DE2441210A1

DE2441210A1 - Verfahren zur ueberwachung des betriebes einer anlage zur haemodialyse sowie vorrichtung zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE2441210A1
Application number: DE2441210A
Authority: DE
Inventors: Morris E Jones; Donald E Kettering
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1974-08-28
Publication date: 1975-03-06
Also published as: JPS5055198A; CH582518A5; CA1034206A; GB1480352A; FR2242112A1; DE2441210C2; FR2242112B1; IT1020302B; SU558621A3

Description

DR. MÜLLERBORE DIPL.-ING. OROENING

DIPL.-CIIEM. DR. DEUFEL · DIPL.-CIIEM. DR. SCHÖN

DIPL.-PHYS. HERTEL

PATENTANWÄLTE

S/S 89-16

SANDOZ A.G. CH-4002 Baeel/SCHWEIZ

Verfahren zur Überwachung dee Betriebes einer Anlage zur Hämodialyse sowie Vorrichtung zu seiner Durchführung

Die Erfindung betrifft eine extracorporeale Hämodialyseanlage, d.h. ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwa chen von Unregelmäßigkeiten dieser Anlage.

Gegenwärtig geht die Entwicklung bei Hämodialyseanlagen für Patienten mit akutem oder chronischem Nierenversagen in Richtung der Anwendung einer einzigen Abzapfkanüle, beispielsweise einer einzigen Hohlnadel, um Blut von dem" Patienten für die extracorporeale Dialyse abzuziehen und das behandelte Blut danach zu dem Patienten zurückzuleiten. Die Einkatheter-

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dialyse erfordert herkömmlicherweise, daß die äußere Lei-,tung für den Blutstrom in zwei Abschnitte verzweigt ist, wobei ein Zweig des zweigeteilten Systems als die arterielle oder Zuführungsleitung zu der Hämodialysevorrichtung bzw. dem Dialysator dient, während der andere Zweig des zweigeteilten Systems als venöse oder Rückführungsleitung zu dem Dialysator dient. Die Richtung des Blutstroms in den Leitungen wird in geeigneter Weise durch ein Ventil gesteuert, das beispielsweise ein Klemmensystem umfaßt, um die flexiblen Blutleitungen abwechselnd abzuklemmen. Die Druckwirkung auf das Blut wechselt in den Blutleitungen. Der Blutstrom wird durch eine Pumpe unterstützt, beispielsweise eine im Handel erhältliche Schlauchpumpe.

Der Stand der Technik kennt das bei der Einkatheterdialyse auftretende Problem, daß Druckänderungen in den Blutleitungen durch Verstopfungen oder kleine Lecks im gegenteiligen Sinne beeinflußt werden können, was dazu führt, daß der Blutdruck in den Leitungen nicht genügend steigen kann, um das Klemmensystem zu betätigen, sehr wohl. Wenn z.B. Blut mittels der Blutpumpe von- dem Patienten abgezogen wird, dann wird das Abziehen erst dann beendet, wenn der Blutdruck in der venösen Leitung eine vorbestimmte obere Grenze erreicht. Existiert jedoch in dem extracorporealen System ein kleines Leck, so kann der Druck niemals angemessen sein, um ein Zuklemmen der arteriellen Leitung zu verursachen. Demzufolge würde ständig Blut von dem Patienten abgezogen, was große Lebensgefahr für den Patienten bedeuten würde. Zu anderen Unregelmäßigkeiten im System, die einen klaren Wechsel zwischen Hoch- und Niederdruck verhindern, gehören: eine geringe Verunreinigung der Pumpe, eine geringe Verunreinigung der venösen Klemme, eine Unterbrechung der Umwandlerleitung, Blutverstopfungen in dem Dialysator und ein Versagen der arteriellen Leitung oder ein

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Blockieren des arteriellen Stroms.

Demzufolge hat es sich als höchst wünschenswert erwiesen, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung.der zyklischen Punktion einer Hämodialyseanlage zu schaffen, um ein Ausfließen des Blutes des Patienten zu verhindern, indem man für den Fall Alarm schlagen läßt, daß innerhalb eines vorbestimmten Zeitabschnittes kein neuer Druckzyklus oder Klemmzyklus eingeleitet wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen des Absperr- bzw. Klemmzyklus der extracorporealen Anlage. Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in dem Absperrzyklus wird eine Zeiteinstellvorrichtung betätigt, die einen Alarm auslöst und ein Ausfließen von Blut des Patienten verhindert, sofern sie nicht durch die Vervollständigung des Absperrzyklus zurückgestellt wird. Die Zeiteinstellvorrichtung wird bezüglich des Alarms normalerweise geringfügig länger eingestellt als die erwartete Dauer des Absperrzyklus, so-daß der Alarm nur dann ausgelöst und der Blutstrom nur dann unterbunden wird, wenn in der extracorporealen Anlage eine Unregelmäßigkeit auftritt.

Mit der Erfindung ist eine Überwachung der Zeit verbunden, die bei einer extracorporealen Hämodialyseanlage für alternierende Absperrzyklen bzw. Klemmzyklen erforderlich ist. Es kann ein Alarm ausgelöst werden, wenn die Dauer des Hochdruck/Niederdruckzyklus des Blutes vorbestimmte Zeitwerte überschreitet. Es können Einrichtungen vorgesehen sein, um die Pumpe der Anlage zu stoppen,- wenn die Dauer des Hochdruckzyklus und des Niederdruckzyklus des Blutes vorbestimmte Grenzen übersteigt.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung des Betriebes einer Anlage zur Hämodialyse mit einer Einrichtung um laufend Blut von einem Patienten durch eine arterielle leitung abzuziehen, es durch einen extracorporealen Dlalysätor zu drücken und durch eine venöse leitung wieder zu dem Patienten zurückzuleiten/ welches dadurch gekennzeichnet 1st, daß man zyklisch beim Abziehen des Blutes von dem Patienten die venöse leitung und beim Zurückleiten des Blutes zu dem Patienten die arterielle Leitung verschließt, die Bauer des Zyklus überwacht, und ein Gegenmaßnahmesignal auslösen läßt, wenn die Bauer des Zyklus eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet.

Bas Gegenmaßnahmesignal kann ein elektronisches Signal für eine Blutpumpe sein, um deren Betrieb zu stoppen und damit auch den Blutabfluß. Bas Gegenmaßnahmesignal kann ferner ein elektronisches Signal für einen vom Menschen wahrnehmbaren Alarm sein, der die Störung der Anlage anzeigt.

Ein elektronischer Zeitablauf kann gleichzeitig mit dem Absperren der venösen Leitung ausgelöst werden, mit der Folge, daß ein elektronisches Gegenmaßnahmesignal erzeugt wird, sofern nicht der elektronische Zeitablauf innerhalb eines vorbestimmten Zeitabschnittes zurückgestellt wird, wobei ein Zurückstellen des elektronischen Zeitablaufe gleichseitig alt dem Absperren der arteriellen Leitung erfolgt.

Bin· erfindungsgemäße Anlage zur Hämodialyse, mit welcher das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, kann Absperreinrlchtungen zum zyklischen Absperren der venösen Leitung beim Abziehen des Blutes von dem Patienten und zum zyklischen Absperren der arteriellen Leitung beim Zurückleiten des Blutes zu dem Patienten,

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Überwachungseinrichtungen zum Überwachen der Sauer des zyklischen Absperrens, sowie eine elektronische Anordnung aufweisen, die so ausgebildet ist, daß sie ein Gegenmaßnahme signal auslöst, wenn die Dauer des zyklischen Absperrens eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet. Das Gegenmaßnahmesignal kann einer Blutpumpe zugeleitet werden, um ihren Betrieb zu stoppen und damit auch das Abziehen des Blutes. Wie bereits anläßlich des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wurde, kann das Gegenmaßnahmesignal ferner einer Einrichtung zur Erzeugung menschlich wahrnehmbaren Alarms zugeleitet werden, um den Alarm auszulösen und damit die Störung der Anlage anzuzeigen.

Insbesondere können bei einer erfindungsgemäßen Anlage zur Hämodialyse eine erste Auslöseeinrichtung zum Auslösen eines elektronischen Zeitablaufs gleichzeitig mit dem Absperren der venösen leitung durch die Absperreinrichtung, eine elektronische Einrichtung zur Erzeugung eines elektro- · nischen Gegenmaßnahmesignals, sofern nicht der elektronische Zeitablauf innerhalb eines vorbestimmten Zeitabschnittes zurückgestellt wird, eine Rückstelleinrichtung zum Zurückstellen des elektronischen Zeitablaufs, sowie eine zweite Auslöseeinrichtung zum Auslösen der Rückstelleinrichtung gleichzeitig mit dem Absperren der arteriellen leitung durch die Absperreinrichtung, vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anlage zur Hämodialyse beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer extracorporealen Einkatheteranlage zur Hämodialyse, die dahin abgewandelt ist, daß sie eine Zeitmeßeinrichtung zur

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Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des . erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist;

Fig.2 ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, einer geeigneten Vorrichtung zur Durchführung der hier bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens·.

In Pig. 1 ist die Einkatheteranlage zur Hämodialyse insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfaßt einen in eine arterielle leitung 12 und eine venöse Leitung 14 verzweigten BlutStrömungsweg. Bin Absperren oder Abklemmen der arteriellen (Einlaß)-leitung 12 und der venösen (Auslaß)-leitung 14 wird durch eine Absperreinrichtung 16 bewirkt. Eine Pumpe 18 erzeugt den notwendigen Druck, um das Blut durch den Dialysator 20 zu drücken. Der Druckspeicher 22 ist vorzugsweise in herkömmlicher Weise starr konstruiert und wirkt bei der dargestellten Ausführungsform wünschenswerterweise auch als Blasenfalle. Eine Druckabzwelgleltung oder Druckumwandlerleitung 24 ermöglicht es einer Überwachungsvorrichtung 26 für die Absperreinriohtung, Druokänderungen im Druckspeicher 22 wahrzunehmen und den Betrieb der Absperreinrichtung 16 in geeigneter Weise zu regeln. Das Absperren der Strömungeleitungen 12 und 14 für das Blut durch die Absperreinrichtung 16 wird alternierend Qi)₆₃. dig überwachungsvorrichtung 26 für die Absperreinrichtung bewirkt. Das Abschnüren jeder Leitung erfolgt durch Zusammendrücken der flexiblen Leitungen 12 und 14 zwischen der Absperreinrichtung 16 und einem entsprechenden Widerlager 28 oder 29..

Die Zyklusfrequenz der Überwachungsvorrichtung 26 für die .Absperreinrichtung wird durch einen Prequenzüberwacher 30 kontrolliert. Übermäßige Zeitverzögerungen in dem zyklischen Betrieb der Überwachungsvorrichtung 26 für die Absperreinrichtung werden von dem Überwacher 30 festgestellt

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und es wird eine Alarmeinrichtung 31 betätigt, die jede beliebige Kombination von hörbaren, sichtbaren oder.fühlbaren Signalen erzeugen kann, kombiniert mit einem gleichzeitigen Stoppen der Pumpe"18.

Die Konstruktion und Wirkungsweise der Überwachungsvorrichtung 26 für die Absperreinrichtung und des Erequenzüberwachers 30 werden am besten anhand der Pig. 2 verständlich. Die Elemente des Schaltkreises der Überwachungsvorrichtung 26 umfassen herkömmlicherweise eine Hochdruckmeßstelle 50, die mit einem Zeltschaltkreis 52 verbunden ist, der seinerseits an einen Relaisbetätigungsschaltkreis 54 angeschlossen ist. Der Relaisbetätigungsschaltkreis überwacht die Stellung der Absperreinrichtung 16 (vgl. auch Fig. 1). Wenn die Absperreinrichtung 16 sich in der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Stellung befindet, dann baut sich in dem Druckspeicher 22 ein Druck auf.

Bei einem vorbestimmten Grenzwert für den Hochdruck übermittelt die Hochdruckmeßstelle 50 dem RelaisbetätigungB-schaltkreis 54 über den Zeitschaltkreis 52 ein Signal, so daß die Stellung der Absperreinrichtung 16 in die in Pig.I ausgezogen dargestellte lage gewechselt wird. Gleichzeitig damit hält der Zeitschaltkreis 52 die Absperreinrichtung während eines vorbestimmten Zeitabschnittes in der ausgezogen dargestellten Stellung.-In dieser Stellung der Absperreinrichtung 16 wird Blut zu dem Patienten zurückgeleitet, und demzufolge fällt unter normalen Bedingungen der Druck in dem Druckspeicher 22 sofort. Wird jedoch die Hochdruckmeßstelle 50 zu lange mit Energie beaufschlagt, so wird einem Schaltkreis 58 zur Begrenzung der Hochdruck/-Niederdruck-Periode über die leitung 56 ein Signal zugeleitet. Der Schaltkreis zur Begrenzung der Hochdruck/Niederdruck-Periode stoppt sofort die Pumpe 18 und betätigt die

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Alarmeinrichtung 31 *

Findet umgekehrt eine große Unterbrechung des Blutstroms statt, dann fällt der Druck in dem Druckspeicher 22 unter den Druck, der sich normalerweise beim Rückfluß des Blutes zu dem Patienten während der durch den Zeitschaltkreis 52 bestimmten Zeit einstellt, und die Niederdruckmeßstelle 60 wird mit Energie beaufschlagt. Die Niederdruckmeßstelle 60 betätigt dann den Schaltkreis 58 zur Begrenzung der Hochdruck/Niederdruck-Periode so, daß die Pumpe 18 gestoppt und die Alarmeinrichtung 31 betätigt wird.

Es können Umstände auftreten, unter denen das Wohlbefinden des Patienten gefährdet wird, ohne daß dies von den Meßstellen 50 bzw. 60 für den Hochdruck bzw. Niederdruck festgestellt wird. Diese Umstände können - wie oben beschrieben - dann auftreten, wenn während der Druckaufbauperiode in dem Hochdruckteil der Anlage (vgl. Pig. 1) eine Verstopfung oder ein leichtes Leck auftritt. Wenn der Druck den in der Hocho>ruckmeßstelle 50 eingestellten Grenzwert nicht erreichen kann, hält der Relaisbetätigungsschaltkreis 54 die Absperreinrichtung 16 weiter in der in Pig. 1 gestrichelt dargestellten Stellung. Demzufolge zieht die Pumpe weiter Blut von dem Patienten ab, und da die Verstopfung oder das schwache Leck es verhindern, daß eine vermehrte Blutmenge als erhöhter Druck in dem Druckspeicher 22 angezeigt wird, wird das Blut nicht ordnungsgemäß zu dem Patienten zurückgeleitet. Zu diesem Zweck ist der insgesamt mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnete Prequenzüberwacherschaltkreis vorgesehen.

Der Frequenzüberwacher 30 ist zu dem Relais 62 der Überwachungsvorrichtung 26 für die Absperreinrichtung parallel geschaltet. Zum besseren Verständnis sind die Schaltkreis-

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einzelheiten zwischen dem Relais 62 und der Erde als schematischer Schalter 64 dargestellt. Grob gesagt erscheint das Relais 62 im Verhältnis zu dem Frequenzüberwacher 30 als ein Widerstand. Der Spannungsabfall über das Relais ist klein, wenn das Relais ausgeschaltet ist, und umgekehrt ist der Spannungsabfall über das Relais vergleichsweise groß, wenn das Relais eingeschaltet ist. Der Schalter wird alternierend zu dem Relais 62 betrieben, so daß bei offenem Schalter (wie in Fig. 2 dargestellt) der Spannungsabfall am Relais 62 gering ist.

Wenn der Schalter 64 offen ist und das Relais 62 leitet, dann befindet sich die Absperreinrichtung 16 in der gestrichelt dargestellten Stellung (Fig. 1) und Blut wird von dem Patienten zu dem Dialysator 20 gepumpt. Während dieses Teils des Zyklus wird der Kondensator 66 (Fig. 2) über den Widerstand 70 aufgeladen. Wird die Stellung der Absperreinrichtung 16 unter dem Einfluß des Zeitsohaltkreises 52 in die in Fig. 1 ausgezogen dargestellte lage gewechselt, so wird der Schalter 64 geschlossen und ein hoher Spannungsabfall entwickelt sich über das Relais Die Ladung des Kondensators 66 fließt demzufolge über die Diode 68 und den Schalter 64 ab.

Steigt der Druck in dem Druckspeicher 22 nicht bis zu der durch die Hochdruckmeßstelle 50 feststellbaren Höhe an, so bleibt das Relais 62 leitend. Hierdurch wird die Ladung des Kondensators 66 ausreichend erhöht, um die Schwellenspannung der Zenerdiode 72 zu erreichen. Ist die Schwellenspannung der Zenerdiode 72 erreicht, so wird der Transistor 74 leitend, und der Schaltkreis 58 zur Begrenzung der Hochdruck/Niederdruck-Periode wird mit Strom versorgt. Der Schaltkreis 58 zur Begrenzung der Hochdruck/Niederdruck-Periode stoppt demzufolge die Pumpe 18 und triggert die

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Alanneinriohtung 31, sofern nicht das Relais 62 und der Schalter 64 ihren Zustand wechseln, bevor die Ladung des Kondensators 66 die Schwellenspannung der Zenerdiode 72 erreicht.

Zweckmäßigerweise ist ein Kontrollschalter 76 für den Frequenzüberwacher 30 vorgesehen, so daß er beim Anlaufen, Eichen usw. der Anlage wahlweise abgeschaltet werden kann.

Das Merkmal der Frequenzüberwachung der Erfindung kann so ausgebildet werden, daß entweder der gesamte Zyklus der Hämodialyse, ein halber Zyklus oder eine beliebige Zahl von Zyklen überwacht werden, wobei unter Zyklus ein sich laufend wiederholender Wechsel im Zustand der Anlage verstanden werden soll. Aus dem Vorliegenden ist ersichtlich, daß die erforderliche Zeitdauer zum Herbeiführen des gewünschten Druckanstiegs in dem Druckspeicher 22 von größtem Interesse ist, da eine Verzögerung' beim Druckaufbau ein Leck oder eine andere Betriebsstörung in der Dialyseanlage anzeigt. Alternativ kann der gewünschte Zeitzyklus vom Zeitpunkt des öffnens der arteriellen leitung an bis zum Zeitpunkt, zu dem sie geschlossen wird, gemessen werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Anlage zur Hämodialyse, die das Leben des Patienten gefährden würden, festgestellt werden, ohne daß man ausgeklügelte und teure äußere Lecküberwachungsvorrichtungen verwenden muß.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Überwachung des Betriebes einer Anlage zur Hämodialyse mit einer Einrichtung,um laufend Blut von einem Patienten durch eine arterielle Leitung abzuziehen, es durch einen eitracorporealen Dialysator zu drücken und durch eine venöse Leitung wieder zu dem Patienten zurückzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß man zyklisch beim Abziehen des Blutes von dem Patienten die venöse Leitung (14) und beim Zurückleiten dee Blutes zu dem Patienten die arterielle Leitung (12) verschließt, die Dauer des Zyklus überwacht, und ein Gregenmaßnahmesignal auslösen läßt, wenn die Dauer des Zyklus eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gregenmaßnahmesignal ein elektronisches Signal für eine Blutpumpe (18) umfaßt, welches diese stoppt und damit das Abziehen von Blut unterbindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gegenmaßnahmesignal ein elektronisches Signal für eine Alarmeinrichtung (31) ist, die ein für den Menschen wahrnehmbares Signal erzeugt und die Betriebsstörung der Vorrichtung anzeigt. - .

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-· durch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Absperren der venösen Leitung (14) ein elektronischer Zeitablauf begonnen wird und daß ein elektronisches Gegenmaßnahmesignal erzeugt wird, sofern nicht der elektronische Zeitablauf innerhalb eines vorbestimmten Zeitabschnittes zurückgestellt wird, und daß das Zurückstellen des elektronischen Zeitablaufs gleichzeitig mit dem Absperren der arteriellen Leitung (12) erfolgt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zum zyklischen Absperren der venösen Leitung (14) beim Abziehen des Blutes von dem Patienten und der arteriellen Leitung (12) beim Zurückleiten des Blutes zu dem Patienten, einen Überwacher (30) zum Überwachen der Dauer des zyklischen Absperrens, sowie eine elektronische Einrichtung (66, 72, 74) zum Auslösen eines Gegenmaßnahmesignals, wenn die Dauer des Absperrzyklus eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Gegenmaßnahmesignal auf eine Blutpumpe (18) aufgegeben wird, um diese zu stoppen und das Abziehen des Blutes zu unterbinden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gegenmaßnahmesignal auf eine Alarmeinrichtung (31) zur Erzeugung eines für den Menschen wahrnehmbaren Signals aufgegeben wird, um eine Betriebsstörung der Vorrichtung anzuzeigen.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 Ms 7, gekennzeichnet durch eine erste Auslöseeinrichtung bzw. Schalteinrichtung (64) zur Auslösung eines elektronischen Zeitablaufs gleichzeitig mit dem Absperren der venösen Leitung (14) durch die Absperreinrichtung (16), eine elektronische Einrichtung (66, 72, 74) zur Erzeugung eines elektronischen Gegenmaßnahmesignals, sofern nicht der elektronische Zeitablauf innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zurückgestellt wird, eine Rückstelleinrichtung (52, 68) zum Zurückstellen des elektronischen Zeitablaufs, sowie eine zweite Auslöseeinrichtung bzw. eine Meßstelle (50) zum Auslösen der Rückstelleinrichtung (52, 68) gleichzeitig mit dem Absperren der arteriellen Leitung (12) durch die Absperreinrichtung (16).

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