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特表2023-506662バイオリアクタ、バイオリアクタ用エンドプレート、及びエンドプレート用データ通信ユニット
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  • 特表-バイオリアクタ、バイオリアクタ用エンドプレート、及びエンドプレート用データ通信ユニット 図1
  • 特表-バイオリアクタ、バイオリアクタ用エンドプレート、及びエンドプレート用データ通信ユニット 図2
  • 特表-バイオリアクタ、バイオリアクタ用エンドプレート、及びエンドプレート用データ通信ユニット 図3
  • 特表-バイオリアクタ、バイオリアクタ用エンドプレート、及びエンドプレート用データ通信ユニット 図4
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-17
(54)【発明の名称】バイオリアクタ、バイオリアクタ用エンドプレート、及びエンドプレート用データ通信ユニット
(51)【国際特許分類】
   C12M 3/00 20060101AFI20230210BHJP
   C12M 1/24 20060101ALI20230210BHJP
   C12M 1/00 20060101ALI20230210BHJP
【FI】
C12M3/00 Z
C12M1/24
C12M1/00 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022537785
(86)(22)【出願日】2020-12-10
(85)【翻訳文提出日】2022-08-16
(86)【国際出願番号】 EP2020085627
(87)【国際公開番号】W WO2021122334
(87)【国際公開日】2021-06-24
(31)【優先権主張番号】19217334.2
(32)【優先日】2019-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.FIREWIRE
2.BLUETOOTH
3.ZIGBEE
(71)【出願人】
【識別番号】501186645
【氏名又は名称】エッペンドルフ・ソシエタス・エウロパエア
【氏名又は名称原語表記】Eppendorf SE
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100113170
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 和久
(72)【発明者】
【氏名】エルテル,グイド
【テーマコード(参考)】
4B029
【Fターム(参考)】
4B029AA02
4B029BB01
4B029DB01
4B029GA02
(57)【要約】
バイオリアクタ(1)であって、容器(13)と、エンドプレート(11)と、アジテータと、駆動ユニット(15)と、内部(14)に配置され、フィールドデバイス電子機器を有する少なくとも1つのフィールドデバイス(50、50a、50b)と、エンドプレート(11)に配置され、モータヘッド部分(40)を有するデータ送信ユニットと、を有し、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じて駆動ユニット(15)に結合され、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分(40)と、信号を通じてモータヘッド部分(40)に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、フィールドデバイス(50、50a、50b)のフィールドデバイス電子機器に電気的に接続されたアダプタ電子機器を有するアダプタ部分(20、20a、20b)を有し、アダプタ電子機器及び/または通信電子機器は信号変換器を有し、通信ユニットは、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器とを有する通信部分(30、30a、30b)を有し、アダプタ部分(20、20a、20b)と通信部分(30、30a、30b)とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分(40)は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
特に微生物及び/または細胞培養を培養するためのバイオリアクタ(1)であって、
容器(13)と、
前記容器(13)を閉じるように設計されたエンドプレート(11)と、
前記エンドプレート(11)を通じて、前記容器(13)の内部(14)に誘導されるアジテータシャフト(12)と、前記容器(13)の前記内部(14)におけるアジテータシャフト(12)に接続されるアジテータ要素とを有するアジテータと、
前記エンドプレート(11)に配置され、前記アジテータシャフト(12)と結合する駆動ユニット(15)と、
前記内部(14)に配置され、フィールドデバイス電子機器を有する少なくとも1つのフィールドデバイス(50、50a、50b)と、
を備え、
前記エンドプレート(11)は、
内側側面と、前記内側側面の反対側の外側側面と、
前記エンドプレート(11)を通じて前記アジテータシャフト(12)を誘導し、前記駆動ユニット(15)に接続するように設計されたアジテータ接続デバイスと、
前記内側側面における前記フィールドデバイス(50、50a、50b)と接続するように設計される少なくとも1つのフィールドデバイス接続デバイスと、
前記外側側面に配置されたデータ送信ユニットと、
を有し、
前記データ送信ユニットは、
信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じて前記駆動ユニット(15)に結合され、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分(40)と、
信号を通じて前記モータヘッド部分(40)に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、
を有し、
前記通信ユニットは、
前記フィールドデバイス(50、50a、50b)の前記フィールドデバイス電子機器に電気的に接続されたアダプタ電子機器を有するアダプタ部分(20、20a、20b)と、
前記アダプタ電子機器と前記モータヘッド電子機器とに電気的に接続された通信電子機器を有する通信部分(30、30a、30b)と、
を有し、
前記アダプタ電子機器は、前記フィールドデバイス電子機器と前記通信電子機器との間で信号を通信するように構成され、
前記信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、
前記通信電子機器は、前記アダプタ電子機器と前記モータヘッド電子機器との間で前記信号を通信するように構成され、
前記データ送信ユニットは、望ましくは前記アダプタ電子機器の一部及び/または前記通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、
前記アダプタ部分(20、20a、20b)と前記通信部分(30、30a、30b)とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、
前記モータヘッド部分(40)は、前記通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である、バイオリアクタ(1)。
【請求項2】
バイオリアクタ(1)を閉じるエンドプレート(11)であって、
内側側面と、前記内側側面の反対側の外側側面と、
前記エンドプレート(11)を通じてアジテータシャフト(12)を誘導し、前記アジテータシャフト(12)に結合可能な駆動ユニット(15)に接続するように設計されたアジテータ接続デバイスと、
前記内側側面におけるフィールドデバイス(50、50a、50b)と接続するように設計される少なくとも1つのフィールドデバイス接続デバイスと、
前記外側側面に配置されたデータ送信ユニットと、
を備え、
前記データ送信ユニットは、
信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じて前記バイオリアクタ(1)の前記エンドプレート(11)に配置可能な前記駆動ユニット(15)に結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分(40)と、
信号を通じて前記モータヘッド部分(40)に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、
を有し、
前記通信ユニットは、
前記フィールドデバイス(50、50a、50b)のフィールドデバイス電子機器に電気的に接続されたアダプタ電子機器を有するアダプタ部分(20、20a、20b)と、
前記アダプタ電子機器と前記モータヘッド電子機器とに電気的に接続された通信電子機器を有する通信部分(30、30a、30b)と、
を有し、
前記アダプタ電子機器は、前記フィールドデバイス電子機器と前記通信電子機器との間で信号を通信するように構成され、
前記信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、
前記通信電子機器は、前記アダプタ電子機器と前記モータヘッド電子機器との間で前記信号を通信するように構成され、
前記データ送信ユニットは、望ましくは前記アダプタ電子機器の一部及び/または前記通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、
前記アダプタ部分(20、20a、20b)と前記通信部分(30、30a、30b)とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、
前記モータヘッド部分(40)は、前記通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である、エンドプレート(11)。
【請求項3】
バイオリアクタ(1)のエンドプレート(11)のためのデータ送信ユニットであって、
信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じて前記バイオリアクタ(1)の前記エンドプレート(11)に配置可能な駆動ユニット(15)に結合され、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分(40)と、
信号を通じて前記モータヘッド部分(40)に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、
を有し、
前記通信ユニットは、それぞれ、
フィールドデバイス(50、50a、50b)のフィールドデバイス電子機器に電気的に接続されたアダプタ電子機器を有するアダプタ部分(20、20a、20b)と、
前記アダプタ電子機器と前記モータヘッド電子機器とに電気的に接続された通信電子機器を有する通信部分(30、30a、30b)と、
を有し、
前記アダプタ電子機器は、前記フィールドデバイス電子機器と前記通信電子機器との間で信号を通信するように構成され、
前記信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、
前記通信電子機器は、前記アダプタ電子機器と前記モータヘッド電子機器との間で前記信号を通信するように構成され、
前記データ送信ユニットは、望ましくは前記アダプタ電子機器の一部及び/または前記通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、
前記アダプタ部分(20、20a、20b)と前記通信部分(30、30a、30b)とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、
前記モータヘッド部分(40)は、前記通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である、データ送信ユニット。
【請求項4】
前記アダプタ部分(20、20a、20b)は、フィールドデバイスインタフェースと、通信インタフェースとを有し、
前記アダプタ電子機器は、
前記フィールドデバイスインタフェースと前記通信インタフェースとの間で接続され、
前記フィールドデバイスインタフェースを通じて前記フィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能であって、
前記通信インタフェースを通じて前記通信電子機器に電気的に接続され、
前記通信部分(30、30a、30b)は、アダプタインタフェースとモータヘッドインタフェースとを有し、
前記通信電子機器は、
前記アダプタ電子機器と前記モータヘッドインタフェースとの間で接続され、
前記アダプタインタフェースを通じて前記アダプタ電子機器に電気的に接続され、
前記モータヘッドインタフェースを通じて前記モータヘッド電子機器に電気的に接続される、請求項3に記載のデータ送信ユニット。
【請求項5】
少なくとも第1アダプタ部分の第1グループと、少なくとも第2アダプタ部分の第2グループとを備え、
前記第1アダプタ部分(20a)の前記アダプタ電子機器は、第1フィールドデバイス(50a)の前記フィールドデバイス電子機器と前記通信電子機器との間で前記信号を通信するように設計され、
前記第2アダプタ部分(20b)の前記アダプタ電子機器は、第2フィールドデバイス(50b)の前記フィールドデバイス電子機器と前記通信電子機器との間で前記信号を通信するように設計され、
それぞれの通信ユニットの前記アダプタ電子機器(20、20a、20b)は、結合される前記フィールドデバイス(50、50a、50b)に基づいて、少なくとも前記第1アダプタ部分(50a)の前記第1グループと前記第2アダプタ部分(50b)の前記第2グループから選択される、請求項3または4に記載のデータ送信ユニット。
【請求項6】
前記アダプタ部分(20、20a、20b)は、機械的に、望ましくは解放可能に、前記フィールドデバイス(50、50a、50b)を前記アダプタ部分(20、20a、20b)に接続されるように設計されるフィールドデバイスカプリングを有し、
前記通信部分(30、30a、30b)は、機械的に、望ましくは解放可能に、前記アダプタ部分(20、20a、20b)を前記通信部分(30、30a、30b)に接続されるように設計されるアダプタカプリングを有する、請求項3から5のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項7】
前記信号変換器は、アナログ/デジタル変換器であって、
及び/または
前記アダプタ電子機器及び/または前記通信電子機器及び/または前記信号変換器は、アナログ信号を受信し、標準化アナログ信号に変換し、前記標準化アナログ信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を送信し、及び/またはその逆を実行するように構成される、請求項3から6のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項8】
前記通信電子機器及び/または前記モータヘッド電子機器が、非接触でまたは接触して、望ましくは有線方法で、前記信号を受信し、前記信号をラジオ信号に変換し、ラジオまたは有線方法で前記ラジオ信号を送信し、及び/またはその逆をするように構成される、請求項3から7のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項9】
前記アダプタ電子機器が、非接触でまたは接触して、望ましくは有線方法で、前記信号を受信し、前記信号をラジオ信号に変換し、ラジオまたは有線方法で前記ラジオ信号を送信し、及び/またはその逆をするように構成される、請求項3から8のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項10】
フィールドデバイスインタフェース、及び/または通信インタフェース、及び/またはアダプタインタフェース、及び/またはモータヘッドインタフェースが、ケーブル上の接続の形態であって、
前記ケーブルは、望ましくは、50cm以下の長さを有する、請求項4または請求項5から9のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項11】
前記モータヘッド部分(40)が、エネルギを通じて前記通信部分(30、30a、30b)に結合され、前記モータヘッド電子機器は、パワーを前記通信電子機器に供給するように構成され、及び/または、
前記通信部分(30、30a、30b)は、エネルギを通じて前記アダプタ部分(20、20a、20b)に結合され、前記通信電子機器は、パワーを前記アダプタ電子機器に供給するように構成され、及び/または、
前記アダプタ部分(20、20a、20b)は、エネルギを通じて前記フィールドデバイス(50、50a、50b)に結合され、前記アダプタ電子機器は、パワーを前記フィールドデバイス電子機器に供給するように構成され、
パワーは、望ましくは接触を通じて、望ましくは有線方法で、及び/または誘電的に送信される、請求項3から10のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項12】
前記モータヘッド部分(40)は、
前記通信電子機器に電気的に接続された通信インタフェースと、
フィーダケーブルが電気的に接続され得るフィーダインタフェースと、
を有し、
前記フィーダインタフェースは、前記評価ユニットの評価電子機器に電気的に接続可能であって、
前記モータヘッド電子機器は、前記通信インタフェースと前記フィーダインタフェースとの間で接続され、
前記モータヘッド電子機器は、前記通信インタフェースに電気的に接続された前記通信電子機器と、前記フィーダインタフェースに電気的に接続可能な前記評価電子機器との間で信号を通信するように構成される、請求項3から11のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項13】
前記モータヘッド電子機器が、バスプロトコルに基づく信号を、バスシステムまたは複数のバスシステムを通じて、前記通信部分(30、30a、30b)の前記通信電子機器に送信するように、または前記通信部分(30、30a、30b)の前記通信電子機器から受信するように構成される、請求項3から12のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項14】
特に、少なくとも請求項2に記載したエンドプレート(11)、及び/または特に、少なくとも請求項1に記載したバイオリアクタ(1)用の請求項3から13のいずれか一項に記載のデータ送信ユニット。
【請求項15】
信号を通じて評価ユニットと結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレート上に配置可能な駆動ユニットと結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分を設けるステップ(110)と、
少なくとも1つの通信ユニットを組み立てるステップ(120)と、
を含み、
少なくとも1つの通信ユニットを組み立てるステップ(120)は、
アダプタ部分に結合されるフィールドデバイスに基づいて、アダプタ電子機器を有する前記アダプタ部分を選択するステップ(121)と、
通信電子機器を有する通信部分を設けるステップ(122)と、
前記通信部分に前記アダプタ部分を結合するステップ(123)と、
前記アダプタ電子機器を前記通信電子機器に電気的に接続するステップ(124)と、
前記通信電子機器を前記モータヘッド電子機器に電気的に接続するステップ(130)と、を有する、データ送信ユニットを設ける方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオリアクタ、特に微生物及び/または細胞培養を培養するためのバイオリアクタと、このようなバイオリアクタを閉じるエンドプレートと、このエンドプレートのためのデータ通信ユニットとに関する。本発明は、データ通信ユニットを設ける方法にも関する。
【背景技術】
【0002】
バイオリアクタは、多くの場合において発酵槽とも称され、細胞自体、または細胞の部分または細胞の代謝の生成物の1つを取得するように、望ましくは最適であって、制御され、再現可能な条件下で、特定の微生物、細胞または植物が、培養される容器である。この目的において、バイオリアクタは、培養媒体を収容できる反応チャンバを画定する。
【0003】
バイオリアクタは、特にスクリーニング等の研究スケールにおいては数ミリリットルの体積を有してもよく、生産スケールにおいて数千立方メートルの体積を有してもよい。研究スケールにおいて、特に、研究開発の目的において、10リットルまでの体積を有するバイオリアクタが望ましくは使用される。研究スケールのバイオリアクタは、パワー入力、質量、及び材料輸送において、使用される材料とともに、生産スケールにおけるバイオリアクタとは異なる。バイオリアクタが、異なる用途の間において、望ましくはオートクレーブによる高温蒸気滅菌によって、滅菌される必要があるため、研究スケールにおけるバイオリアクタは、ガラス及び/または金属、特にステンレス鋼から形成される。再利用できるバイオリアクタを使用する代わりに、使い捨てのバイオリアクタを使用することも可能である。使い捨てのバイオリアクタは、単一の生物的またはバイオテクノロジーの分野におけるプロセスを実行するために使用され、その後、捨てられる。生産プロセスにおいて望ましくは滅菌され、それぞれの個別のプロセスにおいて提供される新しい使い捨てのバイオリアクタによって、汚染のリスクは抑制され、同時に、洗浄及び滅菌プロセスを実行するために要する労力もなくせる。
【0004】
バイオリアクタは、通常アジテータを有し、そのアジテータシャフトは、駆動ユニットによって回転させられる。その結果、ねじり剛性を有する態様においてアジテータシャフトに接続されるアジテータ要素は、同様に回転させられて、反応チャンバの存在する物質、特に培養媒体は十分に混ぜられる。特に2つ以上のアジテータ要素は、望ましくは軸方向の間隔を有して、アジテータシャフト上に配置されてもよく、アジテータシャフトに接続されてもよい。アジテータ要素は、アジテータシャフトと一体に形成されてもよい。
【0005】
加えて、バイオリアクタは、多くの場合において、複数の接続、プライマリ及びセカンダリ材料、及びセンサ及び/またはアクチュエータ等の様々な器具を有し、これらは反応チャンバに導入されてもよい。流体ライン、ガス導入ラインまたはガス排気ライン等の特にガスラインは、望ましくはこれらの接続を通じて接続されてもよい。
【0006】
センサ及び/またはアクチュエータの支援によって、最適な生産物の生成を目指すことができる。この目的において、反応チャンバにおける条件、特にpH値、酸化還元電位、細胞培養媒体及び排気空気におけるO含有量、排気空気におけるCO含有量、温度、細胞培養の光学密度、フォーミング(foaming)、グルコース含有量、グリセリン含有量、及び/または乳酸含有量を監視するセンサが一般的に使用される。さらに、様々なアクチュエータ、例えば、ペルチェクーラ及び/または光ロッドは、最適の培養条件を提供するために設けられてもよい。
【0007】
センサ及びアクチュエータは、存在する場合において、それぞれケーブルを通じて、対応する測定モジュール、及び/または評価ユニット及び/または制御ユニットに接続される。これらのケーブルは、一般的に、良く保護され、例えば、電磁場等の外部の影響によって顕著に阻害され得るデータの保全性を保護するように特に設計される。複数のセンサ及び/またはアクチュエータがある場合におけるケーブルの数は、多くの困難をもたらし得る。さらに、ケーブルの数は、バイオリアクタの取り扱いを制限する。取り扱いにおける制限は、特に、例えば、300mLの範囲等の小さいスケールを有するバイオリアクタの場合において特に顕著である。
【発明の概要】
【0008】
したがって、本発明は、上述の問題の少なくとも1つに対処する改善された解決策を提供する目的に基づく。特に、本発明の目的は、バイオリアクタの取り扱いにおいて改善されて、同時に、ロバストなデータ送信を可能にする解決策を提供することにある。
【0009】
第1の態様によると、最初に記載された目的は、バイオリアクタの手段によって実現され、特に微生物及び/または細胞培養を培養するためのバイオリアクタであって、容器と、容器を閉じるように設計されたエンドプレートと、エンドプレートを通じて、容器の内部に誘導されるアジテータシャフトと、容器の内部におけるアジテータシャフトに接続されるアジテータ要素とを有するアジテータと、エンドプレートに配置され、アジテータシャフトと結合する駆動ユニットと、内部に配置され、フィールドデバイス電子機器を有する少なくとも1つのフィールドデバイスと、を備え、そこで、エンドプレートは、内側側面と、内側側面の反対側の外側側面と、エンドプレートを通じてアジテータシャフトを誘導し、駆動ユニットに接続するように設計されたアジテータ接続デバイスと、内側側面におけるフィールドデバイスと接続するように設計される少なくとも1つのフィールドデバイス接続デバイスと、外側側面に配置されたデータ送信ユニットと、を有し、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じて駆動ユニットに結合され、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続されたアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続された通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0010】
1つの望ましい実施の形態は、バイオリアクタを提供し、特に微生物及び/または細胞培養を培養するためのバイオリアクタであって、容器と、容器を閉じるように設計されたエンドプレートと、エンドプレートを通じて、容器の内部に誘導されるアジテータシャフトと、容器の内部におけるアジテータシャフトに接続されるアジテータ要素とを有するアジテータと、エンドプレートに配置され、アジテータシャフトと結合する駆動ユニットと、内部に配置され、それぞれがフィールドデバイス電子機器を有する少なくとも2つのフィールドデバイスと、を備え、そこで、エンドプレートは、内側側面と、内側側面の反対側の外側側面と、エンドプレートを通じてアジテータシャフトを誘導し、駆動ユニットに接続するように設計されたアジテータ接続デバイスと、それぞれが内側側面における1つのフィールドデバイスと接続するように設計される少なくとも2つのフィールドデバイス接続デバイスと、外側側面に配置されたデータ送信ユニットと、を有し、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じて駆動ユニットに結合され、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、それぞれが信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、それぞれの通信ユニットは、1つのフィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続されたアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続された通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0011】
本明細書において説明される解決策は、エンドプレートと、エンドプレートの外側に配置されるデータ送信ユニットとを有するバイオリアクタを提供し、フィールドデバイスと評価ユニットとの間に信号を送信することを可能にする。このようなバイオリアクタは、エンドプレートと、望ましくは反応チャンバを規定する内部とによって閉じられている容器を有する。バイオリアクタは、特に、反応チャンバ内における培養媒体を良く混ぜるために駆動ユニットによって駆動が可能であるアジテータを有する。望ましい反応条件を監視及び/または設定するように、バイオリアクタは、フィールドデバイスまたは2つ以上のフィールドデバイス、特に内部に配置されるセンサ及び/またはアクチュエータをさらに有する。この場合において、フィールドデバイスは、エンドプレートのフィールドデバイス接続デバイスにおいて配置される。データ送信ユニットは、エンドプレートの外側に配置され、フィールドデバイスと評価ユニットとの間に通信するように設計される。データ送信ユニットは、モータヘッドと、少なくとも1つのアダプタ部分と、少なくとも1つの通信部分とを有する。モータヘッドは、望ましくは駆動ユニットに設置されてもよい。
【0012】
バイオリアクタは、特にエンドプレートは、望ましくは、異なるフィールドデバイス、特にセンサ及び/またはアクチュエータが設けられていてもよい。フィールドデバイスは、例えば、センサ、アクチュエータ、またはバイオリアクタの他の要素の形態であってもよい。バイオリアクタは、望ましくは、細菌、動物、及び人間細胞を培養しながら測定できるパラメータを監視するように、フィールドデバイスを有してもよい。このようなパラメータは、望ましくは、温度、pH値、溶解酸素含有量、及び例えば、ポンプ、アジテータ、ペルチェクーラ、光ロッド及び/またはガス導入システム等のアクチュエータの実際の値であってもよい。加えて、さらなるフィールドデバイスは、例えば、生きている細胞、栄養含有量及び/または代謝物濃度等のデータを特定するように設けられてもよい。センサの形態におけるフィールドデバイスは、例えば、pHセンサ、酸化還元電位センサ、温度センサ、溶解酸素含有量センサ等の形態であってもよい。アクチュエータの形態におけるフィールドデバイスは、例えば、ポンプ、アジテータ、ペルチェクーラ及び/または光ロッド等の形態であってもよい。
【0013】
フィールドデバイスによると、適切なアダプタ部分を選択及び/または生成することは可能であり、そのアダプタ部分電子機器は、フィールドデバイスから信号を受信し、及び/またはこのフィールドデバイスに信号を送信するように設計される。
【0014】
通信部分の通信電子機器は、フィールドデバイスからの信号を、特にアダプタ部分を通じて受信し、モータヘッド電気機器にこれらの信号を送信し、及び/またはモータヘッド電子機器から信号を受信し、特にアダプタ部分を通じてフィールドデバイスにこれらを送信するように、モータヘッド電子機器に電気的に接続される。その結果、モータヘッド電子機器は、個別のフィールドデバイスから信号を受信し、及び/または後者に信号を送信できる。
【0015】
信号変換器は、信号を変換するように設計される。信号変換器は、望ましくは、アダプタ電子機器の一部、及び/または通信電子機器の一部であってもよく、及び/またはアダプタ電子機器及び通信電子機器との両方は、それぞれ信号変換器を有してもよい。
【0016】
フィールドデバイスからのアナログ信号は、望ましくはまず標準化信号(例えば、0Vから4.095V)に変換され、その後、デジタル信号(例えば、0から4095)に変換される。この変換は、望ましくは、通信ユニット、特にアダプタ電子機器及び/または通信電子機器において実行される。アダプタ部分電子機器は、望ましくは、通信電子機器から信号を受信し、信号変換器によってこれらを変換し、アダプタ電子機器にこれらを送信するように設計されてもよい。例えば、信号は、アダプタ電子機器において完全に変換されてもよい。信号は、通信電子機器において完全に変換されてもよい。信号は、アダプタ電子機器において部分的に変換されてもよく、通信電気機器において部分的に変換されてもよい。例えば、フィールドデバイスからのアナログ信号は、アダプタ電子機器においてアナログ標準化信号に変換されてもよく、アナログ標準化信号は、通信電子機器においてデジタル信号に変換されてもよい。
【0017】
フィールドデバイスによって構成される異なるアダプタ部分の結果として、バイオリアクタは、顧客の要求に応じて個別に適応されてもよい。特に望ましくは、バイオリアクタは、顧客の要求に応じて個別に製造されてもよい。
【0018】
この構成は、バイオリアクタの特に有益的な設計の実現を可能にする。特に、バイオリアクタにおけるケーブルを抑制できる。これは、全体的により整理された研究室の作業台と、バイオリアクタのより簡単な取り扱いとをもたらす。
【0019】
それぞれが関連したアダプタ部分を有する2つ以上のフィールドデバイスのために共通の通信部分が設けられた構成も可能である。このような構成において、通信部分、特に通信電子機器は、望ましくは、2つ以上のアダプタ部分のアダプタ電子機器と通信するように設計される。
【0020】
駆動ユニットは、望ましくは、モータヘッド電子機器と通信するように設計される駆動電子機器を有してもよい。駆動電子機器とモータヘッド電子機器とは、望ましくは、無線の態様において、特にラジオまたはケーブルを通じて、互いに電気的に接続されてもよい。特に、エネルギは、接触を通じて、望ましくは、有線の態様においてまたは無線の態様において、特に誘電的に供給されてもよい。望ましい誘電エネルギ供給は、望ましくは、モータヘッド部分において誘電ソースによって供給されてもよい。
【0021】
駆動電子機器は、望ましくは駆動ユニットを制御するように設計されてもよい。駆動電子機器は、望ましくは、駆動ユニットとは空間的に分離した態様において配置されてもよい。例えば、駆動電子機器は、評価ユニット及び/または制御ユニットとともに配置されてもよい。
【0022】
モータヘッドは、エネルギを通じて、例えば、駆動ユニットにエネルギを供給するように、駆動ユニットに結合されてもよい。駆動ユニットには、モータヘッドから独立してエネルギが供給されてもよい。
【0023】
アジテータは、内部にエンドプレートを通じて誘導され、アジテータ要素を有するアジテータシャフトを有する。アジテータシャフトは、エンドプレートに配置される駆動ユニットに結合される。駆動ユニットは、望ましくは、アジテータシャフトの上端に作用してもよい。アジテータシャフトは、望ましくは、回転軸の周りで回転可能であるように、ベアリング内に取り付けられてもよい。特に、アジテータ要素は、ねじり剛性を有する態様において、アジテータシャフトに取り付けられてもよい。
【0024】
アジテータシャフトは、望ましくは、実質的に縦方向に配置されてもよく、アジテータ要素とともにアジテータを形成してもよい。アジテータ要素は、望ましくは横平面においてそれぞれ移動してもよい。特に望ましくは、アジテータ要素は、縦方向、特にアジテータシャフトに対して傾斜してもよい。アジテータ要素は、望ましくは、縦方向、特にアジテータシャフトに対して異なる傾斜を有してもよい。バイオリアクタは、2つ以上のアジテータを有してもよい。
【0025】
容器は、望ましくは、プラスチックまたはガラスから形成されてもよい。特に望ましくは、容器は寸法的に安定した設計を有してもよい。容器は、望ましくは、ベースと、ベースを囲む壁部とを有してもよい。この構成は、再利用が可能であるように、容器を洗浄及び滅菌することを可能にする。
【0026】
バイオリアクタは、望ましくは、使い捨てのバイオリアクタの形態であってもよい。容器は、特に可撓性を有してもよく、望ましくはバッグの形態であってもよい。この構成によって、複雑な滅菌及び洗浄プロセスが必要となることを回避できる。さらに、不完全な滅菌による誤った(distorted)または利用できない結果のリスクと、結果として生じるプロセスの中断を減少でき、特に回避できる。
【0027】
容器は、望ましくは、開始材料を供給するためのフィードデバイスと、最終結果物及び/またはサンプルを除去するための除去開口とを有してもよい。フィードデバイスは、望ましくは、容器の上部に配置され、除去開口は、容器の下部に配置されてもよい。
【0028】
評価ユニットは、特に望ましくは、リアクタコントローラの形態であってもよい。リアクタコントローラは、望ましくは、フィールドデバイスからデータを収集し、データを可視化及び保存してもよい。これらのデータは、望ましくは、中央データベースにおいて、プロセスデータとともに保存されてもよい。その結果、データは、特に、リアクタコントローラ内におけるプロセス進展のために入手可能であってもよく、望ましくは、監視及び/またはプロセス制御のために使用されてもよい。特に、データは、評価され、取得されたデータに基づいてアクチュエータを制御するように使用されてもよい。
【0029】
第1態様のさらなる利点、実施の形態の変形例、及び実施の形態の詳細と、その可能な進展とにおいて、第2及び第3態様の対応する特徴及び進展の下記の説明が参照される。
【0030】
第2の態様によると、最初に記載された目的は、バイオリアクタを閉じるためのエンドプレートの手段によって実現され、エンドプレートは、内側側面と、内側側面の反対側の外側側面と、エンドプレートを通じてアジテータシャフトを誘導し、アジテータシャフトに結合可能な駆動ユニットに接続するように設計されたアジテータ接続デバイスと、内側側面におけるフィールドデバイスと接続するように設計される少なくとも1つのフィールドデバイス接続デバイスと、外側側面に配置されたデータ送信ユニットと、を有し、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0031】
バイオリアクタを閉じるためのエンドプレートを望ましくは提供し、エンドプレートは、内側側面と、内側側面の反対側の外側側面と、エンドプレートを通じてアジテータシャフトを誘導し、アジテータシャフトに結合可能な駆動ユニットに接続するように設計されたアジテータ接続デバイスと、それぞれ内側側面におけるフィールドデバイスと接続するように設計される少なくとも2つのフィールドデバイス接続デバイスと、外側側面に配置されたデータ送信ユニットと、を有し、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、それぞれ信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、それぞれ、1つのフィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0032】
本明細書において説明される解決策は、バイオリアクタを閉じるためのエンドプレートと、エンドプレートの外側に配置され、接続可能なフィールドデバイスと信号を通じて結合可能な評価ユニットとの間で信号を送信することを可能にするデータ送信ユニットとを提供する。このようなエンドプレートは、内側側面と外側側面とを有する。エンドプレートは、望ましくは、内側側面が容器の内部に面し、内部を画定するように、バイオリアクタの容器に適合されてもよく及び取り付けられてもよい。外側側面は、望ましくは、内側側面の反対側に形成されてもよく、特に容器の内側から離れるように向いてもよい。エンドプレートは、アジテータをエンドプレートにおけるアジテータシャフトに取り付けて、アジテータシャフトに駆動ユニットを接続するように、アジテータ接続デバイスをさらに有する。加えて、エンドプレートは、1つまたは複数のフィールドデバイス、特にセンサ及び/またはアクチュエータをエンドプレートに接続するようにフィールドデバイス接続デバイスを有する。
【0033】
フィールドデバイス接続デバイスは、望ましくは、フィールドデバイスを取り付けるための全てのデバイスであってもよい。特に、フィールドデバイスは、形態フィット及び/または圧入の態様において、これらのフィールドデバイス接続デバイスに取り付けられてもよい。
【0034】
フィールドデバイス接続デバイスは、望ましくは、内部を閉じて、望ましくはシールする膜を有してもよい。膜は、膜を通じてバイオリアクタの外からフィールドデバイスを誘導し、内部に挿入するように設計されてもよい。膜を設けることによって実現される滅菌性の結果として、バイオリアクタに、必要に応じて、フィールドデバイスを特に容易に設置及び/または改造及び/または後付けできる。さらに、これは、欠陥が生じた場合において、特に容易にフィールドデバイスを交換することを可能にする。
【0035】
第2態様のさらなる利点、実施の形態の変形例、及び実施の形態の詳細と、その可能な進展とのために、第3態様の対応する特徴及び進展の下記の説明及び第1態様の対応する特徴及び進展の上記の説明が参照される。
【0036】
第3の態様によると、最初に記載された目的は、バイオリアクタのエンドプレートのためのデータ送信ユニットの手段によって実現され、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも1つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0037】
バイオリアクタのエンドプレートのためのデータ送信ユニットを望ましくは提供し、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、それぞれ信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、それぞれ、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0038】
本発明は、とりわけフィールドデバイスからの信号、特にセンサ信号は、干渉から影響を受けやすいとの知識に基づいている。アナログ信号を送信及び/または受信するように設計されるフィールドデバイスが通常使用されている。アナログ信号は、特に、干渉から影響を受けやすい。そのため、長いケーブルを用いた、望ましくは少なくとも100cmの長さを有するケーブルを用いたこれらの信号の送信は、特に不利になる場合がある。
【0039】
本発明は、知られている解決策において、それぞれのフィールドデバイスが、多くの場合において、信号を送信するようにケーブルを介して評価ユニットに個別的に接続されるとの知識に基づく。1つより多くのフィールドデバイスが使用されると、個別のフィールドデバイスのケーブルは、混乱を招き、望ましくは設置および/または使用において、特にデータ送信ユニットの管理しやすさに悪影響を及ぼす可能性がある。加えて、評価ユニットへのフィールドユニットの直接的接続は、様々なフィールデバイスから信号を受信または評価できるように、及び/または様々なフィールドデバイスに信号を送信できるように、それぞれのフィールドデバイスのために適切なモジュールまたは対応する評価電子機器が開発されることが必要となる。この理由において、以前から知られている解決策において、新しいフィールドデバイスを用いるときに、対応する評価電子機器または適切なモジュールは、開発されなくてはならない。これは、新しいフィールドデバイスを使用する前において、より長い待ち時間をもたらすことが多い。
【0040】
本明細書にて説明される解決策は、モータヘッド部分と、少なくとも1つの通信ユニット、望ましくは少なくとも2つの通信ユニットを有するデータ送信ユニットを設ける。通信ユニットは、アダプタ部分と通信部分とを有する。モータヘッド部分を、信号を通じて評価ユニットに結合することと、それぞれのアダプタ部分を、信号を通じてフィールドデバイスに結合することとは、データ送信ユニットによって、フィールドデバイスと評価ユニットとの間に信号をロバスト的に送信することを可能にする。
【0041】
使用が意図されているフィールドデバイスによって、特別に構成されているアダプタ部分は、望ましくは、それぞれのフィールドデバイスのために選択及び/または生成されてもよい。これらのアダプタ部分は、それぞれ、対応するフィールドデバイスから信号を受信するように及び/またはこのフィールドデバイスに信号を送信するように、設計されるアダプタ電子機器を有する。
【0042】
異なるフィールドデバイスは、一般的に、フィールドデバイス情報及び測定情報を運ぶ異なる信号を送信するように、及び/または制御情報を運ぶ異なる信号を受信するように構成されている。例えば、フィールドデバイスは、デジタルまたはアナログ信号を送信及び/または受信してもよい。特に、フィールドデバイスは、特定の周波数範囲またはDC範囲において信号を送信及び/または生成してもよい。この理由において、対応して構成されたアダプタ部分を使用することが有益的であり、よって、これらの信号を変換し、通信部分に送信でき、及び/または、通信部分からこれらの信号を受信し、変換し、フィールドデバイスに送信できる。
【0043】
フィールドデバイス情報及び測定情報を運ぶ信号を送信することは、フィールドデバイスの支援によって取得された測定データと、望ましくは、これらの測定データを取得するために使用されたフィールドデバイスに関する情報の事項等、フィールドデバイスに関連したデータとを通信部分に送信することを可能にする。フィールドデバイス情報は、望ましくは、通信電子機器にフィールドデバイスタイプを通信してもよい。
【0044】
フィールドデバイスのタイプを通信することは、フィールドデバイスの性質を送信することを可能にする。これらの性質は、センサタイプ及び/またはアクチュエータタイプ及びこれらの信号がデジタルまたはアナログ及び/または類似するものであるか否かを含んでもよい。
【0045】
制御情報を運ぶ信号を受信することと、フィールドデバイスへこれらの信号を送信することとは、後者を制御することを可能にする。特にフィールドデバイスを、有効化及び/または無効化及び/または調整及び/または校正することが可能になる。
【0046】
アダプタ部分と対照的に、通信部分は、それぞれの通信ユニットにおいて、同一の設計を望ましくは有してもよい。通信部分は、したがって、望ましくは、標準構成を有してもよい。それぞれの通信部分の通信電子機器は、アダプタ部分を通じてフィールドデバイスから信号を受信し、モータヘッド電子機器に信号を送信するように、及び/またはモータヘッド電子機器から信号を受信し、アダプタ部分を通じてフィールドデバイスに信号を送信するように、モータヘッド電子機器と電気的に接続されている。その結果、モータヘッド電子機器は、それぞれのフィールドデバイスから信号を受信してもよく、及び/または後者に信号を送信できる。
【0047】
この場合において、モータヘッド部分は、評価ユニットに、少なくともシグナリングの観点において結合されてもよい。特に、モータヘッド電子機器は、評価ユニットの評価電子機器に電気的に接続されてもよい。モータヘッド部分は、望ましくは、エネルギを通じて評価ユニットに結合するように設計されてもよい。その結果、評価ユニットは、望ましくは、モータヘッド電子機器にエネルギを供給できる。
【0048】
モータヘッド部分は、駆動ユニットに少なくともエネルギの観点において接続され、駆動ユニットにエネルギを供給するように設計される。特に、モータヘッド電子機器は、駆動ユニットの駆動電子機器に電気的に接続されてもよい。モータヘッド部分は、望ましくは、駆動ユニットに信号を通じて結合されるように設計されてもよい。
【0049】
信号及び/またはエネルギを通じた2つの要素の結合は、望ましくは、これらの要素の対応する電子機器は、互いに電気的に接続され、望ましくは信号及び/またはエネルギを送信するように設計されていることを意味すると理解される。信号及び/またはエネルギの送信は、望ましくは、信号及び/またはエネルギの送信及び/または受信を意味すると理解されてもよい。
【0050】
モータヘッド部分、アダプタ部分及び通信部分は、それぞれ、互いに結合されてもよい個別の要素である。それぞれの通信部分は、望ましくは、アダプタ部分と組み合わせられてもよい。
【0051】
データ送信ユニットは、フィールドデバイスに対応して構成される異なるアダプタ部分の長所によって、顧客の要求に個別に適合されてもよい。
【0052】
提案された解決策によって、評価ユニットが、それぞれのフィールドデバイスのために個別の評価電子機器を有する必要がない。測定情報及びフィールドデバイス情報を運ぶ信号、望ましくは標準化信号を送信することは、望ましくは評価電子機器の単一のセットを用いて、様々な通信ユニット及びモータヘッド部分を通じて送信される信号を評価することを特に可能にする。
【0053】
適合されたアダプタ部分を有する提案された解決策によって、対応して構成されたアダプタ部分のみがハードウェア側に設計される必要がある。したがって、システムにおいて新しいフィールドデバイスを統合することに関係するハードウェアの支出は、大幅に低い。
【0054】
信号の処理は、フィールドデバイスの直近においてアダプタ部分を使用することで、特に、信号を生成された位置において直接影響されにくいアナログ信号及び/またはデジタル信号に変換することによって、よりロバストにされてもよい。
【0055】
この解決策の利点は、アダプタ部分が信号の処理の簡単化をもたらすような標準化のタイプを実現することを可能にする事実である。加えて、信号を調節するために必要な要素を少なくすることができる。
【0056】
モータヘッドは、望ましくは、電気的に接続可能またはフィーダケーブルに接続されてもよい。フィーダケーブルは、望ましくは、駆動ユニットにエネルギを供給するいずれかのワイヤに加えて、特にモータヘッド電子機器にエネルギを供給する2つと、データを送信する2つとの4つのワイヤを有してもよい。データを送信するワイヤは、例えば、RS485標準に対応してもよい。これは、特にロバストであって、エラーの影響をうけやすい通信を可能する。
【0057】
モータヘッド電子機器は、望ましくは、評価ユニットに信号を送信する、または例えば、モドバスを用いて後者から信号を受信するように設計されてもよい。モータヘッド電子機器は、ブリッジ操作(bridge operation)において、フィールドデバイスと評価ユニットまたは制御ユニットとの間で操作するように、及び加えてバイオリアクタ上のフィールドデバイスのためのハブとして操作するように設計されてもよい。
【0058】
特に望ましくは、データ送信ユニットは、評価ユニットを有してもよく、評価ユニットは、信号を通じてモータヘッド部分に結合される。
【0059】
評価ユニットは、望ましくは、データ送信ユニットから信号を受信して、信号を評価するように設計されてもよい。評価ユニットは、信号を生成して、データ送信ユニットに信号を送信するように設計されてもよい。これらの信号は、望ましくは、フィールドデバイスを制御及び/または校正するように使用されてもよい。特に望ましくは、評価ユニットは、データ送信ユニットから信号を受信してもよく、これらの信号を評価してもよく、これらの信号に基づいて、信号を生成し、信号をデータ送信ユニットに送信してもよい。
【0060】
評価ユニットは、望ましくは、操作者にデータ送信ユニットを操作することを可能にするユーザインタフェースを有してもよい。その結果、フィールドデバイスは、制御されてもよく、及び/またはデータは、望ましくは手動で、読み出されてもよい。さらに、駆動ユニットは、望ましくは操作者によって制御されてもよい。
【0061】
バイオリアクタのエンドプレートのためのデータ送信ユニットは、望ましくは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能なモータヘッド部分を有し、モータヘッド電子機器を有し、信号を通じてモータヘッド部分に結合される1つの通信ユニットと、を有し、通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器はアダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、データ送信ユニットは、望ましくはアダプタ電子機器の一部及び/または通信電子機器の一部である信号変換器をさらに有し、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素の形態であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0062】
データ送信ユニットの望ましい1つの発展によると、アダプタ部分は、フィールドデバイスインタフェースと通信インタフェースとを有し、アダプタ電子機器は、フィールドデバイスインタフェースと通信インタフェースとの間で接続され、フィールドデバイスインタフェースを通じてフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能であって、通信インタフェースを通じて通信電子機器に電気的に接続され、通信部分はアダプタインタフェースとモータヘッドインタフェースとを有し、通信電子機器は、アダプタインタフェースとモータヘッドインタフェースとの間に接続され、アダプタインタフェースを通じてアダプタ電子機器に電気的に接続され、モータヘッドインタフェースを通じてモータヘッド電子機器に電気的に接続される。
【0063】
アダプタ電子機器は、望ましくは、フィールドデバイスインタフェース及び/または通信インタフェースを通じて信号を送信及び/または受信するように設計されてもよい。この場合において、アダプタ電子機器は、特に、フィールドデバイスインタフェースからの信号を、通信インタフェースの信号に変換するように設計されてもよい。さらに、アダプタ電子機器は、特に通信インタフェースからの信号をフィールドデバイスインタフェースの信号に変換するように設計されてもよい。
【0064】
通信電子機器は、望ましくは、アダプタインタフェース及び/またはモータヘッドインタフェースを通じて信号を送信及び/または受信するように設計されてもよい。この場合において、通信電子機器は、アダプタインタフェースからの信号をモータヘッインタフェースの信号に変換するように設計されてもよい。さらに、通信電子機器は、特に、モータヘッドインタフェースからの信号をアダプタインタフェースの信号に変換するように設計されてもよい。
【0065】
フィールドデバイスインタフェース及び/または通信インタフェース及び/またはアダプタインタフェース及び/またはモータヘッドインタフェースは、望ましくは、電機工学及び電子機器における物理システムを互いに接続するように設計されてもよいハードウェアインタフェースであってもよい。その結果、個別の要素は、望ましくは、互いに接続されてもよく、個別の要素の電子機器は互いに電気的に接続されてもよい。
【0066】
フィールドデバイスインタフェース及びまたは通信インタフェース及び/またはアダプタインタフェース及び/またはモータヘッドインタフェースは、望ましくは、アナログ及び/またはデジタルインタフェースの形態であってもよい。特に、フィールドデバイスインタフェース及び/または通信インタフェース及び/またはアダプタインタフェース及び/またはモータヘッドインタフェースは、USB、FireWire、EIA-232、PCI-Express、SPI、I2C、RS232、RS485、DMX、Serial ATA、またはProfibusの形態であってもよい。特に望ましくは、フィールドデバイスインタフェース及び/または通信インタフェース及び/またはアダプタインタフェース及び/またはモータヘッドインタフェースは、RS485インタフェースの形態であってもよい。
【0067】
アダプタ電子機器は、望ましくは、プリント基板に配置されてもよい。プリント基板は、望ましくはピンを有する。プリント基板は、望ましくは、アダプタ電子機器とフィールドデバイス電子機器との間で電気的な接続を可能にするように構成されている少なくとも2つのピンを有してもよく、これらのピンは、望ましくは、出力及び/または入力として構成されてもよい。加えて、プリント基板は、望ましくは、エネルギを供給するように構成される2つのピンを有してもよい。プリント基板は、特にアダプタ電子機器と通信電子機器との間で電気的な接続を可能にする2つのスプリングコンタクトを有してもよい。
【0068】
構成されたさらなるピンは、アダプタ電子機器のプリント基板上でハードコードされてもよく、通信電子機器へ対応するビットパターンを転送してもよい。代わってまたは加えて、この転送は、対応するプロトコルを用いて実行されてもよく、デジタル信号は、望ましくはアダプタ電子機器において既に存在している。
【0069】
通信電子機器は、望ましくはプリント基板上に収容されてもよく、及び/またはモータヘッド電子機器は、プリント基板上に収容されてもよい。
【0070】
特に望ましくは、データ送信ユニットは、第1アダプタ部分の少なくとも1つの第1グループと、第2アダプタ部分の1つの第2グループとを有し、第1アダプタ部分のアダプタ電子機器は、第1フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間で信号を通信するように設計され、第2アダプタ部分のアダプタ電子機器は、第2フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間で信号を通信するように設計され、それぞれの通信ユニットのアダプタ部分は、結合されるフィールドデバイスに基づいて、少なくとも第1アダプタ部分の第1グループと、第2アダプタ部分の第2グループとから選択される。
【0071】
この望ましい実施の形態は、モジュールシステムを提供する。このシステムは、望ましくは、異なるフィールドデバイスに応じて望ましくは構成されるアダプタ部分の異なるグループを有する。アダプタ部分は、特にフィールドデバイスに基づいて選択され、後者に結合されてもよい。これによって、異なるフィールドデバイスを使用することが可能になる。
【0072】
通信部分は、望ましくは、実質的に同一であって、それぞれのアダプタ部分に結合されるように設計されてもよい。
【0073】
特に、顧客の要求に個別的に適合したデータ送信ユニットを設けることが可能になる。データ送信ユニットを後付け及び/または改良できる利点を有する。
【0074】
さらなる望ましい実施の形態の変形例によると、アダプタ部分は、機械的に、望ましくは解放可能にフィールドデバイスをアダプタ部分に接続するように設計されたフィールドデバイスカプリングを有する。特に望ましくは、アダプタ部分は、フィールドデバイスにネジ止めされてもよい。
【0075】
フィールドデバイスカプリングは、望ましくは、フィールドデバイスインタフェースにおいて形成されてもよい。特に望ましくは、フィールドデバイスは、結果として、電気的に及び機械的にアダプタ部分に接続されてもよい。
【0076】
これは、特に簡単な態様において、アダプタ部分をフィールドデバイスに接続することを可能にする。さらに、これらの部分の機械的接続は、簡単な取り扱いを可能にする特にコンパクトなフィールドデバイス/アダプタ部分ユニットを可能にする。
【0077】
フィールドデバイスへのアダプタ部分の解放可能な接続は、望ましくは、フィールドデバイス及び/またはアダプタ部分を交換することを可能にする。
【0078】
通信部分がアダプタカプリングを有することが望ましく、アダプタカプリングは、アダプタ部分を通信部分に機械的に、望ましくは解放可能に接続するように設計されてもよい。
【0079】
アダプタカプリングは、望ましくは、アダプタインタフェースにおいて形成されてもよい。特に望ましくは、通信部分は、結果として、電気的に及び機械的にアダプタ部分に接続されてもよい。
【0080】
これは、特に簡単な態様において、通信部分をアダプタ部分に接続することを可能にする。さらに、これらの部分の機械的接続は、簡単な取り扱いを可能にする特にコンパクトな通信部分/アダプタ部分ユニットを可能にする。
【0081】
アダプタ部分への通信部分の解放可能な接続は、望ましくは、通信部分及び/またはアダプタ部分を交換することを可能にしてもよい。
【0082】
特に、アダプタ部分がフィールドデバイスカプリングを有することが望ましく、フィールドデバイスカプリングは、フィールドデバイスをアダプタ部分に機械的に、望ましくは解放可能に接続するように設計され、及び/または通信部分がアダプタカプリングを有することが望ましく、アダプタカプリングは、アダプタ部分を通信部分に機械的に、望ましくは解放可能に接続するように設計される。
【0083】
特に望ましくは、フィールドデバイスカプリングは、フィールドデバイスをアダプタ部分に、バヨネット、ネジまたはクリック接続によって接続するように設計されてもよい。フィールドデバイスカプリングは、望ましくは、アダプタ部分ハウジングに形成されてもよい。特に、フィールドデバイスは、フィールドデバイスカプリングと係合するように設計されるアダプタカプリングを有してもよい。
【0084】
特に望ましくは、アダプタカプリングは、通信部分をアダプタ部分に、バヨネット、ネジまたはクリック接続によって接続するように設計されてもよい。アダプタカプリングは、望ましくは、通信部分ハウジングに形成されてもよい。特に、アダプタ部分は、アダプタカプリングと係合するように設計される通信カプリングを有してもよい。
【0085】
さらなる望ましい実施の形態の変形例によると、信号変換器は、アナログ/デジタル変換器である。さらに、アダプタ電子機器及び/または通信電子機器及び/または信号変換器は、望ましくは、アナログ信号を受信するように、これらを標準化アナログ信号に変換するように、及び標準化アナログ信号をデジタル信号に変換するように、及びデジタル信号を送信するように、及び/またはその逆をするように構成される。
【0086】
この実施の形態の変形例は、フィールドデバイス電子機器によって望ましくは生成され、アダプタ電子機器に送信されるアナログ信号が、アダプタ電子機器及び/または通信電子機器においてデジタル信号に変換されることを可能にする。デジタル信号は、デジタル信号の信号レベルを特定の公差内における正しい値に割り当てることができるため、一般的に、送信において干渉の影響を受けにくい。特に、差動デジタル信号は、特に外部干渉に対してロバストである。
【0087】
通信電子機器は、望ましくは、リピータ及び/または信号調節部を有してもよく、デジタル信号を受信し、リピータ及び/または信号調節部によって信号を調節し、調節されたデジタル信号を送信するように設計されてもよい。これは、必要である場合において、エラーを修正し、特に余分なノイズを除去することを可能にする。この利点は、通信電子機器におけるデジタル信号の調節の結果、便利な信号のみが望ましくはモータヘッド電子機器に送信されてもよい。
【0088】
特に、モータヘッド電子機器は、通信部分から受信したデジタル信号を調節するようにリピータ及び/または信号調節部を有してもよい。
【0089】
アナログ信号のデジタル信号への変換は、よりロバストな方法において信号を送信することを可能にしてもよい。
【0090】
信号変換器は、望ましくは、デジタル信号を調節するように構成されたリピータ及び/または信号調節部を有してもよい。この実施の形態の変形例は、特に、アダプタ部分が、フィールドデバイスからデジタル信号を受信するように、及び/または通信部分からデジタル信号を受信して、フィールドデバイスに送信するように構成されるとき、有益的である。
【0091】
アナログ送信において、電流信号、特に0mA-20mAまたは4mA-20mAのオフセットゼロ点を有する電流信号、または電圧信号、特に<0V-5V、0V-10V、1V-5Vのオフセットゼロ点を有する電圧信号、2V-10Vのオフセットゼロ点を有する電圧信号、または-10V-10Vのオフセットゼロ点を有するまたは有しない電圧信号を使用することが可能である。
【0092】
特に望ましくは、電流信号は、標準化信号として使用されてもよい。これらは、特に電磁干渉及び電圧損失に影響されにくい。
【0093】
特に、フィールドデバイスからのアナログセンサ信号は、標準化信号に変換されてもよく(例えば、0Vから4.095V)、変換されたデジタル信号として転送されてもよい(例えば、0-4095)。
【0094】
通信電子機器及び/またはモータヘッド電子機器が、非接触でまたは接触して、望ましくは、有線方法で信号を受信するように、ラジオ信号に信号を変換するように、ラジオまたは有線方法でこれらを送信するように及び/またはその逆をするように構成されることが望ましい。これは、通信電子機器とモータヘッド電子機器との間で信号を無線で送信することを可能にする。この構成は、データ送信ユニット上のケーブルを減少または回避することを可能にする。これは、特に管理しやすさと、特にバイオリアクタのエンドプレートへの、特にデータ送信ユニットの取付プロセスとを簡単化する。
【0095】
この実施の形態の変形例によると、通信部分及び/またはモータヘッド部分は、ラジオ信号を送信及び/または受信するように構成されるアンテナを有してもよい。アンテナは、望ましくは可撓性を有してもよい。これは、モータヘッド部分と通信部分との間のフィールドの最適な閉鎖を実現することを可能にする。
【0096】
ラジオ信号への変換は、例えば、変調を用いて実行されてもよい。特に、元の信号または元の信号における情報は、復調によって回復されてもよく、転送及び/またはさらに処理されてもよい。
【0097】
この実施の形態の変形例の結果として、通信部分とモータヘッド部分との間にいずれかの電気ケーブルを設置する必要がなくなる。
【0098】
アダプタ電子機器が、非接触でまたは接触して、望ましくは、有線方法で信号を受信するように、ラジオ信号に信号を変換するように、ラジオまたは有線方法でこれらを送信するように及び/またはその逆をするように構成されることが望ましい。これは、アダプタ電子機器と通信電子機器との間で信号を無線で送信することを可能にする。この構成は、データ送信ユニット上のケーブルを減少または回避することを可能にする。これは、特に管理しやすさと、特にバイオリアクタのエンドプレートへの、特にデータ送信ユニットの取付プロセスとを簡単化する。
【0099】
この実施の形態の変形例によると、通信部分及び/またはアダプタ部分は、ラジオ信号を送信及び/または受信するように構成されるアンテナを有してもよい。アンテナは、望ましくは可撓性を有してもよい。これは、アダプタ部分と通信部分との間のフィールドの最適な閉鎖を実現することを可能にする。さらなる可能な形態は、通信電子機器のプリント基板及び/またはアダプタ電子機器のプリント基板上の統合されたアンテナである。
【0100】
ラジオ信号への変換は、例えば、変調を用いて実行されてもよい。特に、元の信号または元の信号における情報は、復調によって回復されてもよく、転送及び/またはさらに処理されてもよい。
【0101】
この実施の形態の変形例の結果として、通信部分とアダプタ部分との間にいずれかの電気ケーブルを設置する必要がなくなる。
【0102】
モデムは、信号、望ましくはデジタル信号をラジオ信号に変換するように、及び/またはその逆をするように使用されてもよい。通信電子機器及び/またはアダプタ電子機器は、望ましくは、デジタル信号をラジオ信号に変換するように、及び/またはその逆をするように構成されたモデムを望ましくは有する。
【0103】
アダプタ電子機器及び/または通信電子機器は、望ましくは、ラジオ信号を受信し、元のデジタル信号に変換し、元のデジタル信号を送信するように設計されてもよい。
【0104】
信号は、望ましくは、アダプタ電子機器と通信電子機器との間で、接触を通じて、望ましくはワイヤを通じて、またはラジオを通じて、及び/またはその逆で送信されてもよい。特に望ましくは、信号は、通信電子機器とモータヘッド電子機器との間で、接触を通じて、望ましくはワイヤを通じて、またはラジオを通じて、及び/またはその逆で送信されてもよい。
【0105】
ラジオ信号は、望ましくは、一般的に、Bluetoothプロトコルまたはそこから改造されたプロトコルに基づいてもよく、特に、Bluetooth Low Energy、Zigbee、6LoWPAN、及び/または(他の)無線プロトコルに基づいてもよい。特に、極めて短い範囲を有し、したがって低い送信パワーを有するラジオ接続が実行されてもよい。
【0106】
有線の接続は、望ましくは、一般的に、極めて短い、特に半可撓性を有するケーブルによって実行されてもよい。特に、固定される、望ましくはネジ止めによって固定されるコネクタによって通信器に取り付けられるケーブルを使用できる。例えば、ケーブルの反対側は、望ましくは、コネクタ、例えば、ウェッジ状にテーパするコネクタ及び/またはスプリングコンタクトの形態によって、モータヘッド部分またはアダプタ部分に結合されてもよい。ケーブルとモータヘッドとの間の接続は、望ましくは、例えば、ラッチ接続及び/または磁気接続によって、解放可能に固定される。これは、一方で、早い、簡単な結合を保証し、他方で、ラッチ機構によって実現されるロックの手動開放を保証することを可能にする。
【0107】
特に望ましい実施の形態の変形例によると、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、それぞれ信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、それぞれの通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、アナログ/デジタル変換器を有し、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように、アナログ信号を受信し、これらをデジタル信号に変換し、デジタル信号を送信し、及び/またはその逆をするように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器は、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0108】
この構成は、アナログ、特に影響を特に受けやすい信号を生成し、これらの信号をアダプタ部分に送信するフィールドデバイスを使用することを可能にする。これは、デジタル信号を生成できない従来のフィールドデバイスにアダプタ部分を接続することを可能にする。
【0109】
信号送信、特に、よりロバストな信号送信は、生成された位置においてこの信号を変換することによって可能になる。デジタル信号は、アナログ信号より明確であって、正確に規定される。したがって、これらの信号は、より簡単に再構築され、より高度な干渉耐性(immunity)を有し、より柔軟なさらなる処理を可能にする。
【0110】
代替的な特に望ましい実施の形態の変形例によると、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、それぞれの通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、アナログ/デジタル変換器を有し、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように、アナログ信号を受信し、これらを標準化信号に変換し、標準化信号を送信し、及び/またはその逆をするように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器は、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように構成され、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0111】
この構成は、アナログ、特に影響を特に受けやすい信号を生成し、これらの信号をアダプタ部分に送信するフィールドデバイスを使用することを可能にする。これは、デジタル信号を生成できない従来のフィールドデバイスにアダプタ部分を接続することを可能にする。
【0112】
フィールドデバイスから標準信号への信号の変換の結果として、後者は、転送及び処理されてもよい。加えて、標準化によって、異なるアダプタ部分と通信する標準化された通信部分を使用することができる。
【0113】
特に望ましくは、現在の信号が標準化信号として使用されてもよい。これらは、特に電磁干渉及び電圧損失の影響を受けにくい。これは、よりロバストな方法で信号を送信することを可能にする。さらに、結果として、アナログ/デジタル変換器自体に、永久的にエネルギを供給できる。
【0114】
代替的な特に望ましい実施の形態の変形例によると、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、それぞれの通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、信号変換器、望ましくはアナログ/デジタル変換器を有し、望ましくは、アナログ信号を受信し、これらを標準化信号に変換し、標準化信号を送信し、及び/またはその逆をするように、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器は、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように、アナログ/出自体変換器を有し、アナログ信号を受信し、これをデジタル信号に変換し、デジタル信号を送信する、またはその逆をするように構成され、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0115】
それぞれの特に望ましい実施の形態の上記の変形例は、よりロバストな信号送信を保証する。バイオプロセス技術において、ロバスト信号送信、及び、これと関連する情報の正確な送信が極めて重要である。微生物及び/または細胞培養を培養するとき、それぞれの個別のパラメータが決定的に重要である。例えば、培養媒体の組成、pH値、及び温度が特に重要である。したがって、小さい変動でさえも成長曲線を影響し得る。加えて、微生物及び/または細胞培養は、培養媒体の栄養を消費することを覚えておくべきである。したがって、栄養の供給を規制できるように、栄養濃度を正確に、望ましくはリアルタイムで管理する必要がある。さらに、微生物及び/または細胞培養は、代謝の結果として異なるフォーミングをもたらす可能性がある。特に、バイオリアクタのオーバーフローをもたらす可能性がある余分なフォーミングを回避するように、フォーミングは、他のパラメータを調節することによってこれを制御するようにリアルタイムで監視される必要がある。
【0116】
代替的な特に望ましい実施の形態の変形例によると、データ送信ユニットは、信号を通じて評価ユニットに結合可能であって、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合可能であって、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分と、信号を通じてモータヘッド部分に結合される少なくとも2つの通信ユニットと、を有し、それぞれの通信ユニットは、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続可能なアダプタ電子機器を有するアダプタ部分と、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器とに電気的に接続される通信電子機器を有する通信部分とを有し、アダプタ電子機器は、信号変換器を有し、フィールドデバイス電子機器と通信電子機器との間の信号を通信するように構成され、信号は、フィールドデバイス情報及び測定情報及び/または制御情報を運び、通信電子機器は、アダプタ電子機器とモータヘッド電子機器との間の信号を通信するように、接触、望ましくは有線方法で信号を受信し、信号をラジオ信号に変換し、ラジオでこれらを送信するように、及び/またはその逆をするように構成され、アダプタ部分と通信部分とは互いに結合可能な個別の要素であって、モータヘッド部分は、通信ユニットに結合可能である個別の要素の形態である。
【0117】
この望ましい実施の形態において、信号変換器は、望ましくは、アナログ/デジタル変換器またはリピータ及び/または信号調節部であってもよい。特に、アダプタ部分がアナログセンサに接続されてもよい場合、信号変換器は、アナログ/デジタル変換器の形態であってもよい。特に、アダプタ部分がデジタルセンサに接続されてもよい場合、信号変換器は、リピータ及び/または信号調節部の形態であってもよい。
【0118】
代わって、信号変換器は、例えば、アナログ/デジタル変換器であってもよい。この場合、通信電子機器は、アナログ/デジタル変換器を有してもよく、標準化アナログ信号を受信し、これらをデジタル信号に変換し、デジタル信号をラジオ信号に変換するように構成されてもよい。
【0119】
この望ましい実施の形態の変形例は、信号変換器の異なる構成に関する上述の利点と、ラジオ送信の利点とを組み合わせる。特に、データ送信ユニットのケーブルを減らすまたは回避することを可能にする。これは、特に、管理しやすさ、特にバイオリアクタのエンドプレートに、特にデータ送信ユニットの取付プロセスを簡単にする。
【0120】
さらなる望ましい実施の形態の変形例によると、フィールドデバイスインタフェース、及び/または通信インタフェース、及び/またはアダプタインタフェース、及び/またはモータヘッドインタフェースが、ケーブル上の接続の形態として設けられて、ケーブルは、望ましくは、20cm以下の長さを有する。
【0121】
接続は、特にケーブルに配置されたコネクタの形態であってもよい。
【0122】
ケーブルは、望ましくは、50cm、20cm、15cm、10cm、8cm、6cm、5cm、または4cmの最大長さを有してもよい。ケーブルの最大長さは、望ましくは、バイオリアクタの寸法に依存する。
【0123】
特に短いケーブルは、必要以上に長いケーブルを使用する必要がなく、したがって、ケーブルが減らされているため、管理しやすさを改善できる。これは、望ましくは、片付いた外観をもたらしてもよい。加えて、信号送信が改善されてもよい。
【0124】
モータヘッド部分が、エネルギを通じて通信部分に結合されていることが特に望ましく、モータヘッド電子機器は、エネルギ、特にパワーを通信電子機器に供給するように構成され、及び/または通信部分は、エネルギを通じてアダプタ部分に結合され、通信電子機器は、エネルギ、特にパワーをアダプタ電子機器に供給するように構成され、及び/またはアダプタ部分は、エネルギを通じてフィールドデバイスに結合され、アダプタ電子機器は、エネルギ、特にパワーをフィールドデバイス電子機器に供給するように構成され、パワーは、望ましくは、接触を通じて、望ましくは有線方法で及び/または誘電的に送信される。
【0125】
望ましい誘電エネルギ供給は、望ましくは、モータヘッド部分における誘電ソースによって供給されてもよい。
【0126】
モータヘッド電子機器及び/または通信電子機器及び/またはアダプタ電子機器は、望ましくは供給電子機器を有してもよい。モータヘッド部分は、特に、モータヘッド電子機器に電気的に接続された全ての通信電子機器にパワーを供給するように、パワー分配器として構成されてもよい。これは、データ送信ユニットの特に簡単な設計を保証することを可能にする。特に、個別の要素、即ち、望ましくはアダプタ部分及び/または通信部分は、特に簡単な構成を有してもよい。これは、個別の要素を供給ラインに電気的に接続すること、または要素における他のエネルギ源を設けることを不要にする。
【0127】
この構成は、例えば、フィールドデバイスにエネルギを供給することを可能にする。
【0128】
さらなる望ましい実施の形態の変形例によると、モータヘッド部分は、通信電子機器に電気的に接続された通信インタフェースと、フィーダケーブルが電気的に接続され得るフィーダインタフェースとを有する。フィーダインタフェースは、評価ユニットの評価電子機器に電気的に接続されてもよく、モータヘッド電子機器は、通信インタフェースとフィーダインタフェースとの間で接続され、モータヘッド電子機器は、通信インタフェースに電気的に接続された通信電子機器と、フィーダインタフェースに電気的に接続された評価インタフェースとの間で信号を送信するように構成される。フィーダインタフェースは、特に、評価ユニット、特に評価電子機器を、モータヘッド部分、特にモータヘッド電子機器に、望ましくはフィーダケーブルを通じて接続するように使用される。
【0129】
モータヘッド電子機器は、望ましくは、通信インタフェース及び/またはフィーダインタフェースを通じて信号を送信及び/または受信するように設計されてもよい。この場合において、モータヘッド電子機器は、特に通信インタフェースからの信号をフィーダインタフェースの信号に変換するように設計されてもよい。さらに、アダプタ電子機器は、特にフィーダインタフェースからの信号を通信インタフェースの信号に変換するように設計されてもよい。
【0130】
モータヘッド電子機器が、バスプロトコルに基づく信号を、バスシステムまたは複数のバスシステムを通じて、通信部分の通信電子機器に送信するように、または通信部分の通信電子機器から受信するように構成されていることが望ましい。この構成は、バスラインを通じてモータヘッド部分に全ての通信ユニットを電気的に接続することを可能にする。その結果、モータヘッド部分は、この1つのバスラインを通じて通信ユニットから信号を受信してもよく、及び/またはこのバスラインを通じて通信ユニットに信号を送信してもよい。信号がバスラインを通じて同時に送信されてもよい点において有益的である。また、2つ以上のバスライン、特に2つ以上の異なるバスラインを設けることが可能である。
【0131】
1つの変形例において、モータヘッド部分は、信号を通じて、バスラインを通じて評価ユニットに結合されるように構成されてもよい。
【0132】
1つの変形例において、モータヘッド部分は、信号を通じて、駆動ユニットに結合されてもよく、駆動ユニットを制御するように設計されてもよい。
【0133】
アダプタ部分及び/または通信部分及び/またはモータヘッド部分は、望ましくは信号を記憶できるように設計された記憶ユニット(storage unit)を有してもよい。
【0134】
望ましい1つに実施の形態によると、アダプタ部分は、ポリマー、プラスチック、ガラスファイバ強化ナイロン、ガラス繊維強化アセチル、アルミニウムまたはアルミニウム合金を有してもよく、またはポリマー、プラスチック、ガラス繊維強化ナイロン、ガラス繊維強化アセチル、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されてもよい。
【0135】
通信部分は、望ましくは、ポリマー、プラスチック、ガラス繊維強化ナイロン、ガラス繊維強化アセチル、アルミニウムまたはアルミニウム合金を有してもよく、またはポリマー、プラスチック、ガラス繊維強化ナイロン、ガラス繊維強化アセチル、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されてもよい。
【0136】
モータヘッド部分は、望ましくは、ポリマー、プラスチック、ガラス繊維強化ナイロン、ガラス繊維強化アセチル、陽極酸化金属、アルミニウムまたはアルミニウム合金を有してもよく、またはポリマー、プラスチック、ガラス繊維強化ナイロン、ガラス繊維強化アセチル、陽極酸化金属、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されてもよい。
【0137】
特に望ましくは、通信ユニットは、それぞれフィールドデバイスを有してもよく、アダプタ電子機器は、フィールドデバイスのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続される。
【0138】
この第3態様のさらなる利点、実施の形態の変形例及び実施の形態の詳細、及びその可能な発展において、第1及び第2態様の対応する特徴及び発展の上記説明を参照する。
【0139】
本発明のさらなる態様によると、最初に記載された目的は、バイオリアクタ及び/またはエンドプレートのためのデータ送信ユニットの使用によって実現される。
【0140】
本発明のさらなる態様によると、最初に記載された目的は、データ送信ユニットを設ける方法によって実現され、信号を通じて評価ユニットと結合してもよく、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレート上に配置されてもよい駆動ユニットと結合してもよく、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分を設けるステップと、通信ユニットを組み立てるステップと、を有し、通信ユニットを組み立てるステップは、これらのアダプタ部分に結合されるフィールドデバイスに基づいて、それぞれアダプタ電子機器を有するアダプタ部分を選択するステップと、それぞれが通信電子機器を有する通信部分を設けるステップと、通信部分のうち、それぞれの通信部分にアダプタ部分を結合するステップと、アダプタ電子機器を通信電子機器にそれぞれ電気的に接続するステップと、通信電子機器をモータヘッド電子機器にそれぞれ電気的に接続するステップと、を有する。
【0141】
モジュールシステムの結果として、アダプタ部分は、フィールドデバイスに基づいて選択されてもよく、後者に結合されてもよい。このシステムは、望ましくは、異なるフィールドデバイスによって望ましく構成されるアダプタ部分の異なるグループを有する。
【0142】
通信部分は、望ましくは、実質的に同一であってもよく、アダプタ部分のそれぞれに結合するように設計されてもよい。
【0143】
したがって、特に、顧客の要求に個別的に適合されたデータ送信ユニットを設けることが可能である。データ処理ユニットを後付け及び/または改良できることは利点である。
【0144】
これらのさらなる態様のさらなる利点、実施の形態の変形例及び実施の形態の詳細、及びその可能な発展において、第1、第2及び第3態様の対応する特徴及び発展の上記説明を参照する。
【0145】
望ましい例示的な実施の形態は、例示によって、添付の図面に基づいて説明される。
【図面の簡単な説明】
【0146】
図1】バイオリアクタの断面を示す図である。
図2】通信ユニットを有するデータ送信ユニットを示す図である。
図3】フィールドデバイスに結合されてもよいアダプタ部分と、フィールドデバイスの断面を示す図である。
図4】データ送信ユニットを設けるための例示的な方法ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0147】
図面において、同一または実質的に機能的に同一または類似の要素は、同じ参照符号を用いて示されている。
【0148】
図1は、容器13と、容器13を閉じるエンドプレート11とを有するバイオリアクタ1の断面を示す。容器13またはその壁及びエンドプレート11は、内部14を囲む。内部14は、バイオリアクタ1の反応チャンバを規定してもよい。
【0149】
バイオリアクタ1は、内部14に案内され、エンドプレート11に配置された駆動ユニット15に結合されるアジテータシャフト12を有する。駆動ユニット15は、内容物、望ましくは反応媒体をしっかり混ぜるように回転させるようにアジテータシャフト12、及びバイオリアクタ1のアジテータを回転させるように使用されてもよい。
【0150】
図1に示すバイオリアクタ1は、それぞれ通信ユニットに結合された2つのフィールドデバイス50a、50bを有する。通信ユニットは、データ送信ユニットの一部である。
【0151】
1つのみのフィールドデバイスと、1つのみの通信ユニットとを有する、または2つより多くのフィールドデバイスと、よって2つより多くの通信ユニットを有する構成は可能である。2つ以上のフィールドデバイスが、それぞれのアダプタ部分を用いて共通の通信部分に接続する構成も可能である。
【0152】
データ送信ユニットは、駆動ユニット15に設置され、少なくともエネルギを通じて駆動ユニット15に結合されるモータヘッド部分40を有する。モータヘッド部分40は、したがって、駆動ユニット15にエネルギを供給するように設計される。特に、モータヘッド電子機器は、駆動ユニット40の駆動電子機器に電気的に接続されてもよい。モータヘッド部分40は、望ましくは、信号を通じて駆動ユニット15に結合するように設計されてもよい。その結果、モータヘッド電子機器は、望ましくは駆動ユニットも制御してもよい。
【0153】
フィーダケーブル43は、モータヘッド部分40に接続される。このフィーダケーブル43は、望ましくは、少なくとも4つのワイヤ、エネルギを供給する2つとデータを送信する2つとを有する。モータヘッド部分40は、フィーダケーブル43を通じて評価ユニットに電気的に接続されてもよい。信号を運ぶワイヤは、例えば、EIA465/RS485によってデータを送信することを可能にしてもよい。差動に基づく送信技術の使用は、エラーの影響を受けにくい特にロバストな通信を可能にする。
【0154】
モータヘッド電子機器は、望ましくは、例えば、Modbusを用いて評価ユニットへ信号を送信するように、または評価ユニットから信号を受信するように設計されてもよい。モータヘッド電子機器は、ブリッジ操作において、フィールドデバイスと評価ユニットまたは制御ユニットとの間で、及び、加えてバイオリアクタ上のフィールドデバイスのハブとして操作するように設計されてもよい。
【0155】
評価ユニットは、望ましくは、信号、望ましくは、データ送信ユニットからの信号を受信し、これらの信号を評価するように設計されてもよい。評価ユニットは、信号を生成し、データ送信ユニットに送信するように設計されてもよい。これらの信号は、望ましくはフィールドデバイス50a、50bを制御及び/または校正するように使用されてもよい。特に望ましくは、評価ユニットは、データ送信ユニットから信号を受信してもよく、これらの信号を評価してもよく、これらの信号に基づいて、信号を生成し、データ送信ユニットに送信してもよい。
【0156】
通信ユニットは、それぞれ、アダプタ部分20a、20bと通信部分30a、30bとをそれぞれ有してもよい。アダプタ部分20a、20bは、フィールドデバイス50a、50bの1つのフィールドデバイス電子機器に電気的に接続されるアダプタ電子機器を有する。通信部分20a、20bは、アダプタ電子機器とモータヘッド40のモータヘッド電子機器に電気的に接続される通信電子機器を有する。
【0157】
図1に示すモータヘッド部分40は、ワイヤによって通信部分30a、30bに接続される。この目的において、モータヘッド部分40は、それぞれ通信インタフェースの形態であるソケット42を有する。通信部分30a、30bのモータヘッドインタフェース31a、31bは、それぞれケーブル32上の接続の形態であって、ケーブル32は、モータヘッドインタフェース31a、31bに、永久的にまたは解放可能に取り付けられてもよい。この場合において、接続は、モータヘッド部分40のソケット42のコンタクトに接続するように構成されたコネクタの形態である。
【0158】
この構成は、フィールドデバイス50a、50bとアダプタ部分20a、20bとの間で、アダプタ部分20a、20bと通信部分30a、30bとの間で、及び通信部分30a、30bとモータヘッド部分40との間で信号を通信することを可能にする。図1において示されていないアダプタ電子機器は、それぞれフィールドデバイス50a、50bからの信号を、望ましくは標準化信号に変換し、信号を通信部分30a、30bの通信電子機器に送信するように信号変換器を有する。アダプタ電子機器は、望ましくは、通信電子機器から信号を受信し、信号変換器によって変換し、フィールドデバイス電子機器に送信するように設計されてもよい。
【0159】
フィールドデバイス50a、50b、アダプタ部分20a、20b、通信部分30a、30b、及びモータヘッド部分40は、互いに結合される個別の要素である。
【0160】
モータヘッド部分40が信号を通じて評価ユニットに結合され、それぞれのアダプタ部分20a、20bが信号を通じてフィールドデバイス50a、50bに結合される結果として、信号は、データ送信ユニットによって、少なくとも2つのフィールドデバイス50a、50bと、評価ユニットとの間で送信できる。
【0161】
異なるフィールドデバイス50a、50bは、フィールドデバイス情報及び測定情報を運ぶ異なる信号を送信するように、及び/または制御情報を運ぶ異なる信号を受信するように一般的に構成される。例えば、フィールドデバイス50a、50bは、デジタルまたはアナログ信号を送信及び/または受信してもよい。特にフィールドデバイス50a、50bは、アナログ信号を生成してもよい。この理由のため、これらの信号を変換し、通信部分30a、30bに送信できるように、及び/または通信部分30a、30bからこれらの信号を受信し、変換し、フィールドデバイス501、50bに送信できるように、対応するように構成されたアダプタ部分20a、20bを使用することが必要である。
【0162】
アダプタ部分20a、20bと対照的に、通信部分30a、30bは、望ましくは、それぞれの通信ユニットのために同一の設計を有してもよい。通信部分30a、30bは、したがって、望ましくは、標準構成を有してもよい。それぞれの通信部分30a、30bの通信電子機器は、アダプタ部分20a、20bを通じてフィールドデバイス50a、50bからの信号を受信し、モータヘッド電子機器にこれらの信号を送信するように、及び/または、モータヘッド電子機器から信号を受信し、アダプタ部分20a、20bを通じてフィールドデバイス50a、50bに送信するように、モータヘッド電子機器に電気的に接続される。その結果、モータヘッド電子機器は、個別のフィールドデバイス50a、50bから信号を受信でき、及び/または後者に信号を送信できる。
【0163】
フィールドデバイス50a、50bに応じて構成される異なるアダプタ部分20a、20bの結果として、バイオリアクタ1、特に、データ送信ユニットは、顧客の要求に個別的に適合されてもよい。その結果、対応して構成されるアダプタ部分20a、20bのみがハードウェア側に設計される必要があり、バイオリアクタ1において新しいフィールドデバイス50a、50bを統合することに関連する支出はしたがって大幅に低い。
【0164】
図2は、左において、フィールドデバイス50に結合し、アダプタ部分20と通信部分30とを有する通信ユニットを示す。ここで例示的に示す実施の形態によると、アダプタ部分20は、フィールドデバイス50に直接設置され、後者に電気的に接続される。通信部分30は、同様にアダプタ部分20に直接設置され、後者に接続される。通信部分30は、ケーブル上の接続の形態としてモータヘッドインタフェース31を有する。この場合において、接続は、コネクタの形態であって、モータヘッド部分上のソケット42のコンタクト44に接続されるように構成される。ソケット42は、モータヘッド部分のハウジング41上に形成される。
【0165】
図3は、アダプタ部分20のフィールドデバイスインタフェース22に結合できる接続インタフェース51を有するフィールドデバイス50を示す。接続インタフェース51とフィールドデバイスインタフェース22とは、アダプタ部分20にフィールドデバイス50を結合することを可能にする。図3には図示されないアダプタ電子機器は、プリント基板、PCBA24に収容される。
【0166】
アダプタ部分20は、プリント基板24上のピン23の形態であるフィールドデバイスインタフェース22を有する。ここで図示される例示によって、プリント基板は、合計6対のピンを有する。少なくとも2つのピンは、例えば、アダプタ電子機器とフィールドデバイス電子機器との間に電気的接続を実現するように構成されてもよく、これらのピン23は、望ましくは出力及び/または入力として構成される。加えて、プリント基板24は、望ましくは、エネルギを供給するように構成される2つのピン23を有してもよい。プリント基板は、特に、アダプタ電子機器と通信電子機器との間で電気的接続を実現する2つのスプリングコンタクトを有してもよい。プリント基板は、例えば、+24V、GND、RS485+、RS485-、Analog1、Analog2のサンプル割り当てを有してもよい。
【0167】
ピン23は、望ましくは、接触領域の部分的金属化、特に金メッキを有してもよい。
【0168】
図4は、データ送信ユニットを設ける例示的な方法ステップを示す。この場合において、信号を通じて評価ユニットに結合でき、エネルギを通じてバイオリアクタのエンドプレートに配置されてもよい駆動ユニットに結合でき、モータヘッド電子機器を有するモータヘッド部分は、ステップ110で選択されまたは設けられる。さらなるステップ120において、通信ユニットが組み立てられる。通信ユニットの組立のステップ120は、アダプタ部分に結合されるフィールドデバイスに基づいて、それぞれアダプタ電子機器を有するアダプタ部分を選択するステップ121と、それぞれ通信電子機器を有する通信部分を提供するステップ122と、通信部分のそれぞれ通信部分にアダプタ部分を結合するステップ123と、通信電子機器にアダプタ電子機器を電気的に接続するそれぞれのステップ124とを有する。通信電子機器は、ステップ130においてモータヘッド電子機器に電気的に接続されている。
【符号の説明】
【0169】
1 バイオリアクタ
11 エンドプレート
12 アジテータシャフト
13 容器
14 容器の内部
15 駆動ユニット
20 アダプタ部分
20a 第1アダプタ部分
20b 第2アダプタ部分
21 プリント基板/PCBA
22 フィールドデバイスインタフェース
23 ピン
24 プリント基板/PCBA
30 通信部分
30a 第1通信部分
30b 第2通信部分
31 モータヘッドインタフェース
31a モータヘッドインタフェース
31b モータヘッドインタフェース
32 ケーブル
40 モータヘッド部分
41 モータヘッド部分のハウジング
42 モータヘッド部分のソケット
43 フィーダケーブル
44 ソケットのコンタクト
50 フィールドデバイス/センサ/アクチュエータ
50a 第1フィールドデバイス/第1センサ/第1アクチュエータ
50b 第2フィールドデバイス/第2センサ/第2アクチュエータ
51 接続インタフェース
110 モータヘッド部分を選択すること
120 通信ユニットを組み立てること
121 アダプタ部分を選択すること
122 通信部分を提供すること
123 アダプタ部分を結合すること
124 通信電子機器にアダプタ電子機器を電気的に接続すること
130 モータヘッド電子機器に通信電子機器を電気的に接続すること
図1
図2
図3
図4
【国際調査報告】