur Bereitstellung eines inhalier­ baren Aerosols weist eine Inhaliervorrichtung auf, die ein stabartiges Gehäuse mit einem hinteren mundseitigen Bereich und einem vorderen Bereich hat. Im vorderen Bereich des Gehäuses ist eine von einer Heizeinrichtung beheizbare Substrathalterung angeordnet, die über eine vorzugsweise an der Vorderseite des Gehäuses befindliche Beschickungsöffnung zugänglich ist. Ein Strömungskanal führt von der Substrathalterung bis zum hinteren Ende des Gehäuses. Die Heizeinrichtung ist dazu eingerichtet, durch thermische oder katalytische Verbrennung Wärme zu erzeugen, wobei vorzugsweise ein Heizmitteltank im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Das System enthält ferner eine Sub­ stratportion, die zum Einsetzen in die Substrathalterung durch die Beschickungsöffnung eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung, die eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaus­ trittsöffnung aufweist, aerosolbildendes Material enthält.

Da die zum Erhitzen des Aerosols benötigte Energie einem gasförmigen und/oder flüssigen Heizmittel entnommen wird, steht ein kostengünstiger und leicht zu beschaffender Energieträger hoher Energiedichte zur Verfügung. Die Inhaliervorrichtung kann daher selbst dann, wenn sie einen vollen Heizmitteltank enthält, so leicht und handlich konstruiert sein, daß sie von einem Benutzer problemlos im Mund getragen werden kann. Dabei liegt das stabartige Gehäuse gut in der Hand und vermittelt dem Benutzer in etwa das Gefühl, eine Cigarette mit einer Cigarettenspitze oder eine Cigarre zu rauchen. Die Substratportion ist im vorderen Bereich des stabartigen Gehäuses in die beheizbare Substrathalte­ rung eingesetzt, und zwar über eine Beschickungsöffnung, die sich vorzugsweise an der Vorderseite des Gehäuses befindet. Dies verstärkt noch den Eindruck, eine Cigarre oder Cigarette mit Cigarettenspitze zu verwenden. Die Substratportion wird über die beheizbare Substrathalterung erwärmt, um inhalierbares Aerosol freizusetzen, das über den Strömungskanal bis zum hinteren Ende des Gehäuses geführt wird.

Im hinteren Bereich des Gehäuses kann die Inhaliervorrichtung ein Mundstück aufweisen, das mit dem Strömungskanal in Verbindung steht und vorzugsweise schlecht wärmeleitend ist, damit für den Benutzer keine unangenehmen hohen Temperaturen auftreten. Anstelle des Mundstücks ist es denkbar, einen als Filtermundstück gestalteten Filter im hinteren Bereich des Gehäuses in den Strömungskanal einzusetzen. Bei einer Variante ist ein Filter an einer anderen Stelle in den Strömungskanal einsetzbar; eine derartige Ausgestaltung kann auch im Zusammenhang mit einem festen Mundstück benutzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Substrathalterung der Inhaliervorrichtung mindestens eine Heizfläche auf, die vorzugsweise hohlzylindrisch oder rinnenartig ist. Die Sub­ strathalterung kann beispielsweise zwei parallel zueinander angeordnete Heizflächen haben, deren gegenseitiger Abstand vorzugsweise einstellbar ist. Dabei ist es denkbar, daß die Einstellung des Abstands in Abhängigkeit von der Temperatur automatisch erfolgt, z. B. mit Hilfe einer Bimetallschiene. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Substrathalterung der Inhaliervorrichtung innerhalb der Heizflächen einen vorzugsweise mit Bohrungen versehenen gut wärmeleitenden Mantel auf, der dazu eingerichtet ist, an einer in die Substrathalterung eingesetzten Substratportion anzuliegen. Diese Ausführungsformen gewährleisten einen guten thermischen Kontakt (entweder direkt über die Heizflächen oder über den wärmeleitenden Mantel) zwischen den Heizflächen und der Zone der Substratportion, die sich im Bereich der Heizflächen befindet. Die Heizflächen oder der Mantel müssen die Substratportion aber nicht direkt berühren; Ausführungs­ formen, bei denen ein Abstand zur Substratportion vorgesehen ist und der Wärmetransport z. B. durch Strahlung erfolgt, sind ebenfalls denkbar.

Vorzugsweise weist die Substrathalterung der Inhaliervorrichtung hinter den Heizflächen einen hinteren Hohlraum auf, in den der hintere Bereich einer eingesetzten Substratportion einschiebbar ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es dem Benutzer, eine Sub­ stratportion abschnittsweise zu erwärmen und das freigesetzte Aerosol zu inhalieren. Dabei schiebt er die Substratportion nach und nach, vorzugsweise nach jedem Zug, ein Stück weiter nach hinten, wobei der verbrauchte Teil der Substratportion von dem hinteren Hohlraum aufgenommen wird, bis die gesamte Substratpor­ tion verbraucht (abgeraucht) ist. Um zu verhindern, daß die Substratportion zu weit in das Gehäuse der Inhaliervorrichtung eingeschoben wird, kann am hinteren Ende des hinteren Hohlraums ein Anschlag für die Substratportion vorgesehen sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Heizflächen der Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet, durch katalytische Verbrennung eines gasförmigen und/oder flüssigen Heizmittels beheizt zu werden. Eine katalytische Verbrennung vermeidet Schwierigkeiten bei der Flammenführung der Heizeinrichtung, was einer kompakten Bauweise zugutekommt.

Ein vorzugsweise von außen nachfüllbarer Heizmitteltank kann im hinteren Bereich des Gehäuses der Inhaliervorrichtung angeordnet sein. Alternativ ist eine Ausgestaltung denkbar, bei der eine austauschbare Nachfüllpatrone mit Heizmittel in das Gehäuse eingesetzt wird. Als Heizmittel kommen übliche brennbare Substanzen in Frage, die bei Zimmertemperatur flüssig oder gasförmig sein können, wie in den Ansprüchen im einzelnen angegeben.

Die Inhaliervorrichtung kann eine Schalteinrichtung aufweisen, die mit einer zum Zünden des Heizmittels eingerichteten, vorzugsweise piezoelektrisch arbeitenden Zündeinrichtung und einer zum Freigeben von Heizmittel aus dem Heizmitteltank eingerichteten Ventileinrichtung in Verbindung steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schalteinrichtung rein mechanisch gestaltet und weist einen axial auf dem vorderen Bereich des Gehäuses der Inhaliervorrichtung verschiebbaren, vorzugsweise schlecht wärmeleitenden Ring auf, der vorzugsweise in zwei Stellungen fixierbar ist. So kann beispielsweise der piezoelektrisch bewirkte Zündvorgang durch Verschieben des Rings ausgelöst werden, wobei sich gleichzeitig die Ventileinrichtung öffnet, um Heizmittel für die katalytische Verbrennung frei­ zugeben; danach wird der Ring zum Arretieren verdreht, wobei die Ventileinrichtung geöffnet bleibt und der Heizvorgang andauert. Wenn genügend Zeit verstrichen ist, z. B. nach Beenden eines Zuges, kann der Benutzer den Ring durch Zurückdrehen entarre­ tieren und in seine Ausgangsposition zurückschieben, was vorzugsweise mit Unterstützung einer Feder erfolgt, so daß sich die Ventileinrichtung wieder schließt und der Heizvorgang beendet ist.

Vorzugsweise weist der vordere Bereich des Gehäuses der Inhalier­ vorrichtung Luftzutrittsöffnungen zum Zuführen von Verbrennungs­ luft zu der Heizeinrichtung auf. Die von der Heizeinrichtung ausgehenden Verbrennungsgase (im wesentlichen Kohlendioxid und Wasser) treten bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu dem inhalierbaren Aerosol hinzu, wobei durch die Züge des Benutzers eine günstige Luft-, Verbrennungsgas- und Aerosolführung erreichbar ist. Insbesondere bei einer katalyti­ schen Verbrennung enthalten die Verbrennungsgase so geringe Mengen an schädlichen Substanzen wie z. B. Kohlenmonoxid, daß dies unbedenklich ist. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden dagegen die Verbrennungsgase von dem inhalierbaren Aerosol ferngehalten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hat das Gehäuse der Inhaliervorrichtung vor einer bei Betrieb der Heizeinrichtung leuchtenden Komponente, z. B. einer Heizfläche, ein Fenster. Der Benutzer kann dann auf einfache Weise den Betriebszustand der Inhaliervorrichtung kontrollieren.

Das Gehäuse der Inhaliervorrichtung kann einteilig oder mehr­ teilig ausgestaltet sein. Im letzteren Fall ist es vorzugsweise zweiteilig und weist eine lösbare Verbindung auf, z. B. im mittleren Bereich zwischen dem vorderen Bereich des Gehäuses, in dem die beheizbare Substrathalterung angeordnet ist, und dem hinteren Bereich des Gehäuses, in dem sich der Heizmitteltank befindet. An der lösbaren Verbindung kann das Gehäuse geöffnet werden, z. B. für Reinigungszwecke. Das Material für das Gehäuse der Inhaliervorrichtung sollte wärmebeständig sein. So kommen Duroplaste, mehrkomponentige Kunststoffe, Harthölzer, Edelhölzer, Wurzelholz und/oder Metall in Frage.

Die Substratportion hat vorzugsweise eine zylindrische Form, wobei die Umhüllung als Zylindermantel angeordnet ist und die Stirnseiten des Zylinders als Lufteintrittsöffnung und als Aerosolaustrittsöffnung eingerichtet sind. Dabei ist die Umhüllung vorzugsweise niedrigporös bis luftundurchlässig, um einen Nebenstromrauch zu vermeiden. In ihrem vorderen Bereich kann die Substratportion eine Isolierumhüllung aufweisen, die vorzugsweise über das vordere Ende der Umhüllung vorsteht, damit der Benutzer beim Zurückschieben der Substratportion in das Gehäuse der Inhaliervorrichtung nicht mit heißen Flächen in Berührung kommt. Das aerosolbildende Material der Substratportion kann ein weitgehend inertes Trägermaterial oder Tabakmaterial und zusätzliche Zuschlagstoffe aufweisen. Vorzugsweise enthält das Material einen höheren Anteil an Polyolen, die als Aerosolbildner dienen. Denkbar ist es auch, daß die Substratportion eine dünne, filterlose an sich handelsübliche Cigarette ist, die Polyole mit einem Anteil von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% aufweist. Einzelheiten über mögliche Ausgestaltungen der Substratportion finden sich in den Ansprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein als Rauch­ artikel gestaltetes erfindungsgemäßes System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols, bei dem eine Substratportion in eine Inhaliervorrichtung eingesetzt ist, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Substratportion.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie eine Substratportion 1 in eine als Rauchgerät dienende Inhaliervorrichtung eingesetzt ist. Fig. 2 zeigt die Substratportion 1 genauer. Bei dieser Ausführungsform der Substratportion 1 befindet sich aerosolbildendes Material 2 innerhalb einer zylindrischen Umhüllung 3. Die Umhüllung 3 läßt die Stirnseiten des Zylinders frei, so daß dort eine Luftein­ trittsöffnung 4 und eine Aerosolaustrittsöffnung 5 ausgebildet sind.

Das aerosolbildende Material 2 kann z. B. geschnittenen Blattabak, geschnittene Tabakrippen, rekonstituierten Tahak 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 Cellulosefasern, als auch anorganische Materialien wie z. B. Silicagel zur Anwendung kommen. Auch beliebige Mischungen der genannten Komponenten 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 Aluminiumoxid, Silicagel, Aktivkohle, Cellulosefasern, Ligningra­ nulat, Zeolithen, Tonerden oder Meerschaum oder Kombinationen davon im Bereich von 10 Gew.-% bis 60 Gew.-%. Beim Einsatz von Tabakmaterialien beträgt der bevorzugte Anteil der Polyole 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Eine andere Möglichkeit, 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 geeignete Verpackung dafür zu sorgen, daß bis zum Gebrauch kein Feuchteverlust auftritt.

Die Umhüllung 3 kann aus Papier, Kunststoffolie oder Metallfolie bestehen. Auch eine mehrlagige Umhüllung aus den genannten Komponenten 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 mineralischen Zuschlagstoffen hat. Dies gewährleistet, daß beim Erwärmen und Abrauchen der Substratportion praktisch kein Nebenstromrauch auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Substratportion 1 in ihrem vorderen Bereich, d. h. im Bereich der Lufteintrittsöffnung 4, von einer zusätzlichen Isolierumhüllung (in den Fig. 1 und 2 nicht eingezeichnet) umgeben, die vorzugsweise über das vordere Ende der Umhüllung 3 vorsteht. Diese Isolierumhüllung gewähr­ leistet, daß der Benutzer nicht mit unangenehm heißen Flächen in Berührung kommt, wenn er die Substratportion 1 beim Abrauchen tiefer in die Inhaliervorrichtung einschiebt (siehe unten). Es ist auch denkbar, als Substratportion eine dünne, filterlose, an sich handelsübliche Cigarette zu verwenden, die Polyole mit einem Anteil von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% aufweist.

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

Beispiel 1

Eine American-Blend-Tabakmischung mit einem Gehalt von 30% Burley-Tabak, 40% expandiertem Virginia-Tabak, 20% nicht­ expandiertem Virginia-Tabak und 10% Orient-Tabak wurde kon­ ditioniert 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% abgetrocknet. 180 kg dieses Schnittabaks wurden mit 20 kg expandiertem Rippenschnitt vermischt. Aus dieser Mischung wurde auf einer Cigarettenstrangmaschine ein Endlosstrang mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Stopfdichte von 200 mg/ml hergestellt. Als Umhüllungsmaterial kam ein auf der Außenseite aluminiumkaschiertes, luftundurchlässiges Papier zum Einsatz. Der Endlosstrang wurde in Einzelportionen von 40 mm Länge geschnit­ ten.

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 Cigarettenpapier umhüllt, wobei das Cigarettenpapier eine Luftdurchlässigkeit von 5 CU aufwies. Durch Ablängen des Endlosstranges (6 mm Durchmesser) erhielt man Substratportionen mit einer jeweiligen Länge von 50 mm; die Stopfdichte betrug 240 mg/ml.

Im Prinzip ist auch die Verwendung einer Substratportion denkbar, die hinter der Aerosolaustrittsöffnung 5 mit einem handels­ üblichen Filter versehen ist. Dabei muß allerdings gewährleistet sein, daß beim Einsetzen einer derartigen Substratportion in die Inhaliervorrichtung nicht der Filter, sondern das aerosolbildende Material 2 vor dem Filter erwärmt wird.

Fig. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine Aus­ führungsform einer Inhaliervorichtung 10. Die Inhaliervorichtung 10 hat ein stabartiges oder cigarrenformartiges Gehäuse 12 mit einem vorderen Bereich 14 und einem hinteren mundseitigen Bereich 16. Das hintere Endstück des hinteren Bereichs 16 ist als Mundstück 18 gestaltet, siehe Fig. 1.

Das Gehäuse 12 besteht vorzugsweise aus einem wämebeständigen Material wie einem Duroplast, einem mehrkomponentigen Kunststoff, einem Hartholz, einem Edelholz, Wurzelholz oder Metall oder aus mehreren derartiger Materialien. Um zu vermeiden, daß der Benutzer mit heißen Flächen in Berührung kommt, sind kritische Stellen mit einer Wärmeisolierung versehen oder bestehen aus wärmeisolierenden Materialien.

Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 12 zweiteilig gestaltet, wobei der vordere Bereich 14 und der hintere Bereich 16 über eine Verbindung 20 zusammengefügt werden können. An der Verbindung 20 können der vordere Bereich 14 und der hintere Bereich 16 des Gehäuses 12 ineinander gesteckt werden, wobei eine in Fig. 1 nicht eingezeichnete Führung, bei der ein Vorsprung in eine Nut eingreift, eine definierte Stellung des hinteren Bereichs 16 in bezug auf den vorderen Bereich 14 gewährleistet und ein Verdrehen verhindert. Zur Sicherung dient eine dünnwandige Überwurfmutter 21, die an einem Außengewinde an dem hinteren Bereich 16 angreift. Ein Isolierring 22 verhindert weitgehend eine Wärme­ übertragung von dem im Betrieb erwärmten vorderen Bereich 14 des Gehäuses 12 auf den hinteren Bereich 16 mit dem Mundstück 18. Wenn das Gehäuse 12 an der Verbindung 20 geöffnet wird, läßt sich die Inhaliervorrichtung 10 reinigen.

An der Vorderseite 23 des Gehäuses 12 befindet sich eine Beschickungsöffnung 24, durch die eine Substratportion 1 in das Innere des Gehäuses 12 eingeschoben werden kann. Zum Halten der Substratportion 1 dient eine Substrathalterung 26, die eine auf den Außendurchmesser der Substratportion 1 abgestimmte Führungs­ hülse 28 aufweist. Hinter der Führungshülse 28 ist eine im Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch gestaltete Heizfläche 30 angeordnet. Hinter der Heizfläche 30 hat die Substrathalterung 26 einen hinteren Hohlraum 32, in den der hintere Bereich einer eingesetzten Substratportion 1 einschiebbar ist.

Ein axial angeordneter Strömungskanal 34 erstreckt sich über die volle Länge des hinteren Bereichs 16 des Gehäuses 12 und reicht von dem hinteren Hohlraum 32 bis zum hinteren Ende des Mundstücks 18.

Die Heizfläche 30 ist eine Komponente einer im Ausführungsbei­ spiel als flammenlos operierender Glühkatalysator arbeitenden Heizeinrichtung zum Beheizen der Substrathalterung 26. Dabei kann Verbrennungsluft zum Betrieb der Heizeinrichtung über Luftzu­ trittsöffnungen 36 im vorderen Bereich 14 in das Gehäuse 12 eintreten. Wenn sich die Heizfläche 30 auf hoher Temperatur befindet, erwärmt sie die Zone der Substratportion 1, die sich in ihrem Bereich befindet. Wenn also im Ausführungsbeispiel die Heizfläche 30 als Hohlzylinder gestaltet ist, erwärmt sie den gerade in ihrem Innenraum angeordneten Bereich der Substratpor­ tion 1. Im Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser der Heizfläche 30 größer als der Außendurchmesser der Substratportion 1. Dabei wird die Wärme von der Heizfläche 30 auf die Sub­ stratportion 1 vorwiegend durch Strahlung transportiert. Die Heizfläche 30 kann auch so angeordnet sein, daß ein Wärmetrans­ port durch Wärmeleitung stattfindet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Heizfläche 30 die Substratportion 1 nicht unmittelbar berührt, sondern wenn innerhalb der Heizfläche 30 ein vorzugsweise mit Bohrungen versehener Mantel angeordnet ist, der aus einem gut wärmeleitenden Material wie z. B. Aluminium besteht und der in seinen Maßen auf die Substratportion 1 abgestimmt ist, so daß er vorzugsweise direkt an der Substratportion 1 anliegt (in Fig. 1 nicht eingezeichnet). Für die Gestaltung der Heizfläche 30 sind zahlreiche Varianten denkbar. So können auch mehrere Heizflächen vorgesehen sein, z. B. zwei parallel zuein­ ander angeordnete Heizflächen, oder es können andere Formen für die Heizfläche gewählt werden, z. B. eine Form mit rinnenartigem Profil. Wesentlich ist, daß die Heizfläche 30 eine Erwärmung der in ihrem Bereich befindlichen Zone der Substratportion 1 über die Außenseite der Substratportion 1 bewirkt, also eine direkte Erwärmung, im Gegensatz zu einer indirekten Erwärmung, bei der erhitztes Gas (vor allem Luft) durch die Substratportion gezogen wird.

Das zum Betrieb der Heizeinrichtung erforderliche Heizmittel, z. B. Butangas, Pentan oder Isopropanol, befindet sich in einem Heizmitteltank 38, der im hinteren Bereich 16 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Der Heizmitteltank 38 kann über einen nach außen geführten Nachfüllstutzen 40, der mit einem Verschluß versehen ist, nachgefüllt werden. Im Ausführungsbeispiel ist der Heiz­ mitteltank 38 ringartig gestaltet, wobei der Strömungskanal 34 durch seinen axialen Bereich führt. Anstelle eines nachfüllbaren Heizmitteltanks 38 kann auch ein als Nachfüllpatrone gestalteter Heizmitteltank vorgesehen sein, der als Ganzes in den hinteren Bereich 16 des Gehäuses 12 eingesetzt wird. Alternativ ist es denkbar, den gesamten hinteren Bereich 16 des Gehäuses 12 als Einwegartikel auszubilden, der ausgetauscht wird, wenn der Heizmitteltank 38 leer ist.

Um Heizmittel aus dem Heizmitteltank 38 zu der Heizfläche 30 zu führen, muß ein Ventil 42 geöffnet werden, das in eine Heiz­ mittelleitung 44 mündet, die mit der Heizfläche 30 verbunden ist. Da im Ausführungsbeispiel der vordere Bereich 14 von dem hinteren Bereich 16 des Gehäuses 12 getrennt werden kann, muß auch die Heizmittelleitung 44 eine Trennstelle aufweisen, die als abgedichtete Kupplung 46 ausgestaltet ist.

Zum Zünden des Heizmittels und zum Betätigen des Ventils 42 dient eine mechanische Schalteinrichtung, die einen auf dem vorderen Bereich 14 des Gehäuses 12 axial verschiebbaren, schlecht wärmeleitenden Ring 48 aufweist. An seiner Außenseite ist der Ring 48 mit einer Grifffläche versehen. Wenn der Ring 48 nach hinten verschoben wird, also in Richtung der in Fig. 1 einge­ zeichneten Pfeile, wird das Ventil 42 geöffnet, so daß Heizmittel aus dem Heizmitteltank 38 zur Heizfläche 30 strömen kann, und gleichzeitig ein piezoelektrischer Zünder 50 betätigt, was die katalytische Verbrennung des Heizmittels einleitet. In der nach hinten verschobenen Stellung kann der Ring 48 durch Verdrehen arretiert werden. Das Ventil 42 bleibt in dieser Stellung des Rings 48 geöffnet, so daß die katalytische Verbrennung andauert und die Heizfläche 30 Wärme abgibt, auch wenn während dieser Zeitspanne der Zünder 50 nicht aktiv ist. Wenn der Heizvorgang beendet werden soll, wird der Ring 48 durch Drehen in der entgegengesetzten Richtung entarretiert und nach vorne geschoben. Dabei schließt sich das Ventil 42. Vorzugsweise drückt eine in Fig. 1 nicht eingezeichnete Feder den Ring 48 nach vorne. Die mechanischen Komponenten zum Betätigen des Ventils 42 und des Zünders 50 sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht eingezeichnet.

Wenn ein Benutzer die Inhaliervorrichtung 10 gebrauchen will, schiebt er zunächst eine frische Substratportion 1, z. B. eine spezielle Slim-Cigarette mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Länge von 40 mm, durch die Beschickungsöffnung 24, bis die hintere Zone der Substratportion 1 im Bereich der Heizfläche 30 zu liegen kommt. Wenn er den ersten Zug inhalieren will, zieht er den Ring 48 auf das Mundstück 18 zu und arretiert ihn durch Verdrehen. Wie bereits erläutert, strömt dadurch Heizmittel zu der Heizfläche 30 und wird entzündet. Durch die bei der katalyti­ schen Verbrennung abgegebene Wärme wird die Zone der Substratpor­ tion 1 im Bereich der Heizfläche 30 erhitzt, so daß das aerosol­ bildende Material 2 Geschmacksaerosol freisetzt. Wenn der Benutzer am Mundstück 18 zieht, gelangt Luft durch die Luftein­ trittsöffnung 4 in die Substratportion 1 und fördert das Geschmacksaerosol durch die Aerosolaustrittsöffnung 5 der Substratportion 1 über den Strömungskanal 34 zum Benutzer. Vorzugsweise tritt zusätzliche Luft, die zur Verdünnung dient, über die Luftzutrittsöffnungen 36 hinzu. Das inhalierte Aerosol enthält im Ausführungsbeispiel ferner Kohlendioxid und Wasser­ dampf aus der katalytischen Verbrennung des Heizmittels. Falls das Gehäuse 12 ein Fenster (in Fig. 1 nicht eingezeichnet) aufweist, das dem Benutzer einen Blick auf die Heizfläche 30 gestattet, sieht er, daß die Heizfläche 30 beim Zünden rot leuchtet und dann, wenn er am Mundstück 18 zieht, ihre Farbe in hellrot ändert.

Bevor er den nächsten Zug einnimmt, schiebt der Benutzer die Substratportion 1 ein Stück auf das Mundstück 18 zu. Dabei tritt die hintere, abgerauchte Zone der Substratportion 1 in den hinteren Hohlraum 32 ein, während eine frische Zone in den Bereich der Heizfläche 30 gelangt. So strömt beim nächsten Zug frisches Geschmacksaerosol zum Benutzer. Um Heizmittel zu sparen und Nebenstromrauch zu vermeiden, kann der Benutzer den Ring 48 nach jedem Zug durch Gegendrehen entarretieren und nach vorne schieben, so daß sich das Ventil 42 schließt. Der letzte Zug wird entnommen, wenn die Substratportion 1 an dem Isolierring 22 anliegt. Anschließend kann der Benutzer die Substratportion 1 durch die Beschickungsöffnung 24 aus dem Gehäuse 12 herausziehen und entsorgen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Inhaliervorrichtung 10 sorgt der Benutzer durch Ziehen am Mundstück 18 für die erforder­ liche Strömung der Umgebungsluft durch die Luftzutrittsöffnungen 36 zu der Heizfläche 30 (katalytische Verbrennung) sowie durch die Lufteintrittsöffnung 4 in die Substratportion 1 hinein und durch die Substratportion 1 hindurch. Die bei der katalytischen Verbrennung entstehenden Verbrennungsgase werden dabei in den Strömungskanal 34 eingesogen und treten, wie bereits erwähnt, zu dem inhalierten Aerosol hinzu. Da die katalytische Verbrennung ziemlich vollständig abläuft, ist der Gehalt an Kohlenmonoxid und anderen aus der Verbrennung stammenden, unerwünschten Substanzen in dem inhalierten Aerosol gering, so daß diese Art der Gas- und Aerosolführung akzeptabel ist.

Es ist jedoch auch möglich, die Verbrennungsgase von dem inhalierten Aerosol fernzuhalten. Dazu kann zum Beispiel innerhalb der Heizfläche 30 eine an beiden Enden offenstehende Hülse aus gut wärmeleitendem Metall vorgesehen sein, die die Führungshülse 28 mit dem hinteren Hohlraum 32 verbindet, so daß die Verbrennungsgase keinen Zutritt zu dem Strömungskanal 34 haben. Vorzugsweise liegt diese Hülse in wärmeleitendem Kontakt an einer eingesetzten Substratportion 1 an. Bei dieser Aus­ führungsform muß die Wandung des Gehäuses 12 mindestens eine Austrittsöffnung für die Verbrennungsgase aufweisen. Die gewünschte Strömung von den Luftzutrittsöffnungen 36 über die Heizfläche 30 zu dieser Austrittsöffnung läßt sich durch einen Temperaturgradienten erreichen (Thermik).

Claims (29)

1. System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols, mit

• 1. einer Inhaliervorrichtung (10), die ein stabartiges Gehäuse (12) mit einem hinteren mundseitigen Bereich (16) und einem vorderen Bereich (14) aufweist, wobei im vorderen Bereich (14) des Gehäuses (12) eine von einer Heizeinrich­ tung (30, 38, 44, 50) beheizbare Substrathalterung (26) an­ geordnet ist, die über eine vorzugsweise an der Vorderseite (23) des Gehäuses (12) befindliche Beschickungsöffnung (24) zugänglich ist, wobei ein Strömungskanal (34) von der Substrathalterung (26) bis zum hinteren Ende des Gehäuses (12) führt und wobei die Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) dazu eingerichtet ist, durch thermische oder katalytische Verbrennung Wärme zu erzeugen, und
• 2. einer Substratportion (1), die zum Einsetzen in die Substrathalterung (26) durch die Beschickungsöffnung (24) eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintrittsöffnung (4) und eine Aerosolaustrittsöff­ nung (5) aufweist, aerosolbildendes Material (2) enthält.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strömungskanal (34) der Inhaliervorrichtung (10) ein Filter einsetzbar ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im hin­ teren Bereich (16) des Gehäuses (12) der Inhaliervorrichtung (10) ein als Filtermundstück gestalteter Filter in den Strömungskanal (34) einsetzbar ist.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhaliervorrichtung (10) im hinteren Bereich (16) des Gehäuses (12) ein Mundstück (18) aufweist, das mit dem Strömungskanal (34) in Verbindung steht und vorzugsweise schlecht wärmeleitend ist.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substrathalterung (26) der Inhaliervor­ richtung (10) mindestens eine Heizfläche (30) aufweist, die vorzugsweise hohlzylindrisch oder rinnenartig ist.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substrathalterung (26) der Inhaliervor­ richtung (10) zwei parallel zueinander angeordnete Heiz­ flächen aufweist, deren gegenseitiger Abstand vorzugsweise einstellbar ist.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (26) der Inhaliervorrichtung (10) innerhalb der Heizflächen (30) einen vorzugsweise mit Bohrungen versehenen gut wärmeleitenden Mantel aufweist, der dazu eingerichtet ist, an einer in die Substrathalterung (26) eingesetzten Substratportion (1) anzuliegen.

8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substrathalterung (26) der Inhaliervor­ richtung (10) hinter den Heizflächen (30) einen hinteren Hohlraum (32) aufweist, in den der hintere Bereich einer eingesetzten Substratportion (1) einschiebbar ist.

9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizflächen (30) der Inhaliervorrichtung (10) dazu eingerichtet sind, durch katalytische Verbrennung eines gasförmigen und/oder flüssigen Heizmittels beheizt zu werden.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im hinteren Bereich (16) des Gehäuses (12) der Inhaliervorrichtung (10) ein Heizmitteltank (38) angeordnet ist, der vorzugsweise von außen nachfüllbar ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmittel eine oder mehrere der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Substanzen aufweist: n-Alkane mit eins bis vier Kohlenstoffatomen, n-Alkane mit fünf bis zwanzig Kohlen­ stoffatomen, verzweigte oder ringförmige Alkane mit vier bis zwanzig Kohlenstoffatomen, Alkohole, Ketone, Ester, Aldehy­ de.

12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhaliervorrichtung (10) eine Schalteinrichtung (48) aufweist, die mit einer zum Zünden des Heizmittels einge­ richteten, vorzugsweise piezoelektrisch arbeitenden Zünd­ einrichtung (50) und einer zum Freigeben von Heizmittel aus dem Heizmitteltank (38) eingerichteten Ventileinrichtung (42) in Wirkverbindung steht.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (48) einen axial auf dem vorderen Bereich (14) des Gehäuses (12) der Inhaliervorrichtung (10) ver­ schiebbaren, vorzugsweise schlecht wärmeleitenden Ring (48) aufweist, der vorzugsweise in zwei Stellungen fixierbar ist.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vordere Bereich (14) des Gehäuses (12) der Inhaliervorrichtung (10) Luftzutrittsöffnungen (36) auf­ weist.

15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inhaliervorrichtung (10) vor einer bei Betrieb der Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) leuchtenden Komponente (30) ein Fenster aufweist.

16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inhaliervorrichtung (10) einteilig ausgestaltet ist.

17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inhaliervorrichtung (10) mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig, ausgestaltet ist und eine lösbare Verbindung (20) aufweist.

18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inhaliervorrichtung (10) eines oder mehrere der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Materialien aufweist: Duroplaste, mehrkomponentige Kunst­ stoffe, Harthölzer, Edelhölzer, Wurzelholz, Metall.

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, 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, vorzugsweise von 5 mm bis 8 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.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, 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.

21. System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umhüllung (3) der Substratportion (1) eine metallische Folie, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, auf­ weist.

22. System nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substratportion (1) in ihrem vorderen Bereich eine Isolierumhüllung aufweist, die vorzugsweise über das vordere Ende der Umhüllung (3) vorsteht.

23. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) der Sub­ stratportion (1) ein Trägermaterial, vorzugsweise Aluminium­ oxid, Silicagel, Aktivkohle, Cellulosefasern, Ligningranu­ lat, Zeolithe, Tonerden oder Meerschaum oder Kombinationen davon, sowie ein Polyol oder mehrere Polyole, vorzugsweise Glyzerin und/oder Propylenglycol, aufweist und vorzugsweise zusätzlich Bindemittel, Geliermittel, Zuschlagstoffe, Aromen und/oder Nikotin aufweist, wobei der Anteil der Polyole von 10 Gew.-% bis 60 Gew.-% beträgt.

24. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) der Sub­ stratportion (1) ein Tabakmaterial, vorzugsweise Schnitta­ bak, Folientabakschnitt und/oder Tabakrippenschnitt, sowie ein Polyol oder mehrere Polyole, vorzugsweise Glycerin und/oder Propylenglycol, die vorzugsweise mit Tabakstaub angedickt sind, aufweist und vorzugsweise zusätzlich Bindemittel, Geliermittel, Zuschlagstoffe, Aromen und/oder Nikotin aufweist, wobei der Anteil der Polyole von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% beträgt.

25. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substratportion (1) eine dünne, filterlo­ se, an sich handelsübliche Cigarette ist, die Polyole mit einem Anteil von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% aufweist.

26. Inhaliervorrichtung, die ein stabartiges Gehäuse (12) mit einem hinteren mundseitigen Bereich (16) und einem vorderen Bereich (14) aufweist, wobei im vorderen Bereich (14) des Gehäuses (12) eine von einer Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) beheizbare Substrathalterung (26) angeordnet ist, die über eine vorzugsweise an der Vorderseite (23) des Gehäuses (12) befindliche Beschickungsöffnung (24) zugänglich ist, wobei ein Strömungskanal (34) von der Substrathalterung (26) bis zum hinteren Ende des Gehäuses (12) führt und wobei die Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) dazu eingerichtet ist, durch thermische oder katalytische Verbrennung Wärme zu erzeugen.

27. Inhaliervorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch Merkmale der Inhaliervorrichtung (10) aus einem der An­ sprüche 2 bis 18.

28. Substratportion, die zum Einsetzen in die Substrathalterung (26) einer Inhaliervorrichtung (10) nach Anspruch 26 oder 27 durch die Beschickungsöffnung (24) eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintrittsöffnung (4) und eine Aerosolaustrittsöffnung (5) aufweist, aerosol­ bildendes Material (2) enthält.

29. Substratportion nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Merk­ male der Substratportion (1) aus einem der Ansprüche 19 bis 25.