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基于PBS Biotech使用LabVIEW與NI Single-Board RIO開發(fā)新型生物反應(yīng)平臺

作者: 時間:2017-06-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

挑戰(zhàn): 設(shè)計一個新穎、一次性使用的,具有高性能且便于使用,使之在同類產(chǎn)品中的中脫穎而出。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/350103.htm

解決方案: 使用NI 和NI 單板 ,以一個通用控制平臺開發(fā)一個集成的。

是培養(yǎng)哺乳動物細(xì)胞的平臺,用來生產(chǎn)以細(xì)胞為來源的藥品和疫苗。生物反應(yīng)器必須精確地執(zhí)行多項任務(wù),包括:將培養(yǎng)物與潛在微生物污染隔離,保持細(xì)胞懸浮在培養(yǎng)液中,精確控制溫度、pH值和溶解氧含量。

我們的PBS的生物反應(yīng)平臺的設(shè)計需要比現(xiàn)有的產(chǎn)品性能更好,更易于使用。為了實現(xiàn)這些目標(biāo),PBS生物反應(yīng)器需要設(shè)計緊湊化、集成化。在一個預(yù)先設(shè)定的模塊化單元內(nèi)將容納培養(yǎng)皿和一個集成式的控制器兩部分。這些生物反應(yīng)器提供有多種尺寸,以滿足制造商的各種需求。我們設(shè)計目標(biāo)是使得全系列的PBS生物反應(yīng)器都能共享一個控制平臺。

使用NI Single-Board 開發(fā)快速原型、構(gòu)建靈活應(yīng)用

傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器和生物處理平臺使用標(biāo)準(zhǔn)的控制平臺,如可編程邏輯控制器(programmable logic controllers,PLC)和帶有自定義硬件的分布式控制系統(tǒng)(distributed control systems,DCS)。我們決定使用NI提供的商業(yè)現(xiàn)成可用硬件,因為其性能和靈活性比傳統(tǒng)工具更好。


NI可重配置的I / O(reconfigurable I/O,)硬件包括一個現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmable gate array,F(xiàn)PGA),我們可以用它來開發(fā)一種高性能、穩(wěn)定可靠的硬件系統(tǒng),避免了自定義硬件時高復(fù)雜性和高成本的問題。我們發(fā)現(xiàn),與NI硬件能夠?qū)崿F(xiàn)任意的組合配置,以滿足我們的需要,從而實現(xiàn)快速開發(fā),并在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)不斷改進(jìn)。此外,最重要的是,控制器的結(jié)構(gòu)簡單而且緊湊。

在每個生物反應(yīng)器中,有一個NI sbRIO-9641設(shè)備、NI 9219和NI 9263 C系列模塊、以及一個由Cyth Systems公司開發(fā)的自定義子卡。NI Single-Board RIO系統(tǒng)與生物反應(yīng)器內(nèi)的各種模擬和數(shù)字傳感器和執(zhí)行器完成交互,用于精確控制生物反應(yīng)器中pH值、溫度、溶解氧含量。我們使用LabVIEW FPGA模塊對NI 單板 RIO 上的FPGA進(jìn)行編程,與I/O接口進(jìn)行交互并控制I/O定時。


每個生物反應(yīng)器的主控制系統(tǒng)運(yùn)行在NI Single-Board RIO系統(tǒng)的實時處理器中,并通過LabVIEW實時模塊進(jìn)行編程。此外,每個生物反應(yīng)器均有板載PC,通過LabVIEW編程實現(xiàn)Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫功能。這樣,我們一方面獲得了工業(yè)控制器的可靠性和精確性,同時也獲得了傳統(tǒng)的PC解決方案的靈活性和自定制功能。

NI解決方案的優(yōu)勢

在我們的開發(fā)過程中,NI不僅提供了先進(jìn)的硬件和軟件,而且其銷售和技術(shù)支持也為我們提供了巨大的幫助,其中既有來自位于Texas州Austin 市NI總部的直接技術(shù)服務(wù),也包括我們當(dāng)?shù)豊I銷售和技術(shù)人員所提供的支持。NI為客戶所提供的不僅僅是簡單的幫助,在此項目的開發(fā)過程中,NI所提供的支持和協(xié)作超出了我們預(yù)期。NI為我們的項目提供了無與倫比的技術(shù)和商務(wù)支持。



關(guān)鍵詞: 生物 LabVIEW 反應(yīng)器 RIO

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