CN104390816B - 改进的空气取样系统 - Google Patents

Abstract

受控环境中空气取样的系统和方法，包括不同位置两个或多个取样装置。环境外部设有控制器，其通过单独的第一真空管与每个取样装置进行单独的空气流传递，采用多支管单独控制取样装置经由每个单独的第一真空管到控制器的空气流量并选择性地引导空气流从每个单独的第一真空管到一个或多个第二真空管。环境外部设有真空源，其通过第二真空管与控制器进行空气流传递，提供抽气器，由控制器控制生成通过每一个第一真空管的空气流。相应取样装置和真空源之间设有每个取样装置中的流量开关以单独地测量和控制通过相应的第一真空管的空气流量。当一个或多个流量开关处测量的空气流量偏离期望值达到预定量时在受控环境内部位置的警报器被流量开关自动起动。

Description

改进的空气取样系统

相关专利申请

本申请为申请于2010年3月12日，申请号为No.12/723,095的美国专利申请的部分连续申请，申请号为No.12/723,095的美国专利申请要求申请于2010年2月18日，申请号为No.61/305,669的美国临时专利申请的有关利益，且是2009年3月12日提交的美国申请号12/402,738的部分连续申请，美国申请号12/402,738为申请于2008年2月7日，申请号为No.12/068,483的美国专利申请的部分连续申请，其全部公开的内容通过引用加入本申请。

背景技术

技术领域

本发明涉及在室内环境中收集空气样本的装置和方法。特别地，本发明涉及在清洁室收集、处理和分析空气样本，并从单一的、中心的位置电气化和自动化地控制和校准采样仪器的装置和方法。

背景技术的描述

基于室内的相对于大气压强的静态空气压强，和/或基于相邻于清洁室的空间的空气压强，建造在制造、研究和其他设施中的清洁室典型地被分为两大类。正空气压强室维持在绝对空气压强大于大气压强、大于与该清洁室邻近的空间中的空气压强或者都大于二者。通过将过滤后的和/或调节后的空气泵入室中并控制空气到室外的流动，来提供这种室中的正空气压强。邻近空间，可以是制造设施或办公室，典型地通过加热、通风和空气调节(HVAC)系统，或者通过提供允许邻近空间与大气压强平衡的通到大气中的开口，而被维持在大气压强或接近大气压强。因而，流自正压清洁室的空气将朝向邻近的室中的较低压或大气流动。

当正空气压强清洁室有缺口时，只要清洁室中存在的空气污染物对邻近空间的人不造成潜在的不利的健康影响，流到邻近空间或大气的空气通常没有问题。典型地，在其中制造或进行电子、宇宙航空器件、光学系统、军事装备和与国防相关的研究的清洁室内的空气可能没有含有对人体健康或环境存在安全或健康忧虑的浓度的空气传播的气体、蒸汽和颗粒物质。然而，不总是如此，因为这些工业中的其他操作可能产生在可接受的水平以上的污染物，因此，必须防止其未经处理而从清洁室离开。

负空气压强室维持在绝对空气压强低于大气压强、低于与清洁室邻近的空间中的空气压强或者都低于二者。通过以快于过滤的和/或调节后的空气被泵入室内速率的泵出速率将空气泵出室外来维持该负压。当担心室内的空气中的污染物可能对邻近空间或者环境中的人体健康造成潜在的健康威胁时，通常使用负压室。

尽管涉及到人体健康和环境，但是某些类型的制造和研究操作必须在正空气压强清洁室中进行，以满足规章的要求和工业上适用的良好的制造和实验室质量控制标准。例如，州和联邦法规，包括由国家职业安全与健康研究所(NIOSH)公布的法规，可能使使用正压或者负压清洁室成为必需。

特别地，美国食品及药品管理局(FDA)要求药物生产限定在清洁室的范围内进行，该清洁室为在清洁环境中进行成批药品制造提供验证和证明。

正空气压强清洁室和负空气压强清洁室已经使用了许多年。例如，专利号为No.4,604,111的美国专利公开了一种负压设备和用于保护环境和人免受建筑内的空气传播的石棉和其它颗粒污染物影响的方法，其包括封闭空间，该封闭空间具有鼓风机，以将空气抽入在封闭空间内的过滤单元，且将过滤后的空气排放到大气中。专利号为NO.5,645,480的美国专利公开了清洁室的一般特征。

各种的FDA法规和标准也详细制定了用于清洁室内的空气取样和空气监测装备的要求，以检验或验证在特定药品制造活动过程中设备的清洁度。所述法规还提供了与清洁室内的空气质量监测有关的电子数据记录、准确度、精度和记录保存。类似的要求也被用于其他工业，如生物技术工业。

专利号为No.6,514,721的美国专利描述了一种空气取样装置和用于从室内或者远程空气样本中收集空气传播的病原体和湿度数据的方法，其中，样本体积通过严密地监测风扇速度而被电气地控制。该专利示出使用泵将室内的空气抽入取样装置的装置，其使空气中的含病原体的颗粒冲击存储在取样装置内的盘中的生长/抑制介质(固体、液体、凝胶体或其混合)。该专利指出，先前的取样装置不能实现相对于公称或设定点流量好于±30％的恒定体积的空气流，这使得病原体的浓度计算出现大的可变性。

如专利号为6,514,721的美国专利所建议的那样，成功地监测清洁室内的空气质量的一个关键是，在收集一定体积的空气时，确保通过空气取样/监测装置的空气流量被很准确地确定。该事实也被专利号为No.4,091,674的美国专利认识到，该专利公开了一种电子定时的、用于与各种空气样本收集装置在各种环境条件下一起使用的正移位空气取样泵。该公开的发明被认为提供了准确的平均流量、独立测量的总体积、操作时间记录器和可听的“速率故障”警报。在该专利中，通过使用与机械风箱连接在一起的定时电路来实现准确度。

专利号为No.6,216,548的美国专利示出了在受控环境中使用的空气取样装置的控制系统流程图。特别地，该专利公开了涉及接通泵、检查压强、监测取样时间、向取样器中抽入空气、关掉泵和检查线路中的泄露的逻辑控制器。该专利还教示使用净化系统，该净化系统使用如氮气的净化气体来净化线路和相关的空气颗粒取样器。在该专利中，空气取样只发生在一个位置(如半导体装置的处理室)。

上述的现有技术的装置和空气取样方法都不适用于监测现代清洁室的空气中的污染物的水平。例如，在指明取样体积准确度和精度在清洁室的多个位置是重要的时，相对于公称或设定点流量不好于±30％的测量体积的空气流量准确度、机械风箱和单一位置取样是不够的。因此，对于空气取样系统和方法，需要具备流量准确度好于±30％，数字流量开关和同时多位置取样。

另外，现有技术中的装置都不能够提供现代清洁室中所要求的控制、监测、报告、模块化和远程操作程度。例如，上述的现有技术中的装置和空气取样方法都不能利用多个空气取样装置分别地和同时地测量每个单独的空气取样装置识别的空气流量，其中，在每个空气取样装置中都带有内嵌式数字流量开关。上述的现有技术中装置和空气取样方法也不能从远离空气取样装置的单一的、中心位置处同时地监测和控制多个置于清洁室中不同位置的空气取样装置。相应地，也需要允许用户从单一的、中心位置处，分别地和同时地测量、监测和控制不同数量的空气取样装置的空气取样系统和方法。

发明内容和发明目的

本发明的空气取样/监测系统和方法通过提供在受控环境的不同位置处提供两个或多个空气取样装置来至少克服现有技术中的上述不足。在受控环境的外部的位置处，提供一个通过单独的第一真空管与两个或多个空气取样装置的每一个分别进行空气流传递的控制器，该控制器具有多支管，其被配置为经由每个单独的第一真空管，单独地控制从两个或多个空气取样装置到控制器的空气流量，以及被配置为选择地引导空气流从每个单独的第一真空管到一个或多个第二真空管。在受控环境外部的一个位置处，提供一个通过一个或多个第二真空管与控制器进行空气流传递的真空源，该真空源提供了抽气器，且由控制器控制生成通过每一个第一真空管的空气流。用于两个或多个空气取样装置中的每一个的流量开关被设置在相应的空气取样装置和真空源之间的位置处，每个流量开关被配置为单独地测量和控制通过相应的第一真空管的空气流量。当一个或多个流量开关处测量的空气流量偏离期望值一定预定量时，在受控环境内部的位置处的警报器被一个或多个流量开关自动起动。

通过参照本发明的下面的详细描述、所附的权利要求书以及参照附于此的几个附图，利用本发明的在下文中将明显的那些和其他目的、优点和特征，本发明的特性将会被更清楚地理解。

附图说明

参照下列附图，本发明的许多方面可被更好的理解，附图是本发明的说明书的一部分，代表本发明的优选实施例。附图中的部件不必按照比例绘制，重点放在说明本发明的原理。而且，在附图中，相同的附图标记标明多个图中的相应的部件。

图1为根据本发明的一方面的在其中具有清洁室的示例性设施的示意图；

图2是根据本发明的一个非限制实施例的用于图1的清洁室中的空气取样/监测系统的示意图；

图3是根据本发明的一个非限制实施例的连接到基站和触摸板的控制器的示意图；

图4是根据本发明的一个非限制实施例的图3所示的控制器的端口的示意图；

图5是根据本发明的一个非限制实施例的净化空气取样装置的净化系统的示意图；

图6是根据本发明的一个非限制实施例的阐释隔离器控制器逻辑的工艺流程图；

图7是根据本发明的一个非限制实施例的触摸板的详细的正视图；

图8是根据本发明的另一个非限制实施例的用于图1中的清洁室的空气取样/监测系统的示意图；

图9是根据本发明的又一个非限制实施例的用于图1中的清洁室的空气取样/监测系统的示意图；

图10是根据本发明的一个非限制实施例的嵌入式流量控制模块的详细的正视图；

图11是图10中所示的嵌入式流量控制模块的详细的侧视图；

图12是图10中所示的嵌入式流量控制模块去除外壳后的另一个详细的侧视图；

图13A是根据本发明的一个非限制实施例的用于图12中所示的嵌入式流量控制模块的数字空气流量开关的俯视图；

图13B是根据本发明的一个非限制实施例的图10中所示的嵌入式流量控制模块和图17中所示的数字流量机箱的数字流量开关接口的详细的正视图；

图14是根据本发明的一个非限制实施例的和图9中所示的空气取样/监测系统一起使用的嵌入式流量空气基站的后视图；

图15是根据本发明的一个非限制实施例的控制器的数字流量开关接口的详细的正视图；

图16是根据本发明的又一非限制实施例的用于图1的清洁室的空气取样/监测系统的示意图；

图17是根据本发明的一个非限制实施例的数字流量机箱的详细的正视图；以及

图18是根据本发明的一个非限制实施例的图17中所示的数字流量机箱的详细的俯视剖视图。

优选实施例的详细描述

为了阐释的目的而描述本发明的一些优选实施例，需要理解的是，本发明可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

首先转到图1，其中示出了示例性的设施100的示意图，该设施100中具有一个或多个清洁室102。清洁室102被邻近空间104和室外大气106围绕。邻近空间104可以是清洁室102所位于的同一设施100内的并且与清洁室102邻近的一个或多个室，例如，如单独的制造室、另一个清洁室、罐装和封装室(finish and fill room)、研究实验室或办公室等。清洁室102和邻近空间104被如壁5等的分隔物分开。

示例性设施100中的清洁室102能够维持空气压强在P₁，空气压强P₁低于或高于邻近空间104的空气压强P₂和室外大气106的大气压强P_ATM。这是由HVAC系统(图中未示出)完成的，该HVAC系统使经调节和过滤的空气以如图1所描绘地受控的流量Q_IN被泵入清洁室102。被泵出或者流出清洁室102的清洁室102内的空气由Q_OUT表示。只要Q_IN和Q_OUT之间的差(即，Q_in-Q_OUT)大于零，就可以在清洁室102中维持正压。而且，只要Q_IN和Q_OUT之间的差小于零，就可以在清洁室102中维持负压。

现在转到图2，其中示出根据本发明的一个实施方式的用于对清洁室102中的空气进行取样或监测的空气取样/监测系统200的示意图。空气取样/监测系统200包括控制器202(正视图示出)、真空泵208、可选的净化泵206、可选的计算机210，它们都可以一起放置在邻近空间104，邻近或者远离(即，非直接邻近)清洁室102。

单机的壁装式或台式触摸板214和四个空气取样装置216a、216b、216c和216d远程连接到控制器202，但是该数量不被空气取样/监测系统200限制成空气取样装置216的任何特定数量。也就是说，系统200可线性地扩展到差不多任何数量n个空气取样装置216a、216b、216c、……、216n，其中n优选为10(即，216a、216b、216c、……、216j)。适用于本发明的典型的空气取样装置是美国宾夕法尼亚州马尔文(Malvern)的威尔泰克联合股份有限公司(Veltek Associates，Inc.)生产的SMA ATRIUM牌空气取样装置。根据本发明的空气取样装置216a、216b、216c、……、216n可以是用于收集一定量的空气的任何已知的空气取样装置。术语“收集”、“取样”、“监测”等不仅仅指整个空气取样装置，也指为后续的分析和量化而分离流体中特定的气体、蒸汽和颗粒物质的处理流体流的装置。术语“空气”和“流体”用于可互换地指气体、蒸汽和颗粒；因而，“空气取样器”不仅仅意味着空气被收集和/或监测。

另外，虽然图2示出了连接到四个空气取样装置216a、216b、216c和216d的单个触摸板214，但是也可以考虑有另外的触摸板和空气取样装置的设置。例如，单独的或分立的触摸板214和空气取样装置216a、216b、216c、……、216n的比率可以为一比一，或者单个触摸板214可以被连接到三个空气取样装置216、216b和216c，而另外的一个触摸板214被连接到第四空气取样装置216d。

触摸板214经由信号线218与控制器202进行电气通信，或者使用如和控制器202一起提供的内部接收机/发送机(未示出)以及和触摸板214一起提供的内部接收机/发送机(未示出)的无线方式。在图中，特定信号线(例如信号线218)由点线来表示，以说明当被那些信号线置于电气通信中的装置采用无线接收机/发送机时，那些信号线不是必需的。通过使用带有数字输入/输出的跳频扩频(FHSS)集成无线收发装置以及信号在数据通信网络(未示出)执行无线通信。数据通信网络可以是任何私有或公共的网络，包括分组交换网络，如因特网。用于在这样一个网络传送数据的接收机/发送机可被配置为使用同样的高频，该频率对整个空气取样/监测系统200来说是唯一的。选择该频率以减小干扰的可能性。

四个示出的取样装置216a、216b、216c和216d使用一个或多个空气管220经由控制器202连接到真空泵208(下面详述)，空气管在空气取样/监测系统200中清洁室102侧可为1/4英尺(内直径)的真空管，在空气取样/监测系统200中邻近空间104侧可为3/8英尺(内直径)的真空管。其他尺寸的管也可被使用。一个或多个空气管220被连接到位于清洁室102和邻近空间104之间的壁5的壁装式快速断开出口224。在控制器220中为多支管(未示出)，其将所有的单独的空气管220绑在一起，并连接到真空泵208的真空侧。与空气管220连接的单独的螺线管(未示出)用于打开每个空气取样装置216的空气流，以便取样装置216a，216b，216c，和/或216d的任何组合能被同时利用，以在整个清洁室102中不同的位置处进行取样循环。

触摸板214和空气取样装置216一起位于清洁室102或清洁室102的一部分中。触摸板214作为操作控制器202的远程命令中心，其位于清洁室102的外部。触摸板214包括一些识别空气取样装置216a，216b，216c，和/或216d中哪个空气取样装置被用于空气取样的指示器226、识别与取样循环相关的时间的数字LED显示器228，以及一些输入装置，如开关230，该输入装置从用户接收输入以发信号给控制器202来指定操作哪个空气取样装置216a，216b，216c，和/或216d。因此，触摸板214消除了用户离开清洁室102去操作控制器202的需求(如，在空气取样装置216a，216b，216c，和/或216d上开启或停止空气流)。

真空泵208是需要的泵，其当接收到来自控制器202的信号时操作，以在空气取样循环开始时操作。其由安装有空气取样/监测系统200的设施100提供的标准交流(AC)电源(未示出)，或者由来自控制器202的电力，或者二者供电。真空泵208使用3/4英寸(内直径)的真空管连接至控制器202。其他尺寸的管道也可以被使用。根据本发明的一个实施例，真空泵208是1.5HP的马达真空泵。如排气管222所示，来自真空泵208的排气按照需要被引导到室外大气106的外部，或者根据需要被引导到邻近空间104内。

可选的净化泵206可以使用1/4英寸(内直径)的真空管连接至控制器202。其他尺寸的真空管也可以被使用。来自净化泵206的排气按照需要被引导到室外大气106的外部，或者被引导到邻近空间104内。最好通过消减系统(未示出)处理排气，以收集或洗刷在净化循环中收集的净化气体和污染物，如下文中的详细描述。

计算机210可以被用作数据记录器。记录器210可以是专用的计算装置，其由信号线232或以无线方式通过数据通信网络234直接连接到控制器。计算机210可包括一个内部的接收机/发送机(未示出)以便于无线通信。数据通信网络234可以是任何私人的或公共的网络，其包括如因特网的分组交换网络，局域网络，无线网络，或上述网络的组合。通信网络234可使用带有数字输入/输出的FHSS集成无线收发装置以及信号，控制器202和计算机210的接收机/发送机在同样的高频，该频率对整个空气取样/监测系统200来说唯一。

除了其他数据，计算机210记录的数据可包括取样时间、取样数据、取样时间长度、一个取样循环中“1CFM”误差的数目和出现，以及取样位置。除了数据记录，计算机210也可用作远程监测和控制取样/监测系统200的门户。相应地，以下公开的取样/监测系统200的每个部件的每个功能可经由计算机210远程执行。

为了便于取样/监测系统200的远程监测和控制，计算机210可包括任何合适的能够执行本发明相应的功能和操作的计算处理器或处理平台。例如，计算平台优选为现场可编程门阵列(FPGA)，特定用途集成电路(ASIC)，或可编程逻辑控制器(PLC)，要么为单独的系统，要么为网络的一部分。全部或部分取样/监测系统200，以及取样/监测系统200所需的远程监测和控制的进程可被存储在存储器或计算机可读介质中，或者从存储器或计算机可读介质中读出。

用于监测和控制取样/监控系统200的处理器和存储器可通过采用任何适合的计算机210(如，个人电脑(PC)，如便携式电脑或平板电脑，安全的移动环境便携式电子设备(SEM PED)，和个人数字助理(PDA))来执行。计算机210包括用于用户监测取样/监测系统200的不同部件的状态的显示器，包括用于用户输入取样/监测系统200的控制指令的用户接口，如键盘、键座或触摸屏。相应地，描绘被监测或控制部件的图像或任何其他适合的图像，可在显示器上显示(即，描绘控制器202(如图4)、触摸板214(如图7)、嵌入式流量控制模块904(如图10)和/或数字流量机箱(如图17)的正面的图像)，从而使用户能够准确地实时地看到取样/监测系统200中发生什么，以便实时决定去启动哪个控制指令。该功能在很大程度上增加了取样/监测系统200的灵活性，使得清洁室102基本上能够从任何位置处被远程地监测和控制。进一步地，计算机210可在任何数量的位置处连接到任何数量的取样/监测系统200，因此，提供了从单一的、中心位置处监测和控制多个清洁室102的机制。并且，经由一个用户能通过因特网从事实上任何位置处远程监测和控制任何数量的取样/监测系统200的安全网站，可提供同样的功能，这又增加了本发明的另外的灵活度和可实现度。

现在转到图3，其中示出了连接到触摸板基站302和触摸板214的本发明的控制器202(后视图被显示)的示意图。控制器202包括四个模块化端口308a、308b、308c、和308d，用于将控制器202分别连接到四个单独的空气取样装置216a、216b、216c、和216d，以及连接到一个触摸板214。然而，控制器202可具有任何数量n个模块化端口308a、308b、308c、……、和308n，以及相应的触摸板214和取样装置216a、216b、216c、……、和216n。最简单的构造可以是具有单个端口308a的单个控制器202位于一个室内，并且该控制器202连接到位于另一个室内的一个或多个空气取样装置216a和单个触摸板214。然后，一附加端口308b可以增加到控制器202，以与附加的一个或多个空气取样装置216b连接，触摸板214可以更新，以具有控制第二空气取样装置216的接口；或者可以使用第二触摸板214。端口308b的触摸板214和空气取样装置216可以与端口308a的触摸板214和空气取样装置216同处一室，但是处于该室的不同区域；或者可以处于完全不同的室。端口308a、308b、308c、……、和308n进一步模块化，因为它们包括它们自己的专用电源、硬件和软件，包括操作所需的配件和连接器。换句话说，通过增加或移除端口308a、308b、308c、……、和/或308n，以分别地与单独的触摸板214以及与它们相关的一个或多个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n连接，模块化使得系统可容易地构造。

尽管图3示出了触摸板214被连接到单独的端口318a，其可以连接到端口308a、308b、308c、和308d中的每一个，并且间接地分别地连接到空气取样装置216a、216b、216c、和216d中的每一个。控制器202在触摸板214和连接到特定端口308a、308b、308c、或308d的取样装置216a、216b、216c、或216d之间传递信号。因此，从触摸板214或端口308a发送的控制信号被发送到也连接到相同的端口308a的空气取样装置216a，但不是发送到连接到其他端口308b、308c和308d的空气取样装置216b、216c、或216d。

因为控制器202是模块化的，其可以具有任何数量n个端口308，这取决于所指定的清洁室102(或多个清洁室102)的需要，例如，单独的设施的空气取样协议、标准操作程序、质量保证/质量控制计划、规章等。例如，控制器202可以用于控制部署在一个或多个清洁室102中的1、2、3、……、n个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n，在这种情况下，控制器202具有对应的数量n个端口。优选地，一个或多个单独的空气取样装置216a、216b、216c、……、和/或216n和一个触摸板214连接至单独的端口308a、308b、308c、……、和308n中的每一个端口。

单独的端口308a、308b、308c、……、和308n中的每一个端口至少包括一个连接器310，用于将单独的端口308a、308b、308c、……、和308n连接到如计算机210的数据记录器，或连接到其他装置。优选地，使用至少两个多针连接器。成对的多针连接器310并行地电气连接。适合的多针连接器310包括，但不局限于，九针连接器。单独的端口308a、308b、308c、……、和308n中的每一个端口也至少包括一个空气管接口312，用于将端口308a、308b、308c、……、和308n连接到单独的空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n。

触摸板基站302用于控制器202和触摸板214之间的有线或无线通信。当控制器202和触摸板214之间的距离足够大以致于单一的、连续的信号线218由于太长而不能成为方便的或有效的信号传送装置时，需要触摸板基站302作为中间装置来转播控制器202和触摸板214之间的信号。当控制器202和触摸板214之间的距离足够大以致于直接的无线连接不能实现时，也需要触摸板基站作为中间装置来转播控制器202和触摸板214之间的信号。而且，当要么控制器202要么触摸板214不提供便于二者之间无线通信的内部的接收机/发送机时，需要触摸板基站302来便于控制器202和触摸板214之间的无线通信。触摸板基站302可提供接收机/发送机(未示出)以便于这样的无线通信。

触摸板基站302可以和控制器202一起放置，或另外置于清洁室102外部，或与触摸板214一起置于清洁室102内部。触摸板基站302主要作为触摸板214和控制器202之间的数据通信中继，其经由数据通信网络306和316，可操作地要么连接到触摸板214要么连接到控制器202。数据通信网络306和316可以是任何私人地或公共的网络，包括分组交换网络，如因特网，局域网络，无线网络，或上述网络的结合。数据通信网络306和316可使用带有与数字输入/输出的FHSS集成无线收发装置。触摸板基站302的接收机/发送机采用同样的高频，该频率对整个空气取样/监测系统200来说是唯一的。

触摸板基站302接口作为具有可扩展的输入/输出选项的双向(点对点)监测和控制装置。例如，当触摸板214不提供用于无线通信的内部的接收机/发送机时，其可通过信号线304连接到基站，触摸板基站302的接收机/发送机将通过无线网络316完成与控制器202的无线通信。而且，当控制器202不提供用于无线通信的内部的接收机/发送机时，其可通过信号线314连接到基站，触摸板基站302的接收机/发送机将通过无线网络316完成与触摸板214的无线通信。这些配置都能够消除通过信号线218将触摸板214直接连接到控制器202的需要。用于便于这样的无线通信的接收机/发送机是专用组合，仅仅相互之间进行通信。

当控制器202与触摸板214通信时，触摸板214连接到控制器202的输入/输出电路板(未示出)，控制器202给触摸板214发出是否单独的端口308a、308b、308c、……、和308n被供电、处于空气取样模式、和/或在空气取样循环中经历一个空气流动误差的信号。那样的话，触摸板214能够检测出控制器202中的每个单独的端口308a、308b、308c、……、和308n的活动状态，因而允许用户确定在设施100中哪里进行了取样(如，哪个空气取样装置216a、216b、216c、……、和/或216n当前被操作)，且确定任何误差发生在哪个空气取样装置216a、216b、216c、……、和/或216n。触摸板214也能用于远程启动和停止在设施100里的不同的空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n中的取样，继而消除了用户通过控制器202直接完成上述功能的需要。

现在转到图4，其中示出了根据本发明的一个实施例的控制器202的示例性端口308的示意图。端口308有它自己专用的定时器402、空气流量开关404、直流电源、空气管接口312、两个两针连接器310、设施系统控制和数据采集(SCADA)接口410、1CFM电路板412、数字流量开关接口414和数字定时器接口416。如前面所描述的，端口308是模块化的，并且与控制器202关联的其他端口是独立的。因此，在端口308出现故障的情况下，控制器202关联的其他端口能够在校准公差内继续起作用。模块化的设计还消除了单点系统故障的可能性。

端口308具有自身的直流电源406，因此，其不依靠集中的能源而操作。使用光耦合电路(未示出)可消除接地环路或直流电源转换，因而提供稳定耐用的性能。这些电路使SCADA直流电压和接地分布系统与控制器202的直流电压和接地分布系统(未示出)隔离。当与设施100内的其他系统(如，中心监测系统)相互连接时，取样/监测系统200将不依赖于与设施系统连接的共用直流接地总线，这使得这两个系统用长电缆相互连接，而不需要额外的直流接地连接。因此，当设施系统发送和接收参考系统的直流电压和接地分布系统的电流信号时，具有不同电力要求的两个系统之间的相互连接带来的问题被安全和有效地消除。例如，这些特征使得取样/监测系统200能够直接连接到在设施100中提供的计算机210，如PC。

专用的定时器402用于监测空气取样循环的持续时间。定时器402可置于清洁室102外部的控制器202处，或置于清洁室102内部的触摸板214处并经由信号线218连接到控制器202。可以经由数字定时器接口416在控制器202处和/或经由数字LED显示器在触摸板214处观察用于端口308的定时器402的状况。每个定时器402可以与其他端口308独立地或者同时地运行。定时器402可以被校准到已知的标准以得到非常精确的读数。定时器402开始空气取样循环，通过其输入/输出发出指令以打开螺线管(未示出)，并启动真空泵208。定时器402告知空气流量开关404取样循环已经开始，因此，计算装置412能确定是否出现适当的空气流量。定时器402也给每个端口308和/或触摸板214的其他部件提供+12伏的直流电。定时器402可由数字定时器接口416设置、校准、和打开和关闭。

控制器202具有内部接口410，该内部接口能够连接到用户的SCADA接口和/或处理器412或者可编程逻辑控制器(PLC)，其能够与中心监测系统连接，该监测系统与设施100(如，通过多个房间的所有设施进行检测和控制的系统)相关联。控制器202包括隔离器接口(未示出)，当连接到设施100的其他系统或取样/监测系统200的其他部件时，该隔离器接口将不产生任何电压变换或接地环路。电压变换和接地环路能引起设施100和/或控制器202的信息问题。控制器202的净化模式不受系统200的无线控制或系统200的隔离接口输入/输出的干扰或影响。

空气流量开关404包括数字流量开关接口414，其可编程显示以升每分(LPM)、立方英尺每分(CFM)或其他单位表示的空气流量。通过一个或多个空气取样装置216a、216b、216c和216d中每一个空气取样装置的公称或设定点容积流量为1CFM(或30LPM)。这通过1CFM电路板412和空气流量开关404来实现。下面结合嵌入式流量控制模块904、图13B、控制器202和图15来详细介绍数字流量开关接口414的各个部分。

如果一个空气取样循环T期间，通过端口308空气流不满足预先安排的或定点1CFM的空气流量值或没达到预订公差，空气流量开关404则生成一个误差信号。该信号提醒用户某一空气取样有问题。因为空气流量开关404是数字开关，其可容易地根据标准流量开关(如国家标准和技术认证的开关)来校准，且其与负面效应隔离开来，该负面效应由空气流量管和/或空气流量开关404的位置的气压变化造成的。数字空气流量开关404的使用也消除了从部件到部件或从系统到系统的内部管道变化，其具有一个集成的能够减少管道的流量调整夹管阀。数字空气流量开关404的使用基本上消除了这些问题。

例如，如图2所示，空气流量开关404被机械地或电气地连接到空气管接口312，其接收空气管220，以提供端口308的空气流量开关404和远程空气取样装置之间的流体连接。空气流量开关404的机械和电气连接与下面公开的关于嵌入式流量控制模块904和图13A的连接是类似的。虽然数字空气流量开关404是优选的，但如果考虑压强变化的话，浮子式流量计(转子流量计)也可以使用。转子流量计是较不可取的，因为，除了其他事外，使用转子流量计时，可能需要提供校准转换装置和计算转移功能。并且转子流量计必须安置在适当的水平高度和角度，以允许准确的人工读取。空气流量开关404位于一个或多个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和1CFM电路板412之间，并且被设计成通过一个或多个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和相关联的空气管220维持稳态流量，具有相对于公称设定点流量的可检测的±3％的空气流量容许偏差(典型地，关心的是当流量从公称设定点流量降低3％时)。例如，该空气流量准确度为被校准了±5％的系统提供大约2％的误差幅度，该空气流量准确度通过使用上述的标准流量开关的常规和非常规的校准检验的组合，以及实时或接近实时地恒定监测流量的软件和硬件来实现。空气流量开关404被编程为当空气流量低于编程的设定点或低流量值时，向1CFM电路板412发送误差信号。也就是说，流量开关404通知1CFM电路板412，空气流量低于编程入系统的3％的最低水平。该1CFM电路板412检查以确保空气流量误差是有效的。如果1CFM电路板412确认空气流量的有效性，其向正在进行空气取样的单独的端口308a、308b、308c、……、和308n发送信号。

流量开关404具有可编程的低设定点和高设定点。当空气流量过高于或低于设定点值时，空气流量开关404向1CFM电路板412发送数字“on”信号，表示空气流量有误差。1CFM电路板412在空气取样循环期间是起作用的，并且来自空气流量开关404的信号会使1CFM电路板412向控制器202、触摸板214、隔离器控制器504(图5)和数字流量机箱1602(图16)发送或广播一个流量误差。

SCADA接口410允许端口308连接到设施SCADA，这允许空气取样/监测系统200集成到设施100中其他的数据收集和监测系统中，如计算机210。当计算机210以这种方式集成到取样/监测系统200中，除了数据记录，表示取样/监测系统200不同部件的图像(如，表示控制器202(如图4)正面、触摸板214(如图7)、嵌入式流量控制模块904(如图10)和数字流量机箱1602(如图17)的图像)可与来自取样/监测系统200的相应的数据一起实时填充，以产生计算装置的部件的实时“虚拟”再现。如前所述，当连接到第三方设备时，通过除去接地环路和电压转换，隔离器接口防止取样/监测系统200危害控制器或SCADA系统的性能。

除了连接到触摸板214，端口308可通过多针连接器310直接地或无线地连接到或相互连接到计算机210。如上所述，计算机210具有执行端口308功能的软件和硬件。控制器202也具有中央处理器(未示出)，以便于计算机210与该处理器相通信，以控制控制器202和其端口308a、308b、308c、……、和308n的全部操作。

现在转到图5，其中示出了用于净化空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和相关联的空气管220，以确保在空气取样/监测系统200的这些部分没有残余污染物的净化系统502。控制器202中的隔离器控制器504根据空气取样循环和净化循环控制真空泵208和净化泵206的操作。在空气取样循环中，可以是三向螺线管的隔离控制器504通过经由信号线512向真空泵208发信号来使真空泵208停止。同时，隔离器控制器504通过经由信号线510向净化泵206发送信号来控制净化泵206接入。当发送这些信号时，不是由真空泵208经由空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和空气管508抽取空气，替代的是，由净化泵206经由空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和空气管506抽取空气。因此，在空气取样循环期间，将空气流引到真空泵208，净化路径关闭。在净化循环期间，进行相反的操作，将空气流引到净化泵206，空气取样路径关闭。

尽管隔离器控制器504优选关联到多达10个单独的端口308a、308b、308c、……、和308j和相应的空气取样装置216a、216b、216c、……、和216j，但是图5仅示出了一个空气取样装置216。在任何取样循环期间，防止控制器202启动净化循环。然而，一旦每个空气取样装置216的空气取样循环完成，控制器202就设置为净化模式。每个隔离器控制器504端口具有将净化循环期间收集的空气引导到排气管222的专用螺线管(未示出)。

图6是根据本发明的一个实施例的说明隔离器控制器逻辑600的工序流程图。在步骤602中，工序使能空气取样循环，这是取样/监测系统200的正常操作。在步骤604中，隔离器控制器504检查真空泵208是否接通。如果真空泵208接通，则净化泵206必须断开，因为隔离器控制器504在任意时间仅能够使能真空泵208或净化泵206。如果真空泵208没有接通，则在步骤606中接通真空泵208。这可以基于预编程的时间或操作自动地完成，或者通过在远程计算机210或置于清洁室102内的触摸板214处输入命令而手动完成。

在步骤608中，隔离器控制器504保持真空泵208接通。在步骤610中，隔离器控制器504检查以确定净化循环是否应该继续禁用。如果是，则工序返回步骤604，并且取样循环继续。一旦隔离器控制器504接收到来自控制器202的进入净化循环的信号，在步骤612中，隔离器控制器504开始净化循环。在净化循环结束时，隔离器控制器504在步骤604返回空气取样循环，或者可能关闭系统直至下个空气取样系统开始。通常，净化循环将运行直至下一个空气取样循环被安排，例如，其可以是每24小时一次。在一些清洁室102中，如100级清洁室，可能不必要在没有执行空气取样循环的期间运行净化循环。通过与SCADA(典型地由PC操作)或可编程逻辑控制器连接的隔离器印刷电路板来实现隔离器控制器逻辑600。该电路板去除了设备的100伏电压系统与本发明的电力系统的连接。

隔离器电路板位于控制器202中，并且能够连接到SCADA或者连接到可编程逻辑控制器系统，如计算机210中的可编程逻辑控制器系统。相应地，所有的指令和观察都可以远程进行。系统200的无线和隔离特征可以在连接到控制器202的任一接口上执行。例如，当控制器202接收到开始空气取样循环的指令时，触摸板214、计算机210、嵌入式流量控制模块904(图9)和数字流量机箱1602(图16)将分别观察进行中的空气取样循环。再比如，当检测到空气流量误差时，控制器202可以将特定端口308中检测到的误差传播到触摸板214、计算机210、嵌入式流量控制模块904和数字流量机箱1602(或者连接到系统200的可能使用的任何其他输入/输出装置)。

净化循环涉及经由空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和空气管220，将水蒸汽、过氧化氢或其它蒸汽/气体注入空气流中。当净化循环开始时，这可以通过在一个或多个隔离器室514中隔离空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n，以及将净化气体流以流量Q_g引入室514来完成。隔离器室514没有或不允许封闭空间内的任何人体接触。用于净化和除污空气管的其它技术在现有技术中是众所周知。涉及制药操作的本系统的用户将期望在任何原料药混合之前以及着手罐装和封装操作之前，清洁各系统部件。本发明的净化模式允许直接连接至隔离器的管的灭菌。净化蒸汽/气体离开隔离器控制器504。在隔离净化循环期间，通过空气管508的空气流可以由气体调节装置516调节，该气体调节装置516可以包括微粒过滤器(未示出)、有机吸附剂、活性碳、分离罐、旋风分离器或其它物质或装置，或物质和装置的组合。

现在转到图7，其中示出了根据本发明的非限制实施例的触摸板214的示意图。如前所述，触摸板214可以是静止的壁装装置，或者其可以是便携式的并且适合于位于清洁室102的工作区域内的任何平面上，诸如工作台。触摸板214是用于空气取样/监测系统200的人性化接口输出/输出装置。其远程控制位于清洁室102外部的控制器202。该设计从清洁室102的无菌区域移除了系统的大部分电子部件，包括系统电源、流量开关线路和其它电子部件。触摸板214的电子部件被密封在装置内，使得装置可以像清洁室102的其它部分一样进行消毒。

触摸板214允许用户开始、停止、编程和监测清洁室102内是否有和哪里有空气取样和净化循环在进行。其还允许用户中断空气取样循环，如果在空气取样循环期间检测到空气流量误差，允许用户观察可视警报指示器700和收听可听警报器702。例如，当系统检测到高于或低于预编程的设定点流量1CFM的空气流量误差时，可产生提醒/警报。可视警报指示器700可以是发光二极管(LED)，其发光以向用户提供可视误差指示。而且，可听警报器702可以为蜂鸣器，其产生声音以向用户提供可听误差指示。启动/中断印刷电路板(未示出)控制定时器402(见图4)的运行和中断输入。

在图7所示的实施例中，相对应控制器202上的四个单独的端口308a、308b、308c和308d，触摸板214包括四个显示器704a、704b、704c和704d，且四个单独的端口308a、308b、308c和308d连接到空气取样装置216a、216b、216c和216d。但是，就像控制器202可以具有任意数量n个的模块化端口308a、308b、308c、……、和308n，触摸板214也可以具有任意数量n个相应的显示器704a、704b、704c、……、和704n。

每个显示器704a、704b、704c和704d包括各种开关230，其用于给控制器202发信号来确定在一个取样循环中，使用哪个空气取样装置216a、216b、216c和/或216d。这些开关包括启动开关706、停止开关708和警报重置开关710。启动开关706为触摸板214和触摸板214连接的控制器202的单独的端口308a、308b、308c、……、和308n上电。一个或多个视觉指示器226，如发光二极管，提供触摸板214的电力起动和真空泵208开启的视觉确认。无论流动的空气成分为何(如，氮气，氩气和二氧化碳气体的量)，在控制器202中的空气流量开关404适于准确地确定真空泵是否在相应的端口308a、308b、308c和308d处保持合适的流量，因此在每个相应的显示器704a、704b、704c和704d上可显示状态。

当启动开关706起动时，来自触摸板214的启动信号输入到控制器202中。启动开关706将在控制器202的硬件中启动一个取样循环。启动信号也可从与端口308中的一个相关联的定时器402中发出。当控制器202的单独的端口308a、308b、308c和308d接收到启动信号，控制器202将通过控制隔离器控制器504来启动一个取样循环。控制器202再通知触摸板214一个取样循环指令信号被发布。

起动停止开关708给控制器202发送一个停止已经在进行的取样循环的中断信号。当控制器202的单独的端口308a、308b、308c和308d接收到中断信号，控制器202将通过控制隔离器控制器504来指示触摸板214。控制器202再通知触摸板214取样循环指令信号被停止。当一个取样循环在进行时，控制器202的单独的端口308a、308b、308c和308d将通知触摸板214一个取样循环在进行，如果需要的话，还通知SCADA接口410(如，与一个单独的系统通信)。在取样循环剩余的持续时间内，该信号将保持起作用。

当单独的端口308a、308b、308c、……、或308n处于取样循环中并且检测到空气流量不足时，控制器202将向处于取样循环中的端口308a、308b、308c、……、或308n播送1CFM误差。对于端口308a、308b、308c、……、或308n，在取样循环期间，输入到SCADA系统的电力将从起作用转变到不起作用，并且在取样循环的持续时间内继续不起作用，直到1CFM误差被去除。如果取样循环期间，1CFM误差发生在相应的端口308a、308b、308c、……、或308d，起动的警报重置开关710手动重置(如，关闭)用于每个单独的显示器704a、704b、704c或704d的视觉警报指示器700。

每个触摸板214包括其自身的电源，如独立的直流电源(如，电池)，或者触摸板214可以经由向其提供直流电的信号线218(图2和图3)由控制器202电气地连接和供电到触摸板214。在后一种配置中，信号线218为绝缘高压线，其被配置为传送每个端口08a、308b、308c、……、和308d的少于12瓦特的电能。

触摸板214要么包括信号线218(图2)，要么利用无线连接，与控制器202的端口308a、308b、308c、……、和308n传递信号。触摸板214可包括不同的信号线218a、218b、218c、……、或218n，或用于控制器202的每个单独的端口308a、308b、308c、……、和308n的成对的无线连接。相应地，信号线218a、218b、218c、……、和218n的数量n或连接触摸板214到控制器202的每个单独的端口308a、308b、308c、……、和308n的成对的无线连接取决于触摸板214控制的端口的数量n。

现在转到图8，其中示出了根据本发明的另一个非限制实施例的便携式空气取样/监测系统800的示意图。空气取样/监测系统800包括过滤取样装置802、控制器804(正面显示)、触摸板214和触摸板基站302。虽然图中没有示出计算机210，但如前面图2中所示的取样/监测系统200所公开的那样，其也出现在取样/监测系统800中。

过滤取样装置802包括位于空气层流机箱或隔离器室806中的空气取样装置206，其可包括一个高效微粒空气(HEPA)过滤器(未示出)。在一个单一的、便携式过滤取样装置802中有空气取样装置206和控制器804，该过滤取样装置802可根据需要设置在清洁室102内部或者外部的任何位置处。

使用一个大约七英尺或七英尺以下的真空气管220将空气取样装置206连接到控制器804。控制器804的特征和功能类似于前面与图2-5相关描述的内容。例如，控制器804在空气取样循环期间提供1CFM空气流量误差检测，其很容易地连接到设施的100SCADA。控制器804与图2-5中所示的控制器202的主要不同在于其包括一个自带的真空泵(未示出)，而不是像图2和图5中所清楚显示的外部的真空泵208。

触摸板基站302优选位于靠近控制器804的位置处，其被配置为在控制器804和触摸板214之间的传递信号，要么通过信号线304和314，无线网络306和316，要么通过上述的组合。在图8所示的便携式空气取样/监测系统800中，系统为全部无线的，以便触摸板基站302经由无线网络306和316，在控制器804和触摸板214之间传递信号。另外，触摸板214在本实施例中为便携式而不是壁装式，其通过控制器804为用户提供了便携的空气取样装置206的输入/输出控制。相应地，图8中所示的便携式空气取样/监测系统800是完全便携的，不需要穿透任何墙壁、顶棚或地板来安装壁装式部件或布置电缆或空气管。例如，过滤取样装置802和控制器804可置于清洁室102内，通过使用邻近空间104中的触摸板214来进行监测和控制。触摸板基站302可置于控制器804和触摸板214之间的任何一点，以便于二者之间的信号布置。因此，安装成本比前面公开的其他实施例有很大的减少。

参见图9，示出了根据本发明的另一个非限制实施例的取样/监测系统900。系统900包括控制器202(后面被显示)、四个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d、嵌入式流量控制基站905、四个空气取样装置216a、216b、216c和216d、以及真空泵208。虽然图中未示出计算机210，但该部件如前文图2中所示的取样/监测系统200所公开的内容，也出现在取样/监测系统900中。而且，虽然图中只示出四个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d和空气取样装置216a、216b、216c和216d，可使用任何数量n个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n和四个空气取样装置216a、216b、216c和216n。

控制器202的特征和功能基本上和前面与图2-5相关描述的内容一样，且利用一个外部真空泵208。控制器202通过嵌入式流量控制基站950与嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d连接，以控制嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d的操作。每个单独的空气取样装置216a、216b、216c或216d上的流量在相应的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d上测量和显示，因此这些流量可在每个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d上独立监测。如果任意一个独立的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d测量的流量超出期望的流量的范围，流量提示/警报将生成。相应地，图9中所示的取样/监测系统900允许发生在每个独立的空气取样装置216a、216b、216c和216d上的取样循环被相互独立地监测和控制，因此给本发明增加了额外的操作自由度。

如图所示，独立的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d与每个空气取样装置216a、216b、216c或216d相关联。每个空气取样装置216a、216b、216c或216d通过心房式空气流量管915连接到各自的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d，每个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d由真空气管920连接到控制器202。真空泵208经由空气管508连接到控制器202。控制器202将真空泵208产生的空气流分离到不同的真空气管920，该真空气管920从控制器202开始到嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d。真空泵208与将真空泵208连接到合适的螺线管的多支管进行流传递，以将空气流引导到一个或多个期望的真空气管920中。控制器202被配置以便于每个心房式空气流量管915和真空气管920携带1CFM的空气，1CFM的空气是空气取样装置216a、216b、216c和216d上实施一个合适的取样循环所需的期望空气流量。通过对比，图2中所示的实施例中的各样的空气取样装置216a、216b、216c和216d经由空气管220直接与控制器202进行流传递，而在图9所示的实施例中，嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d置于空气取样装置916和控制器202之间。

另外，嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d经由第一组信号线912与嵌入式流量控制基站950进行电气连接。嵌入式流量控制基站950经由第二组信号线914与控制器202进行电气连接。为每个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d和其各自的空气取样装置216a、216b、216c或216d提供单独的信号线912。如图所示，真空气管920和信号线914连接到各自的控制器202的端口308a、308b、308c和308d，其在图3中更清楚的示出。端口308a、308b、308c和308d专用于各自的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d，不与任何其他端口共享。虽然控制器202、嵌入式流量控制基站950和嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d示为彼此有线通信，应当理解，取样/监测系统900的这些部件也能无线连接，如上述不同实施例所描述的那样。相应地，控制器202起动各个端口308a、308b、308c和308d，各个端口308a、308b、308c和308d起动各自的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d。

不同的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d被示为平行连接到控制器202和嵌入式流量控制基站950。然而，应当明白的是，控制器202、嵌入式流量控制基站950和嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d可以任何合适的方式连接。例如，嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d可以具有标识码(ID)码，控制器202可经由公共连接(如，单个信号线)通过使用这些ID码来与不同的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d连接。而且，因为连续地连接每个部件，特定的中间部件可被移除或并入其他部件。例如，嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d可被直接连接到控制器202，从而不需要使用嵌入式流量控制基站950。

真空泵208经由信号线512从控制器202接收其电力，信号线512提供与控制器202的电气连接。控制器202具有一个交流电源406(图4)，交流电源406为取样/监测系统900的不同部件，包括嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d，提供电力。嵌入式流量控制基站950也具有一个提供其电力的交流电源1406(图14)。然而，应当理解，取样/监测系统900的每个部件可以有其自己的电源或者可经由与控制器202的电气连接来供电，当条件允许或要求时。

嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d监测在每个各自的空气取样装置216a、216b、216c和216d处得到的实际的流量。如果真空管920中的流量偏离±5％(如，不是在0.95-1.05CFM之间)，那么相应的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d生成警报信号。然而，取样循环一直持续到用户决定中断取样循环时。优选地，在警报信号生成之前，每个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d包括8秒延迟。该延迟解释了初次启动系统900期间可能发生的波动。一个典型的取样循环可持续10分钟到3小时之间。

另外，应当理解，每个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d可选地传送警报信号至嵌入式流量控制基站950，其再将警报信号发回其他嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和/或904d，以起动它们各自的可视警报指示器1004和可听警报器1006。

嵌入式流量控制基站950也通过信号线914发送流量开关断开信号至控制器202，以响应用户在一个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d上手动起动停止开关1000(图10)。为了响应断开信号，控制器202切断至各自的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c或904d的空气流。

转到图10，更详细的显示了带有其相应的真空气管920和信号线912的嵌入式流量控制模块904。嵌入式流量控制模块904具有一个停止开关1000、一个启动开关1002、双提醒/警报指示器1004(可视)和1006(可听)、一个空气流量插头适配器1008和一个数字流量开关接口1010。启动开关1002用于手动起动一个取样周期。为了响应启动开关1002被起动，嵌入式流量控制模块904经由流基站950发送信号至控制器202。控制器202起动真空泵208以使得真空气管920中的空气流经由心房式空气流管915流到各自的空气取样装置216a、216b、216c或216d。

停止开关1000中断取样循环，关闭用于相应的空气取样装置216的真空气流。当停止开关1000被起动，停止信号经由嵌入式流量控制基站950发送到控制器202。作为响应，控制器202关闭至嵌入式流量控制模块904的真空泵208。用户可因各种原因中断取样循环，包括嵌入式流量控制模块904发出一个提醒/警报信号。

如果嵌入式流量控制模块904中的空气流超出规格(如，不在0.95-1.05CFM的范围内)，提醒/警报指示器1004和1006发出指示。当流量超出规格时，可视警报指示器1004，如LED，和可听警报指示器1006，如蜂鸣器，都为用户提供警报。提醒和警报一直持续到停止开关1000被起动，或者误差条件被移除，且流量返回期望水平(如，1CFM)。

因此，根据图9所示的实施例，当用户手动操作停止和启动开关1000和1002时，空气流只能分别被起动或被停止。而且，停止和启动开关1000和1002只为特定的嵌入式流量控制模块904起动或停止空气流，用户在特定的嵌入式流量控制模块904手动操作开关1000和1002。那样的话，用户可验证与该嵌入式流量控制模块904相关联的空气取样装置216被合适地设置且准备执行一个取样循环。然而，应当理解，要么同时，要么在其他时间，系统可在任一嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n处或要么在控制器202处要么在嵌入式流量控制基站950处被配置，以便于用户能启动和停止空气流流至取样/监测系统900中其他或所有的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n。

在嵌入式流量控制模块904的前侧提供有空气流量插头适配器1008。如图11所示，插头适配器1008适于连接到心房式空气流管915。插头适配器1008优选为快速断开，以便于如果需要的话，心房式空气流管915可迅速地连接、断开或移除。如图11进一步所示，嵌入式流量控制模块904可包含在外罩1100内，且要么如图示那样置于壁5的内部，要么置于壁5的外表面。嵌入式流量控制模块904的电子器件可被密封在外罩内部，以便于装置像清洁室102的其他部分一样进行消毒。

参见图12，示出了移除外罩1100后的嵌入式流量控制模块904，以示出内部运转，其包括空气流量开关404。真空气管920连接到插头适配器1008以便于连接到心房式空气流管915。与真空气管920连接的空气流开关404可以为数字空气流量开关，其与前面所描述的关于控制器202的内容基本一样，且提供基本一样的功能和优点。

如图13A中更加详细的显示，空气流量开关404的一端连接到真空气管920，另一端连接到通向空气取样装置216的心房式空气流管915。空气流量开关404监测来自心房式空气流管915并向真空气管920传送的流量。如果检测到的空气流量不在用户设置的系数范围内，空气流量开关404将生成警报信号。如果警报信号生成，提醒/警报指示器1004和1006起动。相应地，信号线912连接到空气流量开关404(图12和13A)的数据端口和提醒/警报指示器1004和1006。另外，空气流量开关404在每个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n处执行的检测与控制器202上由空气流量开关404执行的流量检测是独立的，以便于在一个取样循环期间，在两个位置同时监测流量。

嵌入式流量控制模块904优选地位于清洁室中靠近其各自的空气取样装置216的位置，而控制器202位于清洁室102外部偏远处。根据图9所示的实施例，心房式空气流管915来自大约1-20英尺的长度，以便于嵌入式流量控制模块904和空气取样装置916一起置于清洁室102中。将嵌入式流量控制模块904和空气流量开关404置于取样装置216附近，以确保空气取样装置916处的流量是准确的，且允许发生在任意一个单独的空气取样装置216a、216b、216c、……、或216n处的取样循环错误被快速地、容易地确定、隔离和更正。进一步地，由于每个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n可以具有其自身相应的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n，这些问题无需干扰任何其他空气取样装置216a、216b、216c、……、或216n的操作，即可被确定、隔离和更正。

例如，空气流量开关404根据控制器202和嵌入式流量控制模块904之间的真空气管920的一个中断就可确定一个来自单独的取样装置216的流量误差，当真空气管920位于壁5内部或靠近嘈杂的设备以致中断很难被检测到时，这将是特别的优势。在要么真空气流管915要么真空气管920被扭绞或被不合适地连接的地方，空气流量开关404也确定来自单独的取样装置216的流量误差。而且，空气流量开关404确定是否真空泵208没有接通或正确地工作。当确定后，这些问题可在不影响任何其他取样装置216a、216b、216c、……、和216n的情况下更正。

转到图13B，进一步示出了嵌入式流量控制模块904的数字流量开关接口1010。数字流量开关接口1010包括数字LED显示器1300，不像常规的转子流量计，其可从多个角度和距离读取。数字流量开关接口1010具有不同的按钮1302-1308，从而使用户设置期望的流量范围。在前述的触摸板214中没有该功能。如果检测的流量在用这些按钮设置的范围之外，则生成警报信号。在图13B中，期望的1.00CFM的流量显示在数字流量开关接口1010上。该速率可通过按压上/下箭头1302来增加或减少显示的值，该值再被传送到控制器202，以便于经由真空气管920提供显示的期望流量。嵌入式流量控制模块904可被校准，且准确到1CFM±5％的流量。

数字流量开关接口1010也具有可编程按钮1304以进一步帮助用户(如，场点技术人员或制造商)设置期望流量和其他显示选项，如是否用CFM或LPM显示值。光指示器1306和1308为用户提供了简单的参考，以确定嵌入式流量控制模块904被正确操作，以及确定流量被检测。例如，光指示器1306可表明流量高于最小期望值(如，0.95CFM)，另一个光指示器1308表明流量低于最大期望值(如，1.05CFM)。在取样循环期间，由空气流量开关404测量的空气流量被显示，以便于用户能够观察到正确的空气流在规定范围内，以及确定该空气在各自的取样装置216中正确的流动。

另外，用户可观察到控制器202的各个的端口308a、308b、308c、……、或308n被起动，各个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、或904n被插入嵌入式流量控制基站950，这将导致数字流量开关接口1010被起动。在正常的操作条件下，控制器202检测的流量应该与嵌入式流量控制模块904监测的流量一样，并显示在数字流量开关接口1010。如果二者中任意一个流量低于或者高于期望流量，提醒/警报指示器1004和1006在嵌入式流量控制模块904处被起动，从而提供测量的两点以确保在取样/监测系统900中的每个取样装置216a、216b、216c、……、或216n保持期望流量。该冗余进一步帮助用户快速地和准确地确定、隔离和更正在任一单独的取样装置216a、216b、216c、……、或216n处的取样循环问题，无论在其他取样装置216a、216b、216c、……、和216n处的情况如何。

如图14所示，嵌入式流量控制基站950具有一行放大器1400、一行输入端1402、一行输出端1404和一个交流电源1406。这些行排列整齐，以便于每列包含与每个单独的嵌入式流量控制模块904相关联的一个单一的放大器1400、输入端1402和输出端1404。输入端1402从嵌入式流量控制模块904接收信号线912，输出端1404连接到引导到控制器202的信号线914。输入端1402也提供电力到它们各自的嵌入式流量控制模块904，以为该嵌入式流量控制模块904供能。交流电源1406为嵌入式流量控制基站950供能。嵌入式流量控制基站950优选地置于清洁室102外部的邻近空间104内和/或与控制器202一起。取样/监测系统900是模块化的，因此，任何数量n个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n可根据特定应用的需要，插入嵌入式流量控制基站950。

嵌入式流量控制基站950将嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d与控制器202隔离开来。因此，连接到嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d的直流电压和逻辑信号与控制器202隔离开来。这样做是为了控制器202的短路不会造成任何嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d的短路，因此嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d可再由另一个装置控制。嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d是模块化的，且与控制器202的直流电压和接地分布系统电气地隔离开来。相应地，嵌入式流量控制基站950实际上是嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d和控制器202之间传递信号的中继器，其生成嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d所需的直流电压，且电气地隔离控制器202。

另外，图9所示的取样/监测系统900可与触摸板214一起使用，其方式与图2所示的取样/监测系统200中所公开的类似。触摸板214通过有线或无线方式连接。在那种配置中，嵌入式流量控制模块904沿着空气管220保持位于每个空气取样装置216和控制器202之间。替代地，触摸板214及其操作可以是单独的装置，或者是集成到一个或多个嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n中去。

参见图15，示出了控制器202的数字流量开关接口414。控制器202的数字流量开关接口414用于操作控制器202上的流量检测。其具有与图13B所示的嵌入式流量控制模块904中的数字流量开关接口1010类似的控制按钮。然而，控制器202的数字流量开关接口414也具有流量控制旋钮或夹管阀1500。流量控制旋钮1500允许用户手动调整通过真空气管920的空气流量。空气流量可能需要调整取决于若干因素，如真空气管920的长度、在任何一段时间被起动的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、……、和904n的数量n。

参见图16，示出了根据本发明的另一个非限制实施例的取样/监测系统1600。系统1600包括一个控制器202(仰视图)，一个数字流量机箱1602(后视图)，一个控制器基站1604，一个流量机箱基站1606，四个空气取样装置216a、216b、216c和216d，一个真空泵208(未示出)和一个触摸板214。虽然计算机210未显示，但该部件如前面图2所示的取样/监测系统200所公开的内容，也可以出现在取样/监测系统1600。而且，虽然只显示有四个空气取样装置216a、216b、216c和216d，但可使用任何数量n个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n和相应的部件。

控制器202和触摸板214的特征和功能基本上和前面与图2-8相关描述的内容一样。控制器202与控制器基站1604连接，其经由通信网络1608与流量机箱基站1606无线地通信，以控制数字流量机箱1602的操作。控制器基站1604和流量机箱基站1606每个可包括一个内部的接收机/发送机(未示出)以便于无线通信。通信网络1608可使用带有数字输入/输出的FHSS集成无线收发装置和信号，控制器基站1604中的接收机/发送机和流量机箱基站1606采用同样的高频，该频率对整个空气取样/监测系统1600来说是唯一的。

如图所示，四个空气取样装置216a、216b、216c和216d与数字流量机箱1602相关联。数字流量机箱1602经由真空气管1610连接到控制器202，空气取样装置216a、216b、216c和216d通过心房式空气流管1612连接到数字流量机箱1602上。控制器202被配置以便于每个真空气管1610和心房式空气流管1612携带1CFM的空气，1CFM的空气为在空气取样装置216a、216b、216c和216d上执行一个合适的取样循环所需的期望空气流量。通过比较，如图9所示的实施例中的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d，图16中所示的数字流量机箱1602位于空气取样装置216a、216b、216c和216d和控制器202之间。数字流量机箱1602可对于每个单独的空气取样装置216a、216b、216c、……、和216h被校准，且准确到1CFM的±5％的流量。

控制器202经由第一组信号线1614与控制器基站1604电气地连接，且数字流量机箱1602经由第二组信号线1616与流量机箱基站1606电气地连接。触摸板经由信号线218与控制器202电气连接。第一组信号线1614和第二组信号线1616分别布置为连接至数字流量机箱1602和由数字流量机箱1602发出，以提供一个单一的中心位置来测量、监测和控制各个空气取样装置216a、216b、216c或216d处的流量。如图所示，真空气管1610和第一组信号线1614连接到控制器202上各自的端口308a、308b、308c和308d。图3中更清楚地显示的端口308a、308b、308c和308d中的每个专用于各自的空气取样装置216a、216b、216c或216d，且不与任何其他端口共享。

虽然控制器202和控制器基站1604、控制器202和触摸板214、以及数字流量机箱1602和流量机箱基站1606示为彼此进行有线通信，但应当理解，取样/监测系统160的这些部件也可经由这些部件中每一个的接收机/发送机进行无线通信。而且，虽然控制器基站1604和流量机箱基站1606示为通过网络1608相互进行无线通信，也应当理解，取样/监测系统1600的这些部件也可以进行有线通信。另外，因为这些部件连续的相互连接，如果要求的话，任何中间部件可从取样/监测系统1600中移除。例如，控制器202可与数字流量机箱1602直接地有线通信或直接无线通信，因此，消除了对控制器基站1604和流量机箱基站1606的需求。或者，控制器202和数字流量机箱1602可与控制器基站1604直接地有线通信或直接无线通信，从而消除了对流量机箱基站1606的需求。

触摸板214以平行的方式连接到控制器202的端口308a、308b、308c和308d，端口308a、308b、308c和308d以平行的方式连接到控制器基站1604。而且，流量机箱基站1606以平行的方式连接到数字流量机箱1602。然而，应当理解，触摸板214、控制器202、控制器基站1604、流量机箱基站1606和数字流量机箱1602可以任何适当的方式连接。例如，控制器202的端口308a、308b、308c和308d有标识码，触摸板214可使用这些标识码经由公共连接(如，单独的信号线)与不同的端口308a、308b、308c和308d连接。而且，由于每个部件是连续连接的，特定中间部件可被移除或合并入其他部件。如，控制器202的端口308a、308b、308c和308d可直接连接到数字流量机箱1602，以致于控制器基站1604和流量机箱基站1606都不需要使用。

控制器202具有交流电源(图4)，其为取样/监测系统900的各个部件提供电力，如触摸板214。嵌入式流量基站1604和外置式流量基站1606也可具有它们自身的交流电源(未示出)。数字流量机箱1602经由第二组信号线1616从其与外置式流量基站1606的电连接中接收电力。然而，应当理解，取样/监测系统1600的每个部件可具有自身的电源，或条件允许或要求的话，可经由与控制器202的电连接被供电。

转到图17，详细示出了数字流量机箱1602的正面。图17中所示的数字流量机箱被配置为连接到八个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216h。数字流量机箱1602包括数字流量开关接口1010，以在八个空气取样装置216a、216b、216c、……、216h中的每一个进行取样循环期间，测量、监测和控制流量，以及检测空气流量误差(如，1CFM误差)。数字流量开关接口1010的特征和功能与前文中所公开的图13B相关的内容类似。例如，数字流量开关接口1010具有一个数字LED显示器1300，不像常用的转子流量计，其可从多个角度和距离读取，具有允许用户设置期望的流量范围的各个按钮1302-1308，且具有空气流量开关404，其检测来自心房式空气流管1612，经真空气管1610流入的流量。为每个空气取样装置216a、216b、216c、和216d使用一个单独的空气流量开关404，数字流量机箱1602测量和显示在每个单独的空气取样装置216a、216b、216c和216d处获得的实际的流量。相应地，通过提供数字流量机箱1602作为单一的、中心位置，为相应的n个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n提供数字流量开关接口1010可为图9所示的实施例的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c、和904d提供便利，在该单一的、中心位置，遍及整个清洁室102的各个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216n的流量可被测量、监测和控制。当对空气取样装置216a、216b、216c或216d所测量的流超出期望流量的范围，数字流量机箱1602生成流提醒/警报。

数字流量机箱1602包括用于每个数字流量开关接口1010，以及每个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216h的可视警报指示器1700，如LED。可视报警指示器1700指示数字流量机箱1602处测量的特定空气取样装置216a、216b、216c、……、或216h的空气流量是否超出期望流量的范围。数字流量机箱1602上的空气流量开关404进行的检测与控制器202上的空气流量开关404进行的流量检测是独立的，以便于在取样循环期间，同时监测每个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216h在两个位置处的流量，因此通过该冗余增加了额外的安全测量。

如果控制器202或数字流量机箱1602处测量的空气流量不在用户设定的系数范围内(如，不在0.95-1.05CFM的范围内)，空气流量开关404生成提醒信号。然而，取样循环一直持续到用户决定中断取样循环时。优选地，数字流量机箱1608在提醒信号生成前，提供八秒的延迟。该延迟解释了可能在系统1600初次启动期间发生的波动。典型的取样循环可持续10分钟到3小时。

当提醒信号生成，邻近数字流量开关接口1010的可视警报指示器1700被起动，数字流量开关接口1010相应于空气取样装置216a、216b、216c、……、或216h的，空气取样装置216a、216b、216c、……、或216h的流量不在用户设定的系数范围内。在数字流量机箱1602处的可听警报器1702也被起动，以响应警报信号。可听警报器1702将持续到误差条件被移除以及流量返回期望水平(如，1CFM)。然而，不像前文中图9所示的实施例中的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d所公开的内容，可视警报指示器1700将继续保持，即使误差条件被移除，且流量返回期望水平。在警报信号生成后和/或取样循环后的一些时间，该特征允许用户确定多个空气取样装置216a、216b、216c、……、和216h中的哪个连接到数字流量机箱1602，在取样循环期间出现误差条件。相应地，用户可继续专注于他或她在清洁室102中的工作，而不必在每次可听误差警报响起时，立即检查哪个空气取样装置216a、216b、216c、……、或216h出现误差。

数字显示机箱1602也包括一个警报重置开关1704。在确认在取样循环期间发生误差的空气取样装置216a、216b、216c、……、和/或216h后，该警报重置开关1704允许用户手动重置(如，关闭)所有的可视警报指示器1700。如果所有的误差条件被移除，且所有的流量返回期望水平，所有的可视警报指示器1700将关闭。对于任意一个误差条件仍然存在的空气取样装置216a、216b、216c、……、或216h，可视警报指示器1700将保持打开。

在图16所示的实施例中，当控制器202或数字流量机箱1602处测量的流量不在用户设定的系数范围内，触摸板214也接收警报信号。相应地，如果控制器202或数字流量机箱1602处测量的流量不在用户设定的系数范围内，触摸板214上的可视警报指示器1700和可听警报器702也将被起动。启动在数字流量机箱1602处的警报器重置开关1704也将重置相应的触摸板214上的可视警报指示器700。

触摸板214也包括一个警报重置开关710，其执行类似的功能，即分别重置触摸板214和数字流量机箱1602上的可视警报指示器700和1700。然而，触摸板214上的警报重置开关710只重置相应于单独的显示器704a、704b、704c或704d的单独的可视警报指示器700和1700，以及相应于显示器704a、704b、704c或704d的单独的空气取样装置216a、216b、216c或216d。相应地，警报重置开关1704允许用于所有的空气取样装置216a、216b、216c和216d的所有的单独的可视警报指示器700和1700重置，该重置在单一的、中心位置处，而不像触摸板214中所要求的那样要求用户手动重置每个单独的可视警报指示器700和1700。虽然图7和16的所示的实施例中没有示出，触摸板214也带有警报重置开关，其像数字流量机箱上的警报重置开关1704一样，提供整个系统重置。同时重置所有的可视警报指示器700和1700将不影响控制器202的端口308a、308b、308c和308d的自身的功能。

同样在图16所示的实施例中，触摸板214提供启动和停止取样循环的功能。如上所述，触摸板214包括启动开关706，其用于向控制器202的独立的端口308a、308b、308c和308d供电，以启动一个取样循环，以及停止开关708，其用于给控制器202发送停止已经在进行的取样循环的中断信号。当用户手动操作启动开关706和停止开关708时，空气流分别地只被起动和停止。而且，每个启动开关706和停止开关708只起动或停止用于特定空气取样装置216a、216b、216c或216d的空气流，空气取样装置216a、216b、216c或216d相应于触摸板214上启动开关706或停止开关708置于其上的显示器704a、704b、704c或704d。触摸板214可用于起动控制器202的各个端口308a、308b、308c和308d，端口308a、308b、308c和308d起动各自的数字流量机箱1602中的数字流量开关接口1010和机箱空气流量开关404。

触摸板214和数字流量机箱1602优选地在清洁室102中相互靠近和/或邻近。这样的话，触摸板214可与数字流量机箱1602相结合来验证与触摸板214相关联的空气取样装置216a、216b、216c或216d和数字流量机箱1602被正确的设置，且准备执行一个取样循环。在该配置中，用户可以在单一的、中心的位置启动和停止到取样/监测系统1600中的任何排列空气取样装置216a、216b、216c和/或216d的空气流。用户也可从该相同位置测量、监测和控制空气取样装置216a、216b、216c和216d中每一个的流量。通过比较，图9所示的实施例的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d只允许用户测量、监测和控制相应于用户所在的嵌入式流量控制模块904a、904b、904c和904d的空气取样装置216a、216b、216c或216d中的流量。

数字流量机箱1602可配置成壁装或台式单元。参见图18，示出壁装结构的数字流量机箱1602，其包括自身的空气流量开关404。数字流量机箱1602可包含在外机箱1800内，且或者如图所示的置于壁5内部，或者置于壁5的外表面。数字流量机箱1602的电子器件可被密封在外机箱1800内部，以便于该装置像清洁室102的其他部分一样进行消毒。如图18进一步所示，空气流管适配器1802设置在数字流量机箱1602的底端，且扩展到外壳，因此，真空气管1610和心房式空气流管1612保持通过外壳1800的流传递。

空气流量开关404的一端连接到真空气管1610，另一端连接到心房式空气流管1612。为了允许空气取样装置216a、216b、216c和216d置于清洁室102内不靠近数字流量机箱1602的位置处，快速断开插座1804置于清洁室102中壁5上远离数字流量机箱1602且更靠近各自的空气取样装置216a、216b、216c和216d的位置处。每个连接到数字流量机箱1602的心房式空气流管1612可再布线到相应的快速断开插座1804，连接到每个空气取样装置216a、216b、216c和216d的心房式空气流管1612可置于快速断开插座1804，并通过插座适配器1806与数字流量机箱1602进行流传递。插座适配器1806优选地快速断开，以便于如果需要的话，心房式空气流管1612可被快速地连接、断开和移除。该特征减少了壁5和清洁室102中每个空气取样装置216a、216b、216c和216d之间的心房式空气流管1612的长度，从而防止了心房式空气流管1612的缠绕、纽结、破损等。心房式空气流管1612的剩余部分放置在壁5的后面。

流量机箱基站1606优选地置于清洁室102外部邻近空间104中。第二组信号线1616也连接到数字流量机箱1602的后表面，也能绕道壁后和/或穿过壁将数字流量机箱1602和流量机箱基站1606连接起来。流量机箱基站1606将数字流量机箱1602与控制器202隔离开来。因此，连接到数字流量机箱1602的直流电压和逻辑信号与控制器202隔离开来。这样做是为了控制器202的短路不会造成数字流量机箱1602的短路，且数字流量机箱1602可再由另一个装置控制，如触摸板214。控制器基站1604的功能类似。相应地，控制器基站1604和流量机箱基站1606是数字流量机箱1602和控制器202之间传递信号的有效的中继器，且电气地隔离控制器202。

应当清楚，控制器202和804、触摸板214、触摸板基站302、嵌入式流量控制模块904、嵌入式流量控制基站950、数字流量机箱1602、控制器基站1604和流量机箱基站1606均可通过处理器或如计算机210的其他计算平台来执行，以控制这些装置的操作。另外，虽然这些部件中的每一个显示和描述为单独的装置，可将它们以任何组合集成为一个单独的单元。另外，这些部件中的每一个都具有单独的处理器，或者它们可共享一个单独的处理器。

取样/监测系统200、800、900和1600中的每一个可在使用软件、硬件或硬件和软件组合的网络配置或各种数据通信网络中，以提供处理功能。系统200、800、900和1600的全部或部分以及它们相关的处理可存储在或计算机可读介质或从该计算机可读介质中读取，该计算机可读介质诸如CD-ROM或在线接收及传输线传送的指令或包含在定制的硬连接的特定用途集成电路(ASIC)中的指令。

虽然，这里已经明确描述了所公开的发明的目前看来是优选的特定实施例，但是本发明所属领域的技术人员应当明白，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对这里示出和描述的各实施例作改变和修改。因此，本发明旨在仅受所附权利要求书所要求的范围和适用的法律法规的限制。

Claims (32)

1.一种用于在受控环境中的多个位置处取样空气的系统，包括：

第一控制器，所述第一控制器被配置为经由单独的第一真空管与两个或更多个空气取样装置单独空气流通，所述第一控制器具有多支管，所述多支管被配置为引导所述空气流从每个所述单独的第一真空管到一个或更多个第二真空管；及

真空源，所述真空源经由所述一个或更多个所述第二真空管与所述第一控制器空气流通，所述真空源提供抽气，且由所述第一控制器控制产生通过每一个所述第一真空管的所述空气流；

其中所述第一控制器包括两个或更多个模块化端口，所述两个或更多个模块化端口中的每一个包括专用电源、硬件、软件和连接器，所述两个或更多个模块化端口中的每一个包括流量开关，所述流量开关与相应的一个空气取样装置及所述真空源空气流通，每个所述流量开关被配置为单独地测量和控制通过相应的第一真空管的实际空气流量；

其中所述第一控制器可扩展，以容纳与空气取样装置流通的任何数量的端口。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一控制器与所述真空源电气连通，并被配置为控制所述真空源。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括与所述第一控制器电气连通的触摸板，其中所述触摸板被配置为向所述第一控制器传递控制信号以控制所述真空源，使所述真空源通过所述两个或更多个空气取样装置中的至少一个以所述实际空气流量抽取预定体积的空气，且其中所述触摸板被配置为当通过所述两个或更多个空气取样装置中的至少一个的所述实际空气流量与期望的空气流量的偏差达到预定量时，输出警报信号。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括在所述触摸板和所述第一控制器的电气通信中的基站，其中所述基站被配置为将来自于所述触摸板的所述控制信号无线传递给所述第一控制器。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述实际空气流量在所述流量开关处被检测，所述流量开关与所述两个或更多个空气取样装置中的至少一个相关联。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括第二控制器，其中所述第一控制器被置于受控环境内而所述第二控制器被置于所述受控环境外。

7.根据权利要求6所述的系统，其中当所述一个或更多个流量开关处测量的实际空气流量偏离期望值达到预定量时，一个或更多个所述流量开关自动发出警报信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其中

所述第一控制器和所述真空源电气连通并被配置为控制所述真空源；

所述第二控制器和所述一个或更多个流量开关以及所述第一控制器电气连通；

所述一个或更多个流量开关被配置为向所述第二控制器发送所述警报信号；

所述第二控制器被配置为向所述第一控制器发送所述警报信号；以及

当来自于所述第二控制器的所述警报信号被所述第一控制器接收时，所述第一控制器停止所述真空源处的抽气。

9.根据权利要求8所述的系统，其中当来自于所述一个或更多个流量开关的所述警报信号被接收时，所述第二控制器启动在所述一个或更多个流量开关处的报警器产生所述警报信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述启动所述报警器包括启动一盏在产生所述警报信号的所述一个或更多个流量开关处的灯。

11.根据权利要求6所述的系统，其中

所述第一控制器和所述真空源电气连通并被配置为控制所述真空源；

所述第二控制器和一个或更多个所述流量开关以及所述第一控制器电气连通；

所述一个或更多个流量开关被配置为向所述第二控制器发送所述控制信号；

所述第二控制器被配置为向所述第一控制器发送所述控制信号；以及

当来自于所述第二控制器的所述控制信号被所述第一控制器接收时，所述第一控制器停止或启动所述真空源处的抽气。

12.根据权利要求1所述的系统，其中

当所述一个或更多个流量开关处测量的实际空气流量偏离期望值达到预定量时，一个或更多个所述流量开关自动发出警报信号；

所述第一控制器与所述真空源以及所述一个或更多个流量开关电气连通，并被配置为控制所述真空源；

所述一个或更多个流量开关被配置为向所述第一控制器发送所述警报信号；

当来自于所述一个或更多个流量开关的所述警报信号被接收时，所述第一控制器停止在所述真空源处的抽气。

13.根据权利要求1所述的系统，其中

所述第一控制器与所述真空源以及一个或更多个所述流量开关电气连通，并被配置为控制所述真空源；

所述一个或更多个流量开关被配置为向所述第一控制器发送控制信号；以及

当来自于所述一个或更多个流量开关的所述控制信号被接收时，所述第一控制器停止或启动在所述真空源处的抽气。

14.根据权利要求1所述的系统，还包括与每一个所述流量开关流体连通的净化泵。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述第一控制器上被配置为将所述第一控制器与一个数据收集装置连接的接口。

16.根据权利要求1所述的系统，还包括所述两个或更多个空气取样装置。

17.一种在受控环境中多个位置处取样空气的方法包括：

提供经由单独的第一真空管与两个或更多个空气取样装置进行单独的空气流传递的第一控制器，所述第一控制器具有多支管，所述多支管被配置为引导所述空气流从每个所述单独的第一真空管到一个或更多个第二真空管；及

提供经由所述一个或更多个第二真空管与所述第一控制器空气流通的真空源，所述真空源提供抽气，且由所述第一控制器控制产生通过每一个所述第一真空管的所述空气流；

其中所述第一控制器包括两个或更多个模块化端口，所述两个或更多个模块化端口中的每一个包括专用电源、硬件、软件和连接器，所述两个或更多个模块化端口中的每一个包括与相应的空气取样装置及所述真空源空气流通的流量开关，每个所述流量开关被配置为单独地测量和控制通过相应的一个第一真空管的实际空气流量；

其中所述第一控制器可扩展，以容纳与空气取样装置流通的任何数量的端口。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一控制器与所述真空源电气连通，并被配置为控制所述真空源。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供与所述第一控制器电气连通的触摸板，其中所述触摸板被配置为向所述第一控制器传递控制信号以控制所述真空源，使所述真空源通过所述两个或更多个空气取样装置中的至少一个以所述实际空气流量抽取预定体积的空气，其中所述触摸板被配置为当通过所述两个或更多个空气取样装置中的至少一个的所述实际空气流量与期望的空气流量的偏差达到预定量时，输出警报信号。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括步骤：提供在所述触摸板和所述第一控制器的电气通信中的基站，其中所述基站被配置为将来自于所述触摸板的所述控制信号无线传递给所述第一控制器。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述实际空气流量在所述流量开关模块处被检测，所述流量开关模块与所述两个或更多个空气取样装置中的至少一个相关联。

22.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供第二控制器，其中所述第一控制器被置于受控环境内而所述第二控制器被置于所述受控环境外。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括步骤：当所述一个或更多个流量开关处测量的实际空气流量偏离期望值达到预定量时，一个或更多个所述流量开关发出警报信号。

24.根据权利要求23所述的方法，其中

所述第一控制器和所述真空源电气连通并被配置为控制所述真空源；

所述第二控制器和所述一个或更多个流量开关以及所述第一控制器电气连通；以及

所述方法还包括步骤：

从所述一个或更多个流量开关向所述第二控制器发送所述警报信号；

从所述第二控制器向所述第一控制器发送所述警报信号；以及

当所述警报信号被所述第一控制器接收时，所述第一控制器停止所述真空源处的抽气。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括步骤：当所述警报信号被所述第二控制器接收时，所述第二控制器启动一个在所述一个或更多个流量开关处的报警器产生所述警报信号。

26.根据权利要求25所述的方法，其中启动所述报警器的步骤包括启动一盏在产生所述警报信号的所述一个或更多个流量开关处的灯。

27.根据权利要求22所述的方法，其中

所述第一控制器和所述真空源电气连通并被配置为控制所述真空源；

所述第二控制器和一个或更多个所述流量开关以及所述第一控制器电气连通；以及

所述方法还包括步骤：

从所述一个或更多个流量开关向所述第二控制器发送所述控制信号；

从所述第二控制器向所述第一控制器发送所述控制信号；以及

当所述控制信号被所述第一控制器接收时，所述第一控制器停止或启动所述真空源处的抽气。

28.根据权利要求17所述的方法，其中

所述第一控制器和所述真空源以及所述一个或更多个流量开关电气连通并被配置为控制所述真空源；以及

所述方法还包括步骤：

当所述一个或更多个流量开关处测量的实际空气流量偏离期望值达到预定量时，一个或更多个所述流量开关自动发出一个警报信号；

从所述一个或更多个流量开关向所述第一控制器发送所述警报信号；以及

当所述警报信号被所述第一控制器接收时，所述第一控制器停止所述真空源处的抽气。

29.根据权利要求17所述的方法，其中

当所述一个或更多个流量开关处测量的实际空气流量偏离期望值达到预定量时，一个或更多个所述流量开关自动发出一个警报信号；以及

所述方法还包括步骤：

从所述一个或更多个流量开关向所述第一控制器发送所述控制信号；以及

当所述控制信号被所述第一控制器接收时，所述第一控制器停止或启动所述真空源处的抽气。

30.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供与每一个所述流量开关流体连通的净化泵。

31.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供在所述第一控制器上被配置为将所述第一控制器与数据收集装置连接的接口。

32.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供所述两个或更多个空气取样装置。