Diseño de un sistema para la toma automática de muestras en un biorreactor

Abstract

En este documento se desarrollan las etapas que llevaron a la realización del diseño de un sistema para la extracción automática de muestras de biorreactores en el Centro Nacional de Innovaciones Biotecnológicas (CENIBiot), como respuesta al incremento en los costos operativos que representa el proceso de extracción manual de muestras de los biorreactores empleado por los colaboradores. De esta manera, se consideraron aspectos como el entorno del proyecto, la definición del problema, el análisis del proceso manual de obtención de muestras, así como el diseño tanto del proceso para extraer la muestra de forma automática como del programa encargado de controlar y monitorizar el mismo. El diseño del sistema se amparó en la utilización del proceso de diseño en ingeniería. Esta metodología permitió el diseño de un sistema de extracción de muestras de forma automática de un biorreactor, asegurando la esterilidad de la muestra recolectada al utilizar elementos de acción indirecta como la bomba peristáltica y válvulas pinch para movilizar y dirigir el fluido, respectivamente. Asimismo, se desarrolló el programa que permite controlar los elementos encargados de la extracción de la muestra, el envío de notificaciones a través de correo electrónico y el seguimiento remoto del proceso. Finalmente, se implementó un prototipo del diseño planteado con lo cual fue posible validar el funcionamiento del mismo, obteniendo resultados satisfactorios de acuerdo a las necesidades del laboratorio. Por tanto, se concluye que el sistema diseñado es capaz de tomar muestras de forma automática del biorreactor con base en los parámetros de operación especificados por el usuario, los cuales consisten en la cantidad de muestras, el volumen y el tiempo entre cada una de ellas. Asimismo, se emplearon indicadores económicos que respaldan el atractivo económico y la viabilidad del proyecto.

This document presents the different phases that led to the design of a system for the automatic fraction collection from bioreactors at the Centro Nacional de Innovaciones Biotecnológicas (CENIBiot). This project answers the increment of operative costs that the manual procedure, used by the collaborators, for the collection of fractions represents. Aspects that were taken into consideration include the environment of the project, the definition of the problem, the analysis of the manual procedure to collect fractions from the bioreactor and the design of both; the mechanism responsible for collecting the fraction and the program responsible for the control and monitoring of the process. The design of the system is based on the methodology of the process of design in engineering. This methodology enabled the design of the system for automatic collection of fractions from the bioreactor, prioritizing the sterility of the fraction through the use of indirect action elements such as the peristaltic pump and pinch valves to move and direct the fluid, respectively. In addition, the program responsible for the control of the elements in charge of collecting the fraction, as well as the sending of notifications through e-mail and the monitoring of the process were also developed. Finally, a prototype of the system was developed, which led to the validation of the functioning of the designed system, obtaining satisfactory results according to the needs of the laboratory. Therefore, it is concluded that the designed system is capable of the automatic collection of fractions from the bioreactor, according to the parameters of operation specified by the user; such as the time between fractions, the volume of the fraction and the quantity of fractions to collect. In addition, three different economical indicators were employed to support the viability of the project.