实现灵活生物反应器控制系统的方法和设备的制造方法
【专利说明】实现灵活生物反应器控制系统的方法和设备
[0001]相关申请
本申请源于一非临时申请，其要求2012年9月14日提出的美国临时申请61/701207优先权，并且在此通过全文引用并入。
技术领域
[0002]本公开内容一般涉及过程控制系统，并且更具体地说，涉及实现灵活生物反应器控制系统的方法和设备。
【背景技术】
[0003]像在生物反应器控制系统中使用的那些过程控制系统的过程控制系统一般包括经模拟、数字或组合的模拟/数字总线，以通信方式耦合到至少一个主机或操作员工作站及到一个或更多个过程控制装置的一个或更多个过程控制器和输入/输出(I/o)装置。例如可以是泵、搅拌器、质量流量控制器及传送器(例如，温度、压力和流速率传感器)等的过程控制装置执行过程内的功能，如增大或减小流体流量和测量过程参数。过程控制器接收指示过程控制装置进行的过程测量的信号和/或与过程控制装置有关的其它信息，使用此信息实现控制例程，并且随后生成通过总线和其它通信线路发送到过程控制装置以控制过程的操作的控制信号。这样，过程控制器可经以通信方式耦合过程控制装置的总线和/或其它通信链路，使用过程控制装置执行和协调控制策略。
[0004]过程控制系统经常配置成根据批量配方执行过程以生产产品。产品设计员或工程师在设计时间期间准备配方，并且存储配方以便以后由过程控制系统多次使用。配方一般包括单元程序(unit procedure)、操作和阶段的组合，所有这些包括控制过程设备(例如，混合器、泵、传送器、阀门等)在过程控制系统中对原料进行传送，混合等以产生产品的指令。
【发明内容】
[0005]某些示例提供实现灵活生物反应器控制系统的方法和设备。一种在生物反应器控制系统的配置内控制过程任务的执行的示例设备包括耦合到存储器的处理器，过程任务由过程任务对象定义，过程任务对象包括映射值以识别用于过程任务对象的输入值的来源位置。示例处理器编程成确定在过程任务对象中包括的映射值是否为有效映射值，过程任务对象对应于生物反应器、生物反应器控制系统配置的控制装置或测量装置执行的任务，以及响应确定映射值是有效映射值，将映射值解码以识别过程任务对象的第一输入的来源位置。示例处理器编程成从来源位置拉出值以更新过程任务对象的输入值，以及通过输入值促进过程任务的执行。
[0006]另一示例包括一种在生物反应器控制系统的配置内控制过程任务的执行的方法。示例方法包括确定在过程任务对象中包括的映射值是否为有效映射值，过程任务对象对应于生物反应器控制系统内过程控制装置执行的任务，并且映射值识别用于过程任务对象的输入值的来源位置，以及响应确定映射值是有效映射值，从来源位置拉出值以更新过程任务对象的输入值。示例方法也包括通过输入值促进过程的执行。
[0007]另一示例包括一种上面有指令的有形机器可访问存储介质，指令在被执行时，促使机器至少确定过程任务对象中包括的映射值是否为有效的映射值，过程任务对象对应于生物反应器控制系统内过程控制装置执行的任务，并且映射值识别用于过程任务对象的输入值的来源位置。示例指令促使机器响应确定映射值是有效的映射值，将映射值解码以识别过程任务对象的第一输入的来源位置。示例指令也促使机器从来源位置拉出值以更新过程任务对象的输入值，以及通过输入值促进过程任务的执行。
【附图说明】
[0008]图1是示例过程控制环境的示意图。
[0009]图2是图1的示例控制器的示例实现的框图。
[0010]图3示出由图2的示例过程配方构建器生成的示例过程任务对象。
[0011]图4示出由图2的示例过程配方构建器生成的示例过程配方。
[0012]图5是图2的示例值拉出器的示例实现的框图。
[0013]图6是表示可执行以控制生物反应器控制系统的示例机器可读指令的流程图。
[0014]图7是表示可执行以拉出用于过程任务对象的输入值的示例机器可读指令的流程图。
[0015]图8示出由图2的示例过程配方构建器生成的示例过程配方。
[0016]图9示出由图2的示例过程配方构建器生成的示例过程配方。
[0017]图10是能够分别执行图6的示例机器可读指令以实现图1和/或2的示例控制器和/或执行图7的示例机器可读指令以实现图2和/或5的示例值拉出器的示例处理平台的框图。
【具体实施方式】
[0018]在生物技术中，以前的控制系统使用不锈钢圆桶生产产品(例如，药物等)。然而，使用不锈钢圆桶要求在不同批量之间进行高成本的清洁和灭菌。例如，每次生产新产品时，在前一次产品生产(有时在本文中称为“批量”)中使用的设备要进行适当的清洁和灭菌。在一些示例中，在批量生产前必须编制复杂的策略和标准。例如，在生产药物产品前，控制系统设备进行昂贵的验证过程。因此，在一些示例中，可使用一次性(有时在本文中称为“单次使用”)过程控制装置。例如，可将生物反应器替代为辐照塑料袋。因此，维护生物反应器控制系统的成本可降低。此外，由于控制系统设备的控制系统清洁和灭菌原因，在设施中使用一次性设备(例如，塑料袋)能够缩短生产停机时间。
[0019]无论控制系统是使用不锈钢圆桶还是一次性设备，设备仍需要配置成生产产品。已知控制系统可经允许定义设备(例如，过程控制装置)配置和相对于定义的设备构建产品配方的控制系统连接应用进行配置。已知控制系统连接应用包括用户界面(有时在本文中称为“控制屏幕”)以允许用户(例如，产品设计员、工程师等)配置控制系统设备的交互。例如，用户可将输入装置(例如，PH传感器)映射到输出装置(例如，酸输送泵和/或碱输送泵)。在一些此类示例中，输出装置可基于从输入装置收到的信息，修改其执行。例如，如果pH传感器指示生物反应器的pH级别高于设定点，则酸输送泵可增大酸输送(例如，打开阀门)以降低生物反应器的PH级别。
[0020]过程配方(有时在本文中称为“批量配方”或“配方”)定义生产产品的设备动作的序列。在例如，生物反应器控制系统可用于培植细菌、酵母、微生物发酵、哺乳动物细胞培养等。在一些示例中，配方分层构建，并且包括有关在生产的产品的描述信息、公式信息、设备要求及用于生产产品的程序(例如，过程任务)。在一些示例中，配方可被视为通过参数输入区分的模板。例如，配方可包括将第一材料加入袋中，将第二材料加入袋中，混合袋中的材料，并且将混合物传送到控制系统中的另一装置。无论第一材料和第二材料是什么，随着输入参数(例如，第一材料和第二材料)更改，可使用传送两种材料的混合物的相同配方。
[0021]如上所述，控制系统连接应用允许用户配置控制装置如何相互交互。为进一步启用这些配置，一些已知控制系统连接应用包括用于控制系统装置的预定义的模板。在将控制系统设计为模板可包括用于用户的预定义的映射以快速定义和/或配置时，控制系统装置模板可以是有用的。例如，用于第一传感器的模板可允许用户将第一传感器(例如，溶解氧传感器)映射到两种不同类型的泵(例如，空气泵或氧气泵)。然而，在未经自定义控制系统编程的情况下，想将第一传感器连接到模板中未包括的装置(例如，诸如葡萄糖馈给等第三类型的泵)的用户将是不可能做到的。因此，在一些示例中，控制系统连接应用可允许用户重新编写用于控制系统装置模板的源代码。例如，用户可将单反应器配置转换成双反应器配置。然而，这是烦琐的过程，可要求数周剪切和粘贴源代码。此外，每次重新编写源代码时，增大了在编码中引入误差的机会。
[0022]本文中公开的示例方法和设备允许进行灵活控制系统配置。不同于包括预定义的装置映射的现有示例，本文中公开的示例允许用户将任何最终装置映射到输入。本文中公开的示例允许通过定义过程控制装置的原始(例如，基本)过程任务，允许进行灵活的控制系统配置。因此，不同过程任务可定义为源代码的离散、可再使用单元。例如，在上述两种材料混合示例中，可调用材料添加过程任务两次，一次添加第一材料，并且第二次添加第二材料。在一些此类示例中，用于混合的源代码保持相同，但到材料添加过程的第一实例与到材料添加过程任务的第二实例的输入参数不同。此外，如果配方更改，使得在混合物中添加三种材料，则只更改配方以包括材料添加过程任务的第三实例而不是要将源代码的两材料混合器块重新编写或修改成源代码的三材料混合器块。
[0023]本文中公开的示例通过对应过程任务对象定义过程任务。示例过程任务对象可包括执行对应过程任务需要的信息。例如，加法器过程任务对象可包括第一操作数(例如，输入)值、第二操作数值、变换识别值(例如，加)和结果值。因此，在调用加法器过程任务对象的实例时，将第一输入和第二输入值发送到加法器，并且将结果值存储为加法器过程任务对象结果值。
[0024]然而，不同于以前的系统，本文中公开的示例过程任务对象也包括用于将相应输入值拉到过程任务对象的映射值。因此，不同于其中基于控制装置模板中包括的当前映射，装置配置受限的以前系统，本文中公开的示例通过从由输入映射值确定的位置拉出输入值，允许灵活的生物反应器控制系统配置。例如，如果用户想要溶解氧传感器控制葡萄糖馈送泵的输出，则本文中公开的示例允许将用于葡萄糖馈送泵的输入映射值定义为溶解氧传感器的输出。相应地，在葡萄糖馈送过程任务的实例执行前，从溶解氧传感器输出值中拉出葡萄糖馈送过程任务对象输入值，并且将它用作葡萄糖馈送过程任务对象输入。因此，本文中公开的示例允许在逻辑上连接任何装置输出到任何其它装置输入。此外，本文中公开的示例允许通过更改输入映射值而不是源代码来重新配置控制系统。例如，在第一天，溶解氧传感器可控制氧输送泵(例如，氧输送泵拉出溶解氧传感器的输出值)，并且在第二天，PH传感器可控制氧输送泵(例如，氧输送泵拉出pH传感器的输出值)。
[0025]图1是示例过程控制环境100的框图。示例过程控制环境100包括示例用户界面处理器102和示例生物反应器控制系统104(有时在本文中称为“过程控制系统”)。示例用户界面处理器102可在示例工站106内实现和/或包括。在其它示例实现中，用户界面处理器102可包括在服务器、分布式计算网络和/或可以通信方式耦合到工作站106的任何其它计算装置内。
[0026]示例生物反应器控制系统1