JPS59133208A - 液体試料のイオン強度又は比重の測定等に使用される新規な四級アンモニウムの高分子電解質塩 - 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】 本発明は、試料のイオン強度又は比重の測定等に有用な
新規化合物に関する。これらの化合物は、イオン強度又
は比重の測定方法を簡単で手軽なものとすることができ
、単に試料溶液を試験手段又は試験具と接触させるだけ
で分析者は、瞬時にして結果を得ることができる。した
がって、従来の液体化重訂、尿比重計、比重言１、装置
の目盛校正、装置の清掃又は他の種々の前処理の如き、
やっかいな装置及び操作は不要になる。

非常に多くの技術分野で、液体の比重の測定が行われて
いる。醸造、尿分析、水の浄化及び洋上の船中における
飲料水の製造の如き、−見して無関係にみえる技術分野
においても、すべて比重の測定が行われている。もちろ
ん、これらの技術水準とともに、迅速かつ正確な比重の
測定が段重つ他のあらゆる技術水準も、上記の溶液の特
性を測定するための迅速で手軽な方法によって、太いに
高められるであろう。

したがって、例えば、医療の試験技術者が秒単位の時間
内に尿試料の比重を正確に測定することができるならば
、かかる迅速に得られる結果は診断図の介助となるばか
シでなく、何倍も試験効率が向上するであろう。

本発明は広汎な適用範囲を有するが、明確化のために、
本文の説明は、主として、尿のイオン強度又は比重の測
定に関してなされている。しかし外から、本発明が尿分
析とどのようにかかわっているかを理解するならば、他
の技術分野への応用も自ずと明らかになるであろう。

尿比重の測定は、電解質の変動を把握し、臨床管理する
王で、非常に重要である。したがって、完全な尿分析は
比重測定を含んでいなければならず、通常は、それを含
んでいる。一般に、かがる測定には、適切な装置音用い
た直接の比重測定が行われるが、浸透圧（ｏｓｍｏｌａ
ｌｉｔｙ）又はイオン強度の如き、ある関連した特性の
測定も同様に有用であり、その測定によって、次に、対
応する比重が導かれる。

、比重とイオン強度との関係 比重は無次元の用語であシ、溶液の場合には、所定温度
における一定容量の溶液の重量の、ある特定温度におけ
る等容量の水の重量に対する比である。尿のような溶液
については、比重は、溶解した各種溶質の数、濃度、イ
オン価及び重量の関数である。

゛イオン強度″という用語は、特定溶液中における各種
のイオン種の数とそれらの、それぞれのイメン価との数
学的関係を表す。かくして、イオン強度７１は、数学的
に、次式： （Ｃは特定イオン種のモーラル濃度を表し、２はそのイ
オン価の絶対値を表す） で示される。Σとは、溶液中に存在するあらゆる各種イ
オン類を合計することである。

イオン強度と比重との関係は、一定の数学的な相関々係
を有する。希ＮａＣ１溶液においては、例えば、溶液が
モーラル濃度（重量モル濃度）Ｃを有する場合、方程式
（１）は、次のようになる：μ＝＝　Ｃ（３１ 更に、所定溶液の重量モル濃度（モラリテイ）Ｃとモル
濃度Ｍとの関係は、次式： ％式％（４１ （式中、ρは溶媒の密度を表す） で示される。Ｃを方程式（３）から方程式（４）に代入
することにより、イオン強度とモル濃度との関係が得ら
れる。

ｉ μ−−（５） ρ 希ＮａＣ／に関し、モル濃度（Ｍ＞と比重（ＳＧ）　　
との間ＶＣは、次の関係があることが、実験的に判明し
た： ＳＧ　　　　△ＳＧ　　　　ＭＮａＣ／　　　△Ｍこの
データは、ＮａＣ／　濃度が０．１２　Ｍ増加する毎に
、ＳＧがそれに対応して０．００５づつ変化することを
示している。この関係を利用すれば、ＳＧは数学的Ｋ　
ｒＫ式の如く定義することができる。

（５１ｅ　（６１に代入すると、医の如くなる。

溶媒が水ならば、ρ＝１であｐ、方程式（７）は次の如
くなる。

本発明前における大半の比重測定方法では、液体比重計
、尿比重計、比重びん、比重計等を利用していた。これ
らの先行技術操作では、大半の場合、満足すべき精度が
得られていたものの、継続的に信頼性を確保しておくた
めに、常に清掃し、管理し、校正しておかねばならない
、破損し易く、かつ大型でかさばった装置を必要とする
。更に、これらの装置の使用法に関連して、数多くの不
便さがある。メニスカスを読む上で問題がありうる。

液体表面のあわや気泡が読みを妨害する可能性がある。

尿比重計は、液体試料を入れた容器の側壁に付着しがち
な傾向がある。尿の場合、前記装置の−に入れるには、
しばしば試料の量が不足する。

最近、上記欠点を事実上音て解消し、迅速な浸透圧の（
ゆえに、比重の）測定を可能とする解決策が、最近、グ
レインン（Ｇ　ｒｅｙｓｏｎ　）らに与えられ、本出願
人に誼渡された米国特許第４，０１５，４６２号に開示
された。かかる特許では、担体マトリックスを、壁（殻
）が半透性膜からで′きた、浸透圧によって崩壊し易い
マイクロカプセル中に入れる発明を開示している。殻内
には着色物質を含んだ溶液が封入をれる。該カプセルが
、カプセル内の溶液よシも低い浸透圧を有する溶液と接
触した場合には、カプセル壁をはさんで、低浸透圧の方
向に浸透圧の勾配が生じ、それによυ、カプセル内の静
水圧が上昇して膨張を起こし、最終的に破裂して、着色
成分が放出される。この現象に基づいて生じる色素の量
は、溶液の比重の関数である。

このように、比重を直接的に測定する多数の装置を用い
る他にも、溶沿の浸透圧の如き間接的な手段を用いる比
重の測定が可能でるる。

比重を直接測定し７ないでそれを算出する更にもう一つ
の方法では、溶液のイオン強度と比例関係にある測定法
を行うが、それらの指標の相関々係は既に上述した。か
かる方法は、ファルブ（Ｆａｌｂ　）らに与えられ、本
出願人に譲渡された米国特許第４．３１８，７０９号で
利用されている。水系の比重は荷電棟の存在によυ大い
に影響を受けることがよく知られているため、イオン強
度に比例した測定値罠よって、それを予め校正した参照
系と比較することによシ、個々の溶液の比重をほぼ正確
に算出することができる。ファルブらの特許はこのよう
な関係を利用しているのである。

７アルブらの特許は、塩基（例えば、ＮａＯＨ）又は酸
（例えば、ＨＣｌ）で、それぞれ少なくとも５０％が中
和された弱酸性又は弱塩基性の高分子電解質の使用を開
示している。試験溶液のイオン強度に応じて、重合体に
分子内ＰＨ変動が生じ、その値がイオン強度の指標とな
る。両メーター又は−感受性化合物の如き一指示物は、
試料のイオン強度によってもたらされるＰＨ変動（ある
いは、ＰＨの非変動）を反映する。

間接的に比重を測定するための浸透圧法及びイオン強度
法は、精度に関する限シ、おそらく、非イオン種の存在
によって影響を受けるであろう。

しかしながら、グルコース、蛋白質及び尿の如き非イオ
ン成分については、ファルプらの試験によれば、非常に
高濃度である場合を除き、それほど変則的又は実質的に
不正確な結末となることは、実際上おこらないことが判
っている。（Ｂｕｒｋｈａｒｄｔ　。

ｅｔ　ａｌ、、　Ｃ１ｉｎｉｃＣ１１ｎｉｃａｌｃｈｅ
、　２８　、２０６８〜２０７２（１９８２）参照」。

米国特許第４，１０８，７２７号は、かかる不正確さの
潜在的な原因を解消する方法に関踵−比重−感受系が非
イオン溶質をイオン種に変換することが可能なイオン化
剤を含んでいる装置を開示している。

米国特許第３，４４９，０８０号は、溶解されたナトリ
ウムイオン又は塩素イオンの測定法について述べている
。この文献は、汗に含まれるこれらのイオン０度の測定
用の試験装置に関する。この特許では、−指示薬と共に
イオン交換樹脂を使用することを開示している。この指
示薬を用いれば、ナトリウムイオン又は塩素イオンの存
在線、…指示薬による、イオン交換拉１脂中での着色変
化によって測定がなされると伺われている。この文献は
イオン強度の測定方法を開示せんとしているが、本発明
者らは、実施例で記載された教示は比重の測定に適用す
ることができない、ということを見出した。

本発明前における比重測定法の背景を要約すると、溶液
のパラメーターを直接又は間接に分析するための数多く
の方法が知られている。直接的な測定法としては、破損
し易く、かつ、カサ高く高価な装置を使用する方法があ
るが、これらの装置は、常に清掃し、管理し、校正して
いなければならない。間接的な方法の中では、浸透圧と
して知られている溶液の束−曲性質の測定は、比重との
正確な相関々係を与えることができる。更に、部分的に
中和された高分子電解質と…指示手段を使用することに
よって、溶液の比重とイオン強度との関係を求めること
ができる。誇高分子電解質は、汗に含まれるナトリウム
イオン及び／又は塩素イオンの濃度を測定する上で有益
であると、言われている。

しかしながら、本発明の弱酸性高分子電解質の四級アン
モニウム塩を用いた先行技術は存在しない。これらの化
合物は、今まで一度も製造され又は認識されたことがな
いという観点からすれば新規であるばかりでなく、かか
る化合物はイオン強度、ひいては比重の測定において劇
的な改善効果を果たす。本発明を実施した場合は、より
高い精度で各種の比重レベルを区別できるようになり、
同時に、試料毎の一変動による妨害を抑制する効果を高
めることができる。

簡略に言えば、本発明は新規な弱酸性高分子電解質重合
体の四級アンモニウム塩に関する。この塩は、水系試料
の比重測定に有用である。この塩は、特定の四級アンモ
ニウム塩又は塩基で少くとも部分的に中和された弱酸性
の高分子電解質重合体からなる。この塩を利用した試験
具は、その塩と、高分子電解質塩及び試料間のイオン交
換に対して検出可能な応答を示すことができる指示薬と
が包含された担体マトリックスからなる。この試験具に
、試料をその試験具に接触させて、色、ＰＨ又は酵累活
性の変化の如き検出可能な応答を観察することによシ使
用される。

弱酸性の高分子電解質重合体は、少くとも部分的に中和
されている。かくして、重合体主鎖についた一以上のカ
ルボキシル基は、四級アンモニウムイオンの塩の形で存
在している。一般的な観点から、かかる高分子電解質の
塩は、次の構造：（式中、波線は、一部が特定のカルボ
キシル基及びそれ以外の基で置換されていてもよいあら
ゆる重合体主鎖を表し；ｎは重合体鎖中のカルボキシル
基換された単位の数を表す） を有していると考えられる。（Ｒ）４Ｎ〜オンの置換基
Ｒは、同一でも異なっていてもよく、水素原子、低級ア
ルキル又はアリールである。少なくともＲ基の−は、水
素原子以外である。

定義 本発明の説明の中で用いられているある種の用語につい
て、それらの個々の意味に関し、読者をして著者と同じ
意図を確実に持たせるべく、現時点で説明しなければな
らない。したがって、以下の定義は、読者が本発明の範
囲を十分に理解し、その用語全十分明確に述べ、かつ使
用できるようにするために記載されている。

１）゛イ氏級アルキル″という用語には、炭素原子数１
〜６のアルキル基が含まれる。かくして、それには、メ
チル、エチル、れ−プロビル、イングロビル、ｎ−ブチ
ル、インブチル、ｔｅｒｔ　−ブチル、全てのペンチル
及び全てのヘキフル異性体が含まれる。かかる基は置換
されていても非置拗であってもよいが、その成分の本来
の作用を阻害するように反応して、本発明の使用に悪影
響を与えてしまう置換基は、明らかに上記用語の本来の
意味に含まれない。このように阻害作用のある置換基は
、本発明の開示及び実施例のとおりに実験台で日常的な
実験を行うことにより、容易に判別できる。

２）本明細書で用いられる６アリール”という用語は、
べ／イン又はその他の芳香族誘導体を含む−又はそれ以
上の六員環系の基に関する。

アリール基の典型例としては、フェニル（Ｃ６Ｈ５−）
、ベンジル（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２−）及びナフチルがある。

アリール基は、低級アルキル基と同様に、置換されてい
ても又は非置換であってもよいが、但し、置換基は本発
明の本来の作用、即ちイオン強度又は比重の測定を阻害
するものでおってはならない。

３）本明細書で用いられる”四級アンモニウム塩”とい
う用語は、かかる用語の通常の用法〃）ら逸脱するもの
も含む。本発明の開示において、四級アンモニウム塩と
は、式：　（Ｒ）、Ｎ＋Ｘ−（式中、−以上の置換基Ｒ
は水素原子、低級アルキル又はアリールであシ、Ｘは）
・ロゲ／原子であるが、少くとも−のＲは水素原子以外
である）で示される塩を意味する。

４）同様に、６四級アンモニウム水酸化物”とは、式：
　（Ｒ）４Ｎ　ＯＨ （式中、少くとも−の置換基Ｒは低級アルキル又はアリ
ールである）で示される化合物を意味する。

５）　”　四級７　ンモニウムイオン”とは、四級アン
モニウムの塩又は水酸化物におけるカテオ／成分を意味
する。式：　（Ｒ）４Ｎ” （式中、少くとも−の置換基Ｒは低級アルキｌし又はア
リールである）で示されるイオンである。

６）”ｉＡ分子電解質の塩”とは、−以上のカルボキシ
ル基が四級アンモニウムイオンと化学的に結合している
弱酸性の高分子電解質重合体を意味する。塩とは、カル
ボキシル基のプロトン（Ｈ＋）が四級アンモニウムイオ
ンによって置換されたものをいう。

弱酸性の高分子電解質 本発明の塩は、部分的に中和された弱酸性の高分子電解
質からなる。数多くの弱酸性の高分子電解質重合体の具
体例が当業界において公知になっているが、それらの共
通の特徴は、重合体が水性雰囲気下におかれると部分的
にだけ解離する酸性側鎖が主に存在しているという点に
ある。はとんどの高分子重合体は、水に可溶であるか、
又は部分的に溶解し、（ａ）水系及び（ｂ）重合鎖罠お
けるイＡ゛ン化種のイオン的性質に兄，じて容易にイオ
ンイヒする。

かかる高分子電解質は、溶液中でのイオンの埜動に応じ
て、弱酸性又は強酸性に分類される。一般に、水に接触
すると、はぼ完全にイオン化する高分子電解質（例えは
、ポリビニルレス）Ｌ・月χノ酸及びポリスチレンスル
ホ／酸）は、強酸性の筒分子宵，解質と考えられる。一
方、弱酸性の高分子電解質は、弱酸性のイオ７化基（例
えば、カルボキシル基）を有する。それらの１合体の分
子鎖に沿った電荷密度は、置換の度合及び中性ｆヒの度
合を変えることにより、変化させることができる。本発
明について特に適用可能な弱酸性の高分子電１１質の具
体例としては、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、マレ
イン酸／メチルビニ７レエーテル共１台゛体、ポリメタ
クリル酸及びステレノ／マレイン酸共重合体がある。特
に適切であるものは、Ｑａｎｔｒｅｚ（商標名）ＡＮ−
１１９（ゼネラル−アニリン・アンド・フィルム・コー
ポレーションがう市販されティる無水マレイノ酸／メチ
ルビニルエーテル共重合体）として知られている重合体
である。

本発明の組成物及び試験具は、弱酸性の高分子電解質を
含むが、重合体における少くとも数個の官能基（例えば
、−ＣＯＯｆ（）は、先ず、部分的に反応せしめられて
、上述した塩を形成している。がくして、高分子電解質
の塩は、重合体のカルボキシル基を少くとも部分的に四
級アンモニウム水酸化物で滴定することにょｐ１製造す
ることができる。

四級アンモニウムイオン 本発明に含まれる四級アンモニウムイオンは、確立した
合成法によシ得ることができる。四級アンモニウム塩は
、アルキルハライド又はアリールハライドと第三アミン
とを反応させることにょ多形成することができる。本発
明の目的のために、かかる化合物は、−以上の置換基を
有するが、残りのＮ−置換基は水累原子である。これら
の塩はイオン性物質であυ、水溶液中でカルボキシル基
のプロトン（Ｈ＋）と置き換わることが可能であって、
かくして本発明に會まれる重合体の地の如き塩が形成さ
れる。四級アンモニウム塩の生成は、次式： ％式％（９１ （式中、Ｒは上記と同義であり、Ｘは／・ロゲ／原子で
ある） で例示される。

弱酸性高分子電解質の塩の製造は、理想的には、式：　
（Ｒ）４Ｎ”ＯＨ”’　　（Ｒは上記と同義である）で
示される四級アンモニウム水酸化物を使用して実施する
ことができ石。これらの化合物は、次式：％式％（１０
） （式中、Ｘはハロゲン原子でちゃ、Ｍはアルカリ金為で
ある） に従い、アルカリ剤と反応せしめることにより、四級ア
ンモニウム塩から製造することができる。

四級アンモニウム水酸化物の別の製造方法では、次式： ％式％（） に従い、相当するアンモニウムハライドを水溶液中で水
酸化銀と処理する。この方法にあっては、ハロゲン化銀
が不溶性であるため、ＱＯ）における平衡の問題は解消
する。かくして、平衡が右に傾くならば、水溶液をろ過
し、次いで蒸発させることによシ単離することができる
。有機塩基は、結晶固体として、通常、潮解性の水和物
として得ることができる。

本発明において有用な高分子電解質と塩を形成する四級
アンモニウム水酸化物の具体例としては、テトラメチル
、テトラエテル、テトラブチル、トリブチルメチル、ト
リメチルブチル、トリメチルフェニル、トリメチルベン
ジル、トリメチル−２−ヒドロキシエチル、トリメチル
、トリエチル及びトリブチルのアンモニウム水酸化物が
ある。

本発明の弱酸性高分子電解質の塩は、四級アンモニウム
水酸化物の溶液を用いて高分子電解質の重合体を水系で
滴定することにより得ることができる。比重試験具にお
いて使用する場合は、カルボキシル基を少くとも約５０
％中和することが好ましい。理想的な中和範囲であって
、現在最も好ましい範囲は、約６５〜約９５％の中和で
あるが、今までのところ、比重又はイオン強度に関し、
ＰＨ変化又は他の検出可能な応答について最も大きな識
別能を与えるのは９０％であることが判っている。

…指示手段 本発明物質を、比重感受性の試験用組成物又は試験手段
を調製するために、応用する場合は、高分子電解質の塩
を一指示手段と併用する。指示手段は、…指示化合物、
酵素系（その酵素／基質作用はわずかな一変化に応答す
る）、…メーター及びＰＨ感受性の抗原／抗体系の如き
各種の形態をとることができる。かくして、公知のＰｌ
（感受性発色試薬化合物を用いることができ１．これら
の化合物は、測定者による観察が可能で、試験系のイオ
ン強度又は比重を示す、変色又は発色をおこす。色原体
を用いた場合の色参照系は予め用意しておくことができ
るため、組成物と参照系とを目視によりすみやかに比較
することにより、必要とされる結東が得られる。適切な
色原体の具体例としては、ブロモチモールブルー、アリ
ザリ／、ブロモクレゾールパープル、フェノールレッド
及びフェノール＝　、：Ｌ　−トラルＬ／ットカアルカ
、ブロモチモールブルーが特に適切であることが判って
いる。

１だ、指示手段としては南メーターの形態とすることが
できるが、その場合は、変色を目視観察することなく、
面接にわずかなＰＨ変ｒヒでさえも探知できる。一つの
特に適切な試みは、ＰＨメーターと表面ＰＨ電極とを併
用することである。その場合に、ＰＨメーターの応答性
は様々なイオン強度値についてみられるため、参照系を
確立しておくことができ、特定のＰＨ変化（ΔＰＩ″Ｉ
）は特定の試料イオン強度に対応する。

更に、指示手段の別の例としては…感受性の酵素に基づ
く系があるが、それは、高分子電解質／イオン強度相互
作用によるわずかｆｚ　ＰＨ変化によって酵素活性を生
じさせるか、あるいは、特定の酵素反応についてＫＭの
如き動力学的反応パラメーターを変１ヒせしめるもので
ある。かくして、測定可能な応答を与えることができる
酵素系は、試料の比重又はイオン強度に応じて応答２行
うもとになる。例えば、酵素の中モトリプジノはＰＨ感
受性であることが知られておシ、基質のｐ−ニトロフェ
ニルアセテートに作用して、黄色の生成物であるｐ−ニ
トロフェノールを産生ずる。反応速度はｐＨ６〜８で急
激に増加し、その範囲での…値の増加に伴いｐ−ニトロ
フェノールの虫取が著しく増す。

同様に、抗原標識基質を用いてもよい。抗原／抗体反応
の一依存性もよく知られておシ、本発明の指示手段にあ
っては、かかる標識化基質と該標識の抗体とを含むこと
ができる。ＰＨの変化は、相当する酵素反応に関与する
基質が変化することによって測定可能となる。

高分子電解質の塩が有用な試験具は、その塩及び指示化
合物又は他のｐＨｇ受手段、並びに必要又は好都合な他
の不活性成分を包合した適切な担体マトリックスからな
る。特に好都合な形態としては、組成物担持マトリック
スの一部をプラスチック片の一端に載置し、他端を把持
部とすることができる。かかる試験具では、マトリック
スを試料に浸漬し、それを取出し、マトリックスの色を
観察する（例えば、参照色票と比較する）だけで、試料
のイオン強度又は比重の分析に使用することができる。

担体マトリックス 試験具の担体マトリックスは、通常、しかし必ずという
わけではないが、ろ紙の如き多孔質の物質からなる。当
業者が認識している別の担体マトリックスの種類として
は、フェルト、多孔質のセラミック片、ガラス繊維織物
及びガラス繊維マット（米国特許第３，８４６，２４７
号）がある。また、木材、布地、スポンジ材料及び陶土
材料（米国特許第３，５５２，９２８＠）を使用しても
よい。このような担体マトリックス材料は、その他のも
のも含めて、全て本発明に使用し得る。しかし、ろ紙Ｚ
＝特に適切であることが判明した。

マトリックスへの組成物の包含 本発明の高分子電解質の塩を含む試薬組成物を担体マト
リックスに包含せしめる方法は、主にマトリックスの性
質にかかわっている。例えば、担体が高分子フィルムで
ある場合は、高分子電解質の塩及びＰＨ指示薬を、単独
で又は適切な結合剤とともに混合して溶液として、該フ
ィルム上に流して分離層とし、次いで、ドクターブレー
ドを用いて塗布する。また、組成物をフイＩレム重合体
と均一に混合する（例えば、重合体と組成物との溶液を
調製する）か、又は組成物を溶融重合体と混合してもよ
い。次いで、均一な混合物を（もし、溶液法を採用する
のでおれば）フィルム状に注型するか、又は熟語の使用
等により溶融してフィルムとすることができる。多くの
担体マトリックスは、インキジェット印刷の如きスプレ
ー及びプリントの技術を用いた試薬の塗布に適している
。

奸ましい態様としては、水又は他の好都合な担体剤に高
分子電解質の塩を加えてなる溶液又は懸濁液にろ紙を浸
し、しかる後、乾燥する。次いで、高分子電解質担持ろ
紙に所望の指示手段を包含せしめる。典型的には、メタ
ノール又は他の適切な溶媒（例えば、エタノール、Ｎ、
Ｎ−ジメチルホルムアミド又はジメチルスルホキ７ド）
に…感受性の色原体指示薬＜　’ｚｌｌえば、ブロモチ
モールブルー）を加えてなる溶液にろ紙を浸し、しかる
後、乾燥する。あるいは、高分子電解質及び指示手段を
最初の溶液又は懸濁液中に共存せしめる、−浸漬法（ｏ
ｎｅ−ｄｉｐ　ｍｅｔｈｏｄ　）でもよい。

浸＠玩嘔υ試験具の製造 上述した如く、試薬担持担体マ）Ｉ）ックスは、所望で
あれば、裏打材料上に固定してもよい。かくして、試験
具は、高分子電解質の塩及び指示手段を包含したろ紙担
体マトリックスからなっており、更にそのマトリックス
が細長い透明なポリステレノフィルムの一端に固定され
、他端が把持部となっていてもよい。マトリックスは各
種の適切な手段〔例えば、両面接着テープ（スリー・エ
ムカンパニーから市販されているＤｏｕｂｌｅ　５ｔｉ
ｃｋ■）を用いる」によってフィルムに固定される。イ
史用に際しては、かかる試験具をポリステレノフイＪレ
ム裏打材料の自由端のところを持ち、マトリックス端部
を試料（例えば、尿）に浸し、素早く取ムｊす。色の生
成又は他の測定可能な応答を一定時間経過後に観察し、
既知の溶液イオン強度又は比重に対する応答と苅応した
参照標準色と比較する。

参照標準 使用される個々の参照標準は、試験手段がそれ自身で用
いられるか、あるいは担体マトリックス中に包合される
かによって左右され、更には、使用する個々の指示手段
にも依存する。かくして、高分子電解質の塩を試料に直
接加え、更に指示手段とじて−メーターを用いた場合、
参照標準は既知イオン強度の標準容積の溶液に標準重量
の高分子電解質を加えることによって調製される。高分
子電解質の塩の添加前後におけるーは、−メーターを用
いて記録される。この操作は、異なる既知イオン強度を
有する一連の溶液について実施される。未知試料のイオ
ン強度を測定するには、同一の操作を繰り返し、…の変
化を既知溶液のそれと比較する。

試験具、が、高分子電解質の塩を含有した担体マトリッ
クスからなって、比色…指示薬を用いている場合は、参
照仲準は、既知イオン強度の溶液に応答して担体マトリ
ックスにより所定時間発色せしめられた後の色をかす一
連の色票からなることができる。未知試料を測定する場
合は、試験具の担体マトリックスを試料中に浸し、次い
でそれを取出してから、所定時間経過後の発色又は変色
を観察する。そのときに、担体マトリックスを参照標準
の色標と比較することによ勺、試料のイオン強度又は比
重を確定する。

実施例 り下の実施例は、本発明物質の製造及び使用に関し、読
者が一層容易となるようにするためのものである。かく
して、好ましい実施態様を記載し、分析した。実施例は
、単に説明するだけのものであって、決して特許請求の
範囲を限定するためのものではない。

高分子電解質塩の製造 一連の実施例は、各種の弱酸性高分子電解質の塩及び四
級アンモニウム水酸化物を製造するために記載した。使
用した高分子電解質は、マレイン酸／ビニルメチルエー
テル共重合体（ＧＡＦ’社から入手したＧａｎｔｒｅｚ
　ＡＮ　−１１９）及びマレイン酸／エチレン共重合体
（ＰＭＡｇＴ）である。また、使用した四級アンモニウ
ム水酸化物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチ
ルアンモニウムヒドロキシド、トリプチルメテルアンモ
ニ′ウムヒドロキゾド、トリメチル−２−ヒドロキゾエ
チＩレア／モニウムヒドロキシド及びベンジｌレトリメ
チルアンモニウムヒドロキシドである。

仙究用として、特定の高分子電解質重合体の標準溶液を
調製し、各々の実験について二つの該溶液の分液を用い
た。一つについては、秤量した塩化ナトＩＪウムを加え
た。他は、高分子電解質の蒸留水溶液からなる。各々の
分液に、高分子電解質のカルボキシル基の７５％を置換
するに十分な既知１日の特定の四級アンモニウムヒドロ
キッドを加えた。加えたヒドロキシルの量を計算すると
、各々の１合体は、個々の共単量体が交互に違った基か
らなっていると仮定した。

各々の上述した高分子電解質重合体について、それぞれ
、２５ｓｄの一組の溶液を蒸留水を用いて調製した。最
初の溶液は、カルボキシル基が１ｊ当り　０．０１５モ
ルとなるに十分な共重合体を含有する。−の溶液には、
１．１モルのＮａＣ／　溶液を調製するに十分な塩化ナ
トリウムを加えた。相当する四級アンモニウムイオン２
＞Ｚ　１　ｌ当Ｊ）　０−０１１３％　ル（！：　ｆｘ
　ルｆｒ：　Ｉｔｊの量の個々の四級アンモニウム水酸
化物を加えた。正確な濃度及び量は第１表に示されてい
る。

理水 隊 り　　Ｑ　　リ　　リ　　リ　　リ　　−−試験具の製
造 本発明の塩、具体的には、四級アンモニウム水酸化物と
ＰＨ指示薬のブロモチモールブルートチ滴定されたＧａ
ｎｔｒｅｚ　ＡＮ−１１９を含む溶液をろ紙に包含せし
めることにより、イオン強度又は比重に感度を示す試験
具を製造した。

ビーカーの中に、２．３４５’／ｄｔ）Ｇａｎｔｒｅｚ
　ＡＮ−１１９及び０．ＩＰ／ｄ／のブロモチモールブ
ルーを含む溶液を１００１入れた。この溶液を、テトラ
メチルアンモニウムヒドロキッドで、ｐＨ９，５±０．
０２になるまで滴定した。

１枚のろ紙ＣＥａｔｏｎ　＆　Ｄｉｋｅｍａｎ　Ａ２０
４　）を溶液に浸し、それを取出して、約５０’Ｃのエ
アーオープンで乾燥した。正方形の含浸乾燥ろ紙を、小
さな長方形状であって約４イ／テ（１０，１６’ｌｌり
Ｘ約２５臥のポリスチレンフィルム片の端部に固定した
。かくして、ポリスチレンフィルム片ｈ、一端に２５贈
四方の含浸紙を有し、他端が把持部となっている。正方
形のろ紙は両面接着テープ（スリー・エム・カンパニー
から入手したＤｏｕｂｌｅ−８ｔｉｃｋ■）を用いて固
定した。

同様にＱａｎｔｒｅｚ　ＡＮ−１１９及びトリブチルメ
チルアンモニウムヒドロキシドから製造した高分子電解
質の塩を用いて試験具を製造した。１００＋＋！／当夛
のポリマー濃度が４ＦであるＱａｎｔｒｅｚ　Ａ　Ｎ　
−１１９水溶液２９．３　ｄからなる溶液を調製した。

これに、トリブチルメチルアンモニウムヒドロキシドの
濃度が１００ｄ当＃）４ｏｙである水溶液７．２Ｋｌを
加えた。この混合物に、ブロモチモールブルー０．０５
７及びメチルレッド０．０１６Ｆを加えた。次いで、そ
の混合物を蒸留水で希釈し、最終容積を５０　ａｔとし
た。この溶液のめは１０．３０であった（一時間放置後
は１０．２６　＞。

次いで、その溶液に上記のＥａｔｏｃ　＆　Ｄ　ｉｋｅ
ｍａｎろ紙を浸した。ろ紙を同様に乾燥し、ボリスチレ
／フィルム上に固定した。

これらの実験で製造された試験具は、各ａｌｌ！１度の
塩化ナトリウムを含む水溶液のイオン強度又は比重の測
定に有用であることが判明した。

試験具の評価 比重測定用の本発明の高分子電解質塩がら製造された試
験具の効力を訓べるために、一連の実験を行った。試験
具を、ファルプらの米国特許第４．３１８，７０９号に
従い製造され、現在市販されている試験具と比較した。

これらの実験で得られたデータを第１図に示した。

との実験で使用した本発明の試験具は、前記したとおシ
に製造した。しかしながら、ポリスチレン片上に含浸乾
燥ろ紙を固定せずに、含浸る紙を切断した一辺が１ｃｍ
の正方形体を、本発明の評価用に使用した。

本発明品と比較するために、現任市販されている比重測
定用ノＮ　−ＭＵＬＴＩＳＴＩＸ−８Ｇ　、　ＥＤ　チ
、マイルス・ラボラトリーズ社のエームス事業部から市
販されている多項目分析試験具に相当する試験具を製造
した。この含浸ろ紙は、脱１オン水１／当シ、２３．４
９のＧａｎｔｒｅｚ　ＡＮ−１１９と１．２１のブロモ
チモールブルーとを含む溶液から調製した。

この溶液の半分を、ＰＨが７．７５　（標準−電極及び
オリオンモデル７０１のデジタル−メーターで測定）に
ムるまで、ＮａＯＨで滴定した。ろ紙片ｆ　Ｅａｔｏｎ
＆　ｌ）ｉｋｅｍａｎＡ２０４　）　’ｆｚ一部の滴定
済の溶液に浸し、次いで乾燥した。乾燥後、両面接着テ
ープ（スリー　争エム＠カンパニーから入手したＤｏｕ
ｂｌｅ　−５ｔｉｃｋ）を用いて、ポリステレ／フィル
ム上にろ紙を固定した。得られた試験具は、それぞれ、
ｌｃ＊四方の含浸る紙が一端に固定されたポリステ１７
ノフイルム片からなる。

本発明品をＮａＯＨ滴定Ｑａｎｔｒｅｚ　　品と比較す
るために、既知濃度の塩化ナトリウムを含む一連の溶液
を、それぞれ調製した。各々の試験具を塩化ナトリウム
溶液の−に浸し、フイーザー・サイエンテイフイツク・
カンパニーから入手した平面・重合体−組合せ電極（ｆ
ｌａｔ　−５ｕｒｆａｃｅ　ｐｏｌｙｍｅｒ　−ｂｏｄ
ｙＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）１３−
６３９−８３　　ｋ用いて、含浸る紙の表面−を測定し
た。試料溶液から試験片を取出し、６０秒後に両値を記
録した。塩化ナトリウム溶液の濃度及び比重、並ひに塩
化ナトリウム溶液に浸した各々の試験具の表面ｐＨを第
２表に記載した。

堰　燗　０　０　０　０　０　０　０ 埼 ４　諏　　二　　二　　８　　二　　二　　二　　二こ
のデータは第１図にグラフ化されているが、本発明の高
分子電解質の塩については、比重に基く…の変化が著し
く大きいのに対し、従来の高分子電解質についての同様
の変化はほとんどないことを示している。

他の比較のために有用なものは、各種の比重間における
−の相対的な変化（ΔＰＨ’）である。−指示薬の応答
（又は変色）がΔ…と比例しているので、ある比重レベ
ルから他のレベルまでの特定の試験具における両便化が
大きくなるほど、変色の度合も大きくなり、更には試験
精度も一層向上することは明らかである。

前記の如く製造した本発明品と従来品（即ち、比重試験
用のＮ　−ＭＵＬＴＩＳＴＩＸ−８Ｇ）　　との比較を
行うために、第２表のΔ−データを第２図にプロットし
た。第２図は、本発明が８０〜１３０チのよシ大きなΔ
−を示し、本発明前の技術水準の試験具よシも著しく色
に関する応答が向上していることを示している。

【図面の簡単な説明】

本発明及びその利点を更に詳細に説明するために、図面
を添付した。第１図は、本発明の塩の効果を従来技術と
比較した試験データを示したものである。該図は、一つ
が本発明の高分子電解質を含浸したもので、他が従来の
比重感受系を含浸したものである、二つのＰｌ］感受性
ろ紙で展開された表面の−をグラフで示している。 第２図は、同様のデータを示しているが、態様は異なる
。該図は、本発明の高分子電解質四級アンモニウム塩を
用いて、比重を様々に増加させた場合における、ＰＨの
変化量（ΔｐＨ）を示したものである。 １．０００　　＋、００５　　＋、０１０　　＋、０＋
５　１．０２０　１．０２５　　＋、０３０駄・５４熔
反りは ＦＩＧ、　ｔ ｎ−１，００５１３８’／ａ ｍ−１，０１０ Ｉ−］Ｉ　　　Ｉ［−ＩＩＩ　　ＤＩ−又　ＤＩ４　　
ｘ−’ｍ　　ｕ−ｍＦＩＧ、　２

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　重合体中ノ少くとも−のカルボキシル基力、
   （式中、置換基Ｒは、同一でも異なっていてもよく、水
   素原子、低級アルキル又はアリールを表すが、但し、少
   くとも−のＲは水素原子以外である） で示される四級アンモニウムイオンの塩の形で存在して
   いる、弱酸性の高分子電解質重合体からなる高分子電解
   質の塩。
2. （２）重合体のカルボキシル基のうち、少くとも５０％
   が、四級アンモニウムイオンの塩の形で存在する、特許
   請求の範囲第１項記載の高分子電解質の塩。
3. （３）高分子電解質重合体が、ポリアクリル酸、ポリマ
   レイン酸、マレイン酸−ビニルメチルエーテル共重合体
   、ポリメタクリル酸又はスチレン−マレイン酸共重合体
   である、特許請求の範囲第１項記載の高分子電解質の塩
   。
4. （４）　　高分子電解質重合体がマレイン酸−ビニルメ
   チルエーテル共重合体である、特許請求の範囲第３項記
   載の高分子電解質の塩。
5. （５）置換基Ｒが、同一でも異４つていてもよいが、水
   素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル
   、ベンジル又ｈ２−ヒドロキ７エテルである、特許請求
   の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の高分子電解質
   の塩。
6. （６）　　アンモニウムイオンがトリブチルメチルアン
   モニウムである、特許請求の範囲第１項〜第４項のいず
   れかに記載の高分子電解質の塩。
7. （７）１→遵４愕　　・　　　−− °アンモニウムイオンが、テ トラメチルアンモニウム、テトラエテルアンモニウム、
   テトラブチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウ
   ム、トリブチルメチルアンモニウム、フェニルトリメチ
   ルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム又は
   ２−ヒドロキ７エテルトリメチルアンモニウムである、
   特許６ｉ’Ｊ求の範囲第４項記載の高分子電解質の塩。
8. （８）　　アンモニウムイオンがブチルトリメチルアン
   モニウムである、特許請求の範囲第７項記載の高分子電
   解質の塩。