波浪式生物反应器pH控制中PID控制算法的研究

目的:设计一种快速高效的波浪式生物反应器pH控制方法,缩短pH调节时间,并降低调节过程的系统超调。方法:根据pH调节特性,设计一种分段式变增益PID(proportion-integration-differentiation)控制算法,并通过仿真实验与传统PID控制进行对比,验证算法的有效性。结合波浪式生物反应器细胞培养的实际情况对该算法进行改进,得到四区段变增益PID控制算法,通过实际实验验证改进算法的有效性。结果:仿真实验表明分段式变增益PID控制相较于传统PID控制调节速度快且系统超调小;实际实验表明四区段变增益PID控制能迅速将pH调节到设定范围内,且稳定性好、精确度高。结论:四区段变增益PID控制能够对pH控制起到很好的调节作用,满足波浪式生物反应器细胞培养过程中对pH控制的要求。

波浪式生物反应器温度控制系统模糊PID算法设计及simulink仿真

目的设计一种波浪式生物反应器温度控制策略。方法根据波浪式生物反应器温度控制精度及响应速度要求,将传统的比例积分微分(PID)控制方法与模糊控制方法结合,利用模糊控制方法实时在线调节PID控制的参数,增强温度控制策略对温度的调节性能。结果设计出模糊PID控制器,并与传统PID控制器进行仿真比较。结论模糊PID控制法较传统PID控制法有较小的超调以及较短的稳定时间,说明模糊PID控制具有更高的温度控制调节性能。

WAVE^(TM)生物反应器灌注培养生产种子细胞的开发和应用

近年来,国内中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary,CHO)生产罐的培养规模已达上千升,国外已达上万升,最终的生产罐前需要多级摇瓶、种子罐进行种子细胞扩增,扩增效率较低,严重影响了抗体、融合蛋白等生物制品的生产效率。文中利用WAVETM波浪式生物反应器,通过灌注培养的方法,成功地实现了种子细胞的高效扩增。WAVETM波浪式生物反应器灌注培养方法制备种子细胞,CHO细胞密度高达2.28×107cells/mL时仍处于指数生长期且细胞活力大于95%,以此细胞作为种子细胞,4×105cells/mL接种于另一个WAVETM生物反应器进行流加培养,最大活细胞密度仍可达1.73×107cells/mL。通过此种扩增方式,1台WAVETM20/50即可为1 000 L或2 000 L的生产罐提供种子细胞,种子细胞的扩增倍数(Split ratio)可以达到1∶50～1∶100倍,与传统不锈钢罐种子细胞扩增倍数1∶2～1∶10相比,可以显著减少2～3级种子罐,种子细胞的扩增时间减少7～9 d,极大地提高生产效率。