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Die Erfindung betrifft einen Inkubator zur Untersuchung von Wasserproben gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Transport von Wasserproben von einer Inkubationsposition zu einer Analyseposition gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9.
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Stand der Technik
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Es ist allgemein bekannt, dass zur mikrobiologischen Untersuchung von Wasser klassische Filtrationsverfahren zum Einsatz kommen. Weiterhin wird die Untersuchung von Wasser an Hand der Bestimmung des Ionengehaltes bzw. der ionischen Verbindungen durchgeführt. Diesbezüglich wird auf die
WO 2011/026707A1 verwiesen
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Bei einem nach ISO Norm 9308-2.2012 normierten Verfahren zur Untersuchung von Trink-/Brauchwasser bzw. Abwasser wird eine in einer Analyseeinheit befindliche Wassermenge in einen Brutschrank bei ca. 30 bis 40° Celsius inkubiert und anschließend auf Verkeimung untersucht.
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Bei diesem Test werden wenige Milliliter Wasser des zu untersuchenden Wassers im Labor mit einer chemischen Substanz versetzt, in einem Probenhalter gefüllt. Der Probenhalter ist als sogenanntes Quanti-Tray, der Firma Idexx Laboratories aus USA, ausgeführt. Die Quanti-Trays weisen mehrere kleinere Füllvolumina, sogenannte Wells, auf. In den Wells befindet sich eine gewisse Wassermenge und die chemische Substanz. Die chemische Substanz fungiert dabei sowohl als Nährlösung für im Wasser befindliche Keime, als auch als Indikatorsubstanz.
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Der qualitative und quantitative Nachweis über eine eventuell vorhandene Verkeimung wird außerhalb des Brutschrankes bzw. Inkubators durch eine optische Prüfung vorgenommen. Hierbei wird die Stärke der Verfärbung in den Wells unter Weißlicht und/oder UV-Licht bestimmt und dann aufgrund der Anzahl der gefärbten Wells anhand einer Umrechnungstabelle (Most probable number) auf den Verkeimungsgrad geschlossen.
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Bislang wird diese Auswertung der Verkeimung über die optische Prüfung manuell durch das Laborpersonal durchgeführt. Hierzu sind in Deutschland ausgesuchte Labore für solche Wasseranalysen akkreditiert. Aufgrund der manuellen Prüfung der Wasserproben, sowie der damit verbunden schriftlichen Dokumentation, dauert eine solche Wasseranalyse daher relativ lange und ist zudem fehleranfällig. Außerdem kann bislang keine hohe Anzahl an Wasserproben pro Tag analysiert werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Der Erfinder hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Inkubator zur Untersuchung von Wasserproben auf deren Verkeimungszustand zur Verfügung zu stellen, bei dem eine größere Anzahl an Probenhaltern und in einer höheren Geschwindigkeit untersucht werden können. Weiterhin hat der Erfinder sich die Aufgabe gestellt ein optimiertes Verfahren zum Transport einer Wasserprobenhalterung von einer Inkubationsposition zu einer Analyseposition zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgaben werden durch einen Inkubator zur Untersuchung von Wasserproben gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren zum Transport von Wasserproben von einer Inkubationsposition zu einer Analyseposition gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Der Erfinder hat erkannt, dass ein höherer Durchsatz an zu untersuchenden Probenhalter dadurch erreicht werden kann, indem diese übereinandergestapelt werden. Da die Probenhalter bzw. Quanti-Trays ähnlich wie große Tablettenblister aufgebaut sind, kann es beim automatisierten Handling der Quanti-Trays zu Transportproblemen kommen.
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Der Erfinder hat weiter erkannt, dass es vorteilhaft ist, wenn die zu untersuchenden Probenhalter in der Analyseposition unter Weißlicht und UV-Licht automatisch fotografiert werden und bei vorhandener Verkeimung die Anzahl der verkeimten Wells automatisch erfasst werden.
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Aus den gewonnenen Erkenntnissen heraus schlägt der Erfinder vor, einen Inkubator zur Untersuchung von Wasserproben auf deren Verkeimungszustand bestehend aus: zumindest einer Probenaufnahme, in der mehrere zu untersuchende Wasserproben aufgenommen werden können, wobei die Wasserproben als Quanti-Trays ausgeführt sind, die mehrere Wells aufweisen, in denen sich jeweils eine bestimmte Menge des zu untersuchenden Wassers und eine chemische Substanz als Nähr- und Indikatorsubstrat befinden, wobei die Wasserproben im Inkubator in einer Inkubationsposition mehrere Stunden bei einer Temperatur zwischen 20 und 50 Grad inkubiert werden, und außerhalb des Inkubators in einer Analyseposition auf vorhandene Verkeimung untersucht werden, dahingehend zu verbessern dass zumindest eine Transportvorrichtung vorhanden ist, die die Quanti-Trays einzeln von der Inkubationsposition in die Analyseposition transportiert, wobei die Transportvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese gleichzeitig ein Quanti-Tray transportiert und das benachbarte Quanti-Tray von dem transportierten Quanti-Tray trennt.
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Die mit Wasser befüllten Quanti-Trays haben ein Einzelgewicht von ca. 100 Gramm. Werden in einem Inkubator mehrere Quanti-Trays übereinandergestapelt, so kann aufgrund der Flexibilität der Quanti-Trays und dem Gewicht der gestapelten Quanti-Trays die Trennung des untersten zu untersuchenden Quanti-Trays aufgrund von Reibungskräften schwer überwunden werden. Mit dem neuen Inkubator kann das bisherige manuelle entnehmen eines Quanti-Trays aus dem Inkubator entfallen. Die Wasseranalysen müssen in einem engen Zeitfenster von wenigen Stunden durchgeführt werden, da die verkeimten Proben nach dem Inkubationsprozess zur Nachfärbung tendieren. Dieser Inkubator mit der automatischen Transportvorrichtung bietet daher die Möglichkeit eine höhere Probenanzahl als bisher mit dem manuellen Entnahmeprozess zu untersuchen.
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Es ist von Vorteil, wenn die Transportvorrichtung einen Linearantrieb aufweist, der die Transportvorrichtung von der Inkubationsposition in die Analyseposition bewegt, wobei ein schwenkbares Anschlagelement an der Transportvorrichtung vorgesehen ist, welches beim Bewegen von der Inkubationsposition in die Analysefunktion feststeht und beim Bewegen von der Analysefunktion in die Inkubationsposition wegschwenkt
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Da für eine kontinuierliche Analyse ständig Quanti-Trays in den Inkubator nachbestückt werden, muss auch das zuerst eingelegte Quanti-Tray als erstes wieder entnommen werden. Das bedeutet, dass der Stapel der Quanti-Trays von unten quasi abgearbeitet wird. Die Transportvorrichtung mit Linearantrieb ermöglicht hierbei einen sehr schnellen Transport des zu untersuchen Quanti-Trays von der Inkubationsposition in die Analyseposition.
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Eine besondere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Transportvorrichtung zumindest ein Stützelement aufweist, welches beim Transport eines Quanti-Trays das benachbarte Quanti-Tray stützt, so dass die Transportvorrichtung am abgestützten Quanti-Tray abrollen kann Das Stützelement kann als federbelastete Rolle ausgebildet sein. Die Transportvorrichtung kann als Schieber mit einer schwenkbaren Klappe ausgeführt sein, wobei der Rand des untersten Quanti-Trays im Stapel unter dem restlichen Stapel der Quanti-Trays von der Inkubationsposition nach außen in die Analyseposition geschoben wird. Hierbei fungiert das Stützelement als Trennelement, welches die Gewichtskraft des restlichen Stapels der Quanti-Trays aufnimmt. Der Reibungswiderstand beim Schieben wird dadurch verhindert bzw. zumindest stark verringert.
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Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass die Probenaufnahme derart ausgeführt ist, dass mehrere Quanti-Trays übereinandergestapelt werden können und die Probenaufnahme im Inkubator drehbar bezüglich einer Wärmequelle ausgeführt ist. Hierdurch wird eine besonders homogene Temperierung der Wasserproben erreicht. Als Wärmequelle kann ein Heizgebläse oder andere Infrarotstrahler eingesetzt werden.
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Es ist von Vorteil, wenn die Probenaufnahme eine Bestückungsöffnung für die Quanti-Trays zum schnellen Befüllen aufweist Hierdurch kann ein schnelles manuelles Befüllen des Inkubators mit Quanti-Trays erreicht werden, wobei der Probendurchsatz somit erhöht wird.
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In der Analyseposition ist zumindest eine Weiß- und/oder UV-Lichtquelle angeordnet, zum Sichtbarmachen von verkeimten Wasser in den Quanti-Trays. Hierbei werden die Proben automatisch fotografiert. Diese Lichtverhältnisse ermöglichen es die Detektion von verfärbtem Wasser in den Wells der Quanti-Trays besonders gut und kontrastreich digital zu erfassen. In der Analyseposition sind daher zusätzlich zumindest eine Bildaufnahmequelle und eine Auswerteinheit angeordnet, wobei die von der Bilderaufnahmequelle gemachten Bilder der Quanti-Trays bezüglich einem Verfärbungsgrad als Maßstab für die Verkeimung über in der Auswerteinheit hinterlegte Tabellen hinsichtlich Verkeimungsgrad automatisch ausgewertet werden. Somit sind die ermittelten Analysedaten sowohl als Fotos als auch tabellarisch digital gespeichert und können bei Bedarf im Rahmen eines weiteren Audits auch später begutachtet werden.
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Außerdem schlägt der Erfinder ein Verfahren zum Transport einer Wasserprobenhalterung von einer Inkubationsposition zu einer Analyseposition vor, bei dem in zumindest einer Probenaufnahme mehrere zu untersuchende Wasserproben gestapelt werden, wobei die Wasserproben als Quanti-Trays ausgeführt sind, die mehrere Wells aufweisen, in denen sich jeweils eine bestimmte Menge des zu untersuchenden Wassers und eine chemische Substanz als Nähr- und Indikatorsubstrat befinden, wobei die Wasserproben drehend im Inkubator in einer Inkubationsposition mehrere Stunden bei einer Temperatur zwischen 20 und 50° Grad Celsius inkubiert werden, und außerhalb des Inkubators in einer Analyseposition auf vorhandene Verkeimung untersucht werden, dahingehend zu verbessern, dass die Quanti-Trays einzeln von der Inkubationsposition in die Analyseposition transportiert werden, wobei eine Transportvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese gleichzeitig ein Quanti-Tray transportiert und das benachbarte Quanti-Tray von dem transportierten Quanti-Tray trennt und die Quanti-Tray in der Analyseposition unter Weißlicht und/oder UV-Licht fotografiert werden und der Verkeimungsgrad automatisch durch eine Ist-/Sollwertanalyse anhand der Probenverfärbung ermittelt wird und die Proben anschließend entsorgt werden.
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Mit dem neuen Verfahren können Wasserproben auf deren Verkeimungszustand untersucht werden, wobei eine größere Anzahl von Wasserproben und in einer höheren Geschwindigkeit untersucht werden können.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: Perspektivische Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 2: Perspektivische Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 3: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 4: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 5: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 6: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 7: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 8: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 9: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 10: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 11: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 12: Seitliche Ansicht auf Probenaufnahme und Transportvorrichtung,
- 13: Perspektivische Ansicht von unten auf Transportvorrichtung,
- 14: Perspektivische Ansicht von unten auf Transportvorrichtung,
- 15: Perspektivische Ansicht von oben auf Transportvorrichtung.
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Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 beschrieben.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf die erfindungsgemäße Probenaufnahme 1 in der linken Bildseite und die Transportvorrichtung 2 in der rechten Bildseite.
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Die Probenaufnahme 2, die mit zwei übereinander gestapelte Quanti-Trays 1.1 bestückt ist, weist eine Bestückungsöffnung auf. Die Quanti-Trays 1.1 haben mehrere kleinere Füllvolumina, sogenannte Wells 1 2. In den Wells 1.2 befindet sich eine gewisse Wassermenge und die chemische Substanz. Die chemische Substanz fungiert dabei sowohl als Nährboden für im Wasser befindliche Keime, als auch als Indikatorsubstanz.
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Die Transportvorrichtung 2 kann einen Linearantrieb aufweisen, der die Transportvorrichtung 2 von der Inkubationsposition in die Analyseposition bewegt, wobei ein schwenkbares Anschlagelement 2.2 an der Transportvorrichtung 2 vorgesehen ist, welches beim Bewegen, die Bewegungsrichtung ist durch Pfeil 3 angedeutet, von der Inkubationsposition in die Analysefunktion feststeht und beim Bewegen von der Analysefunktion in die Inkubationsposition wegschwenkt.
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In 1 ist die Transportvorrichtung noch nicht in Kontakt mit dem Quanti-Tray 1.1 der Probenaufnahme 1.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf die erfindungsgemäße Probenaufnahme 1 der 1. Die Transportvorrichtung 2 hat sich jedoch gegenüber der, der 1, in Richtung der Probenaufnahme 1 bewegt. Hierdurch kommt der Anschlag 2.2 der Transportvorrichtung 2 in Kontakt mit dem unteren Quanti-Tray 1.1.
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3 zeigt eine seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2 aus 2. Insofern wurden alle Bezugszeichen übernommen. In 3 wird im rechten unteren Bildbereich dargestellt, wie der Anschlag 2.2 der Transportvorrichtung 2 in Kontakt mit dem unteren Quanti-Tray 1.1 ist.
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Die 4 zeigt eine weitere seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2. Die Transportvorrichtung 2 hat sich jedoch gegenüber der, der 3, weiter in linke Bildrichtung bewegt, sodass das untere Quanti-Tray 1.1 durch den Anschlag 2.2 gegenüber dem oberen Quanti-Tray 1.1 verschoben wird. Während dieses Verschiebevorgangs wird das obere Quanti-Tray 1 1 zum einen durch die Probenaufnahme 1 gehalten und zum anderen durch das Stützelement 2.1 der Transportvorrichtung abgestützt. Das Stützelement 2.1 kann als federbelastete Rolle ausgebildet sein, so dass die Transportvorrichtung 2 unterhalb des abgebstützen oberen Quanti-Tray 1.1 abrollen kann. Hierbei fungiert das Stützelement 2.1 als Trennelement, welches die Gewichtskraft des restlichen Stapels der Quanti-Trays 1.1 aufnimmt. Der Reibungswiderstand beim (Ver-)Schieben wird dadurch verhindert bzw. zumindest stark verringert.
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Die 5 zeigt die seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2 der 4, wobei sich die Transportvorrichtung 2 jedoch gegenüber der, der 4, weiter in die linke Bildrichtung bewegt hat. Das untere Quanti-Tray 1.1 ist durch den Anschlag 2.2 gegenüber dem oberen Quanti-Tray 1.1 aus dem Probenhalter 1 geschoben worden. Während dieses Verschiebevorgangs wird das obere Quanti-Tray 1.1 zum einen durch die Probenaufnahme 1 gehalten und zum anderen durch das Stützelement 2.1 der Transportvorrichtung abgestützt. Das Stützelement 2.1 stützt das obere Quanti-Tray 1.1 noch auf der linken Bildseite ab. Im rechten Bereich ist das obere Quanti-Tray 1.1 bereits an die untere Position gerutscht.
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Die 6 zeigt die seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2 der 5, wobei sich die Transportvorrichtung 2 erneut gegenüber der, der 5, weiter in die linke Bildrichtung bewegt hat. Das untere Quanti-Tray 1.1 ist durch den Anschlag 2 2 vollständig gegenüber dem oberen Quanti-Tray 1.1 getrennt. Das Quanti-Tray 1.1, welches sich noch in der Probenaufnahme 1 befindet, berührt noch das Stützelement 2.1.
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In 7 wird eine weitere seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2 dargestellt. Die Transportvorrichtung 2 bewegt das Quanti-Tray 1.1 zur Analyseposition. In der Analyseposition ist zumindest eine Weiß- und/oder UV-Lichtquelle (nicht in den Figuren dargestellt) angeordnet, zum Sichtbarmachen von verkeimten Wasser in den Wells 1.2 der Quanti-Trays 1.1. Hierbei werden die Quanti-Trays 1.1 automatisch fotografiert. Diese Lichtverhältnisse ermöglichen es die Detektion von verfärbtem Wasser in den Wells 1.2 der Quanti-Trays 1.1 besonders gut und kontrastreich digital zu erfassen.
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In 8, welche ebenfalls eine seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2 zeigt, wird die Transportvorrichtung 2 in Bildrichtung nach rechts bewegt.
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In 9 wird eine weitere seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2 dargestellt. Die Transportvorrichtung 2 bewegt in Richtung rechter Bildbereich zur Inkubationsposition. Sobald das Stützelement das Quanti-Tray 1.1 berührt wird dieses innerhalb der Transportvorrichtung 2 verschwenkt, so dass die Transportvorrichtung 2 samt verschwenktem Stützelement 2.1 unterhalb des Quanti-Trays 1.1 und dem Probenhalter 1 durchbewegt werden kann.
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10 zeigt eine seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2, wobei das verschwenkte Stützelement 2.1 sich mittig unter dem Quanti-Tray 1 1 befindet.
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11 zeigt eine seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2, wobei das verschwenkte Stützelement 2.1 sich rechtsseitig unter dem Quanti-Tray 1.1 befindet.
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12 zeigt eine seitliche Ansicht auf Probenaufnahme 1 und Transportvorrichtung 2. Die Transportvorrichtung 2 ist nun wieder in einer Position analog der in 1 dargestellten Situation, also neben dem Probenhalter 1. Das Stützelement 2 ist nun wieder zurückgeschwenkt. Dies wird beispielweise durch ein Federelement in der Schwenkachse bewerkstelligt.
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Die 13 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf Transportvorrichtung 2. Die Transportvorrichtung hat eine kastenförmige Bauform. Im unteren Teil befindet sich eine Ausnehmung durch die das schwenkbare Stützelement 2.1 und Anschlagelement 2.1 sichtbar sind. Außerdem ist in dieser Ansicht die Schwenkachse 2.3 zu sehen
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In 14 ist eine perspektivische Ansicht von unten auf Transportvorrichtung 2 dargestellt. Das Stützelement 2.1 und der Anschlag 2.2 sind hierbei bereits verschwenkt. Die Stellung des Stützelement 2.1 und des Anschlags 2.2 in 14 entspricht der in 9.
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Die 15 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben auf Transportvorrichtung 21 mit vollständig verschwenkten Stützelement 2.1 und Anschlag 2.1. Die Stellung des Stützelement 2.1 und des Anschlags 2.2 in 15 entspricht der in 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Probenaufnahme
- 1.1
- Quanti-Tray
- 1.2
- Well
- 2
- Transportvorrichtung
- 2.1
- Stützelement
- 2.2
- Anschlag
- 2.3
- Schwenkachse
- 3
- Bewegungsrichtung
