[發明專利]電位傳感器和用于啟動電位傳感器的方法

有效

• 申請號: 201110413477.9
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102565165A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 蒂洛·特拉普;托爾斯滕·佩希施泰因
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾測量及調節技術分析儀表兩合公司
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403;G01N27/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;穆德駿

技術領域

本發明涉及電位傳感器，特別用于在用于生物、醫藥或生物技術過程的一次性測量技術中應用。該傳感器包括殼體，在殼體中形成參比半電池空間和與之分開的測量半電池空間，其中參比半電池空間包含參比電解質和用于感測參比半電池的電位的第一電位感測電極的至少一部分，并且測量半電池空間由測量膜，特別是pH敏感玻璃膜不透液體地密封，并具有內電解質和用于感測測量半電池的電位的第二電位感測電極的至少一部分。

背景技術

醫藥、化學、生物、生物化學或生物技術過程越來越多地在作為過程容器的一次性容器(也稱為可丟棄型或一次性生物反應器)中執行。此類一次性容器可以是例如柔性容器，例如袋、管或發酵器，或者可以是例如生物反應器。生物反應器或發酵器通常具有供應管道和排放管道，這些管道例如可以實現為管。在供應管道和排放管道中，也可插入剛性的管形件。在過程結束之后，一次性容器可丟棄。這樣避免了復雜的清潔和消毒方法。特別地，通過使用一次性容器防止了交叉污染的風險，從而提高了過程的安全性。

在一次性容器中執行的過程在封閉系統中進行，即沒有與一次性容器以外的環境的連接。由于通常需要無菌環境，一次性容器在引入過程介質之前必須消毒。伽瑪輻射在生物化學、生物、生物技術和醫藥應用中通常用于此目的。另外，在一次性發酵器或一次性反應器中進行的過程中，為了不使過程流惡化或破壞，必須防止雜質特別是細菌從環境進入過程容器內部。

為了監測或檢查過程，可能必須測量包含在過程容器中的介質的物理或化學測量變量。待監測的測量變量可以是例如溫度、pH值、細胞密度、光透射率或化學物質的濃度，該化學物質例如某類離子、某種元素或某種化合物。

測量這些測量變量中的至少一些的機會在于應用光學傳感器。例如，可在容器內布置能夠以光學方式讀出的感知活性表面(專業術語：光學傳感器光斑)。這些表面可通過窗口從外部無接觸地訪問。然而，用于傳感器光斑的熒光染料對于用于消毒的伽瑪輻射敏感，并且也對腐蝕性化學環境敏感，例如特別在過程下游清理生物技術制造產物的情況下可能出現的化學環境。另一個機會在于電化學傳感器，特別是電位傳感器的應用，特別是用于測定過程介質中的pH值或離子濃度時。然而，相比光學傳感器，在電位傳感器的情況下需要通過具有例如pH敏感性的敏感性測量膜的浸入區的方式使這些傳感器直接接觸待監測過程介質。

在國際專利申請WO2009/071829A2和德國未審查專利申請DE102006005533A1中描述了復雜的機械耦合系統，該系統使外部消毒的傳感器能夠無菌的引入一次性容器中。

從德國實用新型DE202007000152U1中已知一種用于將光學探針固定到具有柔性壁的容器上的設備。在這種情況下，探針的后表面部分緊貼容器壁內側放置并且以其中央件延伸穿過容器壁內的開口，其中該中央件通過夾具固定到容器壁。

為了特別簡單地配置作為一次性發酵器或一次性生物反應器的容器的使用，可在消毒(例如通過用伽瑪輻射照射來實現)之前將電位探針固定地安裝在容器的壁內并在儲存和使用期間保留在那里。雖然一次性容器的實際使用時間加起來不過幾周，但儲存時間可以是一年或幾年的量級。

通常實現為單桿式測量鏈的電位傳感器具有包含液體或凝膠狀內電解質的參比半電池和測量半電池，該電位傳感器例如為pH玻璃電極或離子選擇性電極。參比半電池的內電解質，也稱為參比電解質，經由例如多孔隔膜的橋與參比電極的環境接觸，以便在將電位傳感器浸入待監測過程介質的情況下在測量操作中確保參比電解質和過程介質之間的電解接觸。然而，通過這種方式，在將傳感器更長時間地儲存在一次性容器中的情況下，存在參比電解質變干的風險，或者至少空氣經由橋進入參比半電池空間內使得參比電解質與環境的接觸中斷的風險。變干可導致傳感器的測量精度漂移和/或降低。在參比電解質嚴重變干的情況下，參比半電池永久性地停止工作。

發明內容

本發明的目的是提供一種電位探針，該探針適用于在過程容器中，特別也在該容器供應管道或排放管道中監測待監測的測量介質的物理或化學測量變量，該過程容器特別也是柔性過程容器，例如，一次性發酵器或一次性生物反應器，并且該探針還確保在長時間儲存情況下仍然有足夠的測量質量。