На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаМикробиология и биотехнологии → Автоматизация биотехнологических исследований

Проектирование биоконтроллеров и биоизмерителей биотехнологических исследований


Гибкая автоматизированная технологическая линия предназначена для получения опытных партий новых биопрепаратов с помощью разработанных процессов и отработки технологических регламентов. Микропроцессорный блок управления обеспечивает регулирование по заданным алгоритмам 16 параметров, их измерение и индикацию, автоматическую калибровку датчиков, связь с пультом оператора-технолога, а также управление исполнительными механизмами-манипуляторами по 48 каналам (загрузка, выгрузка, стерилизация, мойка аппаратов, сушка, расфасовка готового препарата и т. д.).


Гибкая технологическая линия включает модули:

  1. технологического обеспечения для получения очищенного воздуха заданной температуры, дистиллированной воды, очистки отработанных газов;
  2. подготовки посевного материала, состоящий из термостатированных качалок и посевных ферментеров объемом 1—5 л;
  3. ферментации, включающий несколько групп ферментационных установок (объемом 50—100 л) с возможностью регулирования основных параметров;
  4. концентрирования или ультрафильтрации для удаления аутоингибиторов из культуральной среды с помощью фильтрационных ячеек;
  5. разрушения клеток для выделения внутриклеточной жидкости, состоящий из блока дезинтеграторов и приемной емкости с комплексом исполнительных механизмов-манипуляторов;
  6. выделения, очистки и сушки готового биопрепарата;
  7. развески и упаковки препарата.


Терминал-класс используется для обучения и решения отдельных биотехнологических задач в режиме имитации. АРМы директора и руководителей подразделений позволяют планировать, оперативно контролировать проводимые эксперименты, работу АРМов и всей сети в целом, имеют доступ к базам данных, библиотекам программ, текстовым файлам отдела научно-технической информации, документам вспомогательных служб.


Отдел научно-технической информации с помощью АРМов дает возможность пользователям быстро ориентироваться в научных журналах и книгах, хранящихся на магнитных носителях ИВК, и выводить требуемую информацию как на экран лабораторной ПЭВМ в каждом подразделении, так и на устройство микрофиширования. Кроме этого, устройство вывода графической и алфавитно-цифровой информации на микрофиш позволяет создать банк данных из микрофиш, полученных в результате исследований в форме, удобной для коллективного обсуждения.


Автоматизированное рабочее место проектирования биоконтроллеров и биоизмерителей используется для оперативной разработки и создания новых датчиков и контроллеров биотехнологических процессов на основе микропроцессоров и одноплатных микро-ЭВМ (рис. 45, см. цв. вклейку).


Внешний вид АРМа «Проектирование биоконтроллеров и биоизмерителей»

Рис. 45. Внешний вид АРМа «Проектирование биоконтроллеров и биоизмерителей»


Лаборатории, занимающиеся определенной проблемой физико-химической биологии или биотехнологии, оснащены интеллектуальным терминалом на базе персональной вычислительной машины и необходимым набором устройств связи с объектом, что позволяет каждой лаборатории использовать все ресурсы АСНИ.


Разработчики аппаратуры и математики-прикладники занимаются созданием новых систем компьютерного анализа микробных популяций и программ обработки данных от объекта для конкретных АРМов.


С введением сетевого обслуживания АСНИ экспериментаторы-исследователи получают возможность обращаться ко всем ресурсам сети ЭВМ, к базам данных, библиотеке научно-технических программ, автоматизированным рабочим местам, специальной аппаратуре и научно-технической информации.


Дорогостоящие внешние устройства в сети ЭВМ являются устройствами общего пользования, и коэффициент их использования возрастает во много раз, а применение становится более рентабельным.

Заключение

В настоящем учебном пособии изложен материал по предмету «Автоматизация биотехнологических исследований». Если в результате прочтения данной книги у читателя сложится определенное представление о логике автоматизации биотехнологических исследований микробиологического синтеза, то авторы будут считать свою задачу выполненной.


После изучения этого курса студентам необходимо твердо знать общие принципы автоматизации научных исследований в биотехнологии, автоматического регулирования, их физический смысл; уметь применять полученные знания для решения практических задач по определению оптимальных параметров биотехнологических процессов и компьютерному анализу микробных популяций.


Применение метода моделирования отнюдь не сводится к использованию стандартных математических приемов, расчетных формул и т. д., а в большей степени является искусством и служит для изучения биотехнологических процессов с помощью точных количественных методов, для выяснения фундаментальных принципов организации и функционирования изучаемых систем.


Наряду с физическими и вещественно-математическими моделями биотехнологических процессов существуют логико-математические модели как элементы формализованного биотехнологического языка. Создание такого языка находится в стадии, далекой от завершения, но авторы полагают, что он необходим и в недалеком будущем должен быть разработан. В то же время важно помнить, что формализация является всего лишь вспомогательным средством научного познания, она ни в коем случае не заменяет методологической функции материалистической диалектики, а, наоборот, опирается на нее.


Отметим некоторые особенности современного этапа и перспективы развития средств автоматизации биотехнологических процессов. Одно из основных направлений биологического приборостроения, имеющих тенденцию к дальнейшему развитию, — это применение для отображения информации, ее обработки и формирования управляющих воздействий агрегатных комплексов и средств вычислительной техники. Оно обусловлено увеличением числа контролируемых параметров, интенсификацией биотехнологических процессов.


В результате роста объема информации и повышения требований к скорости ее обработки тенденция применения автоматизированных средств закономерна и должна обусловить значительное уменьшение использования традиционного оборудования. Важным направлением автоматизации биотехнологии является широкое применение при разработке АСНИ, АСУ ТП и АРМ перспективных изделий электронной техники, микропроцессоров, и микро-ЭВМ. Благодаря иному принципу действия и высокому быстродействию микропроцессорные средства позволяют осуществлять последовательное регулирование по многим каналам и заменить одним устройством несколько десятков аналоговых.


Появление микропроцессов дало возможность развить новые методы построения АСУ ТП, основная идея которых состоит в том, чтобы объединить преимущества централизованных АСУ, построенных на основе ЭВМ, с преимуществами децентрализованных, использующих традиционные аналоговые средства. Дальнейший этап совершенствования управляющих машин для биотехнологии — это создание системы программируемых контроллеров («Электроника-К1-20», «Электроника-С5»), микро-ЭВМ («Электроника-НЦ», «Электроника-85», СМ-1300, СМ-1800, СМ-1634) и мини-ЭВМ (СМ-1420, СМ-1210 и др.), а также персональных ЭВМ для профессионалов («Электроника-85», СМ-1810, ЕС-1840).


Освоение материала будет способствовать подготовке квалифицированных специалистов по разработке, использованию в научных исследованиях, созданию гибкого математического обеспечения автоматизированных систем управления биотехнологическими процессами и комплексной автоматизации научных исследований в биотехнологии и физико-химической биологии.