DE2117098C3 - Heizvorrichtung für eine Einrichtung zur Analyse eines fließfähigen Mediums, insbesondere von Blut - Google Patents
Heizvorrichtung für eine Einrichtung zur Analyse eines fließfähigen Mediums, insbesondere von BlutInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für eine Einrichtung zur Analyse eines fließfähigen Mediums, insbesondere von Blut, das einer Prüfkammer
durch eine Einlaßleitung zugeleitet wird, die durch die Heizvorrichtung geführt ist, in welcher ein Tempermedium zur Einregelung der Temperatur des zu
analysierenden Mediums der Reihe nach durch eine Vorwärmestufe und eine Entwärmestufe fließt und
die außerdem mit einer ein elektrisches Heizelement enthaltenden Wärmezufuhrstufe zum Erwärmen des
Tempermediums ausgestattet ist.
Bei der Analyse von fließfähigen Medien ist ofi eine Temperaturregulierung zweckmäßig, da der mil
der Analyse verbundene Reaktionsmechanismuf temperaturempfindlich sein kann. Ferner kann eil
plötzlicher Temperaturgradient den Fühler erschüttern und seine Reaktion verzögern oder zu einem we·
niger genauen Resultat führen. Dies gilt insbesonden für die Analyse von Partialdrücken von bestimmtet
Gasen in Blutproben. Da die mit der Messung eine! Partialdruckes von Kohlenstoffdioxid und Sauerstof
verbundene Reaktion temperaturempfindlich ist, is
es zweckmäßig, die Temperatur, bei welcher die Fig. 1 die Analyseneinrichtungen in schemati-
: sind die zu analysierenden Blutproben oft gekühlt, Fig.2 die in Fig. 1 gezeigte Prufkanuner mn
und da die Blutproben den Elektroden zur Messung Prüfvorrichtung im Querschnitt 2-2 und in größerem
der Partialdrücke von Kohlendioxid und Sauerstoff 5 Maßstab, . - .
ausgesetzt werden, kann die Reaktionsfähigkeit der F i g. 3 die Heizvorrichtung der Analyseneinncn-
) Heizvorrichtung zur mehrstufigen Temperaturrege- Fig.4 die Analyseneinrichtung der Fig-l ωι
■■ lung in einer Einrichtung zur Bestimmung des Ent- ίο Schnitt 4-4 und . . . .
flammungspunktes von Kohlenwasserstoffen be- Fig. 5 die Heizvorrichtung der Fig.4 im Scnniu
kannt Die einströmende Substanz wird in einer 5-5. . „
ters weiter erwärmt und schließlich in einer Meß- häuse 10 aus Akrylharzkunststoff, z. B. Plexiglas
kammer nochmals erwärmt Die Meßkamn-cr isi von 15 klar G, welcher eine Prüfkammer begrenzt, worin die
der die Temperatur regelnden Flüssigkeit (Wasser) Prüispitzen einer aus zwei Elektrodenvomchtungen
umgeben, um die zu untersuchende Flüssigkeit ai f 12, 14 bestehenden Prüfvorrichtung angeordnet sind,
einer bestimmten Temperatur zu halten. Das die Jede Elektrodenvorrichtung 12 bzw. 14 ist von erneu»
Temperatur regelnde Wasser wird durch eine Pumf * Wassermantel 1« bzw. 18 umgeben, welche beide
umgewälzt Das umgewälzte Wasser wird seinerseits ao über Rohrverbindungen 20 mit einer Umwälzpumpe
an einer von den Heizstu.en relativ weit entfernten 22 verbunden sind. Ein von der Pumpe 22 führendes
; Stelle erhitzt, und auch ein Temperaturfühler ist Abführrohr 24 ist mit einer Heizvorrichtung 26 ver-
nicht in der Heizvorrichtung selbst angeordnet. bunden, wobei das aufgewärmte Medium, in diesem
Aufgabe der Erfindung ist, eine Heizvorrichtung Falle Wasser, durch die Wärmevorrichtung 26 zur
anzugeben, welche die Temperatur eines zu analysie- «5 Prüfkammer 10 und die Wassermäntel 1», 1* zu-
renden Mediums während seiner Einführung in eine rückfließt
Meßkammer schneller und vor allem genauer als bis- Das zu analysierende Medium wird durch eine
hei auf eine bestimmte Temperatur einregeln kann. Leitung bzw. Einlaßleitung 30 aus rostfreiem Stahl
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Heiz- nut einem Innendurchmesser von 0,584 mmaurch
; vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, 30 eine Vorwärmstufe 32 in der Heizungsvorrichtung
dhP die Wärmezufuhrstufe sich zwischen der Vor- 2* und weiter durch eine Endwännestufe 34 zur
w armestufe und der Entwännestufe befindet und daß Prüfkammer eingeführt, von wo es durch einen Aus-S die Wärmezufuhrstufe eine ringförmige Kammer ent- laßkanal 36 ausfließt. Zwischen der Vorwarm- und
I halt, an deren Wand das Heizelement angeordnet ist, der Endwärmestufe der Heizvorrichtung ist eine
i welches das durch die Kammer von der Vorwärm- 35 Wärmezufuhrstufe 40 angeordnet, welche über zwei
3 stufe zur Endwärmestufe fließende Tempermedium Drähte 42 von einer Leistungsquelle gespeist wird.
1 erhitzt. Ein Thermistorfühler 44 ist zur Ermittlung der Tem-I Das in die Prüfkammer einströmende Medium peratur des Mediums in der Endwärmestufe 34 und
1 kann schnell auf die gewählte Meßtemperatur er- ein zweiter Temperaturfühlei 46 zur Ermittlung der
f. ψάτηα werden, so daß eine lange, thermische Aus- 40 Gehäusetemperatur der Endwännestufe 34 vorgese-I gleichzeit vor der Durchführung der Messung nicht hen. Eine an einem Bügel 50 montierte Lampe 49
I notwendig ist. Dadurch wird nicht nur die zur strahlt Licht durch das durchsichtige Gehäuse 10 der
I Durchführung einer sinnvollen Messung erforder- Prüfkammer, damit die Lage einer Probe in der Pruf-I liehe Zeit herabgesetzt, sondern es kann auch die Ge- kammer deutlich ersichtlich wird.
1 nauigkeit der Einrichtung durch Herabsetzung der 45 Details der Prüfkammer und der Fühler sind m
1 Temperaturschwankung der Prüfvorrichtung erhöht Fig. 2 gezeigt. Die Prüfkammer 60 hat eine Breite
I werden. Dies trifft vorzugsweise für bestimmte Aus- von 3,18 mm und einen Durchmesser von 5,08 mm,
I führungsformen zu, bei weichen eine kleine Tempe- ist zylindrisch und im durchsichtigen Gehäuse bzw.
i raturdifferenz der Prüfvorrichtung oder der Probe in Block 10 aus Plexiglas ausgebildet. Die Einlaßofi-
\ der Prüfkammer die elektrischen Charakteristiken 50 nung 62 hat einen Durchmesser von 0,94 mm, wobei
I der Prüfvorrichtung und somit der Genauigkeit eic-- derjenige des Auslaßkanals 36 großer ist Die EIeK-ί Einrichtung beeinträchtigt. irodenvorrichtung 12 ist ein pCOrFuhler, welcher
Bei einer bestimmten Ausführungsform kann an seiner Spitze eine pH-empfindliche Glasmemdurch die dicht nebeneinander liegende Anordnung brane aufweist. Diese Spitze bildet die Endwand
der Wärmezufuhrstufe, eines Temperaturfühlers und 55 einer Innenkammer 66, in welcher eine Süber/Mlder Prüfkammer eine sehr genaue Temperatursteue- berchloridelektrode 68 untergebracht ist. Die Außenrung eines als Tempermedium dienenden Wasserba- kammer 70 ist mit einem pCO2-Elektrolyt gefüllt und
; des und demzufolge der Probe, der Prüfkammer und enthält eine Silber/Silberchlond-Bezugselektrode.
der Prüfvorrichtung erzielt werden. Ferner ermög- Oberhalb des Endes der Eiektrodenvomchtung
licht die Konstruktion einfache und wirtschaftliche 60 befindet sich eine Abstandmembrane 72 aus Nylon
Herstellung und Service. Eine vorzugsweise durch- und eine Membrane 74 aus einer hochpolymeren elasichtige Prüfkämmer-Konstruktion ermöglicht die stischen Organo-Silizium-Verbmdung, welche Koh-I Beobachtung der Prüfkammer und der Probe, so daß lendioxydgase, jedoch keine Ionen durchlaßt. Die
; man leicht erkennen kann, ob die Prüfkammer voll Elektrodenvorrichtung 14 ist ein pOj-Fuhler, welist oder ob die Probe Luftblasen enthält. 65 eher einen in einer Glashülle 78 angeordneten Ka-' Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der er- thodendraht 76 derart einschließt, daß nur seine
* findungsgemäßen Analyseneinrichtung an Hand der Spitze 80 als reaktive Oberfläche am Ende der Glas-Zeichnung näher erläutert Es zeigt hülle 78 sichtbar ist. Diese Oberfläche ist von einer
Membrane 82 aus Polypropylen überzogen, welche lauf durchgelassen. Der mit einem Thermistor verse-
Sauerstoff, jedoch keine in der Probe enthaltenen hene Temperaturfühler 44 ist in einem Gehäuse 150
Verunreinigungen und reduzierbare Ionen durchläßt. angebaut, welches eine Endwand von nur 0,25 mm
Damit Elektronik für die Kathodereaktion verwendet Stärke aufweist, damit die thermische Verzögerung
werden kann, ist eine Silber/Silberchlorid-Anode in 5 auf ein Minimum reduziert wird, wobei das Aus-
die Prüfvorrichtung 18 eingebaut. gangssignal des Temperaturfühlers 44 die Heizung
In F i g. 3 ist die Heizvorrichtung 26 dargestellt, 42 steuert. Ein zweiter Temperaturfühler 46 ermittelt
welche ein aus anodisiertem Aluminium bestehendes die Temperatur des Gehäuses der Heizvorrichtung
Gehäuse 100 einschließt. Das Gehäuse 100 weist und gibt ein Ausgangssignal ab, welches bei einer
eine von einer zylindrischen Innenwand 102 gebil- io Temperatur von etwa 40 bis 43° C die Heizspirale
dete Vertiefung auf, welche zur Begrenzung der Vor- 122 ausschaltet.
wärme- und der Wärmezufuhrsektion dient. Ferner Der Zusammenbau der Heizvorrichtung und der
ist eine Übergangswand 104 vorgesehen, welche die Prüfkammer, der Elektrodenvorrichtung und des
Wand 102 mit einer Rohrsektion 106 für die End- Wassermantels ist in Fig.4 gezeigt Wie dort angewärmestufe
34 verbindet. Diese Rohrsektion 106 er- 15 deutet, wird der Vorderteil der Heizvorrichtung in
streckt sich zu einer Auslaßöffnung 108, welche mit das Gehäuse 10 eingesetzt, wobei das Ende der Ausseitlichen
öffnungen 110 verbunden ist, damit das laßteile 134 der Einlaßleitung 30 mit der Einlaßöfferwärmte
Medium seitlich in jeder Richtung ausge- nung 62 ausgerichtet ist Zur Befestigung der Heizstoßen
werden kann, was in F i g. 4 durch Pfeile an- vorrichtung an der Prüfkammer sind Bolzen 160 vorgedeutet
ist. Hinter den öffnungen 110 befindet sich »o gesehen, und die Dichtungen 116 und 118 verhinein
Hülsenteil 112 mit einer Bohrung 114. Eine dern, daß weder die Probe noch das erwärmte Me-Dichtung
116 ist in einer Vertiefung 117 am Ende dium infolge Undichtigkeit ausfließen kann. Gleichaes
Gehäuses 100 angeordnet, wobei eine als O-Ring zeitig wird ein direkter Tempermediumfluß in und
ausgebildete Dichtung 118 am Auslaß vor dem Rohr durch das Gehäuse der Prüfkammer sowie weiter
106 vorgesehen ist. Die Wand 120 des Gehäuses 100 »5 durch die Wassermäntelgehäuse 16 und 18 ermögzwischen
der Vorwärm- und der Entwärmestufe be- licht. Die Bolzen 160 werden ferner zur Befestigung
sitzt eine Stärke von 0,254 mm und ist an der Heiz- des Bügels 50 für die genannte Lampe 48 verwendet,
spule 122 oberhalb dieser Sektion im Raumteil 124 Das zu analysierende Medium, welches in diesem
befestigt. Falle Blut ist, wird durch die Prüfspitze 170 einge-
Die Einlaßleitung 30 ist zwischen dem geraden 30 führt, welche von einem am Gehäuse 10 befestigten
Einlaßteil 132 und dem geraden Auslaßteil 134 als Bügel 172 getragen wird, wobei die Probe mittels
Spirale 130 mit vier Windungen ausgebildet. Der eines nicht gezeigten Dreiwegeventils der Einlaßlei-Auslaßteil
134 führt durch eine Bohrung 136 in tung 30 zugeführt wird. Das Dreiwegeventil dient fereinem
Einsatz bzw Block 138 sowie durch einen ncr der Zufuhr eines Kalibriermediums und eines
Tragkörper 140 hindurch. Der Einlaßteil 132 führt 35 Reinigungsmediums, und zwar mittels eines reduzierdurch
eine Endkappe 142 und ist von ihr umgeben. ten Druckes, welcher auf den Auslaßkanal 36 zum
Eine zylindrische Abstandhülse 144 ist zwischen dem Leitungsrohr 30 mit Hilfe einer nicht gezeigten Pum-Block
138 und der Endkappe 142 angeordnet und penvorrichtung ausgeübt wird. Bei der Analyse einer
von der Spirale 130 umgeben. Blutprobe wird die Spitze 170 darin eingetaucht und
Die Heizvorrichtung ist in F i g. 5 dargestellt. Der 40 der Auslaßkanal 36 mit einer Pumpe verbunden,
Block 138 wird vom Tragkörper 140 neben der welche die Probe mit einer Geschwindigkeit von
Heizspirale 122 getragen, und der Auslaßteil 134 der 25i<l/s hineinzieht. Die Probe fließt durch die Ein-Einlaßleitung
30 erstreckt sich durch den Block 138, laßleirung 30 und die Spirale 130 in die Vorwärmden
Rohrteil 106 und die Bohrung 114 und empfängt stufe, wo die Probe beinahe auf die gewählte Tempean
seinem Ende die Dichtung 116. Der Block 138 45 ratur, d.h. in diesem Falle 37 ± 0,050C, erwärmt
hat einen Durchmesser von 22,23 mm, und die Ab- wird. Die Vorwärmkammer hat ein viel größeres
messungen des ringförmigen Kanals zwischen dem Volumen als die Spirale 130, damit die Wässertem-Block
138 und der Wandung 102 beträgt etwa peratur infolge Wärmeübertragung nicht nennens·
0,25 mm. Die Übergangswand 104 und die Endwand wert herabgesetzt wird. Die Probe fließt dann durch
des Blocks 138 sind derart bemessen, daß sie einen 5° den Block 138, während das Tempermedium in einei
Übergangskanal mit gleichmäßigem Querschnitt für Hülle an der Heizspirale 122 /orbeifließt und daden
Rohrteil 106 bereitet. Im Betrieb wird durch die durch die erforderliche Energiezufuhr zur WiederRohrleitung
24 in die Vorwärmekammer 32 Wasser herstellung seiner Temperatur erhält Der Wasserflut
eingepumpt, welches über die Spirale 130 strömt und führt weiter am Auslaßteil 134 vorbei in die Endwär
dann mit höherer Geschwindigkeit durch den ring- 55 meheizstufe 34, damit die Temperatur der Prob«
förmigen Kanal zwischen der Wandung 102 und dem genau eingestellt wird. Gleichzeitig ermittelt de;
Block 138 gezwungen wird, wobei es in Form einer Thermistorfühler 44 die Temperatur zur Steuerung
dünnen, ringförmigen Hülle der Heizung 122 ausge- der Heizspirale 122, wonach das Wasser in das Gesetzt
wird. Anschließend fließt das Wasser zur End- häuse 10 einfließt, in welchem sich die Prüfkammei
wärmestufe 34 hinunter, wo es direkt über den Aus- 60 fit befindet Die Prüfkammer 60 und die Elektroden
laßteil 134 der Einlaßleitung 30 mit ungefähr der vorrichtungen 14 und 16 halten dadurch ihre vorein
gleichen Geschwindigkeit, wie durch die Heizsektion, gestellte Temperatur bei, daß sie dem Fluß des kon
vorbeiströmt Das Wasser wird dann seitlich durch ditionierten Wassers direkt ausgesetzt sind, wobei die
die Öffnungen 110 ausgelassen, was in Fig. 4 durch Probe bei dieser Temperatur in die Prüfkammer 6(
Pfeile angedeutet ist Danach wird das Wasser durch «5 eingeführt wird. Die Elektrodenvorrichtungen wer
das Gehäuse 10 der Prüfkammer und dann nach den deshalb nicht einer plötzlichen thermischen Ver
autter. durch die Wassermäntel 16 bzw. It, das Aus- änderung ausgesetzt, weil die Probe in einer derar
laßrohr 26 und die Pumpe 22 für einen weiteren Um- wirksamen Weise erwärmt ist, daß nur eine gan;
kleine Menge erforderlich ist. Die große Masse der Probekammer und der Elektrodenvorrichtungen werden
bei einer stabilen Temperatur gehalten. Diese Einrichtung bietet eine ausgezeichnete Temperaturstabilität
für genaue Messungen des O2- und des CO,-Gehaltes im Blut.
Eine Reinigungslösung wird durch die Einlaßleitung 30 mit einer höheren Geschwindigkeit (Pumpenleistung etwa 200μ1/5) als diejenige der Probe
(etwa 25 l/s) eingeführt, wobei die tangentiale Einführungsrichtung in die Prüfkammer 60 eine Turbulenz
erzeugt, welche die Reinigung für die nächste Analysereihe erleichtert.
Bei einer vorzugsweisen Analyseneinrichtung beträgt beispielsweise die Fließzeit für das Tempermedium
von der Heizung bis zum Temperaturfühler etwa 0,06 s. Die zu analysierende Probe wird der
Prüfkammer mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 25 [nl/s zugeführt und wird von einer Ausgangstemperailur
von 4° C ab auf 37 ± 0,05° C erwärmt. Eine Spüllösung strömt mit einer Geschwindigkeit
von etwa 200 μΐ/s. und wird von einer Ausgangstemperatur
von 25° C ab auf 37 ± 0,050C erwärmt.
Kalibriergas wird mit einer Geschwindigkeit von 0,164 cm'/s zugeführt und auf ähnliche Weise
erhitzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409625/103
Claims (13)
1. Heizvorrichtung für eine Einrichtung zur Analyse eines fließfähigen Mediums, insbesondere von Blut, das einer Prüfkammer durch eine S
Einlaßleitung zugeleitet wird, die durch die Heizvorrichtung geführt ist, die außerdem mit eiuer
ein elektrisches Heizelement enthaltenden Wärmezufuhrstufe zum Erwärmen des Tempermedi-
«ms ausgestattet ist, in welcher ein Temperme- xo
dium zur Einregelung der Temperatur des zu analysierenden Mediums der Reihe nach durch
eine Vorwärmstufe und eiae Endwärmestufe fließt und die außerdem mit einer ein elektrisches
Heizelement enthaltenden Wärmezufuhrstufe zum Erwärmen des Tempermediums ausgestattet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhrstufe (40) sich zwischen der Vorwätmstufe (32) und der Endwärmsiufe (34) befindet und daß die Wärmezufuhrstufe (40) eine ring- ao
förmige Kammer enthält, an deren Wand (120) das Heizelement (122) angeordnet ist, welches
das durch die Kammer von der Vorwärmstufe (32) zur Endwärmestufe (34) fließende Tempermedium erhitzt «5
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Teil eines Gehäuses (100) der Heizvorrichtimg (26) ein Einsatz (138) angeordnet ist, welcher mit der Innenfläche dieses ersten Gehäuseteiles die ringförmige |o
Kammer bildet, durch welche das Tempermedium durch die Wärmezufuhrstufe (40) fließt,
und daß die Endwärmestufe (34) in einem zweiten Gehäuseteil mit kleinerem Querschnitt als derjenige des ersten Teils angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (100)
der Heizvorrichtung (26) eine zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil befindliche
Übergangswand (1§4) aufweist, welche mit dem Einsatz (138) zusammen einen von dem ersten zu
dem zweiten Gehäuseteil führenden übergangskanal bildet, dessen Abmessungen derart gewählt
sind, daß das Tempermedium ihn und den zweiten Gehäuseteil mit ungefähr der gleichen Ge-
schwinuigkeit wie in der Wärmezufuhrstufe (40) durchfließt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil
der Einlaßleirung (30) in der Vorwärmstufe (32) als Spule (130) ausgebildet ist, während ein zweiter Teil der Einlaßleitung (30) gerade verläuft
und koaxial zur Wärmezufuhrstufe (40) und zur Endwärmestufe (34) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (26) in Fließrichtung nach der Wärmezufuhrstufe (40) eine Auslaßöffnung (108) für
das Tempermedium aufweist, an die sich eine Eintrittsöffnung für das Tempermedium in einem
die Prüfkammer (60) begrenzenden Gehäuse (10) anschließt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste
Dichtung (11·) zwischen dem Ende der Endwär- «5 mestufe (34) und der Prüfkammer (60) und eine
zweite Dichtung (116) zwischen der Endheizstufe (34) und dem Gehäuse (10) der Prüfkammer (6·)
angeordnet sind, und daß in der Endwärmestufe (34) zwischen beiden Dichtungen (118,116) eine
Auslaßöffnung (108; 110) für das Tempermedium angeordnet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmevolumen der Vorwärmstufe (32) viel größer ist
als das Aufnahmevolumen desjenigen Teils dei* Einlaßleitung (30), welcher in der Vorwärmstufe
(32) liegt
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endwärmestufe (34) ein Temperaturfühler (44) zur
Überwachung des Betriebes der Wärmezufuhrstufe (40) vorgesehen ist
9. Einrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (44)
einen Thermistor zur Ermittlung der Temperatur des durcL die Endwärmestufe (34) strömenden
Temperme iiums enthält.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Temperaturfühler
(46) vorgesehen ist, welcher neben dem Thermistor (44) angeordnet ist und zur Ermittlung der
Temperatur der Heizvorrichtung (26) dient
11. Einrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten Temperaturfühler (44) elektrisch verbundene Heizelement (122) auf einer dünnen
Wand (120) angeordnet ist, deren Breite wenigstens ungefähr gleich derjenigen der von ihr begrenzten ringförmigen Kammer ist
12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Tempermedium in einem geschlossenen Kreis durch die Heizvorrichtung (26) und durch die
Prüfkammer (60) umgebende Räume (16, IS) umwälzbar ist.
13. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Prüfkammer (60) eine zylindrische Form hat und die Einlaßleitung (30) tangential zur zylindrischen Wand (102) der Prüfkammer (60) angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |