DE2133119A1

DE2133119A1 - Inkubator fuer die Entwicklung von Reaktionen in Loesungen,welche in Zellen enthalten sind

Info

Publication number: DE2133119A1
Application number: DE19712133119
Authority: DE
Inventors: Robert Boirat; Jean Buissiere
Original assignee: Compagnie Generale dAutomatisme SA
Current assignee: Compagnie Generale dAutomatisme SA
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1297760A; DK128018B; NL173066C; DE2133119B2; SE392290B; NL173066B; NO134220C; NL7109151A; NO134220B; CA959439A; LU63442A1; FR2097484A5; BE769278A; DE2133119C3; US3770591A; CH542280A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. MOLLER-BORE ■ DR. MANiTZ ■ DR. DEUFEL

DIPL-ING. FINSTERWALD ■ DIPL.-ING. GRÄMKOW

8 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1

^TELEFON22S11° 2133119

COMPAGNIE GENERALE D'AUTOMATISME 12, rue de la Baume, Paris 8, Frankreich

Inkubator für die Entwicklung von Reaktionen in Lösungen, welche in Zellen enthalten sind

Die Erfindung betrifft thermische Behandlungsvorrichtungen, insbesondere Bakteriensuspensionen unter Gegenwart chemischer Substanzen. Solche Vorrichtungen bestehen aus thermostat! si erten Mänteln, in welchen die Entwicklung von Reaktionen zwischen den Bakteriensuspensionen und den vorhandenen chemischen Substanzen stattfinden.

Es sind Vorrichtungen bekannt, welche die Form von transparenten Platten aufweisen, welche eine Vielzahl von Zellen-besitzen, welche die schnelle und automatische Injektion von Bakteriensuspensionen ermöglichen, wobei jede der Zellen derart beschaffen ist, daß sie gleichzeitig die Entwicklung von Bakterien unter aerobiosen und anaerobiosen Bedingungen ermöglicht.

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Die Entwicklung der Bakterien vollzieht sich in Gegenwart chemischer Substanzen (Farbumschlag oder nicht), sobald eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, wobei die Reaktion . dann einen Farbumschlag bewirken kann, wobei auch eine Farbe oder eine trübe Färbung auftreten kann.

Vorteilhafterweise sind die Zellenplatten der obengenannten Art, so daß das Verhalten einer Bakterie unter Anwesenheit einer Vielzahl von verschiedenen chemischen Substanzen zu mehreren aufeinanderfolgenden Zeitpunkten beobachtet werden kann, wenn eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Beispielsweise werden hundert verschiedene chemische Substanzen verwendet, und das Verhalten der Bakterie wird zu drei verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten beobachtet.

Einer der Nachteile bei den bekannten Wärmebehandlungsvorrichtungen besteht darin, daß die Zellen, welche die Bakteriensuspension und die chemischen Substanzen enthalten, wenigstens teilweise geöffnet sind, um die Entwicklung der Bakterien unter aerobiosen Bedingungen zu gestatten, wobei ein Teil des Inhaltes der Zellen verdampft. Dies zieht unvermeidlich Fehler nach sich, und zwar ebenso während der Untersuchung des Wachstums der Bakterien wie auch während der bakteriologischen Analyse» wobei die Anfangskonzentrationen der chemischen Substanzen während der Zeit nicht beibehalten sind.

Die Erfindung hat zum Ziel, einen Inkubator zu schaffen, welcher den obengenannten Nachteil nicht aufweist.

Sie hat weiterhin zum Ziel, einen Inkubator zu schaffen, welcher den Einlag erung s einrichtungen der obengenannten Bakteriensuspensionen angepaßt ist, um eine Automatisierung der bakteriologischen und/oder der Wachstumsunbersuchungs-Einrichtungen von Bakterien zu ermöglichen.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Inkubator, welcher die Entwicklung von Reaktionen in Lösungen gestattet, die in Zellen enthalten sind, welche zumindest teilweise geöffnet sein können, der wenigstens einen thermischen Mantel aufweist, in den die Zellen eingeführt sind, wobei der Mantel mit horizontalen und vertikalen Wänden ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Wände jedes Mantels aus zwei Heizplatten gebildet sind, daß die als heiße Plaste bezeichnete obere Platte auf eine geregelte Temperatur gebracht ist und daß die als kalte Platte bezeichnete untere Platte auf eine geringere Temperatur gebracht ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Mantel in eine Vielzahl von Abteilen unterteilt ist, die thermisch voneinander durch vertikale Wände isoliert sind, welche untereinander auf einer Fläche jedes Mantels öffnungen begrenzen, in die jeweils ein Schubfach eingeführt wird, welches zur Aufnahme der Zellen bestimmt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß alle heißen oberen Platten der verschiedenen Mantel parallel vereinigt sind und durch eine Zirkulation eines Fluids mit geregelter Temperatur gespeist sind und daß alle kalten Platten der verschiedenen Mantel parallel vereinigt sind und mit einer zweiten Zirkulation eines zweiten Fluids gespeist sind, welches auf einer geringeren Temperatur ist als die geregelte Temperatur.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schubfächer mit Befeuchtern aßgestattet sind, welche die Sättigung der Atmosphäre im Inneren jedes Abteils mit Feuchtigkeit gewährleisten.

Gemäß einem weiteren Merkmal des Inkubators ist vorgesehen, daß wenigstens die Abschnitte der hinteren Fläche einer Schubfachplatte, welche zur Abdichtung der öffnung des entsprechenden Abteils vorgesehen ist und die andere Fläche der Platte,

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welche die Vorderfläche des Schubfaches darstellt, aus einem elastischen und deformierbaren Material bestehen, welches mit den Rändern der öffnung zusammenwirkt, um eine dichte Verschliessung des Schubfaches zu gewährleisten. Gemäß einem weiteren Merkmal des Inkubators ist vorgesehen, daß jedes Schubfach mit einem Organ ausgestattet ist, um das Schubfach in seiner in das Abteil eingesetzten Stellung zu halten.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Inkubator,

Fig. 2 von oben gesehen ein Abteil des erfindungsgemäßen Inkubators und

Fig. 3 ein thermisches Schema, welches die Verhältnisse in einem Abteil des erfindungsgemäßen Inkubators darstellt.

Die schematische Ausführungsform des Inkubators ist in der Fig.1 dargestellt. Er besteht aus einer Vielzahl von Mänteln wie 1, deren Besonderheit darin besteht, daß die zwei horizontalen Vände 2 und 3 von jedem derselben aus zwei Heizplatten -aufgebaut sind. In dem veranschaulichten Beispiel umfaßt der Inkubator neun Mantel, welche mit dem Mantel 1 identisch sind, d.h., aus horizontalen oberen und unteren Wänden bestehen, die aus Heizplatten gebildet sind. Jede der Heizplatten wie 2 oder 3 besteht beispielsweise aus einem Aluminiumblech, welches mit einer Schlange ausgestattet ist, die von einem Fluid durchströmt wird. In einer Variante ist jede Platte mit einer Vielzahl von parallelen Leitungen ausgestattet. Alle oberen Flatten der Mantel, wie beispielsweise die Platte 2 für den Mantel 1, sind parallel vereinigt und durch eine Zirkulation desselben Fluids gespeist, beispielsweise mit Wasser, welches auf eine geregelte !Temperatur gebracht ist. Diese Platten werden nachfolgend als heiße Platten bezeichnet. Alle unteren Platten der Mantel, wie beispielsweise die Platte 3 für den Mantel 1,

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sind parallel vereinigt und durch eine Zirkulation desselben !Fluids gespeist, beispielsweise mit Wasser, welches auf eine nicht geregelte Temperatur gebracht ist, die unterhalb derjenigen der heißen Platten liegt. Biese unteren Platten werden nachfolgend als kalte Platten bezeichnet.

Der Zirkulationskreis des Wassers mit geregelter Temperatur wird durch einen Wärmebehälter 4 gebildet, welcher Wasser enthält und mit Heizeinrichtungen ausgestattet ist, die beispielsweise aus einem elektrischen Widerstand 41 bestehen, der von einem elektrischen Strom durchflossen wird und aus einem Temperaturregler 42, welcher in bekannter Weise mit (|

diesen Heiζeinrichtungen zusammenwirkt. Die Wassertemperatur ist beispielsweise auf 37°C geregelt. -Eine erste Leitung 21, in welcher im Bereich des Endes der Leitung 21, welches in den Wärmebehälter 4 mündet, eine Zentrifugalpumpe 43 angeordnet ist, verbindet erste Enden der heißen Platten- wie 2 untereinander, wobei die Pumpe die Zirkulation des Wassers in der Richtung des Pfeils 44 gewährleistet. Eine Leitung 22, welche die zweiten Enden der heißen Platten untereinander verbindet, gewährleistet den Rücklauf des Wassers- in den Wärmebehälter

In analoger Weise umfaßt der Zirkulationskreis des Wassers in den kalten Platten wie 3 einen Wärmebehälter 5"> welcher ' J mit Heizeinrichtungen ausgestattet-ist,-die·das im Behälter ! ' enthaltene Wasser auf eine Temperatur bringen, welche unterhalb derjenigen des Wassers im Wärmebehälter 4 liegt. Eine ! Leitung 31» in welcher eine Zentrifugalpumpe 53 angeordnet j ist, gewährleistet die Zirkulation vom Wärmebehälter 5 zu ^! allen kalten Platten wie 3j während eine Leitung 32 den Rücklauf des Wassers von allen kalten Platten zum Wärmebehälter 5 gewährleistet. Die Temperatur des Wassers im Wärmebehälter 5 ist nicht geregelt, sie liegt unterhalb derjenigen des Wassers , im heißen Kreis, und sie beträgt beispielsweise etwa ⁰

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In der Praxis werden die Zellenplatten, welche die Bakteriensuspensionen in Gegenwart chemischer Substanzen enthalten, in Schubfächern angeordnet, mit welchen der Inkubator ausgestattet ist. Im Hinblick auf die Fig.1 ist festzustellen, daß diese Schubfächer in dieser Figur nicht dargestellt sind, welche auf die neun horizontalen Zeilen verteilt sind, von denen jede zwischen einer heißen und einer kalten Platte festgelegt ist. Beispielsweise umfaßt jeder Inkubator 4-5 Schubfächer, in diesem Falle nimmt jede Zeile zwischen einer oberen heißen Platte und einer unteren kalten Platte fünf Schubfächer auf und ist in einzelne Abteile unterteilt.- Ein Schubfach ist in einem Abteil angeordnet, welches von anderen Abteilen einer selben Zeile isoliert ist, und die allgemeine Anordnung l_egt Zeilen und Spalten von Abteilen mit Schubfächern fest.

In der Fig. 2 ist ein Schubfach 6 zwischen eine heiße obere und eine kalte untere Platte eingesetzt, welehe nicht dargestellt sind, und zwei vertikale Wände 7 ¹¹^d 8 begrenzen ein Abteil zwischen den vorgenannten Platten. Dieses Abteil ist von anderen angrenzenden Abteilen isoliert, so daß diese Isolierung eine Störung in den benachbarten Abteilen vermeidet, wenn in dem betrachteten Abteil hantiert wird.

Das Schubfach 6 weist einen Boden auf, welcher mit Rändern geringer Höhe ausgestattet ist. Auf der Vorderseite des Inkubators ist der entsprechende Rand fest mit einem Teil 61 verbunden, welches vorzugsweise aus einem thermisch isolierenden Material besteht und sich über die Länge dieses Randes erstreckt, während die Vorderseite des Schubfaches aus einer Metallplatte 62 gebildet ist, welche sich entlang· dem Teil 61 erstreckt und auf beiden Seiten desselben leicht übersteht. Ein an der Platte 62 angebrachter Griff 63 gestattet es dem Bedienungspersonal, das Schubfach in dem Abteil gleiten zu lassen, um es herauszu-

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nehmen oder hineinzuschieben.

Die Dichtheit des Schubfachverschlusses wird an jedem Ende der Platte 62 durch eine Dichtung 65 oder 66 gewährleistet, welche mit den Enden zusammenwirkt, die den vertikalen Wänden 7 und 8 des Abteils gegenüberliegen. Diese Dichtung ist aus einer Schicht aus elastischem Material gebildet und besteht beispielsweise aus Kautschuk, welcher an der rückwärtigen Fläche der Platte 62 gegenüber von den vertikalen Wänden 7 und 8 angebracht ist. Diese vertikalen Wände können jeweils, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, einen Abschnitt aufweisen, welcher eine Erhöhung 71 oder 81 auf dem Abschnitt J jeder vertikalen Wand 7 oder 8 bildet. Die Erhöhung 71 oder ist auf einem Absatz 72 oder 82 des Abschnittes angeordnet, welcher in bezug auf den übrigen Teil 73 oder 83 zurückspringt, welcher mit der Vorderseite des Schubfaches bei dessen in das Abteil eingeschobener Stellung fluchtet.

Um darüberhinaus eine bessere Abdichtung des Schubfaches zu gewährleisten, wird dasselbe ständig in der in das Abteil eingeschobenen Stellung durch zwei Rollen 91 und 92 gehalten, von denen jede entlang einer Rampe 74-» 84- beweglich ist, welche aus einem Profil gebildet ist, welches wenigstens dem entsprechenden Teil der Innenfläche jeder vertikalen Wand 7 oder gegeben ist. Diese Rollen 91 und 92 werden von zwei Stiften 93 * und 94- getragen, von denen jeder in einem Punkt 95 oder 96 des Bodens des Schubfaches angebracht ist und deren zwei Enden untereinander durch eine Feder 9 verbunden sind. Wenn sich das Schubfach in der zurückgeschobenen Stellung befindet, ist die Feder zusammengedrückt und das Schubfach besitzt die Tendenz, seine in das Abteil eingeschobene Lage beizubehalten. Darüberhinaus ist dann, wenn das Schubfach "geöffnet" werden soll, das Herausziehen des Schubfaches vorteilhafterweise dlirch Anschläge der Rollen gegen nicht dargestellte Nocken

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blockiert, welche auf den Seitenflächen des Abteils vorgesehen sind. Diese Anordnung gestattet es, ein vollständiges Herausziehen des Schubfaches zu verhindern, wenn es geöffnet wird, um Zellenplatten hineinzulegen oder zu entnehmen.

Darüberhinaus ist vorteilhafterweise der Boden des Schubfaches mit einer öffnung 69 ausgestattet, welche im Bereich der Vorderseite des Schubfaches angeordnet ist, so daß diese öffnung dem Bedienungspersonal eine manuelle Führung der Zellenplatten gestattet, und zwar bei ihrem Einsetzen oder Herausnehmen aus dem Schubfach.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist jedes Schubfach und/oder jedes Abteil mit einem Luftbefeuchter ausgestattet, welcher eine Befeuchtung der Atmosphäre im Inneren des'Abteils gestattet. Diese Einrichtungen bestehen aus einem·Blatt, welches aus einem absorbierenden Material besteht, das mit Wasser getränkt ist, beispielsweise aus einem saugfähigen Papier. Dieses Papier kann entweder auf dem Boden des Schubfaches angeordnet sein oder kann in vorteilhafterer Weise auf den Rändern des Schubfaches angeordnet sein, welche in der Pig. 2 nicht dargestellt sind. Diese Befeuchtung trägt dazu bei, die Verdampfung des Inhaltes der Zellen zu vermeiden, während diese Verdampfung in trockener Atmosphäre stattfinden würde.

Die lig. 3 gibt das thermische Ersatzschaltbild in einem Abteil des Inkubators wieder. Die heiße Quelle (oder die heiße Platte 2) ist isotherm auf einer Temperatur T₀, die kalte Quelle (oder kalte Platte 3) ist auf einer nicht geregelten Temperatur T, der Wärmeaustausch zwischen diesen zwei Quellen- ist bei Abwesenheit von Zellenplatten dem Abstand ihrer Temperaturen proportional, d.h., k(T - T), wobei k der Proportionalitätskoeffizient ist. Der Wärmestrom vom Inneren des Abteils nach außen, welcher vom Leitungskoeffizienten und von der Dichtheit der Isolation der

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Seitenflächen abhängt und die kalte Quelle kühlt, ist proportional zaun Abstand der Temperaturen dieser kalten Quelle und der Umgebungsatmosphäre bei 10, d.h., h(T - T„), wobei h

el

der Proportionalitätskoeffxzient ist und Q? die Umgebungs-

el

temperatur ist.

Während eines Intervalls dt dient der durch die heiße Quelle gelieferte Wärmestrom dazu, die thermische Masse M der kalten Quelle von dT aufzuheizen und kompensiert die äußere Strömung.

.Ein Gleichgewicht zwischen der heißen Platte und der kalten Platte stellt sich aufgrund der Wärmeströmung rasch ein. dT g ist dann null, und die kalte Quelle nimmt eine konstante Temperatur an, welche gleich k T + h T ist, und der Ab-

O 3.

k + h
stand Δ T zwischen der heißen Quelle- und der kalten Quelle ist

(φ -T). Der Wärmeübergang von der heißen Quelle ° ^a

zu der kalten Quelle ist dann gleich der externen Wärmeströmung,

hk

d.h., gleich (T - T).

h + k ° ^a

Dies ist der Temperaturgradient zwischen der heißen Quelle und (| der kalten Quelle, welcher verhindert, daß die Verdampfung in den Zellen stattfindet. Darüberhinaus verhindert der Temperaturgradient zwischen der Oberseite und der Unterseite jedes Abteils die Bildung von Tröpfchen auf den Zellenplatten. Die Platte wird j nämlxch beispielsweise aus einer Umgebungetemperatur von 20°C in ein Schubfach eingeführt, wo sich das Bef-euehtimgswasser j zwischen den Temperaturen der heißen Platte und der· kalten Plattebefindet, beispielsweise auf 34-⁰C, und es erfolgt bald eine Kondensation auf der Platte, welche für die anschließenden Photo- |

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metermessungen absolut unterdrückt werden muß.

Das Kondensationswasser wird ebenso wie die Platte aufgeheizt, und der von oben nach unten gerichtete Temperaturgradient bewirkt, daß in der Praxis dieses Wasser zum unteren Teil des Schubfaches abfließt und die Platte verläßt.

Um darüberhinaus einen Störeffekt zu vermeiden, welcher darin besteht, daß sich Wassertröpfchen unter den Zellen ansammeln, und zwar wegen der heterogenen Verteilung der thermischen Masse der Platte, welche unter den Zellen eine langsamere Erwärmung nach sich zieht als zwischen den Zellen, sind die Befeuchter vorzugsweise auf den Seiten des Schubfaches und nicht am Boden unter den Platten angeordnet.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Inkubator, welcher die Entwicklung von Reaktionen in Lösungen gestattet, die in Zellen enthalten sind, welche zumindest teilweise geöffnet sein können, der wenigstens einen-thermischen Mantel aufweist, in den die Zellen eingeführt sind, wobei der Mantel mit horizontalen und vertikalen Wänden ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Wände jedes Mantels aus zwei Heizplatten gebildet sind, daß die als heiße Platte bezeichnete obere· Platte J auf eine geregelte Temperatur gebracht ist und daß die als kalte Platte bezeichnete untere Platte auf eine geringere Temperatur gebracht ist.

2. Inkubator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze i c h net, daß jeder Mantel in eine Vielzahl von Abteilen unter- ' teilt ist, die thermisch voneinander durch vertikale Wände (7i 8) isoliert sind, welche untereinander auf einer Fläche jedes Mantels Öffnungen begrenzen, in die jeweils ein Schubfach (6) eingeführt wird, welches zur Aufnahme der Zellen bestimmt ist.

3. Inkubator nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge- ™ kennz eichnet, daß jede der Heizplatten (2, 3) mit wenigstens einer Zirkulationsleitung eines Fluids (4-21-22, 51-31-32) ausgestattet ist. ·

4. Inkubator nach Anspruch 3j dadurch ge ken η ζ ei c h n e t, daß alle heißen oberen Platten (2) der verschiedenen Mäntel parallel vereinigt sind und durch eine Zirkulation eines Fluids mit geregelter Temperatur (42) gespeist sind und daß alle kalten Platten der verschiedenen Mäntel parallel

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Vereinigt sind und mit einer zweiten Zirkulation eines zweiten Fluids gespeist sind, welches auf einer geringeren Temperatur ist als die geregelte Temperatur.

5. Inkubator nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubfächer (6) mit Befeuchtern ausgestattet sind, welche die Sättigung der Atmosphäre im Inneren jedes Abteils mit Feuchtigkeit gewährleisten.

6. Inkubator nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß der Befeuchter aus einem absorbierenden Material besteht, welches mit Wasser getränkt ist, der am Boden jedes Schubfaches angeordnet ist.

7· Inkubator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Befeuchter aus einem absorbierenden Material besteht, welches mit Wasser getränkt ist, der an den Rändern jedes Schubfaches angeordnet ist.

8. Inkubator nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schubfach eine Platte (62) aufweist, welche dazu bestimmt ist, die öffnung des entsprechenden Abteils abzudichten, daß die Platte einen Abschnitt (55j 75) aus einem flexiblen und deformierbaren Material aufweist, welcher mit jedem der Ränd-er der öffnung zusammenwirkt, um eine dichte Verschließung des Schubfaches zu gewährleisten.

9. Inkubator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ränder der öffnung einen erhabenen Vorsprung (71j 81) aufweist, welcher in die Abschnitte (65₅ 75) aus flexiblem und deformierbarem Material hineingedrückt wird.

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10. Inkubator nach einem der Ansprüche 2 bis 9> dadurch gekennz eichnet, daß jedes Schubfach mit einem Organ (9) ausgestattet ist, um das Schubfach in seiner in das Abteil eingesetzten Stellung zu halten.

11. Inkubator nach Anspruch 10, dadurch -g e k e η η -

ζ eichnet, daß das Halteorgan aus zwei Rollen (91» 92) gebildet ist, welche sich auf zwei festen Eampen (74, 84) verlagern, daß jode- Rolle von einem ersten Ende eines Stiftes (93» 94) getragen ist, welcher fest in einem Punkt (95» 96) des hinteren Teils des

Schubfaches (6) angebracht ist und daß die Stifte I

untereinander durch eine Feder (9) verbunden sind, welche ihre zweiten Enden verbindet.

12. Inkubator nach einem der Ansprüche 2 bis 11, 'dadurch gekennz eichnet, daß der Boden jedes Schubfaches im Bereich der vorderen Platte des Schubfaches mit einer öffnung (69) ausgestattet ist, welche eine manuelle Führung der Zellen in dem Schubfach ermöglicht.

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