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Optische Sensoren

Für den Bioreaktor nur das Beste

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Einfach – kompakt – nicht invasibel

Vor diesem Hintergrund hat Hamilton mit den ARC-Sensoren eine echte Alternative entwickelt. „Wir sind immer auf der Suche nach wirklichen State-of-the-Art-Lösungen, die unseren Kunden einen Mehrwert bieten. Deshalb haben wir wiederholt Hamilton als Kooperationspartner und Lieferant in ein laufendes Projekt für China eingebunden. Hier werden pro Reaktor je ein pH- und ein optischer Sauerstoff-Sensor eingesetzt. Die Sensoren werden dabei seitlich und bodennah am Bioreaktor-Behälter angebracht“, so Gerald Berghammer.

Die bodennahe Positionierung stellt sicher, dass die Sensoren auch bei minimalen Volumen ins Medium ragen und exakt messen. Von Vorteil erweist es sich für die Verantwortlichen bei der Bilfinger Industrietechnik, dass die Sensoren samt ihrer integrierten Transmitter und der Verwendung von offenen Industriestandards kompensierte und rückwärts kompatible Messsignale geben, die direkt in neue oder bereits existierende Prozess-Kontroll-Systeme integriert werden können.

Der charakteristische ARC-Mikrotransmitter, integriert im Kopf eines jeden Sensors, speichert alle relevanten Daten, inklusive Kalibrierung und diagnostischen Informationen. Verbaut wurde die Sensortechnik bereits an einem 100-Liter-Bioreaktor für den Laborbereich, der erstmalig auf der Fachmesse Vision Pharma 2014 in Stuttgart vorgestellt wurde. Neben der einfachen Kalibrierung mittels Handheld profilieren sich die Sonden durch ihre kleine, kompakte und einfach zu reinigende Beschaffenheit.

Lumineszenzprinzip

Methodisch basiert die optische Sauerstoffmessung der ARC-Sensoren auf der Anwendung der sauerstoffabhängigen Lumineszenz, die am Luminophor nach Anregung durch blaues Licht entsteht. Durch Übernahme der Energie des blauen Lichtes begeben sich die Moleküle des Luminophors in einen angeregten Zustand. In einer sauerstofffreien Umgebung wird diese Energie in Form von rotem Licht wieder abgestrahlt. Die eigentliche Sauerstoffmessung erfolgt mittels Messung der optischen Phasenverschiebung zwischen pulsierendem blauem Anregungs- und rotem Lumineszenzlicht.

Die Sensoren sind zudem mit einer Silikonmembran versehen, die von Hamilton eigens zur Sauerstoffmessung entwickelt wurde. Diese optische Membran ist mechanisch weit weniger anfällig und dadurch um vieles langlebiger als die Membran der Clark-Sensoren. Gleichzeitig macht die Beschaffenheit den Austausch der Elektrolytlösung und die Entfernung von Oxidations-Ablagerungen überflüssig und reduziert den Wartungsaufwand merklich, was eine unproblematische Prozessführung ermöglicht.

Während des Prozesses abweichende Toleranzen können über Regelkreise gegengesteuert werden, die Übermittlung der Daten erfolgt direkt über die Steuereinheit an den PC. „Als zusätzliches Plus und übertragen auf den Praxiseinsatz beim Kunden erweist sich, dass unser Kunde mehrere Arc-Sensoren mit nur einem Gerät steuern kann und lediglich eine Bedienoberfläche für die Messung der prozessrelevanten Werte existiert“, resümiert Pino-Grace und ergänzt abschließend, dass es durchaus realistisch sei, in Kürze die Hamilton-Sensoren auch für die Messung der Zelldichte einzusetzen.

* E-Mail-Kontakt Hamilton: contact@hamilton.ch

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