技术领域
[0001] 本
说明书的
实施例一般涉及生物处理系统/环境，以及更具体来说涉及用于为生物处理环境中的传感器无线提供功率的系统和方法。
背景技术
[0002] 如将会理解的，生物处理系统被采用来执行各种生物处理操作。这些生物处理操作的一些示例包括处理基因工程有
机体、细胞、细胞的成分（例如细菌、酶、叶绿体）以得到诸如
疫苗、
激素、
血浆蛋白、单克隆
抗体、药物等期望的产品。当前可用的生物处理系统需要使用诸如
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、流量控制夹、传感器等的若干单元来执行生物处理操作。
[0003] 按传统，生物处理系统中的单元相互机械和/或电耦合，以促进生物处理操作。作为示例，生物处理系统中的单元可经由
钢管相互机械硬接线，以提供用于单元之间的
流体的传递的通道。另外，生物处理系统中的这些单元经由有线
电网络来被提供功率和控制。
修改当前可用的生物处理系统的硬接线配置是挑战性和艰巨的任务。另外，当前可用的生物处理系统中的有线电连接阻碍生物处理系统中的各种操作的容易监测和控制。作为示例，生物处理系统中的传感器的放置被对大量有线连接的需要所妨碍。此外，为这些传感器提供功率也是费时和费
力的任务。
[0004] 此外，供生物处理应用中使用的一次性使用单元正在受到欢迎，因为这些单元与需要使用
不锈钢产品的传统上使用的单元相比提供更低成本解决方案。作为示例，诸如细胞袋和管道之类的柔性、可处置单元的使用提供诸如改进的无菌性、清洁性、减少的循环时间等的优点。
发明内容
[0005] 根据本说明书的某些方面，提出了一种用于为一个或多个传感器无线提供功率的生物处理系统。该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。此外，该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。另外，该系统包括一个或多个
能量源，其中所述一个或多个能量源包括一个或多个有源能量源和一个或多个环境能量源。该系统还包括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的一个或多个传感器，其中该一个或多个传感器中的至少一个传感器包括：
能量收集单元，所述能量收集单元配置成收集来自一个或多个能量源中的至少一个能量源的能量；以及能量存储单元，所述能量存储单元在操作上耦合到能量收集单元，并且配置成存储所收集的能量。此外，该系统包括无线耦合到一个或多个传感器的功率管理子系统，其中该功率管理子系统包括处理器，所述处理器配置成无线监测一个或多个传感器的能量消耗和一个或多个传感器的对应能量存储单元中存储的能量的
水平，基于一个或多个传感器的能量消耗和在一个或多个传感器的能量存储单元中存储的对应的能量的水平来选择一个或多个传感器中的至少一个传感器，并且将一个或多个有源能量源中的至少一个有源能量源识别为功率源，其中所识别的功率源配置成向所选择的至少一个传感器无线传递功率。
[0006] 根据本说明书的另一方面，提出了一种用于为生物处理系统中的一个或多个传感器无线提供功率的方法，所述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、一个或多个能量源以及功率管理子系统。该方法包括经由一个或多个传感器中的能量收集单元来无线收集来自生物处理系统中的一个或多个能量源中的至少一个能量源的能量，其中一个或多个能量源包括一个或多个有源能量源和一个或多个环境能量源。此外，该方法包括经由一个或多个传感器中的能量存储单元来存储所收集的能量。另外，该方法包括经由功率管理子系统中的处理器无线监测一个或多个传感器的能量消耗和一个或多个传感器的对应能量存储单元中存储的能量的水平。此外，该方法包括基于一个或多个传感器的能量消耗和在一个或多个传感器的能量存储单元中存储的对应的能量的水平来选择一个或多个传感器中的至少一个传感器。另外，该方法包括将一个或多个能量源中的至少一个有源能量源识别为功率源，其中所识别的功率源配置成向所选择的至少一个传感器无线提供功率。
[0007] 根据本说明书的又一方面，提出了一种用于为生物处理系统中的一个或多个传感器无线提供功率的功率管理子系统，所述生物处理系统包括：一个或多个生物处理单元；一个或多个过程支持装置，所述一个或多个过程支持装置在操作上耦合到一个或多个生物处理单元；一个或多个能量源，所述一个或多个能量源包括一个或多个有源能量源和一个或多个环境能量源；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，其中功率管理子系统无线耦合到一个或多个传感器。该功率管理子系统包括处理器，该处理器配置成无线监测一个或多个传感器的能量消耗和一个或多个传感器的对应能量存储单元中存储的能量的水平，基于一个或多个传感器的能量消耗和在一个或多个传感器的能量存储单元中存储的对应的能量的水平来选择一个或多个传感器中的至少一个传感器，并且将一个或多个有源能量源中的至少一个有源能量源识别为功率源，其中所识别的功率源配置成向所选择的至少一个传感器无线传递功率。
附图说明
[0008] 在参照附图阅读以下详细描述时，将会更好地了解本说明书的实施例的这些及其他特征和方面，附图中，相似符号在附图通篇表示相似部件，其中：图1是根据本说明书的方面的包括配置成为生物处理系统中的传感器无线提供功率的功率管理子系统的生物处理系统的示意图；
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功率管理子系统的图解表示；
图3是根据本说明书的方面的由图2的功率管理子系统生成的示例性功率管理
用户界面的图解表示；
图4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传感器的图解表示；以及图5是表示根据本说明书的方面的用于为图1的生物处理系统中的传感器无线提供功率的方法的
流程图。
[0009] 图6是表示用于为传感器无线提供功率的自动化方法的流程图。
具体实施方式
[0010] 如下面将详细描述的，提出用于为生物处理系统中的传感器无线提供功率的示例性系统和方法的各个实施例。这些系统和方法的使用极大地降低对生物处理系统中的全部传感器之间的有线连接的需要，由此增强工作流程，并且降低生物处理系统的成本以及任何
导线/连接器的损耗和磨损。另外，下面提出的系统和方法允许生物处理系统中的传感器的自行提供功率的、自持的操作。
[0011] 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，如同在任何工程或设计项目中一样，必须作出许多特定于实现的决定以达到开发人员的特定目标，诸如与系统相关和业务相关的约束的
顺应性。
[0012] 当描述本说明书的各个实施例的元件时，限定词“一（a、an）”、“该”和“所述”旨在意味着存在元件中的一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可存在除了所列示元件之外的附加元件。此外，术语“构建”和“构成”及其变化旨在意味着数学构造的计算或数学确定。术语“在任意域上提取的数据”或者“在任意域上的数据”旨在意味着与域对应的数据，例如社交媒体数据、
传感器数据、企业数据等。
[0013] 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。在当前考虑的配置中，生物处理系统（100）包括一个或多个生物处理单元（106、108、110）、一个或多个过程支持装置（112、114）、一个或多个传感器（116、118、120、122、124、126）、一个或多个能量源（146、148、150）或者其组合。能量源包括一个或多个有源能量源（146、148）和一个或多个环境能量源（150）。另外，生物处理系统（100）包括功率管理子系统（104），该功率管理子系统（104）配置成管理/控制对生物处理系统（100）的各种组件的功率供应。可操作生物处理系统（100），以执行各种生物处理操作，所述生物处理操作需要基因工程有机体、细胞、细胞的成分（诸如细菌、酶、叶绿体）的处理，以得到诸如疫苗、激素、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。
[0014] 如图1的实施例所描绘的，生物处理系统（100）包括生物处理单元（106、108、110）。生物处理系统（100）还包括过程支持装置（112、114）。另外，生物处理系统（100）包括传感器（116、118、120、122、124、126、128）。生物处理单元（106、108、110）可统称为生物处理单元（106-110）。另外，过程支持装置（112、114）可统称为过程支持装置（112-114）。按照类似方式，传感器（116、118、120、122、124、126、128）可统称为传感器（116-128）。此外，有源能量源（146、148）和环境能量源（150）（例如环境射频（RF）源）可统称为能量源（146-150）。此外，生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）的集合可一般地称作生物处理环境（102）。
[0015] 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（130）和一个或多个智能
开关装置（132、134、136、138、140）。智能开关装置（132、134、136、138、140）可统称为智能开关装置（132-140）。在一个示例中，可处置流体耦合管（130）使用聚合材料来被制成，并且用来提供生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）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（130）可以能够在任何方向上弯曲，以建立柔性流体耦合。聚合材料的一些示例包括但不限于
硅酮、PVC、聚
氨酯、含氟
聚合物、热塑性弹性体、聚
碳酸酯、聚砜、聚乙烯或者其组合。
[0016] 在某些实施例中，生物处理系统（100）也可以通信总线（142），所述通信总线（142）配置成促进在通信上将生物处理环境102中的各种生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）耦合。通信总线（142）可以是
现场总线（诸如Probus®、Modbus®、
控制器局域网络（CAN）总线、FOUNDATION fieldbus®）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。此外，生物处理系统（100）可包括
云控制器（144）。此外，在一些实施例中，功率管理子系统（104）可在因特网云上作为云控制器（144）来被实现。
[0017] 生物处理单元（106-110）可配置成执行至少一个生物处理操作。生物处理单元（106-110）的非限制性示例包括用于细胞培养的生物反应器、柔性袋生物反应器、细胞保存（cell banking）单元、细胞收集单元、层析单元、波摇器（wave rocker）、
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。可注意，虽然图1的生物处理系统（100）的实施例描绘了三个生物处理单元（106-110）的使用，但是也设想多于三个或者少于三个生物处理单元的使用。在一些实施例中，柔性细胞袋可使用聚合材料来被形成，由此使柔性细胞袋的一次性、可处置使用能够实现。聚合材料的一些示例包括但不限于硅酮、PVC、聚氨酯、含氟聚合物、热塑性弹性体、聚碳酸酯、聚砜、聚乙烯或者其组合。
[0018] 另外，在生物处理环境（102）中，生物处理单元（106-110）可布置成执行生物处理操作的上游子过程或下游子过程。作为示例，生物处理单元（106-110）中的一个或多个生物处理单元可配置成执行上游子过程，而其余生物处理单元（106-110）可配置成执行下游子过程。上游子过程的一些非限制性示例包括细胞库（cell bank）制备、种菌培养扩张（seed culture expansion）、种菌产生、种菌收集或者其组合。类似地，下游子过程的一些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。
[0019] 此外，过程支持装置（112-114）在操作上耦合到生物处理单元（106-110）中的一个或多个生物处理单元，并且配置成帮助生物处理单元（106-110）执行生物处理操作。过程支持装置（112-114）的一些非限制性示例包括泵、计重秤、限流夹、温度管理装置或者其组合。在一个示例中，采取限流夹形式的过程支持装置（112）可沿两个生物处理单元（106）与（108）之间的可处置流体耦合管（130）来设置，以帮助限制从生物处理单元（106）到生物处理单元（108）的流体的流率。在另一个示例中，采取泵的形式的过程支持装置（114）可沿两个生物处理单元（108）与（110）之间的可处置流体耦合管（130）来设置，以帮助将流体从生物处理单元（108）传递给生物处理单元（110）。在又一个示例中，诸如温度管理装置的过程支持装置可用来将生物处理单元（106-110）内或者可处置流体耦合管（130）内的流体的温度保持在确定的水平。
[0020] 如上文所注解的，生物处理系统（100）还可包括生物处理环境（102）中或其周围的一个或多个有源能量源（146-148）和一个或多个环境能量源（150）。作为示例，有源能量源可包括RF源（诸如RF发射器（146））、
光源（148）、热源、振动源、超声能量源或者其组合。另外，环境能量源可包括
环境温度、环境压力、环境光、环境RF源（150）或者其组合。环境RF源（150）例如可以是Wi-Fi路由器。
[0021] 此外，传感器（116-128）在操作上耦合到生物处理单元（106-110）和过程支持装置（112-114）中的至少一个，并且配置成监测一个或多个过程参数。过程参数一般表示与由生物处理系统（100）执行的生物处理操作关联的参数。过程参数的一些非限制性示例是pH、
葡萄糖、谷氨酰胺、乳酸、谷氨酸酯、氨、细胞活性/非活性等。在一个实施例中，一个或多个传感器（116-128）可设置在生物处理单元（106-110）内。作为示例，如果生物处理单元是柔性袋生物反应器，则传感器（116-128）可嵌入生物反应器的柔性细胞袋中。可注意，生物反应器中的柔性细胞袋可以是一次性使用、可处置的细胞袋。另外地或备选地，一个或多个传感器（116-128）可沿生物处理单元（106-110）之间的可处置流体耦合管（130）或者在生物处理单元（106-110）之间的可处置流体耦合管（130）内设置。在图1的示例中，传感器（116、118、122和128）设置在生物处理单元（106-110）内，而传感器（120、124和126）沿生物处理单元（106-110）之间的可处置流体耦合管（130）来设置。
[0022] 另外，传感器（116-128）的一些非限制性示例包括
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。另外，由这些传感器（116-128）监测的过程参数的一些示例可包括可处置流体耦合管（130）中的流体的压力、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（106-110）中的氧水平、生物处理单元（106-110）中的二氧化碳水平、流体的流率、生物处理单元（106-110）中的流体中的泡沫水平或者其组合。
[0023] 根据本说明书的方面，传感器（116-128）中的一个或多个传感器包括能量收集单元、能量存储单元、感测单元和无线通信单元（参见图4）。另外，传感器可包括功率转换器。此外，这些传感器（116-128）配置为自行提供功率的传感器。为此，传感器配置成收集来自生物处理环境（102）中的有源能量源中的一个或多个有源能量源和/或环境能量源中的一个或多个环境能量源的能量。所收集的能量然后被存储在传感器（116-128）的能量存储单元中。在某些实施例中，功率转换器可用来提升所收集的能量的水平。使用存储的能量来为传感器（116-128）的各种组件提供功率。将参照图4更详细描述传感器（116-128）的工作。
[0024] 在一些实施例中，生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）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（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）中的一个或多个与功率管理子系统（104）和/或云控制器（144）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（例如全球移动通信系统（GSM）、通用分组无线电服务（GPRS）、码分多址（CDMA）、高速下行链路分组接入（HSDPA）、2.5G、3G、4G、5G）或者其组合来与功率管理子系统（104）和/或云控制器（144）进行通信的
电路。
[0025] 此外，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（132-140）。在图1的当前考虑配置中，一个智能开关装置被示为耦合到生物处理单元（106-110）和过程支持装置（112-114）中的每一个。可注意，生物处理单元（106-110）和过程支持装置（112-114）配置成经由对应智能开关装置从电端口（未示出）接收电功率。在图1的示例中，生物处理单元（106、108和110）经由对应智能开关装置（132、136和140）来耦合到生物处理单元（106、108和110）的相应电功率端口。类似地，过程支持装置（112、114）经由对应智能开关装置（134和138）来耦合到过程支持装置（112、114）的相应电功率端口。
[0026] 此外，在一个实施例中，每个智能开关装置（132-140）可包括输入端口、输出端口、无线通信单元以及经由无线通信单元可控制的开关。智能开关装置（132-140）的无线通信可与生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）的无线通信单元相似。智能开关装置（132-140）的输入端口耦合到电功率端口，以接收电功率。智能开关装置（132-140）的输出端口耦合到对应生物处理单元（106-110）或过程支持装置（112-114），以根据开关的操作状态来供应电功率。可注意，可控制开关以启用或禁用智能开关装置（132-140）的输入端口与输出端口之间的电连接，由此控制对生物处理单元（106-110）和/或过程支持装置（112-114）的功率供应。
[0027] 如先前所注解的，生物处理系统（100）包括示例性功率管理子系统（104）。功率管理子系统（104）无线耦合到一个或多个生物处理单元（106-110）、一个或多个过程支持装置（112-114）和一个或多个传感器（116-128）中的至少一个。在一些实施例中，功率管理子系统（104）可经由通信总线（142）来耦合到生物处理单元（106-110）中的一个或多个生物处理单元。
[0028] 虽然图1的实施例将功率管理子系统（104）描绘为设置在生物处理环境（102）外，但是在一些实施例中，功率管理子系统（104）可本地设置在生物处理环境（102）内。在某些其他实施例中，功率管理子系统（104）可设置在远离生物处理环境（102）的
位置。
[0029] 功率管理子系统（104）可配置成为一个或多个传感器（116-128）无线提供功率。在一个实施例中，功率管理子系统（104）包括配置成帮助为生物处理环境（102）中的一个或多个传感器（116-128）中的至少一个传感器无线提供功率的处理器、显示单元、
存储器单元和主无线通信单元（参见图2）。在某些实施例中，功率管理子系统（104）的处理器配置成无线监测传感器（116-128）的能量消耗和传感器（116-128）的对应能量存储单元中存储的能量的水平。能量消耗可表示由传感器（400）进行的能量消耗的速率。能量消耗的速率可被表示为mW/小时或瓦特/小时。
[0030] 此外，处理器配置成基于传感器（116-128）的能量消耗和在传感器（116-128）的能量存储单元中存储的对应的能量的水平来从一个或多个传感器（116-128）选择/识别传感器。更特别是，处理器配置成识别能量不足的一个或多个传感器。这些能量不足的传感器表示不能够为其自身提供功率并且使能自持的传感器操作的那些传感器。如果识别到这种能量不足的传感器，则处理器（202）配置成将有源能量源（146-148）中的至少一个有源能量源识别为用于为能量不足的传感器提供功率的功率源。特别是，所识别的有源功率源配置成向所选择的能量不足的传感器无线传递功率，以满足该传感器的能量缺乏或短缺。作为示例，如果传感器（116）被识别为能量不足的传感器，则处理器可将RF源（146）识别为功率源。RF源（146）可配置成向传感器（116）的能量收集单元无线传递功率，由此满足传感器（116）的能量不足。
[0031] 根据本说明书的其他方面，功率管理子系统（104）还可配置成基于传感器（116-128）、有源能量源（146-148）、环境能量源（150）、诸如能量不足的传感器的给定传感器的能量消耗、该传感器的能量存储单元中存储的能量的水平或者其组合来生成功率管理用户界面（参见图3）。功率管理用户界面提供对于为能量不足的传感器提供功率的一个或多个建议。另外，处理器配置成在功率管理子系统（104）的显示单元上将功率管理用户界面
可视化。
[0032] 此外，在某些实施例中，功率管理用户界面允许用户手动选择传感器的类型、功率源等。此外，功率管理子系统（104）配置成从功率管理用户界面接收作为控制输入的用户选择。功率管理子系统（104）还配置成激活所识别的功率源，以向所选择的能量不足的传感器无线传递功率。将参照图2更详细描述功率管理子系统（104）的工作。
[0033] 现在参照图2，呈现根据本说明书的方面的功率管理子系统的图解表示。功率管理子系统（200）表示图1的功率管理子系统（104）的一个实施例。参照图1的组件来描述图2。如先前所注解的，功率管理子系统200配置成管理/控制对生物处理系统100的各种组件的功率供应。
[0034] 在当前考虑的配置中，功率管理子系统（104）包括处理器（202）、存储器单元（204）、显示单元（206）和主无线通信单元（208）。处理器（202）耦合到存储器单元（204）、显示单元（206）和主无线通信单元（208）中的一个或多个，并且配置成控制功率管理子系统（200）的操作。
[0035] 在一个实施例中，处理器（202）可包括用于执行各种算术、逻辑和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）可以是集成电路（IC）芯片。另外，处理器（202）可具有用来帮助算术、逻辑和图形处理操作的一个或多个处理核。
[0036] 如先前参照图1所注解的，处理器（202）配置成无线监测传感器（116-128）的能量消耗和传感器（116-128）的对应能量存储单元（404）中存储的能量的水平。此外，处理器（202）配置成基于传感器（116-128）的能量消耗和在这些传感器（116-128）的能量存储单元（404）中存储的对应的能量的水平来将传感器（116-128）中的至少一个传感器选择/识别为能量不足的传感器。为此，处理器（202）配置成生成功率管理用户界面。特别是，处理器（202）配置成创建对于为能量不足的传感器提供功率的一个或多个建议。
[0037] 此外，处理器（202）还配置成将一个或多个有源能量源（146-148）中的至少一个有源能量源识别为功率源，其中所识别的功率源配置成向能量不足的传感器无线传递功率。处理器（202）还可配置成在显示单元（206）上将功率管理用户界面（300）可视化，以允许用户提供控制输入。另外，处理器（202）配置成基于控制输入来激活所识别的功率源，以便为能量不足的传感器提供功率。
[0038] 此外，存储器单元（204）可配置成存储供处理器（202）使用的数据和程序指令。作为示例，存储器单元（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）、可编程只读存储器（PROM）、可擦可编程只读存储器（EPROM）和电可擦可编程只读存储器（EEPROM））。此外，存储器单元（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。
[0039] 在一些实施例中，存储器单元（204）可配置成存储数据储存库。数据储存库可包括生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）、传感器（116-128）、智能开关装置（132-140）、有源能量源（146-148）、环境能量源（150）、一个或多个工作流程类型或者其组合的目录和/或查找表。特别是，目录和/或查找表可包括与生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）、传感器（116-128）、智能开关装置（132-140）、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、传感器（116-128）的期望的功率要求等对应的身份信息，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。目录和/或查找表可被更新以包含与引入到生物处理环境（102）中的任何新的生物处理单元、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。
[0040] 此外，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/或数据，并且基于所接收的命令和/或数据来更新所显示的信息。更特别是，诸如功率管理用户界面（参见图3）之类的用户界面可由处理器（202）在显示单元（206）上可视化。
[0041] 另外，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）还可包括能够与生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）、传感器（116-128）和智能开关装置（132-140）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（106-110）、过程支持装置（112-114）、传感器（116-128）和智能开关装置（132-140）对应的无线通信单元。
[0042] 此外，主无线通信单元（208）配置成促进处理器（202）与生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）、传感器（116-128）和智能开关装置（132-140）之间的控制命令和/或数据的传递。特别是，主无线通信单元（208）可配置成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）、通用分组无线电服务（GPRS）、码分多址（CDMA）、高速下行链路分组接入（HSDPA）、2.5G、3G、4G、5G）或者其组合来传递控制命令和/或数据。
[0043] 图3是根据本说明书的方面的由图2的功率管理子系统（200）生成的功率管理用户界面（300）的一个示例的图解表示。此外，参照图1-2的组件来描述图3。由功率管理子系统（200）的处理器（202）使用在存储器单元（204）的数据储存库中存储的目录/查找表来生成功率管理用户界面（300）。如先前所注解的，处理器（202）配置成在显示单元（206）上将功率管理用户界面（300）可视化。
[0044] 在图3中描绘的示例中，功率管理用户界面（300）被示为包括一个或多个列或者一个或多个垂直部分。第一列（302）表示在生物处理环境（102）中执行的工作流程过程步骤/类型。按照类似方式，第二列（304）表示工作流程子过程，而第三列（306）表示生物处理环境（102）中使用的组件的类型。此外，第四列（308）表示能量收集（EH）控制选项。虽然功率管理用户界面（300）按照纵列格式来被可视化，但是也考虑诸如下拉列表、径向按钮（radial button）、单独图标或者其组合的其他类型的格式的使用。
[0045] 此外，在一个示例中，功率管理用户界面（300）允许用户使用第一列（302）中的选项来选择工作流程过程类型/步骤。基于与工作流程过程类型对应的选择，可在第二列（304）中显示与所选择的工作流程过程类型对应的工作流程子过程。一旦用户使用在第二列（304）中呈现的选项进行选择，第三列（306）便被填充有与所选择的工作流程子过程对应的组件的类型，并且在功率管理用户界面（300）上被可视化。
[0046] 第四列（308）包括EH控制选项的列表。在一个示例中，EH控制选项（308）包括有源能量源（310）的列表和传感器（312）的列表（312）。在一些实施例中，EH控制（308）可配置成缺省地显示与现有工作流程对应的信息。相应地，在一个示例中，有源能量源（310）的列表包括与生物处理环境（102）中的现有生物处理工作流程中当前采用的有源能量源（310）相关的信息以及有源能量源（310）的诸如“开启”和“关闭”之类的相应操作状态。操作状态“开启”指示对应有源能量源（310）被激活，而操作状态“关闭”指示对应有源能量源被停用。在某些实施例中，状态指示符“开启”和“关闭”可采取切换按钮的形式。这类切换按钮可被激活和停用，以有选择地激活或停用对应有源能量源（310）。
[0047] 此外，在一个示例中，传感器（312）的列表包括与现有生物处理工作流程中采用的传感器相关的信息。另外，所接收的功率的相应强度也可被显示在对应传感器旁边。在一个实施例中，所接收的功率的所显示的强度可表示由该传感器收集的能量。作为示例，传感器（312）的列表中的第一条目指示传感器“温度1”具有15 mW的所收集的能量。所收集的能量的这种可视化提供对应于该传感器的与能量不足和/或额外能量要求（如果有的话）有关的指示。这个视觉表示允许用户进行功率源的优化选择，以便为能量不足的传感器提供功率。
[0048] 现在转到图4，呈现供图1的生物处理系统（100）中使用的传感器（400）的图解表示。可注意，传感器（400）可表示图1的传感器（116-128）的一个实施例。如先前所注解的，传感器（400）在操作上耦合到一个或多个生物处理单元（106-110）和一个或多个过程支持装置（112-114）中的至少一个。另外，传感器（400）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。参照图1-3的组件来描述图4。
[0049] 在当前考虑的配置中，传感器（400）包括能量收集单元（402）和能量存储单元（404）。能量收集单元（402）配置成从生物处理环境102中的有源能量源（146-148）和环境能量源（150）中的一个或多个来无线收集或提取能量。有源能量源包括RF源（146）、光源148、热源、振动源或者其组合。另外，环境能量源包括环境RF源（150）、环境温度、环境压力、环境光或者其组合。
[0050] 此外，在一个实施例中，能量收集单元（402）包括热电发
电机（thermo-electric generator）、
珀耳帖元件、光伏模
块、电磁功率生成模块、压电装置、感应装置或者其组合。如将会理解的，生物处理系统（100）中的诸如生物反应器之类的生物处理单元包括用来保持细胞袋中的介质的温度的托盘/容器上的加热器垫。在其中能量收集单元（402）包括
珀耳帖元件/板的示例中，珀耳帖元件设置成接近加热器垫。在某些实施例中，如果珀耳帖元件的热表面设置成与加热器垫直接
接触并且使用热绝缘体来屏蔽珀耳帖元件的较冷表面，则可得到超过2℃的温度梯度。在这个示例中，珀耳帖元件甚至以2℃的温度梯度也能够收集处于从大约15 mV至大约25 mV的范围的能量。
[0051] 根据本说明书的方面，所收集的能量存储在能量存储单元（404）中。在一些实施例中，能量存储单元（404）可包括可再充电
电池、
固态电池、电容器（诸如超级电容器（super capacitor）或超电容器（ultra-capacitor））等。这样存储在能量存储单元（404）中的所收集的能量可用来为传感器（400）提供功率/提供能量。在其他实施例中，存储的能量还可用来为用于数据的传递的无线通信单元提供功率。
[0052] 此外，在某些实施例中，传感器（400）还可包括设置在能量收集单元（402）与能量存储单元（404）之间的功率转换器（406）。功率转换器（406）配置成转换由能量收集单元（402）收集的能量，以使能量存储单元（404）中的高效存储能够实现。另外，功率转换器（406）可配置成在能量存储单元（404）中的存储之前提升/增强所收集的能量的水平。
[0053] 此外，传感器（400）包括感测单元（408），所述感测单元（408）配置成感测与由生物处理系统（100）执行的生物处理操作对应的至少一个过程参数。感测单元（408）的一些示例包括感测元件，诸如，但不限于压力感测元件、压电元件、
热电偶、集成电路温度感测元件、葡萄糖感测条、pH感测条、
电阻、光感测元件或者其组合。另外，所感测的过程参数可包括但不限于可处置流体耦合管中的流体的压力、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、生物处理单元中的氧水平、生物处理单元中的二氧化碳水平、流体的流率、生物处理单元中的流体中的泡沫水平或者其组合。
[0054] 传感器还包括在操作上耦合到感测单元（408）的无线通信单元（410）。无线通信单元（410）配置成向功率管理子系统（200）中的处理器（202）无线传递与所感测的过程参数对应的数据。可注意，传感器（400）配置成使用能量存储单元（404）中的存储的能量为感测单元（408）和无线通信单元（410）提供功率。实现如上文所述的传感器（400）有利地允许传感器400的自行提供功率的操作，同时避免对用于为传感器提供功率的任何
电缆/连接器的需要。
[0055] 现在参照图5，流程图（500）表示用于为诸如图1的生物处理系统（100）之类的生物处理系统中的一个或多个传感器无线提供功率的方法。参照图1-4的组件来描述方法（500）。
[0056] 如先前参照图1所注解的，生物处理系统（100）包括生物处理单元（106-110）、过程支持装置（112-114）和传感器（116-128）。另外，生物处理系统（100）包括功率管理子系统（104），所述功率管理子系统（104）配置成管理/控制对生物处理系统（100）的各种组件以及特别是传感器（116-128）的功率供应。
[0057] 在某些实施例中，方法（500）开始于步骤（502），其中来自诸如生物处理系统（100）中的有源能量源（146-148）和环境能量源（150）之类的一个或多个能量源（146-150）中的至少一个能量源的能量由生物处理系统（100）中的一个或多个传感器（400）的能量收集单元（402）来收集。可注意，从有源能量源和周围环境无线收集能量，由此消除对用于将传感器（400）耦合到能量源的任何导线和/或连接器的需要。
[0058] 一旦由能量收集单元402收集能量，则所收集的能量被存储在传感器（400）的能量存储单元（404）中，正如步骤（504）所指示的那样。在某些实施例中，所收集的能量可在存储之前经由功率转换器（406）的使用来被提升/增强。
[0059] 随后，在步骤（506），无线监测传感器（400）的能量消耗和对应能量存储单元（404）中的存储的能量的水平。在一些实施例中，传感器（400）的能量消耗和对应能量存储单元（404）中的存储的能量的水平由功率管理子系统（200）中的处理器（202）监测。在一个示例中，能量消耗可表示由传感器（400）消耗的能量的速率。能量消耗的速率可表示为mW/小时或瓦特/小时。
[0060] 此外，在步骤（508），基于与传感器（116-128、400）对应的能量消耗和存储的能量的水平来选择/识别一个或多个传感器（116-128、400）中的一个或多个传感器。更特别是，可在步骤（508）识别/选择一个或多个能量不足的传感器。能量不足的传感器表示不能够为自身提供功率并且使能自持/自行提供功率的传感器操作的传感器。
[0061] 根据本说明书的方面，希望向能量不足的传感器供应能量，以满足该传感器中的能量缺乏。相应地，如步骤（510）所指示的，确定/得到与生物处理环境（102）中的一个或多个传感器（116-128、400）中的每个传感器对应的希望的功率或期望的功率要求。如先前所注解的，可经由使用与每个传感器（116-128、400）关联的唯一ID从目录和/或查找表来得到与传感器（116-128、400）对应的期望的功率要求。
[0062] 另外，在某些实施例中，在步骤（510），还可从目录/查找表来获取与期望的功率要求对应的
阈值水平。在备选实施例中，可设置和/或修改阈值。这些阈值水平表示传感器（116-128、400）的能量不足状态，在所述能量不足状态下，希望切换到另一个能量源或者收集额外的能量，以便为传感器提供功率。在一个示例中，给定传感器（116-128、400）的阈值水平可设置在大约50%耗竭（drain off）水平。
[0063] 随后，在步骤（512），将传感器（116-128、400）的存储的能量的水平与对应期望的功率要求和/或对应阈值水平进行比较，以识别一个或多个能量不足的传感器（116-128、400）。相应地，在步骤（514），执行检查，以验证每个传感器（116-128、400）的存储的能量的水平是否大于对应期望的功率要求和/或阈值水平。此外，在步骤（514），如果验证给定传感器（116-128、400）的存储的能量的水平大于对应期望的功率要求和/或阈值水平，则控制转到步骤（516）。在步骤（516），创建指示该给定传感器的存储的能量的水平足以为该传感器（116-128、400）提供功率的建议。
[0064] 但是，在步骤（514），如果确定给定传感器（116-128、400）的存储的能量的水平低于对应期望的功率要求和/或阈值水平，则该传感器（116-128、400）被识别/选择为能量不足的传感器，其具有用来为传感器提供功率的存储的能量的不足够的水平，正如步骤（518）所指示的那样。此外，由于给定传感器的存储的能量的水平不足以为该传感器（116-128、400）提供功率，所以创建指示需要能量的额外来源以弥补传感器（116-128、400）的存储的能量的缺乏的建议，正如步骤（520）所描绘的那样。另外，在步骤（520）创建的建议可指示切换到另一个能量源以便为能量不足的传感器提供功率的需要。
[0065] 根据本说明书的方面，方法（500）可作为自动方法、半自动方法、手动方法或者其组合来被执行。在用于为传感器（116-128、400）无线提供功率的自动化方法的示例中，控制可从步骤（520）转到步骤（528）（图6），其中基于在步骤（520）生成的建议来将至少一个有源能量源（146-148）识别为功率源。特别是，如果在步骤518识别到能量不足的传感器，则处理器（202）配置成将有源能量源（146-148）中的至少一个有源能量源识别为用于为能量不足的传感器提供功率的功率源。作为示例，能够弥补能量不足的传感器的存储的能量的缺乏的有源能量源可被识别为功率源。可注意，可从目录和/或查找表来生成和/或检索与每个有源能量源的能量供应能力相关的信息。相应地，处理器（202）可配置成基于传感器中的能量不足的水平和每个有源能量源（146-148）的能量供应能力来识别至少一个有源能量源（146-148）。在一些实施例中，处理器（202）还可配置成基于能量不足的传感器的位置和有源能量源（146-148）的位置来将有源能量源（146-148）选择为功率源。可从目录/查找表得到和/或存储与传感器（116-128、400）和能量源（146-150）的位置有关的信息。
[0066] 此外，在步骤（530），激活识别为功率源的有源能量源，以便为能量不足的传感器提供功率。在某些实施例中，功率管理子系统（200）中的处理器（202）配置成激活所识别的功率源。更特别是，功率管理子系统（200）中的主无线通信单元（208）配置成帮助处理器（202）与有源能量源（146-148）之间的无线通信，以激活所识别的功率源，以便向所选择/所识别的能量不足的传感器（116-128、400）无线传递功率。在另一个实施例中，诸如智能开关装置（132-140）之类的智能开关装置配置成将处理器（202）在操作上耦合到有源能量源（146-148），并且促进所识别的功率源的激活以便为传感器（116-128、400）无线提供功率。此外，所识别的功率源配置成向所选择的能量不足的传感器无线传递功率，以弥补/满足该传感器的能量缺乏或短缺。作为示例，如果传感器（128）被识别为能量不足的传感器，则处理器（202）可将RF源（146）识别为功率源。RF源（146）可配置成向传感器（128）的能量收集单元无线传递功率，由此弥补传感器（128）的能量不足。
[0067] 如先前所注解的，该方法还可按照手动或半自动模式来被执行。在这个示例中，一旦创建步骤（516）或者步骤（520）的建议，控制转到步骤（522）。在步骤（522），功率管理用户界面（300）由处理器（202）基于传感器（116-128、400）、有源能量源（146-148）、环境能量源（150）、给定传感器（116-128、400）的能量消耗、给定传感器（116-128、400）的能量存储单元（404）中存储的能量的水平、传感器（116-128、400）的期望的功率要求或者其组合来生成。另外，功率管理用户界面（300）还可提供在步骤（516、520）创建的建议的视觉表示。如步骤（524）所描绘的，在功率管理子系统200的显示单元（206）上将功率管理用户界面（300）可视化。
[0068] 此外，功率管理用户界面（300）为用户提供选择传感器（116-128、400）的类型的能力。另外，用户可使用功率管理用户界面（300）将有源能量源识别为功率源以弥补所选择的传感器的能量缺乏等。在某些实施例中，功率管理子系统（104、200）配置成接收作为控制输入的用户的一个或多个选择，正如步骤（526）所指示的那样。相应地，在这个示例中，可基于所接收的控制输入来将至少一个有源能量源识别为用于弥补能量不足的传感器的能量缺乏的功率源，正如步骤（528）所指示的那样。随后，在步骤（530），激活所识别的功率源，以便为能量不足的传感器提供功率。因此，将能量高效地送到使用点（例如能量不足的传感器），同时避免对电缆和/或导线的需要。
[0069] 此外，与由生物处理系统（100）执行的生物处理操作对应的一个或多个过程参数可由传感器（116-128、400）的感测单元（408）感测。另外，可将与（一个或多个）所感测的过程参数对应的数据从传感器（116-128、400）无线传递给处理器（202）。在某些实施例中，一个或多个传感器（116-128、400）的无线通信单元（410）可被采用来向处理器（202）无线传递与所感测的过程参数对应的数据。
[0070] 上文提出的用于为生物处理环境/系统中的一个或多个传感器无线提供功率的系统和方法提供集成生物处理
框架，该集成生物处理框架促进生物处理环境中的传感器的自行提供功率和生物处理系统中的数据的无线传递。特别是，系统和方法提供用于通过无线收集来自生物处理环境中的有源能量源和环境能量源的能量来使传感器为自身提供功率的鲁棒框架。自行提供功率的传感器的使用消除在每次更换细胞袋时连接全部要求的传感器的麻烦，由此增强生物处理系统的可用性。此外，系统和方法的使用还允许增强的过程控制，因为更大数量的紧凑传感器可被容纳在生物处理系统中，并且还可在更多位置被重复。另外，无线传感器的使用通过避免对互连导线/连接器的需要来增强临床工作流程。此外，在生物处理环境中无线传递数据和传感器为自身提供功率增强生物处理系统的操作的效率。
[0071] 此外，用于为传感器无线提供功率的系统和方法使生物处理系统中的传感器的自持、自行提供功率和经济的操作能够实现。另外，使用聚合材料来形成生物处理环境中的各种组件，诸如柔性管道和柔性细胞袋。有利地，这些柔性聚合组件的使用允许生物处理环境中的可处置、一次性使用组件的使用。另外，这些组件可被提供为预先灭菌的，并且具有改进的无菌性、清洁性和减少的循环时间，由此减少运行生物处理操作的成本。
[0072] 要理解，不一定根据任何特定实施例可实现以上所述的所有这类目的或优点。因此，例如，本领域的技术人员将会认识到，本文中所述的系统和技术可通过如下方式来被实施或执行：实现或改进如本文中教导的一个优点或一组优点，而不一定实现如本文中可教导或提出的其他目的或优点。
[0073] 虽然已经仅结合有限数量的实施例详细描述了本技术，但是应当易于理解，本说明书并不限于这类所公开的实施例。本技术而是能够被修改以结合前面没有描述的任何数量的变化、变更、替换或等效布置，但是它们与
权利要求书的精神和范围相当。另外，虽然已经描述了本技术的各个实施例，但是要理解，本说明书的方面可以仅包含所述实施例中的一些实施例。相应地，本说明书并不由以上描述限制，而是仅通过所附权利要求书的范围来被限制。
