JP2009244047A - ｐＨ測定用サンプル、ｐＨ測定装置及びｐＨ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検液のｐＨを簡便にかつ精度よく測定することができるｐＨ測定装置と当該ｐＨ測定装置に用いるｐＨ測定用サンプルを提供すること。
【解決手段】ｐＨ測定用サンプル２００は、ｐＨ指示薬を吸着させたシート状の繊維体２２と、繊維体２２を収容する収容部２６と、仕切部２４により仕切られた空隙部２３とを有する光透過性の外装袋２１と、仕切部２４に設けられ収容部２６と空隙部２３とを接続する誘導路２５と、を備える。繊維体２２に吸着されたｐＨ指示薬が被検液に溶け込むと共に繊維体２２に含まれる繊維により構成される空間で被検液が保持されることで、マイクロセルが形成される。このマイクロセルに光を入射した際の光透過率と被検液のｐＨには高い相関関係があるため、この相関関係に基づいて被検液のｐＨを測定することにより、精度の高い測定結果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ｐＨ測定用サンプル、ｐＨ測定装置及びｐＨ測定方法に関する。

被検液のｐＨを測定する一般的な方法として、水素イオン選択性の感応膜を有するｐＨ測定電極を用いる方法や、ｐＨ指示薬の水溶液をろ紙に含浸し乾燥したｐＨ試験紙を用いる方法がある（例えば、非特許文献１を参照）。ｐＨ測定電極を使用する場合、ｐＨを精度よく求めることができるものの、被検液の数が多い場合などは測定毎に電極を洗浄する必要があるため作業が煩雑となり、迅速な測定が困難である。一方、ｐＨ試験紙を使用する場合、簡便かつ迅速に試験紙と色見本とを目視で比較することによりｐＨを求めることができる。
高木誠司、「定量分析の実験と計算」、ｐ．５０８及びｐ．５３６、共立出版株式会社、昭和５９年３月１０日発行

しかし、従来のｐＨ試験紙を用いた目視による測定では、誤差が生じやすく、被検液のｐＨを数値化するには不向きであり、精度の点で不十分となる場合が多かった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、被検液のｐＨを簡便にかつ精度よく測定することができるｐＨ測定装置、当該ｐＨ測定装置に用いるｐＨ測定用サンプル、及びｐＨ測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るｐＨ測定用サンプルは、ｐＨ指示薬を吸着させたシート状の繊維体と、繊維体を収容する収容部及び該収容部と仕切部により仕切られた空隙部を有する光透過性の外装袋と、仕切部に設けられ収容部と空隙部とを接続する誘導路と、を備えることを特徴とする。

上記の構成を有するｐＨ測定用サンプルによれば、外装袋により挟まれた繊維体に被検液を付着させることにより、繊維体に吸着されたｐＨ指示薬が被検液に溶け込むと共に繊維体に含まれる繊維により構成される空間で被検液が保持され、マイクロセルが形成される。このｐＨ指示薬が溶解した被検液を保持するマイクロセルに光を入射した際の光透過率と被検液のｐＨには高い相関関係があるため、この相関関係に基づいて被検液のｐＨを測定することにより、より精度の高い測定結果が得られる。また、繊維体を収容する収容部と仕切部により仕切られた空隙部を備えていることにより、ｐＨ測定用サンプルの繊維体に被検液が過剰に付着した場合には、その被検液を仕切部に設けられた誘導路を介して空隙部へ移動させることができ、被検液が過剰に付着した繊維体に光を照射してｐＨを測定することがなくｐＨ測定の精度を一層高めることができる。

また、本発明に係るｐＨ測定用サンプルは、繊維体の吸水度が６．０〜３０．０ｃｍとすることが好ましい。繊維体の吸水度を上記の範囲とすることにより、繊維体へ被検液を効率よく付着させることができ、より簡便にｐＨ測定を行うことができる。

さらに、繊維体の繊維径が０．００１〜５００μｍであり、空隙率が２０〜９９％であることが好ましい。繊維径及び空隙率を上記の範囲とすることにより、マイクロセルが好適に形成され、このマイクロセルに光を照射してｐＨ測定を行うことにより、よりｐＨ測定結果の精度を高めることができる。

本発明に係るｐＨ測定用サンプルの外装袋は、ｐＨ測定のために繊維体に照射する光の波長において、当該光の透過率が７０％以上である態様とすることが好ましい。外装袋の光透過率が上記の範囲にあることで、ｐＨ測定用サンプルに照射する光をより損失なく繊維体に照射することができるため、ｐＨ測定結果の精度をより高めることができる。

本発明に係るｐＨ測定装置は、上記のｐＨ測定用サンプルを用いて被検液のｐＨを測定するｐＨ測定装置であって、ｐＨ測定用サンプルに測定光を照射する光源と、光源から出力された測定光のうちｐＨ測定用サンプルを透過した光を受光する受光部と、光源から出力された測定光と受光部で受光した測定光との関係から光透過率を測定する測定部と、光源と受光部との間にｐＨ測定用サンプルを配置するためのｐＨ測定用サンプルホルダと、を備え、空隙部が収容部に対して下方となるようにｐＨ測定用サンプルホルダ内にｐＨ測定用サンプルを収容したとき、光源と受光部とが収容部に対向した位置にあることを特徴とする。なお、ここでいう「空隙部が収容部に対して下方となるように」とは、ｐＨ測定用サンプルにおける空隙部と収容部との相対的な位置関係をいい、例えば空隙部が収容部に対して横方向の位置に設けられている場合であっても、ｐＨ測定用サンプルホルダにｐＨ測定用サンプルを収容した際に、空隙部が収容部に対して下方の位置となるような構造であればよい。

上記のｐＨ測定装置のように、ｐＨ測定用サンプルホルダにより支持されたｐＨ測定用サンプルの被検液が付着された繊維体の一方の面へ光源から出力した光を入射させ、他方の面から出射した光を測定部において検出することにより光透過率を測定することで、繊維体中の繊維とｐＨ指示薬が溶解した被検液とから形成されるマイクロセルに光を効率よく照射し、当該マイクロセルの光透過率から被検液のｐＨを精度よく測定することができる。また、光源とｐＨ測定用サンプルホルダと測定部とを有することでｐＨ測定装置を構成することができるため、測定装置のコンパクト化が図られ、より簡便に当該測定装置を用いてｐＨを測定することができる。

ｐＨ測定用サンプルホルダは、当該ｐＨ測定用サンプルホルダが支持するｐＨ測定用サンプルの空隙部に開孔を設ける開孔手段を備える態様とすることが好ましい。開孔手段によってｐＨ測定用サンプルの空隙部に開孔を設けることによって、繊維体に付着した被検液をより効率よく拡散できると共に、繊維体に過剰に付着した被検液を誘導路を介して空隙部へ移動させることができ、被検液が過剰に付着した繊維体に光を照射してｐＨを測定することがないため、より高い精度でｐＨを測定することができる。

また、本発明に係るｐＨ測定装置では、光源とｐＨ測定用サンプルとの間に、光源から出力された光のうち特定の波長域の光のみを透過させるフィルタを備える態様とすることができる。上記のように、フィルタにより、特定波長域の光のみを透過させることにより、光源の出射する波長を限定する必要がなくなり、例えば白色光源をｐＨ測定装置の光源として用いることができ、簡便にｐＨ測定装置を構成することができる。また、繊維体に吸着させるｐＨ指示薬の呈色がより明確な波長をあらかじめ求めておき、当該波長の光を選択してｐＨ測定用サンプルに照射することが可能となるので、ｐＨ測定装置による測定精度を高めることが可能となる。

本発明に係るｐＨ測定方法は、上記のｐＨ測定用サンプルを用い、外装袋の収容部を開封し、繊維体に被検液を付着させ、繊維体に光を照射した際の光透過率を測定することにより被検液のｐＨを測定するｐＨ測定方法であって、外装袋の空隙部に開孔を設ける開孔工程を備えることを特徴とする。これによれば、上記の作用と同様に被検液のｐＨを簡便にかつ精度よく測定することができる。

本発明によれば、被検液のｐＨを簡便にかつ精度よく測定することができるｐＨ測定装置、当該ｐＨ測定装置に用いるｐＨ測定用サンプル、及びｐＨ測定方法が提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の好適な実施形態に係るｐＨ測定方法に用いられるｐＨ測定用サンプルの正面図、図２は、図１のII−II矢視図、図３は、図１の分解斜視図、図４は、ｐＨ測定用サンプルの変形例を示す分解斜視図、図５は、ｐＨ測定装置の概略構成図、図６は、図３のｐＨ測定用サンプルへの被検液の付着方法の説明図、図７は、被検液を付着させたｐＨ測定用サンプルのｐＨ測定装置への収容方法を説明する図、図８は、ｐＨ測定時のｐＨ測定装置及びｐＨ測定用サンプルを示す概略構成図、図９は、本実施形態に係るｐＨ測定用サンプルを用いた場合の効果の説明図である。

本実施形態に係るｐＨ測定方法に用いられるｐＨ測定用サンプル２００は、図１及び図２に示すように、光透過性の外装袋２１と、外装袋２１の収容部２６に収容されｐＨ指示薬が吸着させたシート状の繊維体２２と、中空の空隙部２３と、繊維体２２と空隙部２３との間に設けられた仕切部２４と、仕切部２４に設けられ繊維体２２が収容された収容部２６と空隙部２３とを接続する誘導路２５と、を有する。このｐＨ測定用サンプル２００の繊維体２２にｐＨ測定対象の被検液を付着させてｐＨ測定装置１００に保持させてｐＨ測定を行う。ｐＨ測定用サンプル２００は、取扱い性、少量の被検液であっても測定できること、精度よくｐＨを測定することなどを考慮して、矩形のシート状であることが好ましい。また、ｐＨ測定用サンプル２００の大きさは特に限定されないが、取扱い性が高いことが好ましく、例えば、厚み：０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、長辺長さ：５ｍｍ〜１５０ｍｍ、短辺長さ：５ｍｍ〜１００ｍｍとすると好適である。

外装袋２１は、ｐＨ測定時に照射する測定光の波長における光透過率が７０％以上であることが好ましい。光透過率が上記の範囲にある材料を外装袋２１として用いることで、繊維体２２に付着した被処理液に好適に測定光を照射することができると同時に、繊維体２２を透過した光の光量を減衰させることなくｐＨ測定用サンプル２００から出射させることができる。

上記の外装袋２１としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ナイロン（登録商標）などのラミネートフィルムから形成されるものや、ガラスが挙げられるが、ｐＨの安定性及び精度の点から、被検液に対して耐性を有している材料を選択することが好ましい。また、外装袋２１を構成する際の熱融着による白化等により光透過性が低下しない材料を選択することがｐＨ測定精度の点から好ましい。なお、上記の材料から複数種類を選択して外装袋２１を構成してもよい。例えば、繊維体２２の一方の面のみにガラス板を用いて、ｐＨ測定用サンプル２００の強度を保つような構造にすることもできる。また、外装袋２１の外側に、ガスバリア防止性膜等を備える構造としてもよい。

被検液を付着させる繊維体２２としては、ＪＩＳ Ｐ８１４０に準じて測定した吸水度が６．０ｃｍ〜３０．０ｃｍ（さらに好ましくは７．０〜２０．０ｃｍ）であることが好ましい。吸水度が上記の範囲であることにより、例えば唾液のように粘性のある被検液について測定を行う場合であっても、繊維体２２に被検液を好適に付着させることができる。吸水度は、具体的には、幅１５±１ｍｍ、長さが２００ｍｍ以上の試験片を準備し、その下端を２３±１℃の水の中に鉛直に１０分間浸漬させたときに、試験片の毛細管現象により水が上昇した高さにより測定される。

また、繊維体２２の繊維径は、０．００１μｍ〜５００μｍ（さらに好ましくは０．０１μｍ〜１００μｍ）であることが好ましく、空隙率が２０％〜９９％（さらに好ましくは５０％〜９９％）であることが好ましい。繊維径及び空隙部が上記の範囲である場合、繊維体２２の内部に被検液が良好に付着されるため、ｐＨ測定結果の精度を高めることができる。空隙部は、具体的には、ポロシーメーターを用いて繊維体からなる試料の細孔への水銀侵入量を検出することにより測定される。

繊維体２２に好適に用いられる材料としては、例えば、ろ紙、メンブレン、ろ過板、ガラス繊維が混在するろ紙などが挙げられる。これらのうち、ろ紙は、ｐＨ０〜１２の範囲で安定であるとともに、優れた吸水性を有していることから好ましく使用できる。繊維体２２としてろ紙を使用することにより、被検液を付着させた繊維体２２が適度な光透過性を示すようになるとともに、繊維体２２の吸水性及びｐＨ安定性が向上し、ｐＨを更に精度よく、迅速に測定することが可能となる。また、繊維体２２としてメンブレンを用いる場合には、メンブレンの材料としてセルロース系（ニトロセルロースなど）が好適に用いられる。

繊維体２２上に吸着させるｐＨ指示薬としては、被検液の水素イオン濃度（ｐＨ）により変色する公知の色素（酸塩基指示薬）を用いることができる。なお、色素の変色機構は次の式によるものである。
ＨＩｎ ⇔ Ｈ^＋ ＋ Ｉｎ⁻
ＨＩｎは分子形を示し、Ｉｎ⁻はイオン形を示す。分子形（ＨＩｎ）とイオン系（Ｉｎ⁻）では吸収する光の波長が異なるため、変色が生じる。なお、変色域においては、両者が混ざった状態となるため、溶液の色は中間の色調になる。

本実施形態において好適に用いられるｐＨ指示薬としては、例えば、表１〜４に示されるｐＨ指示薬１〜７０が挙げられる。また、表１〜４には、各ｐＨ指示薬１〜７０のｐＨ変色域及び色の変化、並びに、ｐＨ指示薬水溶液の吸収ピークの波長を合わせて示す。

これらのｐＨ指示薬は、ｐＨ測定用サンプル２００を用いて測定されるｐＨの範囲に応じて適宜選択して使用される。例えば、ｐＨ５．０〜７．０を測定範囲とするｐＨ測定用サンプル２００を作製する場合には、ｐ−Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（ｐＨ変色域：（淡黄色）５．０−７．６（黄色）、吸収ピーク波長：４２０ｎｍ）などを用いることができる。また、上記の指示薬は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、ｐＨ指示薬溶液の吸収ピーク波長は、溶液の溶媒組成、指示薬の溶解状態、温度など、様々な要因でシフトし、その範囲は±１００ｎｍに至ることがある。そのため、測定の際の各種条件（溶媒組成、ｐＨ指示薬の濃度、支持体の種類など）が決定された後に、この条件で分光光度計などを用いて吸収ピーク波長を測定し、測定の際に有効となる波長を確認することが好ましい。

また、例えばニトロフェノール類等のように、吸収ピークが１つであり、且つ、ｐＨ変色域がより広範囲にあるｐＨ指示薬を用いれば、後述するｐＨ測定装置における光源及びフィルタを一種類のみ設けてｐＨ変色域に対応する吸収ピーク波長の光強度の増減を測定することが可能となるため、測定系の簡素化及びデータ処理の単純化を図ることができ、ｐＨ測定装置の低コスト化を実現することができる。ニトロフェノール類のｐＨ指示薬は、上記のほかにも、溶液中でも光に対して安定であり、比色標準が長期保管可能できるため、本実施形態に係るｐＨ測定用サンプル２００で用いるｐＨ指示薬として好適である。

ｐＨ指示薬を吸着させた繊維体２２は、例えば、ｐＨ指示薬を水またはアルコールに溶解させた溶液を、ろ紙などの支持体に含浸させ、これを５〜１５０℃で乾燥することにより作製することができる。

上記の構成を有するｐＨ測定用サンプル２００は、例えば、図３に示すように２枚のシート状のフィルム２１ａと、繊維体２２よりも薄い仕切部材２４ａをあらかじめ表面に設けたフィルム２１ｂとによって、繊維体２２を挟み、フィルム２１ａ及びフィルム２１ｂの周縁部を熱融着することにより作成することができる。このとき、繊維体２２が外装袋２１の収容部２６に収容された構造となり、繊維体２２より薄い仕切部材２４ａとフィルム２１ａとの間が誘導路２５となり、繊維体２２及び仕切部材２４ａのいずれも設けていない部分が空隙部２３となる。

ｐＨ測定用サンプル２００の変形例として、図４のｐH測定用サンプル２０１のように誘導路２５を２つの仕切部材２４ｂ及び２４ｃの間に設けることもできる。この場合、２枚のシート状のフィルム２１ａ及び２１ｃで、繊維体２２と、繊維体２２よりも薄く、仕切部材２４ｂ及び２４ｃを設けた中間部材２１ｂを挟んで周縁部及び仕切部材２４ｂ及び２４ｃを熱融着することにより、作成することができる。

次に、本実施形態で好適に用いられるｐＨ測定装置１００について説明する。

ｐＨ測定装置１００は、図５に示すように、所定の波長の光を含む光Ｅを出射する光源１２と、光源１２に対向して設けられ、光源１２から出射された光Ｅに対して感度を有する受光素子を有する受光部１５と、光源１２と受光部１５との間で被検液を付着させたｐＨ測定用サンプルを保持するためのｐＨ測定用サンプルホルダ１１０と、光源１２及び受光部１５が電気的に接続された制御部１８と、を備える。

制御部１８は、ＣＰＵ及び外部記憶装置から構成され、ＣＰＵは、所定の演算処理を行なう演算プログラムが記憶されたＲＯＭと演算処理の際に各種データを記憶するＲＡＭとを有している。このＣＰＵは、光源１２から出力された測定光の強度と、受光部１５で検出された光強度とに基づいて算出されたｐＨ指示部材についての光透過率から、外部記憶装置に記憶させた予め得られているｐＨ指示部材についての光透過率とｐＨとの相関（検量線）に基づいて被検液のｐＨを算出し、得られた結果をディスプレイ（図示省略）に出力する。

ｐＨ測定用サンプルホルダ１１０は、被検液を繊維体２２に付着させたｐＨ測定用サンプル２００を収容するためのものであり、第一の支持部材１０と、第二の支持部材１１とから構成される。第一の支持部材１０と第二の支持部材１１とは、ヒンジ１６を介して接続されていて、ヒンジ１６を支点として第一の支持部材１０は図１中の点線のように回動することができる。第一の支持部材１０は、ｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容するｐＨ測定用サンプルの一方の面に対向するように設けられ、ｐＨ測定用サンプルを固定するための固定治具１３と、固定治具１３上に設けられた開孔針１４とが具備されている。また、第二の支持部材１１は、第一の支持部材１０と対向して設けられ、ｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容されるｐＨ測定用サンプルの他方の面と接するように構成されていると共に、ｐＨ測定用サンプルの底面を下方から支持する底面部を備えている。

また、本実施形態のｐＨ測定用サンプルホルダ１１０では、光源１２が第一の支持部材１０上に設けられ、受光部１５が第二の支持部材１１上に設けられる構成となっている。

光源１２としては、例えば、ＬＥＤ、半導体レーザー、ＥＬ、蛍光灯、電球などが挙げられる。本実施形態においては、ｐＨ測定用サンプル２００の繊維体２２に含まれるｐＨ指示薬の吸収ピークの波長に応じて光源を選択することが好ましい。具体的には、例えば、表１〜４に示されるｐＨ指示薬を用いる場合、吸収ピーク波長は指示薬の溶解状態によって約±１００ｎｍの範囲でシフトすることがあるため、ｐＨ測定用サンプル（例えば、繊維体２２にｐＨ指示薬を染み込ませた状態や、ｐＨ指示薬を吸着させた繊維体２２を外装袋２１に収容させた状態など）ごとに分光光度計で吸収ピーク波長を確認し、この波長に基づいて使用する光源を設定することが好ましい。本実施形態においては、上記のようにして確認された吸収ピーク波長の好ましくは±７０ｎｍ、より好ましくは±３０ｎｍの範囲内の光を出射できる光源１２を使用することが好ましい。例えば、ｐＨ指示薬として、ｐ−Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（ｐＨ変色域：（淡黄色）５．０−７．６（黄色）、吸収波長：４２０ｎｍ）を含む繊維体２２を備えるｐＨ測定用サンプル２００を用いてｐＨの測定を行う場合には、波長が３５０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にある光を出射できるＬＥＤを光源１２とする場合に好適にｐＨ測定を行うことができ、例えば波長４２８ｎｍの光を出射するＬＥＤ（ローム社製、商品名：ＳＭＬ０１０ＢＡ ＴＴ８６）を光源１２として用いることが好ましい。

さらに、本実施形態においては、フィルタ等を用いて光源１２から出射される光の波長を調節してもよい。図５の破線で示すように、測定に用いる波長範囲の光を透過することのできるフィルタ１７を設け、光源１２から出力された光のうちフィルタ１７を透過した光がｐＨ測定用サンプルに到達する態様とした場合、測定に用いる波長範囲を含む波長範囲の光を出射する光源をｐＨ測定装置１００の光源１２として用いることができる。この場合、例えば光源１２として白色光源を用いることもできるため、ｐＨ測定装置１００をより低コストで作成することが可能となる。また、ｐＨ測定に十分な光量である場合には、外部光を集光・導入する機構を更に設けることにより、外部光を測定光として用いてもよい。

受光部１５としては、所定の波長の光としてｐＨ測定用サンプル２００の繊維体２２に含まれるｐＨ指示薬の吸収波長域の光に対して感度を有するものであればよく、例えば、フォトダイオード、太陽電池及び光電変換素子が挙げられる。

上記の光源１２と受光部１５とは、ｐＨ測定用サンプル２００を空隙部２３を下にしてｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に配置した際に繊維体２２を収容する収容部２６の高さの位置となるように設けられる。

なお、本実施形態のｐＨ測定装置１００においては、一対の光源１２及び受光部１５が設けられているが、光源及び受光素子をそれぞれ複数設け、ｐＨ測定用サンプル２００に含まれるｐＨ指示薬の種類に応じて光源及び受光部を選定できるようにしてもよい。また、測定精度を更に向上させる観点から、２種以上の波長の光に対して光透過率を測定してもよい。この場合、より広範囲のｐＨ測定に対応させることが容易となる。

次に、上記のｐＨ測定装置１００と被検液を付着させたｐＨ測定用サンプル２００とを用いたｐＨ測定方法について図６〜図８を用いて説明する。

本実施形態では、ｐＨ測定用サンプル２００の外装袋２１の収容部２６を開封し、収容部２６に収容された繊維体２２に被検液を付着させ、外装袋２１の空隙部２３に開孔を設けた後に、繊維体２２に光を照射した際の光透過率を測定することにより、ｐＨ測定が行われる。なお、ｐＨ測定用サンプル２００の再利用は行わない。

本実施形態に係るｐＨ測定装置１００でｐＨ測定を行う被検液は、吸水性の観点から粘度１０Ｐ（１Ｐａ・Ｓ）以下の水溶液であることが好ましい。また、被検液がタンパク質を含むものである場合、ｐＨ指示薬との吸着反応を回避する目的からタンパク質除去フィルタ等を用いて被検液からタンパク質を除去した後に測定に供することが好ましい。

まず、ｐＨ測定用サンプル２００に被検液を付着させる方法について説明する。図６（Ａ）に示すように、ｐＨ測定用サンプル２００の外装袋２１の収容部２６を開封する。このとき、仕切部２４とは反対側の端部近傍の切断線Ｃの部分を開封することが好ましい。これによって、図６（Ｂ）に示すように、切断面から収容部２６に収容されている繊維体２２の一部が露出された形状とすることができ、被検液を繊維体２２に付着させやすくなる。次に、図６（Ｃ）に示すように、被検液Ｌを入れた容器に外装袋２１から露出された繊維体２２を浸して、繊維体２２に被検液Ｌを付着させる。このとき、繊維体２２を構成する繊維の毛細管現象により、被検液Ｌに浸された繊維体２２の端部から空隙部２３側へ被検液Ｌが上昇する。このようにして、被検液Ｌは繊維体２２の全体に付着される。このとき、繊維体２２に付着した被検液Ｌに繊維体２２に吸着されていたｐＨ指示薬が溶け出すことにより、被検液ＬのｐＨに応じた色を呈する。

一方、ｐＨ測定装置１００では、被検液を付着させたｐＨ測定用サンプル２００のｐＨ測定を行う前に、ゼロ点補正を行う。ゼロ点補正は、例えば、光に対する透過率が既知の２つのサンプルについて測定し、得られた結果からゲインとオフセットを調整する方法や、暗くした状態での光源からの光強度を測定し、オフセットを補正する方法等により行われる。

上記のようにゼロ点補正が行われたｐＨ測定装置１００のｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に、被検液Ｌを付着させたｐＨ測定用サンプル２００をセットする。図７に示すように、光源１２、固定治具１３及び開孔針１４を備えた第一の支持部材１０を、ヒンジ１６を介して回動させることにより第二の支持部材１１から離した開放状態にしておいて、ｐＨ測定用サンプル２００を、収容部２６に対して空隙部２３が下方となるように、第二の支持部材１１の底部及び側壁に沿って配置する。このように配置することで、光源１２と受光部１５とが繊維体２２が収容される収容部２６に対向した位置となるようにｐＨ測定用サンプル２００を簡便に配置することができる。

続いて、図８に示すように、第一の支持部材１０を開放状態から元に戻して、固定治具１３によりｐＨ測定用サンプル２００を測定位置に固定させる。このとき、第一の支持部材１０の固定治具１３に設けられた開孔針１４により、ｐＨ測定用サンプル２００の空隙部２３の外側の外装袋２１に開孔２７を設ける。これにより、繊維体２２の繊維による毛細管現象がさらに進行し、繊維体２２に付着した被検液をさらに繊維体２２の内部にまで進入させることができる。また、繊維体２２に被検液Ｌが過剰に付着している場合は、このように空隙部２３に開孔２７が設けられることにより、過剰な被検液Ｌが繊維体２２から空隙部２３へ誘導路２５を伝って落下する。

上記のようにｐＨ測定用サンプル２００をｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容した後に、光源１２から測定光を照射し、ｐＨ測定用サンプル２００の外装袋２１及び繊維体２２を通過した光を受光部１５で受光する。光源１２から照射した光強度及び受光部１５で受光した光強度をそれぞれ制御部１８に送り、制御部１８においてｐＨ測定用サンプル２００の光透過率を算出する。そして、その結果から、外部記憶装置に記憶させた予め得られているｐＨ測定用サンプル２００についての光透過率とｐＨとの相関（検量線）に基づいて被検液ＬのｐＨを算出することにより、被検液ＬのｐＨを算出することができる。このときの光透過率は、ゼロ点補正された関数を基準にして受光部１５で受光した光強度を光透過率に変換することにより算出してもよい。

上記のｐＨ測定方法によれば、外装袋２１中の繊維体２２に付着された被検液Ｌが、繊維体２２に含まれる繊維により構成された空間で保持され、マイクロセルが構成されることにより、繊維体２２を透過する光を増やすことができる。この効果について図９を用いて説明する。図９（Ａ）に示すように、繊維体２２が乾燥している状態では、光源の入射光を散乱する散乱光が多いために透過光は少なくなる。これに対して、繊維体２２に被検液Ｌが付着している状態では、図９（Ｂ）に示すように、繊維体２２中の繊維２２ａ間に被検液Ｌが保持されてマイクロセルを構成するため、透過光が増加する。また、繊維体２２中に保持された被検液Ｌには、繊維体２２に吸着されていたｐＨ指示薬が溶出するため、マイクロセルを構成する被検液は、被検液ＬのｐＨに応じた色に変色する。本実施形態に係るｐＨ測定方法では、このマイクロセルを構成する被検液Ｌの変色を、測定光の光透過率によって評価することによりｐＨを測定するため、被検液ＬのｐＨの違いによる呈色を、目視よりも精度よく測定する。このマイクロセルは、繊維体２２の繊維径が０．００１μｍ〜５００μｍ（さらに好ましくは０．０１μｍ〜１００μｍ）であり、空隙率が２０％〜９９％（さらに好ましくは５０％〜９９％）であるときに好適に形成される。

また、ｐＨ測定用サンプル２００は繊維体２２の両側から外装袋２１により挟まれた構造となっていることから、マイクロセルを構成した場合に繊維体２２中の繊維の移動等によりマイクロセルが崩れることが防止され、精度よくｐＨ測定を行うことができる。

さらに、本実施形態に係るｐＨ測定方法では、他の測定法と比較して少量の被検液でｐＨ測定を行うことができるため、ｐＨ測定を簡便に行うことができる。

また、繊維体２２に照射する測定光の散乱光（反射光）を測定する場合には複雑な光学系や演算処理が必要となるのに比して、本実施形態のように透過光を測定する場合には光学系や演算部を単純化することができるため、ｐＨ測定装置１００を低コストで簡便に作成することができる。

また、本実施形態のｐＨ測定方法では、空隙部２３に開孔２７を設けた後にｐＨ測定を行うことにより、毛細管現象による付着効果を一層高めることができ、被検液を繊維体２２に満遍なく付着させることができると共に被検液が開封部分に逆流することを防ぐことができる。また、繊維体２２に過剰に付着している場合には過剰な被検液を取り除くことができるため、繊維体２２に付着させる被検液の量を一定に保つことができるため、より高い精度でｐＨ測定を行うことができる。

さらに、本実施形態のｐＨ測定用サンプル２００及びこのｐＨ測定用サンプル２００を用いたｐＨ測定方法によれば、繊維体２２に被検液を付着させるために外装袋２１の収容部２６を開封するまでは、繊維体２２は外装袋２１により密封されている。このため、繊維体２２にあらかじめ吸着されているｐＨ指示薬の劣化を防ぐことができ、ｐＨ測定用サンプル２００を予め十分量作成しておいた場合にも、使用時に高い精度でｐＨ測定を行うことができる。したがって、本実施形態のｐＨ測定用サンプル２００及びｐＨ測定装置１００を、本実施形態に係るｐＨ測定方法に適用するｐＨ測定用キットとして提供することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態に係るｐＨ測定方法では、ｐＨ測定用サンプル２００をｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容した後に開孔針１４により開孔を設けたが、ｐＨ測定用サンプル２００を収容する前に開孔を設ける態様としてもよい。

また、上記実施形態のｐＨ測定装置１００では、ｐＨ測定用サンプルホルダ１１０が第一の支持部材１０と第二の支持部材１１とからなり、ヒンジ１６を回動させてｐＨ測定用サンプル２００を収容する構成について説明したが、他の機構によりｐＨ測定用サンプル２００をｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容する構成としてもよい。この場合、例えば、開孔針１４を固定治具１３に出没可能にし、ｐＨ測定用サンプル２００をｐＨ測定用サンプルホルダ１１０にセットした後に、開孔針１４を動かすことによりｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に保持されたｐＨ測定用サンプル２００の空隙部２３に開孔を設けるという構成にすることもできる。

さらに、上記実施形態のｐＨ測定用サンプル２００では繊維体２２として１枚のシートからなる繊維体を用いたが、複数枚のシートを互いに接するように外装袋２１の収容部２６に配置する構成としてもよい。この場合、例えば、外装袋２１の開封時に外部に露出されるシートにはｐＨ指示薬を吸着させずに他方のシートにのみｐＨ指示薬を吸着させておき、ｐＨ指示薬を吸着させたシートへ測定光を照射することによりｐＨを測定する構成とすることにより、被検液を繊維体２２に付着させる際に外部の被検液に繊維体からｐＨ指示薬が溶出することを防ぐことができる。これによれば、例えば、人体の口腔内の唾液を被検液として、口腔内の唾液をｐＨ測定用サンプル２００の繊維体２２に直接付着させてｐＨ測定を行う場合に、口腔内へのｐＨ指示薬の溶出を防ぐことができる。

また、上記実施形態のｐＨ測定用サンプル２００は、ｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容した際に空隙部２３の上部に収容部２６が配置されるような構造であるが、ｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容した際に空隙部２３が収容部２６に対して下方となるような構造を有する他の構造としてもよい。図１０は、ｐＨ測定用サンプルの別の変形例を示す平面図である。図１０のｐＨ測定用サンプル２０２のように、繊維体２２が収容される収容部２６の横方向に仕切部２４により仕切られた空隙部２３を設け、収容部２６に対して空隙部２３が下方となるような構成とすることもできる。このｐＨ測定用サンプル２０２用いてｐＨ測定を行う場合には、ｐＨ測定装置１００のｐＨ測定用サンプルホルダ１１０にｐＨ測定用サンプル２０２を収容した際に、ｐＨ測定用サンプル２０２の空隙部２３に開孔を設けることができるように、開孔針１４を移動させることが好ましい。また、その場合には、例えばヒンジ１６をｐＨ測定装置１００の側面（図５の紙面手前側又は紙面奥側）に設けてｐＨ測定用サンプル２０２をｐＨ測定装置１００の側面からｐＨ測定用サンプルホルダ１１０に収容する構造としてもよい。

本発明の好適な実施形態に係るｐＨ測定方法に用いられるｐＨ測定用サンプルの正面図である。 図１のII−II矢視図である。 図１の分解斜視図である。 ｐＨ測定用サンプルの変形例を示す分解斜視図である。 本発明の好適な実施形態に係るｐＨ測定装置の概略構成図である。 図１のｐＨ測定用サンプルへの被検液の付着方法の説明図である。 被検液を付着させたｐＨ測定用サンプルのｐＨ測定用サンプルホルダへの収容方法を説明する図である。 ｐＨ測定時のｐＨ測定装置及びｐＨ測定用サンプルを示す概略構成図である。 本実施形態に係るｐＨ測定用サンプルを用いた場合の効果の説明図である。 ｐＨ測定用サンプルの別の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１０…第一の支持部材、１１…第二の支持部材、１２…光源、１３…固定治具、１４…開孔針、１５…受光部、２１…外装袋、２２…繊維体、２３…空隙部、２４…仕切部、２５…誘導路、２６…収容部、２７…開孔、１００…ｐＨ測定装置、１１０…ｐＨ測定用サンプルホルダ、２００…ｐＨ測定用サンプル。

Claims (8)

1. ｐＨ指示薬を吸着させたシート状の繊維体と、
   前記繊維体を収容する収容部及び該収容部と仕切部により仕切られた空隙部を有する光透過性の外装袋と、
   前記仕切部に設けられ前記収容部と前記空隙部とを接続する誘導路と、
   を備えることを特徴とするｐＨ測定用サンプル。
2. 前記繊維体の吸水度が６．０〜３０．０ｃｍであることを特徴とする請求項１記載のｐＨ測定用サンプル。
3. 前記繊維体の繊維径が０．００１〜５００μｍであり、空隙率が２０〜９９％であることを特徴とする請求項１又は２記載のｐＨ測定用サンプル。
4. 前記外装袋は、ｐＨ測定のために前記繊維体に照射する光の波長において、当該光の透過率が７０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のｐＨ測定用サンプル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のｐＨ測定用サンプルを用いて被検液のｐＨを測定するｐＨ測定装置であって、
   前記ｐＨ測定用サンプルに測定光を照射する光源と、
   前記光源から出力された測定光のうち前記ｐＨ測定用サンプルを透過した光を受光する受光部と、
   前記光源から出力された測定光と前記受光部で受光した測定光との関係から光透過率を測定する測定部と、
   前記光源と前記受光部との間に前記ｐＨ測定用サンプルを配置するためのｐＨ測定用サンプルホルダと、
   を備え、
   前記空隙部が前記収容部に対して下方となるように前記ｐＨ測定用サンプルホルダ内に前記ｐＨ測定用サンプルを収容したとき、前記光源と前記受光部とが前記収容部に対向した位置にあることを特徴とするｐＨ測定装置。
6. 前記ｐＨ測定用サンプルホルダは、前記ｐＨ測定用サンプルの前記空隙部に開孔を設ける開孔手段を備えることを特徴とする請求項５記載のｐＨ測定装置。
7. 前記光源と前記ｐＨ測定用サンプルとの間に、前記光源から出力された光のうち特定の波長域の光のみを透過させるフィルタを備えることを特徴とする請求項５又は６記載のｐＨ測定装置。
8. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のｐＨ測定用サンプルを用い、前記外装袋の前記収容部を開封し、前記繊維体に前記被検液を付着させ、前記繊維体に光を照射した際の光透過率を測定することにより被検液のｐＨを測定するｐＨ測定方法であって、
   前記外装袋の前記空隙部に開孔を設ける開孔工程を備えることを特徴とするｐＨ測定方法。
   
   

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