[发明专利]一种细胞培养多环境因子的最优控制方法

权利要求书

1.一种细胞培养多环境因子的最优控制方法，其特征是包括如下步骤：

步骤1)：获取不同葡萄糖浓度L、PH值H、溶氧浓度O、剪切力τ的培养液，进行细胞培养；

步骤2)：拍摄细胞的生长图并将图像传输给上位机，得到不同的葡萄糖浓度L、PH值H、溶氧浓度O、剪切力τ的环境下细胞生长的细胞生长率μ；

步骤3)：以葡萄糖浓度L、PH值H、溶氧浓度O、剪切力τ作为输入，以细胞生长率μ作为输出构建BP神经网络数学模型μ＝f(L，O，H，τ)，即细胞生长的适应度函数C＝f(L，O，H，τ)；

步骤4)：将葡萄糖浓度L分成个2^p等级，作为个体基因的前p位二进制；将溶氧浓度O分成个2^q等级，作为个体基因的p位后的q位二进制；将PH值H分成个2^r等级，作为个体基因的q位后的r位二进制；将剪切力τ分成个2^s等级，作为个体基因的最后的s位二进制；共有2^p+q+r+s种个体，每个个体有p+q+r+s位二进制编码；

步骤5)：产生初始化群体，经复制、交叉、变异，输出的个体基因分成四段提取，前p位为葡萄糖浓度L，q位为溶氧浓度O，r位为PH值H，最后s位为剪切力τ，得到最优环境因子数值。

2.根据权利要求1所述的一种细胞培养多环境因子的最优控制方法，其特征是：步骤1)中，先在细胞培养基中添加配置好的葡萄糖溶液，使葡萄糖的浓度分别达到不同浓度梯度，然后在含有不同葡萄糖浓度的培养基中加入不同浓度的碳酸氢纳缓冲液，再在培养基中加入细胞生长所需的物质，利用PH试纸测量营养液的PH值，得到不同的PH值，得到多组不同的葡萄糖浓度L、PH值H的营养液；利用空气发生器向营养液中输送不同的溶氧浓度的氧气，获取得细胞生长所需的培养液，将培养液注入培养仓内进行细胞培养；根据公式算出不同的剪切力，Q是营养液进给速率，η是营养液动力粘度，w是培养仓的水平宽度，h是培养仓高度。

3.根据权利要求1所述的一种细胞培养多环境因子的最优控制方法，其特征是：步骤2)中，细胞生长率t₁、t₂分别为细胞开始进入对数增长期与稳定期的时间，细胞数目分别为N₁、N₂。

4.根据权利要求1所述的一种细胞培养多环境因子的最优控制方法，其特征是：步骤4)中，通过营养液的配制，控制葡萄糖浓度、溶氧浓度、PH值、剪切力均在细胞允许生长的范围内，L_g＝L_max-a×g，g＝0,1,2,.....2^p，L_g是等级g时的葡萄糖浓度值，L_max是细胞生长允许的最大葡萄糖浓度值，a是两相邻等级之差；

O_j＝O_max-b×j,j＝0,1,2,.....2^q，O_j是等级j时的溶氧浓度，O_max是细胞生长允许的最大溶氧值，b是两相邻等级之差；H_k＝H_max-k×e,k＝0,1,2,.....2^r，H_k是等级k时的PH值，H_max是细胞生长允许的最大PH值，e是两相邻等级之差；

τ_t＝τ_max-t×x,t＝0,1,2,.....2^s，式中τ_t是等级t时的剪切力数值，τ_max是细胞生长允许的最大剪切力，x为两相邻等级之差。