JPS58135446A - イオン濃度測定装置 - Google Patents

イオン濃度測定装置

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JPS58135446A
JPS58135446A JP57015544A JP1554482A JPS58135446A JP S58135446 A JPS58135446 A JP S58135446A JP 57015544 A JP57015544 A JP 57015544A JP 1554482 A JP1554482 A JP 1554482A JP S58135446 A JPS58135446 A JP S58135446A
Authority
JP
Japan
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ion
electrode
deterioration
selective electrode
selective
Prior art date
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Pending
Application number
JP57015544A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Sugano
菅野 憲一
Tetsuya Katayama
潟山 哲哉
Masao Koyama
小山 昌夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58135446A publication Critical patent/JPS58135446A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/4163Systems checking the operation of, or calibrating, the measuring apparatus
    • G01N27/4165Systems checking the operation of, or calibrating, the measuring apparatus for pH meters

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン選択性電極の劣化表示の機構を具備した
イオン濃度測定製置VC関する。
イオン選択性電極は、液中の特定のイオンai1度を選
択的に定量できる特徴があシ、これまでも特定イオンの
モニター、水質分析など広い分野において用いられてき
ている。これは、例えば陽イオン選択性電極の場合には
、対象とする陽イオンの活量畠1と陽イオン選択性電極
が示す電位Eとの間には、 E = E’ + 2.303 (RT/ZF ) @
 a” ・・・−(1)のような、ま九陰イオン選択性
電極の場合には対象とする陰イオンの活量a−と陰イオ
ン選択性電極の示す電位Eとの間には、 E=E’ + 2.303(RT/ZF)loga−・
・・・・(2)のような活量の対数と電位が比例する関
係が成立し、電位の測定値から目的とするイオンの活m
t−簡単に計算できるからである。
なお、式(1)及び(2)において、Rは気体定数、T
は絶対温度、2はイオン価、F扛ファラデ一定数、Eは
系の標準電極電位である。
このように、イオン選択性電極を用いれば電位t−測測
定るだけで広い濃度範囲でのイオン濃度の足皺がiJ−
能となる。また、イオン選択性電極を用い、電極ili
′を小皺にすれd少量のサンダルでの側足が9能となる
。このように、イオン選択性電極は便利なので、絨近で
はこれを医用、とくに血液中に存在するイオン、例えは
Na” + K” 、 CL−などの各檀イオンの定量
に用いる試みが盛んになっている。ま九、実際に前記イ
オン選択性電極を用いた分析装置も多種類考案されてい
て、血液の分析とか医用関係の分析装置としての用途が
広まりつつある。
し、かじながら、イオン選択性電懐には継続使用中f(
−劣化する性質があり、いずれは劣化した電極を交換す
るとか劣化した電極を再生する必要が生じてくる。とく
に、実際に電極を使用している間に劣化するのが大きな
問題でワシ、イオン選択性電極が劣化しているのか否か
を判定するためのイオン選択性電極の劣化判定慎榊會組
み込んだイオン濃度の測定装置が必要になってくる。従
来からも知られていてしばしば使われてきたイオン選択
性電極の劣化判定法としては、l)イオン選択性電極が
(1)式を友は(2)式で示しえよ・うなネルンスト応
答を示しているか否か、あるいはE −log a士関
係の勾配が充分な大きさを保っているか否か、11)イ
オン選択性電極の応答速度が充分に速いかなどを調べる
ことにもとづく方法が考えられ、前記+)、 i+)の
方法を用いたイオン選択性電極の劣化判定機構を組み込
んだイオン濃度の測定装置が考えられる。
具体的には、例えば1)の方法を用いる場合には被測定
イオン濃度の異なるいくつかの溶液を準備しておき、そ
れらのイオン濃度に対応したイオン選択性電極の指示す
る電位を調べていけばよいまた、11)の方法を用いる
場合には例えば異なった濃度の被測定イオンを含む溶液
を夫々準備しておき、低譲度液から高一度液に前記イオ
ン選択性電極含浸しかえ九ときの電位の応答速度の大小
を見ればよい。
しかしながら、これら従来のイオン選択性電極の劣化の
判定法には例えばI)の方法の場合には■各種濃度の被
測定イオン溶液を調製しなければならない、■各種濃度
の被測定イオン溶液について応答電位を測定せねばなら
ない、■測定し九応答電位より、ie loga士関係
の勾配を求めねばならない、などの欠点があり、操作が
複雑であ抄、結果を得るまでに長い時間を要するという
欠点がある。まえ、11)の方法の場合には、■少なく
とも2つの異なる繊度の被測定イオン溶液t−調製しな
ければならない、■イオン選択性電極を異なるイオン濃
度の溶液に浸しかえたときの前記電極の電位変化を長時
間にわ九シ注意深く追跡していく必要がある、などの欠
点がある。
本発明は上記のような従来のイオン選択性電極の劣化判
定機構を組み込んだイオン濃度の測定装置の欠点を解消
せんとしてなされたもので、操作が簡単でしかも、結果
がすみやかに判るイオン選択性電極の劣化の判定機構を
組み込んだイオン濃度の測定装置會提供しようとするも
のである。
すなわち、本発明は、中性キャリヤー會プラスチック中
に固定したイオン選択性膜を有するイオン選択性電極、
対極および基準電極からなる電極群と、被測定液を収容
し、且つ、前記電極群にてイオン淡度測定を行うための
イオン濃度測定セルと、この測定セルに被測定液を導入
し、測定後の廃液を排出する機構と、前記電極群の電位
測定の結果より被測定液のイオン濃度を測定する機構と
、所定容量のコンデンサに必l!な電荷を充電する機構
と、液中にある前記イオン選択性電極及び対極間に前記
コンデンサの電荷を放電する機構と、詭魅−\楓\%&
前記コンデンサの放電後の前記イオン選択性電極の電位
変化を前記基準電極を介して得、得られ九電位変化から
前記イオン選択性電極の劣化を判定表示する機構とを具
備することを特徴とするイオン濃度測定装置に係るもの
である。
本発明の実施例を図面によって説明すれば、図面は血液
中のNm”イオン、Cイオンを定量するためのイオン濃
度測定装置の構成図で、中性キャリヤーであるモネシン
と可塑剤であるジオクチルアジペートをポリ塩化ビニル
中に固定してなるNXイオン選択性膜を有すゐHa+イ
オン選択性電極11と中性キャリヤーである。パリノマ
イシンと可塑剤であるジオクチルアジペートをポリ塩化
ビニル中に固定してなるCイオン選択性展を有するえ+
イオン選択性電極12と2等電極の劣化の判定に用いる
対極13及び−一塩化銀電極よ)なる基準電極14から
なる電1に#と、被測定液を収容し且つ前記電極群に対
してイオン湊lIL測定を行う丸めのイオン濃を測定セ
ル15とこの測定セルに被測定液を導入する流路16及
び測定に供するサンプリングされた被測定液である血清
を導入するパイプ17と、導入された血清を希釈する丸
めの希釈室1Bと、この希釈室へ希釈液及び洗浄液を導
入するためのパイプ19と前記希釈室内に設は九攪拌子
20と、この攪拌子を駆動するモータ21と、前記被測
定液が側御さ、れ終了後の廃液を測定セルよシ外部に排
出するパイプ22と、このパイプに連結したポンプ23
と、前記洗浄液を貯蔵するタンク24と、このタンクに
貯蔵され丸洗浄液を希釈室18に導く丸めのポンプ25
と、希釈1118及びイオン濃度測定セル15との流路
を断続する電磁弁26よシ構成され前記電極群の出力は
切換回路27を経てイオン選択性電極の電位測定回路2
8を通シ、血清中のNa+イオン濃度、K+イオン濃度
を計算し表示する計算表示機構29に接続されている。
かかる構成において、本発明は更に破線内に示すように
1所定容量のコンデンサ51に公費な電荷を充電する電
池52、可変抵抗53、スイッチ54よりなる充電する
機構と、所定の充電電荷を液中にあるイオン選択性電極
及び対極間に放電するためのスイッチ機構55とが設け
られ、充電電荷は前記切換回路27を経て電極に加えら
れる。
又、装置のすべては制御回路30によって制御され所定
の順序で装置が作動するように構成される次に本発明の
イオン濃度測定装置の作動について説明すれば、まず、
電磁弁26を閉じた状態でパイプ17よシ濃変の測定を
希望するイオンを含む所定量の血清を希釈室18に導き
、続いて、ポンプ25の働きによって希釈室18に血清
の9倍皺の希釈・洗浄液が導入される。そこで、モータ
ー21にふうて前記攪拌子20が回転し、血清は10倍
に希釈される。10倍に希釈された血清は続いて電磁弁
26が開くことと、ポンプ23によって徐々にl![測
定セルである70−セル15の方へ導かれる。70−セ
ルの被測定液の流路が10倍希釈の血清でみたされたと
き、前記イオン選択性電極11.12と基準電極14と
電位測定機構28によシ前記イオン選択性電極の電位が
測定される。このとき、前記接続を切り換える機構27
は前記イオン選択性IE極11.12と基準電極14の
出力は前記電位測定機構28の方へ接続されるように作
動する。続いて電位の測定結果は計算・表示機構29に
送られ、解析して得られ九Na、K  イオン濃度が表
示される。この間ポンプ23は動作しているが前記希釈
室18の被測定液がなくなった時点で動作を停止し、同
時に電磁弁26も閉じる。続いて希釈室中には前記希釈
・&、#液がみたされ、続いて再び電磁弁26が開き、
ポンプ23が作動するとともに、前記フローセル15.
1オン選択性電極11.12と基準電極14と対極13
の洗浄が行なわれる。洗浄液が流路16やパイプ22か
らなくなるまでポンプ23は作動する。続いて、電磁弁
26が閉じられ、再びもとの測定操作が〈シ返される。
なお、図のイオン濃度測定装置は予め既知濃度のNa”
 a K+イオン溶液を血清の代わりに用いることによ
シ随時、イオン選択性電極の較正ができるようになって
いる。
本装置のイオン選択性電極の劣化判定機構を作動させる
には次のようにする。すなわち、前記接続を切り換える
機構27に通ずる、2本のリード線(片方はコンデンサ
51に!I続され、他方はスイッチング機構に接続され
ている。)がまず前記接続を切シ換える機構の中で片方
は前記対極13へ、他方は前記Na+イオン選択性電極
litたは前記に+イオン選択性電極12のいずれか一
方へ接続される。続いてスイッチ54が閉じられ、前記
コンデンサ51が所定電圧まで充電される。続いて、ス
イッチング機構55が作動し、前記コンデンサ51に蓄
わ見られ要所定量の電荷が前記イオン選択性電極lit
たは12と対極13との間に放電され為。このど:1!
0前記イオン選択性電極11ま九は12の電位変化の測
定が前記基準電極141に介して前記電位変化測定部2
8によって行なわれ、その測定結果は判定・真水機構2
9にて解析され、かつ、イオン選択性電極が劣化してい
るか否かの表示を行う。ただし劣化判定中にはフローセ
ル15には前記希釈・洗浄液がみたされている。
ところで、前記コンデンサ51によって与えられた電荷
ΔQはイオン選択性電極の電位をη0だけシフトさせる
。このときイオン選択性電極膜−被測定液界面の容量を
CMとすれば ΔQ = CMη。・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・■の関係が成立するもの
と考えられる。ところで、前記界面には電荷ΔQが与え
ら[れる九め一時的に前の平衡状態から離れ不安定な状
態となるが前記電荷ΔQtiLだいに放電される丸め、
再び安定な平衡状態に戻る。ΔQの放電に応じて分極値
ηは々・より減衰してい10となっていく、ところで、
ηが減衰する際には前記界面を電荷が移動せねばならな
いが前記電荷の移動は被測定イオンが選択的に前記界面
を移動するととに起因するものと考えられる。前記被測
定イオンの移動はイオン選択性電極のイオン選択性膜が
劣化してない状態ではすみやかであるが、イオン選択性
膜が劣化してくるとおそ〈表ってくる。したがりて劣化
し九イオン選択性電極においては前記ダの減衰がおそく
、劣化していないイオン選択性電極においてはηの減衰
がはやいことが考えられる。
し九がって、ダの減衰が速いか遅いかを調べることによ
シイオン選択性電極が劣化し九か否かの判定が可能とな
る。
具体的KFiえとえば、電極製作直後の?−1(tは時
間)曲線を記録しておき、前記η−を曲線とイオン選択
性電極の劣化を判定したい時点でのす−を曲線とを比較
すればよい。
本発明のイオン濃度測定装置によれば、イオン選択性電
極が劣化しているか否かの判定の際の測定操作が簡単に
なシ、シかも迅速になり九だけでなく、劣化判定を前記
分極値ダの減衰のスピード(換百すれば予め電荷を蓄わ
えるコンデンサから、電荷をイオン選択性膜に4え、所
定時間経過したときのダの値の大小をみるだけでできる
という大きな利点を生ずる。さらに、拳法にはη−1m
mを時間1=0に外挿してダ・を求めれば0式より容量
CMも水型る利点も生じC,はイオン選択性膜−被測定
液界面の性質あるいはイオン選択性電極の劣化を判定す
る上でやは)有益なノくラメータと考えられる。
また、本発明の装置を用いるととによシ、イオン選択性
電極を装置にセ、トシた11の状態でイオン選択性電極
が劣化しているか否かの判定を迅速にできる。特に本装
置は血液などの分析に用いる場合にはイオン選択性電極
は劣化しやすく、早めに、曲もって電極が劣化している
か否かを知ることは緊急測定をするためにも、また、−
診を防ぐ上でも重要なことで、本装置の如くイオン選択
性電極の劣化判定機構を組み込んだイオン濃度測定装置
の価値は大である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明のイオン濃度測定装置の構成図である。 11.12・・・イオン選択性電極、13・・・対極、
14・・・基準電極、15・・・イオン機度測定セル、
16−・・流路、*tr、xe、22・Aイブ、1 B
 ・・・希釈室、20・・・攪拌子、21・・・モータ
ー、23゜25・・・ポンプ、24・・・夕/り、26
・・・電磁弁、27・・・切換囲路、28・・・電位測
定−路、29・・・計算表示機構、30・・・制御回路
、51・・・コンデンサ、52・・・電池、53・・・
可変抵抗、54・・・スイッチ、55・・・スイッチ機
構。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 中性キャリヤーをプラスチック中に固定したイ、4ン選
    択性kt有するイオン選択性電極、対極および基準′d
    t極からなる電#A軒と、被測定液を収容し、且つ、前
    記電憾群にてイオン濃度Q測定を行うためあイオノ績度
    #J廼セルと、この測にセルに赦61+1に液を尋人し
    、測定後の廃液を排出する機構と、咄6己電極群の電位
    測定の結果より被測定液のIAノン−t #j定する慎
    構と、所定容量のコンデ/すに公費な電荷を光電する機
    構と液中にある前記イオン遍択性′嵐憔及び対極間に8
    5記コンデンサの電荷倉放電する機構と、前記コンデン
    サの放電猿J) i’iJ耐イオン選択性電極の電位変
    化を前記基準′−憔會jr(、−cll、得られた電位
    変化から前記イオン選択性電極の劣化七判定嚢示する機
    構とを具備t、6Cとを瞥徽とするイオン一度測″XE
    装諷。
JP57015544A 1982-02-04 1982-02-04 イオン濃度測定装置 Pending JPS58135446A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1936367A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-25 Mettler-Toledo AG Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder zur Bestimmung des Zustandes einer Messsonde

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1936367A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-25 Mettler-Toledo AG Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder zur Bestimmung des Zustandes einer Messsonde
WO2008077851A1 (de) * 2006-12-22 2008-07-03 Mettler Toledo Ag Verfahren und vorrichtung zur überwachung und/oder bestimmung des zustandes einer messsonde
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