DE3014470A1 - CHECK VALVE FOR USE IN AN ARTIFICIAL NUTRITION DEVICE - Google Patents
CHECK VALVE FOR USE IN AN ARTIFICIAL NUTRITION DEVICEInfo
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Description
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»R.-ING. WALTER ABITZ"RING. WALTER ABITZ
)R. DIETER F. MORF ^) R. DIETER F. MORF ^
>IPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER> IPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER
itentanwälteitentanwälte
ünden. 15. April 1980find. April 15, 1980
PoBlaniichrift / PoHt&l Addre·· Poitfach ΒΘΟ1Ο9. ΘΟΟΟ MündienPoBlaniichrift / PoHt & l Addre ·· Poitfach ΒΘΟ1Ο9. ΘΟΟΟ mouths
Telefon 98 32 2*Telephone 98 32 2 *
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ABBOTT LABORATORIES North Chicago, Illinois 60064, V. St» A.ABBOTT LABORATORIES North Chicago, Illinois 60064, V. St »A.
Rückschlagventil zur Verwendung in einem Gerät zur künstlichen ErnährungCheck valve for use in an artificial feeding device
030044/0778030044/0778
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Die Erfindung bezieht sich auf ein in einer Richtung wirkendes Scheibenventil, bei dem das Verschlußteil in der Flüssigkeit, in der es verwendet wird, schwimmfähig ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Scheiben-Rückschlagventil zur Verwendung in einem Gerät zur künstlichen Ernährung oder zur Blutübertragung; dabei besteht die Ventilscheibe aus einem porösen Material, so daß sie auf Fluidströmung empfindlich anspricht und ohne wesentlichen Gegendruck zu betätigen ist.The invention relates to a unidirectional disc valve in which the closure part is buoyant in the liquid in which it is used. In particular, the invention relates to a disc check valve for use in a device for artificial feeding or blood transfer; there is the valve disc is made of a porous material so that it is sensitive to fluid flow and is negligible Counter pressure is to be actuated.
Rückschlagventile dieser Art sind in den US-Patentschriften 2 879 784, 2 989 052, 4 005 710 und 4 046 Oll beschrieben. Bei manchen dieser bekannten Ventile besteht die Schwierigkeit, daß sie für den Einsatz in einem Absperrsystem ausgeführt sind, in dem ein gewisser Gegendruck erforderlich ist, um das Ventilelement gegen eine Einlaßöffnung zu drücken, oder während sie schwimmfähig sind, erfolgt das Schließen einer Auslaßöffnung unter Schwerkraftwirkung. Beispiele für Schwimmkugelventile sind in den US-Patentschriften 2 879 784 und 2 989 052 beschrieben. Rückschlagventile mit Scheibe oder Klappe sind in den US-Patentschriften 4 005 7ίθ und 4 046 011 beschrieben. In keiner der genannten Druckschriften ist ein Ventilschließelement beschrieben, das aus porösem Material besteht, so daß es schnell und genau auf eine Fluidströmung reagieren kann, ohne einen übermässigen Gegendruck zu erfordern.Check valves of this type are described in U.S. Patents 2,879,784, 2,989,052, 4,005,710 and 4,046 Oll. Some of these known valves have the difficulty that they are suitable for use in a shut-off system are executed, in which a certain back pressure is required to the valve element against an inlet opening press, or while they are buoyant, this is done Closing an outlet opening under the action of gravity. Examples of floating ball valves are in the US patents 2,879,784 and 2,989,052. Disc or flap check valves are disclosed in US patents 4 005 7ίθ and 4 046 011. A valve closing element is not described in any of the publications mentioned, which is made of porous material so that it can react quickly and accurately to a fluid flow, without requiring excessive back pressure.
Die Erfindung sieht ein fortschrittliches, in einer Richtung wirkendes Ventil vor, das ausserordentlich empfindlich auf Fluidströmung anspricht, so daß es eine Öffnung ohne wesentlichen Gegendruck verschließen kann. Ferner kann das Gesamtventil aus einfach hergestelltem MaterialThe invention provides an advanced unidirectional valve that is extremely sensitive is responsive to fluid flow so that it can close an opening without substantial back pressure. Further the entire valve can be made from a simple material
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zusammengestellt werden, kann in Serie gefertigt und schnell und einfach zusammengesetzt werden; es läßt sich leicht sterilisieren, kann aber auch aus billigen Werkstoffen hergestellt und daher nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden.can be put together, can be mass-produced and can be assembled quickly and easily; it can be easily sterilized, but it can also be made from cheap materials manufactured and therefore thrown away after a single use.
Die genannten ^Vorteile ergeben sich bei gleichzeitiger Überwindung der Nachteile bekannter Konstruktionen an einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung, die aus einem Ventilkörper besteht, der einander gegenüberliegende Abschlußwände und eine Seitenwandflache besitzt sowie eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung in den Abschlußwänden. Ein frei bewegliches Ventilorgan besitzt eine im wesentlichen ebene, nachgiebige und glatte Oberfläche, die sich gegen die Einlaßöffnung legt, wenn der Ventilkörper mit Fluid gefüllt ist. Das Ventilorgan ist porös, und sein spezifisches Gewicht ist niedriger als das des Fluids, bei dem es sich vorzugsweise um Blut oder eine Lösung zur künstlichen Ernährung handelt. Bei einer bevorzugten Ausführung ist an der Einlaßöffnung ein ringförmiges Organ vorgesehen, das vor die öffnung vorspringt und das bewegliche Ventilorgan berühren kann; das ringförmige Organ besteht aus biegsamem Werkstoff. Bei dem porösen Material·, aus dem das Ventilorgan gebildet ist, handelt es sich vorzugsweise um einen vernetzten Polyäthylenschaum mit einer Dichte im Bereich zwischen 0,03 und 0,10 g/cm (2 bis 6 pounds per cubic foot). Der Ventilkörper besteht vorzugsweise aus zwei teleskopartig ineinandergeführten rohrförmigen Teilen, wobei die Auslaßöffnung von dem rohrförmigen Teil mit dem kleineren Durchmesser gebildet wird. Das die Auslaßöffnung bildende rohrförmige Teil stellt vorzugsweise eine Y-förmige Rohrverzweigung dar, an die am einen Ende eine Injektionsnadelanordnung und am anderen Ende ein Behälter mit Lösung, eine Tropfkammer und eineThe mentioned ^ advantages arise at the same time Overcoming the disadvantages of known constructions in a valve assembly according to the invention, which consists of a Valve body consists, which has opposite end walls and a side wall surface and one Inlet opening and an outlet opening in the end walls. A freely movable valve member has an im essentially flat, flexible and smooth surface, which lies against the inlet opening when the valve body is filled with fluid. The valve element is porous, and its specific gravity is lower than that of the fluid, which is preferably blood or a fluid Solution to artificial nutrition. In a preferred embodiment, there is an annular one at the inlet port Organ provided which protrudes in front of the opening and can touch the movable valve member; the ring-shaped Organ is made of flexible material. The porous material from which the valve member is formed acts it is preferably a crosslinked polyethylene foam with a density in the range between 0.03 and 0.10 g / cm (2 to 6 pounds per cubic foot). The valve body preferably consists of two telescopically nested tubular parts, the outlet opening being formed by the tubular part with the smaller diameter. The tubular part forming the outlet opening is preferably a Y-shaped pipe branch to which on one end a hypodermic needle assembly and at the other end a container with solution, a drip chamber and a
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wieder verschließbare Einlaßanordnung für ein Fluid angeschlossen ist. - ' reclosable inlet arrangement for a fluid is connected. - '
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert, die folgendes darstellt; The invention will now be explained with reference to the drawing, which represents the following;
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Geräts zur künstlichen Ernährung mit dem in einer Richtung wirkenden Scheibenventil als Bestandteil der Einrichtung; 1 shows a perspective view of a device for artificial nutrition with the disc valve acting in one direction as part of the device;
Fig. 2 eine Ansicht der Ventilanordnung, teils als Verti kalschnitt, wobei die Ventilscheibe in der Offenstellung gezeichnet ist;Fig. 2 is a view of the valve assembly, partly as a vertical section, the valve disc is drawn in the open position;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, jedoch mit in Schließstellung befindlichem Ventilorgan;. 3 shows a view corresponding to FIG. 2, but with the valve member in the closed position;
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch das erfindungsgemäße Ventilorgan in grösserem Maßstab.Fig. 4 is a vertical section through the inventive Valve organ on a larger scale.
Die bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstands ist in Fig. J. als Rückschlagventilanordnung 10 in Verbindung mit einem flexiblen Behälter 11 für Nährlösung gezeigt (vgl. dazu US-Patentschrift 3 915 212). Daran schließt eine entlüftete Tropfkammer an, und ein Stück Schlauchstück 14 verbindet die Tropfkammer 12 mit dem rohrförmigen Einlaß 16 der Ventilanordnung 10. In ähnlicher Weise geht von dem rohrförmigen Auslaßteil 20 ein Schlauchstück 18 aus, das zu einer Injektonsnadel 21 über eine Y-förmige Injektionseinrichtung 22 führt, wobei ein Schlauchstück 23 die Nadel an die Injektionseinrichtung anschließt. In die Schlauchleitung 18 ist eine Klemme 15 zur Regulierung des Flüssig- The preferred embodiment of the subject matter of the invention is shown in FIG. J. as a check valve arrangement 10 in connection with a flexible container 11 for nutrient solution (cf. US Pat. No. 3,915,212). This is followed by a vented drip chamber, and a piece of hose 14 connects the drip chamber 12 to the tubular inlet 16 of the valve arrangement 10. In a similar manner, a hose 18 extends from the tubular outlet part 20, which leads to an injection needle 21 via a Y-shaped injection device 22 leads, with a tube piece 23 connecting the needle to the injection device. In the hose line 18 is a clamp 15 for regulating the liquid
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keitsdurchsatzes eingeschaltet.throughput switched on.
Am deutlichsten zeigen die Fig. 2 und 3, wie die rohrförmigen Teile 16 und 20 teleskopartig übereinandergreifen und voneinander Abstand haben, so daß ein Ventilkörper 24 entsteht, in dessen Ventilkammer 26 sich ein Ventilorgan 25 befindet. Unter normalen Verhältnissen ist der Rohrabschnitt 16 der Einlaßteil der Ventilanordnung 10 und bildet eine Einlaßöffnung 27, während der Rohrabschnitt 20 eine Auslaßöffnung 28 bildet. Ein kreisförmiger Dichtungsring 30 springt aus der Einlaßöffnung 27 in der Abschlußwand 29 vor. Eine von dem Rohrabschnitt 16 gebildete Seitenwand 32 umgrenzt die Ventilkammer 26. In der Ventilkarrmer 26 befindet sich ein in Fig. 4 genauer erkennbares Ventilorgan 25, das Scheibenform hat und einen Vorsprung 35 besitzt, der in Richtung auf die Auslaßöffnung 28 vorsteht. Am Ende des Rohrabschnitts 20 ist eine Abschlußwand 31 ausgebildet, von der Durchlässe 38 ausgehen.Figures 2 and 3 show most clearly how the tubular parts 16 and 20 telescopically overlap one another and spaced from one another, so that a valve body 24 is formed, in the valve chamber 26 of which a valve member is located 25 is located. Under normal circumstances, the pipe section 16 is the inlet part of the valve assembly 10 and forms an inlet opening 27, while the pipe section 20 forms an outlet opening 28. A circular sealing ring 30 protrudes from the inlet opening 27 in the end wall 29. A side wall formed by the pipe section 16 32 delimits the valve chamber 26. In the valve box 26 there is a valve member 25, which can be seen in more detail in FIG. 4, which has a disk shape and a projection 35 which protrudes in the direction of the outlet opening 28. At the end of the pipe section 20, an end wall 31 is formed, from which passages 38 extend.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ausserdem eine genormte Verschlußeinrichtung 40 am oberen Ende des Armes 42, der neben dem Rohrabschnitt 20 liegt und zusammen mit einem Rohrabschnitt 43 eine genormte Y-förmige Schrägverzweigung 44 bildet. Der rohrförmige Abschnitt 16 mit dem Abschnitt 17 von grösserem Durchmesser stellt ein Anpaßstück dar, das auf die genormte Schrägverzweigung 44 geschoben werden kann. Der Halt wird durch einen Ringflansch 37 verbessert.Bei Betrachtung der Rohrabschnitte 20 und 43 erkennt man, daß es zahlreiche konisch zulaufende Hohlräume in den Abschnitten des Ventilkorpus gibt, etwa die Hohlräume 46 und 47. Diese Teile sind jedoch nicht wesentlich und können auch fortfallen. Allerdings kann der Hohlraum 47 in dem Arm 43 ein Stück der Leitung 18 aufnehmen.FIGS. 2 and 3 also show a standardized locking device 40 at the upper end of the arm 42, which lies next to the pipe section 20 and together with a pipe section 43 a standardized Y-shaped inclined branch 44 forms. The tubular section 16 with the section 17 of larger Diameter represents an adapter that can be pushed onto the standardized inclined branch 44. The stop is improved by an annular flange 37. When looking at the pipe sections 20 and 43 it can be seen that there are numerous there are tapered cavities in the sections of the valve body, such as the cavities 46 and 47. These parts are however not essential and can also be omitted. However, the cavity 47 in the arm 43 can be a piece of the line 18 record.
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Wie bereits erwähnt und am deutlichsten in Fig. 4 erkennbar, hat das Ventilorgan 25 Scheibenform. Damit das Ventilorgan so empfindlich wie möglich auf die Strömungsverhältnisse reagiert, ist es so ausgeführt, daß es schwimmfähig ist und geringes Gewicht hat. Im vorliegenden Fall besteht das Ventilorgan 25 aus einem porösen Werkstoff 49, dessen Poren durch eine geschlossene Oberfläche 50, die das gesamte Ventilorgan umgibt, vollständig verschlossen sind. Von dem Ventilorgan 25 geht ein Vorsprung 35 aus; er dient dazu, das Ventilorgan während des Betriebes horizontal zu halten. Der Vorsprung erleichtert auch die Montage, weil er das Aneinanderhaften der Teile verhindert und die automatische Zuführung vereinfacht. Vorzugsweise ist ein derartiger Vorsprung vorgesehen, er kann aber auch fortfallen.As already mentioned and can be seen most clearly in FIG. 4, the valve member 25 has the shape of a disk. So that Valve organ reacts as sensitively as possible to the flow conditions, it is designed so that it is buoyant is and is light in weight. In the present case, the valve member 25 consists of a porous material 49, the pores of which are completely closed by a closed surface 50 which surrounds the entire valve member. A projection 35 extends from the valve member 25; it serves to keep the valve element horizontal during operation keep. The protrusion also facilitates assembly because it prevents the parts from sticking together and the automatic Feeding simplified. Such a projection is preferably provided, but it can also be omitted.
Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung lassen sich am deutlichsten bei einer Beschreibung ihrer Arbeitsweise erkennen. Die Ventileinrichtung 10 wird, wie sich aus Fig. 1 ergibt, mittels Tropfkammer 12 und Leitung 14 an einen Lösungsbehälter 11 angeschlossen. Nährlösung kann nun aus dem Behälter in die Injektionsnadel 21 fließen, solange die Klemme 15 offen steht. Das Ventilorgan 25 nimmt die in Fig. 2 gezeichnete Lage ein, wobei es auf den Vor sprüngen 36"des rohrförmigen Abschnitts 20 aufliegt. In dieser Stellung fließt das Fluid um die Seitenfläche 39 des Ventilorgans 25 herum, weil dieses Abstand von der Seitenwand 32 des Rohrabschnitts 16 hat. Das Fluid gelangt dann zwischen dem Ventilorgan 25 und den Durchlässen 38 durch die Auslaßöffnung 28 in den rohrförmigen Abschnitt 20 und schließlich in die Injektionsnadel 21. Sofern eine zweite Lösung zugeführt werden soll, und zwar nicht zusammen mit der Lösung aus dem Behälter 11, wird die Verschlußeinrichtung 40 herangezogen, durch die eine zweite Lösung eingeführt werden kann. Wenn das der Fall ist, wird ein Fluid durch den Rohrabschnitt 42 einströmen und versuchen, in The advantages of the valve device according to the invention can be seen most clearly in a description of its mode of operation. As can be seen from FIG. 1, the valve device 10 is connected to a solution container 11 by means of a drip chamber 12 and line 14. Nutrient solution can now flow from the container into the injection needle 21 as long as the clamp 15 is open. The valve member 25 takes the position shown in Fig. 2 position, where it rests on the front of jumps 36 "of the tubular portion 20. In this position the fluid flows around the side surface 39 of the valve member 25 around because this distance of from the side wall 32 Tube section 16. The fluid then passes between the valve member 25 and the passages 38 through the outlet opening 28 into the tubular section 20 and finally into the injection needle 21. If a second solution is to be supplied, not together with the solution from the container 11, the closure device 40 is drawn in through which a second solution can be introduced, and if so, a fluid will flow in through the pipe section 42 and attempt to enter
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den rohrförmigen Abschnitt 20 aufzusteigen. Dadurch entsteht eine Aufwärtsbewegung des schwimmfähigen Ventilorgana 25, wodurch sich dessen ebene Oberfläche 33 gegen den Dichtungsring 30 legt und dadurch die Einlaßöffnung 27 abdichtet. Das Ventilorgan verbleibt in dieser Lage, solange das Fluid durch den Rohrabschnitt 42 mit einer Kraft eindringt, die größer ist als die von dem durch den Rohr abschnitt 16 einfliesseriden Fluid ausgeübte Kraft. Wenn kein Fluid mehr in den Zuschnitt 4 2 und aufwärts in den Abschnitt 20 geleitet wird, kehrt das Ventilorgan 25 wegen des grösseren Fluiädurchsatzes in dom Rohrabschnitt 16 in die Offen-Stellung zurück und legt sich auf die Vorsprünge 36 des rohrförmigen Abschnitts 20, nimmt also die in Fig. 2 gezeigte Lage wieder ein. Das ist die Offen-Stellung, bei der Fluid in die Einlaßöffnung 27 gelangt und um das Ventilorgan 25 herum durch die Auslaßöffnung 28 abfließt. ascend the tubular section 20. This results in an upward movement of the buoyant valve member 25, whereby its flat surface 33 rests against the sealing ring 30 and thereby seals the inlet opening 27. The valve member remains in this position as long as the fluid penetrates through the tubular portion 42 with a force which is greater than the force exerted by the section through the tube 16 einfliesseriden fluid force. When no more fluid is passed into the blank 4 2 and up into the section 20, the valve member 25 returns to the Of fen position because of the greater fluid throughput in the tube section 16 and lies on the projections 36 of the tubular section 20, takes so the position shown in Fig. 2 again. This is the open position in which fluid enters the inlet opening 27 and flows out around the valve member 25 through the outlet opening 28.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das Ventilorgan 25 sich in der Ventilkammer 26 frei bewegen kann. Eine genaue Positionierung des Ventilorgans ist aber nicht erforderlich, weil jeder Teil der ebenen Oberfläche 33, der den Dichtungsring 30 berührt, die Einlaßöffnung 27 abzudichten vermag. Der Vorsprung 35 sorgt dafür, daß das Ventilorgan beim Aufschwimmen zum Verschließen der Einlaßöffnung 27 waagerecht steht.From the above description it can be seen that the valve member 25 can move freely in the valve chamber 26 can. Exact positioning of the valve member is not necessary because every part of the flat surface 33, which contacts the sealing ring 30, is able to seal the inlet opening 27. The projection 35 ensures that the valve member is horizontal when it floats up to close the inlet opening 27.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist durch die Tatsache begründet, daß das Ventilorgan 25 aus porösem Werkstoff besteht und dadurch schwimmfähig wird. Im vorliegenden Beispiel besteht es aus einem Kunststoff vom Typ des vernetzten Polyäthylens; die Poren sind mit 51 bezeichnet. Eine Dichtungsfläche 50 aus einer biegsamen Haut umschließt die Poren 49 vollständig. Die aus dem porösen Werkstoff und der biegsamen Umschließung resultierende Wirkung begründet den Vor-An important feature of the invention is based on the fact that the valve member 25 consists of a porous material and is thereby buoyant. In the present example it consists of a plastic of the crosslinked type Polyethylene; the pores are denoted by 51. A sealing surface 50 made of a flexible skin encloses the pores 49 complete. The effect resulting from the porous material and the flexible enclosure is the reason for the
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teil eines Ventilorgans, das sowohl schwimmfähig ist als auch befähigt ist, sich gegen eine starre oder wenig elastische Öffnungsfläche zu legen und dadurch zu verschließen. Zwar besteht der Dichtungsring 30 an der Einlaßöffnung 27 aus nachgiebigem Material, man kann den Ring aber auch fortfallen lassen und trotzdem noch eine befriedigende Funktion erzielen, wenn man das aus porösem Material aufgebaute und mit einem biegsamen überzug versehene Ventilorgan allein verwendet.part of a valve organ that is both buoyant and capable of resisting a rigid or less elastic one To lay the opening area and thereby close it. The sealing ring 30 does exist at the inlet opening 27 Made of flexible material, but you can also leave the ring away and still have a satisfactory function can be achieved if the valve member made of porous material and provided with a flexible coating is used alone used.
Zur Fertigung des Ventilorgans 25 wird vorzugsweise Schaumkunststoff verwendet, den die Voltek, Inc., Lawrence, Massachusetts (US) unter der Bezeichnung Volara vertreibt. Vorzugsweise wird Typ E verwendet, ein modifizierter vernetzter Polyäthylenschaum. Die Dichte der verschiedenen PoIythylenschäume liegt unter normalen Bedingungen zwischen 0,03 und 0,10 g/cm3 (2 bis 6 lbs per cubic foot).Foam plastic, which Voltek, Inc., Lawrence, Massachusetts (US) sells under the name Volara, is preferably used to manufacture the valve member 25. Preferably type E is used, a modified cross-linked polyethylene foam. The density of the various polyethylene foams is between 0.03 and 0.10 g / cm 3 (2 to 6 lbs per cubic foot) under normal conditions.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Rückschlagventil dar, das äusserst empfindlich auf Fluidströmungen anspricht, aber leicht herzustellen ist. Die Ventilkammer für das Rückschlagventil läßt sich leicht durch zwei teleskopartig miteinander verbundene Rohrabschnitte bilden; das Ventilorgan „befindet sich in der Kammer und braucht in keiner Weise gegenüber den Öffnungsflächen orientiert zu werden. Klemmen oder fehlerhafte Ausrichtung bei der Herstellung oder im Betrieb ist praktisch ausgeschlossen. Da zur Herstellung des Ventilorgans nur eine minimale Menge Werkstoff verwendet wird, spricht es auf sehr geringe Fluidströmungen an; die Herstellungskosten des Ventilorgans sind niedrig.The present invention provides a check valve that is extremely sensitive to fluid flows, but is easy to manufacture. The valve chamber for the check valve can easily be telescoped through two form interconnected pipe sections; the valve element "is located in the chamber and needs in in no way oriented towards the opening areas will. Jamming or misalignment during manufacture or operation is practically impossible. Since only a minimal amount of material is used to manufacture the valve member, it speaks of very low fluid flows at; the manufacturing costs of the valve member are low.
Ende der Beschreibung.End of description.
030044/0778030044/0778
Claims (10)
deren eines Ende eine Anordnung mit Injektionsnadel(20) is part of a Y-shaped pipe connection
one end of which is an arrangement with a hypodermic needle
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