DE4415444C2 - Automatisches Meßsystem zur sterilen on-line Bestimmung der Sauerstofftransferrate (OTR) in Schüttelkolben - Google Patents

Automatisches Meßsystem zur sterilen on-line Bestimmung der Sauerstofftransferrate (OTR) in Schüttelkolben

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Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Meßverfahren zur Bestimmung der Sauerstofftransferrate (OTR) in Schüttelkolben.
Schüttelkolben haben sich in der Biotechnologie wegen ihrer sehr einfachen Handhabbarkeit als Standard­ werkzeuge durchgesetzt und seit vielen Jahrzehnten in der Praxis bewährt. Als typische Einsatzgebiete sind das Screening nach neuen Stämmen und die konventionelle Medienoptimierung zu nennen. So werden in den Forschungslabors der großen, in der Biotechnologie tätigen Unternehmen jährlich mehrere 10.000-100.000 Versuche in Schüttelkolben durchgeführt.
Unbehagen bereitet jedoch die Tatsache, daß Schüttelkolben bisher verfahrenstechnisch nur relativ wenig untersucht sind und man nur sehr wenig Meßmöglichkeiten besitzt. Bei dem bisher üblichen empirisch orientier­ ten Einsatz von Schüttelkolben besteht die Gefahr, daß Limitierungen der Mikroorganismen z. B. durch ungenü­ genden Stofftransport nicht erkannt werden.
Bei aeroben Mikroorganismen ist die Sauerstofftransferrate (OTR) eine der am besten geeigneten Meßgrö­ ßen, um den physiologischen Zustand einer Kultur zu quantifizieren. In Fermentern, wo grundsätzlich andere Meßvoraussetzungen herrschen als in Schüttelkolben, ist die Auswertung des OTR leicht möglich und hat sich bereits als Standardprozedur bewährt.
Methoden zur Bestimmung der Sauerstofftransferrate (OTR) in Schüttelkolben wurden von verschiedenen Autoren angegeben. In den Arbeiten von z. B. Auro M. A., Hodge H. M. und Roth N. G., Oxygen Absorption Rates in Shaken Flasks, Ind. Eng. Chem. 49 (8), S. 1237-1238, 1957 oder Freedman D., The Shaker in Bioengineering, In: Methods in Microbiology, No. 2, London, Academic Press, 1970 wird der OTR durch naßchemische Analyse des Sulfitverbrauchs bestimmt. Verfahren, die eine Probenahme aus dem Schüttelkolben beinhalten, sind jedoch für eine on-line-Meßmethode nicht geeignet. Hirose Y., Sonoda H., Kinoshita K. und Okada H., Studies on Oxygen Transfer in Submerged Fermentations, Part IV: Determination of Oxygen Transfer Rate and Respira­ tion Rate in Shaken Cultures Using Oxygen Analysers, Agr. Biol. Chem. (30) (1), S. 49-58, 1966 verwendeten als Meßaufnehmer innerhalb des Kolbens eine pO2-Elektrode, die den Partialdruck von Sauerstoff in der Gasphase anzeigt. Diese Methoden wurden unter nichtsterilen Bedingungen mit Sulfitlösungen eingesetzt. Von Haarde W. und Zehner P., Leistungseintrag und Stoffübergang in Schüttelkolben, Vortrag GVC-Fachausschußsitzung Mischvorgänge, 18.-19.05.1992 wurde ein Drucksensor bei Sulfitlösungen verwendet. Eine Druckmessung in biologischen Systemen ist ohne weitere Maßnahmen nicht möglich, da von den Mikroorganismen zwar Sauer­ stoff eingeatmet, gleichzeitig aber auch Kohlendioxid wieder ausgeatmet wird.
Henzler H.-J. und Seidel M., Suitability of the Shaking Flask for the Oxygen Supply to Microbiological Cultures, Bioprocess Engineering 7, S. 123-131, 1991 entwickelten eine Vorgehensweise, bei der mittels gasdich­ ter Spritzen Proben von Hand durch den Wattestopfen aus dem Kopfraum auch von steril betriebenen Schüttel­ kolben gezogen werden können. Aus einer anschließenden Analyse der Proben im Gaschromatographen läßt sich auf die momentane Sauerstofftransferrate schließen. Dafür wird der Diffusionswiderstand des jeweiligen Wattestopfens benötigt, der von Kolben zu Kolben variieren kann. Mit sehr viel manuellem Aufwand können so auch zeitliche Fermentationsverläufe erhalten werden. Allerdings können nicht mehrere Proben in kurzen Abständen aus dem gleichen Kolben gezogen werden, weshalb mit Parallelkolben gearbeitet werden muß. Die Methode ist daher nicht für routinemäßige on-line Messungen des OTR gedacht und geeignet.
Um den zeitlichen Verlauf von Kultivierungen aerober Mikroorganismen in Schüttelkolben verfolgen und genau kontrollieren zu können, ist eine (quasi)kontinuierliche on-line Bestimmung des OTR erforderlich. Diese muß unter sterilen Bedingungen möglich sein. Dazu mußte ein Verfahren gefunden werden, das sich leicht automatisieren läßt. Die Handhabung sollte in Hinblick auf eine praktische Anwendung so einfach wie möglich gestaltet sein. Ein derartiges Verfahren oder eine Meßapparatur zur on-line Bestimmung der Sauerstofftransfer­ rate (OTR) unter sterilen Bedingungen in Schüttelkolben war bisher nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, die mikrobilogische Aktivität und den Zustand einer Kultur im Schüttelkolben unter sterilen Bedingungen mit möglichst einfacher Handhabung zu quantifizieren.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 bis 14 gelöst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung und Überwachung des physiologi­ schen Zustands mikrobieller Kulturen und/oder zum Verfolgen des zeitlichen Fermentationsverlaufs in Schüttel­ kolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstofftransferrate (OTR) in einem Meßkolben on-line quasikonti­ nuierlich unter sterilen Bedingungen gemessen wird. Zur Bestimmung des OTR wird der Meßkolben in einer Spülphase zur Versorgung der Mikroorganismen mit Gas durchströmt, dann in einer Meßphase der Gasraum im Meßkolben über ansteuerbare Ventile abgesperrt und der Abfall des Sauerstoffpartialdrucks mit einer sterili­ sierbaren pO2-Elektrode gemessen und in einem Steuerrechner in die OTR umgerechnet wird. Zwischen der Spülphase und der Meßphase wird mit dem Steuerrechner automatisch umgeschaltet. Am Ende jeder Spülphase wird die pO2-Elektrode mit Hilfe der berechenbaren Gaskonzentration pO2 α im Meßkolben über den Steuer­ rechner jeweils neu kalibriert.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht eines automatischen Meßsystems. Es besteht im wesentlichen aus:
  • 1. 1 Meßkolben mit
  • 2. 2 pO2-Elektrode,
  • 3. 3 Sterilfilter,
  • 4. 4 Kupplung der Meßkolben an das System aus
  • 5. 5 Einlaß-Magnetventil und
  • 6. 6 Auslaß-Magnetventil,
  • 7. 7 Steuerrechner,
  • 8. 8 Schütteltablar,
  • 9. 9 Waschflasche zur Gasbefeuchtung,
  • 10. 10 Durchflußregler für die Begasung und optionell,
  • 11. 11 Gasmischbatterie,
  • 12. 12 Dichtring.
Die einzelnen Bauteile werden im folgenden näher erläutert.
Bei den grundlegenden Abmessungen des Meßkolbens 1 ist darauf zu achten, daß der untere von Flüssigkeit berührte Teil des Meßkolbens 1 gleich geformt ist wie bei den normalen konventionellen Schüttelkolben, damit die Ergebnisse aus der automatischen Meßapparatur auf den normalen konventionellen Schüttelkolben über­ tragbar sind. Das Oberteil des Meßkolbens 1 ist derart gestaltet, daß die sterilisierbare pO2-Meßelektrode 2 auf­ genommen werden kann und das Gas- zu Flüssigkeitsvolumenverhältnis möglichst gering, bevorzugt kleiner 3-10, ist, woraus eine höhere Empfindlichkeit resultiert (Erläuterung s. u.). Seitlich ist eine Verschraubung angebracht, durch welche der Meßkolben 1 angeimpft oder bei Bedarf Proben genommen werden können. Weiterhin sind Gasein- und -auslaß derart gestaltet, daß der Meßkolben 1 in der Spülphase vollständig durch­ strömt ist.
An dem Meßkolben 1 sind zwei ansteuerbare Magnetventile 5, 6 angeschlossen. In der Spülphase 21 sind beide Ventile 5, 6 geöffnet. Das Gas (im Normalfall Luft) kann ungehindert den Meßkolben 1 durchströmen. In der Meßphase 22 werden beide Ventile 5, 6 geschlossen, der Gasraum im Meßkolben 1 ist damit abgesperrt und der Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen macht sich durch den mit der pO2-Elektrode 2 meßbaren Abfall des Sauerstoffpartialdruckes 24 bemerkbar.
Fig. 2 zeigt qualitativ einen typischen Konzentrationsverlauf im Meßkolben 1. In der Meßphase 22 fällt durch den zu quantifizierenden Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen das Signal der pO2-Elektrode 2 bei kurzen Meßzeiten quasilinear ab. Der Abfall des Sauerstoffpartialdrucks 24 im abgeschlossenen Gasraum des Meßkol­ bens 1 wird über der Zeit registriert und im Steuerrechner 7 nach der Methode der minimalen Fehlerquadrate eine Steigungsgerade (da/dt) angepaßt, um Meßwertschwankungen während der Meßphase 22 möglichst auszu­ gleichen.
Zur Berechnung der Sauerstofftransferrate (OTR) mit ausreichender Genauigkeit kann folgende Gleichung hergeleitet werden:
OTR: Sauerstofftransferrate [mol/l/h]
pO2 α: Sauerstoffpartialdruck am Anfang der Messung [bar]
da: Abfall des Signals der pO2-Elektrode [%]
dt: Meßzeit [h]
Vg: Volumen des Gasraums über dem Medium [ml]
Vl: Volumen des Fermentationsmediums [ml]
T: Temperatur des Gases [K]
R: Universelle Gaskonstante = 0,08314 bar.l/mol/K
Man erkennt an der Gleichung 1, daß bei vorgegebenem, zu messenden OTR das Meßsignal (da/dt) um so deutlicher ausfällt (Empfindlichkeitssteigerung bei gleicher Meßzeit!), je kleiner das Gas- zu Flüssigkeitsvolu­ menverhältnis (Vg/Vl) ist.
Der erfindungsgemäße automatische Wechsel zwischen Spül- und Meßphase erweist sich noch aus einem weiteren Grund als ganz entscheidender Vorteil. Jeder Meßwertaufnehmer unterliegt einer gewissen Ungenau­ igkeit. Das Meßsignal verändert sich mit der Zeit mehr oder weniger. Bezüglich pO2-Elektroden hat sich in der Praxis erwiesen, daß sie relativ starken Schwankungen unterliegen, besonders dann, wenn sie wie im vorliegen­ den Fall sterilisiert werden müssen. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch kompensiert, daß jeweils die Spülphasen 21 zum Nachkalibrieren der pO2-Elektrode 2 genutzt werden. Dieses geschieht automatisch über den Steuerrechner 7. Nach dem automatischen Umschalten in die Spülphase 21 wird ver­ brauchtes Gas durch frisches ersetzt und die O2-Konzentration erreicht asymptotisch wieder die Konzentration der Ausgangslage (pO2 α) Bei vorgegebenem Respirationsquotient (RQ) läßt sich diese Konzentration nach der folgenden hergeleiteten Gleichung berechnen
P: Umgebungsdruck [bar]
q: Spez. Gasvolumenstrom in der Spülphase [Nl/l/min]
yO2i: Sauerstoffmolenbruch des einströmenden Spülgases [-]
VTC: Molare Gaskonstante [Nl/mol]
RQ: Respirationsquotient [-]
und der Wert pO2 α kann damit für Gleichung 1 genutzt werden. Da Gleichung 2 die OTR enthält, muß sie gemeinsam mit Gleichung 1 gelöst werden. (Bei hohem Gasvolumenstrom in der Spülphase und nicht zu großen Genauigkeitsanforderungen kann allerdings die O2-Konzentration im Meßkolben 1 am Ende der Spülphase 23 annähernd der Zusammensetzung des einströmenden Gases gesetzt werden.) Auf diese bekannte O2-Konzen­ tration am Ende jeder Spülphase 23 wird nun die pO2-Elektrode jeweils neu kalibriert. Vor jeder einzelnen Meßphase 22 steht also eine frisch kalibrierte pO2-Elektrode 2 zur Verfügung. Diese Vorgehensweise erhöht die Präzision des erfindungsgemäßen Meßverfahrens ganz beträchtlich.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß zu Beginn der Meßphase 22 immer das Einlaßventil 5 zuerst vom Steuerrechner geschlossen wird, dann etwa eine Sekunde später erst das Auslaßventil 6. Diese Vorgehensweise stellt sicher, daß auf jeden Fall ein Druckausgleich des Meßkolbeninneren mit der umgebenden Atmosphäre stattgefunden hat, bevor der Gasraum vollends abgeschlossen wird. Damit ergibt sich ein eindeutig definierter Bezugsdruck der Messung.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein steriltechnischer Betrieb gewährlei­ stet wird, indem die Ventile 5, 6 außerhalb des Sterilbereichs angeordnet sind und zwischen den Ventilen 5, 6 und dem Gasraum des Meßkolbens 1 jeweils Sterilfilter 3 vorgesehen sind. Diese bestehen aus Wattepackungen in den Anschlußstutzen des Meßkolbens 1. Die Wattepackungen lassen sich sehr einfach nach jedem Versuch auswechseln.
Die leicht handhabbare gasdichte Ankopplung des Meßkolbens 1 an das Ventilsystem 5, 6 erfolgt über spezielle Kugelschliffkupplungen 4. Eine in das Metallteil der ventilseitigen Dichtflächenpaarung eingedrehte Nut nimmt einen Gummidichtring 12 auf und sorgt für die Dichtigkeit der Kopplungsstelle. Beide Kugelpfannen werden mit einer Schliffklemme aufeinandergepreßt. Meßkolben 1 und Ventilsystem 5, 6 sind bei dieser Kon­ struktion so eng wie möglich und starr miteinander verbunden. Das eingesperrte Gasvolumen ist damit genau definiert und konstant. Die Ventile 5, 6 werden also mit auf das Schütteltablar 8 montiert. Ein Schlauch für die Gaszuleitung, das Kabel von der pO2-Elektrode 2 und die Kabel zur Ansteuerung der Ventile 5, 6 verbinden das Schütteltablar mit den feststehenden Baugruppen der Meßapparatur, die auch an einem entfernteren Ort aufgestellt sein können. Diese Bauform gewährleistet möglichst kleine Totvolumen, eine universelle Aufstel­ lungsmöglichkeit und einfache Handhabung des Meßverfahrens.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß in die Gaszuleitung eine Waschflasche 9 zur Anfeuchtung der Luft eingebaut ist. Es entspricht den physikalischen Gegebenheiten, daß Fermentationslö­ sungen Feuchtigkeit verlieren, wenn sie mit trockenem Gas über- oder durchströmt werden. Es ist auch bekannt, daß dieser Verlust durch Anfeuchtung der Zuluft in Waschflaschen kompensiert werden kann. Üblicherweise wird diese Maßnahme allerdings nicht ergriffen, da der Feuchtigkeitsverlust in der Regel nicht stört. Bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren hat sich jedoch gezeigt, daß diese Maßnahme erforderlich ist, um die Wasser­ verdunstung aus den biologischen Medien im Meßkolben zu verhindern, da sonst zum Teil unzulässige Aufkon­ zentrierungen des Mediums zu verzeichnen sind.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr zu dem Meßkolben durch Volumenstromregler 10, bevorzugt thermische Massendurchflußregler, konstant gehalten wird, da der Volu­ menstrom in die Rechengenauigkeit mit eingeht (s. Gl. 2).
In Fig. 1 ist der Aufbau für nur einen Meßkolben im Detail gezeigt (Strang A). Die erfindungsgemäße Gestaltung des Meßkolbens 1 samt Anschluß an das Ventilsystem S. 6 erlaubt einen sehr kompakten Aufbau mit einem Platzbedarf von zum Beispiel ca. 100.200 mm bei einem Meßkolben mit ca. 200 ml Inhalt, so daß auf einem handelsüblichen Schütteltablar etwa der Größe 420.800 mm mehrere Meßkolben (Strang B, C usw.), bevorzugt mehr als 8, gleichzeitig parallel betrieben werden können. Auf diese Weise können Vergleichsversu­ che durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß zur Simulation der Kulturverhältnisse in einem normalen konventionellen Schüttelkolben der Meßapparatur eine Gasmischbatterie 11 vorgeschaltet wird, um das Gas, wenn biologisch erforderlich, mit O2 ab- und CO2 anzureichern. Der Wattestopfen auf einem normalen konventionellen Schüttelkolben stellt einen gewissen Diffusionswiderstand dar, der nach Henzler H.-J. und Seidel M., Suitability of the Shaking Flask for the Oxygen Supply to Microbiological Cultures, Bioprocess Engineering 7, S. 123-131, 1991 abgeschätzt werden kann. Der Gasraum im normalen konventionellen Schüttel­ kolben hat bei metabolisch aktiver Biomasse daher einen geringeren O2- und einen höheren CO2-Gehalt als Luft. Wirken sich diese Abweichungen signifikant auf die biologische Atmungsaktivität aus, so können sie durch entsprechende Einstellungen an der Gasmischbatterie 11 ausgeglichen werden. Es ist allerdings zu beachten, daß die Abweichung des O2- und CO2-Gehaltes im Gasraum eines normalen Schüttelkolbens abhängig ist von der zeitlich veränderlichen Atmungsaktivität der Kultur und daß die Zusammensetzung des in den Meßkolben 1 einströmenden Gases entsprechend nachgeregelt werden muß.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich daher weiterhin dadurch aus, daß, wenn eine möglichst korrekte Simulation der Kulturverhältnisse in einem normalen konventionellen Schüttelkolben angestrebt wird, der Steuerrechner 7 die Gaszusammensetzung entsprechend dem gemessenen OTR durch Steuersignale an die der Meßapparatur vorgeschalteten Gasmischbatterie 11 nachregelt.
Im folgenden soll die Versuchsdurchführung mit dem automatischen Meßsystem kurz beschrieben werden:
Der Meßkolben 1 wird mit einer nach den Angaben des Herstellers vorbereiteten pO2-Elektrode 2 bestückt und die Anschlußstutzen mit frischen Wattepackungen versehen. Dann wird das Kulturmedium eingefüllt und der Elektrodenkopf und die Anschlußkupplungen mit Aluminiumfolie abgedeckt. Nach dem, üblichen mikrobiologi­ schen Methoden folgenden, Autoklavieren der Meßkolben 1 werden diese von den Aluminiumabdeckungen befreit und über die seitliche Verschraubung mit einer Starterkultur angeimpft. Dann können die Meßkolben 1 mit dem Ventilsystem 5, 6 auf dem Schütteltablar 8 verbunden werden. Es muß lediglich noch die Verbindung zwischen der pO2-Elektrode 2 und dem Meßverstärker hergestellt werden. Nach dem Start des Steuerrechners 7, der Begasung und des Schüttlers ist die Apparatur betriebsbereit und bedarf keiner weiteren Eingriffe bis zum Ende des Versuches. Der Steuerrechner 7 übernimmt die Kontroll- und Steueraufgaben und zeichnet die OTR in Form einer Kurve auf dem Bildschirm auf.

Claims (14)

1. Verfahren zur Ermittlung und Überwachung des physiologischen Zustands mikrobieller Kulturen und/ oder zum Verfolgen des zeitlichen Fermentationsverlaufs in Schüttelkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstofftransferrate (OTR) in einem Meßkolben (1) on-line quasikontinuierlich unter sterilen Bedin­ gungen gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des OTR der Meßkolben (1) in einer Spülphase (21) zur Versorgung der Mikroorganismen mit Gas durchströmt wird, dann in einer Meßphase (22) der Gasraum im Meßkolben (1) über ansteuerbare Ventile (5, 6) abgesperrt und der Abfall des Sauerstoffpartialdrucks (24) mit einer sterilisierbaren pO2-Elektrode (2) gemessen und in einem Steuer­ rechner (7) in die OTR umgerechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spülphase (21) und der Meßphase (22) mit dem Steuerrechner (7) automatisch umgeschaltet wird, wobei je nach den Erfordernissen Spülphasen von 5-60 Minuten Länge und Meßphasen von 3-20 Minuten Länge zweckmäßig sind und Spülphasen von 15-30 Minuten Länge und Meßphasen von 5-12 Minuten Länge bevorzugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende jeder Spülphase (23) die pO2-Elektrode (2) mit Hilfe der berechenbaren Gaskonzentration pO2 im Meßkolben (1) über den Steuer­ rechner (7) jeweils neu kalibriert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Meßphase (22) immer das Einlaßventil (5) zuerst vom Steuerrechner (7) geschlossen wird, dann nach bevorzugt mehr als einer Sekunde erst das Auslaßventil (6).
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Meßphase (22) beim Schließen des Einlaßventils (5) ein Druckaufbau vor diesem verhindert wird, indem ein 3-Wege-Absperror­ gan zum Einsatz kommt, welches in der Meßphase überschüssiges Gas ins Freie entläßt oder indem vom Steuerrechner (7) zu Beginn der Meßphase alle Volumenstromregler in der Gasmischbatterie (11) geschlos­ sen und zu Beginn der Spülphase wieder geöffnet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das während der Spülphase in den Meßkolben (1) einströmende Gas vorher mit Wasserdampf gesättigt wird, um einen zu hohen Feuchtever­ lust im Meßkolben (1) zu vermeiden, wobei hierzu bevorzugt eine Waschflasche (9) zur Befeuchtung des einströmenden Gases in die Gaszuleitung vor den Meßkolben (1) eingebaut wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begasung des Meßkolbens (1) in der Spülphase das in den Meßkolben (1) einströmende Gas so aufbereitet wird, daß sich mittlere Konzentratio­ nen wie in einem normalen mit Watte verschlossenen konventionellen Schüttelkolben ergeben.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des in den Meßkolben (1) einströmenden Gases so dem zeitlichen Verlauf der mikrobiellen Kultivierung nachgeführt wird, daß sich zu jedem Zeitpunkt der Kultivierung Verhältnisse wie in einem normalen mit Watte verschlossenen kon­ ventionellen Schüttelkolben ergeben, wobei die zeitvariable Einstellung der Konzentration des in den Meßkolben (1) einströmenden Gases in der vorgeschalteten mit ansteuerbaren Massendurchflußreglern ausgerüsteten Gasmischbatterie (11) durch entsprechende Ansteuerung durch den Steuerrechner (7) vorge­ nommen wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (1) im Unterteil genau gleich geformt ist wie ein normaler konventioneller Schüttelkolben, im Oberteil aber so gestaltet ist, daß sich ein geringes Gas- zu Flüssigkeitsvolumenverhältnis von kleiner 3-10 ergibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine sterilisierbare pO2-Elektrode mit besonders geringer Einbaulänge von 70-120 mm, bevorzugt 70 mm, verwendet wird, um damit die Ver­ wendung von Meßkolben mit geringem Gas- zu Flüssigkeitsvolumenverhältnis von bevorzugt kleiner 3-10 zu ermöglichen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Steuerrechner (7) ansteuer­ baren Ventile (5, 6) mit auf dem Schütteltablar (8) angeordnet werden, um so dicht wie möglich, bevorzugt näher als 100 mm zwischen Zentralachse des Meßkolbens (1) und Schließmechanismus der Ventile (5, 6), an die Meßkolben (1) montiert werden können.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein steriltechnischer Betrieb gewähr­ leistet wird, indem die ansteuerbaren Ventile (5, 6) außerhalb des Sterilbereichs angeordnet sind und zwischen den Ventilen und dem Gasraum des Meßkolbens (1) jeweils Sterilfilter (3) vorgesehen sind, wobei diese bevorzugt aus Wattepackungen in den Anschlußstutzen bestehen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine leicht handhabbare, gasdichte Ankopplung des Meßkolbens (1) an das Ventilsystem (5, 6) über spezielle Kugelschliffkupplungen (4) erfolgt und beide Kugelpfannen mit einer Schliffklemme aufeinandergehalten werden.
DE4415444A 1993-05-12 1994-05-03 Automatisches Meßsystem zur sterilen on-line Bestimmung der Sauerstofftransferrate (OTR) in Schüttelkolben Expired - Lifetime DE4415444C2 (de)

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