专利名称：用于管道净化的方法和设备的制作方法
技术领域：
本文所述的实施例大体涉及一种使用气溶胶、蒸汽或气体型净化剂或消毒剂来净化管道的装置和方法，更确切地说，本文所述的实施例涉及一种用于净化安全壳系统和安全壳过滤器测试系统的系统和方法。
背景技术：
许多设施均会处理有害并可能致命的化合物和/或颗粒。例如，这些设施包括生物安全实验室、制药设施、生物技术研究实验室以及生产设施。有害颗粒可包括对人类有害或致命的任何物质，包括但不限于，病毒、细菌、化学物质和废料。通常，在离开有害区域的空气进入周围环境之前，设施中的安全壳系统会过滤这些空气，以阻止有害颗粒从设施中逸出ο安全壳系统通常由采用串联布置的多个部件组成。这些部件大体包括一个或多个过滤器外壳部分；一个或多个过滤器，其设置在所述一个或多个过滤器外壳部分中；上游测试部分；下游测试部分；以及气密气闸，其用于将安全壳系统与所述安全壳系统所耦接到的上游和下游管道系统隔离。设置在安全壳系统中的过滤器的性能是防止人们接触有害颗粒的关键。因此，必须定期检定过滤器的性能(例如，泄漏和/或过滤效率)。检定过程确保所述过滤器符合预定操作规定和/或标准。在过滤器安装到防污壳中后，通常要求对处理有害颗粒的过滤器进行过滤器现场检定。过滤器现场测试通过以下步骤进行向过滤器上游注入已知浓度的气溶胶；通常情况下，使满载空气的气溶胶以一定运行流速流经过滤器；以及对过滤器下游的空气进行采样，从而基于预定过滤性能规定，确定过滤器的泄漏(例如，针孔或边缘泄漏)或整体过滤效率中的至少一个。目前存在两种用于安全壳系统的现场检定的方法。第一种方法是在安全壳外壳上使用两个旁通端口。第一端口位于过滤器上游，且第二端口位于过滤器下游。这些端口通常是关闭的。要检定过滤器，则需要关闭安全壳系统，从而使设施关闭。上游和下游气闸关闭，同时安全壳外壳的内部通过接触净化剂来进行净化。所述端口随后打开，从而在过滤器测试期间连通所述过滤器。下游气间和排气装置会打开，以使空气和气溶胶流通过所述过滤器。由于安全壳系统已净化并与上游管道系统隔离，因此可安全地测试安全壳系统中的过滤器，同时使空气通过排气装置流入周围环境中。用于安全壳系统的现场检定的第二种方法是使用来自设施的空气。此方法需要在过滤器测试前，净化实验室和安全壳外壳。在净化过程中，所述外壳的上游和下游气闸必须关闭。净化完成后，气闸打开，以允许来自实验室或其他工作区域的空气进入安全壳系统。 将气溶胶引入流经过滤器的空气中，以便于进行过滤器测试。上述方法成本较高且较为耗时。测试过程要求设施和/或安全壳系统在过滤器测试期间关闭。关闭和净化过程可能需要花费数个小时，甚至在某些情况下需要花费数天。正在进行的研究可能需要暂停或完全放弃。此外，难以有效净化用于测试设置在安全壳系统中的过滤器的整个管道网络。因此，为了确保环境安全，则必须使用更高浓度的净化剂或更长的浸泡时间。设施在净化周期中的时间损耗可能使设施因研究时间或生产时间损耗而产生数百万美元的损失。因此，一种用于进行净化和测试安全壳系统中的过滤器的改进方法和设备是必要的。
发明内容
本发明的实施例大体上提供一种用于净化管道和较小空间的设备和方法。本发明尤其适合于净化测试系统中的管道，所述测试系统用于检定安全壳系统中的过滤器。众所周知且有案可循的是，要有效净化空间以及存在于所述空间中或围绕所述空间的表面，则必须存在适当的环境条件。适当的温度、相对湿度、药剂浓度以及与消毒/净化剂的接触是必须的。由于在系统中存在相对较长的管道、节口、阀、孔、泵、过滤器以及其他复杂表面和空间，且由于系统中存在流时所形成的高压和低压区域、湍流以及死角区域，因此确实不太可能提供适当的环境条件来确保在正常运性条件下系统的每个部分均进行净化。本发明的实施例包括补偿并克服这些限制的设备和方法，从而使整体条件适合于可接受的净化。在一项实施例中，提供一种用于安全壳系统的测试系统，包括采样系统，其包括测试设备，适用于使用从所述安全壳系统的所述下游采样端口和上游采样端口采集的样本，对设置在所述安全壳系统中的过滤器进行测试；以及用于逆转所述采样系统中的流的装置。在其他实施例中，所述测试系统可包括以下部件中的至少一个可逆式真空泵； 至少一个阀，其具有第一状态，所述第一状态可使流从所述采样系统进入所述真空泵，所述流形成所述采样系统中的第一方向流，以及第二状态，所述第二状态阻止流从所述采样系统进入所述真空泵，所述至少一个阀还形成通过所述采样系统的第二方向流，所述第二方向流与所述第一方向流相反；以及至少一个阀，其具有第一状态，所述第一状态使所述真空泵的所述入口耦接到所述采样系统，以及第二状态，所述第二状态使所述真空泵的出口耦接到所述采样系统。在本发明的另一方面中，提供一种用于净化管道的方法。在另一项实施例中，所述方法包括使消毒剂或净化剂沿着当第一方向流经管道，并使所述药剂沿着第二方向流经管道。在另一项实施例中，提供一种净化耦接到安全壳系统的测试系统中的管道的方法，包括操作真空泵以生成测试系统中在第一流向上的消毒剂或净化剂流，所述测试系统耦接到安全壳，并配置成在所述安全壳中测试过滤器；以及逆转所述测试系统中所述消毒剂的流向。
附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，图示了本发明，并与上文概述和下文具体说明一起解释本发明的原理。图1描绘根据本发明的一项实施例的耦接到具有逆流器的测试系统的示例性安全壳系统的简化示意图。
图2A到2B是处于不同运行状态的逆流器的一项实施例的示意图。图2C到2D是处于不同运行状态的逆流器的另一项实施例的示意图。图3是一种用于净化管道的方法的一项实施例的流程图。图4是描绘在一种用于净化管道的方法的一项实施例中，依次通过管道的流的方向。图5描绘根据本发明的一项实施例的安全壳系统的截面图。
图6描绘净化系统的一项实施例。图7描绘根据本发明的一项实施例的安全壳系统的另一项实施例的简化示意图。图8A描绘根据一项实施例的一个阀组件的图片。图8B描绘根据一项实施例的耦接到采样系统和净化系统的安全壳系统的示意图。图8C描绘根据一项实施例的耦接到安全壳系统、采样系统和净化系统的多个阀组件的示意图。为便于理解，适用时，将使用相同的参考编号指代附图中共用的相同元件。一项实施例中的元件预期可有利地并入其他实施例中，而无需进一步列举。
具体实施例方式图1描绘根据本发明的一项实施例的具有逆流测试系统104的示例性安全壳系统 100的简化示意图。逆流测试系统104用于测试设置在安全壳系统100中的过滤器112。所述逆流测试系统104适合于与净化系统130接合。所述净化系统130用于提供消毒剂，所述消毒剂适用于对逆流测试系统104进行消毒。本文中的术语“消毒剂”和“净化剂”可交换使用，其表示任何蒸汽、气溶胶或气体成分或化合物，用于清除、消除或处理在测试过滤器后，测试系统104中可能存在的有害或活性材料或者微生物或其孢子。在一项实施例中， 消毒剂或净化剂是美国疾病控制与预防中心(CDC)、美国食品药品监督管理局(FDA)、国家科学基金会(NSF)或美国环保局(EPA)批准或认可使用的一种药剂。安全壳系统100确保离开设施或在设施中循环的空气是实质上无害的颗粒。安全壳系统100包括外壳102，其具有设置在其中的一个或多个过滤器112。安全壳外壳102通过一个或多个管道106耦接到逆流测试系统104。一种可能适合受益于本发明的安全壳外壳102在2006年4月观日申请的第11/380，737号美国专利申请案中进行了描述，所述申请案以引用方式并入本文中。另一种可能适合受益于本发明的安全壳外壳102是位于美国北卡罗来纳州华盛顿市的康斐尔有限公司(Camfil Farr, Inc.)所提供的CAMC0NTAIN 安全壳系统。其他安全壳外外壳和其他过滤器测试装置，包括其他制造商所提供的此类外壳和测试装置，预期可能适合受益于本发明。下文将参照图7对类似于外壳102的安全壳外壳进行更为详细的描述。安全壳外壳102大体包括入口 108和出口 110。入口 108从设施的工作环境中， 例如生物安全实验室、制药设施、生物技术研究实验室、工作台或生产设施等的工作环境中接收空气或其他气体。对设置在安全壳外壳102中的过滤器112进行布置，这样，通过入口 108进入安全壳外壳102的空气和其他气体在通过出口 110离开安全壳外壳102之前，必须通过过滤器112并由所述过滤器112进行过滤。气闸132可用于控制通过端口 108、110的气流流速，及/或将安全壳外壳102的内部空间134与上游和/或下游管道系统隔离。安全壳外壳102还包括由门1 进行密封的袋进/袋出式过滤器替换端口 114，用于以传统方式移除和替换过滤器112。逆流测试系统104包括测试设置在外壳102内的过滤器112所必须的测试设备， 例如，由管道进行耦接的气溶胶发生器116、稀释器118、采样系统120、真空泵122和逆流器 124。气溶胶发生器116向过滤器112的上游侧提供气溶胶。所述气溶胶发生器116提供足够浓度的气溶胶，从而对过滤器112进行统计学上有效的测试。采样系统120包括光度计、粒子计数器或适用于对过滤器112进行泄漏和/或效率测试的其他设备。采样系统120提供表示空气样本中存在的颗粒数量的指标。采样系统 120从位于安置在外壳102中的过滤器112的下游的一个或多个探针1 或端口处获取空气样本。如现有技术中已知的那样，探针126可保持固定或配置成扫描过滤器112的下游面。采样系统120还从位于安置在外壳102中的过滤器112的上游的一个或多个端口处获取空气样本。如现有技术中已知的那样，稀释器118用于在从过滤器112上游获取的样本进入采样系统120之前，降低所述样本的颗粒浓度。取自上游样本的样本与取自下游样本的样本在微粒数量上的差异可用来确定过滤器效率和/或过滤器112中的针孔泄漏。真空泵122有助于空气样本和/或来自净化系统130的消毒剂通过采样系统120 的循环。任何合适的泵均可使用，只要所述泵可与消毒剂相容。真空泵122通过逆流器IM耦接到采样系统120和净化系统。在一项实施例中， 逆流器124包括一个或多个阀，例如滑阀或由适合的断流阀和T形管所构成的流路，所述一个或多个阀布置成通过更改组成所述逆流器124的所述一个或多个阀的状态，从而选择性地逆转通过采样系统120的消毒剂的流向。图2A到2B是处于不同运行状态的逆流器124的一项实施例的示意图。在图2A 所描绘的实施例中。逆流器1 是滑阀，其包括连接到测试系统104的第一端口 202，连接到净化系统130的入口的第二端口 204，连接到净化系统130的出口的第三端口 206，连接到真空泵122的入口的第四端口 208，连接到真空泵122的出口的第五端口 210，以及耦接到外壳102的第六端口 212。或者，第六端口 212通过HEPA过滤器216连通到空气中(如虚像所示)，而非耦接到外壳102。逆流器124的运行状态由致动器214控制。在不同的运行状态下，将分别连接到逆流器124的不同端口。逆流器124的致动器214可以是电动、气动、液压、手动或其他类型的致动器。逆流器124的第一运行状态在图2A中进行了描绘。在逆流器124的第一运行状态中，第一端口 202耦接到第四端口 208，第二端口 204耦接到第五端口 210，且第三端口 206 耦接到第六端口 214。在第一运行状态中，真空泵122所抽出的真空形成测试系统104中的压力梯度。测试系统104中的压力梯度包括靠近逆流器124的低压区域222和靠近测试系统104的高压区域220。由于相对湿度与压力成一定比例，因此测试系统104中的相对湿度在靠近外壳102的高压区域220处最高，且在靠近泵122和逆流器124的低压区域222处最低。逆流器124的第二运行状态在图2B中进行了描绘。在逆流器124的第二运行状态中，第一端口 202耦接到第五端口 210，第二端口 204耦接到第六端口 214，且第三端口 206耦接到第四端口 208。在第二运行状态中，真空泵122所抽出的真空牵引净化系统130所产生的消毒剂通过真空泵122，然后将所述消毒剂推入测试系统104中，从而形成测试系统 104中不同的压力梯度。测试系统104中的压力梯度当前与逆流器IM处于第一运行状态时系统104中的压力梯度相反，因此测试系统104中的压力梯度当前具有靠近外壳102的低压区域222以及靠近泵122和逆流器124的高压区域220。由于相对湿度与压力成一定比例，因此测试系统104中的相对湿度当前在靠近真空泵122处最高。发明人发现，消毒剂的效用在测试系统104中相对湿度较高的区域中较佳。在相对湿度较高的情况下，测试系统104的管道表面以及其他表面上的消毒剂浓度增大。测试系统104中的消毒剂湿度可控制在约60%到80%相对湿度(RH)之间，例如，65%到75% RH之间，以便获得较佳的净化效果。因此，通过更改逆流器124的状态，测试系统104中的湿度梯度逆转，从而确保测试系统的各部分只在净化周期的一部分中处于低压/低湿度状态，且在净化周期的其他部分中处于高压/高湿度状态。因此，通过使用在第一和第二运行状态之间至少更改一次的逆流器1 来净化测试系统104，可实现整个测试系统104的较佳湿度水平，从而确保以最短浸泡时间来进行有效消毒。逆流器IM或耦接到其上的流路还可包括断流阀M0、旁通阀M2以及HEPA过滤器M6。断流阀240设置在逆流器124的第四出口 208和真空泵122的入口之间。断流阀 240处于常开状态，但其也可选择性地关闭，以在净化周期的任意浸泡时期(即测试系统 120中无任何流动期间)中，将真空泵122的入口与测试系统104隔离。断流阀240关闭后，测试系统104中的压力梯度逐渐消散，且低压区域222中的压力和湿度开始增加，而高压区域220中的压力和湿度降低，因此当真空泵122从测试系统104中抽出时，在低压区域的效用增加。发明人发现，在浸泡期间，断流阀240关闭时，低压区域222中的RH最多可增加 IOV0o打开旁通阀M2同时关闭断流阀M0，以将HEPA过滤器246耦接到真空泵122的入口。真空泵122随后可通过HEPA过滤器246抽取空气，同时与测试系统104隔离，以避免损坏真空泵122。图2C到2D描绘逆流器124的另一项实施例。在图2C所描绘的实施例中，逆流器 IM是四通路阀，其包括连接到测试系统104的第一端口 252，连接到安全壳外壳102的第二端口 254，连接到真空泵122的入口的第三端口 256，以及连接到真空泵122的出口的第四端口 258。逆流器IM可由致动器控制，例如致动器214，以更改逆流器124的运行状态。逆流器124的第一运行状态在图2C中进行了描绘。在逆流器124的第一运行状态中，第一端口 252耦接到第三端口 256，且第二端口 2M耦接到第四端口 258。如上所述， 在第一运行状态中，真空泵122所抽出的真空形成测试系统104中的压力梯度。逆流器124的第二运行状态在图2D中进行了描绘。在逆流器124的第二运行状态中，第一端口 252耦接到第四端口 258，且第二端口 2M耦接到第三端口 256。在第二运行状态中，真空泵122所抽出的真空牵弓I空气，包括之前弓I入安全壳外壳102的消毒剂通过真空泵122，然后将所述空气和消毒剂推入测试系统104中，从而逆转之前当逆流器IM处于第一运行状态时，在测试系统104中形成的压力梯度。由于逆流器IM处于第二运行状态时测试系统104中形成的压力梯度与逆流器IM处于第一运行状态时形成的压力梯度相反，因此测试系统104中的压力梯度当前具有靠近测试系统104的低压区域以及靠近逆流器IM和泵122的高压区域。因而，压力梯度的逆转可使消毒剂在管道和其他设备(包括测试系统104)的每个区域的至少一部分净化周期中，呈现较高的浓度。图3是用于净化管道的方法300的一项实施例的流程图，所述管道例如，将测试系统104耦接到安全壳外壳102的管道106和/或测试系统104中自带的管道。在一项实施例中，方法300开始于步骤302，即来自净化系统130的消毒剂沿着第一方向流经测试系统 104的管道。如果系统包括由阀进行控制的多个环路或回路，那么这些回路可通过操作相应阀，同时或依次进行控制。在步骤302中，逆流器IM处于第一运行状态。步骤302的持续时间可在约1秒到约5分钟的范围内，具体取决于所述回路的容积。涉及多个回路的可接受周期可包括依次控制每个回路5到30秒，以及10秒到10分钟的顺流向时间，具体取决于系统的准确配置。在其他系统中，流向可通过逆转真空泵122的方向进行逆转。在可选浸泡步骤304中，断流阀240可关闭且旁通阀242可打开，从而浸泡测试系统104中的消毒剂(即处于大体非流动状态)。浸泡可使消毒剂分散在测试系统104中， 同时使步骤302中形成的低压区域中的压力上升，所述区域例如，测试系统104靠近真空泵 122的区域。浸泡步骤304的持续时间可在约10秒到约10分钟的范围内，例如，约1分钟到约6分钟。浸泡步骤304预期可通过关闭真空泵122，且可选择地，更改逆流器124的状态来进行，而无需使用断流阀240和旁通阀M2。在步骤306处，逆转通过测试系统104的管道106的消毒剂流。通过测试系统104 的管道106的消毒剂流可通过将逆流器IM的运行状态更改为第二运行状态进行逆转。浸泡步骤304的持续时间可在约10秒到约10分钟的范围内，例如，约1分到约6分钟。在可选浸泡步骤308处，断流阀240可关闭且旁通阀242可打开，从而在步骤306 完成后，浸泡测试系统104中的消毒剂。浸泡步骤308所需的时间比浸泡步骤304短。浸泡步骤308预期可通过关闭真空泵122，且可选择地，更改逆流器IM的状态来进行，而无需使用断流阀240和旁通阀M2。浸泡步骤308的持续时间可在约10秒到约10分钟的范围内，例如，约1分钟到约6分钟。在可选步骤310处，可根据需要将一系列步骤302、306重复数次。一个或多个可选浸泡步骤304、308也可在步骤310处重复进行。消毒剂预期可为适用于净化安全壳系统中的有害颗粒表面的任何消毒剂，包括但不限于，甲醛(CH2O)和二氧化氯(ClO2)、过氧化氢(H2O2)等。消毒剂的目标浓度和净化周期的持续时间具体取决于所使用的消毒剂、系统中的有害颗粒，以及特定应用可能具有的其他因素。上述实例使用二氧化氯作为消毒剂，且测试系统具有近5立方英尺的封闭容积，包括0. 25英寸内径的管道 300英尺；0. 75英寸内径的管道20英尺；以及其他系统部件，其包括过滤器、连接盒、加湿器和阀，上述管道和其他系统部件构成总系统容积。图4是说明在方法300的一项实施例中测试系统104中的流变化的图400。图400包括流迹402，其中纵轴404表示流，水平轴 406表示时间。在图400中描绘的方法300的实施例中，包括可选浸泡步骤304和308。沿着第一方向通过测试系统104的流在纵轴404上表示为正值，而在相反方向(例如，第二方向)上的流在在纵轴404上表示为负值。图5描绘净化系统500的一项实施例的简化示意图，所述净化系统500可用于具有测试系统502的安全壳系统100。除了逆流器IM可选之外，测试系统502与上述逆流测试系统104大体相同。净化系统500包括加湿器504，以在消毒期间更好地控制测试系统502的湿度，并因此增加消毒过程的效用。加湿器可采用各种设计，包括热动、超声波或气溶胶喷嘴型加湿器。此外，参照图6，净化系统500包括消毒剂发生器602，其耦接到加湿器504。消毒剂发生器602可为现有技术中已知或将来发明的任何合适的消毒剂发生器。加湿器504包括由罐盖606密封的罐604。在一项实施例中，衬垫拟8设置在罐 604和罐盖606之间，以形成两者之间的密封。罐604或罐盖606中的至少一个包括填料端口 608、入口 610、加热器端口 612、热电耦端口 614以及出口 616。填料端口 608由盖罩或塞子618密封，所述盖罩或塞子618可移除以向罐604的内部空间620中填充液体650，例如水，至适当程度，以便产生湿度。入口 610通过T形管6 耦接到消毒剂发生器602的出口 622。鼓泡器拟6设置在加湿器504的内部空间620中，且耦接到入口 610。鼓泡器626 可使消毒剂从加湿器504中的液体中喷出，以在内部空间620中形成消毒剂与水蒸汽的混合物。电阻加热器630用于加热加湿器504中的液体和/或水蒸汽。如图6所示，电阻加热器630可设置在罐604的外部或加湿器504的内部空间620中。热电耦器632设置在加湿器504中以提供表示加湿器504中的液体和/或水蒸汽的温度的指标。电阻加热器630 和热电耦器632通过加热端口和热电耦端口 612、614耦接至控制器634，以便控制加湿器 504中的液体和/或水蒸汽的温度。消毒剂与罐604的内部空间620中所生成的水蒸汽的混合物通过出口 614离开加湿器504。冷却盘管636和疏水器638耦接到出口 614以最小化离开加湿器504的混合物中所含有的液体量。消毒剂和水蒸汽的混合物与来自消毒剂发生器602的消毒剂在T形管 640处混合，从而将混合流接通至测试系统502。与传统设计相比，具有并行耦接到消毒剂发生器602的出口的加湿器504的净化系统500在净化过程中可有利地增加测试系统502中的湿度水平。净化系统500可使测试系统502中的湿度维持在60到80% RH的范围内，从而更为有效地对测试系统502中所使用的管道进行消毒。如上所述，净化系统500可用于上述管道消毒方法300，或其他净化过程中。还可预期的是，在另一项实施例中，上述加湿器可配备有引入试剂的端口以生成净化剂，从而使加湿器也充作消毒剂发生器。图7是安全壳系统700的另一项实施例的截面示意图。安全壳系统700确保离开设施或在设施中循环的空气是实质上无害的物质。安全壳系统700与上述外壳类似，且大体包括外壳702，其具有设置在其中的一个或多个过滤器706。在一项实施例中，外壳702包括过滤器安装部分704，用于以密封方式将过滤器 706安装到外壳；气流入孔708 ；以及气流出孔710。孔708、710均具有气闸712、714，用于控制通过外壳702和过滤器706的气流。在一项实施例中，气间712、714可配置成具有气密密封，从而防止孔708、710发生泄漏。外壳702包括密封式过滤器进出端口 720，其穿过外壳702，位于过滤器安装部分 704邻近位置，以便于安装和替换过滤器706。通常，密封式过滤器进出端口 720包括袋入 /袋出式系统721，用于在过滤器替换过程中，避免技术人员接触有害物质。外壳702还包括测试部分716以及充注部分738。测试部分716位于过滤器安装部分704下游，而充注部分738位于过滤器安装部分704上游。测试部分716包括一个或多个下游采样端口，其用于测试设置在外壳702中的过滤器706。充注部分738大体配置成提供充足的空间以进行成分混合，从而使气溶胶均勻分布在过滤器706的上游。多个采样端口 718穿过外壳702，以适用于从测试部分716采集样本，并将气溶胶输送到充注部分738。每个端口 718均配备有阀组件750。阀组件750可在至少三种状态之间进行选择。在第一状态中，阀组件750阻止流通过端口 718。在第二状态中，阀组件750 使端口 718与测试系统790流体连通，所述测试系统790包括测试设置在外壳702中的过滤器706所必须的测试设备，例如，气溶胶发生器、稀释器和采样系统722。在第三状态中， 阀组件750密封端口 718，但使测试系统790与净化系统7M流体连通。净化系统724通常提供一种药剂，其适用于在测试过滤器706后，中和测试系统 790中出现的有害药剂。此外，净化系统7M可根据需要或在过滤器测试之前净化外壳702。 净化系统7 可选择性地配置成与上述净化系统500类似，均包括加湿器504，所述加湿器 504在上述范围内增加提供给外壳702和测试系统790的消毒剂的湿度。阀组件750将在下文进行更为详细的描述。在图7所描绘的实施例中，设置在测试部分716中的下游采样端口 718包括一个或多个探针732和支撑结构734。支撑结构734将所述一个或多个探针732耦接到外壳 702。支撑结构734可以静态方式将探针固定在预定位置，或可配置有一个或多个致动器， 例如x/y移位机构，从而以动态方式沿着过滤器706的下游表面布置探针732。所述一个或多个探针732可采用适合于进行扫描和/或效率测试的设计。在一项实施例中，一个或多个探针732符合IEST-RP-CC034建议准则。阀组件750可以是单阀或多阀。阀组件750可进行机械致动或自动致动。阀组件750可包括手动或电子锁定装置。所述锁定装置阻止阀组件750意外致动。此外，阀组件750可具有位置传感器752(如示意图所示)，用于向控制器提供表示阀状态的指标。控制器可响应于指标，对阀组件750进行电子锁定，以防止阀组件750的状态更改，这样，气体流经阀组件750的路线就无法进行更改。此外，阀组件750可具有传感器754(如示意图所示)，用于确定到采样系统722和/或净化系统7M的线路是否耦接到阀组件750以阻止意外致动。如图8A到2C所示，阀组件750分别耦接到相应采样端口 718。所述一个或多个阀组件750可使操作人员选择性地控制测试部分716、充注部分738、测试系统790的采样系统722以及净化系统7M之间的流。在一项实施例中，所述一个或多个阀组件750中的每个阀组件均包括隔离阀802和净化阀804。此外，阀组件750还可为单选择器阀，其经配置以密封采样端口 718，从而允许测试部分716与采样系统722、测试部分716与净化系统 724或净化系统7 与采样系统722之间的流。阀组件750均可包括第一端口 850、第二端口 852和第三端口 854。第一端口 850使阀组件750与采样端口 718流体连通。第二端口 852可使阀组件750与净化系统7 流体连通。第三端口邪4可使阀组件750与采样系统 722流体连通。图8A描绘阀组件750的一项实施例。阀组件750包括隔离阀802和净化阀804， 其经配置以控制测试部分、采样系统722和净化系统7M之间的流。隔离阀802的上游耦接到外壳702的端口。隔离阀802的下游侧在第一 T形端口 856处耦接到T形接头806。T 形接头806的第二侧通过净化阀804在第二 T形端口 858处耦接到净化系统724。T形接头806的第三侧在第三T形端口 860处耦接到采样系统722。
隔离阀802与相应采样端口 718流体连通。隔离阀802选择性地将采样系统722 与测试部分716或充注部分738隔离。如图8A到2C所示，隔离阀802处于关闭位置。在关闭位置上，隔离阀802阻止液体流通过采样端口 718离开测试部分716。净化阀804与采样系统722流体连通。净化阀804选择性地将净化系统7M与T 型接头806隔离。如图8A到2C所示，净化阀804处于关闭位置。在关闭位置上，净化阀 804阻止液体从净化系统7 流向采样系统722。如图8A到2C所示，在一项实施例中，隔离阀802和净化阀804均为手动操作型球形阀。但是，预期可使用能够选择性地控制和隔离流的任何阀，包括但不限于，单选择器阀、 闸阀、滑阀、气动阀、螺线管阀、控制阀或其他合适的流控制装置。尽管阀组件750所示为手动操作型，但阀组件750预期也可自动致动来更改阀状态。因此，隔离阀802和净化阀804 中的一者或两者的运行可通过控制器836来进行自动控制。例如，包括一个或多个阀组件 750的阀和/或多个阀可包括自动致动器870 (如虚像所示)。自动致动器870可为伺服电动机、步进电动机、旋转致动器、气动或液压致动器、线性致动器、螺线管或适用于响应于来自控制器836的信号来更改阀状态的其他致动器。阀组件750还可包括传感器752和/或754，其向控制器836提供表示位置(即流态)和/或阀是否连接到管道(这样，液体就不会意外离开阀而流入周围环境中)的信号， 从而在阀未正确定序或者处于意外状态时启动锁定装置。锁定装置可为机械或电子锁定装置。传感器752、7M可以是流传感器，其与阀组件的液体管道相接；指示器，其经配置以检测阀组件750是否耦接到正确管道；或者编码器、限位开关或其他传感器，其适用于检测包括阀组件750的一个或多个阀的打开和/或关闭状态。在一项替代实施例中，隔离阀802和净化阀804中的一者或两者可包括单通路 (止回)阀。与隔离阀802关联的单通路阀可进行布置，以使液体流从测试部分716流向采样系统722，同时阻止流在相反方向上流动。与净化阀804关联的单通路阀可进行布置，以使液体流从净化系统7M流向采样系统722，同时阻止流反向流动。图8B描绘安全壳系统700，其耦接到测试系统790、气溶胶发生器822和净化系统 724,以便于对设置在外壳702中的过滤器706进行现场测试。净化系统7 选择性地净化测试系统790、气溶胶发生器822和/或稀释器824。净化阀804可选择性地打开，以使净化剂进入测试系统790的采样系统722。隔离阀802通常处于关闭状态，而净化阀804通常处于打开状态。隔离阀802选择性地阻止来自净化系统7M的药剂通过采样端口 718进入外壳702的内部。净化系统7M使消毒(净化)剂循环通过待净化的任何系统。如图所示，净化系统7 通过一条或多条净化线路835耦接到净化阀804。净化线路835直接耦接到净化阀804，或耦接到位于净化阀804和净化线路835之间的中间耦接器，例如净化歧管 813。中间耦接器可为用于以密封方式将净化系统7M耦接到净化阀804的任何装置。例如，中间耦接器可以是快速连接装置。中间耦接器允许操作人员将净化线路835快速耦接到净化阀804。气溶胶发生器822通过耦接到充注部分738的至少一个阀组件750来向过滤器 706的上游侧提供气溶胶。气溶胶发生器822向充注部分738提供足够浓度的气溶胶，从而对过滤器706进行统计学上有效的测试。气溶胶发生器822可通过净化回流阀807耦接到采样歧管820。
测试系统790检测通过采样端口 718从安全壳系统700的测试部分716和充注部分738采集的空气样本中存在的颗粒，从而可进行泄漏或效率检测。测试系统790包括采样系统722、稀释器824、一条或多条线路814以及排气过滤器744。所述一条或多条线路 814(即管道)将空气样本输送到采样系统722的过滤器测试设备。过滤器测试设备可为光度计、粒子计数器或适用于对过滤器706进行泄漏和/或效率测试的其他设备。过滤器测试设备提供表示空气样本中存在的颗粒数量的指标。所检测的空气样本离开过滤器测试设备后，通过排气过滤器744排出采样系统722。在真空泵742直接耦接到净化系统7M的实施例中，过滤器744可省略。同样，稀释器拟4通过耦接到充注部分738的至少一个阀组件750耦接到过滤器 706上游侧。当隔离阀802打开且净化阀804关闭时，通过阀组件750向稀释器拟4提供充注部分738中的空气和气溶胶样本。稀释器拟4经配置以稀释预定量的上游样本，这样，提供给采样系统722的过滤器测试设备的颗粒浓度将在过滤器测试设备的运行极限内，从而可计算上游浓度极限以用来确定过滤效率和/或泄露阈值。将一个或多个阀组件750耦接到采样系统722的过滤器测试设备的一条或多条线路814均可耦接到螺线管阀818，这样来自每条线路的样本可依次通过所述过滤器测试设备。螺线管阀818可进行独立操作和控制。在一项实施例中，每个螺线管阀818控制流从每条线路814流入采样歧管820。采样歧管820的共用出口与采样系统722的过滤器测试设备流体连通。在此实施例中，任一螺线管阀818或其组合均可打开，以便于测试来自与相应阀组件750关联的特定探针732 (或稀释器824)的空气样本。衰减型旁通阀805可通过耦接到充注部分738的至少一个阀组件750来耦接到过滤器706的上游侧。在一项实施例中，衰减型旁通阀805将稀释器824的入口耦接到采样系统722的过滤器测试设备的出口。在此实施例中，衰减型旁通阀805可打开，以便在进行真空压力衰减测试时，使外壳和系统的排气速度更快。在一项实施例中，离开采样系统722的过滤器测试设备的空气通过排气过滤器 744。在采样后，所述排气过滤器744阻止采样系统722中可能存在的有害颗粒传播到周围环境中。排气过滤器744可为任何合适的过滤器。采样系统722可选择性地包括真空泵742。真空泵742有助于空气样本和/或来自净化系统7M的消毒剂循环通过采样系统722。任何合适的泵或压缩机均可使用，只要所述泵或压缩机与消毒剂相容。可选择地，逆流器740 (如虚像所示)可设置在采样系统722和真空泵742之间。 逆流器740类似于上述逆流器，例如，经过操作以逆转测试系统722中的消毒剂的流向，从而具有上文参照图3所述的方法300的实行。在另一项实施例中，真空泵742可为可逆式泵，其可逆转测试系统722中的消毒剂的流向，而无需使用逆流器740。旁通过滤器832可耦接到采样歧管820。旁通过滤器832可为任何合适的过滤器， 例如，HEPA过滤器。从旁通过滤器832流向采样歧管820的空气可选择性地由旁通阀834 进行控制。如图所示，尽管旁通阀834是螺线管阀，但实际上其可为任何合适的阀。当与一个或多个线路814相接的螺线管阀818关闭时，旁通过滤器832向采样系统722的过滤器测试设备提供空气。旁通过滤器832可使采样系统722的过滤器测试设备的泵继续进行空气循环。这避免泵或压缩机发生故障，从而延长采样系统722的过滤器测试设备的使用寿命·首先参照图8B，控制器836包括控制线路838，用于与采样系统722的各个部件、 净化系统724、阀组件800、螺线管818、830和/或834、稀释器拟4和/或气溶胶发生器822 进行通信。控制器836通过控制线路838发送和接收数据。或者，控制器836可使用液体、 气动和/或无线(例如，红外线、RF、蓝牙等)信号与本文中所述的部件进行通信。控制器 836可经配置以采用自动方式(例如，根据存储在存储器中的预编程顺序)或根据明确的用户输入内容来操作和监控各个部件。尽管未图示，但控制器836可配备有可编程中央处理单元、存储器、大容量存储装置，以及已知的辅助电路，例如电源、计时器、缓存器、输入/输出电路等。启用后，操作人员可通过向控制器836输入命令来控制安全壳系统700、采样系统722、净化系统724、气溶发生器822和稀释器824的运行。为此，控制器836的另一项实施例包括控制面板(未图示)。控制面板可包括键盘、开关、旋钮、触摸板等。控制器836可进一步包括视频显示器。在安全壳系统700正常运行期间，阀组件750处于第一状态。在第一状态中，阀组件750阻止流通过端口 718。在一项实施例中，在第一状态中，隔离阀802关闭。所述第一状态可使安全壳系统700易于过滤通过外壳702的设施空气，而不会污染采样系统722。在需要进行过滤器测试和/或检定之前，阀组件750将一直处于第一状态。当需要进行过滤器测试时，采样系统722耦接到阀组件750。为了测试过滤器706，所述阀组件750将处于第二状态。在第二状态中，阀组件750 使端口 718与采样系统722中测试设置在外壳702中的过滤器706所必需的的过滤器测试设备流体连通。在一项实施例中，第二状态通过打开隔离阀802同时使净化阀保持关闭来实现。气溶胶发生器通过适当的阀组件750将气溶胶提供给外壳702的充注部分。当上游测试浓度在外壳中稳定后，适当的螺线管阀818打开，以便稀释器824向采样系统722的过滤器测试设备提供样本，从而确定上游浓度和/或泄露阈值。适当的螺线管818可进行致动，以将通过探针732获得的下游样本提供给采样系统722的过滤器测试设备。通过下游样本可确定过滤器效率和/或泄露位置。采样系统722的过滤器测试设备的泵或压缩机可从测试部分716中牵引出空气样本。空气样本流经一个或多个管道736，所述一个或多个管道736穿过外壳702的壁并穿过一个或多个阀组件750。空气样本流经阀组件750并流入采样系统722的一条或多条线路814中。净化系统7M保持与采样系统722隔离。这避免空气样本流入净化系统724，而导致空气样本进入采样系统722。空气样本进入采样系统722的过滤器测试设备以进行测试。采样系统722的过滤器测试设备测试空气样本。采样系统722的过滤器测试设备可将测试信息直接存储和/或通过控制线路838传送给操作人员或控制器836。空气样本通过排气过滤器744从采样系统的过滤器测试设备中排出。排气过滤器744可使已过滤的空气样本重新循环到设施、外壳702或净化系统724中。此过程将一直持续，直到测试完成。有利地，过滤器现场测试无需净化外壳702就可完成。由于在测试前无需净化外壳，因此节省了大量时间，这些时间可用于设施的运行活动。此外，由于外壳的空间较大，设施中的实验室或生物安全柜或者其他装置将不会与净化剂接触，由此显著减少了所使用的净化剂量。
过滤器测试完成后，阀组件750致动成第三状态。在第三状态中，当流处于净化系统和采样系统之间时，将避免所述流通过阀组件750流入外壳702。稀释器824、气溶胶发生器822、采样歧管820和采样系统722的过滤器测试设备以及排气过滤器744可选择性地接触净化剂。净化周期可通过选择使用以下工艺中的至少一个来增加加湿器504 ；逆流器 740 ；或其他工艺，用于在净化循环的一部分中补偿测试系统790中低压区域。操作人员或控制器836可用于致动阀组件750。在一项实施例中。第三状态包括使净化阀804处于打开状态，同时使隔离阀802处于关闭状态。要净化采样系统722，消毒剂流经净化阀804并流入一个或多个阀组件750，从而流入采样系统722。螺线管阀818保持打开状态或循环处于打开和关闭状态。如上所述，稀释器824，且可选择的气溶胶发生器 822会被净化。隔离阀802保持关闭，从而避免消毒剂流入外壳702。采样系统722可采用与空气样本相同的方式使消毒剂进行循环。因此，当安全壳系统处于运行状态时，消毒剂将流经采样系统722中所有可能受污染的部件、气溶胶发生器822和稀释器824，从而使设施运行的成本效率较高。消毒剂流可在采样系统722的管道中逆转一次或多次。此外，或作为替代，通过使用加湿器504，将无需对采样系统722中的消毒剂进行湿度控制。消毒剂可重新循环回到净化系统724中。净化过程的持续时间取决于待净化的有害颗粒。净化完成后，阀组件750可返回第一状态。净化线路835可与一个或多个阀组件750解除耦接。净化系统7M和/或采样系统722随后可移动至同一或单个安全壳系统700的另一外壳702 中。此过程可重复以检定另一个过滤器。本文中所述实施例可允许安全壳、手套箱、生物安全柜、传输单元、隔离器和其他过滤系统中的HEPA和碳过滤器通过扫描测试和/或整体效率测试来进行泄漏检定，而无需在进行过滤器检定之前，对安装有过滤器的外壳进行净化或消毒。这将无需对实验室、工作空间、清洁空间、生产区域、手套箱、清洁台或者使用上述安全壳或过滤系统的其他区域或系统进行净化或消毒。这将有利地减少设施因必须净化上述系统或区域而停用的时间。减少设施停用时间意味着产量更高、生产能力更强、盈利能力更好或实验时间更长。此外，系统提供一种具有成本效率的方法以在“失常”状态下检定过滤器，这种方法无需停止实验且不必浪费数月或甚至数年的时间、金钱和投资，同时也消除在社会性关键实验或过程方面的不利影响。尽管上文所述为本发明的实施例，但在不背离本发明的基本范围的前提下，本发明的其他和进一步实施例可进行调整，且本发明的基本范围由所附权利要求书确定。
权利要求
1.一种用于安全壳系统的测试系统，所述安全壳系统具有安全壳外壳，所述安全壳外壳具有气流入口 ；气流出口 ；袋入/袋出式过滤器进出端口 ；过滤器安装部分，其设置在所述入口和所述出口之间，且配置成将所述安全壳外壳中的过滤器以密封方式固定在特定位置，以过滤在所述入口和所述出口之间流动通过所述安全壳外壳的空气；多个端口，其穿过所述安全壳外壳而形成，其中所述端口包括至少一个下游采样端口和上游采样端口，所述测试系统包括采样系统，其包括测试设备，适用于使用从所述下游采样端口和上游采样端口采集的样本，对设置在所述安全壳系统中的所述过滤器进行测试；以及用于逆转所述采样系统中的流的装置。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其中所述用于逆转所述采样系统中的流的装置包括可逆式真空泵。
3.根据权利要求1所述的测试系统，其中所述测试系统进一步包括真空泵，其具有耦接到所述采样系统的入口，且其中所述用于逆转所述采样系统中的流的装置包括至少一个阀，其具有第一状态，所述第一状态可使流从所述采样系统进入所述真空泵， 所述流形成所述采样系统中的第一方向流；以及第二状态，所述第二状态阻止流从所述采样系统进入所述真空泵，所述至少一个阀还形成通过所述采样系统的第二方向流，所述第二方向流与所述第一方向流相反。
4.根据权利要求1所述的测试系统，其中所述测试系统进一步包括真空泵，其具有耦接到所述采样系统的入口，且其中所述用于逆转所述采样系统中的流的装置包括至少一个阀，其具有第一状态，所述第一状态使所述真空泵的所述入口耦接到所述采样系统；以及第二状态，所述第二状态使所述真空泵的出口耦接到所述采样系统。
5.一种用于净化管道的方法，包括 使消毒剂沿着第一方向流经管道；以及使所述消毒剂沿着第二方向流经管道。
6.根据权利要求5所述的用于净化管道的方法，其中使所述消毒剂流经管道进一步包括使所述消毒剂流经过滤器测试设备，其中所述过滤器测试设备包括稀释器、光度计和粒子计数器中的至少一个。
7.根据权利要求5所述的用于净化管道的方法，进一步包括浸泡所述管道中的所述消毒剂，其在使所述消毒剂沿着所述第一方向流经管道与使所述消毒剂沿着所述第二方向流经管道的步骤之间进行。
8.根据权利要求5所述的用于净化管道的方法，进一步包括 操作真空泵以使所述消毒剂沿着所述第一方向流经所述管道。
9.根据权利要求8所述的用于净化管道的方法，进一步包括逆转所述真空泵的方向，以将通过所述管道的流从所述第一方向更改为所述第二方向。
10.根据权利要求8所述的用于净化管道的方法，进一步包括致动一个或多个阀，以将通过所述管道的所述流从所述第一方向更改为所述第二方向，其中所述一个或多个阀具有第一状态，其使所述真空泵的入口耦接到设置在采样系统中的管道；以及第二状态，其使所述真空泵的出口耦接到设置在所述采样系统中的管道。
11.根据权利要求8所述的用于净化管道的方法，进一步包括在所述消毒剂沿着所述第二方向流动时，将所述真空泵与所述采样系统隔离。
12.根据权利要求5所述的用于净化管道的方法，进一步包括将所述采样系统中的相对湿度水平维持在约60到80% RH之间。
13.根据权利要求12所述的用于净化管道的方法，进一步包括在消毒剂发生器中生成所述消毒剂；将消毒剂流分成第一流和第二流；使所述消毒剂的所述第一流流经加湿器；在所述消毒剂的所述第一流离开所述加湿器后，将其与所述消毒剂的所述第二流合并，从而形成所述消毒剂的加湿流；以及使所述消毒剂的所述加湿流沿着所述第一方向流入所述采样系统。
14.根据权利要求5所述的用于净化管道的方法，其中所述消毒剂是甲醛，或二氧化氯，或过氧化氢，或这些药剂的混合物，或者这些药剂中的一种药剂与其他化学物质、气体或蒸汽或其混合物的混合物。
15.一种用于净化耦接到安全壳系统的测试系统中的管道的方法，所述安全壳系统具有安全壳外壳，所述安全壳外壳具有气流入口 ；气流出口 ；袋入/袋出式过滤器进出端口 ； 过滤器安装部分，其设置在所述入口和所述出口之间，且配置成将所述安全壳外壳中的过滤器以密封方式固定在特定位置，以过滤在所述入口和所述出口之间流动通过所述安全壳外壳的空气；多个端口，其穿过所述安全壳外壳而形成，其中所述端口包括耦接到所述测试系统的至少一个下游采样端口和上游采样端口，所述测试系统具有稀释器、光度计和粒子计数器中的至少一个，所述测试系统的部件通过所述管道耦接，所述方法包括操作真空泵以在所述测试系统中形成沿着第一流向的消毒剂流；以及逆转所述测试系统中所述消毒剂的所述流向。
16.根据权利要求15所述的用于净化管道的方法，进一步包括在逆转所述消毒剂的所述流向之前，浸泡所述管道中的所述消毒剂。
17.根据权利要求15所述的用于净化管道的方法，其中逆转所述测试系统中所述消毒剂的所述流向进一步包括以下步骤中的至少一个，即逆向操作所述真空泵或将所述真空泵的入口与所述测试系统隔离。
18.根据权利要求15所述的用于净化管道的方法，其中逆转所述测试系统中所述消毒剂的所述流向进一步包括致动一个或多个阀，以逆转通过所述管道的所述消毒剂流的方向，其中所述一个或多个阀具有第一状态，其使所述真空泵的入口耦接到设置在所述测试系统中的管道；以及第二状态，其使所述真空泵的出口耦接到设置在所述测试系统中的管道。
19.根据权利要求15所述的用于净化管道的方法，进一步包括将采样系统中的相对湿度水平维持在约60到80% RH之间。
20.根据权利要求15所述的用于净化管道的方法，进一步包括 在引入所述测试系统之前，将所述消毒剂流分成第一流和第二流； 使所述消毒剂的所述第一流流经加湿器；在所述消毒剂的所述第一流离开所述加湿器后，将其与所述消毒剂的所述第二流合并，从而形成所述消毒剂的加湿流；以及使所述消毒剂的所述加湿流沿着所述第一方向流入所述采样系统。
全文摘要
本发明的实施例大体上提供一种用于净化管道的装置和方法。本发明尤其适合于净化测试系统中的管道，所述测试系统用于检定安全壳系统中的过滤器。在一项实施例中，提供一种用于安全壳系统的测试系统，包括采样系统，其包括测试设备，适用于使用从所述安全壳系统的下游采样口和上游采样口获得的样本，对设置在所述安全壳系统中的过滤器进行测试；以及用于逆转所述采样系统中的流的装置。在本发明的另一方面中，提供一种用于净化管道的方法。在另一项实施例中，所述方法包括使消毒剂沿着第一方向流经管道，并使所述消毒剂沿着第二方向流经管道。
文档编号B01D46/04GK102497916SQ201080037348
公开日2012年6月13日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年8月21日
发明者斯蒂文·T·迪万 申请人:凯米费勒·法尔有限公司