专利名称：利用颗粒测量进行多试样设备测试的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及利用颗粒测量的多试样(specimen)设备测试。
背景技术：
在美国专利号5，670，708中描述了用于同时测试多个可植入医疗设备(比如支架或支架/移植物)的装备，其被合并在此以作参考。
发明内容
一般来说，在某些方面，样本测试系统包括多个样本管道，每一个样本管道耦合到泵送腔室、压力控制子系统和流动控制子系统。压力控制系统包括第一动力式泵，其被装备来在耦合到泵送腔室的大量泵送流体中引发脉动压力。流动控制子系统包括平均流动泵， 其被装备来在多个流动环路中生成样本流体的流动。每一个流动环路在平均流动泵与其中一个样本管道之间传导样本流体的流动。泵送腔室把来自泵送流体的压力耦合到样本流体。具体实现方式可以包括以下特征当中的一项或更多项。每一个样本管道在第一末端耦合到泵送腔室，并且在第二末端耦合到第二泵送腔室。每一个泵送腔室包括耦合到压力入口的第一容积、耦合到流动入口和流动出口的第二容积以及隔膜，所述隔膜将第一容积与第二容积分开并且可以发生形变，从而将第一容积中的压力传递到第二容积。所述隔膜包括总体上平坦的薄膜，其将泵送腔室分成第一容积和第二容积。每一个样本管道位于相应的泵送腔室内部，第一容积处在样本管道与泵送腔室的外壁之间，第二容积处在样本管道内部，并且所述隔膜包括样本管道。每一个样本管道通过泵送腔室中的流动孔径耦合到流动控制子系统，并且每一个流动孔径的尺寸被确定成衰减样本流体中的压力改变，从而使得样本管道中的压力改变不会被传送到流动控制系统。每一个泵送腔室中的流动孔径包括流动入口和流动出口，每一个泵送腔室的流动入口或流动出口之一的尺寸被确定成衰减泵送腔室中的压力改变，从而使得泵送腔室中的压力改变不会被传送到流动控制系统，并且每一个泵送腔室的流动入口或流动出口中的另一个的尺寸被确定成将泵送腔室中的压力改变传送到与泵送腔室耦合的样本管道。压力控制子系统还包括第一压力歧管(manifold)，其通过所述大量泵送流体耦合到第一动力式泵，并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口 ； 第二压力歧管，其通过所述大量泵送流体耦合到第一动力式泵，并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口；以及多个泵送管道，每一个泵送管道将第一或第二压力歧管的出口之一耦合到泵送腔室之一。压力控制子系统还包括第二动力式泵，其被装备来在所述大量泵送流体的第二部分中引发脉动压力，第一动力式泵在所述大量泵送流体的第一部分中引发脉动压力；第一压力歧管，其通过所述大量泵送流体的第一部分耦合到第一动力式泵，并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口； 第二压力歧管，其通过所述大量泵送流体的第二部分耦合到第二动力式泵，并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口；以及多个泵送管道，每一个泵送管道将第一或第二压力歧管的出口之一耦合到泵送腔室之一。第一压力平衡管道耦合到压力控制系统，第二压力平衡管道耦合到流动控制系统，过滤器外罩将第一压力平衡管道通过过滤器耦合到第二压力平衡管道。流动控制子系统还包括第一流动歧管，其耦合到平均流动泵的出口并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口 ；以及第二流动歧管，其耦合到平均流动泵的入口并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个入口 ；每一个流动环路将第一流动歧管的一个出口连接到第二流动歧管的一个入口，并且包括样本管道之一和相应的泵送腔室；第一流动管道，其将第一流动歧管的出口耦合到泵送腔室中的流动入口 ；第二流动管道，其将泵送腔室中的流动出口耦合到第二流动歧管的入口。第一流动管道耦合到第一泵送腔室中的流动入口，并且第二流动管道耦合到第二泵送腔室中的流动出口，所述两个泵送腔室耦合到样本管道的第一和第二末端。每一个流动环路还将流体流动传导到过滤器阵列。所述过滤器阵列对于每一个流动环路包括第一分支，其将流动环路分成耦合到第一过滤器外罩的第一流动路径和耦合到第二过滤器外罩的第二流动路径；开关，其选择性地打开第一或第二流动路径之一并且关闭第一或第二流动路径中的另一个；第二分支，其将第一流动路径和第二流动路径耦合到流量传感器。每一个流动环路的流量传感器耦合到与相应的流动环路相关联的过滤器阵列中的开关。一般来说，在一些方面中，用于压力控制系统和流动控制系统的泵送腔室包括耦合到压力入口的第一容积，耦合到流动入口和流动出口的第二容积；以及将第一容积与第二容积分开的隔膜，第一容积中的压力引发隔膜的形变以便引发第二容积中的压力。一般来说，在一些方面中，用于流动控制系统的过滤器模块包括第一分支，其将传入流动分成耦合到第一过滤器外罩的第一流动路径和耦合到第二过滤器外罩的第二流动路径；开关，其在第一分支与第一和第二过滤器外罩之间选择性地打开第一或第二流动路径之一并且关闭第一或第二流动路径中的另一个；第二分支，其将第一和第二过滤器外罩的出口耦合到流量传感器。本发明的优点包括获得来自多个试样的精确的颗粒计数和捕获而不会混合试样之间的颗粒。通过说明书和权利要求书，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
图IA示出了多试样测试系统的等距视图。图IB示出了图IA的多试样测试系统的侧视图。图2A示出了用于多试样测试系统的压力控制系统的侧视图。图2B示出了图2A的压力控制系统的端视图。图3示出了用于具有分开的流动环路的多试样测试系统的样本流体系统的示意图。图4示出了用于单个样本的泵送腔室。图5A示出了用于单个样本的样本管道和两个泵送腔室。图5B示出了图2的压力控制系统与图3的样本流体系统之间的连接。
图6示出了样本管道和压力腔室的一个替换实施例。图7示出了位于样本管道内的压力传感器。图8示出了开关和过滤系统。图9示出了泵送流体歧管。图10示出了位于泵送腔室内的光源。图11和12示出了用于仪表化的安装设置。
具体实施例方式如图1中所示，多试样测试系统100允许研究者并行地刺激多个样本。图1的系统特别被用于测试可植入式心血管设备，比如位于充当仿真血管(其也被称作模拟动脉) 的样本管道102内部的支架或支架/移植物。乳胶通常被用于这一目的，但是在一些实例中，比如在包衣支架耐久性测试中，硅酮由于其颗粒脱落属性而可能是优选的。在一些实例中，样本管道和支撑结构的尺寸被确定成容纳其内直径处于大约2到14mm之间并且其长度为大约100到200mm的样本设备，以用于对冠状动脉支架/移植物进行测试仿真。比如用于外围脉管仿真的其他实例系统容纳更大的设备。比如来自ElectroForce Systems Group of Bose Corporation(其地处Eden Prairie,MN)的ElectroForce 9110之类的先前的系统在环形配置中保持十二(1 个试样，其中样本管道被水平保持在两个电动机之间，正如前面提到的美国专利5，670，708中所描述的那样。与此相对，在图1所示的系统中，样本管道102被垂直定位及指向在一个共同平面内。每一个样本管道在其末端连接到上、下泵送头104和106，所述上、下泵送头又连接到上、下动力式泵电动机110和112。测量平台114 将测量仪器116、118放置在样本管道附近，并且允许用户控制所述仪器的位置。其他支撑结构120、122按照传统方式将前面的组件保持就位。动力式泵电动机110和112是图2中所示的压力控制系统200的一部分，其通过提高系统中的流体的压力而在样本管道中生成循环压力分布。在一些实例中，压力控制系统被设计成刺激样本设备，以便在1到150Hz的频率下引发大约百分之3到5的径向内直径张力。在压力控制系统200中，每一个动力式泵电动机110和112在相应的上、下流体容积202、204中施加压力。上、下动力式泵歧管206、208对于每一个样本管道102将流体容积202、204分成分开的上、下压力管道210、212。应当提到的是，虽然压力管道210、212在图中被显示为细线，但是其可以具有适合于所使用的流体的容积和压力的任何直径。上、下压力管道耦合到上、下泵送头104和106。每一个压力管道、样本管道和泵送头的重复次数可以与将要测试的样本数目一样多。在图2中为了清楚起见仅仅示出了每一项的两个，并且只有每一项当中的一个加有标记。由动力式泵电动机施加的压力通过流体容积、歧管、压力管道和泵送头被传播到样本管道102中。在一些实例中，每一个上压力管道210的长度相同，并且每一个下压力管道212的长度相同，从而在每一个上或下管道的末端施加相同的压力。当上、下管道也具有彼此相同的长度时，则可以在每一个上、下流体容积处施加相同的压力，以便在上、下泵送头处施加相同的压力。如果上、下管道不同，则可以在上、下流体容积处施加不同的力，以便确保在上、下泵送头处施加相同的压力。当同时在两个泵送头中施加相同的压力时，样本管道102中的压力在两个末端处相同，从而在不产生净流动的情况下控制总压力。这样的压力控制系统在前面提到的美国专利5，670，708中做了描述。在图1所示的垂直/平面形系统中所使用的技术与该专利的水平/环形系统中的技术类似。 从两个末端对样本管道加压的一个优点在于，从一个末端处的压力源看去的每一个样本管道的有效长度被减半，从而允许在样本管道的长度上的更加均勻的张力分布的情况下进行更高频率的测试。另一个优点在于，为了获得给定压力，每一个动力式泵所必须移动的流体减半，从而允许获得更高的操作频率。如图3中所示，样本流体系统300连接到样本管道102，并且将样本流体泵送通过样本管道，以便在样本管道中传输及分析由待测设备脱落的颗粒。将样本流体泵送通过管道还允许远离样本实施对于诸如温度或PH值之类的环境因素的控制。流体流动主要是恒定流动。样本流体系统包括平均流动泵302、主要管线304、305和306、上游和下游样本流体歧管308和310、样本流体管线312、过滤器阵列314，以及样本流体储存库316。平均流动泵302通过主要供应管线304接收来自储存库316的流体，并且通过主要递送管线305 将其泵送到系统中。在上游歧管308处，流体被划分到与样本管道102的数目一样多的样本流体管道31 中。我们有时把由样本流体管道创建的各个单独路径称作样本流体环路。 样本流体管道31 将样本流体递送到下泵送头106，样本流体从该处流经样本管道102并且流到上泵送头104中。在一些实例中，令样本流体向上流经样本管道102有助于从流体中清除空气，正如下面所讨论的那样。在一些实例中，流体在另一个方向上流动，从而容许密度足够大的颗粒迎着向上的流动而下落。样本管道不一定必须被如图所示地垂直指向， 而是可以被水平定位或者被定位在用户所期望的任意角度下。将组件描述为“上”和“下” 仅仅是为了参照。在离开上泵送头104之后，附加的样本管线312将样本流体带到过滤器阵列314，在该处正如下面更加详细地描述的那样滤除现在处于样本流体中的任何颗粒，随后管线312c中的分开的样本流体环路在下游歧管310处重新会合。主要返回管线306将样本流体返回到储存库316。在一些实例中，构成每一个样本流动环路的样本管线312的各个单独节段在所述路径的每一步内的长度相同，以便确保每一个样本流动环路中的均勻流动和平均压力。本领域技术人员将认识到，图2和3中所示的系统可以被一起用来在样本管道102中提供压力和流动控制。图3中所示的样本流体系统300还包括可选的线内(in-line)颗粒测量系统318， 以便对样本流体中的颗粒进行计数和/或测量。颗粒测量系统318包括遮光颗粒计数器， 其对经过每一个流动环路的颗粒的数目以及(在某些情况下还有)尺寸进行测量。在一些实例中，样本流体系统在平均流动泵302和上游歧管308之间包括过滤器320，以便捕获由平均流动泵302脱落的任何颗粒，从而使其不会污染流经样本管线312的流体。流体分离当要测试多个样本并且将要监测从样本脱落的颗粒时，希望把从样本脱落的颗粒保持分开，从而可以单独测量每一个样本。图1、2和3中所示的系统对于所有样本应用共同的压力和共同的流体流动，同时保持流动环路之间的分离，从而可以在不发生混合的情况下测量或捕获从每一个样本脱落的颗粒。存在两个分开的分离区域。首先，如图4和5中所示，被用来驱动样本的脉动刺激的泵送流体与流经样本的流体隔离，并且传输任何脱落的颗粒。这样就防止来自脉动泵送系统的任何杂散颗粒或气泡进入样本流动环路或者反之亦然。其还防止由一个样本脱落的颗粒通过泵送流体进入另一个样本的流动环路。这一隔离被设计成使得不存在流体交流，但是允许将脉动/动态压力从动力式泵传递到流动环路。其次，如图3中所示，流经样本的流体由共同的平均流动泵驱动，但是被上游样本流体歧管划分成用于每一个样本的分开的环路。流经每一个样本流动环路的样本流体被传递经过颗粒计数系统(如果使用的话)，并且随后被传递经过单独的颗粒过滤器。在样本流体被过滤之后，各条流动路径在下游样本流体歧管处重新会合并且被返回到样本流体储存库。通过对各个流动环路进行单独过滤， 将所脱落的任何颗粒与其来源样本相关联，同时可以使用单个流体储存库和平均流动泵来驱动样本流体经过所有样本。在一些实例中，对于所脱落的颗粒存在向上游移动到第一样本流体歧管的路径，所述颗�？梢栽诟么旌�。在这样的系统中，在每一个流动环路中可以使用附加的上游过滤器来保持各个流动环路的分离。或者，可以使用分开的流动泵来提供完全分离的流动环路。图4示出了来自图1、2和3的其中一个泵送头104的剖面。在所述腔室内部，隔膜400将左侧的泵送流体与右侧的样本流体分开。压力流体端口 402接纳来自压力控制系统200(未示出)的动力式泵送流体。这样就会控制泵送头104的左腔室404中的压力。如果左腔室404中的压力相对于右腔室406中的压力升高或降低，则隔膜400屈曲以便均衡左、右腔室中的压力。当左腔室中的压力高于右腔室中的压力时，隔膜向右移动，从而增大右腔室406中的压力。当左腔室中的压力低于右腔室中的压力时，隔膜向左移动，从而减小右腔室406中的压力。右腔室通过样本流体入口端口 408耦合到样本管道102(未示出)。 样本流体通过样本流体出口端口 410离开。当右腔室中的压力通过隔膜的动作升高或降低时，该压力通过在右腔室与样本管道之间共享的样本流体被传送到样本管道。这就允许将来自压力控制系统200的压力传递到样本流体系统300而不会发生流体混合或者任何颗粒传递。下泵送头106的构造和连接方式与上泵送头类似，从而在样本管道的两个末端处控制压力，正如图5中更加详细地示出的那样。在一些实例中，所述隔膜被设计成具有一定面积与冲程以便移位沿着管道的有效长度延伸样本管道半径所需的流体容积。优选的是令隔膜具有足够的顺应性和耐久性以便在许多测试的持续时间内产生有效的线性压力传递。在一些实例中，一项测试通常涉及4亿个循环以便执行10年的模拟。样本流体管线312(未示出)将在出口端口 410处耦合到右腔室406，以便容许来自样本管道的流体流动继续经过样本流动环路，但是在一些实例中，该连接是通过不会高效地传播快速压力改变的小孔径实现的，从而泵送头和样本管道之外的流动环路中的流体压力保持相对恒定，并且动态压力改变在样本管道区段中被最大化。接进端口 412和414允许实现各种功能，比如从右腔室和左腔室排出气体或者把探头或材料插入到流体环路中， 正如下面将描述的那样。图5A示出了一对匹配的上、下泵送头104和106，其间有样本管道并且附着有泵送和样本流体管线。样本设备500位于样本管道102中。与上泵送头104相同，下泵送头 106包括通过隔膜420分开的左、右腔室424和426以及压力入口 422。样本流体端口似8 和430的作用相对于上腔室中的相应端口 408和410被反转，这是因为样本流体通过端口 430流入并且通过端口似8流出到样本管道102。接进端口 432和4；34与端口 412和414 类似地运作。在操作中，动态压力控制系统通过管线210和212同时向两个左腔室404和 424施加压力。通过隔膜400和410，这在右腔室406和似6中产生了均勻的压力，从而从两个末端同时将压力传播到样本管道，并且对样本设备500施加内部径向压力。虽然样本管道被显示为直接连接到泵送头的突起，但是在具体实现方式中可以根据样本管道的性质和所使用的流体的类型而使用各种类型的装配。样本流体从样本管线31 流到下泵送头 106的右腔室426中，向上经过样本管道102流到上泵送头106的右腔室406，并且通过样本管线312b流出。在一些实例中，为了避免对隔膜施加长期偏置，隔膜两侧的平均压力被保持平衡。 在图5B的实例中，压力平衡管线440通过过滤器442连接压力系统200和样本流体系统 300中的整体流体(bulk fluid)。管线440和过滤器442的尺寸被设计成平衡压力并且同时最小化两个系统之间的流体的净流动。这样就保持平均压力均衡化并且同时对于样本管道102内的动态性能几乎没有影响。过滤器442保持样本流体的清洁性。在一些实例中，隔膜400、420由结构性力源而不是通过流体致动。举例来说，电动机可以直接压在隔膜上，或者可以通过机械联动装置这样做。利用机械致动器而不是泵送流体可以简化系统的泵送侧，从而不再需要管理泵送流体。图6示出了用于分离泵送流体的替换实施例。在该例中，样本管道102位于填充有泵送流体的腔室502内。腔室502内的泵送流体由脉动泵送系统(未示出)驱动，并且对样本管道的外面施加压力，从而对样本设备500施加外部径向压力。样本管道本身保持泵送流体与样本流体分开，样本流体与之前一样流经样本管道。在一些实例中，样本管道位于图5中所示的同心管道的上游或下游， 并且当有压力被施加到内部管道时，流体被泵送进入或离开该管道，从而离开或进入样本管道。盲接压力监测及控制在一些实例中，与例如远离样本监测压力并且推断出真实样本压力的情况相比， 通过提供对于样本管道中的压力的直接测量而改进了对于系统的控制。图7示出了用于直接测量样本管道中的压力的一种设计。在该例中，通过接进端口 414中的密封配件521将导管类型的探头521插入上泵送头104并且插入到样本管道102中。处于探头520的尖端的传感器522被定位在样本管道的中点或者其他感兴趣的位置处，这是根据所测试的样本设备500而决定的。传感器引线5M连接到所使用的任何监测及控制系统，或者连接到干预电子装置以便把传感器读数转换成可用信号。在一些实例中，在样本管道内提供一个T 形接头，以便为压力传感器提供对于样本管道的直接接进。对于图7中的图示使用具有来自图4和5的分离隔膜的泵送头，但是图7的技术一般适用于任何泵送策略。在一些实例中，当利用隔膜时，压力传感器可以被定位在任一个泵送腔室G04或406、似4或426)中， 以便将该传感器与流动环路隔离，并且同时有效地测量管道入口处的动态压力。如果压力控制系统是封闭系统，则在样本处测量的压力可以被用作控制环路中的直接反馈信号。在对大气开放的压力控制系统中，样本压力可以被用在混合模式控制器中， 其中压力是对应于动态控制器的反馈信号，并且动力头的位移是对应于平均控制器的反馈信号。这种控制器和传感器配置使得直接控制器能够在更高压力幅度上执行。这样做的优点在于减少了常常限制控制器带宽的直接位移控制中的附加动态，并且减轻了在长时间疲劳测试的持续时间内改变测试系统特性的效应。这一附加的带宽和直接控制允许在测试的较长持续时间内以样本压力信号的更高压力波形保真度改进更高频率下的测试。在任一种情况下，与分离的压力测量解决方案相比都有利地改进了对于压力的控制。这在其中压力以高频率变化的系统中是特别有价值的，其中压力数值在整个系统中可能发生显著的动态变化。非破坏件过滤器开关正如前面所提到的那样，在一些应用中，在各个流动环路于第二样本流体歧管处重新会合之前，使用过滤器来捕获在每一个流动环路内所脱落的颗粒。这样的过滤器可能最终变得足够充满颗粒，从而其会阻塞流动并且需要被更换。此外，在一些应用中，希望在测试继续的同时取出过滤器以便对所捕获的颗粒进行分析。除了还可以通过线内颗粒计数器确定的颗粒的数目和尺寸之外，过滤器还允许研究者观察所捕获的颗粒的构成。基于颗粒构成，研究者可以推断出颗粒的来源和生物相容性以便评估其影响。图8示出了过滤器开关系统600，其允许在不中断测试的情况下更换过滤器。在一些实例中，这样的过滤器开关系统被用在图3的过滤器阵列314中。在图8的实例中，样本流体管线602分叉并且流经两个过滤器6(Ma、604b。图8中的管线只代表一个样本流体流动环路一在多样本系统中将对于每一个流动环路重复相同的系统600。在分叉之后，样本流体管线的两个节段606a和606b穿过开关阀门608。在一些实例中，开关阀门608是螺线管夹管阀门，其是与更具侵入性的阀门相比本身不太可能导致颗粒脱落的非侵入性阀门。开关阀门608选择性地关闭穿过该处的管道之一，并且保持另一个管道打开。每一个管线节段606a和606b结束于过滤器保持器610a、610b处。在过滤器之后，新的管线节段612将所述两条路径重新会合并且进入流量计614，所述流量计可以是叶轮式样的流量计或者是任何其他线内流量测量设备。在流量计之后，最终管线节段616离开过滤器系统600并且在主样本流体环路中继续，即变为图3中的样本管线312c 上的最终节段。每当需要更换活跃的过滤器(例如图8中的过滤器604b)时，开关阀门608打开当前关闭的管线(606a)并且关闭当前打开的管线(606b)。这样就截断了流经将被更换的过滤器的样本流体，并且开始经过另一个过滤器(604a)流动样本流体。随后去除并替换现在停用的过滤器。在一些实例中，使用快速断开配件来附着过滤器，从而在去除过滤器时有效地关停管线并且避免回流。在一些实例中使用了其他措施，比如单向流动阀门或者处于过滤器下游的第二开关阀门。虽然示出了两个过滤器，但是根据研究的定时需求对于适当的开关设置可以使用任何数目的过滤器，从而允许人工替换过滤器不那么频繁。在一些实例中，基于检测到针对更换过滤器的需求而自动触发开关阀门608。随着活跃的过滤器收集来自样本流体的颗粒，其开始限制经过过滤器系统的活跃侧的流动。流量计测量流经所述系统的流量，从而控制系统(未示出)将检测到流量何时被限制到需要更换过滤器的点。当满足阈值流量条件或其他参数时，控制系统将触发开关阀门608以便对哪个路劲处于打开状态进行改变，并且将向操作员或自动化过滤器开关系统提出告警以便更换现在停用的路径中的过滤器。除了流经系统的平均或瞬时流量之外，可以触发过滤器开关的其他参数包括测试系统中的循环计数、所经过的时间或者自从上一次过滤器更换或某一其他时间段内的总的流量。在对于每一个环路具有单独的流动泵的系统中，过滤器两端的压力也可以是关于是否需要更换过滤器的有用度量。用户可以对这些参数的任意组合进行编程，或者可以使用完全人工的控制并且在期望时通过人工触发开关阀门608来更换过滤器。图8示出了处于过滤器下游的流量计。一般来说，流量计可以处于沿着流动路径的任何位置，但是通过将其定位在过滤器的下游会避免由流量计自身脱落的颗粒污染样本。气体管理用于支架的疲劳测试系统通常依赖于不可压缩的流体来把压力脉冲从动力式泵传播到包含支架的柔性管道。这些脉冲导致该管道中以及所述管道内植入的支架的径向膨胀，其速率与生理速率( 1. 2Hz)相比通常是加速的速率(> 40Hz)。系统内的任何可压缩气体都会衰减这些压力波，从而降低系统的效率，这样又会降低测试频率(增加测试持续时间)或者可实现的膨胀水平。此外，有利的是在使用颗粒计数器时从样本流体中去除溶解的气体，这是因为在样本流体中形成的任何气泡都可能会被误认为是颗粒。可以将几种方法组合来限制溶解的气体的数量以及避免气体从溶液中出来并形成气泡。图9示出了用在图2的压力控制系统(例如歧管206和208)中的歧管700的剖面图。锥形内部轮廓702向上导向中央除气排出端口 704。该轮廓702促使压力流体的主体中的任何气泡上升到排出端口 704而不是通过其他端口 706离开而进入到导向泵送头104 和106(例如参见图1和幻的泵送流体管道。连接器708、710只是为了参照而被示出一可以使用将阀门或管线连接到歧管端口 704和706的任何适当方法。在图5A中的泵送头104和106中示出了用于系统的压力流体侧和样本侧二者的接进端口 412、414和432。通过把位于样本流体流动环路(参见图1)和压力系统(参见图 2)中的最高点处的这些接进端口用作排出端口，从样本流体中的溶液出来的气体以及经过或源自压力流体中的歧管排出端口 704的任何气泡都将上升到泵送头中的排出端口，并且将不需要移动或者以其他方式干扰系统以令气体到达排出端口。在使用通常至少在一定程度上透气的柔性管线的情况下，可能必须持续地或者定期地从系统中去除气体，而不是简单地只在系统设立期间执行一次。在一些实例中，使用流体除气系统在受控点去除气体并且保持溶解气体的总水平低到足以使得气体将在系统的剩余部分内保持在溶液中，所述剩余部分包括其中压力和温度的改变可能促使气体从溶液中出来的各个点当中的任一个。在一些实例中，将具有高透气性的管线与差压相组合，比如通过将其定位在相对于环境的高压力位置处和/或通过在管线外部抽出真空。可以使用能够买到的线内除气装备。一个实例是来自Membrana-Charlotte (其是位于Charlotte，NC 的Celgard，LLC的一家分公司)的Liqui-Cel 系列薄膜接触器。在薄膜除气系统中，将被除气的流体通过半透气薄膜与真空分隔开，溶解的气体通过穿过所述薄膜被真空抽出。在一些实例中，所述薄膜形成穿过流体的管道，其中真空存在于所述管道中。在一些实例中， 这种情况被反转，其中流体经过位于处于真空的腔室内的薄膜管道。样本管道的闪光照明在一些应用中，对样本的刺激速率超出了人类观察者看到待测设备中的改变的能力。针对这种情况的一种常见的解决方案是利用闪光灯来照明样本，所述闪光被调谐成提供样本的静态图像(如果闪光频率是刺激频率的整分数的话)或者缓慢演变的图像(如果闪光频率接近刺激频率的整分数的话)。对于这样的图像，观察者可能看到在样本真实循环速度下不明显的所述样本的移动。如图10中所示，提供这样的照明的一种方式是将LED或其他小型闪光灯定位在样本管道的一个锚点内。具体来说，在图10中，LED 750被定位在下泵送头106中，其利用插头752而被固定在下样本流体接进端口 434中。引线7M控制所述LED。通过将光源连接到与压力源相同的控制器(未示出)，可以将闪光的频率自动调谐来提供稳定的或缓慢演变的样本图像。通过把闪光联系到控制器具有优于人工控制的闪光的优点，包括消除了用户之间的可变性，并且在测试的整个持续时间内为系统中的每一个样本提供了一致的光模式。由于在流体-表面界面处的内反射，来自所述光源的光将行经样本流体并照明待测设备500而不会发生穿过样本管道102的剩余部分的显著泄漏。多平面样本管道管理在图1所示的系统中，光学发射器116和检测器118沿着测量平台114侧向移动， 从而沿着一排样本管道102移动以便依次测量每一个样本管道的直径。平台114还可以沿着样本管道的长度上、下移动，从而将发射器116和检测器118放置成在多个点处测量每一个样本管道的直径。如图1中所示，所述发射器和检测器仅仅在单个方向上进行测量，从而在其所移到的任何位置处测量与该方向垂直的管道直径。在一些应用中，希望沿着不同方向测量直径，即在不同平面中提供管道的剖面宽度。这例如可用于识别待测设备的非对称故障。图11-13示出了用于提供这些测量的几个不同实施例。在一些实例中，如图11中所示，安装孔洞800位于测量平台114中并且围绕每一个样本管道成各个角度。发射器116和检测器118可以位于安装孔洞800的任何匹配集合 802处，以便被精确地放置来测量样本管道。在图11的实例中，安装孔洞的各个集合被放置成沿着圆形路径的60度角处，从而发射器和检测器在每一个位置处将被放置成与样本管道具有相同的距离。或者，安装孔洞可以位于不同距离处。举例来说，安装孔洞可以都位于单一线内。这将允许获得较窄的测量平台，但是将要求从每一个位置处针对所涉及的不同距离调节测量结果。此外还可以使用其他角度。在图11的实例中，安装孔洞被配置成允许将一些安装孔洞用于多个样本，这是通过将发射器和检测器放置在相同孔洞上但是具有不同方向而实现的。在图11的实例中示出了围绕一个样本管道的三对发射器和检测器，其中一对的替换位置以虚线示出。如果检测器和发射器确实小到足以占据多个位置而不会彼此干扰，则可以使用几对来同时产生多个测量结果。或者可以按照期望在每一个位置之间重新放置一个集合。在一些实例中，如图12中所示，提供第一轨道820，可以沿着该第一轨道重新放置发射器116和检测器118，同时第一轨道本身沿着第二轨道822移动以便到达多个样本管道 102。所示出的弯曲轨道仅仅是一个实例-如果发射器和检测器可以按照需要进行枢轴旋转以面向样本管道，则可以使用诸如单一直轨之类的其他配置。除了允许数目更多的测量角度之外，不管其实现方式如何，连续轨道都允许例如通过电动机拟4和轮子拟6而使得发射器和检测器的重新放置自动化。测量平台(参见图1)的垂直移动也可以由电动机控制， 从而也可以自动化。其他实现方式也落在所附权利要求以及可以授予申请人的其他权利要求的范围内。
权利要求
1.一种系统，包括多个样本管道(102)，每一个样本管道耦合到泵送腔室(104)； 包括第一动力式泵(110)的压力控制子系统000)，其被装备来在耦合到泵送腔室的大量泵送流体中引发脉动压力；以及包括平均流动泵(302)的流动控制子系统(300)，其被装备来在多个流动环路中生成样本流体的流动，每一个流动环路在平均流动泵与样本管道之一之间传导样本流体的流动；泵送腔室，其把来自泵送流体的压力耦合到样本流体。
2.权利要求1的系统，其中，每一个样本管道在第一末端耦合到所述泵送腔室，并且在第二末端耦合到第二泵送腔室(106)。
3.权利要求1的系统，其中，每一个泵送腔室包括 耦合到压力入口(402)的第一容积004)；耦合到流动入口(408)和流动出口(410)的第二容积006)；以及隔膜G00)，所述隔膜将第一容积与第二容积分开并且可以发生形变，从而将第一容积中的压力传递到第二容积。
4.权利要求3的系统，其中所述隔膜包括总体上平坦的薄膜，其将泵送腔室分成第一容积和第二容积。
5.权利要求1的系统，其中每一个样本管道(10 通过每一个泵送腔室(104，106)中的流动入口(408，430)和流动出口(410，428)耦合到流动控制子系统(300)；每一个泵送腔室的流动入口(430)或流动出口(410)之一的尺寸被确定成衰减泵送腔室中的压力改变，从而使得泵送腔室中的压力改变不会被传送到流动控制系统；并且每一个泵送腔室的流动入口(408)或流动出口(428)中的另一个的尺寸被确定成将泵送腔室中的压力改变传送到与泵送腔室耦合的样本管道。
6.权利要求1的系统，其中，所述压力控制子系统(200)还包括第一压力歧管006)，其通过所述大量泵送流体耦合到第一动力式泵(110)，并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口；第二压力歧管(208)，其具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口 ；以及多个泵送管道010，212)，每一个泵送管道将第一或第二压力歧管的出口之一耦合到泵送腔室(104，106)之一。
7.权利要求6的系统，其中，所述压力控制子系统还包括第二动力式泵(112)，其被装备来在所述大量泵送流体的第二部分中引发脉动压力，第一动力式泵在所述大量泵送流体的第一部分中引发脉动压力；第二压力歧管，其通过所述大量泵送流体的第二部分耦合到第二动力式泵。
8.权利要求1的系统，其还包括第一压力平衡管道G40)，其耦合到压力控制系统； 第二压力平衡管道G40)，其耦合到流动控制系统；以及过滤器外罩G42)，其将第一压力平衡管道通过过滤器耦合到第二压力平衡管道。
9.权利要求1的系统，其中，所述流动控制子系统还包括第一流动歧管(308)，其耦合到平均流动泵(302)的出口并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个出口；以及第二流动歧管(310)，其耦合到平均流动泵的入口并且具有对应于所述多个样本管道当中的样本管道数目的多个入口；每一个流动环路将第一流动歧管的一个出口连接到第二流动歧管的一个入口，并且包括样本管道(10 之一和相应的泵送腔室(104，106)；第一流动管道(31 ),其将第一流动歧管的出口耦合到泵送腔室中的流动入口 ； 第二流动管道(312b)，其将泵送腔室中的流动出口耦合到第二流动歧管的入口。
10.权利要求1的系统，其中，每一个流动环路还将流体流动传导到过滤器阵列(314)， 其中，所述过滤器阵列对于每一个流动环路包括第一分支(602)，其将流动环路分成耦合到第一过滤器外罩(610a)的第一流动路径 (606a)和耦合到第二过滤器外罩(610b)的第二流动路径(606b)；开关(608)，其选择性地打开第一或第二流动路径之一并且关闭第一或第二流动路径当中的另一个；第二分支(612)，其将第一流动路径和第二流动路径耦合到流量传感器(614)。
11.一种控制多个样本管道(10 中的动态压力和平均流动的方法，其中每一个样本管道耦合到泵送腔室(104)，所述方法包括在动力式泵(110)处，在大量泵送流体中引发脉动压力； 将所述大量泵送流体耦合到每一个泵送腔室； 在平均流动泵(30 处，在多个流动环路中生成样本流体的流动； 将压力从泵送流体耦合到样本流体；以及在每一个流动环路内，在平均流动泵与样本管道之一之间传导流体流动。
12.权利要求11的方法，其中，将压力从泵送流体耦合到样本流体的步骤包括令泵送腔室内的分离泵送流体与样本流体的隔膜(400)发生形变。
13.权利要求11的方法，其中，在每一个流动环路内传导流体流动的步骤包括通过第一泵送腔室(104)、通过在样本管道的第一末端耦合到第一泵送腔室的样本管道(102)之一以及通过在样本管道的第二末端耦合到样本管道的第二泵送腔室(106)传导流体。
14.权利要求11的方法，其中在所述大量泵送流体中引发脉动压力的步骤包括利用第一动力式泵(110)泵送所述大量泵送流体的第一部分并且利用第二动力式泵(11 泵送所述大量泵送流体的第二部分；并且将所述大量泵送流体耦合到每一个泵送腔室的步骤包括 在第一压力歧管O06)中分离所述大量泵送流体的第一部分； 将第一压力歧管的出口耦合到泵送腔室；在第二压力歧管O08)中分离所述大量泵送流体的第二部分；以及将第二压力歧管的出口耦合到泵送腔室。
15.权利要求11的方法，其中，在多个流动环路中生成样本流体的流动的步骤包括生成样本流体的总容积的流动；在第一歧管(308)中将样本流体的总容积分离到多个流动环路中；以及在第二歧管(310)中将来自所述多个流动环路的样本流体重组成样本流体的总容积。
全文摘要
本发明涉及一种样本测试系统，其包括多个样本管道，每一个样本管道耦合到泵送腔室、压力控制子系统和流动控制子系统。压力控制系统包括第一动力式泵，其被装备来在耦合到泵送腔室的大量泵送流体中引发脉动压力。流动控制子系统包括平均流动泵，其被装备来在多个流动环路中生成样本流体的流动。每一个流动环路在平均流动泵与样本管道之一之间传导样本流体的流动。泵送腔室把来自泵送流体的压力耦合到样本流体。
文档编号G01N3/12GK102460110SQ201080032620
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年6月12日
发明者D·L·丁曼, M·汉森, T·D·尼克尔 申请人:伯斯有限公司
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