CN101156057A - 用于测定流体性质和/或其组成的装置 - Google Patents

Abstract

本发明(HBX)描述了一种系统和装置设计，用于测定和分析带有悬浮物的液体，优选人的体液(例如全血)，和含有物质和颗粒的液体。通过用经过特殊校准的光穿透悬浮液样品，该光穿过置于一比色皿中并很好限定的一薄层液体，在这里，从测试区域传输的输出光被记录在适于特定光的分光光度计上，并且该光学几何系统被设置用于消除散射光。被记录在光度计上的数据点随后经过一系列步骤的处理，这些步骤通过使用装置中的微处理器的不同算法对期望的参数的值/结果进行校正和计算并最终显示在显示器上，这些数据点被储存在存储器中并能够被传输到其它信息接收单元。

Description

用于测定流体性质和/或其组成的装置

技术领域

在本发明的上下文中有时会提到，HBX光谱分析是一种测定流体(如悬浮液和/或溶液物质)的化学、物理以及其它性质的基本方法。在所选择的波长范围内的光吸收的光谱测定是一种成熟的标准方法，用于测定流体中的物质和/或物质在测量时的实际状况。该方法已被普遍应用于人血分析的医疗技术。尽管本发明也适用于在悬浮液中含有或不含有物质的其他体液或者其他组织/非组织液(在技术条件使得本方法可应用的领域)，但本专利申请将进一步集中于并描述血液，尤其是用于医疗目的的人血。

背景技术

血液通常被描述为一种复杂的红色液体，其由一个亮黄色部分、血浆和血浆中的血细胞，主要是红细胞的悬浮物构成。成人的血量大约为5升，其中40％到50％是红细胞。红细胞和血浆的比率为血细胞比容。血浆主要包括含有蛋白质、糖、维生素、激素类酶等的水。血细胞主要被分为三种，红细胞(红血球)的大小主要为0.007mm，通常在全血中的含量为4-5百万/mm³。红细胞具有一种像气球一样的薄膜，其中含有水和高浓度的多种形式的血红蛋白(Hb)，这些物质可以与氧结合并在循环中释放氧和二氧化碳。

在成人的每100ml血液中通常含有大约13-15克的血红蛋白，相当于400-500万个红细胞。甚至从人体获得的极少的血液样本都含有足够量的用于测定以确定血液中某些性质和状况的血细胞。

血红蛋白的值是血液向其它组织输氧能力的量度和对患者进行诊断的参数。血红蛋白的值还是血库中主要的安全和质量参数，在血库中，储存血液以用于输血目的，以及收集血液作为原料用于基于血液的工业目的。

血浆中的许多其它物质，例如葡萄糖，与血红蛋白一样是通过光度测定法测定的。通常，对血液中的物质含量、活性和状况(condition)的测定是用于确定患者健康状况的基本诊断方法。

现在，血红蛋白测定是世界上最常用的诊断测试中的一种。通过使用不同的方法(从最基本的基于硫酸铜的方法，到使用先进的血液分析仪的全血细胞计数的方法)进行了数十亿次的测试。全世界大部分人在一生中都会经历一次或几次这样的测试。考虑到现在的世界人口已达60亿并还在增加，对于低成本、高质量的血红蛋白和其它参数的检测的需求非常大。

在现在进行的所有测试中，许多都得益于对安全性和准确性的高要求。相应于这些要求，使用光度测定法(光测法)的局限很可能在于时间和费用方面。适用于大批量生产的优选的测试方法必须在既保持质量、又容易使用、而且在较粗糙条件的框架下，能够不断降低产品开发的成本。测试方法也必须满足标准中既定的技术规范。

基本上并且不包括所谓的对于血红蛋白的无创测量方法，血红蛋白测定的费用由下列因素构成(不包括采样)：

-测定时间

-材料/一次性耗材

-设备，(购买、使用，维护、校准、寿命等)

-除此之外，对于所有毛细管方法基本相同的采样的费用(其比用管子进行静脉/动脉采样要便宜)。

单一血红蛋白测试的主要用户为输血中心，红十字会是全国最大的使用此测试的机构。在大多数国家，献血前都要强制检查血红蛋白的值。在一些国家，同样要求强制性检查血红蛋白值的领域是母性保健。

用于单一血红蛋白测定(Hb-measurement)的最好和最常用的技术是使用光度测定法。通常是具有特定波长的光穿过一个含有样本的小室(比色皿)。这些比色皿可以具有不同的大小和形状并经常是专门设计的。血液吸收部分的光，而测定透过的光并计算血红蛋白的值，并以稳定和精确的方式显示出来。

血红蛋白测定可以以不同的方式进行。可以用多波长直接测定血红蛋白分数(成分，Hb-fractions)，或者可以在通过化学方法将全部血红蛋白转变成颜色稳定的络合物，例如acidmetemoglobin之后，用一种或两种波长进行间接测定。对于这些方法常见的是，在溶血、破碎细胞膜以形成血红蛋白溶液之后进行测定。

在不溶解红细胞的情况下测定血红蛋白也是可能的。这种测试可以随时进行，其节省时间而且易于操作，然而这却带来了巨大的技术挑战。含有完整红细胞的全血是一种具有很强散射光趋向的胶状悬浮液，如果没有用正确的方法处理就会严重干扰测试。必须重视将散射效应减至最低。

总Hb的间接测试被用于大多数当今市场上不太复杂类型的普通系统中。其使用制备有用于溶血和通常在一分钟内将血红蛋白转化成颜色稳定的络合物的试剂的比色皿，因此能够避免散射效应但同时没有不同Hb分数的技术要求(specification)。成功使用这种方法的系统已经在市场存在20年以上，其它来自德国和美国的几乎相同的系统也已经在近期推向市场。

在美国，已开发出一个更加复杂和精密的方法并被授予专利权。它是基于对血红蛋白分数(成分)的直接测试，称为在无变化的(unaltered)全血中的CO-血氧测定(CO-Oximetry)。该方法是基于对全血的多波长测试，其中通过在光度计中使用大的传感器使散射效应最小化，同时也收集散射光。使用算法来计算和区分Hb分数。本系统中使用较大的和较贵的一次性比色皿，就复杂度(sophistication)和价格而言，本系统不适于大量销售。

上述提到的和市场上在售的系统都具有良好的特性，但也具有一些可以通过新技术、新部件和新思想克服的不足。这些不足包括每次测试的相对高的成本、时间消耗和装有试剂的比色皿的储存期，其中的试剂是对湿度十分敏感的盐，由此会导致不准确的测量的风险。

微量比色皿是一种小的比色皿，尺寸为一平方厘米至几平方厘米。比色皿是一种液体容器，其被置于合适的位置，以便光透过和透射光的测量。比色皿具有一个狭缝形状的特殊的腔，血样被放置在狭缝处并使光从中穿过。例如Hb-成分的物质具有光吸收/透射、偏转、折射指数等的特定性质。这些性质对于不同的Hb成分，例如与氧结合的Hb是已知的。因此，透射光的表征是通过从样品的物质中发出的光的吸收和反射，以及当光穿过样品时与诸如细胞之类的粒子碰撞而发生的散射。在透射光中搜索的信息主要是吸收一并且对于血红蛋白的情况，其表现出与所选择的He成分，例如氧饱和度有关。

每一种选择的波长都有助于得到信息并给出关于某一种HB分数的其它信息。特别有用的波长是各自的最大、最小吸收波长(absorption max respective min)和所谓的等吸收点波长。总透射光由复合光构成，并且散射效应使测量结果的解析甚至更复杂。

发明内容

本发明将从下文的技术角度(理论、光学和信息处理)加以概括地描述。此外，对于附图，图1示出了手持式的仪器，图2示出了光学几何路线(光学几何图形)，图3示出了信号处理的示意图，图4和图5示出了HBX对在认可合格的(accredited)实验室中参比测量的校准。

在HBX中，一种新的方式被选择用于消除不需要的散射效应，这种方式与先前的溶血和使用巨大的感应器来优化引入的光有所不同。在测定过程中血液无变化。这一点十分重要，因为还可以在血浆中无破坏地进行持续测定，并且测定只需要一秒钟。光从红细胞中的散射影响测定的问题可以通过光传导部件和比色皿的光学几何路线设计、使到达检测器的散射光最小化而加以解决。下面进行详细描述。

HBX也是基于下列的一种新结合：搜到的信息、选择的光源、比色皿类型、分光光度计的选择、测定操作程序，和为了此目的和数学算法而被优化的信号处理。本发明包括3个主要部分，以下对每一部分进行描述并附有附图。

光学几何路线：

在本发明中散射问题的解决是基于光散射的基本理论(参见Twersky，V.Absorption and multiple scattering by biologicalsuspensions.J.Opt.Soc.Am.60：1084-1093，1970)，在本文中是对于含有悬浮物质的流体。这种来自于理论的备选方案通过在所选择的光学/几何程序(geometrical procedure)下的实际状况来确定的。该设计与到达光度计检测器的散射光的量有关。

通过使用选择角度的光来安排去往和来自比色皿的光路，可以阻止散射光到达光度计的检测器，或将散射光降低到最小和可计算的水平。通过将测量区域的尺寸减小到光路的大小，同时严格限制从所述光路到该测量对象和从该测量对象到光度计的可能的光的偏转，以达到最优效果。在原理上，该技术的设计与上面提到的美国方法相反，后者是收集最大程度的散射光然后处理。

通过选择具有优化特性(例如光温、强度(能量水平)和可调节照射时间(exposure time))的新的固定光源，或具有可变波长的光源，可以优化分光光度计的测定设置。

基本上，两种原则或可选方案可用在HBX中。一种是与分光光度计的读数(记录，registration)(将光强记录为波长的函数)有关的宽谱带光源(白光)。另一种可选方案是激光/微波激射器的可变波长的单色光源，其与标准光度计记录的吸收/透射光强有关。选择哪一种方案是由测定对象、具体情况和目的来确定。

在第一种情况下的分光光度计是“单片(monolithic)多波长二极管阵列，MMWDA”型，这种类型的分光光度计的新应用(Hb组分)是用于医疗诊断目的。这种情况下的分光光度计与宽谱带白光相结合，并同时在全部波长上测定自光源传输来的光。

这种可选方案的结合更类似于之前存在的、将较简单的光度计与一种状态(state)的具有可变频率(即不同选择波长的单色光)的人造(art)光源相结合的标准方法。在现有技术中，这是通过使用多个单独的光源实现的，每个光源具有经滤光片校正的不同的波长。在使用MMWDA-光度计的可选方案中，可以(但不是必须)使用可变单色光。光源和光度计的两种结合分别能够直接测定和提取每一个查找的血红蛋白分数。这是能够测定四种不同的血红蛋白分数(成分)的HBX的最主要特征之一。用于此目的的仪器设有为所有实际Hb分数消光曲线的参比值。HBX可以自动提供每一个Hb分数的值和总的Hb值。

信号处理：

上面描述的两种可选择方案，光源-光度计能够立即记录大量可能的测试数据，提供从完整的测量的序列中自由选择用于进一步信号处理的有用测试点的可能性。由此可以确定并优化计算的精确度。

该测定还可以计算测量误差，用于精确度描述，其是质量保证的一个不可分割的部分。该测试进行很快，以致在测试过程中不需要考虑明显的时间。所有分数的全部分析可以在一秒钟之内完成，其不能与Hb分析的其它环节例如取样等相比。其进一步允许每分钟30至60次以上的连贯测定或甚至持续测定。

信号处理涉及处理器、参比和测试数据的存储、用于所选测试数据的算法、以及对可能的散射效应或来自异常/意外数据的偏移的补偿。用于计算的算法/光散射的消除是基于科技出版物中描述的已被接受的理论。其他的算法和近似法是基于最小二乘法。

本发明的HBX包括若干部分的发明，在以下方面：

1)一种光路(光学结构)，其将到达检测器的散射光最小化，以便使测量能够精确测定胶体溶液例如全血中的所选物质。

2)两种可替代的测量方案，具有产生数据以便在较宽的波长范围内选择测量点的相同目的。这可以基于与分光光度计相结合的稳定宽谱带白光光源，或者与标准型的光度计相结合的可变的窄波长光源。

3)一系列用于信号处理的算法，其为标准校正、光路和通过使用许多选择的测量点的近似计算而设计。

4)上述部分解决方案的结合具有非常快的测定周期。每一测定周期花费的时间比例如心率还要快，这使该方法适宜用于血流的连续测定。

尽管在每一种测定情况下HBX能够完成大量的测量数据，但不是在所有情况下都是必要的。在实践中，对于例如设备的习惯模式/设计之类的给定目的，也可能使用有限或扩展量的明显相应于目的或应用的数据。

附图说明

图1示出了设计有具有光源和光度计的光学导体的一种手持式仪器。

图2中示出了图1中的仪器通过比色皿的光路和光学细节。

图3示出了逻辑单元、算法和测试过程的流程的框图。

图4和图5示出了回归分析对参比实验室方法的两个实际测定的实施例。

具体实施方式

图1示出了一种手持式仪器。画有虚线圆圈的区域3由纤维型光导体、比色皿和挡光板等构成。图2中重点说明这个区域，其示出了通过比色皿的光路和光学细节。图3示出了逻辑单元、算法和测试过程的流程的框图。图4和图5示出了回归分析对参比实验室方法的两个实际测定的实施例。

图1示出了设计有具有光源和光度计的光学导体的仪器。在用于限制测试区域的部分的中间，在一个专用的支架(固定器)上(图中未示出)放置一个装有实际样品的比色皿、信号处理部分、显示器和能量提供/电池。在信号处理部分中包括输入和输出、CPU、存储器、程序和多种可能的接口等。以下用相应于图1、图2和图3的数字详细列出。

1、光源

2、引入光和将光引向比色皿表面的方向

3、用于比色皿引入的区域(存在多种可选方案)

4、比色皿腔

5、从比色皿向传感器8的光导体

6、可能的聚光器以及集光和聚光(透镜)系统

7、为引入光进入比色皿的可能的孔

8、光度计

9、具有测定区域的比色皿3

10、光“阱(trap)”

11、控制面板

12、含有CPU、存储器、驱动器等的电路板

13、电源、垫板、网络适配器等

14、电池

15、输入和输出、数据、信号、警报等

16、PC的卡槽

17、外接存储卡插口

18、键盘、显示器等

19、外壳(cover)

20、CPU、芯片等

21、具有确定的测定区域/范围的比色皿支架

22、光源

23、单片微型分光光度计

24、存储单元介质(med)的参比数据，例如实际Hb分数的“消光系数”和选定波长的光谱

25、各种过程的微处理器/控制单元(CPU)

26a、用于光源/白平衡中不规则性的补偿的算法

26b、暗偏移量(dark offset)的补偿算法

26c、选定的Hb分数的最优逼近算法，包括背景效应，例如异常血液成分和散射，以将测定误差最小化

26d、从测定的分数计算总Hb的算法，包括对于测定值的置信区间/误差

27、用于读取测定/计算值的显示器

28a-b、与测试/样品相关的确定信息的输入界面，例如来自系统外部的病人和用户ID、日期、时间等，系统外部例如通过有线或无线通讯或LAN的条形码阅读器

S、光导体与光“阱”接触的区域

T、主线-光轴，在图中示出与比色皿表面成90度角

来自光源1的光被准确地施加并正如附图1中所示在几何学上直接通过并可能通过聚光器和透镜6的校正，射向光圈/孔7，或如图2所示直接从光源1通过光纤5到比色皿2在B处的引入光的测定区。光纤具有的直径通常为d₂＝0.1-3mm。

光对于比色皿的表面的入射角为90度(垂直)并基本上以平行射束通过主光路，光轴A’朝向F。在使用激光器/微波激射器的情况下，光实际上是平行于A’的。光源可以为LED(发光二极管)、激光器、闪光灯等。可以使用光传导。

光通过比色皿壁并进入样品。测试用比色皿常常是微台型(micro stand type)的，用于分别的单独测定，或者是特别设计的具有阀或可活动狭槽的流通型，用于在管(tubing)中进行连续Hb测定。

测定用的比色皿是一种尺寸为一至几平方厘米的容器9，其中有两个接近平行的尺寸为5-20mm²的表面，在该两表面之间是一个腔/狭槽(slot)-样品区域-表面之间的特征距离为0.5-5mm＝狭槽距离。

该表面一起形成一个闭合的腔，其中一个小的容积-称为狭缝或样品容积-由精确的狭缝距离构成，该狭缝与样品(例如血液)进口相连接。比色皿被置于一个连接于该仪器上的支架上。该支架确保比色皿被引入在精确的位置以及对光传导部件和光度计的几何位置上。

相当于一小滴的血样通过比色皿设计提供的毛细管力被引入样品腔。形状和狭缝距离允许光透过一个小、但对于用直接光测法进行Hb分数的有意义的测定已经足够的取样体积。沿着光轴通过样品的射束光路等于狭缝距离(t)。

为了保证质量控制，以及在生产信息(production redundant)中保证随机抽样，包括狭缝和其它元件的比色皿是精确地一步制造而成。这使得比色皿的生产成本不高。

用于持续测定的流通型比色皿具有作为入口和出口的通道/连接。

在连续测定是基于连贯/分批测定的情况下，具有一个阀机构以有规律地(搏动，pulsating)提供特定的血量。这个量(体积)通常为比色皿容量的2-4倍，正常流过比色皿是在0.1ml-0.4ml(cm³)的范围。这提供了良好的流通和对前面的测定的冲洗。该装置可以直接连接于血液源，例如其血压提供了该流动的患者或研究对象。

由于光通过该样品流体，其将与例如血细胞之类的微粒发生碰撞。一些光将会被吸收，一些则会散射并继续在不同的方向从里面下降。光的强度不仅可以通过从光源到比色皿测试区域的距离加以调节，也可以通过调节孔径或通过微处理器中的控制单元进行电子调节。通过在测定和传播之前和期间，光源中光变化的实时反馈，偏移可以在信号处理中立即得到调节或被自动校准。

由于光在该设置中是与表面成90度角垂直进入(fall in)，因此光在到达比色皿材料(其含有样品，如在出射光表面(b-d)中的(B和a-c))的入射透明表面上时不发生折射或衍射。

某些部分的光通过在a-b-c-d空间内的血液，并基本与光的主线A’-F平行，并继续平行通过A区域，其中A区域是消除非平行光的光阱。在e-f中收集的光继续进一步通过光纤F到达传感器(8)。

光被细胞中的Hb成分(悬浮在流体/血样中)部分吸收，剩余(透射)的光继续方向不变地沿主线A-F传播。

碰撞到悬浮液的光将被向各个方向散射并仍然继续碰撞其它悬浮液颗粒/细胞，在这里，根据已知的光在诸如血液之类的悬浮液中的散射理论，光被吸收或反射。发生的散射光将从线A’-F上偏离一个角度。光的几何路线被这样设计：出光口与将光导向传感器的接收光的传导器(光纤)的光路相比要小。

光的行为模式取决于波长，与孔(光圈)有关，同样也与接收光的导体有关。前面提到接收光纤具有0.1-3mm的直径，相当于(0.1²-3²)×π/4≈0.008-7mm²的面积，该面积等于为引入光和出射光(出去的光)而设计的孔的尺寸，优选1mm²。该几何结构限制散射光进入该出射光纤，只有很少一部分的散射光具有这种到达光度计的传感器的方向。如果入射角比取决于溶液和比色皿的折射率的某一值小，将会发生没有光到达传感器的全反射。

出射光面指向光导体。一个所谓的光“阱”10可以位于比色皿和光导体之间，具有一个进一步降低非平行(散射)光的空间A。该光阱由一个非反射(光吸收)空间构成，形状为圆筒，长度为L，内径为H(d₂＜H＜30d₂)。圆筒的不透光末端具有适合比色皿和光导体的直径为d₂的同心孔。透射光在进入光导体之前通过光阱10，进一步偏转的光将在圆筒A中被吸收。其长度与光导体的直径有关，并通常为5-30×直径d₂之间，  或在直径d₂＝0.1mm的情况下在0.5-3mm之间。落在该几何结构边界内的可能的散射光可以被认为是平行的，当其到达传感器时，可以在信号处理中进行校正。

该仪器的电子部件包括用于监控的元件和信号处理的具体细节，可以有手动的或者预选择的自动功能/模式的不同选择。其包括CPU、存储器、程序、算法、时间振荡器、驱动器、显示器、往外部单元的接口、用于外部单元例如条形码阅读的输入。其具有主电源，电池备用电源等。使用目前的接口标准，例如红外、蓝牙等与LAN和Internet的通讯。

该电子部分主要由标准的组件例如处理器、存储器和驱动器构成。具体的信号处理在处理器中与关于血液成分和/或样品中其它目的成分的因素一起被编程。

校正和近似值的计算在许多内部产生的算法中进行，通常为四种或更多。它们被编程在处理器中以进行信号处理。参见图3的图示。

这些单元和具有不同算法及其目的的信号处理的上述设置，可以依组件的选择、目的和测定对象、测定状态、光学几何结构等而进行适当的变化。可以考虑其它设置，包括对测定结果增加或减少的算法。在某些应用中，也可以增加或减少测试点。测定结果的呈现(提供)可以依用户的主要兴趣(例如Hb分数或仅仅总的Hb)来变化和选择。在一些应用中，得到一个随时间的图(或曲线，)是有价值的，这些值必须在后来以与时间相关的方式储存，以作回顾分析。为了方便操作人员，可以包括不同程度的自动化。

被光度计记录的信号的图像将通过分步计算-算法过程-得到校正和补偿，该校正和补偿是对于从几何结构的偏离、光的变化和波动转、背景的影响、光的散射、被预期Hb分数之外的其它成分的吸收等。信号处理在操作人员的指令下执行或自动执行，从记录的测定图像中选择适宜数量的测试点。基于选定的测试点，按照“最小二乘法”自动进行一系列的反复，以使测定值与储存的参比值(例如分数)相比最合适。

这对应于直接结果/Hb值(作为分数或总值)，其被编码或被储存以避免混乱。该值显示在显示器上并可以被仪器通过有线或无线的方式传输到中央数据库中。整个过程基本上是瞬间的或在无延迟的一秒钟之内完成的。

能够得到希望的结果精确度的测试点数量可以在操作人员的选择下自动确定。对于某些目的，最少两个点就可以给出足够的精确度。目前，使用达七个测试点。在HBX中，可以在2-100之间选择任意数量的测试点(2＜测试点＜100)，但在超过某一数量之后每个测试点的净贡献就会降低(倘若使用最佳的数目之后)。

图4和图5示出了HBX的大量实验室测试比较中的两个实施例：HBX方法与在Helsingborg医院的经认可(合格的)的医院临床化学实验室进行的参比测量(excising reference meged，ABL)的对比。结果用回归分析提供。

图4示出了Hb成分-氧化的血红蛋白(HbO₂)-一种重要的CO-血氧定量法测定的成分。HbO₂通常为主要的Hb成分而且在重症监护中最重要。根据患者的特定状况和Hb测定的目的，其它成分也可能最重要。正如图中所示，相关性为0.99，这是非常高的。

图5示出了HBX对总Hb(不同Hb分数的总计)的参比方法的回归分析。总Hb是在保健和血库中最常用的Hb测定。正如图中所示，其相关性为0.98。按照目前的Hb测定的方法和标准，可认为是高的，而且具有低的偏差。

图4和图5中示出的结果证实了在HBX设计之后的思想、理论和发明，即“光学几何路线图”的具体选择、设计与光源的结合-检测器与HBX信号处理的结合是现实的，在实践中是可用的。

Claims (9)

1.用于测定一介质中选定数据的装置，其中所述介质包括含有不同物质的悬浮液并优选由人的体液例如血液组成，其中所述测定是在一光源的影响下，所述光源的光通过一装有所述介质的容器，例如比色皿，由此已经通过所述容器的光被向前导向一光接收单元，其特征在于：

所述光源由可控制单元构成，使得发出具有某种希望特征的光并通过所述容器中的一限定的测量区域，并且所述光接收单元具有许多可调节的可能性，如此设置，可以从接收自所述容器的光中报告出特定的数据来。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器是由由不变形和尺寸稳定材料制成的所谓微型比色皿构成的，其允许选定波长的光通过所述材料，而所述微型比色皿具有典型的形状，由基本上相同的两个平的平行表面构成，所述表面通常厚度为0.1-1毫米之间，而且形状通常为矩形、圆形或多边形，面积为0.5-5平方厘米，所述表面彼此相距0.1-2毫米的距离，并且它们相互对正而且所述表面的周边被结合在一起而构成一个具有优选1-10立方毫米流体的内部体积的容器，其中所述容器设有开口，用于与流进和流出所述容器的流体连通，并且，在精确相对的两个所述平的平行表面上，设有称为测量区域的区域，其特征在于：

所述测量区域的尺寸为1-10平方毫米，在两个平的平行测量区域之间的内部垂直距离优选为0.05-0.5毫米，其关于最小距离的准确度高于5％以及其表面准确度质量好于1微米。

3.根据权利要求1至2任一项所述的装置，其特征在于，所述光从所谓白光的光源发出，即在优选350-900纳米波长范围的整个或部分范围内具有连续波长的光谱，并与一光接收单元相结合，所述光接收单元除了别的，还包括一个检测器，其特征为至少能够以所述波长或频率的函数的形式记录下引入光辐射的强度。

4.根据权利要求1至2任一项所述的装置，其特征在于：

所述光由具有可控、可变的单色光的光源产生，优选波长范围是350-900纳米，并与一光接收单元相结合，所述光接收单元除了别的，还包括一个检测器，其特征为至少能够记录下引入的光辐射的强度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于：

针对来自所述光源、通过具有所述介质的所述容器到达所述光接收单元的所选择的特定的光的光路，以这样的方式布置和设计其组件，使得当光穿透介质时由于光散射物理现象而产生的散射光被阻挡不能到达所述光接收单元，或者，使得到达所述光接收单元的光总量中所述散射光的部分很少，而且其对监测数据的影响可以被令人满意地精确确定，并忽略对其的补偿。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

用于传送所提供的光的部件包括一些光转发装置，一方面，如此设置针对来自光源到达比色皿的所述测量区域的开口的所述引入光，使得所述引入光垂直于所述比色皿上的所述测量区域表面的开口，并且其中所述开口优选具有与所述引入光相同的几何图形和横截面积；另一方面，针对来自所述比色皿的所述测量区域表面的开口的出射光的对应的光转发方案，如此设置所述部件，使得它们优选仅转发垂直于所述测量区域表面的光，并且用于进一步将光传送到后续单元以及在所述光接收单元上的光强度记录的装置，优选具有与用于出射光的所述测量区域开口大约相同的尺寸和相同或相近的横截面形状的光接收横截面积。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

用于向所述测量比色皿提供光的光学装置可以包括二极管、激光器、闪光灯或其它可用类型的光源，在可用的情况下，后面跟一个透镜系统，将光聚焦成一个与所述测量区域表面垂直的小平行光束；或可以包括结合有光纤的光源，对于在所述比色皿的所述测量区域开口的引入光和出射光，所述光纤都优选具有0.1-3毫米的直径，而如果这些光纤紧邻或靠近所述测量区域开口的表面而连接，则它们被同心地定位，以致它们的光轴重合，并被定位使得引入光和出射光分别与所述测量区域表面垂直，可选择地，所述光学装置可以包括所述透镜系统和光纤光转发系统的结合或用任何其它可用的方法。

8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其中，在用于出射光的所述比色皿测量区域的开口和用于将光进一步传送向所述光接收单元的其它装置之间，插入一个装置，用于捕获不再平行于所述光轴，即不再垂直于所述测量区域表面这样的出射光，其特征在于：

所述装置包括一个不透光的全部闭合的优选为圆柱形的空间，其内部长度至少为其内径的5倍，大于或小于用于来自所述测量区域的出射光的所述开口的直径尺寸，所述装置内部提供有光吸收布置，并且在所述圆柱形装置的每端分别具有同心地放置的平的平行开口，这两个开口的中心与所述光轴重合，该开口在大小和形状方面一方面与用于出射光的所述测量区域的所述开口相匹配，另一方面与用于将光传送至所述光接收单元、光检测器的其他所述光转发装置的开口相匹配。

9.根据权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于：

所述介质的所述容器具有让所述介质流入和流出的设计，使得所述介质既可以只是一个连续流连续地通过所述容器；也可以作为连续周期的一个连续流交替与另一个连续流连续地通过所述容器，其中在每个周期中，设置一定的时间让所述容器装入所述介质，设置一定的时间让所述介质在所述容器中停止不动，并且设置剩余的时间以清空所述容器中的所述介质，或仅仅以连续周期的后者通过。

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