用于生物过程的控制的方法技术

本发明专利技术涉及一种由控制器(C)执行的计算机实现方法(400)，该控制器(C)配置成控制包括在生物反应器(BR)中的生物过程，该方法包括：通过执行生物处理流体(FL)的分光光度测定来得到(410)测量结果；基于测量结果和一个模型来生成(420)控制参数；以及使用所生成参数来控制(430)生物过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物过程的控制的方法
本专利技术涉及一种用于控制生物过程的方法。本专利技术进一步涉及控制器和系统。
技术介绍
生物技术工业频繁地将生物反应器用于执行诸如细胞的培养之类的生物过程。执行生物过程通常涉及控制一个或多个添加剂（additive）流体和/或一个或多个添加剂气体到生物处理流体的流量。添加剂流体的示例可以是葡萄糖。添加剂气体的示例可以是氧气。在一个示例中，在典型生物处理制造过程期间，通常存在对于监测生物处理流体中的过程性质（property）/生物处理变量的需要。例如，需要被监测的过程性质/变量可包括葡萄糖含量、乳糖/乳酸含量、活细胞含量温度、流体压力、流体pH、流体传导性等。关于控制生物过程的问题在于，所监测过程性质/生物处理变量的本性（nature）和/或生物过程的本性可阻止例如当生物过程涉及细胞培养时的传感器在生物处理流体中的使用。在常规设置（setup）中，生物处理流体的样本在生物反应器外部周期地被获取和分析，以确定生物处理流体中的过程性质/生物处理变量。这具有作为要求操作员到场以生成样本的复杂和工作密集活动的缺点。一些常规解决方案确定用于预测过程性质/生物处理变量的模型。在“Orthogonalprojectiontolatentstructuressolutionpropertiesforchemometricsandsystemsbiologydata”(DavidJ.Biagionia、DavidP.Astling、PeterGraf和MarkF.Davis，JournalofchemometricsDOI:10.1002/cem.1398)中示出一个示例。在“InSituMonitoringofCHOCellCultureMediumUsingNear-InfraredSpectroscopy”(RobertA.Mattes、DeniseRoot、DavidChang、MikeMolony和MahaliaOng，BioProcessInternational，2007年1月)中描述另外的示例。在“InSituInfraredSpectroscopyasaPATToolofGreatPromiseforReal-TimeMonitoringofAnimalCellCultureProcesses”(LiM、EbelB、CourtèsF、GuedonE和MarcA，AustinJournalofAnalyticalandPharmaceuticalChemistry，2016年5月20日)中示出另外的示例。在“Orthogonalprojectionstolatentstructures(O-PLS)”(JohanTrygg和SvanteVold，JournalofChemometrics，16:118-128，2002年1月18日，https://doi.org/10.1002/cem.695)中示出另外的示例。另外的问题在于，一个或多个添加剂流体和/或一个或多个添加剂气体到生物处理流体的流量需要根据生物处理流体中的过程性质/生物处理变量来控制。另外的问题在于，生物过程的行为随时间而变化，例如当控制一个或多个添加剂流体和/或一个或多个添加剂气体到生物处理流体的流量时要求对过程性质/生物处理变量中的变化的更快响应。例如如以上示例中所述的一些常规解决方案将评估模型用于从生物处理条件的大参考集合所收集的光谱数据，其中手动确定的过程性质/生物处理变量与来自从生物处理流体中的传感器所得到的读数的对应光谱数据相互关连。这具有需要能够作为模型的基础的广泛数据集的生成的缺点。另外的缺点在于，所生成模型通常以可接受精度仅可适用于正是那个生物过程规模和生物反应器系统，其中生成数据集。另外的缺点在于，所生成模型通常以可接受精度仅可适用于生物过程的特定时间间隔或时期（phase）。因此，要求多个模型，以得到生物过程的整个时长期间的过程性质/生物处理变量。因此，存在对用于控制生物过程的改进方法的需要。专利技术目的本专利技术的实施例的目的是要提供一种解决方案，该解决方案缓解或解决上述缺点和问题。
技术实现思路
上述目的通过本文所述主题来实现。在本文中进一步限定本专利技术的另外的有利实现形式。按照本专利技术的第一方面，上述及其他目的通过一种由控制器执行的计算机实现方法来实现，该控制器配置成控制包括在生物反应器中的生物过程，该方法包括：通过执行生物处理流体的分光光度测定（spectrophotometry）来得到测量结果；基于测量结果和一个模型来生成控制参数；以及使用所生成参数来控制生物过程。按照第一方面的实施例的优点在于，得到生物过程的改进控制。另外的优点在于，计算复杂度降低，以及操作生物处理条件的范围增加，因为一个单模型用于生物过程的整个时长。按照本专利技术的第二方面，上述及其他目的通过一种控制器来实现，该控制器包括处理电路系统和存储器，所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述控制器操作以执行按照第一方面的方法步骤中的任何方法步骤。按照本专利技术的第三方面，上述及其他目的通过一种生物处理系统来实现，该生物处理系统包括：传感器，所述传感器配置成执行生物处理流体的分光光度测定，并且提供包括在控制信号中的测量结果；第一可控流量单元，所述第一可控流量单元配置成响应于控制信号而控制一个或多个添加剂气体到生物反应器的流量；第二可控流量单元，所述第二可控流量单元配置成响应于控制信号而控制一个或多个添加剂流体到生物反应器的流量；以及按照第二方面的控制器，所述控制器进一步配置成来往于传感器、第一可控流量单元和第二可控流量单元接收/发送控制信号。按照本专利技术的第四方面，上述及其他目的通过一种包括计算机可执行指令的计算机程序来实现，所述计算机可执行指令用于当所述计算机可执行指令在包括在控制器中的处理电路系统上执行时使控制器执行按照第一方面的方法步骤中的任何方法步骤。按照本专利技术的第五方面，上述及其他目的通过一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品来实现，该计算机可读存储介质具有在其中体现的按照第四方面的计算机程序。本专利技术的第二、第三、第四和第五方面的优点至少与对于第一方面的优点是相同的。根据以下详细描述，本专利技术的实施例的另外的应用和优点将显而易见。附图说明图1示出按照本公开的一个或多个实施例的生物处理系统。图2图示按照本公开的一个或多个实施例的控制器的功能模块。图3示出按照本公开的一个或多个实施例的控制器。图4示出按照本公开的一个或多个实施例的方法的流程图。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，将向本领域的技术人员提供本专利技术的实施例的更全面了解以及它们的附加优点的认识。应当领会，相似参考数字用来标识附图中的一个或多个所图示的相似元件。具体实施方式本描述及对应权利要求中的“或者”将要被理解为涵盖“和”以及“或”的数学OR，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由控制器(C)执行的计算机实现方法(400)，所述控制器(C)配置成控制包括在生物反应器(BR)中的生物过程，所述方法包括：/n通过执行生物处理流体(FL)的分光光度测定来得到(410)测量结果，/n基于所述测量结果和一个模型来生成(420)控制参数，/n使用所生成参数控制(430)所述生物过程。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181213 GB 1820282.01.一种由控制器(C)执行的计算机实现方法(400)，所述控制器(C)配置成控制包括在生物反应器(BR)中的生物过程，所述方法包括：
通过执行生物处理流体(FL)的分光光度测定来得到(410)测量结果，
基于所述测量结果和一个模型来生成(420)控制参数，
使用所生成参数控制(430)所述生物过程。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制参数基于所述测量结果和单模型来生成。


3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，生成所述控制参数的步骤进一步包括：
通过向所述模型提供所得测量结果来估计有用生物处理变量的集合，以作为来自所述模型的输出，以及
其中所生成控制参数进一步基于有用生物处理变量的所估计集合。


4.如权利要求3所述的方法，其中，所述控制参数进一步基于所述生物过程的处理时间，以及生成所述控制参数的步骤进一步包括：
将所述处理时间映射到所述生物过程的多个时期中的时期，以及
其中所生成控制参数进一步取决于所映射时期。


5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所生成控制参数包括比例积分微分控制器参数。


6.如权利要求3-5中的任一项所述的方法，其中，所述有用生物处理变量指示所述生物处理流体(FL)的葡萄糖含量、乳糖含量和活细胞含量中的任何的选择。


7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述生物过程包括细胞培养。


8.如权利要求7所述的方法，其中，所述生物过程包括多个时期，例如停滞时期、LOG时期和静止时期中的至少两个。


9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括生成(405)所述模型。


10.如权利要求8所述的方法，其中，生成所述模型进一步包括使用参考数据集执行正交偏最小二乘分析，以确定所述有用变量与用于生物处理条件的参考集合的扩展参考测量结果之间的相关性。


11.如权利要求9所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·阿克森，H·奥尔维克，M·安蒂，
申请(专利权)人：思拓凡瑞典有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE