JP4650771B2 - 酸化還元電位測定装置 - Google Patents

Description

本発明は溶液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定装置にかんする。

酸化還元電位測定装置は指示電極と参照電極を備え、指示電極と参照電極を試料溶液中に挿入し、溶液中の電解質の濃度や酸化体・還元体のイオン濃度比など酸化還元電位を測定する。従来、酸化還元電位の測定は主に排水やプラント水の水質検査など多量の溶液を対象とする一方、試料溶液が少量であったり、緩衝能力が低い場合、測定の再現精度が不安定で正確性にかけるという欠点があった。液絡部を通して試料溶液中に流出する参照電極（銀−塩化銀）側の内部液が試料溶液と接触することによって酸化還元電位が測定されるのであるが、緩衝能力の低い試料溶液（唾液などの生体液等）のような場合、内部液の流出がわずかであっても試料溶液に対する影響が大きく、正確な酸化還元電位測定ができないからである。
特開平１１−６４２７５

本発明は、生体液のような緩衝能力の低い試料溶液や少量の試料溶液であっても、その酸化還元電位を簡易、正確に測定しうる酸化還元電位測定装置を提供する。

この課題を解決するため本発明にかかる酸化還元電位測定装置は、少なくとも参照電極と指示電極を設け、指示電極に当接する試料溶液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定装置において、参照電極を挿入した内部液を収容する液槽と、試料に対して不活性な多孔性物質からなる保持部と、液槽と間隔を置いて形成された保持部の配置部と、液槽と保持部の配置部との間を連通し液槽の内部液が流動可能な少なくとも１本の細溝と、細溝の長さ方向に垂直な方向の開放部を開閉可能に覆う被覆体とを備え、配置部に配置された試料溶液を浸含する保持部の一側に対して指示電極が当接する一方、試料溶液を浸含する当該保持部の他側に対して被覆体で覆われた細溝の液槽と反対側の開口先端が当接するとき、細溝の当該開口先端から保持部へと流出する内部液が保持部に包含された試料溶液と接触し、保持部における内部液と試料溶液との接触により指示電極、保持部、参照電極の三者間における電子的通電を可能とした。

また前記酸化還元電位測定装置において、保持部および／または指示電極が配置部に着脱可能に配置される。また前記酸化還元電位測定装置において、細溝が液槽から水平方向に延びる。また前記酸化還元電位測定装置において保持部が綿棒の形態をとる。また前記酸化還元電位測定装置において、試料に対して不活性な保持部を構成する多孔性物質が綿、織布、スポンジである。そして前記酸化還元電位測定装置において、被覆体が開放部を覆う状態の細溝は最大深さおよび最大幅が０．１ｍｍ乃至０．６ｍｍである。

本発明にかかる酸化還元電位測定装置によれば、被覆体が細溝の長さ方向の開放部を開閉可能に覆うから、細溝に付着物が生じたような場合でも被覆体を細溝から取り外し、開放部側から先端開口を含む細溝を拭くなどして付着物が除去される。付着物の除去により、試料溶液の酸化還元電位の測定が可能となり、また試料溶液が生体液のような緩衝能力が低い場合にも正確な測定が可能となる。また保持部に試料溶液を浸含させる一方、試料溶液の浸含された保持部において参照電極側の内部液を直接に接触させるから、少量の試料溶液や唾液のような生体液でも正確かつ簡易に酸化還元電位の測定が可能となる。唾液等の生体液を試料溶液（被検液）とした場合、その酸化還元電位の測定により人体の健康状態を随時チェックすることもできる。

本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１において酸化還元電位測定装置３０は基台部５が液槽２を有し、液槽２には内部液として、例えば、塩化カリウム溶液が収容される。液槽２の内部液には参照電極１が挿入されている。参照電極１はリード線９を介して電位差計２０に連結されている。参照電極１には塩化銀電極を使用することができる。例えば、ペレットタイプの塩化銀電極（参照電極）１は、ガラス等の不活性素材からなる筒部１１内にリード線９に通じた銀線１０を配設するとともに粉末状の塩化銀２１を凝結し、さらに天然素材の綿１２を詰め込んだ構造である。

基台部５には液槽２から離間して試料保持体１４の配置部８が設けてある。配置部８は基台部５の表面に形成された凹部であり、凹部は二重の円形凹部からなり、大円凹部７の内側に形成された小円凹部６は大円凹部より底部が深く凹陥し、段差を形成している。図示の場合、小円凹部６に試料保持体１４が配置されるとともに、指示電極１３が試料保持体１４に当接するように併置される。配置部の形状、構成などに限定はなく、少なくとも試料保持体を配置する場所的なスペースがあれば配置部としての条件を満たす。

基台部５は液槽２から離間して配置部８へ延びる細溝４を有する。即ち細溝４は液槽２と試料保持体の配置部８との間を連通し、液槽２の内部液が細溝４の基端開口２２から先端開口２３へと流動可能である。細溝４は断面形状がほぼＵ字形あるいは半円形（図７参照）であるが、Ｖ字溝（図示せず）などその形状は任意である。細溝４は基台部の上面１８において凹陥しているがこれに限定されない。細溝は直線状に延びている（図４参照）が、屈曲状、湾曲状に形成してもよく（図示せず）、また水平方向だけでなく傾斜状でもよい（図示せず）。

細溝４は長さ方向の開放部２５を有し、被覆体３が開放部２５を覆っている。被覆体３は基台部５に取り外し可能あるいは着脱可能に配設される。すなわち被覆体３は細溝４を含む基台部の上面１８を覆う一方、被覆体の底面１９が基台部５の上面１８に密接し、被覆体３と基台部５との間に液槽２を形成している。また被覆体の底面１９が細溝の開放部２５を覆い、開放部２５が閉鎖状態となっている（図４、５、６参照）。被覆体の底面１９と基台部５の上面１８との間にパッキングを介在させ、密接性を高めてもよい（図示せず）。細溝４、基台部５、被覆体３は不活性の素材で形成され、ＡＢＳ樹脂やポリプロピレン等を用いることができる。なお被覆体、液槽の構造は任意であり、液槽が被覆体と基台部とにより形成される構造の他、基台部に液槽を別個に設けてもよく、被覆体は細溝４の開放部２５のみを覆うものでもよい（図示せず）

被覆体３が開放部２５（図示の場合は上方側に開放部２５がある）を覆い、開放部２５が閉鎖された状態において液槽２の内部液が細溝４の基端開口２２から先端開口２３へ流動可能である。開放部２５が閉鎖された細溝４の最大深さおよび最大幅は０．１ｍｍ乃至０．６ｍｍとするのが好ましい。細溝４の大きさがこの範囲内にある場合、液槽２の内部液が細溝４の先端開口２３からほとんど流出しない一方、後述のように、細溝の先端開口２３を試料保持体の保持部１５に当接したとき、少量の内部液が細溝４から保持部１５へと流出する。また細溝４の大きさがこの範囲を超えた場合、保持部１５に当接したときの内部液の流出量が大きく、参照電極１側の内部液の消耗が激しい等の不都合がある。液槽の内部液が消耗した場合、口部から所定の内部液を液槽に注入し、内部液の填後に注入口は着脱可能な蓋部で密閉状に塞がれる（図示せず）。また蓋を外した状態で口部から液槽内の内部液を排出することもできる。

試料保持体１４は不活性の多孔性物質からなる保持部１５を有する。多孔性物質には綿、ガーゼ等の織布、スポンジ等があるが、これに限定されない。試料保持体１４は綿棒の形態をとり、中心の棒状部１６の頭部に多孔性物質からなる綿部（保持部１５）が一体的に設けてある。綿部を口内に含むことにより試料溶液（被検液）の唾液が綿部に浸含される。唾液、血液、尿等の生体液や飲料水、純水等は少量であっても保持部１５に容易に浸含することができ、試料溶液を簡単に採取することができる。試料保持体１４は綿棒のほかに種々の形態、構造をとることができる。

作用電極の指示電極１３には白金、金等の金属電極等、公知の構成を採用することができる。指示電極１３はリード線９を介して電位差計２０に接続されている。試料保持体１４は指示電極１３と細溝の先端開口２３にそれぞれ当接して配置される。即ち配置部８における試料保持体１４は、試料溶液を浸含する保持部１５の一側に指示電極１３（金属棒等１７）が当接する一方、同じく試料溶液を浸含する保持部１５の他側に細溝の先端開口２３が当接している。保持部１５の「一側」と「他側」とは、保持部１５と指示電極１３との当接位置と、保持部１５と細溝の先端開口２３との当接位置が互いに離間していることをいう。指示電極１３と細溝の先端開口２３が保持部１５の両側に対向して配置され、両者の当接位置はかなり離間している（図５参照）。しかし当接の位置関係はこれに限定されない。

細溝の先端開口２３が保持部１５に当接すると、細溝４内の塩化カリウム溶液（内部溶液）が多孔性物質からなる保持部１５（綿部）に流出する一方、保持部１５に浸含されている唾液と直接に接触する。保持部１５における参照電極１側の内部液と試料溶液との接触により指示電極１３、保持部１５、参照電極１の三者間における電子的通電が可能となり、試料溶液の参照電極１に対する指示電極１３の電位が電位差計２０で測定される。

唾液は通常、保持部１５（綿部）のほぼ全体に浸透しているが、必ずしも綿部の全体あるいは中心部にまで浸透する必要はない。保持部１５において内部液と試料溶液との接触により電子的通電が可能となればよく、このような電子的通電が可能なように、前記の保持部１５おける「一側」と「他側」（前記段落記号１３の説明参照）との間に試料溶液（唾液２６）が連続状態で存在すればよい（図５の保持部１５において唾液２６が連続状態で存在する状態を説明的に示す）。また唾液は保持部の表面および／または内部に連続状態で含まれていればよい。

このように参照電極１側の内部液が唾液を浸含する保持部１５へ直接に流出する一方、保持部１５において内部液と唾液が直ちに接触して電子的通電を行うという構成により、正確な酸化還元電位の測定が可能となる。参照電極１側と指示電極１３が近接していると、参照電極側の内部液が指示電極１３と接触しやすいため、試料溶液の酸化還元電位の測定が不可能となることがあるが、本発明では細溝の先端開口２３（液絡部）と指示電極１３とが離間した位置関係にあり、指示電極１３は内部液による影響を受けることがなく（あるいはそのおそれが小さく）、酸化還元電位の正確な測定が可能となる。

液絡部において試料溶液が内部液側へ浸入すると大きな液間起電力が生じやすく、正確な電位測定の大きな障害となることが指摘されているが、本発明では、液槽から延びる細溝４存在により、綿部に浸含された唾液が細溝の先端開口２３（液絡部）から参照電極側の内部液に浸入するのが防止される。特に液槽内の内部液への浸入は確実に阻止される。

酸化還元電位測定装置では毛細管現象により内部液が細孔の液絡部からわずかに滲出する。そこで保管時等に滲出した内部液が結晶となって液絡部に付着しあるいは液絡部を塞ぎ、正確な還元電位の測定を困難にしている。従来の酸化還元電位測定装置では付着物の除去に手間がかかるだけでなく、除去作業時にガラス製の筒部や液絡部を破損するおそれもある。本発明によれば、付着物が生じた場合でも細溝の開放部を開放状態として付着物を容易に除去することができる。また拭き取り等による除去作業時に液絡部を破損することもない。

なお酸化還元電位の測定は通常、細溝の開放部が閉鎖された状態で行うが、開放部が開放された状態であっても酸化還元電位の測定は可能である。

本発明は一般的な酸化還元電位測定装置に関する産業分野のみならず、健康管理計に関する産業分野での利用も可能である。

本発明にかかる酸化還元電位測定装置の平面図である。 図１の酸化還元電位測定装置において被覆体を取り除いた状態の基台部の平面図である 図１の酸化還元電位測定装置において試料保持体と指示電極を配置した状態の平面図である。 図１の酸化還元電位測定装置におけるＸ−Ｘ線断面図である。 図３の酸化還元電位測定装置におけるＺ−Ｚ線断面図である。 図１の酸化還元電位測定装置におけるＹ−Ｙ線断面図である。 図５の酸化還元電位測定装置における基台部のみを示す断面図である。

符号の説明

１ 参照電極
２ 液槽
３ 被覆体
４ 細溝
５ 基台部
８ 配置部
９ リード線
１３ 指示電極
１４ 試料保持体
１５ 保持部
１８ 基台部の上面
１９ 被覆体の底面
２２ 細溝の基端開口
２３ 細溝の先端開口
２５ 開放部
２６ 唾液
３０ 酸化還元電位測定装置

Claims (6)

1. 少なくとも参照電極と指示電極を設け、指示電極に当接する試料溶液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定装置において、参照電極を挿入した内部液を収容する液槽と、試料に対して不活性な多孔性物質からなる保持部と、液槽と間隔を置いて形成された保持部の配置部と、液槽と保持部の配置部との間を連通し液槽の内部液が流動可能な少なくとも１本の細溝と、細溝の長さ方向に垂直な方向の開放部を開閉可能に覆う被覆体とを備え、配置部に配置された試料溶液を浸含する保持部の一側に対して指示電極が当接する一方、試料溶液を浸含する当該保持部の他側に対して被覆体で覆われた細溝の液槽と反対側の開口先端が当接するとき、細溝の当該開口先端から保持部へと流出する内部液が保持部に包含された試料溶液と接触し、保持部における内部液と試料溶液との接触により指示電極、保持部、参照電極の三者間における電子的通電を可能とした酸化還元電位測定装置。
2. 保持部および／または指示電極が配置部に着脱可能に配置される請求項１に記載の酸化還元電位測定装置。
3. 細溝が液槽から水平方向に延びる請求項１又は２に記載の酸化還元電位測定装置。
4. 保持部が綿棒の形態をとる請求項１、２又は３に記載の酸化還元電位測定装置。
5. 試料に対して不活性な保持部を構成する多孔性物質が綿、織布、スポンジである請求項１、２、３又は４に記載の酸化還元電位測定装置。
6. 被覆体が開放部を覆う状態の細溝は最大深さおよび最大幅が０．１ｍｍ乃至０．６ｍｍである請求項１、２、３、４又は５に記載の酸化還元電位測定装置。

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