Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für wenigstens ein Medium, mit einer Pumpeinrichtung, die für einen Mediumaustrag mit einem Mediumspei¬ cher in Wirkverbindung steht, sowie mit einer dem Mediumspeicher und/oder der Pumpeinrichtung zugeordneten Belüftungsvorrichtung, die einen Belüf¬ tungskanal aufweist, dem eine Filtermembran zugeordnet ist.

Aus der EP 1 295 644 A1 ist eine Dosiervorrichtung mit einer Belüftungsvorrich¬ tung bekannt. Die Dosiervorrichtung dient zum Austragen eines Mediums aus einem Mediumspeicher mittels einer Pumpeinrichtung in mehreren, zeitlich voneinander getrennten oder direkt aufeinanderfolgenden Austraghüben. Dazu steht die Pumpeinrichtung mit dem Mediumspeicher in einer kommunizierenden Wirkverbindung, die es erlaubt, Medium aus dem Mediumspeicher in eine Um¬ gebung der Dosiervorrichtung auszutragen. Die Belüftungsvorrichtung gemäß der EP 1 295 644 A1 weist einen Belüftungskanal auf, dem eine Filtereinrich¬ tung als Sperre für kontaminierende Bestandteile der Außenluft gegenüber dem im Mediumspeicher eingeschlossenen Medium zugeordnet ist. Eine derartige Filtereinrichtung soll einen Verzicht auf eine Konservierung des Mediums er¬ möglichen, da die bei einem Druckausgleich zwischen Umgebung und Medium¬ speicher in den Mediumspeicher eintretende Luft durch die Filtereinrichtung frei von kontaminierenden Bestandteilen gehalten werden soll. Dies ist insbesonde¬ re bei medizinischen Substanzen von besonderer Bedeutung. Durch die Filter¬ einrichtung ist ein ständiger Austausch von Gasmolekülen zwischen dem im Mediumbehälter eingeschlossenen Medium und der Umgebung möglich, so dass der gewünschte Druckausgleich stattfinden kann, während ein Austreten des Mediums in die Belüftungsvorrichtung und ein Eindringen von kontaminie¬ renden Substanzen in den Mediumspeicher durch die Filtereinrichtung verhin¬ dert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Dosiervorrich¬ tung zu schaffen, die eine verbesserte Langzeitstabilität des eingeschlossenen Mediums und eine hohe Dosiergenauigkeit hinsichtlich der Wirkstoffkonzentra¬ tion des auszutragenden Mediums gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Filtermembran für eine reduzierte Diffusionsrate ausgebildet ist. Damit liegt ein gegenüber bekannten Dosiervorrichtungen reduzierter Aus¬ tausch von Gasmolekülen zwischen dem im Mediumspeicher eingeschlossenen Volumen und der Umgebung vor. Die Diffusionsrate bestimmt sich anhand des Volumenstroms von Gasmolekülen, der innerhalb eines Zeitabschnitts bei ei¬ nem gegebenen Druckverhältnis zwischen dem Innendruck im Mediumspeicher und dem Aussendruck in der Umgebung durch die Filtermembran hindurchtritt. Eine geringe Diffusionsrate drückt aus, dass bei einer hohen Druckdifferenz zwischen dem Innendruck im Mediumspeicher und dem in der Umgebung herr¬ schenden Aussendruck nur ein geringer Volumenstrom an Gasmolekülen durch die Filtermembran hindurchtritt. Bei einer Filtermembran, die eine reduzierte Diffusionsrate aufweist, können verdunstete Mediumbestandteile weniger leicht aus dem Mediumbehälter austreten und bei einem Unterdruck im Mediumspei¬ cher können Luftmoleküle aus der Umgebung weniger leicht in den Medium¬ speicher eintreten. Eine Verbesserung der Langzeitstabilität des im Mediumbe¬ hälter eingeschlossenen Mediums wird einerseits durch einen geringeren Ver¬ lust an leicht lösbaren Mediumbestandteilen erreicht, die ansonsten als leicht flüchtige Bestandteile aus dem Mediumspeicher entweichen könnten. Die ver¬ dunsteten, leicht lösbaren Mediumbestandteile werden wegen der reduzierten Diffusionsrate der Filtermembran über einen längeren Zeitraum und auch bei einer höheren Druckdifferenz zwischen Innendruck und Aussendruck im Medi¬ umspeicher zurückgehalten. Dadurch kann eine Konzentrationsänderung des Mediums im wesentlichen verhindert oder zumindest reduziert werden. Ande¬ rerseits wird durch die reduzierte Diffusionsrate ein zeitverzögertes Einströmen von Luft aus der Umgebung bei einem Unterdruck im Mediumspeicher bewirkt. Damit wird erreicht, dass beispielsweise nach einem Austrag Vorgang, durch

den ein Unterdruck im Mediumspeicher auftritt, zunächst im Medium gelöste Gasbestandteile in die Gasphase übergehen und somit einen Abbau des Un¬ terdrucks bewirken, bevor Luft aus der Umgebung nachströmt. Daher kann eine Filtermembran mit reduzierter Diffusionsrate über einen langen Zeitraum eine Veränderung der Konzentration des Mediums verhindern oder zumindest im wesentlichen unterbinden. Dieser Einfluss der Filtermembran auf das einge¬ schlossene Medium ist ein wesentliches Kriterium bei einer Beurteilung der Tauglichkeit einer Dosiervorrichtung für die Bevorratung und den Austrag medi¬ zinischer Substanzen. Durch eine Konzentrationsänderung besteht die Gefahr, dass das von der Dosiervorrichtung auszutragende Medium bei gleichbleiben¬ dem Austragvolumen eine zunehmende Wirkstoffmenge enthält, wodurch ggf. Anforderungen an eine Dosiergenauigkeit für den Wirkstoff nicht mehr erfüllt werden können, selbst wenn das ausgetragene Mediumvolumen exakt gleich bleibt. Um ein derartiges Verhalten der Dosiervorrichtung und des darin aufge¬ nommenen Mediums zu ermitteln, werden insbesondere bei Medien, die als medizinische Wirkstoffe eingesetzt werden und bei denen eine präzise Dosie¬ rung notwendig ist, Stabilitätstests in Verbindung mit der jeweils vorgesehenen Dosiervorrichtung durchgeführt. Dabei wird die Veränderung der Konzentration des Mediums (Dose Content Uniformity) über einen längeren Zeitraum und un¬ ter wechselnden klimatischen Außenbedingungen betrachtet und anhand vor¬ gegebener Grenzwerte beurteilt. Bei einem einfachen Stabilitätstest wird unter¬ sucht, inwieweit über einen längeren Zeitraum eine Gewichtsabnahme der Do¬ siervorrichtung stattfindet. Damit kann ausgehend von der ursprünglichen Wirk¬ stoffkonzentration auf eine veränderte Wirkstoffkonzentration im Medium ge¬ schlossen werden. Durch die reduzierte Diffusionsrate wird sichergestellt, dass einerseits der für einen korrekten Mediumaustrag erforderliche Druckausgleich stattfinden kann und andererseits die Langzeitstabilität des eingeschlossenen Mediums gewährleistet ist. Die ordnungsgemäße Lösung eignet sich insbeson¬ dere für die Dosierung pharmatischer Erzeugnisse. Als Medien kommen flüssi¬ ge und feste Stoffe sowie Gemische davon in Frage, die insbesondere als Me¬ dikamente verabreicht werden können. In Abhängigkeit von dem auszutragen¬ den Medium werden geringe bis hohe Anforderungen an die Dosierung der von

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der Pumpeinrichtung auszutragenden Mediummenge und der darin enthaltenen Konzentration an ggf. medizinisch wirksamen Inhaltsstoffen gestellt. Die Pump¬ einrichtung kann beispielsweise für einen vernebelten Mediumaustrag oder für einzelne Strahlen des Mediums ausgebildet sein. Die an der Dosiervorrichtung vorgesehene Belüftungsvorrichtung dient zum Druckausgleich zwischen einem Innendruck eines in dem Mediumspeicher eingeschlossenen Volumens und einem Aussendruck, der in der Umgebung des Mediumspeichers herrscht. Eine Druckdifferenz kann sich durch den Austrag von Medium aus dem Mediumspei¬ cher oder auch durch thermisch bedingte Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungs¬ vorgänge des bzw. der im Mediumspeicher eingeschlossenen Mediums / Me¬ dien ergeben. Druckdifferenzen sind jedoch bei derartigen Dosiervorrichtungen in der Regel unerwünscht, da sie einen negativen Einfluss auf die Dosiergenau¬ igkeit des auszutragenden Mediums haben können. Daher wird mittels der Be¬ lüftungsvorrichtung ein Druckausgleich zwischen dem Innendmck und dem Aussendruck ermöglicht, wobei Gas aus der Umgebung in den Mediumspeicher einströmen kann bzw. gasförmige oder ggf. auch flüssige oder feststoffartige Bestandteile des Mediums aus dem Mediumspeicher austreten können. Da¬ durch wird der Druckausgleich und somit die gewünschte hohe Dosiergenauig¬ keit der Dosiervorrichtung hinsichtlich des auszutragenden Mediumvolumens gewährleistet.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtermembran einen gegenüber be¬ kannten Filtermembranen reduzierten Wirkquerschnitt auf. Der Wirkquerschnitt ist das Produkt der Anzahl der in der Filtermembran vorgesehenen Poren und des mittleren freien Querschnitts dieser Poren. Filtermembranen werden insbe¬ sondere als verstreckte oder perforierte Kunststofffolien oder als Sintermateria¬ lien, aber auch als Metallfolien ausgeführt und können abhängig vom gewählten Herstellungsverfahren hinsichtlich der Anzahl der Poren und der freien Quer¬ schnitte der Poren in einem breiten Spektrum gefertigt werden. Die in der Kunststofffolie bzw. im Sintermaterial ausgebildeten Poren oder Kanälen wei¬ sen jeweils einen freien Querschnitt auf, der anhand der maximalen Molekül¬ größe, die durch den Kanal hindurchtreten kann, bestimmt werden kann. Der

Wirkquerschnitt steht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Diffusionsrate der Filtermembran. Eine große Anzahl von Kanälen oder Poren und ein großer freier Querschnitt der einzelnen Kanäle oder Poren resultiert in einem großen Wirkquerschnitt und ermöglicht eine hohe Diffusionsrate, d.h. bereits bei einer geringen Druckdifferenz kann eine große Anzahl von Molekülen durch die Fil¬ termembran hindurchtreten. Erfindungsgemäß ist der Wirkquerschnitt gegen¬ über bekannten Filtermembranen reduziert, d.h. das Produkt aus der Anzahl der Poren und dem mittleren freien Querschnitt der Poren ist geringer als bei herkömmlichen Membranen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der reduzierte Wirkquerschnitt der Filtermembran durch eine gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierte Wirkfläche verwirklicht. Damit wird in besonders vorteilhafter Weise eine Redu¬ zierung des Wirkquerschnitts erreicht. Die Wirkfläche der Filtermembran ist der¬ jenige mit Poren durchsetzte Oberflächenbereich der Membran, der für ein Hin¬ durchtreten von Gasmolekülen zur Verfügung steht. Auf der Wirkfläche sind die Poren angeordnet, die den Wirkquerschnitt der Filtermembran bestimmen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wirkfläche der Filtermembran von einer Strömungsleitgeometrie begrenzt, die zumindest abschnittsweise ko¬ nisch ausgebildet ist. Dadurch kann in besonders einfacher Weise bei einer ge¬ gebenen Filtermembran, die beispielsweise über ihre gesamte Oberfläche eine im wesentlichen konstante Anzahl von Poren pro Oberflächenabschnitt auf¬ weist, Einfluss auf die Wirkfläche und damit auf den Wirkquerschnitt genommen werden. Die Strömungsleitgeometrie verschließt einerseits die überzähligen Poren, die nicht für ein Hindurchtreten von Gasmolekülen zur Verfügung stehen sollen und dient andererseits zur Bündelung des durch die Filtermembran hin¬ durchtretenden Gasstroms auf den vorgebbaren Bereich der Filtermembran. Zudem kann die Strömungsleitgeometrie dazu eingesetzt werden, die Filter¬ membran mechanisch, insbesondere formschlüssig zu fassen und zu stabilisie¬ ren. Die Strömungsleitgeometrie kann durch eine zumindest abschnittsweise konische Gestaltung ein besonders vorteilhaftes Zu- und/oder Abströmen der

Gasmoleküle an die Filtermembran bewirken, da eine im wesentlichen verwir- belungsfreie Führung des Gasstroms durch die konische Kontur erreicht wer¬ den kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wirkfläche der Filtermembran kleiner als 1 ,4 mm ² , bevorzugt kleiner als 0,6 mm ² , besonders bevorzugt kleiner als 0,2 mm ² . Damit wird eine Reduktion der Wirkfläche und der damit einherge¬ henden Diffusionsrate gegenüber einer bekannten Filtermembran um wenigs¬ tens ca. 15 %, vorzugsweise um ca. 60 % besonders bevorzugt um ca. 85 % erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für den reduzierten Wirkquerschnitt ein mittlerer freier Querschnitt von Poren in der Filtermembran kleiner als bei bekannten Filtermembranen ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass die Größe der Gasmoleküle, die durch die Filtermembran hindurchtreten können, reduziert wird. Ein Entweichen von verdampften Mediumbestandteilen aus dem Medium¬ speicher wird dadurch erschwert, ebenso wird die Diffusionsrate reduziert, weil nicht alle in der Umgebungsluft enthaltenen Gasmoleküle durch die Filtermemb¬ ran hindurchtreten können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für einen reduzierten Wirkquer¬ schnitt eine gegenüber bekannten Filtermembranen reduzierte Porenanzahl vorgesehen. Dadurch wird in einfacher Weise das Produkt aus freiem Poren¬ querschnitt und der Anzahl von Poren reduziert und somit die gewünschte Re¬ duktion der Diffusionsrate erreicht. Eine Reduktion der Porenzahl wird in Ab¬ hängigkeit vom Herstellungsverfahren der Filtermembran insbesondere durch das Einbringen einer geringen Anzahl von Poren mittels eines materialabtra¬ genden Verfahrens für eine Kunststofffolie oder durch die Auswahl einer größe¬ ren Partikelgröße in Verbindung mit einem Sinterprozess bei höherem Druck und/oder höherer Temperatur für ein Sintermaterial erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtermembran eine mittlere Porenzahl kleiner 1 Million Poren pro mm ² , bevorzugt kleiner 600.000 Poren pro mm ² , besonders bevorzugt kleiner 300.000 Poren pro mm ² auf. Ein einfacher Einfluss auf die Anzahl der Poren kann beispielsweise bei einem materialabtra¬ genden Verfahren genommen werden, bei dem die Poren mittels einer hoch¬ energetischen elektromagnetischen Strahlung in eine Kunststofffolie einge¬ bracht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtermembran an einer im Belüf¬ tungskanal angeordneten, insbesondere zwischen Mediumbehälter und Pump¬ einrichtung vorgesehenen Dichteinrichtung vorgesehen. Damit kann die Filter¬ membran in einfacher Weise in die Belüftungsvorrichtung integriert werden und benötigt keinen separaten Träger für eine Stabilisierung und/oder Positionie¬ rung. Für eine dichte Verbindung zwischen dem Mediumspeicher und der Pumpeinrichtung ist bei bekannten Dosiervorrichtungen eine Dichteinrichtung vorgesehen, die beispielsweise als ringförmige Flachdichtung ausgeführt sein kann. Die Filtermembran kann auf dieser Flachdichtung insbesondere ab¬ schnittweise oder vollständig auf zumindest eine der dem Mediumspeicher oder der Pumpeinrichtung zugewandte Stirnseite aufgebracht, insbesondere aufla¬ miniert sein. Damit ist eine vorteilhafte separate Herstellung der Dichteinrich¬ tung mit aufgebrachter Filtermembran möglich. Die Montage der Dichteinrich¬ tung kann in der gleichen Weise wie bei bekannten Dosiervorrichtungen erfol¬ gen und beinhaltet ohne weiteres gleichzeitig die Positionierung der Filter¬ membran.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtermembran für einen Ver¬ schluss einer in der Dichteinrichtung vorgesehenen, dem Belüftungskanal zu¬ geordneten Durchtrittsöffnung ausgebildet. Durch eine Durchtrittsöffnung in der Dichteinrichtung, die dem Belüftungskanal zugeordnet ist, wird ein Durchtritts¬ querschnitt exakt definiert, durch den Gasmoleküle aus dem Mediumspeicher in die Umgebung bzw. in umgekehrter Richtung in den Mediumspeicher strömen können. Dieser Durchtrittsquerschnitt wird durch die Filtermembran verschlos-

sen, so dass eine Diffusionsrate exakt vorgegeben werden kann, die sich an¬ hand des Durchtrittsquerschnitts und der damit zusammenhängenden Wirkflä¬ che der Filtermembran sowie durch den daraus resultierenden Wirkquerschnitt der Filtermembran ergibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtermembran im Bereich einer Belüftungsöffnung des Mediumspeichers und/oder der Pumpeinrichtung ange¬ bracht, insbesondere auflaminiert. Dadurch kann die Filtermembran bereits bei der Herstellung des Mediumspeichers aufgebracht werden und wird durch ei¬ nen Wandabschnitt des Mediumspeichers gestützt, wodurch sich eine beson¬ ders kompakte Gestaltung der Filtereinrichtung verwirklichen lässt. Die Filter¬ membran ist vorzugsweise endseitig eines Belüftungsweges an einer Stirn¬ oder Außenfläche eines Teilabschnittes des Mediumspeichers oder eines Teiles der Pumpeinrichtung aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt oder auflami¬ niert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinrichtung als diskrete Fil¬ terkartusche ausgebildet. Dadurch kann die Filterrichtung unabhängig von der Pumpeinrichtung bzw. dem Mediumspender hergestellt und ggf. geprüft wer¬ den. Zudem kann die Filtereinrichtung als Massenprodukt für eine Vielzahl un¬ terschiedlicher Dosiervorrichtungen vorgesehen werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch eine Dosiervor¬ richtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Belüftungskanal zumin¬ dest abschnittsweise als Kapillarkanal ausgeführt ist, der zumindest abschnitts¬ weise ein Verhältnis zwischen einem effektiven Kanaldurchmesser und einer Kapillarkanallänge aufweist, das weniger als 1/25 beträgt. Mit einer solchen Gestaltung weist der Belüftungskanal einen hohen Strömungswiderstand für Flüssigkeiten und Gase auf und vermindert damit ein unerwünschtes Abströ¬ men von Flüssigkeitsbestandteilen oder Gasen, insbesondere von verdunsteten Mediumbestandteilen, aus dem Mediumspeicher. Damit kann ohne oder mit der Filtereinrichtung eine vorteilhafte Langzeitstabilität des im Mediumspeicher auf-

genommenen Mediums gewährleistet werden. Bei einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung beträgt das Verhältnis zwischen dem effektiven Kanal¬ durchmesser und der Kapillarkanallänge weniger als 1/50, bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weniger als 1/100. Bei einem Verhältnis des ef¬ fektiven Kanaldurchmessers bezogen auf die Kapillarkanallänge von 1/140 kann eine Verdunstungsrate, die bei Normaldruck von 1013 hPa, einer Tempe¬ ratur von 40 Grad Celsius und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 25 Prozent ermittelt wird, ungefähr um einen Faktor 10 von ca. 0,05 g/Woche auf 0,005 g/Woche reduziert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapillarkanal wendeiförmig ausgebildet ist. Damit kann eine besonders kompakte Gestaltung des Kapillarkanals verwirklicht werden. Der Kapillarkanal kann an einer Innen¬ fläche einer Bohrung in einem Bauteil und/oder an einer Außenfläche eines Bauteils vorgesehen sein. Die kompakte Gestaltung erlaubt eine Integration eines Kapillarkanals mit einem erfindungsgemäßen Verhältnis von effektivem Kanaldurchmesser und Kapillarkanallänge, ohne dass dadurch eine bauliche Vergrößerung der damit ausgestatteten Dosiereinrichtung notwendig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapillarkanal als umlaufende, wendeiförmige Nut zwischen einer Konusaußenfläche und ei¬ ner Abdeckung ausgeführt ist, die eine konusförmige, auf die Konusaußenflä¬ che angepasste Ausnehmung aufweist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Her¬ stellung des Kapillarkanals im Kunststoffspritzgussverfahren, da die konusför¬ mige Geometrie eine Einbringung der wendeiförmigen Nut des Kapillarkanals entgegen einer Entformungsrichtung des damit versehenen Bauteils aus einer Kunststoffspritzgussform erlaubt, so dass eine einfache Gestaltung der Kunst¬ stoffspritzgussform gewährleistet werden kann. Der Kapillarkanal kann in die Konusaußenfläche und/oder in die konusförmige Ausnehmung der Abdeckung eingebracht werden, die vorteilhafte Herstellungsweise trifft sowohl für die Ko¬ nusaußenfläche wie auch für die Ausnehmung in der Abdeckung zu.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapillarkanal zwischen einer Außenfläche einer Zylinderanordnung und einer Innenfläche einer Aufsteckhülse ausgebildet ist, wobei an der Außenfläche der Zylinderan¬ ordnung und/oder an der Aufsteckhülse mehrere Stege vorgesehen sind, die im Wesentlichen in Richtung einer Mittellängsachse der Dosiervorrichtung ausge¬ richtet sind und die eine definierte Beabstandung der Aufsteckhülse gewährleis¬ ten. Durch die Stege, die insbesondere jeweils um 120 Grad versetzt an der Zylinderanordnung und/oder an der Aufsteckhülse vorgesehen sein können, kann eine Übermaß- oder Presspassung zwischen der Zylinderanordnung und der Aufsteckhülse verwirklicht werden. Dadurch wird ein sicheres Aufpressen der Aufsteckhülse auf die Zylinderanordnung ermöglicht, ohne zu einer uner¬ wünschten Verengung oder Deformation der in der Zylinderanordnung vorge¬ sehenen Zylinderbohrung zu führen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapillarkanal abschnittsweise in zumindest einem der Stege als Nut eingebracht ist. Damit kommt dem Steg eine Doppelfunktion als Abstandshalter und als Kapillarkanal zu. Die in dem Steg eingebrachte Nut wird durch das gegenüberliegend ange¬ ordnete Bauteil, also bei einem der Zylinderanordnung zugeordneten Steg durch die Aufsteckhülse oder bei einem in der Aufsteckhülse vorgesehenen Steg durch die Zylinderanordnung verschlossen und bildet somit den ge¬ wünschten Kapillarkanal aus. Bei einer Ausrichtung des Steges in Richtung der Mittellängsachse der Dosiervorrichtung kann eine einfache Herstellung der Zy¬ linderanordnung und der Aufsteckhülse im Kunststoffspritzgussverfahren ver¬ wirklicht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapillarkanal aus zumindest einem Ringabschnitt und zumindest einem Kanalabschnitt, der zumindest im Wesentlichen längs der Mittellängsachse der Dosiervorrichtung ausgerichtet ist, gebildet ist. Durch den Ringabschnitt, der umlaufend um die Mittellängsachse angeordnet sein kann, wird der parallel zur Mittellängsachse angeordnete Kanalabschnitt mit dem Mediumspeicher verbunden. Der Ringab-

schnitt ist Teil des Kapillarkanals und kann wie der Kanalabschnitt zwischen der Zylinderanordnung und der Aufsteckhülse ausgebildet werden. Der Ringab¬ schnitt kann insbesondere durch zwei voneinander beabstandete Vorsprünge zwischen der Zylinderanordnung und der Aufsteckhülse verwirklicht werden, wodurch eine einfache Herstellung dieser Bauteile im Kunststoffspritzgussver¬ fahren ermöglicht wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprü¬ chen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei¬ spiele, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 in ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einer in der Be¬ lüftungsvorrichtung vorgesehenen Filterkartusche,

Fig. 2 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung der Filterkar¬ tusche gemäß der Fig. 1,

Fig. 3 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer zweiten Ausführungsform einer Filterkartusche,

Fig. 4 in ebener Schnittdarstellung eine Ausschnittvergrößerung einer dritten Ausführungsform einer Filterkartusche, und

Fig. 5 in ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einer Flachdich¬ tung mit integrierter Filtereinrichtung

Fig. 6 in ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einem Belüf¬ tungskanal, dem eine Filtereinrichtung und ein daran angekoppelter Kapillarkanal zugeordnet ist,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 6 bei abge¬ nommener Kolbenanordnung,

Fig. 8 eine Schnittansicht der Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 6,

Fig. 9 in ebener Schnittdarstellung eine Dosiervorrichtung mit einem Belüf¬ tungskanal, dem eine Filtereinrichtung und ein daran angekoppelter wendeiförmig ausgebildeter Kapillarkanal zugeordnet ist.

Die Dosiervorrichtung 1 gemäß der Fig. 1 zeigt im wesentlichen eine Pumpein¬ richtung 2, die für eine Montage auf einen nicht dargestellten Mediumspeicher vorgesehen ist. Die Pumpeinrichtung 2 weist eine schematisch dargestellte Kolbenanordnung 3 auf, die in einer ebenfalls schematisch dargestellten Zylin¬ deranordnung 4 aufgenommen ist und für eine Förderung eines im Medium¬ speicher aufgenommenen Mediums in eine Umgebung der Dosiervorrichtung 1 vorgesehen ist. Die Zylinderanordnung 4 ist in einem im wesentlichen konisch geformten Applikator 5 aufgenommen, an dessen verjüngtem Ende eine Aus¬ tragöffnung 6 vorgesehen ist, durch die das von der Pumpeinrichtung 2 unter Druck gesetzte Medium in fein vernebelter Form in die Umgebung ausgetragen werden kann. Zur Einleitung einer für den Austragvorgang notwendigen Rela¬ tivbewegung zwischen der Kolbenanordnung 3 und der Zylinderanordnung 4 ist eine Handhabe 7 vorgesehen, die mit Fingerauflagen 8 versehen ist. Damit kann ein Benutzer die Dosiervorrichtung 1 durch Zusammenpressen zwischen Daumen und Zeige- bzw. Mittelfinger betätigen, wobei der Daumen auf einen Boden des nicht dargestellten Mediumspeichers aufgelegt wird. Zur Rückstel¬ lung der Kolbenanordnung 3 in die gemäß Fig. 1 dargestellte Ausgangsposition ist eine Rückstellfeder 9 vorgesehen, die bei einer Betätigung der Dosiervorrich¬ tung 1 eine Rückstellkraft aufbringt. Der Applikator 5 ist mit einer Schutzabde¬ ckung 10 versehen, die für den Austragvorgang abgenommen wird.

An einem der Austragöffnung 6 abgewandten Ende der Pumpeinrichtung 2 ist eine Schnittstelle 11 für die Anbringung des Mediumspeichers vorgesehen. Die Schnittstelle 11 weist eine im wesentlichen zylindrisch geformte Außenhülle 12 auf, die die Kolbenanordnung 3 aufnimmt und in relativbeweglicher, form-

schlüssiger Wirkverbindung mit dem Applikator 5 steht. Die Außenhülle 12 ist mit einem Innengewinde 13 versehen, das zur formschlüssigen Aufnahme ei¬ nes am Mediumspeicher vorgesehenen Außengewindes vorgesehen ist. An einer umlaufenden Stirnfläche 14 der Kolbenanordnung 3 liegt eine im wesentli¬ chen kreisringförmig gestaltete Flachdichtung 15 auf, die aus einem elastischen Material hergestellt ist und für eine Abdichtung eines am Mediumspeicher vor¬ gesehenen Flaschenhalses gegenüber der Pumpeinrichtung 2 vorgesehen ist. Die Flachdichtung 15 weist einen Belüftungsdurchbruch 16 auf, der für eine kommunizierende Verbindung des vom Mediumspeicher umschlossenen Volu¬ mens mit der Umgebung vorgesehen ist. Auf einer der Schnittstelle 11 zuge¬ wandten Seite weist die Flachdichtung 15 eine Dichtfläche 17 auf, die für eine Dichtwirkung gegenüber dem Mediumspeicher vorgesehen ist. Oberhalb des Belüftungsdurchbruchs 16 ist in der Kolbenanordnung 3 eine Aussparung für eine formschlüssige Aufnahme einer Filterkartusche 18 vorgesehen, die mit einer in der Fig. 2 näher dargestellten Filtermembran 20 ausgestattet ist. Die Filterkartusche 18 steht mit einem Hohlraum 19 in kommunizierender Verbin¬ dung, der seinerseits über nicht näher dargestellte Spalte in der Dosiervorrich¬ tung 1 mit der Umgebung in Verbindung steht. Dadurch wird ein Zu- oder Ab¬ strömen von Gasmolekülen aus bzw. in den Mediumspeicher ermöglicht. Somit bilden der Belüftungsdurchbruch 16, die Filterkartusche 18 und der Hohlraum 19 die Belüftungsvorrichtung der Dosiervorrichtung 1. Ein aus dem Medium¬ speicher austretender Gasstrom, beispielsweise aus verdunsteten Mediumbe¬ standteilen, muss zwangsläufig die Belüftungsvorrichtung durchströmen, um in die Umgebung auszutreten. Gleiches gilt für den umgekehrten Fall, dass Gas aus der Umgebung in den Mediumspeicher eingesaugt wird, auch hier ist voll¬ ständig die Belüftungsvorrichtung zu durchströmen.

Bei den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausschnittvergrößerungen werden die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig.1 für funktionsgleiche Komponenten verwendet.

Die in Fig. 2 näher dargestellte Filterkartusche 18 weist eine Filtermembran 20 auf, die als Keimsperre ausgebildet ist und die in einer Durchtrittsbohrung 21 der Filterkartusche 18 aufgenommen ist. Dabei ist eine Längsachse 22 der Durchtrittsbohrung 21 parallel zu einer Längsachse der Dosiervorrichtung 1 ausgerichtet. Die Filtermembran 20 soll ein Eintreten von kontaminierenden Bestandteilen aus der Umgebung in den nicht dargestellten Mediumspeicher verhindern. Die Durchtrittsbohrung 21 weist einen Innendurchmesser 23 auf, der über die gesamte Länge der Filterkartusche 18 zumindest annähernd kon¬ stant ist. Die Filtermembran 20 ist in die als Kunststoffspritzgussteil ausgeführte Filterkartusche 18 formschlüssig eingespritzt und wird von der Durchtrittsboh¬ rung 21 begrenzt. Die Wirkfläche der Filtermembran 20 wird durch den Wirk¬ durchmesser 24 bestimmt, der kleiner als der Innendurchmesser 23 ausgeführt ist. Lediglich in der Wirkfläche der Filtermembran 20 sind Poren oder Kanäle 26 vorgesehen, die ein Durchtreten von Gasmolekülen erlauben, während außer¬ halb der Wirkfläche keine Poren oder Kanäle vorgesehen sind. Die in der Fil¬ termembran 20 vorgesehenen Kanäle 26 sind nur schematisch dargestellt, sie können in Abhängigkeit vom Fertigungsverfahren für die Filtermembran 20 auch einen gekrümmten Verlauf nehmen und über ihren Verlauf unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Die Erzeugung der Kanäle 26 kann vor oder nach dem Einspritzen in die Filterkartusche 18 erfolgen und insbesondere durch einen Beschuss der Filtermembran 20 mit einer hochenergetischen elektromagneti¬ schen Strahlung verwirklicht werden. Entscheidend für das Hindurchtreten von Gasmolekülen ist der minimale freie Querschnitt der Kanäle 26, da dieser die Größe der Gasmoleküle begrenzt, die durch die Kanäle hindurchtreten können. Die Diffusionskonstante der Filtermembran 20 wird zusätzlich durch die Dicke 25 der Filtermembran 20 bestimmt, wobei eine größere Dicke 25 zu einer Ver¬ ringerung der Diffusionskonstante führt, da das Hindurchtreten von Gasmolekü¬ len durch die vergrößerte Länge der Kanäle 26 als auch durch die größere Di¬ cke des Grundmaterials erschwert wird. Bei der dargestellten Filterkartusche 18 beträgt der Innendurchmesser 23 der Durchtrittsbohrung 21 ca. 1 ,4 mm, der Wirkdurchmesser 24 beträgt demgegenüber ca. 0,9 mm, so dass sich die Wirk¬ fläche zu ca. 0,65 mm ² ergibt.

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Bei einer Filterkartusche 18 gemäß der Fig. 2 kann eine aus dem Material PoIy- ethylenterephthalat (PET, PEPT) hergestellte Filtermembran 20 vorgesehen sein. Diese Filtermembran 20 weist eine Porengröße von 0,2/1000mm (0,2μm) bei einer Membrandicke von 36/1000mm (36μm) und eine aktive Filterfläche von weniger als 0,8mm ² auf. Damit stellt sich bei einer Ermittlung einer Ver¬ dunstungsrate, die bei Normaldruck von 1013 hPa, einer Temperatur von 40 Grad Celsius und einer Luftfeuchtigkeit von 25 Prozent vorgenommen wird, für die Filterkartusche 18 beim Einsatz in der in Fig. 1 dargestellten Dosiervorrich¬ tung 1 eine Verdunstungsrate von ungefähr 0,033 g/Woche ein. Das heißt, aus dem Mediumspeicher entweichen pro Woche ungefähr 0,033 Gramm Flüssig¬ keit. Dies stellt eine Reduktion der Verdunstungsrate gegenüber bekannten, mit konventionellen Filtern ausgerüsteten Dosiereinrichtungen von ca. 30 Prozent dar. Durch eine Variation der Porengröße, der Dichte der Poren auf der Ober¬ fläche der Filtermembran, der Dicke der Filtermembran und der aktiven Filter¬ fläche kann die Verdunstungsrate um zumindest 15%, bevorzugt um 30%, be¬ sonders bevorzugt um 50% reduziert werden.

Gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Filterkartusche ist die in Fig. 3 dargestell¬ te Filterkartusche 18 mit einer Filtermembran 20 ausgestattet, die über ihre ge¬ samte Oberfläche eine im wesentlichen konstante Anzahl von Kanälen 26 pro Flächeneinheit aufweist. Eine Reduktion der Diffusionsrate wird dadurch er¬ reicht, dass einseitig eine bis an die Filtermembran heranreichende, konische Strömungsleitgeometrie 27 vorgesehen ist, die zu einer Reduktion der Wirkflä¬ che führt. Die Wirkfläche wird demnach durch den Minimaldurchmesser 28 der Strömungsleitgeometrie 27 bestimmt und beträgt exemplarisch ca. 0,65 mm ² , während der Innendurchmesser 23 der Durchtrittsbohrung 21 ca. 1 ,4 mm be¬ trägt. Die Filtermembran 20 kann aus einem homogenen, gleichförmig mit Ka¬ nälen 26 durchsetzten Rohmaterial ausgeschnitten werden und in die Filterkar¬ tusche 18 im Kunststoffspritzgussverfahren eingebracht werden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Filterkartusche 18 ist in Abwandlung der aus Fig. 3 bekannten Filterkartusche beidseitig der Filtermembran 20 jeweils eine Strö¬ mungsleitgeometrie 27 vorgesehen. Die Wirkoberfläche wird durch den Mini¬ maldurchmesser 28 der Strömungsleitgeometrie 27 bestimmt, die Filtermemb¬ ran 20 ist wie bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 als homogene, gleichmäßig mit Kanälen 26 durchsetzte Membran ausgeführt. Durch die beid¬ seitig angeordneten Strömungsleitgeometrien 27 wird eine besonders vorteil¬ hafte Stabilisierung der Filtermembran 20 erreicht, zudem kann durch die koni¬ sche Ausgestaltung der Strömungsleitgeometrien 27 ein vorteilhaftes Strö¬ mungsverhalten des Gasstroms, der durch die Filtermembran hindurchtritt, be¬ wirkt werden. Hinsichtlich des Innendurchmessers 23 der Durchtrittsbohrung 21 und dem Minimaldurchmesser 28 gelten die gleichen Maße wie für die Filterkar¬ tusche der Fig. 3.

Bei einer Filterkartusche 18 gemäß der Fig. 3 oder 4 kann eine Filtermembran 20 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) vorgesehen sein. Eine derartige Filter¬ membran 20 weist eine Porengröße von 0,2/1000mm (0,2μm) auf und ist auf einer Trägerrnembran aus PET aufgebracht, so dass sich eine gesamte Mem¬ brandicke von ungefähr 0,2mm ergibt. Die Wirkoberfläche wird durch die Strö¬ mungsleitgeometrien 27 auf ungefähr 0,5mm ² begrenzt, so dass sich eine Ver¬ dunstungsrate, die bei Normaldruck von 1013 hPa, einer Temperatur von 40 Grad Celsius und einer Luftfeuchtigkeit von 25 Prozent ermittelt wird, von unge¬ fähr 0,033 g/Woche für die Filterkartusche 18 beim Einsatz in der in Fig. 1 dar¬ gestellten Dosiervorrichtung 1 einstellt. Dies stellt eine Reduktion der Verduns¬ tungsrate gegenüber bekannten, mit konventionellen Filtern ausgerüsteten Do¬ siereinrichtungen von ca. 30 Prozent dar.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Dosiervorrichtung der Fig. 1 entspricht, ist die Fil¬ termembran 20 in einer Vertiefung der Flachdichtung 15 vorgesehen und ver¬ schließt einen Belüftungsdurchbruch 16, der Teil der Belüftungsvorrichtung ist. Mit der Filtermembran 20 steht ein Belüftungskanal 29 in kommunizierender

Wirkverbindung, der ein Zu- und Abströmen von Gasmolekülen in den Hohl¬ raum 19 ermöglicht. Die Wirkfläche der Filtermembran 20 wird wie bei den Aus¬ führungsformen der Fig. 3 und 4 durch den Minimaldurchmesser des Belüf¬ tungsdurchbruchs 16 bestimmt, während die Filtermembran mit einer homoge¬ nen Anzahl von Kanälen pro Flächeneinheit durchsetzt ist.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Filtermemb¬ ran 20 auf einer Oberfläche der Flachdichtung 15 aufgebracht, insbesondere auflaminiert.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Filtermembran im Bereich der Belüf¬ tungsöffnung 29 der Kolben- bzw. Zylinderanordnung 3 ähnlich Fig. 5 oben oder unten auf eine entsprechende Fläche der Kolben- bzw. Zylinderanordnung 3 dicht aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt oder auflaminiert.

Bei den mit Kapillarkanälen versehenen Ausführungsformen der Dosiervorrich¬ tung gemäß den Fig. 6 bis 9 werden für funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie für die Dosiervorrichtungen gemäß den Fig. 1 bis 5 verwen¬ det.

Die in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellte Dosiervorrichtung 1 weist eine an der Zylinderanordnung 4 vorgesehene Filterkartusche 18 auf, die gemäß den Aus- führungsformen der Fig. 1 bis 5 gestaltet sein kann. An einer dem Mediumspei¬ cher abgewandten Ende der Filterkartusche 18 mündet die Durchtrittsbohrung 21 in eine Verteilerbohrung 30, die über eine Austrittsöffnung 38 kommunizie¬ rend mit einem umlaufenden, als Ringkanal 31 ausgeführten Ringabschnitt ver¬ bunden ist, wie in der Fig. 6a näher dargestellt wird. Der Ringkanal 31 , der zwi¬ schen der Zylinderanordnung 4 und einer darauf aufgepressten Aufsteckhülse 32 ausgebildet ist, mündet in einen in Richtung der Längsachse der Dosiervor¬ richtung 1 ausgerichteten Kanalabschnitt 33 des Kapillarkanals, wie in Fig. 6b näher dargestellt. Der Ringkanal 31 ist durch einen umlaufenden Stufenabsatz 34 an der Zylinderanordnung 4 und einen korrespondierend ausgeführten Ab-

satz 43 an der Aufsteckhülse 32 gebildet und ist bedingt durch seine Gestaltung als langer Kanal mit engem Querschnitt ein Teil des Kapillarkanals.

Wie in der Fig. 7 dargestellt, wird der Kanalabschnitt 33 durch eine Nut 37 in einem Stützsteg 35 und die dem Stützsteg 35 gegenüberliegende Aufsteckhül¬ se 32 gebildet. Eine weitere Funktion der Stützstege 35 liegt darin, eine kraft¬ schlüssige Aufnahme der Aufsteckhülse 32 an der Zylinderanordnung 4 zu er¬ möglichen, ohne dass die Zylinderbohrung in der Zylinderanordnung 4 durch die Aufsteckhülse 32 deformiert wird. Um eine definierte Geometrie des Kapil¬ larkanals zu gewährleisten, ist oberhalb der Mündung der Verteilerbohrung 30 ein umlaufender Bund 36 vorgesehen, der eine umlaufend abdichtende Auf¬ nahme der Aufsteckhülse 32 in einem dem Mediumspeicher zugewandten End¬ bereich sicherstellt, wie dies in der Fig. 8 näher dargestellt ist. In dem umlau¬ fenden Bund 36 ist lediglich die in der Fig. 8a dargestellte Nut 37 vorgesehen, die den Kanalabschnitt 33 bildet. Der Kapillarkanal hat bei der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform eine Länge von ungefähr 60mm und weist ei¬ nen effektiven Kapillarkanaldurchmesser von ca. 0,42mm auf, so dass sich ein Verhältnis von effektivem Kapillarkanaldurchmesser und Kapillarkanallänge von 1/140 ergibt. Mit einem derartigen Verhältnis kann eine Verdunstungsrate, die bei Normaldruck von 1013 hPa, einer Temperatur von 40 Grad Celsius und ei¬ ner Luftfeuchtigkeit von 25 Prozent ermittelt wird, von ungefähr 0,005 g/Woche verwirklicht werden.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 9 ist der Kapillarkanal als wendeiför¬ mige Nut zwischen einer Konusaußenfläche 39 und einer Abdeckung 40 ausge¬ führt. Die Abdeckung 40 weist eine konusförmige Ausnehmung auf und ist mit einem Ringbund 41 in eine Haltenut 42 eingepresst, wie dies in den Fig. 9a und 9b näher dargestellt ist. Die Durchdringung der Abdeckung 40 mit der Zylinder¬ anordnung 4 stellt dar, dass eine Übermaßpassung, auch als Presspassung bezeichnet, zwischen diesen Bauteilen vorgesehen ist, um einen sicheren Sitz der Abdeckung 40 und eine gute Abdichtwirkung des Kapillarkanals zu gewähr¬ leisten. Die Konusaußenfläche 39 ist Bestandteil der Zylinderanordnung 4 und

weist einen spiralförmigen und wendeiförmigen, umlaufenden Absatz auf, der in der Art einer kegelförmigen Schnecke ausgeführt ist. Durch eine derartige Ges¬ taltung der Konusaußenfläche 39 ist gewährleistet, dass die Zylinderanordnung 4 als Kunststoffspritzgussteil hergestellt werden kann, da durch die stirnseitige Orientierung der Oberflächen eine Entformung aus der Kunststoffspritzgussform ohne Schieber oder andere aufwendige Formbestandteile möglich ist. Wie in der Fig. 9a näher dargestellt, mündet die mit der Filterkartusche 18 kommuni¬ zierend verbundene Verteilerbohrung durch eine Austrittsöffnung 38 in den Ka¬ pillarkanal, der durch die Konusaußenfläche 39 und die Abdeckung 40 gebildet wird. Die Abdeckung 40 dient zudem als Abstützfläche für die Rückstellfeder 9.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Filtermembran in einer Vertiefung der Flachdichtung untergebracht, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist und ist mit einer Kapillare gemäß einer der Fig. 6 bis 9 gekoppelt, wodurch sich eine einfach aufgebaute und durch eine sehr geringe Verdunstungsrate ge¬ kennzeichnete Dosiervorrichtung verwirklichen lässt.