CN102565165A - 电位传感器和用于启动电位传感器的方法 - Google Patents

Abstract

一种电位传感器和用于启动电位传感器的方法，所述电位传感器包括壳体，其中形成参比半电池空间和与参比半电池空间分开的测量半电池空间，其中参比半电池空间包含参比电解质和用于感测参比电位的第一电位感测电极的至少一部分，并且测量半电池空间由测量膜，特别是pH敏感玻璃膜不透液体地密封，并且包含内电解质和用于感测测量半电池电位的第二电位感测电极的至少一部分，其中通道延伸穿过所述壳体的壁，通入参比半电池空间并且相对于围绕壳体的介质密封，并且其中所述电位传感器具有用于通过通道在参比电解质和围绕壳体的介质之间产生电解接触的装置。

Description

电位传感器和用于启动电位传感器的方法

技术领域

本发明涉及电位传感器，特别用于在用于生物、医药或生物技术过程的一次性测量技术中应用。该传感器包括壳体，在壳体中形成参比半电池空间和与之分开的测量半电池空间，其中参比半电池空间包含参比电解质和用于感测参比半电池的电位的第一电位感测电极的至少一部分，并且测量半电池空间由测量膜，特别是pH敏感玻璃膜不透液体地密封，并具有内电解质和用于感测测量半电池的电位的第二电位感测电极的至少一部分。

背景技术

医药、化学、生物、生物化学或生物技术过程越来越多地在作为过程容器的一次性容器(也称为可丢弃型或一次性生物反应器)中执行。此类一次性容器可以是例如柔性容器，例如袋、管或发酵器，或者可以是例如生物反应器。生物反应器或发酵器通常具有供应管道和排放管道，这些管道例如可以实现为管。在供应管道和排放管道中，也可插入刚性的管形件。在过程结束之后，一次性容器可丢弃。这样避免了复杂的清洁和消毒方法。特别地，通过使用一次性容器防止了交叉污染的风险，从而提高了过程的安全性。

在一次性容器中执行的过程在封闭系统中进行，即没有与一次性容器以外的环境的连接。由于通常需要无菌环境，一次性容器在引入过程介质之前必须消毒。伽玛辐射在生物化学、生物、生物技术和医药应用中通常用于此目的。另外，在一次性发酵器或一次性反应器中进行的过程中，为了不使过程流恶化或破坏，必须防止杂质特别是细菌从环境进入过程容器内部。

为了监测或检查过程，可能必须测量包含在过程容器中的介质的物理或化学测量变量。待监测的测量变量可以是例如温度、pH值、细胞密度、光透射率或化学物质的浓度，该化学物质例如某类离子、某种元素或某种化合物。

测量这些测量变量中的至少一些的机会在于应用光学传感器。例如，可在容器内布置能够以光学方式读出的感知活性表面(专业术语：光学传感器光斑)。这些表面可通过窗口从外部无接触地访问。然而，用于传感器光斑的荧光染料对于用于消毒的伽玛辐射敏感，并且也对腐蚀性化学环境敏感，例如特别在过程下游清理生物技术制造产物的情况下可能出现的化学环境。另一个机会在于电化学传感器，特别是电位传感器的应用，特别是用于测定过程介质中的pH值或离子浓度时。然而，相比光学传感器，在电位传感器的情况下需要通过具有例如pH敏感性的敏感性测量膜的浸入区的方式使这些传感器直接接触待监测过程介质。

在国际专利申请WO2009/071829A2和德国未审查专利申请DE102006005533A1中描述了复杂的机械耦合系统，该系统使外部消毒的传感器能够无菌的引入一次性容器中。

从德国实用新型DE202007000152U1中已知一种用于将光学探针固定到具有柔性壁的容器上的设备。在这种情况下，探针的后表面部分紧贴容器壁内侧放置并且以其中央件延伸穿过容器壁内的开口，其中该中央件通过夹具固定到容器壁。

为了特别简单地配置作为一次性发酵器或一次性生物反应器的容器的使用，可在消毒(例如通过用伽玛辐射照射来实现)之前将电位探针固定地安装在容器的壁内并在储存和使用期间保留在那里。虽然一次性容器的实际使用时间加起来不过几周，但储存时间可以是一年或几年的量级。

通常实现为单杆式测量链的电位传感器具有包含液体或凝胶状内电解质的参比半电池和测量半电池，该电位传感器例如为pH玻璃电极或离子选择性电极。参比半电池的内电解质，也称为参比电解质，经由例如多孔隔膜的桥与参比电极的环境接触，以便在将电位传感器浸入待监测过程介质的情况下在测量操作中确保参比电解质和过程介质之间的电解接触。然而，通过这种方式，在将传感器更长时间地储存在一次性容器中的情况下，存在参比电解质变干的风险，或者至少空气经由桥进入参比半电池空间内使得参比电解质与环境的接触中断的风险。变干可导致传感器的测量精度漂移和/或降低。在参比电解质严重变干的情况下，参比半电池永久性地停止工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种电位探针，该探针适用于在过程容器中，特别也在该容器供应管道或排放管道中监测待监测的测量介质的物理或化学测量变量，该过程容器特别也是柔性过程容器，例如，一次性发酵器或一次性生物反应器，并且该探针还确保在长时间储存情况下仍然有足够的测量质量。

该目的通过包括壳体的电位传感器实现，在壳体中形成参比半电池空间和与之分开的测量半电池空间，其中，参比半电池空间包含参比电解质和浸入在参比电解质中用于感测参比电位的第一电位感测电极的至少一部分，并且，测量半电池空间通过测量膜，特别是pH敏感玻璃膜不透液体地密封，并且包含内电解质和浸入在内电解质中用于感测测量半电池电位的第二电位感测电极的至少一部分，其中，通道延伸穿过壳体的壁、通入参比半电池空间并且至少有时相对于壳体周围的介质被密封，并且其中，电位传感器具有用于通过通道在参比电解质和壳体周围的介质之间产生电解接触的装置。

电位传感器的参比半电池由参比半电池空间、其中容纳的参比电解质和参比电解质内的电位感测电极形成。电位传感器的测量半电池由测量半电池空间、其中容纳的内电解质和浸入在内电解质中的感测电极形成。

首先，特别是在启动之前，参比半电池相对于电位传感器的环境完全密封。为了在参比电解质和壳体周围需要被测量的介质之间产生电解接触，传感器包括用于通过通道在参比半电池空间和环境之间产生这种接触的装置，该介质例如为待监测的过程介质。术语“电解接触”是指参比电解质和过程介质之间的连接，该连接至少对于在过程介质和参比电解质之间的电荷载体，特别是离子的交换有效。下文中更详细地描述该装置的可能的实施例。由于只能在需要时产生电解接触，在例如储存过程中，即在首次启动用于监测生物、医药或生物技术过程之前，可将传感器相对于环境完全保持密封，以避免内电解质，特别是参比电解质变干，并且由此避免相关的测量精度的损害。理想地，在启动的情况下首次产生电解接触。因此，在不损害质量的情况下，可以长时间储存内电解质，从而在启动之后确保足够的测量质量。

为此，至少有时可通过被实现用以抑制或至少延迟参比半电池变干的一个或多个关闭装置来密封通道。术语“变干”是指形成参比电解质组分的液体的蒸发和逸出，该液体特别是溶剂，例如水。

通道可以被实现为以例如孔的形式。

电位传感器可包括测量电路，测量电路与第一和第二电位感测电极连接，并且被实现为记录参比电位和测量半电池电位之间的电位差并将电位差进一步输出和/或处理为测量信号。测量电路特别可具有用于数字化测量信号的模拟/数字转换器。此外，测量电路可具有用于将传感器与上位单元连接的插塞接触件，该上位单元例如常规测量变送器，其可经由电缆连接与插塞接触件连接。

测量电路和插塞接触件可被集成到布置在与测量膜相对的传感器末端上的插塞头内。插塞头形成用于测量电路以及机械和/或电接口的壳体，该机械和/或电接口用于将机械对应物与上位单元连接。可通过将插塞头连接到机械对应物，例如电缆连接，用于在参比电解质和过程介质之间形成电解接触的装置可启动(actuatable)。机械对应物可以是例如将传感器的插塞头接合到其中的电缆连接的插座。

在一个实施例中，通道可通过导电薄膜密封，其中用于形成电解接触的装置包括在导电膜上的电连接，薄膜经由该电连接与电流脉冲可接触。通过为薄膜提供电流脉冲，薄膜可被破坏，例如烧穿或熔融，以使得参比半电池空间和传感器壳体外的环境之间的液体通道经该通道出现，并且使得在参比电解质和其中浸入传感器的过程介质之间产生电解接触。

在另一个实施例中，通道用壁，特别是膜、薄膜或插塞密封，其中用于通过通道形成电解接触的装置包括尖头工具，特别是针或插管，其被实现为通过相对于通道大致轴向定向的移动刺穿壁或插塞，从而在参比半电池空间和壳体的环境之间产生液体通道。

在另一个实施例中，推杆被引导穿过通道的，该推杆具有首先在参比半电池空间内延伸且至少部分地穿过通道的第一段，和从通道伸入壳体的环境的第二段，其中第一段内的推杆的直径小于通道内径，并且其中第二段内的推杆的直径大于通道内径。第一段和第二段之间的过渡可被实现为径向肩部，其在传感器启动之前在第一位置向外紧靠在壳体壁上并相对于传感器壳体的环境密封通道。在启动之前，通过将推杆相对于通道轴向移动，可进一步向外推动第二段，使得肩部被抬离壳体壁并在推杆和通道之间形成环形间隙，通过该间隙在参比半电池空间和环境之间的液体交换变得可能。

在一个附加的实施例中，通道可由聚合物材料的壁、膜、薄膜或插塞密封，该材料不溶于参比电解质并且在与过程介质，特别是用于生物技术过程的微生物的饲养介质接触时离子导电地和逐步地溶解。

参比电解质可由Ag/AgCl和凝胶形成剂的混合物形成。在这种情况下，参比半电池空间内的中空空间可部分地用固体AgCl/KCl和例如纤维素的凝胶成形剂填充，并且其被实现为使此后将被充电的介质可以经由开口穿透，从而使KCl进入溶液。参比半电池的电位感测电极被布置成与中空空间和其中容纳的电解质接触。

一种用于启动根据前述实施例之一的用于在过程中监测测量变量的电位传感器的方法包括下列步骤：

-在密封的过程容器中提供电位传感器；

-使包括测量膜和通道的电位传感器的浸入区在过程容器中与特别是生物技术过程的所需过程的过程介质接触；

-在参比电解质和过程介质之间产生电解接触。

在密封的过程容器中提供传感器可以例如通过将传感器固定到提供在过程容器壁内的连接装置以便传感器始终与容器壁固定地连接而进行。另一种机会是例如通过粘合或焊接将传感器与容器壁固定地结合并将其集成到壁内。在这种情况下，传感器优选地固定在容器壁内使得为与待监测过程介质接触而提供的传感器的至少一个浸入区伸入容器内，同时电连接装置延伸出容器外和/或从容器外部可触及，传感器的测量电路可以经由该电连接装置与上位电子单元的传感器连接。

在过程容器内提供的传感器可以通过例如伽玛辐射照射与过程容器同时消毒，并且可以在消毒状态下长时间储存，例如，储存一个月以上、一年以上、或甚至几年的时间。

该方法可包括基于在过程介质中记录的电位传感器的测量值执行对电位传感器的一点校准。

特别地，一点校准可包括下列步骤：

-通过电位传感器将过程介质的测量变量的测量值记录为当前校准测量值，

-基于当前校准测量值，更新存储在与电位传感器相关的存储器内，特别是存储在与电位传感器连接的上位单元内的预定特性曲线，电位传感器的信号根据该特性曲线被映射到测量值。

通常以除一般通用含义之外的含义使用术语“校准”，特别是在pH测量中。通常，“校准”的一个含义是指以标准来检查测量装置的显示，并检测真实值与显示值之间的偏差。显示值相对真实值的校正称为调整。在pH传感器的情况下，校准严格地表示调整。由于术语校准是电化学中常用的，因此也在这里使用。

上位单元可以为例如与电位传感器的测量电路连接的数据处理装置，例如测量变送器。经由该连接，传感器信号被输出至数据处理装置(有时经由中间连接的其它电路，其进一步处理和/或数字化传感器信号)并在数据处理装置内基于存储在其中的特性曲线被映射到测量值。在电位pH传感器或离子选择性电极的情况下，特性曲线可以是直线，其斜率为预定的，并且其零点或轴线交点基于应用当前校准测量值的一点校准拟合。拟合基于过程介质中的测量变量的当前校准测量值与已知值的比较进行。过程介质中的测量变量的值例如可以由于参比测量而已知。然而对于诸如pH值的某些测量变量来说，在过程中通常也应用标准化的过程介质。这样可以省略对参比测量值的记录。相反，可将当前校准测量值与由于过程介质的规范而已知的测量值比较。

过程介质可以是用于生物技术过程的微生物的饲养介质，并且其化学组成和将由测量装置监测的测量变量的值是已知的。在其中由微生物产生所需产物的生物技术过程中，微生物通常被供以饲养介质，该介质必须符合严格的规范。饲养介质的重要参数是例如pH值，该参数通常依赖于环境，必须至少精确到0.1至0.05pH的公差。因此，在饲养介质的已知规范的基础上，通过与由饲养介质中的传感器记录的测量值比较，可以例如以此前所述方式进行一点校准。

除了pH值之外，将由电位传感器监测的测量变量也可以是测量介质的离子浓度。

特性曲线可以是例如直线，其中基于当前校准测量值校正直线的零点(轴线截距)。

过程容器可以是用于在生物技术过程中使用的一次性容器，特别是柔性容器、袋状发酵器、软管或管状连接件。

附图说明

现在将基于附图中示出的实施例的示例更详细地说明本发明，在附图中：

图1示出第一实施例中的电位传感器在启动之前的示意图；

图2示出第一实施例中的电位传感器在启动之后的示意图；

图3示出第二实施例中的电位传感器在启动之前的示意图；

图4示出第二实施例中的电位传感器在启动之后的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出作为实施例的第一示例的电位pH传感器1，其被固定到柔性一次性容器2的壁内。一次性容器2中包含有过程介质3，在本示例中为用于生物技术过程的微生物的饲养介质。传感器1可焊接在一次性容器2的壁内，或者也可以可机械释放地固定到连接器内。传感器1包括在不导电材料的壳体6内形成的测量半电池4和参比半电池5，不导电材料例如为玻璃和/或诸如塑料的合成材料。

测量半电池4包括围绕测量半电池空间8的管状内壳体部分7。测量半电池空间8在其介质侧末端上由pH敏感测量膜9密封，并且在其相对端10上具有封闭件(未详细示出)，通过该封闭件引导入用于感测测量半电池电位的电位感测电极11。感测电极11可以是例如金属线，例如银线。封闭件可由壳体壁的粘结接头、熔融接头或插塞或阻塞物(stopper)形成。测量半电池空间8至少部分地由优选为缓冲溶液的内电解质12填充，电位感测电极11浸入在该内电解质中。电极11用于感测出现在测量膜9处的电位，该电位是对过程介质3的H⁺或H₃O⁺的离子含量的测量，即对过程介质3的pH值的测量。

参比半电池5包括由形成环形室的外壳体部分13围绕的参比半电池空间14。环形壳体部分13围绕包含测量半电池4的管状壳体部分7，并且与管状壳体部分7固定的连接，使得参比半电池5和测量半电池4一起形成单杆式测量链。在提供用于接触过程介质3的电位传感器1的介质侧浸入区内，环形室状壳体部分13具有通道15，通道15从参比半电池空间14延伸穿过此处为介质侧的壳体部分13的壁并伸出到环境中，并且在成形于壳体部分13内的参比半电池空间14和传感器1的环境之间，从而在参比半电池空间14和过程容器2之间形成连接。参比半电池空间14至少部分地由参比电解质16填充，实现为氯化银线的电位感测电极17浸入在参比电解质16中。参比电解质16可由例如3M KCl水溶液充当。

插塞头18布置在电位传感器背向介质的一端上并从一次性容器2伸出。插塞头18围绕并保护其中容纳的测量电路19，该测量电路19与测量半电池的电位感测电极11和参比半电池的电位感测电极17导电连接，并且被实现为记录测量半电池4和参比半电池5之间的电位差并将电位差输出为测量信号。可任选地，测量电路19可具有用于数字化测量信号的模拟/数字转换器。插塞头18形成用于与连接对应物连接的接口，以便将测量信号发送至上位单元，连接对应物例如连接传感器1与诸如测量变送器的上位单元的电缆，上位单元进一步处理测量信号。

在启动传感器1之前的状态下，如图1中所示，通道15由例如聚合物膜的膜20密封，该膜20被应用到壳体部分13外部并完全覆盖通道15。替代地，通道15也可由金属箔或插塞或阻塞物密封。一种选项是提供代替通道15的盲孔，该盲孔向内深深地伸入壳体壁内，使得在参比半电池侧或外部上仅剩下薄的膜状壳体壁残余，该壳体壁残余将盲孔相对于壳体部分13的环境密封。壳体部分13的相对壳体壁包括另一个通道，通过该通道轴向地引导入推杆21，该通道面向膜20的一端上具有尖头工具22，例如，针或插管。在与尖头工具22相对的从壳体部分13伸出的一端上，推杆具有加厚部分，其作为对推杆在膜20的方向上的轴向移动的止挡。推杆21与复位元件23固定的连接，复位元件23布置在参比半电池空间14内并固定到壳体部分13的壳体壁上。在此处所示示例中，复位元件被实现为弹性挡片。在图1中所示的推杆21的静止位置，推杆21被复位元件23保持在轴向位置，在该位置中，尖头工具22回缩到参比半电池空间14内。优选地，参比半电池空间14通过例如布置在推杆21和该另外的通道之间的环形间隙内的密封元件(未示出)相对于过程容器2的环境密封，以便确保容器内部的无菌性。

图2示意性地示出实施例的第一示例的电位传感器1的启动。为此，通过在箭头方向上向推杆21施加力，出现推杆21朝膜20的轴向移动，使得尖头工具22插入通道15内并刺穿膜20。因此，膜20以及相应地替代应用的薄膜、壁插塞或阻塞物被实现为非常薄，使得其可通过在推杆上施加力而被刺穿。通过由复位元件23施加到推杆20的复位力，推杆21返回至其静止位置。刺穿的膜20接着允许在参比半电池空间14和壳体6的环境之间交换液体，特别是交换电荷载体。因此，至少在传感器1的浸入区3内在参比电解质16和包围传感器1的过程介质之间产生电解接触。

图3示出了作为实施例的第二示例的电位pH传感器101，其同样固定地集成到包含过程介质103的一次性容器102的壁内。对于测量半电池104和参比半电池105的实施例来说，传感器101的构造与在实施例的第一示例中描述的传感器1的构造基本上相同。测量半电池104同样包括围绕测量半电池空间108的管状壳体部分107。测量半电池空间108在其介质侧端由例如玻璃膜的pH敏感测量膜109密封，在其后侧端由封闭件密封，通过该封闭件引导入电位感测电极111。内电解质112位于测量半电池空间108内，电位感测电极111伸入内电解质112用于感测随pH值变化的膜电位。与实施例的第一示例的参比半电池5相同，参比半电池105包括形成环形的参比半电池空间114的壳体部分113。壳体部分113与测量半电池108的壳体部分107固定地连接以形成单杆式测量链。参比半电池空间114至少部分地填充有参比电解质116，例如3M KCl溶液，其中浸入实现为氯化银线的电位感测电极117。从一次性容器102伸出的传感器101的一端上布置有插塞头118，其中容纳有与电位感测电极111、117连接的测量电路119。如在实施例的第一示例中那样，插塞头118作为用于与诸如测量变送器的上位单元连接的接口，基于在感测电极111和117之间记录的电位差，产生和输出的测量电路119的测量信号可被发送至该上位单元以进一步处理。

壳体部分113的介质侧壁包括与参比半电池空间114连通的通道115，通过该通道115引导入推杆124。推杆124具有布置在参比半电池空间114内且延伸穿过通道115的第一段，第一段的直径小于通道115的直径。第二段与该第一段邻接且从通道115伸出，该第二段被实现为推杆124的加厚部分125并且其直径大于通道115的直径。第一段和第二段之间的过渡形成在外部紧靠壳体部分113的壁的止挡125。

推杆124延伸穿过在壳体部分113的相对壁内的另一个通道126，并从该通道126伸出到传感器环境中。推杆124和通道126之间的环形间隙被相对于容器102的环境密封，以便一方面确保参比半电池空间114在传感器1储存期间的密封状态，另一方面确保过程容器102在过程期间的无菌性。推杆124一端固定有垂直于推杆124延伸的驱动销127。附加通道126内布置有弹簧128，弹簧128一端固定地与推杆124连接或者抵靠在径向肩部或者推杆124的一个或多个径向布置的鼻部，其另一端支撑在实现为该另外的通道126的缩窄部的肩部上。

在图3中所示的传感器101启动之前的状态下，弹簧128偏压在该肩部上，以使得止挡125牢固地抵靠在壳体部分113的外部。在该状态下，参比半电池空间114相对于环境，特别相对于过程介质103完全密封。

如果如图4中所示在传感器101启动的情况下，插塞头118与对应物129，例如，上位单元的连接电缆130的插座连接，则驱动销127通过对应物129在介质侧方向上移动，从而实现推杆124在介质侧方向上的轴向移动。为此，可在对应物129内提供与驱动销127相互作用的导向装置。在这种情况下，弹簧128更有力地压贴到提供在另外的通道126内的肩部。同时，推杆124被进一步推入过程介质103内，使得止挡125被抬离通道115，并且在推杆124和通道115内壁之间打开环形管道。通过该环形管道，液体特别是电荷载体的交换变得可能，从而在参比电解质116和过程介质103之间产生电解接触。如果从对应物129移除插塞头118，弹簧128的复位力对推杆124进行向后拉，并且与之相应地，通过止挡125重新闭合通道115。

在本文所述实施例的两个示例的情况下和上述传感器的另外可能的实施例的情况下，在启动时，在参比电解质和过程介质之间产生电解质连接之后，可执行一点校准。

现在将详细描述一种用于启动根据此前详细描述的实施例的两个示例之一或根据上述另外的实施例之一的传感器的方法。

首先在过程容器，特别是一次性过程容器中提供传感器。为此，传感器例如被固定在为其提供的过程容器的连接器内，或者例如通过焊接或粘合剂与过程容器壁固定地连接。在这种情况下，包括为与此后将被监测的过程介质接触而提供的浸入区的传感器的一部分伸入过程容器的内部。浸入区至少包括敏感性测量膜和启动之前仍然密封的通道，此后经由该通道在参比电解质和过程介质之间将产生电解接触。至少包括插塞头和推杆的后侧段的传感器的另一个后部位于一次性容器外部或至少从一次性容器外部可触及。

在将传感器提供在一次性容器内之后，例如可以通过伽玛辐射照射对传感器进行消毒。之后，将消毒的容器储存，直到需要进行过程。由于包含电解质的参比半电池空间相对于环境完全密封，避免了电解质的变干以及与之相关的测量质量降低或完全无价值的传感器。

当最终需要用一次性容器执行方法，例如生物技术方法时，传感器即处于准备操作状态。为此，如上文以不同方式所述，在参比半电池空间和过程容器内部产生连接，经由这种连接可进行电荷载体，特别是离子的交换。另外，上位单元，例如测量变送器连接到传感器插塞头。上位单元具有用于处理由传感器获得的测量信号的评估电路。评估电路被以本身已知的方式实现为基于在传感器的存储器内存储的特性曲线将传感器的测量信号与将由传感器监测的测量变量的测量值相关联。如果传感器为电位pH传感器，则特性曲线通常为直线，该直线由其零点或横坐标截距以及斜率描述。

首先将第一过程介质供给到过程容器。优选地，第一过程介质是具有将由传感器监测的测量变量的已知值的物质。以下描述涉及对pH值的监测，但其以相同的方式适用于监测其它测量变量。第一过程介质的pH值可能例如已通过之前进行的参比测量探知。通常地，也应用遵循严格的规范的过程介质。这例如对于生物技术过程中的饲养溶液是成立的。饲养溶液在其pH值方面被准确地规定为0.1至0.05pH的公差。当传感器的参比电解质和第一过程介质之间产生电解质连接时，第一过程介质，例如饲养溶液可被用来进行传感器的一点校准。

为了进行一点校准，过程介质，例如饲养溶液的pH值被传感器记录并映射到测量值。在对饲养介质的已知的实际pH值和基于传感器信号的值之间比较的基础上，拟合特性曲线。在这种情况下，直线因此被拟合到零点或横坐标截距。替代地，也可能将pH传感器的测量信号与例如基于能斯特方程从过程介质的已知pH值计算的理论信号相比较，并且基于这种比较调整特性曲线的零点或横坐标截距。

在化学、机械或热学负荷较小的pH传感器的情况下，斜率在58-59mV/pH的范围内，接近25℃下的理论值59.2mV/pH。由于具有pH敏感玻璃膜的所需pH传感器的零点通常位于pH＝7处，由于斜率校准不充分所导致的误差首先在严重不同于pH＝7的pH值处变得明显。相比之下，由于零点校准不充分导致的误差表现为覆盖全部pH测量范围。由于特别是在其中使用微生物的生物技术过程中，通常pH值保持在pH＝6至8的范围内，在此未充分校准的零点是主要的误差。因此，为了消除降低测量精度的主要误差，以此处描述的方式进行的一点校准在这类应用中是足够的。

在进行一点校准之后，其它过程介质，特别是在所述生物技术应用之一中的所需微生物可被引入一次性容器中。

Claims (15)

1.一种电位传感器(1，101)，包括壳体(6，106)，在所述壳体(6，106)中形成参比半电池空间(14，114)和与所述参比半电池空间(14，114)分开的测量半电池空间(8，108)，

其中所述参比半电池空间(14，114)包含参比电解质(16，116)，以及浸入在所述参比电解质(16，116)中用于感测参比电位的第一电位感测电极(17，117)的至少一部分，

并且所述测量半电池空间(8，108)通过测量膜(9，109)，特别是pH敏感玻璃膜不透液体地密封，并且所述测量半电池空间(8，108)包含内电解质(12，112)，以及浸入在所述内电解质(12，112)中用于感测测量半电池电位的第二电位感测电极(11，111)的至少一部分，

其特征在于

通道(15，115)延伸穿过所述壳体(6，106)的壁，通入参比半电池空间(14，114)并且至少有时相对于围绕所述壳体(6，106)的介质(3，103)密封，

并且所述电位传感器(1，101)具有用于通过所述通道(15，115)在所述参比电解质和围绕所述壳体(6，106)的介质(3，103)之间产生电解接触的装置。

2.根据权利要求1所述的电位传感器(1，101)，

其中所述电位传感器(1，101)包括测量电路(19，119)，所述测量电路(19，119)与所述第一(17，117)和第二电位感测电极(11，111)连接，并且被实现为记录所述参比电位和所述测量半电池电位之间的电位差并且将所述电位差输出为测量信号和/或进行进一步处理。

3.根据权利要求2所述的电位传感器(101)，

其中所述测量电路(119)容纳在布置在与所述测量膜(109)相对的所述传感器(101)的末端上的插塞头(118)内，并且其中通过将所述插塞头(118)连接到与上位单元连接的例如电缆连接器的连接器(129)，所述用于产生电解接触的装置可启动。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的电位传感器，

其中所述通道通过导电薄膜密封，其中所述用于形成电解接触的装置包括到所述导电薄膜的电连接，所述薄膜经由所述电连接与电流脉冲可接触，所述电流脉冲在所述通道的区域内导致所述薄膜破坏或烧穿。

5.根据权利要求1至3中的一项所述的电位传感器(1)，

其中所述通道(15)用壁(20)，特别是膜或插塞或阻塞物密封，其中所述用于通过所述通道(15)形成电解接触的装置包括尖头工具(22)，特别是针或插管，所述尖头工具(22)被实现为通过相对于所述通道(15)大致轴向定向的移动刺穿所述壁(20)或所述插塞，从而在所述参比半电池空间和所述壳体(6)的所述环境之间产生液体通道。

6.根据权利要求1至3中的一项所述的电位传感器(101)，

其中推杆(124)被引导穿过所述通道(115)的，所述推杆(124)具有首先在所述参比半电池空间(114)内延伸且至少部分地穿过所述通道(115)的第一段和从所述通道(115)伸入所述壳体(106)的所述环境的第二段，

其中所述第一段内的所述推杆(124)的直径小于所述通道(115)的内径，并且其中所述第二段内的所述推杆(124)的直径大于所述通道(115)的所述内径。

7.根据权利要求1所述的电位传感器，

其中所述通道由聚合物材料的壁、薄膜或膜或插塞或阻塞物密封，所述聚合物材料不溶于所述参比电解质中并且在与过程介质，特别是用于生物技术过程的微生物的饲养介质的接触过程中离子导电地和逐步地溶解。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的电位传感器，

其中所述参比电解质由Ag/AgCl-纤维素的混合物形成。

9.一种用于启动根据权利要求1至8中的一项所述的用于在过程中监测测量变量的电位传感器(1，101)的方法，所述方法包括下列步骤：

-在密封的过程容器(2，102)中提供所述电位传感器(1，101)；

-使包括所述测量膜(9，109)和所述通道(15，115)的所述电位传感器(1，101)的浸入区与将在所述过程容器(2，102)中进行的过程，特别是生物技术过程的过程介质(3，103)接触；以及

-在所述参比电解质(16，116)和所述过程介质(3，103)之间产生电解接触。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下附加步骤：

-基于由所述过程介质内的所述电位传感器(1，101)记录的测量信号或基于由所述测量信号导出的测量值执行对所述电位传感器(1，101)的一点校准。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中所述一点校准包括以下步骤：

-通过所述电位传感器(1，101)将所述过程介质(3，103)的所述测量变量记录为当前校准测量值，以及

-基于所述当前校准测量值，更新存储在与所述电位传感器(1，101)相关的存储器内，特别是在与所述电位传感器(1，101)连接的上位单元内的预定特性曲线，所述电位传感器(1，101)的测量信号根据所述特性曲线被映射到测量值。

12.根据权利要求9至11中的一项所述的方法，

其中所述过程介质(3，103)为用于生物技术过程的微生物的饲养介质，所述饲养介质的化学组成和将由所述传感器(1，101)监测的所述测量变量的值是已知的。

13.根据权利要求9至12中的一项所述的方法，

其中所述测量变量为pH或离子浓度。

14.根据权利要求9至13中的一项所述的方法，

其中所述特性曲线为直线，并且其中基于所述零点(轴线截距)的所述当前校准测量值校正所述直线。

15.根据权利要求9至14中的一项所述的方法，

其中所述过程容器(2，102)为用于在生物技术过程中使用的一次性容器，特别是柔性容器、袋状发酵器、软管或管状连接件。

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