DE2507353A1 - Kontaktlinsenreinigungsgeraet - Google Patents

Description

Chicago, Illinois 60650. V.St.A.

Kontaktlinsenreinigungsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Reinigen und Regenerieren von harten und weichen Kontaktlinsen und insbesondere- auf ein automatisch arbeitendes Linsenreinigungsgerät,

Die erste Anv/endung von Linsen geht bis in die Antike zurück, da Linsen bereits von den alten Römern und möglicherweise sogar von den Griechen benutzt wurden. Ziemlich gut gearbeitete Linsen wurden bereits 1052 A.D. hergestellt, und Salvino l'Armato aus Armati baute die ersten auf der Nase zu tragenden Brillen 1255 A.D. Seit dieser Zeit erfolgte eine ständige Weiterentwicklung, und neue Erfindungen und Entdeckungen auf diesem Gebiet kamen fast unverzüglich zum Einsatz. Einige dieser Entwicklungen waren jedoch nicht immer vorteilhaft für den Benutzer.

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Bs sind verschiedene Arten von Linsen für Brillen im Gebrauch; sie sind ebenso unterschiedlich wie die Mangel des menschlichen Sehvermögens. Beispielsweise können solche Linsen konvex, bikonkav und konkav-konvex sein, und sie können aus Ebenen-, Zylinder- und Kugelsegmenten bestehen. Sie können auch panaskopisch (zweifach) und periskopisch (eine zerstreuende Meniskuslinse) sein. Viele Entwicklungen waren die Folge von Kosmetik oder Eitelkeitsgesichtspunkten von Brillen mit dem Ziel, den Brillenträger und/oder die Brillen attraktiv zu machen. So wurden beispielsweise Brillen mit komplizierten und seltsamen Formen gebaut, von denen einige ganz hübsch waren. Einige dieser Brillen waren mit Juwelen besetzt und somit sehr teuer.

Wahrscheinlich hat die menschliche Eitelkeit zu dem ungeheuren Arbeitsaufwand auf dem Gebiet der Kontaktlinsen in den Vereinigten Staaten von Amerika und in anderen Ländern geführt. Solche Linsen können direkt auf den Augapfel aufgesetzt werden, so daß damit alle äußeren Zeichen der Fehlsichtigkeit entfallen, da die Linsen für einen Beobachter nicht wahrnehmbar sind. Der genaue Zeitpunkt der Erfindung von Kontaktlinsen konnte nicht genau festgestellt werden} Erfinder in mehreren Ländern nehmen für sich in Anspruch, sie erfunden zu haben. Etwa im Jahre 1952 wurden solche Linsen in den Vereinigten Staaten mit all ihren unerwarteten Schwierigkeiten und nicht erkennbaren Problemen eingeführt, die zu der Zeit noch nicht offensichtlich waren. Auch heute werden viele im Zusammenhang mit Kontaktlinsen auftretende Probleme noch nicht allgemein erkannt oder verstanden.

Eines der sich aus dem Gebrauch von Kontaktlinsen ergebenden Hauptprobleme besteht darin, daß ein in das Auge eingesetzter Fremdkörper ohne Rücksicht darauf, wie klein oder steril er ist, vom lebenden Auge als ein solcher Fremdkörper behandelt wird, der die normalen therapeutischen physiologischen

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Reaktionskräfte auslöst, die den Eindringling bekämpfen und zu beseitigen versuchen. Mit der Einführung der "harten" Kontaktlinsen wurde es notwendig, das Problem des Hornhaut-Ödems sowie Lösungen dieses Problems besser zu verstehen. Zu diesem Problem sind viele Aufsätze und Patente erschienen, wie z.B. in der Zeitschrift der amerikanischen pharmazeutischen Gesellschaft und in der Zeitschrift für Ophthalmologie. Diese Literatur veranschaulicht, daß die Probleme bei der Verwendung weicher und harter Kontaktlinsen mannigfaltig und kompliziert sind.

Harte Kontaktlinsen können wegen der Gefahr des Zerbrechens und der dabei eintretenden Verletzung des Augapfels nicht aus Glas hergestellt werden; sie können jedoch aus Methylmethacrylat-Kunststoff horgestellt werden, der allgemein als"Plexiglasⁿ oder als "Lucite" bekannt ist. Harte Kontaktlinsen sind ziemlich klein; ihr Durchmesser liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 5 und 12 mm und sie sind allgemein schalenförmig mit einem gewöhnlich konkav-konvexen Schliff-* Mit dem Fortschritt der Technik sind andere Arten von Formen und kompliziertere Linsenschliffe mit einigem: Erfolg versucht worden. Der Vorteil der Verwendung einer der vielen Methylmethacrylatformen für Kontaktlinsen ergibt sich aus ihren ausgezeichneten optischen Brechungseigenschaften, die natürlich ein Hauptgesichtspunkt bei der Linsenherstellung sind, sowie aus ihrer Dauerhaftigkeit, und was aus biologischen Gründen von größter Bedeutung ist, aus der Tatsache, daß sie hygroskopisch sind. Nicht hygroskopisches Glas wurde schon ziemlich bald für die Verwendung in Kontaktlinsen ausgeschlossen. Die Nachteile von unststoff bestehen darin, daß Methyl-Methacrylat -Linsen leicht verkratzt werden, wenn sie nicht sorgfältig behandelt werden, oder wenn sie beispielsweise durch mechanisches Reiben oder mit einem Scheuermittel gereinigt werden. Sie können durch Ver-.wendung falscher chemischer Reinigungsmittel auch leicht

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zerstört werden; wenn sie während der Aufbewahrung austrocknen verziehen sie sich in einer manchmal nicht mehr rückgängig zu machenden Weise, und sie werden verfärbt oder eingetr und brüchig.Wegen ihrer hygroskopischen Natur und auf Grund der Umgebung, in der sie benutzt werden, werden Körpersalze, die von der Tränenflüssigkeit mitgeführt werden, in den Linsen konzentriert, und wenn diese austrocknen können, erzeugen die Salze Ablagerungen, die bei der Wiederverwendung der Linse Entzündungen und gefährliche Ödeme im menschlichen Auge verursachen können. Solche Ablagerungen sind schwierig zu entfernen, da sie in den Kunststoff eingebettet sind und nicht nur auf seiner überfläche liegen.

Die im Zusammenhang mit harten Kontaktlinsen auftretenden Schwierigkeiten machten bereits zu einem frühen Zeitpunkt deutlich, daß die Entwicklung eines weicheren Materials wünschenswert wäre. Je weniger fest das Material ist, das in das Auge eingesetzt wird, desto langsamer erfolgt die biologische Abstossung; beim Übergang von einem festen Kunststoff zu einem weniger harten Weichkunststoff treten weniger Schwierigkeiten der Abstossung durch das Auge auf. Die ideale Linse wäre eine Flüssigkeit; halbflüssige Linsen aus einem zum weichen lebenden Gewebe passenden Material, das seiner Art nach und gegenüber der Naturvollständig nicht toxisch ist, wären höchst erwünscht. Der aus der Tschechoslovakei stammende Otto Wichterle, der bereits 1963 mit einem solchen Lösungsversuch begann, erzeugte mit Erfolg weiche Linsen aus wasserfreien, schwach vernetzten hydrophilen Copolymeren aus 98 Gew.Jo wasserlöslichen Monestern aus Acryl- oder Methacrylsäuren. Solche Linsen sind im dehydrierten Zustand hart genug zur Bearbeitung, und sie können geschnitten, geschliffen und poliert werden.Wenn diese Linsen WassEr ausgesetzt werden, schwellen

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sie auf eine vorherbestimmbare Form mit exakter Größe an, und sie werden überaus weich und "hautähnlich", während sie ihre optische Durchlässigkeit und ihre Brechungseigenschaften beibehalten.

Solche gallertartigen weichen Linsen, die äußerst hygroskopisch sind, mußten bisher ständig in einer sterilen flüssigen Lösung aufbewahrt werden.Sie mußten auch sehr vorsichtig behandelt werden, und wegen ihrer Wirkung als Nährkultur mußten sie vor einer Verunreinigung durch Bakterien und Viren geschützt werden. Solche Linsen v/erden von Wichterle in ihrem Ausgangsstadium als "Xerogels" und nach ihrem Anschwellen auf ihre Endgröße als "Hydrogels" bezeichnet. Da sie hochgradig porös, d.h. osmotische Membranen sind, ist das Eindringen von Verunreinigungen und von natürlichen Körpersalzen schwerwiegend und noch schwieriger zu beseitigen. Solche Linsen sind sehr teuer, und die oben angegebenen Schwierigkeiten führten zu Linsen, die nur für eine kurze Dauer brauchbar waren, ehe sie nicht mehr verwendet werden konnten und ersetzt werden mußten.

Da sowohl die harten als auch die weichen Linsen,aus Kunststoff bestehen, können sie leicht verkratzt'oder beschädigt werden; ihre Reinigung durch direkte Behandlung ist daher schwierig. Beide Arten von Linsen sind hygroskopisch und erlauben das Eindringen unerwünschter Kürpersalze und Gifte und auch das Eindringen von Mikroben und Viren, wodurch eine Sterilisierung notwendig aber auch äußerst schwierig wird. Beide Linsenarten werden auch über ein für eine sichere Verwendung annehmbares Ausmaß hinaus beschädigt, verzogen, verfärbt oder verunreinigt, wenn man sie austrocknen läßt.

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In der Vergangenheit sind verschiedenartige Vorrichtungen und Verfahren bei dem Versuch harte und weiche Linsen zu reinigen angewendet worden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, die Linsen ständig in sterilem Wasser eingetaucht zu halten, wenn sie nicht im Auge getragen werden. Zum Aufrühren der Reinigungsflüssigkeiten in denen die Linsen eingetaucht sind, sind verschiedene Düsen und Kolben angewendet worden. Ein weiterer Lösungsweg bestand darin, die Linsen in einem Tragbehälter unterzubringen, der dann dem Druck des örtlichen Leitungswassers ausgesetzt wurde, oder es wurde ein Quellen über Nacht und ein Spülen von Hand durchgeführt. Verschiedene Autoren haben bisher ohne Unterschied die Anwendung von Reinigungsseifen und von medizinischen keimtötenden Lösungen zum Reinigen und Quellen empfohlen. Solche Reinigungsmittel können zwar für Töpfe und Pfannen ausgezeichnet sein, doch können sie bei der Verwendung zur Reinigung von Kontaktlinsen äußerst gefährlich sein, da die Linsen in ihren Poren Teile der Reinigungsmittel und der medizinischen keimtötenden Chemikalien aufnehmen und festhalten. Solche Materialien können für das menschliche Auge sehr gefährlich sein, wenn sie auf der inneren Linsenfläche von der Tränenflüssigkeit zum Augapfel hin ausgelaugt werden. Solche Reinigungschemikalien waren-mit ziemlich großer Wahrscheinlichkeit die Ursache der zahlreichen belegten Fälle von Infektionen, Ödemen und schweren Augenschäden von Kontaktlinsenträgern.

Harte Methylmethycrylatlinsen verursachten wegen der hydrophilen Art ihrer Oberfläche Unbequemlichkeiten und es kam häufig zu Klagen über Eintrübungen und über Entzündungen. Obwohl der Kunststoff die Fähigkeit zur Hydration hat, tut er dies nicht ohne weiteres, so daß viele Oberflächenbehandlungsmittel unwirksam sind. Wie

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Bencroft in der Zeitschrift für phyikalische Chemie 1913 ausführte, werden die Grenzflächenspannungen zwischen einem festen Körper uni einer Flüssigkeit beispielsweise durch Bildung eines Molekularfilms herabgesetzt, der eine Mischung aus den Molekülen des Oberflächenbehandlungsmittels und der zwei Materialien enthält, die im Fall von Linsen Methylmethacrylat und Wasser sind. Dieser oberflächenaktive Film weist zwei Grenzflächenspannungen auf, nämlich eine mit dem Wasser und eine mit dem Kunststoff. Ausschließlich abhängig vom vorhandenen Ionenpotential kann der hydrophile /nteil am Methylmethacryl&t-Kunststoff oder am Wasser haften. Wenn die hydrophile Fläche am Kunststoff haftet, dann entsteht eine neue Außenfläche, die wasserabstossend (hydrophob) wirkt und Wasser und wasserlösliche Chemikalie! in der Lösung abstößt. Wenn dies geschieht wird keine Reinigung bewirkt, und eine vollständige Sterilisierung kann nicht stattfinden; die Viren und die Mikroben werden im Inneren der Linsen eingeschlossen.

Es sind Versuche unternommen worden, dieses Problem durch Verwendung geeigneter ionischer Benetzungslösungen zu lösen, die geringfügig hypertonisch waren und die gewünschten Eigenschaften aufwiesen. Viele Kontakxlinsenträger entwickeln leichte oder schwere Ödeme des Hornhautepitels, von denen angenommen wird, daß sie durch das Austrocknen der direkt hinter den Linsen liegenden Oberfläche hervorgerufen werden. Neueste Untersuchungen und auch eigene Beobachtungen haben ergeben, daß diese Schädigung von chemischen Reizstoffen und auch durch mechanische Reizung hervorgerufen werden. Solche chemischen Reizstoffe können während des Reinigungsvorgangs nicht nur nicht entfernt werden, sondern können der Linse tatsächlich aus der Renigungsflüssigkeit während des Reinigungsvorgangs zugeführt

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werden. Es hat sich gezeigt, daß die bisher eingeschlagenen Lösungswege nicht mit vollem Verständnis der Art des Problems und seiner Antwort eingeschlagen worden sind, die darin besteht, eine vollkommene Reinigung einschließlich der tiefen Innenseiten von Zwischenporen-Vertiefungen in einer Weise und mit einer Reinigungslösung zu schaffen, die völlig sicher und nicht reizend sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tiefenreinigung von verschiedenartigen Linsen. Obgleich die Anwendung von Ultraschallenergie zur Reinigung von Linsen bereits vorgeschlagen worden ist, ist die erfolgreiche Anwendung von Ultraschall zur Reinigung harter und weicher Linsen bisher nicht verwirklicht worden. Umfangreiche Tests und Messungen haben ergeben, daß die Porosität und das hygroskopische Verhalten der Linsen dafür verantwortlich ist, daß physikalische und chemische Kenntnisse in großem Umfang zur Verwirklichung der sich bei Anwendung der Erfindung ergebenden überlegenen Reinigung eingesetzt werden müssen. Niederfrequenter Ultraschall mit einer Frequenz von beispielsweise 20 kHz, wie er bei industriellen Reinigungsgeräten üblicherweise angewendet wird, war nicht in der Lage, ein Eindringen der Flüssigkeiten in die Membranen der Linse zu bewirken; es hat sich herausgestellt, daß zur Erzielung einer wirksamen Tiefenreinigung eine höhere Frequenz beispielsweise von 40 bis 100 kHz angewendet werden muß.

Überdies wurde gefunden, daß der zur Erzielung der Eindringung notwendige Intensitätswert der Ultraschallenergie weit größer war, als üblicherweise für solche kleinen Gegenstände wie Kontaktlinsen als erforderlich angesehen wurde. Es wurde gefunden, daß Intensitäten in der Größenordnung von 10 bis 20 Watt pro Quadratzentimeter erforderlich sind. Dieser Wert ist ein emulgierender,

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Molekularbindungen aufbrechender Schallenergiepegel, doch ist ein solcher Energiepegel notwendig, damit ein echtes Eindringen in die Zwischengitterζonen der Linse zur Tiefenreinigung erzielt wird. Mit niedrigeren Energiepegeln oder niedrigeren Frequenzen kann eine derart gründliche Reinigung und Regenerierung der Linsen, wie sie mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung erzielt werden kann, nicht erreicht werden.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß 2 Reinigungsphänomene eintreten müssen; eines dieser Phänomene ist die intensive Kavitation der Ultraschallemulgierung und das andere besteht in den hohen Flüssigkeitstemperaturen, die für die medizinische Sterilisierung von Gegenständen anerkannt sind, wobei es sich als notwendig erwiesen hat, die Temperatur der verwendeten flüssigen Lösungsmittel auf 77⁰C bis 93⁰C anzuheben. Bei solchen Temperaturen besteht die Neigung, die Kavitation zu verhindern und das Ansteuersystem des Ultraschallreinigungsgenerators zu verstimmen, was zusätzliche Schwierigkeiten sind,die mit Hilfe der Erfindung überwunden werden.

Schließlich umfaßt die Erfindung die richtigen keimtötenden Hochteroperaturzutaten, oberflächenaktiven Mittel und Mittel zur Erhöhung der Oberflächenspannung in der zur Erzielung der Kavitation verwendeten Reinigungsflüssigkeit. Diese Flüssigkeit muß einen hohen osmotischen Druck haben, eine gute Kavitationwirkung aufweisen und der Ultraschallenergie ermöglichen, sie und die Membranporosität der harten und weichen Linsen bei Temperaturen von 77 bis 93°C leicht zu durchströmen. Dies gilt insbesondere bei weichen Linsen.

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Die bei der Erfüllung dieser komplexen Anforderungen verbundenen Probleme machen es schwer, ein Gerät mit einer Flüssigkeit zu entwerfen, mit dessen Hilfe schließlich eine ausgezeichnete Reinigung der Linsen (einschließlich ihres Inneren) ergibt, wobei eine vollständige Sicherheit und Bequemlichkeit für den Benutzer erreicht werden und eine Lebensdauer der Linsen erzielt wird, die-um ein Vielfaches über der Lebensdauer von Linsen liegt, die unter Anwendung derzeitiger Verfahren gereinigt werden.

Im Lauf der Untersuchungen hat sich gezeigt, daß es möglich ist, Linsen mit äußerst kleinen radioaktiven Molybdänteilchen zu verunreinigen, die das poröse Methylmethacrylat-Material durchdringen. Dieses Durchdringungsphänomen tritt bei weichen Linsen noch ausgeprägter in Erscheinung; wenn sie getrocknet waren, war es einfach wahrnehmbar.. Die schwerwiegendste Verunreinigung mit Verwendung von Materialien mit kleinstem Molekülquerschnitt wurde sogar mit Verunreinigungsmitteln der Größe von Viren versucht. Auch alle Arten von normalen Verunreinigungsmitteln wie Lippenstift, anderem Make-up , Schmutz und getrockneten Körpersalzen aller Arten wurden verwendet. In jedem Fall führte eine normale Reinigung, wie sie von den verschiedenen pharmazeutischen Firmen und Linsenherstellern empfohlen wird, nur zu einer Teilreinigung, während die erfindungsgemäßen Geräte und Chemikalien zum vollen Erfolg führten.

Ein völlig unvorhersehbares und unerwartetes Ergebnis war die Regenerierung und Wiederherstellung der kopolymeren weichen Linsen, die austrocknen konnten und zigmal ohne Beschädigung ihrer Struktur und ihrer Abmessungen

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wiederhergestellt werden konnten.Dies steht im Gegensatz zu derzeitigen Reinigungsverfahren, bei denen die Linsen, wenn sie einmal ausgetrocknet waren, ihre Brauchbarkeit verlieren, ihre Abmessungen ändern, sich verfärben und ■verziehen und häufig weggeworfen werden müssen. Die Anwendung von intensivem Ultraschall gemäß der Erfindung stellt die kopolymerische Reinheit und die Molekularstruktur der Linsen aus Gründen wieder her, die nicht vollkommen verstanden werden.Alte, ausgetrocknete Linsen, die mit dem erfindungsgemäßen Gerät behandelt werden, werden wieder zu klaren, trübungsfreien Linsen ohne Verfärbung, und sie nehmen wieder eine hautartige Struktur an, die bekanntlich erwünscht ist. Die gesamte Sprödigkeit, Zerbrechlichkeit und die Verunreinigung wurden nach einer ein bis zweiminütigen Anwendung der Wärme, der Chemikalien und des hoch intensiven Ultraschalls nach der Erfindung beseitigt.

Mit Hilfe der Erfindung soll die Reinigung vcn Okularlinsen und anderer Linsenarten in harter und weicher, gewebeartiger Ausführung ermöglicht werden.'Ferner sollen mit Hilfe der Erfindung Linsen bakterien-, pilz- und virenfrei gemacht werden. Außerdem soll mit Hilfe der Erfindung das membranartige Material der Linsen tief in den Poren und durch die gesamte Porenstruktur sterilisiert und regeneriert werden. Mit Hilfe der Erfindung soll auch ein automatisches Reinigungsgerät für Linsen geschaffen werden. Außerdem soll ein Gerät geschaffen werden, das dem Benutzer die Linsenaufbewahrung erleichtert und den Transport von Linsen vereinfacht.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Geräts,

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Fig.2 eine Teilschnittansicht des erfindungsgemäßen Geräts,

Fig.3 ein elektrisches Schaltbild nach der Erfindung,

Fig.4 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Betriebs des zylindrisphen Schallerregers nach der Erfindung,

Fig.5 ein Diagramm der Kennlinie eines radial polarisierten zylindrischen Treiberkristalls, in dem der Schalldruck über dem Abstand von der Achse aufgetragen ist,

Fig.6 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des Ultraschallbetätigungsorgans mit Topfheizer und thermischem Ausschalter,

Fig.7 eine Teilschnittansicht, die das Verkitten und die Isolierung zeigt,

Fig.8 ein elektrisches Schaltbild eines elektronischen Ansteuergenerators mit Eigenabstimmung,

Fig.9 eine Schnittansicht des Reinigungsgeräts mit dem Linsenhalter und den Linsen an Ort und Stelle,

Fig.10 eine Schnittansicht einer einteiligen AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Geräts,

Fig.11 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Kappe, die den Reinigungskäfig mit Doppeltüre zeigt, in den die Linsen eingesetzt werden,

Fig.12 eine genaue Außenansicht der Kappe und

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Fig.13 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein stirnseitig angetriebener Ultraschallraotor verwendet wird.

Das in Fig.1 dargestellte Reinigungsgerät enthält einen Sockel 11 mit einem Ein-Ausschalter 12, einerNetzleitung und einer Reinigungsbereitschaft-Anzeigelampe 14. Ein als Hohlzylinder ausgebildeter Träger 16 ragt vom Sockel 11 aus nach oben und trägt eine als zylindrischer Topf ausgebildete Heiz- und Treibereinheit 18 sowie einen Außenüberzug 17. Ein Linsenbecher 19 ist mit einem sich verjüngenden Zylinderabschnitt 21 versehen, der mit dem Innendurchmesser der Heiz-und Treibereinheit 18 zusammenpaßt. Der Linsenbecher weist einen oberen Abschnitt 22 auf, der zum Aufschrauben des Linsenkappenhalters 23 mit einem Gewinde versehen ist. Der Linsenkappenhalter 23 enthält die Kappe 24, die zur Aufnahme des Gewindeabschnitts 22 mit einem Innengewinde versehen ist und Linsenhalter 42, 52 auf v/eist, die an der Mitteltrennwand 37 der Linsenhalterkappe 23 schwenkbar befestigt sind. Der Aufbau der Linsenhalterkappe läßt sich am besten aus den Figuren 11 und 12 erkennen; es sei darauf hingewiesen, daß der Innenteil der Linsenhalterkappe 23 mit einem Gewinde 36 versehen ist, und daß ein Handgriff 26 vorhanden ist. Die Linsentrennwand 37 ist mit Hilfe einer Verlängerung 38 an der Innenseite der Linsenhalterkappe 23 befestigt; die Mitteltrennwand 37 weist einen ersten Linsenhalter 42 auf, der mit Hilfe der Scharniere und 44 schwenkbar an ihr befestigt ist. Eine Federklammer greift in eine Kerbe 47 der Mitteltrennwand 37 ein, damit der Linsenhalter in der geschlossenen Position arretiert wird. Ein Mittelabschnitt des Linsenhalters 42 ist mit von Sprossen 48 und 49 gebildeten Öffnungen versehen, die einen geschlossenen Käfig bilden, in den die Linsen 51 eingesetzt werden können. Die Mitteltrennwand 37 ist zwischen

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Sprossen 39 und 41 mit Öffnungen versehen, wie in Fig.11 dargestellt ist. Der zweite Linsenhalter 52 ist ebenso wie der Linsenhalter 42 ausgebildet; in ihm kann die zweite Linse untergebracht werden.

Wie in Fig.12 dargestellt ist, kann der Handgriff 26 der Kappe 24 mit einem T-förmigen Schlitz 25 versehen sein, der ein dazu passendes T-Glied 29 aufnimmt, das einen vertikalen Abschnitt 31 und einen horizontalen Abschnitt 32 aufweist. In der Kappe 24 sind zwei Öffnungen 27 und 28 angebracht, die mit Schlitzen in dem T-Glied 29 zusammenpassen, wenn dieses in eine gewisse Stellung bewegt wird, so daß Spülwasser oder Reinigungsflüssigkeit durch die Öffnungen 28 und durch den Schlitz 34 in den Linsenbehälter eingegossen werden kann und durch den zugehörigen Schlitz und die Öffnung 27 ausfließen kann. Eine am T-Glied 29 angebrachte Arretierung 33 Malt das T-Glied in einer voreingestellten Lage.

In Fig.2 ist die Heiz- und Treibereinheit mit dem Linsenbecher und der darin befestigten Linsenhalterkappe 23 in einer- Teilschnittansicht dargestellt. Die Heiz- und Treibereinheit ΐ.8 enthält ein zylindrisches Innenteil 18a aus Keramik oder aus Hochtemperatur-Epoxydharz, in das eine Heizeinheit 20 eingebettet ist, die aus einem Chromal-V-Heizelement von etwa 130 bis 200 0hm bestehen kann. Das zylindrische Innenteil 18a ist. von einem radial polarisierten piezoelektrischen Kristall 18b mit allgemein zylindrischer Form umgeben, der dicht mit der zylindrischen Halte- und Heizeinheit 18a verbunden ist.

Der Kristall ist seinerseits in einen zylindrischen Halter eingebettet, der aus einem bei Zimmertemperatur vulkanisierendem Elastomer mit einer Durometerhärte von 20 bis 70 Einheiten bestehen kann.

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Die Oszillatortreibereinheit 62 ist mit Hilfe von Leitungen 63 und 64 mit dem Kristall 18b verbunden. Mit der Heizeinrichtung 20 und mit einem 80-Sekunden-Zeitgeber 61 ist ein thermischer Ausschalter 25 über Leitungen 66 und verbunden. Der Zeitgeber 61 ist am Oszillator 62 und an einem 3-Minuten-Zeitgeber 68 angeschlossen, der über die Versorgungsleitung 13 und einen Stecker 69 mit der Energieversorgungsquelle des Geräts verbunden ist.

Das eigentliche elektrische Schaltbild ist in Fig.3 dargestellt, in dem der Stecker 69 an eine erste Leitung 71 angeschlossen ist, die mit dem Ein-Aus-Schalter 12 und mit einer Sicherung 72 verbunden ist. Die.andereVersorgungsleitung 73 ist an Heizelement-des 3-Minuten-Zeitgebers 68 angeschlossen. Die andere Seite des Heizelements 68 ist über die Leitung 74 mit der Sicherung 72 verbunden. Ein Ruhekontakt mit den Kontaktteilen 76 und 77 wird vom Heizelement 68 nach einer voreingestellten Zeit, beispielsweise nach 3 Minuten geöffnet, so daß das Reinigungsgerät abgeschaltet wird. Das Kontaktteil'76 ist mit der Leitung 74 verbunden, und das Kontaktteil 77 ist am Oszillator 62 und an der Reinigungsbereitschaft-Anzeigelampe 14 angeschlossen, deren andere Seite mit der Leitung 73 verbunden ist. Die andere Zuleitung 79 zum Oszillator 62 ist mit einem Arbeitskontakt aus den Kontaktteilen 81 und 82 ver- . bunden, dfer an die Leitung 83 angeschlossen ist. Der 80-Sekunden-Zeitgeber 61 enthält ein Widerstandselement, das mit einer Seite an der Leitung 74 und mit der anderen Seite an der Leitung 73 angeschlossen ist. Die Leitung 83 steht mit dem offenen Ende 84 der Wicklung der Topfheizeinrichtung 20 in Verbindung, deren anderes Ende 86 mit der Leitung 73 verbunden ist. Der thermische Ausschalter 25 enthält einen Ruhekontakt mit den Kontaktteilen 87 und 88. Das Kontaktteil 87 ist mit der Leitung 83 verbunden,

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und das Kontaktteil 88 ist mit der Leitung 78 verbunden.

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Das Reinigungsgerät arbeitet folgendermaßen:

Wenn der Schalter 12 geschlossen wird, wird dem Heizelement im 80-Sekunden-Zeitgeber 61 und dem Heizelement im 3-Minuten-Zeitgeber 68 gleichzeitig Energie zugeführt, so daß deren Arbeitszyklus beginnt. Über die Leitung 73, den Ruhekontakt 76 ,77 und den Ruhekontakt 87, 88 des thermischen Ausschalters 25 wird der Topfheizeinrichtung ebenfalls Energie zugeführt. Dies hat zur Folge, daß die sich im Becher 19 befindliche Reinigungsflüssigkeit in etwa 75 Sekunden auf eine Temperatur von etwa 77°C erwärmt. An diesem Zeitpunkt wird der Kontakt 87, 88 geöffnet, der die Energiezufuhr zur Topfheizeinrichtung 2o unterbricht. Die Reinigungsflüssigkeit im Becher 19 steigt während der nächsten 5 Sekunden weiter bis auf etwa 90⁰C an, worauf der als thermisches Verzögerungsrelais wirkende Zeitgeber 61 den Kontakt 81, 82 schließt, damit die Netzwechselspannung an die Eingangsklemmen des Ultraschalloszillators 62 über die Topfheizeinrichtung 20 angelegt wird; aus dem Oszillator 62 wird dem Kristall 18b Ansteuerungsenergie zugeführt. Der thermische 3-Minuten-Zeitgeber 68 trennt die Energie vollständig von der Heizeinrichtung und vom Oszillator ab, indem er den Kontakt 76, 77 öffnet, worauf auch die Anzeigelampe 14 erlischt, was anzeigt, daß derZyklus vorüber ist.

Fig.4 zeigt den radial polarisierten piezoelektrischen Schwingungskristall 18b, der bei einer Anregung über die Leitungen 63 und 64 durch denOszillator 62 Schallenergie in das Innere des Reinigungsbechers 19 abgibt. Fig.5 zeigt den vom Reinigungsbecher 19 erzeugten hohen Schalldruck in Abhängigkeit vom Abstand von der Mittelachse des Bechers. Es ist zu erkennen, daß der Reinigungs-

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druck einen maximalen Wert in der Nähe der Bechermittelachse hat, wo die Linsen angebracht sind.

Fig.6 zeigt eine genaue Schnittansicht eines tatsächlich arbeitenden Modells, das aufgebaut und betrieben wurde. In der Außenwand des Keramiktopfs 1öa ist die Heizwicklung 20 eingebettet,die einen Widerstandswert von etwa 150 Ohm aufweist. Der Keramiktopf 18a wird dann mit Hilfe eines Hochtemperatur-Epoxydharzes 91, das Temperaturen von 370 bis 430⁰C aushalten kann, mit dem zylindrischen Kristall 18b verklebt. Die Verbindung könnte auch mit Hilfe eines keramischen Zements hergestellt werden. Teile der Heizwibklung 20 können auch im Sockel 92 des Keramiktopfs 18a eingebettet sein, damit eine Temperaturvorabtastung erzielt wird. Dieser Abschnitt der Heizwicklung ist in Fig.6 mit dem Bezugszeichen 93 versehen· Der Kristall 18b und der Keramiktopf 18a sind von einer relativ weichen Schicht 94 aus R.T.V.-Silikongummi mit der Härte 40 umgeben. Der Außenüberzug 17 des tragenden Gehäuses bedeckt die gesamte Ano?rdnung. In Fig.7 ist ein vergrößerter Teilausschnitt aus Fig.6 dargestellt, der den Keramiktopf 18a zeigt. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, enthalten die in der Außenwand des Keramiktopfs 18a angebrachten Schlitze 96 die Heizwicklung 20. Die Anordnung hat auf diese Weise gute Wärmeleitungseigenschaften und auch gute Eigenschaften für die Übertragung von Schallenergie vom Kristall 18b in den Becher 19 zum Reinigen der Linsen·

Fig.8 zeigt ein elektrisches Schaltbild des Treiberoszillators 62. Der Oszillator hat ein Kippverhalten (Flip-Flop-Verhalten) mit der Eigenschaft, daß er bei der Frequenz des Kristalls 18b schwingt, und er schwingt auch dann weiter, wenn Temperaturänderungen eine

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Veränderung der geometrischen Abmessungen des Kristalls bewirken, so daß der Oszillator eine Eigennachfiihrung aufweist. Dem Oszillator wird Energie über die Topfheizwicklung 20 zugeführt, die zusätzlich als Netzspannungsvorwiderstand wirkt; weiterhin erfolgt die Energiezufuhr über den Vollweggleichrichter 9? mit den Dioden D₁, D₂, D₃ und D^, die der Leitung 98 eine positive Spannung und der Leitung 99 eine negative Spannung zuführen. Zwisehen den Leitungen 99 und 98 liegt ein Kondensator C-j. Eine Klemme des Kri-' stalls 98b ist mit der Leitung 99 verbunden, und seine andere Klemme ist an einer Seite einer Transformatorwicklung L-z angeschlossen, deren andere Seite mit der Leitung 101 verbunden ist. Der Emitter eines Transistors T2 ist an die Leitung 99 angeschlossen, und sein Kollektor steht mit der Leitung 101 in Verbindung. Die Basis des Transistors Tp ist über den Widerstand FL. mit der Leitung 98 verbunden. Eine weitere Transformatorwicklung Lp ist einerseits an die Leitung 99 und andrerseits ah einen Widerstand R^ und an einen Kondensator C, angeschlossen, deren andere Anschlüsse mit der Basis des Transistors T₂ verbunden sind. Der Emitter eines Transistors T-, ist mit der Leitung 98 verbunden, und sein Kollektor ist mit der Leitung 101 verbunden; seine Basis ist am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₂ und R^ angeschlossen. Die andere Seite des Widerstandes R, ist mit der Leitung 99 verbunden. Ein Kondensator C₂ liegt parallel zum Widerstand R₂, und eine Transformatorwicklung L₁ führt von der Leitung 98 zum Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R₂ und dem Kondensator C₂.

Der Kristall 18b bildet zusammen mit der Transformatorwicklung L-2 das frequenzbestimmende Element des Oszillators 62; somit wird die Frequenz des Oszillators bei Änderungen der Abmessungen des Kristalls 18b auf Grund großer Temperatur-

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Schwankungen nachgeführt und "bleibt an den Kristall angepaßt.

In Fig.9 ist ein praktisch arbeitendes Ausführungsbeispiel dargestellt, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist; es sind der erste und der zweite Zeitgeber 61 und 68 und der Oszillator 62 mit seinen verschiedenen Bauelementen dargestellt, die in einem Hohlraum im Träger 16 angebracht sind, der vom wärmeleitenden Sockel 11 getragen wird. Es ist zu erkennen, daß das Gerät ein kompaktes und ansprechend aussehendes Reinigungsgerät darstellt, das effektiv arbeitet.

In Fig.iOist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der herausnehmbare Reinigungsbecher 21 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durch eine keramische Heizeinheit 112 ersetzt ist, die einen zentralen Becherabschnitt 113, ein Gewinde am oberen Ende 114 zur Aufnahme der ebenfalls mit einem Gewinde versehenen Linsenhalterkäppe 23 sowie den Linsenhalter aufweist. Die Reinigungsflüssigkeit wird direkt in die zylindrische Einheit 112 eingegeben, die mit Nutenabschnitten versehen ist, in denen das Heizelement 116 angebracht ist, und um die sich der Kristall 117 erstreckt. Der Kristall 117 ist von R.T.V.-Silikongummi 118 umgeben, und der Außenüberzug 17 ist um den Silikongummi 118 herumgefügt. Bei dieser Ausführungsform wird das gesamte Gerät zum Ausgießen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Gerät umgekippt.

In Fig.13 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei dör ein zylindrisches Keramikteil 121 mit einer Mittelöffnung 122 versehen ist, von der ein passender Linsenbehälter 123 aufgenommen werden kann; auf dem Keramikteil sitzt zur Abdichtung eine Kappe 124. Die Linsen werden natürlich innerhalb des Linsenbehälters 123 von einem Linsenhalter gehalten, der von der Innen-•seite der Kappe absteht, wie beispielsweise in Fig.11 dargestellt ist. Mit dem oberen Abschnitt des Keramikteils 121 ist ein Bügel 126 schwenkbar verbunden, der über die

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Kappe 124 des Linsenbehälters 123 geschwenkt werden kann, damit dieser dicht und schallmässig fest im Reinigungsgerät arretiert wird. Die Heizspule 127 ist um das.Keramikteil in dafür gebildete Nuten gewickelt. In das Keramikteil ist am unteren Ende des Behälters 123 ein Temperaturfühler 128 eingebettet, der mit Ausgangsleitungen 129 versehen ist, damit sein Ausgangssignal ausgenützt werden kann. Der Temperaturfühler 128 steuert die der Heizspule 127 zugeführte Energie elektronisch. Ein Ultraschall-Motor/Wandler besteht aus zwei scheibenförmigen piezoelektrischen Kristallen 131 und 132, die durch eine dünne Mittelelektrode 133 voneinander getrennt sind, die beispielsweise aus Aluminium bestehen kann. Eine Abschlußscheibe 134 aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material ist an den Kristall 131 angrenzend befestigt. Eine aus Fasermaterial bestehende Beilagscheibe 136 ist angrenzend an die Scheibe 134 angebracht, und eine flache Beilagscheibe 137 sitzt unmittelbar neben der aus Fasermaterial bestehenden Beilagscheibe I36. Die Ausgangsenergie der Kristalle 131 und 132 wird an die Reinigungskammer über ein fokussierendes Schwingungsglied 138 angekoppelt, das beispielsweise aus Magnesium bestehen kann; es berührt den Kristall 132 undnist mit einem gekrümmten Endabschnitt 139 ausgestattet, der mit dem Boden des Keramikteils 121 zusammenpaßt. Das Keramikteil und das fokussierende Schwingungsglied 138 können miteinander verschraubt sein, wie aus der Darstellung hervorgeht. Durch das Schwingungsglied 138 erstreckt sich ein Bolzen 141 zu den Kristallen 132 und 131 und zu den zugehörigen Beilagscheiben; der Bolzen 141 trägt die Mutter 142. Ein elektrischer Anschluß 143 ist angrenzend an die Mutter 142 mit dem Bolzen 141 verbunden,

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und zwischen dem Anschluß 143 und der Beilagscheibe 137 ist eine Tellerscheibe 144 angebracht. In der Ausführungsform von Fig.13 wird die Ultraschallenergie vom unteren Ende des Keramiktopfs 121 fokussiert dem Reinigungsbehälter 123 zur Reinigung der Linsen im Linsenhalter zugeführt.

Die Außenfläche des Bechers 21 ist abgeschrägt ausgeführt, und auch die Innenflächen der Keramikteile 18a und 121 sind abgeschrägt, damit eine enge Passung erzielt wird, die eine gute Wärmeleitung zwischen der Heizeinrichtung und der innerhalb des Bechers befindlichen Flüssigkeit und auch eine effektive Ultraschallenergiekopplung zwischen den zylindrischen oder stirnseitig angebrachten Kristallen gewährleistet verden.

Bei der Anwendung setzt der Benutzer die Linsen in die Linsenhalter 42 und 52 ein, und er schiebt sie in die Reinigungsflüssigkeit innerhalb des Bechers 21 und setzt den Becher dann in das Reinigungsgerät ein. Der Schalter wird geschlossen, und das Reinigungsgerät heizt die Reinigungsflüssigkeit automatisch auf die richtige Sterilisierungstemperatur auf, worauf der Oszillator 62 eingeschaltet wird, und hochfrequente Ultraschallenergie mit hoher Intensität liefert, die auf Grund der Ausbildung der Linsenhalter und 52 freien Zugang zu den Linsen hat. Wenn die Betriebszeit des zweiten Zeitgebers 68 abgelaufen ist, schaltet er das gesamte Gerät ab; der Reinigungszyklus ist dann beendet, und der Becher 21 kann herausgenommen,werden, worauf die Linsen sofort benutzt werden können. Wenn es erwünscht ist, kann das T-Glied 29 geöffnet werden, damit Flüssigkeit aus dem Becher durch die Öffnungen 27 und 28 abgegossen und/ oder Spülwasser in den Becher eingegeben werden kann.

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Claims (13)

1. Patentansprüche

   Mit Ultraschall arbeitendes Li_nsenreinigungsgerät, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Linsenhai tebecher, in dem" die zu reinigenden Linsen und eine Reinigungsflüssigkeit enthalten sind, einen mit einer Heizeinrichtung versehenen, wärmebeständigen zylindrischen Heiztopf, der den Linsenhaltebecher mit enger Wandberührung aufnimmt, damit die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit auf einen Bereich von 77 bis 93⁰C erwärmt wird, eine zylindrische Ultraschallkristallvorrichtung, die die Heizeinrichtung eng umschließt und in der Reingungsflüssigkeit radial polarisierte Schwingungen mit einer Intensität von 10 oder mehr Watt pro Quadratzentimeter an den Linsen erzeugt, und einen an die Ultraschallkristallvorrichtung angeschlossenen Ultraschallgenerator , der die Ultraschallkristallvorrichtung mit Ultraschallenergie im Frequenzbereich zwischen 20 und 100 kHz erregt.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung mit einem Thermostat, der so an die Heizeinrichtung angeschlossen ist, daß er diese bei einer vorbestimmten Temperatur abschaltet, und einen zweiten

   • Zeitgeber, der an den Ultraschallgenerator zu dessen Erregung bei einer vorbestimmten Zeit angeschlossen ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen dritten Zeitgeber, der an den Ultraschallgenerator und an die Heizeinrichtung so angeschlossen ist, daß er den Generator und die Heizeinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode nach dem Einschalten wieder abschaltet.

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4. 4, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmebeständige Heiztopf aus Keramik besteht.
5. 5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmebeständige Heiztopf aus verstärktem Hochtemperatur-Epoxydharz besteht.
6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung längs einer Schraubenlinie um den Heiztopf gewickelt ist.
7. 7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallvorrichtung derart an den Ultraschallgenerator angeschlossen ist, daß die Kristallvorrichtung wenigstens einen Teil des frequenzbestimmenden Elements des Generators bildet, so daß der Generator im Verlauf von Temperaturänderungen an den Kristall angepaßt ist.
8. 8. Mit Ultraschall arbeitendes Linsenreinigungsgerät, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Linsenhaltebecher, der die zu reinigenden Linsen und eine Reinigungsflüssigkeit enthält, einen mit einer Heizeinrichtung versehenen, wärmebeständigen zylindrischen Heiztopf, der den Linsen-

   . haltebecher in engem Wandkontakt umgibt, damit die Temperatur der Heizflüssigkeit auf einem Bereich von 77 bis 93°C erhöht wird, und eine an den Linsenhaltebecher angekoppelte Ultraschallkristallvorrichtung, die aus einem unterhalb des zylindrischen Heiztopfs und des Linsenhaltebechers angebrachten Longevin-Sandwichaufbau besteht, der Ultraschallenergie vom Boden des Heiztopfs und des Linsenhaltebechers aus in die Reinigungsflüssigkeit lenkt, wobei zwischen dem Sandrcichaufbau und dem Boden des Heiztopfs und des Linsenhaltebechers eine Energiefokussierungs-

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   linse zur Konzentrierung der Ultraschallenergie in dem Linsenhaltebecher auf einen vorbestimmten Punkt gebildet ist.
9. 9. Mit Ultraschall arbeitendes Linsenreinigungsgerät, gekennzeichnet durch einen Linsenhaltebecher, der die zu reinigenden Linsen und eine Reinigungsflüssigkeit enthält, eine den Linsenhaltebecher umgebende Heizeinrichtung zur Erhöhung der Temperatur der Reinigungsflüssigkeit auf eine Sterilisierungstemperatur, eine mit dem Linsenhaltebecher verbundene Ultraschallkristallvorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallenergie in der Reinigungsflüssigkeit mit einem Intensitätswert von 10 oder mehr Watt pro Quadratzentimeter an den Linsen, einen Ultraschallgenerator, der zur Anregung der Kristallvorrichtung mit Ultraschallenergie mit der Kristallvorrichtung verbunden ist, und einen am linken Haltebecher lösbar befestigten Deckel, an dem Linsenhalterungen befestigt sind, die sich in den Becher nach unten in die Reinigungsflüssigkeit erstrecken, wenn der Deckel an seiner Stelle auf dem Linsenhaltebecher sitzt, wobei in dem Deckel eine Öffnung gebildet ist, durch die die Reinigungsflüssigkeit strömen kann und die mittels einer Absperrvorrichtung wahlweise verschließbar ist.
10. 10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenhalterungen eine mit Öffnungen versehene, an dem Deckel befestigte Trennwand enthalten, und daß an der Trennwand zwei Linsenhalterungen befestigt sind, in denen zum freien Zutritt von Ultraschallenergie in den Raum zwischen den Linsenhalterungen und der Trennwand Öffnungen gebildet sind, wobei ein Reinigen der darin angebrachten und darin frei beweglichen Linsen erzielt wird.

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11. 11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Linsenhalterungen schwenkbar mit der Trennwand verbunden sind.
12. 12. Gerät nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Deckel ein T-förmiger Schlitz angebracht ist und daß die Absperrvorrichtung aus einem T-förmigen Glied besteht, das von dem Schlitz aufnehmbar ist und das mit einer Öffnung versehen ist, die mit der Öffnung in dem Deckel in eine Linie zu bringen ist.
13. 13. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zylindrischen Heiztopf ein Bügel schwenkbar befestigt ist, der zum Arretieren des Linsenhaltebechers an dem Heiztopf in Schallkontakt beweglich ist.

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