DE3049050A1 - Verfahren und vorrichtung zum getrennten sammeln und entleeren von fluessigkeitsteilen in einer zentrifuge - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum getrennten sammeln und entleeren von fluessigkeitsteilen in einer zentrifugeInfo
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- B04B5/00—Other centrifuges
- B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
- B04B5/0442—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
No. 23-10, 2-chome, Nak'ayamasakuradai,
Takarazuka-shi, Hyogo-ken,
Japan
Japan
2. Hitachi Koki Company,Limited
No. 1060, Takeda, Katsuta-shi
Ibaragi-ken,
No. 1060, Takeda, Katsuta-shi
Ibaragi-ken,
Japan
Verfahren und Vorrichtung zum getrennten Sammeln und Entleeren von Flüssigkeitsteilen in einer Zentrifuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem Verfahren und bei einer Vorrichtung zum getrennten
Sammeln und Entleeren von Flüssigkeitsteilen in einer Zentrifuge.
Bei Analysen und Messungen von Flüssigkeitsteilen in einem Behälter, die unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft
in einer Zentrifuge getrennt worden sind, ist es
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erforderlich derartige Flüssigkeitsteile getrennt zu sammeln und es ist weiterhin auch erforderlich die getrennte
Flüssigkeit, die in einem Behälter verbleibt, vollständig nach außen abzulassen und das Innere des
Behälters zu waschen, um diesen für die nachfolgende Trennungstufe vorzubereiten.
Bei bekannten Zentrifugen erfolgte jedoch das getrennte Sammeln und Auslassen nicht in zufriedenstellenderweise;
sogar fast alle modernen automatischen Trenn- und Entleerungsverfahren, die kürzlich entwickelt worden sind,
erfordern notwendigerweise einige zusätzliche mechanische Einrichtungen, was zu einer zusätzlichen Komplikation bei
Zentrifugen, Kostenerhöhung und zusätzlichen Fehlerquellen während der Behandlung führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die vorstehend genannten Nachteile bei bekannten
Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zum getrennten Sammeln und Auslassen von Flüssigkeitsteilen in einer
Zentrifuge in gleichmäßiger und zuverlässiger Art ohne Verwendung zusätzlicher mechanischer Einrichtungen zu
schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum getrennten Sammeln und Entleeren von Flüssigkeitsteilen
in einer Zentrifuge dadurch gelöst, daß in der Zentrifuge in einen Behälter (Flüssigkeitskammer),mit einer
darin ein- oder angeformten Syphoneinrichtung, wobei der Behälterboden in Richtung der Zentrifugalkraft gerichtet
ist, Flüssigkeit während der Rotation der Zentrifuge eingegossen wird, um die Flüssigkeitsteile
zu trennen und anschließend weiter Flüssigkeit in den
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Behälter eingegossen wird, um den Flüssigkeitspiegel nach
oben zu heben, wodurch die Flüssigkeitsteile getrennt gesammelt und auf automatische Weise unter der Syphonwirkung
der Syphoneinrichtung ausgelassen werden.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus dem Unteranspruch und den nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig» 1: eine Frontansicht, teilweise im Schnitt, einer in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten
Vorrichtung;
Figo 2: eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 und 4: Ansichten, die nur die wesentlichen Teile der
Vorrichtung zeigen, welche jeweils bei einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel verwendet
werden.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält folgende Teile:
Eine Zentrifuge 1, die von einem Motor 2 angetrieben wirdf
einen zylinderförmigen Flüssigkeitsbehälter 3, der auf dem Mittelpunkt der oberen Oberfläche der Zentrifuge angeordnet
ist und eine Vielzahl von Stufen für ringförmige flüssigkeitsaufnehmende Abschnitte A, B, C ... N besitzt,
Flüssigkeitszuleitungen 4, 5 und 6, die von Flüssigkeitszufuhrpumpen P-J, 'P7 und P3 ausgehen und an ihren vorderen
Enden zu den flüssigkeitsaufnehmenden Abschnitten A, B und C
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der oberen flüssigkeitsaufnehmenden Abschnitte jeweils gerichtet
sind, einen Behälter 7, der auf der Oberfläche der Zentrifuge angeordnet ist, der einen oberen Üffnunqsabschnitt
besitzt, welcher gegen den Mittelpunkt der Zentrifuge gerichtet ist und einen Boden aufweist, der in Richtung der
Zentrifugalkraft zeigt, eine Syphoneinrichtung S, die
durch eine Passage 8 gebildet wird, welche sich von dem Bodenbereich des Behälters 7 aus zu einem oberen Abschnitt
L. entlang eines gekrümmten Weges durch die Wand des genannten Behälters 7 erstreckt, eine Flüssigkeitsauslassleitung
9, die mit der Passage 8 verbunden ist und eine Überströmleitung 10, die sich ungefähr von einem Mittelabschnitt
l_2 der Seitenwand des Behälters 7 aus zu dessen
Außenseite erstreckt. Die Vorrichtung weist ferner einen Meßbecher 11 airfj zum Bestimmen der Flüssigkeitsteile
die sich auf der oberen Fläche der Zentrifuge 1 in einer Position nahe deren äußeren Peripherie befinden, wobei
der Meßbecher 11 auf ähnliche Weise wie der Behälter 7 angeordnet ist, und eine andere Syphoneinrichtung S' ,
die durch eine Passage 12 gebildet ist, welche sich in der gleichen Art wie die o.a. Passage 8 zu einem oberen
Abschnitt L-? mit einer Flüssigkeitsauslassleitung 13 erstreckt.
Die Überströmleitung 10, die mit dem Behälter 7 verbunden ist, erstreckt sich mit ihrem vorderen Ende
in den oberen Bereich des Meßbechers 11. Die Flüssigkeitszufuhrleitung 4, die mit der Pumpe ?\ verbunden ist, ist
durch eine Flüssigkeitsleitung 14 mit dem Meßbecher 11 verbunden. Die Flüssigkeitszufuhrleitung 5, die mit der
Flüssigkeitspumpe ? y_ verbunden ist, steht durch eine
Flüssigkeitsleitung 15 mit dem Bodenbereich des Behälters in Verbindung.
Der Meßbecher ist aus durchsichtigem Material hergestellt und eine Lichtquelle 16 ist zum Aussenden eines Licht-
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Strahles angeordnet, der durch eine Öffnung 17 in der
Zentrifuge und den Meßbecher 11 gelangt und dann von einem Detektor 18 aufgenommen wird, der dazu vorgesehen
ist den ankommenden Lichtstrahl zu messen. Ein Sammelgefäß 19 zur Aufnahme der ausgelassenen Flüssigkeit
ist außerhalb der Zentrifuge angeordnet.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wird dazu verwendet eine Zentrifugaltrennung von Teilen des menschlichen
Blutes zu erreichen. Die Zentrifuge 1 wird mit einer Drehzahl von 2000 U/min, angetrieben und 2,0 ml des
menschlichen Blutes unter Einschluß einer kleinen Menge Heparin wird von der Zugabepumpe P7 durch die Leitungen"
5 und 15 in den Behälter 7 eingeleitet. Die Zentri fu_g.altrennbehandlung
wird, für 5 Minuten durchgeführt, während
der Flüssigkeitsspiegelauf einem Niveau gehalten wird, der niedriger ist als die-Position L„. Dann wird 0,5 ml
einer Flüssigkeit, die ein höheres spezifisches Gewicht aufweist, wie z.B. Siliziumflüssigkeit, eine Salzlösung,
eine Zuckerlösung oder das gleiche Blut zusätzlich durch die Leitungen 5 und 15 in den gleichen Behälter eingebracht.
Durch eine derartige Zugabeoperation fließt 0,2 ml der überstehenden Flüssigkeit der Probeflüssigkeit
in den Behälter 7, die der Zentrifugaltrennung unterworfen worden ist, über die Überlaufleitung 10 in den
Meßbecher 11 ab.
Gleichzeitig mit der zusätzlichen Flüssigkeitszugabe wie o.a. wird 1,8 ml einer Pufferlösung aus Pyrophosphorsäure
(pH 8.3; 0o1M), unter Einschluß von Nikotinamide-Dinukleotide
(10 M) und Pyruvatsäure (10~ M) (pyruvic acid) von der Zufuhrpumpe P-] aus durch die Leitungen 4 und 14
in den Meßbecher 11 eingegeben. Die von der Pumpe P1 zugeführte
Flüssigkeit wird auf diese Weise mit der o.a. überströmten Flüssigkeit (Rrobenflüssjgkeit) in dem Meß-
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becher 11 gemischt, und das Nikotinamide-Dinukleotide (10-in
der genannten Pyrophosphorsäure (pH 8.3; 0o1M) als Pufferlösung wird unter der Wirkung von Laktat-Dehydrogenasej
das im Blut enthalten ist, reduziert. Die Reaktionsgeschwindigkeit einer derartigen Reduktion wird automatisch
in Übereinstimmung mit der Änderung des 340 nm Lichtes gemessen, das von der Lichtquelle 16 aus, die unter
der Zentrifuge angeordnet ist, durch die Öffnung 17 zu dem Detektor 18 gelangt, und die Aktivität der
Laktat-Dehydrogenase in dem Blut (Blutplasma) wird entsprechend der Änderung der Lichtaufnahme bezüglich der
Zeitdauer gemessen.
Nach der Messung wird eine große Menge, z-.B„ 20 ml von
Wasser jeweils durch die Leitungen 5, 15 und 4, 14 in den Behälter 7 und den Meßbecher 11 jeweils eingeleitet, so
daß beide Behälter mit der Flüssigkeit wieder gefüllt werden. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter 7
über die Position L1 gelangt wird die Flüssigkeit in
dem genannten Behälter automatisch und vollständig durch die Passage 8 und die Leitung 9 in den Sammelbehälter 19,
der außerhalb der Zentrifuge angeordnet ist, unter der
Syphonwirkung der Syphoneinrichtung S, die in den genannten
Behälter eingeformt ist, entleert. In gleicher Weise wird im Falle des Meßbechers 11, wenn der Flüssigkeitsspiegel
über die Position L, gelangt, die Flüssigkeit
in dem Meßbecher 11 automatisch und vollständig durch die Passage 12 und die Leitung 13 in gleicher Weise in den
Sammelbehälter 19 entleert und zwar ebenfalls unter der Syphonwirkung der Syphoneinrichtung jS_^_ , die in den genannten
Meßbecher eingeformt ist. Auf diese Weise werden beide Behälter 7 und 11 und die Leitungen und Passagen,
die um diese Behälter angeordnet und mit diesen verbunden sind, vollständig gewaschen, damit diese für die Zentrifugaltrennung
von neuen Flüssigkeitsteilen und die Messung der
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getrennten Flüssigkeitsteile vorbereitet sind. Zweites Ausführunqsbeispiel;
In der Fig. 3 ist das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der der Meßbecher, der
auf der Zentrifuge in dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet
war, fehlt. In dem Behälter 7 des ersten Auführungsbeispieles sind einige Änderungen vorgenommen. So ist eine
zusätzliche Syphoneinrichtung S^_ in dem Behälter 7 für eine
getrennte Sammlung an Stelle der Überlaufleitung des Behälters 7 nach dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet.
Darüberhinaus ist zusätzlich zu der Syphoneinrichtung J5,
die durch die Passage 8, welche sich von dem Boden des Behälters 7 aus zu einem oberen Abschnitt entlang eines
gekrümmten Weges erstreckt, und die damit verbundene" Flüssigkeitsauslassleitung 9 gebildet ist, eine andere
Syphoneinrichtung 5^_ für eine getrennte Sammlung einer
unter Einwirkung der Zentrifugalkraft getrennten Flüssigkeitkomponete vorgesehen. Die Syphoneinrichtung S^_ wird durch
eine getrennte Sammelleitung 9a gebildet, Welche an einer gewünschten Mittenposition La in den Behälter 7 eingeführt
ist und welche an der oberen Position L5 durch den Behälter nach außen geführt ist, und zwar auf einem
Niveau, das im wesentlichen in-der Mitte zwischen den Positionen L. und L^ liegt. Die Sammelleitung 9a ist gegen
die Außenseite der Zentrifuge gerichtet.
Die Zentrifuge wird in Betrieb bei 2000 U/min, betrieben
und 2,0 ml menschlichen Blutes" wird unter Einfluß einer kleinen Menge hinzugefügten Heparins in den Behälter 7
in der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel eingegossen. Die Zentrifugaltrennung wird für 5 Minuten
bewirkt, während cer Flüssigkeitsspiegel auf einem Niveau
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gehalten wird, das unter L^ liegt. Dann wird 0,3 ml einer
Flüssigkeit, die ein höheres spezifisches Gewicht aufweist, wie z. B. Siliziumflüssigkeit, eine Salzlösung,
eine Zuckerlösung oder das gleiche Blut zusätzlich in den Behälter eingebracht. Durch diese zusätzliche
Flüssigkeitszugabe gelangt diese über die Position L5,
wodurch die überstehende Flüssigkeit ausgelassen und getrennt von der Position La durch die Röhre 9a zum
Süßeren der Zentrifuge unter der Wirkung der Syphoneinrichtung
S^ für eine getrennte Sammlung gesammelt.
Anschließend wird eine große Menge Wasser, z.B. 20 ml in den Behälter in gleicher Weise,wie in dem ersten
Ausführungsbeispiel genannt,eingegossen. Wenn der Flüssigkeitsspiegel
über die Position L-] gelangt, wird die Flüssigkeit in dem Behälter automatisch und vollständig
zu dem Äußeren der Zentrifuge in gleicher Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel entleert, wodurch die
gewünschte Waschung erreicht wird, um eine andere Zentrifugaltrennung vorzubereiten.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die getrennte Sammlung durch Entleeren der Flüssigkeit gegen die Außenseite
der Zentrifuge erreicht^ aber es ist möglich einen anderen Behälter in der Zentrifuge vorzusehen; in gleicher
Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, um getrennt die Flüssigkeit von dem genannten Behälter zu sammeln,um
das Flüssigkeitsteilemessverfahren oder dgl. zu bewirken.
Aus der vorgehenden Beschreibung ist klar geworden, daß dieses Ausführungsbeispiel auf einen zusammengesetzten
Effekt der Operation einer getrennten Sammlung der Probe, die durch die Zentrifugaltrennung getrennt wird, und die
Waschoperation des Inneren des Behälters oder dgl. unter
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der Wirkung von zwei Syphoneinrichtungen zielt.
Drittes Ausführungsbeispiel:
In der Fig. 4 ist das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, die konstruiert ist,um nur eine ge~ trennte Sammlung der Probe, die durch die Zentrifugalwirkung
.getrennt wurde, zu bewirken. Dieses Ausführungsbeispiel ist nur?den Punkten von dem zweiten Ausführungsbeispiel unterschiedlich, daß die Syphoneinrichtung
auf der Zentrifuge, um die Flüssigkeit vollständig zu entleeren, fehlt und daß die Flüssigkeitszufuhrleitung 6, welche
mit der außerhalb der Zentrifuge angeordneten Flüssigkeitszufuhrpumpe
P3 verbunden ist, durch eine Flüssigkeitsleitung 20 in die Nähe des Öffnungsbereiches des Behälters
7 mündet. Die anderen Einrichtungen, wie z.B. die Syphoneinrichtung S"' für die getrennte
Sammlung oder dgl., sind die gleichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Zentrifuge 1 wird im Betrieb bei 2000 U/min, angetrieben
und 5 ml menschlichen Blutes, das durch eine physiologische Salzlösung auf zweimal seines Volumens
verdünnt worden ist, wird von der Pumpe ?^ durch die
Leitung 5 und 15 in den Behälter 7 eingegossen, und die Zentrifugaltrennung wird für 3 Minuten bewirkt, während
der Flüssigkeitsspiegel auf einem Niveau gehalten ist, der unterhalb L5 liegto Anschließend wird 0,5 ml einer
Salzlösung zusätzlich durch die Flüssigkeitsleitung 20 in den Behälter eingegossen. Auf diese Weise steigt der
Flüssigkeitsspiegel über die Position L5 und 4 ml der
überstehenden Flüssigkeit, die höher ist als die Position L^ wird getrennt gesammelt und durch die Leitung 9a zur
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Außenseite der Zentrifuge entleert. Anschließend wird
3,5 ml der physiologischen Salzlösung erneut durch die Flüssigkeitsleitung 15 in den Behälter eingegossen und
die Zentrifugaltrennung wird für 3 Minuten bewirkt, während der Flüssigkeitsspiegel unterhalb der Position Lc
gehalten wird.
Nach einer derartigen Zentrifugaltrennung wird zusätzlich 0,5 ml Salzlösung durch die Leitung 20 eingegossen,
anschließend wird die überstehende Flüssigkeit, die über der Position L^ steht, getrennt gesammelt und zur Außenseite
der Zentrifuge unter der Wirkung der Syphoneinrichtung S"' für eine getrennte Sammlung entleert und
zwar in der oben beschriebenen Art. Durch Wiederholung dieser Operation ist es möglich einfach und automatisch
rote Blutkörperzellen zu erhalten, die durch eine physiologische Salzlösung gewaschen sind.
Aus der vorstehenden Beschreibung wurde ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung es ermöglicht automatisch und
zuverläßig die getrennte Sammlung und die gewünschte Messung der zu messenden Flüssigkeit zu bewirken, die
in einen Zentrifugaltrennbehälter eingegossen worden ist, welcher auf einer Zentrifuge oder einem Rotor positioniert
ist und dadurch unter der Syphonwirkung getrennt wird, und daß die Erfindung es ferner ermöglicht automatisch
die vollständige Entleerung der in dem Behälter verbliebene Flüssigkeit und das Waschen des Inneren des
Behälters oder dgl. (zusammen mit den Leitungen die um den Behälter angeordnet sind) unter der Syphonwirkung zu bewirken.
Der Betrieb der getrennten Sammlung und der Betrieb der Entleerung kann unabhängig oder gemischt
bewirkt werden. Bei einem gemischten Betrieb ist es
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möglich diskontinuierlich oder kontinuierlich die getrennte Sammlung und die Messung bei hoher Wirksamkeit
zu bewirken. Darüberhinaus ermöglicht die Erfindung die getrennte Sammlung und Entleerung auf sehr wirtschaftliche,sichere
und zuverläßige Weise und zwar ohne daß andere zusätzliche mechanische Einrichtungen als
solche notwendig sind, um die Zentrifuge zu drehen, und zwar
während der Zeit der getrennten Sammel- und Entleerungsaktion.. Die vorliegende Erfindung kann auf Konstruktionen
angewendet werden, bei denen eine Flüssigkeit getrennt in eine Vielzahl von Behältern eingebracht wird, die auf
einer Zentrifuge angeordnet sind, und die Flüssigkeiten in den jeweiligen Behältern werden getrennt unter der
Wirkung einer Syphoneinrichtung in dem jeweiligen Behälter gesammelt, und zwar in einen besonderen Behälter,
der auf der Zentrifuge angeordnet ist, wo die jeweiligen Flüssigkeiten miteinander gemischt werden,
wodurch ein wirksamer Mischeffekt erreicht werden kann.
Es ist klar, daß im Rahmen der Erfindung ein Fachmann auf diesem Gebiet die geometrischen Verhältnisse der Syphoneinrichtung
und des Behälters und die Anordnung der verschiedenen Teile auf der Zentrifuge, wie in den Zeichnungen
dargestellt, auf einfache Weise ausführen kann mit im Handel erhältlichen Einzelteilen oder daß er auf einfache
Weise anhand des Wissens aus Fachbüchern vorgehen kann, nachdem die Funktion jedes Teiles dargelegt worden ist.
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Leerseite
Claims (2)
1. Akira Okumura
No. 23-10, 2chome, Nakayamasakuradai, Takarazuka-shi, Hyogo-ken,
Japan
2. Hitachi Koki Company, Limited
No. 1060, Takeda, Katsuta-shi
Ibaragi-ken,
No. 1060, Takeda, Katsuta-shi
Ibaragi-ken,
Japan
Patentansprüche
Verfahren zum getrennten Sammeln und Entleeren von Flüssigkeitsteilen
in einer Zentrifuge,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Zentrifuge in einen Behälter (7) (Flüssigkeitskammer) mit einer darin ein- oder angeformten Syphoneinrichtung (S),
wobei der Behälterboden in Richtung der Zentrifugalkraft gerichtet ist, Flüssigkeit während der Rotation der Zentrifuge
eingegossen wird, um die Flüssigkeitsteile zu trennen und anschließend weiter Flüssigkeit in den Behälter eingegossen
wird, um den Flüssigkeitsspiegel nach oben zu heben, wodurch
130042/0602 Oftts;.-^ ■„■ v... "
--·- ~ws au
die Flüssigkeitsteile getrennt gesammelt und auf automatische Weise unter der Syphonwirkung der
Syphoneinrichtung ausgelassen werden.
2. Vorrichtung zum getrennten Sammeln und Auslassen von
Flüssigkeitsteilen in einer Zentrifuge, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zentrifuge (1) einen zylinderförmigen Flüssigkeitsbehälter
(3), der im Zentrum der oberen Fläche der Zentrifuge (1) angeordnet ist und eine Vielzahl Stufen von
ringförmigen flüssigkeitsaufnehmenden Abschnitten
(A,B,C N) besitzt, Flüssigkeitszufuhrleitungen (4,5,6),
deren vordere Enden jeweils zu den flüssigkeitsaufnehmenden Abschnitten gerichtet sind, einen Behälter (7), der auf
der oberen Fläche der Zentrifuge angeordnet ist, und einen oberen offenen in Richtung der Zentrifugenachse gerichteten
Teil und einen in Richtung der Zentrifugalkraft gerichteten
Boden besitzt, eine Syphoneinrichtung (S), die durch eine Passage (8), welche sich von dem untersten Bereich des
Behälters (7) aus bis zu einem oberen Teil davon entlang einer gekrümmten Bahn der Wand des Behälters (7) erstreckt,
gebildet ist und eine mit der Passage (8) verbundene Flüssigkeitsauslaßteilung (9) aufweist.
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Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JPS5695354A (de) |
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