[发明专利]用于检测颗粒的改进的设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年3月22日提交的美国临时专利申请No.61/614，395的优先权，通过引用将该申请的全部内容结合在此。

技术领域

本发明涉及用于检测气载颗粒的设备和方法，并且更特别地，涉及用于在感应室内的层流气流内含有要被测量的颗粒的设备和方法。

背景技术

多种制造环境需要严格控制空气中外来碎屑的存在。举例来说，半导体制造已经长期需要“洁净室”，该“洁净室”使用大范围的空气过滤来使空气中的颗粒的数目和大小减少至某个可接受的水平。其他制造环境具有类似的但不同的要求。举例来说，在制药或者医疗器械制造环境、医院和食品加工或者制备环境中，关键的是不仅仅要控制空气中的颗粒的数目，而且生物颗粒的最小化也是特别重要的。举例来说，在制造过程中，微生物污染能够使得整批制药产品不能用，从而造成重大的金钱损失。另外，有利的是，在用于制药或者医疗器械的制造过程期间，具有污染事件的瞬时检测，包括关于污染事件是生物的还是非生物的瞬时信息。

存在多种系统和方法用于检测和确定气载颗粒的大小。系统还可以用来检测，并将被检测的气载颗粒特性化为生物的或者惰性的。举例来说，系统已经被设计成通过测量由颗粒散射的光的量和方向性以确定颗粒大小，以及通过测量通过用光源照射在颗粒中被激发的荧光以将被测量的颗粒分类为生物的或者非生物的，来检测存在的气载颗粒。

在大多数传统的系统中，要被采样的流体(例如，环境空气)被拉到系统中并例如经由入口喷嘴被引入到感应室中。接着，以某些方式，例如，通过用一束光来照射流体，来对于颗粒测量流体。接着，流体经由出口喷嘴从感应室被排除。

这个配置造成某些挑战。举例来说，颗粒可以逃离在入口喷嘴和出口喷嘴之间的流体流动并进入感应室。在其它情况下，颗粒可以相对流体流动倒退，并经由出口喷嘴进入感应室。在两种情况下，这种颗粒能够穿过照射光束并散射光或者荧光，正如如果它们在入口和出口喷嘴之间的询问区中被测量的话，它们就会。这些颗粒引起伪光发射，伪光发射可能被颗粒检测系统中的光检测器所检测，从而降低测量数据的准确度。

图1(a)和1(b)中图示了该问题，其显示了颗粒检测系统100。系统100包括密封的感应室102。含有颗粒115的流体(例如，气体)被吸到感应室102中，并经由入口喷嘴105被引入到感应室102中。接着，在暂时地占据询问区112之后，流体经由出口喷嘴110从感应室102被吸出来。负压通过与出口喷嘴110流体通信的未图示的吸引泵或者送风机被供应。理想地，吸引泵提供在114邻近处的第一负压，第一负压低于询问区112中的第二负压，该第二负压还低于入口喷嘴105的出口孔径处的负压，该入口喷嘴105的出口孔径处的负压还低于周围环境中的压强，流体从周围环境中被吸进来。理想地，这保证了流体经由询问区112来自环境、并经由出口喷嘴105到外面的有序的流动。

当在询问区112中时，流体在135的邻近处被由光源产生的光束照射，举例来说，光源是激光、激光二极管或者LED。在被照射时，流体中的颗粒在140的方向上散射光，在此被散射的光可以被散射检测器所检测。另外，在被照射时，流体中的生物微粒发荧光，并且该荧光被椭球反射镜125收集并指向130的邻近处的荧光检测器。

在某些系统中，离群颗粒142能够逃离在询问区中的流体流动、离开询问区的邻近、并占据感应室102的其他区域。离群颗粒142是从未到达出口喷嘴110以从系统中被排除的颗粒、从出口喷嘴110倒退的颗粒(如图1(b)所示)、或者来自某个其他源的颗粒。这种颗粒能够引起在荧光和散射检测器处的伪读数，从而降低测量数据的准确度。在感应室102内在询问区112外面的颗粒的存在是特别棘手的，因为这种颗粒能够变为被沉积在限定感应室112的内壁上，它们难以从感应室112的内壁去除。