血浆电导率检测中的四极技术

作者:Jan Bösche博士 文章来源:德国JUMO公司 发布时间:2011-11-03


图1 电导率检测传感器(中)和JUMO Peka连接器(左)与检测控制转换器(右)结合使用,可使四极检测技术只需一个传感器就能完成大范围的检测任务

在血浆的净化沉淀过程中,血浆电导率的检测是除pH值检测以外的另一个重要检测指标。四极传感器技术只需一个检测元件就可以覆盖很大的电导率检测范围,并使用符合卫生要求的设计以及通过EHEDG认证的系统保证操作使用过程中的安全可靠性。

血液制品在治疗免疫系统和凝血系统疾病方面具有重要的意义。为了把血浆制成药品,就必须把血浆中含有的蛋白质逐一分离出来清理干净。在该分离、清理过程中,人们利用了它们不同的物理和化学性能。通过逐级分离,血浆被分为各种不同的血浆组成成分。该过程中要使用酒精,并且酒精的浓度不断提高。对于每一个阶段和步骤,都有必须达到的最佳pH值和离子强度值。在保证这些条件的情况下,每一次血浆分离都会分离出微小颗粒形式的蛋白质成分,而其他蛋白质仍然溶解在液体中。

血浆中某些蛋白质的浓度非常小。这些蛋白质可以利用高度专业化的特殊凝胶根据相似性色谱分析法的原理来吸附。这些被分离的蛋白质可脱离地吸附在有着基础固定的配合基上。这些配合基都是按照特定蛋白质的生物特性或者化学特性制造的,最佳地满足了特定蛋白质的吸附。液相中的其他组成成分都被洗去,即在沉积过程中都离开了色谱分析用玻璃试管。

随后进行蛋白质的选择性提取,即流动相的脱洗,通过改变流动相的pH值或者离子浓度提取某种蛋白质。在生产领域中,这种提取、脱洗不是采用不同的缓冲剂(不同pH值以及不同盐浓度的缓冲剂)就是利用所谓的梯度混合器进行梯度脱洗。

提高工艺过程的可靠性

欧洲一家大型血浆制品生产厂在应用色谱分析提纯方法处理血浆的过程中采用了电导率检测技术:在蛋白质的吸附和脱洗过程中,利用电导率传感器对脱洗过程的离子强度进行检测。为了获得高质量的产品,集成的CIP原位清洁系统能够在生产过程结束后对设备进行清洗。而且清洁和冲洗的过程也由电导率传感器进行监控。

这家血浆制品生产厂在电导率检测中使用的是JUMO tecLine LF-4P型电导率传感器。该传感器采用四极技术,只有唯一的一个传感器体,却有着很宽的应用范围:CIP原位清洁时允许使用电导率达到200mS/cm的清洁剂,在脱洗过程中也可达到150mS/cm;在冲洗过程中允许使用纯净水(纯净度为5μs/cm)。而这些若只采用一个电感式或者电导式的两极传感器是无法实现的。


图2 血浆分离过程可以用电导率传感器进行监控

该传感器有两对电极:外部的一对电极为检测转换器提供交流电流;内部的一对电极则根据被测介质的电导性能对其施加一定的电压。检测转换器采集电压信息,按照给定的电流强度换算成电解液的电导性能数值。该传感器的供电和检测在功能上是独立的。与双极检测传感器相比较,这种四极检测传感器具有许多优点:极化效应和供电电阻的自动补偿,也减少了由于污垢和附着物带来的检测错误。

无菌条件要求

利用血浆分离技术生产血浆制品对于生产条件的要求很高。它要求很高的无菌条件,对金属器械提出了很高的质量要求。所使用的传感器有一个PEEK塑料材料的坚固外壳,塑料外壳的前端是不锈钢电极,采用高质量的1.4435号(316L)不锈钢。标准配置批量生产的传感器采用EPDM材料的O型密封圈。使用的所有材料都符合卫生要求,满足了美国食品和药品管理局FDA的有关规定和要求。与药品介质接触的表面粗糙度小于0.8μm。传感器的卫生设计和EHEDG欧洲卫生设备设计组织认证合格的系统(连接器)使其可以毫无问题地在医药产品生产领域和食品生产领域中使用。这里使用的连接器JUMO Peka是一个完整的连接器系统,可以把传感器与控制系统连接起来。利用该系统,用户可以把同一传感器按不同的连接方式连接起来,例如:Clamp、Aseptik、MK DN40/50、Varivent DN40/125或者Aseptik NKS)。

利用JUMO Aquis 500 CR对传感器进行控制和调节,能够自动完成检测范围的转换。当用户设置了检测范围自动转换的功能之后,则控制调节器会在检测范围1(较低的μs/cm值,例如纯净水冲洗时)和检测范围2(用于较高的μs/cm值,例如蛋白质脱洗或者利用酸/碱进行CIP原位清洁时)之间自动切换。

利用继电器触点可以把当前的检测范围信息发送给上一级主控系统。与控制调节器配套使用的既可以是电导式的双极传感器,也可以是一个四极传感器。

除电导率检测之外,该检测仪器还有一个辅助触点,用于与Pt100/Pt1000连接,检测和发送温度检测信号。借助于清楚准确的显示屏文字操纵和说明,该检测仪几乎无需使用说明书了。可选的安装软件允许用户利用计算机给传感器赋值,能够完整准确地做好过程控制的文件记录。

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