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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlusssystem für biologische thermische Reaktionen und ein Verfahren zum Verwenden desselben und betrifft insbesondere die biomedizinische Industrie zum Anwenden auf automatisierte Geräte.
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Hintergrund der Erfindung
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In dem biomedizinischen Labor werden Reaktanten gewöhnlich in ein Plastik-Reaktionsgefäß gegeben zum Erzeugen einer biochemischen Reaktion. Es ist üblich, das Reaktionsgefäß zu verschließen für das Vermeiden eines Einflusses von der externen Umwelt und für das Bewahren der Konstanz der Reaktionsbedingungen. Bio-Wärme Reaktionen, wie zum Beispiel Polymerase-Kettenreaktionen (PCR, engl. „Polymerase Chain Reaction“), müssen bei über 90 Grad Celsius für mehrere Stunden durchgeführt werden, wobei die Luftverschließbarkeit sehr wichtig ist.
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Die konventionellen automatisierten Geräte, die für PCR angewendet werden, verwenden zwei Arten von Methoden zum Versschließen der Reaktionsgefäße. 1. Die Reaktionsgefäße werden durch manuelle Bedienung verschlossen; und 2. Die Plastik-Gefäße und Werkzeuge gemäß spezieller Spezifikationen werden verwendet.
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Bei der ersten Methode, während des Betriebs der automatisierten Geräte, werden die Reaktionsgefäße herausgenommen, um durch manuelle Bedienung verschlossen zu werden. Indes könnte die manuelle Bedienung einige nicht vollständig verschlossene Reaktionsgefäße und verschwendete Zeit verursachen.
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Bei der zweiten Methode ist z.B. ein Roch’s COBAS Ampliprep ausgelegt mit den Reaktionsgefäßen und Verschlussdeckeln, die Gewinde haben. Es wurde herausgefunden, dass, obwohl die Verschließbarkeit der Reaktionsgefäße gewährleistet ist, ein rotierbarer Mechanismus für die Verwendung benötigt wird und ferner ein Verschlussdeckel durch eine Operation verschlossen wird; falls mehrere Reaktionsgefäße gleichzeitig verschlossen werden, ist es notwendig, etliche Mechanismen zu verwenden, sodass die Herstellungskosten erhöht werden. Währenddessen bedeuten die Reaktionsgefäße und Verschlussdeckel mit Gewinden auch höhere Herstellungskosten (gewöhnliche Reaktionsgefäße haben kein Gewinde).
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Ferner, vergleichend mit der ersten Methode, ist die zweite Methode für ein vollständig automatisiertes Gerät. Indes gibt es noch mehrere Probleme. 1. Es ist außerstande zu wissen, ob der Verschlussdeckel zu der Position des Reaktionsgefäßes bewegt wird; 2. Der Verschlussdeckel könnte von dem Reaktionsgefäß beim Drehen abgerutscht sein; und 3. Der rotierbare Mechanismus ist leicht außer Betrieb.
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Daher ist es essentiell, ein Verschlusssystem für biologische thermische Reaktionen und ein Verfahren zum Verwenden desselben bereitzustellen, um die obengenannten technischen Probleme zu lösen.
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Indes stellt die konventionelle Technik Lösungen für die obengenannten technischen Probleme bereit, aber es gibt keinen effektiven Weg, die obengenannten technischen Probleme zur gleichen Zeit zu lösen.
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Erläuterung der Erfindung
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Um die obengenannten technischen Probleme der konventionellen Technik zu lösen, ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Ansaug-Einheiten und Schubrohre bzw. Schubstangen bzw. Drückstangen bzw. Stangen (kurz: Schubrohre) bereitzustellen. Wenn die Ansaug-Einheit einen Verschlussdeckel ansaugt, wird gemäß einer Druck-Detektions-Vorrichtung ermittelt, ob der Verschlussdeckel angesaugt ist, und der Verschlussdeckel kann korrekt oberhalb des Reaktionsgefäßes gelangen. Die entsprechenden Schubrohre werden zu jedem der Verschlussdeckel angeordnet, wobei eine Bewegung in einer einzigen Richtung durchgeführt wird, um jeden Verschlussdeckel akkurat in jedes der Reaktionsgefäße zu schieben.
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Um das Ziel zu erreichen stellt die vorliegende Erfindung ein Verschlusssystem für biologische thermische Reaktionen bereit, welches aufweist: mindestens ein Reaktionsgefäß, mindestens eine Ansaug-Einheit und mindestens ein Schubrohr.
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Jedes des mindestens einen Reaktionsgefäßes weist ein offenes Ende auf. Die mindestens eine Ansaug-Einheit wird verwendet zum Ansaugen von mindestens einem Verschlussdeckel und zum Bewegen des mindestens einen Verschlussdeckels, um über das offene Ende des mindestens einen Reaktionsgefäßes zu gelangen. Das mindestens eine Schubrohr wird verwendet zum Schieben bzw. Drücken des mindestens einen Verschlussdeckels in das offene Ende des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlusssystem ferner eine Druck-Detektions-Vorrichtung auf zum Bestimmen bzw. Ermitteln, ob die mindestens eine Ansaug-Einheit den mindestens einen Verschlussdeckel vollständig ansaugt oder nicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlusssystem ferner auf eine Kalibrierungs-Einheit zum Ausrichten der mindestens einen Ansaug-Einheit mit dem mindestens einen Verschlussdeckel für einen Ansaug-Vorgang, zum Bewegen des mindestens einen Verschlussdeckels in Ausrichtung mit dem mindestens einen Reaktionsgefäß zum Durchführen eines Bewege-Vorgangs und zum Ausrichten des mindestens einen Schubrohrs mit dem mindestens einen Verschlussdeckel zum Durchführen eines Schiebe-Vorgangs bzw. Drückvorgangs (kurz: Schiebe-Vorgangs), welcher den mindestens einen Verschlussdeckel in das offene Ende des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes schiebt bzw. drückt (kurz: schiebt).
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlusssystem ferner auf eine Antriebs-Vorrichtung zum Betätigen des mindestens einen Rohrs, um einen Schiebe-Vorgang auszuführen, welcher den mindestens einen Verschlussdeckel in das offene Ende des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes drückt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlusssystem ferner auf eine Luftdruck-Vorrichtung zum Bereitstellen eines genügenden Ansaugdrucks für die mindestens eine Ansaug-Einheit.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlusssystem ferner auf eine Druck-Abbau-Vorrichtung für das Eliminieren eines Ansaugdrucks der mindestens einen Ansaug-Einheit, um den mindestens einen Verschlussdeckel von der mindestens einen Ansaug-Einheit zu entfernen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verschlusssystem für Bio-Wärme Reaktionen über 90 Grad Celsius verwendet.
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Um das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verschlussverfahren für biologische thermische Reaktionen bereit, welches aufweist Schritte von: mindestens ein Reaktionsgefäß wird angeordnet, wobei jedes des mindestens einen Reaktionsgefäßes ein offenes Ende aufweist; als nächstes wird mindestens ein Verschlussdeckel angesaugt durch mindestens eine Ansaug-Einheit, um sich zu bewegen, um oberhalb des offenen Endes des mindestens einen Reaktionsgefäßes zu gelangen; und der mindestens eine Verschlussdeckel wird gedrückt mittels des mindestens einen Schubrohrs in das offene Ende des mindestens einen Reaktionsgefäßes.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussverfahren ferner auf einen Schritt von: ob die mindestens eine Ansaug-Einheit den mindestens einen Verschlussdeckel vollständig ansaugt oder nicht wird ermittelt durch eine Druck-Detektions-Vorrichtung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussverfahren ferner auf eine Kalibrierungs-Vorrichtung zum Ausrichten der mindestens einen Ansaug-Einheit mit dem mindestens einen Verschlussdeckel zum Durchführen eines Ansaug-Vorgangs, zum Bewegen des mindestens einen Verschlussdeckels in Ausrichtung mit dem mindestens einen Reaktionsgefäß zum Durchführen eines Bewege-Vorgangs und zum Ausrichten des mindestens einen Rohrs mit dem mindestens einen Verschlussdeckel zum Durchführen eines Schiebe-Vorgangs, welcher den mindestens einen Verschlussdeckel in das offene Ende des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes schiebt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussverfahren ferner auf, einen Schritt des Verwendens einer Antriebs-Vorrichtung zum Betätigen des mindestens einen Rohrs, um einen Schiebe-Vorgang durchzuführen, welcher den mindestens einen Verschlussdeckel in das offene Ende des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes schiebt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussverfahren ferner auf einen Schritt des Verwendens einer Luftdruck-Vorrichtung zum Bereitstellen eines genügenden Ansaugdrucks für die mindestens eine Ansaug-Einheit.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussverfahren ferner auf einen Schritt von: Benutzen einer Druck-Abbau-Vorrichtung, um einen Ansaugdruck der mindestens einen Ansaug-Vorrichtung zu eliminieren, um den mindestens einen Verschlussdeckel von der mindestens einen Ansaug-Vorrichtung zu entfernen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verschlussverfahren verwendet für Bio-Wärme Reaktionen über 90 Grad Celsius.
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Verglichen mit der konventionellen Technik stellt die vorliegende Erfindung Ansaug-Einheiten und Schubrohre bereit. Wenn die Ansaug-Einheit einen Verschlussdeckel ansaugt, wird gemäß einer Druck-Detektions-Vorrichtung ermittelt, ob der Verschlussdeckel angesaugt ist. Die entsprechenden Schubrohre werden mit jedem der Verschlussdeckel ausgerichtet und führen eine Bewegung in einer einzigen Richtung aus, um jeden Verschlussdeckel akkurat in jedes der Reaktionsgefäße zu schieben.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die technische Lösung und die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung werden am besten verstanden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Figuren und Ausführungsformen.
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1 ist eine schematische Zeichnung eines Verschlusssystems einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung im demontierten Zustand;
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2 ist eine zerlegte schematische Zeichnung eines Verschlusssystems einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung im demontierten Zustand;
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3 ist ein Flussdiagramm eines Verschlussverfahrens einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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4 ist ein Flussdiagramm eines Verschlussverfahrens einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen ist gegeben durch die Illustration mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen, in welchen die die Erfindung ausgeführt werden kann. Die Begriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „innen“, „außen“, „Seite“, etc. beziehen sich auf die Richtung in den Zeichnungen. Dementsprechend wird ein Richtungsbegriff verwendet, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben und zu verstehen und soll die Erfindung nicht einschränken.
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1 ist eine schematische Zeichnung eines demontierten Verschlusssystems 100 einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verschlusssystem 100 weist auf mindestens ein Reaktionsgefäß 110, mindestens eine Ansaug-Einheit 120, mindestens ein Schubrohr 140, eine Kalibrierungs-Vorrichtung 160, eine Antriebs-Vorrichtung 170, eine Luftdruck-Vorrichtung 180 und eine Druck-Abbau-Vorrichtung 190.
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Jedes des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 weist ein offenes Ende 112 auf. Im Einzelnen wird das offene Ende 112 verwendet, um Materialien für Bio-Wärme Reaktionen zu speichern. Die Bio-Wärme Reaktion wird durchgeführt über 90 Grad Celsius. Die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 wird verwendet zum Ansaugen von mindestens einem Verschlussdeckel 130 und zum Bewegen des mindestens einen Verschlussdeckels 130, um über das offene Ende 112 des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 zu gelangen. Die Druck-Abbau-Vorrichtung 190 wird verwendet zum Eliminieren eines Ansaug-Drucks der mindestens einen Ansaug-Einheit 120, um den mindestens einen Verschlussdeckel 130 von der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 zu entfernen. Bevor der Ansaug-Druck der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 eliminiert ist, kann der mindestens eine Verschlussdeckel 130 nicht von der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 entfernt werden. Der mindestens eine Verschlussdeckel 130 und/oder die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 könnten beschädigt werden, was ein Abnehmen ihrer Luftverschließbarkeit verursachen würde, wenn eine externe Kraft angewendet wird, um die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 von dem mindestens einen Verschlussdeckel 130 zu entfernen. Mit der Druck-Abbau-Vorrichtung 190 kann ein Druck, der erzeugt ist zwischen der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 und dem mindestens einen Verschlussdeckel 130, sich wieder ausgleichen zu demselben wie es der Umgebungsdruck ist, sodass der mindestens eine Verschlussdeckel 130 von der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 automatisch entfernt werden kann. Im Einzelnen, sobald der mindestens eine Verschlussdeckel 130 einmal akkurat in das mindestens eine Reaktionsgefäß 110 geschoben ist, kann die Luftverschließbarkeit des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 sichergestellt werden. Das mindestens eine Schubrohr 140 wird verwendet zum Schieben des mindestens einen Verschlussdeckels 130 in das offene Ende 112 des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes 110. Alternativ, mit anderer mechanischer Ausgestaltung, ist es möglich, den/die Verschlussdeckel in ein (oder in mehrere) Reaktionsgefäß/Reaktionsgefäße zu schieben.
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Die Kalibrierungs-Vorrichtung 160 wird verwendet zum Ausrichten der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 mit dem mindestens einen Verschlussdeckel 130 zum Ausführen eines Ansaug-Vorgangs, zum Bewegen des mindestens einen Verschlussdeckels 130 in Ausrichtung mit dem mindestens einen Reaktionsgefäß 110 zum Durchführen eines Bewege-Vorgangs und zum Ausrichten des mindestens einen Rohrs 140 mit dem mindestens einen Verschlussdeckel 130 zum Durchführen eines Schiebe-Vorgangs, um den mindestens einen Verschlussdeckel 130 in das offene Ende 112 des mindestens einen entsprechenden Reaktionsgefäßes 110 einzubringen.
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Im Einzelnen kann die Kalibrierungs-Vorrichtung die Position mit einem Laser ausrichten. Die Antriebs-Vorrichtung 170 wird verwendet zum Betätigen des mindestens einen Rohrs 140, um einen Schiebe-Vorgang durchzuführen, um den mindestens einen Verschlussdeckel 130 in das offene Ende 112 des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes 110 einzubringen. Im Einzelnen kann die Antriebs-Vorrichtung 170 eine von oder eine Kombination aus einer luftbetätigten Vorrichtung und einer ölbetätigen Vorrichtung sein. Die Luftdruck-Vorrichtung 180 wird verwendet zum Bereitstellen eines genügenden Ansaugdrucks für die mindestens eine Ansaug-Einheit 120. Im Einzelnen kann die Luftdruck-Vorrichtung 180 eine Vakuumpumpe bzw. Unterdruckpumpe oder eine Vorrichtung zum Extrahieren von Luft sein.
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Vorzugsweise kann die Antriebs-Vorrichtung 170 eingebunden sein in die Luftdruck-Vorrichtung 180, die Schubrohre 140 führen den Schiebe-Vorgang aus mit der Kraft, die von der Luftdruck-Vorrichtung bereitgestellt wird, um den mindestens einen Verschlussdeckel 130 in das offene Ende 112 des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes 110 zu schieben.
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In dem tatsächlichen Betrieb werden zuerst die Reaktanten eingebracht in das mindestens eine Reaktionsgefäß 110; dann richtet die Kalibrierungs-Vorrichtung 160 die Position des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 aus; als nächstes saugt die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 den mindestens einen Verschlussdeckel 130 an und bewegt den mindestens einen Verschlussdeckel 130, um über das offene Ende 112 des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 (welches sich nur darauf stützt, aber noch nicht durch den Verschlussdeckel abgedichtet ist) zu gelangen; als nächstes eliminiert die Druck-Abbau-Vorrichtung 190 den Ansaugdruck der mindestens einen Ansaug-Einheit 120, um den mindestens einen Verschlussdeckel 130 von der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 zu entfernen; als nächstes schiebt das mindestens eine Schubrohr 140 gleichzeitig den mindestens einen Verschlussdeckel 130 in das offene Ende 112 des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes 110, um einen luftdichten Verschluss zu bilden. Als nächstes kann das Reaktionsgefäß 110 für Biochemie-Experimente verwendet werden. In dem obengenannten Bedien-Prozess mit einer linearen Bedienung (Nach-unten-Drück-Bewegung) des mindestens einen Schubrohrs 140 kann das automatische Bio-Wärme-Reaktions-Gerät eine vollständige Automatisierung erreichen und seine Verschließgeschwindigkeit erhöhen. Im Allgemeinen erfordert eine Bio-Wärme-Reaktion über 90 Grad Celsius ein hohes Niveau an Luft-Verschließbarkeit, das Verschlusssystem der vorliegenden Erfindung kann strukturiert werden mit luftdichtem Verschließen, um die Sicherheit der Hochtemperatur-Bio-Wärme-Reaktion (über 90 Grad Celsius) sicherzustellen.
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2 ist eine schematische Zeichnung eines Verschlusssystems 200 einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung im demontierten Zustand. Ein Unterschied der zweiten bevorzugten Ausführungsform von der ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Hinzufügen einer Druck-Detektions-Vorrichtung 150. In der ersten Ausführungsform wird der mindestens eine Verschlussdeckel 130 angesaugt von der Druckluft-Vorrichtung 180, sodass es möglich ist, dass manche der Verschlussdeckel nicht angesaugt werden können. Die Druck-Detektions-Vorrichtung 150 wird verwendet, um zu bestimmen bzw. zu ermitteln, ob die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 den mindestens einen Verschlussdeckel 130 vollständig ansaugt oder nicht. Im Einzelnen, wenn die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 den mindestens einen Verschlussdeckel 130 vollständig ansaugt, wird die Druck-Detektions-Vorrichtung 150 einen spezifischen Vakuumgrad bzw. Unterdruckgrad detektieren; wenn hingegen die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 den mindestens einen Verschlussdeckel 130 nicht ansaugt, wird die Druck-Detektions-Vorrichtung 150 Atmosphärendruck detektieren, der Bedienende kann den Fehler bemerken und ihn korrigieren.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Verschlussverfahrens einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung (wobei sich die Bezugszeichen der Elemente auf 1 beziehen). Zuerst, durch Durchführen eines Schrittes S01, wird mindestens ein Reaktionsgefäß 110 angeordnet, wobei jedes des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 ein offenes Ende 112 aufweist; als nächstes, durch Durchführen eines Schrittes S02, wird mindestens ein Verschlussdeckel 130 angesaugt durch mindestens eine Ansaug-Einheit 120, um sich zu bewegen und oberhalb des offenen Endes 112 des mindestens einen Reaktionsgefäßes 110 zu gelangen; als nächstes, durch Durchführen eines Schrittes S03, wird ein Ansaug-Druck der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 eliminiert durch eine Druck-Abbau-Vorrichtung 190, um den mindestens einen Verschlussdeckel 130 von der mindestens einen Ansaug-Einheit 120 zu entfernen; und schließlich, durch Durchführen eines Schrittes S04, wird der mindestens eine Verschlussdeckel 130 mittels des, nämlich von dem, mindestens einen Schubrohr(s) 140 in das offene Ende 112 des mindestens einen korrespondierenden Reaktionsgefäßes 110 geschoben.
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4 ist ein Flussdiagramm eines Verschlussverfahrens einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung (die Bezugszeichen der Elemente beziehen sich auf 1). Ein Unterschied der zweiten bevorzugten Ausführungsform von der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, dass die zweite Ausführungsform ferner einen Schritt S05 aufweist zwischen dem Schritt S02 und dem Schritt S03. In dem Schritt S05 wird durch eine Druck-Detektions-Vorrichtung 150 ermittelt, ob die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 den mindestens einen Verschlussdeckel 130 komplett ansaugt oder nicht. Im Einzelnen, wenn die Druck-Detektions-Vorrichtung 150 einen spezifischen Vakuumgrad bzw. Unterdruckgrad detektiert, dann wird Schritt S03 durchgeführt; wenn hingegen die mindestens eine Ansaug-Einheit 120 den mindestens einen Verschlussdeckel 130 nicht ansaugt, wird die Druck-Detektions-Vorrichtung 150 Atmosphärendruck detektieren, der Bedienende kann den Fehler bemerken und ihn korrigieren, eher als den Schritt S03 durchzuführen, was verursachen würde, dass das Gerät beschädigt wird.
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Wie oben beschrieben, obwohl die vorliegende Erfindung mit den bevorzugten Ausführungsformen davon beschrieben wurde, wird der Fachmann würdigen, dass verschiedene Veränderungen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und dem Geist der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch Bezug auf die Patentansprüche definiert werden.
