DE3234266A1

DE3234266A1 - Vorrichtung zur messung der ionenaktivitaet

Info

Publication number: DE3234266A1
Application number: DE19823234266
Authority: DE
Inventors: Osamu Asaka Saitama Seshimoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1981-09-17
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS5848844A; US4517071A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Ionenkonzentration oder Ionenaktivität, und insbesondere eine Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität, die für die potentiometrische Messung der Konzentration oder Ionenaktivität von Ionen enthaltenden Proben wie Wasser, Körperflüssigkeiten (beispielsweise das Gesamtblut, das Blutplasma,, das Blutserum, IQ Urin und dergleichen) und wäßrigen Lösungen (beispielsweise Brauchwasser, Fabrik-Abwasser, Flußwasser, Regenwasser, Wein, Bier und dergleichen)geeignet ist.

Allgemein gesprochen ist es vom klinischen oder inj5 dustriellen Standpunkt her wichtig, die Konzentration oder Ionenaktivität eines anorganischen Ions wie

+ + 2*i" — —

beispielsweise K , Na , Ca ,Cl- oder HCO., zu messen, das in Körperflüssigkeiten oder wäßrigen Lösungen enthalten ist. Es wurde bereits vorgeschlagen, für die^sen Zweck eine Ionen selektierende Elektrode vom Naßtyp zu verwenden.

Diese übliche Ionen selektierende Elektrode vom Naßtyp weist die Form einer Nadel oder eines Stabes auf und wird in eine Probe wie eine Körperflüssigkeit eingetaucht, wenn sie zu Meßzwecken verwendet wird. Eine derartige Elektrode muß daher geeignet aufbewahrt werden, gewaschen werden und nach ihrer Verwendung zu einer Messung entsprechend nachbehandelt werden. Das beeinflußt jedoch die Lebenszeit der Elektrode negativ und führt dazu., daß die Elektrode leicht bricht, was zu einer schwierigen Elektrodenhandhabung und zu beträchtlichen Ausgaben führt. Außerdem ist es erforderlich, eine große Menge (z.B. einige hundert Mikroliter oder mehr) einer Probe für die Messung zu verwenden, da der Elektrodenkopf ausreichend tief in die Probe einge-

taucht werden muß, die in einem Behälter wie beispielsweise einer Schale enthalten ist. Angesichts dieser Nachteile einer Ionen selektierenden Elektrode des Naßtyps wurde in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 52(1977)-14 2584 vorgeschlagen, vier funktionelle Schichten auf einem Schichtträger übereinander anzuordnen und eine folienartige₍feste Ionen selektierende Elektrode vom Trockentyp zu bilden. Zur Durchführung einer Messung mit der folienartigen festen Elektrode dieses Typs wird eine sehr geringe Menge (z.B. zwischen 5(il und 50μ1) einer Probe auf eine vorbestimmte Stelle auf der Ionen selektierenden Schicht der festen Elektrode aufgebracht.

Eine derartige bekannte Elektrode ist zur näheren Erläuterung in Fig. 1 dargestellt. In dieser Figur umfaßt eine feste Ionen selektierende Elektrode 10 eine Metallschicht 11, eine Schicht 12 aus einem wasserunlöslichen Metallsalz, eine Schicht 13 eines Referenz-Elektrolyten ^und eine Ionen selektierende Schicht 14, die in dieser Reihenfolge als funktioneile Schichten auf einem Schichtträger 19 übereinander angeordnet sind. Die Metallschicht 11 ist beispielsweise aus Silber, und die Schicht

12 aus dem wasserunlöslichen Metallsalz besteht aus

Silberchlorid, während die Schicht 13 mit dem Referenz-Elektrolyten dadurch hergestellt wurde, daß man Kaliumchlorid in einem hydrophilen organischen polymeren Bindemittel dispergierte.

In der japanischen Patentanmeldung 55(1980)-92378 wurde ferner vorgeschlagen, eine folienartige Elektrode zu verwenden, die drei übereinander angeordnete funktionelle Schichten umfaßt, bei der die in Fig. 1 gezeigte Schicht

13 mit dem Referenz-Elektrolyten weggelassen XSt₇ und bei der die Ionen selektierende Schicht, die aus organischen Materialien besteht, direkt auf der Schicht 12

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aus dem wasserunlöslichen Metallsalz angeordnet ist.

Ferner offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung No. 48(1973)-82897 eine folienartige feste Elektrode, die zwei übereinander angeordnete funktionelle Schichten aufweist, bei der die Schicht 12 aus dem wasserunlöslichen Metallsalz und die Schicht 13 mit dem Referenz-Elektrolyten, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, weggelassen sind, und bei der eine Ionen selektierende Schicht 14, die ein Ionenaustauschmaterial IQ enthält, direkt auf der Metallschicht 11 angeordnet ist.

Wenn das zu messende Ion Cl ist und die Elektrode eine Metallschicht 11 aufweist, die aus Silber hergestellt ist und außerdem die Schicht 12 aus dem unlöslichen Metallsalz aus Silberchlorid besteht, ist es möglich, auf der Silberchloridschicht eine für Halogenionen durchlässige Lack- bzw. Überzugsschicht vorzusehen, die beispielsweise aus Celluloseacetat, Polymethacrylsäure, Polyacrylsäure oder Poly(2-hydroxyethylacrylat) besteht, wobei derartige Materialien in einer für Halogenionen durchlässigen Überzugsschicht verwendet werden, wie sie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 55(1980)-89741 beschrieben .ist. Die für Halogenionen durchlässige Überzugsschicht wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung ebenfalls als Ionen selektierende Schicht bezeichnet.

Eine andere bekannte Äusführungsform eines üblichen Instruments zur Ionenmessung ist schematisch in Fig.2 dargestellt/ wobei dieses Instrument zwei folienartige feste Elektroden des in Fig. 1 gezeigten Typs umfaßt. Ein derartiges Instrument ist in der US-PS 4 053 381 beschrieben. Dieses übliche Instrument zur Ionenmessung, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt folienartige feste_yIonen selektierende Elektroden 10

-δι des in Fig. 1 gezeigten Typs, die in einem Rahmen 31 fest so angeordnet sind, daß sie voneinander elektrisch isoliert sind. Eine poröse Brücke 20, die von einem porösen Teil gebildet wird, erstreckt sich über die beiden folienartigen festen Ionen selektierenden Elektroden 10. Ein Potentiometer (oder eine Anzeigevorrichtung für das Potential) 51 ist mit Hilfe von Leitungsdrähten 52 und 53 mit den Metallschichten 11 der Elektroden 10 verbunden, Wenn mit dem in Fig. 2 gezeigten Instrument eine Messung

jQ durchgeführt werden soll, werden eine Probe und eine Standardlösung etwa gleichzeitig in zwei Löcher 28 bzw. 29 zur Aufnahme von Flüssigkeiten eingetropft, die durch die Brücke 20 gestanzt sind, die auf den Elektroden 10 angeordnet ist. Die Probe und die Standardlösung dringen

ic dann unter der Wirkung von Kapillarkräften durch das poröse Teil der Brücke 20. Wenn die Probe und die Standardlösung sich etwa in der Mitte der Brücke 20 berühren und es zu einer Ionenüberführung kommt, wird der Unterschied der Potentiale zwischen den Elektroden 10 an dem Potentiometer 51 angezeigt. Durch die Messung der Potentialdifferenz ist es möglich, die Konzentration oder die Aktivität eines Ions zu bestimmen, das in der Probe enthalten ist.

nc Fig. 3 zeigt eine weitere bekannte Ausführungsform einer festen Elektrode mit einer Ionen selektierenden Schicht. Und zwar entspricht Fig. 3 einem schematischen Schnitt entlang der Linie S-S in Fig. 2. Die japanische offengelegte Patentanmeldung No. 55(1980)-20499 beschreibt eine derartige wie in Fig. 3 gezeigt aufgebaute Brücke 20, die einen nichtporösen Grundschichtträger 22 umfaßt (der die Grenzfläche zu der festen Ionen selektierenden Elektrode bildet)^ eine poröse Zwischenschicht 21 sowie eine nichtporöse hydrophobe Deckschicht 24 (die die von der festen Ionen selektierenden Elektrode abgekehrte Oberfläche der Brücke 20 bildet). Die Brücke 20 ist als

ein flacher Streifen eines dreischichtigen Laminats ausgeführt, der die Löcher 28 und 29 zur Aufnahme der Flüssigkeit enthält, in die die Lösungen 41 und 42 eingetropft werden.

Um zu verhindern, daß die funktioneilen Schichten der Elektroden an ihren Enden kurzgeschlossen werden, indem die Probenlösung oder die Standardlösung aus der Brücke

20 ausbluten, ist die Brücke 20 wenigstens im Bereich des Umfangs der Löcher 28 und 29 zur Aufnahme der Flüssigkeiten abgedichtet.

Die poröse Zwischenschicht 21 ist beispielsweise aus einem porösen Papier, einem Membranfilter, Schnüren, einem Gewebe oder dergleichen hergestellt. Die Schicht

21 absorbiert die Tröpfchen 41 und 42 und bewirkt, daß diese miteinander in Kontakt kommen, wodurch eine Ionenüberführung möglich wird. Wenn Tröpfchen in die Löcher und 29 eingeführt werden, füllen diese Tröpfchen die Löcher und bilden einen großen erhabenen Flüssigkeitstropfen auf der Deckschicht 24, wonach sie in einem Zeitraum von 5-30 Sekunden in der Schicht 21 absorbiert werden. Die Flüssigkeiten diffundieren durch die Brücke 20 und kommen miteinander etwa in gleichen Abständen'von den Löchern 28 und 29 zur Flüssigkeitsaufnahme in Kontakt, d.h. etwa in der Mitte der Brücke 20. Auf diese Weise wird eine Ionenüberführung möglich, und zwischen den Elektroden 10 entwickelt sich ein Potential.- Ausserdem bleibt eine ausreichende Flüssigkeitsmenge in den Löchern 28 und 29 der Flüssigkeitsaufnahme zurück, die nicht von der Schicht 21 absorbiert wird, sondern die Löcher 28 und 29 füllt.

Weitere Beispiele für Materialien, die bevorzugte Materialien für die poröse Zwischenschicht darstellen, werden in der japanischen offengelegten Patentanmeldung

W * · t

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-ιοί No. 52(1977)-14 2584 beschrieben. Das übliche Instrument zur Ionenmessung, wie es oben beschrieben ist, ermöglicht es, die Ionenkonzentration oder die Ionenaktivität zu messen, wobei nur geringe Mengen einer Probe und einer Standardlösung benötigt werden. Da das Instrument wegwerfbar ist, erfordert es keinerlei Wartung, Reinigung und Nachbehandlung der Elektroden, weshalb es auf einfache Weise handhabbar ist. Das bekannte Instrument weist jedoch insofern einen Nachteil auf, als die teuren

jQ Metalle wie Silber und die Metallsalze wie Silberchlorid, die in den Elektroden enthalten sind, verbraucht werden, wenn eine Messung durchgeführt wird, da das gesamte Instrument nach der Durchführung der Messung weggeworfen wird. Außerdem besteht die oben beschriebene

,p- Ionen selektierende Schicht aus einer organischen Verbindung (Ionenträger), die Ionen selektierende Eigenschaften aufweist, einem Trägerlösungsmittel und einem organischen polymeren Bindemittel. Als Ionenträger wird ein lonenaustauschitiaterial wie eine Kronenetherverbin-

2Q dung, oder ein Antibiotikum (z.B. Valinomycine das in der Lage ist, Kaliumionen zu selektieren, oder der~ gleichen) verwendet. Wenn jedoch der Ionenträger, wie z.B. Valinomycin zusammen mit dem Metall wie Silber und dem Metallsalz wie Silberchlorid nach der Messung zurück-

jc gewinnen wird, kommt der Ionenträger während dieser Wiedergewinnung mit dem menschlichen Körper in Kontakt und kann dabei schädliche Wirkungen zeigen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine 3Q verbesserte Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität anzugeben, bei der das teure Metall wie beispielsweise Silber und das Metallsalz wie Silberchlorid für viele Meß schritte wiederholt verwendet werden kann.

gg Die erfindungsgemäß zu schaffende Vorrichtung soll dabei so ausgeführt sein, daß das teure Metall wie Silber und

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das Metallsalz wie Silberchlorid auf einfache Weise zurückgewonnen werden kann, ohne daß ein Risiko besteht, daß der menschliche Körper mit der schädlichen Ionen selektierenden Substanz in Berührung kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität gelöst, die umfaßt:

einen Schichtträger, der mit einer oder mehreren öffnungen für die Aufnahme eines oder mehrerer Pole versehen ist,

eine Ionen selektierende Schicht, die auf dem Schichtträger angeordnet ist, und

Elemente, die einen Kontakt einer Probe oder einer Probe und einer Referenz-Lösung ' (Standardlösung) mit der Ionen selektierenden Schicht an einem Punkt oder an Punkten ermöglichen, die in senkrechter Richtung über der oder den öffnungen in dem Schichtträger angeordnet sind. Ein Pol besteht mindestens aus einem Metall wie Silber, vorzugsweise jedoch aus einem Metall wie Silber sowie aus einem wasserunlöslichen Salz dieses Metalls wie Silberchlorid, die einander berühren'(in diesem letzten Falle wird der Pol polartige feste Referenz-Elektrode oder polartige feste Einzelelektrode genannt). Die Pole können eine beliebige geometrische Form aufweisen., insoweit diese geeignet ist, die feste Ionen selektierende Elektrode, wie sie oben beschrieben wurde, zu bilden , wenn die Pole mit der Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität, die die Ionen selektierende Schicht enthält, durch die öffnung des Schichtträgers in Kontakt gebracht wird. Der Pol, der ein Metall wie Silber enthält, wird bei der Durchführung einer Messung in die Öffnung in dem Schichtträger eingeschoben, und aus dieser wieder herausgezogen, wenn die Messung vorbei ist.

Demzufolge kann der Pol mehrfach für viele Meß schritte verwendet werden, und das Metall wie Silber kann leicht aus dem Pol wiedergewonnen werden, ohne daß irgendein Risiko besteht, daß ein menschlicher Körper durch die Materialien schädlich beeinflußt wird, die in der Ionen selektierenden Schicht enthalten sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die feste Elektrode einen Aufbau aufweisen, der einem Aufbau ähnlich jQ ist, der allgemein als Halbzelle oder Einzelelektrode bezeichnet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Messung der Ionenaktivität gemäß dem Stand der Technik. Diese Figuren

wurden bereits in der Beschreibungseinleitung näher erläutert.

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die eine

Ausführungsform einer erfindungsgemäs-

sen Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität zeigt,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI

ⁱⁿ

Fig. 6 eine Schnittansicht einer anderen Aus

führungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführ ungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer wiederum anders gestalteten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8,und

Fig. 1o· bis 14 Schnittansichten verschiedener weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 14 werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen.

In den Fig. 4 und 5, die eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der lonenaktivität zeigen, ist eine Ionen selektierende Schicht 14 auf einem Schichtträger 33 angeordnet, der mit zwei Öffnungen 38 und 39 zur Aufnahme von zwei Polen versehen ist. Auf der Ionen selektierenden Schicht 14 ist eine Brücke angeordnet, die von einem porösen Teil oder dergleichen gebildet wird, das mit zwei Löchern 28 und 29 zur Aufnahme von Flüssigkeiten versehen ist, die dazu dienen, eine Probenlösung und eine Standardlösung aufzunehmen, die auf die Ionen selektierende Schicht 14 aufgetropft sind. Die Pole 61 und 62, die bei der Messung der Ionenkonzentration oder der Ionen*- aktivität mit der Ionen selektierenden Schicht 14 in Kontakt gebracht werden, bestehen aus einer Metallschicht 11 und einer Schicht 12 aus einem wasserun-

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löslichen Metallsalz, das das gleiche Metall enthält, das auch die Metallschicht 11 bildet. Die wasserunlösliche Metallsalzschicht 12 kann in direkten Kontakt mit der Ionen selektierenden Schicht 14 gebracht werden.

Bei den Polen 61 und 62 kann die Metallschicht 11 beispielsweise aus Ag hergestellt sein, und die Schicht aus dem wasserunlöslichen Metallsalz kann aus AgCl gebildet sein.

Zur Messung der Ionenkonzentration oder der lonenaktivität unter Verwendung der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Vorrichtung werden Zuleitungsdrähte 52 und 53 eines Potentiometers 51 mit den Metallschichten 11 der Pole 61 und 62 verbunden. Die Pole 61 und 62 werden dann in der Richtung der Pfeile 63 und 64 in die Öffnungen 38 und 39 des Schichtträgers 33 bewegt und unter einem geeigneten Druck mit der Ionen selektierenden Schicht in Kontakt gebracht. Danach werden eine Probenlösung und eine Standardlösung in die Löcher 28 und 2 9 für die Flüssigkeitsaufnahme eingetropft. Auf diese Weise ist es möglich, die Ionenkonzentration oder die Ionenaktivität durch Messung der Potentialdifferenz zu bestimmen, die an dem Potentiometer (oder an der Potential-Anzeigevorri-chtung) 51 angezeigt wird, wenn die Probenlösung und die Standardlösung aus den Löchern 28 und 29 durch die Brücke 20 diffundieren und einander berühren. Nachdem die Messung beendet ist, werden die Pole 61 und 62 aus den Öffnungen 38 und 39 des Schichtträgers 33 herausgezogen, und der Teil der Vorrichtung, der die verbrauchte Ionen selektierende Schicht 14 enthält., wird verworfen oder einem Verfahren zugeführt, durch das das Ionen selektierende Material wiedergewonnen wird. Für eine weitere Messung wird ein anderer Teil der Vorrichtung, der eine neue Ionen selektierende Schicht 14 aufweist, auf dieselbe Weise,wie oben beschrieben, verwendet.

Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform können die Pole, die ein teures Metall wie Ag enthalten, wiederholt verwendet werden, wodurch die Kosten für die Messung der Ionenaktivität vermindert werden. Da ferner die Ionen selektierende Schicht und die Metallschicht als getrennte Teile ausgeführt sind, ist es sehr einfach, das Ionen selektierende Material und das teure Metall wie beispielsweise Ag wiederzugewinnen.

In den Fig. 4 und 5 werden die Pole 61 bzw. 6 2 aus der Metallschicht 11 und der Schicht 12 aus dem wasserunlöslichen Metallsalz gebildet, die das gleiche Metall enthält, wie es auch in der Metallschicht 11 vorliegt. Es ist jedoch auch möglich, eine Referenz-Elektrolytschicht auf der Schicht 12 aus dem wasserunlöslichen Metallsalz anzuordnen.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität.

In Fig. 6 werden die Pole 61 bzw. 62 nur von einer Metallschicht 11 gebildet, die direkt mit einer Ionen selektierenden Schicht 14 in Kontakt gebracht werden kann. Die Metallschicht 11 kann aus Ag, Pt, Cu oder dergleichen hergestellt sein. Die in Fig-. 6 gezeigte Vorrichtung kann zum Zwecke der Messung auf die gleiche Weise verwendet werden wie die Vorrichtung, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Ionenaktivität. Gemäß Fig. 7 weisen die Pole 61 und 62 eine nadelartige Form auf und werden in eine Ionen selektierende Schicht 14 eingeschoben., wenn sie für die Messung verwendet werden. Es ist daher bevorzugt, die Ionen selektierende Schicht 14 ausreichend dick zu machen, so daß sie die nadeiförmigen Pole 61 und 62 aufnehmen

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kann. Obwohl die gezeigten Pole 61 und 62 von einer Metallschicht 11 und einer Schicht 12 aus einem wasserunlöslichen Metallsalz gebildet werden, können sieebenfalls auch nur aus einer Metallschicht 11 bestehen.

In den Fig. 8 und 9, die eine weitere Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen, ist in einem Schichtträger 33 eine Brücke 22 ausgeführt, und in jeder der öffnungen 38 und 39 zur Aufnahme der Pole 61 und 62 ist eine Ionen selektierende Schicht angeordnet. Demgemäß wird bei dieser Ausführungsform das Problem vermieden, das bei üblichen Instrumenten zur Messung von Ionen im Hinblick auf die Schwierigkeit besteht, die Ionen selektierende Schicht 14, die ein Ionenträger-Lösungsmittel enthält, an die Brücke 9 zu binden.

In Fig. 10, die eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, sind Schichten 13 eines Referenz-Elektrolyten, die aus einem porösen Teil bestehen, das mit einem Elektrolyt wie KCl imprägniert sind, in den öffnungen 38 und 39 zur Polaufnahme angeordnet, so daß die Elektroden 61 und 62 mit den Schichten 13 des Referenz-Elektrolyten in Kontakt gebracht werden können. Bei dieser Ausführungsform ist darauf hinzuweisen, daß die Pole 61 und 62 auch nadeiförmig ausgeführt sein können, wie in Fig. 7 dargestellt, und daß sie in die Schichten 13 des Referenz-Elektrolyten eingeschoben bzw. eingesteckt werden können.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Brücke 20 getrennt von einer Ionen selektierenden Schicht 14 ausgebildet ist. Wenn mit der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung eine Messung durchgeführt wird, werden eine Probe und eine Bezugslösung in die Löcher 28 bzw. 29 zur

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Aufnahme der Flüssigkeiten eingetropft, wonach die Brücke 20 über der Ionen selektierenden Schicht 14 angeordnet wird, um eine lonenüberführung zwischen der Probe und der Standardlösung zu bewirken. Danach wird eine Potentialdifferenz zwischen den Metallschichten 11 der Pole 61 und 62, die mit der Ionen selektierenden Schicht 14 in Kontakt gebracht sind, von einem Potentiometer 51 abgelesen.

Bei der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung kann der Zeitpunkt, zu dem die Probe in das Loch 28 eingetropft wird, sich von dem Zeitpunkt unterscheiden, wenn die Standardlösung in das Loch 29 eingetropft wird. Es ist ferner möglich, die Messung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, da die Löcher 28 und 29 zur Aufnahme der Flüssigkeiten durch die Brücke 20 abgedeckt sind, wodurch ein Verdampfen der Probenlösung und der Standardlösung verhindert wird.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Ionen selektierende Schicht 14 und eine Brücke 20 voneinander getrennt ausgebildet werden, ähnlich wie im Falle der Vorrichtung von Fig. 11. Bei Fig. 12 ist die Brücke mit Löchern 28 und 29 zur Flüssigkeitsaufnahme versehen und auf einem Trägermaterial 27 für die Brücke angeordnet, und die auf einem Schichtträger 33 angeordnete Ionen selektierende Schicht 14 wird von oben her mit der Brücke 20 in Kontakt gebracht, wenn eine Messung durchgeführt wird. Die in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform weist Vorteile in der Beziehung auf_y daß die Löcher 28 und 29 zur Flüssigkeitsaufnahme durch die Ionen selektierende Schicht 14 abgedeckt sind, was ein Verdampfen der Probenlösung und der Standardlösung während der Messung verhindert. Da ferner die Elektroden 61 und 62 von oben her mit der Ionen selektierenden

Schicht 14 in Kontakt gebracht werden, ist eine Messung leicht durchzuführen.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Ionen selektierende Schicht 14 auf einem biegsamen Schichtträger 33 angeordnet ist,wobei auf der Ionen selektierenden Schicht 14 eine Vielzahl von Brücken 20 angeordnet sind, wodurch eine Folie 34 zur Messung der Ionenaktivität 0 erhalten wird. Während der Lagerung ist die Folie um eine drehbare Welle 71 in einem patronenartigen Gehäuse 70 angeordnet, aus dem die Folie 34 entnommen werden kann. Wenn die Folie 34 zum Zwecke einer Messung verwendet wird, wird die Vorderkante der Folie an einer

,r Aufspul-Welle 73 in einem Gehäuse 72 zur Aufnahme der Folie befestigt, und die Folie 34 wird durch das Drehen der Aufspulwelle 73 in Richtung des Pfeils 74 bewegt, bis die Öffnungen 38 und 39 in dem Schichtträger 33 sich an den Polen 61 und 6 2 befinden. Danach werden eine Probenlösung und eine Standardlösung in die Löcher 28 und 29 zur Flüssigkeitsaufnahme in der Brücke 20 eingetropft, und die Pole 61 und 62 werden durch die Öffnungen 38 und 39 des Schichtträgers 33 mit der Ionen selektierenden Schicht 14 in Kontakt gebracht, wodurch die Ionenkonzentration oder Ionenaktivität gemessen wird.

Wenn bei der in Fig. 13 gezeigten Vorrichtung die Messung beendet ist, werden die Pole 61 und 62 aus

gO den Öffnungen 3 8 und 39 des Schichtträgers 33 herausgezogen, und die Folie 34 zur Messung der Ionenaktivität wird in der Richtung des Pfeils 74 weiterbewegt/ bis die nächste Brücke 20 über den Polen 61 und 62 angelangt ist und eine weitere Messung durchgeführt wer-

gg den kann. Wenn alle Brücken 20 der Folie 34 bei Messungen verbraucht worden sind, befindet sich die Folie

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-19-34 vollständig in dem Folienaufnahme-Gehäuse 72.

Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform befindet sich die Ionen selektierende Schicht 14 vor ihrer Verwendung für eine Messung in dem Gehäuse 70, und nach der Messung befindet sie sich in dem Aufnahmegehäuse Es ist demgemäß einfach, die Ionen selektierende Schicht 14 vor und während der Messung zu handhaben und die Schicht 14 nach einer Messung zu behandeln.

Darüber hinaus kann gemäß Fig. 13 die Messung der Ionenaktivität noch weiter erleichtert werden, wenn die Messung und der Transport der Folie zur Messung der Ionenaktivität geeignet aufeinander abgestimmt sind, beispielsweise unter Verwendung einer elektrisch angetriebenen Aufwickelvorrichtung des Typs, wie er normalerweise in einem Photoapparat verwendet wird. Es ist ferner möglich, zwei oder mehr Paare von Polen vorzusehen und verschiedene Ionen selektierende Schichten in einer Weise anzuordnen, die den entsprechenden Paaren von Polen entspricht, wodurch die Konzentrationen oder Aktivitäten von verschiedenen Ionen, die in einer Lösung enthalten sind, bei einem einmaligen Aufbringen einer Flüssigkeit gleichzeitig gemessen werden können.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die für die Absolutmessung der Ionenkonzentration oder der Ionenaktivität geeignet ist. In Fig. 14 ist eine Ionen selektierende Schicht 14 im Inneren eines Schichtträgers 33 angeordnet, und ein Loch 28 zur Aufnahme einer Flüssigkeit ist über der Ionen selektierenden Schicht 14 angeordnet, während unter der Ionen selektierenden Schicht 14 ein Loch 38 zur Aufnahme eines Pols 61 vorgesehen ist. Das Loch 28 für die Flüssigkeitsaufnahme ist mittels einer Agar-Brücke 90, die KCl oder dergleichen enthält, mit einer

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1Ν KCl-LÖsung 92 verbunden. In die KCl-Lösung 92 taucht eine Standardelektrode 94 ein, und zwischen die Standardelektrode 94 und einen Pol 61 ist ein Potentiometer 51 geschaltet.

Wenn die Absolutmessung der Ionenkonzentration oder der Ionenaktivität mit der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung durchgeführt wird, wird eine Probe in das Loch 28 zur Flüssigkeitsaufnahme eingetropft, wonach der Pol 61 durch die öffnung 38 mit der Ionen selektierenden Schicht 14 in Kontakt gebracht wird.

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Claims

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» ·· * W'* PATENTANWÄLTE Dft.KADOR &DR.KLUNKER

K 14671

Vorrichtung zur Messung der Ionenaktxvität

Patentansprüche

[ ^ ·/ Vorrichtung zur Messung der Ionenaktxvität, dadurch gekennzeichnet , daß sie umfaßt:

einen Schichtträger (33), der mit einer oder mehreren öffnungen (38, 39) für die Aufnahme eines oder mehrerer Pole (61, 62) versehen ist,

eine Ionen selektierende Schicht (14), die auf dem Schichtträger (33) angeordnet ist, und

Elemente, die einen Kontakt einer Flüssigkeit mit der Ionen selektierenden Schicht (14) an einem Punkt, der in senkrechter Richtung genau über der oder den Öffnungen (38, 3 9) in dem Schichtträger angeordnet ist, ermöglichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente, die den Kontakt einer Flüssigkeit mit der Ionen selektierenden Schicht (14) ermöglichen, ein oder mehrere Löcher zur Aufnahme einer Flüssigkeit (28, 29) sind, die auf der genannten Ionen selektierenden Schicht (14) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Löcher zur Aufnahme einer Flüssigkeit (28₇ 29) in einer porösen Brücke (20) ausgebildet sind, die auf der Ionen selektierenden Schicht (14) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Löcher (28, 29) zur Aufnahme einer Flüssigkeit in dem genannten Schichtträger

(33) ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine poröse Brücke (20) aufweist, die wenigstens eines der Löcher (28, 29) zur Aufnahme einer Flüssigkeit nach oben abdeckt.
6. -Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente, die einen Kontakt einer Flüssigkeit mit der Ionen selektierenden Schicht (14) ermöglichen, ein oder mehrere Löcher (28, 29) zur Aufnahme einer Flüssigkeit sind, die auf einem Trägermaterial (27) angeordnet sind, das unabhängig von der Ionen selektierenden Schicht (14) ist und das auf der Seite der Löcher (28, 29) angeordnet ist, die von der Ionen selektierenden Schicht (14) abgewandt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Löcher (28, 29) zur Aufnahme einer Flüssigkeit in einer poxösen Brücke (20) ausgebildet sind, die auf dem genannten Trägermaterial (27) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Pole (61, 6 2) aus einer Metallschicht (11) bestehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Pole (61, 6 2) aus einer Metallschicht (11) und einer wasserunlöslichen Schicht (12) bestehen, die aus einem Salz des gleichen Metalles besteht, das die Metallschicht (11) bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Pole (61, 62) in nadelähnlicher Form ausgebildet sind, und daß die Ionen selektierende Schicht (14) so ausgebildet ist, daß sie das spitze Ende der nadelähnlichen Pole aufnehmen kann.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen selektierende Schicht (14) eine solche Form aufweist, daß sie in den Innenraum 3^er einen oder mehreren Öffnungen (38, 3 9) in dem genannten Schichtträger (33) eingepaßt und in diesem angeordnet werden kann.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Referenz-Elektrolytschicht (13) aufweist, die im Kontakt mit der Ionen selektierenden Schicht (14) in der oder den Öffnungen (38j 39) in dem Schichtträger (33) angeordnet ist, wobei ein Kontakt der Referenz-Elektrolytschicht (13) mit dem oder den Polen (61₇ 62) hergestellt werden kann.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (33) eine biegsame Folie ist, daß die Ionen selektierende Schicht (14) auf diesem Schichtträger (33) über seine gesamte Länge angeordnet ist, und daß eine Vielzahl der Elemente, die einen Kontakt einer Flüssigkeit mit der Ionen selektie-. renden Schicht (14) ermöglichen, auf der Ionen selektierenden Schicht (14) angeordnet sind, und daß die Vorrichtung außerdem ein Gehäuse (70) für die Folienab-,Q gäbe, das eine Folien-Abgabewelle (71) enthält, sowie ein Gehäuse (72) zur Aufnahme der Folie umfaßt, das mit einer Welle (73) zum Aufwickeln der Folie versehen ist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (33) mit einer Öffnung (38) zur Aufnahme des Pols (61) versehen ist, daß die Elemente, die einen Kontakt einer Flüssigkeit mit der Ionen selektierenden Schicht (14) ermöglichen^ ein Loch _or. (28) zur Aufnahme einer Flüssigkeit sind, das in dem Schichtträger (33) ausgebildet ist, und daß das Loch (28) durch eine Brücke (9 0) mit einer Standardlösung (92) verbunden ist, die in einem Behälter enthalten ist, und daß eine Potentialanzeigevorrichtung (51, 52, 53) _nc zwischen dem Pol (61) und einer Standardelektrode (94)

angeordnet ist, die in die Standardlösung (92J eintaucht.