CN103998596B - 受控运行生物技术装置的方法以及生物反应器系统 - Google Patents

Abstract

一种控制第一组功能的电功耗的方法，该第一组功能能够在运行期间、在生物反应器部件的运行期间用于运行管理，该方法尤其包括调整第一组中的一个或多个功能性部件的当前的功率控制信号，以优化功耗，当第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定总电功耗时，使得对于第一组功能性部件而言，调整过的总电功耗不大于预定总电功耗。一种生物技术装置包括：生物反应器；反应容器，形成在生物反应器中，并且具有培养室；以及温度控制装置，设有热泵并且构造成控制培养室的温度。

Description

受控运行生物技术装置的方法以及生物反应器系统

技术领域

本发明涉及一种受控运行生物技术装置的方法以及一种生物技术装置。

本发明还涉及对生物技术装置中的生物反应器的反应容器中设置的一个或多个培养室的温度进行控制的领域。

背景技术

生物反应器，也称为发酵器，是生物技术装置的一部分。它们具有封闭的反应室，其中真核细胞或原核细胞在被限定和控制为尽可能最佳的条件下进行培养。利用生物体需要的边界条件以及借助于该过程需要首要和次要物质来研究、优化和执行物质的转化，其主要是通过处理工程而自动操作和控制。

在“台式规模(benchtopscale)”(实验室规模，laboratoryscale)上实施的典型的生物技术方法中，经常使用玻璃反应容器。这样能设计出耐高压加热的生物反应器，其中玻璃反应容器能够在压热器中以单件的形式被蒸汽灭菌。于是，在这样的情况下，有必要在高压灭菌之前使整个反应容器与控制单元脱离连接。所述连接通常采取软管连接件的形式，诸如夹紧螺钉连接、推入连接器、压接或者相似的连接形式。因此，生物反应器的这种耐高压加热的设计需要连接到生物反应器自身的生物技术装置的功能性部件都尽可能高效地安装在反应容器上，并且当高压灭菌到期时能够被再次拆除。

另一种生物反应器的设计采取一次性生物反应器的形式，其中反应容器例如仅在一个培养过程中使用，然而被分配给反应容器的功能性元件(如搅拌器驱动器，或者用于排除废气的温度控制单元和/或培养室)能够重复使用。在该连接中，也有必要将联接到生物反应器的生物技术装置的功能性部件尽可能高效地安装在反应容器上以及在使用后再次拆除。

由于其中使用的生物培养物的特性，生物反应器通常在约10℃到约50℃的温度范围内运行，并且在极为少有的极端微生物培养的情况下，生物反应器还处于-20℃与150℃之间。为了控制培养温度，已经提出了多种方法和装置。一个方法包括在热联接的电加热元件的帮助下，例如使用加热毯或包含一体化元件的温度控制齿板(temperature-controljaws)直接加热反应容器的外部。冷却则是利用浸入的热交换器(诸如制冷剂流过其中的冷却棘爪或冷却线圈)来实施。

与上述的加热相关，反应容器的外部能够被冷却，替代地，借助通常卡爪状或盆状设计的热联接装置，其温度能够通过以可控的体积流速经过它的制冷剂来降低。

一个公知的替代方案是使用双壁反应容器，并且预加热过或预冷却过的流体流经与反应容器的内部分离的外部分隔间。流体典型地例如借助电加热器以整体加热的方式在循环中被加热。流体借助热交换器中的辅助制冷剂或者通过置换(即通过将额外的制冷剂混合到该循环并且同时去除相同量的温热流体)而被冷却。

最后，另一公知的替代方案是使用采取辐射热(例如红外线源)形式的间接的外部加热。之后，以如上所述的方式执行冷却。

用于控制生物反应器中的培养室的温度的控制回路典型地由适当地浸入培养室中的培养物中的温度传感器以及温度控制器形成。在极少的情况下，供应温度也是受控的。

对于多个小型的、平行的培养，若干小型反应容器(诸如多井板或摇瓶)被设置在温度控制的分隔间中，例如保温箱或热处理室中。在这些情况下，典型地，仅气体(例如N2、O2和CO2的混合气体)的温度适于在该室中被适当地控制。典型地，培养温度不是被直接测量或通过反馈测量，这会导致培养物内的温度不确定，在具有高细胞密度和产生强烈的特定生物热量的培养物的情况下尤其如此。

在研究和扩展中，一般使用非固定安装的耐高压加热的生物反应器系统。在这样的系统中，为了灭菌的目的，反应器或培养皿与不能被蒸汽灭菌的那些系统部件暂时分开。这包括在控制温度的公知方法和装置的情况下的额外处理。有必要中断流体循环，这意味着必须设置适当的联接和隔绝装置。根据用于温度控制的流体，所述流体还必须从需要灭菌的子系统中去除。在很多情况下，流体运行的冷却装置的另一缺点是在例如连接管或相似物等系统部件上形成的坚固的冷凝物(来自周围的空气)。类似的缺点是由于连接和断开一次性生物反应器中的温度控制元件而造成的。

由于温度控制流体(通常水状)的热容量相对较高，当必要时，它无法在短期内处于某种状态(冷却)，但是通常必须以适当的形式被永久地保持可用。除了用于该目的的装置(诸如再循环冷却器和/或未充分隔离的导管)的能量效率通常很差之外，这经常导致工作场所中呈噪音和热量形式的额外危害。

在大多数情况下，电加热器借助初级栅极电压运行。其一个缺点在于必须借助适当的隔离物来确保用电安全，在非固定安装的耐高压加热的生物反应器的情况下，隔离物包含了额外的费用。另外的经济缺点在于，具有不同的工作电压的适当加热元件必须设置为用于各个目标市场。

所有公知的系统的另一特定缺点是它们的能量效率很差，在冷却模式中尤其如此。

关于控制系统，EP1533893A2披露了一种发电机控制系统。在用户改变了装置的设置状态的情况下，装置运行控制部强制性地控制该装置，而不管根据该改变的控制信号的指令，使得从装置功耗测量部获得的该装置的功耗的增加量不会超过从发电容量测量部获得的发电机的发电容量的增加量，以使其逐渐靠近由用户设定的目标设置状态。然而，需要进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提出在受控运行生物技术装置的领域中的改进技术，该生物技术装置包括一个或多个生物反应器，该装置能够借助所述生物反应器在多个方面更有效率地运行，尤其是关于在反应容器上的温和的节能运行。

本发明的另一目的在于提出在一个或多个培养室的温度控制的领域中的改进技术，每个培养室在生物技术装置中的生物反应器中形成，培养系统的温度能够借助该生物反应器有效率地受控制。

根据本发明的该目的通过根据独立权利要求1所述的受控运行生物技术装置的方法以及根据独立权利要求13所述的生物技术装置而实现。本发明的有利实施例在从属权利要求中进行描述。

根据本发明的一个方案，提出受控运行生物技术装置的方法，该生物技术装置包括：一个或多个生物反应器，功能性部件，每一个功能性部件均被分配给至少一个生物反应器，并且能够在所述至少一个生物反应器运行期间用于运行管理，以及控制单元，联接到第一组功能性部件，以在运行期间将控制信号至少传输到所述第一组功能性部件，其中该方法在运行期间控制所述第一组功能性部件的电功耗，包括以下步骤：

-提供关于在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的预定的总电功耗的电子信息，

-产生在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的功能性部件的各自的当前功率控制信号，

-当考虑用于所述第一组功能性部件的各自的当前功率控制信号时，确定在所述控制单元中用于当前的运行情形结果的当前所需的总电功耗，

-当所述第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定的总电功耗时，调整所述第一组功能性部件中的一个或多个所述功能性部件的各自的当前功率控制信号，以优化功耗，使得对于所述第一组功能性部件而言，当考虑一个或多个调整过的功率控制信号并且选择性地保持未调整的当前功率控制信号时，调整过的总电功耗不大于预定的总电功耗，以及

-经由所述控制单元将一个或多个调整过的功率控制信号以及选择性地保持的未调整的当前功率控制信号输出到所述第一组功能性部件的功能性部件。

根据本发明的另一方案，提供一种生物技术装置，该生物技术装置包括：一个或多个生物反应器，功能性部件，每一个功能性部件均被分配给至少一个生物反应器，并且能够在所述至少一个生物反应器运行期间用于运行管理，以及控制单元，联接到第一组功能性部件，以在运行期间将控制信号至少传输到所述第一组功能性部件，其中所述控制单元被构造成根据以下步骤在运行期间控制所述第一组功能性部件的电功耗：

-提供关于在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的预定的总电功耗的电子信息，

-产生在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的功能性部件的各自的当前功率控制信号，

-当考虑用于所述第一组功能性部件的各自的当前功率控制信号时，确定在所述控制单元中用于当前的运行情形结果的当前所需的总电功耗，

-当所述第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定的总电功耗时，调整所述第一组功能性部件中的一个或多个所述功能性部件的各自的当前功率控制信号，以优化功耗，使得对于所述第一组功能性部件而言，当考虑一个或多个调整过的功率控制信号并且选择性地保持未调整的当前功率控制信号时，调整过的总电功耗不大于预定的总电功耗，以及

-经由所述控制单元将一个或多个调整过的功率控制信号以及选择性地保持的未调整的当前功率控制信号输出到所述第一组功能性部件的功能性部件。

借助本发明，可以实施生物技术装置的节能的运行管理。

本发明的一种优选的扩展的特征在于，当确定第一组功能性部件中的功能性部件的当前所需的总电功耗时，考虑分别分配给第一组功能性部件的动态备用功率(dynamicpowerreserve)。动态备用功率考虑到第一组功能性部件的各自的功耗的动态变化。当确定第一组中的功能性部件的当前所需的总电功耗时，可以将动态备用功率例如考虑为个体的电功耗乘以大于零的因数。功能性元件所需的总消耗Pi于是能够被计算如下：其中P.sum是第一组功能性部件中的功能性部件的当前所需的总电功耗Pi，Pi.SP是当前功率控制信号，而Pi.σi表示变化，即在Pi.σi＞0的情况下的变化。

在本发明的一个有利的变型中，执行确定用于所述第一组功能性部件的预定总电功耗的步骤，其中，所述预定总电功耗被确定为处于运行中的所述功能性部件能够使用的最大总电功耗与分配给第二组功能性部件的电功耗之间的差，其中，与所述第一组功能性部件不同，所述第二组功能性部件至少在所述调整可能导致用于各个功能性部件的功率减小的任何时候被阻止对分别分配给所述第二组功能性部件的当前功率控制信号进行调整。用于第二组功能性部件的功率优选地由分别分配给它们的功率控制器控制。第二组优选由必须充分地执行其在运行中的减小功率分配会对其造成负面影响的功能的功能性部件组成。基于该原因，第二组的功能性部件可完全地且在任何情况下免除对当前功率控制信号的调整，即免除对功率控制的瞬间设定值的调整。预定总电功耗于是能够被确定如下，例如：P.sum'＝S.max-F.sum，其中S.max是功能性部件在运行中可用的最大总电功率，而F.sum是分配到第二组功能性部件的电功耗。

根据本发明的一个有利的变型，执行确定分配到所述第二组功能性部件的电功耗的步骤，其中在考虑分别分配到所述功能性部件的动态功率储备的情况下，将用于所述第二组功能性部件的各个最大电功耗进行合计。第二组功能性部件的单独的功耗中的动态变化还可考虑为包括各个因素。例如，第二组功能性元件的总消耗Fj于是能够被计算如下：其中F.sum是来自第二组功能性部件的总电功耗Fj，Fj.SP是当前功率控制信号，而Fj.σj表示单独指定的变化，即在Fj.σj＞0的情况下的变化。

本发明的一种优选的扩展的特征在于，执行确定所述功能性部件在运行期间能够使用的最大总电功耗的步骤，其中，确定所述最大总可用电功耗的下阈值，并且当确定用于所述第一组功能性部件的预定总电功耗时使用所述下阈值。在该变型中，为最大可用总电功率确定下阈值，其小于或等于最大可用总电功率。下阈值于是通过减去分配到第二组功能性部件的电功耗而用作确定第一组功能性部件的最大总可用功率的初始量。例如，引用这样的下阈值能够提供基于运行中的最大可用电功率的功率缓冲器。

在本发明的一个有利的变型中，分别为所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件确定调整过的功率控制信号，其中，根据所述调整过的功率控制信号而调整的功耗总是小于或等于各个功能性部件的最大电功耗。如果|Pi.SP'|表示用于由调整过的功率控制信号确定的功耗量，那么所述值小于或等于Pi.max。这确保当调节当前功率控制信号时、为一个或多个功能性部件调整的功率控制信号不会超过关联的功能性部件的最大功耗的个别值。这尤其防止了因过大的功耗导致对功能性部件的任何损害。

在本发明的一种扩展中，当为所述第一组功能性部件中的多个功能性部件调整各自的当前功率控制信号时，保持相对的功率分布。由于当前功率控制信号导致的第一组中的多个功能性部件的电功耗的相对分布因此被维持为用于调整过的功率控制信号，这意味着为所包含的所有功率控制信号调整相等的相对值。

在本发明一个实施例中，为以下组中的一个或多个部件类型的功能性部件方便地执行电功耗：温度控制装置、传感器单元、混合装置、搅拌驱动装置、阀、流体输送装置以及泵驱动装置。

在本发明的另一实施例中，当对比显示出用于所述第一组功能性部件的当前的总电功耗比预定的总电功耗小时，调整用于所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件的当前功率控制信号，以更多地利用预定的总电功耗，其中，使调整过的总电功耗大于当前所需的总电功耗并且不大于预定的总电功耗。在该实施例中，调整的结果在于，对于至少一个当前功率控制信号，调整使得关联的功能性部件的当前所需的电功耗增大。以这种方式，可用的电功耗、即预定总电功耗在当前的运行情形中以更大的程度被利用。

根据本发明的一个有利的变型，调节各当前功率控制信号以优化功耗和/或调节各当前功率控制信号以更多地利用预定的总电功耗包括在所述第一组功能性部件中的多个功能性部件之间重新分配功率。在该变型中，调节一个或多个当前功率控制信号包括重新分配多个功能性部件的至少两个之中的电功耗，由此当前的电功耗因用于一个功能性部件的当前功率控制信号减小、用于另一功能性部件的当前功率控制信号增大而发生。

根据本发明的一种扩展，当调节各当前功率控制信号以优化功耗时和/或当调节各当前功率控制信号以更多地利用预定的总电功耗时，打开和/或关闭所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件。在该连接中，一个或多个功能性部件的关闭或开启可为了特定运行情形而被阻止或者通常被阻止。以这种方式，例如能够确保单独的功能性部件不会在特别限定的运行情形下被关闭，上述情形基于生物技术装置的一个或多个运行参数而指定。

然而在本发明的另一有利的变型中，可在联接到一个或多个内部控制回路的外部控制回路中控制用于所述第一组功能性部件的电功耗。

根据本发明的另一方案，以上提到的目的通过根据独立权利要求14所述的生物技术装置以及通过根据独立权利要求20所述的包括多个生物技术装置的生物反应器系统而实现。还提供了根据独立权利要求21所述的用于控制生物技术装置中的培养室的温度的方法，以及根据独立权利要求24所述的用于控制生物反应器系统中的培养室的温度的方法。本发明的有利的实施例在从属权利要求中被描述。

根据本发明的一个方案，提供一种生物技术装置，其包括：生物反应器；反应容器，形成在所述生物反应器中并且具有培养室；以及温度控制装置，设有热泵并且构造成控制所述培养室的温度，其中所述热泵经由所述反应容器热联接到所述培养室，并且热联接到基准体，所述基准体形成用于所述热泵的热源势(heatsourcepotential)并且由导热材料制成，并且通过供应驱动能量而将有用的热量从所述反应容器传导到所述基准体，或者反之。

根据本发明的另一方案，生物反应器系统包括多个生物技术装置，每个生物技术装置包括：生物反应器；反应容器，形成在所述生物反应器中并且具有培养室；以及温度控制装置，构造成控制所述培养室的温度并且设有热泵，所述热泵经由所述反应容器热联接到所述培养室，并且热联接到基准体，所述基准体由导热材料制成，并且温度控制装置通过供应驱动能量将有用的热量从各个反应容器传导到所述基准体，或者反之；其中，所述基准体形成用于多个生物技术装置的热泵的共享热源势。

本发明还包括用于控制生物技术装置中的培养室的温度的方法的概念，该生物技术装置包括：生物反应器；反应容器，在生物反应器中形成并且具有培养室；以及温度控制装置，该方法包括以下步骤：

-将所述培养室中的培养温度的设定值供应到温度控制器的设定值输入部；

-利用温度传感器单元检测用于培养温度的处理值，并且将所述处理值供应到所述温度控制器的处理值输入部，以及

-通过处理用于所述温度控制器中的培养温度的设定值和处理值而产生温度控制信号，

-经由所述温度控制器的输出部输出所述温度控制信号，以及

-通过热泵控制器接收所述温度控制信号，并且根据所述温度控制信号由所述热泵控制器控制将驱动能量输入到所述热泵中。

还提供一种用于控制生物反应器系统中的培养室的温度的方法，该生物反应器系统包括多个生物技术装置，每个装置具有：生物反应器；反应容器，在生物反应器中形成并且具有培养室；以及温度控制装置，其中一个或多个培养室中的温度通过之前详细描述的方法控制。

所提出的技术相对于现有技术的具体优点在于，培养室的温度能够以节能的方式被控制，在冷却模式中尤其如此。与现有技术相比，在各自的生物反应器的温度控制装置中使用热泵还具有的优点在于，公知的温度控制装置中所需要的用于引导温度控制流体的管道、连接件和其他系统元件能够省略。这还意味着不会发生温度控制流体的泄漏，而在特定的情况下，上述泄漏可能导致对生物反应器的部件的损害，或者导致运行故障。在运行中，热泵能够被精确地控制，从而根据本发明的运行管理要求在生物反应器与基准体之间调整期望的热交换。

所提出的技术(其具体地规定使用一个或多个热泵)还支持生物技术装置与紧凑结构的更为广泛的集成，尤其是在平行生物反应器系统中。

至少一个生物反应器具体地可以是耐高压加热的生物反应器或一次性生物反应器。后者优选地设置为无菌包装的。然而，所提出的技术还可应用在生物反应器的混合变型中的其各种实施例中。

在本发明的一种优选的扩展中，热泵是能够由电驱动能量驱动的热泵。在一个变型中，热泵被设计为具有至少一个珀尔帖元件(Peltierelement)。

在本发明的一个有利的构造中，反应容器可设置在容器插座中，并且热泵可以经由容器插座热联接到反应容器。容器插座起热交换器的作用，并且优选地由传热良好的材料构成。反应容器和/或容器插座形成来自生物反应器的操作环境的培养室的热边界。另外，容器插座还可在外部设有隔热件。

在本发明的一个有利的实施例中，基准体热联接到生物反应器的操作环境。基准体的热源势于是例如与周围的温度有关。生物反应器自身的操作环境、尤其是周围空气可受到温度控制，尤其是通过使用空调，例如以减小白天期间温度改变的影响，或者完全补偿白天期间温度改变和/或季节性影响。在此方面，一个或多个热交换器或空调压缩机也可以是操作环境的一部分。除了周围空气的影响之外或者与周围空气的影响相叠加，这样的元件(其于是同样是操作环境的一部分)还可直接联接到基准体，从而影响它的热势(heatpotential)。

在本发明的一种扩展中，基准体优选地经由可调整的热阻热联接到生物反应器的操作环境。基准体的热势因此能够通过激活生物反应器的运行管理的可调整的热阻而得到控制。基准体与操作环境之间的热量的流动可被视为周围温度与基准体的温度之间的增量比和热阻。通过改变热阻，能够调整基准体与操作环境之间的热量的流动。就此而论，热量的可变的传导能够例如通过使用散热器以及分配给该散热器的可变风扇控制件而被执行。

在本发明的一个有利的变型中，热泵可联接到控制器，该控制器构造成根据预定的运行管理方案、在生物反应器的运行期间控制将有用的热量从反应容器传导到基准体的驱动能量的供应，或者反之亦然。控制器可设计为具有一个或多个控制或调整部件，这些部件具体地执行设定值与处理值的比较，从而得出调整或控制信号。在简单的情况下，可以检测培养室中的温度并将其与设定温度比较，从而得出控制信号，该控制信号于是控制分配给生物反应器的热泵。

与用于控制生物技术装置中的培养室的温度的方法相结合，可借助温度控制器进行外部温度控制，可借助另外的温度控制器进行内部温度控制，该方法于是还包括以下步骤：

-将由所述温度控制器输出的所述温度控制信号供应到所述额外的温度控制器的设定值输入部，

-检测用于热交换器的温度的处理值，所述热泵借助额外的温度传感器单元、经由所述热交换器而热联接到所述反应容器，并且将所述处理值供应到所述额外的温度控制器的处理值输入部，

-通过处理所述额外的温度控制器中的设定值和处理值而产生调整过的温度控制信号，

-经由所述额外的温度控制器的输出部输出调整过的温度控制信号，以及

-由所述热泵控制器接收所述调整过的温度控制信号，并且所述热泵控制器根据所述调整过的温度控制信号控制将驱动能量输入到所述热泵中。

温度控制器和/或额外的温度控制器可被设计为PID(比例积分微分)控制器，例如，尤其包括软件实施的使用。热泵能够通过限制一个或多个调节器处的设定值而防止过载。

该方法的另一变型包括以下步骤：

-将对应于所述温度控制信号/所述调整过的温度控制信号的功率控制信号供应到包括在所述热泵控制器中的功率控制器的设定值输入部，

-检测所述热泵所消耗的电功率的处理值并且将所述处理值供应到所述功率控制器的处理值输入部，

-通过处理所述功率控制器中的设定值和处理值产生调整过的功率控制信号，

-经由所述功率控制器的输出部输出所述调整过的功率控制信号，以及

-通过分配给所述热泵的所述热泵控制器接收所述调整过的功率控制信号，并且根据所述调整过的功率控制信号、借助所述控制器来控制将驱动能量输入到所述热泵中。

在该变型中，除用于内部温度控制和/或外部温度控制的各个控制回路之外，联接到热泵的控制器包括额外的控制回路，影响电功耗的控制信号借助该额外的控制回路而产生，该额外的控制回路于是用在这里以最终调整热泵。用于产生功率控制信号的功率控制器控制热泵的驱动构件，使得在热泵中引起的电功率的处理值等于设定值。因此已经提供优化用于温度控制装置的功率的控制机构。

在电热泵的情况下，所引发的功率的处理值例如通过测量当前的消耗和电压供应来确定。例如呈PWM全桥(H桥)形式的驱动构件的效率能够在该连接中被考虑。这更具体地在闭环变型中完成。功率控制器(其可以是PID控制器)可构造成补偿指定的热泵中的非线性或连续的传播。当使用多个控制回路时，功率控制器的调整速度的范围从几毫秒到最大值约一秒。用于产生调整过的温度控制信号的内部温度控制回路的控制动态的范围典型地在几秒到几分钟之间。外部温度控制器的调整速度的范围例如是一位数到两位数的分钟值。

与用于控制生物反应器系统中的培养室的温度的方法有关，该生物反应器系统包括多个生物技术装置，多个生物技术装置的一个的温度控制装置的热泵在生物反应器系统的一个运行阶段中可将有用的热量从反应容器传导到基准体，从而冷却培养室，并且多个生物技术装置的另一个的温度控制装置的热泵可被指定为将有用的热量从基准体传导到反应容器以加热它。因此，在生物反应器中进行冷却期间，有用的热量在另一生物反应器中被同时供应，从而加热培养室。由于基准体被用作生物反应器的若干热泵的共享热势，所以热量被同时供应到它以及从它去除。以这种方式，用于包括多个生物反应器的装置的温度控制过程能够以特别节能的方式执行。温度控制装置的单独控制(其每一个温度控制装置分配给特定的生物反应器)因此允许对生物反应器系统中的生物反应器的装置进行有效率的功率管理。

以下实施例可额外地设置为与如以上描述的生物技术装置的各种方案结合，或者替代它。

提出一种受控运行生物技术装置的方法，该生物技术装置包括：一个或多个生物反应器；功能性部件，每一个分配给至少一个生物反应器，并且能够用于在至少一个生物反应器的运行期间的运行管理；以及控制单元，联接到第一组功能性部件，以在运行期间将控制信号至少传输到第一组功能性部件，其中用于运行期间第一组功能性部件的电功耗的控制方法包括以下步骤：

-提供关于在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的预定的总电功耗的电子信息，

-产生在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的功能性部件的各自的当前功率控制信号，

-当考虑用于所述第一组功能性部件的各自的当前功率控制信号时，确定在所述控制单元中用于当前的运行情形结果的当前所需的总电功耗，

-当所述第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定的总电功耗时，调整所述第一组功能性部件中的一个或多个所述功能性部件的各自的当前功率控制信号，以优化功耗，使得对于所述第一组功能性部件而言，当考虑一个或多个调整过的功率控制信号并且选择性地保持未调整的当前功率控制信号时，调整过的总电功耗不大于预定的总电功耗，以及

-经由所述控制单元将一个或多个调整过的功率控制信号以及选择性地保持的未调整的当前功率控制信号输出到所述第一组功能性部件的功能性部件。

提供一种生物技术装置，其包括：一个或多个生物反应器；多个功能性部件，每一个分配给至少一个生物反应器并且能够用于至少一个生物反应器的运行期间的运行管理；以及控制单元，联接到第一组功能性部件，从而在运行期间将控制信号至少传输到第一组功能性部件，其中该控制单元构造成根据以下步骤在运行期间控制用于第一组功能性部件的电功耗：

-提供关于在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的预定的总电功耗的电子信息，

-产生在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的功能性部件的各自的当前功率控制信号，

-当考虑用于所述第一组功能性部件的各自的当前功率控制信号时，确定在所述控制单元中用于当前的运行情形结果的当前所需的总电功耗，

-当所述第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定的总电功耗时，调整所述第一组功能性部件中的一个或多个所述功能性部件的各自的当前功率控制信号，以优化功耗，使得对于所述第一组功能性部件而言，当考虑一个或多个调整过的功率控制信号并且选择性地保持未调整的当前功率控制信号时，调整过的总电功耗不大于预定的总电功耗，以及

-经由所述控制单元将一个或多个调整过的功率控制信号以及选择性地保持的未调整的当前功率控制信号输出到所述第一组功能性部件的功能性部件。

在以上技术的帮助下，可以对生物技术装置进行节能的运行管理。

一个优选的扩展的特征在于，当确定用于所述第一组功能性部件中的所述功能性部件的当前所需的总电功耗时，考虑分别分配给所述第一组功能性部件的动态备用功率。动态备用功率考虑第一组的功能性部件的单独的功耗的动态变化。当确定来自第一组功能性部件的当前所需的总电功耗时，动态备用功率例如能够被考虑为将单独的电功耗乘以大于零的因数。功能性元件所需的总消耗于是可被计算如下：其中P.sum是第一组功能性部件中的功能性部件当前所需的总电功耗Pi，Pi.SP是当前功率控制信号，而Pi.σi表示变化，即在Pi.σi＞0的情况下的变化。

在一个有利的变型中，可执行确定用于所述第一组功能性部件的预定总电功耗的步骤，其中，所述预定总电功耗被确定为处于运行中的所述功能性部件能够使用的最大总电功耗与分配给第二组功能性部件的电功耗之间的差，其中，与所述第一组功能性部件不同，所述第二组功能性部件至少在所述调整可能导致用于各个功能性部件的功率减小的任何时候被阻止对分别分配给所述第二组功能性部件的当前功率控制信号进行调整。用于第二组功能性部件的功率优选地通过分别分配给它们的功率控制器而被控制。第二组优选地由必须充分地执行其运行中的功能的功能性部件形成，这可能受到减小的功率分配的负面影响。基于该原因，第二组的功能性部件可完全地且在任何情况下免除对当前功率控制信号的调整，即免除对功率控制的瞬间设定值的调整。预定总电功耗于是能够被确定如下，例如：P.sum'＝S.max-F.sum，其中S.max是功能性部件在运行中可用的最大总电功率，而F.sum是分配到第二组功能性部件的电功耗。

根据一个有利的变型，执行确定分配到所述第二组功能性部件的电功耗的步骤，其中，在考虑分别分配到所述功能性部件的动态功率储备的情况下，将用于所述第二组功能性部件的各个最大电功耗进行合计。第二组功能性部件的单独的功耗中的动态变化还可考虑为包括各个因素。例如，第二组功能性元件的总消耗Fj于是能够被计算如下：其中F.sum是来自第二组功能性部件的总电功耗Fj，Fj.SP是当前功率控制信号，而Fj.σj表示单独指定的变化，即在Fj.σj＞0的情况下的变化。

优选的扩展的特征在于，执行确定所述功能性部件在运行期间能够使用的最大总电功耗的步骤，其中，确定所述最大总可用电功耗的下阈值，并且当确定用于所述第一组功能性部件的预定总电功耗时使用所述下阈值。在该变型中，确定最大可用总电功率的下阈值，其小于或等于最大可用总电功率。下阈值于是通过减去分配到第二组功能性部件的电功耗而用作确定第一组功能性部件的最大总可用功率的初始量。例如，引用这样的下阈值能够提供基于运行中的最大可用电力的功率缓冲器。

在一个有利的变型中，分别为所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件确定调整过的功率控制信号，其中，根据所述调整过的功率控制信号而调整的功耗总是小于或等于各个功能性部件的最大电功耗。如果|Pi.SP'|表示用于由调整过的功率控制信号确定的功耗量，那么所述值小于或等于Pi.max。这确保当调节当前功率控制信号时、为一个或多个功能性部件调整的功率控制信号不会超过关联的功能性部件的最大功耗的个别值。这尤其防止因过大的功耗导致对功能性部件的任何损害。

在一种扩展中，当为所述第一组功能性部件中的多个功能性部件调整各自的当前功率控制信号时，保持相对的功率分布。由于当前功率控制信号导致的第一组中的多个功能性部件的电功耗的相对分布因此被维持为用于调整过的功率控制信号，这意味着为所包含的所有功率控制信号调整相等的相对值。

与生物技术装置的有利扩展相结合，参照前述内容应用相对于该方法的方便的变型。

附图说明

现在，将参照优选的实施例并且参照附图描述本发明，其中

图1示出包括由多个生物反应器形成的生物反应器系统的生物技术装置的视图；

图2示出图1中的生物反应器系统的温度控制器的视图；

图3示出图2中的温度控制器的剖视图；

图4示出包括由多个生物反应器形成的生物反应器系统的生物技术装置的示意图，所述多个生物反应器中的每一个经由热泵热联接到共享源或主热势(mainthermalpotential)；

图5示出图4中的生物技术装置在控制单元分配给其上的情况下的另一示意图；

图6是示出可电控热泵的效率(百分比)对热联接面之间的温差ΔΤ的依从关系的曲线图，以及

图7是示出热泵的效率(百分比)如何取决于温差ΔΤ的曲线图。

具体实施方式

图1是包括实施为具有多个生物反应器1.1，…，1.4的生物反应器系统的生物技术装置的示意图，所述生物反应器被可释放地容纳在基座块体2的分别指定的开口3.1…3.4中而运行，使得多个生物反应器1.1…1.4中的每一个联接到温度控制器，该温度控制器设置在基座块体2中。生物反应器1.1…1.4中的每一个装配有连接构件4.1…4.4，用于供应或去除运行所需的流体。

具有容器的配置结构5形成在基座块体2上。

根据图1，还有两个功能块6、7也堆叠地设置在基本功能的块体2上，其能够被去除并且能够容纳混气站，例如，和/或一个或多个泵。

在图1中的生物反应器系统的基座块体2中，实施用于生物反应器1.1，…，1.4的温度控制器，并且在生物反应器1.1…1.4运行期间，所述温度控制器用于根据培养所期望的温度而调整运行条件。现在，将参照图2和图3更详细地描述温度控制器，图2和图3示出图1中的生物反应器系统的温度控制装置的示意图以及图2中示出的温度控制装置的剖视图。

根据图2，功率单元21和控制电子设备22邻近彼此地设置在外壳20中。在一个外壳后侧23上，风扇24、25被整合到外壳20的壁中，该外壳20分配给用作热源势的基准体26(参照图3)并与其配合，使得风扇24、25产生用于基准体26(其具有生物反应器系统的操作环境的温度)的气流，从而以这种方式确保周围空气与基准体26之间的热交换。

根据图3，用于生物反应器1.2、1.4的开口3.2、3.4被形成在各自的容器插座27.2、27.4中，每个容器插座热联接到设置在其下方的热泵28.2、28.4，热泵28.2、28.4的一部分于是热联接到基准体26，该基准体位于其下方并且形成主热势。在此处示出的实施例中，热泵28.2、28.4的每一个由至少一个珀尔帖元件形成，也就是，它们被实施为能够由电能驱动的热泵。通过供应电驱动能量，热泵28.2、28.4在生物反应器系统的运行期间被驱动，从而导致热量从各自的容器插座27.2、27.4转移到基准体26，或者反之亦然。以这种方式，各自的容器插座27.2、27.4(其因此充当热交换器)的温度以及最终相关联的生物反应器1.2、1.4的温度在运行中被控制，不管是冷却它，还是加热它。

如能够从图2中看见的，基准体26具有冷却片29，所述冷却片沿着它的全部长度形成。在冷却片29之间，由风扇24、25产生的气流流动。

现在，将参照图4到图7描述用于生物反应器的温度控制器或调节器的结构和功能。在图4和图5中，相同的附图标记用于如图1到图3中相同的特征。

图4示出包括由多个生物反应器1.1，…，1.n形成的生物反应器系统的生物技术装置的示意图，所述多个生物反应器中的每一个经由关联的热泵28.1，…，28.n热联接到由基准体26形成的共享源或主热势；

基准体26由具有高热导率的材料构成。基准体26的当前温度被指定为T0，并且它的具体热容量被指定为CHO。多个生物反应器1.1，…，1.n单侧地热联接到形成主热势的基准体26。生物反应器1.1，…，1.n的每一个包括反应容器30.1，…，30.n，所述反应容器设置在关联的容器插座27.1…27.n中，并且所述反应容器的培养室31.1，…，31.n被部分地填充有被培养的培养物32.1，…，32.n。容器插座27.1，…，27.n借助隔离装置33.1，…，33.n在外部与周围环境热隔离。

在分别指定的热泵28.1，…，28.n(其优选地借助例如至少一个珀尔帖元件被设计为电驱动的热泵)中，根据热泵如何被控制，热量Qi的正流和负流从基准体26被引导到容器插座27.1，…，27.n，或者反之亦然。两个热损失流Qlossi/2(其总是正的)被添加到该热量的流。

根据图4，基准体26经由耐热件34热联接到操作环境35。运行环境35具有当前的、预定的温度Tamb。基准体26(其形成主热势)与运行环境35之间的热流等于Q_Amb＝(T_Amb-T₀)/R。

借助耐热件34的适当变化，Q_Amb和T₀能够在生物反应器运行期间、在期望的范围内被适当地控制。在实践中，在散热器与可控制的风扇装置的组合物的帮助下能够实施变化地可调整的热传递(就这点而言，还参见以上关于图2和图3的描述)。

根据图4，电源36还设置为用于热泵28.1，…，28.n，用于所述热泵的最大功率水平S.max被预先确定。

可电控热泵的效率显著地受到两个联接面之间的温差的影响。该关系在随后的图6和图7中被定性地表示。图6是示出可电控热泵的效率(百分比)对热联接面之间的温差ΔΤ的依存关系。

当ΔΤ＝0K时，获得最大效率，并且该效率随着温差增大而降低。输入的功率被分成有效热流Qi和热损失流Qlossi。然而，从处理目标的立体图中看，热损失流产生积极贡献，当加热培养物时，它们在冷却的情况下性能下降。用于输入到热泵的给定功率的这些关系在图7中被示出(曲线A-Qeff)。图7是示出热泵的效率(百分比)如何取决于温差ΔΤ的曲线图。然而在加热的情况下(见y轴的右边)，大比例的输入功率直接有益于生物培养，在冷却的情况下(见y轴的左边)，随着温差增大，效率大大降低。为了实现作为整体的系统的最佳设计(最大效率)，主势(mainpotential)的设定温度T0.SP(SP＝“设定点(SetPoint)”＝设定值(setpointvalue))因此应少于或等于生物反应器中的培养物的设定温度T1i.SP。

现在将参照图5更详细地描述用于控制生物反应器1.1…1.n中的温度的控制机构。

热泵28.1，…，28.n中的每一个热联接到基准体26，该基准体形成主热势。在典型的运行管理系统中，多个生物反应器1.1，…，1.n被加热，其对应于从基准体26到各自的生物反应器的热量的正流动。这导致基准体26冷却。如果一个或多个其他生物反应器在运行的同一时刻被冷却，这导致从分配给这些生物反应器的热泵到基准体26的正热交换流。如果运行管理是理想的，则到基准体26或者来自基准体26的热量的交换补充彼此，使得基准体26的温度没有发生变化，或者仅发生了非常轻微的温度变化。作为整体的系统于是以最大能量效率运行。

对于到目前为止最大比例的生物代谢而言，这些应用的最佳且因此也是典型的温度范围是约25℃与40℃之间。代谢过程伴随着产生(特定)热量的生物系统，其最大值因此同样处于上述温度范围中。这里优选考虑的生物反应器系统典型地在周围温度Tamb为近似20℃到近似30℃的实验室空间中运行。当尺寸适当时，基准体26的T0因此可靠近Tamb而运行。在这种情况下，在近似25℃到近似40℃的生物学相关的运行范围内的T1i、T2i的情况下，T0靠近近似20℃到近似30℃的Tamb，由于其效率高，热泵28.1，…，28.n的联接面之间的温差很小。

如果在一个或若干培养物中的代谢过程的动态目前在给定的时刻被改变(其对应于实践中频繁使用的冷却功能)，该系统开始靠近在这方面理想的工作点。虽然所讨论的热泵的效率在冷却的过程中由于联接面之间的温差的增大而降低，但是由于效果部分地彼此补偿，生物活动也同时减少，如同培养物具体产生的热量。

根据图5，用于培养温度T1i.SP(i＝1，…，n)的设定值(SP)被预定到外部温度控制器40，该外部温度控制器例如可以是改型的PID控制器，其至少部分地借助操作软件来实施。培养温度T1i.SP的设定值(SP)被传输到外部温度控制器40的设定值输入部41。处理值T1i.PV(PV-“处理值”)被传输到外部温度控制器40的处理值输入部42。控制器输出信号通过比较设定温度与处理温度T1i.PV、以及通过考虑控制器参数而被计算，并且它经由外部温度控制器40的输出终端43输出。该信号同时是具有附图标记T2i.SP的用于容器插座27.1的设定温度，其被传输到设定值输入部45处的内部温度控制器44。处理值T2i.PV被应用到内部温度控制器44的处理值输入部46。

培养室31.1中的温度与反应容器30.1中或容器插座27.1中的温度之间的最大温差能够通过值T2i.SP的适当上限和下限以绝对项限定或者相对于培养温度T1i.SP或T1i.PV限定。因过热或过冷而对生物系统造成的损害能够以这种方式有效地防止。

在考虑控制器参数的情况下，内部温度控制器44(其还可是例如借助软件来实施的该习惯的PID控制器)计算来自设定值T2i.SP的控制器输出信号Pi.SP以及容器插座27.1的处理值T2i.PV。控制器输出信号Pi.SP经由输出终端47输出并且应用到控制块50。通过合适地限制该设定值Pi.SP，能够保护热泵28.1不过载。还能够以这种方式在整个系统中实施加载分布，如以下将更详细描述的那样。

在这方面，控制块50被用于实施更高等级的功率管理。调整过的控制信号Pi.SP'经由输出终端53输出，并且供应到功率控制器49的设定值输入部48(见以下的进一步描述)。

处理值Pi.PV供应到功率控制器49上的处理值输入部51。功率控制器49控制热泵28.1的控制器52，使得引入热泵28.1中的功率的处理值Pi.PV对应于由控制控制块50输出的设定值Pi.SP'。在电热泵的情况下，引入的功率的处理值Pi.PV典型地通过测量电流消耗和电压供应而确定。控制器52的效率(其例如由PWM全桥实现，并且其还称为“关联的热泵的功率电子设备”)可以用算术方法考虑，如以下表格中作为示例所指示的：

在作为示例描述的实施例中，功率控制器49补偿在实践中关于热泵28.1频繁发生的非线性和连续的传播。功率控制器49使处于使用中的热泵28.1的行为线性化。部件变化还通过功率的直接测量来补偿。由于在生产期间不必将元件分类，因此形成高效工作的、耐用的控制器。

在简化的实施例中，通过省去内部温度控制器44和功率控制器49，外部温度控制器40的输出信号能够被直接用于控制控制器52。在替代的实施例中，内部温度控制器44能够从外部温度控制器40连接到下游，而无需使用功率控制器49。在另一实施例中，输出部43能够被直接给定到功率控制器49的设定值输入部48。

控制回路的动态随着外部温度控制器40、内部温度控制器44和功率控制器49而增大，类似于随着受到温度控制的各个系统部件的(连续减小的)热容量而增大。功率控制器49的典型的调整速度的范围是从几毫秒到一秒的最大值。内部温度控制器44的控制动态的典型范围是从若干秒到几分钟。外部温度控制器40的调整速度通常能够横跨一位数到两位数的分钟值的范围。

相互连接的控制回路中的每一个使分配给它们的受控系统的转移特征直线化。这导致非常精确并且严格限定的控制以及相当大的坚固性。

相互连接的控制回路的每一个在其控制参数方面被最佳地调整到分配给它的受控系统的动态传输特性。为了实现这一点，控制回路的动态行为能够被预先以实验的方式确定，并且关于所确定的动态的信息(例如表示动态行为的特征的运行参数)能够储存在软件中。这样的途径本身是公知的，在此不需要任何进一步的解释。以这种方式，用于系统的最佳的控制动态作为整体被实现。

根据温度T0的设定值和处理值以及当前的加载情形，另一控制器54控制形成主势的基准体26与周围环境35之间的联接的耐热件34。它使用用于该目的的驱动构件55，该驱动构件例如可采用风扇24、25的形式。

通过具体地限定和控制培养室31.1，…，31.n中的温度与反应容器30.1，…，30.n的/容器插座27.1，…，27.n的温度之间的最大温差，有效地避免了因过热或过冷引起的对生物系统的可能损害。由于内部温度控制回路的强大的系统动态包括控制器44、49，所以这还能够被确保用于瞬变/传输。

基于成本效率和用电安全的原因，用于管理生物反应器温度的装置可借助所谓的多电压电源单元运行，其将国家指定的初级电压转化成统一安全的极低电压。

控制块50(参照图5)尤其将所有n-设定值Pi.SP的功耗合计。该合计的信号P.sum用于在整个系统上加载分布，尤其用于管理单独分配到热泵28.1，…，28.n的电功率的分布。生物技术装置的其他功能性部件还能够被包括在这样的(更高等级的)功率管理系统中，或者该功率管理系统可设置为仅用于功能性部件，其中甚至不包括热泵28.1，…，28.n。因此，在下文中假设所讨论的组是任意组生物技术装置的功能性元件，那么，在特殊的情况下，所述功能性元件可以是热泵28.1，…，28.n。

功能性部件Pi具有以下特征：

生物技术装置还可包括其他功能性部件Fj(j＝1，…，m)，所述其他功能性部件不直接受到功率管理，而是替代地提供用于功率管理的外部的、基于时间的条件。用于另一功能性部件Fj的典型的实施例是搅拌器驱动器、气体混合系统、阀和/或泵驱动装置。

相比于功能性部件Pi(对其而言，由减小的功率配置导致的调整中的稍微延迟能够被容易地处理)，某些功能性部件必须能够在所有时间全部执行它们的功能。基于该理由，这样的部件不应被减小的功率配置中断，否则这会发生在所提出的功率管理系统下。

其它功能性部件Fj具有以下特征：

电源S被设置为用于功能性部件Pi并且用于另一功能性部件Fj，即通过以上描述的实施例中的电源36。

电源S具有以下特征。

为了指定最小输出功率S.max，用于功能性部件Pi和用于功能性部件Fj的电功耗能够基于同步系数(如果是已知的)。以下变型基于1的另一功能性部件Fj的同步性，即，所有部件能够借助Fj.max同步运行。

第一步骤是确定功能性部件Pi的最大功耗的总和：

$P.\max =\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pi}.\max$

另一功能性部件Fj的最大功耗的总和于是被计算为：

$F.\max =\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Fj}.\max$

电源S的最大功率输出的最小值的尺寸被确定为：

$S.\max =\mathrm{\α}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pi}.\max +\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Fj}.\max$

因数α理论上处于[0…1]的范围内，并且根据应用通常选择为处于例如[0.2…0.8]的范围内。

在以上描述的生物技术装置中，借助热泵28.1，…，28.n(参照图5)，通常在用于温度控制的功能性元件Pi中存在以最大比例安装的额定功率。

仅在罕见的情况下需要完全安装功率的热泵28.1，…，28.n；而且，在另一功能性部件Fj需要最大功率Fj.max的情况下仅具有较小的可能性。这意味着该因数α能够被选择为相对较低的值[0.2，…，0.5]。这避免了电源的尺寸过大，以及伴随的负面结果，诸如成本、电力损失、插入电流(cut-incurrents)，等等。

以下，将借助示例描述用于确定电功耗的分布的方法。在第一步骤中，确定了关于电功耗的当前的操作情形。

功能性元件Pi的总所需功耗被确定。作为选择方案，通过使用变量Pi.σi、即在Pi.σi>0的情况下可考虑单个的动态储备(dynamicreserve)：

$P.\mathrm{sum}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(1+\mathrm{Pi}.\mathrm{\σi})\·|\mathrm{Pi}.\mathrm{Sp}|$

用于另一功能性元件Fj的总功耗的当前处理值也被确定。通过使用变量Fj.σ，即在Fj.σ>0的情况下可考虑单个的动态储备：

$F.\mathrm{sum}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}(1+\mathrm{Fj}.\mathrm{\σj})\·|\mathrm{Fj}.\mathrm{PV}|$

以这种方式，功能性部件Pi的和/或另一功能性元件Fj的单个功耗能够作为选择方案而被动态地改变，例如以考虑不同的操作情形。

当前的操作情形中所需的总功率S.sum被确定为：

Ssum--P.sum+Fsum

如果S.sum小于或等于电源S.max的当前可用的最大输出值，那么所有的功能性元件Pi能够可靠地设有所需的功率：

${\∀}_i{\mathrm{Pi}.\mathrm{SP}}^{\′}=x\·\mathrm{Pi}.\mathrm{SP}$

然而，如果S.sum大于电源S.max的当前可用的最大输出功率，那么必须应用在功能性元件Pi之中分配可用的功率的适当策略，从而保持可靠的运行。替代的变型对于该目的是可用的。

在一个变型中，能够被分配到功能性元件Pi的总功率P.sum'被确定为：

P.sum′＝S.max-F.sum

一个优选的实施例是在持续功能性元件Pi之间继续进行现有的相对功率分布。减小因数x为了该目的而被计算，其处于α，…，1的范围内：

$x=\frac{{P.\mathrm{sum}}^{\′}}{P.\mathrm{sum}}$

在进一步的步骤中，单个的功率设定值Pi.SP'被计算如下：

${\∀}_i\mathrm{Pi}.{\mathrm{SP}}^{\′}=\mathrm{Pi}.\mathrm{SP}$

系统作为整体基于这些减小的功率设定值而被安全且可靠地管理。

用于实施以上描述的功率控制概念的先决条件在于，功能性元件Pi应服从于以下多种控制中的至少一个：

-元件被包含在内，其单个的功耗能够被改变/调整。

-具有恒定的(不变的)功耗的若干元件被包含在内，但是这些元件能够被单独地或成组地打开和关闭。

根据对包含在内的全部部件平均分配，可以对系统或功能性部件受控地提供功率，使得每个功能性部件被提供相同的功率份额。作为替代方案或者除此以外，系统部件在被供应功率时可以被加权(weight)。例如，选择的系统部件可以总是被提供其最大的功率需求。或者这样的系统部件可被完全地避免关机。对于这样的系统部件，供应功率的减小还可被限制为特定的百分数，例如标准/最大功耗的30％。

所提出的加载管理系统能够被实现为生物反应器系统的系统或功能性部件的任意组合。对于特定实施例的以上描述均是基于温度控制装置。相似地，常见的加载管理系统例如可被设置为分配给生物反应器系统中的各自的生物反应器的搅拌器和/或温度控制装置。

在以上描述、权利要求书以及附图中公开的本发明的特征可以是其各个实施例中的单独地和以组合形式实现本发明的材料。

Claims (12)

1.一种受控运行生物技术装置的方法，所述生物技术装置包括

-一个或多个生物反应器，

-功能性部件，每一个功能性部件均被分配给至少一个生物反应器，并且能够在所述至少一个生物反应器运行期间用于运行管理，以及

-控制单元，联接到第一组功能性部件，以在运行期间将控制信号至少传输到所述第一组功能性部件，

其中，该方法在运行期间控制所述第一组功能性部件的电功耗，包括以下步骤：

-提供关于在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的预定的总电功耗的电子信息，

-产生在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的功能性部件的各自的当前功率控制信号，

-当考虑用于所述第一组功能性部件的各自的当前功率控制信号时，确定在所述控制单元中用于当前的运行情形结果的当前所需的总电功耗，

-当所述第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定的总电功耗时，调整所述第一组功能性部件中的一个或多个所述功能性部件的各自的当前功率控制信号，以优化功耗，使得对于所述第一组功能性部件而言，当考虑一个或多个调整过的功率控制信号并且选择性地保持未调整的当前功率控制信号时，调整过的总电功耗不大于预定的总电功耗，以及

-经由所述控制单元将一个或多个调整过的功率控制信号以及选择性地保持的未调整的当前功率控制信号输出到所述第一组功能性部件的功能性部件，

其特征在于，当为所述第一组功能性部件中的多个功能性部件调整各自的当前功率控制信号时，保持相对的功率分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当确定用于所述第一组功能性部件中的所述功能性部件的当前总电功耗时，考虑分别分配给所述第一组功能性部件的动态备用功率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，执行确定用于所述第一组功能性部件的预定总电功耗的步骤，其中所述预定总电功耗被确定为处于运行中的功能性部件能够使用的最大总电功耗与分配给第二组功能性部件的电功耗之间的差，其中，与所述第一组功能性部件不同，所述第二组功能性部件至少在所述调整将导致用于各个功能性部件的功率减小的任何时候被阻止对分别分配给所述第二组功能性部件的当前功率控制信号进行调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，执行确定分配到所述第二组功能性部件的电功耗的步骤，其中在考虑分别分配到所述功能性部件的动态备用功率的情况下，将用于所述第二组功能性部件的各个最大电功耗进行合计。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，执行确定所述功能性部件在运行期间能够使用的最大总电功耗的步骤，其中，确定所述最大总可用电功耗的下阈值，并且当确定用于所述第一组功能性部件的预定总电功耗时使用所述下阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别为所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件确定调整过的功率控制信号，其中根据所述调整过的功率控制信号而调整的功耗总是小于或等于各个功能性部件的最大电功耗。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为以下组中的一个或多个部件类型的功能性部件执行电功耗：温度控制装置、传感器单元、混合装置、搅拌驱动装置、阀、流体输送装置以及泵驱动装置。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当对比显示出用于所述第一组功能性部件的当前的总电功耗比预定的总电功耗小时，调整用于所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件的当前功率控制信号，以更多地利用预定的总电功耗，其中，使调整过的总电功耗大于当前所需的总电功耗并且不大于预定的总电功耗。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节各当前功率控制信号以优化功耗和/或调节各当前功率控制信号以更多地利用预定的总电功耗包括在所述第一组功能性部件的多个功能性部件之间重新分配功率。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当调节各当前功率控制信号以优化功耗时和/或当调节各当前功率控制信号以更多地利用预定的总电功耗时，打开和/或关闭所述第一组功能性部件中的一个或多个功能性部件。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在联接到一个或多个内部控制回路的外部控制回路中控制用于所述第一组功能性部件的电功耗。

12.一种生物技术装置，包括：

-一个或多个生物反应器，

-功能性部件，每一个功能性部件均被分配给至少一个生物反应器，并且能够在所述至少一个生物反应器运行期间用于运行管理，以及

-控制单元，联接到第一组功能性部件，以在运行期间将控制信号至少传输到所述第一组功能性部件，

其中所述控制单元被构造成根据以下步骤在运行期间控制所述第一组功能性部件的电功耗：

-提供关于在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的预定的总电功耗的电子信息，

-产生在所述控制单元中用于所述第一组功能性部件的功能性部件的各自的当前功率控制信号，

-当考虑用于所述第一组功能性部件的各自的当前功率控制信号时，确定在所述控制单元中用于当前的运行情形结果的当前所需的总电功耗，

-当所述第一组功能性部件的对比显示出当前所需的总电功耗大于预定的总电功耗时，调整所述第一组功能性部件中的一个或多个所述功能性部件的各自的当前功率控制信号，以优化功耗，使得对于所述第一组功能性部件而言，当考虑一个或多个调整过的功率控制信号并且选择性地保持未调整的当前功率控制信号时，调整过的总电功耗不大于预定的总电功耗，以及

-经由所述控制单元将一个或多个调整过的功率控制信号以及选择性地保持的未调整的当前功率控制信号输出到所述第一组功能性部件的功能性部件，

其特征在于，所述控制单元被构造成当为所述第一组功能性部件中的多个功能性部件调整各自的当前功率控制信号时，保持相对的功率分布。