用于测量在容器中的介质的被测变量的电位探针制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量容纳在容器中、特别是可丢弃生物反应器内的介质的测量变量的电位探针，包括：壳体（1）；该壳体（1）包括第一腔室（5），在第一腔室（5）内形成参比半电池，所述电池借助设置在壳体（1）的壁中的电解质接触点（7）与壳体（1）周围的介质连接，其中壳体（1）包括第二腔室（9），在第二腔室（9）内形成测量半电池，其中第二腔室（9）在一端由测量膜（11）封闭，使得测量膜的背向第二腔室（9）的表面与围绕壳体（1）的介质接触，并且其中测量半电池包括在测量膜（11）与在与测量膜（11）相对放置的一侧上界定测量半电池的封闭元件（18）之间的纵向延伸，其特征在于，测量膜（11）距封闭元件（18）的间距（h）与壳体（1）的外直径（rA）的商小于5，特别是小于2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量在容器中的介质的被测变量的电位探针
本专利技术涉及用于在测量容器中、特别是在柔性容器中的介质的被测变量的电位探针，特别是用于在用于生物技术、生物化学、制药或生物过程中的一次性测量技术中的应用。
技术介绍
在一次性容器（也称为可丢弃、或可丢弃生物反应器）中在增加测量中执行制药、化学、生物学、生物化学或生物技术过程。这种一次性容器例如可以分别是例如袋子、软管或发酵槽、或生物反应器的柔性容器。生物反应器或发酵槽通常具有供给和排放线路，供给和排放线路可以实施为例如软管或柔性管。刚性管状件也可以应用于供给和排放线路。在终止过程之后，可以将一次性容器丢弃。这样，避免复杂的清洁和消毒方法。具体来说，通过使用一次性容器，避免交叉污染的风险，并且随之提高生物和过程安全性。一次性容器通常由例如塑料的合成材料制成。在一次性容器中进行的过程是与环境封闭的。通常由于需要消毒条件，一次性容器必须在引入过程介质之前被消毒。为此，在生物化学、生物、生物技术和制药应用通常使用伽马辐射。此外，在一次性发酵槽或不可回收反应器中进行过程的同时，必须防止细菌从环境渗入容器内部，从而不会劣化或破坏过程。为了监测或控制过程，可能必须测量容器中介质的物理或化学被测变量。监测的被测变量可以包括例如温度、pH值、细胞密度、光传输或化学物质的浓度，该化学物质例如某种离子或某种元素或某种化合物。测量这些被测变量中至少一些的可能性在于光学传感器的应用。例如，在柔性容器中可以布置能够由传感器光学读取的活性表面。称为“光学传感器斑点”的这些表面可以通过窗口从外部被无接触地扫描。但用于传感器斑点的荧光染料可能对通常在生物技术和制药应用中用于消毒的伽马射线敏感，并且还对诸如特别是在生物技术生产的产品的纯化情况下可能发生的侵蚀性化学条件敏感。欧洲专利申请EP2065701A2描述了可以布置在柔性一次性容器中的探针，并且该探针可以经由感应界面与布置在容器外部的测量变送器（measurementtransmitter）交换数据。测量变送器也可以经由该感应界面向探针供应能量。这样，数据和能量可通过容器壁感应地传送而不需要用于探针或者至少用于到探针的供应线的开口。为了实施探针与测量变送器之间数据和能量的感应传送，在感应界面的主侧以及还在副侧上都需要电子电路。这些电路不能承受用于对柔性容器和探针消毒的伽马射线。国际专利申请WO2009/071829A2和德国公开DE102006005533A1描述复杂的机械耦合系统，其能够将外部消毒的探针无菌地引入一次性容器内。从德国技术DE202007000152U1已知一种用于将光学探针固定到具有柔性壁的容器的设备，在该情况下探针位于容器壁的内侧上的后表面部分并且通过容器壁的开口通向中心件，其中中心件通过夹持固定到容器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电位探针，该电位探针适于监测在容器中、特别是例如一次性发酵槽或一次性生物反应器的柔性容器中、特别是还在通向容器和来自容器的供给和排放线路中的被测介质的物理或化学被测变量，并且该电位探针通用于在大多数制药、生物科技、生物和生物化学方法中使用的大量不同的一次性物品中。为了特别简单地构造用作一次性发酵槽或一次性生物反应器的容器的使用，电位探针应当在通过利用伽马射线照射消毒之前固定地连接到容器内，并在其储藏驻留和其随后应用期间保持在容器中。尽管一次性容器的实际使用可能仅持续几周，但一年或多年量级的储存时间应当是可能的。该目的通过一种用于测量在容器中、特别是在一次性生物反应器中，或者在一次性反应器的供给或排放线路中的介质的被测变量的电位探针来实现，其中该电位探针包括：壳体；该壳体具有第一腔室，在该第一腔室中形成参比半电池，该参比半电池经由布置在壳体的壁中的电解质接触位置与围绕壳体的介质连通，其中该壳体具有第二腔室，在第二腔室中形成测量半电池，其中第二腔室在一端由测量膜封闭，使得测量膜的背向第二腔室的表面区域与围绕壳体的介质接触，并且其中测量半电池具有在测量膜与在与测量膜相对放置的端部上界定测量半电池的封闭元件之间的纵向延伸，其中测量膜距封闭元件的间距与壳体的外直径的商小于5，特别是小于2。如果测量膜弯曲，则测量膜距封闭元件的间距意味着膜的顶峰、即测量膜的最远离封闭元件的点与相对放置的封闭元件之间的间距，该封闭元件可以例如由与测量膜相对放置的壳体壁形成。测量膜距封闭元件的间距对应于测量半电池在其纵向延伸方向上的长度。因此测量半电池的长度与壳体的外直径的商代表探针长度与其直径的纵横比。如果测量膜距封闭元件的间距除以壳体外直径的商为5，则所述间距因此是壳体的外直径的五倍长。在商为2的情况下，测量膜距封闭元件的间距相应地是壳体外直径的两倍长。当纵横比小于5、优选地小于2或者甚至更小时，则电位探针的形状与在工业过程测量技术中使用的、诸如例如pH单杆测量链的通常杆形电位探针相比相对粗短，pH单杆测量链也称为组合电极，其通常具有12mm的外直径和120mm或更大的长度。这种“粗短”探针可以应用于在生物化学、生物学、制药和生物科技过程中使用的大量不同的一次性产品中，因为与杆形电位测量探针相比其占据少得多的空间，并且所以可以安装在大多数几何形状的多种不同容器的壁内，例如安装在袋子、软管、管状插入件和其它线路中。粗短探针也可以有利地用于监测存在于柔性容器内的被测介质。其可以通过设置在柔性容器壁中或相应地在容器的供给或排放线路中的连接件固定。具有安装的探针的柔性容器可以通过利用伽马射线照射来消毒。然后，柔性容器可以以折叠状态储存，其中在储存期间探针保持在容器内。探针的粗短构造与常规杆形探针相比显著降低损坏危险，常规杆形探针由于在移动容器的情况下，例如在将容器折叠在一起以便储存的情况下作用在杆上的剪切力而可能容易损坏和断裂。粗短探针可以通过例如将其插入适当的模制部件内而适配在各种连接件内，该模制部件具有与一次性容器的连接件互补的连接装置。这样，可以将一个相同的探针类型方便地适配以用于具有不同连接件类型的容器。此外，探针本身的壳体可以实施为用于容器的连接件的精确适配互补件。替代地，还有一种选择是将探针的壳体永久地焊接到一次性容器或利用粘结剂将其粘结到一次性容器，而不必提供用于将探针固定到容器壁内的可释放的连接装置。封闭元件可以例如由壳体的壁、特别是壳体盖形成，该封闭元件在其与测量膜相对放置的端部界定测量半电池。但是，该封闭元件也可以由密封元件或封装化合物形成，其封闭在第二腔室内纵向延伸的测量半电池的与测量膜相对放置的端部。特别是，第二腔室可以在其与测量膜相对放置的端部上由封装化合物密封。在该情况下，封装化合物形成封闭元件。测量膜距与测量膜相对放置的封闭元件的间距与壳体的外直径的商优选地至少为0.1。这样，仍确保足够用于探针短期使用的参比电解质容积，从而为探针的短期使用确保参比半电池的电势的足够稳定性。在第一实施例中，第一腔室可以实施为围绕第二腔室的环形腔室，其中环形腔室由外部管状壳体壁和与外部管状壳体壁同心布置的内部管状壳体壁以及彼此相对放置且垂直于管状壳体壁延伸的两个壳体壁、特别是环形壳体壁封围。因此该实施例类似于常规单杆测量链的布置。在该实施例中，测量膜可以特别地通过粘结、机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.02 DE 102010030874.91.一种用于测量在容器中的介质的被测变量的电位探针，所述电位探针包括：壳体(1)；所述壳体(1)具有第一腔室(5)，在所述第一腔室(5)中形成参比半电池，所述参比半电池经由布置在所述壳体(1)的壁中的电解质接触位置(7)与围绕所述壳体(1)的介质连通，其中所述壳体(1)具有第二腔室(9)，在所述第二腔室(9)中形成测量半电池，其中所述第二腔室(9)在一端由测量膜(11)封闭，使得所述测量膜(11)的背向所述第二腔室(9)的表面区域与围绕所述壳体(1)的介质接触，并且其中所述测量半电池具有在所述测量膜(11)与在与所述测量膜(11)相对放置的端部上界定所述测量半电池的封闭元件(18)之间的纵向延伸，其特征在于，所述测量膜(11)距所述封闭元件(18)的间距(h)与所述壳体(1)的外直径(rA)的商小于2，并且其中所述测量膜(11)距与所述测量膜(11)相对放置的所述封闭元件(18)的间距(h)与所述壳体(1)的外直径(rA)的商至少为0.1，其中所述参比半电池包括容纳在所述第一腔室(5)中的参比电解质(4)和浸入所述参比电解质(4)内的参比电极(6)，所述参比电极(6)与布置在所述第一腔室(5)外侧的第一接触位置连接，并且其中所述测量半电池包括容纳在所述第二腔室(9)中的内部电解质(8)以及浸入所述内部电解质(8)的电势感测电极(10)，所述电势感测电极(10)与布置在所述第二腔室(9)外侧的第二接触位置连接，其中所述第一接触位置和第二接触位置在壳体壁的外侧上布置为导电涂层，其中在外侧上布置有第一、第二接触位置的所述壳体壁实施为电路卡，所述电路卡包括通孔，所述电势感测电极(10)和所述参比电极(6)通过所述通孔与外侧放置的接触位置(3)连接，并且其中所述第一接触位置和所述第二接触位置被形成为在所述电路卡上的印刷导电迹线或接触表面，其中在电部件形式的电路卡上布置有电路，在所述电路中用于传感器标识的特征电参数是可测量的。2.根据权利要求1所述的电位探针，其中，所述容器为一次性生物反应器。3.根据权利要求1所述的电位探针，其中所述第一腔室(5)实施为围绕所述第二腔室(9)的环形腔室，其中所述环形腔室由外部管状壳体壁(16)和与所述外部管状壳体壁(16)同心布置的内部管状壳体壁(17)以及彼此相对放置且垂直于内部、外部管状壳体壁(16、17)延伸的两个壳体壁封围。4.根据权利要求3所述的电位探针，所述彼此相对放置且垂直于内部、外部管状壳体壁(16、17)延伸的两个壳体壁为环形壳体壁。5.根据权利要求3所述的电位探针，其中所述测量膜(11)通过粘结、机械拼接或焊接与所述内部管状壳体壁(17)的内端固定地...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·威廉，蒂洛·特拉普，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司，
类型：
国别省市：