DE69935728T2

DE69935728T2 - Aerosolerzeuger und Verfahren zur Herstellung eines Aerosolerzeugers

Info

Publication number: DE69935728T2
Application number: DE69935728T
Authority: DE
Inventors: Kenneth A. Midlothian COX; Timothy Paul Richmond BEANE; William R. Richmond SWEENEY; Walter A. Chesterfield NICHOLS; F. Murphy Glen Allen SPRINKEL
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: JP2008286801A; RU2232032C2; WO2000021598A1; WO2000021598A9; IL142169A0; ZA200102509B; US20040050383A1; IL142169A; US6516796B1; WO2000021598A8; CA2347536C; NO20053331D0; EP1126892A4; CN1283326C; CA2602426A1; US6557552B1; ATE358508T1; US7117867B2; AU757509B2; US6234167B1

Description

Allgemeiner Stand der Technik und Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Aerosolerzeuger und insbesondere Aerosolerzeuger, die in der Lage sind, Aerosole ohne Druckgastreibmittel zu erzeugen, und Verfahren zur Herstellung und Verwendung solcher Aerosolerzeuger. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem allgemein Dosierventile in Inhalatoren und insbesondere Dosierventile, die ein vorgegebenes Volumen in Inhalatoren abgeben, die Aerosolerzeuger enthalten, die in der Lage sind, Aerosole ohne Druckgastreibmittel zu erzeugen.
Aerosole sind in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen von Nutzen. Zum Beispiel ist es oft wünschenswert, Atmungsbeschwerden mittels Aerosolsprays zu behandeln oder Arzneien mittels Aerosolsprays zu verabreichen, die aus fein verteilten Flüssigkeits- und/oder Feststoffteilchen, zum Beispiel Pulver, Medikamenten usw., bestehen, die in die Lunge eines Patienten inhaliert werden. Aerosole werden ebenfalls für Zwecke verwendet wie zum Beispiel, einen gewünschten Duft in Räumen zu erzeugen, Düfte auf die Haut aufzutragen und Farbe und Schmierstoffe abzugeben.
Es sind verschiedene Techniken zum Erzeugen von Aerosolen bekannt. Zum Beispiel offenbaren die US-Patente Nr. 4,811,731 und Nr. 4,627,432 beide Vorrichtungen zum Verabreichen von Medikamenten an Patienten, wobei eine Kapsel mit einer Nadel durchstochen wird, um ein Medikament in Pulverform abzugeben. Ein Benutzer inhaliert dann das freigesetzte Medikament durch eine Öffnung in der Vorrichtung. Zwar mögen solche Vorrichtungen zur Verwendung bei der Abgabe von Medikamenten in Pulverform akzeptabel sein, doch sie eignen sich nicht zur Abgabe von Medikamenten in flüssiger Form. Die Vorrichtungen sind natürlich ebenso wenig zur Abgabe von Medikamenten an Personen geeignet, denen es schwer fällt, einen ausreichenden Luftstrom durch die Vorrichtung hindurch zu erzeugen, um die Medikamente richtig zu inhalieren, wie zum Beispiel Asthmatiker. Die Vorrichtungen eignen sich ebenfalls nicht zur Abgabe von Materialien in anderen Anwendungen als der Medikamentenabgabe.
Eine andere allgemein bekannte Technik zum Erzeugen eines Aerosols beinhaltet die Verwendung einer von Hand betätigten Pumpe, die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zieht und durch eine kleine Düsenöffnung drängt, um einen feinen Sprühnebel zu erzeugen. Ein Nachteil solcher Aerosolerzeuger, wenigstens bei Medikamentenabgabeanwendungen, ist die Schwierigkeit, das Inhalieren und das Pumpen richtig aufeinander abzustimmen. Weil aber solche Aerosolerzeuger vor allem dazu neigen, große Teilchen zu erzeugen, wird ihre Verwendung als Inhalatoren beeinträchtigt, weil große Teilchen im Allgemeinen nicht sehr weit in die Lunge vordringen.
Eine der weiter verbreiteten Techniken zum Erzeugen eines Aerosols, das flüssige oder Pulverteilchen enthält, beinhaltet die Verwendung eines verdichteten Treibmittels, das oft einen Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) oder Methylchloroform enthält, um ein Material – in der Regel nach dem Venturi-Prinzip – mitzureißen. Zum Beispiel werden Inhalatoren, die verdichtete Treibmittel, wie zum Beispiel Druckgas, zum Mitreißen eines Medikaments enthalten, oft durch Drücken eines Tasters betätigt, um einen kurzen Sprühstoß des verdichteten Treibmittels freizusetzen. Das Treibmittel reißt das Medikament mit, wenn das Treibmittel über den Medikamentenvorrat strömt, so dass das Treibmittel und das Medikament durch den Benutzer inhaliert werden können. Da das Medikament durch das Treibmittel ausgetrieben wird, eignen sich solche auf Treibmittel basierenden Anordnungen gut für Personen, die Schwierigkeiten beim Inhalieren haben. Trotzdem haben Aerosole, die durch auf Treibmittel basierenden Anordnungen erzeugt werden, Teilchen, die zu groß sind, um ein tiefes Vordringen in die Lunge zu gewährleisten.
Bei auf Treibmittel basierenden Anordnungen kann es jedoch vorkommen, dass ein Medikament nicht richtig in die Lunge eines Patienten gelangt, wenn ein Benutzer darauf angewiesen ist, das Drücken eines Betätigungselements, wie zum Beispiel eines Tasters, zeitlich auf die Inhalation abzustimmen. Des Weiteren sind solche Anordnungen im Allgemeinen schlecht zur Abgabe von Materialien in großen Mengen. Obgleich auf Treibmittel basierende Aerosolerzeuger ein weites Anwendungsgebiet haben, wie zum Beispiel als Antiperspirant- und Deodorant-Sprays und Sprühfarben, ist ihr Einsatz oft wegen der allgemein bekannten Umweltschädlichkeit von FCKWs und Methylchloroform eingeschränkt, die zu den gängigsten Treibmitteln gehören, die in Aerosolerzeugern dieses Typs verwendet werden.
In Arzneistoffabgabeanwendungen ist es in der Regel wünschenswert, ein Aerosol zu erzeugen, das durchschnittliche Massemedian-Teilchendurchmesser von weniger als 2 Mikrometern aufweist, um ein tiefes Vordringen in die Lunge zu unterstützen. Die meisten bekannten Aerosolerzeuger sind nicht in der Lage, Aerosole mit durchschnittlichen Massemedian-Teilchendurchmessern von weniger als 2 bis 4 Mikrometern zu erzeugen. Es ist ebenfalls wünschenswert, bei bestimmten Arzneistoffabgabeanwendungen Medikamente mit hohen Strömungsraten, zum Beispiel mehr als 1 Milligramm je Sekunde, abzugeben. Die meisten bekannten Aerosolerzeuger, die zur Arzneistoffabgabe geeignet sind, sind nicht in der Lage, solche hohen Strömungsraten im Größenbereich von 0,2 bis 2,0 Mikrometern abzugeben.
Das US-Patent Nr. 5,743,251 wird für die vorliegende Erfindung als der nächstliegende Stand der Technik angesehen und offenbart einen Aerosolerzeuger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, zusammen mit bestimmten Funktionsprinzipien und Materialien, die in einem Aerosolerzeuger verwendet werden, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Aerosols und ein Aerosol. Der im Patent '251 offenbarte Aerosolerzeuger stellt eine signifikante Verbesserung gegenüber den früheren Aerosolerzeugern dar, wie zum Beispiel jenen, die als Inhalatoren verwendet werden. Es ist wünschenswert, einen Aerosolerzeuger herzustellen, der tragbar und einfach anzuwenden ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Aerosolerzeuger eine Durchflussstrecke wie zum Beispiel eine Röhre mit einem Einlass und einem Auslass, eine Heizung, die relativ zu der Durchflussstrecke angeordnet ist, um mindestens einen Abschnitt der Durchflussstrecke zu beheizen, eine Quelle eines zu verdampfenden Materials, wobei der Einlass der Durchflussstrecke in Strömungsverbindung mit der Materialquelle steht, und ein Ventil, das funktional zwischen der Materialquelle und der Durchflussstrecke angeordnet ist, wobei das Ventil geöffnet und geschlossen werden kann, um die Strömungsverbindung zwischen der Quelle und dem Auslass der Durchflussstrecke zu öffnen und zu schließen. Es ist eine Druckbeaufschlagungsanordnung vorhanden, um zu veranlassen, dass Material in der Materialquelle aus der Materialquelle in die Durchflussstrecke eingeleitet wird, wenn sich das Ventil in einer geöffneten Position befindet. Es ist eine Stromquelle zum Betreiben der Heizung und für das Ventil vorhanden, und es ist eine Steuereinheit zum Steuern der Stromversorgung von der Stromquelle zu der Heizung und dem Ventil vorhanden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfin dung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Aerosolerzeugers offenbart. Gemäß dem Verfahren ist eine Heizung relativ zu einer Durchflussstrecke angeordnet, um die Durchflussstrecke zu beheizen, wobei die Durchflussstrecke einen Einlass und einen Auslass aufweist. Der Einlass der Durchflussstrecke ist mit einer Quelle eines zu verdampfenden Materials verbunden. Ein öffnungs- und schließfähiges Ventil ist zwischen der Materialquelle und der Durchflussstrecke angeordnet. Es ist eine Druckbeaufschlagungsanordnung vorhanden, um zu veranlassen, dass Material in der Materialquelle aus der Materialquelle in die Durchflussstrecke eingeleitet wird, wenn sich das Ventil in einer geöffneten Position befindet. Das Ventil ist mit einer Stromquelle verbunden, um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Die Heizung ist mit der Stromquelle verbunden. Die Stromquelle ist mit einer Steuereinheit zum Steuern einer Stromversorgung von der Stromquelle zu der Heizung und dem Ventil verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols offenbart. Gemäß dem Verfahren wird ein erstes Signal, das die Absicht eines Benutzers anzeigt, ein Aerosol zu erzeugen, erzeugt und zu einer Steuereinheit gesendet. Mit der Steuereinheit und in Reaktion auf das erste Signal wird ein zweites Signal an eine Stromquelle gesendet, um die Stromquelle zu veranlassen, ein öffnungs- und schließfähiges Ventil zu öffnen, wobei das Ventil zwischen einer Quelle eines zu verdampfenden Materials und einer Durchflussstrecke angeordnet ist, wobei ein Öffnen des Ventils es ermöglicht, dass Material in der Materialquelle aus der Materialquelle und in die Durchflussstrecke fließt. Material aus der Materialquelle wird somit veranlasst, aus der Materialquelle und in die Durchflussstrecke zu fließen. Mit der Steuereinheit und in Reaktion auf das erste Signal wird ein drittes Signal zu der Stromquelle gesendet, um Strom zu einer Heizung zu leiten, die relativ zu der Durchflussstre cke angeordnet ist, um die Durchflussstrecke zu beheizen. Material aus der Materialquelle wird in der Durchflussstrecke mit der Heizung auf eine Verdampfungstemperatur erwärmt, so dass sich das Material verdampft und sich aus einem Auslass der Durchflussstrecke hinaus ausdehnt.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Dosiervorrichtung in einem Inhalator bereit, die eine druckbeaufschlagte Quelle eines mit einem Medikament angereicherten Fluids und eine Dosierkammer in Strömungsverbindung mit der druckbeaufschlagten Fluidquelle aufweist. Die Dosierkammer ist dafür konfiguriert, ein vorgegebenes Fluidvolumen in einer beheizten Durchflussstrecke in einem Inhalator abzugeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Dosiervorrichtung ist die Dosierkammer ein Drehschieber, der eine Bohrung und ein Verdrängungselement enthält, das innerhalb der Bohrung angeordnet ist. Das Verdrängungselement kann aus einer ersten Position, in der das Fluid in einen Beladungsabschnitt der Bohrung geladen wird, in eine zweite Position, in der das vorgegebene Fluidvolumen aus der Bohrung herausgedrückt wird, bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Dosiervorrichtung enthält die Dosiervorrichtung einen Abgabedurchgang, der einen elastischen Abschnitt enthält. Die Dosierkammer befindet sich in dem elastischen Abschnitt des Abgabedurchgangs. Der elastische Abschnitt des Abgabedurchgangs wird zusammengedrückt, um ein vorgegebenes Flüssigkeitsvolumen auszustoßen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält der Inhalator vorzugsweise einen Aerosolerzeuger, wobei eine Durchflussstrecke einen Einlass und einen Auslass und eine druckbeaufschlagte Fluidquelle aufweist, wobei eine Heizung relativ zu der Durchflussstrecke angeordnet ist, um mindestens einen Abschnitt der Durchflussstrecke zu behei zen; und wobei eine Dosierkammer in Strömungsverbindung mit der druckbeaufschlagten Fluidquelle steht und dafür konfiguriert ist, ein vorgegebenes Volumen in die Durchflussstrecke abzugeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abgeben eines vorgegebenen Volumens eines mit einem Medikament angereicherten Fluids in einem Inhalator bereitgestellt, wobei der Inhalator eine Dosiervorrichtung mit einer druckbeaufschlagten Fluidquelle enthält, die in Strömungsverbindung mit einer Dosierkammer steht. Gemäß dem Verfahren wird die Dosierkammer mit Fluid von der druckbeaufschlagten Quelle gefüllt, und ein vorgegebenes Volumen des Fluids wird aus der Dosierkammer in eine beheizte Durchflussstrecke ausgestoßen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand des Studiums der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstanden. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen ähnliche Elemente, und sie zeigen Folgendes:
1 ist eine schematische, teilweise durchbrochene, Seitenansicht eines Aerosolerzeugers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Logikschaubild von strombetriebenen Komponenten eines Aerosolerzeugers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische, teilweise durchbrochene, Seitenansicht eines Aerosolerzeugers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische, teilweise durchbrochene, Seitenansicht eines Aerosolerzeugers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische, teilweise durchbrochene, Seitenansicht eines Aerosolerzeugers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A–6C zeigen Schritte gemäß einem Verfahren, gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, zur Herstellung eines Aerosolerzeugers gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Ein Aerosolerzeuger 21 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Die Funktionsprinzipien des Aerosolerzeugers 21 und zutreffendenfalls die Materialien, die in dem Aerosolerzeuger verwendet werden, sind vorzugsweise ähnlich den Funktionsprinzipien und Materialien, die bei dem im US-Patent Nr. 5,743,251 offenbarten Aerosolerzeuger zum Einsatz kommen.
Eine bevorzugte Anwendung für den Aerosolerzeuger 21 ist als ein Inhalator, wie zum Beispiel ein Inhalator für Medikamente, wie zum Beispiel Asthmamedikation und Schmerzstiller oder sonstige therapeutische Mittel zur Behandlung eines körperlichen Leidens. Der Aerosolerzeuger 21 enthält vorzugsweise eine erste Komponente 23, die vorzugsweise zum Beispiel das Material enthält, das in ein Aerosol verwandelt werden soll, und die vorzugsweise nach einmaligen oder einem vorgegebenen mehrmaligen Gebrauch weggeworfen werden kann und die abnehmbar an einer zweiten Komponente 25 befestigt ist, die vorzugsweise zum Beispiel eine Stromquelle und Logikschaltungsaufbauten enthält und die vorzugsweise dauerhaft ist, in dem Sinne, dass sie mit an schließenden der ersten Komponenten wiederverwendet werden kann. Die erste und die zweite Komponente 23 und 25 können Ende an Ende oder Seite an Seite aneinander befestigt werden. Gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls jedoch kann der Aerosolerzeuger eine einstückige Vorrichtung sein.
Die erste Komponente 23 enthält vorzugsweise eine Durchflussstrecke in Form einer Röhre 27 mit einem ersten und einem zweiten Ende 29, 31 und eine Heizung 33, die relative zu der Röhre angeordnet ist, um die Röhre zu beheizen. Ein Ventil 35 ist entweder an der Röhre 27 oder zwischen dem zweiten Ende 31 der Röhre und einer Materialquelle 37 angeordnet, wobei das Ventil vorzugsweise öffnungs- und schließfähig ist, um die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Ende 29 der Röhre und der Materialquelle zu öffnen und zu schließen. Das Ventil 35 kann das zweite Ende 31 der Röhre definieren. Das Ventil 35 ist vorzugsweise elektronisch öffnungs- und schließfähig und vorzugsweise ein Magnetventil. Die erste Komponente 23 enthält vorzugsweise des Weiteren die Quelle 37 eines zu verdampfenden Materials. Die erste Komponente 23 enthält vorzugsweise auch eine Druckbeaufschlagungsanordnung 39, um zu veranlassen, dass Material in der Materialquelle 37 aus der Materialquelle in die Röhre 27 eingeleitet wird, wenn sich das Ventil 35 in einer offenen Position befindet.
Die zweite Komponente 25 kann vorzugsweise an der ersten Komponente 23 befestigt und von der ersten Komponente 23 abgenommen werden und enthält eine Stromquelle 41 für die Heizung 33 und für das Ventil 35 sowie eine Steuereinheit 43, wie zum Beispiel einen Mikrochip, zum Steuern der Stromversorgung von der Stromquelle zu der Heizung und dem Ventil. Die Stromquelle 41 ist bevorzugt eine Batterie, besonders bevorzugt eine wiederaufladbare Batterie; jedoch kann die Stromquelle gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls auch eine nicht-erschöpfende Stromquelle sein, wie zum Beispiel eine herkömmliche Stromleitung. Die internati onale Publikation Nr. WO 98/17131 offenbart eine Stromsteuerung und ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Rauchsystems, das eine Stromquelle und eine Steuereinheit, insbesondere für Heizungen, offenbart, deren Funktionsprinzipien und Merkmale auf die vorliegende Erfindung übertragbar sind.
In WO 98/17131 wird einem Heizelement gemäß einer vorgegebenen Reihe von Phasen Strom zugeführt, wobei jeder Phase unterschiedliche Zielgesamtenergien je Phase und vorgegebene Zeiträume für jede Phase zugeordnet sind, dergestalt, dass ein Wärmebehandlungsereignis erreicht wird. In WO 98/17131 ist die Steuerung dafür konfiguriert, Strom in jeder Phase so zu modulieren, dass die Zielenergien unabhängig von äußeren Faktoren, wie zum Beispiel Batteriespannung und dergleichen, beibehalten werden. Vorzugsweise wird die gesamte Flüssigkeit, die in die Durchflussstrecke, die durch die Röhre 27 gebildet wird, eintritt, verdampft, bevor sie aus der Röhre 27 abgelassen wird. Eine Strommodulation innerhalb einer oder mehrerer Phasen eines Stromzyklus', wie oben beschrieben, kann optional verwendet werden, um zu gewährleisten, dass eine solche Verflüchtigung kontinuierlich über eine große Bandbreite von Batteriespannungen hinweg geschieht, wie zum Beispiel jene, die man entlang eines Batterieentladezyklus' beobachtet.
Der allgemeinen Betrieb des Aerosolerzeugers 21 beinhaltet, dass ein Benutzer ein Signal erzeugt, wie zum Beispiel durch Drücken eines Tasters oder durch Vornehmen einer sonstigen Handlung, wie zum Beispiel Inhalieren nahe dem ersten Ende 29 der Röhre 27, um einen Durchflussdetektor oder einen Druckabfalldetektor auszulösen, das durch die Steuereinheit 43 empfangen wird. In Reaktion auf das Signal steuert die Steuereinheit 43 vorzugsweise die Stromversorgung von der Stromquelle 41 so, dass das Ventil 35 geöffnet wird und Strom zu der Heizung 33 geleitet wird, damit sie sich auf ihre gewünschte Betriebstemperatur erwärmt. Je nach der Anwendung und der verwendeten Ausrüstung kann es erwünscht oder erforderlich sein, das Ventil 35 zu öffnen, bevor oder nachdem Strom zu der Heizung 33 geleitet wurde.
Beim Öffnen des Ventils 35 veranlasst die Druckbeaufschlagungsanordnung 39, dass Material in der Materialquelle 37 in die Röhre 27 eingeleitet wird. Das Material in der Röhre 27 wird auf eine Verdampfungstemperatur in der Röhre erwärmt, verdampft und dehnt sich zum freien ersten Ende 29 der Röhre hinaus aus. Beim Austreten aus der Röhre 27 kommt das verdampfte Material mit kälterer Luft in Kontakt und kondensiert zu einem Aerosol. Vorzugsweise schließt die Steuereinheit 43 nach einem vorgegebenen Zeitraum automatisch das Ventil 35 und schaltet die Stromversorgung zu der Heizung 33 ab. Nach ein- oder mehrmaligem Gebrauch wir die erste Komponente 23 vorzugsweise von der zweiten Komponente 25 getrennt und wird entsorgt, und eine neue erste Komponente wird zur weiteren Verwendung an der zweiten Komponente angebracht.
Weil zu den derzeit bevorzugten Anwendungen für den Aerosolerzeuger 21 die Verwendung als ein Inhalator gehört, ist der Aerosolerzeuger vorzugsweise so klein wie möglich. Das Ventil 35 ist vorzugsweise ein Mikroventil. Besonders bevorzugt sind das Ventil 35, die Heizung 33 und die Röhre 27 eine einzelne mikroelektronische Maschine, die auf einem einzelnen Chip ausgebildet ist. Sofern andere Komponenten des Aerosolerzeugers 21, der in der vorliegenden Anwendung offenbart ist, als mikroelektronische Vorrichtungen hergestellt werden sollen, können sie ebenfalls auf einem einzelnen Chip mit dem Ventil 35, der Heizung 33 und der Röhre 27 oder auf einem anderen Chip ausgebildet werden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform enthält die Materialquelle 37 einen flexiblen Behälter 45, und die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 enthält eine Kammer 47, in der der flexible Behälter angeordnet ist. Ein druckbeaufschlagtes Gas G ist vorzugsweise dicht in der Kammer 47 eingeschlossen und umgibt den flexiblen Behälter 45. Die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 ist vorzugsweise ein sogenannter Sepra-Behälter des Typs, wie er zum Beispiel zum Abgeben von Rasiergels, Dichtmassen und Enthaarungsmitteln verwendet wird, obgleich auch andere Druckbeaufschlagungsanordnungen zum Abgeben des Materials, wie zum Beispiel Treibmittel und manuelle oder automatische Pumpen, verwendet werden können, wenn das gewünscht oder erforderlich ist. Das Druckbeaufschlagungssystem eines Sepra-Behälters ist jedoch besonders bevorzugt. Der Grund dafür ist insbesondere seine Widerstandsfähigkeit gegen Schwankungen der Umgebungstemperatur sowie gegen Schwankungen beim Druck des Gases G, weil das Gas nicht erschöpft wird. Wenn Material aus der Materialquelle 37 abgegeben werden soll und das Ventil 35 geöffnet wird, so drückt der Druck des Gases G, der vorzugsweise etwa zwei Atmosphären (etwa 30 psi) über dem Umgebungsdruck liegt, den flexiblen Behälter 45 zusammen, wodurch veranlasst wird, dass Material durch das zweite Ende 31 der Röhre, das sich in Strömungsverbindung mit der Materialquelle befindet, in die Röhre 27 eintritt. Ein bevorzugtes Gas G ist Stickstoff, weil es reichlich verfügbar ist und vergleichsweise wenig kostet, obgleich auch verschiedene andere Gase geeignet sind und für bestimmte Anwendungen bevorzugt sein können.
Das Verdrängen von Material aus dem flexiblen Behälter 45 bedeutet, dass mehr Platz in der Kammer 47 ist, was bedeutet, dass das in der Kammer eingeschlossene Gas G ein größeres Volumen einnimmt. Vorzugsweise ist die Größe des flexiblen Behälters 45 relativ zu der Größe der Kammer 47 so gewählt, dass der Druck des Gases G etwa zehn Prozent niedriger ist, wenn der flexible Behälter leer ist, als wenn der flexible Behälter voll ist.
Es kann ein Drucksensor 48 vorhanden sein, um den Druck des Gases G in der Kammer 47 zu erfassen. Wie in 2 zu sehen, ist der Drucksensor 48 vorzugsweise dafür konfiguriert, ein Signal, das den Druck in der Kammer 47 darstellt, zu der Steuereinheit 43 zu senden. Die Steuereinheit 43 ist ihrerseits vorzugsweise dafür konfiguriert, in Reaktion auf das Signal von dem Drucksensor die Stromquelle 41 so zu steuern, dass eine Zeitdauer eingestellt wird, in der Strom zu dem Ventil 35 und gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls zu der Heizung 33 geleitet wird. Auf diese Weise können Druckabfälle in der Kammer 47, die zu einem Absinken der Rate führen können, mit der Material in dem flexiblen Behälter 45 abgegeben wird, kompensiert werden, indem Material über etwas längere Zeiträume abgegeben wird, d. h. indem das Ventil 35 länger offen gehalten wird und indem gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls eine Stromversorgung zu der Heizung 33 aufrecht erhalten wird.
Ein Signal zu der Steuereinheit 43 zum Zuführen von Strom zu dem Ventil 35 und der Heizung 33 und, sofern vorhanden, weiteren Merkmalen des Aerosolerzeugers 21 wird vorzugsweise durch einen Benutzer des Aerosolerzeugers erzeugt. Zwar kann das Signal zum Beispiel durch Drücken eines Tasters, Drehen eines Knopfes oder Schalten eines Schalters erzeugt werden, doch eine bevorzugte Anordnung zum Erzeugen eines Signals basiert darauf, dass ein Benutzer die eine oder andere Art von Luftstrom in der Nähe des freien ersten Endes 29 der Röhre 27 hervorruft, wie zum Beispiel durch Inhalieren an einer Mundstücksektion 49 des Aerosolerzeugers. Der Aerosolerzeuger 21 enthält vorzugsweise eine Luftstromdetektionsvorrichtung 51, um zu bestimmen, wann eine vorgegebene Luftströmungsrate in der Nähe des ersten Endes 29 der Röhre 27 anliegt. Die Luftstromdetektionsvorrichtung 51 ist vorzugsweise dafür konfiguriert, ein Signal zu der Steuereinheit 43 zu senden, um anzuzei gen, dass die vorgegebene Luftströmungsrate anliegt, was bedeuten kann, dass ein Benutzer am offenen Ende 53 der Mundstücksektion 49 zieht, und die Steuerung ist vorzugsweise dafür konfiguriert, die Stromquelle zum Zuführen von Strom zu dem Ventil 35 und der Heizung 33 und zu sonstigen Komponenten in Reaktion auf das Signal von der Luftstromdetektionsvorrichtung zu steuern. Wie in 1 zu sehen, ist die Luftstromdetektionsvorrichtung 51 vorzugsweise quer zu und stromaufwärts von dem ersten Ende 29 der Röhre 27 angeordnet, so dass die Luftstromdetektionsvorrichtung dabei hilft zu gewährleisten, dass ein ausreichender Luftstrom zugeführt wird, um ein Aerosol aus dem verdampften Material zu erzeugen und effektiv abzugeben, wenn es sich aus dem ersten Ende der Röhre heraus ausdehnt.
Wenn der Aerosolerzeuger 21 eine mehrstückige Vorrichtung ist, so ist die Luftstromdetektionsvorrichtung 51 vorzugsweise dauerhaft an der zweiten Komponente 25 angebracht und ist daher vorzugsweise eine dauerhafte Komponente, d. h. sie wird nicht entsorgt. Gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls kann jedoch die Luftstromdetektionsvorrichtung 51 eine Wegwerfkomponente sein, die einen Teil der ersten Komponente 23 bildet, und kann lösbar, wie zum Beispiel durch eine elektrische Verbindung, mit der Steuereinheit 43 verbunden sein.
Die Mundstücksektion 49 hat vorzugsweise ein offenes Ende 53. Die Röhre 27 ist vorzugsweise in der Mundstücksektion 49 angeordnet, und das erste Ende 29 der Röhre ist vorzugsweise im Inneren der Mundstücksektion in einem solchen Abstand von dem offenen Ende 53 angeordnet, dass ein vollständiges Vermischen des verdampften Materials, das sich aus dem ersten Ende der Röhre hinaus ausdehnt, mit der Umgebungsluft möglich ist, so dass ein Aerosol entsteht. Um eine ausreichende Luftzufuhr zum Vermischen mit dem verdampften Material zu gewährleisten und um eine ausreichende Luftzufuhr zu gewährleisten, damit ein Benutzer an der Mundstücksektion ziehen kann und die Luftstromdetektionsvorrichtung 51 ausgelöst werden kann, weist die Mundstücksektion 49 vorzugsweise mehrere Entlüftungslöcher 55 auf. Um das Strömen der Luft an dem ersten Ende 29 der Röhre 27 vorbei zu unterstützen und dadurch die Bildung eines Aerosols zu unterstützen, ist das erste Ende der Röhre vorzugsweise in der Mundstücksektion 49 zwischen den Entlüftungslöchern 55 und dem offenen Ende 53 der Mundstücksektion angeordnet. Die Entlüftungslöcher 55 sind vorzugsweise relativ zu der Röhre 27, vorzugsweise nahe dem Ende 29, dergestalt angeordnet, dass Luft, die durch die Entlüftungslöcher strömt, allenfalls einen minimalen Kühlungseffekt auf die Röhre ausübt. Die Röhre 27 kann natürlich gegen Luft, die durch die Entlüftungslöcher 55 strömt, isoliert sein, wie zum Beispiel durch Anordnen eines Isolationsmaterials oder einer konzentrischen Röhre 56 (in Strichlinie angedeutet) oder dergleichen um die Röhre, um Luft von der Röhre weg zu kanalisieren.
Als eine Alternative oder zusätzlich zur Verwendung einer Luftstromdetektionsvorrichtung 51 zum Senden eines Signals zu der Steuereinheit 43, wie in 2 in Strichlinie zu sehen, kann auch eine Druckabfalldetektionsvorrichtung 57 verwendet werden, um zu bestimmen, wann ein vorgegebener Druckabfall nahe dem ersten Ende 29 der Röhre 27 eintritt. Die Druckabfalldetektionsvorrichtung 57 ist vorzugsweise dafür konfiguriert, ein Signal zu der Steuereinheit 43 zu senden, um anzuzeigen, dass der vorgegebene Druckabfall eintritt, was bedeuten kann, dass ein Benutzer an dem offenen Ende 53 der Mundstücksektion 49 zieht, und die Steuereinheit ist dafür konfiguriert, die Stromquelle 41 zum Zuführen von Strom zu dem Ventil 35 und der Heizung 33 und sonstigen elektrisch betriebenen Komponenten in Reaktion auf der Signal von der Druckabfalldetektionsvorrichtung zu steuern.
Eine geeignete Druckabfalldetektionsvorrichtung ist ein durch Pusten ausgelöster Sensor in Form eines Siliziumsensors Modell 163PC01D35 von der MicroSwitch-Division der Firma Honeywell, Inc., Freeport, Illinois, oder ein SLP004D 0-4" H₂O Basic Sensor Element von der Firma SenSym, Inc., Milpitas, Kalifornien. Andere bekannte Strömungsmessvorrichtungen wie zum Beispiel jene, die nach Heizdrahtanämometrie-Prinzipien arbeiten, werden ebenfalls zur Verwendung mit dem Aerosolerzeuger 21 für geeignet erachtet. Die Verwendung einer Luftstromdetektionsvorrichtung 51 im Vergleich zu einer Druckabfalldetektionsvorrichtung ist derzeit für Inhalatoranwendungen bevorzugt, weil vermutet wird, dass eine Luftstromdetektionsvorrichtung für Benutzer leichter zu betätigen ist als eine Druckabfalldetektionsvorrichtung.
Zu den derzeit in Betracht gezogenen Anwendungen für die Aerosolerzeugungsvorrichtung 21 gehören Arzneistoffabgabeanwendungen. Für solche Anwendungen, sowie in anderen Anwendungen, auf die die Aerosolerzeugungsvorrichtung 21 Anwendung finden könnte, kann die Steuereinheit 43 einen Zeitnehmer 59 zum Steuern einer Häufigkeit enthalten, mit der die Steuereinheit die Stromversorgung 41 zum Zuführen von Strom zu dem Ventil 35 und der Heizung 33 und anderen Komponenten steuert. Auf diese Weise kann die Aerosolerzeugungsvorrichtung 21 automatisch die Häufigkeit begrenzen, mit der ein Benutzer die Aerosolerzeugungsvorrichtung betätigen kann, wodurch das Verhindern einer versehentlichen Falschbenutzung und Überdosierung unterstützt wird. Um des Weiteren das Pflegepersonal bei der Behandlung seiner Patienten zu unterstützen, kann der Aerosolerzeuger 21 mit einer Fernsteuereinheit 61 verbunden sein, die von der Steuereinheit 43 räumlich abgesetzt ist. Die Fernsteuereinheit 61 ist vorzugsweise in der Lage, den Zeitnehmer 59 so einzustellen, dass er die Häufigkeit justiert, mit der die Steuereinheit 43 die Stromversorgung 41 zum Zuführen von Strom zu dem Ventil 35 und der Heizung 33 und anderen Komponenten steuert. Wenn Pflegepersonal die Häufigkeit, mit der der Benutzer in der Lage ist, den Aerosolerzeuger zu betätigen, erhöhen oder verringern will, so kann das Pflegepersonal dies auf diese Weise in Situationen tun, in denen das Pflegepersonal und der Benutzer durch eine Entfernung voneinander getrennt sind. Auf diese Weise haben Benutzer, die andernfalls möglicherweise ihr Pflegepersonal persönlich treffen müssten. um ihre Behandlungspläne ändern zu lassen, eine größere Bewegungsfreiheit.
Die Steuereinheit 43 und, sofern vorhanden, die Fernsteuereinheit 61 können auch dafür konfiguriert sein, eine Justierung oder Fernjustierung anderer strombetriebener Komponenten des Aerosolerzeugers 21 zu ermöglichen, wie zum Beispiel die Zeitdauer, die das Ventil 35 offen ist, und die Zeitdauer, die Strom von der Stromquelle 41 zu der Heizung geleitet wird. Auf diese Weise ist es möglich, Dosierungen nach oben oder nach unten zu korrigieren sowie Betriebsbedingungen des Aerosolerzeugers 21 zu justieren, um die gleiche Funktion beizubehalten, wenn zum Beispiel der Druck des Gases G in der Kammer 47 fällt oder die Rate, mit der Strom von der Stromquelle 41 zugeführt wird, kleiner wird, wie zum Beispiel, wenn der Aerosolerzeuger bei verschiedenen Temperaturen verwendet wird, Material in dem flexiblen Behälter 45 aufgebraucht ist oder der Ladezustand einer Batterie, welche die Stromquelle bildet, nachlässt.
Der Zeitnehmer 59 der Steuereinheit ist vorzugsweise mit einem Indikator 63, wie zum Beispiel einem Pieper oder einer Lampe, verbunden, der bzw. die einen Teil des Zeitnehmers bildet, oder ist zum Beispiel elektrisch mit dem Zeitnehmer verbunden, um anzuzeigen, dass die Steuereinheit 43 zur Verfügung steht, um die Stromversorgung 41 zum Zuführen von Strom zu dem Ventil 35 und der Heizung 33 und anderen Komponenten zu steuern. Wenn zum Beispiel der Aerosolerzeuger 21 dafür verwendet wird, Medikamente abzugeben, so dient der Indikator 63 dazu, den Benutzer daran zu erinnern, dass es Zeit für die Medikamente ist. Der Indikator 63 kann gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls auch durch die Fernsteuereinheit 61 bedient werden. Der Indikator 63 kann auch dafür verwendet werden, einem Benutzer eine Zeitdauer anzuzeigen, seit der Aerosolerzeuger 21 ausgelöst wurde, wie zum Beispiel, wenn der Aerosolerzeuger als ein Inhalator benutzt wird und der Benutzer unterstützt wird, seinen Atem für eine Zeitdauer nach dem Inhalieren anzuhalten, wobei der Indikator 63 anzeigt, wann ein Zeitraum verstrichen ist.
Der Aerosolerzeuger 21 kann auch eine Anzeigevorrichtung 65 wie zum Beispiel eine LCD-Anzeige enthalten, um Informationen wie zum Beispiel eine Anzahl von Malen anzuzeigen, die die Steuereinheit 43 die Stromversorgung 41 zum Zuführen von Strom zu dem Ventil und der Heizung steuert. Die Anzeigevorrichtung 65 kann zum Beispiel eine Anzahl von Malen anzeigen, die der Aerosolerzeuger 21 betätigt wurde, zum Beispiel 1 oder 2 oder 3, oder sie kann eine Anzahl von verbleibenden Betätigungen anzeigen, was zum Beispiel auf die Größe der Materialquelle 37 und die Menge eines Materials gestützt werden kann, das jedes Mal abgegeben wird, wenn das Ventil 35 geöffnet und geschlossen wird, oder sie kann die Lebensdauer der Stromversorgung 41 anzeigen, wie zum Beispiel die verbleibende Lebensdauer einer Batterie. Dieselbe oder weitere Anzeigevorrichtungen können bereitgestellt sein, um weitere Informationen anzuzeigen, wie zum Beispiel den Druck in der Druckkammer 47 und den Strompegel der Stromquelle 41. Des Weiteren kann der Aerosolerzeuger 21 mit verschiedenen Sensoren und Anzeigen versehen sein, um Rückmeldungen zu erzeugen, die auf einer Anzeigevorrichtung 65 angezeigt werden, um zum Beispiel einen Benutzer beim Lernen zu unterstützen, wie der Aerosolerzeuger richtig als ein Inhalator anzuwenden ist, wie zum Beispiel Sensoren zum Messen des Volumens und der Dauer einer Inhalation nach Beendigung einer Inhalation, und sogar, um Rückmeldungen während einer Inhalation zu erzeugen, um den Benutzer bei der Erreichung eines optimalen Inhalationspro fils zu unterstützen. Die Anzeigevorrichtung 65 wird vorzugsweise durch die Steuereinheit 43 gesteuert und durch die Stromversorgung 41 betriebenen.
Die Steuereinheit 43 kann individuell programmierbar sein, wie zum Beispiel durch einen Apotheker, um den Aerosolerzeuger 21 so zu steuern, dass Medikamente gemäß einem Rezept abgegeben werden, d. h. die Menge der Medikation, die Häufigkeit usw., und um die Informationen einzuprogrammieren, die eine falsche Verwendung des Aerosolerzeugers verhindern. Auf diese Weise kann eine geringere Anzahl von Typen von Aerosolerzeugern 21 für ein breites Medikationsfeld in Frage kommen. Der konkrete Aerosolerzeuger 21 würde vorzugsweise für verschiedene Klassen von Medikationen optimiert und dann zum Beispiel durch den Apotheker für einen spezifischen Arzneistoff oder ein bestimmtes Rezept "feinabgestimmt" werden.
Der Aerosolerzeuger 21 kann auch dafür programmiert werden, eine Verwendung nach einem eingestellten Zeitraum dauerhaft zu verhindern. Auf diese Weise wäre es möglich, die Verwendung abgelaufener Medikamente zu verhindern. Das kann zum Beispiel in der Weise geschehen, dass eine Batteriestromquelle 41 nicht ausgetauscht werden kann, oder indem man eine Batterie und/oder Steuereinheit integriert, die Datum und Uhrzeit verfolgt und eine Funktion über ein bestimmtes Datum und eine bestimmte Uhrzeit hinaus verhindert.
Ohne an theoretische Erwägungen gebunden sein zu wollen, ist in Abhängigkeit von einer Auswahl von Faktoren, zu denen nach derzeitiger Einschätzung vor allem eine Stromrate, die von der Stromquelle 41 zu der Heizung 33 geleitet wird, ein Durchmesser der Röhre 27 und das Material, das zu verdampfen und als ein Aerosol abzugeben ist, gehören, der Aerosolerzeuger 21 vorzugsweise speziell dafür ausgelegt, ein Aerosol mit bestimmten gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Für viele Anwendungen, insbesondere für Medikamentenabgabeanwendungen, ist der Aerosolerzeuger 21 gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise dafür ausgelegt, ein Aerosol mit einem Massemedian-Teilchendurchmesser von weniger als 3 Mikrometern zu erzeugen, bevorzugt weniger als 2 Mikrometern, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 2 Mikrometern und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 1 Mikrometern. Ohne an theoretische Erwägungen gebunden sein zu wollen, wird in Abhängigkeit von einer Auswahl von Faktoren, zu denen nach derzeitiger Einschätzung vor allem eine Länge der Röhre 27, ein Druck, mit dem die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 das Material aus der Materialquelle 37 abgibt, und eine Rate, mit der Strom von der Stromquelle 41 abgegeben wird, die Rate, mit der das Material in die Röhre geleitet und dort verdampft wird, festgelegt. Der Aerosolerzeuger 21 ist vorzugsweise dafür ausgelegt, Material mit einer Rate zuzuführen und zu verdampfen, die größer als 1 Milligramm je Sekunde ist.
Es kann wünschenswert sein, ein Aerosol zu erzeugen, das aus verschiedenen flüssigen Komponenten gebildet wird, die aus einer Reihe von Gründen am besten bis zu dem Moment voneinander getrennt gehalten werden, an dem das Aerosol gebildet werden soll. Wie in 3 zu sehen, kann eine andere Ausführungsform des Aerosolerzeugers 121, zusätzlich zu den Merkmalen, die mit Bezug auf den Aerosolerzeuger 21 beschrieben wurden, vorzugsweise als Teil einer modifizierten ersten Komponente 123, eine Quelle 137 eines zweiten Materials in flüssiger Form enthalten, das zusammen mit dem Material aus der ersten Materialquelle 37 in die Röhre 27 eingeleitet wird. Die Quelle 137 eines zweiten Materials steht vorzugsweise mit der Röhre 27 an einem Punkt 171 vor der Heizung 33 in Strömungsverbindung. Ein separates Ventil 135 wird vorzugsweise durch die Stromquelle 41 betrieben und durch die Steuereinheit 43 so gesteuert, dass die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 veranlassen kann, dass Material in der Quelle 137 eines zweiten Materials aus der Quelle eines zweiten Materials in die Röhre 27 eingeleitet wird, wenn sich das Ventil 35 in einer offenen Position befindet. Gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls können das Ventil 35 und das Ventil 135 zu verschiedenen Zeiten geöffnet und geschlossen werden.
Die Quelle 137 eines zweiten Materials enthält vorzugsweise einen zweiten flexiblen Behälter 145. Die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 enthält vorzugsweise eine zweite Kammer 147, in welcher der zweite flexible Behälter 145 angeordnet ist, und ein zweites druckbeaufschlagtes Gas G₂, das dicht in der zweiten Kammer eingeschlossen ist und den zweiten flexiblen Behälter umgibt. Das druckbeaufschlagte Gas G und das zweite druckbeaufschlagte Gas G₂ können auf verschiedenen Drücke druckbeaufschlagt werden, um die Abgabe des Materials und eines zweiten Materials in die Röhre 27 mit verschiedenen Raten zu unterstützen. Gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls können der flexible Behälter 45 und der zweite flexible Behälter 145 in derselben druckbeaufschlagten Kammer angeordnet sein. Es können noch weitere Materialquellen und weitere Komponenten vorhanden sein, um ein Aerosol zu erzeugen, das noch weitere Komponenten aufweist.
Wie mit Bezug auf 4 zu sehen, kann eine dritte Ausführungsform des Aerosolerzeugers 221 vorzugsweise als Teil einer modifizierten ersten Komponente 223 eine Struktur oder mehrere Strukturen enthalten, die im Wesentlichen vollkommen parallel zu der Struktur der ersten Komponente verlaufen, um das Erzeugen eines Aerosols zu ermöglichen, das aus zwei oder mehr Komponenten gebildet ist. Der Aerosolerzeuger 221 enthält vorzugsweise eine zweite Röhre 227 mit einem ersten und einem zweiten Ende 229, 231. Eine zweite Heizung 233 ist vorzugsweise relativ zu der zweiten Röhre 227 angeordnet, um die zweite Röhre aufzuheizen. Ein zweites Ventil 235 ist vorzugsweise an der zweiten Röhre 227 angeordnet und ist öffnungs- und schließfähig, um die Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 229 und 231 der zweiten Röhre zu öffnen und zu schließen. Es ist eine Quelle 237 eines zweiten zu verdampfenden Materials vorhanden, und das zweite Ende 231 der zweiten Röhre 227 steht mit der Quelle eines zweiten Materials in Strömungsverbindung. Es ist eine zweite Druckbeaufschlagungsanordnung 239 vorhanden, um zu veranlassen, dass Material in der Quelle 237 eines zweiten Materials aus der Quelle eines zweiten Materials in die zweite Röhre 227 eingeleitet wird, wenn das zweite Ventil 235 in einer offenen Position ist. Gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls kann die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 genutzt werden, um zu veranlassen, dass Material in der Quelle 237 eines zweiten Materials in die zweite Röhre 227 eingeleitet wird. Vorzugsweise liefert die Stromquelle 41 Strom für die zweite Heizung 233 und für das zweite Ventil 235 sowie für eventuelle weitere elektrisch betriebene Komponenten des Aerosolerzeugers, und die Steuereinheit 43 steuert die Stromversorgung von der Stromquelle zu der zweiten Heizung und dem zweiten Ventil.
Der Aerosolerzeuger 221 enthält vorzugsweise eine Kammer 249, wie zum Beispiel eine Mundstücksektion. Die ersten Enden 29 und 229 der Röhre 27 und der zweiten Röhre 227 sind vorzugsweise in der Kammer 249 nahe beieinander angeordnet. Die Kammer 249 ist vorzugsweise von ausreichender Größe und Konfiguration, um das Vermischen von verdampftem Material und verdampftem zweiten Material, das sich aus der Röhre 27 und der zweiten Röhre 227 hinaus ausdehnt, zusammen mit Umgebungsluft zu ermöglichen, dergestalt, dass das verdampfte Material und das verdampfte zweite Material ein erstes bzw. ein zweites Aerosol bilden, wobei das erste und das zweite Aerosol miteinander vermischt werden, um ein Kombinationsaerosol zu bilden, welches das erste und das zweite Aerosol enthält.
In der mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsform kann ein Kombinationsaerosol gebildet werden, indem man Material in der Materialquelle 37 bereitstellt, das zwei oder mehr Komponenten enthält, die zusammengemischt werden, bevor das Material verdampft wird. Obgleich die Komponenten in der Materialquelle 37 zwei oder mehr Flüssigkeiten sein können, ist es auch möglich, Feststoffteilchen in Lösung in einem flüssigen Material zu suspendieren oder Feststoffteilchen in einem flüssigen Material aufzulösen. Gewünschtenfalls oder erforderlichenfalls können die Feststoffteilchen, wenn sie in Lösung suspendiert werden, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser aufweisen als Teilchen des Materials in Aerosolform. Die Feststoffteilchen können, wenn sie einen Teil des Aerosols bilden, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser aufweisen als Teilchen des Materials in Aerosolform. Feststoffteilchen können natürlich auch in den mit Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen in Lösung in flüssigen Materialien suspendiert werden.
Wie angemerkt, enthält eine bevorzugte Druckbeaufschlagungsanordnung 39 für den Aerosolerzeuger 21 eine Anordnung vom Sepra-Behältertyp. Ein Aerosolerzeuger 321 mit einer alternativen Druckbeaufschlagungsanordnung 339 ist in 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform enthält die Materialquelle vorzugsweise eine zweite Röhre 345 mit einem ersten und einem zweiten Ende 345a, 345b. Das erste Ende 345a der zweiten Röhre 345 ist mit dem zweiten Ende 31 der Röhre 27 verbunden. Die Druckbeaufschlagungsanordnung 339 enthält eine Kammer 347, die mit einem druckbeaufschlagten Gas G gefüllt ist. Das zweite Ende 345b der zweiten Röhre 345 ist in der Kammer 347 angeordnet und ist zu der Kammer offen. Die Materialquelle, die zweite Röhre 345 und die Röhre 27 bilden vorzugsweise einen Teil einer modifizierten ersten Komponente 323.
Wie in den 6A–6C zu sehen, wird die Materialquelle vorzugsweise mit Material gefüllt, indem zuerst das Ventil 35 in der Röhre 27 geöffnet wird und dann das offene zweite Ende 345b der zweiten Röhre 345 in flüssiges Material L getaucht wird (6A). Nachdem das flüssige Material, in das die zweite Röhre 345 getaucht wird, die zweite Röhre gefüllt hat, wird das Ventil 35 nun geschlossen. Die zweite Röhre 345 wird aus dem flüssigen Material herausgezogen, wobei das flüssige Material, das die zweite Röhre füllte, infolge des Schließens des Ventils in der zweiten Röhre verbleibt (6B), d. h. Luft kann nicht hinter das flüssige Material in der zweiten Röhre gelangen. Die zweite Röhre 345 wird dann in der Kammer 347 angeordnet, und die Kammer wird druckbeaufschlagt (6C). Wenn das Ventil 35 geöffnet wird, so drängt der Druck in der Kammer das flüssige Material in der zweiten Röhre 345 in die Röhre 27 hinein, wo es durch die Heizung 27 verdampft werden kann.
In einem Verfahren zur Herstellung des Aerosolerzeugers 21, das unter Bezug auf die in 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Heizung 33 relativ zu der Röhre 27 angeordnet, um ein Beheizen der Röhre zu gestatten. Das zweite Ende 31 der Röhre 27 ist mit der Quelle 37 eines zu verdampfenden Materials verbunden. Die öffnungs- und schließfähige Ventil 35 ist vorhanden, um die Strömungsverbindung zwischen der Materialquelle 37 und der Röhre 27 zu ermöglichen und zu beenden.
Es ist die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 vorhanden, die dazu dient zu veranlassen, dass Material in der Materialquelle 37 aus der Materialquelle in die Röhre 27 eingeleitet wird, wenn sich das Ventil 35 in einer offenen Position befindet. Das Ventil 35 ist mit der Stromquelle 41 verbunden, um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Die Heizung 35 ist mit der Stromquelle 41 verbunden. Die Strom quelle 41 ist mit der Steuereinheit 43 verbunden, um die Stromversorgung von der Stromquelle zu der Heizung 33 und dem Ventil 35 sowie zu anderen Komponenten des Aerosolerzeugers zu steuern.
Der Schritt des Bereitstellens der Druckbeaufschlagungsanordnung 39 enthält vorzugsweise das Positionieren der Materialquelle 37 in einer Kammer 47 und die Druckbeaufschlagung der Kammer auf vorzugsweise etwa zwei Atmosphären. Die Materialquelle 37 enthält vorzugsweise einen flexiblen Behälter 45. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel, wie mit Bezug auf die 5 und 6A–6B beschrieben, kann die Materialquelle eine zweite Röhre 345 mit einem ersten und einem zweiten Ende 345a, 345b enthalten, wobei das erste Ende der zweiten Röhre mit dem zweiten Ende 31 der Röhre 27 verbunden ist und das zweite Ende 345b der zweiten Röhre in der Kammer 345 angeordnet ist.
Beim Herstellen des Aerosolerzeugers 21 gemäß der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass die Heizung 33, die Röhre 27, das Ventil 35, die Materialquelle 37 und die Druckbeaufschlagungsanordnung 39 so relativ zueinander angeordnet sind, dass eine erste Komponente 23 gebildet wird, und dass die Stromquelle 41 und die Steuereinheit 43 so relativ zueinander angeordnet sind, dass eine zweite Komponente 25 gebildet wird, und dass die zweite Komponente an der ersten Komponente angebracht und von der zweiten Komponente abgenommen werden kann. Auf diese Weise kann die zweite Komponente 25 als eine dauerhafte Vorrichtung hergestellt werden, wobei die meisten oder alle der teureren Merkmale des Aerosolerzeugers zu der zweiten Komponente gehören und die erste Komponente 23, die vorzugsweise die erschöpfbaren oder preiswerteren Komponenten des Aerosolerzeugers enthält, weggeworfen werden kann. Die verschiedenen Merkmale des Aerosolerzeugers 21 können sowohl an der einen als auch an der anderen der Komponenten 23 und 25 angeordnet werden, je nachdem, was für eine bestimmte Anwendung für zweckmäßig erachtet wird. Jedoch wird entsprechend der derzeit in Betracht gezogenen bevorzugten Anwendung des Aerosolerzeugers als ein medizinischer Inhalator davon ausgegangen, dass die Anordnung der Merkmale an den Komponenten 23 und 25 die mehr oder weniger entsorgbaren Merkmale sinnvoll verteilt.
Der Aerosolerzeuger 21 wird vorzugsweise durch einen Benutzer verwendet, der ein erstes Signal, das die Absicht eines Benutzers anzeigt, den Aerosolerzeuger zu verwenden, an die Steuereinheit 43 übermittelt. Das erste Signal kann durch den Benutzer erzeugt werden, indem er einen Taster 58 drückt (2 in Strichlinie), aber besonders dort, wo der Aerosolerzeuger 21 als ein Inhalator verwendet werden soll, ist es bevorzugt, dass das erste Signal durch die eine oder andere Form einer durch Zug ausgelösten Vorrichtung erzeugt wird, wie zum Beispiel durch einen Druckabfalldetektionssensor 53 oder besonders bevorzugt durch einen Luftstromdetektionssensor 51.
Die Steuereinheit 43 sendet in Reaktion auf das erste Signal ein zweites Signal an die Stromquelle 41, um die Stromquelle zu veranlassen, das öffnungs- und schließfähige Ventil 35 zu öffnen. Das Ventil 35 ist vorzugsweise zwischen der Röhre 27 und der Materialquelle 37 angeordnet. Das Öffnen des Ventils 35 ermöglicht es, dass Material aus der Materialquelle 37 aus der Materialquelle heraus und in die Röhre 27 hinein strömt.
Material von der Materialquelle 37 wird vorzugsweise mittels der Druckbeaufschlagungsanordnung veranlasst, aus der Materialquelle und in die Röhre 27 zu strömen. Die Materialquelle 37 enthält vorzugsweise den flexiblen Behälter 45, und das in dem Behälter befindliche Material wird durch einen Druckbeaufschlagungsanordnung 39 veranlasst, aus der Materialquelle zu strömen. Die Druckbeaufschla gungsanordnung 39 enthält vorzugsweise die Kammer 47, die mit dem Gas G unter Druck befüllt ist und in der der flexible Behälter 45 angeordnet ist. In einer alternative Ausführungsform, wie mit Bezug auf die 5 und 6A–6C beschrieben, enthält die Materialquelle die zweite Röhre 345 mit einem ersten und einem zweiten Ende 345a, 345b. Das erste Ende 345a der zweiten Röhre 345 ist mit dem zweiten Ende 31 der Röhre 27 verbunden, und Material in der Materialquelle wird durch die Druckbeaufschlagungsanordnung 339 veranlasst, aus der Materialquelle zu strömen. Die Druckbeaufschlagungsanordnung 339 enthält eine Kammer 347, die mit dem Gas G unter Druck befüllt ist und in der das zweite Ende 345b der zweiten Röhre 345 angeordnet ist.
Ein drittes Signal wird durch die Steuereinheit 43 und in Reaktion auf das erste Signal zu der Stromquelle 41 gesendet, um Strom zu der Heizung 33 zu leiten, die relativ zu der Röhre 27 angeordnet ist, um die Röhre zu beheizen. Material aus der Materialquelle 37 wird in der Röhre 27 mit der Heizung 35 auf eine Verdampfungstemperatur erwärmt, so dass das Material verdampft und sich aus dem ersten Ende 29 der Röhre hinaus ausdehnt.
Der Aerosolerzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise gemäß bestimmten Konstruktionsprinzipien aufgebaut, die von den Erfindern erkannt wurden. Diese Designbeziehungen gestatten die Konstruktion des Aerosolerzeugers mit einer gewissen Unempfindlichkeit speziell im Hinblick auf Umgebungstemperatur- und Behälterdruckschwankungen, so dass gewährleistet werden kann, dass die Rate der Aerosolabgabe im Wesentlichen konstant ist. Ohne an theoretische Erwägungen gebunden sein zu wollen, gehört zu einer Beziehung die Rate (D), mit der Aerosol abgegeben wird, die als im Wesentlichen in einer linearen Beziehung zu dem Druck verstanden wird, mit dem die zu verdampfende Flüssigkeit beaufschlagt wird, d. h. dem Druck (P), und zwar gemäß der Beziehung: D = k_1P, wobei k₁ im Wesentlichen konstant ist und von Designfaktoren abhängt, die dem konkreten Aerosolerzeuger eigen sind.
Die Steuereinheit 43 kann dafür programmiert werden zu gewährleisten, dass bei einem Absinken des Drucks des Gases G bestimmte funktionale Änderungen stattfinden, um diese Änderungen zu berücksichtigen. Wenn zum Beispiel der Druck des Gases G sinkt, so erfolgt die Abgabe der gleichen Menge eines Materials über eine längere Dauer. Dementsprechend kann die Steuereinheit 43 so programmiert werden, dass sie zum Beispiel das Ventil 35 über eine längere Zeit offen hält. Ohne an theoretische Erwägungen gebunden sein zu wollen, könnte in dem Fall, wo die Durchflussstrecke eine kreisrunde Bohrung einer Kapillarröhre umfasst, für eine bestimmte Aerosolabgaberate D der Röhrendurchmesser d so gewählt werden, dass die Auswirkung des Röhrendurchmessers auf die Zeilchengröße berücksichtigt wird.
Obgleich diese Erfindung anhand einer bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht und beschrieben wurde, versteht es sich, dass Variationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen. Zum Beispiel könnte der Aerosolerzeuger Anordnungen zum manuellen Betätigen des Ventils 35 enthalten, d. h. anstelle einer Betätigung durch Detektion des Luftstroms oder des Druckabfalls, wobei die Steuerung 43 dafür konfiguriert ist, einen planmäßigen Aufheizzyklus auszuführen, nachdem sie ein Signal empfangen hat, das eine Betätigung des Ventils anzeigt. Solche Anordnungen könnten des Weiteren Vorrichtungen (elektrisch oder mechanisch) enthalten, um das Ventil 35 über eine vorgegebene Zeitspanne in einer geöffneten Position zu halten, nachdem es mechanisch betätigt wurde. Des Weiteren ist das Mundstück optional und braucht nicht in Inhalatoren oder andere Vorrichtungen, die den Aerosolerzeuger gemäß der Erfindung verwenden, integriert zu sein.

Claims

Ein Aerosolerzeuger (21) umfassend: eine Durchflussstrecke (27), die einen Einlauf und einen Auslauf aufweist; eine Heizung (33), die in Bezug auf die Durchflussstrecke (27) so angeordnet ist, dass sie mindestens einen Bereich der Durchflussstrecke (27) aufheizt; eine Quelle des zu verdampfenden Materials (37), wobei der Einlauf der Durchflussstrecke (27) in Verbindung mit der Materialquelle (37) steht; ein Ventil (35), das sich funktional zwischen der Materialquelle (37) und der Durchflussstrecke (27) befindet, wobei das Ventil (35) öffnen und schließen kann, um die Verbindung zwischen der Quelle (37) und dem Einlauf der Durchflussstrecke (27) zu öffnen und zu schließen; und eine Druckregelanordnung (39), die bewirkt, dass Material in der Materialquelle (37) in die Durchflussstrecke (27) von der Materialquelle (37) aus eingebracht wird, wenn das Ventil (35) in einer Geöffnet-Stellung ist, dadurch charakterisiert, dass der Aerosolerzeuger (21) des weiteren umfasst: eine Stromquelle (41), welche die Heizung (33) und das Ventil betreibt; und eine Regeleinheit (43), welche die Stromversorgung von der Stromquelle (41) zu Heizung (33) und zum Ventil (35) regelt.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei die Materialquelle (37) einen flexiblen Behälter (45) umfasst und die Druckregelanordnung (39) eine Kammer (47) umfasst, in der der flexible Behälter (45) angeordnet ist, und ein in der Kammer (47) versiegeltes und den flexiblen Behälter (45) umgebendes mit Druck beaufschlagtes Gas, wobei das Gas (G) wahlweise Stickstoff und mit 2 Atmosphären Druck beaufschlagt sein kann.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch zwei, wobei der flexible Behälter (45) so mit Druck beaufschlagt ist, dass der Druck des Gases (G), wenn der flexible Behälter (45) leer ist, etwa 10% niedriger ist, als wenn der flexible Behälter (45) voll ist.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch zwei, des weiteren umfassend einen Drucksensor (48) so angeordnet, dass er den Druck in der Kammer (47) aufnimmt, wobei der Drucksensor (48) so angeordnet ist, dass er ein kennzeichnendes Signal des Drucks in der Kammer (47) an die Regeleinheit (43) sendet, und die Regeleinheit (43) so angeordnet ist, dass sie die Stromquelle (41) regelt, um eine Zeitspanne einzustellen, in der Strom an das Ventil (35) geliefert wird, als Antwort auf das Signal vom Drucksensor (48).
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Luftstromerfassungseinheit (51), um zu ermitteln, wann ein vorbestimmter Luftdurchsatz unmittelbar am Auslauf der Durchflussstrecke (27) vorhanden ist, wobei die Luftstromerfassungseinheit (51) angeordnet ist, um ein Signal an den Regler (43) zu senden, um anzuzeigen, dass der vordefinierte Luftdurchsatz vorhanden ist, und wobei der Regler (43) angeordnet ist, um die Stromquelle (41) zu regeln, die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, als Antwort auf das Signal von der Luftstromerfassungseinheit (51), die wahlweise in einer Stellung quer zum und dem Auslauf der Durchflussstrecke (27) vorgelagert angeordnet ist, wobei die Luftstromerfassungseinheit (51) wahlweise einen Durchflusssensor umfasst, wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise einen Öffnungsbereich (49) umfasst, der ein offenes Ende aufweist, wobei der Auslauf der Durchflussstrecke (27) innerhalb des Öffnungsbereiches (49) mit einem Abstand vom offenen Ende angeordnet ist, wobei der Öffnungsbereich (49) wahlweise eine Vielzahl von Lüftungslöchern (55) aufweist, die so angeordnet sind, dass der Auslauf des Durchflussbereiches (27) im Öffnungsbereich (49) zwischen den Lüftungslöchern (55) und dem offenen Ende des Öffnungsbereichs angeordnet ist.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Druckabnahmeerfassungseinheit (57), die ermittelt, wenn ein vorbestimmter Druckabfall unmittelbar am Auslauf des Durchflussbereiches (27) auftritt, wobei die Luftstromerfassungseinheit (51) angeordnet ist, um ein Signal an den Regler (43) zu senden, um anzuzeigen, dass die vorbestimmte Druckabnahme stattfindet, und wobei der Regler (43) angeordnet ist, um die Stromquelle (41) zu regeln, die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, als Antwort auf das Signal von der Druckabnahmeerfassungseinheit (57), wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise einen Öffnungsbereich (49) umfasst, der ein offenes Ende (53) aufweist, wobei der Auslauf der Durchflussstrecke (27) innerhalb des Öffnungsbereichs (49) mit einem Abstand vom offenen Ende (53) angeordnet ist.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei die Regeleinheit (43) einen Taktgeber (59) zum Regeln einer Frequenz umfasst, mit der die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt, wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise eine Fernbedienungseinheit (61) umfasst, die geeignet ist, den Taktgeber (59) anzupassen, um die Frequenz anzupassen, mit der die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt, wobei der Taktgeber (49) wahlweise ein Anzeige-Element (63) umfasst, um anzuzeigen, dass die Regeleinheit (43) verfügbar ist, um die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, zu regeln.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1 des weiteren umfassend eine Anzeigeeinheit (65), die von der Regeleinheit (43) angesteuert wird und eine Häufigkeit anzeigt, dass die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt, wobei die Regeleinheit (43) wahlweise einen Taktgeber (59) umfassend, um eine Frequenz zu regeln, mit der die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt, wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise eine Fernbedienungseinheit (61) umfassend, die geeignet ist, den Taktgeber (59) anzupassen, um die Frequenz anzupassen, mit der die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt und wobei die Anzeige wahlweise anzeigend, wann der Taktgeber der Regeleinheit (43) ermöglicht, die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, zu regeln.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei die Regeleinheit (43) so gestaltet ist, dass sie die Anpassung mindestens eines Zeitabschnitts aus einer Anzahl von Zeitabschnitten erlaubt, in der das Ventil (35) in einer Geöffnet-Stellung ist, und eines Zeitabschnitt, in dem Strom an die Heizung (33) geliefert wird, wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise eine Fernbedienungseinheit (61) umfasst, die geeignet ist, mindestens einen Zeitabschnitt anzupassen, in dem das Ventil (35) in einer Geöffnet-Stellung ist, und einen Zeitabschnitt, in dem Strom an die Heizung (33) geliefert wird, wobei die Regeleinheit (43) wahlweise einen Taktgeber (59) umfasst, um eine Frequenz zu regeln, mit der die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt, und/oder wobei die Fernbedienungseinheit (61) geeignet ist, den Taktgeber (59) anzupassen, um die Frequenz anzupassen, mit der die Regeleinheit (43) die Stromquelle (41), die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, regelt.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei ein Anteil des Stroms, der von der Stromquelle (41) an die Heizung (33) geliefert wird, und/oder eine Abmessung der Durchflussstrecke (27) ausgewählt werden, um den Aerosolerzeuger (21) zu veranlassen ein Aerosol zu erzeugen, das einen massenhaften durchschnittlichen Partikeldurchmesser von weniger als 3 μm aufweist, bevorzugt weniger als 2 μm, bevorzugter zwischen 0,2 und 2 μm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 1 μm.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei ein Druck, mit dem die Druckregelanordnung (39) das Material von der Materialquelle (37) bereitstellt und/oder ein Anteil gemäß dem Strom von der Stromquelle (41) bereitgestellt wird, ausgewählt werden, so dass das Material bereitgestellt und in der Durchflussstrecke (27) mit einer Rate verdampft wird, die größer als 1 mg pro Sekunde ist.
Der Aerosolerzeuger (121) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Quelle (137) eines zweiten Materials in flüssiger Form, die mit der Durchflussstrecke (27) an einer Stelle vor der Heizung (33) in Verbindung steht, wobei die Druckregelanordnung (39) bewirkt, dass Material in der Quelle (137) eines zweiten Materials in die Durchflussstrecke (27) von der Materialquelle (137) aus eingebracht wird, wenn das Ventil (35) in einer Geöffnet-Stellung ist, wobei die Materialquelle (137), die einen flexiblen Behälter (45) umfasst und die Quelle des zweiten Materials (137), die einen zweiten flexiblen Behälter (145) umfasst, wobei die Druckregelanordnung (39), die eine erste Kammer (47) umfasst, in der der erste flexible Behälter (45) angeordnet ist, und ein erstes in der Kammer (47) versiegeltes und den ersten flexiblen Behälter (45) umgebendes mit Druck beaufschlagtes Gas (G), und eine zweite Kammer (147), in der der zweite flexible Behälter (145) angeordnet ist und ein zweites in der Kammer (147) versiegeltes und den zweiten flexiblen Behälter (145) umgebendes mit Druck beaufschlagtes Gas (G₂), wobei das erste mit Druck beaufschlagte Gas (G) und das zweite mit Druck beaufschlagte Gas (G₂) wahlweise unter verschiedenen Drücken stehen können.
Der Aerosolerzeuger (221) gemäß Anspruch 1 weiter umfassend eine zweite Durchflussstrecke (227), die einen Einlauf und einen Auslauf aufweist; eine zweite Heizung (233), die in Bezug auf die zweite Durchflussstrecke (227) so angeordnet ist, dass sie mindestens einen Bereich der zweiten Durchflussstrecke (227) aufheizt, eine Quelle des zweiten zu verdampfenden Materials (237), wobei der Einlauf der zweiten Durchflussstrecke (227) in Verbindung mit der Quelle des zweiten Materials (237) steht, und ein zweites Ventil (235), das sich funktional zwischen der Quelle des zweiten Materials und der zweiten Durchflussstrecke (227) befindet, wobei das zweite Ventil (235) öffnen und schließen kann, um die Verbindung zwischen der Quelle des zweiten Materials (237) und dem Einlauf der zweiten Durchflussstrecke (227) zu öffnen und zu schließen, eine zweite Druckregelanordnung (239), die bewirkt, dass Material in der Quelle des zweiten Materials (237) in die zweite Durchflussstrecke (227) von der Quelle des zweiten Materials (237) aus eingebracht wird, wenn das zweite Ventil (235) in einer Geöffnet-Stellung ist, und wobei die Stromquelle (41) Strom an die zweite Heizung (233) und das zweite Ventil (235) liefert, und die Regeleinheit (43), die Stromversorgung von der Stromquelle (41) zur zweiten Heizung (233) und zum zweiten Ventil (235) regelt, wobei der Aerosolerzeuger (221) wahlweise weiter umfasst: eine Kammer (249), wobei die Ausläufe der Durchflussstrecken (27,227) in der Kammer nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Kammer (249) von genügend großem Ausmaß und genügend großer Konfiguration ist, um Vermischung der verdampften Materialien zu gestatten, die sich aus den Ausläufen zusammen mit Umgebungsluft ausbreiten, so dass die verdampften Materialien erstes bzw. zweites Aerosol bilden, wobei das erste und zweite Aerosol miteinander gemischt werden, um ein zusammengesetztes Aerosol zu bilden, welches das erste und zweite Aerosol enthält.
Der Aerosolerzeuger (221) gemäß Anspruch 1, wobei das Material in der Materialquelle (37) zwei oder mehr Komponenten umfasst, die, bevor das Material verdampft wird, so zusammengemischt wurden, dass Feststoffpartikel wahlweise fein verteilt im Material suspendiert sind, oder die Feststoffpartikel, wenn sie fein verteilt suspendiert sind, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser haben als Partikel des Materials in Aerosolform, oder die Feststoffpartikel, wenn sie einen Teil des Aerosols bilden, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser haben als Partikel des Materials in Aerosolform.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei das Ventil (35) ein Mikroventil ist.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei das Ventil (35), die Heizung (33) und die Durchflussstrecke (27) eine einzelne mikroelektronische Vorrichtung darstellen, die auf einem einzelnen Chip ausgebildet ist.
Der Aerosolerzeuger (21) gemäß Anspruch 1, wobei der Aerosolerzeuger (21) eine erste Komponente (23) und eine zweite Komponente (25) umfasst, wobei die zweite Komponente (25) an die erste Komponente (23) anschließbar und von ihr abtrennbar ist, wobei die erste Komponente (23), die Durchflussstrecke (27), die Heizung (33), das Ventil (35), die Materialquelle (37) und die Druckregelanordnung (39) umfasst und die zweite Komponente (25) die Stromquelle (41) und die Regeleinheit (43) umfasst, wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise weiter eine Luftstromerfassungseinheit (51) umfasst, die erfasst, wann eine vorbestimmte Luft-Durchflussrate unmittelbar am Auslauf der Durchflussstrecke (27) vorhanden ist, wobei die Luftstromerfassungseinheit (51) angeordnet ist, um an die Regeleinheit (43) ein Signal zu senden, um anzuzeigen, dass die vorbestimmte Luft-Durchflussrate vorhanden ist, und die Regeleinheit (43) angeordnet ist, um die Stromquelle (41) zu regeln, die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, als Antwort auf das Signal von der Luftstromerfassungseinheit (51), wobei die Luftstromerfassungseinheit (51) wahlweise dauerhaft an die zweite Komponente (25) angeschlossen ist, wobei der Aerosolerzeuger (21) wahlweise einen Öffnungsbereich (49) umfasst, der Teil der ersten Komponente ist, wobei der Öffnungsbereich (49) ein offenes Ende aufweist und der Auslauf der Durchflussstrecke (27) innerhalb des Öffnungsbereiches (49) mit einem Abstand vom offenen Ende angeordnet ist, wobei der Öffnungsbereich (49) wahlweise eine Vielzahl von Lüftungslöchern (55) aufweist, wobei der Auslauf des Durchflussbereiches (27) wahlweise im Öffnungsbereich (49) angeordnet ist zwischen den Lüftungslöchern (55) und dem offenen Ende des Öffnungsbereichs, wobei der Aerosol Erzeuger (21) wahlweise eine Druckabnahmeerfassungseinheit (57) umfasst, die anzeigt, wenn ein vorbestimmter Druckabfall unmittelbar am Auslauf des Durchflussbereiches (27) auftritt, wobei die Druckabnahmeerfassungseinheit (57) angeordnet ist, um an die Regeleinheit (43) ein Signal zu senden, um anzuzeigen, dass der vorbestimmte Druckabfall auftritt, und die Regeleinheit angeordnet ist, um die Stromquelle (41) zu regeln, die dem Ventil (35) und der Heizung (33) Strom liefert, als Antwort auf das Signal von der Druckabnahmeerfassungseinheit (57).
Der Aerosolerzeuger (221) gemäß Anspruch 17, wobei die erste Komponente umfasst eine zweite Durchflussstrecke (227), die einen Einlauf und einen Auslauf aufweist, eine zweite Heizung (233), die in Bezug auf die zweite Durchflussstrecke (227) so angeordnet ist, dass sie die zweite Durchflussstrecke (227) aufheizt, ein zweites Ventil (235), das sich funktional zwischen der Quelle des zweiten Materials (237) und der zweiten Durchflussstrecke (227) befindet, wobei das zweite Ventil (235) öffnen und schließen kann, um die Verbindung zwischen der Quelle des zweiten Materials und dem Einlauf der zweiten Durchflussstrecke (227) zu öffnen und zu schließen, eine Quelle des zweiten zu verdampfenden Materials (237), wobei der Einlauf der zweiten Durchflussstrecke (227) in Verbindung mit der Quelle des zweiten zu verdampfenden Materials (237) steht, und eine zweite Druckregelanordnung (239), die bewirkt, dass Material in der Quelle des zweiten Materials in die zweite Durchflussstrecke (227) von der Quelle des zweiten Materials (237) aus eingebracht wird, wenn das zweite Ventil (235) in einer Geöffnet-Stellung ist, und wobei die Stromquelle (41) Strom an die zweite Heizung (233) und das zweite Ventil (235) liefert, und die Regeleinheit (43) die Stromversorgung von der Stromquelle (41) zur zweiten Heizung (233) und zum zweiten Ventil (235) regelt.
Der Aerosolerzeuger (221) gemäß Anspruch 18, weiter umfassend eine Kammer (249), wobei die Ausläufe der Durchflussstrecken (27, 227) in der Kammer (249) nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Kammer (249) von genügend großem Ausmaß und genügend großer Konfiguration ist, um Vermischung der verdampften Materialien zu gestatten, die sich aus den Ausläufen zusammen mit Umgebungsluft ausbreiten, so dass das verdampfte Material und das verdampfte zweite Material erstes bzw. zweites Aerosol bilden, wobei das erste und zweite Aerosol miteinander gemischt werden, um ein zusammengesetztes Aerosol zu bilden, welches das erste und zweite Aerosol enthält.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Aerosolerzeugers umfassend die Schritte: Anordnen einer Heizung in Bezug auf eine Durchflussstrecke, um die Durchflussstrecke zu heizen, wobei die Durchflussstrecke einen Einlauf und einen Auslauf hat; Verbinden des Einlaufs der Durchflussstrecke mit einer Quelle des Materials, das verdampft werden soll; Bereitstellen eines Ventils, das öffnen und schließen kann, zwischen der Materialquelle und der Durchflussstrecke; Bereitstellen einer Druckregelanordnung, die bewirkt, dass Material in der Materialquelle in die Durchflussstrecke von der Materialquelle aus eingebracht wird wenn das Ventil in einer Geöffnet-Stellung ist; und Verbinden der Heizung mit der Stromquelle; dadurch charakterisiert, dass das Verfahren weiter die Schritte umfasst: Verbinden des Ventils mit einer Stromquelle, die das Ventil öffnet und schließt; Verbinden der Stromquelle mit einer Regeleinheit, welche die Stromversorgung von der Stromquelle zur Heizung und zum Ventil regelt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Druckregelanordnung umfasst: Platzieren der Materialquelle in einer Kammer, die wahlweise bis 2 Atmosphären/bar mit Druck beaufschlagt ist, die Materialquelle umfassend einen flexiblen Behälter oder die Materialquelle umfassend eine zweite Durchflussstrecke, die einen Einlauf und einen Auslauf aufweist, wobei das Verfahren die weiteren Schritte des Verbindens des Einlaufs der zweiten Durchflussstrecke mit dem Auslauf der Durchflussstrecke und des Platzierens des Auslaufs der zweiten Durchflussstrecke in der Kammer umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Stromquelle so ausgewählt wird, dass sie geeignet ist, Strom in ausreichendem Maß an die Heizung zu liefern und/oder die Abmessung der Durchflussstrecke so ausgewählt wird, dass der Aerosolerzeuger ein Aerosol mit einem massenhaften durchschnittlichen Partikeldurchmesser von weniger als 3 μm produziert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei ein Druck, mit dem die Druckregelanordnung das Material von der Materialquelle liefert, und/oder ein Maß, in dem die Stromquelle geeignet ist Strom an die Heizung zu liefern, ausgewählt werden, so dass das Material in der Durchflussstrecke mit einer Rate größer als 1 mg pro Sekunde geliefert und verdampft wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, weiter umfassend: Anordnen der Heizung, der Durchflussstrecke, des Ventils, der Materialquelle, und der Druckregelanordnung, um eine erste Komponente zu bilden, Anordnen der Stromquelle und der Regeleinrichtung, um eine zweite Komponente zu bilden, und Lösbares Befestigen der zweiten Komponente an der ersten Komponente.