用于创建可重新配置生物处理工作流程的方法和系统与流程

本说明书的实施例一般涉及生物处理系统，以及更特别是涉及用于创建、监测和控制可重新配置生物处理工作流程的方法和系统。

背景技术：

通常，操作生物处理系统，以执行各种生物处理操作。这类生物处理操作一般涉及基因工程有机体、细胞、细胞的成分（诸如蛋白质、核酸、酶、叶绿体）的处理，以获得诸如疫苗、荷尔蒙、血浆蛋白、单克隆抗体或药物或者组合的期望的产品。生物处理操作分类为上游操作和下游操作。为了执行上游和下游操作，生物处理系统采用各种单元，诸如生物反应器、收集单元、层析（chromatography）单元、过滤单元、缓冲液（buffer）制备单元、缓冲液保持单元、介质保持单元、泵、温度管理装置、流动控制夹、传感器等。

在传统生物处理系统中，被采用来执行上游和下游操作的单元是机械和电气硬连线的。作为示例，为了执行给定生物处理操作，生物处理系统中的单元经由钢管相互机械连接。这些钢管提供用于在单元之间传递流体的通路。另外，生物处理系统中的这些单元经由有线电网络来被供电和控制。生物处理系统的这种配置在修改生物处理系统中的单元的现有配置时造成严峻挑战。此外，由于现有生物处理系统中的有线电连接，操作的监测和控制也变得困难和空间密集。例如，传感器因有线连接的路径选择限制而不能够容易地定位在生物处理系统中的期望的位置。

技术实现要素：

根据本说明书的方面，提出一种生物处理系统。该生物处理系统包括配置成执行至少一个生物处理操作的一个或多个生物处理单元。另外，该生物处理系统包括操作上耦合到一个或多个生物处理单元的一个或多个过程支持装置，其中一个或多个过程支持装置配置成帮助一个或多个生物处理单元执行至少一个生物处理操作。此外，该生物处理系统包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器在操作上耦合到一个或多个生物处理单元和一个或多个过程支持装置中的至少一个。此外，该生物处理系统还包括生物处理工作流程控制器，所述生物处理工作流程控制器无线耦合到一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的至少一个，其中生物处理工作流程控制器包括配置成创建可重新配置生物处理工作流程的处理器，并且其中可重新配置生物处理工作流程代表用来执行至少一个生物处理操作的一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的布置。

根据本说明书的另一方面，提出一种用于配置生物处理系统中的生物处理工作流程的生物处理工作流程控制器。生物处理系统包括一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器。该生物处理工作流程控制器包括数据存储库，所述数据存储库具有一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置、一个或多个传感器、一个或多个过程步骤、生物处理工作流程的一个或多个类型或者其组合的目录。另外，该生物处理工作流程控制器包括无线耦合到生物处理系统的处理器。处理器配置成基于目录来生成工作流程配置用户界面，其中工作流程配置用户界面包括配置成帮助定制一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的布置的控件。此外，处理器配置成接收来自工作流程配置用户界面的定制输入，以定制一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的布置。此外，处理器还配置成基于定制输入来创建一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的可重新配置生物处理工作流程，以执行至少一个生物处理操作。

根据本说明书的又一方面，提出一种用于配置生物处理系统中的生物处理工作流程的方法。生物处理系统包括一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置、一个或多个传感器和生物处理工作流程控制器。该方法包括由生物处理工作流程控制器的处理器基于一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置、一个或多个传感器、一个或多个过程步骤、生物处理工作流程的一个或多个类型或者其组合的目录来生成工作流程配置用户界面，其中工作流程配置用户界面包括配置成帮助定制一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的布置的控件。该方法还包括由处理器在显示单元上将工作流程配置用户界面可视化。此外，该方法包括由处理器接收来自工作流程配置用户界面的定制输入，以定制一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的布置。此外，该方法还包括由处理器基于定制输入来创建一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器中的一个或多个的可重新配置生物处理工作流程，以执行至少一个生物处理操作。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，将变得更好地了解本说明书的这些及其他特征、方面和优点，附图中，相似标号在附图通篇代表相似部件，其中：

图1是根据本说明书的方面的生物处理系统的图解表示；

图2是根据本说明书的方面的供图1的生物处理系统中使用的生物处理工作流程控制器的图解表示；

图3是根据本说明书的方面的示例工作流程配置用户界面的快照；

图4是根据本说明书的方面的用于配置生物处理工作流程的示例方法的流程图；以及

图5是根据本说明书的方面的用于监测和控制生物处理工作流程的示例方法的流程图。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求书中，除非上下文另加明确指示，单数形式“一（a、an）”和“该”包括复数对象。如本文所使用的，除非上下文另加明确指示，术语“或者”不意在是排他的，而指的是所引用组件中的至少一个所引用组件存在，并且包括其中所引用组件的组合可存在的实例。

如本文中所使用的，术语“可以”和“可以是”指示一组情况内的发生的可能性；拥有所指定性质、特性或功能；和/或通过表达与被限定动词关联的能力、性能或可能性中的一个或多个来限定另一个动词。相应地，“可以”和“可以是”的使用指示修饰的术语对于所指示的容量、功能或使用是明显适当、能够或适合的，同时考虑在一些情况下修饰的术语有时可能不是适当、能够或适合的。

为了提供这些实施例的简明描述，在本说明书中可并非描述实际实现的全部特征。应当理解，在任何这种实际实现的开发中，如同任何工程或设计项目中一样，必须进行许多特定于实现的判定以达到开发人员的特定目标，诸如符合系统相关和业务相关的约束。

如下面将详细描述的，提出用于配置生物处理系统中的生物处理工作流程的系统和方法的各个实施例。生物处理系统包括一个或多个生物处理单元、一个或多个过程支持装置和一个或多个传感器。用于配置生物处理工作流程的系统和方法帮助创建可重新配置生物处理工作流程，以允许生物处理工作流程的动态修改。此外，本说明书的系统和方法还帮助现有生物处理工作流程的监测和控制。

图1是根据本说明书的方面的生物处理系统（100）的图解表示。生物处理系统（100）包括生物处理环境（102）、生物处理工作流程控制器（104）和通信总线（106）。在某些实施例中，生物处理系统（100）还可包括云控制器（108）。备选地，在一些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）可在互联网云上被实现，并且充当云控制器（108）。可操作生物处理系统（100），以执行各种生物处理操作，所述各种生物处理操作可涉及基因工程有机体、细胞、细胞的成分（诸如蛋白质、核酸、酶、叶绿体）的处理，以获得诸如疫苗、荷尔蒙、血浆蛋白、单克隆抗体或药物或者其组合之类的期望的产品。

生物处理环境（102）可包括一个或多个生物处理单元（110、112、114）、一个或多个过程支持装置（116、118）和一个或多个传感器（120、122、124、126、128、130、132）。生物处理单元（110、112、114）此后统称为生物处理单元（110-114）。另外，传感器（120、122、124、126、128、130、132）此后统称为传感器（120-132）。在一些实施例中，生物处理环境（102）还可包括一个或多个可处置流体耦合管（disposablefluidcouplingtube）（134）和一个或多个智能开关装置（136、138、140、142、144）。智能开关装置（136、138、140、142、144）此后统称为智能开关装置（136-144）。可处置流体耦合管（134）能够适当地是柔性塑料管道，其用来提供生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）中的一个或多个之间的流体耦合。在一些实施例中，可处置流体耦合管（134）可以能够在任何方向上弯曲，以建立柔性流体耦合。

在某些实施例中，生物处理环境（102）还可包括离线传感器单元（146）。离线传感器单元（146）可配置成执行生物处理环境（102）中的一个或多个测量，和/或配置成校准生物处理环境（102）中的传感器（120-132）。在当前考虑的配置中，离线传感器单元（146）处于生物处理环境（102）之内。但是，在其他实施例中，离线传感器单元146可设置在生物处理环境（102）外。

生物处理单元（110-114）可配置成执行至少一个生物处理操作。生物处理单元（110-114）的非限制性示例可包括用于细胞培养的生物反应器、细胞保存单元（cellbankingunit）、细胞收集单元、层析单元、波摇器（waverocker）、蛋白质浓缩单元、无菌过滤单元、病毒去除单元、产品保持单元、缓冲液制备单元、介质制备单元、缓冲液保持单元、介质保持单元或者其组合。在图1的实施例中，为了便于说明，生物处理环境（102）示为包括三个生物处理单元（110-114）。还设想生物处理环境（102）中多于三个或者低于三个生物处理单元的使用。在一些实施例中，生物处理单元（110-114）可布置成执行生物处理操作的上游工作流程子操作或下游工作流程子操作。在一些实施例中，虽然生物处理单元（110-114）中的一些生物处理单元可配置成执行上游工作流程子操作，生物处理单元（110-114）的其余处理单元可配置成执行下游工作流程子操作。上游工作流程子操作的非限制性示例可包括细胞库（cellbank）制备、种菌培养扩张（seedcultureexpansion）、种菌产生、种菌收集或者其组合。另外，下游工作流程子操作的非限制性示例可包括层析、分离、细胞破碎、液体培养基浓缩、纯化、脱水、代谢物的精制（polishing）、过滤、最终产品的配制或者其组合。

过程支持装置（116、118）可配置成帮助一个或多个生物处理单元执行一个或多个生物处理操作。过程支持装置（116、118）的非限制性示例可包括泵、计重秤、限流夹、温度管理装置或者其组合。过程支持装置（116、118）可在操作上耦合到生物处理单元（110-114）中的一个或多个生物处理单元。作为示例，诸如限流夹之类的过程支持装置（116）可沿两个生物处理单元（110）和（112）之间的可处置流体耦合管（134）来被设置，以帮助限制从生物处理单元（110）到生物处理单元（112）的流体流动。作为另一个示例，诸如泵之类的过程支持装置（118）可沿两个生物处理单元（112）与（114）之间的可处置流体耦合管（134）来被设置，以帮助将流体从生物处理单元（112）传递给生物处理单元（114）。诸如温度管理装置之类的过程支持装置可用来将生物处理单元（110-114）内或者可处置流体耦合管（134）内的流体的温度维持在所确定的水平。

此外，传感器（120-132）在操作上耦合到生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）中的至少一个，并且配置成监测一个或多个过程参数。传感器（120-132）可设置在生物处理单元（110-114）内，和/或沿生物处理单元（110-114）之间的可处置流体耦合管（134）来被设置。例如，诸如传感器（120、122、126和132）之类的一些传感器设置在生物处理单元（110-114）内。传感器（124、128和130）沿生物处理单元（110-114）之间的可处置流体耦合管（134）来被设置。传感器（120-132）的非限制性示例可包括压力传感器、温度传感器、ph传感器、电导率传感器、葡萄糖传感器、生物量传感器、细胞活性传感器、氧传感器、二氧化碳传感器、紫外（uv）传感器、流量传感器、泡沫传感器或者其组合。

由这些传感器（120-132）监测的过程参数可包括可处置流体耦合管（134）中的流体的压力、可处置流体耦合管（134）中的流体的压力差、流体的温度、流体的ph、流体中的生物量的存在、流体的电导率、流体中的葡萄糖水平、流体中的细胞活性、生物处理单元（110-114）中的氧水平、生物处理单元（110-114）中的二氧化碳水平、流体的流率、生物处理单元（110-114）中的流体中的泡沫水平或者其组合。

在一些实施例中，生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）中的一个或多个可包括无线通信单元（未示出）。该无线通信单元可配置成建立生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）中的一个或多个与生物处理工作流程控制器（104）之间的无线连接。在某些实施例中，该无线通信单元可使用硬件和/或软件来被实现。该无线通信单元还可包括能够借助于无线通信技术（诸如但不限于红外、短程射频（rf）通信、蓝牙、蓝牙低能耗（ble）、wi-fi、wi-max）、移动通信技术（诸如全球移动通信系统（gsm）、通用分组无线电业务（gprs）、码分多址（cdma）、高速下行链路分组接入（hsdpa）、2.5g、3g、4g、5g）或者其组合与生物处理工作流程控制器（104）进行通信的电路。

如先前所注解的，离线传感器单元（146）可配置成执行生物处理环境（102）中的一个或多个测量，和/或校准生物处理环境（102）中的传感器（120-132）。更特别是，在某些实施例中，离线传感器单元（146）可包括具有一个或多个传感器的细胞分析器（未示出）以有选择地确定一个或多个过程参数。离线传感器单元（146）的细胞分析器中的传感器可与传感器（120-132）相似。相应地，细胞分析器中的传感器还可配置成测量过程参数，诸如ph、电导率、活性细胞密度、总细胞密度、营养物（诸如葡萄糖和谷氨酰胺）、代谢物（诸如乳酸、谷氨酸、氨）及其组合。在某些实施例中，可手动或者使用机器人从生物处理单元（110-114）中的一个或多个生物处理单元提取流体。所提取的流体可使用离线传感器单元（146）的细胞分析器来被分析，以测量过程参数。在一些实施例中，离线传感器单元（146）还可配置成校准传感器（120-132）中的一个或多个传感器。在某些实施例中，传感器（120-132）的校准可包括参照由离线传感器单元（146）的传感器执行的相似测量来确定由传感器（120-132）执行的测量的精度。

此外，离线传感器单元（146）还可包括与生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）的无线通信单元相似的无线通信单元。在某些实施例中，离线传感器单元（146）可配置成经由无线通信单元向生物处理工作流程控制器（104）传递与所测量的过程参数有关的数据。

在某些实施例中，生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）和离线传感器单元（146）的无线通信单元可配置成下载或更新相应生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）和离线传感器单元（146）中的固件，以更新或增强它们的对应操作。在一些实施例中，无线通信单元可配置成从云控制器（108）下载/更新固件。

在某些实施例中，生物处理环境（102）还可包括一个或多个智能开关装置（136-144）。在图1的实施例中，一个智能开关装置被示为电耦合到生物处理单元（110-114）中的每个生物处理单元和过程支持装置（116、118）中的每个过程支持装置。这个布置允许经由对应智能开关装置对生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）供应电力。特别是，生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）经由对应智能开关装置（136-144）耦合到相应电力端口（未示出）。图1中，生物处理单元（110、112和114）分别经由智能开关装置（136、140和144）来耦合到它们的相应电力端口。类似地，过程支持装置（116、118）分别经由智能开关装置（138和142）来耦合到它们的相应电力端口。

智能开关装置（136-144）可包括输入端口、输出端口、无线通信接口以及经由无线通信单元控制的开关。智能开关装置的无线通信单元可代表生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）的无线通信单元的一个实施例。智能开关装置的输入端口耦合到电力端口，以接收电力。智能开关装置的输出端口耦合到对应生物处理单元（110-114）或过程支持装置（116、118），以供应电力。此外，开关可被控制成基于开关的操作状态来启用或禁用智能开关装置的输入端口与输出端口之间的电连接。

在一些实施例中，智能开关装置（136-144）配置成基于由生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）中相应的一个单元或装置汲取的电流的电流特征（currentsignature）来启用或禁用对生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）中对应的一个单元或装置的功率供应。电流特征代表电流的一个或多个性质。作为示例，电流特征可包括与电流的幅值、频率、相位、谐波或者其组合有关的信息。在某些实例中，电流特征中的任何异常可指示生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）中对应的一个单元或装置的故障或失灵。因此，在一些实施例中，智能开关装置的无线通信单元配置成分析由对应生物处理单元（110-114）或过程支持装置（116、118）汲取的电流的电流特征。相应地，如果识别到异常电流特征，则智能开关装置的无线通信单元配置成停用开关，以禁用对那个单元或装置的功率供应。

在某些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）中的处理器配置成基于过程参数来控制智能开关装置（136-144）的操作。将结合图5的流程图更详细描述智能开关装置（136-144）。

生物处理工作流程控制器（104）无线耦合到生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）中的至少一个。在一些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）可经由通信总线（106）来耦合到生物处理单元（110-114）中的一个或多个生物处理单元。通信总线（106）可以是现场总线（诸如profibus®、modbus®、控制器区域网络（can）总线、foundationfieldbus®）或者工业以太网总线（诸如传输控制协议/因特网协议（tcp/ip）总线、modbus®tcp总线、profinet®以太网总线、ethercat®以太网总线）或者其组合。

在图1的实施例中，生物处理工作流程控制器（104）示为设置在生物处理环境（102）外。在某些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）可本地设置在生物处理环境（102）内。在某些其他实施例中，生物处理工作流程控制器（104）可设置在远离生物处理环境（102）的位置。

在一些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）可配置成创建可重新配置生物处理工作流程。可重新配置生物处理工作流程代表用来执行期望的生物处理操作的生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、可处置流体耦合管（134）和智能开关装置（136-144）中的一个或多个的布置。生物处理环境（102）中的生物处理工作流程的一个示例在图1中被描绘。特别是，图1的生物处理工作流程包括生物处理环境（102），所述生物处理环境（102）具有用来执行生物处理操作的生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、可处置流体耦合管（134）和智能开关装置（136-144）的确定的序列/布置。作为示例，确定的序列的顺序包括具有传感器（120、122）的生物处理单元（110）、过程支持装置（116）、传感器（124）、具有传感器（126）的生物处理单元（112）、传感器（128）、过程支持装置（118）、传感器（130）以及具有传感器（132）的生物处理单元（114）。

此外，根据本说明书的方面，生物处理工作流程控制器（104）配置成动态重新配置生物处理工作流程。在一些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）还配置成向生物处理系统（100）的用户或操作员生成工作流程配置用户界面（参见图3）并将其可视化。工作流程配置用户界面促进生物处理工作流程的创建和/或重新配置。在某些实施例中，生物处理工作流程控制器（104）还可配置成监测和控制生物处理工作流程。将结合图2-5更详细描述生物处理工作流程控制器（104）。

现在参照图2，呈现根据本说明书的方面的生物处理工作流程控制器（200）的图解表示。生物处理工作流程控制器（200）代表图1的生物处理工作流程控制器（104）的一个实施例。结合图1的组件来描述图2。

生物处理工作流程控制器（200）包括处理器（202）、存储器装置（204）、显示单元（206）和主无线通信单元（208）。处理器（202）可耦合到存储器装置（204）、显示单元（206）和主无线通信单元（208），并且配置成控制存储器装置（204）、显示单元（206）和主无线通信单元（208）的操作。在一个实施例中，处理器（202）分别经由数据和控制线（210）、（212）和（214）来耦合到存储器装置（204）、显示单元（206）和主无线通信单元（208）。

处理器（202）可包括用于执行各种算术、逻辑和/或图形处理操作的诸如电子电路之类的硬件、软件和/或固件。处理器（202）可采取集成电路（ic）芯片的形式。处理器（202）可具有一个或多个处理核，以帮助算术、逻辑和/或图形处理操作。存储器装置（204）可配置成存储由处理器经由数据和控制线（210）可访问的数据和程序指令。另外，存储器装置（204）可包括随机存取存储器（ram）（诸如静态ram（sram）和动态ram（dram））、只读存储器（rom）（诸如掩模型rom（mrom）、可编程rom（prom）、可擦可编程rom（eprom）和电可擦可编程rom（eeprom））。此外，存储器装置（204）可采取致密盘（cd）、数字多功能盘（dvd）、软盘、usb闪速驱动器、基于云的存储器或者其组合的形式。

在一些实施例中，存储器装置（204）可配置成存储数据存储库。数据存储库可包括生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、智能开关装置（136-144）、工作流程类型、工作流程子过程或者其组合的目录和/或查找表。特别是，所述目录和/或查找表可包括与生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、智能开关装置（136-144）、一个或多个过程步骤、生物处理工作流程的一个或多个类型或者其组合对应的身份信息，诸如唯一id。唯一id可包括名称、数值、特殊字符、符号或者其组合。

在一些实施例中，目录和/或查找表可被更新成包含与可被引入生物处理环境（102）中的新的生物处理单元、过程支持装置、传感器、过程步骤、可处置流体耦合管对应的身份信息。另外，在某些实施例中，在生物处理环境（102）中更换或修改任何现有的生物处理单元、过程支持装置、传感器、过程步骤、可处置流体耦合管时，可更新所存储的身份信息。当存储或更新身份信息时，处理器（202）可配置成将目录和/或查找表更新成包含新添加或更新的身份信息。

显示单元（206）可使用阴极射线管（crt）显示器、液晶显示器（lcd）、发光二极管（led）显示器、等离子体显示器、投影仪或者其组合来被实现。在一些实施例中，显示单元（206）可以是基于触摸屏的显示器。显示单元（206）可配置成从处理器（202）接收命令和数据，并且基于所接收的命令和数据来更新其上显示的信息。更特别是，诸如工作流程配置用户界面（参见图3）之类的用户界面可在显示单元（206）上被可视化。在一些实施例中，工作流程配置用户界面促进由处理器（202）进行的可重新配置工作流程的创建。

主无线通信单元（208）可使用硬件和/或软件来被实现。主无线通信单元（208）包括能够与生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）和传感器（120-132）以及智能开关装置（136-144）的无线通信单元进行无线通信的电路。主无线通信单元（208）无线耦合到与生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）和智能开关装置（136-144）对应的无线通信单元。此外，主无线通信单元（208）配置成在处理器（202）与生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）和智能开关装置（136-144）的无线通信单元之间传递控制命令和数据中的至少一个。可借助于无线通信技术（非限制性地诸如但不限于红外、短程射频（rf）通信、蓝牙、蓝牙低能耗（ble）、wi-fi、wi-max）、移动通信技术（诸如全球移动通信系统（gsm）、通用分组无线电业务（gprs）、码分多址（cdma）、高速下行链路分组接入（hsdpa）、2.5g、3g、4g、5g）或者其组合来使能由主无线通信单元（208）促进的无线通信。

在某些实施例中，处理器（202）可配置成经由主无线通信单元（208）来下载/更新程序指令、目录/查找表和/或固件。在一些实施例中，处理器（202）可配置成从云控制器（108）下载/更新程序指令、目录/查找表和/或固件。

在生物处理系统（100）的操作期间，处理器（202）配置成促进可重新配置生物处理工作流程的创建，可重新配置生物处理工作流程代表用来执行生物处理操作的生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、可处置流体耦合管（134）和智能开关装置（136-144）中的一个或多个的布置。在一些实施例中，处理器（202）还可配置成监测和控制可重新配置生物处理工作流程。将结合图3-5更详细描述生物处理工作流程控制器200。

图3是根据本说明书的方面的示例工作流程配置用户界面（300）的快照。结合图2的生物处理工作流程控制器（200）来描述图3。工作流程配置用户界面（300）可通过生物处理工作流程控制器（200）的处理器（202）使用存储器装置（204）的数据存储库中存储的目录/查找表来被生成。此外，处理器（202）配置成在显示单元（206）上将工作流程配置用户界面（300）可视化。

工作流程配置用户界面（300）包括代表工作流程类型（302）、工作流程子过程（304）、组件类型（306）和组件（308）的一个或多个列。虽然工作流程类型（302）、工作流程子过程（304）、组件类型（306）和组件（308）示为工作流程配置用户界面（300）中的列，但是还考虑了诸如下拉列表、径向按钮、单独图标或者其组合之类的其他类型的对象的使用。

在一些实施例中，工作流程配置用户界面（300）允许用户重新配置或创建生物处理工作流程。特别是，用户可选择工作流程配置用户界面（300）中的工作流程类型（302）。作为用户选择的结果，在工作流程配置用户界面（300）中将子菜单（310）可视化。在某些实施例中，可缺省地在工作流程配置用户界面（300）中将子菜单（310）可视化。子菜单（310）包括工作流程类型的一个或多个选项，例如上游工作流程选项（312）和下游工作流程选项（314）。基于由用户对上游工作流程选项（312）和下游工作流程选项（314）中的任何选项的选择，在工作流程配置用户界面（300）中将对应子菜单（316）可视化。例如，子菜单（316）对应于上游工作流程选项（312），并且包括与上游工作流程对应的工作流程子过程。上游工作流程的工作流程子过程选项可包括诸如收集（318）和净化（320）之类的操作。

在选择收集（318）或净化（320）操作其中之一之后，在工作流程配置用户界面（300）中将对应子菜单（322）可视化。例如，子菜单（322）对应于收集操作（318），并且包括可在上游工作流程的收集操作（318）中采用的组件类型。作为示例，子菜单（322）包括可在上游工作流程的收集操作中使用的组件类型的各种选项，诸如泵选项（324）、夹选项（326）、生物反应器选项（328）、传感器选项（330）或者其组合。

一旦发起组件类型的选择，则在工作流程配置用户界面（300）中将对应子菜单（332）可视化。例如，子菜单（332）对应于可用于收集操作（318）的组件。作为示例，子菜单（332）包括诸如“泵1”（334）、“泵2”（336）和“泵3”（338）之类的组件的各种选项。选项（334、336、338）中的任何选项可被选择以在工作流程中包括对应的泵。

虽然图3中未示出，但是工作流程配置用户界面（300）还可包括用来将配置或定制的工作流程可视化的一个或多个菜单选项。在一个示例中，定制的工作流程可采取框图表示的形式来被可视化，所述框图表示包括被选择以实现/生成定制的工作流程的各种组件。更特别是，定制的工作流程的框图表示可包括每个所选择的组件的框以及与定制的工作流程中的其他组件的对应互连。相应地，可在工作流程配置用户界面（300）上将用来执行期望的生物处理操作的配置或定制的工作流程的可视表示可视化。

实现如上所述的工作流程配置用户界面（300）允许用户创建定制的生物处理工作流程。另外，当前现有的生物处理工作流程可使用工作流程配置用户界面（300）来被重新配置。

图4是根据本说明书的方面的用于配置生物处理工作流程的示例方法的流程图（400）。结合图1-3的组件来描述图4。

在步骤（402），处理器（202）配置成基于目录和/或查找表来生成诸如工作流程配置用户界面（300）之类的工作流程配置用户界面。如先前所述，目录包括与生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、智能开关装置（136-144）、一个或多个过程步骤、生物处理工作流程的一个或多个类型或者其组合对应的身份信息，诸如唯一id。

在一些实施例中，为了生成工作流程配置用户界面（300），处理器（202）可配置成在预定义用户界面模板中布置从目录/查找表获取的信息。还可注意，如果目录已经被更新，则处理器（202）还配置成更新预定义用户界面模板中的信息的布置，以生成工作流程配置用户界面（300）。在一些实施例中，在步骤（402）生成的工作流程配置用户界面（300）可包括诸如菜单选项（302-338）之类的控件，所述控件配置成帮助定制生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、可处置流体耦合管（134）和智能开关装置（136-144）中的一个或多个的布置以创建生物处理工作流程。

此外，在步骤（404），处理器（202）配置成在显示单元（206）上将工作流程配置用户界面（300）可视化。更特别是，处理器（202）可配置成向显示单元（206）传递代表工作流程配置用户界面（300）的数据，以帮助在显示单元（206）上将工作流程配置用户界面（300）可视化。

另外，如步骤（406）所指示的，处理器（202）可配置成从工作流程配置用户界面（300）接收定制输入。在一些实施例中，如果显示单元（206）包括触摸屏输入能力，则处理器（202）可配置成经由显示单元（206）来接收定制输入。在其他实施例中，处理器（202）可配置成经由操作上耦合到生物处理工作流程控制器（200）的一个或多个输入装置（未示出）来接收定制输入。

定制输入可包括指示经由工作流程配置用户界面（300）对工作流程类型、工作流程子过程、组件类型和组件中的一项或多项的选择的输入。在一些实施例中，定制输入还可包括对于组件的路径选择和定位的选择。作为示例，如图3中所描绘的，定制输入可包括对工作流程类型（诸如上游工作流程选项（312））、上游操作（诸如收集（318））、组件类型（诸如泵（324））和组件（诸如“泵1”（334））的选择。指示上游子操作的这些定制输入由处理器（202）来接收。可采取类似方式来接收其他定制输入。在某些实施例中，定制输入还指示对现有生物处理工作流程将要进行的修改。例如，定制输入可指示可重新配置生物处理工作流程中的组件中的任何组件的添加、去除、重排序、置换或更换。

此外，在步骤（408），处理器（202）配置成基于在步骤（406）接收的定制输入来创建可重新配置生物处理工作流程，以执行生物处理操作。可重新配置生物处理工作流程代表用来执行生物处理操作的生物处理单元（110-114）、过程支持装置（116、118）、传感器（120-132）、可处置流体耦合管（134）和智能开关装置（136-144）的逻辑布置。

在一些实施例中，一旦可重新配置生物处理工作流程由处理器（202）创建，则可通过根据在步骤（408）创建的可重新配置生物处理工作流程来布置和互连组件，手动配置图1的生物处理环境（102）中的物理工作流程，以执行对应生物处理操作。在一个实施例中，图1的生物处理环境（102）中的组件的布置可代表基于在步骤（408）创建的可重新配置生物处理工作流程来配置的物理生物处理工作流程。

此外，在某些实施例中，配置图4的生物处理工作流程的方法可另外包括用于监测和控制现有可重新配置生物处理工作流程的步骤。现在转到图5，呈现根据本说明书的方面的用于监测和控制可重新配置生物处理工作流程的示例方法的流程图（500）。参照图1-4的组件来描述图5的方法（500）。

在步骤（502），处理器（202）配置成监测与一个或多个生物处理单元（110-114）、一个或多个过程支持装置（116、118）和一个或多个传感器（120-132）中的至少一个对应的一个或多个过程参数。可由处理器（202）监测的过程参数的一些示例可包括但不限于可处置流体耦合管（134）中的流体的压力、可处置流体耦合管（134）中的流体的压力差、流体的温度、流体的ph、流体中的生物量的存在、流体的电导率、流体中的葡萄糖水平、流体中的细胞活性、生物处理单元（110-114）中的氧水平、生物处理单元（110-114）中的二氧化碳水平、流体的流率、生物处理单元（110-114）中的流体中的泡沫水平或者其组合。处理器（202）可从传感器（120-132）接收过程参数的值。

在一些实施例中，监测还可包括将过程参数的值与对应阈值或者对应预定范围进行比较，以识别过程参数的值中的任何异常。基于该比较，如果过程参数的值被识别为正常，则处理器（202）可确定生物处理工作流程中的组件在正常操作。但是，如果过程参数中的一个或多个过程参数的值被识别为异常，则处理器（202）配置成将与具有异常值的过程参数对应的生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）中的至少一个识别为异常装置或失灵装置，正如步骤504所指示的那样。作为示例，如果检测到过程支持装置（118）之后的流体的压力的值中的异常，则处理器（202）可将该过程支持装置（118）识别为异常装置。

为了保护生物处理环境（102）免受可由这类异常引起的任何危害，期望控制这类异常的传播。为此，在一些实施例中，在步骤506，处理器（202）配置成将控制命令有选择地传送给与在步骤504已经被识别为异常装置的生物处理单元（110-114）和过程支持装置（116、118）中的一个或多个单元或装置对应的智能开关装置。更特别是，处理器（202）配置成将控制命令传送给连接到具有异常的异常或失灵的生物处理单元（110-114）和/或过程支持装置（116、118）的智能开关装置。控制命令可指示中断对所识别的生物处理单元（110-114）和/或过程支持装置（116、118）的电力的供应的指令。作为示例，在步骤504，如果过程支持装置（118）被识别为具有过程参数的异常值，则处理器（202）配置成将控制命令无线传送给过程支持装置（118）的智能开关装置（142）。

此外，在步骤（508），可基于该控制命令来控制对所识别的异常/失灵的生物处理单元（110-114）和/或过程支持装置（116、118）的功率供应。在一些实施例中，控制命令可由所识别的异常生物处理单元（110-114）和/或过程支持装置（116、118）的智能开关装置来接收。特别是，控制命令可由智能开关装置的无线通信单元接收。无线通信单元又将控制信号发送给智能开关装置内的开关。智能开关装置内的开关又在非导通状态下被操作，以中断对连接到该智能开关装置的生物处理单元或过程支持装置的功率供应。相应地，可停止所识别的异常生物处理单元（110-114）和/或过程支持装置（116、118）的机能。在某些实施例中，处理器（202）还可配置成生成告警并且将其传递给生物处理系统（100）的操作员，以指示清除故障的要求。

取决于特定应用的需要，可适当地更换、重排序或去除上述步骤中的任何步骤，以及可插入附加步骤。

提出具有示例性生物处理工作流程控制器的生物处理系统以及用于配置生物处理工作流程的方法的各个实施例。生物处理工作流程控制器促进生物处理系统中的可重新配置生物处理工作流程的创建。此外，生物处理工作流程控制器还促进现有生物处理工作流程的修改/重新配置。至少部分通过在显示器上生成工作流程配置用户界面并将其可视化以及接收定制输入来使能生物处理工作流程的创建和/或修改。相应地，生物处理系统和方法增强生物处理环境中的生物处理单元、过程支持装置、传感器和智能开关装置的灵活性和可复用性。此外，生物处理工作流程控制器无线连接到生物处理环境中的生物处理单元、过程支持装置、传感器和智能开关装置。相应地，无线监测生物处理环境的过程参数。具有无线通信能力的生物处理单元、过程支持装置、传感器和智能开关装置的使用极大地增强生物处理环境的可量测性。此外，智能开关装置的使用帮助智能地控制生物处理工作流程。

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