世界第一個(gè)商用玻璃膜pH傳感器于20世紀(jì)30年代中期投放市場。今天的傳感器仍然依賴于與這些第一批產(chǎn)品相同的設(shè)計(jì)原則。自1947年以來，pH傳感器制造商將測量電極和參比電極組合成一個(gè)單元，因此稱為pH復(fù)合電極。今天復(fù)合電極幾乎完全用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)應(yīng)用。只有當(dāng)測量電極和參比電極的預(yù)期壽命有顯著差異時(shí)，才建議使用由兩個(gè)單獨(dú)電極組成的pH測量系統(tǒng)。

目前有玻璃膜法和光學(xué)法連續(xù)pH測量技術(shù)可供選擇。玻璃膜pH電極是流行的技術(shù)，由于其悠久的歷史和采用到許多不同的應(yīng)用。光學(xué)pH電極是一種相對較新的技術(shù)，正在市場上引起人們的興趣。本文將探討玻璃膜pH電極和光學(xué)pH電極的優(yōu)點(diǎn)和局限性。

玻璃膜pH電極
1、玻璃膜pH電極是如何工作的?
玻璃膜pH電極是電化學(xué)傳感器，產(chǎn)生毫伏輸出對應(yīng)于改變pH值。顧名思義，傳感器的測量電極部分依賴于一種特殊配方的pH敏感玻璃，它與介質(zhì)中的氫離子濃度發(fā)生反應(yīng)。



參比電極提供穩(wěn)定的電壓電位，以完成pH值測量電路，并允許電流通過電極。pH電極(變送器或分析儀)測量毫伏信號(hào)以顯示適當(dāng)?shù)膒H值。



2、玻璃膜pH電極在細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用中的好處是什么?
由于玻璃膜pH電極技術(shù)已可用多年，因此它對于大多數(shù)用戶是眾所周知的?，F(xiàn)有的生物反應(yīng)器控制器輸入已被設(shè)計(jì)為接受傳感器的毫伏輸入，因此兼容性不是問題。傳感器配置和校準(zhǔn)的邏輯通常是控制器軟件的一部分，并寫入現(xiàn)有的SOP程序。

玻璃膜pH電極可以承受伽馬滅菌，重復(fù)高壓滅菌器和SIP(原地滅菌循環(huán))，以及CIP(原地清潔)。它們與大多數(shù)水性工藝兼容，但一些與蛋白質(zhì)，硫化物或極端pH值的應(yīng)用可能需要更頻繁的清潔和校準(zhǔn)。玻璃膜pH電極的局限性是什么?由于這些電極是電化學(xué)的，隨著時(shí)間的推移，它們將失去準(zhǔn)確性和響應(yīng)性。這種影響可以通過校準(zhǔn)來糾正，但最終需要更換電極。在安裝、清潔和校準(zhǔn)過程中，小心處理也是至關(guān)重要的，因?yàn)椴Ａ请姌O的主要部件，損壞始終是一個(gè)問題。

光學(xué)pH電極
1、光學(xué)pH電極是如何工作的？
顧名思義，光學(xué)pH電極的測量原理是光譜學(xué)。傳感元件由嵌入在親水性凝膠化合物中的熒光染料組成。這種熒光染料對介質(zhì)中的氫離子濃度很敏感。光源(通常是藍(lán)光)被定向在傳感元件上，傳感元件發(fā)出相應(yīng)波長的光。pH值的變化會(huì)導(dǎo)致波長的偏移，這種偏移可以通過光學(xué)探測器來測量，波長濃度的變化比例將對應(yīng)于pH值的變化。傳感元件通常是在平板上生產(chǎn)的，其中每個(gè)傳感器都是從平板上模切出來的，并貼在光纖電纜上或貼在允許光線通過而不失真的窗口上。由于這種設(shè)計(jì)，這些傳感元件可稱為斑點(diǎn)或貼片。



2、光學(xué)pH電極在細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用中的好處是什么？
光學(xué)pH電極的傳感元件是測量系統(tǒng)中與工藝接觸的唯一部分。該設(shè)計(jì)非常緊湊，低成本和一次性，使其成為一次性應(yīng)用的理想選擇。光斑沒有保質(zhì)期限制，使用前不需要校準(zhǔn)(可能有許多特定波長的信息，必須輸入到光譜儀的電子設(shè)備中，以獲得最佳精度)。

3、光學(xué)pH電極的局限性是什么？
光學(xué)pH電極對某些化學(xué)物質(zhì)有交叉敏感性。最令人擔(dān)憂的是那些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)攻擊凝膠基質(zhì)并破壞熒光染料，應(yīng)避免使用有機(jī)溶劑。在其他情況下，改變電導(dǎo)率(滲透壓)會(huì)影響pH測量的準(zhǔn)確性。這可以通過在運(yùn)行期間執(zhí)行一點(diǎn)偏移校準(zhǔn)來補(bǔ)償。最后，不能用光學(xué)技術(shù)測量整個(gè)pH測量范圍，因此應(yīng)避免在大約5到8pH以外的應(yīng)用。

光學(xué)pH技術(shù)已經(jīng)在市場上出現(xiàn)了大約20年，但它并沒有被市場廣泛了解，因此集成到現(xiàn)有的生物反應(yīng)器控制器和變送器中可能很困難。

玻璃膜法和光學(xué)法pH技術(shù)對比
由于每個(gè)應(yīng)用都有不同的要求，下面的比較圖表應(yīng)該有助于確定哪種技術(shù)最適合用戶的測量。



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