JPS58186042A - イオン活量測定器具 - Google Patents

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】 （以下イオン活量という。）測定用のイオン活量測定器
具に関するものであり、さらに詳細には、被検試料液と
して、水、生物体液（例えば全面、血漿、血清、尿など
）、水溶液（例えば酒、ワインやビール、雨水、河川水
、上水、工場排水など）のイオン活量をポテンシオメト
リックに測定するのに有用なイオン活量測定器具に関す
るものである。

本発明のイオン活量測定器具における電極とは一般に半
電池或いは単極と称せられているものと同一の構成のも
のである。

一般に生物体液中或は水溶液中のに電Ｎａ”。

ｃａ”ｇ　Ｃｌ”、　ＨＣ０３°等の無機イオン活量な
選択的に測定することは臨床医学的或は工業的に重要な
ものであり、そのため湿式のイオン選択電極を用いる方
法が既に提案、実施されている。

これらはいずれも針状（または棒状）の電極を生物体液
中等に浸漬して測定する形式のものであり、電極の保守
、洗浄、コンディショニング等を行う必要があり、寿命
も短くまた破損しやすいなどの欠点を有するもので、管
理面において厄介なものでありかつ高価であった。更に
、測定時には、電極ヘッドを毎回力ソグ等の容器に入れ
られた被検試料液に充分に浸漬する必要があるために、
数百８１以上の被検試料液を必要とするものであった。

かかる湿式イオン選択電極の欠点を鑑みて、支持体上に
４層積層構造の電極を設け、全体をフィルム状に構成し
た乾式の固体イオン選択電極（以下、固体イオン選択電
極という。）が特開昭５２−１４２５８４号に開示され
ている。

このようなフィルム状の固体イオン選択電極においては
、微少量（例、５μｌ〜５０μｌ）の被検試料液を該電
極の所定位置に点着させ測定を行う形式がとられている
。第１図において、従来の４層積層構造を有するフィル
ム状の固体イオン選択電極の一実施例を示す。図中、支
持体１９の上には、金属層１１．水不溶性金属塩層１２
、参照電解質層１３、イオン選択層１４の順に積層され
た４層積層構造の固体イオン選択電極が支持されている
。好ましい一実施態様（カリウムイオン活量測定器具の
場合には）としては金属層１１が銀であり、水不溶性金
属塩層１２が塩化銀であり、参照電解質層１３としては
塩化カリウムの親水性有機ポリマーバインダー分散層で
ある。

次に、上記フィルム状の固体イオン選択電極は４層積層
構造に限られるものではな（他の構成の電極をも用いる
ことができる。例えば、特願昭５５−９２３７８　号に
おいては、第１図で示す参照電解質層１３が除かれ、水
不溶性金属塩層１２上に直接有機物質から成るイオン選
択層１４を設けている３層積層構造のフィルム状の固体
イオン選択電極が開示されている。さらに特開昭４８−
８２８９７　　号には水不溶性金属塩層１２、および参
照電解質層１３の両者が省略され、金属層１１の上に直
接イオン交換物質を含むイオン選択層１４が設けられて
なる２層構造のフィルム状の固体イオン選択電極が開示
されている。

またイオン選択層１４については、測定するイオ、かに
胃Ｎａ大ｃａ２木ＨＣＯａ°の場合には必須なものであ
るが、測定するイオンがＣ１でそして電極が、金属層１
１として、銀コイ溶性金属塩層１２として塩化銀の層構
成の場合にはイオン選択層１４は不要であり、その代わ
り単なる保護層として、例えば特開昭５５−８９７４１
号においてハロゲンイオン透過性の被覆層として規定さ
れている酢酸セルロース、ポリメタアクリル酸、ポリア
クリル酸、ポリ（２−ヒドロキシエチルラフリレート）
等の層を設けている。

上述の固体イオン選択電極２個を用いたイオン活量測定
器具が米国特許第４，０５３，３８１　　号に開示され
ている。このイオン活量測定器具は第２図に示すように
、第１図に示したフィルム状の固体イオン選択電極１０
．１０’を支−５−＾＾＾ 持枠３１に電極１０．１０’を互に絶縁した状態で設け
、このフィルム状の固体イオン選択電極１０．１０’間
を多孔性部材等から形成した多孔性ブリッジ２０により
接続してなるものであり、電位計（または電位表示装置
）キ１がリード線５２．５３を介して電極１０．１０’
の金属層１１と接続されている。測定の際は電極上に設
けられた液だめ部２８．２９に各フジ２０内を浸透し、
ブリッジ２０のほぼ中央にて両液の接触が生じイオン連
結が実現したときに、電極１０．１０’間の電位差を電
位計５１により測定することにより被検試料液中に含ま
れる被検イオン活量を測定することができる。

ブリッジ２０は特開昭５５−２０４９９　　号に開示さ
れているように種々の組成の三層トリラミネートから形
成できる。第３図はブリッジ２０の断面を示すための第
２図のＳ−８二点　６− 鎖線にそう断面概念図である。図示されているようにブ
リッジは液だめ部２８および２９を持つ平たい複合細片
であり、この孔に溶液αつ液滴４１，４２が点着される
。ブリッジ２０は（ａｌ無孔性の底部支持層２２、これ
は電極に向いている、（ｂ）中間多孔性層２１および（
ｃ）頂部無孔性疎水性層２４、これは電極から放れてい
る、から構成されている。

このブリッジから電極への被検試料液または標準液の流
れ出しによる電極の層間短絡を防止するため、ブリッジ
は液だめ都２８および２９の周囲だけは少な（とも電極
に対してシールされている。

中間多孔性層２１の例として多孔性紙、メンブランフィ
ルタ−１糸、繊維、織物等であり、ここに液滴４１およ
び４２が吸収されてイオンの移動とその結果接触が実現
される。

液だめ部２８および２９に溶液滴を置いた場合、液は孔
を満しかつ、頂部層２４上に大きな蓋を形成し、次いで
５秒ないし３０秒の間に層２１に吸収される。各液滴か
らの液体はブリッジのほぼ中央にて接触が生じイオン連
結が実現されるまでブリッジ中に拡がる。また、液だめ
部２８および２９を満たすのに十分な液が未吸収のまま
残存する。

多孔性中間層として好ましい材料のその他の例は特開昭
５２−１４２５８４　　号に記載されている。

このようなイオン活量測定器具においては、少量の被検
試料液および標準溶液を用いてイオン活量測定を行なう
ことができ、また、測定毎に廃棄されろいわゆる使い捨
ての器具である定め、電極の保守、洗浄、コンディショ
ニング乞行う必要がなく、取扱いが大変容易であるとい
う利点を有する。しかしながら、イオン活量を測定する
場合には、前述の如く、標準液と被検試料液の液滴をそ
れぞれ液だめ部２８もしくは２９に点着した後に、ワイ
ヤー状のリード線５２および５３を電極１０，１０’に
電気的に接触させ、この時生じうる電位差を電位剖５１
により読み取り、イオン活量測定２行うものであるが、
標準液と被検試料液が液だめ部２８もしくは２９に点着
された後、測定以前あるいは測定中に蒸発により濃度が
変化し、信頼性のある測定が行なわれえないということ
がある。このことは第３図に示したようにブリッジ２０
を構成する中間多孔性層２１の上部に頂部無孔性疎水性
層２４乞設けることにより、ブリッジ２０からの蒸発を
防止しても、液だめ部２８もしくは２９からの液体の蒸
発を防ぐことができない。この液だめ都２８および２９
からの微小液蒸発により液濃度の変化は高い測定精度が
要求される場合には、大きな測定誤差ン生じさせる恐れ
がある。

また、前述した固体イオン選択電極の最上部に設けられ
たイオン選択層１４はキャリヤ溶媒中に溶解したイオン
キャリアン分散含有するバインダーからなるものである
が、イオンキャリアとしては抗性物質として知られてい
るものが使用される場合があり例えば、カリウムイオン
選択性な有するものとしてはパリノマイシンが使用され
る。このパリノマイシンなどのイオンキャリアは抗性物
質であり、毒性が高（使用に際しであるいは使用後の処
理においては害をおよぼさないよう十分な注意が払われ
ねばならなかった。

さらに前述のイオン活量測定器具においては液の点着の
際、標準液と被検試料液の液滴ビはぼ同時に液だめ部２
８もしくは２９に点着せしめる必要がある。この成魚着
の時間に差が生じると、標準液あるいは被検試料液のど
ちらか一方が、ブリッジ２０間を通過して液だめ部２８
および２９乞連通してしまいイオン濃度の測定が行なわ
れ得なくなる。しかしながら略々同時に成魚着を行なう
ことは実際問題としてはかなりめんどうなことである。

一方、イオン選択層１４は前述したようにキャリヤ溶媒
を含有してなるものであり、このようなイオン選択層１
４上にブリッジ２０を接着させることが難かしい。

従って、本発明の目的は、信頼性のある測定乞容易に行
なうことができ、安全であり、かつ製造及び廃棄の容易
なイオン活量測定用のイオン活量測定器具な提供するこ
とにある。

本発明のイオン活量測定器具は、少なくとも１対の固体
イオン選択電極を第１の支持体上に設け、前記第１の支
持体に対して対向して近接せしめることが可能な第２の
支持体上に、両支持体が対向して近接し定時に、前記一
対の固体電極間に架橋されて、電極間のイオン移動を可
能とするブリッジを設けてなるものである。

本発明において「架橋」とはブリッジの両端部が完全に
固体イオン選択電極に密着する状態およびブリッジの両
端部が固体イオン選択電極に密着せず標準液および被検
試料液を介して接触しイオン活量の測定が可能になる状
態の両者を含むものとする〇 本発明においては第１の支持体、第２の支持体どちらか
一方上に標準液および被検試料液を点着したのち両支持
体乞対向して近接せしめることにより、液蒸発を防止し
、信頼性のあるイオン活量測定２行なうことが可能とな
る。まＴこイオン活量測定中あるいは測定後はパリノマ
イシン等の生物に対し活＋１・笠を有する物質乞含有す
るイオン選択層を完全に密閉し定状態に保持しりるりで
測定中あるいは測定後において生物に対して活性を有す
る物質に接触することが少ない。さらに、ブリッジを支
持する支持体ビ上方に位置せしめ、固体イオン選択電極
を支持する支持体ケ下方に位置せしめることにより、標
準液と被検試料液の点着時間に差を設けることもできる
。ま１こ、キャリヤ溶媒を含有し定イオン選択層１４−
トにブリッジ２０を接着させろような困難さは生じない
。

以下本発明のイオン活量測定器具につき詳細に説明する
。第４図は本発明のイオン活量器具の第１実施態様を示
す概略図である。

本実施態様においては下方に一対の固体イオン選択電極
１０　、　］、　Ｏ“を有した固体イオン選択電極支持
体６０を配し上方にブリッジ２０乞有し定ブリッジ支持
体６１を配したことからなっている。

固体イオン選択電極］　０　、１０’の一部は金属層１
１が露出しており、この金属層１１からリード線５２．
５３により電位計５１に接続されている。固体イオン選
択電極１０　、１０’上にはＰＥＴ等により無孔性疎水
性層を設けさらにこの無孔性疎水性層に孔ケ設は標準液
および被検試料液乞保持するための液だめ部２８．２９
が形成されている。ブリッジ２０は前述したように多孔
性部材等から形成してなるものであり、ブリッジ支持体
４１と反対側の多孔性部材の表面には、固体イオン選択
によりおおわれている。

本実施態様のイオン活量測定器Ａを用いてイオン活量測
定の場合は固体イオン選択電極間にリードａ５２，５３
により電位計５１を設け、その後標準液および被検試料
液を液だめ部２８．２９に点着し、ブリッジ支持体４１
を固体イオン選択電極支持体４０に対向して近接せしめ
る。その結果として液だめ部２８゜２９に点着された標
準液および被検試料液がブリッジの表面に設けられた頂
部無孔性疎水性層２４の孔４２　、４．３からブリッジ
２０内を浸透し、両液がブリッジ２０のほぼ中央にてイ
オンの接触が生じ、イオン活量測定が可能となる。

標準液ならびに被検試料液がブリッジ２０に接触してか
らイオン活量測定が可能となるのは通常３〜５分程度か
かるので、固体イオン選択電極支持体４０をブリッジ支
持体４１に対向して近接されたのち、３〜５分程度経過
したのち電位計５１で電位を測定すれば信頼性のあるイ
オン活量測定を行なうことができる。

まに本実施態様においては固体イオン選択電極支持体６
０とブリッジ支持体４１が正確ジ２０に設けられた無孔
性疎水性層の孔６２゜６３が正確に整合しうるよう、固
体イオン選択電極支持体６０に凸部６４、ブリッジ支持
体に凹部６５ケ設けてもよい。

体の移動が行なわれないので、成魚着操作が簡単である
という利点がある。また、滴下された標準液および被検
試料液が完全に密閉された状態になるので液蒸発がな（
、従って信頼性な有するイオン活量測定を行なうことが
できる。

第５図は本発明のイオン活量測定器具の第２実施態様を
示す概略図である。

本実施態様においては下方にブリッジ２０を有したブリ
ッジ支持体６１、上方に固体イオン選択電極１０　、１
０”ｉ有した固体イオン選択電極支持体６０ｇ配し定構
成になっている。本実施態様においては前記実施態様と
比較して上下関係が逆になっている他は略々同様の構成
を有しているが、本実施態様においては固体イオン選択
電極上には前述し定ような無孔性疎水性層を設けなくと
もよい。

なお、本実施態様においては下方にブリッジ２０が設け
られているので、標準液および被検試料液を略々同時に
点着する必要があるが、ブリッジ中央部にＰＥＴ等によ
り形成したスペーサー６６を挿入すれば、成魚着時間に
差が生じても測定時にこのスペーサー６６乞取り除けば
、前記実施態様と同様の効果が期Ｉ斤できる。

なお、不実施態様においても液蒸発が防止できる利点は
前記実施態様と同様に有する。

第６図および第７図は各々第４図、第５図に示した実施
態様の別の態様ン示す斜視図であり、第１、第２実施態
様においてブリッジ支持体６１と固体イオン選択電極支
持体６０を一側辺部６７でもって蝶番等ビ用いることに
より係合せしめたものである。従って、両支持体を確実
かつ簡易に対向近接せしめることができる。さらに両支
持体を予めプラスチック等の一体の支持体から形成し、
その後プレス処理等ケすることにより一側辺部＆７’ａ
ｊ共有した固体イオン選択電極支持体６０とブリッジ支
持体６１ｉ形成するようにしてもよい。

第８図は本発明のイオン活量測定、Ｊ）更に別の実施態
様ビ示す概略図である。本実施態様においては、ブリッ
ジ支持体６１および固体イオン選択電極支持体６０ビ可
塑性のものの固体イオン選択電極１０　、１０’を設け
たものであり、さらにこのブリッジ支持体６１と固体イ
オン選択電極支持体６０’４写真フイルム用のパトロー
ネ状のハウジング６８　、６９に収納した構成を有して
いる。従って、使用に際してはハウジング６８．６９か
らブリッジ支持体６１．固体イオン選択電極支持体６０
を引き出し標準液および被検試料液ケ液だめｉ２８，２
９に点着したのちブリッジ２０を対応して近接せしめ、
イオン活量測定を行なうものであり、イオン活量測定終
了後は使用された液だめ部２８．２９を有する固体イオ
ン選択電極１０　、１０’部分と、ブリッジ２０を切り
すて次回の測定においては、新たなブリッジ２０と液だ
め部２８．２９）ｉ有する固体イオン選択電極１０．１
０″乞各々・・ウジング６８．６９から引き出し使用す
るというものである。

なお、本発明においては各々異なるイオン選択能を有す
る複数対の固体イオン選択電極２設けることにより一度
の測定で相異なるイオンのイオン活量を測定することも
できる。

以上詳細に説明したように、不発明のイオン活量測定器
具は、固体イオン選択電極を支持する支持体とブリッジ
を支持する支持体を別体にしたことにより、液蒸発ビ防
止せしめることができ、信頼性のあるイオン活量測定を
行なうことができる。また測定中或は測定後パリノマイ
シン等の有毒な物質に接触する危険がない、さらに標準
液と被検試料液の成魚着時間が異ってもよい、またイオ
ン選択層上にブリッジを接着させるような困難さが生じ
ない等の数々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は４層積層構造を有するフィルム状の固体イオン
選択電極の一実施例２示す断面図、 第２図は２個の固体イオン選択電極を有した従来のイオ
ン活量惧１定器具の断面図、第３図は第２図のＳ−８断
面図、 第４図は本発明の第１実施態様を示す斜視図、 第５図は本発明の第２実施態様を示す斜視図、 第６図、第７図は各々第１．第２実施態様の別の態様を
示す斜視図、 第８図は多数のブリッジを有したブリッジ支持体と長尺
の固体電極を有した固体電極支持体からなる本発明のイ
オン活量測定器具を示す概略図て゛ある９ １０．１０’・・・・・・・・固体イオン選択電極１１
・・・・・　金属層 １２　・・・・・・水不溶性金属塩層　１３・・・・・
・電解質層１４　・・・・・・・・・イオン選択層　　
　１９・・・・・・・・・支持体２０　　・・・・・・
・・多孔性ブリッジ　　２１・・・中間多孔性層２２　
　・・・・・・無孔性の底部支持層　　２４・・・頂部
無孔性疎水性層２８．２９・・・・・・液だめ部　　　
３１・・・・・自・・支持枠４１　、４２・・・・・・
液　　滴 ５１　　・・・・・・・・・電位計または電位表示装置
５２．５３・・・・・・リード線 ６０　・・・・・・・・・固体イオン選択電極支持体６
１　　・・・・・・・・・ブリッジ支持体６２．６３・
・・・・・無孔性疎水性層の孔６４・・・・・・・・・
凸　部６５　　・・・・・・・・・凹部６６−　スペー
サー６７・・・−・・−側辺部　　　　６８，６９・・
・ハウジング第１図 第２図 第３図 第４図 第　５　図 ０ ゝ　、、、７６０ 〜　／／／’　　　−ＪＯ’ ／　　　／／／　　　／１ ／〃／ Ｌ　−ＬＪ　　　’ ２ ４フ Ｅ　　　　　　　　　　　　　　６１ ５１皐 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少な（とも１対の固体イオン選択電極を第１の支持体上
   に設け、前記第１の支持体に対して対向して近接せしめ
   ることが可能な第２の支持体上に、両支持体が対向して
   近接した時に、前記一対の固体イオン選択電極間に架橋
   されて、電極間のイオン移動を可能とするブリッジを設
   けてなるイオン活量測定器具。