DE202018004630U1 - Elektrische Zigarette mit einem Piezo-Vernebler - Google Patents

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Abstract

Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffes mit einer Aerosoldose (13), in der der Verbrauchsstoff unter Druck aufgenommen ist, einem Mundstück (4) und einem Düsenelement (20) zur Erzeugung eines inhalierbaren Aerosols, wobei der Verbrauchsstoff beim Austreten aus den Düsenbohrungen (39) durch den inneren Systemdruck der Aerosoldose (13) mechanisch vernebelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Zuleitungen (37, 38, 41) zur Düse (20) möglichst kleine Querschnitte tragen und möglichst mit der Umgebung in nicht aktivierter Stellung der Aerosol-Inhalationseinheit (1) in Verbindung stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aerosol-Inhalationseinheit, umfassend eine Aerosoldose als Tank zur Lagerung eines Verbrauchsstoffs mit einer Einheit zum Erzeugen eines Aerosols mit Tröpfchengrößen im µm Bereich.
  • Es sind zahlreiche Inhalationsvorrichtungen bereits bekannt, wie die DE 102013214601 , EP 1698399 , EP 1792660 und EP 2964296 . Gattungsgemäße Inhalationseinrichtungen dienen dem Zweck, Flüssigkeit zu vernebeln, so dass diese durch Einatmen in die Lunge einer Person gelangen kann.
  • Bekannte Inhalationseinrichtungen sind meist entweder sehr einfach aufgebaut, indem sie fast nur eine mit dem Tank zur Lagerung des Verbrauchsstoffs verbundene Atemmaske zur Verfügung stellen, wobei der Tank für jede Anwendung neu zu befüllen ist, oder sie sind eher komplex aufgebaut und zum Teil mit einer Stromversorgung versehen, um die Vernebelung des Verbrauchsstoffs zu gestatten.
  • Nachteilig bei den bekannten Inhalationseinrichtungen, die Flüssigkeiten mechanisch durch Düsenöffnungen zur Erzeugung eines Aerosols hindurchpressen, ist die Bildung von Flüssigkeitsansammlungen auf der äußeren Oberfläche der Düsen, wodurch die Bildung eines Aerosols behindert oder sogar verhindert werden kann.
  • Aus dem Bereich der elektrischen Zigaretten sind ebenfalls Inhalationsvorrichtungen bekannt. Elektrische Zigaretten (auch E-Zigaretten oder elektronische Zigaretten genannt) sind üblicherweise elektrisch beheizte Geräte zur Verdampfung eines Verbrauchsstoffs, insbesondere einer aromatisierten Flüssigkeit (auch Liquid genannt). Meist bestehen diese Geräte aus einem Tank, einem Verdampfer und einem Akkuträger. Bei den Tanksystemen unterscheidet man zwischen Cartomizern, Tröpflern, Clearomizern und Kartuschen. Beim Cartomizer ist die Heizwendel von einem als Flüssigkeitsspeicher dienenden Vliesstoff oder Watte umgeben. Ein Tröpfler ist technisch gesehen ein Cartomizer mit sehr geringem Aufnahmevolumen. Der Verbrauchsstoff wird hier vom Benutzer direkt auf die Dochte getropft, die zugleich als Flüssigkeitsspeicher dienen und muss nach wenigen Zügen erneut durch den Benutzer aufgebracht werden. Ein Clearomizer besteht aus einem Tank, in dem sich das Liquid frei vom Trägermaterial und abgekapselt vom Verdampfer befindet.
  • Diese genannten Systeme für elektrische Zigaretten haben alle gemeinsam, dass der Benutzer regelmäßig neuen Verbrauchsstoff nachfüllen muss.
  • Bei Kartuschensystemen werden mit Liquid gefüllte Kartuschen in die E-Zigarette eingelegt.
  • Die Verdampfungseinheit dient zum Verdampfen des Liquids. In der Regel findet in einem E-Zigaretten-Verdampfer kein Verbrennungsprozess statt, sondern eine Flüssigkeit gelangt insbesondere durch die Kapillarwirkung eines Dochtes von einem Tank zu einer Verdampfungseinheit, die meist als Heizwendel ausgebildet ist. Sobald der Benutzer durch Inhalieren einen Unterdruck innerhalb des Verdampfers erzeugt, wird die Verdampfungseinheit von einem Luftstrom umflossen und das entstandene Aerosol durch die Sogwirkung vom Benutzer eingeatmet. Die Energieversorgung der Verdampfungseinheit erfolgt in der Regel über einen mit Akkus oder Batterien bestückten Akkuträger. Im Stand der Technik sind verschiedene Schnittstellen zur Verbindung eines Akkuträgers mit einem Verdampfer bekannt.
  • Verdampfer der eingangs erwähnten Art sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser vorbekannten Verdampfer besteht insbesondere darin, dass nach dem Inhalieren beim Ausatmen die Umgebung mit Restmengen des verdampften Liquids belastet wird. Weiterhin nachteilig ist die Verwendung von Akkus oder Batterien zum Betreiben dieser E-Zigaretten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache transportable Aerosol-Inhalationseinheit insbesondere für Flüssigkeiten zu schaffen, die für alle Anwendungen der oben genannten unterschiedlichen Inhalationsvorrichtungen geeignet ist und den Verbrauchsstoff, welcher sich in einer Aerosoldose befindet, als Inhalat in feinste Tröpfchen mechanisch so zerstäubt, dass nach dem Einatmen beim Ausatmen keine Belastung für die Umwelt und die Mitmenschen durch den Verbrauchsstoff verursacht und eine Bildung von Flüssigkeitsansammlungen auf der äußeren Düsenoberfläche verhindert wird. Insbesondere bei nikotinhaltigen Verbrauchsstoffen soll ein Passivrauchen verhindert werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Düsenelement, das mit einer Aerosoldose in Verbindung steht, den Verbrauchsstoff unter hohem Druck so durch feinste Öffnungen in der Düse mechanisch hindurchpresst, dass ein inhalierbares Aerosol entsteht und beim Einatmen vom Körper aufgenommen werden kann, so dass beim anschließenden Ausatmen die Umgebung durch den Verbrauchsstoff nicht mehr belastet wird und der Verbrauchsstoff nach Deaktivierung der Aerosol-Inhalationseinheit nicht mehr aus der Düse zur Bildung von Flüssigkeitsansammlungen austreten kann.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • 1 zeigt eine Aufnahmehalterung in geöffneter Stellung in räumlicher Ansicht.
    • 2 zeigt eine Aufnahmehalterung in geöffneter und entriegelter Stellung in räumlicher Ansicht.
    • 3 zeigt eine Aufnahmehalterung in geöffneter und entriegelter Stellung in seitlicher Ansicht.
    • 4 zeigt eine Aufnahmehalterung in geöffneter und aktivierter Stellung in räumlicher Ansicht.
    • 5 zeigt eine Aufnahmehalterung in geöffneter und aktivierter Stellung in seitlicher Ansicht.
    • 6 zeigt eine Aerosoldose in räumlicher Ansicht.
    • 7 zeigt eine Aufnahmehalterung in geöffneter Stellung und eingelegter Aerosoldose als Aerosol-Inhalationseinheit in räumlicher Ansicht.
    • 8 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit in einer verriegelten Stellung in räumlicher Ansicht.
    • 9 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit in einer entriegelten Stellung in räumlicher Ansicht.
    • 10 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit in einer aktivierten Stellung in räumlicher Ansicht.
    • 11 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit im axialen Schnitt in einer entriegelten Stellung.
    • 12 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit ausschnittsweise im axialen Schnitt in einer entriegelten Stellung.
    • 13 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit ausschnittsweise im axialen Schnitt in einer entriegelten Stellung.
    • 14 zeigt eine Aerosol-Inhalationseinheit ausschnittsweise im axialen Schnitt in einer aktivierten Stellung.
  • Die in 1 bis 14 dargestellte Aerosol-Inhalationseinheit 1 umfasst vorzugsweise einen Aufnahmekörper 2, in den eine Aerosoldose 13 eingesetzt werden kann. Über ein Gelenk 7 ist ein rastbarer Deckel 3 mit dem Aufnahmekörper 2 verbunden. Der Aufnahmekörper 2 weist ein optionales Mundstück 4 auf, das in einer Aufnahmebohrung 19 drehbar aufgenommen ist. Der Aufnahmekörper 2 besitzt Beipassöffnungen 18, die sich durch das Verdrehen des Mundstückes 4 öffnen und schließen lassen. Durch das Verdrehen des Mundstückes 4 in der Bohrung 19 kann mittels dieser Beipassöffnungen 18 die Saugleistung einer Person individuell eingestellt werden. Im Aufnahmekörper 2 sind eine Wippe 6 und ein Schieber 5 angeordnet, wodurch die Betätigung des Stems 22 der Aerosoldose 13 gesteuert wird. Der Schieber 5 kann aus einer verriegelten Postion in eine entriegelte Postion gebracht werden ,wie beispielhaft in 2, 3 und 9 gezeigt. Der Schieber 5 weist dazu greifbare Bereiche 16 auf, um seine Position zu verändern. Diese Positionsveränderung erfolgt vorzugsweise über nicht dargestellte Raststellungen, damit definierte Wege für den Schieber 5 zur Verfügung stehen. Der Schieber 5 ist mit der Wippe 6 so gekoppelt, dass der Schieber 5 und die Wippe 6 um eine Achse 12 schwenkbar sind. Durch die Schwenkbewegung wie in 4, 5 und 10 dargestellt, wird der Stem 22 axial verschoben, wodurch die Aerosol-Inhalationseinheit 1 aktiviert wird. 6 zeigt eine Aerosoldose 13 mit einer Kupplung 14, die als Tank für den Verbrauchsstoff dient. 7 zeigt die Aerosoldose 13 eingelegt in den Aufnahmekörper 2. Der Aufnahmekörper 2 weist als mögliche Ausführungsform im Bereich des Gelenkes 7 eine Nocke 8 auf, die zusammen mit den Füßen 10 des Deckels 3 als Stehhilfen genutzt werden können, um die Aerosol-Inhalationseinheit 1 aufrecht hinstellen zu können. 11 zeigt die Aerosol-Inhalationseinheit im axialen Schnitt. Die Aerosoldose 13 ist als Zweikammer-System ausgeführt. Der Ventilteller 24 ist mittels einer Flachdichtung 23 auf der Aerosoldose 13 befestigt. Der Ventilteller 24 trägt ein Ventilgehäuse 25, im dem ein Stem 22 und eine Feder 28 angeordnet sind. Das Ventilgehäuse 25 ist mittels einer Dichtschiebe 26 in der Aufnahme des Ventiltellers 24 stirnseitig abgedichtet. Am freien Ende des Ventilgehäuses ist ein Schweißkörper 29, der ebenfalls mittels einer Flachdichtung 27 am Ventilgehäuse 25 abgedichtet wird, angeordnet zur Anbindung des aus schweißbarer Folie hergestellten Beutels 30. Der Beutel 30 aus schweißbarer Folie kann auch abweichend zur beispielhaften Darstellung direkt an das Ventilgehäuse 25 angeschweißt sein. Der Beutel 30 weist einen separaten Raum 35 zur Befüllung mit dem Verbrauchsstoff auf. Der Verbrauchstoff wird nach dem Stand der Technik durch den Stem 22, durch den Füllkanal 33 des Ventilgehäuses 25 in den Beutel 30 gefüllt. Zur Komprimierung des Beutels 30 wird nach dem Stand der Technik das Treibmittel 31 am Stem 22 seitlich vorbei um das Ventilgehäuse 25 zwischen Ventilteller 24 und Dichtscheibe 26 durch elastische Verformung aufgrund des Abfülldruckes beim Befüllen der Aerosoldose 13 in die Aerosoldose 13 eingefüllt. Der Stem 22 weist seitliche Öffnungsbohrungen 32 auf, die sich in der nicht aktivierten Stellung, wie in 12 dargestellt, oberhalb der Dichtscheibe 26 befinden. Auf dem Stem 22 ist ein Kupplungselement 14 angeordnet, wobei Dichtungsmaßnahmen den Anschluß zwischen Stem 22 und dem Kupplungselement 14 abdichten. Beispielhaft erfolgt hier die Abdichtung zwischen Stem 22 und dem Kupplungselement 14 mittels Presspassung. In den Stem 22 ist ein Reduzierstück 21 eingesetzt, wobei dieses Reduzierstück 21 eine umlaufende Nut 37 zur Verbindung der Öffnungsbohrung 32 im Stem 22 und der Durchgangsbohrung 38 in dem Kupplungselement 14 aufweist. Die Durchgangsbohrung 38 stellt die Verbindung zur Düse 20 über den Ringspalt 41 her. Der Ringspalt 41 versorgt die feinen Düsenbohrungen 39, die vorzugsweise Durchmesser von kleiner gleich 2 µm haben, mit dem Verbrauchsstoff. Die Düse 20 ist mittels einer Dichtung 36 und einem Haltering 15 in dem Kupplungselement 14 dichtend verbaut. Das Ventilgehäuse 25 kann wahlweise eine Hülse 40 aufnehmen, die wie nicht dargestellt im Zusammenwirken mit dem Stem 22 mittels nicht dargestellter Dichtlippen und Steuerelementen eine zusätzliche Dosierung realisieren kann. 14 zeigt in aktivierter Stellung die axial verschobenen Komponenten wie den Stem 22 und das Kupplungselement 14 mit der darin verbauten Düse 20 mit der Dichtung 36 und dem Haltering 15. Beim Betätigen des Schiebers 5 schwenkt die Wippe 6 in der Art, das die Wippe 6 stirnseitig auf das Kupplungselement 14 einwirkt. Hierbei entsteht die axiale Schiebung in aktivierter Stellung. Dadurch, dass die Öffnungsbohrung 32 durch die Dichtscheibe 26 hindurch in den Füllkanal 33 des Ventilgehäuses 25 eintaucht, kann der Verbrauchsstoff aus dem komprimierten Beutel 30 durch das Ventilgehäuse 25 über die Öffnungsbohrung 32 und die umlaufende Nut 37 des Reduzierstückes 21 zur Durchgangsbohrung 38 und damit zum Ringspalt 41 gelangen. Das Treibmittel 31 hat vorzugsweise einen Druckbereich zwischen 14 bis 22 bar und presst so den Verbrauchsstoff in aktivierter Stellung der Aerosol-Inhalationseinheit 1 durch die Düsenbohrungen 39, so dass ein inhalierbares Aerosol entsteht. Bei Deaktivierung laufen Stem 22 und Kupplungselement 14 mit Düse, Dichtung 36 und Haltering 15 axial zurück in die nicht aktivierte Stellung. Damit liegt die Öffnungsbohrung 32 des Stems 22 oberhalb der Dichtscheibe 26, so dass der Umgebungsdruck auf die Öffnungsbohrung 32 wirkt. Somit fällt der hohe Systemdruck, der bedingt ist durch das Treibmittel, in den Leitungsverbindungen mit maximal verringerten Querschnitten wie umlaufende Nut 37, Durchgangsbohrung 38 und Ringspalt 41 sofort ab auf Umgebungsdruck. Durch diesen Druckausgleich wird nach Deaktivierung kein Verbrauchsstoff mehr durch die Düsenbohrungen 39 gepresst, so dass sich keine ungewollten Flüssigkeitsansammlungen auf der Düse 20 bilden können. Durch die maximal verringerten Querschnitte wie umlaufende Nut 37, Durchgangsbohrung 38 und Ringspalt 41 tritt an der Öffnungsbohrung 32 nur eine minimale Menge an Verbrauchsstoff aus.
  • Die Aerosoldose 13 kann auch als das bekannte Einkammersystem aus der Aerosoltechnik als Tanksystem zur Aufnahme des Verbrauchsstoffs ausgeführt sein. Es können aber auch alternativ alle bekannten Ventiltypen, ob männlich oder weiblich oder Kippventil oder 360°-Ventil zum Einsatz kommen.
  • Das Düsenelement 20 weist kleinste Düsenbohrungen 39 auf, die vorzugsweise einen Zerfall des Verbrauchsstoffstrahls als monodisperses Spray erzeugen. Idealerweise sollten die Düsenbohrungen 39 einen Durchmesser von etwa 2 µm und eine Bohrungslänge von etwa 20 µm aufweisen. Der Druck, mit dem der nicht dargestellte Verbrauchsstoff in der Aerosoldose 13 vorzugsweise beaufschlagt werden soll, sollte zwischen 2 bis 22 bar liegen, so dass sich ein monodisperses Spray im Mundstück 4 bilden kann. Es können aber auch alle anderen bekannten Düsenformen aus der mechanischen Verfahrenstechnik, wie die Doppelstrahldüse, Hohlkegeldüse, Dralldüse usw. zum Einsatz kommen. Das Düsenelement 20 ist vorzugsweise im Kupplungselement 14 aufgenommen und kann auch wie nicht dargestellt direkt axial und/oder radial mit Dichtelementen versehen sein.
  • Diese Aerosol-Inhalationseinheit kann zum Beispiel auch für Salzwassersprays mit oder ohne Pflanzenextrakten, für Wassersprays mit kosmetischen Wirkstoffen mit und ohne Alkohol, für Sprays zur Mund- und Atembefeuchtung, für Nasensprays und für Augensprays zur Befeuchtung zum Einsatz kommen. Lösungen, Dispersionen und Emulsionen mit pharmazeutischen Wirkstoffen und Hilfsstoffen, Wasser und Wasser/Alkohol-Gemische mit aktiven pharmazeutischen Wirk- und Hilfsstoffen können für Pharmasprays Anwendung finden. Im Lebensmittelbereich können Aromasprays oder Lebensmittelfarben eingesetzt werden. Boizidprodukte, Luftdesinfektionen, Klimaanlagendesinfektionen und/oder Insektizide könnten als Verbrauchsstoff gefüllt werden. Im Bereich Kosmetik wären Gesichtwasser, dekorative Kosmetik, Make Up Haarfarbe Haaransatzkaschiersprays möglich. Im technischen Bereich könnten Anwendungen wie Air Brush, Oberflächenbeschichtungen, Geruchsvernichter als Raumspray im Dauereinsatz, Farben, Schmierstoffe, Reiniger und Luftbefeuchter erfolgen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013214601 [0002]
    • EP 1698399 [0002]
    • EP 1792660 [0002]
    • EP 2964296 [0002]

Claims (7)

  1. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffes mit einer Aerosoldose (13), in der der Verbrauchsstoff unter Druck aufgenommen ist, einem Mundstück (4) und einem Düsenelement (20) zur Erzeugung eines inhalierbaren Aerosols, wobei der Verbrauchsstoff beim Austreten aus den Düsenbohrungen (39) durch den inneren Systemdruck der Aerosoldose (13) mechanisch vernebelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Zuleitungen (37, 38, 41) zur Düse (20) möglichst kleine Querschnitte tragen und möglichst mit der Umgebung in nicht aktivierter Stellung der Aerosol-Inhalationseinheit (1) in Verbindung stehen.
  2. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrungen (39) in Kombination mit dem inneren Systemdruck der Aerosoldose (13) den mechanisch vernebelten Verbrauchsstoff als monodisperses Spray erzeugen.
  3. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stem (22) der Aerosoldose (13) durch einen Schieber (5) mittels einer schwenkbaren Wippe (6) betätigt werden kann.
  4. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (5) vorzugsweise rastbar auf der Wippe (6) verschiebbar ist und in einer verriegelten Position ein ungewolltes Betätigen des Stems (22) der Aerosoldose (13) verhindert.
  5. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mit dem Mundstück (4) mittels der Öffnungen (17) die Bypass-Öffnungen (18) öffnen und schließen lassen.
  6. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosoldose (13) als Zweikammerdose ausgebildet ist und mit einem Druckbereich zwischen 2 bis 26 bar beaufschlagt werden kann.
  7. Aerosol-Inhalationseinheit (1) für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrungen (39) einen Durchmesser von 1-5 µm und eine Bohrungslänge von 15-50µm aufweisen.
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