DE3137174A1 - Vorrichtung zur optischen erkennung einer codierung auf einem diagnoseteststreifen - Google Patents

Vorrichtung zur optischen erkennung einer codierung auf einem diagnoseteststreifen

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DE3137174A1 DE19813137174 DE3137174A DE3137174A1 DE 3137174 A1 DE3137174 A1 DE 3137174A1 DE 19813137174 DE19813137174 DE 19813137174 DE 3137174 A DE3137174 A DE 3137174A DE 3137174 A1 DE3137174 A1 DE 3137174A1
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Description

CLINICON MANNHEIM GMBH 244 5 + Gbmli
Vorrichtung zur optischen Erkennung einer Codierung auf einem Diagnoseteststreifen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Erkennung einer Codierung auf einem Diagnoseteststreifen in einem Auswertegerät, bei der der Teststreifen relativ zu der Leseeinrichtung für die Codierung zwangsgeführt bewegbar ist, mit einer Lichtquelle als Sender und einem lichtempfindlichen Element als; Empfänger.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 3 907 503 bekannt. Die Codierung besteht in diesem Fall aus einem auf einem durchsichtigen Teststreifen angebrachten Codeblock. Die Codierung besteht bei der bekannten Einrichtung in dem Abstand zwischen diesem Codeblock und dem ersten benachbarten Testfeld auf dem Teststreifen. Zum Messen wird der Teststreifen in zwangsgeführter Weise zwischen einer Lichtquelle und einem Fotoempfänger hindurchgeführt. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird von dem Fotoempfänger durch den Teststreifen hindurch aufgenommen. Bei einer gleichmäßigen Bewegung des Teststreifens läßt sich der zeitliche Abstand zwischen der Unterbrechung des Lichtstrahles durch den Codeblock und durch das erste Testfeld als Codierung für eine bestimmte Information verwenden. Im vorliegenden Fall unterscheiden sich verschiedene Teststreifentypen durch die Abstände zwischen Codefeld und erstem Testfeld und durch die Position des Codefeldes auf dem Teststreifen.
Die bekannte Einrichtung ist zwar geeignet, sehr einfache Informationen vom Teststreifen abzulesen. Es wäre jedoch
wünschenswert, wenn mehr Information auf dem Teststreifen untergebracht und, beispielsweise beim Einführen des Teststreifens in das Auswertegerät, in dessen elektronische Speicher übertragen werden könnte.
Zur Unterbringung dieser größeren Informationsmenge steht auf dem Teststreifen andererseits nur ein sehr kleiner Raum zu Verfügung. Dies führt zu einer entsprechend hohen Informationsdichte mit entsprechenden Problemen bezüglich Sicherheit und Störungsarmut der Übertragung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache und kostengünstig herzustellende Vorrichtung zur optischen Erkennung einer Codierung auf einem Diagnoseteststreifen in einem Auswertegerät mit Zwangsführung zur Verfügung zu stellen, mit der eine zuverlässige und störungsarme Übertragung der in der Codierung gespeicherten Information auch bei hoher Informationsdichte der Codierung möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Codierung als Strichcodeschrift hoher Informationsdichte ausgebildet ist, sich zwischen Teststreifen und Sender und/oder zwischen Teststreifen und Empfänger jeweils eine Spaltblende und eine Zylinderlinse befinden, die Linsenachsen parallel zu der die Codierung tragenden Teststreifenfläche und zu den Codestrichen verläuft, die Blendenspalte in der durch die Zylinderachsen und den Sender bzw. Empfänger definierten Ebene liegen und die Entfernung zwischen den Linsenachsen und der Teststreifenfläche näherungsweise so gewählt ist, daß die Fokuslinien der Linsen etwa in der Trägerfläche liegen. Bevorzugt sind Sender und Empfänger auf der gleichen Seite des Teststreifens angeordnet.
Als Strichcodeschrift eignet sich jede derartige Codierung (sogenannter bar code), die auf einem Teststreifen angebracht werden kann. Sie besteht aus einer Vielzahl zueinander paralleler, in der Regel verschieden dicker und in verschiedenen Abständen auf dem Informationsträger angebrachter Striche. Als Strichcodeschrift hoher Informationsdichte wird eine Codierung verstanden, die mehr als etwa 15 bit Information pro cm enthält.
Die in kurzem Abstand über dem Teststreifen angebrachten Zylinderlinsen dienen der Fokusierung des Empfänger- bzw. Senderstrahles der Leseeinrichtung auf die Linien des Strichcodes. Dies ließe sich im Prinzip auch mit Hilfe einer sonst für Strichcodeleser üblichen sphärischen Linse erreichen. Diese wäre jedoch für die speziellen Verhältnisse bei einem Teststreifen weniger gut geeignet, da bei der hohen Informationsdichte, wie sie für die Codierung auf Teststreifen notwendig ist, eine sehr scharfe Fokusierung erforderlich ist, durch die selbst kleinste Ungleichmäßigkeiten oder Fehler des Strichcode zu falschen Leseergebnissen führen würden. Derartige kleine Fehler lassen sich jedoch bei den in der Teststreifenproduktion gegebenen Produktionsbedingungen nicht zuverlässig vermeiden.
Besonders bevorzugt ist eine gemeinsame Zylinderlinse für Empfänger und Sender vorgesehen, wobei sich Empfänger und Sender insbesondere, aber nicht notwendigerweise, hinter einem gemeinsamen Spalt befinden. Durch diese Anordnung werden die ohnehin gegebenen Vorteile der Verwendung einer Zylinderlinse noch besser eingesetzt. Die Zylinderlinse hat bevorzugt die gleiche Länge wie die Codestriche. Dadurch wird die gesamte Codestrichlänge gleichzeitig auf den Empfänger abgebildet, d.h. der Empfänger sieht das Integral der etwa in der Fokuslinie der Zylinderlinse liegenden Teststreifenoberfläche über die gesamte Breite der Codestriche. Dadurch läßt sich in idealer Weise eine für die Verhältnisse
bei Teststreifen optimale Kombination großer Flankensteilheit der gewonnenen Signale bei gleichzeitiger Fehlersicherheit der Auswertung erreichen.
Diese beiden Forderungen stehen in einem gewissen Gegensatz zueinander. Je schärfer nämlich die Abbildung bei einem Strichcodeleser ist, desto höher wird die Flankensteilheit. Gleichzeitig nimmt jedoch die Gefahr zu, daß kleine Verunreinigungen oder Fehler der Bedruckung des Strichcodeträgers als Signale fehlgedeutet werden und dann beispielsweise zu falschen Meßergebnissen führen.
Für die bei den üblichen diagnostischen Teststreifen gegebenen Verhältnisse muß es möglich sein, noch Codestriche mit weniger als 0,2 mm Breite zuverlässig zu erkennen, wenn man eine größere Informationsmenge, z.B. 60 bit, darauf unterbringen will. Bekannte Leser können aus optischen und konstruktiven Gründen nicht die hierzu nötige Auflösung bei gleichzeitiger hinreichender Fehlersicherheit erreichen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle perspektivische Darstellung der Anordnung der für die ERfindung notwendigen Elemente und
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 erkennt man einen Teil eines Teststreifens. 10, der zwangsgeführt in Richtung des Pfeiles 12 unter dem in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 14 versehenen Strichcodeleser hindurch bewegbar ist. Die Zwangsführung sorgt dabei
-X-
für eine geradlinige Bewegung in Richtung der Teststreifenlängsachse, wobei der Teststreifen 10 so geführt wird, daß die Entfernung zwischen dem Codeleser 14 und der Testoe Streifenoberfläche 16 praktisch konstant bleibt.
Auf der Teststreifenoberfläche befindet sich eine Strich-. ■*■·' codeschrift 18, die aus einzelnen, in ihrer Breite und in k£ ihrem Abstand variierenden Codestrichen 20 besteht. Die
"'-Codestriche verlaufen parallel zueinander und senkrecht
°- zur Längsrichtung des Teststreifens und damit zu der durch -eden Pfeil 12 angedeuteten Bewegungsrichtung.
Die Codeleseeinrichtung 14 besteht aus einem Sender 22,
einem Empfänger 24, einer Spaltblende 26 und einer Zylinderlinse 28. Die Zylinderlinse 28 ist im dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiel als Kreiszylinder ausgebildet, dessen Zylinderachse mit dem Bezugszeichen A versehen " ' ist. Zwischen dem Sender 22 und dem Empfänger 24 befindet - sich eine nicht dargestellte Blende, durch die eine Einwirkung von Streulicht vom Sender 22 auf den Empfänger 24 verhindert wird. Durch den Sender 22 wird der' Spalt 30 in R*"der Spaltblende 26 beleuchtet. Die Zylinderlinse 28 sorgt fc---für eine Abbildung des beleuchteten Spaltes 30 auf die
Teststreifenoberfläche 16. In der dargestellten Ausführungsform sorgt die gleiche Zylinderlinse 28, deren Länge etwa ; "der der Codestriche 20 entspricht, für die Abbildung der scCodestriche auf den Empfänger 24.
-"-^In der dargestellten Ausführungsform befinden sich der Sender 22, der Empfänger 24, der Spalt 30 und die Zylinderlinse in einer Ebene, die senkrecht zur Teststreifenoberfläche verläuft. Dadurch wird eine optimale Ausnutzung der Intensität
' -des Lichtsenders 22 und eine weitgehend verzerrungsfreie Ab-
bildung erreicht.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Zylinderlinse 28 als Kreiszylinder ausgebildet. Eine derartige Ausführungsform ist besonders kostengünstig herzustellen und leicht einzubauen. Es sind jedoch auch andere Zylinderquerschnitte für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet, beispielsweise ein Halbkreis oder ein sonstiger linsenförmiger Querschnitt, der zu einer Bündelung der Strahlen vom Sender 22 bzw. zum Empfänger 24 führt. Derartige Formgebungen haben vielfach bessere Abbildungseigenschaften, jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß die mit einer Kreiszylinderlinse erzielbare Abbildungsqualität für den vorliegenden Anwendungszweck vollständig ausreichend ist.
Bevorzugt hat die als Kreiszylinder ausgebildete Zylinderlinse 28 einen Durchmesser von weniger als 2 und insbesondere weniger als 1 mm. Durch den Durchmesser wird bei einer Kreiszylinderlinse die Brennweite der Linse bestimmt. Bei einem kleinen Durchmesser ergibt sich somit eine kleine Brennweite und damit ein geringer Abstand zwischen der Zylinderlinse 28 und der Teststreifenoberfläche 16. Dies ist vorteilhaft, weil sich damit eine kleine Bauweise des Codelesers 14 erreichen läßt.
Außerdem ergeben sich bei Verwendung einer kleinen Kreiszylinderlinse für die praktische Anwendung günstige Abbildungsverhältnisse. In einem besonders bevorzugten Ausführungs-
beispiel hat die Zylinderlinse einen Durchmesser von 1 mm und eine Brennweite von 0,75 mm. Der Abstand zwischen Zylinderachse A und der Ebene der Spaltblende 26 beträgt 8 mm, wobei der Spalt 0,2 mm breit ist. Bei diesen Verhältnissen wird der Spalt in eine sogenannte "Bildebene" unterhalb der Zylinderlinse scharf abgebildet, die 0,83 nm unterhalb der Achse A der Zylinderlinse liegt. Dennoch hat sich in der Praxis herausgestellt, daß eine besonders zuverlässige Auswertung der Codierung möglich ist, wenn der Abstand zwischen Zylinderlinse 28 und Teststreifenoberfläche 16 nur ca. 0,6 mm beträgt. Mit einem solchermaßen gegenüber der Lage der Schärfenebene verkürzten Abstand zwischen Zylinderlinsenachse A und Teststreifenoberfläche 16 wird eine ausreichende Flankensteilheit der Signale bei gleichzeitiger weitgehender Störungsfreiheit und minimaler Verunreinigung der Zylinderlinse erreicht. Bei der beispielhaft angegebenen Dimensionierung lassen sich noch Streifen von 0,04 mm Breite praktisch fehlerfrei erkennen. Wichtig ist jedenfalls, daß sich die Teststreifenoberfläche grundsätzlich etwa in einer solchen Entfernung von der Zylinderlinsenachse A befindet, daß die Fokuslinie der Zylinderlinse näherungsweise in der Teststreifenoberfläche liegt.
Bei einem sehr großen Abstand zwischen dem abzubildenden Spalt 30 und der Linse 28 fällt die Bildebene, in der der Spalt scharf abgebildet wird, weitgehend mit der Fokuslinie der Zylinderlinse zusammen. Praktisch hat sich gezeigt, daß besonders gute Meßergebnisse erreicht werden, wenn der Abstand zwischen der Spaltblende 26 und der Zylinderlinse 28 mindestens etwa zehn mal so groß wie die Brennweite der Linse ist.
Für die Auswertung einer Codierung auf einem diagnostischen Teststreifen hat sich besonders die Verwendung von infrarotem Licht bewährt. Deswegen ist bevorzugt die als Sender verwendete Lichtquelle als Infrarot-Leuchtdiode ausgebildet, während
der Empfänger ein infrarotempfindlicher Fototransistor ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere für batteriebetriebene Geräte vorteilhaft, weil Infrarot-Leuchtdioden eine besonders hohe Intensität bei geringem Stromverbrauch ermöglichen. Darüber hinaus wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefunden, daß die üblichen Teststreifenmaterialien für Infrarotlicht weitgehend durchlässig sind, obwohl sie in normalem Licht undurchsichtig sind. Wenn nun die Codestriche 20 metallische Bestandteile enthalten, wie dies bevorzugt der Fall ist, so ergibt sich ein besonders guter Kontrast zwischen den reflektierenden Codestrichen 20 und dem schwach absorbierenden Material des Teststreifens 10 in infrarotem Licht. Der Sender 22 und der Empfänger 24 tragen bevorzugt integrierte Linsen 32, die das Licht auf den Spalt bündeln.
In Fig. 2 ist in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine praktische Ausführungsform der wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit dem gleichen Bezugszeichen, versehen mit einem zusätzlichen Strich, bezeichnet. Man erkennt die Zylinderlinse 28' mit ihrer Achse A1 über einem Teststreifen 10', der mit einer Strichcodeschrift 18' versehen ist und in Richtung des Pfeiles 12* zwangsgeführt wird.
Darüber erkennt man eine Blenden-Linsen-Einheit 40, den Sender 22' und den Empfänger 24' und eine Sender- und Empfängerhalterung 42. Die Teile sind in vertikaler Richtung auseinandergezogen dargestellt und befinden sich im Gerät im zusammengefügten Zustand in einem vertikalen Schacht für den Codeleser 14', in dem sie genau eingepaßt sind.
Die Blende-Linse-Einheit 40 besteht aus zwei identisch ausgebildeten Formkörpern 44, von denen der eine durchgezogen gezeichnet ist, während der zweite nur strichpunktiert angedeutet ist, um die Einzelheiten des Formkörpers erkennbar zu machen. Man erkennt am unteren Ende eine Nut 46, deren Form derjenigen der Zylinderlinse 28' entspricht. Oben an dem Formkörper 44 befindet sich ein Steg 48, der, wie aus der Figur zu ersehen, nur auf der einen Seite der dem anderen Formkörper 44 zugewandten Fläche vorgesehen ist. Da beide. Formkörper 44 identisch sind, hat der gegenüberliegende Formkörper einen entsprechenden Steg 48, der in der Figur verdeckt ist und auf der entsprechenden Gegenfläche des durchgezogen dargestellten Formkörpers anliegt. Zwischen den beiden Stegen befindet sich bei aneinanderanliegenden Formkörpern 44 ein Spalt, der die Spaltblende 30' bildet. Unter diesem Spalt ist in der Zeichnung eine bogenförmige Ausnehmung 50 zu erkennen, in deren Bereich die von ihr umfaßte Fläche 52 gegenüber der Vorderfläche 54 geringfügig zurückspringt. Im zusammengebauten Zustand ist die Zylinderlinse 28' in die entsprechende Nut 46 eingesetzt und die beiden Formkörper werden in dem nicht dargestellten Codeleserschacht dergestalt gegeneinr ander gedrückt, daß jeweils die Stege 48 gegen die Vorderflächen 54 des benachbarten Formkörpers 44 anliegen und im unteren Bereich die Zylinderlinse 28' durch die Nuten 46 gehaltert ist. Dabei besteht zwischen beiden Formkörpern im Bereich der Vorderflächen 54 ein Abstand, der der Höhe der Stege 48 entspricht und der die Breite des Beleuchtungsspaltes 30' definiert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand 0,2 mm. Im Bereich der Ausnehmung 50 ist die Ausnehmungsflache 52 beispielsweise 0,2 mm zurückversetzt, so daß sich zwischen den beiden Ausnehmungsflächen ein Lichtschacht 53 von etwa 0,6 mm Breite ergibt, durch den das Licht von dem Sender 22' auf die Zylinderlinse und das
reflektierte Licht von der Zylinderlinse auf den Empfänger 24' gelangt.
In der Oberfläche 60 der Formkörper 44 befindet sich eine Nut 62, in die eine Sperrblende 64 der Sender- und Empfangerhalterung 42 eingesetzt werden kann. Durch diese Sperrblende 64 wird eine gegenseitige Beeinflussung von Sender 22' und Empfänger 24' verhindert. Schließlich erkennt man in der Figur noch die Anschlußdrähte 66, die der Übersichtlichkeit halber nur beim Empfänger 24' eingezeichnet sind und die durch entsprechende Bohrungen 68 in der Sender- und Empfängerhalterung 42 zu den entsprechenden elektronischen Einheiten des Gerätes geführt werden können. Die Sender- und Empfängerhalterung 42 hat Aussparungen 70, in die der Sender 22* und der Empfänger 24' formschlüssig eingepaßt und somit zuverlässig gehaltert werden, wenn die Sender- und Empfängerhaiterung 42 in die Blende-Linse-Einheit 40 eingesetzt und der daraus resultierende Codeleser 14' in den entsprechenden Schacht des Gerätes eingefügt ist.
-β-
Leerseite

Claims (8)

  1. Ansprüche
    / 1 .Λ Vorrichtung zur optischen Erkennung einer Codierung auf einem Diagnoseteststreifen in einem Ausxfertegerät, bei der der Teststreifen relativ zu der Leseeinrichtung für die Codierung zwangsgeführt bewegbar ist, mit einer Lichtquelle als Sender und einem lichtempfindlichen Element als Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichcodierung als Strichcodeschrift (18) hoher Informationsdichte ausgebildet ist, sich zwischen Teststreifen (10) und Sender (22) und/oder zwischen Teststreifen (10) und Empfänger (24) jeweils eine Spaltblende (26) und eine Zylinderlinse (28) befinden,, die Linsenachsen (A) parallel zu der die Codierung (18) tragenden Teststreifenflachen (16) und zu den Codestrichen (10) verlaufen, die Blenden an>-spalte (30) in der durch die Zylinderachsen (A) und den ,.-j Sender (22) bzw. Empfänger (24) definierten Ebene, liegen :.. und die Entfernung zwischen den Linsenachsen (A) und der Teststreifenfläche (16) näherungsweise so gewählt ist, daß die Fokuslinien der Linsen (28) etwa in der Teststreifenoberfläche (16) liegen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) und der Empfänger (24) auf der gleichen Seite des Teststreifens untergebracht sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Empfänger (22) und Sender (24) ein gemeinsamer Spalt (26, 30) und eine gemeinsame Zylinderlinse (28) vorgesehen sind, wobei die Zylinderlinse (28) etwa die gleiche
    . Länge wie die Codestriche (20) hat.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (22), Empfänger (24) und Spaltblende (26, 30) in einer zur Teststreifenfläche (16) senkrechten Ebene liegen.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinse (28) als Kreiszylinder mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm ausgebildet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsendurchmesser maximal 1 mm beträgt.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Blende (26) und der Zylinderlinse (28) mindestens etwa zehn mal so groß ist wie die Linsenbrennweite.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) eine Infrarot-Leuchtdiode und der Empfänger (24) ein infrarotempfindlicher Fototransistor ist, die jeweils mit einer integrierten Strahlungsbündelungseinrichtung (32) versehen sind.
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