本培養・フェドバッチ
バイオリアクター内のpH・DO・CO2を連続計測し、酸/塩基添加とガス供給を自動制御する。
主な用途
- pH/DO制御
- ガス供給連動
Product Guide
インラインpH/DOセンサー・プローブ
インラインpH/DOセンサー・プローブは、培養液に直接挿入してpH・溶存酸素・溶存CO2をリアルタイム測定し、バイオリアクターの自動制御に信号を渡す滅菌対応の計測器である。培養環境を規定範囲に保つための中核デバイスであり、計測項目・滅菌耐性・装着規格・出力方式(アナログ/デジタル)・校正運用を軸に選定する。
用途・特徴
インラインpH/DOセンサー・プローブは、培養液に直接挿入してpH、溶存酸素(DO)、溶存CO2をリアルタイムに測定する計測器である。pHは主にガラス電極による電位差測定、DOはクラーク型などの電気化学式または蛍光寿命を利用した光学式、CO2はガス透過膜の内側でpH変化を測る方式が用いられる。バイオリアクターの培養制御ループに信号を渡し、酸/塩基添加やガス供給(酸素・空気・CO2)の自動調整に使われる。
選定では、まず計測項目(pH/DO/CO2)と測定レンジ、滅菌方式(オートクレーブ/SIP)への耐性、そして装着方式(12mm標準径・PG13.5ねじ・挿入長)を確認する。出力はアナログ(電気化学pH/DO)かデジタル(Arc・Memosens等の誘導結合・非接触コネクタ)かで、ケーブル耐久性や校正運用が変わる。シングルユースバイオリアクターでは、培養槽内蔵の光学パッチを外部リーダーで非侵襲計測する光学式が選ばれることが多い。
工程上は、pH電極の校正タイミング(滅菌前のオフライン2点校正)と、滅菌・運転中に生じるドリフトの管理が要点になる。電気化学式DOは応答に膜とエレクトロライトの保守が必要で、消耗品交換とゼロ/スパン校正の周期を運用に組み込む。長時間培養ではオフライン分析計との比較(オフセット補正)が品質管理上重要で、デジタルセンサーはセンサー側に校正履歴・稼働時間を保持できる点が運用負荷の低減につながる。
Point
- 計測項目(pH/DO/CO2)、測定レンジ、応答速度を工程要件に合わせて選ぶ
- 滅菌方式(オートクレーブ/SIP)に耐える型式かを確認する
- 装着規格(径12mm・PG13.5ねじ・挿入長)と槽側ポートの整合を確認する
- 出力方式はアナログかデジタル(誘導結合・非接触)かで運用が変わる
- シングルユース槽では非侵襲の光学式センサーが選択肢になる
- 校正・消耗品交換・オフライン分析との照合を運用に組み込む
使用方法
基本的には、滅菌前にセンサーを校正してバイオリアクターのポートに装着し、培養中のpH・DO・CO2を連続計測して制御系へ信号を渡します。
1計測項目(pH/DO/CO2)と測定レンジを決める
2滅菌方式・装着規格・出力方式を確認して機種を選ぶ
3滅菌前にオフラインで校正する(pHは2点校正)
4槽ポートに装着し、オートクレーブまたはSIPで滅菌する
5制御系に接続し、pH/DO/CO2を連続計測する
6オフライン分析計と照合し、必要に応じてオフセット補正する
実際の運用は、培養スケール、シングルユース/ステンレス槽、滅菌方式、計測項目、出力方式、校正周期、オフライン分析との照合頻度、制御システムとの連携によって変わります。
使用される工程
インラインpH/DOセンサーは、培養・発酵の環境制御が必要な工程で使われます。
シードトレイン
拡大培養の各段階で溶存酸素とpHを監視し、本培養への移行判断に使われる。
主な用途
- 拡大培養監視
- 移行判断
灌流・連続培養
長時間運転でのドリフト管理が重要となり、デジタルセンサーやオフライン照合で精度を維持する。
主な用途
- 長期安定性
- ドリフト管理
微生物発酵
高酸素要求の発酵で、応答の速いDO計測により通気・撹拌・酸素供給を制御する。
主な用途
- 高密度発酵
- SIP対応
使用されるモダリティー
インラインpH/DOセンサーは、細胞・微生物を培養するほぼすべてのモダリティーで使われます。
抗体医薬
関連度高
シードトレイン本培養フェドバッチ制御
CHO培養のpH・DO・CO2を制御し、力価と品質の安定化に使われる。
Fc融合・組換えタンパク質
関連度高
細胞株培養本培養灌流培養
哺乳類細胞培養の溶存酸素とpH維持に使われる。
二重特異性抗体
関連度高
本培養制御最適化
複雑な培養条件のpH/DO制御で使われる。
ウイルスベクター(AAV/レンチ)
関連度高
Producer細胞培養トランスフェクション工程
接着/浮遊細胞培養の環境制御とDO監視に使われる。
細胞治療
関連度中〜高
細胞拡大培養閉鎖系培養
自家・同種細胞の拡大培養で、光学式や閉鎖系対応センサーが使われる。
微生物(大腸菌・酵母)
関連度高
発酵高密度培養SIP運転
高酸素要求の発酵でDO制御とpH制御に使われる。
