DD147286A5

DD147286A5 - DETERMINATION OF THE ION CONCENTRATION AND THE SPECIFIC WEIGHT OF LIQUID SAMPLES

Info

Publication number: DD147286A5
Application number: DD79216740A
Authority: DD
Inventors: Richard D Falb; Sisto N Stiso; Yung-Chyung Wang; William I White; Rodric H White-Stevens
Original assignee: Miles Lab
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1981-03-25
Also published as: AR223194A1; SE7909231L; IL58545A; GB2037981B; ES8100487A1; ATA715979A; AT367911B; NL189153C; JPS55101047A; LU81861A1; IE791975L; IT1164749B; DK471579A; GB2037981A; DE2944980C2; FI82143C; CS266305B2; NO793593L; BE879888A; CH642455A5

Abstract

Es wird eine Zusammensetzung zur Bestimmung der Ionenstaerke oder Dichte einer waeszrigen Testprobe offenbart, wobei die Zusammensetzung einen schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolyten, der zumindest teilweise neutralisiert ist, und ein Indikatormittel aufweist, das eine nachweisbare Reaktion auf den Ionenaustausch zwischen dem Polyelektrolyten und der Probe geben kann. Die Testvorrichtung besteht aus einer Traegermatrix, die mit der Testzusammensetzung vereinigt ist, und das Verfahren fuer deren Anwendung sieht das Zusammenbringen einer waeszrigen Testprobe mit der Vorrichtung und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion vor.A composition is disclosed for determining the ionic strength or density of a wet test sample, which composition comprises a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte which is at least partially neutralized, and an indicator means having a detectable response to ion exchange between the polyelectrolyte and the sample can give. The test device consists of a carrier matrix combined with the test composition, and the method of use thereof provides for bringing a wet test sample into contact with the device and observing a detectable reaction.

Description

A-A-

12 657 5712 657 57

Bestimmung der lonenkonzentration and des spezifischen Gewichts von FlüssigkeitsprobenDetermination of ion concentration and specific gravity of liquid samples

Erfindung^invention ^

Die Erfindung betrifft die Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer Testprobe» Genauer gesagt betrifft sie eine Zusammensetzung, eine Testvorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe,The invention relates to the determination of the ionic strength or density of a test sample. More specifically, it relates to a composition, a test device and a method for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample.

Charakteristik der bekannten technischeη Lösimgen:Characteristic of the known technical solutions:

Die Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit wird auf zahlreichen Fachgebieten vorgenommen· So wenig miteinander verwandte Fachgebiete wie das Brauereiwesen., die Urinanalyse, die Wasserreinigung, die Zubereitung von Trinkwasser an Bord eines auf See be-The determination of the density of a liquid is carried out in a number of fields. · A few related fields, such as brewing, urine analysis, water purification, and the preparation of drinking water on board at sea.

.ι ι?.*) iqpn ₊ £ ^r\ '{ μ ^:> Π.ι ι?. *) iqpn ₊ £ ^r \ '{μ ^: > Π

findlichen Schiffes usw, erfordern alle die Messung der Dichte. Selbstverständlich würde durch eine schnelle und leichte Methode zur Bestimmung dieser Eigenschaft der Stand vieler wissenschaftlicher Fachgebiete, einschließlich jeder Technik, bei der eine schnelle und genaue Bestimmung der Dichte von Nutzen sein würde, verbessert werden. Wenn beispielsweise eine medizinisch-technische Assistentin die Dichte einer Urinprobe innerhalb weniger Sekunden genau bestimmen könnte, dann würden die schnellen Ergebnisse nicht nur dem Arzt bei der Diagnose helfen,'sondern die Leistungsfähigkeit des Laboratoriums .würde auf einen Grad erhöht, bei dem erheblich mehr Analysen angefertigt werden können als es bisher der Fall war.ship, etc., all require the measurement of density. Of course, a quick and easy way to determine this property would improve the state of many scientific disciplines, including any technique that would benefit from rapid and accurate determination of the density. For example, if a medical technician could accurately determine the density of a urine sample within a few seconds, the quick results would not only help the doctor diagnose, but the laboratory's performance would be increased to a degree that would mean significantly more analysis can be made as it was previously the case.

Wenn sich die Erfindung auch für die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten eignet, so soll hier zum besseren Verständnis die Beschreibung vor allem hinsichtlich der Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte von Urin erfolgen. Anwendungsmöglichkeiten für andere Fachgebiete werden aus den Kenntnissen über die Anwendung der Erfindung für die Urinanalyse deutlich·If the invention is also suitable for a wide variety of applications, the description should be made here for the better understanding of the determination of the ionic strength or density of urine. Applications in other fields will become apparent from the knowledge of the application of the invention for urinalysis.

Die Bestimmung der Urindichte ist für das Verständnis und die klinischen Maßnahmen bei Elektrolytstörungen von ganz besonderem Wert. Daher sollte eine vollständige Urinanalyse eine Bestimmung der Dichte beinhalten und tut es auch im allgemeinen. Normalerweise würde eine derartige Bestimmung die direkte Kessung der Dichte mit einem geeigneten Gerät umfassen, aber ebenso nützlich ist die Messung einer verwandten Eigenschaft wie der Osmolalität oder der lonenstärke, von der Rückschlüsse auf die entsprechenden Werte der Dichte gezogen werden können.The determination of urine density is of particular value for understanding and clinical measures in electrolyte disorders. Therefore, a complete urine analysis should and does include a determination of the density in general. Normally, such a determination would involve direct density measurement with a suitable instrument, but it would also be useful to measure a related property, such as osmolality or ionic strength, from which conclusions can be drawn about the corresponding values of density.

Die Dichte ist eine dimensionslose Größe und bezieht sich im Falle einer Lösung auf das Masseverhältnis eines bestimmten Volumens der Lösung zu dem eines gleichen Volumens V/asserThe density is a dimensionless quantity and, in the case of a solution, refers to the mass ratio of a certain volume of the solution to that of an equal volume of volume

bei der gleichen Temperatur.· Bei Lösungen wie Urin ist die Dichte eine Funktion der Anzahl, Dichte, Ionenladung und Masse der verschiedenen Arten gelöster Stoffe.at the same temperature · For solutions such as urine, density is a function of the number, density, ion charge, and mass of different types of solutes.

Bei den dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden Verfahren zur Bestimmung der Dichte werden Hydrometer, Urinometer,. Pyknometer, Gravimeter und ähnliche Geräte verwendet. Obwohl die bisherigen Verfahren in den meisten Fällen eine ausreichende Empfindlichkeit besitzen, müssen bei allen zerbrechliche, umfangreiche Instrumente verwendet werden, die ständig gereinigt, gewartet und geeicht v/erden müssen, damit ständig ihre Zuverlässigkeit gewährleistet ist. Außerdem ist der Gebrauch dieser Instrumente mit vielen Unzulänglichkeiten verbunden. Es können sich Schwierigkeiten bei der Ablesung des Meniskus ergeben. Schaum oder Blasen auf der Oberfläche der Flüssigkeit können die Anzeige stören« Urinometer haben die Neigung, an den Seiten des die flüssige Probe enthaltenden Gefäßes haften zu bleiben. Bei Urin ist die Probemenge häufig für die Aufnahme eines der oben genannten Geräte zu gering.In the prior art methods for determining the density hydrometer urinometer be ,. Used pycnometer, gravimeter and similar devices. Although the methods used to date have in most cases a sufficient sensitivity, all fragile, extensive instruments must be used, which must be constantly cleaned, maintained and calibrated in order to ensure their reliability at all times. In addition, the use of these instruments is associated with many shortcomings. There may be difficulties in reading the meniscus. Foaming or bubbles on the surface of the liquid may disturb the display. "Urinometers tend to adhere to the sides of the vessel containing the liquid sample. For urine, the sample size is often too low for one of the above devices.

Eine Neuerung, bei der alle oben genannten Nachteile wirklich ausgeschaltet wurden und die Möglichkeit der raschen Osmolalitäts (ergo der Dichte)-BeStimmung gegeben ist, wird in der US-PS Nr. 4.015.462, eingereicht von Greyson, u„ a., am 8. Januar 1976 und dem Anmelder zugeteilt, offenbart. In dieser Patentschrift wird eine Erfindung beschrieben, bei der eine Trägerraatrix mit osmotisch zerbrechlichen Mikrokapseln vereinigt ist, deren Wandungen aus einem semipermeablen Membranmaterial bestehen. Innerhalb der Wandungen ist eine Lösung.eingeschlossen, die eine färbende SubstsJnz enthält. Wenn die Kapseln mit einer Lösung in Berührung kommen, deren*Osmolalität geringer als die in den Kapseln herrschende ist, entsteht ein osmotischer Gradient, an den Kapselwänden in Richtung zur geringeren Osmolalität, wodurch der hydrostatische Druck in den Kapseln so erhöht wird, daß diese quellen ur1 schließlich zerreißen und den Färb-An innovation in which all of the above drawbacks have been truly eliminated and the possibility of rapid osmolality (or density) determination is given in U.S. Patent No. 4,015,462, by Grayson, et al., Supra January 8, 1976 and assigned to the Applicant. This patent describes an invention in which a carrier matrix is combined with osmotically fragile microcapsules whose walls consist of a semipermeable membrane material. Within the walls, a solution is included, which contains a coloring SubstsJnz. When the capsules come into contact with a solution whose osmolality is less than that prevailing in the capsules, an osmotic gradient develops on the capsule walls towards lower osmolality, thereby increasing the hydrostatic pressure in the capsules so that they swell Finally, tear it up and remove the dye

inhalt freigeben. Die· Menge der durch diesen Vorgang gebildeten Farbe ist eine Funktion der Dichte der Lösung.release content. The amount of color formed by this process is a function of the density of the solution.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die Dichte nicht nur mit Hilfe der zahlreichen Geräte direkt gemessen werden kann, sondern daß es auch möglich ist, die Dichte unter Anwendung indirekter Mittel wie der Osmolalität einer Lösung zu messen. Eine andere Möglichkeit zur Beurteilung der Dichte ohne ihre indirekte Messung ist eine Bestimmung, die der Ionenstärke einer Lösung proportional ist. Diese Verfahrensweise wird bei der vorliegenden Erfindung angewandt. Es ist allgemein bekannt, daß die Dichte eines wäßrigen Systems stark durch die Anwesenheit geladener Spezies beeinflußt wird. So ist es daher bei ionischen Lösungen möglich, die Dichte' der entsprechenden Lösungen über Messungen proportional zu ihrer lonenstärke ziemlich genau zu schätzen, und diese Messungen dann mit einem vorgeeichten Bezugssystem zu vergleichen.From the foregoing description, it can be understood that not only can the density be directly measured by the various apparatus, but it is also possible to measure the density using indirect means such as the osmolality of a solution. Another way of assessing density without its indirect measurement is a determination that is proportional to the ionic strength of a solution. This procedure is used in the present invention. It is well known that the density of an aqueous system is greatly affected by the presence of charged species. Thus, with ionic solutions, it is possible to estimate fairly accurately the density of the corresponding solutions by measurements proportional to their ionic strength, and then to compare these measurements with a pre-calibrated reference system.

Die Bezeichnung "lonenstärke" bezieht sich auf die mathematische Beziehung zwischen der Anzahl unterschiedlicher Arten von Ionenspezies in einer bestimmten Lösung und ihren Jeweiligen Ladungen. So kann die lonenstärke, /U, mathematisch durch die FormelThe term "ionic strength" refers to the mathematical relationship between the number of different types of ionic species in a given solution and their respective charges. Thus, the ionic strength, / U, can be calculated mathematically by the formula

dargestellt werden, in der c die Molkonzentration einer bestimmten lonenspezies ist und ζ der absolute Wert ihrer Ladung ist. Die Summe £ wird für alle unterschiedlichen Arten von Ionen in Lösung ermittelt.where c is the molar concentration of a particular ion species and ζ is the absolute value of its charge. The sum £ is determined for all different types of ions in solution.

In der US-PS Nr. 3.449*080 wird die Messung von gelöstenIn U.S. Patent No. 3,449,080, the measurement of dissolved

Natrium- oder Chloridionen erläutert. Dieses Patent betrifft eine Testvorrichtung zur Bestimmung der Konzentrationen dieser Ionen in Körperschweiß, Kurz, es wird in diesem Patent die Anwendung von Ionenaustauscherharze]! zusammen mit einem pH-Wert-Indikator offenbart. Durch die Anwendung dieser Vorrichtung soll das Vorhandensein von Natrium- oder Chloridionen durch eine Farbveränderung im Ionenaustauscherharz, die durch den pH-Wert-Indikator hervorgerufen wird, angezeigt werden. Wenn auch in diesem Patent ein Weg zur Messung der Ionenstärke aufgezeigt wurde, so wurde durch die vorliegende Erfindung gefunden, daß die in den Beispielen angeführten Möglichkeiten für die Messung der Dichte nicht anwendbar sind.Sodium or chloride ions explained. This patent relates to a test device for determining the concentrations of these ions in body perspiration, in brief, it is in this patent, the use of ion exchange resins]! disclosed together with a pH indicator. By the use of this device, the presence of sodium or chloride ions is to be indicated by a color change in the ion exchange resin caused by the pH indicator. Although a way of measuring the ionic strength has been demonstrated in this patent, it has been found by the present invention that the possibilities for measuring the density given in the examples are not applicable.

Der Weg zur indirekten Bestimmung der Dichte mit Hilfe der Osmolalltät als auch mit Hilfe der Ionenstärke kann hinsichtlich der Genauigkeit ganz erheblich durch die Anwesenheit nicht-ionischer Spezies beeinträchtigt werden. Daher betrifft die US-PS Nr. 716.962, eingereicht am 23. August 1976, ein Verfahren zur Beseitigung dieser potentiellen Ungenauigkeitsquelle und betrifft ein Gerät, in dem das dichte-empfindliche System ein ionisierendes Mittel enthält, das den nicht-ionischen gelösten Stoff in ionisierte Spezies umwandeln kann.The way to indirectly determine the density by means of osmolality as well as with the aid of ionic strength can be considerably impaired in terms of accuracy by the presence of non-ionic species. Thus, U.S. Patent No. 716,962, filed August 23, 1976, relates to a method for eliminating this potential source of inaccuracy, and relates to a device in which the density-sensitive system contains an ionizing agent that ionizes the nonionic solute into Species can convert.

Wenn man den bisherigen Stand der Technik, soweit er die Erfindung betrifft, zusammenfaßt, so kann man sagen, daß viele Methoden für die Messung der Dichte, sowohl für die direkte als auch die indirekte, bekannt sind. Zur direkten Messung werden Geräte eingesetzt, die zerbrechlich, umfangreich und teuer sind, und die ständig gereinigt, gewartet und geeicht werden müssen« Von den indirekten Methoden kann die Messung der als Osmolalität bekannten verbindenden Lösungseigenschaft eine genaue Korrelation .zur Dichte liefern..Für die Erfindung wird ein anderer Weg gewählt, und zwar die Beziehung zwischen Dichte und der lonenstärke einer Lösung, und sie betrifft eineSumming up the prior art as far as the invention is concerned, it can be said that many methods of measuring the density, both direct and indirect, are known. For direct measurement, devices are used that are fragile, bulky and expensive, and that need to be constantly cleaned, maintained and calibrated. "From indirect methods, the measurement of the osmolality's connecting solution property can provide an accurate correlation to density Another approach is chosen in the invention, namely the relationship between density and ionic strength of a solution, and it relates to a

Vorrichtung, Zusammensetzung und eine Methode zur vorteilhaften Nutzung dieser Beziehung. In der US-PS Nr. 3.449.080wird eine Methode zur Messung der Konzentration von Natrium- und/ oder Chloridionen in Körperschweiß beschrieben. In diesem Patent wird die Affinität schwach saurer oder schwach basischer Ionenaustauscherharze für die unbekannten Ionen und das Farbänderungsvermö'gen bekannter pH-Wert-Indikatoren genutzt. Den Erfindern ist zum Zeitpunkt der Anmeldung nichts dem bisherigen Stand der Technik Entsprechendes bekannt, das in der vorliegenden Erfindung dargelegt und beansprucht wird.Device, composition and method for the advantageous use of this relationship. U.S. Patent No. 3,449,080 describes a method of measuring the concentration of sodium and / or chloride ions in body sweat. In this patent, the affinity of weakly acidic or weakly basic ion exchange resins for the unknown ions and the color change ability of known pH indicators is utilized. The inventors are not aware of anything known in the art at the time of application, which is set forth and claimed in the present invention.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Kurz gesagt, betrifft die Erfindung eine Testzusammensetzung, eine Vorrichtung und eine Methode zur Bestimmung der Dichte einer wäßrigen Testprobe. Die Zusammensetzung besteht aus einem schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolytpolymer, das zumindest teilweise neutralisiert wurde, und einer Indikatorsubstanz, die eine nachv/eisbare Reaktion auf den Ionenaustausch zwischen dem Polyelektrolyten und der Testprobe ergibt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Trägermatrix, die mit der Zusammensetzung vereinigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im Zusammenbringen einer Testprobe mit der Vorrichtung oder Zusammensetzung und der Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion, z. B. einer Farbveränderung.Briefly, the invention relates to a test composition, apparatus and method for determining the density of an aqueous test sample. The composition consists of a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte polymer that has been at least partially neutralized and an indicator substance that provides a post-reaction to ion exchange between the polyelectrolyte and the test sample. The device according to the invention consists of a carrier matrix, which is combined with the composition. The method of the invention consists of contacting a test sample with the device or composition and observing a detectable reaction, e.g. B. a color change.

In der Zeichnung stellen die Figuren 1 bis 8 graphische Darstellungen von (a) den Reaktionen von drei. Polyelektrolyten · auf Testproben mit unterschiedlichen Dichten und (b) der Titration oder teilweisen Neutralisation dieser Polymere dar. So sind die Figuren 1, 2 und 3 Titrationskurven eines Kopolymeren von Methylvinyläther und Maleinsäureanhydride PoIy(acryl) säure bzw. PoIy(vinylamin). Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen dieIn the drawing, Figs. 1 to 8 are graphs of (a) the reactions of three. Polyelectrolytes on test samples with different densities and (b) the titration or partial neutralization of these polymers. Thus, FIGS. 1, 2 and 3 are titration curves of a copolymer of methyl vinyl ether and maleic anhydride poly (acrylic) acid or poly (vinylamine). Figures 4, 5 and 6 show the

Leistungsfähigkeiten dieser Polyelektrolyten bei der Bestimmung der Dichte von Urin nach unterschiedlichen Graden teilweiser Neutralisation der Polymerseitengruppe. Figur 7 zeigt eine ähnliche Leistungsfähigkeit yon PoIy(vinylamin) in wäßrigen Salzlösungen unterschiedlicher Konzentrationen. Schließlieh zeigt Figur 8 die Leistungsfähigkeit einer bevorzugten Vorrichtung.Performance of these polyelectrolytes in determining the density of urine after varying degrees of partial neutralization of the polymer side group. Figure 7 shows a similar performance of poly (vinylamine) in aqueous salt solutions of different concentrations. Finally, Figure 8 shows the performance of a preferred device.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält als einen Bestandteil einen schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolyten. Im Fachgebiet sind zahlreiche Beispiele derartiger Polymere bekannt, wobei sich ihre gemeinsamen Merkmale um den Grad der Dissoziation der ionischen Seitengruppen, wenn das Polymer einer wäßrigen Umgebung ausgesetzt wird, zentrieren. Die meisten Polyelektrolyten sind in V/asser löslich oder teilweise löslich und leicht ionisierbar, v/äs "von der ionischen Beschaffenheit (a) des wäßrigen Systems und (b) der ionisierbaren Spezies an der Polyraerkette abhängig ist.The composition according to the invention contains as one constituent a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte. Numerous examples of such polymers are known in the art, their common features centering on the degree of ionic side-group dissociation when the polymer is exposed to an aqueous environment. Most polyelectrolytes are soluble or partially soluble in water and readily ionizable, depending on the ionic nature of (a) the aqueous system and (b) the ionizable species on the polyra chain.

So wird ein Polyelektrolyt je nach seinem ionischen Verhalten als schwach oder stark sauer oder basisch eingestuft. Im allgemeinen wird ein Polyelektrolyt, der bei der Berührung mit Wasser fast vollständig ionisiert, z. B. Poly(vinylschwefelsäure) und Poly(styrolsulfonsäure), als starker Polyelektrolyt angesehen. Schwache Polyelektrolyten enthalten andererseits schwach saure oder basische ionisierbare Gruppen. .Die Ladungsdichte entlang der Molekularkette dieser Polymere, kann durch Veränderung des Neutralislerungsgrades variiert werden. Beispiele für schwach saure oder schwach basische. Polyelektrolyten, die besonders im Rahmen der Erfindung Anwendung finden* sind Poly(acrylsäure), Poly(maleinsäure), Male Insäur e/iVIet hylvinyläther-Kopolymer, Poly(methacrylsäure), Styrol-Maleinsäurekopolymer, Poly(4-vinylpyridin) und'andere.Thus, depending on its ionic behavior, a polyelectrolyte is classified as weak or strongly acidic or basic. In general, a polyelectrolyte which ionizes almost completely upon contact with water, e.g. As poly (vinyl sulfuric acid) and poly (styrenesulfonic acid), regarded as a strong polyelectrolyte. On the other hand, weak polyelectrolytes contain weakly acidic or basic ionizable groups. The charge density along the molecular chain of these polymers can be varied by changing the degree of neutralization. Examples of weakly acidic or weakly basic. Polyelectrolytes which find particular utility in the invention are poly (acrylic acid), poly (maleic acid), maleic acid / vinyl ether copolymer, poly (methacrylic acid), styrene-maleic acid copolymer, poly (4-vinylpyridine) and others.

4 0 -β-4 0 -β-

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält schwach basische und schwach saure Polyelektrolyten, und vor allem enthält sie diejenigen, die teilweise neutralisiert wurden. Zumindest einige der funktioneilen Gruppen des Polymeren, seien sie nun schwach sauer (z. B. COOH) oder schwach basisch, werden zunächst mit einer Base bzw. Säure teilweise titriert, bevor der Polyelektrolyt in die Testzusammensetzung eingemischt wird. Praktisch werden wäßrige Lösungen der Titersubstanz verwendet, und zu basischen Titersubstanzen gehören Lösungen von NaOH, KOH, TtfapCO,, Poly(äthylenimin), Tris(hydroxymethylamin) Methan und anderen, die erfahrenen Chemikern bekannt sind. Überraschenderweise stellte sich eine solche teilweise Titration oder Neutralisation als notwendig heraus, um eine signifikante Differenzierung zwischen den Dichtewerten in Testlösungen möglich zu machen.The composition according to the invention contains weakly basic and weakly acidic polyelectrolytes, and above all contains those which have been partially neutralized. At least some of the functional groups of the polymer, whether weakly acidic (eg, COOH) or weakly basic, are first partially titrated with a base or acid before the polyelectrolyte is mixed into the test composition. In practice, aqueous solutions of the titer substance are used, and basic titer substances include solutions of NaOH, KOH, TtfapCO ,, poly (ethyleneimine), tris (hydroxymethylamine) methane, and others known to skilled chemists. Surprisingly, such partial titration or neutralization was found to be necessary to allow significant differentiation between the density levels in test solutions.

Vorzugsweise wird das Polymer zumindest zu etwa 50 % neutralisiert, d. h. zumindest etwa die Hälfte der ionisierbaren Gruppen wird neutralisiert. Ein idealer Neutralisationsbereich, der sich auch für die Brfindung als am günstigsten erwiesen hat, ist eine Neutralisation zwischen etwa 75 und etwa 95 #, wobei sich 90 % bei weitem als optimal zur Erzielung der größten Trennung im pH-Bereich oder der anderen nachweisbaren Reaktion in bezug auf die Dichte oder lonenstärke erwiesen haben.Preferably, the polymer is at least about 50 % neutralized, ie, at least about half of the ionizable groups are neutralized. An ideal neutralization range, which has also proved to be most favorable for the cure, is neutralization between about 75 and about 95 #, with 90 % being far from optimal for achieving the greatest separation in the pH range or other detectable reaction in with respect to density or ionic strength.

Der für die Zwecke der Erfindung gewählte Polyelektrolyt muß. wie oben erläutert teilweise neutralisiert werden. Das kann durch Titration des Polymeren mit einer geeigneten Säure oder Base je nach Wunsch oder durch eine andere Methode erfolgen, mit der das beabsichtigte Ergebnis der teilweisen Neutralisation erzielt wird. So betrifft Figur 1 die Titrationskurve von Gantrez S-97, einem Maleinsäureanhydrid/Methylvinyläther-Kopo™ lymer, das von General Anilin and Fi.lm Corporation angeboten wird, mit Natriumhydroxid in wäßriger Lösung ."Figur 2 zeigt ähnliche Werte für Poly(acrylsäure) und Figur 3 für Poly(vinylamin)·The polyelectrolyte selected for the purposes of the invention must. partially neutralized as explained above. This can be done by titrating the polymer with an appropriate acid or base as desired or by another method that achieves the intended result of partial neutralization. Thus, Figure 1 relates to the titration curve of Gantrez S-97, a maleic anhydride / methyl vinyl ether copolymer provided by General Anilin and Company, with sodium hydroxide in aqueous solution. Figure 2 shows similar values for poly (acrylic acid). and FIG. 3 for poly (vinylamine) ·

iw ^k~W iw ^ k ~ W

Ein Y/eiteres Element der Zusammensetzung ist ein Indikatormit— tel, das auf Ionenaustausch anspricht. Es kann die verschiedensten Formen wie pH-Wert-Messer, pH-Indikator und andere haben, die Ton einer Person mit der nötigen fachlichen Erfahrung "bestimmt "werden können. So kann ein pH-Wert-Messer mit einer Standardelektrode (in Lösungssystemen) oder mit einer Oberfläche n-pH-Slektr ο de (v/enn die Zusammensetzung mit einer Trägerraatrix vereinigt ist) verwendet werden. Die pH-Wertmesserreaktion kann dann über verschiedene Werte der lonenstärke beobachtet werden, und es kann ein Bezugssystem festgelegt werden, wobei eine bestimmte Veränderung im pH-Wert einer bestimmten lonenstärke der Testprobe entspricht.A third element of the composition is an indicator that responds to ion exchange. It can have a variety of forms such as pH meter, pH indicator and others that can be "determined" by a person with the necessary professional experience. Thus, a pH meter can be used with a standard electrode (in solution systems) or with a surface n-pH-type (where the composition is combined with a carrier matrix). The pH value reaction can then be monitored over various levels of ionic strength, and a reference can be determined, with a particular change in pH corresponding to a particular ionic strength of the test sample.

Alternativ können bekannte pH-sensitive chromogene Reagensverbindungen verwendet werden, und diese können eine von der die Messung durchführenden Person wahrnehmbare Veränderung in der Farbe oder im Aussehen ergeben, die für die lonenstärke oder die Dichte des zu testenden Systems typisch ist. Wird ein'Chromogen verwendet, kann vorher ein Bezugsfarbsystem festgelegt werden, so daß durch einen raschen visuellen Vergleich von Zusammensetzung und Bezugssystem die Ergebnisse gefunden v/erden. Beispiele für im Rahmen der Erfindung geeignete ChromogeneAlternatively, known pH-sensitive chromogenic reagent compounds can be used, and these can give a perceivable change in color or appearance by the person performing the measurement typical of the ionic strength or density of the system being tested. If a chromogen is used, a reference color system can be previously set so that the results are found by a quick visual comparison of composition and reference system. Examples of chromogens suitable in the context of the invention

sind Bromthymolblau, Alizarin, Bromcresolpurpur, Phenolrot und ITeutralrotj Br omthy molblau, hat sich als besonders geeignet erwiesen.bromthymol blue, alizarin, bromocresol purple, phenol red and ITeutralrot Bromomy blue have proven to be particularly suitable.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei der eine Trägermatrix mit der eben erläuterten Testzusammensetzung vereinigt ist, um ein Werkzeug zur Gewinnung schneller zuverlässiger Schätzungen von Lösungsdichten zur Verfügung zu stellen. Die Trägermatrix ist meistens, aber nicht unbedingt, eine poröse Substanz wie Filterpapier. Andere* fachsp'ezifische Formen von Trägermatrixstoffen sind Filz, poröse Keraniikstreifen und gewebte Glasfaser oder Glasfaservlies (US-PS Nr. 3.846.247). Vorgeschlagen wurde auch die Anwendung von Holz, Tuch,The invention relates to an apparatus in which a carrier matrix is combined with the test composition just described to provide a tool for obtaining fast, reliable estimates of solution densities. The carrier matrix is mostly, but not necessarily, a porous substance such as filter paper. Other * specific specific forms of carrier matrix materials are felt, porous keratin strips and woven glass fiber or glass fiber non-woven (US Pat. No. 3,846,247). The application of wood, cloth,

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Schv/ammaterial und toniger Substanzen (US-PS'Nr. 3.552.928). Alle diese Trägermatrixstoffe sind für die erfindungsgemäße Anwendung geeignet, was auch τοη anderen gilt. Es wurde festgestellt, daß Filterpapier ganz besonders geeignet ist.Vegetable and clay substances (US Pat. No. 3,552,928). All these carrier matrix materials are suitable for the application according to the invention, which also applies to others. It has been found that filter paper is particularly suitable.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Filterpapier mit einer Lösung oder Suspension eines teilweise neutralisierten Polyelektrolyten in Wasser oder einem anderen geeigneten Vehikel, d^s durch routinemäßige Laborversuche leicht bestimmbar ist, angefeuchtet und anschließend getrocknet. Das den Polyelektrolyten enthaltende Filterpapier wird anschließend mit einer Lösung des vorgesehenen Indikatormittels (z. B. Bromthymolblau) in Methanol oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel wie Äthanol, N,N-Dimethylformamid, Dirnethylsulfoxid getränkt und anschließend getrocknet. Alternativ kann eine einmalige Tränkmethode angewandt werden, bei der der Polyelektrolyt und das Indikatormittel gleichzeitig in der ersten Lösung oder Suspension vorhanden sind. Die getrocknete, das Reagens enthaltende Trägermatrix kann auf Wunsch auf einem Unterlagematerial angebracht werden. Die Testvorrichtung besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer Filterpapier-Trägermatrix, in der sich ein teilweise neutralisierter Polyelektrolyt und ein Indikatormittel nach obiger Beschreibung befinden, wobei die Matrix mit einer Seite an einem länglichen Stück transparenten Polystyrolfilms befestigt ist. Die Matrix ist an einem Ende des Films mit Hilfe irgendeines geeigneten Mittels wie einem doppelseitigen Klebestreifen (Double Stick, zu beziehen von 3M Company) angebracht, und das andere Ende des Polystyrolfilms dient als Griff. Bei Gebrauch wird eine derartige Vorrichtung an dem freien Ende des Polystyrolfilm-Unterlagematerials festgehalten, und das Matrixende wird in die Testprobe *(z. B. Urin) eingetaucht und schnell wieder herausgezogen. Nach einer gewissen Zeit v/ird jede Farbbildung und andere nachweisbare^Reaktion festgestellt und mit einem Bezugsstandard verglichen, der denIn a preferred embodiment, filter paper is moistened with a solution or suspension of a partially neutralized polyelectrolyte in water or other suitable vehicle which is readily determinable by routine laboratory tests, and then dried. The filter paper containing the polyelectrolyte is then impregnated with a solution of the intended indicator agent (eg Bromthymolblau) in methanol or other suitable solvent such as ethanol, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide and then dried. Alternatively, a one-time impregnation method may be used in which the polyelectrolyte and the indicator agent are present simultaneously in the first solution or suspension. The dried reagent-containing support matrix may be applied to a backing material if desired. The test device in a preferred embodiment consists of a filter paper support matrix containing a partially neutralized polyelectrolyte and indicator means as described above, the matrix being attached to one side of an elongated piece of transparent polystyrene film. The matrix is attached to one end of the film by any suitable means such as a double-sided adhesive tape (Double Stick, available from 3M Company), and the other end of the polystyrene film serves as a handle. In use, such a device is retained at the free end of the polystyrene film backing material and the matrix end is dipped into the test sample * (e.g., urine) and rapidly withdrawn. After a period of time, any color formation and other detectable reaction will be detected and compared with a benchmark standard, which will be used

Reaktionen auf "bekannte Ionenstärken und Dichten der Lösung entspricht.Reactions to "known ionic strengths and densities of the solution corresponds.

Der speziell angewandte Bezugsstandard hängt davon ab, ob die Zusammensetzung als solche oder mit einer Trägermatrir vereinigt verwendet wird, und von dem betreffenden Indikatormittel, Wenn also der teilweise neutralisierte Polyelektrolyt direkt zur Testprobe gegeben wird und das Indikatormittel ein pH-Wert-Messer ist, kann ein Bezugsstandard durch die Zugabe einer Standardmasse von Polyelektrolyt zu einer Standardmenge einer Lösung mit bekannter Ionenstärke gewonnen werden. Die. Veränderung des pH-Wertes vor und nach der Zugabe des Polyelektrolyten wird unter Verwendung des pH-Wert-Messers aufgezeichnet. Diese Verfahrensweise wird bei einer Reihe von Lösungen mit veränderten bekannten lonenstärken angewandt. Zur Bestimmung der Ionenstärke einer unbekannten Testprobe wird die gleiche Verfahrensweise angewandt und die Veränderung des pH-Wertes mit den bekannten Lösungen verglichen.The particular reference standard used depends on whether the composition is used as such or combined with a carrier matrix and on the indicator means concerned, ie, if the partially neutralized polyelectrolyte is added directly to the test sample and the indicator means is a pH meter a reference standard can be obtained by adding a standard mass of polyelectrolyte to a standard amount of a solution of known ionic strength. The. Change in pH before and after addition of the polyelectrolyte is recorded using the pH meter. This procedure is used in a number of solutions with altered known ionic strengths. To determine the ionic strength of an unknown test sample, the same procedure is used and the change in pH is compared with the known solutions.

Wenn eine Testvorrichtung aus einer Trägermatrix benutzt wird, die einen teilweise neutralisierten Polyelektrolyten und ein Chromogen enthält, dann kann ein Bezugsstandard aus einer Reihe von Farbblöcken bestehen, die die durch die Trägermatrix nach einer bestimmten Zeit als Reaktion auf Lösungen mit bekannten Ionenstärken entwickelte Farbe anzeigen. Bei der Prüfung einer unbekannten Probe wird die Trägermatrix einer Testvorrichtung in die Probe eingetaucht, herausgezogen und hinsichtlich des Erscheinens einer Farbe oder einer Farbveränderung nach einer bestimmten Zeit untersucht. Jede Farbreaktion wird dann mit den Bezugsstandard-Farbblöcken verglichen, um die Ionenstärke oder Dichte der Probe au ermitteln.If a test device is used from a support matrix containing a partially neutralized polyelectrolyte and a chromogen, then a reference standard may consist of a series of color blocks indicating the color developed by the support matrix after a certain time in response to solutions of known ionic strengths. When testing an unknown sample, the support matrix of a test device is dipped in the sample, withdrawn, and examined for the appearance of a color or color change after a certain time. Each color reaction is then compared to the reference standard color blocks to determine the ionic strength or density of the sample.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Ausführung und der Anwendung der Erfindung. Es werden daher bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben und analysiert. Die Beispiele dienen nur zur Erklärung und sollen den hier beschriebenen und beanspruchten Geltungsbereich der Erfindung in keiner V/eise einschränken.The following examples serve to further illustrate the practice and practice of the invention. Therefore, preferred embodiments are described and analyzed. The examples are for explanation only and are not intended to limit the scope of the invention described and claimed herein in any way.

A. Die ZusammensetzungA. The composition

Beispiel I - Teilweise Neutralislerung von Maleinsäureanhydrid /Me thylvinyläther-Kopolymer Example I - Partial neutralization of maleic anhydride / methyl vinyl ether copolymer

Dieser Versuch wurde zur Untersuchung der teilweisen Neutralisierung eines Polyelektrolyten (Gantrez S-97, vertrieben von General Anilin and Film Corporation) und ihrer Wirkung auf eine Zusammensetzung zur Messung der Diohte einer Lösung vorgenommen.This experiment was undertaken to investigate the partial neutralization of a polyelectrolyte (Gantrez S-97, sold by General Anilin and Film Corporation) and its effect on a composition for measuring the solubility of a solution.

Ein automatischer Baukasten-Titrator wurde für die Titrierung verschiedener Polyelektrolyten zur Untersuchung gemäß der Erfindung zusammengebaut. Der Titrator bestand aus einem automatischen Pipetter, Modell Nr. 25000 von Micromedio Systems, Inc. Dieses Instrument kann eine konstante Menge Titersubstanz pro Zeiteinheit in die zu titrierende Polymerlösung abgeben» Die Zugabegeschwindigkeit der Titersubstanz (und somit der Geschwindigkeit der Polyelek-trolytneutralisierung) wurde durch die Wahl des Pipettenvolumens, des Anteils von abgegebenem Pipettenvolumen und der Konzentration der. Titersubstanz reguliert. Veränderungen des pH-Wertes während der Titration wurden mit Hilfe einer Standard-pH~Elektro.de und eines Digl-An automated modular titrator was assembled for the titration of various polyelectrolytes for examination according to the invention. The titrator consisted of an automatic pipetter, model no. 25000 from Micromedio Systems, Inc. This instrument can deliver a constant amount of titer substance per unit of time into the polymer solution to be titrated. "The addition rate of the titer substance (and thus the rate of polyelectrolyte neutralization) was determined by the choice of pipette volume, the proportion of dispensed pipette volume and the concentration of. Regulated titer substance. Changes in the pH during the titration were carried out using a standard pH ~ Elektro.de and a Digi

tal-pH-Messers Modell -Orion 701 nachgewiesen. Die Ausgabe des pH-Wert-Messers wurde in einen Bandschreiber (zehn Zoll) von Hewlett-Packard, Modell 17500A, eingegeben, dessen Skala so geeicht worden war, daß ein Zoll einer Veränderung um eine pH-Wert-Einheit entsprach. Somit liefert der Schreiber eine ständige Anzeige von pH-Wert-Veränderungen im Verhältnis zur Zeit (ergo in bezug auf das Volumen der zugesetzten Titersubstanz).tal pH meter Model Orion 701 detected. The output of the pH meter was placed in a ten-inch chart recorder from Hewlett-Packard Model 17500A, the scale of which had been calibrated to correspond to one inch of a pH unit change. Thus, the writer provides a constant indication of pH changes in proportion to time (ergo in terms of the volume of added titer substance).

Dieses Gerät wurde zum Titrieren und Beobachten der Auswirkungen der teilweisen Neutralisierung bei Gantrez S-97, einem schwach sauren Polyelektrolyten, benutzt. Ss wurde eine Lösung von Gantrez hergestellt, die 20 Gramm des Polyelektrolyten pro Liter entionisiertes V/asser enthielt. Drei 100-Milliliter ' (ml)-Aliquoten dieser Lösung wurden in 250-ml-Bechergläser gegeben. Eine Aliquote wurde mit NaCl auf 0,1 N u-nd die andere auf 1,ON eingestellt. Der übrigen Aliquote wurde kein Salz zugesetzt. Durch Titrieren jeder dieser Polyelektrolytlösungen mit 1,0N NaOH in einer 50~ml-Pipette mit einer Geschwindigkeit von 9,0 ml Titersubstanz pro Stunde und Aufzeichnung der pH— Wert-Veränderung im Verhältnis zum Volumen Titersubstanz war es möglich, die Titrationskennwerte von Gantrez sowie die Auswirkungen der teilweisen Neutralisation auf seine Fähigkeit, variierende Ionenstärken zu differenzieren, zu untersuchen.This instrument was used to titrate and observe the effects of partial neutralization on Gantrez S-97, a weakly acidic polyelectrolyte. A solution of Gantrez containing 20 grams of the polyelectrolyte per liter of deionized water was prepared. Three 100 milliliter (ml) aliquots of this solution were placed in 250 ml beakers. One aliquot was adjusted to 0.1 N with NaCl and the other set to 1, ON. No salt was added to the remaining aliquot. By titrating each of these polyelectrolyte solutions with 1.0N NaOH in a 50 ml pipette at a rate of 9.0 ml titre per hour and recording the change in pH relative to the volume of titer substance, it was possible to obtain the titration characteristics of Gantrez as well to study the effects of partial neutralization on its ability to differentiate varying ionic strengths.

Die bei diesem Versuch ermittelten Titrationswerte sind in Figur 1 graphisch dargestellt. Kurve A zeigt die Titration der Po^elektrolytlösung, der kein Salz zugegeben worden war, Kurve B die Titration der Polyelekfrolytlösung, die in NaCl auf 0,1N eingestellt worden war, und Kurve C die Titration der Polyelektrolytlösung, die NaCl in einer Konzentration von 1,ON enthielt. Die deutliche Trennung, die zwischen den Kurven A, B und C in Figur 1 festzustellen ist, .zeigt den Einfluß der lonenstärke auf den scheinbaren pK des Polymeren. Wenn man al-The titration values determined in this experiment are shown graphically in FIG. Curve A shows the titration of the electrolyte solution to which no salt had been added, curve B the titration of the polyelectrolyte solution which had been adjusted to 0.1N in NaCl, and curve C the titration of the polyelectrolyte solution containing NaCl in a concentration of 1 , ON included. The distinct separation seen between curves A, B and C in Figure 1 shows the influence of ionic strength on the apparent pK of the polymer. If you

- -14 -- -14 -

so den Trennungsgrad zwischen den Titrationskurven beobachtet, d. h« die pH-Werte bei einer bestimmten Menge Titersubstanz, dann kann man die Maximierung in bezug auf die Bestimmung verschiedener Werte der Dichte ermitteln. Beispielsweise ist eine stärkere Trennung in den Bereichen zwischen pH 5 und pH 10 als bei anderen Stadien der Polymerneutralisation festzustellen. Die Kurven in Figur 1 zeigen, daß eine optimale Trennung bei einem Neutralisierungsgrad des Polymeren von etwa 70 <%> bis ί> und mehr (d. h. bei Zugabe von etwa 6,0 bis 9,0 ml Titersubstanz) auftritt. Diese Informationen sind nicht nur für die Beurteilung des Wirkungsgrades des Polymeren in wäßrigen Systemen nützlich, sondern sie helfen auch bei der Bestimmung der optimalen Neutralisierung des Polyelektrolyten für die Vereinigung mit der Matrix, wie in dem folgenden Beispiel IV verdeutlicht wird. 'Thus, the degree of separation between the titration curves is observed, d. If the pH values for a certain amount of titer substance are then determined to maximize the determination of different values of density. For example, a greater separation is found in the ranges between pH 5 and pH 10 than at other stages of polymer neutralization. The curves in Figure 1 show that an optimum separation at a degree of neutralization of the polymer from about 70 <%> to ί> and more (that is, with the addition of about 6.0 to 9.0 ml of titrant) occurs. This information is not only useful for evaluating the efficiency of the polymer in aqueous systems, but also aids in determining the optimum neutralization of the polyelectrolyte for association with the matrix, as illustrated in Example IV below. '

Die prozentuale Neutralisierung eines bestimmten Polyelektrolyten kann aus Titrationswerten berechnet werden, wie sie in Figur 1 durch Kurve A graphisch dargestellt v/erden (die Titration des Polyelektrolyten, hier Gantrez S-97, ohne Salzzusatz). Die prozentuale Neutralisierung des Polymeren wird für einen bestimmten pH-Y/ert der titrierten Polyrnerlösung berechnet, indem der Lösungs-pH-Y/ert auf der vertikalen Achse gesucht, eine horizontale Linie von der vertikalen Achse zur Kurve A gezogen wird, und eine vertikale Linie von dem Punkt auf Kurve A zur horizontalen Achse gezeichnet wird (d. h. ml 1,ON NaOH). Das Volumen der Titersubstanz (das dem Schnittpunkt der vertikalen Linie mit der horizontalen Achse entspricht), dividiert durch das TitersubStanzvolumen am Endpunkt der Titration, multipliziert mit 100 ergibt eine enge Näherung der prozentualen Polyelektrolyt-Neutralisation. Der Titrationsendpunkt wird durch die vertikale Linearität von Kurve Ä ganz rechts angezeigt und läßt sich in Form des Volumens von zugesetzter Titersubstanz wiedergeben. .The percentage neutralization of a particular polyelectrolyte can be calculated from titration values, as shown graphically in FIG. 1 by curve A (the titration of the polyelectrolyte, here Gantrez S-97, without added salt). The percent neutralization of the polymer is calculated for a given pH of the titrated polymer solution by searching for the solution pH on the vertical axis, drawing a horizontal line from the vertical axis to the curve A, and vertical Line is drawn from the point on curve A to the horizontal axis (ie ml 1, ON NaOH). The volume of titer substance (which corresponds to the intersection of the vertical line with the horizontal axis) divided by the titer sub-volume at the end point of the titration multiplied by 100 gives a close approximation of the percent polyelectrolyte neutralization. The titration end point is indicated by the vertical linearity of curve Ä on the far right and can be represented in the form of the volume of added titer substance. ,

So liegt bei Gantrez S-97 der in Figur 1 gezeigte Endpunkt ganz nahe bei 9,0 (etwa 8,6) ml 1,0N NaOH-Titersubstanz. Die Titration der Gantrez-Lösung in entionisiertem V/asser bis auf einen pH-Wert "von etwa 7,5 entspricht einem Volumen von etwa 6,0 ml Titersubstanz. Da der Endpunkt bei etwa 8,6 ml Titersubstanz erreicht ist, kann die Neutralisierung in Prozent berechnet werden durchThus, in Gantrez S-97, the end point shown in Figure 1 is very close to 9.0 (about 8.6) ml of 1.0N NaOH titre. The titration of the Gantrez solution in deionized water to a pH of approximately 7.5 corresponds to a volume of approximately 6.0 ml of titer substance, and the endpoint is reached at approximately 8.6 ml of titer substance be calculated in percent by

Endpunkt) * «0--70 (# neutralisiert)Endpoint) * «0--70 (# neutralized)

Beispiel II - Teilweise Neutralisation von Polyacrylsäure") Example II - Partial Neutralization of Polyacrylic Acid ")

Dieses Experiment wurde mit dem Ziel durchgeführt, die teilweise Neutralisation von Poly(acrylsäure) und die Auswirkungen einer derartigen Neutralisierung auf die Nützlichkeit dieses Polyelektrolyten bei der Bestimmung der Lösungsdichte zu untersuchen. Die in Beispiel I beschriebenen Geräte wie automatischer Baukasten-Titrationsapparat, pH-Y/ert-Messer und Elektrode wurden eingesetzt sowie auch das Verfahren angewandt.This experiment was conducted with the aim of investigating the partial neutralization of poly (acrylic acid) and the effects of such neutralization on the utility of this polyelectrolyte in determining solution density. The devices described in Example I, such as automatic titration apparatus, pH meter and electrode were used and the method was used.

Eine Lösung von Polyacrylsäure), einem schwach sauren Polyelektrolyten, bezogen von Aldrich Chemical Co. (Katalognummer 19.205-8) wurde durch Lösen von 20 Gramm Polymer in einem Liter entionisiertem Wasser hergestellt. Aliquoten von je 100 Milliliter dieser Lösung wurden in 250-ral-Bechergläser gefüllt. Eine der Aliquoten wurde auf 0,1N und eine andere'auf- 1,ON in NaCl eingestellt. Der dritten Aliquote wurde kein Salz zugesetzt. Jede dieser Lösungen wurde dann mit 10,ON NaOH in einer 50-ml-Pipette mit einer Geschwindigkeit von 3,0 ml Titersubstanz pro Stunde titriert. Die Ergebnisse enthält Figur 2, in der Kurve A die kein Salz enthaltende Polyelektrolyt-LösungA solution of polyacrylic acid), a weakly acidic polyelectrolyte purchased from Aldrich Chemical Co. (catalog number 19.205-8) was prepared by dissolving 20 grams of polymer in one liter of deionized water. Aliquots of 100 milliliters each of this solution were filled in 250-liter beakers. One of the aliquots was set at 0.1N and another at -1, Na in NaCl. No salt was added to the third aliquot. Each of these solutions was then titrated with 10% ON NaOH in a 50 ml pipette at a rate of 3.0 ml titer per hour. The results contain Figure 2, in the curve A, the non-salt polyelectrolyte solution

darstellt, Kurve B die in NaCl auf O,1N eingestellte Lösung und Kurve C die in NaCl auf, 1,0N eingestellte Lösung.curve B is the solution adjusted to 0.1 N in NaCl and curve C is the solution set in NaCl to 1.0N.

Die durchsFigur 2 wiedergegebenen Werte zeigen, daß die größte Trennung hinsichtlich der Ionenstärke (d. h. zwisehen den Kurven A, B und C) bei einer Neutralisierung des Polymeren von etwa 50 % bis etwa 95 % oder mehr auftritt, (d. h. bei Zugabe von etwa 1,5 bis etwa 3,0 ml Titersubstanz). So kann man zum Beispiel, wenn das Polymer über einen Zeitraum von 40 Minuten (mit 2,0 Milliliter 1ON NaOH) titriert worden ist, eine deutliche Trennung des resultierenden pH-Wertes in Abhängigkeit von der Ionenstärke der Lösung erkennen. Kurve C, die 1,ON NaCl entspricht, zeigt einen resultierenden pH-Wert von etwa"5,25, Kurve B, die 0,1N NaCl entspricht, ergibt einen pH-Wert von etwa 5.,8, und Kurve A, die einer Konzentration von NaCl von 0 entspricht, ergibt einen pH-Wert von etwa 6,25. Daher kann die lonenstärke oder Dichte einer bestimmten Lösung unter Anwendung dieser Werte und Interpolieren untereinander angenähert werden.The values shown by Figure 2 show that the greatest ionic strength separation (ie, curves A, B, and C) occurs upon neutralization of the polymer from about 50 % to about 95 % or more (ie, when added about 1, 5 to about 3.0 ml of titer substance). For example, when the polymer has been titrated over a period of 40 minutes (with 2.0 milliliters of 1N NaOH), one can see a clear separation of the resulting pH as a function of the ionic strength of the solution. Curve C, which corresponds to 1, ON NaCl, shows a resulting pH of about "5.25, curve B, which corresponds to 0.1N NaCl, gives a pH of about 5.8, and curve A, the At a concentration of NaCl equal to 0 gives a pH of about 6.25, therefore, the ionic strength or density of a particular solution can be approximated using these values and interpolating with each other.

Beispiel III - Teilweise Neutralisation von PolyCvinylamin) Be itpiel III - partial neutralization of polyCvinylamine)

Ziel dieses Experiments war die Untersuchung der teilweisen Neutralisation eines schwach basischen Polyelektrolyten, Poly ("vinylamin), bezogen von Dynapol, Inc., und der Auswirkungen einer derartigen Neutralisation auf die Brauchbarkeit dieses Polyelektrolyten für die Bestimmung der Dichte. Es wurden wieder der autooiatische Baukasten-Titrationsapparat, der pH-Wert-Messer und die Elektrode verwendet, die in Beispiel I beschrieben würden, sowie auch dieses Verfahren*The aim of this experiment was to investigate the partial neutralization of a weakly basic polyelectrolyte, poly ("vinylamine), purchased from Dynapol, Inc., and the effects of such neutralization on the usefulness of this polyelectrolyte for determining the density Titration apparatus using the pH meter and electrode described in Example I, as well as this method *

Eine Lösung von Poly(vinylamin) in Form seines Hydrochloridesalzes (vollkommen neutralisiert) mit einem MolekulargewichtA solution of poly (vinylamine) in the form of its hydrochloride salt (completely neutralized) with a molecular weight

von etwa 60 000 wurde' in einer Polymerkonzentration von 20,0 Gramm pro Liter entionisiertes Wasser hergestellt. Drei Aliquoten von je. 100 Milliliter dieser Lö.-sung wurden in 250-rnl-Bechergläser eingefüllt. Eine dieser Aliquoten wurde in NaCl auf 0,5N und eine andere auf 3,ON eingestellt. Der übrigen Aliquote wurde kein Salz zugesetzt. Jede dieser Lösungen wurde anschließend mit 1,0N NaOH unter Anwendung einer 50-Milliliter Pipette mit einer Geschwindigkeit von 9,0 ml Titersubstanz pro Stunde titriert. Die Ergebnisse gibt Figur 3 wieder, in der Kurve A die Titration der Polyelektrolytlösung, der kein Salz auge setzt wurde, Kurve B der mit NaCl auf 0,5N eingestellten Lösung und Kurve C die Titration der mit NaCl auf 3,ON eingestellten Lösung betrifft.of about 60,000 was prepared at a polymer concentration of 20.0 grams per liter of deionized water. Three aliquots each. 100 milliliters of this solution were placed in 250 ml beakers. One of these aliquots was adjusted to 0.5N in NaCl and another to 3, ON. No salt was added to the remaining aliquot. Each of these solutions was then titrated with 1.0N NaOH using a 50 milliliter pipette at a rate of 9.0 ml titer per hour. The results are shown in FIG. 3, in the curve A the titration of the polyelectrolyte solution which was not salted, curve B of the solution adjusted with NaCl to 0.5N and curve C the titration of the solution adjusted with NaCl to 3, ON.

Die Werte in Figur 3 zeigen, daß eine geringe Reaktion in bezug auf die lonenstärke erfolgt, wenn das Polymer vollständig in der Form von Amin oder der nicht-neutralisierten Form (pH-V/ert 10, 35 Minuten) vorliegt, wogegen eine ausgezeichnete Trennung bei geringeren Titrationsgraden erfolgt, d. h. wenn die Neutralisierung des Polymeren ausgiebiger durchgeführt wurde. Somit variiert die Fähigkeit des Poly (vinylamin) zur Differenzierung verschiedener Ionenstärkegrade umgekehrt mit der Menge Titersubstanz, so daß bei Beginn der Titration (bei über 95 ^cJo Neutralisierung) eine ausgezeichnete Trennung erzeugt wird, während bei einer Neutralisierung von Null (Zugabe von etwa 5,3 ml Titersubstanz) keine Trennung erfolgt.The values in Fig. 3 show that a small reaction occurs with respect to the ionic strength when the polymer is completely in the form of amine or the non-neutralized form (pH-value 10, 35 minutes), whereas an excellent separation at lower titration degrees, ie when the neutralization of the polymer has been carried out more extensively. Thus, the ability of the poly (vinylamine) to differentiate different ionic strength levels varies inversely with the amount of titer substance so that excellent separation is produced at the onset of titration (greater than 95 ^c Jo neutralization), while at zero (addition of about 5%) neutralization , 3 ml titer substance) no separation.

B»'.Pie TestvorrichtungB »'. Pie test device

Beispiel JJ - Leistungsfähigkeit von Maleinsäureanhydrid/Methylvinyläther-Kopolymer in einer TrägermatrixExample JJ - Performance of maleic anhydride / methylvinyl ether copolymer in a carrier matrix

Die In Beispiel I verwendete Lösung (20 Gramm Gantrez S-97 pro Liter entionisiertes Wasser) wurde weiter untersucht, um ihr Verhalten bei der Messung der Urindichte zu untersuchen, wenn sie mit einer Trägermatrix zusammengebracht wurde.The solution used in Example I (20 grams of Gantrez S-97 per liter of deionized water) was further investigated to examine its urine density measurement performance when contacted with a carrier matrix.

Es wurde eine auf die Ionenstärke oder die Dichte empfindlich reagierende Testvorrichtung hergestellt, indem Filterpapier mit der Lösung von Gantrez S-97 imprägniert und dann getrocknet wurde. Zur Untersuchung der Leistungsfähigkeit des Polyelektrolyten bei verschiedenen Neutralisierungsgraden wurden verschiedene Testvorrichtungen hergestellt. So wurden Aliquoten der Gantrez-S-97~Lösung bis zu verschiedenen Graden durch Titrieren mit NaOH neutralisiert. Von Eaton and Dikeman bezogene Filterpapierstreifen (Nr. 204) wurden jeweils in diese teilweise titrierten Aliquoten eingetaucht und anschließend getrocknet. Die imprägnierten getrockneten Streifen, die von jeder der Aliquoten hergestellt worden waren, wurden dann jeweils in Urinproben mit unterschiedlichen bekannten Dichten und in entionisiertes Wasser getaucht, und anschließend wurde ihr pH-Wert gemessen. Für diese Messungen wurde ein pH-Wert-Messer mit einer flachen Oberflächenelektrode von Markson Science, Inc. (Nr. 1207 BactiMedia-Kombination pH-Wert/Bezugselektrode) verwendet. Die Werte von Δ pH, d. h. die Differenz in den pH-Werten identischer, jeweils in entionisiertes Wasser und Urin mit bekannter Dichte getauchter Streifen sind unten zusammengestellt. · ' 'An ionic strength or density sensitive test device was prepared by impregnating filter paper with the solution of Gantrez S-97 and then drying it. To test the performance of the polyelectrolyte at various degrees of neutralization, various test devices were prepared. Thus, aliquots of the Gantrez S-97 solution were neutralized to varying degrees by titration with NaOH. Eaton and Dikeman-sourced filter paper strips (# 204) were each dipped in these partially titrated aliquots and then dried. The impregnated dried strips prepared from each of the aliquots were then each immersed in urine samples of different known densities and in deionized water, and then their pH was measured. For these measurements, a flat surface electrode pH meter from Markson Science, Inc. (# 1207 BactiMedia pH / Reference Electrode combination) was used. The values of Δ pH, d. H. the difference in pH values of identical strips immersed in deionized water and urine of known density are summarized below. · ''

D.D. D.D. D.D. 1,0301,030 1,0151,015 1,0051.005 0,200.20 0,290.29 0,320.32 1 ,041, 04 0,910.91 0,54.0.54. 1,701.70 1,441.44 0,650.65 2,412.41 2,062.06 1,041.04 3,243.24 2,292.29 1,091.09 3,523.52 2,662.66 1,651.65

pH-Wert von Polyelektro- Δ pH-Y/erte gewonnen von ürinproben lytlö'sungs-Aliquoten mit den angegebenen DichtenpH of polyelectrolyte Δ pH Y / erte obtained from ürinproben lytlö'sungs aliquots with the indicated densities

Die Y/erte der obigen Tabelle sind in Figur 4 enthalten, in der die drei Kurven die Werte von Δ pH darstellen, die von Urinproben mit den angegebenen Dichtewerten gewonnen wurden, wenn mit den Streifen von Aliquoten mit unterschiedlichen Neutralisationsgraden getestet wurde. Aus Figur 4 geht hervor, daß der Trennungsgrad der Kurven ganz deutlich bei steigendem Keutralisierungsgrad des Polyelektrolyten, d. h. des pH-Wertes, zunimmt. Je starker also die teilweise Neutralisierung des Gantrez-Polyelektrolyten, umso größer die Fähigkeit, zwischen den Dichtewerten von Urin differenzieren zu können.The values of the above table are included in Figure 4 in which the three curves represent the values of Δ pH obtained from urine samples having the density values reported when tested with strips of aliquots having different degrees of neutralization. From Figure 4 shows that the degree of separation of the curves quite clearly increases with increasing Keutralisierungsgrad of the polyelectrolyte, ie the pH. Thus, the stronger the partial neutralization of the Gantrez polyelectrolyte, the greater the ability to differentiate between the density values of urine.

Beispiel V - Leistungsfähigkeit von Poly(acrylsäure) in einer Träsermatrix \ Example V - Performance of Poly (Acrylic Acid) in a Tissue Matrix \

Der in Beispiel II verwendete Polyelektrolyt (20 Gramm Poly (acrylsäure) pro Liter entionisiertes Wasser) wurde weiter untersucht, um sein Verhalten bei der Messung der Urindichte bei der Vereinigung mit einer Trägermatrix· zu beobachten.The polyelectrolyte used in Example II (20 grams of poly (acrylic acid) per liter of deionized water) was further investigated to observe its behavior in the measurement of urine density upon combination with a support matrix.

Es wurden Testvorrichtungen hergestellt und wie in Beispiel IV getestet, mit dem Unterschied, daß Poly(acrylsäure) anstelleTest devices were prepared and tested as in Example IV, with the difference that poly (acrylic acid) instead

Ton Gantrez S-97 verwendet wurde„ Es wurde eine Lösung von 20 Gramm Polyacrylsäure) pro Liter entionisiertes Wasser hergestellt. Aliquoten dieser Lösung wurden mit 1ON Natriumhydroxid titriert, "bis' die in der folgenden Tabelle angeführten pH-Werte erreicht waren. Von Eaton and Dikeman stammende Filterpapierstreifen (Nr. 204) wurden jeweils in diese Aliquoten eingetaucht und getrocknet. Sie wurden entsprechend in Urinproben mit unterschiedlicher bekannter Dichte und in entionisiertes V/asser getaucht, und der. pH-Wert wurde geraessen.· Die Werte von 4pH wurden wie in Beispiel IV bestimmt und sind unten zusammengestellt. Für diese Messungen wurde ein pH-Wert-Messer mit einer flachen Oberflächenelektrode von Ivlarkson Science, Inc. (Nr. 1207 BactiMedia-Kombination pH-Wert/Bezugselektrode) verwendet.Clay Gantrez S-97 "A solution of 20 grams of polyacrylic acid was prepared per liter of deionized water. Aliquots of this solution were titrated with 1N sodium hydroxide until the pH values shown in the following table were reached: Filter paper strips (# 204) from Eaton and Dikeman were each dipped in these aliquots and dried of different known density and immersed in deionized water, and the pH was risen. The values of 4pH were determined as in Example IV and are summarized below For these measurements, a pH meter with a flat surface electrode was used from Ivlarkson Science, Inc. (# 1207 BactiMedia Combination pH / Reference Electrode).

pH-Wert der Polyelektro- 4pH-Werte, gewonnen von UrinprobenpH of the polyelectrolyte 4pH values obtained from urine samples

lytlösungs-Aliquoten mit den angegebenen Dichtenlytlösungs aliquots with the indicated densities

4,0 5,0 6,0 7,0 7,5 8,0 8,254.0 5.0 6.0 7.0 7.5 8.0 8.25

Die Angaben in der obigen Tabelle sind in Figur 5 aufgetragen, die wie Figur 4 zeigt, daß der Trennungsgrad der Kurven dabei deutlich steigt, wenn der Neutralisierungsgrad, d. h. der pH-Wert, des Polyelektrolyten zunimmt.The data in the above table are plotted in FIG. 5, which, like FIG. 4, shows that the degree of separation of the curves clearly increases when the degree of neutralization, that is, the degree of neutralization, is increased. H. the pH of the polyelectrolyte increases.

D.D. 11 D.D. 11 D.D. 11 ,005, 005 00 ,015, 015 00 ,030, 030 00 ,11, 11 00 ,05, 05 00 ,0000 00 ,5, 5 00 ,64, 64 11 ,7070 00 ,56, 56 11 ,88, 88 11 ,09, 09 00 ,76, 76 11 ,29, 29 11 ,68, 68 00 ,9191 11 ,4040 22 ,98, 98 11 ,1515 11 ,73, 73 22 ,29, 29 11 ,1010 ,82, 82 ,1010

Beispiel VI Example VI — - Leistungsfähigkeit vpn PoIyCvinylamin) in einer TrägermatrixEfficiency of polyvinylvinylamine) in a carrier matrix

Der in Ba^spiel III verwendete Polyelektrolyt wurde weiter zur Feststellung seines Verhaltens bei der Messung verschiedener Urindichten, wenn er mit einer Trägermatrix vereinigt worden war, untersucht.The polyelectrolyte used in Example III was further tested to determine its behavior in measuring various urine densities when combined with a carrier matrix.

Es wurden Testvorrichtungen hergestellt und wie in den Beispielen IV und T getestet, mit dem Unterschied, daß PoIy(vinylamin) anstelle von Gantrez 3-97 bzw. Poly(acrylsäure) verwendet wurde. Es wurde eine Lösung hergestellt, die 20 Gramm Poly(vinylamin) (bezogen von Dympol, Inc., MG 60 000, siehe Dawson u. a., J.A.C.S. 98, 5996, 197.6) pro Liter entionisiertes V/asser enthielt. Der verwendete Polyelektrolyt lag in der Hydrochloridform vor und war somit vollständig neutralisiert. Aliquoten dieser Lösung wurden jeweils mit 1,ON NaOH titriert, um die in der folgenden Tabelle aufgeführten pH-Werte der Lösung zu erzielen. Filterpapierstreifen von Eaton and Dikeman (Nr. 204) wurden jeweils in diese Aliquoten eingetaucht und getrocknet. Sie wurden dann entsprechend in Urinproben mit verschiedenen bekannten Dichten getaucht sowie in entionisiertes Wasser, und ihr pH-V/ert wurde unter Anwendung einer flachen Oberflächenelektrode, wie in den Beispielen IV und V beschrieben wurde, gemessen. Die Werte von /ApH wurden dann wie in den Beispielen IV und V bestimmt und sind unten aufgeführteTest devices were prepared and tested as in Examples IV and T, except that poly (vinylamine) was used in place of Gantrez 3-97 or poly (acrylic acid). A solution was prepared containing 20 grams of poly (vinylamine) (purchased from Dympol, Inc., MW 60,000, see Dawson et al., J.A.C.S. 98, 5996, 197.6) per liter of deionized water. The polyelectrolyte used was in the hydrochloride form and thus completely neutralized. Aliquots of this solution were each titered with 1N ON NaOH to achieve the pH values of the solution shown in the following table. Filter paper strips from Eaton and Dikeman (# 204) were each dipped in these aliquots and dried. They were then dipped respectively in urine samples of various known densities and in deionized water, and their pH was measured using a flat surface electrode as described in Examples IV and V. The values of / ApH were then determined as in Examples IV and V and are listed below

•pH-Wert von PοIyelektrolyt lösungs-Aliquo ten• pH of plasma electrolyte solution aliquots

2,8 3,0 3,5 4,0 6,0 8,02.8 3.0 3.5 4.0 6.0 8.0

10,0 11,0 12,010.0 11.0 12.0

pH-Werte, gewonnen von Urinproben mit den angegebenen DichtenpH values obtained from urine samples with the indicated densities

D.D. 11 D.D. 1 ,1 , D.D. 1,0051.005 11 ,015, 015 1,1, ,030, 030 1,051.05 11 ,6060 1 ,1 , ,7.87.8 1,061.06 11 ,64, 64 1 ,1 , ,92, 92 ,89, 89 ΛΛ ,11, 11 1;1; ,29, 29 ,89, 89 -- ,1717 -,- ,21, 21 + ,06+, 06 -- ,1010 »33»33 -0,71-0.71 —1-1 ,9999 -2,-2, ,7070 -1,45-1.45 -2-2 ,47, 47 -2,-2, ,2424 -1,80-1.80 -2-2 ,5050 -3.-3. ,81, 81 -2,24-2.24 ,57, 57 ,07, 07

Die graphische Darstellung dieser Angaben, Figur 6, zeigt eine nützliche Trennung, wenn der Polyelektrolyt teilweise unter einen pH-Wert von etwa 5 neutralisiert wurde. So ergibt die Kurve für Urin mit einer Dichte von 1,005 eine viel geringere Veränderung im pH-Wert als bei Urin mit einer Dichte von 1,030. Der Urin mit einer Dichte von 1,015 ergab wie erwartet dazwischen liegende ^pH-Werte.The plot of this information, Figure 6, shows a useful separation when the polyelectrolyte was partially neutralized to a pH of about 5. Thus, the curve for urine with a density of 1.005 gives a much smaller change in pH than urine with a density of 1.030. The urine with a density of 1.015 gave, as expected, intervening pH values.

Diese Wirkung wird noch viel deutlicher nachgewiesen, wenn die Poly(vinylamin)-Testvorrichtungen jeweils In wäßrige Salzlösungen mit verschiedenen lonenstärken und in entionisiertes Wasser getaucht und deren pH-Wert zur Gewinnung der Δ pH-Werte gemessen werden. Daher wurden wie oben hergestellte Streifen mit verschiedenen Konsentrationen von Natriumchlorid in entionisiertem Wasser getestet. Diese Salzlösungskonzentrationen in KaCl betrugen speziell 0,5, 1,5 und 3,ON. Die bei diesem Experiment ermittelten.Angaben sind unten aufgeführt und in Figur 7 graphisch dargestellt. Die Kurven A, B und C entsprechen' Salzlösungen von 3,0, 1,5 bzw. Ü,5N in NaGl.This effect is demonstrated even more clearly when the poly (vinylamine) test devices are each immersed in aqueous salt solutions of various ionic strengths and in deionized water and their pH is measured to obtain the Δ pH values. Therefore, strips prepared with various concentrations of sodium chloride in deionized water were tested as above. These saline solution concentrations in KaCl were specifically 0.5, 1.5 and 3, ON. The data determined in this experiment are listed below and shown graphically in FIG. The curves A, B and C correspond to 'salt solutions of 3.0, 1.5 and Ü, 5N in NaGl.

pH-Wert von Polyelektro· Iy 11 ö sung s - Al ± quo t e ηpH of polyelectrolytes solution - Al ± quo t e η

2,8 3,03,5 4,06,0 8,02.8 3.03.5 4.06.0 8.0

10,0 11,0 12,010.0 11.0 12.0

ΛpH-Werte, gewonnen von Salzlösungen mit den angegebenen Normalitäten p ,5HlTaCl 1_f5N.;NaClΛpH values obtained from saline solutions with the indicated normalities p, 5HlTaCl 1 _f 5N., NaCl

,60 ,63 1,04 1,37 ,99, 60, 63 1.04 1.37, 99

,88, 88

1,001.00

,9090

,64, 64

,61, 61

-,01-, 01

-,09-, 09

1,321.32

,93, 93

,64, 64

-,03-, 03

-,22-, 22

3.ON WaCl3.ON WaCl

1,461.46

1,23 1,61 1,03 ,68 ,60 -,1O -,291.23, 1.61, 1.03, 68, 60, 10, 29

Aus Figur 7 geht hervor, daß bei einem pH-Wert von 10, bei dem der Polyelektrolyt im wesentlichen nicht protoniert und ungeladen ist, tatsächlich keine Wirkung durch eine Veränderung der Salzkonzentration vorhanden ist. Teilweise Neuträlisierung des Polymeren führt jedoch zu einer ständig zunehmenden Divergenz der Leistungsfähigkeit aufgrund der Ionenstärke, wie durch die zunehmende Differenz zwischen den betreffenden graphischen Darstellungen zu sehen ist, die eine stark divergierende ^pli-Wert-Reaktion. bei unterschiedlichen lonenstärken zeigen.From Figure 7, it is apparent that at a pH of 10 at which the polyelectrolyte is substantially not protonated and uncharged there is in fact no effect by a change in salt concentration. Partial neutralization of the polymer, however, results in an ever-increasing divergence of performance due to ionic strength, as evidenced by the increasing difference between the respective graphs, which is a highly divergent π pli-value reaction. show at different ionic strengths.

Beispiel VII - Testvorrichtungen, hergestellt unter, Verwendung von Maleinsäureanhydrid/Methylvinyläther-Kopolymer und Bromthymolblau Example VII - Test Devices Prepared Using Maleic Anhydride / Methyl Vinyl Ether Copmer and Bromothymol Blue

Die Testzusammensetzung von Beispiel 1 wurde in einer Trägermatrix zusammen mit Bromthymolblau, einem bekannten pH-Wert-Indikator, zur Untersuchung der erfindungsgemäßen Kennwerte in bezug auf die visuelle Bestimmung der Dichte verwendet.The test composition of Example 1 was used in a carrier matrix along with bromothymol blue, a known pH indicator, to examine the visual density of the invention.

Es wurde eine Lösung hergestellt, die 20 Gramm Gantrez S-97 pro Liter entionisiertes V/asser enthielt. Sine Aliquote dieser Lösung wurde mit NaOH titriert, "bis die entstandene Lösung einen pH-Wert von 8,0 bei der Messung mit dem pH-Wert-Messer und der in Beispiel 1 beschriebenen Elektrode ergab» Ein Streifen Filterpapier (Eaton & Dikeman, Nr. 204) wurde in die teilweise titrierte (neutralisierte) Aliquote eingetaucht und anschließend getrocknet. Der getrocknete polymerhaltige Streifen wurde danach in eine Methanol-Lösung von Bromthymolblau mit einer Konzentration von 1,2 Gramm pro · Liter getaucht. Nach dem Trocknen wurde der Filterpapierstreifen auf einem durchsichtigen Kunststoff-Unterlagematerial (Trycite, bezogen von Dow Chemical Co.) mit Hilfe eines doppelseitigen Klebestreifens (Double Stick, von der 3M Company) befestigt. Die entstandenen Testvorrichtungen bestanden je aus einem Streifen Trycite in der Größe von 3,5 Zoll χ 0,2 Zoll, auf dessen einem Ende sich ein Quadrat des imprägnierten Filterpapiers mit 0,2 Zoll Seitenlänge befand. Das übrige Trycite diente als Griff.A solution was made containing 20 grams of Gantrez S-97 per liter of deionized water. Sine aliquots of this solution were titrated with NaOH until the resulting solution gave a pH of 8.0 when measured with the pH meter and electrode described in Example 1. A strip of filter paper (Eaton & Dikeman, No. 204) was immersed in the partially titrated (neutralized) aliquot and then dried The dried polymer-containing strip was then dipped in a methanol solution of bromothymol blue at a concentration of 1.2 grams per liter attached to a clear plastic backing material (Trycite, supplied by Dow Chemical Co.) using a double-sided adhesive tape (Double Stick, from the 3M Company) The resulting test devices each consisted of a strip of Trycite 3.5 inches χ 0 in size , 2 inches, on one end of which was a square of impregnated 0.2 inch paper filter paper. The remainder of the Trycite served as Gr iff.

Die Sensibilität dieser Testvorrichtungen hinsichtlich der Dichte wurde durch Untersuchungen mit drei Urinproben unterschiedlicher Dichte und mit V/asser ermittelt. Eine Vorrichtung wurde in die betreffende Testlösung eingetaucht und rasch wieder herausgezogen. Nach 60 Sekunden wurde die Vorrichtung in einem Reflexionsspektrophotometer geprüft, das die Intensität des von der Testvorrichtung reflektierten Lichtes in den sichtbaren Spektralbereichen aller halbe Sekunde abtastet und mißt.The sensitivity of these test devices to density was determined by testing with three different density urine samples and with water. A device was immersed in the test solution in question and quickly withdrawn. After 60 seconds, the device was examined in a reflectance spectrophotometer, which samples and measures the intensity of the light reflected from the test device in the visible spectral regions of every half second.

Die bei 60 Sekunden ermittelten W_erte sind in Figur 8 graphisch dargestellt und aeigen eine ausgeprägte Trennung, durch die leichte und genaue Dichtedifferenzierungen zwischen Y/asser (Dichte 1 ,000) und Urinproben mit Dichtewerten von 1,005, 1,015 und 1,030 möglich sind. Die visuelle Färb-The determined 60 seconds W _e rte are shown graphically in Figure 8 and aeigen a pronounced separation, due to the easy and accurate density differences between Y / ater (density 1, 000) and urine samples having density values of 1.005, 1.015 and 1.030 are possible. The visual color

differenzierung war gleichfalls leicht, da die Vorrichtung eine Blaufärbung bei V/asser,. Blau-Grün-Färbung bei Urin mit einer Dichte von 1 ,005, Grünfärbung bei 1,015 und Gelbfärbung bei 1 ,030 ergab.Differentiation was also easy, as the device turns blue in water. Blue-green staining for urine with a density of 1.005, green staining at 1.015, and yellowing at 1.030.

Dieses Beispiel zeigt die Beziehung zwischen teilweiser PoIyelektrolyt-Neutralisation und Dichte- oder lonenstärke-BeStimmung. Die Gantrez-Lösung, aus der die Vorrichtung hergestellt wurde, hätte einen pH-Wert von etwa 8. Nach der Kurve A in Figur 1 entspricht dieser pH-Wert etwa 6,8 ml Titersubstanz. Unter Anwendung der in Beispiel I beschriebenen Berechnung entspricht dies einer Neutralisierung von etwa 79 ^c#. Die bemerkenswerte Differenzierung zwischen den in dem vorstehenden Experiment erzielten Dichtewerten ist diesem relativ hohen Grad von Polyelektrolyt-Neutralisierung zuzuschreiben.This example shows the relationship between partial polyelectrolyte neutralization and density or ionic strength determination. The Gantrez solution from which the device was made would have a pH of about 8. According to curve A in Figure 1, this pH corresponds to about 6.8 ml of titer substance. Using the calculation described in Example I, this corresponds to a neutralization of about 79 ^c #. The remarkable differentiation between the density values obtained in the above experiment is attributable to this relatively high degree of polyelectrolyte neutralization.

Claims

^ S Öpf ^ _ 26

12657 57
Invention claim.

1. Test composition for determining the ionic strength or
Density of an aqueous test sample, characterized in that the composition consists of a weakly acidic or fast / basic polyelectrolyte polymer, wherein the polymer has been neutralized for at least 50 ° h , and an indicator agent which has a detectable response to ion exchange between the polyelectrolyte and the Can produce a sample «

2. Composition according to item 1, characterized in that it is the polyelectrolyte to polyacrylic acid), poly
(maleic acid), maleic acid-vinyl methyl ether copolymer, poly
(methacrylic acid) Styro1-maleic acid copolymer, poly (vinylamine) or poly (4-vinylpyridine) acts «

J5. Composition according to item 1, characterized in that the polymer is a weakly acidic polyelectrolyte.

4. Composition according to item 1, characterized in that it is the polymer is a weakly basic polyelectrolyte.

5. Composition according to item 1 to 4, characterized in that the polyelectrolyte polymer has been neutralized to 75% to about 95%.

6. Composition according to item 1 to 4, characterized by

it is that the indicator means is a pH indicator substance.

7. Composition according to item 1 'to 4, characterized in that it is the indicator means is a pH indicator substance and the polyelectrolyte polymer is neutralized to about 75 to about 95 ^c h .

8. The composition according to item 1, characterized in that bem polyelectrolyte is methyl vinyl ether-maleic acid copolymer and the indicator agent is Bromthymolblau.

Test device for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the device consists of a carrier matrix with the composition contained therein according to one of the items 1 to 4 or 8.

10. Test device for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the device consists of a support matrix with the composition contained therein according to point 5. \

\ "

11. A test device for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the device consists of a support matrix with the composition contained in point 6 therein. , ,

12. A test device for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the device consists of a support matrix with the composition contained therein according to dotted-7.

13. A method of determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the composition of any one of items 1 to 4 or 8 and observing a detectable reaction.

14. A method of determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the composition of item 5 and observing a detectable reaction.

A method of determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the composition of item 6 and observing a detectable reaction.

A method for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the composition of item 7 and observing a detectable reaction.

A method for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the device of item 9 and observing a detectable reaction.

18 * Method for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the composition

1-6 7

proceed to bring the sample into contact with the device of item 10 and observe a detectable reaction.

A method of determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the device of item 11 and observing a detectable reaction.

A method of determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises contacting the sample with the device of item 12 and observing a detectable reaction.

A method for producing a test device for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises the following steps:

Neutralization τοη at least 50 % of the ionizable groups of a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte polymer and

Combining the polymer and a pH indicator with a carrier matrix.

22. The method of item 21, characterized in that the polyelectrolyte polymer has been neutralized to about 75 to about 95 percent, i: T

A method according to item 21 or 22, characterized in that the polymer and the pH indicator are combined with the matrix by combining them with a suitable solvent to form an impregnating mixture and bringing the carrier matrix together with the mixture and drying ,

24. A method for producing a test device for determining the ionic strength or density of an aqueous test sample, characterized in that the method comprises the following steps:

Preparation of an aqueous solution of a copolymer of maleic acid and methyl vinyl ether,

Adding as much of an aqueous solution of a base to the copolymer solution as to neutralize at least 50 $ of the acid groups of the copolymer,

Contacting a carrier matrix with the partially neutralized polymer solution to thereby combine the polymer with the matrix,

Drying the matrix combined with the polymer, and combining a pH indicator with the dried matrix,

25. The method of item 24, characterized in that the pH indicator is bromothymol blue, and the indicator containing the dried polymer-containing matrix by preparing a solution of the indicator in methanol and contacting the polymer-containing matrix with the Indicator solution is combined. '..' ..