(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気-空気混合物又は／及び凝縮エアロゾルを間欠的に吸入又は吸込みと同期して生成するための吸入器コンポーネントを提供する。【解決手段】ケース３内に配置されるチャンバ２１内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口２６を備え、一定量の液状材料を気化させるための一つの電気式発熱体であって、ここで生成される蒸気は、吸気口を通って供給される空気とチャンバ内で混合されて、蒸気−空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている。毛管構造を持つ一つの芯であってこの芯は発熱体と共に一つの複合体２２を形成し、一回の気化工程が終了すると新たな液状材料が発熱体に自動的に供給されるようになっている、吸入器コンポーネントである。【選択図】図１２
2020179211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを間欠的に吸入又は吸込みと同期して生成するための吸入器コンポーネントであって、
一つのケース(3)と、
前記ケース(3)内に配置される一つのチャンバ(21)と、
前記チャンバ(21)内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口(26)と、
一定量の液状材料(16)を気化させるための一つの電気式発熱体であって、ここで生成される蒸気は、前記吸気口(26)を通って供給される空気と前記チャンバ(21)内で混合されて、前記蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている電気式発熱体と、
毛管構造を持つ一つの芯であって、該芯は前記発熱体と共に一つの複合体(22)を形成しており、一回の気化工程が終了すると新たな液状材料(16)が前記発熱体に自動的に供給されるようになっている芯と、を有している吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22)が面状に構成されて面状複合体を成し、該複合体(22)の少なくとも一つの加熱される部分が前記チャンバ(21)内に無接触方式で配置されて、前記部分に位置する前記芯の毛管構造が少なくとも前記面状複合体の片面(24)では実質的に露出していることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２】
請求項1に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記部分に位置する前記芯の毛管構造が、前記面状複合体(22)の両面(24、25)で実質的に露出していることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３】
請求項1又は2に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22)の厚さが0.6mm未満であることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４】
請求項1又は2に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22)の厚さが0.3mm未満であることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22)が、シート状、フォイル状、ストリップ状、又はテープ状に構成されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項６】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22)が、クロス、開放孔を有する繊維構造、開放孔を有する焼結構造、開放孔を有するフォーム、開放孔を有する析出構造のうちのいずれか一つの構造を有することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項７】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22)が、少なくとも二つの層を有することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項８】
請求項7に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記各層に、シート、フォイル(31)、紙、クロス(32)、開放孔を有する繊維構造(33)、開放孔を有する焼結構造(34)、開放孔を有するフォーム(37)、開放孔を有する析出構造の少なくともいずれか一つの構造が含まれることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項９】
請求項8に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記各層が熱処理工程により相互に接合されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１０】
蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを間欠的に吸入又は吸込みと同期して生成するための吸入器コンポーネントであって、
一つのケース(3)と、
前記ケース(3)内に配置される一つのチャンバ(21)と、
前記チャンバ(21)内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口(26)と、
液状材料(16)の一定量を気化させるための一つの電気式発熱体であって、ここで生成される蒸気は前記チャンバ(21)内で前記吸気口(26)を通って供給される空気と混合され、前記蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている電気式発熱体と、
毛管構造を持つ一つの芯であって、該芯は前記発熱体と共に一つの複合体(39)を形成しており、前記発熱体には気化後に新しい液状材料(16)が自動的に供給されるようになっている芯と、を有している吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(39)が線状に構成され、前記複合体の少なくとも一つの加熱される部分が前記チャンバ(21)内に無接触方式で配置されて、前記部分に位置する前記芯の毛管構造が実質的に露出していることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１１】
請求項10に記載の吸入器コンポーネントにおいて、前記複合体の太さが1.0mm未満であることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１２】
請求項10又は11に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体が、ワイヤ、ヤーン、開放孔を有する焼結構造(34)、開放孔を有するフォーム、開放孔を有する析出構造の少なくともいずれか一つの構造を有することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１３】
請求項1〜12のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記発熱体が、少なくとも部分的に前記芯の内部に組み込まれていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１４】
請求項13に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記芯が少なくとも部分的に一つの電気抵抗材料から成ることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１５】
請求項14に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記電気抵抗材料が金属性であることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１６】
請求項1〜15のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記発熱体と前記芯との間の接合部が、前記芯の広さや長さの全体にわたり広がり、かつ延びていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１７】
請求項1〜16のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22、39)にエッチング処理が施されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１８】
請求項1〜17のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22、39)の表面が活性化されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１９】
請求項1〜18のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記芯が自噴式のアルテリアルウィックとして構成されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２０】
請求項1〜19のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記芯の厚さの向きに穴明け加工が施されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２１】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記面状複合体(22)が実質的に平坦に構成され、前記吸気口がスロット状の通路(26)として構成され、更に前記スロット状の通路(26)が前記複合体の平坦な面に対して平行に配向されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２２】
請求項10又は11に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記線状複合体(39)が実質的に直線状に構成され、前記吸気口がスロット状の通路(26)として構成されており、更に前記スロット状の通路(26)が前記線状複合体(39)に対して平行に配向されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２３】
請求項1〜22のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22、39)が、前記チャンバ(21)を貫き、架橋するように延びて二つの末端部分のところで二つの導電性の板状接点(23)の上に支承されており、更に前記発熱体が前記各接点(23)に電気接触されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２４】
請求項23に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記発熱体の前記電気接触部が溶接部又は焼結部から成ることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２５】
請求項23に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記発熱体の前記電気接触部が導電性接着剤を利用した接着部から成ることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２６】
請求項23〜25のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記各板状接点(23)が前記ケース(3)の外側表面から二つの差込式接点(93)の形態で突出していることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２７】
請求項1〜25のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22、39)の一方の端部が前記芯の流れ抵抗よりも小さい流れ抵抗を有する一つの毛管間隙(41)の内部に突出していることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２８】
請求項27に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記毛管間隙(41)の断面積が前記複合体(22、39)の断面積よりも大きいことを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項２９】
請求項27又は28に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記毛管間隙(41)の内部に位置する前記複合体(22、39)の前記発熱体が電気接触されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３０】
前記ケース(3)の内部に配置される、又は前記ケース(3)に接続される、前記液状材料(16)を収容した一つの液体容器(4)が、一つの開封可能な封緘部(18)と共に具備された、請求項27〜29のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記液体容器(4)を前記ケース(3)外に取り出すことも、前記ケース(3)から切り離すことも不可能となっており、前記液体容器(4)内の液状材料(16)は、前記開封可能な封緘部(18)を手で操作して開封することによって前記毛管間隙(41)と連結可能であることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３１】
請求項30に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記液体容器(4)が、前記ケース(3)に剛結式に永久接合されるか、又はそれ自体が前記ケース(3)の一部を形成することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３２】
請求項31に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記液体容器(4)に隣接していて、前記開封可能な封緘部(18)により前記液体容器(4)から仕切られている、前記毛管間隙(41)と連通する一つのリザーバ(45)を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３３】
請求項32に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
その第1の端部(47)は前記開封可能な封緘部(18)の方に向けられ、その第2の端部(48)は前記封緘部(18)が封止された状態にある時には前記ケース(3)の外側表面から突起のように突出している、前記ケース(3)内に軸方向に変位可能であるように支承された一つのピン(46)を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３４】
請求項33に記載の一つの吸入器コンポーネント、並びに、前記吸入器コンポーネント(2)と連結可能な一つの再利用可能な吸入器部品(1)を有する吸入器において、
連結の間に、前記ピンの前記第2端部(48)が、前記再利用可能な吸入器部品(1)に接続されて一種のタペットのようにこれと協働することを特徴とする、吸入器。
【請求項３５】
請求項33に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記リザーバ(45)が一つの通気通路(52)を介して前記チャンバ(21)と連通することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３６】
請求項30に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記液体容器(4)が、一つの変位軸Yに沿って二つのストップ位置間を手で操作することによって変位可能であるように前記ケース内(3)に配置されており、前記液体容器(4)が、第1のストップ位置においてはロック解除が不可能な一つのロック装置(73)と協働しており、更に前記液体容器(4)が、第2のストップ位置においては前記開封可能な封緘部(18)を開封する一つの開封手段(81、82)と協働することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３７】
請求項36に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記開封手段(81、82)が前記毛管間隙(41)により構成される一つの第1の棘状部(81)を有しており、前記棘状部(81)が前記第2ストップ位置においては前記開封可能な封緘部(18)を貫通して、それにより前記液状材料(16)との毛管連結が行われることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３８】
請求項37に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
その第1の端部は前記チャンバ(21)と連通しており、その第2の端部は前記第2ストップ位置においては前記開封可能な封緘部(18)を貫通する第2の棘状部(82)として構成されている、一つの通気通路(52)を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項３９】
請求項36に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記ロック解除が不可能なロック装置が、一つの突起(73)から成り、前記第1ストップ位置においては前記液体容器(4)が前記突起(73)に対して衝突することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４０】
一つのマウスピース通路(66)が備えられた一つのマウスピース(5)を有しており、利用者は、前記マウスピース通路(66)を通り投与される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを受け取るようになっている、請求項36〜39のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記変位軸Yが、前記マウスピース通路(66)の中心軸に対して概ね平行に配向されており、前記液体容器(4)の一方の端部が、少なくとも前記第1ストップ位置においては、前記ケース(3)外に突出して前記マウスピース(5)の横隣りに位置することを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４１】
請求項27〜33及び35〜40のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記毛管間隙(41)と連通していて、それ自体が複数の毛管(54)から成る一つのバッファーリザーバ(53)を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４２】
開放孔を有する一つの弾性材料から成り、前記液状材料(16)を浸み込ませた一つの液体リザーバ(84)を具備した、請求項23に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22、39)が、前記両板状接点(23)のうちの一方と前記液体リザーバ(84)との間にサンドイッチ状に挟持され、それにより前記芯が前記液体リザーバ(84)内の前記液状材料(16)に毛管連結されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４３】
蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの生成過程で形成される凝縮物残滓を受け入れて貯蔵するための一つの凝縮物結合装置を具備した、請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記凝縮物結合装置が、開放孔を有する、吸上げ能力を持つ一つの吸上げ体(57)から成り、前記吸上げ体(57)が、前記芯の前記部分に位置する露出した毛管構造に対して一定の距離をおいて、但しその至近に配置されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４４】
請求項43に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記開放孔を有する、吸上げ能力を持つ吸上げ体(57)が、前記芯の前記部分に位置する露出した毛管構造を覆うことを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４５】
請求項43又は44に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記開放孔を有する、吸上げ能力を持つ吸上げ体(57)が、相互に一定の距離をおいて配置される二つの部材又は部分を有しており、前記複合体(22、39)が前記両部材又は部分の間で少なくとも所々に配置されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４６】
請求項43〜45のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記開放孔を有する、吸上げ能力を持つ吸上げ体(57)が、前記チャンバ(21)内に配置されて、前記チャンバ(21)の大半の部分を埋め尽くすことを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４７】
請求項43〜46のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記開放孔を有する、吸上げ能力を持つ吸上げ体(57)が、前記凝縮物残滓が浸透して完全な飽和状態となった後にも、その形状を実質的に維持するようになっている形状安定性を示す一つの材料から成ることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４８】
請求項43〜47のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記開放孔を有する、吸上げ能力を持つ吸上げ体(57)が、前記ケース(3)により実質的に取り囲まれると共に、前記ケース(3)に、そこから切り離すことができないように接合されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項４９】
請求項43〜48のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
一段目が、前記開放孔を有する、吸上げ能力を持つ吸上げ体(57)から成り、二段目が、生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルが内部を通って流れることができるようになっている一つの放熱器から成る、一つの二段式凝縮物析出装置を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５０】
請求項49に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記放熱器(61)が一つの煙草フィラー(61)により形成されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５１】
請求項50に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記煙草フィラー(61)の容積が3cm3を上回ることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５２】
一つのマウスピース(5)により形成される一つのマウスピース開口部を有しており、前記マウスピース開口部は前記チャンバ(21)と連通しており、利用者は、前記マウスピース開口部を通り投与される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを受け取るようになっており、その際には吸入の過程で、前記吸気口(26)と前記マウスピース開口部との間に、前記マウスピース開口部に向かう一つの流れが構成されて、前記流れが、少なくとも所々前記複合体(22、39)を通過するようになっている、請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記複合体(22、39)の下流側に、少なくとも一つの空気バイパス開口部(68)が配置され、これを通り、空気が周辺から前記流れの中に追加供給されるようになっており、前記空気バイパス開口部(68)の有効流れ断面積が少なくとも0.5cm2であることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５３】
請求項52に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記空気バイパス開口部が、夫々反対側のケース部分に配置される二つのバイパス開口部(68)から成ることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５４】
請求項53に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記両バイパス開口部(68)に隣接して二つのガイドベーン(69)が配置され、前記両ガイドベーン(69)は、前記マウスピース開口部の方に向けられると共に互いの方にも向けられており、夫々の自由端は一つのノズル状の合流開口部(71)を形成しており、生成される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮物エアロゾルが前記チャンバ(21)から前記合流開口部(71)を通って流れ出て、引き続き前記両バイパス開口部(68)から流入する空気と混合されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５５】
請求項52に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記空気バイパス開口部(68)の下流側に、空気質量流が毎秒250mLである時の流れ抵抗が1mbar未満である、一つの流れホモジナイザ(72)が配置されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５６】
請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
隣接して配置される、熱容量が異なる複数の複合体(39a、39b、39c)を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５７】
請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
隣接して配置される、発熱体の諸特性が異なる複数の複合体(39a、39b、39c)を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５８】
請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
隣接して配置される、電気式発熱体の動作制御方式が異なる複数の複合体を特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項５９】
請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
隣接して配置される複数の複合体が備えられ、前記各複合体に対して、組成を異にする液状材料が、それらを気化させるために割り当てられていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項６０】
隣接して配置される、夫々の発熱体が電気抵抗式発熱体から成る、複数の複合体(22a、22b)を具備した、請求項1〜23のいずれか一項に記載の吸入器コンポーネントにおいて、  それぞれの前記抵抗式発熱体が相互に直列に接続されることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項６１】
請求項1〜33及び35〜60のいずれか一項に記載の一つの吸入器コンポーネント(2)を有する、吸入器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを、間欠的に吸入又は吸込みと同期して生成するための吸入器コンポーネントであって、一つのケースと、前記ケース内に配置される一つのチャンバと、前記チャンバ内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口と、一定量の液状材料を気化させるための一つの電気式発熱体であってここで生成される蒸気は、前記吸気口から供給される空気と前記チャンバ内で混合され、前記蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている電気式発熱体と、毛管構造を持つ一つの芯であって、該芯は前記発熱体と共に一つの複合体を形成しており、一回の気化工程が終了すると、新たな液状材料が前記発熱体に自動的に供給されるようになっている芯と、を有している吸入器コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する吸入器は、間欠的に吸入又は吸込みと同期して行われる動作を可能とする吸入器である。そのような動作方式が生じるのは、液状材料が、吸込みの間又は吸入の間に限って、加熱され気化される場合である。発熱体は、一回一回の吸込み又は吸入の合間には、実質的に不動化されている。通例は、発熱体の起動若しくは通電が、吸込み又は吸入の開始と同時に、手動方式で、例えば一つのスイッチを利用して行われているが、しかしながら、一つの適切なセンサと一つの電子回路とによる自動的な起動が優先されるようになっている。後者については、話題に上る吸入器の中には、吸入又は吸込みにより起動されるタイプの吸入器も含まれている。
【０００３】
この特許出願明細書において、「吸入器」という概念は、医療用の吸入器にも、医療用ではない吸入器にも関連するものである。この概念は更に、医薬品及び医薬品としては指定されないような物質を投与するための吸入器にも関連している。それ以外にもこの概念は、例えば欧州特許分類A24F47/00Bに包摂されるような喫煙具及びタバコ代用品にも、それらが蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを利用者に投与するためのものであると指定されている限りは関連することになる。他にも「吸入器」という概念は、生成される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルが、どのように利用者若しくはその身体に供給されるかについて、何ら条件を課すものでもない。蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルは、肺の中に吸入されるものであっても、―肺の中への吸入を伴わずに―口腔だけに供給されるものであってもかまわない。最後に「吸入器」という概念には、肺の中への直接吸入を一回のステップだけで行うことができるような装置(「古典的吸入器」)も、又―タバコの場合のように―少なくとも二回のステップ、具体的には、先ず口腔内に吸い込むステップ(吸込み量:約20〜80mL)と、―吸入器を置いてから―続いて肺の中に吸入するステップとを必要とするような装置(「吸込み式吸入器」)も含まれている。古典的吸入器では、吸込み式吸入器と比べると、吸入器を通過する空気質量流量が、吸込み式吸入器の毎秒10〜40mLに対して毎秒約100〜750mLと、大幅に多くなっている。これに対して吸込み式吸入器の流れ抵抗若しくは吸込み抵抗は、通例、古典的吸入器よりも著しく大きくなっている。
【０００４】
（概念の定義）
気化エネルギ: 実際に気化する液状材料に伝達される、顕熱と潜熱の合計
気化容量: 単位時間当たりに換算した気化エネルギ
比気化容量: 気化する液状材料の質量単位当たりの気化容量
気化器効率: 気化エネルギと、発熱体により発生されるエネルギの商
かねてより、電気エネルギを利用して、医薬品又は/及び芳香剤を気化させて、発生した蒸気又は/及び生成された凝縮エアロゾルを、場合によっては利用者の吸入に適するように準備するようになっている、数多くの吸入器及び電気喫煙具が提案されている。
【０００５】
英国特許第25,575-1911号(エルウィン・ケンドール・ヒル(Elwin Kendal Hill))には、薬剤を気化させるための一つの電気式気化器を具備した吸入器が説明されている。この気化器は、一つのプレート38と一つの有孔カバー39から成っている。プレート38とカバー39間の空間には、一方では薬剤を吸収する一つの吸収材料40が、他方では―例えば一つの抵抗線の形態をとる―一つの電気式発熱体41が配置されている。液状の薬剤は、リザーバ30から、相応数の芯45を介して、吸収材料40並びに発熱体41に自動的に供給される。吸入の間に吸い込まれた空気は、一つの円錐形状の通路36を通って流れ、それによりこの空気流は気化器に収束されるが、それにより気化した薬剤がこの空気流に取り込まれるようにしている。気化器のプレート38は、間隔保持用のスリーブ44により、定位置に保持されるようになっている。
【０００６】
このような配置方式においては、中でも特に、気化器及びそのブラケット、並びに気化器への芯の取付き部の構造が複雑である点が短所である。部品点数が多い上に、設計構造が複雑であることが、この吸入器の製造コストを押し上げ、組付け作業を面倒なものとしている。
【０００７】
その重大な短所は、例えば、気化器の容積に対する蒸気の出口面積の比が比較的小さくなっている点に見出される。これは、一方では、気化器の具体的な幾何寸法に起因するものであるが、他方では、吸収材料40と電気式発熱体41が、プレート38とカバー39とにより実質的に覆われている点も、その原因となっている。これらの蓋物は、吸収材料40と電気発熱体41とを、ばらけないように保持するためにも、設計上必要なものである。気化器の内部に生成される蒸気は、カバー39に設けられた穴だけを通り、外部に逃れられるようになっている。それにより、気化容量が、他と比較してそれ程大きくない場合にも、気化器の内部に既に限界熱流束を来たしてしまうことがあり、従って、前提条件として基本的により大きな比気化容量と同時に高い気化器効率を必要とする、間欠的に吸入又は吸込みと同期して行われる動作を実現するためには、このような配置方式は不向きであるように思われる。
【０００８】
更に、リザーバ30からの液状薬剤の流出を防止する種々の予防策を講じていたにも拘らず、特に、例えば誤操作により、リザーバ30が過充填となる場合は、そのような流出の可能性を完全に排除することが設計上不可能である点も、短所である。最後に、リザーバ30内の液状薬剤が、実際には雰囲気空気に無防備で曝されている点も危険であると評価することができるが、それにより、蒸発効果に基づいて、薬剤の酸化又は/及びその組成変化を来たすことがある。
【０００９】
米国特許第2,057,353号(クリントン・L.・ホウィットモアー(Clinton L. Whittemore))には、液状薬剤xを収容するための一つの器A、この器の内部に、器底部を貫通して突出している導電体1及び2、これらの導電体に接続された一つの熱線3、並びにこの熱線3が巻き付けられている、熱線3から器底部まで延びている一つの芯Dから成る、治療器具用の気化ユニットが説明されている。この器は、一つの吸気口4と一つの蒸気出口穴5とを有しているが、これらは両方とも、器からの薬剤の流出を回避するために内側に円蓋状に凹ませて形成されている。
【００１０】
この構成方式では、発熱体と芯との間の接合を行うプロセスが複雑でコスト高である点が短所となっている。組付け作業に先立ち、芯には熱線を巻き付けなければならない。この手順は、中でも特に接合対象である各部品の寸法諸元が、通常は際立って小さな値であることからも非常に複雑なものとなっている。他にも、熱線の巻線が全て芯に密着することを保証するのは困難である。局所的な浮き上がりにより、その領域に位置する熱線に過熱を来たし、抵抗材料の劣化を早めてしまうことがある。熱線が導電体1及び2に接続される領域についても、これと同じ問題を生じている。
【００１１】
更にもう一つの短所は、芯Dの外側表面が、これに発熱体3が巻き付けられることによって、部分的に覆い隠される点にある。その限りにおいて、このような巻付けが行われることは、芯から出る蒸気にとり、一種の障害となる。蒸気流がこのように阻害されると、上記で英国特許第25,575-1911号明細書に関して既に詳しく説明したのと同様の結果を招来することがある。それ以外にも、生成された蒸気が、流出時に少なくとも部分的に高温の熱線と接触し、それにより薬剤xの熱分解を来たすことがある。
【００１２】
更に、芯Dが比較的細い熱線3だけによって定位置に保持される点も短所である。揺さぶられるだけで、芯Dの位置が変化して、穴4を通り吸い込まれる空気と、芯Dから流れ出る蒸気との間の、流れ及び混合比が著しく変化し、エアロゾルの生成に支障を来たしかねなくなっている。この器具では、動作が可能となるのが、直立姿勢又は若干の傾斜姿勢の時に限られているが、様々な設計上の対策が講じられているにも拘らず、器Aからの薬剤xの流出の可能性を完全には排除できなくなっている。最後に、器A内の薬剤xは、実質的に自由に雰囲気空気に曝されているが、これも又、極めて不利であると評価すべき事情である。
【００１３】
フランス特許第960,469号(M.・ユージン・ヴァシュロン(M. Eugene Vacheron))には、電気式の気化器を具備した吸入器具が説明されている。この吸入器具は、一つの電気式カートリッジヒータ4、5、6と、一つの芯16とを有しており、この芯には、容器1内に蓄えられた貯蔵液が浸み込んでいる。カートリッジヒータは、容器1の外側に位置しており、従って芯には直接接続されていない。このような特殊な設計条件は、この吸入器具を、熱に対して不活性なものとすると共に、この吸入器具が恐らくは気化器の連続動作に適したものであると思わせているが、間欠的に吸入又は吸込みと同期して行われる動作については、これを実現するのは無理であると思われる。
【００１４】
カナダ特許第2,309,376号(松山太)には、液状の調剤が入っている一つの器1と、この器1の内部に取り付けられる一つの棒状の多孔質材料3とから成る、医療用途向けの気化器若しくはネブライザが説明されている(図3)。この棒状の多孔質材料3は、その一方の端部のところで液状調剤に浸漬される一方、他方の端部は、器1の外側で、上向きに自由に延びている。器1と棒状の多孔質材料3は、一つの樽型容器5の内部に配置されている。この樽型容器5は、一方では器1を定位置に保持し、他方では一つの電熱器6を内包しており、この電熱器6は、棒状の多孔質材料3の上側の末端部分をそこから一定の距離をおいて取り囲んでいるが、その際にはこの距離が好適には0.8〜2.5mmの範囲内となっている。棒状の多孔質材料3の内部の毛管引力により、液状調剤は上に向かって吸い上げられて、そこで最終的に電熱器6により気化される。その際には液状調剤に含有される薬効成分が噴霧されて、穴9を通り樽型容器5から室内へと溢れ出ることによって利用者がこれを吸入できるようにしている。液状調剤は、薬効成分濃縮液が溶解又は分散された水溶液から成っている。この水溶液は、好適には水、又は、水とエタノールの混合液から成っている。この薬効成分濃縮液は、バナバ(Lagerstroemia Speciosa)の葉から得られ、最大で15質量%のコロソリン酸(corosolic acid)を含有している。この薬効成分濃縮液には、血糖値を下げる効果があると言われる。水溶液中のこの薬効成分濃縮液の含有率は(コロソリン酸として計算して)0.5〜3.0質量%である。
【００１５】
この気化器は、連続動作向きに設計されている。電熱器6は、多孔質材料3に対して一定の距離をおいて配置されており、従って、多孔質材料3と共に複合体を形成することはない。両者間のこの間隙は、熱伝導抵抗が高いことを示している。熱が、熱放射によって伝達されるようにしない限り、間欠動作を相応に高い比気化容量で実現することは不可能だろう。そのためには、電熱器6を、極めて急速に、非常に高い温度に加熱する必要があるだろう。液状調剤は、電熱器と対向した周縁領域から真っ先に気化して、既述の間隙を通り、周辺に流れ出すことになりかねない。このコンセプトの実地における実現可能性はさておいても、いずれにせよ生成される蒸気は、電熱器6の赤熱した表面と接触しかねず、それにより薬効成分濃縮液の少なくとも一部は熱分解されることになりかねない。
【００１６】
米国特許第6,155,268号(竹内学)には、香気発生装置が説明されるが、この香気発生装置(図1)は、一つの吸気口18を有する一つのチャンバ121と、内部に一つの貫通するガス通路20が形成された一つのマウスピース開口部22若しくはマウスピース16とから成る以外にも、液状の芳香剤34を収容するための一つの液体容器32と、最後に一つの毛細管36を有しており、この毛細管36の第1の末端部分は、容器32内の液体に浸漬され、又第2の末端部分は、ガス通路20に連通される外にも、一つの発熱体42を有している。液状芳香剤34は、毛細管36の内部に作用する毛管引力により発熱体42に向かって流れ、そこで気化されて、上気流として開口部36bから流れ出て、ガス通路20に入るようになっている。外部から吸気口18を通りチャンバ121内に流入する空気流は、開口絞り24、24aを通り毛管開口部36bに収束されるが、それにより、蒸気と吸い込まれた空気との間の完全混和のために、若しくはエアロゾル生成のために有利な条件が得られるとしている。
【００１７】
夫々の代替実施形態(図8〜13)においては、様々なパネル状の発熱体が提案されている。更に別の実施例(図14及び15)においては、毛細管の内部が一つの多孔質構造302により充填されているが、この多孔質構造302は、一つの変形例においては、毛細管から突出できるようになっており、この後者の場合は、発熱体425が突出した多孔質構造の端部に配置されたものであるとよい。
【００１８】
このような配置方式においても再び、―この場合は毛細管と発熱体とから成る―気化ユニットの構造が比較的複雑である点が短所となっている。これらの両マイクロコンポーネントの相互接続が要求される上に、発熱体を電源に接続することも要求されるが、これは、具体的なケースにおいては、複数の電線を用いない限り実現するのは不可能である。これに関して、残念ながらこの明細書には、それ以上正確な情報は一切与えられていない。
【００１９】
図14及び15に示される配列については、英国特許第25,575.1911号に関して既に説明したことと同じことが言え、気化器の容積に対する蒸気の出口面積の比は、殊の外小さくなっている。これは、多孔質構造302が、被筒301と発熱体425とにより実質的に覆われていることに起因する。それにより、気化容量がそれ程大きくない場合にも既に、限界熱流束に達することがあるが、この理由から、中でも特に間欠的に吸入又は吸込みと同期して行われる動作が要求される場合は、そもそもこの配列の作動信頼性に疑問を呈することができる。
【００２０】
液体容器32については、二通りの変形例が提案されている。第1の変形例(図1)においては、液体容器が香気発生装置の固定式構成部品となっている。この液体容器には、一つの充填用開口部から再充填を行うことができる。しかしながらそのような再充填は、中でも特に、液状芳香剤に医薬品又は例えばニコチン等の毒物が含有され、又再充填が利用者自身により行われる場合は、環境へのリスクを孕んでいる。代替変形例(図8)においては、液体容器が交換式の小型容器として構成されている。その連結方法については、詳細に開示されていない。交換式の小型容器は、常に幼児による誤飲のリスクを孕んでいるが、これは、特に液状芳香剤に医薬品や例えばニコチン等の毒物が含まれる場合には、可能性として、致命的な結果を招くこともある。
【００２１】
図8に示される配列には更に、一つの交換式マウスピース161が示されているが、これは、チャンバ121の内壁の大半をライニングのように覆って、殆ど毛管371の口のところまで延びている、一つの中空円筒形状の突出部を有している。チャンバ121の内部に発生する凝縮物残滓は、主としてこの中空円筒形状の突出部の内面に堆積するが、これは、マウスピースと一緒に除去できるようになっている。問題は、この内面が凝縮物を受け入れる能力が限られている点にある。中でも特に液状芳香剤が、蒸気圧の高い低沸点成分―例えばエタノール又は/及び水―を高含有率で含有する場合は、マウスピースを短い間隔で交換しなければならない。そうしない場合は、マウスピースの内面に表面張力の影響下で液滴が形成され、その体積が増大の一途を辿り、遂には液滴を保持し続けるためには粘着力では最早足りなくなり、液滴が一つにまとまって大きな液溜りが形成されることになる。この液溜りは、装置の機能に支障を来たしかねない上に、そのような液溜りに医薬品の残りや例えばニコチン等の毒物が含まれる限り、利用者にとっても、又環境にとってもリスクとなりかねないものである。しかし、凝縮物を利用者自身により装置から除去させる可能性も又、それ自体既に環境へのリスクを孕んでいる。
【００２２】
米国特許第4,922,901号、同第4,947,874号及び同第4,947,875号(ジョニー・L.・ブルックス(Johnny L. Brooks)他)には、表面積が最低1m2/gである一つの電気抵抗式発熱体18を内蔵する交換式ユニット12を具備した、医薬品又は/及び香気を放出若しくは投与するための製品が説明されるが、この電気抵抗式発熱体18には、エアロゾルを生成する物質が担持されている。好適には電気抵抗式発熱体18は、多孔質又は繊維状材料から―例えば炭素繊維から―成るが、この材料には、液状のエアロゾル生成剤が含浸されるようになっている。この製品は他にも、電気抵抗式発熱体18を通り流れる電流を制御するための、吸い込むことによって起動される、一つの電子制御ユニット14を有しており、一回の吸込みにつき少なくとも0.8mgのエアロゾル若しくは医薬品を投与できるようになっているが、そこでは、この交換式ユニット12を抵抗式発熱体18共々、新品と交換しなくてはならなくなる迄には吸込みを合計で最低10回は行うことができるようになっている。
【００２３】
即ちこの製品では、気化対象である液状材料の全量が、抵抗式発熱体18の内部に既に前もって貯蔵された形で存在している。芯を利用した液体の供給は、そこでは予定されていない。その結果、例えばこれから吸込みを行う間に放出される、エアロゾル生成物質、若しくは医薬品、又は/及び場合によっては添加芳香剤が、その前に既に何度にもわたり加熱されていたという事情により、エアロゾル生成物質の熱分解が助長される、という短所ももたらされることになる。それ以外にも、このように加熱が何度も先行して行われると、そのために、本来の気化若しくはエアロゾル生成には何ら寄与しない、余計な電気エネルギが必要となる点で不利である。その結果、気化器効率が大いに低下してしまう。更にもう一つの短所として、個々の物質の沸点が異なる、様々なエアロゾル生成物質、医薬品、及び芳香剤から成る混合物の場合は、生成されるエアロゾルの化学組成及びその感覚刺激作用及び薬理作用が吸入の都度変化してしまい、初回の吸込みの間にはより多くの低沸点成分が気化されて、最後の吸込みの間にはより多くの高沸点物質が放出されることになる。製造コストが比較的高くつくこの交換式ユニット12は、その発熱体18も含めて10回前後吸い込んだだけで交換が必要となるが、これが、この製品の使用を高価なものとしている。
【００２４】
米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号(メアリー・E.・カウンツ(Mary E. Counts)、D.・ブルース・ロシー(D. Bruce Losee)他)には、吸入可能な香気を、蒸気又はエアロゾルの態様で投与するために内部において一つの香気放出媒体111が複数の電気式発熱体110により加熱されるようになっている製品30(図4)が説明されている。この製品は、複数回分の投与量に予め分けられた香気放出媒体111を内包しているが、これらが順番に加熱されることによって、一回一回の吸込みが行われるようにしている。香気放出媒体111は、複数回分の投与量に予め分けて、夫々の発熱体110の表面に、好適には外被、被覆として、又は薄いフィルムとして、施工されており、又その中にはエアロゾル生成物質も含めることができるようになっている。夫々の発熱体110の表面上の香気放出媒体111の付着性は、例えばペクチン等の定着剤により改善することができる。これらの電気式発熱体110は、夫々の表面に施工された香気放出媒体111の一回分の投与量と共に、好適には一つの交換式ユニット11の内部に配置されるが、この交換式ユニット11は、複数の電気接触ピンを介して一つの再利用可能なユニット31に接続されている。この再利用可能なユニット31は、一つの電気エネルギ源121と並び、一つの電子制御回路32を内蔵している。米国特許第5,322,075号(シータラマ・C.・デーヴィ(Seetharama C. Deevi)他)には、これに似た製品が説明されている。
【００２５】
この製品は、上記で説明した製品(米国特許第4,922,901号、同第4,947,874号及び同第4,947,875号)の様々な短所の内、幾つかが取り除かれているにも拘らず、交換式ユニット11の構造は、具体的なケースにおいては、多数の発熱体がその電気接触部と一緒に備えられることからもより一層複雑なものであるように思われる。更に、この複雑な交換式ユニット11により許容される吸込み回数が、せいぜい15回に過ぎない(図7A〜7Kを参照)ことを考慮すると、そのような製品の使用が高つくであろうことは明らかである。それ以外にも、この具体的なケースにおいては、香気放出媒体111が比較的大面積の薄膜として存在するが、これは、中でも特に交換式ユニット11の保管中に多種多様な雰囲気の影響要因(酸化等)に曝されている。それらの影響を防ぐためには、媒体111を雰囲気から保護し、可能な限り雰囲気に触れないようにする、コスト高な包装を施す必要があるかもしれない。米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号明細書では、この観点について立ち入ってはいない。
【００２６】
米国特許第2005/0268911号(スチーブン・D.・クロス(Steven D. Cross)他)には、上述の米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号に従った製品に非常に似通った、高純度薬剤の吸入目的で、凝縮エアロゾルの投与量を複数回分発生して放出するための装置が説明されるが、この装置は、最も簡単なケース(図1a)においては一つの入口と一つの出口とを有する一つの空気通路10と、この空気通路の内部に配置される、夫々が規定の投与量の物質/薬剤を担持している複数個の担体28と、離散して配置される夫々の投与量を気化させるための一つの装置とから成っている。入口を通って流れ込む空気流はこれらの担体28に導かれ、そこで最終的に凝縮エアロゾルが生成される。夫々の担体28は、―好適にはステレンレス鋼製の金属フォイル78から成る―電気抵抗式発熱体を一つずつ内蔵している。これらの金属フォイル発熱体78は、好適にも白金の表面に取り付けられている(図4)。米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号に従った製品の短所は、米国特許第2005/0268911号に従った装置にも当てはまる。
【００２７】
米国特許第5,505,214号及び同第5,865,185号(アルフレッド・L.・コリンズ(Alfred L. Collins)他)には、一つの交換式ユニット21と一つの再利用可能な部品20とから成る電気喫煙具が説明されている(米国特許第5,505,214号:図4)。交換式ユニット21には、煙草香気27が収められるが、これは一つの担体36表面に担持されている。再利用可能な部品20は複数の発熱体23を内蔵しており、これらの発熱体23には、一つの電気エネルギ源―例えば一つの充電式蓄電池―から一つの電子制御回路を介して、電流若しくはエネルギが供給されるようになっている。交換式ユニット21を再利用可能な部品20の中に嵌め込むと、担体36は夫々の発熱体23の上に位置することになる。吸入若しくは吸込みの間には、制御回路により個々の発熱体が一つずつ起動されることによって、担体36が部分毎に加熱され、煙草香気27が気化されて、場合によってはエアロゾルとして放出されるようにしている。図4に示される実施例においては、再利用可能な部品20が発熱体23を八個有しているが、それにより一本のタバコの場合と同様に、八回分の吸入又は吸込みを可能としている。交換式ユニット21はその後に新品のユニットと交換される。
【００２８】
米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号に従った製品に対して、米国特許第5,505,214号及び同第5,865,185号に従った喫煙具は、夫々の発熱体23が再利用可能な部品20の内部に定置式に配置されており、このため何度も繰り返して使用可能であるという長所を有している。交換式ユニット21と再利用可能な部品20との間の電気接触は不要である。しかしながら、夫々の発熱体23以外にも更に担体36を加熱する必要があり、それに必要な熱によって気化器効率が悪化する点が米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号に従った製品に照らして短所となっている。それ以外の上記で既に説明した米国特許第5,060,671号及び同第5,095,921号に記載される製品の短所については、夫々の意味内容においてその通りに当てはまると言える。
【００２９】
米国第4,735,217号(ドナルド・L.・ガース(Donald L. Gerth)他)には、気化した薬剤を、吸入により肺の中に入り込むエアロゾル微粒子の形態で投与するための投与ユニットが説明されている。この投与ユニットは、例示的実施形態の一例(図4及び5)においては、一つのバッテリ65と、空気流により起動される、若しくは吸込みにより起動される一つのスイッチ(60、69)とに直列に接続された、一つのフォイル状のNichrome(登録商標)発熱体セグメント72(長さ×幅×厚さ:1×1/8×0.001インチ)から成っている。気化対象である薬剤―例えばニコチン―は固形ペレット40として存在して、発熱体72と接触している。或いはその代わりに、気化対象である薬剤は、発熱体表面に直接、被覆又はフィルムの態様で施工されてもかまわない。
【００３０】
この投与ユニットの幾つかの短所については、一部既に米国特許第4,922,901号明細書に言及されている。それに更に、発熱体からペレットへの熱伝達が極めて不利なものであるという事情が付け加わる。発熱体72の周縁領域に生成される熱は、そのほんの極一部だけしかペレットのために利用できないために、発熱体72の大半が加熱されても利用されずじまいとなる。ペレットを形成するために固形物質を使用しているが、この固形物質は一般に、気化できるようになる前に先ずは一旦融解されなければならず、それによりエネルギ収支が更に悪化する点は基本的に短所である。
【００３１】
欧州特許第1,736,065号(ホン・リク(Hon Lik))には、実質的に、噴霧対象である液体を収容する一つの容器11と一つの噴霧器9とから成る、ニコチン溶液を噴霧するための「電子煙草」が説明されている。この噴霧器9の内部には、噴霧室壁面25により形成された一つの噴霧室10が位置している。この噴霧室10の内部には、一つの電気式発熱体26が例えば一つの電気抵抗式熱線又は一つのPTCセラミックスの形態で配置されている。それ以外にもこの噴霧器若しくは噴霧器壁面25には、発熱体26の方に向けられた複数の放出口24、30が設けられている。容器11は、―例えば合成繊維又は発泡材料製の―一つの多孔質体28を内蔵しているが、これには、噴霧対象である液体が浸み込んでいる。噴霧室壁面25も同様に、―例えば発泡ニッケル又は金属フェルト製の―一つの多孔質体27により取り囲まれている。この多孔質体27は、多孔質体28と、一つの膨出部36を介して接触している。噴霧器9の外筒を同時に形成しているこの多孔質体27には、毛管引力によって噴霧対象である液体が浸透するようになっている。噴霧器は、他にも一つの圧電素子23を有している。
【００３２】
この「電子煙草」は、吸込みにより起動されて動作する。噴霧室10はマウスピース15と連通しているために、吸込みの間には噴霧室10の内部に負圧が生じる。それにより、周辺から空気が放出口24、30を介して噴霧室の内部に流れ込む。放出口24、30の内部の高い流速によって、液体が多孔質体27から吸い出されて、空気流により液滴の形状に引き千切られる(ベンチュリ効果)。ニコチンを含有した液体は噴霧室10内に入り、そこで圧電素子23を利用して超音波により噴霧される。発熱体26は、ニコチン溶液の補助的な噴霧若しくは気化もたらすものであるとされている。この構成形態の別の代替変形例においては、噴霧が発熱体26だけにより行われるようになっている。
【００３３】
上述の配列は、機能面では米国特許第4,848,374号(ブライアン・C.・チャード(Brian C. Chard)他)に開示される喫煙装置に類似している。このいずれのケースにおいても、噴霧対象である液体若しくは生成されるエアロゾルの配量が、タバコの場合と同様に利用者のその時々の吸込み方に依存する点が短所となっている。尤もこれは、医学的又は治療的に適用される場合には望ましいことではない。更にそれに、超音波を利用した噴霧には一般に、凝縮エアロゾルの通常のサイズよりも遥かに大きいエアロゾル粒子が含まれてしまうという事情が付け加わる。これらの大径の粒子成分は肺胞迄達することなく、むしろその手前側に位置する肺の部分で既に吸収されることになるが、それにより、ニコチン等のように系統的に作用する医薬品の場合には、血中への吸収キネティクスや薬効成分の供給効率に極めて不利な影響が出てしまう。他にも、特に上述の超音波噴霧が行われないようになっている、構成形態の代替変形例の場合は、白熱電球のフィラメントに似た構造を有する電気式発熱体にそもそも吸込みの間の気化に必要な加熱エネルギを液状材料に伝達する能力があるかどうか、疑問である。これを可能とするのは熱放射以外にはないだろうし、又そのためには、発熱体を周知の如く赤熱温度に持って行く必要があるだろう。そのような高温は、基本的に様々な危険と短所―何よりも特に、これから噴霧されることになる、又は既に噴霧された液体の、熱分解の怖れ―と抱き合わせになっている。最後に、極めて有毒なニコチン溶液を収容した容器が、一方の端面側でオープンとなっている上に、「電子煙草」から取り外せるようになっている点は、安全面でハイリスクであると評価することができる。このリスクは既に認識されてはいるものの、その一部については、―ドイツ実用新案登録第202006013439号明細書に開示されるような―展開構成例において、容器が気密封止された一つのカートリッジから成ってはいるが、いずれにせよこのカートリッジを尚も「電子煙草」から取り外せるようになっており、例えば幼児による誤飲の怖れがあるという点で未だに解消されてはいない。
【００３４】
最後に付言するが、今しがた説明した文献のうち、幾つかのものについては冒頭に掲げた技術分野には属さないにも拘らず、そこには少なくとも幅広い背景技術が描写されており、その限りにおいては斟酌に値するものであるために記載した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明が解決しようとする課題は、上記で指摘した従来技術から知られている配列の様々な短所を解消することにある。本発明は特に、間欠的に吸入又は吸込みと同期して行われる動作のために必要な高い比気化容量を高い気化器効率で実現することができるように、冒頭で説明した種類の吸入器コンポーネントを構成することを課題としている。又その際には、必要な電力及びエネルギの消費量を概ね平均的な携帯電話用の蓄電池のサイズのエネルギ貯蔵器によりカバーできるようにする。芯の内部に限界熱流束が出現するのを回避すると共に、液状材料については可能な限り大切に取り扱われて、即ち実質的に熱分解されることなく気化できるようにする。
【００３６】
他にも、気化器コンポーネントの動作方式は利用者に扱い易い確実なものとし、それにも拘らず、可能な限り低コストで製造できるようにする。これは具体的には、複合体への液状材料の浸透が可能な限り迅速に行われるようにすることで、一回一回の吸入又は吸込みの間に守らなければならない待機時間が実質的にゼロとなることを意味している。吸入器コンポーネントは、その姿勢に関係なく動作できるようにする。液状材料は、液状の凝縮物残滓を含めて、環境に出る又は吸入器コンポーネントの機能に支障を来たすリスクが最小限化されるようにする。複合体は、可能な限り低コストで製造できるようにする。吸入器コンポーネントは、扱い易い、簡単に操作できる人間工学設計とする。
【００３７】
それ以外にも、生成される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの特性、中でも特に生成される凝縮エアロゾルの粒径分布並びにその感覚刺激作用にある程度の限界範囲内で影響を与えられるようにする。
【００３８】
最後に吸入器コンポーネントは、古典的吸入器における使用も、又吸込み式吸入器における使用も可能であるように、基本仕様が異なる二タイプに構成するものとする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上述の課題は、複合体を面状に構成して面状複合体とし、複合体の少なくとも一つの加熱される部分をチャンバの内部に無接触方式で配置し、更にこの加熱される部分に位置する芯の毛管構造を面状複合体の少なくとも片面側で実質的に露出させることによって解決される。本発明の展開構成形態の一例において、上述の加熱される部分に位置する芯の毛管構造は、面状複合体の両面で実質的に露出している。この加熱される部分に位置する芯の毛管構造が実質的に露出していることにより、生成される蒸気は妨げられずに芯から流出するが、それにより気化容量を増大するか、又は芯内の限界熱流束を回避することができる。
【００４０】
（概念の解説）
「面状複合体」とは、発熱体及び芯が、同一面又は/及び相互に平行な面に配置され、且つ相互に接合されていることを意味するものである。面状複合体の内部における液状材料の毛管輸送は、主として面に沿った向きに行われる。
【００４１】
「無接触方式」とは、吸入器コンポーネントのチャンバ壁面にも、又その他の構造要素にも接触しないことを意味しており、チャンバ内に無接触方式で配置されることにより、複合体のこの部分の熱伝導損失が大幅に低下して、芯内部に蓄えられた液状材料が気化できるようになる迄、複合体は加熱されることになる。
【００４２】
「チャンバ」には、様々な通路も含まれるものとする。このため「チャンバ」の概念には、管状の通路も含まれることになるが、この場合は、開口した管端により例えば吸気口が形成されるようにしてもよいかもしれない。
【００４３】
面状複合体は、好ましい構成形態の一例においては0.6mm未満の厚さを、非常に好ましい構成形態においては0.3mm未満の厚さを有している。厚さをこのような値とすることにより、結果として、面状に導入された熱は熱伝導によって効率的に―即ち小さな温度勾配で―熱による液状材料の気化が引き起こされることになる露出した芯表面若しくは毛管構造に向かって流れて行くことができる。他にも、芯内部に既に生成された蒸気は、より容易に露出した芯表面に達することができる。これらの条件は、気化容量の更なる増大を可能とすると同時に、液状材料が非常に大切に取り扱われて気化されることにも寄与するようになっている。注意を要するが、ここで問題としているのは、単に寸法決定の話ではなく、本発明の重要な特徴である。発明者自身、露出した芯表面を持つ厚さ<300μmの面状の芯が、尚も面に沿った向きに吸上げ作用を示すことを実験で発見した時には驚いたものである。
【００４４】
複合体が、シート状、フォイル状、ストリップ状、又はテープ状のいずれに構成されたとしても、それらは皆、本発明に従ったものであると見なされる。そのような面状の配置方式により、非常に経済的な大量生産を可能にする製造方法を実際に利用することが可能となる。
【００４５】
この面状複合体には、本発明に従って、クロス、開放孔を有する繊維構造、開放孔を有する焼結構造、開放孔を有するフォーム、開放孔を有する析出構造のいずれか一つの構造が含まれている。これらの構造は、特に空隙率が高い芯体を具現するためにも適したものである。高い空隙率により、発熱体が発生する熱の大半が細孔内にある液状材料の気化に利用されて、高い気化器効率を達成可能であることが保証される。これらの構造により、具体的には50%を上回る空隙率を実現することができる。開放孔を有する繊維構造は例えばフリースから成るとよいが、このフリースは任意に圧密化され、更にそれに追加して抱合性を改善するために焼結されるようにするとよい。開放孔を有する焼結構造は、例えばテープキャスト法により製造される、粒状、繊維状、又はフレーク状の焼結複合体から成るとよい。開放孔を有する析出構造は、例えばCVD法、PVD法、又は火炎溶射により作製されるとよい。開放孔を有するフォームについては、基本的に商業的に入手可能であり、微孔質仕様の薄手のものについても入手することができる。
【００４６】
本発明の変形構成形態の一例において、面状複合体は少なくとも二つの層を有しているが、これらの層には、シート、フォイル、紙、クロス、開放孔を有する繊維構造、開放孔を有する焼結構造、開放孔を有するフォーム、開放孔を有する析出構造の少なくとも一つの構造が含まれている。又その際には、特定の層を発熱体に対して割り当てて、その他の層を芯に対して割り当てるようにするとよい。例えば発熱体は、金属フォイルから成る一つの電気抵抗式発熱体により形成されるとよい。しかし、一つの層に、発熱体の機能も、又芯の機能も受け持たせることも可能であり、例えばそのような層は一方では電気抵抗により加熱に寄与し、他方では液状材料に毛管作用を及ぼすようになっている一つのメタルワイヤクロスから成るとよい。個々の層は、焼結又は溶接等の熱処理により相互に接合されると有利であるが、必ずしもそうする必要はない。例えば複合体は、一つの特殊鋼フォイルと、一つ又は複数の特殊鋼製ワイヤクロス(例えばAISI 304又はAISI 316等の鋼材)の層とから成る焼結複合体として構成されたものであるとよい。特殊鋼の代わりに、具体例として、特殊鋼と比べて更に一段と高い比電気抵抗を有する伝熱合金―特にNiCr合金及びCrFeAl合金(「カンタール(Kanthal)」)―を使用することもできる。熱処理により層同士の材料結合が達成され、それにより各層の相互接触状態が、―例えば発熱体による加熱と、それにより誘発された熱膨張の間等、不利な条件下においても―、維持されることになる。若し層間の接触状態が失われてしまうと空隙が生じ、それにより一方では毛管連結が、他方では発熱体から液状材料への熱伝達が阻害されることになりかねない。
【００４７】
本発明の別の類似構成形態においては、複合体を線状に構成し、複合体の少なくとも一つの加熱される部分をチャンバの内部に無接触方式で配置して、この加熱される部分に位置する芯の毛管構造を実質的に露出させることが提案される。芯の毛管構造がこの加熱される部分においては露出することによって、生成される蒸気は妨げられずに芯から流れ出ることができるが、それにより気化容量を増大することができる、若しくは芯内部の限界熱流束を回避することができる。線状複合体の内部における液状材料の毛管輸送は、主として線状複合体の長手方向に行われる。「無接触方式」及び「チャンバ」という概念については、上記で既に説明した。
【００４８】
この線状複合体は、厚さを次式:
【数１】
2020179211.tif 000003
【００４９】
(Aは複合体の横断面積を表わす)により定義した時、1.0mm未満の厚さを有していると好適である。厚さをこのような値とすることにより、結果として、線状に導入される熱が熱伝導により、効率的に―即ち小さな温度勾配で―熱による液状材料の気化が引き起こされることになる露出した芯表面に向かって流れて行くことができる。他にも、芯の内部に既に生成された蒸気は、より容易に露出した芯表面に達することができる。これらの条件により、気化容量を更に増大することが可能となる。
【００５０】
この線状複合体には、本発明に従って、ワイヤ、ヤーン、開放孔を有する焼結構造、開放孔を有するフォーム、開放孔を有する析出構造複合体のうちの少なくともいずれか一つが含まれている。これらの構造は、特に十分な機械的安定性を持つ空隙率が高い線状複合体を具現するためにも適したものである。
【００５１】
面状又は線状複合体の好ましい構成形態においては、発熱体が少なくとも部分的に芯の内部に組み込まれている。この配置方式には、芯体の内部で熱が直接発生され放出されて、そこで直接、気化対象である液状材料に伝達されるという有利な効果がある。例えば発熱体は、白金、ニッケル、モリブデン、タングステン、タンタル製の導電性薄膜から成るとよいが、この薄膜はPVD法又はCVD法により芯表面に施されるようになっている。芯は、この場合には非導電性材料から―例えば石英ガラスから―成っている。本発明の技術的に製造がより容易な構成形態においては、芯自体が少なくとも部分的に電気抵抗材料から、例えば炭素から、導電性セラミックス又は半導体セラミックスから、又はPTC(フェニルチオカルバミド)材料から成っている。電気抵抗材料が金属性であると非常に有利である。金属には、前記各材料と比較して高い延性が備わっている。複合体が動作時には交番熱負荷に曝されてそれにより熱膨張が誘発されるという点で、この特性が有利であることが判明している。金属は、そのような熱膨張をより良好に補償することができる。それ以外にも金属には、他と比較してより高い衝撃靭性が備わっている。吸入器コンポーネントが衝撃に曝される場合には、この特性が利点であることが判明している。適切な金属性抵抗材料の例は、AISI 304又はAISI 316等の特殊鋼、並びに伝熱合金―特に、DIN材料番号2.4658、2.4867、2.4869、2.4872、1.4843、1.4860、1.4725、1.4765、1.4767等の、NiCr合金及びCrFeAl合金(「カンタール(Kanthal)」)―である。
【００５２】
面状又は線状複合体の更にもう一つの好ましい構成形態においては、発熱体と芯との間の接合部が、芯の広さ又は長さの全体にわたり広がる又は延びるようになっている。この場合は、発熱体がそのようなものとして利用される―即ち加熱される―のが、その広さ又は長さの全体にわたってであるのか、それとも所々であるのかは、重要ではない。これは、発熱体の夫々の電気接触の位置により決まる。この接触が発熱体の外側の末端部のところだけで行われる場合にも、発熱体は必ずしもその広さ又は長さの全体にわたり液状材料の気化に寄与する必要はない。例えば発熱体は、発熱体の内部で発生された熱を実質的に逃がしてしまう様々な構造コンポーネントに所々接触しているとよく、それにより、芯内部の液状材料は少なくともこの部分においては実際には加熱されないことになる。尤も、この流れ出てしまう熱については、エネルギ収支では損失として評価する必要があるかもしれない。この構成形態により、従来技術に対して大幅なコストメリットをもたらすと同時に、大量生産を初めて経済的なものとする様々な製造方法を適用できるようになる。例えば面状複合体については、一つの面状の大物ブランク材から、打抜き加工やレーザ切断加工等の適切な分離方案により、面状複合体をこの面状大物ブランク材から切り離すことによって、大ロット数で得られるようになる。線状複合体は、エンドレス材料からこれを得られるようにすると有利である。この「エンドレス材料」という概念には、有限長の材料もその長さが線状複合体の長さの数倍である限り、含まれている。
【００５３】
上記で既に説明したように、発熱体から導入される熱エネルギの有効利用の観点からは、芯若しくは複合体の空隙率は高い方が望ましい。この空隙率は、複合体又はその工程途上の半製品―例えば大物ブランク材―にエッチング処理を施すことにより、更に増大することができる。具体例として、一つの特殊鋼フォイルと、一つ又は複数の特殊鋼製ワイヤクロス(例えばAISI 304又はAISI 316等の鋼材)の層とから成る焼結複合体は、50%の硝酸と13%のフッ化水素酸とから成る水性酸洗浴中で適宜処理されるようにするとよいが、その際には副作用として、発熱体若しくは複合体の電気抵抗にも影響を与えられるようになる、具体的には電気抵抗を増大することができる。
【００５４】
他にも、複合体又はその工程途上の半製品の表面は、本発明に従って活性化されるとよい。この対策には表面の清浄化も含まれるが、そのような対策によって液状材料により濡れた複合体材料の湿潤状態が改善され、又それに伴い、より急速な芯への浸透がもたらされることになる。例えば、上記で具体例を挙げて説明した一つの特殊鋼フォイルと、一つ又は複数の特殊鋼製ワイヤクロスの層とから成る焼結複合体については、上記で言及した効果を達成するために20%リン酸中での処理が非常に適している。
【００５５】
本発明の有利な構成形の一例においては、芯が、自噴式のアルテリアルウィック(arterial wick)として構成されている。このタイプの芯は、中でも特にヒートパイプの内部において使用されるものであり、関連文献に詳しく説明されている―例えばISBN 0080419038を参照。そのような芯は、例えば、非常に微細な多孔質構造により取り囲まれた、若しくは非常に微細な多孔質構造から形成された通路又は毛管―所謂動脈を意味する「アルテリア」―を複数束ねたものから成るとよい。複数の通路又は毛管から成る束の、液状材料の流れに抵抗する流れ抵抗は、同等の毛管作用を示す、若しくは毛管引力(毛管上昇の高さ)が同等である、均質な多孔質構造と比べて、一段と低くなるが、それにより、液状材料の芯への浸透を大幅に加速化することができる。
【００５６】
変形構成形態の一例において、芯には、厚さ方向に穴開き加工が施されている。この穴開き加工は、例えばレーザを利用して行われるとよいが、これには次の効果がある。即ち一方では、空隙率が更に増大されることになる。他方では、厚さ方向への流れ抵抗が低下されることになる。特にアルテリアルウィックを使用した場合は、芯内部の液状材料の圧力が気化の間に上昇するが、この穿孔部が圧力を逃がす手段として作用することによって後者の効果が現れる。それにより、芯内部に生成された蒸気によって、液状材料がアルテリアを通って再び液状材料源に押し戻されることで、液状材料の供給が微妙に阻害される怖れを回避している。
【００５７】
他にも更に、面状複合体を実質的に平坦に構成して、吸気口をスロット状の通路として構成し、更にこのスロット状の通路を複合体の平坦面に対して平行に配向したものも本発明に従ったものであると見なされる。同様に、線状複合体を実質的に直線状に構成し、吸気口をスロット状の通路として構成して、更にこのスロット状の通路を直線状の複合体に対して平行に配向したものも本発明に従ったものであると見なされる。このようなジオメトリ上シンプルな配置構成によって、流入する空気と、芯から流出する蒸気との、非常に有利な混合条件をもたらすことが可能となる以外にも、これらの混合条件をスロット状の通路の位置の変更又は/及びスロット高さの変更を通じて簡単に変化させることが可能となり、それにより、生成されるエアロゾルの諸特性―特に生成されるエアロゾル粒子サイズ―にある程度の影響を与えられるようになる。
【００５８】
複合体は、本発明に従って、チャンバを貫いてこれに架橋するように延び、二つの末端部分のところで二つの導電性の板状接点の上に支承されるようになっており、発熱体はこれらの接点に電気接触されるようになっている。この複合体が殊の外小型である上に、機械的に高感度であること、それ以外にも、チャンバ内に流入する空気の流れの力と並び、熱膨張の結果作用する様々な力に曝される構成部品であることを考慮すると、今しがた説明した配列がかなりの安定性を示すと同時に、複合体の生産技術的にも簡単な固定及び接触を可能とするものであることが歴然である。発熱体の電気接触部は、本発明の好ましい構成形態の一例においては溶接部又は焼結部から成っている。溶接部については、スポット溶接、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接、ボンディング、又はそれ以外の適切な溶接方案により作製されるようにするとよい。夫々の板状接点は、発熱体と同じ材料又は類似材料から成ると、溶接又は焼結にとり非常に有利である。本発明の別の有利な構成形態においては、発熱体の電気接触部が、導電性の接着剤を利用した、例えばエポキシ化合物をベースとする銀を含有した接着剤を利用した接着部から成っている。この場合は、原則的に板状接点をありとあらゆる電気接点材料からその材料が使用される接着剤との相溶性を示すことを条件として、製造できるようになる。或いはその代わりに、これらの板状接点は、複数の回路基板又は一つの単独の共通回路基板により形成されるようにしてもよい。熱除去性を改善するためには、銅厚膜の膜厚が100〜500μmの範囲内である銅厚膜回路基板が優先される。当然ながら本発明は、上記で指摘した接触方法には限定されない。例えば電気接触は、その代わりに、機械的に挟み付けることにより行うことも可能であるかもしれない。本発明の展開構成形態の一例においては、板状接点が、二つの差込式接点の形態でケースの外側表面から突出している。この差込式接点は両方とも、発熱体に必要な電気エネルギを供給するように構成されている。
【００５９】
本発明の別の好ましい構成形態においては、複合体の一方の端部が、流れ抵抗が芯の流れ抵抗よりも小さくなっている一つの毛管間隙の内部に突出している。芯には、この毛管間隙から液状材料が供給される。この毛管間隙の流れ抵抗が芯の流れ抵抗よりも小さいことにより、液状材料はより急速に複合体の内部の気化ゾーンに到達することになる。他にもそれにより、液状材料が気化した後、再度液状材料が芯に完全に浸透する迄の所要時間も短縮されることになる。この時間は、一回一回の吸入又は吸込みの間に最低限守らなければならない待機時間に相当する。この待機時間が守られないと、放出される蒸気量若しくは医薬品投与量に減少を来たすことがある。他にも、複合体が所々液状材料のない状態で加熱されることにより、複合体を損傷したり、その寿命を短縮したりする局所的な過熱を来たすことがある。本発明の別の展開構成形態においては、毛管間隙の断面積が、複合体の断面積よりも大きくなっている。これには、液状材料が、芯を部分的にバイパスのように迂回して、それにより更に急速に複合体の内部の気化ゾーンに到達するという効果がある。本発明の好ましい構成形態の一例においては、複合体の発熱体の電気接触が、この毛管間隙の内部で行われるようになっている。それにより省スペース型の配列を達成している。
【００６０】
本発明の別の好ましい実施形態は、ケース内に配置される、又はケースに接続される、液状材料を収容した開封可能な封緘部が備えられた一つの液体容器を有している、吸入器コンポーネントに関するが、本発明においては、この液体容器をケース外に取り出すこともケースから切り離すことも不可能となっており、更に、開封可能な封緘部を手で操作して開封することによって液体容器内の液状材料が毛管間隙と毛管連結できるようになっている。即ちこの液体容器は、液状材料を使い切ってしまった時にも利用者によっては吸入器コンポーネントから取り外せないようになっているが、これは、特に容器に医薬品又は例えばニコチン等の毒物が収容される場合には安全面での長所であると評価することができる。吸入器コンポーネントのケースは、子供がこれを誤飲するには大き過ぎることになる。液体容器の再充填については予定されておらず、むしろ吸入器コンポーネントは液体容器と一緒に、液状材料を使い切った後には適切に廃棄処分されなければならない使い捨て商品を形成している。液状材料は、液体容器の内部に密閉して保管されるようになっている。空気やUV光が入り込む可能性は実質的に排除されている。それ以外にも液体容器には、液状材料をそれに加えて更に酸化からも保護するようになっている、アルゴン、窒素、又は二酸化炭素等の保護ガスも収容されるようにするとよい。賢明にも液体容器の開封可能な封緘部は吸入器コンポーネントを使用する直前に初めて開封され、それを受けて液状材料が毛管間隙を通り芯に達してこれに浸透するようになっている。開封可能な封緘部は、特殊な補助具の助けを借りる迄もなく、手で簡単に開封されるようになっている。
【００６１】
第1の変形構成形態において、液体容器はケースに剛結式に永久接合されるか、又はそれ自体がケースの一部を形成するようになっている。この液体容器は、例えばケースに接着又は溶接により分離不能であるように接合される別体の部品として構成されたものであるとよい。この第1変形構成形態の展開構成例においては、液体容器に隣接する、開封可能な封緘部により液体容器から仕切られている、毛管間隙と連通する一つのリザーバが備えられている。このリザーバは、封緘部が開封されると、液状材料の少なくとも一部を液体容器から受け取って、毛管間隙との毛管連結を保証するために利用されるようになっている。第1の端部が開封可能な封緘部の方に向けられており、第2の端部が封止状態においてケースの外側表面から突起状に突出しており、このピンの第2の端部に、押付け力が作用することによってケースの内部を軸方向に変位可能であるように支承されている一つのピンにより、開封可能な封緘部が開封されるようにすると好適である。この押付け力がピンから開封可能な封緘部に伝達されることにより、開封可能な封緘部は最終的に一定の基準破断位置に沿って引き裂かれるようになっている。この押付け力は、例えば指で押さえることにより発生されるようにするとよい。本発明の更に別の非常に有利な構成形態は、今しがた説明しばかりの吸入器コンポーネントと並び、この吸入器コンポーネントに連結することができる一つの再利用可能な吸入器部品を有している吸入器に関するが、本発明においては、両者を連結する間に、ピンの第2の端部が再利用可能な吸入器部品に接続されて一種のタペットのようにこれと協働することにより、上述の押付け力が発生されるようになっている。即ち、吸入器コンポーネントと再利用可能な吸入器部品との連結と、液体容器の開封は一回の操作だけで同時に行われるようになっている。
【００６２】
本発明に従って、リザーバが一つの通気通路を介してチャンバと連通することにより、空気がリザーバの内部に入り込み、圧力補償が行われることになる。それにより、液状材料が毛管間隙の内部に入り込む都度、出て行った液状材料の分だけ代わりにそれと同体積の空気が入り込むようにしている。重要であるのは、通気通路がチャンバに接続され、外部雰囲気とは連通していない点であるが、なぜなら、そうでない場合は吸入の間の吸込み圧力が毛管流に重なり合って、液状材料がストローの原理で液体容器から吸い出されることになりかねないからである。
【００６３】
第2の変形構成形態においては、液体容器が手で操作することによって二つのストップ位置間を一つの変位軸に沿って変位可能であるように、ケース内に配置されており、液体容器は、第1のストップ位置にある時にはロック解除が不可能な一つのロック装置と協働し、第2のストップ位置にある時には開封可能な封緘部を開封する一つの開封手段と協働するようになっている。液体容器のケースからの取外しは、基本的にこのロック装置により阻止される。即ちこの液体容器は、第1の変形構成形態と同様に、ケースからは取り外せないようになっている―これは、上記で既に説明したのと同じ安全面での長所である。この第2の変形構成形態の展開構成例においては、開封手段が毛管間隙により構成される一つの第1の棘状部を有しているが、この棘状部が、第2のストップ位置においては開封可能な封緘部を貫通することによって液状材料との毛管連結が行われるようにしている。それ以外にも、一つの通気通路がここでも備えられているが、その第1の端部はチャンバと連通しており、第2の端部は第2のストップ位置においては開封可能な封緘部を貫くようになっている第2の棘状部として構成されている。即ち、第1及び第2の棘状部が共同で開封手段を形成している。この配列の効果は、万年筆とインクカートリッジ間の連結部の効果に準えられる。当然ながら、第1及び第2の棘状部を合体して、単一の共通棘状部とすることもできる。ロック解除が不可能なロック装置については、例えば、第1のストップ位置においては液体容器が衝突するようになっている、ケース又はマウスピースにより構成された一つの突起により、これを簡単に構成することができる。最後にこの第2の変形構成形態は、一つのマウスピース通路が備えられた一つのマウスピースを有しており、利用者は、このマウスピース通路を通って投与される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを受け取るようになっている吸入器コンポーネントにも関するが、そこでは本発明に従って、変位軸がマウスピース通路の中心軸に対して少なくとも概ね平行に配向されると共に、少なくとも第1のストップ位置においては液体容器の一方の末端部分がケース外に突出してマウスピースの横隣りに位置するようになっている。利用者は、液体容器のこの突出している端部を押し下げることによって変位可能な液体容器を第2のストップ位置に簡単に変位させることができる。マウスピースと液体容器は、吸入器コンポーネントの同じ端面側でケースから突出しているが、それにより吸入器コンポーネントの取扱いを容易にすると同時に、人間工学に適った形でこれを利用できるようにしている。
【００６４】
他にも本発明に従って、毛管間隙と連通している、それ自体が複数の毛管から成る一つのバッファーリザーバが備えられるとよい。このバッファーリザーバは、液状材料を毛管間隙から受け入れて、必要時には状況を問わずに緩衝用に貯蔵された液状材料を毛管間隙を介して芯に再び放出できるようにしている。それにより、少なくとも液状材料がこのバッファーリザーバに予備として貯蔵されている限り、ありとあらゆる任意の状況において、吸入器コンポーネントを動作させることが可能となる。これらの毛管は、例えば複数のスロット、複数の穴、又は一つの多孔質材料から成るとよいが、その際には、これらの毛管の毛管作用又は毛管引力(毛管上昇の高さ)が芯の毛管作用よりも小さくなるように留意する必要があるが、なぜならば、そうでない場合には毛管流が生じないからである。
【００６５】
吸入器コンポーネントは、上記で説明した液体容器の代わりに、開放孔を有する弾性材料から成る、液状材料を浸み込ませた一つの液体リザーバを内蔵してもよいが、その場合は本発明に従って、複合体が、―上記で既に説明したように―両方の板状接点の内の一方と、液体リザーバとの間にサンドイッチ状に挟持されることにより、芯が液体リザーバの内部の液状材料と毛管連結されるようにしている。この開放孔を有する弾性材料は、例えば繊維材料製又は発泡材料製であるとよい。液状材料は、液体リザーバから芯内部に自動的に吸い出されて芯に浸透する。その前提条件として、芯の毛管作用若しくは毛管引力(毛管上昇の高さ)が、液体リザーバの毛管作用を上回ることが必要である。サンドイッチ状に挟み付けることにより、構造上シンプルな、低コストで製造される配列が具現される。
【００６６】
本発明の展開構成形態の一例において、吸入器コンポーネントは、蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの生成過程で形成される凝縮物残滓を受け入れて貯蔵するための、一つの凝縮物結合装置を内蔵している。何よりも特に、気化対象である液状材料に例えばエタノール又は/及び水等の蒸気圧が高い低沸点成分が高い含有率で含まれる場合は、かなりの量の凝縮物残滓が発生することがある。低沸点成分のそのように高い含有率は、中でも特に次の二つの理由から有利であると同時に、本発明に従った吸入器コンポーネントの場合は欠かせないものともなっている。一方では、そのような含有率によって液状材料の粘性が低下し、それにより液状材料はより急速に芯に浸透できるようになる。この作用は、本発明に従った複合体においては複合体の厚さが僅かであり、又そのために芯の平均孔径も殊の外小さくなっているために非常に有利であることが判明している。他方では、低沸点成分によって液状材料に含有される医薬品及びその他の添加剤が容易に気化し、蒸発残滓の生成量が低減されると共に液状材料の熱分解も低減されることになる。これらのプラスの効果を満足いく程度に利用できるようにするためにも、低沸点成分の質量含有率は50%を大幅に上回るようにすべきである。その結果、本発明に従った吸入器コンポーネントの動作時にはかなりの量の凝縮物残滓が生成されると予想されるが、これらは適切に結合されなければならない。
【００６７】
本発明においては、この凝縮物結合装置が芯の既述の部分に位置する露出した毛管構造に対して一定の距離をおいて、但しその至近に配置される、開放孔を有する吸上げ能力を持つ一つの吸上げ体から成っている。この開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体は、その細孔の内部に蒸気相から生成された凝縮堆積物を受け入れるようになっており、その限りにおいて、原理上は一種のスポンジのように作用するものである。大量の凝縮物も問題なく結合することができる。吸入器コンポーネントの内部、特にチャンバの内部に、自由に移動できる凝縮物が堆積すると吸入器コンポーネントの機能に支障を来たす怖れがある上に、堆積した凝縮物の中に医薬品の残りやニコチン等の毒物が含まれている場合には利用者や環境にとりリスクともなるが、この開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体により、そのような凝縮物の堆積を阻止している。特に開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体を蒸気生成ゾーンの至近―例えば蒸気密度が高い領域―に配置することにより、凝縮物残滓は、極めて高濃度で、又それに伴い極めて効率的に吸収されて、凝縮物残滓には周辺領域に散逸するチャンスすらも与えられないことになる。開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体により、芯の上述の部分に位置する露出した毛管構造が直接覆われるようにすると非常に有利であるが、なぜならば、最大の蒸気密度が予想されるのがこのゾーンであるからである。本発明の別の有利な構成形態においては、開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体が相互に一定の距離をおいて配置される二つの部材又は部分を有しており、複合体は、少なくとも所々これらの両部材又は部分の間の配置されている。それ以外にも、開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体をチャンバの内部に配置して、チャンバの大部分を埋め尽くすようにしたものも本発明に従ったものであると見なされる。それにより、コンパクトな構造で、液状の凝縮物残滓の非常に大きい吸収容量を実現することができる。他にも、開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体は、凝縮物残滓が浸み込んで完全な飽和状態となった後にも、その形状を実質的に維持するようになっている、形状安定性を示す材料から成ると有利である。具体的にどの材料が形状安定性を示すかどうかを確認するためには、材料にエタノール水溶液を浸み込ませて三日間の滞留時間をおいた後に形状安定性を検査すれば十分である。この形状安定性によって、チャンバ内の特に複合体まわりの流れ比、ひいては蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの生成条件が、定常に保たれることが保証される。例えば開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体は、メタルフォームやセラミックスフォーム等の硬質発泡材料から、多孔質焼結成形体から、発泡傾向を示さない多孔質の増量材又はバルク材から、例えば乾燥剤-顆粒のバルク材から、又は、例えば熱により、若しくは結合剤を用いて相互に接合される天然繊維又は化学繊維から成る多孔質の繊維複合体から成るとよい。それ以外にも、この材料は、凝縮物残滓に対して化学的に十二分な不活性を示すことが重要である。
【００６８】
本発明の好ましい実施形態の一例によれば、開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体が、ケースにより実質的に取り囲まれると同時に、ケースにそこから切り離すことができないように接合されている。それにより、開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体が、環境と直接接触できないようにすると同時に、激しい力を加えて吸入器コンポーネントを破壊しない限り、これをケースから取り外すことを不可能とすることが達成されることになる。この保護対策は、中でも特に凝縮物に医薬品の残り又は/及びニコチン等の毒物が含まれる場合には有利であることが判明している。吸入器コンポーネントは、開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体と一緒に、所定の使用期限に達した後には適切に廃棄処分されなければならない使い捨て商品を形成している。
【００６９】
本発明の有利な展開構成例においては、一段目が開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体により構成され、二段目が生成される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルが内部を通り流れられるようになっている一つの放熱器により構成される、一つの二段階凝縮物析出装置が備えられている。本発明のこの展開構成は、特に吸込み式吸入器における使用に適したものである。この放熱器は、その内部を通り流れる蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを冷却し、その際に蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルから更に凝縮物を取り去るようになっている。放熱器は、例えばその内部に貫流を生じることができる、生成された凝縮エアロゾルの粒子を実質的に透過させるようになっている、一つの有孔体により形成されるとよい。この有孔体により、冷却以外にも、その内部を通り流れる蒸気-空気混合物若しくは凝縮エアロゾルの完全混和がもたらされるが、それにより、蒸気-空気混合物若しくは凝縮エアロゾルの性状が均質化されて、例えば濃度のピーク値が縮小されるようにしている。この有孔体は、典型的には、孔径が広い材料から、例えば開放孔を有する発泡材料から、粗大な孔を有する多孔質増量剤から、又はフリース状の繊維材料から成っている。フリース状の繊維材料の例としては、ポリオレフィン繊維(PE、PP)又はポリエステル繊維から製造される合成繊維フリースを挙げられよう。有孔体は、他にも熱交換器材料から成ってもよい。熱交換器材料は、表面積即ち熱交換面積が大きい場合には、実質的に流れ損失ゼロで、急速に大量の熱を吸収することができる。典型的な熱交換器材料は、金属ウール、金属チップ、金属クロス、ワイヤニット、金属繊維フリース、開放孔を有する金属フォーム、金属又はセラミックス顆粒から成るバルク材である。最後にこの放熱器は、異なる多孔質材料を組み合わせることによって多段式に構成されたものであってもかまわない。当然ながら本発明は、ここに列記した放熱器材料に限定されない。このように冷却し均質化することによって、利用者が摂取する蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの感覚刺激特性を大幅に改善することができる。
【００７０】
本発明の非常に好ましい構成形態の一例においては、この放熱器が一つの煙草フィラーにより形成されるようになっている。この煙草フィラーにより、冷却/凝縮及び均質化以外にも更に、煙草フィラーを通って流れる蒸気-空気混合物若しくは凝縮エアロゾルへの着香がもたらされることになるが、これは、中でも特に液状材料にニコチンが医薬品として含有される場合には、打ってつけである。吸込み式吸入器の原理で動作する試作品及び液状材料としてニコチンを含有した医薬品調剤を使用した実験室試験では、それ以外にも更に別の有利な効果が確認された。例えば、ニコチンを含有した蒸気-空気混合物及び凝縮エアロゾルの吸入し易さを改善することができたが、これは、一部については紛れもなく上述の効果に起因するものである。尤も、別の補助的な作用メカニズムが関与しているとの仮説も存在する―特に、非プロトン性の遊離ニコチンに関する拡散及び吸着プロセスについては、更に詳細に研究する必要があるかもしれない。一方では、フィラーが、これを通って流れるエアロゾル粒子を、可能な限り透過させる必要があり、他方では、誘導される流れ抵抗が煙草のそれを上回ってはならないことから、煙草フィラーの充填密度には上限が設けられる。煙草フィラーは、パイプ煙草用の刻み煙草、手巻き煙草用の刻み煙草、フィルタ付きタバコに詰めるための刻み煙草から、紙巻タバコのように刻み煙草を巻き取ったものから、又は、これに匹敵する形状又は類似の形状の煙草から形成されるとよい。煙草としては特に、乾燥して発酵させた煙草、紙のように再形成した葉煙草、ドライアイス等で急速揮発させて体積を増やした葉煙草、又はそれらの混合物が適している。煙草には、更にそれに追加して、香料液、香辛料、アロマ、又は/及びパフュームにより、加香が行われるようにするとよい。他にも、放熱器として煙草フィラーを使用することにより、煙草製品から本発明に従った吸入器コンポーネントへの乗換えが魅力的なものとなる、又は/及び容易になる。本発明の好ましい展開構成例においては、煙草フィラーの容積を3cm3超とすることが企図されている。独自の実験室試験では、最小容積がそれ以上である場合に初めて、煙草フィラーの上述の効果が利用者に満足いく形で発揮されることが証明された。
【００７１】
本発明の更にもう一つの実施形態によると、吸入器コンポーネントは、一つのマウスピースにより形成された一つのマウスピース開口部を有しており、このマウスピース開口部はチャンバと連通しており、利用者は、このマウスピース開口部を通り投与される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを受け取るようになっているが、その際には吸入の過程で吸気口とこのマウスピース開口部との間に、マウスピース開口部に向かう流れが構成されて、この流れが少なくとも所々複合体を通過するようになっている。本発明においては、複合体の下流側に少なくとも一つの空気バイパス開口部を配置して、これを通り空気が周辺から流れの中に供給されるようにすること、又この空気バイパス開口部の有効流れ断面積を少なくとも0.5cm2とすることが企図されている。このように配置することによって、前提条件として基本的に流れ抵抗が可能な限り小さいことが要求される古典的吸入器にもこの吸入器コンポーネントを使用できるようになる。この空気バイパス開口部を通って付加的に流れ込む空気(「バイパス空気」)自体は複合体を通過しないようになっており、又それにより、蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの生成若しくはその諸特性に直接影響を与えることもない。しかしながら、前提として定常の空気吸入量が要求される場合は、このバイパス空気により、吸気口を通って流入する空気量(「一次空気」)が減少されるという点で間接的な影響が存在することになる。それにより、一次空気量を任意に低減することが可能となる。一次空気量が低減されることにより、何よりも特に、生成されるエアロゾル粒子の大径化がもたらされることになる。いずれにせよそれと同時に、凝縮物残滓の生成量も増大することになるが、しかしこの事情については、―上記で説明したような―凝縮物結合装置を配置することによって対処することができる。本発明に従って、この空気バイパス開口部を夫々反対側に位置するケース部分に配置される二つのバイパス開口部により構成することによって、流れ抵抗の更なる低下とあわせ、一次空気量の更なる低減が達成される。
【００７２】
他にも本発明によれば、両方のバイパス開口部に隣接して二つのガイドベーンが配置されるが、これらのガイドベーンは、マウスピース開口部の方に向けられると共に互いの方にも向けられており、又夫々の自由端により、一つのノズル状の合流開口部が形成されており、生成される蒸気-空気混合物又は/及び凝縮物エアロゾルは、チャンバからこの合流開口部を通り流出して、引き続きバイパス開口部から流入する空気と混合されるようになっている。両方のガイドベーンには、チャンバを外部に対して実質的に覆い隠すという効果があり、それにより例えば雨水や唾液のチャンバ内への浸入が大幅に低減されるようにしている。更にそれに加えて、チャンバと周辺との間での空気の入換えも制限されることになるが、それにより芯内部の液状材料成分の自然蒸発が低減されるようにしている。そのような蒸発は、それにより、特に吸入器コンポーネントを長期間使用しない場合は液状材料の組成が変化することがあり、医薬品の場合はその投与量が目標値とはかけ離れたものとなることがあるという点で不利であることが判明している。
【００７３】
それ以外にも、空気バイパス開口部の下流側に、空気質量流量が毎秒250mLである時の流れ抵抗が1mbar未満である、一つの流れホモジナイザを配置することも本発明に従ったものであると目される。生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルも、又空気バイパス開口部を通り流入するパイバス空気も、この流れホモジナイザを通り流れるようになっており、これらの両流れ成分は流れホモジナイザにより混ぜ合わされて均質化される。濃度のピーク値が縮小され、マウスピース開口部から流出する均質化された混合気は、利用者にとってより吸入し易いものとなる。この流れホモジナイザは、具体例としてはフリース状又はフォーム状の材料から成るとよいが、そのような材料は、流れ抵抗の上述の限界値を超過することなく、乱流及び渦流を十分に発生させるためにも適したものである。そうすることによってのみ、今しがた説明したばかりの本発明の構成形態を古典的吸入器のために利用できるようになる。
【００７４】
本発明の構成形態のオプションの一つにおいては、熱容量が異なる複数の複合体が隣接して配置されるようになっている。本発明の構成形態の別のオプションでは、諸特性が異なる発熱体を具備した複数の複合体が隣接して配置されている。本発明の構成形態の更にもう一つのオプションにおいては、制御方式が異なる電気式発熱体を具備した複数の複合体が隣接して配置されるようになっている。本発明の構成形態の更に別のオプションでは、複数の複合体が隣接して配置され、夫々の複合体の芯への供給が液状材料を異にする供給源から行われるようにすることによって、個々の複合体に対して組成を異にする液状材料がそれらを気化させるために割り当てられている。相互に任意に組み合わせることもできる、構成形態の上述の各オプションにより、気化プロセスを空間的にも時間的にも可変として構成することが可能となる。この可変性により、タバコの蒸留ゾーン内の複雑な状況ですら近似的に模倣することが可能となる。
【００７５】
本発明の特殊な構成形態の一例においては、発熱体が電気抵抗式発熱体から成る複数の複合体が隣接して配置され、これらの抵抗式発熱体が本発明に従って直列に接続されるようになっている。抵抗式発熱体が、例えば特殊鋼又は伝熱合金等、いずれかの金属抵抗材料から成る場合は、直列に接続されることにより、又それに随伴して抵抗が増大することにより、電子制御によっても、又エネルギ貯蔵器によっても尚も良好な制御が可能である程度に熱流を制限することができるために、この特殊な構成形態は非常に有利であることが判明している。他にも抵抗が増大することによって、複合体の内部の出力密度を必要に応じて絞ることが可能となり、その結果、ケースを問わずに安定した気化を保証できるようになる。
【００７６】
図面には、本発明の有用且つ有利な幾つかの実施例が示されており、以下の説明では、これらについて詳しく解説する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】吸込み式吸入器として構成される本発明に従った吸入器の第1の実施形態を様々な角度から見た図である。
【図２】再利用可能な吸入器部品と交換式吸入器コンポーネントとが切り離された状態にある、図1に示される吸入器の図である。
【図３】再利用可能な吸入器部品を様々な角度から見た図である。
【図４】バッテリカバーが取り外され、更に回路カバーが取り外された、再利用可能な吸入器部品を様々な角度から見た図である。
【図５】バッテリカバーが取り外され、更に回路カバーが取り外された、再利用可能な吸入器部品を様々な角度から見た図である。
【図６】交換式吸入器コンポーネントを様々な角度から見た図である。
【図７】交換式吸入器コンポーネントを、そこから液体容器及びマウスピースを切り離して示す図である。
【図８】回路カバーが取り外されている、図1に示される吸入器の図である。
【図９】図8の吸入器を、面上複合体の高さで切り取った時の、複合体から離れた部分については切断面を適宜整合させて示した、縦断面図である。
【図１０】回路カバーが取り付けられている吸入器を、図9の線A-Aに沿って切り取った時の断面図である。
【図１１】図1に示される吸入器を、面上複合体の高さで切り取った時の横断面図である。
【図１２】図10の細部aの拡大図である。
【図１２ａ】図12の細部bの拡大図である。
【図１３ａ】細部aに関する代替実施例を示す図である。
【図１３ｂ】細部aに関する代替実施例を示す図である。
【図１４ａ】様々な実施形態における面状複合体の横断面の拡大図である。
【図１４ｂ】様々な実施形態における面状複合体の横断面の拡大図である。
【図１５ａ】様々な実施形態における面状複合体の横断面の拡大図である。
【図１５ｂ】様々な実施形態における面状複合体の横断面の拡大図である。
【図１５ｃ】様々な実施形態における面状複合体の横断面の拡大図である。
【図１６】図12の細部bの、三つの線状複合体が隣接して配置されている変形構成形態の図である。
【図１６ａ】図16に示される個々の線状複合体の横断面の拡大図である。
【図１７】図11の細部cの拡大図である。
【図１８】図9の細部dの拡大図である。
【図１９】回路カバーが取り付けられている吸入器を、図9の線B-Bに沿って切り取った時の断面図である。
【図２０】液体容器が示唆されている交換式吸入器コンポーネントを、図7及び図11の線C-Cに沿って切り取った時の断面図である。
【図２１】古典的吸入器として構成される、本発明に従った吸入器の第2の実施形態の、図9と同じ角度から見た図である。
【図２２】回路カバーが取り付けられている図21に示される吸入器を、図21の線D-Dに沿って切り取った時の断面図である。
【図２３】図21に示される吸入器の交換式吸入器コンポーネントを、異なる二つの角度から見た図である。
【図２４ａ】代替液体容器系を具備した交換式吸入器コンポーネントを示す図である。
【図２４ｂ】代替液体容器系を具備した交換式吸入器コンポーネントを示す図であり、液体容器まわりを切り取った状態で示されている。
【図２５】図24bの線E-Eに沿って切り取った時の、吸入器の断面図である。
【図２６】更にもう一つの代替液体容器系を具備した交換式吸入器コンポーネントを示す図である。
【図２７】図26に示される吸入器コンポーネントを、面状複合体の高さで切り取った時の横断面図である。
【図２８】図26に示される液体リザーバを、面状複合体に対して垂直に切り取った時の断面図である。
【図２９】二つの面状複合体が隣接して配置されている交換式吸入器コンポーネントを、面状複合体の高さで切り取った時の断面図、及びその側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
図1には本発明に従った吸入器の第1の実施例が示されるが、この吸入器は、この具体的な例においては吸込み式吸入器として構成されており、その形状及びサイズは利用者がこれを簡単且つ快適に取り扱うことができるようにデザインされている。この吸入器は、容積についてはタバコの箱の略半分の大きさとなっている。具体例として示されるこの吸入器は、基本的には二つの部品から、詳細には一つの吸入器部品1と、一つの吸入器コンポーネント2とから成っている。吸入器コンポーネント2は、一つのケース3から成り、何よりも特に一つの液体容器4と、煙草のパイプのような一つのマウスピース5を有している。液体容器4には液状材料が収められ、これが吸入器コンポーネント2の内部で気化されて、吸入可能な蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルに変換されるようになっている。生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルは、マウスピース5を介して利用者に投与される。液状材料としては、基本的に、雰囲気条件下で実質的に残滓無しで気化することができる、ありとあらゆる物質及び調剤が検討対象となる。この条件は、夫々の物質又は夫々の調剤が希釈されて、例えば水又は/及びエタノール中に溶けて存在しており、この溶液が実質的に残滓無しで気化する場合は既に満たされていることになる。エタノールのような易揮発性溶剤又は/及び水の中の希釈率を十分に高くすることによって、そうでなければ気化することが困難である物質についても、上述の条件を満たすことが可能となり、液状材料の熱分解を回避又は大幅に低減できるようになる。
【００７９】
液状材料には、医薬品が含有されると好適である。凝縮により生成されるエアロゾル粒子の空気動力学的質量中央径(MMAD)は通例2μm未満であり、それにより肺胞にも達することになる。本発明に従った吸入器は特に、例えば主な薬効が中枢神経系で発揮されるような医薬品等、系統的に作用する医薬品の投与に適したものとなっている。その例としては、沸点が246℃であるニコチンを挙げられよう。医薬品を含んだエアロゾル粒子は、主として肺胞内に沈積するが、医薬品はそこで瞬く間に血液循環系に受け継がれることになる。ニコチンの例について付言するならば、ニコチンは吸入後約7〜10秒で既にその標的器官―即ち中枢神経系―に的を絞って集中的に到達することになる。当然ながら本発明の対象である吸入器は、薬剤を使用しない、例えば芳香剤だけを使用した―医療外適用の形態での―動作も可能であるだろう。
【００８０】
吸入器部品1には、以下で更に詳細に説明するように少なくとも一つのエネルギ貯蔵器と一つの電気回路とが内蔵されるが、そこではこのエネルギ貯蔵器が一つのバッテリカバー6により、回路が一つの回路カバー7により保護されている。
【００８１】
図2に示されるように、吸入器部品1及び吸入器コンポーネント2は、この具体的な実施例においては相互に切り離すことができるような仕様となっている。着脱自在な連結部は、二つのスナップフック8と、これらと協働する二つのロック用の突起9とから成る、スナップイン式接続部により構成される。このような配置構成により、吸入器部品1は再利用が可能となっているが、これは、第一に吸入器部品1が液状材料と接触しない点、即ち液状材料により汚染されない点、第二に吸入器コンポーネント2の各構成部品よりも長寿命である様々なコンポーネントがこれに内蔵される点を鑑みると基本的に有意である。利用者は、液体容器4内の液状材料を使い切った後には、吸入器コンポーネント2を丸ごと廃棄して新品の吸入器コンポーネント2と入れ換える。その限りにおいて、この吸入器コンポーネント2は交換式の使い捨て商品となっている。吸入器コンポーネント2のケース3の内部には、蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの生成過程で常に凝縮物残滓が発生して堆積することからも、中でも特に液状材料に医薬品が含有される場合は廃棄処分は適切に行われるようにした方が賢明である。液体容器4の内部にも、常に液状材料の使い残しが残されている。当然ながら基本的には、吸入器部品1と吸入器コンポーネント2とを一体型仕様、即ち相互に切り離すことができないような仕様とすることも考えられよう。しかしながらその場合には、吸入器の各部品及びコンポーネントが全て、即ち吸入器が丸ごと一回限りの使用のための使い捨て商品として構成されることになるために、この実施形態は経済的ではないと言えるだろう。当然ながらこの実施形態も本発明の対象に包摂されるが、そこでは吸入器全体が吸入器コンポーネントとして捉えられることになる。
【００８２】
図3から5には、再利用可能な吸入器部品1が、カバーを付けた状態、及びカバーを取り外した状態で様々な角度から示されている。再利用可能な吸入器部品1は、実質的に、バッテリカバー6、回路カバー7、及びその間に配置されるキャリヤケース10の三つのケース部品により構成されている。これら三つのケース部品は、重量面での理由から、プラスチック製であると好適である。キャリヤケース10は、電気回路11及びエネルギ貯蔵器12を収容する他、回路11とエネルギ貯蔵器12を相互に切り離す一つの隔壁13を有している。電気回路11は、この実施例においては一体型の実装済み回路基板として構成されて、隔壁13の表面に例えば接着により取り付けられている。エネルギ貯蔵器12は、好適にはフラットタイプの一つの充電式バッテリから、例えばリチウムイオン蓄電池又はリチウムポリマ蓄電池から成ると好適である。現在では、利用できるエネルギ密度及びエネルギ流に関してこの蓄電池タイプが最大となっており、かねてより多方面で採用されているが、これについては第一に携帯電話での幅広い使用を挙げることができる。バッテリ12からこのプリント基板11への電流供給は、プリント基板11の裏面に蝋接された二つの平型接点14を介して行われる―他にも図10を参照のこと。これらの平型接点14は、それよりも若干大きい、隔壁13に設けられた二つの窓15を貫通して突出している。バッテリ12は、対応する二つの接点(不図示)を有しており、これらが平型接点14に対して押し付けられることにより、再度の切離しを可能として電気接触が行われるようになっている。この目的のために必要な押付け力は、バッテリ12とバッテリカバー6との間に配置される一つの板ばね(不図示)により発生されるようにすると好適である。バッテリカバー6は、キャリヤケース10に―この実施例においてはボルト締結部(図1を参照)を利用して―、そこから切り離すことができるように接続されている。当然ながらバッテリカバー6は、その代わりに、ロック可能なスライドカバーとして構成されたものであってもよいかもしれない。回路カバー7は、キャリヤケース10に例えば接着又は溶接により、そこから切り離すことができないように接続されると好適である。それにより、権限のない者による回路11の操作に対抗できることになる。通常では稀な、回路に何らかの故障が生じたケースでは、バッテリ12を除き、吸入器部品1を丸ごと交換しなければならない。再利用可能な吸入器部品1のその他の構成部品及び諸特性については、後で更に詳しく説明する。
【００８３】
図6及び7には、異なる角度から見た交換式吸入器コンポーネント2が示されている。既に言及したように、交換式吸入器コンポーネント2は、実質的にケース3により構成され、何よりも特に液体容器4と、煙草のパイプのようなマウスピース5とを有している。液体容器4とマウスピース5は、ケース3に、そこから切り離すことができないように接続されている。製造技術上は、液体容器4とマウスピース5を別体の部品として製造して、後工程で初めて、例えば接着又は溶接によりケース3に接合されるようにすると有利である―図7を参照。当然ながら基本的には、液体容器4又は/及びマウスピース5を、ケース3と一体式に構成することも考えられる。ケース3、液体容器4、及びマウスピース5は、重量面での理由からプラスチック製であると好適であるが、これについて、液体容器4用の材料の選択に当たっては液状材料16の諸特性に配慮しなければならない。液状材料16に例えばニコチンが含有される場合は、米国特許5,167,242号(ジェームズ・E.・ターナー(James E. Turner)他)及び同第6,790,496号(グスタフ・レヴァンダー(Gustav Levander)他)に記載されるプラスチックが使用されるとよい。
【００８４】
液体容器4への液状材料16の充填は、一つの充填穴17から、アルゴン又は窒素等の保護ガス雰囲気下で行われると好適である。液体容器4の端面には、フラップ状の開封可能な封緘部18が備えられているが、これは、吸入器コンポーネント2を使用する前に、利用者により、押し込むことによって開封されるようになっている。この開封可能な封緘部18については、後で更に詳細に説明する。液体容器4には、液状材料16が決して完全には充填されないようになっている。完全に充填されてしまうと、液状材料16が非圧縮性であるために常にある程度の弾性を有しているフラップ状の開封可能な封緘部18を、押し込んで開封することが最早不可能となりかねない。充填穴17は、充填後に一つのシールキャップ19により気密式に封止される。このシールキャップ19は、穴の上に例えば接着又は溶着されるようにするとよいが、その際には液状材料16への入熱を可能な限り回避しなければならない。或いはその代わりに、充填穴17を毛細孔として構成し、液状材料16の充填が一つの注射針を介して行われるようにしてもよい。この場合は、シールキャップ19を省略して、毛細孔自体が気密式に閉じるようにするとよいだろう。交換式吸入器コンポーネント2のそれ以外の構成部品及び特性については、後で更に詳細に説明する。
【００８５】
図8には、図1に示される吸入器が回路カバー7を取り外した状態で示されている。図8には、何よりも特に、連結されてロックされた状態にある、二つのスナップフック8と、対応するロック用の突起9とから成るスナップイン式接続部が示されている。そこではスナップフック8がケース3の突出部として構成されるのに対して、ロック用の突起9は、接点素子20により形成される。接点素子20は、再利用可能な吸入器部品1のキャリヤケース10に接着により取り付けられて、後で更に詳細に説明する更に別の機能を果たすようになっている。
【００８６】
図9から13には、吸入器の内部の様子及びその基本的な作動方式に関する詳しい情報が与えられている。これらの図に示されるように、交換式吸入器コンポーネント2のケース3の内部には、一つのチャンバ21が形成されている。図11に最も良く示されるように、このチャンバ21を貫いて、本発明に従った一つの面状複合体22が、架橋するように、それに伴い無接触方式で延びている。この面状複合体22は、フォイル状又はストリップ状の平坦な形状を有しており、一つの発熱体と一つの芯とから成っている。芯の毛管構造は、液状材料16の吸上げに適したものとなっている。発熱体及び芯は実に様々な態様で構成されて、相互に接合されたものであるとよい。実施形態の具体例については、後で更に詳細に説明する。面状複合体22は、二つの末端部分のところで二つの導電性の板状接点23の上に支承されると同時に、他にもそれらの表面に電気接触されている。この接触は、導電性の接着剤―例えばエポキシ・テクノロジー(Epoxy Technology、www.epotek.com)社製の接着剤―を用いた面状接着により、又は溶接により行われると好適である。溶接の場合は、芯若しくはその毛管構造に可能な限り溶接により支障を来たさないように留意しなければならない。必要な場合は、スポット状に限定して溶接が実施されるようにするとよい。板状接点23用に選択される材料については上記で既に指摘した。
【００８７】
両側の板状接点23間の領域により、この実施例においてはチャンバ21の内部に無接触方式で配置されている、面状複合体22の加熱される部分が明確に定義されている。このように無接触方式で配置されることにより、面状複合体22の厚さ方向への熱伝導損失がゼロとなる。それにより、芯の内部に蓄えられた液状材料16が沸点に達して気化する迄、この部分を加熱することができる。この部分に位置する芯の毛管構造は、本発明に従って面状複合体の少なくとも片面側で実質的に露出するようになっている。この面は、後でこの複合体の実施形態の具体例について説明する過程で更に明瞭されるように、面状複合体22の板状接点23とは反対側の面24であると好適である。従って、液状材料の蒸発過程で生成される蒸気は、広面積で実質的に妨げられずに芯の露出した毛管構造から流出することができる。同様に後で幾つかの例に基づき説明する面状複合体の第2の構成形態においては、更にそれに追加して、芯の上述の部分に位置する毛管構造が面状複合体22のこの面24とは反対側の面25でも実質的に露出しており、このため、上述の第1の例に対して蒸発面積が倍増され、それに伴って最大限達成可能な気化容量も倍増されている。この最大限達成可能な気化容量は、芯の内部に初めて限界熱流束が出現する迄の容量であると定義される。
【００８８】
他にもこのケース3により、空気を周辺からチャンバ21の内部に供給するための一つの吸気口26が形成されている。供給される空気は、チャンバ21の内部で芯の露出した毛管構造から流出する蒸気と混合され、その過程で蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルが生成される。この吸気口26は、スロット状の通路として構成されている。スロット状の通路は、面状複合体22に対して平行に配向されている。図10並びに図12に示される実施例においては、スロット状の通路が、面状複合体22に対して若干側方にオフセットされている、具体的には、面状複合体の、芯の毛管構造が実質的に露出している方の側に配置されている。このように配置することによって、芯の露出した毛管構造が、スロット状の通路26を通りチャンバ21の内部に流入する空気で完全に溢れ返り、均質な混合条件を整えられることを達成している。定常の吸込み特性(吸込み量、吸込み時間)を前提とする場合は、スロット状の通路26のスロット高さを変えることにより、流入空気の流速を変化させることが可能となり、それによりエアロゾル生成の動特性、ひいてはそれと抱き合わせで生成されたエアロゾルの諸特性にある程度の限界範囲内で影響を与えることが可能となる。流速の低下により、エアロゾル粒子の平均サイズを増大することができる。又面状複合体22を基準としたスロット状の通路26の幾何学的位置も、エアロゾルの生成に影響を与えるようになっている。
【００８９】
図13a及び13bには、吸気口26の代替配置方式が示されるが、それによるとこの吸気口26は、図13aに示される例においては面状複合体22の夫々反対側に配置される二つのスロット状の通路26により形成されるようになっている。即ち、チャンバ21内に流入する空気は、面状複合体22の両側を流れることになる。図13bに示される例においては、スロット状の通路26が面状複合体に対して心出しして配置されている。このケースでは、面状複合体22がスロット状の通路と同一平面内に位置しており、流入する空気は面状複合体22に直接当たるが、その際にこの空気流は面状複合体により二つの部分に分けられ、その結果、先の例と同様に複合体の両側を流れるようになっている。図13a及び13bに示される配置構成は、中でも特に、芯の毛管構造が両面で露出している面状複合体22の変形実施形態に適したものとなっているが、なぜならその場合は面状複合体22の両面24及び25から蒸気が流出するからである。しかしながらこの配置構成は、複合体の周囲を言わば受動的に流れるようになっている第2の気流部分によって、エアロゾルの生成をもたらす第1の気流部分が弱められることになり、それにより再び生成されるエアロゾルの諸特性に影響を与えることが可能である限りは、毛管構造が片面だけに露出している面状複合体22の変形実施形態にも適するものとなっている。
【００９０】
スロット状の通路として構成された吸気口26は、一つのプレナムチャンバ27から空気を取り寄せるが、このプレナムチャンバ27は、空気をスロット状の通路26に一様に配分することにより、スロット状の通路内に実質的にくまなく同じ流れ条件が生じるようにするために利用されるものである。プレナムチャンバ27の上流側には、一つの流れ絞り部28が配置されている。この流れ絞り部28には、タバコの流れ抵抗に類似した流れ抵抗を発生することによって、利用者が吸い込む間にタバコを一服する時に似た感触を得られるようにするという目的がある。この流れ抵抗は、具体的には毎分1.05Lの質量流量で12〜16mbarの範囲内に位置すると共に、可能な限り線形の特性を有していなければならない。流れ絞り部28は、例えば金属又はプラスチック製の、細孔を通って空気が流れるようになっている開放孔を有する一つの焼結体から成るとよい。試作品では、例えばポレックス(Porex、www.porex.com)社製の各種多孔質プラスチック成形体が適することが実証された。図示の実施例において、プレナムチャンバ27は交換式吸入器コンポーネント2の部材であり、又流れ絞り部28は再利用可能な吸入器部品1の部材である。基本的には、プレナムチャンバ27と流れ絞り部28を交換式吸入器コンポーネント2の内部に配置しても、或いはその代わりに再利用可能な吸入器部品1の内部に両方とも配置してもよいかもしれない。
【００９１】
図10には、空気がその後、流れ絞り部28の上流側でどのように流れるかが示されている。夫々の矢印はこの流れを示唆するものである。そこに示されるように、流れ絞り部28は空気を一つの横向き通路29から取り寄せるが、この横向き通路29は、プリント基板11と回路カバー7との間の室内に開口している。周辺からの空気の本来の供給は、回路カバー7により形成された一つの供給口30から行われるようになっている。この供給口30は、吸入器のマウスピース5とは反対側の端面に配置されている。この位置に設けることにより、雨水の浸入からなるべく保護されるようにしている。
【００９２】
図14a、14b、及び15a、15b、15cには、面状複合体22の構成形体の具体例が横断面図で示されているが、この「横断面」とは、複合体の長手方向に対して垂直な断面であると解釈されるものである(図9を参照)。具体的には、図14a及び14bに毛管構造が片面だけに露出している実施形態が示されるのに対して、図15aから15cには芯の毛管構造が面状複合体の両面で露出している実施形態が示されている。図14aに示される実施形態においては、面状複合体22が四つの層、具体的には一つの金属フォイル31と、その上に焼結により融着された三つのメタルワイヤクロス32とから成っている。金属は、特殊鋼(例えばAISI 304又はAISI 316)から、又は、―特にNiCr合金又はCrFeAl合金(「カンタール」)の群の中から選ばれる―伝熱合金から成る。特殊鋼を使用する場合は、炭素含有量が低いもの(例えばAISI 304L又はAISI 316L)が優先されるが、なぜならば、これらは粒間腐食を起こしにくいからである。金属フォイル31については、特殊鋼仕様のものを、例えばレコルト金属フォイル有限会社(Record Metall-Folien GmbH、www.recordmetall.de)から取り寄せることができる。ワイヤクロスは、例えばハーファー・ウント・ベッカー(Haver & Boecker, www.haverboecker.com)社、又はシュペールル合資会社(Sporl KG、www.spoerl.de)から取り寄せることができる。これらの四つの層は、焼結法により相互に接合されている。この焼結工程は、真空中又は水素保護ガス下で実施されると好適である。そのような焼結工程は、従来の技術水準に数えられるものであり、例えばGKN焼結金属フィルター有限会社(GKN Sinter Metal Filters GmbH、www.gkn-filters.com)、並びにシュペールル合資会社(Sporl KG、www.spoerl.de)により、日常的に実施されている。この焼結工程は、大物ブランク材を使用して行われる、即ち面状複合体を一つ一つ焼結するのではなく、大面積の例えば200×200mmフォーマットのブランク材を使用して行われると好適である。焼結後に、この大物ブランク材からレーザ切断加工又は打抜
き加工により個々の複合体を得て、引き続いてこれに、オプションとして、酸洗浴中でエッチング処理が施される。
【００９３】
表1に、具体例として試作品で使用した面状複合体22の諸元を示す。
【表１】
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【００９４】
複合体のスパン長は、複合体22がチャンバ21内で何物とも接触せずに延びている長さに相当するが、図示の具体的な実施例において、この長さは両側の板状接点23間の距離に相当する。複合体のスパン長さと複合体の幅は、結果として得られる発熱体の抵抗に正反対の影響を与えるようになっている。エッチング率とは、エッチングにより達成される質量損失の合計であると定義される。第1のワイヤクロス層は、金属フォイル31上に直接載置されている。第3のワイヤクロス層は、最上層を形成すると同時に、面状複合体22の露出した毛管構造も形成している。面状複合体22は、金属フォイル31側を下にして夫々の板状接点23の上に支承されると好適である。金属フォイル31の電気接触は、金属フォイル31と夫々の導電性板状接点23間の面状接着部を介して行われると好適である。基本的にこの接触は、溶接によっても行うことができるだろう。そのようにして接触された、表1に記載の諸元を有する、複合体の幅が2mmでエッチング率が35%である面状複合体22については、発熱体の抵抗が約310mオームとなる。特殊鋼の代わりに伝熱合金を使用した場合は、発熱体の抵抗を大幅に増大することが可能となり、具体的には、DIN材料番号2.4872(NiCr20AISi)を使用した場合はAISI 304/AISI 316と比較して1.8倍、DIN材料番号1.4765(CrAl255)を使用した場合は何と2.0倍になる。従って、複合体の幅が5mmである、DIN材料番号2.4872仕様の、それ以外については上記と諸元が等しい面状複合体であれば、発熱体の抵抗が約225mオームとなるだろう。定格電圧又は開路電圧が3.7Vであり、負荷下の有効電圧が約3.1Vであるリチウムポリマ電池に基づいて、エネルギ供給が行われるのであれば、オームの法則に基づいて算出される面状複合体を通って流れる電流が10A(310mオームの場合)並びに13.8A(225mオームの場合)となる。今日のリチウムポリマ電池からは、このようなアンペア数を問題なく引き出すことができる。更にその次の計算ステップにおいて、最大限実現可能な熱出力を同時に表わしている電気の定格出力が、31W(310mオームの場合)並びに42.7W(225mオームの場合)であると計算される。後で更に詳しく説明するように、この出力は、電気回路11により任意に低下できるようになっている。
【００９５】
上述の、複合体の幅が5mmであり、エッチング率が35%である、面状複合体の具体例の諸元に基づいて計算すると、面状複合体22の複合体のスパン幅部分(蒸発部分)に位置する細孔容積は約7.5μLとなる。この容積に気化対象である液状材料16が充填されることになるが、これは、一回の吸込み若しくは吸入につき(間欠的な吸入動作)最大限気化可能な液状材料の量と等しくなっている。液状材料に例えばニコチンが医薬品として類型的には1.5体積%の濃度で含有される場合は、そこから計算すると、一回の気化若しくは吸込みにつき放出されるニコチンの最大投与量が理論上は110μgとなるが、これを10回分の吸入に換算すると合計投与量は1.1mgとなる。実際には様々な理由から、最大限達成可能な投与量は、この計算値を若干下回ることになる。しかしながら重要であるのは、本発明に従った吸入器により、今日のタバコのニコチン含有量(0.1〜1.0mg)を問題なく投与可能であるという事実である。更に、液状材料中の薬効成分の濃度を低下することによってであれ、複合体の幅を小さく選定することによってであれ、或いは、供給される熱出力を電気回路11により絞ることによってであれ、薬効成分の投与量を任意に低減可能である点も重要である。最後に挙げた対策は、それにより複合体22がそれ程高温に加熱されることはないために、それ以外にも液状材料16の熱分解対策としても機能することになる。
【００９６】
付言するが、金属フォイル31も、又このフォイルの上に焼結により融着されたメタルワイヤクロス32も、電気抵抗による発熱に一定の寄与を成すようになっている。この意味で、電気抵抗式発熱体とは、これらの個別抵抗を並列接続したものであると解釈することができる。同様に芯の毛管作用についても、それが生じる理由はワイヤクロス32と金属フォイル31との協働関係により説明されるが、金属フォイル31にワイヤクロス層が一つだけ組み合わされるだけで既に一定の毛管効果を生じることができる。当然ながら本発明は、上述の諸元に限定されない。メタルワイヤクロス32の代わりに、それ以外の開放孔を有する金属製の構造物を金属フォイル31上に配置することも可能だろうし、他にも、例えば石英ガラス等の非導電性材料から成るクロス、又はそれ以外の開放孔を有する構造物を、金属フォイル31上に配置する、若しくはその表面にフリッティングすることも可能だろう。
【００９７】
図14bには、露出する毛管構造を片面だけに備えた面状複合体22の第2の例示的な実施形態が示されている。この実施形態は、外側の二つのワイヤクロス層の代わりに、第1のワイヤクロス層32の上に焼結により融着されるフリース33の形態をとる一つの繊維複合体が備えられている点だけで、図14aの実施形態とは相違している。そのようなフリース33については、特殊鋼仕様のものを例えばGKN焼結金属フィルター有限会社(GKN Sinter Metals Filter GmbH、www.gkn-filters.com)により、顧客が指定する明細に基づき製作することが可能である。このフリース33は、厚さが100〜300μmであり、空隙率が>70%であると好適である。芯の露出した毛管構造を形成するこのフリース33の表面積は、ワイヤクロス32と比べて格段と大きくなっているが、この一段と拡大された表面積は気化プロセスに有利に作用する。当然ながらフリース33は、―特にNiCr合金又はCrFeAl合金(「カンタール」)の群の中から選ばれる―伝熱合金から製造されるようにしてもよいが、この目的のためには、フリース33を形成する粗繊維を上述の材料諸元で作製することだけが要求される。面状複合体22には、焼結後に、ここでもオプションとしてエッチング処理が施されるようにするとよい。
【００９８】
図15aには、露出する毛管構造を両面に備えた面状複合体22の別の実施形態が示されている。この面状複合体は、そこに示されるように、均質な粒状、繊維状、又はフレーク状の一つの焼結複合体34により形成された、開放孔を有する焼結構造から成っている。薄肉の多孔質焼結複合体の製造手法はかねてより知られている。米国特許第3,433,632(レイモンド・J.・エルバート(Raymond J. Elbert))には、例えば厚さが75μm以上で孔径が1〜50μmの間にある、薄肉の多孔質金属板の製造方法が説明されている。加工されたのは、何よりも特にニッケル並びに特殊鋼(AISI 304)から成る粉末であった。最大で60%の空隙率を達成しているが、多層構造を持つ別の変形例では、(いずれにせよ最上層だけではあるが)何と最大で90%の空隙率を達成している。米国特許第6,652,804号(ピーター・ノイマン(Peter Neumann)他)にも、同様の方法が説明されている。特開2004-332069号(辻本哲志他、三菱マテリアル株式会社)には、更に一段と改良発展された、厚さが50〜300μmの範囲にあることが好ましい薄肉の金属製多孔質焼結複合体の製造方法が説明されるが、これは、加工対象である金属粉末に、除去可能な増量剤、具体的な例ではアクリル樹脂ビーズを添加する工程を特色としている。このアクリル樹脂ビーズは、場所を確保するためのものであり、本来の焼結工程に先行して、約500℃の真空中で行われる熱処理の過程で実質的に残滓無しで昇華してその後には空隙が残されることになるが、この空隙は、焼結工程の間も、又その後にも維持されるようになっている。そのようにして、類型的に70〜90%の空隙率を有するAISI 316L仕様の特殊鋼から成るシート状複合体を製造していた。同じくユーリッヒ研究センターのエネルギ究所(IEF、www.fz-juelich.de/ief/ief-1)にも、厚さ500μm迄の薄肉の多孔質金属フォイルを製造する能力がある。その製造手法は、特開2004-332069号の製法と同様に、所謂ドクターブレード・テープキャスト法に依拠したものである。
【００９９】
基本的には上述の方法は全て、本発明に従った面状焼結複合体22、34を製造するために適用できるだろうが、その中でも優先されるのは高い空隙率が達成されることから、特開2004-332069号に従った方法である。注意しなければならないのは、液状材料16が十分に急速に芯に浸透することを保証するために、均質な焼結複合体の内部の平均孔径を可能な限り>10μmとする点だけである。加工対象である金属粉末及びアクリル樹脂ビーズの粒度は、この条件に合うように調整される。特開2004-332069号に記載される方法に例として挙げられている50〜300μmの厚さ範囲によって、面状複合体22にとり非常に好ましい厚さ範囲がカバーされることになる。
【０１００】
上述の方法は、特殊鋼の加工以外にも粉末状の伝熱合金並びに粉末状のセラミックス抵抗材料の加工にも適するものである。
【０１０１】
図15bには、面状複合体22の内部に、複数の通路若しくはアルテリア35が複合体の長手方向に一列に並べて配置された、図15aに示される実施形態に従った面状複合体の展開構成例若しくは修正例が示されるが、これらの通路35の有利な効果については上記で既に説明した。これらの通路35を作製するためには、テープキャスト法により得たスラリーの中に、酸化、昇華、又は化学分解によって除去することができるフィラメント、例えば昇華可能なアクリル樹脂フィラメントを入れることによって上述の製造方法を適応させることが必要となる。このフィラメントは、場所を確保するためのものであって、それを除去する過程で通路35を形成する空隙が後に残されることになる。これについては、工程が次の三段階で進捗するようにするのがベストである。最初に第1のフォイル層を流し込む。その上に、相互に平行に配向された、後々アルテリア35を形成することになるフィラメントから成る層を載置する。最後に、同時に最上層を形成する第2のフォイル層を流し込む。フィラメントは、ハンドリングを容易にするために、これを載置する前に、一つの補助枠に入れて張り渡されるようになっている。この修正実施形態においては、加工対象である金属粉末及び場合によってはアクリル樹脂ビーズの粒度が1〜10μmの範囲内にあると好適であるのに対して、フィラメントの直径の好ましい範囲は20〜150μmとなっている。このテープキャスト工程と焼結工程の後に、オプションとして続く工程ステップにおいて、面状焼結結合体22、34には厚さ方向に穴開け加工が施され、それにより複数の孔36が形成されるようにしている。この穴開け加工は、例えばレーザを利用して行われるとよい。穿孔パターンは、可能な限り不規則なものに選定すべきである。即ち、規則正しいパターンにした場合は、不利なケースだと全ての穴36がアルテリア35の間に位置して、アルテリア35とは交わらないことになりかねない。その場合には、上記で既に説明したように、この穴開け加工の有利な効果が一部だけしか発揮されないことになる。
【０１０２】
空隙率及び電気抵抗を更に増大するためには、図15a及び15bに示される実施形態に従った複合体に、焼結の後にオプションとして更にエッチング処理が施されるようにするとよい。板状接点23の上への面状焼結複合体22、34の取付けと接触は、溶接により行われると好適である。接着が可能となるのは、使用される接着剤が、ペースト状の、又は半流動質の十分な粘稠度を有する場合に限られる。そうでない場合は、接着剤が複合体の細孔構造の中に入り込んで、芯の毛管作用に支障を来たす怖れを生じかねない。場合によっては、接着領域を複合体の穴開け加工の対象から除外すると有利であるかもしれない。
【０１０３】
最後に図15cには、露出する毛管構造を両面に備えた面状複合体22の更にもう一つの実施形態が示されている。そこに示されるように、この面状複合体22は、電気抵抗材料から形成された開放孔を有する一つのフォーム37から成っている。フォーム状複合体の製造手法は、かねてより知られている。例えば米国第3,111,396号(バートン・B.・ボール(Burton B. Ball))には既に、金属フォーム、セラミックスフォーム、及びグラファイトフォームの製造方法が説明されている。この方法は、多孔質の有機構造体に発泡性材料を含有したスラリーを浸み込ませて、その後に続く熱処理の過程で、有機構造を分解させる工程に依拠したものである。それにより、何よりも特にニッケル及びニッケルベースの合金から、フォームを製造していた。本発明に従った面状複合体22のためには、厚さが100〜500μmの範囲内、好ましい孔径が20〜150μmの範囲内にある、空隙率が>70%の、薄いフォイル状のフォームが必要である。そのような発泡材料については、特殊鋼仕様(例えばAISI 316L)のものを三菱マテリアル株式会社(www.mmc.co.jp)から取り寄せることができる。ここでは発泡材料として、厚さ0.5mm、孔径が50〜150μmの範囲内にある、空隙率約90%の規格品を想定しているが、この材料は圧延加工により最大で約100μmの任意の厚さに圧縮されるとよい。圧縮後の材料は、オプションとして引き続いて更に焼結されるとよい。当然ながら圧縮により空隙率も低下するが、必要な場合には、最終工程のエッチング処理の過程で空隙率を再び増大することができる。発泡材料のこの規格品の製造手法が依拠する工程には、確かにスラリーの処理工程も含まれてはいるが、しかし、本来の発泡がスラリーに添加される発泡剤若しくは起泡剤により行われる点で、この手法は上述の米国特許第3,111,396号に従った方法とは相違している。当然ながら、―特にNiCr合金及びCrFeAl合金(「カンタール」)の群の中から選ばれる―伝熱合金についても加工を行うことができる。面状複合体22は、一つのフォーム層だけから成っていても、焼結により相互に融着された複数のフォーム層から成っていてもかまわない。面状複合体22の安定性及び強度を向上するために、フォーム37は、オプションとして、一つの薄い担持層38の上に、例えば特殊鋼又はいずれかの伝熱合金から成るワイヤクロスの上に焼結により融着されるようにするとよい。夫々の板状接点23上へのフォーム37の取付け及び接触に関しては、図15a及び15bに従った実施形態との関係で既に説明したのと同じことが言える。
【０１０４】
面状複合体22の上述の実施形態は皆、言わせてもらうならば、あくまでも実施例に過ぎないものである。本発明は断じて、これらの実施例に限定されない。例えば面状発泡材料は、金属フォイルの上に焼結により融着させてもよいかもしれない。他にも、―例えばドイツ特許第1,950,439号(ペーター・バツィース(Peter Batzies)他)に準拠して、開放孔を有する一つの多孔質析出層が、一つの金属フォイルの上に施されてもよいかもしれない。最後に面状複合体については、当然ながら、カーボンファイバやグラファイトファイバ等の非金属材料から、例えばクロス及びフリースの形態で、又は、石英ガラスから、例えば粒状又は繊維状の焼結複合体の形態で、これを形成できるかもしれないが、後者の場合は、ガラス表面に施される導電性の薄膜により電気抵抗加熱がもたらされるようにするとよいだろう。石英ガラスは、耐薬品性及び耐熱衝撃性に優れることを特色とする。
【０１０５】
図16及び図16aには線状複合体39の実施形態の具体例が示されるが、この具体的な実施例においては、相互に平行に配置される三つの線状複合体39a、39b、39c(符号39cは不図示)が備えられている。線状複合体が一つだけである場合に対して、複数の線状複合体を備えることにより、例え合計断面積が同じであっても気化面積を大幅に増大することができる。個々の複合体の特性は、必ずしも同一である必要はない。例えば一つ一つの複合体39a、39b、39cに対して、夫々異なる熱容量又は/及び夫々異なる発熱体特性を割り当てることも可能である。その結果生じる効果については、上記で既に提示した。
【０１０６】
夫々の線状複合体は、この具体例においては、開放孔を有する焼結構造34を持つワイヤ状の焼結複合体として構成されている。ワイヤ状の焼結複合体39a、39b、39cは夫々の板状接点23上でリセス108内に支承されており、それによりワイヤ状の焼結複合体の位置決めが行われるようにしている。電気接触は、この具体的な実施例においては、一つのドロップハンマ状のプランジャ40により、ワイヤ状の焼結複合体39a、39b、39cを、板状接点23に対して押し付けられるようになっている(図16aの矢印を参照)。ワイヤ状の焼結複合体39a、39b、39cの製造は、例えばオーストリア特許第6,393,173号(ラルフ・E.・シャックレフォルト(Ralph E. Shackleford)他)に従った押出方法を利用して行われると好適である。オーストリア特許第6,393,173号には、線径が0.3〜2.0mmである特殊鋼ワイヤの製造方法が説明されている。いずれにせよこの直径範囲によって、本発明に従った線状複合体にとり好ましい直径範囲はカバーされることになる。この製造方法は、具体的には、一種類の金属粉末、一つの結合剤、及び一つの可塑剤から成る混合物を押し出す工程と、押出物の焼結工程とに依拠したものとなっている。この金属粉末は、粒状、繊維状、又はフレーク状で存在するとよい。開放孔を有する多孔質焼結複合体を得るためには、この方法の適応化が必要となる。この適応化は、上述の混合物に、一つの除去可能な増量剤、例えば昇華可能なアクリル樹脂ビーズを混ぜ合わせることによって行われる。このアクリル樹脂ビーズは場所を確保するためのものであり、本来の焼結工程に先行して約500℃で行われる熱処理の過程で、実質的に残滓無しで昇華して、その後には空隙が残されることになる。場合によっては、結合剤及び可塑剤の種類及び量を添加される増量剤に対して適合化する必要がある。加工対象である金属粉末及びアクリル樹脂ビーズの粒径は、結果として生じる均質な焼結複合体の平均孔径が可能な限り>10μmとなるように調整されるが、それにより、液状材料16が芯に十分急速に浸透することを保証している。当然ながら特殊鋼粉末の代わりに、―特にNiCr合金及びCrFeAl合金(「カンタール」)の群の中から選ばれる―伝熱合金から成る粉末が、この方法に従って押し出されて焼結されるようにしてもよい。
【０１０７】
一般に言えることであるが、複合体22及び39は、これらが組み付けられる前に、清浄化されると共に、毛管構造の表面が活性化されるようにすべきである。これらの対策により、液状材料16により濡れた複合材料の湿潤状態が改善され、又それに随伴して、より急速な芯への浸透がもたらされることになる。特殊鋼の場合は、上述の効果を達成するために、例えば20%のリン酸液を用いた処理で十分である。
【０１０８】
以下では、複合体22、39への液状材料16の供給方法について、詳しく説明するものとする。以下の説明は、例え図示されるのが、線状複合体39か面状複合体22のいずれかの実施形態だけであるとしても、線状複合体にも、面状複合体にも等しく当てはまるものである。図12a及び図17、並びに図16及び図16aに示されるように、複合体22、39の一方の端部は、一つの毛管間隙41の内部に突出している。複合体の芯には、この毛管間隙41から液状材料16が供給されるようになっているが、これらの図から察知することができるように、毛管間隙41の断面積は、複合体22、39の断面積よりも大きくなっている。これには、液状材料16が主に毛管間隙41の有効開口断面を通り気化ゾーンに向かって流れるという効果があるが、それにより芯への浸透をより急速に行うことが可能となり、一回一回の吸込み若しくは吸入の間の待機時間を短縮することができる。この効果は、少なくとも毛管間隙41がチャンバ21に開口しているところ迄、及ぶようになっている。この地点以降は、複合体22、39の芯だけが液体の輸送を引き受けることになる。この毛管間隙41は、その基部のところでは、両板状接点23の内の一方と、その上に面状に載置される一つの上側部材42とにより、この上側部材42及び板状接点23の夫々に、毛管間隙41を形成する、対応するリセスを作り込むことによって、形成されるようになっている―図12a及び図17を参照。これについて付言するが、毛管間隙41を構成するためには、リセスは、上側部材42に配置されるものであろうが、板状接点23に配置されるものであろうが、一つだけであっても足りるかもしれない。いずれにせよこの一つのリセスについては、面状複合体22を使用する場合は、板状接点23に配置されるようにすると有利であるが、なぜならばその場合はこのリセスを、複合体22の位置決めの際の補助具として、同時に利用することができるからである。上側部材42は、好適には接着により板状接点23に接合されており、他にも上側部材42は、液状材料16により良好に濡らすことができる湿潤性に優れた材料から、好適には軽金属から、又は湿潤性を示すプラスチックから成っているが、プラスチックの湿潤性については、その接着性も含めて、表面の活性化により、例えばプロセスガスとして酸素を使用するプラズマ処理により、大幅に改善することができる。
【０１０９】
毛管間隙41のその更に上流側は、相互に平行に、一定の距離をおいて配置される二つの薄い板43により形成される(図17を参照)が、そこでは一方の板が上側部材42に、他方の板が板状接点23に、好適には接着により接合されている。これらの板43は、例えば特殊鋼帯から打ち抜かれたものであるとよい。図18〜20に最も良く示されているように、毛管間隙41を形成するこれらの板43は、突出部44のところで、一つのリザーバ45の内部に突出している。このリザーバ45は、液体容器4に直接つながっており、フラップ状の開封可能な封緘部18だけにより、液体容器4から仕切られている。この開封可能な封緘部18は、一つのピン46の助けを借りて開封されるようになっている。このピン46は、ケース3内に軸方向に変位可能であるように支承されるが、これは、特殊鋼から成ると好適である。このピン46の第1の端部47は、開封可能な封緘部18の方に向けられている。第2の端部48は、封緘部18がまだ封止状態にある時には、ケース3の外側表面から突起状に突出している。ピン46のこの第2の端部48は、吸入器部品1の両方の接点要素20の内の一方に接続されて、これと一種のタペットのように協働するようになっており、吸入器コンポーネント2を吸入器部品1と連結する過程で、この接点要素20がピン46の第2端部48に対して押し付けられると、それによってピン46が、ケース3内へと押し込まれるようになっている。接点要素20から加えられたこの押付け力は、ピン46から開封可能な封緘部18に伝達される。開封可能な封緘部18は、その周縁部に材料を弱体化した一つの部分49を有しているが、この材料弱体化部分49は、これにピン46によって押付け力が加えられると、まるで基準破断地点であるかのように、周縁部の広い範囲にわたり開裂する一方で、片側一箇所に一つのヒンジ50が構成されるように、寸法決定されている。それにより、開封可能な封緘部18が、フラップのように開くようにしている。ピン46は、第1の端部47付近に断面積を拡張した一つの部分51を有しているが、これは、一種のストッパのように、ピンがケース3から滑り落ちたり、取り外されたりすることを阻止するようになっている。
【０１１０】
以下では、複合体22、39への液状材料16の供給方法について、まとめて説明するものとする。図18及び図20には、流れの状況が矢印で示されている。吸入器コンポーネント2を再利用可能な吸入器部品1と連結する過程で、フラップ状の封緘部18がピン46を介して開かれると、その結果としてリザーバ45には、重力の影響下で液状材料16が溢れ返ることになる。図19には、流れ落ちる前後の液位が書き込まれている。毛管間隙41は、突出部44を介して液状材料16を吸い上げて、これを複合体22、39に供給するが、それにより液状材料16は、最終的には芯に完全に浸透する。夫々の板43により形成されるこの突出部44により、毛管間隙41の合流部領域に、毛管連結に支障を来たしかねない気泡が巣食うのを回避している。それ以外にも板状接点23の内部には、リザーバ45をチャンバ21と接続する一つの通気通路52が作り込まれている。この通気通路52の機能については、上記で既に解説した。通気通路52は、チャンバ内21に、複合体22、39の上流側の地点で合流すると好適であるが、なぜならば、チャンバ21のこの領域においては、凝縮物の堆積が殆ど予想されないからである。そのような凝縮物の堆積は、言うなれば、通気通路52を塞ぎかねないものであるか、又は通気通路52を通りリザーバ45内に入り込んで、そこに貯蔵されている液状材料16を汚染しかねないものである。最後に上側部材42の内部には、一つのバッファーリザーバ53が組み込まれている―図11及び図17も参照のこと―が、その効果については、同様に上記で既に解説した。このバッファーリザーバ53は、この具体的な実施例においては、上側部材42の内部に作り込まれる、相互に平行に配置された複数のスロット54から成っている。これらのスロット54は、一方では夫々孔55を介して毛管間隙41と連通し、他方では一つの通気間隙56を介してチャンバ21と連通している。これらのスロット54の毛管現象によって、液状材料16は、リザーバ45から毛管間隙41を介して孔55を通りスロット54の中へと流入するが、液状材料16はそこに一時的に貯蔵されて、必要に応じて芯により再びこれを吸い出すことができるようにしている。
【０１１１】
図9〜12には更に、チャンバ21内に配置される、開放孔を有する吸上げ能力を持つ二つの吸上げ体又はスポンジ57から成る、凝縮物結合装置が示されている。この凝縮物結合装置の効果、並びに本発明に従った吸入器コンポーネントにとっての、その必要性については、上記で既にこと細かく解説した。これらのスポンジ57は両方とも板状に構成されて、相互に一定の間隔をおいて平行に配置されているが、その際には複合体22の両面が、両方のスポンジ57により覆われるようにしている。両スポンジ57間には一つの流路58が構成されており、その内部で、蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルの生成が行われるようになっている。凝縮物残滓の主成分は、この流路58を形成しているスポンジ57の夫々の壁部分59に析出して、直ちにスポンジの開放孔を有する細孔構造によって吸い上げられるようになっている。これらのスポンジ57は、チャンバ21の対向する二つの壁面に、例えば接着により取り付けられて、チャンバ21の大半を埋め尽くすが、これらは、高間隙率の形状安定性を示す、可能な限り微孔質の材料から成ると好適である。即ち、粗大な孔を有する材料を使用した場合は、吸入器コンポーネント2に唐突な動き若しくは加速が生じると、液状凝縮物を引き止めておくためには、スポンジ材料の毛管引力では足らなくなり、凝縮物の一部がスポンジ57から撥ね散らかされることになる。スポンジ材料としては、熱を加えて、又は何らかの結合剤を使用して、相互に接合された天然繊維又は化学繊維から形成される繊維複合体が非常に適することが判明している。フィルトローナ・リッチモンド株式会社(Filtrona Richmond Inc.、www.filtronaporoustechnologies.com)は、そのような繊維複合体の製造を専門とする会社であるが、そこでは、トリアセチンを用いて結合したセルロースアセテート繊維の加工も、又、熱を加えて結合したポリオレフィン繊維及びポリエステル繊維の加工も行っている。
【０１１２】
夫々のスポンジ57は、上側部材42に対しても、又上側部材42に接続された板状接点23に対しても、一定の間隙60が形成されるように若干の距離をおいて配置されている。この間隙60は、通気通路52並びに通気間隙56が、何物にも妨げられずにチャンバ21と連通可能であることを保証するものである。スポンジ57は、夫々の細孔容積によって、凝縮物残滓の予想生成量を受け入れることができるように、寸法決定されている。凝縮物の量は、第一に、液状材料16に含まれる蒸気圧が高い低沸点成分の含有率に依存する他、吸気口26若しくは流路58を通過する空気質量流量にも依存する。通過する空気質量流量が低下する程、飽和状態となる迄に空気が吸収することができる蒸気は少なくなる。
【０１１３】
図9〜10及び図12に示されるように、複合体22の下流側には、これらのスポンジ57の後方に一つの放熱器61が配置されているが、これは、この具体的な実施例においては、一つの多孔質充填材料61から成っており、その細孔を通り、生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルが流れるようになっている。この放熱器若しくは充填材料61の本質的な効果については、上記で既にこと細かく解説した。充填材料61は、流入側を一つの有孔壁63により、流出側をマウスピース5により、更に側面側をケース3及び液体容器4の壁面により限定された一つの充填室62の内部に位置している。有孔壁63は、充填材料61を支持すると同時に、ケース3を補強する。有孔壁63は、スポンジ57に対して若干の距離をおいて配置されている―図12を参照。それにより、流路58から出る蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルが、まだ有孔壁63に達しない内に、充填材料61の断面全体にわたり一様に分散できるようにして、充填材料61を通る流れが一様となることを達成している。充填材料61が有孔壁63の穴から外に出られないようにするために、充填材料61と有孔壁63との間には、第1のワイヤクロス64が配置されている。充填材料61は、マウスピース側を第2のワイヤクロス65により限定されるが、このワイヤクロス65は、充填材料が、マウスピース通路66内、ましてや利用者の口腔内に入り込んでしまうのを阻止するようになっている。マウスピースの、この第2のワイヤクロス65とマウスピース通路66との間には、充填材料61を通る流れが、その末端部分においても一様となるようにするための、一つの前室67が形成されている。第2のワイヤクロス65は、マウスピース5に直接取り付けられる、例えばこれに融接されると有利である。組付工程では、先ず最初に第1のワイヤクロス64が有孔壁63の上に載置される。その後予め定められた量の充填材料61が充填室62内に装入されるが、その際には、充填が数段階に分けて行われるようにするとよく、又充填材料61は、部分充填が行われる都度、中間圧縮されるようになっている。そうすることによって、均質な充填密度を達成することができる。或いはその代わりに、充填材料61を、吸入器コンポーネント2の外部で既に、例えば断面形状を充填室62に適合化した紙筒に予め詰め込んでおいて、この個装体を充填室62に嵌め込むようにしてもよいかもしれない。そのような個装体は、エンドレスストランドから経済的に得ることができる。最後にマウスピース5が組み付けられて、充填室62が封止される。
【０１１４】
充填材料は、例えばいずれかの熱交換器材料から成るとよい。中でも特に液状材料16がニコチンを含有する場合は、充填材料61として煙草を使用すると非常に有利であることが判明している。試作品の中では、手巻き煙草用の刻み煙草を使用した、充填量約7cm3のものが、投与される蒸気-空気混合物若しくは凝縮エアロゾルの感覚刺激作用に関して、ずば抜けた成績を達成していた。煙草には、更にそれに追加して、例えば煙草エキス、煙草アロマオイル、メンソール、コーヒーエキス、煙草の煙の凝縮物、又は煙草の煙の凝縮物の揮発性芳香成分等、芳香を放つ添加剤及びエッセンシャルオイルをこれに添加することによって、加香が行われるようにするとよい。当然ながら本発明は、ここで選択されているものに限定されない。
【０１１５】
充填材料61が蒸気-空気混合物若しくは凝縮エアロゾルの流れに抵抗する流れ抵抗は、充填材料61の充填密度により決まる。この充填密度は、結果として生じるこの流れ抵抗が、毎分1.05Lの空気質量流量で12〜16mbarという既述の範囲内に位置するように、流れの絞り部28の流れ抵抗との間で調整が図られるようになっている。基本的には、流れの絞り部28を完全に放棄して、所望の流れ抵抗が、充填材料61により単独で、その充填密度を相応に増大することによって、生み出されるようにすることも可能である。しかしながら一般には、それにより何らかのフィルタ効果が生じるのは望ましくなく、チャンバ21内で発生されたエアロゾル粒子は、可能な限り損失ゼロで充填材料61を通り抜けられるようにすべきである点に、留意しなければならない。それ以外にも、流れの絞り部28が備えられないこの代替変形実施例では、センサによる吸込み開始の検出に影響が出てしまうが、この影響については後で更に詳しく解説する。充填材料61に煙草又は/及び芳香剤が含まれる場合は、吸入器コンポーネント2を、これが使用される迄の間は、芳香剤が漏れ出ることを阻止するために、気密包装状態で保管する必要がある。又、吸入器コンポーネント2と吸入器部品1との連結後にも、例えばキャップや栓(不図示)を用いてマウスピース通路66を塞ぐことによって、芳香剤が漏出する可能性と併せて、芯の内部に蓄えられた液状材料16の各成分が蒸発して漏出する可能性も実質的に排除することが、尚も可能となっている。
【０１１６】
図21〜22には、本発明に従った吸入器の第2の実施例が示されており、又図23にはこの吸入器用の交換式吸入器コンポーネントが示されている。吸入器は、この具体例においては古典的吸入器として構成されており、その大半は図9〜10に示される配置方式に依拠した構造となっているが、しかし、貫流可能な空気量が段違いに多く、それにより、一段階吸入方式による肺内への直接吸入を可能としている点で、図9〜10に示される配置方式とは相違している。この吸入器は、具体的には、流れの絞り部28も、又開放孔を有する第2の細孔体61も省略される上に、マウスピース通路66の断面が大幅に拡張されている点で、図9〜10に示される配置方式とは相違している。それにより、流れ抵抗は決定的に低減されることになる。更にもう一つの重要な相違点は、貫流する空気の主要部分が、複合体22、39を通過せず、むしろその下流側で初めて吸入器の内部に流入する点にある。この目的のために、複合体22、39の下流側には、ケース3と向き合ったところに、二つのバイパス開口部68が配置されており、その合計開口断面は、吸気口26の断面よりも大幅に大きくなっている。両方のバイパス開口部68に隣接して、ケース3により構成された二つのガイドベーン69が配置されているが、これらのガイドベーン69は、マウスピース通路66の方に向けられると共に、互いの方にも向けられており、又夫々の自由端若しくは尖端70によって、一つのノズル状の合流開口部71が形成されて、生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮物エアロゾルは、チャンバ21からこの合流開口部71を通り流出して、引き続き夫々のバイパス開口部68から流入する空気と混合されるようになっている。ガイドベーン69の効果については、上記で既に解説した。蒸気-空気混合物又は/及び凝縮物エアロゾルと、両バイパス開口部68を通り流入するバイパス空気との混合状態を改善するために、オプションとしてマウスピース通路66の内部に、一つの流れホモジナイザ72が配置されるようにするとよい―図22を参照。この流れホモジナイザ72は、例えばフリース状の合成繊維材料から製作されるとよい。フロイデンベルク・フリース材合資会社(Freudenberg Vliesstoffe KG、www.freudenberg-filter.com)は、Viledon(登録商標)フィルタマットという名称で、マット/パネルの形態をとるそのような材料を販売している。この材料は、顧客が指定する明細に基づき仕立てられるようになっている。特にその材料特性については、最終製品が、生成される凝縮エアロゾルの微粒子に対して十二分な透過性を示すと同時に、流れ抵抗が上記で既に明示した基準範囲内に位置するように、調整が図られるようになっている。これらのマット/パネルは、ポリオレフィン(PE、PP)繊維又はポリエステル繊維から製作され、打抜き加工により、更に処理できるようになっている。
【０１１７】
図24〜25には、液体容器系の代替例を具備した、本発明に従った吸入器の交換式吸入器コンポーネント2が示されている。この具体例においては、交換式吸入器コンポーネント2が、古典的吸入器において使用される吸入器コンポーネントであるにも拘らず、図示される代替液体容器系は、既述のような吸込み式吸入器の吸入器コンポーネントにおいても、全く同様に使用できるようになっている。これらの図に示されるように、液体容器4は、一つの変位軸Yに沿って二つのストップ位置間を手で操作することにより変位可能であるように、ケース3内に配置されている。図24bには、第1のストップ位置にある液体容器4が示されているが、この第1ストップ位置は、同時に液体容器の初期位置を規定するものである。この第1ストップ位置は、マウスピース5により形成される一つの突起73が、液体容器4により構成される一つのほぞ部74と協働する位置であると定義される。この突起73により、場合により医薬品又は/及び毒物を収容した液体容器4を、吸入器コンポーネント2から取り外せないようにしている。ほぞ部74は、これがケース3に設けられた対応する一つの溝75の中に嵌まり込むことによって、液体容器4の回り止めを同時にもたらすようになっている。図示の構成形態において、液体容器4の一方の末端部分は、ケース3外に突出してマウスピース5の横隣りに位置している。利用者は、液体容器4のこの突出している端部を押し下げることによって、この変位可能な液体容器4を第2のストップ位置に簡単に変位させることができる。その際に液体容器4は、行程s分変位されることになる。第2のストッパは、上側部材42と、これに接続された板状接点23とにより形成される。ベント穴76及びベント通路77は、この変位工程の間に、障害となるエアクッションが形成されるのを阻止するようになっている。液体容器4は、第2のストッパと対向する側の端面に二つの穴78、79を有しているが、これらの穴78、79は、容器の内側で、一つのフォイルシール80を用いて封止されている。毛管間隙41の配置方式は、上記で既に説明した配置方式と実質的に同一である。ここでも夫々の板43により、一つの突出部が第1の棘状部81として形成されている。この第1棘状部81は、第1の穴78の位置とぴたりと重なり合うように位置決めされており、第2のストップ位置においては、この穴78を貫通するようになっている。それと同時に、第1棘状部81の斜めに切り取られた尖端部は、フォイルシール80を突き破って液状材料16と接触するが、それにより、毛管間隙41との毛管連結が最終的に行われるようにしている。通気通路52との毛管連結も、これに準じて行われる。尤もこの通気通路52は、この具体的な実施例においては、上記で説明した配置方式とは異なり、上側部材42に一体化されており、毛管間隙41と同様に、液体容器4と向き合った側の端部のところに、一つの突出部又は第2の棘状部82が構成されているが、これは、液体容器4に設けられた第2の穴79の位置とぴたりと重なり合うように位置決めされ、第2のストップ位置においてはこれを貫通するようになっている。この通気通路の第2の端部は、ここでもチャンバ21(不図示)と連通している。複合体22、39への液状材料16の供給は、上記で既に説明したのと全く同様に機能するようになっている。吸入器コンポーネント2の出荷時���状態において、液体容器4はその初期位置、即ち第1のストップ位置にある。液体容器4は、吸入器コンポーネント2を利用する直前に、第2のストップ位置に変位されて、毛管間隙41と連結されるようにすると好適である。時期尚早の意図せざる連結が行われる可能性を排除するために、液体容器4はその初期位置に固定されている。この固定は、図24bに示されるように、例えば、夫々マイクロジョイント83を介して、一方では液体容器4に、他方ではケース3に接合される一つの半円形のロック用タブ109を使用して、行われるとよい。それにより、液体容器4とケース3間がロック用タブ109により剛結されることになる。液体容器4のこの固定状態は、ロック用タブ109に手で力を加えることにより、―例えばこれを何度かねじることにより―、マイクロジョイント83をへし折って解消することができる。或いはその代わりに、液体容器4は、接着テープを用いて簡単に固定されるようにしてもよい(不図示)。液体容器4用に選択される材料については、上記で既に指摘したが、この具体的な実施例についても、それと同じことが言える。
【０１１８】
図26〜27には、更に別の液体リザーバ系の代替例を具備した、本発明に従った吸入器の交換式吸入器コンポーネント2が示されている。この具体例においては、交換式吸入器コンポーネント2が、古典的吸入器において使用される吸入器コンポーネントであるにも拘らず、図示される代替液体リザーバ系は、既述のような吸込み式吸入器の吸入器コンポーネントにおいても全く同様に使用できるようになっている。この具体例においては、液体リザーバの内部に、液状材料16を浸み込ませた、開放孔を有する一つの発泡材料84が収容されている。複合体22、39は、この発泡材料84と、両方の板状接点23の内の一方との間にサンドイッチ状に挟持されており、それにより芯が液状材料16と毛管連結されるようにしている。発泡材料84は、一つのカートリッジケース85に保持されて、これと一緒に一つの交換式カートリッジ86を形成している。このカートリッジ86は、ケース3に設けられた一つの対応するリセス87の中に嵌め込まれている。このリセス87は、外部に対して一つのカバー88により気密式に封止されている。
【０１１９】
このカバー88は、一つのスナップイン式接続部89を介してケース3に固定されている。それ以外にもこのような固定方式によって、カバー88からカートリッジ86に、複合体22、39に向かって押付け力が加えられることになる。図28に詳しく示されるように、複合体22、39は、板状接点23の一つの隆起部90の上に横たわっている。この隆起部90は、カートリッジに作用する押付け力と一緒に、発泡材料84の圧縮をもたらすようになっている―圧縮行程hを参照。この圧縮の効果により、新しくセットされたカートリッジ86と芯との間の毛管連結を十分に保証できる量である、少量の液状材料16が、この接触領域において発泡材料84から複合体へと押し出されるようにしている。カートリッジケース85のカバー88と向き合った側は、穴開け加工されている。これらの通気穴91は、カバー88に設けられた一つの凹所92を介してチャンバ21と連通しており、それにより発泡材料84の細孔内に結合された液状材料16とチャンバ21との間の圧力補償がもたらされるようにしている。発泡材料84は、微孔質のポリエーテル-PUR発泡材料から成ると好適であるが、これは、更にそれに追加して圧密化されたものであるとよい。試作品では、そのメーカであるフリッツ・ナウアー株式会社(Fritz Nauer AG、www.foampartner.com)の「Jet 6」と称する発泡材料を二倍から三倍に圧密化したものを成功裏に使用した。今しがた説明した液体リザーバ系には、カートリッジ86を吸入器コンポーネント2から取り出せてしまうという短所がある。当然ながらこれには、様々なリスク、例えば、子供が比較的小さなカートリッジ86を誤飲するというリスクが随伴する。このためこの液体リザーバ系は、医薬品又は/及び例えばニコチン等の毒物の貯蔵には向いていない。
【０１２０】
以下では、本発明に従った吸入器の更にそれ以外の一般的な構成部品について詳しく説明するものとするが、これらの構成部品は、全ての実施例において、備えられるものである。図6、図9、及び図19に示されるように、交換式吸入器コンポーネント2の夫々の板状接点23は、ケース3の外側表面から、二つの差込式接点93の形態で突出している。吸入器コンポーネント2が吸入器部品1と連結される過程で、これらの差込式接点93は、夫々対応するばね式接点94と電気接触されて、これらの接点を介して、液状材料16を気化させるための電気エネルギが発熱体に供給される。ばね式接点94は、接点要素20の部材であり、溶接により接点要素20に接合されると好適である―図4〜5も参照のこと。接点要素20は、いずれかの金属接点材料から成ると好適であり、例えばアミ・ドドゥコ有限会社(Ami Doduco GmbH、www.amidoduco.com)により製作されるとよい。夫々の板状接点23に、既に指摘した理由から、発熱体の材料と同じ材料又は類似材料―例えば特殊鋼―を使用する場合は、この材料の導電率では不十分であるために、板状接点23の少なくとも差込式接点93の領域を、例えば電気めっきにより、金、銀、パラジウム、又は/及びニッケルから成る一つの導電層で被覆して、それにより電気接触抵抗が大幅に低下されるようにすることが必要である。夫々の接点要素20は、接点要素20をプリント基板11に接続する二本の電線95から電気エネルギを取り寄せる―図4〜5を参照。電線95は両方とも蝋接により取り付けられると好適である。以上をまとめて再度指摘するが、これらの接点要素20は、三種類の責務を果たすようになっている。第一に接点要素20は、たった今説明したように、電気エネルギをプリント基板11から板状接点23に伝達する。第二に接点要素は、ケース3のスナップフック8と協働するロック用突起9を側部に構成しており、それにより吸入器コンポーネント2と吸入器部品1間のスナップイン式接続部を実現する。そして第三に両方の接点要素20の内の一方は、ピン46用のストッパを構成しており、それにより、これに接続されたピン46が、一種のタペットのようにこれと協働することによって、液体容器4が開封される。尤も、最後の責務については、これが課されるのは、吸入器及びその液体容器系の特定の変形実施形態のみとなる。
【０１２１】
吸入器コンポーネント2を吸入器部品1と、両者の位置を正確に合わせて連結するために、位置決め装置が備えられるが、これは、キャリヤケース10に配置された一つのセンタリング用突出部96と、これと協働するケース3に配置された一つのセンタリング用リセス97とから成っている―図3、図6、図10、及び図12を参照。このセンタリング用突出部96は、連結の過程でセンタリング用リセス97のベントを行う、二つのベント穴98を有している。
【０１２２】
図29には、本発明に従った吸入器の交換式吸入器コンポーネント2が示されているが、これは、隣接して配置される二つの面状複合体22a及び22bが備えられる点で、これ迄の図に示されていた吸入器コンポーネントとは相違している。夫々の面状複合体22a及び22bは、例えば、図14〜15において既に詳細に説明したような構造を有しているとよい。これらの面状複合体22a及び22b若しくは夫々の抵抗式発熱体は、相互に直列に電気接続されている。夫々の複合体22a及び22bで使用される個々の抵抗を同じ大きさとした場合は、複合体のスパン幅が同じであっても、このように直列に接続することによって、その結果として生じる電気抵抗による発熱量が倍増することになる。この抵抗増大の有利な効果については、上記で既に詳述した。基本的には、複合体のスパン幅を拡大することによっても、複合体の電気抵抗による発熱量を増大することができる。しかしこれは、液状材料16が気化した後、再び芯に完全に浸透する迄の所要時間である浸透時間に、不利な影響を及ぼしかねず、浸透時間が飛躍的に延長されることになりかねない。例えば表1に記載の複合体の諸元を前提として、複合体の幅を夫々4mm、エッチング率を25%として、二つの複合体22a及び22bを直列に接続した場合は、そこから計算される発熱体の抵抗は、約275mオームという値となる。抵抗がこの値である場合は、浸透時間の短縮を顧慮して、複合体のスパン幅を、例えば12mmへと、更に一層縮小することが推奨されるが、それにより発熱体の抵抗値は、約235mオームに低下するだろう。他にもオプションとして、両方の複合体22a及び22bに異なる抵抗値を持たせることもできるが、これは、両方の複合体に異なる複合体の幅を割り当てることによって、最も簡単に実現することができる。それにより、気化プロセスに空間的変動性を持たせることができる。更にオプションとして、両方の複合体22a及び22bに、異なる供給源から液状材料が供給されるようにしてもよい。オプションとして挙げた最後の二つの構成例により、エアロゾル生成プロセスと並び最終的には生成される凝縮エアロゾルの諸特性に、尚も狙い通りの影響を与えることが可能となる。例えばそれにより、タバコの蒸留ゾーンにおける気化プロセスを、空間的にも時間的にも近似させて模倣できるようになる。
【０１２３】
複合体22a及び22bはここでも、夫々の末端部分のところで導電性の板状接点の上に支承されており、又夫々の発熱体は接点と電気接触されている。上記で説明した実施例とは異なり、これらの板状接点の片側は二つの接点部材23a及び23bに分割されているが、これらの接点部材23a及び23bは、相互に電気絶縁されている。第1の面状複合体22aは、一方の末端部分のところで接点部材23aの上に支承され、第2の面状複合体22bは、一方の末端部分のところで接点部材23bの上に支承されている。両複合体22a及び22bは、それとは反対側では、夫々の末端部分のところで、一つの共通の板状接点23cの上に支承されている。両方の複合体22a及び22bは、この板状接点23cにより、相互に電気接続されている。本来の電気的な直列接続がこの板状接点23cによりもたらされる一方で、両複合体22a及び22bへの電気エネルギの供給は、夫々の接点部材23a及び23bを介して行われるようになっている。再利用可能な吸入器部品1への電気的な結合は、ここでも差込式接点93により行われるようになっているが、その配置方式は、これ迄の図に示されている各実施例の結合方式と同一である、図6、図9、及び図19を参照。この結合方式を維持できるようにするために、図示の具体的な実施例においては、接点部材23aが、一つの接続ウェブ110のところでケース3を横向きに貫通して吸入器コンポーネント2の反対側まで延びるように構成されている。図29に示されるように、この接続ウェブ110は、スロット状の通路26の下側に延びている。或いはその代わりに、この接続ウェブ110に代え、一つの電線により電気接続が行われるようにしてもよい。更にその代わりに、両方の差込式接点93を、ケースの同じ側でケース外に出るように取り廻すことも同様に可能であるが、その際には、ここでは自然と思い付けるように、これを接点部材23a及び23bが配置されている方の側で行うことが推奨されるだろう。最後に尚も言及すべき点として、夫々の板状接点若しくは接点部材23a、23b、及び23cは、複数の回路基板又は一つの単独の共通回路基板により形成されるようにしてもよい。熱除去性を改善するためには、銅厚膜の膜厚が100〜500μmの範囲内である銅厚膜回路基板が優先される。中でも特に毛管間隙41の領域においては、毛管間隙41内での液状材料16の沸騰の可能性を排除するためにも、良好な熱除去性が保証されなければならない。
【０１２４】
センサ99、100は、本発明に従った吸入器の重要構成部品を成すものである―図8、図18、並びに図21〜22を参照。このセンサ99、100は、吸込み若しくは吸入の開始を検出するという課題を担っているが、電気回路11は、この検出を受けて、複合体22、39の発熱体への電気エネルギの供給を開始させ、液状材料16は気化し始めることになる。センサは、少なくとも二種類のものが使用されるようにするとよい。図8に示される実施例においては、センサが一つの圧力センサ99から成っている。この圧力センサ99は、キャリヤケース10の内部に接着されて、その電気端子又はピン101はプリント基板11の上に直接蝋接されている。この圧力センサ99は、一つのボア102を介してプレナムチャンバ27と連通しており、プレナムチャンバ27内の負圧を計測若しくは監視するようになっている―図18を参照。圧力センサ99としては、例えばそのメーカであるハニウェル株式会社(Honeywell Inc.、www.honeywell.com)の、測定範囲が±10mbarのCPCL04GC型が適している。このセンサは、実質的に、ゼロ点較正され且つ温度補償された一つのホイートストンブリッジから成るが、これは、プリント基板11には、次のように接続されるとよい。センサのマイナス出力を、定義済みの抵抗値―例えば2.2Mオーム―を持つ一つの高オーム抵抗を介在して接地することにより、圧力センサ99の出力信号又は測定信号を極僅かだけひずませる、又は、別の言い方をすれば、ホイートストンブリッジのオフセットを、ある一つの定義済みの値に合わせて較正する。このひずみにより、若しくはこのオフセットにより、ある一つの特定の圧力閾値に相当する、一つのスイッチング閾値がプリセットされる。このように処理した測定信号を、回路に比較器として接続される一つの精密演算増幅器103―例えばそのメーカであるリニア・テクノロジー株式会社(Linear Technology Inc.、www.linear.com)のLTC1049CS8型の精密演算増幅器―の入力に印加する。このように回路を構成することにより、吸込み開始をデジタル形式で極めて急速且つ正確に描写した出力信号が得られることになる。この圧力センサ99は、中でも特に、プレナムチャンバ27の上流側に一つの流れ絞り部28が配置される限り、吸込み式吸入器における使用に適したものとなっている。そこでは吸込みの過程で、プレナムチャンバ27の内部に、周辺に対して類型的には0〜50mbarの範囲内の負圧が生じるようになっている。この時の圧力特性は、ベル形に近似した曲線となる。上述のように一つの圧力閾値をプリセットして、これを常時実際に測定された圧力と比較することによって、吸込み開始を簡単に検出することができる。吸込み開始は、この圧力閾値を初めて上回った時点であると定義することができる。この圧力閾値として、0.2〜5mbarの範囲内の値が選定されると好適である。選定される圧力閾値が小さい程、吸込み検出システムはより速い時点で応答する。下限値については、その時々に使用される圧力センサと演算増幅器の諸元から引き出されるようになっている。
【０１２５】
吸入器の内部に流れ絞り部28が一切備えられない場合は、プレナムチャンバ27の内部で負圧が支配的となる。図21〜22に示される実施例においては、この条件が与えられている。図示の古典的吸入器は、概ね大気圧条件下で作動して、一段階吸入方式による肺内への直接吸入を可能とする。この場合は、吸入開始を検出するために、一つの流れセンサ100を利用するのが得策である。この流れセンサ100は、図21〜22に示される実施例においては、横向き通路29の内部に配置されており、その端子又はピン101は、ここでもプリント基板11上に直接蝋接されている。流れセンサ100として何にも増して適しているのは、例えば、そのメーカであるベータサーム株式会社(Betatherm Corporation、www.betatherm.com)のGR015型のサーミスタ100である。このサーミスタ100は、プリント基板11上で一つのホイートストンブリッジ(不図示)に接続されている。このホイートストンブリッジは、温度補償のために、同タイプの第2のサーミスタを有しており、精密抵抗器を利用して、ある一つの定義済みオフセット閾値に合わせて較正されている。次にこのホイートストーンの出力信号は、ここでも比較器として回路に接続される一つの演算増幅器103の入力に印加される。平衡状態にある時には、サーミスタは両方とも、―類型的には散逸出力により80〜200℃の範囲内の―同じ温度レベルにある。ここで、利用者が吸入を開始すると、空気は直ちに横向き通路29を通り流れることになる。この空気によりサーミスタ100が冷やされて、その抵抗が増大する。この抵抗変化は、ホイートストンブリッジにより演算処理される。ホイートストンブリッジの出力信号がゼロ点交差する瞬間に、比較器103が切り替えられて、吸入開始を示すデジタル信号を出力する。
【０１２６】
これらのセンサ99、100及び夫々の回路により出力された信号は、一つの集積回路104―図8及び図21を参照―において、更に演算処理されると好適である。この集積回路104は、マイクロプロセッサであってもかまわない。集積回路104は、吸入器の全電気信号の大半の演算処理を行って、吸入器の動作にとり重要な、様々な制御機能を実行する。以下ではこれらの制御機能について、詳しく解説することにする。複合体22、39の発熱体への電気エネルギの供給は、中心的な制御機能の一つである。電気エネルギはエネルギ貯蔵器12から送られる。エネルギ貯蔵器12としては、今日の技術水準に基づくと、リチウムポリマ電池及びリチウムイオン電池が、その高いエネルギ密度及び出力密度のために、特に推奨される。発熱体が金属性のものである場合は、開路電圧又は定格電圧が3.7Vであるリチウムポリマ電池又はリチウムイオン電池を一つ使用するだけで間に合うことになる。複合体22、39の発熱体へのエネルギ供給及び電力供給の制御は、バッテリ電圧を、エネルギ供給が継続される時間にわたり、可変通電率でチョッピングして、その結果得られる有効電圧を発熱体に印加することにより、簡単に行うことができる。その結果得られる有効電圧は、可変デューティ比(デューティサイクル)を持つ矩形信号である。この矩形信号の振幅は、先ずは僅かな電圧損失については目をつむるとすると、バッテリ電圧に相当する。本来のチョッピングは、一つのパワーMOSFET105を利用して、例えばそのメーカであるインターナショナル・レクチファイヤ(International Rectifier、www.irf.com)社製の、ドレイン-ソース間の最小オン抵抗で非常に高い電流を流すのに適したIRF6635型パワーMOSFET105を利用して、行われると好適である。この場合は、パワーMOSFET105のゲートが集積回路104により制御されるようになっている。それはさておき、本発明に従った試作品においても適性が実証された、別の非常に単純な制御戦略では、エネルギ供給時間が、二つの期間に―加熱期間とそれに続く気化期間に―分割されるようになっている。間欠的に吸入又は吸込みと同期して行われる吸入器の動作においては、エネルギ供給時間が、一回の吸込み時間又は一回の吸入時間に対応されるようになっている。吸込み式吸入器の場合は、平均吸込み時間を例えば約2.1秒(±0.4秒)と想定することができる。タバコの場合も、吸込み時間は概ねこの値となる。エネルギ供給の停止後も、複合体22、39に尚も蓄えられている熱のせいで、再蒸発がある程度の割合で起きることを考慮すると、エネルギ供給時間は、それよりも若干短めに、例えば1.5〜1.8秒の範囲内の値に選定すると得策であるように思われる。古典的吸入器については、肺胞の医薬品吸収率を増大する主意で、エネルギ供給時間を更に一段と短縮すると有利であるかもしれない。具体的に言うと、吸込み式吸入器は、古典的吸入器に対して、医薬品が、肺の中に吸入される空気柱の言わば最前線に位置しており、それにより医薬品が一層容易に肺胞迄侵入することができるという長所を有している。それとは逆に古典的吸入器では、医薬品が、吸入された空気柱の内部へと受け継がれるようになっている。この場合は、吸入された空気柱の末端部分が、呼吸系の所謂「機能的死腔」(約150〜200mL)を満たすためだけにしか利用されない��を斟酌しなければならない。いずれにせよ、この死腔内の医薬品成分は、最早肺胞に達することはなく、その限りにおいて、速やかな系統的薬効作用にとり、これは損失となってしまう。他にも、吸入時間には著しい個人差があること、即ち吸入時間が約1.5〜3秒の間で変動することを顧慮すると、古典的吸入器についてはエネルギ供給時間として<1.5秒の値を選択することが得策であるように思われる。上述の二つの期間の内、最初の期間―加熱期間―の間は、複合体22、39が、芯の内部に蓄えられた液状材料16共々、発熱体により加熱される。複合体22、39の温度が、液状材料16の低沸点成分の沸点域に略達すると、液状材料16は気化し始める。従ってこの加熱期間は、極力短くしなければならない。この限りにおいて、この期間については、バッテリ電圧が、チョッピングされずに、即ち100%の通電率又はデューティサイクルで、発熱体に送出されるようにするのが当然であると言える。加熱期間の継続時間は、中でも特に複合体22、39の諸元、及び、気化対象である液状材料16の量と組成により決まるが、極力<0.5秒とすべきである。それに続く第2の期間―気化期間―では、この通電率が実質的に撤回されて、液状材料16の本来の気化が行われる。この第2の期間においては、供給されるエネルギが、一義的には液状材料16の気化に、二義的にはエネルギ損失をカバーするために、使用されるようになっている。通電率を適宜選択することによって、気化容量を、ひいては液状材料16の吸込み又は吸入一回当たりの気化量を、ある程度の限界範囲内で制御することができる。上限として設定されるのは、限界熱流束が発生した時点と並び、芯に局所的な乾燥及び過熱が生じた時点である。逆に通電率を撤回する若しくは絞ることにより、液状材料16の熱分解に対抗することができる。
【０１２７】
今しがた説明したばかりの制御戦略は、任意に拡張してより洗練されたものとすることができる。例えばバッテリの状態についても、この制御戦略において配慮されるようにすると有意であるかもしれないが、というのもバッテリ電圧は、バッテリの放電量の増大と劣化の進行に伴いとりわけ負荷下で大幅に低下するからである。その影響には、通電率の上昇により対処することができる。このような補正を加熱期間においても実施できるようにするためにも、新品の充電済みバッテリのバッテリ電圧については、通電率を上記で提案したように100%ではなく、むしろ例えば80%だけとすることで、適合化のための尚も十分なゆとりが残されるようにするのが得策である。
【０１２８】
複合体22、39の発熱体へのエネルギ供給を制御するためには、それ以外にも様々な補助機能が必要となる。例えば、気化サイクルの終了直後には、エネルギ供給を再開できないようにする必要がある。それよりもむしろ、一定の待機時間が守られるようにすることで、液状材料16に、芯に新たに完全に浸透するための十分な時間が与えられるようにすべきである。必要最低限の待機時間は、その時々の複合体の諸元と並び、液状材料の粘性により決まる。設計が適切である場合は、10秒未満で芯の完全な浸透を達成できることを、試作品で実証すると共に、計算でも確認することができた。義務付けられる待機時間がこの程度であれば、中でも特にタバコの場合は、一回一回の吸込みの間の間隔が平均25秒であることから、大半の利用者は、この時間を許容できるはずである。新品の吸入器コンポーネント2を吸入器部品1と連結した後にも同様に、そのような待機時間が守られるようにするとよい。更に別の補助機能として、利用者が吸込み若しくは吸入を早目に中止した場合は、発熱体へのエネルギ供給が直ちに打ち切られるようになっている。それにより、チャンバ21内の不要な蒸気の生成が阻止されることになる。
【０１２９】
集積回路104の更にもう一つの制御機能は、ユーザインターフェース、即ち利用者との通信に関するものである。吸込み開始若しくは吸入開始を検出するセンサ99、100は、入力インターフェースであり、そのようなものとして欠かせぬものとなっている。その上ユーザインターフェースの非常にシンプルな構成形態の一例においては、入力インターフェースが、このセンサ以外には一切、オンオフスイッチですらも、備えられてはおらず、それによりこの吸入器は、利用に当たって極めて扱い易いものとなっている。当然ながら、オンオフスイッチを放棄するためには、その前提として、電気回路11の内部消費電流が相応に小さいことが要求されるが、これについては、配線図の作成過程で留意しなければならない。例えば回路11は、吸入器部品1に吸入器コンポーネント2が連結されていない限りは、極めて省エネ型のスリープモードに切り換えられるようにするとよい。出力インターフェースとしては、二つの発光ダイオード106を使用して、例えば、第1の発光ダイオードがバッテリ12の充電状態を表示し、第2の発光ダイオードが吸入器コンポーネント2の目前に迫った交換時期を報せるようにするとよい。吸入器コンポーネント2の交換時期の監視は、吸込み若しくは吸入の回数を計数する一つのカウンタにより行われるとよい。このカウンタは、吸入器コンポーネント2を交換する過程で、ゼロに戻される(リセット)が、そこでは、発熱体の抵抗が瞬間的に無限大になるという事情を利用することができる。それよりも若干複雑な構成形態の一例においては、発光ダイオード106の代わりに、ディスプレイ(不図示)を回路カバー7に組み込めるようになっている。このディスプレイには、バッテリ充電状態、吸入器コンポーネント2の目前に迫った交換時期と並び、更にそれ以外の様々な動作状態及び情報、例えば所定の時間内に供給される医薬品の合計投与量に関する情報等が表示されるとよい。それによりニコチンの場合は、極めて客観的に利用者のニコチン依存度を確認して、禁煙を段階的に進める過程で実際に達成された成果を確認することが可能となる。最後にこのディスプレイにより、吸入器の利用に当たり、利用者をユーザガイドの形態で支援できるようにするとよい。出力インターフェースとして、更に、夫々の医薬品が適正な時間に必要な投与量で供給されるように利用者を支援する、音、振動、又は/及び光によるアラームが備えられるようにしてもよい。最後に、他にも更に一つのデータインターフェースを、例えばUSBインターフェース又はBluetoothインターフェースの形態で備えて、それを介して、特にファームウェア又はソフトウェアのアップデートデータのインポートや、各種診断機能の実行、更に特に投与される医薬品投与量に関する情報の読出しを実現できるようにするとよい。最後に挙げた機能により、治療を担当する医師は、長期にわたり供給される医薬品投与量とその経時推移を正確且つ客観的に記録し、評価して、それに合った医学的な処置を施すことが可能となる。
【０１３０】
オプションとして備えられるとよい更にもう一つの制御機能は、使用される吸入器コンポーネント2の識別、利用者の同定、及びそれとの関係での吸入器の乱用の確認に関するものである。吸入器コンポーネント2の識別は、それに内蔵される複合体のタイプ及び液状材料16を含めて、発熱体の抵抗を測定することにより、簡単に行うことができる。尤もこの手法には、夫々の医薬品調剤に対して、定義済みの発熱体抵抗を具備した所定タイプの複合体を割り当てる必要からも、一定の限界がある。それよりも若干複雑な手法では、吸入器コンポーネント2の内部に、その吸入器コンポーネント2を明確に識別できるようにする一つのIDチップ(不図示)が配置されるようになっている。そのようなチップを利用することにより、製造販売される個々の吸入器コンポーネント2全ての明確な識別が可能となる。このチップは、両方の板状接点23の内の一方の上に配置されると好適であるが、その場合はこの板状接点23が一つの回路基板により形成されると非常に有利である。チップ内に記憶された情報は、この場合は一つのマイクロプロセッサから成ると好適である集積回路104により、読み出される。このマイクロプロセッサ104は、読み出された情報に基づいて、使用中の吸入器コンポーネント2に適した動作パラメータを選択する。他にもマイクロプロセッサ104は、その時々の吸入器コンポーネント2が交換時期に達すると、これをブロッキングするか、又は適切な手段により使用できないようにすることにより、それ以降は、この吸入器コンポーネント2を使用して、吸込み又は吸入を一切行えないようにしている。この対策は、中でも特に吸入器コンポーネント2の乱用を避けるために役立つものである。そのような乱用が生じるのは、例えば利用者が、液体容器4を例えば力ずくで開けて、自ら液状材料16を詰め足すことにより、交換時期を遥かに越えて吸入器コンポーネント2を利用しようとする場合である。ニコチンの場合、致死量(LD50)は体重1kg当たり0.5〜1.0mgである。そのような乱用が、利用者にとっても環境にとってもいかに危険なものとなりかねないか、凡そのところは想像することができる。そのような乱用のリスク、並びに捨てられた使用済み吸入器コンポーネント2による環境危機は、吸入器コンポーネント2をデポジット制度により販売できるようにすることで、更に低減することができる。利用者の同定は、権限のない第三者により吸入器が利用される可能性を排除するために役立つものであるが、それにより他にも盗難が予防されることになる。利用者の同定は、例えば一つのタッチスクリーンを介して一つのコードを入力することにより、又は指紋を利用した生体測定方式により、行われるようにするとよい。
【０１３１】
集積回路104が実行することができる更にもう一つの制御機能は、バッテリ12のセル管理及び充電管理に関するものである。この目的用の集積回路は既に市場で入手可能であるために、この制御機能は、集積回路104の代わりに、一つの別体の集積回路において行われるようにしてもよい。充電電流の供給は、吸入器部品1のマウスピース5とは反対側の端面に配置される充電用コネクタ107を介して行われるようになっている―図3及び図8を参照。この充電用コネクタ107は、同時に、複合体22、39の電気回路11並びに発熱体の抵抗を、外部分析装置を利用してテストして、可能性のある故障を判定できるようにするための、診断用コネクタであるとよい。
【０１３２】
この分野に精通した専門家であれば誰でも、公知の手法を適用して、上記で説明した様々な制御機能を、一つの配線図に移し替える作業をこなせるために、これについては、本明細書の枠内ではこれ以上説明しないものとする。
【０１３３】
最後に再度、本発明に従った吸入器の機能性及び作動方式をまとめて解説することにする。利用者は、新品の吸入器コンポーネント2を、スナップイン式接続部8、9を介して再利用可能な吸入器部品1と連結することによって、これを使用できる状態にする。液体容器4の開封は、図6に示される実施例においては、吸入器部品1との連結と同期して、接点要素20と協働するピン46を利用して行われる(図19を参照)。これに対して図24a及び図24bに示される実施例においては、利用者が液体容器4をケース3内に押し込む(矢印の向きを参照)ことによって、液体容器4の開封が行われる。いずれのケースにおいても、突出部44(図19)として、若しくは第1の棘状部81(図25)として構成された毛管間隙41の端部が、液状材料16によって濡れた湿潤状態となる。毛管間隙41は、これを濡らす液状材料16に毛管引力を及ぼすが、それにより毛管間隙41は即座に液状材料16で溢れ返った状態となる。この液状材料16は、複合体22、39に到達する(図11を参照)。夫々の複合体22、39は、一つの芯と、一つの電気式発熱体とから成っている。芯内部の毛管引力により、芯にも同様に即座に液状材料16が浸透する。それと同時に、複数の毛管54から成るバッファーリザーバ53にも、液状材料16が溢れ返るようになっている。このバッファーリザーバ53により、吸入器は、その姿勢に関係なく動作することができる。液体容器4の開封から芯が完全な浸透状態となる迄の時間は、利用者に義務付けられる待機時間と等しく、いずれにせよ設計が適切に行われる場合は10秒未満となる。これで吸入器は、いつでも動作可能な待機状態となる。利用者はマウスピース5から、本発明に従った吸込み式吸入器(図9〜10)である場合は、タバコの場合と同様にして吸込みを行うが、本発明に従った古典的吸入器(図21〜22)である場合は、肺の中への直接吸入を行う。センサ99、100(図8及び図21)は、吸込み又は吸入の開始を検出し、集積回路104は、それを受けて、予め定められた制御戦略に従って、複合体22、39の発熱体に電気エネルギを供給する。その結果、複合体22、39が瞬時に加熱されて、芯内部の液状材料16が気化される。生成された蒸気は、複合体22、39の広い領域で露出している芯表面から複合体22、39を出て、チャンバ21内で吸気口26からチャンバ21内に流入する空気と混合される。この空気との混合により、蒸気は冷やされて、凝縮エアロゾルとなる(図9〜10及び図21〜22)。凝縮エアロゾル又は蒸気-空気混合物の生成に与らなかった余剰凝縮物は、チャンバ21の内部に配置されるスポンジ57に吸い上げられ、そこに結合される。図9〜10に示される実施例(吸込み式吸入器)においては、生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮物エアロゾルが、その感覚刺激特性を改善するために、マウスピース通路66を通り最終的に利用者の口腔内に入り込む前に、充填材料61を通り流れるようになっている。図21〜22に示される実施例(古典的吸入器)においては、生成された蒸気-空気混合物又は/及び凝縮物エアロゾルが、ガイドベーン69により構成された合流開口部71を通りチャンバ21から出て、バイパス開口部68を通り流入するバイパス空気と一つにまとまって、マウスピース通路66の内部にオプションとして配置される一つの流れホモジナイザ72を通り流れた後、最終的には同様に口腔内に入り込む。数秒の待機時間を経��後には、液状材料16が新たに複合体22、39の芯に完全に浸透して、吸入器は次回の吸入に備えた待機状態となる。液体容器4に、例えば2.5mLの有効に利用することができる液状材料16が収容され、且つこの液状材料に医薬品としてニコチンが、類型的には濃度1.5%で含有される場合は、そのような吸入器コンポーネントにより、一回の吸入につき100μgのニコチンが気化されるとすると、吸込み又は吸入を380回実施することができる。380回の吸込みは、約38本のタバコに相当する。気化されるニコチンを一回の吸入につき50μgだけとした場合は、達成可能な吸入回数が760回に増大されるが、これはタバコ約4箱に相当する。
【０１３４】
最後に更に、医薬品としてニコチンを使用した例に基づき、本発明に従った、吸込み式吸入器として設計された試作品において気化させた液状材料16の調合の具体例を開示する。この時に生成され投与された凝縮エアロゾルは、薬理作用、薬物動態作用、並びに感覚刺激作用に関して、従来のタバコの煙と略等しいものとなっている。表に記載の成分は全て、タバコの煙にも見出されるものである。
【表２】
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【０１３５】
万全を期すために更に付言するが、本発明に従った吸入器には、吸入器をその本来の責務を超えた多機能装置又はハイブリッド装置に拡張する、様々な付加機能を組み込むことができる。そのような機能の例としては、例えば、時計、携行型データ記憶装置、自動演奏機能(ディクテーション機能を含む)、携帯情報端末機能、ナビゲーション支援(GPS)、携帯電話、及び写真撮影を挙げることができる。
【符号の説明】
【０１３６】
1 吸入器部品
2 吸入器コンポーネント
3 ケース
4 液体容器
5 マウスピース
6 バッテリカバー
7 回路カバー
8 スナップフック
9 ロック用突起
10 キャリヤケース
11 電気回路、プリント基板
12 エネルギ貯蔵器; バッテリ
13 隔壁
14 平型接点
15 窓
16 液状材料; 医薬品調剤
17 充填穴
18 開封可能な封緘部
19 シールキャップ
20 接点要素
21 チャンバ
22 面状複合体
23 板状接点
24 面状複合体の第1面
25 面状複合体の第2面
26 吸気口; スロット状の通路
27 プレナムチャンバ
28 流れ絞り部
29 横向き通路
30 供給口
31 フォイル; 金属フォイル
32 クロス; 金属ワイヤクロス
33 開放孔を有する繊維構造; フリース
34 開放孔を有する焼結構造; 粒状、繊維状、又はフレーク状の焼結複合体
35 通路; アルテリア
36 穴
37 開放孔を有するフォーム
38 担持層
39 線状複合体
40 プランジャ
41 毛管間隙
42 上側部材
43 板
44 突出部
45 リザーバ
46 ピン
47 第1端部
48 第2端部
49 材料弱体化部分
50 ヒンジ
51 断面拡張部
52 通気通路
53 バッファーリザーバ
54 毛管; スロット
55 孔
56 通気間隙
57 開放孔を有する吸上げ能力を持つ吸上げ体; スポンジ
58 流れ通路
59 壁部分
60 間隙
61 放熱器; 充填材料; 煙草フィラー
62 充填室
63 有孔壁
64 第1ワイヤクロス
65 第2ワイヤクロス
66 マウスピース通路
67 前室
68 バイパス開口部
69 ガイドベーン
70 ガイドベーン尖端
71 合流開口部
72 流れホモジナイザ
73 ロック解除不能なロック装置; 突起
74 ほぞ部
75 溝
76 ベント穴
77 ベント通路
78 第1穴
79 第2穴
80 フォイルシール
81 第1棘状部
82 第2棘状部
83 マイクロジョイント
84 液体リザーバ; 開放孔を有する発泡材料
85 カートリッジケース
86 カートリッジ
87 リセス
88 カバー
89 スナップイン式接続部
90 隆起部
91 通気穴
92 凹所
93 差込式接点
94 ばね式接点
95 電線
96 センタリング用突起
97 センタリング用リセス
98 ベント穴
99 圧力センサ
100 流れセンサ、サーミスタ
101 電気端子; ピン
102 ボア
103 演算増幅器; 比較器
104 集積回路; マイクロプロセッサ
105 パワーMOSFET
106 発光ダイオード
107 充電用コネクタ
108 リセス
109 ロック用タブ
110 接続ウェブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020179211.tif 000013
【図９】
2020179211.tif 000014
【図１０】
2020179211.tif 000015
【図１１】
2020179211.tif 000016
【図１２】
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【図１２ａ】
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【図１３ａ】
2020179211.tif 000019
【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
2020179211.tif 000022
【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１６】
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【図１６ａ】
2020179211.tif 000027
【図１７】
2020179211.tif 000028
【図１８】
2020179211.tif 000029
【図１９】
2020179211.tif 000030
【図２０】
2020179211.tif 000031
【図２１】
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【図２２】
2020179211.tif 000033
【図２３】
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【図２４ａ】
2020179211.tif 000035
【図２４ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月14日(2020.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを間欠的に吸入又は吸込みと同期して生成するための吸入器であって、前記吸入器は、吸入器コンポーネントの使用のための再利用可能な吸入器部品を備え、
前記吸入器コンポーネントは、
一つのケースと、
前記ケース内に配置される一つのチャンバと、
前記チャンバ内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口と、
一定量の液状材料を気化させるための一つの電気式発熱体であって、ここで生成される蒸気は、前記吸気口を通って供給される空気と前記チャンバ内で混合されて、前記蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている電気式発熱体と、を備え、
再利用可能な吸入器コンポーネントは、少なくとも一つのエネルギ貯蔵器と、吸入器の操作の制御を実行するように構成されているスイッチング集積回路と、を備え、
前記スイッチング集積回路は、一つ以上の吸入器コンポーネント、吸入器コンポーネントに存在する液状材料、吸入器コンポーネントの利用者又は吸入器コンポーネントの乱用に関連する識別情報を受け取るように構成されていることを特徴とする、吸入器。
【請求項２】
請求項１に記載の吸入器において、
前記識別情報は、吸入器コンポーネントから得られるものであることを特徴とする、吸入器。
【請求項３】
請求項２に記載の吸入器において、
前記識別情報は、電気式発熱体の抵抗を測定することにより又は吸入器コンポーネント上のＩＤチップから情報を読み出すことにより得られるものであることを特徴とする、吸入器。
【請求項４】
請求項１に記載の吸入器において、
前記識別情報は、再利用可能な吸入器部品から得られるものであることを特徴とする、吸入器。
【請求項５】
請求項４に記載の吸入器において、
前記識別情報は、利用者からの生体情報であることを特徴とする、吸入器。
【請求項６】
請求項５に記載の吸入器において、
前記生体情報は、利用者の指紋からなることを特徴とする、吸入器。
【請求項７】
請求項４に記載の吸入器において、
前記吸入器部品は、タッチディスプレイからなることを特徴とする、吸入器。
【請求項８】
請求項７に記載の吸入器において、
前記識別情報は、前記タッチディスプレイにコードを入力する利用者によって生成されることを特徴とする、吸入器。
【請求項９】
請求項１に記載の吸入器において、
前記スイッチング集積回路は、前記識別情報に基づいて前記吸入器コンポーネントの権限のない使用を排除するように構成されることを特徴とする、吸入器。
【請求項１０】
請求項９に記載の吸入器において、
前記権限のない使用は、第三者による権限のない使用であることを特徴とする、吸入器。
【請求項１１】
請求項９に記載の吸入器において、
前記権限のない使用は、予め定められた交換間隔を超える使用であることを特徴とする、吸入器。
【請求項１２】
請求項１に記載の吸入器において、
前記スイッチング集積回路は、前記識別情報に基づいて、前記吸入器の操作パラメータを選択するように構成されていることを特徴とする、吸入器。
【請求項１３】
請求項１に記載の吸入器において、
さらに、前記吸入器コンポーネントを備えることを特徴とする、吸入器。
【請求項１４】
蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを間欠的に吸入又は吸込みと同期して生成するための吸入器であって、前記吸入器は、吸入器コンポーネントの使用のための再利用可能な吸入器部品からなり、
前記吸入器コンポーネントは、
一つのケースと、
前記ケース内に配置される一つのチャンバと、
前記チャンバ内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口と、
一定量の液状材料を気化させるための一つの電気式発熱体であって、ここで生成される蒸気は、前記吸気口を通って供給される空気と前記チャンバ内で混合されて、前記蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている電気式発熱体と、を備え、
前記再利用可能な吸入器コンポーネントは、少なくとも一つのエネルギ貯蔵器とスイッチング集積回路と、
データインターフェースと、を備えることを特徴とする、吸入器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の吸入器において、
前記データインターフェースは、ＵＳＢ又はブルートゥースのデータインターフェースであることを特徴とする、吸入器。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の吸入器において、
前記データインターフェースは、ファームウェアとソフトウェアのアップデートと、診断機能と、管理された投与量の液体に関連する情報の読出しとを容易にするように構成されていることを特徴とする、吸入器。
【請求項１７】
吸入器コンポーネントであって、
一つのケースと、
前記ケース内に配置される一つのチャンバと、
前記チャンバ内に周辺から空気を供給するための一つの吸気口と、
一定量の液状材料を気化させるための一つの電気式発熱体であって、ここで生成される蒸気は、前記吸気口を通って供給される空気と前記チャンバ内で混合されて、前記蒸気-空気混合物又は/及び凝縮エアロゾルを生成するようになっている電気式発熱体と、
識別手段と、と備えることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１８】
請求項１７に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記識別手段は、前記液状材料に関連する識別情報を含むように構成されていることを特徴とする、吸入器コンポーネント。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の吸入器コンポーネントにおいて、
前記識別手段は、ＩＤチップであることを特徴とする、吸入器コンポーネント。