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Die
Erfindung betrifft eine automatisch arbeitende Temperaturregelvorrichtung
zur Verwendung bei automatisch durchgeführ ten Analysen, die von einer
chemischen Reaktion begleitet sind, und zwar auf dem Gebiet der
klinischen Medizin, der Biochemie, der Pharmazeutik und ähnlichen
Gebieten.
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Bei
Analysen, die von einer chemischen Reaktion begleitet sind, beispielsweise
auf dem Gebiet der klinischen Medizin, der Biochmie, der Pharmazeutik
oder ähnlichen
Gebieten, ist es notwendig, die Temperatur eines Gemisches von Proben
und Reagenzien oder ähnlichen
Materialien über
ein gewisses Zeitintervall auf einen bestimmten Wert zu regeln,
damit die Proben mit den Reagenzien oder ähnlichen Stoffen reagieren
können.
Ein Gefäß, wie beispielsweise
eine Mikroplatte, die mit mehreren Vertiefungen versehen ist, wird
andererseits im allgemeinen dazu benutzt, mehrere Proben mit den
Reagenzien oder ähnlichen
Stoffen reagieren zu lassen. Aus diesem Grunde muß das Gefäß, beispielsweise
die Mikroplatte, einer Temperaturregelung unterworfen werden.
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Üblicherweise
wird bisher die Temperatur des Gefäßes von Hand geregelt. Eine
derartige Temperaturregelung erfolgt beispielsweise dadurch, daß von Hand
eine Abdeckung mit einem Schwenkmechanismus, wie beispielsweise
einem Scharnier, verschwenkt wird, um ein Gefäß in einer Reaktionskammer
einer Temperaturregeleinrichtung zum Regeln der Temperatur über ein
gegebenes Zeitintervall nach dem Aufheizen der Reaktionskammer auf
die bestimmte Temperatur mit einer Heizeinrichtung, wie beispielsweise
einem Heizer, anzuordnen, und danach die Abdeckung von Hand wieder
geöffnet
wird, um das Gefäß aus der
Reaktionskammer herauszunehmen.
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Da
eine derartige bekannte Temperaturregelung von Hand auszuführende Arbeitsvorgänge des Verschwenkens
der Abdeckung und des Eingebens des Gefäßes in die Reaktionskammer
sowie des Herausnehmens des Gefäßes aus
der Reaktionskammer erforderlich macht, bestehen aufgrund dieser von
Hand auszuführenden
Arbeitsvorgänge
Schwierigkeiten darin, die Temperaturregelung zu automatisieren
und eine Temperaturregelvorrichtung zu schaffen, die automatisch
arbeitet.
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Es
kann davon ausgegangen werden, daß Schwenkmechanismen, wie beispielsweise
Scharniere zum Schwenken der Abdeckung der Reaktionskammer und Verbindungs-
oder Gelenkmechanismen oder ähnliches,
die dafür
sorgen, daß das
Gefäß in die
Reaktionskammer eintritt oder aus der Reaktionskammer austritt,
für die
Automatisierung einer Temperaturregelvorrichtung zur Verfügung stehen. Da
jedoch sowohl der Mechanismus zum Schwenken der Abdeckung als auch
der Mechanismus, der dafür
sorgt, daß das
Gefäß in die
Reaktionskammer eintritt oder aus der Reaktionskammer austritt,
für derartige
Automatisierungen erforderlich sind, werden komplizierte Mechanismen
benötigt,
was die Größe der Vorrichtung
ansteigen lässt.
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Da
weiterhin die Reaktionskammer der Außenluft ausgesetzt ist, wenn
die Abdeckung über
das Scharnier geöffnet
ist, ändert
sich die Temperatur in der Reaktionskammer bei jedem Schwenken der
Abdeckung, was es schwierig macht, das Innere der Reaktionskammer
auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Wenn darüberhinaus
einmal ein Temperaturabfall auftritt, wird eine gewisse Zeit zum
Wiederaufheizen benötigt,
was mit dem Problem verbunden ist, dass mehr Zeit für die Analyse
benötigt
wird.
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AT E 34 583 B beschreibt
eine modulare Einrichtung für
eine Zellkultur mit einem dicht verschlossenen Raum, in dem mehrere
Kulturbehälter
untergebracht sind, und einer Temperaturregeleinrichtung. Die einzelnen
Kulturbehälter
werden in den dicht umschlossenen Raum von außen durch eine Öffnung eingeschoben.
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US 1 023 646 A offenbart
einen Sterilisator, der mehrere Schubladen aufweist, in dem zu sterilisierende
Instrumente untergebracht werden können. Um zu verhindern, dass
beim Öffnen
der Schubladen entsprechende Gase aus dem Sterilisator austreten, ist
die Rückwand
einer jeden Schublade mit einem Klappmechanismus versehen, der beim
Herausziehen der Schublade umklappt und das Aufnahmefach der Schublade
verschließt.
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Zum
allgemeinen Stand der Technik wird auf
DE 199 08 745 A1 , die eine
Vorrichtung zur Temperierung von Analysegut in Multiwellenanalyseplatten beschreibt,
DE 39 38 565 A1 ,
in der eine Inkubationseinrichtung für Mikrotitrationsplatten offenbart
ist,
EP 0 311 440 A2 ,
in der mit Hilfe einer Pipettiereinrichtung automatisch ein Reagenz
auf eine Probe aufgebracht werden kann, verwiesen. Ferner ist in der
DE 41 07 262 A1 eine
Absaugvorrichtung für Membranmikrotiterplatten
beschrieben, in
DE
38 42 961 A1 wird ein Gerät zur Substratanalyse beschrieben,
das ein Grundmodul aufweist, auf dem eine eine Mikrotestplatte aufnehmende
Plattenhalterung durch eine von einer Steuereinrichtung des Grundmoduls gesteuerte
Transportvorrichtung verschiebbar ist. Der Plattenträger wird
dabei in der Plattenhalterung magnetisch gehalten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine automatisch arbeitende Temperaturregelvorrichtung
zu schaffen, bei der beim Ein- bzw. Ausführen eines Gefäßes so wenig
Wärme wie
möglich
aus der Reaktionskammer verloren geht und die Temperatur in der Reaktionskammer
dadurch weitestgehend konstant bleibt.
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Dies
wird dadurch erzielt, dass eine Schale oder ein Tablett zum Halten
des Gefäßes gekoppelt mit
der Schwenkbewegung der Abdeckung gleitend verschiebbar ausgebildet
und angeordnet ist, so dass in einem Arbeitsvorgang die Abdeckung
geschlossen und geöffnet
werden kann und gleichfalls das Gefäß in die Reaktionskammer eintreten
oder aus der Reaktionskammer austreten kann.
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Dazu
umfasst die automatisch arbeitende Temperaturregelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Reaktionskammer zur Aufnahme eines Gefäßes, eine Schale zum Halten
des Gefäßes, einen
Temperaturregelteil zum Regeln der Temperatur wenigstens in der
Reaktionskammer, eine Übertragungseinrichtung
zum gleitenden Verschieben der Schale derart, dass die Schale frei
in die Reaktionskammer eintreten oder aus der Reaktionskammer austreten
kann, einen ersten Abdeckteil zum dichten Schließen der Reaktionskammer, wenn
die Schale durch die Übertragungseinrichtung
in die Reaktionskammer eintreten gelassen wird, einen zweiten Abdeckteil
zum dichten Verschließen
der Reaktionskammer, wenn die Schale durch die Übertragungseinrichtung aus
der Reaktionskammer austreten gelassen wird, und einen Halteteil
zum Halten des zweiten Abdeckteils im dicht geschlossenen Zustand.
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Die Übertragungseinrichtung
verschiebt gleitend die Schale relativ zur Reaktionskammer derart, dass
das in der Schale gehaltene Gefäß frei in
die Reaktionskammer eintreten kann oder aus der Reaktionskammer
austreten kann, während
der erste und der zweite Abdeckteil zum dichten Verschließen und Öffnen der
Reaktionskammer bewegt werden.
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Wenn
das Gefäß in die
Reaktionskammer eintreten gelassen wird, wird die Schale dazu gebracht,
sich in die Reaktionskammer zu bewegen, und wird gleichfalls die
Reaktionskammer mit dem ersten Abdeckteil dicht verschlossen. Wenn
andererseits das Gefäß aus der
Reaktionskammer austreten gelassen wird, wird die Schale dazu gebracht,
sich aus der Reaktionskammer herauszubewegen und wird gleichzeitig
die Reaktionskammer dicht mit dem zweiten Abdeckteil geschlossen.
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Der
Halteteil bewegt den zweiten Abdeckteil gekoppelt mit der Bewegung
der Schale aus der Reaktionskammer heraus und hält die Reaktionskammer im dicht
geschlossenen Zustand unabhängig von
der Position der Schale bei fehlendem Gefäß. Der Halteteil kann aus einem
ersten Magneten und einem zweiten Magneten aufgebaut sein, die beide auf
der Seite des zweiten Abdeckteils vorgesehen sind. Der erste Magnet
kann das Ende des Gefäßes zur
Kopplung mit der Herausbewegung der Schale anziehen, während der
zweite Magnet den gegenüberliegenden
Innenwandteil der automatisch arbeitenden Temperaturregelvorrichtung
anziehen kann, um den zweiten Abdeckteil im dicht geschlossenen Zustand
zu halten.
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Durch
die Erfindung wird daher eine Automatisierung einer Temperaturregelvorrichtung
erzielt, indem es ermöglicht
wird, daß die
Schale zum Halten des Gefäßes sich
gekoppelt mit der Schwenkbewegung der Abdeckung gleitend bewegt,
so daß in
einem Arbeitsvorgang die Abdeckung geschlossen und geöffnet werden
kann und gleichfalls das Gefäß in die
Reaktionskammer eintreten oder aus der Reaktionskammer austreten
kann.
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Im
folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung
ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung näher
beschrieben. Es zeigen
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1 in
einer perspektivischen Ansicht das Ausführungsbeispiel der automatisch
arbeitenden Regelvorrichtung,
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2A eine
Vertikalschnittansicht der in 1 dargestellten
Vorrichtung,
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2B eine
Querschnittsansicht der in 1 dargestell ten
Vorrichtung,
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3A bis 3C perspektivische
Ansichten zur Darstellung jeder Phase eines Arbeitsvorgangs (Entnahme
eines Gefäßes von
Reaktionskammer) der in 1 dargestellten Vorrichtung,
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4 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Arbeitsvorgänge
(Eingeben eines Gefäßes in eine Reaktionskammer,
Regelung der Temperatur in der Reaktionskammer, UV-Bestrahlung des
Gefäßes und Entnahme
des Gefäßes von
der Reaktionskammer) bei der in 1 dargestellten
Vorrichtung,
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5A bis 5C Schnittansichten
zur Darstellung jeder Phase eines Arbeitsvorgangs (Eingeben eines
Gefäßes in eine
Reaktionskammer) der Vorrichtung von 1 und
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6A bis 6C Schnittansichten
zur Darstellung jeder Phase eines Arbeitsvorganges (Entnahme eines
Gefäßes von
einer Reaktionskammer) bei der in 1 dargestellten
Vorrichtung.
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Die
in der Zeichnung dargestellte automatisch arbeitende Temperaturregelvorrichtung 1 dient dazu,
die Temperatur eines Gefäßes 13,
wie beispielsweise einer Mikroplatte oder eines Glasfläschchens
in einer Reaktionskammer 3 für ein gegebenes Zeitintervall
zu regeln. Wie es in den 1 bis 2B dargestellt
ist, weist die automatisch arbeitende Temperaturregelvorrichtung 1 eine
Gehäusekammer 2 mit
einer Reaktionskammer 3 und einer Temperaturregelkammer 4 auf,
die dazu dient, die Reaktionskammer 3 so zu regeln, daß eine bestimmte
Temperatur beibehalten wird. Die Gehäusekammer 2 weist
weiterhin UV-Lampen 12 an der Außenseite ihres oberen Teils
auf, um UV-Licht in die Reaktionskammer 3 zu strahlen.
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Eine
Schale 5 kann so bewegt werden, daß sie in die Reaktionskammer 3 eintritt
oder aus der Reaktionskammer austritt. Das Gefäß 13, beispielsweise
eine Mikroplatte oder ein Glasfläschchen
wird auf der Schale 5 angeordnet und dann der Temperaturreglung
für ein
gegebenes Zeitintervall in der Reaktionskammer 3 unter
Verwendung der Temperaturregelkammer 4 unterworfen.
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Eine
Antriebseinrichtung 7, wie beispielsweise ein Förderschneckenmechanismus
oder ein Riemenmechanismus kann dazu vorgesehen sein, die Übertragungseinrichtung 6,
wie beispielsweise ein Gleitelement zu betätigen, das die Schale 5 trägt, um die
Schale 5 mit dem Gefäß 13 gerade
(horizontal in 2) vom Inneren zum Äußeren der
Reaktionskammer 3 oder in umgekehrter Richtung durch einen Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 zu bewegen.
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Die
Reaktionsumgebung des Gefäßes 13 in der
Reaktionskammer 3 wird über
die Temperaturregelung durch die Temperaturregelkammer 4 zusammmen
mit der Bestrahlung durch UV-Licht von den UV-Lampen 12 geregelt. Die Temperaturregelkammer 4 ist
unter der Reaktionskammer 3 angeordnet, während sich
die UV-Lampen 12 über
der Reaktionskammer 3 befinden.
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Wie
es in 2B dargestellt ist, weist die Temperaturregelkammer 4 ein
Gebläse 4a zum
Zirkulieren der Luft in der Gehäusekammer 2 und
einer Heizung 4b zum Aufheizen der zirkulierenden Luft auf.
Die aufgeheizte und in der Gehäusekammer 2 zirkulierende
Luft dient dazu, die Temperatur der Reaktionskammer 3 zu
regeln.
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Jede
UV-Lampe 12 strahlt UV-Licht auf das Gefäß 13 in
der Reaktionskammer 3, und zwar über ein Fenster, das in der
oberen Wand der Gehäusekammer 2 ausgebildet
ist und wenigstens UV-Licht durchläßt.
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Die
Schale 5 weist an einem Ende, das dem Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 zugewandt ist, einen ersten Abdeckteil 10 auf,
der so bemessen und geformt ist, daß er den Öffnungsteil 3a abdecken kann,
und ist am anderen Ende mit einem Endabschnitt 5a in der
Form einer vertikalen Wand versehen.
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An
der Rückseite
des Endabschnittes 5a der Schale 5 in der Gehäusekammer 2 ist
ein zweiter Abdeckteil 11 so angeordnet, daß er von
der Übertragungseinrichtung 6 (oder
einer damit in einem Stück ausgebildeten
Gleitstange) befördert
oder mitgenommen werden kann. Der zweite Abdeckteil 11 weist
einen ersten Magneten 8 auf, der an einer Stelle angebracht
ist, die dem Endabschnitt 5a der Schale 5 entspricht. 2A zeigt
den Zustand, in dem der zweite Abdeckteil 11 an den Endabschnitt 5a der
Schale 5 durch den ersten Magneten 8 angezogen
ist, der an der Stelle angebracht ist, die dem Endabschnitt 5a der
Schale 5 entspricht. Ähnlich
wie der erste Abdeckteil 10, ist auch der zwei te Abdeckteil 11 so
geformt und bemessen, daß er
den Öffnungsteil
der Reaktionskammer 3 abdeckt. Der zweite Abdeckteil 11 weist
weiterhin mehrere zweite Magnete 9 auf, die in der Vorderfläche an Stellen
um die Außenseite
eines Bereiches herum angebracht sind, der dem Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 entspricht.
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Im
folgenden wird der Ablauf der Arbeitsvorgänge beschrieben, bei denen
das Gefäß 13 auf
der Schale 5 angeordnet wird, die sich außerhalb
der Reaktionskammer 3 (das heißt im betriebsbereitem Zustand)
befindet, um das Gefäß 13 in
der Reaktionskammer 3 anzuordnen, indem die Schale 5 zur
Reaktionskammer 3 bewegt wird, und bei denen anschließend das
Gefäß 13 und
die Schale 5 aus der Reaktionskammer nach außen herausgeführt werden, nachdem
das Gefäß 13 in
der Reaktionskammer 3 einer Erwärmung und einer UV-Bestrahlung
ausgesetzt wurde. Diese Arbeitsvorgänge werden im folgenden anhand
des Flußdiagrammes
von 4 beschrieben.
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Zunächst wird
das Gefäß 13 auf
der Schale 5 außerhalb
der Reaktionskammer 3 (Schritte S1, S2) angeordnet, wie
es in 5A und 5B dargestellt
ist. Da unter diesen Umständen
der Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 durch den zweiten Abdeckteil 11 als
Folge des vorhergehenden Arbeitsvorganges der Entnahme der Schale 5 (Schritt 58,
der später
beschrieben wird) geschlossen ist, ist das Innere der Reaktionskammer 3 in
einem dicht geschlossenem Zustand gehalten.
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Anschließend wird
die Schale 5 zur Reaktionskammer 3 bewegt, indem
die Antriebseinrichtung 7 so angetrieben wird, daß sie die Übertragungseinrichtung 6 antreibt
(Schritt S2). Der Endabschnitt 5a der Schale 5 drückt für die Dauer
der Bewegung den zweiten Abdeckteil 11, der an die Innenwandfläche um den Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 herum angezogen war, nach hinten, so
daß der
zweite Abdeckteil 11 von der Innenwandfläche der
Reaktionskammer 3 gegen die Anziehungskraft der zweiten Magnete 9 getrennt
wird. Der zweite Abdeckteil 11, der von der Innenwandfläche der
Reaktionskammer 3 getrennt ist, wird dann an den Endabschnitt 5a der Schale 5 durch
den ersten Magneten 8 angezogen.
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Die
Schale 5 wird weiter nach hinten in die Reaktionskammer 3 bewegt,
während
der zweite Abdeckteil 11 an den Endabschnitt 5a der
Schale 5 angezogen ist, bis der erste Abdeckteil 10 der
Schale 5 in Kontakt mit der Außenwandfläche um den Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 herum kommt. Wenn dann der erste Abdeckteil 10 der
Schale 5 in einen Kontakt mit der Außenwandfläche der Reaktionskammer 3 gekommen
ist, ist der Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 mit dem ersten Abdeckteil 10 abgedeckt,
wie es in 5C dargestellt ist, was zur
Folge hat, daß die
Reaktionskammer 3 im dicht geschlossenen Zustand gehalten
ist (Schritt S4). Das hat zur Folge, daß das Gefäß 13, das sich auf
der Schale 5 befindet, in der dicht geschlossenen Reaktionskammer 3 aufgenommen
ist, wie es in 3C dargestellt ist.
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Anschließend wird
das Gefäß 13 einer
Erwärmung
durch den Betrieb des Gebläses 4a und
der Heizung 4b in der Temperaturregelkammer 4 ausgesetzt,
um das Innere der Reaktionskammer 3 so zu regeln, daß eine bestimmte
Temperatur beibehalten ist, während
UV-Licht zum Gefäß 13 dadurch
gestrahlt wird, daß die
UV-Lampen 12 angeschaltet werden
(Schritte S5, S6). Die Erwärmung
des Gefäßes 13 und
die Bestrahlung mit UV-Licht werden nach einer fortlaufenden Erwärmung und
Bestrahlung für
ein bestimmtes Zeitintervall beendet (Schritt S7).
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Anschließend wird
die Schale 5 zum Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 dadurch bewegt, daß die Übertragungseinrichtung 6 durch
die Antriebseinrichtung 7 in der Entnahmeeinrichtung angetrieben
wird, um die Schale 5 mit dem darin angeordneten Gefäß 13 aus
der Reaktionskammer 3 zu entnehmen. Dabei wird der zweite
Abdeckteil 11, der an die Schale 5 durch die Anziehungskraft
des ersten Magneten 8 angezogen ist, so bewegt, wie es
in 6A dargestellt ist. 6A zeigt
den Zustand, in dem die Schale 5 teilweise aus der Reaktionskammer 3 heraus
gezogen ist.
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Immer
wenn die Schale 5 aus der Reaktionskammer 3 vollständig als
Folge der Bewegung der Schale 5 weiter aus der in den 3B und 6A dargestellten
Position in Entnahmerichtung nach außen bewegt ist, schlägt der zweite
Abdeckteil 11, der zusammen mit der Schale 5 bewegt
wird, da er an den Endabschnitt 5a der Schale 5 bis
dahin angezogen ist, an die Innenwandfläche um den Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 an, was dazu führt, das eine weitere Bewegung
des zweiten Abdeckteils 11 verhindert ist. Das hat zur
Folge, daß der
zweite Abdeckteil 11 vom Endabschnitt 5a der Schale 5 gelöst wird,
die ihre Bewegung fortsetzt, und dann an der Innenwandfläche um den Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 herum durch die Anziehungskraft der zweiten
Magneten 9 angezogen wird, wie es in 6C dargestellt
ist (Schritt S8). Da der Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 mit dem zweiten Abdeckteil 11 abgedeckt
ist, wird folglich die Reaktionskammer 3 in einem dicht
geschlossenem Zustand gehalten.
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Die
Schale 5, die den zweiten Abdeckteil 11 zurückgelassen
hat, da sie sich davon gelöst
hat, wird nach einer weiteren geringfügigen Bewegung nach vorne angehalten
und das Gefäß 13 wird
dann aus der Schale 5 entnommen, wie es in den 3C und 6C dargestellt
ist (Schritt S9). Dabei hält
der zweite Abdeckteil 11 den Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer 3 geschlossen. Da somit der dicht geschlossene
Zustand der Reaktionskammer 3 auch dann beibehalten werden
kann, nachdem die Schale 5 aus der Reaktionskammer 3 entnommen
ist, ist es möglich,
die Temperatur in der Reaktionskammer 3 beizubehalten.
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Nach
der Entnahme des Gefäßes 13 von
der Schale 5 wird die Schale im betriebsbereiten Zustand angeordnet
(Schritt S10). Die Schale 5 kann im betriebsbereiten Zustand
an der Außenseite
der Reaktionskammer 3 unverändert im herausgezogenen Zustand
oder in der Reaktionskammer 3 aufgenommen angeordnet sein.
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Wie
es oben beschrieben wurde, kann gemäß der Erfindung die Schale 5 mit
dem darin angeordneten Gefäß 13 geradlinig
durch den Öffnungsteil 3a der
Reaktionskammer gekoppelt mit einer Bewegung der Abdeckung zum Abdecken
des Öffnungsteils 3a bewegt
werden, um die Reaktionskammer 3 dicht zu schließen. Es
ist daher möglich,
automatisch in einem Arbeitsvorgang die Abdeckung zu bewegen und
gleichfalls das Gefäß in die
Reaktionskammer eintreten oder aus der Reaktionskammer austreten zu
lassen.