DE102022133339A1

DE102022133339A1 - Measuring arrangement comprising a pH sensor and method for using the measuring arrangement in a biotechnological and/or pharmaceutical process

Info

Publication number: DE102022133339A1
Application number: DE102022133339.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Paul; Moritz Woischke; Christian Fanselow
Original assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2022-12-14
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Eine Messanordnung (1) zur Ermittlung des pH-Werts eines Prozessmediums (2), umfassend zumindest ein Sensorrohr (7) mit einem pH-sensitiven Segment (6) und eine Lagerkammer (19) mit einer Flüssigkeit (11) zur Referenz, Lagerung und Kalibrierung des pH-sensitiven Segments (6),wobei das Sensorrohr (7) beweglich gegenüber der Lagerkammer (19) gelagert ist, derart, dass das pH-sensitive Segment (6) zur Kontaktierung mit dem Prozessmedium (2) aus der Lagerkammer (19) verfahrbar ist,wobei eine erste Position des pH-sensitiven Segments (6) in der Lagerkammer (19) als erster Messzustand in einer Lager- und/oder Kalibrierposition (40, 60) definiert wird undwobei eine zweite Position des pH-sensitiven Segments (6), welche eine Kontaktierung mit dem Prozessmedium (2) erlaubt, als zweiter Messzustand in einer Messposition (50) definiert wird wobei die Messanordnung (1) eine Anordnung (17) zur Überwachung des jeweiligen Messzustands des pH-sensitiven Segments (6) aufweist,sowie ein Verfahren zum Einsatz der Messanordnung.A measuring arrangement (1) for determining the pH value of a process medium (2), comprising at least one sensor tube (7) with a pH-sensitive segment (6) and a storage chamber (19) with a liquid (11) for reference, storage and calibration of the pH-sensitive segment (6), wherein the sensor tube (7) is movably mounted relative to the storage chamber (19) such that the pH-sensitive segment (6) can be moved out of the storage chamber (19) for contact with the process medium (2), wherein a first position of the pH-sensitive segment (6) in the storage chamber (19) is defined as the first measuring state in a storage and/or calibration position (40, 60) and wherein a second position of the pH-sensitive segment (6), which allows contact with the process medium (2), is defined as the second measuring state in a measuring position (50), wherein the measuring arrangement (1) has an arrangement (17) for monitoring the respective measuring state of the pH-sensitive segment (6) and a method for using the measuring arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung umfassend einen pH-Sensor insbesondere für den Einmalgebrauch und ein Verfahren zum Einsatz der Messanordnung.The present invention relates to a measuring arrangement comprising a pH sensor, in particular for single use, and a method for using the measuring arrangement.

Single-Use Anwendungen gehören seit einigen Jahren zum Standard im Bereich der Biotechnologie, Pharmaindustrie und Medizintechnik. Fermentationsbrühen und Zellkultivierung erfolgen in Behältern zur Einmalverwendung.Single-use applications have been standard in the biotechnology, pharmaceutical and medical technology sectors for several years. Fermentation broths and cell cultivation are carried out in single-use containers.

Gleiches gilt auch für die Verarbeitung entsprechender Produkte in den vorgenannten Anwendungen in verschiedenen Vorrichtungen zur Verarbeitung, welche sich beispielsweise über Filtrationsprozesse, Erwärmung und Lagerung erstrecken. Die pH-Wertüberwachung in diesen Prozessen ist von essentieller Bedeutung.The same applies to the processing of corresponding products in the aforementioned applications in various processing devices, which include, for example, filtration processes, heating and storage. pH monitoring in these processes is of essential importance.

Seit einiger Zeit wurden bereits Gamma-sterilisierbare Sensoren entwickelt. Ein typisches Beispiel für einen solchen Sensor wird in der DE 10 2010 063 033 A1 beschrieben. Dieser Sensor weist eine Halterung auf, wobei das Gehäuse des potentiometrischen Sensors in einer Halterung vorgesehen ist, die durch Klebung oder Schweißung mit einem Einweg-Prozessbehälter verbunden ist. Nach dem Bereitstellen des Messaufnehmers an oder in einer Behälterwand des Einwegbehälters kann dieser mit dem integrierten Messaufnehmer einer Sterilisation, beispielsweise durch Bestrahlung mit Gamma-Strahlung, unterzogen werden. Danach wird der sterilisierte Behälter mit dem Messaufnehmer bis zu seinem Einsatz gelagert. Wenn der Einweg-Behälter schließlich zur Durchführung eines, beispielsweise biotechnologischen, Verfahrens zum Einsatz kommt, wird der Messaufnehmer in Betrieb genommen. Hierzu wird der Messaufnehmer mit einer übergeordneten Einheit zur Bildung eines Messgeräts verbunden.Gamma-sterilizable sensors have been developed for some time. A typical example of such a sensor is shown in the EN 10 2010 063 033 A1 described. This sensor has a holder, the housing of the potentiometric sensor being provided in a holder which is connected to a disposable process container by gluing or welding. After the measuring sensor has been provided on or in a container wall of the disposable container, the latter can be subjected to sterilization with the integrated measuring sensor, for example by irradiation with gamma radiation. The sterilized container with the measuring sensor is then stored until it is used. When the disposable container is finally used to carry out a process, for example a biotechnological process, the measuring sensor is put into operation. For this purpose, the measuring sensor is connected to a higher-level unit to form a measuring device.

Ein steriles Einmal-Messgerät in Form einer linear-verfahrbare Messsonde zur Detektion des pH-Werts wird überdies in der DE 10 2008 054 551 A1 offenbart. Hier wird ein Kompressionsabschnitt in Form eines Faltenbalgs zur Abdichtung genutzt.A sterile disposable measuring device in the form of a linearly movable measuring probe for detecting the pH value is also available in the EN 10 2008 054 551 A1 Here, a compression section in the form of a bellows is used for sealing.

Schließlich wurde in der DE 10 2021 112 184 B3 eine Messanordnung mit einem pH-Sensor und mit einer Lagerkammer offenbart, welcher mit einer Flüssigkeit zur Lagerung, Kalibrierung und Referenz dient, wobei der Sensor gegenüber der Lagerkammer linear beweglich gelagert ist. Dieser Sensor hat sich grundsätzlich bewährt. Er befindet sich im ausgefahrenen Zustand in einer Messposition, Allerdings kann man bei äußerer Betrachtung nicht feststellen, ob der Sensor tatsächlich in die Messposition verfahren wurde oder sich im eingefahrenen Zustand, also in der Kalibrierlösung, befindet. Dies kann zu Fehlmessungen bzw. einer fehlerhaften Auswertung führen.Finally, in the EN 10 2021 112 184 B3 a measuring arrangement with a pH sensor and a storage chamber is disclosed, which serves with a liquid for storage, calibration and reference, whereby the sensor is mounted in a linearly movable manner relative to the storage chamber. This sensor has proven itself in principle. In the extended state, it is in a measuring position. However, from an external inspection, it is not possible to determine whether the sensor has actually been moved into the measuring position or is in the retracted state, i.e. in the calibration solution. This can lead to incorrect measurements or an incorrect evaluation.

Die vorliegende Erfindung setzt daher ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik bei der Aufgabe an, Fehlmessungen aufgrund einer Fehlpositionierung des Sensors auszuschließen.The present invention therefore starts from the aforementioned prior art with the task of eliminating incorrect measurements due to incorrect positioning of the sensor.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The present invention solves this problem by a measuring arrangement having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 9.

Die erfindungsgemäße Messanordnung dient der Ermittlung des pH-Werts eines Prozessmediums. Die Messanordnung umfasst vorzugsweise einen pH-Sensor und weitere Elemente zur Adaptierung und Halterung des Sensors an einem Prozessbehälter, beispielsweise eine Messzelle.The measuring arrangement according to the invention serves to determine the pH value of a process medium. The measuring arrangement preferably comprises a pH sensor and further elements for adapting and holding the sensor on a process container, for example a measuring cell.

Die Messanordnung umfasst zumindest ein Sensorrohr mit einem pH-sensitiven Segment und eine Lagerkammer mit einer Flüssigkeit zur Referenz, Lagerung und Kalibrierung des pH-sensitiven Segments.The measuring arrangement comprises at least one sensor tube with a pH-sensitive segment and a storage chamber with a liquid for reference, storage and calibration of the pH-sensitive segment.

Das Sensorrohr ist beweglich gegenüber der Lagerkammer gelagert. Die Lagerkammer kann vorteilhaft statisch mit dem Prozessbehälter direkt oder vermittels der Messzelle verbunden sein. Sie ermöglicht die nasse Lagerung des Sensorrohres bzw. des pH-Sensors insgesamt.The sensor tube is mounted so that it can move relative to the storage chamber. The storage chamber can advantageously be statically connected to the process container directly or via the measuring cell. It enables the wet storage of the sensor tube or the pH sensor as a whole.

Das pH-sensitive Segment ist zur Kontaktierung mit dem Prozessmedium aus der Lagerkammer verfahrbar gelagert. Besonders bevorzugt ist das pH-sensitive Element linear verfahrbar gegenüber der Lagerkammer gelagert, so dass es teleskopartig in eine Messzelle aus- und einfahrbar ist. Es sind allerdings auch konstruktiv-aufwendigere Varianten in Rahmen der Erfindung denkbar, in welchen ein sensitives Segment durch Rotation in das Prozessmedium oder in die Flüssigkeit zur Lagerung und/oder Kalibrierung durch Rotation hineingedreht oder hinausgedreht wird.The pH-sensitive segment is mounted so that it can move out of the storage chamber in order to make contact with the process medium. The pH-sensitive element is particularly preferably mounted so that it can be moved linearly relative to the storage chamber so that it can be telescoped into and out of a measuring cell. However, more complex structural variants are also conceivable within the scope of the invention, in which a sensitive segment is rotated into or out of the process medium or liquid for storage and/or calibration.

Eine Position des pH-sensitiven Segments in der Lagerkammer wird dabei als erster Messzustand in einer Lager- und/oder Kalibrierposition definiert.A position of the pH-sensitive segment in the storage chamber is defined as the first measuring state in a storage and/or calibration position.

Eine Position des pH-sensitiven Segments, welche eine Kontaktierung mit dem Prozessmedium erlaubt, wird als zweiter Messzustand in einer Messposition definiert.A position of the pH-sensitive segment, which allows contact with the process medium, is defined as a second measuring state in a measuring position.

Einer oder beide der vorgenannten Messzustände werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung detektiert, indem die Messanordnung eine Anordnung zur Überwachung des jeweiligen Messzustands des pH-sensitiven Elements aufweist. Dies wird vorzugsweise durch Positionsbestimmung des pH-sensitiven Elements erreicht. Dabei kann vorteilhaft der ausgefahrene Zustand in Messposition oder der eingefahrene Zustand in Lager- oder Kalibrierposition oder beide Zustände erfasst werden.One or both of the aforementioned measuring states are detected within the scope of the present invention by the measuring arrangement comprising an arrangement for monitoring the respective measuring state of the pH-sensitive element. This is preferably achieved by determining the position of the pH-sensitive element. In this case, the extended state in the measuring position or the retracted state in the storage or calibration position or both states can advantageously be recorded.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Es geht mit einer konstruktiven Vereinfachung der Anordnung zur Überwachung des Messzustandes einher, wenn das Sensorrohr linear verschiebbar angeordnet ist.It is accompanied by a structural simplification of the arrangement for monitoring the measuring state if the sensor tube is arranged so that it can be moved linearly.

Die Anordnung zur Überwachung des Messzustandes kann zumindest ein erstes Sensorelement, als Sensorelement zur Positionsbestimmung an dem beweglich-gelagerten Sensorrohr, aufweisen. Dieses Sensorelement kann z.B. ein elektrisches oder magnetisches Bauteil sein. Das Sensorelement ist miniaturisierbar oder kann auch als Beschichtung ausgeführt sein. Das Sensorelement kann in das Sensorrohr integriert oder als Beschichtung, insbesondere als magnetische Beschichtung, auf das Sensorrohr zumindest bereichsweise aufgebracht sein, wodurch die Gefahr von Ablagerungen verringert wird. Das Sensorelement kann auch das Sensorrohr selbst sein, welches in einer Magnetspule als Gegenelement geführt eine Spannung als Sensorsignal induzieren kann, wodurch eine platzsparende Integration der Anordnung möglich ist, welche zugleich auch mediumsfern von Prozessmedium gestaltet werden kann.The arrangement for monitoring the measurement state can have at least a first sensor element as a sensor element for determining the position on the movably mounted sensor tube. This sensor element can be an electrical or magnetic component, for example. The sensor element can be miniaturized or can also be designed as a coating. The sensor element can be integrated into the sensor tube or applied as a coating, in particular as a magnetic coating, to the sensor tube at least in some areas, thereby reducing the risk of deposits. The sensor element can also be the sensor tube itself, which can induce a voltage as a sensor signal in a magnetic coil as a counter element, thereby enabling a space-saving integration of the arrangement, which can also be designed away from the process medium.

Die Messanordnung kann vorteilhaft ein zweites Sensorelement aufweisen, wobei die Anordnung zur Überwachung des Messzustandes ausgebildet ist zur Erzeugung eines Signals bei Annäherung und/oder Kontaktierung des ersten und des zweiten Sensorelements.The measuring arrangement can advantageously have a second sensor element, wherein the arrangement for monitoring the measuring state is designed to generate a signal when the first and the second sensor element approach and/or contact each other.

Die Messanordnung kann einen prozessseitigen und einen anschlussseitigen Bereich aufweisen, wobei erste und/oder zweite Sensorelement ein Signalleitung aufweisen, welche in einem Steckverbinder im anschlussseitigen Bereich münden. Auf diesen Steckverbinder ist eine Auswerteeinheit in einfacher Art und Weise aufsteckbar, so dass ein gemeinsamer Signalabgriff der Signale beider Signalleitungen durch die Auswerteeinheit möglich ist.The measuring arrangement can have a process-side area and a connection-side area, with the first and/or second sensor element having a signal line which ends in a plug connector in the connection-side area. An evaluation unit can be easily plugged onto this plug connector, so that the signals from both signal lines can be tapped together by the evaluation unit.

Zumindest eines der Sensorelemente der Anordnung kann als Reedkontakt und/oder Schleifkontakt ausgebildet sein. Insbesondere sind die Sensorelemente als kontaktbehaftete oder kontaktlose Komponenten ausgebildet. Beide Kontaktvariante sind miniaturisierbar und platzsparend in der Messanordnung integrierbar. Alternativ können die Anordnung zur Überwachung des Messzustandes oder zumindest einzelne Sensorelemente dieser Anordnung auch außerhalb, z.B. oberhalb der Messzelle, liegen.At least one of the sensor elements of the arrangement can be designed as a reed contact and/or sliding contact. In particular, the sensor elements are designed as contact-based or contactless components. Both contact variants can be miniaturized and integrated into the measuring arrangement in a space-saving manner. Alternatively, the arrangement for monitoring the measurement status or at least individual sensor elements of this arrangement can also be located outside, e.g. above the measuring cell.

Die Messanordnung kann vorteilhaft einen Messaufnehmer umfassend die Lagerkammer, das Sensorrohr und vorzugsweise auch den Steckverbinder aufweisen. Weiterhin weist die Messanordnung eine mit dem Messaufnehmer elektrisch-verbundene lösbare Auswerteeinheit auf. Durch die lösbare Variante ist der Messaufnehmer gammasterilisierbar ohne die Gefahr der Schädigung der Elektronik der Auswerteeinheit.The measuring arrangement can advantageously have a measuring sensor comprising the bearing chamber, the sensor tube and preferably also the connector. The measuring arrangement also has a detachable evaluation unit that is electrically connected to the measuring sensor. The detachable variant allows the measuring sensor to be gamma-sterilized without the risk of damaging the electronics of the evaluation unit.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einsatz der erfindungsgemäßen Messanordnung in einem biotechnologischen und/oder pharmazeutischen Prozess, weist durch die folgenden Schritte auf:

I Bereitstellen eines Messaufnehmers der Messanordnung;

A method according to the invention for using the measuring arrangement according to the invention in a biotechnological and/or pharmaceutical process comprises the following steps:

I Providing a measuring sensor of the measuring arrangement;

Der Messaufnehmer kann insbesondere das Sensorrohr im eingefahrenen Zustand bzw. in Lagerposition aufweisen, in welcher das pH-sensitive Segment nassgelagert in der Flüssigkeit vorliegt.

II Montage des Messaufnehmers an einen Prozessbehälter, wobei der Messaufnehmer vor oder nach der Montage einer Gammastrahlenbehandlung unterzogen wird;

The measuring sensor can in particular have the sensor tube in the retracted state or in the storage position in which the pH-sensitive segment is wet-stored in the liquid.

II Mounting the sensor to a process vessel, whereby the sensor is subjected to gamma irradiation treatment before or after mounting;

Im Fall, dass der Messaufnehmer zudem eine Durchflussmesszelle aufweist, kann die Montage z.B. durch endständiges Aufstecken von Prozessschläuche zur Verbindung mit dem Prozessbehälter erfolgen. Es ist allerdings auch möglich, dass der Messaufnehmer keine Messzelle aufweist, sondern lediglich eine Haltegeometrie, welche mit den Prozessbehälter direkt verklebt, verschweißt, verschraubt, verflanscht oder auf andere Weise vorzugsweise mediumsdicht verbunden wird.If the sensor also has a flow measuring cell, it can be installed, for example, by attaching process hoses to the end to connect it to the process container. However, it is also possible that the sensor does not have a measuring cell, but only a holding geometry that is directly glued, welded, screwed, flanged or connected in another way, preferably in a medium-tight manner, to the process container.

Die Gammabestrahlung kann nach der Montage gemeinsam mit dem Prozessbehälter erfolgen. Es ist allerdings auch möglich, dass der Messaufnehmer bereits als gammasterilisiertes Bauteil vakuumverschweißt geliefert und montiert wird.

III Anschließen der Auswerteeinheit

Gamma irradiation can be carried out after assembly together with the process vessel. However, it is also possible for the sensor to be delivered and assembled as a gamma-sterilized component, vacuum-welded.

III Connecting the evaluation unit

Nach der Montage kann das Anschließen der Auswerteeinheit und damit die finale Bereitstellung der Messanordnung erfolgen. Die Auswerteeinheit ist, anders als der Messaufnehmer, vorzugsweise kein Single-Use Bauteil und kann beliebig wiederverwendet werden, da diese Einheit keine mediumsberührenden Elemente aufweist. Dies erlaubt es die Auswerteeinheit mit einer qualitativ-hochwertigen Auswerteelektronik auszustatten und trägt zugleich zur Nachhaltigkeit der erfindungsgemäßen Messanordnung bei.

IV Einführen eines Prozessmediums in den Prozessbehälter und Bewegen des Sensorrohres von einer Lagerposition in eine Messposition, derart dass das sensitive Segment des Sensorrohres zur Ermittlung des pH-Wertes des Prozessmediums in Kontakt mit dem Prozessmedium gebracht wird;

After assembly, the evaluation unit can be connected and the measuring arrangement can be finally prepared. Unlike the sensor, the evaluation unit is preferably not a single-use component and can be reused as required, as this unit has no elements that come into contact with the medium. This allows the evaluation unit to be equipped with high-quality evaluation electronics and at the same time contributes to to the sustainability of the measuring arrangement according to the invention.

IV Introducing a process medium into the process vessel and moving the sensor tube from a storage position to a measuring position such that the sensitive segment of the sensor tube is brought into contact with the process medium to determine the pH value of the process medium;

Sodann erfolgt ein Aktivieren der pH-Messung in Schritt IV. Die Messung kann intervallartig oder kontinuierlich erfolgen. Zugleich kann ein Prozess im Prozessbehälter ablaufen. Es kann z.B. eine biochemische Reaktion wie z.B. Fermentation, ein Trennprozess z.B. von Blut in Plasma und roten Blutkörperchen, eine biologische Vermehrung oder ein Test z.B. auf Zytotoxizität einer Verbindung, vorgenommen werden. Die vorgenannten Beispiele sind nichtabschließend für die Vielfalt von Prozessen, welche im Prozessbehälter ablaufen können.

V Trennen der Auswerteeinheit vom Messaufnehmer und Entleeren des Prozessmediums aus dem Prozessbehälter;

The pH measurement is then activated in step IV. The measurement can be carried out at intervals or continuously. At the same time, a process can take place in the process container. For example, a biochemical reaction such as fermentation, a separation process e.g. of blood into plasma and red blood cells, a biological reproduction or a test e.g. for the cytotoxicity of a compound can be carried out. The above examples are not exhaustive of the variety of processes that can take place in the process container.

V Disconnect the evaluation unit from the measuring sensor and empty the process medium from the process container;

Nach Ende oder Unterbrechung des Prozesses im Prozessbehälter erfolgt ein Entleeren des Prozessmediums aus dem Prozessbehälter. Zeitgleich, davor oder danach kann die Auswerteeinheit vom Messaufnehmer getrennt und zum Anschluss an einen anderen Messaufnehmer rückgewonnen werden.

VI Entsorgung des Prozessbehälters und des daran befestigten Messaufnehmers der Messanordnung,

After the end or interruption of the process in the process tank, the process medium is emptied from the process tank. At the same time, before or after this, the evaluation unit can be separated from the measuring sensor and recovered for connection to another measuring sensor.

VI Disposal of the process container and the measuring sensor attached to it,

Schließlich erfolgt nach dem Konzept der Single-Use-Anwendung eine Entsorgung des Prozessbehälters und des Messaufnehmers. Die Entsorgung kann getrennt voneinander oder gemeinsam erfolgen. Eine Entsorgung kann eine zumindest teilweise pyrolytische oder chemische Zersetzung umfassen.Finally, according to the single-use application concept, the process container and the measuring sensor are disposed of. Disposal can be carried out separately or together. Disposal can include at least partial pyrolytic or chemical decomposition.

Erfindungsgemäß erfolgt beim Bewegen in Schritt IV die Positionsbestimmung des pH-sensitiven Segments durch ein sensorisches Erfassen. Die Position bzw. der Messzustand des Sensorrohres wird sodann von der Auswerteeinheit angezeigt. Die Anzeige kann optisch oder akustisch erfolgen oder lediglich durch ein Signal durch die Auswerteeinheit an eine übergeordnete Recheneinheit.According to the invention, during movement in step IV, the position of the pH-sensitive segment is determined by sensor detection. The position or measurement status of the sensor tube is then displayed by the evaluation unit. The display can be optical or acoustic or simply by a signal from the evaluation unit to a higher-level computing unit.

Die Bestimmung der Lagerposition und/oder der Messposition kann sowohl in Schritt III als auch in Schritt IV erfolgen.The determination of the bearing position and/or the measuring position can be done in both step III and step IV.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the subclaims.

Nach der Messung kann ein erneutes Bewegen des Sensorrohres in eine Kalibierposition erfolgen, derart dass das sensitive Segment in Kontakt mit der Flüssigkeit im Lagerraum steht und es kann eine Rekalibrierung, insbesondere in Form einer Einpunkt-Kalibrierung, der Messanordnung erfolgen. Es wird davon ausgegangen, dass die Messanordnung bei Inbetriebnahme bereits zumindest einmalig kalibriert wurde. Alternativ kann das vorgenannte Bewegen des Sensorrohres auch zwischen einer Messreihe einer Messung erfolgen, zur Überprüfung und/oder Validierung der Ergebnisse z.B. bei Langzeitmessungen z.B. über mehrere Tage oder Wochen oder dergl..After the measurement, the sensor tube can be moved again to a calibration position so that the sensitive segment is in contact with the liquid in the storage room and the measuring arrangement can be recalibrated, particularly in the form of a single-point calibration. It is assumed that the measuring arrangement has already been calibrated at least once when it was put into operation. Alternatively, the aforementioned movement of the sensor tube can also take place between a series of measurements in order to check and/or validate the results, e.g. in the case of long-term measurements, e.g. over several days or weeks or the like.

Nach dem sensorischen Erfassen der Messposition in Schritt IV kann vorteilhaft ein Signal über den Kontaminierungszustand des Messaufnehmers durch die Auswerteeinheit generiert werden. Dadurch kann dem Nutzer angezeigt werden, dass dieser Messaufnehmer gebraucht und daher für weitere Single-Use Anwendungen unbrauchbar ist.After the sensory detection of the measuring position in step IV, a signal about the contamination status of the sensor can advantageously be generated by the evaluation unit. This can indicate to the user that this sensor is used and therefore unusable for further single-use applications.

Überdies kann eine Warnmeldung ausgegeben werden, wenn sich die Messanordnung nach Abgabe eines Steuersignals zur Messung oder Kalibrierung nicht in der dafür geeigneten Messposition befindet.In addition, a warning message can be issued if the measuring arrangement is not in the appropriate measuring position after a control signal for measurement or calibration has been issued.

Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messanordnung in einem ersten Messzustand;
2 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messanordnung in einem zweiten Messzustand; und
3 Prozessdiagramm über ein Verfahren für den Einsatz der Messanordnung der 1 und 2.

The subject matter of the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and with the aid of the accompanying figures. They show:

1 schematic representation of a measuring arrangement according to the invention in a first measuring state;
2 schematic representation of a measuring arrangement according to the invention in a second measuring state; and
3 Process diagram of a procedure for using the measuring arrangement of the 1 and 2 .

Die Erfindung setzt bei der DE 10 2021 112 184 B3 als Stand der Technik an und entwickelt diesen fort. 1 und 2 geben lediglich schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Messanordnung wieder, wobei zu weiteren Details des konstruktiven Aufbaus des pH-Sensors selbst auf die DE 10 2021 112 184 B3 verwiesen wird.The invention is based on the EN 10 2021 112 184 B3 as the state of the art and develops it further. 1 and 2 merely schematically represent the structure of a measuring arrangement according to the invention, whereby further details of the structural design of the pH sensor itself can be found in the EN 10 2021 112 184 B3 is referred to.

Die in 1 und 2 dargestellte Messanordnung 1 kann analog zur DE 10 2021 112 184 B3 ein Behältnis 3, z.B. ein Rohr oder ein Tank, aufweisen zur Aufnahme und/oder Leitung eines Prozessmediums 2. Das Behältnis ist lediglich ein optionaler Teil der Messanordnung, da diese auch analog zur DE 10 2010 063 033 A1 über eine entsprechende Halterung mit dem Behältnis lediglich verklebt, verschweißt oder auf andere Art mediumsdicht befestigt sein kann.In the 1 and 2 The measuring arrangement 1 shown can be used analogously to EN 10 2021 112 184 B3 a container 3, e.g. a pipe or a tank, for receiving and/or conveying a process dium 2. The container is only an optional part of the measuring arrangement, since this is also analogous to the EN 10 2010 063 033 A1 can only be glued, welded or otherwise attached to the container in a medium-tight manner using an appropriate holder.

Das Behältnis 3 kann in Analogie zur DE 10 2021 112 184 B3 eine hier nicht näher dargestellte Messzelle ausgebildet sein, welche mit einem Prozessbehälter, insbesondere einem Prozessbehälter in Einweg-Technologie, z.B. einem Fermenter, „Bag“, Tasche, Beutel, Kammer, Behältnis, einer Schlauch- oder Rohrleitung mit einer starren oder flexiblen Wandung aus einem Kunststoff mit Hygienezulassung oder ähnliches, verbindbar ist.Container 3 can be used in analogy to EN 10 2021 112 184 B3 a measuring cell (not shown in detail here) can be designed which can be connected to a process container, in particular a process container using disposable technology, e.g. a fermenter, "bag", pouch, bag, chamber, container, a hose or pipe with a rigid or flexible wall made of a plastic with hygiene approval or similar.

Die besagte Messzelle kann in Analogie zur vorgenannten Druckschrift als Durchflussmesszelle ausgebildet sein und insbesondere ein Messrohr aufweisen mit endständigen Schlauchanschlüssen zum Verbinden mit einer Schlauch- oder Rohrleitung, durch welches das Prozessmedium 2 ein- und wieder ausleitbar ist. Entsprechend können überwiegende mediumsberührende Elemente der Messanordnung, insbesondere das Messrohr der Messzelle oder allgemeiner das Behältnis 3, können aus einem Kunststoff mit Hygienezulassung, wie z.B. PE, PPSU, PVDF oder PEEK, gefertigt sein. Alternativ zu einem Messrohr kann auch ein beliebiges anderes Behältnis zur Lagerung und/oder Leitung vorgesehen sein.The measuring cell in question can be designed as a flow measuring cell in analogy to the aforementioned publication and in particular have a measuring tube with hose connections at the end for connection to a hose or pipe through which the process medium 2 can be fed in and out again. Accordingly, the majority of the medium-contacting elements of the measuring arrangement, in particular the measuring tube of the measuring cell or more generally the container 3, can be made of a plastic with hygiene approval, such as PE, PPSU, PVDF or PEEK. As an alternative to a measuring tube, any other container can also be provided for storage and/or pipework.

Die Messanordnung 1 umfasst eine Lagerkammer 19 mit einem Innenraum 20, der zur Aufnahme einer Flüssigkeit 11, die zur Referenz, Lagerung und Kalibrierung ausgestaltet ist und einer nicht-dargestellten Bezugsableitung, die mit einer übergeordneten Einheit (nicht dargestellt) verbindbar ist. Die Lagerkammer 19 weist Ringform auf. Die Ringform umfasst sowohl Zylinderformen als auch mehreckige Formen. Die Lagerkammer 19 kann überdies eine oder mehrere Einfüllöffnungen für die Flüssigkeit aufweisen.The measuring arrangement 1 comprises a storage chamber 19 with an interior space 20 which is designed to accommodate a liquid 11 which is designed for reference, storage and calibration and a reference line (not shown) which can be connected to a higher-level unit (not shown). The storage chamber 19 has a ring shape. The ring shape includes both cylindrical shapes and polygonal shapes. The storage chamber 19 can also have one or more filling openings for the liquid.

Die Messanordnung 1 weist zudem ein Sensorrohr 7 eines pH-Sensors auf. Das Sensorrohr ist gegenüber der Lagerkammer 19 bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordnet. Das Sensorrohr 7 weist ein sensitives Segment 6 auf, welches in Kontakt mit dem Prozessmedium 2 den pH-Wert dieses Prozessmediums bestimmt.The measuring arrangement 1 also has a sensor tube 7 of a pH sensor. The sensor tube is arranged so that it can move, in particular move linearly, relative to the storage chamber 19. The sensor tube 7 has a sensitive segment 6 which, in contact with the process medium 2, determines the pH value of this process medium.

Bevorzugt umfasst die Messanordnung 1 einen Single-use Messaufnehmer 12 und eine daran elektrisch-kontaktierbare Auswerteeinheit 8. Die Single-use Anwendung betrifft vorzugsweise lediglich den Messaufnehmer 12, welcher über mediumskontaktierende Sensorelemente verfügt. Anders als in der DE 10 2021 112 184 B3 bedeutet „Single Use“ allerdings nicht zwingend ein einmaliges Verschieben des Sensorrohres in eine Messposition.The measuring arrangement 1 preferably comprises a single-use measuring sensor 12 and an evaluation unit 8 that can be electrically contacted thereto. The single-use application preferably only concerns the measuring sensor 12, which has medium-contacting sensor elements. Unlike in the EN 10 2021 112 184 B3 However, “single use” does not necessarily mean that the sensor tube is moved into a measuring position once.

Vielmehr wird der pH-Wert der sich im Prozessbehälter der Einweg-Technologie befindliche Prozessflüssigkeit bis zum Entleeren des Prozessbehälters einmalig oder mehrmalig durch die Messanordnung bestimmt. Nach dem Entleeren wird der Prozessbehälter gemeinsam mit dem Messaufnehmer 12 entsorgt.Rather, the pH value of the process liquid in the process container of the disposable technology is determined once or several times by the measuring arrangement until the process container is emptied. After emptying, the process container is disposed of together with the measuring sensor 12.

Das Sensorrohr 7 umfasst überdies eine Messableitung (nicht-dargestellt), über welche der sensitive Bereich 6 mit der übergeordneten Auswerteeinheit 8 verbindbar ist. Die Auswerteeinheit 8 gehört nicht zum Single-Use Messaufnehmer, sondern sie ist über einen lösbaren Anschluss, z.B. einen Steckverbinder 9, mit diesem lösbar verbunden. Dadurch ist der gesamte Messaufnehmer 12 gamma-sterilisierbar, ohne dass die Elektronik der Auswerteeinheit 8 geschadet wird.The sensor tube 7 also includes a measuring line (not shown) via which the sensitive area 6 can be connected to the higher-level evaluation unit 8. The evaluation unit 8 does not belong to the single-use measuring sensor, but is detachably connected to it via a detachable connection, e.g. a plug connector 9. This means that the entire measuring sensor 12 can be gamma-sterilized without damaging the electronics of the evaluation unit 8.

Der Steckverbinder 9 umfasst (nicht dargestellt) sowohl die Bezugsableitung als auch die Messableitung und überdies noch Signalleitungen 13 und 14 einer Anordnung zur Überwachung des Messzustands der Messanordnung.The connector 9 comprises (not shown) both the reference lead and the measuring lead and also signal lines 13 and 14 of an arrangement for monitoring the measuring state of the measuring arrangement.

Der sensitive Bereich 6 befindet sich in 1 in einem ersten Messzustand in der Lagerkammer 19. Dieser Messzustand wird als inaktiver Messzustand oder Kalibrierzustand mit einer Lager- und/oder Kalibrierposition assoziiert.The sensitive area 6 is located in 1 in a first measuring state in the storage chamber 19. This measuring state is associated with a storage and/or calibration position as an inactive measuring state or calibration state.

In 2 befindet sich der sensitive Bereich 6 in einem zweiten Messzustand in Kontakt mit dem Prozessmedium 2. Dieser Messzustand wird mit einer Messposition assoziiert.In 2 the sensitive area 6 is in a second measuring state in contact with the process medium 2. This measuring state is associated with a measuring position.

Die lineare Beweglichkeit des Sensorrohres 7 gegenüber der Lagerkammer 19 kann auf vielfältige Art und Weise gewährleistet werden. Sie kann manuell z.B. durch ein Gewinde, z.B. ein Innengewinde, zwischen Lagerkammer und Sensorrohr, durch einen Bajonett-Schraubanschluss, durch Drehspindeln, durch eine Linearführung, durch Federkraft oder auf andere Art und Weise ermöglicht werden.The linear mobility of the sensor tube 7 relative to the bearing chamber 19 can be ensured in a variety of ways. It can be enabled manually, for example, by a thread, e.g. an internal thread, between the bearing chamber and the sensor tube, by a bayonet screw connection, by rotating spindles, by a linear guide, by spring force or in another way.

Auch automatisierte Bewegung z.B. durch Linearantriebe, vorzugsweise batteriebetriebene Linearantriebe, oder durch Druckluft ist eine Bewegung realisierbar.Automated movement can also be achieved, e.g. through linear drives, preferably battery-operated linear drives, or through compressed air.

Obwohl die Anwendung als „Single-Use“-Anwendung gedacht ist, so kann auch in diesem Anwendungsfall eine längere Zeit vergehen, ohne dass eine Entleerung stattfindet. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Anwendung bei Fermentationsbrühen. Hier benötigt die Fermentation teilweise Stunden oder Tage bis der Prozess abgeschlossen ist und eine Entleerung erfolgen kann. In der Zwischenzeit kann in Vergessenheit geraten sein, in welchem Messzustand sich die Messanordnung befindet. Eine ähnliche Problematik ergibt sich bei automatisierten Systemen, in welchen ggf. der Linearantrieb trotz entsprechenden Steuerbefehls nicht betätigt wurde. In diesen Fällen wird dann nicht das Prozessmedium 2, sondern die Flüssigkeit 11, gemessen.Although the application is intended as a “single-use” application, a longer period of time can pass without emptying taking place. A typical example of this is the application in fermentation brew. Here, the fermentation sometimes takes hours or days until the process is complete and emptying can take place. In the meantime, the measuring state of the measuring arrangement may have been forgotten. A similar problem arises with automated systems in which the linear drive may not have been activated despite the corresponding control command. In these cases, it is not the process medium 2 that is measured, but the liquid 11.

Um eine Erfassung eines korrekten Messzustandes sicherzustellen, weist die Messanordnung erfindungsgemäß eine Anordnung zur Überwachung des Messzustandes 17 und damit der Position des beweglichen Sensorrohres 7 in Bezug auf die Lagerkammer 19 auf.In order to ensure detection of a correct measuring state, the measuring arrangement according to the invention has an arrangement for monitoring the measuring state 17 and thus the position of the movable sensor tube 7 in relation to the bearing chamber 19.

Bevorzugt ist die Anordnung 17 zweiteilig aufgebaut mit einem ersten Sensorelement 15 am beweglichen Sensorrohr und mit einem zweiten Sensorelement 16 an einem gegenüber dem Sensorrohr 7 statischen Bauteil der Messanordnung 1, insbesondere des Single-Use Messaufnehmers 12. Das besagte statische Bauteil kann die Wandung des Behältnisses 3, z.B. der dem Messaufnehmer 12 zugeordneten Messzelle, sein. Es kann allerdings auch in der Lagerkammer 19, z.B. an der Wandung der Lagerkammer 19, angeordnet sein.Preferably, the arrangement 17 is constructed in two parts with a first sensor element 15 on the movable sensor tube and with a second sensor element 16 on a component of the measuring arrangement 1, in particular the single-use measuring sensor 12, which is static relative to the sensor tube 7. The said static component can be the wall of the container 3, e.g. the measuring cell assigned to the measuring sensor 12. However, it can also be arranged in the storage chamber 19, e.g. on the wall of the storage chamber 19.

Die beiden Sensorelemente 15 und 16 können elektrische Kontakte, z.B. Schleifkontakte, sein, wobei von beiden Kontakten eine Signalleitung 13 und 14 zum Steckverbinder 9 abgeht. Es sind allerdings auch andere Varianten der Realisierung einer Bestimmung der Position eines linear-beweglichen Elements bekannt. Beispielsweise kann ein Reed-Kontakt oder ein Reedschalter in Verbindung mit einem Magneten als Anordnung 17 genutzt werden.The two sensor elements 15 and 16 can be electrical contacts, e.g. sliding contacts, with a signal line 13 and 14 leading from both contacts to the connector 9. However, other variants of realizing a determination of the position of a linearly movable element are also known. For example, a reed contact or a reed switch in conjunction with a magnet can be used as arrangement 17.

Auch eine Positions-Erfassung durch ein Potentiometer ist möglich. Im Falle eines Drehpotentiometers, z.B. wenn die lineare Verfahrbarkeit über eine Spindel gelöst wird, kann die Anordnung zur Überwachung des Messzustands 17 auch lediglich durch ein einziges Sensorelement gelöst werden, wobei der Drehpotentiometer den Drehwinkel bis zum Erreichen der Endposition erfasst.Position detection by means of a potentiometer is also possible. In the case of a rotary potentiometer, e.g. if the linear movement is achieved via a spindle, the arrangement for monitoring the measurement state 17 can also be achieved by just a single sensor element, with the rotary potentiometer detecting the angle of rotation until the end position is reached.

Die Detektion der jeweiligen Position des sensorischen Segments 6 kann, wie zuvor erläutert, sowohl elektrisch mittels Kontaktflächen oder auch anhand von mechanischen Schaltern erfolgen. Wie sich aus 2 ergibt, bilden im Fall der Schleifkontakte die Sensorelemente 15 und 16 in Endposition bzw. Messposition einen geschlossenen Stromkreis, wodurch ein Signal ausgelöst wird, während der Stromkreis in Lager- bzw. Kalibrierposition geöffnet ist.The detection of the respective position of the sensory segment 6 can, as previously explained, be carried out either electrically by means of contact surfaces or by means of mechanical switches. As can be seen from 2 In the case of sliding contacts, the sensor elements 15 and 16 in the end position or measuring position form a closed circuit, whereby a signal is triggered, while the circuit is open in the storage or calibration position.

Eine Widerstandsmessung, kapazitive oder induktive Näherungsmessung oder andere Varianten der Positionsbestimmung sind ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar. Dadurch können verschiedene anwendungsspezifische Verfahren abgeleitet werden. Z.B. das Vermerken des Starts des Messbetriebs, das visuelle/akustische Bestätigen zu Erreichen der Endlage sowie das Verhindern des erneuten Einsatzes dieses Sensors (nicht mehr steril). Im Falle einer Überprüfung nach Ende des Produktionszyklus kann dies ebenso verwendet und erfasst werden.Resistance measurement, capacitive or inductive proximity measurement or other variants of position determination can also be implemented within the scope of the present invention. This allows various application-specific methods to be derived. For example, noting the start of the measurement operation, visually/acoustically confirming that the end position has been reached and preventing the sensor from being used again (no longer sterile). This can also be used and recorded in the event of an inspection after the end of the production cycle.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einsatz der vorbeschriebenen Messanordnung in einem biotechnologischen und/oder pharmazeutischen Prozess wird anhand von 3 erläutert und kann die folgenden Schritte umfassen:

In einem ersten Schritt 100 erfolgt das Bereitstellen eines Messaufnehmers der Messanordnung. Dieser wird vor und/oder nach seiner Montage 200 an einen Prozessbehälter einer Gammastrahlenbehandlung 201 unterzogen.

A method according to the invention for using the above-described measuring arrangement in a biotechnological and/or pharmaceutical process is described by means of 3 and may include the following steps:

In a first step 100, a measuring sensor of the measuring arrangement is provided. This is subjected to a gamma radiation treatment 201 before and/or after its assembly 200 to a process container.

Vor Benutzung werden typischerweise Single-use Komponenten mit Gammastrahlung sterilisiert. Insgesamt wird somit insb. für den Downstream des Bio-Processing die pH-Messung mit einem Sensor durchgeführt, welcher nass gelagert werden kann. Dadurch ergeben sich verschiedene Vorteile wie z.B. eine erneute Nullpunkt-Kalibrierung (Überprüfung) beim Kunden und eine Verkürzung der Einschwingzeit bzw. Inbetriebnahmezeit.Before use, single-use components are typically sterilized with gamma radiation. Overall, the pH measurement is carried out with a sensor that can be stored wet, especially for the downstream of bioprocessing. This results in various advantages, such as a new zero point calibration (check) at the customer's site and a shortening of the settling time or commissioning time.

Sodann erfolgt das Anschließen 300 der Auswerteeinheit 8.The evaluation unit 8 is then connected 300.

Weiterhin kann eine Einpunktkalibrierung in Lagerposition erfolgen.Furthermore, a single-point calibration can be carried out in the storage position.

Daraufhin wird ein Prozessmedium 2 in den Prozessbehälter geführt und es erfolgt ein Bewegen 400 des Sensorrohres 7 von einer Lagerposition 40 in eine Messposition 50 bewegt, derart, dass das sensitive Segment 6 des Sensorrohres 7 zur Ermittlung des pH-Wertes des Prozessmediums 2 in Kontakt mit dem Prozessmedium gebracht wird.A process medium 2 is then fed into the process container and the sensor tube 7 is moved 400 from a storage position 40 to a measuring position 50 such that the sensitive segment 6 of the sensor tube 7 is brought into contact with the process medium in order to determine the pH value of the process medium 2.

Optional kann nach der Messung ein erneutes Bewegen 500 in eine Kalibierposition 60 erfolgen, derart dass das sensitive Segment 6 in Kontakt mit der Kalibrierflüssigkeit steht. Die Kalibrierposition 60 kann dabei der Lagerposition 40 entsprechen.Optionally, after the measurement, a renewed movement 500 into a calibration position 60 can take place such that the sensitive segment 6 is in contact with the calibration liquid. The calibration position 60 can correspond to the storage position 40.

Weiterhin erfolgt ein Trennen 610 der Auswerteeinheit 8 vom Messaufnehmer 12 und ein Entleeren 620 des Prozessmediums aus dem Prozessbehälter.Furthermore, the evaluation unit 8 is separated 610 from the measuring sensor 12 and the process medium is emptied 620 from the process container.

Schließlich erfolgt eine Entsorgung 700 des Prozessbehälters und des daran befestigten Messaufnehmers 12 der Messanordnung 1.Finally, the process container and the measuring sensor 12 of the measuring arrangement 1 attached to it are disposed of 700.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Positionsbestimmung zwischen der Messposition 50 und/oder der Kalibrierposition 40/60 sensorisch erfasst und von der Auswerteeinheit angezeigt wird.The method is characterized by the fact that the position determination between the measuring position 50 and/or the calibration position 40/60 is recorded by sensors and displayed by the evaluation unit.

Das erneute Bewegen 500 hat den besonderen Vorteil einer mehrfachwiederholbaren Einpunktkalibrierung über den Verlauf der Single-Use-Verwendung. Wie bereits zuvor beschrieben, können sich Single Use Prozesse, wie Fermentationsprozesse, über mehrere Stunden oder Tage, ja sogar über Monate hinweg, erstrecken, wobei sich die Zusammensetzung und der pH-Wert des Messmediums sukzessive verändern kann. Nach mehreren Stunden kann eine erneute Nullpunktbestimmung durch Rekalibrierung bei solchen Anwendungen von Vorteil für die Kunden und deren Qualitätsanforderungen sein.Re-moving 500 has the particular advantage of a single-point calibration that can be repeated several times over the course of the single-use application. As already described, single-use processes such as fermentation processes can extend over several hours or days, even months, whereby the composition and pH value of the measuring medium can change gradually. After several hours, a new zero point determination by recalibration can be beneficial for customers and their quality requirements in such applications.

Durch eine geeignete Detektion der Position des Sensors 5 bzw. des Sensorrohres 7 und des sensitiven Segments 6 kann in der Anwendung zwischen Kalibrierposition (Lagerung) und Messposition unterschieden werden. Für die Überprüfung bzw. eine Ein-Punkt-Kalibrierung ist die Gewährleistung der Kalibrierposition erforderlich. Das Verfahren bzw. Bewegen des Sensorrohres 7 in Messposition wird detektiert. Eine irrtümliche Benutzung des Sensors für Messungen, obwohl sich dieser noch in Kalibrierposition befindet, kann dadurch unterbunden werden.By appropriately detecting the position of the sensor 5 or the sensor tube 7 and the sensitive segment 6, a distinction can be made between the calibration position (storage) and the measuring position in the application. For checking or a one-point calibration, the calibration position must be guaranteed. The movement of the sensor tube 7 into the measuring position is detected. This prevents the sensor from being used for measurements by mistake, even though it is still in the calibration position.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Warnmeldung ausgegeben werden, wenn sich die Messanordnung nach Abgabe eines Steuersignals zur Messung oder Kalibration nicht in der dafür geeigneten Messposition befindet.In a variant of the method according to the invention, a warning message can be issued if the measuring arrangement is not in the suitable measuring position after a control signal for measurement or calibration has been issued.

Durch die Detektion der Mess- oder Kalibrierposition eines pH Sensors für den Einmalgebrauch kann eine irrtümliche Verwendung des Sensors für Messung bei falscher Positionierung vermieden werden.By detecting the measuring or calibration position of a disposable pH sensor, erroneous use of the sensor for measurement when incorrectly positioned can be avoided.

In einer optionalen Variante der vorliegenden Erfindung kann eine erneute Verwendung des Sensors verhindert werden, wenn der Sensor einmal in die Messposition verfahren wurde.In an optional variant of the present invention, reuse of the sensor can be prevented once the sensor has been moved into the measuring position.

Bevorzugt ist das zweite Sensorelement 16 Teil eines Führungskanals 18 zur Führung des Sensorrohres 7.Preferably, the second sensor element 16 is part of a guide channel 18 for guiding the sensor tube 7.

Dabei kann das zweite Sensorelement 16 auch in einer zurückgesetzten Position in den Führungskanal 18 integriert sein, so dass ein bündiger Abschluss zwischen Stirnfläche 10 des Sensorrohres 7 und Behältniswandung 3 gewährleistet wird. Die 1 und 2 der Ausführungsvariante zeigen demgegenüber eine andere abgewandelte Variante, in welcher das Sensorelement 16 gegenüber der Behältniswandung 3 hervorsteht.The second sensor element 16 can also be integrated in a recessed position in the guide channel 18, so that a flush connection between the front surface 10 of the sensor tube 7 and the container wall 3 is ensured. 1 and 2 In contrast, the embodiment variant shows another modified variant in which the sensor element 16 protrudes from the container wall 3.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010063033 A1 [0004, 0039]DE 102010063033 A1 [0004, 0039]
DE 102008054551 A1 [0005]DE 102008054551 A1 [0005]
DE 102021112184 B3 [0006, 0038, 0039, 0040, 0044]DE 102021112184 B3 [0006, 0038, 0039, 0040, 0044]

Claims

Messanordnung (1) zur Ermittlung des pH-Werts eines Prozessmediums (2), umfassend zumindest ein Sensorrohr (7) mit einem pH-sensitiven Segment (6) und eine Lagerkammer (19) mit einer Flüssigkeit (11) zur Referenz, Lagerung und Kalibrierung des pH-sensitiven Segments (6), wobei das Sensorrohr (7) beweglich gegenüber der Lagerkammer (19) gelagert ist, derart, dass das pH-sensitive Segment (6) zur Kontaktierung mit dem Prozessmedium (2) aus der Lagerkammer (19) verfahrbar ist, wobei eine erste Position des pH-sensitiven Segments (6) in der Lagerkammer (19) als erster Messzustand in einer Lager- und/oder Kalibrierposition (40, 60) definiert wird und wobei eine zweite Position des pH-sensitiven Segments (6), welche eine Kontaktierung mit dem Prozessmedium (2) erlaubt, als zweiter Messzustand in einer Messposition (50) definiert wird dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (1) eine Anordnung (17) zur Überwachung des jeweiligen Messzustands des pH-sensitiven Segments (6) aufweist.Measuring arrangement (1) for determining the pH value of a process medium (2), comprising at least one sensor tube (7) with a pH-sensitive segment (6) and a storage chamber (19) with a liquid (11) for reference, storage and calibration of the pH-sensitive segment (6), wherein the sensor tube (7) is movably mounted relative to the storage chamber (19) such that the pH-sensitive segment (6) can be moved out of the storage chamber (19) for contact with the process medium (2), wherein a first position of the pH-sensitive segment (6) in the storage chamber (19) is defined as the first measuring state in a storage and/or calibration position (40, 60) and wherein a second position of the pH-sensitive segment (6), which allows contact with the process medium (2), is defined as the second measuring state in a measuring position (50), characterized in that the measuring arrangement (1) has an arrangement (17) for monitoring the respective measuring state of the pH-sensitive segment (6) having.

Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorrohr (7) linear verschiebbar angeordnet ist.Measuring arrangement according to Claim 1 , characterized in that the sensor tube (7) is arranged to be linearly displaceable.

Messanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (17) zur Überwachung des Messzustandes zumindest ein erstes Sensorelement (15) zur Positionsbestimmung an oder in dem beweglich-gelagerten Sensorrohr (7) aufweist.Measuring arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the arrangement (17) for monitoring the measuring state has at least a first sensor element (15) for determining the position on or in the movably mounted sensor tube (7).

Messanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (1) ein zweites Sensorelement (16) der Anordnung (17) zur Überwachung des Messzustandes aufweist, wobei die Anordnung (17) ausgebildet ist zur Erzeugung eines Signals bei Annäherung und/oder Kontaktierung des ersten und des zweiten Sensorelements (15, 16).Measuring arrangement according to Claim 3 , characterized in that the measuring arrangement (1) has a second sensor element (16) of the arrangement (17) for monitoring the measuring state, wherein the arrangement (17) is designed to generate a signal upon approach and/or contact of the first and the second sensor element (15, 16).

Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (1) einen prozessseitigen und einen anschlussseitigen Bereich aufweisen, wobei erste und/oder zweite Sensorelement (15, 16) ein Signalleitung (13, 14) aufweisen, welche in einem Steckverbinder (9) im anschlussseitigen Bereich münden.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement (1) has a process-side area and a connection-side area, wherein the first and/or second sensor element (15, 16) has a signal line (13, 14) which opens into a plug connector (9) in the connection-side area.

Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Sensorelemente (15, 16) der Anordnung (17) als Reedkontakt, Reedschalter und/oder Schleifkontakt als kontaktbehaftete oder kontaktlose Komponenten ausgebildet ist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensor elements (15, 16) of the arrangement (17) is designed as a reed contact, reed switch and/or sliding contact as contact-based or contactless components.

Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung den Messzustand kapazitiv, induktiv, über einen mechanischen Schalter und/oder einen Potentiometer detektiert und/oder überwacht.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement detects and/or monitors the measuring state capacitively, inductively, via a mechanical switch and/or a potentiometer.

Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (1) einen Messaufnehmer (12) umfassend die Lagerkammer (19), das Sensorrohr (7) und vorzugsweise den Steckverbinder (9) aufweist und dass die Messanordnung (1) eine mit dem Messaufnehmer (12) elektrisch-verbundene lösbare Auswerteeinheit (8) aufweist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement (1) has a measuring sensor (12) comprising the bearing chamber (19), the sensor tube (7) and preferably the plug connector (9) and that the measuring arrangement (1) has a detachable evaluation unit (8) electrically connected to the measuring sensor (12).

Verfahren zum Einsatz der Messanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem biotechnologischen und/oder pharmazeutischen Prozess, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: I Bereitstellen (100) eines Messaufnehmers (12) der Messanordnung (1); II Montage (200) des Messaufnehmers (12) an einen Prozessbehälter, wobei der Messaufnehmer (12) vor oder nach der Montage einer Gammastrahlenbehandlung (201) unterzogen wird; III Anschließen (300) der Auswerteeinheit (8); IV Einführen eines Prozessmediums (2) in den Prozessbehälter und Bewegen (400) des Sensorrohres (7) von einer Lagerposition (40) in eine Messposition (50), derart dass das sensitive Segment (6) des Sensorrohres (7) zur Ermittlung des pH-Wertes des Prozessmediums (2) in Kontakt mit dem Prozessmedium (2) gebracht wird; V Trennen (610) der Auswerteeinheit (8) vom Messaufnehmer (12) und Entleeren (620) des Prozessmediums (2) aus dem Prozessbehälter; und VI Entsorgung (700) des Prozessbehälters und des daran befestigten Messaufnehmers (12) der Messanordnung (1), wobei beim Bewegen (400) in Schritt IV die Positionsbestimmung des sensitiven Elements sensorisch erfasst und von der Auswerteeinheit (8) angezeigt wird.Method for using the measuring arrangement (1) according to one of the preceding claims in a biotechnological and/or pharmaceutical process, characterized by the following steps: I providing (100) a measuring sensor (12) of the measuring arrangement (1); II mounting (200) the measuring sensor (12) on a process container, wherein the measuring sensor (12) is subjected to a gamma ray treatment (201) before or after mounting; III connecting (300) the evaluation unit (8); IV introducing a process medium (2) into the process container and moving (400) the sensor tube (7) from a storage position (40) into a measuring position (50) such that the sensitive segment (6) of the sensor tube (7) is brought into contact with the process medium (2) to determine the pH value of the process medium (2); V Separating (610) the evaluation unit (8) from the measuring sensor (12) and emptying (620) the process medium (2) from the process container; and VI Disposal (700) of the process container and the measuring sensor (12) of the measuring arrangement (1) attached thereto, wherein during movement (400) in step IV the position determination of the sensitive element is recorded by sensors and displayed by the evaluation unit (8).

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Messung oder während einer Messreihe der Messung ein erneutes Bewegen (500) des Sensorrohres (7) in eine Kalibierposition (60) erfolgt, derart dass das sensitive Segment (6) in Kontakt mit der Flüssigkeit (11) im Lagerraum (19) steht und eine Rekalibrierung, insbesondere in Form einer Einpunkt-Kalibrierung, der Messanordnung (1) erfolgt.Procedure according to Claim 9 , characterized in that after the measurement or during a series of measurements, a renewed movement (500) of the sensor tube (7) into a calibration position (60) takes place such that the sensitive segment (6) is in contact with the liquid (11) in the storage space (19) and a recalibration, in particular in the form of a one-point calibration, of the measuring arrangement (1) takes place.

Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem sensorischen Erfassen der Messposition in Schritt IV ein Signal über den Kontaminierungszustand des Messaufnehmers (1) durch die Auswerteeinheit (8) generiert wird.Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that after the sensory detection of the measuring position in step IV, a signal about the contamination state of the measuring sensor (1) is generated by the evaluation unit (8).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn sich die Messanordnung (1) nach Abgabe eines Steuersignals zur Messung oder Kalibration nicht in der dafür geeigneten Messposition befindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a warning message is issued if the measuring arrangement (1) is not in the suitable measuring position after a control signal for measurement or calibration has been issued.