JP2003207481A - 電解質測定装置 - Google Patents
電解質測定装置Info
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- JP2003207481A JP2003207481A JP2002004241A JP2002004241A JP2003207481A JP 2003207481 A JP2003207481 A JP 2003207481A JP 2002004241 A JP2002004241 A JP 2002004241A JP 2002004241 A JP2002004241 A JP 2002004241A JP 2003207481 A JP2003207481 A JP 2003207481A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解質測定装置において、感応膜の不良、電
極の劣化等による電極性能の良否を簡便かつ正確にチェ
ックでき、その結果、感応膜の交換、電極寿命に基づく
電極の交換ができて、常に信頼性のあるデータが得られ
る電解質測定装置の提供。 【解決手段】 作用電極と、比較電極と、各電極の内部
を横断し、かつ前記作用電極中ではイオン感応膜と接触
することができる試料液の流路と、電位差計とを有する
電解質測定装置において、各電極の内部抵抗を測定する
ための回路を設けたことを特徴とする電解質測定装置。
極の劣化等による電極性能の良否を簡便かつ正確にチェ
ックでき、その結果、感応膜の交換、電極寿命に基づく
電極の交換ができて、常に信頼性のあるデータが得られ
る電解質測定装置の提供。 【解決手段】 作用電極と、比較電極と、各電極の内部
を横断し、かつ前記作用電極中ではイオン感応膜と接触
することができる試料液の流路と、電位差計とを有する
電解質測定装置において、各電極の内部抵抗を測定する
ための回路を設けたことを特徴とする電解質測定装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶液中のイオン濃度
(電解質濃度)を測定する電解質測定装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、イオンセンサー、とくにイオン選
択性電極を医療用に応用し、血液や尿等の生体液中に溶
解しているイオン、例えばナトリウムイオン、カリウム
イオン、塩素イオンなどの定量を行うことが盛んに行わ
れており、その測定装置の一つとして、それら複数のイ
オンを一度に測定するものとして、フロー型電解質測定
装置がある。 【0003】図1はそのような従来のフロー型電解質測
定装置の一例である。異なる電解質の濃度を測定するた
めの直列に隣接配置(連結)された複数の作用電極3と
それらに隣接配置された比較電極4と各作用電極3と比
較電極4との電位差を測る電位差計6を備えている。ポ
リ塩化ビニルなどからなる各作用電極本体は、中央部に
試料液流路2としての各電極を横断する直管状穴が設け
られ、直管状穴の一部は、イオンセンサー用感応膜が試
料液に接するようイオンセンサー用感応膜で塞がれた孔
がくりぬかれており、イオンセンサー用感応膜の内側は
内部電解液が満たされた空間があり、内部電解液中に内
部電極が挿入された構造となっている(比較電極本体は
イオンセンサー用感応膜の位置に多孔質セラミックスも
しくは多孔質テフロン(登録商標)の板が設けられてい
る)。サンプル管1の試料液に浸された管は、直列に隣
接配置(連結)された複数の作用電極3及び比較電極4
の連続した直管状穴とつながり、さらに、比較電極4の
直管状穴出口から外へ管が延び、送液ポンプ5を経て廃
液出口まで試料液が流れるという試料液流路2が構成さ
れている。送液ポンプ5を作動させて、当該流路に試料
液を流したときに、各作用電極3、比較電極4間で生じ
る起電力を電位差計6で測定することによって試料液の
各種イオン濃度が一度に定量できる装置である。 【0004】しかしながら、このような電解質測定装置
において、不良な感応膜が使用された場合は正確な測定
値が得られず、また、比較電極も含む上記電解質測定用
の電極は、その使用日数が多くなるにつれ自然に劣化を
起こし、仕様を満たす性能が得られなくなる。そのよう
な事態であるにもかかわらず、電解質測定装置を使用し
続けると、測定データがばらついたり、誤った測定値を
得続けることとなる。しかし、従来の電解質測定装置に
おいては、それらの事態を察知するために、個々のイオ
ン電極の性能の良否を簡便に判断できる適当な手段はな
かった。 【0005】すなわち、従来、イオン電極の性能を判定
するには、イ)起電力の測定、ロ)イオン選択性のチェ
ック、ハ)CV値(複数回測定値の相対標準偏差)の測
定などが行われてきた。イ)の起電力の測定は簡便であ
るが、この値では電極のごくおおまかな性能しかわから
ない。また、ロ) イオン選択性のチェック、ハ)CV値
の測定は、電極の良否を一面から判断できるが、極めて
多大の時間を要した。なお、CV値の測定は(希釈法に
おける)サンプル分注精度などすべての誤差要因を含ん
でいる数値なので、直接電気的劣化があるかどうかを判
断することはできない。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、電解質測定
装置において、感応膜の不良、電極の劣化等による電極
性能の良否を簡便かつ正確にチェックでき、その結果、
感応膜の交換、電極寿命に基づく電極の交換ができて、
常に信頼性のあるデータが得られる電解質測定装置を提
供することを課題とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記電解
質測定装置においてイオン電極の性能の不良化を検知す
る方法を種々検討するうち、仕様を満たす性能が得られ
なくなる場合は、いずれも電極の内部抵抗が上昇してい
ることを知見し、電解質測定装置に各電極の内部抵抗を
測定するための回路を設けることにより、上記課題が解
決できることを見出して本発明を完成した。 【0008】すなわち、本発明は、作用電極と、比較電
極と、各電極の内部を横断し、かつ前記作用電極中では
イオン感応膜と接触することができる試料液の流路と、
電位差計とを有する電解質測定装置において、各電極の
内部抵抗を測定するための回路を設けたことを特徴とす
るものである。 【0009】図2は液膜型感応膜を用いたカリウムイオ
ン電極の内部抵抗の経日変化を示している。内部抵抗は
経過月数とともにほぼ直線的に増大している。そして、
測定実験により、内部抵抗が大きくなってしまった電極
ほど、測定時、外乱因子によるノイズを受けてしまい、
測定データにバラツキが大きく生じることがわかった。
すなわち、電極性能の低下と、内部抵抗の増大とは直線
的な関係にあり、内部抵抗がある閾値を越えた場合、電
極の性能は仕様基準を満たさなくなることが明らかにな
った。つまり、内部抵抗を測定することにより、直接的
に電極の電気的劣化を判断することができることを知見
した。 【0010】 【発明の実施の形態】本発明の電解質測定装置の構成を
図3に基づいて説明する。基本となる構造は図1の従来
のフロー型電解質測定装置と同じであるが、本発明にお
いては、サンプル流路2中にPt管などの対照電極8を
設け、それを各電極と電気配線でつないで途中に抵抗計
7を有する、内部抵抗測定用回路を設けた。サンプル流
路2に約1%の食塩水など電解質液を満たし、Pt管
(対照電極)8と電解質測定用の各電極との間の抵抗値
を測定することによって各電極の内部抵抗を測定できる
構成とした。 【0011】本発明の電解質測定装置における内部抵抗
回路の使い方としては、定期的に(たとえば月に1回程
度)、あるいはデータがばらついてCV値が落ち着かな
いときに、上記のように、試料液の代わりに約1%の食
塩水など電解質液をサンプル管に入れて、サンプル流路
2に満たし、各電極の内部抵抗を測定して電極性能の良
否を判定する。その測定結果が、閾値(下記の実験結果
によると1000kΩ)を超える場合には、その電極を
新しいものと交換する。 【0012】なお、図3の電解質測定装置は、ナトリウ
ムイオン、カリウムイオン、塩素イオンの3種類の作用
電極を並べたもので、生化学分析装置に組み込むのに便
利な構成であるが、作用電極の種類、数は、目的に応じ
て選ばれればよく、1つの作用電極であっても構わな
い。 【0013】内部抵抗の測定は直流、交流、いずれによ
っても行えるが、交流が好ましい。直流を用いた場合は
電極内部の分極が起り、抵抗値の変化が起こってしまう
ので内部抵抗の測定は短時間に行わなければならない。
交流を用いた場合はそのようなことをあまり気にせずに
測定でき、電極破壊の心配もなくなる。 【0014】 【実施例】実施例1 作用電極として、期間を置いて同様に作成したカリウム
イオン用電極3個(電極、電極、電極)を連結し
て、図3の電解質測定装置の構成で、各電極について内
部抵抗を測定した。その結果、各内部抵抗値は、16000
kΩ、1800kΩ、500kΩであった。 【0015】次に、この3電極にてカリウムイオン濃度
を測定した。データの安定性の測定は同じサンプルを連
続して20回測定し、その値のバラツキを測定すること
によって行った。この測定値をCVとする(バラツキが
全くない場合は、CV値が0となる)。図4は、測定環境
等外的要因からのノイズの影響を考慮して、電極(内
部抵抗16000kΩ)について、CV(連続20回測定)を
時間を置いて繰り返し測定したときのCV値の変動を見
たものである。同様に、図5は電極(内部抵抗1800k
Ω)、図6は電極(内部抵抗500kΩ)のCV値の変
動である。これらの結果をCV値の平均とCV値0.3
以下の割合について表1に示した。 【0016】 【表1】 【0017】内部抵抗が大きい電極は平均CV値が悪
く、安定して測定できる基準と考えられるCV値0.3
以下のデータがとれる割合は8%と小さかった。比較的
内部抵抗の小さい電極でも平均のCV値は0.31と
大きかった。それに引き換え、電極(内部抵抗500k
Ω)では良好な測定が行えた。 【0018】このように内部抵抗の測定機構を電解質測
定装置内に設けることによって電極性能の良否の判定が
可能となる。すなわち、上記の実験の結果より、約1000
kΩ以下の電極を使用すれば安定した測定が行えること
がわかった。つまり、電極不良を判断する内部抵抗の閾
値は約1000kΩである。 【0019】 【発明の効果】電解質測定装置に各電極の内部抵抗を測
定できる回路を設けて、内部抵抗の値を知ることによ
り、簡便にイオン感応膜の異常や電極の寿命判断がで
き、不良感応膜の交換や電極の交換を行うことができ
る。また、本発明の電解質測定装置を生化学分析装置に
組み込み、内部抵抗が閾値を越えた場合「要電極交換」
等の表示を出すようにしておけば、測定装置の使用者に
とって便利である。すなわち、本発明の電解質測定装置
によれば、たえず内部抵抗の小さい電極を使用でき、信
頼性のある安定したデータの取得が可能となる。
(電解質濃度)を測定する電解質測定装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、イオンセンサー、とくにイオン選
択性電極を医療用に応用し、血液や尿等の生体液中に溶
解しているイオン、例えばナトリウムイオン、カリウム
イオン、塩素イオンなどの定量を行うことが盛んに行わ
れており、その測定装置の一つとして、それら複数のイ
オンを一度に測定するものとして、フロー型電解質測定
装置がある。 【0003】図1はそのような従来のフロー型電解質測
定装置の一例である。異なる電解質の濃度を測定するた
めの直列に隣接配置(連結)された複数の作用電極3と
それらに隣接配置された比較電極4と各作用電極3と比
較電極4との電位差を測る電位差計6を備えている。ポ
リ塩化ビニルなどからなる各作用電極本体は、中央部に
試料液流路2としての各電極を横断する直管状穴が設け
られ、直管状穴の一部は、イオンセンサー用感応膜が試
料液に接するようイオンセンサー用感応膜で塞がれた孔
がくりぬかれており、イオンセンサー用感応膜の内側は
内部電解液が満たされた空間があり、内部電解液中に内
部電極が挿入された構造となっている(比較電極本体は
イオンセンサー用感応膜の位置に多孔質セラミックスも
しくは多孔質テフロン(登録商標)の板が設けられてい
る)。サンプル管1の試料液に浸された管は、直列に隣
接配置(連結)された複数の作用電極3及び比較電極4
の連続した直管状穴とつながり、さらに、比較電極4の
直管状穴出口から外へ管が延び、送液ポンプ5を経て廃
液出口まで試料液が流れるという試料液流路2が構成さ
れている。送液ポンプ5を作動させて、当該流路に試料
液を流したときに、各作用電極3、比較電極4間で生じ
る起電力を電位差計6で測定することによって試料液の
各種イオン濃度が一度に定量できる装置である。 【0004】しかしながら、このような電解質測定装置
において、不良な感応膜が使用された場合は正確な測定
値が得られず、また、比較電極も含む上記電解質測定用
の電極は、その使用日数が多くなるにつれ自然に劣化を
起こし、仕様を満たす性能が得られなくなる。そのよう
な事態であるにもかかわらず、電解質測定装置を使用し
続けると、測定データがばらついたり、誤った測定値を
得続けることとなる。しかし、従来の電解質測定装置に
おいては、それらの事態を察知するために、個々のイオ
ン電極の性能の良否を簡便に判断できる適当な手段はな
かった。 【0005】すなわち、従来、イオン電極の性能を判定
するには、イ)起電力の測定、ロ)イオン選択性のチェ
ック、ハ)CV値(複数回測定値の相対標準偏差)の測
定などが行われてきた。イ)の起電力の測定は簡便であ
るが、この値では電極のごくおおまかな性能しかわから
ない。また、ロ) イオン選択性のチェック、ハ)CV値
の測定は、電極の良否を一面から判断できるが、極めて
多大の時間を要した。なお、CV値の測定は(希釈法に
おける)サンプル分注精度などすべての誤差要因を含ん
でいる数値なので、直接電気的劣化があるかどうかを判
断することはできない。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、電解質測定
装置において、感応膜の不良、電極の劣化等による電極
性能の良否を簡便かつ正確にチェックでき、その結果、
感応膜の交換、電極寿命に基づく電極の交換ができて、
常に信頼性のあるデータが得られる電解質測定装置を提
供することを課題とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記電解
質測定装置においてイオン電極の性能の不良化を検知す
る方法を種々検討するうち、仕様を満たす性能が得られ
なくなる場合は、いずれも電極の内部抵抗が上昇してい
ることを知見し、電解質測定装置に各電極の内部抵抗を
測定するための回路を設けることにより、上記課題が解
決できることを見出して本発明を完成した。 【0008】すなわち、本発明は、作用電極と、比較電
極と、各電極の内部を横断し、かつ前記作用電極中では
イオン感応膜と接触することができる試料液の流路と、
電位差計とを有する電解質測定装置において、各電極の
内部抵抗を測定するための回路を設けたことを特徴とす
るものである。 【0009】図2は液膜型感応膜を用いたカリウムイオ
ン電極の内部抵抗の経日変化を示している。内部抵抗は
経過月数とともにほぼ直線的に増大している。そして、
測定実験により、内部抵抗が大きくなってしまった電極
ほど、測定時、外乱因子によるノイズを受けてしまい、
測定データにバラツキが大きく生じることがわかった。
すなわち、電極性能の低下と、内部抵抗の増大とは直線
的な関係にあり、内部抵抗がある閾値を越えた場合、電
極の性能は仕様基準を満たさなくなることが明らかにな
った。つまり、内部抵抗を測定することにより、直接的
に電極の電気的劣化を判断することができることを知見
した。 【0010】 【発明の実施の形態】本発明の電解質測定装置の構成を
図3に基づいて説明する。基本となる構造は図1の従来
のフロー型電解質測定装置と同じであるが、本発明にお
いては、サンプル流路2中にPt管などの対照電極8を
設け、それを各電極と電気配線でつないで途中に抵抗計
7を有する、内部抵抗測定用回路を設けた。サンプル流
路2に約1%の食塩水など電解質液を満たし、Pt管
(対照電極)8と電解質測定用の各電極との間の抵抗値
を測定することによって各電極の内部抵抗を測定できる
構成とした。 【0011】本発明の電解質測定装置における内部抵抗
回路の使い方としては、定期的に(たとえば月に1回程
度)、あるいはデータがばらついてCV値が落ち着かな
いときに、上記のように、試料液の代わりに約1%の食
塩水など電解質液をサンプル管に入れて、サンプル流路
2に満たし、各電極の内部抵抗を測定して電極性能の良
否を判定する。その測定結果が、閾値(下記の実験結果
によると1000kΩ)を超える場合には、その電極を
新しいものと交換する。 【0012】なお、図3の電解質測定装置は、ナトリウ
ムイオン、カリウムイオン、塩素イオンの3種類の作用
電極を並べたもので、生化学分析装置に組み込むのに便
利な構成であるが、作用電極の種類、数は、目的に応じ
て選ばれればよく、1つの作用電極であっても構わな
い。 【0013】内部抵抗の測定は直流、交流、いずれによ
っても行えるが、交流が好ましい。直流を用いた場合は
電極内部の分極が起り、抵抗値の変化が起こってしまう
ので内部抵抗の測定は短時間に行わなければならない。
交流を用いた場合はそのようなことをあまり気にせずに
測定でき、電極破壊の心配もなくなる。 【0014】 【実施例】実施例1 作用電極として、期間を置いて同様に作成したカリウム
イオン用電極3個(電極、電極、電極)を連結し
て、図3の電解質測定装置の構成で、各電極について内
部抵抗を測定した。その結果、各内部抵抗値は、16000
kΩ、1800kΩ、500kΩであった。 【0015】次に、この3電極にてカリウムイオン濃度
を測定した。データの安定性の測定は同じサンプルを連
続して20回測定し、その値のバラツキを測定すること
によって行った。この測定値をCVとする(バラツキが
全くない場合は、CV値が0となる)。図4は、測定環境
等外的要因からのノイズの影響を考慮して、電極(内
部抵抗16000kΩ)について、CV(連続20回測定)を
時間を置いて繰り返し測定したときのCV値の変動を見
たものである。同様に、図5は電極(内部抵抗1800k
Ω)、図6は電極(内部抵抗500kΩ)のCV値の変
動である。これらの結果をCV値の平均とCV値0.3
以下の割合について表1に示した。 【0016】 【表1】 【0017】内部抵抗が大きい電極は平均CV値が悪
く、安定して測定できる基準と考えられるCV値0.3
以下のデータがとれる割合は8%と小さかった。比較的
内部抵抗の小さい電極でも平均のCV値は0.31と
大きかった。それに引き換え、電極(内部抵抗500k
Ω)では良好な測定が行えた。 【0018】このように内部抵抗の測定機構を電解質測
定装置内に設けることによって電極性能の良否の判定が
可能となる。すなわち、上記の実験の結果より、約1000
kΩ以下の電極を使用すれば安定した測定が行えること
がわかった。つまり、電極不良を判断する内部抵抗の閾
値は約1000kΩである。 【0019】 【発明の効果】電解質測定装置に各電極の内部抵抗を測
定できる回路を設けて、内部抵抗の値を知ることによ
り、簡便にイオン感応膜の異常や電極の寿命判断がで
き、不良感応膜の交換や電極の交換を行うことができ
る。また、本発明の電解質測定装置を生化学分析装置に
組み込み、内部抵抗が閾値を越えた場合「要電極交換」
等の表示を出すようにしておけば、測定装置の使用者に
とって便利である。すなわち、本発明の電解質測定装置
によれば、たえず内部抵抗の小さい電極を使用でき、信
頼性のある安定したデータの取得が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のフロー型電解質測定装置の構成の一例で
ある。 【図2】液膜型感応膜を用いたカリウムイオン電極の内
部抵抗の経日変化を示したものである。 【図3】本発明のフロー型電解質測定装置の構成の一例
である。 【図4】本発明の実施例1における電極(内部抵抗16
000kΩ)につき、時間を置いてCV値を繰り返し測定
したときのCV値の変動を示す図である。 【図5】本発明の実施例1における電極(内部抵抗18
00kΩ)につき、時間を置いてCV値を繰り返し測定し
たときのCV値の変動を示す図である。 【図6】本発明の実施例1における電極(内部抵抗50
0kΩ)につき、時間を置いてCV値を繰り返し測定し
たときのCV値の変動を示す図である。 【符号の説明】 1 サンプル管 2 試料液流路 3 作用電極 4 比較電極 5 送液ポンプ 6 電位差計 7 抵抗計 8 Pt管
ある。 【図2】液膜型感応膜を用いたカリウムイオン電極の内
部抵抗の経日変化を示したものである。 【図3】本発明のフロー型電解質測定装置の構成の一例
である。 【図4】本発明の実施例1における電極(内部抵抗16
000kΩ)につき、時間を置いてCV値を繰り返し測定
したときのCV値の変動を示す図である。 【図5】本発明の実施例1における電極(内部抵抗18
00kΩ)につき、時間を置いてCV値を繰り返し測定し
たときのCV値の変動を示す図である。 【図6】本発明の実施例1における電極(内部抵抗50
0kΩ)につき、時間を置いてCV値を繰り返し測定し
たときのCV値の変動を示す図である。 【符号の説明】 1 サンプル管 2 試料液流路 3 作用電極 4 比較電極 5 送液ポンプ 6 電位差計 7 抵抗計 8 Pt管
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フロントページの続き
(72)発明者 青田 直樹
東京都昭島市武蔵野3−1−2 日本電子
エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 水野 悳夫
東京都昭島市武蔵野3−1−2 日本電子
エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 斎藤 教司
東京都昭島市武蔵野3−1−2 日本電子
エンジニアリング株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 作用電極と、比較電極と、各電極の内部
を横断し、かつ前記作用電極中ではイオン感応膜と接触
することができる試料液の流路と、電位差計とを有する
電解質測定装置において、各電極の内部抵抗を測定する
ための回路を設けたことを特徴とする電解質測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002004241A JP2003207481A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | 電解質測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002004241A JP2003207481A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | 電解質測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003207481A true JP2003207481A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27643616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002004241A Withdrawn JP2003207481A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | 電解質測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003207481A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014181632A1 (ja) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電解質濃度測定装置およびそれを用いた測定方法 |
WO2015045606A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオン選択電極 |
US20170322178A1 (en) * | 2014-11-26 | 2017-11-09 | Tokyo Metropolitan Government | Liquid analyzer and liquid analysis system |
CN112639455A (zh) * | 2018-09-28 | 2021-04-09 | 株式会社日立高新技术 | 电解质测定装置 |
-
2002
- 2002-01-11 JP JP2002004241A patent/JP2003207481A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014181632A1 (ja) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電解質濃度測定装置およびそれを用いた測定方法 |
JP2014219246A (ja) * | 2013-05-07 | 2014-11-20 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電解質濃度測定装置およびそれを用いた測定方法 |
CN105164526A (zh) * | 2013-05-07 | 2015-12-16 | 株式会社日立高新技术 | 电解质浓度测量装置以及使用该装置的测量方法 |
US10018585B2 (en) | 2013-05-07 | 2018-07-10 | Hitachi High-Technologies Corporation | Electrolyte concentration measuring apparatus and measuring method using same |
WO2015045606A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオン選択電極 |
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