DE69738137T2

DE69738137T2 - Aerosol sowie verfahren und vorrichtung zur aerosolerzeugung

Info

Publication number: DE69738137T2
Application number: DE69738137T
Authority: DE
Inventors: Tony H. Midlothian HOWELL; William R. Richmond SWEENEY
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: MX9809534A; UA53648C2; WO1997042993A3; PL329869A1; NZ332723A; CA2255899C; CA2255899A1; EP0957959B1; KR100443821B1; IL126986A0; ES2296312T3; AU3205897A; NO985265D0; WO1997042993A2; HUP9902862A2; JP2000510763A; PL188624B1; HUP9902862A3; AU729994B2; CZ299091B6

Description

Allgemeiner Stand der Technik und Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Aerosole und insbesondere ohne Druckgas-Treibmittel erzeugte Aerosole und Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen derartiger Aerosole.
Aerosole sind in vielen verschiedenen Anwendungen nützlich. Zum Beispiel ist es oft erwünscht, Erkrankungen der Atemwege mit Aerosol-Sprays aus fein zerstäubten Flüssigkeits- und/oder Feststoffteilchen, z.B. Pulver, Medikamente usw., die in die Lunge eines Patienten eingeatmet werden, zu behandeln oder Arzneimittel mittels dieser zu verabreichen. Aerosole werden auch zu Zwecken wie dem Versehen von Räumen mit erwünschten Duftstoffen, dem Auftragen von Duftstoffen auf die Haut und dem Fördern von Farb- und Schmierstoffen verwendet.
Für die Erzeugung von Aerosolen sind diverse Methoden bekannt. Zum Beispiel offenbaren die US-Patente Nr. 4 811 731 und Nr. 4 627 432 jeweils Vorrichtungen für die Gabe von Medikamenten an Patienten, bei denen eine Kapsel von einem Stift durchbohrt wird, um ein Medikament in Pulverform freizusetzen. Ein Benutzer inhaliert dann das freigesetzte Medikament durch eine Öffnung in der Vorrichtung. Derartige Vorrichtungen mögen zwar für die Verwendung bei der Verabreichung von Medikamenten in Pulverform akzeptabel sein, sie eignen sich aber nicht für die Verabreichung von Medikamenten in flüssiger Form. Die Vorrichtungen sind selbstverständlich auch nicht gut für die Gabe von Medikamenten an Patienten geeignet, die Schwierigkeiten haben könnten, einen ausreichenden Luftstrom durch die Vorrichtung zu erzeugen, um die Medikamente richtig zu inhalieren, wie z.B. Asthmakranke. Die Vorrichtungen eignen sich auch nicht für die Ausgabe von Materialien in anderen Anwendungen als der Verabreichung von Medikamenten.
Eine weitere gut bekannte Methode zum Erzeugen eines Aerosols beinhaltet die Verwendung einer von Hand betätigten Pumpe, die Flüssigkeit aus einem Behälter saugt und sie zum Bilden eines feinen Sprühnebels durch eine kleine Düsenöffnung zwingt. Ein Nachteil derartiger Aerosolerzeuger, zumindest in Medikamentverabreichungsanwendungen, ist die Schwierigkeit der richtigen Synchronisation des Einatmens mit dem Pumpen.
Eine der beliebteren Methoden zum Erzeugen eines Flüssigkeits- oder Pulverteilchen enthaltenden Aerosols beinhaltet die Verwendung eines Drucktreibmittels, das oft einen Chlorfluorkohlenstoff (Fluorchlorkohlenwasserstoff, FCKW) oder Methylchloroform enthält, um ein Material mitzureißen, gewöhnlich durch das Venturi-Prinzip. Beispielsweise werden Drucktreibmittel wie Drucksauerstoff enthaltende Inhalatoren zum Mitreißen eines Medikaments oft durch Drücken eines Knopfes betätigt, um einen kurzen Stoß des Drucktreibmittels abzulassen. Das Treibmittel reißt das Medikament mit, wenn das Treibmittel über einen Vorrat des Medikaments strömt, so dass das Treibmittel und das Medikament vom Benutzer inhaliert werden können. Da das Medikament vom Treibmittel vorangetrieben wird, eignen sich derartige Treibmittel-gestützte Anordnungen gut für Personen, denen das Inhalieren schwerfallen könnte.
Bei Treibmittel-gestützten Anordnungen kann es aber sein, dass das Medikament nicht richtig in die Lunge des Patienten befördert wird, wenn der Benutzer das Drücken eines Betätigungselements wie eines Knopfs zeitlich auf das Einatmen abstimmen muss. Darüber hinaus sind derartige Anordnungen oft schlecht für die Ausgabe von Material in großen Mengen geeignet. Treibmittel-gestützte Aerosolerzeuger werden zwar häufig für Verwendungen wie schweißhemmende und Deodorantsprays und Spühlack angewendet, ihre Verwendung ist aber wegen der gut bekannten schädlichen Umwelteinflüsse von FCKWs und Methylchloroform, die zu am häufigsten in Aerosolerzeugern dieses Typs verwendeten Treibmitteln zählen, oft begrenzt.
EP-A2 0 358 114 offenbart ein Gerät zur Gabe eines Aerosols an einen Benutzer. Ein Aerosol wird durch Erhitzen eines porösen Elements gebildet, das mit einem flüssigen aerosolbildenden Stoff und einem Geschmacksstoff imprägniert ist. Das Erhitzen des porösen Elements wird durch einen druckbetätigten Schalter eingeleitet, der erkennt, wenn ein Benutzer am Gerät zieht. Der aerosolbildende Stoff und der Geschmacksstoff verflüchtigen sich und das verflüchtigte Material vermischt sich mit durch das Gerät gesaugter Luft und bildet ein Aerosol.
WO-A1-94/09842 offenbart eine Vorrichtung zur Abgabe eines verflüchtigten pharmazeutischen Stoffs an einen Benutzer. Ein Heizelement ist mit dem pharmazeutischen Stoff beschichtet, das den Stoff verflüchtigen lässt, wenn der Benutzer die Vorrichtung von Hand betätigt. Die Vorrichtung bringt dem Benutzer den pharmazeutischen Stoff in Gasform, wobei der Stoff auf seine kleinste mögliche Teilchengröße, d.h. Molekulargröße, reduziert ist.
In Arzneimittelverabreichungsanwendungen ist es im typischen Fall erwünscht, ein Aerosol bereitzustellen, das einen mittleren Massendurchmesser von weniger als 2 Mikrometern hat, um tiefes Eindringen in die Lunge zu erleichtern. Die meisten bekannten Aerosolerzeuger sind nicht in der Lage, Aerosole zu erzeugen, die mittlere Teilchen-Massendurchmesser von weniger als 2 bis 4 Mikrometern haben. Außerdem ist es in gewissen Arzneimittelverabreichungsanwendungen erwünscht, Medikamente mit hohem Durchfluss, z.B. mehr als 1 Milligramm pro Sekunde, zu verabreichen. Die meisten bekannten Aerosolerzeuger, die sich zur Arzneimittelverabreichung eignen, können keinen derart hohen Durchfluss im Größenbereich von 0,1 bis 2,0 Mikrometer liefern.
Gemäß der Erfindung ist ein Aerosolerzeuger vorgesehen, der Folgendes umfasst: a) eine Kapillare mit einem ersten, offenen Ende und einem stromaufwärts angeordneten zweiten Ende, wobei das zweite Ende ausgeführt ist, um mit einer Quelle von in Aerosolform zu vernebelndem flüssigem Material in Fluidkommunikation zu sein; b) einen Heizwiderstand zum Erwärmen und Verflüchtigenlassen eines dem zweiten Ende der Kapillare zugeführten flüssigen Materials, so dass verflüchtigtes Material das offene Ende der Kapillare verlässt und sich mit Umgebungsluft vermischt, um ein Aerosol zu bilden; und c) einen Sensor zum Erfassen eines Aerosolzufuhrbedarfs, der betätigt werden kann, um eine Stromquelle zum Zuführen von Strom zum Heizwiderstand zu veranlassen.
Ebenfalls gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols nach Bedarf eines Benutzers vorgesehen, das Folgendes umfasst: a) Bereitstellen eines Aerosolerzeugers nach einem der vorhergehenden Ansprüche; b) Zuführen eines flüssigen Materials zum zweiten Ende der Kapillare des Aerosolerzeugers; c) Erfassen des Bedarfs für die Abgabe von Aerosol und d) Versorgen des Heizwiderstands des Aerosolerzeugers als Reaktion auf einen erfassten Bedarf für die Abgabe von Aerosol mit ausreichend Strom zum Erwärmen und Verflüchtigenlassen des flüssigen Materials in der genannten Kapillare, so dass das verflüchtigte Material das erste, offene Ende der genannten Kapillare verlässt und sich mit Umgebungsluft vermischt, um ein Aerosol zu bilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen gut verstehen, in denen gleiche Nummern gleiche Elemente anzeigen und in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Aerosolerzeugers gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist,
2A und 2B schematische Darstellungen eines Teils eines Aerosolerzeugers mit Heizvorrichtungen gemäß Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind,
3 eine schematische Darstellung eines Aerosolerzeugers gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist und
4 eine schematische Darstellung eines Aerosolerzeugers gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist und
5 ein Diagramm der Wirkungen von im Aerosolerzeuger angewendeten Pulver auf den mittleren Massendurchmesser eines davon erzeugten Aerosols gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Ausführliche Beschreibung
Ein Aerosolerzeuger 21 gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 schematisch dargestellt. Der Aerosolerzeuger 21 weist eine Kapillarröhre 23 mit einem offenen Ende 25 auf. Eine Heizvorrichtung 27 ist neben wenigstens einem Teil der Röhre 23 positioniert, vorzugsweise aber so, dass eine beheizte Zone um die Röhre bereitgestellt wird, die die Wärmeübertragung in der gesamten beheizten Zone gleichmäßig maximiert. Die Heizvorrichtung 27 ist mit einer Stromversorgung 29, vorzugsweise einer Gleichstromversorgung wie einer Batterie, verbunden.
In Betrieb wird ein Material (nicht abgebildet) in flüssiger Form in die Röhre 23 eingeführt. Die Heizvorrichtung 27 erhitzt den Teil der Röhre 23 auf eine ausreichende Temperatur zum Verflüchtigenlassen des flüssigen Materials. Im Fall eines organischen flüssigen Materials erhitzt die Heizvorrichtung das flüssige Material vorzugsweise bis knapp auf den Siedepunkt des flüssigen Materials und hält vorzugsweise die Oberflächentemperatur der Röhre 23 unter 400°C, da die meisten organischen Materialien nicht stabil sind, wenn sie längere Zeit Temperaturen über dieser Temperatur ausgesetzt werden. Das verflüchtigte Material dehnt sich zum offenen Ende 25 der Röhre 23 hinaus aus. Das verflüchtigte Material vermischt sich mit der Umgebungsluft außerhalb der Röhre und kondensiert zu Teilchen, wodurch es ein Aerosol bildet.
In einer zur Zeit bevorzugten Ausgestaltung hat die Kapillarröhre 23 oder ein Teil davon einen Innendurchmesser zwischen 0,05 und 0,53 mm. Ein besonders bevorzugter Innendurchmesser der Röhre beträgt etwa 0,1 mm. Die Röhre 23 ist vorzugsweise ein Teil einer Fused-Silica-Kapillarsäule oder einer Aluminiumsilikatkeramikröhre, es können aber auch andere im Wesentlichen nichtreaktive Materialien verwendet werden, die wiederholten Heizzyklen und erzeugten Drücken standhalten können und geeignete Wärmeleiteigenschaften haben. Wenn gewünscht oder falls notwendig, kann eine Innenwand der Röhre 23 mit einer Beschichtung versehen sein zum Verringern der Neigung des Materials, an der Wand der Röhre anzukleben, was zu einer Verstopfung führen kann.
Die Röhre 23 kann an einem zweiten Ende 31 verschlossen sein und Material in flüssiger Form kann durch das offene Ende 25 in die Röhre 23 eingeführt werden, wenn ein Aerosol gebildet werden soll. Daher kann sich das verflüchtigte Material, wenn das flüssige Material von der Heizvorrichtung 27 erhitzt wird, nur durch Austreten aus der Röhre 23 durch das offene Ende 25 ausdehnen. Es wird aber bevorzugt, dass das zweite Ende 31 der Röhre mit einer Quelle 33 (in 1 mit gestrichelten Linien gezeigt) von flüssigem Material verbunden ist. Das flüssige Material im Teil der Röhre 23, das durch die Heizvorrichtung 27 verflüchtigen gelassen wird, wird aufgrund von Gegendruck der Flüssigkeit aus der Quelle 33 des flüssigen Materials am Ausdehnen in der Richtung des zweiten Endes 31 der Röhre gehindert und am offenen Ende 25 der Röhre hinausgezwungen. Der Gegendruck der Flüssigkeit beträgt vorzugsweise zwischen etwa 140 kPa und 20,0 kPa (20 bis 30 psi).
Die Heizvorrichtung 27 ist vorzugsweise eine elektrische Widerstandsheizung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Heizvorrichtung 27 ein Heizdraht mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm (0,008 Zoll), einem Widerstand von 43 Ω/m (13,1 Ohm pro Fuß) und einer spezifischen Wärmekapazität von 0,46 J/g°C (0,110 BTU/lb°F).
Die Zusammensetzung des Heizdrahts ist 71,7 % Eisen, 23 % Chrom und 5,3 % Aluminium. Ein derartiger Heizdraht ist von Kanthal Furnace Products, Bethel, CT, erhältlich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die in den 2A und 2B gezeigte Heizvorrichtung 27A bzw. 27B eine dünne Platinschicht 27A' bzw. 27B' auf, die auf der Außenseite einer als Substrat dienenden geläppten Keramikkapillarröhre 23 aufgebracht ist. Zusätzlich zur oben erwähnten Aluminiumsilikatkeramikröhre kann die Röhre eine Keramik wie z.B. Titandioxid, Zirkondioxid oder Yttriumoxidstabilisiertes Zirkondioxid aufweisen, die bei normalen Betriebstemperaturen nach wiederholen Zyklen keine Oxidation erfährt. Vorzugsweise ist die Keramik Aluminiumoxid mit einer Reinheit von etwa 99 % und vorzugsweise mit einer Reinheit von 99,6 %, erhältlich bei Accumet Engineering Corporation von Hudson, MA.
Die Röhre und die Heizschicht haben vorzugsweise einen grob übereinstimmenden Wärmeausdehnungskoeffizient, um thermisch induzierte Delaminierung zu minimieren. Die Keramik hat eine bestimmte Rauheit zum Bewirken des elektrischen Widerstands und zum Erzielen der Haftung der aufgebrachten Platinschicht. Die Platinschicht erfährt während der vorgesehenen Lebensdauer keinen Abbau durch Oxidation oder sonstige Korrosion.
Die Dünnschichtheizschicht ist auf die Keramikröhre 23 aufgebracht. Die Heizschicht ist vorzugsweise eine dünne Platinschicht mit einer Dicke von z.B. weniger als etwa 2 μm. Die Heizschicht wird durch ein beliebiges geeignetes Verfahren wie Gleichstrom-Magnetronsputtern, z.B. unter Verwendung einer HRC-Magnetronsputtereinheit, in Argon bei 1 Pa (8,0 × 10^–3 Torr) auf die Röhre aufgebracht. Alternativ werden auch andere konventionelle Methoden wie Vakuumverdampfung, chemische Abscheidung, Galvanotechnik und chemische Gasphasenabscheidung (CVD) eingesetzt, um die Heizschicht auf die Röhre aufzutragen.
Die Oberflächenmorphologie des Keramikröhrensubstrats ist zum Erzielen einer erfolgreichen Aufbringung der Heizschicht wichtig. Vorzugsweise wird die Röhre 23 mit einem konventionellen sägeförmig gezahnten Messer geläppt. Typisches geläpptes Aluminiumoxid hat eine unpolierte Oberflächenrauheit zwischen etwa 2·10^–4 mm und 9·10^–4 mm (8 und 35 Mikrozoll). Das Keramikröhrensubstrat wird dann auf eine Oberflächenrauheit mit einem arithmetischen Mittel von mehr als etwa einem Mikrozoll und speziell zwischen 3·10^–5 mm und etwa 3·10^–3 mm (1 und etwa 100 Mikrozoll) und bevorzugt zwischen 3,0·10^–4 mm und 5,6·10^–4 mm (12 und 22 Mikrozoll) poliert. Wenn die Oberfläche wie in der konventionellen Keramiksubstratvorbereitung poliert wird, um die Oberflächenrauheit weiter zu verringern, z.B. auf eine Oberflächenrauheit von einem Mikrozoll oder weniger, wird keine geeignete Grenzfläche für die Abscheidung gebildet.
Wie in 2A zu sehen, ist die Heizschicht 27A' zum Widerstandsheizen der Heizschicht mittels geeigneter Kontakte 27A'' mit der Stromversorgung verbunden. Wie in 2B zu sehen, ist die Heizschicht 27B' zum Widerstandsheizen der Heizschicht mittels leitfähiger Stifte 27B'' mit der Stromversorgung verbunden. Die Kontakte oder Stifte haben vorzugsweise einen niedrigeren Widerstand als die assoziierte Heizschicht, um die Erhitzung dieser Verbindungen vor dem Erhitzen der Heizschicht zu verhindern oder zu verringern. Wie in 2A zu sehen ist, können die Kontakte 27A'' einen goldbeschichteten Wolframdraht umfassen, wie z.B. im Handel erhältliche W-Stahlwolle von der Teknit Corporation von New Jersey, die goldbeschichtet ist. Alternativ können die Kontakte Kupferleiter umfassen. Die Kontakte 27A'' berühren die Platinheizschicht 27A' auf oder in der oberen Oberfläche der Heizschicht oder an einer anderen Stelle, sofern ein angemessener Kontakt erreicht wird. Die Kontakte 27A'' können elektrisch mit Verdickungen 28A' der Platinheizschicht 27A' verbunden sein, wobei die Heizschicht des Weiteren einen aktiven Bereich 28A'' zum Erhitzen der dazwischen befindlichen Röhre 23 hat. Der Widerstand der Heizschicht 27A' wird von der Morphologie der Röhre 23 beeinflusst.
Wie in 2B zu sehen ist, können elektrisch leitfähige Kontaktstifte 27B'' anstelle der oben beschriebenen Kontaktanordnungen verwendet werden und können zum Verbessern der mechanischen Festigkeit der Baugruppe ausgebildet sein. Die Kontaktstifte werden vor Aufbringen der Heizschicht 27B' mit der Außenseite der Röhre 23 verbunden und sind durch Kabel mit der Stromversorgung verbunden. Die Kontaktstifte können aus jedem gewünschten Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit bestehen, wie z.B. Kupfer oder andere Kupferlegierungen wie z.B. Phosphorbronze oder Si-Bronze, und sind vorzugsweise aus Kupfer oder einer beliebigen Legierung mit wenigstens etwa 80 % Kupfer. Die Stifte 27B'' oder eine Bondfläche, wie unten besprochen, stellen eine Verbindung mit niedrigem elektrischem Widerstand zur Verwendung mit einem gewünschten Strom bereit. Wenn weder Kupfer noch eine Kupferlegierung für die Stifte eingesetzt wird, dann ist vorzugsweise eine Kupferbondingzwischenschicht (nicht abgebildet) mit einer beliebigen konventionellen Methode mit dem Ende des Stifts verbunden, um Bonding zwischen dem Stift und der Röhre 23 ohne Beeinflussung des Stromwegs zuzulassen.
Die Verbindung der Enden der Stifte 27B'' mit der Röhre 23 wird vorzugsweise durch eutektisches Bonden erreicht, bei dem eine Kupferfläche oxidiert wird, die resultierende Kupferoxidfläche mit dem/der Keramiksubstrat oder -röhre in Kontakt gesetzt wird, das Kupfer-Kupferoxid erhitzt wird, um das Kupferoxid zu schmelzen, aber nicht das Kupfer, so dass das geschmolzene Kupferoxid in Korngrenzen der Keramik hinein fließt, und dann das Kupferoxid wieder zu Kupfer reduziert wird, um eine feste Bindung zu bilden. Diese Verbindung kann mit einem von der Brush Wellman Corporation von Newbury Port, MA, verwendeten eutektischen Bondingverfahren erzielt werden.
Als nächstes wird die Platinheizschicht 27B' auf die Keramikröhre 23 aufgebracht. Die Heizschicht umfasst eine um die Röhre 23 und die Stifte 27B'' verlaufende erste Schicht 27C' und eine Kontaktschicht 27D', die die Stifte elektrisch mit der ersten Schicht verbindet. Die aktive Heizfläche 28B'' ist auf dem Teil der Heizschicht 27B' definiert, der infolge des Maskierens der Heizfläche vor dem Auftragen der Kontaktschicht nicht von der Kontaktschicht 27D' bedeckt wird. Verdickungen oder dicke Regionen 28B' werden von der Kontaktschicht 27D' um die Stifte 27B'' gebildet und sind über die Röhrenoberfläche erhaben, um als Kontakte zu fungieren. In den in den 2A und 2B illustrierten Ausgestaltungen wird dadurch, dass Verdickungen oder abgestufte Regionen aus Platin in der Heizschicht bereitgestellt werden, so dass sie an den Kontakten oder Stiften dicker ist als am aktiven Teil, ein gestuftes Widerstandsprofil bewirkt, das den Widerstand im aktiven Teil der Heizschicht maximiert.
Die Stromversorgung 29 ist so bemessen, dass sie das Heizelement 27, das den Teil der Röhre heizt, mit ausreichend Strom versorgt. Die Stromversorgung 29 ist vorzugsweise austauschbar und aufladbar und kann Vorrichtungen wie einen Kondensator oder vorzugsweise eine Batterie umfassen. Für tragbare Anwendungen ist die Stromversorgung in einer zur Zeit bevorzugten Ausgestaltung eine austauschbare aufladbare Batterie wie z.B. vier in Reihe geschaltete Nickel-Cadmium-Batteriezellen mit einer gesamten Leerlaufspannung von etwa 4,8 bis 5,6 Volt. Die von der Stromversorgung 29 erforderten charakteristischen Eigenschaften werden aber hinsichtlich der charakteristischen Eigenschaften anderer Komponenten des Aerosolerzeugers 21, insbesondere der charakteristischen Eigenschaften der Heizvorrichtung 27, ausgewählt. Eine Stromversorgung, bei der festgestellt wurde, dass sie beim Erzeugen eines Aerosols aus flüssigem Propylenglykol erfolgreich funktioniert, wird kontinuierlich mit etwa 1,5 Volt und 0,8 A betrieben. Der von der auf diesem Niveau betriebenen Stromversorgung gelieferte Strom liegt nahe an den Mindeststromanforderungen zum Verflüchtigenlassen von Propylenglykol mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Milligramm pro Sekunde bei atmosphärischem Druck, was illustriert, dass der Aerosolerzeuger 23 ziemlich sparsam betrieben werden kann.
Der Aerosolerzeuger 23 kann ein Aerosol diskontinuierlich, z.B. auf Verlangen, oder – wie unten weiter besprochen wird – kontinuierlich erzeugen. Wenn eine diskontinuierliche Aerosolerzeugung gewünscht wird, kann das Material in flüssiger Form jedesmal, wenn das Aerosol erzeugt werden soll, dem Teil der Röhre 23 nahe der Heizvorrichtung 27 zugeführt werden. Vorzugsweise strömt das Material in flüssiger Form von der Materialquelle 33 zu dem Teil der Röhre 23 nahe der Heizvorrichtung 27, indem es z.B. von einer Pumpe 35 (mit gestrichelten Linien gezeigt) gepumpt wird.
Falls erwünscht, können Ventile (nicht abgebildet) in der Leitung zwischen dem Teil der Röhre 23 nahe der Heizvorrichtung 27 bereitgestellt sein, um den Durchfluss zu unterbrechen. Vorzugsweise wird das Material in flüssiger Form von der Pumpe 35 in dosierten Mengen gepumpt, die ausreichen, um den Teil der Röhre 23 nahe der Heizvorrichtung 27 zu füllen, so dass im Wesentlichen nur das Material in diesem Teil der Röhre zum Bilden des Aerosols zum Verflüchtigen gebracht wird, wobei das übrige Material in der Leitung zwischen der Materialquelle 33 und dem Teil der Röhre 23 die Ausdehnung des verflüchtigten Materials in der Richtung des zweiten Endes 31 der Röhre verhindert.
Wenn erwünscht ist, dass ein Aerosol zur Arzneimittelinhalation diskontinuierlich erzeugt wird, ist der Aerosolerzeuger 23 vorzugsweise mit einem zugbetätigten Sensor 37 (mit gestrichelten Linien gezeigt) versehen, der vorzugsweise Teil eines Mundstücks 39 bildet (mit gestrichelten Linien gezeigt), das nahe dem offenen Ende 25 der Röhre 23 angeordnet ist, um die Pumpe 35 und die Heizvorrichtung 27 so zu betätigen, dass Material in flüssiger Form der Röhre 23 zugeführt wird und das Material von der Heizvorrichtung zum Verflüchtigen gebracht wird. Der zugbetätigte Sensor 37 ist vorzugsweise der Typ, der Druckabfällen gegenüber empfindlich ist, die im Mundstück 39 stattfinden, wenn ein Benutzer am Mundstück zieht (saugt). Der Aerosolerzeuger 23 ist vorzugsweise mit einer Schaltungsanordnung versehen, so dass die Pumpe 35, wenn ein Benutzer am Mundstück 39 zieht, der Röhre 25 Material in flüssiger Form zuführt und die Heizvorrichtung 27 von der Stromversorgung und der Pumpe 35 erhitzt wird.
Ein zur Verwendung in dem Aerosolerzeuger geeigneter zugbetätigter Sensor 37 kann die Form eines Siliziumsensors Modell 163PC01D35 haben, hergestellt vom MicroSwitch-Unternehmen der Honeywell, Inc., Freeport, Illinois, oder eines grundlegenden Sensorelements (Basic Sensor Element) SLP004D 0–4'' H₂O, hergestellt von SenSym Inc., Milpitas, Kalifornien. Andere bekannte strömungserfassende Vorrichtungen wie diejenigen, die Hitzdrahtanemometergrundsätze verwenden, gelten ebenfalls als für die Verwendung mit dem Aerosolerzeuger geeignet.
Das Mundstück 39 ist nahe dem offenen Ende 25 der Röhre 23 angeordnet und erleichtert das vollständige Mischen des verflüchtigten Materials mit kühlerer Umgebungsluft, so dass das verflüchtigte Material zu Teilchen kondensiert. Für Arzneimittelverabreichungsanwendungen ist das Mundstück 39 vorzugsweise so konstruiert, dass es wenigstens etwa 60 Liter Luft pro Minute ohne wesentlichen Widerstand durchlässt, wobei ein derartiger Durchfluss das normale Volumen des Atmungsvorgangs ist. Selbstverständlich kann das Mundstück 39, falls vorgesehen, zum Durchlassen von mehr oder weniger Luft gestaltet sein, je nach der vorgesehenen Anwendung des Aerosolerzeugers und anderen Faktoren, wie z.B. Verbraucherpräferenzen. Ein bevorzugtes Mundstück für einen in der Hand gehaltenen Asthma-Inhalator hat einen Durchmesser von etwa 25 mm (1 Zoll) und eine Länge zwischen 40 mm und 50 mm (1,5 und 2 Zoll), wobei das offene Ende 25 der Röhre 23 am Ende des Mundstücks zentriert ist.
Ein Aerosolerzeuger 121 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in 3 zu sehen. Die grundlegenden Komponenten des Aerosolerzeugers 121 sind im Wesentlichen die gleichen wie die Komponenten des in 1 gezeigten Aerosolerzeugers 21, wobei der in 3 gezeigte Aerosolerzeuger eine zur Zeit bevorzugte Baugruppe 135 zum Zuführen von flüssigem Material hat. Der Aerosolerzeuger 121 weist eine Kapillarröhre 123 mit einem offenen Ende 125, eine an einem Teil der Röhre 123 nahe dem offenen Ende angebrachte Heizvorrichtung 27 und eine Stromversorgung 129 zum Versorgen der Heizvorrichtung mit Strom auf.
Ein zweites Ende 131 der Röhre 123 verläuft zu einem Vorrat oder einer Quelle 133 von flüssigem Material, wie z.B. einem Zylinder einer Spritze, und das flüssige Material wird mittels einer Pumpe 135, wie z.B. einem Kolben einer Spritze, durch das zweite Ende 131 der Röhre zu ihr gefördert. Ein Mundstück 139 und ein zugbetätigter Sensor 137 (beide mit gestrichelten Linien dargestellt) können ebenfalls auf im wesentlichen die gleiche Weise wie oben bezüglich dem Aerosolerzeuger 23 besprochen bereitgestellt sein.
Die illustrierte Spritzenpumpe 141 einschließlich dem Zylinder 133 und dem Kolben 135 erleichtert das Fördern von flüssigem Material zur Röhre 123 mit einer gewünschten Förderleistung. Die Spritzenpumpe 141 ist vorzugsweise mit einer Vorrichtung 143 zum automatischen Bewegen des Kolbens 135 relativ zum Zylinder 133 versehen. Die Baugruppe 143 lässt nach Wunsch vorzugsweise ein schrittweises oder kontinuierliches Vorwärtsbewegen oder Zurückziehen des Kolbens 135 aus dem Zylinder 133 zu. Selbstverständlich kann der Kolben 135, falls erwünscht, alternativ auch von Hand drückbar sein.
Die Baugruppe 143 weist vorzugsweise eine Stange 145 auf, die wenigstens zum Teil mit einem Außengewinde versehen ist. Vorzugsweise ist die Stange 145 an einem Ende an einer Welle 147 eines Umkehrmotors 149, vorzugsweise eines Elektromotors, angebracht, so dass der Motorbetrieb das Drehen der Stange nach Wunsch axial im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn verursacht. Die Stange 145 ist vorzugsweise mittels einer Kupplung 151, die die axiale Bewegung der Stange relativ zur Welle, aber keine Drehbewegung der Stange relativ zur Welle zulässt, an der Welle 147 angebracht.
Ein Ende der Stange 145 ist an dem Kolben 135 angebracht. Die Stange 145 ist vorzugsweise mittels einer Lagerbaugruppe 153 am Kolben 135 angebracht, so dass die Drehung der Stange keine Drehung des Kolbens verursacht, die Stange kann aber auf Wunsch starr am Kolben angebracht sein. Der Außengewindeteil der Stange 145 verläuft durch eine mit Innengewinde versehene Öffnung 155 in einem Element 157, das einfach eine Mutter sein kann, die relativ zu dem Motor 149 und dem Zylinder 144 in ihrer Lage fixiert ist, die beide vorzugsweise ebenfalls in ihrer Lage fixiert sind.
Wenn der Motor 149 läuft, dreht vorzugsweise die Welle 147 die Stange 145 und die Stange dreht sich axial in der Öffnung 155 relativ zum fixierten Element 157. Während sich die Stange 145 in der Öffnung 155 axial dreht, wird das Ende der am Kolben 135 angebrachten Stange vorwärtsbewegt oder aus dem Zylinder 133 zurückgezogen, je nach dem Gewinde der Stange und der Öffnung und der Drehrichtung der Stange. Die Kupplung 151 lässt zu, dass sich die Stange 145 axial relativ zur Welle 147 bewegt. Vorzugsweise sind Sensoren (nicht abgebildet) bereitgestellt, um sicherzustellen, dass die Stange 145 nicht zu weit in den oder aus dem Zylinder 133 bewegt wird. Es versteht sich, dass eine Flüssigkeitszufuhrvorrichtung wie die oben beschriebene Spritzenpumpe 141 sich gut zum Fördern von Flüssigkeit mit einer Förderleistung von 1 Milligramm/Sekunde oder nach Bedarf mehr eignet und dass ein Aerosol kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 1 Milligramm/Sekunde oder mehr produziert werden kann, das als eine viel größere Ausgabemenge von Teilchen in mittleren Teilchen-Massendurchmessergrößen zwischen 0,2 und 2 Mikrometern gilt, als bei konventionellen Aerosol-Arzneimittelverabreichungssystemen erhältlich ist, sofern eine ausreichend leistungsstarke Heizvorrichtung 127 bereitgestellt ist.
Oft ist es erwünscht, den Kontakt der Flüssigkeit im Zylinder 133 mit Sauerstoff zu minimieren, z.B. um Kontamination oder Zersetzung zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist der Aerosolerzeuger 121 vorzugsweise mit einer Anordnung zum bequemen Nachfüllen des Zylinders 133 der Spritzenpumpe 141 versehen, wie z.B. einer Leitung 159 mit einem Ventil 161, das beim Zurückziehen des Kolbens 135 im Zylinder geöffnet werden kann, um Flüssigkeit aus einer anderen Vorratsquelle zu saugen. Ein weiteres Ventil 163 kann in der Röhre 123 bereitgestellt sein, um sicherzustellen, dass in den Aerosolerzeuger fließende Flüssigkeit in den Zylinder gefüllt wird und nicht versehentlich durch Ausfließen aus dem offenen Ende 125 der Röhre vergeudet wird. Falls erwünscht, kann ein Dreiwegeventil bereitgestellt sein, um alternativ den Fluss vom Zylinder 133 zur Röhre 123 und von der Leitung 159 zum Zylinder zuzulassen.
Außerdem oder als Alternative dazu können der Zylinder 133 und der Kolben 135 so konfiguriert sein, dass sie nach dem Leeren leicht ersetzt werden können, wie z.B. durch Bereitstellen entsprechender Anschlusselemente dort, wo das Ende des Zylinders auf das zweite Ende 131 der Röhre 123 trifft und wo die Stange 145 am Kolben angebracht ist. Ein neuer, vorzugsweise hermetisch abgedichteter Kolben 135 und Zylinder 133 können zum Ersetzen eines benutzten Kolbens und Zylinders bereitgestellt werden. Eine derartige Anordnung kann in Anwendungen wie handgehaltenen Inhalatoren und dergleichen besonders wünschenswert sein.
Der Aerosolerzeuger 121 kann ein Aerosol kontinuierlich erzeugen, z.B. durch kontinuierlichen Betrieb des Motors 149 und der Heizvorrichtung 127, so dass flüssiges Material der Röhre 123 kontinuierlich zugeführt wird und das zugeführte flüssige Material kontinuierlich zum Verflüchtigen gebracht wird. Außerdem oder als Alternative dazu kann der Aerosolgenerator diskontinuierlich ein Aerosol erzeugen, wie z.B. durch diskontinuierlichen Betrieb des Motors 149 und der Heizvorrichtung 127, so dass der Röhre 123 über eine Zeitspanne eine gewünschte Menge flüssigen Materials zugeführt wird und die Heizvorrichtung für eine ausreichende Zeitspanne betrieben wird, um die zugeführte Flüssigkeit sich verflüchtigen zu lassen, wobei der Motor und die Heizvorrichtung danach abgeschaltet werden. Diskontinuierlicher Betrieb in Arzneimittelverabreichungsanwendungen wird vorzugsweise durch Betätigung des Motors 149 und der Heizvorrichtung 127 durch den zugbetätigten Sensor 137 in Kombination mit einer entsprechenden Verbindungsschaltungsanordung erreicht. Selbstverständlich können auch alternative Betätigungsvorrichtungen, z.B. Druckknöpfe, verwendet werden.
Ein Aerosolerzeuger 221 gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in 4 zu sehen. Der Aerosolerzeuger 221 weist zwei oder mehr separate Aerosolerzeuger auf, die, in Kombination, im Wesentlichen die gleichen wie der oben beschriebene Aerosolerzeuger sein können. Die parallele Aerosolerzeugeranordnung erleichtert das Bilden eines Kombinationsaerosols, das gebildet wird, indem zwei oder mehr separat erzeugte Aerosols miteinander vermischt werden. Die parallele Aerosolerzeugeranordnung ist dann besonders nützlich, wenn erwünscht ist, dass ein Aerosol gebildet werden soll, das zwei oder mehr Materialien umfasst, die sich in flüssiger Form nicht gut mischen lassen.
Jeder Aerosolerzeuger weist vorzugsweise eine Kapillarröhre 223' bzw. 223'' auf, wobei jede Röhre ein offenes Ende 225' bzw. 225'' hat. Für jede Röhre 223' und 223'' ist vorzugsweise je eine Heizvorrichtung 227' bzw. 227'' bereitgestellt, obwohl es in einigen Anwendungen praktisch oder möglich sein kann, eine einzelne Heizvorrichtung zum Erhitzen beider Röhren bereitzustellen. Die Heizvorrichtungen werden von Stromversorgungen 229' bzw. 229'' mit Strom versorgt. Falls erwünscht, kann eine einzelne Stromversorgung zum Versorgen beider Heizvorrichtungen mit Strom verwendet werden.
Die Röhren 223' und 223'' sind jeweils an ihrem zweiten Ende 231' bzw. 231'' mit Quelle 233' bzw. 233'' eines ersten bzw. zweiten flüssigen Materials verbunden. Das erste und das zweite flüssige Material werden von Pumpen 235' bzw. 235'' in die Röhren 223' bzw. 223'' gefördert. Die Pumpen 235' und 235'' können die erste und die zweite Flüssigkeit mit der gleichen Förderleistung oder mit verschiedenen Förderleistungen, wie gewünscht oder notwendig, pumpen und können von separaten Antriebsmitteln oder von einem gemeinsamen Antriebsmittel angetrieben werden, wie z.B. durch die oben beschriebene automatische Bewegungsbaugruppe. Wenn das erste und das zweite Material in den Röhren 223' und 223'' von den Heizvorrichtungen 227' bzw. 227'' zur Verflüchtigung gebracht werden und sich aus den offenen Enden 225' bzw. 225'' der Röhren hinaus ausdehnen, werden das verflüchtigte erste und zweite Material in einer Mischkammer, wie z.B. einem Mundstück 239, miteinander vermischt und vermischen sich mit Umgebungsluft, so dass sie kondensieren und ein Aerosol bilden. Ein zugbetätigter Sensor 237 kann zum Betätigen von Komponenten wie der einen Stromversorgung oder den mehreren Stromversorgungen und dem einen Motor oder den mehreren Motoren zum Antreiben der Pumpen verwendet werden.
Wenn Flüssigkeiten bequem mischbar sind, kann es auch erwünscht sein, z.B. zwei oder mehr Flüssigkeiten in einer oder mehreren Röhre(n) oder einem Verteiler an einer Stelle zwischen einer Quelle 233' and 233''' der Flüssigkeiten und einem Teil der Röhre, der von der Heizvorrichtung erhitzt wird, zu kombinieren. Die Flüssigkeiten können der Röhre 223' durch separate Pumpen 235' bzw. 235''' mit der gleichen Förderleistung oder mit verschiedenen Förderleistungen, wie gewünscht oder notwendig, aus den Quellen 233' und 233''' zusammen zugeführt werden und die Pumpen können von separaten oder (einem) gemeinsamen Antriebsmittel(n) angetrieben werden. Die Heizvorrichtung 227' erhitzt die Röhre 223' auf eine Temperatur, die zum Verflüchtigenlassen der gemischten flüssigen Materialien ausreicht, wobei sich die verflüchtigten gemischten flüssigen Materialien aus dem offenen Ende 225' der Röhre hinaus ausdehnen und zum Bilden eines Kombinationsaerosols kondensieren. Falls erwünscht, kann das aus den vorgemischten Flüssigkeiten gebildete Kombinationsaerosol mit anderen Aerosolen kombiniert werden, um noch weitere Kombinationsaerosole zu bilden.
Die charakteristischen Eigenschaften des vom Aerosolerzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten Aerosols sind im Allgemeinen Funktionen verschiedener Parameter des Aerosolerzeugers und des dem Aerosolerzeuger zugeführten flüssigen Materials. Zum Beispiel ist es für Aerosole, die zur Inhalation bestimmt sind, erwünscht, dass sie ungefähr auf Körpertemperatur sind, wenn sie inhaliert werden, und die Teilchen des Aerosols einen mittleren Massendurchmesser von weniger als 2 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 Mikrometer und bevorzugt zwischen 0,5 und 1 Mikrometer haben.
Es wurde schon beobachtet, dass flüssige Materialien wie Propylenglykol und Glycerol zu Aerosolen mit mittleren Teilchen-Massendurchmessern und Temperaturen in den bevorzugten Bereichen gemacht werden können. Ohne uns durch die Theorie binden zu wollen, wird davon ausgegangen, dass die extrem kleinen mittleren Teilchen-Massendurchmesser des Aerosols gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise infolge der raschen Kühlung und Kondensation des verflüchtigten Materials, das aus der Heizröhre austritt, erzielt werden. Man erwartet zur Zeit, dass die Manipulation von Parametern des Aerosolerzeugers, wie z.B. des Innendurchmessers der Röhre, der Wärmeübertragungscharakteristik der Röhre, der Heizkapazität der Heizvorrichtung und der Förderleistung, mit der Material in flüssiger Form der Röhre zugeführt wird, Aerosoltemperatur und mittleren Massendurchmesser der Teilchen beeinflusst. Versuche mit anderen Materialien als Propylenglykol und Glycerol sind bisher zwar begrenzt, es wird aber erwartet, dass weitere Versuche an anderen Materialien in flüssiger Form, z.B. flüssige Arzneimittel und pulverförmige Arzneimittel, aufgelöst oder in Lösung suspendiert, z.B. Lösungen von Propylenglykol und Glycerol, einschließlich Materialien mit physikalischen Eigenschaften, die sich von denen von Propylenglykol und Glycerol unterscheiden, Ergebnisse erbringen werden, die analog zu denen von Propylenglykol sein werden.
Gewisse Komponenten in fester, d.h. pulverisierter, Form können mit einer gewünschten flüssigen Komponente gemischt werden, so dass die resultierende Lösung auf die oben beschriebene Weise zu einem Aerosol gemacht wird. Wenn die Feststoffkomponente von dem Typ ist, der in dem jeweiligen verwendeten flüssigen Material suspendiert bleibt, wird die Feststoffkomponente mit dem verflüchtigten Material aus dem offenen Ende der Röhre hinausgedrückt. Das resultierende Aerosol besteht aus Teilchen, die das Ergebnis der Kondensation des verflüchtigten Materials sind, und den Teilchen der Feststoffkomponente. Wenn bestimmte Typen von Feststoffkomponententeilchen in Lösung größer sind als die Teilchen, die das Ergebnis der Kondensation des verflüchtigten Materials sind, kann das resultierende Aerosol Teilchen der Feststoffkomponente aufweisen, die größer als die von der Kondensation des verflüchtigten Teils herrührenden Teilchen sind.
Im Folgenden wird nun ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf den in 4 gezeigten Aerosolerzeuger 221 beschrieben. Ein Material in flüssiger Form wird der Röhre 223', die das offene Ende 225' hat, zugeführt. Das der Röhre 223' zugeführte Material wird von der Heizvorrichtung 227' auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das zugeführte Material verflüchtigen zu lassen, so dass sich das verflüchtigte Material aus dem offenen Ende 225' der Röhre hinaus ausdehnt. Beim Vermischen mit der atmosphärischen Umgebungsluft kondensiert das verflüchtigte Material, vorzugsweise in einem Mundstück 239, und bildet das Aerosol.
Material kann der Röhre 223' diskontinuierlich zugeführt werden und das zugeführte Material kann diskontinuierlich auf eine Temperatur erhitzt werden, die zum Verflüchtigenlassen des Materials ausreicht, indem die Heizvorrichtung 227' und die Pumpe 235' diskontinuierlich betrieben werden. Der zugbetätigte Sensor 237 kann verwendet werden, um die Heizvorrichtung 227' und den Motor 245' zum Antreiben der Pumpe 235' diskontinuierlich zu betreiben, wenn ein Benutzer am Mundstück 239 zieht. Die Pumpe 235' und die Heizvorrichtung 227' können aber auch von Hand betätigt werden, z.B. durch eine Druckknopfanordnung und eine entsprechende Schaltungsanordnung. Des Weiteren wird man erkennen, dass die Pumpe 235' und die Heizvorrichtung 227' automatisch betätigt werden können. Zum Beispiel können die Pumpe 235' und die Heizvorrichtung 227' von einem Zeitschalter betätigt werden zur periodischen Gabe eines Arzneimittels in Aerosolform an einen Patienten an einem Beatmungsgerät. Die Pumpe 235' und die Heizvorrichtung 227' können ferner kontinuierlich betätigt werden zur kontinuierlichen Aerosolbildung.
Falls erwünscht, kann ein zweites Material in flüssiger Form aus einer. Quelle des zweiten Materials 233'' einer zweiten Röhre 223'' mit einem offenen Ende 225'' zugeführt werden. Das der zweiten Röhre 223'' zugeführte zweite Material wird von einer separaten Heizvorrichtung 227'' auf eine Temperatur erhitzt, die zum Verflüchtigenlassen des zugeführten zweiten Materials ausreicht, so dass das verflüchtigte zweite Material sich aus dem offenen Ende 225'' der zweiten Röhre hinaus ausdehnt. Falls erwünscht, kann das der zweiten Röhre 223'' zugeführte zweite Material von derselben Heizvorrichtung 227' erhitzt werden, die die erste Röhre 223' erhitzt. Das verflüchtigte erste Material und das verflüchtigte zweite Material, die sich aus den offenen Enden der Röhre 223' bzw. der zweiten Röhre 223'' hinaus ausdehnen, werden mit Umgebungsluft vermischt, so dass das verflüchtigte Material und das verflüchtigte zweite Material ein erstes bzw. zweites Aerosol bilden. Das erste und das zweite Aersol werden miteinander vermischt, um ein Kombinationsaerosol einschließlich des ersten und des zweiten Aerosols zu bilden. Das Vermischen des ersten und des zweiten verflüchtigten Materials miteinander und mit Luft zum Bilden des ersten und des zweiten Aerosols und des Kombinationsaerosols findet vorzugsweise in einer Mischkammer statt, die im Fall von Aerosolerzeugern für die Arzneimittelverabreichung vorzusweise das Mundstück 239 ist.
Zusätzlich oder als Alternative zum Mischen des ersten und des zweiten Aerosols wie oben beschrieben kann, falls erwünscht, ein drittes Material in flüssiger Form aus einer dritten Quelle 233''' von flüssigem Material zusammen mit dem ersten Material z.B. der Röhre 223' zugeführt werden. Das erste und das zweite der Röhre 223' zugeführte Material werden von der Heizvorrichtung 227' auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das erste Material und das zweite Material so verflüchtigen zu lassen, dass sich das verflüchtigte erste Material und zweite Material zusammen aus dem offenen Ende 225' der Röhre hinaus ausdehnen.
Feststoffteilchen können in dem aus der Materialquelle zugeführten Material in flüssiger Form in Lösung suspendiert sein. Wenn das Material in flüssiger Form einschließlich der suspendierten Feststoffteilchen von einer Heizvorrichtung erwärmt wird, werden die Feststoffteilchen während des Ausdehnens des verflüchtigten Materials aus dem offenen Ende der Röhre hinausgezwungen, so dass das Aerosol kondensierte Teilchen des Materials und die Feststoffteilchen aufweist. Die Feststoffteilchen, wenn in Lösung suspendiert, können einen größeren durchschnittlichen Durchmesser als die Teilchen des Materials in Aerosolform haben. Darüber hinaus können die Feststoffteilchen, wenn sie Teil des Aerosols bilden, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser als Teilchen des Materials in Aerosolform haben.
Man wird verstehen, dass Ausgestaltungen des Aerosolerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung ziemlich groß sein können, wie z.B. ein Tischgerät, aber auch miniaturisiert sein können, um in der Hand gehalten zu werden. Die Tatsache, dass der Aerosolerzeuger miniaturisiert werden kann, beruht weitgehend auf der äußerst effizienten Wärmeübertragung zwischen der Heizvorrichtung und der Röhre, die den Batteriebetrieb des Aerosolerzeugers mit geringen Energieanforderungen möglich macht.
Für den Zweck der Durchführung von Betriebseinsätzen in Verbindung mit unserem Aerosolerzeuger wurde eine Laboreinheit konstruiert, die die grundlegenden Elemente des Aerosolerzeugers enthielt, die aber modular aufgebaut war, so dass die diversen Komponenten nach dem Betrieb ausgetauscht werden konnten. Während der meisten Betriebseinsätze war es möglich, die Oberflächentemperatur der Heizvorrichtung und die eingespeiste Leistung zu messen. Der mittlere Massendurchmesser der Aerosolteilchen wurde unter Verwendung eines Kaskaden-Impaktors gemäß den Verfahren gemessen, die in den „Recommendations of the USP Advisory Panel an Aerosols an the General Chapters an Aerosols (601) and Uniformity of Dosage Units (905)", Pharmacopeial Forum, Vol. 20, Nr. 3, pp. 7477 et. seq. (Mai–Juni 1994), vorgeschrieben sind, und die Masse wurde gravimetrisch wie vom Impaktor gesammelt gemessen.
In den Beispielen, die folgen, wies der Aerosolerzeuger ein Fused-Silica-Kapillarröhrensegment auf, speziell deaktivierte Phenylmethyl-Kapillarvorsäulen für die Gaschromatographie, erhältlich von der Restek Corporation, Bellefonte, PA, das sorgfältig mit einem von der Kanthal Corp., Bethel, CT, erhältlichen Heizdraht mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm (0,008 Zoll), 43 Ω/m (13,1 Ohm pro Fuß), gekennzeichnet K-AF, umwickelt wurde, um eine 1,0 bis 1,5 cm lange Heizzone zu bilden. Der Draht wurde auf eine Weise gewickelt, die dichte, enge Wicklungen ergab, um eine gute Wärmeübertragung auf die Röhre zu gewährleisten. Die Spitze der Nadel einer 500-Mikroliter-Spritze, Modell 750N, erhältlich von Hamilton Company, Reno, NV, wurde abgeschnitten und glattgeschliffen, um ein stumpfes Ende zu erhalten. Das stumpfe Ende wurde unter Verwendung von herkömmlichen Gaschromatographie-Kapillarsäulenkleinteilen mit der Kapillarröhre verbunden. Um die beheizte Zone wurde zur Isolierung eine Keramik- oder Quarzröhre (Innendurchmesser von 6 mm (1/4 Zoll), mit Aussparungen für elektrische Anschlüsse, angebracht.
Der Spritzenköper wurde in eine programmierbare Spritzenpumpe, Modell 44, erhältlich von Harvard Apparatus, Inc., South Natick, MA, eingesetzt. Das Ende der Kapillarröhre wurde in einem Mundstück zentriert und gelagert, das zum Zusammenpassen mit der Ansaugöffnung bearbeitet worden war, welche mit einem MOUDI Kaskaden-Impaktor, Modell 100, erhältlich von MSP Corporation, Minneapolis, MN, gemäß den „Recommendations of the USP Advisory Panel an Aerosols an the General Chapters an Aerosols (601) and Uniformity of Dosage Units (905)", Pharmacopeial Forum, Vol. 20, Nr. 3, pp. 7477 et. seq. (Mai–Juni 1994), verbunden war.
Elektrische Verbindungen wurden von einer Dreifachausgangs-Gleichstromquelle, Modell TP3433A, hergestellt von Power Designs, Inc., Westburg, NY, zu den Heizdrahtleitern hergestellt und ein Mikrominiatur-Thermoelement mit unbelastetem Übergang wurde behutsam an eine der Heizspulen, etwa in der Mitte entlang der Heizzone, angesetzt. Computergesteuerte Festkörperschalter wurden verwendet, um den Start der Spritzenpumpe zeitlich präzise mit dem Anlegen der Spannung an den Heizdraht zu synchronisieren. Strom- und Temperaturmessungen wurden von einem Computer unter Verwendung von LAB TECH NOTEBOOK-Software, erhältlich von Laboratory Technologies, Wilmington, MA, und einer DT2801 E/A-Karte, erhältlich von Data Translation, Inc., Marlboro, MA, jede Zehntelsekunde durchgeführt.
Der Kaskaden-Impaktor wurde gemäß den Vorschriften des Herstellers betrieben. Alle Einsätze wurden mit einem Impaktor-Luftvolumenstrom von 30 Litern pro Minute und einer gesamten Aerosolproduktion von weniger als 100 mg durchgeführt. Wir fanden, dass eine Befüllung von 30 bis 40 mg im Impaktor ziemlich einheitliche Ergebnisse und weniger Verstopfungsprobleme ergab.
Während der folgenden Einsätze war es erwünscht, ausreichend Strom in die Heizvorrichtung einzuspeisen, um das Fluid in der Kapillarröhre zu erhitzen, so dass es seinen Siedepunkt erreichte und sich vor dem Verlassen der Röhre verflüchtigte. Ferner war erwünscht, den Dampf ausreichend zu erhitzen, um Kondensation am Ausgang der Kapillarröhre zu vermeiden. Es gibt Verluste an die benachbarte Umgebung, die in der Leistungsgleichung zu berücksichtigen sind, und diese Verluste sind geräteabhängig.
In der Praxis, wobei das jeweilige Aerosol erzeugende Gerät während der folgenden Einsätze verwendet wurde, wurde das Gerät mehrmals betätigt, um die zum Halten der Heizvorrichtung auf einer spezifischen Temperatur erforderliche Leistung zu ermitteln, um die Verluste an die Umgebung zu ermitteln. Um eine grobe Schätzung der gesamten benötigten Leistung zu erhalten, wurde die theoretische Menge der zum Heizen und Verflüchtigenlassen erforderlichen Energie zur Verlustleistung addiert. Mehrere Probeläufe wurden durchgeführt, um den das Rohr verlassenden Dampf und die Aerosolbildung in Sichtprüfungen zu beobachten. Wenn keine Kondensation an der Kapillare gesehen wurde, dann wurde die Leistung abwärtsgeregelt, bis Kondensation stattfand, wonach die zugeführte Leistung ausreichend erhöht wurde, um das Gerät knapp über der Kondensationsschwelle zu betreiben. Es wird erwogen, dass man zahlreiche Verfeinerungen an kommerziellen Aerosol erzeugenden Geräten und der Art und Weise, auf die Leistungspegel in derartigen Geräten eingestellt werden, durchführen wird.
Die folgenden Beispiele reflektieren verschiedene Einsätze, die mit dem Aerosolerzeuger durchgeführt wurden, der wie oben beschrieben eingerichtet war und betrieben wurde:
BEISPIEL I

Eine Kapillarsäule mit einem Innendurchmesser von 0,1 mm wurde mit 11,5 cm Heizdraht umwickelt, um eine Heizzone von 1,0 cm zu bilden, wobei 2,0 cm Draht an jedem Ende als Leiter für elektrische Anschlüsse stehengelassen wurde. Etwa 0,5 cm der Säule wurde an einem Ende unumwickelt belassen, um die Verbindung mit der Spritzennadel zu ermöglichen, und am entgegengesetzten Ende wurde etwa 0,3 cm unumwickelt belassen. Propylenglykol wurde in die Spritze aufgezogen und die Einheit wurde wie oben beschrieben zusammengebaut. Die Spritzenpumpe wurde so eingestellt, dass sie 30 mg Fluid mit einer Förderleistung von 1,5075 mg/s förderte. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Einsätze. Tabelle I

Einsatz Nr.	Zuführungsdurchsatz (mg/s)	Leistung (W)	Temp. (Celsius)	Massenrückgewinnung in %	Mittlerer Teilchen-Massendurchmesser (Mikrometer)
1	1,5075	2,92	289	66,1	0,56
2	1,5075	2,96	212	66,3	0,60
3	1,5075	3,03	278	60,0	0,62
4	1,5075	2,96	223	68,4	0,56
6	1,5075	4,21	384	40,7	0,91
7	1,5075	4,24	385	51,4	0,99
8	1,5075	4,37	393	49,6	1,10
9	1,5075	4,37	389	56,0	0,86
10	1,5075	3,60	355	58,9	0,61
11	1,5075	3,71	358	63,7	0,62
12	1,5075	3,49	348	47,5	0,67
13	1,5075	2,28	260	20,8	1,42
16	1,5075	2,27	248	22,7	1,22
22	1,5075	3,17	318	44,3	0,55

In den Einsätzen der Nummern 6, 7, 8 und 9 wurde der Heizvorrichtung etwas zu viel Leistung zugeführt und in den Versuchen 13 und 16 wurde der Heizvorrichtung geringfügig zu wenig Leistung zugeführt. 5 zeigt die Wirkungen der Leistung auf den mittleren Teilchen-Massendurchmesser des Aerosols.
BEISPIEL II

Diese Reihe von Einsätzen war mit denen von BEISPIEL I identisch, außer dass der mittlere Teilchen-Massendurchmesser im Verhältnis zu Änderungen des Zuführungsdurchsatzes gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle II dargestellt. Tabelle II

Einsatz Nr.	Zuführungsdurchsatz (mg/s)	Leistung (W)	Temp. (Celsius)	Massenrückgewinnung in %	Mittlerer Teilchen-Massendurchmesser (Mikrometer)
17	3,0151	4,74	335	25,4	0,57
18	3,0151	5,12	395	29,6	0,53
19	3,0151	5,05	427	16,8	0,90
20	0,7546	1,92	271	35,5	1,11
21	0,7546	2,07	292	40,4	0,82

BEISPIEL III
In BEISPIEL III wurde die gleiche Konfiguration verwendet wie in BEISPIEL I und BEISPIEL II, außer dass als das Fluid Glycerin anstelle von Propylenglykol verwendet wurde.

Beachten, dass zwei separate Zuführungsdurchsätze eingesetzt wurden und die in Tabelle III gezeigten Ergebnisse einen kleineren mittleren Teilchen-Massendurchmesser für Glycerin als für Propylenglykol anzeigen. Tabelle III

Einsatz Nr.	Zuführungsdurchsatz (mg/s)	Leistung (W)	Temp. (Celsius)	Massenrückgewinnung in %	Mittlerer Teilchen-Massendurchmesser (Mikrometer)
23	1,8352	4,68	370	78,0	0,50
24	1,8352	4,56	347	69,7	0,60
25	3,6704	8,07	469	57,4	0,37

BEISPIEL IV
Ein Durchgang wurde durchgeführt, um die Auswirkungen des Hinzufügens einer Komponente mit höherem Siedepunkt zu einer Komponente mit niedrigerem Siedepunkt zu ermitteln. Für diesen Versuch wurde als das Fluid eine Lösung mit einem Massenanteil von 5 % Glycerin in Propylenglykol gewählt. Das Gerät war das gleiche wie das für die vorhergehenden Beispiele verwendete.

Versuch 10 wurde mit reinem Propylenglykol durchgeführt und ist für Vergleichszwecke dargestellt. Den niedrigeren mittleren Teilchen-Massendurchmesser für das Gemisch beachten. Tabelle IV

Einsatz Nr.	Zuführungsdurchsatz (mg/s)	Leistung (W)	Temp. (Celsius)	Massenrückgewinnung in %	Mittlerer Teilchen-Massendurchmesser (Mikrometer)
26 (5 % Glycerin)	1,5075	3,64	318	48,1	0,35
10 (PG)	1,5075	3,60	355	58,9	0,61

BEISPIEL V

Für diese Reihe von Einsätzen wurde eine neue Konfiguration aufgebaut. Das Kapillarröhrensegment war eine Röhre mit einem Innendurchmesser von 0,05 mm anstelle der Röhre mit 0,1 mm Innendurchmesser. Als Fluid wurde nur Propylenglykol verwendet. Alle anderen Vorgänge blieben die gleichen wie in den vorhergehenden BEISPIELEN. Tabelle V zeigt die gesamte Reihe von Einsätzen, die mit der Röhre mit 0,05 mm Innendurchmesser durchgeführt wurden. Wie im Fall der 0,1-mm-Röhre wurde der Zuführungsdurchsatz in der Bemühung variiert, den mittleren Teilchen-Massendurchmesser auf den kleinsten Durchmesser zu optimieren. Tabelle V

Einsatz Nr.	Zuführungsdurchsatz (mg/s)	Leistung (W)	Temp. (Celsius)	Massenrückgewinnung in %	Mittlerer Teilchen-Massendurchmesser (Mikrometer)
27	1,5075	2,75	419	34,81	0,56
28	1,5075	2,09	351	22,9	1,98
30	0,7529	2,43	387	48,9	0,64
31	0,7529	2,40	393	34,2	0,67
32	0,7529	2,11	355	28,0	0,63
33	0,3782	1,24	282	25,9	2,63
34	03,782	1,70	380	60,2	1,58
35	0,3782	2,13	462	25,9	1,74
36	0,3782	2,16	460	36,7	1,63
37	0,3782	2,22	460	59,0	1,36
38	0,7546	1,93	309	30,5	0,90
39	0,7546	2,39	344	34,6	0,64
40	1,5075	3,23	355	23,8	1,38
41	1,5075	3,78	366	54,3	0,50
42	1,5075	3,79	362	57,7	0,49

BEISPIEL VI

Eine Röhre mit einem Innendurchmesser von 0,53 mm wurde wie im Gerätekonfigurationsabschnitt konfiguriert und Einsätze 44 und 45 wurden durchgeführt. Die Standardheizlänge von 1,25 cm schien nicht auszureichen, um eine gute Wärmeübertragung ohne zu hohe Wandtemperaturen zu bewirken. Oberflächentemperaturen für diese Einsätze wurden nicht gemessen, da sie außerhalb des 500-Grad-Celsius-Bereichs der von uns verwendeten Ausrüstung lagen. Mit der Röhre mit einem Innendurchmesser von 0,53 mm wurde eine neue Konfiguration hergestellt, bei der die beheizte Zone auf 4,0 cm verlängert wurde, und die Einsätze 46 bis 48 wurden durchgeführt. In allen Fällen wurde ein Aerosol gebildet, das aber von sehr großen Flüssigkeitstropfen begleitet war, die in langen Strömen aus der Röhre ausgestoßen wurden. Tabelle VI zeigt die Ergebnisse. Tabelle VI

Eisatz Nr.	Zuführungsdurchsatz (mg/s)	Leistung (W)	Massenrückgewinnung in %	Mittlerer Teilchen-Massendurchmesser (Mikrometer)
44	7,9952	12,04	0,93	1,52
45	1,5075	4,22	24,85	4,24
46	7,9952	4,80	12,55	1,62
47	7,9952	6,02	21,95	1,76
48	7,9952	13,5	11,30	1,54

Die mit unserem Aerosolerzeuger durchgeführten Einsätze zeigen, dass die Konfigurationen mit der Röhre mit 0,05 mm Innendurchmesser und der 0,53-mm-Röhre, BEISPIELE V bzw. VI, funktionsfähig sind. Von einem praktischen Standpunkt betrachtet, scheinen Röhren mit kleinerem Durchmesser aber hohe Drücke zu benötigen, um das Fluid zu bewegen, und verstopfen und brechen gern. Röhren mit größerem Innendurchmesser weisen Wärmeübertragungsschwierigkeiten auf, die höhere Oberflächentemperaturen und/oder äußerst lange Heizzonen benötigen, um gute Ergebnisse zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung illustriert und beschrieben, man erkennt aber, dass Variationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von der in den Ansprüchen dargelegten Erfindung abzuweichen.

Claims

Aerosolerzeuger (21) (121) (221), der Folgendes umfasst: a) eine Kapillare (23) (123) (223) mit einem ersten, offenen Ende (25) (125) (225) und einem stromaufwärts angeordneten zweiten Ende (31) (131) (231), wobei das zweite Ende ausgeführt ist, um mit einer Quelle von in Aerosolform zu vernebelndem flüssigem Material in Fluidkommunikation zu sein; b) einen Heizwiderstand (27) (127) (227) zum Erwärmen und Verflüchtigenlassen eines dem zweiten Ende (31) (131) (231) der Kapillare (23) (123) (223) zugeführten flüssigen Materials, so dass verflüchtigtes Material das offene Ende (25) (125) (225) der Kapillare verlässt und sich mit Umgebungsluft vermischt, um ein Aerosol zu bilden; und c) einen Sensor zum Erfassen eines Aerosolzufuhrbedarfs, der betätigt werden kann, um eine Stromquelle zum Zuführen von Strom zum Heizwiderstand (27) (127) (227) zu veranlassen.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 1, bei dem der Sensor ein zugbetätigter Sensor ist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Sensor Teil eines Mundstücks (39) (139) (239) nahe dem offenen Ende (25) (125) (225) der Kapillare (23) (123) (223) ist, so dass der Aerosolerzeuger zum Erzeugen von Aerosol veranlasst wird, wenn ein Benutzer am Mundstück zieht.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 3, bei dem das Mundstück (39) (139) (239) einen Luftstrom von wenigstens 60 Litern pro Minute mit im Wesentlichen keinem Widerstand zulässt.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kapillare einen Innendurchmesser zwischen 0,05 mm und 0,53 mm hat.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 5, bei dem die Kapillare (23) (123) (223) einen Innendurchmesser von etwa 0,1 mm hat.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Zufuhr von in Aerosolform zu vernebelndem flüssigem Material zum zweiten Ende (31) (131) (231) der Kapillare (23) (123) (223).
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 7, bei dem das flüssige Material Propylenglykol aufweist und der mittlere Massendurchmesser der Teilchen des vom Aerosolerzeuger erzeugten Aerosols 2 μm oder weniger beträgt.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 8, bei dem der mittlere Massendurchmesser der Teilchen des vom Aerosolerzeuger erzeugten Aerosols zwischen 0,2 μm und 2 μm beträgt.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der mittlere Massendurchmesser der Teilchen des vom Aerosolerzeuger erzeugten Aerosols zwischen 0,5 μm und 1 μm beträgt.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kapillare (23) (123) (223) ein Teil einer Fused-Silica-Kapillar-(23) (123) (223)-Säule ist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Kapillare (23) (123) (223) eine Aluminiumsilikatkeramikkapillare (23) (123) (223) ist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Heizvorrichtung (27) (127) (227) ein Nickel-Chrom-Heizelement ist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Heizwiderstand (27) (127) (227) mit einer Gleichstromversorgung (29) (129) (229) verbunden ist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Flüssigmaterialzufuhrvorrichtung (33) (135) (141) (235) aufweist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 15, bei dem die Flüssigmaterialzufuhrvorrichtung (33) (135) (141) (235) der Kapillare (23) (123) (223) Material mit einem Durchsatz von mehr als 1 mg/s zuführt.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Flüssigmaterialzufuhrvorrichtung eine Pumpe (33) (135) (235) aufweist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 17, bei dem die Pumpe (135) (235) eine Spritze (133) (233) aufweist, wobei die Spritze (133) (233) einen Kolben und einen Kolbenzylinder und ein Mittel zum Bewegen des Kolbens im Kolbenzylinder aufweist.
Aerosolerzeuger (121) (221) nach Anspruch 18, bei dem das Mittel zum Bewegen ein Mittel zum Bewegen des Kolbens mit einer gewünschten Geschwindigkeit im Kolbenzylinder aufweist.
Aerosolerzeuger (121) (221) nach Anspruch 19, bei dem das Mittel zum Bewegen einen am Kolben angebrachten Gewindeschaft, ein Mittel (149) (249) zum Drehen des Schaftes (145) und ein festes Element mit Innengewinde (157), durch das der Schaft (145) verläuft, aufweist, wobei die Drehung des Schaftes (145) relativ zum mit Innengewinde versehenen Element (157) das Bewegen des Kolbens im Kolbenzylinder bewirkt.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem die Flüssigmaterialzufuhrvorrichtung (33) (135) (141) (235) einen Materialspeicher aufweist.
Aerosolerzeuger (21) (121) (221) nach Anspruch 21, bei dem der Speicher dicht von der Außenatmosphäre abgeschlossen ist.
Aerosolerzeuger (221) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, ferner umfassend ein Mittel zum Zuführen eines weiteren Materials in flüssiger Form zum zweiten Ende (231') der ersten Kapillare (223), so dass das erste und die genannten anderen Materialien zusammen dem zweiten Ende (231') der ersten (223') Kapillare zugeführt werden, wobei die Heizvorrichtung (229') zum Erwärmen der ersten Kapillare (223') die Aufgabe hat, die erste Kapillare (223') auf eine Temperatur zu erwärmen, die ausreicht, um sowohl das erste als auch die genannten anderen Materialien verflüchtigen zu lassen, so dass das/die verflüchtigte(n) erste und genannten anderen Materialien sich aus dem offenen Ende (225') der ersten Kapillare (223') hinaus ausdehnen und sich mit der Umgebungsluft vermischen, um ein Kombinationsaerosol zu bilden.
Aerosolerzeuger (221) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zweite Kapillare (223'') mit einem ersten offenen Ende (225'') und einem zweiten Ende (231''), ein Mittel (235'') zum Zuführen eines zweiten Materials in flüssiger Form durch das zweite Ende (231'') der zweiten Kapillare (223'') zur zweiten Kapillare (223''), eine Heizvorrichtung (229''), die die Aufgabe hat, die zweite Kapillare (223'') auf eine Temperatur zu erwärmen, die ausreicht, um das zweite Material verflüchtigen zu lassen, so dass das verflüchtigte zweite Material sich aus dem offenen Ende (225'') der zweiten Kapillare (223'') hinaus ausdehnt, und ein Mittel (239) zum Vermischen des verflüchtigten Materials und des verflüchtigten zweiten Materials zusammen mit Umgebungsluft, so dass das verflüchtigte erste Material und das verflüchtigte zweite Material ein erstes bzw. ein zweites Aerosol bilden, wobei das erste und das zweite Aerosol miteinander in der Mischvorrichtung (239) vermischt werden, um ein Kombinationsaerosol einschließlich des ersten und des zweiten Aerosols zu bilden.
Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols nach Bedarf eines Benutzers, das Folgendes umfasst: a) Bereitstellen eines Aerosolerzeugers nach einem der vorhergehenden Ansprüche; b) Zuführen eines flüssigen Materials zum zweiten Ende der Kapillare des Aerosolerzeugers; c) Erfassen des Bedarfs für die Abgabe von Aerosol und d) Versorgen des Heizwiderstands des Aerosolerzeugers als Reaktion auf einen erfassten Bedarf für die Abgabe von Aerosol mit ausreichend Strom zum Erwärmen und Verflüchtigenlassen des flüssigen Materials in der genannten Kapillare, so dass das verflüchtigte Material das erste, offene Ende der genannten Kapillare verlässt und sich mit Umgebungsluft vermischt, um ein Aerosol zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem der Bedarf für die Abgabe von Aerosol durch Erfassen eines Zugs seitens eines Benutzers erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Erfassen eines Zugs seitens eines Benutzers durch einen zugbetätigten Sensor erreicht wird, der sich in einem Mundstück befindet, das nahe dem offenen Ende der genannten Kapillare angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25, 26 und 27, bei dem das Material mit einem Durchsatz von mehr als 1 mg/s zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, bei dem das zugeführte Material mit einem Durchsatz von mehr als 1 mg/s verflüchtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, bei dem das flüssige Material Propylenglykol aufweist und das Aerosol einen mittleren Teilchen-Massendurchmesser von weniger als 2 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 30, bei dem das Aerosol einen mittleren Teilchen-Massendurchmesser zwischen 0,2 μm und 2 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, bei dem das Aerosol einen mittleren Teilchen-Massendurchmesser zwischen 0,5 μm und 1 μm hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 32, umfassend Bereitstellen eines Aerosolerzeugers nach Anspruch 24 und ferner umfassend: Zuführen eines zweiten Materials in flüssiger Form zur zweiten Kapillare des Aerosolerzeugers; Erwärmen des zur genannten zweiten Kapillare zugeführten zweiten Materials auf eine Temperatur, die ausreicht, um das zweite Material verflüchtigen zu lassen, so dass das verflüchtigte zweite Material sich aus dem offenen Ende der genannten zweiten Kapillare hinaus ausdehnt; und Mischen des verflüchtigten ersten Materials und des verflüchtigen zweiten Materials, die sich aus den offenen Enden der genannten ersten Kapillare bzw. der genannten zweiten Kapillare hinaus ausdehnen, zusammen mit Umgebungsluft, so dass das verflüchtigte erste Material und das verflüchtigte zweite Material ein erstes bzw. ein zweites Aerosol bilden, wobei das erste und das zweite Aerosol miteinander vermischt werden, um ein Kombinationsaerosol einschließlich des ersten und des zweiten Aerosols zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 33, bei dem das erste Material zwei oder mehr miteinander vermischte Komponenten aufweist, bevor die Verflüchtigung des Materials erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 34, ferner umfassend: Zuführen eines weiteren Materials in flüssiger Form zusammen mit dem ersten Material zu der genannten ersten Kapillare; Erwärmen des der genannten ersten Kapillare zugeführten ersten Materials und genannten weiteren Materials auf eine Temperatur, die ausreicht, um das erste Material und das genannte weitere Material verflüchtigen zu lassen, so dass das verflüchtige erste Material und das verflüchtigte genannte weitere Material sich zusammen aus dem offenen Ende der genannten Kapillare hinaus ausdehnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, bei dem Feststoffeilchen in Lösung im Material suspendiert sind, wobei die Feststoffteilchen beim Ausdehnen des verflüchtigten Materials aus dem offenen Ende der genannten ersten Kapillare hinausforciert werden, so dass das Aerosol kondensierte Teilchen des Materials und die Feststoffteilchen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem die Feststoffteilchen, wenn sie in Lösung suspendiert sind, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser haben als Teilchen des Materials in Aerosolform.
Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, bei dem die Feststoffteilchen, wenn sie Teil des Aerosols bilden, einen größeren durchschnittlichen Durchmesser haben als Teilchen des Materials in Aerosolform.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 38, bei dem der Verflüchtigungsdurchsatz des flüssigen Materials in der Kapillare im Wesentlichen gleich dem Durchsatz der Zufuhr von flüssigem Material zum zweiten Ende der Kapillare ist.