へいこうはっこうタンク

へいこうせいぶつはんのうき

生物平行反応器は先進的な生物過程制御と自動化操作を備え、細胞培養及び微生物学の研究開発と技術開発に適している。平行プロセス制御、すべての関連パラメータの正確な制御、ユーザーカスタマイズ方案と多くの自動化制御プログラムなどの特性により、プロセス研究開発をより迅速かつ効率的にする、例えば、微生物、光合成細菌、哺乳類、ヒト細胞、幹細胞用途、及びバイオ燃料及びバイオポリマープロセスの研究。

平行バイオリアクターとは？簡単に言えば、本質は複数の反応器を併用することであるが、複数の生物反応器（発酵タンク）のパラメータ同期設定、同期起動、同期停止、同期標定センサ、培地同期滅菌などのすべての操作条件の同期化を実現し、各パラメータの高度な一致性と結果の再現性を維持した。なぜ平行バイオリアクターなのか。合成生物学の主要な特徴の1つは高スループット化であり、これにはサンプル間に高度な平行性と一致性が必要であり、結果の比較性と信頼性を保証する。しかし、従来の多連発酵タンクは複数の発酵タンクを連結するだけであり、その中の各発酵タンクのパラメータ設定、起動、停止、標定、培地の調製滅菌などはやはり別々に操作され、タンクとタンクの間のこれらの操作は同期性と条件一致性に欠け、結果の誤差は極めて大きい。したがって、高スループット発酵プロセスにとって、高スループットサンプル処理の必要性の下の条を満たすことができるのは平行バイオリアクターのみである件の整合性。

平行性-ハードウェアとソフトウェアの結合

「平行性」は平行バイオリアクターの性能を測定する総合的な指標であり、そのハードウェアの基礎はポンプ、バルブなどの実行素子及び計器、トランスミッタなどの検出素子の安定性（stability）と一致性（consistency）、及び制御システムのロバスト性（robustness）である。平行バイオリアクターのコア機能は実験設計（DoE）と高フラックススクリーニング（high−throughput screening）であり、使用中に大量のデータが生成される。したがって、平行バイオリアクターは強力なデータ管理システム（data management system）を備えている必要があります。同時に、平行バイオリアクターを操作する作業量が大きく、エラーが発生しやすいため、平行バイオリアクターがセットになっているソフトウェアは高度な自動化とインテリジェント化が必要である。ソフト、ハードウェアの結合は平行生物反応器の魂であり、平行生物反応器と複数の独立反応器を併用する根本的な違いである。

「平行バイオリアクター'とポリリアクター'の違い

少し規模のある実験室や発酵工場には、反応器設備が1台だけではありません。これらの反応器をすべて同じ実験に使用して、実験設計にも使用して、平行生物反応器に相当するのではないでしょうか。明らかに違います。複数のメーカーのバイオリアクターが一緒にいても、すべての操作条件は同じで、原料と菌種も同じですが、結果はいつも違っていて、いくつかの設備がずっと平均より高いかもしれませんが、他のいくつかは平均より低いかもしれません。したがって、複数の反応器が集まった「烏合の衆」は、平行生物反応器とは言えないことが明らかになった。あるいは少なくとも平行生物反応器の定義に合致していないか、DOEなどの定量分析のための平行生物反応器の最も重要な応用に適していない。

平行バイオリアクターの「平行性」の重要な決定要因：

表面的には「同じ設備と操作」のように見えますが、なぜ実際の効果は千差万別なのでしょうか。実は、設備も操作も、同じにはできません。撹拌パドルのサイズの取り付けにはいつも誤差があり、計器の精度には限りがあり、アナログ量の伝達にはロスがあります。これらの微細な誤差はあまり関係ないようですが、微生物、特にE.Coliのように20分に1回分裂する菌にとって、設備と操作の微細な違いが菌体に与える影響も世代から次世代に伝わり、指数関数的に拡大します。理想的な場合でも、すべてのハードウェアが同じであると仮定すると、流体の動きや乱れもランダムであり、閉ループコントローラの動作もランダムである。大型発酵タンク設備は、混合時間が数十分以上かかる可能性があり、マクロな操作条件と局所的な測定パラメータは菌体が感じる周囲環境を代表することはできない。統計学的に言えば、多くの菌が一代から数代繁殖しており、まだ本格的な操作条件を経験していない。いわゆる失の厘、誤謬は千里で、すべての発酵タンクの中で、毎日蝶の効果を検証している。そのため、平行バイオリアクターの平行性の追求には終点がなく、真の平行バイオリアクターを作るのは、一挙に成し遂げる過程ではない。装置全体とすべての部品の動作原理を深く理解する必要があり、例えば強弱電気を分離し、電極などのセンサ信号を干渉から保護する、缶体間の同一パラメータの制御は同一モジュールから来ており、制御はより正確で、差異はより小さい、缶体の数量は自由にグループになって増減することができ、多連缶または複数の独立した缶体に比べて、平行生物反応器内の複数の缶体のパラメータ曲線の一致性、平行性、および繰り返し性がより良い、同じパラメータ制御の下で、異なる缶体のパラメータ曲線の高さが重なっている。

技術的特徴：

1、2 ~ 48個の缶体を平行制御でき、缶体の数は任意に増加し、積み木モジュール式は増加し、複雑なリンクを必要とせず、直接ネットワーク線を挿して制御することができる。

2、缶体の容積は柔軟に選択でき、250 ml/500 ml/1000 mlは任意に組み合わせ、相互に交換でき、台座は共通である。

3、コントローラのモジュール化設計、異なる実験ニーズに応じて柔軟な配置を行うことができる

4、各缶体は独立に温度、攪拌、pH、DO、パッチ、消泡、通気（カスタムカスケード制御を含む）

5、クリープポンプを調整して材料補給量を正確に制御し、ロット、流加、連続及び灌流培養を実現することができる

6、拡張可能な細胞密度、排ガス分析、ブドウ糖のオンライン検査、補料秤量などの機能モジュール

7、MC-bio生物過程ビッグデータ分析ソフトウェアは先進的な過程制御とデータ分析を提供し、DOE実験設計をサポートする

適用：

• 微生物発酵（細菌、酵母、真菌）

• 懸濁細胞培養（哺乳類、植物、昆虫）

• マイクロキャリアを用いた壁貼り細胞培養

• 培地最適化、クローンスクリーニング

• 小規模蛋白質発現、抗体発現

• プロセス開発とプロセス最適化

技術パラメータ：