ИНГАЛЯТОРНЫЙ КОМПОНЕНТ
INHALED COMPONENT

Изобретение относится к ингаляторному компоненту для образования паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля путем испарения жидкого материала и при определенных условиях конденсации образовавшегося пара, имеющему корпус, электрический нагревательный элемент для испарения порции жидкого материала, фитиль с капиллярной структурой, который образует с нагревательным элементом комбинированную структуру и автоматически снабжает нагревательный элемент жидким материалом, несущую пластину, предпочтительно печатную плату, на которой расположена комбинированная структура и на которой электрически подсоединен нагревательный элемент, и по меньшей мере частично образованную несущей пластиной капиллярную щель для автоматического снабжения комбинированной структуры жидким материалом, для чего один концевой участок фитиля входит в эту капиллярную щель.
Определение терминов
В настоящем описании и в формуле изобретения термин "ингалятор" в одинаковой степени относится к ингаляторам медицинского и немедицинского назначения. Данный термин относится далее к ингаляторам для применения лекарственных средств и тех веществ, которые не отнесены к лекарственным средствам. Данный термин относится, кроме того, к курительным изделиям и изделиям-заменителям сигарет, отнесенным, например, по патентной классификации к классу A24F 47/00 В, если такие изделия предназначены для применения паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля пользователем. Термин "ингалятор" должен также трактоваться как не накладывающий никаких ограничений на то, как образовавшаяся паровоздушная смесь и/или образовавшийся конденсационный аэрозоль применяется пользователем, соответственно поступает в его организм. Паровоздушная смесь и/или конденсационный аэрозоль могут/может вдыхаться в легкие или же только поступать в ротовую полость без вдыхания в легкие.
Термином "капиллярная щель" обозначается любая щель, которая обеспечивает транспорт или перемещение по ней жидкости исключительно на основании капиллярного действия, создаваемого ограничивающими ее стенками. Фитили, заключенные в кожух фитили или заполненные фитильным материалом каналы не являются капиллярными щелями.
Использование термина "комбинированная структура" в единственном числе не исключает наличия нескольких комбинированных структур. В объем изобретения в явном виде включены системы с несколькими комбинированными структурами.
В WO 2010/045671 (на имя Helmut Buchberger) описан ингаляторный компонент для периодического образования паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля синхронно с вдыханием или затяжкой, имеющий (фиг. 9-12 и фиг. 17-18) корпус (3), расположенную в нем камеру (21), воздуховпускное отверстие (26) для подвода окружающего воздуха в эту камеру (21) и электрический нагревательный элемент для испарения порции жидкого материала (16), при этом образующийся пар смешивается в камере (21) с поступающим через воздуховпускное отверстие (26) воздухом с образованием паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля. Такой ингаляторный компонент имеет далее фитиль с капиллярной структурой, который образует с нагревательным элементом плоскостную комбинированную структуру (22) и который после испарения порции жидкого материала (16) вновь автоматически снабжает им нагревательный элемент. Плоскостная комбинированная структура (22) двумя своими концевыми участками расположена на двух электропроводных пластинчатых контактах (23), к поверхности которых одновременно электрически подсоединен нагревательный элемент. Такие пластинчатые контакты альтернативно могут быть также образованы печатными платами или общей печатной платой. По меньшей мере один нагревающийся участок плоскостной комбинированной структуры (22) бесконтактно расположен в камере (21), а капиллярная структура фитиля на этом участке плоскостной комбинированной структуры практически обнажена с по меньшей мере одной ее стороны (24). Плоскостная комбинированная структура (22), соответственно ее фитиль одним концом входит в капиллярную щель (41), которая в свою очередь капиллярно связана, соответственно выполнена капиллярно связываемой с содержащей жидкий материал (16) емкостью (4). Емкость (4) имеет открываемую крышку (18), которая перед пользованием ингаляторным компонентом еще закрыта. Такая крышка (18) может быть открыта пользователем вручную, после чего жидкий материал (16) начинает переливаться в резервуар (45) и смачивать капиллярную щель (41). По капиллярной щели (41) жидкий материал (16) всасывается из содержащей его емкости (4), соответственно резервуара (45) и транспортируется к комбинированной структуре (22). Капиллярную щель (41) в принципе образуют один из обоих пластинчатых контактов (23) и плоско наложенная на него верхняя часть (42) тем, что оба этих примыкающих друг к другу конструктивных элемента, соответственно их поверхности образуют ограничивающие капиллярную щель (41) стенки. Помимо этого в пластинчатом контакте (23) выполнен вентиляционный канал (52), соединяющий резервуар (45), соответственно емкость (4) с камерой (21). Такой вентиляционный канал (52) обеспечивает уравнивание давления тем, что каждая порция жидкого материала (16), попадающая в капиллярную щель (41), непосредственно заменяется такой же по объему порцией воздуха.
Помимо этого в верхнюю часть (42) интегрирован буферный накопитель (53), который сообщается с капиллярной щелью (41) и сам состоит из капилляров (см. фиг. 11 и фиг. 17). Такой буферный накопитель (53) обладает способностью всасывать жидкий материал (16) из капиллярной щели (41), временно накапливать жидкий материал и при необходимости вновь отдавать его в капиллярную щель (41). Благодаря этому ингаляторный компонент может работать и в перевернутом рабочем положении, в котором его мундштук (5) направлен вниз, по меньшей мере до тех пор, пока в буферном накопителе (53) остается запас жидкого материала (16). Буферный накопитель (53) состоит из расположенных параллельно друг другу прорезей (54), которые выполнены в верхней части (42). Такие прорези (54) с одной стороны сообщаются через отверстия (55) с капиллярной щелью (41), а с другой стороны сообщаются через вентиляционную щель (56)с камерой (21). Благодаря капиллярности прорезей (54) жидкий материал (16) перетекает из резервуара (45) по капиллярной щели (41) и через отверстия (55) в прорези (54), где он временно накапливается и откуда он может по мере необходимости вновь всасываться в капиллярную щель (41). Подобный буферный накопитель (53) по своей конструкции оказался слишком крупным и поэтому занимающим большое пространство. Помимо этого изготовление мелких, выполняемых в верхней части (42) прорезей (54) вместе с отверстиями (55) является трудоемкой и требующей высоких затрат операцией. В качестве еще одного недостатка следует, кроме того, отметить, что отверстия (55) нарушают капиллярность капиллярной щели (41), поскольку из-за наличия таких отверстий (55) у капиллярной щели (41) отсутствуют участки ограничивающей ее стенки, которые иначе смачивались бы жидким материалом. Нарушение капиллярности капиллярной щели может в наихудшем случае отрицательно сказаться на снабжении плоскостной комбинированной структуры (22) жидким материалом (16).
В основу настоящего изобретения была положена задача устранить рассмотренные ниже недостатки, присущие известному из уровня техники устройству. Положенная в основу изобретения задача состояла прежде всего в таком выполнении ингаляторного компонента указанного в начале описания типа с использованием простых конструктивных средств, при котором обеспечивалась бы возможность временного накопления жидкого материала в достаточных количествах, не занимая при этом существенное дополнительное монтажное пространство. Помимо этого должно обеспечиваться повышение надежности снабжения комбинированной структуры жидким материалом.
Указанная задача решается с помощью отличительных признаков, представленных в п. 1 формулы изобретения. В соответствии с этим предлагаемое в изобретении решение состоит в том, что лицевая сторона несущей пластины, а также ее обратная сторона по меньшей мере на отдельных участках образуют стенки, ограничивающие капиллярную щель. Таким образом, снабжение комбинированной структуры жидким материалом происходит не лишь с одной стороны несущей пластины, а с обеих ее сторон. С обеих сторон несущей пластины предусмотрены капиллярные щели, соответственно капиллярно-щелевые участки, ограничиваемые несущей пластиной. Благодаря этому удается простым и при этом экономящим монтажное пространство путем создать дополнительный капиллярно-щелевой объем, который одновременно служит в качестве буферного накопителя. Еще один положительный эффект состоит в своего рода дублировании путей снабжения комбинированной структуры жидким материалом, а именно: при обусловленном какими бы то ни было причинами нарушении снабжения комбинированной структуры жидким материалом по одному капиллярно-щелевому участку снабжение комбинированной структуры жидким материалом все еще возможно по меньшей мере по расположенному по другую сторону несущей пластины капиллярно-щелевому участку.
В одном из вариантов осуществления изобретения край несущей пластины также образует по меньшей мере на отдельных участках стенку, ограничивающую капиллярную щель. Благодаря этому удается дополнительно увеличить буферный объем для временного накопления жидкого материала, соответственно для создания его запаса. Особенно предпочтителен при этом вариант, в котором капиллярная щель по меньшей мере частично окружает несущую пластину. Положительный эффект, связанный с окружением несущей пластины капиллярной щелью, состоит в том, что капиллярно-щелевые участки с лицевой и обратной сторон несущей пластины сообщаются между собой через ограниченный ее краем проход. Даже при прерывании капиллярного течения жидкости в нескольких местах капиллярной щели в большинстве случаев отыщется минимум один альтернативный путь прохождения жидкости в обход соответствующего места, где нарушилось капиллярное течение жидкости.
Согласно изобретению стенки, ограничивающие капиллярную щель, образованы более чем 50-ю процентами поверхности несущей пластины. Выступающие из корпуса части несущей пластины при этом не берутся в расчет. Благодаря обширному использованию поверхности несущей пластины в качестве стенки, ограничивающей капиллярную щель, удается максимизировать указанные выше эффекты касательно образования дополнительного буферного объема, а также повышения надежности снабжения комбинированных структур жидким материалом. Помимо этого удается увеличить пропускную способность капиллярной щели, т.е. максимально переносимое через нее в единицу времени количество жидкого материала.
Особенно предпочтителен далее вариант, в котором капиллярную щель по меньшей мере на отдельных участках образуют несущая пластина и соседняя стенка корпуса. В этом случае капиллярную щель по меньшей мере на отдельных участках образуют исключительно имеющиеся компоненты. Иными словами, в качестве стенок, ограничивающих капиллярную щель, используются имеющиеся в любом случае участки стенки корпуса. Тем самым для образования капиллярной щели не занимается никакое дополнительное монтажное пространство.
Еще один предпочтительный вариант осуществления изобретения относится к ингаляторному компоненту с содержащей жидкий материал емкостью, из которой в капиллярную щель поступает жидкий материал, при этом капиллярную щель по меньшей мере на отдельных участках образуют несущая пластина и соседняя стенка емкости. Емкость для жидкого материала может представлять собой либо отдельную деталь, либо часть корпуса. В последнем случае емкость для жидкого материала образуют стенки корпуса. Особо благоприятные условия создаются в том случае, когда капиллярная щель сообщается с содержащей жидкий материал емкостью через питающее отверстие в ее стенке, которая для этого образует на краю питающего отверстия продолжение, к которому примыкает несущая пластина своим краем. Альтернативно этому возможен также вариант, в котором несущая пластина прилегает к такому продолжению своей лицевой или обратной стороной. В соответствии с этим для присоединения капиллярной щели к емкости с жидким материалом не требуются никакие дополнительные вспомогательные средства. Благодаря указанному продолжению участок стенки питающего отверстия удлиняется наружу. При условии хорошей смачиваемости участвующих поверхностей жидким материалом возникает эффект вытекания небольшого количества жидкого материала из питающего отверстия под действием сил адгезии на этом удлиненном участке его стенки. Этого эффекта достаточно для того, чтобы жидкий материал достигал также несущей пластины, которая своим краем примыкает к продолжению, соответственно прилегает к нему своей лицевой или обратной стороной, и смачивал несущую пластину. Тем самым капиллярная щель гидравлически связана с содержащимся в емкости жидким материалом, которым капиллярная щель может заполняться благодаря действующим в ней капиллярным силам.
Объектом изобретения является, кроме того, ингалятор с его описанным выше предлагаемым в изобретении компонентом. Такой ингаляторный компонент, таким образом, может также представлять собой лишь часть ингалятора, прежде всего его сменную часть.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - различные виды предлагаемого в изобретении ингалятора,
на фиг. 2 - изображенный на фиг. 1 ингалятор с его многократно используемой частью и с его сменным компонентом в разъединенном состоянии,
на фиг. 3а и 3б - различные виды сменного ингаляторного компонента,
на фиг. 4а, 4б, 4в, 4г, 4д, 4е и 4ж - виды сменного ингаляторного компонента в разрезе плоскостью А-А по фиг. 3б на различных стадиях сборки,
на фиг. 5 - увеличенный фрагмент "а" изображенного на фиг. 4а ингаляторного компонента,
на фиг. 6 - увеличенный фрагмент "b" изображенного на фиг. 4б ингаляторного компонента,
на фиг. 7 - несущая пластина, выполненная в виде многослойной печатной платы,
на фиг. 8 - вид сменного ингаляторного компонента в разрезе плоскостью В-В по фиг. 3б,
на фиг. 9 - увеличенный фрагмент "с" изображенного на фиг. 8 ингаляторного компонента,
на фиг. 10 - вид сменного ингаляторного компонента в поперечном разрезе на уровне питающего отверстия,
на фиг. 11 - вид сменного ингаляторного компонента в поперечном разрезе на уровне комбинированных структур,
на фиг. 12 - увеличенный фрагмент "с" ингаляторного компонента с его альтернативным выполнением в этой его части (ср. фиг. 9).
На фиг. 1 показан предлагаемый в изобретении ингалятор, который по своим форме и размеру обеспечивает пользователям возможность простого и удобного обращения с ним. По своему объему ингалятор лишь примерно вдвое меньше сигаретной пачки. Показанный на чертежах в качестве примера ингалятор состоит в основном из двух частей, а именно: ингаляторной части 1 и ингаляторного компонента 2.
Ингаляторный компонент 2 имеет корпус 3, который с одной своей торцевой стороны образует мундштук 4, подобный мундштуку курительной трубки. Корпус 3 в предпочтительном варианте выполнен из пластмассы. Ингаляторный компонент 2 содержит жидкий материал, который испаряется внутри корпуса 3 при электрическом нагреве и переводится в ингалируемую паровоздушную смесь и/или ингалируемый конденсационный аэрозоль. Образовавшаяся паровоздушная смесь и/или образовавшийся конденсационный аэрозоль при ее и/или его применении пользователем выходит через мундштук 4. В качестве жидкого материала в принципе могут использоваться все вещества и составы, которые практически без остатка испаряются при атмосферных условиях. Данное условие соблюдается уже и в том случае, когда соответствующее вещество или соответствующий состав представлено/представлен в разведенном виде, например в растворенном в воде и/или этаноле виде, и когда раствор испаряется практически без остатка. Путем разведения в достаточно большом количестве легколетучего растворителя, такого как вода и/или этанол, можно также перевести обычно трудноиспаряющиеся вещества в состояние, в котором соблюдается вышеуказанное условие, и предотвратить или существенно уменьшить термическое разложение жидкого материала. Образующиеся в результате конденсации аэрозольные частицы обычно имеют среднемассовый аэродинамический диаметр менее 2 мкм и благодаря этому способны также достигать альвеол. Предлагаемый в изобретении ингалятор пригоден прежде всего для применения веществ системного действия, главным образом тех действующих веществ, которые проявляют свое основное действие в центральной нервной системе. В качестве примера при этом можно назвать никотин, температура кипения которого составляет 246°C. Никотинсодержащие аэрозольные частицы оседают преимущественно в бронхах и альвеолах, где действующее вещество мгновенно попадает в систему кровообращения. Через несколько секунд никотин в суммарной концентрации достигает мозга и может проявлять в нем свое известное действие.
Ингаляторная часть 1 состоит из основного корпуса 5, который в предпочтительном варианте также изготовлен из пластмассы. В основном корпусе 5 расположена по меньшей мере одна батарея 6 и электрическая схема 7 (на фиг. 1 показана штриховой линией) вместе с (кнопочным) выключателем 7а. Батарея 6 и электрическая схема 7 служат источником необходимой для испарения жидкого материала электрической энергии. Батарея 6 в предпочтительном варианте представляет собой перезаряжаемый аккумулятор, например аккумулятор типа CGR18650K, выпускаемый компанией Panasonic (www.industrial.panasonic.com). Речь при этом идет о цилиндрическом литий-ионном аккумуляторе типоразмера 18650 с емкостью 1650 мА⋅ч и с нагрузочной способностью по току до 30 А. Сопоставимые аккумуляторы в больших количествах выпускаются также другими производителями, в частности компанией Sony, компанией Samsung, компанией LG Chem.
Как показано на фиг. 2, ингаляторная часть 1 и ингаляторный компонент 2 в данном конкретном варианте выполнены отсоединяемыми друг от друга. Благодаря подобной компоновке возможно многократное использование ингаляторной части 1, что в принципе целесообразно, если принять во внимание, что ингаляторная часть 1, во-первых, не контактирует с жидким материалом, т.е. не загрязняется им, а во-вторых, содержит компоненты, которые долговечнее составных частей ингаляторного компонента 2. Ингаляторный компонент 2 после израсходования жидкого материала надлежащим образом целиком утилизируется пользователем как отходы и заменяется новым ингаляторным компонентом 2. В этом отношении ингаляторный компонент 2 представляет собой сменное изделие одноразового пользования. Надлежащая утилизация ингаляторного компонента рекомендуется прежде всего в том случае, когда жидкий материал содержит лекарственные средства или токсины, такие как никотин. Очевидно, что в принципе возможно было бы также цельное выполнение ингаляторной части 1 и ингаляторного компонента 2, т.е. их выполнение неотделяемыми друг от друга. Однако такое конструктивное исполнение оказалось бы неэкономичнее, поскольку в этом случае все части и компоненты ингалятора, т.е. весь ингалятор целиком, образуют изделие одноразового пользования. Очевидно, что объем изобретения охватывает и подобное конструктивное исполнение, при этом в данном случае весь ингалятор следует рассматривать как ингаляторный компонент.
Механическое соединение или сочленение между сменным ингаляторным компонентом 2 и ингаляторной частью 1 многократного использования осуществляется посредством втычных язычков 8а и образованных корпусом 3 направляющих выступов 9а, входящих в соответствующие им, образованные основным корпусом 5 ингаляторной части 1 многократного использования ответные гнезда 8b и направляющие пазы 9b. Вставные язычки 8а и ответные гнезда 8b одновременно служат для ввода электрической энергии в сменный ингаляторный компонент 2 в целях испарения жидкого материала, о чем более подробно сказано ниже.
На фиг. 3а и фиг. 3б сменный ингаляторный компонент 2 показан в различных видах. На фиг. 4-11 приведены дополнительные изображения ингаляторного компонента 2, поясняющие его внутреннее устройство. В соответствии с этим корпус 3 ингаляторного компонента 2 имеет в основном параллелепипеидальную форму. Внутри такого параллелепипеидальнего корпуса 3 находятся компоненты, имеющие существенное значение для образования паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля. К таковым компонентам относятся прежде всего комбинированные структуры 10, которые обеспечивают испарение жидкого материала. В данном конкретном варианте рядом друг с другом расположено шесть таких комбинированных структур 10, которые имеют плоскостную форму. Каждая из плоскостных комбинированных структур 10 состоит из фитиля и электрического нагревательного элемента, которые плоско соединены между собой или плоско интегрированы друг в друга с образованием плоскостной структуры. Плоскостные комбинированные структуры 10 могут быть образованы, например, фольгой и прикрепленными к ней путем спекания слоями металлической ткани. Вместо металлической ткани могут также использоваться открытопористые пенометаллы. Открытопористая капиллярная структура прикрепленных к фольге путем спекания слоев металлической ткани, соответственно открытопористая капиллярная структура пенометалла образует фитиль, а металл благодаря своему электрическому сопротивлению образует нагревательный элемент. В качестве примера пригодных для применения в подобных целях металлических резистивных проводниковых материалов можно назвать высококачественную сталь, такую как сталь марки AISI 304 или марки AISI 316, а также сплавы для электронагревательных элементов, прежде всего хромоникелевые сплавы. Изготовление подобных плоскостных комбинированных структур 10 относится к уровню техники и подробно описано, например, в уже упоминавшейся выше публикации WO 2010/045671 (на имя Helmut Buchberger). Необходимо отметить, что плоскостные комбинированные структуры 10 не обязательно должны быть выполнены ровными, соответственно плоскими, а могут также иметь пространственно искривленную или изогнутую форму (аналогичную изогнутому листу бумаги).
Как показано прежде всего на фиг. 4б и фиг. 7, плоскостные комбинированные структуры 10 своими двумя концевыми участками 10а, 10b расположены, соответственно закреплены на несущей пластине 11. Несущая пластина 11 имеет крупное отверстие 12, которое бесконтактно перекрыто комбинированными структурами 10. Несущая пластина 11 в данном конкретном варианте выполнена в виде печатной платы, прежде всего в виде многослойной печатной платы. Для применения в качестве материала для изготовления печатной платы 11 в принципе пригодны все известные материалы, используемые по такому назначению, прежде всего материалы типов от FR1 до FR5. Плоскостные комбинированные структуры 10 в зоне своих концевых участков 10а, 10b электрически соединены с токопроводящими дорожками 13 печатной платы 11. На фиг. 7 токопроводящие дорожки 13 показаны в виде черных прямоугольных участков. При использовании описанных выше комбинированных структур на основе фольги их электрическое подсоединение в предпочтительном варианте осуществляется путем пайки со стороны фольги, при необходимости после предварительной обработки приемлемым флюсом. Высококачественная сталь марок AISI 304 и AISI 316 допускает возможность ее беспроблемной пайки, например, припоем-концентратом, выпускаемым под торговым наименованием "5050S-Nirosta" фирмой Stannol GmbH (www.stannol.de). Альтернативно этому электрическое подсоединение комбинированных структур можно обеспечить путем клеевого соединения электропроводным клеем, например серебросодержащим клеем на эпоксидной основе. Монтаж плоскостных комбинированных структур 10 на печатную плату 11, а также их электрическое подсоединение происходят в полностью автоматизированном режиме, при этом возможно использование методов, применяемых в промышленности по производству печатных плат и в остальном пригодных также для массового производства.
Печатная плата 11 выступает из корпуса 3 своими уже упоминавшимися выше втычными язычками 8а. Оба этих втычных язычка 8а служат для ввода электрической энергии в ингаляторный компонент 2. Электрическая энергия подводится к комбинированным структурам 10 по токопроводящим дорожкам 13. Согласно фиг. 7 токопроводящие дорожки 13 расположены на лицевой стороне 11а печатной платы 11 и на ее обратной стороне 11b, при этом лицевая сторона 11а является монтажной стороной, т.е. той стороной, на которой электрически подсоединены комбинированные структуры 10. Другие токопроводящие дорожки дополнительно могут быть расположены еще и в промежуточных слоях. Отдельные слои с токопроводящими дорожками целесообразно соединять между собой в соответствии с уровнем техники так называемыми межслойными соединениями. На фиг. 7 условно показано далее прохождение электрического тока. В соответствии с этим в данном конкретном варианте по три комбинированные структуры 10 соединены между собой по последовательной схеме. Благодаря этому можно в определенных пределах влиять на результирующее нагревательное сопротивление, а тем самым и на теплопроизводительность и скорость испарения. Существует также возможность выполнить шесть комбинированных структур 10 с различающимся между собой по величине индивидуальным электрическим сопротивлением путем, например, соответствующего варьирования толщины фольги. Подобная мера позволяет также сделать процесс испарения зависимым от места аналогично тому, как это происходит в сигарете.
На лицевую сторону 11а печатной платы 11 наложена в основном пластинчатая верхняя часть 14 (см. фиг. 4в и фиг. 8-10), которая в предпочтительном варианте выполнена из пластмассы. Верхняя часть 14 имеет отверстие 15, которое по своим размерам и расположению сопоставимо с отверстием 12 в печатной плате 11. В простейшем случае верхняя часть 14 прилегает непосредственно к концевым участкам 10а, 10b плоскостных комбинированных структур 10. Благодаря этому верхняя часть 14 совместно с печатной платой 11 образуют первый капиллярно-щелевой участок 16а, у которого его размер в свету, соответственно его ширина соответствует в основном толщине плоскостных комбинированных структур 10 (см. фиг. 9 и фиг. 11). Ширина этого капиллярно-щелевого участка составляет обычно 0,2 мм. На фиг. 4е двумерная протяженность первого капиллярно-щелевого участка 16а обозначена черным участком. Верхняя часть 14 закреплена на печатной плате 11 клеевым соединением. Места такого клеевого соединения показаны на фиг. 4г в виде черных участков. Печатную плату 11 и верхнюю часть 14 в предпочтительном варианте собирают между собой вне корпуса 3, т.е. они представляют собой предварительно собранный конструктивный узел.
Печатная плата 11 своей обратной стороной 11b по меньшей мере на отдельных участках прилегает к параллелепипеидальной емкости 18 с жидким материалом 17 (см. фиг. 4а, 4б, фиг. 8, 9 и фиг. 11). Емкость 18, соответственно ее стенки 18а образована/образованы корпусом 3. Однако печатная плата 11 не прилегает непосредственно к стенке 18а емкости с жидким материалом, а опирается на дистанционные элементы 19. Такие дистанционные элементы 19 частично образованы стенкой 18а емкости с жидким материалом, а частично - другими участками корпуса и показаны на фиг. 4а в виде черных участков. Таким путем образуется второй капиллярно-щелевой участок 16b. Обратная сторона 11b печатной платы 11 и соседняя стенка 18а емкости с жидким материалом образуют стенки, ограничивающие этот капиллярно-щелевой участок 16b. На фиг. 4в двумерная протяженность второго капиллярно-щелевого участка 16b обозначена черным участком. Ширина этого капиллярно-щелевого участка определяется высотой дистанционных элементов 19 и обычно составляет 0,3 мм. В предпочтительном варианте печатная плата 11 закреплена на дистанционных элементах 19 клеевым соединением. В предпочтительном варианте емкость 18 заполняется жидким материалом 17 на предприятии-изготовителе в конце производственного процесса в полностью автоматизированном режиме с подачей жидкого материала дозатором по трубочке, вставленной в небольшое отверстие в стенке 18а емкости (не показано). Такое отверстие по завершении процесса заполнения емкости жидким материалом герметично закрывают, например путем заплавления, и затем весь ингаляторный компонент 2 упаковывают в воздухонепроницаемую упаковку.
Емкость 18 имеет на своем нижнем конце щелевидное питающее отверстие 20 (см. фиг. 5, 6, фиг. 9, 10). Через это питающее отверстие 20 на второй капиллярно-щелевой участок 16b поступает весь жидкий материал 17. Капиллярная связь обеспечивается продолжением 21, которое образовано стенкой 18а емкости с жидкостью. Благодаря продолжению 21 участок стенки питающего отверстия 20 удлиняется наружу (см. фиг. 9). Силы адгезии, действующие на этом удлиненном участке стенки питающего отверстия, приводят к тому, что из питающего отверстия 20 вытекает ("выделяется") небольшое количество жидкого материала 17. Этого эффекта достаточно для того, чтобы жидкий материал 17 достигал также печатной платы 11, которая своим краем 11с примыкает к продолжению 21 (см. фиг. 6 и фиг. 9). В другом варианте печатная плата 11 прилегает к продолжению 21 своей обратной стороной 11b (см. фиг. 12). Как только обратная сторона 11b печатной платы 11 окажется смочена жидким материалом 17, второй капиллярно-щелевой участок 16b может проявлять свое всасывающее действие и всасывать жидкий материал 17. Для повышения жесткости конструкции продолжение 21 опирается через перемычку 22 на корпус 3.
Щелевидное питающее отверстие 20 имеет примерно по своей середине уширение. Такое уширение образует вентиляционное отверстие 23. Вентиляционное отверстие 23 сообщается с выполненной в печатной плате 11 с ее обратной стороны 11b вентиляционной канавкой 24, которая в свою очередь через отверстие 12 сообщается с внутренним пространством, находящимся под атмосферным давлением. Вентиляционное отверстие 23 и вентиляционная канавка 24 обеспечивают уравнивание давления тем, что каждая порция жидкого материала 17, всасываемая вторым капиллярно-щелевым участком 16b, непосредственно заменяется такой же по объему порцией воздуха.
Как наиболее наглядно показано на фиг. 10 и 11, первый капиллярно-щелевой участок 16а и второй капиллярно-щелевой участок 16b соединены между собой третьим капиллярно-щелевым участком 16с. Этот третий капиллярно-щелевой участок 16с образуют между собой край 11с печатной платы и соседняя стенка 3а корпуса. Для точного образования и ограничения третьего капиллярно-щелевого участка 16с служит соединенная с печатной платой 11 пластинчатая верхняя часть 14, которая примыкает к стенке 3а корпуса и выступает за край 11с печатной платы на точно заданную величину. Такая величина соответствует ширине третьего капиллярно-щелевого участка 16с и обычно составляет 0,3 мм. Поэтому печатная плата 11 и пластинчатая верхняя часть 14, которые, как уже указывалось выше, образуют предварительно собранный конструктивный узел, требуют их точной сборки друг с другом.
Три капиллярно-щелевых участка 16а, 16b, 16с совместно образуют капиллярную щель 16. Капиллярная щель 16 образована, таким образом, протяженной, сплошной капиллярно-щелевой системой (системой отдельных взаимосвязанных капиллярных щелей), которая частично охватывает печатную плату 11. Без учета выступающих из корпуса 3 частей печатной платы 11, т.е. без учета ее втычных язычков 8а, в данном конкретном варианте явно более 50% поверхности печатной платы образуют стенки, ограничивающие капиллярную щель 16. Вытекающие отсюда положительные эффекты касательно временного накопления жидкого материала 17, а также касательно надежности снабжения комбинированных структур жидким материалом и пропускной способности капиллярной щели уже были рассмотрены выше. Основной предпосылкой для достижения таких положительных эффектов является хорошее смачивание жидким материалом 17 всех соприкасающихся с ним поверхностей. С целью обеспечить соблюдение подобного условия соответствующие детали, т.е. емкость 18, печатную плату 11 вместе с комбинированными структурами 10, верхнюю часть 14 и по меньшей мере части корпуса 3, следует еще перед их сборкой гидрофилизировать проведением пригодного для этого процесса. К таким процессам относятся гидрофилизация в кислородной плазме, а также гидрофилизация путем полимеризации в плазме. Услуги по проведению обоих этих процессов предлагаются, например, компанией Diener electronic GmbH u. Co. KG (www.plasma.de) на условиях заказа на переработку давальческого сырья. Данная компания располагает, кроме того, возможностями по проектированию и сооружению на заказ соответствующих установок, пригодных также для массового производства.
Перед более детальным описанием принципа работы предлагаемого в изобретении ингалятора ниже сначала рассмотрены другие составные части ингаляторного компонента 2. Даже если такие составные части могут и не иметь непосредственного отношения к объекту изобретения, тем не менее их описание способствует еще лучшему пониманию принципа работы предлагаемого в изобретении ингаляторного компонента в целом, а также более надежному обеспечению осуществимости изобретения. Между верхней частью 14 и корпусом 3 расположены две открытопористые, впитывающие губки 25а, 25b (см. фиг. 4ж и фиг. 11). Пространство между губками образует вместе с отверстием 15 камеру 26 (см. также фиг. 8), в которой происходит собственно образование паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля. Губки 25а, 25b впитывают в свои поры образующиеся из паровой фазы отложения конденсата и предотвращают образование свободно подвижных скоплений конденсата в ингаляторном компоненте 2, которые могли бы отрицательно сказаться на его работе. Подобные скопления конденсата могут также создавать проблему с гигиенической точки зрения, прежде всего при их попадании в ротовую полость пользователя через мундштук 4. Губки 25а, 25b в предпочтительном материале образованы мелкопористым нетканым волокнистым материалом. На изготовлении подобных нетканых волокнистых материалов специализируется компания Filtrona Fibertec GmbH (www.filtronafibertec.com), которой при этом выпускаются волокнистые материалы из ацетатных волокон с триацетином в качестве связующего, а также из термически скрепленных полиолефиновых и полиэфирных волокон.
Губки 25а, 25b расположены на образованных П-образным держателем 27 угловых профилях 27а, 27b (см. фиг. 4ж и фиг. 11). Держатель 27 скреплен с верхней частью 14 клеевым соединением. Держатель 27 вместе с угловыми профилями 27а, 27b в предпочтительном варианте выполнен из гидрофобной пластмассы. Гидрофобный материал действует по типу барьера для жидкости и надежно предотвращает возможность попадания жидкого материала 17 к губкам 25а, 25b под действием капиллярных эффектов. В соединяющей между собой угловые профили 27а, 27b поперечине 27с с ее обращенной к верхней части 14 стороны выполнено углубление 28, которое совместно с верхней частью 14 образует воздушное сопло 29 (см. фиг. 9 и фиг. 10). Такое воздушное сопло 29 предназначено, о чем более подробно сказано ниже, для впуска окружающего воздуха в камеру 26. Во избежание закупоривания воздушного сопла 29 отложениями конденсата рекомендуется заклеивать верхнюю поверхность верхней части 14 в зоне воздушного сопла 29 тонкой гидрофобной клейкой лентой (не показана).
Снабжение ингаляторного компонента 2 окружающим воздухом для образования паровоздушной смеси и/или конденсационного аэрозоля происходит через всасывающий патрубок 30, образованный корпусом 3 (см. фиг. 3а, 3б и фиг. 8). Такой всасывающий патрубок 30 расположен с противоположной по отношению к мундштуку 4 стороны ингаляторного компонента 2. При таком расположении всасывающего патрубка он наилучшим образом защищен от попадания в него дождевой воды. В соединенном с ингаляторной частью состоянии ингаляторного компонента 2 его всасывающий патрубок 30 выступает через отверстие 31, образованное основным корпусом 5 ингаляторной части 1 (см. фиг. 2). Во всасывающем патрубке 30 находится дроссель 32. Назначение такого дросселя 32 состоит в создании аэродинамического сопротивления, аналогичного аэродинамическому сопротивлению в сигарете, благодаря чему пользователь ощущает при затяжке аналогичное сопротивление потоку, что и при затяжке сигаретой. Говоря более конкретно, аэродинамическое сопротивление должно при расходе 1,05 л/мин составлять от 8 до 16 мбар и иметь характеристику, максимально приближенную к линейной. Наличие дросселя 32 необходимо в том случае, когда образовавшаяся паровоздушная смесь и/или образовавшийся конденсационный аэрозоль должны так же, как при курении сигареты, а именно в виде затяжки, поступать в ротовую полость (объем одной затяжки составляет примерно 20-80 мл), при необходимости с последующим вдыханием в легкие. Подобный режим рекомендуется главным образом в том случае, если жидкий материал 17 содержит никотин. Однако дроссель 32 отсутствует, когда ингалятор должен допускать возможность непосредственного вдыхания в легкие в один прием, как это имеет место у большинства медицинских ингаляторов. В предпочтительном варианте дроссель 32 образован нетканым волокнистым материалом, который подобен сигаретному фильтру и плотность которого следует согласовывать с указанной выше характеристикой расхода. Такой материал также можно приобрести у компании Filtrona Fibertec GmbH (www.filtronafibertec.com).
Ниже детально рассмотрена работа ингалятора. Сначала пользователю необходимо подсоединить новый ингаляторный компонент 2 к ингаляторной части 1 многократного использования. Электрическая схема 7 регистрирует или распознает такое подсоединение ингаляторного компонента к ингаляторной части и при необходимости инициирует выполнение определенных подготовительных операций, например выполнение одного или нескольких циклов испарения с тем, чтобы снабдить комбинированные структуры 10 свежим жидким материалом 17 и/или обеспечить создание установившихся, или постоянных, условий. Сразу по завершении выполнения этих операций электрическая схема 7 сигнализирует, например, посредством светодиода о готовности ингалятора к работе. Далее пользователю необходимо поднести мундштук 4 ингалятора ко рту и нажать на (кнопочный) выключатель 7а. Одновременно с этим пользователю необходимо начать затяжку через мундштук 4. Под действием создающегося в результате этого разрежения во всасывающий патрубок 30 начинает всасываться окружающий воздух. При этом воздушный поток сначала проходит через дроссель 32, а затем изменяет свое направление под прямым углом (см. стрелки на фиг. 8 и фиг. 9) и входит в напорную воздушную (или предсопловую) камеру 33, в которой воздух накапливается и затем равномерно поступает в щелевидное воздушное сопло 29. В воздушном сопле 29 воздушный поток ускоряется и поступает в камеру 26 с высокой входной скоростью.
При нажатии на выключатель 7а электрическая схема 7 включает ток нагрева. В предпочтительном варианте источником тока нагрева служит мощный МОП-транзистор, при этом подводимую мощность можно согласовывать с конкретными требованиями путем подачи тактовых импульсов (задания относительной длительности). Такое согласование может в определенных пределах выполняться также пользователем посредством соответствующего интерфейса, что позволяет пользователю влиять на генерируемое количество аэрозоля, соответственно дыма. Ток нагрева включается на предварительно настроенный период времени ("период нагрева"), продолжительность которого обычно составляет от 1,0 до 1,8 с. Ток нагрева подводится к комбинированным структурам 10 через втычные язычки 8а и по токопроводящим дорожкам 13 печатной платы 11 и вызывает мгновенный нагрев комбинированных структур 10 и запасенного в фитилях жидкого материала 17, который после этого испаряется. Образующийся пар испускается в камеру 26, где он смешивается с воздухом, поступающим через воздушное сопло 29. Благодаря соответствующим расположению и размерам воздушного сопла 29 обеспечивается равномерное и быстрое обтекание комбинированных структур 10 воздухом. Тем самым обеспечивается создание приблизительно одинаковых со всех сторон условий смешения генерируемого комбинированными структурами 10 пара с воздухом с образованием гомогенной смеси пара и воздуха. Воздух вызывает охлаждение пара, вследствие чего возможно, кроме того, образование конденсационного аэрозоля, если испаряемый жидкий материал 17 содержит вещества с достаточно низким давлением паров, так называемые аэрозолеобразующие вещества. Типичным примером подобных аэрозолеобразующих веществ является глицерин.
Образовавшаяся в камере 26 паровоздушная смесь и/или образовавшийся в камере 26 конденсационный аэрозоль до поступления через мундштук 4 в ротовую полость пользователя для вдыхания им в рассматриваемом варианте в заключение проходят/проходит еще через охладитель 34 (см. фиг. 4ж и фиг. 8). Такой охладитель 34 может быть образован, например, пористым наполнителем, холстоподобным волокнистым материалом или пеноматериалом с открытыми порами, через которые проходит поток образовавшейся паровоздушной смеси и/или образовавшегося конденсационного аэрозоля. Охладитель 34 может быть также выполнен многоступенчатым, у которого его отдельные ступени обладают различающимися между собой свойствами. При наличии никотина в испаряемом материале может оказаться предпочтительным снабжать материал по меньшей мере одной ступени охладителя покрытием из приемлемого абсорбента, например покрытием из лимонной кислоты. Такой абсорбент сорбирует из проходящего через охладитель потока конденсационного аэрозоля легколетучие никотиновые фракции, которые в противном случае оседали бы в ротовой полости и глотке, что нежелательно ни с фармакокинетической, ни с органолептической точек зрения. К материалу охладителя можно далее добавлять ароматические вещества, такие как ментол.

Пригодные для применения в указанных целях холстоподобные волокнистые материалы можно приобрести, например, у компании Freudenberg Vliesstoffe KG (www.freudenberg-filter.com). Выпускаемый этой компанией в виде фильтровальных холстов под названием "Viledon" материал из полиолефиновых волокон изготавливается в соответствии с определяемой заказчиком спецификацией, при этом возможно такое согласование свойств материала, чтобы конечный продукт был практически полностью проницаем для мелких частиц образовавшегося конденсационного аэрозоля. В качестве примера пригодного для применения в указанных целях пеноматериала можно назвать материал, выпускаемый компанией Dunlop Equipment (www.dunlop-equipment.com). Данная компания выпускает пеноникель и хромоникелевый пеносплав под названием Retimet (сорт 80) с пористостью 90-95% и диаметром пор примерно 300 мкм в виде листов толщиной до 15 мм. Согласно устному сообщению представителей данной компании с технологической точки зрения возможно также изготовление таких пеноматериалов с еще несколько более мелкими порами. Пенометаллы можно, кроме того, дополнительно уплотнять путем прокатки. Пенометаллические листы можно подвергать дальнейшей переработке путем лазерной резки или электроэрозионной резки проволокой. Пеноникель и прежде всего хромоникелевый пеносплав отличаются высокой прочностью, а также высокими термостойкостью и стойкостью к окислению. Учитывая подобные свойства таких сравнительно дорогих пенометаллов, их следует по истечении срока службы ингаляторного компонента 2 направлять на вторичную переработку в целях повторного использования. При использовании жидкого материала 17, содержащего никотин, ингаляторный компонент 2 в принципе целесообразно передавать в пользование потребителю лишь под соразмерный залог. Благодаря этому обеспечивается экологичная утилизация и при необходимости вторичная переработка большей части загрязненных остатками никотина охладителя 34, губок 25а, 25b и емкости 18.
В конце периода нагрева электрическая схема 7 деактивирует выключатель 7а на пару секунд. Такая деактивация, о которой пользователь уведомляется, например, посредством светодиода, необходима с тем, чтобы комбинированные структуры 10 могли охладиться, а фитили могли полностью пропитаться новым жидким материалом 17. Транспорт жидкого материала обеспечивается капиллярностью комбинированных структур 10, соответственно их фитилей. Фитили впитывают жидкий материал 17 из первого капиллярно-щелевого участка 16а через концевые участки 10а, 10b комбинированных структур (см. фиг. 4б, 4е и фиг. 11). Фитили, таким образом, пропитываются жидким материалом с двух сторон. Отбор жидкого материала 17 из первого капиллярно-щелевого участка 16а приводит к созданию в капиллярной щели 16 капиллярного давления, действие которого распространяется вплоть до находящегося в емкости 18 жидкого материала. Под действием такого капиллярного давления жидкий материал 17 перетекает из емкости 18 через щелевидное питающее отверстие 20 во второй капиллярно-щелевой участок 16b (см. стрелки на фиг. 4а). Отсюда жидкий материал 17 попадает через третий капиллярно-щелевой участок 16с в первый капиллярно-щелевой участок 16а, где жидкий материал заменяет отобранное количество жидкости. При возникновении обусловленных какими бы то ни было причинами нарушений капиллярного течения в капиллярно-щелевой системе 16 в одном или нескольких ее местах в большинстве случаев отыщется альтернативный путь прохождения жидкого материала в обход соответствующего места.
Отобранный из емкости 18 объем жидкого материала 17 заменяется в процессе уравнивания давления эквивалентным объемом воздуха. Уравнивание давления происходит через вентиляционную канавку 24 и вентиляционное отверстие 23. После полного повторного пропитывания комбинированных структур 10, соответственно фитилей жидким материалом 17 ингалятор готов к следующему циклу испарения.
В перевернутом рабочем положении ингаляторного компонента 2, в каковом положении его мундштук 4 направлен вниз, прерывается капиллярная связь между капиллярной щелью 16 и жидким материалом 17 в содержащей его емкости 18, поскольку всегда имеющаяся в ней воздушная прослойка 35 в любом положении ингаляторного компонента поднимается в нем под действием подъемной силы, т.е. в перевернутом рабочем положении ингаляторного компонента оказывается в зоне питающего отверстия 20. Тем не менее и в таком перевернутом положении возможна работа ингалятора, по меньшей мере для выполнения нескольких затяжек, соответственно вдыханий, поскольку в протяженной капиллярно-щелевой системе 16 имеется достаточный резервный запас жидкого материала 17. Лишь после полного опорожнения всех капиллярно-щелевых участков 16а, 16b, 16с возникает опасность высыхания фитилей. Самое позднее к этому моменту времени необходимо вновь повернуть ингаляторный компонент 2 в нормальное рабочее положение с тем, чтобы капиллярная щель 16 снова могла заполниться жидким материалом 17, каковой процесс, впрочем, занимает всего лишь несколько секунд.
Ниже дополнительно в качестве примера рассмотрен никотинсодержащий состав жидкого материала 17, который испаряли в опытных образцах (см. таблицу 1). Образовывавшийся при этом и применявшийся при ингаляции конденсационный аэрозоль по своим фармакологическому, фармакокинетическому, а также органолептическому действиям вплотную приближался к дыму обычной сигареты. Все указанные ниже вещества обнаруживаются также в сигаретном дыме.
В заключение необходимо также отметить, что изобретение, как очевидно, не ограничено использованием одной или нескольких плоскостных комбинированных структур 10, выполненных в соответствии с рассмотренным выше вариантом. Альтернативно этому комбинированные структуры 10 могут быть также выполнены линейными, соответственно нитевидными. Комбинированные структуры могут быть далее электрически соединены между собой по любой схеме. Кроме того, объем изобретения охватывает также устройства, в которых емкость 18 выполнена отсоединяемой от корпуса 3 и в соответствии с этим после ее опорожнения может быть заменена на новую емкость с жидким материалом.
Перечень ссылочных обозначений
1 - ингаляторная часть многократного использования
2 - сменный ингаляторный компонент
3 - корпус
3а - стенка корпуса
4 - мундштук
5 - основной корпус
6 - батарея
7 - электрическая схема
7а - выключатель
8а - втычные язычки
8b - ответные гнезда
9а - направляющие выступы
9b - направляющие пазы
10 - плоскостные комбинированные структуры
10а, 10b - концевые участки комбинированной структуры
11 - несущая пластина, печатная плата, многослойная печатная плата
11а - лицевая сторона печатной платы
11b - обратная сторона печатной платы
11с - край печатной платы
12 - отверстие
13 - токопроводящие дорожки
14 - верхняя часть
15 - отверстие
16 - капиллярная щель, капиллярно-щелевая система
16а - первый капиллярно-щелевой участок
16b - второй капиллярно-щелевой участок
16с - третий капиллярно-щелевой участок
17 - жидкий материал
18 - емкость (с жидким материалом)
18а - стенка емкости
19 - дистанционный элемент
20 - питающее отверстие
21 - продолжение
22 - перемычка
23 - вентиляционное отверстие
24 - вентиляционная канавка
25а, 25b - открытопористые, впитывающие губки
26 - камера
27 - П-образный держатель
27а, 27b - угловые профили
27с - поперечина
28 - углубление
29 - воздушное сопло
30 - всасывающий патрубок
31 - отверстие
32 - дроссель
33 - напорная воздушная камера
34 - охладитель
35 - воздушная прослойка