[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210570216.6
• 申請(qǐng)日: 2022-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114880943B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧衛(wèi)東;王成;梁朗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安及義實(shí)業(yè)（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N20/00;G06F16/907;G06F16/23
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 竺路玲

本發(fā)明涉及生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，包括：步驟S1：針對(duì)一目標(biāo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)需求提取所述目標(biāo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)特征；步驟S2：自所述數(shù)據(jù)庫(kù)中采用所述設(shè)計(jì)特征查找一相近的歷史反應(yīng)器，對(duì)所述歷史反應(yīng)器進(jìn)行調(diào)整，以生成一模擬反應(yīng)器；步驟S3：對(duì)所述模擬反應(yīng)器進(jìn)行模擬并迭代，當(dāng)所述模擬反應(yīng)器符合所述目標(biāo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)指標(biāo)后，將所述模擬反應(yīng)器作為所述目標(biāo)反應(yīng)器輸出。本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)預(yù)先構(gòu)建的存儲(chǔ)有歷史反應(yīng)器的數(shù)據(jù)庫(kù)，在歷史反應(yīng)器的指導(dǎo)下對(duì)模擬反應(yīng)器進(jìn)行迭代、仿真，從而實(shí)現(xiàn)了較好的設(shè)計(jì)效果，避免了現(xiàn)有技術(shù)中依賴于人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生物反應(yīng)器，是指利用自然存在的微生物、動(dòng)物細(xì)胞(比如CHO細(xì)胞、Vero細(xì)胞等)或具有特殊降解能力的微生物接種至液相或固相，并利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能，在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)。由于生物反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程中，相對(duì)于部分化學(xué)反應(yīng)器不需要高溫、高壓的環(huán)境，因此在能耗表現(xiàn)上尤為突出，在酒類、醫(yī)藥生產(chǎn)、濃縮果醬、果汁發(fā)酵、有機(jī)污染物降解方面有重要應(yīng)用。同時(shí)，動(dòng)物細(xì)胞的應(yīng)用在疫苗生產(chǎn)，比如用Vero細(xì)胞進(jìn)行疫苗生產(chǎn)，抗體和生物大分子的生產(chǎn)，比如用CHO細(xì)胞生產(chǎn)單抗、雙抗、生物大分子等。為實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)器較好的生產(chǎn)效率，針對(duì)不同工廠的不同生產(chǎn)需求，往往需要對(duì)生物反應(yīng)器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)模的放大、擴(kuò)大生產(chǎn)等。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)生物反應(yīng)器的重新設(shè)計(jì)工作主要是依賴于人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成的，在生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)階段無(wú)法知道所設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器工藝表現(xiàn)是怎樣的，必須等生物反應(yīng)器制造完成后實(shí)際測(cè)試后才能知道其工藝表現(xiàn)如何，這種根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)方法存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試后與期望的工藝表現(xiàn)存在重大偏差，從而需要再進(jìn)行整改或者不能直接用于所期望的細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)提供一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

具體技術(shù)方案如下：

一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的生物反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括：

步驟S1：針對(duì)一目標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求生成所述目標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特征；

步驟S2：自所述數(shù)據(jù)庫(kù)中采用所述設(shè)計(jì)特征查找一相近的歷史反應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)所述歷史反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以生成一模擬反應(yīng)系統(tǒng)；

步驟S3：對(duì)所述模擬反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬并迭代，當(dāng)所述模擬反應(yīng)系統(tǒng)符合所述目標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)后，將所述模擬反應(yīng)系統(tǒng)作為所述目標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)輸出。

優(yōu)選地，于所述步驟S1之前包括一數(shù)據(jù)庫(kù)生成過(guò)程，所述數(shù)據(jù)庫(kù)生成過(guò)程具體包括：

步驟A1：獲取多組歷史反應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)所述歷史反應(yīng)系統(tǒng)分別進(jìn)行測(cè)試以生成對(duì)應(yīng)于所述歷史反應(yīng)系統(tǒng)的工藝信息和所述設(shè)計(jì)特征；

步驟A2：根據(jù)所述工藝信息和所述設(shè)計(jì)特征建立所述歷史反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器模型；

所述反應(yīng)器模型用于表征所述歷史反應(yīng)系統(tǒng)的工藝指標(biāo)與機(jī)械設(shè)計(jì)特征變化規(guī)律；

步驟A3：將所述歷史反應(yīng)系統(tǒng)和所述反應(yīng)器存入所述數(shù)據(jù)庫(kù)；

則所述步驟S3之后還包括：

步驟S4：提取所述目標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)的所述工藝信息和所述設(shè)計(jì)特征，根據(jù)所述目標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)的所述工藝信息和所述設(shè)計(jì)特征對(duì)所述數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新。

優(yōu)選地，所述步驟S3包括：

步驟S31：對(duì)所述模擬反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，獲得所述模擬反應(yīng)系統(tǒng)的工藝性能數(shù)據(jù)；

步驟S32：根據(jù)所述工藝性能數(shù)據(jù)判斷所述模擬反應(yīng)系統(tǒng)是否符合所述設(shè)計(jì)指標(biāo)；