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JP2014517722A - 無針注射器のワンドアセンブリー - Google Patents

無針注射器のワンドアセンブリー Download PDF

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JP2014517722A JP2014502960A JP2014502960A JP2014517722A JP 2014517722 A JP2014517722 A JP 2014517722A JP 2014502960 A JP2014502960 A JP 2014502960A JP 2014502960 A JP2014502960 A JP 2014502960A JP 2014517722 A JP2014517722 A JP 2014517722A
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Abstract

無針注射器は、液体を受け入れる第1のチャンバーを含む管状のバレルと、バレルの先端部のノズルと、ノズルを通して液体を排出させるようにプランジャーを駆動するピストンと、内部でピストンがスライドする第2のチャンバーと、ピストンが前方へ移動している間に第2のチャンバーからガスを受け取るように2のチャンバーと流体で連通するとともに、ピストンを後退させるようにガスを第2のチャンバーへ移送する第3のチャンバーと、バレルの後端部を閉塞するとともに、ピストンを排出位置と後退位置との間で移動するように、ピストンの後端部及び第3のチャンバーに対して加圧されたガスを選択的に誘導する孔が形成されたプラグとを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、無針注射器に関し、特に、無針注射器のワンドアセンブリーに関する。
2008年4月15日にKarim Menassaに付与された米国特許第7357781号公報(特許文献1)に、ピストル形状の無針注射器が開示されている。その特許に係る注射器は、液体を受け取るバレルと、バレルの一端部を閉塞するように形成された注入孔を有するノズルと、バレル内のプランジャーと、プランジャーをバレルのノズル端へ駆動するピストンと、ピストンを停止位置に保持する磁石アセンブリーと、磁石アセンブリーをプランジャーに対して前方に駆動するための加圧されたガスを導入するバルブに接続されたトリガーとを備えている。上記の注射器は、本来の目的、すなわち、連続的な注射を迅速に実行するために効果的であることが証明されているものの、装置がやや大型であり、歯科治療時に口腔等の特定の場所で使用するためには設計されていない。さらに、歯科治療又は顔か首に注射をするときには、注射をされる人は大型の拳銃形状の装置と比べて小型注射器の方が恐怖感が小さい。
米国特許第7357781号公報
本発明の目的は、小型のワンドアセンブリーにより構成され特定の場所に使用し得る比較的シンプルな無針注射器を提供することである。
上記課題を達成するために、本発明の注射器のワンドアセンブリーは、プランジャーと、加圧されたガスによって作動されるプランジャー及びピストンアセンブリーを有する管状のバレルと、バレルの一端部から導入又は排出されるガスと、バレルの他端部の使い捨てのノズルを通して排出される薬剤又はその他の液体とを備える。
より具体的には、本発明の無針注射器のワンドアセンブリーは、管状のバレルと、バレルの前方の排出端に位置し、供給源から注入物質である液体を受け取る第1のチャンバーと、バレルの前端部に位置し、第1のチャンバーから液体を排出するノズルと、液体が第1のチャンバーに吸引される後退位置とノズルを通して液体が排出される伸張位置との間における移動のため、バレル内でスライド可能なプランジャーと、バレル内の後方に位置し、第1のチャンバーから分離されている第2のチャンバーと、プランジャーを伸張位置に移動させる伸張位置と後退位置との間における圧力流体下での移動のため、第2のチャンバー内でスライド可能なピストンと、バレル内に位置し、ピストンが後退位置から伸張位置まで移動する間における第2のチャンバーからの加圧されたガスの受け取りと、ピストンが伸張位置から後退位置まで移動する間における第2のチャンバーへの加圧されたガスの導入とが選択的に行われる第3のチャンバーと、バレルの後端部を閉塞し、ピストンが後退位置から伸張位置まで移動するように、加圧されたガスをピストンの後端部に移送する第1の通路と、ピストンが後退位置から伸張位置まで及び伸張位置から後退位置まで選択的に移動するように、加圧されたガスを第3のチャンバーに移送する又は第3のチャンバーから移送する第2の通路とを有する孔が形成されたプラグとを備えていることを特徴とする。
本発明は、本発明の好ましい実施形態を例示した添付の図面を参照しながら、後段に詳述される。
本発明に係る無針注射器のワンドセンブリーの等角図。 図1のアセンブリーに使用されるワンドの長手方向の断面図。 図2のワンドに使用されるバレルの排出端の組立分解等角図。 図2のワンドに使用されるノズルのホルダー及びバルブのステム部の組立分解等角図。 図4のノズルのホルダーの長手方向の断面図。 図4のバルブのステム部の長手方向の断面図。 図2のワンドの前端部又は排出端に使用されるナットの長手方向の断面図 図7のナットの正面図。 図2のワンドのバレル前部の長手方向の断面図。 図1及び図2の注射器に使用される駆動アセンブリー及びワンドのバレル後部の組立分解等角図。 図1及び図2の注射器に使用されるピストンアセンブリー及び引き戻しセンブリーの組立分解等角図。 図11の磁石アセンブリーの一部を断面とした側面図。 図2のワンドに使用される孔が形成されたプラグの組立分解等角図。 図13の孔が形成されたプラグの長手方向の組立分解断面図。 図2のワンドを制御ユニットに接続させるためのコネクタアセンブリーの一端部の等角図。 図15のコネクタアセンブリーの組立分解等角図。 空気圧制御システムの主要素及び足踏みアクチュエータの等角図。 図1のワンドアと共に使用される空気圧制御システムの回路図。
上記記載を通して「前端部」はワンドの排出端であることに注意すべきである。
図1及び図2を参照して、本発明の注射器アセンブリーは、符号1、2及び3としてそれぞれの全体が示されているワンド、制御ユニット及び足踏みペダルアクチュエータを備えている。ワンド1は、バレル前部5とバレル後部6とにより構成された管状のバレルを備えている。バレル前部5は、取り外し可能なノズルのホルダー8とプランジャー11の前端部9を収容する。
注射器に使用されるノズルのホルダー8及び使い捨てのノズル12は、2008年4月15日に特許された発明者の米国特許第7357781号に記載された同じ要素と同様である。図3〜図5に最も良く示されているように、ノズルのホルダー8は、内部を貫通するように延びる通路15を有する管状の本体部13を備える。液体は、本体部13の前端の小さな孔16(図3〜図5)から排出される。本体部13の外側端部18近傍のネジ部17は、使い捨てのノズル12(図1及び図3)をホルダー8に接続するために使用される。ノズル12はOリング19によってホルダー8に封止されている。本体部13は、Oリング20(図2及び図4)によってバレル前部5に封止されている。そのOリング20は、本体部13の後端部又は内側端部近傍の溝部21(図5)に設置されている。本体部13における環状のフランジ23は、ノズルのホルダー8のバレル内への移動を制限するためにバレル前部5の外側端部24(図3)に接している。ノズルのホルダー8は、管状のナット25によってバレル前部5に保持されている。そのナット25は、フランジ23をノズルのホルダー8の本体部13に係合するように径方向の内方に拡がる環状のフランジ26を有する。注射器を組み立てる際には、ホルダー8は、ナット25の後端部に挿入される。フランジ23の前方の小さな突起28は、ノズルのホルダー8がバレル前部5の中で回転できないようにフランジ26の切欠き29に嵌められる。ナット25の内側のネジ部30(図7及び図8)は、バレル前部5の外側端部24の外側のネジ部31に螺合される。ナット25は、バレルに対してOリング33(図2)によって封止されている。ナット25における長手方向に延びている溝部34は、ナット25をバレル前部5に手動で取り付け易くしている。
ナット25の前端部36において長手方向に延びている切欠き35は、使い捨てのノズル12の戻り止め(不図示)を受け入れるために使用される。上記の米国特許第7357781号に記載されているように、戻り止めは、切欠き35の1つの内部に延びており、ノズル12が外された際に破断されるので、そのノズルは再利用できない。
液体は、本体部13の後端部において径方向で対向している溝部37及び放射状に延び溝部37を通路15に連通させる開口部38を介して、ホルダー8の本体部13内の中央の通路15に流入する。開口部38の内側端部は、通常、ゴム製のバルブ39(図2及び図6)によって閉塞されている。そのゴム製のバルブ39は、中空のステム部40とヘッド部42(図4及び図6)とを備えている。そのステム部40は、通路15の大径の後端部41内に設置されている。そのヘッド部42は、通路15の後端部41に当接して閉塞している。十分に加圧された液体が溝部37を介して開口部38に流入した際には、ステム部40が圧縮され、それによって液体が通路15及び孔16を通して排出される。
上記の米国特許第7357781号に記載されているノズルのホルダーを使用するときには、流体の一定量は、ホルダーの本体部の小径の後端部の周辺領域に閉じ込められることによって失われる。本発明におけるホルダー8の後端部は、基本的にその長手方向を通して同径であり、バレル前部5のチャンバー44の大径の前端部43(図2)を満たす。それゆえ、閉じ込められる液体の量は減少している。
チャンバー44は、シリンジ46からの薬又はその他の液体を受け入れるように設計されている。シリンジ46からの液体は、符号47(図1及び図2)によって全体が示されている逆止弁であるバルブ(図1〜図3及び図9)を介してチャンバー44に流入する。そのバルブ47は、バレル前部5の上端の傾斜した突出部に設けられている管状の吸入ダクト48に取り付けられている。シリンジ46は、プランジャー52を有するバレル51を備える従来型のプラスチック製のシリンジである。そのプランジャー52は、小径のノズル53を通して液体を押し出すために、バレル51の一端部から他端部までスライド可能となっている。シリンジ46のバレル51は、注射器が操作される度に注入された投与量を示す目盛り(不図示)を備えている。シリンジ46のノズル53の周りにあるスリーブ55は、シリンジ46をバルブ47の本体部57(図3)のネジ山が形成された上端部56と取り付けるために、内部にネジ山が形成されている。バルブ47の本体部57の外部でネジ山が形成された下端部58は、バレル前部5に設けられた傾斜した吸入ダクト48の内部に螺合されている。バルブ47の本体部57の中央部には、本体部57を吸入ダクト48に挿入する際に、保持しやすくするための溝部59が形成されている。
図3及び図9に最も良く示されているように、本体部57と同様に、バルブ47は、本体部57の中でスライド可能なピストン又はステム部60を備えている。Oリング62は、吸入ダクト48内を貫通する通路63にバルブ47の本体部57を封止している。バルブ47のステム部60は、略円筒状に形成であり、本体部57の上端座部65に設置する半球型の上端部64(図8)、吸入ダクト48の通路63内でスライドする大径の中央部67及び小径の下端部68(図3)を有している。ステム部60の上端部64において、径方向に対向し、放射状に延びている開口部69は、閉塞された上端部と開放された下端部とを有する中央の通路70(図2及び図3)に連通している。本体部57の開放された下端部68は、円盤状のスペーサ73からわずかに離れているように保持されている。そのスペーサ73は、らせんバネ76によって、通路63内の肩部74に設置されている。シリンジ46のプランジャー52が下方に移動した際には、シリンジ46からの流体は、開口部69と通路70を通ってバルブ47のステム部60の下端に流れ、スペーサ73の切欠き78と吸入ダクト48の残りの部分を通り、バレル前部5内のプランジャー11の前方にあるチャンバー44に流入する。注射している間、らせんバネ76は、吸入ダクト48の通路63内の流体圧に補助されて、バルブ47を閉塞する。注射の後、下端部68の周囲にあるらせんバネ76は、ステム部60を停止位置(図2及び図9)に戻す。最初の注射の前には、バルブ47を通してプランジャー11の前方にあるチャンバー44内へ流体を押し込むために、シリンジ46のプランジャー52を下方に押す必要がある。最初の注射の後は、プランジャー11が後退させられると、チャンバー44の中に部分的な真空を生じさせるので、バルブ47が開放され、シリンジ46からの液体が吸入ダクト48通ってチャンバー44内へ引き込まれる。チャンバー44に流入した流体は、スペーサ81の切欠き80を通過しチャンバー44の前端部43内へ流入する。
図2及び図10〜図12に最も良く示されているように、バレル後部6は、管状のプラグ83によってバレル前部5に接続されている細長い管状の本体部82を備えている。本体部82は、内部にそれぞれネジ山が形成された前端部85と後端部86とを有している。ネジ山が形成された前端部85は、プラグ83が嵌め込まれている。そのプラグ83は、外部にネジ山が形成されたネック部87と内部にネジ山が形成されたヘッド部88とを有する。そのヘッド部88は、バレル前部5のネジ山が形成された後端部90が嵌め込まれている。この構造によれば、他の部分に大きな又は小さなチャンバー44を有するバレル前部5を取り替えるだけで、投入量を容易に変更することができる。プラグ83は、Oリング92(図2)によって本体部82に封止されている。
管状の本体部82の後端部86は、孔が形成されたプラグ95によって閉塞されている。加圧されたガスは、そのプラグ95に流入し、バレルアセンブリーの後端部から排出される。停止位置では、ピストンアセンブリー97の後端部は、プラグ95に当接している。図2、図11及び図12を参照して、本体部82内でスライド可能なピストンアセンブリー97は、カップ状のケーシング99に取り付けられた円柱状の磁石98(図11及び図12)を備えている。そのケーシング99の後端部は、磁石98をケーシング99内に保持するために、ナット100によって閉じられている。ケーシング99は、Oリング103によってプラグ83内に封止されている。ピストンアセンブリー97の停止位置又は後退位置では、孔が形成されたプラグ95の前端部内の円盤104は、ナット100の開口部105を通るように延びて磁石98の後端部に接触している。これによって、磁石98は後退位置に保持されている。円盤状のスペーサ106は、磁石98の前端部に対する緩衝のために、磁石98の前端部とケーシング99の前端部107との間に配置されている。
それぞれにネジ山が形成された前端部109と後端部110とを有する引き戻し軸である軸108は、磁石アセンブリーのケーシング99の前端部107に取り付けられている。軸108は、ピストンアセンブリーを保持しているプラグ83内のチャンバー111の縮径した前端部内でスライド可能となっている。Oリング112は、軸108をプラグ83内に封止している。引き戻しスリーブであるスリーブ113は、軸108のネジ山が形成された前端部109に取り付けられている。スリーブ113は、プランジャー11に対してスライド可能となっている。ピストンアセンブリー97が前方に移動している間には、スリーブ113は、プランジャー11の後端部に設けられた環状のフランジ114を超えて軸108の前端部109がプランジャー11と係合するまでスライドし、そのプランジャー11を前方に駆動してチャンバー44から液体を放出させる。ピストンアセンブリー97が引き戻された際には、スリーブ113の前端部内で放射状に内側に拡がるフランジ115は、プランジャー11を図2に示されている停止位置へ引き戻すために、プランジャー11の後端部のフランジ114に係合する。スリーブ113の前端部は、長手方向に延びているスリット116を備えているので、この前端部はプランジャー11の後端部に設けられたフランジ114を嵌め込むために屈曲可能となっている。Oリング117(図2及び図10)は、プランジャー11の前端部9をバレル前部5に封止している。Oリング119を有する環状のフランジ118は、バレル前部5を貫通する通路の大径の後端部120内でスライド可能となっている。バレル前部5の孔121は、プランジャー11の前後移動の間のバレル前部5を貫通する通路の後端部120からの空気の出入りを許容する。
図10、図13及び図14に最も良く示されているように、孔が形成されたプラグ95は、円盤104を嵌め込むため、内部にネジ山が形成され、小径の前端部123を備えている。第1の通路である通路124は、プラグ95の長手方向において後端部125から延びているので、加圧されたガスが後端部125から内部にネジ山が形成されたプラグ95の前端部123の開口部に送られる。L字型の第2の通路である通路126は、プラグ95の後端部125から、プラグ95の前端部123近傍の環状の溝部128まで延びている。溝部128は、前端部123及び中央部132のOリング130,131によって、前端部123から分離されている。Oリング130,131を境界とする通路は、管状の本体部82と溝部128とによって規定されている。これによって、ガスは、バレル後部6の本体部82とプラグ83との間の円筒状のチャンバー133(図2)とプラグ95内の通路126との間を流れる。図2に示されているように、孔が形成されたプラグ95の前端部123は、本体部82の後端部86内に延びており、Oリング130(図13)によってそこに封止されている。中央部132は、内部にネジ山が形成された本体部82の後端部86にプラグ95が螺合するためのネジ部134(図13及び図14)を備えている。環状のフランジ135は、バレル後部6のプラグ83内へのプラグ95の移動を規制している。外側にネジ山が形成された一対の耳部137は、プラグ95をスリーブ141の一端のカップ部140の内部にネジ山が形成された前端部139に接続するために、フランジ135の背後のプラグ95から後方へ延びている。
スリーブ141は、一対の管体部143,144を含む。その管体部143,144は、カプラー145,146のそれぞれを介して、加圧されたガスを孔が形成されたプラグ95に移送又はプラグ95から移送する。好適なカプラー145,146は、いわゆるプッシュ−イン・フィッティング(push-in fittings)であり、カナダのオンタリオ州ミシサガ(Mississauga,Ontario, Canada)にあるFesto Inc社から入手できる。管体部143,144の反対側の端部は、それぞれカプラー148,149及び継手パイプ150,151によって制御ユニット2のバルブ147(図17)に接続されている。そのカプラー148,149及び継手パイプ150,151は、制御ユニットの筐体154の前壁部153のソケット152に差し込まれている。Oリング155は、継手パイプ150,151をソケット152に封止している。ソケット152は、管体部(不図示)によってバルブ147に接続されている。カプラー148,149及び継手パイプ150,151は、スリーブのカバー156とネジ山が形成されたロッキングリング157に収容されている。そのロッキングリング157は、スリーブのカバー156を筐体154(図17)の前壁部153に設置されたソケット152に接続している。カプラー148,149は、継手パイプ150,151に螺合されており、継手パイプ150,151は、円盤状の座部159に螺合されている。座部159は、ロック用のリング157が座部159とカバー156との間に挟持されるように、カバー156に挿入されている。座部159の環状のフランジ160は、リング157内の放射状に内側へ拡がるフランジ162に係合している。径方向で対向している一対のネジ163は、組み立て部品を一体に締め付けるために、カバー156を貫通して座部159の耳部164内に延びている。継手パイプ150,151をカプラー148,149と一緒に使用すれば、管体部143,144を制御ユニット2に対する接続又は取り外しが比較的容易になる。
図17及び図18において、便宜上、装置の要素が省略されていることに注意すべきである。
図17及び図18を参照して、供給源165から供給される流体圧が加えられた流体(この場合は二酸化炭素)は、管体部166と空気圧制御装置の一部を構成する制御ユニット2の後壁部167(図17)を貫通したコネクタ(不図示)とを通る。その流体は、Tコネクタ168とライン169を通ってバルブ147に至り、調圧機172を備えるライン171を通って足踏みアクチュエータ3に至る。その足踏みアクチュエータ3は、伸縮バネ176を備える足踏みペダルによって作動される二方弁であるバルブ173を有する。足踏みペダル174が押圧されてバルブ173が開かれた際には、流体は、ライン177を通り、伸縮バネ179を有し圧力で作動するスイッチ178へ流れる。スイッチ178は、ライン180,181とTコネクタ183(図17)によってカウンター187の端子185,186に接続されている。スイッチ178が開閉されるたびに、カウンター187は、一方の注射がされたことを示すように操作される。
流体は、足踏みで作動するバルブ173を通るとともにライン188を流れることで、パイロット信号を5方2位置弁(five-way,two position valve)であるバルブ147に与える。バルブ147は、圧力流体が管体部143と、孔が形成されたプラグ95と、円盤104の孔189(図10,図13及び図14)とを通り、ピストンアセンブリー97の後端部に流れるような位置まで開く。十分な圧力が蓄積されると、ピストンアセンブリー97が、前方に駆動し、プランジャー11にチャンバー44内の液体をノズルのホルダー8と使い捨てのノズル12を通して押し出させる。同時に、磁石のケーシング99の前端部からのガスが、バレル後部6の本体部82の開口部190(図2)及び本体部82とプラグ83との間に存在するチャンバー133とを通って排出される。そして、ガスは、孔が形成されたプラグ95のL字型の通路126と、管体部144と、バルブ147と、ライン190と、サイレンサー191を通って排出される。
足踏みペダル174を離した際には、伸縮バネ176が、バルブ173を閉じる。バルブ147内のバネ192は、図18に示されている位置にバルブ147を移動させる、すなわち、管体部143を通るピストンアセンブリー97に流れるガスの流れを閉じ、ライン169を管体部144に対して開放する。そして、加圧されたガスは、孔が形成されたプラグ95内の通路126及びバレルの本体部82とプラグ83との間のチャンバー133を通り、磁石のケーシング99の前方にあるチャンバー111に流れる。これによって、ピストンアセンブリー97が図2に示されている停止位置又は開始位置まで後方へ駆動される。ピストンアセンブリーの背後のガスは、孔が形成されたプラグ95内の通路124と、管体部143と、バルブ147と、ライン193と、サイレンサー194とを通って放出される。
上記のように、プランジャー11がピストンアセンブリー97の前端部の引き戻しスリーブであるスリーブ113によって引き戻された際には、部分的な真空がチャンバー44内に生じる。これによって、液体がシリンジ46からバルブアセンブリーであるバルブ47を通ってチャンバー44内に流入するので、注射器による次回の注射が準備される。
ワンドアセンブリーは、かなりコンパクトにすることができる。例えば、従来のアセンブリーにおいて、ワンド1とノズル12との合計長さは、約15.3cmであり、バレル前部5、バレル後部6及びナット25の外径は、それぞれ約12mm、25mm及び15mmである。

Claims (4)

  1. 無針注射器のワンドアセンブリーであって、
    管状のバレルと、
    前記バレルの前方の排出端に位置し、供給源から注入物質である液体を受け取る第1のチャンバーと、
    前記バレルの前端部に位置し、前記第1のチャンバーから液体を排出するノズルと、
    前記第1のチャンバーに液体が吸引される後退位置と前記ノズルを通して液体が排出される伸張位置との間における移動のため、前記バレル内でスライド可能なプランジャーと、
    前記バレル内の後方に位置し、前記第1のチャンバーから分離されている第2のチャンバーと、
    前記プランジャーを前記伸張位置に移動させる伸張位置と後退位置との間における流体圧下での移動のため、前記第2のチャンバー内でスライド可能なピストンと、
    前記バレル内に位置し、前記ピストンが前記後退位置から前記伸張位置まで移動する間における前記第2のチャンバーからの加圧されたガスの受け取りと、前記ピストンが前記伸張位置から後退位置まで移動する間における前記第2のチャンバーへの加圧されたガスの導入とが選択的に行われる第3のチャンバーと、
    前記バレルの後端部を閉塞し、前記ピストンが前記後退位置から伸張位置まで移動するように、加圧されたガスを前記ピストンの後端部に移送する第1の通路と、前記ピストンが前記後退位置から前記伸張位置まで及び前記伸張位置から前記後退位置まで選択的に移動するように、前記加圧されたガスを前記第3のチャンバーに移送する又は前記第3のチャンバーから移送する第2の通路とを有する孔が形成されたプラグと
    を備えていることを特徴とする無針注射器のワンドアセンブリー。
  2. 請求項1に記載の無針注射器のワンドアセンブリーであって、
    前記ピストンが、開放した後端部を有し、前記バレル内でスライド可能な円筒状のケーシングと、該ケーシング内に位置し、前記ピストンの後退位置で前記孔の形成されたプラグの前端部に当接する円柱状の磁石とを備えることにより、前記ピストンが、前記プランジャーに対して前方に駆動するために十分なガス圧を受けるまで、前記後退位置に保持されることを特徴とする無針注射器のワンドアセンブリー。
  3. 請求項2に記載の無針注射器のワンドアセンブリーであって、
    加圧されたガスを、前記孔が形成されたプラグに移送する又は前記孔が形成されたプラグから移送するために、前記孔が形成されたプラグに接続された一対の管体部と、前記孔が形成されたプラグの後端部に接続されており、前記管体部の前端部を覆うカバー部とを備えていることを特徴とする無針注射器のワンドアセンブリー。
  4. 請求項1に記載の無針注射器のワンドアセンブリーであって、
    加圧されたガス源に接続されており、前記ピストンを前記伸張位置及び前記後退位置に移動させるように、前記孔が形成されたプラグの前記第1の通路及び前記第2の通路に加圧されたガスを選択的に供給するための供給源に接続されている第1のバルブと、前記第1のバルブが前記第1の通路及び前記第2の通路に対して開閉するように、前記加圧されたガスの供給源及び前記第1のバルブに接続されている足で操作する第2のバルブとを有する空気圧制御システムを備えることを特徴とする無針注射器のワンドアセンブリー。
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