便携式水分析

摘要

实施例提供一种比色皿设备(100)，其包括盖和本体，本体包括设置在其中的流体通道(101)；并且盖包括与流体通道的一部分对齐的至少一个开口，从而对本体中的流体通道提供通路。

权利要求

1.一种比色皿设备，其包括

盖和本体，所述本体包括设置在其中的流体通道；并且

所述盖包括至少一个开口，所述至少一个开口与所述流体通道的一部分对齐，从而对所述本体中的流体通道提供通路；

其中，所述本体由透明材料制成，并且具有顶部和两个侧部；

其中，所述盖包括不透明材料，所述盖覆盖所述本体的顶部和两个侧部的至少一部分；

并且所述盖包括相对的孔口，它们与所述流体通道的一部分对齐。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个开口具有至少一个圆形端。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述圆形端为铲形形状。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个开口具有铲形端。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个开口具有槽口形状。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述槽口形状具有倾斜边缘。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述本体具有外凸式匹配部件，并且所述盖具有与所述外凸式匹配部件匹配的内凹式匹配部件。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述盖具有外凸式匹配部件，并且所述本体具有与所述外凸式匹配部件匹配的内凹式匹配部件。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流体通道包括至少一个凹部。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述通道中的至少一个凹部与所述盖中的至少一个开口对齐。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述透明材料被替换成半透明材料。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述本体由纯净的聚苯乙烯制成。

13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，一个或多个光学透镜形成于所述透明材料内，所述透镜中的各个与所述流体通道对齐。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述孔口与所述透镜对齐，并且所述透镜固定在所述孔口中的各个上面。

15.根据权利要求1所述的比色皿设备，其中，所述比色皿包括外表面，所述外表面在其中具有至少一个凹部；其中，所述至少一个凹部构造成接合仪器内的槽口的弹性部件，以将所述比色皿可释放地固定在所述槽口中；

其中，所述至少一个凹部包括：设置在所述比色皿的侧壁中的至少一个凹部；以及设置在所述比色皿的底表面中的凹部组；其中，设置在所述比色皿的侧壁中的所述至少一个凹部定位成响应于插入所述槽口中而接合所述槽口中的对应的弹性部件；以及其中，响应于设置在所述比色皿的侧壁中的至少一个凹部接合所述槽口中的对应的弹性部件，设置在所述比色皿的底表面中的凹部组与所述槽口中的一系列弹性部件对齐且以听得见的声音与所述槽口中的一系列弹性部件接合。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述至少一个凹部包括在所述外表面内的弯曲凹痕，并且所述弹性部件为片簧，其设置在所述槽口内，并且构造成可释放地接合所述弯曲凹痕。

说明书

便携式水分析

[0001] 要求优先权

[0002] 本申请要求以下美国临时专利申请的优先权：2012年6月12日提交的No. 61/658,753，其名称为“水分析装置”；2012年10月5日提交的No.61/710,259，其名称为“一次性测试比色皿(cuvette)”；2012年10月5日提交的No.61/710,294，其名称为“比色皿和样本杯”；
2012年10月5日提交的No.61/710,282，其名称为“读取器和编码比色皿”；以及2012年11月
16日提交的No.61/723,174，其名称为“确定测试比色皿内的样本流体位置”；以及美国专利申请No.13/844,153，它们中的各个都通过引用而整体地结合在本文中。

背景技术

[0003] 对流体进行精确的化学分析对于许多行业来说是重要的。例如，饮用水中的碱度高可导致味道令人反感。碱度对许多管理机构是必需报告参数，诸如环境保护局(EPA)和食品和药物管理局(FDA)。EPA已经将pH值列为二级饮用水法规，pH值被限制为6.5-8.5。碱度浓度也是管理工业排水的被监测参数。

发明内容

[0004] 通常使用化学反应来分析水。为了有利于进行现场化学分析，已经开发出较小的便携式和手持式分析单元。就此而言，使用比色皿或芯片(用语在本文可互换地使用)构件，其中，试剂存储在比色皿内的流体通道中，使得诸如水的流体样本可与各种化学试剂反应，供相关联的仪器分析。

[0005] 总起来说，实施例提供一种比色皿设备，其包括盖和本体，所述本体包括设置在其中的流体通道；并且所述盖包括与流体通道的一部分对齐的至少一个开口，从而对本体中的流体通道提供通路。

[0006] 以上是概述，并且因而可包含对细节的简化、一般化和省略；因此，本领域技术人员将理解，概述仅是说明性的，并且无论如何不意于为限制性。

[0007] 为了更好地理解实施例，以及实施例的其它和另外的特征与优点，结合附图来参照以下描述。本发明的范围将在所附权利要求中指出。

附图说明

[0008] 图1示出盖被移除的示例比色皿的俯视图。

[0009] 图2示出示例比色皿本体和盖的分解图。

[0010] 图3(A-E)示出比色皿构件中的示例槽口的放大视图。

[0011] 图4A是比色皿本体的计算机产生的侧视图。

[0012] 图4B是示例比色皿本体和盖的计算机产生的分解图。

[0013] 图5(A-B)在正视图(5A)和俯视图(5B)中示出示例仪器。

[0014] 图6示出具有编码区域的示例比色皿。

[0015] 图7A示出示例比色皿和读取器。

[0016] 图7B-C是读取器的特写图。

[0017] 图8示出具有编码区域的示例比色皿。

[0018] 图9示出使用便携式水分析仪器来分析流体样本的示例方法。

[0019] 图10示出比色皿的编码区域的示例。

[0020] 图11示出安装了比色皿和样本杯的示例便携式水分析仪器。

[0021] 图12示出具有编码区域和定向指示器的示例比色皿。

[0022] 图13示出具有编码区域和定向指示器的示例比色皿。

[0023] 图14示出具有听得见或可感触到的反馈结构的示例比色皿。

[0024] 图15(A-B)示出仪器的示例槽口。

[0025] 图16(A-D)示出示例样本杯。

[0026] 图17是插入到示例仪器中的示例比色皿的示意图。

[0027] 图18示出确定比色皿中的流体样本位置的示例方法。

[0028] 图18B示出对芯片放23 mm的团(slug)时的测量数据的示例。

[0029] 图19示出比色皿组件的立体图，其具有圆形光学腔室，其中，光传播通过微流体比色皿的厚度。

[0030] 图20示出比色皿组件的立体图，其中，光传播通过微流体比色皿的宽度。

[0031] 图21示出具有尖拐角的光学腔室的比色皿衬底俯视图。

[0032] 图22在立体图中示出比色皿组件。

[0033] 图23示出图22的横截面立体图，TIR产生的光路横穿光学腔室两次。

[0034] 图24示出图22的横截面图，TIR产生的射线迹线横穿光学腔室两次。

[0035] 图25示出图26的横截面图，TIR产生的射线迹线横穿光学腔室不止两次。

[0036] 图26示出图28的横截面图，TIR产生的射线迹线横穿光学腔室两次。

[0037] 图27示出TIR和折射产生的射线迹线，其横穿光学腔室不止两次，并且包括使光在光学腔室内会聚的器件。

[0038] 图28示出横截面图，其描绘TIR和折射产生的射线迹线，其横穿光学腔室不止两次，并且包括使光约束在包括辅助TIR光学表面的光学腔室内的器件。

[0039] 图29示出比色皿的盖的光学结构的视图。

具体实施方式

[0040] 将容易地理解的是，除了描述的示例实施例之外，本文的图中大体描述和示出的实施例的构件可布置和设计成多种不同的构造。因而，图中显示的示例实施例的以下更详细的描述不意于限制声明的实施例的范围，而是仅代表示例实施例。

[0041] 在此说明书中参照“一个实施例”或“实施例”(等等)表示关于该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因而，在此说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”等不必全部都参照同一实施例。

[0042] 此外，描述的特征、结构或特性可按任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。在以下描述中，提供许多具体特征是为了给出实施例的详尽理解。但相关领域技术人员将认识到，各种实施例可在没有一个或多个具体细节的情况下实践，或者用其它方法、构件、材料等实践。在其它情况下，未详细显示或描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅意于为示例性的，并且只是示出某些示例实施例。

[0043] 水分析装置

[0044] 实施例涉及基于芯片的化学产品和相关联的方法。在现场进行化学分析可为有利的，例如用于确定水的氯含量的基于光学或比色法的测试。在实验室环境之外，可进行准确且精确的化学分析的手持式或类似的便携式仪器是合乎需要的，它可用于关于水处理过程进行符合性监测。

[0045] 在水的氯含量测量的非限制性示例中，可通过与指示剂(诸如染料成分)反应来确定水样本的氯含量，因为反应会以已知比例产生有色产物，又可通过感色传感器组件来测量有色产物，例如，指示有色产物相对于基线基准溶液的吸光度。可用这个方式测量总的氯和各种氯种类(例如氯胺)，例如像本文进一步详细描述的那样。

[0046] 在实验室中，进行这样的测量是较直接的。但是，在保持必要试剂的现场，缺乏合适的工作场所以及不利的工作条件往往会对进行这样的测量产生很大困难。此外，关于便携式实验室产品(适合现场使用)的准确性、精确性以及甚至稳定性(保存限期)使得实际上在现场实施测量决非像例行公事那样。

[0047] 因此，参照图1，实施例提供用于基于现场的化学分析(诸如测量水中的氯含量)的组件和相关联的方法。各方面提供或使用基于芯片的组件来进行分析。在这样的组件中，芯片或比色皿构件100包含流体通道101，流体通道101可在流体通道101中或流体通道101包括必要的化学品。流体(例如用于测试的水)沿着流体通道101从入口102移到，并且在沿一个或两个方向被抽吸通过流体通道101时与化学品混合。实施例提供手持式仪器，其使流体通道101中的流体定时地移动，从而允许定时混合和按顺序添加化学品，以及在光学通道103中进行光学测量。

[0048] 仪器525(参照图5(A-B))将例如大约30 ul的流体样本抽吸到流体通道101中。仪器525通过气动压力使流体样本沿一个或两个方向在流体通道101内移动。流体移动使流体接触包含在流体通道101中的试剂化学品106、107、108、109。这容许以精确的方式以及定时地将试剂添加到流体，以实现与化学分析有关的各种目的。实施例允许首先使用光学器件104和检测器105来在光学通道103中获得经处理的流体样本测量值(即，有色流体的测量值)，然后对经处理的流体样本骤冷(例如去色)，在此之后，在光学腔室103中获得基准或参考样本测量值。

[0049] 实施例在通往流体通道101的样本入口102附近提供指示剂106和缓冲剂107。指示剂106可为生色材料诸如(N,N-二乙基对苯二胺)(DPD，其在存在氯的情况下形成沃斯特(Wurster)染料)。指示剂106和缓冲剂107可单独保持在诸如流体通道101的样本入口102附近的相邻区域中。因而流体样本以快速的顺序接触指示剂106和缓冲剂107且与它们混合。可通过使流体样本在流体通道101内受控制地来回移动来促进混合，而且可在具有一个或多个混合元件(例如凸脊、挡板等)的流体通道101的区域中进行混合。在添加和混合缓冲剂
107和指示剂106之后，例如在大约30秒之后，流体样本被抽吸到光学腔室103中供测量。

[0050] 一旦获得光学测量值，流体样本可沿着流体通道101进一步前进，经过光学腔室103，并且与额外的化学品接触。例如，流体样本可接触一氯胺活化剂108(例如碘化钾、溴化钾或其它类似化学品)，在光学腔室103上方进行额外的混合，然后，例如在大约180秒之后，再次引入到光学腔室103中，对有色样本进行额外的光学测量。

[0051] 为了获得流体样本的基准或参考测量值，在获得一个或多个有色流体样本测量值之后，实施例可再次将流体样本吸出光学腔室103，在流体通道101中进一步向上，接触另一种化学试剂109。化学试剂109是用于使早先反应的有色产物氧化的消隐剂或骤冷剂。在使用DPD(并且因而形成沃斯特染料)来测量氯的示例中，例如，化学试剂109可包括抗坏血酸，其使例如沃斯特染料的指示剂氧化，使得流体样本可在适当混合之后(如果有的话)再次引入到光学腔室103中，以进行基准或参考测量。在一个示例中，在获得基准或参考测量值之前，允许骤冷剂使流体样本氧化大约一(1)分钟。

[0052] 因而，示例实施例允许将流体样本抽吸通过流体通道101，这使流体样本接触合适的反应剂(例如，染料106和缓冲剂107)，提供用以混合流体样本、染料106和缓冲剂107的混合组件，允许在光学腔室103中进行光学测量，允许通过与骤冷剂或消隐剂109混合来中和染色或有色流体样本，以及允许通过光学腔室103测量经骤冷或消隐的流体样本。因此，在染色流体样本骤冷之后，它可再次引入到光学腔室103中，以通过逆流作用来进行基准测量。

[0053] 实施例允许通过经由入口102将测得的量的样本水吸到比色皿流体通道101中来测量自由氯，入口102置于待测的水样本内。然后通过仪器525的气动泵(参见图5(A-B))将水进一步吸到流体通道中，以使流体样本与预先测量的染料106(诸如DPD)接触。然后将流体样本和染料106混合物进一步吸过流体通道101，以使包含流体样本混合物的染料106与预定量的缓冲剂107接触。流体样本形成有色产物，然后将有色产物进一步吸到光学腔室103中，进行合适混合，以测有色量含量(与自由氯浓度相互关联)。

[0054] 之后可将流体样本进一步吸到流体通道101中，以及经过光学腔室103，与额外的化学品或试剂接触。在一个示例中，可通过使流体样本与一氯胺活化剂108接触来测量自由氯。之后可将流体样本再次引入到光学腔室103中，以测量总的氯。之后可通过将流体样本进一步吸上流体通道101且与骤冷剂109(例如抗坏血酸)接触来使流体样本骤冷。之后可通过逆向流体移动将经消隐或经骤冷的流体样本再次引入到光学腔室103中，以获得参考或基准测量值。

[0055] 如本文描述的那样，实施例可提供更多更少的试剂和额外的或更少的流操作，以有利于对流体样本进行不同的化学分析。

[0056] 实施例可由流体通道101实现，流体通道101具有基本在形状上设置成有利于与包括在流体通道101中的各种化学品充分混合的几何构造，这对于给定的化学分析是合适的。流体通道101使流体样本充分保持在各种定向的比色皿100中，这允许精确地控制流体样本在流体通道101中的位置和移动。这包括保持流体通道101内的流体样本的完整性。

[0057] 实施例可包括弯曲流体通道101，如例如图1中示出的那样，其中，精确地测量和控制通过入口102吸到比色皿100中的流体样本等分试样(即，量、长度)，使其不超过流体通道101的任何笔直部分的长度。这会提高流体通道101中的流体样本位置的稳定性，即使比色皿100在使用期间以不同的角定向(例如竖向、水平等)。在图1中示出一些示例几何构造。

[0058] 实施例还包括弯曲流体通道101，以保持流体样本的完整性，而不使流体样本分解成单独的部分。就此而言，可在流体通道101内包括弯曲部，以确保流体样本在流体通道101内的完整性。实施例大体提供弯曲流体通道101，使得流体样本比流体通道101的任何笔直部分都更长。在一个实施例中，将大约30 ul的流体样本吸到入口102中且引入到流体通道101中。弯曲流体通道101在流体样本横穿流体通道101，沿一个或两个方向通过光学腔室
103(且包括横穿光学腔室103)时，帮助保持流体样本的完整性。

[0059] 实施例可包括流体通道101，其具有至少一个弯曲部或转弯部111，以确保流体样本在芯片经受快速移动或改变方向时保持其完整性。例如，可在比色皿100的下部部分中(例如，介于染料106和缓冲剂107位置和光学腔室103之间)包括转弯部111，以便允许流体样本在比色皿100移动或经历定向改变时保持其完整性。例如，如果比色皿100置于较竖向的位置以获得流体样本，但在流体样本移动、混合或测量的期间重新定向为水平位置，则包括图1中示出的转弯部111会帮助确保流体样本保持其完整性，并且不分解成两个或更多个部分。

[0060] 实施例可包括混合元件，混合元件沿着流体通道101处于合适的间隔，以有利于混合(紊流或非紊流)流体样本与设置在流体通道101内的化学品或试剂。例如，实施例可包括由流体通道101中的限流部(例如通过使流体通道101的横截面积减小大约20%而形成)形成的混合元件。实施例可包括对于流体样本和设置在流体通道101内的化学品(一种或多种)的性质合适的多个混合元件。在实施例中，可通过使流体样本相对于混合元件来回移动来实现混合。在图1中示出流体通道101的示例几何构造。

[0061] 在实施例中，通过入口102吸到流体通道101中的流体样本大于光学腔室103，使得流体样本充满光学腔室103。这帮助确保流体样本可在各种移动例程期间成功地吸到光学腔室103中且经过光学腔室103。

[0062] 实施例可包括在流体通道101内的一个或多个形状特殊的边缘，而非尖锐边缘，其在比色皿101的流体通道101中的合适位置处。形状特殊的边缘帮助确保流体样本在流体通道101中恰当地移动。在图1中示出这种形状特殊的边缘110的示例。流体通道101可在光学腔室103的入口和/或出口处包括形状特殊或弯曲的边缘110，例如包括不同的半径的边缘。这有利于流体样本在这个区域中沿着流体通道101逐渐移动。通过包括这种边缘110，流体样本在进入光学腔室103之后逐渐地完全填满流体通道101中的拐角。这会降低或消除流体样本中的空气积聚或截留在这个区域中的可能。在图1中提供具有这种边缘110的流体通道
101的示例几何构造。

[0063] 在实施例中，不直接在光学测量区域(即，光穿过光学腔室103所处的区域)中实现一个或多个弯曲边缘，以便确保光以合适的角度进入到流体样本中。因此，在流体通道101中在光学腔室103前面(且在其之前)提供边缘110，但这个边缘110不会影响光进入到光学腔室103中。作为示例，在实施例中，可在光学腔室103的前部和/或后部入口和/或出口上提供一个或多个弯曲边缘，诸如边缘110。这帮助确保流体样本逐渐进入到光学腔室103中，不影响光进入到流体样本中的角度。

[0064] 芯片/比色皿100可由较标准注射模制式热塑性材料制成，诸如聚苯乙烯和聚乙烯。热塑性材料的化学属性必须与下面的化学性质相容，否则可能出现干扰。申请人已经发现高级材料最合适，而且趋向于展现最小的干扰作用。比色皿基部的优选材料包括纯净的PS，而对于盖，则为不透明的PS。

[0065] 比色皿100可为模块化的。参照图2，比色皿200可包括本体213和盖212。在比色皿200组装期间，由于典型地不密封比色皿200，直到试剂(例如，图1的试剂106、107、108和
109)设置在流体通道201内为止，所以检验流体通道201的密封完整性是困难的，即，在组装之后。如果未测试比色皿200是否有泄漏，则存在比色皿200可能在现场失效的风险。在密封之后测试泄漏的任何尝试又会有使流体通道201内的试剂移位的风险，并且从而损害性能。

[0066] 此外，由于比色皿本体213可在试剂淀积、干燥期间以及在向上输送到比色皿盖212固定到本体213所处的位置且包括该位置期间完全打开，所以存在试剂泼洒或者以别的方式淀积在比色皿200中或其上不合需要的位置上的风险。此外，试剂可按不合需要的方式彼此结合。应当注意，一些试剂以催化的方式相互作用，使得处于错误位置几分钟就足以损害性能。干燥可包括气体压力或速度快速改变，这可使试剂移位，因为试剂可在输送期间振动或震动/冲击。

[0067] 而且另外，如果使用超声焊接来将盖212固定到比色皿本体213上，则在超声焊接过程期间存在试剂移位/受损/扩散的严重风险。超声波焊接典型地使用20 kHz或更高的振动频率，这可轻易地粉碎试剂干燥成的任何结晶结构。此外，装运比色皿200且然后组装比色皿200会有损伤并置在光学腔室103上面的窗口(在图2中的214处指示了一个)的风险。

[0068] 在实施例中，比色皿盖212构建有狭窄的槽口，其对应于其中试剂分配到流体通道201中所处的位置。因此盖212可固定到本体213上，然后将试剂分配到流体通道中。

[0069] 图3(A-D)示出具有各种类型的槽口(在本文进一步描述)的盖312的下侧的放大图。在盖312使用超声焊接固定到比色皿200的本体213上的实施例中，将脊形能量引导器在连续路径中模制到盖312或比色皿本体213(例如，像在图2中的271处那样)中，连续路径在比色皿本体213中到处包围流体通道201，除了流体入口102。如果使用超声焊接，则设置在流体通道201内的试剂可由于用于超声焊接的能量而移位。备选地，脊形能量引导器313可位于比色皿本体213中的流体通道101附近，如图2中显示的那样。

[0070] 因此，实施例在盖312中提供槽口315-318，使得在将试剂分配到流体通道201中之前，盖312可焊接到本体213。因而，在将试剂分配到流体通道210中之前，将盖312焊接和密封到本体213上。

[0071] 在图3A中，盖可包括具有尖锐边缘315的槽口。尖锐边缘315基本垂直于流体通道201内的流体流。在尖锐边缘315不合需要地干扰流体通道201内的流体流的情况下，可采用其它边缘。

[0072] 例如，图3B示出采用铲形边缘316的槽口的示例。铲形边缘允许流体通道201的流体以成角度的方式过渡进入盖312的槽口中。因而，在流体进入槽口的铲形边缘316时，角度过渡较平缓。这个平缓过渡(与尖锐边缘315相比)有利于流体进入盖的槽口中。这可能是合乎需要的，因为盖312的下侧中的槽口将在比色皿200密封之后保持不变。比色皿盖312将使其顶侧219(参照图2)被盖密封件覆盖。因而，比色皿200将在盖312已经固定到比色皿本体213上之后密封，例如，通过脊形能量引导器313的超声焊接。

[0073] 因而，相关领域技术人员将理解，如果盖312中的槽口形成为盖中的简单切口，使得槽口具有尖锐边缘315，则槽口的边界上的尖锐边缘315可有利于在流体样本中形成气泡，这是不合需要的。这可损害在光学腔室103中进行光学读数的能力。为了消除这一点，在一些实施例中，整个槽口可包括成角度的边缘，或者仅一部分(例如，前缘和后缘)可成形。可使用各种成角度的边缘，诸如图3B中示出的铲形边缘316、图3C中示出的圆形边缘317，或者图3D中示出的倾斜边缘318。此外，可使用前述一些适当的组合，如图3C中示出的那样。

[0074] 图3E是盖的备选实施例，其中，脊形能量引导器已经移到本体。

[0075] 图4A中示出的比色皿本体413具有单独模制的光学窗口419、420，它们限定光学腔室403。因而，通过第一过程(例如注射模制)，然后通过经由第二过程(例如第二注射模制)结合光学窗口419和420，来形成比色皿本体413。这在比色皿本体413由不透明材料形成时是必要的，使得不同的材料(例如透明或半透明材料)用来形成光学窗口419、420，以便允许来自光学器件104的光穿过光学腔室403。

[0076] 如图4B中示出的那样，通过使用其中比色皿本体413由适合光学窗口的材料(例如透明或半透明材料)模制而成的单个过程，可避免用于形成光学窗口419和420的额外的过程。因此，不是如图4A中示出的那样结合单独形成的光学窗口419、420，在备选实施例中，比色皿本体413而是由允许来自光学器件104的光穿过其中的材料模制而成。因而，光学窗口区域(其中之一在图4B中的420处示出)可形成于比色皿本体413的材料内，从而消除对额外的处理步骤(例如额外的注射模制)的需要。诸如区域420的光学窗口区域可位于与图4B的窗口419、420相似的位置上。

[0077] 光学窗口419、420或光学窗口区域412可在比色皿本体413中形成为高度抛光和弯曲的结构。这会产生与光学腔室403放在一起的光学透镜。在图4B的实施例中，盖412可单独由不透明材料构建而成，并且包括孔口422、423。孔口423容许流体样本进入流体通道401的入口402，并且孔口422容许光穿过盖412的不透明盖材料，以通过光学腔室403进行光学分析。

[0078] 由于比色皿本体413可完全由透光材料或半透明材料模制而成，所以用不透明材料基本封闭本体可为有益的，例如，通过提供盖412或由不透明材料制成的其它盖，以便防止或减少环境光或来自光学器件104的溢光进入比色皿400。在图4B的示例中，盖412防止光通过完全透明或半透明的本体413进入，除了盖412包含孔口422、423的地方。可提供额外的覆盖材料。在附件A中公开各种示例实施例。

[0079] 读取器和编码比色皿

[0080] 参照图5(A-B)，实施例提供手持式仪器525，其用于基于现场的化学分析，诸如测量水中的氯含量。在芯片实验室系统中，将比色皿500插入到仪器525的槽口中。一旦插入，比色皿500浸入流体样本中(参照图11)，并且流体样本被吸到比色皿500中，以与设置在其中的一种或多种试剂反应，以进行分析。比色皿500包含流体通道101(参照图1)，在其内部，其可包括在流体通道中或沿着流体通道的必要的化学品，以进行流体样本分析。因此，比色皿500及其流体通道101允许混合和输送合适的化学品，以在流体样本沿一个或两个方向吸过流体通道时，由仪器525分析流体样本。

[0081] 在实施例中，仪器525包括连通端口528，如图5B中示出的那样。连通端口528例如可用来插入用于仪器525的额外构件529。例如，通过与仪器525的连通端口528连接，作为额外的构件529的pH值探头或溶解氧探头可与仪器525结合起来使用。因此，仪器525可对通过比色皿500的流体样本提供片上分析和/或其它分析物分析，例如通过使用额外的构件528，例如pH值或溶解氧计量。因此仪器525可包括诸如例如由pH值和/或溶解氧电化学探头提供的互补功能性。pH值和/或溶解氧计量的这种功能性的示例包括在可从科罗拉多Loveland的哈希公司获得的Hach HQ40d便携式pH值、导电率、溶解氧、ORP和ISE多参数量计中。因而仪器525可结合连通端口528和使用来自构件539的各种额外的探头的输入来支持计量的功能性。可连接到仪器529上的额外的探头或构件529的示例包括(但不限于)可从科罗拉多Loveland的哈希公司获得的IntelliCAL LDO101标准充凝胶pH值电极、IntelliCAL LDO101 耐震发光式溶解氧(LDO)探头，以及/或者IntelliCAL PHC301标准可再装式pH值电极。此外，仪器525可包括功率端口(用于对仪器525的电池充电)，作为端口528中的一个，它可为专用的功率端口或组合功率/数据端口。

[0082] 比色皿500插入到其中的仪器525槽口可包括托盘，托盘以可释放的方式容纳比色皿500。托盘可配备有用于调整比色皿500的温度的元件。例如，托盘可包括设置在其中的加热元件，以有利于加热插入到仪器525的槽口中的比色皿500。可使用由仪器525供应的电池功率对诸如加热元件的元件提供功率。诸如当室外和/或环境条件允许时，加热元件可在托盘中例如用来提高比色皿500的总温度，例如以便在流体样本分析期间充分地调整温度，以在比色皿500内进行化学反应。

[0083] 可使用比色皿500来进行各种分析，这取决于例如比色皿500的类型(沿着其流体通道布置的化学试剂)和/或所选择的分析例程(例如，仪器525如何使流体样本移动通过流体通道，仪器525进行光学测量的时机和顺序等)。因此，由于不同的比色皿500可用于仪器525来进行各种分析，所以实施例提供供例如仪器525提供(在其内)的读取器构件读取的编码比色皿。

[0084] 参照图6和7(A-B)，编码比色皿600可包含编码区域624，编码区域624编码有可读的或者可由系统的另一个构件(诸如读取器730)以别的方式解释的信息。编码区域624可传达信息，包括(但不限于)用于关于比色皿600的化学性质而标识比色皿600的类型的信息，或者传达哪个流体样本移动例程应当由与比色皿600连接的仪器525执行的信息。

[0085] 例如，参照图7A，比色皿700可在编码区域724中具有印刷在其上的图案，以便告知读取器730关于比色皿700的信息。除了印刷图案(例如，光学读取的图案)之外，编码区域724可使用其它技术，诸如例如磁编码信息或射频识别(RFID)标签/读取器组合。在本文进一步描述和示出示例信息编码布置和/或图案。

[0086] 在示例实施例中，可提供仪器525的多个槽口供比色皿500插入。仪器525的各个槽口同样可包括读取比色皿700的编码区域724的读取器730。例如，读取器730可设置在仪器525的槽口内，使得当比色皿700插入到仪器525的槽口中时，编码区域724设置成朝向读取器730且因而可读。

[0087] 不同的比色皿700可同时用于仪器525的不同槽口中，而且可由读取器730辨别，因为在插入到仪器525中的比色皿700上包括了编码区域724。因而，仪器525可并行或基本并行地进行多个样本和多个测量类型和/或例程。因此实施例容许并行地运行类型相似(或不相似)的多个化学分析。由于编码区域724信息，分析系统的仪器525可确定哪个比色皿700已经插入到仪器525的槽口中，而且可执行合适的分析例程。因而读取器730将从编码区域724读取的信息传送给仪器525。

[0088] 在实施例中，多个槽口中的各个槽口可构造成读取插入的比色皿700类型，以及执行合适的例程。例如，一个A类比色皿700可插入到仪器525中，仪器525具有读取器730，读取器730设置在仪器525的槽口内，并且定位成读取编码区域724，而且仪器525将子构件(存储器、处理器、泵单元等)构造成执行第一例程。另一个B类比色皿700可插入到仪器525中，而且同样被读取，从而触发子构件执行第二例程。因而，可插入A类和B类比色皿700，以并行和/或同时对样本进行不同的化学分析(自由氯、总氯、单氯胺、碱度、镁等)。在一个实施例中，可在仪器525中获得四个不同的槽口。

[0089] 可在插入不同类型的比色皿700时读取它们，例如通过在仪器525的槽口附近提供包含光学(条码类型)读取器功能性的读取器730。这种读取器730可在比色皿滑动到仪器525的给定槽口中时读取比色皿的编码区域724上的印刷图案。

[0090] 读取器730提供低成本的读取编码在比色皿700的编码区域724内的数据的方式。在一个实施例中，读取器730读取呈长方形形式的数据，其印刷到应用到比色皿700上的成本非常低的标签上。编码区域724和印刷在其上的长方形因而在比色皿700插入到仪器525的槽口中时，移动经过读取器730，因为比色皿700的具有编码区域724的表面在读取器730的表面下方经过。可用来实现这点的物理空间在便携式或手持式仪器525中可能非常有限，从而排除了以前的读取器设计。读取器730构造成即使在编码区域724标签的速度有异常变化时也可靠地工作。

[0091] 因此，虽然许多其它光学读取器(诸如条形码读取器)在垂直于被读取的标签的平面的方向上需要较大距离来恰当地工作，大约几英寸，但实施例提供能够近得多地(大约几厘米)读取编码区域724的标签的读取器730。

[0092] 其它传统的光学读取器一次仅读取单个轨道，包含时钟和数据信息两者。为了有利于时钟恢复，这要求以较一致的速度扫描。相比之下，实施例可同时读取多个轨道，以及在读取编码区域724的标签时适应速度变化，诸如在比色皿700插入到仪器525的槽口中时经常发生那样。

[0093] 参照图7(A-B)，实施例提供具有光源的读取器730。光源照亮编码区域724，并且读取反射信息。在特定的非限制性示例实施例中，参照图7B，红外(IR)光从具有五个发光二极管(LED)的阵列731中发出，并且集中在包括五个透镜的光学元件上，在732处指示了其中一个透镜。这会照亮待读取的编码区域724的标签区域。从编码区域724的标签的较小检测区域(例如大约0.7英寸)反射的光由包括五个透镜(在733处指示了其中一个透镜)的相似光学元件集中到读取器730的五个IR光检测器晶体管(光电检测器)上。

[0094] 例如，与编码标签724的表示逻辑零的区域相比，更多光可从编码区域724标签的表示逻辑一的区域反射。检测器晶体管允许与检测到(落在其上)的光量成比例的电流穿过。随着编码区域724的标签在读取器730下方经过，检测区域有效地沿着编码区域724的标签的轴线移动，产生与标签表面的IR反射率成比例的时变电压。这个电压以及来自四个其它相同光电检测器(在五个光电检测器阵列731中)的电压由模-数转换器过滤和采样，并且由微控制器处理，以产生用来编码关于标签附连到其上的比色皿700的信息(编码区域724)的数字数据位。比色皿可包括用于抓持比色皿的区域1042(非编码)。误差检查位可包括在编码区域724的编码数据中，以有利于检验完整性。

[0095] 实施例在多方面与传统光学读取器有很大不同。例如，不像在读取器和待读取的标签之间需要几英寸空间的其它光学读取器，实施例在编码区域724标签和读取器730之间仅使用百分之几英寸来运行。读取器730本身就异乎寻常地小，仅有十分之几英寸高。

[0096] 例如，在图7C中，从透镜732/733的顶部到比色皿条码标签724的表面的距离为大约0.06英寸。

[0097] 另外，读取器730准确地从以低分辨率、低质量的方式印刷的编码区域724标签读取数据。读取器730也可没有活动部件。读取器730可结合单个光学阵列731，光学阵列731可由纯净的光学质量塑料制成，并且执行十个独立构件的功能(在图7B中示出的示例中)。

[0098] 关注图8，在一个示例中的编码区域824的数据编码格式包括多个“数据”轨道834(例如，包括关于比色皿800的化学性质的信息)和单个时钟轨道835。时钟轨道835可偏移(例如偏移半个位周期)，使得时钟轨道835上的过渡指示各个数据轨道834上的位的中心。以此方式结合时钟轨道834允许数据恰当地解码，不管比色皿800插入到仪器525的槽口中的速度。甚至在插入过程期间，比色皿800暂停插入达任何时段也是可行的。

[0099] 因而，实施例允许以在物理上紧凑的低成本方法读取编码区域，例如用来在例如插入到仪器525中时标识比色皿700、800的824。用于编码和读取比色皿信息的其它组件当然是可行的，如本文进一步描述的那样。在编码区域824内使用印刷图案可使得在读取器730中不需要额外的激光器和反光镜，这又可减小系统的整体大小。响应于读取比色皿编码区域824，仪器525可自动构造成运行适合经标识的比色皿类型的例程。

[0100] 当共同形成时，如图7A的压缩图中显示的那样，比色皿700的编码区域724设置在盖712上(结合到其中)，处于当其插入到仪器525的槽口时图案信息被仪器525的读取构件730读取的位置处。

[0101] 在图7B的非限制性示例中，图7B示出读取器730的下侧，由十个透镜组成的阵列731在五个发光二极管和五个光电检测器之间传送发出和反射的光。各对透镜都在二极管和光电检测器之间传送辐射，并且在比色皿700滑动到仪器525中时(且因而经过读取器
730)，读取“列”或轨道(例如834、835)中的一个，包括编码区域724的图案。发光二极管和光电检测器可安装在电路板上(为了清楚未显示)。在发光二极管/检测器之间的是阵列731，其包括透镜或其它光学器件，而且还可提供遮光罩736，如图7中示出的那样。各个发光二极管可有一个透镜732，并且各个光电检测器(总共十个)有一个透镜733。阵列731将来自发光二极管的发射物集中到编码区域724上，然后光电检测器透镜733将来自编码区域724的反射光集中到光电检测器上。图7A示出关于比色皿700的示例读取器730。如示出的那样，在一个示例实施例中，读取器730的阵列731透镜与编码区域724相距仅大约4 mm。

[0102] 图7B示出读取器730的下侧(即，面向比色皿700的侧部)。透镜阵列731可由传输发光二极管的发射物的材料制成(例如聚碳酸酯、丙烯酸、聚苯乙烯或玻璃)。遮光罩736可为黑山都平橡胶状材料，或者其它适合遮挡环境光的材料。

[0103] 在示例方法中，参照图9，现场用户可能想要对水进行测试，以确定氯浓度。在910处，用户可将编码比色皿插入到仪器100的槽口中。在920处，读取器730读取比色皿的编码信息，例如印刷在标签上且置于编码区域724中的信息。因此仪器525可构造成自动地运行匹配比色皿的化学性质的合适例程。备选地，用户可通过与仪器525提供的用户接口交互来手动地选择例程。

[0104] 在930处，然后用户可将编码比色皿放到流体样本中，例如将比色皿末端或端部部分浸到流体样本中。在实施例中，仪器525可包括样本检测结构(参照图11)，例如以通过电路确定比色皿末端合适地位于流体样本中，电路通过电连接流体样本敏感(触头)电极形成，电极通过导电流体样本进行电连接。在940处，在确定比色皿恰当地定位在流体样本内之后，仪器525例如可通过光、声音(例如扬声器、传呼机)或以别的方式发信号将此告知用户，并且例如通过入口102开始将流体样本吸到比色皿中。

[0105] 在950处，一旦样本已经吸到比色皿中，用户就从流体样本中移除比色皿末端。仪器525可通过流体样本检测结构来再次确认这一点。之后，在960处，然后仪器525可针对比色皿的化学性质，启动使流体样本在流体通道101内移动的合适预定例程，如通过用户输入、比色皿编码信息区域724或以别的方式确定的那样。

[0106] 可在上面描述的相似例程之后并行地获得样本。并行地获得样本可再次包括获得样本，以使用不同的比色皿来进行不同的化学反应/分析，比色皿具有相同或不同的预定例程和化学试剂，如对于期望化学分析合适的那样，以及如根据比色皿的编码区域724所确定的那样。

[0107] 现在描述比色皿编码区域724的一些非限制性示例实现。虽然在本文描述特定示例编码区域724，但可使用其它编码区域。

[0108] 图10提供用于在编码区域1024中使用的图案标签的特定的非限制性示例。在该示例中，位对应于图案区域(在示例中示出的暗长方形或亮长方形)。在一个示例标签中，通过编码在标签中的不同图案最多可获得32种化学性质，但可获得其它化学性质。例如，为了具有用于64个不同的编码标签化学性质的空间，可使用不止一个位。编码区域1024可包括批次/日期代码、位置(批次位置)代码、化学性质类型代码、关于特定化学性质和/或比色皿的斜度校正代码，例程代码、批次有效日期等。还可包括校验求和，以检验编码数据。例如，可使用8位来进行检验。

[0109] 在示例中，编码区域1024的编码信息可编码在46位中，其分成以下：6位用于化学性质标识(64种潜在化学性质)；7位用于日期(年)；9位用于日期(日)；16位用于批次代码；以及8位用于校验求和。这种编码布置假设例程/流体处理方法不基于批次而改变。另一个示例是26位：6位用于化学性质标识(64种潜在化学性质)；12位用于填充数量；以及8位用于校验求和。

[0110] 另一个示例编码区域1020可使用40位，其中4位用于版本代码、1位用来指示是否可使用以前的版本(例如，仪器525是否不支持当前版本)、15位用于日期(例如，从特定日期起算的日子)，8位用于斜度调节(例如，支持针对各种比色皿化学性质的斜度调节)，6位用于针对特定比色皿化学性质的偏移调节，以及6个额外的位未使用/不可用(例如，用于额外的批次代码位等)。

[0111] 另一个示例编码区域可使用40位，其中4位用于版本代码、11位用于日期代码(例如从特定日期起算的日子)，2位未使用(RFU)、10位用于批量标识代码，5位用于托盘代码，以及5位用于托盘位置代码。

[0112] 因此，可在编码区域1024中使用不同的位组合和布置，这取决于待传达的信息。在实施例中，编码区域1024的一部分可保持恒定或不可变，而编码区域的另一部分或多个部分则是可变的。例如，编码区域1024的第一部分可针对化学性质类型保持恒定。在针对化学性质类型保持恒定的编码区域1024中，编码区域的第一部分可保持恒定(即，其中具有相同图案或布置的位)，使得比色皿被标识为特定类型，例如用于测量总氯的比色皿，这与另一个比色皿类型相反，例如用于测量总的自由氯的比色皿。编码区域1024的可变部分可指示可变信息，诸如批次信息、日期信息等。编码区域1024的保留部分可为读取器730遇到的第一排位(在比色皿插入到仪器525中时)，可为读取器730遇到的最后一排位，或者可以预定布置/位置位于编码区域1024中的别处。

[0113] 在下面给出比色皿编码区域1024和读取器730布置的一些非限制性示例。

[0114] 运动光学代码示例

[0115] 实施例可在编码比色皿600/700/800插入到仪器525中且因而经过光学读取器730时从编码比色皿600/700/800读取编码区域1024。编码区域1024可直接印刷到比色皿上，或者编码区域1024可为应用于比色皿上的标签。包括在读取器730中的示例构件可为以下：五个IR发光二极管；五个IR光电晶体管；发光二极管驱动电路；代码；以及微控制器和/或微处理器。

[0116] 与标准旋转反光镜条码光学器件相比，实施例提供较紧凑的选择。在实施例中，读取器730的透镜可较小，并且与编码区域1024将读取的地方相距大约4 mm。光电二极管、发光二极管和微控制器也可较小，以适合包括在手持式便携式仪器525内。实施例可使用具有定时代码(时钟位1034)的数据编码区域1024，其优点是代码的长度短。可包括第一时钟位1041，其可设定定时。如果在比色皿500插入时存在偏移，则时钟位1034可不与数据位1035对齐。包括在读取器730或仪器525中的软件可针对这种情况进行校正。实施例可使用单个编码区域1024(嵌入了时钟)，其优点是偏移不是问题，但编码区域1024的长度可增加。可将实施例制作成防水的。在比色皿500插入时，插入速率不是问题，如本文描述的那样。代码可预先记录在比色皿500上，并且存储在仪器525的存储器中。

[0117] 静态光学条码示例

[0118] 实施例可在比色皿插入到仪器525中之后，从编码比色皿600/700/800读取编码区域1024。例如当用户开启仪器525时，可读取编码区域1024。这种实施例在仪器525中不需要比色皿检测电路。读取器730的特定构件可包括以下：一个IR发光二极管；一个线性二极管阵列(128像素)；发光二极管驱动电路；条码透镜；条码反光镜；以及微控制器(10位模-数)。读取器730的大小可取决于编码区域1024的代码印刷大小和所需位数。如果“位”可为
0.005"(英寸)且使用32位或40位，则大小较小。代码的从左到右的位置可用来将图像保持在读取器730的线性阵列731上。这种实施例具有能够在用户按仪器525的接口上的读取时读取代码的优点，使得可不需要用以确定比色皿是否存在的实时感测。线性阵列731可为单个源部件。再次编码区域1024的代码可预先记录到比色皿上。

[0119] 运动导电代码示例

[0120] 实施例可包括在编码比色皿600/700/800插入到仪器525中时，待从编码比色皿600/700/800读取的编码区域1024中的导电代码。导电代码例如可用导电墨水、由非导电墨水印刷的导电标签，或者由导电墨水印刷的非导电标签直接印刷到比色皿上。读取器730的具体构件可包括以下：小型滚珠轴承；小弹簧；轴承/弹簧壳体；以及微控制器。这相对于标准旋转反光镜条码光学器件是较紧凑的选择。触头可较小，而且如同其它实现一样，微控制器较小。具有定时代码的数据代码可包括在导电代码中，其优点在于代码的长度可较短。如果在比色皿插入时存在偏移，则时钟位1034可不与数据位1035对齐。软件可再次校正这种情况。可使用单个代码(嵌有时钟)，其优点在于偏移不是问题。但编码区域1024的长度可增加。

[0121] 磁性读取器示例

[0122] 实施例可在读取器730中包括磁性读取器头、测量电子器件和微控制器。大小可相当小，而且可取决于读取器头。在使用中，用户可按大于某个最小速度的速度，将具有磁条的比色皿插入到仪器525的槽口中。有一种选择是在位于仪器525上别处(除了槽口)的磁性读取器上读比色皿，然后插入仪器525的槽口中。

[0123] 静态导电代码示例

[0124] 实施例可包括使用印刷在导电标签上的二维(2D)编码区域1024，类似于本文描述的运动代码示例。

[0125] 片上RFID示例

[0126] 实施例可包括在比色皿上在编码区域1024中的RFID标签，在仪器525上有对应的RFID读取器，例如作为读取器730。一旦测量分析完成，仪器525又可使用RFID来将信息(诸如结果信息)写回到比色皿上的RFID。

[0127] 与片上代码相关联的构件示例

[0128] 实施例可包括在仪器525上的代码读取器730，其恰当地定位成以便读取另一个构件，例如容纳比色皿的盒(或者其它与芯片/比色皿相关联的构件)，以及/或者一些其它类型的比色皿标识器。类似地，可使用比色皿盒上的RFID标签。

[0129] 存储器芯片

[0130] 实施例提供存储器芯片，其可包括在比色皿上，其包括例如与编码区域1024相似的信息(而且也许位于编码区域1024中)，存储待由仪器525读取的数字形式的信息。存储器芯片包括EPROMS，诸如达拉斯半导体公司的DS1985F516-kbit 只添加式触摸存储器装置。

[0131] 因此，已经描述了各种示例实施例，其中，比色皿(或相关联的构件)可设有可由仪器525或其它系统构件读取的编码信息。编码信息对系统提供关于可用于进行分析的比色皿以及解决与其相关联的任何潜在问题的信息。此外编码比色皿600/700/800减轻了用户管理关于各种比色皿的信息的繁重任务，诸如使它们与分析仪器525的合适槽口匹配，或者选择合适例程来进行化学分析。在附件B中公开各种示例实施例。

[0132] 比色皿和样本杯

[0133] 参照图11，一旦插入，比色皿1100浸入到流体样本1138中，并且流体样本1138被吸到比色皿1100中，与一种或多种试剂反应，以进行分析。比色皿1100在其内部包含流体通道101(例如像图1中示出的那样)，流体通道101在流体通道101中或者沿着流体通道101包括必要的化学品，如前面描述的那样。因此，在流体样本1138沿一个或两个方向被仪器1125吸过流体通道101时，比色皿1100及其流体通道101对适合分析的化学品与流体样本1138提供混合。仪器可包括样本检测结构1150，样本检测结构1150对仪器1125提供输入，从而确认样本检测结构1150已经插入到流体样本1138中，例如，通过流体样本1138所完成的电接触。

[0134] 如图12中显示的那样，比色皿1200可包含编码区域1224，编码区域1224编码有可读的或由系统的另一个构件(例如图7的读取器730)以别的方式解释的信息。编码区域1124可传达信息，包括(但不限于)用于关于比色皿1200的化学性质而标识比色皿1200的类型的信息，或者传达结合比色皿1200应当执行哪个流体样本移动例程的信息。例程可包括合适程序指令集，程序指令集例如存储在仪器1125的存储器装置中，并且由其一个或多个处理器执行，使得在执行程序指令时，流体样本沿着流体通道101以受控制的方式移动。

[0135] 用户可能努力以正确的定向将比色皿1200插入到仪器1125中。可能的情况是：比色皿1200可按四个定向中的任一个插入到仪器1125中，仅其中一个将适合使用(例如，仪器1125读取编码区域1124，恰当地抽吸和分析流体样本等)。因此，当用户试图将比色皿1200插入到仪器1125中时，可能产生两个潜在困难；即，确定比色皿1200的哪个端部进入仪器
1125的槽口，以及确定比色皿1200的哪一侧“朝上”(面向用户)。以恰当的定向插入比色皿
1200对于系统的功能性来说是重要的，因为仪器1125包括用于在与比色皿1200的流体通道
101中的化学品反应时测量流体样本的测量传感器(诸如光学器件104)、编码区域1124的读取器等。

[0136] 因此，实施例提供定向结构1239，其指示比色皿1200的恰当插入。定向结构1239可包括文字或非文字提示，其用以告知用户，他们应当在哪里抓住比色皿1200，以便在插入到仪器1125时获得恰当定向。非文字定向结构1139可为物理定向结构或图形定向结构。定向结构1239的非文字方面确保不同的定向结构不必翻译成不同的语言，文本提示就需要。

[0137] 在图12中示出的一个示例实施例中，非文字定向结构1239包括在比色皿1200的顶部上的拇指凹部或拇指形凸脊区域，其提供本能暗示：必须在恰当端部(例如比色皿1200的近侧端)上抓住比色皿1200，而且恰当地朝上，以将比色皿1200的远侧端插入到仪器1125的槽口中。非文字定向结构1239也可为图形，诸如箭头。诸如拇指凹部的非文字定向结构1239可模制到比色皿1200中，并且因此不会增加成本。在一些实施例中，可包括不止一个非文字定向结构1239。如图13中示出的那样，非文字定向结构1339可包括(但不限于)以下中的任一个(单个或成组合)：(1)在比色皿1200的基础材料中的凹陷拇指形区域；(2)在比色皿1300的基础材料上的凸起图案；以及(3)可应用到比色皿1300的基础材料上的印刷标签。在图13的示例中，非文字定向结构包括在编码区域1324外部的区域中。

[0138] 虽然本文描述的诸如非文字定向结构的定向结构协助用户在将比色皿1100插入到仪器1125中时获得恰当定向，但用户在确认比色皿1100恰当地或完全插入和紧固在仪器1125的槽口内时可能有困难。因此，实施例对用户提供触觉反馈提示和/或可听反馈提示，以确认比色皿1100恰当地插入和紧固在仪器1125内。

[0139] 参照图14，实施例在比色皿1400的本体1413中提供呈凹部1440的形式的“卡入”结构。当比色皿1400完全且恰当地插入到仪器525的槽口中时，这个卡入结构1440提供触觉和/或听觉“卡嗒声”。实施例为比色皿1400中的卡入结构提供一个或多个凹部，它们匹配托盘1542中的一个或多个弹性部件1541，参照图15(A-B)。托盘设置在仪器525的接收插入的比色皿1400的槽口内。凹部1440和弹性部件1541匹配允许当比色皿1400恰当地定向和插入在仪器525的槽口中时，比色皿1400和托盘1542结合起来对用户提供触觉和/或听觉反馈，指示比色皿1400已经恰当地插入到托盘1542中。

[0140] 在一个示例实施例中，比色皿1400包含“顶部侧”和“底部侧”，它们比“侧向侧”具有更大的面积。在一个实施例中，可对比色皿1400的底部侧提供四个凹部1440，如图14中示出的那样。如15A中示出的那样，在仪器525的槽口的托盘1542部分中提供四个弹性部件1541，它们匹配比色皿1400的四个凹部1440。图15B示出组装好的托盘1542的示例。另外，如图14中示出的那样，可在比色皿1400的一个或多个侧向侧中提供凹部1440，在托盘1542的侧向侧中有匹配的弹性部件1541，如图15(A-B)中示出的那样。

[0141] 托盘1542可配备有用于调整比色皿1400的温度的元件。例如，托盘1542可包括设置在其中的加热元件，以有利于加热插入到仪器525的槽口中的比色皿1400。可使用由仪器525供应的电池功率对元件提供功率。加热元件例如可在托盘1542中用来提高比色皿1400的总温度，诸如当室外和/或环境条件允许时，例如以为在流体分析期间在比色皿1400内的化学反应提供充分的温度调节。备选地，加热元件可模制到比色皿中，并且可接合托盘1542内的触头。

[0142] 在一个示例实施例中，当比色皿1400插入到仪器525的槽口中时，托盘1542中的匹配比色皿1400的侧向侧中的凹部1440的弹性部件1541推动或导引比色皿1400，使其与托盘1542中的匹配比色皿1400的底部中的凹部1440的四个弹性部件1541对齐。因而，当比色皿
1400以恰当定向完全插入，使得比色皿1400“咔嗒”就位时，对用户提供触觉“咔嗒”。另外，可根据对托盘1542和比色皿1400选择的弹性部件/凹部1400/1541的类型(及其材料)来提供听觉反馈。因而，当弹性部件'1541“卡入”和/或“卡扣”到凹部1400中时，对用户提供听得见的“咔嗒”声音，以及触觉咔嗒，确保对用户提供指示比色皿1400恰当地插入到仪器525的槽口中的多层次反馈。弹性部件1541可按多种方式形成。弹性部件1541可为片簧，或者可为弹簧加载式滚珠轴承等，只要它们对比色皿1400提供可释放的紧固机构即可。

[0143] 参照以上，图15A是分解的托盘1542。托盘1542包括上部托盘1543和下部托盘1540，在后面且在上部托盘构件和下部托盘构件之间显示了插口1550和俘获器1551。插口
1550是部分空心的本体，其用来以不透空气的方式连接到气动系统上。俘获器1551包括三个单独的构件：面板1552和两个O形圈，O形圈用来将比色皿接头115(图1)密封到插口上，使得在比色皿安装到托盘中之后实现不透空气的连接。插口1550热接或铆接到下部托盘部分和上部托盘部分两者上，以实现耐用性。上部托盘1543还具有槽口155，在比色皿滑动到托盘中时，光或IR辐射通过槽口155从编码区域724引导出和反射。

[0144] 回头参照图11，一旦比色皿1100已经恰当地定向和恰当地插入，实施例提供样本杯1137(在图16(A-D)中更详细地示出)，以有利于恰当地收集流体样本，供系统进行化学分析。由于比色皿1100部分地从仪器1125暴露，如图11中示出的那样，比色皿1100(其末端)和仪器1125直接插入到流体样本1138中达2-3秒，以使流体样本1138收集在比色皿1100中。仪器1100上的样本检测结构1150检测流体样本1138(例如水)，使仪器1125开始流体样本收集，然后提醒用户从流体样本1138中移除比色皿1100和仪器1125，在此之后，化学例程自动启动。

[0145] 仪器1125的样本检测结构1150确定通过对流体样本1138敏感的部件的电连接而形成的电路(或信号)，所述部件为例如设置在样本检测结构1150内的接触电极，其通过导电流体样本1138而电连接。在样本检测结构1150中的接触电极的位置在比色皿1100内的流体通道的开口上方，使得如果样本检测结构1150确定完整的电路，则比色皿流体通道入口102必须浸没在流体样本1138内。在通过样本检测结构1150确定比色皿1100恰当地定位在流体样本1138内时，仪器1100例如可通过光、声音(例如扬声器、传呼机)或以别的方式对用户进行指示或发信号将此告知用户，并且开始吸取流体样本1138。如果比色皿1100在获得合适样本量之前就从流体样本1138中移除了，例如像通过使样本检测结构1150的接触电极从流体样本1138中移除而感测到的那样，以及通过与仪器1100的处理器的合适电连接而发信号表示的那样，则仪器1100可暂停例程，对用户进行指示或以信号告知用户，或者它们的适当组合。

[0146] 如果比色皿1100仍然在流体样本1138中，以将流体样本1138完全吸到流体通道中，则在完成吸取流体样本1138之后，仪器1125可以信号告知操作者已经成功获得流体样本。然后用户从流体样本1138中移除比色皿1100末端。仪器1125例如通过样本检测结构1150的接触电极来确认比色皿1100不再放在流体样本1138中，并且启动流体移动例程的对于给定比色皿1100化学性质来说合适的预定例程，如通过用户输入、比色皿编码信息区域
724或以别的方式确定的那样。

[0147] 在一个实施例中，仪器1125保持四个比色皿1100，四个槽口中的各个中有一个比色皿1100。在一个实施例中，为了进行测量，所有插入的比色皿1100以及样本检测结构1150都应与水样本1138接触。在图11的示出的示例实施例中，样本检测结构1150位于四个比色皿1100的中心附近或位于该中心。

[0148] 当被要求用仪器1125对水样本1138执行分析时，用户可能遇到几个问题。一些用户小心不把仪器1125弄湿，而且可能辩认不出样本检测结构1150的功能。因此，用户可努力仅将比色皿1100浸到样本水1138中，使样本检测结构1150留在样本杯1137的外部(在样本水1138之外)。这可导致所有四个比色皿1100可能无法一次浸入(在样本检测结构1150浸没在样本水1138中时确保了这一点)的问题，并且因而不恰当地执行预期测量。

[0149] 因此，实施例提供样本杯1637，其有利于用户练习仪器，特别是用仪器1125进行合适流体样本1138收集和分析。样本杯1637可大体形成为具有两个主壁结构1643、1644。第一壁结构1644形成样本杯1637的较狭窄的底部，比色皿1100可浸入其中。第二壁结构1643从第一壁结构1644延伸，从而具有较大的横截面积，并且因而提供额外的空间来容纳仪器1125的端部，比色皿1100插入到该端部中。第一壁结构1644和第二壁结构1643之间的过渡可构造成对仪器1125的具有比色皿1100的端部提供支托区域或空间1645。换句话说，样本杯1637是渐缩的，以匹配仪器1125的容纳比色皿1100的端部，从而对用户提供关于恰当插入的视觉提示。样本杯1637及其壁结构1643、1644可由单个模制件(例如单片模制塑料)形成。

[0150] 通过提供定制样本杯1637，上面提到的关于样本收集的所有问题都解决了。样本杯1637在形状上设置成容纳仪器1125的端部(在比色皿1100插入的情况下)，促进用户正确地将仪器1125、比色皿1100和样本检测结构1150全部一次性浸入样本水1138中。样本杯1637还阻止用户试图只浸比色皿1100而不浸样本检测结构1150。

[0151] 在样本杯1637上的清楚地标记的填充线对用户指示多少样本水1138收集在样本杯1637中，以有利于利用仪器1125和比色皿1100进行恰当的样本收集。在填充线上方某处的溢流孔防止用户粗野地过度填充样本杯1637，从而确保样本杯1637不溢流。

[0152] 虽然包括填充线，但是用户可遇到问题，因为会将样本杯1637填充直到顶部，而忽略填充线。当然，这是不合需要的，因为在仪器1125和比色皿1100恰当地置于样本杯1637中以进行样本收集时，样本水1138可能会溅出。在附录C中公开了各种示例实施例。

[0153] 确定测试比色皿内的流体样本位置

[0154] 参照图17，可通过包含在仪器(例如，仪器1125)的本体1751内的泵组件1747所产生的压差经由本体1751的包含活塞的腔室和比色皿1700的流体通道101之间的气动连通而移动流体样本。因而，气动泵组件1747的活塞由于马达而在本体1751内的移动可降低或增加流体通道101内的压力/在流体通道101内产生真空或正压力，以便使流体样本沿期望方向移位，例如，移离比色皿1700的远侧端(具有流体入口)和移向单元本体1751。另外，沿相反方向的移动可通过使气动泵组件1747的活塞沿相反的方向(即，在流体通道101中产生正压力)实现。

[0155] 如图17中的比色皿1700的横截面示出，流体样本与比色皿1700的流体通道1701内的一种或多种试剂1706、1707、1708和/或1709反应。可在比色皿1700的光学腔室1703内测量流体样本(在流体样本遇到试剂1706、1707、1708和/或1709/与试剂1706、1707、1708和/或1709反应之前和/或之后)。因此，光学测量值可通过单元本体1751获得，其操作光学腔室1703的一侧上的光学器件构件1704(例如，包括光源，诸如LED、二极管激光器等)和在光学腔室1703的另一端部处的光学检测器构件1705处感测/检测光。光可透射通过比色皿1700的光学窗口1721，光学窗口1721配合在光学腔室1703的各个端部上，或一体地形成到比色皿1700的比色皿本体中。因而，光学窗口1721允许光在光学腔室1703处沿着流体通道1701透射通过比色皿1700，以进行光学测量。

[0156] 光学器件构件1704可包括许多光源1710，这取决于即将进行的显色检验。例如，包括红色、蓝色和绿色的各种波长的窄带发光LED可用来照亮具有某些吸收带的发色团。二极管激光器还可用作电磁辐射源。诸如钨灯的宽带源可与滤波器联接，以选择用来探测发色团的波长。还可使用红外发光器。所有前述内容可单独使用或彼此组合使用，选择取决于检验/要检测的分析物。

[0157] 为了测量流体样本的光学特性(在与一种或多种试剂1706、1707、1708和/或1709反应之前或之后)，重要的是精确地和准确地确定比色皿1700内的流体样本的位置(例如，以便确定流体样本是否遇到一种或多种试剂1706、1707、1708和/或1709，是否流体样本已经进入或再次进入光学腔室1703等)。

[0158] 为了精确地和准确地将流体样本的等分试样输送和定位在流体通道1701内，实施例提供算法来使用光学测量结果确定流体通道1701内的流体样本的位置，例如如通过光学腔室1703和相关联的构件获得的那样。

[0159] 借助于其气动地连通到流体样本的活塞的空间移动的变化(由于流体通道1701所包围的在活塞和样本等分试样之间的封闭空间内的压力的变化引起)，气动泵组件1747的容积式泵可用来使流体样本的等分试样移动通过流体通道1701。在理想情况下，压力变化(对于流体通道1701内的已知体积和已知气体/流体构成)可精确地和准确地映射到流体通道1701中的流体样本的位置，使得可确定流体通道1701内的流体样本的位置。其它双向气动泵可用来使空气在气动线路1760中移动到和离开插口1550，从而使空气移动进入和离开流体通道1701。其它众所周知的双向泵类型包括隔膜泵、蠕动泵、磁致伸缩泵和类似的气动泵，它们是普通技术人员所熟知的且从而在本公开的范围内。因此，实施例提供方法和装置来精确地确定流体通道1701(包括其光学腔室1703部分)内的流体样本的位置，并且确保可精确地确定流体样本的位置的可变性，并且在尝试通过光学腔室1703测量或刻画流体样本之前将其考虑在内。

[0160] 在实施例中，比色皿1700包括在流体通道1701中的光学腔室1703，例如用来确定流体样本的组分的浓度(例如，通过比色检验确定氯浓度，但是可进行其它测量)。实施例使用光学腔室1703(和相关的构件)，以确定流体样本的位置的变化，例如，通过检测光学腔室1703中存在或不存在流体样本。

[0161] 例如，大体参照图18，当流体样本的前缘移动到光学腔室1703中时，在气体和流体样本之间的流体界面由于作用在气体/流体界面上的表面张力和压力而被扭曲。这导致界面有非平坦形状，这又导致可检测的份额的光撞击在气体-液体界面上。这导致透射通过光学腔室1703的光的方向改变(与在没有流体样本包含在光学腔室1703内时获得的或通过例如存储在本体1751的存储器1749中的预先确定的期望测量值获得的基准测量值相比较)。

[0162] 因此，当气体/流体界面进入光学腔室1703时，通常(在没有气体/流体界面的情况下)直接通过光学腔室1703的光会以可由检测器构件1705(设置在光学腔室1703的相对的侧部处)检测到的方式扭曲。因此，实施例可使用光检测器1705(或类似构件)检测光在液体/气体界面的减少且使用这个信息(单独或以与相关信息组合，例如流体样本大小、流体通道1701的横截面积等)，以确定流体通道1701内的流体样本的位置。

[0163] 在实施例中，在1810处，例如通过在流体样本输送光学腔室1703(即，在没有流体样本存在于光学腔室1703中的情况下进行光学透射的测量)之前获得的测量，而进行基准测量。备选地或另外，可获得例如存储在存储器装置1749中的预先确定的阈值。

[0164] 接下来在1820处，例如，通过位于本体1751内的气动泵组件1747的活塞的递增移位，流体样本沿着流体通道1701输送或移动向光学腔室1703。对于活塞的递增移动以及流体通道1701内的流体样本的对应的移动中的一个或多个，可在1830处在光学腔室1703内对光学透射进行新的测量，以与原始基准测量值或预先确定的阈值进行比较。在步骤1840处，这个重复测量的过程可重复到一个或多个测量值指示在光学腔室1703内存在流体样本。响应于在1830处在光学腔室中检测到流体样本，可在1850处执行一个或多个动作。例如，可确定流体样本的体积，在流体样本体积或位置不如期望的那样(例如，基于与已知值的比较)时可对用户给出警告指示，通过改变流体移动例程可自动地改变流体样本的位置，等等。

[0165] 因而，在实施例中，可基于关于流体通道1701内的流体样本的位置和/或流体样本的其它属性的信息来修改流体通道1701内的流体样本的移动例程。作为示例，因为流体样本等分试样不位于期望位置上，可改变其位置。此外，例如响应于确定流体样本等分试样不是期望体积，可给出误差或警告指示。

[0166] 流体样本等分试样的体积可如下确定。特定流体样本等分试样的长度可使用确定的流体样本的位置和流体通道1701的已知横截面积来确定。这可响应于下者来实现：确定光学测量值的坡度变化或透射测量值的相对标准偏差(RSD)变化，它们与本体1751的气动容积式泵1747的递增移动相关联，这些递增移动检测光学腔室1703中的流体样本的前缘。气动泵的各个递增移动与流体通道1701内的等分试样的体积的对应的递增移位成比例。可类似地找到流体样本的后缘，例如通过使用流体样本体积、流体通道1701的体积和流体样本的前缘的位置来估计其位置；或可以与本文描述的前缘检测类似的方式通过光学检测来找到后缘。因而，流体样本的等分试样的边缘可通过与离开和/或重新进入光学腔室1703(在流体样本等分试样反向流动的情况下)的流体样本的后缘相协调的光学测量来检测。流体样本的等分试样的体积因此可通过从检测到等分试样的前缘到检测到后缘而加总气动泵的递增移动，以及使总递增移动与等分试样的总体积相关联来确定。

[0167] 实施例因此提供手段来确定测试比色皿1700内的流体样本的位置。基于确定的流体样本在比色皿1700内的位置，可进行一个或多个额外的确定(例如，流体样本等分试样体积)，并且可进行一个或多个动作(例如，修改流体样本移动例程，对用户提供关于潜在问题或其没有问题的指示，等等)。

[0168] 此外，系统可包括指令库或可访问指令库(执行来实现流体样本移动例程)，并且系统可基于插入仪器1751的槽口中的比色皿1700的类型而从库选择合适的指令集。针对特定类型的比色皿1700(例如总氯测量比色皿)选择的指令集将协调起来，以基于已知试剂1706、1707、1708和/或1709在比色皿1700流体通道1701上确切地置于何处而使流体样本在流体通道1701中移动。一旦系统确定需要执行的测量的类型，并且找到流体样本的前缘，系统可使用用来找到前缘的泵组件1747(可专用于插入仪器1751中的多个比色皿中的特定比色皿)，以根据期望的顺序、时刻、混合等使流体样本移动到试剂位置1706、1707、1708和/或
1709。

[0169] 因为流体样本典型地借助于流体样本与活塞(例如，容积式泵的注射器的柱塞)的直接接触而输送，流体样本与活塞的直接接触可导致带出之前的粘附到活塞上的样本。如果活塞在后续的采样操作之间不进行更换或清洁，则可由于带出而导致后续样本的污染。实施例因此例如允许重复使用例如位于本体1751中的活塞/容积式泵，而非提供一次性的活塞和/或其它构件。这例如通过借助于在活塞和设置在流体通道1701内的流体样本之间包括中间气体相来消除流体样本和容积式泵构件1747(例如，其活塞)之间的任何直接接触来实现。使用实施例，中间气体相可用来连通到流体，同时保持精确地定位比色皿的流体通道1701内的样本等分试样的位置的能力，并且进行合适的辅助性确定和/或采取合适的补救动作，如果需要的话。在附录D中公开了各种示例实施例。

[0170] 图18B为曲线图，其绘制了下到光学腔室1703的光的透射百分比与腔室中的样本团的位置(以毫米(mm)为单位)。当光学腔室1703中的空气开始被样本的液体前锋所替代时，存在第一中断。在1-2mm距离上，透射率从大约100%降低到30%，并且然后随着液体团填充光学腔室，在大约25mm标记处，快速地恢复。随着其继续横穿腔室，可在大约40mm标记处可检测到团的后端，透射率再次快速下降。随着团离开腔室，透射率返回到基线100%。在那里，过渡是可靠的和可重复的，并且提供了新颖的方法来在团横穿比色皿时跟踪团的前缘和后缘。

[0171] 将容易理解，可使用各种装置或装置组合中的任一个来实现各种实施例，例如以确定样本流体在比色皿的流体通道内的位置、样本在比色皿内的移动、比色皿内的流体样本的光学分析和测量，或本文描述的其它功能性。在实现实施例时使用的示例装置包括呈系统或仪器的形式的装置，如本文所描述，其结合具有一个或多个处理器1748的本体单元1751和存储在存储器或非信号程序存储装置1749中的程序代码。在这方面，处理器1748可执行程序指令/代码，它们构造成运行光学透射和检测构件、运行气动泵组件、计算估计的样本流体位置/体积、对有色流体样本执行光学分析，或执行实施例的其它功能性，如本文所描述。因此，系统或仪器可表示具有合适电路和逻辑以执行本文描述的功能的便携式水分析仪器。

[0172] 构件仪器可包括但不限于至少一个处理单元1748、存储器1749和将各种构件(包括存储器1749)联接到处理单元1748上的通信总线或通信器件。系统或仪器可包括各种装置可读介质或可访问各种装置可读介质。系统存储器1749可包括装置可读存储介质，其呈暂态和/或非暂态存储器，诸如只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)。作为示例而不作为限制，系统存储器1749还可包括操作系统、应用程序、其它程序模块和程序数据。

[0173] 在便携式水分析仪器的示例中，用户可通过输入装置与仪器互动(例如，输入命令和信息)。仪器还可包括显示装置。除了显示装置，仪器还可包括其它输入和/或输出装置，例如，模拟和/或数字/逻辑输入和/或输出装置。仪器可使用与其它装置或数据库的逻辑连接而在网络或分布式环境中运行。装置可使用与仪器的逻辑连接，并且逻辑连接可包括网络，诸如局域网(LAN)或广域网(WAN)或无线网络，但是还可包括其它网络/总线。

[0174] 如本领域技术人员将理解，各方面可实现为系统、方法或程序产品。因此，各方面可采取完全硬件实施例的形式，或包括软件(包括，固件、常驻软件、微代码等)的实施例的形式，它们在本文可全部大体称为"电路”、“模块”或“系统”。此外，实施例可采取程序产品的形式，其实现在其上实现了装置可读程序代码的至少一个装置可读介质中。

[0175] 可使用装置可读存储介质的任何组合。在这个文档的上下文中，装置可读存储介质("存储介质")可为任何有形的、非信号介质，其可包含或存储由程序代码构成的程序，程序代码构造成由指令执行系统、设备或装置使用或与指令执行系统、设备或装置结合起来使用。

[0176] 微流体比色皿

[0177] 有利于微流体比色皿(如图19的示例微流体比色皿1900)的普遍手段是将电磁辐射(下文大体称为'光'，以便进行简化，但是要理解，这里的教导不限于电磁频谱的可见部分)透射通过包括本体1913和盖1912的比色皿1900的厚度且测量电磁辐射中的变化；即，通过光学腔室1903的内部厚度来确定光学路径长度，如图19中显示。在这个实施例中，光沿着通过光学腔室1903的光学轴线1951横穿微流体比色皿。例如，借助于施加在入口1902和孔口1952之间的压力差，液体样本通过本体1913的流体通道抽吸到由盖1912形成的流体管入口1902中。光学腔室1903可由流体通道1901的膨胀所产生的细圆柱形腔体形成。虽然由于流体通道1901在光学腔室1903处膨胀，光容易提供通过光学腔室1903且被收集，但是路径长度较短，根据建立的原理(Beer-Lambert)，这降低光学测量或吸收测量的敏感度，其中通过材料的吸光率与路径长度直接相关；

[0178] {1}

[0179] 其中，A是吸光率，ε是材料的摩尔吸光系数，b是路径长度和c是分析物的浓度。吸光率值与材料的光透射率相关：

[0180] {2}

[0181] 其中， 为入射能量(入射光的强度)，而I为透射通过材料的能量(透射光的强度)。

[0182] 为了改进测量的敏感度，可增加光学路径长度b或分析物的浓度c。其中材料的浓度是独立的变量，可增加路径长度，以改进测量的敏感度。

[0183] 在第二实施例中，图20的比色皿2000通过使光透射通过比色皿2000的宽度来实现了光学路径长度的增加。存在于微流体比色皿2000的光学腔室2003内的截留空气或空气气泡由于使透射通过比色皿的光散射而干扰吸收测量。如果在大量流体已经输送出光学腔室2003之后，流体的残余物保留在光学腔室2003中，则其干扰确定流体的存在性或流体在光学腔室2003内的位置。

[0184] 在图20的光学腔室2003内可出现截留空气，因为在液体沿着流体通道2001输送时，在样本流体和流体通道2001之间缺乏接触或缺乏一致的湿润。特别地，在流体在光学腔室2003内输送期间，光学腔室2003可存在未被扫过的区域，因为有特定几何结构用于使光不受阻碍地透射通过光学腔室2003，即，光学腔室2003包括平坦窗口2019和2020或在其它处描述的布置在光学腔室2003的各个端部的平坦光学表面，光通过平坦光学表面而通过第一窗口进入，与光学腔室2003内的流体相互作用并且沿着光学轴线2051通过第二窗口而离开光学腔室2003。

[0185] 如图21中显示的那样，由平窗口或平坦光学表面和封闭式流体通道2101或正方形/长方形管组成的光学腔室形成尖拐角，其中，通过光学腔室2003的流体流在平坦光学表面的面处突然改变方向，如图21中显示的那样。也就是说，例如其中，流体通道2101在光学腔室2103的拐角2153和2154处突然弯曲。微流体比色皿2100的入口2102和孔口2152之间的压差在流体通道2101和光学腔室2103内的流体上施加力，这使流体沿着流体通道2101移动，只要施加足够的压差来克服相对的阻力即可，诸如重力、粘度或表面吸引力。

[0186] 不想受任何特定理论的限制，目前认为固体表面(本体2013和盖2012)的原子和流体通道2101和光学腔室2103内部的液体的原子之间的吸引会产生静态状况，其中，原子在液体/固体界面或边界层处基本不可动。液体的粘度是流体内的分子的原子间吸引的结果。由于应用压差而被迫移动通过流体通道2101的液体使气体/流体前缘展现凸形形状，朝气体/液体界面的低压侧突出，因为在流体被迫通过流体通道2101和光学腔室2103时，边界层附近的液体层受到剪切。随着凸形气体/液体相界面接近拐角2153和/或2154，在界面可达到顶点之前，气体/液体界面接触拐角2153和/或2154的平坦结构，因而在拐角内潜在地截留一定量的气体。

[0187] 截留在拐角2153和/或2154内的气体的体积主要取决于流体的粘度和速度。截留气体在拐角2153和/或2154内可呈气泡或弯月面的形式。由于许多变量的原因，截留气体的形状和大小自然不一致，作为示例，一些变量为：流体内的均匀性差异、光学腔室2103的结构细节的小差异、流体的速度差异、结构材料的表面电荷不一致性和流体的原子中的随机分子活动。原本当在光学腔室2103内存在液体而在拐角2153和/或2154中不存在截留气体时在直接路径中横穿光学腔室2103的光由于拐角2153和/或2154内的截留体积的气体存在弯曲气体/液体界面而折射和部分地反射。截留气体的体积不一致性会产生可变测量误差，由此在不同的微流体比色皿2100之间或者在不同的测量之间，光通过光学腔室2103的预期透射不同于实际透射。

[0188] 在流体已经输送出光学腔室2103之后保留在图21的光学腔室2103的拐角2153和/或2154内的液体同样成问题。类似于空气截留在光学腔室的拐角内，流体的弯月面可桥接壁或窗口，从而形成拐角，拐角借助于拐角结构内的表面吸引的浓度和流体的性质所产生的毛细作用来捕捉流体，以最大程度地减小由于流体内的相互电荷而与固体接触的表面积。原本在光学腔室2103的拐角中不存在流体时在直接路径中横穿光学腔室2103的光由于拐角2153和/或2154内的截留体积流体存在弯曲气体/液体界面而折射，当比较在流体引入到光学腔室2103中之前通过光学腔室2103的光透射与流体从光学腔室2103移除之后获得的结果时，这会引起误差，而且那个结果是不同的。

[0189] 在光学腔室2103的拐角2153和/或2154中存在流体所引起的误差可产生这样的情形：难以检测光学腔室2103内存在还是不存在流体或者难以重新建立不存在液体的情况下的测量基线。不知道流体是否正确地完全定位在光学腔室2103内(即，光学腔室2103完全充满)，通过光学腔室2103获得的光测量不一致性将由下者引起：由于部分地填充的光学腔室2103存在气体/液体界面而引起的反射和/或折射所导致的光的不明确的路径长度和光损失。

[0190] 另外，由于前面针对截留气体体积差异描述的差异，保留在光学腔室2103的拐角2153和/或2154中的流体的体积随着流体随后从光学腔室2103再次引入和移除而改变。当流体保留在光学腔室2103的测量部分内时，取决于在光学腔室2100内存在流体时透射通过微流体比色皿2100的光的测量结果与在流体移除之后透射通过微流体比色皿2100的光的测量结果的差的方法可产生错误结果。

[0191] 最大程度地减小气体截留或存在残余流体所引起的误差的微流体比色皿2103通过修改微流体比色皿2103的拐角结构的形状和/或体积，以将拐角2153和/或2154移位到光学腔室2103的测量部分远处，来实现这一点。对于移位的拐角结构，透射通过光学腔室2103的光不会遇到截留气体或残余流体存在。对于相似的结果，可通过使用孔口减少光透射通过微流体比色皿2100的尖拐角，来减小光学腔室2103的测量部分。

[0192] 这种减轻策略也许不是完全成功的。修改光学腔室2100的拐角结构可能有有害后果，诸如隔开光学腔室2100内的液体，因为在流体围绕经修改的拐角结构进行策略性操纵，或者限制流体可输送通过光学腔室2100的速度时，流体速度在横截面上有急剧变化。通过使用孔口来减小光学腔室2100的测量部分会导致损失入射光强度和通过量，因为原本横穿不带孔口的光学腔室2100的光的一部分受到阻碍。由于入射光量减少，量化和/或可确定的分析物的浓度的范围受根据方程{1}和{2}的系统性噪声限制；(即，对于给定的系统噪声，信号噪声比(SNR)减小，其中，I0和I两者都受噪声存在所引起的量化不确定性约束)。

[0193] 实施例会减小透射通过微流体比色皿的光学腔室的光的意外折射(因为截留气体和/或流体保留在光学腔室内)引起的误差。通过下者来减少截留气体和/或流体保留在光学腔室内：消除在光学腔室内有策略地操纵流体的需要，以及通过借助于衬底内的完全向内反射(TIR)，以及借助于对微流体比色皿的封闭结构的修改从而产生恒定流体横截面(沿着流体路径没有歪斜弯曲部或尖锐弯曲部)，来改变通过光学腔室的光学射线路径。

[0194] 此外，实施例对衬底和/或封闭结构提供修改，以在光从光学腔室的一端行进到相对端时，将光的传播约束在光学腔室内。

[0195] 此外，实施例通过增加用于使光传播通过光学腔室的表面反射的数量，以及/或者通过防止光在没有液体时直接透射通过光学腔室，来提高检测微流体比色皿的光学腔室内存在或缺乏液体的能力。

[0196] 参照图22，微流体比色皿2200的一个实施例由本体2213和盖2212组成。结合到本体2213中的是流体连通嘴2252、用于使光沿着光学轴线2251透射进入和离开本体2213的光学表面2219和2220。本体2213和盖2212通过焊接、粘合剂或其它连结手段而结合在一起，形成流体通道2201、光学腔室2203和流体连通嘴2252。由本体2213和盖2212组成的微流体比色皿2200形成连续的流体通道2201，它能够借助于通过流体通道2201且包括光学腔室2203在入口2202和接头2252之间施加的压差来向内部传送流体。

[0197] 微流体比色皿2200的流体通道2201借助于光学腔室2203的各个端部处的径向弯曲部(显示为径向弯曲部2253和2254)，提供用于通过光学腔室2203的流的平滑的连通路径。

[0198] 微流体比色皿2200的光学轴线2251和光学腔室2203是分开的。微流体比色皿2200的光学轴线2251(并且相关联地，穿透光学轴线2251的光学表面2219和2220)位于本体2213内，在光学腔室2203附近。这在横截面图24中示出。光学腔室2203由穿过流体通道2201的射线路径限定。

[0199] 横截面图24描绘了沿着光学轴线2251透射的光，光与光学腔室2203相互作用。光学结构2255(在此实施例中显示为三角形结构)在本体2213中形成为两个结合的直角光学表面，它们在本体2213内部以45度沿着与光学轴线2251共线的射线路径节段2256与光学轴线2251相交。射线路径2256完全向内反射(TIR)，并且沿着垂直于射线节段2256的射线节段2257改变方向，以便垂直于流体流而穿过光学腔室2203，并且超过图22的径向弯曲部2253和/或2254。射线节段2257同样是完全向内反射的，并且被结合在盖2212中作为射线节段
2258和2259的光学结构2262和2261改变方向，从而使射线节段2259再次垂直于流体流而横穿光学腔室2203，以撞击到本体2213的光学结构2255的第二表面上。光学结构2255向内反射，并且垂直于与光学轴线2151共线的射线节段2259而使射线节段2260改变方向。

[0200] 在两种结合材料之间的边界处发生总内部反射，这两种结合材料对于在第二材料内传播的射线具有不同的折射率，第二材料的折射率大于第一材料，射线朝第一材料传播，并且根据斯涅尔定律，以超过临界角的角撞击到该边界处(即，折射角等于或超过90度)：

[0201] {3}

[0202] 其中，n1是材料的折射率，其小于n2，n2是材料的折射率，其大于n1，并且 是临界角。

[0203] 可通过结合额外的内部反射表面来扩展图22至24中描绘的概念，如图25-28中示出的那样。可使用任何数量的过渡件。实际上，所结合的过渡件的数量越多，路径长度对通道厚度变化就越敏感，而且透射通过微流体比色皿的光由于散射、微流体比色皿的焦比增大以及由于在本体和盖内的光学表面的位置和角误差所增加的损失而引起的损失就越大。在很大程度上，可通过将平坦内部反射表面修改成非平坦形状或环形形状来克服焦比增大所引起的损失。对于例如对微流体比色皿2200的光学表面2219和2220添加凸形表面的好处，将一些或全部内部反射表面修改成微流体比色皿2200的非平坦形状或环形形状可用来在光从光学腔室的一端传播到另一端时，防止光发散超过光学腔室2203的范围。

[0204] 辅助光学结构或对示例比色皿实施例的结构的修改可结合起来形成额外的实施例，如图28和图29中显示的那样。图28中的参考标号与图27相比增加了100。作为示例，修改光学表面结构3119和3120以操纵光学轴线，以及/或者将光学表面3170从平坦表面修改成非平坦表面是可行的。实际上，操纵光学轴线可用来适应安装在表面上的发射器和检测器，其中，将盖3112的光学表面3170修改成非平坦表面，以在光在光学腔室3103内传播时会聚射线3163，使得不会失去原本对于给定的焦比会超过光学腔室3103的范围的光。修改盖3112中的光学表面3170与将本体3113的光学表面3166和/或3167修改成透镜的形式相比的优点在于，成本和使用冗余性降低。在这样的情况下进行制造不需要复杂的加工，减少生产零件所需的循环时间，增加结构大小，以及允许对通过光学腔室3103多个巡回使用同一光学表面。

[0205] 如图29中显示的那样，修改盖3212的光学表面3270会反射撞击到光学表面3270上的射线3263，使得在光通过光学腔室的各个巡回期间，射线3263保持被约束在光学腔室内。

[0206] 比色皿的以上示例实施例的详细描述不是对所有构想到的实施例的穷尽性描述。实际上，本领域普通技术人员将认识到，可按不同的方式组合或省略上面描述的示例实施例的某些元件，以产生另外的实施例，而且这样的另外的实施例落在本发明的范围和教导内。还将对本领域普通技术人员显而易见的是：上面描述的实施例可全部或部分地结合，以产生额外的实施例。在附录E中公开各种示例实施例。

[0207] 已经为了说明和描述而介绍了本公开，但本公开不意于为穷尽性或限制性的。许多修改和变化对本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述实施例是为了说明原理和实际应用，以及使得本领域其它普通技术人员能够理解本公开，以便构想到具有适合特定用途的各种修改的各种实施例。

[0208] 虽然已经在本文描述了示例性实施例，包括图中提供的非限制性示例，但要理解的是，实施例不限于那些确切的示例实施例，而是本领域技术人员可对它们作出各种其它改变和修改，而不偏离本公开的范围或精神。

[0209] 附录A

[0210] 另一个实施例提供一种设备，其包括：盖和本体；所述本体包括设置在其中的流体通道；并且所述盖包括与流体通道的一部分对齐的至少一个开口，从而允许接近本体中的流体通道。至少一个开口可具有至少一个圆形端。圆形端可具有铲形形状。至少一个开口可具有铲形端。至少一个槽口可具有倾斜边缘。本体可具有外凸式匹配部件，并且盖可具有与外凸式匹配部件匹配的内凹式匹配部件。盖可具有外凸式匹配部件，并且本体可具有与外凸式匹配部件匹配的内凹式匹配部件。通道可包括至少一个凹部。通道中的至少一个凹部可与盖中的槽口对齐。

[0211] 另一个实施例提供一种设备，其包括：本体和盖；所述本体包括设置在其中的流体通道，其中，所述流体通道包括用于容纳至少一种试剂的凹部；所述盖覆盖所述流体通道的至少一部分。

[0212] 另一个实施例提供一种设备，其包括：盖和本体；所述本体包括设置在其中的流体通道；所述本体包括顶部、底部和两个侧部；所述本体由透明材料制成；所述盖由不透明材料制成；所述盖覆盖本体的顶部和两个侧部的至少一部分；并且所述盖包括相对的孔口，其与所述流体通道的一部分对齐。一个或多个光学透镜可形成于透明材料内，各个所述透镜都与所述流体通道对齐。孔口可与所述透镜对齐。光学透镜可固定在所述孔口中的各个上面。流体通道可包括用于容纳一种或多种试剂的一个或多个凹陷区域。盖可包括与流体通道的一部分对齐的至少一个开口，从而允许接近本体中的流体通道。

[0213] 另一个实施例提供一种设备，其包括：本体和不透明盖，所述本体包括流体通道；所述本体包括不透明部分和两个透明部分，所述透明部分产生与流体通道的一部分对齐的窗口。一个或多个窗口可为光学透镜。流体通道可包括用于容纳一种或多种试剂的一个或多个凹陷区域。盖可包括与流体通道的一部分对齐的至少一个开口，从而允许接近本体中的流体通道。设备可进一步包括设置在流体通道内的至少一个P形捕集部。

[0214] 另一个实施例提供一种设备，其包括：容器，其具有流体通道，流体通道具有光学腔室；所述流体通道包括至少一个P形捕集部，其长度大于流体样本的预期长度。设备可具有彼此相对的第一和第二窗口，并且窗口允许看到光学腔室中的流体样本。相对的窗口可 为光学透镜。光学透镜可固定在相对的窗口上面。

[0215] 另一个实施例提供一种设备，其包括：其中具有流体通道的比色皿；所述比色皿包括外表面，外表面中具有至少一个凹部；其中，至少一个凹部构造成接合仪器内的槽口的弹性部件，以可释放地将比色皿固定在所述槽口中。至少一个凹部可包括设置在所述比色皿的侧壁中的至少一个凹部。至少一个凹部可包括在所述比色皿的底表面中的凹部组。至少一个凹部可包括：设置在所述比色皿的侧壁中的的至少一个凹部；以及设置在所述比色皿的底表面中的凹部组；其中，设置在所述比色皿的侧壁中的所述至少一个凹部定位成响应于插入所述槽口中而接合所述槽口中的对应的弹性部件；以及其中，响应于设置在所述比色皿的侧壁中的所述至少一个凹部接合所述槽口中的对应的弹性部件，设置在所述比色皿的底表面中的所述凹部组与所述槽口中的一系列弹性部件对齐和接合。至少一个凹部可包括在所述外表面内的弯曲凹痕。弹性部件可为片簧，片簧设置在所述槽口内，并且构造成可释放地接合所述弯曲凹痕。至少一个凹部可包括非文字定向结构。至少一个非文字定向结构可包括大小如拇指的凹部，该凹部设置在所述比色皿的所述外表面内。

[0216] 附录B

[0217] 总起来说，一个实施例提供一种比色皿，其包括：其中具有流体通道的本体；以及其上设置有编码信息的外表面，编码信息可由样本仪器的读取器读取。编码信息可包括设置在编码区域中的图案。图案可包括一系列反射区域和一系列非反射区域。比色皿可包括设置在流体通道内的一种或多种化学试剂。编码信息可包括关于设置在流体通道内的一种或多种化学试剂的信息。编码信息可包括所述比色皿的批号信息、所述比色皿的日期信息，以及所述比色皿的修订号中的一个或多个。编码信息可包括印刷标签。印刷标签可按可释放的方式附连到所述比色皿上。编码信息可设置在所述比色皿的外表面上，使得在所述比色皿插入到所述样本仪器的槽口中时，所述编码信息由样本仪器的读取器扫过。编码信息可包括具有可变部分和不可变部分的图案。不可变部分可编码有信息，包括比色皿类型信息。可部分可编码有信息，包括比色皿批号信息。不可变部分可包括设置在所述比色皿上的编码区域的一部分，使得响应于插入样本仪器中，样本仪器的读取器在可变部分之后遇到不可变部分。编码信息可包括多个轨道。该多个轨道可包括包含比色皿数据的一个或多个轨道和包含计时信息的一个或多个轨道。

[0218] 另一个实施例提供一种水分析仪器，其包括：比色皿读取器，其具有用于读取设置在比色皿上的编码信息的一个或多个读取元件，比色皿在其中具有流体通道；以及用于将读取自比色皿的信息传送到水分析仪器内的处理器的一个或多个通信元件。该一个或多个读取元件可进一步包括一个或多个发射元件、一个或多个透镜元件和一个或多个检测元件。一个或多个发射元件可包括一个或多个光发光二极管。一个或多个检测元件可包括一个或多个光电检测器。一个或多个透镜元件可设置在光学元件中，并且定位成集中来自一个或多个光发光二极管的光。一个或多个透镜元件可设置在光学元件中，并且定位成将光集中到一个或多个光电检测器上。比色皿读取器可设置在水分析仪器的槽口内。比色皿读取器可设置在水分析仪器的槽口内，使得当编码比色皿插入水分析仪器的槽口中时，编码比色皿的编码区域与比色皿读取器的面向编码区域的表面相距大约4 mm。一个或多个读取元件可进一步包括射频识别读取器。一个或多个读取元件可进一步包括磁性读取元件。

[0219] 另一个实施例提供一种系统，其包括：比色皿，比色皿包括：其中具有流体通道的本体；所述比色皿进一步包括外表面，外表面上设置有编码信息；以及包括比色皿读取器的水分析仪器，比色皿读取器包括：用于读取设置在比色皿上的编码信息的一个或多个读取元件；以及用于将读取自比色皿的信息传送到水分析仪器内的处理器的一个或多个通信元件。

[0220] 附录C

[0221] 实施例提供一种设备，其包括：其中具有流体通道的比色皿；所述比色皿包括外表面，外表面具有至少一个非文字定向结构；其中，至少一个非文字定向结构指示用于将所述比色皿插入到仪器内的槽口中的恰当定向。至少一个非文字定向结构可包括设置在所述比色皿的所述外表面内的大小如拇指的凹部。比色皿可包括流体入口侧，而且另外其中，大小如拇指的所述凹部设置成紧邻所述流体入口侧。至少一个非文字定向结构可包括设置在所述比色皿的所述外表面上的一系列隆起的凸脊。比色皿可包括流体入口侧，而且另外其中，所述一系列隆起的凸脊可设置成紧邻所述流体入口侧。至少一个非文字定向结构可包括设置在所述比色皿的所述外表面上的图形。图形可包括指示将所述比色皿插入到所述槽口中的恰当方向的方向箭头。

[0222] 另一个实施例提供一种设备，其包括：其中具有流体通道的比色皿；所述比色皿包括外表面，外表面具有设置在其中的大小如拇指的凹部。外表面可进一步包括至少一个非文字定向结构；其中，至少一个非文字定向结构指示用于将所述比色皿插入到仪器内的槽口中的恰当定向。至少一个非文字定向结构可位于大小如拇指的凹部中。

[0223] 另一个实施例提供一种样本杯，其包括：平坦底部；第一壁结构，其紧邻所述平坦底部，并且从所述平坦底部向上延伸；所述样本杯包括构造成指示充足样本流体液位的流体填充液位指示器，流体填充液位指示器与其中插有比色皿的仪一起使用；第二壁结构，其从所述第一壁结构延伸，并且比所述第一壁结构限定更大的横截面积；所述第二壁结构在形状上设置成匹配仪器的样本收集端部；其中，所述第一壁结构和所述第二壁结构限定用于仪器的所述样本收集端部的支托区域。平坦底部、所述第一壁结构和所述第二壁结构可由单个模制材料形成。第一壁结构可在大小上设置成容纳一个或多个比色皿的一个或多个流体入口端。流体填充液位指示器可定位成指示流体填充液位，从而提供充足的样本流体，以容许在所述仪器插入到所述样本杯中且支托在所述支托区域处时，触发所述仪器的样本检测结构。

[0224] 另一个实施例提供一种方法，其包括：将一个或多个比色皿插入到仪器中的一个或多个对应的槽口中；将流体插入到样本杯中；将仪器放到样本流体中，其中，一个或多个比色皿的末端接触样本流体；用仪器确定样本流体是否接触样本流体；以及响应于确定仪器接触样本流体，仪器将样本流体吸到一个或多个比色皿中。仪器可进一步包括样本检测结构，样本检测结构通过使用样本流体的导电性完成样本检测结构的两个触头之间的电路，来检测与流体样本的接触。方法可进一步包括，响应于确定样本检测结构未接触样本流体，来提供指示。响应于确定样本检测结构未接触样本流体，仪器不会将样本流体吸到一个或多个比色皿中。

[0225] 附录D

[0226] 另一个实施例提供一种方法，其包括：运行马达，以将样本流体定位在比色皿的流体通道内；将光透射通过比色皿的光学腔室；测量接收到的已经透射通过光学腔室的光的值；比较光的测得值与一个或多个阈值；基于来自比较步骤的比较结果，确定样本流体在流体通道内的位置；以及基于样本流体在流体通道内的位置，产生响应。一个或多个阈值可包括阈值，阈值源自透射通过光学腔室的且在运行马达以将样本流体定位在流体通道内之前测量的光。一个或多个阈值可包括源自一个或多个预定标准的阈值。一个或多个预定标准可包括下者中的一个或多个：与光学腔室中无样本流体相关联的标准，以及与存在于光学腔室内的气体/样本流体界面相关联的标准。方法可进一步包括，响应于确定样本流体在流体通道内的位置，来提供检测位置的指示。检测位置的指示可传送给用户。方法可进一步包括，响应于确定样本流体在流体通道内的位置，来运行马达，以进一步将样本流体定位在流体通道内。方法可进一步包括，响应于确定样本流体在流体通道内的位置，基于流体通道的横截面积和样本流体所占据的长度来计算样本流体的体积。方法可进一步包括，响应于计算样本流体的体积，来提供指示。方法可进一步包括对用户提供指示。方法可进一步包括当样本流体占据光学腔室时，通过光学腔室测量样本流体的一个或多个光学特性。方法可进一步包括以与光学特性样本流体测量步骤相协调的方式重复以下：运行、光透射、光测量和阈值比较步骤。

[0227] 另一个实施例提供一种便携仪器，其包括：用于接收至少一个比色皿的壳体，其中，各个比色皿在其中包括流体通道；泵，其能够在至少一个比色皿的流体通道中产生压差，以使样本流体移动到至少一个比色皿的流体通道中，以及/或者移动通过至少一个比色皿的流体通道；一个或多个处理器；以及程序存储装置，其存储可由一个或多个处理器执行的程序代码，所述程序代码包括：配置成运行泵，以及将样本流体定位在比色皿的流体通道内的程序代码；配置成将光传输通过光学腔室的程序代码；配置成测量接收到的已经透射通过光学腔室的光的程序代码；配置成比较测得的光与一个或多个阈值的程序代码；以及配置成基于测得的光和一个或多个阈值的比较，来确定流体通道内的样本流体的前缘和/或后缘的程序代码。程序代码可进一步包括配置成确定样本流体在流体通道内的位置的程序代码。程序代码可配置成，响应于确定样本流体在流体通道内的位置，来提供检测位置的指示。检测位置的指示可由仪器传送给用户。程序代码可配置成，响应于确定样本流体在流体通道内的位置，来运行马达，以进一步将样本流体定位在流体通道内。一个或多个阈值可包括阈值，阈值源自透射通过光学腔室的光和在运行马达来将样本流体定位在流体通道内之前测得的光。一个或多个阈值可包括源自一个或多个预定标准的阈值。一个或多个预定标准可包括下者中的一个或多个：与光学腔室中没有样本流体相关联的标准，以及与存在于光学腔室内的气体/样本流体界面相关联的标准。

[0228] 另一个实施例提供一种程序产品，其包括：程序存储装置，其存储可由一个或多个处理器执行的程序代码，所述程序代码包括：配置成运行马达，以将样本流体定位在比色皿的流体通道内的程序代码；配置成将光传输通过光学腔室的程序代码；配置成测量接收到的已经透射通过光学腔室的光的程序代码；配置成比较测得的光与一个或多个阈值的程序代码；以及配置成基于测得的光和一个或多个阈值的比较，来确定样本流体在流体通道内的位置的程序代码。程序存储装置可进一步包括配置成基于透射通过样本流体的光的测得值，来确定定位在光学腔室内的样本流体的分析物的浓度的程序代码。

[0229] 附录E

[0230] 实施例提供微流体比色皿，其由下者组成：具有光学轴线的衬底、流体通道、光学腔室、用于使关注的电磁辐射进入到衬底中的至少一个光学表面、用于使关注的电磁辐射从衬底发射出的至少一个光学表面、至少一个总内部反射光学结构、穿过所述光学腔室至少两次的光学射线路径；盖子，其具有至少一个总内部反射光学结构和一个流体表面，流体表面沿着流体通道连结在所述衬底上，从而形成流体管。

[0231] 光学轴线可与所述流体管和所述光学腔室分离，结合在微流体比色皿的所述衬底内。

[0232] 衬底对于沿着所述光学射线路径的关注的所述电磁辐射可为透明的。

[0233] 盖子对于沿着所述光学射线路径的关注的所述电磁辐射可为透明的。

[0234] 光学射线路径可由射线路径组成，射线路径穿透使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线进入到衬底中的光学表面，穿透使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线从衬底发射出的光学表面，包括借助于所述衬底的内部反射光学结构的反射，并且包括所述盖子的内部反射光学结构，从而基本穿过所述光学腔室至少两次。

[0235] 光学射线路径可使射线的强度透射自使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线进入到衬底中的光学表面，以使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线从衬底发射出，而且可取决于所述光学腔室内的两种流体之间的界面的位置。

[0236] 流体通道可为开放式，或者在所述流体通道的两端之间连通。流体可包括压差，压差对所述流体通道内的流体施加力，以实现流体在流体通道内的移动。流体通道可进一步由沿着流体通道结合的至少一个光学腔室组成。关注的电磁辐射可垂直于所述流体通道而传输通过所述光学腔室。关注的电磁辐射可相对于所述流体通道倾斜地传输通过所述光学腔室。一个或多个光学表面在形状上可基本平坦。一个或多个光学表面可在形状上设置成以便阻碍进入光学表面和发射光学表面之间的射线发散。

[0237] 衬底的内部反射结构可由至少两个平坦光学表面组成。衬底的内部反射结构可由至少两个光学表面组成，其中的至少一个在形状上设置成以便阻碍进入光学表面和发射光学表面之间的射线发散。盖子的内部反射结构可由至少一个平坦光学表面组成。盖子的内部反射结构可由至少一个光学表面组成，其中的至少一个在形状上设置成以便阻碍进入光学表面和发射光学表面之间的射线发散。

[0238] 实施例提供微流体比色皿，其由下者组成：具有光学轴线的衬底、流体通道、光学腔室、使关注的电磁辐射进入到衬底中的至少一个光学表面、使关注的电磁辐射从衬底发射出的至少一个光学表面、至少一个总内部反射光学结构、基于所述光学腔室内的流体的折射率至少穿过所述光学腔室两次的光学射线路径；盖子，其具有至少一个总内部反射光学结构和一个流体表面，流体表面沿着流体通道结合在所述衬底上，从而形成流体管。

[0239] 光学轴线可与所述流体管和所述光学腔室分离，结合在微流体比色皿的所述衬底内。比色皿的衬底对于沿着所述光学射线路径的关注的所述电磁辐射可为透明的。比色皿的盖子对于沿着所述光学射线路径的关注的所述电磁辐射可为透明的。比色皿的光学射线路径可由射线路径组成，射线路径穿透使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线进入到衬底中的光学表面，穿透使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线排出衬底的光学表面，包括借助于所述衬底的内部反射光学结构的反射，并且包括所述盖子的内部反射光学结构，从而基于所述光学腔室内的流体的折射率而基本穿过所述光学腔室至少两次。比色皿的光学射线路径可允许射线从使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线进入到衬底中的光学表面传播出，以使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线从衬底发射出，这取决于所述光学腔室内的流体的折射率。

[0240] 比色皿的光学射线路径可允许射线强度透射自使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线进入到衬底中的光学表面，以使关注的电磁辐射沿着所述光学轴线从衬底发射出，这取决于所述光学腔室内的两种流体的界面的位置。

[0241] 比色皿的流体管可提供存在于所述流体管的两端之间的连通。比色皿的流体管可允许压差对所述流体管内的流体施加力，以实现流体在流体管内的移动。比色皿的流体管可进一步由沿着流体管结合的至少一个光学腔室组成。

[0242] 关注的电磁辐射可垂直于所述比色皿而传输通过所述光学腔室，到达所述流体管。关注的电磁辐射可相对于所述流体管倾斜地传输通过所述光学腔室。

[0243] 比色皿的光学表面在形状上可为基本平坦的。比色皿的光学表面可在形状上设置成以便阻碍进入光学表面和发射光学表面之间的射线发散。比色皿的衬底的内部反射结构可由至少两个平坦光学表面组成。比色皿的衬底的内部反射结构可由至少两个光学表面组成，它们至少在形状上设置成以便阻碍进入光学表面和发射光学表面之间的射线发散。比色皿的盖子的内部反射结构可由至少一个平坦光学表面组成。比色皿的盖子的内部反射结构可由至少一个光学表面组成，它们中的至少一个在形状上设置成以便阻碍进入光学表面和发射光学表面之间的射线发散。