Sartorius BIOSTAT CultiBag STR Plus 200/200 Twin DW

BIOSTAT CultiBag STR Plus 200/200 Twin DW jest historycznym, fabrycznym zestawem dwóch jednorazowych bioreaktorów mieszadłowych 200 L. Oba holdery Double Wall są obsługiwane przez jedną wieżę DCU4 Twin, ale każdy ma własny worek, napęd, sensory, pompy, gazowanie oraz wodny tor grzania i chłodzenia. Dokładne kody pakietu to DHP200LOS2J3 dla 208 VAC i DHP200LOS2J4 dla 400 VAC.

Symetria upraszcza porównywanie batchy i transfer procesu, lecz utrudnia wykrywanie błędów okablowania. Po zamianie stron A i C wartości nadal mogą mieścić się w poprawnych zakresach 200 L. Z tego powodu numer seryjny holdera, tag procesu i fizyczny kabel muszą być powiązane w jednym baseline.

Źródło: historyczna karta produktu Sartorius BIOSTAT CultiBag STR Plus 200L, strona 1. Obraz pokazuje pojedynczy holder 200 L i wieżę, a nie cały pakiet Twin.

Parametry identyfikacyjne

Kod zamówieniowy i skład pakietu

Kod DHP200LOS2J3/J4 można rozłożyć na: DH — disposable hardware, P — Plus, 200 — skala 200 L, L — litry, O — sensory optyczne, S2 — Twin, J — holder z jacketem, a 3 lub 4 — napięcie. Litera B w siostrzanym wariancie oznacza Single Wall z heating blankets i nie jest zamienna z J.

Źródło: karta produktu 200 L, strona 4. Wiersz DHP200LOS2J3/4 wymienia wieżę Twin DW i dwa holdery 200 L DW.

Pakiet pierwotny nie dowodzi aktualnej kompletności egzemplarza. Po latach eksploatacji holder, napęd, MFC, pompa albo wieża mogły zostać wymienione. Podczas inwentaryzacji zapisuje się osobno serial i project number wieży, seriale obu holderów, modele napędów, zakres każdego MFC, numery pomp, PT100, pressure sensor, safety valve, heaterów oraz wersje Hardware/Firmware/Configuration z Settings.

Najlepsza konwencja nazw to nie „lewy/prawy”, lecz stabilne A-200L i C-200L uzupełnione serialem holdera. Po przestawieniu skidów nazwy przestrzenne przestają być wiarygodne, a oznaczenie portu wieży pozostaje właściwym punktem odniesienia.

Mechanika, masa i footprint

Każdy holder ma 923 × 754 × 1800 mm i około 143 kg. Wieża ma 800 × 754 × 1595 mm i około 182 kg. Suma suchej masy zestawu wynosi około 468 kg; przy dwóch batchach 200 L dochodzi w przybliżeniu 400 kg medium, bez worków, reagentów, wag, filtrów i przewodów.

Instrukcja wymaga około 200 mm odstępu bezpieczeństwa. Kable przyłączeniowe mają około 5000 mm. Rzeczywisty footprint musi uwzględnić otwieranie podwójnych drzwi, instalowanie worków, access do top drive, filtry exhaust, zbiorniki reagentów, wagi i drogi ewakuacyjne. Podłoże powinno przenieść obciążenie dynamiczne i punktowe kół.

System jest przewidziany do wnętrz, 10–40°C, wilgotności względnej poniżej 85% i wysokości do 2000 m. Instrukcja rodziny podaje IP2, pollution degree 2 i overvoltage category II. Nie jest to deklaracja odporności na strumień myjący ani środowisko z kondensacją.

Worek CultiBag STR 200

Jeden worek ma 50–200 L working volume i 280 L total volume. Wtórne ogłoszenia czasem nazywają holder „300 L”, ale do limitów procesu należy stosować oficjalne 280 L total i 200 L working. Geometria ma około H:D 2:1, wypukłe dno i odpływ w najniższym punkcie.

Standardowy opis obejmuje dwa impellery, ring sparger albo microsparger, overlay, dip tube, boczne porty dla pH, DO i PT100, needleless sampling device, bottom drain, dwa gas in, jeden gas out z filtrami oraz sześć linii feeding/inoculation. Materiały kontaktowe deklarowano jako USP Class VI. Konkretna port map zależy od SKU worka i zamówionego BOM.

Dwa worki z tej samej dostawy również nie są automatycznie identyczne. Rekord partii powinien zawierać part number, lot, termin użycia, dawkę gamma, typ folii, sensor spots, impellery, sparger, filtry, port map i wynik kontroli opakowania. Porównanie równoległych batchy ma sens dopiero po potwierdzeniu tych danych.

Napędy, impellery i ograniczenia rpm

Napęd jest górny, a moment przechodzi przez sprzęgło magnetyczne na sztywny wał zamontowany fabrycznie w worku. Karta produktu podaje 20–150 rpm. Instrukcja rodziny precyzuje maksimum 150 rpm dla dolnego i górnego wirnika trójłopatowego oraz 110 rpm, gdy dolny jest sześciopłatową turbiną, a górny wirnikiem trójłopatowym.

Limit musi być związany z konfiguracją worka, nie tylko z tagiem „200 L”. Po restore, wymianie napędu albo worka test obejmuje kierunek, rampę, feedback, drgania, pozycję ramienia, sprzęgło, safety bolts i E-stop. Zatrzymanie operacyjne prowadzi się przez redukcję do 10 rpm przed wyłączeniem regulatora.

W exact nocie CHO zastosowano dwa trójłopatowe impellery segmentowe top-to-bottom flow i 100 rpm, odpowiadające tip speed 1,2 m/s. Jest to zweryfikowany punkt konkretnego procesu, nie uniwersalna receptura ani znamionowy limit.

Dwa tory Double Wall

Każdy holder ma wodny płaszcz, quick couplings, pompę cyrkulacyjną, zawór wody chłodzącej i elektryczny heater 3000 W. Łącznie są dwa grzejniki 3 kW, ale 6 kW jest sumą mocy znamionowej heaterów, nie pełnym ani ciągłym poborem całej instalacji.

Zakres z karty produktu wynosi od około 8°C powyżej temperatury cooling water do 40°C. Instrukcja rodziny mówi w części dotyczącej DW o procesie do 50°C. Dla konkretnej sztuki rozstrzygają tabliczka, rewizja holdera, dokumentacja worka i kwalifikacja; nie wolno podnosić limitu na podstawie innej wersji PDF.

Woda chłodząca dla Twin to około 24 L/min przy 2 bar, wobec 12 L/min dla Single. Powrót powinien przyjąć około 25 L/min bez przeciwciśnienia. Zalecana twardość wynosi około 12°dH. Wspólny supply i return są common cause: utrata ciśnienia, zbyt ciepła woda, zatkanie filtra lub zamknięcie zaworu może pogorszyć oba procesy jednocześnie.

Pompa obiegu może zostać uszkodzona przez pracę na sucho. Temperature control uruchamia się dopiero po napełnieniu i odpowietrzeniu obiegu. SAT powinien objąć izolację jednej gałęzi, command/feedback heatera i zaworu, utratę przepływu, overtemperature oraz recovery bez niekontrolowanego wpływu na drugą stronę.

Gazowanie dwóch stron

Każda strona ma air i CO2 dla overlay oraz air, N2, O2 i CO2 dla spargera. Standardem były rotametry i zawory elektromagnetyczne, a opcją do sześciu MFC per side. Twin może więc zawierać do 12 MFC, lecz faktyczną obsadę ustala się z wnętrza wieży i MCL.

Źródło: karta produktu 200 L, strona 2. Schemat pokazuje pressure control, rotametry, opcjonalne MFC, shut-off, soft button, check valve i safety valve.

Rotametry mają 2,3–23 L/min, a typowe MFC 0,4–20 slpm. Całkowity limit 0,2 vvm oznacza 40 L/min na stronę przy 200 L, zaś microsparger 0,1 vvm — 20 L/min. Przy minimalnych 50 L limity wynoszą 10 i 5 L/min. Podczas inflacji przepływ overlay zwiększa się stopniowo do 20 L/min na worek; jednoczesna inflacja obu stron może wymagać 40 L/min.

Air wymaga 2–5 bar, a O2, N2 i CO2 po 2–4 bar. Drzwi są otwarte podczas układania i inflacji, zamykane po napełnieniu i nie powinny być ponownie otwierane do opróżnienia worka. Linia pressure sensor, exhaust i safety valve muszą pozostać drożne.

Źródło: karta produktu 200 L, strona 5.

Sensory, pressure, pompy i wagi

Disposable optical pH i DO są instalowane w worku, z transmisją przez światłowód. Zakres pH wynosi 5,5–8,5, DO 0–100%. PT100 znajduje się w tulei, a pressure sensor nadzoruje headspace. Opcjonalne wzmacniacze umożliwiają klasyczne sondy reusable.

Każda strona ma trzy zintegrowane cyfrowe pompy perystaltyczne, do dwóch dodatkowych pomp i do dwóch wag. W maksymalnym Twin daje to sześć pomp podstawowych, cztery dodatkowe i cztery wagi. Funkcja pump head zależy od konfiguracji regulatora; sama pozycja mechaniczna nie określa, czy pompa podaje NaOH, substrat, medium albo antifoam.

Numery części istotne dla oględzin to PT100 BB-8804037, pressure sensor BB-8804062, kabel pressure 3 m BB-8804093, safety valve BB-34163124, sensor holder 200 L BB-8804033, motor clip BB-34163290, exhaust cooler bracket BB-34161039, pump BB-34161837, kit BB-34161835 oraz Ethernet cable 5 m BB-34147260. Filter heater 230 V to BB-8804088, a wariant 24 V od serialu 400/09 — BB-8804087.

Exhaust cooler jest opcjonalny i ma własny kondensat. Niedrożny filtr, wyłączony filter heater albo niesprawna pompa kondensatu mogą podnieść ciśnienie. Alarm pressure interpretuje się wraz z gazowaniem, stanem exhaust, zaworami i wyglądem worka.

Przyłącza Twin i strony A/C

Instrukcja pokazuje osobne zestawy złączy dla stron A i C. Identyczne zakresy obu stron powodują, że zamiana kabli może nie dać wartości poza zakresem. Poprawność należy potwierdzić fizycznym testem bodziec–odpowiedź, a nie wyłącznie odczytem HMI.

Źródło: instrukcja SBT6010-e-197, schemat przyłączy strony C. Rysunek jest rodzinny dla Twin; obsada konkretnej wieży zależy od MCL.

Źródło: instrukcja SBT6010-e-197. Wariant DW ma przyłącza wodnego temperature-control module, których nie ma wykonanie SW.

DCU4 Twin: uprzywilejowane funkcje

Wieża udostępnia HMI, regulatory, alarmy, Trend, Calibration, Settings i Manual Operation. W Settings występują pola Hardware, Firmware i Configuration. Przykłady nazw platform w instrukcji nie są exact BOM tego modelu; CPU, PCB, OS, storage i wersję aplikacji odczytuje się z egzemplarza.

Źródło: karta produktu 200 L, strona 3. Tabela potwierdza wariant Twin, Ethernet, cztery RS-232, cztery external, pompy i wagi.

Historyczna instrukcja dokumentuje factory standard password 19, customer-specific standard password i oddzielne hasło Service. Nie dowodzi, że 19 działa na każdym egzemplarzu, ale wymaga kontrolowanego sprawdzenia polityki haseł i kont serwisowych.

Manual Operation ma najwyższy priorytet i może rozłączać normalne powiązanie sygnału, symulować wejście oraz bezpośrednio wysterować wyjście albo regulator.

Failtime rozdziela zachowanie po zaniku zasilania: krótka przerwa może kontynuować proces z zapisanymi nastawami, dłuższa prowadzi do base state. Test obu ścieżek wykonuje się bez żywej kultury. Data i czas DCU4 muszą być skorelowane z MFCS, UPS, BMS i switchem.

Lokalny Trend ma okna 1, 12, 24, 36 lub 72 godzin i nie przechowuje danych trwale. Logbook jest lokalnie nieedytowalny, ale kasuje się po wyłączeniu zasilania. W incydencie najpierw dokumentuje się ekrany i eksportuje dane, a dopiero potem wykonuje power-cycle.

Ethernet, RS-232 i BioPAT MFCS

Karta potwierdza Ethernet host, cztery RS-232, cztery external oraz BioPAT MFCS/DA z akwizycją, sample management, plotting i eksportem. Możliwy był upgrade do MFCS/Win. Dokumenty nie podają jednej uniwersalnej listy portów, protokołów, kont ani szyfrowania dla wszystkich rewizji.

Inwentaryzacja sieci zaczyna się pasywnie od IP, maski, bramy, MAC, switch port, peerów, hosta MFCS, DNS/NTP oraz konwerterów serial. Aktywne skanowanie prowadzi się w postoju albo na zapasowej wieży. Trzeba też ustalić wersję MFCS, host OS, bazę danych, backup, licencję i nośniki instalacyjne.

Exact proces CHO na architekturze 200 L

Oficjalna nota SBT1004-e opisuje pojedynczy BIOSTAT CultiBag STR 200 Plus, więc stanowi dowód dla jednej strony 200 L, nie równoczesnej pracy obu stron Twin. Worek zawierał dwa trójłopatowe impellery segmentowe top-to-bottom flow i microsparger 22–45 µm. Warstwą kontaktową folii Stedim 40 był ULDPE, a stirrer, impellery i sparger wykonano z poliwęglanu.

Źródło: Sartorius SBT1004-e, strona 3. Exact strona 200 L, nie fotografia kompletnego 200/200 Twin.

Komórki CHO-DG44 clone ST1-C6 produkowały ludzkie IgG. Seed rozwijano przy 37°C, pH 7,1 i DO 40%. Do STR przeniesiono początkowo 50 L medium i przeprowadzono nocny test sterylności. pH regulowano 1 M NaOH przez pompę oraz CO2 przez sparger, a DO — N2, air i O2. Maksymalne gazowanie ustawiono na 0,01 vvm, mieszanie na 100 rpm, a seed density na 0,57 × 10⁶ komórek/mL.

Po 44 godzinach, przy 4 × 10⁶ komórek/mL, dodano 140 L medium do 200 L. Batch trwał około sześciu dni. Maksymalna gęstość wyniosła 6,3 × 10⁶ komórek/mL przy żywotności powyżej 90%; spadek zaczął się po około 120 godzinach.

Źródło: Sartorius SBT1004-e, strona 4. Załamanie po 44 h odpowiada rozcieńczeniu po dodaniu medium.

Glukoza wyczerpała się po około 140 godzinach. Spadek pH około 120 h wynikał z opróżnienia pojemnika NaOH; po jego wymianie regulator wrócił do setpointu. Reagent depletion może na trendzie przypominać awarię pompy albo manipulację. Rozstrzygają masa pojemnika, stan węża, command/feedback pompy i niezależny pomiar pH.

Źródło: Sartorius SBT1004-e, strona 4.

Symetryczny Twin jako środowisko porównawcze

Dwie identyczne strony pozwalają wykrywać odchylenia metodą porównawczą, jeśli batch, worek, medium, inoculum i nastawy są rzeczywiście zgodne. Różnica temperatury przy tej samej komendzie może wskazać problem TCU; różnica przepływu — MFC lub supply; różnica rpm — napęd lub sprzęgło. Nie wolno jednak traktować strony C jako automatycznej prawdy referencyjnej, bo wspólna wieża, konfiguracja, sieć i utilities mogą wpływać na obie.

Najważniejsze scenariusze to: zamiana A/C, wspólny restore z błędną mapą, forcing obu kanałów przez Manual Operation, utrata cooling water, wspólne konto, reset kasujący logbook, błędna synchronizacja czasu oraz awaria hosta MFCS. Detekcja powinna zestawiać komendę, feedback, dane MFCS, niezależny pomiar fizyczny i odpowiedź biologiczną.

Rynek wtórny i kompletność

Federal Equipment oferował pojedynczy STR 200 DW z 2016 r. za 25 000 USD; drugi egzemplarz miał podobną cenę. BioNex pokazywał pojedynczy STR Plus 200 L za 40 000 USD. Są to punkty dla jednej strony lub zestawu Single, nie cena kompletnego DHP200LOS2J3/J4. Spekulacyjnego przedziału 50–140 tys. USD nie należy zapisywać jako faktu.

Wycena Twin wymaga dwóch holderów, dwóch napędów, dwóch TCU, wieży Twin, właściwych MFC, pomp, wag, kabli, dokumentacji, backupu, licencji MFCS, worków testowych, kalibracji i SAT. Oferta „as-is” bez możliwości testu może mieć wartość głównie części.

Zabezpieczenie po incydencie

Następnie dokumentuje się fizyczne kable A/C, MFC, zawory, PT100, pressure, wagi, pompy, napełnienie reagentów, temperaturę i przepływ wody. Power-cycle wykonuje się dopiero po zabezpieczeniu logbooka i danych ulotnych. Typ storage nie jest potwierdzony publicznie; obrazowanie dobiera się po identyfikacji nośnika.

Źródła

• Sartorius — BIOSTAT CultiBag STR Plus 200L, karta produktu — exact DHP200LOS2J3/J4, dwa holdery DW, TCU, MFC, pompy i interfejsy.
• Sartorius — Operating Instructions BIOSTAT STR 50–1000, SBT6010-e-197 — A/C, gabaryty, masy, rpm, inflacja, utilities, pressure i części.
• Sartorius — Cultivation of CHO Cells in BIOSTAT CultiBag STR 200, SBT1004-e — exact proces jednej strony 200 L i incydent opróżnienia NaOH.
• Sartorius DCU4 BIOSTAT STR — kopia instrukcji — Settings, hasło 19, Failtime, Manual Operation, Trend i logbook.
• Federal Equipment — używany STR 200 DW — 25 000 USD za pojedynczy komponent 200 DW, nie Twin.
• Surplus Record — używany STR 200 DW — wtórne potwierdzenie konfiguracji 200 DW.
• BioNex — katalog używanych urządzeń Sartorius — obserwacja 40 000 USD dla pojedynczego STR Plus 200 L.