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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in einer
Pulswellenerfassungsvorrichtung.
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Es ist bereits eine Pulswellenerfassungsvorrichtung
vorgeschlagen worden, die ein Druckmittel zum Drücken eines arteriellen
Blutgefäßes aufweist, das sich nahe einer Körperoberfläche des
Patienten befindet, z.B. eine Pulsader nahe eines Handgelenks
des Patienten, wobei das Druckmittel auf der Körperoberfläche
derart angebracht wird, daß das Druckmittel auf das arterielle
Blutgefäß ausgerichtet ist. Die
Pulswellenerfassungsvorrichtung weist ein Pulswellenerfassungsmittel zur Erfassung der
Pulswellen des arteriellen Blutgefäßes auf, die durch
Ausdehnung und Kontraktion des Blutgefäßes synchron zu dem
Herzschlag des Patienten als ein Ergebnis des Drückens der
Druckmittel erzeugt werden. Außerdem ist die Vorrichtung mit einem
Befestigungsmittel zum Befestigen des Druckmittels auf der
Körperoberfläche oberhalb des arteriellen Blutgefäßes
versehen, z.B. mit einem Band, das an beiden Enden ein Paar von
Eingriffselementen wie z.B. ein Paar von Reißverschlüssen
aufweist. Durch Wickeln des Bands um einen Körperabschnitt des
Patienten, z.B. um ein Handgelenk des Patienten, und durch
Befestigen mit Hilfe der Eingriffselemente wird das
Druckmittel an Ort und Stelle oberhalb des arteriellen Blutgefäßes des
Patienten angebracht.
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Eine derartige Pulswellenerfassungsvorrichtung ist zum
Beispiel in der US-A-4,269,193 offenbart.
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Aber es ist verhältnismäßig zeitaufwendig, das Druckmittel auf
der Körperoberfläche oberhalb des arteriellen Blutgefäßes mit
Hilfe des Bandes oder anderen ähnlichen Befestigungsmitteln zu
befestigen.
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Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Pulswellenerfassungsvorrichtung vorzusehen, bei der deren
Gehäuse, in dem das Druckmittel untergebracht ist, einfacher
an einer Körperoberfläche über einem arteriellen Blutgefäß
anzubringen ist.
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Die oben genannte Aufgabe wird von der vorliegenden Erfindung
gelöst, die eine Pulswellenerfassungsvorrichtung mit folgendem
vorsieht:
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einem Gehäuse zum Anbringen an einer Körperoberfläche eines
Patienten,
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Druckmitteln, die in dem Gehäuse untergebracht sind, um eine
Arterie des Patienten über die Körperoberfläche zu drücken,
und
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Pulswellenerfassungsmitteln zur Erfassung der Pulswellen
dieser Arterie, die in Relation zu dem Drücken des Druckmittels
erzeugt werden,
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wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:
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ein Haftelement, das auf dem Gehäuse derart angebracht ist,
daß das Haftelement um die in dem Gehäuse untergebrachten
Druckmittel herum angeordnet ist, wobei das Haftelement das
Gehäuse an der Körperoberfläche des Patienten mit einer
Adhäsionskraft anklebt, die höher als die Druckkraft des
Druckmittels ist.
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Bei der wie oben beschrieben konstruierten
Pulswellenerfassungsvorrichtung wird das an dem Gehäuse angebrachte
Haftelement um die Körperfläche herum direkt oberhalb der Arterie
angeklebt. Danach wird das Druckmittel aktiviert, um die
Arterie zu drücken, und die erzeugte Pulswelle wird von dem
Pulsllenerfassungsmittel erfaßt. Somit können das Gehäuse und
infolgedessen auch das darin befindliche Druckmittel leicht an
der richtigen Stelle auf der Körperoberfläche oberhalb der
Arterie befestigt werden, indem einfach das an dem Gehäuse
angebrachte Haftelement auf die Körperoberfläche aufgeklebt
wird. Somit ist die vorliegende
Pulswellenerfassungsvorrichtung leichter zu handhaben als die herkömmliche Vorrichtung
der oben erwähnten Art.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Pulswellenerfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt das
Druckmittel eine Membran, die durch daran angelegten
Fluiddruck aufgeblasen werden kann, und das
Pulswellenerfassungsmittel besteht aus einem Drucksensor, der sich in dem Gehäuse
befindet und gegen die Körperoberfläche durch die aufgeblasene
Membran gedrückt wird, um so eine Druckänderung zu erfassen,
die an einer Schnittstelle zwischen dem Drucksensor und der
Körperoberfläche erzeugt wird, wobei die erfaßte Durckänderung
die Pulswelle darstellt, die in Relation zu dem Drücken der
Membran erzeugt worden ist.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der
Erfindung besteht das Druckmittel aus einer Membran, die durch
daran angelegten Fluiddruck aufgeblasen wird, und das
Pulswellenerfassungsmittel erfaßt die Druckänderung, die in einem
Raum erzeugt worden ist, der von zumindest dieser Membran
begrenzt wird, wobei die erfaßte Druckänderung die Pulswelle
darstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das
Pulswellenerfassungsmittel in dem Gehäuse untergebracht sein. Alternativ
dazu kann sich das Pulswellenerfassungsmittel auch außerhalb
des Gehäuses befinden und mit dem Gehäuse über ein Rohr
(Leitung) verbunden sein.
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Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
nach der Erfindung besteht das Druckmittel aus einem Beutel,
der mittels eines daran angelegten Fluiddrucks aufgeblasen
werden kann, und das Pulswellenerfassungsmittel erfaßt eine
Druckänderung in dem Beutel, wobei die erfaßte Druckänderung
die Pulswelle darstellt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach
der Erfindung ist das Gehäuse aus einem Kunstharz gebildet und
weist eine im allgemeinen scheibenartige Konfiguration mit
einer verhältnismäßig flachen Höhlung auf, und das Haftelement
besteht aus einer Haftfläche, die an dem scheibenartigen
Gehäuse entlang eines Umfangs des Gehäuses angebracht ist, wobei
die Haftfläche mit der Adhäsionskraft an der Körperoberfläche
angeklebt wird.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Beispiels besser
verständlich, wenn man die folgende detaillierte Beschreibung
des momentan bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
liest und diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
betrachtet. Es zeigen:
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Fig. 1 eine veranschaulichende Darstellung einer
Pulswellenerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines
Pulswellenerfassungsfühlers der Vorrichtung nach Fig. 1,
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Fig. 3
bis 5 Querschnittsansichten anderer
Pulswellenerfassungsfühler, die in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet
werden, und
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Fig. 6
und 7 Querschnittsansichten, die teilweise andere
Haftflächen zeigt, die in der Vorrichtung nach Fig. 1
verwendet
werden.
GENAUE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Zuerst wird auf Fig. 1 hingewiesen, in der eine
Pulswellenerfassungsvorrichtung gezeigt ist, die die vorliegende Erfindung
darstellt. In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 eine
Körperoberfläche eines Patienten bezeichnet, und das
Bezugszeichen 12 bezeichnet ein arterielles Blutgefäß nahe der
Körperoberfläche, z.B. eine Pulsader. Ein
Pulswellenerfassungsfühler 14 wird anliegend auf der Körperoberfläche 10 direkt über
der Arterie 12 aufgeklebt.
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Der Pulswellenerfassungsfühler 14 umfaßt ein Gehäuse 18, einen
Pulswellensensor 22, eine Membran 20 und eine Haftfläche 24.
Das Gehäuse 18 weist eine im allgemeinen scheibenartige
Konfiguration auf, wie sie in Fig. 2 zu sehen ist, und weist an
einem mittleren Abschnitt davon eine verhältnismäßig flache
Höhlung auf. Das Gehäuse 18 ist aus einer technischen
Kunstharzfolie gebildet und weist eine verhältnismäßig hohe
Steifigkeit auf. Der Pulswellensensor 22 weist ein Dehnungsmeßgerät,
ein Piezoelektrisches Element oder dergleichen auf. Die
Membran 20 ist an einem Umfangsabschnitt abdichtend an einem
Umfangsabschnitt des scheibenartigen Gehäuses 18 entlang eines
Umfangs davon sowie auch an einer Seitenfläche des
Pulswellensensors 22 befestigt, so daß die Membran 20 einen
fluidundurchlässigen Raum 17 in dem Gehäuse 18 begrenzt. Die Membran 20
wird aus Gummi hergestellt und weist eine im allgemeinen
ringförmige Konfiguration auf. Die Haftfläche 24 weist eine im
allgemeinen ringförmige Konfiguration auf und ist an einer
Oberfläche des Umfangsabschnitts der Membran 20 befestigt, und
die andere Oberfläche der Membran 20 ist an dem Gehäuse 18
befestigt. Der fluidundurchlässige Raum 17 (flache Höhlung 16)
wird von einer elektrisch betriebenen Pumpe 28 über eine
Leitung (Rohr) 26, die in einen Durchgang 25 eingeführt ist, der
an einem Umfangsabschnitt des Fühlers 14 vorgesehen ist, mit
einem unter Druck gesetzten Fluid versorgt. Das Druckniveau in
dem fluidundurchlässigen Raum 17 wird von einem
Druckregelventil 30 angepaßt. Das Fluid kann entweder ein nicht
kompressibles Fluid wie z.B. Wasser oder Öl oder ein kompressibles Fluid
wie z.B. Luft oder Kohlensäuregas sein.
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Der Pulswellensensor 22 wird von der Membran 20 derart
gestützt, daß der Sensor 22 einen Teil einer Bodenfläche des
Pulswellenerfassungsfühlers 14 bildet, dessen Oberfläche die
Körperfläche 10 berührt, wenn der Fühler 14 auf der
Körperoberfläche 10 angeordnet wird, und an dieser Oberfläche wird die
Haftfläche 24 angebracht. Wenn die elektrisch betätigte Pumpe
28 betätigt wird, um den fluidundurchlässigen Raum 17 mit dem
unter Druck stehenden Fluid zu versorgen, wird die Membran 20
aufgeblasen und drückt dadurch die Arterie 12 über die
Körperoberfläche 10. Der Pulswellensensor 22 erfaßt eine
Druckänderung, die an einer Schnittstelle zwischen dem Sensor 22 und
der Körperoberfläche 10 erzeugt wird, wobei die erfaßte
Druckänderung die Pulswelle der Arterie 12 darstellt, die synchron
zu dem Herzschlag des Patienten als ein Ergebnis des Drückens
der Membran 20 erzeugt wird. Der Sensor 22 liefert ein
elektrisches Signal SM, das die so erfaßte Pulswelle darstellt, an
einen Mikrocomputer 32. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel dient die Membran 20 als das Druckmittel der
Pulswellenerfassungsvorrichtung, während der Pulswellensensor 22 als das
Pulswellenerfassungsmittel dient.
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Der Mikrocomputer 32 umfaßt eine CPU (zentrale
Verarbeitungseinheit), einen RAM-Speicher (Direktzugriffsspeicher), einen
ROM-Speicher (Festspeicher) und eine
Ein-/Ausgabe-Schnittstelle
(die alle nicht dargestellt sind). Die CPU verarbeitet das
Eingangssignal (Pulswellensignal SM) entsprechend den in dem
ROM-Speicher gespeicherten Programmen, indem sie sich der
Zwischenspeicherungsfunktion des RAM-Speichers bedient, und
regelt das Druckniveau in dem fluidundurchlässigen Raum 17 des
Gehäuses 18 durch das Druckregelventil 30. Genauer gesagt
aktiviert der Mikrocomputer 30 bei Betätigung eines
Startschalters (nicht dargestellt) das Druckregelventil 30, um zu
erlauben, daß das unter Druck gesetzte Fluid von der Pumpe 28 zu
dem fluidundurchlässigen Raum 17 geleitet wird. Danach
berechnet der Mikrocomputer 30 die Größe des Pulswellensignals SM,
z.B. die Amplitude oder die elektrische Kraft des Signals SM,
und bestimmt dadurch, ob die Größe des Signals SM auf eine
optimale Höhe erhöht worden ist oder nicht, z.B. ob die Größe
auf ein maximales Niveau erhöht worden oder gesättigt ist oder
nicht. Wenn die Größe des Signals SM auf das optimale Niveau
erhöht worden ist, gibt der Mikrocomputer 32 mit Hilfe der
Rückkopplungs-Regelung an das Druckregelventil 30 den Befehl
aus, das momentane Druckniveau in dem fluidundurchlässigen
Raum 17 des Gehäuses 18 aufrechtzuerhalten. Die CPU des
Mikrocomputers 32 bestimmt den Blutdruck des Patienten auf der
Grundlage des Pulswellensignals SM und gibt an eine
Blutdruckanzeige 34 den Befehl aus, den so ermittelten Blutdruck
anzuzeigen, und gibt gleichzeitig an eine Wellenformanzeige 36 den
Befehl aus, die Wellenform der Pulswelle anzuzeigen, die von
dem Signal SM repräsentiert wird. Da ein oberer Spitzenwert
der Pulswelle einem maximalen Blutdruck entspricht und ein
unterer Spitzenwert der Pulswelle einem Minimumblutdruck
entspricht, wird der aktuelle Blutdruck, der von der Blutdruckan
zeige 36 angezeigt wird, entsprechend einer vorbestimmten
Beziehung zwischen der Pulswelle und dem Blutdruck und auf der
Grundlage der aktuellen oberen und unteren Spitzenwerte der
Pulswelle ermittelt, die von dem Signal SM dargestellt wird.
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Außerdem stellt die Wellenform der Pulswelle, die von der
Wellenformanzeige 36 angezeigt wird, eine Änderung im
Pulsdruck der Arterie 12 dar und liefert somit wichtige klinische
bzw. medizinische Informationen. Es kann eine der Anzeigen,
d.h. entweder die Blutdruckanzeige 34 oder die
Wellenformanzeige 36, weggelassen werden.
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Im folgenden wird nun der Betrieb der vorliegenden
Pulswellenerfassungsvorrichtung beschrieben. Zuanfangs wird der
Pulswellenerfasssungsfühler 14 an der Körperoberfläche 10 dadurch
angebracht, daß die Haftfläche 24, die an dem Gehäuse 18
angebracht ist, um die Körperfläche 10 herum anliegend direkt
oberhalb der Arterie 12 aufgeklebt wird, so daß sich der
Pulswellensensor 22 direkt oberhalb der Arterie 12 befindet.
Danach wird der fluidundurchlässige Raum 17 von der elektrisch
betätigten Pumpe 28 mit dem unter Druck gesetzten Fluid
versorgt, und die Membran 20 und der Sensor 22 werden über die
Körperoberfläche 10 gegen die Arterie 12 gedrückt. Dadurch
wird die Pulswelle der Arterie 12 von dem Pulswellensensor 22
erfaßt, der das Pulswellensignal SM an den Mikrocomputer 32
liefert. Wenn die Größe des Signals SM eine optimale Höhe
erreicht hat, z.B. wenn die Größe auf ein maximales Niveau
gesteigert worden oder gesättigt ist, dann gibt der
Mikrocomputer 32 (CPU) an das Druckregelventil 30 den Befehl aus, das
Druckniveau in dem fluidundurchlässigen Raum 17 des Gehäuses
18 aufrechtzuerhalten. Entspechend dem Pulswellensignal SM mit
der optimalen Größe bestimmt der Mikrocomputer 32 den
Blutdruck des Patienten und gibt an die Einrichtungen 34, 36 den
Befehl aus, jeweils den so ermittelten Blutdruck bzw. die so
ermittelte Wellenform anzuzeigen. Der
Pulswellenerfassungsfühler 14 (Gehäuse 18) wird auf der Körperoberfläche 10 durch die
Haftfläche 24 aufgeklebt, wobei die Adhäsionskraft größer als
eine maximale Druckkraft der Membran 20 ist.
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Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, kann der
Pulswellensensor 22 bei der vorliegenden
Pulswellenerfassungsvorrichtung leicht auf der Körperoberfläche l0 oberhalb der
Arterie 12 angebracht werden, indem einfach die Haftfläche 24 an
der Körperoberfläche 10 herum direkt oberhalb der Arterie 12
angeklebt wird, so daß die Haftfläche 24 in einen
enganliegenden Kontakt mit der Körperoberfläche gebracht wird. Somit ist
die vorliegende Pulswellenerfassungsvorrichtung leichter zu
handhaben als die herkömmliche Vorrichtung, deren
Pulswellensensor so ausgelegt ist, daß er auf der Körperoberfläche
angebracht werden kann, indem ein Band oder ein ähnliches
Befestigungsmittel um ein Körperelement eines Patienten herum
gewickelt und dann befestigt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist zwar anhand ihres bevorzugten
Ausführungsbeispiels beschrieben worden, aber es ist
selbstverständlich, daß die Erfindung auch von verschiedenen
Abänderungen verkörpert wird. Es liegen einige abgeänderte
Pulswellenerfassungsfühler vor. Die gleichen Bezugszeichen, die in den
Figuren 1 und 2 verwendet worden sind, werden dazu verwendet,
entsprechende Elemente in den Figuren 3 bis 7 zu kennzeichnen,
und eine Wiederholung der Beschreibung dieser Elemente wird
weggelassen.
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Während in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der
Pulswellensensor 22 direkt gegen die Körperoberfläche 10
gedrückt werden kann, ist es wie in Fig 3 gezeigt ist, möglich,
den Sensor 22 an der Wand des Gehäuses 18 zu befestigen, wobei
diese Wand die flache Höhlung 16 begrenzt und mit einer
Membran 38 einen fluidundurchlässigen Raum 17 in dem Gehäuse 18
bildet. In dieser abgeänderten Form erfaßt der Sensor 22 eine
Druckänderung, die in dem Raum 17 durch ein
Schwingungsdruckwelle
erzeugt worden ist, die von der Arterie 12 durch die
Membran 38 und das Fluid in dem Raum 17 übertragen worden ist.
Die erfaßte Druckänderung stellt eine Pulswelle der Arterie 12
dar. Die Membran 38 dient als das Druckmittel der
Pulswellenerfassungsvorrichtung.
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Ein anderer abgeänderter Pulserfassungsfühler ist in der Fig.
4 gezeigt. In der Figur befindet sich ein Pulswellensensor 40,
der als das Pulswellenerfassungsmittel dient, außerhalb eines
Gehäuses 42. Eine Membran 44, die als das Druckmittel dient,
ist an dem Gehäuse 42 befestigt, um einen fluidundurchlässigen
Raum 17 zu bilden, der mit dem Pulswellensensor 40 über eine
Rohrleitung 46 in Verbindung steht. Der Sensor 40 erfaßt eine
Druckänderung (Druckoszillation) in dem fluidundurchlässigen
Raum 17 in dem Gehäuse 18. Die erfaßte Druckänderung stellt
die Pulswelle der Arterie 12 dar. In dieser abgewandelten Form
ist es empfehlenswert, daß das unter Druck gesetzte Fluid, das
zum Aufblasen der Membran 44 verwendet wird, ein nicht
kompressibles Fluid ist.
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Wieder ein anderer abgeänderter Pulserfassungsfühler ist in
Fig. 5 dargestellt. In einem Gehäuse 48 des Fühlers ist ein
aus einer dünnen Kunstharzfolie gebildeter Beutel 50 derart
untergebracht, daß der Beutel 50 an seiner Öffnung mit der
Leitung 26 verbunden ist, von der ihm ein unter Druck
gesetztes Fluid zugeleitet wird. Das Gehäuse 48 weist eine Höhlung
52 auf, in der der Beutel 50 durch den daran angelegten
Fluiddruck aufgeblasen wird. Dadurch, daß der Beutel 50 in der
Höhlung 52 aufgeblasenen wird, wird der an der Wand des
Gehäuses 48 angebrachte Pulswellensensor 22 in engen Kontakt mit
dem aufgeblasenen Beutel 50 gebracht. Somit erfaßt der Sensor
22 eine Druckänderung, die in dem Beutel 50 durch
Schwingungsdruckwellen erzeugt wird, die von der Arterie 12 durch die
dünne Folie des Beutels 50 und das Fluid in dem Beutel 50
übertragen werden. Die erfaßte Druckänderung stellt die
Pulswelle der Arterie 12 dar. Bei der vorliegenden abgewandelten
Form dient der Beutel 50 als das Druckmittel. Vorzugsweise
weist der Beutel 50 eine hohe Flexibilität und eine niedrige
Elastizität auf.
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Obwohl bei dem in den Fig. 1, 3 und 4 veranschaulichten
Pulswellenerfassungsfühler die Haftfläche 24 jeweils an der
Membran 20, 38 bzw. 40 angebracht ist, ist es auch möglich, die
Haftfläche 24 an dem Gehäuse 18, 42 anzubringen, wie dies in
den Figuren 6 und 7 gezeigt ist. In diesem Fall weist aber ein
Abschnitt des Gehäuses 18, 42 an der Stelle, an der die
Rohrleitung 26, 46 eingeführt ist, keine Haftfläche 24 auf. Bei
der in Fig. 6 gezeigten Anordnung weist ein Abschnitt des
Gehäuses 18, 42 an der Stelle, an der das Rohr 26, 46
eingeführt wird, keinen umgelegten Abschnitt 18a, 42a auf.
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Die vorliegende Erfindung ist zwar anhand genauer Einzelheiten
des bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden, aber
es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch durch andere
Abänderungen, Verbesserungen und Modifikationen verkörpert
werden kann, die dem Fachmann einfallen, ohne daß vom Geist
und dem Rahmen der Erfindung, wie sie in den folgenden
Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.