具备直插探针的流体取样系统.pdf

一种用于对流体容器的内容物进行取样的流体取样系统，包括伸长的空心的取样导管、泵装置、试样探针和控制器单元，取样导管在用于从容器抽取流体的第一端和用于使流体返回容器的第二端之间延伸，泵装置用于使流体在容器和取样导管之间循环，试样探针具有延伸到取样导管中，从而与取样导管内的流体相接触的顶端，控制器单元用于控制取样导管内的流体的流，并通过从试样探针接收的信号来监测取样导管中的流体的所关心的特性。本发明还提供了一种直插pH探针。

1.  一种用于对流体容器的内容物进行取样的流体取样系统，包括：
伸长的空心的取样导管，在用于从所述容器抽取流体的第一端和用于使所述流体返回所述容器的第二端之间延伸；
泵装置，用于使所述流体在所述容器和所述取样导管之间循环；
试样探针，具有延伸到所述取样导管中，从而与所述取样导管内的流体相接触的顶端；
至少以下其中一个源：
校准流体源，包括提供具有已知特性的第一缓冲剂的第一缓冲剂供给源，该第一缓冲剂供给源与所述取样导管保持可选择的流体连通；
清洗流体源，包括提供第一清洁流体的第一清洗流体供给源，该第一清洗流体供给源与所述取样导管保持可选择的流体连通；和
添加剂源，包括提供第一添加剂的第一添加剂供给源，该第一添加剂供给源与所述取样导管保持可选择的流体连通；以及
控制器单元，用于控制所述流体流入和流出所述容器的流，以及所述流体从所述校准流体源、所述清洗流体源和所述添加剂源中的所述至少一个至所述取样导管中的流，并通过从所述试样探针接收的信号来监测所述取样导管内的流体的所关心的特性。

2.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，还包括所述校准流体源、所述清洗流体源和所述添加剂源中的至少另一个。

3.  根据权利要求2所述的流体取样系统，其特征在于，还包括所述校准流体源、所述清洗流体源和所述添加剂源中的各个。

4.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述校准流体源还包括提供具有已知特性的第二缓冲剂的第二缓冲剂供给源，该第二缓冲剂供给源与所述取样导管保持可选择的流体连通。

5.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述清洗流体源还包括提供第二清洁流体的第二清洁流体源，该第二清洁流体源与所述取样导管保持可选择的流体连通。

6.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述清洗流体源还包括提供第一干燥流体的第一干燥流体供给源，该第一干燥流体供给源与所述取样导管保持可选择的流体连通。

7.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述添加剂源还包括提供第二添加剂的第二添加剂供给源，该第二添加剂供给源与所述取样导管保持可选择的流体连通。

8.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，还包括与所述取样导管保持可选择的流体连通的废物导管。

9.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述泵装置还包括第一泵压头和第二泵压头，所述第一泵压头使流循环穿过所述取样导管，所述第二泵压头在第二清洁流体源和所述容器之间保持流体连通。

10.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，还包括与所述取样导管保持可选择的流体连通的废物导管。

11.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述泵装置包括蠕动泵。

12.  根据权利要求1所述的流体取样系统，其特征在于，所述取样导管的所述第一端和所述第二端与所述容器的内部保持密封的流体连通。

13.  一种用于对流体源的内容物进行取样的流体取样系统，包括：
伸长的空心的取样导管，在用于从所述容器抽取流体的第一端和用于使所述流体返回所述容器的第二端之间延伸；
泵装置，用于使所述流体在所述容器和所述取样导管之间循环；
试样探针，具有延伸到所述取样导管中，从而与所述取样导管内的流体相接触的顶端；
第一缓冲剂源，提供具有已知特性的第一缓冲剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通；
第一清洁流体源，提供第一清洁流体，与所述取样导管保持可选择的流体连通；
第一干燥流体源，提供第一干燥流体，与所述取样导管保持可选择的流体连通；
第一添加剂源，提供第一添加剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通；以及
控制器单元，用于控制所述取样导管内的所述流体、所述第一缓冲剂、所述第一添加剂、所述第一清洁流体和所述干燥流体的流，并通过从所述试样探针接收的信号来监测所述取样导管内的流体的所关心的特性。

14.  根据权利要求13所述的流体取样系统，其特征在于，还包括：
第二缓冲剂源，提供具有已知特性的第二缓冲剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通；以及
第二添加剂源，提供第二添加剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通。

15.  根据权利要求13所述的流体取样系统，其特征在于，还包括校准导管，该校准导管与所述第一缓冲剂源和所述第二缓冲剂源保持可选择的流体连通，并与所述取样导管保持可选择的流体连通。

16.  根据权利要求14所述的流体取样系统，其特征在于，还包括清洁导管，该清洁导管与所述第一清洁流体源和所述第一干燥流体源保持可选择的流体连通，并与所述取样导管保持可选择的流体连通。

17.  根据权利要求16所述的流体取样系统，其特征在于，还包括另外的导管，该导管与所述取样导管、所述校准导管以及所述清洁导管的各个保持可选择的流体连通。

18.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述泵装置还包括次级泵装置，该次级泵装置用于将流体从外部保持源转移到所述容器。

19.  根据权利要求18所述的流体取样系统，其特征在于，所述次级泵装置在所述容器与用于向所述容器提供清洁流体的所述外部供给源和次级清洁流体源中的一个之间延伸，并保持可选择的流体连通。

20.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，还包括探针废物导管，该探针废物导管与用于引导来自所述取样导管的废物流体的所述取样导管保持可选择的流体连通。

21.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，还包括与所述取样导管保持可选择的流体连通的排出导管。

22.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述控制器单元还包括用于确定所述流体的pH、所述流体的纯度和所述流体的浓度中的一个的装置。

23.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，还包括用于将所述第一添加剂转移到所述取样导管中的第一添加剂泵。

24.  根据权利要求23所述的流体取样系统，其特征在于，所述第一添加剂泵包括与所述第一添加剂源保持流体连通的注射泵。

25.  根据权利要求23所述的流体取样系统，其特征在于，还包括用于将所述第二添加剂转移到所述取样导管中的第二添加剂泵。

26.  根据权利要求25所述的流体取样系统，其特征在于，所述第二添加剂泵还包括与所述第二添加剂源保持流体连通的注射泵。

27.  根据权利要求21所述的流体取样系统，其特征在于，还包括废物泵，该废物泵与用于转移来自所述取样导管的废物流体的所述废物导管保持流体连通地连接。

28.  根据权利要求27所述的流体取样系统，其特征在于，所述废物泵还包括注射泵。

29.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述第一缓冲剂由已知的pH值表示其特征。

30.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述第二缓冲剂由已知的pH值表示其特征。

31.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述第一清洁流体是水。

32.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述第一干燥流体是空气。

33.  根据权利要求12所述的流体取样系统，其特征在于，所述有待取样的流体包括液体铊。

34.  一种用于对流体源的内容物进行取样的流体取样系统，包括：
伸长的空心的取样导管，在用于从所述容器抽取流体的第一端和用于使所述流体返回所述容器的第二端之间延伸；
泵装置，用于使所述流体在所述容器和所述取样导管之间循环；
试样探针，具有延伸到所述取样导管中，从而与所述取样导管内的流体相接触的顶端；
第一清洁流体源，提供第一清洁流体，与所述取样导管保持可选择的流体连通；以及
控制器单元，用于控制所述取样导管内的所述流体、所述第一缓冲剂、所述第一添加剂、所述第一清洁流体和所述干燥流体的流，并通过从所述试样探针接收的信号来监测所述取样导管内的流体的所关心的特性。

35.  根据权利要求34所述的流体取样系统，其特征在于，还包括第一缓冲剂源，该第一缓冲剂源提供具有已知特性的第一缓冲剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通。

36.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，还包括第一干燥流体源，该第一干燥流体源提供第一干燥流体，与所述取样导管保持可选择的流体连通。

37.  根据权利要求36所述的流体取样系统，其特征在于，还包括第一添加剂源，该第一添加剂源提供第一添加剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通。

38.  根据权利要求37所述的流体取样系统，其特征在于，还包括第二缓冲剂源，该第二缓冲剂源提供具有已知特性的第二缓冲剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通。

39.  根据权利要求38所述的流体取样系统，其特征在于，还包括第一添加剂源，该第一添加剂源提供第一添加剂，与所述取样导管保持可选择的流体连通。

40.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，还包括清洁导管，该清洁导管与所述第一清洁流体源和所述第一干燥流体源保持可选择的流体连通，并与所述取样导管保持可选择的流体连通。

41.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，还包括废物导管，该废物导管与用于引导来自所述取样导管的废物流体的所述取样导管保持可选择的流体连通。

42.  根据权利要求41所述的流体取样系统，其特征在于，还包括与所述取样导管保持可选择的流体连通的排出导管。

43.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，所述控制器单元还包括用于确定所述流体的pH、所述流体的纯度和所述流体的浓度中的一个的装置。

44.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，还包括用于将所述第一添加剂转移到所述取样导管中的第一添加剂泵。

45.  根据权利要求44所述的流体取样系统，其特征在于，所述第一添加剂泵包括与所述第一添加剂源保持流体连通的注射泵。

46.  根据权利要求45所述的流体取样系统，其特征在于，还包括用于将所述第二添加剂转移到所述取样导管中的第二添加剂泵。

47.  根据权利要求46所述的流体取样系统，其特征在于，所述第二添加剂泵还包括与所述第二添加剂源保持流体连通的注射泵。

48.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，所述第一缓冲剂由已知的pH值表示其特征。

49.  根据权利要求35所述的流体取样系统，其特征在于，所述第二缓冲剂由已知的pH值表示其特征。

50.  一种闭环流体处理系统，包括：
多个流体导管段，包括伸长的流体流路径，该流体流路径具有可与流体容器的空腔保持流体连通的输入端口和输出端口；
泵装置，用于使所述流体容器内的流体循环穿过所述流体流路径；
试样探针，延伸到所述流体流路径中，以测量来自所述流体容器的流体的特征；以及
添加剂装置，响应于从所述试样探针接收的信号，并用于调节来自所述流体容器的流体的所测量的特征。

51.  根据权利要求50所述的闭环流体处理系统，其特征在于，还包括具有已知的特征的第一校准流体源，所述第一校准流体源可与所述试样探针上游的所述流体流路径保持可选择的流体连通。

52.  根据权利要求51所述的闭环流体处理系统，其特征在于，还包括具有已知的特征的第二校准流体源，所述第二校准流体源可与所述试样探针上游的所述流体流路径保持可选择的流体连通。

53.  一种用于流体处理系统中的直插探针，包括：
伸长的导管段，包括导管体，该导管体限定了第一和第二相对的开口端以及在其间保持流体连通地延伸的伸长的流体通道，所述导管体还限定了与所述流体通道保持流体连通的探针孔；以及
伸长的流体取样探针，具有相对的第一端和第二端以及在其间延伸的伸长的探针体，所述探针体的所述第一端被支撑在所述探针孔中，使得所述探针体的所述第二端延伸到所述流体通道中。

54.  根据权利要求53所述的直插探针，其特征在于，所述探针提供了与流过所述探针的所述第二端的流体的pH值相对应的信号。

具备直插探针的流体取样系统
技术领域
本发明涉及流体取样系统。更具体地说，本发明涉及一种具有直插探针的闭环流体取样系统。
背景技术
生产用于药物用途的放射性铊产品类似于其它危险或贵重的材料，是一项具有许多步骤和要求的相当复杂的过程。生产期间中的一个要求是必须非常频繁地测试产品的pH值试样。一天通常可能需要四至十次pH值测试。每次测试均要求探针进行两点校准，以及在进行这些校准测量之前和之间的探针清洗和干燥。两点校准要求pH探针必须被清洁和干燥，随后被浸入第一缓冲流体中，将探针电子装置设定在第一缓冲剂的pH值；进行第二次清洁和干燥，随后浸入第二缓冲剂中，并设定探针电子装置以反映第二缓冲剂的值。结果，一天的铊生产通常可能需要许多次缓冲剂浸入、清洁和干燥。此外，手动地进行这些测试，如纸张测试，将探针浸入到诸如用于注射的缓冲剂4、缓冲剂7和水等流体中，以及后续用毛巾擦干探针，都是非常密集的手工劳动且费时，并且还导致生产过程停止以及使操作人员遭受污染或暴露的风险。
另外，测试pH是破坏性测试并浪费了取样的流体，因为其要求从流体容器中除去流体并测试其pH值。如果pH值太高或太低，那么就将pH添加剂添加至试样中。重复测试直至试样流体读数为所需的pH值。所有测试的流体均损失或被废弃了，因为其将不被添加回原始试样容器中，而是在后续的探针清洁期间作为废物处置。即使流体的量可能看起来很少，但是对于特别危险或贵重的流体而言，这种损失可能由于产品的损失或甚至仅处理和处置放射性或生物敏感的材料的成本而显得相当昂贵。
为了消除危险流体的损失或暴露，需要一种结合直插探针的闭环导管系统。虽然可获得用于手动地浸入到试样池中的探针，但在用于闭环系统的组件中没有提供探针。为了校准或清洁探针，必须手动地将探针从试样池转移到清洁台或校准台上。探针上的贵重或危险的产品可能损失或暴露于大气，危害周围环境、处理者或产品本身。
因此需要一种可与流体处理或分配系统集成的探针。还需要一种具备直插探针的流体取样系统。应当能够在无须从系统拆下探针的情况下校准和清洁直插探针。另外，需要一种容许监测和调节其内所引导的流体的pH值的流体取样系统。
发明内容
考虑到现有技术的需求，本发明提供了一种用于流体处理系统中的流体取样探针。探针包括伸长的导管段，该导管段具有导管体，该导管体限定了第一和第二相对的开口端以及在其间保持流体连通地延伸的伸长的流体通道。导管体还包括与流体通道保持流体连通的探针孔。具有伸长的探针体的流体取样探针被支撑在探针孔中，使得探针的第一端延伸到流体通道中。
本发明还提供了一种用于对流体源的内容物进行取样的流体取样系统，其具有伸长的空心的取样导管，在用于从容器抽取流体的第一端和用于使流体返回容器的第二端之间延伸。这种取样系统还包括用于使流体在容器和取样导管之间循环的泵装置，以及具有延伸到取样导管中，从而与取样导管内的流体相接触的顶端的试样探针。取样系统还包括校准流体源、清洗流体源和添加剂源中的至少一个。控制器单元控制流体流入流出容器的流以及来自包含在取样系统中的任何校准流体源、清洗流体源或添加剂源的流，同时还能够通过从所述试样探针接收的信号来监测取样导管内的流体的所关心的特性。
附图说明
图1描绘了本发明的流体处理系统的示意图。
图2描绘了本发明的直插取样探针。
图3描绘了本发明的流体处理系统的pH-调节子系统和校准子系统。
图4描绘了本发明的流体处理系统中所使用的阀。
具体实施方式
参看图1，本发明提供了流体取样系统10，该流体取样系统能够连续地监测和调节流体的特征，且无须手动地暴露或干预。本发明能够将危险材料引入到闭环系统中，并包含废物，保持危险材料与环境隔离，保护环境和材料免于彼此接触。不需要为了维护而拆卸系统10，因为其自给的，在使用之间清洁自身。另外，本发明容许流体产品的非破坏性测试。某些流体，例如放射性的铊，其制造昂贵，而本发明节省了流体，并因而减少了损失的产品的成本。此外，虽然用于放射性产品的目前的取样过程要花费一小时以上来完成，但本发明能够在大约5分钟内完成所有的步骤。流体取样系统10包括用于在操作员和可编程的逻辑控制器750之间作为界面的触摸屏监视器752。控制器750控制本发明的各个机械构件和机电构件。
流体取样系统10包括由各种导管段12a-1组成的空心的导管12，该导管段在产品收集瓶20的空腔18内的第一开口自由端14和第二开口自由端16之间延伸。导管12提供了可中断的环形流路径15，该环形流路径开始并终止于产品收集容器20的空腔18。容器20通常是100mL的产品收集瓶，其将所关心的流体22保持在其空腔18内。作为示例而非限制，流体22可以是放射性的铊，但还可设想系统10可用于处理很多种类的危险材料或应当被保护不受环境影响的材料。导管12的自由端14和16如期望地延伸到空腔18中，从而与其保持密封的流体连通，使得流体22与外部环境隔离。通常容器20包括盖帽或塞子19，其允许导管12的末端14和16延伸穿过，从而使空腔18与流路径15保持隔离的流体连通。
导管12因而提供了闭合的回路环，该回路环用于使流体22流到导管段12a的第一端14，穿过流路径15，并流出第二端16而返回到空腔18中。虽然流路径15由各种导管段限定，并延伸穿过所设置的阀和探针外壳，但其典型的流方向如图1中的箭头15所示。pH探针24延伸到通道15中，从而提供了用于确定流过的流体的pH值的直插探针。如下进一步所述，导管段12a-k以密封的流体连通形式在一系列沿着流路径15设置的阀30a-i之间延伸。
附加的阀40a-c分别调整来自供给端口44a-c的产品流体的供应，该产品流体通过包括导管段42a-e的导管42而被引入到容器20中。导管供给端口44a-c设置成与未显示的三个不同的产品流体源保持流体连通。虽然在图1中显示，但是阀40a-c和导管段42a-d并不是本发明的中心。用于将所关心的流体供给至阀50c的任何系统均可结合到本发明的系统中。出于在用产品流体填充接连的容器20的流程之间清洁并干燥流路径15和导管段42e的目的，阀50a-b调整穿过导管12以及导管段42e和52a-e的清洁空气和盐水的供应。清洁空气或任何其它合适的干燥剂通过清洁空气端口54而被提供至阀50a，该清洁空气端口与未显示的清洁空气源保持流体连通。盐水或任何其它合适的清洗流体通过导管52b而从盐水容器56被提供至阀50a。
导管12如期望地具有大约2英尺的总长度和“1/16至1/8”的管道内径，使得流路径15的总容积小于大约3ml。还设想导管12可由聚丙烯、聚乙烯或用于医药制剂的任何其它合适的材料制成。
直插探针24如期望地设置成延伸穿过一段已经结合在流体回路中的不锈钢管道。直插探针24用以检测流体22流过导管12时的pH值。如图2中所示，直插探针24包括外壳70，该外壳限定了穿过其的通道72，通道72用于在其中接收导管段12h和12i的自由端，从而与流路径15保持流体连通，并因而形成流路径15的一部分。外壳70如期望地为一段不锈钢导管。外壳70还限定了探针孔74，该探针孔在通道72和外壳12的外部之间延伸并保持流体连通。伸长的探针体76延伸穿过孔74，使得取样顶端78如期望地延伸到大约通道72的中心。探针体76的相对末端80定位成与pH计25保持电子连通，该pH计确定流体22流过时的pH值。直插探针24是使用由飞世尔科技(Fisher Scientific)公司提供的探针体而构造的。在过去，这种探针体用于手动地浸入到试样容器中，该试样容器在其内具有产品流体的试样。本发明将探针体结合到本文所述的流体取样和分配系统中。虽然直插探针24被显示和描述为用于测量所关心的流体的pH，但是本领域的技术人员将认识到，可将其它探针体结合到本发明的取样系统中，以检测作为示例而非限制的纯度、浓度、色彩或浊度。
探针24提供指示所测量的流过其的流体22的pH值的信号。虽然本发明被显示和描述为提供了一种用于测量和调节流体的pH值的系统，但也可设想探针24测量其他流体特征。
再次参看图1，流体取样系统10如期望地在阀30a和真空源92之间提供保持可隔离的流体连通的真空阱90。真空阱90通常是一种在其口部96具有塞子94的瓶。真空导管100具有在阀30a和真空源92之间延伸的真空导管段100a-c。塞子94容纳穿过其的导管段100a和100b。阀102将真空源92与真空阱90隔离。提供真空阱90确保任何被抽吸到产品收集瓶20中的放射性或其它环境敏感的流体在到达真空源92之前被容纳。
阀30g通过废物导管112而连接到废物收集容器110上。废物排放导管114从废物收集容器110延伸出。废物收集容器110用来分别收集和排放盐水和清洁空气，在此之前盐水和清洁空气各在分配至相应的产品收集瓶20之间通过导管12、42e和52d-e充分地进行了循环。废物排放导管114如期望地与用于从容器110抽取废物流体的装置保持流体连通。出于示例而非限制的目的，抽取装置可包括蠕动泵、注射泵、真空源或甚至重力虹吸管。
流体取样系统10还包括与导管段12c和12d之间的流路径15保持流体连通的流体泵120。泵120如期望地为蠕动泵。在泵120和直插探针24之间，流体取样系统10在阀30c-f处提供了四个分离的流体输入。阀30c提供了进入流路径15中的诸如NaOH的高pH流体的输入。阀30d提供了进入流路径15中的诸如HCl的低pH流体的输入。阀30c和30d因而响应于直插探针24所提供的读数而提供了对流体22的pH值的调节。阀30e提供了进入流体流路径15中的缓冲剂溶液4，即具有已知的低pH值的溶液的输入。相反，阀30f提供了进入流体流路径15中的缓冲剂溶液7，即具有已知的高pH值的溶液的输入。阀30e和30f在将流体22抽吸到容器20中之前提供了直插探针24的校准。盐水溶液和清洁空气将如期望地在流体22的校准流程和pH取样流程之间循环穿过流路径15。
另外参照图3，阀30c可选择地将导管段12e与高pH的添加剂系统130连接。系统130如期望地将诸如NaOH的添加剂提供到流体路径15中，从而提高正在分析的流体的pH值。高pH的添加剂系统130包括流控制阀132、注射泵134、在阀132和输入端口138之间延伸的第一导管136以及在阀132和30c之间延伸的第二导管140。输入端口138如期望地与高pH的添加剂的大量源(未显示)保持流体连通。止回阀142沿着导管136设置，以防止流从阀132向输入端口138移动。注射泵134是具有伸长的筒体146的电子控制的注射装置，该筒体限定了筒腔147并在其中支撑可移动的活塞148。伸长的活塞杆150在活塞148和自由端152之间延伸，该自由端被接合来用于在穿过筒腔147的延伸或收缩的方向上推动活塞148。目前，对于注射泵134，采用了由碧迪(Becton-Dickinson)公司制造的50cc的注射器。筒体146还包括旋锁顶端154，该顶端限定了在筒腔147和流控制阀132之间保持流体连通的流端口156。在顶端154和阀132之间可提供合适的连接，以在这两者之间延伸隔离，同时保持其间的流体完整性。流控制阀132提供了从高pH的大量源至筒腔147以及从筒腔147至阀30c的可选择的流体流。当在收缩方向上拉活塞148时，流控制阀132被设定成容许通过输入端口138而将高pH的流体抽吸到筒腔147中。当活塞148向流端口156延伸时，阀132和30c将被设定成容许将高pH的流体注入到流路径15中。
阀30d可选择地将导管段12f与低pH的添加剂系统230连接。系统430如期望地提供诸如HCl的添加剂，从而降低流体路径15中的流体的pH值。低pH的添加剂系统230包括流控制阀232、注射泵234、在阀232和输入端口238之间延伸的第一导管236以及在阀232和30d之间延伸的第二导管240。输入端口238如期望地与低pH的添加剂的大量源(未显示)保持流体连通。止回阀242沿着导管236设置，以防止流从阀232向输入端口238移动。注射泵234是具有伸长的筒体246的电子控制的注射装置，该筒体限定了筒腔247并在其中支撑可移动的活塞248。伸长的活塞杆250在活塞248和自由端252之间延伸，该自由端被接合来用于在穿过筒腔247的延伸或收缩的方向上推动活塞248。目前，对于注射泵234，采用了由碧迪(Becton-Dickinson)公司制造的50cc注射器。筒体246还包括旋锁顶端254，该顶端限定了在筒腔247和流控制阀232之间保持流体连通的流端口256。在顶端254和阀232之间可提供合适的连接，以在这两者之间延伸隔离，同时保持其间的流体完整性。流控制阀232提供了从低pH的大量源至筒腔247以及从筒腔247至阀30d的可选择的流体流。当在收缩方向上拉活塞248时，流控制阀232被设定成容许通过输入端口238而将低pH的流体抽吸到筒腔247中。当活塞248向流端口256延伸时，阀232和30d将被设定成容许将低pH的流体注入到流路径15中。
仍然参照图3，阀30e可选择地将导管段12g与低缓冲添加剂系统330连接。低缓冲添加剂具有已知的相对较低的pH值并可穿过流体路径15，以校准探针24。低缓冲添加剂系统330包括流控制阀332、注射泵334、在阀332和输入端口338之间延伸的第一导管336以及在阀332和30e之间延伸的第二导管340。输入端口338如期望地与低缓冲添加剂的大量源(未显示)保持流体连通。止回阀342沿着导管336设置，以防止流从阀332向输入端口338移动。注射泵334是具有伸长的筒体346的电子控制的注射装置，该筒体限定了筒腔347并在其中支撑可移动的活塞348。伸长的活塞杆350在活塞348和自由端352之间延伸，该自由端被接合来用于在穿过筒腔347的延伸或收缩的方向上推动活塞348。目前，对于注射泵334，采用了由碧迪(Becton-Dickinson)公司制造的50cc注射器。筒体346还包括旋锁顶端354，该顶端限定了在筒腔347和流控制阀332之间保持流体连通的流端口356。在顶端354和阀332之间可提供合适的连接，以在这两者之间延伸隔离，同时保持其间的流体完整性。流控制阀332提供了从低缓冲的大量源至筒腔347以及从筒腔347至阀30e的可选择的流体流。当在收缩方向上拉活塞348时，流控制阀332被设定成容许通过输入端口338而将低缓冲流体抽吸到筒腔347中。当活塞348向流端口356延伸时，阀332和30e将被设定成容许将低缓冲流体注入到流路径15中。
阀30f可选择地将导管段12h与高缓冲添加剂系统430连接。高缓冲添加剂具有已知的相对较高的pH值并可穿过流体路径15，以校准探针24。高缓冲添加剂系统430包括流控制阀432、注射泵434、在阀432和输入端口438之间延伸的第一导管436以及在阀432和30f之间延伸的第二导管440。输入端口438如期望地与高缓冲添加剂的大量源(未显示)保持流体连通。止回阀442沿着导管436设置，以防止流从阀432向输入端口438移动。注射泵434是具有伸长的筒体446的电子控制的注射装置，该筒体限定了筒腔447并在其中支撑可移动的活塞448。伸长的活塞杆450在活塞448和自由端452之间延伸，该自由端被接合来用于在穿过筒腔447的延伸或收缩的方向上推动活塞448。目前，对于注射泵434，采用了由碧迪(Becton-Dickinson)公司制造的50cc注射器。筒体446还包括旋锁顶端454，该顶端限定了在筒腔447和流控制阀432之间保持流体连通的流端口456。在顶端454和阀432之间可提供合适的连接，以在这两者之间延伸隔离，同时保持其间的流体完整性。流控制阀432提供了从高缓冲的大量源至筒腔447以及从筒腔447至阀30f的可选择的流体流。当在收缩方向上拉活塞448时，流控制阀432被设定成容许通过输入端口438而将高缓冲流体抽吸到筒腔447中。当活塞448向流端口456延伸时，阀432和30f将被设定成容许将高缓冲流体注入到流路径15中。
通过可编程逻辑控制器750可控制本发明的各个阀和泵，可编程逻辑控制器本身如期望地通过触摸屏监视器752接收操作员的输入。由艾伦-布拉德利(Allen-Bradley)公司出售的具有3.5兆字节的非易失性存储器的Controllogix处理器用于构成本发明。监视器752是Allen-Bradley公司的Panelview Plus 1500，304x228mm，1024×768分辨率的18位色彩的图形，电池供电的时间戳，带有扩展的128MB/128MB以太网。控制器750如期望地通过标准的RS-232接口来提供各个阀和泵的指令和控制，但也可设想各个阀和泵的诸如无线或硬连线(hard-wired)的任何控制方式。所结合的ph计25由科尔帕默(Cole-Parmer)公司制造，为Orion Perphect Model 370，110 VAX，包括电极部件#58820-59和AC适配器、PS232输出。另外，ph计25可为监视器752提供无线或硬连线的接口，或者自身在便于操作员的位置简单地显示流体路径15中的流体的所测量的pH。还可设想将来自pH计25的数据打印，或直接发送到记录和存储数据的电子记录系统。
另外，虽然泵134、234、334以及434被描述为注射泵，但本发明设想可采用任何提供高精度微分配能力(具有大约0.05ml的最小分配能力)的泵。各种这样的泵通常具有与控制器750对接(通常是诸如RS232连接的标准接口)的自身的控制器，并且是固态的远程可编程的泵。这些泵如期望地为蠕动泵或注射泵。
通常结合阀，以提供与通道15保持可选择的流体连通的另一流体或容器。“可选择的流体连通”描述了使两个可选择的输入管线的其中的一个与第三流体管线保持流体连通的阀能力。
各个阀如期望地为具有聚四氟乙烯或不锈钢流路径的生化阀。阀可如期望地通过可控制的螺线管进行操作，但也可设想手动地操作各个阀。用于构造系统10的三通阀由阿斯卡(ASCO)公司制造，并包括聚四氟乙烯浸润的部件、1/4-28端口、0.062孔径、30psi的最大压力、24伏直流、5.3瓦。
系统10因而提供了一种用于测量所关心的流体的pH值的闭环系统。该系统10能够在接连的流程之间清洗和干燥其流体-处理导管。另外，系统10提供了一种用于校准探针24的闭环系统。
第一次校准
在导管段12h-i处于清洁和干燥的条件下开始，系统10关闭合适的阀以隔离这些段，从而容许高缓冲流体从泵434被直接分配，穿过直插探针24并被直接分配到废物容器110。知道高缓冲流体的pH值的控制器110可修正或解释来自探针24的信号，从而读出高缓冲流体的正确的pH值。阀30f将导管440与流体路径15隔离。然后，阀50a、50b以及30b-g将协作，以连续地先提供盐水溶液，再提供清洁空气到达并穿过导管段52c、52d和12c-i，从而清洁和干燥导管段12h和12i。
第二次校准
然后，在导管段12g-i处于清洁和干燥的条件下，系统10关闭合适的阀以隔离这些段，从而容许低缓冲流体从泵334被直接分配，穿过直插探针24并被直接分配到废物容器110。知道低缓冲流体的pH值的控制器110可修正或解释来自探针24的信号，从而读出低缓冲流体的正确的pH值。然后，阀30e将导管340与流体路径15隔离。然后，阀50a、50b以及30b-g将协作，以连续地先提供盐水溶液，再提供清洁空气到达并穿过导管段52c、52d和12c-i，从而清洁和干燥导管段12g-i。
在系统10经过如此校准以读出流过直插探针24的流体的正确的pH的条件下，系统10准备读出并调节流体的pH值。
流体的引入
流体22通过阀50c而被引入到系统10中。止回阀55用以确保流体的单向流。另外，0.22微米的过滤器57用以在进入系统10之前捕获微粒。源端口44a-c和阀50c之间的实际的管道设备不被认为是本发明的突出部分。本发明设想各阀40a-c可设置成当处于关闭位置时与清洗和干燥的流体源保持可选择的流体连通，从而清洗和清洁相应的阀40a-c和阀50c之间的流体管线42d。控制器750操作合适的阀40a-c和阀50c、30h、30i、30a、103及真空源92，从而将流体从合适的源抽吸到容器20的空腔18中。设想对于这种填充过程，导管段12a的自由端14可收缩而远离容器空腔18的底部，从而在必需的量的流体到达容器20之前不向真空阱90抽吸流体22。
调节试样流体的pH
一旦用所关心的合适的流体22填充容器20，系统10就能够进行闭环分析和流体的pH值的调节。系统10关闭合适的阀，以使空腔18与流体路径15保持隔离的流体连通。然后，泵120使流体22循环穿过流体路径15，从而穿过直插探针24，在此处测量出pH。流体因而随着流体循环而被动态地测量。如果测量的pH值落在针对流体22的规定值或范围之外，那么，泵120将使流体流暂停。然后，合适的阀30c或30d将关闭，以容许合适的pH添加剂系统130或230分配经过计量的相应的添加剂流体。如果流体22需要较高的pH值，那么，添加剂系统130将分配到导管段12e中。如果流体22需要较低的pH值，那么，添加剂系统230将分配到导管段12f中。在合适的添加剂系统将调节的等分试样提供到流体路径15中之后，其阀30c或30d将再次打开，从而再次建立与容器20的空腔18保持流体连通的流体流路径15。泵120然后将使流体22多次循环穿过流体路径15，以确保将添加剂和流体22混合成均质的混合物。在预定的循环次数之后，系统10将再次读出探针24处的pH值。如果需要，系统10将再次采取修正动作。一旦系统10读出可接受的流体22的pH值，就可从系统10除去容器20。
测量后的清洗
然后，第二个容器20可与流体路径15保持流体连通。首先将需要除去任何仍然保留在流体路径15中的原始流体22。系统10通过关闭阀30i、30a以及102以将残留在段12l和12a内的流体抽吸到容器90中，从而清洁导管段12l和12a。然后，真空源92运行，以从容器56中抽吸盐水流体穿过段52b、52c、52e、42c、12k以及12l，进入到新容器20的空腔18中，并穿过段12a和100a而进入到容器90中。因为容器的容积比所有导管的总容积大得多，所以系统10可确保所捕获的流体22将不被抽出管线100c而进入真空源92中。然后，通过导管52a、52c、52e、42c、12k以及12l将清洁空气提供到新容器20的空腔18中，并穿过段12a和100a而进入到容器90中。清洁空气可被抽向真空源92。
系统10然后指示真空源92将足够体积的盐水流体从容器56经由段52b、52c、52e、42c、12k以及12l抽吸到新容器20的空腔18中，从而清洁流体路径15。然后，类似地将清洁空气通过导管52a、52c、52e、42c、12k以及12l抽吸到新容器20的空腔18中。系统10然后打开各个阀30a-i，以使容器20中的具备清洗溶液的空腔18与流体路径15保持流体连通。然后，泵120开始清洗流体穿过流体路径15的单循环，从而使在流体路径15中捕获的流体22移动到新容器20中，而不返回到导管段12a中。然后，系统10关闭阀30i、30a以及102并操作真空源92，以将残留在段12l和12a和新容器20内的流体抽吸到容器90中。
在这点上，段12b-k包含盐水溶液。第一泵120将清洁空气从源54经由段52a、52c、52d、12c-i以及112而抽吸出排放口114，直至以前润湿的段干燥。然后，关闭阀30g，且泵120和真空源92协作以将清洁空气从源54经由段52a、52c、52d、12c-l、12a而抽吸到容器90中。在只有段12b仍包含盐水溶液的条件下，系统10指导泵120将清洁空气经由段52a、52c、52e、42e、12k-l、空腔18以及段12a-i而抽吸到段112中，使得残存的盐水被收集在容器110中，并将过量的空气排放出排放导管114。
系统10的各个产品装载导管现在是清洁的，并准备开始使来自源44a-c中的一个的第二个流体22循环。容器90在其中包含少量的危险的产品流体22，并可在操作员受到最小暴露的条件下恰当地进行处理。容器110包含用过的清洗盐水的清洗流体。在将所关心的新流体引入到系统10中之前，操作员可要求用第三个清洁的容器20更换新的容器20。
本发明因而提供了一种用于在流体处理系统中进行非破坏性的流体取样的系统和方法，节省了贵重的流体并消除了放射性或生物敏感的流体的绝对控制和处置的需求。本发明减少了流体产品的损失，在预测流体特征的方面导致了更高的效率和更高的精度。本发明提供了一种远程自动化系统，该系统减少或消除了操作员对流体的暴露，并减少或消除了流体对开放环境的暴露。当处理诸如铊-201(其通常包括一定量的铊202)的放射性的流体时，操作员的全身剂量和极端暴露比现有技术的手工方法极大地减少。因为操作员不需要手动地调节流体特征，例如pH值，所以本发明极大地减少了由于操作员的错误或不同的操作员以不同的方式进行相同的任务所引起的变化性，该变化性被测量到三个小数位。本发明还提供了一种系统，该系统能够远程且自动地在几分钟内清洁流体处理表面，替换现有技术所要求的更长时间的更费力的清洁。
虽然已经显示并描述了本发明的具体实施例，但在不脱离本发明的要旨的情况下可进行变化和修改对于本领域中的技术人员而言是显而易见的。以上描述和附图中所阐述的内容是仅通过示例而提供的，不作为限制。当从基于现有技术的正确的观点看时，本发明的实际范围旨在由所附的权利要求限定。