【摘要】：近年來,禽流感流行病不斷爆發(fā),禽流感疫苗的需求也急劇上升,急需工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。犬腎上皮連續(xù)細(xì)胞系(MDCK)懸浮培養(yǎng)是目前培養(yǎng)禽流感疫苗的主要方式,且攪拌式生物反應(yīng)器是MDCK懸浮培養(yǎng)的核心設(shè)備。因?yàn)镸DCK沒有細(xì)胞壁,且在成長(zhǎng)過程中需要充分吸收營(yíng)養(yǎng)和氧氣,所以對(duì)培養(yǎng)環(huán)境中的污染物和剪切力都非常敏感,因此如何提高生物反應(yīng)器的密封性能和使反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液在低剪切力的情況下充分混合是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。此外,MDCK懸浮培養(yǎng)過程具有高度非線性,因此其測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是工業(yè)化大規(guī)模懸浮培養(yǎng)MDCK的難點(diǎn)。針對(duì)上述問題,本文的主要研究工作如下:(1)針對(duì)MDCK懸浮培養(yǎng)用攪拌式生物反應(yīng)器的密封和培養(yǎng)環(huán)境中的剪切力與混合度的協(xié)調(diào)問題,設(shè)計(jì)了一種MDCK懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器用新型雙磁力攪拌系統(tǒng)。首先,利用SolidWorks三維建模軟件建立了新型攪拌系統(tǒng)的三維模型;然后,利用計(jì)算機(jī)流體力學(xué)(CFD)仿真軟件ANSYS CFX對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模擬,對(duì)新型攪拌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的新型攪拌系統(tǒng)使得MDCK在懸浮培養(yǎng)過程中,在低剪切力下混合效果更好,且與反應(yīng)器罐體配合間無間隙完全密封,為MDCK懸浮培養(yǎng)規(guī)模擴(kuò)大提供依據(jù)。(2)針對(duì)MDCK懸浮培養(yǎng)過程中葡萄糖濃度、乳酸濃度和活細(xì)胞密度無法實(shí)時(shí)在線測(cè)量的問題,建立了基于灰關(guān)聯(lián)分析的核模糊聚類動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)向量機(jī)(GRA-KFCM-DRVM)軟測(cè)量模型。首先,利用灰關(guān)聯(lián)分析的方法選擇了軟測(cè)量模型的輸入量;其次,建立MDCK懸浮培養(yǎng)過程的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)向量機(jī)(DRVM)軟測(cè)量模型;再次,通過核模糊聚類(KFCM)的方法對(duì)DRVM模型進(jìn)行優(yōu)化;最后,通過MATLAB仿真驗(yàn)證GRA-KFCM-DRVM的預(yù)測(cè)效果,并與DRVM模型進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,GRA-KFCM-DRVM精度更高、更穩(wěn)定,為實(shí)時(shí)控制提供了很好的基礎(chǔ)。(3)在對(duì)MDCK懸浮培養(yǎng)過程中關(guān)鍵變量預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于ARM9微處理器的智能控制系統(tǒng)。主要設(shè)計(jì)了MDCK懸浮培養(yǎng)過程的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和基于Linux的控制系統(tǒng)軟件環(huán)境;并且設(shè)計(jì)了基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程移動(dòng)端的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了MDCK懸浮培養(yǎng)過程的智能控制。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S855.3;TP273
【圖文】：

圖 1.1 BIOSTAT B-DCU II 反應(yīng)器Fig. 1.1 BIOSTAT B-DCU II reactor國(guó)家，亞洲對(duì)于生物反應(yīng)的研究起步比較晚，因也就落后于歐洲，亞洲的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)研發(fā)以和韓國(guó)。其中，日本丸石和東京化學(xué)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了酵有限公司也設(shè)計(jì)研發(fā)了多種類型的生物反應(yīng)器.5L的實(shí)驗(yàn)室用生物反應(yīng)器和105L的中等型工業(yè)生列生物反應(yīng)器。

圖 1.1 BIOSTAT B-DCU II 反應(yīng)器Fig. 1.1 BIOSTAT B-DCU II reactor于歐洲國(guó)家，亞洲對(duì)于生物反應(yīng)的研究起步比較晚，因此，在和制造也就落后于歐洲，亞洲的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)研發(fā)以及制造是日本和韓國(guó)。其中，日本丸石和東京化學(xué)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了各種類韓國(guó)發(fā)酵有限公司也設(shè)計(jì)研發(fā)了多種類型的生物反應(yīng)器，具有有2.5L的實(shí)驗(yàn)室用生物反應(yīng)器和105L的中等型工業(yè)生產(chǎn)生 KF 系列生物反應(yīng)器。

這兩種模型的作用是在反應(yīng)器中進(jìn)行兩相流場(chǎng)的模擬。分狀、對(duì)反應(yīng)器內(nèi)力的分布進(jìn)行了深入分析、分析了不同速度場(chǎng)和雙攪拌反應(yīng)器的流場(chǎng)并對(duì)新型攪拌系統(tǒng)的重要參數(shù)進(jìn)行雙磁力攪拌式生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)力傳動(dòng)原理在攪拌式生物反應(yīng)器上的應(yīng)用 2.1 所示，是磁傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖，從圖中可以看出磁傳動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子、隔離套、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、輸出軸等組成。外磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)聯(lián)軸器的電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成的，而內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之所以轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)橥獾挠绊�。在整個(gè)旋轉(zhuǎn)場(chǎng)中，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子因?yàn)槭艿礁綦x套筒的影開，最終達(dá)到非接觸動(dòng)力傳遞的效果，成功實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)態(tài)密內(nèi)磁轉(zhuǎn)子帶動(dòng)與自己緊密連接的攪拌軸旋轉(zhuǎn)，成功達(dá)到攪拌

【參考文獻(xiàn)】

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