世界第一个商用玻璃膜pH传感器于20世纪30年代中期投放市场。今天的传感器仍然依赖于与这些第一批产品相同的设计原则。自1947年以来，pH传感器制造商将测量电极和参比电极组合成一个单元，因此称为pH复合电极。今天复合电极几乎完全用于实验室和工业应用。只有当测量电极和参比电极的预期寿命有显著差异时，才建议使用由两个单独电极组成的pH测量系统。
目前有玻璃膜法和光学法连续pH测量技术可供选择。玻璃膜pH电极是流行的技术，由于其悠久的历史和采用到许多不同的应用。光学pH电极是一种相对较新的技术，正在市场上引起人们的兴趣。本文将探讨玻璃膜pH电极和光学pH电极的优点和局限性。
玻璃膜pH电极
1、玻璃膜pH电极是如何工作的?
玻璃膜pH电极是电化学传感器，产生毫伏输出对应于改变pH值。顾名思义，传感器的测量电极部分依赖于一种特殊配方的pH敏感玻璃，它与介质中的氢离子浓度发生反应。
参比电极提供稳定的电压电位，以完成pH值测量电路，并允许电流通过电极。pH电极(变送器或分析仪)测量毫伏信号以显示适当的pH值。
2、玻璃膜pH电极在细胞培养应用中的好处是什么?
由于玻璃膜pH电极技术已可用多年，因此它对于大多数用户是众所周知的。现有的生物反应器控制器输入已被设计为接受传感器的毫伏输入，因此兼容性不是问题。传感器配置和校准的逻辑通常是控制器软件的一部分，并写入现有的SOP程序。
玻璃膜pH电极可以承受伽马灭菌，重复高压灭菌器和SIP(原地灭菌循环)，以及CIP(原地清洁)。它们与大多数水性工艺兼容，但一些与蛋白质，硫化物或极端pH值的应用可能需要更频繁的清洁和校准。玻璃膜pH电极的局限性是什么?由于这些电极是电化学的，随着时间的推移，它们将失去准确性和响应性。这种影响可以通过校准来纠正，但最终需要更换电极。在安装、清洁和校准过程中，小心处理也是至关重要的，因为玻璃是电极的主要部件，损坏始终是一个问题。
光学pH电极
1、光学pH电极是如何工作的？
顾名思义，光学pH电极的测量原理是光谱学。传感元件由嵌入在亲水性凝胶化合物中的荧光染料组成。这种荧光染料对介质中的氢离子浓度很敏感。光源(通常是蓝光)被定向在传感元件上，传感元件发出相应波长的光。pH值的变化会导致波长的偏移，这种偏移可以通过光学探测器来测量，波长浓度的变化比例将对应于pH值的变化。传感元件通常是在平板上生产的，其中每个传感器都是从平板上模切出来的，并贴在光纤电缆上或贴在允许光线通过而不失真的窗口上。由于这种设计，这些传感元件可称为斑点或贴片。
2、光学pH电极在细胞培养应用中的好处是什么？
光学pH电极的传感元件是测量系统中与工艺接触的唯一部分。该设计非常紧凑，低成本和一次性，使其成为一次性应用的理想选择。光斑没有保质期限制，使用前不需要校准(可能有许多特定波长的信息，必须输入到光谱仪的电子设备中，以获得最佳精度)。
3、光学pH电极的局限性是什么？
光学pH电极对某些化学物质有交叉敏感性。最令人担忧的是那些化学物质可能会攻击凝胶基质并破坏荧光染料，应避免使用有机溶剂。在其他情况下，改变电导率(渗透压)会影响pH测量的准确性。这可以通过在运行期间执行一点偏移校准来补偿。最后，不能用光学技术测量整个pH测量范围，因此应避免在大约5到8pH以外的应用。
光学pH技术已经在市场上出现了大约20年，但它并没有被市场广泛了解，因此集成到现有的生物反应器控制器和变送器中可能很困难。
玻璃膜法和光学法pH技术对比
由于每个应用都有不同的要求，下面的比较图表应该有助于确定哪种技术最适合用户的测量。
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