本發(fā)明涉及體外生物合成領(lǐng)域，特別涉及一種實現(xiàn)體外生物合成的控制方法。

背景技術(shù)：

1、體外生物合成，例如無細(xì)胞體外生物合成——獲取細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄和翻譯所需的基本組分，在體外添加dna模板以維持基因轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯或代謝過程運(yùn)轉(zhuǎn)，從而合成目標(biāo)產(chǎn)品。無細(xì)胞合成生物學(xué)(cell-free?syntheticbiology—cfse)去除細(xì)胞膜，可直接調(diào)控細(xì)胞內(nèi)部生命活動；去除天然基因組，消除非必需基因調(diào)控，將細(xì)胞生長和核心代謝調(diào)控解耦；系統(tǒng)開放，無物質(zhì)運(yùn)輸障礙，易于添加底物、去除產(chǎn)物并對過程進(jìn)行監(jiān)測分析，具有工程化最大的自由度，在基礎(chǔ)學(xué)科及工程應(yīng)用中均發(fā)揮重要作用：揭示了蛋白質(zhì)翻譯機(jī)制等生命體系；在結(jié)構(gòu)生物學(xué)、高通量篩選、生物催化、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用潛力。

2、目前體外生物合成大多數(shù)采用開放式攪拌罐，其依靠通風(fēng)管道吹冷風(fēng)熱風(fēng)來控制反應(yīng)液的溫度、吹散反應(yīng)液生成的氣體來降低氣體對反應(yīng)的干擾、抽取小樣反應(yīng)液人工檢測等措施控制反應(yīng)液品質(zhì)，操作不便利且費(fèi)時費(fèi)力，對于反應(yīng)液品質(zhì)的把控?zé)o法做到實時控制，操作人員需要隨時關(guān)注反應(yīng)液的情況并做出相應(yīng)的操作。且體外生物合成的目標(biāo)產(chǎn)物種類繁多，生產(chǎn)操作者需要根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物種類調(diào)整干預(yù)條件，而受到人工因素制約，極易使反應(yīng)液的整體品質(zhì)控制不穩(wěn)定，且開放式人工操作過程存在接觸曝露風(fēng)險，同時也增加了反應(yīng)液污染的可能性，造成不必要的影響。因此，急需一種實現(xiàn)體外生物合成的控制方法配合來解決以上問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種實現(xiàn)體外生物合成的控制方法，包括：啟動后，檢測部持續(xù)檢測得到檢測參數(shù)；根據(jù)存儲的預(yù)設(shè)進(jìn)料量，控制進(jìn)料泵通過進(jìn)料管將反應(yīng)原料泵入輸入用于反應(yīng)的罐體，并在進(jìn)料完成后根據(jù)預(yù)設(shè)進(jìn)料條件判斷是否生成進(jìn)料完成信號；當(dāng)符合預(yù)設(shè)進(jìn)料條件時，生成所述進(jìn)料完成信號，就驅(qū)動所述罐體根據(jù)預(yù)設(shè)反應(yīng)時間和預(yù)設(shè)反應(yīng)速度轉(zhuǎn)動進(jìn)行反應(yīng)；在反應(yīng)的過程中，根據(jù)所述檢測參數(shù)持續(xù)進(jìn)行是否符合預(yù)設(shè)監(jiān)控條件的條件判斷；不符合所述預(yù)設(shè)監(jiān)控條件時，選擇相應(yīng)的預(yù)設(shè)動作；當(dāng)所述轉(zhuǎn)動達(dá)到所述預(yù)設(shè)反應(yīng)時間后，控制所述罐體停止轉(zhuǎn)動，并生成反應(yīng)完成信號；根據(jù)所述反應(yīng)完成信號控制取料泵通過取料管將反應(yīng)產(chǎn)物排出所述罐體，并在取料完成后生成取料完成信號。

2、具體來說，所述檢測參數(shù)為對反應(yīng)過程中的反應(yīng)液和/或反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行檢測得到的檢測參數(shù)，所述檢測參數(shù)為以下中的任意一種或多種：檢測反應(yīng)液溫度得到的反應(yīng)液溫度參數(shù)、檢測所述反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體的乙醇濃度得到的乙醇?xì)怏w濃度參數(shù)、檢測反應(yīng)液的活性得到的反應(yīng)液活性參數(shù)。

3、具體來說，所述反應(yīng)液活性參數(shù)為通過ph傳感器檢測反應(yīng)液的ph得到的ph參數(shù)、通過熒光溶解氧傳感器檢測反應(yīng)液的溶解氧得到的溶氧氧參數(shù)、通過濁度傳感器檢測反應(yīng)液的濁度得到的濁度參數(shù)、通過電導(dǎo)率傳感器檢測反應(yīng)液導(dǎo)電率得到的導(dǎo)電率參數(shù)中的任意一個或多個。

4、具體來說，不符合所述預(yù)設(shè)監(jiān)控條件的情況有以下中的任意一種或多種：

5、第一種：至少一個所述反應(yīng)液活性參數(shù)不符合預(yù)設(shè)活性范圍的持續(xù)時間超過預(yù)設(shè)失效時間范圍，此時對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)動作包括生成反應(yīng)失敗信號并控制所述罐體停止轉(zhuǎn)動；

6、第二種：所述反應(yīng)液溫度參數(shù)不符合預(yù)設(shè)溫度范圍，此時對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)動作包括啟動循環(huán)控溫組件進(jìn)行反應(yīng)液的溫控調(diào)節(jié)，并判斷所述反應(yīng)液溫度參數(shù)不符合預(yù)設(shè)溫度范圍的持續(xù)時間是否符合預(yù)設(shè)溫度不符合的自動恢復(fù)時間范圍，若不符合則控制所述罐體停止轉(zhuǎn)動，若符合則控制所述罐體繼續(xù)轉(zhuǎn)動；

7、第三種：所述反應(yīng)液溫度參數(shù)不符合所述預(yù)設(shè)溫度范圍的持續(xù)時間超過預(yù)設(shè)溫度不符合的停止時間范圍，此時對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)動作包括判斷所述反應(yīng)液活性參數(shù)是否符合所述預(yù)設(shè)活性范圍，若不符合則生成所述反應(yīng)失敗信號并控制所述罐體停止轉(zhuǎn)動，若符合則控制所述罐體繼續(xù)轉(zhuǎn)動；

8、第四種：所述乙醇?xì)怏w濃度參數(shù)不符合預(yù)設(shè)乙醇濃度范圍，此時對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)動作為控制氣體調(diào)控組件進(jìn)行氣體濃度調(diào)節(jié)，并判斷所述乙醇?xì)怏w濃度參數(shù)不符合預(yù)設(shè)乙醇濃度范圍的持續(xù)時間是否符合預(yù)設(shè)乙醇濃度不符合的自動恢復(fù)時間范圍，若不符合則控制所述罐體停止轉(zhuǎn)動，若符合則控制所述罐體繼續(xù)轉(zhuǎn)動；

9、第五種：所述乙醇?xì)怏w濃度參數(shù)不符合所述預(yù)設(shè)乙醇濃度范圍的持續(xù)時間超過預(yù)設(shè)乙醇濃度不符合的停止時間范圍，此時對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)動作包括判斷所述反應(yīng)液活性參數(shù)是否符合所述預(yù)設(shè)活性范圍，若不符合則生成所述反應(yīng)失敗信號并控制所述罐體停止轉(zhuǎn)動，若符合則控制所述罐體繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

10、具體來說，所述預(yù)設(shè)進(jìn)料條件為所述反應(yīng)液溫度參數(shù)符合所述預(yù)設(shè)反應(yīng)液溫度范圍和/或乙醇?xì)怏w濃度參數(shù)符合所述預(yù)設(shè)乙醇?xì)怏w濃度范圍；優(yōu)選地，當(dāng)所述反應(yīng)液溫度參數(shù)不符合所述預(yù)設(shè)反應(yīng)液溫度范圍時，所述罐體啟動循環(huán)控溫組件進(jìn)行反應(yīng)液的溫控調(diào)節(jié)；當(dāng)所述乙醇?xì)怏w濃度參數(shù)不符合所述預(yù)設(shè)乙醇?xì)怏w濃度范圍時，所述罐體控制氣體調(diào)控組件進(jìn)行氣體濃度調(diào)節(jié)。

11、具體來說，根據(jù)所述失敗反應(yīng)信號控制取料泵通過取料管將反應(yīng)產(chǎn)物排出所述罐體，并在取料完成后生成所述取料完成信號。

12、具體來說，當(dāng)生成所述取料完成信號，就控制清洗組件根據(jù)存儲的自動清洗參數(shù)進(jìn)行清洗。

13、具體來說，所述自動清參數(shù)包括：預(yù)設(shè)秒數(shù)的單獨清洗進(jìn)料運(yùn)行時間、清洗進(jìn)料反應(yīng)取料共同運(yùn)行時間或單獨清洗取料運(yùn)行時間。

14、具體來說，所述預(yù)設(shè)進(jìn)料量、所述預(yù)設(shè)反應(yīng)時間、所述預(yù)設(shè)反應(yīng)速度、預(yù)設(shè)反應(yīng)液溫度范圍、預(yù)設(shè)乙醇?xì)怏w濃度范圍、預(yù)設(shè)溫度不符合的自動恢復(fù)時間范圍、預(yù)設(shè)溫度不符合的停止時間范圍、預(yù)設(shè)乙醇濃度不符合的自動恢復(fù)時間范圍、及預(yù)設(shè)乙醇濃度不符合的停止時間范圍會根據(jù)不同的目的產(chǎn)物對應(yīng)存儲為一個運(yùn)行數(shù)據(jù)包。

15、具體來說，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包有對應(yīng)生產(chǎn)模型的預(yù)存儲或?qū)?yīng)自定義生產(chǎn)的使用時輸入存儲的兩種模式，所述生產(chǎn)模型是指不同種類目的產(chǎn)物對應(yīng)的不同生產(chǎn)工藝下的具有固定值的所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包，所述生產(chǎn)模型下的各種參數(shù)如需修改需要切換到所述自定義生產(chǎn)模式下進(jìn)行修改。

16、具體來說，還包括通過急停按鈕一鍵終止反應(yīng)。

17、具體來說，在控制進(jìn)料泵通過進(jìn)料管將反應(yīng)原料泵入輸入用于反應(yīng)的罐體時，從所述罐體的稱重傳感器讀取目前裝置重量和進(jìn)料前的重量進(jìn)行比對，實時查詢進(jìn)料剩余量并顯示進(jìn)料進(jìn)度；在控制取料泵通過取料管將反應(yīng)產(chǎn)物排出所述罐體時，從所述罐體的稱重傳感器讀取目前裝置重量和取料前的重量進(jìn)行比對，實時查詢?nèi)×鲜Ｓ嗔坎@示取料進(jìn)度。

18、本發(fā)明還提供一種體外生物合成的系統(tǒng)，用于實現(xiàn)前述技術(shù)方案的體外生物合成的控制方法。

19、具體來說，包括：罐體組件、轉(zhuǎn)動組件、進(jìn)料組件、反應(yīng)原料量反饋部、檢測部及與前述各部件通訊連接的控制裝置，其中，所述罐體組件具有用于容納反應(yīng)液進(jìn)行體外生物反應(yīng)的罐體；所述轉(zhuǎn)動組件用于實現(xiàn)所述反應(yīng)液的混動；所述進(jìn)料組件具有與所述罐體相連通的進(jìn)料管、與所述進(jìn)料管連通的進(jìn)料泵；所述反應(yīng)原料量反饋部用于對所述罐體內(nèi)的原料量進(jìn)行檢測以得到原料量參數(shù)；所述檢測部用于對反應(yīng)液和/或反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行檢測得到檢測參數(shù)；所述控制裝置具有進(jìn)料模塊、運(yùn)行模塊以及混動模塊；其中，所述進(jìn)料模塊控制所述進(jìn)料泵通過所述進(jìn)料管將所述反應(yīng)原料泵入所述罐體；所述運(yùn)行模塊獲取所述原料量參數(shù)并至少根據(jù)所述原料量參數(shù)判斷是否符合啟動條件，若是，則生成啟動信號并發(fā)送給所述混動模塊；所述轉(zhuǎn)動模塊接受所述啟動信號后啟動所述轉(zhuǎn)動組件進(jìn)行預(yù)定時間和預(yù)定速度的轉(zhuǎn)動；所述運(yùn)行模塊還與所述檢測部通訊連接以接收所述檢測參數(shù)，并根據(jù)所述檢測參數(shù)控制反應(yīng)進(jìn)程。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、1.本發(fā)明提供的控制方法可實現(xiàn)對體外生物合成合成的自動化控制，實現(xiàn)自動進(jìn)料、自動反應(yīng)、自動檢測、自動取料的全過程自動化，同時實現(xiàn)對反應(yīng)質(zhì)量的自動化控制，通過預(yù)設(shè)相關(guān)參數(shù)時刻監(jiān)控反應(yīng)流程和反應(yīng)的品質(zhì)，并能針對不符合條件的情況，提供相應(yīng)的預(yù)設(shè)動作。

22、2.本發(fā)明提供的控制方法可實現(xiàn)傻瓜式操作，進(jìn)一步降低了操作人員的工作量和操作知識要求。

23、3.本發(fā)明提供的控制方法應(yīng)用在實際生產(chǎn)中時，可以先試驗生產(chǎn)，再保存參數(shù)，進(jìn)行一鍵式的生產(chǎn)模型生產(chǎn)，滿足產(chǎn)品的樣品試制到量化生產(chǎn)的自由切換。