نظرة عامة على المنتج
يُعَدُّ جهاز مايكرو باور في بي نظامًا مخبريًّا مكوَّنًا من أجهزة تخمّر حيويٍّ زجاجية متوازية، مصمَّمٌ لعمليات التخمّر الميكروبي والبكتيري، وكذلك لزراعة خلايا الحيوانات والحشرات. ويستند هذا النظام إلى التصميم المُثبت نجاحه لجهاز مايكرو باور ٠٧، مع تحسينات تشمل تبني تقنية التحكم الموزَّع، ليوفِّر دقةً على مستوى الصناعة ضمن منصةٍ مدمجة وسهلة الاستخدام. ويسمح هذا النظام للباحثين بإدارة عدة أجهزة تخمّر حيويٍّ في وقتٍ واحد عبر واجهة واحدة، ما يحسِّن بشكلٍ كبيرٍ كفاءة البحث وقدرات تطوير العمليات.
الميزات الرئيسية
تصميم مدمج لأجهزة التخمّر الحيوي الزجاجية مع شاشة لمس صناعية مدمجة
بنية تحكم موزَّعة لإدارة ما يصل إلى ٨ أجهزة تخمّر حيويٍّ في كل نظام
وحدة تحكُّم في درجة الحرارة تعتمد على تأثير بيلتييه، ومدى واسع يتراوح بين ٤°م و٨٠°م (±٠٫٢°م)
مضخَّات دورانية عالية الدقة (حتى ٦ مضخَّات لكل وحدة تحكُّم): تعمل في الاتجاهين ويمكن ضبط سرعتها
مراقبة الفيديو في الوقت الفعلي مع إمكانية العرض عن بُعد والتقاط الصور وفق جدول مُحدَّد
نظام الدوَّار الوحدوي: دوَّارات ذات ثلاث شفرات، وست شفرات، وثمانية شفرات، ودوَّارات مضادة للرغوة
متوفر بسعة تشغيل قياسية: ١ لتر، و٢ لتر، و٣ لتر، و٥ لتر
مجموعة غنية من الملحقات المُكيِّفة لضمان التوافق مع مختلف وحدات التحكم والمحركات والمكونات الأخرى
تحكم متكامل على مستوى النظام للأجهزة الخارجية لتقنية تحليل العمليات (PAT)
إن الوعاء الزجاجي الشفاف المصنوع من الزجاج البوروسيليكات يسمح بالرصد البصري المباشر في الوقت الفعلي لنمو الميكروبات أو الخلايا دون الحاجة إلى أجهزة بصرية إضافية، مما يجعله مثاليًّا لأغراض البحث في مجال الأدوية البيولوجية، والأحياء التركيبية، والتكنولوجيا الحيوية الصناعية.
فلسفة التصميم
يُسدّد نظام MICROIPOWER VP الفجوة بين البحث الأكاديمي والإنتاج الصناعي. فغالبًا ما تعاني أجهزة التخمير المخبرية التقليدية من ضعف التحكم في المعايير، ومنخفضة معدلات انتقال الأكسجين، وتباين كبير بين الدفعات — وهي عوائق تؤخر عملية التوسع النطقي (Scale-up).
ويحلّ هذا النظام هذه التحديات من خلال الجمع بين:
الوضوح البصري والكيميائي الخامل للزجاج
هيكل التحكم القوي في معالجة الكائنات الحية الصناعية
تقنية التحكم الموزَّع للتشغيل المتوازي
يتوفر النظام MICROIPOWER VP بسعة تشغيل قياسية تبلغ ١ لتر و٢ لتر و٣ لتر و٥ لتر، مع إمكانية توفير أحجام مخصصة حسب الطلب، وهو يدعم جميع العمليات بدءًا من فحص السلالات وحتى التحقق المبدئي من العملية قبل الامتثال لمتطلبات الجودة الصيدلانية (GMP). ويسمح تصميمه المتكامل بالتوسع بطريقة قابلة للقياس، ليلبّي احتياجات كلٍّ من المختبرات البحثية الصغيرة والمرافق البيوتكنولوجية الكبيرة.
الابتكارات التقنية الأساسية
١. التصميم المتكامل للنظام
يقدِّم نظام MICROIPOWER VP تصميمًا مبتكرًا ومتكاملًا للنظام يمكِّن المستخدمين من:
تشغيل ما يصل إلى ٨ أجهزة تفاعل حيوي في وقتٍ واحد عبر واجهة واحدة مدمجة في الجهاز
الوصول إلى التجارب وإدارتها محليًّا عبر شاشة اللمس الصناعية المدمجة في الجهاز
ضمان أداءٍ متسقٍ عبر جميع الوحدات باستخدام خوارزميات تحكم موحدة
إجراء مقارنات وتحسين دفعي باستخدام أدوات تحليل البيانات المتعددة الدفعات
تبسيط تخطيط المختبر بتصميم صغير الحجم مناسب للاستخدام على سطح الطاولة
يُعد هذا التصميم مناسبًا بشكل خاص لعمليات الفحص عالي الإنتاجية، وتطوير العمليات، والدراسات التحققية، حيث يُعتبر الاتساق وقابلية التوسع عاملين حاسمين. وتوفّر الشاشة اللمسية المدمجة تشغيلًا مباشرًا على الوحدة نفسها، ما يلغي الحاجة إلى الاتصال بجهاز كمبيوتر خارجي مع الحفاظ على التحكم الكامل في جميع معايير النظام.
٢. وحدة التحكُّم في درجة الحرارة باستخدام تأثير بيلتييه
تتمثل إحدى الابتكارات الرئيسية في جهاز MICROIPOWER VP في وحدة التحكم في درجة الحرارة الكهروحرارية القائمة على تأثير بيلتييه، والتي:
توفر تحكّمًا دقيقًا في درجة الحرارة: من ٤°م إلى ٨٠°م (±٠٫٢°م)
تلغي الحاجة إلى مصدر ماء تبريد خارجي
تقلل استهلاك الطاقة مقارنةً بأنظمة الغلاف المائي التقليدية
تسرّع دورات التعقيم من خلال تقليل القصور الحراري
تحافظ على ظروف درجة حرارة مستقرة حتى أثناء التغيرات السريعة في الظروف البيئية
هذه الوحدة مثالية للتطبيقات التي تتطلب تنظيمًا دقيقًا لدرجة الحرارة، مثل التعبير عن البروتينات المؤتلفة وإنتاج اللقاحات وتحليل تدفق الاستقلاب. ويستند تشغيلها إلى تأثير بيلتييه، حيث تُحوَّل الطاقة الكهربائية مباشرةً إلى انتقال حراري، مما يمكِّن من إجراء تعديلات سريعة ودقيقة على درجة الحرارة.
٣. نظام مضخة جرّابية عالية الدقة
يدعم كل وحدة تحكم في نظام MICROIPOWER VP ما يصل إلى ٦ مضخات جرّابية عالية الدقة، وهي مصممة لـ:
التشغيل العكسي ومتغير السرعة (دورة تشغيل تتراوح بين ٠٪ و١٠٠٪)
إضافة دقيقة للجلوكوز والقواعد ووسائط التغذية وعوامل مكافحة الرغوة
استراتيجيات تغذية آلية لتحقيق تكرار متسق للعملية
إجهاد قصي منخفض جدًّا على الميكروبات الحساسة والخلايا
متطلبات صيانة منخفضة نظرًا لبساطة تصميمها
هذه المضخات ضرورية للحفاظ على إمدادات العناصر الغذائية الدقيقة المطلوبة لعمليات التخمير الميكروبي عالي الإنتاجية وثقافة الخلايا. وهي مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتضمن كائنات حساسة للقص، حيث يُعد تدفق القص المنخفض المتسق أمرًا بالغ الأهمية لبقاء الخلايا وإنتاجيتها.
٤. المراقبة بالفيديو والوصول عن بُعد
يتضمن جهاز MICROIPOWER VP إمكانيات متقدمة للمراقبة المرئية:
عرض صور وعاء المفاعل الحيوي في الوقت الفعلي عن بُعد
التقاط الصور وفق جدول مُحدَّد لتوثيق العمليات ومراقبتها
الوصول عن بُعد من أجهزة سطح المكتب والأجهزة المحمولة لإدارة العمليات التجريبية والبيانات
التكامل مع معايير التحكم في العملية لملاحظات مرتبطة بها
تصوير عالي الدقة لمراقبة تفصيلية لظروف الثقافة
تُعد هذه الميزة مفيدةً بشكل خاص في التجارب طويلة الأمد والعمل في البيئات التي تقتصر فيها إمكانية الوصول المادي إلى المختبر. فهي تسمح للباحثين بمراقبة تطور الثقافات الحيوية، واكتشاف أية مشكلات محتملة في مراحلها المبكرة، وإجراء التعديلات اللازمة دون الحاجة إلى التواجد الفعلي في المختبر.
٥. نظام التحكم في تدفق الغاز
يتم التحكم في تدفق الغاز في النظام بواسطة جهاز تحكم في تدفق الكتلة (MFC) الذي:
يدعم التحكم الدقيق في تدفق الغاز: ٠٫٣–٢٫٠ وحدة حجم غاز لكل دقيقة (vvm)
يسمح بالتحكم الفردي في تدفقات الغاز وكذلك بالخلط المستمر لها
يتكامل مع أنظمة الترشيح المعقَّمة لمنع التلوث
يحسِّن مساحة السطح البيني بين الغاز والسائل لتحقيق انتقال فعّال للأكسجين
يقلل من حجم الفقاعات لتقليل الإجهاد القصي على الكائنات الحية الحساسة
يضمن نظام التحكم المتقدم في الغاز هذا ظروفاً مثلى للتهوية لأنواع مختلفة من المحاليل المزروعة، بدءاً من التخمير الميكروبي ووصولاً إلى محاليل الخلايا ذات الكثافة العالية.
٦. واجهة شاشة لمسية تفاعلية (HMI)
تتكوّن واجهة المستخدم البشرية-الآلية (HMI) الخاصة بالنظام من شاشة لمس صناعية مقاس ١٠ بوصات تُتيح ما يلي:
** عرض المعايير العملية الحرجة وتعديلها** (مثل درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسجين المذاب، وسرعة التحريك، إلخ.)
توفر مراقبةً فوريةً لدرجة الحرارة ودرجة الحموضة والأكسجين المذاب
تدعم الوصول السريع إلى إجراءات التشغيل القياسية (SOPs)
تتيح إعدادَ البروتوكولات التجريبية وتعديلها بسهولة
تقدم أدوات لتصور البيانات لتقييم العملية الفوري
تم تصميم واجهة المستخدم الرسومية الصناعية (HMI) من الدرجة الصناعية للبيئات المخبرية، وهي تتميز بمقاومة الغبار والرطوبة وغيرها من الملوثات. وتقلل واجهتها البديهية من منحنى التعلُّم للمستخدمين الجدد، مع توفير ميزات تحكم متقدمة للباحثين ذوي الخبرة.
٧. نظام المحرّك الدوار الوحداتي
يوفِّر جهاز MICROIPOWER VP مجموعةً من المراوح المُحسَّنة لأنواع مختلفة من الزراعات:
المروحة ذات الثلاث شفرات: مثالية للخلط العام ونقل الأكسجين
المروحة ذات الست شفرات: توفر خلطًا منخفض الإجهاد للكائنات الحية الحساسة
المروحة ذات الثمان شفرات: مُحسَّنة لتطبيقات الخلط عالي الإجهاد
المروحة المضادة للرغوة: فعّالة في التحكم بالرغوة دون إحداث اضطراب في ظروف الزراعة
يمكن تخصيص اختيار المروحة لتلبية المتطلبات المحددة للثقافة المُزروعة، بدءًا من التخمير الميكروبي وصولًا إلى زراعة الخلايا بكثافة عالية. ويُوصى بشكل خاص بالتصميم ذي الستة شفرات في التطبيقات الحساسة للقص مثل زراعة الخلايا الملتصقة على الحوامل الدقيقة، حيث يُعد الخلط المنخفض القص (≤٦٠ دورة/دقيقة) أمرًا حاسمًا للحفاظ على حيوية الخلايا.
٨. مجموعة الألواح العاكسة (Baffle Assembly)
تتوفر ملحقات اختيارية للألواح العاكسة لـ:
تحسين كفاءة الخلط داخل الإناء
تعزيز معدلات انتقال الكتلة بين الغاز والسائل وبين السائل والسائل
تقليل المناطق الميتة وتحسين تجانس الثقافة
زيادة كفاءة انتقال الأكسجين (kLa) بنسبة ٣٠–٤٠٪
الحد من تأثير جدران الإناء على ظروف الزراعة
وتكون الألواح العاكسة مفيدةً بصفة خاصة في الزراعات ذات اللزوجة العالية أو عند استخدام الحوامل الدقيقة في زراعة الخلايا الملتصقة. وهي تعمل بالتآزر مع نظام المراوح لتحسين أنماط التدفق داخل الإناء، مما يضمن التوزيع الموحد للمغذيات والأكسجين والخلايا.
المواصفات الفنية
| المواصفات الفنية |
المواصفات |
| مادة الإناء |
زجاج عالي البوروسيليكات (سطح داخلي ملمّس بخشونة سطحية Ra≤0.4 ميكرومتر) |
| السعة التشغيلية |
1 لتر، 2 لتر، 3 لتر، 5 لتر (قابلة للتعقيم بالبخار في الموقع: 121°م، لمدة 15–30 دقيقة) |
| نسبة الارتفاع إلى القطر (H:D) |
1:1.6 (قياسي)، ونسب مخصصة متاحة |
| نظام التحريك |
محرك خلط مُركَّب من الأعلى، سرعة دوران تتراوح بين 50 و1000 دورة في الدقيقة (بدقة ±1 دورة في الدقيقة)، محرك تيار متناوب من نوع السيرفو |
| تحكم في درجة الحرارة |
من ٤°م إلى ٨٠°م، ±٠٫٢°م، وحدة كهروحرارية من نوع بيلتييه (Peltier thermoelectric module) |
| مراقبة درجة الحموضة |
0–14، بدقة ±0.01، مع جرعات تلقائية من القاعدة أو ثاني أكسيد الكربون |
| الأكسجين المذاب (DO) |
0–200%، بدقة ±1%، مع خلط غاز الأكسجين والنيتروجين والهواء |
| نظام التهوية |
حقن غاز عميق، 0.3–2.0 وحدة حجم غاز لكل وحدة حجم سائل في الدقيقة (جهاز تحكُّم في التدفُّق الكتلي) |
| ترشيح الغاز |
مرشحات بولي تيترافلوروإيثيلين (PTFE) بحجم ٠٫٢ ميكرومتر (مدخل: ٣٧ مم؛ مخرج: ٥٠ مم) |
| نظام التغذية |
أربعة وحدات تحكُّم في المحرِّكات الدوَّارة لكل مجموعة، وبحدٍّ أقصى ستة مضخَّات دوَّارة دقيقة جدًّا لكل وحدة تحكُّم |
|
التشغيل العكسي ومتغير السرعة (دورة تشغيل تتراوح بين ٠٪ و١٠٠٪) |
| نظام التحكم |
هندسة توزيعية تدعم ما يصل إلى 8 أجهزة تفاعل حيوي (Bioreactors) في كل نظام |
|
بروتوكولات اتصال قياسية للتكامل مع أجهزة مراقبة العمليات التحليلية (PAT) الخاصة بأطراف ثالثة |
|
تشغيل النظام الوحيد دون الحاجة إلى حاسوب شخصي خارجي |
| مميزات البرنامج |
نظام الإشراف والتحكم في البيانات (SCADA) مع تسجيل البيانات، وتتبع التدقيق، والتوقيع الإلكتروني |
|
عرض بيانات الدفعات المتعددة ومقارنتها |
|
التشغيل التلقائي للدُفعات الذهبية |
|
تصميم التجارب المتكامل (DoE) |
|
الدعم لاستيراد بيانات تصميم التجارب من أطراف ثالثة |
|
إدارة أذونات المستخدمين على مستويات متعددة |
|
واجهة برمجة تطبيقات قياسية لتطوير البرامج المخصصة |
|
التوافق مع لغة بايثون (Python) لتحليل البيانات |
| الوصول عن بعد |
الدعم لأجهزة سطح المكتب والأجهزة المحمولة |
|
مراقبة ومراقبة في الوقت الحقيقي |
|
التقاط الصور والتوثيق وفق جدول زمني مُحدَّد |
| الامتثال |
الممارسات الجيدة في التصنيع (GMP) (2026) |
|
FDA 21 CFR الجزء 11 |
|
وظيفة سجل التدقيق |
لماذا تختار نظام MICROIPOWER VP؟
كفاءة التشغيل المتكاملة: تشغيل ما يصل إلى ٨ تجارب في وقتٍ واحد مع ظروف ثابتة من واجهة واحدة مدمجة في الجهاز
القابلية للتوسع: التوسع من ٤ إلى ٨ أجهزة تفاعل حيوي (Bioreactors) لكل نظام عبر التوسّع في التجميع
التحكم الدقيق: دقة من الدرجة الصناعية ضمن صيغة ملائمة للمختبرات
المرونة: دعم كلٍّ من التخمير الميكروبي وزراعة خلايا الحيوانات/الحشرات
التصميم سهل الاستخدام: شاشة لمس صناعية بحجم ١٠ بوصات توفر تشغيلًا مباشرًا على الوحدة نفسها
بيئة غنية بالبيانات: أدوات شاملة لتسجيل البيانات وتحليلها
جاهزية الامتثال: يتماشى مع لوائح الجودة التصنيعية الحالية (GMP) ولوائح إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية (FDA) الخاصة بالبيئات الخاضعة للتنظيم
فعّال من حيث التكلفة: التصميم المتكامل يلغي الحاجة إلى الاتصال بحاسوب شخصي خارجي
التطبيقات والقيمة العلمية
١. التخمير الميكروبي
تم تصميم جهاز MICROIPOWER VP للتحكم الدقيق في عمليات التخمير الميكروبي، ما يمكّن الباحثين من تحسين ظروف النمو وتحقيق أقصى عائدٍ لمجموعة واسعة من التطبيقات.
دراسات الحالة:
تحسين عملية تخمير بكتيريا Lactobacillus casei:
تحقيق إنتاجٍ ثابتٍ لحمض اللاكتيك من خلال التحكم الفوري في درجة الحموضة (بدقة ±0.01)
تحسين استغلال مصدر الكربون باستخدام مضخات دوارة عالية الدقة
التوسع من المختبر إلى الإنتاج الصناعي بثقة تامة
تطوير عملية تخمير فطر Aspergillus oryzae:
تعظيم إنتاج الإنزيمات (مثل البروتياز والأميليز)
تحسين ظروف النمو باستخدام منهجية تصميم التجارب (DoE)
تطبيق استراتيجيات التغذية الآلية لتحقيق أداءٍ متسق
التخمير عالي الكثافة لبكتيريا Escherichia coli:
الوصول إلى كثافات بصرية عالية (OD600 تصل إلى 120)
الحفاظ على مستويات ثابتة من الأكسجين المذاب (>30%)
التكامل مع أدوات مراقبة العمليات المتقدمة (PAT)
2. زراعة الخلايا
إن جهاز MICROIPOWER VP مناسبٌ أيضًا بشكل كبير لزراعة خلايا الحيوانات والحشرات، بما في ذلك الخطوط الخلوية العالقة والملتصقة.
دراسات الحالة:
زراعة خلايا الحشرات (SF9، HSV-1):
دعم زراعة خلايا الحشرات بكثافة خلوية عالية
تطبيق تحكم دقيق في درجة الحرارة لتحقيق أفضل تعبير للبروتين
التكامل مع أدوات مراقبة العمليات المتقدمة (PAT)
زراعة خلايا الثدييات (293T، CHO-K1):
تحقيق زراعة عالقة بكثافة خلوية عالية
الحفاظ على مستويات ثابتة من الأس الهيدروجيني والأكسجين المذاب
تطبيق استراتيجيات التغذية الآلية لتحقيق أداءٍ متسق
الثقافة المعلقة عالية الكثافة لخلايا فيرو:
تحقيق كثافة خلوية عالية (تصل إلى ١٫٥ × ١٠⁷ خلية/مل)
تدعم عمليات إنتاج اللقاحات
تطبيق تحكم دقيق في درجة الحرارة لتحقيق أفضل تعبير للبروتين
الثقافة الملتصقة للخلايا على الجسيمات الدقيقة:
تدعم الثقافات الملتصقة عالية الكثافة للخلايا (تصل إلى ١٠⁷ خلية/مل)
تنفيذ ظروف الخلط منخفضة القص (≤ ٦٠ دورة/دقيقة)
التكامل مع أدوات مراقبة العمليات المتقدمة (PAT)
الثقافة المعلقة عالية الكثافة (٢٩٣ت، تشو-ك١):
تحقيق كثافة خلوية عالية (تصل إلى ١٠⁹ خلية/مل)
تدعم إنتاج البروتينات المؤتلفة
تطبيق تحكم دقيق في درجة الحرارة لتحقيق أفضل تعبير للبروتين
الخاتمة
يمثل جهاز مايكروباور ف.بي (MICROIPOWER VP) تقدُّمًا كبيرًا في تقنية المفاعلات الحيوية المتوازية، حيث يجمع بين دقة السيطرة المتوفرة في الأنظمة الصناعية وسهولة الاستخدام والوصول المتوفرة في أجهزة المختبرات. ويُبسِّط تصميم الجهاز المتكامل، المزوَّد بشاشة لمس صناعية مدمجة، عملية التشغيل مع الحفاظ على التحكم الكامل في المعايير الحرجة. كما أن قدرة النظام على إدارة ما يصل إلى ٨ مفاعلات حيوية في وقتٍ واحد تجعله الخيار الأمثل للأبحاث عالية الإنتاجية وتطوير العمليات.
للمستخدمين الذين يحتاجون إلى إجراء تجارب متوازية دون التعقيد الناتج عن الاتصال الخارجي بأجهزة الحاسوب، يوفّر جهاز MICROIPOWER VP حلاً قويًّا وسهل الاستخدام. وتضمن قدراته المتطوّرة في التحكّم الدقيق — ومنها تنظيم درجة الحرارة باستخدام تقنية البيلتييه، والمضخّات الدوّارة عالية الدقة، والتحكم المتقدم في تدفّق الغاز — أداءً متسقًّا عبر جميع الوحدات. وبما أن النظام متوافق مع معايير التصنيع الجيّد (GMP) واللوائح التنظيمية للإدارة الأمريكية للأغذية والأدوية (FDA) الجزء ٢١ من الفصل ١١، فهو جاهز للاستخدام في البيئات الخاضعة للتنظيم.
