CN117529647A - 具有对接站的模块化颗粒计数器 - Google Patents

Abstract

用于采样和监测气体和其他流体的模块化对接站和方法，其中采样设备能够被可移除地附接到所述对接站，从而允许在不必从采样系统的其余部分移除所述对接站或者将所述对接站与所述采样系统的其余部分断开连接的情况下更换所述采样设备。这允许所述对接站在最小的中断或在没有中断的情况下保持连接到所述系统的所述其余部分，并且减少了更换所述采样设备时的维护成本和时间。

Description

具有对接站的模块化颗粒计数器

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2021年12月7日提交的第63/287,030号美国临时专利申请、2021年6月15日提交的第63/210,776号美国临时专利申请和2021年6月15日提交的第63/210,748号美国临时专利申请的优先权的权益，所述美国临时专利申请中的每一个的全部内容据此通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上属于被用来采样和分析气体和其他流体的设备的领域，所述采样和分析气体和其他流体包括在一系列洁净室和制造环境中收集样本用于检测颗粒和其他污染物。

背景技术

监测气体和流体流以便确定气体或流体的组成物(composition)并且检测颗粒和微生物的存在在各种产业中非常重要。例如，在药物和半导体制造中，环境中颗粒或不期望的成分(component)的存在可能有害地影响制造过程，并且与法规要求相冲突。因此，洁净室、洁净区和洁净环境(诸如危险、有毒或易燃材料存在于其中的那些)通常用于半导体和药物制造设施中。对于半导体产业，空气中的颗粒浓度方面的增加可能导致制造效率方面的降低，因为落在半导体晶片上的颗粒将影响或干扰小长度规模的制造过程。对于药物产业，空气中的颗粒和生物污染物导致的污染使药物产品面临无法满足美国食品药品监督管理局(FDA)和其他外国及国际卫生监管机构制定的标准的风险。

ISO 14664-1和14664 2提供了用于洁净室颗粒水平的分类以及用于测试和监测以确保符合性的标准。类似地，ISO 14698-1和14698-2提供了针对生物污染物的用于洁净室和洁净区环境的评估的标准。为了满足这些和其他标准，通常使用颗粒计数器和其他采样设备来确定空气中的颗粒水平，并且检测洁净室、洁净区和洁净环境中的污染物。

然而，由于长期使用、系统故障以及为了进行一般维护，这样的设备经常需要被更换和被例行校准。尤其在洁净室和洁净区环境中，更换这样的设备在时间和其他资源方面产生巨大的成本。在安装新的设备时，必须小心以便不污染洁净室或洁净区环境，并且一旦被更换，新的设备将通常需要与系统的其余部分集成。另外，设备的重复更换将导致系统中的其他部分也磨损，诸如通过线缆、线、气体和流体管线以及其他装备件的重复断开连接和重新连接。此外，通常将只需要更换设备的单个部件。例如，在利用激光传感器的检测器中，激光部件通常将比其他部件更快地磨损。

因此，需要一种用于更换颗粒计数器和其他采样设备的部件的、允许期望的部件的更安全、更快速和更经济的更换的系统。

发明内容

本发明提供了用于采样和监测气体和其他流体的模块化系统和方法，其中采样系统的部件能够彼此脱离，从而允许采样系统的至少一个部件被更换，而不必移除其他部件或使其他部件断开连接。这允许采样系统的其他部件在最小的中断或在没有中断的情况下保持连接到系统的其余部分，并且减少了更换采样设备时的维护成本和时间。

在一个方面，本发明提供了一种对接站(docking station，扩展坞)，该对接站能够附接到采样设备并且提供操作采样设备所需的一个或多个连接，包括但不限于提供到功率源(power source)、流体流源和/或数据通信网络的连接。优选地，采样设备包括由于例行校准、污染、系统故障、劣化、机械疲劳而要被更换的部件，所述部件要被更换以便升级系统、以便执行不同的测量、或者以在出于安全原因而具有受限的网络访问的位置经由固件更新来提供功能增强。采样设备与对接系统脱离并用新的采样设备更换，其中将新的采样设备附接到对接站建立了操作新的采样设备所需的连接。随着时间的推移，多个采样设备能够被更换并且被附接到对接站，而不必移除对接站或将对接站重新连接到系统的除采样设备之外的其他部件。能够在不必也移除对接系统的情况下更换采样设备允许更容易地安装采样设备，并且减少用以重新配置或重新设置系统的其他部件的需要。

在一个实施方案中，本发明提供了一种对接站，所述对接站包括：基部，所述基部能够被可移除地附接到一个或多个采样设备的主体；功率供应源(power supply)，所述功率供应源具有功率输入和功率输出，其中所述功率输出能够提供用以操作所述采样设备的功率；至少一个流体连接器，所述至少一个流体连接器能够被附接到流体系统，其中所述至少一个流体连接器能够向所述采样设备提供流体流或通过所述采样设备提供流体流；以及至少一个数据通信连接器，所述至少一个数据通信连接器能够无线地和/或通过有线连接连接到外部控制器或中央处理单元(CPU)，其中所述至少一个数据通信连接器能够向所述控制器或CPU传输电子数据并且从所述控制器或CPU接收电子数据。优选地，所述对接站是洁净室、洁净区或洁净环境中的流体采样系统的一部分。

如本文中所使用的，采样设备是被用来尤其是在洁净室、洁净区或洁净环境中收集、采样、监测或分析气体或其他流体的任何设备。适合的采样设备的示例包括但不限于：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，微生物收集撞击器，实时微生物检测器，环境或气体传感器，以及其组合。本文中所使用的采样设备包括用于连续批量采样以及离散采样的设备。第一采样设备被附接到对接站，并且随后被第二采样设备更换。这个过程可以重复多次，使得对接站随后被附接到第三采样设备，优选地第四采样设备，优选地第五采样设备，优选地第十采样设备，优选地第十五采样设备，优选地第二十采样设备，或更多。可选地，所述对接站还包括一个或多个卡扣配合连接器或闩锁，所述一个或多个卡扣配合连接器或闩锁能够与所述采样设备的一个或多个部分相互作用，以便将所述基部可移除地附接到所述采样设备。

如本文中所使用的，功率供应源包括能够连接到功率源(诸如标准电功率源、通过以太网连接提供的电源(power)、以及通过USB(通用串行总线)线缆和端口提供的电源)的功率输入。功率供应源可以包括物理连接器、无线功率传送(包括但不限于基部和采样设备之间的电感耦合的功率传送)或两者的组合。在一个实施方案中，所述功率供应源是无线功率供应源，所述无线功率供应源能够向所述采样设备无线地提供功率。在安装对接站时对接站的功率输入连接到功率源，但是当采样设备与对接站脱离和被更换时对接站的功率输入不需要断开连接。当采样设备(诸如第一采样设备、第二采样设备或后续采样设备)被附接到对接站时，对接站的功率输出与采样设备链接，以便提供用以操作采样设备的功率。

所述流体流包括要由所述采样设备采样、监测和/或分析的目标流体。所述流体系统包括被用来将所述目标流体从环境递送到所述采样设备的路径，并且能够提供正加压或负加压流体流。例如，在一个实施方案中，所述流体连接器是真空连接器，并且所述流体系统包括真空源。在一个替代性实施方案中，所述流体系统包括泵，所述泵提供正压力以推动所述目标流体通过所述路径到所述采样设备。当采样设备(诸如第一采样设备、第二采样设备或后续采样设备)连接到对接站时，流体连接器能够连接到采样设备并向采样设备提供流体流。

在一个实施方案中，对接站能够通过所述流体路径并且向所述采样设备提供可变流体流率。例如，对接站能够为具有不同的流率要求的不同的采样设备提供不同的流体流率。如果采样设备是不同的类型的设备(诸如冷凝颗粒计数器和微生物收集板)和/或正在对不同的流体进行采样，这可能是特别有益的。不同的采样设备可以连接到对接站，并且同时地或在不同的时间可操作。附加地，可变流率可以被用来执行吹洗或冲洗操作，其中提高的流率可以被用来冲洗系统。当执行可能人为地导致高污染水平的系统改变时吹洗或冲洗操作可能是有用的，所述系统改变诸如切换到对新的流体进行采样、切换到对来自不同源的流体进行采样、更换管道以及更换采样设备。

所述至少一个数据通信连接器能够为到所述采样设备和来自所述采样设备的数据提供路径。所述数据通信连接器可以是无线连接器、有线连接件的一部分或者两者的组合。能够向样本设备和从样本设备传输数据的无线通信的类型包括但不限于移动通信、无线网络通信、蓝牙通信和红外通信。能够向样本设备和从样本设备传输的数据包括但不限于采样设备的互联网协议地址和/或位置设置、来自外部控制器或CPU的用于操作采样设备的一个或多个设置或指令、采样设备的当前状态以及来自采样设备的传感器或检测器结果。优选地，对于所述第一采样设备和所述第二采样设备以及任何后续的采样设备，所述互联网协议地址、位置设置、一个或多个操作设置以及其组合是相同的。在一个实施方案中，所述数据通信连接器包括模拟输入/输出连接件、数字输入/输出连接件、以太网交换机连接件、无线通信连接件或其任何组合。所述控制器和CPU可以是能够操作所述采样设备和/或接收和分析由所述采样设备生成的数据的任何控制器或计算机处理器。在一个实施方案中，所述CPU能够组合从不同的时间段和/或多个采样模块获得的数据，以分析读数并且生成报告。例如，所述CPU可以监测和比较流体通过过滤器前后的结果，以确定过滤器移除效率。附加地，所述CPU可以创建事件的电子日志，诸如何时以及在什么条件下检测到污染物。

可选地，所述对接站还包括计算机处理器、闪速存储器、计算机存储器、或能够存储与所述采样设备相关的电子信息的其他数据存储设备。这样的信息包括但不限于用于操作采样设备的一个或多个操作设置、或者示出采样设备的操作状态的显示设置。这样的信息可以在对接站连接到系统之前预先安装在对接站上，或者所述信息可以在操作期间通过数据通信连接器被传输到对接站。

在一个实施方案中，所述对接站包括或被附接到界面显示系统，诸如图形用户界面(GUI)，所述界面显示系统能够显示所述采样设备的操作状态，并且可选地，允许用户选择所述对接站和所述采样设备的设置并且控制所述对接站和所述采样设备的操作。可选地，所述采样设备的操作状态包括以下中的一个或多个：通过所述流体采样系统的一个或多个部分的流动状态、通信状态、开/关或主动采样与不采样、激光传感器/检测器状态、校准状态、预热状态、警报状态(例如，未达到或超过热状态、高压功率供应源故障或正常规格之外的任何参数)、污染水平警报或其组合。所述界面显示系统可以位于对接站本身上，或者可以距所述对接站被远程地定位并且通过数据通信连接而连接到所述对接站。

附加地，所述对接站本身可选地包括检测器或传感器，所述检测器或传感器能够检测或感测所述流体流中的一个或多个具体成分、微生物或颗粒。例如，在一个实施方案中，所述对接站包括激光检测器或激光传感器，所述激光检测器或激光传感器能够检测流体样本中的颗粒、微生物、空气中的分子污染物或其他具体成分。在一个实施方案中，所述检测器或传感器是光子检测器、结合相干光源(例如，激光)和/或非相干光源的传感器。替代性地，所述检测器或传感器是非光学检测器或传感器，包括但不限于：被用来测量温度、压力、流率的检测器和传感器，以及与色谱法、离子迁移谱(IMS)和其他光谱方法一起使用的检测器和传感器。

在一个实施方案中，所述功率输出和/或至少一个流体连接器能够在所述对接站被附接到所述采样设备时连接到第二设备，并且能够附加地提供功率和/或流体流以操作第二设备。第二设备可以是附加的采样设备，诸如：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，环境或气体传感器，以及其组合。例如，采样设备可以是颗粒采样器或流体采样歧管，并且第二设备可以是颗粒计数器或颗粒分析器，其中预期采样设备在第二设备之前需要更换。替代性地，第二设备是除采样设备之外的设备，包括但不限于警报指示器(例如，灯塔警报指示器)或能够提供关于周围环境或所收集的样本的信息的设备(例如，摄像机、温度计、压力读取器、静电分类器)。优选地，数据通信连接器附加地能够无线地和/或通过有线连接而连接到第二设备，使得被传输到控制器或CPU的数据包括来自采样设备、第二设备或两者的数据。

可选地，在相同的过程内，对接站可以与两个或更多个类型的采样设备一起使用，所述两个或更多个类型的采样设备为诸如收集气体或其他流体的采样歧管和被用来检测所采样的气体或其他流体内的颗粒的颗粒计数器。例如，对于每个采样设备可以使用单独的对接站，或者单个对接站可能能够同时地附接到两个或更多个采样设备，其中每个采样设备可以独立于另一个采样设备脱离和被更换。

在一个实施方案中，对接站能够同时地或有时彼此独立地附接到多个采样设备，并且提供独立地操作每个采样设备所需的连接。所述多个采样设备可以采样相同或不同的流体。例如，一个采样设备可以采样空气或气体，而另一采样设备可以采样液体。每个采样设备可以独立于其他采样设备被更换。

在一个实施方案中，本发明提供了一种集成式流体采样系统，所述集成式流体采样系统包括：一个或多个采样设备，所述一个或多个采样设备能够从环境采样目标流体；以及模块化对接站，所述模块化对接站被可移除地附接到采样设备。所述对接站包括：i)功率供应源，所述功率供应源具有连接到功率源的功率输入，并且还具有功率输出，其中所述功率输出被可移除地连接到所述一个或多个采样设备，并且提供用以操作所述一个或多个采样设备的功率；ii)至少一个流体连接器，所述至少一个流体连接器能够被附接到流体系统，其中所述至少一个流体连接器被可移除地连接到采样设备，并且向所述一个或多个采样设备或通过所述一个或多个采样设备提供目标流体的流；以及iii)至少一个数据通信连接器，所述至少一个数据通信连接器连接到控制器或CPU，其中至少一个数据通信端口向所述控制器或CPU传输电子数据并且从所述控制器或CPU接收电子数据。所述至少一个数据通信连接器可以被无线地连接、作为有线连接的一部分被连接、或者两者的组合。优选地，目标流体是从洁净室、洁净区、洁净环境或经过滤的流体源采样的。在一个实施方案中，目标流体是从加压气体或液体样品管线采样的，所述加压气体或液体样品管线包括但不限于亚大气压管线，所述亚大气压管线被用来输送高毒性和/或高自燃性的电子特种气体。

流体采样系统的对接站和设备与上文所描述的相同。第一采样设备被附接到对接站，并且随后被至少第二采样设备以及优选地附加的后续采样设备更换。彼此独立的第一采样设备、第二采样设备和任何后续采样设备优选地为：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，环境或气体传感器，以及其组合。

可选地，除了被附接到对接站的采样设备之外，流体采样系统还包括第二设备，其中功率输出被可移除地连接到第二设备并且提供用以操作第二设备的功率，并且流体连接器能够将目标流体从采样设备输送到第二设备。附加地，通过数据通信连接器无线地和/或通过有线连接被传输到控制器或CPU的数据包括来自采样设备、第二设备或两者的数据。

在一个实施方案中，本发明提供了一种用于操作流体采样系统的方法，包括以下步骤：a)提供第一采样设备和模块化对接站，所述模块化对接站被可移除地附接到第一采样设备；b)使用第一采样设备从环境采样目标流体；c)将第一采样设备与对接站、功率插座和流体连接器脱离，并且将第二采样设备连接到对接站、功率插座和流体连接器；以及d)使用第二采样设备从环境采样目标流体。优选地，对接站被定位在洁净室中，并且在采样步骤和脱离步骤期间保持在基本上相同的位置中。

在另外的实施方案中，所述方法包括根据所采样的流体、采样设备的操作或其组合生成数据，并且将所生成的数据从对接站传输到控制器或CPU。所接收的数据被用来改变采样设备的操作，或者被CPU分析以指示颗粒或微生物的存在、以检测气体或其他流体中的具体成分、或者它们的组合。

流体采样系统的对接站和设备可以与上文所描述的相同。例如，在一个实施方案中，对接站包括：

i)功率供应源，所述功率供应源具有连接到功率源的功率输入，并且还具有功率输出，其中所述功率输出被可移除地连接到第一采样设备，并且提供用以操作采样设备的功率；

ii)流体连接器，所述流体连接器能够被附接到流体系统并且向第一采样设备提供流体流或通过第一采样设备提供流体流，其中流体连接器被可移除地连接到第一采样设备；以及

iii)数据通信连接器，所述数据通信连接器连接到控制器或CPU，其中所述数据通信连接器向控制器或CPU传输电子数据并且从控制器或CPU接收电子数据。所述数据通信连接器可以被无线地连接、作为有线连接的一部分被连接、或者两者的组合。优选地，彼此独立的第一采样设备、第二采样设备和任何后续采样设备优选地为：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，环境或气体传感器，以及其组合。

在另外的实施方案中，所述方法还包括将第二采样设备与对接站、功率插座和流体连接器脱离，并且将第三采样设备连接到对接站、功率插座和流体连接器；以及使用第三采样设备从环境采样目标流体。优选地，此方法被重复多次，使得第三采样设备或后续采样设备与对接站、功率插座和流体连接器脱离，并且附接第四采样设备或后续采样设备。此方法可以被重复多次，使得对接站随后被附接到第五采样设备，优选地第十采样设备，优选地第十五采样设备，优选地第二十采样设备，或更多。

虽然对接站和采样设备优选地被定位在洁净室、洁净区或洁净环境中，但是对接站和采样设备可以被定位在洁净室、洁净区或洁净环境外部的其他环境中。例如，对接站和采样设备可以被放置在工具或装备件内部、高纯度水系统内部、或者甚至室外。在一个实施方案中，对接站和采样设备是移动采样系统的一部分。

附图说明

图1示出了本发明的一个实施方案中的集成式流体采样系统的简化图示，所述集成式流体采样系统包括对接站和能够被附接到对接站的采样设备。

图2示出了本发明的一个实施方案中的被附接到采样歧管的对接站。

图3示出了本发明的一个实施方案中的集成式流体采样系统的简化图示，所述集成式流体采样系统包括被附接到多个采样设备的对接站。

具体实施方式

定义

一般而言，本文中所使用的术语和短语具有其在本领域公认的含义，这可以通过参考本领域技术人员已知的标准文本、期刊参考文献和上下文找到。提供以下定义以阐明它们在本发明的上下文中的具体用途。

如本文中所使用的，术语“流体”是指能够流动和/或能够改变其形状以符合容器的尺寸的物质，诸如气体或液体。

如本文中所使用的，术语“污染物”或“多种污染物”是指除了预期产品或成分之外的、干扰期望的产品的制造或呈现实际或潜在的健康或安全危害的物理、化学或生物物质、杂质或材料。污染物包括但不限于：颗粒，气体，非挥发性残留物以及有机、分子和离子化合物。

术语“颗粒”或“多种颗粒”是指通常被视为污染物的小物体。颗粒可以是，但不需要是，由摩擦作用(例如当两个表面发生机械接触并且存在机械运动时)产生的任何材料。颗粒可以是单成分，或者可以由材料(诸如灰尘、污垢、烟雾、灰烬、水、烟灰、金属、氧化物、陶瓷、矿物质或这些或其他材料或污染物的任何组合)的聚集体构成。“颗粒”或“多种颗粒”也可以指生物颗粒，例如病毒、孢子或微生物，所述微生物包括细菌、真菌、古生菌、原生生物或其他单细胞微生物。在一些实施方案中，例如，生物颗粒的特征在于1nm和更大、优选地小于100nm、小于50nm、小于20nm、小于10nm、小于7nm、小于5nm或小于3nm的大小尺寸(例如，有效直径)。颗粒可以指吸收、发射或散射光并且因此通过颗粒计数器或光学颗粒计数器可被检测到的小物体。如本文中所使用的，“颗粒”或“多种颗粒”意在不包括载体流体或样品介质(例如，水、空气、工艺液体化学品、工艺气体、氮气、氧气、二氧化碳等)的个体原子或分子。在一些实施方案中，颗粒可能最初存在于表面(诸如微制造设施中的工具表面或药物制造设施中的生产表面)上，从所述表面被释放，并且随后在流体中被分析。

如本文中所使用的，术语“控制器”是指能够管理或引导两个部件之间的数据(包括操作指令)的交换的硬件设备、软件程序或其组合。在某些实施方案中，控制器能够操作流体采样系统的一个或多个部件，诸如采样设备和/或对接站。附加地，控制器能够接收、分析和/或传输由流体采样系统的一个或多个部件生成的数据。

如本文中所使用的，术语“处理器”和“中央处理单元(CPU)”是指执行驱动计算机或其他电子设备的计算和基本指令的电子电路或部件。术语“计算机存储器”是指被用来存储数据或程序以供处理器使用的设备或系统。术语“闪速存储器”是指可以被电擦除和重新编程的电子非易失性计算机存储器。

如本文中所使用的，“包括(comprising)”与“包含(including)”、“含有(containing)”或“特征在于”同义，并且是包含性的或开放式的，并且不排除附加的未叙述的要素或方法步骤。如本文中所使用的，“由……组成”排除权利要求要素中未指定的任何要素、步骤或组成部分。如本文中所使用的，“基本上由……组成”不排除不实质上影响权利要求的基本和新颖特性的材料或步骤。术语“包括(comprising)”在本文中的任何叙述，特别是在组成物的成分的描述中或在设备的要素的描述中，被理解为涵括基本上由所叙述的成分或要素组成和由所叙述的成分或要素组成的那些组成物和方法。

如本文中以及所附权利要求中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数的提及物，除非上下文另有明确指示。因此，例如，对“一个细胞(a cell)”的提及包括多个这样的细胞以及本领域技术人员已知的其等同物。此外，术语“一个(a)”(或“一个(an)”)、“一个或多个”和“至少一个”可以在本文中被可互换地使用。还应注意，术语“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”可以被可互换地使用。表达“根据权利要求XX-YY中任一项”(其中XX和YY是指权利要求编号)意在以择一形式提供多项从属权利要求，并且在一些实施方案中与表达“如权利要求XX-YY中任一项”可互换。

当本文中公开数值时，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，前述数字中的任一个可以单独地被用来描述单个点或开放式范围，或可以组合形式被用来描述多个单个点或封闭式范围。此句子意味着，前面提及的数字中的每一个可以被单独使用(例如，4)，可以以单词“约”开头(例如，约8)，以短语“至少约”开头(例如，至少约2)，以短语“至少”开头(例如，至少10)，以短语“小于”开头(例如，小于1)，以短语“小于约”开头(例如，小于约7)，或者与或不与前序单词或短语中的任一个组合使用以限定范围(例如，2至9、约1至4、至少3、8至约9、8至小于10、约1至约10等)。此外，当范围被描述为“约X或更小”时，此短语与替代性方案中的“约X”和“小于约X”的组合的范围相同。例如，“约10或更小”与“约10或小于约10”相同。本文中设想了这样的可互换的范围描述。本文中可以公开其他范围格式，但是格式方面的差异不应被解释为暗示实质上存在差异。

如本文中所使用的，术语“近似”和“约”意味着与所陈述的值的微小变化可以被用来实现与所陈述的值基本上相同的结果。在此定义不能应用或非常难以应用的情况下，那么术语“约”意味着与所陈述的值的10％的偏差(正或负)。

概述

在下面的描述中，阐述了本发明的某些实施方案中的系统、系统部件和方法的许多细节，以便提供对本发明的精确本质的透彻解释。然而，对于本领域的技术人员来说，将明了的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。

如在下面的示例中所描述的，本发明的各方面提供了一种能够被可移除地附接到采样设备的模块化对接站。在这些示例中，对接站连接到功率供应源、流体路径和操作采样设备所需的通信网络。将采样设备连接到对接站将采样设备通过对接站链接到功率供应源、流体路径和通信网络。当采样设备被移除和更换时，新的采样设备通过对接站链接到功率供应源、流体路径和通信网络，而不必将功率供应源、流体路径和通信网络与对接站断开连接。对接站允许以尽可能少的用户交互进行的不同的采样设备的快速服务间隔交换。

此外，使用对接站意味着当采样设备被更换时，流体系统的部件将更少地不得不被重新设置或重新校准。例如，当新的采样设备被附接时，对接站能够提供不改变的恒定的设备位置、IP地址和通信路径。

通过以下非限制性示例和附图，可以进一步理解本发明的各方面。

示例

示例1–集成式流体采样系统

如图1中所例示的，在本发明的一个实施方案中的流体采样系统1包括对接站2，该对接站滑入或以其他方式附接到采样设备3，并且可以被用作采样设备3和流体系统1的其他部件之间的公共部件。

对接站2具有功率连接器4，该功率连接器包括功率输入5和功率输出7，该功率输入能够连接到功率源6，该功率输出能够与采样设备3形成电链接。电功率从功率源6通过功率输入5和功率输出7被提供给采样设备3。

对接站2还具有连接到流体路径10的流体连接器8。来自目标环境9的诸如空气或液体的流体通过流体路径10被输送到流体连接器并且进入采样设备(如由箭头和虚线所指示的)。在此实施方案中，采样设备3可以是监测和/或分析行进通过采样设备3的流体的气体或流体分析器或颗粒计数器。

在图1中，使用辅助设备18收集流体，并且该流体通过使用提供正压的泵21被输送到对接站。替代性地，泵是压缩泵(诸如颗粒测量系统CLS-700产品)。附加地，泵可以被安装在采样设备3的出口上，或者可以电连接到对接站2并且气动地连接到采样设备3的出口。当采样设备3被第二(或更换)采样设备23更换时，通向对接站2的流体路径10不必改变或重新连接。

对接站2还具有数据通信连接器12，该数据通信连接器能够在采样设备3和控制器/CPU 13之间传输数据。在此示例中，控制器/CPU 13是被编程为根据要执行的期望的采样程序向采样设备3发送操作指令的计算机。附加地，如果由采样设备3检测到气体或流体的颗粒或指定成分，则生成电信号并将其传输到控制器/CPU 13。

数据通信连接器12可以含有用于向数据通信连接器12和从数据通信连接器12传输数据的多个数据端口14，包括但不限于模拟或数字输入/输出、用于数据的端口或USB线缆或以太网交换机。附加地，对接站可以向多个不同的控制器/CPU传输和接收数据。例如，到采样设备3的操作指令可以从预编程控制器接收，而所生成的电信号可以被传输到单独的计算机以便进行分析。尽管本发明有可能的多种变化，但是在大多数情况下，当更换采样设备3时，通向对接站2的通信网络也不必被改变或重新连接，这节省了大量的时间和精力。数据通信连接可以是无线的、有线连接的一部分或者两者的组合。

在一个替代性的实施方案中，图2示出了被附接到采样设备3(在此情况下，采样歧管)的对接站2。在此实施方案中，对接站2与采样歧管一起被使用，以从多个不同的位置吸入气体，并且将所采样的气体输送到随后的分析器或颗粒计数器。要采样的具体序列、定时或位置可以被编程并且通过数据端口14被传输到采样歧管。对采样程序的变更和改变(诸如从特定位置获取附加样本)也可以通过数据端口14被传输。其他替代性实施方案包括连接到基部的光学颗粒计数器和冷凝颗粒计数器(CPC)；以及同时地连接到基部的空气中的分子污染监测器、液体颗粒计数器和CPC。其他替代性实施方案包括连接到基部的光学颗粒计数器和冷凝颗粒计数器(CPC)；以及同时地连接到基部的空气中的分子污染监测器、液体颗粒计数器和CPC。

功率输入5和数据端口14不位于与图1中所例示的实施方案相同的位置，并且可以根据系统的设计规格被重新定位。附加地，此实施方案利用真空连接件19(利用负压)来输送流体通过采样设备3，并且使用闩锁或紧固件22来将采样设备3物理地附接到对接站2的基部11。因此，对接站2可以针对特定的采样系统被优化。然而，对接站2可以含有公共元件，诸如通用功率供应源，从而允许对接站2与多个不同的采样设备一起被使用并且在不同的采样系统中被使用。对接站2还可以含有不必与每个采样设备一起被使用的可选特征。例如，相同的对接站可能含有适合于在一些采样系统中传输数据的以太网端口，同时还含有适合于在其他采样系统中使用的无线连接器。

如图3中所例示的，本发明的一个实施方案中的流体采样系统1包括对接站2，该对接站附接到多个采样设备3并且可以被用作多个采样设备3和流体系统1的其他部件之间的公共部件。对接站2提供独立地操作多个采样设备3中的每一个所需的连接，该多个采样设备可以通过不同的流体路径(10和10A)和不同的辅助设备(18和18A)对相同或不同的流体进行采样。每个采样设备可以独立于其他采样设备被第二(或更换)采样设备23更换。流体系统1的其他部件(诸如功率供应源6和控制器/CPU 13)可以保持相同，尽管控制器/CPU将被配置为操作多个采样设备3。图3还例示了连接到图形用户界面(GUI)20的基部，该图形用户界面能够显示多个采样设备3中的一个或多个的操作状态。用户还可以通过GUI 20选择多个采样设备3的设置并且控制多个采样设备3的操作。

为了清楚理解的目的，现在已经通过例示和示例的方式在一些细节上全面地描述了本发明，对于本领域普通技术人员来说将明显的是，在不影响本发明的范围或其任何具体实施方案的情况下，可以通过在广泛和等同的条件、构想和其他参数范围内修改或改变本发明来实施本发明，并且这样的修改或改变意在被涵括在所附权利要求的范围内。

本文中已经采用的术语和表达被用作描述性的术语而不是限制性的术语，并且不意在使用这样的术语和表达来排除所示出的和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是应认识到，在所要求保护的本发明的范围内，各种修改是可能的。因此，应理解，尽管已经通过优选的实施方案、示例性实施方案和可选的特征具体公开了本发明，但是本领域技术人员可以采取对本文中所公开的构思的修改和变化，并且这样的修改和变化被认为在由所附权利要求限定的本发明的范围内。本文中所提供的具体实施方案是本发明的有用实施方案的示例，并且对于本领域技术人员将明了的是，可以使用本说明书中所阐述的设备、设备部件、方法步骤的大量变化来实行本发明。如对于本领域技术人员来说明显的，对于本方法有用的方法和设备可以包括大量的可选的组成物和处理要素以及步骤。

当本文中公开一组材料、组成物、成分或化合物时，应理解，该组和所有子组的所有个体成员均被单独地公开。除非另有说明，否则本文中所描述或所示例的每种配方或成分的组合都可以被用来实践本发明。每当在说明书中给出一范围时，例如温度范围、时间范围或组成物范围，所有中间范围和子范围以及被包含在所给出的范围中的所有个体值都意在被包含在本公开内容中。附加地，所给出的范围内的端点也被包含在该范围内。在本公开内容和权利要求中，“和/或”意味着附加地或替代性地。此外，以单数形式对术语的任何使用也涵括复数形式。

本领域普通技术人员将理解，除了具体地示例的那些之外，其他起始材料、设备元件、分析方法、成分的混合物和组合都能够在本发明的实践中被采用，而不需要诉诸于过度的实验。任何这样的材料和方法的所有本领域已知的功能等同物都意在被包含在本发明中。已经采用的术语和表达被用作描述性的术语而不是限制性的术语，并且不意在使用这样的术语和表达来排除所示出的和所描述的特征或其部分的任何等同物，而是应认识到，在所要求保护的本发明的范围内，各种修改是可能的。本文中例示性地描述的本发明可以在没有本文中没有具体公开的任何一个或多个元素、一个或多个限制的情况下被适合地实践。本文中使用标题只是为了方便。

本文中提及的所有参考文献均以与本文一致的程度并入本文中。本文中所提供的一些参考文献通过引用并入本文，以提供本发明的附加用途的细节。说明书中所提到的所有专利和公布表明本发明所属领域的技术人员的技术水平。本文中所引用的参考文献的全部内容通过引用并入本文中，以表明截至提交日的现有技术状态，并且意在：如果需要，可以在本文中采用此信息以排除现有技术中的具体实施方案。

Claims (51)

1.一种对接站，所述对接站包括：

a)基部，所述基部能够被可移除地附接到一个或多个采样设备的主体；

b)功率供应源，所述功率供应源具有能够连接到功率源的功率输入并且具有功率输出，其中所述功率输出能够提供用以操作所述一个或多个采样设备的功率；

c)至少一个流体连接器，所述至少一个流体连接器能够被附接到流体系统，其中所述至少一个流体连接器能够向所述一个或多个采样设备提供流体流或通过所述一个或多个采样设备提供流体流；以及

d)至少一个数据通信连接器，所述至少一个数据通信连接器能够连接到外部控制器或中央处理单元(CPU)，其中所述至少一个数据通信连接器能够向所述外部控制器或CPU传输电子数据并且从所述外部控制器或CPU接收电子数据。

2.根据权利要求1所述的模块化对接站，还包括检测器或传感器，所述检测器或传感器能够检测或感测所述流体流中的一个或多个具体成分、微生物、空气中的分子污染物或颗粒。

3.根据权利要求2所述的模块化对接站，其中所述检测器或传感器是光子检测器、包含相干(激光)和/或非相干光源的传感器。

4.根据权利要求2-3中任一项所述的模块化对接站，其中所述检测器或传感器是非光学检测器或传感器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块化对接站，其中所述至少一个数据通信连接器是无线连接器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的模块化对接站，其中所述至少一个数据通信连接器包括模拟输入/输出连接件、数字输入/输出连接件、以太网交换机连接件、无线通信连接件或其任何组合。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化对接站，还包括计算机处理器、闪速存储器、计算机存储器或数据存储设备。

8.根据权利要求7所述的模块化对接站，其中所述计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器包含所述一个或多个采样设备的互联网协议地址和/或位置设置。

9.根据权利要求7或8所述的模块化对接站，其中所述计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器包含用于操作所述一个或多个采样设备的一个或多个操作设置。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的模块化对接站，其中所述对接站包括或被附接到界面显示系统，所述界面显示系统能够显示所述一个或多个采样设备的操作状态，并且允许用户选择所述一个或多个采样设备的设置并且控制所述一个或多个采样设备的操作。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的模块化对接站，还包括所述一个或多个采样设备，所述一个或多个采样设备被附接到所述基部并且连接到功率供应源和至少一个流体连接器。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的模块化对接站，其中所述一个或多个采样设备选自：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，微生物收集撞击器，实时微生物检测器，环境或气体传感器，以及其组合。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的模块化对接站，其中所述一个或多个采样设备能够执行连续批量采样、离散采样或两者。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的模块化对接站，其中所述模块化对接站是洁净室、洁净区或洁净环境中的气体采样系统的一部分。

15.根据权利要求1-15中任一项所述的模块化对接站，其中所述功率输出和所述至少一个流体连接器能够连接到第二设备，提供用以操作所述第二设备的功率，并且向所述第二设备提供第二流体流。

16.根据权利要求15所述的模块化对接站，其中所述第二设备是：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，微生物收集撞击器，实时微生物检测器，环境或气体传感器，以及其组合。

17.根据权利要求15或16所述的模块化对接站，其中所述第二设备是警报指示器或能够提供关于周围环境或所收集的样本的信息的设备。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的模块化对接站，其中所述至少一个流体连接器能够提供从所述一个或多个采样设备到所述第二设备的流体流。

19.根据权利要求1所述的模块化对接站，还包括一个或多个卡扣配合连接器或闩锁，所述一个或多个卡扣配合连接器或闩锁能够与所述一个或多个采样设备的一个或多个部分相互作用，以便将所述基部可移除地附接到所述一个或多个采样设备。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的模块化对接站，其中所述至少一个流体连接器和流体系统能够向所述一个或多个采样设备提供正加压或负加压流体样本或通过所述一个或多个采样设备提供正加压或负加压流体样本。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的模块化对接站，其中所述至少一个流体连接器是真空连接器，并且所述流体系统包括真空源。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的模块化对接站，其中所述功率供应源是无线功率供应源，所述无线功率供应源能够向一个或多个采样设备无线地提供功率。

23.一种流体采样系统，所述流体采样系统包括：

a)一个或多个采样设备，所述一个或多个采样设备能够从环境采样目标流体；以及

b)模块化对接站，所述模块化对接站被可移除地附接到所述一个或多个采样设备，其中所述对接站包括：

i)功率供应源，所述功率供应源具有连接到功率源的功率输入并且具有功率输出，其中所述功率输出被可移除地连接到所述一个或多个采样设备，并且提供用以操作所述一个或多个采样设备的功率；

ii)至少一个流体连接器，所述至少一个流体连接器能够被附接到流体系统，其中所述至少一个流体连接器被可移除地连接到所述一个或多个采样设备，并且向所述一个或多个采样设备提供所述目标流体的流或通过所述一个或多个采样设备提供所述目标流体的流；以及

iii)至少一个数据通信连接器，所述至少一个数据通信连接器连接到外部控制器或中央处理单元(CPU)，其中所述至少一个数据通信连接器向所述外部控制器或CPU传输电子数据并且从所述外部控制器或CPU接收电子数据。

24.根据权利要求23所述的流体采样系统，其中所述目标流体是从洁净室、洁净区、洁净环境或经过滤的流体源采样的。

25.根据权利要求23或24所述的流体采样系统，其中所述目标流体是从加压气体或液体采样管线采样的。

26.根据权利要求23-25中任一项所述的流体采样系统，其中所述至少一个数据通信连接器是无线连接器。

27.根据权利要求23-26中任一项所述的流体采样系统，其中所述至少一个数据通信连接器包括模拟输入/输出连接件、数字输入/输出连接件、以太网交换机连接件、无线通信连接件或其任何组合。

28.根据权利要求23-27中任一项所述的流体采样系统，其中所述对接站包括计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器。

29.根据权利要求28所述的流体采样系统，其中所述计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器包含所述一个或多个采样设备的互联网协议地址和/或位置设置。

30.根据权利要求28或29所述的流体采样系统，其中所述计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器包含用于操作所述一个或多个采样设备的一个或多个操作设置。

31.根据权利要求28-30中任一项所述的流体采样系统，其中所述对接站包括或被附接到界面显示系统，所述界面显示系统能够显示所述一个或多个采样设备的操作状态，并且允许用户选择所述一个或多个采样设备的设置并且控制所述一个或多个采样设备的操作。

32.根据权利要求23-31中任一项所述的流体采样系统，其中所述一个或多个采样设备是：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，微生物收集撞击器，实时微生物检测器，环境或气体传感器，以及其组合。

33.根据权利要求23-32中任一项所述的流体采样系统，其中所述一个或多个采样设备能够执行连续批量采样、离散采样或两者。

34.根据权利要求23-33中任一项所述的流体采样系统，还包括第二设备，其中所述功率输出被可移除地连接到所述第二设备并且提供用以操作所述第二设备的功率，并且所述至少一个流体连接器能够将所述目标流体从所述一个或多个采样设备输送到所述第二设备。

35.根据权利要求34所述的流体采样系统，其中所述第二设备是警报指示器或能够提供关于周围环境或所收集的样本的信息的设备。

36.根据权利要求34或35所述的流体采样系统，其中所述一个或多个采样设备是颗粒采样器或流体采样歧管，并且所述第二设备是颗粒计数器或颗粒分析器。

37.根据权利要求34-36中任一项所述的流体采样系统，其中被传输到所述外部控制器或CPU的数据包括来自所述一个或多个采样设备、所述第二设备或两者的数据。

38.根据权利要求23-37中任一项所述的流体采样系统，其中所述至少一个流体连接器和流体系统能够提供正压或负压，以便向所述一个或多个采样设备输送所述目标流体或通过所述一个或多个采样设备输送所述目标流体。

39.根据权利要求23-38中任一项所述的流体采样系统，其中所述至少一个流体连接器是真空连接器，并且所述流体系统包括真空源。

40.根据权利要求23-39中任一项所述的流体采样系统，其中所述功率供应源是无线功率供应源，所述无线功率供应源能够向所述一个或多个采样设备无线地提供功率。

41.一种用于操作流体采样系统的方法，包括以下步骤：

a)提供第一采样设备和模块化对接站，所述模块化对接站被可移除地附接到所述第一采样设备，其中所述对接站包括：

i)功率供应源，所述功率供应源具有连接到功率源的功率输入并且具有功率输出，其中所述功率输出被可移除地连接到所述第一采样设备，并且提供用以操作所述采样设备的功率；

ii)至少一个流体连接器，所述至少一个流体连接器能够被附接到流体系统并且向所述第一采样设备提供流体流或通过所述第一采样设备提供流体流，其中所述至少一个流体连接器被可移除地连接到所述第一采样设备；以及

iii)至少一个数据通信连接器，所述至少一个数据通信连接器连接到外部控制器或中央处理单元(CPU)，其中所述至少一个数据通信连接器向所述外部控制器或CPU传输电子数据并且从所述外部控制器或CPU接收电子数据；

b)使用所述第一采样设备从环境采样目标流体；

c)将所述第一采样设备与所述对接站、功率插座和流体连接器脱离，并且将第二采样设备连接到所述对接站、功率插座和流体连接器；以及

d)使用所述第二采样设备从所述环境采样目标流体。

42.根据权利要求41所述的方法，还包括将所述第二采样设备与所述对接站、功率插座和至少一个流体连接器脱离，并且将第三采样设备连接到所述对接站、功率插座和至少一个流体连接器；以及使用所述第三采样设备从所述环境采样目标流体。

43.根据权利要求41或42所述的方法，还包括根据所采样的流体、所述采样设备的操作或其组合生成数据，并且将所生成的数据从所述对接站传输到所述外部控制器或CPU。

44.根据权利要求41-43中任一项所述的方法，其中所述至少一个数据通信连接器是无线连接器。

45.根据权利要求41-44中任一项所述的方法，其中所述至少一个数据通信连接器包括模拟输入/输出连接件、数字输入/输出连接件、以太网交换机连接件、无线通信连接件或其任何组合。

46.根据权利要求41-45中任一项所述的方法，其中所述对接站还包括计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器，所述计算机处理器、闪速存储器或计算机存储器含有：所述采样设备的互联网协议地址、位置设置，用于操作所述采样设备的一个或多个操作设置，以及其组合。

47.根据权利要求46所述的方法，其中对于所述第一采样设备和所述第二采样设备，所述互联网协议地址、位置设置、一个或多个操作设置以及其组合是相同的。

48.根据权利要求41-47中任一项所述的方法，其中所述采样设备是：颗粒计数器，冷凝颗粒计数器，气体或其他流体分析器，颗粒分析器，颗粒采样器，气体、空气或液体采样歧管，分子采样器，微生物收集板，微生物收集撞击器，实时微生物检测器，环境或气体传感器，以及其组合。

49.根据权利要求41-48中任一项所述的方法，其中在采样步骤和脱离步骤期间，所述对接站保持在基本上相同的位置中。

50.根据权利要求49所述的方法，其中所述对接站被定位在洁净室、洁净区或洁净环境中。

51.根据权利要求41-50中任一项所述的方法，其中所述功率供应源是无线功率供应源，所述无线功率供应源能够向所述采样设备无线地提供功率。