CN116590137A - 一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物工程领域，具体为一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统以及方法。方法包括：提供可自定义组装的生物培养模块及相应的管理模块；生物培养模块包括：通过可拆卸式管道相连接的生物反应装置、中间装置及纯化装置，管道上设有漏液感应线；当生物培养模块开启运行时，采集由漏液感应线上读数所组成的第一集合；管理模块通过第一集合判断生物培养模块的风险状态并控制其安全运行。本发明提供了一种适用于高致病病毒、细菌以及灭活系统的一次性生产方法及系统，该方法具有可灵活组装、自动预警泄漏、消杀等优势，省去固定式生产方法中繁琐流程(如离心、清洗等)，有效地节省了研发时间与成本。

Description

一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统以及方法

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统以及方法。

背景技术

当前，培养微生物或疫苗等生物制品通常是采用固定式的生物培养系统。然而，这种传统的固定式培养系统在实际应用过程中其实存在一定的缺陷，尤其是当其应用于微生物的小规模培养或疫苗研制初期的小试工艺时，固定式培养系统存在操作工艺相对复杂(如涉及到收集样本、离心、废液倾倒以及系统清洗等繁琐步骤)、应用成本偏高、灵活度较差等问题。例如，专利申请号为CN201780082359.X的发明申请，其公开了一种用于生产细胞和/或细胞产品的系统。又例如，专利申请号为CN201880076583.2的发明申请，其公开了一种用于制备生物分子(如病毒疫苗)的系统和方法。上述两个申请所公开的系统均尝试通过自动化控制的方式以在一定程度上减少固定式培养所产生的繁琐人工操作。但是，对于疫苗研发初期(或者，微生物的培养初期)来说，其生产工艺方法(如选用的加工步骤、所设定的加工顺序等等)可能会根据的当下实际需求进行调整。然而对固定式生产系统来说，若根据工艺方法的变化实时地调整生产系统配置，无论是技术难度还是所消耗的成本都非常高。也即是说，现有的疫苗生产系统以及自动化系统在应用于疫苗小试工艺时仍然存在诸多痛点。

又例如，专利申请号为CN201980085256.8的发明申请，其公开了净化生物分子生产系统的方法及适用于净化的系统。该系统尝试通过选用一次性管道或部件，以简化繁琐的清洗、消毒等步骤。但是，这种生产系统实际上仍然没有脱离传统的固定式生产模式，因此疫苗小试中的应用成本高、灵活性差等问题依然没有得到有效解决或缓解。

进一步地，生物培养系统(或者说，疫苗生产系统)中所涉及的一次性生物反应器是一种新型生物反应器，其通常由一次性塑料或不锈钢制成，这种新型生物反应器通常可以应用于以下领域：如细胞培养、细菌培养、病毒培养、单抗等有效物质培养及提取等等。然而现有生物反应器通常是应用在大规模的细胞或微生物培养中(如商业应用)，难以满足小规模化的实验需求。例如，当研究人员在疫苗培育初期，通常需要先在实验室进行多批量的小规模的病毒培养。但是现有的生物安全反应器对于小规模病毒培养而言，无论是在成本、安全性还是操作便捷性上均存在一定缺陷。例如，授权公告号为CN102492607B的中国发明专利，其公开了一种一次性生物反应器系统及方法。其中，该一次性生物反应器系统包括：一次性容器，其包括至少一个进样口，至少一个排出口，至少一个收集口，使用连接至所有外部开放口的无菌过滤器保护无菌环境的完整性；支撑一次性容器的结构；传感所述容器中所述生物材料一个或多个参数的一个或多个传感器；加热容器内容物的加热器，所述加热器具有恒温器；以及与所述系统装置在一起的混合系统，使得所述一次性容器中含有的生物材料被混合。该生物反应器系统的整体体积偏大，其既采用了大容量的生物反应器，同时还需要一系列的辅助配套设备，成本较高且对实验操作空间也提出了更高的要求。并且，由于大规模微生物或细胞培养和微小型微生物或细胞培养在实际应用过程中存在较大差异。因此，即使是对现有的设备进行等比体积缩小也难以满足实验室的微小型实验需求。又例如，申请公布号为CN103945928A的中国发明专利申请，其公开了单次使用式混合和生物反应器系统，该生物反应器系统在应用于微小型实验时也将存在类似的问题。为了进一步地适应于微小型实验需求，现有技术中也提出了一些小型反应器的设计方案，例如，申请公告号为CN102212474A的中国专利申请，其公开了一种小型生物反应器，其包括：细胞培养罐体、温控套件、补液(气)装置、细胞光密度检测套件与培养控制装置五部分，所述细胞培养罐体与补液装置相联结，温控套件、细胞光密度检测套件与培养控制装置配合为细胞培养提供优化的生长条件。然而，针对这一种小型生物反应器，在每次反应过后都需要对整体进行蒸汽灭菌，对于批量化的实验而言，操作较为繁琐且应用成本也更高。并且，该生物反应器在用于培养细菌或病毒等具有致病性的微生物时，难以保证反应器内、外环境不受干扰(例如，反应器内的致病细菌可能外溢污染实验环境，甚至威胁操作人员的安全)。

因此，亟需一种可应用于小规模微生物培养或疫苗小试工艺的疫苗生产系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统以及方法，

以部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，能够有效提高微生物的培养效率、降低培养成本。具体采用以下技术方案：一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，包括：

S001提供一种可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，用于对含有微生物的液体进行处理的中间装置，用于纯化液体的纯化装置，以及收集装置，中间装置通过至少一个可拆卸式管道与生物反应装置、纯化装置中任意一种或两种装置相连接，以用于从生物反应装置和/或纯化装置中采集液体并对液体进行处理，其中，可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；S002当生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；S003通过第一集合判断生物培养模块的第一风险状态，第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；S004管理模块根据风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至生物培养模块；S005生物培养模块响应于控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

在一些实施例中，S004包括步骤：管理模块判断漏液对象的个数是否超过预设的第一阈值；若是，则管理模块向生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号，其中，

第一控制信号包括：表示停止生产的停止信号，以及表示启动消毒的消毒信号；若否，则管理模块向生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号，第二控制信号包括：需要暂停生产的暂停对象；其中，暂停对象包括：漏液对象，以及与漏液对象相连接的一个或多个可拆卸式管道以及装置。

在一些实施例中，纯化装置包括以下一种或多种：超滤去灭活剂装置、超滤换液装置、澄清过滤装置、上清浓缩装置；中间装置包括以下一种或多种：层析装置、混匀装置。

在一些实施例中，装置与可拆卸式管道对接口处设置有用于输送液体的隔膜泵或蠕动泵。

在一些实施例中，读数包括：电流值，且S003包括步骤：当可拆卸式管道的电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括第一风险状态信息的第一漏液信号，且第一漏液信号与可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联；相应地，S004包括步骤：1)当管理模块监测到装置关联有两个第一漏液信号时，则将对应的装置、可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，第二控制信号包括：第一漏液对象信息。或者，在另一些实施例中还包括：3)当监测到装置关联有一个第一漏液信号时，则将对应的装置识别为第二漏液对象、可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；4)管理模块在发出第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且第三指令包括：修正后的漏液对象；若是，则将所接收到的指令发送至生物培养模块；若否，则直接向生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。

在一些实施例中，可拆卸式管道包括：用于输送流体的内部管道，以及用于保护内部管道的外部管道；其中，内部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第一漏液感应线，外部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第二漏液感应线；且读数包括：漏液感应线的电流值，相应地，步骤S003包括：(ⅰ)当监测到内部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断内部管道发生漏液；(ⅱ)生成与可拆卸式管道相关联的第二漏液信号，第二漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；以及(ⅲ)当监测到外部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断外部管道发生漏液；(ⅳ)生成与管道相关联的第三漏液信号，第三漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；相应地，S004包括：当管理模块监测到可拆卸式管道关联有第二漏液信号和第三漏液信号时，则将可拆卸式管道识别为漏液对象，并根据漏液对象生成表示暂停生产的第一控制子信号以发送至生物培养模块；或者，当管理模块仅检测到可拆卸式管道关联有第二漏液信号时，则向用户发出第二警报信号；或者，当管理模块监测到可拆卸式管道仅关联有第三漏液信号时，根据读数判断外部管道与装置的漏液风险等级，并根据漏液风险等级生成表示暂停生产的第二控制子信号以发送至生物培养模块。

在一些实施例中，浓缩过滤装置包括：用于过滤的第一腔室，以及设置在第一腔室外层的第二腔室，第一腔室内设置有用于对液体进行过滤的过滤物质，且第一腔室的一端与生物反应装置或者纯化装置相连接，第一腔室的另一端可其他纯化装置、中间装置或者收集装置相连接；其中，第一腔室、第二腔室的外壁上分别设置有漏液感应单元，且漏液感应单元为漏液传感器或漏液感应线。在一些实施例中，警报信号包括以下一种或多种形式：语音警报，和/或短信警报，和/或信号灯警报。

在一些实施例中，根据读数判断管道漏液与装置漏液的漏液风险等级的步骤包括：根据读数确定内部管道的漏液位置的分布特征，其中分布特征包括：与管道两侧相连接的连续分布，和/或与管道两侧断开的区域分布；当监测到分布特征为连续分布时，则判定管道两侧的装置的接口处的漏液风险等级为第一级，管道的漏液风险等级为第二级；当监测到分布特征为区域分布时，则判定管道的漏液风险等级为第一级，管道两侧的装置的漏液风险等级为第二级；相应地，S004还包括步骤：根据漏液风险等级信息生成第三警报信号并发送给用户或者第二控制子信号以发送至生物培养模块。

在一些实施例中，第一风险状态还包括：漏气信息，生产方法还包括步骤：S006当生物培养模块开启运行时，采集生物培养模块周围的气体；S007对气体进行检测以得到气体的第一指标数值；S008根据第一指标数值判断生物培养模块是否发生漏气，若是则生成漏气信号；相应地，S004包括：6)当管理模块监测到生物反应装置为漏液对象，且同时监测到漏气信号时，则向生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号；以及7)当管理模块监测到生物反应装置为漏液对象而未监测到漏气信号时，则向生物培养模块发送暂停生产的第二控制信号；以及8)当管理模块监测到漏气信号而生物反应装置暂无漏液风险时，则向用户发送第五警报信号以提示用户对漏气信号进行核查。

在一些实施例中，在S002之前，还包括步骤：向生物培养模块通入液体，以使得液体依次流经生物反应装置、纯化装置以及收集装置；采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第二集合；根据第二集合确定生物培养模块的第三风险状态，第三风险状态包括：漏液对象；根据第三风险状态生成并向用户发送第四警报信号。

在一些实施例中，生物反应装置包括：用于培养微生物的生物反应袋，用于监测反应袋中液压的第一压力监测单元，以及对应设置在反应袋底部的第一漏液监测模块，方法包括步骤：S102通过反应袋上的第一入口或第二入口向反应袋中通入预设量的气体或液体以进行微生物或细胞的培养；S104实时监测第一压力监测单元的液压以及第一漏液监测模块的漏液值；S106根据液压和漏液值判断生物反应器的第二风险状态，风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；其中，S106包括：S61根据液压的变化参数判断反应袋的降压风险；其中，当变化参数属于预设的第一降压阈值时，降压风险为一级，当变化参数属于预设的第二降压阈值时，降压风险为二级，否则降压风险为零级；S62根据漏液值判断反应袋的漏液风险，其中，当漏液值属于预设的第一漏液阈值时，漏液风险为一级，当漏液值属于预设的第二漏液阈值时，漏液风险为二级，否则漏液风险为零级；S63根据S61中的降压风险和/或S62中的漏液风险判断第二风险状态；其中，当降压风险为二级和/或漏液风险为二级时，第二风险状态为漏液状态；当降压风险和漏液风险均为零级时，第二风险状态为安全状态；否则，第二风险状态为待定状态。

本实施例中提供了一种适用于对高致病性微生物进行小规模化批量培养的生物反应装置，其中，生物反应装置通过内循环式的冷凝水引导路径设置、以及选取有限的关键参数组合(如内部液压、外部漏液值)进行监测的方案相结合，共同提供了一种适用于高致病性微生物培养的高灵敏度、低成本的生物培养模块。在一些实施例中，反应袋内第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，用于引导冷凝水在冷凝水引导区内发生凝集，并通过冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中；相应地，方法还包括步骤：S108当监测到风险状态为待定状态或漏液状态时，分别向用户发出相应的预警信号；S110响应于用户发出的反馈信号对生物反应器的降压风险和/或漏液风险进行二次监测，或者对预警信号进行接收或修正。本实施例还针对所选取的关键参数组提供了一种可实现人工、自动化相互协同的监测方法，该监测方法一方面利用了有限的双支数据以对生物反应器的真实工作状态进行同步监测与综合评估，以在减少人工介入。同时该方法还可以对综合评估结果(如风险状态)进行自动修正或审核，以进一步地提高监测方法的灵敏性和准确性(减少错误信号的发出)。其中，通过与内循环式的冷凝水引导功能相配合，还可减小冷凝水对压力变化值的干扰，进而有助于提高压力传感器(如第一压力监测单元)的监测精度。

本发明第二方面在于，还提供了一种一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统，

包括：可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，用于对含有微生物的液体进行处理的中间装置，用于纯化液体的纯化装置，以及收集装置，中间装置通过至少一个可拆卸式管道与生物反应装置、纯化装置中任意一种或两种装置相连接，以用于从生物反应装置和/或纯化装置中采集液体并对液体进行处理，其中，可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；漏液读数采集模块，被配置为用于当生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；漏液读数处理模块，被配置为用于通过第一集合判断生物培养模块的第一风险状态，第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；管理模块，被配置为用于根据第一风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至生物培养模块；其中，生物培养模块响应于控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

在一些实施例中，读数包括：电流值，且漏液读数处理模块被进一步地配置为用于当可拆卸式管道的电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括第一风险状态信息的第一漏液信号，且第一漏液信号与可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联；相应地，管理模块包括：第一监测单元，当管理模块监测到装置关联有两个第一漏液信号时，则将对应的装置、可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，第二控制信号包括：第一漏液对象信息；和/或，第二监测单元，被配置为用于当监测到装置关联有一个第一漏液信号时，则将对应的装置识别为第二漏液对象、可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；第三监测单元，被配置为用于在发出第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且第三指令包括：修正后的漏液对象；若是，则将所接收到的指令发送至生物培养模块；若否，则直接向生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。

有益技术效果：与传统的固定式培养模式不同，本发明提出了一种可灵活组装与动态维护的一次性疫苗生产线，这种一次性生产线使得工作人员可以在前期的工艺设计、后期的疫苗生产过程对整条生产线进行灵活地组装、更换(也即动态维护)。例如，当工作人员在疫苗研制初期需要对疫苗小试工艺进行验证或调整时，可以在实验室环境中(具体可在生物安全隔离器中)，通过快拆方式对各个装置或管道进行组装以自由配置一次性生产线。并且，本发明所采用的多段漏液信号监控的方式可以对生产线的风险进行准确地监控及定位，从而辅助用户对生产线进行“动态维护”，以保证生产线的稳定运行。

本发明中所提供的一次性产线尤其适用于小规模微生物的培养(如高致病病毒、细菌的2-20L的培养)或疫苗小试工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一示例性实施例中的一次性生物反应器的第一结构示意图；

图2为本发明一示例性实施例中的一次性生物反应器的第二结构示意图；

图3为本发明一示例性实施例中的一次性生物反应器的内部结构示意图；

图4为本发明一示例性实施例中冷凝水引导区域的结构示意图；

图5为本发明另一示例性实施例中顶部壁面的结构示意图；

图6为本发明一示例实施例中的支撑装置的第一结构示意图；

图7为本发明一示例实施例中的支撑装置的第二结构示意图；

图8为本发明一示例性实施例中传感器快接装置的剖面示意图；

图9为本发明一示例性实施例中传感器快接装置的结构示意图；

图10为本发明一示例性实施例中自动化控制方法的流程示意图；

图11为本发明另一示例性实施例中自动化控制方法的流程示意图；

图12为本发明一示例性实施例中自动化控制系统的模块示意图；

图13为本发明一示例性实施例中的生产方法或纯化方法的方法流程示意图；

图14为本发明一具体实施例中灭活细菌的生产系统的配置示意图；

图15a为本发明一示例性实施例中管道的漏液示意图；

图15b为本发明一示例性实施例中可拆卸管道与装置接口的第一示意图；

图15c为本发明一示例性实施例中可拆卸管道与装置接口的第二示意图；

图16为本发明一示例性实施例中生产方法的装置模块示意图。

附图标记：1为反应袋，11为顶部壁面，12为环形导轨，12-1环形凹槽，13为第一空间，14为第二空间；2为搅拌装置，21为搅拌桨，22为搅拌轴，23为加热单元；3为工作状态监测模块；4为第一入口；5为第一出口；6为第二出口，61为干燥装置，62为过滤装置；7为支撑主体，71为漏液监测传感器，72为底座，73为第一侧壁，74为第二侧壁；81为一次性传感器探头，82为探头接线端，83为电源接线端，84为电极；L1为水平面，L2为引导路径，91为可拆卸式管道，91-1为第一外接口，91-2为第一内接口，92为第二对接口，92-1为第二外接口，92-2为第二内接口，92-3为螺纹结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、

“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。如在本说明书中使用的，术语“大约”，典型地表示为所述值的+/-5％，更典型的是所述值的+/-4％，更典型的是所述值的+/-3％，更典型的是所述值的+/-2％，甚至更典型的是所述值的+/-1％，甚至更典型的是所述值的+/-0.5％。在本说明书中，某些实施方式可能以一种处于某个范围的格式公开。应该理解，这种“处于某个范围”的描述仅仅是为了方便和简洁，且不应该被解释为对所公开范围的僵化限制。因此，范围的描述应该被认为是已经具体地公开了所有可能的子范围以及在此范围内的独立数字值。例如，范围的描述应该被看作已经具体地公开了子范围如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及此范围内的单独数字，例如1，2，3，4，5和6。无论该范围的广度如何，均适用以上规则。

本文中，“通信连接”可以是双方或多方直接通信连接，也可以是通过第三方(例如，

中心控制模块或其他中控系统)实现的间接通信连接。本文中，“漏液感应线”也可被称为“漏液感应绳”或“漏液检测线”，其由一条检测液体泄漏的感应线缆和一个带定位报警的控制器构成。当然，根据实际应用需求，本文中的生物培养模块既可以选用定位式的漏液感应线，也可以选用非定位式的漏液感应线。本文中，“读数”可以为漏水感应线中一个或多个位点处(或者一个或多个线段处)的电流值或电流变化值。本文中，

“暂停生产”指的是暂停整套生物培养模块(即生物培养系统)其中的一个或多个装置。其中，此处的暂停既可以是对生物培养模块进行整体暂停，也可以仅暂停其中的部分装置。例如，在一些实施例中，当监控到纯化装置出现漏液风险时，可以暂停生物培养模块的所有装置的工作，待对出现故障的装置部分完成更换后，再次启动生物培养模块。或者，在另一些实施例中，当监控到纯化装置出现漏液风险时，可以仅暂停纯化装置的工作并进行替换，而保持生物反应装置(如生物反应器)继续培养微生物。本文中，“指标数值”指的是气体(如所采集到的废气，或者空气)中某一种或几种气体成分的浓度/

占比数值。又或者，“指标数值”也可以指的是气体中某一种或几种成分的气体物质在一定时间内的变化差值。如针对一些产气微生物，例如，若所培养的微生物为产气荚膜梭菌等，其对应的指标数值为二氧化碳的浓度，或者二氧化碳在一定时间内的增量；又例如，若所培养的微生物为产氢细菌、产甲烷菌，则对应的指标数值分别为氢气的浓度、甲烷的浓度等。本文中，“灭活疫苗”指的各类将病原微生物培养后进行不同程度的灭活或毒力降低而制成的疫苗。如“灭活疫苗”可以指将病原微生物杀死，使其失去致病力而保留抗原性而制得的灭活疫苗，也可以指将病原微生物的毒力降低，使其能够诱发理想的免疫应答而不产生临床症状的减毒活疫苗。

如图1-图5所示，本发明在第一方面提供了一种适用于在实验室内进行批量小型化微生物或细胞培育的一种一次性生物安全型生物反应器。该生物反应器包括：反应袋1，反应袋1的内部容纳腔室依次包括第一空间13和第二空间14；其中，当生物反应器处于工作状态时，第一空间13用于容纳气体(例如，空气、氧气、二氧化碳等等)，第二空间14用于容纳液体(例如，细胞培养液、水等等)，第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，用于引导冷凝水在冷凝水引导区内发生凝集，并通过冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中；用于监测生物反应器的工作状态参数的工作状态监测模块3，工作状态参数包括：液体的液压、泡沫生成情况、溶氧率、CO₂浓度、pH值以及浊度；相应地，工作状态监测模块包括监测单元：用于监测液压的第一压力监测单元，用于监测泡沫生成情况的泡沫监测单元，用于监测溶氧率的溶氧率监测单元，用于监测CO₂浓度的二氧化碳监测单元，用于监测pH值的pH监测单元，以及用于监测浊度的浊度监测单元；

其中，各个监测单元的监测端(例如，传感器的监测端)被设置在第二空间的壁面上，以保证能够准确地监测到液体的各个工作状态参数；第一空间处设置有用于通入第一气体(例如，压缩空气、二氧化碳、氮气、氧气等)的至少一个第一入口4，以及用于通入第一液体(例如，细胞培养液、待培养的细菌或水等)的至少一个第二入口，且第一、二入口均设置在冷凝水引导区的外侧，以避免第一入口或第二入口被反应过程中的冷凝水堵塞、污染；其中，当生物反应器处于工作状态时(如图1所示的放置状态)，第一入口的开口高于第二入口(或者，在另一些实施例中，第二入口的位置也可以不受限制)，以避免通过第二入口排入的水或其他液体物质流经第一入口以对其造成堵塞或污染；第二空间的下端区域还设置有用于液体取样的至少一个第一出口5。

在另一些实施例中，结合到微生物的具体生长特性，也可以将部分或全部第一入口或第二入口设置在第二空间14的壁面处，以使得部分气体或液体样品可以直接通入第二空间内的培养液中。

在一些实施例中，该反应袋为一次性生物反应袋，且该一次性生物反应袋从内到外依次包括：用于与微生物或细胞培养物等直接接触的接触层、用于隔绝气体的屏障层以及用于提供机械稳定性的结构层。

具体地，在一些实施例中，该反应袋的体积优选地被设置为1.5L、2L、2.5L或5L。

具体地，在一些实施例中，生物反应袋为由三层塑料材料组成的一次性袋，一层由聚对苯二甲酸乙二醇酯或LDPE制成，以提供机械稳定性。中间层由PVA或PVC制成，用作气体屏障。最后，与细胞培养物接触的接触层由PVA或PP制成。

为了能够在小容量生物反应袋中稳定地进行微生物或细胞培养，例如，保证与反应袋相关联的其他结构(如第一入口、第二入口等)能够稳定工作。第二空间的体积(或容量)通常小于第一空间的体积。优选地，第二空间大约占反应袋内部容纳腔室体积的20％-50％。

例如，在一些实施例中，当生物反应袋为5L时，第二空间大约为2L。在实验过程中，

需要保证加入的液体总量不超过第二空间的体积。

例如，在一些实施例中，在第一空间、第二空间设置有分界线，用于判断液体添加是否过量。可以理解的是，本发明中采用“第一空间”与“第二空间”的表述仅仅是从空间功能的角度对反应袋内部容纳腔室进行区分。因此，第一空间和第二空间实际上可以是无障碍连通的空间，如图1和图3所示。

在一些实施例中，如图4所示，冷凝水引导区内部的顶部壁面11被配置为斜面，且冷凝水引导区的边缘设置有环形导轨12，环形导轨12为冷凝水提供凝集、回流的引导路径L2。例如，在一些实施例中，第一空间的顶部(或者，仅冷凝水引导区)被设置为具有一定倾角的斜面。具体地，第一空间的顶部可以呈倒圆锥型设置。例如，在一些实施例中，冷凝水引导区的边缘设置有一圈呈圆环形的导轨，当第一空间的空气湿度较高时可优先在斜面(也即顶部壁面11)上进行凝集形成水滴，水滴沿斜面向下流动并在导轨内侧汇集，当所汇集的水滴逐渐增大时则在重力作用下向下回流至第二空间中。

在一些实施例中，冷凝水引导区内部的反应袋的壁面被配置为斜面，且斜面的倾斜角度α(或者说坡度)优选地设置为1°-5°。其中，倾斜角度指的是当生物反应器竖直放置时，冷凝水引导区壁面与水平面L1之间的夹角。优选地，斜面的倾斜角度为2-3°。

在一些实施例中，如图5所示，环形导轨呈从其第一端至第二端(即冷凝水出口端)曲率逐渐减小的设计。具体地，环形导轨12的引导路径的各点曲率沿其第一端至第二端的方向逐渐减小，以使得引导路径的第二端低于第一端，也即冷凝水出口端处于最低位。

在一些实施例中，如图3所示，生物反应器还包括：搅拌装置2，搅拌装置2包括搅拌轴22以及设置在搅拌轴的末端的搅拌桨21；冷凝水引导区的中心区域开设有用于安装搅拌装置2的安装孔，且搅拌轴22通过安装孔固定安装在反应袋上，而搅拌桨21延伸入第二空间；其中，搅拌轴22在位于或靠近冷凝水引导区的一侧设置有加热单元23(例如，可以设置恒温加热片)，避免在冷凝水引导区的外侧形成冷凝水；工作状态监测模块的监测端高于搅拌桨的水平高度，以减少搅拌桨对于工作状态监测模块工作稳定性的干扰。本发明实施例中，为了避免第一空间内由于温度过低、湿度过高而生成过量的冷凝水，以至于冷凝水可能会在冷凝水引导区以外凝集或者是冷凝水引导区内部的冷凝水外溢，在搅拌轴22靠近冷凝水引导区且远离液面的位置设置有电加热片，例如，该电加热片可以在湿度过大或温度过低时启动加热功能。

可以理解的是，由于搅拌装置通常为金属制成，因此当搅拌装置未开启加热功能时，

搅拌轴的顶部通常会凝集形成一定量冷凝水，这些冷凝水一部分将沿搅拌轴回流至第二空间，另一部分则可以在冷凝水引导区的作用下沿引导路径的引导回流至第二空间。在一些实施例中，搅拌装置可以为磁力搅拌装置。本发明实施例中，为了控制小型化生物反应器的体积和应用成本，提供了一种内循环式的冷凝水回流方案(无需外接排水管道)，其既能够避免反应过程中冷凝水对各个入口或出口的堵塞甚至污染，同时内循环式的冷凝水回流方案可以进一步地保证生物反应器的内部稳定性(减少液体流失)。

在一些实施例中，如图4所示，环形导轨12中设有用于提供引导路径L2的环形凹槽12-1，且环形凹槽12-1上设置有冷凝水出口，环形凹槽的底面呈倾斜设置，以使得冷凝水出口处为环形凹槽的水平最低点，进而引导环形凹槽内凝集的冷凝水通过冷凝水出口流出；其中，冷凝水出口沿远离第一入口、第二入口的方向设置。本发明实施例中，通过倾斜凹槽的低出口设计，可以进一步地引导、促进冷凝水在限定区域内(即冷凝水引导区)形成，并避免冷凝水因凝集过多而外溢。尤其是在培养高致病性病毒或细菌时，冷凝水的集中形成与回流可以保证实验的稳定进行，同时可以减少高致病性病毒或细菌通过管道溢出并污染外部环境的可能。

在一些实施例中，用于通入气体的第一入口(也即气体入口)设置有第一控制阀门(也即进气阀)、用于通入液体的第二入口(即液体入口)内设置有第二控制阀门(也即进液阀)，第一空间处设置有用于监测第一空间内部气压的第二压力监测单元(也即气压监测单元)，且第一压力监测单元(也即液压监测单元)与第二控制阀门通信连接，第二压力监测单元分别与第一控制阀门和第二控制阀门通信连接。

下面对气压监测单元、液压监测单元、进气阀以及进液阀的部分工作流程进行说明：

当液压监测单元监测到液压超过预设的第一压力阈值时，向进液阀发送表示停止进液的第一关闭信号，进液阀响应于第一关闭信号保持液体入口关闭；当气压监测单元监测到气压超过预设的第二压力阈值时，向进气阀、进液阀发送表示停止进样的第二关闭信号，进气阀、进液阀则基于第二关闭信号保持气体、液体入口关闭。

在一些实施例中，当监测到液压或气压超过预设压力阈值时，还可以直接向用户发送预警信号，由用户介入以判断是否需要关闭或开启各个入口。

为了保证小型化实验(例如，反应袋的容量仅为0.5L、1L或2L时)的安全性与可靠性，本发明实施例中通过对气压、液压进行同步监控，以避免加液或加气过量导致实验失败甚至反应袋破裂。进一步，在一些实施例中，还包括：对应于设置在反应袋底部，以用于监测反应袋是否漏液的第一漏液监测模块(例如，第一漏液监测模块可以为漏液传感器)。进一步地，在一些实施例中，还包括：安全消毒模块，安全消毒模块包括：

与反应袋相连接的回收单元以及消毒单元；回收单元包括：回收袋，以及用于连接回收袋和反应袋的回收管道，回收管道内设置有第三控制阀门(也即回收阀)；消毒单元包括：用于存储消毒物质的腔室，以及用于连接腔室和反应袋的消毒管道，消毒管道内设置有第四控制阀门(也即消毒阀)；其中，第三控制阀门、第四控制阀门均与压力监测传感器、第一漏液监测模块通信连接。本发明实施例中，为了控制消毒物质用量，并减小消毒过程对反应袋周围环境(例如，用于支撑反应袋的支撑装置、或者反应袋所处的生物安全柜)带来的不利影响，采用先回收、再消毒的模式。

下面对安全消毒模块的优选消毒流程进行说明：步骤21：安全消毒模块(如回收阀、消毒阀)接收到开启信号(例如，监测到反应袋发生漏液时，如监测到风险状态为漏液状态，或者用户自行输入的消毒指令时)；步骤22：回收阀开启并将第二空间中的液体抽取至回收袋；待液体被完全回收之后，或者经过一定预设回收时长(例如，10s)后，

执行步骤23：关闭回收阀并开启消毒阀，消毒阀将腔室内的消毒物质通入反应袋内部。

在一些实施例中，回收袋内预存有用于对液体流体进行消毒的消毒物质。在一些实施例中，消毒物质为用于消毒的第二液体或第二气体，如过氧化氢气体。在一些实施例中，回收袋可以采用与一次性生物反应袋相同或相似的多层设计。

在一些实施例中，当整个生物反应器结束之后，安全消毒模块可以通过与步骤21-步骤23相同或相似的方式对生物反应器进行消毒。

本发明实施例中，为避免在充入消毒物质的过程，反应袋内的液体(含有高危害性微生物)在其冲击下进一步外漏，甚至加重反应袋的破损程度。在充入消毒物质之前先对液体进行回收，然后再通入消毒气体或液体对反应袋进行集中式消杀。

在一些实施例中，也可以通过第一出口向反应袋内通入消毒物质。

在一些实施例中，还包括：安全取样装置，安全取样装置包括：与第一出口5连接的取样管，取样管内设置有第五控制阀门，取样管上沿轴向设置有多个取样口，且取样口的取样端密封连接有一次性取样袋，一次性取样袋的开口端由热塑性塑料制成。当取样袋完成取样之后，可以通过夹持式加热器对取样袋的开口端进行热处理，使得取样袋在热处理作用下自动封口，并可脱离取样口的取样端再由用户取出。

在一些实施例中，反应袋上连接有4路气体入口。当然，气体入口的安装数量/位置也可根据实际需求进行调整。在一些实施例中，气体入口中的控制阀门为止逆阀。在一些实施例中，第一空间的壁面上还设置有第二出口6(也即出气口)，出气口连接有出气管道，且出气管道内部还连接有过滤装置(例如H14 HEPA过滤器)，以用于过滤反应袋内部的气溶胶，避免对外部环境造成污染。当该反应袋在生物反应柜中使用时，出气管道还可以与生物反应柜的排气管道相连通。在一些实施例中，出气口设置有干燥装置61。例如，在出气口的管道内部设置有干燥剂以用于过滤气体中的污染物。或者，在另一些实施例中，当过滤装置62内部采用无水消毒剂时，可以省去干燥剂。

进一步地，在一些实施例中，通过监测反应袋内部液体的关键参数，如压力(可以用于反应液体含量)、pH、溶氧率、CO₂浓度、浊度等等，判断是否需要向反应器内部补充细胞培养液、水、酸液或者碱液等等，以完成培养过程的自动补液。

在一些实施例中，任意一个控制阀门都可以采用单向阀。在一些实施例中，在用于控制液体的控制阀门可以通过蠕动泵控制液体的加入量或加入速度。在一些实施例中，在反应袋中用于通气(如氧气等)的入口处设置有除菌单元，例如，0.22微米的除菌过滤设备。

可以理解的是，本发明实施例中的一次性生物反应器还可以用于实现微生物或细胞的连续性培养。例如，以病毒培养为例，当一次性生物反应器中的病毒达到一定数量时，可以先取出反应器内部的部分病毒样品，随后向反应器内部加入新的培养细胞液使得剩余病毒可以继续在反应器内部进行生长，由此以实现病毒的连续性培养。

在一些实施例中，如图8-9所示，传感器采用生物安全型传感器快拆装置以实现密封性，其中，传感器快接装置包括：一次性传感器探头81、探头接线端82、电源接线端83、电极84。探头接线端82内设有正负电极接线端，其可通过电极84与电源接线端83相连接，从而传递电流信号(具体为传感信号，如液压值、溶氧率等数值)至中控系统(如中心控制模块)，实时监测传感器参数。使用时，探头接线端82与电源接线端83相连接，传递电信号。在一些实施例中，支撑装置设有用于安装电源接线端83的接口，支撑装置的接口为抗腐蚀密封材料，电源接线端83可通过快插或者螺纹连接的方式插入接口，保障电源接线端83和支撑装置接壤处的密封，无气溶胶泄漏。在一些实施例中，针对小于或等于20L的一次性生物反应器放置于生物安全柜/隔离器里，通过控制取样单向阀，直接在生物安全柜/隔离器里进行取样检测。在一些实施例中，大于20L的反应器，取样管道直接接入生物安全柜/隔离器，通过控制取样单向阀取样检测。

或者，在一些实施例中，生物反应器还包括：中心控制模块，中心控制模块分别与一个或多个控制阀门、一个或多个监测单元或监测模块通信连接；为了能够对反应安全进行实时、准确地监测与维护，中心控制模块包括风险监测单元。

具体地，风险监测单元被配置为执行以下流程：步骤11、实时获取第一漏液监测模块的监测数值(如漏液传感器的电信号)；步骤12、风险监测单元根据漏液值判断漏液风险；其中，为了对漏液状况进行精准化监测，减小误判风险，根据漏液数值的大小将漏液风险分为0级、1级、2级；接下来，分别根据具体的漏液风险程度对生物反应器进行安全预警或安全消杀等处理；步骤13：当漏液风险为1时，风险监测单元将判断液压是否出现异常；若是，则向回收阀、消毒阀发送相应的消杀信号；若否，则继续监测漏液风险和液压，若监测到液压监测数值出现增长，或者液压出现异常，则向回收阀、消毒阀发送相应的消杀信号；步骤14：当漏液风险为2时，直接向回收阀、消毒阀发送相应的启动信号。在一些实施例中，当监测到存在漏液风险时，还可以向工作人员发送预警信号，并可以通过工作人员人工判断是否选择继续实验。

本发明实施例中通过选取外部漏液、内部液压两个有限参数进行监测，提供了一种灵敏度高而成本相对较低的监测方法(也即提供了一种双机制风险评估方法)。事实上，当前对于传染性、致病性超强的细菌或病毒培养，往往需要在高级别的生物安全防护实验室(例如，P3实验室)内进行。而本发明通过在单个小型生物反应器中对各项关键状态监测、双机制风险评估以及安全防护功能进行集成，以使得该小型生物反应器中在进行高危害性微生物培养时，既能够通过对关键参数的监测、内循环式冷凝水回流设计保证反应器内部环境稳定性，同时还可以根据低成本的双机制监测完成自主式的风险监测与消杀。因此，这种小型生物反应器可以直接应用于在生物安全柜(BSC)中进行细胞或微生物的培养，由此也可以在一定程度上降低高危害性微生物的人力、物力培养成本。

针对本发明中任意一个实施例中的生物反应器，本发明还提供了一种可以应用生物生物反应器以实现微生物培养的监测方法。优选地，在一些实施例中，如图10所示，所述方法包括步骤：S102通过所述反应袋上的第一入口或第二入口向所述反应袋中通入预设量的气体或液体以进行微生物或细胞的培养；S104实时监测所述第一压力监测单元的液压以及所述第一漏液监测模块的漏液值；S106根据所述液压和所述漏液值判断所述生物反应器的风险状态，所述风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；

其中，S106包括：S61根据所述液压的变化参数(例如，压力的下降值，或者压力的下降速度)判断所述反应袋的降压风险；其中，当所述变化参数属于预设的第一降压阈值时，所述降压风险为一级，当所述变化参数属于预设的第二降压阈值时，所述降压风险为二级，否则所述降压风险为零级；S62根据所述漏液值(例如，在一些实施例中，漏液值为漏液传感器的电信号值)判断所述反应袋的漏液风险，其中，当所述漏液值属于预设的第一漏液阈值时，所述漏液风险为一级，当所述漏液值属于预设的第二漏液阈值时，所述漏液风险为二级，否则所述漏液风险为零级；S63根据S61中的所述降压风险和/或S62中的所述漏液风险判断所述风险状态；其中，当所述降压风险为二级和/或所述漏液风险为二级时，所述风险状态为漏液状态；当所述降压风险和所述漏液风险均为零级时，所述风险状态为安全状态；否则，所述风险状态为待定状态。

在一些实施例中，所述第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，用于引导冷凝水在所述冷凝水引导区内发生凝集，并通过所述冷凝水引导区所提供的引导路径回流至所述第二空间中，所述方法还包括步骤：S108当监测到所述风险状态为待定状态或漏液状态时，分别向用户发出相应的预警信号；S110响应于所述用户发出的反馈信号对所述生物反应器的降压风险和/或漏液风险进行二次监测，或者对所述预警信号进行接收或修正。

在一些实施例中，S110步骤包括：当所述降压风险为一级而所述漏液风险为零级时，

响应于所述用户发出的第一反馈信号对所述冷凝水引导区进行加热；当监测到在加热过程中或加热之后所述降压风险降至零级时，则响应于用户发出的第一修正信号将所述风险状态修正为安全状态，否则，响应于用户发出的第二修正信号将所述风险状态修正为漏液状态。

具体地，在一些实施例中，当监测到风险状态为待定状态时，需向用户发送预警信号，

以提醒用户及时地对生物反应器的工作状态进行检查(例如，是否存在漏液倾向或者轻微漏液现象，或者是否存在冷凝水凝集过量的问题等等)。例如，在一些实施例中，当监测到风险状态为待定状态时，用户将接收到相应的预警信号，此时用户可以选择对冷凝水引导区进行加热(优选地可以通过设置在搅拌轴上的加热单元进行加热)，以限制或减少冷凝水的形成，从而判断当前的生物反应器是否存在冷凝水过量凝集的问题，若是，则可以在降压风险回归正常状态(如零级)时，由用户将风险状态修正为安全状态。

可以理解的是，尤其是针对体积仅为数升(如1L)的生物反应器而言，反应器内部的液体总量相对有限，因此液压也相对容易受到多重因素(如搅拌速度、搅拌力度、漏液、冷凝水凝集等等)的影响。此时，若将传感器的监测差值(相当于第二降压阈值)设置过高将难以第一时间发现问题，但是若将传感器监测差值设置过低则又可能频繁出现误报警干扰试验的正常运行。本发明实施例中通过利用内循环式冷凝水引导区对冷凝水的形成或回流进行控制或影响，以使得传感器即使处于监测差值较低(即高灵敏度)的情况下，也不会因为过量误报警干扰试验的正常运行。换句话说，本发明可以在一定程度上将漏液监测的精度调高。

例如，在一些实施例中，监测差值可以设置5％左右甚至更低，具体地，当液压的差值变化达到或超过5％时，则认为生物反应器当前存在较高漏液风险。

具体地，在一些实施例中，当监测到在预设的第二时间内，液压的数值恢复至预期水平(预期水平可以根据实际的液体加入量确定)时，且漏液风险未变化时，则可将风险状态转化为安全状态。或者，在一些实施例中，当监测到在预设的第三时间内，液压的变化参数没有显著变化(如仍然属于第一降压阈值的范围内)，则向用户发出相应的预警信号，以提示用户当前存在冷凝水过量的风险。

可以理解的是，本发明实施例中的各个阈值均可以由用户结合实际情况(如反应器的体积、加入的液体量等)进行适应性地设定。

本发明实施例中通过对有限参数进行实时监测，以对生物反应器的工作状态(具体为风险状态)提供了一种低成本、高精度的监测模式，一方面可以在一定程度上减轻工作人员的人工监测压力，另一方面也可以避免过渡监控带来的干扰(因误差信号中止试验，导致人力物力资源的浪费)。

在一些实施例中，在S102之前，还包括步骤：S100对所述生物反应器进行预测试；

其中，所述S100包括：通过所述第一入口向所述反应袋内部通入气体，同时保持所述反应袋的其余入口和出口均关闭；结束通气并保持对应的所述第一入口关闭；通过所述第一压力监测单元采集所述反应袋在第一时间内的第一气压变化值，并根据所述第一气压变化值判断所述生物反应器是否通过预测试(即密闭性能是否良好)；其中，当所述第一气压变化值属于预设的安全阈值时(具体地，气压变化较小或者变化值为0时)，则所述生物反应器通过预测试。

如图6、7所示，为了进一步地提高培养高致病性微生物过程中的操作安全性，本发明还提供了一种用于支撑上述生物反应器的支撑装置。如图6所示，其包括：用于支撑生物反应器的可控温的支撑主体7；生物反应器包括：反应袋，支撑主体7包括：由第一侧壁73和第二侧壁74共同形成的侧壁结构，形成于侧壁结构下方的底座72，以及用于对侧壁结构上方进行密封的顶盖，其中，侧壁结构和底座72对反应袋起到支撑作用；顶盖上设置有至少一个第三入口，用于引出从反应袋中的第一入口、第二入口所接出的至少一个管道，第一、第二入口分别用于向反应袋加入气体、液体；以及用于对反应袋进行加热的加热模块，加热模块包括：设置在第一侧壁和/或第二侧壁上的加热腔体，加热腔体用于容纳导热介质，且加热腔体上还设置有用于供导热介质进、出的介质入口和介质出口；用于监测导热介质温度的温度监测单元(例如，温度传感器)，以及与温度监测单元通信连接并用于对导热介质进行加热的加热单元；以及设置在底部的中心区域的第一漏液监测模块(如漏液监测传感器71)，第一漏液监测模块用于监测反应袋和/或加热腔体是否出现漏液。

在一些实施例中，针对小型的生物反应袋，以水为导热介质对小型反应袋的环向壁面进行均匀加热。例如，在一些实施例中，当通过温度传感器监测到反应器内部温度低于预设的培养温度时，可以向加热腔体内部通入适当的高温导热介质，以对反应器进行加热。或者，可以通过加热单元(例如，可以设置为插入水中的电加热管等等)直接对导热介质进行加热处理。

在一些实施例中，生物反应器包括：用于监测生物反应器的工作状态参数的工作状态监测模块，工作状态参数包括：液体的液压、泡沫生成情况、溶氧率、CO₂浓度、pH值以及浊度；相应地，支撑装置还包括：中心控制模块，中心控制模块用于与工作状态监测模块、第一漏液监测模块、加热模块通信连接，并根据工作状态监测模块、第一漏液监测模块、加热模块通信的监测结果控制生物反应器和支撑装置的运行状态。

在一些实施例中，生物反应器还包括：与中心控制模块通信连接的安全消毒模块；安全消毒模块包括：与反应袋相连接的回收单元以及消毒单元，回收单元包括：回收袋，以及用于连接回收袋和反应袋的回收管道，回收管道内设置有第三控制阀门，消毒单元包括：用于存储消毒物质(例如，过氧化氢消毒液)的腔室，用于将消毒物质通入反应袋内部的第一消毒管道，以及用于将消毒物质通入支撑主体与反应袋之间的第二消毒管道，第一、二消毒管道内均设置有第四控制阀门，其中，腔室可以设置在第二侧壁上。

进一步地，在一些实施例中，该安全消毒模块还可以对反应袋或支撑装置中的各个管路进行消毒。尤其是在进行高致病性的病毒、细菌等微生物培养时，本发明实施例中的支撑装置可以对一次性生物反应器的工作状态进行实时检测，并在监测到漏液或漏气信号时，及时启动安全消毒模块完成安全消毒。

在一些实施例中，第二侧壁上还开设有可视窗口，以用于观察反应袋内部的反应状况。

在一些实施例中，第二侧壁上设置有第二漏液监测模块，且当反应袋安装在支撑主体内部时，第二漏液监测模块的监测端与反应袋的壁面相接触。因此，当反应袋出现轻微破损(如搅拌装置的安装孔处有冷凝水溢出，或者反应袋上方区域存在微量漏液时)，设置在第二侧壁上的漏液监测传感器可以对反应袋的稳定性进行补充监测，进一步地降低实验风险。在一些实施例中，漏液监测模块包括以下一种或多种传感器：点式漏水传感器、支架探针式漏水传感器、非定位式漏水检测器、定位式漏水检测器。

在一些实施例中，顶盖和侧壁结构通过螺纹配合。例如，在一些实施例中，顶盖和侧壁结构通过快插结构配合连接，且顶盖和侧壁结构相接触的区域被设置为抗腐蚀材料。

在一些实施例中，支撑装置的侧壁上设置有两个防泄漏消毒接口(与消毒单元连接)，

如发生泄漏，通过两个防泄漏接口，对腔体进行循环消毒。其中，接口可以灵活地设置在支撑装置的侧壁或底座上。例如，在一些实施例中，两个防泄漏接口一个为入口，另一个为出口。具体地，在消杀过程中，可以通过入口向支撑装置内部输出一定量的消毒物质(如可以通过接口通入或喷洒液体消毒液/消毒气体)并消毒一段时间，随后通过出口排出。或者，在另一些实施例中，对于输入的消毒物质可以循环利用。具体地，在入口处通入消毒液，在出口处采用蠕动泵对消毒液进行回收，并将回收后的消毒液再次通入支撑装置中(如通过入口重新加入支撑装置内部)。在一些实施例中，当消毒完成之后，还可以通过入口、接口对支撑装置内部进行清洗(如通过水洗清洁内部)，以延长支撑装置的使用寿命。可以理解的是，工作人员可以根据不同的应用需求(如对新产品的消毒，或者反应结束后的消毒)选用不同的消毒方式。

本发明还提供了一种可以用于一次性生物安全型生物反应器支撑装置的监测方法，包括步骤：S200提供本发明所提供的任意一种支撑装置，以及反应袋；其中，所述反应袋包括：用于测量液压的第一压力监测单元，所述反应袋安装在所述支撑装置的支撑主体内部，所述反应袋的壁面与所述支撑装置的至少一处侧壁相抵靠或邻近，以提高加热模块对所述反应袋进行加热的加热效率，所述反应袋的底部与第一漏液监测模块相接触，以促进所述第一漏液监测模块对所述反应袋的底部进行漏液监测；S202通过所述反应袋上的第一入口或第二入口向所述反应袋中通入预设量的气体或液体以进行微生物或细胞的培养；S204通过所述支撑装置的中心控制模块对所述第一压力监测单元的液压、所述第一漏液监测模块的漏液数值进行实时监测；S206根据所述液压和所述漏液数值判断所述支撑装置和所述生物反应器的风险状态。在一些实施例中，所述风险状态包括：安全状态，和/或漏液状态，和/或待定状态；其中，S206包括：根据所述液压的变化参数判断所述反应袋的降压风险；其中，当所述变化参数属于预设的第一降压阈值时，所述降压风险为一级，当所述变化参数属于预设的第二降压阈值时，所述降压风险为二级，否则所述降压风险为零级；根据所述漏液值判断所述反应袋的漏液风险，其中，当所述漏液值属于预设的第一漏液阈值时，所述漏液风险为一级，当所述漏液值属于预设的第二漏液阈值时，所述漏液风险为二级，否则所述漏液风险为零级；根据所述降压风险和/或所述漏液风险判断所述风险状态；其中，当所述降压风险为二级和/或所述漏液风险为二级时，所述风险状态为漏液状态；当所述降压风险和所述漏液风险均为零级时，所述风险状态为安全状态；当所述降压风险为一级所述漏液风险为零级时，或者，所述降压风险为零级或且所述漏液风险为一级时，所述风险状态为待定状态。可以理解的是，本实施例中的监测方法可以包括与上述实施例相同的步骤。例如，方法还包括根据风险状态的结果选择对用户发出预警，或者对支撑装置以及反应器进行消毒等等，此处不再赘述。

在一些实施例中，所述支撑装置的第二侧壁上还设置有用于监测所述支撑主体内部气压的气压监测模块，相应地，在S202之前，还包括步骤：S208对所述生物反应器和支撑装置进行预测试；其中，所述S208包括步骤：通过所述第一入口向所述反应袋内部通入气体，并通过所述气压监测模块监测所述支撑主体内部的第二气压变化值；同时保持所述反应袋、所述支撑装置的其余入口和出口均关闭；结束通气并保持对应的所述第一入口关闭；通过所述第一压力监测单元采集所述反应袋在预设的第一时间内的第一气压变化值，并通过所述气压监测模块监测所述支撑主体在所述第一时间内的第三气压变化值；

根据所述第一气压变化值判断所述生物反应器是否通过预测试，并根据第二、第三气压变化值判断所述支撑装置是否通过预测试；其中，当所述第一气压变化值属于预设的相应安全阈值时(即气压变化为0或者非常微小)，则所述生物反应器通过预测试；当第二气压变化值与通入气体量相符(可以理解的是，通入气体量越多，气压变化值越大)且第三气压变化值属于预设的相应安全阈值时，则所述支撑装置通过预测试。例如，在一些实施例中，当反应袋在通气之后气压未明显变化，则认为反应袋密闭性能良好符合要求。例如，在一些实施例中，当通气过程中，支撑主体内气压显著增加，且在进行测试的第一时间内气压保持平稳状态，则认为支撑装置密闭封良好符合要求。

进一步地，在一些实施例中，该支撑装置还可以实现高温原位灭菌。进一步地，在一些实施例中，底座上还设置有滑轮，以便于支撑装置的运输。进一步地，在一些实施例中，支撑装置的顶部还设置有安装孔，以用于安装搅拌装置2。

在一些实施例中，可以根据不同的培养对象选择不同结构的搅拌装置。例如，当培养对象为细胞时，搅拌装置的搅拌桨可以为叶片状。又例如，当培养对象为细菌时，搅拌器的搅拌桨可以为棍状。

在一些实施例中，反应袋中所配备的各种监测单元均可选择一次性电极检测传感器，

传感器与反应袋均密闭连接，以防止发生漏液。整个生物反应器只需简易安装、一次性使用。本发明所提供的一次性生物反应器可以用于各类微生物、细胞的培养，例如，该一次性生物反应器可以应用于疫苗生产。

需要说明的是，本发明优选地为小型化、高致病性的微生物培养提供了一种小型集成的生物反应器以及配套的支撑装置。并且，这种小型集成的生物反应器也可以根据用户实际需求(例如，由小试发展至中试时)进行放大，例如，放大到腔室容量约为100L-200L的生物反应器。本发明可以广泛应用于各类微生物或细胞。

本发明还提供了一种适用于上述生物反应器和支撑装置的半自动控制方法，以在一定程度上减少高致病性病毒培养过程中用户的介入操作(如通气或消毒操作等等)。图11示出了本发明中的一种示例性的半自动化控制方法，包括：S301提供用于微生物生长的生物反应系统，所述生物反应系统包括：生物反应器，以及用于支撑所述生物反应器的支撑装置，其中，所述生物反应器包括：反应袋，所述反应袋内部包括分别用于容纳气体、液体的第一空间和第二空间，所述反应袋中还设置有分别用于通入气体、液体的第一入口和第二入口，所述反应袋上还设置有用于监测所述生物反应器的工作状态参数的工作状态监测模块；S302响应于用户或所述工作状态监测模块发出的相应控制信号通过所述第一入口和/或第二入口向所述反应袋中通入气体和/或液体以进行生物培养(微生物培养或细胞培养)；S303对所述第二空间内部的液体进行压力监测以采集到液压，对所述反应袋的底部进行漏液监测以采集漏液值；S304通过所述液压和所述漏液值判断所述生物反应系统的风险状态，所述风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；其中，S304包括：根据所述液压的变化参数确定所述反应袋的降压风险；其中，

所述降压风险根据所述变化参数的数值大小分别分为：零级、一级以及二级；根据所述漏液值确定所述反应袋的漏液风险；其中，所述漏液风险根据所述漏液值大小分别分为：

零级、一级以及二级；根据所述降压风险和漏液风险判断所述风险状态；其中，当所述降压风险为二级和/或所述漏液风险为二级时，所述风险状态为漏液状态；当所述降压风险和所述漏液风险均为零级时，所述风险状态为安全状态；当所述降压风险为一级且所述漏液风险为零级时，或者，所述降压风险为零级且所述漏液风险为一级时，所述风险状态为待定状态。

在一些实施例中，方法还包括：S305当监测到风险状态为待定状态或漏液状态时，

分别向用户发出相应的预警信号；S306响应于用户发出的反馈信号对生物反应系统的降压风险和/或漏液风险进行二次监测，以对预警信号进行接收或修正。

优选地，在一些实施例中，反馈信号可以由工作人员手动发出。或者，在另一些实施例中，当在设定时间内(如5S，或者15S内)未监测或接收到工作人员发出的反馈信号时，也可以由计算机(其可与生物反应器或支撑装置通信连接)根据当前的风险状态对应地发出由工作人员预先设定的反馈信号。

在一些实施例中，第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，冷凝水引导区用于引导冷凝水于引导区内发生凝集，并通过冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中，相应地，反馈信号包括：用于对冷凝水引导区进行加热的第一反馈信号，用于对预警信号进行接收的第二反馈信号，S306包括步骤：当降压风险为一级而漏液风险为零级时，设置于冷凝水引导区的加热单元响应于第一反馈信号对冷凝水引导区进行加热；当监测到在加热过程中或加热之后降压风险降至零级时，则响应于用户发出的第一修正信号将风险状态修正为安全状态，否则，响应于用户发出的第二修正信号将风险状态修正为漏液状态。

优选地，本发明实施例中对于风险状态的修正需要通过工作人员手动操作，以避免生物反应器出现误判。当然，在另一些实施例中，也可以通过自动化方式对风险状态进行修正与评估。在一些实施例中，S306还包括步骤：当监测到所述降压风险为零级或且所述漏液风险为一级时，继续对所述漏液值进行监测，且当监测到漏液值在预设的第四时间内保持恒定时，则响应于所述第一修正信号将所述风险状态修正为安全状态，否则响应于所述第二修正信号将所述风险状态修正为漏液状态。例如，在一些实施例中，当漏液值在一段时间(如5s或10s)内都没有发生明显变化时，则可以由用户排除生物反应器发生漏液的情况。

在一些实施例中，所述生物反应系统还包括：搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴以及设置在所述搅拌轴的末端的搅拌桨；所述冷凝水引导区的中心区域开设有用于安装所述搅拌装置的安装孔，且所述搅拌轴通过所述安装孔固定安装在所述反应袋上，所述搅拌轴在位于或靠近所述冷凝水引导区的一侧设置有加热单元，用于避免或限制冷凝水的形成。

在一些实施例中，所述生物反应系统还包括：用于对所述生物反应器和所述支撑装置进行消毒的安全消毒模块，所述安全消毒模块包括：通过回收管道与所述反应袋相连接的回收单元，以及用于存储消毒物质的腔室，所述腔室通过消毒管道分别与所述反应袋和所述支撑装置；所述方法还包括步骤：S307当监测到所述风险状态为漏液状态时，向所述安全消毒模块发送相应的消毒信号；S308所述安全消毒模块响应于所述消毒信号将所述反应袋内部的液体回收至所述回收单元，待回收结束后关闭所述回收管道；S309待所述回收管道关闭后，所述安全消毒模块响应于所述消毒信号向所述反应袋内部以及所述支撑装置内部通入所述消毒物质。

在一些实施例中，在301之前还包括步骤：S300对所述生物反应系统的稳定性进行预测试；其中，所述S300包括：通过所述第一入口向所述反应袋内部通入气体，并同步采集所述支撑装置内部的第二气压变化值；同时保持所述反应袋、所述支撑装置的其余入口和出口均关闭；结束通气并保持对应的所述第一入口关闭；采集所述反应袋在预设的第一时间内的第一气压变化值，以及所述支撑装置在所述第一时间内的第三气压变化值；根据第一、第二、第三气压变化值判断所述生物反应系统的稳定性是否合格；其中，

当所述第一气压变化值属于相应的预设安全阈值时，且第二气压变化值和第三气压变化值与通入气体量相符时，则所述生物反应系统通过预测试。

针对高致病性微生物(如流感病毒等等)的小规模培养，本发明选取了有限监测因素(即内部液压、外部漏液值)培养过程中生物反应器的工作状态进行核心监控，提供一种可减少人工介入的低成本半自动化控制方法。并且该方法还可以与冷凝水引导区相配合以进一步地减少其他因素对风险监测的干扰以减少误判情况，从而在一定程度上减少研发成本(具体地，可以避免因误判而终止试验，过度地消耗人力物力)。

基于上述半自动化控制方法，如图12所示，本发明还对应地提供了一种半自动化系统，包括：生物反应系统10，生物反应系统包括：生物反应器，以及用于支撑生物反应器的支撑装置，其中，生物反应器包括：反应袋，反应袋内部包括分别用于容纳气体、液体的第一空间和第二空间，反应袋中还设置有分别用于通入气体、液体的第一入口和第二入口，用于监测生物反应器的工作状态参数的工作状态监测模块；加样模块20，被配置为用于响应于用户或工作状态监测模块发出的相应控制信号通过第一入口和/或第二入口向反应袋中通入气体和/或液体以进行生物培养；漏液监测模块30，被配置为用于对第二空间内部的液体进行压力监测以采集到液压，对反应袋的底部进行漏液监测以采集漏液值；风险分析模块40，被配置为用于通过液压和漏液值判断生物反应系统的风险状态，风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；其中，风险分析模块包括：液压分析单元40-1，被配置为用于根据液压的变化参数确定反应袋的降压风险；其中，降压风险根据变化参数的数值大小分别分为：零级、一级以及二级；漏液分析单元40-2，被配置为用于根据漏液值确定反应袋的漏液风险；其中，漏液风险根据漏液值大小分别分为：零级、一级以及二级；风险分析单元40-3，被配置为用于根据降压风险和漏液风险判断风险状态；其中，当降压风险为二级和/或漏液风险为二级时，风险状态为漏液状态；当降压风险和漏液风险均为零级时，风险状态为安全状态；当降压风险为一级且漏液风险为零级时，或者，降压风险为零级且漏液风险为一级时，风险状态为待定状态。

在一些实施例中，加样模块可以由用户根据培养状态，比如浊度等自定义添加培养节点，以判断需要何时停止培养、何时需要自动需要加液，自动调节pH、通不同气体或氧气等。

在一些实施例中，还包括：预警发送模块50，被配置为用于当监测到风险状态为待定状态或漏液状态时，分别向用户发出对应的预警信号；预警修正模块60，被配置为用于响应于用户发出的反馈信号对生物反应系统的降压风险和/或漏液风险进行二次监测，以对预警信号进行接收或修正。

在一些实施例中，第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，冷凝水引导区用于引导冷凝水于引导区内发生凝集，并通过冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中，相应地，反馈信号包括：用于对冷凝水引导区进行加热的第一反馈信号，用于对预警信号进行接收的第二反馈信号，预警修正模块60包括：二次监测单元60-1，被配置为用于当降压风险为一级而漏液风险为零级时，响应于第一反馈信号对冷凝水引导区进行加热；修正单元60-2，当监测到在加热过程中或加热之后降压风险降至零级时，则响应于用户发出的第一修正信号将风险状态修正为安全状态，否则，响应于用户发出的第二修正信号将风险状态修正为漏液状态。

为了简化疫苗的生产操作流程，以及降低疫苗的初期研制成本，本发明提供了一种适用于疫苗小试工艺的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，如图13所示，该方法包括步骤：S001提供一种可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制所述生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，所述生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，用于对含有所述微生物的液体进行处理的中间装置，用于纯化所述液体的纯化装置；所述中间装置通过至少一个可拆卸式管道与所述生物反应装置、纯化装置中任意一种或两种装置相连接，以用于从所述生物反应装置和/或所述纯化装置中采集所述液体并对所述液体进行处理，其中，所述可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；S002当所述生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个所述漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；S003通过所述第一集合判断所述生物培养模块的第一风险状态，所述第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；S004所述管理模块根据所述风险状态(如第一风险状态，第二风险状态)生成相应的控制信号或指令并发送至所述生物培养模块；S005所述生物培养模块响应于所述控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。当然，本实施例中的生产方法还可以应用于高致病性微生物的培养以及灭活等流程。其中，高致病性微生物指的是可能对生物(如人类)的健康造成危害，或对环境造成不良影响的病毒或细菌。

为了应对疫苗研制初期的小试需求，本发明采用了一种与传统固定式生产模式截然相反的设计思路，即提供一组可灵活拆卸与组装的生物培养模块，以便于在前期的工艺设计过程、疫苗实时生产过程对整条生产线进行灵活地组合与更换。进一步地，为了保证现场组装的培养模块能够具有良好稳定性与安全性，在一些实施例中，当监测到存在至少一个漏液对象时，S004包括步骤：

所述管理模块判断所述漏液对象的个数是否超过预设的第一阈值(如5个，或8个，

或者也可以根据实际生产需求设置为其他数量)；

若是，则所述管理模块向所述生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号，其中，

所述第一控制信号包括：表示停止生产的停止信号，以及表示启动消毒的消毒信号；

若否，则所述管理模块向所述生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号，所述第二控制信号包括：需要暂停生产的暂停对象；其中，所述暂停对象包括：漏液对象，以及与所述漏液对象相连接的一个或多个所述可拆卸式管道和/或一个或多个装置。

例如，在一些实施例中，当存在漏液风险的装置个数超过5个时，此时生物培养模块处于高风险状态，可以直接关闭生物培养模块，并启动对生物培养模块的消毒，以避免风险进一步扩散。当存在漏液风险的装置个数小于或等于5个时，则选择仅暂停存在漏液风险的装置的工作，并提醒用户及时更换漏液装置，待用户更换完成之后，生物培养模块即可恢复正常运行。

下面以灭活细菌的生产工艺为例，对本发明的技术方案以及技术效果进行进一步说明：

如图14所示，应用于灭活细菌培养的生物培养模块包括：生物反应装置A(具体为生物反应器以及支撑装置)、澄清过滤装置B1、超滤装置(用于去除灭活剂并对液体进行浓缩)B2、第一换液浓缩装置B3、纯化装置C、第二换液浓缩装置B4、混匀装置B5(用于加佐剂混匀)、稀释装置B6以及收集装置D。其中，各个装置分别通过可拆卸式管道依次相连接，且生物反应器的进样管道以及各个可拆卸管道分别与管理模块(如计算机)通信连接。具体地，在一些实施例中，当监测到澄清过滤装置B1出现漏液时，可以同时停止澄清过滤装置B1、生物反应器以及二者之间管道的工作，以避免生物反应器继续向澄清过滤装置输入液体。或者，也可以仅暂停澄清过滤装置的工作，并对其进行更换，以完成生产线的动态维护。可以理解的是，本发明实施例中的纯化装置以及中间装置均可以根据实际应用需求进行灵活配置或调整，例如，在另一些实施例中，所述纯化装置包括以下一种或多种：超滤去灭活剂装置、超滤换液装置、澄清过滤装置、上清浓缩装置；所述中间装置包括以下一种或多种：层析装置、混匀装置。

优选地，上述一个或多个装置均为生物安全型装置，如生物安全型澄清过滤设置、生物安全型超滤设备等等。

在一些实施例中，所述装置与所述可拆卸式管道的对接口处设置有用于输送液体的隔膜泵或蠕动泵。优选地，采用单向隔膜泵进行液体输送，以提高自定义模块在正常运行、暂停更换过程中内部液体的安全稳定性。

在一些实施例中，所述读数包括：电流值，且S003包括步骤：当所述可拆卸式管道的所述电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括所述第一风险状态信息的第一漏液信号，且所述第一漏液信号与所述可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联(如所述第一漏液信号包括或标记有漏液对象信息)；

相应地，S004包括步骤：

1)当管理模块监测到装置关联有两个第一漏液信号时，则将对应的装置、可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，第二控制信号包括：第一漏液对象信息(例如，装置名称或编号，以及风险等级)。例如，当澄清过滤装置B1的两侧管道均监测到有漏液信号时，暂停澄清过滤装置B1的运行，并关闭其两侧的管道(即停止进液与出液)。

在一些实施例中，S004还包括步骤：3)当监测到装置关联有一个第一漏液信号时，

则将对应的装置识别为第二漏液对象、可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；4)管理模块在发出第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且第三指令包括：修正后的漏液对象；若是，则将所接收到的指令发送至所述生物培养模块；若否，则直接向所述生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。例如，在一些实施例中，当仅监测到澄清过滤装置B1的右侧管道(即与超滤装置B2连接一侧)有漏液信号时，可以提醒人工借入。此时，可以由用户判断此时需要是否需要暂停生产或继续生产。例如，用户可以根据实际生产情况(如灭活细菌的生产进度、漏液风险高低等)选择继续生产并取消警报(即向管理模块输入第一指令)；或者接收当前管理模块自动生成的建议处理方式(即向管理模块输入第二指令)；又或者，用户可以根据实际生产情况，将其他部件(如生物反应器)也添加为漏液对象，并对漏液对象进行更换(即向管理模块输入第三指令)。在一些实施例中，第一漏液对象的漏液风险等级高于第二漏液对象。

通常，灭活细菌等生物制品的生产需要耗时数天左右，一旦生产过程中出现意外状况(如漏液、漏气等)，极有可能为工作人员带来极大的危险。而若是因意外状况直接终止生产过程，对于前期所投入的人力、设备也是一种浪费，而这也将提高生物制品的初期研发成本。为了缓解风险规避与控制研发成本之间的冲突，本发明实施例中提出了一种“动态维护”的生产模式。具体地，本实施例中首先提供了一种能够自由拆卸、组装的生物培养模块，进而还采用多段漏液信号监控的方式对生物培养模块的风险状态进行实时监控，并在保持生物培养模块运行的条件下，根据实时监控结果对生产线进行动态管理与维护(如工作人员可以根据多段漏液信号对特定装置进行更换)。

进一步地，为降低“动态维护”的维护难度以及维护成本，本发明优选地采用内、外双漏液信号的监测模式，以对动态维护的维护方案进行优化。例如，在一些实施例中，所述可拆卸式管道包括：用于输送流体的内部管道，以及用于保护所述内部管道的外部管道；其中，所述内部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第一漏液感应线，所述外部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第二漏液感应线；且所述读数包括：漏液感应线的电流值，相应地，步骤S003包括：(ⅰ)当监测到所述内部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断所述内部管道发生漏液；(ⅱ)生成与所述可拆卸式管道相关联的第二漏液信号(即内管漏液信号)，所述第二漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；以及(ⅲ)当监测到所述外部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断所述外部管道发生漏液；(ⅳ)生成与所述管道相关联的第三漏液信号(即内管漏液信号)，

所述第三漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；相应地，S004包括步骤：

当所述管理模块监测到所述可拆卸式管道关联有所述第二漏液信号和所述第三漏液信号时，则将所述可拆卸式管道识别为漏液对象，并根据所述漏液对象生成表示暂停生产的第一控制子信号以发送至生物培养模块；

当所述管理模块仅检测到所述可拆卸式管道关联有所述第二漏液信号时，则向用户发

出第二警报信号；

当所述管理模块监测到所述可拆卸式管道仅关联有所述第三漏液信号时，根据所述读数判断所述管道(例如，外部管道)与所述装置的漏液风险等级，并根据所述漏液风险等级生成表示暂停生产的第二控制子信号以发送至生物培养模块。

例如，在一些实施例中，当管理模块监测到内、外管漏液信号时，则建议用户直接更换管道。当管理模块仅监测外管漏液时，若外管漏液风险较高(如漏液值较大)则建议更换，否则建议生产线继续运行且同时也将向用户发送警报。当管理模块仅监测到内管漏液时，建议生产线正常运行且向用户发送警报。

在一些实施例中，管道与装置通过快拆结构相连接，如图15b、15c所示。

例如，在一些实施例中，如图15b所示，可拆卸式管道91的端部设置有第一对接口，

在装置的侧壁(如生物反应袋的侧壁)上设置有与之相配合的第二对接口92。其中，所述第一对接口包括：设置在外部管道的端部的第一外接口91-1，以及设置在内部管道的端部的第一内接口91-2。相应地，第二对接口92包括：与侧壁密封连接的第二外接口92-1，所述第二外接口92-1内壁凸起并延伸以形成第二内接口92-2。进一步地，第一外接口91-1的其中一侧设置有第一凸起，且第二外接口上设置有与之对应的第二凸起，当可拆卸式管道的第一对接口在外作用力作用下与第二对接口相配合时(即将第一对接口插入第二对接口时)，第一对接口(如第一外接口)和第二对接口(如第二外接口)之间对应的壁面将紧密贴合。此时，可拆卸式管道91在第二对接口92内部的挤压作用以及第二凸起的限位作用下与第二对接口固定连接。可以理解的是，第一内接口和第二内接口上分别设置有相应的第三凸起和第四凸起，以实现内接口的相互配合。

优选地，在一些实施例中，可拆卸式管道可采用具有弹性的材料制成，如塑料、橡胶等等。其中，具有一定弹性的可拆卸式管道(具体为第一对接口)与第二对接口相配合时，由于第一对接口的外径尺寸略大于第二对接口的内径尺寸，因此，第一对接口将在第二对接口的挤压下产生一定程度的变形，进而实现其与第二对接口的紧密贴合，即实现对接口处的良好密封性。优选地，如图15c所示，第二对接口与装置的侧壁通过螺纹配合的方式密封连接，具体地，第二对接口的外侧上设置有螺纹结构92-3。

在一些实施例中，澄清过滤装置包括：用于过滤的第一腔室，以及设置在所述第一腔室外层的第二腔室，所述第一腔室内设置有用于对所述液体进行过滤的过滤物质，且所述第一腔室的一端与生物反应装置或者纯化装置相连接，所述第一腔室的另一端与纯化装置、中间装置或者收集装置相连接；其中，所述第一腔室、所述第二腔室的外壁上分别设置有漏液感应单元，且所述漏液感应单元为漏液传感器或漏液感应线。具体地，在一些实施例中，澄清过滤装置可以由双层生物袋制成。

在一些实施例中，警报信号包括以下一种或多种形式：语音警报，和/或短信警报，

和/或信号灯警报。

在一些实施例中，根据所述读数判断所述管道漏液与所述装置漏液的漏液风险等级的步骤包括：

根据所述读数确定所述管道(如内部管道)的漏液位置的分布特征，其中所述分布特征包括：与管道两侧相连接的连续分布，和/或与管道两侧断开的区域分布；

当监测到所述分布特征为连续分布时(例如，沿管道长度连续地监测到漏液信号时)，

则判定所述管道两侧的所述装置的接口处的漏液风险等级为第一级(相当于高风险)，所述管道的漏液风险等级为第二级(相当于中低风险)；

当监测到所述分布特征为区域分布时(例如，仅在管道的中间区域监测到少量漏液信号时)，则判定所述管道的漏液风险等级为第一级，所述管道两侧的装置的漏液风险等级为第二级；相应地，所述S004还包括步骤：

根据所述漏液风险等级信息生成第三警报信号并发送给用户或者第二控制子信号以发送至生物培养模块。

如图15a所示，在一些实施例中，当监测到生物反应装置A与纯化装置B相连接的可拆卸管道存在漏液信号时，可以进一步地根据漏液信号分析当前的漏液对象以及漏液风险等级。具体地，当监测到单侧漏液时，如监测到左侧漏液信号M1(具体地，采用定位式漏液感应线可以监测到具体的漏液区域或位点)，或监测到右侧漏液信号M2时，则对应地选择更换生物反应装置A与管道或者更换管道和纯化装置B。又或者，监测到连续分布的漏液信号M3时，可建议用户同时更换生物反应装置A、纯化装置B以及中间的管道。又或者，当监测到与装置断开的漏液信号M4时，建议用户仅更换管道。本实施例中优选地根据实时监测信号确定管道、装置的漏液风险等级，并根据风险等级为用户提供优选地“动态维护”方案。

在一些实施例中，所述第一风险状态还包括：漏气信息，所述生产方法还包括步骤：

S006当所述生物培养模块开启运行时，采集所述生物培养模块周围的气体；S007对所述气体进行检测以得到所述气体的第一指标数值；S008根据所述第一指标数值判断所述生物培养模块是否发生漏气，若是则生成漏气信号；相应地，S004包括：6)当所述管理模块监测到所述生物反应装置为漏液对象，且同时监测到所述漏气信号时，则向所述生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号；以及7)当所述管理模块监测到所述生物反应装置为漏液对象而未监测到所述漏气信号时，则向所述生物培养模块发送暂停生产的第二控制信号；以及8)当所述管理模块监测到所述漏气信号而所述生物反应装置暂无漏液风险时，则向用户发送第五警报信号以提示用户对所述漏气信号进行核查。本发明实施例中，优选地采用自动化监控与用户相协同的方式对生产线进行“动态维护”。

在一些实施例中，在开启生产之前，还将对现场组装的生产线的质量进行预检验。例如，在S002之前，还包括步骤：

向所述生物培养模块通入液体，以使得所述液体依次流经所述生物反应装置、纯化装置以及收集装置；

采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第二集合；

根据所述第二集合确定所述生物培养模块的第三风险状态，所述第三风险状态包括：

漏液对象；

根据所述第三风险状态生成并向用户发送第四警报信号。

其中，用户可以根据第四警报信号对生产线的组装质量进行人工核查以及部件更换。

例如，在一些实施例中，当生产线中未监测到漏液信号时，则判定生产线的组装无误，

可提醒用户开启生产。

例如，在一些实施例中，当监测到其中一个漏液感应线读数大于预设阈值时，则将对应的可拆卸式管道，以及其两侧连接的装置均识别为漏液对象。

优选地，在一些实施例中，生物培养模块中的一个或多个装置均可以采用一次性使用的装置，如一次性反应袋、一次性过滤袋、一次性收集袋、一次性混匀袋等等。

在一些实施例中，收集袋可耐低温，以满足生物制品的反复冻融需求。

例如，在一些实施例中，所述生物反应装置包括：用于培养微生物的生物反应袋，用于监测反应袋中液压的第一压力监测单元，以及对应设置在所述反应袋底部的第一漏液监测模块，所述方法包括步骤：S102通过所述反应袋上的第一入口或第二入口向所述反应袋中通入预设量的气体或液体以进行微生物或细胞的培养；S104实时监测所述第一压力监测单元的液压以及所述第一漏液监测模块的漏液值；S106根据所述液压和所述漏液值判断所述生物反应器的风险状态(也即第二风险状态)，所述风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；其中，S106包括：S61根据所述液压的变化参数判断所述反应袋的降压风险；其中，当所述变化参数属于预设的第一降压阈值时，所述降压风险为一级，当所述变化参数属于预设的第二降压阈值时，所述降压风险为二级，否则所述降压风险为零级；S62根据所述漏液值判断所述反应袋的漏液风险，其中，当所述漏液值属于预设的第一漏液阈值时，所述漏液风险为一级，当所述漏液值属于预设的第二漏液阈值时，所述漏液风险为二级，否则所述漏液风险为零级；S63根据S61中的所述降压风险和/或S62中的所述漏液风险判断所述风险状态；其中，当所述降压风险为二级和/或所述漏液风险为二级时，所述风险状态为漏液状态；当所述降压风险和所述漏液风险均为零级时，所述风险状态为安全状态；否则，所述风险状态为待定状态。

当然，可以理解的是，本发明实施例中的一个或多个装置(例如，层析设备)也可以采用市场上已有的产品。

在一些实施例中，反应袋内第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，用于引导冷凝水在冷凝水引导区内发生凝集，并通过冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中；相应地，方法还包括步骤：S108当监测到风险状态为待定状态或漏液状态时，分别向用户发出相应的预警信号；S110响应于用户发出的反馈信号对生物反应器的降压风险和/或漏液风险进行二次监测，或者对预警信号进行接收或修正。

可以理解的是，本发明实施例中的生物反应装置可以采用上述实施例中任一所述的生物反应器以及支撑装置，此处不再赘述。

在一些实施例中，各个装置的出气口处均设置有用于过滤气溶胶的气溶胶过滤装置。在一些实施例中，各个超滤装置的超滤孔径大小可根据微生物大小、有效物质大小进行灵活配置。在一些实施例中，还设置有生物安全型采样装置(负压采样器)或者预先设置好的无污染采样袋，保障培养过程中采样的安全性。在一些实施例中，整条生产线可实现对微生物的自动化浓缩、上清浓缩、换液、超滤、灭活、层析、混匀等流程。在一些实施例中，管理模块可以自动化实现各种培养基、buffer补充或配置。

本发明通过对一次性生产线进行实时的风险监督以及动态维护，有效地保证了生产线的安全与持续运行。这也将使得本发明中的生产线可以被设置在生物安全防护级别相对较低的生物安全隔离器或生物安全柜中。

因此，在实际应用过程中，工作人员可以在低风险等级的生物实验室(如P1、P2实验室等等)完成高致病性微生物或疫苗等生物制品的初期研发，这将有效地降低生物制品的研制难度与研制成本。

优选地，本发明所提供的一次性生产线可用于高致病病毒、细菌的小规模(如2-20L)的培养、灭活疫苗生产的条件探索、产品线研发等。

如图16所示，对应于上述实施例所提供的生产方法，本发明还提供了一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统，包括：

可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制生物培养模块的运行状态的管理模块；

其中，生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，用于对含有微生物的液体进行处理的中间装置，用于纯化液体的纯化装置，以及收集装置，中间装置通过至少一个可拆卸式管道与生物反应装置、纯化装置中任意一种或两种装置相连接，以用于从生物反应装置和/或纯化装置中采集液体并对液体进行处理，其中，可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；漏液读数采集模块01，被配置为用于当生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；

漏液读数处理模块02，被配置为用于通过第一集合判断生物培养模块的第一风险状态，第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；管理模块，被配置为用于根据第一风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至生物培养模块；其中，生物培养模块响应于控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

在一些实施例中，读数包括：电流值，且漏液读数处理模块02被进一步地配置为用于当可拆卸式管道的电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括第一风险状态信息的第一漏液信号，且第一漏液信号与可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联；

相应地，管理模块包括：

第一监测单元，当管理模块监测到装置关联有两个第一漏液信号时，则将对应的装置、可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，第二控制信号包括：第一漏液对象信息；

在一些实施例中，管理模块还包括：

第二监测单元，被配置为用于当监测到装置关联有一个第一漏液信号时，则将对应的装置识别为第二漏液对象、可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；

第三监测单元，被配置为用于在发出第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且第三指令包括：修正后的漏液对象；

若是，则将所接收到的指令发送至生物培养模块；若否，则直接向生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。

在一些实施例中，还包括漏气监测模块03，其被配置为用于当生物培养模块开启运行时，采集生物培养模块周围的气体；对气体进行检测以得到气体的第一指标数值；根据第一指标数值判断生物培养模块是否发生漏气，若是则生成漏气信号。相应地，管理模块被配置为用于：(1)当管理模块监测到生物反应装置为漏液对象，且同时监测到漏气信号时，则向生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号；(2)当管理模块监测到生物反应装置为漏液对象而未监测到漏气信号时，则向生物培养模块发送暂停生产的第二控制信号；以及(3)当管理模块监测到漏气信号而生物反应装置暂无漏液风险时，则向用户发送第五警报信号以提示用户对漏气信号进行核查。

在一些实施例中，还包括用于向用户发出各种警报信号的预警模块07。

具体地，本发明实施例可以实现产线的自动泄漏预警、自动实现产线消毒灭菌等功能，

以避免或缓解传统固定式培养模式中离心、培养过程中的气溶胶泄漏造成的污染问题。

在一些实施例中，还包括用户自定义模块05，被配置为用于接收用户输入的控制指令。

例如，在一些实施例中，用户还可以通过用户自定义模块05灵活地自定义培养开始到培养结束的节点(如设定自动进入培养物浓缩或者收集的节点)，以快速摸索不同生长条件。

在一些实施例中，还包括：消毒方案生成模块08，被配置为用于根据控制信号生成消毒方案，其中，消毒方案包括：消毒对象等。

在一些实施例中，还包括：消毒模块09，被配置为用于当接收到第一控制信号时，

启动对生物培养模块的消毒。

在一些实施例中，管理模块还被配置为用于判断漏液对象的个数是否超过预设的第一阈值；若是，则管理模块向生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号，其中，第一控制信号包括：表示停止生产的停止信号，以及表示启动消毒的消毒信号；若否，则管理模块向生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号，第二控制信号包括：需要暂停生产的暂停对象；其中，暂停对象包括：漏液对象，以及与漏液对象相连接的一个或多个可拆卸式管道以及装置；

在一些实施例中，读数包括：电流值，相应地，漏液读数处理模块被配置为用于当可拆卸式管道的电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括第一风险状态信息的第一漏液信号，且第一漏液信号与可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联；

相应地，管理模块还被配置为用于：(4)当管理模块监测到装置关联有两个第一漏液信号时，则将对应的装置、可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，第二控制信号包括：第一漏液对象信息。

和/或，管理模块还被配置为用于：(5)当监测到装置关联有一个第一漏液信号时，

则将对应的装置识别为第二漏液对象、可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；(6)管理模块在发出第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且第三指令包括：修正后的漏液对象；若是，则将所接收到的指令发送至生物培养模块；若否，则直接向生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。

在一些实施例中，可拆卸式管道包括：用于输送流体的内部管道，以及用于保护内部管道的外部管道；其中，内部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第一漏液感应线，外部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第二漏液感应线；且读数包括：漏液感应线的电流值，相应地，漏液读数处理模块被配置为用于：(ⅰ)当监测到内部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断内部管道发生漏液；(ⅱ)生成与可拆卸式管道相关联的第二漏液信号，第二漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；以及(ⅲ)当监测到外部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断外部管道发生漏液；(ⅳ)生成与管道相关联的第三漏液信号，第三漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；相应地，管理模块还被配置为用于：当管理模块监测到可拆卸式管道关联有第二漏液信号和第三漏液信号时，则将可拆卸式管道识别为漏液对象，并根据漏液对象生成表示暂停生产的第一控制子信号以发送至生物培养模块。

和/或，管理模块还被配置为用于：当管理模块仅检测到可拆卸式管道关联有第二漏液信号时，则向用户发出第二警报信号；或者，当管理模块监测到可拆卸式管道仅关联有第三漏液信号时，根据读数判断外部管道与装置的漏液风险等级，并根据漏液风险等级生成表示暂停生产的第二控制子信号以发送至生物培养模块。

和/或，管理模块还被配置为用于：澄清过滤装置包括：用于过滤的第一腔室，以及设置在第一腔室外层的第二腔室，第一腔室内设置有用于对液体进行过滤的过滤物质，且第一腔室的一端与生物反应装置或者纯化装置相连接，第一腔室的另一端与中间装置、纯化装置或收集装置相连接。其中，第一腔室、第二腔室的外壁上分别设置有漏液感应单元，且漏液感应单元为漏液传感器或漏液感应线。

在一些实施例中，根据读数判断管道漏液与装置漏液的漏液风险等级的步骤包括：(1)根据读数确定内部管道的漏液位置的分布特征，其中分布特征包括：与管道两侧相连接的连续分布，和/或与管道两侧断开的区域分布；(2)当监测到分布特征为连续分布时，则判定管道两侧的装置的接口处的漏液风险等级为第一级，管道的漏液风险等级为第二级；(3)当监测到分布特征为区域分布时，则判定管道的漏液风险等级为第一级，管道两侧的装置的漏液风险等级为第二级；相应地，管理模块还被配置为用于：根据漏液风险等级信息生成第三警报信号并发送给用户或者第二控制子信号以发送至生物培养模块。

在一些实施例中，还包括：预评估模块，其被配置为用于：(1)向生物培养模块通入液体，以使得液体依次流经生物反应装置、纯化装置以及收集装置；(2)采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第二集合；(3)根据第二集合确定生物培养模块的第三风险状态，第三风险状态包括：漏液对象；(4)根据第三风险状态生成并向用户发送第四警报信号。

在一些实施例中，生物反应装置包括：用于培养微生物的生物反应袋，用于监测反应袋中液压的第一压力监测单元，以及对应设置在反应袋底部的第一漏液监测模块，管理模块还进一步地包括：加样模块20，被配置为用于响应于用户或工作状态监测模块发出的相应控制信号通过第一入口和/或第二入口向反应袋中通入气体和/或液体以进行生物培养；漏液监测模块30，被配置为用于对第二空间内部的液体进行压力监测以采集到液压，对反应袋的底部进行漏液监测以采集漏液值；风险分析模块40，被配置为用于通过液压和漏液值判断生物反应系统的风险状态，风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；其中，风险分析模块包括：液压分析单元40-1，被配置为用于根据液压的变化参数确定反应袋的降压风险；其中，降压风险根据变化参数的数值大小分别分为：

零级、一级以及二级；漏液分析单元40-2，被配置为用于根据漏液值确定反应袋的漏液风险；其中，漏液风险根据漏液值大小分别分为：零级、一级以及二级；风险分析单元40-3，被配置为用于根据降压风险和漏液风险判断风险状态；其中，当降压风险为二级和/或漏液风险为二级时，风险状态为漏液状态；当降压风险和漏液风险均为零级时，风险状态为安全状态；当降压风险为一级且漏液风险为零级时，或者，降压风险为零级且漏液风险为一级时，风险状态为待定状态。

在一些实施例中，第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，冷凝水引导区用于引导冷凝水于引导区内发生凝集，并通过冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中，相应地，反馈信号包括：用于对冷凝水引导区进行加热的第一反馈信号，用于对预警信号进行接收的第二反馈信号，管理模块还包括：预警修正模块60，其包括：二次监测单元60-1，被配置为用于当降压风险为一级而漏液风险为零级时，响应于第一反馈信号对冷凝水引导区进行加热；修正单元60-2，当监测到在加热过程中或加热之后降压风险降至零级时，则响应于用户发出的第一修正信号将风险状态修正为安全状态，否则，响应于用户发出的第二修正信号将风险状态修正为漏液状态。

本发明还提供了一种一次性微生物无菌培养及有效物质纯化的方法，以实现安全稳定、低成本的微生物无菌培养。在一些实施例中，该方法包括：S001提供一种可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制所述生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，所述生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，与所述生物反应装置通过至少一个可拆卸式管道相连接的纯化装置，以及与所述生物反应装置和/或所述纯化装置通过至少一个可拆卸式管道相连接的收集装置，其中，所述可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；S002当所述生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个所述漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；S003通过所述第一集合判断所述生物培养模块的第一风险状态，所述第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；

S004所述管理模块根据所述第一风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至所述生物培养模块；S005所述生物培养模块响应于所述控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

进一步地，在一些实施例中，所述第一风险状态还包括：微生物的培养状态，所述方法还包括步骤：S009当所述生物培养模块开启运行时，采集所述生物培养模块在工作过程中所产生的废气；S010对所述废气进行检测以得到所述气体的第二指标数值；S011根据所述第二指标数值判断所述微生物的培养状态，所述培养状态包括：表示需要暂停培养或调整培养条件的异常状态，表示微生物的含量已满足预设指标的峰值状态，以及可持续状态；相应地，步骤S004包括：当所述管理模块监测到所述培养状态为峰值状态时，则向所述生物培养模块发送表示停止所述生物反应装置的工作的第四控制信号；或者，

当所述管理模块监测到所述培养状态为异常状态时，则向用户发送第四警报信号。可以理解的是，本发明实施例可包括与上述任一实施例中相同或相似的步骤，此处不再赘述。

本发明实施例中，可对培养过程中的所产生的气体(即废气)进行收集，用于产气微生物的相关指标监测。其中，气体的检测可以通过与生物培养模块相连接的气体检测设备实现。

在一些实施例中，纯化装置还包括以下一种或多种：超滤去灭活剂装置、超滤换液装置、澄清过滤装置、上清浓缩装置。本发明实施例可以自动化地实现含有微生物液体的浓缩、上清浓缩、换液、超滤、灭活、层析、混匀等流程。如自动控制微生物培养基添加、裂解液添加、换液、pH自动调节、澄清过滤、超滤等自动化控制。

在一些实施例中，管理模块还可监测培养过程中反应器内压力变化，如有泄漏，可实时预警。另外，对一些产气微生物的培养，可实时监测气体产生情况，并加大对废气的排放。

本实施例中生产线可用于自动化提取如蛋白、多糖类、脂类等生物制品。

本实施例中的生产线尤其适用于微生物的小规模(如2-20L)的无菌培养。

本实施例中生产线的全流程可在超净工作台、生物安全柜或隔离器中操作，以双重保障防污染。其中，全线路的自动化监测也可以辅助用户实现对工艺条件的快速摸索。

同样地，与传统的固定式培养模式相反，本发明提出了一种灵活组装、“动态维护”的微生物无菌培养及纯化的一次性生产线，该生产线的灵活组装特点可以满足用户前期对微生物工艺条件的探索需求(具体地，用户可根据工艺设计在实验室中通过快拆方式现场组装生产线)。

并且，在生产线的实时运行过程中，还可以借助于灵活组装、风险监控等功能对生产线进行“动态维护”，以使得生产线可以连续、稳定地运行，进而降低生产线的应用成本。具体地，“动态维护”的模式可以提高一次性装置或管道等产品的有效利用率(或者说，可以提高一次性产线的生产合格率)。并且，这种“动态维护”的模式能够减少人工借入的必要性以及减少人工操作的复杂性(如提供较优的动态维护方案，以简化生产线的维护难度)，因而也有助于生产线的批量化应用。

对应于上述实施例，本发明还提供了一种一次性微生物无菌培养及有效物质纯化系统，

该系统包括：可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，与生物反应装置通过至少一个可拆卸式管道相连接的纯化装置，以及与生物反应装置和/或纯化装置通过至少一个可拆卸式管道相连接的收集装置，其中，可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；漏液读数采集模块01，被配置为用于当生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；漏液读数处理模块02，被配置为用于通过第一集合判断生物培养模块的第一风险状态，第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；管理模块，被配置为用于根据第一风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至生物培养模块；其中，生物培养模块响应于控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

在一些实施例中，还包括生成气体监测模块04，其被配置为用于：(1)当生物培养模块开启运行时，采集生物培养模块在工作过程中所产生的废气；(2)对废气进行检测以得到气体的第二指标数值；(3)根据第一指标数值判断微生物的培养状态，培养状态包括：表示需要暂停培养或调整培养条件的异常状态，表示微生物的含量已满足预设指标的峰值状态，以及可持续状态。相应地，管理模块被配置为用于当管理模块监测到培养状态为峰值状态时，则向生物培养模块发送表示停止生物反应装置的工作的第四控制信号；或者，当管理模块监测到培养状态为异常状态时，则向用户发送第四警报信号。可以理解的是，本发明实施例中的各个装置或模块可以根据微生物无菌培养的实际需求进行灵活地配置。例如，该系统可以实现上述实施例中的任一步骤或功能。又例如，该系统可以包括与上述实施例中相同或相似的装置或模块，此处不再赘述。

需要说明的是，本发明中的生产系统也可以放大以满足不同规模的疫苗生产需求(如疫苗的中试，疫苗商业生产等环节)或不同规模的微生物培养需求(如50L或者其他规模的培养需求)。本发明中的阈值或阈值范围等参数均可以由用户通过用户自定义模块05进行自由设定。本发明中的用户可以为与半自动化控制系统相连接的计算机，也可以为试验操作人员。本发明除了可应用于高致病性微生物(如细菌、病毒)的培养外，也可以应用于其他可能对环境造成不同程度污染或影响的微生物，或者其他可能对人类或动植物造成不同程度致病作用或影响的微生物。当然，本发明还可以应用于各类生物细胞，如动物、植物细胞或单细胞生物的培养。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，包括步骤：

S001提供一种可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制所述生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，所述生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，用于对含有所述微生物的液体进行处理的中间装置，用于纯化所述液体的纯化装置；所述中间装置通过至少一个可拆卸式管道与所述生物反应装置、纯化装置中任意一种或两种装置相连接，以用于从所述生物反应装置和/或所述纯化装置中采集所述液体并对所述液体进行处理，其中，所述可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；

S002当所述生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个所述漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；

S003通过所述第一集合判断所述生物培养模块的第一风险状态，所述第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；

S004所述管理模块根据所述风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至所述生物培养模块；

S005所述生物培养模块响应于所述控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

2.根据权利要求1所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，S004包括步骤：

所述管理模块判断所述漏液对象的个数是否超过预设的第一阈值；

若是，则所述管理模块向所述生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号，其中，所述第一控制信号包括：表示停止生产的停止信号，以及表示启动消毒的消毒信号；

若否，则所述管理模块向所述生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号，所述第二控制信号包括：需要暂停生产的暂停对象；其中，所述暂停对象包括：漏液对象，以及与所述漏液对象相连接的一个或多个所述可拆卸式管道和/或一个或多个装置；

和/或，所述纯化装置包括以下一种或多种：超滤去灭活剂装置、超滤换液装置、澄清过滤装置、上清浓缩装置；所述中间装置包括以下一种或多种：层析装置、混匀装置；

和/或，所述装置与所述可拆卸式管道的对接口处设置有用于输送液体的隔膜泵或蠕动泵。

3.根据权利要求1所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，所述读数包括：电流值，且S003包括步骤：

当所述可拆卸式管道的所述电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括第一风险状态信息的第一漏液信号，且所述第一漏液信号与所述可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联；

相应地，S004包括步骤：

1)当所述管理模块监测到所述装置关联有两个所述第一漏液信号时，则将对应的所述装置、所述可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，所述第二控制信号包括：所述第一漏液对象的信息；

和/或，

3)当监测到所述装置关联有一个所述第一漏液信号时，则将对应的所述装置识别为第二漏液对象、所述可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；

4)所述管理模块在发出所述第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，所述指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且所述第三指令包括：修正后的漏液对象；若是，则将所接收到的指令发送至所述生物培养模块；若否，则直接向所述生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。

4.根据权利要求1或2所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，所述可拆卸式管道包括：用于输送流体的内部管道，以及用于保护所述内部管道的外部管道；其中，所述内部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第一漏液感应线，所述外部管道的外侧沿其长度方向设置有至少一个第二漏液感应线；且所述读数包括：漏液感应线的电流值，相应地，步骤S003包括：

(ⅰ)当监测到所述内部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断所述内部管道发生漏液；

(ⅱ)生成与所述可拆卸式管道相关联的第二漏液信号，所述第二漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；

以及(ⅲ)当监测到所述外部管道的电流值大于预设的第二阈值时则判断所述外部管道发生漏液；

(ⅳ)生成与所述管道相关联的第三漏液信号，所述第三漏液信号包括：管道信息，和/或漏液风险等级；

相应地，S004包括：

当所述管理模块监测到所述可拆卸式管道关联有所述第二漏液信号和所述第三漏液信号时，则将所述可拆卸式管道识别为漏液对象，并根据所述漏液对象生成表示暂停生产的第一控制子信号以发送至生物培养模块；或者，

当所述管理模块仅检测到所述可拆卸式管道关联有所述第二漏液信号时，则向用户发出第二警报信号；或者，

当所述管理模块监测到所述可拆卸式管道仅关联有所述第三漏液信号时，根据所述读数判断所述管道与所述装置的漏液风险等级，并根据所述漏液风险等级生成表示暂停生产的第二控制子信号以发送至生物培养模块；

和/或，所述纯化装置包括：浓缩过滤装置，且浓缩过滤装置包括：用于过滤的第一腔室，以及设置在所述第一腔室外层的第二腔室，所述第一腔室内设置有用于对所述液体进行过滤的过滤物质，且所述第一腔室的一端与生物反应装置相连接，所述第一腔室的另一端与相应的中间装置或其他纯化装置相连接；

其中，所述第一腔室、所述第二腔室的外壁上分别设置有漏液感应单元，且所述漏液感应单元为漏液传感器或漏液感应线。

5.根据权利要求4所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，根据所述读数判断所述管道与所述装置的漏液风险等级的步骤包括：根据所述读数确定所述管道的漏液位置的分布特征，其中所述分布特征包括：与管道两侧相连接的连续分布，和/或与管道两侧断开的区域分布；

当监测到所述分布特征为连续分布时，则判定所述管道两侧的所述装置的接口处的漏液风险等级为第一级，所述管道的漏液风险等级为第二级；

当监测到所述分布特征为区域分布时，则判定所述管道的漏液风险等级为第一级，所述管道两侧的装置的漏液风险等级为第二级；

相应地，所述S004还包括步骤：

根据漏液风险等级信息生成第三警报信号并发送给用户，或者生成第二控制子信号以发送至生物培养模块；

和/或，警报信号包括以下一种或多种形式：语音警报，和/或短信警报，和/或信号灯警报。

6.根据权利要求1所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，所述第一风险状态还包括：漏气信息，所述生产方法还包括步骤：S006当所述生物培养模块开启运行时，采集所述生物培养模块周围的气体；S007对所述气体进行检测以得到所述气体的第一指标数值；

S008根据所述第一指标数值判断所述生物培养模块是否发生漏气，若是则生成漏气信号；

相应地，S004包括：

6)当所述管理模块监测到所述生物反应装置为漏液对象，且同时监测到所述漏气信号时，则向所述生物培养模块发送表示停止生产的第一控制信号；以及7)当所述管理模块监测到所述生物反应装置为漏液对象而未监测到所述漏气信号时，则向所述生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号；以及8)当所述管理模块监测到所述漏气信号而所述生物反应装置暂无漏液风险时，则向用户发送第五警报信号以提示用户对所述漏气信号进行核查；

和/或，在S002之前，还包括步骤：

向所述生物培养模块通入液体，以使得所述液体依次流经所述生物反应装置、纯化装置以及收集装置；

采集由至少一个漏液感应线上的至少一个读数所组成的第二集合；

根据所述第二集合确定所述生物培养模块的第三风险状态，所述第三风险状态包括：漏液对象；

根据所述第三风险状态生成并向用户发送第四警报信号。

7.根据权利要求1所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，所述生物反应装置包括：用于培养微生物的生物反应袋，用于监测反应袋中液压的第一压力监测单元，以及对应设置在所述反应袋底部的第一漏液监测模块，所述方法还包括步骤：

S102通过所述反应袋上的第一入口或第二入口向所述反应袋中通入预设量的气体或液体以进行微生物或细胞的培养；

S104实时监测所述第一压力监测单元的液压以及所述第一漏液监测模块的漏液值；

S106根据所述液压和所述漏液值判断所述生物反应器的第二风险状态，所述第二风险状态包括：安全状态，和/或待定状态，和/或漏液状态；其中，S106包括：

S61根据所述液压的变化参数判断所述反应袋的降压风险；其中，当所述变化参数属于预设的第一降压阈值时，所述降压风险为一级，当所述变化参数属于预设的第二降压阈值时，所述降压风险为二级，否则所述降压风险为零级；

S62根据所述漏液值判断所述反应袋的漏液风险，其中，当所述漏液值属于预设的第一漏液阈值时，所述漏液风险为一级，当所述漏液值属于预设的第二漏液阈值时，所述漏液风险为二级，否则所述漏液风险为零级；

S63根据S61中的所述降压风险和/或S62中的所述漏液风险判断所述第二风险状态；其中，当所述降压风险为二级和/或所述漏液风险为二级时，所述第二风险状态为漏液状态；当所述降压风险和所述漏液风险均为零级时，所述第二风险状态为安全状态；否则，所述第二风险状态为待定状态。

8.根据权利要求7所述的一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产方法，其特征在于，所述反应袋内第一空间的顶部区域还形成有冷凝水引导区，用于引导冷凝水在所述冷凝水引导区内发生凝集，并通过所述冷凝水引导区所提供的引导路径回流至第二空间中；相应地，所述方法还包括步骤：

S108当监测到所述第二风险状态为待定状态或漏液状态时，分别向用户发出相应的预警信号；

S110响应于所述用户发出的反馈信号对所述生物反应器的降压风险和/或漏液风险进行二次监测，或者对所述预警信号进行接收或修正。

9.一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统，其特征在于，包括：

可自定义组装的生物培养模块，以及用于控制所述生物培养模块的运行状态的管理模块；其中，所述生物培养模块包括：用于培养微生物的生物反应装置，用于对含有所述微生物的液体进行处理的中间装置，用于纯化所述液体的纯化装置；所述中间装置通过至少一个可拆卸式管道与所述生物反应装置、纯化装置中任意一种或两种装置相连接，以用于从所述生物反应装置和/或所述纯化装置中采集所述液体并对所述液体进行处理，其中，所述可拆卸式管道上沿管道长度方向布置有至少一个漏液感应线；

漏液读数采集模块(01)，被配置为用于当所述生物培养模块开启运行时，实时采集由至少一个所述漏液感应线上的至少一个读数所组成的第一集合；漏液读数处理模块(02)，被配置为用于通过所述第一集合判断所述生物培养模块的第一风险状态，所述第一风险状态包括：漏液对象，和/或漏液风险等级；

管理模块，被配置为用于根据风险状态生成相应的控制信号或指令并发送至所述生物培养模块；

其中，所述生物培养模块响应于所述控制信号或指令选择继续生产、暂停生产或停止生产。

10.根据权利要求9所述的一种一次性高致病性微生物或灭活疫苗的生产系统，其特征在于，所述读数包括：电流值，且所述漏液读数处理模块(02)被进一步地配置为用于当所述可拆卸式管道的所述电流值大于预设的第二阈值时，则生成包括第一风险状态信息的第一漏液信号，且所述第一漏液信号与所述可拆卸式管道所连接的一个或两个装置相关联；

相应地，所述管理模块包括：

第一监测单元，当所述管理模块监测到所述装置关联有两个所述第一漏液信号时，则将对应的所述装置、所述可拆卸式管道识别为第一漏液对象并生成表示暂停生产的第二控制信号；其中，所述第二控制信号包括：所述第一漏液对象的信息；

和/或，

第二监测单元，被配置为用于当监测到所述装置关联有一个所述第一漏液信号时，则将对应的所述装置识别为第二漏液对象、所述可拆卸式管道识别为第一漏液对象，并向用户发送第一警报信号；

第三监测单元，被配置为用于在发出所述第一警报信号后的第一警报时间内监测用户是否发出相应的指令；其中，所述指令包括：表示取消警报的第一指令，和/或，表示接收警报的第二指令，和/或，表示修正警报的第三指令，且所述第三指令包括：修正后的漏液对象；

若是，则将所接收到的指令发送至所述生物培养模块；若否，则直接向所述生物培养模块发送表示暂停生产的第二控制信号。