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Die Erfindung betrifft eine Applikationseinrichtung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit mittels eines Gasstroms nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der Human- und Veterinärmedizin ist es häufig erwünscht, Wirkstoffsubstanzen unmittelbar einem zu behandelnden Ort zuzuführen, um eine möglichst lokal begrenzte Körperstelle behandeln zu können und Nebenwirkungen auf andere Körperteile zu vermeiden. Um die Verabreichung einer Wirksubstanz über lokal angesetzte Spritzen zu vermeiden, ist es unter bestimmten Voraussetzungen möglich, Wirkstoffe nur durch Auftragen auf die Haut lokal anzuwenden. Für viele Wirkstoffe stellt die Haut jedoch ein Hindernis dar, das die Transmission der Wirkstoffe in unter der Haut liegende Bereiche verhindert oder erschwert. Zur Verbesserung der Durchdringung der Haut werden häufig sogenannte Penetrationsverstärker, wie Alkohol, Fettsäuren und ähnliches, eingesetzt, die den Transmissionswiderstand der Haut verringern. Tiefer gelegene Orte unter der Haut lassen sich damit jedoch selten erreichen.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, Arzneimittel in Mikroemulsionen zu dispergieren, die die Haut leichter durchdringen können. Der Durchdringungseffekt lässt sich erheblich steigern, wenn die Mikroemulsion unter hohem Druck auf die Haut gebracht wird und wenn dies unter gleichzeitiger Zufuhr von Gasen, insbesondere Sauerstoff, bewirkt wird. Dieses Verfahren ermöglicht die Einbringung einer Wirksubstanz in Körperbereiche, die nicht nur unmittelbar unter der Haut liegen, wie Knochengelenke usw.
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Die Ausbildung einer Mikroemulsion erfolgt insbesondere mit Hilfe einer Applikationseinrichtung durch Zerstäuben einer Flüssigkeit mittels eines Gasstroms, bei der die Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbehälter aufgenommen ist und über einen Düsenkopf zerstäubt wird. Die Zerstäubung erfolgt nach Art einer Farbspritzpistole, bei der unter Ausnutzung des Venturieffekts ein Gasstrom, insbesondere Sauerstoff, Flüssigkeit, d. h. die Wirksubstanz, fein zerstäubt und der Wirkstoff damit auf die zu behandelnde Hautoberfläche aufgetragen wird.
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Ein entsprechendes Verfahren und das Grundprinzip einer entsprechenden Applikationseinrichtung sind aus der
WO 2006/040119 A2 bekannt. Dort ist im Einzelnen beschrieben, wie und welche Arzneimittel auf diese Weise verabreicht werden können. Das dort angegebene Applikationssystem enthält ein Arzneimittelreservoir, das über eine Venturidüse mit einem umgebenden Gasstrahl am Düsenvorderende zerstäubt wird. Das Arzneimittel wird dem Applikationssystem über einen Schlauchanschluss von einer externen Quelle zugeführt. Es ist ferner ein Anschluss für eine Gaszufuhr vorhanden, wobei im Inneren des Applikationssystems eine Gasumlenkung stattfindet, die es ermöglicht, das zugeführte Gas einerseits zur Erzeugung des Gasstroms an der Venturidüse zu verwenden und andererseits über einen Bypass Druck auf das hintere Ende der Flüssigkeitssäule auszuüben.
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Der Nachteil eines solchen Applikationssystems liegt darin, dass einerseits wenigstens zwei Schlauchanschlüsse vorzusehen sind und andererseits das System nur so gehalten werden kann, dass die Flüssigkeit im Arzneimittelreservoir eine im Wesentlichen vertikal gerichtete Orientierung behält. Ein weiterer Nachteil liegt darin begründet, dass die Verwendung unterschiedlicher Wirkstoffflüssigkeiten jeweils eine vollständige Reinigung des Applikationssystems von früher verwendeten Wirkstoffflüssigkeiten erfordert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Applikationssystem zum Zerstäuben einer Flüssigkeit mittels eines Gasstroms anzugeben, das insbesondere für die perkutane Verabreichung von Arzneimitteln verwendbar ist, das eine einfache und flexible Handhabung in nahezu jeder räumlichen Lage gestattet und das eine schnelle Austauschbarkeit zu verabreichender Arzneimittel ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht aus von einem Applikationssystem zum Zerstäuben einer Flüssigkeit, welche mittels eines Gasstroms mit einem eine Düsennadel enthaltenen Düsenkopf zerstäubbar ist. Die Applikationseinrichtung enthält eine Ventileinheit mit wenigstens einem Gassperrventil zur Steuerung der Gaszufuhr zur Applikationseinrichtung.
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Erfindungsgemäß ist eine Ventileinheit an das erste Ende eines Küvettenhalters zur Aufnahme einer die Flüssigkeit enthaltenen Küvette ansetzbar, wobei die Ventileinheit wenigstens ein Freigabeventil enthält, das durch Ansetzen des Küvettenhalters mit eingesetzter Küvette an die Ventileinheit geöffnet wird und damit einen Gasstrom von der Ventileinheit über den Küvettenhalter zum Düsenkopf freigibt. Dieser ist an einem zweiten Ende des Küvettenhalters befestigt. Das wenigstens eine Freigabeventil in der Ventileinheit ist durch einen Seitenflügel der Küvette betätigbar.
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Die erfindungsgemäße Applikationseinrichtung besteht daher im Wesentlichen aus drei Teilen, nämlich einer Ventileinheit zur Steuerung der Gaszufuhr, einem Küvettenhalter zur Aufnahme einer die zu verabreichende Flüssigkeit enthaltenen Küvette und einen am vorderen Ende des Küvettenhalters befestigbaren Düsenkopf. In den Küvettenhalter lässt sich eine spritzenähnliche Küvette einsetzen, die am rückwärtigen Ende so ausgestaltet ist, dass sie ein oder mehrere Freigabeventile in der Ventileinheit betätigt, so dass die Ventileinheit nur dann einen Gasstrom freigibt, wenn in dem Küvettenhalter tatsächlich eine Küvette vorhanden ist.
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Die Ventileinheit der Applikationseinrichtung weist vorzugsweise einen zentralen Druckkanal zur Zufuhr von Druckgas auf das rückwärtige Ende einer in den Küvettenhalter eingesetzten Küvette auf. Dabei sind vorzugsweise wenigstens zwei in jeweiligen Seitenkanälen der Ventileinheit diagonal gegenüberliegend angeordnete Freigabeventile vorhanden, die bei in den Küvettenhalter eingesetzter Küvette durch wenigstens zwei an der Küvette angesetzte Seitenflügel betätigbar sind.
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Die Ventileinheit verzweigt damit einen über einen Anschluss der Ventileinheit zugeführten Gasstrom in einen zentralen Gasstrom, der auf das rückwärtige Ende der Küvette aufgebracht wird, und insbesondere zwei Seitenströme, die über die Freigabeventile strömen, die durch eine in den Küvettenhalter eingesetzte Küvette betätigbar sind. Die Seitenströme werden über den Küvettenhalter zum Düsenkopf geführt und bilden dort den Gasstrahl, der am Düsenvorderende mittels des Venturieffekts die Zerstäubung der in der Küvette enthaltenden Flüssigkeit bewirkt. Die an der Küvette befindlichen Seitenflügel stellen dabei sicher, dass nur eine ordnungsgemäß gestaltete Küvette die Freigabeventile betätigt. In einer weiterbildenden Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass der durch die Freigabeventile geführte Gasstrom in Abhängigkeit von der Betätigungstiefe der Freigabeventile steuerbar ist. Wenn die Stärke der Seitenflügel daher unterschiedlich gestaltet ist, kann damit der Volumenstrom des durch die Seitenkanäle geführten Gasstroms eingestellt werden. Damit können für unterschiedliche Wirkstoffflüssigkeiten Küvetten verwendet werden, deren Seitenflügel eine unterschiedliche Stärken aufweisen, so dass durch Wahl der Stärke der Seitenflügel und damit der Einstellung der Betätigungstiefe der Freigabeventile eine selbsttätige Einstellung des Volumenstroms der über die Seitenkanäle geführten Gasströme erreichbar ist.
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Die Freigabeventile sind insbesondere durch Federkraft schließend vorbelastet, so dass eine Öffnung der Freigabeventile nur erfolgt, wenn eine geeignete Küvette mit einer geeigneten Stärke von Seitenflügeln in den Küvettenhalter eingesetzt ist.
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Die erfindungsgemäße Applikationseinrichtung enthält des Weiteren am vorderen Ende der Ventileinheit vorzugsweise einen mit einem zentralen Durchlass versehenen Zentrierdorn, welcher am vorderen Ende der Ventileinheit einen ringförmigen Spalt bildet, in den ein ringförmiger axial gerichteter Ansatz einer in den Küvettenhalter eingesetzten Küvette einführbar ist.
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Damit lässt sich eine sehr präzise Zentrierung einer eingesetzten Küvette erreichen, die insbesondere erforderlich ist, wenn eine Steuerung der Freigabeventile durch variable Stärken der Seitenflügel einer Küvette vorgesehen ist. Des Weiteren verhindert der Ansatz der Küvette eine Überströmung der Gasströme der Seitenkanäle und des zentralen Gasstroms, der auf das rückwärtige Ende der Küvette gerichtet ist. Schließlich kann in einer weiterbildenden Ausführungsform der Ansatz der Küvette auch auf ein zusätzliches zentrales Ventil in der Ventileinheit einwirken, das dann zusätzlich den zentralen Gasstrom absperren kann.
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Zur radialen Ausrichtung der Seitenflügel der in den Küvettenhalter eingesetzten Küvette in der Ventileinheit ist diese insbesondere mit Ausnehmungen zur axialen Aufnahme der Seitenflügel versehen. Wenn auch der Küvettenhalter mit einer entsprechenden Aufnahme für die Seitenflügel versehen ist, können Küvettenhalter und Ventileinheit bei eingesetzter Küvette nur in einer bestimmten Orientierung miteinander verbunden werden, so dass nur in dieser Orientierung eine Strömungsverbindung von der Ventileinheit über die Seitenkanäle zum Düsenkopf herstellbar ist.
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Ventileinheit und Küvettenhalter sind vorzugsweise mittels eines Schraubrings miteinander verbindbar, wobei während des Verschraubens die Seitenflügel einer in den Küvettenhalter eingesetzten Küvette die Kopfenden der Freigabeventile betätigen, um diese zu öffnen und einen Durchlass des Gasstroms von der Ventileinheit zum Vorderende des Küvettenhalters und den Düsenkopf der Applikationseinrichtung zu ermöglichen.
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Küvettenhalter und Ventileinheit lassen sich damit sehr einfach zusammenfügen und trennen, so dass ein einfacher und schneller Austausch einer Küvette gegen eine andere Küvette oder nach Entleerung einer ersten Küvette gegen eine befüllte Küvette möglich ist.
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Eine in die erfindungsgemäße Applikationseinrichtung einsetzbare Küvette ist insbesondere hohlzylindrisch mit an der Auslassöffnung vorgesehenem tüllenartigen Ende und einem rückwärtigen Ende mit wenigstens einem radial abstehenden Seitenflügel ausgebildet. Eine solche Küvette ist nach Art eines Spritzenzylinders gestaltet, wobei jedoch weder ein handbetätigbarer Kolben noch eine Nadeleinheit vorhanden sind. Zur Zentrierung der Küvette im Küvettenhalter und in Bezug auf die Ventileinheit weist das rückwärtige Ende der Küvette einen axialen zylinderförmigen Ansatz auf, der in die Ventileinheit abdichtend eingesetzt ist.
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Zum Auspressen der Flüssigkeit aus der Küvette enthält diese einen Druckkolben, der von dem über die Ventileinheit zentral aufgebrachten Gasstrom vorwärtsbewegbar ist. Der Druckkolben kann auch Mittel zur Verhinderung eines Zurückziehens oder Zurückdrückens in der Küvette aufweisen, um zu vermeiden, dass eine leere Küvette unsachgemäß wiederbefüllt wird. Diese Art bietet Sicherheit gegen fehlerhaften Einsatz der erfindungsgemäßen Applikationseinrichtung. Ein hierfür verwendbares Mittel zur Verhinderung des Rückziehens des Druckkolbens ist beispielsweise aus der
DE 40 34 673 A1 bekannt geworden.
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Die erfindungsgemäße Applikationseinrichtung lässt sich sowohl im Bereich der Humanmedizin als auch der Tiermedizin verwenden. Es besteht eine hohe Sicherheit gegen fehlerhaften Einsatz, die Anwendung ist einfach und das verwendete Küvettensystem ermöglicht einen flexiblen Einsatz, wobei Manipulationsmöglichkeiten im Wesentlichen ausgeschlossen sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer zerlegten Applikationseinrichtung, teilweise im Schnitt,
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2 den Übergangsbereich zwischen Ventileinheit und Küvettenhalter in einem seitlichen Axialschnitt in zwei Stellungen,
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3 den Übergangsbereich zwischen Ventileinheit und Küvettenhalter in einer zweiten Axialschnittansicht,
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4 eine Küvette in Schnittansicht, und
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5 eine Küvette in Aufsicht.
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Die Applikationseinrichtung nach der Erfindung enthält im Wesentlichen drei Funktionseinheiten, nämlich eine Ventileinheit 3, einen Küvettenhalter 2 und einen Düsenkopf 31.
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Die Ventileinheit enthält an ihrer Rückseite einen Gasanschluss 30, über den Gas, insbesondere Sauerstoff, unter einem Druck von z. B. 2 bar zugeführt werden kann. Mittels eines Betätigungshebels 1 lässt sich die Gaszufuhr absperren und steuern. Der dem Gasanschluss 30 zugeführte Sauerstoffstrom wird über die Ventileinheit 3 in zwei Seitenströme und einen Zentralstrom aufgeteilt. Der zentrale Strom führt über einen Zentrierdorn 4 auf die Rückseite der in den Küvettenhalter 2 eingesetzten Küvette 6. Die Seitenströme werden über die Freigabeventile 5 und 7 ebenfalls in den Küvettenhalter 2 eingeführt, jedoch an der Außenseite der Küvette 6 entlang bis zum Vorderende des Küvettenhalters 2. Die Betätigung der Ventile 5 und 7 erfolgt über die Seitenflügel 32 und 33 der Küvette 6, indem die Seitenflügel auf die Kopfenden der Ventile 5 und 7 einwirken.
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Auf das Vorderende des Küvettenhalters 2 lässt sich der Düsenkopf 31 aufschrauben, in den bei aufgeschraubtem Düsenkopf 31 eine Nadel 36 hineinragt, die in dem Küvettenhalter 2 verankert ist, wobei die Spitze der Nadel 36 zusammen mit dem Düsenkopf 31 eine Sprühdüse bildet. Die Nadel 36 ist derart im Küvettenhalter 2 befestigt, dass die Drehstellung des Düsenkopfes 31 gegenüber dem Küvettenhalter 2 die Stellung der Nadelspitze im Küvettenhalter 2 beeinflusst und damit sowohl das Sprühbild als auch die Sprühstärke in an sich bekannter Weise einstellbar sind.
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Der Küvettenhalter ist so ausgebildet, dass die von der Rückseite des Küvettenhalters 2 von der Ventileinheit zugeführten Seitenströme an der Außenseite einer eingesetzten Küvette entlang oder über gesonderte Seitenkanäle bis in den Düsenkopf 31 geführt werden. Die Küvette 6 weist eine vorderseitige Tülle auf, die gegenüber den Seitenkanälen abgedichtet ist, so dass die aus der Küvette austretende Flüssigkeit erst an der Spitze der Nadel 36 mit den Seitenkanalströmen in Verbindung tritt.
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Die Abdichtung des Küvettenhalters gegenüber dem Sprühkopf 31 erfolgt mittels eines O-Rings 38. Der Düsenkopf weist ferner einen in ein Fenster des Düsenkopfs eingesetzten Filter 37 auf, um den Sprühdruck zu verringern und um überschüssigen Sprühnebel aufzufangen, die sich anderenfalls in der Umgebung verteilen würden.
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2 zeigt eine Schnittansicht des Verbindungsbereichs zwischen Ventileinheit 3 und Küvettenhalter 2. Die untere Hälfte der Figur zeigt eine Ansicht, in der der Schraubring 29 Ventileinheit und Küvettenhalter fest miteinander verbindet, während die obere Hälfte der Ansicht einen Zustand zeigt, in dem Ventileinheit und Küvettenhalter noch nicht miteinander verbunden sind.
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Die Ventileinheit 3 weist zwei diagonal gegenüberliegende Seitenkanäle 19 und 20 auf, in denen ein erstes Freigabeventil 5 bzw. ein zweites Freigabeventil 7 axial gehalten sind. Die erste Ventilfeder 9 und die zweite Ventilfeder 8 halten die Freigabeventile 5 und 7 im unbelasteten Zustand in Schließstellung, wobei der Verschluss der Ventile durch die O-Ringe 13 und 14 gewährleistet ist. Die Freigabeventile 5 und 7 weisen am vorderen Ende Ventilstößel 15 und 16 auf, die durch die Seitenflügel 32 und 33 der Küvette 6 betätigbar sind.
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In der oberen Hälfte der 2 ist ein Zustand gezeigt, in dem das zweite Freigabeventil 7 über die zweite Ventilfeder 8 und den O-Ring 14 in geschlossener Stellung gehalten wird, wobei der zweite Ventilstößel 15 und dessen zweiter Freigabeventilkopf 22 aus der Ventileinheit 3 ein Stück herausragen. In der unteren Ansicht der 2 ist das Freigabeventil 5 bereits in Offenstellung gehalten, indem der erste Freigabeventilkopf 21 des Freigabeventils 5 durch den Seitenflügel 33 in der Küvette 6 nach hinten gedrückt wurde.
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Der Küvettenhalter 2 enthält einen zentralen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Küvette 6. Diese ist spritzenkörperähnlich mit einem zylindrischen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Wirkflüssigkeit ausgebildet. Am hinteren Ende der Küvette 6 befinden sich die beiden Seitenflügel 32 und 33, die auf die Freigabeventile 5 und 7 einwirken. In Axialrichtung befindet sich am hinteren Ende einer Küvette ferner ein Küvettenansatz 17, der zylinderförmig ausgebildet ist und den Zentrierdorn 4 der Ventileinheit 3 unter Abdichtung am O-Ring 11 umgreift. Der dem zentralen Druckkanal 18 in der Ventileinheit 3 zugeführte Gasdruck kann daher zentral unmittelbar auf die Rückseite der Küvette 6 einwirken.
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Der den Seitenkanälen 19 und 20, die die Freigabeventile 5 und 7 aufnehmen, zugeführte Gasstrom fließt bei geöffneten Freigabeventilen über einen Ringkanal 23 durch die Seitenkanäle 25 und 26 des Küvettenhalters 2 (siehe 3) zum Düsenkopf.
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Der O-Ring 10 dient zur Abdichtung der Küvette im Küvettenhalter 2 sowie zur Absicherung eines unbeabsichtigten Herausfallens einer Küvette aus dem Küvettenhalter 2 im getrennten Zustand der Applikationseinrchtung.
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Die Verbindung von Ventileinheit 3 und Küvettenhalter 2 erfolgt mittels des Schraubrings 29, dessen Innenwandung unter Abdichtung durch den O-Ring 28 gleichzeitig den Ringkanal 23 nach außen begrenzt.
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Der O-Ring 12 dient zur Abdichtung des Zentrierdorns 4.
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3 zeigt eine um 90° gedrehte Ansicht einer Applikationseinrichtung mit zusammengesetzter Ventileinheit und Küvettenhalter. Durch den Schraubring 29 sind Küvettenhalter 2 und Ventileinheit 3 fest miteinander verbunden, wobei gleichzeitig der Ringkanal 23 gebildet ist, in den die Seitenkanäle 19 und 20 münden. Über einen stirnseitigen Freiraum 24 zwischen Küvettenhalter 2 und Ventileinheit 3 strömt das über die Seitenkanäle 19 und 20 geführte Gas in die diagonal gegenüberliegenden Seitenkanäle 25 und 26 des Küvettenhalters 2 und damit innerhalb des Küvettenhalters 2 zum Vorderende der Applikationseinrichtung.
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Am äußeren vorderen Ende des Küvettenhalters 2 befindet sich ein Außengewinde 27, auf das der Düsenkopf 31 aufschraubbar ist.
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4 zeigt eine Schnittansicht einer in den Küvettenhalter 2 einsetzbaren Küvette 6. Diese ist einstückig und hohlzylindrisch ausgebildet und weist am Vorderende eine Tülle 35 auf, die gegenüber dem Spritzkopf abdichtend ausgebildet ist. Am rückwärtigen Ende der Küvette 6 befinden sich seitlich zwei Seitenflügel 32 und 33. Ferner ist axial ein hülsenförmiger Küvettenansatz 17 vorgesehen. Im Inneren der Küvette befindet sich ein verschiebbarer Kolben 34, der durch den zentralen Druckkanal 18 der Ventileinheit 3 unter Druck gesetzt wird und damit die vor dem Kolben 34 befindliche Flüssigkeit nach vorne aus der Tülle 5 in den Spritzkopf herausdrückt. Zur Vermeidung eines manipulativen Zurückdrückens oder Zurückschiebens des Kolbens 34 weist dieser ringförmig schräg nach außen und hinten gerichtete federnde Ansätze auf, die sich beim Zurückdrücken des Kolbens in die Innenwand der zylinderförmigen Küvette 6 eindrücken und damit das Zurückschieben des Kolbens 34 verhindern.
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5 zeigt eine Rückansicht einer Küvette mit den beiden Seitenflügeln 32 und 33 sowie dem ringförmigen Küvettenansatz 17. Die Stärke der beiden Seitenflügel 32 und 33 ist so gewählt, dass eine in den Küvettenhalter 2 eingesetzte Küvette die Freigabeventile 5 und 7 freigibt. Bei einer geeigneten Ausbildung der Freigabeventile kann die Stärke der Seitenflügel 32 und 33 die Größe des durch die Freigabeventile strömenden Druckgases steuern, so dass damit eine Kodiermöglichkeit einer Küvette besteht, indem je nach Stärke der Seitenflügel die Menge des durch die Freigabeventile strömenden Gases eingestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungshebel
- 2
- Küvettenhalter
- 3
- Ventileinheit
- 4
- Zentrierdorn
- 5
- erstes Freigabeventil
- 6
- Küvette
- 7
- zweites Freigabeventil
- 8
- zweite Ventilfeder
- 9
- erste Ventilfeder
- 10
- O-Ring
- 11
- O-Ring
- 12
- o-Ring
- 13
- O-Ring
- 14
- O-Ring
- 15
- zweiter Ventilstößel
- 16
- erster Ventilstößel
- 17
- Küvettenansatz
- 18
- Druckkanal
- 19
- erster Seitenkanal
- 20
- zweiter Seitenkanal
- 21
- erster Freigabeventilkopf
- 22
- zweiter Freigabeventilkopf
- 23
- Ringkanal
- 24
- Freiraum
- 25
- Seitenkanal
- 26
- Seitenkanal
- 27
- Gewinde
- 28
- O-Ring
- 29
- Schraubring
- 30
- Gasanschluss
- 31
- Düsenkopf
- 32
- Seitenflügel
- 33
- Seitenflügel
- 34
- Kolben
- 35
- Tülle
- 36
- Nadel
- 37
- Filter
- 38
- O-Ring
