[发明专利]用于确定与测量介质中的分析物浓度相关的被测变量的装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于确定与测量介质中的分析物浓度相关的被测变量的装置及方法。特别是涉及一种传感器，包括：壳体，其具有设置成用于接触所述测量介质的区域；流体管线，其布置在所述壳体中；界面，其布置在设置成用于接触所述测量介质的所述区域内，并且具有与所述流体管线接触的第一侧和与所述壳体的周围——特别是，与所述壳体接触的所述测量介质——接触的第二侧；第一贮液器，其布置在所述壳体中并流体连接到所述流体管线，并且容纳旨在与所述分析物接触和/或相互作用的试剂；以及输送机构，其被设计成将所述试剂从所述第一贮液器输送到所述流体管线中。

技术领域

本发明涉及一种用于通过可再生传感器元件来确定与测量介质中的分析物浓度有关的被测变量的装置。

背景技术

传感器通常用于分析测量以确定与测量介质中的分析物浓度相关的被测变量，诸如分析物的浓度或活性、一种或多种化学或生物化学转化成分析物的物质的浓度或活性、或取决于几种不同分析物的浓度的累积参数。这种传感器可以被设计为在线传感器，其可以被集成到容纳测量介质的过程容器中并且与测量介质直接接触——例如通过浸没。在线传感器可以基于各种测量原理；例如，存在光化学传感器、生化传感器、生物传感器或电化学传感器。

光化学传感器通常包括指示剂物质——例如，其可以固定在膜中——与测量介质接触以进行测量。测量值通过光化学传感器进行检测是基于通过分析物与指示剂物质的相互作用对传感器的光学特性的影响。这样的相互作用可以例如由具有分析物和指示剂物质的参与的可逆或不可逆的化学反应组成，其中反应产物通过可以借助于传感器检测到的诸如具体吸收行为或发光行为的某些光学特性形成。由于与分析物的相互作用——例如由于分子碰撞，传感器的光学特性的变化还可以用于改变指示剂物质的吸收特性和荧光特性。一个例子是在常见的氧传感器中用于测量溶解氧的荧光的消除或衰减(也称为荧光淬灭)。

许多光学传感器在其寿命期间出现漂移，这与诸如因含有指示剂物质的膜的渗出(技术上称为浸出)或辐射诱导式漂白(所谓的光致漂白)引起的指示剂物质的老化或指示剂物质的损耗有关。如有必要，这一点可以通过定期调节传感器来补偿；然而，这与相应的人力成本和维修成本相关联。当调节不足以将老化传感器恢复到其在整个所需测量范围内发出可靠测量值的状态时，达到光化传感器的寿命终点。因此，不仅在避免更频繁且涉及的调节方面上，而且考虑到延长传感器的总体寿命，都需要抵消指示剂物质的老化和损耗。

电化学传感器可以例如是电流型传感器或电位型传感器。

电位型传感器可以检测带电分析物——特别是，离子——的浓度或活性。它们通常包括测量半电池和参考半电池以及测量电路。与测量介质接触时，测量半电池形成作为测量介质中的分析物活性的函数的电位，而参考半电池提供了与分析物浓度无关的稳定参考电位。测量电路以导电的方式连接到测量半电池的偏转元件和参考半电池的参考元件，并且产生表示测量电极和参比电极之间的电位差的测量信号。如果需要的话，测量信号可以由测量电路输出到诸如测量转换器的上级单元，其连接到传感器并且进一步处理测量信号。

测量半电池电位型传感器包括电位形成元件，其可以包括例如分析物敏感层或离子选择性膜，这取决于电位型传感器的性质。当层或膜与测量介质接触时，取决于测量介质中和膜中的分析物活性之间的差异的电位差在层表面或膜表面与测量液体之间的边界表面处由抵靠边界表面上的相(诸如膜和液体测量介质)之间的分析物交换形成。这确定了测量半电池电位，该半电池电位可以通过测量电路使用以导电或电解导电方式连接到层或膜的偏转元件来检测。

离子选择性膜或层可以例如包括络合分析物的离子交换剂或离子载体。这种离子选择性膜在使用寿命期间改变成分——例如由于化学反应或由于离子载体损耗，其可以从膜离开进入测量介质。这可以导致传感器信号漂移。通常，离子选择性传感器的使用寿命通过老化或离子载体从膜浸出来决定。某些离子选择性膜在与测量介质接触时非常不稳定，使得其在要求在长时间内一致高测量质量的过程分析中的使用是不推荐的。