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GEBIET
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Die vorliegende Technologie bezieht sich im Allgemeinen auf implantierbare Blutpumpen und insbesondere auf eine Einströmkanüle für eine implantierbare Blutpumpe.
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STAND DER TECHNIK
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Implantierbare Blutpumpen werden allgemein zur Unterstützung der Pumpleistung eines versagenden Herzens eingesetzt und schließen in der Regel ein Gehäuse mit einem Einlass, einem Auslass und einem darin montierten Rotor ein. Der Einlass kann über eine Einströmkanüle mit einer Herzkammer des Patienten, üblicherweise der linken Herzkammer, verbunden werden. Der Auslass kann mit einer Arterie, wie z. B. der Aorta, verbunden sein. Die Drehung des Rotors treibt das Blut vom Einlass zum Auslass und unterstützt so die Blutströmung aus der Herzkammer in die Arterie. Eine bekannte Art von Blutpumpe ist eine ventrikuläre Unterstützungsvorrichtung („VAD“). Beispiele hierfür schließen die HVAD®-Pumpe und die MVAD®-Pumpe ein, die von HeartWare, Inc. in Miami Lakes, FL., USA, hergestellt werden.
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Wenn eine implantierbare Blutpumpe ausfällt und das Herz weiterhin Blut pumpt, kann das Blut in die Blutpumpe fließen, wo es aufgrund des fehlenden Drucks in der Aorta verbleibt. In diesem Fall fließt das Blut in die Pumpe und nicht in die Aorta. Zudem strömt das Blut aufgrund des Drucks in der Aorta durch ein Transplantat, das die Pumpe mit der Aorta verbindet, in die Pumpe, anstatt im Körper zu zirkulieren. Falls es dazu kommt, ist das Leben des Patienten in Gefahr.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Techniken dieser Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf eine Einströmkanüle für eine implantierbare Blutpumpe.
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In einem Aspekt offenbart die vorliegende Offenbarung eine Einströmkanüle für eine implantierbare Blutpumpe, wobei die Einströmkanüle einen Einlass an einem proximalen Ende, ein gegenüberliegendes distales Ende und ein Lumen dazwischen definiert, wobei die Einströmkanüle so konfiguriert ist, dass sie das Lumen verengt.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform schließt die Einströmkanüle einen Innen- und einen Außenschlauch ein, wobei der Innenschlauch das Lumen definiert und wobei der Innenschlauch aus einem flexiblen Material besteht.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das flexible Material gebogen, um das Lumen zu verengen.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform verengt die Biegung des flexiblen Materials den Einlass nicht.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform schließt der Innenschlauch ein piezoelektrisches Element ein.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist das piezoelektrische Element mit einer Stromquelle verbunden.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform definiert der Innenschlauch einen Innen- und einen Außendurchmesser und wobei das piezoelektrische Element zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser angeordnet ist.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die implantierbare Blutpumpe eine Blutpumpe mit Zentrifugalfluss.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform definiert der Innenschlauch eine im Wesentlichen hyperbolische Form, wenn die Einströmkanüle verengt ist.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Einströmkanüle so konfiguriert, dass sie das Lumen verschließt.
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In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren zum Verhindern von Regurgitationen in einer implantierbaren Blutpumpe mit einer Einströmkanüle, die ein Lumen definiert, wobei die implantierbare Blutpumpe mit einer Stromquelle verbunden ist, die so konfiguriert ist, dass sie die implantierbare Blutpumpe mit Strom versorgt, im Wesentlichen das Verschließen des Lumens der Einströmkanüle ein, wenn ein vollständiger Stromausfall in der implantierbaren Blutpumpe festgestellt wird.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform schließt die Einströmkanüle einen Innen- und einen Außenschlauch ein, wobei der Innenschlauch das Lumen definiert und wobei der Innenschlauch aus einem flexiblen Material besteht.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform schließt der Innenschlauch ein piezoelektrisches Element ein.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist das piezoelektrische Element mit der Stromquelle verbunden.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform definiert der Innenschlauch einen Innen- und einen Außendurchmesser und wobei das piezoelektrische Element zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser angeordnet ist.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform biegt sich der Innenschlauch, um das Lumen der Einströmkanüle zu verengen, wenn der vollständige Leistungsverlust festgestellt wird.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform definiert der Innenschlauch eine im Wesentlichen hyperbolische Form, wenn die Einströmkanüle verengt ist.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform biegt sich der Innenschlauch, wenn die implantierbare Blutpumpe wieder mit Strom versorgt wird, um eine im Wesentlichen planare Form zu erhalten.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die implantierbare Blutpumpe eine Blutpumpe mit Zentrifugalfluss.
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In einer Ausführungsform definiert eine Einströmkanüle für eine implantierbare Blutpumpe einen Einlass an einem proximalen Ende, ein gegenüberliegendes distales Ende und ein Lumen dazwischen, wobei die Einströmkanüle einen Außenschlauch und einen konzentrischen Innenschlauch einschließt, wobei der Innenschlauch unabhängig vom Außenschlauch flexibel ist und ein darin eingebettetes piezoelektrisches Element einschließt, wobei das piezoelektrische Element so konfiguriert ist, dass es sich biegt, um das Lumen zu verengen, wenn ein elektrisches Potential an das piezoelektrische Element angelegt wird, wobei der Innenschlauch eine im Wesentlichen hyperbolische Form definiert, um das Lumen zu verengen.
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Die Details zu einem oder mehreren Aspekten der Offenbarung sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung zu finden. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
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Figurenliste
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Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der damit verbundenen Vorteile und Merkmale wird durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher. Es zeigen:
- 1 eine Teilansicht einer implantierbaren Blutpumpe, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Anwendung konstruiert wurde;
- 2 eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Pumpe; und
- 3 eine weitere Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Pumpe mit verengtem Einlass.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass verschiedene hierin offenbarte Aspekte in anderen Kombinationen als die Kombinationen kombiniert werden können, die speziell in der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen präsentiert sind. Es versteht sich ebenso, dass je nach Beispiel gewisse Aktionen oder Ereignisse eines der hierin beschriebenen Prozesse oder Verfahren in einer unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt, hinzugefügt, zusammengeführt oder ganz weggelassen werden können (z. B. sind möglicherweise nicht alle beschriebenen Aktionen oder Ereignisse erforderlich, um die Techniken umzusetzen). Während bestimmte Aspekte dieser Offenbarung aus Gründen der Klarheit als von einem einzelnen Modul oder einer einzelnen Einheit ausgeführt beschrieben sind, versteht es sich, dass die Techniken dieser Offenbarung von einer Kombination von Einheiten oder Modulen ausgeführt werden können, die beispielsweise einer medizinischen Vorrichtung zugeordnet sind.
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In einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Techniken in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Bei einer Implementierung in Software können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder Codes auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und von einer hardwarebasierten Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können nichtflüchtige computerlesbare Medien umfassen, die einem materiellen Medium wie Datenspeichermedien entsprechen (z. B. RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder jedem anderen Medium, das zum Speichern des gewünschten Programmcodes in Form von Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf die von einem Computer zugegriffen werden kann).
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Anweisungen können von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, etwa einem oder mehreren digitalen Signalprozessoren (DSP), Allzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASIC), feldprogrammierbaren Logikarrays (FPGA) oder anderen äquivalenten integrierten oder einzelnen Logikschaltkreisen. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, auf jede der vorstehenden Strukturen oder jede andere physische Struktur beziehen, die für die Implementierung der beschriebenen Techniken geeignet ist. Darüber hinaus könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen implementiert werden.
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Die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezeichnungen auf gleiche Elemente beziehen, zeigen in 1 eine beispielhafte Blutpumpe, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Anwendung konstruiert und im Allgemeinen mit „10“ bezeichnet ist. Die Blutpumpe 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt eine statische Struktur oder ein Gehäuse 12 ein, in dem die Komponenten der Blutpumpe 10 eingeschlossen sind. In einer Konfiguration schließt das Gehäuse 12 ein unteres Gehäuse oder einen ersten Abschnitt 14, ein oberes Gehäuse oder einen zweiten Abschnitt 16 und einen Einlassabschnitt oder eine Einströmkanüle 18, die einen Außenschlauch 18a und einen Innenschlauch 18b beinhaltet, ein. Der erste Abschnitt 14 und der zweite Abschnitt 16 bilden zusammen eine spiralförmige Kammer 20 mit einer Hauptlängsachse 22, die sich durch den ersten Abschnitt und die Einströmkanüle 18 erstreckt. Die Kammer 20 definiert einen Radius, der sich um die Achse 22 herum bis zu einer Auslassstelle am Umfang der Kammer 20 progressiv erweitert. Der erste Abschnitt 14 und der zweite Abschnitt 16 definieren einen Auslass 24, der mit der Kammer 20 verbunden ist. Der erste Abschnitt 14 und der zweite Abschnitt 16 bilden ebenfalls isolierte Kammern (nicht abgebildet), die von der spiralförmigen Kammer 20 durch magnetisch durchlässige Wände getrennt sind.
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Die Einströmkanüle 18 ist im Allgemeinen zylindrisch und erstreckt sich vom ersten Abschnitt 14 aus im Wesentlichen entlang der Achse 22 (siehe 1 und 2). Die Einströmkanüle 18 weist ein stromaufwärtiges Ende oder proximales Ende 26, das vom zweiten Abschnitt 16 entfernt ist, und ein stromaufwärtiges Ende oder distales Ende 28 in der Nähe der Kammer 20, auf. Die oben genannten Teile des Gehäuses 12 sind fest miteinander verbunden, sodass das Gehäuse 12 als Ganzes einen durchgehenden, geschlossenen Strömungsweg definiert. Der Strömungsweg erstreckt sich vom stromaufwärtigen Ende 26 am stromaufwärtigen Ende des Strömungsweges bis zum Auslass 24 am stromabwärtigen Ende des Strömungsweges. Die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Richtungen entlang des Strömungswegs sind in 1 durch die Pfeile U bzw. D gekennzeichnet. Ein Pfosten 30 ist entlang der Achse 22 am ersten Abschnitt 14 montiert. Ein im Allgemeinen scheibenförmiger ferromagnetischer Rotor 32 mit einem zentralen Loch 34 ist in der Kammer 20 zur Drehung um die Achse 22 montiert. Der Rotor 32 schließt einen Permanentmagneten ein und schließt außerdem Strömungskanäle für die Beförderung von Blut aus der Nähe des Zentrums des Rotors 32 zur Peripherie des Rotors 32 ein. Im zusammengebauten Zustand befindet sich der Pfosten 30 im zentralen Loch des Rotors 32. Ein erster Stator 36 mit mehreren Spulen kann innerhalb des ersten Abschnitts 14 stromabwärts vom Rotor 32 angeordnet sein. Der erste Stator 36 kann axial mit dem Rotor entlang der Achse 22 ausgerichtet sein, sodass die elektromagnetischen Kräfte, die durch den ersten Stator 36 erzeugt werden, den Rotor 32 drehen und Blut pumpen, wenn Strom an die mehreren Spulen im ersten Stator 36 angeschlossen wird. Ein zweiter Stator 38 kann innerhalb des zweiten Abschnitts 16 stromaufwärts vom Rotor 32 angeordnet sein. Der zweite Stator 38 kann so konfiguriert sein, dass er in Verbindung mit dem ersten Stator 36 oder unabhängig davon den Rotor 32 dreht.
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Die elektrischen Verbinder 41 und 43 (
1) sind am ersten Stator 36 bzw. am zweiten Stator 38 bereitgestellt, um die Spulen mit einer Stromquelle zu verbinden, z. B. mit einer Steuereinheit 45 mit Verarbeitungsschaltung 47. Die Steuereinheit ist so angeordnet, dass sie die Spulen der Pumpe mit Strom versorgt, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das den Rotor 32 um die Achse 22 in einer vorbestimmten ersten Drehrichtung dreht, z. B. in der in
1 durch den Pfeil angegebenen Richtung R, d. h. vom stromaufwärtigen Ende der Einströmkanüle 18 aus gesehen gegen den Uhrzeigersinn. In anderen Konfigurationen der Blutpumpe 10 kann die erste Richtung im Uhrzeigersinn sein. Durch die Drehung des Rotors 32 wird das Blut stromabwärts entlang des Strömungsweges bewegt, sodass sich das Blut in einer stromabwärtigen Richtung D entlang des Strömungsweges bewegt und durch den Auslass 24 austritt. Während der Drehung stützen hydrodynamische und magnetische Lager (nicht abgebildet) den Rotor 32 und sorgen dafür, dass der Rotor 32 während des Betriebs nicht mit Elementen des ersten Abschnitts 14 und des zweiten Abschnitts 16 in Kontakt kommt. Zum Beispiel sorgen die Lager dafür, dass der Rotor 32 keinen Kontakt zu den jeweiligen nichtferromagnetischen Scheiben 40 und 42 aufweist. Die allgemeine Anordnung der oben beschriebenen Komponenten kann der Blutpumpe 10 ähneln, die in MCSD verwendet wird, die unter der Bezeichnung HVAD von HeartWare, Inc. verkauft wird, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung. Die Anordnung von Komponenten wie Magneten, elektromagnetischen Spulen und hydrodynamischen Lagern, die in einer solchen Pumpe verwendet werden, sowie Varianten derselben allgemeinen Konstruktion sind in den US-Patenten Nr. 6,688,861;
7,575,423 ;
7,976,271 ; und
8,419,609 beschrieben, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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Wie in 3 dargestellt, kann der Innenschlauch 18b so geformt sein, dass er verformt oder anderweitig gebogen werden kann, um ein Lumen 44 der Einströmkanüle 18 zu verengen. Das heißt, die Einströmkanüle 18 kann so ausgelegt sein, dass sie den Strömungsweg, der sich vom proximalen Ende 26 zum distalen Ende 28 der Einströmkanüle 18 erstreckt, ganz oder teilweise verengt. In einer Konfiguration kann der Innenschlauch 18b im Wesentlichen hyperboloid oder sanduhrförmig sein, wenn er gebogen wird, sodass der Einlass der Einströmkanüle nicht verengt wird. In anderen Konfigurationen kann sich der Innenschlauch 18 biegen oder anderweitig verformen, um eine beliebige Form zu definieren, die das Lumen 44 der Einströmkanüle 18 verengt oder vollständig verschließt. In einer Konfiguration biegt sich der Innenschlauch 18b durch pneumatischen Druck, um die Kanüle zusammenzufalten. In einer solchen Konfiguration kann der Innenschlauch 18b aus einem flexiblen Polymer oder einem anderen flexiblen Material bestehen und die pneumatischen Komponenten können zwischen dem Innenschlauch 18b und dem Außenschlauch 18a angeordnet sein, um sie vom Blutstrom zu isolieren.
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In einer anderen Konfiguration kann der Innenschlauch 18b ein piezoelektrisches Element 46 einschließen, das in den Innenschlauch 18b eingebettet oder anderweitig darin angeordnet und vom Blutstrom isoliert ist. Das piezoelektrische Element 46 kann an dieselbe Stromquelle wie die Blutpumpe 10 angeschlossen werden, sodass ein elektrisches Potential an das piezoelektrische Element 46 angelegt werden kann, um es zu verformen. Zum Beispiel kann sich ein Leiter 48, wie ein Draht, in den Raum zwischen dem Innenschlauch 18 und dem Außenschlauch 18b erstrecken. Der Leiter 48 kann mit den Leitern verbunden werden, die die Pumpe 10 mit Strom versorgen. In anderen Konfigurationen ist ein Elektronikmodul (nicht abgebildet) zwischen dem Innenschlauch 18b und dem Außenschlauch 18a angeordnet, wobei das Elektronikmodul mit einer eigenen integrierten Stromquelle ausgestattet ist, um den Innenschlauch 18b mit einer elektrischen Spannung zu versorgen. In einer Konfiguration kann der Innenschlauch 18b die Einströmkanüle 18 so verengen, dass sie während des Betriebs der Pumpe in einer verengten Konfiguration bleibt. Wenn es sich bei der Pumpe beispielsweise um eine ventrikuläre Unterstützungsvorrichtung handelt, kann ein geringerer Durchfluss erforderlich sein und somit kann die Änderung des Durchflusses durch eine Verengung der Einströmkanüle 18 erreicht werden, ohne andere Eigenschaften der Pumpe zu verändern.
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Optional kann im Falle eines Pumpenstillstands, z. B. bei Stromausfall oder Kurzschluss, ein regurgitierender Strom auftreten, bei dem das Blut in die Pumpe und nicht in die Aorta fließt. Um dies zu verhindern, kann der Innenschlauch 18 in eine im Wesentlichen offene Konfiguration vorgespannt werden, wie in 2 gezeigt. Mit anderen Worten: Wenn die Pumpe in Betrieb ist, kann ein elektrisches Potential an das piezoelektrische Element 46 angeschlossen werden, wodurch sich der Innenschlauch in eine im Wesentlichen ebene Konfiguration biegt, die das Lumen 44 offen und frei hält. Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird und das elektrische Potential nicht mehr auf den Innenschlauch 18b einwirkt, entspannt sich der Innenschlauch 18b in seine unbelastete Konfiguration und verengt das Lumen 44. Auf diese Art und Weise wird bei einem Stromausfall verhindert, dass Blut in und aus der Pumpe fließt.
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In einer anderen Konfiguration kann die Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie selektiv ein elektrisches Potential an das piezoelektrische Element 46 anschließt, um den Innenschlauch 18b in bestimmten Intervallen zu verformen und so eine Pulsatilität zu erzeugen. Die Steuereinheit kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass sie das elektrische Potenzial synchron oder asynchron zum Herzzyklus an den Innenschlauch 18b anlegt, um einen pulsierenden Strom zu erzeugen.
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Fachleute werden verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was hierin oben dargestellt und beschrieben wurde. Außerdem ist zu beachten, dass alle beiliegenden Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind, es sei denn, es wurde oben das Gegenteil erwähnt. Eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen sind in Anbetracht der oben genannten Lehren möglich, ohne von dem Umfang und dem Geist der Erfindung abzuweichen, die nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7575423 [0032]
- US 7976271 [0032]
- US 8419609 [0032]
