BRMU9101903Y1 - dispositivo para extração em fase sólida tipo "manifold" com câmara de vácuo, válvulas para controle por vácuo e válvulas adaptadas para controle por bomba peristáltica - Google Patents
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Abstract
dispositivo para extração em fase sólida tipo "manifold" com camara de vácuo, válvulas para controle por vácuo e válvulas adaptadas para controle por bomba peristáltica. refere-se o presente pedido de patente de modelo de utilidade a um dispositivo tipo "manifold" para extração em fase sólida que permite a extração simultânea e individualizada de vários cartuchos e discos de extração. esse equipamento apresenta um conjunto de válvulas que são conectadas e controladas a uma linha de vácuo e outro conjunto que são conectadas e controladas a uma bomba peristáltica.
Description
(54) Título: DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO EM FASE SÓLIDA TIPO MANIFOLD COM CÂMARA DE VÁCUO, VÁLVULAS PARA CONTROLE POR VÁCUO E VÁLVULAS ADAPTADAS PARA CONTROLE POR BOMBA PERISTÁLTICA (73) Titular: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS - UNICAMP. CGC/CPF: 46068425000133. Endereço: Cidade Universitária Zeferino Vaz - Distrito de Barão Geraldo, Campinas, SP, BRASIL(BR), 13083-970 (72) Inventor: RICARDO MATHIAS ORLANDO; SUSANNE RATH; JARBAS JOSÉ RODRIGUES ROHWEDDER.
Prazo de Validade: 15 (quinze) anos contados a partir de 30/09/2011, observadas as condições legais
Expedida em: 04/12/2018
Assinado digitalmente por:
Liane Elizabeth Caldeira Lage
Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
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DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO EM FASE SÓLIDA TIPO “MANIFOLD” COM CAMARA DE VÁCUO, VÁLVULAS PARA CONTROLE POR VÁCUO E VÁLVULAS ADAPTADAS PARA CONTROLE POR BOMBA PERISTÁLTICA
Campo da invenção
A presente patente de Modelo de Utilidade se refere a um dispositivo tipo “manifold” para extração em fase sólida que permite a extração simultânea e individualizada de vários cartuchos e discos de extração. Esse equipamento apresenta um conjunto de válvulas que são conectadas e controladas a uma linha de vácuo e outro conjunto de que são conectadas e controladas a uma bomba peristáltica.
Esse sistema de extração em fase sólida destina-se principalmente a laboratórios e indústrias na área química, farmacêutica, alimentícia e biotecnológica.
Fundamentos da invenção
A extração em fase sólida (SPE) com cartuchos e discos representa uma grande parcela dos procedimentos de preparo de amostras em virtude das vantagens peculiares desta técnica (Lanças, 2004).
Os procedimentos de SPE padrão requerem de quatro a cinco etapas nas quais a amostra líquida e outros solventes passam através do sorvente recheando o interior do cartucho ou disco.
Para a execução dessas etapas é preciso utilizar dispositivos que posicionem os cartuchos e discos na vertical e que ainda forcem a passagem das soluções pelo sorvente. Atualmente os dispositivos mais simples e que permitem a execução de várias extrações simultaneamente são os sistemas tipo “manifold” patenteado por Wachob e Rightnour (Patente 4810471, 1989).
A configuração desse dispositivo, assim como o modo de operálo, pouco mudou desde sua criação. Esse sistema é composto basicamente por três partes principais: uma câmara de vácuo; uma tampa com válvulas para acoplar os cartuchos e discos e uma grade para apoiar os tubos que recebem o eluato de interesse.
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Durante o procedimento de SPE, soluções são percoladas pelo cartucho ou discos para prepará-los para receber a amostra (etapa de condicionamento), assim como para remover os interferentes presentes na matriz (etapa de lavagem). Essas soluções, de modo geral, não são de interesse para a análise final e por isso são descartadas. No “manifold” patenteado por Wachob e Rightnour essas soluções descartadas são necessariamente direcionadas para dentro da câmara de vácuo. Os “manifolds” operando dessa maneira apresentam quatro limitações operacionais. A primeira é a necessidade de trocar os frascos dentro da câmara de vácuo para receber o eluato de interesse. A segunda limitação é que o volume máximo de solução capaz de ser percolada pelos cartuchos e discos não deve ultrapassar o volume da câmara de vácuo, a menos que seja feita uma parada adicional para retirada do volume presente dentro da câmara de vácuo. A terceira limitação é que como a câmara de vácuo é uma parte comum e compartilhada com todas as válvulas da tampa do sistema é preciso que o cartucho ou disco que terminar a etapa de eluição mais rapidamente que os demais espere o cartucho ou disco mais lento para que o vácuo seja desligado e a tampa possa ser aberta. A quarta e última limitação é que o uso de vácuo como dispositivo para promover a percolação não permite um controle preciso da vazão da solução no cartucho ou disco e, em SPE, o uso de vazões controladas é essencial para obter o máximo da extração e repetibilidade adequada em replicatas de extrações.
Outros dispositivos tipo “manifold” para SPE foram desenvolvidos nas últimas décadas.
O uso de bomba peristáltica para um sistema tipo “manifold” já foi descrito anteriormente (Patente US4079009, 1978). Entretanto, neste sistema, a bomba peristáltica operava no modo de pressão positiva que pode levar a problemas associados a compressibilidade do ar aprisionado no cartucho. Neste sistema tanto as soluções provenientes do condicionamento quanto as soluções da lavagem e do eluato são direcionadas por um único caminho para o frasco coletor, sendo necessária a troca desse recipiente coletor para
3/11 recolher o eluato de interesse. Finalmente, este invento não apresenta o uso de um sistema de vácuo integrado que é fundamental para ser utilizado tanto para a secagem do cartucho após a lavagem quanto para a retirada do solvente remanescente preso no sorvente durante a etapa de eluição.
Outro dispositivo desenvolvido descreve um “manifold” para SPE empregando membranas (Patente 5529694, 1996). O invento descrito utiliza um sistema de válvula para direcionamento do vácuo para dois frascos diferentes o que evita a parada para troca de frascos, entretanto o invento não permite múltiplas extrações simultâneas nem o uso de cartuchos de SPE convencionais nos seus tamanhos diversos. Além disso, o seu uso não é compatível com uma bomba peristáltica para controlar com precisão a vazão.
Em 2006 outro invento desenvolvido para SPE empregando cartuchos e discos foi descrito (Patente DE202006013644). O invento é basicamente uma câmara de vácuo subdividida em dois compartimentos separados por uma parede. Essa configuração permite que a câmara de vácuo possa ser esvaziada sem a necessidade de parar o sistema. Apesar dessa vantagem, o sistema proposto requer que todos os cartuchos acoplados estejam na mesma etapa do procedimento, não permite que os tubos coletores do eluato de interesse sejam posicionados antes de terminar as etapas antecessoras de lavagem e condicionamento e também não é capaz de ser acoplado à bomba peristáltica para controle preciso da vazão.
Ainda, em 2006, um segundo sistema “manifold” foi desenvolvido para SPE empregando cartuchos (Patente GB2427467). Este invento foi criado para permitir que cada extração seja realizada independentemente uma da outra evitando o problema do uso de uma câmara comum de extração, que pode levar a contaminação cruzada em função da formação de aerosol. Neste invento são utilizados funis coletores ou tubos coletores de material lavável, contendo duas válvulas abre e fecha, os quais são acoplados a um sistema de vácuo. Os cartuchos por sua vez são conectados a este funil na porção superior por um anel de vedação que deve ajustar-se a ele. No sistema proposto pelos inventores é preciso que cada câmara de vácuo independente
4/11 tenha um selo de vedação que se ajuste perfeitamente ao corpo do cartucho. No caso de cartuchos com diferentes diâmetros é preciso selos com encaixe adequado para cada um dos diversos cartuchos existentes atualmente. Além disso, no sistema proposto pelos autores, a entrada do funil deverá ser no mínimo maior que o maior cartucho disponível comercialmente obrigando que a mesma seja inconvenientemente larga. Neste invento também não é descrito a possibilidade do sistema ser acoplado a uma bomba peristáltica para controlar com maior precisão a vazão dos líquidos percolados. Apesar desse invento descrever a possibilidade de eluição de volumes superiores a capacidade do funil, os mesmos relatam que isso é possível somente com a paralisação do vácuo, abertura da válvula inferior do sistema, fechamento da mesma e reacionamento do vácuo. No invento descrito, tanto os líquidos descartados como os recolhidos para análise passam pela câmara central individual o que acarreta a necessidade de limpeza periódica da mesma e/ou a necessidade de parar o processo para colocar um tubo coletor limpo que irá receber a fração ou eluato de interesse.
Em 2009 foi solicitado patente por Orlando e Rath (18090056725 e 18090056147) para dois novos dispositivos manifold com válvulas para controle do eluato. Esses sistemas permitem o controle por bomba peristáltica, mas somente durante as etapas de condicionamento, aplicação da amostra e lavagem, já na etapa de coleta do eluato de interesse a bomba peristáltica não pode ser aplicada. Ainda em relação a essas invenções, ambas utilizam uma câmara de vácuo principal única de vidro durante a eluição da fração de interesse. Este tipo de câmara de vácuo, além de correr o risco de implosão durante a aplicação do vácuo exige a sincronização das etapas para evitar paradas desnecessárias o que torna o procedimento mais lento. As invenções apresentadas em 2009 também apresentam a desvantagem de possíveis contaminações cruzadas por interferentes da amostra uma vez que os eluatos das diversas etapas necessariamente compartilham pelo menos uma parte do percurso durante as extrações.
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Orlando, Rath e Rowhedder em 2011 também descrevem um modelo de manifold composto por um conjunto de válvulas e câmaras independentes que permite direcionar os eluatos descartados para um recipiente destinado exclusivamente a este propósito. Segundo os inventores o sistema descrito permite, também, que volumes maiores do que a câmara de vácuo sejam percolados sem a necessidade de mudança do recipiente coletor e, ainda, que o controle opcional da vazão seja realizado através de uma bomba peristáltica acoplada ao sistema para obter um melhor controle da vazão e, dessa forma, aumentar a repetibilidade entre as extrações. Neste sistema foi utilizado um segundo conjunto de válvulas evitando a contaminação da etapa de aplicação da amostra e da lavagem. Esse sistema, apesar de todas as vantagens descritas apresenta limitações construtivas como: maior complexidade das multivias e multicâmaras do manifold, número limitado de tipos de tubos coletores que podem ser acoplados ao manifold e maior dificuldade de manuseio devido as dimensões exigidas para confecção.
O sistema aqui descrito compreende um manifold com uma única linha de vácuo sobre a qual se insere um conjunto de válvulas convencionais de extração em fase sólida para manifolds e outro conjunto de válvulas convencionais para manifolds que receberam uma adaptação em sua saída e que são conectadas e controladas por uma bomba peristáltica.
Esse novo dispositivo se diferencia, primeiramente, pela reestruturação de sua forma, o que trouxe vantagens tanto em sua utilização (operação do equipamento) quanto em seu processo de produção.
A facilidade de confecção se dá pelo fato de ser composto, resumidamente, de quatro partes fundamentais: base horizontal com linha de vácuo e válvulas convencionais, segunda base horizontal com válvulas adaptadas para bomba peristáltica e pés para dar suporte e sustentação. Esse novo manifold também se diferencia pelo fato da eluição ocorrer com o sistema de tampas adaptadas e/ou adaptadores para a utilização de vácuo em tubos coletores de eluato descrito no modelo de utilidade (depositado sob o número de protocolo 18110005366).
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Além da simplificação construtiva, esse sistema manifold apresenta diminuição das variáveis operacionais, o que reduz os erros e a fadiga do operador, torna o manifold menor, mais leve, mais fácil de transportar, mais resistente ao impacto e de limpeza mais simples.
Breve descrição da invenção
Refere-se o presente pedido de patente de modelo de utilidade a um dispositivo tipo “manifold” para extração em fase sólida que permite a extração simultânea e individualizada de vários cartuchos e discos de extração. O equipamento é constituído basicamente de:
a) uma base horizontal com um canal de vácuo horizontal que se distribui verticalmente em furos para o encaixe de válvulas do tipo abre-e-fecha 18e 12.
b) acoplador com rosca e terminal em espigão para encaixe de mangueira de vácuo e vacuômetro 13, 14 e 15.
c) uma base horizontal com furos verticais para o encaixe de válvulas do tipo abre-e-fecha com adaptação para encaixe em tubulações com bombas peristálticas 16 e 17.
d) bases laterais direita e esquerda para encaixe das bases horizontais e do acoplador 21.
e) válvulas manuais convencionais tipo abre-e-fecha com uma extremidade para encaixe no bico (“luer”) do cartucho e outra extremidade para encaixe nos sistemas tipo manifold convencionais 23 e 25.
f) válvulas manuais convencionais tipo abre-e-fecha com uma extremidade para encaixe no bico do cartucho e a outra extremidade para encaixe nos sistemas tipo manifold convencionais com adaptadores para acoplamento a tubulações com bomba peristáltica 23 e 26.
Compreende ainda, a presente invenção, ao uso do sistema descrito para qualquer processo de extração em fase sólida acoplado ou não a uma bomba de vácuo e/ou a uma bomba peristáltica.
Breve descrição das figuras
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Segue abaixo uma breve descrição das figuras anexas com a finalidade de facilitar o entendimento e compreensão do presente pedido, não devendo estas serem entendidas com a finalidade de limitar o escopo de proteção da presente tecnologia.
A figura 1 traz a representação esquemática de um sistema comercial convencional de SPE tipo “manifold” com cartuchos e tubos coletores e o seu funcionamento.
A figura 2 demonstra uma representação esquemática do protótipo da invenção desenvolvido baseado no sistema tipo “manifold” comercial.
A figura 3 demonstra uma visão frontal do protótipo da invenção desenvolvido com destaque para a base com um canal de vácuo horizontal (18) e as regiões de encaixe das válvulas tipo abre-e-fecha (19).
A figura 4 demonstra uma visão superior do protótipo da invenção desenvolvido com destaque para a base com um canal de vácuo horizontal (18) além da base com região de encaixe (19) das válvulas adaptadas.
A figura 5 demonstra uma visão da base lateral direita do protótipo da invenção (26) desenvolvida com destaque para os parafusos de fixação (20) das bases horizontais.
A figura 6 demonstra uma visão da base lateral esquerda (21) do protótipo da invenção desenvolvida com destaque para os parafusos de fixação (20) das bases horizontais além do acoplador com rosca e terminal em espigão (13).
A figura 7 demonstra a representação esquemática de uma válvula convencional do tipo abre-e-fecha para manifolds.
A figura 8 demonstra a representação esquemática de uma válvula do tipo abre-e-fecha com uma adaptação (26) para acoplamento a tubulações de bomba peristáltica.
Descrição detalhada da invenção
Refere-se o presente pedido de patente de modelo de utilidade a um dispositivo tipo “manifold” para extração em fase sólida que permite a
8/11 extração simultânea e individualizada de vários cartuchos e discos de extração. Esse equipamento apresenta um conjunto de válvulas que são conectadas e controladas a uma linha de vácuo e outro conjunto de que são conectadas e controladas por uma bomba peristáltica.
O Modelo de Utilidade utiliza dois conjuntos de válvulas independentes, sendo um conjunto acoplado a uma linha de vácuo e outro acoplado a tubulações de bomba peristáltica. As válvulas dessa invenção são as mesmas daquelas descritas para manifold convencionais e recebem apenas uma adaptação no caso do acoplamento às tubulações da bomba peristáltica. A etapa de coleta do eluato de interesse é realizada empregando tubos coletores acoplados as tampas adaptadas que se encaixam, simultaneamente, aos cartuchos e às válvulas tipo abre-e-fecha. Esta invenção permite que todas as etapas do processo de extração sejam executadas ou por bomba de vácuo ou por bomba peristáltica. Esta configuração representa uma simplificação construtiva de todos os sistemas convencionais, além de apresentar uma diminuição das variáveis operacionais, o que reduz os erros e a fadiga do operador, torna o manifold menor, mais leve, mais fácil de transportar, mais resistente ao impacto e de limpeza mais simples.
O Modelo de Utilidade, que trata o presente documento, está inserido no contexto das técnicas de preparação de amostras, mais especificamente nas técnicas de extração em fase sólida empregando cartuchos ou discos. O presente documento versa sobre um novo dispositivo para extração em fase sólida, sendo este constituído basicamente de:
a - pelo menos uma conexão para linha ou bomba de vácuo (13); b - pelo menos um canal de vácuo inserido em uma das bases do sistema (18);
c - pelo menos um conjunto de válvulas tipo abre-e-fecha convencionais acopladas ao canal de vácuo (12);
d - pelo menos um acoplador com rosca (13) e terminal em espigão (14) para encaixe de mangueira de vácuo e vacuômetro (15);
e - pelo menos uma base com encaixes para válvulas adaptadas (16);
9/11 f - pelo menos um conjunto de válvulas adaptadas (17) para acoplamento a tubulações de bomba peristáltica e posicionadas a uma das bases do sistema;
g - pelo menos duas bases laterais (21) para encaixe, suporte e estabilização do sistema;
Os cartuchos ou discos que podem ser empregados no sistema de extração em fase sólida da invenção são todos aqueles utilizados nos sistemas “manifold” convencionais.
Na representação esquemática de um sistema comercial convencional de SPE tipo “manifold” completo (Figura 1) é possível observar seus principais componentes que são: tampa (1) com válvulas tipo abre-fecha (2) para conectar os cartuchos ou discos, câmara de vácuo (3), estante para posicionamento de tubos coletores (4) e tubos coletores de eluato (5).
Na Figura 1 também estão representadas algumas características do funcionamento de um sistema comercial convencional de SPE tipo “manifold”. Nesta representação é possível observar que os líquidos percolados através dos cartuchos (6) são direcionados verticalmente para a câmara de vácuo principal (7) através do uso da gravidade ou com auxílio de uma bomba de vácuo acoplada ao sistema na entrada do vácuo (8). Operando dessa maneira o volume máximo capaz de ser percolado sem interrupções não deve ser superior ao volume dos frascos coletores (9) ou da câmara de vácuo principal (10). Ainda, neste modus operandi, inevitavelmente, é preciso parar o sistema para posicionar frascos coletores limpos que irão coletar os analitos de interesse na etapa de eluição.
Na Figura 2 está representado o protótipo desenvolvido baseado no sistema tipo “manifold” comercial com a base horizontal (11) contendo um canal de vácuo com furos verticais para encaixe das válvulas tipo abre-e-fecha convencionais (12). Esses dois dispositivos são utilizados para o acoplamento dos cartuchos durante as etapas de condicionamento, aplicação da amostra e lavagem quando o controle é feito por vácuo. Nesta figura também são apresentados o acoplador com rosca (13) e terminal em espigão (14) para
10/11 encaixe de mangueira de vácuo e vacuômetro (15). Aparecem também a base com furos verticais (16) para o encaixe das válvulas do tipo abre-e-fecha adaptadas para encaixe em tubulações com bombas peristálticas (17).
A Figura 3 é uma visão frontal do protótipo da invenção desenvolvido (sem o vacuômetro) com destaque para a base com um canal de vácuo horizontal (18) e as regiões de encaixe das válvulas tipo abre-e-fecha (19). Nesta figura também aparecem as posições dos parafusos de fixação das bases horizontais e laterais (20).
A Figura 4 é uma visão superior do protótipo da invenção desenvolvido (sem o vacuômetro) com destaque para a base com um canal de vácuo horizontal (18) inserido no interior da base e as regiões de encaixe das válvulas tipo abre-e-fecha convencionais e adaptadas (19). Nesta figura também aparecem as posições dos parafusos de fixação das bases horizontais e laterais (20).
A Figura 5 é uma visão frontal da base direita do protótipo da invenção desenvolvido com destaque para a base (21) e a posição dos parafusos de fixação (20). Essa base pode conter ainda alças ou furos (22) para facilitar o manuseio.
A Figura 6 é uma visão frontal da base direita do protótipo da invenção desenvolvido com destaque para a base (21), a posição dos parafusos de fixação (20), o furo para facilitar o manuseio (22), o acoplador com rosca (13) e o terminal em espigão (14). Opcionalmente os furos para facilitar o manuseio podem ser substituídos por alças de apoio.
A Figura 7 é uma visão frontal da válvula tipo abre-e-fecha convencional. Nesta figura são destacadas as regiões para encaixe do bico do cartucho (23), o regulador de abertura da válvula (24) e ainda, a região de saída dos eluatos (25). Essa válvula é utilizada para encaixe na linha de vácuo horizontal.
A Figura 8 é uma visão frontal da válvula tipo abre-e-fecha adaptada. Nesta figura são destacadas as regiões para encaixe do bico do cartucho (23), o regulador de abertura da válvula (24) e ainda, a região de
11/11 saída dos eluatos (26) adaptada pela introdução de uma peça metálica na extremidade inferior. Essa peça de adaptação pode ser metálica, plástica ou ainda ser um prolongamento da própria válvula. A adaptação pode contem também luvas ou braçadeiras metálicas ou plásticas para conferir maior resistência mecânica. Essa válvula é utilizada para encaixar a tubulações de bomba peristáltica através das adaptações (26). As válvulas adaptadas são utilizadas para o acoplamento dos cartuchos durante as etapas de condicionamento, aplicação da amostra, lavagem e eluição quando o controle é feito pela bomba peristáltica.
O presente pedido de patente de modelo de utilidade compreende ainda o uso do sistema descrito para qualquer processo de extração em fase sólida, acoplado ou não, a uma bomba de vácuo e/ou a uma bomba peristáltica.
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Claims (3)
- REIVINDICAÇÕES1. Dispositivo para extração em fase sólida caracterizado por compreender:a - pelo menos uma conexão para linha ou bomba de vácuo (13); b - pelo menos um canal de vácuo inserido em uma das bases do sistema (18);c - pelo menos um conjunto de válvulas tipo abre-e-fecha convencionais acopladas ao canal de vácuo (12), sendo que o conjunto de válvulas tipo abre-e-fecha (12) é acoplado a linha de vácuo, e as válvulas tipo abre-e-fecha são encaixados os cartuchos ou discos de extração utilizados neste sistema;d - pelo menos um acoplador com rosca (13) e terminal em espigão (14) para encaixe de mangueira de vácuo e vacuômetro (15);e - pelo menos uma base com encaixes para válvulas adaptadas (16);f - pelo menos um conjunto de válvulas adaptadas (17) para acoplamento a tubulações de bomba peristáltica e posicionadas a uma das bases do sistema, sendo que o conjunto de válvulas tipo abre-efecha adaptadas (17) são acopladas a tubulações de bomba peristáltica e a válvula adaptada é constituída basicamente de uma região para encaixe do bico do cartucho (23), um regulador de abertura da válvula (24) e ainda, uma região de saída dos eluatos adaptada pela introdução de uma peça metálica na extremidade inferior (26);g - pelo menos duas bases laterais (21) para encaixe, suporte e estabilização do sistema, sendo que uma contém as saídas para a bomba peristáltica e a outra parte conter a linha de vácuo; elas podem ser unidas por diversas formas sendo preferencialmente conformada a base por intermédio de parafusos;Sendo que os cartuchos ou discos de extração utilizados neste sistema terem todas as etapas do processo individualmentePetição 870180043130, de 23/05/2018, pág. 5/9
- 2/2 controladas por válvulas tipo abre-e-fecha conectadas ou a linha de vácuo ou a tubulações de bomba peristáltica.2. Dispositivo parara extração em fase sólida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a preferencialmente poder possuir um alívio (22) em cada uma das laterais do dispositivo.
- 3. Dispositivo parara extração em fase sólida de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por opcionalmente, o furo (22) poder ser substituído por uma alça de metal ou de material polimérico.Petição 870180043130, de 23/05/2018, pág. 6/91/5
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
B06A | Notification to applicant to reply to the report for non-patentability or inadequacy of the application according art. 36 industrial patent law | ||
B09A | Decision: intention to grant | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |
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