JP2022071116A - 制御された環境において空気をサンプリングするためのプログラマブルロジックコントローラに基づくシステムおよびユーザーインタフェース - Google Patents

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Abstract

【課題】空気中の汚染物質を監視するための装置および方法に関するものである。【解決手段】制御された環境の複数の位置で空気をサンプリングするためのシステムである。このシステムと方法は、オペレータにより設定された流量に基づき、複数の真空接続部の質量流量および継続時間の自動調整（経過時間によって、もしくは体積により間接的に）を含む。さらに、このシステムおよび方法は、ユーザーがネットワーク接続機器を介してシステムの態様を監視および制御することを可能にする。さらに、このシステムは、物理的な非常用ボタン、ネットワーク接続機器で利用可能なソフトウェアベースの非常停止ボタン、および真空ポンプに潜在的な影響を与える可能性のある異常な質量流量の測定値に対する自動的な電源切断に応答して電源を切ることを可能にする。【選択図】図２

Description

本発明は、空気中の汚染物質を監視するための装置および方法に関するものである。具体的には、本発明は、制御環境における空気サンプリングを制御するためのプログラマブルロジックコントローラベース（プログラマブル論理制御装置に基づく）のシステム、およびそれに対応する１つまたは複数のオペレータ・インタフェース端末に関するものである。
製造、研究および他の施設で見られるクリーンルームは、大気圧に対する室内の静的空気圧に基づいて、および／またはクリーンルームに隣接するスペースの空気圧に基づいて、典型的には、２つの幅広いカテゴリに分類される。陽圧室は、絶対圧で、大気圧より高い、またはクリーンルームに隣接するスペースの空気圧より高い、あるいはその両方に維持される。このような室内の空気を陽圧にするには、フィルタ処理および／または調整された空気を室内にポンプで注入し、さらに室外への空気の排気流量を制御する。隣接するスペースは、製造設備またはオフィスであってよく、通常、加熱、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システムによって、または、隣接するスペースを大気圧と釣り合せることができる環境に開口を設けることによって、大気圧またはそれに近い気圧に維持される。したがって、陽圧クリーンルームからの空気の流れは、隣接する部屋の低圧側へ、または、大気に流れる。
空気陽圧クリーンルームが破られる場合、クリーンルームに存在する空気中の汚染物質が隣接するスペースの人々の健康に対して潜在的悪影響をもたらさない限り、隣接するスペースまたは大気へと流れる空気は、通常は問題にならない。典型的には、電子機器、航空宇宙機器、光学系システム、軍備、および防衛に関連する研究、製造が行われているクリーンルーム内の空気は、人間の健康または環境に安全性または健康に関し懸念をもたらす濃度の空中浮遊のガス、蒸気、および粒状物質を含まない。しかしながら、必ずしもそうであるとは限らず、これらの産業内であっても、何らかの作業が許容水準を越える汚染物質を生成することがあり、したがって、それらが処理されずにクリーンルームから流出することを防止する必要がある。
陰圧室は、絶対圧で、大気圧未満であるか、またはクリーンルームに隣接するスペースの空気圧より低く、または両方に維持される。陰圧は、フィルタ処理および／または調整された空気が室内に注入されるより速い速度で室外へ空気を排出することにより維持される。室内の空気中の汚染物質が隣接するスペースまたは環境の人間の健康に対する潜在的な健康被害をもたらす可能性があるという懸念があるときに陰圧ルームが使われることが多い。
人間の健康および環境への影響にも関わらず、規制要件や業界で採用されている適正製造基準および研究室品質管理基準を満たすために、ある種の生産および研究業務は空気陽圧クリーンルームの中で行われなければならない。例えば、国立労働安全衛生研究所（ＮＩＯＳＨ）が公布するものを含めて、州および連邦規則が、陽圧または陰圧クリーンルームの利用を義務付けている場合がある。
具体的には、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）は、薬剤製造がクリーンルームの領域内で実施され、薬剤製品の製造バッチが衛生的な環境において生産されていることの検証および証明を提供することを義務付けている。様々なＦＤＡ規制および規格は、特定の製薬作業の間、施設の清浄さを検査または検証するために、クリーンルーム内で使われる空気の採取（サンプリング）および／または空気監視装置のための要件も定めている。その規制は、クリーンルーム内で空気品質を監視することに関わる電子データ記録、正確さ、精度、および記録業務にも定められている。生物工学産業など他の産業においても、同様の要件が課されている。
制御された環境の空気品質を試験および監視するための現行のシステムは、分散デジタル制御（Distributed Digital Control、ＤＤＣ）コントローラに接続している複数の滅菌可能な微生物アトリウム（Sterilizable Microbial Atriums、ＳＭＡ）を含む。ＳＭＡ―ＤＤＣシステムの一例は、ペンシルバニア州マルヴァーンにあるＶｅｌｔｅｋ社製のＳＭＡ―ＤＤＣ―１０および統合ワンタッチ制御システムを含む。他のシステムは、米国特許第８，１６９，３３０号、米国特許第７，９７３，６６８号、米国特許第７，９４０，１８８号，米国特許第８，１８８，８７４号、米国特許第８，７０１，９８０号、および米国特許公開番号２０１４―０１３２４１５Ａ１において開示されており、これらは参照され、本明細書に含まれる。これらのシステムは、一般的に、空気サンプリング装置に対しユーザーが使えるインタフェースとしてハードウェアベースのインタフェースを含む。
後述するように、従来システムは、真空接続部の質量流量を制御するために流量スイッチを手動で制御する必要がある。さらに、従来システムは、ユーザーが限られた位置からシステムの状況を監視し、制御することを必要とする。さらに、従来システムの真空ポンプは、真空接続部または空気サンプリング装置が妨害されると、物理的に損傷を受けるかまたは損傷の原因となる場合がある。
従来の空気サンプリングシステムのこれらおよび他の欠点を克服するため、本発明の例示的実施形態の態様では、オペレータがセットした流量に基づいて、各真空接続部の質量流量の自動調整を可能にする。さらに、本発明の例示的実施形態の態様では、ユーザーがネットワーク接続機器を介してシステムの状況を監視および制御することを可能にする。さらに、本発明の例示的実施形態の態様では、物理的な非常用ボタン、ネットワーク接続機器で利用可能なソフトウェアベースの非常停止ボタン、および真空ポンプに潜在的な影響を与える可能性のある異常な質量流量の測定値に対する自動電源切断に応答して真空ポンプの電源を切ることを可能にする。
説明のために、本発明の幾つかの実施形態を図面に示す。これらの図面において、同一の数字は全体を通じて同一の要素を指す。本発明は、記載されている具体的な配置、寸法、および機器に限定されないことを理解すべきである。図面は以下の通りである。
本発明の実施例であり、内部にクリーンルームを有する施設の例の概略図である。 本発明の実施例であり、図１のクリーンルームに用いられるトラッキング／ロギングおよび空気サンプリング／監視システムの概略図であり、ＰＬＣベースのコントローラおよび１つもしくは複数の付随するタッチパネル・ディスプレイを含む。 本発明の実施例によるフローセンターの概略図である。 本発明の実施例によるグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）のシステム概要画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのフロアプラン画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのポート概要画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのラベル画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのグループ制御画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのイベントログ画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのセキュリティ画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩの日時画面を示す図である。 本発明の実施例によるＧＵＩのポンプ概要画面を示す図である。
本発明を実施例に基づき説明する。本明細書は、本発明の特徴を有する１つまたは複数の実施形態を開示する。以下においては、発明者により開発された様々な新規のアプローチおよび特徴を当業者が評価するためのデータ解析の例を含めたいくつかの実施例を開示している。本明細書に記載されているこれらの様々な新規のアプローチおよび特徴は、個々に使用可能であり、また、要望により互いに組み合わせても使用可能である。
まず、図１は、本発明の実施例の１つであり、１つまたは複数のクリーンルーム１０２を有する例示的な施設１００の概略を示す。このクリーンルーム１０２は、隣接するスペース１０４および屋外の大気１０６に囲まれている。この隣接するスペース１０４は、クリーンルーム１０２を内部に設けた同一の施設１００の中にあり、クリーンルーム１０２に隣接する１つまたは複数の部屋、例えば、個別の製造用の部屋、他のクリーンルーム、仕上げ充填用の部屋、研究室、オフィスであってよい。これらのクリーンルーム１０２および隣接するスペース１０４は、壁１０５のような仕切板によって隔てられる。
本例の施設１００内のクリーンルーム１０２は、隣接するスペース１０４の空気圧Ｐ２および屋外の大気１０６の大気圧ＰＡＴＭより低い、またはそれより高い空気圧Ｐ１に維持することができる。これは、図１に示すように、制御された流量ＱＩＮで、空調およびフィルタリングされた空気をクリーンルーム１０２に送り込むＨＶＡＣシステム（図示せず）により実現できる。このクリーンルーム１０２から排出される、または他の要因により流出するクリーンルーム１０２内部の空気は、ＱＯＵＴにより表される。ＱＩＮとＱＯＵＴの差（すなわち、ＱＩＮ－ＱＯＵＴ）がゼロより大きいときは、クリーンルーム１０２において陽圧が維持される。そして、ＱＩＮとＱＯＵＴの差がゼロ未満であるときは、クリーンルーム１０２において陰圧が維持される。
次に、図２に、本発明の実施例として、空気捕集／監視システム２００の概略図を示す。このシステム２００は、通常、１つのコントローラ２１０、複数のフローセンター２４０、複数の空気サンプリング装置（空気捕集装置）２６０、複数のオペレータ・インタフェース端末２７０、１つの真空ポンプ３４０、および１つの接触器３５０を含む。これらのコントローラ２１０、フローセンター２４０、およびオペレータ・インタフェース端末２７０は、プロセッサ、ディスプレイ、無線装置、およびメモリーを含んでもよく、本発明に従って作動するものであればよい。後述するように、これらのコントローラ２１０、フローセンター２４０、空気サンプリング装置２６０、およびオペレータ・インタフェース端末２７０は、それぞれ、固有のセンサ２９１、または共用センサ２９１と関連していてもよい。
このシステム２００は、複数の空気サンプリング装置２６０により空気をサンプリングする過程で得られるデータを追跡（トラッキング）および記録（ロギング）するために使用されるように構成されている。空気のサンプリングにおいては、クリーンルーム１０２からの空気がシステム２００の複数の空気サンプリング装置２６０によって吸引され、クリーンルーム１０２の空気中の汚染物質が集められる。これらの空気サンプリング装置２６０により得られるデータは、クリーンルーム１０２の空中浮遊微粒子数や他のパラメータレベルを監視および収集して、その中での実験または生産工程の完全性を維持するために用いられる。
１つまたは複数のフローセンター２４０は、１つまたは複数の真空接続部２３２を通る空気流を監視および制御するために設けられている。これらのフローセンター２４０は、自立式であってもよく、壁取り付け式でもよく、クリーンルーム１０２の中であってもよく、クリーンルーム１０２の外であってもよく、または複数のクリーンルーム１０２を対象としてもよい。（図２が示すように、例えば、フローセンター２４０ａはクリーンルーム１０２内にあり、フローセンター２４０ｂはクリーンルーム１０２の外にある。）これらのフローセンター２４０は、複数のモジュラポートを含んでいてもよく、例えば、モジュラーポートは米国特許８，１６９，３３０において図示および説明されており、各１つのポートが１つの真空接続部２３２に接続されていてもよい。これらのポートを用いて、複数の空気サンプリング装置２６０から空気を吸引し、これらの空気サンプリング装置２６０を使って空気サンプリングを行うように、フローセンター２４０は構成できる。複数の真空接続部２３２は、壁取付けのクイック脱着放出口１１４を介して、壁１０５を跨いで接続することができ、クリーンルーム１０２と隣接するスペース１０４の間の壁１０５上に放出口を設置できる。
クリーンルーム１０２、または複数のクリーンルームにおいて、複数の空気サンプリング装置２６０を共通の場所に配置してもよい。これらの空気サンプリング装置２６０は、所定の体積の空気（空気量、空気容量）を集める公知の空気サンプリング装置のいずれであってもよい。空気サンプリング装置２６０としての用途に適している空気サンプリング装置の例は、米国特許８，１６９，３３０特許および／または米国特許第８、４７４、３３５号に記載されており、その内容は参照され、本明細書に含まれる。
複数の対象物２６５は、クリーンルーム１０２の中の様々な場所に位置する。これらの対象物２６５は、器材や人員などである。複数の空気サンプリング装置２６０は、例えば、それぞれの対象物２６５を取り囲んでいる空気を集めるために、１つまたは複数の対象物２６５に隣接して配置することができる。すなわち、空気をサンプリングする際に、対象物２６５の周囲の空気を吸引することで、クリーンルーム１０２内で対象となる箇所の空気中の汚染物質をこれらの空気サンプリング装置２６０によって集めることができる。センサ２９１は、これらの対象物２６５を識別できるように構成される装置であってもよい。例えば、それらのセンサは、カメラ、無線自動識別（Radio Frequency IDentification、ＲＦＩＤ）リーダー、バーコードスキャナなどを含んでいてよい。
コントローラ２１０は、データおよびコマンドを通じ、このシステム２００をリアルタイム（またはほぼリアルタイム）で監視および制御し、このコントローラ２１０が管理するデータベース２９０にそれらのデータおよびコマンドを記録する。このコントローラ２１０は、サーバーなどの任意の好適なコンピューティング装置であってもよい。このコントローラ２１０は、自立型でもよく、ラック式のシャーシによる壁取り付け型でもよい。データベース２９０は、コンピュータが読み取り可能ないかなるタイプの記憶媒体であってもよく、このコントローラ２１０と共通の場所に配置されていてもよく、または遠隔地に配置されていてもよい。（このコントローラ２１０は、本説明で参照している文書に記載されている「コントローラ」または「コントロールセンター」と同一あるいは類似の特徴を含んでいてもよい。）
複数のオペレータ・インタフェース端末２７０は、データおよびコマンドを通じ、このシステム２００を監視および制御する。各オペレータ・インタフェース端末２７０は、デスクトップコンピュータ、ノートパソコン、タッチスクリーン・コンピュータ、識別装置（カメラ、バーコードスキャナ、ＲＦＩＤリーダ、指紋リーダなど）などの任意の好適なコンピューティング装置であってよい。各オペレータ・インタフェース端末２７０は、モニタ、スピーカ、タッチスクリーンおよび／またはキーボードを含んでいてもよい。これらのオペレータ・インタフェース端末２７０は、壁取付け、デスクトップ、ポータブル、またはそれらの組合せでもよい。これらのオペレータ・インタフェース端末２７０は、システム２００のどこに配置してもよい。例えば、これらのオペレータ・インタフェース端末２７０は、コントローラ２１０、フローセンター２４０、空気サンプリング装置２６０などと共通の場所に配置することができる。他のハードウェア装置（例えばコントローラ２１０、フローセンター２４０）と共通の場所に配置された複数のオペレータ・インタフェース端末２７０は、そのハードウェア装置と、直接、またはネットワーク接続を介して通信してもよい。後述するように、各オペレータ・インタフェース端末２７０は、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を含み、ユーザーが容易にアクセスすることにより、このシステム２００を監視および制御できる。
図２に示されるこのシステム２００の実施例では、１つのクリーンルーム１０２、２つのフローセンター２４０ａおよび２４０ｂ、４つの真空接続部２３２ａ～２３２ｄを示しており、真空接続部２３２ａ～２３２ｄのそれぞれは４つの空気サンプリング装置２６０ａ～２６０ｄのいずれか１つに対応している。これらのクリーンルーム１０２、フローセンター２４０、真空接続部２３２、空気サンプリング装置２６０、およびセンサ２９１の数はそれらに限定されるものではない。すなわち、このシステム２００は、実質的には、任意の数ｎ、すなわち、クリーンルーム１０２ａ～１０２ｎ、フローセンター２４０ａ～２４０ｎ、真空接続部２３２ａ～２３２ｎ、空気サンプリング装置２６０ａ～２６０ｎ、対象物２６５ａ～２６５ｎ、およびオペレータ・インタフェース端末２７０ａ～２７０ｎに線形的に拡張可能である。
これらのコントローラ２１０、フローセンター２４０、およびオペレータ・インタフェース端末２７０は、任意の好適な方法によって互いに通信する。例えば、オペレータ・インタフェース端末２７０およびフローセンター２４０はネットワーク・アドレスを持っていてもよく、それらのコントローラ２１０は、共通接続（例えば、イーサネット（登録商標）ネットワークまたは無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ））を介して、それらのネットワーク・アドレスを用いて、複数のフローセンター２４０および複数のオペレータ・インタフェース端末２７０と通信してもよい。図２に示される実施例では、フローセンター２４０ａおよび２４０ｂ、およびオペレータ・インタフェース端末２７０ｃおよび２７０ｂは、有線ネットワーク接続２７５を介してコントローラ２１０と通信する一方、オペレータ・インタフェース端末２７０ａおよび２７０ｂは無線信号２８５を介してコントロールパネル２１０と通信する。それらの有線ネットワーク接続２７５は、例えば複数のチャネル１１２を介して、スペース１０４からクリーンルーム１０２へ通じていてもよい。これらのコントローラ２１０、複数のフローセンター２４０、および複数のオペレータ・インタフェース端末２７０は、ネットワーク通信を介して、および／または電気信号自体を介して通信できる。
１つの例示的なシナリオでは、第１のオペレータ・インタフェース端末、例えば、第１のオペレータ・インタフェース端末２７０ａは、第１の空気サンプリング装置、例えば、空気サンプリング装置２６０ａの近くに配置されてもよく、第２の空気サンプリング装置、例えば、空気サンプリング装置２６０ｂから離れて配置されてもよい。第１のオペレータ・インタフェース端末２７０ａにより提示されるグラフィカルユーザーインタフェースを用いて、ユーザーがコントローラ２１０および／またはフローセンター２４０ａに信号が送られるようにしてもよく、これにより、第２の空気サンプリング装置２６０ｂを制御または監視できる。したがって、任意の空気サンプリング装置２６０ａ～２６０ｄは、どこに配置されているかに関わらず、任意のオペレータ・インタフェース端末２７０ａ～２７０ｄを用いて制御または監視が可能である。
他の例示的なシナリオでは、第１のオペレータ・インタフェース端末２６０ａによって警報を発生させてもよく、１つまたは複数のオペレータ・インタフェース端末２７０ａ～２７０ｄに、それらの位置にかかわりなく、警報の通知を表示できるようにしてもよい。例えば、図２に示される例示的な構成においては、オペレータ・インタフェース端末２６０ａが発生する警報はコントローラ２１０により検出され、次いで、隣接するオペレータ・インタフェース端末２７０ａの代わり、またはそれに加えて、警報に関連付けられた情報を遠隔に位置する１つまたは複数のオペレータ・インタフェース端末２７０ｂ～２７０ｄへ中継してもよい。このようにして、重要な警報情報は、警報が発生した位置であって、ユーザーがいるとは限らない位置のみに示されるのではなく、警報が検出されるときにユーザーがいる１つまたは複数の場所に自動的に表示させてもよい。しかしながら、このオペレータ・インタフェース端末２７０は、例えば警報信号を停止させるために、相互に直接通信できるようにしてもよい。
プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller、ＰＬＣ）は、本願明細書において記載されている滅菌可能な微生物アトリウム（Sterilizable Microbial Atriums、ＳＭＡｓ）などの機械の制御を含む電気機械プロセスの自動化の使われるデジタルコンピュータであってよい。汎用コンピュータとは異なり、このＰＬＣは、複数の入出力機構、拡張された温度範囲、電気雑音に対する耐性、および振動と衝撃への耐性を考慮して設計されたものであってもよい。このＰＬＣは、別々の汎用コンピュータ上で実行されるアプリケーションソフトウェアを使用してプログラムされてもよい。この種のコンピュータは、イーサネット（登録商標）、ＲＳ―２３２、ＲＳ―４８５、ＲＳ―４２２または他の好適な通信規格のケーブルによってこのＰＬＣに接続していてもよい。通常、プログラム・ソフトウェアは、ＰＬＣソフトウェアをデバッグし、問題を解決するための機能を提供し、例えば、操作中、または、シミュレーションを介して、現在の状況を示すために論理の部分を強調表示する。このソフトウェアは、バックアップおよび復元の目的でＰＬＣプログラムをアップロードおよびダウンロードすることができる。いくつかのＰＬＣの例では、このプログラムは、パーソナルコンピュータからプログラミングボードを通してＰＬＣへ移され、プログラミングボードは、そのプログラムを、ＳＤカード、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭなどリムーバブルなメモリーチップに書き込む。このＰＬＣは、構成、警報の報告、または日常的な制御の目的でユーザーと情報をやりとりするために用いてもよい。ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）は、このために使用される。ＨＭＩは、ヒューマンコンピュータインターフェース（ＨＣＩ）、マンマシンインタフェース（ＭＭＩ）、およびヒューマンマシンインタフェースに表示されるグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）とも呼ばれる。単純なシステムでは、ユーザーと情報をやりとりするためにボタンおよびライトを使用してもよい。グラフィック・タッチスクリーンを用いてもよく、テキスト表示装置を用いてもよい。
このシステム２００は、顧客の既存のハードウェアと接続できるように構成されてもよい。例えば、このコントローラ２１０は、リモート監視・制御（ＳＣＡＤＡ）システム、および／またはデータ収集システム（ＤＣＳ）などの顧客の既存の産業用の制御システムとの間でデータを送受信してもよい。典型的なＳＣＡＤＡシステムは、デスクトップまたはサーバーベースのコンピュータで稼働しているＳＣＡＤＡアプリケーションである。このコントローラ２１０は、複数のフローセンター２４０、複数の分散型のＰＬＣ３１０（後述する）および複数のオペレータ・インタフェース端末２７０などの遠隔システムのための複数の電力の供給を含んでもよい。
図３は、本発明の実施例のフローセンター（流量センター、流量管理センター）２４０の概要である。このフローセンター２４０は、１つの分散型ＰＬＣ３１０、１つのオペレータ・インタフェース端末２７０、および１つまたは複数の質量流量制御装置（マスフローコントローラ）３２０を含む。各質量流量制御装置３２０は、１つの流量制御弁３２２、１つのアクチュエータ３２４、および１つの流量センサ３２６を含む。各真空接続部２３２は、１つのマニホールド３３０および１つの真空ポンプ３４０と流体連通していてもよい。これらの真空ポンプ３４０および／またはマニホールド３３０は、クリーンルーム１０２の外の隙間となる領域に位置してもよい。
このフローセンター２４０は、１つまたは複数の真空接続部２３２を含み、それらの各1つが、複数の空気サンプリング装置２６０のうちの１つと流体連通している。このフローセンター２４０は、真空接続部２３２を通じてそれぞれの空気サンプリング装置２６０から空気を吸引するように構成される。それらの真空接続部２３２を通じて吸引された空気は、１つのマニホールド３３０で集合され、真空ポンプ３４０へと排出される。その真空ポンプ３４０は、フローセンター２４０またはコントローラ２１０と流体連通していてもよい。（例えば、図２においては、真空ポンプ３４０の真空経路は、コントローラ２１０によって分岐され、複数のフローセンター２４０により調整される。）
このフローセンター２４０は、分散型ＰＬＣ３１０から各質量流量制御装置３２０に対し信号が送受信されながら、各真空接続部２３２の流量を個別に（独立して）監視および調整するように構成される。各質量流量制御装置３２０は、１つの流量制御弁３２２を含み、その弁をポジショニング（バルブ位置制御）することにより真空接続部２３２を通る流量を制御するように構成される。各質量流量制御装置３２０は、分散型ＰＬＣ３１０から受け取る電気信号に基づいて、流量制御弁３２２を開閉するための電気信号を出力するように構成された１つのアクチュエータ３２４も含む。各質量流量制御装置３２０は、さらに、真空接続部を通る流量に基づいて分散型ＰＬＣ３１０に電気信号を出力するように構成された１つの流量センサ３２６も含む。
この流量センサ３２６は、真空接続部２３２を通過する空気の質量流量に比例した電気信号を出力するように構成される任意の好適な装置であってよい。例えば、この流量センサ３２６はキャピラリーであってもよく、キャピラリーは少量の空気を吸引し、流量に比例した温度の増加を検出し、抵抗値の変化（温度の増加による）を電圧に変換し、分散型ＰＬＣ３１０に電流値を出力するように構成される。分散型ＰＬＣ３１０は、電気信号を適切な工学単位に変換するように構成されたソフトウェアを含む。
分散型ＰＬＣ３１０は、任意の好適な方法によりコントローラ２１０と通信してもよい。例えば、この分散型ＰＬＣ３１０は、無線または有線のネットワーク接続による一般的な産業用のプロトコル（または他のプロトコル）を使用して、コントローラ２１０と通信してもよい。この分散型ＰＬＣ３１０は、各質量流量制御装置３２０の各流量センサ３２６から受け取る流量計測結果に基づいてこのフローセンター２４０の各真空接続部２３２の流量を監視して、コントローラ２１０または他のネットワーク装置に流量計測結果を出力するように構成される。
分散型ＰＬＣ３１０は、また、質量流量制御装置３２０のアクチュエータ３２４に電気信号を出力することによって、フローセンター２４０の各真空接続部２３２の流量を制御するように構成される。例えば、このフローセンター２４０は、分散型ＰＬＣ３１０が、ユーザーにより設定された望ましい流量（または「設定値」）を、流量センサ３２６から受け取った流量の実測値（測定流量）と比較して、設定値と測定流量の差（「エラー」）を求めるように構成されてもよい。エラーが正であるか（測定流量が設定値より大きい）または負である（設定値が測定流量より大きい）かによって、分散型ＰＬＣ３１０は、流量制御弁３２２を開くかまたは閉じるようにアクチュエータ３２４に電気信号を出力する。アクチュエータ３２４への電気信号出力は、エラーの大きさに比例していてもよい。例えば、エラーが小さい場合、分散型ＰＬＣ３１０は、弁３２４を少しだけ開閉するようにアクチュエータ３２４に電気信号を出力する。エラーが大きい場合、分散型ＰＬＣ３１０は、弁３２４をより大きく開閉するようにアクチュエータ３２４に電気信号を出力する。したがって、流量制御弁３２２のバルブポジションの変化（変量）は、エラーの大きさに比例していてよい。さらに、流量制御弁３２２が変化する速度（比率）は、質量流量の測定値がどれくらい急速に変化するかに比例してよい。これは、比例積分微分制御またはＰＩＤ制御として公知である。
従来システムにおいては、各真空接続部２３２の質量流量を手動で制御しなければならず、そのためには、各ライン上の流量スイッチを手動で調整して各弁のポジションを変える必要があった。真空接続部２３２のいくつかまたは全てが（例えば、１つのマニホールド３３０を介して）流体連通しているので、１つの真空接続部２３２の流量スイッチを調整することで、他の真空接続部２３２の質量流量に悪影響を及ぼすことがある。したがって、従来システムは、１つの真空接続部２３２の質量流量を調整するとともに、他の真空接続部２３２の質量流量を一定に維持するためには、複数の流量スイッチを調整する必要があった。さらに、追加で真空接続部２３２が作動したり、または、空気サンプリング装置２６０が起動したりした場合に、従来システムでは、複数の流量スイッチを調整しなければならない。このシステム２００では、オペレータにより設定される個々の流量に各真空接続部２３２の質量流量を自動的に合わせることによって、従来システムのこの欠点を解決する。
各フローセンター２４０は、オペレータ・インタフェース端末２７０を含んでもよく、インターフェース端末２７０は、ユーザーが容易にアクセスでき、各真空接続部２３２の質量流量を監視および制御できるグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を含む。さらに、各分散型ＰＬＣ３１０は、所有権のある通信プロトコルおよびオープンソースの通信プロトコルを介して、コントローラ２１０および他の産業および企業向けの装置にネットワーク接続している。これらの分散型ＰＬＣ３１０はネットワークに接続されているので、各真空接続部２３２の質量流量は、コントローラ２１０、他のオペレータ・インタフェース端末２７０（フローセンターと共通の場所に配置されていない端末）、および／またはオフィスコンピュータ、産業用ワークステーション、モバイル機器、またはウェブ・ブラウザを介した任意の他のインターネット対応コンピューティング装置から、監視および／または制御されてよい。これらの産業用の制御システムは、リモート監視・制御（Supervisory Control And Data Acquisition、ＳＣＡＤＡ）システム、データ収集システム（Data Collection Systems、ＤＣＳ）、ヒューマンマシンインタフェース（Human Machine Interfaces、ＨＭＩ）、製造実行システム（Manufacturing Execution Systems、ＭＥＳ）、プラント監視システム（Plant-Monitoring Systems、ＰＭＳ）、および同様のシステムを含んでもよい。これらのコントローラ２１０、分散型ＰＬＣ３１０、オペレータ・インタフェース端末２７０、および産業用の制御システムは、上記の通りネットワークを介して接続されてもよい。それらのネットワーク接続したシステムは、それぞれインターネットを介して遠隔でアクセスされてもよい。
１つまたは複数の空気サンプリング装置（空気採取装置）２６０または真空接続部２３２が遮断された場合、それに対応する真空ポンプ３４０がオーバーヒートするか、または物的損害を被ることがある。損害を受けた真空ポンプ３４０には、火事を引き起こすかまたは破片が投げ出されることにより、人員の安全を脅かす可能性がある。この潜在的な安全上の危険を最小化するために、各真空ポンプ３４０はコンタクタ（接触器）３５０を含み、それぞれの真空ポンプ３４０への電力の供給を制御する。このシステム２００では、流量が１つまたは複数の流量センサ３２６により検出されない場合に、コンタクタ３５０が真空ポンプ３４０から電源を自動的に切断するように構成されてもよい。さらに、各コンタクタ３５０は、非常停止ボタン３５２を含んでもよく、それが作動されると、真空ポンプ３５０へのすべての電力接続を中断して、分散型ＰＬＣ３１０、コントローラ２１０、および／または他のネットワーク接続機器に警報信号を出力する。この非常停止ボタン３５２に加えて、各コンタクタ３５０は、オペレータ・インタフェース端末２７０または他のネットワーク接続機器のグラフィカルユーザーインタフェース（Graphical User Interface、ＧＵＩ）に含まれるソフトウェアベースの非常停止ボタンによって制御されてもよい。ネットワーク接続機器のいずれかにより非常事態が検出された場合、もしくは、非常停止ボタン３５２またはソフトウェアベースの停止ボタンのうち１つが他のネットワーク接続機器上で選択された場合は、ＧＵＩがそれを示す表示を出力してもよい。
このシステム２００では、ある真空ポンプ３５０と流体連通している複数の真空接続部２３２のうち任意の１つが異常に低い質量流量（例えば、０）の状態であるという判定に応答して、その真空ポンプ３５０に供給される電力を自動的に切断するようにも構成される。従来システムでは、すべてのサンプルポイントが手動で中断された場合にのみ真空ポンプをシャットダウンするのに対して、このシステム２００では、空気サンプリング装置２６０または真空接続部２３２が遮断されると損傷を受ける真空ポンプ３５０に対し、さらなる保護を提供する。
上記の通常操作に加えて、このシステム２００は、補助モード（または分離モード）に入るように構成されてもよく、このモードでは、システム２００が真空接続部２３２および空気サンプリング装置２６０をパージするように構成される。米国特許第８,１６９,３３０号（本願明細書に参考として組み込まれる）に、パージング・プロセスの例が記載されている。このシステムは、複数の真空接続部２３２と流体連通している１つまたは複数のパージ・ポンプ（図示せず）を含んでいてよい。各真空接続部２３２は、複数の空気サンプリング装置２６０からの空気がフローセンター２４０を迂回して、代わりにパージ・ポンプへと流れるように構成されたアイソレータ装置（分離装置、図示せず）を含んでもよい。このアイソレータ装置は、フローセンター２４０と共通の場所、またはフローセンター２４０の外に配置されてよい。これらのアイソレータ装置およびパージ・ポンプは、上記の通りネットワークを介して接続されてもよい。
上述の通り、このシステム２００は、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）がオペレータ・インタフェース端末２７０または他のネットワーク接続機器のいずれかで利用可能であるように構成されてよい。このＧＵＩは、コントローラ２１０、フローセンター２４０、または他のネットワーク接続機器から受け取った、それぞれのポート（例えば、空気サンプリング装置２６０）および真空ポンプ３４０に関する情報を表示する。このシステム２００は、ユーザーがＧＵＩを介してシステム全体のポート（例えば、空気サンプリング装置２６０）または真空ポンプ３４０のいずれかを制御できるように構成されてもよい。例えば、図２および図３において、ユーザーは、オペレータ・インタフェース端末２７０ａ（空気サンプリング装置２６０ａの隣に位置してもよい）から、ＧＵＩを介して空気サンプリング装置２６０ｂのための設定値を入力することによって、空気サンプリング装置２６０ｂの空気サンプリングの流量を調整してもよい。そのユーザー入力により、このシステム２００では、オペレータ・インタフェース端末２７０ａから、空気サンプリング装置２６０ｂと流体連通している真空接続部２３２ｂに関連する分散型ＰＬＣ３１０へ信号を送ってもよい（例えば、無線信号２８５を介してコントローラ２１０へ、そして有線または無線信号を介してフローセンター２４０ａの分散型ＰＬＣ３１０へ）。フローセンター２４０ａの分散型ＰＬＣ３１０は、アクチュエータ３２４ｂに信号を送信して流量制御弁３２２ｂを調整し、流量センサ３２４ｂから真空接続部３２２ｂの質量流量に関する信号を受け取る。分散型ＰＬＣ３１０は、真空接続部２３２ｂの質量流量がユーザー入力に対応する（例えば、予め定められた誤差範囲内になる）まで、上記の通りに、流量センサ３２４ｂからの信号に応答して流量制御弁３２２ｂを調整する。真空接続部２３２ｂはマニホールド３３０を介して真空接続部２３２ａとも流体連通しているので、上述の真空接続部２３２ｂの流量を調整することは、真空接続部２３２ａの流量に間接的に影響を及ぼすことがある。したがって、分散型ＰＬＣ３１０は、流量センサ３２６ａから真空接続部２３２ａの質量流量の更新された測定値を受け取り、さらに、アクチュエータ３２４ａに信号を送信し、真空接続部２３２ａの質量流量が、空気サンプリング装置２６０ａに対して予め定められた設定値に一致するまで、真空接続部２３２ａの質量流量の間接的な変化を補償してもよい。
図４は、本発明の実施例によるＧＵＩの概要表示画面（オーバービュースクリーン）４００を示す。この概要表示画面４００は、トップツールバー（上ツールバー）４１０を含んでいてもよく、トップツールバー４１０は、上述のシステム停止要求を出すソフトウェアベースの非常停止ボタン４１２を含む。ユーザーは、このトップツールバー４１０上の複数のナビゲーションボタンを使用して複数のスクリーン（画面）を遷移（ナビゲート）して、アカウントのログインまたはログアウト、システム設定へのアクセス、サンプルポイント（例えば、各流量センサ３２６）の監視、真空ポンプ３４０の監視、システムアクティビティのログの表示を行い、さらに、この概要表示画面４００に戻ることができる。この概要表示画面４００は、１つまたは複数のポートに関する複数の動作パラメータを含む概要表示エリア４５０を含む。例えば、概要表示エリア４５０は、名前４５２、位置４５４、状態４５６、現在の流量４５８、サンプリング時間４６０、およびサンプリングされた体積（採取済み体積、サンプリング体積）４６２を含んでもよい。サンプリングの際、概要表示エリア４５０はサンプリング残体積および／または残り時間を含んでもよい。また、概要表示エリア４５０は、ポートが休止状態であるときは休止時間４６４（サンプリングがどのくらいの時間休止状態であったか）、アイソレータ・モード中は残り時間、サンプリングのときは残体積もしくは残り時間、および／またはサンプルが警報状態である場合の警報継続時間も含んでもよい。概要表示画面４００は下ツールバー４９０を含んでいてもよく、このツールバー４９０は、システム２００について説明する画面に遷移するアバウトボタン４９２、各ポートを監視および制御するための画面に遷移する複数のポートボタン４９４、ユーザー名４９６、および日時４９８を含む。
各ポートは、複数の空気サンプリング装置２６０のうちの１つに対応する。各ポートの複数の動作パラメータは、ＧＵＩを介してユーザーにより設定され、および／または、対応する空気サンプリング装置２６０と流体連通している真空接続部２３２に対応する流量制御装置３２０の流量センサ３２６により測定される。
このシステム２００は、所望の流量で、対象物２６５をサンプリング（採取）する。このシステム２００は、予め設定された時間（設定時間）が経過し、および／または予め設定された体積（設定体積）がサンプリングされると自動的に終わるように調節可能に構成されてもよい。ユーザーは、ＧＵＩにより、この設定時間を調整することと、この設定体積を調整することと、この設定時間、またはこの設定体積のいずれか、もしくはその両方に達すると自動的に終了するようにシステムを構成することができる。流量が警報の許容範囲を越えて所定の流量から逸脱する場合、このシステム２００はネットワーク接続機器に警報を出力する。ユーザーは、このＧＵＩにより、警報に呼応してサンプリングを停止できる。ユーザーは、また、このＧＵＩにより、所望の流量および許容範囲を設定および／または調整することもできる。このＧＵＩは、立方フィート毎分（ＣＦＭ）、リットル毎分（ＬＰＭ）、または立方メートル毎分（ＣＭＭ）のいずれかで流量を示すように構成されてもよい。このＧＵＩは、立方フィート（ＣＦ）、リットル（Ｌ）または立方メートル（ＣＭ）により体積の単位を表示するように構成されてもよい。このシステム２００は、上述のアイソレータ・モードに入るように構成されてもよい。このシステム２００は、手動で中止されるまで、または予定時間が経過するまで、アイソレータ・モードを維持するように構成されてもよい。ユーザーは、このＧＵＩにより、手動でアイソレータ・モードを中断したり、アイソレータ・モードが自動的に終了する予定された時間を設定または調整することができる。
トップツールバー４１０は、ＧＵＩのフロアプラン画面５００へ遷移するフロアプランボタン４１４を含んでもよい。図５は、本発明の実施例によるフロアプラン画面５００のうちの１つを示す。フロアプラン画面５００は、上述のトップツールバー（上ツールバー）４１０および下ツールバー４９０を含んでもよい。各フロアプラン画面５００は、ゾーンフロアプランエリア５５０を含んでもよく、エリア５５０は建屋図のイメージに重ねて表示された動作パラメータを含む。図５で示された実施例では、このゾーンフロアプランエリア５５０は、ゾーン＃１と示されるシステム２００の一部の建屋図５５２を含み、ルーム１７０のポート１～３を含む。このゾーンフロアプランエリア５５０は、各ポートに関する複数の動作パラメータ、例えば、名前４５２、場所４５４、ステータス（状態）４５６、現在の流量４５８、サンプリング経過時間４６０、サンプリングされた体積（採取済み容量、サンプリング体積）４６２、およびサンプリング残体積（残容量）または残り時間４６４のどちらかを含んでもよい。
複数のポートボタン４９４のうち１つを選択すると、そのポートボタン４９４が示すポートに対応するポート画面（ポートスクリーン）６００に遷移する。図６は、本発明の実施形例によるポート画面６００のうちの１つを示す。ポート画面６００は、上述のツールバー４１０および４９０を含んでもよい。ポート画面６００は、それらのポートのうち１つの概要を表示するポートエリア６５０を含んでもよい。図６に図示された実施例では、このポートエリア６５０は、ポート＃２のプロセス情報を含む。プロセス情報は、選択されたポートの、名前４５２、配置４５４、ステータス４５６、現在の流量４５８、サンプリング経過時間４６０、サンプリングされた体積（サンプリング体積）４６２、およびサンプリング残体積６６４または残り時間４６４（該当する場合）のいずれかを含んでもよい。さらに、このポートエリア６５０は、選択されたポートの流量のグラフィカル表示６５２を含んでもよい。警報６５４は発生時に表示されてもよく、異常状態を示すために色を変えることができる。またこのポートエリア６５０は、サンプリングプロセスを開始するように構成された開始ボタン６５６および／またはサンプリングプロセスを中止（中断）するように構成された中止ボタン６５８を含んでもよい。ユーザーは、設定画面に遷移して、所望の流量や、サンプリングを終えるまでの設定時間および／または設定体積（設定容量）など様々なプロセス制御設定を変更することができる。
図７は、本発明の実施例によるラベリング画面（ラベリングスクリーン）７００を例示する。ラベリング画面７００は、上述のツールバー４１０および４９０を含んでもよい。またラベリング画面７００を含んでもよく、この画面７００では、ユーザーが各ポートおよび／または各ポートの位置にラベル付け（名前付け）してもよい。
このシステム２００は、独立した個々のポートが１つのグループとして制御されてもよいように構成される。図８は、本発明の実施例による、グループ制御画面（グループ制御スクリーン）８００を示す。このグループ制御画面８００は、単一のユーザー操作によって、複数のポートグループ（例えば、１つの部屋または１つの部屋の区画にある複数またはすべてのポート）を制御するための複数のグループを含むエリア８５０を含む。また、このグループ制御画面８００は、全ポートエリア８６０を含んでもよい。各グループのエリア８５０は、そのグループに含まれる各ポートの空気をサンプリングするプロセスを開始および中止するように構成される開始ボタン８５２および中止ボタン８５４を含んでもよい。
このシステム２００は、各システムイベントの時間および各イベントを命令したユーザーを記録するように構成される。図９は、本発明の実施例による、イベントログ画面９００を示す。このイベントログ画面（イベントログスクリーン）９００には、図４に図示されるトップツールバー４１０の１つのイベントログボタン４１６を介してアクセスすることができる。このイベントログ画面９００は、各システムイベントの日付９０２、時間９０４、および説明９０６を含む。またこのシステム２００は、イベントログの印刷、エクスポート、および／または外部システム上での表示が可能なように構成されてもよい。またこのイベントログ画面９００は、警報をリセットするための警報リセットボタン９１０、イベントログを消去するためのログ消去ボタン９１２、および警報音を止めるための警報音停止ボタン９１４を含んでもよい。
このシステム２００は、（例えば、外部流量計を使用して）現場で較正されてもよい。したがって、このシステム２００は、システムが動作流量の設定値が書き換えられるように設定されたメンテナンスモードを含んでもよい。このシステム２００は、そのメンテナンスモードにおいて警報機能を無効にするように構成されてもよい。さらに、このシステム２００ではユーザーが真空ポンプ３４０の整備（メンテナンス）の通知（リマインダー）を設定することができる。このシステム２００は、メンテナンス通知（リマインダー）の期限をユーザーが設定できるように構成されてもよく、メンテナンス通知は、特定の日付、真空ポンプ３４０が前回メンテナンスされてからの日数、および／または、真空ポンプ３４０が前回メンテナンスされてからの真空ポンプ３４０の動作時間などである。このシステム２００は、メンテナンス通知期限に近いかまたは超えたときに、ユーザーに、通知を出力するように構成されてもよい。
このシステム２００は、ユーザーアカウントに基づいてユーザーを認証するように構成され、それぞれのユーザーアカウントは、ユーザー名およびパスワードを有し、システムとの未承認の操作（対話、交流、インターラクション）を防止する。図１０は、本発明の実施例によるセキュリティ画面（セキュリティースクリーン）１０００を例示する。このセキュリティ画面１０００では、ユーザーはユーザー名およびパスワードを使用してユーザーアカウントにユーザーとしてアクセスすることができる。ユーザーアカウントの種類の違いによって、ユーザーがアクセス権を有する機能は異なる。例えば、「ゲスト・ユーザー」アカウントはシステムの状態を見るのを許可されるが、コマンドを出すのは許可されず、「オペレータ」アカウントはシステムの開始および停止を許可され、「エンジニアリング」アカウントは特定の設定をするのを許可され、「管理者」アカウントはユーザーアカウント設定を許可される。
ユーザーは、ＧＵＩにより、コントローラ２１０やオペレータ端末２７０などの日時を含む、システム２００全体の日時を同期させることもできる。図１１は、本発明の実施例による、日時画面１１００を示す。
ユーザーは、ＧＵＩにより、個々の真空ポンプ３４０を監視することもできる。図１２は、本発明の実施例による、ポンプ概要表示画面（ポンプオーバービュースクリーン）１２００を示す。このポンプ概要表示画面１２００は、ツールバー４１０および４１９を含んでもよく、トップツールバー４１０の１つのポンプボタン４１８を選択することによってユーザーがアクセスすることができる。ＧＵＩは、このシステム２００に設置されたそれぞれの真空ポンプ３４０用のポンプ概要表示画面１２００を含んでもよい。図１２に図示される実施例では、ポンプ概要表示画面１２００は、ポンプ番号１のプロセス情報を表示するポンプ概要表示セクション１２５０を含む。このプロセス情報は、名前１０５２、設置位置１０５４、状態１０５６（作動中または非作動中）、現在の稼働時間１０５８および全稼働時間１０５８を含んでもよい。現在の稼働時間１０５８は、真空ポンプ３４０が停止された後の稼働時間である。全稼働時間１０５８は、すべての稼働時間の合計であり、オペレータによってリセットされてもよい。
このシステム２００は、システム２００が、サンプリングにより何らかの警報状態を感知したり、または、異常状態が発生した場合に、警報通知を出力するように構成されてもよい。このシステム２００は、ＧＵＩを介して複数のオペレータ・インタフェース端末２７０または他のネットワーク接続機器への警報通知を出力してもよい。警報信号は、異常な流量状態、システムフローの欠如（ロス）、または、非常停止ボタン３５２またはソフトウェアベースの非常停止ボタン４１２が押された場合に応答して出力されてもよい。例えば、警報表示は、赤色または「アラーム」という文字であらゆるネットワーク接続画面に出力してもよい。警報表示は、イベントログに記録されてもよい。警報状態は、リセットされるまでそのままの状態であってもよい。特定のユーザーだけが、その警報状態をリセットするように許可されてもよい。
ＧＵＩによる警報の表示出力に加えて、システム２００は、警報状態を示すために複数のパイロットランプおよび複数のライトスタック（積層表示パネル）を含んでもよい。例えば、各フローセンター２４０および各真空ポンプ３４０に対応したパイロットランプまたはライトスタックを含んでもよい。フローセンター２４０または真空ポンプ３４０の１つが警報状態になった場合、警報状態にあるフローセンター２４０または真空ポンプ３４０と関連したパイロットランプまたはライトスタックにより警報を表示出力することができる。
警報表示に加えて、警報音が警報状態に応じて出力されてもよい。オペレータ・インタフェース端末２７０は、警報音を出力するためのスピーカを含んでもよい。
複数のプロセスパラメータは、このシステム２００のネットワーク接続ハードウェアの各コンポーネント間で送受信することができる。さらに、このシステム２００は、複数の外部システムを介して（例えば、ウェブブラウザまたはリモートデスクトップクライアントを介して）権限を持つユーザーからのコマンドを受信するように構成されてもよい。このシステム２００は、外部システムから電気信号を個別のコマンドとして受信するように構成されてもよい。外部システムは、プロセスの開始、警報のリセット、警報の起動のための電気的なコマンドを送ってもよい。このシステム２００は、外部システムに対してステータスを示す電気信号を提供する。このシステム２００は、個々のプロセスの状態を提供するように構成されてもよい。
本発明の実施形態の態様では、個々の真空接続部の質量流量をオペレータが設定する個々の流量に自動的に合わせることによって、従来システムの欠点を解決する。さらに、本発明の実施形態の態様では、ユーザーが複数のネットワーク接続機器を介してシステムの態様を監視および制御することができる。さらに、本発明の実施形態の態様では、物理的な非常用ボタン、ネットワーク接続機器に利用可能なソフトウェアベースの非常停止ボタン、および、真空ポンプに潜在的な影響を与える可能性のある異常な質量流量の測定値に対する自動的な電源切断に応答して、真空ポンプの電源を切ることができる。
また、このシステム２００は、真空ポンプ３５０と流体連通している複数の真空接続部２３２のいずれか１つが異常に低い質量流量（例えば、０）であるという判定に応じて、その真空ポンプ３５０に供給される電力を自動的に切断するようにも構成されている。従来システムでは、すべてのサンプルポイントが手動で遮断された場合にのみ真空ポンプをシャットダウンするのに対して、このシステム２００では、空気サンプリング装置２６０または真空接続部２３２の遮断により損傷を受ける真空ポンプ３５０に対する保護を追加できる。
本明細書に記載されている実施形態および「一実施例」、「実施形態」、「実施例」などとして参照されている形態は、記載されている１つまたは複数の実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよく、しかしながら、それらの実施形態が必ずしも、その特定の特徴、構造、または特性を含まなくてもよいことを示す。さらに、それらの特徴などは、必ずしも同じ実施形態では参照されていない。さらに、ある実施例に関連して記載されている特定の特徴、構造、または特性は、それが明示的に記載されているか否かを問わず、当業者であれば、他の実施形態に関して、それらの特徴、構造、または特性を波及させることができる。
本発明の実施形態（特に１または複数のコントローラ２１０、１または複数のフローセンター２４０、１または複数のオペレータ・インタフェース端末２７０、１または複数の分散型ＰＬＣ３１０、および、１または複数の質量流量制御装置３２０など）は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装されてもよく、自動化されたコンピューティング機器を用いずに実装されてもよい。また、本発明の実施形態は、機械可読媒体に保存された複数の命令として実装されてもよく、１つまたは複数のプロセッサまたは処理デバイスによって読み込まれ、実行されてもよい。機械可読媒体は、マシン（例えばコンピューティング装置）によって読み込み可能なフォーマットの情報を保存または送信する任意のメカニズムを含んでもよい。例えば、機械可読媒体またはデータベース（例えばデータベース２９０）は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＰＤＡ、携帯電話、および他のポータブル機器のハードウェア・メモリー、磁気ディスク記憶装置媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、電気、光学、音響、または他の形式の伝達信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号、アナログ信号など）などを含んでもよい。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、および命令とは、本願明細書において、特定の動作を実行するものとして例示されているものである。しかしながら、これらの説明は単に便宜のためだけであり、実際にはこれらの動作は、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、および命令などを実行しているコンピューティング装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置の結果として生じることが理解されるべきである。
本発明の１つの利点は、制御された環境における空気の採取を監視および制御するために必要な空気サンプリング装置および関連したコンポーネントの構成を単純化することで、従来の流量スイッチなど特定のコンポーネントを不要としたことである。また、本発明は、ディスプレイを再編成について高い柔軟性も提供しており、空気の採取および監視と関連した任意の数の個々のパラメータ、例えば、以下に限定されないが、場所の名称、サンプリング時間、または空気品質テスト時間を含むパラメータを表示できる。
前述の説明により、本発明のこれらおよび他の利点は当業者にとって明らかである。したがって、本発明の広義の概念を逸脱しない範囲で、上記の実施形態に変更または修正がなされてもよいと当業者は認識すべきである。本発明が、本明細書において記載されている具体的な実施形態に限定されず、本発明の範囲および趣旨の範囲内であるすべての変更と修正を含むことを目的とすることを理解すべきである。
本発明の１つの利点は、制御された環境における空気の採取を監視および制御するために必要な空気サンプリング装置および関連したコンポーネントの構成を単純化することで、従来の流量スイッチなど特定のコンポーネントを不要としたことである。また、本発明は、ディスプレイの再編成について高い柔軟性も提供しており、空気の採取および監視と関連した任意の数の個々のパラメータ、例えば、以下に限定されないが、場所の名称、サンプリング時間、または空気品質テスト時間を含むパラメータを表示できる。
以上には、制御された環境において複数の位置の空気をサンプリングするためのシステムであって、所定の制御された環境内で所定の体積の空気を監視およびテストするように構成された複数の空気サンプリング装置と、複数の真空接続部であって、各一つが前記体積の空気を前記複数の空気サンプリング装置の１つから受け取るように構成された複数の真空接続部と、複数の流量制御弁であって、各１つが前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の質量流量を制御するように構成された複数の流量制御弁と、複数の流量センサであって、各１つが前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を検出するように構成された複数の流量センサと、前記複数の真空接続部により受け取る空気の前記質量流量を監視および制御するように構成されたプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を含むフローセンターと、前記複数の真空接続部により受け取る空気の前記質量流量を監視および制御するように構成されたグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を含むオペレータ・インタフェース端末とを有するシステムが開示されている。前記ＰＬＣが、さらに、前記複数の真空接続部の望ましい質量流量を表す設定値を受信することと、前記設定値を保存することと、前記複数の流量センサから、前記複数の真空接続部のそれぞれの前記質量流量を表す測定流量を受信することと、前記測定流量と前記設定値との差を表すエラーを求めることと、複数のアクチュエータに制御信号を出力し、各１つが前記流量制御弁の１つを開閉するように構成された前記複数のアクチュエータにより、前記測定流量と前記設定値との差を減らすこととを行うように構成されていてもよい。前記複数の流量制御弁はそれぞれ、それぞれの流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記設定値と前記測定流量との差の大きさに比例して、その流量制御弁のポジションを変えて調整するように構成されていてもよい。前記複数の流量制御弁はそれぞれ、それぞれの流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記測定流量の変化率に、その流量制御弁のポジションの変化率が比例して開閉するように構成されていてもよい。
当該システムは、前記複数の真空接続部が受け取る前記体積の空気の前記質量流量を表すデータを、ネットワーク接続を介して外部デバイスに出力するように構成されていてもよい。前記外部デバイスは、リモート監視・制御システムまたはデータ収集システムであってもよい。前記ネットワーク接続はインターネットを介した通信を含み、前記外部デバイスがウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションを介してデータを受信してもよい。
当該システムは、外部デバイスから受け取る設定値に基づいて、前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を制御するように構成されていてもよい。当該システムは、インターネットを介してウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションから受け取る設定値に基づいて、前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を制御してもよい。前記複数の真空接続部はそれぞれ、１つのマニホールドを介して１つの真空ポンプと流体連通しており、前記真空ポンプが前記複数の空気サンプリング装置から前記体積の空気を吸引してもよい。前記真空ポンプは、前記真空ポンプへ電源を供給および制御するように構成された接触器をさらに有し、前記接触器が前記真空ポンプへの電源を切断するように構成された非常停止ボタンを含んでもよい。前記グラフィカルユーザーインタフェースが前記真空ポンプへの電源を切断するように構成される非常停止ボタンを有してもよい。当該システムは、前記真空ポンプに流体連通している前記真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量が予め定められた閾値以下であるとの判定に応じて、前記真空ポンプへの電源を切断するように構成されていてもよい。前記オペレータ・インタフェース端末が前記フローセンターと共通の場所に配置されていてもよい。前記オペレータ・インタフェース端末が前記複数の空気サンプリング装置の１つと共通の場所に配置されていてもよい。
上記には、制御された環境において複数の位置の空気をサンプリングするための方法が開示されており、以下のステップを含む。
複数の空気サンプリング装置により、制御された環境内で複数の体積の空気を監視およびテストすることと、
複数の真空接続部により、前記複数の空気サンプリング装置それぞれから前記複数の体積の空気を受け取ることと、
複数の流量制御弁により、前記複数の真空接続部のそれぞれにより受け取る前記複数の体積の空気の質量流量を制御することと、
複数の流量センサにより、前記真空接続部のそれぞれにより受け取る空気の前記複数の体積の質量流量を検出することと、
プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を含むフローセンターにより、前記複数の真空接続部のそれぞれにより受け取る空気の前記質量流量を監視することと、
グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を含むオペレータ・インタフェース端末に、前記複数の真空接続部のそれぞれにより受け取る空気の前記質量流量を表すデータを出力することと、
前記ＧＵＩを介して前記オペレータ・インタフェース端末から、前記複数の真空接続部の１つの所望の質量流量を表す設定値を受信することと、
前記設定値に基づいて前記複数の真空接続部の１つにより受け取る空気の前記質量流量を制御すること。
この方法はさらに以下のステップを含んでもよい。
前記複数の真空接続部の所望の質量流量を表す設定値を受け取ることと、
前記設定値を保存することと、
前記複数の流量センサから前記複数の真空接続部の前記質量流量を表す測定流量を受け取ることと、
前記測定流量と前記設定値との差を表すエラーを求めることと、
複数のアクチュエータであって、各１つが前記複数の流量制御弁の１つを開閉するように構成された複数のアクチュエータに信号を出力し、前記測定流量と前記設定値との差を減らすこと。
この方法は、前記複数の流量制御弁のそれぞれを、その流量制御弁の位置の変化が、その流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記測定流量と前記設定値との差の大きさに比例するように、調節することをさらに有してもよい。この方法は、前記複数の流量制御弁のそれぞれを、その流量制御弁の位置の前記変化が、その流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記測定流量と前記設定値との差の変化率に比例するように調節することをさらに有してもよい。この方法は、ネットワーク接続を介して、前記複数の真空接続部により受け取る前記複数の体積の空気の前記質量流量を表すデータを外部デバイスに出力することをさらに有してもよい。この方法は、前記複数の真空接続部により受け取る前記複数の体積の空気の前記質量流量を表すデータをリモート監視・制御システムまたはデータ収集システムに出力することをさらに有してもよい。この方法は、前記複数の真空接続部により受け取る前記複数の体積の前記質量流量を表すデータをウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションを介して外部デバイスに出力することをさら有してもよい。この方法は、前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を外部デバイスから受け取る設定値に基づいて制御することをさらに有してもよい。この方法は、前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量をインターネットを介してウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションから受け取る設定値に基づいて制御することをさらに有してもよい。この方法の、制御された環境内で空気の前記複数の体積を監視およびテストすることは、マニホールドを介して真空ポンプにより、前記複数の真空接続部を通じて前記複数の空気サンプリング装置から前記複数の体積の空気を吸引することをさらに有してもよい。この方法は、前記真空ポンプへの電源を切断するように構成された非常停止ボタンを有する接触器を介して前記真空ポンプへの電源を供給および制御することをさらに有してもよい。この方法は、前記グラフィカルユーザーインタフェースの一部として、前記真空ポンプへの電源を切断するように構成された非常停止ボタンが設けられていてもよい。この方法は、前記真空ポンプに流体連通している前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量が予め定められた閾値以下にあると前記真空ポンプへの電源を切断することをさら有してもよい。前記オペレータ・インタフェース端末は、前記フローセンターと共通の場所に配置されてもよい。前記オペレータ・インタフェース端末は、前記複数の空気サンプリング装置の１つと共通の場所に配置されてもよい。

Claims (30)

  1. 制御された環境において複数の位置の空気をサンプリングするためのシステムであって、
    所定の制御された環境内で所定の体積の空気を監視およびテストするように構成された複数の空気サンプリング装置と、
    複数の真空接続部であって、各一つが前記体積の空気を前記複数の空気サンプリング装置の１つから受け取るように構成された複数の真空接続部と、
    複数の流量制御弁であって、各１つが前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の質量流量を制御するように構成された複数の流量制御弁と、
    複数の流量センサであって、各１つが前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を検出するように構成された複数の流量センサと、
    前記複数の真空接続部により受け取る空気の前記質量流量を監視および制御するように構成されたプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を含むフローセンターと、
    前記複数の真空接続部により受け取る空気の前記質量流量を監視および制御するように構成されたグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を含むオペレータ・インタフェース端末とを有するシステム。
  2. 請求項１において、前記ＰＬＣが、さらに、
    前記複数の真空接続部の望ましい質量流量を表す設定値を受信することと、
    前記設定値を保存することと、
    前記複数の流量センサから、前記複数の真空接続部のそれぞれの前記質量流量を表す測定流量を受信することと、
    前記測定流量と前記設定値との差を表すエラーを求めることと、
    複数のアクチュエータに制御信号を出力し、各１つが前記流量制御弁の１つを開閉するように構成された前記複数のアクチュエータにより、前記測定流量と前記設定値との差を減らすこととを行うように構成されている、システム。
  3. 請求項２において、
    前記複数の流量制御弁はそれぞれ、それぞれの流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記設定値と前記測定流量との差の大きさに比例して、その流量制御弁のポジションを変えて調整するように構成されている、システム。
  4. 請求項２において、
    前記複数の流量制御弁はそれぞれ、それぞれの流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記測定流量の変化率に、その流量制御弁のポジションの変化率が比例して開閉するように構成されている、システム。
  5. 請求項１において、
    当該システムは、前記複数の真空接続部が受け取る前記体積の空気の前記質量流量を表すデータを、ネットワーク接続を介して外部デバイスに出力するように構成されている、システム。
  6. 請求項５において、
    前記外部デバイスは、リモート監視・制御システムまたはデータ収集システムである、システム。
  7. 請求項５において、
    前記ネットワーク接続はインターネットを介した通信を含み、前記外部デバイスがウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションを介してデータを受信する、システム。
  8. 請求項１において、
    当該システムは、外部デバイスから受け取る設定値に基づいて、前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を制御するように構成されている、システム。
  9. 請求項１において、
    当該システムは、インターネットを介してウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションから受け取る設定値に基づいて、前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を制御する、システム。
  10. 請求項１において、
    前記複数の真空接続部はそれぞれ、１つのマニホールドを介して１つの真空ポンプと流体連通しており、前記真空ポンプが前記複数の空気サンプリング装置から前記体積の空気を吸引する、システム。
  11. 請求項１０において、
    前記真空ポンプは、前記真空ポンプへ電源を供給および制御するように構成された接触器をさらに有し、前記接触器が前記真空ポンプへの電源を切断するように構成された非常停止ボタンを含む、システム。
  12. 請求項１０において、
    前記グラフィカルユーザーインタフェースが前記真空ポンプへの電源を切断するように構成される非常停止ボタンを有する、システム。
  13. 請求項１０において、
    当該システムは、前記真空ポンプに流体連通している前記真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量が予め定められた閾値以下であるとの判定に応じて、前記真空ポンプへの電源を切断するように構成されている、システム。
  14. 請求項１において、
    前記オペレータ・インタフェース端末が前記フローセンターと共通の場所に配置されている、システム。
  15. 請求項１において、
    前記オペレータ・インタフェース端末が前記複数の空気サンプリング装置の１つと共通の場所に配置されている、システム。
  16. 制御された環境において複数の位置の空気をサンプリングするための方法であって、
    複数の空気サンプリング装置により、制御された環境内で複数の体積の空気を監視およびテストすることと、
    複数の真空接続部により、前記複数の空気サンプリング装置それぞれから前記複数の体積の空気を受け取ることと、
    複数の流量制御弁により、前記複数の真空接続部のそれぞれにより受け取る前記複数の体積の空気の質量流量を制御することと、
    複数の流量センサにより、前記真空接続部のそれぞれにより受け取る空気の前記複数の体積の質量流量を検出することと、
    プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を含むフローセンターにより、前記複数の真空接続部のそれぞれにより受け取る空気の前記質量流量を監視することと、
    グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を含むオペレータ・インタフェース端末に、前記複数の真空接続部のそれぞれにより受け取る空気の前記質量流量を表すデータを出力することと、
    前記ＧＵＩを介して前記オペレータ・インタフェース端末から、前記複数の真空接続部の１つの所望の質量流量を表す設定値を受信することと、
    前記設定値に基づいて前記複数の真空接続部の１つにより受け取る空気の前記質量流量を制御することとを有する方法。
  17. 請求項１６において、
    前記複数の真空接続部の所望の質量流量を表す設定値を受け取ることと、
    前記設定値を保存することと、
    前記複数の流量センサから前記複数の真空接続部の前記質量流量を表す測定流量を受け取ることと、
    前記測定流量と前記設定値との差を表すエラーを求めることと、
    複数のアクチュエータであって、各１つが前記複数の流量制御弁の１つを開閉するように構成された複数のアクチュエータに信号を出力し、前記測定流量と前記設定値との差を減らすこととをさらに有する方法。
  18. 請求項１７において、
    前記複数の流量制御弁のそれぞれを、その流量制御弁の位置の変化が、その流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記測定流量と前記設定値との差の大きさに比例するように、調節することをさらに有する方法。
  19. 請求項１８において、
    前記複数の流量制御弁のそれぞれを、その流量制御弁の位置の前記変化が、その流量制御弁に対応する前記真空接続部の前記測定流量と前記設定値との差の変化率に比例するように調節することをさらに有する方法。
  20. 請求項１６において、
    ネットワーク接続を介して、前記複数の真空接続部により受け取る前記複数の体積の空気の前記質量流量を表すデータを外部デバイスに出力することをさらに有する方法。
  21. 請求項１６において、
    前記複数の真空接続部により受け取る前記複数の体積の空気の前記質量流量を表すデータをリモート監視・制御システムまたはデータ収集システムに出力することをさらに有する方法。
  22. 請求項１６において、
    前記複数の真空接続部により受け取る前記複数の体積の前記質量流量を表すデータをウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションを介して外部デバイスに出力することをさら有する方法。
  23. 請求項１６において、
    前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量を外部デバイスから受け取る設定値に基づいて制御することをさらに有する方法。
  24. 請求項１６において、
    前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量をインターネットを介してウェブブラウザまたはリモートデスクトップ・アプリケーションから受け取る設定値に基づいて制御することをさらに有する方法。
  25. 請求項１６において、
    制御された環境内で空気の前記複数の体積を監視およびテストすることは、
    マニホールドを介して真空ポンプにより、前記複数の真空接続部を通じて前記複数の空気サンプリング装置から前記複数の体積の空気を吸引することをさらに有する方法。
  26. 請求項２５において、
    前記真空ポンプへの電源を切断するように構成された非常停止ボタンを有する接触器を介して前記真空ポンプへの電源を供給および制御することをさらに有する方法。
  27. 請求項２８において、
    前記グラフィカルユーザーインタフェースの一部として、前記真空ポンプへの電源を切断するように構成された非常停止ボタンが設けられている方法。
  28. 請求項２８において、
    前記真空ポンプに流体連通している前記複数の真空接続部の１つにより受け取る前記体積の空気の前記質量流量が予め定められた閾値以下にあると前記真空ポンプへの電源を切断することをさら有する方法。
  29. 請求項１８において、
    前記オペレータ・インタフェース端末は、前記フローセンターと共通の場所に配置される方法。
  30. 請求項１８において、
    前記オペレータ・インタフェース端末は、前記複数の空気サンプリング装置の１つと共通の場所に配置される方法。
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