超聲波流量傳感器/流量計在灌流工藝中的應用

隨著切向流過濾（TFF）及交替式切向過濾（ATF）的廣泛應用，灌流工藝效率大幅提升，越來越多的生物制藥企業開始研發和應用灌流工藝。那么，什么是灌流工藝呢？灌流工藝是指在生物發酵過程中，不斷向發酵罐灌流培養液（包括培養基、添加物、堿等），同時以相同流量流出廢棄的培養液（包括耗竭的培養基、細胞廢棄、采樣體積等），從而提供一個比較恒定的培養環境，獲得較高的單位體積產率。

穩定的灌流工藝需要適當控制培養基的補進和流出速度，保持所需的灌流速率。通過活細胞濃度的實時監測、穩定理想的細胞特異性灌流速率（cell specific perfusion rate, CSPR）以及灌流速率等參數來調節細胞排出量，反應器內可維持恒定的工作體積和細胞密度。通常線下控制水平對生產工藝性能和產品質量存在一定的影響。研究表明在 ＣＨＯ細胞生產重///zu/人/干擾/素β（β-IFN）時，低溫灌流培養與批次培養相比，產率可提高3.5倍，單位體積產率提升７倍，并且可降低３９％的聚集體和提高一定的生物活性。在生物反應器中進行短時間灌流，緊接著使用高濃縮補料進行常規補料分批培養，與傳統補料分批工藝相比，整體產率增加近一倍。灌流反應器和四柱式周期性逆流色譜的整合系統用于連續捕獲目的蛋白，比當前灌流或補料分批培養的單位體積產率高得多。

由此可見，流體控制在灌流工藝中非常重要，通常采用二種控制方法：

一種是根據灌流速率，以給定的速率泵出廢棄的培養液，同時通過反饋控制自動補加新鮮培養液以維持培養體積恒定。另外一種是新鮮培養液按照給定的速率補加，而廢棄的營養液根據培養液水平，自動泵出。如果排出泵或者補加泵出現故障時，前者可能導致生物反應器排空，后者可能導致反應器溢出。

那么，如何避免上述情況發生呢？應用迅音科技超聲波流量傳感器/流量計可以有效監測液體管路的流量，從而有效判斷灌流工藝中排出泵和補加泵的性能，同時監控管路老化，實現更高程度的過程自動化、智能化管控。

除此之外，迅音科技超聲波流量傳感器/流量計在生物灌流工藝中還有以下幾個優勢：

1、更衛生更安全：超聲波流量傳感器/流量計采用外夾式非接觸設計，可以在不干擾流體流動的情況下進行精準測量，避免交叉污染的風險，保證營養液等液體的衛生潔凈。

2、更精準更可靠：超聲波流量傳感器/流量計測量精確度可達±2%甚至更優，確保測量更精準、更可靠。

3、更緊湊更高效：超聲波流量傳感器/流量計采用集約化設計，內置集成電路和計算處理系統，可提供國際標準通訊協議和多種輸出信號，方便與灌流工藝各種控制系統和數據采集設備進行集成和連接。通過與計算機或PLC等系統的連接，可以實時顯示和記錄流量數據，生成各種可視化圖表和報告，助力灌流工藝產率提升。

4、更多功能更廣應用：超聲波流量傳感器/流量計支持雙向測量，測量范圍更寬，適用于各種流體特性和灌流條件，無論是低粘度還是高粘度流體，都能夠進行準確的測量。同時，兼具氣泡檢測功能。

綜上所述，隨著灌流工藝的日趨成熟與完善，越來越多的生物制藥企業選擇灌流工藝，而迅音科技的超聲波流量傳感器/流量計憑借小管徑、低流速、非接觸、易拆裝等優勢，助力提升灌流工藝單位體積產率，有效控制生產成本，在灌流工藝中受到越來越多生物制藥企業的青睞。

資料參考:

1、animal cell culture chapter-13: perfusion process

2、蘇爽，金永杰，黃瑞晶，李 劍，徐寒梅. 哺乳動物細胞灌流培養工藝研究進展. 中國生物工程雜志. 2019, 39（3）：105-110

3、靳露，周航，曹云，王振守，曹榮月. 高通量灌流培養模型在生物工藝開發中的應用研究. 中國生物工程雜志，2020, 40（8）：63-73