CN107106091A - 流体传送装置、系统和方法 - Google Patents

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R·兰比格勒
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Abstract

一种流体传送装置，包括：具有腔室的注射筒、在腔室内部能够可滑动地移动的第一柱塞、和在腔室内部能够可滑动地移动的第二柱塞。第一柱塞的远端部分能够与第二柱塞的近端部分接合，使得当第一柱塞的远端部分与第二柱塞的近端部分接合时，第二柱塞能够通过第一柱塞移动。单向阀可被结合至第二柱塞的远端部分中，以允许流体沿着朝向第二柱塞的近端部分的方向穿过单向阀，并且防止流体沿着相反的方向穿过单向阀。本发明还描述了流体传送组件和取样方法。

Description

流体传送装置、系统和方法
技术领域
本发明的实施例大体上涉及流体传送装置、系统和方法。具体地，描述了流体取样装置和方法的各种实施例。
背景技术
在制药、生物技术、食品、饮料、以及其它行业中，通常希望取得许多样品以监测工艺进展和/或优化工艺步骤。通常用经由小直径管道连接至反应器或者其它处理容器的无针取样阀进行传统的流体取样。操作员首先用清洁剂擦净取样阀的连接部，典型的清洁剂是酒精或者甲醇溶液。接着，连接标准注射器，提取足量的样品，断开连接，然后抛弃标准注射器。这样做以清空导致读数不精确的任何死脚的管道和阀。随后，再次清洁取样阀，并且连接新的注射器以取得代表性的样品。
传统的清洁工序取决于操作员，因而可能容易被遗忘或者不正确地进行。此外，为了获得样品，操作员需要用不同的取样装置连接至所述系统两次，使污染的可能性倍增。因此，存在对能够克服传统流体取样中各种缺陷的改良的流体传送装置、系统和方法的需求。
发明内容
以下给出流体传送装置、组件和方法的某些实施例。应当理解，给出的这些实施例仅向阅读者提供本发明可能采取的某些形式的简略概述，并且这些实施例不是旨在限制本发明的范围。的确，本发明可以包括没有在下文给出的各种实施例或方面。
在一个方面中，流体传送装置包括具有腔室的注射筒、在腔室内部能够可滑动地移动的第一柱塞、和在腔室内部能够可滑动地移动的第二柱塞。第一柱塞的远端部分能够与第二柱塞的近端部分接合，使得当第一柱塞的远端部分和第二柱塞的近端部分接合时，第二柱塞能够通过第一柱塞移动。当第一柱塞的远端部分和第二柱塞的近端部分脱离时，第一柱塞能够相对于第二柱塞移动。单向阀可以结合至第二柱塞的远端部分中，以允许流体沿着朝向第二柱塞的近端部分的方向经由单向阀通过，并且防止流体沿着远离第二柱塞的近端部分的方向经由单向阀通过。
在另一方面中，流体传送组件包括第一流体传送装置和第二流体传送装置，第一流体传送装置能够联接至流体源，第二流体传送装置能够联接至第一流体传送装置。第一流体传送装置包括接口结构，第二流体传送装置包括与第一流体传送装置的接口结构互补的接口结构，以允许在第二流体传送装置相对于第一流体传送装置定位时，第二流体传送装置被可滑动地移动。第一流体传送装置的接口结构可以包括一个或多个凸舌，第二流体传送装置的接口结构可以包括与所述一个或多个凸舌互补的一个或多个凹槽，从而允许在第二流体传送装置相对于第一流体传送装置定位时，第二流体传送装置被可滑动地移动。可替代地，第一流体传送装置的接口结构可以包括一个或多个凹槽，第二流体传送装置的接口结构可以包括与所述一个或多个凹槽互补的一个或多个凸舌。
在又一方面中，一种对流体源取样的方法包括将流体源和流体传送组件连接，其中，流体传送组件包括联接至流体源的第一流体传送装置和联接至第一流体传送装置的第二流体传送装置，和经由第一流体传送装置将样品从流体源提取到第二流体传送装置中。第一流体传送装置包括接口结构，第二流体传送装置包括与第一流体传送装置的接口结构互补的接口结构。在将第一流体传送装置与流体源连接时，第二流体传送装置被可滑动地移动，以便经由第一流体传送装置的接口结构和第二流体传送装置的接口结构相对于第一流体传送装置定位。在一些实施方式中，方法进一步包括用第三流体传送装置替换第二流体传送装置。用第三流体传送装置替换第二流体传送装置包括将第二流体传送装置从第一流体传送装置可滑动地移位，并且相对于第一流体传送装置可滑动地定位第三流体传送装置。
附图说明
通过结合下面提供的附图和所附的权利要求书来阅读下述详细说明，将更好地理解这些和各种其它的特征和优点，在附图中：
图1是根据本发明的一些实施例的流体传送装置的透视图；
图1A是分别示出了注射筒、第一柱塞和第二柱塞的图1的流体传送装置的分解图；
图1B是根据本发明的一些实施例的流体传送装置的剖面图；
图1C是图1B的流体传送装置的局部放大的剖面图；
图1D是根据本发明的一些实施例的被结合至流体传送装置中的鸭嘴单向阀的仰视放大图；
图2是根据本发明的一些实施例的流体传送装置的剖面图，示出了第一柱塞回缩至一位置；
图3是根据本发明的一些实施例的流体传送装置的剖面图，示出第一柱塞与第二柱塞的接合以及形成在第一柱塞和第二柱塞之间的隔离体积；
图3A是图3所示的流体传送装置的局部放大的剖面图；
图4是根据本发明的一些实施例的流体传送装置的剖面图，示出了通过回缩与第二柱塞接合的第一柱塞来将代表性样品提取至注射筒中；
图5是根据本发明的一些实施例的流体传送装置的剖面图，示出了通过推动与第二柱塞接合的第一柱塞来分配代表性样品；
图6示意性地示出了根据本发明的一些实施例的包括围绕装置的远端部分的壳体的流体传送装置；
图7示意性地示出了根据本发明一些实施例的流体传送组件，其包括第一流体传送装置、第二流体传送装置和位于第一流体传送装置和第二流体传送装置中的每个上的接口结构；
图8示意性地示出了将第二流体传送装置相对于第一流体传送装置定位在适当位置和移除第一流体传送装置和第二流体传送装置中的每个上的接口结构上的保护膜；
图9示意性地示出了用第一流体传送装置将第二流体传送装置定位在适当位置，并且保护膜被移除；
图10示意性地示出了根据本发明的一些实施例用随后的第三流体传送装置替换第二流体传送装置；
图11示意性地示出了根据本发明的一些实施例正在用第三流体传送装置替换第二流体传送装置；和
图12示意性地示出了根据本发明的一些实施例已完成用第三流体传送装置替换第二流体传送装置。
具体实施方式
描述了流体传送装置、系统和方法的各种实施例。应理解的是，本发明不限于所描述的特定的实施例，但这些特定的实施例当然可以变型。结合特定的实施例描述的方面不一定限于该实施例，并且能够在任何其它实施例中实施。
在此所使用的所有技术和科学术语，除非做出了具体的定义，具有本领域普通技术人员通常理解的含义。如在说明书和所附的权利要求中所使用的，除非上下文以其它形式清楚地要求，““一个”和“该”的单数形式包括复数形式。除非上下文以其它形式清楚地要求，术语“或”是指非排他性的“或”。在下面的说明中，为了避免不必要地模糊本发明的实施例，可能不详细描述公知的部件或步骤。
如在此所使用的，短语“近端部分”是指装置、构件或部件在使用时较接近使用者的部分，包括末端部分。短语“远端部分”是指装置、构件或部件在使用时较远离使用者的部分，包括末端部分。
现在将参考附图来描述流体传送装置、系统和方法的示例性实施例。应当指出的是，一些附图不一定按比例绘制。附图仅旨在便于描述具体实施例，而非旨在作为穷尽性描述或者对本发明的范围的限制。
参考图1至图6，现在将描述根据本发明的一个方面的流体传送装置100的各种实施例。
参考图1和图1A所示，流体传送装置100包括注射筒110、第一柱塞200和第二柱塞300。第一柱塞200可以在注射筒110内部可滑动地移动，并且包括近端部分202、细长主体部分204和远端部分206。第二柱塞300也可以在注射筒110内部可滑动地移动，并且包括近端部分302、细长主体部分304和远端部分306。第一柱塞200的远端部分206能够与第二柱塞300的近端部分302接合，使得当第一柱塞200的远端部分206和第二柱塞300的近端部分302接合时，第二柱塞300能够通过第一柱塞200移动，并且当第一柱塞200的远端部分206与第二柱塞300的近端部分302脱离时，第一柱塞200能够相对于第二柱塞300移动。
参考图1A，注射筒110可包括近端部分112、远端部分114和细长主体部分116。近端部分112可以是末端开口的并且可以具有手指夹持部、凸缘等，以便例如当第一柱塞200被相对于注射筒110移动时夹持该装置。细长主体部分116具有内表面118，内表面118限定用于保持流体的腔室120。细长主体部分116大体上可以是圆筒形形状或者任何其它合适的形状的。远端部分114可以包括管头122，管头122具有与腔室120流体连通的通路124。管头122可以构造成插入取样装置中。例如，管头122可以构造成与鲁尔取样阀(luer samplingvalve)接合，而鲁尔取样阀又经由适当的管道连接至流体源。可替代地，管头122可以构造成直接插入至流体源。流体源可以包括在其中进行例如制药、生物制药、食品或饮料加工等工艺的反应器或者容器，或者连接至该反应器或容器的任何导管。注射筒110可以由例如塑料、玻璃、金属等的任何合适的材料制造。
参考图1A和图1B，第一柱塞200可以在注射筒110内部可滑动地移动，并且包括近端部分202、细长主体部分204和远端部分206。细长主体部分204可以具有外部尺寸小于注射筒110的内径的截面，以允许第一柱塞100相对于注射筒110可滑动地移动。第一柱塞200的细长主体部分204可以是空心的或者具有从近端部分202延伸经过细长主体部分204的部分或全部至远端部分206的内部腔室208，并且可以进一步延伸至202的近端部分(图1B)。细长主体204的外部大体上可以是圆筒形或者任何其它合适的形状的，以便第一柱塞200在注射筒110内部移动。
第一柱塞200的近端部分202可以具有手指夹持部、凸缘等，以便夹持第一柱塞200和相对于注射筒110移动第一柱塞200。第一柱塞200的远端部分206提供绕着远端部分206的周边对注射筒110的内表面118的不透液体的密封。第一柱塞200的远端部分206或者远端部分206的一部分可以用合适的密封材料、例如弹性聚合物构造，以提供远端部分206和注射筒110的内表面118之间的周向密封。可替代地，周向密封可以由联接至第一柱塞200的远端部分的一个或多个单独的密封构件提供。图1B和1C中所示的示例性的密封构件210大体上可以呈具有环形侧部和基部的杯形，环形侧部和基部限定内侧或容座，内侧或容座构造成接纳第一柱塞200的细长主体部分204的远端部分212。密封构件210的环形侧部的外表面可以具有环形缘和位于环形缘之间的凹部，以提供对注射筒110的内表面118的稳定、不透液体的密封。密封构件210的环形侧部和基部的内表面可以构造成使得由内表面所限定的容座匹配第一柱塞200的细长主体部分204的远端部分212的形状。举例来说，远端部分212可以具有减小的截面尺寸和位于远端部分212和细长主体部分204之间的凹槽。密封构件210可以包括环形边缘，环形边缘具有向内延伸的凸缘，以被接纳至凹槽中。因此，在一些实施例中，第一柱塞200的远端部分206可以包括密封构件210和细长主体部分204的远端部分212的组合。密封构件210和远端部分212可以具有通道或开口214(图1A)，通道或开口214构造成允许第二柱塞300的细长主体部分304经由其延伸进入第一柱塞200的细长主体部分204的内部管路208，如将在下面更详细地描述的。
仍然参考图1A和图1B，第二柱塞300可以在注射筒110内部可滑动地移动，并且包括近端部分302、细长主体部分304和远端部分306。第二柱塞300的远端部分306提供沿着远端部分的周边对注射筒110的内表面118的不透液体的密封。周向密封可以通过联接至第二柱塞300的远端部分的一个或多个单独的密封构件提供。图1B和图1C中所示的示例性的密封构件326可以具有类似于联接至第一柱塞200的远端部分212的密封构件210的形状。例如，联接至第二柱塞300的细长主体部分304的远端部分328的密封构件326大体上可以呈具有基部和环形侧部的杯形，基部和环形侧部限定内侧或容座，内侧或容座构造成接收第二柱塞300的远端部分328。密封构件326的环形侧部的外表面可以具有环形缘和位于环形缘之间的凹部，以提供对注射筒110的内表面118的稳定、不透液体的密封。密封构件326的环形侧部和基部的内表面可以构造成使得由内表面所限定的容座匹配细长主体部分304的远端部分328的形状。举例来说，远端部分328可以具有放大的截面尺寸和位于远端部分328和细长主体部分304之间的后锥形表面。密封构件326可以包括环形边缘，环形边缘具有构造成接合后锥形表面的向内延伸的凸缘。因此，在一些实施例中，第二柱塞300的远端部分306可以包括密封构件326和细长主体部分304的远端部分328的组合。
参考图1B、图1C和图1D，在一些实施例中，第二柱塞300的远端部分306可以包括单向阀330。单向阀330可以构造成允许流体沿着从第二柱塞的远端部分朝向近端部分的方向通过，并防止流体沿着从第二柱塞的近端部分到远端部分的方向通过。合适的单向阀的示例包括但不限于鸭嘴单向阀。鸭嘴单向阀可以包括呈鸭嘴形的弹性体唇。鸭嘴单向阀可以构造成允许前向流，例如正压差的前向流，并防止负压差的回流。在缺乏足够的背压时，材料的弹性将嘴保持在关闭位置。鸭嘴单向阀是已知且可商购的。如图1C中更详细示出的，鸭嘴单向阀330(图3)可以被紧固在密封构件326中，使得鸭嘴部分332被布置在第二柱塞300的细长主体部分304内部。鸭嘴单向阀330可以构造为单件设备，并且通过压配合接合或其它合适的接合紧固在密封构件326中。鸭嘴单向阀330可以与注射筒110的管头122中的通路124对准。其它类型的单向阀能够可替代地用于第二柱塞中，本发明并不局限于此。
参考图2，第二柱塞300的细长主体部分304延伸穿过第一柱塞200的远端部分206中的开口214，并进入第一柱塞200的细长主体部分204的内部管路208。第二柱塞300的细长主体部分304的截面的外部尺寸小于第一柱塞200的细长主体部分204的内部管路208的截面的尺寸，以允许第一柱塞200相对于第二柱塞300移动。例如，当第一柱塞200相对于第二柱塞300移动时，第二柱塞300的细长主体部分304经由开口214可滑动地移动进入内部管路208和从内部管路208出来。在一些实施例中，当第一柱塞200能够相对于第二柱塞300可滑动地移动时，第二柱塞300的细长主体部分304可以在第一柱塞200的远端部分206中可滑动地移动，而无需延伸至第一柱塞200的细长主体部分204中。
两个柱塞的布置允许在第一柱塞200和第二柱塞300的远端部分之间形成被密封的体积130，以便保持可能的死脚流体，如下面更详细地描述的。在一些实施例中，第二柱塞300的细长主体部分304可以具有与注射筒110的截面相比显著更小的截面，以允许形成更大的被密封的体积130。
可以提供沿着第一柱塞200的远端部分206中的开口214的周边的对第二柱塞300的细长主体部分304的不透液体的密封。举例来说，联接至第一柱塞200的远端部分212的密封构件210可以由弹性和/或柔韧的材料制造，开口214的尺寸可以选定为稍微小于第二柱塞300的细长主体部分304的截面的外部尺寸，以便当第一柱塞200相对于第二柱塞300可滑动地移动时，提供对细长主体部分304的密封。联接至第一柱塞200的远端部分的密封构件210能够由提供对第二柱塞300的细长主体部分304的低摩擦密封表面的材料制成。用于制造密封构件210的合适的材料包括但不限于橡胶、硅酮、热塑性弹性体、和本领域已知的各种其它材料。
参考图3和图3A，第二柱塞300的近端部分302可以构造成与第一柱塞200的远端部分206接合。例如，第二柱塞300的近端部分302可以包括向外延伸的凸缘，该凸缘的直径大于第一柱塞200的远端部分206中的开口214的尺寸。近端部分302可以是第二柱塞300的细长主体部分304的整体部分。当第一柱塞200回缩至适当的距离时，近端部分302可以与第一柱塞200的远端部分206接合。当第一柱塞200进一步回缩时，该接合允许第二柱塞300随着第一柱塞200移动。
仍然参考图3和图3A，第二柱塞300的细长主体部分304可以具有与单向阀330和注射筒110的管头122中的通路124流体连通的内部通路334。例如孔、狭槽等的开口336可以设置在第二柱塞300的细长主体部分304中，使得内部通路334也与形成在第一柱塞200的远端部分206和第二柱塞300的远端部分306之间的被密封的体积130流体连通。
返回图2，当第二柱塞300的近端部分302和第一柱塞200的远端部分206不接合时，第一柱塞200能够相对于第二柱塞300移动，例如，当第一柱塞200相对于注射筒110回缩时，第二柱塞300保持静止。这在第一柱塞200的远端部分和第二柱塞300的远端部分之间产生被密封的第一体积130。当第二柱塞300的近端部分和第一柱塞200的远端部分开始接合时，如图3所示，被密封的第一体积130处于它的最大值。第一柱塞200和第二柱塞300的远端部分对注射筒110的内表面的周向密封在被密封的第一体积130中产生真空或负压。这允许流体经由注射筒110的管头122中的通路124、单向阀330、第二柱塞300的细长主体部分304中的内部通路334和开口336流入被密封的第一体积130中。
参考图4，当第二柱塞300的近端部分和第一柱塞200的远端部分接合时，第一柱塞200的进一步回缩允许第二柱塞300随着第一柱塞200移动。第二柱塞300随着第一柱塞200的移动在第二柱塞300的远端部分和注射筒110的远端部分之间产生第二体积132。第二柱塞300的远端部分对注射筒110的周向密封在第二体积132中产生真空或负压。这允许经由注射筒110的管头122中的通路124将代表性样品提取至第二体积132中。
单向阀330在第二柱塞300中的结合防止流体例如第一体积130中的死脚流体流回至保持代表性样品的第二体积132中。单向阀330的使用允许流体传送系统的管道和/或阀的死脚或积存部中的流体在提取代表性样品前被清除并隔离在被密封的第一体积130中。管道和取样阀的死脚或积存部中的流体可以停滞很长一段时间，如果代表性样品被死脚流体污染或者与死脚流体混合，将导致代表性样品的读数不清楚。传统地，使用单独的标准注射器通过提取足量的样品来清除管道和阀中的死脚流体。含有足量的样品的注射器断开连接并且被抛弃。随后，新的注射器被连接以采取代表性样品。
根据本发明的某些实施例，上面描述的流体传送装置100能够用于清除和隔离可能的死脚流体并采取代表性样品。管道和阀的死脚中的流体可以被提取至被密封的第一体积130中。单向阀330防止死脚流体回流，并因而将死脚流体保持隔离在被密封的第一体积130中。随后经由已经经过清除死脚流体的管道和阀提取代表性样品。代表性样品可以保持在第二体积132中。
能够基于流体传送系统中使用的管道和阀预先确定可能的死脚流体的体积。被密封的第一体积130的最大容量能够被限定成至少容纳全部死脚流体。例如，第二柱塞300的细长主体部分的长度和注射筒110的截面的尺寸可以构造成提供用于保持在约1ml至约50ml范围内的流体的第一体积130的最大容量。
参考图5，随后可以通过推动第一柱塞200来分配代表性样品以便分析。当第一柱塞200被推动时，装入第二柱塞300的远端部分中的单向阀330将死脚流体保持在被密封的第一体积130内。推动第一柱塞200向第二体积施加压力，允许从第二体积132分配代表性样品。
参考图6，在一些实施例中，流体传送装置100可以进一步包括壳体150。壳体150的作用可以是保护流体传送装置免于污染和/或便于流体传送装置与取样装置联接。例如，壳体150可以制造或构造成遮罩或封罩包括构造成与取样装置接合的注射筒的任意管头部分的、装置100的远端部分。壳体150可以构造成允许注射筒110轴向滑入壳体150的内部或从壳体150的内部滑出，以便与取样装置接合或脱离。可以设置例如O形环等的一个或多个密封构件152来密封装置100的远端部分以使其与周围环境隔绝。
如下面更详细地说明的，流体传送装置100可以包括接口结构160，接口结构160构造成与取样装置中的互补的接口结构联接。接口结构160可以包括构造成与取样装置中的互补的配合结构接合的任意合适的配合结构。如图6所示，示例性的接口结构160包括一个或多个凹槽162，一个或多个凹槽162构造成与取样装置中的一个或多个凸舌可滑动地接合。图6中示出的接口结构160包括具有开口166的框架式构件，开口166被保护膜168覆盖。成对的平行凹槽162设置在框架式构件的相对侧上，平行凹槽162构造成与取样阀的互补的接口结构中的成对的凸舌可滑动地接合。
保护膜168构造成覆盖壳体150的开口166以保护装置100、包括与取样装置接合的管口免受灰尘、尘垢、细菌等污染。保护膜168可以是纸、金属箔、聚合物膜等形式的。保护膜168可以经由粘结或其它合适的手段附接至接口结构160，并且能够从接口结构160剥离或以其它方式移除。保护膜168可以包括额外的长度169、翼片等，以便在流体传送装置100的接口结构160与取样装置中的互补接口结构联接后或者在流体传送装置100与取样装置联接过程中，容易从接口结构160剥离保护膜，如下面更详细地描述的。
参考图7至图12，现在将描述根据本发明的另一方面的流体传送组件400的各种实施例。
如图7所示，流体传送组件400包括第一流体传送装置500和第二流体传送装置100。第一流体传送装置500可以包括接口结构512。第二流体传送装置100可以包括与第一流体传送装置500的接口结构512互补的接口结构160。第一接口结构512和第二接口结构160可以构造成彼此可滑动地接合，允许第二流体传送装置100可滑动地移动以相对于第一流体传送装置500定位或对准。第一流体传送装置500可以构造成连接至例如反应器或容器或者与反应器或容器流体连通的导管的流体源。第二流体传送装置100可以构造成与第一流体传送装置500无菌地接合,以便经由第一流体传送装置500对流体源取样。
第一流体传送装置500的接口结构512可以包括例如一个或多个凸舌514的配合结构。第二流体传送装置100的接口结构160可以包括例如一个或多个凹槽162的配合结构以允许接口结构512和接口结构160彼此可滑动地接合。可替代地，第一流体传送装置500的接口结构包括一个或多个凹槽，第二流体传送装置100的接口结构包括一个或多个互补的凸舌。例如插销、狭槽、叉、止挡等(未示出)的锁定机构可以被包括在接口结构中，以便一旦装置被放置在位紧固联接。
仍然参考图7，在一些实施例中，第一流体传送装置500可以包括壳体520，并且接口结构512可以是壳体520的一部分。第二流体传送装置100可以包括壳体150，并且接口结构160可以是壳体150的一部分。如此，接口结构512可以包括具有开口516的框架式构件，开口516被保护膜518覆盖，以保护被封罩在壳体520内部的装置500免受污染。接口结构160可以包括具有开口166的框架式构件，开口166被保护膜168覆盖，以保护被封罩在壳体150内部的装置100或装置100远端部分免受污染。一旦第一流体传送装置500和第二流体传送装置100被定位在位或者相对彼此正确地对准，保护膜518和保护膜168能够被移除，打开壳体520和壳体150或者产生通道以便第二流体传送装置100与第一流体传送装置500联接或接合。接口结构512和接口结构160可以构造成使得当第二流体传送装置100相对于第一流体传送装置500被定位在位并且保护膜168和保护膜518被移除时，接口结构512、接口结构160彼此邻接，形成用于使壳体520和壳体150与周围环境隔绝地密封。
第一流体传送装置500的接口结构512可以是组装至壳体520的单独制造的单元，或者可替代地，接口结构512是与壳体520成一体的。第二流体传送装置100的接口结构160可以是组装至壳体150的单独地制造的单元，或者可替代地，接口结构160是与壳体150成一体的。第一流体传送装置500的壳体520和第二流体传送装置100的壳体150能够用例如塑料、金属等的任意合适的材料制造。壳体520和壳体150能够是透明的、半透明的、或者不透明的。
仍然参考图7，保护膜518和保护膜168可以分别经由粘结或其它合适的手段附接至接口结构512和接口结构160，并且能够例如通过剥离或拉动来移除。保护膜518和保护膜168能够由阻止例如灰尘、尘垢、细菌等污染物通过的合适的材料制造，并且能够呈纸、金属箔、聚合物膜等形式。在一些实施例中，保护膜518和保护膜168每个可具有延伸部分519和延伸部分169，延伸部分519和延伸部分169埋入或穿过第一流体传送装置500的接口结构512中的狭槽522，以便在第二流体传送装置100和第一流体传送装置500定位在位后，容易剥离附接至接口结构512和接口结构160的保护膜518和保护膜168，如下面更详细说明的。
第一流体传送装置500和第二流体传送装置100的初始组装可以通过经由它们的接口结构512和接口结构160滑动地连结它们来完成。例如，在第一流体传送装置500的接口结构包括凸舌或凹槽且第二流体传送装置100的接口结构包括互补的凹槽或凸舌的实施例中，相应的接口结构中的凸舌和凹槽可以通过贴着第一流体传送装置500滑动第二流体传送装置100来对准和连结。在凸舌和凹槽被对准和连结前，第二流体传送装置100的保护膜168的延伸部分169可以埋入穿过第一流体传送装置500中的狭槽522。在第二流体传送装置100相对于第一流体传送装置500的滑动期间，延伸的膜部分169可以被拉回穿过狭槽522并折叠在第二流体传送装置100上面。因此，延伸的膜部分169的长度可以被选定成使得一旦第二流体传送装置100相对于第一流体传送装置500被滑动地定位或者对准，延伸的膜部分169的端部部分保持在狭槽522的外部，以允许拉动附接至接口结构160的薄膜168。
一旦第二流体传送装置100相对于第一流体传送装置500被定位在位或者对准，可以例如通过拉动或剥离来移除附接至第一接口结构512的保护膜518和第二接口结构160的保护膜168，从而分别打开壳体520和壳体150，并产生通道以便第二流体传送装置100与第一流体传送装置500联接或接合。图8示出了第二流体传送装置相对于第一流体传送装置500被定位在位，并且保护膜518和保护膜168正在被剥离。图9示出了保护膜518和保护膜168被完全移除，产生通道以允许第二流体传送装置100与第一流体传送装置500接合。
第二流体传送装置100可以通过例如抵靠第一流体传送装置500轴向推动第二流体传送装置100来与第一流体传送装置500接合。随后能够经由第一流体传送装置500通过第二流体传送装置100提取样品流体。
在一些实施例中，第二流体传送装置100可以包括注射筒、两个柱塞、和单向阀，如上面结合图1至图5所描述的。如此，死脚中的流体，例如连接至流体源的管道的死脚中的流体和/或第一流体传送装置500的阀中的死脚中的流体可以通过将它提取至第二流体传送装置100中的被密封的第一体积中来清除。单向阀的结合防止死脚流体的回流，并且保持它被隔离在第一体积中。随后，代表性样品能够被提取至通过单向阀与第一体积隔离的第二体积中。
在提取代表性样品后，第二流体传送装置100可以从第一流体传送装置500脱离，随后被移位或者移除，以便例如允许样品被分配以用于分析、和/或允许居后的流体传送装置或第三流体传送装置相对于第一流体传送装置500被定位和接合，以便从流体源采取额外的样品。可以通过例如使第二流体传送装置100轴向地回缩远离第一流体传送装置500来使第二流体传送装置100从第一流体传送装置500脱离。随后，可以通过经由接口结构512和接口结构160滑动来使第二流体传送装置100从第一流体传送装置500的位置移位。
图10示出了用第三流体传送装置600替换第二流体传送装置100的方法。第三流体传送装置600可以具有与第二流体传送装置100相同或大体上相同的结构。可替代地，第三流体传送装置600可以具有不同于第二流体传送装置100的结构。第三流体传送装置600可以包括：封罩装置的远端部分的壳体602；接口结构604，例如一个或多个凹槽；和保护膜606，保护膜606可移除地附接至接口结构604并覆盖壳体602中的开口。保护膜606可以具有能够穿过第一流体传送装置500的接口结构中的狭槽522的额外的长度或翼片。
参考图10，在一些实施例中，可以同时执行第二流体传送装置100从第一流体传送装置500的移位和相对于第一流体传送装置500定位第三流体传送装置600。这能够通过经由接口结构抵靠第二流体传送装置100滑动地推动第三流体传送装置600来实现，使得当第二流体传送装置100从第一流体传送装置500移位的同时，第三流体传送装置600相对于第一流体传送装置500被放置在位。随着第三流体传送装置600抵靠第二流体传送装置100被推动，附接至第三流体传送装置600的保护膜606能够逐渐地被剥离，由此逐渐地打开第三流体传送装置600的壳体602，并且无菌地将壳体602与第一流体传送装置500的壳体502连接。换言之，移除第三流体传送装置600上面的保护膜606可以与相对于第一流体传送装置500定位第三流体传送装置600同步。一旦第三流体传送装置600相对于第一流体传送装置500被定位在位或者对准，保护膜606可以被完全移除。由于当在先的或第二流体传送装置100被居后的或第三流体传送装置600替换时能够保持系统的无菌，根据上述实施例的替换方法是有利的。
图11示意性地示出了正在进行的替换，当在先的或第二流体传送装置100正在从相对于第一流体传送装置500的定位处移位时，第三流体传送装置600正在相对于第一流体传送装置500被定位在位，并且随着第三流体传送装置600抵靠第一流体传送装置100滑动，保护膜606正在被剥离，逐渐地打开第三流体传送装置600的壳体并无菌地将其与第一流体传送装置500的壳体连接。图12示意性地示出了第二流体传送装置100从第一流体传送装置500移位，第三流体传送装置600相对于第一流体传送装置500定位或对准，并且第三流体传送装置600上面的保护膜被完全移除。
一旦第三流体传送装置600被定位在位，并且与第一流体传送装置500联接或接合，可以用与上述的与第二流体传送装置100相关的相同或类似的方式来提取额外的代表性样品。
第一流体传送装置500能够是包括例如鲁尔促动阀取样装置的任意合适的取样装置。各种鲁尔促动阀在本领域是已知的，在这里省略它们的详细描述，以便集中描述本发明的实施例。在本受让人名下的美国8,544,497号专利公开了能够用作本发明的第一流体传送装置的阀的各种实施例。美国8,544,497号专利的全部公开内容通过引用结合于此。
与第一流体传送装置500联接的第二流体传送装置100、第三流体传送装置600、或者任意后续的流体传送装置可以包括本领域可获得的任意合适的注射装置。在本发明的一些优选的实施例中，第二流体传送装置、第三流体传送装置和后续的流体传送装置可以包括：注射筒；两个柱塞，每个柱塞都能够在注射筒内部可滑动地移动；和如上面结合图1至图5所描述的单向阀。
在此所使用术语“第一”、“第二”、和“第三”用于容易描述各个实施例，但应当理解的是，在“第三”流体传送装置替换“第二”流体传送装置后，“第三”能够变为“第二”，并且术语“第三”包括参考具有相同或大体上相同的结构的多个流体传送装置。
已经描述了流体传送装置、组件和方法。本领域技术人员将会理解，可以在本发明的精神和范围内做出各种其它修改。所有这些或其它变型和修改都是由发明人所预期的，并且位于本发明的范围内。

Claims (44)

1.一种流体传送装置，包括：
注射筒，所述注射筒具有限定腔室的内表面和包括通路的远端部分；
第一柱塞，所述第一柱塞能够在所述腔室内部可滑动地移动，所述第一柱塞包括近端部分、细长主体部分和远端部分，所述第一柱塞的所述远端部分提供对所述注射筒的所述内表面的周向密封；和
第二柱塞，所述第二柱塞能够在所述腔室内部可滑动地移动，所述第二柱塞包括近端部分、细长主体部分和远端部分，所述第二柱塞的所述远端部分提供对所述注射筒的所述内表面的周向密封，其中，
所述第一柱塞的所述远端部分能够与所述第二柱塞的所述近端部分接合，使得当所述第一柱塞的所述远端部分和所述第二柱塞的所述近端部分接合时，所述第二柱塞能够通过所述第一柱塞移动。
2.根据权利要求1所述的流体传送装置，其特征在于，
所述第一柱塞的所述细长主体部分包括内部管路，并且所述第一柱塞的所述远端部分具有通入所述内部管路的通道；和
所述第二柱塞的所述细长主体部分能够可滑动地移动穿过所述通道，并且所述第二柱塞的所述近端部分能够与所述第一柱塞的所述远端部分接合。
3.根据权利要求2所述的流体传送装置，其特征在于，所述第一柱塞的所述远端部分中的所述通道提供对所述第二柱塞的所述细长主体部分的周向密封。
4.根据权利要求3所述的流体传送装置，其特征在于，当所述第一柱塞相对于所述第二柱塞向近侧移动时，被密封的第一体积被限定在所述第一柱塞的所述远端部分和第二柱塞的所述远端部分之间，当所述第二柱塞通过所述第一柱塞向近侧移动时，第二体积被限定在所述第二柱塞的所述远端部分和所述注射筒的所述远端部分之间。
5.根据权利要求4所述的流体传送装置，其特征在于，所述第二柱塞的所述细长主体部分具有与所述被密封的第一体积流体连通的内部通路。
6.根据权利要求5所述的流体传送装置，其特征在于，所述第二柱塞进一步包括位于所述远端部分中的单向阀。
7.根据权利要求5所述的流体传送装置，其特征在于，所述第二柱塞的所述远端部分包括密封构件，并且所述单向阀被结合在所述密封构件中。
8.根据权利要求5所述的流体传送装置，其特征在于，所述单向阀包括鸭嘴单向阀。
9.根据权利要求1所述的流体传送装置，其特征在于，所述第二柱塞的所述近端部分包括凸缘部分。
10.根据权利要求1所述的流体传送装置，其特征在于，所述被密封的第一体积在从1ml至50ml的范围内。
11.根据权利要求1所述的流体传送装置，进一步包括封罩所述流体传送装置或所述流体传送装置的远端部分的壳体，其中，所述壳体具有被保护膜覆盖的开口并且包括接口结构。
12.根据权利要求10所述的流体传送装置，其特征在于，所述接口结构包括一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽与取样装置上的一个或多个凸舌互补。
13.根据权利要求10所述的流体传送装置，其特征在于，所述接口结构包括一个或多个凸舌，所述一个或多个凸舌与取样装置上的一个或多个凹槽互补。
14.根据权利要求10所述的流体传送装置，其特征在于，所述保护膜可移除地附接至所述接口结构。
15.一种流体传送组件，包括：
第一流体传送装置；
第二流体传送装置，其中，所述第二流体传送装置能够联接至所述第一流体传送装置，其中，
所述第一流体传送装置包括接口结构；和
所述第二流体传送装置包括与所述第一流体传送装置的所述接口结构互补的接口结构。
16.根据权利要求15所述的流体传送组件，其特征在于，所述第一流体传送装置的所述接口结构包括一个或多个凸舌，并且所述第二流体传送装置的所述接口结构包括与所述一个或多个凸舌互补的一个或多个凹槽，从而允许所述第二流体传送装置在相对于所述第一流体传送装置定位时可滑动地移动。
17.根据权利要求15所述的流体传送组件，其特征在于，所述第一流体传送装置的所述接口结构包括一个或多个凹槽，并且所述第二流体传送装置的所述接口结构包括与所述一个或多个凹槽胡互补的一个或多个凸舌，从而允许所述第二流体传送装置在相对于所述第一流体传送装置定位时可滑动地移动。
18.根据权利要求15所述的流体传送组件，其特征在于，所述第一流体传送装置进一步包括至少封罩所述第一流体传送装置的近端部分并且具有开口的壳体，和覆盖所述第一流体传送装置的所述壳体中的所述开口的保护膜；
所述第二流体传送装置进一步包括至少封罩所述第二流体传送装置的远端部分并且具有开口的壳体，和覆盖所述第二流体传送装置的所述壳体中的所述开口的保护膜；
其中，所述第一流体传送装置的所述保护膜和所述第二流体传送装置的所述保护膜是可移除的。
19.根据权利要求18所述的流体传送组件，其特征在于，所述第一流体传送装置的所述保护膜可移除地附接至所述第一流体传送装置的所述接口结构；和
所述第二流体传送装置的所述保护膜可移除地附接至所述第二流体传送装置的所述接口结构。
20.根据权利要求19所述的流体传送组件，其特征在于，一旦所述第一流体传送装置的所述保护膜和第二流体传送装置的所述保护膜被移除，所述第一流体传送装置的所述接口结构和第二流体传送装置的所述接口结构密封所述第一流体传送装置的所述壳体和第二流体传送装置的所述壳体。
21.根据权利要求19所述的流体传送组件，其特征在于，所述第一流体传送装置的所述壳体和/或所述第二流体传送装置的所述壳体包括透明或半透明塑料。
22.根据权利要求19所述的流体传送组件，进一步包括第三流体传送装置，所述第三流体传送装置包括与所述第二流体传送装置的结构大体上相同的结构。
23.根据权利要求22所述的流体传送组件，其特征在于，所述第二流体传送装置和第三流体传送装置包括注射装置。
24.根据权利要求23所述的流体传送组件，其特征在于，所述注射装置包括：
注射筒，所述注射筒具有限定腔室的内表面和包括通路的远端部分；
第一柱塞，所述第一柱塞能够在所述腔室内部可滑动地移动，所述第一柱塞包括近端部分、细长主体部分和远端部分，所述第一柱塞的所述远端部分提供对所述注射筒的所述内表面的周向密封；和
第二柱塞，所述第二柱塞能够在所述腔室内部可滑动地移动，所述第二柱塞包括近端部分、细长主体部分和远端部分，所述第二柱塞的所述远端部分提供对所述注射筒的所述内表面的周向密封，其中，
所述第一柱塞的所述远端部分能够与所述第二柱塞的所述近端部分接合，使得当所述第一柱塞的所述远端部分和所述第二柱塞的所述近端部分接合时，所述第二柱塞能够通过所述第一柱塞移动。
25.根据权利要求24所述的流体传送组件，其特征在于，
所述第一柱塞的所述细长主体部分包括内部管路，并且所述第一柱塞的所述远端部分具有通入所述内部管路的通道；和
所述第二柱塞的所述细长主体部分能够可滑动地移动穿过所述通道，并且所述第二柱塞的所述近端部分能够与所述第一柱塞的所述远端部分接合。
26.根据权利要求25所述的流体传送组件，其特征在于，所述第一柱塞的所述远端部分中的所述通道提供对所述第二柱塞的所述细长主体部分的周向密封。
27.根据权利要求26所述的流体传送组件，其特征在于，当所述第一柱塞相对于所述第二柱塞向近侧移动时，被密封的第一体积被限定在所述第一柱塞的所述远端部分和第二柱塞的所述远端部分之间，当所述第二柱塞通过所述第一柱塞向近侧移动时，第二体积被限定在所述第二柱塞的所述远端部分和所述注射筒的所述远端部分之间。
28.根据权利要求26所述的流体传送组件，其特征在于，所述第二柱塞进一步包括位于所述远端部分中的单向阀。
29.一种对流体源取样的方法，包括：
将流体传送组件与流体源连接，其中，所述流体传送组件包括：
联接至所述流体源的第一流体传送装置；
联接至所述第一流体传送装置的第二流体传送装置；
其中，所述第一流体传送装置包括接口结构，并且所述第二流体传送装置包括与所述第一流体传送装置的所述接口结构互补的接口结构；和
其中，在将所述流体传送组件与所述流体源连接时，所述第二流体传送装置被可滑动地移动，以经由所述第一流体传送装置的所述接口结构和所述第二流体传送装置的所述接口结构相对于所述第一流体传送装置定位；和
经由所述第一流体传送装置将样品从所述流体源提取到所述第二流体传送装置中。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一流体传送装置的所述接口结构包括一个或多个凸舌，并且所述第二流体传送装置的所述接口结构包括与所述一个或多个凸舌互补的一个或多个凹槽，并且在将所述流体传送组件与所述流体源连接时，所述第二流体传送装置被可滑动地移动，以经由所述一个或多个凸舌和所述一个或多个凹槽相对于所述第一流体传送装置定位。
31.根据权利要求29的方法，进一步包括用第三流体传送装置替换所述第二流体传送装置，其中，
所述第三流体传送装置包括与所述第一流体传送装置的所述接口结构互补的接口结构，并且所述用第三流体传送装置替换所述第二流体传送装置包括将所述第二流体传送装置从所述第一流体传送装置可滑动地移位，并且相对于所述第一流体传送装置可滑动地定位所述第三流体传送装置。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述将所述第二流体传送装置从所述第一流体传送装置可滑动地移位和所述相对于所述第一流体传送装置可滑动地定位所述第三流体传送装置包括经由所述第一流体传送装置的接口结构、所述第二流体传送装置的接口结构和所述第三流体传送装置的接口结构抵靠所述第二流体传送装置可滑动地推动所述第三流体传送装置。
33.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，
所述第一流体传送装置包括至少封罩所述第一流体传送装置的一部分并且具有开口的壳体，和可移除地附接至所述第一流体传送装置的所述接口结构并且覆盖所述第一流体传送装置的所述壳体中的所述开口的保护膜；
所述第二流体传送装置包括至少封罩所述第二流体传送装置的一部分并且具有开口的壳体，和可移除地附接至所述第二流体传送装置的所述接口结构并且覆盖所述第二流体传送装置的所述壳体中的所述开口的保护膜；和
其中，在将所述流体传送组件连接至所述流体源时，在相对于所述第一流体传送装置可滑动地定位所述第二流体传送装置后，移除所述第一流体传送装置的所述保护膜和所述第二流体传送装置的所述保护膜，从而连接所述第一流体传送装置的所述壳体和所述第二流体传送装置的所述壳体。
34.根据权利要求33所述的方法，进一步包括用第三流体传送装置替换所述第二流体传送装置，其中，
所述第三流体传送装置包括封罩所述第三流体传送装置的一部分并且具有开口的壳体、与所述第一流体传送装置的所述接口结构互补的接口结构、和可移除地附接至所述第三流体传送装置的所述接口结构并且覆盖所述第三流体传送装置的所述壳体中的所述开口的保护膜；和
所述用第三流体传送装置替换所述第二流体传送装置包括将所述第二流体传送装置从所述第一流体传送装置可滑动地移位，并且相对于所述第一流体传送装置可滑动地定位所述第三流体传送装置。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述将所述第二流体传送装置从所述第一流体传送装置可滑动地移位和所述相对于所述第一流体传送装置可滑动地定位所述第三流体传送装置包括经由所述第一流体传送装置的接口结构、所述第二流体传送装置的接口结构和所述第三流体传送装置的接口结构抵靠所述第二流体传送装置可滑动地推动所述第三流体传送装置。
36.根据权利要求34所述的方法，进一步包括随着所述第二流体传送装置从所述第一流体传送装置移位和/或随着相对于所述第一流体传送装置定位所述第三流体传送装置，移除所述第三流体传送装置的所述保护膜。
37.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，移除所述保护膜与相对于所述第一流体传送装置定位所述第三流体传送装置同步。
38.根据权利要求34所述的方法，进一步包括经由所述第一流体传送装置将额外的样品从所述流体源提取到所述第三流体传送装置。
39.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述第二流体传送装置和所述第三流体传送装置包括注射装置。
40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，所述注射装置包括：
注射筒，所述注射筒具有限定腔室的内表面和包括通路的远端部分；
第一柱塞，所述第一柱塞能够在所述腔室内部可滑动地移动，所述第一柱塞包括近端部分、细长主体部分和远端部分，所述第一柱塞的所述远端部分提供对所述注射筒的所述内表面的周向密封；和
第二柱塞，所述第二柱塞能够在所述腔室内部可滑动地移动，所述第二柱塞包括近端部分、细长主体部分和远端部分，所述第二柱塞的所述远端部分提供对所述注射筒的所述内表面的周向密封，其中，
所述第一柱塞的所述远端部分能够与所述第二柱塞的所述近端部分接合，使得当所述第一柱塞的所述远端部分和所述第二柱塞的所述近端部分接合时，所述第二柱塞能够通过所述第一柱塞移动。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，
所述第一柱塞的所述细长主体部分包括内部管路，并且所述第一柱塞的所述远端部分具有通入所述内部管路的通道；和
所述第二柱塞的所述细长主体部分能够可滑动地移动穿过所述通道，并且所述第二柱塞的所述近端部分能够与所述第一柱塞的所述远端部分接合。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述第一柱塞的所述远端部分中的所述通道提供对所述第二柱塞的所述细长主体部分的周向密封。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，当所述第一柱塞相对于所述第二柱塞向近侧移动时，被密封的第一体积被限定在所述第一柱塞的所述远端部分和第二柱塞的所述远端部分之间，当所述第二柱塞通过所述第一柱塞向近侧移动时，第二体积被限定在所述第二柱塞的所述远端部分和所述注射筒的所述远端部分之间。
44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，在将样品提取到所述第二流体传送装置中之前和/或在将额外的样品提取到所述第三流体传送装置中之前，所述方法进一步包括通过提取所述第一流体传送装置中的流体和/或将所述第一流体传送装置连接至所述流体源的管道中的流体并且将流体隔离在所述被密封的第一体积中来清空所述第一流体传送装置和/或所述管道。
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