DE19917093A1

DE19917093A1 - Aerosolapplikator

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Publication number: DE19917093A1
Application number: DE1999117093
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aerosolapplikator für Flüssigkeiten, insbesondere für flüssige Medikamente, mit einem Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeit. Der Aerosolapplikator ist ferner mit einer Mikropumpe ausgestattet, die zum Ansaugen der Flüssigkeit mit dem Behälter in Verbindung steht und die in eine in einem Zerstäuberungsraum zeigende Zerstäubungsdüse mündet. Der Zerstäubungsraum steht mit einer Ausströmöffnung in Verbindung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aerosolapplikator für Flüssigkeiten, insbeson dere für flüssige Medikamente, mit einem Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeit und mit einer mit dem Behälter in Verbindung stehenden Aus strömöffnung. Ferner betrifft die Erfindung einen Behälter für einen Aero solapplikator.

Ein Aerosolapplikator der eingangs genannten Art, insbesondere für flüs sige Inhalations-Medikamente, ist bekannt. Bei diesem bekannten Appli kator enthält der Behälter gemeinsam mit der Flüssigkeit ein Treibgas, das beim Öffnen eines am Behälter vorgesehenen Ventils gemeinsam mit der Flüssigkeit entweicht und diese zu einem Aerosol zerstäubt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Aerosolapplikator anzugeben, mit dem eine exakte Dosierung kleinster Mengen und die Erzeugung eines Aerosols mit Flüssigkeitströpfchen definierter Größe möglich ist.

Die Aufgabe wird durch einen Aerosolapplikator mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, insbesondere durch einen Aerosolapplikator mit einer Mikropumpe, die zum Ansaugen der Flüssigkeit mit dem Behälter in Ver bindung steht und die in mindestens eine in einen Zerstäubungsraum zei gende Zerstäubungsdüse mündet, wobei der Zerstäubungsraum mit der Ausströmöffnung in Verbindung steht.

Bei dem erfindungsgemäßen Aerosolapplikator wird die Flüssigkeit mit Hilfe der Mikropumpe aus dem Behälter gefördert. Durch Einstellen der Förderleistung der Mikropumpe ist eine exakte Dosierung der Flüssig keitsmengen möglich. Gleichzeitig kann der von der Mikropumpe erzeugte Druck eingestellt und damit die Größe der Flüssigkeitströpfchen des durch die Zerstäubungsdüse erzeugten Aerosols beeinflußt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen.

So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, im Zerstäubungsraum eine Sonotrode eines Ultraschall- Dispergators anzuordnen. Mit Hilfe der Sonotrode kann die aus der Zer stäubungsdüse austretende, bereits zerstäubte Flüssigkeit in kleinste Tröpfchen zerstäubt werden, wodurch die Oberfläche der Flüssigkeit wei ter vergrößert und damit die Verteilung der Flüssigkeitströpfchen im Aero sol weiter verbessert witd. Dies ist besonders bei Verwendung des Aero solapplikators für Medikamente von Vorteil, die aufgrund ihrer Zusam mensetzung und ihrer Wirkung sehr fein zerstäubt und in möglichst exakt dosierten Mengen appliziert werden müssen.

Bei dieser Ausführungsform des Aeorsolapplikators ist es besonders vor teilhaft, wenn die Sonotrodenoberfläche unter einem Winkel geneigt zur Strahlachse der Zerstäubungsdüse angeordnet ist und die zerstäubte Flüssigkeit feinzerstäubt in die Ausströmöffnung bzw. in einen Applikati onsaufsatz umlenkt. Durch diese Art der Anordnung der Sonotrode relativ zur Zerstäubungsdüse und relativ zur Ausströmöffnung bzw. zum Appli kationsaufsatz wird erreicht, daß das Aerosol mit einer physiologisch be sonders verträglichen Geschwindigkeit und breitem Strömungsquerschnitt in die Ausströmöffnung bzw. in den Applikationsaufsatz umgelenkt wird.

Zum Pumpen der Flüssigkeit aus dem Behälter wird bei einem Ausfüh rungsbeispiel die Verwendung einer Mikropumpe vorgeschlagen, die min destens eine mit der Zerstäubungsdüse in Verbindung stehende Kapillare aufweist, die zum teilweise Verdampfen der Flüssigkeit abschnittsweise erwärmbar ist. Bei einer Mirkopumpe, die nach diesem Förderprinzip ar beitet, wird zum Ausaugen und Ausspritzen der Flüssigkeit die Kapillare kurzfristig erwärmt, wobei ein Teil der in der Kapillare enthaltenen Flüs sigkeit verdampft. Durch die hiermit verbundene Volumenexpansion wird die nahe der Zerstäubungsdüse in der Kapillare enthaltene Flüssigkeit aus der Kapillare herausgeschleudert und in die Zerstäubungsdüse gespritzt.

Alternativ wird vorgeschlagen, eine Kapillare für die Mikropumpe zu ver wenden, die zumindest teilweise aus einem Piezokristall gebildet ist, der mit einer Spannungsversorgung in Verbindung steht. Durch Verändern der an dem Piezokristall anliegenden Spannung wird eine Änderung der Materialstärke des Piezokristalls hervorgerufen, die ihrerseits eine Ände rung des Strömungsquerschnittes der Kapillare zur Folge hat. Durch die Änderung des Strömungsquerschnittes wird wiederum die unmittelbar vor der Zerstäubungsdüse in der Kapillare enthaltene Flüssigkeit in die Zer stäubungsdüse gedrückt.

Ein weiterer Schwerpunkt der Erfindung liegt in der Gestaltung des für den Aerosolapplikator verwendbaren Behälters. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter auswechselbar und hat an einer seiner Flächen eine Membran die, wenn der Behälter in den Aerosolapplikator eingesetzt wird, von einer an dem Aerosolapplikator vorgesehenen Ent nahmeeinrichtung, wie beispielsweise einem Entnahmedorn, durchstoßen wird. Nach dem Durchstoßen der vorzugsweise aus einem gummielasti schen Material gefertigten Membran legt sich diese gleichmäßig und unter leichter Vorspannung an die Mantelfläche der Entnahmeeinrichtung an, wodurch ein Eindringen von Umgebungsluft in das Behälterinnere verhin dert wird und so die im Behälterinneren enthaltene Flüssigkeit auch nach dem Einsetzen des Behälters in den Aerosolapplikator steril bleibt. Bei dieser Ausführungsform des Behälters ist es ferner von Vorteil, wenn der Behälter einen in das Behälterinnere ragenden Stutzen aufweist, der nach außen von der Membran verschlossen ist. Der Stutzen, der zur Aufnahme des beim Durchstoßen der Membran in den Behälter ragenden Entnah meeinrichtung dient, ist mit einem Steigrohr verbunden, das sich in das Behälterinnere erstreckt. Durch das Steigrohr wird sichergestellt, daß die Mikropumpe auch bei nahezu leerem Behälter mit Flüssigkeit versorgt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispieles ei nes Aerosolapplikators;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines als Augenmuschel ausgebildeten, auswechselbaren Applikationsaufsatzes; und

Fig. 3 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Aerosolapplikators.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispieles eines als Handgerät ausgebildeten Aerosolapplikators 10. Der Aerosolapplikator 10 hat ein Gehäuse 12, an dessen in Fig. 1 links dargestellten Seite ein Batteriefach 14 ausgebildet ist, in dem eine 1,5 Volt Mignon-Batterie 16 als Niederspannungsquelle aufgenommen ist. Anstelle einer Batterie 16 kann selbstverständlich auch ein Akkumulator verwendet werden. Die Batterie 16 steht über zwei Kontaktstellen 18 und 20 mit einer Steue rungsplatine 22 elektrisch leitend in Verbindung, die in einem vom Batte riefach 14 abgetrennten ersten Gehäuseabschnitt 24 aufgenommen ist. Alternativ ist es möglich, zur Spannungsversorgung einen piezoelektri schen Generator zu verwenden, der bei Betätigung beispielsweise eines Druckknopfes die erforderliche Spannung erzeugt. An den ersten Gehäu seabschnitt 24 schließt sich eine im Gehäuse 12 ausgebildete Aufnahme 26 an (in Fig. 1 rechts dargestellt), die an der Unterseite des Gehäuses 12 eine Öffnung 28 aufweist.

In die Aufnahme 26 ist ein mit einem flüssigen Medikament 30 gefüllter Behälter 32 eingeführt, der an seiner der Öffnung 28 zugewandten Unter seite mit einer in die Aufnahme 26 ragenden Lasche 34 verrastet ist. Seit lich dem mit der Lasche 34 in Eingriff stehenden Abschnitt der Unterseite des Behälters 32 steht von dieser eine im Querschnitt etwa hohlkegelför mige Ausbuchtung 36 ab. Die Ausbuchtung 36 fluchtet mit einem von der der Unterseite gegenüber angeordneten Oberseite des Behälters 32 in das Behälterinnere ragenden Stutzen 38. An der freien Stirnseite des Stutzens 38 ist ein Steigrohr 40 vorgesehen, das sich in das Behälterinnere er streckt und dessen Ende in die Ausbuchtung 36 ragt. Der nach oben hin offene Stutzen 38 wird von einer aus einem weich elastischen Material ge bildeten Membran 42 verschlossen, die in die Oberseite des Behälters 32 übergeht.

Über der Aufnahme 26 ist ein zweiter Gehäuseabschnitt 44 ausgebildet, in dem eine Mikropumpe 46 aufgenommen ist. Von der der Aufnahme 26 zu gewandten Unterseite der Mikropumpe 46 steht ein durch eine Verbin dungsöffnung in die Aufnahme 26 ragender Entnahmedorn 48 ab, der beim zuvor erfolgten Einsetzen des Behälters 32 in die Aufnahme 26 die Membrane 42 durchstoßen hat und in den Stutzen 38 hineinragt. Der Entnahmedorn 48 steht über eine Pumpeinheit (nicht dargestellt), bei spielsweise eine abschnittsweise erwärmbare Kapillare oder eine zumin dest teilweise aus einem Piezokristall gebildete Kapillare, mit einer Zer stäubungsdüse 50 in Verbindung. Die von der Oberseite der Mikropumpe 46 abstehende Zerstäubungsdüse 50 ist etwa auf der Mittelachse des Ge häuses 12 angeordnet und ragt in einen vom zweiten Gehäuseabschnitt 44 abgetrennten Zerstäubungsraum 52.

In einem zum zweiten Gehäuseabschnitt 44 benachbarten dritten Gehäu seabschnitt 54, der durch eine Öffnung 56 mit dem Zerstäubungsraum 52 in Verbindung steht, ist ein Ultraschall-Dispergator 58 aufgenommen. Der Ultraschall-Dispergator 58 hat eine tellerförmige Sonotrode 60, die in der Öffnung 56 angeordnet ist und mit ihrer Oberfläche den Zerstäubungs raum 52 teilweise begrenzt. Die Oberfläche der Sonotrode 60 ist unter ei nem Winkel α geneigt zur Strahlrichtung der Zerstäubungsdüse 50 ange ordnet und dient zum Umlenken des während des Betriebes des Aerosol applikators 10 aus der Zerstäubungsdüse 50 austretenden Medikamentes in Richtung der Symmetrieachse einer am Gehäuse 12 ausgebildeten Auf nahmebohrung 62. In die Aufnahmebohrung 62 ist ein als zylinderförmi ges Rohr ausgebildeter Anschlußadapter 64 eines Mundstücks 66 einge steckt. Der rohrförmige Anschlußadapter 64 ist dabei so in der Aufnah mebohrung 62 gehalten, daß sich seine Längsachse mit der Symmetrie achse der Aufnahmebohrung 62 deckt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Aerosolapplikators 10 beschrie ben. Möchte der Benutzer den Aerosolapplikator verwenden, steckt er zu nächst in die Aufnahmebohrung 62 das Mundstück 66. Sofern noch kein Behälter 32 in die Aufnahme 26 eingesetzt ist, steckt er einen neuen Be hälter 32 in die Aufnahme 26 und verriegelt ihn mit der Lasche 34. Dabei wird die Membran 42 vom Entnahmedorn 48 durchstoßen, so daß eine Verbindung mit dem in den Behälter 33 ragenden Steigrohr 40 hergestellt ist. Mit Hilfe einer Stelleinrichtung (nicht dargestellt), die mit der Steue rungsplatine 22 in Verbindung steht, kann der Benutzer die Dosierungs menge und die Förderleistung der Mikropumpe 46 einstellen. Sobald der Benutzer einen Auslöseknopf (nicht dargestellt) betätigt, wird ein elektri scher Kontakt geschlossen und die Steuerungsplatine 22 aktiviert. Mit Hilfe einer Stelleinheit, wie beispielsweise einem Stellrad oder ähnlichem, können Parameter an der Steuerungsplatine 22 eingestellt werden, damit die Mikropumpe 46 eine für die jeweilige Applikation, den jeweiligen Pati enten und das verwendete Medikament optimierte Flüssigkeitsmenge för dert.

Die Steuerungsplatine 22 erzeugt entsprechend den zuvor vorgenomme nen Einstellungen ein Steuersignal, beispielsweise mit einer Taktrate von 0,1 bis 0,5 kHz, mit dem sie die Mikropumpe 46 ansteuert. Die Mikro pumpe 46 fördert nun entsprechend dem Steuersignal durch das Steig rohr 40 und den Entnahmedorn 48 das flüssige Medikament 30 aus dem Behälter 32 und führt es der Zerstäubungsdüse 50 zu. Gleichzeitig akti viert die Steuerungsplatine 22 den Ultraschall-Dispergator 58, dessen So notrode 60 zu schwingen beginnt. Das aus der Zerstäubungsdüse 50 austretende Medikament wird durch die Zerstäubungsdüse 50 in feine Flüssigkeitströpfchen zerstäubt. Die Flüssigkeitströpfchen werden in den Zerstäubungsraum 52 eingesprüht und treffen unter dem Winkel α auf die Oberfläche der Sonotrode 60. Durch die schwingende Sonotrode 60 wer den die Flüssigkeitströpfchen feinstzerstäubt und in den rohrförmigen An schlußadapter 64 des Mundstücks 66 gelenkt. Durch die Atembewegung des Benutzers, wird das feinstzerstäubte Aerosol aus dem Anschlußadap ter 64 durch das Mundstück 66 in die Lunge des Benutzers eingesaugt.

Anstelle eines Mundstücks 66 können auch andere Applikationsaufsätze verwendet werden. So kann anstelle des Mundstücks 66 eine Gesichts maske, die mit einem entsprechend gestalteten Anschlußadapter versehen ist, auf den Aerosolapplikator 10 aufgesteckt werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie der Aerosolapplikator 10 einge setzt werden kann. In diesem dargestellten Fall wird der Aerosolapplikator 10 zum Aufbringen eines Augenpräparates verwendet. Zu diesem Zweck wird anstelle des Mundstücks 66 als Applikationsaufsatz eine Augenmu schel 68 eingesetzt. Die Augenmuschel 68 weist gleichfalls einen An schlußadapter 70 auf, der in die Aufnahmebohrung 62 eingesteckt werden kann. Selbstverständlich enthält bei diesem Anwendungsfall der Behälter 32 ein flüssiges Augenpräparat. Der Benutzer setzt anschließend die anatomisch geformte, transparente Augenmuschel 68 an die Augenhöhle an, wobei ein an der Augenmuschel 68 aus einem weichelastischen Mate rial gebildeter Wulst 72 an der Haut des Benutzers anliegt, so daß die Au genmuschel gemeinsam mit der Augenoberfläche einen abgeschlossenen Raum bildet. Anschließend betätigt der Benutzer den Auslöseknopf, damit die Steuerungsplatine 22 die Mikropumpe 46 und den Ultraschall-Dis pergator 58 aktiviert. Diese erzeugen aus dem in den Zerstäubungsraum 52 eingesprühten flüssigen Medikament 30 und der im Zerstäubungs raum 52 befindlichen Luft ein feinstverteiltes Aerosol, das mit einer phy siologisch verträglichen Geschwindigkeit und breitem Strömungsquer schnitt durch den Anschlußadapter 70 in die Augenmuschel 68 gelangt und sich auf der Augenoberfläche des Benutzers niederschlägt.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aerosolapplikators 80. Der Aufbau des Aerosolapplikators 80 entspricht im wesentlichen dem Aufbau des zuvor beschriebenen Aerosolapplikators 10. Bei dieser verein fachten Ausführungsform weist der Aerosolapplikator 80 jedoch keinen Ultraschall-Dispergator auf, mit dem das flüssige Medikament zusätzlich feinstzerstäubt wird. Statt dessen verwendet der Aerosolapplikator 80 eine Mikropumpe 82, deren in den Zerstäubungsraum 84 ragende Zerstäu bungsdüse 86 mit ihrer Strahlrichtung mit der Symmetrieachse der Auf nahmebohrung 88 für den Applikationsaufsatz zusammenfällt. In diesem Fall wird das flüssige Medikament unmittelbar von der Zerstäubungsdüse 86 in den Zerstäubungsraum 84 und die Aufnahmebohrung 88 einge sprüht, sobald der Benutzer den Auslöseknopf betätigt.

Bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen wurden Behälters 32 verwendet, die ein mehrfaches Einsprühen von flüssigem Medikament in den Zerstäubungsraum ermöglichen. Anstelle eines derartigen Vorratsbe hälters können auch Einwegbehälter verwendet werden, die über eine ent sprechende Membran verfügen und in die am Gehäuse ausgebildete Auf nahme des Aerosolapplikators 10 bzw. 80 eingesetzt werden können.

Bezugszeichenliste

10

Aerosolapplikator

12

Gehäuse

14

Batteriefach

16

Batterie

18

Kontaktstelle

20

Kontaktstelle

22

Steuerungsplatine

24

erster Gehäuseabschnitt

26

Aufnahme

28

Öffnung

30

Medikament

32

Behälter

34

Lasche

36

Ausbuchtung

38

Stutzen

40

Steigrohr

42

Membran

44

zweiter Gehäuseabschnitt

46

Mikropumpe

48

Entnahmedorn

50

Zerstäubungsdüse

52

Zerstäubungsraum

54

dritter Gehäuseabschnitt

56

Öffnung

58

Ultraschall-Dispergator

60

Sonotrode
α Winkel

62

Aufnahmebohrung

64

Anschlußadapter

66

Mundstück

68

Augenmuschel

70

Anschlußadapter

72

Wulst

80

Aerosolapplikator

82

Mikropumpe

84

Zerstäubungsraum

86

Zerstäubungsdüse

88

Aufnahmebohrung

Claims

1. Aerosolapplikator für Flüssigkeiten, insbesondere für flüssige Medi kamente, mit einem Behälter (32) zur Aufnahme der Flüssigkeit (30), mit einer Mikropumpe (46; 82), die zum Ansaugen der Flüssigkeit (30) mit dem Behälter (32) in Verbindung steht und die in zumindest eine in einen Zerstäubungsraum (52; 84) zeigende Zerstäubungsdü se (50; 86) mündet, wobei der Zerstäubungsraum (52; 84) zumin dest eine Ausströmöffnung (62) aufweist.

2. Aerosolapplikator nach Anspruch 1, wobei im Zerstäubungsraum (52) eine Sonotrode (60) eines Ultraschall-Dispergators (58) zum Feinstzerstäuben der aus der Zerstäubungsdüse (50) austretenden Flüssigkeit (30) angeordnet ist, auf welche die Zerstäubungsdüse (50) gerichtet ist.

3. Aerosolapplikator nach Anspruch 2, wobei die Sonotrodenoberfläche unter einem Winkel (α) geneigt zur Strahlrichtung einer oder mehre rer Zerstäubungsdüsen (50) angeordnet ist und die zerstäubte Flüs sigkeit (30) feinstzersäubt ausbringt oder in einen Applikationsauf satz (66; 68) umlenkt.

4. Aerosolapplikator nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Mikropum pe (46; 82) zumindest eine mit der Zerstäubungsdüse (50; 86) in Verbindung stehende Kapillare aufweist, die zum teilweise Ver dampfen der Flüssigkeit in der Kapillare abschnittsweise erwärmbar ist.

5. Aerosolapplikator nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Mikropum pe (46; 82) zumindest eine mit der Zerstäubungsdüse (50; 86) in Verbindung stehende Kapillare aufweist, die zumindest teilweise aus einem Piezokristall gebildet ist, der an eine Spannungsversorgung angeschlossen ist, deren Spannung zum Verändern des Strömungs querschnittes der Kapillare veränderbar ist.

6. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei der Behälter (32) auswechselbar ist und an einer seiner Flächen eine das Behälterinnere vorzugsweise steril verschließende Mem bran (42) vorgesehen ist, und wobei der Aerosolapplikator (10; 80) vorzugsweise einen Entnahmedorn (48) oder dergleichen zum Durchstoßen der Membran (42) aufweist, wenn der Behälter (32) in den Aerosolapplikator (10; 80) eingesetzt wird.

7. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei Innen- und/oder Außenteile des Aerosolapplikators (10; 80) mit mikrobiziden Substanzen beschichtet oder beladen sind.

8. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei eine Steuerung (22) für die Mikropumpe (46; 82) vorgesehen ist, die Steuersignale derart erzeugt, daß die Mikropumpe (46; 82) in Abhängigkeit von Applikation, Medikamenten-Flüssigkeit und Pati ent unterschiedliche Fluidmengen fördern kann.

9. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei der Aerosolapplikator (10; 80) mit Niederspannung betreibbar ist und vorzugsweise ein Batteriefach (14) für eine Niederspannungs batterie (16) oder einen Niederspannungsakkumulator aufweist.

10. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei dieser einen eingebauten piezoelektrischen Generator für die Spannungsversorgung aufweist.

11. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei die Ausströmöffnung (62) des Zerstäubungsraumes (52; 84) mit einem Applikationsaufsatz (66; 68) in Verbindung steht.

12. Aerosolapplikator nach Anspruch 11, wobei der Applikationsaufsatz auswechselbar ist und als Applikationsaufsatz wahlweise ein Mund stück (66), eine Gesichtsmaske oder eine aus einem vorzugsweise weichelastischen Material gebildete Augenmuschel (68) vorgesehen ist.

13. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei der Aerosolapplikator (10; 80) als Handgerät ausgebildet ist.

14. Aerosolapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei der Behälter (32) einen in das Behälterinnere ragenden Stutzen (38) aufweist, der nach außen von einer Membran (42) verschlossen ist, und wobei der Stutzen (38) mit einem Steigrohr (40) verbunden ist, das sich in das Behälterinnere erstreckt.

15. Aerosolapplikator nach Anspruch 14, wobei an einer Fläche des Be hälters (32), die dem Stutzen (38) gegenüber liegt, eine nach außen abstehende Ausbuchtung (36) ausgebildet ist, in die das Ende des Steigrohres (40) ragt.

16. Behälter für einen Aerosolapplikator nach einem der vorhergehen den Ansprüche.