CN110785650A - 用于分析流体的流通池以及光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流通池用以分析一流体样品。一流通池体容纳一参考材料，以及包含至少一个中空室以容纳所述流体样品。所述流通池体的多个相对的表面各具有至少一个透明部分。供光线穿过所述流通池体的一光学路径是部分地由所述多个透明部分定义而成。一切换机构调节在所述光学路径中的所述参考材料的量，以实现所述流通池在一参考测量状态与一流体样品测量状态之间的切换。所述参考测量状态对应于一第一光强度测量，以及所述流体样品测量状态对应于一第二光强度测量。

Description

用于分析流体的流通池以及光学系统

相关申请的交叉引用

本申请主张于2017年6月20日提交的第62/522,124号美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明是关于一种用于分析流体的流通池以及相关系统。

背景技术

溶质浓度测量通常使用众所周知的比尔-兰伯特定律(Beer-Lambert law)，其将溶质分子密度以及分子吸收横截面系数与穿过一定路径长度的溶液传输的光强度连系起来。在均匀溶质密度的情况下，关系式可以表示为：

I₁＝I₀e^-αcl (1)

其中I₀是进入所采样的溶液的光强度，I₁是离开所采样的溶液的光强度，α是分子吸收截面系数，c是在所测量的样品中的多个溶质分子的分子密度(也称为“数密度”或“浓度”)，以及l是在所测量的样品中光束穿过的光路径的长度。

如果测量了I₁，且I₀、α以及l为已知，则可以使用方程式(1)计算浓度c。为简单起见，假定溶剂是透明的，且假定通过所述溶剂及/或多个溶质分子引起的光线的任何散射效应是不存在或可忽略的。

在实验室仪器中，用于测量一流体中一已知溶质的一未知浓度的常见方法是，首先使用一光检测器穿过两个测量状态来测量透光率(light transmittance)，所述透光率是定义为方程式(1)中的比值I₁/I₀：一第一测量状态(称为状态A)，在所述状态A中，光线是在光路径中没有样品的情况下测量，且所述光检测器的信号输出(称为“参考测量信号”)与I₀成比例；以及一第二测量状态(称为状态B)，在所述状态B中，光线是在光路径中有样品的情况下测量，且所述光检测器的信号输出(称为“样品测量信号”)与I₁成比例。当使用这种方法测量浓度时，无需精确地知道入射光强度I₀，因为入射光强度会在透光率比值(I₁/I₀)中抵消。

当在线测量流动的液体样品时，如在上述状态B以及状态A中，从所述光路径引入以及移除所述流体样品通常是繁琐且不切实际的。一种更广泛使用的替代方法依赖一光学切换方法，其使所述光束首先行进穿过所述流体样品，然后再穿过不包含所述流体样品的一第二光路径。由于通过控制液体流外部的多个光学元件，以光学方式完成样品测量与无样品测量之间的切换，因此这种光学切换方法更容易实施。上述状态A的路径可以是穿过空气或真空的一路径、穿过没有溶质的相同溶剂的一路径、或由相同溶剂以及一精确已知浓度的相同溶质材料或任何其他透射率已知的材料所制成的一溶液。在这种方式中，得到在状态A以及状态B中所述光检测器的信号输出，且它们的比值(等于I₁/I₀)(校正为所述参考样品的已知透射率)可以通过使用α以及路径长度l的知识，用于上述方程式(1)或使用一相似的方程式来得到浓度c。

图1A以及1B示出了用于实施这一种光学切换方法的一典型方案的示意图。一光源12产生一束光线，其通过一第一透镜24a定向并穿过一参考流体(图1A-状态A)或所述流体样品(图1B-状态B)。离开所述参考样品或所述流体样品的光束在照射至一光检测器14上之前穿过一第二透镜24b。在状态A(图1A)中，移动一对切换镜90a以及90b，使得来自所述光源12的所述光束，通过所述第一透镜24a定向，从所述第一切换镜90a反射，离开一第一固定镜92a，以穿过所述参考流体，然后所述光束从一第二固定镜92b反射，并离开所述第二切换镜90b，穿过所述第二透镜24b以到达所述光检测器14。在状态B(图1B)中，移动所述对的切换镜90a以及90b，使得来自所述光源12的所述光束，通过所述第一透镜24a定向，穿过流体样品，然后所述光束穿过所述第二透镜24b到达所述光检测器14上。虚线94表示在状态A以及状态B中所述光束穿过的所述光路径。值得注意的是，在图1A以及1B所示的实施中，如果所述光源12产生一束定向的光线，则可以省略所述第一透镜24a。

这一种光学切换方法以及其他概念上相似的方法的一个缺点是，所述切换机构在两个不同的光学路径中使用不同的外部光学组件。在图1A以及1B的方案中，当测量所述参考信号(图1A)时，使用所述多个镜90a、90b、92a以及92b使来自所述样品的所述光路径转向。结果，离开所述两个路径的所述光线通常不仅会受到所述样品的存在或不存在影响，还会受到在光学系统中使用的光学元件的反射率及/或透射率影响。结果，所述参考测量信号以及样品测量信号的比值不仅仅等于所期望的样品透射率：实际上，所述比值还可能包含其他因素，例如，(i)在状态A以及状态B中使用的所述多个镜的反射率比值，以及(ii)在状态A以及状态B中对所述信号输出的几何光学效应，由于所述两个光束的形状不同，或所述多个光束在状态A以及状态B中行进的距离不同。

通过所述光检测器14产生的所述样品测量信号可以表示如下：

S₁＝I_LSRτ₁τ_S (2)

以及通过所述光检测器14产生的所述参考测量信号可以表示如下：

S₀＝I_LSRτ₀τ_R (3)

其中I_LS是所述光源12的光强度输出，τ₁是在所述样品测量状态(即状态A)中使用的所述光学元件的光通量，τ₀是在所述参考测量状态(即状态B)中使用的所述光学元件的光通量，τ_S是所述流体样品的光通量，τ_R是所述参考材料的光通量，以及R是所述光检测器14的反应。将数量ρ_m定义为上述方程式(2)以及方程式(3)中所述多个信号的比值，即S₁/S₀，所述比值ρ_m可以表示如下：

如果所述比值τ₁/τ₀是已知的，且如果所述参考材料的透射率τ_R是已知的，则可以通过反转方程式(4)来得到所期望的未知数量τ_S(其包含所述浓度c信息)。原则上，可以测量数量τ₁以及τ₀以达到此目的。然而，除了这样的测量是繁琐且不切实际的，且由于需要额外的光学切换组件而使这样的测量昂贵之外，在一个光学路径中使用但没有在另一个光学路径中使用的所述光学元件(例如，在状态A中使用但不在状态B中使用的所述多个切换镜)随着时间的推移而发生的任何变化将会导致浓度测量的误差。这一种变化的一实例可以是由于灰尘或其他颗粒在多个反射镜表面上的老化或积累而导致一个或多个所述镜90a、90b、92a以及92b的所述反射率的变化。当实施这样的光学切换机构时，目前的做法不能轻易地补偿所述光学组件的这种时间变化。用于测量系统变化的补偿只能使用专门的单独校准程序来完成以表征其测量系统本身。这种校准程序通常需要关闭或从生产线上临时移除测量系统以执行校准，其会降低所述浓度测量的效率。为简单起见，上述处理未考虑可能也会出现的f数(f-number)变异或行进距离差异，因此也可能对最终结果产生负面影响。

发明内容

本发明涉及多个流通池以及多个光学分析系统(其包含一流通池)，用于分析在所述流通池的一腔室中的一流体样品(例如，一溶剂以及溶质的一化学溶液)，以确定所述溶质的浓度。通过在两个测量状态中测量穿过所述流通池且因此穿过所述流体样品的光线的强度来执行分析。所述流通池及/或光学分析系统包含一切换机构，其在所述两个测量状态之间切换所述流通池，而无需将所述光学分析系统的任何光学组件移动至所述流通池的所述腔室的外部，从而减少测量的误差。在所述两个测量状态之间的所述切换会受到同样包含在所述流通池内且配置在穿过所述流通池的一光路径中的参考材料量的调整影响。

在某些实施例中，所述参考材料是实施作为一化学稳定材料，例如，由蓝宝石或石英构成的一透明杆，使得所述光学分析系统以及所述流通池的操作性能维持很长一段时间。在某些实施例中，通过在所述两个测量状态之间切换所述流通池，由光线穿过所述流通池的所述光路径的长度是在两个光学路径长度之间切换(尽管几何路径长度可以保持相同)。引起在所述两个路径长度之间切换的组件包含在所述流通池本身内，从而降低这类组件暴露于外部污染的可能性。

根据本发明一实施例的教示，提供了一种用于分析一流体样品的流通池。所述流通池包括：一流通池体容纳一参考材料，以及包含至少一个用于容纳所述流体样品的中空室，所述流通池体包含多个相对的表面，且每个表面具有至少一个透明部分，其中供光线穿过所述流通池体的一光学路径是部分地由所述多个透明部分定义而成；以及一切换机构，运作用于调节配置在所述光学路径中的所述参考材料的量，以实现所述流通池在对应于一第一光强度测量的一参考测量状态与对应于一第二光强度测量的一流体样品测量状态之间的切换。

可选地，所述参考材料包含至少一个可移动元件，所述可移动元件的至少一个部分与所述流体样品接触。

可选地，所述切换机构包含一旋转机构，所述旋转机构具有至少一个旋转臂。

可选地，所述切换机构是运作用于旋转所述旋转机构，以交替地定位一透明杆在所述光学路径内与在所述光学路径外，以实现在两个所述状态之间的切换。

可选地，所述旋转机构包含多个臂，且每个臂具有与其耦合的一透明杆。

可选地，相邻的多个臂的所述多个透明杆具有不同的长度。

可选地，所述参考材料包含一透明杆。

可选地，所述透明杆可绕所述流通池体的一中心轴旋转。

可选地，所述参考材料更包含一第二透明杆，且所述两个透明杆具有不同的长度。

可选地，所述两个透明杆是可共同移动的。

可选地，所述切换机构是运作用于将所述透明杆平移地移入或移出所述光学路径。

可选地，所述切换机构是运作用于使所述透明杆绕基本上垂直于所述光学路径的一旋转轴旋转。

可选地，所述参考材料是可移动的，以在所述光学路径中使一定量的所述流体样品移位。

可选地，所述切换机构包含一活塞装置。

可选地，所述中空室包含一入口以及一出口，所述入口以及所述出口提供所述流体流过所述中空室的一流动路径。

可选地，所述切换机构是通过穿过所述中空室的所述流体的所述流动致动。

可选地，所述切换机构是通过一马达致动，所述马达与一光检测器同步运作。

可选地，所述参考测量状态对应于一第一光学路径长度，且所述流体样品测量状态对应于一第二光学路径长度。

可选地，所述第一光学路径长度对应于在所述光学路径中的所述流体样品的一第一定量，且所述第二光学路径长度对应于在所述光学路径中的所述流体样品的一第二定量。

可选地，所述中空室固定地定位于所述光学路径中。

可选地，所述多个透明部分实施作为配置在所述中空室的多个相对的表面上的一对透明窗口。

可选地，所述参考材料与所述流体样品一起配置在所述中空室中。

可选地，所述光学路径另部分地由包含一第一透镜以及一第二透镜的一静态透镜装置加以定义，且所述多个透明部分可定位在所述静态透镜装置的相应的多个透镜之间。

可选地，所述参考材料是与所述流体样品不同的一第二流体。

可选地，所述流通池体包含容纳所述第二流体的一第二中空室。

可选地，所述多个透明部分实施作为配置在所述中空室的多个相对的表面上的一第一对透明窗口，且所述流通池更包括：一第二对透明窗口，配置在所述第二中空室的多个相对的表面上。

可选地，当处于所述流体样品测量状态时，所述对的透明窗口与一静态透镜装置的相应的多个透镜对准，以提供穿过所述中空室的一光路径；且当处于所述参考测量状态时，所述第二对透明窗口与所述静态透镜装置的所述相应的多个透镜对准，以提供穿过所述第二中空室的一光路径。

根据本发明一实施例的教示，还提供了一种用于分析一流体样品的系统。所述系统包括：一流通池包含一流通池体，所述流通池体容纳一参考材料以及包含至少一个用于容纳所述流体样品的中空室；一静态光学装置包含至少一第一透镜以及至少一第二透镜，用于将来自一光源的光线穿过所述流通池体定向至一光检测器；至少一第一透明表面以及至少一第二透明表面配置在所述流通池体的多个相对的表面上，所述流通池体可定位成将所述第一透明表面与所述第一透镜对准以及将所述第二透明表面与所述第二透镜对准，其中穿过所述流通池体的一光学路径是部分地由所述多个透明表面以及所述静态光学装置加以定义；以及一切换机构运作用于调节配置在所述光学路径中的所述参考材料的量，以实现所述流通池在对应于一第一光强度测量的一参考测量状态与对应于一第二光强度测量的一流体样品测量状态之间的切换。

可选地，所述系统更包括：一光纤装置包含一第一光纤以及一第二光纤，所述第一光纤用于将光线引导至所述流通池中以穿过所述流通池，且所述第二光纤用于引导穿过所述流通池的所述光线。

可选地，所述系统更包括：一光源耦合至所述第一光纤。

可选地，所述系统更包括：一光检测器耦合至所述第二光纤，用于测量穿过所述流通池体的一光线的强度。

可选地，所述检测器以及所述切换机构是配置为同步运作。

可选地，所述系统更包括：一处理单元包含至少一个处理器，所述至少一个处理器耦合至所述检测器，所述处理单元配置用以：当所述流通池处于所述参考测量状态时，接收表示穿过所述流通池体的所述光线的强度的一第一信号，当所述流通池处于所述流体样品测量状态时，接收表示穿过所述流通池体的所述光线的强度的一第二信号，以及部分地基于所接收的多个信号，确定所述流体样品的一浓度或一传输中的至少一个。

根据本发明一实施例的教示，还提供了一种用于分析一流体样品的流通池。所述流通池包括：至少一个中空室，用于容纳所述流体样品；一对透明窗口，配置在所述中空室的多个相对的表面上，每个所述透明窗口与一静态透镜装置的一相应的透镜对准，以定义穿过所述中空室的一光路径；以及一切换机构，包含至少一个可移动元件，所述可移动元件的至少一个部分与所述流体样品接触，所述切换机构运作用于移动所述至少一个元件，以使穿过所述中空室的所述光路径的长度在至少一第一光路径长度以及一第二光路径长度之间改变。

除非本文中另外定义，否则本文中所使用的所有技术及/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。以下描述了示例性的方法及/或材料，尽管与本文中描述的那些相似或等同的方法以及材料可以用于本发明的实施例的实践或测试中，在有冲突的情况下，以专利说明书(包含定义)为准。另外，材料、方法以及实例仅是说明性的，并不一定是限制性的。

附图说明

本文中仅通过实例的方式，参考附图描述了本发明的一些实施例。在具体参考详细的附图时，要强调的是，示出的细节是通过实例的方式且出于对本发明的实施例进行说明性讨论的目的。在这方面，结合附图进行的描述使本领域技术人员清楚地知道如何实践本发明的实施例。

现在注意附图，其中相同的附图标记或字符表示相应或相同的组件。在图式中：

图1A以及1B是用于测量一溶质浓度的现有技术光学切换方案的示意图。

图2是根据本发明的一实施例的一系统的示意图，所述系统包含一流通池，用于分析由一溶剂以及溶质形成的一流体溶液样品，以确定所述溶质的浓度。

图3是根据本发明的一实施例的一流通池组件的轴测图，所述流通池组件包含一流通池，其具有一切换机构，实施作为一旋转切换机构，其在两个测量状态之间切换，用于分析由一溶剂以及溶质形成的一流体溶液样品，以确定所述溶质的浓度。

图4是根据本发明的一实施例的与图3相似的轴测图，其示出了所述流通池组件的一马达。

图5是根据本发明的一实施例的图3的所述流通池的轴测图，其从所述流通池的前面截取。

图6是根据本发明的一实施例的与图5相似的轴测图，其移除所述流通池的一前盖，并显露所述切换机构的组件。

图7是根据本发明的一实施例的与图6相似的所述流通池的另一轴测图。

图8是根据本发明的一实施例的图3的所述流通池的轴测图，其从所述流通池的后面截取。

图9以及10是根据本发明的一实施例的图3以及4的所述流通池组件的所述切换机构与所述马达互连的轴测图。

图11是根据本发明的一实施例的图6、7、9以及10的所述切换机构的一透明杆的轴测图。

图12A以及12B是根据本发明的一实施例的图2分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的所述流通池的示意图。

图13A以及13B是根据本发明的一实施例分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的一流通池的示意图，所述流通池具有实施作为一可旋转的透明杆的一切换机构。

图14A以及14B是根据本发明的一实施例分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的一流通池的示意图，所述流通池具有实施作为一滑动杆的一切换机构。

图15A以及15B是根据本发明的一实施例分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的一流通池的示意图，所述流通池具有实施作为一可旋转臂的一切换机构。

图16A以及16B是根据本发明的一实施例分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的一流通池的示意图，所述流通池具有实施作为一双滑动杆装置的一切换机构。

图17A以及17B是根据本发明的一实施例分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的一流通池的示意图，所述流通池具有实施作为一活塞装置的一切换机构。

图18A以及18B是根据本发明的一实施例分别在一流体样品测量状态以及一参考测量状态中示出的一流通池的示意图，所述流通池具有一流通池体，其分成两个可共同移动的腔室，其中一个腔室容纳一流体样品，且另一个腔室容纳一参考流体。

具体实施方式

本发明涉及多个流通池以及多个光学分析系统(其包含一流通池)，用于分析在所述流通池的一腔室中的一流体样品，以通过测量所述流体传输来确定所述流体的物理性质，例如，所述流体中组分的浓度。

参照说明书所附的图式，可以更好地理解根据本发明的所述多个流通池以及多个光学分析系统的原理以及运作。

本发明适用于各种类型的流体，包含气体以及各种类型的液体，例如，由一溶剂以及溶质组成的多个化学溶液，其中使用所述多个流通池以及多个光学分析系统来确定所述溶质的所述浓度。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解的是，本发明在其应用中并不一定限于以下描述及/或在附图及/或实例中所示的组件及/或方法的构造细节及配置。本发明能够以各种方式实践或执行其他的实施例。最初，在整个文件中，参考是例如按照前、后、顺时针以及逆时针等方向。这些方向性参考仅是为了说明本发明及其实施例的示例性参考。

现在参照附图，图2示出了根据本公开的一实施例构造以及实施的总体标记为一系统10的示意图，其用于分析一流体样品，例如，一溶剂以及溶质的一化学溶液，以确定所述溶质的浓度。一般而言，所述系统10包含用于容纳所述流体样品以及至少一个参考材料的一流通池30、用于向所述流通池30照射光线的一光源12(例如，一卤素灯)、用于检测穿过所述流通池30的所述光线的一光检测器14、以及用于将来自所述光源12的所述光线引导至所述流通池30且用于将已穿过所述流通池30的所述光线引导至所述光检测器14的一光传输组件17。图2中所示的示意图是所述系统10的各种可能的示意图中的一个。

在某些实施例中，所述流通池30是直接地内置在一化学输送管道装置中(未示出)。例如，所述流通池30可以设置在由连接至一化学溶液槽的这一种管道装置形成的一循环路径中。

所述光传输组件17包含一第一光纤18a、一第二光纤18b以及一静态光学组件22，所述静态光学组件22包含一第一静态透镜24a以及一第二静态透镜24b。在本文的上下文中，关于所述系统10以及所述流通池30的所述组件提到的术语“静态”通常是指固定位置且不移动的组件。尽管在图2中表示为单个透镜，但所述透镜24a以及24b的每一个实际上可以是一组多于一个的透镜。所述第一光纤18a连接至所述光源12，并将来自所述光源12的光线穿过所述第一透镜24a引导至所述流通池30中。所述第一透镜24a用于准直来自所述光源12并进入所述流通池30的光线。所述第二光纤18b连接至所述光检测器14，并将已穿过所述流通池30且通过所述第二透镜24b聚焦的所述光线引导至所述光检测器14。

所述光学组件22的所述透镜24a以及24b可以与所述流通池30的相应的透明部分40a以及40b对准，其提供所述光线穿过所述流通池30的入射表面以及出射表面。所述透镜24a以及24b与所述流通池30的所述多个透明部分一起为来自所述光源12并穿过所述流通池30的所述光线定义一光学路径56(即，一光路径)。

如将在本公开的后续部分中进一步详细讨论的，所述流通池30的所述透明部分40a以及40b可以以多个透明窗口的形式实施，其占据所述流通池30的相对设置的表面的部分(section)或部分(portion)。可替代地，这种相对设置的表面的全部或几乎全部可以是透明的。为简单起见，在本文的其余部分中，所述透明部分40a以及40b可互换地称为透明窗口40a以及40b。然而，应当清楚的是，这样的窗口不严格限于所述流通池30的各个相对设置的表面的少数部分或部分，而是还可以包含所述流通池30的各个相对设置的表面的全部或几乎全部。

所述流通池30包含一切换机构46，用于在一第一测量状态以及一第二测量状态之间切换所述流通池30以及切换所述系统10。在本文的上下文中，所述第一测量状态可互换地称为一“流体样品测量状态”、一“样品测量状态”，以及所述第二测量状态可互换地称为一“参考测量状态”或一“校准状态”。在某些实施例中，在所述两个状态之间的所述切换受到所述切换机构46的影响，所述切换机构46调节配置在所述光学路径56中的所述参考材料的量，其通过类推调节所述光线穿过所述流通池30的所述光学路径的长度，且通过进一步类推调节在所述光学路径56中的所述流体样品的量或所述流体样品的厚度。在某些实施例中，所述参考材料是一透明杆，其在某些实施方式中，可以由一化学稳定的材料制成，例如，蓝宝石或石英。应注意的是，在分析中的所述流体样品是一侵蚀性化学溶液的情况下，由蓝宝石制成的这种透明杆可以为所述流通池30提供稳定性。在其他实施例中，所述参考材料可以是与没有溶质的所述流体样品相同的溶剂、由相同溶剂以及一精确已知浓度的相同溶质材料制成的一溶液、或一已知透射率的流体(例如，空气或去离子水)。

通常，除了所述切换机构46以及驱动所述切换机构46的组件之外，所述系统10的所有组件皆是静态组件。进入所述流通池30的准直的光束既不被所述流通池30发散也不被会聚，这意味着所述光束与所述系统10的所有的所述光学表面平行或垂直，所述系统10包含所述透镜24a以及24b、所述部分40a以及40b、以及所述切换机构46的各个表面，这将在本公开的后续部分中进一步详细讨论。然而，应注意的是，其他实施方式也是可能的，其中进入所述流通池30的所述光线不一定是准直的，且所述光束以倾斜角度照射所述系统10的所述光学表面。

所述系统10还包含耦合至所述光检测器14的一处理单元16，用于执行基于通过所述光检测器14在所述两个测量状态中产生的多个信号来计算所述流体样品的透射率以及浓度的算法。所述处理单元16包含至少一个处理器，其耦合至一存储介质，例如，一存储器等。所述处理器可以是任何数量的计算机处理器，包含但不限于一微处理器、一ASIC、一DSP、一FPGA、一状态机以及一微控制器。这样的处理器包含计算机可读介质、或可以与计算机可读介质通信，所述计算机可读介质存储程序代码或指令集，所述程序代码或指令集在通过所述处理器执行时，使所述处理器执行动作。计算机可读介质的类型包含但不限于能够向一处理器提供计算机可读指令的电子、光学、磁性或其他存储或传输设备。通过所述处理单元16执行的所述算法以及计算将在本公开的后续部分中进一步详细描述。

应注意的是，所述光学组件22、所述光源12以及所述光检测器14可以与所述流通池30一起作为一流通池组件的一部分嵌入，而将所述光源12以及所述光检测器14直接耦合至相应的所述透镜24a以及24b，从而避免对所述光纤18a以及18b的需要。

继续参考图2，现在参照图3至10的根据本公开的一实施例的所述流通池30以及其相应组件的一实施方式的各种视图。如图3以及4所示，所述流通池30实施作为一流通池组件20的一部分，所述流通池组件20包含所述光学组件22、一马达壳体27(其维持用于致动所述切换机构46的一马达26)、以及一支架28(用于支撑所述流通池30、所述光学组件22以及所述马达壳体27就位)，使整个流通池组件20与所述光源12以及所述光检测器14对齐放置。根据某些非限制性的实施方式，所述马达26实施作为一步进马达，为所述切换机构46提供步进切换能力。

所述光学组件22还包含一输入装置23a以及一输出装置23b。所述输入装置23a包含所述透镜24a以及一光输入端口25a，其经由一输入导光元件(例如，光纤)从所述光源12接收光线，并将所述光线穿过所述透镜24a引导至所述流通池30。所述输出装置23b包含所述透镜24b以及一光输出端口25b，其在光线穿过所述流通池30以及所述透镜24b之后接收所述光线，并经由一输出导光元件(例如，光纤)将所述光线引导至所述光检测器14。应注意的是，所述透镜24a可以可选地与所述输入装置23a分开，例如，所述透镜24a可以配置在所述光源12以及所述输入导光元件之间。相似地，所述透镜24b可以与所述输出装置23b分开，例如，所述透镜可以配置在所述光检测器14以及所述输出导光元件之间。

所述流通池30包含一流通池体32，其具有相对设置的表面，即一前表面38a以及一后表面38b。所述流通池30配置成使所述前表面38a定位在所述透镜24a附近，而所述后表面38b定位在所述透镜24b附近。所述前表面38a形成所述流通池体32的一前盖36的一部分。

为了更好地说明所述流通池30的组件，图5以及8分别示出了从所述流通池30的前面以及后面截取的与所述流通池组件20隔离的所述流通池30的轴测图，且图6以及7示出了移除所述前盖36的所述流通池30。在所述流通池体32的内部设置有一中空室34，以容纳所述流体样品以及所述参考材料。在某些实施例中，所述中空室34固定地定位于所述光学路径56中。

参考图5以及8，所述透明窗口40a以及40b一般可以是圆形的形状且配置在相应的表面38a以及38b中。具体来说，所述透明窗口40a配置在所述前表面38a中且与所述透镜24a对准，以及所述透明窗口40b配置在所述后表面38b中且与所述透镜24b对准。所述透明窗口40a以及40b是由在通过所述光源12发出的所述光线的光谱中为透明的一材料所构成。

所述流通池体32还设置有一输入端口42以及一输出端口44，其为所述流体样品提供流过所述流通池30的所述中空室34的一流动路径。将所述流体样品经由所述输入端口42引入至所述流通池30中，并经由所述输出端口44从所述流通池排出。在所述流通池30设置在由连接至一化学溶液槽的一化学溶液管道装置形成的所述循环路径中的实施例中，所述端口42以及44促进了所述流体样品穿过所述循环路径的所述流动。在这样的实施例中，所述输入端口42可以经由所述化学溶液管道装置的一输入部分从所述化学溶液槽接收所述流体样品，所述输入部分在其相对端处与所述化学溶液槽以及所述输入端口42相互连接，且所述输出端口44可以经由所述化学溶液管道装置的一输出部分将从所述流通池30排出的液体提供至一贮水槽(或再循环回到所述化学溶液槽)，所述输出部分在其相对端处与所述贮水槽(或化学溶液槽)以及所述输出端口44相互连接。

所述端口42以及44可以分别安装单向阀(one-way valve)装置，以防止回流穿过所述端口42以及44，从而确保所述流体样品穿过所述流通池30的单向流动。

在图3至10所示的所述流通池30的实施方式中，所述切换机构46配置在所述中空室34内部且实施作为一旋转机构48。具体参考图6以及7，所述旋转机构48包含一可旋转的基板49，其具有与所述流体样品接触的向外延伸的多个臂部分50。每个可旋转的臂部分50具有连接在其上的一透明杆52，其例如由蓝宝石或石英构成，且用作所述参考材料。

如图9以及10所示，所述基板49包含一前表面55以及一后表面57。每个所述臂部分50可以包含从所述基板49的所述前表面55延伸至所述后表面57的一孔(未示出)，以实现所述杆52与相应的所述臂部分50的连接。每个相应的孔以及杆52对具有相应的规格以及尺寸，使所述杆52可滑动地定位或插入至相应的所述孔中。所述杆52可以经由光学水泥等在相应的所述孔中固定就位。

所述基板49的前平面表面的重心与所述流通池体32的所述中空室34的一中心轴54对准(如图7所示)，使所述基板49在通过所述马达26致动时绕所述中心轴54旋转。结果，当所述基板49旋转时，所述旋转机构48的所述多个臂部分50以及所述杆52因而绕所述中心轴54旋转。

现在参照图9以及10，所述马达26以及所述基板49的相互连接。具有一第一端区域53a以及一第二端区域53b的一驱动轴51将所述马达26连接至所述基板49，并沿所述流通池体32的所述中空室34的所述中心轴54延伸。所述第一端53a穿过所述基板49的一中心部分(例如，未示出的一孔)向外延伸，以及所述第二端53b从所述流通池体32的所述后表面38b向外延伸。所述马达26通过旋转所述驱动轴51而致动所述旋转机构48旋转，使所述基板49旋转，从而所述多个臂部分50以及多个杆52绕所述中心轴54旋转(例如，阶梯式旋转)。所述多个杆52的感应旋转从而引起所述多个透明杆52的多个端部与所述透明窗口40a以及40b间歇地对准，导致所述多个杆52可切换地定位在所述光学路径56的内与外。根据某些实施例，所述光检测器14以及所述马达26因而与所述旋转机构48同步，使所述光检测器14在适当时间执行光强度测量。然而，应注意的是，在某些实施例中，例如在不需要同步信号获取以及处理的实施方式中，所述光检测器14以及所述马达26之间的同步可以不是必需的。

应注意的是，所述基板49的所述旋转可以是顺时针方向或逆时针方向的旋转，且可以是部分及/或不连续的旋转。在一非限制性实例中，在所述马达26实施作为一步进马达的实施方式中，可以控制所述步进马达以允许以顺时针方向以及逆时针方向步进旋转。在另一个非限制性实例中，所述马达26可以到达一限制切换以反转旋转的方向。

尽管图9以及10示出了所述马达26经由一机械连杆(mechanical linkage)以一驱动轴51形式与所述基板49的连接，但是对于本领域的普通技术人员应当清楚的是，其他机械连杆也是可能的，连杆包含例如齿轮(gear)、曲柄(crank)及/或本领域已知的任何其他机械连杆装置。

所述杆52的一实例构造在图11中示出，其绘示所述多个杆52中的一个为具有长度L以及圆形基部直径D的一般圆柱形结构。所述多个杆52的多个圆形基部与所述透明窗口40a以及40b的尺寸大致相同。定向所述多个杆52使所述多个杆52的每一个的所述长度L从所述流通池体32的所述前表面38a朝向所述后表面38b延伸。所述旋转机构48的旋转导致所述多个杆52的所述圆形基部与所述透明窗口40a以及40b间歇地对准。为清楚说明，图7示出所述多个杆52中的一个与所述透明窗口40b的对准。

应注意的是，尽管附图示出了具有三个可旋转的臂部分50的一旋转机构48，且连接至所述多个臂部分50的所述多个杆52具有相等的长度，但是其他实施方式也是可能的，其中所述旋转机构48包含一个可旋转的臂部分，其具有连接至其上的一单个杆。可替代地，所述旋转机构48可以包含两个可旋转的臂部分，连接至所述多个臂部分的所述多个杆在所述中心轴54的尺寸上具有不同的长度。例如，所述多个臂部分中的一个可以具有一15毫米(mm)杆连接至其上，而另一臂部分可以具有一5毫米杆连接至其上。此外，所述旋转机构48可以包含多于三个可旋转的臂，例如，6个臂，相邻的臂具有相同或不同长度的杆。例如，一第一臂部分可以具有一15毫米杆连接至其上，与所述第一臂部分相邻的一第二臂部分可以具有一5毫米杆连接至其上，与所述第二臂部分相邻的一第三臂部分可以具有一15毫米杆连接至其上，依此类推。以这种方式，根据定位在所述光学路径中的所述杆的所述长度来切换穿过所述流体样品的所述光学路径的所述长度。

尽管到目前为止描述的实施例涉及实施作为通过一马达26致动一旋转机构48旋转的一切换机构46，但其他实施例也是可能的，其中致动所述旋转机构48以至少部分地通过非机动力(non-motorized force)旋转。在这样的实施例中，可以致动所述旋转机构48以通过所述流体样品穿过所述流通池30的所述中空室34的所述流动而旋转。例如，所述旋转机构48可以设计为一涡轮状(turbine-like)机构，其中所述多个臂部分50包含适应流动引起的旋转的多个轮廓表面(contoured surface)，或其中轮廓叶片(contoured blade)(除所述多个臂部分50之外)连接至所述基板49以适应流动引起的旋转。一马达(例如，所述马达26)仍可以用于稳定所述旋转机构48的旋转速度，以及支持与所述光检测器14的同步。

所述流体样品测量状态对应于所述多个杆52皆未定位在所述光学路径56中(即，未与所述窗口40a以及40b对准)的情况。在这种情况下，仅所述流体样品定位在所述光学路径56中，由此，来自所述光源12的所述光束在穿过所述流通池30时穿过所述流体样品，导致所述光束通过一第一光学路径长度穿过所述流体样品。

所述参考测量状态对应于当所述多个杆52中的一个定位在所述光学路径56中(即，与所述窗口40a以及40b对准)时，导致一些流体样品以及所述杆52皆定位在所述光学路径56中。在这种情况下，所述流体样品以及所述杆52的一部分皆定位在所述光学路径56中，且当所述光束穿过所述流通池30时被来自所述光源12的所述光束穿过，导致所述光束通过一第二光学路径长度(比所述第一光学路径短)穿过所述流体样品。这是由于所述光束比所述杆52的横截面窄，因此，所述光束在整体穿过所述杆52之前先穿过所述流通池30中的少量的所述流体样品，然后再次穿过少量的所述流体样品后，离开所述流通池30。

类推地，所述多个杆52中的一个在所述光学路径56中的定位将一些所述流体样品移出所述光学路径56，从而相对于在所述流体样品测量状态中所述光学路径56中的所述流体样品的量，减少在所述参考测量状态中所述光学路径56中的所述流体样品的量。因此，所述参考测量状态以及所述流体样品测量状态对应于在所述光学路径56中所述流体样品的不同厚度。

当所述流通池30处于所述流体样品测量状态时，进行一第一光强度测量，而当所述流通池30处于所述参考测量状态时，进行一第二光强度测量。基于针对不同光学路径长度进行的所述两次测量，通过所述处理单元16计算所述流体样品的所述溶质的透射率以及浓度。

继续参考图2至10，现在参照图12A以及12B的当在所述两个测量状态之间切换时的所述流通池30以及在所述两个测量状态中穿过所述流通池30的所述光线穿过的所述光学路径的所述长度的最终变化的示意图。图12A以及12B中的所述流体样品通过交叉阴影线区域表示。

图12A对应于所述流体样品测量状态，其中切换所述切换机构46，使所述多个杆52皆未定位在所述光学路径56中，导致在所述光学路径56中所述流体样品的一厚度T₁。

在所述流体样品测量状态中的所述光学路径56中所述流体样品的所述厚度T₁可以类推地理解大约为所述窗口40a以及40b之间的距离。

图12B对应于所述参考测量状态，其中切换所述切换机构46以定位所述多个杆52中的一个在所述光学路径56中，导致在所述光学路径56中所述流体样品的一厚度T₂(小于所述厚度T₁)。

以下段落描述通过所述处理单元16执行的算法基于通过所述光检测器14在所述两个测量状态中产生的信号的所述流体样品的透射率以及浓度进行的计算。S₁以及S₂分别是当所述流通池30处于所述流体样品测量状态以及所述参考测量状态时通过所述光检测器14测量的光强度的信号输出。S₁可以表示如下：

其中I₀是进入所述光学系统的光辐射的强度。此外，S₂可以表示如下：

在方程式(5)以及(6)中，k₁以及k₂是比例常数，其考虑了所述光学系统的通量以及所述光检测器14在相应的切换状态中的响应。与参考方程式(2)至(4)描述的实例相反，常数τ₁与τ₂(分别乘以方程式(5)以及(6)的右侧)之间的差可以由于三个主要原因而显着减小。首先，在所述两个状态中通过所述光束穿过的几何光学路径通常是相同的，由于在所述参考状态中所述透明棒的存在，差异可以忽略不计。所述光学路径的相对恒定几何形状是由于在两个测量状态中使用的所述光学组件22的光学特性相同。其次，所述多个杆52可以用一层或多层抗反射材料涂覆在所述多个杆52的表面上制成，其被所述光束穿过(即，垂直于所述中心轴54)，使所述多个杆52在降低它们的光学通量方面几乎无效。第三，在两个测量状态中，由于所述光学元件的退化而导致通量的时间变化具有相同的影响。

使用方程式(5)以及(6)，为简单起见，假设k₁与k₂之间的差可忽略不计，则可以求解变量c，即通过取S₁/S₂的比值的自然对数。因此，浓度c可以表示如下：

应注意的是，在所述参考测量状态中，所述参考材料(即，杆52)可以定位在所述光学路径56中，使在所述流体样品测量状态中的述光学路径56中的基本上所有的所述流体样品皆通过所述杆52而移位，而在所述光学路径56中基本上没有流体(即，T₂≈0)。可替代地，所述参考材料(即，杆52)可以定位在所述光学路径56中，而在所述杆52的端部与所述流通池30最接近的对应透明表面之间留下残余量的流体。任何这样残余量的流体将具有一相应的光学通量，其将相等地乘以上面的信号方程式，且因此将在信号比值计算中抵消。

尽管到目前为止描述的实施例涉及实施作为通过一马达致动一旋转机构旋转、或通过所述流体样品穿过所述流通池30的所述中空室34的所述流动引起一旋转机构旋转的一切换机构，但其他实施例也是可能的，其中所述切换机构实施作为各种其他机构。以下部分描述了针对所述切换机构46的各种实施方式的多个实施例。应注意的是，为了清楚以及简洁起见，在示出了针对所述切换机构46的各种实施方式的所述实施例的附图中未示出所述透镜24a以及24b。然而，本领域普通技术人员应理解的是，在这样的实施例中也存在所述透镜24a以及24b(或等效的光学组件)。还应注意的是，根据某些实施例，所述透镜24a可以不存在，例如，在所述光源12是产生一定向光束的光源(例如，一激光)的实施例中。还应注意的是，在这样的实施例中，所述透镜24b也可以不存在，或可以存在以将所述光线聚焦至所述光检测器14上。

现在参照图13A以及13B的所述切换机构46的另一实施例。图13A以及13B的所述切换机构46包含一透明杆60，其配置在所述中空室34中且用作所述参考材料。所述杆60在一个尺寸上相对较厚，而在另一个尺寸上相对较薄，且可绕与上述厚尺寸以及薄尺寸垂直的一第三尺寸的一轴旋转。此外，所述杆60的旋转轴垂直于所述光学路径56且垂直或平行于纸的平面。所述杆60是例如由蓝宝石或石英、或其他透明以及惰性材料构成。所述杆60通常的形状为一平行六面体，使得在两个切换状态中，所述杆60在所述光学路径中的所述表面彼此平行。在某些非限制性的实施方式中，所述杆60的形状为长方体(即，矩形长方体)。所述杆60可以相似于图11中所示的所述杆52，其中所述长度L显着大于所述圆形基部直径D(即，L>>D)。结果，所述切换机构46旋转所述杆60，使得在一第一位置，所述长度L从所述透明窗口40a朝向所述透明窗口40b延伸，且使得在一第二位置，所述长度L沿与在所述第一位置时所述长度L延伸的方向垂直的一方向延伸。

尽管在附图中未示出，但是所述杆60可以经由引起所述杆60旋转的一驱动轴或连杆而连接至一马达(相似于图9以及10所示的所述马达26)。所述杆60的旋转改变了所述光束穿过所述流体样品穿过的所述光学路径的所述长度。

首先参照图13A，示出了所述流通池30处于所述流体样品测量状态，其中切换所述切换机构46以旋转所述杆60，使所述杆60的较薄尺寸定位在所述窗口40a以及40b之间。与图12A中示意性所示相似，这导致在所述光学路径56中的所述流体样品的一厚度T₁。

现在参照图13B，示出了所述流通池30处于所述参考测量状态，其中切换所述切换机构46以旋转所述杆60，使所述杆60的较厚尺寸定位在所述窗口40a以及40b之间。换句话说，使所述长度L在所述透明窗口40a以及40b之间延伸。与图12B中示意性所示相似，这导致在所述光学路径56中的所述流体样品的一厚度T₂。

现在参照图14A以及14B的所述切换机构46的另一实施例。图14A以及14B的所述切换机构46相似于参考图13A以及13B所示的所述切换机构，其中所述切换机构包含一透明杆62，其例如是由蓝宝石或石英构成，配置在所述中空室34中且用作所述参考材料。所述杆62的形状可以是圆柱形或具有与所述窗口40a以及40b的形状对应的另一种形状的一底表面。与使用所述杆60的旋转运动的先前实施例的所述切换机构不同，本实施例的所述切换机构配置成可切换地将所述杆62滑入以及滑出与所述窗口40a以及40b对准的位置，从而通过所述杆62的线性平移移动将所述杆62移入以及移出所述光学路径56。所述线性平移移动是通过一驱动轴64引起的，所述驱动轴64将所述杆62连接至一马达(未示出)(其可以与所述马达26相似)。所述驱动轴64经由例如形成在所述流通池体32的多侧中的一侧的一孔运作用于滑入以及滑出所述中空室34，所述孔通过一液体密封件密封，以防止所述流体样品从所述流通池30泄漏。

应注意的是，图14A以及14B示出了所述流通池30的示意图比图3至8所示更示意性。应理解的是，图14A以及14B所示的所述流通池具有与图3至8中所示的所述流通池相同的一般特征，除了本实施例特有的所述切换机构以外。另外，图14A以及14B示出的所述流通池移除所述盖以更清楚地示出本实施例的所述切换机构的组件。因此，图14A以及14B中仅示出所述窗口40b。

首先参照图14A，示出了所述流通池30处于所述流体样品测量状态，其中切换所述切换机构46以将所述杆62定位在与所述窗口40a以及40b对准的位置外，且因此在所述光学路径外。与图12A中示意性所示相似，这导致在所述光学路径56中的所述流体样品的一厚度T₁。

现在参照图14B，示出了所述流通池30处于所述参考测量状态，其中切换所述切换机构46以将所述杆62定位在与所述窗口40a以及40b对准的位置内，且因此在所述光学路径内。与图12B中示意性所示相似，这导致在所述光学路径56中的所述流体样品的一厚度T₂。

应注意的是，图14A以及14B的所述线性可移动驱动轴64可以通过一可旋转臂67代替，其在所述流通池体32内部分地旋转，以引起所述杆62在所述光学路径内外的移动，如图15A以及15B所示。

现在参照图16A以及16B的所述切换机构46的另一实施例。图16A以及16B的所述切换机构46相似于参考图14A以及14B所示的所述切换机构。具体来说，图16A以及16B的所述切换机构46利用一驱动轴65来实现一参考材料的线性平移移动，这与图14A以及14B的实施例相似。然而，本实施例利用了包含一第一透明杆66(长度为R₁)以及一第二透明杆68(长度为R₂＞R₁)的一双滑动杆装置，而不是如图14A以及14B的实施例所述的单个透明杆。所述杆66以及68共同地连接至所述驱动轴65，使所述杆66以及68一致地移动。所述切换机构46使所述驱动轴65横向地移动，以将所述杆66以及68交替地定位在所述光学路径的内与外，从而在两个不同的路径长度之间切换所述光学路径的长度。如在先前所述的实施例中，所述驱动轴65连接至一马达(未示出)，其可以与所述马达26相似。

首先参照图16A，示出了所述流通池30处于所述流体样品测量状态，其中通过沿一第一方向横向移动所述驱动轴65，切换所述切换机构46以将所述第一杆66定位在与所述窗口40a以及40b对准的位置内，且因此在所述光学路径内。同时，将所述第二杆68移动至与所述窗口40a以及40b对准的位置外。与图12A中示意性所示相似，这导致在所述光学路径中的所述流体样品的一厚度T₁。

现在参照图16B，示出了所述流通池30处于所述参考测量状态，其中通过沿相对于所述第一方向的一第二方向横向移动所述驱动轴65，切换所述切换机构46以将所述第二杆68定位在与所述窗口40a以及40b对准的位置内，且因此在所述光学路径内。同时，将所述第一杆66移动至与所述窗口40a以及40b对准的位置外。与图12B中示意性所示相似，这导致在所述光学路径中的所述流体样品的一厚度T₂(小于厚度T₁)。

应注意的是，当使用所述双杆装置时，常数k₁以及k₂可以更好地相等。这是由于在所述两个切换状态中，从所述流体样品-杆界面发出的光损失的量相同。

应注意的是，在将所述切换机构46配置在所述中空室34内部的实施例中，使用一透明杆或多个透明杆作为所述参考材料可能是特别有利的。所述流体样品的流动经由所述输入端口42以及所述输出端口44穿过所述中空室34，可以起到冲洗以及清洁所述杆的多个端部表面(即，所述多个圆形基部)的作用，以移除随时间推移可能累积在所述多个端部表面上的任何颗粒或材料。

应注意的是，在所述切换机构46的所有上述实施方式中，相关的透明杆(例如，所述杆52、所述杆60、所述杆62等)可以通过具有已知透射率的部分透明杆代替、或可替代地通过容纳与没有溶质的所述流体样品相同的溶剂、由相同溶剂以及一精确已知浓度的相同溶质材料制成的一溶液、或一已知透射率的流体(例如，空气或去离子水)的腔室代替。这种腔室的表面是由在通过所述光源12发出的所述光线的光谱中为透明的一材料所构成。

现在参照图17A以及17B的所述切换机构46的另一实施例。图17A以及17B的所述切换机构46包含一个活塞装置70，其包含一固定的透明窗口72以及一可移动的透明窗口74。所述透明窗口72以及74彼此平行且由在通过所述光源12发出的所述光线的光谱中为透明的一材料所构成，例如，蓝宝石或石英。所述固定的透明窗口72定位在靠近所述流通池体32的所述前表面或所述后表面其中之一的位置，并与所述透明窗口40a以及40b对准。所述可移动的透明窗口74以一线性方式可控制地朝向以及远离所述固定的透明窗口72移动，并与所述透明窗口40a以及40b对准。所述可移动的透明窗口74的受控制的移动有效地调节了在所述光学路径中的所述流体样品的量，从而有效地在两个不同的路径长度之间切换所述光学路径的长度。所述可移动的透明窗口74的移动可以通过一马达(未示出)控制，其可以与所述马达26相似。

首先参照图17A，示出了所述流通池30处于所述流体样品测量状态，其中切换所述切换机构46以将所述可移动的透明窗口74以一最大距离D₁定位远离所述固定的透明窗口72。与图12A中示意性所示相似，这导致在所述光学路径中的所述流体样品的一厚度T₁。

现在参照图17B，示出了所述流通池30处于所述参考测量状态，其中切换所述切换机构46以将所述可移动的透明窗口74以一最小距离D₂定位靠近所述固定的透明窗口72。与图12B中示意性所示相似，这导致在所述光学路径中的所述流体样品的一厚度T₂。

尽管到目前为止描述的实施例涉及具有一单个中空室的一流通池，所述中空室容纳一流体样品以及一参考材料，其中一切换机构调节在所述光学路径中所述参考材料的量或调节在所述光学路径中所述流体样品的量，但其他实施例也是可能的，其中所述参考材料以及所述流体样品配置在多个单独的腔室中。

现在参照图18A以及18B的一流通池30的一实施例，其中所述流通池体32细分为两个单独的腔室，一第一中空室34以及一第二中空室35。所述流体样品经由输入端口以及输出端口流过所述第一中空室34，与上述参考图2至16B所述相似。所述参考材料可以实施作为容纳在所述第二中空室35中的与没有溶质的所述流体样品相同的溶剂、由相同溶剂以及一精确已知浓度的相同溶质材料制成的一溶液、或一已知透射率的流体(例如，空气或去离子水)。所述对的透明窗口40a以及40b配置在所述第一中空室34的相对的表面上，与先前实施例中所述相似。所述第二中空室35包含布置在所述第二中空室35的相对的表面上的一对透明窗口41a以及41b。所述切换机构46包含将所述中空室34以及35互连的一驱动轴80，使所述中空室34以及35一致地横向移动。所述切换机构46使所述驱动轴80横向移动，以交替地将所述中空室34以及35定位，从而将所述流体样品以及所述参考材料定位在所述光学路径内与外。如在先前描述的实施例中，所述驱动轴80可以连接至一马达(未示出)，其可以与所述马达26相似。

首先参照图18A，示出了所述流通池30处于所述流体样品测量状态，其中切换所述切换机构46以将所述第一中空室34定位在所述光学路径中，且同时将所述第二中空室35移动至所述光学路径外。

现在参照图18B，示出了所述流通池30处于所述参考测量状态，其中切换所述切换机构46以将所述第二中空室35定位在所述光学路径中，且同时将所述第一中空室34移动至所述光学路径外。

尽管到目前为止描述的大多数实施例都涉及至少部分地通过连接至一驱动轴的一马达(例如，一步进马达)致动的各种切换机构，但是其他实施例也是可能的，其中使用可替代的致动器以及驱动装置以致动所公开的切换机构，例如，一气动致动器(pneumaticactuator)(例如，一气动活塞装置；air operated piston arrangement)、或磁性致动器、或液压致动器(hydraulic actuator)。这样的致动器还可以执行所述参考材料的部分及/或不连续的旋转或移动到所述光学路径内与所述光学路径外。

本发明的实施例的所述系统及/或设备的实施可以涉及手动、自动或其组合来执行或完成所选择的任务。此外，根据本发明的所述系统及/或设备的实施例的实际仪器以及装备，可以通过使用一操作系统的硬件、软件、或固件或其组合来实施数个选择的任务。

除非上下文另有明确的指示，在本文中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”以及“所述(the)”包括复数。

在本文中使用一词“示例性(exemplary)”是用来表示“用作一实例、示例或说明”。描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例优选或有利及/或从其他实施例中排除特征的并入。

应理解的是，为清楚起见，在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在一单个实施例中组合提供。相反地，为简洁起见，在一单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征，也可以单独地或以任何合适的子组合提供，或在本发明的任何其他所述的实施例中合适地提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应被认为是那些实施例的必要特征，除非该实施例在没有那些要素的情况下是不可操作的。

尽管已结合本发明的特定实施例描述了本发明，但是显然地，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改以及变化将是显而易见的。因此，其意在涵盖落入所附权利要求书的精神以及广泛范围内的所有此类的替代、修改以及变化。

Claims (34)

1.一种用于分析一流体样品的流通池，其特征在于：所述流通池包括：

一流通池体，容纳一参考材料，以及包含至少一个用于容纳所述流体样品的中空室，所述流通池体包含多个相对的表面，且每个表面具有至少一个透明部分，其中供光线穿过所述流通池体的一光学路径是部分地由所述多个透明部分定义而成；以及

一切换机构，运作用于调节配置在所述光学路径中的所述参考材料的量，以实现所述流通池在对应于一第一光强度测量的一参考测量状态与对应于一第二光强度测量的一流体样品测量状态之间的切换。

2.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述参考材料包含至少一个可移动元件，所述可移动元件的至少一个部分与所述流体样品接触。

3.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述切换机构包含一旋转机构，所述旋转机构具有至少一个旋转臂。

4.如权利要求3所述的流通池，其特征在于：所述切换机构是运作用于旋转所述旋转机构，以交替地定位一透明杆在所述光学路径内与在所述光学路径外，以实现在两个所述状态之间的切换。

5.如权利要求3所述的流通池，其特征在于：所述旋转机构包含多个臂，且每个臂具有与其耦合的一透明杆。

6.如权利要求5所述的流通池，其特征在于：相邻的多个臂的所述多个透明杆具有不同的长度。

7.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述参考材料包含一透明杆。

8.如权利要求7所述的流通池，其特征在于：所述透明杆可绕所述流通池体的一中心轴旋转。

9.如权利要求7所述的流通池，其特征在于：所述参考材料更包含一第二透明杆，且所述两个透明杆具有不同的长度。

10.如权利要求9所述的流通池，其特征在于：所述两个透明杆是可共同移动的。

11.如权利要求7所述的流通池，其特征在于：所述切换机构是运作用于将所述透明杆平移地移入或移出所述光学路径。

12.如权利要求7所述的流通池，其特征在于：所述切换机构是运作用于使所述透明杆绕基本上垂直于所述光学路径的一旋转轴旋转。

13.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述参考材料是可移动的，以在所述光学路径中使一定量的所述流体样品移位。

14.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述切换机构包含一活塞装置。

15.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述中空室包含一入口以及一出口，所述入口以及所述出口提供所述流体流过所述中空室的一流动路径。

16.如权利要求15所述的流通池，其特征在于：所述切换机构是通过穿过所述中空室的所述流体的所述流动致动。

17.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述切换机构是通过一马达致动，所述马达与一光检测器同步运作。

18.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述参考测量状态对应于一第一光学路径长度，且所述流体样品测量状态对应于一第二光学路径长度。

19.如权利要求18所述的流通池，其特征在于：所述第一光学路径长度对应于在所述光学路径中的所述流体样品的一第一定量，且所述第二光学路径长度对应于在所述光学路径中的所述流体样品的一第二定量。

20.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述中空室固定地定位于所述光学路径中。

21.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述多个透明部分实施作为配置在所述中空室的多个相对的表面上的一对透明窗口。

22.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述参考材料与所述流体样品一起配置在所述中空室中。

23.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述光学路径另部分地由包含一第一透镜以及一第二透镜的一静态透镜装置加以定义，且所述多个透明部分可定位在所述静态透镜装置的相应的多个透镜之间。

24.如权利要求1所述的流通池，其特征在于：所述参考材料是与所述流体样品不同的一第二流体。

25.如权利要求24所述的流通池，其特征在于：所述流通池体包含容纳所述第二流体的一第二中空室。

26.如权利要求25所述的流通池，其特征在于：所述多个透明部分实施作为配置在所述中空室的多个相对的表面上的一第一对透明窗口，且所述流通池更包括：

一第二对透明窗口，配置在所述第二中空室的多个相对的表面上。

27.如权利要求26所述的流通池，其特征在于：当处于所述流体样品测量状态时，所述对的透明窗口与一静态透镜装置的相应的多个透镜对准，以提供穿过所述中空室的一光路径；且当处于所述参考测量状态时，所述第二对透明窗口与所述静态透镜装置的所述相应的多个透镜对准，以提供穿过所述第二中空室的一光路径。

28.一种用于分析一流体样品的系统，其特征在于：所述系统包括：

一流通池，包含一流通池体，所述流通池体容纳一参考材料以及包含至少一个用于容纳所述流体样品的中空室；

一静态光学装置，包含至少一第一透镜以及至少一第二透镜，用于将来自一光源的光线穿过所述流通池体定向至一光检测器；

至少一第一透明表面以及至少一第二透明表面，配置在所述流通池体的多个相对的表面上，所述流通池体可定位成将所述第一透明表面与所述第一透镜对准以及将所述第二透明表面与所述第二透镜对准，其中穿过所述流通池体的一光学路径是部分地由所述多个透明表面以及所述静态光学装置加以定义；以及

一切换机构，运作用于调节配置在所述光学路径中的所述参考材料的量，以实现所述流通池在对应于一第一光强度测量的一参考测量状态与对应于一第二光强度测量的一流体样品测量状态之间的切换。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于：所述系统更包括：

一光纤装置，包含一第一光纤以及一第二光纤，所述第一光纤用于将光线引导至所述流通池中以穿过所述流通池，且所述第二光纤用于引导穿过所述流通池的所述光线。

30.如权利要求29所述的系统，其特征在于：所述系统更包括：

一光源，耦合至所述第一光纤。

31.如权利要求29所述的系统，其特征在于：所述系统更包括：

一光检测器，耦合至所述第二光纤，用于测量穿过所述流通池体的一光线的强度。

32.如权利要求31所述的系统，其特征在于：所述检测器以及所述切换机构是配置为同步运作。

33.如权利要求31所述的系统，其特征在于：所述系统更包括：

一处理单元，包含至少一个处理器，所述至少一个处理器耦合至所述检测器，所述处理单元配置用以：

当所述流通池处于所述参考测量状态时，接收表示穿过所述流通池体的所述光线的强度的一第一信号，

当所述流通池处于所述流体样品测量状态时，接收表示穿过所述流通池体的所述光线的强度的一第二信号，以及

部分地基于所接收的多个信号，确定所述流体样品的一浓度或一传输中的至少一个。

34.一种用于分析一流体样品的流通池，其特征在于：所述流通池包括：

至少一个中空室，用于容纳所述流体样品；

一对透明窗口，配置在所述中空室的多个相对的表面上，每个所述透明窗口与一静态透镜装置的一相应的透镜对准，以定义穿过所述中空室的一光路径；以及

一切换机构，包含至少一个可移动元件，所述可移动元件的至少一个部分与所述流体样品接触，所述切换机构运作用于移动所述至少一个元件，以使穿过所述中空室的所述光路径的长度在至少一第一光路径长度以及一第二光路径长度之间改变。

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