防止加热膜积液系统及防止加热膜积液的方法

技术领域

本发明涉及生物制药技术领域，尤其是涉及一种防止加热膜积液系统及防止加热膜积液的方法。

背景技术

在生物制药生产中，采用一次性生物袋作为反应容器，具有低成本、使用方便、污染风险低，且易于工艺放大的技术优势。在激流式生物反应器中，由于其采用的硅胶加热膜具有锥形加热表面，若一次性生物袋漏液或更换一次性生物袋残留液体，则会在加热膜表面形成积液。若积液未能及时处理，久而久之积液会渗入加热膜内部，进而导致电阻丝短路，造成加热膜局部烧黑，甚至会导致系统短路跳闸，严重影响正常生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止加热膜积液系统及防止加热膜积液的方法，以缓解加热膜表面积液难以及时处理的技术问题。

第一方面，本发明提供的防止加热膜积液系统，包括：处理模块、重量检测模块和加热控制模块；

所述重量检测模块与所述处理模块连接，所述处理模块和加热膜分别与所述加热控制模块连接；

所述重量检测模块连接于所述加热膜，且所述重量检测模块用于检测所述加热膜及所述加热膜上物质的重量。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述防止加热膜积液系统还包括温度检测模块，所述温度检测模块与所述处理模块连接，且所述温度检测模块用于检测所述加热膜的温度。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述防止加热膜积液系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述处理模块连接。

第二方面，本发明提供的防止加热膜积液的方法，包括以下步骤：

检测加热膜及所述加热膜上物质的重量；

根据检测重量值判断所述加热膜上是否存在积液；

若存在积液，则控制所述加热膜加热以蒸干积液。

结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据检测重量值判断所述加热膜上是否存在积液的步骤包括：

比较所述检测重量值与第一设定值，以判断所述加热膜上的生物袋是否完全移除；

当所述加热膜上的生物袋完全移除时，比较所述检测重量值与第二设定值，以判断所述加热膜上是否存在积液。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述比较所述检测重量值与第二设定值，以判断所述加热膜上是否存在积液的步骤包括：

若所述检测重量值与所述第二设定值的差值小于预设重量差，则判定所述加热膜上积液不足；

若所述检测重量值与所述第二设定值的差值大于等于预设重量差，则判定所述加热膜存在积液。

结合第二方面，本发明提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制所述加热膜加热以蒸干积液的步骤包括：

检测所述加热膜的温度；

计算蒸干积液的加热时间；

控制所述加热膜升温加热，并在加热时间结束时停止加热。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述计算蒸干积液的加热时间的步骤包括：

根据公式Q＝W×C×ΔT×n，计算所需的加热热量，其中，Q为所需的加热热量，W为积液重量值，C为积液的比热容，ΔT为目标加热温度与测试温度的差值，n为蒸发加热热量与升温吸收热量的比值；

根据公式t＝Q/P，计算所需的加热时间，其中，t为所需的加热时间，P为所述加热膜的功率。

结合第二方面的第四种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述目标加热温度为40℃～50℃。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制所述加热膜升温加热的步骤包括：

检测所述加热膜的初始温度；

控制所述加热膜启动加热；

待加热预设时间后，检测所述加热膜的温度，并判断所述加热膜的升温是否大于等于预设升温值；

若所述加热膜的升温大于等于预设升温值，则控制所述加热膜持续加热，直至所述加热膜的温度达到目标加热温度；

若所述加热膜的升温小于预设升温值，则判定所述加热膜故障。

本发明实施例带来了以下有益效果：采用重量检测模块与处理模块连接，处理模块和加热膜分别与加热控制模块连接，重量检测模块连接于加热膜，通过重量检测模块检测加热膜及加热膜上物质的重量，不仅可以通过重量检测及时获知加热膜上是否存在积液，而且可以在积液时通过加热膜发热蒸干积液，能够及时去除加热膜上的积液，避免因积液渗入加热膜而导致系统运行异常。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的防止加热膜积液系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的防止加热膜积液的方法的流程示意图。

图标：100-处理模块；200-重量检测模块；300-加热控制模块；400-加热膜；500-温度检测模块；600-人机交互模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，也可以是电连接；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。

如图1所示，本发明实施例提供的防止加热膜积液系统，包括：处理模块100、重量检测模块200和加热控制模块300；重量检测模块200与处理模块100连接，处理模块100和加热膜400分别与加热控制模块300连接；重量检测模块200连接于加热膜400，且重量检测模块200用于检测加热膜400及加热膜400上物质的重量。

本实施方式记载的防止加热膜积液系统适用于激流式生物反应器，当每次细胞培养批次结束后，通过重量检测模块200检测加热膜400及加热膜400上物质的重量，从而判断加热膜400上的一次性生物袋是否移除，以及判断加热膜400上是否存在积液。当加热膜400上存在积液时，通过加热控制模块300控制加热膜400启动加热，从而可将加热膜400上的积液及时蒸干，避免因积液渗入加热膜400而导致短路等系统故障。

在本发明实施例中，防止加热膜积液系统还包括温度检测模块500，温度检测模块500与处理模块100连接，且温度检测模块500用于检测加热膜400的温度。

通过温度检测模块500可检测加热膜400的温度，从而不仅可以获知加热膜400是否能够实现加热功能，而且可以根据加热膜400的温度及积液重量，准确计算蒸干积液所需的加热时长，从而使积液及时蒸干。

进一步的，防止加热膜积液系统还包括人机交互模块600，人机交互模块600与处理模块100连接。

具体的，人机交互模块600包括声光信号提示器、显示器，以及触控屏或键盘等输入器件，通过声光信号提示器可在加热膜400功能异常或加热膜400表面存在积液时发出声光警示信号，通过显示器或触控屏可显示系统工作状态及相关工作参数，工作人员可通过输入器件输入设定参数，从而设定加热膜400的加热温度。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的防止加热膜积液的方法，包括以下步骤：

检测加热膜400及加热膜400上物质的重量；

根据检测重量值判断加热膜400上是否存在积液；

若存在积液，则控制加热膜400加热以蒸干积液。

具体的，根据加热膜400及加热膜400上物质的重量，可以获知一次性生物袋是否全部自加热膜400上移除，若一次性生物袋移除后，检测重量值仍超过加热膜400的标准重量，则证明加热膜400表面存在积液。需要说明的是，激流式生物反应器工况处于洁净环境，故而加热膜400表面除可能存在积液以外，不存在其他异物，在检测重量值仍超过加热膜400的标准重量时，可判定超出重量为积液重量，由此可根据积液量控制加热膜400发热，从而使积液完全蒸干。

在本发明实施例中，根据检测重量值判断加热膜400上是否存在积液的步骤包括：比较检测重量值与第一设定值，以判断加热膜400上的生物袋是否完全移除；当加热膜400上的生物袋完全移除时，比较检测重量值与第二设定值，以判断加热膜400上是否存在积液。

具体的，第一设定值为加热膜400上放置有一次性生物袋时的标准重量值，若检测重量值小于第一设定值，则证明加热膜400上的生物袋已经移除。第二设定值为移除生物袋时加热膜400的重量标准值，若检测重量值大于第二设定值，在无其他异物的环境中，则证明加热膜400上存在积液。

进一步的，比较检测重量值与第二设定值，以判断加热膜400上是否存在积液的步骤包括：若检测重量值与第二设定值的差值小于预设重量差，则判定加热膜400上积液不足；若检测重量值与第二设定值的差值大于等于预设重量差，则判定加热膜400存在积液。

其中，若检测重量值与第二设定值的差值小于预设重量差，则证明积液量较少，或者，该重量差仅是少量污渍或测量误差，此时无需控制加热膜400发热蒸干积液。仅当检测重量值与第二设定值的差值大于等于预设重量差，此时证明积液量较多，达到需要处理的标准，由此判定加热膜400存在积液，进而需要加热膜400加热以蒸干积液。

进一步的，控制加热膜400加热以蒸干积液的步骤包括：

检测加热膜400的温度；

计算蒸干积液的加热时间；

控制加热膜400升温加热，并在加热时间结束时停止加热。

在此过程中，通过试试检测加热膜400的温度，进而确保加热膜400对积液持续加热，并使积液能够完全蒸干，在积液蒸干后结束加热，避免加热膜400干烧。

本实施方式中，计算蒸干积液的加热时间的步骤包括：

根据公式Q＝W×C×ΔT×n，计算所需的加热热量，其中，Q为所需的加热热量；W为积液重量值；C为积液的比热容，通常积液为水，其比热容为4200J/(kg·℃)；ΔT为目标加热温度与测试温度的差值；n为蒸发加热热量与升温吸收热量的比值，一般情况下，使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量，故而n可设定其取值为5，也可根据实际情况对其取值进行微调，以确保加热时间结束时积液恰好蒸干。

根据公式t＝Q/P，计算所需的加热时间，其中，t为所需的加热时间，P为加热膜400的功率。为确保加热时间准确，从而确保加热时间结束时积液恰好蒸干，需要通过控制以确保加热膜400的功率稳定。

需要说明的是，目标加热温度为40℃～50℃，若检测温度值大于等于目标温度，则控制加热膜400停止工作；若检测温度值小于目标温度，则控制加热膜400继续通电发热，从而维持加热膜400的实际发热温度保持在目标加热温度。

进一步的，控制加热膜400升温加热的步骤包括：

检测加热膜400的初始温度；

控制加热膜400启动加热；

待加热预设时间后，检测加热膜400的温度，并判断加热膜400的升温是否大于等于预设升温值；

若加热膜400的升温大于等于预设升温值，则控制加热膜400持续加热，直至加热膜400的温度达到目标加热温度；

若加热膜400的升温小于预设升温值，则判定加热膜400故障。

在此过程中，通过检测加热膜400的温度，以判断加热膜400是否能够正常发热。例如，将加热的预设时间设定为10s，对应的预设升温值设定为1℃，若加热10s后升温未超过1℃，则证明升温异常，加热膜400功能故障，此时可停止控制程序运行，提示工作人员进行检修。若加热膜400升温正常，则监测加热膜400升温并保持在目标加热温度，依据计算得到的蒸干积液所需的加热时间进行持续加热，待加热时间结束停止加热膜400发热，此时加热膜400上的积液恰好蒸干，过程中还可针对目标加热温度设定对应的上下限温度值，从而确保加热膜400工作温度处于安全状态。采用上述方法，无需针对激流式生物反应器进行增设器件及变更其结构，可以在不增加配置成本的条件下实现积液自动蒸干，从而确保加热膜400功能正常，避免产生短路等设备故障。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。