[发明专利]一种悬浮细胞病变终点自动识别与控制系统及方法

摘要

本发明提供一种悬浮细胞病变终点自动识别与控制系统及方法，所述系统包括病毒培养反应器、病毒收获储罐、电极探头检测单元、阀门执行器单元和识别控制单元，电极探头检测单元的溶解氧检测电极电连接到识别控制单元，识别控制单元利用溶解氧检测电极检测出溶解氧值自动识别病毒培养过程中的悬浮细胞病变终点。本发明系统通过溶解氧检测电极检测出细胞培养环境的溶解氧值，并通过识别控制单元自动识别病毒繁殖过程中的细胞病变终点，控制培养完成的病毒液自动降温并自动转移到病毒收获储罐，减少人为主观随意性，确定了标准统一的操作流程，提高操作时机的精确性和及时性，有利于生产工序的连续性，同时大大降低了产品的批间差，提高了产品的收率。

主权项

1.一种悬浮细胞病变终点自动识别与控制方法，采用悬浮细胞病变终点自动识别与控制系统进行悬浮细胞病变终点的自动识别以及病毒培养条件和病毒液转移、保存的自动控制，所述悬浮细胞病变终点自动识别与控制系统包括：病毒培养反应器(00)、病毒收获储罐(01)和阀门执行器单元(04)，病毒培养反应器(00)的反应器出料口(2)与病毒收获储罐(01)的储罐进料口(11)通过管道相连，病毒液在病毒培养反应器(00)中培养完成后通过反应器出料口(2)经储罐进料口(11)转移到病毒收获储罐(01)的罐体内保存，其特征在于，还包括电极探头检测单元(03)和识别控制单元(02)，所述电极探头检测单元(03)包括安装于病毒培养反应器(00)的罐体上的溶解氧检测电极(Q1)，溶解氧检测电极(Q1)电连接到所述识别控制单元(02)，识别控制单元(02)利用溶解氧检测电极(Q1)检测出的病毒培养反应器(00)中的溶解氧值自动识别病毒培养过程中的悬浮细胞病变终点；所述溶解氧检测电极(Q1)安装在带密封圈的电极套筒内，电极套筒通过快开卡箍和密封垫片与病毒培养反应器(00)的罐体上开设的电极安装口连接，该电极与罐体内液体直接接触；所述电极探头检测单元(03)还包括设置在病毒培养反应器(00)的罐体顶部和底部的反应器液位检测探头一(L1)和反应器液位检测探头二(L2)所构成的差压液位计，反应器液位检测探头二(L2)接液相检测到压力P1，反应器液位检测探头一(L1)接气相检测到压力P2，二者的差值与液位H存在关系H＝(P1‑P2)/(ρg)，被测液体介质的密度ρ已知，差压液位计检测到的压差与液位高度成正比，所述差压液位计通过检测差压可以得到液位高度值；所述电极探头检测单元(03)还包括设置在病毒收获储罐(01)的罐体顶部和底部的储罐液位检测探头一(L3)和反应器液位检测探头二(L4)所构成的差压液位计，储罐液位检测探头二(L4)接液相检测到压力P1，储罐液位检测探头一(L3)接气相检测到压力P2，二者的差值与液位H存在关系H＝(P1‑P2)/(ρg)，被测液体介质的密度ρ已知，差压液位计检测到的压差与液位高度成正比，所述差压液位计通过检测差压可以得到液位高度值；所述电极探头检测单元(03)还包括设置在病毒培养反应器(00)的罐体上的反应器温度检测探头T1和设置在病毒收获储罐(01)的罐体上的储罐温度检测探头T2；所述阀门执行器单元(04)包括设置在病毒培养反应器(00)的罐体上的反应器补气口(3)、反应器排气口(4)、反应器进料口(1)、反应器出料口(2)和病毒培养反应器(00)的控温管道上的反应器温控水进口(5)、反应器温控水出口(6)处的反应器阀门(V1～V6)以及设置在病毒收获储罐(01)的罐体上的储罐进料口(11)、储罐出料口(12)、储罐补气口(13)、储罐排气口(14)和病毒收获储罐(01)的控温管道上的储罐温控水进口(15)、储罐温控水出口(16)处的储罐阀门(V11～V16)，各阀门均电连接到识别控制单元(02)；所述识别控制单元(02)为PLC/DCS控制器，所述识别控制单元(02)包括用于记录悬浮细胞病变时间的计时器和用于显示电极探头检测单元(03)检测到的数据和阀门执行器单元(04)中各阀门的工作状态以及设置工作参数的显示屏；所述工作参数包括悬浮细胞病变终点的溶氧值、溶氧消耗率、溶氧值和溶氧消耗率符合条件后的累计时间、病毒液收获降温温度值和液位无变化固定时长；该悬浮细胞病变终点自动识别与控制方法包括以下步骤：步骤一：启动识别控制单元(02)和电极探头检测单元(03)，设定悬浮细胞病变终点的溶氧值为35％、溶氧消耗率为0.5％/min、溶氧值和溶氧消耗率符合条件后的累计时间为2h、病毒液收获降温温度值为14.5℃和液位无变化固定时长为30s；其中，溶氧值和溶氧消耗率符合条件后的累计时间中的条件是指实际的悬浮细胞溶氧值大于设定的悬浮细胞病变终点的溶氧值35％，且实际的悬浮细胞溶氧消耗率小于设定的悬浮细胞病变终点的溶氧消耗率0.5％/min；步骤二：打开阀门执行器单元(04)的反应器阀门(V1，V4)，从反应器进料口(1)向病毒培养反应器(00)的罐体内添加细胞液和种毒，监视反应器液位检测探头一(L1)和反应器液位检测探头二(L2)直到达到病毒培养反应器(00)的预定液位；打开反应器阀门(V5，V6)，使热水从反应器温控水进口(5)进入、反应器温控水出口(6)出去，实现循环加热升温，将病毒培养反应器(00)的温度控制到预定温度36℃，启动其他培养系统达到预定培养条件，开始病毒培养；步骤三：溶解氧检测电极(Q1)实时检测病毒培养反应器(00)中的溶氧值，并实时计算悬浮细胞的溶氧消耗率，即实际的溶氧消耗率为(计时开始点溶氧值‑计时结束点溶氧值)％/计时时长(min)；识别控制单元(02)比较实际的悬浮细胞溶氧值与设定的悬浮细胞病变终点的溶氧设定值以及实际的悬浮细胞溶氧消耗率与设定的悬浮细胞病变终点的溶氧消耗率，如果同时满足设定要求，即实际的悬浮细胞溶氧值大于设定的悬浮细胞病变终点的溶氧值35％，且实际的悬浮细胞溶氧消耗率小于设定的悬浮细胞病变终点的溶氧消耗率0.5％/min，启动计时器，如果实际的累计时间大于设定的溶氧值和溶氧消耗率符合条件后的累计时间2h,，执行步骤四的操作，否则重复步骤三；步骤四：对病毒培养反应器(00)中的病毒液进行降温,使冷却水从反应器温控水进口(5)进入、反应器温控水出口(6)出去，实现循环冷却降温，识别控制单元(02)比较反应器温度检测探头(T1)检测到的温度值与设定的病毒液收获降温温度值，如果满足设定条件，即实际的温度值小于设定的病毒液收获降温温度值14.5℃，执行步骤五，否则重复步骤四；步骤五：关闭反应器阀门(V4)，打开反应器阀门(V3，V2)和储罐阀门(V11，V14)，将病毒培养反应器(00)中的病毒液转移到病毒收获储罐(01)中，同时打开病毒收获储罐(01)的储罐阀门(V15，V16)，使病毒液在病毒收获储罐(01)中维持低温状态；当病毒培养反应器(00)的液位不再变化时并维持30秒即转液结束，关闭病毒培养反应器(00)的反应器阀门(V3,V2)，打开反应器阀门(V4)，同时关闭病毒收获储罐(01)的储罐阀门(V11,V14)，打开储罐阀门(V13)，补加一定正压将病毒液低温保存。