Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inhalator umfassend ein Gehäuse, einen sich zwischen mindestens einer Lufteinlassöffnung und einer Säugöffnung in dem Gehäuse erstreckenden Luftkanal, ein Verabreichungselement zum Vernebeln oder Verdampfen von dem Verabreichungselement zugeführter Flüssigkeit zur Beimi schung zu in dem Luftkanal strömender Luft, eine elektronische Steuerungsvorrichtung, einen elektronischen Datenspeicher und ein Sensorsystem mit einer Durchflussmessvorrichtung zur Messung des Volumen- und/oder Massenstroms des durch den Luftkanal strömenden Luftstroms.

Ein derartiger Inhalator ist beispielsweise aus der EP 3 574 779 A2 bekannt.

Heutige elektronische Zigarettenprodukte und Inhalatoren dosieren den abzugebenden Wirkstoff über einen voreingestellten, nutzerun abhängigen Verabreichungsmechanismus aufweisend eine Verab reichungssteuerung und ein Verabreichungselement. Dabei aktiviert die Steuerung das Verabreichungselement beispielsweise infolge eines mittels eines Sensors gemessenen Unterdrucks während ei nes Inhalationszuges. Die abgegebene Wirkstoffmenge ist dabei im Wesentlichen durch die Aktivierungsdauer des Verabreichungsele ments festgelegt. Ein Verabreichungselement kann dabei ein Heiz element, ein Ultraschallvernebler, der mit Hilfe eines Piezoelements Flüssigkeit verdampft oder vernebelt, ein Gaskompressor, der einen Gasdruck aufbaut und dadurch Flüssigkeit durch eine Düse verne belt oder verdampft, oder eine Verneblungsmembran, bei der durch hochfrequente Schwingung der Membran Flüssigkeit verdampft oder vernebelt wird, sein.

Da aktuell keinerlei Zusammenhang zwischen der Verabreichungs steuerung und der während eines Inhalationszugs durch den Inhala tor gesaugten, nutzer-individuellen Luftmenge (z.B. unterscheidet sich die angesaugte Luftmenge bei einem starken oder schwachen Inhalationszug) besteht, ist die Dampfqualität, d.h. die Wirkstoff menge pro Luftvolumen sowie die Tropfengrößenverteilung, im We sentlichen abhängig vom individuellen Zugverhalten des Nutzers. Dies kann sowohl das reproduzierbare Raucherlebnis als auch eine definierte Wirkstoffabgabe in Bezug auf die Menge und den Abga bezeitpunkt in das inhalierte Luftvolumen negativ beeinflussen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines In halators mit verbesserter Reproduzierbarkeit sowohl des Rauch- bzw. Dampferlebnisses als auch der Wirkstoffdosierung.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhän gigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Erfassung einer Mehrzahl von Luft strommesswerten über einen Teil oder die gesamte Dauer eines In halationszugs. Anschließend erfolgt ein Vergleich der Mehrzahl von Luftstrommesswerten mit einem in dem Datenspeicher gespeicher ten Zugprofil. Die Ausgabe eines Steuersignals erfolgt auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs der Mehrzahl von Luft strommesswerten mit dem gespeicherten Zugprofil. Das gespeicher te Zugprofil kann dabei wie eine Kalibrierung gesehen werden. Die Luftstrommesswerte sind von der Durchflussmessvorrichtung in Ab hängigkeit von der Zeit gemessene Luftvolumenstrom- und/oder Luftmassenstrom-Messwerte und/oder Druckänderungen in dem Be reich des Inhalators, durch den der Luftmassenstrom während des Inhalationszuges strömt. Ein Zugprofil im Sinne der Erfindung ist ein definierter idealer zeitlicher Verlauf eines Luft- oder Luft-Dampf- Volumenstroms (und/oder -Massenstroms), der während wenigstens eines Teils oder während des gesamten idealen Inhalationszuges des Nutzers durch den Inhalator strömt. Erfindungsgemäß erfolgt ein Vergleich zwischen dem vorgegebenen Zugprofil mit Messwer ten, die während eines konkreten Inhalationszuges aufgenommen werden.

Die Erfindung stellt insbesondere eine Rückkopplung auf der Grund lage des gemessenen Luftstromprofils während eines Inhalationszu ges, und bevorzugt auch der während des Inhalationszuges abge gebenen Wirkstoff-/Flüssigkeitsmenge, bereit. Aufgrund der bevor zugten Rückkopplung zwischen dem Luftstromprofil während eines Inhalationszuges, und bevorzugt auch der während des Inhalations zuges abgegebenen Wirkstoff-/Flüssigkeitsmenge, auf Basis des Ergebnis des Vergleichs mit einem idealen Zugprofil ist eine defi nierte und reproduzierbare Wirkstoffabgabe oder eine Anzeige an den Nutzer einer fehlerhaften Anwendung des Inhalators möglich. Durch die erfindungsgemäße Regelung passt sich der Inhalator quasi an einen Nutzer an, indem er den individuellen Atemzug eines Nutzers bei der Wirkstoff- bzw. Flüssigkeitsabgabe in den Luftstrom berücksichtigt.

Alternativ ist denkbar, dass der Inhalator ein fest vorgegebenes Wirkstoffabgabe-Profil aufweist und der Nutzer durch eine entspre chende Rückkopplung auf die Einhaltung eines dazu passenden Luftstrom- d.h. Inhalationsprofils trainiert wird, indem dem Nutzer Abweichungen entsprechend signalisiert werden. Vorzugsweise löst bei einer definierten Abweichung der Luftstrom messwerte von dem gespeicherten Zugprofil das Steuersignal eine geeignete Maßnahme aus. Die geeignete Maßnahme umfasst vor zugsweise eine Anpassung der Ansteuerung des Heizelements (ge nauer des durch das Heizelement fließenden Heizstroms und/oder der Heizdauer und/oder einem Puls-Pause-Verhältnis der Ansteue rung), die Anpassung der Vibrationsgeschwindigkeit eines Piezoe- lements oder einer Verneblungsmembran oder die Anpassung der Austrittsgeschwindigkeit eines komprimierten Gases aus einer Düse durch Einstellen eines Gasdrucks, z. B. des Luftdrucks für die zu verabreichende Flüssigkeitsmenge, und/oder Signalisieren einer entsprechenden Information für einen Benutzer auf einer Signalein richtung.

Ausgehend von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen den Durch flussmesswerten und dem Zugprofil können demnach verschiedene alternative Reaktionen erfolgen. Eine bevorzugte Möglichkeit be steht darin, dem Nutzer des Inhalators mittels einer geeigneten Sig naleinrichtung zu signalisieren, dass beispielsweise die während des Inhalationszuges abgegebene Wirkstoffmenge nicht ausrei chend war. Im Szenario eines zu starken Inhalationszuges und einer eventuell damit einhergehenden Überdosis kann die Verabreichung mithilfe der elektronischen Steuerung unterbunden werden, sodass das Auftreten von Medikamentnebenwirkungen vermieden oder im Notfall entsprechende Maßnahmen (z.B. Ruf des Notarztes oder Krankenwagens) eingeleitet werden können.

Eine weitere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, dass ausgehend von dem Grad der Abweichung der Messwerte von dem Zugprofil die Wirkstoffabgabe in den Luft-/Luft-Dampf-Volumenstrom durch ent- sprechende Ansteuerung der Verabreichungsvorrichtung bzw. des Heizelements, des Piezoelements, der Verneblungsmembran oder des Luftkompressors angepasst wird. Dazu wird der durch das Heizelement fließende Heizstrom auf der Grundlage des Steuersig nals angepasst. Wenn die Steuerung des Heizstroms vorteilhaft mit tels digitaler Pulsweitenmodulation (PWM) mit zwei diskreten Zu ständen erfolgt, können einer oder mehrere der folgenden Parame ter zur Anpassung des Heizstroms verwendet werden: Dauer des AN-Zustands (Spannung liegt an); Dauer des AUS-Zustands (keine Spannung liegt an); das Verhältnis zwischen der Dauer des AN- Zustands und Dauer des AUS-Zustands (Puls-Pause-Verhältnis); andere Aktivierungs-/Deaktivierungsgrenzen, wie z. B. Widerstands grenzen des Heizers; Höhe des Pegels, d.h. der an das Heizelement angelegten Spannung, während des AN-Zustands.

Es ist auch möglich, dass beide zuvor beschriebenen Reaktionen durchgeführt werden. Beispielsweise kann zunächst versucht wer den, die abgegebene Wirkstoffmenge per Verdampfungssteuerung anzupassen, d.h. Anpassung der Ansteuerung des Heizelements bzw. des durch das Heizelement fließenden Heizstroms. Falls dies während des jeweiligen Inhalationszuges nicht mehr möglich ist, z. B. infolge einer zu großen Abweichung der Messwerte von dem Zugprofil, kann dem Nutzer zum Ende und/oder nach dem Inhalati onszug die Abweichung von dem Zugprofil derart signalisiert wer den, dass der Nutzer seinen Inhalationszug anpassen kann. Sollte wiederum eine solche Anpassung des Inhalationszuges nicht aus reichen, kann dem Nutzer eine Fehldosierung signalisiert werden.

Die erfindungsgemäß bevorzugte Rückkopplung kann vorteilhaft durch einen geeigneten Regelkreislauf, insbesondere umfassend eine digitale elektronische Steuerungsvorrichtung (beispielsweise Mikroprozessor), einen elektronischen, insbesondere nichtflüchtigen Datenspeicher und ein Sensorsystem oder ein Teil davon, realisiert sein. Der elektronische Datenspeicher ist eingerichtet, wenigstens ein Zugprofil dauerhaft zu speichern. Das Sensorsystem weist eine Durchflussmesseinrichtung auf, die eingerichtet ist, den zeitlichen Verlauf des Luft-/Luft-Dampf-Volumenstroms während eines konkre ten Inhalationszuges zu messen. Die elektronische Steuerungsvor richtung ist zweckmäßigerweise mit dem Sensorsystem, dem Daten speicher, dem Heizelement und einer ggf. vorhandenen Signalein richtung verbunden.

Die Durchflussmessvorrichtung kann vorteilhaft eine Differenz druckmessvorrichtung sein, was eine zuverlässige Messung des Luftvolumenstroms (oder Luftmassenstroms) mit einfachen Mitteln in einem mobilen Inhalator ermöglicht. Die Differenzdruckmessvorrich tung umfasst in dieser Ausführungsform einen ersten Drucksensor, der zur Messung des Umgebungs-Luftdrucks des Inhalators ange ordnet ist, und einen zweiten Drucksensor, der zur Messung des Luftdrucks im Luftkanal des Inhalators angeordnet ist. Durch Kennt nis des Querschnitts des Luftkanals am Messort des zweiten Druck sensors und der zwischen dem ersten und zweiten Drucksensor ge messenen Druckdifferenz kann der Luftvolumenstrom durch den In halator bestimmt werden.

In einer anderen Ausführungsform kann die Durchflussmessvorrich tung vorteilhaft eine Hitzdrahtmessvorrichtung (thermisches Anemo meter) sein. Dabei wird mindestens ein in dem Luftkanal des Inhala tors angeordnetes Drahtelement elektrisch erhitzt. Durch die Um strömung des Drahtelements findet ein Wärmetransport in die strö mende Luft statt, d.h. das Drahtelement wird gekühlt. Durch die Messung des von der Temperatur abhängigen elektrischen Wider- Stands kann so die Strömungsgeschwindigkeit, und damit der Volu menstrom, der durch den Luftkanal strömenden Luft bestimmt wer den.

Mittels der Durchflussmessvorrichtung ist auch eine Bestimmung des Luft-Volumenstroms im zeitlichen Verlauf möglich. Dadurch ergibt sich vorteilhaft ein "Puff'-Profil oder gemessenes Zugprofil des gesamten Zuges.

Vorzugsweise weist das Sensorsystem einen Flüssigkeitsmengen sensor zur Erfassung der während eines Inhalationszuges von einer Verdampfungsvorrichtung abgegebenen Flüssigkeitsmenge auf.

Dies erlaubt eine genauere Anpassung der zu verdampfenden Flüs sigkeitsmenge an das jeweilige Zugprofil des Konsumenten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Flüssigkeitsmengen sensor ein Luftfeuchtesensor. Der Luftfeuchtesensor umfasst vor zugsweise zwei Feuchtemesselemente, die zur Messung der Luft feuchte in dem Luftkanal des Inhalators angeordnet sind. Das erste Feuchtemesselement ist im Bereich des Lufteinlasses oder im Luft kanal stromaufwärts von dem Heizelement angeordnet und misst einen Referenzwert der Luftfeuchte vor der Beimischung von Flüs sigkeitsdampf. Das zweite Feuchtemesselement ist in dem Luftkanal stromabwärts von dem Heizelement, beispielsweise im Bereich des Mundstücks, angeordnet und misst die Luftfeuchte direkt vor dem Einatmen des Luft-Aerosol-Dampf-Gemisches durch den Anwender. Bei einer bekannten Menge von Wasser in der zu verdampfenden Flüssigkeit und einer Kalibrierung des zweiten Feuchtemessele ments kann aus dem Anstieg der Luftfeuchte, d.h. der Differenz der Messwerte aus dem zweiten und dem ersten Feuchtemesselement, die verdampfte Flüssigkeitsmenge bestimmt und im Weiteren be rücksichtigt werden.

Ein aufgrund differenzieller Destillation sich ändernder Wasseranteil in der Flüssigkeit während der Entleerung der Kartusche kann vor teilhaft durch Bestimmung der Restflüssigkeitsmenge im Flüssig keitstank mittels eines Füllstandssensors (siehe unten) oder Ab schätzung durch das Zählen der Züge in Verbindung mit der Mes sung der Zugdauer kompensiert werden.

Aus der ermittelten Restflüssigkeitsmenge kann aufgrund der Kenntnis der differenziellen Destillation der aktuelle Wasseranteil berechnet und auf dieser Grundlage der gemessene Wert der Luft feuchte korrigiert werden. Zudem kann aus der ermittelten oder ab geschätzten verdampften Flüssigkeitsmenge unter Berücksichtigung des Anteils des Wirkstoffs in der Flüssigkeit die verdampfte Wirk stoffmenge ermittelt werden.

Das Sensorsystem weist vorteilhaft einen Füllstandssensor zur Er fassung einer Restflüssigkeitsmenge in einem Flüssigkeitstank des Inhalators auf. Der Füllstandssensor kann beispielsweise ein kapa zitiver Sensor sein. Aus dem mit dem Füllstandssensor gemessenen Füllstand der Flüssigkeit im Flüssigkeitstank kann die Restmenge an Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank einfach ermittelt werden. Die elektronische Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise zur Feststel lung einer Dauer bis zu einem erforderlichen Kartuschenwechsel auf der Grundlage der mittels des Füllstandssensors gemessenen Rest flüssigkeitsmenge eingerichtet, beispielsweise unter Berücksichti gung eines in dem Datenspeicher gespeicherten bisherigen Nut zungsprofils. Alternativ kann der Füllstandssensor auf einer Absorptionsmessung beruhen. Dazu werden eine Lichtquelle mit einer definierten Wellen länge, etwa eine LED oder ein Laser, und ein lichtempfindliches Element (Photoelement), etwa eine Photodiode, in oder mit Bezug zu dem Luftkanal derart angeordnet, dass der durch den Luftkanal strömende Luftstrom den Bereich zwischen Lichtquelle und licht empfindlichem Element durchströmt. Die Wellenlänge des von der Lichtquelle emittierten Lichts ist derart gewählt, dass der durch den Heizer in die Gasphase verdampfte Wirkstoff einen hohen Absorpti onsquerschnitt bei dieser für den Wirkstoff spezifischen Wellenlänge aufweist (z.B. im IR- oder UV-Bereich). Beim Durchströmen der mit dem Wirkstoff angereicherten Luft misst das Photoelement die Ab sorption (Abschwächung) des von der Lichtquelle emittierten Lichts. Der gemessene Absorptionswert im zeitlichen Verlauf ist in Verbin dung mit der Bestimmung des Luftvolumenstroms durch den Luftka nal proportional zu der in den Luftstrom verdampften Wirkstoffmen ge.

Die Signaleinrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere LEDs, eine Digitalanzeige, ein Display, einen haptischen Signalgeber und/oder einen akustischen Signalgeber umfassen. Die elektroni sche Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet, die Messwerte des Sensorsystems, genauer der Durchflussmessvorrichtung, mit dem wenigstens einen Zugprofil zu vergleichen. Ist das Ergebnis des Vergleichs eine Abweichung zwischen den Messwerten und dem Zugprofil, die einen bestimmten Schwellwert überschreitet, so ist die elektronische Steuerungsvorrichtung eingerichtet, das Heizelement und/oder die Signaleinrichtung derart anzusteuern, dass eine vorbe stimmte Reaktion in Abhängigkeit von der bestimmten Abweichung erfolgt. Eine vorbestimmte Reaktion kann beispielsweise eine Ver längerung oder Verkürzung der Heizdauer des Heizelements zur Änderung der Verdampfung bzw. eine Änderung des Puls-Pause- Verhältnisses und damit der Abgabe des Wirkstoffs in den Luft-/Luft- Dampf-Volumenstrom sein. Eine vorbestimmte Reaktion kann bei spielsweise auch eine per Signaleinrichtung angezeigte Anweisung an den Nutzer sein, seinen Inhalationszug anzupassen. Alternativ kann dem Nutzer angezeigt werden, dass eine Fehldosierung des Wirkstoffs erfolgt ist.

Insbesondere für die Anwendung der Erfindung im medizinischen Bereich kann das Zugprofil vorab in einer Initialisierungsprozedur beispielsweise in Abhängigkeit von einer Serie von Inhalationszügen eines Patienten ermittelt werden, d.h. es wird ein nutzer- bzw. pati entenindividuelles Zugprofil bestimmt. Die nachfolgend beschriebe ne Initialisierungsprozedur ist nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt, sondern kann auch bei nicht-medizinischen Anwendun gen, beispielsweise Genussanwendungen, eingesetzt werden.

Dazu können mehrere Inhalationszüge ohne Wirkstoffabgabe durch Verdampfen am Heizelement vor der eigentlichen Anwendung ge messen werden ("trockene Züge"). Es ist auch denkbar, dass ein oder mehrere Atemluftstöße, z. B. durch Lungenvolumen- und/oder -funktionsmessungen, durchgeführt werden. Derartige Messungen könnten beispielsweise extern durch einen Arzt oder mit dem Inhala tor selbst durchgeführt werden. Extern aufgenommene Daten kön nen über eine Kommunikationseinrichtung des Inhalators (z.B. drahtlos beispielsweise auf der Grundlage von Bluetooth, WLAN, RFI D, ZigBee, optisch oder kabelgebunden) an die elektronische Steuerungsvorrichtung und/oder den Datenspeicher übertragen wer den. Durch einen Vergleich mit einem theoretischen Zugprofil kann das individuelle Zugprofil des Patienten ermittelt werden. Dieses (patien- ten-)individuelle Zugprofil wird in dem elektronischen Speicher ge speichert. Die elektronische Steuerungsvorrichtung vergleicht bei der eigentlichen Benutzung des Inhalators mit Wirkstoffabgabe die ses (patienten-)individuelle Zugprofil mit den Messwerten des aktu ellen Inhalationszuges und reagiert wie oben beschrieben entspre chend darauf.

Das (patienten-)individuelle Zugprofil kann auch die für den Patien ten gewünschte Wirkstoffmenge berücksichtigen. Diese Wirkstoff menge kann beispielsweise durch einen Arzt oder einen Apotheker (z.B. ausgehend von einem digitalen Rezept) vorgegeben und mit tels der oben genannten Kommunikationseinrichtung an die elektro nische Steuerungsvorrichtung und/oder den Datenspeicher übertra gen werden.

Vorzugsweise können Nutzerdaten in dem Datenspeicher gespei chert werden. Beispielsweise können die Häufigkeit der Nutzung und/oder die Anzahl erfolgreicher Inhalationszüge in Abhängigkeit von Datum und Uhrzeit gespeichert werden. Durch Auslesen dieser Daten kann ein Arzt die (zeitlich) korrekte Anwendung des Inhala tors und Applikation des Wirkstoffs überwachen, den Therapieplan des Patienten ggf. anpassen und die Daten bei der weiteren Diag nostik und Therapie berücksichtigen.

Weiterhin ist es möglich, dass die vorgenannten Nutzerdaten und/oder das Zugprofil über die Kommunikationseinrichtung zusätz lich oder alternativ zum Datenspeicher in einem Cloudspeicher ab gelegt werden. In diesem Fall kann ein Arzt die Anwendung des In halators bei Zugriff auf die Daten im Cloudspeicher fernüberwachen. Vorzugsweise können gespeicherte Daten an ein elektronisches Mobilgerät, z. B. ein Smartphone, Laptop, Smartwatch oder Tablet- PC, mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung übertragen werden. In diesem Fall kann der Nutzer selbst die Anwendung des Inhalators mit Hilfe des Mobilgeräts überwachen. Auch kann er sich Terminer innerungen in dem Mobilgerät einrichten, falls der Inhalator zu be stimmten Uhrzeiten oder in wiederkehrenden Intervallen angewen det werden soll.

Vorteilhaft kann bspw. bei klinischen Studien ab Phase I die regel mäßige Anwendung und damit eine lückenlose Dokumentation der Inhalatoranwendung sichergestellt werden. Auch kann der Nutzer bei der Übertragung der Daten an ein elektronisches Mobilgerät sein persönliches Empfinden vor und nach einer Anwendung des Inhala tors notieren. Dadurch kann beispielsweise ein kausaler Zusam menhang zwischen bestimmten körperlichen Reaktionen und der Anwendung des Inhalators bzw. des damit applizierten Wirkstoffs engmaschig dokumentiert werden. Die damit gewonnenen Informati onen z. B. zur Verträglichkeit eines Wirkstoffs können beispielsweise auch für den Arzt bei der Therapie einer Krankheit mit einem bereits zugelassenen Wirkstoff relevant sein.

Eine kontrollierte und reproduzierbare Wirkstoffabgabe ist eine Vo raussetzung für die Verwendung der Erfindung bzw. der erfindungs gemäßen Regelung des durch das Heizelement fließenden Heiz stroms im Bereich der medizinischen Anwendung. Mit anderen Wor ten ist die vorliegende Erfindung die Basis für die Erschließung ei nes vollkommen neuen Anwendungsbereiches. Die Erfindung löst somit das Problem einer definierten Wirkstoff- bzw. Flüssigkeitsabgabe pro Luftvolumen bei einem zeitlich verän derlichen Luftstrom.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungs- formen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Inhalator;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer elektronischen Anordnung des Inhalators mit einem Sensorsystem;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Flüssigkeitstank mit ei nem mittig innenliegenden Luftkanal;

Fig. 4 ein Ablaufschema für eine Nutzung eines Inhalators; und

Fig. 5 ein Ablaufschema für eine Initialisierung eines Inhala tors.

Der Inhalator 10, hier ein elektronisches Zigarettenprodukt, umfasst ein Gehäuse 11 , in dem ein Luftkanal 30 zwischen mindestens einer Lufteinlassöffnung 31 , und einer Luftauslassöffnung 24 an einem Mundabschnitt 32 des Inhalators 10 vorgesehen ist. Wenn der Kon sument an dem Mundabschnitt 32 zwecks Inhalation zieht, wird dadurch der Inhalator 10 mit einem Unterdrück beaufschlagt und eine Luftströmung 34 wird in dem Luftkanal 30 erzeugt. Der Inhalator 10 weist vorteilhaft einen Flüssigkeitsspeicher 18, ei nen elektrischen Energiespeicher 14, eine Verdampfungsvorrichtung 20 mit einem elektrischen Widerstands-Heizelement 21 , eine elektri sche Anordnung 22 und ein Sensorsystem 33 auf. Der Flüssig keitsspeicher 18 ist vorteilhaft in einer Verbrauchseinheit 17 des Inhalators 10 angeordnet. Die Verbrauchseinheit 17 kann vorteilhaft als auswechselbare Kartusche ausgebildet sein.

Der elektrische Energiespeicher 14 ist vorteilhaft in einem Basisteil 16 des Inhalators 10 angeordnet. Der Energiespeicher 14 kann ins besondere eine elektrochemische Einweg-Batterie oder ein wieder aufladbarer elektrochemischer Akku, beispielsweise ein Lithium- lonen-Akku, sein. Vorzugsweise ist der Energiespeicher 14 in einem von dem Mundabschnitt 32 entfernten Teil des Inhalators 10 ange ordnet. Die Verbrauchseinheit 17 ist vorteilhaft zwischen dem Ener giespeicher 14 und dem Mundabschnitt 32 angeordnet.

Die elektrische Anordnung 22 des Inhalators 10, die in Figur 2 schematisch dargestellt ist, weist das elektrische Widerstands-Heiz element 21 , eine digitale elektronische Steuerungsvorrichtung 15 und einen elektronischen Datenspeicher 35 auf. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 ist eine digitale Datenverarbeitungsein richtung und umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder einen Microcontroller. Die elektrische Anordnung 22 kann vorzugs weise eine Kommunikationseinrichtung 13 und/oder eine Signalein richtung 19 aufweisen. Die Kommunikationseinrichtung 13 ist draht los, beispielsweise auf der Grundlage von Bluetooth, WLAN, RFID, ZigBee, optisch oder kabelgebunden, und vorzugsweise zur Kom munikation mit einem mobilen elektronischen Gerät, etwa einem Mobiltelefon oder Smartphone, einem externen Computer und/oder einem Cloudspeicher eingerichtet. Die Signaleinrichtung 19 umfasst optische, akustische und/oder haptische Signalelemente, beispiels weise eine oder mehrere LEDs, eine Digitalanzeige, ein Display, einen haptischen Signalgeber und/oder einen akustischen Signalge ber.

Teile der elektrischen Anordnung 22 sind vorzugsweise in dem Ba sisteil 16 angeordnet, beispielsweise Steuerungsvorrichtung 15, Da tenspeicher 35, ggf. Kommunikationseinrichtung 13 und/oder ggf. Signaleinrichtung 19. Teile der elektrischen Anordnung 22 können in der Verbrauchseinheit 17 angeordnet sein, beispielsweise das Heiz element 21. In anderen Ausführungsformen ist das Heizelement 21 in dem Basisteil 16 angeordnet.

Die durch die Einlassöffnung 31 angesaugte Luft wird in dem Luft kanal 30 zu der, durch die, oder an der Verdampfungsvorrichtung 20 vorbei geleitet. Die Verdampfungsvorrichtung 20 ist mit dem Flüs sigkeitsspeicher 18 verbunden oder verbindbar, in dem eine Flüs sigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch gespeichert ist. Die Verdamp fungsvorrichtung 20 verdampft Flüssigkeit, die ihr aus dem Flüssig keitsspeicher 18 zugeführt wird, und gibt die verdampfte Flüssigkeit als Aerosol/Dampf in den Luftstrom 34 zu.

Das Sensorsystem 33 umfasst vorteilhaft einen in dem Luftkanal 30, oder in Strömungsverbindung dazu, angeordneten Druck- oder Strömungsschalter 36, der beispielsweise bei Unterschreiten einer vordefinierten Druckschwelle in dem Luftkanal 30 auslöst. Die Steu erungsvorrichtung 15 kann auf der Grundlage eines von dem Druck oder Strömungsschalters 36 ausgegebenen Signals feststellen, dass ein Konsument am Mundabschnitt 32 des Zigarettenprodukts 10 zieht, um zu inhalieren. Die Strömungsmessvorrichtung 37 (siehe unten) kann die Funktion des Strömungsschalters 36 ausführen, oder es ist ein separater Strömungsschalter 36 vorhanden. Die Steuerungsvorrichtung 15 steuert dann die Verdampfungsvorrich- tung 20 an, um Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 als Ae rosol/Dampf in den Luftstrom 34 zuzugeben.

Die in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherte, zu dosierende Flüssigkeit 50 ist beispielsweise eine Mischung umfassend einen oder mehrere der folgenden Bestandteile: 1 ,2-Propylenglykol, Gly cerin, Wasser, mindestens ein Aroma (Flavour), optional ein Wirk stoff, beispielsweise Nikotin.

Die Verdampfungsvorrichtung 20 umfasst mindestens einem Wider stands-Heizelement 21 , und kann ein nicht gezeigtes Dochtelement zum Zuführen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 18 zu dem Heizelement 21 aufweisen. Aufgrund des Ohm'schen Wider stands führt ein Stromfluss durch das elektrisch leitende Heizele ment 21 zu einer Erhitzung desselben und daher zu einer Verdamp fung von mit dem Heizelement 21 in Kontakt stehender Flüssigkeit. Auf diese Weise erzeugter Dampf/Aerosol entweicht aus der Ver dampfungsvorrichtung 20 und wird der Luftströmung 34 beigemischt, siehe Figur 1. Die Verdampfungstemperatur liegt abhängig von der zu verdampfenden Flüssigkeit vorzugsweise im Bereich zwischen 100°C und 450°C, weiter bevorzugt zwischen 150°C und 350°C, noch weiter bevorzugt zwischen 190°C und 290°C.

Der Datenspeicher 35 ist vorteilhaft nichtflüchtig und dient bei spielsweise zum Speichern von die Verbrauchseinheit 17 betreffen der Information bzw. Parameter. Der Datenspeicher 35 kann Teil der elektronischen Steuerungsvorrichtung 15 sein. In dem Datenspei cher 35 ist vorteilhaft Information zur Zusammensetzung der in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherten Flüssigkeit, Information zum Verdampfungsprofil, insbesondere zur Leistungs-/Temperatur- steuerung, Daten zur Zustandsüberwachung bzw. Systemprüfung, beispielsweise Dichtigkeitsprüfung, Daten betreffend Kopierschutz und Fälschungssicherheit, eine ID zur eindeutigen Kennzeichnung der Verbrauchseinheit 17, Seriennummer, Herstelldatum, Ablaufda tum, Zugzahl (Anzahl der Inhalationszüge durch den Konsumenten) und/oder Nutzungszeit gespeichert.

Das Sensorsystem 33 weist eine Durchflussmessvorrichtung 37 auf, die hier als Differenzdruckmessvorrichtung ausgebildet ist. Die Durchflussmessvorrichtung 37 weist einen ersten Drucksensor 42 auf (siehe Figur 1), der so angeordnet ist, dass er zur Messung des Atmosphärenluftdrucks außerhalb des Gehäuses 11 des Inhalators 10 eingerichtet ist. Beispielsweise kann eine Messöffnung in dem Gehäuse 11 vorgesehen sein, der den ersten Drucksensor 42 strö mungsleitend mit der Atmosphäre zu verbinden. Die Durchfluss messvorrichtung 37 weist des Weiteren einen zweiten Drucksensor 43 auf (siehe Figur 1), der so angeordnet ist, dass er zur Messung des in dem Luftkanal 30 herrschenden Luftdrucks eingerichtet ist.

Die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 kann durch Kenntnis des Querschnitts des Luftkanals am Messort des zweiten Druck sensors 43 und der zwischen dem ersten und zweiten Drucksensor 42, 43 gemessenen Druckdifferenz den Luftvolumenstrom durch den Inhalator 10 berechnen und durch zeitlich wiederholte Messung ein Zugprofil, d.h. den Luftvolumenstrom über der Zeit, bestimmen.

Das Sensorsystem 33 weist einen Dampfmengensensor 38 zur Er fassung der während eines Inhalationszuges von der Verdamp fungsvorrichtung 20 verdampften und abgegebenen Flüssigkeits- bzw. Dampfmenge auf. Der Dampfmengensensor 38 ist hier ein Luft feuchtesensor. Der Dampfmengensensor 38 weist ein erstes Feuch temesselement 40 auf (siehe Figur 1), das in dem Luftkanal 30 stromaufwärts von dem Heizelement 21 , beispielsweise im Bereich der Lufteinlassöffnung 31 angeordnet ist. Der Dampfmengensensor

38 weist des Weiteren ein zweites Feuchtemesselement 41 auf (sie he Figur 1), das in dem Luftkanal 30 stromabwärts von dem Heiz element, beispielsweise im oder im Bereich des Mundabschnitts 32 angeordnet ist. Bei einer bekannten Menge von Wasser in der zu verdampfenden Flüssigkeit und einer Kalibrierung des zweiten Feuchtemesselements 41 kann aus dem Anstieg der Luftfeuchte, d.h. der Differenz der Messwerte von dem zweiten Feuchtemes selement 41 und dem ersten Feuchtemesselement 40, die verdampf te Flüssigkeits- bzw. Dampfmenge von der elektronischen Steue rungsvorrichtung 15 bestimmt werden.

Der Flüssigkeitstank 18 ist vorzugsweise länglich mit mittig innen liegendem Luftkanal 30 (Figur 3 zeigt einen Schnitt quer zur Längs achse L durch den Flüssigkeitstank 18). Die in Figur 3 der Über sichtlichkeit wegen nicht gezeigte Verdampfungsvorrichtung 20 ver dampft aus dem Flüssigkeitstank 18 zugeführte Flüssigkeit und gibt diese als Dampf/Aerosol an die durch den innenliegenden Luftkanal 30 strömende Luftströmung ab.

Das Sensorsystem 33 weist vorzugsweise einen Füllstandssensor

39 zur Erfassung einer Restflüssigkeitsmenge in dem Flüssig keitstank 18 des Inhalators 10 auf. Der Füllstandssensor 39 ist hier ein kapazitiver Sensor und weist mindestens ein Paar von Elektro den 44A, 45A; 44A, 45B; 44C, 45C auf (siehe Figur 3), die an ge genüberliegenden Wänden 46, 47 des Flüssigkeitstanks 18 ange ordnet sind. Die Elektroden 44A, 45A; 44A, 45B; 44C, 45C werden vorzugsweise von metallisierten Bereichen, insbesondere metalli schen (Längs-)Streifen gebildet, die entlang der Längsachse des Flüssigkeitstanks 18 durchgehend verlaufen. Vorteilhaft ist mindes tens eine erste Elektrode 44A, 44B, 44C an der beispielsweise zy- lindrischen Außenwand 46 des Flüssigkeitstanks 18 und mindestens eine zweite Elektrode 45A, 45B, 45C an der beispielsweise zylindri schen Innenwand 46 des Flüssigkeitstanks 18 (und/oder an der bei spielsweise zylindrischen Außenwand des Luftkanals 30) angeord net.

Der Füllstandssensor 39 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Elektrodenpaaren, beispielsweise mindestens oder genau drei Elek trodenpaare 44A, 45A; 44A, 45B; 44C, 45C auf. Die Elektrodenpaa re 44A, 45A; 44A, 45B; 44C, 45C sind vorteilhaft unter gleichen Winkelabständen, in Figur 3 beispielsweise unter 120°, bezogen auf die Mittelachse des Flüssigkeitstanks 18, wechselseitig zueinander angeordnet. Die ersten Elektroden 44A, 44B, 44C und/oder die zweiten Elektroden 45A, 45B, 45C können jeweils zu einer durchge henden Elektrode 44 bzw. 45 verbunden sein.

Jedes Elektrodenpaar 44A, 45A; 44A, 45B; 44C, 45C bildet mit der in dem Tank befindlichen (Rest-)Flüssigkeit als Dielektrikum einen Kondensator 46A, 46B, 46C. Die Kapazität jedes Kondensators 46A, 46B, 46C wird fortlaufend gemessen. Die gemessene Kapazität je des Kondensators 46A, 46B, 46C ist proportional zu dem Flüssig keitsniveau zwischen den Elektroden 44A, 45A; 44A, 45B; 44C,

45C. Durch die Anordnung und Anzahl der Kondensatoren 46A, 46B, 46C kann in jeder räumlichen Orientierung des Inhalators 10 bzw. der Kartusche bzw. Verbrauchseinheit 17 das Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeitstank 18 bestimmt werden.

Aus dem bestimmten Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeitstank kann die Restmenge an Flüssigkeit im Flüssigkeitstank 18 bestimmt wer den. Aus der bestimmten Flüssigkeits-Restmenge kann beispiels weise eine Voraussage getroffen werden, wann ein Wechsel der Verbrauchseinheit 17 (Kartuschenwechsel) voraussichtlich erforder lich ist, basierend auf dem bisherigen Nutzungsprofil des aktuellen Nutzers.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zur Steuerung des Inhalators 10 anhand der Figur 4 erläutert.

Im Schritt S1 erfolgt die zeitliche Messung des Volumenstroms Q = dV/dt (siehe Diagramm rechts) der durch den Luftkanal 30 strömen den Luftströmung (bzw. Luft/Dampf-Strömung) mittels der Durch flussmesseinrichtung 37. Gemessen wird der Volumenstrom Q zum jeweils aktuellen Zeitpunkt ta und vorzugsweise das sich daraus ergebende Zugprofil Q(t) über einen gesamten Inhalationszug. Der Volumenstrom Q aufgetragen über der Zeit t für einen gesamten Inhalationszug des Nutzers ergibt ein Zugprofil Q(t), wie beispiels weise im Diagramm rechts von Schritt S1 gezeigt ist.

In dem elektronischen Datenspeicher 35 des Inhalators 10 ist ein ideales Zugprofil Qi(t) gespeichert, siehe Diagramm rechts von Schritt S2.

Im Schritt S2 führt die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 eine Vergleichsanalyse durch. Dabei erfolgt ein Vergleich des in Schritt S1 gemessenen aktuellen Volumenstroms Q(t=ta) mit einem ent sprechende Idealwert Qi(t=ta), der sich aus dem gespeicherten Zugprofil Qi (t) ergibt, und vorzugsweise ein Vergleich des in Schritt S1 gemessenen Zugprofils Q(t) (insbesondere im Zeitraum tO ent sprechend Zugbeginn bis ta) mit dem gespeicherten idealen Zugpro fil Qi (t) . Die Vergleichsanalyse umfasst des Weiteren die Bestim mung einer Abweichung des in Schritt S1 gemessenen aktuellen Volumenstroms Q(t=ta) von dem entsprechenden Idealwert Qi (t=ta) , und vorzugsweise die Bestimmung einer Abweichung des in Schritt S1 gemessenen Zugprofils Q(t) von dem idealen Zugprofil Qi(t). Im Schritt S2 kann der gemessene aktuelle Volumenstrom Q(t=ta) ein momentaner Wert entsprechend einem einzigen Messwert, oder ein über eine Mehrzahl von Messwerten Q(t=ta1), Q(t=ta2), ... gemittel ter Wert sein.

In dem nachfolgenden Schritt S3 wird geprüft, ob der aktuelle Inha lationszug beendet ist. Falls der aktuelle Inhalationszug nicht been det ist (N), wird im Schritt S4 geprüft, ob die in Schritt S2 bestimmte Abweichung des gemessenen aktuellen bzw. momentanen Volu menstroms Q(t=ta) von dem entsprechenden Idealwert Qi (t=ta) über einem in dem Datenspeicher 35 gespeicherten Schwellwert liegt.

Falls die in dem Schritt S4 betrachtete aktuelle Abweichung über dem gespeicherten Schwellwert liegt (Y), wird in dem Schritt S5 die Wirkstoffabgabe in den Luftstrom, vorzugsweise basierend auf dem Grad der aktuellen Abweichung, durch Ansteuerung der Verdamp fungseinrichtung 20 angepasst, insbesondere durch Veränderung des durch das Heizelement 21 fließenden Heizstroms und/oder der Heizdauer des Heizelements 21.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Schritt S5 kann in dem Schritt S6 eine Anzeige der fehlerhaften oder nicht idealen momentanen An wendung des Inhalators 10 an den Nutzer über mindestens ein Sig nalelement der Signaleinrichtung 19 durch die elektronische Steue rungsvorrichtung 15 veranlasst werden, z.B. die Anzeige einer fal schen Luftmenge und/oder Wirkstoffmenge.

Im Anschluss an den Schritt S5 und/oder S6, oder wenn die in dem Schritt S4 betrachtete aktuelle Abweichung unter dem gespeicherten Schwellwert liegt (N), wird der Schritt S2 erneut durchgeführt. Diese Feedback-Schleife wird solange durchgeführt, bis in dem Schritt S3 festgestellt wird, dass der Inhalationszug beendet ist (Y).

Sobald in dem Schritt S3 festgestellt wird, dass der Inhalationszug beendet ist (Y), wird in dem Schritt S7 vorzugsweise geprüft, ob ei ne Abweichung des in Schritt S1 gemessenen Zugprofils Q(t) von dem idealen Zugprofil Qi (t) , jeweils über den gesamten Inhalations zug (gesamte Abweichung), oberhalb eines in dem Datenspeicher 35 gespeicherten Schwellwerts liegt.

Falls in Schritt S7 festgestellt wird, dass die gesamte Abweichung über dem gespeicherten Schwellwert liegt (Y), kann in einem Schritt

58 eine Anzeige der fehlerhaften oder nicht idealen Anwendung des Inhalators 10 an den Nutzer über mindestens ein Signalelement der Signaleinrichtung 19 durch die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 veranlasst werden, z. B. die Anzeige einer falschen Luftmenge und/oder Wirkstoffmenge über den betreffenden Inhalationszug.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Schritt S8 kann in einem Schritt

59 eine Übertragung der Daten aus der Vergleichsanalyse des Schritts S2 beispielsweise mittels Drahtloskommunikation an einen entfernten Empfänger 48, beispielsweise einen Cloudspeicher, zur weiteren Analyse gesendet werden.

Falls in Schritt S7 festgestellt wird, dass die gesamte Abweichung unter dem gespeicherten Schwellwert liegt (N), kann in einem Schritt S9 eine Anzeige der erfolgreichen Anwendung des Inhalators 10 an den Nutzer über mindestens ein Signalelement der Signalein richtung 19 durch die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 veran- lasst werden, z.B. die Anzeige einer korrekten Luftmenge und/oder Wirkstoffmenge über den betreffenden Inhalationszug.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Schritt S9 kann in einem Schritt S10 eine Übertragung der Daten aus der Vergleichsanalyse des Schritts S2 beispielsweise mittels Drahtloskommunikation an einen entfernten Empfänger 48, beispielsweise einen Cloudspeicher, zur weiteren Analyse gesendet werden.

Eine Initialisierungsprozedur für den Inhalator wird im Folgenden anhand von Figur 5 erläutert.

Im Schritt S20 werden Zugprofile über mehrere Inhalationszüge vor zugsweise ohne Wirkstoffabgabe mittels der Durchflussmesseinrich tung 37 gemessen und von der elektronischen Steuerungsvorrich tung 15 erstellt.

In dem Schritt S21 führt die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 einen Vergleich der gemessenen Zugprofile mit einem theoretischen Zugprofil durch, das vorteilhaft in dem Datenspeicher 35 gespeichert ist.

In dem Schritt S22 führt die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 ein Anfitten (Anpassen) des theoretischen Zugprofils an die gemes senen Zugprofile durch.

In dem Schritt S23 wird das gefittete Zugprofil als ideales (Nutzer-) Zugprofil von der elektronischen Steuerungsvorrichtung 15 in dem Datenspeicher 35 gespeichert, um während der Nutzungsphase für Vergleiche bzw. Vergleichsanalysen zur Verfügung zu stehen.