製品情報

非破壊・非接触 酸素計(1チャンネル式 ) 新製品 OXY-1 SMA

非破壊・非接触 酸素計(1チャンネル式 )
新製品 OXY-1 SMA

密閉空間内の酸素濃度を外部から非破壊的に測定できるセンサー用の1チャネル式 酸素計です。
対応する通常感度センサー(別売)の種類には、非破壊測定に用いるセンサーチップの他、プローブ式、フローセル式などがあり、用途に合わせて選べます。
本体が小さく、低消費電力で、堅牢なケースで覆われているため、屋内屋外問わず簡単にご使用いただけます。

  • 概要
  • 特徴
  • 仕様
  • 導入事例事例

PreSens社製 OXY-1 SMA は長年多くのお客様にご利用いただいている、Fibox 3 の後継機種です。電源供給及びPCとの通信はUSBとなり、非常に小型でコンパクトになりました。PC ソフトウェアでは、センサーを複数登録でき、校正データも各センサー毎に紐付されます。
通常感度センサー(別売)の種類には、非破壊測定に用いるセンサーチップの他、プローブ式、フローセル式などがあり、用途に合わせて選べます。本体は小さく、低消費電力で、堅牢なケースで覆われているため、屋内屋外問わず簡単にご使用できます。

測定原理

PreSens 社酸素計はファイバーの先端に酸素に感度を持つ蛍光染料(酸素センサー)をコートし、そこから発せられ る蛍光エネルギを測定するという光学的手法を利用しています。酸素センサーから放たれる蛍光エネルギは周囲の酸素により抑制されるので蛍光の強度と寿命を 測定することにより測定部位の酸素量を知ることができます。

使用事例

密閉容器内の酸素測定(PETボトル、パウチ等)
細胞培養時の酸素測定による活性モニタリング
微生物培養時の酸素測定による活性モニタリング

使用可能な酸素センサー

酸素センサーチップ PEベース(オートクレーブ不可)とガラスベース(オートクレーブ可)があります。

 

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非接触式酸素センサー

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プローブ式酸素センサー

 

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ファーメンター用酸素センサー
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フロースルー式酸素センサー

関連ページ

  • 特徴

特徴

5mm程度の円形のセンサーチップを容器内部に貼付し、外部からファイバーケーブルを通して光の照射、蛍光の捕集を行うことで密閉容器内の酸素測定を可能にしています。また、1つのセンサーにて気相液相の両方が測定可能です。測定範囲は気体で0-4.2%(検出下限0.01%)、液体で0-1.8ppm(検出下限1ppb)となっています。また、反応応答性が速く、最小測定間隔は3秒(通常感度センサーの場合1秒)となっています。
操作・測定にはPCが必要で、付属のソフトウェアをインストールの上、ご使用頂きます。

 

  1. 非破壊・非接触酸素測定。
  2. キャリブレーション・フリー
  3. クイック・レスポンスロー・コスト(測定試薬等はありません。)
  4. 炭酸ガス等の干渉はありません。取扱いが極めて容易。
  5. 気体・液体サンプル測定可能。
  6. 酸素電極のような酸素消費測定ではありません。

測定原理

PreSens社非破壊酸素計はセンサースポットと呼ばれる酸素に感度を持つ蛍光染料フィルム(酸素センサー)から発せられる蛍光エネルギを測定するという光学的手法を利用しています。測定前にパッケージ内面に取り付けたセンサースポットに外部から光を照射します。

それによりセンサースポットから放たれる蛍光エネルギは周囲の酸素により抑制されるので、蛍光の強度と寿命を測定することによりパッケージ内の酸素量を知ることができます。

アクセサリ

以下のアクセサリにより様々アプリケーションに対応可能です。

プローブ酸素センサー

  1. 浸漬・プロセス用途
  2. H2O2、EtOH耐性
  3. 堅ろう性
  4. 長期安定性

 

 

フローセル用酸素センサー

  1. オンラインモニタ用途
  2. H2O2、EtOH耐性
  3. 堅ろう性、長期安定性
  4. 長期安定性

 

 

非破壊測定用酸素センサー

  1. 非破壊、非接触測定用途
  2. オンラインモニタ用途
  3. 滅菌可能(130℃1.5atm)
  4. H2O2、EtOH耐性

 

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※お客様のアプケーションに対応したカスタマイズも可能です。

  • 仕様

PSt3通常感度

  • 導入事例

マイクロキャリアベースのhMSC栽培におけるオンラインpHおよびDO測定

使い捨てスピナーフラスコに統合されたセンサースポットによる培養モニタリング

スピナーフラスコは、ヒト間葉系幹細胞(hMSC)のマイクロキャリアベースの培養によく使用されます。通常、pHおよび溶存酸素(DO)プローブは装備されていません。このアプリケーションノートでは、PreSens社の光学pH(SP-HP5)およびDO(SP-PSt3)センサーを備えた使い捨てスピナーフラスコでのhMSCの培養について説明します。2回の培養で4.1 x 10^7細胞と5.9 x 10^7細胞の間のピーク細胞数に到達しながら、信頼性の高いDOおよびpHデータが得られました。

スピナーフラスコは、mLスケールでhMSCの培養で確立されています。たとえば、細胞培養培地、マイクロキャリアのタイプ、およびプロセスパラメーターのスクリーニングは、スピナーフラスコを使用してすばやく実行できます。しかし、培養結果に強い影響を与えるDOやpHなどの主要なプロセスパラメーターをオンラインで測定することはできません。本研究は、脂肪組織由来のヒト間葉系幹細胞(hADSC)のマイクロキャリアベースの拡張中にPreSens社(ドイツ)の光学センサーでオンラインで測定したDOおよびpH値の信頼性を調査しました。光センサーは、125 mLスピナーフラスコ(Corning、USA)の内壁に貼り付けられました。センサーの励起と読み取り用のポリマー光ファイバーは、ARC(円形コンテナー用アダプター、PreSens社)でセンサースポットとスピナーフラスコ壁の反対側の位置に固定され、測定用にpH-1 SMA LG1とOXY-1 SMAに接続されました(図1A)。 攪拌機と反応器の壁の間のスペースが狭いため、従来のプローブをスピナーフラスコに取り付けることはできません。したがって、従来のプローブと比較して、センサースポットのサイズが5mmと小型化されていることが大きな利点です。さらに、PreSens社の使い捨てpHおよびDOセンサーは、スピナーフラスコ内の培養液の流体の動きを変更しません(図1B)。

Fig_1_hMSC_in_Spinner

図1:オンライン測定用のpHおよびDOセンサーが組み込まれた使い捨てのCorningスピナーフラスコ(左)。ARCはポリマー光ファイバーを保持し、フラスコの内壁に取り付けられたセンサー(右)をpHおよびDOメーター(A)に接続します。使い捨てセンサースポットがある場合とない場合のスピナーフラスコでは、流体フローパターンと流体速度に大きな変化はありません(B)。

Fig_2_hMSC_in_Spinner

図2:培養の総細胞数、pH(オンライン/オフライン)およびDO測定の時間依存プロファイル1.光学(……)とコントロールスピナーフラスコ(■)はシミュレーションされ、計算された比成長率(µ)に基づいています。サンプルは、0、1、3、および5〜8日目に採取されました。

Fig_3_hMSC_in_Spinner

図3:培養の総細胞数、pH(オンライン/オフライン)およびDO測定の時間依存プロファイル2.光学(……)とコントロールスピナーフラスコ(–)の測定された総細胞数(・・・)間の時間曲線(■)はシミュレーションされ、計算された比成長率(µ)に基づいています。サンプルは、0、1、および7日目に採取されました。

材料と方法

培養は、凍結保存されたhADSCを使用して行われました。細胞はLonza Cologne GmbHから提供され、市販のポリスチレン製マイクロキャリア上で、米国Lonzaが特別に設計した無血清培地(5%FBS)で培養しました。インストルメント化されたスピナーと並行して、センサースポットが実装されていない標準スピナー(コントロールスピナー)を使用しました。サンプリング間隔に従って、オフラインのサンプルはコントロールスピナーから取得されました。細胞を接種する前に、1 gのポリスチレン担体(成長表面360 cm^2)をスピナーフラスコに移しました。続いて、血清を減らし、あらかじめ温めておいた培地を加えて、115 mLの作業容量にした。センサースポットを浸し、懸濁液を平衡化させるために、マイクロキャリア/培地懸濁液を3時間撹拌した。その後、pHとDOを再校正し、1 x 10^6個の細胞に接種しました。細胞付着を促進するために、最初の4時間は攪拌を行いませんでした。次に、培養物を37°C、湿度80%、CO 25%で60 rpmで攪拌しました。7〜8日間の培養期間。NucleoCounter NC-100(chemometec、Denmark)で細胞密度を測定するために、サンプルの3つを異なる時点で採取しました。ブドウ糖と乳酸塩の測定は、Cedex Bio(Roche Diagnostics、スイス)を使用して行いました[データはここには表示されていません]。さらに、pHはオフラインで測定されました(Mettler Toledoの電極式pHセンサー)。オフライン測定で0.1の偏差が示された場合は、オンラインpH値が再校正されました。
スピナーフラスコでの幹細胞培養
図2と3では、2つの独立したhADSC培養(■=光スピナー、……=コントロールスピナー)について、総細胞数、pH(オンライン/オフライン)、およびDO(オンライン)測定の時間依存プロファイルが示されています。すべての培養で1日の遅滞期が観察されました。培養実行1 では、光学スピナーで7日目に5.95 x 1^7細胞のピーク細胞数が達成されました。対照スピナーでは、6日目にピークセル数5.84 x 10^7セルが測定されました。シミュレートされた成長曲線は、両方のスピナーフラスコの対数成長フェーズ内の比較可能な成長を示しています。細胞は0.83 d -1の平均成長率(µ)で成長し、(2倍の時間20.1時間)以前の調査の結果に匹敵します[4]。ピーク細胞数を達成した後、利用可能なマイクロキャリア表面により、さらなる細胞増殖がおそらく妨げられた。培養1(図2)では、DO濃度が100%から52%に減少し、細胞あたり4.7 x 10 -17 mol s -1の酸素消費率(q O2)が計算されました。文献データと比較(2.50 x 10 -17 [5]〜2.25 x 10 -18 mol s -1セルあたり[6])hMSCの計算された酸素消費率は典型的な範囲でした。オンライン測定では、3、5、6、7、および8日目のサンプリングが栽培システムに影響を与えたことが示されました。サンプリング中にガス交換が強化され、DOおよびpHシグナル(シグナルピーク)が増加しました。それにもかかわらず、オフラインのpH測定は、オンライン測定と比較して同様の値(平均偏差<2%)を示しました。最小の偏差は、オンライン測定の信頼性を示します。ガス交換による影響を減らすために培養2のサンプリング回数は減らされました(0、1、6、および7日目)。したがって、pHおよびDOの急激なピークのない、より滑らかな信号曲線が得られました。培養2のピークセル数(光学スピナーの3.45 x 10^7セル、4.11 x 10^7培養2における制御スピナーにおける細胞)は培養1より約29~42%でした。しかしながら、0.65d^-1の平均成長速度(μ)と25.6時間の倍加時間であると計算されました。光スピナーとその制御。細胞増殖の減少はDO信号からも明らかで、21%の減少(100%から79%)が見られました。培養1 の推定酸素消費率(q O2)を使用することにより、培養2では約4.14 x 10^7 cellの平均細胞数であると予測できます。

結論
これらの結果は、オンラインのDO測定を使用して、使い捨てスピナーフラスコ内の細胞増殖を評価および予測できることを示しています。さらに、オンラインpH測定では、ガス交換の減少が接種後のpHの急速な低下を引き起こし、細胞増殖を損なう可能性があることを示しています。PreSensの光学センサーを使用したオンラインのpHおよびDO測定により、2つの主要なプロセスパラメーターの正確で信頼性の高い測定が可能になります。

 

 

【代表的な使用業界とアプリケーション】

製薬メーカー

・バイアル・ブリスター・アンプル内のヘッドスペースの酸素, 液体薬剤・注射剤の溶存酸素

・包材, 包装剤, 機能性フィルムの 酸素透過性(バリア性)の評価、窒素ガス充填度合の確認

・脱酸素剤の評価

食品・フィルムメーカー

・包材, 包装剤, 機能性フィルムの 酸素透過性(バリア性)の検討評価、窒素ガス充填度合の確認

・品質保証期限の延長検査

・脱酸素剤の評価

バイオ・再生医療

・動物細胞のディッシュ, シャーレ内の培養液のモニタリング

・バイアル瓶内での密閉培養時の酸素モニタリング

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