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Die Erfindung betrifft eine Transportanordnung, eine Apparatur zum Erzeugen eines Aerosols und ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols.
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Wechselkartuschen werden unter anderem in Verneblern, Inhalatoren oder Kabinen eingesetzt, um die Atemwege oder Körper von Lebewesen einem Aerosol auszusetzen. Dies kann sowohl zu therapeutischen als auch zu Desinfektionszwecken geschehen.
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EP 2,521,525 B1 beansprucht ein Verfahren zur Erzeugung eines Nanoaerosols, wobei man in einer Düse wenigstens ein zu zerstäubendes Fluid durch eine Düsenöffnung der Düse entlang einer Austrittsrichtung in Form von Fluidpartikein zerstäubt, die zerstäubten Fluidpartikel aus der Austrittsrichtung ablenkt und größere Fluidpartikel von kleineren Fluidpartikeln zumindest teilweise abtrennt, die abgetrennten größeren Fluidpartikel in das zu zerstäubende Fluid zurückführt, und die kleineren Fluidpartikel an die Umgebung abgibt, wobei man eine Kartusche verwendet, in welcher die Düse und das zu zerstäubende Fluid angeordnet sind, wobei man in der Düse einen Strom eines Trägergases erzeugt und das wenigstens eine zu zerstäubende Fluid in der Düse mit dem Trägergas in Kontakt bringt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine hermetisch verschlossene Kartusche verwendet und vor Gebrauch Öffnungen für die Zufuhr des Trägergases und die Abgabe der zerstäubten kleineren Fluidpartikel an die Umgebung in die Kartusche einbringt. Zur Bildung einer hermetisch verschlossenen Kartusche ist die in den Boden der Kartusche mündende Bohrung durch eine durchstoßbare Wand verschlossen.
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Eine durchstoßbare Wand erfordert einen scharfen Dorn an einem Kartuschenaufnahmegerät, was für weniger versierte Benutzer delikat sein kann und unter ungünstigen Umständen einen Kartuschenboden oder den Dorn beschädigen kann. Eine durchstoßbare Wand kann unter ungünstigen Umständen eine Druckluftzufuhr stören und birgt die Gefahr einer unerwünschten Abscherung.
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EP 2,521,525 B1 offenbar darüber hinaus, dass je nach Einsatzzweck und verwendetem Fluid auch verschließbare oder offene Kartuschen verwendet werden können.
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Offene Kartuschen neigen allerdings zu einem unerwünschten Heraustropfen von Flüssigkeit. Mit einer Aufreißlasche verschlossene Kartuschen erfordern eine weitere Benutzeraktivität und schützen die Kartusche nur unzureichend vor mechanischen Beeinträchtigungen. Außerdem müssen Aufreißlaschen flüssigkeitsdicht an einer Kartusche angebracht werden, was herstellungstechnisch schwierig ist und nur eine eingeschränkte Zuverlässigkeit erlaubt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine betriebssichere und einfach handhabbare Wechselkartusche zur Erzeugung eines Aerosols bereitzustellen, die vor einem unerwünschten Heraustropfen von Flüssigkeit zuverlässig geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Transportanordnung geschaffen, aufweisend eine Wechselkartusche zur Erzeugung eines Aerosols, wobei die Wechselkartusche ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse befindliches Reservoir für einen ersten, insbesondere flüssigen, Aerosolausgangsstoff, eine Zerstäubungsdüse in und/oder an dem Gehäuse, und eine sich durch das Gehäuse hindurch erstreckende Zuführöffnung zum Zuführen eines gasförmigen zweiten Aerosolausgangsstoffs von außerhalb des Gehäuses zu der Zerstäubungsdüse derart aufweist, dass bei Zuführen des zweiten Aerosolausgangsstoffs in die Zuführöffnung der erste Aerosolausgangsstoff aus dem Reservoir mittels des zugeführten zweiten Aerosolausgangsstoffs das Aerosol erzeugt, wobei die Transportanordnung ferner einen Transportbehälter zum transportsicheren Aufnehmen der Wechselkartusche derart aufweist, dass in einem in dem Transportbehälter aufgenommenen Zustand der Wechselkartusche die Zuführöffnung mittels eines Transportstopfens an dem Transportbehälter zumindest teilweise ausgefüllt ist, wobei mit Entnehmen der Wechselkartusche aus dem Transportbehälter der Transportstopfen aus der Zuführöffnung herausgeführt ist.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Apparatur zum Erzeugen eines Aerosols bereitgestellt, wobei die Apparatur eine Transportanordnung (insbesondere mit den oben beschriebenen Merkmalen) und ein Kartuschenaufnahmegerät mit einer Kartuschenschnittstelle zum Kuppeln mit der Zuführöffnung der aus dem Transportbehälter entnommenen Wechselkartusche zum Zuführen des gasförmigen zweiten Aerosolausgangsstoffs durch die Zuführöffnung zu der Zerstäubungsdüse derart aufweist, dass der erste Aerosolausgangsstoff aus dem Reservoir mittels des zugeführten zweiten Aerosolausgangsstoffs das Aerosol erzeugt.
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Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Entnehmen einer Wechselkartusche, die einen ersten Aerosolausgangsstoff in einem Reservoir aufweist, aus einem Transportbehälter (insbesondere einer Transportanordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen), wodurch ein Transportstopfen des Transportbehälters aus einer Zuführöffnung der Wechselkartusche herausgeführt wird, ein Kuppeln einer Kartuschenschnittstelle eines Kartuschenaufnahmegeräts (insbesondere mit den oben beschriebenen Merkmalen) mit der Zuführöffnung der aus dem Transportbehälter entnommenen Wechselkartusche, und ein Zuführen eines gasförmigen zweiten Aerosolausgangsstoffs mittels der Kartuschenschnittstelle des Kartuschenaufnahmegeräts durch die Zuführöffnung zu einer Zerstäubungsdüse der Wechselkartusche aufweist, so dass der erste Aerosolausgangsstoff aus dem Reservoir mittels des zugeführten zweiten Aerosolausgangsstoffs das Aerosol erzeugt.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird für einen Transport und eine Lagerung einer Wechselkartusche ein Transportbehälter mit einem Transportstopfen bereitgestellt. Der Transportbehälter umgibt die Wechselkartusche schützend während eines Transports und einer Lagerung und schirmt die Wechselkartusche daher zuverlässig vor einer unerwünschten mechanischen Wechselwirkung mit der Umgebung ab. Der Transportstopfen verschließt während Transport und Lagerung vorübergehend eine Zuführöffnung der Wechselkartusche, die im Betrieb zum Zuführen von Druckluft oder dergleichen zur Erzeugung des Aerosols mittels einer Wirkflüssigkeit in der Wechselkartusche eingesetzt wird. Vor der Verwendung zum Erzeugen eines Aerosols wird die Wechselkartusche einfach aus dem Transportbehälter entnommen und wird die dauerhaft offene Zuführöffnung mit einer Druckluftzufuhr oder dergleichen verbunden. Ein delikates Durchdringen einer geschlossenen Behälterwand einer Wechselkartusche mit einem spitzen oder scharfen Dorn ist durch das Vorsehen einer dauerhaft offenen Zuführöffnung in der Wechselkartusche vorteilhaft entbehrlich. Ein Heraustropfen von Flüssigkeit aus der Wechselkartusche vor dem Betrieb ist durch den Transportstopfen zuverlässig vermieden. Eine besondere Benutzeraktivität ist abgesehen von dem Herausnehmen der Kartusche aus dem Transportbehälter und dem Einsetzen der Kartusche in ein Kartuschenaufnahmegerät nicht erforderlich, so dass auch weniger versierte Benutzer die Wechselkartusche fehlerrobust handhaben können. Durch das Vorsehen eines Transportbehälters mit einem Transportstopfen ist eine betriebssichere und einfach handhabbare Wechselkartusche zur Erzeugung eines Aerosols geschaffen, die vor einem unerwünschten Heraustropfen von Flüssigkeit zuverlässig geschützt ist und einen Auslauf- und Hygieneschutz bietet. Mit einer solchen Wechselkartusche kann ein hohes Maß an Anwendersicherheit erreicht werden.
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Im Weiteren werden zusätzliche Ausführungsbeispiele der Transportanordnung, der Apparatur und des Verfahrens beschrieben.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportstopfen einstückig, insbesondere einstoffig, mit einer Behälterwand des Transportbehälters ausgebildet sein, insbesondere als nach innen verformter Bereich der Behälterwand ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung eines Unterteils des Transportbehälters samt integralem Transportstopfen, beispielsweise mittels Spritzgießens.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportstopfen an einem Innenboden des Transportbehälters angeordnet sein. Die Zuführöffnung kann an einem Boden der Wechselkartusche angeordnet sein. Auf diese Weise kann mit Vorteil das Eigengewicht der Wechselkartusche zum Ausbilden einer dichten Verbindung zwischen einer die Zuführöffnung begrenzenden Wandung der Wechselkartusche und dem Transportstopfen beitragen. Ferner ermöglicht diese Geometrie kurze fluidische Wege zwischen dem Kartuschenaufnahmegerät und der Zuführöffnung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportstopfen von dem Innenboden aus nach oben vorstehen, sodass bei Einführen der Wechselkartusche in den Transportbehälter die Zuführöffnung ohne Weiteres von dem Transportstopfen ausgefüllt wird. Dies ermöglicht einen einfachen Montageprozess zum Herstellen der Transportanordnung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportstopfen eine stumpfe geschlossene Stirnfläche aufweisen. Spitze Teile können zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit somit durch Vorsehen einer stumpfen Stirnfläche entbehrlich sein. Eine geschlossene Stirnfläche vermeidet einen unerwünschten Fluidfluss zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Wechselkartusche, wenn diese in dem Transportbehälter aufgenommen ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann in dem in dem Transportbehälter aufgenommenen Zustand der Wechselkartusche die Zuführöffnung mittels des Transportstopfens flüssigkeitsdicht, insbesondere gasdicht, ausgefüllt sein. Bei einer flüssigkeitsdichten Konfiguration ist ein unerwünschtes Entweichen des vorzugsweise flüssigen ersten Aerosolausgangsstoffs mit Vorteil vermieden. Bei einer flüssigkeitsdichten bzw. sogar gasdichten Konfiguration ist es auch möglich, das Innere der Wechselkartusche steril oder im Wesentlichen steril zu halten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportbehälter ein Unterteil zum Aufnehmen eines unteren Abschnitts der Wechselkartusche und einen Deckel zum Aufnehmen eines oberen Abschnitts der Wechselkartusche und zum lösbaren Befestigen an dem beispielsweise topfartigen Unterteil aufweisen. Ein solcher zweiteiliger Transportbehälter kann kostengünstig hergestellt werden (zum Beispiel als zwei Spritzgussteile). Ferner ist das bloße Abnehmen des Deckels und das nachfolgende Herausnehmen der Wechselkartusche aus dem Unterteil eine intuitive und einfache Maßnahme, die auch ein weniger geübter Benutzer ohne die Gefahr von Bedienungsfehlern vornehmen kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Unterteil und der Deckel zusammenwirkende Verriegelungsstrukturen zum lösbaren Verriegeln des Unterteils und des Deckels aneinander aufweisen. Beispielsweise können im befestigten Zustand von Unterteil und Deckel zwei korrespondierende Rastnasen als Verriegelungsstrukturen miteinander in Eingriff sein. Durch Lösen der Rastverbindung und Abnehmen des Deckels bekommt ein Benutzer in einfacher Weise Zugang zur transportgesicherten Wechselkartusche.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Unterteil und der Deckel ausgebildet sein, in einem aneinander befestigten Zustand die darin aufgenommene Wechselkartusche vollumfänglich zu umschließen. Auf diese Weise ist die Wechselkartusche vollständig vor mechanischen Beschädigungen bei Transport und Lagerung geschützt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Unterteil und der Deckel ausgebildet sein, in einem aneinander befestigten Zustand auf die darin aufgenommene Wechselkartusche oberseitig und unterseitig Druck auszuüben. Dadurch kann der Transportstopfen in der Zuführöffnung mit einer mechanischen Vorspannung beaufschlagt werden, wodurch die Dichtigkeit der Wechselkartusche im Inneren des Transportbehälters weiter verbessert wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportbehälter Kunststoff aufweisen oder daraus bestehen. Dies ermöglicht einen robusten Schutz der Wechselkartusche vor Beschädigung und erlaubt eine Herstellung des Transportbehälters mit geringem Aufwand. Allerdings sind andere Materialien für den Transportbehälter möglich, beispielsweise Glas oder Metall.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportstopfen eine derart geformte Führungsstruktur, insbesondere Zentrierungsstruktur, aufweisen, dass die Wechselkartusche bei Einführen in den Transportbehälter durch Aufnahme des Transportstopfens in der Zuführöffnung mittels der Führungsstruktur, insbesondere Zentrierungsstruktur, in eine Soll-Position geführt, insbesondere zentriert, wird. Zum Beispiel kann sich der Transportstopfen in Richtung weg vom Boden des Transportbehälters verjüngen. Selbst wenn die Wechselkartusche mit einem gewissen räumlichen Versatz in den Transportbehälter eingesetzt wird, kann die Führungs- bzw. Zentrierungsstruktur die Wechselkartusche in eine Soll-Position zurückführen und dadurch zentrieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportbehälter eine derart geformte Positioniersicherung aufweisen, dass die Wechselkartusche bei Einführen in den Transportbehälter durch Formschluss mit der Positioniersicherung in eine Soll-Position gebracht und in der Soll-Position gehalten wird. Beispielsweise kann die Positioniersicherung durch einen oder mehrere Stege am Übergang zwischen Boden und Seitenwand eines Unterteils des Transportbehälters ausgebildet werden. Diese Stege können mit entsprechenden körperlichen Strukturen im Bodenbereich der Wechselkartusche zusammenwirken. Genauer gesagt können beim Einführen der Wechselkartusche die Stege in Ausnehmungen eingeführt werden und dadurch einen Verschiebeschutz bzw. Verdrehschutz für die Wechselkartusche in dem Transportbehälter bereitstellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Wechselkartusche eine, insbesondere oberseitig angeordnete, Sollbruchstruktur zum Verschließen einer Austrittsöffnung für das Aerosol aufweisen. Die Sollbruchstruktur kann nach Entnehmen der Wechselkartusche aus dem Transportbehälter und vor Erzeugung des Aerosols unter Freigabe der Austrittsöffnung bestimmungsgemäß gebrochen werden. Beispielsweise kann eine solche Sollbruchstruktur durch eine oder mehrere Fahnen auf einer Oberseite der Wechselkartusche ausgebildet sein. Unmittelbar vor der Benutzung der Wechselkartusche zum Erzeugen von Aerosol können die Fahnen oder dergleichen gezielt abgebrochen werden, um eine oder mehrere Austrittsöffnungen in der Wechselkartusche zum Herausführen des erzeugten Aerosols in die Umgebung mit der Umgebung fluidisch zu koppeln.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportbehälter ausgebildet sein, in einem die Wechselkartusche aufnehmenden Zustand oberseitig Druck auf die Sollbruchstruktur auszuüben und dadurch unterseitig ein, insbesondere fluiddichtes, Verschließen der Zuführöffnung durch den Transportstopfen zu bewirken. Über das Eigengewicht der Wechselkartusche hinaus kann beispielsweise ein senkrechtes Drücken eines Deckels des Transportbehälters auf eine Oberseite der Wechselkartusche mit mäßiger Kraft die Dichtigkeit der von dem Transportstopfen ausgefüllten Zuführöffnung begünstigen, ohne dass die Sollbruchstruktur gebrochen wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Transportanordnung eine elastische Dichthülse zwischen Transportstopfen und einer die Zuführöffnung begrenzenden Wandung des Gehäuses aufweisen. Beispielsweise kann eine solche Dichthülse als flexibler Schlauchabschnitt (zum Beispiel aus einem nachgiebigen Kunststoff, wie zum Beispiel Silikon) hergestellt werden. Mit einer solchen optionalen zusätzlichen Hülse kann ein hoher Grad an Dichtigkeit der Wechselkartusche im transportierten Zustand sichergestellt werden, und optional sogar eine Sterilität des Kartuscheninhalts.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zuführöffnung in dem Gehäuse derart ausgebildet sein, dass nach Entnehmen der Wechselkartusche aus dem Transportbehälter über die Zuführöffnung eine permanente Fluidverbindung zwischen einem Äußeren des Gehäuses und dem Reservoir besteht. Ein Durchstoßen einer Behälterwand zum Zugänglichmachen des Inneren der Wechselkartusche zum Erzeugen von Aerosol ist dann mit Vorteil entbehrlich.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zuführöffnung das Gehäuse über einen Durchmesser von mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 2 mm, durchdringen. Dadurch ist eine restriktionsarme fluidische Kopplung zwischen dem Kartuschenaufnahmegerät und der Wechselkartusche ermöglicht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zuführöffnung zum Zuführen des zweiten Aerosolausgangsstoffs zu einem Zuführkanal in einem Inneren des Gehäuses ausgebildet sein, welcher Zuführkanal zum Zuführen des ersten Aerosolausgangsstoffs zu der Zerstäubungsdüse ausgebildet ist. Anschaulich kann durch die Zuführöffnung zugeführter zweiter Aerosolausgangsstoff mit erstem Aerosolausgangsstoff aus dem Zuführkanal in Kontakt gebracht werden, welcher Zuführkanal im Bereich der Zerstäubungsdüse in die Zuführöffnung münden kann. Über den Zuführkanal kann also beispielsweise die für eine Wellnessbehandlung, eine medizinische (insbesondere therapeutische) Behandlung oder zu Desinfektionszwecken vorgesehene Flüssigkeit in dem Reservoir zum Zerstäuben zu der Zerstäubungsdüse geführt werden. Anschaulich kann der erste Aerosolausgangsstoff von dem durch den Zuführkanal strömenden zweiten Aerosolausgangsstoff angesaugt und so zur Zerstäubungsdüse gebracht werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zerstäubungsdüse als Venturidüse ausgebildet sein. Fließt durch die Zuführöffnung der Venturidüse ein Fluid (d.h. ein gasförmiges oder flüssiges Medium) als zweiter Aerosolausgangsstoff, so ist an einer Verengung dieses Fließkanals der dynamische Druck besonders groß. Die Geschwindigkeit des fließenden zweiten Aerosolausgangsstoffs steigt in dem eingeschnürten Teil an. Gleichzeitig sinkt der Druck im Zuführkanal, der nahe dem engen Teil fluidisch angekoppelt ist oder in diesen mündet. Damit entsteht ein Differenzdruck, der zum Ansaugen des ersten Aerosolausgangsstoffs durch den Zuführkanal hin zu der Zerstäubungsdüse führt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Reservoir mit dem ersten, insbesondere flüssigen, Aerosolausgangsstoff gefüllt sein. Anders ausgedrückt kann das Reservoir der Wechselkartusche mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die für eine Wellnessbehandlung oder für eine medizinische (insbesondere therapeutische) Anwendung oder zu Desinfektionszwecken verwendet werden soll. Ist die Wechselkartusche entleert, kann diese durch eine neue Wechselkartusche ersetzt werden.
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Zum Beispiel kann in dem Kartuschenaufnahmegerät ein Kompressor zur Erzeugung eines Druckgases zum Ausbringen des Aerosols bereitgestellt werden, d.h. als Quelle für den zweiten Aerosolausgangsstoff.
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Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
- 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Transportanordnung mit einer Wechselkartusche zur Erzeugung eines Aerosols in einem Transportbehälter gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2 zeigt eine Seitenansicht der Transportanordnung gemäß 1.
- 3 zeigt die Transportanordnung gemäß 1 und 2 mit abgenommenem Deckel.
- 4 zeigt ein Detail der Transportanordnung gemäß 1 bis 3 in einer Querschnittsansicht, das Verriegelungsstrukturen eines Unterteils und eines Deckels des Transportbehälters darstellt.
- 5 zeigt eine Seitenansicht der Transportanordnung gemäß 1 bis 4 ohne Deckel.
- 6 und 7 zeigen räumliche Ansichten eines Unterteils eines Transportbehälters einer Transportanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Transportstopfens einer Transportanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 9 zeigt eine räumliche Schnittansicht eines Unterteils eines Transportbehälters einer Transportanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Zentrierstruktur und Positionierstrukturen.
- 10 zeigt eine räumliche Explosionsdarstellung eines Kartuschenaufnahmegeräts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 11 zeigt eine seitliche Explosionsdarstellung eines Kartuschenaufnahmegeräts entsprechend 10.
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Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Aspekte der Erfindung erläutert werden.
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Schüttelversuche haben ergeben, dass ein offener Zugang an einer Unterseite einer Wechselkartusche mit einem Reservoir mit zu zerstäubender Flüssigkeit während eines Transports in unerwünschter Weise den Austritt von Flüssigkeit zulassen kann.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Wechselkartusche mit Transportsicherung in Form eines Pins oder dergleichen in einem Kartuschenbehälterboden geschaffen, wobei der Pin oder sonstige Transportstutzen während des Transports bzw. während der Lagerung der Wechselkartusche eine offene Zuführöffnung in der Wechselkartusche zum Zuführen zum Druckluft und in Fluidverbindung mit zu zerstäubender Flüssigkeit in einem Reservoir der Wechselkartusche vorübergehend bzw. provisorisch abdichtet.
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Somit ist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Transportsicherung für eine Wechselkartusche bereitgestellt, die sicherstellt, dass die Wechselkartusche im Bereich einer offenen Zuführöffnung unten während eines Transports dicht ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann diese Transportsicherung fest in einer Röhre oder einem Glas- oder Kunststoffbehälter verankert werden, in die oder den die Kartusche während eines Transports einfach hineingestellt wird. Beim Transport ist dann der Boden der Wechselkartusche dicht. Beim Rausnehmen der Wechselkartusche ist ihr Boden frei und ihre dauerhaft offene Zuführöffnung ist frei zugänglich, um durch sie Druckluft zum Erzeugen eines Aerosols in das Innere der Wechselkartusche zuzuführen.
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Bevorzugt wird in die Zuführöffnung der Wechselkartusche während des Transports ein Verschlussstopfen eingesteckt. Ein optionaler Schrumpfschlauch zwischen der die Zuführöffnung umfänglich begrenzenden Kartuschenwandung und dem Transportstopfen verhindert zuverlässig ein Austreten des Stopfens während Lagerung und Transport und verbessert die provisorische Dichtung. Ein solcher Schrumpfschlauch ist einfach verfügbar und einfach anzubringen.
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Erfindungsgemäß ist eine Transportsicherung für eine Wechselkartusche mit dauerhaft offener Zuführöffnung geschaffen. Die beschriebene Ausgestaltung der Transport- und Lagersicherung ermöglicht eine sichere Entnahme der Wechselkartusche aus dem Transportbehälter. Ein Kartuschenaufnahmegerät benötigt daher mit Vorteil keine abgeschrägte Nadel und auch keinen beweglichen Nadeldruckteller, etc., mehr. Die Konstruktion eines solchen Kartuschenaufnahmegeräts ist aufgrund des wesentlich einfacheren Kopfes damit erheblich einfacher. Gleichzeitig kann eine Abdichtung während der Zerstäubung ohne einen eingesetzten Stopfen erfolgen, um sicherzustellen, dass der Zugang für die Druckluft zuverlässig funktioniert.
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Die Wechselkartusche wird im Betrieb unten ohne den Transportstopfen eingesetzt, also mit permanent offener Zuführöffnung. Tests haben gezeigt, dass bei starkem Schütteln der Kartusche (und damit unter Einwirkung von mechanischen Lasten, wie sie üblicherweise während des Transports auftreten), Feuchtigkeit aus der Kartusche mit permanent offener Zuführöffnung entweichen kann. Um das zu verhindern, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein zum Beispiel als Kunststoffdose ausgebildeter Transportbehälter bereitgestellt, in den die Kartusche zum Transport bzw. zur Lagerung einfach hineingestellt wird. Am Boden dieser Dose kann eine Erhebung gebildet werden, die einen Transportstopfen bildet und exakt in die Zuführöffnung der Kartusche drückt, also die Zuführöffnung für den Transport vorübergehend verschließt. Oben auf die Dose, die als Unterteil des Transportbehälters dienen kann, kann ein Deckel aufgesetzt werden, der vorzugsweise mit mäßiger Kraft auf Sollbruchstrukturen (zum Beispiel ausgebildet als einstückig mit dem Gehäuse der Kartusche geformte Fahnen, die vor Erzeugung eines Aerosols unter Freigabe einer Austrittsöffnung für das Aerosol abgebrochen werden) drückt, aber diese nicht beschädigt. Ein Anwender erhält die Wechselkartusche geschützt vor Beschädigung und Flüssigkeitsverlust in dem Transportbehälter, entnimmt die Wechselkartusche aus dem Transportbehälter und stellt die Wechselkartusche in das Kartuschenaufnahmegerät. Somit wird die Wechselkartusche beständig mit unverschlossenem Boden bereitgestellt. Eine lokale Erhöhung im Boden des Transportbehälters bildet gemäß einem Ausführungsbeispiel den Transportstopfen, der als Transportsicherung vor Flüssigkeitsverlust schützt. Die Verpackung einer Wechselkartusche in dem Transportbehälter kann vorteilhaft unter sterilen Bedingungen, beispielsweise in einem Reinraum, erfolgen. Selbst wenn der Transportbehälter nicht hundertprozentig schließt oder nicht vollständig luftdicht ist, kann eine Sterilität in der Kartusche bewahrt werden, da der Dosenboden unten auf die Zuführöffnung der Kartusche drückt und die Kartusche sowie deren Flüssigkeitsbefüllung steril bleiben.
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Optional kann an einem Unterteil des Transportbehälters eine Führungsstruktur vorgesehen werden, mittels welcher die Kartusche beim Einstecken in das Behälterunterteil geführt werden kann. Dies vereinfacht die Handhabung und vermeidet Montagefehler. Der Transport- bzw. Dichtstopfen am Boden des Unterteils des Transportbehälters kann vorteilhaft durch eine halbrunde Ausarbeitung flexibel bzw. elastisch gestaltet werden, um auch bei Temperaturschwankungen, etc., Dichtigkeit zu gewährleisten.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Transportanordnung 100 mit einer Wechselkartusche 102 zur Erzeugung eines Aerosols in einem Transportbehälter 112 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt eine Seitenansicht der Transportanordnung 100 gemäß 1. 3 zeigt die Transportanordnung 100 gemäß 1 und 2 mit abgenommenem Deckel 122. 4 zeigt ein Detail der Transportanordnung 100 gemäß 1 bis 3 in einer Querschnittsansicht, das Verriegelungsstrukturen 124, 126 eines Unterteils 120 und eines Deckels 122 des Transportbehälters 112 darstellt. 5 zeigt eine Seitenansicht der Transportanordnung 100 gemäß 1 bis 4 ohne Deckel 122.
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Die in 1 bis 5 dargestellte Transportanordnung 100 weist eine Wechselkartusche 102 zur Erzeugung eines Aerosols auf. Die Wechselkartusche 102 hat ein zum Beispiel mehrteiliges Gehäuse 104, das aus Kunststoff hergestellt sein kann. In dem Gehäuse 104 befindet sich ein Reservoir 106, das mit einem flüssigen ersten Aerosolausgangsstoff gefüllt ist, der zum Beispiel für eine pharmazeutische Behandlung oder eine Wellnessbehandlung oder zu Desinfektionszwecken verwendet wird. Eine als Venturidüse ausgebildete Zerstäubungsdüse 108 ist in dem Gehäuse 104 angeordnet. Ferner erstreckt sich durch einen Boden des Gehäuses 104 hindurch eine Zuführöffnung 110 zum Zuführen eines gasförmigen zweiten Aerosolausgangsstoffs von außerhalb des Gehäuses 104 zu der Zerstäubungsdüse 108. Bei dem zweiten Aerosolausgangsstoff handelt es sich beispielsweise um ein Druck- oder Trägergas eines Kompressors. Die Zuführöffnung 110 stellt eine permanente fluidische Verbindung zwischen dem Reservoir 106 und einer Umgebung der Wechselkartusche 102 her, es sei denn die Wechselkartusche 102 ist temporär in dem unten näher beschriebenen Transportbehälter 112 angeordnet.
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Wird der gasförmige zweite Aerosolausgangsstoff in Richtung eines Pfeils 150 in die Zuführöffnung 110 eingeführt und durchströmt der zweite Aerosolausgangsstoff die Zuführöffnung 110, erzeugt der gasförmige zweite Aerosolausgangsstoff im Bereich einer Verengung 152 als Vorsatz der Zuführöffnung 110 einen Unterdruck. Im Bereich der Verengung 152 befindet sich der strömende zweite Aerosolausgangsstoff nahe einem zum Beispiel als Ringkanal ausgebildeten Zuführkanal 138 in einem Inneren des Gehäuses 104. Dieser Zuführkanal 138 dient zum Zuführen des ersten Aerosolausgangsstoffs zu der Zerstäubungsdüse 108 und ist daher fluidisch an einem Ende mit dem Reservoir 106 und an einem anderen Ende im Bereich der Verengung 152 mit der dort verengten Zuführöffnung 110 gekoppelt. Aufgrund des Unterdrucks des zweiten Aerosolausgangsstoffs im Bereich der Verengung 152 wird der flüssige erste Aerosolausgangsstoff aus dem Reservoir 106 und durch den Zuführkanal 138 mittels des zugeführten zweiten Aerosolausgangsstoffs angesaugt. Der mittels des zweiten Aerosolausgangsstoffs durch den Zuführkanal 138 angesaugte flüssige erste Aerosolausgangsstoff prallt auf einen Prallkörper 156 und wird dadurch in kleine und kleinste Flüssigkeitströpfchen zerstäubt. Wenn als Kunststofffahnen ausgebildete Sollbruchstrukturen 132 abgebrochen sind (nicht dargestellt), sind Austrittsöffnungen 134 im oberen Bereich der Wechselkartusche 102 mit der Umgebung verbunden und erlauben ein Austreten der kleinsten Flüssigkeitströpfchen als Aerosol aus der Wechselkartusche 102 in die Umgebung (siehe Pfeile 158). Größere Flüssigkeitströpfchen sinken unter dem Einfluss der Schwerkraft in das Reservoir 106 zurück (siehe Pfeile 160).
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In 1 ist die Wechselkartusche 102 hingegen nicht im Aerosol-Betrieb, sondern in einer Transportkonfiguration dargestellt, d.h. aufgenommen im Inneren eines beispielsweise aus Kunststoff hergestellten Transportbehälters 112. Genauer gesagt weist also die Transportanordnung 100 den Transportbehälter 112 zum transportsicheren Aufnehmen der Wechselkartusche 102 auf. In dem in 1 dargestellten, in dem Transportbehälter 112 aufgenommenen Zustand der Wechselkartusche 102 ist die Zuführöffnung 110 mittels eines als Verschlusspin ausgebildeten Transportstopfens 114 an dem Transportbehälter 112 teilweise ausgefüllt. Ein gemäß 1 oberer Bereich der Zuführöffnung 110 bleibt von dem Transportstopfen 114 frei. Bei Entnehmen der Wechselkartusche 102 aus dem Transportbehälter 112 wird der Transportstopfen 114 automatisch aus der Zuführöffnung 110 herausgeführt.
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Wie in 1 zu erkennen, ist der Transportstopfen 114 einstückig und einstoffig mit einer unterseitigen Behälterwand 116 des Transportbehälters 112 ausgebildet. Genauer gesagt ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Transportstopfen 114 als nach innen verformter Bereich der Behälterwand 116 ausgebildet. Der Transportstopfen 114 weist eine stumpfe geschlossene Stirnfläche 118 auf, an die sich eine umfänglich geschlossene, hohlzylindrische Wandung anschließt. Wie ebenfalls in 1 gezeigt, ist der Transportstopfen 114 an einem Innenboden des Transportbehälters 112 angeordnet.
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Dementsprechend ist die Zuführöffnung 110 an einem Boden der Wechselkartusche 102 angeordnet bzw. erstreckt sich durch den Innenboden hindurch. Der Transportstopfen 114 steht von dem Innenboden des Transportbehälters 112 aus nach oben vor, sodass bei Einführen der Wechselkartusche 102 in den Transportbehälter 112 die Zuführöffnung 110 automatisch von dem Transportstopfen 114 ausgefüllt wird. Zum Ausbilden der Transportsicherung braucht ein Benutzer also nichts anderes zu tun, als die Wechselkartusche 102 in ein Unterteil 120 des Transportbehälters 112 einzusetzen und danach einen Deckel 122 auf das Unterteil 120 aufzusetzen. Mehr ist zur Montage nicht erforderlich. Um die Wechselkartusche 102 zur Erzeugung von Aerosol zu betreiben, braucht ein Benutzer lediglich den Deckel 122 abzunehmen, die Wechselkartusche 102 aus dem Unterteil 120 zu entnehmen und die Wechselkartusche 102 dann in ein Kartuschenaufnahmegerät einzusetzen. Da die Zuführöffnung 110 sich permanent offen durch den Boden der Wechselkartusche 102 hindurch erstreckt, fällt vorteilhaft auch kein Aufwand im Zusammenhang mit einem herkömmlich erforderlichen Durchstoßen des Bodens der Wechselkartusche 102 durch einen scharfen Dorn oder dergleichen an. Nur in dem in dem Transportbehälter 112 aufgenommenen Zustand der Wechselkartusche 102 ist die permanente Zuführöffnung 110 mittels des Transportstopfens 114 vorübergehend und beschränkt auf den Transport und die Lagerung dichtend ausgefüllt.
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Wie ebenfalls am besten in 1 zu erkennen ist, weist der Transportbehälter 112 ein Unterteil 120 zum Aufnehmen eines unteren Abschnitts der Wechselkartusche 102 und einen Deckel 122 zum Aufnehmen eines oberen Abschnitts der Wechselkartusche 102 und zum lösbaren Befestigen an dem Unterteil 120 auf. Wie am besten in 4 zu erkennen ist, haben das Unterteil 120 und der Deckel 122 zusammenwirkende Verriegelungsstrukturen 124, 126 zum lösbaren Verriegeln des Unterteils 120 und des Deckels 122 aneinander. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verriegelungsstrukturen 124, 126 als korrespondierende Rasthaken ausgebildet.
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4 zeigt, dass das Unterteil 120 und der Deckel 122 ausgebildet sind, in einem aneinander befestigten Zustand die darin aufgenommene Wechselkartusche 102 vollumfänglich zu umschließen. Dadurch ist die Wechselkartusche 102 nach außen hin gegenüber mechanischen und fluidischen Einflüssen wirkungsvoll abgeschirmt. Mit Vorteil können das Unterteil 120 und der Deckel 122 so dimensioniert und geformt sein, dass in dem aneinander befestigten Zustand gemäß 2 auf die darin aufgenommene Wechselkartusche 102 oberseitig und unterseitig eine Kompressionskraft ausgeübt wird. Dies führt zu einer zusätzlichen mechanischen Vorspannung zum fluiddichten Drücken des Transportstopfens 114 in die Zuführöffnung 110.
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Ferner hat die Wechselkartusche 102 oberseitig angeordnete Sollbruchstrukturen 132 zum Verschließen der Austrittsöffnungen 134 für das Aerosol. Die Sollbruchstrukturen 132 können als einstückig mit dem Gehäuse 104 ausgebildete Kunststofffahnen realisiert sein, die nach Entnehmen der Wechselkartusche 102 aus dem Transportbehälter 112 und vor Erzeugung des Aerosols unter Freigabe der Austrittsöffnung 134 durch Umknicken abgebrochen werden können. Im Transportzustand, d.h. aufgenommen im Inneren des Transportbehälters 112, drückt der Deckel 122 von oben auf die Sollbruchstrukturen 132, ohne sie zu beschädigen. Dadurch wird der Transportstopfen 114 in die Zuführöffnung 110 gedrängt. Somit ist der Transportbehälter 112 vorteilhaft ausgebildet, um in einem die Wechselkartusche 102 aufnehmenden Zustand oberseitig Druck auf die Sollbruchstruktur 132 auszuüben und dadurch unterseitig ein fluiddichtes Verschließen der Zuführöffnung 110 durch den Transportstopfen 114 zu bewirken. Die Zuführöffnung 110 ist als den Boden des Gehäuses 104 durchdringendes makroskopisches Durchgangsloch mit einem Durchmesser d von beispielsweise 1 mm oder mehr ausgebildet, so dass nach Entnehmen der Wechselkartusche 102 aus dem Transportbehälter 112 über die Zuführöffnung 110 eine permanente Fluidverbindung zwischen einem Äußeren des Gehäuses 104 und dem Reservoir 106 besteht.
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6 und 7 zeigen räumliche Ansichten eines Unterteils 120 eines Transportbehälters 112 einer Transportanordnung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dort ist gezeigt, dass der Transportstopfen 114 als Einstülpung oder eingedrückter Bereich des Bodens des Unterteils 120 des Transportbehälters 112 ausgebildet sein kann. Mit Vorteil kann der Transportstopfen 114 auf einer zentralen Achse des rotationssymmetrischen Unterteils 120 oder in einem Mittelpunkt des kreisförmigen Bodens des Unterteils 120 angeordnet sein.
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8 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Transportstopfens 114 einer Transportanordnung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anhand von 8 ist zu erkennen, dass der Transportstopfen 114 einen integralen Teil einer bodenseitigen Behälterwand 116 des Unterteils 120 bilden kann. Optional kann eine elastische Dichthülse 136, zum Beispiel ausgebildet als flexibler Kunststoffschlauch oder Abschnitt davon, auf den Transportstoffen 114 aufgesteckt werden. Die Dichthülse 136 kann im montierten Zustand dann dichtend zwischen dem Transportstopfen 114 und einer die Zuführöffnung 110 begrenzenden Wandung des Gehäuses 104 positioniert sein.
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9 zeigt eine räumliche Schnittansicht eines Unterteils 120 eines Transportbehälters 112 einer Transportanordnung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zentrierender Führungsstruktur 128 und verdrehsichernder Positioniersicherung 130.
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Zum einen weist der Transportstopfen 114 gemäß 9 eine kegelstumpfförmig geformte Führungsstruktur 128 bzw. Zentrierungsstruktur auf, die bei Einführen der Wechselkartusche 102 in den Transportbehälter 112 durch Aufnahme des Transportstopfens 114 in der Zuführöffnung 110 mittels der Führungsstruktur 128 in eine Soll-Position geführt und dabei zentriert wird. Selbst bei einer etwas ungenauen Montage der Wechselkartusche 102 in dem Transportbehälter 112 sorgt die Führungsstruktur 128 dafür, dass der Transportstopfen 114 positionsgetreu in die Zuführöffnung 110 eindringt.
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Darüber hinaus weist der Transportbehälter 112 eine Positioniersicherung 130 auf, mit deren Hilfe die Wechselkartusche 102 bei Einführen in den Transportbehälter 112 durch Formschluss mit der Positioniersicherung 130 in eine Soll-Position gebracht werden kann und dort gehalten wird. Im dargestellten Beispiel ist die Positioniersicherung 130 durch Stege am Übergang zwischen Boden- und Seitenwand des Unterteils 120 ausgebildet. Diese Stege können mit entsprechenden Strukturen im Bodenbereich der Wechselkartusche 102 so zusammenwirken, dass beim Einführen der Wechselkartusche 102 die Stege zwischen die Strukturen eingeführt werden. Dadurch kann ein Verschiebeschutz und Verdrehschutz für die Wechselkartusche 102 in dem Transportbehälter 112 bereitgestellt werden.
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10 zeigt eine räumliche Explosionsdarstellung eines Kartuschenaufnahmegeräts 142 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 11 zeigt eine seitliche Explosionsdarstellung eines Kartuschenaufnahmegeräts 142 entsprechend 10.
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Das in 10 und 11 dargestellte Kartuschenaufnahmegerät 142 dient in Zusammenwirkung mit einer Wechselkartusche 102 gemäß 1 bis 9 zum Erzeugen eines Aerosols. Zu diesem Zweck weist das dargestellte Kartuschenaufnahmegerät 142 eine Kartuschenschnittstelle 144 auf, die zum direkten Kuppeln mit der Zuführöffnung 110 der aus dem Transportbehälter 112 entnommenen Wechselkartusche 102 geformt ist. Dadurch ist ein Zuführen des gasförmigen zweiten Aerosolausgangsstoffs von der Kartuschenschnittstelle 144 durch die Zuführöffnung 110 zu der Zerstäubungsdüse 108 derart ermöglicht, dass der erste Aerosolausgangsstoff aus dem Reservoir 106 mittels des zugeführten zweiten Aerosolausgangsstoffs das Aerosol erzeugt.
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Zum Erzeugen eines Aerosols wird also eine in 1 bis 9 dargestellte Wechselkartusche 102, die einen ersten Aerosolausgangsstoff in einem Reservoir 106 aufweist, aus einem Transportbehälter 112 entnommen. Dadurch wird der Transportstopfen 114 des Transportbehälters 112 aus der Zuführöffnung 110 der Wechselkartusche 102 herausgeführt. Nachfolgend wird die Kartuschenschnittstelle 144 des Kartuschenaufnahmegeräts 142 in die Zuführöffnung 110 der aus dem Transportbehälter 112 entnommenen Wechselkartusche 102 eingeführt. Anschließend erfolgt ein Zuführen eines gasförmigen zweiten Aerosolausgangsstoffs mittels der Kartuschenschnittstelle 144 des Kartuschenaufnahmegeräts 142 durch die Zuführöffnung 110 zu einer Zerstäubungsdüse 108 der Wechselkartusche 102, so dass der erste Aerosolausgangsstoff aus dem Reservoir 106 mittels des zugeführten zweiten Aerosolausgangsstoffs das Aerosol erzeugt.
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Das Kartuschenaufnahmegerät 142 gemäß 10 und 11 weist einen oberseitigen Zentrierring 180 zur Kartuschenaufnahme auf. Unterhalb des Zentrierrings 180 ist eine Dichtscheibe 182 angeordnet, die als flächige Dichtung mit geringem Aufwand ausgestanzt werden kann und beispielsweise aus Silikon hergestellt werden kann. Die Dichtscheibe 182 hat ein zentrales Durchgangsloch mit einem Durchmesser b von beispielsweise 4 mm. Die Dichtscheibe 182 wird über einen im Wesentlichen kreiszylindrischen oberen Abschnitt der auch als Aktuator zu bezeichnenden Kartuschenschnittstelle 144 übergestülpt und an einer Engstelle 191 der Kartuschenschnittstelle 144 aufgenommen. Der Transportstopfen 114 und die Kartuschenschnittstelle 144 sind im Wesentlichen gleich geformt und greifen jeweils im Transportmodus bzw. im Betriebsmodus in die Zuführöffnung 110 ein. Eine Oberseite der Kartuschenschnittstelle 144 hat eine stumpfe Stirnfläche. An der Oberseite der Kartuschenschnittstelle 144 sind lotrechte Bohrungen 190 zum Auslass der von unten zugeführten Druckluft angebracht (siehe Pfeil 192). Die Anordnung der Bohrungen 190 vermeidet selbst unter ungünstigen Umständen, in denen von der Wechselkartusche 102 aus Flüssigkeit nach unten fließt, ein Eindringen der Flüssigkeit in die Druckluftzufuhr. Stattdessen fließt solche Flüssigkeit zu der Dichtscheibe 182 ab. Unter der Kartuschenschnittstelle 144 befinden sich noch ein Montageträger 186 und eine Flanschplatte 188. Der Montageträger 186 erlaubt eine Demontage der einzelnen Komponenten von oben und verleiht dem System daher ein höheres Maß an Modularität, indem ein Austausch einzelner Komponenten in einfacher Weise ermöglicht wird. Die Flanschplatte 188 bewerkstelligt eine Verbindung mit einer Geräteeinheit. Komponenten 180, 184, 186 und 188 werden miteinander verschraubt.
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Das Kartuschenaufnahmegerät 142 gemäß 10 und 11 erlaubt beispielsweise eine Druckluftzufuhr mit einem Druck von 1,8 bar und einer Flussrate von 7 l/min bis 8 l/min.
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Eine Anordnung aus dem Kartuschenaufnahmegerät 142 gemäß 10 und 11 und einer Wechselkartusche 102 einer Transportanordnung 100 gemäß 1 bis 9 erlaubt es, einen Nanorisierungsprozess in besonders sicherer und einfacher sowie fehlerrobuster Weise durchzuführen.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2521525 B1 [0003, 0005]
