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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampfungsvorrichtung zur
Inhalation und ein Verfahren zum Extrahieren aktiver Bestandteile
aus einem unbehandelten, natürlichen
Erzeugnis oder einer anderen Matrix mittels eines aufsteigenden
Luftstroms, welcher auf die zum Verflüchtigen der Moleküle angemessene
Temperatur erhitzt wird.
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Die
Verwendung von Pflanzen als Heilmittel weist eine lange und erfolgreiche
Vergangenheit auf. Die Mehrheit der heute verwendeten Arzneimittel wird
entweder direkt aus Pflanzen gewonnen oder als Veränderungen
an natürlichen
Molekülen
synthetisiert. Die moderne medizinische Praktik hat jedoch aufgrund
von Bedenken, welche die Variabilität in der Konzentration aktiver
Bestandteile und unvorhersehbare Mengen der wirksamen Medikamentabgabe von
oral eingenommenen, unbehandelten Arzneimitteln betreffen, größtenteils
die Verwendung von vollständig
pflanzlichen Erzeugnissen aufgegeben. Selbst Tees, welche aus Heilpflanzen
hergestellt werden, können
das letztere Bedenken nicht vollständig bewältigen, da die gelieferte Dosis
von der Löslichkeit
der Verbindung und den Extraktionszuständen abhängt. Zudem kann von der genauen
Eigentitration dieser Dosis nicht erwartet werden, dass sie eines der
Bedenken in Anbetracht der Zeitverzögerung zwischen der oralen
Einnahme und dem Beginn der Wirkung bewältigt.
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Die
beste Lösung
dieser Probleme ist durch die pulmonale Einnahme von verdampften
Verbindungen, wenn sie ausreichend flüchtig sind. Dies liefert ein
unmittelbareres Mittel zur Linderung und ein genaueres Verfahren
zur Eigentitration der Dosis, sowie das Zulassen eines Mittels zum
Applizieren von Verbindungen am Lungentrakt selbst, wie es bei Krankheiten,
wie beispielsweise Bronchialasthma, etc., notwendig ist. Die pulmonale
Einnahme von Medikamenten verhindert auch den „First-Pass-Effekt", durch welchen orale
Medikamente von den Gedärmen übertragen
und dann teilweise oder ganz durch die Leber abgebaut werden, bevor
sie in den Blutstrom gelangen.
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Leider
ist die einzige Technik, welche zum Durchführen der pulmonalen Applikation
von unbehandelten, natürlichen
Medikamenten verfügbar
ist, über
das Verfahren des Rauchens.
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Dies
ist aus der medizinischen Perspektive unerwünscht, da Pyrolyseerzeugnisse
reizend sind und die langfristige Aufnahme von Rauch in der Ätiologie
verschiedener Lungenkrankheitszustände impliziert war (z.B. Emphysem,
Krebs, etc.).
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Andere
Einwände
gegen Inhalatoren, wie beispielsweise U.S.-Patent Nr. 87.603 (Tichenot), welches
eine Substanz auf einem Gitter kontinuierlich erhitzt oder pyrolysiert,
und U.S.-Patent
Nr. 1.858.580 (Collins), welches ein mit einer medizinischen Substanz
durchsetztes Trägermittel
mit Dampf erhitzt, involvieren den Mangel der Fähigkeit die Extraktionsaussetzung
der Probenpartikel zu maximieren oder eine gleichmäßige Extraktion
der gesamten Ladung bzw. Füllung
durch das periodische Mischen derselben zu fördern. Zudem wird die Verhinderung einer
Inhalation von großen
Partikeln, welche sich auf das Lungensystem des Benutzers als reizend
erweist und das Liefern eines Stromes des erhitzten Gases nur bei
Bedarf bei jeder Inhalation, was den verschwenderischen Verlust
eines aktiven Bestandteils während
den Zeitdauern der Nichtnutzung der Vorrichtung erspart, nicht erzielt.
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US-676.713
offenbart eine therapeutische Verdampfungsvorrichtung, welche einen
mit einer Basis ausgerüsteten
Generator enthält.
Die Basis weist eine Öffnung
auf, durch welche ein Heizgerät eingeführt oder
entnommen werden kann. Eine geeignete Flüssigkeit wird dem Generator
durch einen Trichter zugeführt.
Das Heizgerät
erzeugt ausreichende Wärme,
um den Flüssigkeitsinhalt
des Generators zum Kochen zu bringen. Ablagen oder Fächer enthalten
Kräuter
oder andere Medikamente, welche durch den Dampf durchsetzt werden,
um einen medizinischen Dampf zu erzeugen, mit welchem eine Diffusionsablage
bzw. ein Inhalator über
biegbare Schläuche
versorgt wird. Der Inhalator weist eine Basis und ein Fach, welches
Kräuter
oder andere geeignete Medikamente enthält, welche zur Absorption durch
Dampf adaptiert sind und zum Patienten getragen werden, auf. Eine
Kammer fängt
Wasser auf, welches aus der Kondensation des Dampfes resultiert.
Die Präambeln
des Anspruchs 1 und 16 basieren hierauf.
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US-4.360.018
offenbart ein Anästhesiesystem
mit einem Gasfilter, welcher sich zwischen einem Y-Verbindungsglied
und einer Maske oder einem Endotrachealschlauch zum Verbinden mit
einem Patienten befindet. Der Filter filtert sowohl während der Inhalation
als auch Exhalation des Patienten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verdampfungsvorrichtung
und ein Verfahren zu liefern, durch welches ein heißer Gasstrom
die aktiven Bestandteile eines unbehandelten, natürlichen Erzeugnisses
oder einer anderen Probe ohne Pyrolyse verdampft und gleichmäßig extrahiert
und dadurch die potentiell schädlichen
Effekte des Rauchens verhindert.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist den verschwenderischen
Verlust von aktiven Bestandteilen, welche durch die Verdampfungsvorrichtung
extrahiert werden, aufgrund eines kontinuierlichen Gasstroms anstelle
eines Gasstroms nur nach Bedarf zu ersparen und auch die Inhalation
von großen
Bestandteilen durch den Benutzer aufgrund eines Mangels einer Filtereinrichtung
zu verhindern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Verstopfen der
Verdampfungsvorrichtung aufgrund verdampfter Verbindungen zu verhindern,
welche sich auf der permeablen Stützstruktur der Verdampfungseinrichtung
niederschlagen.
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Noch
eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine hohe Geschwindigkeit
des Luftstroms durch die Verdampfungsvorrichtung zu initiieren,
damit das Aufrichten bzw. Schwebendhalten des unbehandelten, natürlichen
Erzeugnisses leichter erzielt wird, um die Extraktion der aktiven
Bestandteile ohne einer übermäßigen Inhalationskraft
zu maximieren.
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All
diese Aufgaben werden durch das Merkmal der Ansprüche 1 bis
16 geliefert. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
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Die
vorliegende Erfindung extrahiert flüchtige, aktive Bestandteile
aus einem unbehandelten, natürlichen
Erzeugnis sowie andere flüchtige
Substanzen (z.B. ätherische Öle), mit
welcher eine inerte Matrix (z.B. Papier) getränkt ist, mittels des Bewegens
eines Luftstroms, welcher auf die Temperatur erhitzt wird, welche
zum Verflüchtigen
der Moleküle des
Erzeugnisses oder der Substanz angemessen ist. Die Übertragung
dieser Wirkstoffe oder Bestandteile, wie beispielsweise ein wasserfreies
Aerosol, wird durch diesen gleichen Luftstrom gleichzeitig durchgeführt. Zudem
sorgt die Einrichtung zum Einführen
des erhitzten Gases in das pulverisierte, unbehandelte Medikament
von unten dafür,
dass die festen Partikel im Luftstrom suspendiert werden, was sie den
extrahierenden Gasen vollständig
aussetzt, sowie für
das Verursachen einer Mischung der gesamten Füllung bei jeder Inhalation.
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Wenn
die Verhinderung einer unbeständigen Denaturierung
der aktiven Verbindung (z.B. Oxidation) erfordert wird, kann das
Ersetzen des Stromes der Heißluft
durch einen Strom des heißen
Edelgases (z.B. Helium, Argon) implementiert werden. Die Verwendung
von Helium führt
den zusätzlichen
Vorteil des Anhebens der Stimmlage des Inhalators bzw. der inhalierenden
Person mit sich, was den Benutzer erinnert, dass keine Luft inhaliert
wurde.
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Bei
jeder Inhalation wird das erhitzte Gas von unten eingeführt und
steigt in den meisten Ausführungsformen
durch eine permeable Stützstruktur
auf (z.B. Fritteglasplatte), was anschließend verursacht, dass Partikel
der Probe innerhalb den Abgrenzungen der Isolationskammer suspendiert
sind. Dies lässt eine
maximierte Gasextraktionsaussetzung für jedes suspendierte Partikel
zu und fördert
eine gleichmäßige Extraktion
der gesamten Füllung
durch das periodische Mischen derselben. Zudem gewährleitstet dieses
Verfahren, dass die Stützstruktur
sauber und unverstopft bleibt, da die verdampften Verbindungen konstant
von der Oberfläche
derselben weggespült bzw.
weggerissen werden. Ein von der permeablen Stützstruktur stromabwärts vorgesehener
Filter verhindert, dass große
Partikel durch den Benutzer inhaliert werden.
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Während der
Nichtnutzung der Vorrichtung strömt
in einer Ausführungsform
der erhitzte Luftstrom durch einen Seitenarm der Verdampfungsvorrichtung,
was einen verschwenderischen Verlust der aktiven Bestandteile verhindert.
In einer anderen Ausführungsform
kann der Seitenarm auch verwendet werden, um die gemischten Purge-Gase bzw. Restgase
von der Probe abzulenken, wenn von der Probe erfordert wird, dass
sie unter dem Strom des Edelgases während der Extraktion desselben
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
hervorgehen, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
genommen wurde, in welchen:
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1 eine
auseinander gezogene Ansicht der fertigen Anordnung der Verdampfungsvorrichtung
nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
fertige Anordnung der Verdampfungsvorrichtung nach einer ersten
Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
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3A die
Isolationskammer der Verdampfungsvorrichtung mit den Partikeln der
Probe im Normalzustand derselben zeigt;
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3B die
Isolationskammer der Verdampfungsvorrichtung mit den Partikeln der
Probe zeigt, welche durch den aufsteigenden Strom des erhitzten Gases
durch die Isolationskammer suspendiert sind;
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4 die
Anordnung zum Halten des Plattenfiltersiebs der Verdampfungsvorrichtung
und ein Werkzeug zum Entfernen einer Metallklammer zeigt;
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5 das
hohle, zylinderförmige
Filtersieb der Erfindung zeigt;
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6 die
Anordnung des hohlen, zylinderförmigen
Filtersiebs der Verdampfungsvorrichtung und ein Werkzeug zum Entfernen
einer Metallklammer zeigt;
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die 7A und 7B die
Heißluftkanone bzw.
Heißluftpistole
mit einer Schlitten- und Stangenanordnung der Verdampfungsvorrichtung
zeigen;
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die 8, 9 und 10 eine
detailliertere Ansicht der Schlitten- und Stangenanordnung der Verdampfungsvorrichtung
zeigen;
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11 die
fertige Anordnung der Verdampfungsvorrichtung nach einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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12 eine
konische Fritteplatte und die Isolationskammer der Verdampfungsvorrichtung
nach einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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13 eine
Ansicht der integralen Ablenkplatte im Schlauch bzw. Rohr der Verdampfungsvorrichtung
nach einer dritten Ausführungsform
der Erfindung von unten zeigt;
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14 eine
Kappe in der Isolationskammer der Verdampfungsvorrichtung nach einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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15 eine
Draufsicht der Kappe in der Isolationskammer der Verdampfungsvorrichtung
nach einer vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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16 die
Probenpartikel zeigt, welche in der Isolationskammer der Verdampfungsvorrichtung nach
einer vierten Ausführungsform
der Erfindung schwebend gehalten werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
fertige Anordnung der ersten Ausführungsform der Verdampfungsvorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung wird in 2 gezeigt,
wobei eine auseinander gezogene Ansicht in 1 gezeigt
wird. Die Verdampfungsvorrichtung 1 wird auf einer Heißluftquelle 2 (beispielsweise
Heißluftpistole
Modell 1943 oder Modell PHG 630-2 LCE von Bosch) montiert und enthält eine
optionale, interne Ablenkvorrichtung 3, welche innerhalb
eines Glasrohres 4, welches die Heißluftquelle 2 mit
einer Isolationskammer 5, welche eine permeable Stützstruktur 6 enthält (beispielsweise
eine Fritteglasplatte), und mit einem Seitenarm 7 verbindet,
als Ablenkplatte mit Strebe wirkt. Die optionale, interne Ablenkvorrichtung 3,
welche bei Verwendung die Effizienz erhöht, ist auf der Heißluftquelle 2 befestigt,
um die Verdampfungsvorrichtung 1 an der Heißluftquelle 2 zu
befestigen. Wenn der Benutzer inhaliert, lässt das erzeugte Teilvakuum Heißluft am
gebogenen Abschnitt vorbei zum oberen Abschnitt der Ablenkvorrichtung 3 durch
die permeable Stützstruktur 6 strömen. Zwischen
den Inhalationen wirkt die Ablenkvorrichtung 3 als Ablenkplatte, welche
die Heißluft
fördert
eher durch den Seitenarm 7 auszuströmen als nach oben durch die
permeable Stützstruktur 6 zu
strömen.
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Die
Isolationskammer 5 hält
die Probenpartikel 8 (siehe 3A und 3B)
auf der Oberfläche 9 der
permeablen Stützstruktur 6.
Die permeable Stützstruktur 6 ist
an den Wänden
des Glasrohres 4 befestigt. Ein Plattenfiltersieb 10 ist über der
Isolationskammer 5 oder stromabwärts von derselben angeordnet
und ein Rohr 11 (siehe 2) führt vom Plattenfiltersieb 10 zu
einem Mundstück 12 oder
einer Maske (nicht gezeigt), durch welches/welche der Benutzer inhaliert.
Das Rohr 11 kann gewellt sein, was das Biegen des Rohres
ohne Knicken (nicht gezeigt) zulässt.
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Der
Seitenarm 7 (siehe 1 und 2)
liefert eine Einrichtung zum Leiten des erwärmten Luftstroms von der permeablen
Stützstruktur 6 weg
gerichtet, wenn die Verdampfungsvorrichtung 1 nicht verwendet
wird (z.B. wenn der Benutzer zwischen den Inhalationen eine Pause
macht). Der Seitenarm 7 kann mit einem Ventil 24 ausgestattet
sein, um den gesamten, erwärmten
Luftstrom durch die permeable Stützstruktur 6 für zusätzliche
Zwecke, wie beispielsweise das Reinigen der Vorrichtung oder als
Raumverdampfer beim Entfernen des Rohres 11, umzuleiten.
Das Ventil 24 könnte
beispielsweise mit entweder einer Silikonsperrung versehen sein
oder alternativ durch ein Hemostat, einen Quetschhahn oder andere ähnliche
Kompressionsvorrichtung (nicht gezeigt) manuell arretiert werden.
Die Wandstärke
dieses kurzen Stückes
des Silikonrohres liefert dem Benutzer auch eine Isolierung vom
heißen
Glasseitenarm 7 unterhalb desselben.
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4 zeigt
die Anordnung zum Halten des Plattenfiltersiebs. Um die Anordnung
des Plattenfiltersiebs anzuordnen wird erst das Plattenfiltersieb 10,
welches aus einem feinmaschigen Material (beispielsweise rostfreiem
Stahl) besteht, in einen äußeren Filterhaltering 13 gesetzt.
Dann werden die Arme 20 eines Metallklammernwerkzeugs 21 in Öffnungen 19 eingeführt, welche
sich in der inneren Umfangsfläche
des inneren Filterhalterings 14 befinden, und direkt quer
voneinander angeordnet. Der innere Filterhaltering 14 wird
dann in den äußeren Filterhaltering 13 durch
das Drehen des Werkzeugs 21 zum Festziehen des inneren
Filterhalterings 14 innerhalb des äußeren Filterhalterings 13 und
Halten des Plattenfiltersiebs 10 fest zwischen den zwei
Strukturen 13, 14 gefädelt.
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Dann
wird der äußere Filterhaltering 13 in
einen Schnittstellenring 15 aus einem wärmebeständigen, synthetischen Material
(beispielsweise Fluorkohlenwasserstoff) eingeführt. Der Schnittstellenring 15 ist
im unteren Abschnitt eines Glaskopfstückes 16 vorgesehen,
welches auf den oberen Abschnitt des Glasrohres 4 passt.
Der Schnittstellenring 15 wird seitlich in eine ovale Form
zusammengedrückt
und durch den Boden des Glaskopfstückes 16 eingeführt. Der
Schnittstellenring 15 enthält einen oberen Rand 18d,
einen unteren Rand 18c, einen Schlitz 18a und einen
Spalt 18b innerhalb des unteren Randes 18c des
Schlitzes 18a, welche sich alle innerhalb des Innenumfangs
desselben befinden und funktionsfähig sind, um eine Arretierpassung
zum äußeren Filterhaltering 13 zu
liefern.
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D.h.,
die Stifte 17a, 17b, welche auf der äußeren Umfangsfläche des äußeren Filterhalteringes 13 angeordnet
sind, werden mit dem Spalt 18b des Schlitzes 18a des
Schnittstellenringes 15 ausgerichtet und durch den Spalt 18b in
den Schlitz 18a eingeführt.
Die Teilmontage des äußeren Filterhalteringes 13,
inneren Filterhalteringes 14 und Plattenfiltersiebs 10 wird
dann unter Verwendung des Werkzeugs 21 gedreht, um eine
Arretierpassung der Teilmontage innerhalb des Schnittstellenringes 15 zu
liefern (Bajonettverschluss).
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Um
die Anordnung zum Halten des Plattenfiltersiebs zu entfernen, werden
die oben erwähnten Schritte
in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt.
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Ein
hohles, zylinderförmiges
Filtersieb 22, welches in 5 gezeigt
wird, kann als Alternative zum Plattenfiltersieb 10 verwendet
werden, um den Flächeninhalt
der Filtereinrichtung zu erhöhen
und eine zusätzliche
Höhe zu
liefern, damit die Probenpartikel 8 von ihrem Ursprung
auf der Oberfläche 9 der permeablen
Stützstruktur 6 aufsteigen.
Das zylinderförmige
Filtersieb 22 besteht aus einem Maschenmaterial (beispielsweise
rostfreien Stahl) und wird innerhalb des inneren Folterhalteringes 14 und äußeren Filterhalteringes 13,
wie in 6 gezeigt (ähnliche Elemente
werden durch ähnliche
Bezugsnummern gekennzeichnet), auf ähnliche Weise wie das oben erläuterte Plattenfiltersieb 10 angeordnet.
Der geschlossene Oberseitenabschnitt 23 des hohlen, zylinderförmigen Filtersiebs 22 kann
jede Form, einschließlich
einer gewölbten,
konischen oder flachen Oberfläche
aufweisen.
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Die
Verdampfungsvorrichtung 1 (siehe 7A–10)
wird durch einen Stützschlitten 25 gestützt, welcher
durch Schrauben oder ähnliches semipermanent
angebracht werden kann, welche in Gewindebohrungen 30 montiert
sind und am Griff 26 einer Heißluftpistole 2 befestigt
sind. Der Stützschlitten 25 nimmt
eine einfach montierbare/abmontierbare Stange 27 über einen
Stangenaufnahmekanal 28 auf, welcher im unteren Abschnitt
des Stützschlittens 25 angeordnet
ist. Ein Aufnahmeschlitz 29 befestigt die Stange 27 über eine
Feder-Kugelumlaufspindel oder ähnliches,
welche in der Gewindebohrung 31 montiert ist. Folglich
kann durch das Verwenden der Vorrichtung des Stützschlittens 25 und
der Stange 27 die gesamte Verdampfungsvorrichtung 1 seitlich
stabilisiert werden. Das Entfernen der Stange 27 lässt eine
flache Aufbewahrung der Verdampfungsvorrichtung 1 oder
alternative Verwendungen der Heißluftpistole 2 selbst
in einer Vielzahl von unverbundenen, handgeführten Anwendungen zu.
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Die
Betätigung
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die erste Ausführungsform,
welche in den 1 und 2 gezeigt
wird, beginnt, wenn das Glaskopfstück 16 der Isolationskammer 5 entfernt wird
und eine kleine Füllung
von Probenpartikeln 8 (unbehandeltes, natürliches
Erzeugnis oder inerte, partikelförmige
Matrix, welche mit den erwünschten Verbindungen
getränkt
ist) in der Isolationskammer 5 platziert und das Glaskopfstück 16 ausgetauscht wird,
um die Isolationskammer 5 zu schließen.
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Die
Heißluftquelle
(z.B. Heißluftpistole) 2 wird
dann eingeschaltet, um den Luftstrom auf die richtige, vorbestimmte
Temperatur zu bringen. Die Heißluftquelle 2 liefert
einen erhitzten Gasstrom, welchen die innere Ablenkvorrichtung 3,
welche als Ablenkplatte wirkt, durch den Seitenarm 7 leitet.
Die Inhalation liefert den Druckabfall, welcher notwendig ist, um
einen Anteil des erhitzten Gasstroms an der inneren Ablenkvorrichtung 3 vorbei
und durch die permeable Stützstruktur 6 umzuleiten.
Die richtige, vorbestimmte Arbeitstemperatur des Luftstroms durch
die Verdampfungsvorrichtung 1 wird gemäß der Beschaffenheit der Materialien,
welche verdampft werden, von ca. 50 bis 250 Grad Celsius variieren, aber
befindet sich im Allgemeinen im Bereich von 100 bis 200 Grad Celsius.
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Die
Inhalation zieht einen Anteil des abgelenkten Heißluftstroms
nach oben durch die permeable Stützstruktur
(z.B. Fritteglasplatte) 6, um in die Isolationskammer 5 unter
die Probenfüllung
zu gelangen.
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Die
gesamte Füllung
wird als Wolke von Partikeln 8 suspendiert, welche jedes
Bestandteilspartikel dem extrahierenden Strom der Heißluft vollständig aussetzt
(siehe 3B). Folglich werden die flüchtigen
Bestandteile der Probe aus den suspendieren Probenpartikeln 8 durch
die Heißluft
verdampft, und dieser Dampf wird durch Inhalieren über das
Rohr 11 und durch das Mundstück 12 oder eine Maske
(nicht gezeigt) in den Lungentrakt gezogen.
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Die
Beendigung der Inhalation beendet den nach oben gehenden Strom der
Heißluft
durch die Kammer und lässt
zu, dass die Schwerkraft die Wolke der suspendierten Partkiel 8 zurück in den
ursprünglichen
Zustand derselben als eine Schicht auf der Oberfläche 9 der
permeablen Stützstruktur 6 kollabieren
lässt (siehe 3A und 3B).
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Der
Rückfluss
der nicht erhitzten Außenluft durch
den Seitenarm 7 während
der Inhalation wird aufgrund eines Überdrucks, welcher durch die
Heißluftquelle 2 aufrechterhalten
wird und höher
als der Druck ist, welcher durch die Inhalation entfernt wird, verhindert.
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Die
Inhalation von großen
Partikeln 8 wird durch das Filtersieb 10 verhindert,
welches über
der Isolationskammer 5 angeordnet ist.
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Wenn
nicht in aktiver Verwendung, wirkt das System, um zuzulassen, dass
die Luft und daher die gesamte Verdampfungsvorrichtung 1 die
optimale Temperatur desselben/derselben aufrechterhält, während es
einen konstanten Strom des erhitzten Gases durch die Probenpartikel 8 verhindert,
deren aktive Bestandteile zu extrahieren sind. Diese Bypass-Wirkung wird nur
bei Anforderung durch Inhalation unterbrochen und erspart dadurch
einen verschwenderischen Verlust der aktiven Bestandteile während Zeitdauern
der Nichtnutzung der Vorrichtung.
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Das
Plattenfiltersieb 10 wird am Ende jeder Inhalation von
den meisten Probenpartikeln 8 durch diese gleiche Gravitationswirkung
selbstgereinigt. Eine starke, kurzzeitige Exhalation in das Rohr 11 hilft
auch die meisten restlichen Probenpartikel 8 vom Plattenfiltersieb 10 wegzudrücken.
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Die
verbrauchte Füllung
der Probenpartikel 8 wird aus der Verdampfungsvorrichtung 1 durch
das Abdrehen des Luftstroms der Wärmequelle, Entfernen des Glaskopfstückes 16 von
der Oberseite der Isolationskammer 5 und dann entweder
Ausschöpfen oder
Absaugen der Inhalte oder durch Anheben des gekühlten Glasrohres 4 aus
der Heißluftquelle 2 und Umkehren
der Verdampfungsvorrichtung 1, um die Inhalte der Isolationskammer 4 zu
leeren, geleert. Die Probenpartikel 8 können auch durch einfaches Anheben
des Glaskopfstückes 16 während dem
starken Inhalieren entfernt werden, wodurch gewährleistet wird, dass Partikel
auf dem Plattenfiltersieb 10 anhaftend sind.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 11 gezeigt,
wird erhitztes Edelgas (z.B. Helium, Argon) anstelle der erhitzten
Luft verwendet. Das erhitzte Edelgas wird verwendet, um flüchtige Verbindungen
aus der Matrix derselben zu verdampfen, um die Zersetzung derselben
aufgrund der Aussetzung den atmosphärischen Gasen (z.B. Sauerstoff)
zu verhindern. Wieder werden ähnliche
Elemente durch ähnliche
Bezugsnummern gekennzeichnet.
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Die
zweite Ausführungsform
der Verdampfungsvorrichtung 1 (siehe 11)
enthält
einen Hochdruckbehälter 32 mit
Edelgas, welcher mit einem SCUBA-Regler 33 der Bedarfsart
ausgestattet ist, welcher mit einer Nachfüllöffnung 34 ausgestattet ist.
Ein Schlauch oder Rohr 35 von diesem Regler 33 wird
zu einer Wärmetauschervorrichtung 36 geleitet. Die
Wärmetauschervorrichtung 36 enthält ein Heizband 37 oder
eine andere Widerstands-Heizvorrichtung
aus Metall, Silikon oder einem anderen Material, welches Wärme aus
einem elektrischen Eingang erzeugt. Eine thermostatische Steuerung
bzw. Regelung 38 regelt den elektrischen Eingang des Heizbandes 37 derart,
dass die Kammer oder der Behälter 39,
welche/welcher innerhalb der Wärmetauschervorrichtung 36 enthalten
ist, auf einen erwünschten, vorbestimmten
Temperaturenbereich beschränkt
ist. Ein thermostatischer Sensor 40 wirkt als Wärmeerfassungsvorrichtung,
welche die Temperatur des erhitzten Behälters 39 bestimmt,
und überträgt die Daten
zur thermostatischen Regelung 38. Ein Thermometer 41 misst
den Innentemperaturzustand der Inhalte des Behälters 39 und liefert
dem Benutzer eine visuelle Rückmeldung.
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Das
Heizband 37 erhitzt die Wärmetauschsbereiche 42,
welche aus Metall, Glas, Keramik oder einem anderen geeigneten Material
bestehen. Die Wärmetauschbereiche 42 liefern
einen großen
Flächeninhalt,
auf welchem die perkolierenden Gase unverzüglich erhitzt werden können.
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Die
den Behälter 39 der
Wärmetauschervorrichtung 36 umgebende
Isolierung 43 besteht aus Glas, Keramik oder einem anderen
geeigneten Material, und fängt
die Wärme
ab, welche durch das Heizband 37 erzeugt wurde, um eine
Temperaturstabilität für die Wärmetauschbereiche 42 zu
gewährleisten. Die
Isolierung 43 ist üblicherweise
innerhalb eines äußeren Schutzgehäuses 44 aus
Metall oder einem anderen Material enthalten.
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Ein
senkrechtes Rohr 45, welches innerhalb des Behälters 39 zwischen
den Wärmetauschbereichen 42 angeordnet
ist und einen oberen Abschnitt aufweist, welcher nach oben aus der
Wärmetauschervorrichtung 36 vorsteht,
weist ein Glasrohr 46 auf, welches über dem oberen Abschnitt desselben befestigt
ist. Das Glasrohr 46 enthält eine Isolationskammer 5,
deren unterer Abschnitt eine permeable Stützstruktur 6 lagert.
Ein Glaskopfstück 16 wird
in die Isolationskammer 5 eingepasst.
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Wie
in der ersten Ausführungsform
hält die Isolationskammer 5 die
Probenpartikel 8 (siehe 3A und 3B)
auf der Oberfläche 9 der
permeablen Stützstruktur 6.
Die permeable Stützstruktur 6 ist
an den Wänden
des Glasrohres 46 befestigt. Ein Filtersieb 10 ist über der
Isolationskammer 5 oder von derselben stromabwärts angeordnet,
und ein Rohr 11 führt
vom Filtersieb 10 zu einem Mundstück 12 oder einer Maske
(nicht gezeigt), durch welches/welche der Benutzer inhaliert. Wie
in der ersten Ausführungsform
kann das Rohr 11 gewellt sein (nicht gezeigt), was ein
Biegen des Rohres ohne Knicken zulässt. Ein hohles, zylinderförmiges Filtersieb 22 kann
anstelle des Plattenfiltersiebes 10 verwendet werden.
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Bei
der anfänglichen
Betätigung
der Erfindung in Bezug auf die zweite Ausführungsform wird zuerst der
Druckregler 33 der Bedarfsart des Behälters 32 des Edelgases über das
Entlüftungsventil 47 desselben
derart geöffnet,
dass das Gas durch das Rohr 35 in den Wärmetauschbehälter 39 und
dann über
die Rohröffnung 7 nach
außen
strömt
und restliche Luft in der Verdampfungsvorrichtung abführt. Das
Rohr 7 wird dann unter Verwendung einer Sperrung oder das
geeignete Arretieren des angebrachten Silikonrohres 24 (nicht
gezeigt) gesperrt (siehe 2).
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Sobald
das Edelgas in der Wärmetauschervorrichtung 36 ist,
wird es durch die Wärmetauschbereiche 42 im
Wärmetauschbehälter 39 auf
die richtige, vorbestimmte Temperatur erhitzt. Nach dem Füllen der
Isolationskammer 5 mit einer zu extrahierenden Probe (beispielsweise
unbehandeltes, natürliches
Erzeugnis oder inerte, partikuläre
Matrix, welche mit den erwünschten
Verbindungen getränkt
ist), zieht die Inhalation zusätzliches
Edelgas aus dem Druckbehälter 32 über die
Wärmetauschervorrichtung 36.
Das erhitzte Edelgas geht bzw. strömt weiter nach oben durch das
vertikale Rohr 45 und die permeable Stützstruktur 6 und gelangt
in die Isolationskammer 5, welche die Füllung der Probenpartikel 8 enthält. Die übrige Struktur
und übrigen
Schritte im Verfahren ist/sind die gleiche(n), wie die, welche oben
in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde/wurden.
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In
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist das Entlüften
des Seitenarms 7 von Gas nicht wirklich notwendig. Wenn
die Isolationskammer 5 jedoch mit Probenpartikeln 8 vor
dem Abführen bzw.
Entlüften
der restlichen Luft aus dem Wärmetauschbehälter 39 zu
füllen
ist, ist ein mit einem manuellen Ventil versehenes Merkmal zum Entlüften des
Seitenarms 7 nützlich,
um zu verhindern, dass die erhitzten, gemischten Gase über die
Probenpartikel 8 streichen, bis das System luftfrei ist.
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Die
Entfernung der verbrauchten Füllung
der Probenpartikel 8 wird durch das Entfernen des Glaskopfstückes 16 von
der Oberseite der Isolationskammer 5 eingeleitet. Das gekühlte Glasrohr 46,
welches die permeable Stützstruktur 6 unterbringt,
kann dann vom Glasrohr 45 entfernt und umgedreht werden,
um die Inhalte desselben, welche auf der Oberfläche 9 liegen, zu leeren.
Alle anderen Entfernungstechniken, die oben in Bezug auf die erste
Ausführungsform
erläutert
wurden, können
auch verwendet werden.
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In
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Ablenkplatte 103 (siehe 12 und 13)
der Verdampfungsvorrichtung 101 einstückig mit dem vertikalen Rohr 104 gebildet, wobei
Letzteres aus Glas, Kunststoffmaterial (beispielsweise Polysulfon,
Torlon®,
PEEK, Flüssigkristall,
etc.) oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann (siehe 12).
Radiale Luftkühlungsrippen
können
optional auf der Außenseite
des Seitenarms 102 und dem Rohr 104 der Verdampfungsvorrichtung 101 vorgesehen
sein, um Fingerverbrennungen zu verhindern. Der Seitenarm 102 weist
eine Schräge
(z.B. 70°)
zur diffuseren Luftverteilung auf.
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Eine
Venturi-Engstelle 105 ist im oberen Abschnitt des Rohres 104 vorgesehen,
welches eine optional zylinderförmige
Flotationskammer 106 aufweist, welche über der Venturi-Engstelle vorgesehen ist
(siehe 12). Eine permeable Stützstruktur
aus Fritteglas oder einem anderen porösen Material, welche eine konische
Platte 107 ist, ist unmittelbar unter der Venturi-Engstelle 105 und über der
Ablenkplatte 103 vorgesehen. Das Rohr 104 weist
einen Ausbauchungsabschnitt 108 unter der Venturi-Engstelle 105 auf,
welcher zur Form der konischen Fritteplatte 107 parallel
ist. Ein Kopfstück 116 ist über dem
Rohr 104 an der Stelle vorgesehen, an welcher das Rohr 104 seinen
vollen Durchmesser über
der Venturi-Engstelle 105 wiedererlangt, und enthält ein zylinderförmiges Filtersieb 110 aus
einem Maschenmaterial (z.B. rostfreien Stahl), welches dem des Filtersiebs 22 oder 10 der
ersten Ausführungsform
der Erfindung ähnelt.
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Bei
Betätigung
der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, sind die Probenpartikel 118 (unbehandeltes,
natürliches
Erzeugnis oder inerte, partikuläre
Matrix, welche mit den erwünschten Verbindungen
getränkt
ist) in der Oberseite des Rohres 104 platziert und setzten
sich auf der Oberfläche der
konischen Fritteplatte 106 ab. Wie in der ersten Ausführungsform
wird dann die Heißluftquelle
(z.B. Heißluftpistole)
(nicht in 12 gezeigt) eingeschaltet, um
den Luftstrom auf die richtige, vorbestimmte Temperatur zu bringen,
um einen erwärmten
Gasstrom zu liefern. Die Inhalation liefert den Druckabfall, welcher
benötigt
wird, um einen Anteil des erhitzten Gasstroms an der Ablenkplatte 103 vorbei
und durch die konische, permeable Platte 107 umzuleiten,
um die Probenteilchen 118 schwebend zu halten. Aufgrund
der Form der konischen Fritteplatte 107 wird mehr Flächeninhalt
geliefert, was das Durchziehen von Luft für den Benutzer erleichtert.
Zudem erhält der
schmale Spalt zwischen der konischen Fritteplatte 107 und
der parallelen Wand 108 des Ausbauchungsabschnitts des
Rohres 104 einen Hochgeschwindigkeits-Luftstrom, welcher
durch die Venturi-Engstelle 105 induziert wird, um dem
Benutzer zu erleichtern das Material schwebend zu halten während er
normalerweise mehr inhaliert.
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Wie
in der ersten Ausführungsform
beschrieben, wird bei der Inhalation die gesamte Füllung als Partikelwolke
suspendiert, welche jedes Bestandteilspartikel dem extrahierenden
Strom an heißer
Luft vollständig
aussetzt, und die flüchtigen
Bestandteile werden verdampft. Der Dampf wird durch das Kopfstück und über das
Rohr zum Benutzer gezogen. Das Filtersieb 110 verhindert
die Inhalation von großen Partikeln.
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Die
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ähnelt
der dritten Ausführungsform
der Erfindung, ausgenommen, dass die sanduhrähnliche Venturi-Engstelle 105 im
zylinderförmigen
Rohr 104 in der dritten Ausführungsform durch das kugelförmige Rohr 201 ersetzt
wird, welches eine Kappe 202 oben am zylinderförmigen Hals
oder dem Stützrohr 203 enthält (siehe 14).
Das kugelförmige
Rohr 201 besteht aus Glas, Kunststoff oder eine anderen geeigneten
Material, wie in der dritten Ausführungsform oben beschrieben
wurde. Die Kappe 202 ist eine konische Platte aus Glas,
Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material, wie in der dritten
Ausführungsform
oben beschrieben wurde, welche auf das Rohr 203 in der
Basis des Rohres 201 geschweißt oder gegossen ist. Die Kappe 202 weist Stützstreben 204 (siehe 15)
an der Basis auf, welche zur Anbringung (Schweißen oder Gießen) auf das
zylinderförmige
Rohr 203 verwendet werden. Außer den Stützstreben 204 ist
die Kappe an der Basis derselben offen und bildet ein internes Venturirohr, welches
den Luftstrom auf eine Weise beschleunigt, welche der der Venturi-Engstelle 105 des
Rohres 104 der dritten Ausführungsform ähnelt. Diese Anordnung dient
auch dazu, den Luftstrom vorübergehend in
eine entgegengesetzte Richtung abzulenken. In der vierten Ausführungsform
lenkt die Ablenkplatte 206 der Luftablenkvorrichtung auch
Partikel ab, welche in das zylinderförmige Rohr 203 von
der Öffnung der
Heißluftquelle
(nicht gezeigt) weg gerichtet nach unten Fallen können.
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Bei
Betätigung
der vierten Ausführungsform werden
die Probenpartikel 207 in der Oberseite des Rohres 201 platziert
und lagern sich um die zylinderförmige
Stütze 203 herum
ab. Aufgrund der kleinen Öffnung,
welche durch den Spalt zwischen der vertikalen, zylinderförmigen Stütze 203 und
der Kappe 202 vorgesehen ist, gibt es, wenn der Benutzer
inhaliert, eine lokalisierte Zunahme der Luftgeschwindigkeit durch
diesen Spalt, welche dann zwischen der zylinderförmigen Stütze 203 und der Kappe 202 strömt (siehe 16).
Die Probenpartikel 207 werden dann durch den Hochgeschwindigkeits-Luftstrom
leichter schwebend gehalten und der Benutzer kann normalerweise
mehr inhalieren.
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Es
wird vorgesehen, dass zahlreiche Modifikationen an der Vorrichtung
und dem Verfahren der Erfindung vorgenommen werden können, ohne
vom Bereich der Erfindung abzuweichen, welcher in den folgenden
Ansprüchen
definiert ist.