WO2020254392A1 - Verfahren zur herstellung eines dochtorgans für eine verdampferkartusche als bestandteil eines inhalators - Google Patents

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WO2020254392A1
WO2020254392A1 PCT/EP2020/066740 EP2020066740W WO2020254392A1 WO 2020254392 A1 WO2020254392 A1 WO 2020254392A1 EP 2020066740 W EP2020066740 W EP 2020066740W WO 2020254392 A1 WO2020254392 A1 WO 2020254392A1
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WO
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bed
wick
grains
liquid
receiving space
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PCT/EP2020/066740
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French (fr)
Inventor
Max Bergmann
Lasse CORNILS
Matthias Giese
Christian HANNEKEN
Jan Jaklin
Marc Kessler
Michael Kleine Wächter
Niklas ROMMING
Thomas Müller
Rene Schmidt
Christof Schuster
Tobias Wuttke
Original Assignee
Hauni Maschinenbau Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a wick organ in an evaporator cartridge as part of an inhaler, the wick organ being designed to be liquid-permeable, such that a liquid can be conveyed through the wick organ at least initially by capillary action.
  • the invention also relates to a further method for producing a wick element for arrangement in an evaporator cartridge as part of an inhaler, the evaporator cartridge having a hollow body with a flow channel, a
  • Storage tank for storing liquid, which has at least one access opening to the flow channel, as well as a receiving space for receiving one
  • Direction of the flow channel can be conveyed.
  • the invention also relates to a method for arranging a wick element as a module in an evaporator cartridge as part of an inhaler, the evaporator cartridge having a hollow body with a flow channel, a storage tank for storing liquid, the at least one access opening to the
  • a flow channel as well as a receiving space for receiving a Ver evaporator unit, which has the wick organ and a heating element, wherein the evaporator unit is liquid-permeable, such that liquid at least initially capillary from the storage tank through the evaporator unit in
  • Direction of the flow channel can be conveyed.
  • Such vaporizer cartridges and inhalers are used in the luxury goods industry, here in particular in connection with an electronic cigarette mentioned e-cigarette, as well as in the medical field to be able to inhale fluid luxury goods and / or fluid medical products in vapor form and / or as aerosols.
  • a person When consuming, a person usually sucks on a mouthpiece of the inhaler, as a result of which a suction pressure is created in the flow channel, which creates an air flow through the flow channel.
  • the air flow can also be generated mechanically, for example by a pump.
  • an evaporated liquid generated and provided by the evaporator unit is added to the air flow in order to administer an aerosol or an aerosol-vapor mixture to the person consuming it.
  • the liquid is stored on or in the evaporator cartridge. Different mixtures with different components of the same or different vapor densities are used as the liquid.
  • a typical mixture for use in an e-cigarette has e.g.
  • Components of glycerine and propylene glycol possibly enriched with nicotine and / or almost any flavor.
  • the medical or therapeutic area e.g. for inhalation of asthma preparations, the
  • the individual components of the vaporizer cartridge namely the hollow body, the storage tank and the vaporizer unit, can be combined in a common component, this component then being a disposable item that is designed for a finite number of inhalations by a consuming person and together with a cartridge carrier as a reusable reusable article which comprises at least one electronic control unit and an energy source, forms an inhaler.
  • the vaporizer cartridge can only be activated by the vaporizer cartridge
  • the disposable article and the reusable article are releasably connected to one another.
  • the cartridge carrier usually comprises at least one electronic control unit and an energy source.
  • the energy source can, for example, be a disposable electrochemical battery or a rechargeable electrochemical battery, for example a Li-ion battery, by means of which the heating element is connected electrical contacts of the evaporator unit is supplied with energy.
  • the cartridge carrier can, however, also comprise components of the evaporator cartridge.
  • the disposable article can be attached to the reusable article as a clip-on part or as an insert part into the
  • Reusable articles can be designed to be used. Instead of a plug connection, screw connections or other quick connections can also be used. With the
  • a mechanical and electrical coupling is established between the disposable and reusable items to form a functional inhaler.
  • the central component that ultimately determines its use is the storage tank as part of the
  • Evaporator cartridge This usually contains the selected, desired and / or required liquid or a liquid mixture (im
  • the fluid is stored in the storage tank of the evaporator cartridge.
  • the fluid is passed from the storage tank through the wick element and the heating element due to at least initially capillary delivery.
  • the voltage generated by an energy source, which is applied to the heating element leads to a current flow in the heating element. Due to the heating resistance, preferably the ohmic one
  • the Evaporator unit in the direction of the flow channel and is added to the air flow as steam.
  • the fluid thus has a predefined path with a predefined flow direction, namely as fluid through the wick element to and through the heating element and as vapor / mist and / or aerosol from the heating element into the flow channel.
  • the vaporized fluid is entrained by the air flow when the flow channel is subjected to a pressure / negative pressure, e.g. a consuming person sucks on the flow channel or a pump blows or promotes an air flow through the flow channel.
  • the evaporator unit completely covers the access from the storage tank to the flow channel from. Completely covered in this context means that the liquid is necessarily guided through the evaporator unit so that the fluid cannot get directly from the storage tank into the flow channel, but has to take the “detour” via the wick element and the heating element.
  • the wick organ serves on the one hand to temporarily store fluid in order to provide sufficient fluid for a few puffs on the inhaler, especially when the storage tank is almost empty.
  • the wick organ is also used in particular to transport the fluid from
  • Storage tank in the direction of the flow channel as well as for (geometrically) uniform supply of the heating element with fluid / liquid and at the same time acts as a kind
  • Hitherto known evaporator cartridges have an evaporator unit with a wick element, which consists of several interwoven / twisted threads / fibers, e.g. made of cotton or fiberglass.
  • This fiber wick has capillary properties which mean that upon initial contact with the fluid, the fiber wick is immersed in the storage tank, the fluid is received in the storage tank and conveyed in the direction of the heating element.
  • the heating element is usually designed in the form of a filament. This coiled metal wire is made
  • the evaporator unit can only be produced manually and has a limited storage capacity for the intermediate storage of fluid.
  • Another disadvantage is the geometrically inhomogeneous heating of the liquid (synonymous with fluid and liquid) along the wick-coil arrangement, which leads to a non-controllable, inhomogeneous temperature distribution with the risk of local overheating. In other words, a uniform and continuous supply of the heating element with the fluid is only ensured to a limited extent, so that it is due to the system
  • the evaporator unit therefore comprises a one-piece wick block as the wick organ.
  • This wick block which usually consists of ceramic materials, simplifies the automated production of the evaporator unit and the evaporator cartridge and has several microchannels for a higher transport rate than the fiber wick. Nevertheless, this also points Solution to several disadvantages.
  • the use of such block-like wick blocks is very inflexible and, above all, difficult to assemble, since the wick blocks can only be used in precisely - within a narrow tolerance range - prefabricated receptacles / holders or the like.
  • a one-piece wick organ this can itself serve as a heating element if the e.g. ceramic material of the wick organ, which has microchannels, is designed to be electrically conductive. Then the wick organ has a double function and forms the evaporator unit.
  • a separate component can serve as a heating element in addition to the wick element. In the latter case, the wick body and the separate heating element form the evaporator unit.
  • the heating element is then usually a flat and flat, e.g. MEMS component (micro-electro-mechanical system component) which is essentially composed of silicon or has silicon or p- or n-doped silicon and is designed to be liquid-permeable.
  • MEMS component micro-electro-mechanical system component
  • the invention is therefore based on the object of proposing a method for producing a wick organ for arrangement in an evaporator cartridge which overcomes the disadvantages mentioned, which can be implemented in a simple, fast, reliable and inexpensive manner and in which the wick organ produced ensures constant and reproducible evaporation conditions.
  • the object is also to propose a method for arranging a wick element in an evaporator cartridge.
  • a method for producing a wick organ of the type mentioned at the outset in that the wick organ is formed by introducing a large number of granular grains into a shaping body.
  • Introduction describes both the loose and the connected introduction of the grains into the shaping body, which also includes vibrated and / or compacted introduction of the grains.
  • the grains are advantageously made of glass, ceramic, plastic, in particular PEEK, sand and / or graphite. Sand and graphite in particular are almost limitlessly available in nature and are chemically inert and environmentally friendly.
  • the grains themselves can have micro-cavities and / or micro-channels.
  • a wick organ is to be produced which is formed from a multiplicity of granular grains.
  • Such a granular wick organ cannot be easily produced with conventional means; in particular, bodies made of bulk material, such as granulate-like grains, have the property that they are generally not dimensionally stable.
  • bodies made of bulk material such as granulate-like grains, have the property that they are generally not dimensionally stable.
  • the special properties of the starting material must therefore be taken into account. Due to the special arrangement of the grains, a large number of random microchannels are formed in the shaping body between the individual grains lying against one another and / or through individual grains.
  • the shaping body everything is initially described in a superordinate manner into which the grains can be introduced so that the grains can fulfill the function or property of the wick organ through the introduction.
  • a shaping body i.a. the intended place of use, for example a receiving space in the evaporator cartridge, as well as a form for prefabrication and for later
  • the shaping body can also already be part of the vaporizer cartridge or the inhaler include, for example, a surface of the shaping body can be formed by a heating element.
  • the grains can be introduced into variable shaping bodies depending on the intended use.
  • the totality of the grains creates a structure which in turn has a number of advantages. Besides the improved transport rate, it will be im
  • the granular wick organ guarantees an increased intermediate storage capacity for fluid due to the granular and thus porous wick structure. Furthermore, a granular wick organ improves the kickback protection, since the microchannels formed by the adjacent grains and / or porous grains themselves have a non-linear profile. In the manufacture of the wick organ, it is also particularly advantageous that the grains can adapt to any desired contour / geometry of the shaping body. In this way, constructions of the wick element are only possible which cannot be produced by the known prior art.
  • the wick organ Due to the grain structure, the wick organ adapts flexibly to the respective shaping body when the granular material is introduced and fills undesired cavities that do not form microchannels, thereby avoiding the formation of gaps on adjacent surfaces. As a result, the wick organ produced in this way becomes constant and reproducible
  • Evaporator unit - with the wick element and / or the heating element as part of the evaporator cartridge - is arranged on or in the cartridge carrier, i.e. on / in the reusable article, or whether the evaporator unit is arranged on / in the disposable article.
  • grains of different sizes or properties can be introduced into the shaping body, in particular different porosities or microchannel designs.
  • the conveyance or storage of the liquid within the wick organ can be influenced by the size or the properties of the grains.
  • wick organs are, for example, for different liquids and liquid mixtures, for example with different transport rates (liquid supply) and / or different thermal conductivities and / or different flow resistances (e.g. for an adapted one
  • the grains can be weighed, dosed and / or portioned in a process step that takes place beforehand by filling scales, combination scales or
  • Partial scales are used in the production.
  • the grains are pretreated in such a way that they can be designed to be dimensionally stable at least temporarily in the shaping body. This facilitates transport of the wick organs formed in this way.
  • An expedient development is characterized in that the introduction of the grains into the shaping body takes place as a loose fill.
  • Introduction as loose bed describes both the introduction of the grains in loose form and the introduction of the grains into the shaping body in a form that is not permanently connected, which is influenced, for example, by the bulk density, the roughness, the humidity and the temperature.
  • the grains are preferably present in such a way that they can be moved freely.
  • a particularly uniform and, above all, cavity and gap-reduced distribution of the grains within the shaping body is ensured, whereby constant and reproducible wick organs can be produced which have uniform properties during use.
  • kinetic energy can also be introduced during pouring by shaking and / or vibrating the bed in order to achieve an even better, closer distribution of the grains.
  • An introduction of the grains as Bulk filling also enables a high processing speed, since bulk goods are easy to transport and portion.
  • the introduction preferably also includes a vibrated and / or compacted introduction of the grains into the shaping body.
  • the grains are introduced into the shaping body as interconnected bulk.
  • the at least temporarily connected bed can have further properties which are advantageous for potential further processing steps, e.g. the connected bed can have a direct influence on the porosity, strength or dimensional stability, which in turn has an influence on the end use of the
  • the wick organ has.
  • the wick organ can be influenced in that the connected bulk is introduced into the shaping body with an already predetermined shape and the final wick organ is produced therein.
  • the at least temporarily interconnected bulk can be formed by mixing the grains with a liquid, and so on
  • the loose bed is formed into a bed connected to one another within the shaping body.
  • the connected bulk is generated within the shaping body, whereby the wick organ can have further advantageous properties which are advantageous for potential further processing steps, e.g. can through the connected
  • an at least temporarily dimensionally stable wick organ is formed within the shaping body.
  • An auxiliary material is added to the bed to form the bed connected to one another, or the bed is added to an auxiliary material located in the shaping body to form the bed connected to one another. This enables a direct influence on the production process by removing disruptive factors such as
  • auxiliary material e.g. Liquid
  • an appropriate liquid e.g. can consist of volatile constituents, which evaporate in the further course of production, or liquids, which after a
  • the bulk and the auxiliary substance are added to the at the same time
  • shaping body for forming the interconnected bulk.
  • the aggregate state of the bed is preferably changed to form the interconnected bed.
  • the wick organ for example, for further processing or processing steps depending on the required configuration of the
  • an interconnected bulk material In its aggregate state, an interconnected bulk material is created that can be easily positioned and processed. Furthermore, by changing the physical state, which can also only be carried out temporarily, there is, for example, the possibility of introducing a liquid bulk into the shaping body and solidifying it therein, for example by freezing or shock freezing; On the other hand, there is the possibility of introducing a solid bed into the shaping body with a complex structure and liquefying it in order to penetrate into all areas and solidify in a further step. It is further preferred that the state of aggregation be changed only temporarily. A change in the state of aggregation can take place in particular by freezing the bed, which can be provided with a liquid in a further variant.
  • a bed provided with a liquid usually has a liquid state of aggregation which has to be solidified for further processing or for use in another component.
  • the bed is connected to one another by changing the viscosity of the granular grains.
  • the wick organ can be brought into a position in a simplified manner.
  • a preferred embodiment is characterized in that the bed is treated electrostatically to form the interconnected bed.
  • the bed is treated electrostatically to form the interconnected bed.
  • the electrostatic treatment at least a temporary, i.e. temporary, interconnected bulk can be generated, whereby the resulting in the
  • shaping shape resulting body can be produced in a simple manner and then held in position. Such a process step can be easily automated, which leads to a fast and cost-efficient production of a wick organ.
  • the bed is magnetized to form the interconnected bed.
  • the prerequisite for this is that the bed contains magnetizable substances, or alternatively magnetizable substances are added to it.
  • the bulk By magnetizing, the bulk can be held in a desired position by magnetic forces and then
  • Such a process step can also be easily automated, which in turn leads to a fast and cost-efficient production of a wick organ.
  • the bed is advantageously pressurized and / or temperature supplied to form the bed connected to one another.
  • This type of formation of an interconnected bed can preferably be combined with further steps for the production of the wick organ.
  • pressure for example, disturbing cavities can be removed from the bed or it leads to a compression of the grains or the entirety of the grains, whereby the degree of porosity of the wick organ and / or the size of the microchannels in the wick organ can be specifically produced and influenced.
  • the supply of the temperature can include both heat and cold input.
  • the temperature supply can also take place only in a local area of the bed in order to produce certain desired surface properties. For example, by fusing the grains with one another and / or with neighboring structures, for example the shaping body, a secure retaining means for the wick organ can be formed in order to hold the wick organ in position.
  • a preferred embodiment is characterized in that the wick organ is produced as a module, such that the module in one
  • Inhaler is or is being delivered. This enables the wick element and a vaporizer cartridge and / or an inhaler to be manufactured quickly, which enables efficient and inexpensive manufacture and leads to constant qualitative properties.
  • the object is also achieved by a method of the type mentioned at the outset in that a large number of granular grains are introduced into at least part of the receiving space to form the wick organ.
  • Evaporator cartridge can be arranged, advantages through the starting material of the granular grains, which can be arranged directly on components located there, creating continuous and defined conveying conditions for the liquid, and the wick organ produced is constant and reproducible
  • An expedient further development is characterized in that the grains are introduced into the receiving space as loose fill.
  • a liquid is optionally added to the bed to form the bed connected to one another, or the bed is added to a liquid located in the receiving space to form the bed connected to one another.
  • Another advantageous variant is characterized in that the aggregate state of the bed is changed to form the interconnected bed.
  • the bed is expediently treated electrostatically to form the interconnected bed.
  • the bed is magnetized to form the interconnected bed.
  • the bed is pressurized and / or temperature is supplied to form the bed connected to one another.
  • receiving space and at least part of the bed is arranged in direct contact with the heating element.
  • the heating element represents a delimiting area of the receiving space.
  • Wicking organ to the heating element prevents the formation of the undesired cavities. Cavities can lead to the formation of thermally insulating vapor bubbles, the so-called Leidenfrost bin, with the undesirable effect of (local) overheating. Incidentally, vapor bubbles prevent the fluid from being fed back from the wick organ into the heating element.
  • This embodiment enables the simple and reliable arrangement of the wick organ on the heating element, whereby a reliable and constant liquid transport between the wick organ and
  • Heating element is ensured. There is also no further procedural or
  • the bulk is fastened in the receiving space in such a way that when the evaporator cartridge moves, the bulk is at least essentially stationary.
  • An attachment offers simple protection against unwanted changes in position or isolation of the previously interconnected grains of the bed. The reliability in the conveyance of liquid is secured in this way for the period of use. Fastening can be implemented in a simple manner using a variety of different methods.
  • the wick organ is preferably held in the desired arrangement with a fastening means.
  • the fastening means enables, on the one hand, an automated assembly / production of the evaporator cartridge, ie in particular the automatic positioning of the wick organ in the area of the access opening, and on the other hand, the holding of the position of the granular wick organ in the area of the
  • Fastening means of a mechanical nature is such that from components of the
  • the receiving space is formed with an opening for the introduction of the granular wick organ and the opening with a
  • the bed preferably fills the
  • a preferred embodiment is characterized in that the at least initially capillary conveyance of the liquid is maintained by fastening the bed in the receiving space. This means that the at least initially capillary conveyance does not have to be established subsequently by suitable measures in a further process step. The fastening thus does not prevent the original functionality of the wick organ, which ensures reliable use.
  • the object is also achieved by a method for arranging a wick element of the type mentioned at the outset in that the wick element is introduced as a module into the receiving space or into an area of the receiving space.
  • the introduction of the wick organ as a module enables the production of a
  • Evaporator cartridge that has constant and reproducible evaporation conditions.
  • the wick element is fastened as a module in the receiving space in such a way that when the evaporator cartridge is moved, the bed is at least substantially stationary.
  • a preferred embodiment is characterized in that the at least initially capillary conveyance of the liquid is maintained by attaching the wick element as a module in the receiving space.
  • An expedient development is characterized in that the arrangement and / or the fastening of the wick element takes place as a module in the evaporator cartridge as part of an inhaler in an automated manufacturing process. This provides a quick and reliable option for producing a vaporizer cartridge or an inhaler in large numbers in processes that can be planned, which results in efficient and cost-effective production.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a preferred embodiment of a
  • Evaporator cartridge with a wick organ in partial section Evaporator cartridge with a wick organ in partial section.
  • the wick element for arrangement in a vaporizer cartridge as part of an inhaler is used to convey liquid in order to prevent inhalation of active substances, e.g. Nicotine, enriched vapor and / or aerosols from liquids and is described accordingly in connection with an e-cigarette.
  • active substances e.g. Nicotine, enriched vapor and / or aerosols from liquids and is described accordingly in connection with an e-cigarette.
  • the vaporizer cartridge and the inhaler can be used in the same way for inhaling vapor enriched with medicinal active ingredients from pharmaceutical and / or nutritional products.
  • the manufacturing process as well as the arrangement of a wick organ are possible both manually and automatically.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a wick element 10 produced by a method according to the invention.
  • a wick member 10 for arrangement in an evaporator cartridge 11 (see FIG. 2) as part of a - in the invention.
  • the wick organ 10 is designed to be liquid-permeable in such a way that a liquid can be conveyed through the wick organ 10 at least initially by capillary action.
  • the wick organ 10 is through
  • the shaping body 13 can, for example, be a section in a cartridge or a mold for producing the wick element 10 as a module.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a wick element produced by a method according to the invention.
  • the illustrated evaporator cartridge 11 comprises a hollow body 14 with a continuous flow channel 15 and a storage tank 16 for storing liquid, wherein the storage tank 16 has at least one access opening 17 to the flow channel 16 and in the area of each access opening 17 an evaporator unit 18 extending over the entire access opening 17 which has the wick element 10 and a heating element 19, the wick element 10 and the entire evaporator unit 18 being liquid-permeable, such that the liquid can be conveyed at least initially capillary from the storage tank 16 through the evaporator unit 18 in the direction of the flow channel 15.
  • the wick organ 10 is formed by introducing the large number of granulate-like grains 12 into a receiving space 20, which are only shown as isolated in the drawings.
  • the introduction of the grains 12 can take place both in the shaping body 13 and in the receiving space 20 essentially in an analogous manner.
  • the wick organ 10 produced therefrom is regularly fed to a corresponding component of an evaporator cartridge 11 in a further method step. If the grains 12 are introduced directly into the receiving space 20 of an evaporator cartridge 11, there is the wick organ 10 formed therefrom as a rule already in that
  • the shaping body 13 or the receiving space 20 can have any shape and / or contour.
  • the shaping body 13 is e.g. bounded by circumferential wall elements 21 and a floor element 22.
  • the receiving space 20 in FIG. 2 is also delimited by circumferential wall elements 21 and a floor element 22, the floor element 22 being formed by the heating element 19 in the exemplary embodiment in FIG. 2.
  • the grains 12 are introduced into the shaping body 13 or the receiving space 20 as bulk material. The introduced bed is through the wall elements 21 and the
  • the bottom element 22 and the heating element 19 are each limited in their expansion, which is why the shape of the wick element 10 is influenced on the basis of the contour of the respective wall and floor elements 21, 22.
  • the bed is arranged on the heating element 19 in the receiving space 20, at least some of the grains 24 are arranged in direct contact with at least some of the heating element 19.
  • the receiving space 20 is preferably made as a loose bed.
  • the bulk material can be designed to be the same and / or different in terms of its choice of material and / or its size.
  • the grains 12 can also be introduced into the shaping body 13 or into the receiving space 20 as interconnected bulk.
  • the grains 12 are preferably mixed with a liquid in an upstream process step and then introduced, for example, pasty into the shaping body 13 or into the receiving space 20.
  • the bed can also be mixed with further additives or auxiliaries, in different states of aggregation, by means of thermal treatment or by preceding treatment of the grains 12 in the
  • the loose bulk of the grains 12 within the shaping body 13 or the receiving space 20 can be formed into an interconnected bulk, so that the wick organ 10 is formed in this way.
  • the grains 12 for producing the bed can have the same size, that is, they can be in a size range.
  • the grains 12 can, however, be of different sizes, that is to say in different size ranges.
  • the grain size is preferably between 0.1 ⁇ m and 2 mm and particularly preferably between 3 ⁇ m and 300 ⁇ m. Purely by way of example, all of the grains 12 can be in a size range between 50 pm and 100 pm (corresponds to a size range).
  • the grains 12 of a wick organ 10 can, however, also have different grain sizes within the shaping body 13 or the receiving space 20.
  • the grain size when the grains 12 are introduced into the receiving space 20 in the direction of the flow channel 15 can have locally different grain sizes.
  • layers of the wick element 10 that are close to the storage tank 16 can have grains 12 with a grain size of, for example, 200 pm to 300 pm (corresponds to a size range),
  • Layers of the wick organ 10 close to the flow channel 15 have grains 12 with a grain size of e.g. 50pm to 100pm (corresponds to a size range).
  • a grain size e.g. 50pm to 100pm (corresponds to a size range).
  • the flow resistance of the wick element 10 can be set individually, ultimately even only when it is poured.
  • an individual pore gradient for the wick organ 10 can be set.
  • the maximum grain size is outside a size that excludes capillary conveyance. In other words, the grains 12 may only be so large that they still produce a capillary effect as a wick organ 10.
  • All grains 12 can consist of the same material. However, the grains 12 can also consist of at least two different materials.
  • the grains 12 preferably consist of sand (quartz) and / or graphite.
  • Preferred materials for the grains 12 are e.g. PEEK granulate
  • the grains 12 of a wick organ 10 are made starting from the storage tank 16 in the direction of the
  • Flow channel 15 locally made of different materials.
  • a local arrangement is For example, to understand a layered structure of grains 12 each made of the same material.
  • various properties of the wick organ 10 can be set.
  • grains 12 with different thermal conductivities can be used.
  • the thermal conductivity of the grains 12 increases continuously or in steps or in layers starting from the storage tank 16 in the direction of the flow channel 15.
  • a particularly thermally conductive layer can e.g. in the border area to
  • Flow channel 15 can be formed, while a layer with only low thermal conductivity is formed in the direction of the storage tank 16.
  • Material selection of the grains 12 also leads to the fact that the grains 12 e.g. can be made compressible. Depending on the size of the contact pressure with which the grains 12 e.g. are introduced into the shaping body 13 or into the receiving space 20, the size of the pores of individual grains 12 or neighboring grains 12 can be actively influenced by elastic deformation.
  • Multi-layer wick organs 10 can also be formed.
  • a first layer may be formed with grains 12 of a first grain type.
  • a second layer is formed with grains 12 of a second grain type.
  • a third layer is formed again with the first type of grain.
  • the grains 12 of the second grain type in the middle layer have a specific property, e.g. Can be detected by means of a microcontroller of a control unit - not shown in the drawings.
  • a microcontroller of a control unit - not shown in the drawings e.g. a change in the wetting of the grains 12 in the second layer to a detectable change in the specific property of the second grain type.
  • Via a microcontroller - not shown in the drawings - which e.g. can be a sensor, this change is detected.
  • the control unit can then intervene in the evaporation process in a regulating manner.
  • Wick organs 10 can also be formed by adding at least one liquid to the grains 12 during the manufacturing process in one embodiment, or in another embodiment adding the grains 12 to a liquid.
  • the liquid can for example from the to be promoted or to
  • vaporizing liquid such as glycerin, propylene glycol and optionally contains further active ingredients and / or flavorings, or it can be an auxiliary substance for producing a bed connected to one another.
  • the bulk can be connected to one another in a simple manner on the basis of a supplied liquid, and in a further embodiment, for example, by freezing, the aggregate state can be changed.
  • the bed can also be processed, for example, by pressing the grains 12, by heating the bed at least superficially, or by applying pressure to the bed.
  • the grains 12 of the wick organ 10 can have the same or different geometric shapes.
  • the grains 12 can be, for example, needle-shaped, spherical, in the shape of a grain of rice or else triangular or irregular.
  • the grains 12 can have rounded edges or be sharp-edged.
  • the term “grains” is expressly not understood to mean any fibrous elements, i.e. no thin, fine, thread-like structures. Depending on the particular shape or combination of shapes of the grains 24 and their grain size, e.g.
  • the grains 12 and thus the bed can also be or be at least partially treated magnetically or electrostatically. Thereby the grains 12 can e.g. Align during the introduction / pouring or after the pouring process in the shaping body 13 or the receiving space 20 by applying an external magnetic field or an electrostatic charge in the desired orientations. With the possibility of orienting the grains 12, e.g. needle-shaped grains 12 can be perpendicular to the flow channel 15
  • the properties of the wick member 10 can be determined individually in order to use the wick member 10 e.g. to be able to use as a check valve or as a control valve.
  • the interconnected bed can be brought back into a loose bed. This can be done, for example, if the external influences used for this, such as changing the physical state, magnetizing, the
  • the wick organ 10 can be precisely positioned in the receiving space 20 and insertion and filling can be made easier. Furthermore, any gaps or gaps that may exist through the isolated grains 12 are filled, which leads to a more reliable liquid transport within the evaporator unit 18.
  • a wick organ 10 fastened in the receiving space 20 is also shown.
  • the wick organ 10 which can be present in loose or interconnected bulk, for example, is
  • Evaporator cartridge 11 the bulk of the grains 12 at least substantially in a stationary manner.
  • the backup can be done in different ways. Mechanical securing is particularly simple, for example by means of a cover element 23. However, chemical, electrostatic, pneumatic or magnetic ones are also optional
  • Fuses can be used. However, all fuses are designed to be liquid-permeable in the direction of the storage tank 16 and ensure the liquid coupling between the storage tank 16 and the heating element 19. By fixing the bulk in the receiving space 20, the at least initially capillary delivery of the liquid is maintained.
  • the wick element 10 is manufactured as a module (not shown in the drawings) in such a way that the module is automated in a manufacturing process (not shown in the drawings)
  • Evaporation cartridge 11 and / or an inhaler can be fed or is fed.
  • the arrangement and / or the fastening of the module can take place in a manufacturing process.
  • the module formed is preferably fed to the receiving space 20 of an evaporator cartridge 11 by means of a further device and a further method step.
  • the module can, for example, be glued, screwed in, pressed in or fixed by means of a cover element 23 in the receiving space 20.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans (10) zur Anordnung in einer Verdampferkartusche (11) als Bestandteil eines Inhalators, wobei das Dochtorgan (10) flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass eine Flüssigkeit mindestens initial kapillar durch das Dochtorgan (10) förderbar ist, das sich dadurch auszeichnet, dass das Dochtorgan (10) durch Einbringen einer Vielzahl granulatartiger Körner (12) in einen formgebenden Körper (13) gebildet wird. Die Erfindung betrifft ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans (10) das sich dadurch auszeichnet, dass das Dochtorgan (10) durch Einbringen einer Vielzahl granulatartiger Körner (12) in einen Aufnahmeraum (20) gebildet wird. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Anordnung eines Dochtorgans (10) als Modul in einem Aufnahmeraum (20) einer Verdampferkartusche (11).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans für eine Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans in einer Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators, wobei das Dochtorgan flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass eine Flüssigkeit mindestens initial kapillar durch das Dochtorgan förderbar ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans zur Anordnung in einer Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators, wobei die Verdampferkartusche einen Hohlkörper mit einem Strömungskanal, einen
Vorratstank zum Bevorraten von Flüssigkeit, der mindestens eine Zugangsöffnung zum Strömungskanal aufweist, sowie einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen einer
Verdampfereinheit umfasst, die das Dochtorgan und ein Heizorgan aufweist, wobei die Verdampfereinheit flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass Flüssigkeit mindestens initial kapillar aus dem Vorratstank durch die Verdampfereinheit in
Richtung des Strömungskanals förderbar ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anordnung eines Dochtorgans als Modul in einer Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators, wobei die Verdampferkartusche einen Hohlkörper mit einem Strömungskanal, einen Vorratstank zum Bevorraten von Flüssigkeit, der mindestens eine Zugangsöffnung zum
Strömungskanal aufweist, sowie einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen einer Ver dampfereinheit umfasst, die das Dochtorgan und ein Heizorgan aufweist, wobei die Verdampfereinheit flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass Flüssigkeit mindestens initial kapillar aus dem Vorratstank durch die Verdampfereinheit in
Richtung des Strömungskanals förderbar ist.
Solche Verdampferkartuschen und Inhalatoren kommen in der Genussmittelindustrie, hier insbesondere im Zusammenhang mit einer elektronischen Zigarette, der so genannten E-Zigarette, sowie im medizinischen Bereich zum Einsatz, um fluide Genussmittel und/oder fluide medizinische Produkte in Dampfform und/oder als Aerosole inhalieren zu können. Beim Konsumieren saugt üblicherweise eine Person an einem Mundstück des Inhalators, wodurch in dem Strömungskanal ein Saugdruck entsteht, der einen Luftstrom durch den Strömungskanal erzeugt. Der Luftstrom kann aber auch maschinell z.B. durch eine Pumpe erzeugt werden. In dem Strömungskanal wird dem Luftstrom eine von der Verdampfereinheit erzeugte und bereitgestellte verdampfte Flüssigkeit zugegeben, um der konsumierenden Person ein Aerosol oder ein Aerosol-Dampf-Gemisch zu verabreichen. Die Flüssigkeit ist an der oder in der Verdampferkartusche bevorratet. Als Flüssigkeit kommen unterschiedliche Mischungen mit verschiedenen Bestandteilen gleicher oder unterschiedlicher Dampfdichten zum Einsatz. Eine typische Mischung für den Einsatz in einer E-Zigarette weist z.B.
Bestandteile von Glycerin und Propylenglycol auf, ggf. angereichert um Nikotin und/oder nahezu beliebige Geschmacksstoffe. Für den Einsatz im medizinischen oder therapeutischen Bereich, z.B. zur Inhalation von Asthma-Präparaten, kann die
Mischung entsprechend medizinische Bestandteile und Wirkstoffe aufweisen.
Die einzelnen Bestandteile der Verdampferkartusche, nämlich der Hohlkörper, der Vorratstank und die Verdampfereinheit, können in einem gemeinsamen Bauteil zusammengefasst sein, wobei dieses Bauteil dann ein Einwegartikel ist, der für eine endliche Anzahl von Inhalationszügen durch eine konsumierende Person ausgelegt ist und zusammen mit einem Kartuschenträger als wiederverwendbarem Mehrwegartikel, der mindestens eine elektronische Steuereinheit und eine Energiequelle umfasst, einen Inhalator bildet. Die Verdampferkartusche kann jedoch auch erst durch das
Zusammenfügen mehrerer Bauteile gebildet sein, wobei einzelne Bauteile, nämlich insbesondere der Hohlkörper und die Verdampfereinheit, in dem Kartuschenträger als Mehrwegartikel angeordnet sind, und der Vorratstank als separates Bauteil den Einwegartikel bildet. Letztlich lässt sich der Inhalator durch Austausch des
Einwegartikels, der üblicherweise die Flüssigkeit beinhaltet, variabel einsetzen.
Entsprechend sind der Einwegartikel und der Mehrwegartikel lösbar miteinander verbunden. Der Kartuschenträger als Mehrwegartikel umfasst üblicherweise mindestens eine elektronische Steuereinheit und eine Energiequelle. Die Energiequelle kann z.B. eine elektrochemische Einwegbatterie oder ein wiederaufladbarer elektrochemischer Akku, z.B. ein Li-Ionen-Akku sein, mittels dem das Heizorgan über elektrische Kontakte der Verdampfereinheit mit Energie versorgt wird. Die
elektronische und/oder elektrische Steuereinheit dient zum Steuern der
Verdampfereinheit innerhalb der Verdampferkartusche. Der Kartuschenträger kann aber auch Bestandteile der Verdampferkartusche umfassen. Der Einwegartikel kann als Ansteckteil an den Mehrwegartikel ansteckbar oder als Einsetzteil in den
Mehrwegartikel einsetzbar ausgebildet sein. Anstelle einer Steckverbindung sind auch Schraubverbindungen oder andere Schnellverbindungen einsetzbar. Mit der
Verbindung von Einwegartikel und Mehrwegartikel wird eine mechanische und elektrische Kopplung zur Bildung eines funktionsbereiten Inhalators hergestellt.
Die zentrale und letztlich die Nutzung (z.B. als E-Zigarette oder als medizinischer Inhalator) bestimmende Komponente ist der Vorratstank als Bestandteil der
Verdampferkartusche. Diese beinhaltet in der Regel die von der Person gewählte, gewünschte und/oder benötigte Flüssigkeit bzw. ein Flüssigkeitsgemisch (im
Folgenden auch allgemein als Fluid bezeichnet) sowie den den Strömungskanal bildenden Hohlkörper und die Verdampfereinheit. Das Fluid ist in dem Vorratstank der Verdampferkartusche bevorratet. Mittels der flüssigkeitspermeablen Verdampfereinheit wird das Fluid aus dem Vorratstank aufgrund zumindest initial kapillarer Förderung durch das Dochtorgan und das Heizorgan geleitet. Die von einer Energiequelle erzeugte Spannung, die an dem Heizorgan angelegt wird, führt zu einem Stromfluss im Heizorgan. Aufgrund des Heizwiderstandes, vorzugsweise des Ohm’schen
Widerstands des Heizorgans führt der Stromfluss zu einer Erhitzung des Heizorgans und letztlich zu einer Verdampfung des in der Verdampfereinheit befindlichen Fluids. Der auf diese Weise erzeugte Dampf und/oder Aerosol entweicht aus der
Verdampfereinheit in Richtung des Strömungskanals und wird als Dampfzugabe der Luftströmung beigemischt. Das Fluid hat damit einen vorgegebenen Weg mit einer vorgegebenen Strömungsrichtung, nämlich als Fluid durch das Dochtorgan an das und durch das Heizorgan und als Dampf/Nebel und/oder Aerosol aus dem Heizorgan in den Strömungskanal. In dem Strömungskanal wird das verdampfte Fluid durch den Luftstrom mitgerissen, wenn der Strömungskanal mit einem Druck/Unterdruck beaufschlagt wird, indem z.B. eine konsumierende Person an dem Strömungskanal saugt oder eine Pumpe einen Luftstrom durch den Strömungskanal pustet bzw. fördert.
Damit das Fluid aus dem Vorratstank nicht direkt in den Strömungskanal fließt, deckt die Verdampfereinheit den Zugang vom Vorratstank zum Strömungskanal vollständig ab. Vollständig abgedeckt bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Flüssigkeit zwingend durch die Verdampfereinheit geführt ist, so dass das Fluid nicht direkt vom Vorratstank in den Strömungskanal gelangen kann, sondern den„Umweg“ über das Dochtorgan und das Heizorgan nehmen muss. Das Dochtorgan dient zum einen zum Zwischenspeichern von Fluid, um insbesondere bei nahezu entleertem Vorratstank noch ausreichend Fluid für wenige Züge am Inhalator zur Verfügung zu stellen. Das Dochtorgan dient zum anderen insbesondere zum Transport des Fluids vom
Vorratstank in Richtung des Strömungskanals sowie zu (geometrisch) gleichmäßigen Versorgung des Heizorgans mit Fluid/Liquid und wirkt gleichzeitig als eine Art
Rückschlagschutz, um den Rücklauf von Fluid und/oder Dampf in Richtung des Vorratstanks zu unterbinden.
Bisher bekannte Verdampferkartuschen weisen eine Verdampfereinheit mit einem Dochtorgan auf, der aus mehreren miteinander verwobenen/verdrillten Fäden/Fasern z.B. aus Baumwolle oder aus Glasfasern gebildet ist. Dieser Faserdocht weist kapillare Eigenschaften auf, die dazu führen, dass beim initialen Kontakt mit dem Fluid, der Faserdocht taucht in den Vorratstank ein, das Fluid in dem Vorratstank aufgenommen und in Richtung des Heizorgans gefördert wird. Das Heizorgan ist üblicherweise in Form einer Glühwendel ausgebildet. Dieser gewickelte Metalldraht besteht
beispielsweise aus Edelstahl, Kupfer, Kupferverbindungen oder Nickel. Diese
Verdampfereinheit ist in der Regel nur manuell herzustellen und weist eine begrenzte Speicherkapazität zum Zwischenspeichern von Fluid auf. Ein weiterer Nachteil besteht in der geometrisch inhomogenen Erwärmung des Liquids (synonym zu Fluid und Flüssigkeit) längs der Docht-Wendel-Anordnung, die zu einer nicht regelbaren, inhomogenen Temperaturverteilung mit der Gefahr lokaler Überhitzung führt. Mit anderen Worten ist eine gleichmäßige und kontinuierliche Versorgung des Heizorgans mit dem Fluid nur begrenzt sichergestellt, so dass es systembedingt zu
Schadstoffentstehung durch lokale Überhitzung des Liquids kommt. Des Weiteren weist diese Lösung keinen Rückschlagschutz auf.
Bei anderen bekannten Lösungen umfasst die Verdampfereinheit daher einen einstückigen Dochtblock als Dochtorgan. Dieser üblicherweise aus keramischen Werkstoffen bestehende Dochtblock vereinfacht die automatisierte Herstellung der Verdampfereinheit und der Verdampferkartusche und weist mehrere Mikrokanäle für eine gegenüber dem Faserdocht erhöhte Transportrate auf. Dennoch weist auch diese Lösung mehrere Nachteile auf. Neben einer weiterhin limitierten Transportrate und Zwischenspeicherkapazität ist der Einsatz solcher blockartigen Dochtblöcke sehr unflexibel und vor allem schwierig zu montieren, da die Dochtblöcke nur in exakt - in einem engen Toleranzbereich - vorgefertigte Aufnahmen/Halterungen oder dergleichen einsetzbar sind.
Bei einem einstückigen Dochtorgan kann dieses selbst als Heizorgan dienen, wenn das z.B. keramische Material des Dochtorgans, das Mikrokanäle aufweist, elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Dann weist das Dochtorgan eine Doppelfunktion auf und bildet die Verdampfereinheit. In anderen Fällen kann zusätzlich zum Dochtorgan eine separate Komponente als Heizorgan dienen. In dem letztgenannten Fall bilden der Dochtkörper und das separate Heizorgan die Verdampfereinheit. Das Heizorgan ist dann üblicherweise ein flächiges und flaches, z.B. im Wesentlichen aus Silizium bestehendes oder Silizium oder p- oder n-dotiertes Silizium aufweisendes MEMS- Bauteil (Micro-electro-mechanical-system-Bauteil), das flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist. In beiden Fällen ist das Dochtorgan insbesondere durch Klemmung am Hohlkörper bzw. zwischen Hohlkörper und anderen Komponenten der
Verdampferkartusche fixiert. Insbesondere ist eine reproduzierbare Befestigung des Dochtorgans mittels Presspassung aufgrund von Fertigungstoleranzen schwierig.
Ein weiterer Nachteil entsteht dadurch, dass im Kontaktbereich unterschiedliche Oberflächenrauigkeiten aufeinanderliegen, nämlich einerseits die poröse Struktur des Dochtorgans und andererseits die üblicherweise glatte Oberfläche des Heizorgans. In dem Kontaktbereich entstehen aufgrund der unterschiedlichen Rauigkeiten
Undefinierte, nicht Mikrokanäle bildende Hohlräume. Diese nicht Mikrokanäle bildenden Hohlräume führen aufgrund des Leidenfrosteffekts des in diesem Bereich in Richtung des Dochtorgans verdampfenden Fluids potentiell zu einer lokal unzureichenden Fluidversorgung des Heizorgans mit dem Fluid. Anders ausgedrückt behindern solche unerwünschten_Hohlräume eine ausreichende Fluidkopplung zwischen der
Austrittsseite des Dochtorgans und der Eintrittsseite des Heizorgans. Weitere unerwünschte Hohlräume entstehen durch eine nicht planparallele Ausrichtung der Oberflächen von Dochtorgan und Heizorgan, z.B. durch gewölbte Oberflächen und/oder Montagefehler. Das führt zu einer unzureichenden Reproduzierbarkeit der Montageergebnisse, wodurch sich schwankende Verdampfungsbedingungen ergeben. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein die genannten Nachteile überwindendes Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans zur Anordnung in einer Verdampferkartusche vorzuschlagen, das sich auf einfache, schnelle, zuverlässige und kostengünstige Weise realisieren lässt und bei dem das hergestellte Dochtorgan konstante und reproduzierbare Verdampfungsbedingungen sicherstellt. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, ein Verfahren zur Anordnung eines Dochtorgans in einer Verdampferkartusche vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Dochtorgan durch Einbringen einer Vielzahl granulatartiger Körner in einen formgebenden Körper gebildet wird. Mit Einbringen ist sowohl das lose als auch das verbundene Einbringen der Körner in den formgebenden Körper beschrieben, wobei auch gerütteltes und/oder verdichtetes Einbringen der Körner umfasst ist. Vorteilhafterweise bestehen die Körner aus Glas, Keramik, Kunststoff, insbesondere PEEK, Sand und/oder Graphit. Insbesondere Sand und Graphit stehen in der Natur nahezu grenzenlos zur Verfügung und sind chemisch inert und umweltverträglich. Dabei können die Körner selbst Mikrohohlräume und/oder Mikrokanäle aufweisen. Es soll somit zur Überwindung der vorgenannten Nachteile anstelle des Faserdochts bzw. des einstückigen Dochtblocks als Dochtkörper ein Dochtorgan hergestellt werden, das aus einer Vielzahl von granulatartigen Körnern gebildet ist. Ein solches granuläres Dochtorgan lässt sich nicht ohne Weiteres mit herkömmlichen Mitteln hersteilen, insbesondere weisen Körper aus einem Schüttgut, wie es beispielsweise granulatartige Körner sind, die Eigenschaft auf, dass diese in der Regel nicht formstabil sind. Bei der Herstellung eines Dochtorgans aus granulatartigen Körnern sind deshalb die speziellen Eigenschaften des Ausgangsmaterials zu berücksichtigen. Aufgrund der speziellen Anordnung der Körner werden in dem formgebenden Körper zwischen den einzelnen, aneinander liegenden Körnern und/oder durch einzelne Körner eine Vielzahl zufälliger Mikrokanäle gebildet. Mit dem formgebenden Körper ist zunächst übergeordnet alles beschrieben, in das die Körner eingebracht werden können, damit die Körner durch das Einbringen die Funktion bzw. Eigenschaft des Dochtorgans erfüllen können. Als formgebender Körper kann somit u.a. der bestimmungsgemäße Verwendungsort, beispielsweise ein Aufnahmeraum in der Verdampferkartusche, sowie eine Form zur Vorfertigung und zur späteren
Anordnung in der Verdampferkartusche angesehen werden. Der formgebende Körper kann zudem auch schon Bestandteile der Verdampferkartusche oder des Inhalators beinhalten, z.B. kann eine Fläche des formgebenden Körpers durch ein Heizorgan gebildet sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Dochtorgans werden gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eine Fülle von Vorteilen erzielt. Die Herstellung eines Dochtorgans aus einer Vielzahl granulatartiger Körner ermöglicht aufgrund der guten Dosier- und Schüttbarkeit eine einfache
Möglichkeit der Automatisierung von Herstellungsvorgängen, was teure und
fehleranfällige manuelle Bearbeitungsschritte ersetzt. Zudem kann durch die
Eigenschaft der Körner eine flexible Herstellung von unterschiedlichen Dochtorganen erfolgen, indem die Körner je nach Einsatzzweck in variable formgebende Körper eingebracht werden können. Beim Einbringen der Körner in den formgebenden Körper wird durch die Gesamtheit der Körner eine Struktur erzeugt, die wiederum eine Vielzahl an Vorteilen bereithält. Neben der verbesserten Transportrate, es wird im
bestimmungsgemäßen Einsatz in der Verdampferkartusche mehr und vor allem gleichmäßig Fluid aus dem Vorratstank durch die Verdampfereinheit geführt, gewährleistet das granuläre Dochtorgan aufgrund der körnigen und somit porösen Dochtstruktur eine erhöhte Zwischenspeicherkapazität für Fluid. Des Weiteren verbessert ein granuläres Dochtorgan den Rückschlagschutz, da die durch die aneinander liegenden Körner und /oder porösen Körner selbst gebildeten Mikrokanäle einen nichtlinearen Verlauf aufweisen. Bei der Herstellung des Dochtorgans ist weiter besonders vorteilhaft, dass sich die Körner an jede beliebige Kontur/Geometrie des formgebenden Körpers anpassen können. Auf diese Weise sind erst Konstruktionen des Dochtorgans möglich, die durch den bekannten Stand der Technik nicht erzeugbar sind. Durch die Kornstruktur passt sich das Dochtorgan beim Einbringen des granulären Materials flexibel an den jeweiligen formgebenden Körper an und füllt unerwünschte, nicht Mikrokanäle bildende Hohlräume auf, wodurch Spaltbildung an angrenzenden Flächen vermieden wird. Im Ergebnis werden durch das auf diese Weise hergestellte Dochtorgan konstante und reproduzierbare
Verdampfungsbedingungen sichergestellt. Dabei spielt es keine Rolle, ob die
Verdampfereinheit - mit dem Dochtorgan und/oder dem Heizorgan als Bestandteil der Verdampferkartusche - an dem oder in dem Kartuschenträger angeordnet ist, also am/im Mehrwegartikel, oder ob die Verdampfereinheit am/im Einwegartikel angeordnet ist. Vorteilhafterweise können Körner unterschiedlicher Größe oder Eigenschaften in den formgebenden Körper eingebracht werden, insbesondere unterschiedlicher Porosität oder Mikrokanalausbildung. Durch die Größe oder die Eigenschaften der Körner kann die Förderung oder Speicherung der Flüssigkeit innerhalb des Dochtorgans beeinflusst werden. Das bedeutet, dass Körner innerhalb eines Dochtorgans alle aus dem gleichen Material und alle von gleicher Größe (gemeint ist eine Größenordnung innerhalb eines definierten Bereiches) sind, oder alle Körner aus einem Material aber unterschiedlicher Größe sind, oder die Körner aus unterschiedlichen Materialien aber alle von gleicher Größe sind, oder die Körner aus unterschiedlichen Materialien und unterschiedlicher Größe sind. Damit sind Dochtorgane z.B. für unterschiedliche Flüssigkeiten und Flüssigkeitsmischungen z.B. mit unterschiedlichen Transportraten (Flüssigkeitsversorgung) und/oder unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten und/oder unterschiedlichen Strömungswiderständen (z.B. für einen angepassten
Rückschlagschutz) auf einfache Weise individuell zusammenstellbar. Weiter bevorzugt können die Körner in einem zuvor erfolgenden Verfahrensschritt abgewogen, dosiert und/oder portioniert werden, indem Abfüllwaagen, Kombinationswaagen bzw.
Teilmengenwaagen bei der Herstellung eingesetzt werden.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt sind die Körner derart vorbehandelt, dass diese in dem formgebenden Körper zumindest temporär formstabil ausbildbar sind. Dies erleichtert einen Transport der auf diese Weise gebildeten Dochtorgane.
Eine zweckmäßige Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Körner in den formgebenden Körper als lose Schüttung erfolgt. Mit Einbringen als lose Schüttung ist sowohl ein Einbringen der Körner in loser Form, als auch ein Einbringen der Körner in nicht dauerhaft verbundener Form in den formgebenden Körper beschrieben, was beispielsweise durch die Schüttdichte, die Rauheit, die Feuchtigkeit sowie die Temperatur beeinflusst wird. Bevorzugterweise liegen die Körner bei dem Verfahren derart vor, dass diese frei bewegbar sind. Bei dieser Variante ist eine besonders gleichmäßige und vor allem hohlraum- und spaltreduzierte Verteilung der Körner innerhalb des formgebenden Körpers gewährleistet, wodurch konstante und reproduzierbare Dochtorgane herstellbar sind, die gleichmäßige Eigenschaften bei der Verwendung aufweisen. Optional kann beim Schütten auch kinetische Energie eingebracht werden, indem die Schüttung gerüttelt und/oder vibriert wird, um eine noch bessere, engere Verteilung der Körner zu erreichen. Ein Einbringen der Körner als Schüttung ermöglicht zudem eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, da Schüttgüter eine gute Transportier- und Portionierbarkeit aufweisen. Das Einbringen umfasst vorzugsweise auch ein gerütteltes und/oder verdichtetes Einbringen der Körner in den formgebenden Körper. Vorzugsweise wird durch das Einbringen der losen Schüttung in den formgebenden Körper ein zumindest temporär formstabiles Dochtorgan
ausgebildet.
In einer anderen vorteilhaften Variante werden die Körner als miteinander verbundene Schüttung in den formgebenden Körper eingebracht. Die mindestens temporär verbundene Schüttung kann weitere Eigenschaften aufweisen, die für potentielle weitere Verarbeitungsschritte vorteilhaft ist, z.B. kann durch die verbundene Schüttung ein direkter Einfluss auf die Porosität, Festigkeit oder Formstabilität genommen werden, was wiederum Einfluss auf den endgültigen Verwendungszweck des
Dochtorgans hat. Zudem kann durch das Einbringen der miteinander verbundenen Schüttung in den formgebenden Körper eine Beeinflussung des Dochtorgans erfolgen, indem die verbundene Schüttung mit einer bereits vorgegebenen Form in dem formgebenden Körper eingebracht wird und das endgültige Dochtorgan darin hergestellt wird. Die mindestens temporär miteinander verbundene Schüttung kann durch Mischung der Körner mit einem Liquid gebildet werden und weiterhin
vorzugsweise als Paste oder Quasiflüssigkeit in den formgebenden Körper eingebracht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt innerhalb des formgebenden Körpers ein Ausbilden der losen Schüttung zu einer miteinander verbundenen Schüttung. Dadurch wird innerhalb des formgebenden Körpers die verbundene Schüttung erzeugt, wodurch das Dochtorgan weitere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen kann, die für potentielle weitere Verarbeitungsschritte vorteilhaft sind, z.B. kann durch die verbundene
Schüttung ein direkter Einfluss auf die Porosität, Festigkeit oder Formstabilität genommen werden, was wiederum Einfluss auf den endgültigen Verwendungszweck des Dochtorgans hat. Die Herstellung der verbundenen Schüttung innerhalb des formgebenden Körpers ermöglicht den Einsatz von unterschiedlichen Methoden oder Materialien. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Herstellung gewährleistet, indem die miteinander verbundene Schüttung in einer vorgegebenen Reihenfolge erfolgt.
Vorzugsweise wird durch die Herstellung der miteinander verbundenen Schüttung innerhalb des formgebenden Körpers ein zumindest temporär formstabiles Dochtorgan ausgebildet.
Gemäß zumindest einer vorzugsweisen Ausführungsform wird wahlweise der
Schüttung zur Bildung der miteinander verbunden Schüttung ein Hilfsstoff zugegeben, oder die Schüttung wird in ein in dem formgebenden Körper befindlichen Hilfsstoff zur Bildung der miteinander verbunden Schüttung zugegeben. Dies ermöglicht einen direkten Einfluss auf den Produktionsprozess, indem störende Faktoren wie z.B.
Staubentstehung bei der Verarbeitung von granulatartigen Körnern vermieden werden, indem die Körner in oder mit einem Hilfsstoff, z.B. Liquid verbunden werden. Es bietet sich an, je nach gewünschtem Verwendungszweck, ein entsprechendes Liquid auszuwählen, das z.B. aus flüchtigen Bestandteilen bestehen kann, die sich im weiteren Verlauf der Herstellung verflüchtigen, oder Liquide, die nach einem
bestimmten Zeitraum aushärten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein zeitgleiches Zugeben der Schüttung sowie des Hilfstoffes in den
formgebenden Körper zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung.
Vorzugsweise wird der Aggregatzustand der Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung geändert. Damit weist das Dochtorgan beispielsweise für weitere Be- oder Verarbeitungsschritte je nach benötigter Ausgestaltung des
Dochtorgans gewünschte Eigenschaften auf. Bei einem Ändern in den festen
Aggregatszustand entsteht eine miteinander verbundene Schüttung, die auf einfache Art positioniert und bearbeitet werden kann. Ferner besteht einerseits durch die Änderung des Aggregatzustands, die auch nur temporär vorgenommen werden kann, beispielsweise die Möglichkeit, eine flüssige Schüttung in den formgebenden Körper einzubringen und diese darin, z.B. durch Gefrieren oder Schockfrosten, zu verfestigen; andererseits besteht die Möglichkeit eine feste Schüttung in den formgebenden Körper mit einer komplexen Struktur einzubringen und diese darin zu verflüssigen, um in sämtliche Bereiche einzudringen und in einem weiteren Schritt zu verfestigen. Weiter bevorzugt erfolgt ein Ändern des Aggregatzustands nur temporär. Eine Änderung des Aggregatszustandes kann insbesondere durch Gefrieren der Schüttung erfolgen, wobei diese in einer weiteren Variante mit einem Liquid versehen sein kann. Eine mit einem Liquid versehene Schüttung besitzt in der Regel einen flüssigen Aggregatszustand, die zur weiteren Bearbeitung oder ein Einsetzen in einem weiteren Bauteil zu verfestigen ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Schüttung durch Änderung der Viskosität der granulatartigen Körner miteinander verbunden. Auf diese Weise kann das Dochtorgan vereinfacht in eine Position gebracht werden. Durch Hinzugeben eines Stoffes zu der Schüttung, was vorzugsweise in dem formgebenden Körper erfolgt, wird die Viskosität derart geändert, dass ein anschließendes Einfüllen oder Einsetzen in dem bestimmungsgemäßen Verwendungsort erleichtert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung elektrostatisch behandelt wird. Mit der elektrostatischen Behandlung ist zumindest eine vorübergehende, d.h. temporäre, miteinander verbundene Schüttung erzeugbar, wodurch der daraus in der
formgebenden Form entstandene Körper auf einfache Weise hergestellt und anschließend in Position gehalten werden kann. Ein derartiger Verfahrensschritt lässt sich einfach automatisieren, was zu einer schnellen und kosteneffizienten Herstellung eines Dochtorgans führt.
Gemäß zumindest einer vorzugsweisen Ausführungsform wird die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung magnetisiert. Voraussetzung dafür ist, dass die Schüttung magnetisierbare Stoffe enthält, oder ihr alternativ magnetisierbare Stoffe zugesetzt werden. Durch das Magnetisieren lässt sich die Schüttung durch magnetische Kräfte in einer gewünschten Position halten und anschließend
weiterverarbeiten bzw. positionieren. Auch ein derartiger Verfahrensschritt lässt sich einfach automatisieren, was wiederum zu einer schnellen und kosteneffizienten Herstellung eines Dochtorgans führt.
Vorteilhafterweise wird die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung druckbeaufschlagt und/oder Temperatur zugeführt. Diese Art der Bildung einer miteinander verbundenen Schüttung kann vorzugsweise mit weiteren Schritten zur Herstellung des Dochtorgans kombiniert sein. Durch das Druckbeaufschlagen lassen sich z.B. störende Hohlräume aus der Schüttung beseitigen oder es führt zu einer Komprimierung der Körner bzw. Gesamtheit der Körner, wodurch der Grad der Porosität des Dochtorgans und/oder die Größe der Mikrokanäle in dem Dochtorgan gezielt hergestellt und beeinflusst werden können. Das Zuführen der Temperatur kann sowohl Wärme- als auch Kälteeintrag beinhalten. Die Temperaturzuführung kann auch nur in einem lokalen Bereich der Schüttung erfolgen, um bestimmte gewünschte Oberflächeneigenschaften zu erzeugen. Es lässt sich z.B. durch das Verschmelzen der Körner untereinander und/oder mit benachbarten Strukturen, beispielsweise dem formgebenden Körper, ein sicheres Rückhaltemittel für das Dochtorgan bilden, um das Dochtorgan in Position zu halten.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Dochtorgans als Modul erfolgt, derart, dass das Modul in einem
Herstellungsprozess automatisiert einer Verdampferkartusche und / oder einem
Inhalator zuführbar ist oder zugeführt wird. Damit ist die Herstellung des Dochtorgans sowie einer Verdampferkartusche und / oder eines Inhalators auf schnelle Weise möglich, was eine effiziente und kostengünstige Herstellung ermöglicht und zu konstanten qualitativen Eigenschaften führt.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zur Bildung des Dochtorgans eine Vielzahl granulatartiger Körner in wenigstens einen Teil des Aufnahmeraums eingebracht werden.
Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits überwiegend im Zusammenhang mit dem Einbringen der granulatartigen Körner in den formgebenden Körper beschrieben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Ein weiterer Vorteil des Einbringens der Körner in den Aufnahmeraum liegt in dem direkten Einbringen im
bestimmungsgemäßen Verwendungsort des Dochtorgans. Auf diese Weise kann ein weiterer Verfahrensschritt des Einsetzens bzw. des Anordnens in der
Verdampferkartusche oder im Inhalator vermieden werden. Ferner ergeben sich durch die direkte Anordnung im Aufnahmeraum, in dem weitere Bestandteile der
Verdampferkartusche angeordnet sein können, Vorteile durch das Ausgangsmaterial der granulatartigen Körner, die sich direkt an dort befindliche Bauteile anordnen lassen, wodurch kontinuierliche und definierte Förderbedingungen der Flüssigkeit geschaffen werden, und das hergestellte Dochtorgan konstante und reproduzierbare
Verdampfungsbedingungen sicherstellt.
Eine zweckmäßige Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Körner in den Aufnahmeraum als lose Schüttung erfolgt. In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt innerhalb des Aufnahmeraums ein
Ausbilden der losen Schüttung zu einer miteinander verbundenen Schüttung.
Gemäß zumindest einer vorzugsweisen Ausführungsform wird wahlweise der Schüttung zur Bildung der miteinander verbunden Schüttung ein Liquid zugegeben, oder die Schüttung wird in ein in dem Aufnahmeraum befindliches Liquid zur Bildung der miteinander verbunden Schüttung zugegeben.
Eine andere vorteilhafte Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aggregat zustand der Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung geändert wird.
Zweckmäßigerweise wird die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung elektrostatisch behandelt.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung magnetisiert.
Gemäß zumindest einer vorzugsweisen Ausführungsform wird die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung druckbeaufschlagt und/oder Temperatur zugeführt.
Die sich aus den zuvor erwähnten vorteilhaften Ausführungsformen ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung des Dochtorgans durch Einbringen der Körner in den formgebenden Körper beschrieben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Vorteilhafterweise wird die Schüttung in mindestens einen Bereich des
Aufnahmeraums eingebracht und dabei wird zumindest ein Teil der Schüttung in direktem Kontakt mit dem Heizorgan angeordnet. Dabei stellt das Heizorgan eine begrenzende Fläche des Aufnahmeraums dar. Eine direkte Anordnung des
Dochtorgans an das Heizorgan verhindert die Entstehung der unerwünschten Hohlräume. Hohlräume können zu einer thermisch isolierenden Dampfblasenbildung, dem so genannten Leidenfrosteffekt, führen, mit dem unerwünschten Effekt einer (lokalen) Überhitzung. Im Übrigen behindern Dampfblasen das Nachfördern des Fluids aus dem Dochtorgan in das Heizorgan. Diese Ausführungsform ermöglicht das einfache und zuverlässige Anordnen des Dochtorgans an das Heizorgan, wodurch ein zuverlässiger und konstanter Flüssigkeitstransport zwischen Dochtorgan und
Heizorgan sichergestellt ist. Es wird überdies kein weiterer Verfahrens- oder
Bearbeitungsschritt benötigt, um eine Anordnung an das Heizorgan vorzunehmen. In dem herkömmlichen Verfahren der Herstellung eines Dochtorgans ist in der Regel noch ein weiterer Verfahrensschritt und teilweise sogar das Einfügen eines
zusätzlichen Ausgleichsbauteils nötig, um das Dochtorgan in direktem Kontakt mit dem Heizorgan zu positionieren.
In einer zweckmäßigen Variante wird die Schüttung derart in dem Aufnahmeraum befestigt, dass bei einer Bewegung der Verdampferkartusche die Schüttung zumindest im Wesentlichen ortsstabil ist. Eine Befestigung bietet einen einfachen Schutz gegen ungewollte Positionsänderung oder ein Vereinzeln der zuvor miteinander verbundenen Körner der Schüttung. Die Zuverlässigkeit bei der Förderung von Flüssigkeit ist auf diese Weise für den Verwendungszeitraum gesichert. Ein Befestigen lässt sich mit einer Fülle an unterschiedlichen Methoden auf einfache Art realisieren.
Vorzugsweise wird dafür das Dochtorgan mit einem Befestigungsmittel in der gewünschten Anordnung gehalten. Das Befestigungsmittel ermöglicht zum einen eine automatisierte Montage/Herstellung der Verdampferkartusche, also insbesondere das automatische Positionieren des Dochtorgans im Bereich der Zugangsöffnung, und zum anderen das Halten der Position des granulären Dochtorgans im Bereich der
Zugangsöffnung.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das
Befestigungsmittel mechanischer Art ist, derart, dass aus Komponenten der
Verdampferkartusche oder Teilen davon der Aufnahmeraum mit einer Öffnung zum Einbringen des granulären Dochtorgans gebildet und die Öffnung mit einem
Abdeckelement verschlossen ist. Die Schüttung füllt dazu vorzugsweise den
Aufnahmeraum maximal aus, insbesondere ohne nicht Mikrokanäle bildende
Hohlräume und/oder Spalte, so dass sich das Dochtorgan selbständig und unabhängig von Fertigungstoleranzen an nahezu jede beliebige Form der Umgebung anpasst. Durch die Schüttung der Körner füllen diese die unerwünschten Hohlräume und Spalte aus, indem die Körner aneinander liegen und bilden dadurch und/oder durch die eigene Porosität Mikrohohlräume und insbesondere Mikrokanäle.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass durch das Befestigen der Schüttung in dem Aufnahmeraum die mindestens initial kapillare Förderung der Flüssigkeit aufrechterhalten wird. Damit muss nicht nachträglich in einem weiteren Verfahrensschritt die mindestens initial kapillare Förderung durch geeignete Maßnahmen hergestellt werden. Das Befestigen hindert somit nicht die ursprüngliche Funktionalität des Dochtorgans, womit ein zuverlässiger Einsatz gewährleistet ist.
Eine zweckmäßige Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Dochtorgans in einem Herstellungsprozess automatisiert erfolgt. Damit ist eine schnelle und zuverlässige Option gegeben das Dochtorgan in großen Stückzahlen in planbar ablaufenden Vorgängen herzustellen, wodurch eine effiziente und
kostengünstige Herstellung erfolgen kann.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Anordnung eines Dochtorgans der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Einbringen des Dochtorgans als Modul in den Aufnahmeraum oder in einen Bereich des Aufnahmeraums erfolgt. Das Einbringen des Dochtorgans als Modul ermöglicht die Herstellung einer
Verdampferkartusche, die konstante und reproduzierbare Verdampfungsbedingungen aufweist.
Gemäß zumindest einer vorzugsweisen Ausführungsform wird das Dochtorgans als Modul derart in dem Aufnahmeraum befestigt, dass bei einer Bewegung der Ver dampferkartusche die Schüttung zumindest im Wesentlichen ortsstabil ist. Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der Befestigung des Dochtorgans im Aufnahmeraum beschrieben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass durch das Befestigen des Dochtorgans als Modul in dem Aufnahmeraum die mindestens initial kapillare Förderung der Flüssigkeit aufrechterhalten wird. Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits ebenfalls im Zusammenhang mit der Befestigung des
Dochtorgans im Aufnahmeraum beschrieben, weshalb zur Vermeidung von
Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Eine zweckmäßige Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung und/oder das Befestigen des Dochtorgans als Modul in der Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators in einem automatisierten Herstellungsprozess erfolgt. Damit ist eine schnelle und zuverlässige Option gegeben, eine Verdampferkartusche bzw. einen Inhalator in großen Stückzahlen in planbar ablaufenden Vorgängen herzustellen, wodurch eine effiziente und kostengünstige Herstellung erfolgt.
Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung sowie der Anordnung eines Dochtorgans unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Dochtorgans im Teilschnitt, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer
Verdampferkartusche mit einem Dochtorgan im Teilschnitt.
Das Dochtorgan zur Anordnung in einer Verdampferkartusche als Bestandteil eines Inhalators dient zur Förderung von Flüssigkeit, um ein Inhalieren von mit Wrkstoffen, z.B. Nikotin, angereichertem Dampf und/oder Aerosolen aus Flüssigkeiten vornehmen zu können und ist entsprechend im Zusammenhang mit einer E-Zigarette beschrieben. Die Verdampferkartusche und der Inhalator sind in gleicher weise zum Inhalieren von mit medizinischen Wirkstoffen angereichertem Dampf aus pharmazeutischen und/oder nahrungsergänzenden Produkten einsetzbar. Der Herstellungsprozess sowie die Anordnung eines Dochtorgans sind sowohl manuell als auch automatisierbar möglich.
Die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Weiterbildungen stellen für sich betrachtet oder in Kombination miteinander bevorzugte Ausführungsformen dar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Merkmale, die in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder der Zeichnung zusammengefasst oder in einer gemeinsamen Ausführungsform beschrieben sind, auch funktional eigenständig die Erfindung weiterbilden können.
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten Dochtorgans 10 dargestellt. Ein Dochtorgan 10 zur Anordnung in einer Verdampferkartusche 11 (siehe Fig. 2) als Bestandteil eines - in den
Zeichnungen nicht gezeigten - Inhalators ist bereitgestellt. Das Dochtorgan 10 ist dabei flüssigkeitspermeabel ausgebildet, derart, dass eine Flüssigkeit mindestens initial kapillar durch das Dochtorgan 10 förderbar ist. Das Dochtorgan 10 wird durch
Einbringen einer - in den Zeichnungen nur als vereinzelt dargestellte, angedeutete - Vielzahl dicht aneinander liegender granulatartiger Körner 12 in einen formgebenden Körper 13 gebildet. Der formgebende Körper 13 kann beispielsweise ein Abschnitt in einer Kartusche sein oder eine Form zur Herstellung des Dochtorgans 10 als Modul.
In der Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten Dochtorgans dargestellt. Die dargestellte Verdampferkartusche 11 umfasst einen Hohlkörper 14 mit einem durchgängigen Strömungskanal 15 sowie einen Vorratstank 16 zum Bevorraten von Flüssigkeit, wobei der Vorratstank 16 mindestens eine Zugangsöffnung 17 zum Strömungskanal 16 aufweist und im Bereich jeder Zugangsöffnung 17 eine sich über die gesamte Zugangsöffnung 17 erstreckende Verdampfereinheit 18 angeordnet ist, die das Dochtorgan 10 und ein Heizorgan 19 aufweist, wobei das Dochtorgan 10 sowie die gesamte Verdampfereinheit 18 flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass die Flüssigkeit mindestens initial kapillar aus dem Vorratstank 16 durch die Verdampfereinheit 18 in Richtung des Strömungskanals 15 förderbar ist. Dabei wird das Dochtorgan 10 durch Einbringen der - in den Zeichnungen nur als vereinzelt dargestellte - Vielzahl granulatartiger Körner 12 in einen Aufnahmeraum 20 gebildet.
Das Einbringen der Körner 12 kann sowohl in den formgebenden Körper 13 als auch in den Aufnahmeraum 20 im Wesentlichen auf analoge Weise erfolgen. Bei einem Einbringen der Körner 12 in den formgebenden Körper 13 wird das daraus hergestellte Dochtorgan 10 regelmäßig in einem weiteren Verfahrensschritt einem entsprechenden Bauteil einer Verdampferkartusche 11 zugeführt. Sofern das Einbringen der Körner 12 direkt in den Aufnahmeraum 20 einer Verdampferkartusche 11 erfolgt, befindet sich das daraus gebildete Dochtorgan 10 in der Regel bereits in dem
bestimmungsgemäßen Verwendungsort.
Der formgebende Körper 13 oder der Aufnahmeraum 20 kann jede beliebige Form und/oder Kontur aufweisen. Im Beispiel der Fig. 1 ist der formgebende Körper 13 z.B. durch umlaufende Wandelemente 21 sowie ein Bodenelement 22 begrenzt. Der Aufnahmeraum 20 in Fig. 2 ist ebenfalls durch umlaufende Wandelemente 21 sowie ein Bodenelement 22 begrenzt, wobei in der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 2 das Bodenelement 22 durch das Heizorgan 19 gebildet ist. Die Körner 12 werden als Schüttung in den formgebenden Körper 13 oder den Aufnahmeraum 20 eingebracht. Die eingebrachte Schüttung wird durch die Wandelemente 21 sowie das
Bodenelement 22 bzw. das Heizorgan 19 jeweils in der Ausdehnung begrenzt, weshalb die Formgebung des Dochtorgans 10 aufgrund der Kontur der jeweiligen Wand- und Bodenelemente 21 , 22 beeinflusst wird. Bei einer Anordnung der Schüttung auf das Heizorgan 19 in dem Aufnahmeraum 20 ist zumindest ein Teil der Körner 24 in direktem Kontakt mit zumindest einem Teil des Heizorgans 19 angeordnet.
Das Einbringen der Körner 12 in den formgebenden Körper 13 oder in den
Aufnahmeraum 20 erfolgt vorzugsweise als lose Schüttung. Die Körner 12 der
Schüttung können hinsichtlich ihrer Materialauswahl und/oder ihrer Größe gleich und/oder ungleich ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform können die Körner 12 auch als miteinander verbundene Schüttung in den formgebenden Körper 13 oder in den Aufnahmeraum 20 eingebracht werden. Dafür werden die Körner 12 in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt vorzugsweise mit einem Liquid versetzt und anschließend beispielsweise pastös in den formgebenden Körper 13 oder in den Aufnahmeraum 20 eingebracht. Die Schüttung kann ferner mit weiteren Zusatz- oder Hilfsstoffen versetzt sein, in unterschiedlichen Aggregatszuständen, mittels thermischer Behandlung oder durch vorgeschaltete Behandlung der Körner 12 in den
formgebenden Körper 13 oder in den Aufnahmeraum 20 eingebracht werden.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die lose Schüttung der Körner 12 innerhalb des formgebenden Körpers 13 oder des Aufnahmeraums 20 zu einer miteinander verbunden Schüttung ausgebildet werden, so dass auf diese Weise das Dochtorgan 10 gebildet wird. Die Körner 12 zur Erzeugung der Schüttung können die gleiche Größe aufweisen, also in einem Größenbereich liegen. Die Körner 12 können jedoch unterschiedliche Größen, also in unterschiedlichen Größenbereichen liegen. Bevorzugt beträgt die Korngröße zwischen 0,1 pm und 2mm und besonders bevorzugt zwischen 3pm und 300pm. Rein beispielhaft können alle Körner 12 in einem Größenbereich zwischen 50pm und 100pm (entspricht einem Größenbereich) liegen. Die Körner 12 eines Dochtorgans 10 können aber auch innerhalb des formgebenden Körpers 13 oder des Aufnahmeraum 20 unterschiedliche Korngrößen aufweisen. Insbesondere kann die Korngröße bei dem Einbringen der Körner 12 in den Aufnahmeraum 20 in Richtung des Strömungskanals 15 lokal unterschiedliche Korngrößen aufweisen. So können dem Vorratstank 16 nahestehende Schichten des Dochtorgans 10 Körner 12 mit einer Korngröße von z.B. 200pm bis 300pm (entspricht einem Größenbereich) aufweisen, während dem
Strömungskanal 15 nahestehende Schichten des Dochtorgans 10 Körner 12 mit einer Korngröße von z.B. 50pm bis 100pm (entspricht einem Größenbereich) aufweisen. Durch die Wahl der Korngrößen und der jeweiligen Verteilung z.B. in Schichten mit Körnern 12 unterschiedlicher Größenbereiche lässt sich u.a. der Strömungswiderstand des Dochtorgans 10 individuell, letztlich sogar auch erst bei der Schüttung, einstellen. Durch die Auswahl der eingesetzten Korngrößen in einem Dochtorgan 10 lässt sich ein individueller Porengradient für das Dochtorgan 10 einstellen. Die maximale Korngröße liegt in Abhängigkeit der Fließeigenschaft der jeweils zu fördernden Flüssigkeit jeweils außerhalb einer die kapillare Förderung ausschließenden Größe. Anders ausgedrückt dürfen die Körner 12 nur so groß sein, dass sie als Dochtorgan 10 noch eine kapillare Wirkung erzeugen.
Alle Körner 12 können aus demselben Material bestehen. Die Körner 12 können jedoch auch aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien bestehen.
Vorzugsweise bestehen die Körner 12 aus Sand (Quarz) und/oder Graphit. Als
Materialien kommen aber auch diverse andere Materialien oder Materialmischungen in Frage. Bevorzugte Materialien für die Körner 12 sind z.B. PEEK-Granulat
(Polyetheretherketon-Granulat), PEK-Granulat (Polyetherketon-Granulat), PA-Pulver, VM17-Granulat, Glas, Steatit, Siliziumdioxid, Lignin, Aerogel, Viton, Silikon, Asche, Charcoal, Betonit, Zeolith, Diatomit, Magnesiumsilikat, Korund, Kieselgur, gemahlener Porphyr sowie Mischungen daraus. Besonders bevorzugt bestehen die Körner 12 eines Dochtorgans 10 ausgehend vom Vorratstank 16 in Richtung des
Strömungskanals 15 lokal aus unterschiedlichen Materialien. Als lokale Anordnung ist z.B. ein schichtweiser Aufbau von Körnern 12 aus jeweils gleichem Material zu verstehen.
Durch die Auswahl der Materialien der Körner 12 eines Dochtorgans 10 lassen sich verschiedene Eigenschaften des Dochtorgans 10 einstellen. Beispielsweise können Körner 12 mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten eingesetzt werden. Besonders bevorzugt nimmt die Wärmeleitfähigkeit der Körner 12 ausgehend vom Vorratstank 16 in Richtung des Strömungskanals 15 kontinuierlich oder schritt- bzw. schichtweise zu. Eine besonders wärmeleitfähige Schicht kann z.B. im Grenzbereich zum
Strömungskanal 15 gebildet sein, während in Richtung des Vorratstanks 16 eine Schicht mit nur geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Die unterschiedliche
Materialauswahl der Körner 12 führt auch dazu, dass die Körner 12 z.B. kompressibel ausgebildet sein können. In Abhängigkeit der Größe des Anpressdruckes, mit dem die Körner 12 z.B. in den formgebenden Körper 13 oder in den Aufnahmeraum 20 eingebracht werden, kann durch elastische Verformung aktiv Einfluss auf die Größe der Poren einzelner Körner 12 oder benachbarter Körner 12 genommen werden.
Es lassen sich auch mehrschichtige Dochtorgane 10 bilden. In einer Ausführungsform kann eine erste Schicht mit Körnern 12 einer ersten Kornart gebildet sein. Eine zweite Schicht ist mit Körnern 12 einer zweiten Kornart gebildet. Eine dritte Schicht ist wieder mit der ersten Kornart gebildet. Die Körner 12 der zweiten Kornart in der mittleren Schicht weisen eine spezifische Eigenschaft auf, die z.B. mittels eines Mikrocontrollers einer - in den Zeichnungen nicht gezeigten - Steuereinheit detektierbar ist. Während des Betriebs der Verdampferkartusche 11 führt z.B. eine Änderung der Benetzung der Körner 12 in der zweiten Schicht zu einer detektierbaren Änderung der spezifischen Eigenschaft der zweiten Kornart. Über einen - in den Zeichnungen nicht gezeigten - Mikrocontroller, der z.B. ein Sensor sein kann, wird diese Änderung detektiert. Mittels der Steuereinheit kann dann in den Verdampfungsprozess regelnd eingegriffen werden.
Es lassen sich auch Dochtorgane 10 bilden, indem in einer Ausführungsform mindestens ein Liquid während des Herstellungsvorgangs zu den Körnern 12 zugefügt wird, oder in einer weiteren Ausführungsform die Körner 12 einem Liquid zugefügt werden. Das Liquid kann beispielsweise aus der zu fördernden bzw. zu
verdampfenden Flüssigkeit bestehen, die beispielsweise Glycerin, Propylenglycol und ggf. weitere Wirkstoffe und/oder Geschmacksstoffe enthält, oder kann ein Hilfsstoff zur Erzeugung einer miteinander verbundenen Schüttung sein. Weiterhin lässt sich die Schüttung aufgrund eines zugeführten Liquids auf einfache Art und Weise miteinander verbinden, und in einer weiteren Ausführungsform, beispielsweise durch Gefrieren, in dem Aggregatzustand verändern. Eine Bearbeitung der Schüttung kann beispielsweise auch durch ein Verpressen der Körner 12, durch ein zumindest oberflächliches Erhitzen der Schüttung oder durch Druckbeaufschlagung der Schüttung erfolgen.
Die Körner 12 des Dochtorgans 10 können gleiche oder unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Die Körner 12 können beispielsweise nadelförmig, kugelförmig, in der Form eines Reiskorns oder auch dreieckig oder unregelmäßig sein. Die Körner 12 können abgerundete Kanten aufweisen oder scharfkantig ausgebildet sein. Unter dem Begriff„Körner“ werden ausdrücklich keine faserigen Elemente verstanden, also keine dünnen, feinen, fadenförmigen Gebilde. In Abhängigkeit der jeweiligen Form oder Kombination von Formen der Körner 24 und deren Korngröße können z.B.
longitudinale und/ oder sphärische Poren gebildet sein. Die Poren können auch unregelmäßig ausgebildet sein. Die Körner 12 und somit die Schüttung können auch mindestens teilweise magnetisch oder elektrostatisch behandelt werden oder sein. Dadurch lassen sich die Körner 12 z.B. während des Einbringens/Schüttens oder nach dem Schüttvorgang in dem formgebenden Körper 13 bzw. dem Aufnahmeraum 20 durch Anlegen eines externen Magnetfeldes bzw. einer elektrostatischen Ladung in gewünschte Ausrichtungen ausrichten. Mit der Möglichkeit der Ausrichtung der Körner 12, z.B. können nadelförmige Körner 12 senkrecht zum Strömungskanal 15
ausgerichtet werden, lassen sich die Eigenschaften des Dochtorgans 10 individuell bestimmen, um das Dochtorgan 10 z.B. als Rückschlagventil oder als Steuerventil einsetzen zu können.
Weiterhin kann nach dem Anordnen des Dochtorgans 10 in der Verdampferkartusche 11 die miteinander verbundene Schüttung wieder in eine lose Schüttung gebracht werden. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn die dafür eingesetzten externen Einflüsse, wie das Ändern des Aggregatzustands, das Magnetisieren, das
elektrostatische Behandeln etc., nur temporär zu einem miteinander Verbinden der Schüttung geführt haben. Auf diese Weise kann das Dochtorgan 10 passgenau in dem Aufnahmeraum 20 positioniert und das Einsetzen bzw. das Einfüllen erleichtert werden. Ferner können gegebenenfalls vorhandene Lücken oder Spalte durch die vereinzelten Körner 12 gefüllt werden, was zu einem zuverlässigeren Flüssigkeitstransport innerhalb der Verdampfereinheit 18 führt.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist ferner ein in dem Aufnahmeraum 20 befestigtes Dochtorgan 10 gezeigt. Dazu wird das Dochtorgan 10, das beispielsweise in loser oder miteinander verbundener Schüttung vorliegen kann, mittels einer
Befestigung gesichert. Auf diese Weise ist bei einer Bewegung der
Verdampferkartusche 11 die Schüttung der Körner 12 zumindest im Wesentlichen ortsstabil. Die Sicherung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Besonders einfach ist die mechanische Sicherung, beispielsweise durch ein Deckelelement 23. Optional sind aber auch chemische, elektrostatische, pneumatische oder magnetische
Sicherungen einsetzbar. Alle Sicherungen sind jedoch in Richtung des Vorratstanks 16 flüssigkeitspermeabel ausgebildet und gewährleisten die Flüssigkeitskopplung zwischen dem Vorratstank 16 und dem Heizorgan 19. Mittels der Befestigung der Schüttung in dem Aufnahmeraum 20 wird die mindestens initial kapillare Förderung der Flüssigkeit aufrechterhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Dochtorgans 10 als - in den Zeichnungen nicht gezeigtes - Modul derart, dass das Modul in einem - in den Zeichnungen nicht gezeigten - Herstellungsprozess automatisiert einer
Verdampferkartusche 11 und/oder einem Inhalator zuführbar ist oder zugeführt wird. Ferner kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Anordnung und/oder das Befestigten des Moduls in einem Herstellungsprozess erfolgen. Dazu wird das gebildete Modul vorzugsweise mittels einer weiteren Vorrichtung sowie eines weiteren Verfahrensschritts dem Aufnahmeraum 20 einer Verdampferkartusche 11 zugeführt. Das Modul kann beispielsweise in dem Aufnahmeraum 20 verklebt, eingeschraubt, eingedrückt oder mittels eines Deckelelements 23 fixiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans (10) zur Anordnung in einer Ver dampferkartusche (11) als Bestandteil eines Inhalators, wobei das Dochtorgan (10) flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass eine Flüssigkeit mindestens initial kapillar durch das Dochtorgan (10) förderbar ist, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t , dass das Dochtorgan (10) durch Einbringen einer Vielzahl granulatartiger Körner (12) in einen formgebenden Körper (13) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Körner (12) in den formgebenden Körper (13) als lose Schüttung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des formgebenden Körpers (13) ein Ausbilden der losen Schüttung zu einer miteinander verbundenen Schüttung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise der Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung ein Liquid zugegeben wird, oder die Schüttung in ein in dem formgebenden Körper (13) befindliches Liquid zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aggregatzustand der Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung geändert wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung elektrostatisch behandelt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung magnetisiert wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung druckbeaufschlagt und/oder Temperatur zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet , dass die Herstellung des Dochtorgans (10) als Modul erfolgt, derart, dass das Modul in einem Herstellungsprozess automatisiert einer Verdampferkartusche (11) und/oder einem Inhalator zuführbar ist oder zugeführt wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Dochtorgans (10) zur Anordnung in einer Ver dampferkartusche (11) als Bestandteil eines Inhalators, wobei die
Verdampferkartusche (11) einen Hohlkörper (14) mit einem Strömungskanal (15), einen Vorratstank (16) zum Bevorraten von Flüssigkeit, der mindestens eine Zugangsöffnung (17) zum Strömungskanal (15) aufweist, sowie einen
Aufnahmeraum (20) zum Aufnehmen einer Verdampfereinheit (11) umfasst, die das Dochtorgan (10) und ein Heizorgan (19) aufweist, wobei die
Verdampfereinheit (18) flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass Flüssigkeit mindestens initial kapillar aus dem Vorratstank (16) durch die Verdampfereinheit (18) in Richtung des Strömungskanals (15) förderbar ist, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t , dass zur Bildung des Dochtorgans (10) eine Vielzahl granulatartiger Körner (12) in wenigstens einen Teil des
Aufnahmeraums (20) eingebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Körner (12) in den Aufnahmeraum (20) als lose Schüttung erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Aufnahmeraums (20) ein Ausbilden der losen Schüttung zu einer miteinander verbundenen Schüttung erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise der Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung ein Hilfsstoff zugegeben wird, oder die Schüttung in ein in dem Aufnahmeraum (20) befindlichen Hilfsstoff zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung zugegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aggregatzustand der Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen
Schüttung geändert wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung elektrostatisch behandelt wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung magnetisiert wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung zur Bildung der miteinander verbundenen Schüttung druckbeaufschlagt und/oder Temperatur zugeführt wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung in mindestens einen Bereich des Aufnahmeraums (20) eingebracht wird und dabei zumindest ein Teil der Schüttung in direktem Kontakt mit dem Heizorgan (19) angeordnet wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schüttung derart in dem Aufnahmeraum (20) befestigt wird, dass bei einer Bewegung der Verdampferkartusche (11) die Schüttung zumindest im Wesentlichen ortsstabil ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch das
Befestigen der Schüttung in dem Aufnahmeraum (20) die mindestens initial kapillare Förderung der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Dochtorgans (10) in einem
Herstellungsprozess automatisiert erfolgt.
22. Verfahren zur Anordnung eines nach Anspruch 9 hergestellten Dochtorgans
(10) als Modul in einer Verdampferkartusche (11) als Bestandteil eines Inhala tors, wobei die Verdampferkartusche (11) einen Hohlkörper (14) mit einem Strömungskanal (15), einen Vorratstank (16) zum Bevorraten von Flüssigkeit, der mindestens eine Zugangsöffnung (17) zum Strömungskanal (15) aufweist, sowie einen Aufnahmeraum (20) zum Aufnehmen einer Verdampfereinheit
(18) umfasst, die das Dochtorgan (10) und ein Heizorgan (19) aufweist, wobei die Verdampfereinheit (18) flüssigkeitspermeabel ausgebildet ist, derart, dass Flüssigkeit mindestens initial kapillar aus dem Vorratstank (16) durch die Verdampfereinheit (18) in Richtung des Strömungskanals (15) förderbar ist, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t , dass das Einbringen des Dochtorgans (10) als Modul in den Aufnahmeraum (20) oder in einen Bereich des
Aufnahmeraums (20) erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Dochtorgan (10) als Modul derart in dem Aufnahmeraum (20) befestigt wird, dass bei einer
Bewegung der Verdampferkartusche (11) die Schüttung zumindest im
Wesentlichen ortsstabil ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass durch das
Befestigen des Dochtorgans (10) als Modul in dem Aufnahmeraum (20) die mindestens initial kapillare Förderung der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anordnung und/oder das Befestigen des Docht- organs (10) als Modul in der Verdampferkartusche (11) als Bestandteil eines
Inhalators in einem automatisierten Herstellungsprozess erfolgt.
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