الاتجاه المستقبلي للمستشعرات الذكية في صناعة الأدوية الحيوية

الاتجاه المستقبلي للمستشعرات الذكية في صناعة الأدوية الحيوية

في السنوات الأخيرة، أصبحت التصنيع الذكي والمصانع المستقبلية موضوعا ساخنا.نائب رئيس شركة تيانجينغ للهندسة الحيوية والتكنولوجيا، في بداية هذا العام في بناء المصانع الذكية والمرافق المستقبلية للأدوية الحيوية.الاتجاهات القريبة والمتوسطة الأجل والنهائية للأدوية الحيوية، تغطي خمسة جوانب: عملية الإنتاج، شكل المفاعل المعتمد، طريقة تحليل العملية، مراقبة الجودة والمصنع الرقمي.تتضمن طريقة تحليل العملية اتجاه التطوير من طريقة الكشف عن QC القياسية خارج الخط إلى الكشف القريب من الخط، إلى المراقبة النهائية عبر الإنترنت، في الوقت الحقيقي للمستشعر.

الشكل 1: المرافق المستقبلية للأدوية الحيوية

بالإضافة إلى ذلك، في عام 2004، أصدرت إدارة الغذاء والعقاقير دليل الصناعة تكنولوجيا تحليل العمليات (PAT) - بنية للابتكار في تطوير الأدوية والتصنيع وضمان الجودة.حددت إدارة الأغذية والعقاقير مصطلح "PAT" كنهج تحليلي متعدد التخصصات يشمل الكيمياء، الفيزياء، وعلم الأحياء الدقيقة، والرياضيات وتحليل المخاطر.جهاز استشعار ذكي يستحق الاهتمامفي هذه الورقة ، يتم مناقشة أجهزة استشعار pH و DO (الأكسجين المذاب) المستخدمة عادة في الأدوية الحيوية كمثال.

الشكل 2: نظام قياس pH و DO في المفاعل الحيوي

وكما هو موضح في الشكل أعلاه، تستخدم أجهزة استشعار الحموضة والثاني أكسيد الهيدروجين على الإنترنت على نطاق واسع في المراقبة على الإنترنت لحموضة الهيدروجين والثاني أكسيد الهيدروجين في ثقافة الخلايا، ويشتمل نظام القياس بشكل عام على أجهزة استشعار وإرسال.في عملية استخدام الأقطاب، يُهتم مطورو العمليات أو موظفو الإنتاج عموماً بالأسئلة الأساسية التالية: هل يمكن قياس الأقطاب الكهربائية بدقة وموثوقية؟كم من الوقت ستستمر الأقطاب الكهربائية؟
أولاً: هل الكهرباء قادرة على القياس بدقة وموثوقية؟
بالنسبة للأجهزة الاستشعارية: معوقة فيلم حساس لـ pH ، نظام مرجعية ، أداء الحجاب الحاجز؛ الالكترود الداخلي وخصائص فيلم الأكسجين المحلول للأكسجين الكهروكيماوي ؛الطلاء الفلورسنت من الأكسجين المذاب البصري سوف تحدد نقطة الصفر وميل من الأقطاب الكهربائية المقابلةبشكل عام ، يمكن استخدام نقطة الصفر والميل لتحديد ما إذا كان يمكن قياس المستشعر بدقة.بالنسبة للإرسال: فهو مسؤول عن تعديل الإشارة ونقلها ،وظائف معايرة حلقة القياس وتعديلها، ولكن أيضاً يحدد بشكل غير مباشر ما إذا كان المستشعر يمكن أن يقيس بدقة pH و DO ، وحتى كابل الإرسال سيؤثر بشكل غير مباشر على دقة القياس.
لذلك ، من أجل تحديد ما إذا كان المستشعر يمكنه إجراء قياس دقيق ، فمن المطلوب أن يكون المستشعر والجهاز الإرسالي قادرين على توفير تشخيص الأداء.الحد الأدنى من المتطلبات هو أن جهاز الاستشعار تنفيذ ADC (التحويل من التناظرية إلى الرقمية)، أي تحويل المستشعر من إشارة التناظرية التقليدية إلى إصدار إشارة رقمية.

الشكل 3: يغير جهاز الاستشعار الإشارة المقاسة إلى إشارة رقمية ويخرجها بأمان أعلى

ثانياً: إلى متى ستستمر الأقطاب الكهربائية؟
مع جهاز استشعار الـ pH كمثال، نفس نوع جهاز الاستشعار هو الغشاء الحساس، نظام المرجعية، نوع الحجاب الحاجز هو نفسه، عمر الخدمة من النظرية هي نفسها،ولكن مختلف أجهزة الاستشعار تجربة العملية، وبالتالي زراعة دفعة أو التدفق المستمر بالإضافة إلى، من السهل على نطاق من بيئة القياس، شهدت كم من الوقت SIP، كم مرة العقمة عالية درجة الحرارة، الخ،هذه العوامل قررت أخيراً أنها الحياة الحقيقية.وهذه المعلومات، إذا كان الكهرباء لا تنفيذ ADC، فمن الصعب تحقيق جمع وتخزين المعلومات ذات الصلة.
مع 60 عاما من الخبرة في مجال تحليل العملياتطرحت شركة ميتلر توليدو بشكل مبتكر مفهوم إدارة أجهزة الاستشعار الذكية ISM® حول هذه القضيتين الأساسيتين والقضايا ذات الصلة المستمدة منهفي عام 2005، تولت شركة "ميتلر توليدو" زمام المبادرة في تحقيق الرقمنة والذكاء في أجهزة الاستشعار.جمع معلومات الكترود عن أنفسهم، مثل نوع الحجاب الحاجز ، وطول مسار الانتشار ، وظروف العملية للقياس ، مثل درجة الحرارة ، تجربة قيمة حمضية أو قاعية للغاية ، الخ ،في تركيبة مع خوارزمية معينة، مثل خوارزمية "RollingAlgorithm" ، مع تغيير ظروف القياس ، أكثر دقة ، ذكاء يولد المستخدم الوصول التالي إلى المعلومات ذات الصلة ،والعرض البديهي مع جهاز الإرسال:
1) مؤشر الحياة الديناميكية (DLI) ، الذي يشير إلى عمر الخدمة المتبقي للمستشعر والذي يمكن استبداله حسب الحاجة بدلاً من بانتظام
2) الحفاظ على وقت التذكير (TTM) وتوصية المرة القادمة التي ينبغي أن تكون معايرة، لا مبكرا جدا أو متأخرا جدا.
3) مؤقت المعايرة التكيفية (ACT) ، يوصي بموعد تنظيف الإستشعار وصيانته مرة أخرى لضمان موثوقية أداء الإستشعار دائمًا.

الشكل 4: يعرض جهاز إرسال M800 معلومات التشخيص الذكية ISM

بالإضافة إلى هذه القضيتين الأساسيتين، فإن أجهزة الاستشعار، باعتبارها واحدة من المعدات الأساسية لمصانع الأدوية الحيوية الذكية، تنطوي بطبيعة الحال أيضًا على معلومات الامتثال.إدارة مستشعرات ذكية ISM من شكل مجموعة كاملة من البرمجيات وظيفية بالكامل يمكن أن تدرك المعايرة خارج الخط بعد قياس سدادة مستشعرات ISM، أجهزة الاستشعار من نقطة القياس إلى مختبر معايرة غير متصل بالإنترنت، عن طريق الكهرباء الكاملة بعد معايرة المعلومات إلى الرقاقة،البقاء الكهرباء متصلة إلى جهاز الإرسال من مرة أخرى، يمكن أن يقرأ جهاز الإرسال تلقائيًا معايرة المعلومات ذات الصلة ، بحيث يتحقق القفل ، ويمكن للجانب البرمجي في نفس الوقت إخراج نسخة PDF من سجلات المعايرة ،يمكن استخدامه كأرشيف إلكتروني يمكن أيضا طباعة نسخة ورقية من الملف.
إذا كنت ترغب في الحصول على شعور أكثر حدسيًا بكيفية إدارة أجهزة الاستشعار الذكية لضمان موثوقية ومتسقة القياسات أثناء تطوير العملية والإنتاج،وتقلل من سهولة الصيانة والمعايرة، قم بمسح رمز QR أدناه أو انقر على أسفل المقال لقراءة النسخة الأصلية، وتقدم بطلب لتجربة برنامج Mettler Toledo iSense بنقرة واحدة.

الشكل 5: برنامج iSense يمكّن من معايرة أجهزة الاستشعار دون اتصال