数字工艺蠕动泵

随着生物工程技术的不断发展，细胞培养技术在生物医药领域的应用日益广泛，细胞灌流培养作为一种先进的细胞培养技术，能够有效提高细胞培养的产量和质量。而蠕动泵则是灌流培养工艺中的关键设备之一，其在细胞灌流培养中的应用日益受到关注，本期文章将带大家简单了解蠕动泵在细胞灌流培养工艺中的应用。细胞培养工艺在生物工程领域，动物细胞培养已成为一项至关重要的技术。通过这种工艺，我们能够从细胞中提取并生产出各种生物制品，如疫苗、抗体、细胞因子等。细胞培养工艺因其可控性和高效率，成为了生物医药产业的关键环节，目前常用的哺乳动物细胞培养工艺有：批次培养、补料批次培养和灌流培养，其中灌流培养通过不断移出副产物，同时补充营养物质，因此可提供对细胞稳定且有利的生长环境。与批次培养和补料批次培养相比，灌流培养可以在高细胞密度环境下长时间维持稳定培养环境，同时降低产物在培养基里的停留时间，这有利于提高产品质量。 目前常用哺乳动物细胞培养工艺示意图（图片来源：中国生物工程学报，2020）基于哺乳动物细胞灌流培养技术在产物产量、质量及成本等方面表现出来的显著优势，越来越多获批上市的生物药物使用灌流培养工艺进行生产对灌流培养工艺的开发和优化进而成为当前哺乳动物细胞培养工艺研究的热点。 细胞培养工艺优势相比于为期14天的传统流家培养，反应器灌流培养除了pH、DO、温度、搅拌等控制模块外，还包 含了连续的培养基流入(media)模块、通过细胞截留设备 实现的细胞液收获模块(harvest)，以及控制罐内恒定细胞密度的细胞液流出 (bleeding)模块 。灌流培养通过不断移出副产物，同时补充营养物质，因此可提供对细胞稳定且有利的生长环境。与批次培养和补料批次培养相比，灌流培养可以在高细胞密度环境下长时间维持稳定培养环境，同时降低产物 在培养基里的停留时间，这有利于提高产品质量。研究发现 ，灌流培养可实现培养基组 分中的动态变化对蛋白质糖基化的影响最小，这一研究结果表明灌流培养有利于提高产品质量。细胞灌流培养工艺分析灌流培养中通常采用的膜过滤是基于中空纤维膜的切向流过滤，这种过滤方式的循环料液不停地流过膜柱，液体形成的“冲刷作用”冲洗整个膜表面，降低了膜孔堵塞及膜污染的风险，实现了长时间稳定的膜过滤，满足了灌流工艺中细胞长时间稳定培养的需求。 中空纤维膜开放式的流道结构（图片来源：生物产业技术, 2009）目前，用于灌流培养的细胞截留系统主要有两种，切向流过滤TFF（Tangential Flow Filtration）和交替切向流过滤ATF（Alternating Tangential Flow），对于TFF，细胞液通过蠕动泵作用形成一个连续的环形流动方向，进入纤维膜后，废液会通过膜排出体系之外，细胞会随着环路重新回到培养体系之内。PreFluid蠕动泵在灌流培养中的应用PreFluid蠕动泵以其独特的工作原理和优越的性能，在中空纤维膜柱切向流过滤中展现出了明显的优势： ● 过滤纯化中精确性高：可以精确地控制样品流动的速度和量，从而保证过滤纯化的精确度；此外PreFluid蠕动泵还具有较高的可重复性，不受外界环境的影响，可以更好地保证过滤纯化工作。 ● 具备较高的灵活性和可调性：可以根据实际需求来调整泵头的挤压力度，从而实现不同样品的分离需求。而且，由于PreFluid蠕动泵的工作原理决定了其可以适应多种不同的流体，能够处理不同性质的样品。 ● 具有体积小、结构简单、操作方便的特点：工作人员能够轻松地进行过滤操作，并且不需要经过复杂的操作流程来实现。在细胞灌流培养工艺中，营养物质被不断泵入到生物反应器中，同时，细胞代谢的副产物通过外部截留装置被移除，保证细胞一直处于最佳的生长环境中，从而获得极高的细胞密度。

前言 泵是输送流体或使流体增压的机械设备，泵的种类很多，蠕动泵是其中一种常见的工业用泵，它是现代工业发展的产物，其原理和结构相对简单，但却有着广泛的应用，多用于可靠性和精度要求严格的行业，例如实验室、制药和医疗，以及泵送腐蚀性或粘性液体的化工行业。本文将从原理、结构、特性和维护四个方面介绍蠕动泵。 蠕动泵原理 蠕动泵又被称为软管泵，是一种容积泵，通过滚轮的旋转带动软管的压缩和释放来实现泵送。当软管被挤压时，流体就会被迫在管中顺着滚轮转动方向流动，当滚轮离开后软管会自然打开，流体又自动吸入软管中填充空间。如此循环往复，软管内的流体被分段单向挤出，每一次挤出的液体体积，等于软管截面积与软管长度的乘积。因此，只要控制电机每分钟的转速就可精确控制输出流量。实际运用中，考虑到系统增压和软管变形等因素，转速与流速之间并非线性关系，需要经过校验得到转速与流速的在数学上的函数关系，蠕动泵的校验方式多采用多点拟合校验。流体在软管中向前移动的现象在人体胃肠道消化过程中同样存在，被称为蠕动，所以这种泵被形象的称为蠕动泵。蠕动泵原理（图源：工业蠕动泵-工作原理） 蠕动泵结构 蠕动泵的结构包含三个模块：控制系统、驱动电机和泵头。控制系统接收用户输入，并将用户的输入转换为电机的转速和方向，从而来调节流体的流速和方向。驱动电机是能量转换装置，作用是将电能转换为机械能带动泵头中滚轮转动。泵头是发生“蠕动”的场所，由滚轮的转动来挤压和释放软管，驱动流体产生蠕动作用。 Unique AutoTFFTM 075自动化切向流过滤系统蠕动泵外观图 蠕动泵特性 优越性 1. 流体与运动部件隔离，只在软管内流动，不接触运动部件，不会产生交叉污染 2. 流体输出稳定，可实现流量的高重复性和高精度控制 3. 泵头可以正转或反转，可以双向输送流体，泵管中没有流体情况下也允许空转 4. 输送低剪切力，在输送过程中不会破坏液体内的长分子链 5. 密封性好，无需安装阀门和密封件，正确放置软管压紧后就可防止回流6. 泵头多为易装型设计，开启、闭合便捷，安装软管简单方便蠕动泵的上述特性使其非常适合应用于生物制药领域，在药企的超滤、灌装工艺中起到重要作用。 局限性 1. 泵管长期受到挤压容易磨损，尤其是腐蚀性带颗粒流体的输送，需要定期更换软管 2. 蠕动泵输出会产生一定脉动现象，采用双通道蠕动泵可有效降低脉冲3. 蠕动泵属于低压泵，所能承受的最大出口压力取决于泵头型号和软管规格，大多在30bar左右，压力过大会发生流体反冲或直接导致软管爆裂，采用进口软管可以适当提高出口压力 蠕动泵维护 1. 蠕动泵不工作时，将压住软管的上压块松开，避免长时间挤压软管使软管产生塑性变形 2. 泵头的滚轮要保持清洁和干燥，否则会加快软管的磨损，缩短软管使用寿命和导致滚轮过早损坏3. 如果泵头不慎进液体，应用吸水较好的软布料擦干防止泵头损坏4. 泵头和驱动电机不要轻易加入油脂，应咨询厂家，确认是否需要添加，不规范的油脂保养反而会损害到辊轴和泵管的寿命，甚至会对传输流体产生影响，例如发生软管跑管，传输流体不精准等5. 每次更换软管、流体后，务必重新校准流速，建议定期校准以保持精度英赛斯Unique AutoTFFTM075自动化切向流过滤系统英赛斯Unique AutoTFFTM075是一款自动化切向流过滤系统，搭配膜包后可应用于药企生物分子的澄清、浓缩和透析工艺。其进料泵、补液泵和滤出泵选型都为蠕动泵，仪器出厂前均已在无压力条件下完成泵校验并通过验证。 Unique AutoTFFTM 075自动化切向流过滤系统外观图 针对蠕动泵的局限性以及用户使用中的操作痛点，Unique AutoTFFTM 075自动化切向流过滤系统采用以下方法进行改善：1. 选用进口橡胶管作为泵头软管，其化学性质稳定，耐弱酸和弱碱，使用寿命长，实验室耐久性测试在严苛环境下连续运行300小时以上都未破裂； 2. 进料泵有1-5 档压杆刻度，允许用户根据工艺需求调整控制方式和参数，压杆刻度用于调节对泵管的压紧程度，数字越大压的越紧，密封性越好，能够承受更高的反冲压力，但软管使用时长相对较短； 3. 进料泵具有管卡位置可调功能，通过调节错轮机构，可以调整下管卡位置，以装夹不同直径的软管。

蠕动泵头是一种常用于化工、医疗、环保等领域的流体输送设备。它采用蠕动原理，通过挤压软管使流体向前推进，具有无泄漏、高精度、低脉动等特点，被广泛应用于各个行业。然而，在市场上各种不同类型的蠕动泵头琳琅满目，如何选择适合自己的蠕动泵头成为了许多人的难题。本文将从泵头类型、性能指标、应用领域等方面详细介绍，帮助您更好地选择蠕动泵头。首先，我们来了解一下蠕动泵头的分类。根据结构形式，蠕动泵头主要可以分为几种类型：滚轮式、滑块式、梨形齿轮式和往复式。滚轮式蠕动泵头适用于输送高粘度和大颗粒物料，具有较高的泵送精度 滑块式蠕动泵头结构简单，维护方便，适用于中小型输送工作 梨形齿轮式蠕动泵头适用于高压泵送 往复式蠕动泵头适用于高脉动和高精度要求的场合。了解不同类型的蠕动泵头特点，有助于我们更好地选择适合自己的蠕动泵头。其次，我们需要了解蠕动泵头的性能指标。首先是流量调节范围，即泵头能够调节的最小流量和最大流量的范围。流量调节范围直接关系到泵头适用的应用场合和泵送要求 其次是压力范围，即泵头能够承受的最大工作压力。根据泵送介质的不同，我们需要选择承压范围适宜的蠕动泵头 还有泵头的泵送速度，这是指泵头每分钟泵送的体积 最后是泵头的精度，即泵头泵送流量的精确度。了解这些性能指标，可以更好地选择适合自己需求的蠕动泵头。此外，不同的应用领域对蠕动泵头的要求也有所不同。例如，在化工领域，由于介质可能具有腐蚀性，我们需要选择具有抗腐蚀性能的蠕动泵头 在医疗领域，要求泵头材料无毒无害，且需具备高精度 在环保领域，要求泵头节能环保，具有较高的工作效率。因此，在选择蠕动泵头时，要根据具体应用领域的要求来确定合适的型号和材料。总结一下，选择适合的蠕动泵头需要考虑泵头类型、性能指标和应用领域等因素。通过了解不同类型的蠕动泵头的特点，确定所需性能指标，结合具体的应用场景，我们可以更好地选择适合自己的蠕动泵头。希望本文对您有所帮助!