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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Zerstäuber
und insbesondere eine medizinische Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung, welche
darin eine polymere Schicht als Vibrationsquelle aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
Patient, der an Asthma oder chronischen bronchialen Erkrankungen
leidet, kann eine Inhalationstherapie machen müssen, beispielsweise
bei Problemen mit dem Atmen die Verwendung eines bronchialen Sprays.
Zur Zerstäubung flüssiger Medizin wurden verschiedene
Zerstäuber veröffentlicht, die eine einfache Inhalation
der zerstäubten Medizin durch den Patienten ermöglichen,
wobei die Zerstäubungsgeschwindigkeit eine wichtige Kennzahl
zur Messung der Leistung eines einzelnen Zerstäubers ist.
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Herkömmliche
Zerstäuber können in zwei Kategorien eingeteilt
werden: Hoch-Effiziente und vermindert-Effiziente. Ein hoch-effizienter
Zerstäuber ist gewöhnlich eine unförmige
Vorrichtung, welche eine Lösung mit einer vergleichsweisen
besseren Zerstäubungsgeschwindigkeit zerstäuben
kann, aber auf Kosten eines Mehrverbrauchs elektrischer Energie.
Andererseits ist ein vermindert-effizienter Zerstäuber
eine kleinere Vorrichtung, welche eine Lösung durch den
Verbrauch weniger Elektrizität zerstäuben kann,
jedoch bei einer geringeren Zerstäubungsgeschwindigkeit.
Obwohl die vorhergenannten zwei Zerstäuberarten ihre jeweiligen
Vor- und Nachteile haben, setzen sie alle ein Zerstäubungselement ein,
welches aus Metall ist, wie beispielsweise die in der
US-Patentschrift 6 863 224 veröffentlichte
Flüssigkeitszerstäubungsvorrichtung, welche in
1 dargestellt
ist. In
1, wird die Vibration einer
Ultraschallvibrationsquelle
10 zu einem Zerstäubungselement
11 übertragen,
um entsprechend die gleiche Vibration zu bewirken. Weiterhin, da
das Zerstäubungselement
11 mit einer Vielzahl
von Öffnungen aufgebaut ist, dient das Zerstäubungselement
11 der Zerstäubung
von Flüssigkeit zu Nebel, sobald es vibriert. Es ist zu
Bemerken, dass das Zerstäubungselement
11 in der
vorhergenannten Flüssigkeitszerstäubungsvorrichtung
durch eine galvanoplastische Vorrichtung mit der Legierung NiPd
hergestellt wird.
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In
einer weiteren in der
US-Patentschrift
7 066 398 veröffentlichten Flüssigkeitszerstäubungsvorrichtung
ist das Zerstäubungselement als Plattenkörper
(„Plate Body”) im vorhergenannten Patent bezeichnet
und ist ebenfalls aus Metall, beispielsweise Palladium, einer Palladium-Nickel-Legierung
oder einer anderen Palladium-Legierung. Weiterhin ist in der veröffentlichten
US-Patentschrift 6 629 646 im
Tropfenauswerfer mit konisch geformter oszillierender Blende das
Zerstäubungselement ebenfalls ein galvanoplastisches Metallblech.
Deshalb kann gefolgert werden, dass die meisten Zerstäubungselemente des
Standes der Technik aus Metall oder metallischen Legierungen sind.
Jedoch haben diese metallischen Zerstäubungselemente folgende
Mängel:
- (1) Da das Zerstäubungselement
zum Vibrieren in hoch-frequenter-Vibration mit einer Vibrationsquelle
angetrieben wird, kann jedes Zerstäubungselement, das aus
Metall ist, verspröden, falls es in hoher Frequenz für
eine absehbare lange Zeit vibriert und jedes Zerstäubungselement, das
spröde ist, wird ernste nachteilige Beeinträchtigungen
auf die Zerstäubungseffizienz haben.
- (2) Es ist bekannt, dass Zerstäuber viele Anwendungsmöglichkeiten
haben, aber in einigen besonderen Anwendungen, beispielsweise medizinische
Zerstäuber, könnten sich sowohl auf deren Lebensdauer
als auch auf deren Zerstäubungseffizienz nachteilig auswirken,
da deren metallisches Zerstäubungselement der Erosion bestimmter
chemischer Substanzen ausgesetzt ist, die in dem Medikament enthalten
sind, welches der Zerstäuber zerstäubt.
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Deshalb
gibt es einen großen Bedarf an einer medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung,
die nicht mit den vorhergenannten Problemen behaftet ist.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
bereitzustellen, welche darin eine polymere Schicht aufweist, um
als deren Zerstäubungsschicht zu dienen, die eine Störung
der medizinischen Flüssigkeitstropfvorrichtung aufgrund
der Medizinerosion verhindern kann, um so die Polymerschicht aufrecht
zu erhalten, um für eine bestimmte Zeit normal zu funktionieren.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine medizinische
Flüssigkeitstropfvorrichtung bereitzustellen, die eine
darin ausgebildete Polymerschicht aufweist, um als deren Zerstäubungsschicht
zu dienen, die das Auftreten des Versprödungsproblems aufgrund
der hohen Vibration, die in dem herkömmlichen Zerstäubungsschicht
auftritt, verhindern kann, um so die Polymerschicht aufrecht zu
erhalten, um für einer bestimmte Zeit normal zu funktionieren.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine medizinische
Flüssigkeitstropfvorrichtung bereitzustellen, die eine
Polymerschicht umfasst, die eine Vielzahl daran angeordneter kleiner Öffnungen
aufweist, wobei der Durchmesser von jeder kleinen Öffnung
zwischen 2 bis 6 μm ist und der Mittenabstand zwischen
zwei benachbarte kleine Öffnungen zwischen 60 und 180 μm
ist. Mittels der Anordnung mit den vorher genannten Öffnungsstruktur ist
es möglich, eine bessere Größe der Tropfen
und ausreichende Sprühmenge zu erzeugen, um so zur Anwendung
in dem medizinischen Bereich geeignet zu sein.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine medizinische Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
bereitgestellt, welche aufweist: eine Antriebsbasis zur Bereitstellung
der Vibrationsenergie und eine polymere Schicht, die darin eine
Vielzahl kleiner Öffnungen hat und auf der Antriebsbasis
zum Empfang der Vibrationsenergie angeordnet ist, so dass flüssige
Tropfen erzeugt werden.
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Vorzugsweise
weist die Antriebsbasis weiterhin auf: einen Energieleiter, der
zur polymeren Schicht verbunden ist und der eine darauf angeordnete
Ausnehmung in der Art und Weise aufweist, dass die Ausnehmung an
einer Position entsprechend zu der Vielzahl kleiner Öffnungen
der polymeren Schicht angeordnet ist; und eine Vibrationsquelle, die
zum Energieleiter verbunden ist und der Erzeugung von Vibrationen
zur Bereitstellung der Vibrationsenergie dient.
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Vorzugsweise
weist die Antriebsbasis weiterhin auf: einen Energieleiter, der
zur polymeren Schicht verbunden ist und der eine darauf angeordnete
Ausnehmung in der Art und Weise aufweist, dass die Ausnehmung an
einer Position entsprechend zu der Vielzahl kleiner Öffnungen
der polymeren Schicht angeordnet ist; und eine Vibrationsquelle, die
zum Energieleiter verbunden ist und der Erzeugung von Vibrationen
zur Bereitstellung der Vibrationsenergie dient; wobei der Energieleiter
weiterhin einen konusförmigen Aufbau aufweist, um das Niveau
der Verbindung der polymeren Schicht mit dem Energieleiter über
das Niveau der Verbindung dessen zur Vibrationsquelle um eine bestimmte
Höhe anzuheben.
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Vorzugsweise
weist die Antriebsbasis weiterhin auf: eine ringförmige
Vibrationsquelle, die dem Erzeugen von Vibrationen dient um eine
Vibrationsenergie bereitzustellen; und einen Energieleiter, der einen
ringförmigen Aufbau mit einer Ausnehmung zur Befestigung
an der inneren Wand der ringförmigen Vibrationsquelle aufweist,
so dass er mit der polymeren Schicht in einer Art und Weise verbunden
ist, dass die Ausnehmung des ringförmigen Energieleiters
in einer Position, entsprechend der vielen kleinen Öffnungen
der polymeren Schicht angeordnet ist.
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Ein
weiterer Anwendungsbereich der vorliegenden Anwendung wird durch
die nachfolgende detailierte Beschreibung ersichtlich werden. Jedoch sollte
es selbstverständlich sein, dass die detaillierte Beschreibung
und besondere Beispiele, in welchen bevorzugte Ausgestaltungen angegeben
sind, nur zur Veranschaulichung sind, da verschiedene Änderungen
und Modifikationen mit dem Geist und dem Umfang der Erfindung für
den Fachmann mit der detailierten Beschreibung offensichtlich werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird besser durch die unten aufgeführte
detailierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen
verstanden, sie sind nur zur Veranschaulichung und sollen die Erfindung nicht
einschränken, wobei:
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1 ein
perspektivisches Schnittbild einer Flüssigkeitszerstäubungsvorrichtung
ist, die unter der
U.S. Pat.-Nummer
6 863 224 veröffentlicht wurde.
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2A eine
Draufsicht einer medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung ist.
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2B eine
Schnittansicht einer medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung ist.
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2C eine
Prinzipdarstellung ist, welche den Arbeitsablauf der medizinischen
Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung der ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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3A eine
Draufsicht einer medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung ist.
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3B eine
Schnittansicht der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
Erfindung ist.
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4A eine
Schnittansicht der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß der dritten Ausführungsform der
Erfindung ist.
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4B eine
Schnittansicht der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß der vierten Ausführungsform der
Erfindung ist.
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5 eine
Schnittansicht der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß der fünften Ausführungsform
der Erfindung ist.
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Beschreibung der beispielhaften
Ausführungsformen
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Damit
die geschätzten Mitglieder des Prüfungsausschusses
die verwirklichten Funktionen und strukturellen Eigenschaften der
Erfindung nachvollziehen und verstehen können, sind mehrere
beispielhafte Ausführungsformen im Zusammenhang mit der detaillierten
Beschreibung nachfolgend dargestellt.
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Nachfolgend
wird auf 2A und 2B verwiesen,
welche eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer medizinischen
Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung sind. In dieser ersten
Ausführungsform weist die medizinische Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung 3 eine
Antriebsbasis 30 und eine polymere Schicht 31 auf.
Die Antriebsbasis 30 stellt Vibrationsenergie bereit und
weist weiterhin auf: eine ringförmige Vibrationsquelle 301 und
einen Energieleiter 302, wobei die ringförmige
Vibrationsquelle 301, welche zum Erzeugen der Vibration zur
Bereitstellung der Vibrationsenergie dient, eine Vorrichtung aus
einer Gruppe, bestehend aus Ultraschall- und piezoelektrische Vibrationsvorrichtungen, sein
kann. Der Energieleiter 302, welcher einen metallischen
ringförmigen Aufbau hat, weist eine Ausnehmung 3020 zur
Befestigung an der inneren Wand 3010 der ringförmigen
Vibrationsquelle 301 auf, so dass eine Verbindung zur polymeren
Schicht 31 besteht. In dieser ersten Ausführungsform
ist der metallische ringförmige Energieleiter 302 aus
Kupfer, ist aber nicht darauf beschränkt. Die polymere
Schicht 31, aufgebaut mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen 311,
ist an der Antriebsbasis in einer Art und Weise angeordnet, dass
sie zu der ringförmigen Vibrationsquelle 301 und
dem entsprechenden Energieleiter 302 verbunden ist, während
es die Ausnehmung 3020 des ringförmigen Energieleiters 302 ermöglicht, an
einer Position entsprechend einer Vielzahl der kleinen Öffnungen 311 der
polymeren Schicht 31 angeordnet zu sein. In dieser ersten
Ausführungsform ist die polymere Schicht 31 aus
Kunststoff hergestellt, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die polymere Schicht 31 kann aus Teflon, aus Polyethylen
(PE) oder aus anderen für einen Fachmann bekannten Materialien
hergestellt werden. In der 2B ist
der Durchmesser d von jeder kleinen Öffnung 311 zwischen
2 und 6 μm, während der Mittenabstand P zwischen
den benachbarten zwei kleinen Öffnungen 311 zwischen
60 und 180 μm ist. Hinsichtlich des oben genannten Öffnungsdurchmessers
d und des Abstandsmaßes P entsprechend der Anordnung ist
die Polymerschicht in der Lage, eine angemessene Tropfpartikelgröße
herzustellen und eine ausreichende Menge zu zerstäuben,
die zum Bereitstellen eines gewünschten medikamentösen
Effekts für die Anwendung im medizinischen Bereich geeignet
ist, wie z. B. eine Inhalationstherapie für die Lunge,
bei einer Atemwegserkrankung oder einer Lungenerkrankung.
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Nachfolgend
wird auf 2C verwiesen, welche eine Prinzipdarstellung
ist, die den Arbeitsablauf der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In 2C wird,
wenn die ringförmige Vibrationsquelle 301 zum
Vibrieren beaufschlagt wird, die Energie der Vibration durch den
Energieleiter 302 zur polymeren Schicht 31 übertragen,
welches folglich ein entsprechendes Vibrieren des Membranbereichs
der polymeren Schicht entsprechend der Ausnehmung 3020 des
Energieleiters 302 verursacht. Da Metall eine gute energetische
Leitfähigkeit hat, kann der an der inneren Wand der ringförmigen
Vibrationsquelle 301 angeordnete metallische Energieleiter 302 die
Vibration der polymeren Schicht 31 erhöhen und
deshalb die Zerstäubungseffizienz der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
verbessern.
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Nachfolgend
wird auf 3A und 3B verwiesen,
welche eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer medizinischen
Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung sind. In dieser zweiten
Ausführungsform weist die Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung 4 eine
Antriebsbasis 40 und eine polymere Schicht 41 auf.
Die Antriebsbasis 40 wird zum Bereitstellen einer Vibrationsenergie
genutzt und weist weiterhin auf: eine Vibrationsquelle 402 und
einen Energieleiter 401, wobei der Energieleiter 401 mit
der polymeren Schicht 41 verbunden ist und eine Ausnehmung 4011 zur
Aufnahme einer zu zerstäubende Flüssigkeit aufweist.
In dieser zweiten Ausführungsform ist der metallische Energieleiter 401 aus Edelstahl,
ist aber nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus
dient die mit dem Energieleiter 401 verbundene Vibrationsquelle 402 zur
Bereitstellung der Vibrationsenergie. In dieser zweiten Ausführungsform kann
die Vibrationsquelle 402 eine Vorrichtung aus der Gruppe
sein, bestehend aus Ultraschall- und piezoelektrische Vibrationsvorrichtungen
und ist kreisförmig am Boden des Energieleiters 401 angeordnet. Es
ist zu Bemerken, dass Mittel zum Antreiben der Vibrationsquelle 402 zum
Vibrieren einem Fachmann bekannt sind und deshalb nachstehend nicht
weiter beschrieben werden.
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In 3B weist
ferner die Energieleitung 401 einen konusförmigen
Aufbau 4010 auf, um das Niveau der Verbindung der polymeren
Schicht 41 mit dem Energieleiter 401 über
das Niveau der Verbindung dessen zur Vibrationsquelle 402 um
eine bestimmte Höhe H anzuheben. Die polymere Schicht 41,
welche mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen 411 aufgebaut
ist, ist an der Antriebsbasis 40 angeordnet, um die Vielzahl
kleiner Öffnungen 411 an zur Ausnehmung 4011 des
Energieleiters 401 entsprechenden Positionen anzuordnen.
Die polymere Schicht 41 dient zur Aufnahme der Vibrationsenergie,
so dass flüssige Tröpfchen entstehen. In dieser
Ausführungsform ist die polymere Schicht 41 aus
Kunststoff hergestellt, ist aber nicht darauf beschränkt.
Das Prinzip, welches ein Vibrieren der polymeren Schicht 41 verursacht,
ist das Gleiche wie in der ersten Ausführungsform beschrieben
und wird deshalb nachstehend nicht weiter beschreiben. In der 3B ist
der Durchmesser d von jeder kleinen Öffnung 411 zwischen
2 und 6 μm, während der Mittenabstand P zwischen
den benachbarten zwei kleinen Öffnungen 411 zwischen
60 und 180 μm ist. Gemäß des vorher genannten Öffnungsdurchmessers
d und des Abstandsmaßes P entsprechend der Anordnung ist
die Polymerschicht in der Lage, eine angemessene Tropfpartikelgröße
zu erzeugen und eine ausreichende Menge zu versprühen,
die geeignet ist, gewünschte medikamentöse Effekte
zur Anwendung im medizinischen Bereich bereitzustellen, beispielsweise
der Inhalationstherapie für die Lunge, bei einer Atemwegserkrankung
oder einer Lungenerkrankung.
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Nachfolgend
wird auf 4A verwiesen, welche eine Schnittansicht
einer medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung ist. In dieser dritten Ausführungsform, weist
die medizinische Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung 5 eine
Antriebsbasis 50 und eine polymere Schicht 51 auf.
Die Antriebsbasis 50, welches zur Bereitstellung einer
Vibrationsenergie dient, weist weiter auf: eine Vibrationsquelle 501 und
einen Energieleiter 502, deren Eigenschaften die gleichen
sind, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben
und deshalb weiter nicht beschrieben werden. Die polymere Schicht 51 ist
mit vielen Öffnungen 511 aufgebaut, die entsprechend
einem ausgesparten Bereich der Vibrationsquelle 501 positioniert
sind. In der 4A ist der Durchmesser d von
jeder kleinen Öffnung 511 zwischen 2 und 6 μm,
während der Mittenabstand P zwischen den zwei benachbarten
kleinen Öffnungen 511 zwischen 60 und 180 μm
ist. Auf Grund des vorhergehenden Öffnungsdurchmessers
und Abstandsmaßes P gemäß der Anordnung
ist die Polymerschicht in der Lage, eine ausreichende Tropfpartikelgröße
zu erzeugen und eine ausreichende Menge zu zerstäuben,
geeignet, um gewünschte medikamentöse Effekte
für die Anwendung im medizinischen Bereich, beispielsweise
der Inhalationstherapie für die Lunge, bei einer Atemwegserkrankung
oder einer Lungenerkrankung, bereitzustellen. Die Besonderheit der
medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung in
dieser dargestellten dritten Ausführungsform ist, dass
die polymere Schicht 51 einen gekrümmten Bereich 512 mit
einer bestimmten Krümmung aufweist. Nachfolgend wird auf 4B verwiesen,
welche eine Schnittansicht einer medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung 6 entsprechend
einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist. In dieser
vierten Ausführungsform ist die polymere Schicht 61 der
medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung 6 direkt
auf der Vibrationsquelle 60 angeordnet, während
es dem gekrümmten Bereich 612 der polymeren Schicht 60 ermöglicht
wird, an einer dem ausgesparten Bereich der Vibrationsquelle 60 entsprechenden
Position angeordnet zu werden. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl
kleiner Öffnungen, die an dem gekrümmten Bereich 612 ausgebildet
sind. Es ist zu bemerken, dass die Vibrationsquelle 60 eine Ultraschallvibrationsvorrichtung
oder eine piezoelektrische Vibrationsvorrichtung sein kann.
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Außerdem
sind alle vorhergenannten Energieleiter oder Vibrationsquellen ringförmig
aufgebaut, allerdings können sie auch in einer anderen
Form aufgebaut sein. Wie in 5 dargestellt,
ist die Antriebsbasis der medizinischen Flüssigkeitstropfenabscheidevorrichtung 7 nicht
ringförmig aufgebaut. In 5 weist
die Antriebsbasis eine Vibrationsquelle 701 und einen Energieleiter 702 auf
und die Vibrationsquelle 701 ist an beiden Seiten der polymeren Schicht
angeordnet, wobei der Energieleiter 702 auf den inneren
Wänden der Vibrationsquelle 701 angeordnet ist.
Es ist zu bemerken, dass die polymere Schicht 71 mit einer
Vielzahl kleiner Öffnungen 711 aufgebaut ist und
gleichzeitig an die Vibrationsquelle 701 und den Energieleiter 702 gekoppelt
ist. Währenddessen ist in der 5 der Durchmesser
von jeder kleinen Öffnung zwischen 2 und 6 μm,
während der Mittenabstand zwischen den zwei benachbarten kleinen Öffnungen
zwischen 60 und 180 μm ist. Gemäß des
vorangehenden Öffnungsdurchmessers und des Abstandsmaßes
entsprechend der Anordnung ist die Polymerschicht in der Lage, eine
angemessene Tropfpartikelgröße herzustellen und
eine ausreichende Menge zu zerstäuben, die geeignet ist, gewünschte
medikamentöse Effekte für die Anwendung im medizinischen
Bereich bereitzustellen, beispielsweise der Inhalationstherapie
für die Lunge, bei einer Atemwegserkrankung oder einer
Lungenerkrankung.
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Zusammenfassend
stellt die vorliegende Erfindung eine medizinische Flüssigkeitstropfvorrichtung
bereit, die eine Polymerschicht aufweist, die darin angeordnet ist,
um als deren Zerstäubungsschicht zu dienen, die nicht nur
die medizinische Flüssigkeitstropfvorrichtung vor einem
Nichtfunktionieren aufgrund der medizinischen Erosion bewahren kann, sondern
auch das Auftreten des Versprödungsproblems aufgrund der
hochfrequenten Vibration, das in der herkömmlichen metallischen
Zerstäubungsschicht auftritt, verhindern kann, so dass
sie für eine bestimmte Zeit sicherstellen kann, dass deren
Polymerschicht normal funktioniert.
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Für
die Erfindung, die somit beschrieben wurde, ist es offensichtlich,
dass diese auf verschiedenen Wegen verändert werden kann.
Diese Veränderungen werden nicht als abweichend vom Wesen und
dem Bereich der Erfindung angesehen und all diese Modifikationen,
die einem Fachmann naheliegend sind, sind beabsichtigt, im Schutzbereich
der folgenden Ansprüche eingeschlossen zu sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6863224 [0003, 0015]
- - US 7066398 [0004]
- - US 6629646 [0004]