DE2944980A1

DE2944980A1 - COMPOSITION, DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE ION STRENGTH OR THE SPECIFIC WEIGHT OF A LIQUID SAMPLE

Info

Publication number: DE2944980A1
Application number: DE19792944980
Authority: DE
Inventors: Richard Dean Falb; Sisto Nicholas Stiso; Yung-Chyung Wang; William Irving White; Rodric Harold Whitestevens
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1980-05-14
Also published as: NO154475C; NO154475B; AU529060B2; DD147286A5; GB2037981B; FI82143C; JPS55101047A; NL189153C; GB2037981A; SE7909231L; DK154669C; NL189153B; NL7908155A; IT7950723A0; LU81861A1; DK471579A; CA1141275A; CS755679A2; ES8100487A1; JPS6212858B2

Description

HOFFMANN · ΕΙΤΙ.Κ & FAKTNER 2 9 4 A 9 8HOFFMANN · ΕΙΤΙ.Κ & FAKTNER 2 9 4 A 9 8

PAT E N TAN WALT EPAT E N TAN WALT E DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DlPL.-ING. W.E ITlE · DR. REX. NAT. K. HOFFMANN · Din.-ING. W. LEHNDR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) DIPPL.-ING. W.E ITlE DR. REX. NAT. K. HOFFMANN Din.-ING. W. LEHN

DIPl.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEUASTRASSf 4 (STERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)DIPl.-ING. K. FDCHSLE DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEUASTRASSf 4 (STERNHAUS) D-8000 MÖNCHEN 81 TELEPHONE (089) 911087 TELEX 05-29619 (PATHE)

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MILES LABORATORIES INC., ELKHART, INDIANA/USAMILES LABORATORIES INC., ELKHART, INDIANA / USA

Zusammensetzung, Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer FlüssigkeitsprobeComposition, apparatus and method for determining ionic strength or specific Weight of a liquid sample

Die Erfindung betrifft die Bestimmung der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einerProbe. Sie betrifft insbesondere eine Zusammensetzung, eine Prüfungsvorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Versuchsprobe. The invention relates to the determination of the ionic strength or specific gravity of a sample. She concerns in particular a composition, a testing device and a method for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous test sample.

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Die Bestimmung des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit wird auf zahlreichen Anwendungsgebieten erforderlich. Bei so verschiedenen Gebieten,wie dem Brauwesen, der Analyse von Urin, der Viasserreinigung, der Herstellung von Trinkwasser an Bord von Seeschiffen und dergleichen, muss das spezifischen Gesicht gemessen werden. Deshalb würde eine Methode, die diese Eigenschaft schnell bestimmt, auf vielen Anwendungsgebieten sehr vorteilhaft sein, einschliesslich allen Technologien, bei denen schnelle und genaue Bestimmungen des spezifischen Gewichtes erforderlich sind. Wenn ein Laborant in einem medizinischen Laboratorium z.B. das spezifische Gewicht einer Urinprobe innerhalb von wenigen Sekunden genau messen könnte, würden diese Ergebnisse nicht nur dem Arzt bei der Diagnose eine Hilfe sein, sondern die Laboreffizienz könnte erhöht werden und innerhalb eines Zeitraumes könnten viel mehr Analysen durchgeführt werden.The determination of the specific gravity of a liquid is required in numerous fields of application. In fields as diverse as brewing, urine analysis, viaduct cleaning, and the production of drinking water on board seagoing vessels and the like, the specific face must be measured. Therefore would a Method that quickly determines this property can be very beneficial in many fields of application, including all technologies in which fast and precise determinations of the specific weight are required. For example, if a laboratory technician in a medical laboratory determines the specific gravity of a urine sample within A few seconds could measure exactly, these results would not only help the doctor with the diagnosis but the laboratory efficiency could be increased and within a period of time much more analyzes could be carried out be performed.

Obwohl die vorliegende Erfindung einen sehr grossen Anwendungsbereich hat, soll sie der Einfachheit halber doch nur diskutiert werden hinsichtlich der Bestimmung der Ionenstärke und des spezifischen Gewichtes von Urin. Anwendungen bei anderen Disziplinen werden verständlich, wenn man die Anwendung bei der Urinanalyse versteht.Although the present invention has a very wide range of applications has, for the sake of simplicity it will only be discussed with regard to the determination of the Ionic strength and specific gravity of urine. Applications in other disciplines become understandable, if one understands the application to urinalysis.

Die Bestimmung des spezifischen Gewichtes von Urin ist von erheblichem Wert für die klinische Behandlung von elektrolytischen Störungen. Eine vollständige Urinanalyse schliesst deshalb im allgemeinen auch eine Bestimmung des spezifischen Gewichtes ein. Dabei wird im allgemeinen die Messung des spezifischen Gewichtes mit einer geeigneten Vorrichtung vorgenommen, aber ebenso wirksam ist die Messung einiger damit zusammenhängender Eigenschaften,The determination of the specific gravity of urine is of considerable value for the clinical treatment of electrolytic disorders. A complete urinalysis therefore generally also includes a determination the specific weight. In general, the specific gravity is measured with a suitable Device, but just as effective is the measurement of some related properties,

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wie der Osmolalität oder der Ionenstärke, aufgrund derer man dann die entsprechenden Werte für das spezifische Gewicht berechnen kann.such as the osmolality or the ionic strength due to which you can then calculate the corresponding values for the specific weight.

Das spezifische Gewicht hat keine Dimension und bezieht sich, im Falle einer Lösung, auf das Verhältnis des Gewichtes eines bestimmten Volumens der Lösung zu dem an sich gleichen Volumen Wasser derselben Temperatur. Für Lösungen, wie Urin, bedeutet das spezifische Gewicht eine Funktion der Zahl der Dichte und der Ionenladung und des Gewichtes der verschiedenen in Lösung befindlichen Stoffe.The specific weight has no dimension and, in the case of a solution, refers to the ratio of the weight a certain volume of the solution to an essentially equal volume of water at the same temperature. For Solutions, like urine, are a function of the number of density and ionic charge and the specific gravity Weight of the various substances in solution.

Bisher hat man zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes Hydrometer, Urinometer, Pygnometer, Schweremesser und dergleichen verwendet. Obwohl diese Vorrichtungen des Standes der Technik in den meisten Fällen ausreichend empfindlich sind, muss man doch in allen Fällen zerbrechliche grosse Instrumente, die immer wieder gereinigt werden müssen, einsetzen, die immer wieder kalibriert werden müssen, um ihre Zuverlässigkeit sicherzustellen. Darüber hinaus weisen diese Instrumente eine Reihe von Schwierigkeiten auf, die mit der Mechanik dieser Instrumente zu tun haben. Manchmal ist es schwierig den Miniskus abzulesen. Schaum oder Blasen an der Flüssigkeitsoberfläche können die Ablesung beeinflussen. Bei Urinometern besteht die Neigung an den Seiten des Gefässes, welches die Flüssigkeitsprobe enthält, anzuhaften. Im Falle von Urin ist die Menge der Probe häufig nicht angemessen um in der einen oder anderen der vorerwähnten Vorrichtungen geprüft zu werden.So far, hydrometers, urinometers, pygnometers, gravity meters and like used. Although these prior art devices are sufficiently sensitive in most cases in all cases one has to use large, fragile instruments that have to be cleaned again and again, that have to be calibrated again and again to ensure their reliability. In addition, wise these instruments present a number of difficulties related to the mechanics of these instruments. Once in a while it is difficult to read the miniscus. Foam or bubbles on the surface of the liquid can affect the reading influence. In the case of urinometers, there is an incline on the sides of the vessel that contains the liquid sample, to cling to. In the case of urine, the amount of sample is often inadequate in one way or the other the aforementioned devices to be tested.

Ein Durchbruch, der die vorerwähnten Nachteile praktisch beseitigt hat und der eine schnelle Bestimmung derA breakthrough that has practically eliminated the aforementioned drawbacks and enables a quick determination of the

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Osmolalität (also des spezifischen Gewichtes) ermöglicht, wird in US-PS 4 015 462 der Anmelderin beschrieben. In diesem Verfahren wird eine Trägermatrix mit osmotisch zerbrechlichen Mikrokapseln versehen, wobei die Wandungen dieser Kapseln aus halbdurchlässigem Membranmaterial bestehen. In den Wandungen eingekapselt ist eine Lösung, die eine färbende Substanz enthält. Sind die Kapseln in Berührung mit einer Lösung einer niedrigeren Osmolalität als innerhalb der Kapseln, so tritt ein osmotischer Gradient längs der Kapselwandung in Richtung auf die niedrigere Osmolalität ein und dadurch erhöht sich der hydrostatische Druck innerhalb der Kapseln, die dadurch anschwellen und schliesslich zerreissen und ihren Farbinhalt freigeben. Die bei diesem Phänomen freigegebene Menge der Farbe ist eine Funktion des spezifischen Gewichtes der Lösung.Osmolality (ie of the specific gravity) is described in US Pat. No. 4,015,462 to the applicant. In In this process, a carrier matrix is provided with osmotically fragile microcapsules, the walls these capsules are made of semi-permeable membrane material. Encapsulated in the walls is a solution that contains a coloring substance. Are the capsules in contact with a solution with a lower osmolality than within the capsules, an osmotic gradient occurs along the capsule wall in the direction of the lower one Osmolality on and this increases the hydrostatic pressure inside the capsules, which swell and swell finally tear it up and reveal its color content. The amount of paint released in this phenomenon is a function of the specific gravity of the solution.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass ausser den zahlreichen Vorrichtungen, mittels denen man das spezifische Gewicht direkt messen kann, es auch möglich ist, indirekte Methoden zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes, wie die Osmolalität einer Lösung, anzuwenden. Ein weiterer Weg zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes ohne Direktmessung besteht in einer Bestimmung, die proportional der Ionenstärke einer Lösung ist. Dieses Konzept liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde. Es ist allgemein bekannt, dass das spezifische Gewicht eines wässrigen Systems in erheblichem Masse durch die Gegenwart von geladenen Teilchen beeinflusst wird. Bei ionischen Lösungen ist es möglich, das spezifische Gewicht der jeweiligen Lösung sehr annähernd zu bewerten durch Messungen proportional der Ionenstärke, wenn man diese Messungen dann mit einem vorkalibrierten Referenzsystem vergleicht.From the foregoing it can be seen that in addition to the numerous devices by means of which the specific Can measure weight directly, it is also possible to use indirect methods for determining specific gravity, such as the osmolality of a solution. Another way to determine the specific weight without direct measurement consists in a determination that is proportional to the ionic strength of a solution. This concept lies in the present invention. It is well known that the specific gravity of an aqueous system is in significant mass is affected by the presence of charged particles. With ionic solutions it is possible to evaluate the specific gravity of the respective solution very approximately by measurements proportional to the Ionic strength, if one then compares these measurements with a pre-calibrated reference system.

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Der Ausdruck "Ionenstärke¹¹ bezieht sich auf die mathematische Beziehung zwischen der Zahl von unterschiedlichen Ionenspezies in einer jeweiligen Lösung und deren jeweiligen Ladungen. Die Ionenstärke u wird mathematisch durch die FormelThe term "Ionic strength ^11" refers to the mathematical relationship between the number of different ion species in a particular solution and their respective charges. The ionic strength µ is mathematically represented by the formula

j¹ =l\ ^ci^zi j ¹ = l \ ^c i ^z i

wiedergegeben, worin c die molale Konzentration einer jeweiligen ionischen Spezies und ζ der absolute Wert der Ladung bedeuten. Die Summe Σ wird über alle verschiedenen Arten von Ionen in der Lösung genommen.reproduced, where c is the molal concentration of a respective ionic species and ζ is the absolute value of Charge mean. The sum Σ is taken over all different types of ions in solution.

US-PS 3 449 080 beschreibt die Messung von gelösten Natriumoder Chloridionen. Diese Druckschrift betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration dieser Ionen in Körperschweiss. In dieser Patentschrift wird beschrieben, wie man Ionenaustauschharz zusammen mit einem pH-Indikator anwenden kann. Bei Verwendung der Vorrichtung wird die Gegenwart von Natrium- oder Chlorifdionen durch eine Farbänderung in dem Ionenaustauschharz, verursacht durch einen pH-Indikator, bestimmt. Diese Druckschrift ermöglicht somit einen Weg, die Ionenstärke zu messen, aber die Erfindung vorliegender Anmeldung haben festgestellt, dass die dortige Lehre, wie sie in den Beispielen verwirklicht wird, nicht geeignet ist, um das spezifische Gewicht zu messen.U.S. Patent 3,449,080 describes the measurement of dissolved sodium or chloride ions. This document relates to a device to determine the concentration of these ions in body sweat. This patent specification describes how to use ion exchange resin together with a pH indicator. When using the device the presence of sodium or Chlorifdionen a color change in the ion exchange resin caused by a pH indicator is determined. This publication enables thus a way to measure the ionic strength, but the invention of the present application have determined that the teaching there, as it is realized in the examples, is not suitable for the specific gravity to eat.

Sowohl die Osmolalitätsbestimmung als auch die Bestimmung der Ionenstärke für eine indirekte Bestimmung des spezifischen Gewichtes, können erheblich beeinflusst werden hinsichtlich der Genauigkeit durch die Gegenwart von nicht-ionischen Spezies. Infolgedessen wird in der US-Patentanmeldung 716Both the determination of the osmolality and the determination of the ionic strength for an indirect determination of the specific Weight can be significantly affected in terms of accuracy by the presence of non-ionic Species. As a result, U.S. Patent Application 716

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vom 23. August 1976 ein Verfahren zur Entfernung dieser möglichen Quellen für eine Ungenauigkeit beschrieben und eine Vorrichtung offenbart, bei welcher das auf das spezifische Gewicht ansprechende System ein Ionisierungsmittel enthält, welches die nichtionische Lösung in eine ionische überführt.of August 23, 1976 a procedure for the removal of this possible sources of inaccuracy described and disclosed an apparatus in which the specific Weight responsive system contains an ionizing agent which converts the nonionic solution into a ionic convicts.

Zusammenfassend kann man zum gegenwärtigen Stand der Technik sagen, dass viele Methoden zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes, und zwar direkte sowie auch indirekte Methoden, bekannt sind. Für die Direktmessung benötigt man Vorrichtungen die zerbrechlich, grossvolumig und teuer sind und die man ständig reinigen und kalibrieren muss. Für die indirekten Methoden kann man die Messung der Konzentration von Lösungen, die als Osmolalität bekannt sind, anwenden und man erhält eine genaue Beziehung zum spezifischen Gewicht. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird eine andere Beziehung angewendet, nämlich die Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht und der Ionenstärke einer Lösung und die Erfindung besteht in einer Vorrichtung, in einer Zusammensetzung und in einem Verfahren, bei dem man diese Beziehung ausnutzt. In US-PS 3 449 080 wird ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Natrium- und/ oder Chloridionen im Körperschweiss beschrieben. In dieser Druckschrift macht man Gebrauch von der Affinität eines schwach sauren oder schwach basischen Ionenaustauschharzes zu unbekannten Ionen und von der Farbänderungskapazität des bekannten pH-Indikators. In keinem der bekannten Verfahren wird die vorliegende Erfindung nahegelegt oder beansprucht. In summary, the current state of the art say that many methods of determining specific gravity, both direct and indirect Methods are known. Devices that are fragile, large in volume and expensive are required for direct measurement and which have to be constantly cleaned and calibrated. For the indirect methods one can measure the Apply concentration of solutions known as osmolality and you will get an accurate relationship to the specific weight. Another relationship is used in the method according to the invention, namely the relationship between the specific gravity and the ionic strength of a solution and the invention consists in a device in a composition and in a process that takes advantage of this relationship. In U.S. Patent 3,449,080, a method for determining the concentration of sodium and / or chloride ions in body sweat. In this Reference makes use of the affinity of a weakly acidic or weakly basic ion exchange resin unknown ions and the color changing capacity of the known pH indicator. In none of the known processes suggests or claims the present invention.

Die vorliegende Erfindung besteht kurz gesagt in einerBriefly, the present invention consists in one

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Testzusammensetzung, einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Probe. Die Zusammensetzung besteht aus einem schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolytpolymer, das wenigstens zum Teil neutralisiert worden ist, und einer Indikatorsubstanz/ die den Ionenaustausch zwischen dem Polyelektrolyten und der Probe anzuzeigen in der Lage ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einer Trägermatrix, die zusammen mit der Zusammensetzung vorliegt. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass man eine Probe mit der Vorrichtung oder der Zusammensetzung zusammenbringt und das Ansprechen auf eine Farbänderung beobachtet.Test composition, a device and a method for determining the specific gravity of an aqueous Sample. The composition consists of a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte polymer, which has been at least partially neutralized, and an indicator substance / which the ion exchange is able to display between the polyelectrolyte and the sample. The device according to the invention consists from a carrier matrix which is present together with the composition. The method according to the invention exists in contacting a sample with the device or composition and responding to it a color change is observed.

Fig. 1 bis 8 sind grafische Darstellungen von (a) dem Ansprechen von drei Polyelektrolyten auf Versuchsproben mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten und (b) der Titration oder der Teilneutralisation dieser Polymeren . So werden in denFigures 1 through 8 are graphical representations of (a) the response of three polyelectrolytes to test samples with different specific weights and (b) the titration or the partial neutralization of these polymers . So in the

Fig. 1, 2 und 3 Titrationskurven für ein Copolymer aus1, 2 and 3 titration curves for a copolymer from

Methylvinyläther und Maleinsäureanhydrid, Polyacrylsäure und Polyvinylamin gezeigt. Methyl vinyl ether and maleic anhydride, polyacrylic acid and polyvinylamine are shown.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen das Verhalten dieser Polyelektrolyten bei der Bestimmung des spezifischen Gewichtes von Urin bei unterschiedlichem Grad der Teilneutralisation der in dem Polymer vorhandenen Gruppen.4, 5 and 6 show the behavior of these polyelectrolytes in determining the specific Weight of urine with different degrees of partial neutralization of the groups present in the polymer.

Fig. 7 zeigt ein ähnliches Verhalten für Polyvinylamin in wässrigen Salzlösungen unterschiedlicher Konzentrationen.Fig. 7 shows a similar behavior for polyvinylamine in aqueous salt solutions of different Concentrations.

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Fig. 8 zeigt das Verhalten einer bevorzugten VorFig. 8 shows the behavior of a preferred pre

richtung.direction.

Die erfindungsgemässe Zusammenstzung enthält als einen Bestandteil einen schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolyten. Zahlreiche Beispiele für solche Polymere sind bekannt, wobei deren gemeinsame Charakteristik in dem Dissoziierungsgrad der ionischen Gruppen, wenn das Polymer einer wässrigen Umgebung ausgesetzt wird, besteht. Die meisten Polyelektrolyten sind ganz oder teillöslich in Wasser und werden leicht ionisiert in Abhängigkeit von der ionischen Art von (a) dem wässrigen System und (b) den ionisierbaren Gruppen in der Polymerkette.The composition according to the invention contains as a component a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte. Numerous examples of such polymers are known, their common characteristic being the degree of dissociation of the ionic groups when the Polymer is exposed to an aqueous environment. Most polyelectrolytes are wholly or partially soluble in Water and are easily ionized depending on the ionic nature of (a) the aqueous system and (b) the ionizable ones Groups in the polymer chain.

Ein Polyelektrolyt wird als schwach oder stark sauer oder basisch je nach seinem ionischen Verhalten bezeichnet. Im allgemeinen bezeichnet man einen Polyelektrolyten, der nahezu vollständig in Berührung mit Wasser ionisiert, wie Polyvinylschwefelsäure und Polystyrolsulfonsäure als starken Polyelektrolyten. Schwache Polyelektrolyten enthalten andererseits schwach saure oder schwach basische ionisierbare Gruppen. Die Ladungsdichte längs der Molekularkette dieser Polymeren kann durch den Grad der Neutralisation variiert werden. Beispiele für schwach saure oder schwach basische Polyelektrolyten, die insbesondere für die vorliegende Erfindung anwendbar sind, sind Polyacrylsäure, Polymaleinsäure, Maleinsäure-Methylvinyläther-Copolymere, Polymethacrylsäure, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Poly-(4-vinylpyridin) und andere.A polyelectrolyte is called weakly or strongly acidic or basic depending on its ionic behavior. In general, a polyelectrolyte is called which ionizes almost completely in contact with water, such as Polyvinyl sulfuric acid and polystyrene sulfonic acid as strong polyelectrolytes. Contains weak polyelectrolytes on the other hand, weakly acidic or weakly basic ionizable groups. The charge density along the molecular chain these polymers can be varied by the degree of neutralization. Examples of weakly acidic or weakly basic polyelectrolytes, which are particularly applicable to the present invention, are polyacrylic acid, Polymaleic acid, maleic acid-methyl vinyl ether copolymers, Polymethacrylic acid, styrene-maleic acid copolymers, poly- (4-vinylpyridine) and other.

Die erfindungsgemässe Zusammensetzung schliesst schwach basische und schwach saure Polyelektrolyte ein aber sieThe composition according to the invention closes weakly basic and weakly acidic polyelectrolytes one but them

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schliesst insbesondere solche ein, die teilneutralisiert sind. Wenigstens einige der funktioneilen Gruppen des Polymeren, ob sie nun schwach sauer sind (z.B. COOH) oder schwach basisch, werden zuerst teiltitriert mit einer Base oder Säure bevor man den Polyelektrolyt zu der Testzusammensetzung gibt. Typischerweise werden wässrige Lösungen der Titriermittel verwendet, wobei basische Titriermittel NaOH, KOH, Na₂CO₃, Polyäthylenimin, tris-(Hydroxymethylamin)-merhan und andere dem chemischen Fachmann bekannte Stoffe einschliessen. überraschenderweise wurde es für notwendig gefunden, dass eine solche Teiltitration oder -neutralisation stattgefunden hat, damit eine ausreichende Differenzierung zwischen den unterschiedlichen spezifischen Gewichten in den Testlösungen bestimmt werden kann.includes in particular those that have been partially neutralized. At least some of the functional groups of the polymer, whether they are weakly acidic (e.g. COOH) or weakly basic, are first partially titrated with a base or acid before adding the polyelectrolyte to the test composition. Typically, aqueous solutions of the titrants are used, basic titrants including NaOH, KOH, Na ₂ CO ₃ , polyethyleneimine, tris (hydroxymethylamine) merhan and other substances known to the chemical expert. Surprisingly, it has been found necessary that such a partial titration or neutralization has taken place so that a sufficient differentiation between the different specific weights in the test solutions can be determined.

Vorzugsweise wird das Polymer zu wenigstens etwa 50 % neutralisiert, d.h. dass etwa die Hälfte der ionisierbaren Gruppen neutralisiert ist. Ein idealer Neutralisierungsbereich der erfindungsgemäss besonders bevorzugt wird, liegt bei etwa 75 bis etwa 95 %iger Neutralisation, wobei eine 90 %-ige Neutralisation bisher als das Optimum gefunden wurde, um dadurch die grösste Trennung im pH-Bereich oder hinsichtlich anderer nachweisbarer Ansprechungen im Hinblick auf das spezifische Gewicht oder die Ionenstärke festzustellen.Preferably, the polymer is at least about 50% neutralized, i.e. about half of the ionizable groups are neutralized. An ideal neutralization area which is particularly preferred according to the invention lies at about 75 to about 95% neutralization, with 90% neutralization so far found to be the optimum in order to achieve the greatest separation in the pH range or with regard to other detectable responses with regard to to determine the specific gravity or the ionic strength.

Wie vorher festgestellt, muss der erfindungsgemäss ausgewählte Polyelektrolyt teilneutralisiert sein. Dies bewirkt man durch Titrieren des Polymeren mit einer geeigneten Säure oder Base oder mittels anderer Mittel, mit denen man eine Teilneutralisation bewirken kann. In Fig. 1 wird die Titrierungskurve von Gantrez S-79, einem Maleinsäureanhydrid-Methylvinyläther-Copolymer der GeneralAs previously stated, the selected according to the invention must Polyelectrolyte be partially neutralized. This is done by titrating the polymer with a suitable one Acid or base or by other means with which one can bring about a partial neutralization. In Fig. 1 becomes the titration curve of Gantrez S-79, a maleic anhydride-methyl vinyl ether copolymer the general

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Aniline & Film Corp., mit Natriumhydroxid in wässriger Lösung gezeigt. In Fig. 2 werden ähnliche Daten für Polyacrylsäure und in Fig. 3 für Polyvinylamin gezeigt.Aniline & Film Corp. shown with sodium hydroxide in aqueous solution. In Figure 2, similar data are presented for polyacrylic acid and shown in Figure 3 for polyvinylamine.

Ein weiterer Bestandteil der Zusammensetzung ist ein Indikator, der auf Ionenaustausch anspricht. Dieser kann unterschiedliche Formen annehmen und z.B. aus einem pH-Messer, einem pH-Indikator oder aus einem anderen Mittel bestehen, mit dem ein Fachmann die Bestimmung durchführen kann. Beispielsweise kann man einen pH-Messer mit einer Standard-pH-Elektrode (in Lösungssystemen) anwenden oder mit einer Oberflächen-pH-Elektrode (wenn sich die Zusammensetzung auf einer Trägermatrix befindet). Das Ansprechen des pH-Messers kann über unterschiedliche Werte für die ionische Stärke beobachtet werden und dann kann man ein Vergleichssystem aufstellen, wobei eine spezielle Veränderung des pH¹s der Ionenstärke in einer jeweiligen Testprobe entspricht.Another component of the composition is an indicator that responds to ion exchange. This can take different forms and consist, for example, of a pH meter, a pH indicator or some other means with which a person skilled in the art can carry out the determination. For example, one can use a pH meter with a standard pH electrode (in solution systems) or with a surface pH electrode (if the composition is on a carrier matrix). The response of the pH meter can be observed using different values for the ionic strength and then a comparison system can be set up, whereby a special change in pH ¹ s corresponds to the ionic strength in a particular test sample.

Alternativ kann man bekannte pH-empfindliche chromogene Reagenzverbindungen anwenden und diese können eine Veränderung der Farbe bewirken, die von der die Messung durchführenden Person beobachtet wird und die die Ionenstärke oder das spezifische Gewicht des zu untersuchenden Systems anzeigt. Verwendet man ein Chromogen, so kann man ein Vergleichsfarbsystem vorher festlegen, so dass ein schneller visueller Vergleich der Zusammensetzung und des Bezugssystems die gesuchten Ergebnisse zeigt. Beispiele für erfindungsgenvss geeignete Chromogene sind Bromthymolblau, Alizarin, Bromcresolpurpur, Phenolrot und Neutralrot, Bromthymolblau ist besonders geeignet.Alternatively, known pH sensitive chromogenic reagent compounds can be used and these can cause a change the color that is observed by the person performing the measurement and the ionic strength or the specific gravity of the system to be examined. If you use a chromogen, you can use a Specify the comparison color system beforehand, so that a quick visual comparison of the composition and the reference system is possible shows the results you are looking for. Examples of chromogens suitable for the invention are bromothymol blue, Alizarin, bromocresol purple, phenol red and neutral red, bromothymol blue is particularly suitable.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung auf einer The invention also relates to a device on a

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Trägermatrix, auf welcher die vorher erwähnte Zusammensetzung aufgebracht wurde, so dass man so eine Vorrichtung in der Hand hat, die schnelle und zuverlässige Messungen der spezifischen Gewichte einer Lösung ergibt. Die Trägermatrix ist im allgemeinen - aber nicht erforderlicherweise - eine poröse Substanz, wie Filterpapier. Andere bekannte Formen des Materials der Trägermatrix sind poröse, keramische Streifen und gewebte oder mattierte Glasfasern (US-PS 3 846 247). Man kann auch Holz, Stoff, schwammartige Materialien und tonartige Substanzen (US-PS 3 552 928) anwenden. Alle diese Trägermaterialien sind für die vorliegende Erfindung geeignet und auch noch weitere. Besonders geeignet ist Filterpapier. Carrier matrix on which the aforementioned composition has been applied, so that such a device that gives quick and reliable measurements of the specific gravity of a solution. The carrier matrix is generally, but not necessarily, a porous substance such as filter paper. Other known forms of the material of the support matrix are porous, ceramic strips and woven or matted glass fibers (U.S. Patent 3,846,247). One can also use wood, fabric, sponge-like materials, and clay-like ones Use substances (US Pat. No. 3,552,928). All of these support materials are suitable for the present invention and more. Filter paper is particularly suitable.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform befeuchtet man Filterpapier mit einer Lösung oder Suspension eines teilneutralisierten Polyelektrolyten in Wasser oder einem anderen geeigneten Träger, wie man ihn leicht durch Routine-Laborversuche bestimmen kann, und trocknet dann. Das Polyelektrolyt enthaltende Filterpapier wird anschliessend mit einer Lösung des gewünschten Indikators (z.B. Bromthymolblau) in Methanol oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel, wie Äthanol, Ν,Ν-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, befeuchtet und anschliessend getrocknet. Alternativ kann man auch eine Eintauchmethode anwenden, wobei der Polyelektrolyt und der Indikator in der Ausgangslösung oder -suspension gleichzeitig vorliegen.According to a preferred embodiment, it is moistened Filter paper with a solution or suspension of a partially neutralized polyelectrolyte in water or a other suitable carrier, as can easily be determined by routine laboratory testing, and then allowed to dry. The filter paper containing the polyelectrolyte is then mixed with a solution of the desired indicator (e.g. Bromothymol blue) in methanol or another suitable solvent, such as ethanol, Ν, Ν-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, moistened and then dried. Alternatively, an immersion method can also be used, whereby the polyelectrolyte and the indicator are present in the starting solution or suspension at the same time.

Die getrocknete, die Reagentien tragende Trägermatrix kann auf ein Verstärkungsmaterial aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Testvorrichtung aus einer Trägermatrix aus Filterpapier, welchesThe dried carrier matrix carrying the reagents can be applied to a reinforcement material. In In a preferred embodiment, the test device consists of a carrier matrix made of filter paper, which

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ein teilneutralisiertes Polyelektrolyt und den Indikator, wie vorher erwähnt, enthält, und die Matrix ist auf einer Seite an einem länglichen Stück eines transparenten Polystyrolfilms befestigt. Die Matrix wird an das Ende des Films durch geeignete Massnahmen, z.B. durch ein zweiseitiges Klebeband, befestigt und das andere Ende des Polystyrolfilms dient zum Anfassen. Die Vorrichtung wird dann an dem freien Ende des Polystyrolfilm-Verstärkungsmaterials festgehalten und die Matrix wird in die Testprobe (z.B. Urin) eingetaucht und schnell daraus entfernt. Jede Farbbildung oder andere erkennbare Ansprechung wird nach einer vorbestimmten Zeit beobachtet und mit einem Vergleichsstandard, der den Ansprechungen bekannter Lösungen bekannter Ionenstärke oder spezifischer Gewichte entspricht, verglichen.a partially neutralized polyelectrolyte and the indicator, as previously mentioned, contains, and the matrix is attached on one side to an elongated piece of transparent polystyrene film. The matrix is on the end of the film is fixed by suitable means, e.g. by double-sided adhesive tape, and the other The end of the polystyrene film can be touched. The device is then attached to the free end of the polystyrene film reinforcing material and the matrix is immersed in the test sample (e.g. urine) and quickly removed from it. Any color formation or other noticeable response is observed after a predetermined time and with a comparison standard that matches the responses of known solutions of known ionic strength or more specific Weights are compared.

Der jeweils angewendete Vergleichsstandard hängt davon ab, ob die Zusammensetzung selbst verwendet wird oder sich auf einer Trägermatrix befindet und auch von dem jeweils angewendeten Indikatorsystem. Gibt man den teilneutralisierten Polyelektrolyten direkt zu der Testprobe und ist die Indikatorvorrichtung ein pH-Messer, so kann man einen Vergleichsstandard entwerfen, indem man ein Standardgewicht des Polyelektrolyten gegenüber einem bestimmten Volumen der Lösung bekannter ionischer Stärke zugibt. Die pH-Änderung vor und nach der Zugabe des Polyelektrolyten wird unter Anwendung des pH-Messers aufgezeichnet. Anschliessend wird dieses Verfahren für eine Reihe von Lösungen mit unterschiedlichen aber bekannten Ionenstärken durchgeführt. Zur Bestimmung der Ionenstärke einer unbekannten Testprobe wird das gleiche Verfahren angewendet und die pH-Änderung wird mit der der bekannten Lösungen verglichen. The comparison standard used in each case depends on whether the composition is used by itself or by itself is located on a carrier matrix and also from the indicator system used in each case. If you give the partially neutralized Polyelectrolytes directly to the test sample and if the indicator device is a pH meter, then one can Design a comparative standard by comparing a standard weight of polyelectrolyte versus a given one Volume of solution of known ionic strength. The pH change before and after the addition of the polyelectrolyte is recorded using the pH meter. Then this procedure is used for a number of solutions carried out with different but known ionic strengths. To determine the ionic strength of an unknown The same procedure is followed for the test sample and the change in pH is compared to that of the known solutions.

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Wendet man eine Testvorrichtung an, bei welcher eine Trägermatrix vorliegt, die einen teilneutralisierten PoIyelektrolyten und ein Chromogen enthält, so kann ein Vergleichsstandard aus einer Reihe von Farbblöcken bestehen, in welcher die Farbänderungen, welche die Trägermatrix nach einer vorbestimmten Zeit gegenüber Lösungen bekannter Ionenstärke erfährt, misst. Bei der Prüfung einer unbekannten Probe wird die Trägermatrix einer Testvorrichtung in die Probe eingetaucht, daraus entfernt und nach einer vorbestimmten Zeit wird das Auftreten einer Farbe oder die Änderung einer Farbe festgestellt. Jede Farbansprechung die auftritt, wird dann mit dem Vergleichsstandard-Farbblock verglichen, um so die Ionenstärke oder das spezifische Gewicht der Probe festzustellen. If a test device is used in which a carrier matrix is present which contains a partially neutralized polyelectrolyte and contains a chromogen, a comparison standard can consist of a series of color blocks, in which the color changes which the carrier matrix compared to solutions after a predetermined time known ionic strength, measures. When testing an unknown sample, the carrier matrix becomes a Test device immersed in the sample, removed therefrom and after a predetermined time the occurrence of a color or the change of a color. Every color response that occurs is then included the comparison standard color block in order to determine the ionic strength or the specific gravity of the sample.

In den nachfolgenden Beispielen wird die vorliegende Erfindung und wie man davon Gebrauch macht, näher erläutert. Es werden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben und untersucht. Die Beispiele sind nur beschreibend und in keiner Weise beschränkend auszulegen.The present invention and how it is used is explained in more detail in the following examples. Preferred embodiments are described and examined. The examples are only descriptive and in no way restrictive.

A. DIE ZUSAMMENSETZUNGA. THE COMPOSITION

Beispiel It Teilneutralisation von Kaleinsäureanhydrid-Methylvinyläther-Copolymer Example It Partial neutralization of potassium anhydride-methyl vinyl ether copolymer

Dieser Versuch wird durchgeführt, um die Teilneutralisation eines Polyelektrolyten (Gantrez S-97 der General Aniline and Film Corp.) zu studieren und die AuswirkungThis experiment is carried out to ensure the partial neutralization of a polyelectrolyte (Gantrez S-97 der General Aniline and Film Corp.) and the impact

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gegenüber einer Zusammensetzung, wie sie zum Messen des spezifischen Gewichtes einer Lösung verwendet wird.versus a composition used to measure the specific gravity of a solution.

Ein modularautomatischer Titrator zum Titrieren der verschiedenen Polyelektrolyten wurde hierbei verwendet. Der Titrator besteht aus einer automatischen Pipette, Modell 25000 von Micromedic Systems Inc. Dieses Instrument ist in der Lage, ein konstantes Volumen Titriermittel pro Zeiteinheit zu der Lösung, die titriert werden soll, abzugeben. Der Grad der Zugabe des Titriermittels (also der Grad der Neutralisation des Polyelektrolyten) wurde durch eine Auswahl des Pipettenvolumens überwacht, den Bruchteil des abgegebenen Pipettenvolumens und der Konzentration des Titriermittels. Veränderungen im pH während des Titrierens wurden unter Verwendung einer Standard-pH-Elektrode und eine Orion Modell 701 Digital-pH-Messers festgestellt. Die im pH-Messer auftretenden Signale wurden in einem Hewlett-Packard Modell 175OOA Linienschreiber eingespeist, dessen Skala zuvor so kalibriert worden war, dass 1 inch (2,54 cm) einer Änderung von einer pH-Einheit entsprach. Der Speicher ergab somit eine kontinuierliche Aufzeichnung des pH-Bereiches hinsichtlich der Zeit (und damit hinsichtlich des Volumens des zugegebenen Titriermittels) .A modular automatic titrator was used to titrate the various polyelectrolytes. Of the Titrator consists of an automatic pipette, model 25000 from Micromedic Systems Inc. This instrument is able to deliver a constant volume of titrant per unit of time to the solution to be titrated. The degree of addition of the titrant (i.e. the degree of neutralization of the polyelectrolyte) was determined by monitors a selection of the pipette volume, the fraction of the pipette volume dispensed and the concentration of the titrant. Changes in pH during titration were monitored using a standard pH electrode and an Orion Model 701 digital pH meter. The signals appearing in the pH meter were in a Hewlett-Packard Model 175OOA line recorder whose scale had previously been calibrated to give 1 inch (2.54 cm) of change from one pH unit corresponded. The memory thus resulted in a continuous recording of the pH range in terms of time (and thus with regard to the volume of the added titrant).

Diese Vorrichtung wurde zum Titrieren und zur Beobachtung der Wirkungen der Teilneutralisation eines schwach sauren Polyelektrolyten (Maleinsäureanhydrid-Vinyläther-Copolymer) verwendet. Eine Lösung dieses Polymeren wurde aus 20 g des Polyelektrolyten pro Liter entionisiertem Wasser hergestellt. 3/100 ml Aliquote dieser Lösung wurden in einen 250 ml Becher gegeben. Ein Aliquot wurde 0,01n und ein weiterer 1,On mit NaCl eingestellt. Zu demThis device was used for titration and observation the effects of the partial neutralization of a weakly acidic polyelectrolyte (maleic anhydride vinyl ether copolymer) used. A solution of this polymer was deionized from 20 g of the polyelectrolyte per liter Water produced. 3/100 ml aliquots of this solution were placed in a 250 ml beaker. An aliquot was made 0.01n and another 1, set on with NaCl. In addition

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letzten Aliquot wurde kein Salz zugegeben. Durch Titrieren dieser Polyelektrolytlösungen mit 1,On NaOH in einer 50 ml Pipette in einer Rate von 9,0 ml Titriermittel/Std. und durch Aufzeichnen des pH-Bereiches gegenüber dem Volumen des Titriermittels wurde es möglich, die Titriereigenschaften des Polyelektrolyten zu studieren und auch die Auswirkungen der Teilneutralisation auf dessen Fähigkeit, die unterschiedlichen Ionenstärken zu unterscheiden.no salt was added to the last aliquot. By titrating these polyelectrolyte solutions with 1, On NaOH in a 50 ml pipette at a rate of 9.0 ml titrant / hour. and by recording the pH range versus volume of the titrant it became possible to study the titration properties of the polyelectrolyte and also the Effects of partial neutralization on its ability to differentiate between the different ionic strengths.

Die in diesem Versuch gewonnenen Titrierungsdaten wurden zu einer Kurve aufgezeichnet und werden in Fig. 1 gezeigt. Kurve A zeigt die Titrierung der Polyelektrolytlösung, welcher kein Salz zugegeben worden war, Kurve B zeigt die Titrierung der Polyelektrolytlösung, zu der 0,1n NaCl gegeben worden war und Kurve C zeigt die Titrierung der Polyelektrolytlösung, enthaltend NaCl in einer 1,On Konzentration. Die deutliche Trennung, die zwischen den Kurven A, B und C in Fig. 1 ersichtlich ist, ist typisch für die Wirkung der Ionenstärke bei dem scheinbaren pK des Polymeren. Sieht man den Unterschied der Trennung zwischen den Titrationskurven, d.h. der pH-Werte für eine zugegebene Menge an Titriermittel, so kann man die Maximalisierung hinsichtlich der Bestimmung unterschiedlicher Niveaus des spezifischen Gewichtes abschätzen. Zum Beispiel wird eine grössere Trennung in den Regionen zwischen pH 5 und pH 10 als in den anderen Stadien der Polymerneutralisation festgestellt. Die Kurven in Fig. 1 zeigen, dass eine optimale Auftrennung bei einem Polymerneutralisationsgrad zwischen etwa 70 und 95 % und darüber (d.h. bei der Zugabe von etwa 6,0 bis 9,0 ml Titriermittel) auftritt. Diese Information ist nicht nur nützlich um die Wirksamkeit des Polymeren in einem wässrigen System zu untersuchen, sondern ist auch hilfreich, um die optimale NeutralisationThe titration data obtained in this experiment were plotted on a curve and are shown in FIG. Curve A shows the titration of the polyelectrolyte solution to which no salt had been added, curve B shows the titration of the polyelectrolyte solution to which 0.1N NaCl was added, and curve C shows the titration the polyelectrolyte solution containing NaCl in a 1, On concentration. The clear separation that exists between the Curves A, B and C seen in Figure 1 is typical of the effect of ionic strength at the apparent pK des Polymers. If one sees the difference in the separation between the titration curves, i.e. the pH values for an added Amount of titrant, so you can maximize the determination of different Estimate specific gravity levels. For example, there will be greater separation in the regions between pH 5 and pH 10 than found in the other stages of polymer neutralization. The curves in Fig. 1 show that an optimal separation with a degree of polymer neutralization between about 70 and 95% and above (i.e. with the Addition of about 6.0 to 9.0 ml of titrant) occurs. This information is not only useful in terms of effectiveness to study the polymer in an aqueous system, it is also helpful to find the optimal neutralization

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des Polyelektrolyten,der in eine Trägermatrix eingebracht wird, zu bestimmen, wie aus Beispiel IV hervorgeht.of the polyelectrolyte, which is introduced into a carrier matrix will be determined as shown in Example IV.

Der Prozentsatz der Neutralisation bei einem gegebenen Polyelektrolyten kann aus den Titrationsdaten, wie sie grafisch in Fig. 1 in der Kurve A (die Titrierung des Polyelektrolyten ohne Salzzugabe)*berechnet werden. Der Prozentsatz der Neutralisation des Polymeren wird für einen gegebenen pH der titrierten Polymerlösung berechnet indem man den Lösungs-pH auf der vertikalen Achse sucht und eine horizontale Linie von der vertikalen Achse zur Kurve A verlängert und eine vertikale Linie von diesem Punkt auf der Kurve A zur horizontalen Achse (d.h. ml von 1 ,On NaOH) vornimmt. Das Volumen des Titriermittels (entsprechend dem Schnittpunkt der vertikalen Achse mit der horizontalen Achse) dividiert durch das Volumen des Titriermittels am Endpunkt der Titration und multipliziert mit 100 ergibt eine enge Annäherung an den Prozentsatz der Neutralisation des Polyelektrolyten. Der Titrationsendpunkt wird durch die vertikale Linearität für Kurve A ganz rechts gezeigt und kann ausgedrückt werden als Volumen des zugegebenen Titriermittels.The percentage of neutralization for a given polyelectrolyte can be taken from the titration data as it is graphically in FIG. 1 in curve A (the titration of the polyelectrolyte without addition of salt) *. Of the Percentage of polymer neutralization is calculated for a given pH of the titrated polymer solution by looking for the solution pH on the vertical axis and a horizontal line from the vertical axis to the Curve A is elongated and a vertical line from that point on curve A to the horizontal axis (i.e. ml of 1, On NaOH). The volume of the titrant (corresponding to the intersection of the vertical axis with the horizontal axis) divided by the volume of the titrant at the end point of the titration and multiplied with 100 gives a close approximation of the percent neutralization of the polyelectrolyte. The titration end point is shown by the vertical linearity for curve A on the far right and can be expressed as the volume of the added titrant.

Für Gantrez S-97 liegt der Endpunkt, wie er in Fig. 1 gezeigt wird, sehr nahe bei 9,0 (etwa 8,6) ml 1,On NaOH Titriermittel. Die Titration der Gantrez-Lösung in entionisiertem Wasser bis zu einem pH von etwa 7,5 entspricht einem Volumen von etwa 6,0 ml Titriermittel. Da der Endpunkt bei etwa 6,6 ml Titriermittel liegt, kann man den Prozentsatz der Neutralisation berechnen durchFor Gantrez S-97, the endpoint as shown in Figure 1 is very close to 9.0 (about 8.6) ml of 1, On NaOH Titrant. The titration of the Gantrez solution in deionized water corresponds to a pH of about 7.5 a volume of approximately 6.0 ml of titrant. Since the end point is around 6.6 ml of titrant, the Calculate percentage of neutralization by

6,0 ml (Titriermittel) 70 (% Neu- 6.0 ml (titrant) 70 (% new

8,6 ml (Titriermittel bei ^{x Ί} tralisation) Endpunkt)8.6 ml (titrant at ^{x Ί} tralization) end point)

gezeigt werden 030020/0879 """.030020/0879 "" "are shown.

Beispiel II; Teilneutralisation von Polyacrylsäure Example II; Partial neutralization of polyacrylic acid

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Teilneutralisation von Polyacrylsäure zu bestimmen und die Wirkung einer solchen Neutralisation auf die Eignung dieses PoIyelektrolyten zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes einer Lösung. Der modulare automatische Titrator, der pH-Messer und die im Beispiel I beschriebene Elektrode wurden ebenfalls angewendet, ebenso auch das dort beschriebene Verfahren.This test was carried out to determine the partial neutralization of polyacrylic acid and the effect such a neutralization on the suitability of this polyelectrolyte to determine the specific gravity of a solution. The modular automatic titrator that pH meters and the electrode described in Example I were also used, as was the one described there Procedure.

Eine Lösung von Polyacrylsäure, einem schwach sauren PoIyelektrolyten der Aldrich Chemical Co. (Katalog Nr. 19/205-8) wurde hergestellt durch Auflösen von 20 g des Polymeren in 1 1 entionisiertem Wasser. Aliquote von 100 ml dieser Lösung wurden in 250 ml Gläser gegeben. Ein aliquoter Anteil wurde auf 0,1 η NaCl und ein anderer auf 1,On NaCl eingestellt. Dem dritten aliquoten Teil wurde kein Salz zugegeben. Jede dieser Lösungen wurde mit 10,On NaOH aus einer 50 ml Pipette in einer Geschwindigkeit von 3,0 ml Titriermittel/Std. titriert. Die Ergebnisse werden in Fig. angezeigt, in welcher die Kurve A die kein Salz enthaltende Polyelektrolytlösung darstellt, Kurve B die 0,1n NaCl und die Kurve C die 1,On NaCl enthaltende Lösung ist.A solution of polyacrylic acid, a weakly acidic polyelectrolyte from Aldrich Chemical Co. (Catalog No. 19 / 205-8) was prepared by dissolving 20 g of the polymer in 1 1 deionized water. 100 ml aliquots of this solution were placed in 250 ml glasses. An aliquot was adjusted to 0.1 η NaCl and another one to 1.0 On NaCl. No salt was added to the third aliquot admitted. Each of these solutions was diluted with 10.0 On NaOH from a 50 ml pipette at a rate of 3.0 ml Titrant / hour titrated. The results are shown in Fig. In which curve A is the one containing no salt Represents polyelectrolyte solution, curve B is the 0.1N NaCl and curve C is the solution containing 1, On NaCl.

Die aus rig. 2 ersichtlichen Daten zeigen, dass die grösste Trennung hinsichtlich der Ionenstärke (d.h. zwischen Kurven A, B und C) zwischen etwa 50 und 95 % oder darüber Neutralisation des Polymeren (d.h. bei einer Zugabe von etwa 1,5 bis etwa 3,0 ml Titriermittel) erfolgt. Wurde z.B. das Polymere während 40 Minuten (mit 2,0 ml 1On NaOH) titriert, kann man eine deutliche Trennung des erhaltenen pH's in Abhängigkeit von der Ionenstärke der LösungThe out rig. 2 apparent data show that the largest Separation in terms of ionic strength (i.e., between curves A, B and C) between about 50 and 95% or greater Neutralization of the polymer (i.e. when about 1.5 to about 3.0 ml of titrant is added) takes place. Became e.g. titrating the polymer for 40 minutes (with 2.0 ml of 10N NaOH), one can see a clear separation of the obtained pH's as a function of the ionic strength of the solution

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feststellen. Kurve C, die der 1,On NaCl-haltigen Lösung entspricht, zeigt einen sich ergebenden pH-Wert von etwa 5,25 und Kurve B, mit einer O,1n NaCl-Konzentration, ergibt einen pH-Wert von etwa 5,8, während Kurve A,die NaCl in der Konzentration Null enthält, einen pH-Wert von etwa 6,25 ergibt. Das heisst, dass die Ionenstärke oder das spezifische Gewicht einer jeweiligen Lösung annähernd durch Verwendung dieser Werte und entsprechende Interpolation dazwischen festgestellt werden kann.determine. Curve C, which corresponds to the 1, On NaCl-containing solution, shows a resulting pH value of about 5.25 and curve B, with an O, 1N NaCl concentration, gives a pH value of about 5.8, while curve A, which contains NaCl at zero concentration, gives a pH of about 6.25. This means that the ionic strength or the specific gravity of a particular solution can be approximately determined by using these values and corresponding interpolation between them.

Beispiel III; Teilneutralisation von Polyvinylamin Example III ; Partial neutralization of polyvinylamine

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Teilneutralisation eines schwach basischen Polyelektrolyten, nämlich von Polyvinylamin, zu untersuchen und die Wirkungen einer solchen Neutralisation auf die Anwendbarkeit dieses Polyelektrolyten zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes. Der modulare automatische Titrator, der pH-Messer und die Elektrode und ebenso auch das Verfahren waren die gleichen wie in Beispiel I.This experiment was carried out in order to investigate the partial neutralization of a weakly basic polyelectrolyte, namely polyvinylamine, and the effects of such neutralization on the applicability of this polyelectrolyte for determining the specific gravity. The modular automatic titrator, pH meter and electrode as well as the procedure were the same as in Example I.

Eine Lösung aus Polyvinylamin in dessen Hydrochloridsalz-Form (vollständig neutralisiert), mit einem Molekukargewicht von etwa 60.000 wurde hergestellt in einer Polymerkonzentration von 20 g/l entionisiertem Wasser. Drei Aliquote von jeweils 100 ml wurden aus dieser Lösung hergestellt und in 250 ml Becher gegeben. Einer dieser Aliquote wurde mit NaCl auf eine Konzentration von 0,5 η und ein anderer auf eine Konzentration von 3,0 η eingestellt. Dem restlichen Aliquot wurde kein Salz zugegeben. JedeA solution of polyvinylamine in its hydrochloride salt form (completely neutralized), with one molecular weight of about 60,000 was made in a polymer concentration of 20 g / L deionized water. Three Aliquots of 100 ml each were made from this solution and placed in 250 ml beakers. One of those aliquots was adjusted to a concentration of 0.5 η and another one to a concentration of 3.0 η with NaCl. No salt was added to the remaining aliquot. Every

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dieser Lösungen wurde dann unter Verwendung einer 50 ml Pipette in einer Menge von 9,0 ml Titriermittel pro Stunde mit 1,0 η NaOH titriert. Die Ergebnisse werden in Fig. 3 gezeigt, in welcher Kurve A die Titrierung der kein Salz enthaltenden Polyelektrolytlösung anzeigt, Kurve B die Lösung, die 0,5 η NaCl enthielt,und Kurve C die Titrierung der Lösung, die 3,0 η NaCl enthielt, anzeigt.these solutions were then added using a 50 ml pipette at a rate of 9.0 ml of titrant per hour titrated with 1.0 η NaOH. The results are shown in Fig. 3, in which curve A is the titration of the no salt containing polyelectrolyte solution, curve B the solution containing 0.5 η NaCl, and curve C the titration the solution containing 3.0 η NaCl indicates.

Die Daten in Fig. 3 zeigen, dass nur eine geringe Ansprechung erfolgt hinsichtlich der Ionenstärke, wenn das Polymer vollständig in der Amin- oder der nicht-neutralisierten Form (pH 10, 35 Minuten) vorliegt, während eine sehr gute Trennung auftritt bei niedrigeren Graden der Titration, d.h. wenn die Neutralisation des Polymeren stärker ist. Die Fähigkeit von Polyvinylamin, zwischen unterschiedlichen Ionenstärken zu differenzieren, variiert umgekehrt mit der Menge an Titriermittel, so dass zu Beginn der Titrierung (bei einem Überschuss von 95 %-iger Neutralisierung) eine ausgezeichnete Trennung vorliegt, während bei Null-Konzentration (Zugabe von etwa 5,3 ml Titriermittel) keine Trennung eintritt.The data in Fig. 3 show that there is little response in terms of ionic strength when the polymer is completely in the amine or the unneutralized form (pH 10, 35 minutes), while a very good separation occurs at lower levels of titration, i.e. when the neutralization of the polymer is stronger is. The ability of polyvinylamine to differentiate between different ionic strengths varies inversely with the amount of titrant so that at the beginning of the titration (with an excess of 95% neutralization) there is excellent separation, while at zero concentration (addition of approx.5.3 ml of titrant) no separation occurs.

B. TESTVORRICHTUNGB. TEST DEVICE

Beispiel IV; Verhalten eines Maleinsäureanhydrid-Methylvinyläther-Copolymer auf einer Trägermatrix Example IV; Behavior of a maleic anhydride-methyl vinyl ether copolymer on a carrier matrix

Die in Beispiel I verwendete Lösung (20 g Maleinsäure-Anhydrid-Methylvinyläther-Copolymer pro 1 entionisiertem Wasser) wurde weiter untersucht, um das Verhalten zu messenThe solution used in Example I (20 g of maleic acid-anhydride-methyl vinyl ether copolymer per 1 deionized water) was further investigated to measure the behavior

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29A498029A4980

des spezifischen Gewichtes von Urin, wenn diese Lösung auf eine Trägerraatrix aufgebracht war.the specific gravity of urine when this solution was applied to a carrier matrix.

Eine Testvorrichtung, die empfindlich gegenüber der Ionenstärke oder dem spezifischen Gewicht war, wurde hergestellt, indem man die Lösung des Copolymer auf Filterpapier aufbrachte und dann trocknete. Es wurden verschiedene Testvorrichtungen hergestellt, um das Verhalten des Polyelektrolyten bei verschiedenen Neutralisationsgraden zu erforschen. Es wurden Aliquote des Copolymeren aus Maleinsäureanhydrid-Methylvinyläther in Lösung in verschiedenem Masse durch Titrieren mit NaOH neutralisiert. Filterpapierstreifen von Eaton & Dikeman (Nr. 204) wurden jeweils in diese teiltitrierten Aliquote eingetaucht und dann getrocknet. Die imprägnierten, getrockneten Streifen mit den jeweiligen Aliquoten wurden dann entweder in Urin mit unterschiedlichen bekannten spezifischen Gewichten oder in entionisiertes Wasser getaucht und daraufhin wurde der pH gemessen. Ein pH-Messer mit einer flachen Oberflächenelektrode der Firma Markson Science Inc. (Nr. 1207 BactiMedia combination pH/Referenzelektrode) wurde für diese Messungen verwendet. Die Werte für ^pH, d.h. der Unterschied des pH ¹S von identischen Streifen, die in entionisiertes Wasser bzw. in Urin bekannten spezifischen Gewichtes eingetaucht worden waren, sind nachfolgend in Tabellenform angegeben.A test device sensitive to ionic strength or specific gravity was made by applying the solution of the copolymer to filter paper and then drying. Various test devices were made to investigate the behavior of the polyelectrolyte at different degrees of neutralization. Aliquots of the maleic anhydride-methyl vinyl ether copolymer in solution were neutralized to varying degrees by titration with NaOH. Eaton & Dikeman filter paper strips (# 204) were each dipped into these partially titrated aliquots and then dried. The impregnated, dried strips with the respective aliquots were then immersed either in urine of various known specific gravity or in deionized water and the pH was then measured. A pH meter with a flat surface electrode from Markson Science Inc. (No. 1207 BactiMedia combination pH / reference electrode) was used for these measurements. The values for ^ pH, ie the difference in pH ¹ S of identical strips which had been immersed in deionized water or in urine of known specific gravity, are given below in tabular form.

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29AA98029AA980

pH des Aliquots der
PolyelektrolytlösungpH of the aliquot of the
Polyelectrolyte solution ^pH-Werte von Urinen
gebenen spezifischen^ pH values of urines
given specific spez.Gew.
1,015specific weight
1.015 der ange-
Gewichtethe appropriate
Weights speζ.Gew.
1,030special weight
1.030 0,290.29 spez.Gew.
1,005specific weight
1.005 4,754.75 0,200.20 0,910.91 0,320.32 6,06.0 1,041.04 1,441.44 0,540.54 7,07.0 1,701.70 2,062.06 0,650.65 8,08.0 2,412.41 2,292.29 1,041.04 9,259.25 3,243.24 2,662.66 1,091.09 9,759.75 3,523.52 1,651.65

Die in der obigen Tabelle enthaltenen Daten wurden in Fig. 4 aufgetragen, in welcher die drei Kurven die ^pH-Werte angeben, die durch Urine gebildet wurden, welche die angegebenen spezifischen Gewichte hatten und bei denen Teststreifen aus Aliquoten von unterschiedlichen Neutralisationsgraden eingetaucht worden waren. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass der Grad der Trennung der Kurven merklich in dem Masse der Neutralisation des Polyelektrolyten ansteigt, d.h. mit einer Zunahme des pH. Je stärker die Teilneutralisation des Gantrez-Polyelektrolyten ist, umso grosser ist dessen Fähigkeit, zwischen spezifischen Gewichtsniveaus in Urin zu unterscheiden. The data contained in the table above has been plotted in FIG. 4, in which the three curves represent the ^ Indicate pH values formed by urine, which had the specified specific weights and in which test strips were made from aliquots of different Degrees of neutralization had been immersed. From Fig. 4 it can be seen that the degree of separation of the Curves markedly as the degree of neutralization of the polyelectrolyte increases, i.e. with an increase in the pH. The stronger the partial neutralization of the Gantrez polyelectrolyte the greater its ability to differentiate between specific weight levels in urine.

030020/0879030020/0879

Beispiel V: Verhalten von Polyacrylsäure auf einer Trägermatrix Example V: Behavior of polyacrylic acid on a carrier matrix

Der in Beispiel II verwendete Polyelektrolyt (20 g Polyacrylsäure pro 1 entionisiertes Wasser) wurde weiter untersucht, nm dessen Verhalten beim Messen des spezifischen Gewichtes von Urin festzustellen, wenn man den Polyelektrolyten in einer Trägermatrix einbrachte.The polyelectrolyte used in Example II (20 g polyacrylic acid per 1 deionized water) was investigated further, nm determine its behavior when measuring the specific gravity of urine if one uses the Introduced polyelectrolytes in a carrier matrix.

Testvorrichtungen wurden hergestellt und geprüft wie in Beispiel IV, mit der Ausnahme, dass anstelle von Gantrez S-97 Polyacrylsäure verwendet wurde. Eine Lösung aus 20 g Polyacrylsäure pro 1 entionisiertes Wasser wurde hergestellt. Aliquote dieser Lösung wurden mit 1On Natriumhydroxid titriert bis man die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen pH-Werte erreichte. Filterpapierstreifen von Eaton & Dikeman (Nr. 204) wurden in diese Aliquote eingetaucht und getrocknet. Dann wurden sie jeweils in Urin mit verschiedenen bekannten spezifischen Gewichten und in entionisiertes Wasser getaucht und der pH wurden gemessen. Die ^pH-Werte wurden wie in Beispiel IV bestimmt und nachfolgend tabellarisch aufgezeichnet. Für diese Messungen wurde ein ^pH-Messer mit einer flachen Oberflächenelektrode, erhalten von Markson Science Inc. (Nr. 1207 BactiMedia combination pH/Referenzelektrode) verwendet.Test devices were made and tested as in Example IV except that in place of Gantrez S-97 polyacrylic acid was used. A solution of 20 grams of polyacrylic acid per liter of deionized water was prepared. Aliquots of this solution were titrated with 10N sodium hydroxide until they were as shown in the table below reached the specified pH values. Eaton & Dikeman filter paper strips (# 204) were dipped into these aliquots and dried. Then they were each in urine with various known specific weights and weights immersed in deionized water and the pH was measured. The pH values were determined as in Example IV and subsequently recorded in tabular form. For these measurements a ^ pH meter with a flat surface electrode, obtained from Markson Science Inc. (No. 1207 BactiMedia combination pH / reference electrode).

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pH des Aliquots der
PolyelektrolytlösungpH of the aliquot of the
Polyelectrolyte solution ^pH-Werte von Urinen
gebenen spezifischen^ pH values of urines
given specific spez.Gew.
1,015specific weight
1.015 der ange-
Gewichtethe appropriate
Weights spez.Gew.
1,005specific weight
1.005 0,050.05 spez.Gew.
1,030specific weight
1.030 4,04.0 0,110.11 0,640.64 0,000.00 5,05.0 0,50.5 0,880.88 0,700.70 6,06.0 0,560.56 1,291.29 1,091.09 7,07.0 0,760.76 1,401.40 1,681.68 7,57.5 0,910.91 1,731.73 1,981.98 8,08.0 1,151.15 1,821.82 2,292.29 8,258.25 1,101.10 2,102.10

Die Daten der obigen Tabelle werden in Fig. 5 bezeichnet, welche ebenso wie Fig. 4 zeigt, dass der Grad der Trennung der Kurven merklich ansteigt mit dem Grad der Neutralisation, d.h. mit einem Ansteigen des pH's des Polyelektrolyten.The data of the above table are indicated in Fig. 5, which, like FIG. 4, shows that the degree of separation of the curves increases markedly with the degree of Neutralization, i.e. with an increase in the pH of the polyelectrolyte.

Beispiel VI: Verhalten von Polyvinylamin in einer Trägermatrix. Example VI: Behavior of polyvinylamine in a carrier matrix.

Der Polyelektrolyt von Beispiel III wurde weiter untersucht, um dessen Verhalten beim Messen von Urinen mit verschiedenen spezifischen Gewichten zu untersuchen, wenn man den Polyelektrolyten in einer Trägermatrix einbrachte.The polyelectrolyte of Example III was further investigated to determine its behavior when measuring urines with to investigate different specific weights when the polyelectrolyte is introduced into a carrier matrix.

Die Testvorrichtung wurde hergestellt und geprüft, wieThe test device was manufactured and tested as

- 30 -- 30 -

030020/08 7 9030020/08 7 9

294A980294A980

in den Beispielen VI und V, mit der Ausnahme, dass anstelle von Gantrez S-97 bzw. Polyacrylsäure Polyvinylamin verwendet wurde. Man stellt eine Lösung her aus 20 g Polyvinylamin (erhältlich von Dynapol Inc., 60.000 M.W., siehe J.A.C.S. 98, 5996, 1976) pro 1 entionisiertem Wasser. Der verwendete Polyelektrolyt lag in Hydrochloridform vor und somit in vollständig neutralisiertem Zustand. Aliquote dieser Lösung wurdenjeweils mit 1,0 η NaOH titriert, um die pH-Niveaus der Lösungen, wie sie in der nachfolgenden Tabelle angezeigt werden, zu erreichen. Filterpapierstreifen von Eaton & Dikeman (Nr. 204) wurden in diese Aliquote getaucht und getrocknet. Sie wurden dann in unterschiedliche Urine mit bekannten spezifischen Gewichten getaucht, sowie in entionisiertes Wasser und der pH wurde gemessen mit einer flachen Oberflächenelektrode, wie sie in den Beispielen IV und V beschrieben wurde. Die Werte für ^\pH wurden wie in den Beispielen IV und V bestimmt und tabelliert.in Examples VI and V, with the exception that instead of Gantrez S-97 or polyacrylic acid, polyvinylamine was used. Prepare a solution of 20 grams of polyvinylamine (available from Dynapol Inc., 60,000 M.W., see J.A.C.S. 98, 5996, 1976) per 1 deionized water. The polyelectrolyte used was in hydrochloride form and therefore in a completely neutralized state. Aliquots of this solution were each diluted with 1.0 η NaOH titrated to match the pH levels of the solutions as shown in the table below. Eaton & Dikeman filter paper strips (# 204) were dipped into these aliquots and dried. they were then immersed in different urines of known specific weights, as well as in deionized water and pH was measured with a flat surface electrode as described in Examples IV and V. became. The values for ^ \ pH were as in the examples IV and V determined and tabulated.

pH des Aliquots der
PolyelektrolytlösungpH of the aliquot of the
Polyelectrolyte solution ^^^pH-Wert
gebenen^^^ pH value
given e von Urinen
spezifischene of urines
specific der ange-
Gewichtethe appropriate
Weights spez.Gew
1,005specific weight
1.005 spez.Gew.
1,015specific weight
1.015 spez.Gew.
1,030specific weight
1.030 2,82.8 1,051.05 1,601.60 1,781.78 3,03.0 1,061.06 1,641.64 1,921.92 3,53.5 0,890.89 1,111.11 1,291.29 4,04.0 0,890.89 1,171.17 1,211.21 6,06.0 +0,06+0.06 -0,10-0.10 -0,33-0.33 8,08.0 -0,71-0.71 -O, 99-O.99 -1,70-1.70 10,010.0 -1,45-1.45 -1,47-1.47 -2,24-2.24 11,011.0 -1,80-1.80 -2,50-2.50 -2,81-2.81 12,012.0 -2,24-2.24 -2,57-2.57 -3,07-3.07

030020/0879 " ³¹ '030020/0879 " ³¹ '

Die grafische Darstellung dieser Daten, Fig. 6, zeigt eine wirksame Trennung bei einer Teilneutralisierung des Polyelektrolyten bis etwa unterhalb pH 5. Die Kurve für Urin mit einem spezifischen Gewicht von 1,005 ergibt eine viel kleinere Veränderung im pH als die Kurve für Urin mit einem spezifischen Gewicht von 1,030. Der Urin mit einem spezifischen Gewicht von 1,015 ergab einen Zwischen-^H-Wert, wie zu erwarten war.The graph of this data, FIG. 6, shows an effective separation with a partial neutralization of the polyelectrolyte down to approximately below pH 5. The curve for urine with a specific gravity of 1.005 gives a much smaller change in pH than the curve for urine with a specific gravity of 1.030. The urine with a specific gravity of 1.015 gave one Intermediate ^ H value, as was to be expected.

Dies wird noch viel deutlicher erkennbar, wenn man die Polyvinylamin-Testvorrichtung jeweils in wässrige Salzlösungen unterschiedlicher Ionenstärke und in entionisiertes Wasser taucht und dann den pH-Wert misst, um ^pH-Werte zu erhalten. Die wie oben hergestellten Streifen wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen an Natriumchlorid in entionisiertem Wasser geprüft. Die Salzlösungskonzentrationen betrugen 0,5, 1,5 bzw. 3,0 η NaCl. Die bei dieser Untersuchung erhaltenen Daten werden nachfolgend in der Tabelle gezeigt und wurden in Fig. 7 aufgetragen. Die Kurven A, B und C entsprechen Salzlösungen mit einer Konzentration von 3,0, 1,5 bzw. 0,5 η NaCl.This can be seen even more clearly when the polyvinylamine test device is placed in aqueous salt solutions different ionic strength and immersed in deionized water and then measures the pH to ^ pH values to obtain. The strips prepared as above were made with varying concentrations of sodium chloride tested in deionized water. The saline concentrations were 0.5, 1.5 and 3.0 η NaCl, respectively. The data obtained in this study are shown in the table below and have been plotted in FIG. Curves A, B and C correspond to salt solutions with a concentration of 3.0, 1.5 and 0.5 η NaCl, respectively.

030020/0879030020/0879

pH des Aliquots dor
PolyelektrolytlösungpH of the aliquot dor
Polyelectrolyte solution ^pH-Werte bei Salzlösungen der
angegebenen Normalitäten^ pH values for saline solutions
specified normalities 1 ,5n1, 5n NaCl 3,NaCl 3, On NaClOn NaCl 0,5n NaCl0.5N NaCl 0,630.63 0,0, 9393 2,82.8 0,600.60 1,371.37 1,1, 4646 3,03.0 1,041.04 0,990.99 1,1, 2323 3,53.5 0,800.80 1,321.32 1,1, 6161 4,04.0 1,001.00 0,930.93 1,1, 0303 6,06.0 0,900.90 0,640.64 0,0, 6868 8,08.0 0,640.64 0,640.64 0,0, 6060 10,010.0 0,610.61 -0,03-0.03 -o,-O, 1010 11,011.0 -0,01-0.01 -0,22-0.22 -o,-O, 2929 12,012.0 -0,09-0.09

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird ersichtlich, dass beim pH 10, bei dem der Polyelektrolyt im wesentlichen unprotoniert und unverändert ist, die Auswirkung der verschiedenen Salzkonzentrationen praktisch nicht existent ist. Eine Teilneutralisation des Polymeren ergibt jedoch eine ständig steigende Abweichung beim Verhalten hinsichtlich der Ionenstärke, wie durch die zunehmenden Unterschiede zwischen den jeweiligen aufgetragenen Punkten hervorgeht und wodurch eine stark divergente ^pH-Ansprechung für unterschiedliche Ionenstärken gezeigt wird.Referring to Figure 7, it can be seen that at pH 10 at which the polyelectrolyte is essentially unprotonated and unchanged, the effect of the various salt concentrations is practically nonexistent is. However, a partial neutralization of the polymer results in a constantly increasing deviation in behavior the ionic strength, as indicated by the increasing differences between the respective plotted points emerges and shows a strongly divergent ^ pH response for different ionic strengths.

Beispiel VII: Testvorrichtung, hergestellt unter Verwendung von Maleinsäureanhydrid-Methylvinyläther-Copolymer und Bromthymolblau Example VII: Test device made using maleic anhydride-methyl vinyl ether copolymer and bromothymol blue

- 33 -- 33 -

030020/0879030020/0879

Die Testzusairjnensetzung gemäss Beispiel I wurde auf einer Trägermatrix, zusammen mit Bromthymolblau, einem bekannten pH-Indiaktor, angewendet, um die Charakteristika der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der visuellen Bestimmung des spezifischen Gewichtes zu untersuchen. The test composition according to Example I was based on a carrier matrix, together with bromothymol blue, a well-known pH indicator, applied to the characteristics of the present invention with regard to the visual determination of the specific gravity.

Eine Lösung wurde hergestellt aus 20 g Gantrez S-97 pro 1 entionisiertem Wasser. Ein Aliquot dieser Lösung wurde mit NaOH titriert bis die Lösung einen pH von 8,0/ gemessen mit einem pH-Messer und einer Elektrode gemäss Beispiel I hatte. Ein Filterpapierstreifen (Eaton & Dikeman, Nr. 204) wurde in die teiltitrierte (neutralisierte) aliquote Lösung eingetaucht und dann getrocknet. Der getrocknete, das Polymer enthaltende Streifen wurde dann in eine methanolische Lösung von Bromthymolblau einer Konzentration von 1,2 g pro 1 eingetaucht. Nach dem Trocknen wurde der Filterpapierstreifen auf ein klares Verstärkungsmaterial aus Plastik aufgebracht unter Verwendung eines doppelseitigen Klebestreifens. Die so erhaltenen Testvorrichtungen bestanden jeweils aus einem Streifen des Verstärkungsmaterials einer Grosse von 8,5 χ 0,5 cm, der an einem Ende ein quadratisches Stück des imprägnierten Filterpapiers einer Grosse von 0,5 cm Kantenlänge enthielt. Der Rest des Verstärkungsmaterials wurde zum Anfassen verwendet. Die Empfindlichkeit dieser Prüfvorrichtung gegenüber dem spezifischen Gewicht wurde untersucht, indem man drei verschiedene Urinproben mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht und Wasser prüfte. Eine Vorrichtung wurde in die jeweilige Testlösung eingetaucht und schnell daraus entfernt. Nach 60 Sekunden wurde die Vorrichtung mit einem Reflektionsspektrofotometer, welches dieA solution was made up of 20 grams of Gantrez S-97 per liter of deionized water. An aliquot of this solution was made titrated with NaOH until the solution has a pH of 8.0 / measured with a pH meter and an electrode according to Example I had. A strip of filter paper (Eaton & Dikeman, No. 204) was placed in the partially titrated (neutralized) aliquot solution immersed and then dried. The dried strip containing the polymer became then immersed in a methanolic solution of bromothymol blue at a concentration of 1.2 g per liter. To After drying, the filter paper strip was applied to a clear plastic backing material using a double-sided adhesive strip. The test devices thus obtained each consisted of a strip the reinforcement material with a size of 8.5 χ 0.5 cm, at one end a square piece of the impregnated filter paper with an edge length of 0.5 cm contained. The rest of the reinforcement material was used for touching. The sensitivity of this tester versus specific gravity was examined by taking three different urine samples with different levels specific gravity and water checked. A device was immersed in the respective test solution and quickly removed from it. After 60 seconds the device was checked with a reflectance spectrophotometer which had the

030020/0879030020/0879

- 34 - 29AA980- 34 - 29AA980

Intensität des reflektierten Lichtes von der Testvorrichtung im sichtbaren Bereich jede halbe Sekunde abtastet und misst, untersucht.Intensity of the reflected light from the test device in the visible range scans and measures every half second, examines.

Die erzielten Ergebnisse nach 60 Sekunden sind in Fig. aufgetragen und zeigen eine merkliche Trennung, die eine einfache und genaue Differenzierung des spezifischen Gewichtes von Wasser (spezifisches Gewicht 1,000) und Urin mit spezifischen Gewichten von 1,005, 1,015 bzw. 1,030 ermöglicht. Eine visuelle Farbdifferenzierung war ebenso leicht, wobei die Vorrichtung bei Wasser eine blaue Farbe zeigte, bei Urin mit einem spezifischen Gewicht von 1,005 eine blau-grüne Farbe, bei 1,015 eine grüne Farbe und bei 1,030 eine gelbe Farbe.The results obtained after 60 seconds are plotted in Fig. And show a noticeable separation a simple and precise differentiation of the specific gravity of water (specific gravity 1,000) and urine with specific gravity of 1.005, 1.015 and 1.030, respectively. There was a visual color differentiation just as easily, with the device showing a blue color with water and with a specific gravity for urine 1.005 a blue-green color, 1.015 a green color and 1.030 a yellow color.

Diese Beispiele zeigen die Beziehung zwischen der Teilneutralisation des Polyelektrolyten und der Bestimmung des spezigischen Gewichtes bzw. der Ionenstärke. Die Gantrez-Lösung, aus welcher die Vorrichtung hergestellt wurde, hatte einen pH von etwa 8. Unter Bezugnahme auf Kurve A in Fig. 1 entspricht dieser pH etwa 6,8 ml Titriermittel. Unter Anwendung der in Beispiel I beschriebenen Berechnung entspricht dies einer etwa 79 %-igen Neutralisation. Die bemerkenswerte Unterscheidungsfähigkeit zwischen den spezifischen Gewichten, die man bei diesem Versuch feststellt, ist auf diesen verhältnismässig hohen Grad der Polyelektrolytneutralisation zurückzuführen.These examples show the relationship between partial neutralization of the polyelectrolyte and the determination of the specific weight or the ionic strength. the Gantrez solution from which the device was made had a pH of about 8. Referring to FIG Curve A in FIG. 1 corresponds to this pH about 6.8 ml of titrant. Using those described in Example I. Calculation, this corresponds to about 79% neutralization. The remarkable ability to differentiate between the specific weights found in this experiment is relatively high Degree of polyelectrolyte neutralization.

030020/0879030020/0879

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Claims

I'AT K N TAN W ALT laI'AT K N TAN W ALT la

DK. ING. E. HOFFMANN (1930-19/0) ■ D I H ..-I N O. W.E ITlE · D ft. RE R. NAT. K. HO F FMAN N · DIPL.-INC. W. UH NDK. ING. E. HOFFMANN (1930-19 / 0) ■ D I H ..- I N O. W.E ITlE · D ft. RE R. NAT. K. HO F FMAN N · DIPL.-INC. W. UH N

DIPL.-ING. K. FUCHSIE · DR. RER. NAT. 8. HANSEN ARAOEUASTRASSr 4 (STERNHAUS) ■ Ο-βΟΟΟ MO N C H EN 81 . TELE FON (009) 911087 · TE IE X 05-2?ί19 (PATH E)DIPL.-ING. K. FUCHSIE · DR. RER. NAT. 8. HANSEN ARAOEUASTRASSr 4 (STERNHAUS) ■ Ο-βΟΟΟ MO NCH EN 81. TELE FON (009) 911087 TE IE X 05-2? Ί19 (PATH E)

32 640 o / wa

MILES LABORATORIES INC., ELKHART, INDIANA / USA

Composition, apparatus and method for determining ionic strength or specific Weight of a liquid sample

PATENT CLAIMS

Test composition for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous Sample, characterized in that it is a weakly acidic or weakly basic polyelectrolyte polymer, that has been neutralized to at least about 50%, and an indicator that in is able to carry out an ion exchange between the

030020/0079 "² "030020/0079 " ² "

ORIGINAL INSPECTED

Contains polyelectrolytes and the sample.

2. Composition according to claim 1, characterized in that the polyelectrolyte Polyacrylic acid, polymaleic acid, maleic acid-vinyl methyl ether copolymer, Polymethacrylic acid, styrene-maleic acid copolymer, polyvinylamine or poly (4-vinylpyridine) is.

3. Composition according to claim 1, characterized in that the polymer is a weak is acidic polyelectrolyte.

4. Composition according to claim 1, characterized in that the polymer is a weak basic polyelectrolyte is.

5. Composition according to claims 1 to 4, characterized in that the polyelectrolyte polymer is about 75 to about 95% neutralized.

6. Composition according to Claims 1 to 4, characterized in that the indicator is a pH indicating substance.

7. Composition according to claims 1 to 4, characterized in that the indicator is a is pH indicator substance and the polyelectrolyte polymer is about 75 to about 95% neutralized.

8. Composition according to claim 1, characterized in that the polyelectrolyte

030020/0879

29U980

ein MethylvinylätherrMaleinsäure-Copolymer ist und der Indikator Bromthymolblau ist.is a methyl vinyl ether maleic acid copolymer and the indicator is bromothymol blue.

9. Testvorrichtung zum Bestimmen der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Probe, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung eine Trägermatrix, enthaltend die Zusammensetzung gemäss Ansprüchen 1 bis 4 oder 8, enthält.9. Test device for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, characterized in that the device contains a carrier matrix containing the composition according to claims 1 to 4 or 8.

10. Testvorrichtung zum Bestimmen der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Probe, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Trägermatrix, enthaltend die Zusammensetzung gemäss Anspruch 5, enthält.10. Test device for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, characterized in that the device contains a carrier matrix containing the composition according to claim 5.

11. Testvorrichtung zum Bestimmen der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Probe, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung eine Trägermatrix, enthaltend die Zusammensetzung gemäss Anspruch 6, enthält.11. Test device for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, characterized in that the The device contains a carrier matrix containing the composition according to claim 6.

12. Testvorrichtung zum Bestimmen der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Probe, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung eine Trägermatrix, enthaltend die Zusammensetzung gemäss Anspruch 7, enthält.12. Test device for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, characterized in that the device contains a carrier matrix containing the composition according to claim 7.

13. Verfahren zum Bestimmen der Ionenstärke oder des spezifischen Gewichtes einer wässrigen Probe, dadurch gekennzeichnet , dass man die Probe mit einer Zusammensetzung gemäss Ansprüchen bis 4 oder 8 in Berührung bringt und eine nachweisbare Ansprechung beobachtet.13. A method for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, characterized in that the Bringing the sample into contact with a composition according to claims 4 or 8 and observing a detectable response.

030020/0879030020/0879

14. A method for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample with a composition according to claim 5 brings into contact and observed a detectable response.

15. A method for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample with a composition according to claim 6 brings into contact and observed a detectable response.

16. A method for determining the ionic strength or specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample is brought into contact with a composition according to claim 7 and a detectable response observed.

17. A method for determining the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample is brought together with a device according to claim 9 and observed the detectable response.

18. A method for determining the ionic strength or specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample is brought together with a device according to claim 10 and observed the detectable response.

030020/0079 - 5 -030020/0079 - 5 -

19. A method for determining the ionic strength or specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample is brought together with a device according to claim 11 and observed the detectable response.

20. A method for determining the ionic strength or specific gravity of an aqueous sample, thereby characterized in that the sample is brought together with a device according to claim 12 and observed the detectable response.

21. A method for producing a test device for the detection of the ionic strength or the specific Weight of an aqueous sample, characterized by the following levels:

Neutralizing at least 50% of the ionizable groups of a weakly acidic or weakly basic one Polyelectrolyte polymers and

Application of the polymer together with a pH indicator to a carrier matrix ".

22. The method according to claim 21, characterized in that the polyelectrolyte polymer is about 75 to about 95% neutralized.

23. The method according to claims 21 or 22, characterized in that the polymer and the pH indicator incorporated into the matrix together

030020/0879030020/0879

are with the help of a suitable solvent to form an impregnation mixture, whereupon the carrier is brought into contact with the mixture and dried.

24. A method for producing a test device for detecting the ionic strength or the specific gravity of an aqueous sample, characterized by the following stages:

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

Adding an aqueous solution of a base to the copolymer solution in an amount sufficient to at least To neutralize 50% of the acid groups of the copolymer,

Bringing a carrier matrix into contact with the partially neutralized polymer solution and applying the polymer on the matrix,

Drying the matrix containing the polymer, and

Introducing a pH indicator into the dried matrix.

25. The method according to claim 24, characterized in that the pH indicator bromothymol blue and the indicator is introduced into the dried matrix containing the polymer by produces a solution of the indicator in methanol and the matrix containing the polymer with the indicator solution brings in touch.

030020/0879030020/0879