LabVIEW chez SANOFI-SYNTHELABO
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Author(s):
Pierre Dieu - SANOFI-SYNTHELABO
M. Salomé - SANOFI-SYNTHELABO
C. Diaz - SANOFI-SYNTHELABO
Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems, Research, Oil and Gas/ Refining/ Chemicals, Life Science
Products:
Data Acquisition, Multifunction DAQ, LabVIEW
The Challenge:
Réguler des grandeurs physico-chimiques fondamentales pour la culture de micro-organismes produisant des molécules d’intérêt pharmaceutique dans des bioréacteurs.
The Solution:
Utiliser LabVIEW et des cartes d’acquisition de données National Instruments pour implémenter des algorithmes de régulation prédictifs-adaptatifs et pour visualiser en temps réel l’évolution de grandeurs caractéristiques.
"L’application a dépassé nos attentes. La précision des régulations et la richesse des graphiques temps réel permettent de mieux comprendre l’influence de divers paramètres sur le métabolisme microbien et donc d’optimiser plus rapidement les procédés. "
SANOFI-SYNTHELABO est un groupe pharmaceutique spécialisé dans les domaines cardio-vasculaire (thrombose), système nerveux central, cancérologie et médecine interne. Le Centre de Recherche de Labège, près de Toulouse, met au point dans son laboratoire de Microbiologie des procédés utilisant des micro-organismes pour produire des molécules ne pouvant être synthétisées chimiquement.
" Nous cherchons à produire le maximum de molécules d’intérêt tout en évitant les composés indésirables. Il faut donc comprendre l’influence de nombreux paramètres sur le fonctionnement des micro-organismes (bactéries, levures, champignons). " Les cultures, réalisées dans des bioréacteurs, durent plusieurs jours. L’application BRAIN (Bioréacteurs de Recherche Amont Instrumentés Numériquement) régule finement les pressions partielles en oxygène dissous (pO2) et en gaz carbonique dissous (pCO2) dans le milieu de culture. Ces variables, critiques pour le métabolisme microbien sont très sensibles aux variations importantes des dynamiques au cours du procédé. Les régulateurs PID standards, malgré des ajustements des paramètres de régulation en cours de culture, généraient des régulations inacceptables et rendaient difficile l’interprétation des résultats. "Les algorithmes prédictifs-adaptatifs implémentés fiabilisent les cultures et permettent de les comparer. Pour cela, nous utilisons le logiciel LabVIEW sur PC, une carte d’acquisition de données multifonctions AT-MIO-16, et une carte de génération analogique AT-AO-6."
Les points forts de BRAIN
Les régulations pO2 sont assurées par les vitesses d’agitation tandis que les régulations de pCO2 le sont par les débits d’air. BRAIN gère aussi l’affichage graphique temps réel de ces paramètres. Une fois les cultures terminées, le biologiste récupère les données sous LabVIEW ou Excel pour les analyser.
Ces algorithmes de régulation ont depuis été portés sur des bioréacteurs de plus grande capacité et intégrés sous LabVIEW DSC, permettant ainsi de gérer des recettes automatisées, stérilisation, culture... et de traiter les défauts de façon générique.
Pourquoi LabVIEW ?
LabVIEW a été choisi en 1994 pour ce projet. En trois semaines le prototype d’un régulateur (algorithme et interface utilisateur) était testé en réel. L’extension aux autres bioréacteurs du laboratoire a été réalisée dans les mois suivants. BRAIN compte aujourd’hui environ 200 VIs et la hiérarchie inhérente à l’environnement permet de réaliser les maintenances évolutives de façon très efficace. Il fonctionne aussi en simulation, ce qui permet de tester de nouvelles fonctions et de valider le code avant de l’utiliser au laboratoire. La simplicité de la mise en oeuvre des connexions au monde réel, la convivialité du développement des interfaces graphiques, alliées à la richesse des modules mathématiques (calcul matriciel, traitement du signal...) indispensables à la programmation d’une algorithmique sophistiquée, ont été décisives dans la réussite du projet.
LabVIEW est maintenant régulièrement utilisé pour différentes applications chez SANOFI-SYNTHELABO. "Nous apprécions tout particulièrement la souplesse du logiciel, ce qui nous permet une grande réactivité. Lorsqu’un chercheur exprime un besoin, on peut rapidement ébaucher une solution en construisant l’interface opérateur et en simulant les traitements en tandem avec lui. Puis en quelques jours, l’application est affinée et mise en place. Cette réactivité nous permet d’envisager de nouvelles méthodes de travail plus efficaces."
Novembre 1999
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