CN109439541A - 基于网络通讯的生物培养系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络通讯的生物培养系统，包括：若干个生物培养单元，用于进行生物培养；服务器，用于与生物培养单元进行数据交互；其中，若干生物培养单元与服务器构成通讯连接以使服务器将相同的控制数据传输至不同的生物培养单元。本发明的有益之处在于提供了一种能够协同进行生产的基于网络通讯的生物培养系统。

Description

基于网络通讯的生物培养系统

技术领域

本发明涉及一种基于网络通讯的生物培养系统。

背景技术

现有技术中生物培养系统大多是需要进行多组培养，而作为主要的培养设备-反应釜，在使用过程中，对反应过程中的温度、压力、力学控制(搅拌、鼓风等)、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。

现有的反应釜结构上一般由釜体、传动装置、搅拌装置、加热装置、冷却装置、密封装置组成。按照加热/冷却方式，可分为电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，夹套冷却和釜内盘管冷却等。加热方式的选择主要跟化学反应所需的加热/冷却温度，以及所需热量大小有关。在进行操作时，大多是通过人为监控设定参数的方式以确保反应釜的内部环境的准确，从而提高整个反应内部的反应质量。反应过程中反应釜在操作的时候注意点比较多，比较容易因为多种原因发生损坏，导致生产被迫停止。因此反应釜在操作方面也需要严格的按照所需要的要求以及规章进行操作。

虽然现有技术中，专利一种反应釜气力输送上料系统105752692B公开了一种针对反应釜的自动化上料系统，能够在上料系统上实现自动化，但是从整体上，现有的反应釜还是作为单一的生产加工反应设备，尽管已经存在了局部设备的半自动化或者全自动化方案，但是整体的操作过程中都一直需要人为把控，缺少能够进行全面化网络通讯的培养系统。

发明内容

一种基于网络通讯的生物培养系统，包括：

若干个生物培养单元，用于进行生物培养；

服务器，用于与生物培养单元进行数据交互；

其中，若干生物培养单元与服务器构成通讯连接以使服务器将相同的控制数据传输至不同的生物培养单元。

进一步地，基于网络通讯的生物培养系统包括：移动终端设备，用于提供用户通过设置从而控制所述生物培养单元所需的数据；

移动终端设备能与服务器构成数据交互以使移动终端设备所设定的数据通过服务器传输至不同的生物培养单元。

进一步地，基于网络通讯的生物培养系统包括：

移动终端设备，用于提供用户通过设置从而控制所述生物培养单元所需的数据；

移动终端设备能与若干生物培养单元构成无线的数据交互以使移动终端设备所设定的数据传输至不同的生物培养单元。

进一步地，基于网络通讯的生物培养系统包括：

固定终端设备，用于提供用户通过设置从而控制所述生物培养单元所需的数据；

固定终端设备能与若干生物培养单元构成有线的数据交互以使固定终端设备所设定的数据传输至不同的生物培养单元。

进一步地，基于网络通讯的生物培养系统包括：

生物培养单元设有位置标签以使服务器根据地理位置选择发送相同的数据的生物培养单元。

进一步地，基于网络通讯的生物培养系统包括：

生物培养单元包括：

反应釜，用于提供细胞培养的空间并容纳有一个搅拌桨；

驱动装置，至少用于驱动搅拌桨；

供液装置，至少用于向反应釜中提供细胞培养液；

温控装置，用于改变反应釜的内部温度；

控制装置，至少用于控制驱动装置、供液装置、温控装置中的一个或几个。

进一步地，控制装置包括一个无线通讯模块以使控制装置与服务器构成无线通信连接。

进一步地，服务器向若干个控制装置发送相同的控制驱动装置的数据。

进一步地，服务器向若干个控制装置发送相同的控制供液装置的数据。

进一步地，服务器向若干个控制装置发送相同的控制温控装置的数据。

本发明的有益之处在于：

提供了一种能够协同进行生产的基于网络通讯的生物培养系统。

附图说明

图1是本发明的生物培养系统的组成示意图；

图2是图1中部分的示意框图；

图3是图1中生物培养单元的示意框图；

图4是图1中服务器的示意框图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的生物培养系统100包括：若干个生物培养单元101、服务器102和移动终端设备103。

其中，生物培养单元101包括：反应釜、驱动装置、供液装置、温控装置和控制装置。

具体而言，反应釜用于提供细胞培养的空间并容纳有一个搅拌桨；驱动装置，至少用于驱动搅拌桨；供液装置至少用于向反应釜中提供细胞培养液；温控装置用于改变反应釜的内部温度；控制装置至少用于控制驱动装置、供液装置、温控装置中的一个或几个。

作为更具体的方案，控制装置可以包括一个PLC控制器。

生物培养单元101可以采用7个步进电机与7个步进电机驱动器，然后采用PLC控制器控制它们。

另外，温控装置可以包括温度传感器、温度变送器和加热垫。通过PLC实时采集温度，进行PID控制，以实现温度控制。

供液装置主要包括蠕动泵和软管组成，进行一系列液体的输送。当然还包括储液的储液罐或其他液源。蠕动泵的数目为6。

PLC控制器可以分别控制6个蠕动泵以及1个搅拌桨。

作为一种具体的方案，生物培养单元101可以与服务器102或服务器102所连接的客户端通过Twist-Pair光缆以TCP通讯协议进行客户端与PLC的通讯，实现一系列的参数传输。传输的参数包括温度，pH，DO等，这种传输是双向的，即有服务器102传输给生物培养单元101作为控制命令的数据也有生物培养单元101向服务器102反馈当前所检测到的数据。

比如，发送给驱动装置的控制命令的数据可以控制驱动装置中电机的转速从而控制搅拌桨的转速。

再比如，生物培养单元101反馈所检测到的数据，比如温度和pH值，从而使客户获知当前的情况。

作为一种扩展方案，生物培养单元101中设有一个检测装置，用于检测生物培养单元101的各项参数，比如温度、pH值等。

为了方便大规模协同生产以及设备的管理，作为一种优选方案，生物培养单元101设有RFID标签，服务器102能根据RFID标签识别和管理生物培养单元101。

具体而言，生物培养系统100还包括一个读取装置，该读取装置用于读取RFID标签并且该读取装置与服务器102构成数据交互。

该读取装置可以为一个专用的RFID读卡器，也可以是一个可与智能终端，比如手机进行近场通讯的扩展设备，其包括一个RFID读卡电路，而处理器部分则由手机的处理器进行数据处理。

作为可选方案，读取装置可以对RFID标签识别码和内存数据进行读出或写入操作。并且可以高速运动物体以及同时识别多个标签。

这样一来，用户可以通过RFID标签以及读取装置快速的将生物培养单元101编入系统进行管理，并且通过RFID标签实现系统的物联网智能管理。

作为进一步的方案，生物培养单元101可以与服务器102构成无线通讯连接，这样一来避免了大面积布线的困扰，同时结合基于RFID标签的物联网化管理可以方便的在服务器102上对设备进行管理和控制。

另外，为了便于用户使用系统和远程操控系统，移动终端设备103能与读取装置构成数据连接以使自动终端设备能获取生物培养单元101的RFID标签的数据。这样一来，移动终端设备103，比如手机，可以通过外置的可配合的读取装置与之配合，既能读取设备的信息，又能通过服务器102或直接控制和管理生物培养系统100，从而在使用手机APP客户端控制时，使用户能将眼前的显示设备和软件中的设备对应起来，便于管理。

作为进一步的优选方案，反应釜、驱动装置、供液装置、温控装置和控制装置均各自具有RFID标签从而在各个组成部分存在差异化时可以进行细节区别的设备管理和控制。

比如，两个生物培养单元101的所进行的工艺不同，所需的供液装置不同，系统就可以通过RFID标签进行配置和管理。

作为优选，服务器102包括一个AI模块，该AI模块用于根据生物培养单元101传输至服务器102的数据进行学习并根据学习结果控制生物培养单元101。

具体而言，AI模块包括存储模块和学习模块。其中，存储模块用于存储生物培养单元101的数据；学习模块用于根据存储模块中的数据以及数据之间的关联形成能够控制生物培养单元101的数据或数据组。

比如，用户通过服务器102或客户端设定获得某一要求的细胞的参数，然后服务器102将参数传输给生物培养单元101进行培养，期间服务器102不断收集数据，并收集用户反馈的数据结果。然后将工艺参数与得到反馈进行匹配和关联，生成最优的解决方案，形成数据或模板。在用户下次再需要相同要求的细胞培养需求时，服务器102直接给出经过学习后匹配出的最优参数组合。用户可以调整最优的参数组合，此时服务器102也将调整参数作为学习的内容。或者，用户设定了大部分参数，在某些参数存疑时，服务器102可以给出经过学习的建议，帮助客户设定参数。

作为具体方案，服务器102可以为云服务器102，这样可以让多个实体服务器102共享云端数据进行形成更大的数据规模改善学习效果。

另外，可以采用移动终端设备103去控制生物培养单元101，这部分控制的数据也由移动终端设备103上传给服务器102。这里所上传的不止是，用户所设定的数据，也包括其他的一些用户习惯以及反馈给用户的结果数据，比如当前所培养细胞的状态和参数。

具体而言，向服务器102上传的用于学习的数据至少包括反应釜、驱动装置、供液装置、温控装置和控制装置的数据，既包括控制数据也包括检测数据。

作为一种优选方案，若干生物培养单元101与服务器102构成通讯连接以使服务器102将相同的控制数据传输至不同的生物培养单元101。

这样的好处在于，可以使多个生物培养单元101同时进行同一需求的细胞培养。改善了以往单机设置生产效率低下的情况。

作为更进一步的方案，移动终端设备103用于提供用户通过设置从而控制生物培养单元101所需的数据，移动终端设备103能与服务器102构成数据交互以使移动终端设备103所设定的数据通过服务器102传输至不同的生物培养单元101。

用户通过移动终端设备103发出培养需求，然后，服务器102汇集这些需求，根据某一时间段内需求，计划所需使用的生物培养单元101的数目，这样即能在需求端进行整合又能在生产端提高生产效率，避免了设备不饱和运转以及需求等待的情况。

更具体而言，移动终端设备103能与若干移动终端设备103构成无线的数据交互以使移动终端设备103所设定的数据传输至不同的生物培养单元101。这样可以在服务器102匹配需求而直接使用移动终端设备103进行类似“下单”的操作，从而使用户直接快捷进行批量生产。也可以在用户需求量较大时，直接寻找可以生产的设备直接进行“下单”操作。同样地，也可以采用固定端设备，比如PC计算机，固定终端设备能与若干移动终端设备103构成有线的数据交互以使固定终端设备所设定的数据传输至不同的生物培养单元101。

为了进一步优选生产，生物培养单元101设有位置标签以使服务器102根据地理位置选择发送相同的数据的生物培养单元101。服务器102根据位置远近尽可能将相同的培养需求配置在同一地域，或者，根据用户位置的不同，匹配不同的地域靠近用户的生物培养单元101。

作为一种扩展方案，将若干个生物培养单元101、服务器102和移动终端设备103通过一个基于互联网的软件系统进行管理。

用户可以远程通过移动终端设备103对生物培养元进行控制和设定。

作为进一步地的优选方案，若干个生物培养单元101、服务器102和移动终端设备103之间均采用无线通讯连接，比如采用WIFI连接，用户可以通过移动终端设备103访问APP，可以以购买下单的方式选取一个或几个生物培养单元101为其培养细胞。

这样多个用户可以共享同一台设备，运营的一方可以最大化利用生物培养单元101。

作为一种扩展方案，生物培养单元101设置多个摄像头可以对培养情况进行拍照或拍摄。同时也将生物培养单元101所检测的数据实时反馈给移动终端设备103。

生物培养单元101与移动终端设备103构成一个通过互联网的双向数据交互，移动终端设备103通过设置参数控制生物培养单元101；生物培养单元101通过移动终端设备103向用户反馈信息。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述基于网络通讯的生物培养系统包括：

若干个生物培养单元，用于进行生物培养；

服务器，用于与所述生物培养单元进行数据交互；

其中，

若干所述生物培养单元与所述服务器构成通讯连接以使所述服务器将相同的控制数据传输至不同的所述生物培养单元。

2.根据权利要求1所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述基于网络通讯的生物培养系统还包括：

移动终端设备，用于提供用户通过设置从而控制所述生物培养单元所需的数据；

所述移动终端设备能与所述服务器构成数据交互以使所述移动终端设备所设定的数据通过所述服务器传输至不同的所述生物培养单元。

3.根据权利要求1所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述基于网络通讯的生物培养系统包括：

移动终端设备，用于提供用户通过设置从而控制所述生物培养单元所需的数据；

所述移动终端设备能与若干所述生物培养单元构成无线的数据交互以使所述移动终端设备所设定的数据传输至不同的所述生物培养单元。

4.根据权利要求3所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述基于网络通讯的生物培养系统包括：

固定终端设备，用于提供用户通过设置从而控制所述生物培养单元所需的数据；

所述固定终端设备能与若干所述生物培养单元构成有线的数据交互以使所述固定终端设备所设定的数据传输至不同的所述生物培养单元。

5.根据权利要求1所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述生物培养单元设有位置标签以使所述服务器根据地理位置选择发送相同的数据的所述生物培养单元。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述基于网络通讯的生物培养系统包括：

所述生物培养单元包括：

反应釜，用于提供细胞培养的空间并容纳有一个搅拌桨；

驱动装置，至少用于驱动所述搅拌桨；

供液装置，至少用于向所述反应釜中提供细胞培养液；

温控装置，用于改变所述反应釜的内部温度；

控制装置，至少用于控制所述驱动装置、供液装置、温控装置中的一个或几个。

7.根据权利要求6所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述控制装置包括一个无线通讯模块以使所述控制装置与所述服务器构成无线通信连接。

8.根据权利要求6所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述服务器向若干个所述控制装置发送相同的控制所述驱动装置的数据。

9.根据权利要求6所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述服务器向若干个所述控制装置发送相同的控制所述供液装置的数据。

10.根据权利要求6所述的基于网络通讯的生物培养系统，其特征在于：

所述服务器向若干个所述控制装置发送相同的控制所述温控装置的数据。