Development of Temporary Immersion Bioreactor System Controlled by Microcontroller

Abstract

This research aims to develop, design and construct a temporary imersion bioreactor (TIB) controlled by using microcontroller. The TIB system can set the time for plant feeding and control the carbon dioxide concentration via application which makes it convenient to the user for setting up the operating time of the system. The constructed TIB consists of 2 container sets. At the set feeding time, the system will feed until reaching the set up time to stop. Each day, the system can set the feeding time up to 10 time periods and also can set the time to control carbon dioxide concentration up to 4 time periods. The system will start to control the carbon dioxide concentration when reaching the set up time. If inside the plant tissue culture containers have the carbon dioxide concentration lower than the set up value, the system will add carbon dioxide into the containers of the plant tissue culture. And if the carbon dioxide concentration is higher than the set up value, the system will add air into the containers to reduce the carbon dioxide concentration until reaching the set up value. The test results of the feeding time control illustrate that the constructed system can set up the feeding times conveniently and quickly. Moreover, the system can properly work follow the set up time periods. For the test results of the carbon dioxide concentration control, it is found that the TIB can control the carbon dioxide concentration in the containers to the normal level (<750 ppm), 1,500, 2,000, 2,500 and 3,000 ppm which take about 7, 28, 30, 36 and 21 minutes, respectively. The carbon dioxide concentration control system can work properly with error less than 10%.

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการพัฒนา ออกแบบ และสร้างระบบไบโอรีแอคเตอร์แบบจมชั่วคราวควบคุมโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่สามารถควบคุมการตั้งช่วงเวลาในการให้อาหารและควบคุมความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านแอปพลิเคชันเพื่อทำให้สะดวกต่อผู้ใช้งานในการตั้งค่าเวลาการทำงานของระบบ สำหรับชุดเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อแบบจมชั่วคราวที่สร้างขึ้นประกอบด้วยชุดทดลองจำนวน 2 ชุด เมื่อถึงเวลาการให้อาหารตามที่ตั้งค่าไว้ ระบบที่สร้างขึ้นจะทำการให้อาหารไปจนสิ้นสุดช่วงเวลาที่ตั้งค่าไว้ โดยในแต่ละวันจะสามารถตั้งเวลาการให้อาหารได้สูงสุด 10 ช่วงเวลา และระบบควบคุมความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์สามารถตั้งช่วงเวลาควบคุมได้สูงสุด 4 ช่วงเวลา โดยจะเริ่มควบคุมความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อถึงเวลาที่ตั้งค่าไว้ หากภายในภาชนะบรรจุเนื้อเยื่อพืชมีความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่าค่าที่ต้องการควบคุม ระบบจะทำการเติมคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปยังภาชนะบรรจุเนื้อเยื่อพืช และหากความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์สูงเกินกว่าค่าที่ต้องการควบคุม ระบบจะเติมอากาศเข้าไปเพื่อลดความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ให้อยู่ในช่วงที่กำหนด ผลการทดสอบการควบคุมเวลาในการให้อาหารแสดงให้เห็นว่าระบบที่สร้างขึ้นสามารถตั้งค่าเวลาในการให้อาหารได้อย่างสะดวกและรวดเร็วและสามารถทำงานตามช่วงเวลาที่กำหนดได้อย่างถูกต้อง สำหรับผลการทดสอบประสิทธิภาพในการควบคุมความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์นั้น พบว่า สามารถควบคุมความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ภายในภาชนะเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อให้อยู่ในระดับปกติ (<750 ppm) 1,500 2,000 2,500 และ 3,000 ppm ใช้เวลาประมาณ 7 28 30 36 และ 21 นาที ตามลำดับ ระบบควบคุมความเข้มข้นคาร์บอนไดอออกไซด์สามารถทำงานได้ถูกต้องโดยมีค่าความผิดพลาดไม่เกิน 10%