用于确定可变形容器中的物质的浓度的方法_2

文档序号:9769084阅读:来源:国知局
于所述至少一个探测器被布置为,使得所探测的福射 经过不同长的路径来穿过容器中的成分。
[0023] 在此,必须能够为成分的每个要探测的参数分析至少一个波长。如果未知的衰减 W其它成分为出发点,则需要至少一个另外的波长。
[0024] 该测量在至少两个透射路径长度的情况下作为强度测量进行并且分别针对所需 的波长或波长范围进行。在此,先验地仅需要在容器的不同壁部的情况下在要确定的参数 与强度之间进行校准。但是壁部的选运些择不必是完整的。
[0025] 有益的是,识别测量构造的特征(例如由于探测器面的依赖于厚度改变的过度福 射造成的衰减)。通常,为了利用所使用的探测器精确确定一个/多个成分的参数执行暗测 量(没有照明),W便确定可W从所确定的测量值中减去的信号背景。因此,减小系统误差并 且改善参数确定的精度。
[0026] 针对具体测量不需要关于容器的壁部的知识。壁部自然必须对所使用的波长或波 长范围是可透过的,因为否则没有福射传播直至成分。
[0027] 在所需波长或波长范围的情况下在测量(没有样品)W前测量光源的强度实现归 一化并因此实现不同测量的可比性。在所使用的波长或在所使用的波长范围上积分的情况 下(替代于测量)光源的强度的假定可W代替测量,但是相对于分析具有更小的说服力。
[0028] 该测量同样可W包括光源的福射强度的多重参考测量,W便检测和均衡光源的波 动。
[0029] 测量数据的分析通过响应函数R进行,所述响应函数R从测量参量(在某个厚度和 波长或波长范围的情况下的经衰减的强度Ixai,dx),被透射容器的厚度山)中计算出要确 定的参数。在此,角标X表示未明确规定的测量数目(至少两次),并且Al表示波长或波长范 围,在所述波长处/波长范围中可分析成分的要确定的一个/多个参数。如何确定该响应函 数R的方式如下: 如果选择与透射路径长度相比为宽面的入射和检测面,则可W基于一维福射传输模 型。在此,基本上,在穿透壁部和穿透所有成分时福射的角分布是重要的。运应当针对测量 被构造为尽可能恒定的。运可W通过穿过成分的透射路径长度的足够高的散射或厚度来实 现,或者通过相应地选择入射和检测面来实现。因此,除了宽面的入射和检测面W外还可W 设置具有成分的流体的最小层厚。
[0030] 在该装置的一个扩展方案中,光源被构造用于宽面入射并且探测器被构造用于宽 面探测。
[0031] 所测量的经衰减的强度Ix(Ai)由第一壁(W)、也可W与第一壁(W)相同的第二壁 (W')和样品/成分(P)的贡献之积组成、即:W ? P(d) ? W'。为了分析,针对容器的所述至 少两个要测量的厚度山和Cb或山,测量值彼此参考、即相除。因此得出W下公式,因为壁W或 W'的贡献不随着厚度改变而改变:
可W在不同时刻确定大于一个具有容器厚度dx(X〉1 )的测量参量,W便提高精度。
[0032] 运因此具有壁部的对衰减省略的贡献W和W',即使它们被一并测量,但是令人意想 不到的是,对成分的所确定的参数的精度不具有值得一提的影响。
[0033] 响应函数R可W通过如下方式来制定:成分的要确定的参数利用校准测量中的测 量值来测量,并且根据现有技术通过线性和非线性回归在根据本发明考虑到除法的情况下 形成相应预测函数。运在衰减中的较大散射贡献的情况下更是利用非线性回归模型来进行 的,因为不一定存在线性关联。
[0034] 在一个扩展方案中,该装置被构造用于确定布置在封闭血液储器中的血液的血液 参数、例如血红蛋白含量。该装置可W具有机械装置,该机械装置被构造用于在测量期间W 所定义方式改变测量域范围中的血液储器的两个壁部的间距。
[0035] 因此,本发明的一个优选的应用是确定在打开或取出W后由于污染风险不再允许 注入的封闭血液储器处的血液参数。被用作容器的血袋根据制造商具有材料、厚度和表面 结构的差别,所述差别非常强烈地作用于在其它情况下非常适于确定相关血液参数的光谱 学。
[0036] 借助于该机械装置一一该机械装置在测量期间W所定义方式改变测量域范围中 的血袋的两个壁部的间距一-可W确定诸如血红蛋白含量之类的血液参数。从DE 698 28 825 T2中例如可W看出,存在期望运样的确定的商业设备;具有保证浓度的体积也可W通 过血红蛋白总量来表达。
[0037] 本发明此外还在于该装置用于确定布置在封闭血液储器中的血液的血液参数的 应用。
[0038] 另一优选的应用是在一次性生物反应器、比如GE医疗保健的摇袋式生物反应器和 Sartorius Stedim Biotech的Biostat QilUbag RM(袋式细胞培养器)W及S.U.B.的晓性 袋(包)系统、Biostat CultiBag STR(抛弃型袋式生物反应器)和XDR生物反应器等等中的 应用。一次性生物反应器中的细胞培养过程的测量和调节是一个挑战,因为进行培养的塑 料袋是封闭无菌系统。用于过程控制的常用传感器、比如恒溫器传感器、抑和电导率测量电 极、葡萄糖和氧电极、压力传感器等等不能在需要时简单地插入到袋中,而是必须已经集成 到无菌袋中。由此得出问题,因为容器一方面被干燥地制造、存放和配送,并且另一方面不 可能在使用袋W前实现进一步的校准。在制造系统时还必须判定:应当装配可能的传感器 的哪个配置。光学传感器的应用可W绕过运些问题,因为例如要简单集成的传感器材料(光 学指标材料)可W低成本地装配,并且在需要时与所需读取技术一起使用。通常,属于要确 定的参量的是细胞数目,所述细胞数目由于其随着生长增加的浑浊度而妨碍通过透射测量 的简单确定。在此,依赖于厚度的测量可W在忽略容器壁部的影响的情况下带来巨大优点。
[0039] 在一个扩展方案中,该装置具有用于测量和调节一次性生物反应器中的细胞培养 过程的传感器材料和读取技术。
[0040] 另外的优选应用从一次性过程执行中得出,所述一次性过程执行同样基于所执行 的方法在塑料容器中的封闭。在此,可W设想与在一次性生物反应器中类似的应用方案。
[0041] 除了处于生物技术领域中的用于W生物技术制造尤其是化学化合物的应用W外, 还考虑在食品技术中的应用,例如用于被置入大罐中的袋中的酒精发酵,W便减小清洁花 费和污染,在那里氧气的隔绝是另一重要目标。
[0042] 本发明还在于该装置在食品技术中的应用。
[0043] 在一个扩展方案中,该装置被构造用于执行总是穿过强烈散射的层厚的入射,使 得在所使用的透射路径长度的情况下通过厚度改变不发生探测器处的散射角分布的改变。 通过该入射透射晓性容器。在晓性容器的内部中、即在容器的壁部之间,可W通过壁部的变 形来改变层厚。因此,可W通过容器内部中的层厚的厚度改变来改变透射路径长度一一即 光穿过要分析的介质进而容器中的成分的路径长度一一。
[0044] 本发明还在于一种用于光学非侵入式地确定晓性容器中的成分的浓度或其它参 数的方法。该方法包括将光入射到晓性容器上的步骤。该方法此外包括如下步骤:为每个要 检测的参数在至少一个波长处或波长范围中利用不同透射路径长度检测所使用的福射的 强度衰减。此外,该方法包括如下步骤:将容器壁部的不同厚度的测量相除,W便消除具体 存在的容器壁部的影响。
[004引在该方法的一个扩展方案中,执行宽面入射和宽面探测。
[0046] 在该方法的一个扩展方案中,总是进行穿过强烈散射的层厚的入射,使得在所使 用的透射路径长度的情况下通过厚度改变不发生探测器处的散射角分布的改变。
[0047] 本发明还在于该方法用于确定布置在封闭血液储器中的血液的血液参数的应用。
[0048] 本发明此外在于该装置用于执行该方法的至少一部分步骤的应用。
【附图说明】
[0049] 在图1中示出了检测测量值的流程。针对最小要求的流程,可W执行在中部示出的 序列100。借助于所示序列100,可W检测成分的参数。在此,术语"检测参数"应当被理解成 确定参数的值。在此,例如"检测浓度"应当被理解成确定浓度的值。
【具体实施方式】
[0050] 如果需要改善的精度,则必须执行左边所示序列110(干扰影响)的步骤。为了检测 另外的参数,应当为每个另外的参数执行在右边示出的序列120。也可W检测其它成分的参 数。运通过W下方式是可能的,即根据所述其它成分的参数来匹配要入射的波长。例如,可 W检测晓性容器的不同成分的浓度。也就是说,因此利用所示方法既可W检测成分的不同 参数,又可W检测多种成分的一个参数。也可W检测多种成分的不同参数。
[0051 ] 下面阐述序列110的步骤。
[0052] 在
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