DE2649813A1 - Ausfallsichere mehrfachventil-pumpenvorrichtung - Google Patents
Ausfallsichere mehrfachventil-pumpenvorrichtungInfo
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Description
Baxter Travenol Laboratories, Inc. Möhlstraße37
D-8000 München 80 Deerfield, 111., V.St.A.
Tel.: 089/982085-87
Telex: 0529802 hnkl d
Telegramme: ellipsoid
2a OKT. 1976
Ausfallsichere Mehrfachventil-Pumjpenvoairichtung
Die Erfindung betrifft eine Mehrfachventil-Pumpenvorrichtung
mit einer Pumpenkammer, in welcher Strömungsmittel
abwechselnd unter Tiber- und Unterdruck setzbar ist, einem ersten, mit der Pumpenkammer in Verbindung stehenden
und einen Stromungsmittelstrom in diese Kammer zulassenden Einweg-Einlaßventil, einem zweiten, mit der Pumpenkammer
kommunizierenden und einen Stromungsmittelstrom aus dieser Kammer heraus zulassenden Einweg-Auslaßventil und
einem stromaufseitigen bzw. einlaßseitigen Einlaßströmungsweg zur Lieferung von Strömungsmittel über das Einlaßventil
zur Pumpenkammer.
In der US-PS 3 4-4-7 4-79 sowie in zahlreichen anderen
technischen Veröffentlichungen sind Infusionspumpen für parenterale Lösungen beschrieben, bei denen eine Kolbenspitze oder eine andere volumenveränderliche Vorrichtung
mit einer Kammer in Verbindung steht, die mit stromauf- und stromabseitigen bzw. einlaß- und auslaßseitigen Einwegeventilen
versehen ist, die £weils eine Strömung nur
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in Stromab- bzw. Auslaßrichtung zulassen. Wenn eine solche Konstruktion als Teil einer Infusionsvorrichtung
zur Verabreichung einer parenteralen Lösung verwendet wird, können durch Hin- und Herschieben des Spritzenkolbens
mit geregelter Geschwindigkeit dem Patienten genau kontrollierte Mengen der parenteralen Lösung verabreicht
werden.
Eine Gefahr besteht bei eimer solchen Konstruktion darin,
daß mit einem eine Spritze als Pumpe aufweisenden Infusionsgerät Luft ebenso leicht gefördert wird wie Flüssigkeiten,
was für den Patienten lebensgefährlich sein kann. Infolgedessen wurden bereits "Luftabscheiderlf-Einheiten,
z.B. diejenigen gemäß der US-PS 3 523 4-o8 zum Ablassen
der Luft aus dem Gerät vorgeschlagen, um die Infusion von Luft in den Körper des Patienten zu verhindern.
Diese Luftabscheider-Einheiten bestehen aus einer porösen hydrophoben Membran und einer porösen hydrophilen Membran,
die im allgemeinen dicht nebeneinander angeordnet sind und von denen ersterejsiit der Außenseite des Infusions gerät s
in Verbindung steht, während die hydrophile Membran fels Schranke oder Sperre über den Strömungspfad des Geräts hinweg
wirkt.
Wenn jedoch die hydrophile Membransperre defekt ist, ist die Luftabscheider-Einheit unwirksam, so daß Luft in den
Patienten gefördert werden und möglicherweise zu lebensgefährlichen i'olgen für ihn führen kann.
Infolgedessen besteht ein Bedarf für eine Strömungsmittel-Pumpenkonstruktion
zur Verwendung bei einem Infusionsgerät,
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welche die Förderung von Luft ausschließt und die insofern ausfallsicher ist, als ein etwaiger Membranbruch
nicht dazu führt, daß dem Patienten Luft zugeführt wird.
Außerdem sollen Infusionsgeräte gegenüber ihrer Umgebung vollständig abgeschlossen bzw. gekapselt sein, so daß
bei einem Ausfall einer Membran o.dgl. keine Verunreinigung auftreten kann.
Es besteht somit auch ein Bedarf für ein betriebssicheres Infusionsgerät, das viskose Lösungen und teilchenförmige
Stoffe enthaltende Lösungen, wie Blut, elementare Diätlösungen, und andereLösungen mit darin suspendierten, ungelösten
Feststoffen, wie Kolloide, zu fördern vermag, welche zu einem Verstopfen des hydrophilen Filters einer
herkömmlichen Luftabscheidervorrichtung führen könnten.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten und ausfallsicheren Pumpenvorrichtung für Infusionsgeräte
für parenterale Lösungen, bei welcher die Nachteile der bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art
vermieden sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
zweite bzw. Auslaßventil so vorbelastet ist, daß es unterhalb eines vorbestimmten Drucks einen Strömungsmittelaustritt
verhindert, daß ein poröses Element an seiner einen Seite mit dem Inneren der Pumpenkammer und an seiner anderen
Seite mit dem Einlaßströmungsweg in Verbindung steht, um eine selektive Strömungsmittelverbindung zwischen der
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Pumpenkammer und dem Einlaßstromungsweg über das
poröse Element herzustellen, und daß das poröse Element ein erstes Strömungsmittel durchzulassen vermag, ein
zweites Strömungsmittel aber zurückhält, so daß letzteres gefördert werden kann, während die Pumpenvorrichtung
in Gegenwart wesentlicher Mengen des ersten Strömungsmittels an einer Förderung gehindert wird.
Mit der Erfindung wird also eine Pumpenvorrichtung geschaffen, die bei einem Infusionsgerät zur Verabreichung
von parenteraler Lösung, von Blut o.dgl. eingesetzt werden kann und die im Vergleich zum Stand der Technik
deutliche Vorteile bietet. Die erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung kann auch für andere Zwecke verwendet werden,
bei denen Flüssigkeit unter Verhinderung einer Förderung von Gas gepumpt werden soll.
Die Erfindung besteht also in einer Doppelrückschlagventil-Pumpenvorrichtung
mit einer Pumpenkammer, einem ersten Einweg-Einlaßventil, das mit der Pumpenkammer in
Verbindung steht und einen Strömungsmittelfluß zu dieser zuläßt, und einem zweiten Einweg-Auslaßventil, das ebenfalls
mit der Pumpenkammer kommuniziert und ein Ausströmen des Strömungsmittels aus dieser Kammer zuläßt. Das Auslaßventil
ist dabei so vorbelastet, daß es unterhalb eines vorbestimmten Drucks einen Strömungsmittelaustritt verhindert.
Ein stromauf seitiger- Einlaß-Ströiaungsweg liefert
über das Einlaßventil Strömungsmittel zur Pumpenkammer.
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Erfindungsgemäß ist dabei ein poröses Element mit
der einen Seite dem Inneren der Pumpenkammer und mit der anderen Seite dem Einlaß-Strömungsweg zugewandt,
so daß es eine selektive Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpenkammer und dem Einlaß-Strömungsweg
zuläßt. Das üblicherweise als Membran ausgebildete poröse Element läßt einen ersten Stoff,
etwa ein Gas, hindurchtreten, während ein zweiter Stoff, etwa eine wässrige Flüssigkeit, an einem Durchtritt
gehindert wird. Infolgedessen vermag die Vorrichtung den zweiten Stoff zu fördern, während sie in Gegenwart
wesentlicher Mengen des ersten Stoffs an einer Förderung gehindert wird.
Typischerweise ist die Pumpenkammer eine kleine, starre
Kammer, die mit einer Spritze o.dgl. in Strömungsmittelverbindung bringbar ist. Es kann jedoch jede beliebige
Möglichkeit zur Gewährleistung einer volumenveränderlichen Kammer gewählt werden.
Die hierbei verwendeten Einwegventile können beliebige Rückschlagventile sein, beispielsweise Schnabelventile
(duckbill valves), Schirmventile, federbelastete Kugelventile, Buchsen- oder Schieberventile, Membranventile,
Zungenventile und dgl.
Die einen Teil der Pumpenkammer bildende poröse Membran besteht typischerweise aus einem hydrophoben Material,
wie Polytetrafluoräthylen, mit einer solchen Porengröße, daß ein Gasdurchtritt möglich ist, während ein
Durchtritt von wässrigen Flüssigkeiten, wie Blut, parenterale' Lösungen und dgl., verhindert wird. Beispiele
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für handelsübliche Materialien sind Celgard 24oo Standard-Laminat der Firma Celanese Corporation oder
Fluropor, nämlich expandierte Filter, der Firma Millipore Corporation; diese Materialien sind gegenüber
einem Wasserdurchfluß äußerst dicht, während sie Luft ohne weiteres hindurchtreten lassen. Erfindungsgemäß
kann jedoch jedes beliebige hydrophobe Material verwendet werden, das die gewünschten Eigenschaften besitzt,
nämlich Luft durchläßt und den Durchtritt von wässrigen Flüssigkeiten verhindert.
Wahlweise kann ein poröses, hydrophiles Membranmaterial z.B. in Form eines Rayongewebes als poröse Membran benutzt
werden, welche in benetztem Zustand den Durchtritt von wässrigen Flüssigkeiten zuläßt, Gas jedoch nicht
durchläßt. Erfindungsgemäß kann somit eine Pumpe für Gas
hergestellt werden, bei welcher in Gegenwart von zu viel Wasser die Förderwirkung aufhört, so daß die Förderung
von Wasser verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist speziell zur Verwendung bei einem Infusionsgerät für parenterale Lösungen
vorgesehen. Mit einem solchen Gerät können durch mechanische Betätigung einer spritze mit einer an sich bekannten Kolbenspritzenpumpe
ο.dgl. genau dosierte Mengen der parenteralen Lösung für die Infusion zum Patienten gefördert werden.
Ein solches Gerät kann dabei so ausgelegt sein, daß die Pump- oder Förderwirkung beendet wird, wenn eine übermäßige
Luftmenge in die Pumpenkammer eintritt, so daß die Luft nicht zum Patienten gefördert werden kann. Dennoch
ist ein solches Gerät leicht vorzufüllen und dabei ausfallsicher, da das Gerät bei einem Bruch des porösen Elements
nicht fördert, so daß der Patient keinenSchaden durch zugeführte Luft erfährt.
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sr -
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Konstruktion
für die Verabreichung kolloidaler Suspensionen, wie intravenöser Fett- oder Polypeptidemulsionen und Blut,
sowie viskoser Lösungen ohne Verstopfung einer etwa vorhandenen Filtersperre benutzt werden, da diese
Flüssigkeiten nicht durch poröse Membranstrukturen hindurchtreten. Hierdurch wird das Problem einer Verstopfung
der Poren von hydrophilen Membranelementen ausgeschaltet, das bei den bisher verwendeten Luftabscheiderfiltern
auftreten kann.
Zudem ist die erfindungsgemäße Konstruktion gegenüber den Außenbedingungen vollständig gekapselt und nicht nach
außen hin entlüftet.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, ■Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggebrochene und im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Infusionsgeräts
für parenterale Lösung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Pumpenvorrichtung
gemäß der Erfindung zur Verwendung beim Gerät gemäß Fig. 1,
Fige 3 eine schaubildliche Darstellung des im Gebrauch
befindlichen Geräts gemäß Fig. 1, das an einen
Vorrat für parenterale Lösung angeschlossen ist
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und eine Spritzenpumpenvorrichtung aufweist,
um eine Lösungsinfusion an einem Patienten vorzunehmen, und
Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab und teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Pumpenvorrichtung
gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit zugeordneten
Teilen.
Das Lösungsinfusionsgerät 1o gemäß den IPig. 1 bis 3 weist
eine herkömmliche Tropfkammer 12, eine Hohlnadel 14 zur Herstellung einer Verbindung mit einem Behälter für parenterale
Lösung und einen Infusionsnadel-Stutzen 16 auf, an dem je nach Wunsch eine Infusionsnadel oder ein intravenöskatheter
angebracht werden kann. Außerdem ist eine herkömmliche Kückschlageinrichtung 17 vorgesehen.
Wie bei allen Lösungsinfusionsgeräten, mit denen die Lösung einem Patienten verabreicht werden soll, ist ein
Pumpenkammergehäuse 18 mit einem stromaufseitigen Einlaß
2o und einem stromabseitigen Auslaß 22 vorgesehen, die beide mit flexiblen Schlauchstücken 24 bzw. 26 in Verbindung
stehen. Eine Spritzenöffnung bzw. ein -anschluß 28 dient zur Aufnahme einer Subkutan-Kolbenspritze 3o
herkömmlicher Eauart, die zusammen mit dem Pumpenkammergehäuse 18 eine volumenveränderliche Kammer bildet.
Gemäß E1Ig. 2 kommuniziert der Einlaß 2o mit einem Doppelventilelement
32, das einen Schirmventilteil 34 aufweist,
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-ß-
welcher als erstes Einweg-Einlaßventil für den Einlaß 2o dient. Außerdem weist das Doppelventil 32 einen
Schnabelventilteil 36 auf, der als zweites bzw. Einweg-Auslaßventil
für den Auslaß 22 dient und welcher im wesentlichen die Konstruktion gemäß der US-PS'· 3 159
besitzen kann. Gewünschtenfalls kann durch Verdickung der Lippen 38 des Schnabelventilteils 36 ein erhöhter
Auslaß-Vorbelastungsdruck gewährleistet werden, so daß
ein höherer Druck nötig ist, um die Lippen 38 auseinanderzudrängen.
Vorzugsweise ist der Auslaßventilteil 36 so vorbelastet,
daß er in Schließstellung gehalten wird, bis ein Auslaß-
(über)druck von mindestens etwa o,21 kg/cm anliegt.
Ein poröses Element 4o besteht aus einer hydrophoben,
porösen Membran, welche Gas durchläßt, wässrige Flüssigkeit aber zurückhält. Beispielsweise kann vorteilhaft
das vorher genannte Celgard 24-oo Standard-Laminat verwendet werden.
Das Infusionsgerät 1o mit dem Ventilgehäuse 18 und den
zugehörigen Teilen kann für den Gebrauch auf die in IPig. 3 gezeigte Weise angeordnet werden. Ein parenteraler Lösungs—
vorrat 4-2, etwa eine Lösungsflasche, wird an einem herkömmlichen,
sog. IV-Ständer 44 aufgehängt. Zur Herstellung eines sterilen Zugangs zur parenteralen Lösung wird mittels
der Hohlnadel 14- der Verschluß der Lösungsflasche 4-2 durchstochen.
Der Nadelstutzen 16 trägt dabei eine (Hohl-) Nadel, die in eine Armvene des Patienten eingeführt wird.
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-ve 11
Die Spritze 3o steht mit einer Spritzenpumpe 46 in Verbindung, welche z.B. die Konstruktion gemäß US-PS 3 9o1
oder eine beliebige andere Konstruktion besitzen kann. Diese Pumpe 46 bewegt den Kolben 48 der Spritze 3o mit
vorbestimmter Geschwindigkeit oder Frequenz und vorbestimmtem Hub hin und her, um die Lösung mit gleichbleibender,
vorbestimmter Geschwindigkeit durch die Pumpenkammer 18 zu fördern.
Bei jedem Ansaughub des Kolbens 48 wird über das Einwegventil 34- tiösung aus der Einlaßleitung 2o angesaugt. Bei
jedem Ausstoß- bzw. Kompressionshub des Kolbens 48 wird in der Pumpenkammer 18 ein erhöhter flüssigkeitsdruck
erzeugt, durch den die Flüssigkeit durch das vorbelastete Ventil 36 hindurchgedrückt wird.
Wenn jedoch der Vorrat 42 an parenteraler Lösung erschöpft ist und Luft in größerer Menge in die Pumpenkammer
18 eintritt, wird die Luft beim Kompressions- bzw. Ausstoßhub des Kolbens 48 durch die poröse Membran 4o hindurch
in die Einlaßleitung 2o zurückgedrängt, anstatt durch das vorbelastete Ventil 36 hindurchzutreten, da die Membran
für die Luft, obgleich nicht für Flüssigkeit, den Strömungsweg geringsten Widerstands darstellt. Obgleich sich der
Kolben 48 in der Spritze 3o weiter hin- und herbewegt, wird daher der Flüssigkeitsstrom über das Gerät 1o zum
Patienten unterbrochen, während dabei jedoch keine Gefahr dafür besteht, daß dem Patienten Luft zugeführt wird*
In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Pumpenkammer nebst zugeordneten Teilen dargestellt, bei
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welcher eine Schlauchleitung 24a (entsprechend dem Schlauch 24) mit einer Einlaßkammer 5o in Verbindung
steht. Ein erstes, stromaufseitiges Einwegventil 52 ist
als Schnabelventil ausgebildet und so angeordnet, daß ein Rückstrom der Flüssigkeit verhindert wird, welche
dieses Ventil von der Einlaßkammer 5o her durchströmt
hat.
Ein Einweg-Einlaßventil 52 führt zu einer Pumpenkammer
54, die eine Anschluß-Öffnung 56 zur Verbindung mit
einer Kolbenspritze 6o aufweist, die eine ähnliche Konstruktion sein kann wie die Spritze 3o.
Bei dieser Ausführungsform besteht ein vorbelastetes Einweg-Auslaßventil
58 aus einem federbelasteten Kegelventil, dessen Jeder 6o sich am Ende einer Schlauchleitung 26a
abstützt, welche dem Schlauch 26 entsprechen kann.
Abgesehen von den dargestellten Teilen kann das in IFig. 4
nur zum Teil dargestellte Infusionsgerät dem Gerät gemäß
Pig. 1 entsprechen, obgleich auch andere Konstruktionen möglich sind.
Die poröse hydrophobe Membran 62 wird bei dieser Ausführungsform auf beiden Seiten durch perforierte Gitter oder Roste
64 unterstützt, die in Gehäusehälften 66, 68 zur Aufnahme der Membran 62 festgelegt sind. Die Membran 62 kann der
Membran 4o entsprechen.
Die Gehäusehälften 66, 68 können -*mitteis Wärme oder Lösungsmittel
miteinander verschweißt sein, so daß sie die Roste, die Membran und das Einlaßventil 52 in Einbaulage halten.
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Vorzugsweise ist die obere Wand 66 der Einlaßkammer 5o in einem Abstand von nur etwa 1,5 mm vom nächstgelegenen
Rost 64 angeordnet, um beim Vorfüllen ein Einr-;
schließen von Blasen zu verhindern.
Die Vorrichtung gemäß J?ig. 4 arbeitet ähnlieh wie die
vorher beschriebene Ausführungsform; dies bedeutet, daß dann, wenn eine wesentliche Gasmenge durch das Ventil
52 in die Kammer 54 einströmt, dieses Gas bei der Pumpbewegung
der Spritze 6o durch die Membran 62 hindurch in die Einlaßkammer 5o zurück ausgetrieben wird, ohne
daß der Widerstand des Auslaßventils 58 überwunden wird.
Infolgedessen werden keine nennenswerten Gasmengen in
die Schlauchleitung 26a gefördert, während die gasfreie Flüssigkeit bei der Hubbewegung des Kolbens der
Spritze 6o ohne weiteres in die Schlauchleitung 26a eintritt .
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Claims (7)
1. Mehrfachventil-Pumpenvorrichtung mit einer Pumpenkammer, in welcher Strömungsmittel (abwechselnd) unter Über-
und Unterdruck setzbar ist, einem ersten, mit der Pumpenkammer in Verbindung stehenden und einen Strömungs-"
mittelstrom in diese Kammer zulassenden Einweg-Einlaßventil, einem zweiten, mit der Pumpenkammer kommunizierenden
und einen Strömungsmittelstrom aus dieser Kammer heraus zulassenden Einweg-Außlaßventil und
einem stromaufseitigen bzw. einlaßseitigen Einlaßströmungsweg
zur Lieferung von Strömungsmittel über das Einlaßventil zur Pumpenkammer, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite bzw. Auslaßventil (36) so vorbelastet ist, daß es unterhalb eines vorbestimmten Drucks einen
Stromungsmittelaustritt verhindert, daß ein poröses Element (4-0) an seiner einen Seite mit dem Inneren der
Pumpenkammer (18) und an seiner anderen Seite mit dem Einlaßströmungsweg (2o) in Verbindung steht, um eine
selektive Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpenkammer und dem Einlaßströmungsweg über das poröse Element
(4-o) herzustellen, und daß das poröse Element ein erstes Strömungsmittel durchzulassen vermag, ein zweites
Strömungsmittel aber zurückhält, so daß letzteres gefördert werden kann, während die Pumpenvorrichtung in
Gegenwart wesentlicher Mengen des ersten Strömungsmittels an einer förderung gehindert wird.
2«, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Strömungsmittel ein Gas und das zweite Strömungsmittel eine wässrige !Flüssigkeit ist und daß
das poröse Element eine poröse, hydrophobe Membran ist.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem Infusionsgerät für parenterale
Lösung verwendbar ist.
Lösung verwendbar ist.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpenkammer einen Anschluß zur Herstellung einer luftdichten Verbindung mit einer Kolbenspritze
aufweist, mit welcher das Strömungsmittel
unter Über- und Unterdruck setzbar ist.
unter Über- und Unterdruck setzbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Einwegy entile durch ein einziges
flexibles Element gebildet sind, das am einen Ende
ein Schirmventil als Einweg-Einlaßventil und am
anderen Ende ein Schnabelventil (duckbill valve)
als Einweg-Auslaßventil aufweist.
flexibles Element gebildet sind, das am einen Ende
ein Schirmventil als Einweg-Einlaßventil und am
anderen Ende ein Schnabelventil (duckbill valve)
als Einweg-Auslaßventil aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bzw. Auslaßventil ein federbelastetes
Kegelventil ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Membran zur Unterstützung zwischen
zwei Gitter- oder Rostelementen angeordnet ist, die ihrerseits an den Wänden der Pumpenkammer angebracht sind.
zwei Gitter- oder Rostelementen angeordnet ist, die ihrerseits an den Wänden der Pumpenkammer angebracht sind.
709820/069S
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JPS5259986A (de) |
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CA (1) | CA1070585A (de) |
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