JP6731172B2 - Calibration method of dissolved oxygen sensor - Google Patents

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本発明は、溶存酸素センサに関し、詳しくは、その校正に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dissolved oxygen sensor, and more particularly to calibration thereof.

抗体医薬品製造などに用いられる動物細胞を培養液中で培養するのにあたり、シングルユースバッグが用いられている。そして、シングルユースバッグ内の培養液中の溶存酸素濃度を測定するために、溶存酸素センサが用いられている。 A single-use bag is used for culturing animal cells used for antibody drug production in a culture solution. A dissolved oxygen sensor is used to measure the dissolved oxygen concentration in the culture solution in the single-use bag.

図4は、光学式溶存酸素センサの原理説明図である。溶存酸素センサ部または溶存酸素センサチップに正弦波状に変調された励起光を照射すると、酸素濃度に対応した位相角を持つ燐光が得られる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the optical dissolved oxygen sensor. When the dissolved oxygen sensor unit or the dissolved oxygen sensor chip is irradiated with excitation light modulated in a sinusoidal wave, phosphorescence having a phase angle corresponding to the oxygen concentration is obtained.

式1は、Aを定数とし、窒素中(酸素濃度0%)またはゼロ酸素水中における位相角をPn、空気中(酸素濃度20.9%)または大気飽和水中(25℃のとき溶存酸素濃度8.11mg/L)における位相角をPaとしたとき、ある酸素濃度の気体中における位相角Pから、溶存酸素濃度DOを求める近似式の一例である。 In Equation 1, A is a constant, and the phase angle in nitrogen (oxygen concentration 0%) or zero oxygen water is Pn, in air (oxygen concentration 20.9%) or in atmospheric saturated water (dissolved oxygen concentration 8 at 25° C.). 11 is an example of an approximate expression for obtaining the dissolved oxygen concentration DO from the phase angle P in a gas having a certain oxygen concentration when the phase angle at 0.11 mg/L) is Pa.

DO=A*(P−Pa)/(Pn−Pa) (1) DO=A*(P-Pa)/(Pn-Pa) (1)

ここでは、式1のパラメータであるPaとPnを測定することを校正という。実際には位相角と酸素濃度は直線的な関係ではないので多項式などで近似する必要があるが、直線近似を仮定する。また、気中で測定した位相角と液中で測定した位相角を等価なものとして扱い、気中の酸素濃度と液中の溶存酸素濃度を区別しない。 Here, the measurement of the parameters Pa and Pn of Equation 1 is called calibration. In reality, the phase angle and the oxygen concentration do not have a linear relationship, so it is necessary to approximate them with a polynomial or the like, but linear approximation is assumed. Further, the phase angle measured in air and the phase angle measured in liquid are treated as equivalent, and the oxygen concentration in air and the dissolved oxygen concentration in liquid are not distinguished.

図5は、従来から用いられているプローブ型溶存酸素センサの一例を示す構成説明図である。図5において、溶存酸素センサプローブ(以下単にセンサプローブともいう)1は、図示しない高圧蒸気滅菌器によりオートクレーブ滅菌されている。 FIG. 5 is a configuration explanatory view showing an example of a probe type dissolved oxygen sensor which has been conventionally used. In FIG. 5, a dissolved oxygen sensor probe (hereinafter also simply referred to as a sensor probe) 1 is autoclaved by a high-pressure steam sterilizer (not shown).

シングルユースバッグ2の側辺外部には内部に連通するようにコネクタ3が一体化されていて、シングルユースバッグ2の内部には一端が外部に突出した軸4を介して回転可能な撹拌器5が設けられている。 A connector 3 is integrated with the outside of the side of the single-use bag 2 so as to communicate with the inside thereof, and the inside of the single-use bag 2 has a stirrer 5 rotatable at one end through a shaft 4 protruding outside. Is provided.

コネクタ3が一体化され内部に撹拌器5が設けられたシングルユースバッグ2は、たとえばγ線照射によりあらかじめ滅菌処理されたものをメーカーから購入できる。 The single-use bag 2 in which the connector 3 is integrated and the agitator 5 is provided inside can be purchased from a manufacturer that has been sterilized in advance by γ-ray irradiation, for example.

ユーザーは、コネクタ3が一体化されて内部に撹拌器5が設けられγ線照射により滅菌処理されたシングルユースバッグ2をメーカーから購入することにより、目的に応じた所望の動物細胞などを、シングルユースバッグ2の内部に所定の適切な培養液6が注入された環境で培養できる。 The user purchases a single-use bag 2 that is integrated with the connector 3 and provided with an agitator 5 inside and is sterilized by γ-ray irradiation from a manufacturer, so that a desired animal cell or the like suitable for a purpose can be obtained. The use bag 2 can be cultured in an environment in which a predetermined appropriate culture liquid 6 is injected.

図6は、シングルユースバッグの構成説明図である。図6(a)に示すように、たとえばポリエチレンなどの透明な材料で構成されたシングルユースバッグ2の内壁には、ディスク状の溶存酸素センサチップ7(以下単にセンサチップともいう)が貼り付けられている。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the single-use bag. As shown in FIG. 6A, a disk-shaped dissolved oxygen sensor chip 7 (hereinafter also simply referred to as a sensor chip) is attached to the inner wall of a single-use bag 2 made of a transparent material such as polyethylene. ing.

このセンサチップ7は、たとえば図6(b)に示すように、光学系信号処理部8から励起光を照射することにより燐光を発生出力し、光学系信号処理部8はセンサチップ7から発生出力される燐光を受光検出して電気信号に変換する。 For example, as shown in FIG. 6B, the sensor chip 7 generates and outputs phosphorescence by irradiating the optical system signal processing section 8 with excitation light, and the optical system signal processing section 8 generates and outputs phosphorescence. The detected phosphorescence is received and detected and converted into an electric signal.

図7はセンサプローブの校正装置の従来例を示す構成説明図であり、図5と共通する部分には同一符号を付けている。図7において、校正用の窒素ガスのボンベ9はバルブ10を介して端部が培養液内に開口されたパイプ11に連結され、空気のボンベ12もバルブ13を介して共通のパイプ11に連結されている。 FIG. 7 is a configuration explanatory view showing a conventional example of a calibration device for a sensor probe, and parts common to FIG. 5 are given the same reference numerals. In FIG. 7, a calibration nitrogen gas cylinder 9 is connected via a valve 10 to a pipe 11 whose end is opened in the culture solution, and an air cylinder 12 is also connected via a valve 13 to a common pipe 11. Has been done.

図8はセンサチップ7の校正装置の一例を示す構成説明図であり、図5と共通する部分には同一符号を付けている。図8においても、校正用の窒素ガスのボンベ9はバルブ10を介して端部が培養液内に開口されたパイプ11に連結され、校正用の空気のボンベ12もバルブ13を介して共通のパイプ11に連結されている。 FIG. 8 is a structural explanatory view showing an example of the calibration device of the sensor chip 7, and the same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. Also in FIG. 8, the calibration nitrogen gas cylinder 9 is connected via a valve 10 to a pipe 11 whose end is opened in the culture solution, and the calibration air cylinder 12 is also shared via a valve 13. It is connected to the pipe 11.

図9は、センサプローブの滅菌と校正の手順の流れを説明するフローチャートである。はじめに、γ線の照射により滅菌されたシングルユースバッグをメーカーから購入する(ステップS1)。 FIG. 9 is a flowchart illustrating the flow of the procedure of sterilization and calibration of the sensor probe. First, a single-use bag sterilized by γ-ray irradiation is purchased from the manufacturer (step S1).

次に、センサプローブを前述のように高圧蒸気滅菌器によりオートクレーブ滅菌する(ステップS2)。 Next, the sensor probe is autoclave sterilized by the high-pressure steam sterilizer as described above (step S2).

シングルユースバッグ2に無菌コネクタを介して内部に連通するようにセンサプローブを挿入する(ステップS3)。 The sensor probe is inserted into the single-use bag 2 so as to communicate with the inside through the aseptic connector (step S3).

続いて、培養液に滅菌済の空気よりなる校正用ガスを吹き込み、飽和状態にする(ステップS4)。 Then, a proofreading gas consisting of sterilized air is blown into the culture solution to bring it into a saturated state (step S4).

そして、空気の飽和状態における位相角Paを測定する(ステップS5)。 Then, the phase angle Pa in the saturated state of air is measured (step S5).

その後、培養液に滅菌済の窒素よりなる校正用ガスを吹き込み、酸素を除去する(ステップS6)。 Then, a calibration gas consisting of sterilized nitrogen is blown into the culture solution to remove oxygen (step S6).

酸素ゼロ状態における位相角Pnを測定する(ステップS7)。 The phase angle Pn in the zero oxygen state is measured (step S7).

これらの流れに沿ってそれぞれのパラメータを測定することにより、溶存酸素濃度DOを求めるための次式のような近似式を得ることかできる(ステップS8)。
DO=A*(P−Pn50)/(Pn−Pa)
By measuring the respective parameters along these flows, it is possible to obtain an approximate expression such as the following expression for obtaining the dissolved oxygen concentration DO (step S8).
DO=A*(P-Pn50)/(Pn-Pa)

ただし、センサプローブに対してγ線照射による滅菌処理を行っていない場合には、このような近似式を得る対象としない。 However, if the sensor probe is not sterilized by γ-ray irradiation, such an approximate expression is not obtained.

図10は、センサチップの滅菌と校正の手順の流れを説明するフローチャートである。はじめに、シングルユースバッグのメーカーにおいて、シングルユースバッグにセンサチップを貼り付ける(ステップS1)。 FIG. 10 is a flowchart illustrating the flow of the procedure for sterilizing and calibrating the sensor chip. First, the sensor chip is attached to the single-use bag at the manufacturer of the single-use bag (step S1).

さらにメーカーは、センサチップが貼り付けられたシングルユースバッグにγ線を照射して滅菌する(ステップS2)。 Further, the manufacturer sterilizes the single-use bag to which the sensor chip is attached by irradiating with γ-rays (step S2).

ユーザーは、メーカーから、センサチップが貼り付けられてγ線の照射により滅菌されたシングルユースバッグを購入する。 The user purchases a single-use bag from a manufacturer, to which a sensor chip is attached and which is sterilized by γ-ray irradiation.

続いてユーザーは、培養液に校正用ガスとして滅菌済空気を吹き込み、飽和状態にする(ステップS3)。 Subsequently, the user blows sterilized air as a calibration gas into the culture solution to bring it into a saturated state (step S3).

そして、空気の飽和状態における位相角Paを測定する(ステップS4)。 Then, the phase angle Pa in the saturated state of air is measured (step S4).

その後、培養液に滅菌済の窒素よりなる校正用ガスを吹き込み、酸素を除去する(ステップS5)。 Then, a calibration gas consisting of sterilized nitrogen is blown into the culture solution to remove oxygen (step S5).

酸素ゼロ状態における位相角Pnを測定する(ステップS6)。 The phase angle Pn in the zero oxygen state is measured (step S6).

これらの流れに沿ってそれぞれのパラメータを測定することにより、前述のような近似式を得ることができる。 By measuring the respective parameters along these flows, the approximate expression as described above can be obtained.

図11は、γ線照射によるセンサチップの位相角変動特性例図である。図11から明らかなように、γ線照射量の増加に伴って、ゼロ酸素水中の位相角Pnは60度強から60度弱に低下し、大気飽和水中の位相角Paは15度前後から5度前後に低下している。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the phase angle variation characteristic of the sensor chip due to γ-ray irradiation. As is clear from FIG. 11, the phase angle Pn in zero oxygen water decreases from more than 60 degrees to less than 60 degrees as the γ-ray irradiation dose increases, and the phase angle Pa in saturated air in the atmosphere decreases from about 15 degrees to 5 degrees. It has fallen back and forth.

このように、光学式のセンサチップはγ線照射による滅菌処理の前後で測定値が変動することが、滅菌後に校正を行う理由である。 As described above, the fact that the measured values of the optical sensor chip fluctuate before and after the sterilization treatment by γ-ray irradiation is the reason why the calibration is performed after the sterilization.

特許文献1には、自動的に洗浄・校正を行うことができる溶存酸素センサについて記載されている。 Patent Document 1 describes a dissolved oxygen sensor that can be automatically cleaned and calibrated.

特開平6−242057JP-A-6-242057

図5に示すプローブ型溶存酸素センサの場合は、センサプローブ1を滅菌後にシングルユースバック2へ挿入することが可能であった。このため挿入前にセンサプローブ1単体で校正を行なうことが可能であった。しかし図6に示すセンサチップ型の場合はシングルユースバック2の内壁にセンサチップが貼り付けられてしまうため、センサチップとシングルユースバック2を個別に滅菌することは困難である。従って従来の技術では、γ線滅菌の前後でセンサチップの校正値が変動するため、滅菌後の使用前に校正を行うことにより、滅菌が校正値に及ぼす影響を取り除いている。 In the case of the probe type dissolved oxygen sensor shown in FIG. 5, it was possible to insert the sensor probe 1 into the single use bag 2 after sterilization. Therefore, it was possible to calibrate the sensor probe 1 alone before insertion. However, in the case of the sensor chip type shown in FIG. 6, since the sensor chip is attached to the inner wall of the single-use bag 2, it is difficult to sterilize the sensor chip and the single-use bag 2 separately. Therefore, in the conventional technique, the calibration value of the sensor chip fluctuates before and after the γ-ray sterilization, so that the effect of the sterilization on the calibration value is removed by performing the calibration before the use after the sterilization.

しかしながら図9や図10に示すような手順を実行する場合には、培養液を空気で飽和するために必要な時間と、窒素で飽和するために必要な時間としては、どちらもそれぞれ数時間が必要である。 However, when the procedure shown in FIG. 9 or FIG. 10 is performed, the time required for saturating the culture medium with air and the time required for saturating it with nitrogen are both several hours each. is necessary.

これらの手順を実行することで確実な校正値を得られるというメリットはあるが、校正のために培養液をシングルユースバッグに充填した状態で数時間保つ必要があるため、その間は製造装置がこれら培養液の飽和処理のためにのみ限定的に使用されることになり、製造装置の有効利用という観点では問題がある。 Performing these procedures has the advantage that reliable calibration values can be obtained, but since it is necessary to keep the culture solution filled in a single-use bag for several hours for calibration, the manufacturing equipment is It will be used only for the saturation treatment of the culture solution, which is problematic from the viewpoint of effective utilization of the manufacturing apparatus.

本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、シングルユースバッグに溶存酸素のセンサチップを貼付して一体とした状態で滅菌する方式において、従来行われていた滅菌後または培養前の校正手順を不要とすることで製造装置の有効利用を実現することにある。 The present invention is to solve such a problem, and its purpose is to sterilize in a state in which a sensor chip of dissolved oxygen is attached to a single-use bag and sterilized in an integrated manner, or after sterilization that has been conventionally performed or It is to realize the effective use of manufacturing equipment by eliminating the need for a calibration procedure before culture.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
シングルユースバッグの内壁に、正弦波状に変調された励起光を照射すると酸素濃度に対応した位相角の燐光を発する溶存酸素センサチップを貼り付けて一体とした状態で滅菌処理される溶存酸素センサの校正方法において、
前記貼り付けられた溶存酸素センサチップとは同種で別の溶存酸素センサチップの滅菌処理前後における位相角の変化から前記溶存酸素センサチップの劣化係数を求め、
前記貼り付けられた溶存酸素センサチップの測定値滅菌処理前の測定値を、前記劣化係数を用いて補正されることを特徴とする。

In order to achieve such a subject, the invention according to claim 1 of the present invention,
Dissolved oxygen sensor chip that is sterilized in an integrated state by attaching a dissolved oxygen sensor chip that emits phosphorescence with a phase angle corresponding to oxygen concentration when irradiated with excitation light modulated in a sinusoidal shape on the inner wall of a single-use bag In the calibration method,
Obtain the degradation coefficient of the dissolved oxygen sensor chip from the change in phase angle before and after the sterilization treatment of another dissolved oxygen sensor chip of the same type as the affixed dissolved oxygen sensor chip,
It is characterized in that the measured value of the adhered dissolved oxygen sensor chip before sterilization is corrected using the deterioration coefficient.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の溶存酸素センサの校正方法において、
前記劣化係数は同一の製造ロット毎に求めることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the method for calibrating the dissolved oxygen sensor according to claim 1,
The deterioration coefficient is obtained for each same manufacturing lot.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の溶存酸素センサの校正方法において、
前記滅菌処理は、電磁波の照射により行われることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the method for calibrating a dissolved oxygen sensor according to claim 1,
The sterilization process is performed by irradiation with electromagnetic waves.

請求項4記載の発明は、請求項3に記載の溶存酸素センサの校正方法において、
前記電磁波はγ線であることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the method for calibrating a dissolved oxygen sensor according to claim 3,
The electromagnetic waves are gamma rays.

これらにより、従来の溶存酸素センサで必要とされていた滅菌後または培養前の校正手順を不要にでき、同一の製造装置による生産効率を高めることができる。 As a result, the calibration procedure after sterilization or before culture, which is required in the conventional dissolved oxygen sensor, can be eliminated, and the production efficiency of the same manufacturing apparatus can be improved.

本発明の一実施例を示す構成説明図である。It is a structure explanatory view showing one example of the present invention. 本発明に基づく具体的な電源部の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the concrete power supply part based on this invention. 図2の送受信シーケンス動作の流れを説明する動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram illustrating a flow of a transmission/reception sequence operation of FIG. 2. 光学式溶存酸素センサの原理説明図である。It is a principle explanatory view of an optical type dissolved oxygen sensor. 従来から用いられているプローブ型溶存酸素センサの一例を示す構成説明図である。It is a structure explanatory view showing an example of the probe type dissolved oxygen sensor used conventionally. シングルユースバッグの構成説明図である。It is a structure explanatory view of a single-use bag. センサプローブの校正装置の従来例を示す構成説明図である。It is a structure explanatory view showing the conventional example of the calibration device of a sensor probe. センサチップの校正装置の一例を示す構成説明図である。It is a structure explanatory view showing an example of a calibration device of a sensor chip. センサプローブの滅菌と校正の手順の流れを説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining the flow of the procedure of sterilization and calibration of a sensor probe. センサチップの滅菌と校正の手順の流れを説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining the flow of the procedure of sterilization and calibration of a sensor chip. γ線照射によるセンサチップの位相角変動特性例図である。It is a figure of a phase angle variation characteristic example of a sensor chip by γ-ray irradiation.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、図8と共通する部分には同一の符号を付けている。図1と図8の異なる点は、光学系信号処理部8には劣化係数格納部81が設けられていることである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an embodiment of the present invention, and the portions common to FIG. 8 are designated by the same reference numerals. The difference between FIG. 1 and FIG. 8 is that the optical system signal processing unit 8 is provided with a deterioration coefficient storage unit 81.

図2は、図1に示したセンサチップ7の滅菌と校正の手順の流れを説明するフローチャートである。なお、以下の手順におけるγ線の照射は、γ線の照射設備を備えているシングルユースバッグのメーカーで行うものとして説明するが、シングルユースバッグのユーザーがメーカーと同様なγ線の照射設備を備えている場合にはγ線の照射もユーザーが行うようにしてもよい。 FIG. 2 is a flow chart for explaining the flow of procedures for sterilization and calibration of the sensor chip 7 shown in FIG. Note that the γ-ray irradiation in the following procedure will be described as being performed by the manufacturer of the single-use bag equipped with the γ-ray irradiation equipment, but the user of the single-use bag uses the same γ-ray irradiation equipment as the manufacturer. If provided, the user may also irradiate γ-rays.

メーカーは、シングルユースバッグにセンサチップを貼り付ける(ステップS1)。 The manufacturer attaches the sensor chip to the single-use bag (step S1).

続いて、センサチップが貼り付けられたシングルユースバッグを校正用ガスとしての空気で満たす(ステップS2)。 Then, the single-use bag to which the sensor chip is attached is filled with air as a calibration gas (step S2).

この状態で、空気中における位相角PaOを測定する(ステップS3)。 In this state, the phase angle PaO in air is measured (step S3).

次に、シングルユースバッグを校正用ガスとしての窒素で満たす(ステップS4)。 Next, the single-use bag is filled with nitrogen as a calibration gas (step S4).

ゼロ酸素状態における位相角PnOを測定する(ステップS5)。 The phase angle PnO in the zero oxygen state is measured (step S5).

その後、シングルユースバッグ全体にγ線を照射する(ステップS6)。 After that, the entire single-use bag is irradiated with γ-rays (step S6).

所定の演算式に基づき、校正の演算を行う(ステップS7)。 A calibration calculation is performed based on a predetermined calculation formula (step S7).

溶存酸素濃度DOは、位相角の測定値Pから前述の式1で求める。実際には直線的な関係ではないことから多項式などで近似する必要があるが、ここでは直線近似とする。気体中で測定した位相角と液中で測定した位相角をここでは等価として扱い、区別しない。 The dissolved oxygen concentration DO is obtained from the measured value P of the phase angle by the above-mentioned formula 1. In reality, since it is not a linear relationship, it is necessary to approximate it with a polynomial or the like, but here, it is assumed to be linear approximation. The phase angle measured in gas and the phase angle measured in liquid are treated as equivalent here and are not distinguished.

前述と同様に、Aを温度が25℃のときの飽和溶存酸素濃度を表す定数(A=8.11mg/L)とする。 Similarly to the above, A is a constant (A=8.11 mg/L) representing the saturated dissolved oxygen concentration when the temperature is 25°C.

そして、γ線照射前の窒素中(ゼロ酸素水)での位相角をPn0、空気中(大気飽和水中)での位相角をPa0、50kGy照射後の窒素中(ゼロ酸素水)での位相角をPn50、空気中(大気飽和水中)での位相角をPa50、空気中(大気飽和水中)での劣化係数をBa、窒素中(ゼロ酸素水)での劣化係数をBnとする。 Then, the phase angle in nitrogen (zero oxygen water) before γ-ray irradiation is Pn0, the phase angle in air (atmosphere saturated water) is Pa0, and the phase angle in nitrogen (zero oxygen water) after 50 kGy irradiation. Is Pn50, the phase angle in air (atmospheric saturated water) is Pa50, the deterioration coefficient in air (atmospheric saturated water) is Ba, and the deterioration coefficient in nitrogen (zero oxygen water) is Bn.

劣化係数を求める。
別途用意した劣化係数測定用のセンサでγ線照射前の位相角Pn0とPa0を測定した後、γ線照射後の位相角Pn50とPa50を測定し、劣化係数BnとBaをあらかじめ計算しておく。ここでは、この劣化係数測定用のセンサは、シングルユースバッグをγ線滅菌する際に、同時にγ線滅菌するものとする。
Obtain the deterioration coefficient.
After measuring the phase angles Pn0 and Pa0 before γ-ray irradiation with a separately prepared sensor for measuring deterioration factors, the phase angles Pn50 and Pa50 after γ-ray irradiation are measured, and the deterioration factors Bn and Ba are calculated in advance. .. Here, the sensor for measuring the deterioration coefficient is assumed to be γ-ray sterilized at the same time when the single-use bag is γ-ray sterilized.

γ線照射後の近似式用の位相角を求める。
先に求めた劣化係数BaとBnを使用して、
Pn50=Pn0*Bn
Pa50=Pa0*Ba
を得る。
The phase angle for the approximate expression after γ-ray irradiation is obtained.
Using the deterioration factors Ba and Bn obtained above,
Pn50=Pn0*Bn
Pa50=Pa0*Ba
To get

式2は、γ線で滅菌したセンサプローブまたはセンサチップを用いて液体中で測定した位相角Pから、溶存酸素濃度DOを求める近似式の一例である。前述の式1と同様に実際には位相角と酸素濃度は直線的な関係ではないので多項式などで近似する必要があるが、ここでは直線近似を仮定する。 Expression 2 is an example of an approximate expression for obtaining the dissolved oxygen concentration DO from the phase angle P measured in a liquid using a sensor probe or a sensor chip sterilized with γ-rays. As in the case of Equation 1 above, since the phase angle and the oxygen concentration are not in a linear relationship in practice, it is necessary to approximate them with a polynomial, but here, linear approximation is assumed.

DO=A*(P−Pa50)/(Pn50−Pa50)} (2) DO=A*(P-Pa50)/(Pn50-Pa50)} (2)

図3は、図11の位相角変動特性例図における位相角の校正値を数表化したものである。図3の校正値を上記の式2に代入して、γ線照射後に測定した位相角Pが26度のときの溶存酸素濃度DOを計算すると以下のようになる。 FIG. 3 is a table showing the calibration values of the phase angle in the phase angle variation characteristic example diagram of FIG. The dissolved oxygen concentration DO when the phase angle P measured after γ-ray irradiation is 26 degrees is calculated by substituting the calibration value of FIG.

DO=8.11×(26−4)/(58−4)=3.30mg/L DO=8.11×(26-4)/(58-4)=3.30 mg/L

本発明によれば、図9に示したセンサプローブの滅菌と校正の手順の内、近似式のパラメータを測定する必要がないことから、測定に時間のかかるステップS3〜S6が不要になって作業時間を大幅短縮でき、従来に比べて製造装置の有効利用を図ることができる。 According to the present invention, in the procedure of sterilization and calibration of the sensor probe shown in FIG. 9, it is not necessary to measure the parameters of the approximate expression, so that steps S3 to S6, which require time for measurement, are unnecessary and work is performed. The time can be greatly shortened, and the manufacturing apparatus can be effectively used as compared with the conventional one.

なお、劣化係数を求めるための劣化係数測定用センサとして、培養槽で実際に使用するセンサチップと同一の製造ロットから作成したものを使用することにより、センサのロットの違いが劣化係数に及ぼす影響を低減できる。 As a sensor for measuring the deterioration coefficient to obtain the deterioration coefficient, by using a sensor chip that was created from the same manufacturing lot as the sensor chip actually used in the culture tank, the effect of the difference in the sensor lot on the deterioration coefficient Can be reduced.

また、別のセンサチップを用いて気中で測定した校正値と劣化係数および液中で測定した校正値と劣化係数を用いて校正式で補正することにより、培養液中での測定値の不確かさを低減できる。 In addition, the uncertainty of the measured value in the culture solution can be improved by correcting with the calibration formula using the calibration value and deterioration coefficient measured in air using another sensor chip and the calibration value and deterioration coefficient measured in the liquid. Can be reduced.

また、図11に示すγ線照射量による位相角の変動を、複数のセンサチップで複数回のγ線照射を行って測定して代表値を求めた場合の標準偏差が小さいときは、シングルユースバッグのγ線滅菌と同時に劣化係数測定用センサチップもγ線滅菌して前後の測定を行うことを省略し、代表値を使用して劣化係数を求めてもよい。 In addition, when the standard deviation is small when the fluctuation of the phase angle due to the γ-ray irradiation dose shown in FIG. 11 is measured by performing γ-ray irradiation a plurality of times with a plurality of sensor chips and the representative value is small, single-use It is also possible to omit the measurement of the deterioration coefficient of the sensor chip for γ-ray sterilization of the bag at the same time as the γ-ray sterilization and to perform the measurement before and after the sterilization, and use the representative value to obtain the deterioration coefficient.

また、他の要因による劣化が位相角の変化として現れる場合は、劣化要因の前後における測定値を使用して劣化係数を求め、補正を行ってもよい。 When deterioration due to other factors appears as a change in the phase angle, the deterioration coefficient may be obtained using the measured values before and after the deterioration factor and correction may be performed.

また、強力なγ線照射または多数回の照射で飽和状態になりそれ以上特性が変化しなくなったセンサを用いることで、安定した補正係数が得られる。 In addition, a stable correction coefficient can be obtained by using a sensor that is saturated by strong γ-ray irradiation or a large number of times of irradiation and the characteristic does not change any more.

さらに、滅菌方法は実施例として説明したγ線の照射に限るものではなく、電磁波を用いた類似の方法であるβ線でも構わない。劣化係数を求めることができるならば、オートクレーブ滅菌のような加熱による滅菌方法や、エチレンオキサイドガスを用いた化学作用による滅菌方法でもよい。 Furthermore, the sterilization method is not limited to the irradiation of γ-rays described in the embodiments, and β-rays, which is a similar method using electromagnetic waves, may be used. If the deterioration coefficient can be obtained, a sterilization method by heating such as autoclave sterilization or a sterilization method by a chemical action using ethylene oxide gas may be used.

以上説明したように、本発明によれば、従来の溶存酸素センサで必要とされていた滅菌後または培養前の校正手順が不要になるので、製造装置の有効利用時間を従来よりも大幅に拡大できる溶存酸素センサが実現でき、同一の製造装置による生産効率を高めることができる。 As described above, according to the present invention, the calibration procedure after sterilization or before culture, which is required in the conventional dissolved oxygen sensor, becomes unnecessary, so that the effective use time of the manufacturing apparatus is significantly expanded as compared with the conventional method. A dissolved oxygen sensor that can be realized can be realized, and the production efficiency of the same manufacturing apparatus can be improved.

2 シングルユースバッグ
4 軸
5 撹拌器
6 培養液
7 センサチップ
8 光学系信号処理部
81 劣化係数格納部
9 校正用ガス(窒素)
10、13 バルブ
11 パイプ
12 校正用ガス(空気)
2 Single-use bag 4 Shaft 5 Stirrer 6 Culture solution 7 Sensor chip 8 Optical system signal processor 81 Degradation factor storage 9 Calibration gas (nitrogen)
10, 13 Valve 11 Pipe 12 Calibration gas (air)

Claims (4)

シングルユースバッグの内壁に、正弦波状に変調された励起光を照射すると酸素濃度に対応した位相角の燐光を発する溶存酸素センサチップを貼り付けて一体とした状態で滅菌処理される溶存酸素センサの校正方法において、
前記貼り付けられた溶存酸素センサチップとは同種で別の溶存酸素センサチップの滅菌処理前後における位相角の変化から前記溶存酸素センサチップの劣化係数を求め、
前記貼り付けられた溶存酸素センサチップの滅菌処理前の測定値を、前記劣化係数を用いて補正することを特徴とする溶存酸素センサの校正方法。
Dissolved oxygen sensor chip that is sterilized in an integrated state by attaching a dissolved oxygen sensor chip that emits phosphorescence with a phase angle corresponding to oxygen concentration when irradiated with excitation light modulated in a sinusoidal shape on the inner wall of a single-use bag In the calibration method,
Obtain the degradation coefficient of the dissolved oxygen sensor chip from the change in phase angle before and after the sterilization treatment of another dissolved oxygen sensor chip of the same type as the affixed dissolved oxygen sensor chip,
A method for calibrating a dissolved oxygen sensor, characterized in that the measured value of the attached dissolved oxygen sensor chip before sterilization is corrected using the deterioration coefficient.
前記劣化係数は同一の製造ロット毎に求めることを特徴とする請求項1記載の溶存酸素センサの校正方法。 The method for calibrating a dissolved oxygen sensor according to claim 1, wherein the deterioration coefficient is obtained for each same manufacturing lot. 前記滅菌処理は、電磁波の照射により行われることを特徴とする請求項1記載の溶存酸素センサの校正方法。 The method for calibrating a dissolved oxygen sensor according to claim 1, wherein the sterilization process is performed by irradiation with electromagnetic waves. 前記電磁波はγ線であることを特徴とする請求項3に記載の溶存酸素センサの校正方法。 The method for calibrating a dissolved oxygen sensor according to claim 3, wherein the electromagnetic waves are γ rays.
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