DE602004006442T2 - Zweikomponentenmisch- und -ausgabevorrichtung - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereiten und zur Abgabe von aus wenigstens zwei abgepackten Komponenten bestehendem Polymerzement, insbesondere Polymerzement zum Einsatz in der Vertebroplastie. Ein derartiger Polymerzement wird durch Mischen von Ausgangskomponenten, meistens einer festen, beispielsweise pulverförmigen Polymerkomponente und einer flüssigen Monomerkomponente bereitet. Nach dem Mischen wird der Zement an die zu behandelnde Stelle abgegeben und kann aushärten. Diese Erfindung ermöglicht die Herstellung und die Abgabe von Polymerzement vor Ort, insbesondere in einer Operationssaal-Umgebung.
- Polymerzement-Zusammensetzungen werden häufig in der orthopädischen Chirurgie als Bondingmaterial eingesetzt, um Implantate und künstliche Gelenke in Knochen einzusetzen. Der Polymerzement wird angesichts seiner raschen Aushärtung im Operationssaal während einer Operation nach Bedarf bereitet. Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Bereiten und Abgeben solcher Zementzusammensetzungen bekannt. Sie reichen von motorisierten Tisch-Mischmaschinen nur zum Mischen, bis zu manuell bedienten Vorrichtungen, die beide Funktionen, Mischen und Abgeben, erfüllen.
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WO 01/83094 - Diese bekannte Vorrichtung hat mehrere Nachteile. Zunächst umfasst die abgepackte Vorrichtung nur eine Ausgangskomponente zur Bereitung des Polymerzements. Es ist immer noch notwendig, die andere, flüssige Komponente in das Gefäß einzubringen, wenn Polymerzement benötigt wird. Dadurch werden zusätzliche Handlungen des Operationspersonals sowie sorgfältige Aufmerksamkeit bei der Dosierung der geeigneten Menge der flüssigen Komponente erforderlich. Des Weiteren muss nach dem Mischen der Schaft abgebrochen und an dem Kolben befestigt werden, um den Zement aus dem Gefäß auszustoßen. Tatsächlich werden zwei separate Griffe benötigt, einer zum Betätigen des Rührelements von einer Seite der Vorrichtung, und einer zur Betätigung des Kolbens von der anderen Seite. Dadurch ist die Handhabung dieser bekannten Vorrichtung zeitaufwändig und arbeitsintensiv. Darüber hinaus besteht immer ein Risiko, dass der Schaft nicht an der richtigen Stelle abbricht, wodurch die Funktionsfähigkeit dieser Vorrichtung ernsthaft gestört wird.
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EP-B1-0 882 436 offenbart eine Vorrichtung zum Transportieren und Verarbeiten eines aus zwei Komponenten bestehenden Materials, worin eine flüssige Ausgangskomponente und eine pulverförmige Ausgangskomponente in entsprechenden Transportkammern enthalten sind, die durch eine Membran in einem verschließbaren Behälter getrennt sind. Während des Betriebs wird die Membran durch eine relative Bewegung zwischen der Transportkammer für die flüssige Komponente und einem im Behälter enthaltenen Festkörper zerstört, um einen Fluss der flüssigen Komponente in die Transportkammer der pulverförmigen Komponente zu erreichen. Des Weiteren weist die Vorrichtung an einem der Transportkammer für die flüssige Komponente gegenüber liegenden Ende des Behälters einen Ausstoßkolben auf. Ein manuell betätigtes Rührelement befindet sich in der Transportkammer für die pulverförmige Komponente, zwischen dem Ausstoßkolben und der Transportkammer für die Flüssigkeit. Das Rührelement und der Ausstoßkolben werden wieder von verschiedenen Seiten aus mit unterschiedlichen Mechanismen bedient. - Das Dokument
CH 541481 A - Es besteht daher allgemein eine Notwendigkeit, die Handhabung von solchen Vorrichtungen zu verbessern.
- Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausstoßen eines mindestens aus zwei Komponenten bestehenden Zements bereitzustellen, wobei die wenigstens zwei Ausgangskomponenten abgepackt sind, und wobei Bereiten und Ausstoßen von einem einzigen Schaft durchgeführt werden.
- Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausstoßen von Polymerzement, hergestellt aus wenigstens zwei abgepackten Komponenten, erreicht, wobei die Vorrichtung umfasst:
ein röhrenförmiges Gefäß, das eine erste axiale Endwand mit einem geschlossenen Auslass und eine zweite axiale Endwand mit einer Öffnung enthält, wobei eine erste Ausgangskomponente des Polymerzements in dem röhrenförmigen Gefäß nahe der ersten axialen Endwand vorhanden ist;
einen Schaft, der sich durch die Öffnung der zweiten axialen Endwand erstreckt, mit einem ersten Abschnitt außerhalb des Gefäßes und einem zweiten Abschnitt im Inneren des Gefäßes;
ein Kolbenelement, das einen mit einer zweiten Ausgangskomponente des Polymerzements gefüllten geschlossenen Behälter umfasst, wobei der Behälter eine Bohrung hat und gleitend auf den zweiten Abschnitt des Schafts eingreift,
ein Rührelement, das auf dem Ende des zweiten Abschnitts des Schafts angebracht ist;
wobei das Kolbenelement selektiv an dem Schaft arretiert werden kann; und
wobei Öffnungseinrichtungen zum Bereitstellen einer Öffnung in dem geschlossenen Behälter bereitgestellt sind, wobei die Öffnungseinrichtungen durch den Schaft betätigt werden können. - Die Vorrichtung gemäß der Erfindung verfügt über einen röhrenförmigen Körper. Eine erste Endwand ist mit einem Ende des röhrenförmigen Körpers verbunden. Diese Endwand weist einen geschlossenen Auslass auf, durch den Zement nach der Zubereitung und Entfernen des Verschlusses von dem Auslass ausgestoßen wird. Eine zweite axiale Endwand befindet sich gegenüber der ersten Endwand. Diese zweite Endwand kann ein Deckel oder dergleichen sein, der mit dem röhrenförmigen Körper beispielsweise durch einen Schraubdeckel lösbar verbunden ist. Diese zweite Endwand verfügt über eine Öffnung, durch die sich ein Schaft erstreckt. Am äußeren, außerhalb des röhrenförmigen Körpers gelegenen Ende ist der Schaft normalerweise mit einem Handgriff versehen, um den Griff auf den Schaft zu verbessern. Am anderen, im röhrenförmigen Körper gelegenen Ende, ist der Schaft mit einem Rührelement versehen. Ein Kolbenelement ist in dem röhrenförmigen Körper zwischen dem Rührelement und der zweiten Endwand angeordnet. Zusätzlich zu seiner Funktion als Ausstoßkolben ist dieses Kolbenelement so ausgelegt, dass es als ein geschlossener Behälter zum Abpacken einer der Ausgangskomponenten des zu bereitenden Zementgemischs dient. Dieses Kolbenelement weist eine Bohrung auf. Der Schaft erstreckt sich durch diese Bohrung und kann zumindest geringfügig in eine erste Position verschoben werden. In dieser ersten Position ist eine relative Bewegung zwischen dem Kolbenelement und den röhrenförmigen Körper nicht möglich, oder wird wirksam verhindert. In dieser ersten Position bilden das Kolbenelement, ein Teil des röhrenförmigen Körpers und die erste Endwand eine Kammer, die die andere Komponente des Zementgemischs enthält. Das Rührelement kann zwischen einer ersten Endwand und dem Kolbenelement bewegt werden. Das Kolbenelement kann auch an dem Schaft festgestellt werden (eine zweite Position). In dieser zweiten Position kann das Kolbenelement auf eine Bewegung des Schafts hin axial verschoben werden, wodurch der bereitete Zement durch den Auslass in die oben genannte Kammer ausgestoßen wird. Um die in dem Kolbenelement enthaltene Komponente einzuführen, verfügt die Vorrichtung auch über Öffnungsvorrichtungen zum öffnen des geschlossenen Behälters. Diese Öffnungsvorrichtungen können auch durch den Schaft betätigt werden.
- Ein bedeutender Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt darin, dass aufeinander folgende Betätigung ein und desselben Schafts die Zerstörung der Trennung zwischen den Komponenten, deren Mischung, und nachfolgend den Ausstoß des auf diese Weise bereiteten Zements ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt darin, dass die Ausgangskomponenten des Zements abgepackt in ge eigneten Mengen enthalten sind, so dass es nicht nötig ist, eine oder mehr Komponenten genau zu dosieren, wenn der Zement benötigt wird.
- Der aus den Ausgangskomponenten hergestellte Polymerzement kann als herkömmlicher Knochenzement verwendet werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist jedoch in der Vertebroplastie besonders nützlich, beispielsweise bei der Intverventionsradiologie zur Behandlung von Schmerzen aufgrund von durch Osteoporose verursachten Spinalfrakturen.
- Im Folgenden wird die Erfindung im Hinblick auf die begleitenden Zeichnungen näher dargestellt, wobei:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt zeigt; -
2 ein Detail des Ausführungsbeispiels aus1 in einer Position zum Öffnen des Behälters des Kolbenelements zeigt; und -
3 ein Detail des Ausführungsbeispiels aus1 während des Ausstoßens zeigt. - In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Schaft hohl und verfügt an seinem äußeren Ende über eine Entlüftungsöffnung. Wenn der Zement aus den Ausgangskomponenten bereitet wird, können sich giftige Gase bilden und in dem Gemisch Blasen entstehen lassen. Oder die Ausgangskomponenten können selbst schädlich sein. Des Weiteren können bei der Bereitung aufgrund des Rührvorgangs ebenfalls Luftblasen eingeschlossen werden. Deren Vorhandensein in dem fertigen Zement ist nachteilig, da diese Gase eine erhöhte Porosität und eine verminderte Festigkeit zur Folge haben. Um das Auftreten dieser Blasen in dem Zementgemisch zu verhindern, weist dieses Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen hohlen Schaft auf, der an dem in dem röhrenförmigen Körper befindlichen Ende offen ist. An dem anderen Ende verfügt der Schaft über eine Entlüftungsöffnung zum Ausstoßen von Gas. Vorzugsweise kann diese Entlüftungsöffnung mit einer Vakuumquelle, oder einem anderen geeigneten Gerät zur Erzeugung verminderten Drucks im röhrenförmigen Körper verbunden werden. Die Entlüftungsöffnung verfügt vorzugsweise über ein Rückschlagventil.
- Wie bereits erwähnt, kann das Kolbenelement an dem Schaft festgestellt werden. Dies kann durch Eingreifen des Kolbenelements direkt in den Schaft, oder indirekt, beispielsweise durch ein Rührelement möglich sein, das fest mit dem Schaft verbunden ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt der untere Teil der Bohrung des Kolbenelements, durch den sich der Schaft erstreckt, über einen (inneren) Schraubgewindeabschnitt, während der dem Rührelement benachbarte Schaft mit einem zusammenwirkenden (äußeren) Schraubgewindeabschnitt versehen ist. Um die Komponenten zu mischen, wird der Schaft, und dadurch das Rührelement, axial verschoben. Nach dem Mischen wird der Schaft zurückgezogen, bis die Schraubgewindeabschnitte einander kontaktieren, und anschließend wird das Kolbenelement durch Drehen des Schaftes an den Schaft gekoppelt. Normalerweise reicht die Reibung des Kolbenelements gegen die innere Wand des röhrenförmigen Körpers aus, der von dem Schaft ausgeübten Rotationskraft Stand zu halten. Wenn nötig, können zusätzlich Rückhaltevorrichtungen bereitgestellt sein, um das Kolbenelement während dieses Schrittes in seiner Position zu halten.
- In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des röhrenförmigen Körpers der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht kreisförmig. In einem solchen Ausführungsbeispiel wird auch das Kolbenelement einen nicht kreisförmigen Querschnitt haben. In diesem Fall verhindert dieser nicht kreisförmige Querschnitt eine radiale Bewegung des Kolbenelements in Bezug auf den Schaft. Vorzugsweise hat der Querschnitt eine elliptische Form.
- In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Öffnungsvorrichtungen mindestens ein Durchstechelement zum Durchstechen der Wand des Behälters. Durch ein solches Durchstechelement, beispielsweise einen scharfern Vorsprung auf der dem Kolbenelement zugewandten Seite des Rührelements, können durch geeignete Handhabung des Schafts ein oder mehrere Löcher in die Wand des Behälters gemacht werden, in dem eine der Ausgangskomponenten vorrätig ist. Diese Komponente fließt aus dem Behälter heraus in die die andere Komponente enthaltende Kammer. Im Folgenden werden die Komponenten gründlich gemischt, indem der Schaft und das damit verbundene Rührelement hin und her bewegt werden. Um den Mischvorgang zu erhöhen, kann eine leichte Drehbewegung ausgeführt werden. Vorzugsweise ist das Durchstechelement eine Hohlnadel. Der Behälter kann vorteilhaft mit Stellen mit verringerter Festigkeit versehen sein, beispielsweise einer verminderten Wanddicke, auf welche die Durchstechelemente wirken. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Unterbrechung der Trennung zwischen den Komponenten erhöht.
- Wie oben dargelegt, ist das Durchstechelement vorzugsweise mit dem Rührelement verbunden. Sofern ein Risiko besteht, dass die Durchstechelemente die Behälterwände fest halten, so dass sich die Durchstechelemente und das Kolbenelement von diesem Augenblick an gemeinsam bewegen, so sind in einem alternativen Ausführungsbeispiel die Durchstechelemente auf einer separaten Platte, beispielsweise einer Scheibe, angeordnet, in die der Schaft gleitend eingreift, wobei die Oberseite der Durchstechelemente auf das Kolbenelement gerichtet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungsfunktion zum Öffnen des Behälters und die Mischfunktion von separaten Vorrichtungen bereitgestellt, die nicht fest miteinander verbunden sind.
- Vorzugsweise ist die im Kolbenelement enthaltene Komponente eine flüssige Komponente, während die im röhrenförmigen Körper selbst enthaltene Komponente eine feste Komponente ist. Nachdem die Behälterwand an einer nahezu senkrechten Position zerstört wurde, wodurch sich der Auslass nach unten öffnet, fließt die flüssige Komponente aufgrund der Schwerkraft oder eines angelegten Vakuums einfach aus dem Gefäß. Ein Beispiel für einen Polymer-Knochenzement, der auf geeignete Weise in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitet werden kann, ist Zement auf Akrylbasis.
- Die anliegenden Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während mehrerer Stufen.
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1 zeigt eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausstoßen von aus zwei Komponenten bereitetem Polymerzement, beispielsweise ein festes Polymer und ein flüssiges Monomer. Die allgemein mit dem Bezugszeichen10 bezeichnete Vorrichtung hält die Ausgangskomponenten in geeigneten Mengen in verschiedenen Räumen. Die Vorrichtung10 umfasst einen röhrenförmigen Körper12 mit einem elliptischen Durchmesser (siehe2 ) und einer ersten axialen Endwand14 . Die erste Endwand14 ist mit einem Aus lass16 versehen, auf welchem ein Verschluss oder eine geeignete Tülle (nicht dargestellt) mittels einer Schraubgewindeverbindung befestigt werden kann. Eine zweite axiale Endwand, in diesem Ausführungsbeispiel ein Schraubdeckel18 mit einem inneren Schraubengewindeabschnitt, ist auf dem anderen Ende des röhrenförmigen Körpers10 gegenüber der ersten axialen Endwand14 angebracht. Der Schraubdeckel18 vertilgt über eine mittige Öffnung20 . Ein Schaft22 erstreckt sich von außen durch die Öffnung20 in den röhrenförmigen Körper12 . Ein Rührelement24 ist am inneren Ende26 dieses Schafts22 angebracht. Das Rührelement24 umfasst eine Scheibe28 mit Aussparungen30 an deren Außenseite, sowie mit Löchern32 , die den Durchgang der Mischung von einer Seite zur anderen ermöglichen. Ein Kolbenelement34 ist zwischen dem Rührelement24 und dem Schraubdeckel18 angeordnet. Das Kolbenelement34 umfasst einen ringförmigen Behälter36 , der eine zentrale Bohrung38 aufweist. Die Bohrung38 hat einen inneren Schraubgewindeabschnitt40 (siehe2 und3 ) an ihrer Unterseite und einen im Allgemeinen glatten oberen Abschnitt42 , der in der in1 dargestellten Position gleitend in den Schaft22 eingreift. Der Schaft22 umfasst einen dem Rührelement24 benachbarten zusammenwirkenden Gewindeabschnitt43 . Oberhalb des Kolbenelements34 ist eine Dichtungsmanschette44 bereitgestellt. Die Abmessungen des Kolbenelements34 sind so ausgelegt, dass das Kolbenelement34 in den röhrenförmigen Körper12 hinein passt und dadurch seine Position beibehält. Der Behälter36 enthält ein flüssiges Monomer (mit den gestrichelten Linien angedeutet) als eine der beiden Ausgangskomponenten für die Polymerisationsreaktion zur Bereitung des Zements. Ein Teil des röhrenförmigen Körpers12 bildet zusammen mit der ersten axialen Endwand14 und dem Kolbenelement34 eine allgemein mit dem Bezugszeichen48 bezeichnete Kammer, in der pulverförmige Teilchen50 eines Polymers als die andere Ausgangskomponente enthalten sind. Die dem Kolbenelement34 zugewandte Seite52 des Rührelements24 unterstützt Öffnungsvorrichtungen54 , die in diesem Fall Hohlnadeln56 mit einer Öffnung58 in der äußeren Wand60 und einem offenen unteren Ende62 sind. Das Rührelement24 ist zwischen zwei ringförmigen, an dem Schaft22 befestigten Platten64 angebracht. Siehe2 . Die ringförmigen Platten64 haben einen kleineren Radius als das Rührelement24 selbst, so dass die Aussparungen30 und Löcher32 offen bleiben. Der Schaft22 umfasst einen axialen Kanal66 , der sich zwischen einem offenen unteren Ende26 und einem oberen Ende70 erstreckt, das mit einer Vakuumöffnung72 versehen ist, die ein Rückschlagventil74 aufweist. Diese Vakuumöffnung72 ist im Handgriff76 angeordnet. Eine Schnappverbindung78 zum schnellen schnellen Verbinden mit einer Vakuumquelle ist auf der Vakuumöffnung72 schnellen Verbinden mit einer Vakuumquelle ist auf der Vakuumöffnung72 befestigt. Im Allgemeinen ist die Vorrichtung10 mit den abgepackten Komponenten46 und50 selbst in einer geeigneten geschmeidigen und sterilen Hülle abgepackt. - Wenn Polymerzement benötigt wird, kann diese Hülle entfernt werden. Sofern der Schaft während des Transports und der Lagerung verriegelt war, wird diese Verriegelung gelöst. Durch Betätigen des Handgriffs
76 wird der Schaft22 nach außen gezogen. Dadurch wird das Rührelement24 in derselben Richtung verschoben, wodurch die Hohlnadeln56 die Schwachstellen80 am Boden des Behälters36 durchstechen, so dass das im Behälter36 enthaltene flüssige Monomer in die Kammer48 fließen kann. Siehe2 . Der Schaft22 wird dann ein paar Mal hin und her verschoben, wodurch das flüssige Monomer46 und die Polymerteilchen50 innig miteinander gemischt werden. Wenn das so bereitete Gemisch benötigt wird, wird der Schaft22 wieder zurückgezogen, bis der Schraubgewindeabschnitt43 des Schafts22 in Kontakt mit dem entsprechenden Schraubgewindeabschnitt40 der Bohrung38 tritt. Dann führt der Bediener eine Rotationsbewegung des Schafts22 aus, wodurch er das Kolbenelement34 auf den Schaft22 schraubt. Siehe3 . Da der röhrenförmige Körper12 in diesem Ausführungsbeispiel einen elliptischen Durchmesser hat, ist eine Drehbewegung des Kolbenelements34 gemeinsam mit dem Schaft22 nicht möglich. Ist der Schaft22 einmal am Kolbenelement34 befestigt, kann das Zementgemisch durch den Auslass16 in der ersten Endwand14 gedrückt werden, sobald der Auslassdeckel durch eine geeignete Tülle ersetzt wurde.
Claims (10)
- Vorrichtung (
10 ) zum Bereiten und Ausstoßen von Polymerzement, hergestellt aus wenigstens zwei abgepackten Komponenten, wobei die Vorrichtung umfasst: ein röhrenförmiges Gefäß (12 ), das eine erste axiale Endwand (14 ) mit einem geschlossenen Auslass (16 ) und eine zweite axiale Endwand (18 ) mit einer Öffnung (20 ) enthält, wobei eine erste Ausgangskomponente (50 ) des Polymerzements in dem röhrenförmigen Gefäß nahe der ersten axialen Endwand vorhanden ist, einen Schaft (22 ), der sich durch die Öffnung (20 ) der zweiten axialen Endwand (18 ) erstreckt, mit einem ersten Abschnitt außerhalb des Gefäßes und einem zweiten Abschnitt im Inneren des Gefäßes, ein Kolbenelement (34 ), das einen mit einer zweiten Ausgangskomponente (46 ) des Polymerzements gefüllten geschlossenen Behälter (36 ) umfasst, wobei der Behälter eine Bohrung (38 ) hat und gleitend auf den zweiten Abschnitt des Schafts eingreift, ein Rührelement (24 ), das auf dem Ende des zweiten Abschnitts des Schafts angebracht ist, wobei das Kolbenelement (34 ) selektiv an dem Schaft arretiert werden kann und wobei Öffnungseinrichtungen (56 ) zum Bereitstellen einer Öffnung in dem geschlossenen Behälter bereitgestellt sind und wobei die Öffnungseinrichtungen durch den Schaft betätigt werden können. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaft hohl ist und mit einer Entlüftungsöffnung versehen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaft nahe dem Rührelement mit einem Schraubgewindeabschnitt versehen ist und die Bohrung des Behälters ebenso teilweise mit einem zusammenwirkenden Schraubgewinde versehen ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das röhrenförmige Gefäß einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das röhrenförmige Gefäß einen elliptischen Querschnitt hat.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungsvorrichtung wenigstens ein Durchstechelement zum Durchstechen der Wand des Behälters hat.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Durchstechelement eine Hohlnadel ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungseinrichtungen an dem Rührelement fixiert sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungseinrichtungen auf einer Platte bereitgestellt sind, die gleitend auf den zweiten Abschnitt des Schafts eingreift und zwischen dem Rührelement und dem Kolbenelement angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Komponente ein Feststoffmaterial ist und die zweite Komponente flüssig ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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