Broadley-James / NECI BioNet M3 Modular Bioreactor Control System

Identyfikacja i zakres

BioNet M3 był modułowym systemem sterowania laboratoryjnymi hodowlami komórkowymi i procesami mikrobiologicznymi. Producent podzielił funkcje stanowiska na Pump Module, Gas MFC Module i Dual Vessel Utility Module. Rekord dotyczy automatyki, modułów pomocniczych i HMI, a nie jednego modelu naczynia. Szklane BioNet 3–20 l, wcześniejszy BioNet Controller/Utility Tower oraz NECI KYNOTA są ewidencjonowane oddzielnie.

Nazwa produktu wymaga ostrożności. Karta z 2011 r. mówi „BioNet Modular Bioreactor System”, a katalog z 2014 r. „BioNet M3 Bioreactor Control System”. Układ graficzny, lista funkcji, trzy podmoduły i warianty HMI są zgodne, dlatego traktujemy je jako jedną generację. Oznaczenie BC08-104085-0202 pochodzi z konkretnej oferty wtórnej i nie jest publicznie objaśnionym kodem konfiguracji całej rodziny.

Oficjalna karta z 2011 r., widok stanowiska Modular BioNet.

Datowanie i status wsparcia

Europejska karta została utworzona w maju 2011 r., a katalog ML-038 Rev. 2 z sierpnia 2014 r. publikuje M3 z tą samą architekturą. W 2020 r. NECI przejęło aktywa BioNet i wsparcie zainstalowanej bazy.

M3 jest systemem historycznym, spotykanym głównie na rynku wtórnym.

Różnica względem generacji Utility Tower

Pierwsza generacja BioNet skupiała wyposażenie dwóch naczyń w wysokiej Utility Tower i łączyła do dziesięciu wież z kontrolerem DeltaV. M3 reorganizował stanowisko w mniejsze moduły półkowe. Celem było uwolnienie blatu, zmniejszenie wiązek kablowych i ułatwienie budowy wielonaczyniowych stanowisk.

Karta BioNet M3 potwierdza sieciowy HMI i wbudowany Continuous Historian.

Układ fizyczny

Materiały pokazują moduły w obudowach ustawionych na półce nad naczyniami lub mocowanych pod blatem. Zdjęcie przedstawia dwa płaskie moduły z panelami złączy, zespół pomp i pionowy element stanowiska przy szklanym naczyniu. Druga strona karty pokazuje symetryczne stanowisko dwunaczyniowe z dwiema kolumnami pomp. Są to obserwacje ilustracji, nie pełny BOM.

Zbliżenie oficjalnej fotografii: dwa moduły półkowe oraz przewody. Etykiety i złącza wymagają odczytu z oryginału lub egzemplarza.

Używany „custom cart” opisany przez LabX ma 72 × 46 × 34 cale i waży 470 lb (około 213 kg). Oferta Bid on Equipment identyfikuje moduł BC08-104085-0202 z czterema pompami.

Pump Module

Pump Module jest jednym z trzech nazwanych składników M3.

Fragment fotografii oficjalnej: część pionowej zabudowy, głowice pomp i szklane naczynie. Nie jest to schemat połączeń.

Oferta BC08 wymienia cztery pompy perystaltyczne. Może to odpowiadać dwóm kanałom na naczynie w konfiguracji dwunaczyniowej, ale źródło tego nie wyjaśnia. Nie należy wpisywać funkcji „acid/base/feed/harvest” na podstawie samej liczby. Ustaleniu podlegają: oznaczenie kanału, kierunek, kalibracja objętości na obrót lub jednostkę czasu, typ i średnica węża, limit dawki, wyjście sterujące oraz sprzężenie zwrotne.

Patent opisujący eksperyment biologiczny potwierdza użycie modularnych kontrolerów BioNet z pompami perystaltycznymi i naczyniami Applikon 1 l. Jest to dowód rzeczywistego zastosowania rodziny, ale nie dokument konstrukcyjny pompy. Nie przenosimy z wcześniejszego patentu Utility Tower układu 0–4 V i impulsowego feedbacku na M3 bez oględzin.

Gas MFC Module

Gas MFC Module zawierał regulatory masowego przepływu gazów.

W badaniu egzemplarza trzeba spisać model każdego MFC, full scale, gaz kalibracyjny, współczynnik konwersji, jednostkę, zakres ciśnienia, typ zaworu, firmware i adres. Ten sam procent wyjścia ma inny skutek dla 0–0,1 l/min niż dla 0–10 l/min. Zmiana modułu bez aktualizacji skalowania w projekcie może tworzyć cichy błąd procesu.

Dual Vessel Utility Module

Nazwa Dual Vessel Utility Module potwierdza obsługę dwóch torów naczyniowych przez pojedynczy moduł. Materiały nie wyszczególniają wejść pH, DO, temperatury, piany, poziomu, wyjść grzania/chłodzenia ani mieszadła. Widok dwóch naczyń pokazuje symetrię stanowiska, ale nie dowodzi pełnej niezależności kanałów.

Zbliżenie naczynia i napędu z karty Modular BioNet. Naczynie ilustruje konfigurację, lecz rekord M3 dotyczy automatyki.

Ryzykiem wielonaczyniowego systemu jest błędne mapowanie. Operator może widzieć prawidłowy pomiar z naczynia A, gdy wyjście steruje pompą lub gazem naczynia B. Test odbiorczy powinien wymuszać bezpieczny sygnał kolejno na każdym wejściu i potwierdzać jeden oczekiwany skutek na jednym wyjściu. Samo porównanie nazw tagów nie wykrywa zamienionych przewodów.

Zastosowania i skala

Producent deklaruje zastosowanie M3 w cell culture i microbial applications. Patent US20190381182A1 opisuje hodowle CHO-K1 w naczyniach Applikon 1 l z modularnymi kontrolerami BioNet, pompami perystaltycznymi i modułami gas MFC: około 37°C, pH około 7,0 oraz DO powyżej 20% nasycenia.

Te wartości opisują eksperyment, nie limity techniczne M3. Nie wolno wpisać 1 l jako maksymalnej pojemności ani 37°C jako zakresu regulatora. Rodzina szklanych BioNet obejmowała wiele większych naczyń, ale kompatybilność zależała od napędu, mocy grzania/chłodzenia, zakresu gazu i konfiguracji projektu.

Trzy warianty HMI

Karta wymienia trzy formy sieciowego interfejsu operatorskiego:

• tradycyjne stanowiska komputerowe na blacie;
• lokalnie montowane ekrany dotykowe;
• „secure wireless PC tablets”.

Druga strona datasheetu: deklarowane funkcje, warianty HMI i trzy grupy modułów.

DeltaV: kontekst potwierdzony, wydanie nieznane

BioNet był platformą Broadley-James opartą na Emerson DeltaV. M3 jest kontynuacją tej rodziny, a karta systemu była publikowana przez partnera Emerson. Materiały o przejęciu mówią o BioNet jako aplikacji DeltaV. Nie znaleziono jednak dokumentu M3 podającego model kontrolera, numer release'u, firmware, typ kart ani system operacyjny stacji.

W inwentarzu należy oddzielić markę aplikacji od wersji DCS. Potrzebne są: model/revision kontrolera, release i hotfix DeltaV, firmware kart, ProfessionalPLUS/ProPlus, Application Station, operator stations, historian, baza danych i system Windows. Obudowa M3 z 2011 r. mogła być później połączona z nowszym środowiskiem; data modułu nie rozstrzyga wersji software.

Continuous Historian i integralność danych

Producent deklaruje wbudowany ciągły historian przeznaczony do archiwizacji danych procesu.

Zbliżenie układu z dwoma naczyniami i dwiema kolumnami pomp. Fotografia nie pokazuje adresacji ani mapowania kanałów.

Kalibracja i diagnostyka sensorów

Karta potwierdza przechowywanie danych kalibracji oraz diagnostyki sensorów. Nie opisuje formatu, miejsca składowania, podpisu elektronicznego ani retencji. W systemie laboratoryjnym istotne są wartości slope/offset, bufory i temperatury kalibracji, data, osoba, numer seryjny elektrody, wynik diagnostyki i powiązanie z konkretnym naczyniem.

Atak lub błąd konfiguracji może zmienić interpretację prawidłowego sygnału analogowego bez ingerencji w sensor. Należy porównać dane w HMI, transmitterze, bazie kalibracji i dokumentacji metrologicznej. Przy wymianie elektrody samo przeniesienie nazwy tagu nie zachowuje identyfikowalności numeru seryjnego.

Strategie fed-batch, perfusion i BGA

M3 deklaruje strategie fed-batch i perfusion oraz definiowany przez użytkownika substrate feed oparty na pomiarach online BGA.

Fed-batch wymaga zachowania startu feedu, profilu, skalowania, limitów, warunków pause/abort i całkowitej dawki. Perfusion dodaje równowagę dopływu i odpływu, retencję komórek oraz ryzyko utraty objętości. Strategia sterowana BGA ma dodatkowe zależności: ważność próbki, opóźnienie analizy, jednostki, quality, limit zmiany i zachowanie po utracie komunikacji.

Fragment karty z pięcioma deklaracjami funkcjonalnymi. Nie zawiera numerów wersji ani parametrów implementacji.

Cena i kompletność ofert

Dokładny BC08-104085-0202 z czterema pompami był oferowany za 14 025 USD. Sprzedawca opisał urządzenie jako używane, wymontowane z działającego środowiska i gwarantowane jako działające, ale bez komputera i software. LabX wystawiał podobny custom cart za 25 000 USD, z wymiarami 72 × 46 × 34 cale, masą 470 lb i 30-dniową gwarancją. W innych mirrorach pojawiała się kwota 10 838 USD.

Źródła

• Broadley-James — Modular BioNet datasheet UK2011.
• Cornerstone Controls — M3 BioReactor Control System datasheet.
• Broadley-James — Bioprocess Catalog 2014, strona M3.
• Broadley-James — nowa struktura sprzedaży i wsparcia BioNet.
• Patent US20190381182A1 — przykład modularnych kontrolerów BioNet z pompami i gas MFC.
• WIPO — WO2018146585A1, PDF.
• Bid on Equipment — BC08-104085-0202.
• LabX — BioNet Modular custom cart.
• STEMart — certified pre-owned BioNet Modular.
• NVD — CVE-2022-29957 jako warunkowy kandydat DeltaV.
• Broadley-James — warunki użycia materiałów.