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Die Erfindung betrifft einen Kunststoffverschluss zur Öffnung eines aseptisch geschlossenen Kunststoffschlauchbeutels nach Patentanspruch 1.
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Dabei geht es insbesondere um einen Kunststoffverschluss zur Öffnung eines aseptisch geschlossenen Kunststoffschlauchbeutels, wobei der Kunststoffverschluss einen Ausguss, eine Schraubkappe und einen Durchstosser umfasst. Dabei hat der zylindrische Ausguss ein Aussengewinde und einen umlaufenden Flansch, der mit dem Kunststoffschlauchbeutel verschweissbar ist, und die Schraubkappe hat ein Innengewinde, mit dem sie auf den zylindrischen Ausguss aufschraubbar ist. Ferner hat der Kunststoffverschluss einen mittels Betätigung der Schraubkappe bewegbaren Durchstosser zur Öffnung des Schlauchbeutels, wobei an der Schraubkappe und am Durchstosser Mitnehmerelemente vorhanden sind.
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Geschlossene Kunststoffschlauchbeutel für flüssige oder zumindest fliessfähige Inhalte werden in immer grösserem Mass eingesetzt, weil derartige Verpackungen gegenüber festwandigen Behältnissen viele Vorteile haben. Sie haben insbesondere wegen der einmaligen Verwendung den Vorteil, dass die Inhalte besonders zuverlässig aseptisch einfüll- und verschliessbar sind, so dass der aseptische Zustand zumindest bis zum erstmaligen Öffnen mit grosser Sicherheit gewährleistet ist. Typische Anwendungsgebiete sind deshalb beispielsweise die Lebensmittelindustrie und die pharmazeutische Industrie. Insbesondere im medizinischen Sektor, wo es grösstenteils um die dosierte Abgabe kleinerer Wirkstoffmengen geht, braucht es geeignete Verschlüsse zur Öffnung derartiger Kunststoffschlauchbeutel.
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Kunststoffschlauchbeutel müssen zum Öffnen im Bereich eines Ausgusses durchstochen oder durchschnitten werden um dort eine Auslassöffnung zu schaffen. Das funktioniert in der Regel recht gut, solange das elastische Schlauchbeutelmaterial im Bereich der Durchstich- bzw. Durchschneidestelle gespannt bzw. straff ist. Wegen der Elastizität des Schlauchbeutelmaterials kann es aber auch problematisch sein, dass die Öffung zuverlässig entsteht und auch vollständig offen bleibt. Bei vielen bekannten Lösungen von Kunststoffverschlüssen für Kunststoffschlauchbeutel ist eine Durchstoss- oder Durchschneidvorrichtung, beispielsweise in der Form eines Dornes oder in der Form eines Schneidelementes mit einem oder mehreren Schneidzähnen, vorhanden und meist auch bereits im Kunststoffverschluss integriert. Bei der erstmaligen Betätigung des Kunststoffverschlusses werden diese Öffnungsvorrichtungen aktiviert und schaffen die erwähnte Auslassöffnung im Schlauchbeutelmaterial.
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Aus der
US-5954233 ist ein Behälter aus elastischem Material mit einem gattungsgemässen Kunststoffverschluss zur Öffnung eines aseptisch geschlossenen Behältnisses bekannt. Zwar handelt es sich nicht um einen Schlauchbeutel, gleichwohl ist es aber ein Behältnis für medizinische Zwecke, so beispielsweise für die Aufbewahrung und die Abgabe von Augentropfen, somit also auch für die dosierte Abgabe kleiner Wirkstoffmengen. Zudem besteht noch ein weiterer Unterschied darin, dass bei diesem Behältnis ein zylindrischer Ausguss nicht auf das elastische Behältermaterial aufgeschweisst, sondern vielmehr mit demselben integral verbunden ist. Zwar hat diese Vorrichtung einen mittels Betätigung der Schraubkappe bewegbaren Durchstosser zur Öffnung des Behältnisses und sowohl an einer Schraubkappe wie auch an einem Abdeckstopfen sind vorsprungartige Mitnehmerelemente.
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Diese Vorrichtung ist aber weder dazu konzipiert noch dazu geeignet den Behältnis-Inhaltes über einen Ausgabeschlauch abzugeben.
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Als nächstliegenden Stand der Technik wird ein typisches Beispiel eines Kunststoffverschlusses angesehen, der auf einem Schlauchbeutel angebracht wird und sämtliche Merkmale des Oberbegriffs aufweist. Derartige Kunststoffverschlüsse sind in vielen Varianten bekannt. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die
EP-1396435 oder die
EP-1399366 verwiesen.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Kunststoffverschluss zur Öffnung eines aseptisch geschlossenen Kunststoffschlauchbeutels anzugeben, der zur Abgabe kleiner Fluid-Mengen über einen Ausgabeschlauch geeignet ist und der vor Ort leicht zusammensetzbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht grundsätzlich darin, dass
- – der Ausguss einen einstückig darin angeformten Führungszapfen mit einem Durchlass aufweist,
- – die Schraubkappe als Überwurfmutter gestaltet ist und einen zum Zentrum hin gerichteten endständigen Kragen als Mitnehmerelement hat,
- – der Durchstosser vor der Erstbenutzung in den Führungszapfen einsetzbar und die Schraubkappe über den Durchstosser überstülpbar ist und der Durchstosser einen nach aussen ragenden Mitnehmerkragen aufweist, der mit dem Kragen an der Schraubkappe in Anlage bringbar ist, und
der Durchstosser zudem als Verbindungskanüle zur Anbringung eines Ausgabeschlauchs gestaltet ist,
wobei der Durchstosser dazu vorgesehen ist in vollständig aufgeschraubtem Zustand der Überwurfmutter das Folienmaterial des Schlauchbeutels durchstechend in denselben hineinzuragen.
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Weil der Durchstosser die Schraubkappe durchsetzt bzw. durchgreift und beide Teile die erwähnten einfach gestalteten und gut zugänglichen kragenartigen Mitnehmerelemente aufweisen, lässt sich der erfindungsgemässe Kunststoffverschluss entweder vor Ort oder bereits vor der Zulieferung leicht zusammensetzen. Falschzusammensetzungen sind praktisch ausgeschlossen. Zudem ist keine dichtende und prinzipiell auch keine unlösbare Verbindung zwischen der Schraubkappe und dem Durchstosser notwendig.
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Eingangs wurde bereits erwähnt, dass das Öffnen von Kunststoffschlauchbeuteln mit speziellen Problemen verbunden ist. Bei Schlauchbeuteln ist es nämlich nicht denkbar, einen Durchstosser zum Öffnen des Schlauchbeutels von Hand direkt durch die Folie zu stossen, weil die aufgewendete Kraft nämlich zu einer Komprimierung des Schlauchbeutels führen würde und beim Perforieren des Schlauchbeutels der Inhalt deshalb herausspritzen würde. Weil sich der erfindungsgemässe Kunststoffverschluss aber sehr einfach mit einem Haltekragen versehen lässt, können derartige Verformungskräfte im Gebrauch gut aufgefangen werden.
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Besonders vorteilhaft lässt sich ein erfindungsgemässer Kunststoffverschluss gestalten, wenn der Durchlass des zylindrischen Ausgusses einen nicht-kreisförmigen Querschnitt hat und wenn der Querschnitt des Durchstossers dem Querschnitt des Durchlasses entspricht und auch dazu vorgesehen ist, in vollständig aufgeschraubtem Zustand der Überwurfmutter den Querschnitt des Durchlasses dichtend zu verschliessen.
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Zunächst bewirkt die Übereinstimmung des Querschnitts des Durchlasses im Führungszapfen und des Querschnitts des Durchstossers im vollständig aufgeschraubtem Zustand einen dichtenden Presssitz zwischen Ausguss und Durchstosser. Dies wird bevorzugterweise durch eine konische Aufnahme im Führungszapfen und einen passenden Dichtkonus am Durchstosser erreicht. Weitere Dichtungselemente am Kunststoffverschluss, abgesehen natürlich vom dichtenden Anschluss des vorgesehenen Ausgabeschlauchs, sind nicht erforderlich. Somit ist auch ersichtlich, dass es bei diesem Konstruktionsprinzip zwischen der Überwurfmutter und dem Durchstosser keine dichtende Verbindung braucht. Obwohl nicht-kreisförmige Querschnitte des Durchlasses natürlich nicht zwingend notwendig sind, haben insbesondere kreuzschlitzartige Querschnitte (wie im Ausführungsbeispiel gezeigt) den Vorteil, dass sich eine Anzahl von Perforierungszähnen besonders leicht anformen lässt. Damit kann die Zuverlässigkeit der Perforierung und damit die Zuverlässigkeit der Öffnung des Schlauchbeutels mittels des Kunststoffverschlusses als Ganzes erhöht werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Bedeutung und Wirkungsweise sind in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:
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1 eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemässen Kunststoffverschlusses,
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2 eine räumliche Darstellung des Ausgusses des Kunststoffverschlusses gemäss 1,
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3 derselbe Ausguss in einer Ansicht von unten,
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4 eine Seitenansicht des Durchstossers des Kunststoffverschlusses gemäss 1,
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5 derselbe Durchstosser in einer Schnittansicht,
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6 eine Prinzip-Schnittzeichnung der Zusammensetzung der Schraubkappe und des Durchstossers des Kunststoffverschlusses gemäss 1,
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7 eine Prinzip-Schnittzeichnung des Kunststoffverschlusses gemäss 1 bei aufgeschraubter Schraubkappe und bei geöffnetem Kunststoffschlauchbeutel.
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Die 1 zeigt eine Explosionszeichnung der Hauptbestandteile eines erfindungsgemässen Kunststoffverschlusses. Der Kunststoffverschluss dient zur Öffnung eines aseptisch geschlossenen Kunststoffschlauchbeutels, also eines Behältnisses aus einem flexiblen Kunststoffmaterial, in dem ein fliessfähiges Gut aseptisch verpackt ist. Der Kunststoffverschluss umfasst einen zylindrischen Ausguss 1 mit einem Aussengewinde 2 und einem umlaufenden Flansch 3, der mit dem Kunststoffschlauchbeutel (nicht dargestellt) verschweissbar ist. Ferner hat der Kunststoffverschluss eine Schraubkappe 4 mit Innengewinde, die auf den zylindrischen Ausguss 1 aufschraubbar ist, sowie einen mittels Betätigung der Schraubkappe 4 bewegbaren Durchstosser 5 zur Öffnung des Schlauchbeutels.
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Die Schraubkappe 4 ist als Überwurfmutter gestaltet und hat einen zum Zentrum hin gerichteten endständigen Kragen 6 als Mitnehmerelement.
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Der Durchstosser 5 durchsetzt die Schraubkappe 4 und weist einen nach aussen ragenden Mitnehmerkragen 7 auf, der mit dem Kragen 6 an der Schraubkappe 4 in Anlage bringbar ist. Der Durchstosser 5 ist zudem als Kanüle zur Verbindung mit einem Ausgabeschlauch gestaltet und er ist auch dazu vorgesehen, in vollständig aufgeschraubtem Zustand der Überwurfmutter die Wandung des Schlauchbeutels durchstechend in denselben hineinzuragen (siehe auch 7).
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Der zylindrische Ausguss 1 hat in einem Bereich zwischen dem Aussengewinde 2 und dem umlaufenden Flansch 3 einen mit Griffnocken 8 versehenen und mit einer Hand umgreifbaren Sockelteil 9. Weil der Ausguss 1 am Flansch 3 mit dem flexiblen Material des Kunststoffschlauchbeutels verschweisst ist, würde beim Aufschrauben der Schraubkappe 4 mindestens ein Teil der auftretenden Kräfte auf den Kunststoffschlauchbeutel wirken und dort Verformungen erzeugen. Dank dem grossen Sockelteil 9 kann der Ausguss mit einer Hand gehalten werden, während man mit der anderen Hand die Schraubkappe 4 dreht, so dass das Drehmoment nicht auf den Schlauchbeutel wirkt und so dass die Verformungen des Schlauchbeutels gering bleiben und man auf diese Weise verhindert, dass der Beutelinhalt beim Vorgang des Aufschraubens der Schraubkappe 4 und beim einhergehenden Durchstechen des Schlauchbeutelmaterials mit dem Durchstosser 5 unkontrolliert herausspritzt.
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Der zylindrische Ausguss 1 hat zudem in einem Durchlass 10, der sich im Wesentlichen etwa über die Länge des Aussengewindes 2 erstreckt, einen Querschnitt mit einer definierten geometrischen Form. Diese geometrische Form kann im Prinzip kreis- oder auch nicht-kreisförmig sein. Nicht-kreisförmige Querschnitte können z.B. vierkantartig, kreuzschlitzartig oder oval sein. Andere Formen sind natürlich ebenfalls möglich. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt einen bevorzugten, kreuzschlitzartigen Querschnitt. Diese Art des Querschnittes hat bestimmte Vorteile, auf die später noch eingegangen werden wird (vgl. dazu auch 4–7).
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Die 2 zeigt eine räumliche Darstellung des Ausgusses 1 des Kunststoffverschlusses gemäss 1 und in 3 eine zusätzlichen Ansicht von unten. Einige konstruktive Details des Ausgusses 1 sind hier deutlicher erkennbar, so etwa dass der zylindrische Ausguss 1 in einem Bereich zwischen dem Aussengewinde 2 und dem umlaufenden Flansch 3 einen Haltekragen 11 aufweist. Der Haltekragen 11 dient als Mittel zur Qualitätssicherung, das optional vorhanden sein kann. Die Überwurfmutter verfügt in einem dem Flansch 3 zugewandten Teilbereich über einen umlaufenden und abreissbaren Originalitätsring 12 mit einer daran angeformten ebenfalls umlaufenden Rückhaltenase. Diese ist über den Haltekragen 11 aufschiebbar und an diesem einrastbar (vgl. dazu 4 und 5). So kann auf einfache Weise eine möglicherweise unerwünschte oder unzulässige Wiederverwendung des Kunststoffverschlusses festgestellt werden.
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Ferner zeigt 3 in der Ansicht von unten des Flansches 3, dass auf dessen Unterseite, also auf derjenigen Seite, die auf das Schlauchbeutelmaterial aufgeschweisst wird, eine Energieeinleitanordnung in der Form von Konzentrierungsrippen 13 angeordnet ist. Diese dient der besseren Verschweissung bei der Einleitung von Ultraschallenergie beim Ultraschallschweissen.
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Die 4 zeigt eine Seitenansicht des Durchstossers 5 des Kunststoffverschlusses gemäss 1, sowie 5 eine axiale Schnittansicht. Der Durchstosser 5 hat ein Anschlussteil 14 und ein unterhalb des Mitnehmerkragens 7 sich länglich erstreckendes Profilteil 15. Aus den 6 und 7 (wo die Zusammensetzung gezeigt ist) ist ersichtlich, dass das Anschlussteil 14 des Durchstossers 5 die als Überwurfmutter gestaltete Schraubkappe 4 durchsetzt und nach aussen ragt. Dabei hat das Profilteil 15 des Durchstossers 5 einen dem Querschnitt des Durchlasses 10 des Ausgusses 1 entsprechenden Querschnitt. Mit dem Durchstosser 5 lässt sich der Durchlass des Ausgusses 1 dichtend schliessen bzw. dichtend ausfüllen. Eigentlich ist es deshalb im engeren Sinn nicht ein dichtender Verschluss, sondern vielmehr ein dichtendes Ausfüllen einer Öffnung, denn das längliche Profilteil 15 hat in seinem Innern einen Durchlasskanal 16, der dem Durchstosser 5 zusätzlich die Funktion einer Kanüle verleiht, durch den dann der im Kunststoffschlauchbeutel befindliche fliessfähige Inhalt nach aussen zu einem Schlauchanschluss 17 gelangen kann.
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Weiterhin ist aus der 3 ersichtlich, dass der Mitnehmerkragen 7 des Durchstossers 5 eine Auflagefläche 18 aufweist. Mit der Auflagefläche 18 ist der Durchstosser 5 mit dem Kragen 6 der Überwurfmutter 4 in Anlage bringbar. Ferner hat das Anschlussteil 14 eine an die Anlagefläche 18 angrenzende und umlaufende Einrastnut 19. Die Einrastnut 19 ist so gestaltet, dass der Durchstosser 5 einrastend und drehbar in der Überwurfmutter 4 gehalten ist. Die Drehbarkeit muss bei nicht-kreisförmigen Querschnitten des Durchlasses 10 natürlich gewährleistet sein, weil sich sonst die Überwurfmutter mit dem Durchstosser 5 nicht aufschrauben liesse.
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Schliesslich ist aus der 5 auch ersichtlich, dass das längliche Profilteil 15 Längsrippen 20 aufweist, an deren Ende Perforierungszähne 21 ausgebildet sind. Im Falle des kreuzschlitzartigen Querschnittes des Durchlasses 10 weist das Profilteil 15 vier Perforierungszähne 21. Es kann aber auch eine andere Zahl und/oder Anordnung von Längsrippen 20 und Perforierungszähnen 21 vorgesehen sein. Zwischen den Längsrippen 20 sind noch Auslassschlitze 27 angebracht, die das vollständige Entleeren des Kunststoffschlauchbeutels erleichtern. Die Länge der Auslassschlitze entspricht maximal der Länge der Eindringtiefe des Durchstossers in den Schlauchbeutel.
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Letztlich zeigt die 5 auch noch, dass der Durchstosser 5 in einem ebenfalls an den Mitnehmerkragen 7 angrenzenden Bereich einen umlaufenden konischen Dichtzapfen 22 mit einer darin integrierten und ebenfalls umlaufenden kleinen Dichtungsrippe 23 hat. Beide liegen im zusammengesetzten Zustand an einer entsprechenden Flanke in der konischen Aufnahme 24 in einem Führungszapfen 100, der im zylindrischen Ausguss 1 integral bzw. einstückig eingeformt ist, an und bewirken eine Fluid-Dichtung (siehe dazu 1 und 7). Der Querschnitt des Durchlasses 10 und das Profilteil 15 sind in ihrem Längsverlauf derart aneinander angepasst, dass sie bei vollständig aufgeschraubter Überwurfmutter einen Presssitz (interference fit) ergeben. Dazu können der Durchlass 10 und/oder das Profilteil 15 im Querschnitt über ihren Längsverlauf leicht konisch zulaufend geformt sein (vgl. dazu 7).
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Die 6 zeigt eine Prinzip-Schnittzeichnung der Zusammensetzung der Schraubkappe 4 und des Durchstossers 5 des Kunststoffverschlusses gemäss 1.
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Die 7 zeigt schliesslich noch die vollständige Zusammensetzung, nämlich eine Prinzip-Schnittzeichnung des Kunststoffverschlusses gemäss 1 bei aufgeschraubter Schraubkappe 4 und bei geöffnetem Kunststoffschlauchbeutel. Deutlich erkennbar ist hier, dass der zylindrische Ausguss 1 mit seinem Flansch 3 auf das Folienmaterial 28 des Kunststoffschlauchbeutels aufgeschweisst ist. Auf den Ausguss 1 wurde dann die Schraubkappe 4 mit dem Durchstosser 5 (also die Kombination gemäss 6) aufgeschraubt, und zwar so weit, dass die Perforierungszähne 21 des Durchstossers 5 das Folienmaterial 28 durchstossen und in einem Perforierungsbereich 25 die gewünschte Auslassöffnung, durch die dann das im Schlauchbeutel enthaltene fliessfähige Gut via den Durchlasskanal 16 im Durchstosser 5 ausfliessen kann, schaffen.
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Hier ist auch gezeigt, dass am Schlauchanschluss 17 des Anschlussteils 14 ein Ausgabeschlauch 25 anschliessbar ist. Dabei kann der Schlauchanschluss 17 in verschiedenartiger und bedarfsgerechter Form ausgestaltet sein, beispielsweise in der Form einer gängigen Luerlock-Verbindung, wie sie im Medizinalbereich häufig anzutreffen ist, oder beispielsweise auch in der Form einer auch in anderen Technikbereichen bekannten Quetsch-Verschraubung.
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Bevorzugterweise wird man den Schlauchbeutel mit dem aufgeschweissten Ausguss ohne aufgeschraubte Schraubkappe 4 anliefern. Die Schraubkappe 4 mit dem Durchstosser 5 und dem Ausgabeschlauch 26 werden steril verpackt und vormontiert angeliefert. Gegebenenfalls kann auch die Schraubkappe bereits aufgesetzt auf den Ausguss des Schlauchbeutels geliefert werden, so dass nur der Durchstosser und der Ausgabeschlauch gesondert verpackt und geliefert werden müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5954233 [0005]
- EP 1396435 [0007]
- EP 1399366 [0007]
