JPH0454898B2 - - Google Patents

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JPH0454898B2
JPH0454898B2 JP58104350A JP10435083A JPH0454898B2 JP H0454898 B2 JPH0454898 B2 JP H0454898B2 JP 58104350 A JP58104350 A JP 58104350A JP 10435083 A JP10435083 A JP 10435083A JP H0454898 B2 JPH0454898 B2 JP H0454898B2
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Uerunaa Ryutsubaasu Deiitoritsuhi
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MATSUKUSU PURANKU G TSUA FUERUDERUNKU DERU UITSUSENSHAFUTEN EE FUAU
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MATSUKUSU PURANKU G TSUA FUERUDERUNKU DERU UITSUSENSHAFUTEN EE FUAU
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/84Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving inorganic compounds or pH

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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン強度を測定するための方法及
び装置に関する。
イオン強度Jは (1) J=1/2 〓i CiW2 i Ci=イオン種iの濃度 Wi=イオン値iのイオン価 によつて定義される。
従つてイオン強度Jを特定しようとする場合に
は個々のイオン種の濃度を測定しかつ表から読み
取つた該イオン種の電気化学的イオン価から(1)に
よりイオン強度を計算しなければならない。
大部分の測定及び解析問題に関してはこのよう
なイオン強度の特定で十分である。
しかし生物学的対象の場合、例えば物質代謝過
程の場合には、電解液中の物質組成の時間的変化
がしばしば起こる。そこでその都度のイオン強度
を特定しようとする場合には、関与する物質の部
分ならびにそれらのイオン価及び濃度の特定に関
する面倒な方法や表による参照は利用できる短い
作業時間では普通は不可能である。
従つて本発明は電解液のイオン強度の直接的測
定を課題とした。
上記課題は、電解液のPH値が、イオン強度に依
存する第一指示薬を用いる第一の測定及び第一指
示薬とは別様にイオン強度に依存する第二指示薬
を用いる第二の測定によつて測定され、この際イ
オン強度が近似式: (2) J=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(N)-W(X)]
[pH(N)-pH(X)] J=イオン強度 J0=検量時のイオン強度 PH′(N)=イオン強度に依存する第一指示薬N
(HPTS)を用いて測定されたPH値 PH′(X)=イオン強度に依存するが、第一指示薬
とは異なるイオン強度依存性を有する第二指
示薬を用いて測定されたPH値 W(N)=第一指示薬(HPTS)のイオン価(−
4) W(X)=第二指示薬のイオン価 F(N)=1/0.07(2W(N)+1) …(2a) によつて計算されることによつて解決される。
ここで、−4はHPTS(ヒドロキシピレントリス
ルホネート)が水溶液中で次のように完全に解離
する際のイオン価Wiである。
本発明による方法の利点は、イオン強度がそれ
ぞれ自体未知の組成を有する混合物からも直接特
定されうる点にある。
前記方法を実施するための装置は、イオン強度
依存性第一指示薬を用いてPHを特定するための自
体公知の装置及び第一指示薬とは異なるイオン強
度依存性を有する第二指示薬を用いる自体公知の
装置が設けられていて、式: E1=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(N)-W(X)] …(3) F(N)=1/0.07[2W(N)+1] …(3a) で示されるパラメーターが、両装置の信号の差分
d1で累乗されてP1 (E1)d1=J0d1・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(
N)-W(X)
]d1…(3b) となり、この累乗された信号が指示装置に送られ
ることから成る。
該方法は、二つの測定がイオン強度への異なる
依存性を有する場合のみ、蛍光性指示薬、吸光性
指示薬、指示器としての電極又は他の指示方法を
用いて実施することができる。電極は、例えばPH
測定用のガラス電極又はイオン選択電極、Caイ
オン測定用のイオン選択又はガラス電極であつて
よい。カルシウムイオンの蛍光測光による測定の
ためには吸光性指示薬として砒素アゾ()を用
いることができる。
この場合特別の方法は、複指示薬方法、つまり
2種の異なる蛍光性指示薬を用いる測定である。
それというのもこのような指示薬の蛍光信号は測
定技術的に良好に分離可能だからである。
特に血液及び尿の生理学的測定の場合には、ヒ
ドロキシピレントリスルホネート(HPTS)及び
b−メチルウンベルフエロン(b−M)を使用す
るのが極めて有利である。
また強度の変動を除去するために蛍光性指示薬
に公知法で参照指示器(Referenzindikator)が
関連されていてもよい。
前記測定方法及び装置の場合、PH測定用蛍光性
指示薬としてHPTSを使用すること自体は任意で
ある。他のすべての蛍光性指示薬も同様に使用す
ることができる。
この場合にはもちろん指数係数(指示薬HPTS
の場合には約2.22である)は変化する。
任意の指示薬Xに指定される指数係数F(X)は直
ちに特定できる。すなわちF(X)は F(X)〕F(N)Z(N)/Z(N) …(6) F(N)=N(HPTS)の指示薬固有指数定数 F(X)指示薬Xの固有指数定数 Z(N)=N(HPTS)のイオン価パラメーター Z(X)指示薬Xのイオン価パラメーター Z=2(−W)−1 …(7) W=イオン価 である。
この種の装置を用いると換算によつて更に浸透
圧又は沸点上昇が特定できる。例えば浸透圧P0
は P02|J|・22.4atm …(8) であり、浸透度(Osmolaritaet)は Qsm2J …(9) である。
さて該測定方法は次のように説明される:出発
点は次の式: PH=pK−log〔Sd−Sx/Sx〕=pK−log〔1−α/α〕 …(11) Sd=完全に解離された濃度 Sx=実際に解離された電解質部分 α=Sx/Sd=電解質の解離度 で示される質量作用の法則である。
実験から判明したところによると、蛍光測光的
に測定されたPH値の変動は、 △pK=pK1pK2 …(12) pK1=イオン強度1の場合のpK値 pK2=イオン強度2の場合pK値 に比例するので、イオン強度に対する異なる依存
性を有する異種のPH指示薬を用いる該溶液の二つ
の測定の際には方程式: PH=PH′(N)−△pK(N) …(13) PH=PH′(X)−△pK(X) が得られる。
方程式(13)においてはPH、△pK(N)、△pK(X)なる
量は未知である。この限りでは解けない放程式(13)
はしかし、デバイーヒユツケル(DEBYE−
HUECKEL)の式により近似的に偏差△pK(N)、
pK(X)の関係が存在することを考慮すると解を
得ることができる。すなわちデバイーヒユツケル
の式 △pK=Z・L(J) …(14) ここで Z=2(−W)−1 …(15) W=指示薬のイオン価 L(J)=A√/1+B・d・√J …(16) (デバイーヒユツケルの関数) J=イオン強度 B・d=分子パラメーター A=温度依存定数 である。従つて(13)式から、近似式: L=(J,X)L(J,N)=L(J) …(17) を用いて方程式: △pK(N)=Z(N).L(J) △pK(X)=Z(X).L(J) …(18) が得られる。故に関係式: △pK(N)=Z(N)/Z(N)△pK(X) (19) が成立する。(13)及び(19)から次式: PH=1/Z(X)−Z(N)[Z(X)PH′(N)−Z(N)PH′(X)
] …(20) 又はイオン価Wを用いると PH=PH′(X)−WF[PH′(N)−PH′(X)] …(21) WF=W(X)+0.5/W(N)−W(X) …(21a) が得られる。
実験的には次の曲線が得られる: 第1図に図示した実際に最も重要なイオン強度
範囲:J0<J<10J0;J0=0.1に関して例えば
HPTSの場合には △pK(HPTS)=0.45logJ/J0 …(22) となり、例えばb−メチルウンベリフエロン(b
−M)の場合には △pK(b−M)=0.07logJ/J0 …(23) のようになる。第1図において1はHPTSに関す
る測定曲線であり、2はデバイーヒユツケルの論
理により期待される曲線であり、3はb−Mに関
する測定曲線、4はデバイ−ヒユツケルの論理に
より期待される曲線である。
方程式(22),(23)からは換算によつて、2種の
蛍光性指示薬、例えばHPTS及びb−Mメチルウ
ンベリフエロンを用いる測定の場合には J=J0・10222(1+WF)(PH′(HPTS)
−PH′(b−M))…(25) WF=W(X)+0.5/W(N)−W(X)=W(b−M
)+0.5/W(HPTS)W(bM)=−1+0.5/−4+1=
1/6 が成立する。任意の指示薬Xに関しては J=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(HPTS)-W(X)][pH
(HPTS)-pH(X)]…(26) F(N)=1/0.07(Z(N)) …(26a) Z(N)=2(−W(N))−1 …(26a) が適用される。
ここでF(N)は次のように確定することができ
る: 方程式(24)は方程式(2)に相当する。従つて方程
式(24)における指数F=2.22はほぼ曲線(22)の勾
配0.45の逆数である。この勾配は有利には実験的
に特定されるが、原理的にはまたデバイーヒユツ
ケルの理論により確定することができる。
この場合標準化は任意であり、また他のすべて
の指示薬に対しても標準化が可能である。このこ
とは同様に任意のイオンに関してもあてはまる。
それというのも特定イオン種の特性が前提とさ
れてはならないからである。しかし特定イオン種
の測定のために必要な2種の指示薬は溶液のイオ
ン強度依存性は相違していなければならない。
第2図は、本発明による方法をそれを用いて実
施することのできる簡単な装置を示す。
第2図の場合、PH感受性指示薬I1,I2に対
して調節された2個の蛍光光度計F1,F2が容
器K中の当該溶液LのPH値を特定する。
両PH値は電気的に減法ユニツト(Subtrah−
ierglied)D1に送られ、そこで形成された示差
信号を用いて累乗ユニツト(Potenzierglied)P
1で式: E1=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(N)-W(X)] …(3) で示されるパラメーターが PH′(N)−PH′(X) …(3a) で累乗される。
演算増幅器又はデイジタルコンピユーターとし
て形成されていてよい累乗ユニツトで形成された
値は指示装置A1で表示される。
イオン強度の指示と平行して、計算機Rで信号
の換算が行なわれ、指示装置A3で他の導出可能
な信号が表示されうる。例えばRで2を乗じると
該指示装置は方程式(9)による浸透度を表示し、係
数が44.8の大きさならばA3は方程式(8)による浸
透圧を表示する。
同様にイオン強度に依存する他の計算規則も使
用することができる。
導出可能な量の測定は第2図により行なわれ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図はlogJ/J0と△pKとの関係を表わすグラ フであり、第2図は本発明による方法を実施する
ための装置のフローチヤートである。 I1…第一指示薬、I2…第二指示薬、F1,
F2…蛍光光度計、D1…減法ユニツト、P1,
A1,A3…指示装置、R…計算機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電解液のPH値が、イオン強度に依存する第一
    指示薬を用いる第一の測定及び第一指示薬とは別
    様にイオン強度に依存する第二指示薬を用いる第
    二の測定によつて測定され、この際イオン強度が
    近似式: J=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(N)-W(X)]
    [pH(N)-pH(X)]…(2) J=イオン強度 J0=検量時のイオン強度 PH′(N)=イオン強度に依存する第一指示薬N
    (HPTS)を用いて測定されたPH値 PH′(X)=イオン強度に依存するが、第一指示薬
    とは異なるイオン強度依存性を有する第二指
    示薬を用いて測定されたPH値 W(N)=第一指示薬(HPTS)のイオン価(−
    4) W(X)=第二指示薬のイオン価 F(N)=1/0.07[2W(N)+1] …(2a) によつて計算されることを特徴とするイオン強度
    の測定方法。 2 指示薬が異なるイオン強度依存性を有する2
    種類の蛍光性指示薬である特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 3 指示薬がヒドロキシピレントリスルホネート
    (HPTS)及びb−メチルウンベリフエロン(b
    −M)である特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 強度の変動を除くために蛍光指示薬に公知法
    で参照指示器が関連されている特許請求の範囲第
    2項記載の方法。 5 水素イオンの代りに、光学的又は電気化学的
    指示薬を用いて測定可能の他のイオンが測定され
    る特許請求の範囲第1項から第4項までのいずれ
    か1項記載の方法。 6 電解液のPH値が、イオン強度に依存する第一
    指示薬を用いる第一の測定及び第一指示薬とは別
    様にイオン強度に依存する第二指示薬を用いる第
    二の測定によつて測定され、この際イオン強度が
    近似式: J=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(N)-W(X)]
    [pH(N)-pH(X)]…(2) J=イオン強度 J0=検量時のイオン強度 PH′(N)=イオン強度に依存する第一指示薬N
    (HPTS)を用いて測定されたPH値 PH′(X)=イオン強度に依存するが、第一指示薬
    とは異なるイオン強度依存性を有する第二指
    示薬を用いて測定されたPH値 W(N)=第一指示薬(HPTS)のイオン価(−
    4) W(X)=第二指示薬のイオン価 F(N)=1/0.07[2W(N)+1] …(2a) によつて計算されることから成るイオン強度の測
    定方法を実施するための装置において、イオン強
    度依存性第一指示薬を用いてPH値を測定するため
    の自体公知の装置I1,F1及び第一指示薬I1
    とは異なるイオン強度依存性を有する第二指示薬
    を用いる自体公知の装置I2,F2が設けられて
    いて、式: E1=J0・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(N)-W(X)] …(3) F(N)=1/0.07[2W(N)+1] …(3a) で示されるパラメーターが、両装置の信号の差分
    d1で累乗されてP1 (E1)d1=J0d1・10F(N)[1+W(X)+0.5/W(
    N)-W(X)
    ]d1 となり、この累乗信号が指示装置A1に送られる
    ことを特徴とするイオン強度の測定方法を実施す
    るための前記装置。 7 計算機Rを有する他の指示装置A3が設けら
    れていて、同装置を用いてイオン強度に依存する
    量が計算されかつ指示されうる特許請求の範囲第
    6項記載の装置。 8 計算機Rの計算規則が方程式: Osn=2J である特許請求の範囲第7項記載の装置。 9 計算機Rの計算規則が方程式: Pp=2J・22.4 である特許請求の範囲第7項記載の装置。 10 蛍光測光による測定のための第一指示薬が
    可及的に大きいイオン価を有する特許請求の範囲
    第6項から第9項までのいずれか1項記載の装
    置。 11 水素イオン測定のための装置の代りに、光
    学的又は電気化学的指示薬を用いて測定可能の他
    のイオンの測定装置が使用される特許請求の範囲
    第6項又は第9項記載の装置。
JP58104350A 1982-06-14 1983-06-13 イオン強度の測定方法及び測定装置 Granted JPS595953A (ja)

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