JP3248787B2 - Concentration measuring device - Google Patents

Concentration measuring device

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JP3248787B2
JP3248787B2 JP19202893A JP19202893A JP3248787B2 JP 3248787 B2 JP3248787 B2 JP 3248787B2 JP 19202893 A JP19202893 A JP 19202893A JP 19202893 A JP19202893 A JP 19202893A JP 3248787 B2 JP3248787 B2 JP 3248787B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、濃度測定装置に係り、
特に化学工業,食品工業,医療,環境計測等の分野にお
いて利用するのに適した濃度測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a concentration measuring device,
In particular, the present invention relates to a concentration measuring device suitable for use in fields such as the chemical industry, food industry, medical care, and environmental measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の濃度測定装置としては、
例えば温度変化検知式の濃度測定装置が知られている。
この濃度測定装置は、図10に示すように、一定温度に
保たれた恒温槽1内に供給管2を通して被検査液を供給
し、熱交換器3によって一定温度にした後、この被検査
液を所定のリアクタ4と反応させ、反応に伴う発熱によ
る液温度の上昇をサーミスタ等の温度センサ5により検
出し、温度上昇の値から被検査液の濃度を求めるように
している。また、更に単純な方法としては、被検査液中
に濃度検出素子を直接浸漬させて被検査液の濃度を求め
る方法もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of concentration measuring device has
For example, a temperature change detection type concentration measuring device is known.
As shown in FIG. 10, the concentration measuring apparatus supplies a liquid to be inspected through a supply pipe 2 into a constant temperature bath 1 kept at a constant temperature, and after the temperature is made constant by a heat exchanger 3, the liquid to be inspected is Is reacted with a predetermined reactor 4, a rise in liquid temperature due to heat generated by the reaction is detected by a temperature sensor 5 such as a thermistor, and the concentration of the test liquid is obtained from the value of the rise in temperature. Further, as a simpler method, there is a method in which a concentration detection element is directly immersed in a test liquid to determine the concentration of the test liquid.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記温度変化
検知式装置の場合には、熱交換器を設けたり温度センサ
をリアクタに装着したりする必要があるため、装置の構
造が複雑になると共に、熱交換器、リアクタ等を恒温槽
内に収容する必要があるため、必然的に装置が大型化
し、取扱いが煩雑になると共に携帯性に欠けるという問
題がある。また、恒温槽の加熱に電気的手段を用いるこ
とにより、温度センサが電磁誘導障害を受けやすく、測
定の安定性及び信頼性に欠けるという問題もある。ま
た、上記後者の方法の場合、構成が非常に簡単で使いや
すいという利点がある反面、周囲の環境条件に測定結果
が大きく影響され、測定誤差も大きくなるという問題が
ある。本発明は、上記した問題を解決しようとするもの
で、小型かつ簡易な構成で、外部からの温度や電磁誘導
障害による悪影響を受けることなく正確かつ信頼性のよ
い計測を行うことの可能な濃度測定装置を提供すること
を目的とする。
However, in the case of the above-mentioned temperature change detection type device, it is necessary to provide a heat exchanger or mount a temperature sensor on the reactor, so that the structure of the device becomes complicated. Since it is necessary to house a heat exchanger, a reactor, and the like in a constant temperature bath, there is a problem that the apparatus is inevitably increased in size, complicated in handling, and lacking in portability. In addition, the use of electric means for heating the thermostatic bath causes a problem that the temperature sensor is susceptible to electromagnetic interference, and the stability and reliability of the measurement are lacking. The latter method has the advantage that the configuration is very simple and easy to use, but has the problem that the measurement result is greatly affected by the surrounding environmental conditions and the measurement error increases. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to solving the above-described problems, and has a small and simple configuration and is capable of performing an accurate and reliable measurement without being adversely affected by external temperature or electromagnetic induction. It is an object to provide a measuring device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、上記請求項1に係る発明の構成上の特徴は、被
検査液供給口を設けた空洞部を有するセル部と、コアが
クラッド層によって被覆されてなる光ファイバケーブル
の少なくとも一部分に形成されたコアの露出部分を中空
被覆体で被覆すると共に同中空被覆体とコア露出部分の
間に所定の固有温度前後において屈折率がコアの屈折率
より大きな値から小さな値に変化する媒体を封入してな
り、空洞部に配設される定温加熱手段と、光ファイバケ
ーブルの一端側に設けられた光入射手段と、空洞部に配
設される少なくとも一つの濃度検出素子と、濃度検出素
子からの出力を処理することにより空洞部内に供給され
た被検査液の特性を求める測定手段とを設けたことにあ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, a structural feature of the invention according to the first aspect is that a cell portion having a hollow portion provided with a test liquid supply port and a core are provided. An exposed portion of the core formed on at least a portion of the optical fiber cable covered by the cladding layer is covered with a hollow covering, and a core having a refractive index between a predetermined intrinsic temperature around the hollow covering and the exposed portion of the core. A medium that changes from a value larger than the refractive index of the optical fiber cable to a smaller value is enclosed, and a constant temperature heating means provided in the cavity, a light incident means provided on one end side of the optical fiber cable, and a medium provided in the cavity. There is provided at least one concentration detecting element provided, and measuring means for processing the output from the concentration detecting element to determine the characteristics of the test liquid supplied into the cavity.

【0005】[0005]

【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項1に
係る発明においては、定温加熱手段を配設した空洞部内
に被検査液供給口から被検査液を導入した後、光入射手
段により定温加熱手段の光ファイバケーブルに光を入射
させると、被検査液の温度が媒体の固有温度より低いと
きは、媒体の屈折率がコアの屈折率より大きく従って入
射光の多くが媒体内に透過しセル部内の被検査液を加熱
し液温度を上昇させる。そして、液温度が定温加熱手段
の固有温度より高くなると媒体の屈折率がコアの屈折率
より小さく従って入射光が媒体内に透過しなくなり、セ
ル部内の被検査液の加熱を停止する。このようにして、
定温加熱手段によってセル部が一定温度に保たれ、空洞
部に流入した被検査液も一定温度にされる。ここで、被
検査液は定温加熱手段に直に接触しており、また、空洞
部の隙間を狭くすることができ空洞部に供給する被検査
液の量を少なくすることができるので、被検査液は定温
加熱手段により直ちに一定温度に加熱される。そして、
一定温度に保持された被検査液の所定成分の濃度が濃度
検出素子により検知され、その出力を測定手段によって
測定することにより被検査液の所定成分の濃度が求めら
れる。
According to the first aspect of the present invention, the test liquid is introduced from the test liquid supply port into the cavity provided with the constant temperature heating means, and then the light incident means is used. When light enters the optical fiber cable of the constant temperature heating means, when the temperature of the test liquid is lower than the intrinsic temperature of the medium, the refractive index of the medium is larger than the refractive index of the core, so that much of the incident light passes through the medium. The test liquid in the cell section is heated to raise the liquid temperature. Then, when the liquid temperature becomes higher than the specific temperature of the constant temperature heating means, the refractive index of the medium is smaller than the refractive index of the core, so that the incident light does not pass through the medium, and the heating of the liquid to be inspected in the cell portion is stopped. In this way,
The cell portion is maintained at a constant temperature by the constant temperature heating means, and the test liquid flowing into the cavity is also maintained at a constant temperature. Here, the liquid to be inspected is in direct contact with the constant temperature heating means, and the gap of the cavity can be narrowed, and the amount of the liquid to be supplied to the cavity can be reduced. The liquid is immediately heated to a constant temperature by the constant temperature heating means. And
The concentration of the predetermined component of the test liquid maintained at a constant temperature is detected by the concentration detecting element, and the output thereof is measured by the measuring means to determine the concentration of the predetermined component of the test liquid.

【0006】以上のように、請求項1に係る発明によれ
ば、空洞部内に供給された被検査液の昇温が速やかに行
われるので、測定時間が著しく短縮され作業効率が高め
られると共に、周囲の温度変化に影響されることなく常
に一定の条件で安定した測定を行うことができる。ま
た、被検査液収容空間が狭められることにより、被検査
液の量を少なくすることができる。また、この濃度測定
装置は、被検査液を保温するための恒温槽等を必要とし
ないので、非常にコンパクトに構成され、取扱いや移動
が容易になり、実用性,汎用性の面で優れている。さら
に、この濃度測定装置は、被検査液の加熱に光学的手段
を採用しており、濃度検出素子に電磁誘導障害の影響を
与えることがないので、測定の信頼性が保証され、高感
度で正確な濃度測定結果を得ることが出来る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the temperature of the test liquid supplied into the cavity is rapidly increased, so that the measurement time is remarkably reduced and the working efficiency is improved. Stable measurement can always be performed under constant conditions without being affected by changes in the surrounding temperature. In addition, the amount of the test liquid can be reduced by reducing the test liquid storage space. In addition, since this concentration measuring device does not require a thermostatic bath or the like for keeping the liquid to be inspected warm, it is very compact, easy to handle and move, and excellent in practicality and versatility. I have. Furthermore, this concentration measuring device employs optical means for heating the liquid to be inspected and does not affect the concentration detecting element due to electromagnetic induction disturbance, so that the reliability of the measurement is assured and the sensitivity is high. Accurate concentration measurement results can be obtained.

【0007】[0007]

【実施例】以下本発明の一実施例について図面に基づい
て説明する。図1は、本発明の第1実施例に係る濃度測
定装置の概略構成を示したものであり、この濃度測定装
置は、円筒管状のアクリル樹脂製のセル部10(内径3
mmφ×外径10mmφ×長さ35mml)を有してい
る。ただし、アクリル樹脂の代わりに塩化ビニール樹脂
等を用いてもよい。セル部10の軸線位置に設けた円筒
状空洞部Kには、定温加熱手段である恒温器20が配設
されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a concentration measuring device according to a first embodiment of the present invention. The concentration measuring device has a cylindrical acrylic resin cell portion 10 (inner diameter 3).
mmφ × 10 mmφ outside diameter × 35 mm length). However, a vinyl chloride resin or the like may be used instead of the acrylic resin. A constant temperature heater 20 as a constant temperature heating means is provided in the cylindrical hollow portion K provided at the axial position of the cell portion 10.

【0008】恒温器20は、図2に示すように、光ファ
イバケーブルP1の一部に設けられており、外側のコー
ト材23が30mmにわたって剥がされ、さらにクラッ
ド材22が25mm剥離されて中心のコア21を露出さ
せている。コア21及びクラッド材22の露出した光フ
ァイバケーブルP1部分は、内部に媒体としてオレイル
アルコール液25を充填した円筒形のアルミニウム管2
4(内径1.5mmφ×外径2.0mmφ×長さ27m
ml)によって被覆されている。アルミニウム管24
は、クラッド材22先端に挿着されたOリング26a,
26bによってケーブルに支持され、その両端はクラッ
ド材22の先端近傍にて光ファイバケーブルP1にカシ
メられかつシリコンゴム27a,27bによりシールさ
れている。アルミニウム管24は、内壁面には、光を効
率よく吸収するために、墨汁を塗布乾燥させた膜が設け
られている。恒温器20は、図1に示すように、左端部
が円筒状空洞部Kの左端に固定された栓10bに液密的
に挿入され、また右端部が円筒状空洞部Kの右端にてゴ
ム栓10aを挿入することにより、セル部10に固定さ
れている。なお、恒温器は、光ファイバケーブルの先端
に形成し、先端部分にて光を反射させる形式のものを用
いてもよい。光ファイバケーブルP1の他端側は、光入
射手段である出力30mwのレーザダイオード装置から
なる光源30に接続されている。ただし、光源としては
レーザダイオード装置に限るものではなく、同様の出力
特性を有する光源を用いることができる。
As shown in FIG. 2, the thermostat 20 is provided on a part of the optical fiber cable P1. The outer coat material 23 is peeled off over 30 mm, and the clad material 22 is peeled off by 25 mm. The core 21 is exposed. The exposed portion of the optical fiber cable P1 where the core 21 and the clad material 22 are exposed is a cylindrical aluminum tube 2 filled with an oleyl alcohol solution 25 as a medium.
4 (Inner diameter 1.5mmφ × Outer diameter 2.0mmφ × Length 27m
ml). Aluminum tube 24
Are O-rings 26a inserted at the tip of the clad material 22,
The cable is supported by a cable 26b, and both ends are caulked to the optical fiber cable P1 near the tip of the clad material 22 and sealed by silicon rubbers 27a and 27b. The aluminum tube 24 is provided on its inner wall surface with a film coated with ink and dried to absorb light efficiently. As shown in FIG. 1, the incubator 20 has a left end liquid-tightly inserted into a stopper 10 b fixed to a left end of the cylindrical cavity K, and a right end having a rubber at a right end of the cylindrical cavity K. It is fixed to the cell part 10 by inserting the stopper 10a. The thermostat may be formed at the end of the optical fiber cable and reflect light at the end. The other end of the optical fiber cable P1 is connected to a light source 30 composed of a laser diode device having an output of 30 mw, which is a light incident means. However, the light source is not limited to the laser diode device, and a light source having similar output characteristics can be used.

【0009】セル部10の右端近傍位置には、図1に示
すように、管壁を貫通して円筒状空洞部Kに達する被検
査液供給用孔11aが設けられ、この供給用孔11aに
被検査液を供給する被検査液供給管11が取り付けられ
ている。また、セル部10の左端近傍位置には、図1に
示すように、管壁を貫通して円筒状空洞部Kに達する被
検査液排出用孔12aが設けられ、この排出用孔12a
に被検査液を排出する被検査液排出管12が取り付けら
れている。被検査液供給管12の他端側には、被検査液
容器(図示しない)が取り付けられており、また、被検
査液排出管13の他端側には、排出ポンプ(図示しな
い)が取り付けられている。
At a position near the right end of the cell section 10, as shown in FIG. 1, a test liquid supply hole 11a penetrating the tube wall and reaching the cylindrical cavity K is provided. A test liquid supply pipe 11 for supplying the test liquid is attached. At the position near the left end of the cell section 10, as shown in FIG. 1, there is provided a test liquid discharge hole 12a which penetrates through the pipe wall and reaches the cylindrical hollow portion K.
A test liquid discharge pipe 12 for discharging the test liquid is attached to the test liquid. A test liquid container (not shown) is attached to the other end of the test liquid supply pipe 12, and a discharge pump (not shown) is mounted to the other end of the test liquid discharge pipe 13. Have been.

【0010】セル部10の左右中央部分には、3個の取
り付け孔13a,14a,15aが管壁を貫通して円筒
状空洞部Kに達するように設けられている。この3個の
取り付け孔には、ナトリウムイオン電極13、カリウム
イオン電極14及び参照電極15が、その先端の感応部
が円筒状空洞部Kに接するように液密的に配設されてい
る。そして、各電極13,14,15は、リード線によ
ってエレクトロメータ16に接続されている。
Three mounting holes 13a, 14a and 15a are provided at the left and right central portions of the cell portion 10 so as to penetrate the tube wall and reach the cylindrical hollow portion K. In these three mounting holes, a sodium ion electrode 13, a potassium ion electrode 14, and a reference electrode 15 are disposed in a liquid-tight manner such that the sensitive portion at the tip thereof is in contact with the cylindrical cavity K. Each of the electrodes 13, 14, 15 is connected to the electrometer 16 by a lead wire.

【0011】以上のように構成した実施例の動作につい
て説明する。まず、被検査液供給管11から、円筒状空
洞部K内に血清液を注入する。円筒状空洞部Kには、恒
温器20が挿入されており、空間が非常に狭く構成され
ているので、注入する被検査液の量を少なくすることが
できる。次に、電源スイッチ(図示しない)をオンさせ
ることにより、光源30が駆動されて、レーザ光が光フ
ァイバケーブルPを通って恒温器20内に入射する。こ
の時、液温は21〜23℃の範囲内にあり、恒温器20
内のオレイルアルコール液25は、30℃以下で屈折率
がコア21の屈折率より大きく、約30℃でコア21の
屈折率と一致するため、恒温器20の温度が30℃にな
るまで光の一部はコアからオレイルアルコール液25中
に透過し、アルミニウム管24に吸収されてこれを加熱
し続ける。
The operation of the embodiment configured as described above will be described. First, a serum liquid is injected into the cylindrical cavity K from the test liquid supply pipe 11. Since the thermostat 20 is inserted into the cylindrical cavity K and the space is configured to be very narrow, the amount of the test liquid to be injected can be reduced. Next, by turning on a power switch (not shown), the light source 30 is driven, and the laser light is incident on the thermostat 20 through the optical fiber cable P. At this time, the liquid temperature is in the range of 21 to 23 ° C.
The oleyl alcohol liquid 25 in the inside has a refractive index larger than the refractive index of the core 21 at 30 ° C. or lower, and matches the refractive index of the core 21 at about 30 ° C., so that the temperature of the thermostat 20 becomes 30 ° C. Part of the permeate penetrates into the oleyl alcohol solution 25 from the core and is absorbed by the aluminum tube 24 to keep it heated.

【0012】そして、恒温器20の温度が30℃以上に
なると、オレイルアルコール液25の屈折率がコア21
の屈折率より小さくなり、コア21からオレイルアルコ
ール液25への光の透過が停止し、恒温器20の加熱が
停止される。このような動作の繰り返しにより、恒温器
20がオレイルアルコール液に固有の温度である30℃
近辺に維持される。このとき、恒温器20が30℃にな
ると、円筒状空洞部K内に注入された被検査液は、恒温
器20によって直に加熱されると共に、円筒状空洞部K
内の被検査液の量も少ないので、被検査液は直ちに30
℃に加熱され、常に30℃に維持される。
When the temperature of the thermostat 20 rises to 30 ° C. or higher, the refractive index of the oleyl alcohol liquid 25 increases.
, The transmission of light from the core 21 to the oleyl alcohol liquid 25 is stopped, and the heating of the thermostat 20 is stopped. By repeating such an operation, the thermostat 20 is heated to 30 ° C.
Maintained near. At this time, when the temperature of the thermostat 20 reaches 30 ° C., the test liquid injected into the cylindrical cavity K is directly heated by the thermostat 20 and the cylindrical cavity K is heated.
Since the amount of liquid to be inspected is small,
Heated to ° C and always maintained at 30 ° C.

【0013】この被検査液のナトリウムイオン及びカリ
ウムイオン濃度を、ナトリウムイオン電極13、カリウ
ムイオン電極14及び参照電極15を用いて測定するこ
とにより、短時間に測定結果を得ることができる。そし
て、ナトリウムイオン濃度が0.1,1,10,10
0,1000mmol/lのときの出力電圧値は、図3
に示すように、濃度1mmol/l以上で濃度の対数値
が出力電圧に比例することが明らかである。また、カリ
ウムイオン濃度が0.1,1,10,100mmol/
lのときの出力電圧値も、図4に示すように、濃度1m
mol/l以上で濃度の対数値が出力電圧に比例するこ
とが明らかである。この結果、両イオンを含む被検査液
の濃度が1mmol/l以上のときは、図3及び図4を
用い上記測定により正確なイオン濃度を得ることができ
る。また、この測定において、周囲温度が10,15,
20,25,30℃のときの測定結果を下記表1に示
す。
By measuring the sodium ion and potassium ion concentrations of the test liquid using the sodium ion electrode 13, the potassium ion electrode 14, and the reference electrode 15, a measurement result can be obtained in a short time. And, when the sodium ion concentration is 0.1, 1, 10, 10
The output voltage value at 0,1000 mmol / l is shown in FIG.
It is clear that the logarithmic value of the concentration is proportional to the output voltage when the concentration is 1 mmol / l or more, as shown in FIG. Further, when the potassium ion concentration is 0.1, 1, 10, 100 mmol /
As shown in FIG. 4, the output voltage value at 1
It is clear that the logarithmic value of the concentration is proportional to the output voltage above mol / l. As a result, when the concentration of the test liquid containing both ions is 1 mmol / l or more, an accurate ion concentration can be obtained by the above measurement using FIGS. In this measurement, the ambient temperature was 10, 15,
Table 1 below shows the measurement results at 20, 25, and 30 ° C.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】以上の結果から、この濃度測定装置の周囲
温度による測定誤差は、2%程度と非常に精度の良い結
果が得られた。
From the above results, the measurement error due to the ambient temperature of the concentration measuring device was about 2%, and a very accurate result was obtained.

【0016】以上のように、上記濃度測定装置は、狭い
空洞部内に供給された被検査液は恒温器により直接加熱
されまた液量も少ないので、その昇温が速やかに行わ
れ、測定時間が著しく短縮され作業効率が高められると
共に、周囲の温度変化に影響されることなく常に一定の
条件で安定した測定を行うことができる。また、空洞部
が狭められることにより、被検査液の量を少なくするこ
とができる。また、この濃度測定装置は、被検査液を保
温するための恒温槽等を必要としないので、非常にコン
パクトに構成され、取扱いが容易であり移動にも便利で
ある等実用性,汎用性が高められている。さらに、被検
査液を保温するために光学的手段を採用しているので、
濃度検出素子が電磁誘導障害の影響を受けることがない
ので、測定の信頼性が保証され、高感度で正確な濃度測
定結果を得ることが出来る。また、この測定装置は、測
定結果を電気的に処理することも容易なので、自動測定
も可能である。
As described above, in the above-mentioned concentration measuring apparatus, the test liquid supplied into the narrow cavity is directly heated by the thermostat and the amount of the liquid is small. The work efficiency can be significantly shortened and the working efficiency can be increased, and stable measurement can always be performed under constant conditions without being affected by changes in the surrounding temperature. Further, the amount of the test liquid can be reduced by narrowing the cavity. In addition, since this concentration measuring device does not require a constant temperature bath or the like for keeping the liquid to be inspected, it is very compact, and has practicality and versatility such as easy handling and convenient movement. Has been enhanced. Furthermore, since optical means is used to keep the test liquid warm,
Since the concentration detecting element is not affected by the electromagnetic interference, the reliability of the measurement is guaranteed, and a highly sensitive and accurate concentration measurement result can be obtained. In addition, the measuring device can easily process the measurement result electrically, and thus can perform automatic measurement.

【0017】次に、本発明の第2実施例について、図面
により説明する。図5は、第2実施例に係る濃度測定装
置の概略構成を示したものであり、この濃度測定装置
は、信号増幅器を兼ねた台40上に載置した円筒状のア
クリル樹脂製のセル部50を有している。ただし、アク
リル樹脂に代えて塩化ビニール樹脂等を用いてもよい。
セル部50の中心の円筒状空洞部Kには、定温加熱手段
である恒温器60が配設されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a schematic configuration of a concentration measuring device according to a second embodiment. This concentration measuring device is a cylindrical acrylic resin cell unit mounted on a table 40 also serving as a signal amplifier. 50. However, a vinyl chloride resin or the like may be used instead of the acrylic resin.
In a cylindrical hollow portion K at the center of the cell portion 50, a thermostat 60 as a constant temperature heating means is provided.

【0018】セル部50は、図5及び図7に示すよう
に、円筒形の素子保持部51と素子保持部51を収容す
る収容器52とを設けている。素子保持部51は、円筒
形の中心線位置に貫通孔51aを設けている。円筒上面
の貫通孔51aの周囲には、図8に示すように、円錐形
に切り欠かれた液注入口51bが設けられまた円筒下面
の貫通孔51aの周囲には円錐形に切り欠かれた空間部
51cが設けられている。空間部51cは、液注入口5
1bから注入された被検査液を貫通孔51a部分で留め
ておくために設けられている。これにより、被検査液が
保持部51と収容器52の隙間に侵入してセル部50を
汚し、以後の測定に悪影響を与えることが防止される。
素子保持部51の円筒側面の上下方向中間位置には、3
個の素子挿入孔51d1〜51d3が径方向に貫通して
貫通孔51aに達するように設けられており、各素子挿
入孔51dは、貫通孔51aに対して中心角120°間
隔で設けられている。また、素子保持部51の円筒側面
には、中心線に平行に3本の取り付け溝51e1〜51
e3が設けられており、各取り付け溝51e1〜51e
3は、中心に対して中心角120°間隔で設けられてい
る。
As shown in FIGS. 5 and 7, the cell section 50 includes a cylindrical element holding section 51 and a container 52 for accommodating the element holding section 51. The element holding portion 51 has a through hole 51a at the center line of the cylindrical shape. As shown in FIG. 8, a liquid injection port 51b cut in a conical shape is provided around the through hole 51a on the upper surface of the cylinder, and a conical notch is formed around the through hole 51a on the lower surface of the cylinder. A space 51c is provided. The space 51c is provided with the liquid inlet 5
It is provided to keep the test liquid injected from 1b at the through hole 51a. Accordingly, it is possible to prevent the test liquid from entering the gap between the holding unit 51 and the container 52 to stain the cell unit 50 and adversely affect the subsequent measurement.
In the vertical middle position of the cylindrical side surface of the element holding portion 51, 3
The element insertion holes 51d1 to 51d3 are provided so as to penetrate in the radial direction to reach the through holes 51a, and the element insertion holes 51d are provided at intervals of a central angle of 120 ° with respect to the through holes 51a. . Further, three mounting grooves 51e1 to 51e are formed on the cylindrical side surface of the element holding portion 51 in parallel with the center line.
e3 are provided, and each of the mounting grooves 51e1 to 51e is provided.
3 are provided at a center angle of 120 ° with respect to the center.

【0019】収容器52は、図7及び図9に示すよう
に、底板52aを設けた円筒状の容器であり、底板52
aの中心には恒温器挿入孔52a1が設けられている。
収容器52の内側側面には、素子保持部51の取り付け
溝51e1〜51e3の対応位置に3個のガイドレール
52b1〜52b3が設けられている。また、収容器5
2の上面から内側側面にかけて、素子保持部51の素子
挿入孔51e1〜51e3の対応位置に3個の電極端子
52c1〜52c3が設けられている。電極端子52c
1〜52c3は、固定棒52d1〜52d3を側壁の上
面から下面にかけて貫通させて取り付けることにより収
容器52に固定されている。
The container 52 is, as shown in FIGS. 7 and 9, a cylindrical container provided with a bottom plate 52a.
A constant temperature chamber insertion hole 52a1 is provided at the center of a.
On the inner side surface of the container 52, three guide rails 52 b 1 to 52 b 3 are provided at positions corresponding to the mounting grooves 51 e 1 to 51 e 3 of the element holding part 51. In addition, container 5
Two electrode terminals 52c1 to 52c3 are provided at positions corresponding to the element insertion holes 51e1 to 51e3 of the element holding portion 51 from the upper surface to the inner side surface of the device holder 2. Electrode terminal 52c
1 to 52c3 are fixed to the container 52 by penetrating and attaching the fixing rods 52d1 to 52d3 from the upper surface to the lower surface of the side wall.

【0020】恒温器60は、第1実施例に示した恒温器
と略同一の光ファイバを用いた構造であり、図6に示す
ように、光ファイバケーブルP2の一端から約18mm
にわたってコート材62及びクラッド材が剥がされ、露
出したコア61の先端断面に反射膜63が設けられてい
る。そして、コア61の露出した部分に、先端が封止さ
れたアルミニウム管64(内径1.0mmφ×外径1.
5mmφ×長さ20mml)が嵌め込まれている。アル
ミニウム管64は、内部に媒体としてオレイルアルコー
ル65が充填されており、先端にてコート材62にかし
めることにより光ファイバケーブルP2に固定される。
アルミニウム管64の内面には、光の反射を防止する為
に墨汁を塗布して乾燥させた反射防止膜(図示省略す
る)が設けられている。アルミニウム管64とコート材
62との接触部分は、シリコンゴム66によりシールさ
れている。なお、恒温器は、上記反射型のものに限ら
ず、図2に示すように、光ファイバケーブルP1の中間
部分に設ける形式のものでもよい。光ファイバケーブル
P2の他端には、ソケット67が取り付けられており、
光ファイバケーブルP2はソケット67によって光入射
手段である出力30mwのレーザダイオード装置からな
る光源70に接続されている。ただし、光源としてはレ
ーザダイオード装置に限るものではなく、同様の出力特
性を有する光源を用いることができる。台40内に設け
た増幅器41は、濃度検出素子からの微小信号を、ノイ
ズ等の影響を受けないレベルにまで増幅するプリアンプ
である。このプリアンプは、ケーブルLによってエレク
トロメータ80に接続される。
The thermostat 60 has a structure using substantially the same optical fiber as the thermostat shown in the first embodiment. As shown in FIG. 6, about 18 mm from one end of the optical fiber cable P2.
The coating material 62 and the clad material are peeled off over the entire surface, and a reflection film 63 is provided on a cross section of the exposed end of the core 61. The exposed portion of the core 61 has an aluminum tube 64 (1.0 mmφ in diameter × 1.
5 mmφ × 20 mm length). The aluminum tube 64 has an inside filled with oleyl alcohol 65 as a medium, and is fixed to the optical fiber cable P2 by caulking the coating material 62 at the tip.
The inner surface of the aluminum tube 64 is provided with an anti-reflection film (not shown) formed by applying and drying ink to prevent reflection of light. The contact portion between the aluminum tube 64 and the coating material 62 is sealed by a silicone rubber 66. In addition, the thermostat is not limited to the reflection type, and may be a type provided at an intermediate portion of the optical fiber cable P1, as shown in FIG. A socket 67 is attached to the other end of the optical fiber cable P2,
The optical fiber cable P2 is connected by a socket 67 to a light source 70 comprising a laser diode device having an output of 30 mw, which is a light incident means. However, the light source is not limited to the laser diode device, and a light source having similar output characteristics can be used. The amplifier 41 provided in the table 40 is a preamplifier that amplifies a small signal from the density detecting element to a level not affected by noise or the like. This preamplifier is connected to the electrometer 80 by a cable L.

【0021】次に、上記濃度測定装置の組み立てについ
て説明する。まず、収容器52を台40に固定し、かつ
収容器52の電極端子52c1〜52c3の固定棒52
d1〜52d3の下端をリード線により台40内部に設
けた増幅器41に接続する。つぎに、素子保持部51の
素子挿入孔51d1〜51d3にナトリウムイオン電極
13、カリウムイオン電極14及び参照電極15を、そ
の先端の感応部が円筒状空洞部Kに接するように液密的
に取り付ける。この素子保持部51を、取り付け溝51
e1〜51e3を収容器52のガイドレール52b1〜
52b3に合わせて収容器52に取り付ける。そして、
各電極13,14,15のリード線を収容器52の電極
端子52c1〜52c3に固定棒52d1〜52d3を
用いて固定する。つぎに、恒温器60を、台40の下方
から通しかつ収容器52の底壁52aに設けた挿入孔5
2a1を貫通して素子保持部51の中心の貫通孔51a
に配設し、底壁52aに液密的に固定する。
Next, the assembly of the above-mentioned concentration measuring device will be described. First, the container 52 is fixed to the base 40, and the fixing rods 52 of the electrode terminals 52c1 to 52c3 of the container 52 are fixed.
The lower ends of d1 to 52d3 are connected to the amplifier 41 provided inside the table 40 by lead wires. Next, the sodium ion electrode 13, the potassium ion electrode 14, and the reference electrode 15 are attached to the element insertion holes 51d1 to 51d3 of the element holding part 51 in a liquid-tight manner so that the sensitive part at the tip thereof is in contact with the cylindrical cavity K. . The element holding portion 51 is attached to the mounting groove 51
e1 to 51e3 are used as guide rails 52b1 to
Attach to the container 52 in accordance with 52b3. And
The lead wires of the electrodes 13, 14, and 15 are fixed to the electrode terminals 52 c 1 to 52 c 3 of the container 52 using fixing rods 52 d 1 to 52 d 3. Next, the thermostat 60 is passed from below the table 40 and the insertion hole 5 formed in the bottom wall 52a of the container 52 is inserted.
2a1, a through hole 51a at the center of the element holding portion 51
And fixed liquid-tight to the bottom wall 52a.

【0022】以上のように構成した実施例の動作につい
て説明する。まず、セル部50の液注入口51bから被
検査液である血清液(Naイオン濃度114.3mM、
Kイオン濃度2.92mM含有)を10μlを滴下す
る。そして、電源スイッチ(図示しない)をオンさせる
ことにより、光源70が駆動されて、レーザ光が光ファ
イバケーブルP2を通って恒温器60内に入射する。こ
の時、室温は21〜23℃の範囲内にあるが、上記第1
実施例に示したと同様の動作により恒温器は30℃に保
たれ、血清液も直ちに約30℃に保たれる。この一定温
度に保持された血清液を測定することにより、上記第1
実施例に示した結果と同様に、周囲温度に影響されない
均一な測定結果が得られた。
The operation of the embodiment configured as described above will be described. First, a serum solution (a Na ion concentration of 114.3 mM,
(K ion concentration: 2.92 mM) was added dropwise. Then, when the power switch (not shown) is turned on, the light source 70 is driven, and the laser light is incident on the thermostat 60 through the optical fiber cable P2. At this time, the room temperature is in the range of 21 to 23 ° C.
By the same operation as described in the embodiment, the incubator is maintained at 30 ° C., and the serum is immediately maintained at about 30 ° C. By measuring the serum solution kept at this constant temperature, the first
Similar to the results shown in the examples, uniform measurement results not affected by the ambient temperature were obtained.

【0023】以上に説明したように、第2実施例に係る
濃度測定装置においては、上記第1実施例に示した効果
を得ることができると共に、セル部をさらに小型化する
ことができるので、被検査液の量を更に少なくすること
ができると共に、より短時間に液温を一定値にすること
ができるので、測定時間を更に短縮することが出来る。
なお、恒温器30については、図6に示す反射型のもの
に限らず、図2に示すように、先端を封止することなく
光ファイバケーブルの中間部分に設けたものであっても
よい。
As described above, in the concentration measuring apparatus according to the second embodiment, the effects shown in the first embodiment can be obtained, and the cell portion can be further downsized. The amount of the test liquid can be further reduced, and the liquid temperature can be set to a constant value in a shorter time, so that the measurement time can be further reduced.
The incubator 30 is not limited to the reflection type shown in FIG. 6, but may be provided at an intermediate portion of the optical fiber cable without sealing the tip as shown in FIG.

【0024】なお、上記各実施例においては、光ファイ
バケーブルのコア材として石英ガラスを用いたが、その
他の光学ガラスや、ポリスチレン、ポリメチルメタアク
リレート、シリコンゴム等のプラスチック材を用いるこ
とができる。また、本実施例においては、媒体としてオ
レイルアルコールを用いたが、その他多くの種類の媒体
を自由に選択して用いることが出来る。これにより、温
度範囲,耐熱性,測定感度等から測定用途に応じて適正
な媒体を選択することが出来るので、恒温器の設計の自
由度が増し、その応用範囲を広めることができる。ま
た、媒体は単体に限らず2種類以上の液体又は液体と固
体とを混合した溶液(例えばコロイド溶液等)であって
もよい。また、媒体は液状に限らず液体を凝固させた固
体状であってもよい。さらに、上記各実施例において
は、濃度検出素子としてイオン電極を用いているが、被
測定液及び測定目的等に応じてpH電極,バイオセン
サ,グルコース濃度センサ等の各種センサを用いること
が出来る。
In each of the above embodiments, quartz glass is used as the core material of the optical fiber cable. However, other optical glass and plastic materials such as polystyrene, polymethyl methacrylate, and silicone rubber can be used. . In this embodiment, oleyl alcohol is used as the medium, but many other types of media can be freely selected and used. Thus, an appropriate medium can be selected in accordance with the measurement application from the temperature range, heat resistance, measurement sensitivity, and the like, so that the degree of freedom in designing the thermostat is increased and the range of application can be expanded. The medium is not limited to a single medium, and may be a solution (for example, a colloid solution or the like) obtained by mixing two or more types of liquids or a liquid and a solid. Further, the medium is not limited to a liquid, and may be a solid obtained by coagulating a liquid. Further, in each of the above embodiments, an ion electrode is used as the concentration detecting element, but various sensors such as a pH electrode, a biosensor, and a glucose concentration sensor can be used according to the liquid to be measured and the purpose of measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る濃度測定装置の概略
構成を示す部分破断正面図である。
FIG. 1 is a partially broken front view showing a schematic configuration of a concentration measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同濃度測定装置の恒温器を示す概略断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a thermostat of the concentration measuring device.

【図3】同濃度測定装置により測定したナトリウムイオ
ン濃度と出力電圧測定値との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a sodium ion concentration measured by the concentration measuring device and a measured output voltage.

【図4】同濃度測定装置により測定したカリウムイオン
濃度と出力電圧測定値との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a potassium ion concentration measured by the concentration measuring device and a measured output voltage.

【図5】第2実施例に係る濃度測定装置の概略構成を示
す部分破断正面図である。
FIG. 5 is a partially broken front view showing a schematic configuration of a concentration measuring device according to a second embodiment.

【図6】同実施例の恒温器を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing the thermostat of the embodiment.

【図7】同セル部を示す分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view showing the cell unit.

【図8】同セル部の素子保持部を示すMーM断面図及び
平面図である。
FIG. 8 is a sectional view taken along line MM and a plan view showing an element holding portion of the cell portion.

【図9】同セル部の収容器を示すNーN断面図及び平面
図である。
FIG. 9 is an NN sectional view and a plan view showing a container of the cell part.

【図10】従来例に係る濃度測定装置の要部を示す部分
破断面図である。
FIG. 10 is a partially broken sectional view showing a main part of a concentration measuring device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,50;セル部、11;被検査液供給管、11a;
被検査液供給口、12;被検査液排出管、12a;被検
査液排出口、13;ナトリウムイオン電極、14;カリ
ウムイオン電極、15;参照電極、16,80;エレク
トロメータ、200,60;恒温器、21,61;コ
ア、22;クラッド材、23,62;コート材、、2
4,64;アルミニウム管、25,65;オレイルアル
コール、27a,27b,66;シリコンゴム、30,
70;光源(レーザダイオード装置)、63;反射膜、
67;ソケット、P1〜P2;光ファイバケーブル。
10, 50; cell part, 11; test liquid supply pipe, 11a;
Test liquid supply port, 12; Test liquid discharge pipe, 12a; Test liquid discharge port, 13; Sodium ion electrode, 14; Potassium ion electrode, 15; Reference electrode, 16, 80; Electrometer, 200, 60; Thermostat, 21, 61; core, 22; clad material, 23, 62; coat material, 2
4, 64; aluminum tube, 25, 65; oleyl alcohol, 27a, 27b, 66; silicon rubber, 30,
70; light source (laser diode device); 63; reflective film;
67; socket, P1 to P2; optical fiber cable.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検査液供給口を設けた空洞部を有する
セル部と、 コアがクラッド層によって被覆されてなる光ファイバケ
ーブルの少なくとも一部分に形成された前記コアの露出
部分を中空被覆体で被覆すると共に同中空被覆体とコア
露出部分の間に所定の固有温度前後において屈折率が前
記コアの屈折率より大きな値から小さな値に変化する媒
体を封入してなり、前記空洞部に配設される定温加熱手
段と、 前記光ファイバケーブルの一端側に設けられた光入射手
段と、 前記空洞部に配設される少なくとも一つの濃度検出素子
と、 同濃度検出素子からの出力を処理することにより前記空
洞部内に供給された被検査液の特性を求める測定手段と
を設けたことを特徴とする濃度測定装置。
1. A cell having a cavity provided with a liquid supply port to be inspected, and an exposed portion of the core formed on at least a part of an optical fiber cable having a core covered by a cladding layer, with a hollow covering. A medium whose refractive index changes from a value larger than the refractive index of the core to a value smaller than the refractive index of the core is sealed between the hollow coated body and the exposed portion of the core between the hollow coated body and the exposed portion of the core. Constant temperature heating means, light incident means provided on one end side of the optical fiber cable, at least one concentration detection element provided in the cavity, and processing an output from the concentration detection element. And a measuring means for determining characteristics of the test liquid supplied into the cavity by the method.
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