[發明專利]用于測量介質溶液的PH值的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210093373.9
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102735626B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 大浦光宏;久保寬嗣;武田樸;岡野光夫;清水達也
• 申請（專利權）人: 日本光電工業株式會社;學校法人東京女子醫科大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京奉思知識產權代理有限公司11464
• 代理人: 吳立,鄒軼鮫

技術領域

本發明涉及一種用于測量細胞培養溶液的pH值的方法，并且還涉及精確PH值測量方法和裝置，其中包含在介質中并且具有未知濃度的諸如胎牛血清(FBS)的細胞增殖因子的預定成分的影響被校正。

背景技術

為了生長和增殖細胞，包含該細胞的培養溶液的pH值必須在合適增殖的范圍內。然而，在制備和儲存這樣的細胞培養溶液期間，包含在細胞培養液中的二氧化碳被釋放，并且pH值會增加，以致pH值通常偏離了增殖的合適范圍。

因此，通過以下方法測量pH值，例如，包含在細胞培養液中的酚紅的顏色改變被可視地檢驗，或在pH電極浸入到細胞培養液中時進行測量。然而，這些方法具有下述問題。

在包含在細胞培養液中的酚紅的顏色改變被可視地檢驗的情況下，可能會發生錯誤檢測。這是因為錯誤通常發生在可視檢驗中，并且包含在細胞培養液中的諸如胎牛血清的血清呈現為黃色，因此，檢驗結果有時因為著色而導致混亂。

相反，在pH電極浸入細胞培養液中的情況下，當pH電極沒有充分滅菌時，可能會發生由于細菌等引起的污染。

作為沒有諸如由于可視檢驗導致的錯誤和在使用pH電極的情況下的污染的問題的測量細胞培養液的pH值的方法，下述方法是已知的(參見JP-B-06-34754)。

圖1是示出能夠測量介質溶液的pH值的pH值測量裝置的方框圖。

在這個實例的pH值測量裝置中，發光元件1由驅動電路3驅動以便通過利用由電池4提供的電力來發射光束。

雖然發光元件1在圖1中示為一個元件，但是發光元件實際上可以由分別發射不同波長的光束的多個元件構成。更具體地說，發光元件1至少由4個元件構成，例如，發射與胎牛血清(FBS)對應的吸光度峰值的411nm波段的光束的元件；發射表示酚紅的吸光度峰值(pH值指示劑)的430nm或560nm波段的光束的元件；發射表示吸光度不變并且收斂與pH值的變化無關的值的367nm或479nm波段的光束的元件；和發射諸如其中胎牛血清和酚紅沒有吸光度的700nm波段的光束的元件。例如，LED優選用作這些元件。

從發光元件1發射的光束透過pH值被測量的溶液5，然后被光接收元件6接收以轉換為電信號。盡管光接收元件6在圖1中被示為一個元件，但是光接收元件實際上可以由與構成發光元件1的元件分別對應的多個元件構成。光電二極管優選地用作這些元件。在發光元件1由4個LED構成的情況下，換句話說，光接收元件6可以由4個光電二極管構成。代替光接收元件6接收透過測量溶液5的光束的模式，光接收元件可以設置成接收從測量溶液5反射的光束。

在光接收元件6中轉換的信號在放大器7中被放大，并且由多路復用器分配給分別與光波長對應的濾光器9。

分配給濾光器9的信號由濾光器9進行濾波以減少噪聲成分，并且由未示出的A/D轉換器數字化，然后提供給處理部10。例如，處理部10由諸如CPU、存儲裝置等的計算處理裝置構成。

JP-B-06-34754公開了如下的測量細胞培養液的pH值的相關技術的方法。

測量細胞培養液的pH值的方法是一種基于細胞培養液中的可見光的吸收來測量pH值的方法，該細胞培養液由：細胞培養介質、血清、和在可見光的波長區域具有兩種或多種吸收峰值的指示劑構成，其中基于pH值和在兩個波長的吸收峰值的吸光度的對數之間的線性關系——這種關系通過將可見光透過pH值已知的細胞培養液而得到——從在pH值未知的細胞培養液樣本中測量的吸收峰值的吸光度比率的對數值獲得pH值。

通常，在細胞培養液中，用于檢測pH值變化的酚紅包含在不會傷害細胞的低濃度的溶液中。在可見光范圍內，在這種低濃度下，酚紅具有在430nm到440nm和560nm附近的峰值，并且具有在480nm處的等吸收光點。在細胞能夠生長的6.8到7.6的pH值范圍內，當pH值進一步降低時，在430nm到444nm附近的吸收峰值將更加升高，并且在560nm附近的吸收峰值更加降低。當僅由于酚紅導致的吸收通過采用在430nm到440nm附近的吸收與560nm附近的吸收之間比率而獲得時，圖形示出為一曲線，并且可以從兩個峰值的比率來計算培養液的pH值。

而且，在相關技術的光學pH值測量中，在測量樣本之前利用樣本空白進行零級測量，并且從讀取的樣本中減去空白的吸收等級以提供樣本的凈吸光度。由指示劑示出的非常小的吸收的波長(700nm)的附近被選擇作為第三波長，并且作為在零級中跟蹤變化的手段。在該波長頻道的吸收級別中的變化表示在零級中的變化。因此，在測量中利用的另外兩個波長是基于在這個第三波長測量的變化的零點校正。