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QIC BioStream－多流路發酵與生物反應器氣體分析系統

Hiden QIC BioStream 多流路發酵與生物反應器氣體分析質譜系統

QIC BioStream－多流路發酵與生物反應器氣體分析系統

20 / 40 / 80 路自動切換，同時支援 Bioreactor Off-Gas 與 Dissolved Gas Analysis

Hiden QIC BioStream 是一套專為Fermentation、Bioprocess 與多組 Bioreactor 連續氣體分析所設計的多流路四極桿質譜系統。

系統將高性能 Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer 與 Hiden Proteus Multi-Stream Selector 整合，可配置 20、40 或 80 路樣品入口，自動依分析程序切換不同反應器。

不同流路可分配至 Off-Gas 或 Dissolved Gas Analysis，使單一質譜系統即可監控多組反應器的氣相與液相溶解物種。

QIC BioStream 系統概述

一套 Mass Spectrometer 即可連續分析多組發酵槽與生物反應器。

在 Fermentation、Cell Culture 與 Bioprocess Development 中，Off-Gas Composition 可直接反映細胞或微生物的代謝狀態、Gas Uptake、Gas Production 與 Process Condition。

QIC BioStream 利用 Hiden Proteus Multi-Stream Selector 將多個 Bioreactor 的 Gas Streams 依序導入同一套 Mass Spectrometer，使研究人員不需要為每一座反應器配置獨立氣體分析儀。

系統可提供 20、40 或 80 路 Sample Configuration，搭配 Programmable Sequence Control，可自行設定各流路的分析順序與停留時間。

低 Dead Volume 與快速資料擷取設計，使不同流路之間的典型切換時間可低於 10 秒，適合 Parallel Bioreactor 與 High-Throughput Bioprocess Monitoring。

多反應器自動分析流程

從多組 Bioreactor 取樣，到自動 Stream Selection 與即時定量質譜分析。

01

Multiple Reactors

將不同 Fermenter、Bioreactor 或 Process Stream 分別連接至 Proteus Multi-Stream Selector。

02

Automatic Stream Selection

依預先設定的 Sequence 自動切換 20、40 或 80 路 Sample Streams。

03

Quantitative Analysis

QGAsoft 自動將 Mass Spectrometer Signal 轉換為不同 Gas / Vapour Species 的即時定量資料。

Proteus Multi-Stream Selector

低死體積、低記憶效應與高耐久設計，是多反應器快速切換的核心。

20 / 40 / 80 路自動流路選擇

QIC BioStream 使用 Hiden Proteus Multi-Stream Selector，可依系統配置提供 20、40 或 80 路 Sample Connections。

Proteus 採用低 Internal Dead Volume 與特殊 Face-Sealing Design，可降低 Stream Switching 後前一條流路殘留氣體造成的 Memory Effect 與 Crosstalk。

原廠列示其密封設計使用壽命可超過 6 × 106 次切換事件，適合長期自動化與大量 Bioreactor Monitoring。

Direct-Drive High-Torque Microstepping Motor 搭配 Incremental Rotary Encoder，可進行 Closed-Loop Position Control，並支援最短路徑雙向移動、智慧加減速、位置保持與錯誤通知。

QIC Heated Capillary 快速加熱進樣

降低水蒸氣與高沸點 Vapour 在 Sampling Line 中的 Condensation 與 Memory Effect。

QIC BioStream 採用 Hiden QIC Direct Inlet，將反應器產生的 Gas / Vapour 快速傳輸至 Mass Spectrometer。

QIC Sampling Interface 可進行加熱，Proteus Multi-Stream 系統亦整合 Thermocouple / Heater，最高可至約 120°C。

原廠列示 QIC Direct Inlet 對 Gas / Vapour 的反應時間可低於 500 ms，有利於快速追蹤 Fermentation Process 中的氣體濃度變化。

加熱 Sampling Line 對含 Water Vapour、Alcohol、Organic Vapours 或其他較容易 Condense 的 Bioprocess Gas Stream 特別重要，可降低取樣管路造成的延遲與吸附效應。

Off-Gas 與 Dissolved Gas 雙重分析能力

同一套多流路平台可依研究需求分配氣相與溶解氣體分析通道。

Bioreactor Off-Gas

連續量測反應器 Outlet Gas 中的 O2、CO2、N2、H2、CH4 或其他 Gas / Vapour Species。

Dissolved Gas Analysis

部分 Stream 可配置至 Dissolved Species Sampling，用於監測液相中的 Dissolved Gases 與生物製程相關物種。

這項架構特別適合 Parallel Bioreactor Platform。研究人員可以將部分流路配置為各反應器 Off-Gas，另外的流路配置為 Dissolved Species Analysis。

因此單一 QIC BioStream 可同時建立多反應器、多位置與多分析模式的 Mass Spectrometry Monitoring Platform。

即時定量 Gas / Vapour Analysis

QGAsoft 自動校正與光譜重疊修正，用於複雜 Bioprocess Gas Mixture。

Bioreactor Off-Gas 通常不是單一氣體，而是包含 O2、CO2、N2、Water Vapour、Organic Vapours 及其他製程物種的複雜混合物。

QIC BioStream 搭配 Hiden QGAsoft Quantitative Gas Analysis Software，可透過 Calibration Data 將質譜訊號轉換為 Gas Concentration。

系統亦提供 Gas / Vapour Mass Spectral Libraries，並可自動處理不同 Species 之間的 Fragmentation Pattern Overlap，提高複雜混合氣體定量分析的可靠性。

對 EtOH、Methanol 或其他 Organic Vapour，可進一步利用 Soft Ionisation 降低過度 Fragmentation，協助提高複雜有機物的 Species Selectivity。

QIC BioStream 主要特色 Features

針對 Parallel Fermentation、Bioprocess Development 與長時間自動監測設計。

  • 20 / 40 / 80 Stream Sample Configurations
  • Hiden Proteus Multi-Stream Selector
  • Programmable Automatic Sequence Control
  • Stream Switching Time <10 s
  • Heated Multi-Stream System up to 120°C
  • QIC Direct Inlet Response <500 ms
  • Gas Flow Range 0.01–10 L/min
  • Sample Pressure Range 10 mbar–2 bar
  • 100 amu Profile in approximately 2.5 s
  • Sensitivity to approximately 5 ppb
  • Mass Range Options to 510 amu
  • Soft Ionisation for Complex Organics

高速分析與長時間穩定性

高 Throughput 生物製程監測需要快速流路切換，也需要長時間定量穩定。

QIC BioStream 使用 Hiden Precision Triple Filter Mass Analyser，可快速取得完整 Mass Profile。

原廠公開規格列示，在適當分析配置下可於約 2.5 秒完成 100 amu Profile，適合快速輪巡多個 Bioreactor Streams。

系統靈敏度可達約 5 ppb，並具有低於約 ±0.5% / 24 h Peak Height Variation 的長時間穩定性能指標。

這類穩定性對需要連續數小時甚至數天監測的 Fermentation 與 Cell Culture Process 特別重要。

QIC BioStream 系統重點規格

依 Hiden Analytical 現行 QIC BioStream 官方公開資料整理。

System Type Multi-Stream Bioreactor Off-Gas / Dissolved Gas Mass Spectrometer
Number of Streams 20 / 40 / 80 Way Configurations
Stream Selector Hiden Proteus Multi-Stream Selector
Typical Stream Switching <10 s per stream
Sampling Inlet Heated Hiden QIC Direct Inlet
QIC Response <500 ms to gases / vapours
Maximum Heating Up to 120°C
Gas Flow Range 0.01–10 L/min
Sample Pressure Range 10 mbar–2 bar
Mass Profile Speed 100 amu profile in approximately 2.5 s
Sensitivity Down to approximately 5 ppb
Stability < ±0.5% Peak Height Variation over 24 h
Mass Range Options up to 510 amu
Ionisation Electron Impact + Soft Ionisation Capability
Software MASsoft Professional + QGAsoft
Communication USB 2.0 / RS232 / Ethernet; system hardware also supports integrated control interfaces

QIC BioStream 典型應用

適合多反應器、高 Throughput、長時間與定量 Bioprocess Gas Monitoring。

Fermentation 發酵製程

即時監測 O2 Consumption、CO2 Evolution 與其他 Fermentation Gas / Vapour Species。

Parallel Bioreactors

利用 20、40 或 80 路自動切換，同時監測多組平行反應器與不同製程條件。

Cell Culture

監測 Cell Culture Process 的 Oxygen Uptake、Carbon Dioxide Production 與 Headspace Gas Composition。

Bioprocess Development

比較不同 Temperature、Feed Strategy、Aeration、Agitation 與 Media Condition 下的代謝氣體變化。

Off-Gas Analysis

連續分析反應器 Exhaust Stream，建立 Gas Concentration 與 Process Time 的即時趨勢。

Dissolved Gas Analysis

搭配適合的 Sampling Interface，研究液相中的 Dissolved Gas Species。

Biogas Research

分析 CH4、CO2、H2、N2 及其他生物氣體生成與轉化。

Process Scale-Up

比較不同 Reactor Scale 與 Operating Conditions 的 Gas Transfer、Metabolic Activity 與製程一致性。

為何使用 Multi-Stream Mass Spectrometry？

一套高性能質譜儀即可服務多個反應器，降低多套分析設備造成的成本與數據差異。

若每一座 Bioreactor 都配置一套獨立 Gas Analyser，除了設備成本增加，不同分析儀之間的 Calibration、Sensitivity 與 Long-Term Drift 也可能造成 Data Comparability 問題。

QIC BioStream 將所有 Streams 導入同一套 Mass Spectrometer，使不同反應器的分析都使用相同 Analyzer、Calibration Method 與 Quantification Model。

這對Parallel Screening、DoE、Strain Comparison、Media Optimisation、Process Development 與 Scale-Up Study特別有利，可提高不同 Reactor 之間數據的一致性。

QGAsoft 與 MASsoft Professional

從 Multi-Stream Sequence、質譜控制到即時 Gas Concentration Quantification。

QIC BioStream 搭配 Hiden MASsoft Professional 與 QGAsoft。

MASsoft Professional 負責 Mass Spectrometer Control、Mass Scan、Multiple Ion Monitoring、Trend Display 與 Data Acquisition；QGAsoft 則針對 Gas / Vapour Quantitative Analysis 提供 Calibration、Fragmentation Correction 與 Concentration Calculation。

現行 Hiden 軟體支援 Windows 10 / Windows 11，可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 控制儀器，並提供 External I/O，可將 Temperature、Pressure、Flow 或其他 Bioreactor Process Data 與質譜數據整合顯示。

  • Automatic Multi-Stream Sequence Control
  • Real-Time Gas Concentration
  • Mass Spectrum Acquisition
  • Multiple Ion Monitoring
  • Automatic Calibration
  • Spectral Overlap Correction
  • Gas / Vapour Mass Spectral Library
  • Trend Display and Data Logging
  • External Process Data Integration
  • Soft Ionisation Method Control

Hiden 即時氣體分析應用影片

Real Time Gas Analysis from Hiden Analytical

技術文件下載

產品簡報
Hiden QIC BioStream－Fermentation Off-Gas Analysis

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