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(yè)開始研發(fā)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(fā)酵過程中，不斷向發(fā)酵罐灌流培養(yǎng)液（包括培養(yǎng)基、添加物、堿等），同時以相同流量流出廢棄的培養(yǎng)液（包括耗竭的培養(yǎng)基、細胞廢棄、采樣體積等），從而提供一個比較恒定的培養(yǎng)環(huán)境，獲得較高的單位體積產率。

穩(wěn)定的灌流工藝需要適當控制培養(yǎng)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(jiān)測、穩(wěn)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(jié)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細胞生產重組人干擾素β（β-IFN）時，低溫灌流培養(yǎng)與批次培養(yǎng)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(guī)補料分批培養(yǎng)，與傳統(tǒng)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(tǒng)用于連續(xù)捕獲目的蛋白，比當前灌流或補料分批培養(yǎng)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(yǎng)液，同時通過反饋控制自動補加新鮮培養(yǎng)液以維持培養(yǎng)體積恒定。另外一種是新鮮培養(yǎng)液按照給定的速率補加，而廢棄的營養(yǎng)液根據培養(yǎng)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(fā)生呢？應用迅音科技超聲波流量傳感器/流量計可以有效監(jiān)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(jiān)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(yōu)勢：

1、更衛(wèi)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(yǎng)液等液體的衛(wèi)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(yōu)，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(tǒng)，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(tǒng)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(tǒng)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(yè)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(yōu)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(yè)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(yǎng)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(yǎng)模型在生物工藝開發(fā)中的應用研究. 中國生物工程雜志，2020, 40（8）：63-73