SONOCHECK ABD06超声波气泡传感器在单抗层析纯化上样管路保护中的应用案例

一、应用场景背景

使用场景为某生物制药公司的单克隆抗体中试纯化车间。车间使用蛋白A亲和层析对细胞培养上清进行抗体捕获。层析系统包括输液泵、层析柱（内径10厘米，柱床高度20厘米，填充蛋白A树脂）、缓冲液储罐和管路系统。上样体积通常为50-100升，上样流速控制在200-400毫升每分钟。

管路配置：细胞培养上清储罐出口通过硅胶软管连接至输液泵，泵出口软管连接至层析柱顶端的入口。在泵出口与层析柱入口之间的管路上，安装有SONOCHECK ABD06气泡探测器。

工艺流程：细胞培养上清从储罐被泵送入层析柱，抗体被蛋白A树脂捕获，流穿液从柱底排出。上样结束后，依次进行洗涤和洗脱。

关键要求：层析柱内的蛋白A树脂对气泡较为敏感。如果上样液中混有气泡进入柱床，气泡会在树脂颗粒间形成气堵，导致液流分布不均匀，出现沟流效应。沟流会使部分树脂接触不到样品，降低抗体捕获效率，同时也可能在后续的CIP清洗中导致局部清洗不充分。一根蛋白A层析柱的填料成本约为数万至十数万元，保护填料不受气泡损伤是上样操作中的重要环节。

二、场景需求与现存痛点

1. 核心需求：

气泡实时检测与报警：需要在气泡进入层析柱前及时检测到气泡，并向操作人员发出提示或自动触发保护动作（如停泵、切换阀门排空）。

非侵入式设计：检测器不能接触料液，不能成为潜在的污染源。硅胶软管是一次性使用的，检测器需要能够方便地在不同批次之间拆卸和重新安装。

快速响应：输液泵产生的气泡可能以较快的速度通过管路，检测器需要有足够短的响应时间，在气泡到达层析柱前完成检测和报警。

2. 现存痛点（此前依赖人工目视检查）：

目视检查不可靠：操作人员通过观察透明硅胶软管内液体的状态来判断是否有气泡。对于微小的、间歇性出现的气泡，人工目视的检出率不高。管路周围的光线条件、操作人员的注意力状态等因素都会影响检查效果。

一次气泡进入柱床事件：在一次上样过程中，因缓冲液储罐的液位过低，泵在切换至新储罐时吸入了少量空气，形成一串微小气泡进入管路。操作人员当时正在处理另一台设备，未及时发现。气泡进入层析柱后，柱床内形成了数个局部气堵区域。该批次上样的抗体回收率比正常值降低了约12%，柱床在后续的CIP清洗中压降偏高，需要额外进行反冲清洗才能恢复正常。事件发生后，车间管理层决定安装在线气泡检测器以替代人工目视检查。

三、设备选型与参数

采用德国SONOTEC SONOCHECK ABD06超声波气泡探测器，具体参数如下：

设备参数：德国制造，超声波衰减原理，非侵入式夹紧安装。坚固工业级外壳。开关量报警输出。可调节检测灵敏度。

安装配置：将ABD06夹紧在泵出口与层析柱入口之间的硅胶软管上（管内径3.2毫米，外径6.4毫米）。调整传感器夹紧力使声学耦合良好，设定检测灵敏度为能够可靠检出直径0.5毫米以上气泡的水平。报警信号通过继电器接入层析系统的控制单元，配置为“检测到气泡时自动暂停输液泵并触发声光提示”。

四、应用实施过程

1. 安装与调试：

将ABD06传感器夹紧在软管上，调整夹紧力至信号指示灯显示声学耦合良好。在管路上游通过三通阀向液流中注入微量空气（使用微量注射器），模拟气泡事件。测试不同大小气泡（从约0.3毫米到约2毫米）的检出情况，调整灵敏度旋钮至能够稳定检出0.5毫米以上气泡，同时不对正常液流中的微小压力波动产生误报。

2. 日常运行：

在后续的连续20批层析上样中，ABD06均正常运行。在上样过程中，传感器持续监测管路中的气泡情况。在正常无气泡的液流中，传感器输出信号保持稳定。在一次因缓冲液切换过程中，管路接头处微量漏气产生了数个小气泡，ABD06在气泡通过传感器时立即触发报警，输液泵自动暂停。操作人员赶到后检查确认管路接头松动，重新紧固后排除气泡，恢复上样。气泡未进入层析柱。

3. 批次间操作：

每批次生产结束后，硅胶软管连同一次性管路组件一同废弃。操作人员将ABD06从旧软管上取下，在新批次的软管上重新夹紧安装，调整声学耦合后即可投入使用。整个过程约2-3分钟，不需要对传感器进行任何清洁或灭菌处理。

五、应用效果

层析柱保护：在安装ABD06后的20批层析上样中，共发生了两次气泡事件，均被及时检测和处置，气泡未再进入层析柱。层析柱的柱效在整个使用周期内保持稳定，未出现因气泡导致的柱效下降或局部堵塞。

人工监控负担降低：操作人员不需要在上样过程中持续注视管路，可以将注意力分配至其他设备的运行监控。夜间无人值守运行时，ABD06提供了可靠的气泡保护，之前因担心气泡事件而不敢安排夜间上样的限制被消除。

批次间操作简便：非侵入式夹紧安装使传感器在不同批次管路之间的转移操作简便，传感器本体不需要参与管路的CIP/SIP或更换，使用寿命不受一次性管路更换频率的影响。

🔬 应用领域注释：
该气泡探测器在单抗中试纯化车间的层析上样管路中，提供在线气泡检测和自动保护功能。SONOCHECK ABD06通过非侵入式超声波检测原理和夹紧式安装，解决了传统人工目视检查检出率低、无法自动触发保护的问题。坚固的工业级外壳和可调节的灵敏度使其能够适应工艺环境中的不同管材和液体条件。对于需要保护层析柱填料、保障灌装精度或监控关键液体输送管路中气泡的工艺场景，ABD06提供了一种免维护、非接触式的在线气泡检测方案。