JP3706390B2 - 電解質溶液中の非電解質濃度測定方法並びに電解質と非電解質を含む混合溶液の調合方法及び調合装置 - Google Patents
電解質溶液中の非電解質濃度測定方法並びに電解質と非電解質を含む混合溶液の調合方法及び調合装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、一般には、電解質と非電解質が共存する溶液中の非電解質の濃度を測定する方法に関するものである。又、本発明は、電解質溶液中の非電解質濃度を測定し、所定濃度の非電解質を含む混合溶液を調合することのできる調合方法及び調合装置に関するものである。本発明は、特に、食品工業や製薬工業において使用され、特に、医療分野における透析液の濃度測定、調合などにおいて有効に使用される。
背景技術
従来、食品工業や製薬工業において、例えば食塩や炭酸ソーダなどの電解質と砂糖やアルコールなどの非電解質とを水その他の極性溶媒に添加混合することが多い。又、医療分野においても、透析治療に用いる透析液は、電解質の塩化ナトリウム、非電解質のグルコース、及びその他の微量成分を溶解した水溶液が使用されている。
これらの製品を製造する場合、溶液中の非電解質の濃度を直接測定することは困難であるから、予め所定の濃度となるように計算により求めた一定量の水や極性溶媒に、同じく一定量の電解質と非電解質とを加えることによって、溶液中の電解質及び非電解質をそれぞれ所定濃度としていた。
しかし、この方法では、保存中の電解質などが水分を吸収して重量変化を生じたり、秤量器の振動その他による秤量誤差によって、一定量の電解質及び非電解質を秤量しても得られる溶液の濃度が正確に所定濃度にならないことがある上に、必要とする溶液量が変わる度に、電解質や非電解質及び水などの必要量を計算し直さなければならない。
又、例えば透析液に関して言えば、従来、透析液の調合に用いる薬剤は、塩化ナトリウムを主成分とする、所謂、A剤と、炭酸水素ナトリウムからなる、所謂、B剤とに分けられ、所定濃度の原液として液状にて医療現場に提供されていた。従って、医療現場においては、提供されたこれらA剤及びB剤の原液をそれぞれの濃度に基づいて希釈倍率を計算し、調合槽で希釈水と各原液とを所定量ずつ撹拌混合して透析液を調合していた。
ところが、最近では、透析液の調合に用いるA剤及びB剤を粉末状にて医療機関へと供給し、医療現場にてこの粉末の薬剤をそれぞれ水に溶解して所定濃度の液状のA剤及びB剤とし、その後これら液状のA剤及びB剤を調合して所定濃度の透析液を調製することが提案されている。
B剤としての炭酸水素ナトリウムなどの電解質の濃度の測定には各種の方法があり、中でも電気伝導率計は装置が簡単で取扱い易く、測定値の変動要因が少なく信頼性が高いなど、多くの利点を有するために広く使用されている。
従って、上記透析液の調合においても、炭酸水素ナトリウムからなるB剤を含む水溶液は、電気伝導率計などを使用してその濃度を簡単に測定することができるが、塩化ナトリウムを主成分とするA剤は、電解質である塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸ナトリウムなどの他に非電解質であるブドウ糖(グルコース)を含有しており、従来、電気伝導率計などを使用して、A剤を含む水溶液中のグルコースの濃度を測定することは不可能であると、考えられていた。
つまり、電気伝導率計は、水などの極性溶媒に溶解した物質が解離して生じたイオンによって溶液中を電流が流れることを利用したものであるから、イオンに解離しない非電解質には使用できない。
溶液中の非電解質濃度を直接測定する装置として、屈折率計、偏光計などが知られているが、これらの装置は、複雑で取扱いが難しく、且つ信頼性が低く、試料の調整などによって測定値が変動し易いなどの欠点があった。
従って、上述のように、透析液のA剤に関しては、予め所定の濃度となるように計算により求めた一定量の水に、計算により求めた一定量の塩化ナトリウム(電解質)などと、グルコース(非電解質)とを加えることによって、水溶液中の電解質及び非電解質をそれぞれ所定濃度としていた。そのために、透析液の調合においても、上述と同様の問題、即ち、非電解質溶解による液量増加や、保存中の塩化ナトリウムなどの電解質分及びグルコースなどが水分を吸収して生じる重量変化、更には秤量器の振動その他による秤量誤差によって、一定量の電解質分及びグルコースを秤量しても得られる溶液の濃度が正確に所定濃度にならないことがある上に、必要とする溶液量が変わる度に、電解質分、グルコース及び水などの必要量を計算し直さなければならない、といった問題があった。
発明の開示
従って、本発明の目的は、斯かる事情に鑑み、電解質と非電解質が含まれる溶液中における非電解質の濃度を、簡単な装置を用いて、直接且つ正確に測定する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、電解質と非電解質が含まれる溶液中における非電解質の濃度を測定し、所定濃度の非電解質を含む混合溶液を簡単に且つ正確に調合することのできる調合方法及び調合装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、特に、電解質と非電解質が含まれる透析液のA剤中における非電解質の濃度を、簡単な装置を用いて、直接且つ正確に測定する測定方法、並びに、この測定方法を利用してA剤中における非電解質の濃度を測定し、所定濃度の非電解質を含むA剤の水溶液を簡単に且つ正確に調合することのできる調合方法及び調合装置を提供することである。
つまり、要約すれば、本発明は、電解質溶液中の非電解質濃度測定方法であって、
(a)電解質を電気伝導率が測定可能な程度に高い濃度で含む電解質溶液に非電解質を段階的に加えて混合し、その非電解質を加えて混合された電解質溶液の電気伝導率の低下を各非電解質濃度で測定することにより、その非電解質と電解質を含むその系の電解質溶液の電気伝導率と非電解質の濃度との間の相関を定める工程、
(b)前記(a)工程と同一系において、電解質溶液に非電解質を加えて混合し、その非電解質を加えて混合された電解質溶液の電気伝導率を測定する工程、及び
(c)前記(b)工程で非電解質を加えて混合された電解質溶液に含まれる非電解質の濃度を、前記(a)工程で求められた電解質溶液の電気伝導率と非電解質の濃度との間の相関に基づいて、前記(b)工程で測定された電気伝導率から決定する工程、
を有することを特徴とする電解質溶液中の非電解質濃度測定方法である。本発明の一実施例によれば、前記電解質は塩化ナトリウムを主成分とする電解質薬剤であり、前記非電解質はグルコース薬剤とされる。
本発明の他の態様によれば、電解質溶液の電気伝導率を連続的に測定しながら、この電解質溶液に非電解質を添加混合し、同一系について予め求めた電気伝導率と非電解質濃度との関係に基づいて、測定した電気伝導率から電解質溶液に添加混合させた非電解質の濃度を求め、それによって所定濃度にて非電解質を有した電解質と非電解質を含む混合溶液を得ることができる混合溶液の調合方法が提供される。この発明の一実施例によれば、前記電解質溶液は塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液であり、前記非電解質はグルコースである。
本発明の他の態様によれば、非電解質を含む混合溶液の調合装置であって、
電解質を貯留する電解質貯留手段と、
非電解質を貯留する非電解質貯留手段と、
所定量の水を供給するための水供給手段と、
前記電解質貯留手段から供給された所定量の前記電解質と、前記非電解質貯留手段から供給された所定量の非電解質と、前記水供給手段から供給された所定量の水と、を収容し、均一に撹拌混合することのできる調合槽と、
前記調合槽にて均一に混合撹拌された水溶液の濃度を測定するための電気伝導率計と、を備え、
前記電解質及び水を前記調合槽内へと供給して所定濃度の電解質水溶液を調製した後、前記非電解質を前記非電解質貯留手段から所定量ずつ前記調合槽へと供給して混合水溶液となし、この混合水溶液中の非電解質の濃度を前記電気伝導率計にて継続的に測定し、この濃度値が所定値となったとき、前記非電解質貯留手段から前記調合槽への前記非電解質の供給を停止するようにしたことを特徴とする電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置が提供される。本発明の一実施例によれば、前記調合装置は透析液のA剤調合装置であり、前記電解質は粉末状の塩化ナトリウムを主成分とする粉末状の電解質薬剤であり、前記非電解質は粉末状のグルコース薬剤とされる。
本発明の更に他の態様によれば、非電解質を含む混合溶液の調合装置であって、
電解質を貯留する電解質貯留手段と、
非電解質を貯留する非電解質貯留手段と、
所定量の水を供給するための水供給手段と、
前記電解質貯留手段から供給された所定量の前記電解質と、前記水供給手段から供給された所定量の水と、を収容し、均一に撹拌混合することのできる第1の調合槽と、
前記第1の調合槽にて均一に混合撹拌された電解質水溶液の濃度を測定するための第1の電気伝導率計と、
前記第1の調合槽から供給された所定濃度の電解質水溶液と、前記非電解質貯留手段から供給された所定量の非電解質と、を収容し、均一に撹拌混合することのできる第2の調合槽と、
前記第2の調合槽にて均一に混合撹拌された混合水溶液中の非電解質の濃度を測定するための第2の電気伝導率計と、を備え、
前記非電解質を前記非電解質貯留手段から所定量ずつ前記第2の調合槽へと供給して混合水溶液となし、この混合水溶液中の非電解質の濃度を前記電気伝導率計にて継続的に測定し、この濃度値が所定値となったとき、前記非電解質貯留手段から前記第2の調合槽への前記非電解質の供給を停止するようにしたことを特徴とする電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置が提供される。一実施例によれば、前記調合装置は透析液のA剤調合装置とすることができ、前記電解質は粉末状の塩化ナトリウムを主成分とする粉末状の電解質薬剤であり、前記非電解質は粉末状のグルコース薬剤である。又、他の実施例によれば、前記電解質は少なくとも第1及び第2の電解質成分を含み、前記電解質貯留手段は、これら第1及び第2の電解質成分をそれぞれ個別に貯留する少なくとも第1及び第2の電解質貯留手段からなり、特に、この調合装置は透析液のA剤調合装置とすることができ、このとき、前記電解質は塩化ナトリウムである粉末状の第1の電解質薬剤と、酢酸ナトリウムである粉末状の第2の電解質薬剤と、その他の微量成分である塩化カリウム、塩化マグネシウムとされる液状の第3の電解質薬剤とを有し、前記非電解質は粉末状のグルコース薬剤とすることができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、塩化ナトリウム水溶液にグルコースを添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図2は、実施例1で求めた塩化ナトリウムとグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図3は、透析液A剤のグルコースを除く電解質分の水溶液にグルコースを添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図4は、実施例2で求めた透析液A剤のグルコースを除く電解質とグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図5は、塩化ナトリウム水溶液にサッカロースを添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図6は、実施例3で求めた塩化ナトリウムとサッカロースの混合水溶液におけるサッカロース濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図7は、塩化カルシウム水溶液にグルコースを添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図8は、実施例4で求めた塩化カルシウムとグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図9は、透析液A剤(電解質分とグルコース分を含む)水溶液に尿素を添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図10は、実施例5で求めた透析液A剤と尿素の混合水溶液における尿素濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図11は、透析液A剤のグルコースを除く電解質分の水溶液にアルブミンを添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図12は、実施例6で求めた透析液A剤のグルコースを除く電解質とアルブミンの混合水溶液におけるアルブミン濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図13は、透析液A剤のグルコースを除く電解質分の水溶液にグルコースを添加したときの電気伝導率の変化を示すグラフである。
図14は、実施例7で求めた透析液A剤のグルコースを除く電解質とグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度と電気伝導率の相関関係を示すグラフである。
図15は、本発明の電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置の一実施例を示す概略構成図である。
図16は、本発明の電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置の他の実施例を示す概略構成図である。
図17は、本発明の電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置の更に他の実施例を示す概略構成図である。
発明を実施するための最良の形態
先ず、本発明の電解質溶液中の非電解質濃度測定方法について説明する。
糖類、アルコール、アミノ酸などの非電解質は、水その他の極性溶媒に溶解してもイオンに解離しないので、その溶液に電気伝導率計の電極を入れて電圧を加えても電流は流れない。従って、これまで、非電解質に関しては電気伝導率計で濃度を測定できないことは勿論、その濃度と電気伝導率との相関関係は得られないものと考えられていた。
本発明者らは、透析液のA剤の調合操作に際して、塩化ナトリウムを主成分とする中濃度の電解質水溶液の電気伝導率を電気伝導率計で連続的に測定しながら、この電解質水溶液に非電解質であるグルコースを順次添加混合し、電気伝導率の変化を調べた結果、非電解質の添加量に従って検出される電気伝導率が変化することを見出した。
又、以下に示す実施例にて理解されるように、上記事実は、透析液以外の電解質と非電解質を含む混合溶液においても同様に、電解質溶液に非電解質を添加混合した場合には電気伝導率が変化することが分かった。
実施例1
濃度が約3.7mol/lの塩化ナトリウム水溶液、即ち、20℃の水1l中に塩化ナトリウム(電解質)約216gを均一に溶解した水溶液を、1.5l容量のガラス容器に1l入れた。この塩化ナトリウム水溶液中に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)の一対の電極を浸漬した。
次いで、この容器内の塩化ナトリウム水溶液に粉末状のグルコースを、塩化ナトリウムとグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度が約17.5g/lとなるように、つまり、上記塩化ナトリウム水溶液1l中にグルコースを約17.5gだけ加え、均一に撹拌混合した。一方、前記電気伝導率計の一対の電極間には交流電圧(ピーク間電圧)VP−P=約30mVを印加し、この電極間に流れる電流量を検出することにより、塩化ナトリウムとグルコースの混合水溶液の電気伝導率を測定した。図1に示すように、混合水溶液の電気伝導率はグルコースの添加により最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更にグルコースを17.5gずつ添加し(即ち、グルコース濃度約35g/l及び約52.5g/lとし)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図1に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図1から、グルコースの添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率は低下することが分かる。又、図2は、グルコースの添加量、即ち、グルコース濃度と、塩化ナトリウムとグルコースの混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、グルコースの濃度と電気伝導率との間に一定の相関関係、即ち、直線的な相関関係が存在することが判明した。
実施例2
透析液のA剤におけるグルコースを除いた電解質分、即ち、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2・2H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)、酢酸ナトリウム(CH3COONa)を、NaCl:KCl:CaCl2・2H2O:MgCl2・6H2O:CH3COONa=1933:47:69:32:258の割合で含む電解質分を約289g、20℃の水1l中に均一に溶解した水溶液(A剤電解質分濃度4.4mol/lと呼ぶ)を1.5l容量のガラス容器に1l入れた。
次いで、この容器内の水溶液に粉末状のグルコースを、電解質分とグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度が約74mmol/lとなるように、つまり、上記電解質分水溶液1l中にグルコースを約13.4gだけ加え、均一に撹拌混合した後、実施例1と同様に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)を使用して、混合水溶液の電気伝導率を測定した。図3に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更にグルコースを約13.4gずつ添加し(グルコース濃度約148、188、221.3及び296mmol/l)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図3に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図3から、グルコースの添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率が低下することが分かる。又、図4は、グルコースの添加量、即ち、グルコース濃度と、電解質分とグルコースの混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、グルコースの濃度と電気伝導率との間に一定の、即ち、直線的な相関関係が存在することが分かった。
実施例3
濃度が約3.5mol/lの塩化ナトリウム水溶液、即ち、20℃の水1l中に塩化ナトリウム約205gを均一に溶解した溶液を1.5l容量のガラス容器に1l入れた。
次いで、この容器内の水溶液に粉末状の庶糖(サッカロース)を、塩化ナトリウムとサッカロースの混合水溶液におけるサッカロース濃度が約19.5mmol/lとなるように、つまり、上記塩化ナトリウム水溶液1l中に約サッカロースを約6.7gだけ加え、均一に撹拌混合した後、実施例1と同様に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)を使用して、混合水溶液の電気伝導率を測定した。図5に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更にサッカロースを約6.7gずつ添加し(サッカロース濃度約39.0mmol/l及び約58.5mmol/l)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図5に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図5から、サッカロースの添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率が低下することが分かる。又、図6は、サッカロースの添加量、即ち、サッカロース濃度と、塩化ナトリウムとサッカロースの混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、サッカロースの濃度と電気伝導率との間に一定の、即ち、直線的な相関関係が存在することが分かった。
実施例4
濃度が約1.11mol/lの塩化カルシウム水溶液、即ち、20℃の水1l中に塩化カルシウム(結晶水2分子)約163gを均一に溶解した溶液を1.5l容量のガラス容器に1l入れた。
次いで、この容器内の水溶液に粉末状のグルコースを、塩化カルシウムとグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度が約74mmol/lとなるように、つまり、上記塩化カルシウム水溶液1l中にグルコースを約13.4gだけ加え、均一に撹拌混合した後、実施例1と同様に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)を使用して、混合水溶液の電気伝導率を測定した。図7に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更にグルコースを約13.4gずつ添加し(グルコース濃度約148mmol/l及び約222mmol/l)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図7に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図7から、グルコースの添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率が低下することが分かる。又、図8は、グルコースの添加量、即ち、グルコース濃度と、塩化カルシウムとグルコースの混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、グルコースの濃度と電気伝導率との間に一定の、即ち、直線的な相関関係が存在することが分かった。
実施例5
透析液のA剤、即ち、実施例2と同様の透析液のA剤における塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2・2H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)、酢酸ナトリウム(CH3COONa)からなる電解質分と、更にグルコース(C6H12O6)とを、NaCl:KCl:CaCl2・2H2O:MgCl2・6H2O:CH3COONa:C6H12O6=1933:47:69:32:258:315の割合で含むA剤303.9gを20℃の水1l中に均一に溶解した水溶液(A剤濃度4.4mol/lと呼ぶ)を1.5l容量のガラス容器に1l入れた。
次いで、この容器内の水溶液に尿素を、電解質分と尿素の混合水溶液における尿素濃度が約100mmol/lとなるように、つまり、上記電解質分水溶液1l中に尿素を約6gだけ加え、均一に撹拌混合した後、実施例1と同様に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)を使用して、混合水溶液の電気伝導率を測定した。図9に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更に尿素を約6gずつ添加し(尿素濃度約200mmol/l及び約300mmol/l)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図9に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間ともに低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図9から、尿素の添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率が低下することが分かる。又、図10は、尿素の添加量、即ち、尿素濃度と、電解質分と尿素の混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、尿素の添加量と電気伝導率との間に一定の、即ち、直線的な相関関係が存在することが分かった。
実施例6
実施例2と同様の透析液のA剤におけるグルコースを除いた電解質分、即ち、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2・2H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)、酢酸ナトリウム(CH3COONa)を、NaCl:KCl:CaCl2・2H2O:MgCl2・6H2O:CH3COONa=1933:47:69:32:258の割合で含む電解質分を約144.7g、20℃の水1l中に均一に溶解した水溶液(A剤電解質濃度2.2mol/lと呼ぶ)を0.5l容量のガラス容器に0.1l入れた。
次いで、この容器内の水溶液にアルブミン(蛋白質)を、電解質分とアルブミンの混合水溶液におけるアルブミン濃度が約0.7g/dlとなるように、つまり、アルブミンを約0.7gだけ加え、均一に撹拌混合した後、実施例1と同様に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)を使用して、混合水溶液の電気伝導率を測定した。図11に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更にアルブミンを約0.7gずつ添加し(アルブミン濃度約1.4g/dl及び約2.1g/dl)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図11に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図11から、アルブミンの添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率が低下することが分かる。又、図12は、アルブミンの添加量、即ち、アルブミン濃度と、電解質分とアルブミンの混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、アルブミンの濃度と電気伝導率との間に一定の、即ち、直線的な相関関係が存在することが分かった。
実施例7
実施例2と同様の透析液のA剤におけるグルコースを除いた電解質分、即ち、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2・2H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)、酢酸ナトリウム(CH3COONa)を、NaCl:KCl:CaCl2・2H2O:MgCl2・6H2O:CH3COONa=1933:47:69:32:258の割合で含む電解質分を約8.5g、20℃の水1l中に均一に溶解した水溶液(A剤電解質濃度0.13mol/lと呼ぶ)を1.5l容量のガラス容器に1l入れた。
次いで、この容器内の水溶液に粉末状のグルコースを、電解質分とグルコースの混合水溶液におけるグルコース濃度が74mmol/lとなるように、つまり、上記電解質分水溶液1l中のグルコースを約13.4gだけ加え、均一に撹拌混合した後、実施例1と同様に、電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)を使用して、混合水溶液の電気伝導率を測定した。図13に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は時間と共に低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
以後、容器内に更にグルコースを約13.4gずつ添加し(グルコース濃度約148.0mmol/l及び約222.0mmol/l)、それぞれ混合水溶液の電気伝導率を測定した。この場合も、図13に示すように、混合水溶液の電気伝導率は最初は低下するが、所定時間経過後に一定の値となった。
図13から、グルコースの添加量が増えるに従って混合水溶液の電気伝導率が低下することが分かる。又、図14は、グルコースの添加量、即ち、グルコース濃度と、電解質分とグルコースの混合水溶液の電気伝導率との関係を示すものであるが、グルコースの添加量と電気伝導率との間に一定の、即ち、直線的な相関関係が存在することが分かった。
上記実施例1〜7により、電解質と非電解質を含む混合溶液中の非電解質濃度と混合溶液の電気伝導率とは一定の直線的な相関関係にあることが理解される。
本発明者らは、このような新規な知見に基づき、電解質と非電解質を含む混合溶液中の非電解質濃度は、その混合溶液の電気伝導率の検出によって測定できることを見出した。即ち、本発明によれば、電解質と非電解質の同一の系について予め電気伝導率と非電解質濃度との相関関係を求めておき、次にその電解質と非電解質の濃度不明の混合溶液の電気伝導率を測定し、得られた電気伝導率と前記相関関係とから混合溶液中の非電解質の濃度を求める測定方法が提供される。
上記の如く、本発明による非電解質濃度の測定方法は、変動要因が少なく最も安定した濃度検出装置の一つである電気伝導率計を用いて、電解質と共存する溶液中の糖類、蛋白質、アルコール、アミノ酸などの非電解質の濃度を、直接にしかも正確に測定することができる。
尚、電気伝導率は溶液の温度により変化するから、本発明の測定方法においても、所定の一定温度、例えば20℃或はその近傍の温度で、例えば20℃±0.5℃にて測定する必要がある。上記各実施例で使用した電気伝導率計(東亜電波工業株式会社製:商品名「CM−40S」)は、溶液濃度をサーミスタで検出し溶液温度係数を設定して液温変化による電気伝導率の変化が0.5℃以内相当になるような自動温度補正付きの電気伝導率計であった。
又、溶液中の電解質濃度が低すぎると電気伝導率そのものの測定ができないので、電解質濃度は、電気伝導率の測定が可能な程度に高いことが必要である。例えば、透析液のA剤の測定に関して言えば、A剤原液における電解質分水溶液の濃度は通常0.1〜5.5mol/lとされているが、本発明の測定方法を実施するに際して何ら問題はない。
又、本発明による電気伝導率による非電解質の濃度測定方法は、所定濃度の電解質と非電解質の混合溶液を調合する場合にも応用できる。即ち、電解質溶液の電気伝導率を測定しながら、順次非電解質を添加混合して行き、測定した電気伝導率と予め同一の系について求めた電気伝導率と非電解質濃度の相関関係から、電解質溶液に添加混合させた非電解質の濃度を求めることができる。
従って、電気伝導率計で検出される電気伝導率が所定の値に達したとき、非電解質の添加を終了することによって、目的とする非電解質濃度を有する電解質と非電解質の混合溶液を得ることが可能である。
次に、電解質と非電解質を含む混合溶液の調合方法及びそのための装置について詳しく説明する。
実施例8
本実施例においても実施例1にて説明したのと同様にして、電解質としての塩化ナトリウムと、非電解質としてのグルコースの混合水溶液について、塩化ナトリウム濃度を3.7mol/l(一定)にし、グルコース濃度を変化させながら、東亜電波工業(株)製の電気伝導率計(CM−40S)を用いて、塩化ナトリウムとグルコースの混合水溶液の電気伝導率を測定することにより、図2に示すグルコース濃度と電気伝導率との相関関係を得た。
本実施例では、この図2の相関関係のグラフを用いて、下記の操作により、上記と同じ一定の濃度3.7mol/lの塩化ナトリウムにグルコースを添加混合し、グルコース濃度が35g/lの電解質(塩化ナトリウム)と非電解質(グルコース)の混合水溶液を調合した。
即ち、上記と同じ濃度3.7mol/lの塩化ナトリウム水溶液の電気伝導率を、上記と同じ電気伝導率計を用いて連続的に測定しながら、この水溶液に粉末状のグルコースを少量ずつ順次添加混合した。上記濃度の塩化ナトリウムのみの水溶液の電気伝導率は200mS/cmであったが、測定される水溶液の電気伝導率はグルコースの添加量の増加に伴って低下した。
予め求めたグルコース濃度と電気伝導率の相関関係を示す図2のグラフによれば、目的とするグルコース濃度35g/lにおける電気伝導率は186mS/cmであるから、測定される電気伝導率がこの値(186mS/cm)に達したときグルコースの添加を止めた。
この実施例で調合した液のグルコース濃度は、グルコース分析計(グルコースオキシダーゼ法)(東亜電波工業(株)製のGLU−1型)で計測したところ35g/lであった。本発明に従って電気伝導率から決定したグルコース濃度と良く一致していた。又、グルコース濃度の再現性は、約±1.4%であった。
実施例9
図15に、本発明の調合装置の一実施例である透析液の、特にA剤の調合装置1の概略構成を示す。
A剤調合装置1は、透析液のA剤におけるグルコースを除いた電解質分、即ち、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2・2H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)、酢酸ナトリウム(CH3COONa)を、NaCl:KCl:CaCl2・2H2O:MgCl2・6H2O:CH3COONa=1933:47:69:32:258の割合で含む粉末状の電解質薬剤101を貯留したホッパのような貯留手段11と、非電解質分である粉末状のグルコース102を貯留したホッパのような貯留手段12とを有する。電解質薬剤101及び非電解質(グルコース)薬剤102は、それぞれ供給装置13及び14により調合槽15へと供給される。又、調合槽15には、更に、管路16が接続されており、管路16を介して水が供給される。供給される水の量は、電磁弁17にて調整される。水としては、例えば細菌を含まない水道水であっても良いが、R/O水(逆浸透膜処理水)などの処理水を用いるのが好ましい。又、調合槽15には、供給R/O水の寒冷期における溶解時間の短縮などのために、25℃〜30℃くらいに加温する加温装置(図示せず)を付加するのが良い。
調合槽15内に供給された水、電解質薬剤101及びグルコース薬剤102は、混合され、混合水溶液(A剤)が調製される。
調合槽15の出口には管路18を介してポンプ19が接続されている。このポンプ19には、調合槽15から吐出した混合水溶液を再度調合槽15内へと還流するための管路20と、調合槽15内の調製された所定濃度の混合水溶液(A剤)を、他の装置で調製された透析液のB剤(炭酸水素ナトリウム水溶液)と調合するために、調合貯留槽(図示せず)へと或は直接透析装置(図示せず)へと送給するための管路21が接続されている。
管路20及び21にはそれぞれ電磁弁22及び23が配置されており、この電磁弁22、23を切換えることにより、管路20或は管路21が選択的に使用される。
管路20には更に、調合槽15内の混合水溶液の電解質或は非電解質の濃度を測定するための電気伝導率計24が設置される。電気伝導率計24としては上述した東亜電波工業株式会社製の商品名「CM−40S」を好適に使用することができる。
次に、上記構成の調合装置の作動について説明する。先ず、電磁弁17が開き、管路16を通してR/O水が調合槽15に導入される。水量は、調合槽15内に設けたフロートスイッチのような計量手段25で計量される。水量が計量されると、弁22を開、弁23を閉とした状態で、ポンプ19が作動される。これによって、調合槽15内の水は管路18及び20を介して循環される。
続いて、ホッパ11から電解質薬剤101が供給装置13を介して調合槽15内へと供給される。電解質薬剤101は、循環する水により調合槽15内にて撹拌、混合される。従って、管路20に設置された電気伝導率計24は、この管路20内を流動する電解質混合水溶液の濃度を測定することができる。この電気伝導率計24の指示により、電解質薬剤101を調合槽15内へと適宜供給し、所定濃度の塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液を調製する。
所定濃度の、塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液が調合槽15内に調製されると、次に、粉末状のグルコース薬剤102をホッパ12から、供給装置14により所定量ずつ調合槽15へと供給する。調合槽15内の電解質水溶液とグルコースとはポンプ19により、管路20を介して循環流動することにより十分に撹拌され、電解質分とグルコースの混合水溶液となる。この調合槽15内の電解質分とグルコースの混合水溶液は、管路20に設置された電気伝導率計24により、この管路20内を流動する際にその濃度、即ち、グルコース濃度を測定することができる。
つまり、例えば図4に示すような、透析液のA剤に関し、所定濃度の塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液にグルコースを添加した時の、混合水溶液の電気伝導率とグルコース(非電解質)濃度との相関関係を求めておき、次に、電解質と非電解質の濃度不明の混合水溶液の電気伝導率を測定し、得られた電気伝導率と前記相関関係とから混合溶液中のグルコースの濃度を求めることができる。
このようにして所定のグルコース濃度の混合水溶液が調合槽15内にて調製されると、次に、弁22を閉とし、弁23を開とすることによって、調合槽15内の所定濃度とされた混合水溶液(A剤)は、管路21を流動して調合貯留槽(図示せず)などへと供給される。調合貯留槽には、他の装置にて調製された所定濃度の炭酸水素ナトリウムからなる電解質溶液(B剤)が供給され、所定濃度の透析液、或は透析液原液が調製される。
実施例10
図16に調合装置の他の実施例を示す。この実施例は、実施例9と同様の透析液の、特にA剤の調合装置1であるが、本実施例では、調合槽15(15A、15B)が電解質薬剤101及び非電解質(グルコース)薬剤102のそれぞれに対して設けられた点で相違する。従って、本実施例の装置にて、実施例9の調合装置と同様の機能をなす部材には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。
本実施例の調合装置1の作動について説明すると、先ず、電磁弁17が開き、管路16を通してR/O水が調合槽15Aに導入される。水量は、フロートスイッチ25Aで計量される。水量が計量されると、弁22を開、弁31を閉とした状態で、ポンプ19Aが作動される。これによって、調合槽15A内の水は管路18A及び20Aを介して循環される。
続いて、ホッパ11から電解質薬剤101が供給装置13をへて調合槽15A内へと供給される。電解質薬剤101は、循環する水により撹拌、混合される。従って、管路20Aに設置された電気伝導率計24Aは、この管路20A内を流動する電解質混合水溶液の濃度を測定することができる。この電気伝導率計24Aの指示により、電解質薬剤101を調合槽15A内へと適宜供給し、所定濃度の塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液を調製する。
所定濃度の、塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液が調合槽15A内に調製されると、弁31及び23を開とし、弁32を閉として、ポンプ19Bをも作動させる。これによって、調合槽15B内へと、前記所定濃度とされた調合槽15A内の電解質水溶液が導入される。フロートスイッチ25Bにより所定量の電解質水溶液が調合槽15A内に導入されたことが検知されると、ポンプ22の作動を停止し、弁31が閉とされる。
次に、粉末状のグルコース薬剤102をホッパ12から、供給装置14により所定量ずつ調合槽15Bへと供給する。調合槽15B内の電解質水溶液とグルコースとはポンプ19Bにより管路18C及び管路20Bを介して循環流動することにより十分に撹拌され、電解質分とグルコースの混合水溶液となる。この調合槽15B内の電解質分とグルコースの混合水溶液中のグルコース濃度は、実施例9にて説明したのと同じ原理にて、管路20Bに設置された電気伝導率計24Bにより測定される。
このようにして所定のグルコース濃度の混合水溶液(A剤)が調合槽15B内にて調製されると、次に、弁32を開とすることによって、この調合槽15B内の所定濃度とされた混合水溶液は、管路21を流動して調合貯留槽(図示せず)などへと供給される。上述と同様に、調合貯留槽には、他の装置にて調製された所定濃度の炭酸水素ナトリウムからなる電解質溶液(B剤)が供給され、所定濃度の透析液、或は透析液原液が調製される。
先に説明した実施例9においては、溶解工程から送液工程、或は溶解工程の前に洗浄工程が行なわれた場合には、洗浄工程から溶解工程などのような工程切換え時に、調合槽管路などに残留液が残ることが考えられる。この残留液と、溶解済み液が混合されると、液濃度が溶解槽濃度と少し違ったものとなる。本実施例10の構成によれば、このような問題が解消される。
勿論、実施例9などの装置においても、予め工程切換え時の残留液量を求めておき、溶解工程開始前工程を設け、この工程でグルコースを予備投入しておくことにより、このような問題を解決することは可能である。
実施例11
図17に調合装置の他の実施例を示す。この実施例は、実施例10と同様の透析液の、特にA剤の調合装置1であるが、本実施例では、所定濃度の電解質薬剤を調製する場合に、添加量の少ない成分、例えば塩化カリウム、塩化マグネシウムなどは、予め液剤で混合しておき、実際の電解質水溶液の調製に際しては、この液剤と、量の多い他の粉末薬剤とを調合槽にて溶解混合するように構成されている点で実施例10と異なる。
つまり、本実施例では、電解質薬剤の内の微量成分である塩化カリウム、塩化マグネシウムなどは、予め所定濃度の液剤101Cとして調製され、容器11Cに充填されており、調合に際しては、この容器11Cから調合槽15Aに供給される。又、電解質薬剤の中の、塩化ナトリウム101Aはホッパ11Aに、又、酢酸ナトリウム101Bはホッパ11Bにそれぞれ粉末状で貯留されている。
本実施例の装置において、実施例10の調合装置と同様の機能をなす部材には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。
本実施例の調合装置1の作動について説明すると、先ず、電磁弁17が開き、管路16を通してR/O水が調合槽15Aに導入される。水量は、フロートスイッチ25Aで計量される。水量が計量されると、弁22を開、弁31を閉とした状態で、ポンプ19Aが作動される。これによって、調合槽15A内の水は管路18A及び20Aを介して循環される。
続いて、容器11C内の微量成分101Cをポンプ33により調合槽15A内へと供給される。微量成分101Cは、循環する水により撹拌、混合される。従って、管路20Aに設置された電気伝導率計24Aは、この管路20A内を流動する微量成分水溶液の濃度を測定することができる。この電気伝導率計24Aの指示により、微量成分101Cを調合槽15A内へと適宜供給し、所定濃度の微量成分水溶液を調製する。
所定濃度の、微量成分水溶液が調合槽15A内に調製されると、弁33を閉とし、ホッパ11Aから電解質薬剤の中の、塩化ナトリウム101Aが供給装置13Aをへて調合槽15A内へと供給される。塩化ナトリウム101Aは、循環する微量成分水溶液により撹拌、混合される。従って、管路20Aに設置された電気伝導率計24Aは、この管路20A内を流動する電解質混合水溶液の濃度を測定することができる。この電気伝導率計24Aの指示により、塩化ナトリウム101Aを調合槽15A内へと適宜供給し、所定濃度の微量成分及び塩化ナトリウムの混合水溶液を調製する。
次いで、ホッパ11Bから電解質薬剤の中の、酢酸ナトリウム101Bが供給装置13Bをへて調合槽15A内へと供給される。酢酸ナトリウム101Bは、循環する微量成分・塩化ナトリウム混合水溶液により撹拌、混合される。従って、管路20Aに設置された電気伝導率計24Aは、この管路20A内を流動する電解質混合水溶液の濃度を測定することができる。この電気伝導率計24Aの指示により、酢酸ナトリウム101Bを調合槽15A内へと適宜供給し、所定濃度の微量成分、塩化ナトリウム及び酢酸ナトリウム混合水溶液、即ち、電解質水溶液が調製される。
所定濃度の電解質水溶液が調製された後のグルコースとの調合方法は、実施例10と同じである。
本実施例によると、装置を小型化することができるし、又、成分混合比を規定した成分調製済の薬剤(A剤)を不要とし、経済的メリットがある。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明に係る電解質溶液中の非電解質濃度測定方法は、電解質と非電解質が含まれる溶液中における非電解質の濃度を、簡単な装置を用いて、直接且つ正確に測定することができる。又、本発明に従った調合方法及び調合装置によれば、電解質と非電解質が含まれる溶液中における非電解質の濃度を測定し、所定濃度の非電解質を含む混合溶液を簡単に且つ正確に調合することができる。
特に、本発明によれば、電解質と非電解質が含まれる透析液のA剤中における非電解質の濃度を、簡単な装置を用いて、直接且つ正確に測定する測定方法、並びに、この測定方法を利用してA剤中における非電解質の濃度を測定し、所定濃度の非電解質を含むA剤の水溶液を簡単に且つ正確に調合することのできる調合方法及び調合装置が提供される。
Claims (10)
- 電解質溶液中の非電解質濃度測定方法であって、
(a)電解質を電気伝導率が測定可能な程度に高い濃度で含む電解質溶液に非電解質を段階的に加えて混合し、その非電解質を加えて混合された電解質溶液の電気伝導率の低下を各非電解質濃度で測定することにより、その非電解質と電解質を含むその系の電解質溶液の電気伝導率と非電解質の濃度との間の相関を定める工程、
(b)前記(a)工程と同一系において、電解質溶液に非電解質を加えて混合し、その非電解質を加えて混合された電解質溶液の電気伝導率を測定する工程、及び
(c)前記(b)工程で非電解質を加えて混合された電解質溶液に含まれる非電解質の濃度を、前記(a)工程で求められた電解質溶液の電気伝導率と非電解質の濃度との間の相関に基づいて、前記(b)工程で測定された電気伝導率から決定する工程、
を有することを特徴とする電解質溶液中の非電解質濃度測定方法。 - 前記電解質は塩化ナトリウムを主成分とする電解質薬剤であり、前記非電解質はグルコース薬剤である請求項1の測定方法。
- 電解質溶液の電気伝導率を連続的に測定しながら、この電解質溶液に非電解質を添加混合し、同一系について予め求めた電気伝導率と非電解質濃度との関係に基づいて、測定した電気伝導率から電解質溶液に添加混合させた非電解質の濃度を求め、それによって所定濃度にて非電解質を有した電解質と非電解質を含む混合溶液を得ることができる混合溶液の調合方法。
- 前記電解質溶液は塩化ナトリウムを主成分とする電解質水溶液であり、前記非電解質はグルコースである請求項3の調合方法。
- 非電解質を含む混合溶液の調合装置であって、
電解質を貯留する電解質貯留手段と、
非電解質を貯留する非電解質貯留手段と、
所定量の水を供給するための水供給手段と、
前記電解質貯留手段から供給された所定量の前記電解質と、前記非電解質貯留手段から供給された所定量の非電解質と、前記水供給手段から供給された所定量の水と、を収容し、均一に撹拌混合することのできる調合槽と、
前記調合槽にて均一に混合撹拌された水溶液の濃度を測定するための電気伝導率計と、を備え、
前記電解質及び水を前記調合槽内へと供給して所定濃度の電解質水溶液を調製した後、前記非電解質を前記非電解質貯留手段から所定量ずつ前記調合槽へと供給して混合水溶液となし、この混合水溶液中の非電解質の濃度を前記電気伝導率計にて継続的に測定し、この濃度値が所定値となったとき、前記非電解質貯留手段から前記調合槽への前記非電解質の供給を停止するようにしたことを特徴とする電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置。 - 前記調合装置は透析液のA剤調合装置であり、前記電解質は粉末状の塩化ナトリウムを主成分とする粉末状の電解質薬剤であり、前記非電解質は粉末状のグルコース薬剤である請求項5の調合装置。
- 非電解質を含む混合溶液の調合装置であって、
電解質を貯留する電解質貯留手段と、
非電解質を貯留する非電解質貯留手段と、
所定量の水を供給するための水供給手段と、
前記電解質貯留手段から供給された所定量の前記電解質と、前記水供給手段から供給された所定量の水と、を収容し、均一に撹拌混合することのできる第1の調合槽と、
前記第1の調合槽にて均一に混合撹拌された電解質水溶液の濃度を測定するための第1の電気伝導率計と、
前記第1の調合槽から供給された所定濃度の電解質水溶液と、前記非電解質貯留手段から供給された所定量の非電解質と、を収容し、均一に撹拌混合することのできる第2の調合槽と、
前記第2の調合槽にて均一に混合撹拌された混合水溶液中の非電解質の濃度を測定するための第2の電気伝導率計と、を備え、
前記非電解質を前記非電解質貯留手段から所定量ずつ前記第2の調合槽へと供給して混合水溶液となし、この混合水溶液中の非電解質の濃度を前記電気伝導率計にて継続的に測定し、この濃度値が所定値となったとき、前記非電解質貯留手段から前記第2の調合槽への前記非電解質の供給を停止するようにしたことを特徴とする電解質と非電解質を含む混合溶液の調合装置。 - 前記電解質は少なくとも第1及び第2の電解質成分を含み、前記電解質貯留手段は、これら第1及び第2の電解質成分をそれぞれ個別に貯留する少なくとも第1及び第2の電解質貯留手段からなる請求項7の調合装置。
- 前記調合装置は透析液のA剤調合装置であり、前記電解質は粉末状の塩化ナトリウムを主成分とする粉末状の電解質薬剤であり、前記非電解質は粉末状のグルコース薬剤である請求項7の調合装置。
- 前記調合装置は透析液のA剤調合装置であり、前記電解質は塩化ナトリウムである粉末状の第1の電解質薬剤と、酢酸ナトリウムである粉末状の第2の電解質薬剤と、その他の微量成分である塩化カリウム、塩化マグネシウムとされる液状の第3の電解質薬剤とを有し、前記非電解質は粉末状のグルコース薬剤である請求項8の調合装置。
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