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Die Erfindung betrifft eine Trägervorrichtung, aufweisend mindestens einen Halter mit einer Einführungsöffnung für einen darin einzusetzenden Gegenstand, insbesondere Reagenzglas, und aufweisend mindestens einen Strichcodeleser, wobei eine Beleuchtungseinrichtung einen Leselichtstrahl aussendet und ein in den Halter eingesetzter Gegenstand durch den Leselichtstrahl beleuchtbar ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf eine Trägervorrichtung in Form eines Mehrfach-Reagenzglashalters.
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Verfahren zum Lesen eines Strichcodes (auch als „Strichkodierung“ oder „Barcode“ bezeichnet) lassen sich anhand der ihnen zugrundeliegenden Beleuchtung des Strichcodes („Lesebeleuchtung“) unterscheiden. So wird bei einer „stationären Punktbeleuchtung“ ein sich nicht bewegender Leselichtstrahl erzeugt, welcher einen punktförmigen Bildpunkt erzeugt. Um den Strichcode lesen zu können, muss er bzw. ein den Strichcode aufweisender Gegenstand unter dem Leselichtstrahl entlangbewegt werden. Bei einer „stationären Linienbeleuchtung“ wird mittels mindestens eines Leselichtstrahls ein linienförmiges Strahlmuster erzeugt. Um den Strichcode lesen zu können, muss er über seine gesamte Länge in das linienförmige Strahlmuster eingebracht werden. Bei einer „eindimensional scannenden Punktbeleuchtung“ wird ein Leselichtstrahl eindimensional hin und her bewegt und erzeugt so ein linienförmiges Abtastmuster. Um den Strichcode zu lesen, wird dieser über seine Länge in das linienförmige Abtastmuster eingebracht. Bei einer „mehrdimensional scannenden Punktbeleuchtung“ wird ein Leselichtstrahl zweidimensional bewegt und erzeugt so ein flächiges Abtastmuster. Um den Strichcode zu lesen, wird dieser in das linienförmige Abtastmuster eingebracht. Bei einer „Flächenbeleuchtung“ wird eine zweidimensionale Fläche vollflächig ausgeleuchtet, in welche der Strichcode einzubringen ist.
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Teilweise abhängig von der Gestaltung der Lesebeleuchtung werden verschiedene Konzepte der Lichtdetektion angewandt. Im Falle einer Punktbeleuchtung wird typischerweise ein punktförmiger, d.h. eindimensional, intensitätsmessender Detektor eingesetzt. Im Falle einer Linienbeleuchtung oder einer Flächenbeleuchtung werden typischerweise linear auflösende bzw. flächig auflösende Detektoren oder Detektorarrays eingesetzt.
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Die oben beschriebenen Verfahren sind prinzipiell dazu geeignet, um Strichcodes auf einer zylindrischen Oberfläche zu lesen. Umfasst der Strichcode den Umfang jedoch nur teilweise, kann es zu Abschattungen kommen, welche eine Ablesung des Strichcodes erschweren oder sogar verhindern.
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DE 696 29 025 T2 offenbart einen Halter, der zum Halten von Reagenzgläsern in einer insgesamt aufrechten Orientierung geeignet ist, mit einem Körper, der in sich einen Hohlraum aufweist, der an einer aufwärtsgewandten Seite des Körpers offen ist, wobei der Hohlraum eine geeignete Größe und Gestalt zum Aufnehmen des unteren Teils eines darin eingesetzten Reagenzglases aufweist, wobei der Hohlraum einen Boden und Seitenflächen, mit einer einwärts gewandten Wandfläche des Hohlraums aufweist, die eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, wobei in jeder Ausnehmung ein federndes Teil ist, das sich in den Hohlraum erstreckt, wobei sich jedes Teil um eine Distanz in den Hohlraum erstreckt, um auf ein in dem Hohlraum eingesetztes Reagenzglas einen Griff auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil in der Ausnehmung federnd bewegbar angeordnet ist und federnd gemacht ist mittels eines oder mehrerer federnder Teile, das/die um den Körper herum angeordnet ist/sind und einwärts auf die bewegbaren Teile drückt/drücken. Der Halter ist vorgesehen als Halter für Reagenzgläser, die biologische Proben enthalten, welche auf einer Förderstraße einer automatisierten Testeinrichtung transportiert werden sollen.
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Gemäß der
DE 696 29 025 T2 werden gewöhnlich solche Reagenzgläser mit einem maschinenlesbaren Klebe-Etikett versehen, welches zum Beispiel einen Strichcode trägt, welcher mittels Sensoren, die entlang der Förderstraße angeordnet sind, gelesen werden kann, um die Detektion und Identifizierung des Reagenzglases zu ermöglichen, so dass es zum Beispiel mittels einer automatischen maschinellen Einrichtung angemessen gehandhabt werden kann, die auf die Informationen des Etiketts antwortet. Die Tiefe des Hohlraums sollte entsprechend so sein, dass ein solches Etikett über dem oberen Ende des Halters bloßgestellt ist. Das obere Ende des Halters mag im Bereich des Hohlraums mittels einer Aussparung mit Zinnen versehen, um das Ablesen von Informationen von einem Strichcode-Etikett an einem Reagenzglas von außen zu vereinfachen, welches darin eingesetzt ist, falls das Etikett sich zu einer Position nahe des Bodens des Reagenzglases erstreckt.
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Bei solchen Förderstraßen tritt der Nachteil auf, dass eine Ablesung von Strichcodes von in dem Halter befindlichen Reagenzgläsern eine sehr genaue Ausrichtung der zugehörigen Strichcodeleser voraussetzt. Dadurch ist die Ablesung jedoch fehleranfällig, z.B. gegenüber einer Positionsabweichung des Halters auf einem Förderer der Förderstraße. Zudem ist der apparative Aufwand hoch, um auch Reagenzgläser mit unterschiedlich ausgerichteten Strichcodes ablesen zu können.
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1 zeigt in Draufsicht eine Trägervorrichtung in Form eines herkömmlichen Mehrfach-Reagenzglashalters 101 mit mehreren Haltern 102 für darin einzusetzende Reagenzgläser R (siehe auch 2 bis 4). Die Halter 102 sind hier in einem üblichen flächigen rechteckigen 5 × 10-Matrixmuster angeordnet. Die Halter 102 stellen jeweils einen zylindrischen Hohlraum zum Einsatz eines hohlzylindrischen, einseitig offenen Reagenzglases R durch eine entsprechende Einführungsöffnung 103 bereit. Nächstbenachbarte Halter 102 weisen einen vorbestimmten Lochabstand L auf, welcher ein Mitte-zu-Mitte-Abstand ist.
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Die Reagenzgläser R werden durch entsprechende Einführungsöffnungen 103 in die jeweiligen Halter 102 eingeführt. Die Seite, welche die Einführungsöffnungen 103 aufweist, ist typischerweise eine Oberseite 104 des Mehrfach-Reagenzglashalters 101. Eine Einführungsrichtung liegt dann senkrecht, was hier einer Richtung entgegen einer z-Achse entspricht. Das Reagenzglas R wird folglich ebenfalls senkrecht in dem Halter 102 gehalten. Die Reagenzgläser R können, wie angedeutet, unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung in Seitenansicht eines Halters 102 des Mehrfach-Reagenzglashalters 101 mit einem darin eingesetzten Reagenzglas R. Das Reagenzglas R ist nur teilweise in den Halter 102 eingesetzt und ragt mit einem oberen Abschnitt 102o frei über den Halter 102 hinaus. Die Tiefe des Halters 102 gibt eine Eindringtiefe E des Reagenzglases vor und ist häufig standardisiert. Somit ist auch eine Höhe des oberen Abschnitts 102o bekannt.
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Das Reagenzglas R weist einen Strichcode S auf, welcher sich entlang einer Längserstreckung des Reagenzglases R erstreckt und ebenfalls teilweise aus dem bzw. über den Halter 102 hinausragt. Eine maximale Höhenposition H1 des Strichcodes S auf dem Reagenzglases R ist in der Regel vorgegeben. Damit ist auch eine maximal aus den Halter 102 herausstehende Länge H2 = H1 – E des Strichcodes S bekannt. Auch ist eine zumindest minimale Strichcodebreite B des Strichcodes S typischerweise vorgegeben.
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3 zeigt in Draufsicht einen Schnitt durch 2 auf Höhe des Strichcodes S. Der Strichcode S belegt einen meist vorgegebenen minimalen Umfangswinkel W auf dem Reagenzglas R und einen zufälligen Drehwinkel A zu einer festen Achse des Mehrfach-Reagenzglashalters 101 (hier: einer x-Achse x).
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine vereinfachte Möglichkeit für eine sichere Ablesung eines Strichcodes eines in einen Halter eingesetzten Gegenstands bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Trägervorrichtung, aufweisend mindestens einen Halter für einen darin einzusetzenden Gegenstand und aufweisend mindestens einen in der Trägervorrichtung befindlichen Strichcodeleser, welcher neben mindestens einem Halter angeordnet ist und welcher mindestens eine Beleuchtungseinrichtung zum Aussenden mindestens eines Leselichtstrahls sowie mindestens einen Fotodetektor aufweist, wobei ein in den Halter eingesetzter Gegenstand durch mehrere Leselichtstrahlen an unterschiedlichen Stellen beleuchtbar ist.
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Dadurch, dass der Strichcodeleser sich in der Trägervorrichtung befindet oder in die Trägervorrichtung integriert ist, befindet sich der Strichcodeleser in geringer Entfernung zu dem in den Halter einzusetzenden Gegenstand. Dies ermöglicht eine hohe optische Auflösung und Tiefenschärfe bei der Ablesung des Strichcodes. Dadurch wiederum kann im Vergleich zu einem entfernt angeordneten Strichcodeleser ein besonders preiswerter und kompakter Strichcodeleser mit eher geringen optischen Anforderungen an z.B. eine Stärke und/oder Divergenz eines von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Leselichtstrahls verwendet werden. Zudem arbeitet der Strichcodeleser stationär in Bezug auf die Trägervorrichtung und braucht also nicht aufwändig justiert oder nachjustiert zu werden. Dadurch, dass der in den Halter eingesetzte Gegenstand durch mehrere Leselichtstrahlen an unterschiedlichen Stellen beleuchtbar ist, wird eine sichere Ablesung oder ein sicheres „Abscannen“ des Strichcodes unter beliebigen Drehwinkeln um eine Längsachse des Gegenstands in dem Halter ermöglicht.
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Da der Strichcodeleser stationär angeordnet ist, wird der Gegenstand bzw. sein Strichcode bei einem Einführen des Gegenstands in den jeweiligen Träger abgescannt. Die Einführungsbewegung entspricht in anderen Worten auch der Abscan-Bewegung, es wird keine gesonderte Handhabung des Gegenstands zum Ablesen seines Strichcodes benötigt.
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Bevorzugt ist jeder der Halter der Trägervorrichtung mit einer solchen Funktionalität ausgestattet.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Trägervorrichtung ein Mehrfach-Reagenzglashalter ist und der in einen Halter einzusetzende Gegenstand ein Reagenzglas ist. Bei dem Reagenzglas entspricht dessen Längsachse insbesondere einer Einführungsrichtung, d.h., dass ein Reagenzglas typischerweise längs in den Halter eingeführt wird.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der in den Halter eingesetzte oder einzusetzende Gegenstand durch mehrere Leselichtstrahlen an umfänglich unterschiedlichen Stellen beleuchtbar ist. So wird erreicht, dass ein in einer Längsrichtung des Gegenstands, insbesondere eines Reagenzglases, sicher durch mindestens einen Leselichtstrahl bzw. durch mindestens einen Strichcodeleser abgelesen wird und nicht undetektiert zwischen zwei benachbarten Leselichtstrahlen hindurchbewegt wird.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der Gegenstand durch mehrere Leselichtstrahlen an umfänglich (um seine Längsachse oder eine Einführungsrichtung) zumindest im Wesentlichen äquidistant beabstandeten Stellen beleuchtbar ist.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der in den Halter eingesetzte oder einzusetzende Gegenstand durch mindestens einen Leselichtstrahl außerhalb des Halters beleuchtbar ist. Dadurch können auch Strichcodes vollständig gelesen werden, die bei einem vollständig eingesetzten Gegenstand aus dem Träger herausragen bzw. nicht oder nicht vollständig in den Träger eingeführt worden sind.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der in den Halter eingesetzte oder einzusetzende Gegenstand durch mindestens einen Leselichtstrahl schräg beleuchtbar ist. Hierdurch kann der Strichcodeleser bzw. dessen Beleuchtungseinrichtung vollständig in der Trägervorrichtung versenkt sein und braucht nicht über eine Einführungsöffnung des zugehörigen Trägers oder die zugehörigen Träger vorstehen.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass ein Beleuchtungswinkel α des mindestens einen Leselichtstrahls auf den Gegenstand kleiner ist als ein Abstrahlwinkel eines in einen zugehörigen Fotodetektor gerichteten Streulichtstrahls. Mittels des kleinen Beleuchtungswinkel α wird eine Aufweitung eines auf dem Gegenstand erzeugten Brennflecks oder Bildpunkts klein gehalten, was ein Auflösungsvermögen erhöht.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Umlenkspiegel zum Umlenken mindestens eines Leselichtstrahls auf einen abzulesenden Gegenstand unter einem kleineren Beleuchtungswinkel α (als ohne Umlenkspiegel) aufweist. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, den Beleuchtungswinkel α zu verringern.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Trägervorrichtung mehrere Halter aufweist. So kann eine effektive Halterung und Ablesung mehrerer Gegenstände erreicht werden.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Strichcodeleser zum Aussenden jeweils mehrerer Leselichtstrahlen eingerichtet ist. Dadurch kann die Zahl der Strichcodeleser gering gehalten werden und/oder die Zahl der Leselichtstrahlen mit geringem Zusatzaufwand stark erhöht werden.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens eines Strichcodelesers eine Lichtquelle aufweist, welcher mindestens ein Strahlteiler nachgeschaltet ist. Dies ermöglicht eine Erzeugung mehrerer scharfer Leselichtstrahlen auf einfache Weise. Der Strahlteiler mag insbesondere mindestens ein diffraktives optisches Element aufweisen oder sein. Jedoch können grundsätzlich auch andere Arten von Strahlteilern eingesetzt werden.
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Insbesondere mag ein Strichcodeleser einen oder mehrere Leselichtstrahlen auf den gleichen Gegenstand an umfänglich unterschiedlichen Positionen aussenden. Ein Strichcodeleser mag auch Leselichtstrahlen auf unterschiedliche Gegenstände bzw. auf unterschiedlichen Haltern zugeordnete Gegenstände aussenden. So kann der Strichcodeleser benachbarte Gegenstände besonders effektiv ablesen bzw. abscannen.
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So ist es eine Ausgestaltung, dass mindestens einer der Strichcodeleser benachbart zu einem Satz aus mehreren Haltern angeordnet ist und jeder in einen Halter dieses Satzes eingesetzter Gegenstand mittels mindestens eines Leselichtstrahls dieses benachbarten Strichcodelesers beleuchtbar ist.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass jeder der Halter von einem Satz aus mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, bevorzugt mindestens vier oder aber auch aus noch mehr Strichcodelesern seitlich umgeben ist. Dabei bilden die Strichcodeleser bzw. deren Positionen bevorzugt eine zueinander drehsymmetrische Anordnung, wobei der zugehörige Halter insbesondere in einer Mitte und damit bevorzugt seitlich gleichbeabstandet zu den Strichcodelesern dieses Satzes angeordnet ist. Ein in dem Halter angeordneter Gegenstand ist dann insbesondere von jedem der Strichcodeleser des zugehörigen Satzes mit jeweils mindestens einem Leselichtstrahl bestrahlbar.
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Die Halter und/oder die Strichcodeleser können insbesondere in einem rechteckigen Matrixmuster angeordnet sein. Dann mag jeder Halter insbesondere mittig in einem Satz aus vier in einem quadratischen (2 × 2)-Muster angeordneten Strichcodelesern angeordnet sein.
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Die Beleuchtungseinrichtung des Strichcodelesers mag insbesondere mindestens eine Lichtquelle wie einen Laser oder eine Leuchtdiode aufweisen. Der mindestens einen Lichtquelle mag eine strahlformende Optik nachgeschaltet sein, z.B. eine Linse, ein Linsenarray, ein Kollimator usw.
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Der Strichcodeleser mag ferner mindestens einen Fotodetektor aufweisen, und zwar bevorzugt je einen Fotodetektor pro von diesem Strichcodeleser ausgesandtem Leselichtstrahl. So kann der Fotodetektor an einem Strichcode zurückgestrahltes Streulicht erkennen. Zur Bereitstellung einer besonders kompakten und preiswerten Bauweise mögen mindestens zwei Fotodetektoren auf einer gemeinsamen Leiterplatte oder Platine angeordnet sein.
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Dem Fotodetektor mag zur Erhöhung eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses mindestens eine Sammeloptik vorgeschaltet sein, insbesondere mindestens eine Sammellinse oder mindestens eine Lochblende. Die Lochblende ist besonders einfach und preiswert umsetzbar.
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Bei Vorliegen mehrerer Fotodetektoren in einem Strichcodeleser mag jedem der Fotodetektoren eine eigene Sammeloptik vorgeschaltet sein. Alternativ mag mehreren, insbesondere allen, Fotodetektoren eine gemeinsame Sammeloptik vorgeschaltet sein, welche aber bevorzugt die Strahlengänge der verschiedenen Streulichtbündel nicht vermischt, so dass es zu keinem Übersprechen unter diesen kommt und eine genaue Zuordnung eines Ablesens zu einem bestimmten Streulichtbündel und damit zu einem bestimmten Leselichtstrahl möglich bleibt. Die gemeinsame Sammeloptik erlaubt eine besonders kompakte und preiswerte Bauweise. So mag beispielsweise anstelle von mehreren einzelnen Sammellinsen ein einstückiger Linsenblock verwendet werden, der mehrere linsenartige Oberflächenbereiche aufweist. Insbesondere die gemeinsame Sammeloptik mag z.B. aus Glas oder Kunststoff bestehen und z.B. durch Verguss, insbesondere durch Spritzgießen, hergestellt worden sein.
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Es ist also insbesondere eine Ausgestaltung, dass die Trägervorrichtung mehrere Strichcodeleser aufweist, wobei ein in einen Halter eingesetzter Gegenstand durch Leselichtstrahlen mehrerer zu ihm benachbarter Strichcodeleser beleuchtbar ist. Es wird zur sicheren Ablesung von Strichcodes besonders bevorzugt, dass ein in den Halter eingesetzter Gegenstand durch n >= π·D/B Leselichtstrahlen beleuchtbar ist, wobei D ein maximal unterstützter Umfang des Gegenstands und B eine minimal unterstützte Strichcodebreite in Umfangsrichtung des Gegenstands ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft für Gegenstände mit einer zylindrischen Grundform. So kann sichergestellt werden, dass ein Strichcode nicht zwischen zwei benachbarten Leselichtstrahlen hindurch bewegt wird. Beispielsweise werden für den Fall eines Reagenzglases als dem abzuscannenden Gegenstand bei einer minimal unterstützten Strichcodebreite von 10 mm und einem maximal unterstützten Reagenzglasumfang von 17 mm mindestens sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte Leselichtstrahlen verwendet. Eine Reserve an zusätzlichen Leselichtstrahlen mag sinnvoll sein, da sich durch Dezentrierung und Verkippung der Reagenzgläser in den Haltern die geometrischen Verhältnisse geringfügig ändern können. Bei mindestens sechs Strahlen je Halter entspräche dies bei einer in der Praxis gängigen Anzahl von 10 × 5 = 50 Haltern je Mehrfach−Reagenzglashalter einem Minimum von 300 Lesestrahlen.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Trägervorrichtung mindestens ein Mittel zur Anwesenheitserkennung eines Gegenstands in einem Träger aufweist, insbesondere in Form einer Lichtschrankenbaugruppe.
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Bevorzugt weist die Lichtschrankenbaugruppe eine Lichtquelle, z.B. einen Laser, auf, welche leicht schräg nach oben ausgerichtet ist, als auch einen Fotodetektor, der leicht schräg nach unten (in Richtung eines Bodens) ausgerichtet ist. Die Lichtquelle und der Fotodetektor sind bevorzugt auf einem gemeinsamen Träger, z.B. einer gemeinsamen Leiterplatte, angeordnet. Die schräge Ausrichtung dient dazu, ein Übersprechen mit den Leselichtstrahlen und/oder mit den in die Fotodetektoren zurückgeworfenen Strahlen des Streulichts zu vermeiden. Dass der Fotodetektor leicht schräg nach unten ausgerichtet, bewirkt ferner, dass eine Störung durch Umgebungslicht minimiert wird. Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung einer Störanfälligkeit besteht darin, dass die Lichtquelle infrarotes Licht ausstrahlt, insbesondere im nahen Infrarot, NIR, und der Fotodetektor für dieses infrarote Licht empfindlich ist. Auf eine Detektion eines Einsetzens des Gegenstands in einen Halter hin mögen diejenigen benachbarten bzw. zugehörigen Strichcodeleser aktiviert werden, welche nicht bereits aktiv sind. Mit Detektion einer Entfernung des Gegenstands aus dem Halter mögen diejenigen benachbarten bzw. zugehörigen Strichcodeleser deaktiviert werden, welche nicht mehr benötigt werden. So kann ein besonders stromsparender Betrieb erreicht werden.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein System, aufweisend mindestens eine Trägervorrichtung wie oben beschrieben sowie mindestens einen in einen Halter der Trägervorrichtung eingesetzten Gegenstand.
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Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Lesen eines Strichcodes eines Gegenstands, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Einsetzen des mit dem Strichcode versehenen Gegenstands in einen Halter einer Trägervorrichtung und Lesen des Strichcodes während des Einsetzens mittels mindestens eines in der Trägervorrichtung untergebrachten Strichcodelesers. Das Verfahren kann analog zu den oben beschriebenen Vorrichtungen ausgestaltet werden und weist die gleichen Vorteile auf.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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4 zeigt in Draufsicht eine Trägervorrichtung in Form eines erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalters;
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5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalter mit zwei Haltern und darin eingesetzten bzw. einzusetzenden Reagenzgläsern sowie einem Strichcodeleser; und
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6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus 5 mit einem der Halter;
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7 zeigt in Schrägansicht auf einen Strichcodeleser einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalter;
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8 zeigt eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalter im Bereich eines Strichcodelesers und der ihn direkt benachbart umgebenden Halter;
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9 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalter im Bereich eines Strichcodelesers und der ihn direkt benachbart umgebenden Halter;
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10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Strichcodeleser gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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11 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalter im Bereich zweier benachbarter Halter und der zu diesen zugehörigen Strichcodeleser; und
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12 zeigt eine Lichtschrankenbaugruppe des Mehrfach-Reagenzglashalters aus 11 in Schrägansicht.
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4 zeigt in Draufsicht ähnlich zu 1 eine Trägervorrichtung in Form eines erfindungsgemäßen Mehrfach-Reagenzglashalters 1. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Mehrfach-Reagenzglashalter 101 sind nun mehrere Strichcodeleser 2 in den Mehrfach-Reagenzglashalter 1 integriert. Die Strichcodeleser 2 sind dazu eingerichtet, einen Strichcode S eines in dem benachbarten Halter 102 eingesetzten Reagenzglases R abzulesen.
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Die Strichcodeleser 2 sind dabei so angeordnet, dass jeder (Einzel-)Halter 102 seitlich von vier Strichcodelesern 2 umgeben ist, und zwar gleichmäßig in Umfangsrichtung. Die Strichcodeleser 2 bilden folglich ein 6 × 11-Matrixmuster, wobei jeder Halter 102 mittig in einer 2 × 2-Untergruppe der Strichcodeleser 2 angeordnet ist. Ein Strichcodeleser 2 an einer Ecke des 6 × 11-Matrixmusters ist nur einem Halter 102 zugeordnet, ein Strichcodeleser 2 an einem Rand des 6 × 11-Matrixmusters ist zwei Haltern 102 zugeordnet und die anderen Strichcodeleser 2 sind jeweils vier Haltern 102 zugeordnet.
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Bei umgekehrter Betrachtung ist jeder der Halter 102 von einem Satz von vier darum drehsymmetrisch angeordneten Strichcodelesern 2 umgeben. Jeder dieser Strichcodeleser 2 des Satzes ist dem von ihnen umgebenen Halter 102 insofern zugeordnet, dass er ein in diesen Halter 102 eingesetztes Reagenzglas R abscannt.
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Jedoch ist die Trägervorrichtung grundsätzlich nicht auf diese Anordnung beschränkt, und ein Halter 102 mag z.B. auch von zwei, drei, fünf, sechs oder noch mehr Strichcodelesern 2 umgeben sein, insbesondere mittig dazu angeordnet sein. Die Strichcodeleser 2 bilden dabei insbesondere eine Grundzelle mit einer zweizähligen, dreizähligen, fünfzähligen usw. Symmetrie.
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5 zeigt als teilweise Schnittdarstellung in Seitenansicht zwei benachbarte Halter 102 des Mehrfach-Reagenzglashalters 1 mit einem jeweils darin eingesetzten Reagenzglas R, R1 bzw. R, R2 und einem den zwei Haltern 102 zugehörigen Strichcodeleser 2. Der Strichcodeleser 2 kann also beide Reagenzgläser R abscannen. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des linken Reagenzglases R1.
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Der Strichcodeleser 2 weist eine Beleuchtungseinrichtung 5 mit einer Laserlichtquelle 6, einem Strahlteiler z.B. in Form eines diffraktiven optischen Elements 7 und mehrere Umlenkspiegel 8 auf. Durch das diffraktive optische Element 7 wird der ursprüngliche Primärstrahl der Laserlichtquelle 6 in mehrere Leselichtstrahlen LS aufgespalten. Jeder der Leselichtstrahlen LS ist auf einen Umlenkspiegel 8 gerichtet und wird davon auf einen Bereich oberhalb eines der Halter 102 und damit auch außerhalb des Mehrfach-Reagenzglashalters 1 gerichtet.
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Bei einem zumindest teilweise eingesetztem Reagenzglas R wird von jedem darauf gerichteten Leselichtstrahl LS ein entsprechender Lichtfleck oder Bildpunkt BP erzeugt. Bei einem vollständig eingesetztem Reagenzglas R (hier: dem rechten Reagenzglas R2) befindet sich der entsprechende Bildpunkt BP oberhalb des Strichcodes S und damit höher als eine maximale Höhenposition H1 des Strichcodes S.
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Bei einem Einsetzen des Reagenzglases R in einer Einschubrichtung I, was hier durch das linke Reagenzglas R1 angedeutet ist, kann also der Strichcode S unter zumindest einem Bildpunkt BP vertikal nach unten bewegt werden, was funktional einem Bewegen des Bildpunkts BP über die ganze Länge des Strichcodes S entspricht. Das von dem Strichcode S während des Einsetzens helligkeitsmoduliert zurückgeworfene Streulicht SC wird zumindest anteilig von einem zugehörigen Fotodetektor 10 des Strichcodelesers 2 erfasst oder detektiert. Folglich wird durch das Einsetzen des Reagenzglases R dessen Strichcode S gescannt oder abgelesen. Es kann auf ein Ablesen vor oder nach dem Einsetzen verzichtet werden. Insbesondere kann ein Strichcodeleser 2 so viele Fotodetektoren 10 aufweisen wie er Leselichtstrahlen LS aussendet. Der Fotodetektor 10 mag mit einer Datenverarbeitungseinheit verbunden sein, welche die Signale der Fotodetektoren 10 auswertet.
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Wie dargestellt, wird jedes der Reagenzgläser R bzw. R1 und R2 jeweils von mehreren Leselichtstrahlen LS beleuchtet und weist folglich eine Mehrzahl von Bildpunkten BP auf. Wie auch weiter unten noch genauer ausgeführt, wird jedes der Reagenzgläser R bzw. R1 und R2 von den vier umgebenden Strichcodelesern 2 angestrahlt oder beleuchtet, und zwar mit jeweils zwei Leselichtstrahlen LS, also insgesamt von acht Leselichtstrahlen LS. Die sich auf einem Reagenzglas R ergebenden acht Bildpunkte BP sind in Umfangsrichtung des Reagenzglases R (um seine Längsachse) zumindest im Wesentlichen gleichbeabstandet angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Strichcode S von zumindest einem Strichcodeleser 2 gelesen wird. Eine Abschattung spielt zum Ablesen des Strichcodes S keine Rolle mehr.
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Der Mehrfach-Reagenzglashalter 1 ist zum Schutz der Beleuchtungseinrichtung 5 oberhalb des Strichcodelesers 2 optional von einer transparenten Abdeckung 9 überdeckt.
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Der Mehrfach-Reagenzglashalter 1 benötigt vorteilhafterweise nicht mehr Bauraum als der herkömmliche Mehrfach-Reagenzglashalter 1.
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Da sich der Strichcode S teilweise außerhalb des Halters 102 und damit auch des Mehrfach-Reagenzglashalters 1 befindet, sich der Strichcodeleser 2 aber innerhalb des Mehrfach-Reagenzglashalters 1 befindet, wird der Leselichtstrahl LS zum Abtasten oder Abscannen des gesamten Strichcodes S schräg abgestrahlt und wird schräg auf eine Oberfläche des Reagenzglases R und dessen Strichcodes S auftreffen. Je größer der in Bezug auf eine Senkrechte oder einen Normalenvektor N der Oberfläche des Reagenzglases R gemessene Beleuchtungswinkel α ist, desto größer ist die Winkelabweichung von dem Normalenvektor N bzw. umso schräger trifft der Leselichtstrahl LS auf den Strichcode S auf. Je größer aber der Beleuchtungswinkel α ist, desto größer wird die Fläche des Bildpunkts BP bzw. desto mehr weitet sich der Bildpunkt BP auf, wodurch wiederum ein optisches Auflösungsvermögen sinkt. Durch die Umlenkspiegel 8 wird der Beleuchtungswinkel α im Vergleich zu einer direkten Bestrahlung (wie in der Figur durch den Beleuchtungswinkel β angedeutet) des Strichcodes S verringert und so die Auflösung und damit Lesesicherheit verbessert. Der Beleuchtungswinkel α wird in der Regel um so größer sein, je geringer ein waagerechter Basisabstand H zwischen einem Umlenkspiegel 8 und dem davon beleuchteten Bildpunkt BP ist.
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Das in den Fotodetektor 10 zurückgeworfene Streulicht SC braucht hingegen nicht umgelenkt zu werden. Jedoch wird die Auflösung durch eine dem Fotodetektor 10 vorgeschaltete Sammellinse 11 verbessert, da so ein Lichtstrom des auf den Fotodetektor 10 einfallenden Streulichts SC signifikant erhöhbar ist, was wiederum ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert.
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7 zeigt in Schrägansicht auf den Strichcodeleser 2 einen Ausschnitt aus dem Mehrfach-Reagenzglashalter 1. Die Beleuchtungseinrichtung 5 des Strichcodelasers 2 strahlt mittels der Laserlichtquelle 6 einen Primärlichtstrahl senkrecht nach oben in das diffraktive optische Element 7 ein, wo es in acht Leselichtstrahlen LS aufgeteilt wird, von denen hier nur zwei Leselichtstrahlen LS1 und LS2 zur Beleuchtung eines bestimmten Raums V oberhalb eines der Halter 102 dargestellt sind. Die beiden Leselichtstrahlen LS1 und LS2 werden mittels eines gemeinsamen Umlenkspiegels 8 in den Raum V umgelenkt, was Herstellungs- und Montagekosten gering hält.
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Das von einem in dem Raum V befindlichen Reagenzglas R zurückgeworfene Streulicht SC1 (erzeugt durch LS1) bzw. SC2 (erzeugt durch LS2) gelangt durch jeweilige Sammellinsen 11 auf jeweilige Fotodetektoren 10. Die Zahl der Leselichtstrahlen L1, L2 entspricht der Zahl der zugehörigen Streulicht SC1 bzw. SC2 empfangenden Fotodetektoren 10. Die Fotodetektoren 10, Sammellinsen 11 und/oder Umlenkspiegel 8 können als vormontierte Baugruppe vorliegen und mögen dazu insbesondere an einer gemeinsamen Leiterplatte 12 angeordnet sein. Die Leiterplatte mag zudem eine oder mehrere elektrische oder elektronische Bauelemente aufweisen (o. Abb.), beispielsweise für eine Signalverstärkung, Signalverarbeitung und/oder Signalweiterleitung der von den Fotodetektoren 10 erzeugten elektrischen Signale.
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8 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Mehrfach-Reagenzglashalters 1 mit einem Satz von vier in einem 2 × 2-Matrixmuster angeordneten Strichcodelesern 2, einem dazu mittig angeordneten Halter 102 und acht die Strichcodeleser 2 umgebenden, nur teilweise abgebildeten Haltern 102.
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Von jedem der Strichcodeleser 2 werden die Räume V über den dazu benachbarten, drehsymmetrisch angeordneten vier Haltern 102 bzw. die darin eingesetzten Reagenzgläser R, R3, R4 durch die Leselichtstrahlen LS1 bis LS8 paarweise beleuchtet. Umgekehrt werden die Räume V über den Haltern 102 bzw. die darin eingesetzten Reagenzgläser R, R3, R4 von jeweils vier Paaren von Leselichtstrahlen LS1 und LS2, LS3 und LS4, LS5 und LS6, LS7 und LS8 beleuchtet. Dabei ist die Zahl n der Leselichtstrahlen LS1 bis LS8 pro Halter 102 so gewählt, dass sich sowohl an Reagenzgläsern R, R3 mit großem Durchmesser als auch an Reagenzgläsern R, R4 mit kleinem Durchmesser die Bildpunkte BP ergeben und sich der Strichcode S dort ablesen lässt.
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Insbesondere ist die Zahl n der Leselichtstrahlen LS1 bis LS8 pro Halter 102 so gewählt, dass n >= π·D/B gilt, wobei D ein maximal unterstützter Umfang des Reagenzglases R, R1 bis R4, ist und B die minimale oder minimal unterstützte Strichcodebreite in Umfangsrichtung ist. Dadurch wird sichergestellt, dass benachbarte Bildpunkte BP so nahe oder eng zueinander stehen, dass ein Strichcode S nicht zwischen zwei benachbarte Bildpunkte BP fällt. Der Strichcode S wird also sicher erfasst.
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9 zeigt eine Draufsicht ähnlich zu 8 auf einen weiteren Mehrfach-Reagenzglashalter 21 im Bereich eines Strichcodelesers 22 und eines Satzes von vier diesen direkt benachbart umgebenden Haltern 102a bis 102d. Im Gegensatz zu dem Mehrfach-Reagenzglashalter 1 sind die Umlenkspiegel 8 nun nicht mehr innerhalb eines (insbesondere gedachten) zentralen zylinderförmigen Bauraums R des Strichcodelesers 22 abgeordnet, sondern seitlich dazu zwischen zwei Haltern 102a und 102b. Diese Umlenkspiegel 8 lenken die zugehörigen Leselichtstrahlen auf einen anderen der vier Halter 102a bis 102d, nämlich hier auf den Halter 102d, welcher dem Halter 102a benachbart ist. Dadurch wird ein Basisabstand H zwischen den Umlenkspiegeln 8 und den davon angestrahlten Reagenzgläsern R erhöht, wodurch sich der Beleuchtungswinkel α weiter verkleinern lässt.
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10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Strichcodeleser 32 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Strichcodeleser 32 kann beispielsweise anstelle der Strichcodeleser 2 oder 22 eingesetzt werden. Der Strichcodeleser 32 zeichnet sich durch eine erhöhte Funktionsintegration seiner Bauteile aus. So kann die Zahl der zu seiner Montage benötigten Teile gesenkt werden. Zudem ist ein solcher Strichcodeleser 32 besonders kompakt und störunanfällig.
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Der Strichcodeleser 32 weist eine Beleuchtungseinrichtung 35 mit einem Laser oder hier mit mindestens einer Leuchtdiode 36 als Lichtquelle auf, deren Licht zunächst mittels eines Kollimators, hier: einer Linse 37, kollimiert wird. Der kollimierte Lichtstrahl Gc trifft zunächst auf zwei einseitig durchlässige Spiegel 38 und durchläuft diese. Die Spiegel 38 können in einem gemeinsamen Bauelement angeordnet sein, z.B. einer „Teilerschicht“ 38a. Danach tritt der kollimierte Lichtstrahl Gc in eine Unterseite 42 eines transparenten Lichtleitkörpers 39 ein. Die Unterseite ist mit linsenförmigen Erhebungen 43 in Form eines Mikrolinsenfelds ausgestattet.
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Der Lichtleitkörper 39 kann das eingetretene Licht beispielsweise durch innere Totalreflexion reflektieren und mag dann auch als TIR-Körper bezeichnet werden. Innerhalb des Lichtleitkörpers 39 trifft das Licht zunächst auf einen strahlteilenden Bereich 45, der das Lichtbündel in mehrere Leselichtstrahlen aufteilt, von denen hier nur die Leselichtstrahlen LS9 und LS10 gezeigt sind. Die Innenseiten des Lichtleitkörpers 39 dienen somit als Reflektorflächen 40, welche die Funktion z.B. des Umlenkspiegels 8 übernehmen. An einer vorderen Lichtdurchtrittsfläche 41 können die Leselichtstrahlen LS9 und LS10 austreten, und zwar insbesondere wie hier gezeigt schräg unter einem vorbestimmten Beleuchtungswinkel α.
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Von einem Strichcode S eines Reagenzglases R moduliert zurückgeworfene Streulicht SC kann durch die vordere Lichtdurchtrittsfläche 41 wieder in den Lichtleitkörper 39 eintreten und gelangt durch Reflexion an den Seiten des Lichtleitkörpers 39 zu dessen Unterseite 42. An der Unterseite 42 wird das Streulicht SC mittels der linsenförmigen Erhebungen 43 auf einen jeweiligen einseitig durchlässigen Spiegel 38 fokussiert, konzentriert oder kollimiert. Von dem Spiegel 38 wird das daran reflektierte Licht auf einen jeweils zugehörigen Fotodetektor 10 geworfen.
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Der Lichtleitkörpers 39 ist insbesondere als ein monolithischer Körper hergestellt, z.B. aus Glas oder aus Kunststoff, insbesondere mittels eines Gussverfahrens, insbesondere durch Spritzgießen. Der Lichtleitkörper 39 mag an den Stellen, an denen in ihm geführtes Licht intern reflektiert werden soll, eine innere Totalreflexion zeigen und/oder mag dort reflektierend (insbesondere spekular reflektierend) ausgebildet sein. Der Lichtleitkörpers 39 mag an den Stellen, an denen Licht ein- oder ausgekoppelt werden soll, z.B. aufgeraut sein oder eine Antireflexbeschichtung aufweisen.
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11 zeigt eine Draufsicht auf einen Mehrfach-Reagenzglashalter 51 im Bereich zweier benachbarter Halter 102 und der zu diesen zugehörigen Strichcodeleser 52. Der Mehrfach-Reagenzglashalter 51 ist ähnlich zu dem Mehrfach-Reagenzglashalter 1 aufgebaut, weist aber nun eine Lichtschrankenbaugruppe 53 als Mittel zur Anwesenheitserkennung eines Reagenzglases R in einem jeweiligen Halter 102 auf. Die Lichtschrankenbaugruppe 53 erzeugt einen Detektorstrahl F einer Lichtschranke durch eine Mitte des Halters 102. Der Detektorstrahl F ist in Bezug auf eine Verbindungslinie G zwischen einer Reihe von Haltern 102 um eine Längsachse des Halters 102 herum angewinkelt, um eine gegenüberliegende Wand des Halters 102, die dort ausreichend reflektierend ausgebildet ist, zu treffen. Der Detektorstrahl F wird von einer gegenüberliegenden Wand des Halters 102 zumindest teilweise zurückgeworfen und trifft wieder in die Lichtschrankenbaugruppe 53. Wird ein Reagenzglas R in den Halter 102 eingesetzt, wird der Detektorstrahl F unterbrochen, und die Lichtschrankenbaugruppe 53 detektiert einen Intensitätsabfall des zurückgeworfenen Lichts. Vorzugsweise kann die Lichtschrankenbaugruppe 53 bereits ein Reagenzglas R detektieren, dessen Strichcode S sich noch oberhalb des Bildpunkts BP befindet, so dass ein Strichcode S sicher über seine volle Länge abtastbar ist.
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12 zeigt die Lichtschrankenbaugruppe 53 des Mehrfach-Reagenzglashalters 51 in Schrägansicht. Die Lichtschrankenbaugruppe 53 weist eine Lichtquelle 56, z.B. einen Laser, auf, welche leicht schräg nach oben ausgerichtet ist, als auch einen Fotodetektor 54, der leicht schräg nach unten (in Richtung eines Bodens) ausgerichtet ist. Die Lichtquelle 56 und der Fotodetektor 54 sind auf einem gemeinsamen Träger 55 angeordnet. Die schräge Ausrichtung dient dazu, ein Übersprechen mit den Leselichtstrahlen LS und/oder mit den in die Fotodetektoren 10 zurückgeworfenen Strahlen des Streulichts SC zu vermeiden. Dass der Fotodetektor 54 leicht schräg nach unten ausgerichtet ist, bewirkt ferner, dass eine Störung durch Umgebungslicht minimiert wird.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung einer Störanfälligkeit besteht darin, dass die Lichtquelle 56 infrarotes Licht ausstrahlt, insbesondere im nahen Infrarot, NIR, und der Fotodetektor 54 für dieses infrarote Licht empfindlich ist.
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Auf eine Detektion eines Einsetzens des Reagenzglases R in einen Halter mögen diejenigen benachbarten bzw. zugehörigen Strichcodeleser 2 aktiviert werden, welche nicht bereits aktiv sind. Mit Detektion einer Entfernung des Reagenzglases R aus dem Halter 102 mögen diejenigen benachbarten bzw. zugehörigen Strichcodeleser 2 deaktiviert werden, welche nicht mehr benötigt werden. So kann ein besonders stromsparender Betrieb erreicht werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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So können anstelle der den Fotodetektoren 10 vorgeschalteten Sammellinsen 11 auch andere Sammeloptiken wie Konzentratoren oder Lochblenden („Pinholes“) verwendet werden.
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Auch mögen die den Fotodetektoren 10 vorgeschalteten einzelnen Sammeloptiken, wie die Sammellinsen 11, durch ein einziges, funktionsgleiches Element ersetzt werden. So kann dafür z.B. ein transparentes Element, z.B. ein gemeinsamer Linsenblock, verwendet werden, welcher mehrere linsenartig ausgebildete Oberflächen aufweist. Die einfallenden Streulichtstrahlen werden in dem gemeinsamen Element vorteilhafterweise nicht gemischt.
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Bei eingesetztem Reagenzglas mag eine Statuslichtquelle, z.B. eine Status-LED, leuchten.
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Ein Mehrfach-Reagenzglashalter mag einen oder mehrere elektrische oder elektronische Bauelemente zur Datenverarbeitung von Daten von den Strichcodelesern und/oder zur Ansteuerung der Strichcodeleser aufweisen. Die Bauelemente mögen z.B. an einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein.
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Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Grundsätzlich mögen die verschiedenen Merkmale, Elemente und Funktionen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele alternativ oder in Kombination miteinander verwendet werden. So kann beispielsweise die Lichtschrankenbaugruppe mit sämtlichen gezeigten Mehrfach-Reagenzglashaltern verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69629025 T2 [0005, 0006]
