DE19854009C2 - System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols sowie Komponenten eines derarti­ gen Systems. Dieses System ist insbesondere als Raucharti­ kel zur Bereitstellung von Rauchaerosol für Raucher geeig­ net.

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

Zur Überwindung dieses Problems sind zahlreiche neue Rauchartikel vorgeschlagen worden. Ein gemeinsames Prin­ zip solcher Entwicklungen ist, daß nicht die Verbrennungs­ wärme des Tabaks, sondern andere Energiequellen zur Frei­ setzung des Rauchaerosols genutzt werden. Hierdurch wird die Entstehung von Nebenstromrauch weitgehend vermie­ den. Häufig kommen in den vorgeschlagenen Rauchartikeln zur Aerosolbildung statt Tabak Ersatzmaterialien wie spe­ zielle Folientabake oder mil Aromasubstanzen beauf­ schlagte 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 Wärmeenergie eines glimmenden Kohleelements auf aerosolbildendes Material übertragen wird, das neben Tabak oder Tabakextrakten Aromen und einen Aerosolbild­ ner wie Glycerin enthält. Dabei werden die Verbrennungs­ gase 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 Entsorgungsprobleme zur Folge hat.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen mittels elektrischer Energie eine Substratportion erwärmt wird, um Rauchaerosol 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 cigarettenähnli­ che 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 Ciga­ rette für ein elektrisch beheiztes Rauchsystem zeigt das US- Patent 5 499 636. Alle diese Vorrichtungen sind jedoch rela­ tiv schwer und unhandlich.

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

Die WO 97/48294 zeigt ein weiteres System zur Bereit­ stellung 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 aufsteigenden, heißen Verbrennungs­ gase strömen durch einen Wärmetauscher, in dem Ventilati­ onskanäle angeordnet sind. Die Ventilationskanäle stehen mit einem Ende mit der Außenluft in Verbindung und mün­ den 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 Sub­ stratportion 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 leichtes, handliches und von einem Benutzer im Mund tragbares System zur Bereit­ stellung eines inhalierbaren Aerosols zu schaffen, das eine wiederverwendbare Inhaliervorrichtung enthält und insbe­ sondere als Rauchartikel dienen kann, der einen ähnlichen Geschmackseindruck wie herkömmliche Cigaretten bietet, bei dessen Gebrauch jedoch zwischen den Zügen kein Ne­ benstromrauch 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 Substratpor­ tion mit den Merkmalen des Anspruchs 28 aufweist. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols weist eine Inhaliervorrichtung auf, die ein stabartiges Gehäuse mit einem hinteren mundseiti­ gen Bereich und einem vorderen Bereich hat. Im vorderen Bereich des Gehäuses ist eine von einer Heizeinrichtung be­ heizbare Substrathalterung angeordnet, die über eine vor­ zugsweise an der Vorderseite des Gehäuses befindliche Be­ schickungsöffnung 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 erzeu­ gen, wobei vorzugsweise ein Heizmitteltank im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Das System enthält ferner eine Substratportion, die zum Einsetzen in die Sub­ strathalterung durch die Beschickungsöffnung eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung, die eine Lufteintritts­ öffnung und eine Aerosolaustrittsöffnung aufweist, aerosol­ bildendes Material enthält.

Da die zum Erhitzen des Aerosols benötigte Energie ei­ nem gasförmigen und/oder flüssigen Heizmittel entnommen wird, steht ein kostengünstiger und leicht zu beschaffender Energieträger hoher Energiedichte zur Verfügung. Die Inha­ liervorrichtung kann daher selbst dann, wenn sie einen vol­ len Heizmitteltank enthält, so leicht und handlich konstru­ iert 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 Ge­ fühl, eine Cigarette mit einer Cigarettenspitze oder eine Ci­ garre zu rauchen. Die Substratportion ist im vorderen Be­ reich des stabartigen Gehäuses in die beheizbare Substrat­ halterung eingesetzt, und zwar über eine Beschickungsöff­ nung, die sich vorzugsweise an der Vorderseite des Gehäu­ ses befindet. Dies verstärkt noch den Eindruck, eine Cigarre oder Cigarette mit Cigarettenspitze zu verwenden. Die Sub­ stratportion wird über die beheizbare Substrathalterung er­ wärmt, um inhalierbares Aerosol freizusetzen, das über den Strömungskanal bis zum hinteren Ende des Gehäuses ge­ führt wird.

Im hinteren Bereich des Gehäuses kann die Inhaliervor­ richtung ein Mundstück aufweisen, das mit dem Strömungs­ kanal in Verbindung steht und vorzugsweise schlecht wär­ meleitend 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 ein­ zusetzen. Bei einer Variante ist ein Filter an einer anderen Stelle in den Strömuneskanal einsetzbar; eine derartige Aus­ gestaltung kann auch im Zusammenhang mit einem festen Mundstück benutzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Substrat­ halterung der Inhaliervorrichtung mindestens eine Heizflä­ che auf, die vorzugsweise hohlzylindrisch oder rinnenartig ist. Die Substrathalterung kann beispielsweise zwei parallel zueinander angeordnete Heizflächen haben, deren gegensei­ tiger Abstand vorzugsweise einstellbar ist. Dabei ist es denkbar, daß die Einstellung des Abstands in Abhängigkeit von der Temperatur automatisch erfolgt, z. B. mit Hilfe ei­ ner Bimetallschiene. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Substrathalterung der Inhaliervorrichtung inner­ halb der Heizflächen einen vorzugsweise mit Bohrungen versehenen gut wärmeleitenden Mantel auf, der dazu einge­ richtet ist, an einer in die Substrathalterung eingesetzten Substratportion anzuliegen. Diese Ausführungsformen ge­ währleisten einen guten thermischen Kontakt (entweder di­ rekt über die Heizflächen oder über den wärmeleitenden Mantel) zwischen den Heizflächen und der Zone der Sub­ stratportion, die sich im Bereich der Heizflächen befindet. Die Heizflächen oder der Mantel müssen die Substratportion aber nicht direkt berühren; Ausführungsformen, bei denen ein Abstand zur Substratportion vorgesehen ist und der Wär­ metransport z. B. durch Strahlung erfolgt, sind ebenfalls denkbar.

Vorzugsweise weist die Substrathalterung der Inhalier­ vorrichtung hinter den Heizflächen einen hinteren Hohlraum auf, in den der hintere Bereich einer eingesetzten Substrat­ portion einschiebbar ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es dem Benutzer, eine Substratportion abschnittsweise zu erwärmen und das freigesetzte Aerosol zu inhalieren. Dabei schiebt er die Substratportion nach und nach, vorzugsweise nach je­ dem Zug, ein Stück weiter nach hinten, wobei der ver­ brauchte Teil der Substratportion von dem hinteren Hohl­ raum aufgenommen wird, bis die gesamte Substratportion verbraucht (abgeraucht) ist. Um zu verhindern, daß die Sub­ stratportion 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 Heizflä­ chen der Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet, durch kata­ lytische Verbrennung eines gasförmigen und/oder flüssigen Heizmittels beheizt zu werden. Eine katalytische Verbren­ nung vermeidet Schwierigkeiten bei der Flammenführung der Heizeinrichtung, was einer kompakten Bauweise zugu­ tekommt.

Ein vorzugsweise von außen nachfüllbarer Heizmittel­ tank kann im hinteren Bereich des Gehäuses der Inhalier­ vorrichtung angeordnet sein. Alternativ ist eine Ausgestal­ tung denkbar, bei der eine austauschbare Nachfüllpatrone mit Heizmittel in das Gehäuse eingesetzt wird. Als Heizmit­ tel 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 auf­ weisen, die mit einer zum Zünden des Heizmittels einge­ richteten, vorzugsweise piezoelektrisch arbeitenden Zünd­ einrichtung und einer zum Freigeben von Heizmittel aus dem Heizmitteltank eingerichteten Ventileinrichtung in Ver­ bindung steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schalteinrichtung rein mechanisch gestaltet und weist einen axial auf dem vorderen Bereich des Gehäuses der In­ haliervorrichtung verschiebbaren, vorzugsweise schlecht wärmeleitenden Ring auf, der vorzugsweise in zwei Stellun­ gen fixierbar ist. So kann beispielsweise der piezoelektrisch bewirkte Zündvorgang durch Verschieben des Rings ausge­ löst 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 Heiz­ vorgang andauert. Wenn genügend Zeit verstrichen ist, z. B. nach Beenden eines Zuges, kann der Benutzer den Ring durch Zurückdrehen entarretieren und in seine Ausgangspo­ sition 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 Inhaliervorrichtung Luftzutrittsöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Heizeinrichtung auf. Die von der Heizeinrichtung ausgehenden Verbrennungsgase (im wesentlichen Kohlendioxid und Wasser) treten bei einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung zu dem inhalier­ baren Aerosol hinzu, wobei durch die Züge des Benutzers eine günstige Luft-, Verbrennungsgas- und Aerosolführung erreichbar ist. Insbesondere bei einer katalytischen Verbren­ nung enthalten die Verbrennungsgase so geringe Mengen an schädlichen Substanzen wie z. B. Kohlenmonoxid, daß dies unbedenklich ist. In einer anderen bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung werden dagegen die Verbren­ nungsgase von dem inhalierbaren Aerosol ferngehalten.

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

Das Gehäuse der Inhaliervorrichtung kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Im letzteren Fall ist es vorzugs­ weise zweiteilig und weist eine lösbare Verbindung auf, z. B. im mittleren Bereich zwischen dem vorderen Bereich des Gehäuses, in dem die beheizbare Substrathalterung an­ geordnet ist, und dem hinteren Bereich des Gehäuses, in dem sich der Heizmitteltank befindet. An der lösbaren Ver­ bindung kann das Gehäuse geöffnet werden, z. B. für Reini­ gungszwecke. Das Material für das Gehäuse der Inhalier­ vorrichtung sollte wärmebeständig sein. So kommen Duro­ plaste, mehrkomponentige Kunststoffe, Harthölzer, Edel­ hölzer, 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 luftundurch­ lässig, um einen Nebenstromrauch zu vermeiden. In ihrem vorderen Bereich kann die Substratportion eine Isolierum­ hüllung aufweisen, die vorzugsweise über das vordere Ende der Umhüllung vorsteht, damit der Benutzer beim Zurück­ schieben der Substratportion in das Gehäuse der Inhalier­ vorrichtung 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 Aero­ solbildner dienen. Denkbar ist es auch, daß die Substratpor­ tion 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 Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein als Rauchartikel gestaltetes erfindungsgemäßes System zur Be­ reitstellung eines inhalierbaren Aerosols, bei dem eine Sub­ stratportion 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 Aus­ führungsform der Substratportion 1 befindet sich aerosolbil­ dendes Material 2 innerhalb einer zylindrischen Umhüllung 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 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 Kompo­ nenten und Bestandteile für das aerosolbildende Material genannt, so daß zahlreiche Varianten denkbar sind.

Um die Aerosolbildung zu verstärken, enthält das aero­ solbildende Material 2 vorzugsweise einen hohen Anteil ei­ nes Polyols oder mehrerer Polyole, z. B. Glycerin und/oder Propylenglykol, z. B. beim Einsatz von weitgehend inerten Trägermaterialien wie Aluminiumoxid, Silicagel, Aktiv­ kohle, Cellulosefasern, Ligningranulat, Zeolithen, Tonerden oder Meerschaum oder Kombinationen davon im Bereich von 10 Gew.-% bis 60 Gew.-%. Beim Einsatz von Tabakma­ terialien beträgt der bevorzugte Anteil der Polyole 10 Gew.- % bis 40 Gew.-%. Eine andere Möglichkeit, die Aerosolbil­ dung zu verstärken, ist der Einsatz der aerosolbildenden Ma­ terialien mit einer Feuchte, die deutlich über der Gleichge­ wichtsfeuchte liegt; so kann z. B. Tabak, dessen Gleichge­ wichtsfeuchte 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 Ge­ brauch 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 me­ tallkaschiertem Papier. Besonders vorteilhaft ist niedrigpo­ röses oder nahezu luftundurchlässiges Cigarettenpapier, das vorzugsweise einen hohen Anteil an mineralischen Zu­ schlagstoffen hat. Dies gewährleistet, daß beim Erwärmen und Abrauchen der Substratportion praktisch kein Neben­ stromrauch auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Substratpor­ tion 1 in ihrem vorderen Bereich, d. h. im Bereich der Luft­ eintrittsöffnung 4, von einer zusätzlichen Isolierumhüllung (in den Fig. 1 und 2 nicht eingezeichnet) umgeben, die vor­ zugsweise über das vordere Ende der Umhüllung 3 vorsteht. Diese Isolierumhüllung gewährleistet, daß der Benutzer nicht mil 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 ei­ nem Anteil von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% aufweist.

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

Beispiel 1

Eine American-Blend-Tabakmischung mit einem Gehalt von 30% Burley-Tabak, 40% expandiertem Virginia-Tabak, 20% nichtexpandiertem Virginia-Tabak und 10% Orient-Ta­ bak 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 ge­ schnitten 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 Einzelpor­ tionen von 40 mm Länge geschnitten.

Beispiel 2

Ein nach bekannten Verfahren hergestellter Papierfolien­ tabak 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 Ci­ garettenpapier 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 handelsüblichen Filter versehen ist. Dabei muß allerdings gewährleistet sein, daß beim Einsetzen einer derartigen Sub­ stratportion in die Inhaliervorrichtung nicht der Filter, son­ dern das aerosolbildende Material 2 vor dem Filter erwärmt wird.

Fig. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine Ausführungsform einer Inhaliervorrichtung 10. Die Inhalier­ vorichtung 10 hat ein stabartiges oder cigarrenformartiges Gehäuse 12 mit einem vorderen Bereich 14 und einem hin­ teren 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 wärme­ beständigen Material wie einem Duroplast, einem mehr­ komponentigen Kunststoff, einem Hartholz, einem Edel­ holz, Wurzelholz oder Metall oder aus mehreren derartiger Materialien. Um zu vermeiden, daß der Benutzer mit heißen Flächen in Berührung kommt, sind kritische Stellen mit ei­ ner Wärmeisolierung versehen oder bestehen aus wärmeiso­ lierenden Materialien.

Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 12 zweiteilig ge­ staltet, wobei der vordere Bereich 14 und der hintere Be­ reich 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 ver­ hindert. Zur Sicherung dient eine dünnwandige Überwurf­ mutter 21, die an einem Außengewinde an dem hinteren Be­ reich 16 angreift. Ein Isolierring 22 verhindert weitgehend eine Wärmeübertragung von dem im Betrieb erwärmten vorderen Bereich 14 des Gehäuses 12 auf den hinteren Be­ reich 16 mit dem Mundstück 18. Wenn das Gehäuse 12 an der Verbindung 20 geöffnet wird, läßt sich die Inhaliervor­ richtung 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 Substrathalte­ rung 26, die eine auf den Außendurchmesser der Substrat­ portion 1 abgestimmte Führungshülse 28 aufweist. Hinter der Führungshülse 28 ist eine im Ausführungsbeispiel hohl­ zylindrisch 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 hinte­ ren Ende des Mundstücks 18.

Die Heizfläche 30 ist eine Komponente einer im Ausfüh­ rungsbeispiel als flammenlos operierender Glühkatalysator arbeitenden Heizeinrichtung zum Beheizen der Substrathal­ terung 26. Dabei kann Verbrennungsluft zum Betrieb der Heizeinrichtung über Luftzutrittsöffnungen 36 im vorderen Bereich 14 in das Gehäuse 12 eintreten. Wenn sich die Heiz­ fläche 30 auf hoher Temperatur befindet, erwärmt sie die Zone der Substratportion 1, die sich in ihrem Bereich befin­ det. Wenn also im Ausführungsbeispiel die Heizfläche 30 als Hohlzylinder gestaltet ist, erwärmt sie den gerade in ih­ rem Innenraum angeordneten Bereich der Substratportion 1. Im Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser der Heiz­ fläche 30 größer als der Außendurchmesser der Substratpor­ tion 1. Dabei wird die Wärme von der Heizfläche 30 auf die Substratportion 1 vorwiegend durch Strahlung transportiert. Die Heizfläche 30 kann auch so angeordnet sein, daß ein Wärmetransport durch Wärmeleitung stattfindet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Heizfläche 30 die Substrat­ portion 1 nicht unmittelbar berührt, sondern wenn innerhalb der Heizfläche 30 ein vorzugsweise mit Bohrungen versehe­ ner Mantel angeordnet ist, der aus einem gut wärmeleiten­ den 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 zueinander angeordnete Heizflächen, oder es können andere Formen für die Heizfläche gewählt werden, z. B. eine Form mit rinnen­ artigem Profil. Wesentlich ist, daß die Heizfläche 30 eine Er­ wärmung der in ihrem Bereich befindlichen Zone der Sub­ stratportion 1 über die Außenseite der Substratportion 1 be­ wirkt, 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 Heiz­ mittel, 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 Aus­ führungsbeispiel ist der Heizmitteltank 38 ringartig gestal­ tet, wobei der Strömungskanal 34 durch seinen axialen Be­ reich 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 Ein­ wegartikel auszubilden, der ausgetauscht wird, wenn der Heizmitteltank 38 leer ist.

Um Heizmittel aus dem Heizmitteltank 38 zu der Heizflä­ che 30 zu führen, muß ein Ventil 42 geöffnet werden, das in eine Heizmittelleitung 44 mündet, die mit der Heizfläche 30 verbunden ist. Da im Ausführungsbeispiel der vordere Be­ reich 14 von dem hinteren Bereich 16 des Gehäuses 12 ge­ trennt 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 Ven­ tils 42 dient eine mechanische Schalteinrichtung, die einen auf dem vorderen Bereich 14 des Gehäuses 12 axial ver­ schiebbaren, schlecht wärmeleitenden Ring 48 aufweist. An seiner Außenseite ist der Ring 48 mit einer Grifffläche ver­ sehen. Wenn der Ring 48 nach hinten verschoben wird, also in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile, wird das Ventil 42 geöffnet, so daß Heizmittel aus dem Heizmittel­ tank 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 an­ dauert 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 entarre­ tiert und nach vorne geschoben. Dabei schließt sich das Ven­ til 42. Vorzugsweise drückt eine in Fig. 1 nicht eingezeich­ nete Feder den Ring 48 nach vorne. Die mechanischen Komponenten zum Betätigen des Ventils 42 und des Zün­ ders 50 sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht ein­ gezeichnet.

Wenn ein Benutzer die Inhaliervorrichtung 10 gebrau­ chen 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 Beschic­ kungsöffnung 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 be­ reits erläutert, strömt dadurch Heizmittel zu der Heizfläche 30 und wird entzündet. Durch die bei der katalytischen Ver­ brennung abgegebene Wärme wird die Zone der Substrat­ portion 1 im Bereich der Heizfläche 30 erhitzt, so daß das aerosolbildende Material 2 Geschmacksaerosol freisetzt. Wenn der Benutzer am Mundstück 18 zieht, gelangt Luft durch die Lufteintrittsöffnung 4 in die Substratportion 1 und fördert das Geschmacksaerosol durch die Aerosolaustritts­ öffnung 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 fer­ ner Kohlendioxid und Wasserdampf aus der katalytischen Verbrennung des Heizmittels. Falls das Gehäuse 12 ein Fen­ ster (in Fig. 1 nicht eingezeichnet) aufweist, das dem Benut­ zer 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 Benut­ zer 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 Benut­ zer. Um Heizmittel zu sparen und Nebenstromrauch zu ver­ meiden, 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 ent­ nommen, 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 Inhaliervor­ richtung 10 sorgt der Benutzer durch Ziehen am Mundstück 18 für die erforderliche Strömung der Umgebungsluft durch die Luftzutrittsöffnungen 36 zu der Heizfläche 30 (katalyti­ sche Verbrennung) sowie durch die Lufteintrittsöffnung 4 in die Substratportion 1 hinein und durch die Substratportion 1 hindurch. Die bei der katalytischen Verbrennung entstehen­ den Verbrennungsgase werden dabei in den Strömungskanal 34 eingesogen und treten, wie bereits erwähnt, zu dem inha­ lierten Aerosol hinzu. Da die katalytische Verbrennung ziemlich vollständig abläuft, ist der Gehalt an Kohlenmon­ oxid und anderen aus der Verbrennung stammenden, uner­ wünschten 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 Bei­ spiel innerhalb der Heizfläche 30 eine an beiden Enden of­ fenstehende Hülse aus gut wärmeleitendem Metall vorgese­ hen sein, die die Führungshülse 28 mit dem hinteren Hohl­ raum 32 verbindet, so daß die Verbrennungsgase keinen Zu­ tritt zu dem Strömungskanal 34 haben. Vorzugsweise liegt diese Hülse in wärmeleitendem Kontakt an einer eingesetz­ ten Substratportion 1 an. Bei dieser Ausführungsform muß die Wandung des Gehäuses 12 mindestens eine Austrittsöff­ nung für die Verbrennungsgase aufweisen. Die gewünschte Strömung von den Luftzutrittsöffnungen 36 über die Heiz­ fläche 30 zu dieser Austrittsöffnung läßt sich durch einen Temperaturgradienten erreichen (Thermik).

Claims (29)

1. System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aero­ sols, mit

• - einer Inhaliervorrichtung (10), die ein stabarti­ ges Gehäuse (12) mit einem hinteren mundseiti­ gen Bereich (16) und einem vorderen Bereich (14) aufweist, wobei im vorderen Bereich (14) des Ge­ häuses (12) eine von einer Heizeinrichtung (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 Substrathalte­ rung (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 erzeu­ gen, und
• - einer Substratportion (1), die zum Einsetzen in die Substrathalterung (26) durch die Beschic­ kungsöffnung (24) eingerichtet ist und die inner­ halb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintritts­ öffnung (4) und eine Aerosolaustrittsöffnung (5) aufweist, aerosolbildendes Material (2) enthält.

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

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im hinteren Bereich (16) des Gehäuses (12) der In­ haliervorrichtung (10) ein als Filtermundstück gestalte­ ter Filter in den Strömungskanal (34) einsetzbar ist.

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

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (26) der In­ haliervorrichtung (10) mindestens eine Heizfläche (30) aufweist, die vorzugsweise hohlzylindrisch oder rin­ nenartig ist.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (26) der In­ haliervorrichtung (10) zwei parallel zueinander ange­ ordnete Heizflächen aufweist, deren gegenseitiger Ab­ stand vorzugsweise einstellbar ist.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Substrathalterung (26) der Inhalier­ vorrichtung (10) innerhalb der Heizflächen (30) einen vorzugsweise mit Bohrungen versehenen gut wärme­ leitenden Mantel aufweist, der dazu eingerichtet ist, an einer in die Substrathalterung (26) eingesetzten Sub­ stratportion (1) anzuliegen.

8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (26) der In­ haliervorrichtung (10) hinter den Heizflächen (30) ei­ nen hinteren Hohlraum (32) aufweist, in den der hin­ tere Bereich einer eingesetzten Substratportion (1) ein­ schiebbar ist.

9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizflächen (30) der Inhalier­ vorrichtung (10) dazu eingerichtet sind, durch katalyti­ sche Verbrennung eines gasförmigen und/oder flüssi­ gen Heizmittels beheizt zu werden.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im hinteren Bereich (16) des Ge­ häuses (12) der Inhaliervorrichtung (10) ein Heizmit­ teltank (38) angeordnet ist, der vorzugsweise von au­ ßen nachfüllbar ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Heizmittel eine oder mehrere der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Substanzen aufweist: n-Alkane mit eins bis vier Kohlenstoffatomen, n-Al­ kane mit fünf bis zwanzig Kohlenstoffatomen, ver­ zweigte oder ringförmige Alkane mit vier bis zwanzig Kohlenstoffatomen, Alkohole, Ketone, Ester, Alde­ hyde.

12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Inhaliervorrichtung (10) eine Schalteinrichtung (48) aufweist, die mit einer zum Zünden des Heizmittels eingerichteten, vorzugsweise piezoelektrisch arbeitenden Zündeinrichtung (50) und einer zum Freigeben von Heizmittel aus dem Heizmit­ teltank (38) eingerichteten Ventileinrichtung (42) in Wirkverbindung steht.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schalteinrichtung (48) einen axial auf dem vorderen Bereich (14) des Gehäuses (12) der Inhalier­ vorrichtung (10) verschiebbaren, vorzugsweise schlecht wärmeleitenden Ring (48) aufweist, der vor­ zugsweise in zwei Stellungen fixierbar ist.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der vordere Bereich (14) des Gehäuses (12) der Inhaliervorrichtung (10) Luftzu­ trittsöffnungen (36) aufweist.

15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inha­ liervorrichtung (10) vor einer bei Betrieb der Heizein­ richtung (30, 38, 44, 50) leuchtenden Komponente (30) ein Fenster aufweist.

16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inha­ liervorrichtung (10) einteilig ausgestaltet ist.

17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inha­ liervorrichtung (10) mehrteilig, vorzugsweise zweitei­ lig, ausgestaltet ist und eine lösbare Verbindung (20) aufweist.

18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) der Inha­ liervorrichtung (10) eines oder mehrere der aus der fol­ genden Gruppe ausgewählten Materialien aufweist: Duroplaste, mehrkomponentige Kunststoffe, Harthöl­ zer, Edelhölzer, Wurzelholz, Metall.

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Substratportion (1) eine zylindrische Form mit einer Länge von 10 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 15 mm bis 60 mm, und ei­ nem 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 Aerosol­ austrittsöffnung (5) eingerichtet sind.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) der Sub­ stratportion (1) niedrigporöses oder nahezu luftun­ durchlässiges Cigarettenpapier aufweist, das vorzugs­ weise einen hohen Anteil an mineralischen Zuschlagst­ offen hat.

21. System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) der Sub­ stratportion (1) eine metallische Folie, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, aufweist.

22. System nach einem der Ansprüche 1 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß die Substratportion (1) in ihrem vorderen Bereich eine Isolierumhüllung auf­ weist, die vorzugsweise über das vordere Ende der Umhüllung (3) vorsteht.

23. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß das aerosolbildende Mate­ rial (2) der Substratportion (1) ein Trägermaterial, vor­ zugsweise Aluminiumoxid, Silicagel, Aktivkohle, Cel­ lulosefasern, Ligningranulat, 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, da­ durch gekennzeichnet, daß das aerosolbildende Mate­ rial (2) der Substratportion (1) ein Tabakmaterial, vor­ zugsweise Schnittabak, Folientabakschnitt und/oder Tabakrippenschnitt, sowie ein Polyol oder mehrere Polyole, vorzugsweise Glycerin und/oder Propylengly­ col, die vorzugsweise mit Tabakstaub angedickt sind, aufweist und vorzugsweise zusätzlich Bindemittel, Ge­ liermittel, 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, da­ durch gekennzeichnet, daß die Substratportion (1) eine dünne, filterlose, 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 vor­ deren Bereich (14) des Gehäuses (12) eine von einer Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) beheizbare Substrat­ halterung (26) angeordnet ist, die über eine vorzugs­ weise an der Vorderseite (23) des Gehäuses (12) be­ findliche Beschickungsöffnung (24) zugänglich ist, wobei ein Strömungskanal (34) von der Substrathalte­ rung (26) bis zum hinteren Ende des Gehäuses (12) führt und wobei die Heizeinrichtung (30, 38, 44, 50) dazu eingerichtet ist, durch thermische oder katalyti­ sche Verbrennung Wärme zu erzeugen.

27. Inhaliervorrichtung nach Anspruch 26, gekenn­ zeichnet durch Merkmale der Inhaliervorrichtung (10) aus einem der Ansprüche 2 bis 18.

28. Substratportion, die zum Einsetzen in die Substrat­ halterung (26) einer Inhaliervorrichtung (10) nach An­ spruch 26 oder 27 durch die Beschickungsöffnung (24) eingerichtet ist und die innerhalb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintrittsöffnung (4) und eine Aerosolaus­ trittsöffnung (5) aufweist, aerosolbildendes Material (2) enthält.

29. Substratportion nach Anspruch 28, gekennzeich­ net durch Merkmale der Substratportion (1) aus einem der Ansprüche 19 bis 25.