专利名称：面状蒸发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及面状蒸发器，所述面状蒸发器包括面状电阻加热元件，用于借助面状地流过或可流过电阻加热元件的加热电流，脉冲式地加热和蒸发分布在或可分布在加热元件表面上的、且可吸入地接收的物质，带有至少两个电接触部或极，用于将加热电流引导到电阻加热元件内。
背景技术：
概念定义概念“可吸入地接收的物质”原 则上包括每个可被人或使用者吸入的物质。被蒸发的物质可以以蒸汽-空气-混合物和/或冷凝气溶胶的形式提供给使用者。所述物质可含有药物，或由药物制剂组成，但所述物质也可仅含有不声明为药物的组分。“脉冲式加热和蒸发”体现为物质在吸入的时间段内、即在数秒内或在几分之一秒内被加热和蒸发。“面状地流过或可流过电子加热元件的加热电流”可以是直流电流或交流电流。已知的面状蒸发器，如其在US 4, 735, 217 (Donald L. Gerth等人)，US2005/0268911(Steven D.Cross 等人)，US 5,060,671 (Mary E.Counts 等人)，US5，095，921 (D. Bruce Losee 等人)和 US 4,922,901，图 4 至图 8 (Johnny L. Brooks等人)中所描述的那样，在宽的蒸发器表面范围内具有大体上恒定的温度环境(TemperaturverMltnisse)，参见 US 2005/0268911,图 17a和图 17b。较大的温度梯度至多出现在将电流引入到面状电阻加热元件内的电接触部的区域中，且热量寄生地流出到邻接的结构元件中。除此之外，温度分布是很均匀的。当待蒸发的物质含有不同沸点的组分时，此均匀的温度分布会特别地不利。恒定的面状的温度分布在此情况中具有如下效应，即，带有较低沸点的物质在脉冲式地能量供给的过程中被首先蒸发，且带有较高沸点的物质在较低沸点物质已大体上被蒸发且已离开蒸发区时才开始蒸发。具体而言，当两个物质应在其蒸发或释放之后立即以某种想要的方式相互作用，以便例如发挥一定的药理学和/或药代动力学作用时或有利于这些作用时，所述效应具有不利的影响。这些相互作用的示例是其它挥发物质在气溶胶形成物上的团聚。气溶胶形成物通过特别小的蒸汽压表征。甘油是作为气溶胶形成物的示例。气溶胶形成物的任务是，使其余挥发物质与其结合，且以此方式改善了其肺通过性(LungengSngigkeit)，以致于例如能够实现全身的有效物质供给。对于这样的相互作用的另一个示例是由酸或由相应的尼古丁盐的形成引起的尼古丁质子化。尼古丁基本上作为游离碱蒸发。但碱形式的游离尼古丁容易挥发，且以此形式几乎不可通过肺。尼古丁碱的大部分已更早地析出。几乎不可以此方式实现通过肺泡的、全身的尼古丁给药。但如果尼古丁在其蒸发或释放之后立即与酸复合，则尼古丁的挥发性可被大大降低，特别是当同时也存在气溶胶形成物时。在闷燃的香烟中，该情况在吸气期间被以最优方式满足。这主要归因于炽烧区与蒸发-蒸馏区之间急剧的温度下降。在此，在数微米内，温度从高于800°c下降到100°C以下。在此条件下，气溶胶形成物、有机酸和尼古丁在最狭窄的空间中实际上被同步地释放，即使气溶胶形成物和有机酸的沸点或释放温度与尼古丁的沸点(246°C)明显不同。在此条件下尼古丁与酸复合并团聚在已冷凝的气溶胶微粒上的可能性相应地高。这些情况在无过滤嘴的香烟中最终容易导致在主流烟中转移的尼古丁大部分实际上到达肺泡，且可在几秒内在中枢神经系统中发挥希望的全身效应。
发明内容
本发明基于的任务在于，消除现有技术中已知的面状蒸发器设备的前述缺点。本发明特别地基于如下任务，即这样地构造前述类型的面状蒸发器，使得在脉冲式电流供给期间沿着面方向且在最狭窄的空间内，在待蒸发的物质中出现尽可能急剧的温度下降或尽可能高的温度梯度，从而使得物质中含有的各个物质被尽可能同步地释放。此任务通过如下方式解决，S卩，使得电阻加热元件具有至少一个将形成在或可形成在电极之间的原始电场的场线收缩的缝隙形空隙，且使得电阻加热元件与接收或可接收物质的开孔式(offenzellig)孔结构面连接。概念定义“原始电场”是那些当不存在根据本发明的缝隙形空隙时在电阻加热元件内形成的电场。开孔式孔结构例如可由织物、开放孔的(offenporig)纤维结构、开放孔的烧结结构、开放孔的泡沫或由开放孔的析出结构形成。这些结构的组合也是可能的。此外，这些结构还可分层为多个彼此上下重叠的层。类似于流动的水体，缝隙形空隙如横向于水道的延伸的隔板那样起作用在围绕缝隙形空隙的区域内形成了带有增大的电流的区以及带有减小的电流的区。电功率密度与电流密度的平方成比例的情况导致了引入到电阻加热元件内的热在围绕缝隙形空隙的区域内从一点到另一点强烈地波动，且沿着面方向形成了陡的温度梯度。温度下降可在最狭窄的空间内，即在相应于缝隙形空隙的延伸的距离之内实现。所引入的热通过热传导传输到储积在紧邻的孔结构内的物质上。在此，孔结构的两个特性造成对于本具体发明具有决定性意义的现象一个特征是，孔结构内的导热性随着孔隙度的增加而不成比例地降低；另一个特征是，孔结构也可接收并固定较大的物质量。孔结构因此抵抗沿着面方向的热交换以及物质交换。这些特征的效果是，在电阻加热元件内形成的温度梯度几乎与孔结构无关，且这样的温度梯度也可在该孔结构内和最后在待蒸发的物质中以可比较的尺度形成。最后也还可有利地评价，通过缝隙形的空隙总体上没有提高电阻加热元件的热损失。在本发明的有利扩展中建议，使得孔结构自身由电阻材料制成，且缝隙形空隙也遍布孔结构。孔结构因此自身成为电阻加热元件的一部分。此布置的有利效果是，热至少部分地直接在孔结构内产生，且在那里直接地传输到待蒸发的物质上。如已提及地，孔结构内的导热性随着孔隙度的增加而不成比例地降低。因此，此特征在沿着面方向形成温度梯度方面被证实是有利的，然而当也由此沿着厚度方向导致温度梯度时，此特征被评价为不利的。在厚度方向上的温度梯度可因易于出现沸腾风险而灵敏地干扰蒸发器的蒸发，并因此干扰蒸发器的效能。这特别地发生在孔结构很大程度上或完全地被待蒸发的物质饱和的情况中。通过使热至少部分地直接在孔结构内产生，可有效地抵抗在厚度方向上形成温度梯度。在根据本发明的特定情况中 可建议，电阻加热元件完全地由孔结构构成。在此情况中，热完全在孔结构中产生。此布置当然可实现最大的蒸发率，特别是孔结构的孔在两侧上开放时，即与环境自由连通时，且蒸汽因此可在两侧从面状加热元件流出。此外，孔结构的孔不作为本申请的意义中的空隙，即使当其为缝隙形时亦是如此。根据本发明，缝隙形的空隙仅在其至少延伸越过多个孔时被视作缝隙形的空隙。特别有利的是，在缝隙形空隙基本上直线地走向，且与被其收缩的原始电场的场线至少近似正交地定向。为判断前述关系是否成立，原始电场的每个未被干扰的场线被几何学地评估，哪些被缝隙形空隙最显著地收缩。可显示出，预先给定尺寸的缝隙形空隙当其满足前述几何条件时具有最大的收缩效果。
根据本发明的优选实施形式，缝隙形空隙由切口形成。切口优选地通过激光切割方法制造。激光切割方法允许制造特别细小的缝隙。因此，可借助于激光切割方法，例如通过Nd = YAG激光器产生宽度从大约50 μ m起的尺寸精确的且形状精确的缝隙或切口。这样的细小的切口允许，收缩原始电场的场线，而为此不需要要求明显的面，使得从几何方面考虑，几乎全部的原有加热元件表面仍可用于蒸发。在本发明的另外的有利的构造中，电阻加热元件和孔结构由金属电阻材料制成。面状金属材料的激光切割，例如薄板材、金属薄膜和金属织物的激光切割，目前常规地执行。因此本发明的切口的形成在这些材料中并不是大的技术挑战，即使当材料具有孔结构时也亦是如此。合适的金属电阻材料例如为不锈钢，如AISI 304或AISI 316，以及导热合金，特别是 NiCr 合金和 CrFeAl-合金(“Kanthal ”)，如 DIN 材料号 2. 4658，2. 4867，2. 4869，
2.4872，I. 4843，I. 4860，I. 4725，I. 4765，I. 4767。但本发明决不限制于这些材料及合金。所列举的金属与很多非金属电阻材料相比具有较高的导电性。其结果是相应的高电流。特别地，如果此电流应由电池提供，则可能在技术上已遇到一定的界限。在此方面，根据本发明的缝隙形切口被证明是有利的，因为通过切口提高了加热元件的电阻。此外，缝隙能够实现预先给定的额定电阻值的精确调节。在本发明的有利扩展中提供了多个或大量缝隙形空隙。通过设置多个或甚至大量缝隙形空隙，可在加热元件表面上提供多个或大量带有局部明显的温度下降的区，且以上所述的有利效果在较大面积上有效。根据本发明，可将缝隙形空隙密度不均匀地密集分布在加热元件表面上。通过缝隙形空隙的不均匀分布，电阻加热元件或孔结构可具有第二类型的温度下降，这覆盖了带有局部明显的温度下降的区，且由此大范围地起作用。一般而言，可通过缝隙形空隙的不均匀分布影响电流密度分布和功率密度分布。因此，例如较高电流密度的区可通过引入缝隙形空隙而减负荷，因为电流绕行这些区。在根据本发明的面状蒸发器的特别有利的扩展中设定，孔结构形成芯。芯通过其毛细现象起作用，即，在脉冲式蒸发后，孔结构可被在此情况下为液体的物质重新自动填注。为此目的，孔结构仅与液体源形成接触。孔结构因此在此构造变型中多功能地起作用。此外，本发明涉及吸入器部件，包括根据本发明的如前所述的面状蒸发器，以及与芯毛细地连通或可连通的、为芯供给液体物质的液体源。根据本发明设定，芯沿着原始电场的场线方向提供液体物质，且缝隙形空隙前后相继地交错(gestaffelt)布置在与场线基本上平行定向的行中。在原始电场的场线方向上以液体物质装载芯可有利地通过电接触支承点实现，以此可避免额外的热损失。通过缝隙形空隙的成行状的分组形成了保留芯的区，所述区尽可能地不具有缝隙形空隙，且通过所述区可尽可能不受阻碍地为孔结构提供以液体物质。缝隙形空隙也可交错在多个行中。作为以上所述的构造变型的替换，根据本发明也可设定，芯被横向于原始电场的场线地装载液体物质，且缝隙形空隙基本上指向装载方向。此布置的优点是，缝隙形空隙最少地阻碍毛细液体流动，但是除了电接触支承点外要求另一用于芯的毛细接通的支承点。
本发明符合目的的和有利的实施例在附图中示出且在下文中详细解释。各图为图I示出了无缝隙形空隙的面状蒸发器；图2示出了根据本发明的、带有缝隙形空隙的面状蒸发器；图3示出了根据图2的面状蒸发器的功率密度分布；图4示出了在脉冲式加热和蒸发期间根据图3的横截面A-A中的温度分布；图5示出了在脉冲式蒸发期间根据图2的面状蒸发器的物质释放；图6示出了在脉冲式蒸发期间根据图I的面状蒸发器的物质释放；图7示出了带有自动的液体供给的蒸发器布置；图8和图9示出了带有自动的液体供给的另一蒸发器布置。
具体实施例方式表I示出了示例的根据本发明的面状蒸发器的材料规格。据此，面状蒸发器由六层形成，即一个金属薄膜和五个烧结在其上的金属丝织物。金属在本示例中由导热合金附08020，0爪材料号2.4869构成。当然也可使用另外的导热合金。导热合金作为预制材料可由ThyssenKrupp VDM GmbH公司提供，www. thyssenkruppvdm. de,然后再加工为薄膜、超细丝和金属丝织物。ThyssenKrupp VDM GmbH公司以商品名“Cronix 80”提供前述材料NiCr8020，DIN材料号2. 4869，其中也可熔炼成带有< O. 02 %的碳含量的非常纯的规格。Record Metall-Folien GmbH公司www. recordmetall. de与其原供应商协作，可由优选地作为带的预制材料制造厚度从5 μ m起的金属薄膜。J. G. Dahmen&Co. GmbH&Co. KG公司www.dahmen-draht. de可由优选地作为丝的预制材料拉伸出粗细从18 μ m起的超细丝。超细丝然后可由丝织厂，例如由Haver&Boecker公司www. baverboeker. com,或SpdrlKG公司www.spoerl. de常规地交织为金属丝织物。金属薄膜和金属丝织物层通过烧结相互结合。烧结优选地在真空中或在氢保护气氛中进行。这样的烧结属于现有技术，且例如由GKNSinter Metals Filters GmbH公司www.gkn-fliters, com以及由Sp0rlKG公司www. spoerl. de常规地执行。烧结有利地以多应用件(Vielfachnutzen)的形式进行，即并非烧结单个的面状蒸发器,而是例如200 X 200mm的规格的较大面积的应用件。在烧结后通过激光切割或冲压从多应用件中获得单个的面状蒸发器。作为导热合金的替代，也可替换地使用例如AISI 304L或AISI316L的不锈钢来作为用于根据本发明的面状蒸发器的材料。这相对于NiCr8020具有明显的成本优势，但与NiCr8020相比具有明显更低的电阻。为提高电阻，可选择性地腐蚀由不锈钢制成的面状蒸发器或其初级产品，即多应用件。通过腐 蚀均匀地侵蚀材料。腐蚀可有利地在由50%的硝酸和13%的氢氟酸组成的水性的酸洗剂(Beizbad)中进行。此酸洗剂可由Avesta FinishingChemicals公司www. avestafinishing. com以名称“Avesta 302”提供。腐蚀的有利的副作用在于，通过腐蚀也稍微提高了面状蒸发器的孔隙度，由此使蒸发器更易于接收待蒸发的物质。但是，附加的腐蚀方法步骤又至少部分地抵消了原本相对于导热合金的成本优势。有趣的选择也在于，将导热合金和不锈钢相互组合，其中优选地较厚重的层由导热合金制成且较精细的层由不锈钢制成。在根据表I的具体实施方式
中，根据此选择例如外部的三个织物层、即第3至5织物层也由不锈钢制成。表I :材料规格
权利要求
1.一种面状蒸发器，所述面状蒸发器包括面状电阻加热元件，用于借助于面状地流过或可流过所述电阻加热元件的加热电流，脉冲式地加热和蒸发分布在或可分布在加热元件表面上的、且可吸入地接收的物质，其带有至少两个电触点接通部或极(2、3)，用于将所述加热电流引导到所述电阻加热元件内，其特征在于，所述电阻加热元件具有至少一个将形成或可形成在所述两个极(2、3)之间的原始电场的场线(4)收缩的缝隙形空隙(5)，并面状地连接接收或可接收所述物质的开孔式孔结构。
2.根据权利要求I所述的面状蒸发器，其特征在于，所述孔结构本身由电阻材料制成，且所述缝隙形空隙(5)也具有所述孔结构。
3.根据权利要求2所述的面状蒸发器，其特征在于，所述电阻加热元件完全地由所述孔结构形成。
4.根据权利要求I至3中一项所述的面状蒸发器，其特征在于，所述缝隙形空隙(5)基本上直线地延伸，且与被其收缩的所述原始电场的场线(4)至少近似正交地定向。
5.根据权利要求I至4中一项所述的面状蒸发器，其特征在于，所述缝隙形空隙(5)由切口形成。
6.根据权利要求5所述的面状蒸发器，其特征在于，所述电阻加热元件和所述孔结构由金属电阻材料制成。
7.根据权利要求I至6中一项所述的面状蒸发器，其特征在于，所述面状蒸发器具有多个缝隙形空隙(5)。
8.根据权利要求I至6中一项所述的面状蒸发器，其特征在于，所述面状蒸发器具有大量缝隙形空隙(5)。
9.根据权利要求7或8所述的面状蒸发器，其特征在于，所述缝隙形空隙(5)不均匀地密集分布在所述加热元件表面上。
10.根据权利要求7或8所述的面状蒸发器，其特征在于，所述孔结构形成了芯。
11.一种吸入器部件，包括至少一个根据权利要求I至10中一项所述的面状蒸发器⑴。
12.—种吸入器部件，包括根据权利要求10所述的面状蒸发器(I)和与所述芯毛细连通的或可毛细连通的、用于向所述芯供给液体物质(19)的液体源(18)，其特征在于，所述芯沿着所述原始电场的场线(4)的方向被供给所述液体物质(19)，且所述缝隙形空隙(5)前后相继地交错布置在与所述场线(4)基本上平行地定向的行内。
13.—种吸入器部件，包括根据权利要求10所述的面状蒸发器(I)和与所述芯毛细连通的或可毛细连通的、用于向所述芯供给液体物质(19)的液体源(18)，其特征在于，所述芯被横向于所述原始电场的场线(4)地装载所述液体物质(19)，且所述缝隙形空隙(5)基本上指向装载方向。
全文摘要
本发明涉及面状蒸发器，所述面状蒸发器包括面状电阻加热元件，以用于借助面状地流过或可流过电阻加热元件的加热电流，脉冲式地加热和蒸发分布在或可分布在加热元件表面上的、且可吸入地接收的物质，带有至少两个电接触部或极(2、3)，用于将加热电流引导到电阻加热元件内，其中电阻加热元件具有至少一个将形成或可形成在两个极(2、3)之间的原始电场的场线(4)收缩的缝隙形空隙(5)，且与接收或可接收物质的开孔的孔结构面连接。
文档编号A61M11/04GK102883766SQ201180023235
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者赫尔穆特·布赫贝格尔 申请人:巴特马克有限公司