CN111346527A - 制备溶液的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备溶液的方法和系统，用于与测定被测变量的测量装置(10、100)一起使用，所述被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度，所述方法包括：‑将至少一个胶囊(4)添加到预定体积的包含溶剂的液体(5)中，其中，所述胶囊(4)具有完全围绕内部的囊壁和容纳在所述内部内的至少一种物质(6)，其中，所述胶囊(4)的囊壁至少部分地溶解在所述液体(5)中，并且容纳在所述内部中的所述物质(6)逸出到所述液体(5)中；以及‑将所述物质(6)与所述液体(5)混合并且/或者将所述物质(6)溶解在所述液体(5)中。本发明还涉及一种用于根据所述方法制备溶液的系统(1)。

Description

制备溶液的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于制备溶液以便与用于测定被测变量的测量装置一起使用的方法和系统，该被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度。本发明还涉及一种用于校准、验证和/或调节这种测量装置的方法。

背景技术

实验室和过程测量领域中分析测量的目的是定性和/或定量测定测量介质(例如，测量液体)中的成分。为此，使用了多种用于测量多种不同参数的测量装置。在液体分析领域中，例如使用电位传感器(诸如pH测量链或离子选择电极)，安培传感器，电导率传感器，光化学传感器，光度计，光谱仪和分析仪。一些测量装置定量地测定单一物质的浓度，例如离子浓度，pH值，所溶解的气体的浓度或特定化合物的浓度。其它测量装置用于测定包括多种不同物质的浓度的总和参数，例如总有机碳量(TOC)，总需氧量(CSB或COD)，总氮量(TN)，总磷量(TP)，电导率，或光谱吸收系数(SAC)。

在测量模式中，一些用于液体分析的测量装置需要溶液，这些溶液被用于测量具有未知组合物的样品中的被测变量和/或用于校准、验证或调节测量装置。这种溶液的一个示例是试剂溶液，其用于在检测到测量值之前与样品中的分析物进行化学反应。

这种试剂溶液例如被用于自动分析仪中。分析仪例如被用于测量分析物的浓度或由多种分析物测定的总和参数的浓度。分析仪通常被设计用以向样品中添加一种或多种试剂溶液。试剂溶液中所包含的物质与所述一种或多种分析物发生化学反应，该化学反应的反应产物能够通过测量方法进行检测。通常，分析仪被配置用以以光学的方式(例如，光度地或光谱地)检测反应产物，并且生成与所产生的反应产物的量相关的测量信号。该测量信号能够被用以测定原始样品中的分析物的浓度或总和参数的值。这种分析仪例如从DE 102013 114138 A1，DE 10 2013 114011 A1，DE 10 2011 075762 A1或DE 10 2011 007011A1已知。

通常使用所谓的标准溶液来用于校准、验证和调节此处提到的测量装置，该测量装置包括分析仪。“校准测量装置”应理解为是指确定由测量装置测量到的测量值与被假定为是正确的被测变量的值的偏差。被假定为是正确的该值能够通过用作标准的第二测量装置来获得。除了确定该偏差外，验证也包括测定该偏差并对其进行评估。“调节”是指以如下方式调整测量装置，即，使得测量电路和/或模型被调整，使得所测定的测量值对应于被假定为正确的被测变量的值，其中借助于所述测量电路和/或模型，测量装置根据主要测量信号(例如，测量电压或测量电流)测定被测变量的以物理单位为形式的测量值。用于分析测量的测量装置的校准的标准溶液包含预定量(例如，预定浓度)的一种或多种待由待校准的测量装置测定的分析物。标准溶液的该预定的分析物含量被用作用于校准、验证或调节测量装置的比较值(假定为正确的测量值)。

必须尽可能精确地调节由分析工程的测量装置所使用的液体的组合物，以便确保正确的结果。这特别适用于校准、验证和/或调节的标准溶液，因为标准溶液中的一种或多种分析物的实际浓度与所期望的浓度的偏差会直接影响测量装置的测量精度。

因此，对用于液体的原始材料的纯度提出了很高的要求。还必需仔细且精确地工作，尤其是在制备标准溶液时。这需要合适的实验室设备，受委托制备溶液的人员的高培训水平以及精心的质量控制。根据什么成分待添加到溶液中的，必须遵守对应的职业安全措施。因此，习惯上在专门的中央实验室中制备测量装置的试剂溶液，标准溶液以及其它有用的液体，并且将它们以随时可用的形式发送给测量装置的使用者。测量装置制造商也经常制备试剂溶液和标准溶液，以对它们的测量装置进行校准、调节和验证，并且将试剂溶液和标准溶液作为对应的测量装置的附件或操作耗材提供。然而，这些溶液中的一些仅是暂时稳定的，即，例如，当它们包含在温度，光或氧气的影响下或通过细菌分解而变性或化学转化的成分时，它们不具有稳定的浓度。这样的标准溶液必须经常更新，并且可能无法集中制造并以随时可用的形式发送给使用者。

因此，期望的是在标准溶液用于校准、验证或调节测量装置之前即刻制备标准溶液，可能的是在现场立即制备标准溶液。因为在这种情况下，测量装置的使用者通常必须制备标准溶液，所以应该有一种尽可能简单、可靠和耐用的方法来制备标准溶液。在这方面，现有技术中已知一些方法。

例如，能够在玻璃或塑料安瓿或瓶子中以高浓度储备溶液的形式向使用者提供分析物和标准溶液的可选的其它成分，例如缓冲剂或稳定剂。使用者必须将安瓿中的内容物转移到容量瓶中，然后必须添加一限定体积的溶剂，例如超纯水。该方法的优点是分析物已经以所需的质量和数量存在于安瓿中。使用者不必担心所使用的物质的纯度，并且可以免除测量(例如称量)从安瓿中使用的储备溶液中的物质。然而，存在这样的风险，即，这样制备的标准溶液不包含所需浓度的分析物，因为在测量溶剂体积时可能会出现误差。如果例如在转移期间在安瓿壁上残留液滴，则还可能发生安瓿中的内容物未完全转移到容量瓶中的情况。正确处理安瓿需要经过培训的人员和对应的质量控制。此外，在该方法中不能完全排除由光化学或热诱导的降解过程引起的安瓿中的内容物的变性。

包含可能在光和热的影响下彼此反应并且因此具有有限的保存期限的各种物质的试剂溶液能够被分为多种固体或液体组分，当不结合时，所述多种固体或液体组分具有较长的保存期限。这例如从DE 10 2011 007 011 A1中已知，该DE 10 2011 007 011 A1描述了一种分析仪，该分析仪被构造用以在其用于测量装置中之前不久由多种组分自动制备试剂溶液。为此，该分析仪具有带有第一试剂组分的第一存储部，带有第二试剂组分的第二存储部以及用于将来自第一存储部的预定量的第一试剂组分与来自第二存储部的预定量的第二试剂组分混合以便形成预定量的试剂溶液的混合装置。待制备的试剂溶液本身不具有很长的保存期限，因为其成分在溶液中经历了降解反应，该降解反应可能是热诱导或光化学诱导的，因此为了存储目的，将待制备的试剂溶液分成两个试剂组分，所述两个试剂组分进而能够包含一种或多种单独的化学物质，在相应的试剂组分中存在的组合下，所述一种或多种单独的化学物质不经历任何化学分解反应，或者，所述一种或多种单独的化学物质在存储部中普遍存在的条件下仅经历非常缓慢发生的化学分解反应。

根据相同的原理，能够将包含待制备的溶液的各个组分的几个安瓿、瓶子或袋子提供给使用者，以用于制备试剂或标准溶液。虽然该程序防止了溶液的过早变性，但是它也具有与上述方法相同的缺点，在该方法中，使用者必须用溶剂稀释单一储备溶液。

因此，本发明的目的是提供一种改进的方法，该方法用于制备与用于测定被测变量的测量装置一起使用的溶液，该被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度。特别地是，该方法应该尤其应能够由未经培训的人员或仅受过少量培训的人员以很少的努力来实现，并且具有较低的错误风险。

发明内容

该目的通过根据权利要求1的方法实现。本发明还包括一种根据权利要求9所述的用于校准、验证和/或调节用于测定取决于样品中至少一种分析物的浓度的被测变量的测量装置的方法，一种根据权利要求11所述的用于借助于测量装置测定取决于样品中的分析物的浓度的被测变量的测量值的方法，以及一种根据权利要求14所述的用于制备与用于测定取决于样品中至少一种分析物的浓度的被测变量的测量装置一起使用的溶液的系统。在从属权利要求中列出了有利的实施例。

根据本发明的用于制备与测定被测变量的测量装置一起使用的溶液的方法，该被测变量取决于样品中的至少一种分析物的浓度，所述方法包括：

-将至少一个胶囊添加到预定体积的包含溶剂的液体中，其中，所述胶囊具有完全包围内部的囊壁和被容纳在所述内部内的至少一种物质，

其中，所述胶囊的囊壁至少部分地溶解在液体中，并且容纳在内部中的物质逸出到液体中；以及

-将物质与液体混合并且/或者将物质溶解在液体中。

通过完全包围所述内部的胶囊的囊壁保护该物质免受污染物、氧气和湿气的影响。胶囊囊壁也可以被设计用以保护物质免受光的影响。在添加胶囊之前，预定体积的包含溶剂的液体也可以以封闭和/或密封的方式被存储在合适的液体容器(诸如瓶子)中，以便保护该组分免受污染物、氧气、光线和湿气的影响。不同于现有技术中已知的玻璃或塑料安瓿的情况，胶囊不必由使用者打开和倒空，而是能够被整体引入到液体中，在液体中，该胶囊至少部分地溶解，使得所述物质逸出到液体中并且溶解在其中。因此，在根据本发明的方法中完全排除了一部分物质的损失，而在现有技术中描述的方法中，物质可能会在安瓿的打开期间损失和/或残留在安瓿中。由于在根据本发明的方法中，使用者也不会意外地接触到封围在胶囊中的物质，因此污染的风险(在有毒或有害物质的情况下可能存在安全风险)也大大降低了。

该方法允许对物质进行高精度计量，并且因此能够被用于制备与分析工程的测量装置一起使用的任何溶液，并且特别有利于制备用于校准、验证和/或调节测量装置的标准溶液。在该应用中，物质包含预定量的所述至少一种分析物。然而，该方法同样适合用于制备用于测量装置的其它溶液，例如用于制备试剂溶液，该试剂溶液用于实现试剂溶液中所包含的试剂与所述至少一种分析物进行化学反应。

在特别有利的实施例中，已经在封闭的、可能的是还是密封的液体容器中提供了预定量的包含溶剂的液体。在这种情况下，该方法包括在添加胶囊之前打开液体容器。在该方法的这个实施例中，实际上排除了使用者在测量待制备的液体的组分时的错误。

在本发明的一个实施例中，溶液是用于校准、验证和/或调节测量装置的标准溶液，其中，物质形成标准溶液的第一组分，并且液体形成标准溶液的第二组分。在该实施例中，形成第一组分的物质可以包含单一化学物质，例如分析物。然而，该物质也能够是多种化学物质的混合物，例如各种离子或分子的混合物。类似地是，第二组分可以包含一种或多种不同的化学物质。有利地是，以如下方式划分组分，即，使得存在于各个组分中的一种组分中的物质彼此不经历任何化学(分解)反应或彼此仅经历非常缓慢地发生的化学(分解)反应。

在另一个实施例中，该物质可以包含预定量的分析物或反应物，在将该物质混合并且/或者溶解在液体中时，所述分析物或反应物经历化学反应，该化学反应涉及液体中所包含的至少一种第二反应物，并且在该化学反应中，所述分析物形成为反应产物。

除分析物或反应物之外，该物质还可包含增量剂，该增量剂对于待制备的溶液的其它成分呈惰性，并且也不影响测量装置对测量值的测定。合适的增量剂例如是糖、淀粉或硅酸盐。有利地是，增量剂能够被溶于液体中，但这不是绝对必要的。借助于增量剂，分析物或反应物以稀释的形式(例如以1:50或1：100或1：500的比例)存在于物质中。结果，能够提高胶囊中分析物或反应物的填充精度。这是有利的，特别是对于制备具有特别低浓度的分析物的标准溶液而言。

在一个替代性实施例中，待制备的溶液能够是待添加到样品中以便测量被测变量的试剂溶液，其中，该物质形成试剂溶液的包含一种或多种化学物质的第一组分，并且其中液体形成试剂溶液的包含一种或多种化学物质的第二组分。有利地是，以如下方式划分组分，即，使得存在于各个组分中的一个组分中的物质彼此不经历任何化学(分解)反应或彼此仅经历非常缓慢发生的化学(分解)反应。

在有利的实施例中，胶囊的囊壁由不影响借助于测量装置测定被测变量的材料形成。这样做的优点是，利用测量装置获得的测量结果与胶囊的质量或壁厚无关，使得在根据本发明的方法制备胶囊时，生产波动在各个胶囊的形状和壁厚方面不产生任何作用。

如果液体中所包含的溶剂是水，则胶囊的囊壁能够由水溶性和/或可溶胀的材料形成。例如，可以使用纤维素、明胶、琼脂或角叉菜胶。

该物质可以作为固体、以浓缩溶液的形式或结合到固相的形式存在于胶囊的内部。在后一种情况下，可以通过物理吸附或化学吸附将其结合到固相上。

如已经提及的，能够在封闭的液体容器中提供预定体积的液体。在这种情况下，能够将胶囊添加到存在于液体容器中的所述体积的液体中，并且与液体容器中的液体混合并且/或者溶解在所述液体中。在制备溶液之前，封闭的液体容器能够被用于存储和/或运输预定体积的液体。在有利的实施例中，液体容器能够在原始状态下被密封，使得当液体容器已经被打开一次时就能够看见液体容器。在第一次打开之后，液体容器能够被重新封闭，使得在通过将胶囊添加到液体容器中的液体之后，该液体容器能够用于储存和运输制备好的溶液。

在有利的实施方式中，封闭的或密封的液体容器能够包含搅拌器本体。该搅拌器本体能够被用于搅动或搅拌液体，以便加速物质的溶解。搅拌器本体能够包括磁体，该磁体能够例如借助于磁力搅动器或磁力混合器由来自液体容器之外的旋转磁场驱动，以用于搅动液体。通过将搅拌器本体已经包括在封闭的或密封的液体容器中，能够避免由使用者添加到液体中的搅拌器本体所制备的溶液的任何意外污染。

液体可包含至少一种稳定剂，所述至少一种稳定剂用于抑制所制备的溶液中的化学或光化学降解反应。

本发明还涉及一种用于校准、验证和/或调节用于测定被测变量的测量装置的方法，该被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度。

此方法包括以下步骤：

借助于根据上述方法实施例中的任一方法实施例所述的方法制备至少一种标准溶液；

借助于测量装置检测至少一部分标准溶液中的被测变量的至少一个测量值；以及

使用所述至少一个测量值来校准、验证和/或调节测量装置。

在制备标准溶液的步骤中被预先确定的所述体积的所述液体可以存在于能够封闭或已封闭的液体容器中。在这种情况下，可能的是在打开液体容器之后，能够将胶囊直接添加到在液体容器中提供的所述体积的所述液体中(在适当的情况下)，并且，能够将从胶囊逸出的物质与液体容器中的液体混合并且/或者溶解在液体容器中的液体中。在打开并添加胶囊之后，能够再次封闭液体容器。如果测量装置是自动分析仪，则这是有利的，因为液体容器既能够用作标准溶液的运输和存储容器，又能够直接用作分析仪中的标准溶液存储部。这节省了用于转移液体或所制备的标准溶液的中间步骤，并且避免了液体的损失。

因此，该方法可以包括以下进一步的步骤：

将液体容器连接到与分析仪的反应容器流体连接的液体管线；

经由该液体管线将液体容器中所包含的至少一个预定体积的标准溶液计量加入到反应容器中；

使溶液中所包含的分析物与供应到反应容器的至少一种反应配对物进行化学反应，以便形成反应产物；以及

根据所形成的反应产物的量检测测量值。

为了进行校准、验证或调节，该方法还包括将测量值与基准测量值进行比较，该基准测量值代表被假定为是正确的标准溶液中的分析物的浓度。该基准测量值能够从用于制备标准溶液的所述体积的所述液体和胶囊中所包含的分析物的量来测定。

本发明还包括一种用于借助于测量装置测定被测变量的测量值的方法，该测量值取决于样品液体中的分析物的浓度。该方法基于本身已知的标准添加方法。因此，能够用于上述制备溶液的方法、特别是制备标准溶液的方法的胶囊还能够相应地被用于将限定量的分析物添加到未知样品液体中，以便根据标准添加方法测定分析物浓度。

用于借助于标准添加方法测定被测变量的测量值的方法包括将特定量的分析物添加到样品液体或添加到从样品液体中提取的样品中，其中以至少一个胶囊的形式添加分析物，其中所述胶囊具有完全包围内部的囊壁和包含分析物并且被容纳在内部的物质，并且其中，胶囊的囊壁至少部分地溶解在样品液体中，并且容纳在内部的物质逸出到样品液体中并溶解在其中。

在第一实施例中，该方法可以具体包括以下步骤：

-将样品液体至少分为第一、第二和第三样品，尤其是具有相同体积的第一、第二和第三样品；

-借助于测量装置检测代表第一样品中被测变量的第一测量信号；

-向第二样品中添加至少一个第一胶囊，该第一胶囊具有完全包围内部的囊壁和被容纳在内部内并且包含至少一个预定量的分析物的物质，其中第一胶囊的囊壁至少部分地溶解在第二样品中，并且容纳在内部的物质逸出到第二样品中，并且将该物质与第二样品混合并且/或者将该物质溶解在第二样品中；

-在将所述至少一个第一胶囊添加到第二样品中之后，借助于测量装置检测代表第二样品中的被测变量的第二测量信号；

-向第三样品中添加至少一个第二胶囊，其中，第二胶囊的囊壁至少部分地溶解在第三样品中，并且容纳在内部的物质逸出到第三样品中，并且将该物质与第三样品混合并且/或者将该物质溶解在第三样品中，其中通过添加所述至少一个第二胶囊而被添加到第三样品中的所述量的分析物不同于通过添加所述至少一个第一胶囊而被添加到第二样品中的所述量的分析物；以及

-在添加所述至少一个第二胶囊之后，借助于测量装置检测代表第三样品中的被测变量的第三测量信号；

以及

-基于所述第一、第二和第三测量信号得出被测变量的测量值。

该方法实施例适合于消耗样品以便检测测量信号的测量装置，例如适合于上面已经提到的分析仪，所述分析仪向样品中添加用于进行化学反应的一种或多种试剂，或所述分析仪以化学方法或热方法消化样品，以便检测样品中的测量信号。可以将多个第一胶囊添加到第二样品，并且可以将多个第二胶囊添加到第三样品中。还能够想到的是，在每种情况下，仅将一个第一胶囊添加到第二样品，并且将一个第二胶囊添加到第三样品，在这种情况下，第一和第二胶囊包含不同量的分析物。

样品液体是例如液态水样品，例如饮用水或废水，胶囊的囊壁至少部分地溶解在其中。

在另一个实施例中，该实施例适合于在测量中不消耗样品液体的测量装置，其例如用于离子选择电极，电导率传感器，pH传感器或光学或光谱探针，该方法具体能够包括以下步骤：

-借助于测量装置检测表示从样品液体中采集的样品中的被测变量的第一测量信号；

-向样品中添加至少一个第一胶囊，该第一胶囊具有完全包围内部的囊壁和被容纳在内部内并且包含至少一个预定量的分析物的物质，其中，胶囊的囊壁至少部分地溶解在样品中，并且容纳在内部中的物质逸出到样品中，并且将该物质与样品混合并且/或者将该物质溶解在样品中；

-其后，借助于测量装置检测代表样品中被测变量的至少一个第二测量信号；

-其后，向样品添加至少一个第二胶囊，该第二胶囊具有完全包围内部的囊壁和被容纳在内部内并且包含至少一个预定量的分析物的物质，其中胶囊的囊壁至少部分地溶解在样品中，并且容纳在内部中的物质逸出到样品中，并且将该物质与样品混合并且/或者将该物质溶解在样品中；

-其后，借助于测量装置检测代表样品中被测变量的至少一个第三测量信号；以及

基于所述第一、第二和第三测量信号得出被测变量的测量值。

在该实施例中，有利地是，第一和第二胶囊被设计成相同的并且包含相同量的分析物。然而，也能够使用包含不同量的分析物的胶囊，前提是在得出被测变量的测量值时要考虑到这一点。

在两个方法实施例中，都能够通过外推表示测量信号的序列或根据分析物的浓度而从测量信号得出的值的序列的函数(例如，最佳拟合直线)来测定被测变量的测量值。

在这里描述的所有方法变型中，能够检测到超过三个的测量信号，并且从这些测量信号中得出被测变量的测量值。为此目的，能够通过添加胶囊来添加分析物，以制备其它样品。在没有样品消耗而进行测量的情况下，能够在将其它含分析物的胶囊添加到样品之后，利用测量装置检测其它测量信号。然后，这些其它的测量信号能够另外用于测定最佳拟合直线并且用于测定样品或样品液体的未知分析物浓度。

本发明还涉及一种用于制备与测量装置一起使用的溶液的系统，该测量装置用于测定被测变量，该被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度，该系统包括：

至少一个第一胶囊，其具有完全包围内部的囊壁和被容纳在该内部内的至少一种第一物质；

以及液体容器，特别是以液密方式封闭的液体容器，其容纳预定体积的包含溶剂的液体，

其中所述囊壁被设计成用以至少部分地溶解在溶剂中。

如已经结合上述用于制备与测量装置一起使用的溶液的方法所提及的那样，其中该测量装置用于测定被测变量，该被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度，该溶液能够是例如用于校准、验证和/或调节测量装置的标准溶液，或是与测量装置一起使用的另一种溶液，例如待添加到样品以便进行测量的试剂溶液。

如已经结合溶液的制备方法所描述的那样，待制备的溶液能够被分成多种组分，其中，一种组分由液体形成，并且一种或多种其它组分能够以一个或多个胶囊中所包含的物质的形式存在。

第一物质可以形成溶液的第一组分，并且液体可以形成溶液的第二组分。如上面结合该方法已经提到的那样，这两个组分能够各自包含一种或多种化学物质。

第一物质可以包含预定量的分析物或预定量的第一反应物，在将该物质混合并且/或者溶解在液体时，所述分析物或第一反应物经历化学反应，该化学反应涉及液体中所包含的至少一种第二反应物，并且在该化学反应中，分析物形成反应产物。

除分析物或第一反应物之外，该物质还可包含增量剂，其对于待制备的溶液的其它成分呈惰性并且也不影响通过测量装置对测量值的测定。有利地是，增量剂能够被溶于液体，但这不是绝对必要的。

第二反应物可以从一开始就存在于液体中。然而，该系统还能够另外包括至少一个第二胶囊，所述至少一个第二胶囊具有完全围绕内部的囊壁和被容纳在该内部内的至少一种第二物质，其中该第二胶囊的囊壁被设计用以至少部分地溶解在溶剂中，并且其中，第二物质包含第二反应物。在这种情况下，为了制备溶液，将两个胶囊同时或相继添加到液体，使得两种反应物都溶解在液体中。然后，在将第一和第二反应物溶解在液体中期间或在此之后，发生形成分析物的化学反应。除第二反应物之外，第二胶囊中所包含的物质也可包含惰性增量剂。

如果系统被构造用以制备待添加到样品的试剂溶液，则第一胶囊中所包含的物质可以包含旨在用于与分析物进行化学反应的第一物质。

该系统的所述至少一个第一胶囊或属于该系统的所有胶囊都能够以气密和液密的方式被封围在外包装中。

该系统的所述至少一个第一胶囊或属于该系统的所有胶囊都可以被容纳在泡罩包装中，该泡罩包装具有：柔性后壁，所述至少一个第一胶囊安放在该柔性后壁上；以及塑料膜模制件，该塑料膜模制件以如下方式一体地结合到柔性后壁，即，使得塑料薄膜模制件和后壁形成封闭腔室，在该封闭腔室中布置有所述至少一个第一胶囊。

液体可以被容纳在封闭的液体容器中。例如能够以如下方式固定和/或密封封盖，即，使得在瓶子已经被打开时，液体是可见的。在有利的实施例中，封闭且密封的液体容器能够包括搅拌器本体，该搅拌器本体能够被用以搅动液体，以便加速物质在液体中的溶解。搅拌器本体能够包括磁体，特别是永磁体，该磁体能够借助于来自液体容器之外的磁场而被驱动。如上所述，通过提供已经包括在系统的液体容器中的搅拌器本体，避免了由于使用者添加到液体容器的被污染的搅拌器而导致的液体的任何意外污染。

制造商能够在包装上标记以这种方式包装的、待被放在一起以制备溶液的组分。安全说明、使用建议、有效期或有关组件及其使用方面的其它信息也可以被印在包装上。这允许所制备的溶液的可追溯性。由于使用者不会对各个组分的组合物进行任何进一步的更改，而只会将它们放在一起，因此能够基于包装上的标识符识别质量波动，并且追溯到组分的制造商。替代性地或附加地是，各个胶囊也可以被标记。

有利地是，液体可以包含稳定剂，用于抑制所制备的溶液中的化学或光化学降解反应。

附图说明

下面根据在附图中示出的示例性实施例进一步详细地说明本发明。附图示出了：

图1a是根据第一示例性实施例的用于制备与测量装置一起使用的溶液的系统的示意图；

图1b是根据图1a的系统的胶囊的示意图；

图1c是具有图1a中所示的系统的多个胶囊的泡罩包装的示意图；

图2是用于测定具有未知组合物的样品中的分析物的浓度的标准添加方法的测量设置的示意图；

图3是用图2中所示的测量设置检测到的浓度测量值的图示；并且

图4是用于测定分析物的浓度的分析仪的结构的示意图。

具体实施方式

图1a和图1b示意性地示出了系统1，该系统1用于制备与用于测定被测变量的测量装置一起使用的溶液，该被测变量取决于样品中分析物的浓度。这种测量装置在下面也被称为分析测量装置。在这里描述的示例性实施例中，溶液是用于分析测量装置的校准、验证和/或调节的标准溶液。在这里示出的示例中，系统1包括：具有可移除的螺旋盖3的可封闭的液体容器2，在该液体容器2中容纳有液体5；以及胶囊4。胶囊4在图1b中以放大的详细视图示出。胶囊4由完全包围内部的囊壁组成，并且在这里所示的示例性实施例中，该囊壁由两个半体组成。所述内部容纳物质6，该物质6在本示例中为固体粉末的形式。容纳在液体容器2中的物质6和液体5形成将要制备的标准溶液的两个组分。这两个组分能够彼此独立地存储在系统1中。

在本示例中，物质6包含预定量的分析物，能够在与液体5组合之后借助于分析测量装置测定该分析物的浓度。如果分析测量装置是例如分析仪，例如为了测定样品的磷酸盐含量，则胶囊4可以包含磷酸盐。可选地是，物质6可以包含例如对分析无影响的吸附剂的其它成分，例如硅藻土，或诸如稳定剂或缓冲剂或增量剂的其它成分。液体5包含物质6可溶于其中的溶剂。该溶剂例如能够是水。另外，液体5可以包含其它成分，例如稳定剂或缓冲剂。精确限定了液体容器中容纳的液体的量。它能够以如下方式与容纳在胶囊4中的分析物的量匹配，即，使得通过将物质6溶解在液体5中来产生特定的分析物浓度。胶囊4的囊壁由以下材料形成，其至少部分溶于水中且不影响由分析测量装置对分析物的测定。例如明胶是合适的。

为了制备标准溶液，将螺旋盖3从液体容器2移除，并且将胶囊4放置在液体容器2中。然后，能够再次封闭液体容器2。胶囊4的囊壁溶解在液体5中，使得物质6逸出到液体5中并且溶解在其中。为了加速在液体5中胶囊4的溶解和物质6的溶解，能够摇晃、搅拌和/或加热液体容器2。搅拌器本体(未示出)能够被包括在封闭的液体容器2中。例如，搅拌器本体能够被实现为永磁体，使得能够通过来自液体容器2之外的旋转磁场驱动其进行旋转运动。旋转磁场能够由磁力搅拌器提供。

借助于系统1制备标准溶液非常简单。使用者能够使用具有预定量的包含在物质6中的分析物的胶囊4和具有已经测量的液体量的液体容器2。在这种情况下，使用者无需测量用于制备标准溶液的物质量。由于胶囊4整体被放置在液体5中，该液体已经存在于液体容器2中，因此不存在由于残留在包装或安瓿中的所使用的物质的残留物的损失而在组分的混合期间产生误差的风险。

在该方法的变型中，也能够将容纳相同物质6的两个或更多个胶囊4溶解在设置在液体容器2中的液体5中，以便获得更高浓度的标准溶液。另一方面，所制备的标准溶液也能够在随后的步骤中通过添加特定体积的溶剂而被进一步稀释。

在图1c中示出图1a和图1b所示的系统1的胶囊4的有利包装。在这种情况下示意性地示出了泡罩包装7，在泡罩包装7中，多个相同的胶囊4被包装在一起。在此描述的示例中的胶囊4包含相同的物质6，每份物质6包含相同的预定量的分析物。在另一个实施例中，泡罩包装中容纳的胶囊也能够容纳不同量的分析物。也能够标记包装或各个单个胶囊，以便为每个胶囊分配单独的序列号和单独的物质量。标签也可以是机器可读的(例如，条形码)。由此，可以优化可追溯性。泡罩包装7具有柔性后壁，胶囊4安放在该柔性后壁上。该后壁能够例如由纸板或金属箔组成。胶囊4通过塑料膜模制件固定，该塑料膜模制件在边缘区域一体地结合到柔性后壁，使得塑料膜模制件和后壁在每种情况下为所述胶囊4中的每一个胶囊4形成气密腔室。因此，例如保护胶囊4不受氧气和湿气的影响。

能够想到这里描述的示例性实施例的多种变型。例如，这里描述的系统和方法也能够被用于制备除标准溶液以外的溶液，诸如用于制备用于分析仪的试剂溶液。在此处描述的示例中，仅使用单个胶囊。然而，也能够用多于两种的不同组分制备待制备的溶液。例如，能够将具有不同物质的两个或更多个胶囊溶解在预定量的液体中。适合于该方法的对应系统包括单个泡罩包装7，待使用的所有胶囊都被组合在该泡罩包装中。带有液体5的液体容器2不一定必需与胶囊4一起作为包装提供。在该示例性实施例的变型中，使用者还能够在制备标准溶液期间测量液体5，并且在添加胶囊4之前将液体5放入容器中。

图2示意性地示出了用于根据标准添加方法来测定依赖于样品中的分析物的浓度的被测变量的测量设置。该测量设置包括具有探头11的测量装置10和连接至探头11的测量变送器12。容器13容纳具有未知组合物的液体样品14。探针11浸入到样品14中，以便检测测量值。在本示例性实施例中，探针11是用于测量铵的离子选择性电极。它产生取决于样品中铵浓度的测量电压，并且将其输出到测量变送器12，以用于进行进一步处理。为了实现标准添加方法，现在能够将多个胶囊4相继地添加到样品，每个胶囊4包含具有预定量的分析物的物质，在这种情况下为铵盐。在添加和溶解每个胶囊4之后，检测到新的测量信号。该测量信号特性在图3中示出。在该图中，样品的浓度c被绘制在横坐标上，并且通过测量装置10供应的测量信号S(在此为测量电压)绘制在纵坐标上。在未添加的情况下，在样品中检测到绘制在c_u处的测量信号。在添加到样品并且溶解了第一胶囊4之后，检测到绘制在浓度c₁处的测量信号，在添加到样品并且溶解了另一个相同的胶囊4之后，检测到绘制在浓度c₂处的测量信号，并且在添加到样品并且溶解了第三个相同的胶囊后，检测到绘制在浓度c₃处的测量信号。通过线性回归，能够基于针对浓度c₁、c₂、c₃检测到的测量点来测定最佳拟合直线，并且能够通过对该直线进行外推来测定零点和基于其的c_u的值。

这里参考图2描述的方法适合于利用在测量期间不消耗样品的测量装置根据标准添加方法进行测量。这些是例如电化学传感器(诸如电位或安培传感器)，例如离子选择性电极或pH传感器，电导率传感器或光度或光谱测量探针。

另一方面，在消耗样品的同时，实现用分析仪进行测量。在这种情况下，将待检查的样品液体分成多个单独的样品，并且利用第一样品检测与未知浓度c_u处的测量信号相对应的测量信号。在每种情况下，通过分别向样品的各个部分添加不同数量的相同的胶囊4，将不同量的一种或多种分析物添加到另外的样品中。然后，分析仪能够利用其它样品检测其它测量信号。然后，完全类似于图3中所示的图表绘制所获得的测量信号，并且测定并外推最佳拟合直线。能够通过以上外推法测定未知浓度c_u的值。

图4示出了分析仪100，其使用根据结合图1a和图1b描述的方法制备的用于校准和/或调节的两种标准溶液。分析仪100连接到包含样品液体的样品接收器21，在每种情况下，分析仪100从样品液体中移除样品，以便检测取决于分析物的浓度的被测变量的测量值。该分析仪具有测量单元22，该测量单元经由流体管线23连接到样品接收器21。该分析仪还包括容纳试剂溶液的第一液体容器24。液体容器24经由另一液体管线25连接到测量单元22。最后，分析仪100具有两个另外的液体容器2.1和2.2，每个液体容器都包含标准溶液。液体容器2.1容纳第一浓度的分析物，并且液体容器2.2容纳不同于第一浓度的第二浓度的分析物。两个液体容器2.1、2.2均流体连接到测量单元22。

通过将一个或多个胶囊4添加到已经存在于液体容器2.1、2.2中的固定预定体积的液体5中并且通过将胶囊囊壁和容纳该胶囊囊壁中且包含分析物的物质至少部分地溶解在液体5中来制备容纳在液体容器2.1、2.2中的标准溶液。在本示例中，在两个液体容器2.1、2.2中存在相同的液体体积。为了在液体容器2.2中产生更高的浓度，将更多的胶囊4添加到该液体体积中。在已经制备好标准溶液之后，原先用作液体5的存储容器的液体容器2.1和2.2现在用作分析仪的存储部，并且经由流体管线28、29连接到其测量单元22。

除了流体管线23、28、29、25之外，分析仪100还包括用于输送样品、标准溶液和试剂溶液(图4中未示出)的阀和/或泵。分析仪100具有电子控制和测量系统26，用于控制阀和泵并且用于检测和处理测量值。测量单元22具有传感器27，该传感器27被设计用以对容纳在测量单元22中的液体进行光度测量，并且用以将检测到的测量信号输出到电子控制和测量系统26。

为了检测测量值，电子控制和测量系统26将样品从样品接收器21输送到测量单元22中，并且经由流体管线25将预定量的容纳在液体容器24中的试剂溶液添加到样品。在如此形成的液体混合物中发生化学反应，从而产生反应产物。借助于传感器27，电子控制和测量系统26检测传感器27的取决于反应产物的浓度的测量信号，并且基于该测量信号测定被测变量的测量值。在已经测定测量值之后，废液经由排出管线30再次从测量单元22排出。

借助于校准函数从测量信号中测定被测变量的测量值，该校准函数将测量值分配给测量信号的值。能够借助于标准溶液不时检查(校准或验证)或调配(调节)校准函数。为此目的，电子控制和测量系统26能够将标准溶液从液体容器2.1或液体容器2.2输送到测量单元22中，而不是将样品从样品接收器21输送到测量单元22中，并且以与上文针对样品所描述的完全类似的方式检测被测变量的测量值。能够基于将被测变量的基准值与由电子控制和测量系统测定的测量值进行比较来执行校准、验证或调节，该基准值对于标准溶液是已知的并且被假定为正确的。由于液体容器2.1和2.2中的标准溶液是根据上述简单且几乎不易出错的方法制备出来的，因此利用这些标准溶液对分析仪进行校准、验证和调节也几乎不易出错并且能够在几乎无需维护的情况下允许可靠的测量操作。

Claims (20)

1.一种用于制备与测定被测变量的测量装置(10、100)一起使用的溶液的方法，所述被测变量取决于样品中的至少一种分析物的浓度，

所述方法包括：

-将至少一个胶囊(4)添加到预定体积的包含溶剂的液体(5)，其中，所述胶囊(4)具有完全围绕内部的囊壁和容纳在所述内部内的至少一种物质(6)，其中，所述胶囊(4)的所述囊壁至少部分地溶解在所述液体(5)中，并且容纳在所述内部内的所述物质(6)逸出到所述液体(5)中；以及

-将所述物质(6)与所述液体(5)混合并且/或者将所述物质(6)溶解在所述液体(5)中。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述溶液是用于校准、验证和/或调节所述测量装置(10、100)的标准溶液，并且其中，所述物质(6)形成所述标准溶液的第一组分，并且其中，所述液体(5)形成所述标准溶液的第二组分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述物质(6)包含预定量的所述分析物或预定量的第一反应物，在将所述物质(6)混合并且/或者溶解在所述液体中时，预定量的所述分析物或预定量的所述第一反应物经历化学反应，所述化学反应涉及所述液体(5)中所包含的至少一种第二反应物，并且在所述化学反应中，所述分析物形成为反应产物。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述溶液是待添加到所述样品中以便测量所述被测变量的试剂溶液，并且其中，所述物质(6)形成所述试剂溶液的包含一种或多种化学物质的第一组分，并且其中，所述液体(5)形成所述试剂溶液的包含一种或多种化学物质的第二组分。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，

其中，所述胶囊(4)的所述囊壁由不影响借助于所述测量装置(10、100)测定所述被测变量的材料形成。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，

其中，所述物质(6)作为固体或结合到固相的形式存在于所述胶囊(4)的所述内部。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，

其中，所述预定体积的所述液体(5)存在于封闭的液体容器(2)中，打开所述液体容器，将所述胶囊(4)添加到存在于所述液体容器(2)中的所述体积的所述液体(5)中，并且从所述胶囊(4)逸出的所述物质(6)与所述液体(5)混合并且/或者溶解在所述液体容器(2)中的所述液体(5)中。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，

其中，所述液体(5)包含至少一种稳定剂，所述稳定剂用于抑制所述分析物的或旨在与所制备的溶液中的所述分析物进行化学反应的物质的化学或光化学降解反应。

9.一种用于校准、验证和/或调节用于测定被测变量的测量装置(10、100)的方法，所述被测变量取决于样品中的至少一种分析物的浓度，所述方法包括：

借助于根据权利要求1至8中的任一项所述的方法制备至少一种标准溶液，

借助于所述测量装置检测所述标准溶液的至少一部分中的所述被测变量的至少一个测量值；以及

使用所述至少一个测量值来校准、检验和/或调节所述测量装置(10、100)。

10.根据权利要求9所述的方法，

其中，在制备所述标准溶液的步骤中被预先确定的所述体积的所述液体(5)存在于能够封闭的液体容器(2.1、2.2)中，将所述胶囊(4)添加到存在于所述液体容器中的所述体积的所述液体(5)中，并且将从所述胶囊(4)逸出的所述物质(6)与所述液体(5)混合并且/或者溶解在所述液体容器(2.1、2.2)中的所述液体(5)中，并且

其中，所述测量装置(100)是分析仪(100)，并且其中，所述方法还包括以下步骤：

将所述液体容器(2.1、2.2)连接到与所述分析仪(100)的反应容器(22)流体连接的液体管线(28、29)；

经由液体管线(28、29)将容纳在所述液体容器(2.1、2.2)中的至少一个预定体积的所述标准溶液计量添加到所述反应容器(22)中；以及

使所述标准溶液中所包含的所述分析物与供应到所述反应容器(22)的至少一种反应配对物进行化学反应，以便形成反应产物；以及

根据所形成的所述反应产物的量检测测量值。

11.一种根据标准添加方法借助于测量装置(10)测定取决于样品液体中的分析物的浓度的被测变量的测量值的方法，其中，将呈至少一个胶囊(4)的形式的特定量的分析物添加到所述样品液体或添加到从所述样品液体中提取的样品中，

其中，所述胶囊(4)具有完全围绕内部的囊壁和容纳在所述内部内并且包含所述分析物的物质(6)，并且其中，所述胶囊(4)的所述囊壁至少部分地溶解在所述样品液体中，并且容纳在所述内部中的所述物质(6)逸出到所述样品液体中并溶解在所述样品液体中。

12.根据权利要求11所述的方法，包括：

-借助于所述测量装置(10)检测第一测量信号，所述第一测量信号代表从所述样品液体中提取的样品中的被测变量；

-向所述样品添加至少一个第一胶囊(4)，所述第一胶囊具有完全围绕内部的囊壁和物质(6)，所述物质(6)被容纳在所述内部内并且包含至少一个预定量的所述分析物，其中，所述胶囊(4)的所述囊壁至少部分地溶解在所述样品中，并且容纳在所述内部中的所述物质(6)逸出到所述样品中，并且将所述物质(6)与所述样品混合并且/或者将所述物质(6)溶解在所述样品中；

-其后，借助于所述测量装置(10)检测至少一个第二测量信号，所述至少一个第二测量信号代表所述样品中的所述被测变量；

-其后，向所述样品添加至少一个第二胶囊(4)，所述第二胶囊(4)具有完全围绕内部的囊壁和物质(6)，所述物质(6)被容纳在所述内部内并且包含至少一个预定量的所述分析物，其中，所述胶囊(4)的所述囊壁至少部分地溶解在所述样品中，并且容纳在所述内部中的所述物质(6)逸出到所述样品中，并且将所述物质(6)与所述样品混合并且/或者将所述物质(6)溶解在所述样品中；

-其后，借助于所述测量装置(10)检测至少一个第三测量信号，所述至少一个第三测量信号代表所述样品中所述被测变量；以及

基于所述第一测量信号、所述第二测量信号和所述第三测量信号得出所述被测变量的测量值。

13.根据权利要求11或12所述的方法，

其中，通过外推表示所述测量信号的序列或根据所述分析物的所述浓度而从所述测量信号得出的值的序列的函数来测定所述被测变量的所述测量值。

14.一种用于制备与测定被测变量的测量装置(10、100)一起使用的溶液的系统(1)，所述被测变量取决于样品中至少一种分析物的浓度，所述系统(1)包括：至少一个第一胶囊(4)，所述至少一个第一胶囊具有完全包围内部的囊壁和被容纳在所述内部内的至少一种第一物质(6)；

以及容器(2)，特别是以液密方式封闭的容器，所述容器包含预定体积的含有溶剂的液体(5)，

其中，所述囊壁被设计用以至少部分地溶解在所述溶剂中。

15.根据权利要求14所述的系统(1)，

其中，所述溶液是用于校准、验证和/或调节所述测量装置(10、100)的标准溶液。

16.根据权利要求15所述的系统(1)，

其中，所述第一物质(6)形成所述标准溶液的第一组分，并且其中，所述液体(5)形成所述标准溶液的第二组分。

17.根据权利要求15或16所述的系统(1)，

其中，所述第一物质(6)包含预定量的所述分析物或预定量的第一反应物，在将所述物质混合并且/或者溶解在所述液体(5)中时，预定量的所述分析物或预定量的所述第一反应物经历化学反应，所述化学反应涉及所述液体(5)中所包含的至少一种第二反应物，并且在所述化学反应中，所述分析物形成为反应产物。

18.根据权利要求17所述的系统(1)，

进一步包括至少一个第二胶囊(4)，所述第二胶囊具有完全围绕内部的囊壁和被容纳在所述内部内的至少一种第二物质(6)，

其中，所述第二胶囊(4)的所述囊壁被设计用以至少部分地溶解在所述溶剂中，

并且其中，所述第二物质(6)包含所述第二反应物。

19.根据权利要求14至18中的任一项所述的系统(1)，

其中，所述至少一个第一胶囊(4)以气密和液密的方式被封围在外包装中。

20.根据权利要求14至19中的任一项所述的系统(1)，

其中，所述至少一个第一胶囊(4)被容纳在泡罩包装(7)中，所述泡罩包装具有：柔性后壁，所述至少一个第一胶囊(4)安放在所述柔性后壁上；以及塑料膜模制件，所述塑料膜模制件以如下方式一体地结合到所述柔性后壁，即，使得所述塑料膜模制件和所述后壁形成封闭腔室，在所述封闭腔室中布置有所述至少一个第一胶囊(4)。

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