RU2752474C1 - Ph-датчик одноразового использования для применений биореактора - Google Patents

Ph-датчик одноразового использования для применений биореактора Download PDF

Info

Publication number
RU2752474C1
RU2752474C1 RU2020129837A RU2020129837A RU2752474C1 RU 2752474 C1 RU2752474 C1 RU 2752474C1 RU 2020129837 A RU2020129837 A RU 2020129837A RU 2020129837 A RU2020129837 A RU 2020129837A RU 2752474 C1 RU2752474 C1 RU 2752474C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
plunger
sensitive element
storage
reference electrode
Prior art date
Application number
RU2020129837A
Other languages
English (en)
Inventor
Цзиньбо ХУ
Эндрю С. ДИРКЕР
Рик Дж. САМРАЛЛ
Райан Л. БОУЛДЗ
Тайрел Л. РАЧ
Джон В. САЙМОН
Original Assignee
Роузмаунт Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роузмаунт Инк. filed Critical Роузмаунт Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2752474C1 publication Critical patent/RU2752474C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/14—Bags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/28—Constructional details, e.g. recesses, hinges disposable or single use
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/302—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells pH sensitive, e.g. quinhydron, antimony or hydrogen electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Использование: для измерения относительного количества водорода и гидроксид-ионов в водном растворе. Сущность изобретения заключается в том, что pH-датчик для контейнера одноразового использования включает в себя плунжерную гильзу, выполненную с возможностью соединения с фланцем контейнера одноразового использования. Плунжер является подвижным в осевом направлении в плунжерной гильзе между положением хранения и рабочим положением. Чувствительный к pH элемент соединен с плунжером, при этом pH-элемент расположен в камере хранения в положении хранения и выполнен выдвигаемым внутрь контейнера одноразового использования в рабочем положении. В одном примере чувствительный к температуре элемент расположен в pH-датчике и выполнен с возможностью восприятия температуры рядом с чувствительным к pH элементом. В другом примере запорный элемент соединен с плунжером, где запорный элемент имеет запертое положение и незапертое положение, запорный элемент выполнен с возможностью запрещать перемещение плунжера, когда находится в запертом положении. В еще одном примере плунжер включает в себя по меньшей мере один наполнительный канал, который позволяет доступ в наполнительную камеру сравнения, когда плунжер находится в положении наполнения. Технический результат: повышение точности и надежности измерений. 10 з.п. ф-лы, 18 ил.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Определение pH является одним из самых распространенных процессов химических измерений на сегодня. pH является показателем относительного количества водорода и гидроксид-ионов в водном растворе. При ферментации и культивировании клеток одной из наиболее критичных задач процесса является поддержание оптимального pH-уровня. Процессы ферментации используют живой организм, такой как дрожжи, бактерии или штамм гриба, чтобы производить активный ингредиент. Процессы ферментации обычно имеют относительно короткую продолжительность (2-7 дней). Культивирование клеток является процессом, в котором клетка млекопитающего растет, чтобы производить активный ингредиент. Процесс культивирования клеток типично занимает отчасти более длительное время (2-8 недель).
[0002] Одной значимой задачей для измерения pH в областях ферментации и культивирования клеток является процесс очистки, связанный с ферментером или биореактором. В частности, ферментер или биореактор должен быть стерилизован перед началом того или иного процесса, чтобы предотвращать перекрестное загрязнение партий или какие-либо нежелательные культуры бактерий. Кроме того, pH-датчики типично подвергаются двухточечной калибровке с помощью буферных растворов. Остаточные буферные химикаты должны быть устранены перед началом ферментации или культивирования партии. Такая очистка может включать в себя обработку паром ферментера или биореактора, также как pH-датчика. Подвергание высоким температурам, пару и быстрому термическому удару может значительно влиять на срок службы датчика.
[0003] Биологическая промышленность переходит от больших, капиталоемких установок, выполненных из нержавеющей стали с большой инфраструктурой очистки на месте (CIP) и к меньшим установкам, использующим полимерные мешки или контейнеры, функционирующие в качестве биореакторов одноразового использования. Мешок биореактора одноразового использования может быть использован однократно и затем выброшен. Использование биореакторов одноразового использования может значительно снижать капитальные затраты, требуемые для производства. Например, в существующих установках, использующих CIP-инфраструктуру из нержавеющей стали, до 90% эксплуатационных затрат может быть отнесено к CIP-инфраструктуре, включая в себя высококачественную контрольно-измерительную аппаратуру, предназначенную, чтобы выдерживать цикл очистки паром. Посредством перехода к выбрасываемым мешкам биореакторов одноразового использования CIP-доля капитальных затрат может быть устранена, установки могут быть гибкими и гораздо меньшими, что, в свою очередь, предоставляет возможность производства меньших партий, которые необходимы, например, для более целевых медикаментозных лечений и других прикладных задач малого масштаба.
[0004] pH-датчик одноразового использования описывается в патенте США № 8900855. Датчик, описанный в этом патенте, является pH-датчиком одноразового использования, который подходит для биореакторов. Датчик может быть присоединен к стенке мешка биореактора одноразового использования с отсеком, выполненным с возможностью размещения pH-датчика одноразового использования на основе стеклянного pH-электрода. Во время хранения стеклянный электрод погружается в буферный раствор хранения. При активации pH-датчик одноточечным образом калибруется относительно известного значения pH буферного раствора хранения и затем вталкивается в мешок биореактора в рабочее положение посредством выдвижного механизма. Настоящее изобретение предоставляет множество улучшений по сравнению с датчиком, описанным в патенте США № 8900855.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] pH-датчик для контейнера одноразового использования включает в себя плунжерную гильзу, выполненную с возможностью соединения с фланцем контейнера одноразового использования. Плунжер является подвижным в осевом направлении в плунжерной гильзе между положением хранения и рабочим положением. Чувствительный к pH элемент соединен с плунжером, при этом pH-элемент расположен в камере хранения в положении хранения и выполнен выдвигаемым внутрь контейнера одноразового использования в рабочем положении. В одном примере чувствительный к температуре элемент расположен в pH-датчике и выполнен с возможностью восприятия температуры рядом с чувствительным к pH элементом. В другом примере запорный элемент соединен с плунжером, где запорный элемент имеет запертое положение и незапертое положение, запирающий элемент с возможностью запрещать перемещение плунжера, когда находится в запертом положении. В еще одном примере плунжер включает в себя по меньшей мере один наполнительный канал, который обеспечивает доступ в наполнительную камеру сравнения, когда плунжер находится в положении наполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0006] Фиг. 1A - это схематичный вид pH-датчика, соединенного с фланцем мешка биореактора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0007] Фиг. 1B - это схематичный вид pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0008] Фиг. 2 - это схематичный вид защелки pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0009] Фиг. 3A-3D - это схематичные виды, иллюстрирующие различные запертые/незапертые положения хранения/работы pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0010] Фиг. 4A и 4B иллюстрируют pH-датчик в его рабочем положении с присоединением к фланцу биореактора (фиг. 4A) и без присоединения к фланцу биореактора (фиг. 4B).
[0011] Фиг. 5A и 5B - это виды в поперечном сечении pH-датчика в положениях работы и хранения, соответственно.
[0012] Фиг. 6A и 6B - это схематичные виды наполнения наполнительной полости сравнения pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0013] Фиг. 7A и 7B - это схематичные виды, иллюстрирующие наполнение наполнительной полости хранения для pH-датчика через наполнительный канал в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0014] Фиг. 7C - это вид в перспективе колпачка для хранения, который может быть присоединен к pH-датчику в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0015] Фиг. 8 - это схематичный вид в поперечном сечении альтернативной конструкции наполнительного колпачка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0016] Фиг. 9 - это схематичный вид альтернативного интерфейса датчика с мешком в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0017] Температура является важным параметром, который влияет на показатели pH, изменяя теоретическую реакцию чувствительного к pH стеклянного электрода. Во время операции калибровки pH-датчик все еще находится в положении хранения, когда стеклянный электрод находится вне биореактора. Температура процесса внутри мешка обычно регулируется при постоянной температуре, такой как 36,5°C, тогда как присоединенный pH-датчик подвергается воздействию комнатной температуры (обычно 20-25°C) без компактного механизма регулирования. Это создает температурный градиент через весь pH-датчик, так что температура калибрующего буферного раствора хранения является неизвестной и непрогнозируемой. Это может вести к ошибкам в калибровке датчика.
[0018] Во время работы датчика стеклянный электрод вталкивается в процесс биореактора. Однако локальная температура рядом с электродом и температура термометра биореактора могут быть различными. Следовательно, чтобы гарантировать точную компенсацию температуры, измерение температуры стеклянного электрода является предпочтительным. Это является особенно важным, когда стеклянная колба находится рядом со стенкой мешка биореактора, что может вести к температуре, отличной от центра мешка. Соответственно, по меньшей мере один аспект настоящего изобретения предусматривает чувствительный к температуре элемент в узле pH-датчика предпочтительно рядом со стеклянной колбой. Чувствительный к температуре элемент может быть любым подходящим устройством, которое имеет электрическую характеристику, которая изменяется с температурой. Примеры включают в себя, без ограничения, резистивные температурные датчики (RTD), термопары, термисторы и т.д.
[0019] Во время работы датчика часть стеклянного электрода может быть отодвинута из своего рабочего положения в положение хранения посредством внутреннего давления мешка. Это создает риск деактивации датчика во время его работы. Для того чтобы устранять эту ситуацию по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает запорный механизм, выполненный с возможностью не допускать перемещения pH-датчика из рабочего положения.
[0020] По меньшей мере некоторые варианты осуществления, описанные в данном документе, предусматривают pH-датчик с улучшенной возможностью производства. Как правило, существуют две изолированные полости в узле pH-датчика, которые должны быть заполнены растворами без оставления воздушных пузырьков, которые могут вероятно вести к отказу датчика, создавая разомкнутые цепи. Некоторые варианты осуществления обеспечивают способ заполнения этих двух полостей без формирования воздушных пузырьков. Это может улучшать скорость производства и выход продукции, когда такие pH-датчики производятся в большом масштабе.
[0021] Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения, как правило, включают в себя один или более отличительных признаков, изложенных выше. Конструкция иллюстрируется относительно различных чертежей.
[0022] Фиг. 1A - это схематичный вид pH-датчика, соединенного с фланцем мешка биореактора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. pH-датчик 100 иллюстрируется соединенным с фланцем 102 мешка биореактора, который соединяется со стенкой 104 биореактора на интерфейсе 106. Фланец 102 мешка биореактора включает в себя соединительный элемент 108 в виде штуцера-«елочки». Дополнительно, соединительная часть 110 pH-датчика предпочтительно включает в себя штуцер-«елочку» 112. Плунжерная гильза 114 (показанная на фиг. 1B) вставляется в соединительный элемент 108 в виде штуцера-«елочки», штуцер-«елочка» 112 соединительной части 110 располагается рядом со штуцером-«елочкой» 108 фланца 102 мешка биореактора. Пластмассовая или полимерная трубка 116 позиционируется поверх штуцеров-«елочек» 112, 108, чтобы прикреплять pH-датчик 100 к фланцу 102 мешка биореактора. Пластмассовая трубка также уплотняет pH-датчик 100 по отношению к фланцу 102 мешка биореактора. Пластмассовая трубка 116 может быть дополнительно закреплена с помощью пластиковых хомутиков или других подходящих крепежей.
[0023] Как показано на фиг. 1A, pH-датчик 100 включает в себя фланец 118 плунжера, который предоставляет возможностью конечному пользователю вталкивать плунжер в процесс биореактора, чтобы активировать pH-датчик 100 в его рабочее положение. pH-датчик 100 также включает в себя защелку 120, подвижную в направлении стрелок 122, чтобы обеспечивать запертое или незапертое положение. Будучи в незапертом положении, pH-датчик 100 является подвижным в осевом направлении внутрь или наружу из мешка биореактора. Наоборот, когда защелка 120 находится в запертом положении, pH-датчик не является подвижным в осевом направлении относительно фланца 102 мешка или мешка биореактора.
[0024] Фиг. 1A также показывает pH-датчик 100, включающий в себя электрический соединитель 124 на конце, который находится напротив плунжерной гильзы 114. В одном примере соединитель 124 является соединителем variopin (VP), который является многоштырьковым соединителем, который предоставляет возможность одновременной передачи pH-сигналов, также как и сигналов температуры. Дополнительно, VP-соединитель 124 также является герметичным, даже когда находится в несоединенном состоянии.
[0025] Фиг. 1B - это схематичный вид в перспективе pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1B датчик 100 показан без фланца 102 мешка (показан на фиг. 1A). Плунжерная гильза 114 является практически цилиндрической по форме, имеющей диаметр меньше диаметра соединительной части 110. Эта компоновка предоставляет возможность уступу 124 плотно прилегать к штуцеру-«елочке» 108 фланца 102 мешка, чтобы создавать принудительный осевой стопор, когда плунжерная гильза вставляется в соединительный элемент 108 в виде штуцера-«елочки». Такой стопор помогает создавать воспроизводимую осевое положение pH-датчика относительно фланца 102 мешка биореактора.
[0026] Фиг. 2 является схематичным видом защелки 120, показывающим ее использование в положениях хранения и работы. Как показано на фиг. 2, защелка 120 включает в себя пару взаимосвязанных отверстий 130, 132, имеющих различные внешние диаметры. Отверстие 132 имеет размер, позволяющий осевое перемещение плунжера 134 (показан на фиг. 3A-3D). Напротив, отверстие 130 имеет размер, препятствующий осевому перемещению плунжера 134 посредством трения или посадки с натягом или посредством совместного зацепления с канавкой или структурой на плунжерной гильзе 114. Запертое/незапертое положение защелки 120 может переключаться посредством скольжения в направлении стрелки 122. Это предусматривает механизм блокирования перемещения плунжера 134 в положениях хранения и работы, таким образом, предотвращая нежелательную активацию или деактивацию pH-датчика. Защелка 120 также предусматривает два отверстия 136, 138 для запирания/блокировки, чтобы предотвращать нежелательное скольжение.
[0027] Фиг. 3A-3D - это схематичные виды, иллюстрирующие различные запертые/незапертые положения хранения/работы pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 3A показывает pH-датчик 100, запертый в положении хранения. Запертое положение может быть идентифицировано посредством нахождения защелки 120 в самом левом положении. Дополнительно, положение хранения может быть идентифицировано посредством позиционирования конца 140 вплотную к плунжерной гильзе 114. Фиг. 3B показывает pH-датчик 100 в незапертом положении хранения. Как может быть видно, конец 140 все еще позиционируется вплотную к плунжерной гильзе 114, но защелка 120 была передвинута из самого левого положения (показана на фиг. 3A) в самое правое положение. Таким образом, плунжер 134 является подвижным в осевом направлении на фиг. 3B.
[0028] Фиг. 3C показывает pH-датчик 100 в незапертом рабочем положении. В сравнении с фиг. 3B защелка 120 все еще находится в том же положении. Однако, фланец 118 плунжера находится ближе к защелке 120 на фиг. 3C по сравнению с фиг. 3B. Дополнительно, плунжер 134 переместился в осевом направлении в мешок биореактора, вынуждая конец 140 разнесен с плунжерной гильзы 114. Это предоставляет возможность содержимому биореактора контактировать с чувствительной к pH колбой 142, чтобы получать значение pH для содержимого биореактора. Фиг. 3D показывает pH-датчик 100 запертым в рабочем положении, когда защелка 120 была возвращена в свою самое левое положение. В этом положении плунжер 134 предохраняется от перемещения в осевом направлении и, таким образом, поддерживает разнесение между концом 140 и плунжерной гильзой 114. В то время как фиг. 3A-3D предоставляют один пример запорного механизма, специалисты в области техники поймут, что множество механизмов может быть применено для выборочного запрета осевого перемещения.
[0029] Фиг. 4A и 4B иллюстрируют pH-датчик 100 в его рабочем положении (фиг. 4A) и без присоединения к фланцу мешка биореактора (фиг. 4B). Фиг. 4A и 4B показывают pH-датчик в его рабочем положении. В этом положении плунжер 134 вместе с раствором хранения был вытолкнут в процесс (т.е., внутрь биореактора), так что стеклянный pH-электрод 142 и переход сравнения (показан на фиг. 5A и 5B) подвергаются воздействию процесса. Конец плунжера 134 проектируется открытым, что предоставляет возможность воздушным пузырькам в процессе проходить насквозь, таким образом, уменьшая риск скопления воздушных пузырьков на стеклянном pH-электроде 142 или переходе сравнения.
[0030] Фиг. 5A и 5B - это виды в поперечном сечении одного варианта осуществления pH-датчика в положениях работы и хранения, соответственно. На фиг. 5A конец 140 разнесен с плунжерной гильзой 114, тем самым, помещая pH-датчик 100 в рабочее положение. В этом положении пробная текучая среда (например, рабочая текучая среда или содержимое биореактора) контактирует со стеклянным pH-электродом 142, также как с переходом сравнения 150 электрода 152 сравнения. Переход 150 сравнения может быть сформирован из керамики и имеет достаточную пористость, чтобы поддерживать поток ионов из наполнительной полости 154 сравнения в процесс. Наполнительная полость 154 сравнения наполняется подходящим жидким или гелеобразным электролитом, таким как KCl или Ag/KCl. Наполняющая жидкость сравнения вводится в наполнительную полость 154 сравнения через один или более наполнительных каналов 156 сравнения. Наполняющая жидкость сравнения практически герметизируется в наполнительной полости 154 сравнения посредством пары уплотнительных элементов (например, уплотнительных колец) 158, 160. Наполнительная полость 154 сравнения наполняется через два наполнительных канала 156 сравнения, которые располагаются на конце плунжерной гильзы 114, и операция наполнения иллюстрируется относительно фиг. 6A и 6B.
[0031] Электрод 152 предпочтительно является электродом сравнения с двойным переходом, имеющим переход 162 сравнения и переход 150 сравнения. Переход 162 сравнения, аналогично переходу 150 сравнения, имеет достаточную пористость, чтобы поддерживать поток ионов между наполнительной полостью 154 сравнения и внутренностью электрода 152. Электрод 152 сравнения с двойным переходом называется так вследствие пары переходов 150, 162 сравнения, через которые ионы протекают во время измерения pH. В одном варианте осуществления электрод 152 сравнения основывается на серебряном/хлорсеребряном проводе (не показан), который защищается стеклянной трубкой, и двух керамических переходах 162, 150 сравнения. Первый переход 162 сравнения находится на конце стеклянной трубки, а второй переход 150 находится между наполнительной полостью 154 сравнения и полостью 168 для наполняющего раствора хранения (показана на фиг. 5B), чтобы изолировать две полости, защищая электрод 152 сравнения от загрязнения или отравления процессом биореактора.
[0032] Как показано на фиг. 5A и 5B, pH-датчик 100 включает в себя чувствительный к температуре элемент 164, расположенный в стеклянной трубке 166 стеклянного pH-электрода 142. Чувствительный к температуре элемент может быть любой подходящей структурой, которая имеет электрическую характеристику, которая изменяется с температурой. Примеры включают в себя, без ограничения, резистивные температурные датчики (RTD, термопары, термисторы и т.д.). Размещение чувствительного к температуре элемента 164 в трубке 166 помогает гарантировать, что измеренная температура является точно температурой стеклянного pH-электрода 142. Это тесное термическое связывание между элементом 164 и стеклянным pH-электродом 142 помогает улучшать точность калибровки(ок), также как измерение pH.
[0033] Фиг. 5B является видом в поперечном сечении, показывающим pH-датчик 100 в его положении хранения. Как показано на фиг. 5B, фланец 118 плунжера разнесен с защелкой 120 на фиг. 5B по сравнению с фиг. 5A. Дополнительно, конец 140 прижимается в соприкосновении с плунжерной гильзой 114. Дополнительно, полость 168 для наполняющего раствора хранения герметизируется в плунжерной гильзе 114 посредством уплотнительных элементов (например, уплотнительных колец) 160 и 170. В этом положении стеклянный pH-электрод 142 герметизируется в полости 168 для наполняющего раствора хранения. Наполняющий раствор хранения выбирается имеющим известное значение pH. Таким образом, перед помещением pH-датчика 100 в его рабочее положение, операция калибровки может быть выполнена посредством выдачи команды стеклянному pH-электроду воспринимать pH наполняющего раствора хранения. Наполняющий раствор хранения с известным значением pH предоставляет возможность одноточечной калибровки для pH-датчика, таким образом, минимизируя погрешность, когда pH-датчик помещается в его рабочее положение (показана на фиг. 5A).
[0034] Фиг. 6A и 6B - это схематичные виды наполнения наполнительной полости сравнения pH-датчика в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 6A плунжер был поднят или вынут достаточно, чтобы предоставлять возможность уплотнительному кольцу 158 располагаться над наполнительными каналами 156 сравнения. В этом положении наполняющий раствор сравнения может быть введен в наполнительную камеру 154 сравнения. Нижняя часть наполнительной камеры 154 сравнения все еще герметизируется посредством уплотнительного кольца 160 (показано на фиг. 5A и 5B). Когда достаточный объем наполняющего раствора сравнения вводится в наполнительную полость 154 сравнения, плунжер опускается (в направлении, показанном стрелкой 180 на фиг. 6B) до тех пор, пока уплотнительное кольцо 158 не будет располагаться ниже наполнительных каналов 156 для раствора сравнения. В этом положении (фиг. 6B) наполняющий раствор сравнения герметизируется в наполнительной камере 154 сравнения посредством уплотнительных колец 158, 160. В одном примере плунжерная гильза 114 является прозрачной для того, чтобы предоставлять возможность пользователю наблюдать операцию наполнения, чтобы гарантировать отсутствие воздушных пузырьков, скапливающихся на переходе сравнения.
[0035] Фиг. 7A и 7B - это схематичные виды, иллюстрирующие наполнение наполнительной полости хранения для pH-датчика через наполнительный канал в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7A наполнительный колпачок 190 (показан на фиг. 7B) был снят, предоставляя возможность доступа в наполнительную полость 168 хранения через наполнительный канал 192 хранения. Наполняющий раствор хранения вводится в наполнительную полость 168 хранения через наполнительный канал 192 хранения и затем герметизируется посредством наполнительного колпачка 190 с помощью уплотнительного элемента, такого как уплотнительное кольцо. Фиг. 7B иллюстрирует наполнительный колпачок 190, соединенный с pH-датчиком 100, когда наполнительная полость 168 хранения была наполнена раствором хранения. Как показано на фиг. 7C, наполнительный колпачок 190 содержит уплотнительный элемент (такой как пробка 194, которая соединяется с уплотнительным кольцом, чтобы герметизировать наполнительную полость 168 хранения). Фиг. 8 показывает наполнительный колпачок 190, зацепленный так, что пробка 194 уплотняет наполнительный канал 192. Согласно одному варианту осуществления фиг. 8 также показывает наполнительный колпачок 190, имеющий механическую запорную деталь 196 на резьбе 200 наполнительного колпачка 190. Это может быть выполнено либо с помощью выреза в резьбе, чтобы предоставлять возможность наполнительному колпачку 190 свободно вращаться, либо наличия резьбы только на колпачке, а не на корпусе. Это будет происходить только после того, как требуемое расстояние достигается, чтобы предоставлять возможность уплотнительному элементу (пробке, или уплотнительному кольцу) правильно уплотнять. Выполнение этого будет гарантировать, что наполнительный колпачок 190 запирается на месте без помощи дополнительных эпоксидных смол, клеев и т.д., которые столкнутся с процессом.
[0036] Фиг. 9 - это схематичный вид альтернативного интерфейса датчика с мешком в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В иллюстрированном примере механическая деталь 302 была добавлена к pH-датчику, которая взаимодействует с фланцем мешка биореактора производителя мешка. Так как мешок находится под давлением во время применения, единственной точкой присоединения, представляющей интерес, является присоединение к мешку. Это будет устранять пластмассовые крепежные устройства (пластиковые хомутики и т.д.), чтобы гарантировать, что датчик удерживается на месте.
[0037] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники признают, что изменения могут быть сделаны в форме и деталях без отступления от духа и области применения изобретения.

Claims (15)

1. pH-датчик для контейнера одноразового использования, содержащий:
плунжерную гильзу, выполненную с возможностью соединения с фланцем контейнера одноразового использования;
плунжер, подвижный в осевом направлении в плунжерной гильзе между положением хранения и рабочим положением;
чувствительный к pH элемент, соединенный с плунжером, при этом pH-элемент расположен в камере хранения в положении хранения и выполнен выдвигаемым внутрь контейнера одноразового использования в рабочем положении; и
чувствительный к температуре элемент, расположенный в pH-датчике и выполненный с возможностью восприятия температуры рядом с чувствительным к pH-элементом.
2. pH-датчик по п. 1, при этом чувствительный к pH элемент является стеклянной pH-колбой.
3. pH-датчик по п. 2, при этом стеклянная pH-колба соединяется со стеклянной трубкой, и чувствительный к температуре элемент располагается в стеклянной трубке.
4. pH-датчик по п. 1, при этом чувствительный к температуре элемент является RTD.
5. pH-датчик по п. 1, при этом чувствительный к температуре элемент является термопарой.
6. pH-датчик по п. 1, дополнительно содержащий электрод сравнения, соединенный с плунжером, причем электрод сравнения выполнен так, что по меньшей мере часть электрода сравнения выдвигается внутрь контейнера одноразового использования, когда плунжер находится в рабочем положением.
7. pH-датчик по п. 6, при этом электрод сравнения включает в себя по меньшей мере один переход сравнения.
8. pH-датчик по п. 6, при этом электрод сравнения является электродом сравнения с двойным переходом.
9. pH-датчик по п. 6, при этом электрод сравнения расположен в электролите сравнения, и при этом электрод сравнения включает в себя серебряный провод, покрытый хлоридом серебра.
10. pH-датчик по п. 1, дополнительно содержащий герметичный электрический соединитель, функционально соединенный с чувствительным к pH элементом и чувствительным к температуре элементом.
11. pH-датчик по п. 10, при этом герметичный электрический соединитель является соединителем variopin.
RU2020129837A 2018-02-28 2019-02-27 Ph-датчик одноразового использования для применений биореактора RU2752474C1 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862636334P 2018-02-28 2018-02-28
US62/636,334 2018-02-28
US16/277,169 US11046927B2 (en) 2018-02-28 2019-02-15 Single-use pH sensor for bioreactor applications
US16/277,169 2019-02-15
PCT/US2019/019810 WO2019168966A1 (en) 2018-02-28 2019-02-27 Single-use ph sensor for bioreactor applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752474C1 true RU2752474C1 (ru) 2021-07-28

Family

ID=67685657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129837A RU2752474C1 (ru) 2018-02-28 2019-02-27 Ph-датчик одноразового использования для применений биореактора

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11046927B2 (ru)
EP (1) EP3759473A4 (ru)
JP (1) JP7174766B2 (ru)
CN (1) CN111837029B (ru)
AU (1) AU2019227731B2 (ru)
BR (1) BR112020017407A2 (ru)
RU (1) RU2752474C1 (ru)
WO (1) WO2019168966A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11046927B2 (en) * 2018-02-28 2021-06-29 Rosemount Inc. Single-use pH sensor for bioreactor applications
US11506556B2 (en) 2020-09-30 2022-11-22 Rosenmount Inc. Single-use plastic pressure sensor
DE102021112184B3 (de) 2021-05-10 2022-08-18 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensoranordnung mit einer Lagerkammer mit einer Flüssigkeit, die zur Lagerung, Kalibrierung und Referenz dient
GB2606744B (en) * 2021-05-19 2023-12-27 Aber Instruments Ltd Probe
CA3219699A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Andrew S. Dierker Sanitary single-use process connection with integral wet storage for use with process sensors
US20220373502A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Rosemount Inc High pressure single-use electrochemical analytical sensor
CN114740061A (zh) * 2022-04-06 2022-07-12 中国科学院城市环境研究所 一种用于测定化学需氧量的电解池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1667833A1 (ru) * 1987-08-03 1991-08-07 Винницкий медицинский институт им.Н.И.Пирогова Зонд дл измерени рН или эндоскопии
RU2115444C1 (ru) * 1996-07-16 1998-07-20 Григорий Анатольевич Яковлев Ph-зонд
WO2009059645A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Metroglas Ag Ph glass electrode for a disposable container
US20110187388A1 (en) * 2008-07-25 2011-08-04 Frederic Ossart Single-use biomass sensing device, method for producing this device and single-use bioreactor incorporating this sensor
US20120178153A1 (en) * 2010-12-17 2012-07-12 Chang-Dong Feng pH SENSOR INTEGRATION TO SINGLE USE BIOREACTOR/MIXER

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB895056A (en) * 1959-09-17 1962-04-26 John Percival Beeston Improvements in couplings for pipes and conduits
DE3203407A1 (de) * 1981-02-12 1982-09-09 Corning Glass Works, 14830 Corning, N.Y. Bezugselektrode mit ionenselektiver sperre
JPH0353162Y2 (ru) * 1985-02-13 1991-11-20
JPH0635177Y2 (ja) * 1987-04-02 1994-09-14 新王子製紙株式会社 ▲ｐＨ▼メ−タ−の電極洗浄装置
NO903807L (no) * 1990-02-09 1991-08-12 Int Control Automation Finance Fremgangsmaate og anordning for aa detektere en skadet ph-sensor.
DE4438523C1 (de) * 1994-10-31 1995-12-07 Schott Geraete Multifunktions-Sensor
JP3391945B2 (ja) 1995-07-08 2003-03-31 株式会社堀場製作所 イオン濃度測定装置
JP2001242134A (ja) 2000-03-02 2001-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd ｐＨセンサ
JP2002005872A (ja) 2000-06-19 2002-01-09 Yokogawa Electric Corp センサー・ハウジング
US7276142B2 (en) * 2002-02-12 2007-10-02 Thermo Orion Inc. Combination pH electrode with stable standard potential
US6923567B2 (en) 2002-04-12 2005-08-02 Hynetics Llc Mixing tank assembly
JP4054246B2 (ja) 2002-11-06 2008-02-27 株式会社堀場製作所 電極体
EP1752763A1 (de) * 2005-08-10 2007-02-14 Mettler-Toledo AG Wechselarmatur
DE102005060866B4 (de) 2005-12-20 2009-01-15 Bruker Biospin Gmbh Kombinierte Titrations- und pH-Elektrode für die Präparation von flüssigen Messproben insbesondere für die NMR-Spektroskopie
CN101951980A (zh) * 2007-03-21 2011-01-19 米德兰医疗设备控股有限公司 具有能缩进的针并包括接纳在套筒内的柱塞的安全医疗注射器
US20080283399A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-20 Rosemount Analytical Inc. Potentiometric process analytic sensor with isolated temperature sensor
FR2924034B1 (fr) * 2007-11-27 2011-07-22 Sartorius Stedim Biotech Dispositif de raccordement d'un accessoire a un recipient permettant une insertion simplifiee de l'accessoire dans le recipient
KR100874779B1 (ko) * 2008-01-10 2008-12-19 길주형 감응부가 평편한 수소이온농도 측정복합센서
US8640560B2 (en) 2008-03-26 2014-02-04 Emd Millipore Corporation System and method for interfacing sensors to a sterile flow stream
DE102010001779A1 (de) * 2010-02-10 2011-08-11 Hamilton Bonaduz Ag Kalibrierbare Sensoreinheit für Reaktionsbehälter
DE102012204709A1 (de) 2011-03-25 2012-09-27 Meissner Filtration Products Inc. Druckmessanschluss mit thermoplastisch elastomerischer Grenzfläche
DE102011017535A1 (de) * 2011-04-26 2012-10-31 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Sondeneinrichtung zum Messen einer Messgröße eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Prozessmediums
FR2978131B1 (fr) 2011-07-19 2013-09-13 Sartorius Stedim Biotech Sa Perfectionnement au raccordement d'un accessoire a un recipient.
NL2007181C2 (en) * 2011-07-26 2013-01-29 Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology Method and system for obtaining algal biomass and cultivation medium.
GB201415636D0 (en) * 2014-08-08 2014-10-22 Ge Healthcare Bio Sciences Sterile sensor insertion
MX2017013686A (es) 2015-04-24 2018-07-06 Rosemount Analytical Inc Sensor de ph para equipos de un solo uso.
EP3344981A4 (en) * 2015-09-01 2019-03-13 Rosemount Inc. PH SENSOR STORAGE SOLUTION FOR SINGLE USE
ES2830724T3 (es) 2016-04-15 2021-06-04 Mettler Toledo Gmbh Sensor electroquímico
JP6311903B2 (ja) 2017-02-08 2018-04-18 横河電機株式会社 液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法
US11046927B2 (en) * 2018-02-28 2021-06-29 Rosemount Inc. Single-use pH sensor for bioreactor applications

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1667833A1 (ru) * 1987-08-03 1991-08-07 Винницкий медицинский институт им.Н.И.Пирогова Зонд дл измерени рН или эндоскопии
RU2115444C1 (ru) * 1996-07-16 1998-07-20 Григорий Анатольевич Яковлев Ph-зонд
WO2009059645A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Metroglas Ag Ph glass electrode for a disposable container
US20110187388A1 (en) * 2008-07-25 2011-08-04 Frederic Ossart Single-use biomass sensing device, method for producing this device and single-use bioreactor incorporating this sensor
US20120178153A1 (en) * 2010-12-17 2012-07-12 Chang-Dong Feng pH SENSOR INTEGRATION TO SINGLE USE BIOREACTOR/MIXER

Also Published As

Publication number Publication date
BR112020017407A2 (pt) 2020-12-15
AU2019227731A1 (en) 2020-09-24
US11046927B2 (en) 2021-06-29
CN111837029A (zh) 2020-10-27
EP3759473A1 (en) 2021-01-06
WO2019168966A1 (en) 2019-09-06
JP7174766B2 (ja) 2022-11-17
US20210189319A1 (en) 2021-06-24
JP2021515217A (ja) 2021-06-17
CN111837029B (zh) 2023-08-04
EP3759473A4 (en) 2021-12-08
US11667880B2 (en) 2023-06-06
US20190264161A1 (en) 2019-08-29
AU2019227731B2 (en) 2021-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2752474C1 (ru) Ph-датчик одноразового использования для применений биореактора
US9217724B2 (en) Potentiometric sensor and method for the start-up of a potentiometric sensor
EP2652118B1 (en) Ph sensor integration to single use bioreactor/mixer
US10598626B2 (en) Sensor arrangement
CN102590532B (zh) 用于测量装置启动的方法
US20170059518A1 (en) SINGLE-USE pH SENSOR STORAGE SOLUTION
US10260915B2 (en) Container with sensor arrangement
US20220187239A1 (en) Sensor with rotatable sensor element and pressure equalization mechanism
US20200217817A1 (en) Sensing element for use with media-preserving storage and calibration chamber
US5188803A (en) Device for preparing a medical sensor for use
CN103096938A (zh) 确定灭菌条件的装置和方法
US5025798A (en) Methods and apparatus for directly sensing and measuring blood related parameters
WO2004042870A2 (en) Cartridge for packaging a sensor in a fluid calibrant
RU2756382C1 (ru) Интерфейс съемного датчика растворенного кислорода для биореактора/миксера одноразового использования
US3418231A (en) Cuvette for supporting a sensing cell
US20220373496A1 (en) Sanitary single-use process connection with integral wet storage for use with process sensors
CN117355745A (zh) 高压力的一次性使用的电化学分析传感器
JP2023512432A (ja) インライン測定用プローブチャンバ