相关申请的交叉引用
本申请要求以下中的每一项的权益：第62/487,807号美国临时申请，标题为《光学测试平台(opticaltestplatform)》且于2017年4月20日提交；第62/487,796号美国临时申请，标题为《光密度仪器及使用光密度仪器的系统和方法(opticaldensityinstrumentandsystemsandmethodsusingthesame)》且于2017年4月20日提交；第62/488,450号美国临时申请，标题为《光密度仪器及使用光密度仪器的系统和方法(opticaldensityinstrumentandsystemsandmethodsusingthesame)》且于2017年4月21日提交；第62/487,860号美国临时申请，标题为《防倾斜光学测试仪器(tipresistantopticaltestinginstrument)》且于2017年4月20日提交；以及第62/487,736号美国临时申请，标题为《用于控制检测装置的组件的方法、设备和计算机程序产品(method,apparatus,andcomputerprogramproductforcontrollingcomponentsofadetectiondevice)》且于2017年4月20日提交。以上申请中的每一个以全文引用的方式并入本文中。
背景技术：
在微生物实验室和其它类似环境中，实验室技术人员、科学家以及其他从业者使用实验室设备来测量液体悬浮液的状况。可以在透明的聚苯乙烯试管、玻璃试管或其它类似瓶中观察和处理悬浮液。从业者可以利用各种装置或仪器对管中的液体进行读数和测量。从业者还可以在执行测量的同时处理流体，或在测量之间间歇性地处理流体。在一些实例中，从业者可以在监测由仪器执行的测量或读数的同时处理流体。
在微生物实验室中执行的这种测量的一个实例包含使用光密度仪器测量液体中微生物的浊度和/或浓度。从业者可以使用仪器通过用盐水稀释溶液或增加流体中微生物的含量来实现样品的最佳稀释。装置或仪器中的光密度传感器可配置成检测在管的区域中发射的光以测量液体的特征。
由于不良可视性、来自外部和内部光源的干扰、仪器的内部组件的泄漏和其它电损坏以及高制造成本，现有仪器通常无法在制备样品期间连续使用。本发明人已经发现本领域中现有技术的许多其它不足，其补救措施是本文中所描述的实施例的主题。
技术实现要素：
本文提供一种光学测试平台及相关联的系统和方法。在一些实施例中，测试平台可以通过减少串扰并去除除通过样品的预期路径以外的替代光路径来减少一个或多个传感器处的干扰。
可以提供根据本公开的实施例的测试平台，用于促进测试样本的光询问。测试平台可包含外壳，所述外壳限定用于收容样品管的腔室、第一孔口和第二孔口。在一些实施例中，第一孔口和第二孔口可分别配置成光学耦合腔室与外壳外部。测试平台可包含横跨第一孔口内嵌在外壳中的第一窗口。第一窗口可以密封第一孔口。测试平台可另外包含横跨第二孔口内嵌在外壳中的第二窗口。第二窗口可以密封第二孔口。第一窗口和第二窗口可分别配置成准许腔室与外壳外部光学耦合。第一窗口和第二窗口可以通过腔室光学耦合，且外壳可配置成禁止第一窗口和第二窗口之间通过外壳光学耦合。
在一些实施例中，外壳可以是不透明的，并且在一些其它实施例中，外壳可以是黑色的。
测试平台可包含用于第一光学组件的第一安装件和用于第二光学组件的第二安装件。第一安装件可以在外壳外部处与第一孔口光学耦合，且第二安装件可以在外壳外部处与第二孔口光学耦合。第一安装件可配置成将第一光学组件定位为沿着第一轴通过第一窗口将光发射到腔室中，且第二安装件可配置成将第二光学组件定位为沿着第二轴通过第二窗口从腔室接收光。在一些实施例中，第一轴和第二轴是共线的，并且在一些其它实施例中，第一轴和第二轴是不共线的。在一些其它实施例中，第一轴和第二轴可以是垂直的。
在一些实施例中，外壳可另外包含第三孔口，且测试平台可另外包含内嵌在外壳中的第三窗口。第三孔口可配置成光学耦合腔室与外壳外部，且第三窗口可以密封第三孔口。在一些实施例中，第一窗口、第二窗口和第三窗口可以通过腔室光学耦合。外壳可配置成禁止第一窗口、第二窗口和第三窗口之间通过外壳光学耦合。第三窗口可以从第一窗口和第二窗口偏移，使得第三窗口可配置成沿着第一窗口和第二窗口之间的轴线接收通过第一窗口发射的光的在腔室内反射的部分。在一些实施例中，第一窗口和第二窗口可分别布置在与腔室的中心轴线相交的轴线上。第三窗口可布置在垂直于第一和第二窗口的轴线的第二轴上。
在一些实施例中，第一窗口和第二窗口中的至少一个可以模制到测试平台的外壳中。
测试平台可另外包含在外壳外部上定位成邻近于第一孔口的第一安装件。第一安装件可配置成收容第一光学组件。在一些实施例中，第一安装件可包含与第一孔口光学耦合的第一孔及至少一个附接点，且第一安装件可配置成允许第一光学组件附接到附接点上并通过第一孔和第一孔口与腔室光学通信。在一些实施例中，第一孔、第一孔口和第一窗口的第一表面沿着延伸通过腔室的中心轴线的轴线同轴定向，且第一安装件可配置成使第一光学组件沿着所述轴线朝向中心轴线。
在一些实施例中，测试平台可另外包含在外壳外部上定位成邻近于第二孔口的第二安装件，且第二安装件可配置成收容第二光学组件。在一些实施例中，第一安装件可配置成收容发射器，且第二安装件可配置成收容传感器。
外壳可以进一步限定配置成收容第二样品管的第二腔室。
在一些实施例中，测试平台可包含限定第一支腿和第二支腿的弹簧。弹簧可配置成弹性地变形，使得第一支腿和第二支腿分别在朝向第一支腿和第二支腿之间的点的方向上向样品管施加力。在一些实施例中，第一支腿和第二支腿中的至少一个可包含围绕其安置的滚柱，所述滚柱配置成围绕相应支腿旋转，使得样品管能够被插入。在一些实施例中，外壳可包含在操作期间、之前和/或之后保持弹簧的一个或多个止动件和柱。
在另一实例实施例中，提供一种制造测试平台的方法。测试平台可包含外壳，所述外壳限定用于收容样品管的腔室、第一孔口和第二孔口。第一孔口和第二孔口可分别配置成光学耦合腔室与外壳外部。测试平台可另外包含内嵌在外壳中的第一窗口。第一窗口可以密封第一孔口。测试平台可包含内嵌在外壳中的第二窗口。第二窗口可以密封第二孔口。第一窗口和第二窗口可分别配置成准许腔室与外壳外部光学耦合。第一窗口和第二窗口可以通过腔室光学耦合，且外壳可配置成禁止第一窗口和第二窗口之间通过外壳光学耦合。方法可包含将第一窗口和第二窗口内嵌在外壳中。
在一些实施例中，将第一窗口和第二窗口内嵌在外壳中可包含将第一窗口和第二窗口定位在外壳模具中，并在第一窗口和第二窗口周围模制外壳，使得第一窗口和第二窗口内嵌在外壳中。在第一窗口和第二窗口周围模制外壳的步骤可包含在第一窗口和第二窗口周围模制不透明材料。
在一些实施例中，在第一窗口和第二窗口周围模制外壳可包含在不利用粘合剂或紧固件的情况下将第一窗口和第二窗口永久性地附连到外壳上。
在一些其它实施例中，模制外壳可包含模制用于第一光学组件的第一安装件和用于第二光学组件的第二安装件。第一安装件可以在外壳外部处与第一孔口光学耦合。第二安装件可以在外壳外部处与第二孔口光学耦合。第一安装件可配置成将第一光学组件定位为沿着第一轴通过第一窗口将光发射到腔室中，且第二安装件可配置成将第二光学组件定位为沿着第二轴通过第二窗口从腔室接收光。在一些实施例中，第一轴和第二轴可以是共线的。在一些其它实施例中，第一轴和第二轴可以是不共线的。在一些其它实施例中，第一轴和第二轴可以是垂直的。
附图说明
在这样笼统地描述了本公开后，现在将参考附图，除非另有说明，否则附图是按比例绘制的，并且其中：
图1是根据实例实施例的仪器的透视图；
图2是根据实例实施例的光密度发射器和传感器相对于样品管的相对定位的未按比例图示；
图3是根据实例实施例的光学测试平台的透视图；
图4示出穿过图2和3的光学测试平台的光的光学路径；
图5是根据实例实施例的光学测试平台的俯视图；
图6是根据实例实施例的光学测试平台的仰视图；
图7是根据实例实施例的光学测试平台的侧视图；
图7a是图7中所示的安装件的细节视图；
图8是根据实例实施例的光学测试平台的另一侧视图；
图8a是图8中所示的安装件的细节视图；
图9是根据实例实施例的光学测试平台的另一侧视图；
图9a是图9中所示的安装件的细节视图；
图10是根据实例实施例的光学测试平台的另一侧视图；
图11是根据实例实施例的光学测试平台的另一侧视图；
图12是横跨图5中所示的参考定向a-a截得的横截面；
图13是横跨图5中所示的参考定向b-b截得的横截面；
图14是横跨图5中所示的参考定向c-c截得的横截面；
图15是根据实例实施例的窗口；
图16是根据实例实施例的下部窗口；
图17是根据实例实施例的光学测试平台的俯视图；
图18是根据实例实施例的光学测试平台的未按比例的简化俯视图；
图19是根据实例实施例的具有滚柱的弹簧的透视图；
图20是根据实例实施例的光学测试平台的俯视图；
图21是根据实例实施例的光密度仪器的壳体的仰视图；
图22是图20的光学测试平台的透视图；
图23是图20的光学测试平台的横截面；
图24是图20的光学测试平台的仰视图；
图25是图20的光学测试平台的侧视图；
图26是根据实例实施例的窗口；
图27是根据实例实施例的下部窗口的俯视图；以及
图28是图27的下部窗口的横截面。
具体实施方式
现将参考附图在下文中更加全面地描述本发明，在这些附图中示出了本发明的一些但非全部实施例。实际上，这些发明可以许多不同形式体现并且不应理解为限于本文阐述的实施例；确切地说，提供这些实施例，使得本公开将满足适用的法律要求。相同的数字始终指代相同的元件。
本文中所描述的仪器和伴随的方法和系统涉及光密度仪器的改进型光学测试平台。如本文所描述，光学测试平台可以通过将样品支撑并定位成与一个或多个光学发射器和光密度传感器光学对准来促进样品的光询问。在优选实施例中，液体样品可以容纳在样品管中，并且管可以由光学测试平台支撑和定位以促进询问。可以获得的这种对液体中微生物的浊度和/或浓度的测量值的一个读数被称为mcfarland值。使用一系列mcfarland标准来获得这个值，这些标准是用于制定标准曲线以便确定未知样品中颗粒的浓度的溶液的一系列已知浓度。
图1示出根据本发明的实例光密度仪器。在描绘的实施例中，光学仪器1保持两个样品管15用于光密度测试。光学仪器1可包括手持式单元10和基台20。在一些实施例中，为方便和灵活起见，手持式单元由电池供电，且包含本文中详述的光学测试平台。手持式单元10可以通过
参考图2，示出光密度仪器的光学组件22、24、26、28和样品管15的图示。光密度组件可包含用于将光发射到样品管15中的至少一个发射器22(例如，led、光电二极管或其它光源)和用于接收穿过样品的光的至少一个传感器24、26(例如，光电检测器、ccd、cmos或能够接收入射光并输出指示光强度的信号的任何其它传感器)。在图2说明的实施例中，使用一个发射器22和两个传感器24、26来产生样品的准确光密度读数。在操作中，发射器22可以将光传输到样品中，且传输光的一部分穿过样品到达第一传感器24，所述第一传感器24相对于样品管与发射器22相对定位且与发射器共线定向，同时传输光的第二部分从样品反射并由从跨越发射器22和第一传感器24的轴线偏移的第二传感器26收集。
具体地说，第一传感器24可以相对于发射器22的轴线30共线定向，并且可以定向成相对于样品管15的轴线32从发射器22偏移180度。在一些实施例中，第二传感器26可以定位成围绕样品管15的径向周长在垂直轴线34上与发射器22和第一传感器24两者成90度以收集反射光。在一些实施例中，第二传感器26可以定位成与发射器22的轴线30成一锐角。在一些其它实施例中，第二传感器26可以定位成与发射器22的轴线30成一倾斜角。在一些实施例中，垂直定向的浊度传感器可以
发射器22可配置成垂直于管15的表面而传输光，并且在一些实施例中，垂直于样品管15的纵向轴线32传输光。由第一穿过传感器24收集的光的部分可以称为“密度”读数，且由第二反射传感器26收集的光的部分可以称为“浊度”读数。接着，光密度仪器可组合来自每一传感器24、26的密度和浊度信号以产生样品的mcfarland读数(或其它光学测量值)。关于包含校准、归零和数据收集的传感器操作的另外细节可以参见第62/487,736号美国临时申请，标题为《用于控制检测装置的组件的方法、设备和计算机程序产品(method,apparatus,andcomputerprogramproductforcontrollingcomponentsofadetectiondevice)》，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
继续参考图2，在一些实施例中，从业者可能希望在光学测试期间直接观察样品。在此类实施例中，光学组件可另外包含配置成将光向上发射到样品中的照明灯28(例如，led或其它光源)。关于照明灯的操作及使用和减少来自照明灯的干扰的对应方法的另外细节可以参见第62/487,736号美国临时申请，标题为《用于控制检测装置的组件的方法、设备和计算机程序产品》，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
参考图3至14，仪器包含光学测试平台100，用于在结构上支撑光学组件22、24、26、28中的每一个并将它们与样品管15对准。现有光密度仪器在其传统光学元件的对准、支撑和操作方面具有许多不足。例如，优选的是相对于电子器件密封光学测试平台的样品支撑区域以免发生溅出问题，因此，光学测试平台100将光学组件22、24、26、28定位在样品管15支撑区域(例如，图3所示的腔室112a)的外部。这就需要光学组件22、24、26、28能够通过光学测试平台的外壳进行光学通信。如果整个光学测试平台100模制为单一件，那么此件必须至少部分地透明，使得光能够传播通过平台和样品。然而，如果允许由发射器22传输到光学测试平台100中的光的入口点通过仪器的外壳110与由传感器24、26中的任一个接收的光的出口点光学通信，那么仪器的准确性可能会降低。换句话说，如果光学测试平台100的结构允许光从发射器22行进到传感器24、26中的一个或两个而没有穿过样品15，那么干扰可能会对测试结果产生不利影响。
图3至14示出实例光学测试平台100的各种视图。参考图3，示出根据本文中详述的实施例的光学测试平台100的透视图。本公开的光学测试平台100可包含位于测试平台的外壳110内且嵌入到外壳110中的单独窗口102、104、106、108。
外壳110可由不透明或半不透明材料模制而成。在一些其它实施例中，外壳110可由深色聚合物形成。在又一些其它实施例中，外壳110可由黑色聚合物形成。窗口102、104、106允许光以相对于窗口表面成大体上垂直的角度的方式穿过外壳110，其中外壳材料禁止光穿过外壳自身传播。外壳110中可以限定一个或多个腔室112a、112b(统称为“112”)。腔室112可以通过上部孔口114a、114b(统称为“114”)收容样品管15(在图1至2中示出)，并且样品管15可以由外壳支撑。在一些实施例中，腔室112可以是大体上圆柱形，并且在一些实施例中，腔室112可以以一个或多个壁116a、116b为界。
外壳110可以样品管15的若干种配置中的任一种。例如，在图3描绘的实施例中，外壳110包含配置成收容两个对应样品管15的两个腔室112a、112b。所描绘实施例配置成测试这两个管中的一个(例如，光学组件仅询问这两个腔室中的一个，即腔室112a)，同时为方便起见，留下第二腔室112b保持第二管。例如，一旦第一腔室12a中的管15的光密度达到所要浓度，那么可以在第二管15中制备基于所述浓度的单独样品(例如，基于第一腔室112a中的管的已知浓度的原始浓度的稀释版本，例如用于抗生素敏感测试)。这种双样品管配置可用于与双试管或其它融合样品管一起使用，其中这两个管应该放在一起进行研究，且无需利用光密度传感器进行单独检查。在一些替代实施例中，可以使用两个或更多个光学组件来询问第二腔室112b。尽管本文中的描述涉及询问单个样品管，但是这些教示内容可以易于应用于在第二腔室112b上操作的第二组光学组件。在一些替代实施例中，光学测试平台可以仅包含用于测试单个样品管的单个腔室，或者在一些实施例中，超过两个样品管可与一组、两组或更多组光学组件一起使用以便询问相应管。腔室112可包含用于接合并支撑样品管15的支撑环146或倒圆角。
光学测试平台100可包含用于接合并支撑光学组件(例如，图2所示的发射器22、第一传感器24、第二传感器26和/或照明灯28)的一个或多个安装件120、122、124。在图2至14中所示的实施例中，第一安装件120可以收容并接合发射器22，第二安装件122可以收容并接合第二传感器26，且第三安装件可以收容并接合第一传感器24。根据本公开，所属领域的普通技术人员还将了解，安装件120、122、124和光学组件22、24、26、28可以重新配置成满足本文所论述的可能的发射器-传感器关系的任何布置。在一些实施例中，安装件120、122、124可以与外壳110整体地模制，并且在一些其它实施例中，安装件120、122、124可以分别附接到外壳上。
图7至7a示出从光学测试平台的外部查看的第一安装件120的侧视图，且图13(左侧)示出第一安装件120的横截面图。图9至9a示出从光学测试平台的外部查看的第二安装件122的侧视图，且图14示出第二安装件122的横截面图。图8至8a示出从光学测试平台的外部查看的第三安装件124的侧视图，且图13(右侧)示出第三安装件124的横截面图。
参考前述段落中的相应图，安装件120、122、124中的每一个可包含中心孔138，相应光学组件22、24、26、28(在图2中示出)的光学接收或传输元件的一部分可以插入在所述中心孔138中。在中心孔138的与腔室112a相对的远端处，每一安装件120、122、124可以限定用于在其中收容光学组件的一部分的凹槽140。凹槽140可以进一步限定用于通过接合光学组件中的对应凹槽而以旋转方式在相应孔138内对准光学组件的键槽142。
在每一安装件120、122、124的中心孔138的近端处，外壳110可以限定允许光穿过外壳的孔口130。孔口130可以光学连接腔室112a与光学组件120、122、124，使得光学组件能够分别从腔室外部将光传输到腔室中或在腔室外部接收来自腔室内部的光。在一些实施例中，孔口130可具有比中心孔138窄的直径，这可以通过为组件提供预限定止动点来帮助定位光学组件，可以通过缩小光从中穿过到光学组件中的开口来减少传感器24、26接收到的干扰或噪声，并且可以通过防止光学组件作用于窗口而在结构上支撑窗口102、104、106。
外壳可以进一步在腔室112a的与上部孔口114a相对的下端处限定孔口130。在一些实施例中，窗口108可以内嵌在孔口130中，使得照明灯28(在图2中示出)或另一光学组件与腔室通信。在图3至14中所描绘的实施例中，下部窗口108可允许照明灯28(在图2中示出)照亮样品管15(在图2中示出)。
窗口102、104、106、108可以内嵌在外壳110中，以允许包含孔138内部的腔室112a外部与腔室112a的内部之间通过孔口130进行光学通信。如本文中所使用，术语“嵌入”是指窗口和外壳之间不需要(但也不排除)粘合剂的永久性(至少需要破坏、塑性变形和/或毁坏)附连，使得外壳的物理结构保持有窗口。在一些实施例中，可以不使用粘合剂或紧固件将窗口102、104、106和108内嵌在外壳110内。在一些实施例中，通过在窗口102、104、106、108周围模制外壳110来将它们固定在外壳的永久性模制结构内，从而将窗口嵌入到外壳中。根据本公开，所属领域的普通技术人员将了解，外壳110可以由一个或若干个片件制成，这些片件可以模制在一起或分别附接，而不脱离本公开的范围。例如，在一些其它实施例中，外壳可以进行机械加工或3d打印并成形或搭扣在窗口周围。
在一些实施例中，每一相应光学组件的孔口和窗口可以是大体上共平面的，使得窗口定位在孔口内(例如，如图12至14中所示，在孔口130和下部窗口108之间)。在一些其它实施例中，如图12至14中所示，窗口可以在单独的凹部(例如，如图12至14中所示，在孔口130和传感窗口102、104、106之间)中轴向抵靠孔口。在任何实施例中，内嵌过程可以密封窗口102、104、106和外壳110，使得流体可能无法穿过孔口130并破坏仪器的电子器件。在一些实施例中，外壳110的凸条或凸缘可以与窗口的边缘重叠，以便包封窗口边缘并提供密封和固定。参考图15和16，分别示出传感窗口102、104、106和下部窗口108的图式。在一些实施例中，参考图15，传感窗口102、104、106可以是大体上矩形，其中竖直尺寸比水平尺寸长。传感窗口102、104、106可包含用于改进外壳110和窗口之间的固定的凹槽144。
返回参考图3至14，安装件120、122、124中的每一个可包含可供光学组件附接的一个或多个附接点136。例如，图7至7a示出可供发射器22或传感器24、26(在图2中示出)中的一个安装的第一安装件120的附接点136(例如，螺丝或螺栓孔)。类似地，图9至9a示出可供发射器22或传感器24、26(在图2中示出)中的一个安装的第二安装件122的附接点136(例如，螺丝或螺栓孔)。此外，图8至8a示出可供发射器22或传感器24、26(在图2中示出)中的一个安装的第二安装件122的附接点136(例如，螺丝或螺栓孔)。在一些实施例中，附接点136可以在安装件120、122、124的孔138的相对侧上。
安装件120、122、124；中心孔138；孔口130；以及传感窗口102、104、106可以分别配置成促进本文中所描述的发射器和/或传感器的操作。在一些实施例中，安装件120、122、124、中心孔138、孔口130和/或传感窗口102、104、106可以与它们上面附连的相应发射器或传感器同轴定向。例如，图3所示的第一安装件120可以接合图2所示的发射器22，并且在此情况下，第一安装件120(包含孔138和凹槽140)、对应孔口130和第一窗口102可以分别沿着图2所示的发射器22的轴线30定向。在此类实施例中，孔138和孔口130可以是圆柱形的，并且可具有与发射器22的轴线30同轴的纵向轴线。类似地，第一窗口102可具有法向量与发射器22的轴线30对准的表面，使得光可以沿着大体上垂直的方向传递到窗口中以便减少失真。
类似地，外壳110可包含用于照明灯28的安装件，所述安装件还可使照明灯28与安装件的组件和窗口108对准。由此，照明灯28可以照亮样品管15以供从业者观察。在图3示出的实施例中，照明灯28(在图2中示出)可以向上定向到腔室112a中，以便从下方照亮样品管15(在图2中示出)。照明灯28可以定向成垂直于发射器22、第一传感器24和/或第二传感器26的轴线。例如，参考图2，照明灯28沿着样品管15的中心轴线32定向。
前述对准还可相对于第一传感器24和第三安装件124及对应孔口130并相对于第二传感器26和第二安装件122及对应孔口130来提供。例如，与第三安装件124相关联的孔138和孔口130可以是圆柱形的，并且可具有与发射器22的轴线30同轴(基于它们的共线性，还对应于第一传感器24的轴线)的纵向轴线。第三窗口106还可具有法向量与发射器22的轴线30对准的表面，使得光可以沿着大体上垂直的方向传递到窗口中以便减少失真。此外，与第二安装件122相关联的孔138和孔口130可以是圆柱形的，并且可具有与第二传感器26的轴线34同轴的纵向轴线。第二窗口104还可具有垂直于第二传感器26的轴线34的表面，使得光可以沿着大体上垂直的方向传递到窗口中以便减少失真。如上文所论述，发射器22和第一传感器24的轴线30可以是共线的，并且各自可能从第二传感器26的轴线34偏移，且在一些实施例中，垂直于所述轴线34。同样如上文所论述，发射器22和传感器24、26可以附接到安装件120、122、124的有助于密度感测(例如，发射器和传感器的共线放置)和浊度感测(例如，发射器和传感器的偏移放置)中的一个或两个的任何组合上。例如，发射器22可以附接到第三安装件124上，其中第一传感器24附接到第一安装件120上且第二传感器26附接到第二安装件122上。
参考图4，示出了发射器和传感器的光学耦合的图示。在图4描绘的实施例中，发射器22(在图2中示出)将附接到第一安装件120上，第一传感器24(在图2中示出)将附接到第三安装件124上，且第二传感器26(在图2中示出)将附接到第二安装件122上。在操作中，发射器22可以将光150发射到腔室112a中。光152的第一部分可以从腔室112a中的样品反射并被浊度第二传感器26接收，且光154的第二部分可以穿过腔室112a中的样品并被密度第一传感器24接收。在描绘的实施例中，第一窗口102、第一安装件120、第三窗口106和第三安装件124共线布置，且第二窗口104和第二安装件122垂直于第一窗口102、第一安装件120、第三窗口106和第三安装件124的轴线。因此，在描绘的实施例中，发射器22和第一传感器24将共线布置，且第二传感器26将布置成垂直于发射器22和第一传感器24。
尽管浊度信号152和密度信号154示出为在样品的中心处发散，但是如果假设样品分布均匀，那么发射光150可以逐步反射和分散在腔室112a的整个长度上。
如本文中所使用，术语“光学耦合(opticalcoupling/opticallycoupled)”是指光可以在其间行进的两个组件或特征。在一些情况下，例如窗口102、104、106和108及孔口130的一个或多个特征可以通过允许光从中传递而促进光学耦合。
本文中所描述的窗口102、104、106和108可以由任何透明的或大体上透明的材料制成，包含玻璃或聚合物。例如，在一些实施例中，窗口102、104、106和108可以由
返回参考图3，在一些实施例中，外壳110可具有配置成在其中收容开关的槽200。开关可以检测样品管15在腔室112a中的放置以触发本文中详述的光密度测量和/或照明步骤。开关可以是包含从槽200突出到腔室112a中以便在样品管15几乎完全插入时接触样品管15的致动器臂的机械开关。在一些实施例中，开关可以是杠杆臂偏转到电触点中以便向光学测试仪器发送信号从而自动开始询问样品的机电开关。
在一些实施例中，可以提供一种制造本文中所描述的测试平台100的方法。参考图3，测试平台100可包含外壳110，所述外壳110限定用于收容样品管15的腔室112a、第一孔口130及第二孔口130。第一孔口130和第二孔口130可分别配置成光学耦合腔室112a与外壳外部。测试平台100可另外包含内嵌在外壳110中的第一窗口102。第一窗口102可以密封第一孔口130。此外，第二窗口104、106可以内嵌在外壳110中，其中第二窗口104、106可以密封第二孔口130。第一窗口102和第二窗口104、106可分别配置成准许腔室112a与外壳外部光学耦合。第一窗口102和第二窗口104、106可以通过腔室112a光学耦合，且外壳110可配置成禁止第一窗口102和第二窗口104、106之间通过外壳110光学耦合。
方法可包含将第一窗口和第二窗口内嵌在外壳中。在一些实施例中，将第一窗口和第二窗口内嵌在外壳中可包含将第一窗口和第二窗口定位在外壳模具中，并在第一窗口和第二窗口周围模制外壳，使得第一窗口和第二窗口可以内嵌在外壳中。在一些实施例中，在第一窗口和第二窗口周围模制外壳的步骤可包含在第一窗口和第二窗口周围模制不透明材料。在一些其它实施例中，在第一窗口和第二窗口周围模制外壳可包含在不利用粘合剂或紧固件的情况下将第一窗口和第二窗口永久性地附连到外壳上。
在一些其它实施例中，模制外壳可另外包含模制用于第一光学组件的第一安装件120和用于第二光学组件的第二安装件122、124。第一安装件120可以在外壳110的外部处与第一孔口130光学耦合。第二安装件122、124可以在外壳110的外部处与第二孔口130光学耦合。第一安装件120可配置成将第一光学组件22定位为沿着第一轴30通过第一窗口102将光发射到腔室112a中。
在一些实施例中，第二安装件124可配置成将第二光学组件24定位为沿着第二轴30通过第二窗口106从腔室112a接收光，且第一轴和第二轴可以是共线的。此实施例可以称为密度传感器和安装件。
在一些其它实施例中，第二安装件122可配置成将第二光学组件26定位为沿着第二轴34通过第二窗口104从腔室112a接收光，且第一轴和第二轴可以是不共线的。此实施例可以称为浊度传感器和安装件。
转向图17，示出光学测试平台300的第二实施例。光学测试平台300可包含：具有一个或多个安装件320、322、324的外壳310；孔口330；上部孔口314a、314b；以及腔室312a、312b，它们可以各自以与本文中详述的实例光学测试平台100、800大体上相同的方式结构化和操作。此外，光学测试平台300或其部分的实施例可并入到本文中详述的光学测试平台100、800的部分中或替代它们。
继续参考图17，光学测试平台300可包含在腔室312a、312b中的一个或多个内将样品管342推动到预定位置的至少一个弹簧340。在图17中所描绘的实施例中，光学测试平台300包含配置成朝向窗口106偏置样品管342的弹簧340。所描绘的弹簧340包含安置在柱346周围的卷绕线344以及限定线的相应端部的两个支脚348、349。
弹簧340可以用作螺旋扭转弹簧，使得通过使施加在支腿348、349处的力矩弯曲而围绕线圈的轴线(例如，垂直于图17的页面延伸的轴线)缠绕螺旋卷绕线344。在此类实施例中，卷绕线344可以响应于支腿348、349中任一个或两个的力而弹性变形，并且卷绕线344在弹性变形时可以使支腿348、349在与施加力方向相反的方向上施加力。例如，样品管342可以插入到两个支脚348、349之间的腔室312a中，这可以产生支腿348、349上的向外力(例如，从腔室312a的中心径向向外的力)和卷绕线344上的扭转力矩。支腿348、349可以向样品管342施加相对的向内力(例如，径向向内朝向腔室312a的中心的力)，这种力由卷绕线344的扭转反作用力矩产生，可以朝向窗口106推动样品管。
在描绘的实施例中，柱346和弹簧340安置在腔室312a的与第一安装件320相同的侧面，与第三窗口106相对，使得弹簧朝向第三窗口推动样品管342，如本文中所描述。在一些实施例中，柱346和弹簧340可以安置在腔室的任何其它侧面，包含与第二窗口104相对。
在一些实施例中，滚柱354、355可以安置在弹簧350的相应支腿348、349中的每一个上，且滚柱354、355可以滑动适配或以其它方式实现围绕支腿348、349旋转，从而允许样品管342上下(例如，进出图17的页面)自由移动。支腿348、349可以向样品管342施加垂直于滚柱354、355的表面的力(例如，大体上与滚柱的旋转中心相交的力向量)，而滚柱在施加与其表面的表面相切的力时旋转。以此方式，重力可以将样品管342竖直地保持在腔室312a内，同时仍然允许样品管自由移除或插入，并且在描绘的实施例中，弹簧340可以在水平平面(例如，图17的页面平面)内将样品管的至少一部分保持在适当位置。在一些实施例中，滚柱354、355可以使支腿348、349分别向样品管342施加纯水平力。在一些实施例中，滚柱354、355可以限定围绕支腿348、349安置的大体上中空的圆柱体。在一些实施例中，滚柱354、355可以由低摩擦材料制成以防刮擦样品管342。例如，在一些实施例中，滚柱354、355可以由聚醚醚酮(peek)、聚四氟乙烯(ptfe)或聚甲醛(缩醛)制成。
参考图18，出于说明的目的，示出弹簧340、样品管342和周围组件的简化实施例。在描绘的实施例中，支腿348、349可以在至少部分地朝向检测器362和至少部分地朝向等分支腿348、349的中心轴线360的方向上向样品管342施加力364、366。在一些实施例中，中心轴线360可以在柱346的直径中心与检测器362之间延伸。在一些实施例中，一个或多个窗口(例如，图5中所示的窗口102和106)的横向中心可以在中心轴线360上限定。尽管在图18中未示出，但是窗口(例如，图5和17中所示的窗口106)可以定位在样品管342和检测器362之间。
腔室312a可以以光学测试平台的壁316a为界。在一些实施例中，两个或更多个对准凸条352、353可以安置在腔室312a的壁316a上，以便帮助沿着中心轴线360定位样品管342。在一些实施例中，凸条352、353可以模制为外壳310的部分。在图18中所描绘的实施例中，在支腿348、349在任何方向上施加具有朝向检测器362的分力的力时，对准凸条352、353可以将样品管342保持在预定位置(例如，图17和18中所示的位置)。以此方式，对准凸条352、353可以为样品管342提供稳定的可重复的位置，而不需要来自支腿348、349的精确的力向量，并且凸条352、353可以将样品管342引导到位，例如，引导到沿着中心轴线360居中的位置。在一些实施例中，支腿348、349可配置成向样品管342施加朝向支腿之间的点(例如，力向量364、366的交点)的力，其中卷绕线344尝试围绕螺旋弹簧的轴线沿反向旋转方向移动支腿348、349。
样品管342的预定位置可以设计成有助于使用本文中所描述的技术和设备对样品管进行清楚且可重复的询问，并且预定位置可取决于样品管的直径和凸条之间的间隔。在一些实施例中，凸条352、353可以至少定位在支腿348、349中的一个的竖直位置处。在一些实施例中，凸条352、353可以定位在支腿348、349的竖直位置下方。在一些实施例中，凸条352、353可以定位在支腿348、349的竖直位置之间。在一些实施例中，凸条352、353可以定位在两个支腿348、349的竖直位置处。在一些实施例中，支腿348、349可以安置在水平平面上或者可以在水平平面中施加力，使得弹簧的作用线相对于光学测试平台300在水平平面上。在一些实施例中，凸条352、353可以大体上延伸腔室312a的高度。
在操作中，样品管342插入到(图17中所示的)光学测试平台310的腔室312a中。当样品管342插入时，支腿348、349被推离中心轴线360，因为滚柱354、355允许样品管滑动到腔室312a中。由弹簧340的卷绕线344的弹性变形产生的力矩可以使每个支腿348、349向样品管342施加力364、366。支腿348、349的力364、366中的每一个可以在至少部分地朝向中心轴线360和至少部分地朝向检测器362的方向上。
在一些实施例中，力364、366的垂直于中心轴线360的分力可以消除，从而只留下沿着中心轴线360朝向检测器362的样品管342上的力。弹簧340可以在中心轴线360上最接近于检测器362的点处向柱346施加反作用力。在一些实施例中，如下所述，支腿348、349可以竖直偏移，使得存在微弱力矩被施加到样品管342，并且此力矩可以被光学测试平台的结构(例如，凸条352、353和/或引导表面368)抵消。样品管342可以在本文中所描述的各个接触点之间竖直保持在腔室312a内。
返回参考图4，在一些实施例中，弹簧340(在图17至19中示出)和对准结构352、353、368可配置成在第三窗口106邻近处定位样品管342(在图17至18中示出)，使得密度信号154垂直于样品管342和窗口106的相应表面而入射到样品管342和窗口106。在此类实施例中，弹簧340可以定位成与窗口106相对，如图17中所示。在此类实施例中，发射光150还可垂直于样品管的表面而入射到样品管上，并且发射光150和密度信号154可以至少部分地沿着图18中所示的中心轴线360行进(例如，检测器362可以接收密度信号154)。在一些实施例中，弹簧340可以将样品管342定位成相比于第一窗口102或第二窗口104更接近第三窗口106，使得在一些实施例中，样品管的表面可能不与第二窗口104对准，以便使浊度信号152垂直传输通过两个表面。如本文中详述，在一些实施例中，弹簧340可配置成邻近第一、第二或第三窗口中的任一个处定位样品管，其中对准凸条位于任一个前述窗口的任一侧上，且弹簧与任一个前述窗口相对。
在没有样品管342插入腔室312a中时，弹簧340的支腿348、349可以接合(图17中所示的)光学测试仪器310上的相应止动件350、351。在一些实施例中，止动件350、351可以定位成与中心轴线360等距，使得支腿348、349相对于轴线360保持居中以便在它们之间收容样品管342。在一些实施例中，止动件350、351可配置成接合支腿348、349，使得弹簧340在定位于柱346上时始终弹性变形。在此类实施例中，弹簧340可以在没有受到样品管342阻挡或阻碍时向止动件350、351施加力，并且连续变形可以帮助在弹簧340中产生平滑运动，而不会在运动或施加力时出现晃荡或松弛。在一些实施例中，在支腿348、349与相应的止动件350、351接合时，支腿348、349可以彼此垂直安置。在一些实施例中，止动件350、351可以定位成使得在没有样品管342插入时，支腿348、349和滚柱354、355在腔室312a上方竖直突出。在一些实施例中，止动件350、351可以定位成使得在没有样品管342插入时，支腿348、349和滚柱354、355在腔室312a上方突出不到一半。在一些实施例中，弹簧340可以定位在光学测试平台的外壳310和(图1中所示的)仪器的外壳体之间。
在一些实施例中，止动件350、351可以定位成使得在样品管342插入到腔室中并且抵靠凸条352、353保持时，支腿348、349与止动件接触。在一些实施例中，样品管342可以在处于预定位置中时防止支腿348、349接触止动件350、351。在一些实施例中，支腿348、349可以在样品管抵靠凸条352、353处于预定位置之前和同时向样品管342施加力(例如，力364、366)。
转向图19，示出弹簧340的实施例的透视图。在描绘的实施例中，支腿348、349在线344的卷绕部分附近彼此交叉。如图18中所示，交叉可以沿着中心轴线360发生。在描绘的实施例中，支腿348、349远离中心轴线360的向外力可以使卷绕线344扭转紧固和压缩。
转回图19，由于螺旋线圈的轴线中的弹簧340的厚度，支腿348、349可彼此竖直分隔开，这可以使一个支腿(例如，最上部支腿349)在腔室(例如，图17至18中所示的腔室312a)上方在高于另一支腿(例如，最底部支腿348)的位置处突出。在此类实施例中，可以在水平平面(例如，图17至18的页面平面)内的方向上向样品管342施加力矩，尝试将样品管移动成非竖直对准，并且力矩可以通过本文中所描述的光学测试平台的结构和引导表面抵消。在一些实施例中，支腿可以弯曲或以其它方式在另一方向上重新定向，同时仍然能够向样品管施加力。
参考图17，在一些实施例中，腔室312a的接近下部窗口108的下端可以限定u形引导表面368，所述u形引导表面368定向成具有限定半圆形的弯曲部分369和延伸到窗口106的任一侧的一对笔直部分370。在描绘的实施例中，引导表面368的弯曲部分369安置在腔室312a的与柱346和弹簧340的大部分相同的侧面上，使得弹簧340的力(例如，图18中所示的力364、366)沿着u形引导表面368朝向对准凸条(例如，图18中所示的对准凸条352、353)推动样品管342。u形引导表面368可以安置在下部窗口108上方，所述窗口可以起作用，并且可以是根据本文中所描述的实施例的结构。
样品管342可以接合引导表面368，并使样品管抵靠对准凸条(例如，图18中所示的对准凸条352、353)保持直立和竖直。在一些实施例中，样品管342可具有可以抵靠引导表面348的互补成角度表面安置的弯曲半球形底部。引导表面368的弯曲部分可以限定从下部窗口108的中心和腔室312a的中心偏移的曲率中心，使得样品管定位成相比于腔室的壁316a的其它表面上的窗口102、104更接近与弹簧340和柱346相对的窗口106。引导表面368和对准凸条352、353可以配合将样品管342大体上竖直地保持在腔室312a内，并且可以配合将样品管保持为平行于腔室的壁316a。弯曲部分369和笔直部分370可以在上文所描述的弹簧340和样品管342的实施例上提供偏移支腿348、349的力矩的反作用力。
转向图20至28，示出光学测试平台800的另一实施例。光学测试平台800可包含：具有一个或多个安装件820、822、824的外壳810；孔口830；上部孔口814a、814b；以及腔室812a、812b，它们各自以与上文详述的实例光学测试平台100、300大体上相同的方式结构化和操作。此外，光学测试平台800或其部分的实施例可并入到本文中详述的光学测试平台100、300的部分中或替代它们。在一些实施例中，第一腔室812a可用于对样品管中的流体进行测试和/或操作，而第二腔室812b不包含测试窗口或检测器。
继续参考图17，光学测试平台800可包含在腔室812a、812b中的一个或多个内将样品管842推动到预定位置的至少一个弹簧840。弹簧840可包含以与上文详述的滚柱354、355大体上相同的方式操作的滚柱854、855。在图17中所描绘的实施例中，光学测试平台800包含配置成朝向窗口806偏置样品管842的弹簧840。所描绘的弹簧840包含安置在柱846(在图21中示出)周围的卷绕线844和限定线的相应端部的两个支脚848、849。弹簧840可以用作螺旋扭转弹簧，使得通过使施加在支腿848、849处的力矩弯曲而围绕线圈的轴线(例如，垂直于图17的页面延伸的轴线)缠绕螺旋卷绕线844。
参考图21，描绘了光学测试仪器的手持式单元(例如，图1所示的光学测试仪器1的手持式单元10)的壳体的部分11的实例下侧。在描绘的实施例中，壳体的部分11具有柱846和从其朝向光学测试平台(例如，图20中所示的光学测试平台800)向下延伸的一对止动件849、850。柱846和止动件849、850可以各自以与上文详述的柱346和止动件349、350大体上相同的方式结构化和操作，但是柱和止动件中的一些或全部可以附接到手持式单元的壳体的部分11上，而不是附接到光学测试平台上。柱和止动件可以互换，使得柱846可以附接到壳体的部分11上，同时止动件349、350中的一个或多个附接到光学测试平台上，反之亦然。
转向图22和23，在一些实施例中，光学测试平台800的腔室812a、812b可至少部分地由外壳810的壁816a、816b限定。在一些实施例中，壁(例如，壁816a)可包含一个或多个对准凸条(例如，图18中所示的对准凸条352、353)。继续参考图22和23，在一些实施例中，壁816a在特定位置可比在其它位置高。例如，图22和23中所示的壁816a在邻近第三窗口806和第三安装件824的区域中比在邻近第一窗口802和第一安装件820的区域中高。参考图22，壁816a可以限定从槽880(配置成在其中收容用于检测样品管的开关，例如机械开关)到第二窗口804的包含第三窗口806的第一较高高度；且壁816a可以限定从第二窗口804回到槽880的包含第一窗口802的第二较低高度。
在一些实施例中，壁816a的被样品管(例如，图18中所示的样品管342)压靠的部分比壁的邻近弹簧(例如，图18中所示的弹簧340和/或图20中所示的弹簧840)的部分高。
凸条(例如，图18中所示的对准凸条352、353)可以定位在壁的第一较高部分上，且弹簧840可以定位在壁的第二较低部分上方(例如，如图20中所示)。在此类实施例中，弹簧840可以相对于光学测试平台800在大体上水平平面上定位成和凸条成一直线，使得弹簧的作用线指向对准凸条。
参考图20和22至24，外壳810可包含引导表面868，所述引导表面868具有配置成在腔室812a、812b内对准并保持样品管(例如，图17中所示的样品管342)的弯曲部分869和笔直部分870。在描绘的实施例中，引导表面868定位在腔室812a、812b中，且分别成形为u形通道。具有窗口802、804、806、808的腔室812a中的所描绘引导表面868朝向第三窗口806定向，使得引导表面868与弹簧840和对准凸条配合，将样品管竖直保持在可重复的一致位置，如上文所描述。引导表面868可以从腔室812a的壁816a上的平面或轴线朝向窗口808向下并向内逐渐变细，使得在样品管插入时它的底座被引向所述可重复的一致的预定位置。
在一些实施例中，下部窗口808可以限定与腔室812a的下部部分互补的形状。参考图22至24和27至28，下部窗口808可以是大体上“u形”或“钟形”，以匹配腔室812a的壁816a和引导表面868的形状。下部窗口808可包含配置成接合壁816a的凸起边缘809。参考图23，下部窗口808可以在腔室812a的底部处被外壳810围封并且牢固地固定到所述外壳810上(例如，通过包覆模制)。参考图24，在一些实施例中，从中传输照明光的下部孔口830可以是大体上圆形(例如，类似于本文中所描述的孔口130)。下部孔口830可以在腔室812a的大体上水平中心处限定径向中心。
参考图22至24和26，在一些实施例中，上部窗口802、804、806可以是大体上方形，并且可能不延伸腔室812a或它们所在的通道的完整高度。根据本文中所公开的任一个实施例，窗口802、804、806可以与外壳810接合。在一些实施例中，窗口802、804、806的至少一部分可以短于上文所论述的壁816a的第二较低高度，使得弹簧840可以跨窗口操作。上部窗口802、804、806可以内嵌在外壳810中(例如，通过包覆模制)，滑动到外壳中(例如，竖直向下进入预限定通道)，或通过任何其它构件附接。
得益于在前述描述和相关图式中呈现的教示内容，本文中阐述的发明的这些实施例所涉及的领域的技术人员将想到本发明的许多修改和其它实施例。因此，应理解，本发明的实施例不限于所公开的具体实施例并且希望修改和其它实施例包含在所附权利要求书的范围内。尽管本文中采用了特定术语，但所述术语仅在通用和描述性意义上使用，而不用于限制目的。除非另外指出，否则光学测试平台的包含第一和第二实施例的各种实施例的组件和功能性可以实质性地互换，并且除非另外指出，否则一个实施例的特征与每一其它实施例相同。在不脱离本公开的范围的情况下，可以在本文中所公开的实施例之间替代任何单独特征或功能性及组件的任何组合件。例如，在图17至19中的一个或多个中所示的弹簧340、滚柱354、355、柱346、对准凸条352、353和/或止动件350、351可以单独地、共同地或部分共同地并入到图1至16或图20至28的实施例中。作为另一非限制性实例，引导表面868、弹簧840、柱846、止动件849、850中的一个或多个、上部窗口802、804、806、816a和/或下部窗口808可以单独地、共同地或部分共同地并入图1至19的实施例中。