传感器装置的制作方法

本发明涉及一种用于确定测量介质的被测变量的传感器装置。

背景技术：

传感器被用于监控生物学、生物化学或者制药学过程。它们被用于监控多种被测变量，诸如流量、温度、压力或者分析被测变量。分析被测变量例如为待监控的测量介质中所含的物质的浓度或者活性，或者与它们相关的变量。传感器通常在它们被投入使用之前储存在过程装置中更长时间段。在制药学、生物学、生物化学或者生物技术学过程中，传感器通常在过程中使用之前经消毒。

制药学、生物学、生物化学或者生物技术学过程正在日益通过所谓的一次性过程解决方案，例如在单次使用技术中的过程装置中得以实现。这些过程装置包括被设置成一次性器皿(否则已知作为一个或多个一次性生物反应器，或者一次性使用的生物反应器或者一次性使用的部件)的管道或者反应器。例如，这些一次性器皿能够为柔性器皿，例如袋、软管或者发酵桶。生物反应器或者发酵桶通常具有例如能够被设置成软管的供应和返回管线。也能够在供应和返回管线中使用固体管段。所有这些一次性器皿都能够被布置在过程末端。以这种方式避免复杂的清洁和消毒过程。特别地，一次性器皿的使用避免了交叉污染的风险，由此提高过程可靠性。

在一次性器皿中执行的过程在封闭系统中运行，即不被连接至位于一次性器皿外部的环境。由于通常需要消毒条件，所以一次性器皿必须在引入过程介质之前经消毒。为此，通常在生物化学、生物学、生物技术学和制药学应用中使用伽玛辐射。同样地，在过程在一次性发酵桶或者一次性反应器中运行的同时，必须防止来自环境的外来物质——特别是细菌进入过程容器内部，以便工序流程不受损或者扭曲。这同样适用于终止于一次性发酵桶或者一次性反应器，或者被引出一次性发酵桶或者一次性反应器的供应和返回管线。

为了监控或者控制这些一次性过程装置中的过程，与传统的过程装置的情况相同，能够有必要测量过程容器中所含的介质的物理或者化学被测变量。待监控的被测变量例如能够为温度或者分析被测变量，诸如ph值、细胞密度、电导率、透光性或者吸收性，或者化学物质，例如特定元素或者特定化合物的特定类型的离子的浓度或者活性，诸如溶解氧或者co2的含量。在生物过程过程中，重要的被测变量也能够为所谓的营养参数，诸如过程介质的葡萄糖、谷氨酸盐或者乳糖含量，或者过程中使用的微生物的代谢参数。

至少一些上述被测变量能够通过光学传感器测量；例如，能够通过以测量辐射辐照测量介质并且通过记录与介质相互作用后的测量辐射强度确定过程介质中存在的特定化学化合物的吸收性、透光性，或者散射光强度——并且因而细胞密度——浊度、浓度，或者光谱或者光度和参数。

作为光学传感器的替选或者除了光学传感器之外，电化学——特别是电位——传感器能够被用于例如测量过程介质的ph值或者离子浓度。也能够使用用于确定溶解氧浓度或者co2浓度的安培传感器，以及以导电或者感应原理工作的电导率传感器。

这些传感器能够被集成在其中容纳待监控的过程介质的过程容器的壁内和/或能够具有集成在这种过程容器的壁内的感测元件。通常，所谓的在线测量系统被用于监控流经管道的测量介质。通常，在线测量系统具有例如能够被彼此相对地布置的两个连接，以便在线测量系统能够通过使两个连接被链接至管线中的互补连接而在过程装置的管线中使用。

例如从us7,973,923已知一种用于测量和监控几种被测变量的在线测量系统，例如，这种在线测量系统能够被用于监控生物化学、生物技术学或者制药学过程的无菌液体管线中存在的或者可能流动的介质的测量参数。无菌液体管线能够为传统的过程装置或者一次性使用技术的过程装置的过程管线。

从us7,973,923已知的在线测量系统包括具有供应管线和返回管线的流通池，每个管线都具有用于链接至使例如过程装置的过程介质流经其中的管线的连接。此外，用于记录两个互相不同的被测变量，诸如ph值、溶解氧含量、co2含量、特定离子的浓度、电导率或者温度的值的两个感测元件通过流通池的壁中的连接加以集成。集成在流通池中的感测元件直接接触流经流通池的过程介质，以记录被测值。此外，流通池具有用于辐射源模块和辐射接收器模块的两个配件。辐射源模块和辐射接收器模块能够通过将它们固定在配件中而被彼此相对地插入流通池的壁内。两个模块每个都具有用于测量辐射源发出的辐射的透明窗口，以便辐射源发出的辐射在穿过流通池之后，以及在与流经流通池的过程介质相互作用之后与辐射接收器相遇。配备辐射接收器以产生和输出取决于所接收的辐射强度的电信号。信号是能够被从通过集成在流通池内的两个感测元件记录的被测变量加以区分的第三被测变量的测量。因此，通过集成在流通池的壁内的感测元件和光学传感器，能够记录流经流通池的过程介质的三个不同被测变量的被测值。

在传感器在生物技术学、生物化学或者生物学过程装置中——特别是上述类型的——被投入使用之前，传感器必须通常是首先消毒，这与过程装置的所有其它部件相同。为此，传感器或者在线测量系统能够被集成在过程装置的过程容器内，并且被与容器一起消毒。

当传感器经历存储时段时，作为消毒的结果，和/或如果在消毒和投入使用之间存在更长时间段，感测元件的特性能够变化，这能够导致相应感测特性曲线变化，例如零点漂移。电位和安培传感器的感测元件常常包括应被理想地储存在潮湿空气中的膜，以确保传感器在被投入使用点之后立即提供可靠的被测值。

除此之外，通过许多生物化学和生物技术学过程所需的伽玛辐射消毒将导致传感器中的电子部件受破坏。为此，例如在de102011080956a1中推荐传感器或者被集成在流通池内的感测元件被布置成待消毒的一次性器皿的壁中的模拟感测元件，并且它们仅在消毒后可拆装地连接至包括不可消毒部件的电子单元，所述电子单元被设计成处理感测元件提供的模拟被测值。电子单元能够在过程终止后继续使用，并且能够连接至不同过程装置中的新经消毒的一次性感测元件。由于直到投入使用都不可用包括感测元件和电子单元的传感器的完整测量链，所以在这些情况下也期望在投入使用之前直接校准或者调节。

因此，在许多应用中，存在一种对在潮湿空气中储存传感器或者感测元件，以及在投入使用之前不久或者在投入使用时高效地校准和/或验证传感器的选项的需求。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于指定一种使得一个或者几个传感器能够以足够的测量精确度和测量质量运行的一般传感器装置和过程。

通过传感器装置实现该目的。本发明的主题也在于一种用于使传感器装置投入使用的方法。还列出了有利实施例。

根据本发明的用于确定测量介质的至少一个被测变量的传感器装置包括：

-具有第一感测元件的至少一个第一传感器，该第一感测元件被用于记录测量介质的第一被测变量的被测值；和

-具有壳体壁的壳体，该壳体壁围绕包含第一感测元件的壳体内部，其中壳体内部包含介质——特别是液体——所述介质具有第一被测变量的预定值。

由于感测元件被布置在自我容纳的壳体内部中的事实，所以如果介质是液体，可能更长时间段地在介质中储存——例如，在潮湿空气中储存。由于介质具有被测变量的限定值，所以除了作为储存介质之外，还能够起校准介质的作用。以这种方式，通过记录容纳在使用第一感测元件的壳体内部中的介质中的第一被测变量的被测值，可能在投入使用时或者在投入使用之前不久校准或者调节第一传感器。特别地，可能通过被第一传感器记录的第一被测变量的值的帮助，执行单点校准。在仅被轻微化学、机械或者热加载的传感器的情况下，基于单测量点的这种类型的校准和/或调节通常足以识别传感器中的由投入使用之前的传感器储存和/或消毒引起的变化——特别地，传感器特征曲线的变化——并且在适用时，通过调节对其进行补偿。

能够例如通过使用伽玛辐射和/或β辐射的辐照对在其中容纳介质的壳体和集成的第一感测元件进行消毒。由此使用的辐射剂量至少为25kgy，并且优选至少40kgy，或者甚至高于50kgy。优选地将介质选择为使得第一被测变量的预定值在这种辐照期间不变化。

通常，应将校准理解成意思是将测量设备的显示与标准核对。确定真实值和显示值之间的偏差。该步骤被称为验证。将显示值与真实值对准被称为调节。这里以及在下文中，术语“调节”、“验证”和“校准”在这些定义的意义内使用。

传感器包括数据处理单元，在其存储器中存储了特征曲线，并且数据处理单元通过特征曲线从第一感测单元的测量信号确定第一被测变量的被测值。例如，感测元件能够被与数据处理单元分离地设置和/或被可拆装地连接至数据处理单元。在这种情况下，感测元件具有电连接，该电连接经由电缆连接而连接至数据处理单元用于传输被测值，其中感测元件和数据处理单元一起形成传感器。感测元件记录物理被测变量，并且作为原始被测变量值输出取决于被测变量的模拟或者数字信号。在这种情况下，数据处理单元被设计成通过特征曲线将经由电缆连接获得的原始被测变量值转换为被测变量的物理单位的第一被测变量的被测值，并且输出这些值。

在一个实施例中，第一感测元件具有接触介质的膜。在潮湿空气中的储存对于具有膜的许多感测元件有利，诸如电位或者安培感测元件，所以在该实施例中，介质优选为液体。

在进一步实施例中，第一感测元件能够为包含参考半电池的电位感测元件，其中参考半电池包括经由诸如隔膜(diaphragm)的交换体(crossover)接触介质的参考电解液，并且其中介质是具有与参考电解液相同组分的液体。通过以这种方式防止经由交换体的浓度梯度，能够确保参考电解液以及用作第一传感器的储存和/或校准介质的液体的组分甚至在更长储存时间段期间也不变化。

例如，第一感测元件能够为具有包括ph玻璃膜的测量半电池以及上述参考半电池的电位ph感测元件。在该实施例中，被容纳在壳体内部中的介质有利地为ph缓冲溶液——特别是具有卤化物浓度，尤其是氯化物浓度的磷酸盐缓冲溶液——这与参考半电池的参考电解液一致。

在一个实施例中，传感器装置能够具有至少一个连接设备，通过这种连接设备，传感器装置能够被集成在过程容器中——特别地，通过这种连接设备，传感器装置能够连接到与连接设备互补的一个或者多个过程容器连接件。因此，传感器装置——包括其壳体——能够被链接至过程容器。这允许诸如通过上述辐射剂量将传感器装置与过程容器同时消毒。传感器装置一旦被投入使用，则围绕容纳第一感测元件的壳体内部并且朝着过程容器封闭的壳体能够被以下述方式去除或者朝着过程容器敞开：使得容纳在过程容器中的过程介质能够接触第一感测元件，以记录被测值。

此外，传感器装置包括至少一个第二传感器，其具有布置在壳体内部的第二感测元件，该第二感测元件被设计成记录测量介质的——特别是与第一被测变量不同的——第二被测变量的值，并且其中容纳在壳体内部的介质具有第二被测变量的预定值。

第二传感器除第二感测元件之外还能够具有与第一传感器类似的数据处理单元，在数据处理单元的存储器中存储有特征曲线，并且数据处理单元在特征曲线的帮助下从第二感测元件的测量信号的确定第二被测变量的被测值。第二传感器的感测元件能够与数据处理单元分离，和/或被可拆装地链接至数据处理单元。在这种情况下，第二感测元件具有用于传输被测值的、经由电缆连接而链接至数据处理单元的电连接，其中第二感测元件和数据处理单元一起形成第二传感器。第二感测元件记录第二被测变量，并且作为原始被测值输出取决于第二被测变量的电信号。在这种情况下，数据处理单元被设计成通过特征曲线将经由电缆连接获得的原始被测值转换为被测变量的物理单位的第二被测变量的被测值。第一和第二传感器的数据处理单元能够作为单个设备，诸如多通道变压器而实现。

在有利实施例中，传感器装置被设计成预制在线测量系统，其中壳体被设计成具有小池、终止于小池的供应管线以及终止于小池的返回管线的流通池，其中在背向小池的末端处，供应管线和返回管线每个都具有连接件，所述连接件液密地封闭预制在线测量系统的流通池，并且能够链接至过程容器——特别是用于介质的管线(mediumserviceline)，并且其中第一感测元件被集成在流通池中——特别是小池中。

因此，用于确定测量介质的至少一个被测变量的预制在线测量系统包括：

-具有小池、终止于小池的供应管线以及终止于小池的返回管线的流通池，其中在背向小池的末端处，供应管线和返回管线每个都具有连接件，该连接件液密地封闭预制在线测量系统的流通池，并且能够链接至过程容器——特别是用于介质的管线；

-第一传感器，其具有用于记录测量介质的第一被测变量的值的第一感测元件，其中第一感测元件集成在流通池中——特别是小池中；以及

被容纳在流通池内——特别是小池中——的介质，其填充供应管线和返回管线，该介质具有第一被测变量的预定值。

终止于小池的供应管线以及终止于小池的返回管线能够被设计成软管。它们能够在背向小池的末端上具有起无菌连接器作用的连接件。这些无菌连接器被设计成待链接至将使用在线测量系统的过程管线——诸如生物学或者生物技术学过程装置中的软管线——的互补无菌连接器，以便在软管线和流通池的供应管线或者返回管线之间产生机械连接。无菌连接器以及它们被布置在过程装置的管线中的互补配对物也具有确保供应和返回管线或者过程管线的无菌封闭的封闭装置。通过启动封闭装置，在连接器已经被机械地连接至过程管线的它们的相应互补配对物之后，能够在过程管线和返回管线之间，或者过程管线和供应管线之间建立流体连通。这些类型的无菌连接器是市售的。

此外，在线测量系统能够包括具有第二感测元件的至少一个第二传感器，第二感测元件被设计成记录测量介质的第二被测变量的值，其中容纳在流通池内的介质也具有第二被测变量的预定值。

甚至在该实施例中，第二传感器除了第二感测元件之外还能够具有与第一传感器类似的数据处理单元，在数据处理单元的存储器中存储有特征曲线，并且数据处理单元在特征曲线的帮助下从第二感测元件的测量信号确定第二被测变量的被测值。第二传感器的感测元件能够与数据处理单元分离，和/或被可拆装地链接至数据处理单元。在这种情况下，第二感测元件具有用于传输被测值的、经由电缆连接而链接至数据处理单元的电连接，其中第二感测元件和数据处理单元一起形成第二传感器。第二感测元件记录第二被测变量，并且作为原始被测值输出取决于第二被测变量的电信号。在这种情况下，数据处理单元被设计成通过特征曲线将经由电缆连接获得的原始被测值转换为被测变量的物理单位的第二被测变量的被测值。第一和第二传感器的数据处理单元能够作为单个设备，诸如多通道变压器而实现。

第一和第二感测元件能够被以下述方式，例如通过适配器布置在流通池——特别是小池——的壁中：使得旨在接触测量介质的第一感测元件的浸没段和第二感测元件的浸没段中的至少一个位于流通池内——特别是小池内。

被容纳在流通池内的介质能够为实质上填充供应管线、返回管线和小池的液体，以便第一和第二感测元件接触液体以记录第一和第二被测变量的值。

在该在线测量系统的有利实施例中，第一传感器为ph传感器，并且第二传感器为电导率传感器。ph传感器例如能够为电位传感器，并且第二传感器能够为电感式或者电导式电导率传感器。能够被视为第一或者第二被测变量的其它变量例如为co2含量、离子浓度、溶解氧含量和葡萄糖含量。

在该实施例中，介质能够为具有由其组分导致的在10μs/cm和300ms/cm之间——优选地10μs/cm和50ms/cm之间的预定电导率，并且也具有由液体的组分导致的3至9之间——优选地6至8之间的预定ph值的水溶液。

水溶液例如能够包括缓冲系统——特别是磷酸盐缓冲液——磷酸盐的浓度为0.01mol/l至0.5mol/l，诸如0.01mol/l和0.05mol/l之间。另外，溶液能够包含氯化钠和/或氯化钾。如果溶液仅包含氯化钠，则其浓度能够为0.01和3.5mol/l之间——例如0.1和0.2mol/l之间。如果溶液仅包含氯化钾，则其浓度能够为0.01和3.5mol/l之间——例如0.1和0.2mol/l之间。如果溶液包含氯化钠和氯化钾两者，则其总浓度能够为0.01和3.5mol/l之间——例如0.1和0.2mol/l之间。例如，溶液能够为磷酸盐缓冲盐溶液，缓冲系统h2po4^-/hpo4^2-中的磷酸盐为0.01mol/l，并且nacl浓度为0.01mol/l至3.5mol/l或者0.01mol/l和0.05mol/l之间。

小池能够具有包括第一壁段和第二壁段的壁，所述第一壁段对预定波长或者预定波长范围的测量辐射——特别是对uv光谱范围、可见光谱范围或者ir光谱范围的测量辐射透明，所述第二壁段面对第一壁段并且实质上与第一壁段平行地延伸、且对测量辐射透明。例如，小池能够具有窗口，或者小池全部都能够由对测量辐射透明的材料组成。小池的该实施例允许测量辐射穿过透明的壁段并且穿过被容纳在小池中的介质进行辐射。穿过小池之后或者在小池中扩散的测量辐射的强度允许确定能够光谱测度地或者光度测度地记录的被测变量，例如特定物质的浓度、细胞密度或者浊度。辐射源和辐射接收器能够被从外部机械地耦合至流通池的壁。

预制在线测量系统能够例如在有利实施例中，

还具有光学传感器，其用于记录特别是与第一或者第二被测变量不同的第三被测变量，并且包括辐射源和辐射接收器，

其中辐射源以下述方式关于小池布置：使得辐射源发出的测量辐射通过对测量辐射透明的小池壁的第一段进入小池，并且

其中辐射接收器以下述方式关于辐射源并且关于小池布置：使得测量辐射穿过对测量辐射透明的小池壁的第一或者第二段与辐射接收器相遇。可替选地，第三被测变量也能够为与第一或者第二被测变量相同的被测变量。

一个或多个发光二极管或者一个或多个激光二极管能够被视为辐射源。一个或者多个光电二极管、光电二极管阵列或者ccd阵列或者ccd线能够起辐射接收器的作用。

例如，如us7,973,923中所述，辐射源和辐射接收器能够分别被布置在辐射源模块和辐射接收器模块中。这些模块每个都能够包括能够被附接至流通池的壳体，在壳体内部布置有辐射源或者辐射接收器，以及用于操作辐射源或者用于产生和输出被用作原始被测值并且取决于与接收器相遇的辐射的强度的电信号的电或者电子电路。此外，光学传感器能够包括在接收器接收的原始测量值的帮助下确定并且输出第三被测变量的值的数据处理单元。

在可替选实施例中，辐射源和辐射接收器也能够被容纳在单独壳体中，该单独壳体包括其中能够布置流通池——特别是流通池的小池——的凹进。在该实施例中，壳体具有辐射源的测量辐射能够通过其离开壳体的第一窗口，以及测量辐射能够在经过穿过凹进的光学路径后通过其再次进入壳体的——特别是面对第一窗口——的第二窗口。对测量辐射透明的小池壁段能够与窗口齐平地对齐，使得测量辐射也沿着在窗口之间延伸的光学路径穿透小池。

在该实施例中，被容纳在流通池内的介质也能够具有通过其组分预定的第三被测变量的值。第三被测变量能够为吸收率或者透光率，或者浊度或者细胞密度。

有利地，在测量辐射的波长范围内的介质具有0/cm和0.1/cm之间——优选地小于0.02/cm的吸收率。例如上述水溶磷酸盐缓冲nacl和/或kcl溶液是这种情况。

介质能够为实质上填充供应管线、返回管线和小池的液体，以便在辐射源和辐射接收器之间延伸的光学测量路径穿过液体延伸。

本发明也包括一种使传感器装置——特别是根据上述实施例中的一项所述的传感器装置——投入使用的方法，该传感器装置具有围绕壳体内部的壳体壁，其中该方法包括：

-通过第一传感器的第一感测元件记录被容纳在封闭的壳体内部的、具有第一被测变量的预定值的介质的第一被测变量的值，其中第一感测元件被布置在壳体内部中；和

-在第一被测变量的记录值的帮助下执行第一传感器的校准和/或验证和/或调节。

该方法还能够包括将传感器装置与过程容器链接。能够在通过第一传感器的第一感测元件记录第一被测变量和执行校准之后执行这种过程步骤。例如，如果感测元件被储存在介质中更长时段，并且在投入使用之前不久在相同介质中经校准和/或验证和/或调节，并且然后在用于执行过程监控的过程装置中集成和投入使用，则这是可能的。

可替选地或者有利地，包括壳体的传感器装置在记录封闭壳体内部中容纳的介质的第一被测变量的值之前，以及在执行第一传感器的校准、验证和/或调节之前机械地与过程容器链接。例如，这在一次性过程溶液中应用时有利，其中具有壳体以及容纳在其中的起储存和校准介质两者作用的介质的传感器装置被集成在一次性过程容器中，并且与一次性过程容器一起消毒，并且然后在更长时间段后投入使用。以这种方式，能够仅在一次性过程容器以及被集成在其中的传感器装置投入使用之前或者在投入使用时的储存时段之后，执行校准和/或验证和/或调节。

该方法还能够包括：

-通过第二传感器的第二感测元件记录被容纳在关于过程容器封闭的壳体内的介质的第二被测变量的值，该介质具有第二被测变量的预定值，其中第二感测元件被布置在壳体内部中；

-在第二被测变量的记录值的帮助下执行对第二传感器的校准和/或验证，和/或验证和/或调节。

在进一步过程步骤中，在壳体内部和过程容器之间建立流体连通，取决于应用，该进一步过程步骤在传感器装置被链接至过程容器之前发生，或者直到传感器装置的第一传感器以及可能第二和/或另外的传感器的校准和/或调节之后才发生。

有利地，传感器装置被设计成根据上述实施例之一的预制在线测量系统。

本发明也包括一种用于使具有流通池、小池、终止于小池的供应管线和终止于小池的返回管线的这种在线测量系统投入使用的方法，其中在背向小池的末端处，供应管线和返回管线每个都具有连接件，例如无菌连接器，其液密地封闭预制在线测量系统的流通池，并且能够链接至过程容器——特别是用于介质的管线

其中该方法包括：

-机械地将封闭供应管线的连接件和过程容器的与该连接件互补的第一连接件链接，以及机械地将封闭返回管线的连接件和过程容器的与该连接件互补的第二连接件链接；

-通过被集成在流通池——特别是小池——中的第一传感器的第一感测元件记录被容纳在仍关于过程容器封闭的流通池内的介质的第一被测变量的值，所述介质具有第一被测变量的预定值；

-在第一被测变量的记录值的帮助下执行第一传感器的校准和/或验证和/或调节。

校准的执行能够包括下述步骤：

-通过第一感测元件记录作为当前校准被测值的介质的第一被测变量的被测值；

-比较校准被测值与介质的第一被测变量的先前已知值。

调节的执行能够包括下述步骤：

-通过第一感测元件记录介质的第一被测变量的被测值作为当前校准被测值；

-比较校准被测值与介质的第一被测变量的先前已知值；以及

-在比较的帮助下更新被分配给第一感测元件的存储器内的、被用于从第一感测元件的被测信号确定被测值的计算方法或者特征曲线。

该方法还能够包括：

-通过被集成在流通池——特别是小池——中的第二感测元件记录被容纳在仍关于过程容器封闭的流通池内的介质的第二被测变量的值，所述介质具有第二被测变量的预定值；

-在第二被测变量的记录值的帮助下执行第二传感器的校准和/或验证和/或调节。

能够以上文对第一传感器所述的相同方式执行第二传感器的校准和/或调节。

该方法还能够包括：

-通过包括辐射源和辐射接收器的光学传感器记录第三被测变量的值，

其中辐射源发出测量辐射，测量辐射穿过小池的壁的对测量辐射透明的第一段进入小池，并且穿过介质，并且通过小池的壁的对测量辐射透明的第二段再次离开小池，并且与辐射接收器相遇，其产生取决于与辐射接收器相遇的测量辐射的强度的电信号；

-在第三被测变量的记录值的帮助下执行对光学传感器的校准和/或验证和/或调节。

能够类似于上文对第一传感器所述地执行光学传感器的校准和/或调节。

该方法还能够包括：

-在供应管线、返回管线和过程容器之间建立流体连通。

被容纳在壳体内的介质，或者如果壳体被设计成流通池，则被容纳在流通池内的介质能够在已经建立流体连通后，例如通过流通池的返回管线流出过程容器。为了监控流经过程容器的介质，能够通过流通池供应所述介质。因此，如果在必须保持无菌的生物技术学或者生物化学过程中使用传感器装置或者在线测量系统，则通过使用无菌连接器的连接与过程容器连通的流通池的多段和流通池内所容纳的介质是无菌的或者例如将提前通过伽玛辐射辐照而无菌化是有利的。

附图说明

下面参考附图中所示的示例性实施例详细地描述本发明。

附图示出如下：

图1是具有两个集成电化学传感器的流通池的示意性纵向图；

图2a、b、c是具有另外的光学传感器的根据图1的流通池的示意图。

具体实施方式

图1示出具有流通池10的在线测量系统1的示意图，流通池10包括小池2、终止于小池2的供应管线3和终止于小池2的返回管线4。小池2例如能够由塑料组成；类似地，供应管线3和返回管线4能够由塑料组成。在这里所示的示例中，供应管线3和返回管线4能够为柔性软管。供应管线3和返回管线4在它们背向小池2的相应末端上被无菌连接器5、6封闭从而成为无菌的。无菌连接器5、6具有锁定装置，通过锁定装置，它们能够被机械地链接到过程装置的液体管线——例如发酵桶或者反应器的外围管线的——互补无菌连接器7、8。以这种方式，在线测量设备1例如能够将其供应管线3链接至过程管线的第一段9，并且将其返回管线4链接至过程管线的第二段11，并且因而在过程管线中使用。甚至在无菌连接器5、7、6和8的机械链接之后，流通池仍被液密封地封闭，并且通过膜12、13、14和15关于过程管线无菌。为了在流通池2和过程管线之间建立流体连通，膜12、13、14、15被拉出已链接的连接器。

两个感测元件16、17被集成在小池2的壁中。在本示例中，第一感测元件16是ph感测元件，并且第二感测元件17是电导率感测元件。两个传感器都具有连接器18、19，它们经由连接器可拆装地连接至例如能够为多通道换能器的单独电子单元20。电子单元20能够具有用于将传感器16、17提供的电测量信号数字化的装置，以及被设计成处理数字信号的处理单元。特别地，处理包括从感测元件提供的原始被测值确定被测变量、ph值和电导率的被测值。在本示例中，感测元件16、17两者都被链接至单个电子单元20。当然，在可替选实施例中，可能将专用电子单元指配给每个感测元件。类似地，感测元件可能被设计成已经将数字测量信号输出至电子单元。

填充小池2、供应管线3和返回管线4的介质21被容纳在流通池10中，所述介质具有由其组分预定的已知ph值和相应的已知电导率。第一感测元件16具有传感器元件，诸如ph敏感膜，其必须接触测量介质以记录ph被测值。感测元件16被设计成产生和输出取决于接触传感器元件的测量介质的ph值的电信号。例如，感测元件16能够为取决于ph值而输出电压的电位感测元件。在本情况下容纳在小池2内的介质21将小池2填充为感测元件16的传感器元件接触介质21，并且因此能够记录介质21的ph被测值的程度。

第二感测元件17也具有特别用于接触测量介质以记录电导率被测值的段。在本示例中，感测元件17的浸没区域包括用于电导性电导率测量的电极。在本情况下，小池2被介质21填充到第二感测元件的浸没区域接触介质21从而记录电导率被测值的程度。

在本示例中，可能在过程管线中使用之前，例如通过以伽玛辐射的辐照对其中容纳有介质21的流通池10以及感测元件16、17进行消毒。以这种方式，能够对继而能够接触流经使用在线测量设备的过程管线的过程介质的流通池10和感测元件16、17的全部段进行消毒。

图2a-c示出具有另外的光学传感器22的示意性表示图，该图示出在图1的帮助下描述的在线测量系统1。为了清楚，在图2a-c中未示出第一和第二感测元件16、17。

光学传感器22被设计成记录辐照通过小池2的测量辐射的吸收或者透射被测值。传感器2具有壳体，该壳体在前侧24上具有小池2能够被插入其中的凹进。图2a示出与流通池10分离的光学传感器22，而图2b示出小池2被插入凹进24内的传感器22。光学传感器22的壳体在两个相对壁上具有窗口25，所述窗口在小池2被插入时与小池2的透明壁段齐平。

辐射源26——在本示例中，uv发光二极管——被布置在传感器22的壳体内部(图2c)。在传感器22的内部，也存在被设计成光电二极管(图2c中不可见)的辐射接收器。辐射源26和辐射接收器被布置在壳体内，以便辐射源26发出的辐射作为测量辐射穿过被布置在壳体壁内的其中一个窗口25射出，穿过小池2，并且在穿过相对窗口进入后与辐射接收器相遇。能够为了这种光束形成和控制的目的而设置光学元件和/或光导体。与窗口齐平的小池2的壁段对测量辐射——在本示例中为uv辐射——透明，使得与辐射接收器相遇的测量辐射的辐射强度实质上由被容纳在小池2内的测量介质的吸收性确定。取决于入射辐射强度，被设计成光电二极管的辐射接收器产生电数字或者模拟信号，该信号能够经由线路23输出至电子单元。在本示例中，传感器22经由线路23链接至电子单元20(图1)，因而，电子单元20记录和处理来自被集成在流通池10内的感测元件15和16以及来自光学传感器22两者的测量信号。在本情况下，电子单元20被设计成在基于比尔-朗伯定律的计算规则的帮助下从辐射接收器所产生的原始电信号确定吸收性被测值。

在本示例中，填充流通池10的介质21对于光学传感器22的测量辐射具有低于0.02的吸收率。因此，这种介质能够被用于光学传感器22的校准或者调节或者零点平衡。

电子单元20被设计成为了在通过去除膜12、13、14和15建立流通池10和过程管线之间的流体连通之前，在介质21中执行对光学传感器22的感测元件16、17的校准和/或调节和/或验证的目的。

为了校准，电子单元20——例如当设备投入使用时借助于通过操作人员的输入被触发——通过第一感测元件16记录ph被测值，通过第二感测元件17记录电导率被测值，并且通过光学传感器22记录介质的吸收率被测值。为了从感测元件16、17和传感器22提供的测量信号确定被测值，校准函数或者特征曲线例如被以计算公式或者表的形式保存在电子单元中，通过这些计算公式或者表的帮助，电子单元20从测量信号，例如电压值确定具有正确的物理单位的被测变量的相应值，例如ph被测值。

由所述介质的组分确定的介质21中的这些被测变量的实际值被存储在电子单元20的存储器中。为了验证的目的，电子单元20比较从所记录的测量信号确定的被测值与所存储的值。

电子单元20也能够执行调节。为此，在通过感测元件16、17和光学传感器22确定的被测值和相应被测变量的存储值的比较的帮助下，电子单元20确定调节值，利用调节值分别调节将来通过所存储的计算规则，例如通过乘法或者除法的帮助而确定的测量值。可替选地，电子单元因而能够调节所存储的计算规则，例如计算函数。

将以下述方式根据将由感测元件或者光学传感器记录的被测变量选择介质21的组分：使得甚至在消毒之后介质21的组分也对待记录的被测变量具有稳定的预定值。在本示例中，其中被测变量为ph值、电导率和吸收率，这种类型的适当多标准介质为这样的水缓冲溶液：其具有确定的电导率并且对于uv辐射，尤其是通常被用于生物分子的光度确定的uv范围——也就是在230至280nm之间——的吸收率接近零——特别是小于0.02。

已经证明磷酸盐缓冲溶液适合用于被测变量ph值、电导率和特定uv范围内的吸收率的组合。视需要，该溶液也可能包含氯化钠或者氯化钾。磷酸盐缓冲系统被频繁地用在生物学应用中，并且能够使用在测量辐射的波长范围内——即在230至280nm之间的波长范围内部不显示吸收率的纯无机组分而产生。nacl和kcl溶液也在230至280nm之间的uv范围内显示充分低的吸收率——即低于0.02的吸收率。因此，在缓冲系统中具有0.01mol/l的h2po4^-/hpo4^2-磷酸盐浓度的磷酸盐缓冲盐溶液特别适合。为了可靠地确保缓冲能力是足够的，甚至在溶液与流通池内的材料发生最小程度的相互作用时，也能够选择0.025mol/l至0.05mol/l的较高磷酸盐浓度。这种磷酸盐缓冲溶液能够另外包含nacl和/或kcl的生理学浓度，其中kcl和nacl的总浓度能够在0.1至0.2mol/l之间。这种溶液具有7.4的ph值以及10至30ms/cm的电导率。