JPS62187244A - 微生物学上のプロセスを監視するための滅菌可能のｐＨ測定電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、微生物学上の工程全監視する滅菌性−測定電
池に関する。

従来の技術 生命工学で微生物学上の工程全監視するためには、多く
はイオン活性度、殊にＨイオン活性度上測定するための
電気化学的電池が使用される。か５る電気化学的電池は
測定電極及び対照電極からなり、この場合これらは別々
に構成され、デリックによって結合しているか又は単−
棒の形であってもよい。明らかな工程？監視するための
重要な条件は、電気化学的半装置又に半電池であっても
よい対照電極によって、安定な再現し得る電圧が得られ
ることである。多種多様の構造の多くの対照電極は公知
である。これらの対照電極は、一般に対照電解液に製塩
化カリウム溶液全浸漬する２種の電極の形の誘導装置か
らなっている。この場合対照電解液は非導電性材料、例
えばガラス又はプラスチックからなるケースから形成さ
れた容器中に存在する。

対照電極の誘導装置と測定媒体、一般には試験子べぎ測
定物質の溶液又は懸濁液との電解液かは、ケース壁中に
配置された隔壁、例えば多孔性セラミック栓によって行
われる。測定媒体又は対照電解液への測定媒体の滲透に
よる隔壁の汚染及び測定媒体によるその希釈によって、
制御することのできない電圧の変化及びこれにょる測定
値の変造が生じ得る。これは、殊に測定が長時間にわた
るか又は屡々くり返される場合である。対照電解液の隔
壁への測定媒体の滲透音道けるためには、屡々圧力測定
器を使用して、対照電解液で測定媒体の圧力よりも大き
い圧力全維持することが達成される。この場合多くは０
．２〜０．５パールの大気圧よりも大きい圧力で操作す
る。これは測定電池全圧力室に挿入し、圧縮空気を負荷
して得ることができる。しかしながら生命工学では無菌
状態にきびしい必要条件が課せられるので、生体反応器
中に挿入すべきすべての測定電池は、温度１３５°Ｃｆ
で及び圧力２バールまでで生じる蒸気滅菌の条件に耐え
ることが必要である。か＼る圧力測定器は一定の装置、
例えば対照電解液の後充填装置、圧力負荷装置、パツキ
ン、例えば０−リングの差込みを必要とする。変造され
た又は不十分な整備では、誤った測定が生じ得る。それ
というのも対照電極の安定性はもはや保証されないから
である。この欠点音道けるためには、対照電解モル 液、例えは３′ｙ、は４モルの塩化カリウム溶液がケ９
ル状で存在するか又は濃稠化剤、例えば高分散性珪酸で
濃稠化されている測定電池が開発された。この場合には
、対照電解液を収容するケースにゲル又は濃稠化塩化カ
リウム溶液が充填されており、後充填孔’？ＮＬない。

ゲル又は濃稠化塩化カリウム溶液は比較的大きい熱膨張
係数１＆：有するので、ガラスは容器の材料としては不
適当である。それ故ゲル状電解液ｋＷする対照電極は、
プラスチックからなる多のケース七Ｍする。しかしなが
らプラスチックはＭ様物質、例えば可塑剤を含有し、こ
れは殊に高温度で測定溶液中に拡散し得る。これらの物
質は細胞又は微生物の成長に負の影響上敷ぼし、これは
殊に遺伝学上で取扱われた生物では重要である。

前記Ｍ様物質の放出は、生命工学の研究の増大するコス
トに基づいて多く使用される小さい生体反応器で欠点を
及ぼす。この理由から、ガラスはケースの材料として好
ましい。ケースがガラスからなる対照電極又は画定電池
では、対照電極の室に常にゲル枳又は濃稠化電解液の熱
膨張全可能にするガスダルスターが存在していなければ
ならない。か＼る対照電極又は測定電池が圧下に、例え
ば滅菌の間に存在する場合には、測定媒体は隔壁を通っ
て対照電解液中に圧入し、その性質音質える。これは、
前述の理由から所望されない。測定媒体の隔壁への滲透
は、かＮる対照電極又は測定電池では、これが生体反応
器中に上部から挿入され、空気ポルスター中に入る対照
電解液の充填孔全有する場合に避けることができる。そ
れというのもこの場合には測定媒体と対照電解液との圧
力平衡が保証されているからである。欠点は充填孔で生
じる。それというのも生体反応器中では多くは泡の形成
と結合している撹乱流が生じるからである。この場合測
定媒体が噴霧又は泡の形で充填孔全通って対照電極の室
に入り、隔壁を通る滲透と同じ方法で対照電解液の変化
、殊に希釈及びこれと共に測定精度の妨害が生じる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、寸法によって小さい生体反応器への取
付けができ、確実な測定値が得られる滅菌性測定電池を
得ることである。この場合測定電池は前述の欠点ｋｌｊ
Ｌでいてはならず、殊に測定媒体の対照電解液中への滲
透は、隔壁によってであれ又は対照電解液の充填孔によ
ってであれ、ケース材料からの有機物質の測定媒体中へ
の分離と同じように排除されなければならない。更に測
定電池は整備’ｋＮＬないで長時間又はくり返して使用
することができ、測定精度を損なわないで蒸気滅菌の条
件に耐えられなければならない。

問題全解決するための手段 この目的は、環状室の対照電解液の上方で管状ケースの
上部に中空室が配置され、この室中に臣下にあるガスが
存在し、このガスは対照電解液と連結し、このガスによ
って管状ケースの室で測定媒体の圧力よりも大きい内圧
上維持することができ、中空室中にケース壁に気密に固
定されたガスの供給管が入り、この管は気密に封鎖する
ことができる、微生物学上の工程全監視する滅菌性−測
定電池によって解決される。

記載の測定電池は、微生物学上の工程を監視する場合に
課せられるすべての必要条件全考慮する。即ち測定媒体
の対照電解液中への滲透は、対照電極で生じる圧力によ
って完全に阻止される。更に管状ケースは全面が堅く密
閉されており、充填孔’ｋＮＬないので、この方法で測
定媒体の対照電極室への滲透は遮断されている。最後に
管状ケースはガラスからなっているので、高温度の場合
にもケースの材料から拡散する有機物質による測定媒体
の汚染は遮断されている。

記載の…測定電池は整備を有せず、屡々滅菌し長時間の
使用の場合にも、安定で再生し得る測定価が得られる。

ｐＨ測定電池の特別の構造は、特許請求の範囲第２項か
ら第８項に記載されている。

特許請求の範囲第２項に記載の測定電池の構造は、特に
小さい生体反応器の使用に肩利である。個々の場合に使
用すべきこの容積の割合は計算によって測定することが
でき、測定電池の大きさ、ｒル状照合電解液の粘度及び
隔壁の多孔度による。

特許請求の範囲第６項に記載の構造は特にコストの点で
好ましく、圧縮空気全容易に使用することができる利点
金石する。しかしながら、滅菌及び測定で生じる条件下
で対照電解液に対して不活性の挙動’に！する場合には
、他のガスを使用することもできる。

特許請求の範囲第４項による構造によって、融壁による
対照電解液への測定媒体の滲透は阻止されることが保証
される。それというのも測定媒体の圧力は一般に０，５
バール全越えないからである。

特許請求の範囲第５項による構造は特に簡単な解決であ
り、簡単で長時間の密閉がガスの供給後に得られる。そ
れというのも白金毛管はペンチでの簡単な絞りによって
気密に遮断することができるからである。更に材料のガ
ラスと白金とのこの組合せは利点金石する。それという
のも特許請求の範囲第６項による、ガラスからなる管状
ケースの壁への白金毛管の溶接は容易に行なうことがで
き、気密な結合が得られるからである。

特許請求の範囲第７項による構造によって、ｐＨ測定電
池の危険のない運搬が特別の慎重な方法を用いないで得
られる。それというのもプラスチックフオームのクッシ
ョンによって、ガス全金石する中空室中への対照電解液
の滲透が阻止されるからである。

特許請求の範囲第８項による構造によって、−測定電池
の数回の蒸気滅菌が可能になる。それというのもこの場
合に使用する温度は、対照電解液及び殊に濃稠化剤の変
性に作用し得ないからである。個々の場合に使用すべき
濃稠化剤の選択は、殊に電解液の組成及び必要な濃度に
よる。一般に対照電解液としては６〜４モルの塩化カリ
ウムｍ液を使用するので、濃稠化剤としてはアクリルア
ミド、メタクリルアミド、珪酸、ヒドロキシル化セルロ
ース及びポリサッカライドが適当である。

実施例 図面はガラス、例えはエナガラスからなる管状ケース４
をＭする滅菌性−測定電池２全示す。

管状ケース４は同心状に配置されｆｃ２つの室を弔゛シ
、内部室６は同心状に配置された外部の環状室８に取囲
まれている。上部領域で溶接部１０によって封鎖され、
環状室８を越えて突き出ている下部領域にイオン選択性
ガラスからなるメンプラン１２全Ｍする内部室６は実際
の測定電極を形成し、測定電極の誘導装置１４全備えて
いる。誘導装置１４は、溶接部１０全通って外部に通じ
る導１９Ｊ１６と連結している。環状室８は対照電解液
１８と誘導装置２０とからなる実際の対照電極全形成し
、誘導装置２０は外部に通じる導ｆｉｉ！２２と連結し
ている。管状ケース４の下部２４には隔壁２６、多くは
セラミック栓が存在し、これ全弁して室８中に存在する
対照電解液１８は、測定電池２が少くとも１部分浸漬す
る測定媒体２８と接触することができる。ケース４の上
部３０には環状室Ｂ中に、圧下にあるガス、例えば圧縮
空気を収容する中空室３２が存在する。中空室３２中に
は、ガスの供給管３４が入っている。供給管３４は、好
ましくは外径０．３〜０．５朋’に！する白金毛管であ
る。この白金毛管は、ケース４の壁中に溶接部３６で溶
接して気密に固定されている。圧力負荷、例えば圧下に
あるガスを供給し九後に、供給管として役立っている白
金毛管を１絞り部３８でペンチで簡単に絞って気密に封
鎖することができる。環状室８中には、対照電解液１８
と中空室３２との間に対照電解液１８を被覆し、室８の
壁に密着するプラスチックフオームのクッション４０が
存在し、これによって対照電解液の流出はｐＨ測定電池
２を運搬する場合に避けることができる。

圧力の安定性を試験するためには、ｐＨ測定電池に１８
全月以上にわたる長時間の試験を施こした。このために
は、外径１２間及び長さ１２０１１ｋ有する滅菌性−測
定電池２を使用した。対照電解液１８としては、３〜４
モルの塩化カリウム浴液を使用し、これは濃稠化剤とし
てアクリルアミドを含肩し、粘度約１０パスカル’に！
していた。アクリルアミドの代りに、他の濃稠化剤、例
えばメタクリルアミド、珪酸、ヒドロキシル化セルロー
ス及びポリサッカライド全使用してもよい。濃稠化剤を
選ぶ場合には、単に電解液の塩と相容性であり、滅菌す
る場合に生じる１６５°Ｃまでの温度で耐性であること
に留意しなければならない。ゲル化照合電解液１８の容
量に４．６ａｔであった。室８中に存在する対照電解１
１８ｔ−１厚さ約ハ１有するプラスチックフオームのク
ッション４０で被覆し友。プラスチックフオームのクッ
ション４０によって、室８の中空室３２中への対照電解
液１８の滲透が測定電池全運搬する際に避けることがで
きた。

容量約６．６ａｔである中空室３２中に、ケース４の壁
に溶接し外径０．６朋ｋＮする白金毛管３４によって圧
縮空気を、中空室３２の内圧が最大４バールになるまで
導入した。次いで白金毛管を絞り部３８でペンチで絞り
、このようにして気密に封鎖した。絶えず小さいが零と
は異なる、隔壁２６を通る測定媒体２８中へのゲル状対
照電解液１８の流出が行われるので、隔壁２６としては
平均の孔の大きさ１μｍ’ｅ７にするセラミック栓全使
用した。隔壁ヶ選ぶためには、対照電解液のその粘度及
び幾何学的パラメータによる流出量の公知関連性をパラ
メータとして使用し、こあ場合には隔壁を通るｒル状対
照電解液１８の流出量は、室８中の圧力１バールで毎月
０．２　ｒＩＬ１３であつ友。この方法で、個々の場合
に測定電池のパラメータ、例えばケースの大きさ、対照
電解液の粘度、隔壁の多孔度、対照電解液対ガスの容量
比を計算し、それぞれの使用目的に対して調節すること
ができる。この場合極めて小さい生体反応器の使用に必
要な小さい測定電池には、わずかな孔の隔壁又は高粘稠
性対照電解液上使用すべき原則があてはまる。

記載の長時間の試験では、測定電池２は数回の滅菌後に
も室８中の内圧少くとも０．５バールヲ有することが判
明した。これによって測定媒体の対照電解液１８中への
滲透及びこれによるその変化は完全に阻止された。これ
は、特に安定で再生し得る電圧値が得られることによっ
て判明した。

【図面の簡単な説明】

図面は、単−棒として形成された一測定電池の縦断面図
である。 ２・・・−測定電池、４・・・ケース、６・・・内部室
、８・・・環状室、１０・・・溶接部、１２・・・メン
プラン、１４・・・誘導装置、１６・・・導線、１８・
・・対照電解液、２０・・・誘導装置、２２・・・導線
、２４・・・下部、２６・・・隔壁、２８・・・測定媒
体、３ｏ・・・上部、３２・・・中空室、３４・・・供
給管、３６・・・溶接部、３８・・・絞り部、４０・・
・プラスチックフオームのクッション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定電極及び対照電極をガラスからなる密閉管状ケ
   ース中に有し、このケースは測定電極の誘導系及びイオ
   ン選択性メンブランを有する内部室、及び同心状に配置
   されゲル状対照電解液及び対照電極の誘導系を収容する
   外部環状室を有し、対照電解液は、生体反応器に存在す
   る測定媒体中に浸漬する管状ケースの下部に配置された
   隔壁を介して測定媒体と接触することができる、微生物
   学上の工程を監視する滅菌性ｐＨ測定電池において、環
   状室（８）の対照電解液（１８）の上方で管状ケース（
   ４）の上部（３０）に中空室（３２）が配置され、この
   室中に圧下にあるガスが存在し、このガスは対照電解液
   （１８）と連結し、このガスによつて管状ケース（４）
   の室（８）で測定媒体（２８）の圧力よりも大きい内圧
   を維持することができ、中空室（３２）中にケース（４
   ）の壁に気密に固定されたガスの供給管（３４）が入り
   、この管は気密に封鎖することができる、微生物学上の
   工程を監視する滅菌性ｐＨ測定電池。 ２、中空室（３２）の容積は、対照電解液 （１８）のほゞ２／３である、特許請求の範囲第１項記
   載のｐＨ測定電池。 ３、中空室（３２）中に存在するガスは圧縮空気である
   、特許請求の範囲第１項又は第２項記載のｐＨ測定電池
   。 ４、管状ケース（４）の室（８）の内圧は０．５〜４バ
   ールである、特許請求の範囲第１項から第３項までのい
   ずれか１項記載のｐＨ測定電池。 ５、供給管（３４）は、好ましくは外径０．３〜０．５
   ｍｍを有する白金毛管である、特許請求の範囲第１項か
   ら第４項までのいずれか１項記載のｐＨ測定電池。 ６、白金毛管は管状ケース（４）の壁に溶接している、
   特許請求の範囲第５項記載のｐＨ測定電池。 ７、対照電解液（１８）の上方にプラスチックのクッシ
   ョン（４０）が配置されており、これは対照電解液を被
   覆し、ケース（４）の室（８）の壁にまで拡がつている
   、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項
   記載のｐＨ測定電池。 ８、対照電解液（１８）は対熱性濃稠化剤を含有する、
   特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記
   載のｐＨ測定電池。