DE10164397A1

DE10164397A1 - Verfahren zur maschinenlesbaren Beschriftung von Reaktions- und Cryogefäßen

Info

Publication number: DE10164397A1
Application number: DE2001164397
Authority: DE
Original assignee: FABER FLORIAN
Current assignee: FABER FLORIAN
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-17

Abstract

Reaktionsgefäße haben sehr kleine Abmessungen, sind extremen Bedingungen im Labor ausgesetzt und werden teilweise in sehr hohen Stückzahlen benötigt, so daß manuelle Beschriftung oder Klebeetiketten sich als untauglich zur Kennzeichnung erwiesen haben. Das beschriebene Verfahren weist keine der Nachteile der bisherigen Lösungen auf. DOLLAR A Die Deckel der Reaktionsgefäße werden mit einem auf die sehr kleinen Abmessungen zugeschnittenen zweidimensionalen Barcode versehen, der entweder aufgedruckt, aufgeklebt oder in den Deckel eingebrannt werden kann. Dieser Code dient der (weltweit) eindeutigen Identifikation der Gefäße und besitzt mehrere Sicherheitsmerkmale. DOLLAR A Beschriftung von Reaktionsgefäßen.

Description

Stand der Technik

Reaktions- und Cryogefäße sind typischerweise aus Kunststoff gefertigte Gefäße mit Schnapp- oder Schraubverschluß und sehr kleinen Volumina (PCR- Gefäße: 0,2-0,5 ml, Reaktionsgefäße 0,5-2 ml). Die Gefäße haben, von Ausnahmen wie Zentrifugengefäßen abgesehen, einen Durchmesser von 10 mm.
In Kleinserien werden diese Gefäße üblicherweise manuell an der Seite und/oder dem Deckel beschriftet, was in der Praxis aber häufig zu Problemen führt:

- Die zu beschreibende Fläche ist sehr klein (bei einem 2 ml-Gefäß ist der zylindrische Abschnitt 15 mm lang).
- Die Schrift kann verwischen oder abgewischt werden.
- Durch Chemikalien kann die Schrift angegriffen werden.
- Die Schrift ist schlicht unleserlich.

Eine Alternative sind Klebeetiketten. Diese besitzen jedoch ebenfalls Nachteile: Da sie aufgrund ihrer Größe an der Gefäßwand angebracht werden, müssen die Gefäße einzeln aus ihrer Aufbewahrung entnommen werden, um die Etiketten abzulesen. Typischerweise befinden sich mehrere Dutzend bis Hundert Gefäße auf einem Tablett.
Zudem ergeben sich durch die extremen Einsatzbedingungen (Lagerung bei -196 Grad Celsius, Einsatz in Zentrifugen, Chemikalieneinwirkung, . . .) Probleme bezüglich Klebefestigkeit und Etikettenmatierial.
In Großserien kommen Roboter zum Einsatz. Da es hier keine manuellen Eingriffe gibt, können die Gefäße über ihren Lagerort identifiziert werden. Der Einsatz solcher Robotersysteme ist allerdings sehr kostspielig.

Problemstellung

Es fehlt eine einfache Lösung für mittlere Einsatzgebiete, in denen die Anzahl der verwendeten Reaktionsgefäße so groß ist, daß die Probleme mit Beschriftung und Lokalisation von Gefäßen den Arbeitsablauf stören. Zudem ist eine Lösung wünschenswert, die die Lagerung der Gefäße vereinfacht. Es gilt also, eine maschinenlesbare Identifikation zu gewährleisten, die oben aufgezählte Vorteile besitzt, aber die Nachteile umgeht:

- Eine große Anzahl von Gefäßen muß eindeutig und schnell identifiziert werden können.
- Die Identifikation muß sicher sein, es darf nicht zu falschen Ablesungen kommen. Fehler müssen erkannt werden.
- Es soll möglich sein, die Gefäße zusätzlich wie gewohnt manuell zu beschriften oder mit Farben zu kennzeichnen.
- Die Lösung darf durch die Widrigkeiten des Laboralltags nicht beeinträchtigt werden (Temperaturen, Chemikalieneinwirkung, . . .).
- Die Gefäße müssen identifizierbar sein, ohne sie aus dem Lagerort, Tablett oder Halter entnehmen zu müssen.

Lösung

Diese Ziele werden erreicht, indem der Deckel der Gefäße mit einem Muster versehen wird, das sich maschinell auslesen läßt und einen (idealerweise weltweit) eindeutigen Identifikator (Zahl o. ä.) kodiert. Dieses Muster wird aufgedruckt, durch ein Etikett angebracht oder mit einem Laser eingebrannt.

Erreichte Vorteile

- Der in Unteranspruch 1 vorgestellte Mustercode erlaubt das Kodieren von mindestens 32 Bit Nutzdaten - wird dieser Werteraum ausgenutzt, ist die Gefahr von Verwechslungen ausgeschlossen.
- Die Sicherheit der Erkennung hängt von den Eigenschaften des verwendeten Codes ab. Der in Unteranspruch 1 vorgestellte Mustercode besitzt zwei unabhängige Prüfsummen, womit Fehler mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit erkannt werden.
- Die Gefäße lassen sich wie bisher an der Seitenwand beschriften. Der Deckel bietet nach Anbringen des in Unteranspruch 1 vorgestellten Mustercodes genügend Raum für das Anbringen weiterer Kodierungen, z. B. farbige Punkte. Wird der Mustercode nicht mittig, sondern am Rand angebracht (was die Ablesbarkeit nicht beeinträchtigt), verbraucht er weniger als die Hälfte der beschriftbaren Deckelfläche.
- Wird der Mustercode mit einem Etikett angebracht, bleiben alle aufgezählten Vorteile erhalten, jedoch unter Inkaufnahme der Eingangs beschriebenen Nachteile von Klebeetiketten.
Wird der Mustercode jedoch mit einem Laser eingebrannt oder einem vergleichbaren Verfahren fest in den Gefäßdeckel eingebracht, läßt er sich nicht mehr vom Gefäß trennen und hat dieselben materiellen Eigenschaften wie das Gefäß selbst.
- Da sich das Muster auf der Oberseite des Gefäßes befindet, kann dieses identifiziert werden, ohne aus dem Lagerort entnommen zu werden.

Es werden somit alle in der Problemstellung gestellten Anforderungen erfüllt.

Mustercode (Unteranspruch 1)

Anforderungen

1. Es soll möglich sein, mindestens 32 Bit (2³² Identifikatoren) Nutzdaten zu kodieren.
2. Fehler sollen sicher erkannt werden.
3. Das Muster darf eine Ausdehnung von 7 × 7 mm nicht überschreiten.
4. Die Orientierung des Musters soll beliebig sein.

Beschreibung

Entwickelt wurde ein Mustercode, der 11 × 11 = 121 Bildpunkte auf einer quadratischen Grundfläche verwendet. Die Oberseite des Musters wird durch eine durchgehende Folge von 11 schwarzen Punkten definiert, die drei übrigen Kanten besitzen ein Muster aus abwechselnd schwarzen und nichtschwarzen Punkten zur Zeilen- und Spaltensynchronisation. Darüberhinaus sind die linke untere und rechte untere Ecke dadurch definiert, daß um den schwarzen Eckpunkt herum kein Punkt schwarz sein darf.
Dieses Muster erlaubt es, die Orientierung des Musters sowie Ausdehnung und perspektivische Verzerrung sicher zu erkennen und ermöglicht die sichere Identifikation von Zeilen und Spalten, siehe Abb. 1.
Der Datenbereich wird weiter unterteilt in

- einen Bereich für 8 Byte Nutzdaten,
- einen Bereich für einen 8-Bit-CRC (Cyclic Redundancy Code) der 8 Byte Nutzdaten unter Verwendung des Standardpolynoms für 8-Bit- CRCs, x⁸ + x² + x + 1, sowie
- einen Bereich für einen 7-Bit-ECC (Error Correction Code) dieser 8 Byte Nutzdaten

Abb.

Die Nutzdaten werden von oben nach unten zeilen- und byteweise in den Datenbereich aufgetragen, wobei das MSB links, das LSB rechts steht. Das Gleiche gilt für den ECC-Wert, der in den blau markierten Bereich aufgetragen wird. Der 8-Bit-CRC wird mit dem MSB oben und dem LSB unten im rot markierten Bereich aufgetragen.
Um auch Burst-Errors (großflächige irrtümlich als schwarz erkannte Bereiche) mit dem CRC-8-Verfahren sicher erkennen zu können, sollte das niedrigste Bit der Daten gesetzt werden. Damit reduziert sich das transportierbare Datenvolumen auf 63 Bit.

Eigenschaften des Mustercodes

- Der Datenbereich ist mit 64 (bzw. 63) Bit hinreichend groß, um jedem Reaktionsgefäs einen weltweit eindeutigen Identifikator zuzuordnen.
- Durch zwei unabhängige Prüfsummen werden Fehler sicher erkannt.
- Das Muster läßt sich mit handelsüblichen Druckern problemlos auf einer Größe von 7 × 7 mm ausdrucken.
- Die Erkennung des Musters erfolgt unabhängig von der Orientierung beim Einlesen.

Damit erfüllt der hier vorgestellte Mustercode alle Anforderungen.

Claims

1. Verfahren zur maschinenlesbaren Beschriftung von Reaktions- und Cryogefäßen auf deren Oberseite, wobei ein speziell auf die kleine nutzbare Fläche und die Laborbedingungen angepaßter zweidimensionaler Barcode verwendet wird.

2. Zweidimensionaler Barcode, der die Anforderungen für Patentanspruch 1 erfüllt.