バイオリアクター内では、生体材料を増殖させるための繊細なプロセスが行われています。これらのプロセスには貴重な物質が含まれており、中には金額では評価できないほど価値の高いものもあります。また、新しいワクチンや治療法の開発における重要な工程となる場合もあります。
バイオテクノロジー業界のお客様に対する当社の使命は、バイオリアクター内で信頼性が高く再現性のある流量制御を実現することです。そのために、当社ではマスフローコントローラを使用しています。
今回のブログでは、ブロンコストのプロダクトマネージャーであるヴィンセント・ヘンジフェルド氏に、信頼性が高く再現性のあるガス流量制御を実現するための流量コントローラの活用についてインタビューしました。「信頼性とは、『人が望むことや必要とすることを実行できると信頼される品質』を指します」（オックスフォード辞典の定義）。ヴィンセントは、なぜ当社の流量コントローラが「信頼性の高い」と言えるのかを説明しています。
なぜ当社の流量コントローラは「信頼性が高い」と言えるのでしょうか？
当社のマスフロー機器は、堅牢なセンサーおよびバルブ、安定した電子回路とファームウェアを採用しており、MTBF（Mean Time Between Failure：平均故障間隔）に関するデータにおいてクラス最高レベルの性能を備えています（IEC 61508規格に基づく）。
さらに、材料証明書および校正証明書によって材料のトレーサビリティと精度が保証されており、その結果、お客様の生物学的プロセスにおける信頼性の向上につながります。
高精度とはどういう意味でしょうか。また、なぜそれがバイオテクノロジー業界のお客様にとって重要な選定基準となるのでしょうか？
ガス流量はどのように制御されるのでしょうか？
これらの用途向けに、ブロンコストは信頼性と高精度を兼ね備えたキャピラリーバイパス技術およびバルブ技術に基づくマスフローコントローラを提供しています。これにより、最大1:1000のダイナミックレンジを実現し、培養プロセスで必要とされる低流量から高流量まで幅広い流量制御が可能になります。
キャピラリーバイパス技術を採用したマスフローコントローラは、メイン流路と並列に配置されたバイパス構造のチューブ状流量センサを内部に備えています。ガス流は流量センサ側とメイン流路側に分流されます。
この技術により、プロセスで使用されるあらゆるガスに対して、信頼性が高く高精度な流量測定および流量制御を実現することができます。
ガス流量はどのように制御されるのでしょうか？
これらの用途向けに、ブロンコストは信頼性と高精度を兼ね備えたキャピラリーバイパス技術およびバルブ技術に基づくマスフローコントローラを提供しています。これにより、最大1:1000のダイナミックレンジを実現し、培養プロセスで必要とされる低流量から高流量まで幅広い流量制御が可能になります。
キャピラリーバイパス技術を採用したマスフローコントローラは、メイン流路と並列に配置されたバイパス構造のチューブ状流量センサを内部に備えています。ガス流は流量センサ側とメイン流路側に分流されます。
この技術により、プロセスで使用されるあらゆるガスに対して、信頼性が高く高精度な流量測定および流量制御を実現することができます。
なぜ高精度なガス流量制御が必要なのでしょうか？
生物学的な物質を適切な環境条件下で増殖させるためには、最適な精度とガス混合比が求められます。バイオリアクターの運転期間中、生物学的物質は時間の経過とともに成長し、それに伴って成長プロセス中に必要となる流量も増加します。そのため、低流量から高流量までの幅広いガス流量制御が必要となります。
バイパス技術の原理
ガス流の一部のみがセンサ内を流れ、2つのヒータ素子（RHT1およびRHT2）によって加熱されます。流量センサを通過するガス流量は、機器全体を流れる総流量に比例しています。センサ内部の温度分布が均一であるため、流量出力信号はガスの流量、密度、および比熱容量（Q、ρ、Cp）のみによって決定されます。
長期にわたる信頼性 ― MTBF評価
MTBF（Mean Time Between Failures：平均故障間隔）は、製品の可用性および信頼性を示す指標として使用されます。MTBFは、機器が故障や停止を起こすことなく稼働し続ける平均期間を予測するものです。 MTBFの算出方法にはいくつかありますが、Exidaコンポーネントデータベースに基づくIEC 61508準拠の算出方法が業界標準となっています。当社の主要なバイオテクノロジー業界向け製品ラインは、130年以上というMTBF評価を達成しており、業界最高クラスの信頼性を誇ります。
オンサイト・サービス技術者
簡単なフィールド校正
変換機能と無償のソフトウェアツールにより、Air（空気）および Nitrogen（窒素）を使用して、現場で容易に機器を校正することができます。
これにより、流量機器とともに提供される校正証明書に記載された高い精度を維持することが可能です。
バイオリアクタープロセス向けインテリジェント流量コントローラ
特に高価値な物質を扱うバイオリアクタープロセスでは、プロセスの継続性を確保するために、機器の「健全性」を監視できることが非常に重要です。そのため、以下のようなパラメータや診断機能が有効です：
- 機器内部温度を測定し、温度変動を検出することで、製品品質の向上に貢献します。
- レスポンスアラーム機能により、流量コントローラが指定された範囲内で設定値（セットポイント）に到達し、それを維持しているかを監視できます。この機能は、入口圧力の低下、ガスボンベの残量不足、あるいはシステム内の閉塞を検知するのに役立ちます。
- 電源投入アラームメッセージおよび復帰機能により、停電後でも直前の設定値に自動的に戻り、プロセスを継続することができます。
- 測定値（Measure）とバルブ出力値（Valve Out）を監視し、それらの値の経時変化を比較することで、システムに何らかの変化が生じているかを検出できます。例えば、入口圧力の変動や、システム構成部品の目詰まり・摩耗などを把握することができます。このような変化が確認された場合は、メンテナンスの実施を推奨します。
