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Die Erfindung betrifft eine Aerosol-Dispersionseinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 4.
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Nach dem Stand der Technik sind zahlreiche Inhalationsvorrichtungen bekannt, beispielweise aus
DE 10 2013 214 601 B3 ,
EP 1 698 399 A1 ,
EP 1 792 660 A1 oder
EP 2 964 296 B1 . Solche bekannten Inhalationseinrichtungen dienen dem Zweck, Flüssigkeit zu vernebeln, so dass diese durch Einatmen in die Lunge einer Person gelangen kann.
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Bekannte Inhalationseinrichtungen sind meist entweder sehr einfach aufgebaut, indem sie fast nur eine mit dem Tank zur Lagerung des Verbrauchsstoffs verbundene Atemmaske zur Verfügung stellen, wobei der Tank für jede Anwendung neu zu befüllen ist. Alternativ hierzu sind solche Inhalationseinrichtungen eher komplex aufgebaut und zum Teil mit einer Stromversorgung versehen, um die Vernebelung des Verbrauchsstoffs zu gewährleisten.
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Aus dem Bereich der elektrischen Zigaretten sind ebenfalls Inhalationsvorrichtungen bekannt. Elektrische Zigaretten (auch E-Zigaretten oder elektronische Zigaretten genannt) sind üblicherweise elektrisch beheizte Geräte zur Verdampfung eines Verbrauchsstoffs, insbesondere einer aromatisierten Flüssigkeit (auch Liquid genannt). Meist bestehen diese Geräte aus einem Tank, einem Verdampfer und einem Akkuträger. Bei den Tanksystemen unterscheidet man zwischen Cartomizern, Tröpflern, Clearomizern und Kartuschen. Beim Cartomizer ist die Heizwendel von einem als Flüssigkeitsspeicher dienenden Vliesstoff oder Watte umgeben. Ein Tröpfler ist technisch gesehen ein Cartomizer mit sehr geringem Aufnahmevolumen. Der Verbrauchsstoff wird hier vom Benutzer direkt auf die Dochte getropft, die zugleich als Flüssigkeitsspeicher dienen und muss nach wenigen Zügen erneut durch den Benutzer aufgebracht werden. Ein Clearomizer besteht aus einem Tank, in dem sich das Liquid frei vom Trägermaterial und abgekapselt vom Verdampfer befindet.
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Diese genannten Systeme für elektrische Zigaretten haben alle gemeinsam, dass der Benutzer regelmäßig neuen Verbrauchsstoff nachfüllen muss.
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Bei Kartuschensystemen werden mit Liquid gefüllte Kartuschen in die E-Zigarette eingelegt.
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Die Verdampfungseinheit dient zum Verdampfen des Liquids. In der Regel findet in einem E-Zigaretten-Verdampfer kein Verbrennungsprozess statt, sondern eine Flüssigkeit gelangt insbesondere durch die Kapillarwirkung eines Dochtes von einem Tank zu einer Verdampfungseinheit, die meist als Heizwendel ausgebildet ist. Sobald der Benutzer durch Inhalieren einen Unterdruck innerhalb des Verdampfers erzeugt, wird die Verdampfungseinheit von einem Luftstrom umflossen und das entstandene Aerosol durch die Sogwirkung vom Benutzer eingeatmet. Die Energieversorgung der Verdampfungseinheit erfolgt in der Regel über einen mit Akkus oder Batterien bestückten Akkuträger. Im Stand der Technik sind verschiedene Schnittstellen zur Verbindung eines Akkuträgers mit einem Verdampfer bekannt.
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Verdampfer der eingangs erwähnten Art sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
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Ein wesentlicher Nachteil dieser vorbekannten Verdampfer besteht insbesondere darin, dass nach dem Inhalieren beim Ausatmen die Umgebung mit Restmengen des verdampften Liquids belastet wird. Weiterhin nachteilig ist die Verwendung von Akkus oder Batterien zum Betreiben dieser E-Zigaretten, durch deren Einsatz es bislang teilweise bereits zu Unfällen mit gravierenden gesundheitlichen Schäden von Benutzern dieser E-Zigaretten gekommen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aerosol-Dispersionseinrichtung insbesondere in Form einer Inhalationseinheit bzw. Aerosol-Zigarette in der Art zu schaffen, welche ein mechanisches Zerstäuben eines Verbrauchsstoffs bzw. eines Liquids ohne die Bereitsstellung einer Energieversorgung mittels Akkus oder Batterien und gleichzeitig eine Einstellbarkeit der Intensität in Bezug auf das Austragen eines fein dispergierten Aerosols ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Aerosol-Dispersionseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und von Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine erfindungsgemäße Aerosol-Dispersionseinrichtung umfasst einen Druckbehälter mit darin unter Druck aufgenommenen Verbrauchsstoff, wobei der Druckbehälter ein Verbindungsstück aufweist, das zum Freisetzen des Verbrauchsstoffs betätigt werden kann, ein Mundstück, ein Düsenelement mit Düsenbohrungen, die eine Fluidverbindung zwischen dem Mundstück und dem Verbindungsstück des Druckbehälters bilden, wobei das Mundstück derart angeordnet ist, dass sich ein Saugkanal mit dem Düsenelement bildet, und Betätigungsmittel, durch die eine Wechselwirkung mit dem Verbindungsstück des Druckbehälters realisiert werden kann, um dadurch ein Ventil des Druckbehälters zu öffnen, so dass in dem Druckbehälter enthaltener Verbrauchsstoff in Folge des inneren Systemdrucks des Druckbehälters durch die Düsenbohrungen mechanisch vernebelt wird und anschließend in den Saugkanal hineingelangt. Das Düsenelement ist derart in der Aerosol-Dispersionseinrichtung angeordnet bzw. aufgenommen, dass es ausgetauscht werden kann und somit austauschbar ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, der eine eigenständige Bedeutung zukommt, ist eine Aerosol-Dispersionseinrichtung für die Verwendung eines Verbrauchsstoffs mit einem Druckbehälter, in dem der Verbrauchsstoff unter Druck aufgenommen ist, vorgesehen. Diese Aerosol-Dispersionseinrichtung umfasst einen Aufnahmekörper mit einem Aufnahmeraum, in den ein Druckbehälter mit darin enthaltenem Verbrauchsstoff einsetzbar ist, wobei der Druckbehälter ein Verbindungsstück aufweist, der zum Freisetzen des Verbrauchsstoffs betätigbar ist, ein Mundstück, das an dem Aufnahmekörper insbesondere durch Einstecken anbringbar ist, ein Kupplungselement, das zwischen dem Mundstück und dem Aufnahmeraum angeordnet werden kann, ein Düsenelement mit Düsenbohrungen, die eine erste Fluidverbindung zwischen dem Mundstück und dem Verbindungsstück des Druckbehälters bilden, wobei das Mundstück derart an dem Aufnahmekörper angeordnet ist, dass sich ein Saugkanal mit dem Düsenelement bildet, und Betätigungsmittel, durch die das Kupplungselement in Wechselwirkung mit dem Verbindungsstück des Druckbehälters bringbar ist, um dadurch ein Ventil des Druckbehälters zu öffnen, so dass in dem Druckbehälter enthaltener Verbrauchsstoff in Folge des inneren Systemdrucks des Druckbehälters durch die Düsenbohrungen an einer dem Aufnahmeraum entgegengesetzten Seite des Düsenelements mechanisch vernebelt wird und anschließend in den Saugkanal hineingelangt. Das Düsenelement ist derart in der Aerosol-Dispersionseinrichtung angeordnet bzw. aufgenommen, dass es ausgetauscht werden kann und somit austauschbar ist.
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Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann das Düsenelement in dem Kupplungselement aufgenommen bzw. eingesetzt sein. Für diesen Fall erfolgt ein Austauschen des Düsenelements in einfacher Weise durch ein Auswechseln des Kupplungselements. Anders ausgedrückt, können hierbei das Kupplungselement und das darin eingesetzte Düsenelement gemeinsam ausgetauscht werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Aerosol-Dispersionseinrichtung wird erreicht, dass ein Düsenelement, das mit einem Druckbehälter (z.B. Aerosoldose) in Fluidverbindung steht, den Verbrauchsstoff unter hohem Druck so durch feinste Öffnungen in dem Düsenelement mechanisch hindurchpresst, dass ein disperses Spray erzeugt wird. Ein solches Aerosol kann beispielsweise inhaliert werden und beim Einatmen vom Körper eines Benutzers aufgenommen werden, so dass beim anschließenden Ausatmen die Umgebung durch den Verbrauchsstoff nicht mehr belastet wird.
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Mit Hilfe einer Aerosol-Dispersionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird eine einfache transportable Aerosol-Inhalationseinheit insbesondere für Flüssigkeiten geschaffen, die für alle Anwendungen der oben genannten unterschiedlichen Inhalationsvorrichtungen geeignet ist. Hierbei wird der Verbrauchsstoff, welcher sich in einer Aerosoldose befindet, als Inhalat in feinste Tröpfchen mechanisch so zerstäubt, dass nach dem Einatmen beim Ausatmen keine Belastung für die Umwelt und die Mitmenschen durch den Verbrauchsstoff verursacht und eine Bildung von Flüssigkeitsansammlungen auf der äußeren Düsenoberfläche verhindert wird. Insbesondere bei nikotinhaltigen Verbrauchsstoffen kann damit ein Passivrauchen verhindert werden.
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Vorzugsweise sind die Düsenbohrungen des Düsenelements derart beschaffen, dass der Verbrauchsstoff nach Deaktivierung der Aerosol-Inhalationseinheit nicht mehr aus der Düse zur Bildung von Flüssigkeitsansammlungen austreten kann.
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Zweckmäßigerweise können die Düsenbohrungen in dem Düsenelement einen Durchmesser von 1-5 µm und eine Bohrungslänge von 700nm-50µm aufweisen.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die Menge und/ oder die Intensität, mit der der Verbrauchsstoff nach dem Austreten aus dem Druckbehälter durch das Düsenelement hindurchtritt und hierdurch vernebelt wird, durch die Menge und/oder die Beschaffenheit der Düsenbohrungen beeinflusst werden kann. Die Abgabemenge in Bezug auf den vernebelten Verbrauchsstoff wird maßgeblich durch eine veränderte Anzahl von Düsenbohrungen beeinflusst, die in dem Düsenelement ausgebildet sind. Mutatis mutandis gilt dies auch für den Grad bzw. für die Intensität der Vernebelung des Verbrauchsstoffs, was durch die Ausgestaltung der Düsenbohrungen in Bezug auf deren Durchmesser und/oder Bohrungslänge beeinflusst wird. Dies bedeutet, dass ein entsprechendes Düsenelement mit Düsenbohrungen, die insbesondere in einer vorbestimmten Anzahl, mit einem vorbestimmten Durchmesser und/oder mit einer vorbestimmten Bohrungslänge vorgesehen sind, vor der Inbetriebnahme der Aerosol-Dosierungseinrichtung darin eingesetzt werden kann, was durch die Austauschbarkeit des Düsenelements gewährleistet wird.
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Die vorstehend erläuterte Austauschbarkeit des Düsenelements kann nicht nur zur Anpassung an den gewünschten bzw. geplanten Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Aerosol-Dispersionseinrichtung erfolgen, sondern - nach praktischen Gesichtspunkten - auch dann, falls die Düsenbohrungen eines zuvor verwendeten Düsenelements in Folge eines häufigen Gebrauchs verstopft und/oder verschmutzt sein sollten. Hier schafft dann der Einsatz eines „frischen“ Düsenelements eine wirkungsvolle Abhilfe.
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An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass „Dispersionseinrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung betrifft, mit der ein gezieltes Austragen bzw. Freisetzen (= feine Verteilung) eines vernebelten Verbrauchsstoffs bzw. Liquids an die Umgebung mit einer bestimmten Intensität möglich ist. Im Allgemeinen bedeutet hierbei das Merkmal „Mundstück“ ein Bauelement, aus dem das bereits vernebelte Aerosol zusammen mit einer bestimmten Luftmenge, die durch die zumindest eine einstellbare Bypass-Öffnung zugeströmt ist, dann gemeinsam an die Umgebung ausgetragen wird.
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Falls die erfindungsgemäße Dispersionseinrichtung von einem Benutzer als Inhalationseinheit verwendet wird, vorzugsweise als Aerosol-Zigarette, dient das Mundstück dazu, direkt in den Mund bzw. Rachen/Lunge des Benutzers aufgenommen zu sein, um dort ein Austragen des vernebelten Aerosols mit der gewünschten bzw. eingestellten Intensität zu erzielen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Betätigungsmittel durch eine Wippe und einen mit der Wippe gekoppelten Schieber ausgebildet. Hierbei sind der Schieber und die Wippe gemeinsam um eine Achse schwenkbar, wobei ein Verschwenken der Wippe um die Achse zu einem axialen Verschieben des Verbindungsstücks des Druckbehälters führt und in Folge dessen das Ventil des Druckbehälters geöffnet wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform kann der Schieber rastbar auf der Wippe verschoben werden. Im Zuge dessen kann der Schieber auf der Wippe zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position bewegt werden. In der verriegelten Position des Schiebers ist ein Verschwenken der Wippe um die Achse blockiert, so dass damit auch ein axiales Verschieben des Verbindungsstücks des Druckbehälters bzw. ein Öffnen von dessen Ventil nicht möglich ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Druckbehälter als Aerosoldose, und vorzugsweise als Zweikammerdose, ausgebildet sein, wobei der Druckbehälter mit einem Druckbereich zwischen 2 und 26 bar gefüllt ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Aerosol-Dispersionseinrichtung als Inhalationseinheit eingesetzt bzw. verwendet werden. Für diesen Fall kann der Verbrauchsstoff in dem Druckbehälter z.B. in Form von nikotinhaltigem Liquid aufgenommen sein. Entsprechend dient dann die erfindungsgemäße Aerosol-Inhalationseinheit beim Freigeben des nikotinhaltiges Liquids als Aerosol-Zigarette, und zwar ohne die Notwendigkeit einer separaten Energieversorgung in Form von Akkus oder Batterien, weil das Vernebeln des Liquids allein durch den Systemdruck des Druckbehälters erreicht wird.
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Nachstehend sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Aerosol-Dispersionseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, mit einer Aufnahmehalterung in geöffneter Stellung in räumlicher Ansicht;
- 2 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1, mit einer Aufnahmehalterung in geöffneter und entriegelter Stellung in räumlicher Ansicht;
- 3 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1, mit einer Aufnahmehalterung in geöffneter und entriegelter Stellung in seitlicher Ansicht;
- 4 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1, mit einer Aufnahmehalterung in geöffneter und aktivierter Stellung in räumlicher Ansicht;
- 5 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1, mit einer Aufnahmehalterung in geöffneter und aktivierter Stellung in seitlicher Ansicht;
- 6 einen Druckbehälter in Form einer Aerosoldose in räumlicher Ansicht, zur Verwendung bei einer Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1 oder von 15;
- 7 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1, mit einer Aufnahmehalterung in geöffneter Stellung und eingelegter Aerosoldose als Aerosol-Inhalationseinheit in räumlicher Ansicht;
- 8 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 1, in einer verriegelten Stellung in räumlicher Ansicht;
- 9 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 9, in einer entriegelten Stellung in räumlicher Ansicht;
- 10 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 9, in einer aktivierten Stellung in räumlicher Ansicht;
- 11 die Aerosol-Dispersionseinrichtung von 9, im axialen Schnitt in einer entriegelten Stellung;
- 12 einen Teil der Aerosol-Dispersionseinrichtung von 11 in vergrößerter Ansicht, im axialen Schnitt in einer entriegelten Stellung;
- 13 einen Teilbereich der Aerosol-Dispersionseinrichtung von 12 im axialen Schnitt in einer entriegelten Stellung;
- 14 eine erfindungsgemäße Aerosol-Dispersionseinrichtung ausschnittsweise im axialen Schnitt in einer aktivierten Stellung;
- 15 eine Aerosol-Dispersionseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in räumlicher Ansicht;
- 16 verschiedene Ansichten einer Einwegkartusche, die Teil der Aerosol- Dispersionseinrichtung von 15 ist; und
- 17 eine Abfolge von Ansichten a-f, die eine Überführung der Einwegkartusche von 16 zu der Aerosol- Dispersionseinrichtung gemäß 15 verdeutlichen.
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Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die 1-17 bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Aerosol-Dispersionseinrichtung 1, 100 dargestellt und erläutert, mit der ein Verbrauchsstoff, der unter Druck in einem Druckbehälter aufgenommen ist, gezielt zu einem dispersen Spray vernebelt werden kann. Gleiche Merkmale in der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die Zeichnung lediglich vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Aerosol-Dispersionseinrichtung 1, 100 kann als Inhalationseinheit verwendet werden, wobei ein zugehöriges Mundstück dazu dient, ein fein vernebeltes Aerosol in einer gewünschten bzw. eingestellten Intensität direkt in den Mundraum bzw. Rachen eines Benutzers auszutragen bzw. einzubringen. Unter Berücksichtigung dessen wird die erfindungsgemäße Dispersionseinrichtung 1, 100 nachfolgend auch als Aerosol-Inhalationseinheit bezeichnet.
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Bei dem Verbrauchsstoff kann es sich um ein Liquid handeln, das Anteile von Nikotin und/oder sonstige Aromastoffe enthält.
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Im Hinblick darauf, dass der in dem Druckbehälter aufgenommene Verbrauchsstoff aus einem Liquid mit Anteilen von Nikotin gebildet sein kann, wird die erfindungsgemäße Aerosol-Dispersionseinrichtung, in ihrer Funktion als Aerosol-Inhalationseinheit, nachfolgend auch als „Aerosol-Zigarette“ bezeichnet, ohne dass darin eine Einschränkung nur auf die Verwendung eines Liquids, welches Nikotin enthält, zu verstehen ist.
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Bei den gezeigten Ausführungsformen der Aerosol-Inhalationseinheit 1, 100 kommt ein Druckbehälter in Form einer Aerosoldose 13 zum Einsatz, bei der es sich um einen Einwegartikel handelt. Nach ihrem Verbrauch kann die Aerosoldose 13 in einfacher Weise durch eine neue Dose ausgetauscht bzw. ersetzt werden.
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Bei der Ausführungsform nach den 1-14 kann eine Aerosoldose 13 in eine Handbedienungseinrichtung, die ein Mundstück aufweist, eingesetzt werden. Durch Betätigen eines schwenkbaren Hebels wird ein Ventil der Aerosoldose 13 gezielt geöffnet, um damit das in der Aerosoldose 13 unter Druck aufgenommene Liquid für ein „Verdampfen“ bzw. Vernebeln gezielt freizusetzen.
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Bei der Ausführungsform nach den 15-17 ist oben auf einer Aerosoldose 13 eine Schutzkappe befestigt, in die ein Steuer- bzw. Zigarettenkopfelement, das ein Mundstück aufweist, eingesetzt werden kann. Durch Ausüben eines axialen Drucks auf das Zigarettenkopfelement wird das Ventil der Aerosoldose 13 gezielt geöffnet, um damit das in der Aerosoldose 13 unter Druck aufgenommene Liquid für ein Vernebeln gezielt freizusetzen.
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Die Aerosol-Zigarette 1 umfasst ein Kupplungselement 14, das auf das Verbindungsstück 22 eines Druckbehälters 13 (z.B. in Form einer Aerosoldose) aufgesetzt bzw. damit in Wirkverbindung gebracht werden kann. In dem Kupplungselement 14 kann ein Düsenelement 20 aufgenommen sein, wobei in dem Düsenelement 20 eine Mehrzahl von feinen Düsenbohrungen 39 (vgl. 13) ausgebildet sind.
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Eine Positionierung des Kupplungselements 14 (mit darin aufgenommenen Düsenelement 20) auf bzw. relativ zu dem Verbindungsstück 22 der Aerosoldose 13 ist nachstehend anhand einzelner Ausführungsformen der Erfindung noch im Detail erläutert (vgl. 13; 17).
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Das Düsenelement 20 weist kleinste Düsenbohrungen 39 (vgl. 13) auf, die vorzugsweise einen Zerfall des Verbrauchsstoffstrahls als disperses Spray erzeugen. Idealerweise sollten die Düsenbohrungen 39 in dem Düsenelement 20 einen Durchmesser von 1-5 µm und eine Bohrungslänge von 700nm-50µm aufweisen. Der Druck, mit dem der nicht dargestellte Verbrauchsstoff in der Aerosoldose 13 vorzugsweise beaufschlagt werden soll, sollte zwischen 2 bis 26 bar liegen, so dass sich ein disperses Spray im Mundstück 4 bilden kann.
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Nachfolgend sind Einzelheiten zu den beiden gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Aerosol-Inhalationseinheit im Detail erläutert:
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Die in 1 bis 14 dargestellte Aerosol-Inhalationseinheit 1 umfasst vorzugsweise einen Aufnahmekörper 2 mit einem Aufnahmeraum 2a (vgl. 1), in den ein Druckbehälter in Form einer Aerosoldose 13 eingesetzt werden kann. Insoweit kommt diesem Aufnahmekörper 2 die Funktion der vorstehend genannten Handbedienungseinrichtung zu. In bekannter Weise trägt eine solche Aerosoldose 13 ein Verbindungsstück 22 (vgl. z. B. 11), das in axialer Richtung verschieblich ist, um ein (nicht gezeigtes) Ventil der Aerosoldose 13 zu öffnen.
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Über ein Gelenk 7 ist ein rastbarer Deckel 3 mit dem Aufnahmekörper 2 verbunden. Der Aufnahmekörper 2 weist ein optionales Mundstück 4 auf, das in einem ringförmigen Flansch 19, der an einer oberen Stirnseite 42 (vgl. 11) des Aufnahmekörpers 2 ausgebildet ist, drehbar aufgenommen ist. Der Aufnahmekörper 2 besitzt Bypass-Öffnungen 18, die sich durch das Verdrehen des Mundstückes 4 innerhalb des ringförmigen Flansches 19 öffnen und schließen lassen. Durch das Verdrehen des Mundstückes 4 in dem Flansch 19 kann mittels dieser Bypass-Öffnungen 18 die Luftmenge eingestellt werden, die zusammen mit dem vernebelten Verbrauchsstoff bzw. Liquid durch das Mundstück 4 an die Umgebung U ausgetragen wird. Falls die Aerosol-Dispersionseinrichtung 1 als Inhalationseinheit bzw. Aerosol-Zigarette eingesetzt wird, kann durch ein solches Verdrehen des Mundstücks 4 in dem ringförmigen Flansch 19 die Saugleistung einer Person bzw. eines Benutzers individuell eingestellt werden.
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Zum Verbinden des Mundstücks 4 mit dem Aufnahmekörper 2 kann das Mundstück 4 in den ringförmigen Flansch 19 hineingesteckt werden, wobei das Mundstück 4 innerhalb des ringförmigen Flanschs 19 z.B. durch Verrasten gehalten werden kann. Jedenfalls ist in einem Gebrauchszustand der Aerosol-Zigarette 1 das Mundstück 4 drehbar innerhalb des ringförmigen Flansches 19 aufgenommen ist.
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An dem Aufnahmekörper 2 sind eine Wippe 6 und ein Schieber 5 angebracht, wodurch die Betätigung des Verbindungsstücks 22 der Aerosoldose 13, wenn sie in den Aufnahmeraum 2a eingesetzt ist, gesteuert werden kann.
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Ausweislich der Darstellungen z.B. in 2, 3 und 9 kann der Schieber 5 aus einer verriegelten Postion in eine entriegelte Postion gebracht werden. Der Schieber 5 weist dazu greifbare Bereiche 16 auf, um seine Position zu verändern. Diese Positionsveränderung erfolgt vorzugsweise über nicht dargestellte Raststellungen, damit definierte Wege für den Schieber 5 zur Verfügung stehen. Der Schieber 5 ist mit der Wippe 6 so gekoppelt, dass der Schieber 5 und die Wippe 6 um eine Achse 12 schwenkbar sind.
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Durch die Schwenkbewegung der Wippe 5, wie sie beispielsweise in 4, 5 und 10 dargestellt ist, wird das Verbindungsstück 22 axial verschoben, wodurch die Aerosol-Inhalationseinheit 1 aktiviert wird. Diesbezüglich wird auch die Darstellung in 12 hingewiesen, die verdeutlicht, dass an dem Schieber 6 angeformte Nockenbereiche sich auf einem oberen Schulterabschnitt des Kupplungselement 14 abstützen und dadurch die Schwenkbewegung der Wippe 5 um die Achse 12 in eine axiale Bewegung des Kupplungselements 14 übertragen wird, was sich entsprechend auf das innerhalb des Kupplungselements 14 aufgenommene Verbindungsstück 22 - zum Öffnen des Ventils der Aerosoldose 13 - überträgt.
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6 zeigt eine Aerosoldose 13 mit einem darauf aufgebrachtem Kupplungselement 14. Hierbei dient die Aerosoldose 13 als Tank für den Verbrauchsstoff, der in der der Aerosoldose 13 aufgenommen bzw. enthalten ist.
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7 zeigt die Aerosoldose 13, wenn sie in den Aufnahmekörper 2 bzw. in dessen Aufnahmeraum 2a von 1 eingelegt ist
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Der Aufnahmekörper 2 weist im Bereich des Gelenkes 7 eine Nocke 8 (vgl. 1) auf, die zusammen mit den Füßen 10 des Deckels 3 als Stehhilfen genutzt werden können, um die Aerosol-Inhalationseinheit 1 aufrecht hinstellen zu können.
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11 zeigt die Aerosol-Inhalationseinheit im axialen Schnitt. Die Aerosoldose 13 ist als Zweikammer-System ausgeführt. Der Ventilteller 24 ist mittels einer Flachdichtung 23 auf der Aerosoldose 13 befestigt. Der Ventilteller 24 trägt ein Ventilgehäuse 25, im dem ein Verbindungsstück 22 und eine Feder 28 angeordnet sind. Das Ventilgehäuse 25 ist mittels einer Dichtschiebe 26 in der Aufnahme des Ventiltellers 24 stirnseitig abgedichtet. Am freien Ende des Ventilgehäuses ist ein Schweißkörper 29, der ebenfalls mittels einer Flachdichtung 27 am Ventilgehäuse 25 abgedichtet wird, angeordnet zur Anbindung des aus schweißbarer Folie hergestellten Beutels 30.
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Der Beutel 30 aus schweißbarer Folie kann auch abweichend zur beispielhaften Darstellung direkt an das Ventilgehäuse 25 angeschweißt sein.
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Der Beutel 30 weist einen separaten Raum 35 zur Befüllung mit dem Verbrauchsstoff bzw. Liquid auf.
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Der Verbrauchsstoff wird in herkömmlicher Weise durch das Verbindungsstück 22, durch einen Füllkanal 33 des Ventilgehäuses 25 in den Beutel 30 gefüllt. Zur Komprimierung des Beutels 30 wird in bekannter Weise das Treibmittel 31 am Verbindungsstück 22 seitlich vorbei um das Ventilgehäuse 25 zwischen Ventilteller 24 und Dichtscheibe 26 durch elastische Verformung aufgrund des Abfülldruckes beim Befüllen der Aerosoldose 13 in die Aerosoldose 13 eingefüllt.
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Das Verbindungsstück 22 weist seitliche Öffnungsbohrungen 32 auf, die sich in der nicht aktivierten Stellung, wie in 12 dargestellt, oberhalb der Dichtscheibe 26 befinden. Auf dem Verbindungsstück 22 ist das bereits genannte Kupplungselement 14 angeordnet, wobei Dichtungsmaßnahmen den Anschluss zwischen Verbindungsstück 22 und Kupplungselement 14 abdichten. Beispielhaft erfolgt hier die Abdichtung zwischen Verbindungsstück 22 und dem Kupplungselement 14 mittels Presspassung.
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Das Verbindungstück 22 (auch unter der Bezeichnung „Stem“ geläufig) weist eine Längsbohrung auf. In diese Längsbohrung ist ein Reduzierstück bzw. ein Hilfskörper 21 eingesetzt. Dieser Hilfskörper 21 umfasst eine umlaufende Nut 37, die - wenn der Hilfskörper 21 in die Längsbohrung des Verbindungsstücks 22 eingesetzt ist - angrenzend zu der seitlichen Öffnungsbohrung 32 im Verbindungsstück 22 angeordnet ist. Des Weiteren weist der Hilfskörper 21 eine (nicht gezeigte) längliche Nut auf, die ausgehend von der umlaufenden Nut 37 nach oben in Richtung der oberen offenen Stirnseite des Verbindungsstücks 22 führt. Insoweit kann ein Fluid, z.B. in Form einer Flüssigkeit, nachdem es durch die seitlichen Öffnungsbohrungen 32 des Verbindungsstücks 22 in dessen Längsbohrung gelangt ist, dann durch die umlaufende Nut 37 des Hilfskörpers 21 und dessen darin mündende längliche Nut zu der oberen offenen Stirnseite des Verbindungsstücks 22 strömen.
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Ausweislich der Darstellungen in 12 und 13 ist im Bereich einer Oberseite des Kupplungselements 14 eine (nicht näher bezeichnete) Aufnahmetasche ausgebildet, in der das Düsenelement 20 aufgenommen bzw. eingesetzt werden kann. Zweckmäßigerweise ist das Düsenelement 20 mittels einer Dichtung 36 und einem Haltering 15 in dem Kupplungselement 14 bzw. dessen Aufnahmetasche dichtend verbaut.
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An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass das Mundstück 4 an dem Aufnahmekörper 2 bzw. dessen ringförmigen Flansch 19 derart angeordnet bzw. angebracht ist, dass sich ein Saugkanal 44 mit dem Düsenelement 20 ausbildet. Dies ist in der Darstellung von 11 angedeutet.
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Bei der Aufnahme des Düsenelements 20 in dem Kupplungselement 14 kann sich unterhalb des Düsenelements 20 ein kreisförmiger Spalt 41 ergeben, der von unten an die innerhalb des Düsenelements 20 ausgebildeten Düsenbohrungen 39 angrenzt.
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Innerhalb des Kupplungselements 14 ist eine Durchgangsbohrung 38 ausgebildet, mit der eine Fluidverbindung zwischen dem Verbindungsstück 22 und dem Düsenelement 20 erzielt wird. Diese Durchgangsbohrung 38 mündet von unten in den kreisförmigen Spalt 41 und stellt dadurch ein Zuführen des Liduids, das nach dem Öffnen des Ventils der Aerosoldose 13 durch das Verbindungsstück 22 hindurchgetreten ist, an die Unterseite der Düsenbohrungen 39 sicher. Anders ausgedrückt, werden die feinen Düsenbohrungen39, die eine Durchmesser von vorzugsweise ≤ 2 µm haben, durch den kreisförmigen Spalt 41 mit dem Verbrauchsstoff bzw. Liquid versorgt.
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Das Ventilgehäuse 25 kann wahlweise eine Hülse 40 aufnehmen, die wie nicht dargestellt im Zusammenwirken mit dem Verbindungsstück 22 mittels nicht dargestellter Dichtlippen und Steuerelementen eine zusätzliche Dosierung realisieren kann.
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14 zeigt in aktivierter Stellung die axial verschobenen Komponenten wie das Verbindungsstück 22 und das Kupplungselement 14 (mit dem darin aufgenommenen Düsenelement 20) mit der Dichtung 36 und dem Haltering 15.
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Beim Betätigen des Schiebers 5 schwenkt die Wippe 6 in der Art, dass die Wippe 6 stirnseitig auf das Kupplungselement 14 einwirkt. Hierbei entsteht die axiale Schiebung in aktivierter Stellung. Dadurch, dass die Öffnungsbohrung 32 durch die Dichtscheibe 26 hindurch in einen Füllkanal 33 des Ventilgehäuses 25 eintaucht, kann der Verbrauchsstoff aus dem komprimierten Beutel 30 durch das Ventilgehäuse 25 über die Öffnungsbohrung 32 und die genannten Nuten des Hilfskörpers 21 zur Durchgangsbohrung 38 und damit hinein in den kreisförmigen Spalt 41 gelangen, um von dort von unten in die Düsenbohrungen 39 einzutreten und dadurch vernebelt zu werden.
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Das Treibmittel 31 hat vorzugsweise einen Druckbereich zwischen 14 bis 26 bar und presst so den Verbrauchsstoff in aktivierter Stellung der Aerosol-Inhalationseinheit 1 durch die Düsenbohrungen 39, so dass ein inhalierbares Aerosol entsteht.
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Bei Deaktivierung laufen Verbindungsstück 22 und Kupplungselement 14 mit dem Düsenelement 20, Dichtung 36 und Haltering 15 axial zurück in die nicht aktivierte Stellung. Damit gelangen die seitlichen Öffnungsbohrungen 32 des Verbindungsstücks 22 wieder zurück in eine Position oberhalb der Dichtscheibe 26, so dass der Umgebungsdruck auf die Öffnungsbohrung 32 wirkt. Somit fällt der hohe Systemdruck, der bedingt ist durch das Treibmittel, in den Leitungsverbindungen mit maximal verringerten Querschnitten wie umlaufende Nut 37, Durchgangsbohrung 38 und kreisförmiger Spalt 41 sofort ab auf Umgebungsdruck. Durch diesen Druckausgleich wird nach Deaktivierung kein Verbrauchsstoff mehr durch die Düsenbohrungen 39 des Düsenelements 20 gepresst, so dass sich keine ungewollten Flüssigkeitsansammlungen auf der Oberseite des Düsenelements 20 bilden können. Durch die maximal verringerten Querschnitte wie umlaufende Nut 37, Durchgangsbohrung 38 und kreisförmiger Spalt 41 tritt an der Öffnungsbohrung 32 nur eine minimale Menge an Verbrauchsstoff aus.
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Die Aerosoldose 13 kann auch als das bekannte Einkammersystem aus der Aerosoltechnik als Tanksystem zur Aufnahme des Verbrauchsstoffs ausgeführt sein. Es können aber auch alternativ alle bekannten Ventiltypen, ob männlich oder weiblich oder Kippventil oder 360°-Ventil zum Einsatz kommen.
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Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auch andere bekannte Düsenformen aus der mechanischen Verfahrenstechnik, wie die Doppelstrahldüse, Hohlkegel- oder Dralldüse etc. zum Einsatz kommen.
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Das Düsenelement 20 ist vorzugsweise im Kupplungselement 14 aufgenommen und kann auch wie nicht dargestellt direkt axial und/oder radial mit Dichtelementen versehen sein.
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In den 15-17 ist eine zweite Ausführungsform für die erfindungsgemäße Aerosol-Dispersionseinrichtung 100 gezeigt, die vorzugsweise als Inhalationseinheit eingesetzt wird. Grundlage für diese Ausführungsform ist ein Einwegbehälter in Form einer Aerosoldose 13 (vgl. 6), welche mit einem Liquid unter Druck gefüllt ist, welches Nikotin enthalten kann.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist oben auf der Aerosoldose 13 eine Schutzkappe 101 befestigt. Hierbei ist in einem Nichtgebrauchszustand der Aerosoldose 13 eine obere Öffnung 103 der Schutzkappe 101 durch eine Versiegelung 102 verschlossen. Entsprechend ist das (nicht gezeigte) Ventil der Aerosoldose 4 bei verschlossener Schutzkappe 101 und unversehrter Versiegelung 102 gegen äußere Einflüsse wirksam geschützt.
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In der Darstellung von 16 ist im rechten Bild durch den Pfeil angedeutet, dass die Versiegelung 102 von der Schutzkappe 101 abgezogen werden kann. Hierdurch wird, wie es in den Darstellungen a und b von 17 ersichtlich ist, die Öffnung 103 freigelegt, die an der Oberseite der Schutzkappe 101 ausgebildet ist.
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Bei der Ausführungsform nach den 15-17 umfasst die Aerosol-Dispersionseinrichtung 100 ein Steuerelement 104, an dem ein Mundstück 4 angebracht ist. In gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform weist auch die zweite Ausführungsform ein Kupplungselement 14 auf, in dem ein Düsenelement (mit feinen Düsenbohrungen) aufgenommen ist. Es können aber auch bei dieser Ausführungsform nach 15-17 alternativ alle bekannten Ventiltypen, ob männlich oder weiblich oder Kippventil oder 360°-Ventil zum Einsatz kommen.
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Falls die Aerosol-Dispersionseinrichtung 100 gemäß der 15-17 als Inhalationseinheit und hierbei vorzugsweise als Aerosol-Zigarette (falls das zu vernebelnde Liquid Nikotin enthält) eingesetzt wird, kommt dem Steuerelement 104 die Funktion eines Zigarettenkopfelements zu. Für die nachfolgende Erläuterung wird lediglich die Bezeichnung „Zigarettenkopfelement“ für das Steuerelement verwendet, ohne dass hierin eine Einschränkung zu sehen ist.
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Die Abfolge der Darstellungen a bis f von 17 verdeutlicht, dass, nachdem die obere Öffnung 103 der Schutzkappe 101 freigelegt worden ist, das Kupplungselement 14 von unten in das Zigarettenkopfelement 104 eingesetzt wird, wobei anschließend dann das Zigarettenkopfelement 104 in Verbindung mit dem Kupplungselement 14 und dem darin aufgenommenen Düsenelement von oben in die Öffnung 103 eingesetzt wird. Wenn das Zigarettenkopfelement 104 vollständig in die Öffnung 103 der Schutzkappe 101 eingesetzt worden ist, sitzt das Kupplungselement 14 auf dem Verbindungsstück 22 der Aerosoldose 13 auf. Bei nicht dargestellten weiblichen Ventilen kann das Kupplungselement 14 mittels eines Verbindungselements in einteiliger oder mehrteiliger Ausführung in die (nicht dargestellte) Aufnahme des weiblichen Ventils zur Betätigung des weiblichen Ventils eingeführt werden.
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Innerhalb der Öffnung 103 kann das darin eingesetzte Zigarettenkopfelement 104 durch ein Verdrehen um seine Längsachse und gleichzeitiges Drücken nach unten bis in eine Betriebsstellung gebracht werden, die in der 17f (ganz rechts im Bild) gezeigt ist. Diese Betriebsstellung entspricht auch der Darstellung in 15. Ausgehend von dieser Betriebsstellung kann das Zigarettenkopfelement 104 durch ein axiales Drücken bzw. Bewegen nach unten, d.h. in Richtung der Aerosoldose 13 (wie in 17f durch den Pfeil V angedeutet) bewegt werden, so dass dadurch das Verbindungsstück 22 der Aerosoldose 13 infolge einer Beaufschlagung durch das Kupplungselement 14 ebenfalls nach unten gedrückt wird und damit das Ventil der Aerosoldose 13 zum Freigeben des Liquids geöffnet wird. Zu diesem Zweck ist seitlich an dem Zigarettenkopfelement 104 eine Bedienfläche 105 angeformt bzw. ausgebildet, die ein Benutzer z.B. mit seinem Daumen betätigen kann.
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Nachdem bei der zweiten Ausführungsform gemäß der 15-17 das Ventil der Aerosoldose 13 durch das axiale Drücken bzw. Bewegen des Zigarettenkopfelements 104 nach unten geöffnet worden ist, erfolgt ein Vernebeln des Liquids, welches in der Aerosoldose 13 unter Druck aufgenommen ist, durch die Düsenbohrungen 39 des Düsenelements 20 und somit in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1-14, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen werden darf.
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Bei der zweiten Ausführungsform nach den 15-17 kann die Luftmenge, die zusammen mit einem fein dispergierten Aerosol aus dem Mundstück ausgebracht wird, in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingestellt bzw. reguliert werden. Dies bedeutet, dass auch bei der zweiten Ausführungsform eine erste Fluidverbindung zwischen dem Düsenelement, das in dem Kupplungselement 14 aufgenommen ist, und dem Verbindungsstück 22 der Aerosoldose 13 besteht. Das Mundstück 4 ist dabei derart an dem Zigarettenkopfelement 104 angebracht und somit angrenzend zum Düsenelement angeordnet, dass sich ein Saugkanal mit dem Düsenelement bildet. Die besagte Einstellbarkeit der Intensität bzw. Luftmenge ist dadurch gewährleistet, dass auch bei der zweiten Ausführungsform zumindest eine Bypass-Öffnung vorgesehen ist, die eine zweite Fluidverbindung zwischen der Umgebung U der Aerosol-Inhalationseinheit 100 und dem Saugkanal bildet. Wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert, kann dann eine Intensität in Bezug auf das Ausbringen eines fein dispergierten Aerosols aus dem Mundstück 4 in einfacher Weise durch ein Verdrehen des Mundstücks 4 innerhalb der zugeordneten Aufnahme des Zigarettenkopfelements 104 erreicht werden.
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Bei allen der vorstehend genannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die Menge und/oder die Intensität, mit der ein fein dispergiertes Aerosol aus dem Mundstück ausgebracht wird, auch durch die Auswahl eines Düsenelements 20 mit hieran angepassten Düsenbohrungen 39, d.h. mit einer vorbestimmten Anzahl solcher Düsenbohrungen 39 und insbesondere einem vorbestimmten Durchmesser, beeinflusst werden. Dies ist durch einen Austausch des Düsenelements 20, vorzugsweise in Verbindung mit dem Kupplungselement 14, in dem ein solches Düsenelement 20 wie erläutert aufgenommen sein kann, in einfacher Weise möglich, zweckmäßigerweise vor einer Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Aerosol-Dispersionseinrichtung 1 bzw. 100.
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Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen einer Aerosol-Dispersionseinrichtung eignen sich als Inhalationseinheit, und können auch für Salzwassersprays mit oder ohne Pflanzenextrakten, für Wassersprays mit kosmetischen Wirkstoffen mit und ohne Alkohol, für Sprays zur Gesichts, Mund- und/oder Atembefeuchtung, für Nasensprays und für Augensprays zur Befeuchtung zum Einsatz kommen. Lösungen, Dispersionen und Emulsionen mit pharmazeutischen Wirkstoffen und Hilfsstoffen, Wasser und Wasser/Alkohol-Gemische mit aktiven pharmazeutischen Wirk- und Hilfsstoffen können für Pharmasprays Anwendung finden. Im Lebensmittelbereich können Aromasprays oder Lebensmittelfarben eingesetzt werden.
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Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, für die Aerosol-Dispersionseinrichtung Boizidprodukte, Luftdesinfektionen, Klimaanlagendesinfektionen und/oder Insektizide als Verbrauchsstoff einzusetzen.
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Die erfindungsgemäße Aerosol-Dispersionseinrichtung kann auch auf dem Gebiet der Kosmetik eingesetzt werden. Für diesen Fall können mögliche Verbrauchsstoffe aus Gesichtswasser, dekorativer Kosmetik, Make-Up, Haarfarbe oder Haaransatzkaschiersprays gebildet sein.
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Schließlich ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen Aerosol-Dispersionseinrichtung auch in technischen Bereichen möglich, z.B. für Air Brush-Anwendungen, Oberflächenbeschichtungen, Geruchsvernichter als Raumspray im Dauereinsatz, Farben, Schmierstoffe, Reiniger oder Luftbefeuchter.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013214601 B3 [0002]
- EP 1698399 A1 [0002]
- EP 1792660 A1 [0002]
- EP 2964296 B1 [0002]
