CN110366676A - 包括球状透镜的流体流动池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括球状光学元件的流动池装置。球状透镜可以以这样的方式被密封到流动池装置的主体上，该方式提供去往通过流动池装置的流动路径的分析区中的流体的外部光学通路。密封件可以由弹性体、聚合物或可变形金属提供。球状透镜在流动路径上的布置允许流体的原位光学分析。光学分析装置可以可移除地连接到流动池装置以提供光学分析。在一些实施方式中，光学分析装置是便携式拉曼光谱仪。流动池装置可以提供补充询问接口和/或板载传感器装置以允许多变量分析和/或高级触发。

Description

包括球状透镜的流体流动池
相关申请的交叉引用
该PCT申请要求优先权于2017年5月4日提交的共同转让的共同未决的美国临时专利申请序列号62/606133，以及2017年2月28日提交的共同转让的共同未决的美国临时专利申请序列号62/464994。申请序列号62/606133和申请序列号62/464994各自通过引用全部并入本文。
技术领域
所公开的主题涉及一种便于光学询问流过流动池的流体的流动池，并且例如涉及一种包括球状透镜元件的流动池，该球状透镜元件设置成可以光学询问流过流动池的流体。
背景技术
流动的流体的常规光学光谱学通常经由光学探针装置进行，该光学探针装置通过端口插入流体流动区。这些光学探针装置可以包括“窗口”光学元件，例如非折射光学元件，其通常可以设置在光学探针装置的折射光学元件和样本流之间，例如光学探针装置可以具有通过端口插入流中的尖端，其中尖端可以包括窗口元件，以保护光学探针装置内的折射光学元件。
发明内容
在一个方面，所公开的主题提供了一种流动池装置(FCD)，其可以将光学分析装置(例如便携式拉曼光谱仪)可移除地连接到流动池装置的附接点，从而允许在分析区域中询问流体(在本文中“分析区域”与“分析区”可以互换使用)。可移除连接旨在提供光学分析装置的准备好的断开，以允许通过将光学分析装置可移除地连接在那些其他FCD上来询问配备有类似FCD的流体系统中的其他点。应当理解，光学分析装置可以保持附接到附接点，在该附接点处不期望或不需要移除光学分析装置。然而，技术人员将光学分析装置运送到生产线中的不同测试点并且在每个测试点处容易地将光学分析装置附接到FCD以收集该点的数据的实际优点将被理解为通常优于将样本输送管线敷设到专用单一流动池中的复杂性，和/或优于固定在每个测试点处的多个光学分析仪器的费用等。
在另一方面，FCD可以包括球状光学元件(SOE)，例如球状透镜，球透镜等。SOE可以被设置为流体路径的一部分，例如作为流体路径壁的一部分。在一个方面，SOE可以被密封到限定在流体路径壁中的孔口中，使得流体流过流体路径导致流体直接流过SOE并与SOE接触。SOE可以被密封到位以防止流体通过SOE泄漏，例如经由弹性体、聚合物、可变形金属密封件、环氧树脂或其他密封剂等。接下来，光能可以进入由光学分析装置的光学器件和SOE限定的分析区域。这可以允许测量接口到流体流动路径中的无缝集成。
附图说明
图1是根据本主题公开的方面的示例系统的图示，其可以促进流动到分析区域中的样本的光学询问，该分析区域至少部分地由球状光学元件限定，该球状光学元件可以在包括球状光学元件的流动池装置与光学分析仪器之间传导光能。
图2是根据本主题公开的方面的示例系统的图示，其可以允许将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域。
图3是根据本主题公开的方面的示例系统的图示，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域，并且为流体流过流体路径提供补充询问接口。
图4是根据本主题公开的方面的示例系统的正面横截面图，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域，其中球状透镜抵靠流体路径中的开口密封并且由保持部件保持。
图5是根据本主题公开的方面的示例系统的透视分解图的图示，其包括经由保持部件保持的球状透镜元件。
图6是根据本主题公开的方面的示例系统的正面横截面图，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域。
图7是类似于图6的系统的示例系统的透视图的图示。
图8是根据本主题公开的方面的示例流动池装置的正面横截面图的图示。
图9是具有流动池装置的示例系统的透视部分分解图的图示，该流动池装置类似于图8的流动池装置。
图10是根据本主题公开的方面的示例系统的正面分解横截面图的图示，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域。
图11是图10的示例系统的正面横截面图的图示。
图12是示例流动池装置的透视图的图示，其类似于图10和11的流动池装置。
图13是根据本主题公开的方面的示例系统的横截面图图示，其可以促进将光能经由流动池装置的流体路径的第一支路的球状光学元件传入和传出分析区域，并提供流体路径的第二支路，该第二支路包括附加询问接口。
图14展示根据本主题公开的方面的示例过程，其促进分析通过包括球状透镜的流动池装置的流体，该球状透镜允许将光能传入和传出流动池装置的分析区域。
图15展示根据本主题公开的方面的示例过程，其展示将光学分析装置可移除地连接到包括球状透镜的流动池装置，该球状透镜可以将光能传入和传出流动池装置的分析区域。
图16展示根据本主题公开的方面的示例过程，其允许触发至少对流过包括球状透镜的流动池装置的流体的光学分析，该球状透镜可以将光能传入和传出流动池装置的分析区域。
图17展示根据一些实施方式的计算系统的示例框图，其是可操作的以执行所公开的系统和过程。
具体实施方式
现在参考附图描述本主题公开，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定细节以便提供对本主题公开的透彻理解。然而，易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本主题公开。在其他实例中，以框图形式展示公知的结构和设备，以便于描述本主题公开。
通常，流动的流体的常规光学分析可以通过将光学探针装置经由敷设到感兴趣的流体系统中的插入端口插入到流动样本中而原位进行，或者可以将流体的样本输送到光学分析仪器的流动池中，例如其中光学分析仪器通常相对于流动池固定设置。这两种传统方法都可能具有缺点，例如经由插入端口的污染，复杂的敷设，其中来自流体过程的不同点的样本被输送到单一光学分析流动池，在通过相同的流动池运行多个流时的交叉污染，通过抽出流体输送到外部流动池等改变流体状况，例如温度、流速等。可能希望在不使用插入的探针的情况下原位进行流体的光学分析。此外，在光学分析装置可以容易地与流体装置处的光学取样连接和断开的情况下，在光学系统中的不同分析位置之间移动光学分析装置的附加益处可以减少与使用单一流动池或单一传统探头用于分析流体系统中的多个点相关的敷设复杂性和污染。
在一个方面，所公开的主题提供一种流动池装置(FCD)，其可以将光学分析装置(例如便携式拉曼光谱仪)可移除地连接到流动池装置的附接点，从而允许在分析区域中询问流体(在本文中“分析区域”与“分析区”可以互换使用)。可移除连接旨在提供光学分析装置的准备好的断开，以允许通过将光学分析装置可移除地附接在那些其他FCD处来询问配备有类似FCD的流体系统中的其他点。应当理解，光学分析装置可以保持附接到附接点，在该附接点处不期望或不需要移除光学分析装置。然而，技术人员将光学分析装置运送到生产线中的不同测试点并且在每个测试点处将光学分析装置容易地附接到FCD以收集该点的数据的实际优点将被理解为通常优于将样本运输线敷设到专用单一流动池中的复杂性，和/或优于固定在每个测试点处的多个光学分析仪器的费用等。
在另一方面，FCD可以包括球状光学元件(SOE)，例如球状透镜、球透镜等。SOE可以设置为流体路径的一部分，例如作为流体路径壁的一部分。在一个方面，SOE可以被密封到限定在流体路径壁中的孔口中，使得流体流过流体路径导致流体直接流过SOE并与SOE接触。可以将SOE密封到位以防止流体通过SOE(例如经由弹性体、可变形金属密封件等)泄漏。接下来，光能可以进入由光学分析装置的光学器件和SOE限定的分析区域。“球状光学元件”或类似术语可以指具有球状或近似球状几何形状的光学元件，例如透镜等。此外，这里使用的术语“球状光学元件”还可以包括经由光学元件的一部分传导光的任何光学元件，该光学元件包括近似于球状的至少一部分的曲面。作为示例，包括两个单独的大致半球形部分的光学元件也可以被认为是当前公开范围内的球状元件。作为特定示例，与题为“OpticalImmersion Probe Incorporating a Ball Lens”的美国专利号6831745以及同样题为“Optical Immersion Probe Incorporating a Ball Lens”美国专利号6977729中公开的那些类似或相同的光学器件可以用于例如执行分析区域中的流体的拉曼光谱法(Ramanspectroscopy)，这些申请的全部内容在此引入作为参考。
接下来，为了实现前述和相关目的，所公开的主题包括下文中更全面描述的特征中的一个或多个。以下描述和附图详细阐述了主题的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示了可以采用主题的原理的各种方式中的一些方式。当结合所提供的附图考虑时，从以下详细描述中，所公开的主题的其他方面、优点和新颖特征将变得易见。
图1是根据本主题公开的方面的系统100的图示，其可以促进流动到分析区域中的样本的光学询问，该分析区域至少部分地由球状光学元件限定，该球状光学元件可以在包括球状光学元件的流动池装置与光学分析仪器之间传导光能。系统100可以包括流体系统部件102。流体系统部件102可以是流体系统的一部分，例如微流体系统、具有流体级的生产线等。流体可以从流体系统部件102流入和流出包括球状透镜元件110的分析区域，例如经由去往分析区域120的流体流动和来自分析区域140的流体流动。流体可以是任何合适类型的流体或材料，包括但不限于液体、气体、浆液、悬浮液、异质液体和固体、粉末、气溶胶或其他流动的固体材料(例如花生酱)或任何其他流体的混合物。在一个方面，流体系统部件102可以是在流体系统中输送流体的管线或管道，其中流体系统部件102(例如管线或管道)可以在其中插入限定分析区域的装置，例如包括球状透镜元件110的分析区域，诸如限定在本文所公开的流动池装置(FCD)中的分析区域。为简单起见，在所公开的主题的上下文中，术语包括球状透镜元件(例如110)的分析区域可以简称为“分析区域”，其中除非明确说明，否则本文公开的所有分析区域至少部分地包括球状透镜元件或由球状透镜元件限定。
系统100还可以包括光学分析部件150，该光学分析部件可以促进在分析区域110中执行流体的光学分析。光能130可以经由分析区域110包括的球状透镜元件在光学分析部件150与分析区域110之间传递。在一个方面，光学分析部件150可以是几乎任何光学分析装置的光学发射器和/或接收器部分。为了清楚和简洁起见，光学分析部件150通常将根据便携式拉曼光谱仪设备进行讨论，尽管所公开的主题明确地不限于此并且旨在包括几乎任何其他光学分析，例如红外(IR)光谱、拉曼光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、近红外(NIR)光谱、反射光谱、吸收光谱、散射光谱、荧光光谱或任何其他光学技术，尤其是那些利用共同定位的光源和探测器等。
在一些实施方式中，分析区域110可以被包括在插入到流体输送管线中的FCD中，例如在炼油厂、制药厂、市政水处理设施等中，使得感兴趣的流体通过部分地由SOE(例如球状透镜)限定的分析区域。SOE可以允许光能130(例如激光等)从光学分析部件150(例如便携式拉曼光谱仪等)经由SOE进入到分析区域中以询问流过SOE的流体，例如经由去往分析区域的流体流动而流入的流体。激光器(例如光能130)可以与分析区域中的样本相互作用，并且拉曼移位光(例如光能130)可以通过SOE收集并返回光学分析部件150进行分析和解释。在该示例实施方式中，便携式拉曼光谱仪可以被运送到部署在炼油厂、制药厂、市政水处理设施等中的不同FCD，以允许收集不同流体测试点的拉曼光谱。该实施方式展示将SOE包括在分析区域110中提供通过简单地传入光能并收集所产生的光能经由SOE直接询问分析区域中的流体。这样，光学分析部件150的连接可以是简单的并且在不会干扰流体系统的情况下易于连接和断开。此外，通过不直接将光学探针经由探针端口插入到流体中，减少污染的可能性，并且减少清洁/消毒的需要、光学探针等。
在特定示例实施方式中，诸如Process Elite Flow Cell Ball分析区域110可以被包括在由例如HastelloyTM等形成并且具有长约3.5厘米、高约2厘米、深约1.3厘米的尺寸的FCD中。该特定示例还可以包括直径约6毫米的SOE。在该示例实施方式的一些版本中，SOE可以是蓝宝石，例如UV级蓝宝石等。可以通过例如全氟弹性体(诸如KalrezTM等)或可变形金属(例如金、环氧树脂或其他密封剂等)来密封SOE以防止流体侵入，其中流体路径中的预测环境状况决定。在该特定示例中，询问激光器的孔隙，例如最大激光束腰部，可以是约5.6毫米。示例实施方式可以敷设到具有标准连接部的流体管线中，例如1/8英寸SwagelokTM、ParkerTM A-lokTM配件、1/4-28无法兰配件、低压、中压和高压配件、锥形配件、螺纹配件、标称管螺纹(NPT)配件、面密封配件、活塞密封配件、其他标准管道连接器配件等。
图2是根据本主题公开的方面的系统200的图示，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域。系统200可以包括流动池装置(FCD)212。FCD 212可以提供流体路径214以促进流体通过分析区域262的输送。分析区域262可以靠近SOE，例如球状透镜元件260。球状透镜元件260可以限定流体路径214的边界的一部分，例如球状透镜元件260可以用作通过FCD 212的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。当流体流动到分析区域220时，流体流动可以被引入流体路径214。流体可以从去往分析区域220的流体流动经由流体路径214流动到来自分析区域240的流体流动，并且因此可以过渡通过分析区域262。
在一个方面，球状透镜元件260可以允许光能230从流体路径的外部进出分析区域262。鉴于去往分析区域220的流体流动可以通过FCD 212的流体路径214与流体系统部件(例如102等)之间的密封连接部引入，并且鉴于来自分析区域240的流体流动可以类似地通过FCD 212的流体路径214与流体系统部件(例如102等)之间的密封连接部来促进，球状透镜元件260可以由外部光学分析装置(例如经由光学分析部件150等)提供原位样本(例如分析区域262处的流体)的光学询问。这可以允许测量接口到流体流动路径中的无缝集成。在一个方面，球状透镜元件260可以配置在导管中，可移除光学分析部件(例如150等)可以通过该导管与FCD 212附接和分离。在一些实施方式中，球状透镜元件260可以由附加流体询问特征(例如370等)补充，以在流体路径214的分析区域262处产生流体的多变量测量位置。
在一些实施方式中，FCD 212可以包括一种或多种材料，例如金属、塑料、玻璃等。FCD 212的一些实施方式可以包括流体路径214作为穿过形成FCD 212的材料的隧道。在FCD212的其他实施方式中，流体路径214可以至少部分地由与形成FCD 212的材料不同的材料的部件限定，并且形成限定流体路径214的部件的材料可以由形成FCD 212的材料支撑，例如流体路径214可以限定在一部件中，诸如被支撑在例如形成FCD 212的热塑性主体中的不锈钢管。球状透镜元件260可以由光学材料形成，该光学材料具有与预期遇到的流体的操作环境密切相关的特性。球状透镜元件260可以由与限定流体路径214和/或FCD 212的部件相同或不同的材料形成。因此，在一些实施方式中，球状透镜元件260可以限定流体路径214的边界的一部分，并且可以由第一材料制成，而诸如被支撑在FCD 212的主体中的管的部件可以限定流体路径214的边界的剩余部分，并且可以由不同于第一材料的第二材料制成，并且支撑部件(例如由第二材料制成的管)的FCD 212可以由不同于第一材料和/或第二材料的第三材料制成。作为示例，球状透镜元件260可以是被密封到流体路径214中的开口中的蓝宝石，该开口可以由通过例如FCD 212的HastelloyTM主体的开口形成。球状透镜元件260可以经由可以与流体路径214、FCD 212和/或球状透镜元件260的其他材料相同或不同的材料抵靠流体路径214中的开口密封，例如密封可以经由弹性体(例如buna-N等)、聚合物(例如DelrinTM等)、可变形金属(例如金)、环氧树脂或其他密封剂等进行。密封材料的选择可以基于预期操作环境。在一个方面，提供流入/流出分析区域(例如220，240等)的流体的连接部可以基于任何类型的连接器，并且可以包括低压、中压和高压配件，该低压、中压和高压配件包括套圈压缩、锥形和锥形螺纹机构、焊接设备、铜焊设备或钎焊设备。光能230可以经由接口(例如光学分析装置连接器416等)传导，该接口可以用作去往可移除光学分析装置的连接部，并且可以具有各种长度和/或直径。在一些实施方式中，光学分析装置可以硬安装到接口。光能连接部可以包括加热/冷却特征，诸如翅片、液体循环器、热电装置等，以考虑与流体流动相关的加热/冷却效应来适配或维持光学接口的温度，例如在流体是过冷的情况下，光学接口可以被加热以补偿流体的热量损失。
图3是根据本主题公开的方面的系统300的图示，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域，并且提供用于流过流体路径的流体的补充询问接口。系统300可以包括流动池装置(FCD)312。FCD 312可以提供流体路径314以促进流体通过分析区域362的输送。分析区域362可以靠近SOE，例如球状透镜元件360。球状透镜元件360可以限定流体路径314的边界的一部分，例如球状透镜元件360可以用作通过FCD 312的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。当流体流动到分析区域320时，流体流动可以被引入流体路径314。流体可以从去往分析区域362的流体流动经由流体路径314流动到来自分析区域340的流体流动，并且因此可以过渡通过分析区域362。
在一个方面，球状透镜元件360可以允许光能330从流体路径的外部进出分析区域362。鉴于去往分析区域320的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统并且经由来自分析区域340的流体流动移除可以类似地被密封到流体系统，球状透镜元件360可以由外部光学分析装置在分析区域362处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径314中的无缝集成。在一个方面，球状透镜元件360可以配置成导管，可移除光学分析部件(例如150等)可以通过该导管与FCD 312附接和分离。
在一些实施方式中，系统300可以促进在流体路径314中流动的流体的附加询问。FCD 312可以包括附加流体询问接口370。作为示例，附加流体询问接口370可以包括或配备有反射器、基板等，其可以经由光能330增强或支持光学测量，例如表面增强拉曼光谱(SERS)基板、镜子、金属表面等，其可以防止FCD 312的主体贡献拉曼信号，例如阻止FCD312的主体由光能330询问。此外，附加流体询问接口370可以允许通过提供对流体的访问来在流体路径314的分析区域362处创建流体的多变量测量位置。在一些实施方式中，附加流体询问接口370可以靠近(例如邻近)对应于球状透镜元件360的分析区域(例如分析区域262)。在其他实施方式中，附加流体询问接口370不需要靠近分析区域。在一些实施方式中，附加流体询问接口370可以包括逆向反射表面，其用作流体路径314的一部分并且位于分析区域362的与分析区域362的球状透镜元件360所位于的侧面相对的一侧。附加流体询问接口370的逆向反射表面可以是角落反射器或凹球状的阵列。该逆向反射表面的示例目的是将光能聚焦并返回球状透镜元件360。可以处理(例如电抛光)附加流体路径询问接口370的逆向反射表面以提高反射效率。附加流体路径询问接口370的逆向反射表面可以永久地制造为FCD 312的一部分或是可移除的(例如具有逆向反射尖端/表面的螺纹或压配合插入件)。如果附加流体路径询问接口370是逆向反射可移除插入件，则逆向反射可移除插入件可以具有作为其尖端的逆向反射表面，并且可以手动调节以朝向和远离球状透镜元件360移动以优化光能的返回。作为可移除插入件实施的附加流体路径询问接口370可以利用任何合适的耐腐蚀和防漏溶液保持在FCD 312中(即，使得在中压流体流动期间流体不会在插入件与FCD 312之间泄漏)。这可以经由压配合、粘接、铜焊、钎焊或螺纹来实现。
在一个方面，在一些实施方式中，FCD 312可以包括传感器装置380。传感器装置380可以包括与测量流动的流体、FCD 312、球状透镜元件360等的温度、压力、流量、pH、盐度、浊度等有关的传感器。作为示例，传感器装置380可以包括在流体路径314的分析区域之前和之后的压力传感器，由此流体在这些位置处的相对压力可以指示分析区域处的流动方向、流动速度、流体粘度等。在一个方面，这些示例传感器装置380可以用于触发一个或多个光学分析，例如压差可以用于确定流速，从而当测量不是冗余的时，如对于缓慢流动的流体的重复测量可能发生的那样，触发光学分析(例如当流速满足(例如达到或超过)浊度阈值时)。作为另一个示例，当流动的流体变得浑浊时，例如在流动的流体包括具有由比载体流体更高浊度区分的感兴趣的间歇流体块的载体流体的情况下，可以采用浊度传感器来触发光学分析，混浊区的存在可以在流体通过分析区域时触发对感兴趣流体的捕获测量。尽管为了清楚和简洁起见没有明确地叙述，但是将容易理解许多其他示例并且所有这样的示例都在本公开的范围内。
在一个方面，经由球状透镜元件360的光学分析可以经由附加流体路径询问接口370和/或传感器装置380的测量与询问结果相关联。这可以将附加分析向量提供到通过流体路径314的流体的性质中，尤其是当该流体通过附属于球状透镜元件360的分析区域时。还应当注意，流体路径可以采取任何形式，以提供附加流体路径询问接口370，并且明确地不限在系统300中展示的框图，其用于简单说明。
图4是根据本主题公开的方面的系统400的正面横截面图，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域，其中球状透镜抵靠流体路径中的开口密封并且由保持部件保持。系统400可以包括流动池装置(FCD)412。FCD 412可以提供流体路径414以促进流体通过分析区域462的输送。分析区域462可以靠近SOE，例如球状透镜元件460。球状透镜元件460可以限定流体路径414的边界的一部分，例如球状透镜元件460可以用作通过FCD 412的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。球状透镜元件460可以经由球状透镜保持部件418保持在FCD 412中。球状透镜保持部件418可以例如经由与FCD 412的螺纹接口、经由与FCD 412的摩擦配合接口提供就位和密封压力，可以由到FCD 412的主体的粘接剂粘接来保持压靠SOE，可以铜焊或钎焊到位等。球状透镜元件460可以例如被密封到在流动池装置412中限定在流体路径414的边界的一部分处的孔口425中。以这种方式，球状透镜元件460可以提供去往流体路径414的分析区域462的光学通路，同时防止流体在球状透镜元件460与孔口425之间泄漏。
FCD 412可以包括耦连到流体系统的输入连接器的输入连接部415(例如突起)，以及耦连到流体系统的输出连接器的输出连接部417(例如突起)。在一些实施方式中，流体系统可以包括器皿、容器等，其包含可以从器皿、容器等排放的流体。例如在医疗设置中，输入连接部415可以配置成耦连到包含流体的注射器(例如使用鲁尔锁配件)，并且操作人员可以将来自注射器的流体物理地排放到流体路径414中。在一些情况下，FCD 412可以包括输入连接部415并且可以省略输出连接部417，使得FCD 412可以利用流体填充，使得一旦填充，就可以开始流体样本的光学询问。在完成光学询问之后，流体样本可以通过与其进入流体路径414相同的点从流体路径414流出。可选地，可以包括输出连接部417，但是在FCD 412利用流体样本填充的同时密封。附加或可选地，FCD 412可以是一次性的，使得操作人员可以在执行流体样本的一个或多个光学询问之后丢弃FCD 412。
在一个方面，球状透镜元件460，经由光学分析装置连接器416，可以允许光能430从流体路径的外部进出分析区域462。鉴于去往分析区域462的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统，球状透镜元件460可以由外部光学分析装置在分析区域462处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径414中的无缝集成。在一个方面，光学分析装置连接器416可以是导管(例如限定在管内)，并且可移除的光学分析部件(例如150等)可以经由光学分析装置连接器416与FCD 412附接和分离。在一些但非全部实施方式中，光学分析装置连接器416可以是柱形对称的。其他实施方式可以提供去往/来自球状透镜元件460的光学路径，同时具有交替的几何形状，例如正方形横截面、八边形横截面、用于实现与光学分析部件(例如光学分析部件150等)的可寻址连接的具有键控部分的横截面、或仍为光能430提供光学路径的几乎任何其他形状。
应当注意，系统400没有以成比例的方式展示，并且在不脱离所公开的主题的范围的情况下，所示部件的尺寸可以与所示不同。作为示例，球状透镜元件460可以比关于流体路径414所示的更大或更小。此外，可以在保持部件的功能的情况下改变所示部件的特定配置。作为示例，在不脱离所公开主题的范围的情况下，球状透镜保持部件418可以减小以完全适配在FCD 412内，光学分析装置连接器416可以更长/更短，具有更薄/更厚的壁，可以具有更大/更小的内径等，光学分析装置连接器416可以安装到FCD 412的主体中，可以粘附、焊接、铜焊、钎焊等到FCD 412，可以包括球状透镜保持部件418，FCD 412可以包括光学分析装置连接器416等。
图5是根据本主题公开的方面的示例系统500的分解视图，该系统包括经由保持部件保持的球状透镜元件。示例系统500可以包括FCD 512。FCD 512可以提供流体路径514以促进流体通过流体分析区域的输送，该流体分析区域可以靠近SOE，例如球状透镜元件560。球状透镜元件560可以限定流体路径514的边界的一部分，例如球状透镜元件560可以用作通过FCD 512的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。球状透镜元件560可以经由球状透镜保持部件518保持在FCD 512中。球状透镜保持部件518可以例如经由与FCD 512的螺纹接口、经由与FCD 512的摩擦配合接口提供就位和密封压力，可以由到FCD 512的粘接剂粘接来保持压靠SOE，可以铜焊或钎焊到位等。FCD 512可以包括耦连到流体系统的输入连接器的输入连接部515(例如突起)，以及耦连到流体系统的输出连接器的输出连接部517(例如突起)。
在一个方面，球状透镜元件560可以允许光能经由光学分析装置连接器516从流体路径的外部进出分析区域。鉴于去往分析区域的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统，球状透镜元件560可以由外部光学分析装置在分析区域处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径514中的无缝集成。在一个方面，光学分析装置连接器516可以是导管(例如限定在管内)，并且可移除的光学分析部件(例如光学分析部件150)可以经由光学分析装置连接器516与FCD 512附接和分离。在一些但非全部实施方式中，光学分析装置连接器516可以是柱形对称的。光学分析装置连接器516可以包括装配部件、分度部件等，例如可以在接口等上呈锥形、受到键控等。其他实施方式可以提供去往/来自球状透镜元件560的光学路径，同时具有交替的几何形状。
所公开主题的一些实施方式可以包括球状透镜元件560，其包括玻璃、掺杂玻璃、蓝宝石、金刚石、红宝石、硒化锌、溴化钾晶体、溴化钠晶体、聚合物等。所公开主题的一些实施方式可以包括FCD 512，其包括金属、合金、聚合物、陶瓷、复合材料、玻璃等。所公开的主题的一些实施方式可以包括FCD 512与球状透镜元件560之间的密封件，该密封件是压缩密封件、环氧树脂密封件等。所公开的主题的一些实施方式可以包括光学分析装置连接器516与光学分析部件150之间的附接，其是永久的、可移除的等。所公开的主题的一些实施方式可以包括流体路径514，其可以在内部转向以容纳附加测量端口，例如附加流体路径询问接口370，670等、传感器装置380等、或其他流体相互作用和/或反应。所公开的主题的一些实施方式可以包括流体路径514，其可以结合光谱测量在内部操纵，例如过滤、注入、冷却/加热等。
图6是根据本主题公开的方面的系统600的正面横截面图，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域。系统600可以包括流动池装置(FCD)612。FCD 612可以是适用于低压流体系统(例如在0至约500磅/平方英寸(psi)的范围内)的低压流动池装置。FCD 612可以提供流体路径614以促进流体通过分析区域662的输送。分析区域662可以靠近SOE，例如球状透镜元件660。球状透镜元件660可以限定流体路径614的边界的一部分，例如球状透镜元件660可以用作通过FCD 612的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。在一些实施方式中，球状透镜元件660可以经由球状透镜保持部件保持在FCD 612中，该球状透镜保持部件可以提供抵靠球状透镜元件660的就位和密封压力。可选地，球状透镜元件660可以由到FCD 612的主体的粘接剂粘接来保持到位，和/或球状透镜元件660可以铜焊或钎焊到位，和/或可以提供弹性体密封件等。球状透镜元件660可以例如被密封到在流动池装置612中限定在流体路径614的边界的一部分处的孔口625中。以这种方式，球状透镜元件660可以提供去往流体路径614的分析区域662的光学通路，同时防止流体在球状透镜元件660与孔口625之间泄漏。
FCD 612可以包括耦连到流体系统的输入连接器619的输入连接部615(例如外螺纹突起)，以及耦连到流体系统的输出连接器621的输出连接部617(例如外螺纹突起)。在一些实施方式中，流体系统可以包括器皿、容器等，其包含可以从器皿、容器等排放的流体。例如在医疗设置中，输入连接部615可以配置成耦连到包含流体的注射器(例如使用鲁尔锁配件)，并且操作人员可以将来自注射器的流体物理地排放到流体路径中。在一些场景中，FCD612可以包括输入连接部615并且可以省略输出连接部617，使得FCD 612可以利用流体填充，使得一旦填充，就可以开始流体样本的光学询问。在完成光学询问之后，流体样本可以通过与其进入流体路径614相同的点从流体路径614流出。可选地，可以包括输出连接部617，但是在FCD 612利用流体样本填充的同时密封。附加或可选地，FCD 612可以是一次性的，使得操作人员可以在执行流体样本的一个或多个光学询问之后丢弃FCD 612。
在一个方面，球状透镜元件660，经由光学分析装置连接器616，可以允许光能630从流体路径的外部进出分析区域662。鉴于去往分析区域662的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统，球状透镜元件660可以由外部光学分析装置在分析区域662处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径614中的无缝集成。在一个方面，光学分析装置连接器616可以是导管(例如限定在管内)，并且可移除的光学分析部件(例如150等)可以经由光学分析装置连接器616与FCD 612附接和分离。光学分析装置连接器616可以以任何合适的方式(诸如焊接、螺纹连接或任何合适的形式的附接)附接到FCD 612的主体。在一些但非全部实施方式中，光学分析装置连接器616可以是柱形对称的。其他实施方式可以提供去往/来自球状透镜元件660的光学路径，同时具有交替的几何形状，例如正方形横截面、八边形横截面、用于实现与光学分析部件(例如光学分析部件150等)的可寻址连接的具有键控部分的横截面、或仍为光能630提供光学路径的几乎任何其他形状。
应当注意，系统600没有以成比例的方式展示，并且在不脱离所公开的主题的范围的情况下，所示部件的尺寸可以与所示不同。作为示例，球状透镜元件660可以比关于流体路径614所示的更大或更小。此外，可以在保持部件的功能的情况下改变所示部件的特定配置。作为示例，在不脱离所公开主题的范围的情况下，球状透镜保持部件618可以减小以完全适配在FCD 612内，光学分析装置连接器616可以更长/更短，具有更薄/更厚的壁，可以具有更大/更小的内径等，光学分析装置连接器616可以安装到FCD 612的主体中，可以粘附、焊接、铜焊、钎焊等到FCD 612，可以包括球状透镜保持部件618，FCD 612可以包括光学分析装置连接器616等。
图7是示例系统700的透视图，其类似于图6的系统600。系统700可以包括与参考图6描述的那些相同或相似的部件，如图7所示，包括FCD712，其具有输入连接部715、输出连接部717和限定在其中的流体路径714、以及光学分析装置连接器716。
图8是根据本主题公开的方面的示例流动池装置812的正面横截面图。FCD 812可以是适合与中压流体系统(例如在约500psi至约2500psi的范围内)一起使用的中压流动池装置。FCD 812可以提供流体路径814以促进流体通过分析区域862的输送。分析区域862可以靠近SOE，例如球状透镜元件860。球状透镜元件860可以限定流体路径814的边界的一部分，例如球状透镜元件860可以用作通过FCD 812的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。球状透镜元件860可以经由任何合适的机构(诸如压配合、粘接剂、铜焊、钎焊等)保持在FCD 812中。球状透镜元件860可以例如被密封到在流动池装置812中限定在流体路径814的边界的一部分处的孔口825中。以这种方式，球状透镜元件860可以提供去往流体路径814的分析区域862的光学通路，同时防止流体在球状透镜元件860与孔口825之间泄漏。
FCD 812可以包括耦连到(例如通过接收)流体系统的输入连接器的输入连接部815(例如内螺纹孔)，以及耦连到(例如通过接收)流体系统的输出连接器的输出连接部817(例如内螺纹孔)。在一些实施方式中，流体系统可以包括器皿、容器等，其包含可以从器皿、容器等排放的流体。例如在医疗设置中，输入连接部815可以配置成耦连到包含流体的注射器(例如使用鲁尔锁配件)，并且操作人员可以将来自注射器的流体物理地排放到流体路径814中。在一些情况下，FCD 812可以包括输入连接部815并且可以省略输出连接部817，使得FCD 812可以利用流体填充，使得一旦填充，就可以开始流体样本的光学询问。在完成光学询问之后，流体样本可以通过与其进入流体路径814相同的点从流体路径814流出。可选地，可以包括输出连接部817，但是在FCD 812利用流体样本填充的同时密封。附加地或可选地，FCD 812可以是一次性的，使得操作人员可以在执行流体样本的一个或多个光学询问之后丢弃FCD 812。在类似的情况下，输出连接(例如817)可以直接连接到锁定/固定的生物废物容器(例如经由防篡改密封件或带锁的盖子)。一旦操作人员将来自注射器的流体物理地排放到流体路径814中，则流体在由废物容器变得不可恢复(物理和/或化学)之前不能转向。可选的附加输出连接部可以存在于FCD 812上，以在光学询问之后但在分配到安全废物容器之前(即，在使流体变得不可恢复之前)提供流体回收的选择。
在一个方面，球状透镜元件860，经由光学分析装置连接器，可以允许光能830从流体路径的外部进出分析区域862。鉴于去往分析区域862的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统，球状透镜元件860可以由外部光学分析装置在分析区域862处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径814中的无缝集成。
应当注意，FCD 812没有以成比例的方式展示，并且在不脱离所公开的主题的范围的情况下，所示部件的尺寸可以与所示不同。作为示例，球状透镜元件860可以比关于流体路径814所示的更大或更小。此外，可以在保持部件的功能的情况下改变所示部件的特定配置。
图9是具有流动池装置912的示例系统900的透视图，该流动池装置类似于图8的流动池装置812。系统900可以包括与参照图8描述的那些相同或相似的部件，如图9所示，包括具有输入连接部915的FCD 912。此外，图9所示的系统900包括分别配置成耦连到输入连接部915和输出连接部(例如图8的输出连接部817)的输入连接器919和输出连接器921。这些输入/输出连接器919/921可以例如包括外螺纹，并且可能包括多个部件以与FCD 912螺纹耦连以形成密封件的流体路径(例如图8的流体路径814)。系统900还可以包括光学分析装置连接器916。在一个方面，光学分析装置连接器916可以是导管(例如限定在管内)，并且可移除的光学分析部件(例如150等)可以经由光学分析装置连接器916与FCD 912附接和分离。在一些但非全部实施方式中，光学分析装置连接器916可以是柱形对称的。其他实施方式可以提供去往/来自球状透镜元件(例如图8的球状透镜元件860)的光学路径，同时具有交替的几何形状，例如正方形横截面、八边形横截面、用于实现与光学分析部件(例如光学分析部件150等)的可寻址连接的具有键控部分的横截面、或仍为光能830提供光学路径的几乎任何其他形状。例如光学分析装置连接器916可以安装到光学分析部件的主体中。在不脱离所公开的主题的范围的情况下，FCD 812可以粘附、焊接、铜焊、钎焊等到FCD 812。
图10是根据本主题公开的方面的系统1000的正面横截面图，其可以促进将光能经由流动池装置的球状光学元件传入和传出分析区域。系统1000可以包括流动池装置(FCD)1012。FCD 1012可以配置成与可高压灭菌的生物技术拉曼Ball Probe(诸如MarqmetrixBio Reactor Ball Probe，可以有效地承受在通过施加高温高压的灭菌过程中使用的设备的恶劣效果的拉曼探针)一起使用。FCD 1012可以提供流体路径1014以促进流体通过分析区域1062的输送。分析区域1062可以靠近SOE，例如球状透镜元件1060，如具有系统1100的非分解横截面图的图11中所示，该系统可以是与系统1000相同或类似的系统，包括分析区域1162和球状透镜元件1160。球状透镜元件1060可以限定流体路径1014的边界的一部分，例如球状透镜元件1060可以用作通过FCD 1012的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。球状透镜元件1060可以经由球状透镜保持部件1018保持在FCD1012中。球状透镜保持部件1018可以例如经由与FCD 1012的螺纹接口、经由与FCD 1012的摩擦配合接口提供就位和密封压力，可以由到FCD 1012的主体的粘接剂粘接来保持压靠SOE，可以铜焊或钎焊到位等。球状透镜元件1060/1160可以例如被密封到在流动池装置1012/1112中限定在流动通道1014/1114的边界的一部分处的孔口1025/1125中(如如图11所示)。图10展示垫圈1023(例如橡胶垫圈、弹性体垫圈、环氧垫圈、可变形金属(例如金)垫圈等)，其可以在球状透镜元件1060/1160与到流体路径1014/1114中孔口1025/1125之间提供这种密封件。以这种方式，球状透镜元件1060/1160可以提供去往流体路径1014/1114的分析区域1062/1162的光学通路，同时防止流体在球状透镜元件1060/1160与孔口1025/1125之间泄漏(当处于图11的配置时)。可选地，球状透镜元件1060可以安装在FCD 1012的主体中而没有球状透镜保持部件1018。FCD 1012可以包括耦连到流体系统的输入连接器1019的输入连接部1015(例如内螺纹孔)，耦连到流体系统的输出连接器1021的输出连接部1017(例如内螺纹孔)。在一些实施方式中，流体系统可以包括器皿、容器等，其包含可以从器皿、容器等排放的流体。例如在医疗设置中，输入连接部1015可以配置成耦连到包含流体的注射器(例如使用鲁尔锁配件)，并且操作人员可以将来自注射器的流体物理地排放到流体路径1014中。在一些情况下，FCD1012可以包括输入连接部1015并且可以省略输出连接部1017，使得FCD 1012可以利用流体填充，使得一旦填充，就可以开始流体样本的光学询问。在完成光学询问之后，流体样本可以通过与其进入流体路径1014相同的点从流体路径1014流出。可选地，可以包括输出连接部1017，但是在FCD 1012利用流体样本填充的同时密封。附加或可选地，FCD 1012可以是一次性的，使得操作人员可以在执行流体样本的一个或多个光学询问之后丢弃FCD 1012。
在一个方面，球状透镜元件1060，经由光学分析装置连接器1016，可以允许光能1030从流体路径的外部进出分析区域1062。鉴于去往分析区域1062的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统，球状透镜元件1060可以由外部光学分析装置在分析区域1062处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径1014中的无缝集成。在一个方面，光学分析装置连接器1016可以是导管(例如限定在管内)，并且可移除的光学分析部件(例如150等)可以经由光学分析装置连接器1016与FCD 1012附接和分离。在一些但非全部实施方式中，光学分析装置连接器1016可以是柱形对称的。其他实施方式可以提供去往/来自球状透镜元件1060的光学路径，同时具有交替的几何形状，例如正方形横截面、八边形横截面、用于实现与光学分析部件(例如光学分析部件150等)的可寻址连接的具有键控部分的横截面、或仍为光能1030提供光学路径的几乎任何其他形状。
应当注意，系统1000和系统1100没有以成比例的方式示出，并且在不脱离所公开的主题的范围的情况下，所示部件的尺寸可以与所示不同。作为示例，球状透镜元件1060/1160可以比关于流体路径1014/1114所示的更大或更小。此外，可以在保持部件的功能的情况下改变所示部件的特定配置。作为示例，在不脱离所公开主题的范围的情况下，球状透镜保持部件1018/1118可以减小以整个适配在FCD 1012/1112内，光学分析装置连接器1016/1116可以更长/更短，具有更薄/更厚的壁，可以具有更大/更小的内径等，光学分析装置连接器1016/1116可以安装到FCD 1012/1112的主体中，可以粘附、环氧、焊接、铜焊、钎焊等到FCD 1012/1112，可以包括球状透镜保持部件1018/1118，FCD 1012/1112可以包括光学分析装置连接器1016/1116等。
图12是示例流动池装置1212的透视图，其类似于图10和11的流动池装置。流动池装置1212可以具有与图10和11的流动池装置1012和1112类似的特征，诸如图12中所示的特征，包括输出连接部1217，以及光能连接部1227，以接收光学分析装置连接器1016/1116和球状透镜保持部件1018/1118。光能连接部1227可以配置成将FCD 1212耦连到特别适合用于生物过程和/或无菌应用的可高压灭菌的生物技术拉曼Ball Probe，诸如MarqmetrixBio Reactor Ball Probe。因此，光学分析装置连接器1016/1116可以表示经由光能连接部1227耦连到FCD 1212的浸没式探针的组成部分。
图13是根据本主题公开的方面的系统1300的横截面图，其可以促进将光能经由流动池装置的流体路径的第一支路的球状光学元件传入和传出分析区域，并提供流体路径的第二支路，该第二支路包括附加询问接口。系统1300可以包括流动池装置(FCD)1312。FCD1312可以提供从流体流动输入1320到流体流动输出1340的流体路径。流体路径的一部分可以将流体输送通过分析区域1362。分析区域1362可以靠近SOE，例如球状透镜元件1360。球状透镜元件1360可以限定流体路径的靠近分析区域1362的边界的一部分，例如球状透镜元件1360可以用作FCD的隧道的壁的一部分，该FCD运送流动的流体。
在一个方面，球状透镜元件1360可以使光能1330可以从流体路径的外部进出分析区域1362。鉴于去往分析区域1362的流体流动可以通过密封连接部引入流体系统，球状透镜元件1360可以由外部光学分析装置在分析区域1362处提供原位样本的光学询问。这可以提供测量接口到流体路径中的无缝集成。
在一些实施方式中，系统1300可以促进在流体路径中流动的流体的附加询问。FCD1312可以包括附加流体路径询问接口1370。附加流体路径询问接口1370可以允许创建流过流体路径的相应部分的流体的多变量测量位置。在一些实施方式中，附加流体路径询问接口1370可以靠近对应于球状透镜元件1360的分析区域，例如分析区域262。在其他实施方式中，附加流体询问接口1370不需要靠近分析区域。应当注意，鉴于流体路径转向点1390，可以确定流体路径的几何形状以提供在分析区域1362处流动的流体与在附加流体路径询问接口1370处流动的流体之间的已知相关性。在一些实施方式中，流体路径转向点1390可以包括例如过滤器、选择性膜、被动阀、主动阀等。此外，可以在经由流体路径的一个或多个部分流动的流体上进行附加化学相互作用。作为示例，可以将pH指示剂添加到流过附加流体路径询问接口1370的流体，该pH指示剂可以与流过分析区域1362的流体的光学分析相关联，使得流体的pH可以与流体的光学分析相关联。在一些实施方式中，流体可以在流体路径重新组合点1392处重新组合。还应当注意，流动路径的不同部分的体积可以相同或不同。作为示例，99.9％的流体可以流过分析区域1362，而0.1％的流体流过附加流体路径询问接口1370。该示例可以允许将pH指示器引入流过附加流体路径询问接口1370的流体。然后可以丢弃该部分而不是在流体路径重新组合点1392处重新组合。附加地，在不脱离本公开的范围的情况下，可以存在任何数量的附加流体路径询问接口和相应的流体路径部分，以便在流体路径重新组合点1392处重新组合一些、全部或没有附加流体路径询问接口流体路径之前，允许进行附加化学和/或流体分析。
在一个方面，经由球状透镜元件1360的光学分析可以与经由附加流体路径询问接口1370的询问结果相关联。这可以将附加分析向量提供到通过流体路径的流体的性质中，尤其是当该流体通过分析区域1362时。还应当注意，流体路径可以采取所需的任何形式以提供附加流体路径询问接口1370，并且明确地不限于系统1300中所示的形式，该系统是为了简化说明而选择的。
鉴于上述示例系统，参考图14至图16中的流程图可以更好地理解可以根据所公开的主题实施的示例过程。为了简化说明，这里公开的示例过程被呈现并描述为一系列动作；然而，应该理解和认识到，所要求保护的主题不由动作的顺序限制，因为一些动作可以以不同的顺序发生和/或与本文所示和所述的其他动作同时发生。例如这里公开的一个或多个示例过程可以可选地表示为一系列相互关联的状态或事件，诸如在状态图中。此外，当不同实体制定过程的不同部分时，交互图可以表示根据所公开主题的过程。此外，根据本主题说明书，可能不需要所有展示的动作来实施所描述的示例过程。此外，所公开的示例过程中的两个或更多个可以彼此组合实施，以实现本文描述的一个或多个方面。应当进一步理解，贯穿本主题说明书公开的示例过程能够被存储在制造的物品(例如计算机可读介质)上，以允许将这样的过程输送和传输到计算机以便执行，从而由处理器实施或被存储在存储器中。
图14展示根据本主题公开的方面的示例过程1400，其促进分析通过包括球状透镜的流动池装置的流体，该球状透镜允许将光能传入和传出流动池装置的分析区域。过程1400在1410处可以包括在流动池装置(FCD)处接收流体输入流动。流体输入可以从流体系统(例如石化厂、制药厂、市政水处理设施等)接收。在一个方面，流体系统可以包括流体输送管线，该流体输送管线可以适配或可以设计成包括FCD以促进如本文所公开的光学分析。
在1420处，过程1400可以包括经由FCD允许流体输入流动的流体输送到包括球状透镜的FCD的分析区域。球状透镜可以促进分析区域中的流体的光学分析。球状透镜可以形成FCD的流体通道的一部分。
在1430处，过程1400可以响应于流体输入流动的状况为来自分析区域的流体提供出口。此时，过程1400可以结束。在一些实施方式中，由于附加流体在FCD的输入处引入，例如流体压力在输入处高于在输出处，流体可以通过分析区域被推动到流体出口。在另一个实施方式中，由于流体从FCD出口移除，例如流体压力在输入处高于在输出处，附加流体可以在FCD的输入处引入，导致流体从输入通过分离区域被拉到流体出口。
图15展示根据本主题公开的方面的示例过程1500，其促进将光学分析装置可移除地连接到包括球状透镜的流动池装置，该球状透镜可以将光能传入和传出流动池装置的分析区域。过程1500在1510处可以包括将光学分析装置经由FCD的连接部分连接到流动池装置(FCD)。在一些实施方式中，到FCD的连接可以是自动的。在其他实施方式中，连接可以是手动的。在一个方面，将光学分析装置连接到FCD可以允许光学分析装置启动光学分析，例如连接部可以克服互锁元件，否则该互锁元件将阻止光学分析装置例如在没有正确连接到FCD的情况下发射询问激光。
在1520处，过程1500可以包括启动FCD的流体分析区中的流体的光学分析。光学分析可以经由FCD的球状透镜执行。如本文其他地方所公开的，球状透镜可以设置在FCD的流体路径的壁中。流体分析区可以由球状透镜的表面的至少一部分界定。因此，到球状光学透镜的第一侧中的光能输入可以经由球状光学透镜的第二侧引入到流体分析区中，以允许原位分析流体而不将流体暴露于外部环境并且没有将外部环境插入到原位环境中。
在1530处，过程1500可以包括将光学分析装置从FCD移除。此时，过程1500可以结束。将光学分析装置与FCD的连接部分断开可以是自动或手动过程。在一些实施方式中，断开可以重新建立上述互锁状况。此外，在一些实施方式中，断开的光学分析装置可以移动到不同的FCD，允许附加分析在流体系统的其他测试点处执行。
图16展示根据本主题公开的方面的示例过程1600，其促进触发至少对通过包括球状透镜的流动池装置的流体的光学分析，该球状透镜可以将光能传入和传出流动池装置的分析区域。过程1600在1610处可以包括由包括处理器的设备确定与流体分析区域相关联的状况满足与光学分析触发状况相关的规则。在一个方面，与流体分析区域相关联的状况可以基于关于流过流动池装置(FCD)的流体获得的数据(例如由传感器装置380捕获的等)来确定。
在1620处，过程1600可以包括响应于在1610处确定状况而启动光学分析。分析可以是对于存在于流体分析区域中的流体。光能的入射光学路径和返回光能的返回路径可以穿过球状透镜。球状透镜可以设置在流动池装置中，并在流体流过时与流体接触。在一个方面，在确定光学分析触发状况发生在1610处的情况下，光学分析可以在1620处由处理器启动。光学分析经由球状光学透镜发生，该球状光学透镜允许通过FCD的流体流动路径的原位环境的外部询问。
在过程1600的1630处，响应于确定已经触发补充分析，补充分析可以经由补充分析接口执行。触发补充分析可以基于在1610处收集的数据、在1620处开始光学分析等。补充分析可以例如经由附加流体路径询问接口370，1370等、经由传感器装置380等、或其他分析方式发生。
在过程1600的1640处，数据可以经由FCD的传感器装置(例如传感器装置380等)由处理器收集。在1640处的数据收集可以响应于1620的光学分析、1630的补充分析、1610的触发等。传感器数据可以与流体状况、FCD状况、光能状况、球状光学元件状况等相关联。作为示例，FCD的温度可以由温度传感器监测，以评估通过FCD的气体流动的冷凝状况，例如流体可以是液体、气体、浆液、悬浮液、液体和固体的非均匀混合物、粉末、气溶胶或其他流动固体材料(例如花生酱)或任何其他流体。
在1650处，过程1600可以包括由处理器将来自光学分析、补充分析和传感器数据的数据相关联。此时，过程1600可以结束。此外，在1650处，处理器可以允许对相关数据的访问。在一个方面，数据访问可以基于许多标准，诸如带宽、警报状况、可用存储器等。作为示例，相关数据可以由实验室信息管理系统(LIMS)部件访问，以经由位于工厂内或者(根据可用的连接性)工厂外的FCD执行分析。作为另一个示例，数据可以被分类和/或排序，以允许在具有有限存储容量的便携式光学分析装置上保存更多关键数据。类似地，例如来自FCD的一些数据，例如一些、没有或所有传感器装置数据；一些、没有或所有补充分析数据等可以不基于设备状态来协调或存储，例如有限的存储器可以导致对于由公开的具有球状透镜元件的FCD提供的一个或多个分析模式存储所有或少于所有可用数据。应当注意，处理可以至少部分地发生在位于FCD附近、远离FCD并且经由有线和/或无线网络连接的处理器上、在分布式计算平台(例如云平台等)上、作为虚拟化数据处理部件等。
在一些实施方式中，流动池装置(FCD)(例如FCD 212-1312)可以是可消耗或可交换的。这可以代替FCD是可清洁的，或者除了FCD是可清洁的之外。应当理解，重复使用FCD而不清洁可以导致FCD状况的改变，其可以更改捕获的结果。例如粘性样本通过FCD的流动可以导致样本粘附到FCD的光学元件，并且在接下来的仪器的分析运行中阻止准确的结果。在这些情况下，FCD可以被清洁或更换。在一个方面，某些类型的样本可以附属于特定类型的FCD，例如与FCD中的玻璃透镜相比，浓氢氟酸的取样可以利用FCD中的塑料透镜更好地执行。作为另一个示例，第一分析可能期望第一焦深，而另一分析可能需要不同的第二焦深。所公开的主题可以包括清洁部件以允许清洁FCD。此外，所公开的主题可以包括多个其他FCD以允许更换消耗的FCD、交换适合于分析的FCD等。作为示例，与粘性样本一起使用的FCD可以移动到清洁部件，并且可以替换为不同的FCD。这可以允许在清洁第一FCD时继续分析。在另一个示例中，可以丢弃受损的FCD，并且替换FCD可以从FCD的存储库中取回。在另一示例中，第一FCD可以用于第一分析，然后第二FCD可以用于第二分析。此外，在一些实施方式中，系统可以检查FCD的状况(例如自诊断、校准等)以确定是否应该发生FCD的替换。
因此，在一些实施方式中，FCD可以包括或可以是可消耗部件。在一个方面，可消耗FCD可以包括光学元件以在样本处引导光能。作为示例，可消耗FCD可以是具有球状光学元件的一次性FCD，该球状光学元件被包括在FCD中。这样，当可消耗FCD变脏、损坏、不适合所确定的光学分析等时，可以丢弃可消耗FCD并且可以实施替换可消耗FCD以进行进一步分析。一次性FCD可以重复使用，并且可能存在期望更换一次性FCD的情况，例如以防止交叉污染、FCD损坏、FCD结垢等。类似地，可消耗FCD可以允许继续使用光学元件直到确定可消耗FCD应该用另一个可消耗FCD替换。在一个方面，替换可消耗FCD可以与被替换的可消耗FCD相同、相似或不同。
此外，在一些实施方式中，可消耗FCD可以由几乎任何材料构成。可消耗FCD可以包括合适的聚合物。可消耗FCD可以包括其他材料，诸如但不限于不锈钢、金或其他金属；硼硅酸盐或其他玻璃；淀粉或其他碳水化合物等；或适合特定样本环境的几乎任何其他材料。此外，材料可以加工、烧结、铸造、注塑、3D打印等，例如以形成可消耗FCD的主体等。在一个示例中，可消耗FCD可以包括通常可以是球状的光学元件。光学元件可以单独制造并添加到可消耗FCD的主体，作为模制过程的一部分，利用粘接剂粘接，通过摩擦或压配合附接，机械捕获等。在其他实施方式中，球状光学元件可以作为模制过程的一部分与主体共同形成，例如球状光学元件可以由与可消耗FCD主体相同或不同的材料(例如由注射成型)形成；可以经由3D打印由与可消耗FCD相同或不同的材料形成；等。附加地，球状光学元件可以由几乎任何适当的材料制造，包括与可消耗FCD的主体相同或不同的材料。合适材料的非限制性实例可以包括聚合物、蓝宝石、玻璃、矿物等，这取决于适合于给定方案的光学性质。
图17展示根据一些实施方式的计算系统1700的框图，该计算系统可操作以执行所公开的系统和过程。计算机1712可以例如被包括在光学分析部件150、流体系统部件102、FCD 212-1312、传感器装置380等中，该计算机可以包括处理单元1714、系统存储器1716和系统总线1718。系统总线1718将系统部件(包括但不限于系统存储器1716)耦连到处理单元1714。处理单元1714可以是各种可用处理器中的任何一种。双微处理器和其他多处理器架构也可以用作处理单元1714。
系统总线1718可以是若干类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用各种可用总线架构的本地总线，包括但不限于工业标准架构、微通道架构、扩展工业标准架构、智能驱动电子、视频电子标准协会本地总线、外围部件互连、卡总线、通用串行总线、高级图形端口、个人计算机存储卡国际协会总线、Firewire(电气和电子工程师协会1194)和小型计算机系统接口。
系统存储器1716可以包括易失性存储器1720和非易失性存储器1722。包含用于在计算机1712内的各元件之间传输信息的例程(诸如在启动期间)的基本输入/输出系统可以被存储在非易失性存储器1722中。作为说明而非限制，非易失性存储器1722可以包括只读存储器、可编程只读存储器、电可编程只读存储器、电可擦除只读存储器或闪存。易失性存储器1720包括用作外部缓冲存储器的只读存储器。作为说明而非限制，只读存储器以多种形式可用，诸如同步随机存取存储器、动态只读存储器、同步动态只读存储器、双数据速率同步动态只读存储器、增强型同步动态只读存储器、Synch Link动态只读存储器、Rambus直接只读存储器、直接Rambus动态只读存储器、以及Rambus动态只读存储器。
计算机1712还可以包括可移除/不可移除、易失性/非易失性计算机存储介质。图17展示例如磁盘存储1724。磁盘存储1724包括但不限于诸如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、闪存卡或记忆棒之类的设备。附加地，磁盘存储1724可以单独地或与其他存储介质组合地包括以下存储介质，包括但不限于光盘驱动器，诸如光盘只读存储器设备、光盘可记录驱动器、光盘可重写驱动器或者数字多功能磁盘只读存储器。为了促进将磁盘存储设备1724连接到系统总线1718，通常使用可移除或不可移除的接口，诸如接口1726。
计算设备通常包括各种介质，其可以包括计算机可读存储介质或通信介质，这两个术语在本文中彼此不同地用于如下。
计算机可读存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用存储介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。作为示例而非限制，计算机可读存储介质可以结合用于存储信息(诸如计算机可读指令、程序模块、结构化数据或非结构化数据)的任何过程或技术来实施。计算机可读存储介质可以包括但不限于只读存储器、可编程只读存储器、电可编程只读存储器、电可擦除只读存储器、闪存或其他存储器技术、光盘只读存储器、数字多功能磁盘或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备，或可以用于存储期望信息的其他有形介质。在这方面，本文中可以应用于存储、存储器或计算机可读介质的术语“有形”应理解为排除仅作为修饰符传播无形信号本身，并且不放弃覆盖不仅仅传播无形信号的所有标准存储、存储器或者计算机可读介质。在一个方面，有形媒体可以包括非暂时性媒体，其中本文中可以应用于存储、存储器或计算机可读媒体的术语“非暂时性”应理解为仅排除仅作为修饰符传播无形信号本身，并且不放弃覆盖不仅仅传播暂时性信号的所有标准存储、存储器或计算机可读介质。计算机可读存储介质可以由一个或多个本地或远程计算设备访问，例如经由访问请求、查询或其他数据取回协议，用于关于由介质存储的信息的各种操作。这样，例如计算机可读介质可以包括被存储在其上的可执行指令，其响应于执行可以使包括处理器的系统执行操作，该操作包括确定触发状况的满足，与分析区域中的流体的属性有关的状况、传感器装置数据等。
通信介质通常将计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他结构化或非结构化数据包含在数据信号(诸如调制数据信号，例如载波或其他输送机制)中，并且包括任何信息传递或输送介质。术语“调制数据信号”或信号是指以在一个或多个信号中编码信息的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线介质，诸如有线网络或直接有线连接，以及无线介质，诸如声学、RF、红外和其他无线介质。
可以注意到，图17描述用作合适的操作环境1700中描述的使用者与计算机资源之间的中介的软件。这种软件包括操作系统1728。可以被存储在磁盘存储1724上的操作系统1728用于控制和分配计算机系统1712的资源。系统应用1730通过被存储在系统存储器1716或磁盘存储1724上的程序模块1732和程序数据1034由操作系统1728来利用资源的管理。应当注意，所公开的主题可以利用各种操作系统或操作系统的组合来实施。
使用者可以通过输入设备1736将命令或信息输入到计算机1712中。在一些实施方式中，使用者接口可以允许输入使用者偏好信息等，并且可以体现在触敏显示面板、到图形使用者接口(GUI)的鼠标/指针输入、命令行控制接口等，允许使用者与计算机1712交互。输入设备1736包括但不限于指示设备，诸如鼠标、轨迹球、手写笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏手柄、卫星天线、扫描仪、电视调谐卡、数码相机、数码摄像机、网络摄像头、手机、智能手机、平板电脑等。这些和其他输入设备借助于接口端口1738通过系统总线1718连接到处理单元1714。接口端口1738包括例如串行端口、并行端口、游戏端口、通用串行总线、红外端口、蓝牙端口、IP端口或与无线服务相关联的逻辑端口等。输出设备1740使用一些与输入设备1736相同类型的端口。
因此，例如通用串行总线端口可以用于将输入提供到计算机1712并将信息从计算机1712输出到输出设备1740。提供输出适配器1042以展示存在一些输出设备1740，如监视器、扬声器、和打印机，以及使用特殊适配器的其他输出设备1740。作为说明而非限制，输出适配器1742包括提供输出设备1740与系统总线1718之间的连接手段的视频卡和声音卡。应当注意，其他设备和/或设备系统提供输入和输出能力两者，诸如远程计算机1744。
计算机1712可以使用去往一个或多个远程计算机(诸如远程计算机1744)的逻辑连接部在联网环境中操作。远程计算机1744可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、云存储、云服务、在云计算环境中执行的代码、工作站、基于微处理器的设备、对等设备或其他公共网络节点等，并且通常包括相对于计算机1712描述的许多或所有元件。云计算环境、云或其他类似术语可以指代可以根据需要将处理资源和数据共享到一个或多个计算机和/或其他设备的计算，以允许访问可以轻松配置和释放的可配置计算资源的共享池。云计算和存储解决方案可以在第三方数据中心中存储和/或处理数据，这可以利用规模经济，并且可以经由类似于订购电力公用设施以访问电能、订购电话公用设施以访问电话服务等的方式经由云服务查看访问计算资源。
出于简洁的目的，仅存储器存储设备1746展示为具有远程计算机1744。远程计算机1744通过网络接口1748逻辑地连接到计算机1712，然后借助于通信连接部1750物理地连接到该计算机。接口1748包括有线和/或无线通信网络，诸如局域网和广域网。局域网技术包括光纤分布式数据接口、铜分布式数据接口、以太网、令牌环等。广域网技术包括但不限于点对点链路、电路交换网络，如集成服务数字网络及其变体、分组交换网络和数字订户线路。如下所述，可以使用无线技术来补充或替代前述内容。
通信连接部1750指的是用于将网络接口1748连接到总线1718的硬件/软件。虽然通信连接部1750为了说明清楚而示出在计算机1012内部，但是该通信连接部也可以在计算机1712外部。用于连接到网络接口1748的硬件/软件可以包括例如内部和外部技术，诸如调制解调器，包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和数字订户线路调制解调器、集成服务数字网络适配器和以太网卡。
本主题公开的所示实施方式的以上描述(包括摘要中所描述的内容)并非旨在是穷举的或将所公开的实施方式限制为所公开的精确形式。尽管出于说明性目的在本文中描述了特定实施方式和示例，但是如相关领域的技术人员可以认识到的，可以在各种实施方式和示例的范围内进行各种修改。
在这方面，尽管已经结合各种实施方式和相应的附图描述所公开的主题，但是在适用的情况下，应该理解，在不背离的情况下，可以使用其他类似的实施方式，或者可以对所描述的实施方式进行修改和添加以用于执行所公开的主题的相同、相似、替代或代替功能。因此，所公开的主题不应限于本文所述的任何单一实施方式，而应根据所附权利要求在宽度和范围内进行解释。
如在本说明书中所采用的，术语“处理器”可以指基本上任何计算处理单元或设备，包括但不限于包括单核处理器；具有软件多线程执行能力的单处理器；多核处理器；具有软件多线程执行能力的多核处理器；具有硬件多线程技术的多核处理器；并行平台；以及具有分布式共享内存的并行平台。附加地，处理器可以指集成电路、专用集成电路、数字信号处理器、现场可编程门阵列、可编程逻辑控制器、复杂可编程逻辑器件、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件，或设计成执行本文所述的功能的其任何组合。处理器可以利用纳米级架构，诸如但不限于基于分子和量子点的晶体管、开关和门，以便优化空间使用或增强使用者装备的性能。处理器还可以作为计算处理单元的组合实施。
如在本申请中所使用的，术语“部件”、“系统”、“平台”、“层”、“选择器”、“接口”等旨在指代与计算机相关的实体或与具有一个或多个特定功能的操作设备相关的实体，其中实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。作为示例，部件可以是但不限于是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。作为说明而非限制，在服务器上运行的应用和服务器两者都可以是部件。一个或多个部件可以驻留在进程和/或执行的线程内，并且部件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。附加地，这些部件可以从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可以经由本地和/或远程过程进行通信，诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如来自经由信号与本地系统、分布式系统和/或跨过网络，诸如具有其他系统的互联网中的另一个部件交互的一个部件的数据)。作为另一个示例，部件可以是具有由电气或电子电路操作的机械部件提供的特定功能的设备，其由处理器执行的软件或固件应用操作，其中处理器可以在设备的内部或外部并执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一个示例，部件可以是通过没有机械部件的电子部件提供特定功能的设备，电子部件可以在其中包括处理器以执行至少部分地赋予电子部件的功能的软件或固件。
此外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而非排他性的“或”。即，除非另有说明或从上下文中清楚，否则“X使用A或B”旨在表示任何自然的包容性排列。也就是说，如果X使用A；X使用B；或者X使用A和B两者，则在任何前述情况下都满足“X使用A或B”。此外，在主题说明书和附图中使用的冠词“一”和“一个”通常应该被解释为表示“一个或多个”，除非另有说明或从上下文清楚地指向单数形式。此外，除非明确指出，否则不应将本公开中的任何特定实施方式或示例的使用视为排除任何其他特定实施方式或示例，例如具有方面A的第一实施方式和具有方面B的第二实施方式不排除具有方面A和方面B的第三实施方式。粒状示例和实施方式的使用旨在简化对所公开主题的某些特征、方面等的理解，并且不旨在将本公开限制于所述主题的粒状实例或者说明在实际或建设性地减少实践时未考虑所公开主题的实施方式的组合。
如本领域普通技术人员将理解的，本文公开的每个实施方式可以包括其特定的所述元件、步骤、成分或部件、基本上由其组成或由其组成。因此，术语“包括”或“包含”应被解释为表示：“包括，由……组成或基本上由……组成”。过渡术语“包括”或“包含”意味着包括但不限于和允许包括未指明的元件、步骤、成分或部件，即使是大量的。过渡短语“由……组成”排除未指定的任何元件、步骤、成分或部件。过渡短语“基本上由……组成”将实施方式的范围限制为指定的元件、步骤、成分或部件以及对实施方式没有实质影响的那些。
此外，术语“使用者”、“订户”、“客户”、“消费者”、“专业消费者”、“代理人”等在整个主题说明书中可以互换使用，除非上下文保证术语之间的特定区别。应当理解，这样的术语可以指人类实体、机器学习部件或自动化部件(例如通过人工智能支持，如通过基于复杂数学形式进行推理的能力)，其可以提供模拟视觉、声音识别等。
术语“推断”或“推理”通常可以指从通过事件和/或数据捕获的一组观察中推断或推理系统、环境、使用者和/或意图的状态的过程。捕获的数据和事件可以包括使用者数据、设备数据、环境数据、来自传感器的数据、传感器数据、应用数据、隐式数据、显式数据等。例如可以使用推理来识别特定的上下文或动作，或者可以基于对数据和事件的考虑来生成关注状态的概率分布。推理还可以指用于从一组事件和/或数据组成更高级别事件的技术。这种推理导致从一组观察事件和/或存储的事件数据构造新事件或动作，无论事件在某些情况下是否可以在紧密的时间接近度中相关，以及事件和数据是来自一个还是多个事件和数据源。可以结合执行与所公开主题的相关的自动和/或推断动作来采用各种分类方案和/或系统(例如支持向量机械、神经网络、专家系统、贝叶斯信念网络、模糊逻辑和数据融合引擎)。
以上描述的内容包括说明所公开主题的系统和过程的示例。当然，不可能在此描述部件或过程的每种组合。本领域普通技术人员可以认识到，要求保护的主题的许多进一步组合和置换是可能的。此外，在具体实施方式、权利要求书、附录和附图中使用术语“包括”、“具有”、“拥有”等等的范围内，这些术语旨在以与术语“包含”类似的方式包含在内，因为“包含”当用作权利要求中的过渡词时被解释。

Claims (22)

1.一种系统，包括：
流动池装置，其中限定有流体路径，流动池装置包括：
用于将流体接收到流体路径中的输入连接部；以及
用于将流体从流体路径流出的输出连接部；
耦连到流动池装置的球状透镜，所述球状透镜限定流体路径的边界的一部分，并提供去往流体路径的分析区的光学通路；和
光学分析装置连接器，所述光学分析装置连接器提供系统到光学分析装置的可移除连接，所述光学分析装置采用经由球状透镜去往分析区的光学通路，以光学询问通过分析区的流体的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的系统，其中流体是气体。
3.根据权利要求1所述的系统，其中流体是液体。
4.根据权利要求1所述的系统，其中流体是浆液、悬浮液或液体和固体的非均相混合物。
5.根据权利要求1所述的系统，其中流体是粉末、气溶胶或流动的固体材料。
6.根据权利要求1所述的系统，其中球状透镜密封到限定在流动池装置中的孔口中，以提供光学通路，同时防止流体在球状透镜与孔口之间泄漏。
7.根据权利要求6所述的系统，其中球状透镜由弹性体密封到孔口中。
8.根据权利要求6所述的系统，其中球状透镜由在不损坏球状透镜的情况下可变形的金属密封到孔口中。
9.根据权利要求1所述的系统，其中光学分析装置是拉曼光谱仪。
10.根据权利要求1所述的系统，其中球状透镜是蓝宝石球状透镜。
11.根据权利要求1所述的系统，其中输入连接部耦连到流体系统的部件，流体系统的部件包括压力配件、锥形螺纹装置、柱形螺纹装置、快速连接装置、面密封装置、活塞密封装置、套圈压缩装置、锥形装置、锥形和螺纹装置、焊接装置、铜焊装置或钎焊装置中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的系统，其中流动池装置的主体包括金属。
13.根据权利要求1所述的系统，其中流动池装置的主体包括聚合物。
14.根据权利要求1所述的系统，其中流动池装置的主体包括陶瓷材料。
15.根据权利要求1所述的系统，其中流动池装置的主体具有与流动池装置的限定流体路径的边界的剩余部分的部件不同的材料。
16.一种方法，包括：
在流动池装置处接收流体；
将流体输送到流动池装置的分析区域，其中分析区域由球状透镜表面的至少一部分界定，所述球状透镜促进分析区域中的流体的光学询问；以及
在流体通过分析区域后，允许从流动池装置中排出流体。
17.根据权利要求16所述的方法，其中输送包括输送液体流体或气体流体。
18.根据权利要求16所述的方法，其中输送流体包括抵靠球状透镜与流动池装置的限定分析区域的边界的部分之间的密封件输送流体，并且其中密封件由弹性体、聚合物、环氧树脂或可变形金属中的至少一个实现。
19.根据权利要求16所述的方法，其中光学询问通过经由光学分析装置连接器可移除地连接到流动池装置的拉曼光谱仪实现。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括：
由流动池装置基于分析区域中的流体的状况被确定为满足触发规则来触发分析区域中的流体的光学询问，其中所述状况基于由流动池装置的传感器装置收集的数据。
21.一种系统，包括：
流动池装置，其中限定有流体路径，以将流体接收到流体路径中并允许流体从流体路径排出；
球状透镜，其被密封到在流动池装置中限定在流体路径的边界的一部分处的孔口中，球状透镜提供去往流体路径的分析区的光学通路，同时防止流体在球状透镜与孔口之间泄漏；以及
光学分析装置连接器，其提供系统到光学分析装置的连接，所述光学分析装置采用经由球状透镜去往分析区的光学通路，以光学询问通过分析区的流体的至少一部分。
22.根据权利要求21所述的系统，其中球状透镜由弹性体、聚合物或可变形的金属中的至少一种密封到孔口中。
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