生物反应器控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种生物反应器控制系统，包括控制机构以及分别与所述控制机构连接的电源组件、上位机组件以及存储机构，所述控制机构还与多个用于检测、控制生物反应器的过程参数的参数控制模块连接，所述参数控制模块包括搅拌模块、温度模块、pH模块、DO模块、液位模块、蠕动泵模块、称重模块、压力模块。本实用新型专利技术实施例提供的生物反应器控制系统包括多个参数控制模块，为实现细胞生理代谢参数与环境参数、操作参数之间的关联性分析奠定了基础；以及多个参数控制模块将参数实时的反馈给PLC控制器，从而实现控制器对参数的精准控制，保证生物工艺过程准确、稳定的进行。

Bioreactor Control System

【技术实现步骤摘要】
生物反应器控制系统
本技术特别涉及一种生物反应器控制系统，属于细胞培养设备

技术介绍
细胞培养密度和目标产物表达水平主要取决于细胞的生理代谢特性、生物反应器的流场特性。生物反应器的流场特性除与挡板、搅拌桨叶类型、搅拌桨叶尺寸、罐体尺寸等机械设计参数和加工参数相关外，还与反应器的参数精准控制、多参数采集密切相关。现有的生物反应器在操作系统的控制上经常会出现控制器死机、控制系统复杂、控制精度不精确等现象常常导致培养过程失败。其实，生物反应器是细胞生化代谢反应的场所，细胞代谢生理特性与反应器的流场特性密切相关，细胞代谢生理特性是反应器流场特性的综合反映。通过监控CER(二氧化碳释放速率)、OUR(氧消耗速率)、RQ(呼吸商)、KLa(氧传质系数)、活细胞密度等生理代谢参数，结合生物反应器的环境参数和操作参数，多参数之间关联性分析，寻找放大敏感性参数，可从本质上实现生物反应器规模化逐级放大。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种生物反应器控制系统，以克服现有技术的不足。为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例提供了一种生物反应器控制系统，包括控制机构以及分别与所述控制机构连接的电源组件、上位机组件以及存储机构，所述控制机构还与多个用于检测、控制生物反应器的过程参数的参数控制模块连接，所述参数控制模块包括至少用于采集伺服电机搅拌转速的搅拌模块、至少用于采集生物反应器罐体温度的温度模块、至少用于采集生物反应器内培养液pH值的pH模块、至少用于采集生物反应器的D0值的D0模块、至少用于采集生物反应器的液位量的液位模块、至少用于向生物反应器补料的蠕动泵模块、至少用于采集生物反应器的液体重量的称重模块、至少用于采集生物反应器的罐压的压力模块、至少用于分析尾气中的氧含量、二氧化碳含量以及计算二氧化碳释放速率、氧消耗速率、呼吸商、氧传质系数的尾气模块。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还与伺服电机连接，所述控制机构与搅拌模块、伺服电机形成搅拌控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还分别与冷却机构、加热机构连接，所述控制机构与冷却机构、加热机构以及温度模块形成温度控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还分别与至少用于调节生物反应器内培养液pH值的酸泵或二氧化碳质量流量计、碱泵连接，所述控制机构与酸泵或二氧化碳质量流量计、碱泵以及pH模块形成pH控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还分别与氮气质量流量计、氧气质量流量计、空气质量流量计连接，所述控制机构与氮气质量流量计、氧气质量流量计、空气质量流量计以及D0模块形成D0控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还与蠕动泵连接，所述控制机构与蠕动泵以及液位模块形成液位控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还与尾气阀连接，所述控制机构与尾气阀以及压力模块形成压力控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构包括PLC控制器。与现有技术相比，本技术的优点包括：1)本技术实施例提供的生物反应器控制系统包括多个参数控制模块，为实现细胞生理代谢参数与环境参数、操作参数之间的关联性分析奠定了基础；2)以及多个参数控制模块将参数实时的反馈给PLC控制器，从而实现控制器对参数的精准控制，保证生物工艺过程准确、稳定的进行；3)通过PLC控制，实现了全自动化控制，节省了人力、物力。附图说明图1是本技术一典型实施案例中一种生物反应器控制系统的结构示意图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本技术实施例提供了一种生物反应器控制系统，包括控制机构以及分别与所述控制机构连接的电源组件、上位机组件以及存储机构，所述控制机构还与多个用于检测、控制生物反应器的过程参数的参数控制模块连接，所述参数控制模块包括至少用于采集伺服电机搅拌转速的搅拌模块、至少用于采集生物反应器罐体温度的温度模块、至少用于采集生物反应器内培养液pH值的pH模块、至少用于采集生物反应器的D0值的D0模块、至少用于采集生物反应器的液位量的液位模块、至少用于向生物反应器补料的蠕动泵模块、至少用于采集生物反应器的液体重量的称重模块、至少用于采集生物反应器的罐压的压力模块、至少用于分析尾气中的氧含量、二氧化碳含量以及计算二氧化碳释放速率、氧消耗速率、呼吸商、氧传质系数的尾气模块。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还与伺服电机连接，所述控制机构与搅拌模块、伺服电机形成搅拌控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还分别与冷却机构、加热机构连接，所述控制机构与冷却机构、加热机构以及温度模块形成温度控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还分别与至少用于调节生物反应器内培养液pH值的酸泵或二氧化碳质量流量计、碱泵连接，所述控制机构与酸泵或二氧化碳质量流量计、碱泵以及pH模块形成pH控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还分别与氮气质量流量计、氧气质量流量计、空气质量流量计连接，所述控制机构与氮气质量流量计、氧气质量流量计、空气质量流量计以及D0模块形成D0控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还与蠕动泵连接，所述控制机构与蠕动泵以及液位模块形成液位控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构还与尾气阀连接，所述控制机构与尾气阀以及压力模块形成压力控制单元。在一些较为具体的实施方案中，所述控制机构包括PLC控制器。如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。请参阅图1，一种生物反应器控制系统，包括控制机构1以及分别与控制机构1连接的电源组件2、上位机组件3、触摸屏4以及存储机构5，控制机构1还与多个用于检测、控制生物反应器的过程参数的参数控制模块连接，所述参数控制模块包括至少用于采集伺服电机搅拌转速的搅拌模块6、至少用于采集生物反应器罐体温度的温度模块7、至少用于采集生物反应器内培养液pH值的pH模块8、至少用于采集生物反应器的D0值的D0模块9、至少用于采集生物反应器的液位量的液位模块10、至少用于向生物反应器补料的蠕动泵模块11、至少用于采集生物反应器的液体重量的称重模块12、至少用于采集生物反应器的罐压的压力模块13、至少用于分析尾气中的氧含量、二氧化碳含量以及计算二氧化碳释放速率、氧消耗速率、呼吸商、氧传质系数的尾气模块14。具体的，所述控制机构还与伺服电机连接，所述控制机构与搅拌模块、伺服电机形成搅拌控制单元；所述控制机构还分别与冷却机构、加热机构连接，所述控制机构与冷却机构、加热机构以及温度模块形成温度控制单元；所述控制机构还分别与至少用于调节生物反应器内培养液pH值的酸泵或二氧化碳质量流量计、碱泵连接，所述控制机构与酸泵或二氧化碳质量流量计、碱泵以及pH模块形成pH控制单元；所述控制机构还分别与氮气质量流量计、氧气质量流量计、空气质量流量计连接，所述控制机构与氮气质量流量计、氧气质量流量计、空气质量流量计以及D0模块形成D0控制单元；所述控制机构还与蠕动泵连接，所述控制机构与蠕动泵以及液位模块形成液位控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物反应器控制系统，包括控制机构以及分别与所述控制机构连接的电源组件、上位机组件以及存储机构，其特征在于：所述控制机构还与多个用于检测、控制生物反应器的过程参数的参数控制模块连接，所述参数控制模块包括至少用于采集伺服电机搅拌转速的搅拌模块、至少用于采集生物反应器罐体温度的温度模块、至少用于采集生物反应器内培养液pH值的pH模块、至少用于采集生物反应器的DO值的DO模块、至少用于采集生物反应器的液位量的液位模块、至少用于向生物反应器补料的蠕动泵模块、至少用于采集生物反应器的液体重量的称重模块、至少用于采集生物反应器的罐压的压力模块、至少用于分析尾气中的氧含量、二氧化碳含量以及计算二氧化碳释放速率、氧消耗速率、呼吸商、氧传质系数的尾气模块。

【技术特征摘要】
1.一种生物反应器控制系统，包括控制机构以及分别与所述控制机构连接的电源组件、上位机组件以及存储机构，其特征在于：所述控制机构还与多个用于检测、控制生物反应器的过程参数的参数控制模块连接，所述参数控制模块包括至少用于采集伺服电机搅拌转速的搅拌模块、至少用于采集生物反应器罐体温度的温度模块、至少用于采集生物反应器内培养液pH值的pH模块、至少用于采集生物反应器的DO值的DO模块、至少用于采集生物反应器的液位量的液位模块、至少用于向生物反应器补料的蠕动泵模块、至少用于采集生物反应器的液体重量的称重模块、至少用于采集生物反应器的罐压的压力模块、至少用于分析尾气中的氧含量、二氧化碳含量以及计算二氧化碳释放速率、氧消耗速率、呼吸商、氧传质系数的尾气模块。2.根据权利要求1所述的生物反应器控制系统，其特征在于：所述控制机构还与伺服电机连接，所述控制机构与搅拌模块、伺服电机形成搅拌控制单元。3.根据权利要求1所述的生物反应器控制系统，其特征在于：所述控制机构还分别与冷却机构、加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晨，滕小锘，张京奎，邱忠，
申请(专利权)人：苏州迪欧益生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32