山東協和學院;山東省中醫藥研究院王若維獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東協和學院;山東省中醫藥研究院申請的專利用于糖尿病腸道微生態調節制劑生產的動態發酵罐控制系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119931817B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510085332.2,技術領域涉及:C12M1/36;該發明授權用于糖尿病腸道微生態調節制劑生產的動態發酵罐控制系統是由王若維;翟淑娜;申春紅;石典花;阿比德·侯賽因;唐吉華;丁祥政;朱平;胡恒基;陳紅霞設計研發完成,并于2025-01-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本用于糖尿病腸道微生態調節制劑生產的動態發酵罐控制系統在說明書摘要公布了:本發明涉及生物醫藥技術領域,尤其涉及一種用于糖尿病腸道微生態調節制劑生產的動態發酵罐控制系統。所述系統包括發酵罐傳感反饋控制網絡建立模塊、發酵罐生長前期營養供給控制模塊、發酵罐生長后期調節控制模塊以及發酵罐代謝過程環境條件控制模塊,可通過安裝傳感器并與中央反饋控制系統連接生成嵌入式傳感反饋控制網絡,并同步實時監控發酵罐對應的糖源供給量、氮源供給量、溫度、pH值、溶解氧濃度以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量,以進行供給協同動態控制和發酵生長協同動態控制,同時進行代謝環境條件協同動態控制,以執行微生物生長環境條件協同控制工作。本發明能夠通過優化發酵過程中的環境控制,實現腸道微生態調節制劑的高效生產。
本發明授權用于糖尿病腸道微生態調節制劑生產的動態發酵罐控制系統在權利要求書中公布了:1.一種用于糖尿病腸道微生態調節制劑生產的動態發酵罐控制系統,其特征在于,包括以下模塊: 發酵罐傳感反饋控制網絡建立模塊,用于通過在糖尿病腸道微生態調節制劑生產用對應的發酵罐內安裝糖源傳感器、氮源傳感器、溫度傳感器、pH傳感器、濃度傳感器以及流量傳感器,并與中央反饋控制系統連接生成嵌入式傳感反饋控制網絡; 發酵罐生長前期營養供給控制模塊,用于利用嵌入式傳感反饋控制網絡同步實時監控發酵罐對應的糖源供給量、氮源供給量、溫度、pH值、溶解氧濃度以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量;基于糖源供給量以及氮源供給量對發酵罐內對應的微生物生長前期階段進行供給協同動態控制,以執行發酵罐生長前期階段對應的糖-氮營養源供給協同控制工作;其中包括以下功能: 利用嵌入式傳感反饋控制網絡同步實時監控發酵罐對應的糖源供給量、氮源供給量、溫度、pH值、溶解氧濃度以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量;其中包括: 通過在同一時間點下啟動嵌入式傳感反饋控制網絡內對應的糖源傳感器、氮源傳感器、溫度傳感器、pH傳感器、濃度傳感器以及流量傳感器,并利用糖源傳感器實時監控發酵罐內發酵過程對應的糖源供給量,利用氮源傳感器實時監控發酵罐內發酵過程對應的氮源供給量,利用溫度傳感器實時監控發酵罐內發酵過程對應的溫度,利用pH傳感器實時監控發酵罐內發酵過程對應的pH值,利用濃度傳感器實時監控發酵罐內發酵過程對應的溶解氧濃度,利用流量傳感器實時監控發酵罐內發酵過程對應的氧氣以及二氧化碳氣體流量; 通過在每一個時間點處對發酵罐內發酵過程對應的氧氣以及二氧化碳氣體流量進行氣體比例計算,得到發酵罐內發酵過程對應的氧氣與二氧化碳氣體比例流量; 將發酵罐內發酵過程對應的糖源供給量、氮源供給量、溫度、pH值、溶解氧濃度以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量通過嵌入式傳感反饋控制網絡上傳至中央反饋控制系統進行數據清洗,以得到在同一時序范圍下發酵罐對應的糖源供給量、氮源供給量、溫度、pH值、溶解氧濃度以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量; 對發酵罐內對應的微生物生長前期階段進行生長前期需求預測分析,以得到發酵罐微生物生長前期對應的微生物生長需求量; 基于糖源供給量以及氮源供給量利用糖源-氮源微生物生長貢獻計算公式對發酵罐微生物生長前期對應的微生物生長需求量進行生長貢獻計算,以得到糖源供給對微生物生長的貢獻率以及氮源供給對微生物生長的貢獻率;其中,所述糖源-氮源微生物生長貢獻計算公式具體為: ; ; 式中,為糖源供給對微生物生長的貢獻率,為氮源供給對微生物生長的貢獻率,為微生物生長需求量,為時間范圍參數,為積分時間變量參數,為在時間點處的糖源供給量,為糖源對應的半飽和常數,為在時間點處的氮源供給量,為氮源對應的半飽和常數,為糖源供給貢獻率的修正系數,為氮源供給貢獻率的修正系數; 根據糖源供給對微生物生長的貢獻率以及氮源供給對微生物生長的貢獻率進行生長通量平衡計算,得到前期糖源-氮源生長通量平衡系數; 基于發酵罐內對應的微生物生長前期階段對糖源供給量以及氮源供給量進行供給延遲響應調節分析,得到前期糖源-氮源生長供給響應調節效率;其中包括: 通過發酵罐內對應的微生物生長前期階段獲取對應的微生物生長細胞密度以及微生物代謝產物積累量; 對微生物生長細胞密度以及微生物代謝產物積累量進行微生物發酵反應速率分析,以生成微生物在生長前期階段發酵過程下對應的微生物發酵實際反應速率; 基于微生物在生長前期階段發酵過程下對應的微生物發酵實際反應速率并采用生物反應動力學原理對糖源供給量以及氮源供給量進行糖氮供給動態模型構建,生成微生物生長前期階段糖源-氮源供給動態數學模型; 根據微生物生長前期階段糖源-氮源供給動態數學模型對糖源供給量以及氮源供給量進行延遲響應時間窗識別分析,以得到糖源與氮源供給對微生物生長之間的延遲響應時間窗;根據糖源與氮源供給對微生物生長之間的延遲響應時間窗確定糖源與氮源供給變化對微生物生長之間的具體影響延遲響應時間長; 基于糖源與氮源供給變化對微生物生長之間的具體影響延遲響應時間長對糖源供給量以及氮源供給量進行供給延遲響應調節量化,得到前期糖源-氮源生長供給響應調節效率; 基于前期糖源-氮源生長通量平衡系數以及前期糖源-氮源生長供給響應調節效率對發酵罐內對應的微生物生長前期階段進行供給協同動態控制,以執行發酵罐生長前期階段對應的糖-氮營養源供給協同控制工作; 發酵罐生長后期調節控制模塊,用于基于溫度以及溶解氧濃度對發酵罐內對應的微生物生長后期階段進行發酵生長協同動態控制,以執行發酵罐生長后期階段對應的溫度-溶解氧發酵調節協同控制工作; 發酵罐代謝過程環境條件控制模塊,用于基于pH值以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量對發酵罐內對應的微生物代謝過程進行代謝環境條件協同動態控制,以執行發酵罐代謝過程對應的微生物生長環境條件協同控制工作;其中包括以下功能: 基于氧氣與二氧化碳氣體比例流量對發酵罐內對應的微生物代謝過程進行代謝反饋關聯分析,得到發酵罐內發酵過程中氣體比例流量與微生物代謝之間的代謝反饋關聯關系; 基于發酵罐內發酵過程中氣體比例流量與微生物代謝之間的代謝反饋關聯關系對氧氣與二氧化碳氣體比例流量進行氣體交換比例變化分析,得到發酵罐內發酵過程氧氣與二氧化碳之間對應的氣體交換比例變化量; 基于發酵罐內發酵過程氧氣與二氧化碳之間對應的氣體交換比例變化量對pH值進行影響評估分析,得到氧氣與二氧化碳氣體交換比例變化對pH值的影響程度; 基于氧氣與二氧化碳氣體交換比例變化對pH值的影響程度對pH值以及氧氣與二氧化碳氣體比例流量進行智能協同調節分析,以得到氣體比例流量與pH值之間的協同調節作用關系; 根據氣體比例流量與pH值之間的協同調節作用關系對發酵罐內對應的微生物代謝過程進行代謝環境條件協同動態控制,以執行發酵罐代謝過程對應的微生物生長環境條件協同控制工作。
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