平行生物反應(yīng)器——曼森高通量發(fā)酵平臺(tái)建設(shè)


上海曼森生物科技有限公司成立于2017年,公司創(chuàng)始人和技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)自中科院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心(上海)、制藥企業(yè)和自動(dòng)化領(lǐng)域。致力于未來(lái)“智能化生物實(shí)驗(yàn)室”的技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)和整體解決方案服務(wù)。為我國(guó)醫(yī)藥、食品、生物產(chǎn)業(yè)與科技領(lǐng)域提供先進(jìn)的技術(shù)方法和裝備儀器,滿足科研實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)制需要。設(shè)有三中心一基地:研發(fā)中心、展示中心,培訓(xùn)中心和生產(chǎn)基地。在上海設(shè)有研發(fā)中心、在浙江嘉興設(shè)有智能化實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新中心。
公司專注于生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)智化升級(jí)改造技術(shù)服務(wù),提供一站式解決方案服務(wù)、配套自動(dòng)化智能化設(shè)備儀器、智能化軟件系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化一次性試劑耗材。現(xiàn)已研制出分液機(jī)器人、稀釋機(jī)器人、四通道平板分裝儀、培養(yǎng)基自動(dòng)配制分裝系統(tǒng)、自動(dòng)菌落計(jì)數(shù)儀、方板振蕩儀,乳品pH自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系列產(chǎn)品,以及平行生物反應(yīng)器(四聯(lián)型)(單機(jī)型)、自動(dòng)取樣器等平行生物反應(yīng)器系列產(chǎn)品。
將工業(yè)4.0技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)室技術(shù),搭建了高通量自動(dòng)化發(fā)酵工藝開發(fā)、高通量自動(dòng)化樣品檢測(cè)、食品藥品自動(dòng)化檢測(cè)、高通量自動(dòng)化菌種篩選,高通量自動(dòng)化菌種構(gòu)建五大技術(shù)平臺(tái),和發(fā)酵產(chǎn)業(yè)數(shù)智化升級(jí)改造服務(wù),以滿足不同客戶需求。
01 現(xiàn)售產(chǎn)品
■?JOY4-500ml、JOY4-1000ml

■?JOY1-2000ml、JOY1-2400ml

■?JOY1-500ml、JOY1-1000ml

02 優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
以下功能特點(diǎn)保證了快速實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化與放大,滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景需要。
1.?以放大為目標(biāo)的縮微化
為了有利于后續(xù)工藝放大(Scale-Up)的最終目的,在反應(yīng)器縮微化(Scale-Down)過程中,充分考慮了與生產(chǎn)罐在結(jié)構(gòu)、流場(chǎng)特性和控制方式上盡可能保持高度一致性。
2.?一體化設(shè)計(jì),插電即用
檢測(cè)、控制、補(bǔ)料和發(fā)酵功能集成在一臺(tái)主機(jī)中,開箱后只需要提供220v電源插座就可以,即插即用,不需要任何組裝連接,不需要配套冷水機(jī)、蒸汽發(fā)生器、水管路等周邊設(shè)備和設(shè)施。
3.適合建設(shè)高通量發(fā)酵平臺(tái)
300-500平米的實(shí)驗(yàn)室,可以放置約200臺(tái)平行生物反應(yīng)器,傳統(tǒng)生物反應(yīng)器一年的工藝開發(fā)工作量,在高通量發(fā)酵平臺(tái)上一周內(nèi)即可完成。
4.高度平行性
基于曼森特有核心技術(shù)(軟件、硬件和應(yīng)用方法),實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集和指令發(fā)送的同步化,確保了操作平行性、數(shù)據(jù)可比性、結(jié)果的有效性。
A,軟件的同步性
一鍵標(biāo)定——多臺(tái)生物反應(yīng)器的pH、DO電極,同時(shí)放入一個(gè)標(biāo)定條件下,一鍵標(biāo)定
一鍵賦值——對(duì)一個(gè)罐的設(shè)置參數(shù)可以一鍵同步到所有發(fā)酵罐(按組、全部)
一鍵啟?!绘I啟動(dòng)或停止所有發(fā)酵罐或按組啟停本組的發(fā)酵罐

曼森平行生物反應(yīng)器核心控制系統(tǒng)(由信號(hào)采集、外設(shè)驅(qū)動(dòng)、核心控制邏輯、協(xié)議轉(zhuǎn)換四大塊集成),相比于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)(PLC+變送器+驅(qū)動(dòng)器)實(shí)現(xiàn)方式有以下優(yōu)點(diǎn):
① 全部功能在基于芯片級(jí)設(shè)計(jì)的電路板上實(shí)現(xiàn),集成度高、體積小,且具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
② 核心控制邏輯由FPGA實(shí)現(xiàn),所有的信號(hào)采集、外設(shè)驅(qū)動(dòng)、核心控制邏輯、協(xié)議轉(zhuǎn)換都是獨(dú)立邏輯,以并行方式運(yùn)行,這是保證高通量和平行性的物理基礎(chǔ)。
③ 沒有了PLC這種以CPU為核心的控制器,就不會(huì)出現(xiàn)軟件程序跑飛、死機(jī)等問題。核心器件原理層面穩(wěn)定性、可靠性極高。
④ 全物理并行架構(gòu)下,即使某個(gè)傳感器或者外設(shè)異常,也不會(huì)影響其他的傳感器和外設(shè)工作,整個(gè)系統(tǒng)仍能工作,不會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的異常。系統(tǒng)容錯(cuò)性強(qiáng)。
⑤ 私有的高集成度通訊指令集,且均具有應(yīng)答確認(rèn)和通訊幀校驗(yàn)機(jī)制,保證了控制系統(tǒng)與上位機(jī)軟件通訊的高效、準(zhǔn)確、交互。
C,操作方法的同步性
平行生物反應(yīng)器只是組成高通量發(fā)酵平臺(tái)的基礎(chǔ)條件,配套的高通量技術(shù)方法是充分發(fā)揮平行生物反應(yīng)器的必須保障。傳統(tǒng)一次操作一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)生物反應(yīng)器的作業(yè)模式,完全不適用于高通量發(fā)酵平臺(tái)上一次操作上百個(gè)生物反應(yīng)器的同步性要求。曼森有自主研發(fā)的高通量技術(shù)方法和配套的自動(dòng)化裝置,以及通信協(xié)議。
5.易學(xué)、易用、易維護(hù)
管線布局合理、走線清晰,全部采用快拆接頭、防呆設(shè)計(jì)、顏色區(qū)分、標(biāo)識(shí)提醒,既保證快速拆裝,又防止接錯(cuò)。
6.補(bǔ)料泵可以自定義
每個(gè)罐提供至少四路補(bǔ)料,蠕動(dòng)泵流量可設(shè)定,連續(xù)可調(diào);每個(gè)蠕動(dòng)泵的功能可單獨(dú)分配,每個(gè)泵都可以作為酸泵、堿泵、補(bǔ)料泵、消泡泵、液位控制泵來(lái)用。
7.高視窗、寬視野,適合現(xiàn)場(chǎng)觀察、在線視頻拍攝和安裝第三方光學(xué)檢測(cè)儀器等需要。
8.過程參數(shù)可全程回溯跟蹤,可在集團(tuán)各基地間進(jìn)行云端共享,方便大數(shù)據(jù)相關(guān)分析。
03 特色應(yīng)用
1)菌種篩選和工藝開發(fā)
① 固定菌株,開發(fā)工藝
② 固定工藝,篩選菌株
③ 菌株與工藝匹配實(shí)驗(yàn)
2)培養(yǎng)基篩選與評(píng)價(jià)
① 用于研發(fā)部培養(yǎng)基篩選
② 用于質(zhì)量部原材料評(píng)價(jià)
3)正交實(shí)驗(yàn)
①配方正交實(shí)驗(yàn)
②操作變量正交實(shí)驗(yàn)

END
