用于控制实验室隔离装置内的污染物的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于控制实验室隔离装置(laboratorycontainmentdevices)内的污染物的系统。

背景技术：

包括危险活动和那些需要清洁环境的试验过程都是在通风隔离装置中执行的，该通风隔离装置被描述为通风柜、通风罩、生物安全柜、隔离器、化学品储存柜以及其它形式的局部排气通风装置(levs)。这些装置在尺寸和几何形状方面可具有各种互相密合的封闭构造。使用者既可以借助于开口、也可以使用手套进入这些装置，在后一种情况下，通常要对进气和排气通风装置进行过滤。在本文的其余部分，这些装置的各种类型和组被称为实验室隔离装置。基于对功能需求(包括对最坏情况的安全考虑)的预先评估或分析，这些装置的通风排气装置被设定为恒定速率或可变速率。也就是说，在能效和对危险条件的反应方面，对排气通风装置的控制可能具有缺陷。对于安装有许多这些装置的场合而言，在通风系统的经济成本方面，该途径也具有相当大的影响。

对于通过开口帮助使用者进入并配有常规可变风量控制装置(vav)的实验室隔离装置而言，可采用各种形式的控制。公知的一般概念是，随着可移动的窗框(sash)被打开，增加通过开口吸入的体积流量，其目的在于，在(窗框的)位置范围内，使(开口的)沿面速度(facevelocity)保持基本相同。

通风控制装置的类型包括：

-调节节气阀门(目前最常用的途径)。

-两位置切换(节气阀门)。

-双速切换(风扇)。

控制传感器样式(controlsensorformat)的种类包括：

-窗框位置检测。

-热线风速仪。

-压力/流量测量。

不管所采用的控制装置和传感器样式的组合如何，这些设置都共享了在概念上开环路或向前输送的共同特点。也就是说，操作标准是预定体积流量、沿面速度和最大vav调节比的可利用性，而非对实验室隔离装置内的污染物水平的测量进行控制(减少/移除污染物是核心目标)。这种固定性能指标(无论是经验设定、估计或评价)都不能完全符合对功能安全和可靠性的相关要求。

发明目的

本发明的目的是减少上述缺点。

特别地，本发明的目的是为实验室隔离装置提供节能通风系统，同时满足安全目标。

本申请中描述的发明是通过采用为(避免)污染而对隔离装置的内部条件进行测量和使通风排气速率变化来控制(减少或消除)污染水平的替代方案来替换上述通风控制设置。此处，本发明被称为测量隔离控制(mcc)。

技术实现要素：

根据第一方案，本发明提供了一种测量隔离控制系统，其包括实验室隔离装置，该实验室隔离装置具有旨在容纳潜在危险材料或那些需要清洁环境的活动的互相密合的封闭结构。该系统还包括：至少一个传感器，设置成测量空气中的所有物(properties)；排气出口，用于实验室隔离装置的通风；至少一个开口，用于供应空气以进入实验室隔离装置的内部；气流控制设备，用于控制排气量；以及控制单元，其连接到至少一个传感器和该气流控制设备。所述控制单元被设置成不断地接收来自至少一个传感器的信号，并且基于这些信号来调节气流控制设备，以改变来自实验室隔离装置的排气量。

在本发明的实施例中，至少一个传感器被设置成测量空气中化学物质、致病物质、放射性物质或微粒的含量(content)。应当理解的是，在空气中还有其它可能的所有物，传感器可被设置成测量比如空气温度或湿度，其对工作安全性或工作条件至关重要。

在本发明的实施例中，该系统包括两个或更多个传感器，这些传感器被设置成测量空气中的一种或若干种所有物。

在本发明的实施例中，排气出口包括排气管道，该排气管道连接到实验室隔离装置，并且在该排气管道内设置一个传感器。

在本发明的实施例中，在实验室隔离装置的内部设置一个传感器。

在本发明的实施例中，在实验室隔离装置的外部设置一个传感器。在这种情况下的位置可以是例如在用于使用者进入实验室隔离装置内部的设备的附近，或在实验室隔离装置所在房间的通风系统的内部。

在本发明的实施例中，传感器被设置在实验室隔离装置的内部或外部的若干位置中。实验室隔离装置的外部的传感器的位置也可以是例如在用于使用者进入实验室隔离装置的内部的设备的附近，或在实验室隔离装置所在的房间的室内通风系统的内部。

在本发明的实施例中，用于使用者进入隔离装置的内部的设备包括至少一个可移动的窗框、门或窗，其露出并且调节用于进入实验室隔离装置的内部的开口的尺寸。窗框、门或窗的尺寸和几何形状可依据开口的尺寸而变化。而且窗框、门或窗也可包括滑动机构，或者可通过铰链连接到实验室隔离装置。

在本发明的实施例中，一个传感器检测窗框、门或窗的位置。

在本发明的实施例中，一个传感器测量开口中的沿面速度。

根据本发明的第二方案，本发明提供了一种测量隔离控制方法，其包括测量隔离控制系统，该测量隔离控制系统包括实验室隔离装置，该实验室隔离装置具有旨在容纳潜在危险材料或那些需要清洁环境的活动的互相密合的封闭结构。该系统还包括：至少一个传感器，被设置成测量空气中的所有物；排气出口，用于通风；至少一个开口，用于供应空气以进入实验室隔离装置的内部；气流控制设备，用于控制排气量；以及控制单元，其连接到至少一个传感器和该气流控制设备。所述控制单元被设置成不断地接收来自至少一个传感器的信号，并且基于这些信号来调节气流控制设备，以改变实验室隔离装置中的排气量。至少一个传感器、控制单元和气流控制设备形成闭环系统，从而使得至少一个传感器不断地测量排气管道的内部、实验室隔离装置的内部或实验室隔离装置的外部的空气中的所有物，并将信号发送到控制单元，该控制单元基于这些信号来调节气流控制设备，以改变来自实验室隔离装置的排气量。

在本发明的实施例中，至少一个传感器测量空气中的化学物质、致病物质、放射性物质或颗粒的含量。

在本发明的实施例中，两个或更多个传感器测量空气中的一种或若干种所有物。

在本发明的实施例中，一个传感器测量排气出口中的、实验室隔离装置的内部的或实验室隔离装置的外部的空气中的所有物。

在本发明的实施例中，其它传感器测量排气出口中的、实验室隔离装置的内部的或实验室隔离装置的外部的空气中的所有物。

在本发明的实施例中，用于使用者进入实验室隔离装置的内部的设备包括至少一个可移动的窗框、门或窗，其露出并且调节进入实验室隔离装置的内部的开口。

在本发明的实施例中，一个传感器检测窗框、门或窗的位置。

在本发明的实施例中，一个传感器测量开口中的沿面速度。该开口可连接到帮助使用者进入该装置的内部的开口，或者该开口可以是单独一个。

在本发明的实施例中，首先测量窗框、门或窗的位置，并将来自传感器的第一信号发送到控制单元，该控制单元基于所述第一信号来调节气流控制设备，以改变来自实验室隔离装置的排气量；其次，由另一个传感器测量空气中的所有物，并将第二信号发送到控制单元，该控制单元基于所述第二信号来再次调节气流控制设备，以改变来自实验室隔离装置的排气量。

在本发明的实施例中，首先测量开口中的沿面速度，并将来自传感器的第一信号发送到控制单元，该控制单元基于所述第一信号来调节气流控制设备，以改变来自实验室隔离装置的排出量；其次，由另一个传感器测量空气中的所有物，并将第二信号发送到控制单元，该控制单元基于所述第二信号来调节气流控制设备，以改变来自实验室隔离装置的排气量。

应当理解的是，本发明上述的方案和实施方式彼此可以任意组合。几个方案和实施例可以组合在一起以形成本发明的另一个实施例。

附图说明

附图被包括在内以提供对本发明进一步的理解，而且构成本申请的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在图中：

图1示出了实验室隔离装置的轴测(axonometric)前视图；

图2示出了实验室隔离装置的轴测侧视图，以及

图3示出位于一个房间中的测量隔离控制系统。

具体实施方式

图1示出了实验室隔离装置1，包括：四个侧壁9、顶板10、底板11、包括排气管道5的排气出口，和用于使用者进入实验室隔离装置内部的设备。排气管道5还包括气流控制设备2，用于调节来自实验室隔离装置1的气流量。在图1中，用于使用者进入实验室隔离装置1的内部的设备包括可移动面板(最典型地被称为窗框)，但使用者的进入也可以通过多个更小的面板(门、窗等)或窗框(有时定位在实验室隔离装置的多个面上)或通过手套或防护手套来实现。在图1中，窗框4被示出以敞开的位置露出开口3，以便于使用者进入实验室隔离装置1的内部。使用者8(即实验室工作人员)可通过开口3进入实验室隔离装置1的内部进行操作，并且使用者8可调节窗框的位置以符合他们的需要。例如，在紧急情况下(例如，潜在有害物质的泄漏)，通过关闭窗框以尽可能快地关闭开口3并以最大速率设置排气量是重要的。

图1仅仅显示了实验室隔离装置的一种可能的结构。应当理解的是，实验室隔离装置包括使用局部排气通风装置并被设置在房间中的多种装置，诸如通风柜、通风罩、微生物安全柜和化学品储存柜等。因此，应当理解的是，只要能够测量和控制实验室隔离装置内部的空气中的所有物，所述装置可以具有许多结构形式，如没有底板(例如，步入式单元)、具有不同数量的侧壁和/或具有弯曲表面等等。

图2示出了实验室隔离装置1的侧视图，该实验室隔离装置1包括至少一个传感器6。该传感器6被设置成不断地测量诸如化学物质、致病物质、放射性物质或微粒的含量等的空气中的所有物。在图2中，传感器6被安置在排气管道5的内部，安置在实验室隔离装置1内部的操作区域的后壁上，安置在工作平面12上以及安置在实验室隔离装置1外部的窗框上。这些仅是传感器6的可能位置，并且应当理解的是，该位置可以在实验室隔离装置1内部或在实验室隔离装置1附近的其他位置。还可以有若干个传感器6来测量相同的性质，或者它们可以测量空气中的不同所有物。传感器6将信号不断地发送到控制单元13，该控制单元13通过调节气流控制设备2来计算是否需要增加或减少排气量。这被称为闭环系统，其中控制单元13从传感器6获得反馈并将结果与期望值进行比较。如果测量值与期望值不同，则控制单元向气流控制设备发送命令信号来调节排气量以达到期望值。如果测量值与期望值相同，则排气量可以减少到接近零或甚至为零，以节省能源。如果没有测量隔离控制系统(mcc)(这种系统不断测量空气中的污染物水平，并在需要的时候调节排气量)，这是不可能实现的。气流控制设备2通常是节气阀门，其位置是可以调节的。通常使用的其它气流控制设备2是具有不同位置的开关，和具有可调速度的风扇。应当理解的是，所述设备可包括其它装置以调节来自实验室隔离装置1的排气量。

图3公开了一个包括测量隔离控制系统的房间和在实验室隔离装置1处进行操作的使用者8。在图3中，房间包括一个实验室隔离装置1，但是在一个房间里可以有若干个实验室隔离装置1。每个实验室隔离装置1均包括至少一个传感器6，用以测量实验室隔离装置1内部或附近的空气中的所有物。该房间包括独立的空气通风系统，该系统包括至少一个新风供应管道(freshsupplyairduct)7。测量隔离控制系统可包括位于新风供应管道内的传感器6。可以将新风供应管道7内部测量的值用作参考值并将该值与实验室隔离装置1的内部或附近测量的值进行比较，如果这些值不能彼此对应，那么就调节排气量。

在图中，排气管道5通过顶板10连接到实验室隔离装置。然而，所述排气管道5可以通过其封闭结构的其它表面连接到实验室隔离装置1。同样地，实验室隔离装置仅仅是使用该系统的一种可能应用。该系统可用于需要使用清洁环境和危险材料的各种实验过程，而且本发明可能应用的实验室隔离装置的类型包括通风柜、通风罩、微生物安全柜和隔离器、化学品储存柜等以及其它形式的局部排气通风装置。这些隔离装置中的一些具有借助于手套或防护手套、而非开口的用户界面，但是本发明在安全性和能效方面的应用及其益处仍然是可以实现的。

虽然结合某种类型的系统对本发明进行了描述，但应当理解的是，本发明不限于任何具体类型的系统。虽然结合多个示例性的实施例和实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此，而是涵盖所附权利要求的范围的各种修改和等效的设置。