JPS5952981B2 - Electrochemical analysis method and apparatus - Google Patents

Electrochemical analysis method and apparatus

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JPS5952981B2
JPS5952981B2 JP54001037A JP103779A JPS5952981B2 JP S5952981 B2 JPS5952981 B2 JP S5952981B2 JP 54001037 A JP54001037 A JP 54001037A JP 103779 A JP103779 A JP 103779A JP S5952981 B2 JPS5952981 B2 JP S5952981B2
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JP
Japan
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electrode
electrolytic cell
sample
potential
active
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JP54001037A
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Japanese (ja)
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JPS54130090A (en
Inventor
ウエイン・ア−ル・マツトソン
ロナルド・ビツケビツチ
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ENBIRONMENTARU SAIENSHIIZU ASOSHEETSU Inc
Original Assignee
ENBIRONMENTARU SAIENSHIIZU ASOSHEETSU Inc
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Publication date
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Publication of JPS5952981B2 publication Critical patent/JPS5952981B2/en
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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
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49Blood
    • G01N33/492Determining multiple analytes

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試料溶液中の選択された物質の電荷移動反応(
ChargetransferreactiOn)を実
施、測フ定および区分する電気化学的測定システムに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to charge transfer reactions (
The present invention relates to an electrochemical measurement system for performing, measuring and classifying charge transfer reactions.

このシステムは少なくとも2つの電極上で参照電位に対
する少なくとも2つの電解電流を同時に測定するように
適合した新規電極を包含する。好ましい態様においては
、その電極は電気絶縁物質で形成された中空の円筒形本
体から構成される。その電極は少なくとも一端で開放し
ておりかつ全般的に平滑な円筒形内面を有する。電気的
に分離された複数の活性電極分節(Segnlent)
がその内面上に納められておりそれらの活性表面は全般
に平滑な円筒形内面と実質的にぴつたり接している。そ
の電気化学的測定システムを完成するように、電極活性
表面に隣接する比較的高度の混合を発生させるための攪
拌装置、液体試料を電槽へ仕込むための装置、および電
気的に分離された活性電極分節の少なくとも2つを異つ
た電位へ接続する装置がある。使用に当つて試験される
べき試料が電槽へ仕込まれかつ攪拌が開始される。電気
的に分離された活性電極分節の一つが関心の選択物質お
よびまた1種またはそれ以上の妨害物質が応答する電位
に保持され、一方他の電極分節は妨害物質のみが応答す
る電位に保持される。関心物質の存在はその一つおよび
の他の電極分節からの信号を差引くことによつて測定さ
れ、かつその量はその信号差を積分することによつて測
定される。選択された物質を含有すると考えられる試料
溶液中の種々の関心物質の存在の検出および/または測
定のために種々の電気化学的システムが知られており、
かつそれらは種々の環境、医学および工業面の応用に有
用性を見いだしている。
The system includes a novel electrode adapted to simultaneously measure at least two electrolytic currents relative to a reference potential on at least two electrodes. In a preferred embodiment, the electrode is comprised of a hollow cylindrical body formed of an electrically insulating material. The electrode is open at at least one end and has a generally smooth cylindrical inner surface. Multiple electrically isolated active electrode segments (Segnlent)
are contained on the inner surface and their active surfaces are in substantially flush contact with the generally smooth cylindrical inner surface. To complete the electrochemical measurement system, a stirring device for generating a relatively high degree of mixing adjacent to the electrode active surface, a device for charging the liquid sample into the cell, and an electrically isolated active There are devices that connect at least two of the electrode segments to different potentials. The sample to be tested for use is placed in the container and stirring is started. One of the electrically isolated active electrode segments is held at a potential to which the selected substance of interest and also one or more interfering substances respond, while the other electrode segment is held at a potential to which only the interfering substance responds. Ru. The presence of the substance of interest is determined by subtracting the signals from one and the other electrode segments, and its amount is determined by integrating the signal difference. Various electrochemical systems are known for detecting and/or measuring the presence of various substances of interest in sample solutions suspected of containing selected substances;
and they have found utility in a variety of environmental, medical, and industrial applications.

一般にこのようなシステムは関心の金属イオンのための
分析に使用されるのではあるが、それらシステムはまた
シアン化物イオン、二酸化イオウおよびハロゲンといつ
たような非金属ならびに或る種の有機物質の検出のため
にも存在する。先行技術の電気化学的分析の一つの様式
は電気的作用によつて形成された沈積物が分析用天秤で
秤量される重量計測的方法を使用している。
Although such systems are generally used for analysis for metal ions of interest, they are also used for analysis of nonmetals such as cyanide ions, sulfur dioxide, and halogens, as well as certain organic substances. It also exists for detection. One mode of prior art electrochemical analysis uses a gravimetric method in which the deposit formed by electrical action is weighed on an analytical balance.

重量計測的方法1ま秤量誤差を生じやすく、熟練した技
術者を必要とし、かつ比較的時間がかかりまた敏感でな
い。先行技術の電気化学的分析の別の様式はイオン選択
性電極を使用している。
Gravimetric methods 1 are prone to weighing errors, require skilled technicians, and are relatively time consuming and insensitive. Another mode of electrochemical analysis in the prior art uses ion-selective electrodes.

種々の関心イオンの試験のために数多くのイオン一選択
性電極が考案されており、かつそれらは信頼性ありと考
えられており使用も容易である。然しながら、環境、工
業および医学分野における数多くの関心物質はイオン一
選択性電極によつては測定され得ない。さらに、イオン
一選択性電極はロガリズム的に応答し、したがつて一般
に約10−5〜10−6モルより下の濃度を測定するた
めには感度が十分でない。滴下水銀電極によつて得られ
る電流電圧曲線に基づいて行うポーラログラフによる分
析は希釈溶液における感度という点でイオン一選択性電
極よりも有利である。古典的な滴下水銀ポーラログラフ
電解槽の特質および条件は滴下水銀電極、すなわち水銀
滴が微細口径の毛細管から水銀の駆動頭のもとに溶液中
へ周期的に放出されることである。然じながら、上記特
質は非常に有用なポーラログラフによる方法を研究に取
り入れることを可能にはしたが、古典的ポーラログラフ
電解槽をより一般的に使用する場合、すなわち普通の分
析システム、特に工業的工程を監視および調節するため
の装置として、或は医学的および環境的応用に現場試験
として使用する場合にその特質は薄められあるいは失わ
れる。さらに、水銀滴の周期的な成長および落下の特徴
はこのような槽を使用して得られる電流一電圧曲線にオ
シレイシヨンを生じる。本質的にその槽の使用を実験室
および試験目的に限定している滴下水銀電極の他の問題
点は新らしい水銀滴が毛細管に形成されるときのコンデ
ンサー電流の築き上げならびに電極の感度を制限するそ
の滴の限定された表面積である。さらに、微小な水銀滴
の形成は数多くの偶発的な因子、たとえば機械的振動、
毛細管の傾斜およびそれらの滴間の毛細管入口中への試
験溶液の脈動などによつて影響されうる微妙な工程であ
る。この点に関連して、滴当りの水銀の滴下線および量
についての滴の再現性はポーラログラムの適正な評価を
許容するために常に実際上完全でなければならない。先
行技術の電気化学的測定システムのさらに別の様式はク
ーロメトリツクストリツピングボルタメトリ一と呼ばれ
る技法である。
A number of ion-monoselective electrodes have been devised for testing various ions of interest and are considered reliable and easy to use. However, many substances of interest in the environmental, industrial and medical fields cannot be measured by ion-monoselective electrodes. Additionally, ion monoselective electrodes respond logarithmically and are therefore generally not sensitive enough to measure concentrations below about 10-5 to 10-6 molar. Polarographic analysis based on the current-voltage curve obtained with a dropping mercury electrode has advantages over ion-monoselective electrodes in terms of sensitivity in dilute solutions. The characteristics and conditions of a classical dripping mercury polarographic electrolyzer are a dripping mercury electrode, ie, mercury droplets are periodically ejected into the solution from a fine-bore capillary tube under a mercury driving head. However, although the above characteristics have made it possible to incorporate very useful polarographic methods into research, there is a more general use of classical polarographic electrolyzers, i.e. in ordinary analytical systems, especially in industrial processes. Its attributes are diluted or lost when used as a device for monitoring and regulating the environment, or as a field test in medical and environmental applications. Additionally, the periodic growth and fall characteristics of the mercury droplets cause oscillations in the current-voltage curves obtained using such a bath. Other problems with the dropping mercury electrode, which essentially limit the use of the bath to laboratory and testing purposes, limit the build-up of the capacitor current as new mercury drops are formed in the capillary tube, as well as the sensitivity of the electrode. the limited surface area of the drop. Furthermore, the formation of tiny mercury droplets is affected by numerous accidental factors, such as mechanical vibrations,
It is a delicate process that can be influenced by the slope of the capillary tube and the pulsation of the test solution into the capillary entrance between their drops, etc. In this regard, the drop reproducibility in terms of drop line and amount of mercury per drop must always be practically perfect to allow a proper evaluation of the polarogram. Yet another type of prior art electrochemical measurement system is a technique called coulometric stripping voltammetry.

クーロメトリツクストリツピングボルタメトリ一は関心
の電気活性物質を指示または作動電極上に或は電極中に
電解析出させ、次にその析出された物質を再び溶液中に
電気溶解またはストリツピングさせることから成る2段
方法である。アノデイツクストリツピングボルタメトリ
一においては測定しようとする物質を負の電位に長時間
かけて電極上にめつきし、ついでその物質を、比較的短
時間正の電位にかけて電極からストリツピング除去する
。その物質の元素が電極からストリツプ除去される順位
または電位はその物質の定性分析を与え、かつその電流
の量は定量分析を与える。アノデイツクストリツピング
ボルタメトリ一は滴下水銀電極を使用して得られる古典
的ポーラログラフ的分析に比較して助長された感度、鮮
明度および再現性の利点を提供する。例えば、薄いーフ
イルム水銀/黒鉛合成電極がサブ−ナノグラム水準の金
属に対する分析のためにアノデイツクストリツピングボ
ルタメトリーシステムに使用されている。例えば、46
RapidSub− NanOgramSimulta
neOusAnalysisOfZn.Cd.Pb.C
u.BiandTi―TraceSubstances
inEnvirOnmentalHealthl層ミス
一り一大学、Dr.D.Hemphill.Ed;ペー
ジ396−406、(1971)におけるWayneR
.MatsOn.ReginaldM.Griffin
、およびGeOrgeB.Schreiberの報告を
参照されたい。例えば上記のMatsOn達によつて教
示されているアノデイツクストリツピングボルタメト1
)−tこよる合成水銀/黒鉛電極を使用する電気化学的
溶液分析はサブ−ナノグラム感度を与えるのではあるが
、選択された物質をピコグラム水準で急速にかつ信頼的
に区分および測定する能力は現存の電気1化学的測定技
法の使用によつては一般に不可能である。また、多くの
金属が合金またはアマルガムを形成するように電極と相
互作用する。このようにして、アノデイツクおよびカソ
デイツクストリツピングボルタメトリ一は比較的小種別
の金属お・よび非金属の検出に限定される。明らかに、
このように低濃度で作用しかつ広い範囲の種別にわたつ
て作動する能力は環境的、医学的および工業的応用面に
おける主要な商業的有用性を有するであろう。′ この
ようにして、本発明の一つの目的は前述した先行技術の
問題点および制限を克服する新規でかつ改良されたシス
テム、すなわち方法および装置を提供することである。
Coulometric stripping voltammetry consists of electrolytically depositing an electroactive substance of interest onto or into an indicating or working electrode and then electrolytically dissolving or stripping the deposited substance back into solution. This is a two-step method consisting of: In anode stripping voltammetry, the substance to be measured is plated onto an electrode by applying a negative potential for an extended period of time, and then the material is stripped from the electrode by applying a positive potential for a relatively short period of time. The order or potential at which the elements of the material are stripped from the electrode provides a qualitative analysis of the material, and the amount of current provides a quantitative analysis. Anodic stripping voltammetry offers the advantages of enhanced sensitivity, clarity and reproducibility compared to classical polarographic analysis obtained using dropping mercury electrodes. For example, thin film mercury/graphite composite electrodes have been used in anodedic stripping voltammetry systems for analysis of sub-nanogram metals. For example, 46
RapidSub-NanOgram Simulta
neOusAnalysisOfZn. Cd. Pb. C
u. BiandTi-Trace Substances
inEnvirOnmentalHealth Layer Miss Ichiriichi University, Dr. D. Hemphill. Wayne R in Ed; pages 396-406, (1971)
.. MatsOn. ReginaldM. Griffin
, and GeOrgeB. See Schreiber's report. For example, the anode stripping voltammetry 1 taught by MatsOn et al.
Although electrochemical solution analysis using synthetic mercury/graphite electrodes provides sub-nanogram sensitivity, the ability to rapidly and reliably partition and measure selected substances at picogram levels remains limited. This is generally not possible using existing electrochemical measurement techniques. Also, many metals interact with the electrodes to form alloys or amalgams. In this way, anodetics and cathodic stripping voltammetry are limited to the detection of relatively small classes of metals and non-metals. clearly,
The ability to act at such low concentrations and across a wide range of species would have major commercial utility in environmental, medical, and industrial applications. 'Thus, one object of the present invention is to provide a new and improved system, method, and apparatus that overcomes the problems and limitations of the prior art discussed above.

本発明の他の主要な目的は試料中の選択された物質の存
在を定性的にかつ/または定量的に測定するために、試
料を電気化学的に分析するための新規でかつ改良された
方法および装置を提供することである。
Another main object of the invention is a new and improved method for electrochemically analyzing a sample in order to qualitatively and/or quantitatively determine the presence of selected substances in the sample. and equipment.

本発明のさらに別の目的はピコグラム水準の感度で急速
でかつ信頼性をもつて作動することのできる前述のタイ
プの電気化学的測定システムを提供することである。
Yet another object of the invention is to provide an electrochemical measurement system of the type described above which can operate rapidly and reliably with sensitivity on the picogram level.

さらに特定的な目的は電気化学的システムに使用するた
めの新規でかつ改良された電極を提供することである。
A more specific object is to provide new and improved electrodes for use in electrochemical systems.

前述の目的ならびにその他の目的を実現するために、試
料溶液中の選択された物質の電荷移動反応の測定と区分
を実現する電気化学的測定システムが与えられる。
To achieve the foregoing objects as well as others, an electrochemical measurement system is provided that provides for the measurement and partitioning of charge transfer reactions of selected substances in a sample solution.

そのシステムには少なくとも2つの電極上で参照電位に
対する2つの電解電流を同時に測定するように適合した
新規な電極が包含される。好ましい実施態様においては
、その電極は電気的絶縁物質から成る中空の円筒形本体
から成る。電極は少なくとも1つの端で開いておりかつ
一般的に平滑な円筒形内表面を有する。複数の電気的に
分けられた活性電極分節が電極の内表面上にそれらの活
性表面を一般的に平滑な円筒形内表面に実質的にぴつた
り接して納められている。その電気化学的測定システム
を完成するように、電極活性表面に隣接して比較的高度
の混合を起こさせるための攪拌装置、液体試料を電解槽
へ仕込むためめ彼置、および少なくとも2つの電気的に
分けられた活性電極分節を異つた電位へ接続する装置が
設けられている。使用に当つて、試験されるべき試料が
電解槽へ仕込まれ、かつ攪拌が開始される。電気的に分
けられた活性電極分節の1つが関心の選択された物質お
よびまた1種またはそれ以上の妨害物質が応答する電位
に保持され、一方電極分節の他方が妨害物質のみが応答
する電位に保持される。関心物質の存在はその1つおよ
び他方の電極分節からの信号を差引くことによつて測定
され、かつその量はその信号差を積分することによつて
測定される。本発明のさらに別の目的は部分的に明らか
でありかつ後述の記載からさらに部分的に明らかになる
であろう。
The system includes a novel electrode adapted to simultaneously measure two electrolytic currents relative to a reference potential on at least two electrodes. In a preferred embodiment, the electrode comprises a hollow cylindrical body of electrically insulating material. The electrode is open at at least one end and has a generally smooth cylindrical inner surface. A plurality of electrically separated active electrode segments are housed on the inner surface of the electrode with their active surfaces substantially flush against the generally smooth cylindrical inner surface. To complete the electrochemical measurement system, there is a stirring device adjacent to the electrode active surface to provide a relatively high degree of mixing, a separate station for charging the liquid sample to the electrolytic cell, and at least two electrical A device is provided for connecting the divided active electrode segments to different potentials. In use, the sample to be tested is loaded into the electrolytic cell and stirring is started. One of the electrically separated active electrode segments is held at a potential to which the selected substance of interest and also one or more interferent substances respond, while the other electrode segment is held at a potential to which only the interferent substance responds. Retained. The presence of the substance of interest is determined by subtracting the signals from one and the other electrode segment, and its amount is determined by integrating the signal difference. Further objects of the present invention will be partly apparent and will become further partly apparent from the following description.

このようにして本発明は構造、エレメントの組合せおよ
び部品の配列を有する装置、ならびにいくつかの段階お
よび他のそれぞれに対する1つまたはそれ以上のこのよ
うな段階の関係から成る方法から構成され、それらのす
べては以下の詳細な記載ならびに特許請求の範囲に示さ
れている応用の範囲に例示されている。本発明の特質お
よび目的を完全に理解するために添付の図面を参照しな
がら以下に詳細に説明する。
The invention thus comprises a device having a structure, a combination of elements and an arrangement of parts, and a method consisting of a number of stages and the relationship of one or more such stages to each other; All are exemplified in the following detailed description and scope of application as indicated in the claims. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to fully understand the nature and objects of the invention, the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明にしたがう電気化学的測定装置の好まし
い態様の透視的正面図であり、第2図は第]図の装置の
電解槽の好ましい態様の部分的に断面を示す正面図であ
り、第3図は第1図の装置の試料溶液攪拌部材の断面を
示す端部図であり、第4図は第1図の装置の感受電極エ
レメントの好ましい態様の断面を示す断片的平面図であ
り、第5図は第1図の装置の流れ検出器エレメントの線
図であり、第6図は第1図の装置の電気式および空気式
調節および作動のプロツタ線図であり、第7図は本発明
にしたがつて得られるマイクロアンヘアー、μAで表示
した電流対標準銀/ハロゲン化銀参照電極に対するボル
トで示した電位を示すプロツトであり、かつ第8図およ
び第9図は本発明にしたがう別の態様の電解槽の透視的
正面図である。
FIG. 1 is a perspective front view of a preferred embodiment of an electrochemical measuring device according to the present invention, and FIG. 2 is a partially sectional front view of a preferred embodiment of the electrolytic cell of the device of FIG. 3 is an end view showing a cross section of the sample solution stirring member of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a fragmentary plan view showing a cross section of a preferred embodiment of the sensing electrode element of the apparatus shown in FIG. 5 is a diagram of the flow detector element of the device of FIG. 1, FIG. 6 is a plot diagram of the electrical and pneumatic regulation and actuation of the device of FIG. 1, and FIG. 8 and 9 are plots showing the current in microamperes, μA, versus the potential in volts relative to a standard silver/silver halide reference electrode obtained in accordance with the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a perspective front view of another embodiment of an electrolytic cell according to the present invention.

本発明は、調節された電位条件下で、溶液中の選択され
た物質の電気化学的反応を測定することに基いている。
The invention is based on measuring the electrochemical reactions of selected substances in solution under controlled potential conditions.

当分野でよく知られているように、試薬または電解液を
形成するように電気的に活性な物質を溶剤中に溶解し、
その電解液をとおして、その中に配置れた陽極と陰極の
間に電流を流すと、正イオンは負に帯電している陰極へ
引かれてそれらの電荷が中和され、一方負イオンは陽極
へ向つて移動し、そこで放電するであろう。このような
電気化学的反応が起きる電位は、包含される特定の物質
に依存して変化するであろう。例えば、鉄および銅イオ
ンの両方を含む水溶液を考えてみよう。鉄は通常2また
は3の原子価を示し、一方銅は通常1または2の原子価
を示す。溶液中の第2鉄イオン(Fe+3)が第1鉄イ
オン(Fe+2)へ還元される電位は与えられた温度で
一定である。同様に溶液中の第2銅イオン(Cu+2)
が第1銅イオン(Cu+1)へ還元される電位も与えら
れた温度で一定であり、かつ第2鉄イオンの第1鉄イオ
ンへの還元が起きる電位とは異つている。
dissolving the electroactive material in a solvent to form a reagent or electrolyte, as is well known in the art;
When a current is passed through the electrolyte between an anode and a cathode placed within it, the positive ions are attracted to the negatively charged cathode and their charge is neutralized, while the negative ions are It will move towards the anode and there will be a discharge. The potential at which such electrochemical reactions occur will vary depending on the particular materials involved. For example, consider an aqueous solution containing both iron and copper ions. Iron usually exhibits a valence of 2 or 3, while copper usually exhibits a valence of 1 or 2. The potential at which ferric ions (Fe+3) in a solution are reduced to ferrous ions (Fe+2) is constant at a given temperature. Similarly, cupric ions (Cu+2) in solution
The potential at which Cu+1 is reduced to cuprous ions (Cu+1) is also constant at a given temperature and is different from the potential at which the reduction of ferric ions to ferrous ions occurs.

にのような反応が起きる電位は標準または公式電位の
表によつて大体示されている)。溶液のイオンの電位の
絶対値は不確定なものではない。然しながら特定の物質
に対する電気化学的反応は標準参照対、たとえばH2/
H+に対する電位によつて記述されている。電位の大き
さは電荷移動を起こさせるように標準参照電極に対して
適用されるべき電位の尺度である。このような反応が起
きる電位は“電荷移動電位゛と呼ばれる。水素に対して
任意的な値ゼロを指定した場合、電気化学的反応の電位
Eは次の式にしたがつて書くことができる:(式中nは
フアラデ一数であり、ApおよびARは生成反応体の活
量でありかつxおよびyはその電気化学的反応の相当す
る係数である)。
The potentials at which such reactions occur are approximately indicated by standard or official potential tables). The absolute value of the potential of the ions in the solution is not uncertain. However, the electrochemical reactions for specific substances are based on standard reference pairs, e.g. H2/
It is described in terms of potential relative to H+. Potential magnitude is a measure of the potential that must be applied relative to a standard reference electrode to cause charge transfer to occur. The potential at which such a reaction occurs is called the "charge transfer potential." If we specify an arbitrary value of zero for hydrogen, the potential E of the electrochemical reaction can be written according to the following equation: (where n is the Farade number, Ap and AR are the activities of the reactants produced and x and y are the corresponding coefficients of the electrochemical reaction).

このようにしてその電位E。は特定の反応に関連する標
準電位ある。Eは式(1)によつて記載される平衡条件
にしたがつて反応体または生成物に対して反応を駆動す
るために適用される電位である。適用されたEがその反
応に実際上平衡を完結させるのに十分な大きさである条
件下では、誘導される電流は溶液中の反応体の濃度に比
例するであろう。然し゜ながら、バツクグラウンドノイ
ズがほとんどの試料溶液の直接の測定を妨げかつ非常に
希薄な溶液の場合直接測定の妨げられることが多い。
〔本明細書に使用する゜“バツクグラウンドノイズ゛と
いう用語は、溶液中の他の電気的に活性な物質の存在(
それらはその溶液中のそれらの電気活性のために問題に
しているイオンと同じ電位に対して応答する)といつた
ような主要な妨害因子、および電極の活性表面に隣接し
た静止溶液の境界層の存在による溶液中の電極の電気容
量による信号、溶液本体による信号、固有の誘導信号、
電極安定化信号等々の如き主要な非−フアラデ一的妨害
因子の両方を指す。〕本発明の局面および利点は電気化
学的操作および電極の幾何学の組合せによつてバツクグ
ラウンドノイズを除去および/または相殺することにあ
る。本発明の特徴および利点は、血清または血液中の鉄
含有量を測定するための電気化学的試験システムを説明
する本発明の1つの好ましい実施態様を詳細に述べる以
下の記載から一層よく理解されるであろう。
In this way its potential E. is the standard potential associated with a particular reaction. E is the potential applied to drive the reaction on the reactants or products according to the equilibrium conditions described by equation (1). Under conditions where the applied E is large enough to bring the reaction to virtually complete equilibrium, the induced current will be proportional to the concentration of reactants in solution. However, background noise precludes direct measurement of most sample solutions and often precludes direct measurement of very dilute solutions.
[As used herein, the term “background noise” refers to the presence of other electrically active substances in solution (
the major interfering factors such as ions (which respond to the same potential as the ions in question due to their electroactivity in that solution), and the boundary layer of quiescent solution adjacent to the active surface of the electrode. A signal due to the capacitance of the electrode in the solution due to the presence of , a signal due to the body of the solution, an inherent induced signal,
Refers to both major non-Faladic interference factors such as electrode stabilization signals and the like. An aspect and advantage of the present invention is the elimination and/or cancellation of background noise through a combination of electrochemical manipulation and electrode geometry. The features and advantages of the invention will be better understood from the following description, which details one preferred embodiment of the invention, which describes an electrochemical test system for measuring iron content in serum or blood. Will.

然しながら、本発明のシステムは試料溶液中の種々の他
の関心物質の存在の検出および濃度の測定のために有利
に用いることができることが分るであろう。第1図を参
照すれば、基礎11を含み全般的に10で示されている
電気化学的測定装置が示されている。
However, it will be appreciated that the system of the present invention can be advantageously used for detecting the presence and determining the concentration of various other substances of interest in sample solutions. Referring to FIG. 1, there is shown an electrochemical measurement apparatus, generally designated 10, including a base 11. As shown in FIG.

基礎11上に直立支持体12によつてキヤビネツト13
が取りつけてあり、その正面が制御盤14としての役を
している。その盤には表示板16、待機ボタン17を含
む作動ボタン、“゜オートブランク(AutOblan
k)゛調節ボタン18、゜゜オートブランクセツト (
AutOblankset)゛ボタン19および目盛調
整つまみ20を含む種々の調節装置が取りつけてある。
さらにその制御盤14上には開閉ボタン22、先行の試
料が洗い流されかつ新らしい試験が開始されてもよいこ
とを示すように適当に表示される流量指示計23が配置
されている。さらにその制御盤上には開始ボタン24お
よび゜“作動中゛指示器25がある。それらの制御は押
−ボタンおよび指示灯の組合せで行われることが便利で
好ましく、実際の装置でそのよう)なボタンと灯の組み
合せが使用されている。キヤビネツト13の下に電解槽
アセンブリ−27がとりつけてあり、ここでは概略的に
示されているが、詳細は第2図に示されている。基礎1
1上に2つの容器28および29が配置されておフリ、
それらはプラスチツク管などによつて電解槽プロツクへ
適当に接続されている。容器28はそれぞれの試験が終
つた時に流し出される電解槽内容物を受け、容器29は
新鮮な電解槽液または電解液の供給源になつている。第
2図は第1図の装置の電解槽アセンブリ一を示しており
、それは一般に槽フ治ツク33およびそこにとりつけら
れた感受電極34から成つている。
The cabinet 13 is mounted on the foundation 11 by means of upright supports 12.
is attached, and its front side serves as the control panel 14. The panel includes a display board 16, operation buttons including a standby button 17, and "゜AutoBlank (AutoOblank).
k)゛Adjustment button 18,゜゜Auto blank set (
Various adjustments are provided including an AutoOblankset button 19 and a scale adjustment knob 20.
Further located on the control panel 14 are an open/close button 22 and a flow rate indicator 23 suitably displayed to indicate that the previous sample has been flushed out and a new test may be started. Furthermore, there is a start button 24 and an "in operation" indicator 25 on the control panel.It is convenient and preferable that these controls be performed by a combination of a push button and an indicator light, and this is the case in the actual device). A typical button and light combination is used. Mounted below the cabinet 13 is an electrolytic cell assembly 27, shown schematically here but shown in detail in FIG. 2. Basics 1
Two containers 28 and 29 are placed on top of the
They are suitably connected to the electrolyzer block by plastic tubing or the like. Vessel 28 receives the cell contents which are flushed out at the end of each test, and vessel 29 provides a source of fresh cell fluid or electrolyte. FIG. 2 shows the electrolytic cell assembly of the apparatus of FIG. 1, which generally consists of a cell hook 33 and a sensing electrode 34 mounted thereon.

槽プロツク33は例えばスクリユ一ねじ35或は他の取
り付け部材を上端に有するプラスチツノクプロツクの如
き適当な取り付け部材から成つている。垂直の流路また
は円筒形の孔36がその槽プロツクを通つており、感受
電極34の内部に通じている。2つの流路があり、その
第1は試験されるべき試料を受けるための人口流路38
であり、それは例えば流路38へ挿入されたピペツト(
図示されていない)によつて入れられてもよく、その第
2は槽液のための出口流路39である。
The tank block 33 comprises a suitable mounting member, such as a plastic block block having a single screw 35 or other mounting member at the upper end. A vertical channel or cylindrical hole 36 passes through the bath block and into the interior of the sensing electrode 34. There are two channels, the first of which is an artificial channel 38 for receiving the sample to be tested.
For example, a pipette inserted into the channel 38 (
(not shown), the second of which is an outlet channel 39 for bath liquid.

槽プロツク33は非可塑化ポリ塩化ビニル、ポリ四フツ
化エチレンフルオロカーボン樹脂などの如き液不浸透性
で堅く、電気絶縁性で化学的に不活性な物質から形成さ
れている。流路36の底は感受電極34を受けるように
くぼんでいる。
The tank block 33 is formed from a liquid-impermeable, rigid, electrically insulating, and chemically inert material such as unplasticized polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene fluorocarbon resin, or the like. The bottom of the channel 36 is recessed to receive the sensing electrode 34.

感受電極34は中空の円筒の形状であり、その電極の内
表面と流路36の内表面は同じ高さになつていて、でき
るだけ平滑にされており、それらの間に捕捉される物質
が最少になるようにされている。実際には、電極は例え
ばエポキシ樹脂のような適当な手段によつて槽フ狛ツク
中に永久的に取りつけられており、それら両者の接合部
の内表面は平滑に機械仕上げされている。感受電極34
の底部には密閉接続部材46があり、それは例えば感受
電極34に対して注型成形されたプラスチツクの栓の形
態をしていてもよく、パイプまたはホースをそれに接続
するためのねじ山接続部35aおよびそれを通つて延び
ている流路49をもつている。このようにして連続した
流路が形成されており、電解液またはその他の電解槽内
容物は、新らしい電解液またはその他の液を流路49を
通して流入させ、電極上方にある槽プロツクの出口39
を通して流出されることにより排出させることができる
。前述したように本発明の重要な特徴および利点は問題
にしている選択された物質の電荷移動電解反応を表す電
気信号と、全試料溶液、妨害物質およびその他の背景ノ
イズから誘導される電気信号とを区別する能力である。
The sensitive electrode 34 is in the form of a hollow cylinder, the inner surface of the electrode and the inner surface of the channel 36 being flush and as smooth as possible to minimize the amount of material trapped between them. It is designed to become. In practice, the electrodes are permanently attached to the tank hook by suitable means, such as epoxy resin, and the inner surface of the joint between the two is machined smooth. Sensing electrode 34
At the bottom of the is a hermetic connection 46, which may for example be in the form of a cast-molded plastic plug to the sensing electrode 34, and a threaded connection 35a for connecting a pipe or hose to it. and a flow path 49 extending therethrough. A continuous flow path is thus formed, with the electrolyte or other cell contents flowing through the flow path 49 and the outlet 39 of the cell block above the electrodes.
It can be discharged by flowing out through. As previously mentioned, important features and advantages of the present invention are that the electrical signals representative of the charge transfer electrolytic reactions of the selected substance of interest and the electrical signals derived from the total sample solution, interfering substances, and other background noise; It is the ability to distinguish between

この特徴および利点は、一つには感受電極34の構造に
よつて可能にされる。感受電極34はその中に複数の活
性電極分節が取りつけられた、プロツクエポキシからな
る全体的に円筒形をした本体から成つている。その電極
本体は重合体材料のような電気絶縁性材料から成るが、
一方活性電極分節は黒鉛、熱分解黒鉛または白金といつ
たような好適な電極基材から成るか、或はまた水銀或は
金といつたような活性電極物質の被覆から成つていても
よい。実際には少なくとも2つの電気的に分けられた電
極域が使用され、例えば中空電極本体の内部上の活性電
極表面の輪またはバンドの形で使用される。それらの分
節は電極の内部上の電気絶縁バンドによつて分離される
。このような電極は、輪状に活性電極物質の分節を所望
の位置に保持しかつその輪をエポキシ樹脂のような電気
絶縁物質で円筒を形成するように成型することによつて
形成することができる。感受電極34は第4図にさらに
詳細に示されている。例示し易いように感受電極34は
2つの活性試験電極分節、反対電極または電力供給電極
分節および参照電極分節から成るように示されノている
:すなわち第1の活性試験電極分節42、第2の活性試
験電極分節43、第3の反対電極分節44および参照電
極分節45である。第1、第2および第3の活性電極分
節42,43および44は黒鉛等の適当な電極物質から
形成されるが、一方参照電極分節45は銀、パラジウム
等で形成される。電極分節42,43,44および45
のそれぞれは、円筒形電極本体41中へ埋め込まれた円
筒形輪から成つている。それら電極分節は互いに電気的
に絶縁されるように狭い隙間によつて隔離され、かつそ
れら電極分節は、全電極34の内表面が出来るだけ平滑
になるように、電極本体41の内表面と活性表面が実質
的に同一面内にくるように取りつけられている。電気的
接続(第4図には示されていない)がそれぞれの電極分
節に与えられ、それらは第2図に示?れているような末
端が4本足のプラグになつている4本の導線によつてそ
の装置へ適当に接続される。その電極は追加の活性電極
分節をもつていてもよいことは明らかであろう。電極3
4内に攪拌装置50が配置されている。
This feature and advantage is enabled in part by the structure of sensing electrode 34. Sensing electrode 34 comprises a generally cylindrical body of block epoxy with a plurality of active electrode segments mounted therein. The electrode body is made of an electrically insulating material such as a polymeric material,
Alternatively, the active electrode segment may consist of a suitable electrode substrate such as graphite, pyrolytic graphite or platinum, or alternatively may consist of a coating of active electrode material such as mercury or gold. . In practice at least two electrically separated electrode areas are used, for example in the form of a ring or band of the active electrode surface on the interior of the hollow electrode body. The segments are separated by electrically insulating bands on the interior of the electrode. Such electrodes can be formed by holding segments of active electrode material in a ring shape in the desired position and molding the ring with an electrically insulating material such as epoxy resin to form a cylinder. . Sensing electrode 34 is shown in more detail in FIG. For ease of illustration, the sensitive electrode 34 is shown as consisting of two active test electrode segments, a counter or powered electrode segment and a reference electrode segment: a first active test electrode segment 42, a second active test electrode segment 42, and a reference electrode segment. an active test electrode segment 43, a third counter electrode segment 44 and a reference electrode segment 45. First, second and third active electrode segments 42, 43 and 44 are formed from a suitable electrode material such as graphite, while reference electrode segment 45 is formed from silver, palladium or the like. Electrode segments 42, 43, 44 and 45
each consists of a cylindrical ring embedded into a cylindrical electrode body 41. The electrode segments are separated by narrow gaps so as to be electrically insulated from each other, and they are connected to the inner surface of the electrode body 41 so that the inner surface of all electrodes 34 is as smooth as possible. The surfaces are mounted in substantially the same plane. Electrical connections (not shown in FIG. 4) are provided to each electrode segment and are shown in FIG. It is suitably connected to the device by four conductive wires, each of which ends in a four-legged plug, such as shown in FIG. It will be clear that the electrode may have additional active electrode segments. Electrode 3
A stirring device 50 is disposed within the chamber 4.

攪拌装置50はロツド51によつて電極本体内で廻転す
るように取りつけられている。攪拌装置50およびロツ
ド51は電気的に絶縁性でかつ化学的に不活性な物質、
例えば成型樹脂で形成される。攪拌装置50の下部端は
僅かにくさび形または錐形であり、一般に電極本体内に
ぴつたりついている。第3図に一層よく示されている径
方向の溝5、2が攪拌装置50の表面に沿つて走つてい
る。矢印54で示される方向に廻転された場合、溝52
は電極分節42,43,44および45の活性表面に密
接して高度の混合または乱流を生じ、これによつて電極
分節の活性表面に隣接する静止溶液の境界層の厚さは最
小にされ、他方電極表面への物質移動は最大にされる。
使用に当つて開閉ボタン22を最初に作動させる。
The stirring device 50 is mounted by a rod 51 so as to rotate within the electrode body. The stirring device 50 and the rod 51 are made of electrically insulating and chemically inert material;
For example, it is made of molded resin. The lower end of the stirrer 50 is slightly wedge-shaped or conical and generally snug within the electrode body. Radial grooves 5, 2, which are better seen in FIG. 3, run along the surface of the stirring device 50. When rotated in the direction indicated by arrow 54, groove 52
is in close contact with the active surfaces of electrode segments 42, 43, 44 and 45 to create a high degree of mixing or turbulence, thereby minimizing the thickness of the boundary layer of the quiescent solution adjacent to the active surfaces of the electrode segments. , while mass transfer to the electrode surface is maximized.
In use, the open/close button 22 is first actuated.

通常その装置は待機状態として夜通し駆動したままにお
かれ、1週間以上体止される場合には停止されるであろ
う。各週の開始に当り、或は各日の開始に当り十分注意
するために、装置は補正してもよい。この補正は先ず後
述するような電子機構を標準化するように、補正ボタン
を操作位置にすることによつて行なわれる。試薬のブラ
ンク試料が最初に流される。次に“オートブランクボタ
ン19を操作して補正が行われる。次に既知のイオン濃
度の標準試料が槽27中へ導入され、その装置が作動し
て一工程が行われる。それが適正に標準化されたのちに
、補正ノブ20が表示パネル16中の読みが標準補正試
料中の既知のイオン量に相当するように調整される。プ
ラスチツクの管またはパイプ40(第2図には示されて
いない)により槽アセンブリ−27がその装置に接続さ
れている。
Typically, the device will be left running overnight in standby mode and will be shut down if it is left unused for more than a week. The device may be calibrated to be more careful at the start of each week or at the start of each day. This correction is performed by first placing the correction button in an operating position so as to standardize the electronic mechanism as described below. A blank sample of reagent is run first. Next, correction is performed by operating the auto blank button 19. Next, a standard sample with a known ion concentration is introduced into the tank 27, and the device is activated to perform one step. After the correction knob 20 is adjusted so that the reading in the display panel 16 corresponds to the known amount of ions in the standard correction sample, a plastic tube or pipe 40 (not shown in FIG. ) connects the tank assembly 27 to the apparatus.

管40に沿いかつ好ましくはキヤビネツト13内の選択
された点に、第5図に概略的に示した流量検出器がある
。エミツタ一55またはその他の光源が管40に沿つた
点にある窓の近くに配置されている。その窓は透明な挿
入物であつてもよく、或はその管自体が透明であつても
よい。エミツタ一55の反対側、すなわち管40の反対
側に、同様な窓に隣接して検出器56が配置されている
。管40が空であるか或はガスで満たされている場合、
エミツタ一からの光束57は非常に拡散する。管40が
チユーブを通して流れている摺電解液のような液体で満
たされている場合、その液体はレンズの作用をして光束
57の焦点の鋭さを増大する。検出器56はチユーブ4
0内の液体の存在ならびにそのような液体が存在する時
間の長さを決定できるようなしきい値に対して調整され
ている。検出器56からの信号は、1回試験が行われた
のち試料をその中から除去するように摺電解液の洗い流
しを完了するのに十分な時間管40を通して液体の流れ
があつたことを指示するために使用される。それぞれの
試験で電解槽27は電解液で繰返し満たされ、槽の攪拌
装置は槽内容物を均一に混合し続けるために一定して連
続的に運転される。
Along the tube 40 and preferably at selected points within the cabinet 13, there are flow detectors shown schematically in FIG. An emitter 55 or other light source is positioned near the window at a point along tube 40. The window may be a transparent insert, or the tube itself may be transparent. On the opposite side of the emitter 55, ie on the opposite side of the tube 40, a detector 56 is located adjacent to a similar window. If tube 40 is empty or filled with gas,
The light beam 57 from the emitter is highly diffused. When tube 40 is filled with a liquid, such as a sliding electrolyte, flowing through the tube, the liquid acts as a lens and increases the sharpness of the focus of light beam 57. Detector 56 is tube 4
is adjusted to a threshold such that the presence of liquid within 0 and the length of time such liquid is present can be determined. A signal from detector 56 indicates that there has been a flow of liquid through tube 40 for a sufficient period of time to complete the flushing of the electrolyte so that the sample is removed therein after one test. used to. For each test, electrolytic cell 27 is repeatedly filled with electrolyte and the cell agitator is operated constantly and continuously to keep the cell contents uniformly mixed.

次に既知量の試験試料が電解槽中ヘピペツトで導入され
る。作動中指示計25が試験が行なわれていることを示
すように点灯される。本発明の好ましい実施態様におい
て、その表示板はゼロから血清100m1当りのマイク
ログラム数(μg%)まで゛を数えるデジタル表示であ
る。そのデジタル表示が停止したとき試験の計数が完了
する。定められた待ち時間ののちに試料を含有する摺電
解液が容器28中へ洗い流され、新らしい電解質が容器
29から槽中へ補給される。開始に当つて試験開始指示
ボタン24が再び点灯し、その装置は次の試料に対して
そのまま使用することが出来ている。第6図には上記の
装置に対する電気的および流体流量制御のプロツク線図
が示されている。第1図の電解槽のような槽27が、試
薬または電解液が個々の分析量でそれを通るように連結
されている。ポンプ60は流路61を通つて試薬容器6
2へ空気をポンプ送りする。試薬バルブ63は槽27へ
の試薬の流れを調節する。第2図を参照して、試薬は下
方の流路49中へ流れ、そして槽27中へ入り、その槽
を通つて流れる。別の流体流路65が試薬または他の流
体を槽27から、例えば第5図に示されているようなセ
ンサーのような光学的センサー68を通して運ぶように
配置されている。こうして流路65はその液体をドレイ
ン容器69へ運ぶ。真空ライン70がポンプ60へ戻つ
ている。こうして槽27を通る液体の流れは槽の底へ流
入し、そして槽の上方に配置された出口39を通して流
出する。好ましくは、槽27中の入口流路38、は液体
が通常流路38よりはむしろ流路39を通して流出する
ように、出口流路39の僅か上方に配置される。試料を
分析するためにその試料は電解液または試薬を形成する
ように溶剤中に溶解される。
A known amount of test sample is then pipetted into the electrolytic cell. An operating indicator 25 is illuminated to indicate that a test is being conducted. In a preferred embodiment of the invention, the display is a digital display that counts from zero to micrograms per 100 ml of serum (μg%). The test count is complete when the digital display stops. After a defined waiting time, the sliding electrolyte containing the sample is flushed into the container 28 and fresh electrolyte is replenished into the cell from the container 29. At the start of the test, the test start instruction button 24 lights up again, and the device can be used for the next sample. FIG. 6 shows a block diagram of the electrical and fluid flow control for the above-described device. A cell 27, such as the electrolytic cell of FIG. 1, is connected so that reagents or electrolytes are passed therethrough in individual analytical quantities. The pump 60 connects the reagent container 6 through a flow path 61.
Pump air to 2. Reagent valve 63 regulates the flow of reagent to reservoir 27 . Referring to FIG. 2, the reagents flow down into channel 49 and into and through reservoir 27. Referring to FIG. Another fluid flow path 65 is arranged to convey reagents or other fluids from the reservoir 27 through an optical sensor 68, such as the sensor shown in FIG. Channel 65 thus carries the liquid to drain container 69. Vacuum line 70 returns to pump 60. The flow of liquid through the tank 27 thus enters the bottom of the tank and exits through the outlet 39 located above the tank. Preferably, the inlet channel 38 in the reservoir 27 is positioned slightly above the outlet channel 39 so that liquid normally exits through the channel 39 rather than the channel 38. To analyze a sample, the sample is dissolved in a solvent to form an electrolyte or reagent.

例えば、血液または血清中の鉄を試験するために典型的
には5〜100マイクロリツトルである少量の血液また
は血清の試料が、血清との結合から鉄を解j放しかつ鉄
と最も普通の妨害元素である銅の移動電位を分離する電
解液または化学試薬中へ添加される。もし全鉄結合容量
が測定される場合には、血清はそれを鉄含有イオン交換
樹脂と混合することにフよつて最初に完全に鉄で飽和さ
れる。
For example, to test iron in blood or serum, a small sample of blood or serum, typically 5 to 100 microliters, releases the iron from binding with the serum and removes the iron from most common interferences. Added to an electrolyte or chemical reagent to separate the transfer potential of the element copper. If total iron binding capacity is to be determined, the serum is first completely saturated with iron by mixing it with an iron-containing ion exchange resin.

好ましくは、試験のために鉄を解放させる血清処理用電
解液または試薬は、プロパノールまたはイソプロパノー
ルのような低級アルコール中に強塩酸、たとえば約51
/2〜約81/2規定、好ましくノは約7規定の強塩酸
を入れたものから構成される。
Preferably, the serum treatment electrolyte or reagent that liberates iron for testing is strong hydrochloric acid, e.g.
/2 to about 81/2 normal, preferably about 7 normal, with strong hydrochloric acid.

メタノールおよびエタノールはプロパノールおよびイソ
プロパノールとほとんど同様に有効であると認められて
いるが、それらはより高価で、より揮発性であり、した
がつて取扱が困難であるという欠点を有する。ブタノー
ル等の高級アルコールも使用することができるが、それ
らは強塩酸との相容性が小さい。アセトニトリルおよび
アセトンといつたような他の物質も使用することができ
るが、それらは一つには性能が不十分なことおよび一つ
にはその価格、揮発性、毒性等といつた理由で満足でき
るものではない。装置は塩酸の選ばれた濃度にしたがつ
て補正される。血液または血清の鉄分を電気化学的に分
析するために、鉄をその血清との結合から解放しかつ鉄
とその最も普通の妨害物質である銅の移動電位を分離す
るための電解液または試薬として低級アルコール中に強
塩酸を入れたものを使用することは新規なことであると
考えられる。
Although methanol and ethanol have been found to be almost as effective as propanol and isopropanol, they have the disadvantages of being more expensive, more volatile, and therefore more difficult to handle. Higher alcohols such as butanol can also be used, but they are less compatible with strong hydrochloric acid. Other substances such as acetonitrile and acetone can be used, but they are not satisfactory, partly due to insufficient performance and partly due to their price, volatility, toxicity, etc. It's not possible. The device is calibrated according to the selected concentration of hydrochloric acid. For the electrochemical analysis of iron in blood or serum, as an electrolyte or reagent to liberate iron from its binding with serum and to separate the transfer potential of iron and its most common interfering substance, copper. The use of strong hydrochloric acid in a lower alcohol is considered novel.

塩酸の代りに塩素またはハロゲンを高い含有量で有する
他の化合物が使用されてもよいが、これらの他の化合物
は完全に満足できるものではないことが見いだされた。
Instead of hydrochloric acid, other compounds with a high content of chlorine or halogen may be used, but it has been found that these other compounds are not completely satisfactory.

例えば、塩化リチウムはより高価な塩化物イオン源であ
るが、血清の少なくとも1部分を沈殿させる傾向もある
。臭化水素は他のハロゲンイオン源であるが、これもま
た高価であり、それを用いて作業することは一層顕著に
困難であり、しかも腐食性である。その試薬または電解
質中に、銀参照電極分節45の作動を助ける約200p
pmの範囲の極めて少量の銀イオンを含有させる。
For example, lithium chloride is a more expensive source of chloride ions, but also tends to precipitate at least a portion of serum. Hydrogen bromide is another source of halogen ions, but it is also expensive, significantly more difficult to work with, and corrosive. Approximately 200 p of silver reference electrode segment 45 is in the reagent or electrolyte.
It contains very small amounts of silver ions in the pm range.

その参照電位は参照電極分節45によつて維持される銀
イオン電位である。したがつてその試薬または電解液は
好ましくは200ppmの銀イオンと共にプロパノール
中7規定のHClを含有し、このような試薬または電解
液は血清或は鉄結合成分から鉄を解放して鉄が電気化学
的測定にかかるようにし、また鉄および銅の電荷移動電
位の分離を可能にし、かつマイクロリツトルの試料量で
電気化学的測定法による血清鉄の分析に再現性ある結果
を与える。試験されるべき血清と、測定された量の試薬
または電解液とを一緒にしたものからなる調製試料を電
解槽アセンブリ−27中へ導人し、攪拌を開始する。
The reference potential is the silver ion potential maintained by reference electrode segment 45. The reagent or electrolyte therefore preferably contains 7N HCl in propanol with 200 ppm silver ions; such reagent or electrolyte liberates iron from the serum or iron-binding components so that the iron is electrochemically It also enables separation of the charge transfer potentials of iron and copper, and provides reproducible results for serum iron analysis by electrochemical measurement with microliter sample volumes. A prepared sample consisting of the serum to be tested together with a measured amount of reagent or electrolyte is introduced into the cell assembly-27 and agitation is started.

電位調節70が2つの異つた電位72および73を活性
試験電極分節の2つ、たとえば電極分節42および43
へ適用する。
Potential adjustment 70 sets two different potentials 72 and 73 to two of the active test electrode segments, e.g. electrode segments 42 and 43.
apply to

電位72は鉄および銅の両方の電気化学的反応を起こす
値に設定され、他方電位73は銅のみの電気化学的反応
起こす値に設定されるが、この点についてはさらに後で
詳細に記述する。参照電位が銀電極分節45へ適用され
、それとは別の電位が反対電極分節44へ適用され、こ
れにより電解槽への電流源が与えJられる。別法として
反対電極分節44が接地されてもよい。第1および第2
の試験電極分節42および43からの電流または信号は
、第1の信号を第2から差引く論理モジユールへ送られ
、もし必要ならば補正するために倍率が適用される。例
えば、槽27中の2つの活性電極分節からの電流または
信号は、調整のための2つの可変ゲインで電流変換差引
器75へ送つてもよい。次にその信号は信号積算器76
へ行き、次いでこれもまた可変ゲイン或は補正器78を
有する補正ブランキング”回路7モ行く。補正ブランキ
ング回路77からの信号は次に読み取り80、次にオー
トブランク調節81へ送られる。オートブランク調節か
らの信号は補正ブランキング回路7モ戻される。その補
正が正しい場合オートブランクセツト82はその回路を
固定するように作動することができる。装置によつて測
定される発生した電気化学的反応は、第2鉄イオンの第
1鉄イオンへの還元、第1鉄イオンの第2鉄イオンへの
酸化、および第2銅イオンの第1銅イオンへの還元であ
る。
Potential 72 is set to a value that causes an electrochemical reaction of both iron and copper, while potential 73 is set to a value that causes an electrochemical reaction of only copper, which will be described in more detail later. . A reference potential is applied to the silver electrode segment 45 and a separate potential is applied to the counter electrode segment 44, thereby providing a current source to the electrolytic cell. Alternatively, counter electrode segment 44 may be grounded. 1st and 2nd
The currents or signals from the test electrode segments 42 and 43 are sent to a logic module that subtracts the first signal from the second, and a scaling factor is applied to correct if necessary. For example, the currents or signals from the two active electrode segments in bath 27 may be sent to current transducer subtractor 75 with two variable gains for adjustment. The signal is then transferred to a signal integrator 76
and then to a corrective blanking circuit 7mo, which also has a variable gain or corrector 78. The signal from the corrective blanking circuit 77 is then sent to a readout 80 and then to an auto blank adjustment 81. The signal from the blanking adjustment is returned to the corrective blanking circuit 7. If the correction is correct, the autoblank set 82 can be activated to fix the circuit. The reactions are the reduction of ferric ions to ferrous ions, the oxidation of ferrous ions to ferric ions, and the reduction of cupric ions to cuprous ions.

(一般に、物質は活性電極分節上へ析出することが無
く、したがつてこれらの反応は電解反応或は電気析出反
応というよりはむしろ1電荷移動゛と考えられる)。活
性電極分節42で第2鉄イオン(Fe+3)の第1鉄イ
オン(Fe+2)への還元および第2銅イオン(Cu+
2)の第1銅イオン(Cu+1)への還元が起きる。活
性電極分節43で第2銅イオンの第1銅イオンへの還元
および第1鉄イオンの第2鉄イオンへの酸化が起きる。
選択の問題として、活性電極分節42はより高い電位に
設定される。1つの電極からの信号は他方の電極からの
信号から差し引かれ、次の結果になる:CA) F8+
3+8−→FO+2:Cu+2+o−→Cu+1および
(2)(B) Fe
+2→Fe+3+E,Cu+2→Cu+1−e (3)
差引きにより囚−(B)−Fe+3およびFe+2:C
u→0 (4)上記から判るように、第2銅から第1
銅イオンへの還元は論理で相殺され、その結果鉄含有量
の全体が信号となりこれがデジタルまたはその他の読取
りへ供給される。
(Generally, no material is deposited onto the active electrode segment, so these reactions are considered to be single charge transfers rather than electrolytic or electrodeposition reactions). The reduction of ferric ions (Fe+3) to ferrous ions (Fe+2) and the reduction of cupric ions (Cu+
2) reduction to cuprous ions (Cu+1) occurs. At the active electrode segment 43 the reduction of cupric ions to cuprous ions and the oxidation of ferrous ions to ferric ions occur.
As a matter of choice, the active electrode segment 42 is set to a higher potential. The signal from one electrode is subtracted from the signal from the other electrode, resulting in: CA) F8+
3+8-→FO+2: Cu+2+o-→Cu+1 and
(2)(B) Fe
+2→Fe+3+E, Cu+2→Cu+1-e (3)
By deduction, prisoner - (B) - Fe+3 and Fe+2:C
u→0 (4) As can be seen from the above, from cupric
The reduction to copper ions is logically canceled out so that the total iron content becomes a signal that is fed into a digital or other readout.

一般に、活性電極分節42上の電位は約0〜1ボルトの
範囲で変化し、一方活性電極分節43上の電位は分節4
2の電位から約0〜300mVの範囲で変化るであろう
Generally, the potential on active electrode segment 42 varies from about 0 to 1 volt, while the potential on active electrode segment 43 varies from about 0 to 1 volt.
It will vary from about 0 to 300 mV from the potential of 2.

前述の方法にしたがつて血清鉄を試験するために、活性
電極分節42は約460mVの電位に設定され、一方活
性電極分節43は約250mVの電位に設定されるであ
ろう。本発明が血清鉄の測定のみに限定されず、任意の
電気活性物質が前述の方法および装置を使用して検出お
よび測定されうることは認められるべきである。例えば
、本発明の電気化学的測定システムは血液試料中の重金
属、たとえば亜鉛、カドミウム、鉛、銅、ビスマス、金
、銀およびタリウムの検出および測定に使用することが
できる。当分野でよく知られているように、このような
重金属は通常血液と錯化し、したがつてそれらが測定さ
れる前に解放されなければならない。このような重金属
を人間の血液から解放するための数多くの試薬が当分野
で知られており、商業的に入手することができる。この
ような試薬の1つはメテタスチエンジ(METEXCH
ANGE)とよばれるものであり、マサチユーセツツ州
、ベツドフオードのEnvirOnmentalSci
encesAssOciates..Inc.から入手
することができる。その製造者はこの試薬が塩化カルシ
ウム、3塩化タロム、水素イオン、隣酸イオン、酢酸イ
オンおよび分散剤の希薄水溶液から構成されていると記
載している。カルシウムイオンとクロムイオンの混合物
は血液中の錯化重金属の解放をひき起こすといわれてお
り、したがつて重金属の総濃度を効果的に測定すること
ができるであろう。さらに、本発明は生物学的試料中の
重金属の検出および測定に限定されるものではない。
To test serum iron according to the method described above, active electrode segment 42 would be set to a potential of about 460 mV, while active electrode segment 43 would be set to a potential of about 250 mV. It should be appreciated that the present invention is not limited to measuring serum iron only; any electroactive substance can be detected and measured using the aforementioned methods and devices. For example, the electrochemical measurement system of the present invention can be used to detect and measure heavy metals such as zinc, cadmium, lead, copper, bismuth, gold, silver and thallium in blood samples. As is well known in the art, such heavy metals usually complex with blood and therefore must be released before they can be measured. Numerous reagents for liberating such heavy metals from human blood are known in the art and are commercially available. One such reagent is METEXCH
EnvirOnmentalSci, Bethford, Massachusetts
encesAssOciates. .. Inc. It can be obtained from. The manufacturer states that this reagent consists of a dilute aqueous solution of calcium chloride, talom trichloride, hydrogen ions, phosphate ions, acetate ions, and a dispersant. A mixture of calcium and chromium ions is said to cause the release of complexed heavy metals in the blood, and thus the total concentration of heavy metals could be measured effectively. Furthermore, the invention is not limited to the detection and measurement of heavy metals in biological samples.

例えば、ガソリンと錯化した重金属が前述の記載にした
がつて、ガソリン試料をICl.NaCl.N2H4H
Clおよびポリアルコールの希薄混合物から成る試薬中
へ溶解することによつて検出および測定することができ
る。同じ試薬を種々の有機試料中の種々の他の重金属の
解放に使用することができる。問題にしている重金属を
錯化合物から置換する金属イオンを含有する他の試薬も
また使用することができる。さらに、数多くの有機物質
が電気的に活性であり、したがつてこれらもまた本発明
にしたがつて検出および測定することができるが、これ
らには不飽和炭化水素、アジド、トリアジンおよびフエ
ノチアジン、アミノ酸、アミンおよびアミド、フエノー
ル、芳香族0H、キノリン、キノン、イミン、オレフイ
ン、ケトン、アルデヒド、エステル、およびオレフイン
質エステル、エーテル、有機金属、ジアゾ化合物、ニト
ロ化合物、およびハロゲンが含まれる。
For example, heavy metals complexed with gasoline can be prepared by converting a gasoline sample to ICl. NaCl. N2H4H
It can be detected and measured by dissolving it in a reagent consisting of a dilute mixture of Cl and a polyalcohol. The same reagent can be used to release various other heavy metals in various organic samples. Other reagents containing metal ions that displace the heavy metal of interest from the complex compound can also be used. Furthermore, a number of organic substances are electroactive and therefore can also be detected and measured according to the invention, including unsaturated hydrocarbons, azides, triazines and phenothiazines, amino acids. , amines and amides, phenols, aromatic OH, quinolines, quinones, imines, olefins, ketones, aldehydes, esters, and olefinic esters, ethers, organometallics, diazo compounds, nitro compounds, and halogens.

液体クロマトグラフイのためにこれらの有機物質を溶解
するのに有用な同じ試′薬を本発明の方法における試薬
としても使用することができる。好適な試薬の中には次
のものがある:水、低級アルコール、例えばメタノール
、工タノール、イソプロパノールおよびそれらの混合物
。もし必要ならば、塩酸または燐酸といつたよjうな強
無機酸、水酸化ナトリウムのような強塩基、または塩化
ナトリウムのような塩が問題にしている物質を錯化合物
から解放するために試薬中に含有させてもよい。例えば
、本発明にしたがつてタイレノール(TylenOl)
、モルフインまたはノヘロインの存在に対して血液試料
を分析するために好適な試薬は、約30%メタノール、
0.1〜1%燐酸および残余の水から成るメタノール/
水/燐酸の混合物から構成される。本質的に極微量の元
素、たとえば亜鉛について血液試料を分析するた7めに
、PH3へ緩衝された酢酸カルシウム水溶液が好適な試
薬であることが見出だされていた。通常の塩水試薬が血
液または血清中のグルコースを測定するのに使用されて
もよい。本発明の電気化学的測定装置は生物学的試料、
9水および下水中のシアン化物、ハロゲン、SO2、お
よびNOxといつたような物質の検出および測定に有利
に使用することもできる。
The same reagents useful for dissolving these organic materials for liquid chromatography can also be used as reagents in the method of the invention. Among the suitable reagents are: water, lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and mixtures thereof. If necessary, a strong inorganic acid such as hydrochloric or phosphoric acid, a strong base such as sodium hydroxide, or a salt such as sodium chloride may be added to the reagent to liberate the substance in question from the complex. It may be included. For example, according to the present invention, Tylenol (TylenOl)
A suitable reagent for analyzing a blood sample for the presence of morphine or heroin is about 30% methanol,
Methanol/consisting of 0.1-1% phosphoric acid and balance water
Composed of a water/phosphoric acid mixture. In order to analyze blood samples for essentially trace elements such as zinc, an aqueous calcium acetate solution buffered to PH3 has been found to be a suitable reagent. Conventional saline reagents may be used to measure glucose in blood or serum. The electrochemical measuring device of the present invention includes a biological sample,
It can also be advantageously used for the detection and measurement of substances such as cyanide, halogens, SO2, and NOx in water and sewage.

本発明の電気化学的測定システムはまた化学工程流中の
電気活性物質の監視に用いることもできる。要求される
電極電位は、同じ有機物質の調節された電圧電流による
脱着に使用される電位とほぼ同じである。本発明の電気
化学的測定システムの極めて高い感度によりピコグラム
領域の正確な測定を行うことができる。従つて、本発明
の電気化学的測定システムは農業目的に対する土壌分析
を行なうのに有利に使用することができ、また金属試掘
にも使用することができる。この後者の場合に関して、
本方法は選択された金属の顕著な鉱床に照準を合わすた
めに格子模様に採取された土壌および/または水試料を
測定することを含んでいる。例えば、モリブデン、タン
グステン、バナジウム、チタンおよびウランといつたよ
うな比較的まれな金属の鉱床に照準を合わすために、格
子上に採取された土壌または水の試料を、HCl中に2
0%メタノールを入れた溶液の如きアルコール性HCl
溶液から成る試薬で抽出および分析する。次にその電解
液を電解槽へ入れ、活性電極分節の1つを問題の金属を
酸化する電位に設定し、活性電極分節の他方を問題の金
属およびその他の妨害金属を酸化する電解電位に設定す
る。要求される電極電位は、同じ金属(一種または多種
)の調節された電圧電流による分析に使用される電位と
ほぼ同じである。その他の金属は電極電位および(また
は)試薬を変えることによつて測定されるであろう。例
えば、クロムに対しては好ましい試薬は0.8NNa0
Hのメタノール溶液の如きアルコール性水酸化物溶液で
ある。モリプデン、タングステン、バナジウム、チタン
およびウランの電気化学的分析のための試薬としてアル
コール性HCl溶液を使.用することおよびクロムの電
気化学分析のための試薬としてアルコール性水酸化物溶
液を使用することは新規であると考えられる。ガス状試
料および(または)空気に含まれる試料もまた次のよう
にして分析することができる。
The electrochemical measurement system of the present invention can also be used to monitor electroactive substances in chemical process streams. The required electrode potential is approximately the same as that used for controlled voltage current desorption of the same organic material. The extremely high sensitivity of the electrochemical measurement system of the present invention allows accurate measurements in the picogram range. Therefore, the electrochemical measurement system of the invention can be advantageously used for soil analysis for agricultural purposes and can also be used for metal prospecting. Regarding this latter case,
The method includes measuring soil and/or water samples taken in a grid pattern to zero in on significant deposits of selected metals. For example, to zero in on deposits of relatively rare metals such as molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, and uranium, soil or water samples taken on a grid are diluted in HCl.
Alcoholic HCl, such as a solution containing 0% methanol
Extract and analyze with reagents consisting of solutions. The electrolyte is then placed in an electrolytic cell, and one of the active electrode segments is set to a potential that oxidizes the metal in question, and the other active electrode segment is set to an electrolysis potential that oxidizes the metal in question and any other interfering metals. do. The required electrode potentials are approximately the same as those used for regulated voltage current analysis of the same metal(s). Other metals may be measured by varying the electrode potential and/or reagents. For example, for chromium the preferred reagent is 0.8NNa0
An alcoholic hydroxide solution such as a methanol solution of H. Using alcoholic HCl solution as reagent for electrochemical analysis of molybdenum, tungsten, vanadium, titanium and uranium. The use of alcoholic hydroxide solution as a reagent for electrochemical analysis of chromium is believed to be novel. Gaseous samples and/or samples contained in air can also be analyzed as follows.

j即ち、そのガスまたは空気を適当な試薬中に気泡とし
て通して問題の物質を溶解させる。次にその電解液を前
述したと同じように電解槽へ入れ、前述と同じようにし
て測定を行う。当業者は本発明を変えることができるこ
とを認4めるであろう。
j ie, the gas or air is bubbled through a suitable reagent to dissolve the substance in question. Next, the electrolytic solution is put into an electrolytic cell in the same manner as described above, and the measurement is performed in the same manner as described above. Those skilled in the art will recognize that variations may be made to this invention.

例えば、本発明にしたがう感受電極34は2つの活性試
験電極分節、参照電極分節および反対電極分節から成り
、その2つの活性試験電極分節の電位は検出および測定
される特定物I質にしたがつて調整されるように示され
ている。
For example, the sensing electrode 34 according to the invention consists of two active test electrode segments, a reference electrode segment and a counter electrode segment, the potentials of the two active test electrode segments being dependent on the specific substance being detected and measured. Shown to be adjusted.

しかし当業者は、電極34が多数の活性試験電極分節を
もつていてもよいこと、例えば電極34が50または1
00の電気的に分けられた活性試験電極分節をもつてい
て、それぞれの分節が異つた電位へ電気的に接続され、
全体の電流電圧曲線を効果的に再現するようになつてい
てもよいことを認めるであろう。例えば、電極34は2
0〜80mVに分かれている一連の電位になつている1
2の活性試験電極分節をもつていてもよい。このように
して、種々の電気的に活性な問題の物質を含有し、また
既知或は推定の妨害物質を含有する試料を電気化学的に
分析するために、それぞれの電極分節からの信号情報を
貯蔵し、かつ所望の電気化学的反応を生じる特定の電位
にある活性試験電極分節のみを選択または分類し、それ
らの電気化学的反応からの信号を誘導し、所望の測定値
に到達するようにそれらの信号を合計・(加算および差
引き)することは簡単なことである。選択された活性電
極分節は、例えば印刷された指示にしたがつて操作者に
よつて手で接続することができる。明らかに、このよう
な装置はまた検出および測定される特定の物質にしたが
つて特定の試薬が導入されるように、複数の試薬、供給
器、試薬バルブ等を包含するであろう。上記の装置は操
作者により制御されて行われるものとして記載されてき
たが、その装置は次のように自動的に作動するようにす
ることもできる:第6図を参照して、ポンプおよび弁タ
イミング制御86およびまたアナログタイミング制御8
7を作動させるために制御同調器85が設けられている
However, those skilled in the art will appreciate that electrode 34 may have a large number of active test electrode segments, e.g., electrode 34 may have 50 or 1 active test electrode segment.
00 electrically separated active test electrode segments, each segment electrically connected to a different potential;
It will be appreciated that it may be adapted to effectively reproduce the entire current-voltage curve. For example, the electrode 34 is
A series of potentials divided from 0 to 80 mV1
It may have two active test electrode segments. In this way, signal information from each electrode segment can be used for electrochemical analysis of samples containing various electrically active substances of interest, as well as known or suspected interfering substances. select or group only those active test electrode segments that are at specific potentials to store and produce the desired electrochemical reactions and direct signals from those electrochemical reactions to arrive at the desired measurements. It is a simple matter to sum (add and subtract) those signals. Selected active electrode segments can be connected manually, for example by an operator following printed instructions. Obviously, such a device would also include a plurality of reagents, supplies, reagent valves, etc. so that specific reagents are introduced according to the specific substance being detected and measured. Although the above device has been described as being operated under operator control, the device can also be made to operate automatically as follows: With reference to FIG. Timing control 86 and also analog timing control 8
A control tuner 85 is provided for operating 7.

アナログタイミング制御87は準備完了位置にあり、試
験開始ボタン24として装置上に見えている開始分析制
御88によつて分析のために起動される。第5図に示さ
れているように操作される光学的センサー68が、信号
を流れ感受回路19へ送り、それが今度はポンプおよび
弁タイミング制御86およびアナログタイミング制御8
7へ信号を送る。
Analog timing control 87 is in the ready position and is activated for analysis by start analysis control 88, visible on the instrument as test start button 24. An optical sensor 68, operated as shown in FIG.
Send a signal to 7.

流路65を通る流れが槽27の完全な洗い流しに対して
不十分な場合には、流れ感受回路90からの信号がポン
プ60を停止するかバルブ63を閉めるか或はその両方
を行うように作動し、装置を再設定することなしには分
析が開始できないようにアナログタイミング制御87の
作動を停止する。A/C電源92により操作される電力
供給91が正電圧を線93を通して送り、負電圧を線9
4を通して送り、接地電位を線95を通して送る。
If the flow through channel 65 is insufficient for complete flushing of reservoir 27, a signal from flow sensing circuit 90 causes pump 60 to stop and/or valve 63 to close. and deactivate analog timing control 87 so that analysis cannot begin without reconfiguring the instrument. A power supply 91 operated by an A/C power supply 92 sends a positive voltage through line 93 and a negative voltage through line 9.
4 and the ground potential through line 95.

その接地電位は電摺電位制御70へ供給される。電摺電
位制御70は電位設定96によつて制御することができ
る。自動制御の好ましい態様として、装置は2つの部分
から構成される。
The ground potential is supplied to the electric wire potential control 70. The electric potential control 70 can be controlled by a potential setting 96. In a preferred embodiment of automatic control, the device consists of two parts.

すなわち電気化学的信号の変換、調整および表示のため
のアナログ回路;ならびに自動的試料取扱のための試薬
取扱回路である。その分析工程は2つの連続したタイマ
ー87によつて制御される。
analog circuitry for conversion, conditioning and display of electrochemical signals; and reagent handling circuitry for automatic sample handling. The analysis process is controlled by two consecutive timers 87.

最初のタイミング間隔(30秒)は分析開始スイツチ8
8が押下げられたのち始動する。この順序は槽を平衡に
もたらすために用いられる。第2の間隔(20秒)は濃
度測定である。この期間にその電気化学的信号が変換さ
れかつ表示される。好ましい形態様として、装置はその
測定中゛カウントダウン゛または“゜カウントアツプ゛
をデジタル的に表示する。槽参照電位は定電位回路70
によつて調節され、制御96によつて設定される。この
電位は参照電極分節45と活性電極分節42の間に適用
される。活性電極分節43と参照電極分節45との間に
異つた電位がみられる。この異つた電位は電流変換差引
器75に制御作動しているオフセツト2によつて設定さ
れる。その相当電位は〔0設定1−0オフセツト〕にな
る。その測定間隔の間に摺電流が電流一電圧変換器回路
75へ供給され、電位差計“゜ゲイン1゛および“゜ゲ
イン2゛によつてゲイン制御される。
The first timing interval (30 seconds) is the analysis start switch 8.
It starts after 8 is pressed down. This sequence is used to bring the bath to equilibrium. The second interval (20 seconds) is the concentration measurement. During this period the electrochemical signal is converted and displayed. In a preferred embodiment, the device digitally displays a ``countdown'' or ``countup'' during the measurement.
and set by control 96. This potential is applied between the reference electrode segment 45 and the active electrode segment 42. Different potentials are seen between the active electrode segment 43 and the reference electrode segment 45. This different potential is set by the offset 2 which is operatively controlled in the current transducer subtractor 75. The equivalent potential is [0 setting 1-0 offset]. During the measurement interval, the sliding current is supplied to the current-to-voltage converter circuit 75 and is gain controlled by potentiometers "°Gain 1" and "°Gain 2".

生じた電圧の差が取上げられ、そして積算器回路76へ
供給され、測定間隔の間に積分される。こうしてその積
分電圧は補正回路77によつて差引およびかく得されだ
オートブランク値を有する。次にこうして得られた値は
血清100m1当りの鉄をマイクログラムで表した単位
(μg%)で直接読取り80上に表示される。デジタル
表示が計数を停止したとき、その試料を含む試薬または
電解液は容器28へ流出され、新しい試薬または電解液
が容器29から槽中へ補給される。試験開始指示器24
が再び点灯した時、その装置は次の試料に対して直ちに
使用することができる。全試験は1分未満の所要時間で
あり、その大部分は予備的な混合時間である。試薬また
は電解液は数多くの方法によつて自動的に電槽へ入れる
ことができる。
The resulting voltage difference is picked up and provided to an integrator circuit 76 where it is integrated during the measurement interval. The integrated voltage thus has an autoblank value subtracted and obtained by the correction circuit 77. The value thus obtained is then displayed on the direct readout 80 in micrograms of iron per 100 ml of serum (μg%). When the digital display stops counting, the reagent or electrolyte containing the sample is drained into container 28 and fresh reagent or electrolyte is replenished into the tank from container 29. Test start indicator 24
When the lamp lights up again, the device can be used immediately for the next sample. The entire test takes less than 1 minute, most of which is preliminary mixing time. Reagents or electrolytes can be automatically added to the cell by a number of methods.

1つの方法はその装置が待機から作動位置へ切変つたと
きに自動的に槽を満たすことであり、他の方法はそれぞ
れの分析工程が終つた時自動的に槽を満たすことである
One method is to automatically fill the reservoir when the device changes from standby to active position, and another method is to automatically fill the reservoir at the end of each analysis step.

ポンプおよび弁タイマーは待機調節スイツチまたは分析
工程タイマーによつて受けられたトリカー信号から制御
同調器85によつて“オゾ゛に設定される。
The pump and valve timers are set to "oZ" by control tuner 85 from the trigger signal received by the standby control switch or analytical process timer.

槽への試薬の流れを制御するためにソレノイド弁63が
使用される。ポンプが試薬供給62に対して公称圧力(
たとえば0.28kg/Cm2(4psi))を、かつ
ドレイン貯槽69に対して公称真空(たとえば432m
m(17″″)Hg)を与える。その圧力により清浄な
試薬は弁を通して槽27へ圧入される。槽中のこの余剰
分がドレイン流路を通してドレイン貯槽69へ取出され
る。試薬入口弁は短時間、例えば8秒間開かれたま・に
し、ポンプは設定水準より上のすべての過剰な試薬を槽
から流出させるために更に2秒間オンのままにされる。
光学的センサー56および流れ感受回路90から成る流
れセンサー68が、試薬流出工程の間槽のドレイン流路
65を監視する。
A solenoid valve 63 is used to control the flow of reagent to the reservoir. The pump pumps the reagent supply 62 to the nominal pressure (
e.g. 0.28 kg/Cm2 (4 psi)) and a nominal vacuum (e.g. 432 m
m(17″″) Hg). The pressure forces clean reagent into the tank 27 through the valve. This surplus in the tank is taken out to the drain storage tank 69 through the drain channel. The reagent inlet valve is left open for a short period of time, for example 8 seconds, and the pump is left on for an additional 2 seconds to drain any excess reagent above the set level from the reservoir.
A flow sensor 68, consisting of an optical sensor 56 and a flow sensing circuit 90, monitors the reservoir drain channel 65 during the reagent flushing process.

槽を通る試薬の流れが無いか或はそれが小量である場合
、流れ感受回路90はポンプおよび弁タイマーを再設定
1し、それにより分析の開始を防止する。このときに警
報音および指示灯(灯23)を作動させてもよい。この
ようにして新らしい工程は、作業者がその計器を、流れ
感受回路90が再設定される待機状態に置くまでは開始
させることができない。i 流れ感受回路90は光学的
センサー(LED55および光トランジスターアセンブ
リ−56、第5図)を有し、槽流出ライン中に置かれる
。操作に当つて、流れ感受回路90からの出力は低電圧
水準(流路が空)から高電圧水準(試薬が流れてクいる
)へ変化する。この水準の変化は試薬が槽内に存在する
工程の最初の4秒間感受されかつ積分される。もし積分
器電圧が4秒間の間隔の終りに予かじめ設定された水準
よりも下であれば、計器ロツクアウトが作動する。オー
トブランキング操作において、ブランク濃度の読みが行
われ、将来の読みから差し引かれるべき場合には、その
装置は“作動”から゜゜オートブランクへ切換えられる
If there is no or only a small flow of reagent through the reservoir, the flow sensing circuit 90 resets the pump and valve timers 1, thereby preventing the initiation of the analysis. At this time, an alarm sound and an indicator light (light 23) may be activated. In this manner, a new process cannot be started until the operator places the meter in a standby state where the flow sensing circuit 90 is reconfigured. i The flow sensing circuit 90 has an optical sensor (LED 55 and phototransistor assembly 56, FIG. 5) and is placed in the tank outflow line. In operation, the output from the flow sensing circuit 90 changes from a low voltage level (flow path empty) to a high voltage level (reagent flowing). This level change is sensed and integrated for the first 4 seconds of the process when the reagent is in the bath. If the integrator voltage is below the preset level at the end of the 4 second interval, instrument lockout is activated. In an autoblanking operation, if a blank density reading is taken and is to be subtracted from future readings, the device is switched from "on" to ゜゜autoblank.

オートブランクセツトスイツチが押下げられ、4秒タイ
マーが始動する。表示からの2元コードデシマル出力が
回路中に捕捉される。次にこのBCD数がデジタルから
アナログ信号へ変換される。正しい極性および大きさの
アナログ電圧が補正回路へ供給され、濃度アナログ電圧
から差引かれて表示に対する出力は零になる。
The auto blank set switch is depressed and a 4 second timer is started. The binary code decimal output from the display is captured in circuitry. This BCD number is then converted from digital to analog signal. An analog voltage of the correct polarity and magnitude is provided to the correction circuit and subtracted from the concentration analog voltage to produce a zero output for display.

別法として、その装置は例えばマイクロプロセツサ一を
用いたスイツチングによつて自動的に作動するようにす
ることができる。
Alternatively, the device can be operated automatically, for example by switching using a microprocessor.

このような場合、既知の物質に対して、計器指示を含む
テープがそのマイクロプロセツサ一に挿入され、次にそ
のプロセツサ一が槽へ添加されるべき試薬および電極電
位を選択する。次にその結果をCRT管または印刷など
により目で見ることができるように表示してもよく、或
はまた適当な数学的取扱いのために読んで記憶され、次
いで表示することもできる。未知の物質に対しては、計
器は、ある複数の電気的に分けられた活性試験電極を異
つた電位に接続し、こうして全電流電圧曲線を再現する
ように指図されるが、その全電流電圧曲線を次に既知の
電気的に活性な物質に対する電流電圧曲線と比較するこ
とができる。未知の物質の同定は曲線め形扶を4会bせ
↓こ凄]S−rつて決定できるが、試料中に存在する電
気的に活性な物質の量はその未知の物質に対する曲線の
種々の部分の面積から決定することができる。特に第7
図は本発明にしたがつて得られた典型的な電流対電位の
チヤートを示している。このグラフにおいて、水平軸は
銀/塩化銀参照電極に対して次第に増大する正電位て作
動している電極のボルトで示した電位差を示している。
垂直軸は示された電位におけるマイクロアンペアで表示
した陽極電流を表わしている。電流対電位曲線の波は、
それぞれの電気的活性物質が試薬中で反応したときの濃
度の変化による電流の鋭い変化を示している。特定の電
気的に活性な物質が反応する電位は、特定の試薬中の特
定の物質に特徴的なものであるので、試料中に存在する
電気的に活性な物質は容易に同定される。また、妨害電
気活性物質の存在は電子の授受によつて相殺されるので
、そのピーク下の面積は試料溶液中のそれぞれの電気活
性物質の全量に直接に関連し、したがつて各物質の濃度
に関連する。本発明の特徴および利点は、電気化学的測
定が反応が起きるのと実施的に同時に電荷移動反応につ
いて行われることである。
In such cases, for a known substance, a tape containing instrument instructions is inserted into the microprocessor, which then selects the reagents and electrode potentials to be added to the bath. The results may then be visually displayed, such as on a CRT tube or printed, or they may be read and stored for appropriate mathematical manipulation and then displayed. For unknown substances, the instrument is instructed to connect several electrically separated active test electrodes to different potentials, thus reproducing the total current-voltage curve; The curve can then be compared to current voltage curves for known electroactive materials. Although the identity of an unknown substance can be determined using the curve shape, the amount of electrically active substance present in the sample can be determined by varying the curve shape for the unknown substance. It can be determined from the area of the part. Especially the 7th
The figure shows a typical current versus potential chart obtained in accordance with the present invention. In this graph, the horizontal axis shows the potential difference in volts of the electrode operating at increasingly positive potentials relative to the silver/silver chloride reference electrode.
The vertical axis represents the anodic current in microamperes at the indicated potential. The waves in the current versus potential curve are
It shows the sharp changes in current due to changes in concentration when each electroactive substance reacts in the reagent. Electroactive substances present in a sample are easily identified because the potential at which a particular electroactive substance reacts is characteristic of the particular substance in a particular reagent. Also, since the presence of interfering electroactive substances is offset by the transfer of electrons, the area under the peak is directly related to the total amount of each electroactive substance in the sample solution, and therefore the concentration of each substance. is connected with. A feature and advantage of the present invention is that electrochemical measurements are performed on charge transfer reactions at substantially the same time as the reactions occur.

このようにして、本発明にしたがう電気化学的測定は適
当な電位を種々の活性電極分節に適用し信号を分類する
ことによつて、試料中の問題にしている1種以上の物″
質に対して同時に行なうことができる。例えば、血液試
料が鉛およびクロムについて同時に試験することができ
る。種々の他の変更が当業者には明白であろう。
In this way, electrochemical measurements according to the present invention can be performed by applying appropriate potentials to the various active electrode segments and classifying the signals to detect the "one or more species of interest" in the sample.
Can be done for quality at the same time. For example, a blood sample can be tested for lead and chromium simultaneously. Various other modifications will be apparent to those skilled in the art.

例えば、活性電極分節は連続性の輪またはバンドから成
るように例示されているが、然しながら当業者は活性電
極分節は個々の点または片或は一連の点または片から成
つていてもよいことを認めるであろう。さらに、その電
極は中空の円筒形から成つているのが好ましいが、同じ
利点を電極を中空″の円錐形にし、寸法および形状が合
致する攪拌機を配備することによつて達成することもで
きる。さらに、選択された電圧で電極面積を変えるよう
に1種以上の活性電極分節を加え、もしそうしなければ
存在する妨害電気活性物質からの非常に大きな信号、或
は非常に希薄な溶液の場合の試薬信号を減少または皆無
にして、問題の特定の電気化学的物質に対する感度を増
大させ、信号を平衡させるようにしてもよい。さらに、
参照電極も、反対電極或は電力電極のいずれも、分節或
は電極3″4として取り付けられる必要はなく、既知の
方法によつて測定される溶液と接触させて別々に与える
ことができる。例えば、参照電極および(または)反対
電極はプラグ46中に形成させてもよい。また装置は1
つ以上の参照電極および(または)1つ以上の反対電極
をもつていてもよい。装置はまた流動槽として操作され
るように用いることもでき、それにより工程の連続的な
記録図を与えるようにしてもよい。
.前述したことに加えて、第8図に示してあるように、
電気化学的システムは1対の横に並べた槽アセンブリ−
27Aおよび27Bから成つてもよいことが分るであろ
う。槽アセンブリ−27Aおよび27Bは、前述の槽ア
センブリ−27と類似している。この後者の場合には槽
アセンブリ一の1つ、例えば27Aは分析槽として設計
されており、他の槽アセンブリ−27Bはブランク補正
槽である。槽アセンブリ−27A中のそれぞれの活性電
極分節は同じ電位にある槽アセンブリ−27B中の相当
する活性電極分節と対になつている。使用に当つて、試
料含有試薬が槽アセンブリ−27Aへ注入され、一方純
粋な試薬が槽アセンブリー27Bへ注入される。槽内容
物は実質的に同じ速度で攪拌され、電荷移動信号が前の
ように誘導される。2つの槽アセンブリ−27Aおよび
27B中の活性槽分節からの信号は、例えば槽アセンブ
リ−27Bから誘導された信号を槽アセンブリ一27A
から誘導された信号から差引くことによつて総計され、
その結果すべての背景信号が本質的に皆無にされる。
For example, although the active electrode segment is illustrated as consisting of a continuous ring or band, those skilled in the art will appreciate that the active electrode segment may consist of individual points or pieces or a series of points or pieces. would recognize that. Furthermore, although the electrode is preferably of a hollow cylindrical shape, the same advantages can also be achieved by making the electrode a hollow "cone" and providing a stirrer of matching size and shape. Additionally, one or more active electrode segments can be added to vary the electrode area at a selected voltage, which would otherwise interfere with the presence of very large signals from interfering electroactive materials, or in the case of very dilute solutions. The reagent signal of may be reduced or eliminated to increase sensitivity to the particular electrochemical of interest and to balance the signal.
Neither the reference electrode nor the counter electrode or the power electrode need be mounted as a segment or electrode 3"4, but can be provided separately in contact with the solution to be measured by known methods. For example. , a reference electrode and/or a counter electrode may be formed in plug 46. The device may also include one
It may have one or more reference electrodes and/or one or more counter electrodes. The apparatus may also be used to operate as a fluidized bath, thereby providing a continuous record of the process.
.. In addition to the above, as shown in Figure 8,
The electrochemical system consists of a pair of side-by-side cell assemblies -
It will be appreciated that it may consist of 27A and 27B. Bath assemblies 27A and 27B are similar to bath assembly 27 described above. In this latter case, one of the tank assemblies, for example 27A, is designed as an analysis tank, and the other tank assembly 27B is a blank correction tank. Each active electrode segment in reservoir assembly-27A is paired with a corresponding active electrode segment in reservoir assembly-27B at the same potential. In use, sample-containing reagents are injected into reservoir assembly 27A, while pure reagents are injected into reservoir assembly 27B. The vessel contents are agitated at substantially the same rate and a charge transfer signal is induced as before. Signals from the active reservoir segments in two reservoir assemblies - 27A and 27B can e.g.
is summed by subtracting from the signal induced from
As a result, all background signals are essentially eliminated.

2つの類似の槽アセンブリ一を使用する利点は試薬中の
不純物から生じる信号がなくなることである。
An advantage of using two similar bath assemblies is that signals resulting from impurities in the reagents are eliminated.

また、試薬の変化、洗浄工程等から生じる鎮静化の影響
も無くなる。槽アセンブリ−27Aおよび27Bは同じ
活性電極面積から成つてもよく、或は槽アセンブリ一の
1つ(典型的にはブランク補正槽アセンブリ−27B)
が分析槽アセンブリ−27Aよりも小さく造られ、かつ
その活性電極面積の差が既知のやり方で電気的に相殺さ
れてもよい。前述したように、槽アセンブリ−27Aに
おける攪拌速度は槽アセンブリ−27B中での攪拌速度
に実質的に同じであるべきである。その合致を確かめる
最も簡単な方法は、2つの槽アセンブリ−27Aおよび
27B中の攪拌装置50Aおよび50Bを1つのモータ
ーに機械的に連結することである。別法として、2つの
槽アセンブリ一は、例えば第9図に27Cおよび27D
で示してあるように、互に積重ねてもよく、かつその槽
内容物を共通軸51Aに取りつけられている攪拌装置5
0Cおよび50Dによつて攪拌されるようにしてもよい
Furthermore, the effects of sedation caused by changes in reagents, washing steps, etc. are also eliminated. The reservoir assemblies - 27A and 27B may consist of the same active electrode area, or one of the reservoir assemblies (typically a blank correction reservoir assembly - 27B)
may be made smaller than the analytical tank assembly 27A, and the difference in active electrode area may be electrically canceled in a known manner. As previously mentioned, the agitation speed in tank assembly-27A should be substantially the same as the agitation speed in tank assembly-27B. The simplest way to ensure that match is to mechanically couple the agitators 50A and 50B in the two tank assemblies - 27A and 27B to one motor. Alternatively, two tank assemblies may be provided, such as 27C and 27D in FIG.
As shown in FIG.
It may be stirred at 0C and 50D.

明らかに、2つの槽アセンブリ−27Cと27Dの間の
流体の移動を防ぐように注意が払われなければならない
。このことは当業者によく知られているように、精確な
製造許容誤差及び密封手段によつて確実に行われる。前
述したように、溝52Cおよび52Dがそれぞれ攪拌装
置50Cおよび50D上に与えられている。もし必要な
らば、これらの溝は槽27Cおよび27D間の流体の移
動を最小にするように、相互に反対方向に動くようにさ
れてもよい。本発明にしたがつて異つた電位にある複数
の活性試験電極を有する電極の使用からもたらされる本
発明の特徴および利点は、測定値を得るために電極上の
電位が変化した先行技術の電気化学的測定に固有のもの
であつた容量信号が除去されていることである。
Obviously, care must be taken to prevent fluid transfer between the two reservoir assemblies - 27C and 27D. This is ensured by precise manufacturing tolerances and sealing means, as is well known to those skilled in the art. As previously mentioned, grooves 52C and 52D are provided on stirring devices 50C and 50D, respectively. If desired, these grooves may be made to move in opposite directions to minimize fluid movement between reservoirs 27C and 27D. The features and advantages of the present invention resulting from the use of an electrode with a plurality of active test electrodes at different potentials in accordance with the present invention are similar to those of the prior art electrochemical The capacitance signal that was inherent in physical measurements has been removed.

さらに別の特徴、利点および旧的は当業者には明白で゛
あろう。
Additional features, advantages and conventions will be apparent to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にしたがう電気化学的測定装置の好まし
い態様の透視的正面図であり、第2図は第1図の装置の
電解槽の好ましい態様の部分的に断面を示す正面図であ
り、第3図は第1図の装置の試料溶液攪拌部材の断面を
示す端部図であり、第4図は第1図の装置の感受電極エ
レメントの好ましい態様の断面を示す断片的平面図であ
り、第5図は第1図の装置の流れ検出器素子の線図であ
り、第6図は第1図の装置の電気式および空気式調節お
よび作動のプロツク線図であり、第7図は本発明にした
がつて得られた標準銀/ハロゲン化銀参照電極に対する
電流(μA)対電位(V)を示すプロツトであり、かつ
第8図および第9図は本発明にしたがう別の態様の電解
槽の透視的正面図である。
1 is a perspective front view of a preferred embodiment of an electrochemical measuring device according to the invention, and FIG. 2 is a partially sectional front view of a preferred embodiment of an electrolytic cell of the device of FIG. 3 is an end view showing a cross section of the sample solution stirring member of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a fragmentary plan view showing a cross section of a preferred embodiment of the sensing electrode element of the apparatus shown in FIG. 5 is a diagram of the flow detector elements of the device of FIG. 1, FIG. 6 is a block diagram of the electrical and pneumatic regulation and operation of the device of FIG. 1, and FIG. is a plot showing current (μA) versus potential (V) for a standard silver/silver halide reference electrode obtained in accordance with the present invention, and FIGS. 8 and 9 are plots of another embodiment in accordance with the present invention FIG. 2 is a transparent front view of an electrolytic cell.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試料中に存在する選択された物質を同定するために
試料を電気化学的に分析する方法において、試料を試薬
中に溶解して試験溶液を形成し、その試験溶液の一定量
を電解槽へ仕込み、その溶液をとおして複数の活性電極
から複数の電位を同時に与え、その溶液中の物質の電荷
移動反応に相当する信号を上記電極から誘導し、かつ上
記の選択された物質を同定する信号を得るようにその信
号を分類する段階から成ることを特徴とする電気化学的
分析方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、試料
がモリブデン、タングステン、チタニウム、バナジウム
およびウラニウムからなる群から選択される金属を含む
と考えられる場合、その試薬はアルコール性HCl溶液
からなり、また試料がクロムを含むと考えられる場合、
その試薬はアルコール性水酸化物溶液からなり、また試
料が鉄および銅を含む血液または血清である場合、その
試薬は約51/2〜81/2規定のHClと低級脂肪族
アルコールとの実質的に鉄を含まぬ混合物からなること
を特徴とする電気化学的分析方法。 3 特許請求の範囲第2項に記載の方法において、その
試験溶液を形成するためにその血清または血液の所定量
を上記の混合物中へ導入しかつその試験溶液の測定され
た量を電解槽へ添加し;その電解槽の第1の電極へその
電解槽中の銅および鉄の量を測定するために電位を適用
し;その電解槽の第2の電極へ銅および鉄から選択され
る別々の量を測定するために電位を適用し;それらの電
極のそれぞれにおける電流の流れに相当する信号を得て
;かつそれらの信号を鉄の量を測定するために比較する
段階;から成ることを特徴とする電気化学的分析方法。 4 特許請求の範囲第3項に記載の方法において、約0
.4〜約0.5ボルトの電位がその第1の電極に適用さ
れ、約0.2〜約0.3ボルトの電位がその第2の電極
へ適用され、かつその第2の電極からの信号がその第1
の電極からの信号から差引かれることを特徴とする電気
化学的分析方法。 5 特許請求の範囲第4項に記載の方法において、その
第1の電極上の電位が約460mVでありかつその第2
の電極上の電位が約250mVであることを特徴とする
電気化学的分析方法。 6 特許請求の範囲第2項〜第5項のいずれかに記載の
方法において、そのアルコールがイソプロパノールから
成ることを特徴とする電気化学的分析方法。 7 特許請求の範囲第2項〜第6項のいずれかに記載の
方法において、そのHCl濃度が約7ホルマルであるこ
とを特徴とする電気化学的分析方法。 8 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、約0
〜1ボルトの電位をその活性電極の1つへ適用する段階
および約0〜300mVの電位をその活性電極の他方へ
適用する段階を特徴とする電気化学的分析方法。 9 溶液となつている試料の電気化学的試験のための電
解槽において、その槽が試験のため前記溶液を保持する
ための囲いを定める中空の円筒形本体の形態をした感受
電極で、該本体の内面にとりつけられた少なくとも2つ
の活性試験分節と、反対電極分節と、参照電極分節とを
有し、それら分節は全て電気的に活性な表面を有し、絶
縁物質によつて互に電気的に分離されており、然も該電
気的に活性な表面及び該絶縁物質の内面は前記本体の内
面と同一面内にくるようになつている感受電極と、およ
び(イ)該少なくとも2つの活性試験電極分節を異つた
電位へ接続する装置、(ロ)該参照電極を参照電位へ接
続する装置、および(ハ)該反対電極をさらに別の電位
へ接続する装置と、から構成され、然も該活性試験電極
分節は、参照電位を参照して試料溶液の少なくとも2つ
の電解電流を同時に測定できるようにされていることを
特徴とする電気化学的試験用電解槽。 10 特許請求の範囲第9項に記載の電解槽において、
その参照電極が上記の本体の内表面に納められている1
つまたはそれ以上の電極分節から構成され、その参照電
極分節のそれぞれが(イ)その本体の内表面と実質的に
ぴつたり接している電気的に活性な表面を有しておりか
つ(ロ)相互に電気的に絶縁されかつその本体上の他の
すべての電極分節から電気的に絶縁されていることを特
徴とする電気化学的試験用電解槽。 11 特許請求の範囲第9項または第10項に記載の電
解槽において、その反対電極が上記の本体の内表面に納
められている1つまたはそれ以上の電極分節から構成さ
れ、その反対電極分節のそれぞれが(イ)その本体の内
表面と実質的にぴつたり接している電気的に活性な表面
を有しておりかつ(ロ)相互に電気的に絶縁されかつそ
の本体上の他のすべての電極分節から電気的に絶縁され
ていることを特徴とする電気化学的試験用電解槽。 12 特許請求の範囲第9項〜第11項のいずれか1つ
に記載の電解槽において、その参照電極が銀から成り、
かつその活性試験電極およびその反対電極が炭素から成
ることを特徴とする電気化学的試験用電解槽。 13 溶液となつている試料の電気化学的試験のための
電解槽において、その槽が試験のため前記溶液を保持す
るための囲いを定める中空の円筒形本体の形態をした感
受電極で、該本体の内面にとりつけられた少なくとも2
つの活性試験分節と、反対電極分節と、参照電極分節と
を有し、それら分節は全て電気的に活性な表面を有し、
絶縁物質によつて互に電気的に分離されており、然も該
電気的に活性な表面及び該絶縁物質の内面は前記本体の
内面と同一面内にくるようになつている感受電極と、お
よび(イ)該少なくとも2つの活性試験電極分節を異つ
た電位へ接続する装置、(ロ)該参照電極を参照電位へ
接続する装置、および(ハ)該反対電極をさらに別の電
位へ接続する装置と、から構成され、然も該活性試験電
極分節は、参照電位を参照して試料溶液の少なくとも2
つの電解電流を同時に測定できるようにされている第1
および第2の電解槽から構成される電解槽において、そ
の第1の電解槽が試薬中に試料を保持するようにかつそ
の試料と試薬との電荷移動反応を測定するように適合さ
れており、その第2の電解槽がその試薬のみを保持しか
つ試薬単独の電荷移動反応を測定するように適合されて
おり、その第1および第2の電解槽が相当する活性電極
分節を有しており、その第1の電解槽中の相当分節がそ
の第2の電解槽中の相当分節と同じ電位で対になつてい
ることを特徴とする電解槽。 14 溶液中の試料をその中の選択された物質を同定す
るために電気化学的に試験するための装置において、そ
の装置が特許請求の範囲第13項によつて定義される少
なくとも1つの電解槽および比較によつてその試料中の
選択された物質の量を測定するために少なくとも2つの
活性試験分節における電流に相当する信号を比較するた
めの装置から構成されることを特徴とする電気化学的試
験装置。 15 溶液となつている試料の電気化学的試験のための
電解槽において、その槽が試験のため前記溶液を保持す
るための囲いを定める中空の円筒形本体の形態をした感
受電極で、該本体の内面にとりつけられた少なくとも2
つの活性試験分節と、反対電極分節と参照電極分節とを
有し、それら分節は全て電気的に活性な表面を有し、絶
縁物質によつて互に電気的に分離されており、然も該電
気的に活性な表面及び該絶縁物質の内面は前記本体の内
面と同一面内にくるようになつている感受電極と、およ
び(イ)該少なくとも2つの活性試験電極分節を異つた
電位へ接続する装置、(ロ)該参照電極を参照電位へ接
続する装置、および(ハ)該反対電極をさらに別の電位
へ接続する装置と、から構成され、然も該活性試験電極
分節は、参照電位を参照して試料溶液の少なくとも2つ
の電解電位を同時に測定できるようにされている第1お
よび第2の電解槽から構成される電解槽であつて、その
第1の電解槽が試薬中に試料を保持するようにかつその
試料と試薬との電荷移動反応を測定するように適合され
ており、その第2の電解槽がその試薬のみを保持しかつ
その試薬単独の電荷移動反応を測定するように適合され
ており、その第1および第2の電解槽が相当する活性電
極分節を有しており、その第1の電解槽中の相当分節が
その第2の電解槽中の相当分節と同じ電位で対になつて
いる少なくとも1つの電解槽および比較によつてその試
料中の選択された物質の量を測定するために少なくとも
2つの活性試験分節における電流に相当する信号を比較
するための装置から構成され、更に(ニ)上記の感受電
極中に納められた攪拌装置;(ホ)その感受電極中へ測
定された量の試料を導入するための試料仕込装置;(ヘ
)その感受電極中へ電解液を導入するための仕込装置;
(ト)その感受電極から電解液を取出すための取出し装
置;(チ)上記の仕込装置へ電解液を供給するための装
置;を包含することを特徴とする電気化学的試験装置。 16 血清鉄の電気化学的試験のための電解槽において
、その槽が試験のため前記溶液を保持するための囲いを
定める中空の円筒形本体の形態をした感受電極で、該本
体の内面にとりつけられた少なくとも2つの活性試験分
節と、反対電極分節と、参照電極分節とを有し、それら
分節は全て電気的に活性な表面を有し、絶縁物質によつ
て互に電気的に分離されており、然も該電気的に活性な
表面及び該絶縁物質の内面は前記本体の内面と同一面内
にくるようになつている感受電極と、および(イ)該少
なくとも2つの活性試験電極分節を異つた電位へ接続す
る装置、(ロ)該参照電極を参照電位へ接続する装置、
および(ハ)該反対電極をさらに別の電位へ接続する装
置と、から構成され、然も該活性試験電極分節は、参照
電位を参照して試料溶液の少なくとも2つの電解電位を
同時に測定できるようにされている第1および第2の電
解槽から構成される電解槽であつて、その第1の電解槽
が試薬中に試料を保持するようにかつその試料と試薬と
の電荷移動反応を測定するように適合されており、その
第2の電解槽がその試薬のみを保持しかつその試薬単独
の電荷移動反応を測定するように適合されており、その
第1および第2の電解槽が相当する活性電極分節を有し
ており、その第1の電解槽中の相当分節がその第2の電
解槽中の相当分節と同じ電位で対になつている少なくと
も1つの電解槽および比較によつてその試料中の選択さ
れた物質の量を測定するために少なくとも2つの活性試
験分節における電流に相当する信号を比較するための装
置から構成され、その電極分節の1つが鉄および銅の両
方に対する第一の電荷移動を測定するのに適合しかつそ
の電極分節の他方が鉄および銅から選ばれた別々の量に
対する第二の電荷移動を測定するに適合しており、かつ
その1つの電極分節に対して鉄および銅の両方の電荷移
動を測定するための第一の電位を適用するための装置;
その他方の電極分節に対して鉄および銅から選ばれる別
々の量の電荷移動を測定するための第二の電位を適用す
るための装置;およびその比較によつてその試料中の鉄
の量を測定するために第一および第二の電荷移動に相当
する信号を比較するための装置;を包含することを特徴
とする電気化学的試験装置。 17 溶液となつている試料の電気化学的試験のための
電解槽において、その槽が試験のため前記溶液を保持す
るための囲いを定める中空の円筒形本体の形態をした感
受電極で、該本体の内面にとりつけられた少なくとも2
つの活性試験分節と、反対電極分節と、参照電極分節と
を有し、それら分節は全て電気的に活性な表面を有し、
絶縁物質によつて互に電気的に分離されており、然も該
電気的に活性な表面及び該絶縁物質の内面は前記本体の
内面と同一面内にくるようになつている感受電極と、お
よび(イ)該少なくとも2つの活性試験電極分節を異つ
た電位へ接続する装置、(ロ)該参照電極を参照電位へ
接続する装置、および(ハ)該反対電極をさらに別の電
位へ接続する装置と、から構成され、然も該活性試験電
極分節は、参照電位を参照して試料溶液の少なくとも2
つの電解電位を同時に測定できるようにされている第1
および第2の電解槽から構成される電解槽であつて、そ
の第1の電解槽が試薬中に試料を保持するようにかつそ
の試料と試薬との電荷移動反応を測定するように適合さ
れており、その第2の電解槽がその試薬のみを保持しか
つその試薬単独の電荷移動反応を測定するように適合さ
れており、その第1および第2の電解槽が相当する活性
電極分節を有しており、その第1の電解槽中の相当分節
がその第2の電解槽中の相当分節と同じ電位で対になつ
ている少なくとも1つの電解槽および比較によつてその
試料中の選択された物質の量を測定するために少なくと
も2つの活性試験分節における電流に相当する信号を比
較するための装置から構成され、更に(ニ)上記の感受
電極中に納められた攪拌装置;(ホ)その感受電極中へ
測定された量の試料を導入するための試料仕込装置;(
ヘ)その感受電極中へ電解液を導入するための仕込装置
;(ト)その感受電極から電解液を取出すための取出し
装置;(チ)上記の仕込装置へ電解液を供給するための
装置;(リ)電解槽から電解質を除去しかつそれを新鮮
な電解質で置換するためにその電解槽をとおして電解質
を洗い流すための装置を包含し、その洗い流し装置が新
鮮な電解質をその電解槽へ供給するための第1の導管、
廃電解質を電解槽から受けるための第2の導管、その第
1および第2の導管の1つの反対側にある光学的放射器
および光学的検出器、およびその放射器と検出器との間
にある上記導管のその1つの中にある曲つた透明な壁か
ら構成され、それによつて上記放射器からの放射が電解
液がその導管中にある間により完全に上記検出器上に集
中されることを特徴とする電気化学的試験装置。
[Scope of Claims] 1. A method of electrochemically analyzing a sample to identify selected substances present in the sample, wherein the sample is dissolved in a reagent to form a test solution, and the sample is dissolved in a reagent to form a test solution. A certain amount is charged into an electrolytic cell, and a plurality of potentials are applied simultaneously from a plurality of active electrodes through the solution, a signal corresponding to a charge transfer reaction of a substance in the solution is induced from the electrode, and the selected one is A method of electrochemical analysis, characterized in that it consists of the step of classifying the signal to obtain a signal identifying the substance that has been detected. 2. In the method according to claim 1, if the sample is believed to contain a metal selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, titanium, vanadium and uranium, the reagent consists of an alcoholic HCl solution; Also, if the sample is thought to contain chromium,
The reagent consists of an alcoholic hydroxide solution, and if the sample is blood or serum containing iron and copper, the reagent consists of a substantially equal amount of about 51/2 to 81/2 normal HCl and a lower aliphatic alcohol. An electrochemical analysis method characterized by comprising a mixture containing no iron. 3. A method according to claim 2, in which a predetermined amount of the serum or blood is introduced into the above mixture to form the test solution and a measured amount of the test solution is introduced into an electrolytic cell. adding; applying an electric potential to a first electrode of the electrolytic cell to measure the amount of copper and iron in the electrolytic cell; applying an electric potential to measure the quantity; obtaining a signal corresponding to the flow of current in each of the electrodes; and comparing the signals to measure the quantity of iron. electrochemical analysis method. 4. In the method according to claim 3, about 0
.. a potential of 4 to about 0.5 volts is applied to the first electrode, a potential of about 0.2 to about 0.3 volts is applied to the second electrode, and a signal from the second electrode is applied. is the first
An electrochemical analysis method characterized in that the signal is subtracted from a signal from an electrode. 5. The method according to claim 4, wherein the potential on the first electrode is about 460 mV and the potential on the second electrode is about 460 mV.
An electrochemical analysis method characterized in that the potential on the electrode is about 250 mV. 6. An electrochemical analysis method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the alcohol consists of isopropanol. 7. An electrochemical analysis method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the HCl concentration is about 7 formal. 8. In the method according to claim 1, about 0
An electrochemical analysis method characterized by applying a potential of ~1 volt to one of the active electrodes and applying a potential of about 0 to 300 mV to the other of the active electrodes. 9. In an electrolytic cell for electrochemical testing of samples in solution, the cell is a sensitive electrode in the form of a hollow cylindrical body defining an enclosure for holding said solution for testing; at least two active test segments, a counter electrode segment, and a reference electrode segment attached to the inner surface of the electrode, all of which have electrically active surfaces and which are electrically connected to each other by an insulating material. (a) a sensing electrode separated from the at least two active electrodes such that the electrically active surface and the inner surface of the insulating material are in the same plane as the inner surface of the body; (b) a device for connecting the reference electrode to a reference potential; and (c) a device for connecting the counter electrode to a further potential. An electrolytic cell for electrochemical testing, characterized in that the active test electrode segment is adapted to simultaneously measure at least two electrolytic currents of a sample solution with reference to a reference potential. 10 In the electrolytic cell according to claim 9,
The reference electrode is housed on the inner surface of the body 1
consisting of one or more electrode segments, each of the reference electrode segments (a) having an electrically active surface in substantially intimate contact with the interior surface of the body; and (b) An electrolytic cell for electrochemical tests, characterized in that it is electrically insulated from each other and from all other electrode segments on its body. 11. An electrolytic cell according to claim 9 or 10, the counter electrode of which comprises one or more electrode segments housed in the inner surface of said body, the counter electrode segment comprising: each (a) has an electrically active surface in substantially intimate contact with the interior surface of its body, and (b) is electrically insulated from each other and all other surfaces on its body; An electrolytic cell for electrochemical testing, characterized in that it is electrically insulated from the electrode segments of the cell. 12. The electrolytic cell according to any one of claims 9 to 11, wherein the reference electrode is made of silver,
An electrolytic cell for electrochemical testing, characterized in that the active test electrode and the counter electrode thereof are made of carbon. 13. In an electrolytic cell for the electrochemical testing of samples in solution, the cell having a sensing electrode in the form of a hollow cylindrical body defining an enclosure for holding said solution for testing; at least two attached to the inner surface of
an active test segment, a counter electrode segment, and a reference electrode segment, all of which have an electrically active surface;
sensing electrodes electrically separated from each other by an insulating material, such that the electrically active surface and the inner surface of the insulating material are in the same plane as the inner surface of the body; and (a) a device for connecting the at least two active test electrode segments to different potentials, (b) a device for connecting the reference electrode to a reference potential, and (c) a device for connecting the counter electrode to a further potential. an apparatus, wherein the active test electrode segment is at least 2 volts of sample solution with reference to a reference potential.
The first one is designed to be able to measure two electrolytic currents simultaneously.
and a second electrolytic cell, the first electrolytic cell being adapted to hold a sample in a reagent and to measure a charge transfer reaction between the sample and the reagent; the second electrolytic cell is adapted to hold only the reagent and measure the charge transfer reaction of the reagent alone, and the first and second electrolytic cells have corresponding active electrode segments; , wherein the corresponding segment in the first electrolytic cell is paired at the same potential as the corresponding segment in the second electrolytic cell. 14. An apparatus for electrochemically testing a sample in solution for the identification of selected substances therein, the apparatus comprising at least one electrolytic cell as defined by claim 13. and an apparatus for comparing signals corresponding to currents in at least two active test segments in order to determine by comparison the amount of a selected substance in the sample. Test equipment. 15. In an electrolytic cell for electrochemical testing of samples in solution, the cell having a sensing electrode in the form of a hollow cylindrical body defining an enclosure for holding said solution for testing, said body at least two attached to the inner surface of
one active test segment, a counter electrode segment and a reference electrode segment, all of which have electrically active surfaces and are electrically separated from each other by an insulating material; a sensing electrode, the electrically active surface and the inner surface of the insulating material being in the same plane as the inner surface of the body; and (a) connecting the at least two active test electrode segments to different potentials. (b) a device for connecting the reference electrode to a reference potential; and (c) a device for connecting the counter electrode to a further potential, wherein the active test electrode segment is connected to a reference potential. An electrolytic cell consisting of a first electrolytic cell and a second electrolytic cell capable of simultaneously measuring at least two electrolytic potentials of a sample solution, the first electrolytic cell containing a sample in a reagent. and the second electrolytic cell is adapted to hold only the reagent and to measure the charge transfer reaction of the reagent alone. and the first and second electrolytic cells have corresponding active electrode segments, and the corresponding segment in the first electrolytic cell is the same as the corresponding segment in the second electrolytic cell. at least one electrolytic cell paired in potential and a device for comparing signals corresponding to the currents in at least two active test segments in order to determine by comparison the amount of a selected substance in the sample; further comprising (d) a stirring device housed in the sensing electrode; (e) a sample preparation device for introducing a measured amount of sample into the sensing electrode; (f) inside the sensing electrode. a charging device for introducing electrolyte into;
An electrochemical test device characterized by comprising: (g) a take-out device for taking out the electrolyte from the sensing electrode; (h) a device for supplying the electrolyte to the above-mentioned charging device; 16. In an electrolytic cell for the electrochemical test of serum iron, the cell has a sensing electrode in the form of a hollow cylindrical body defining an enclosure for holding said solution for the test, attached to the inner surface of said body. at least two active test segments, a counter electrode segment and a reference electrode segment, all having electrically active surfaces and electrically separated from each other by an insulating material. a sensing electrode, wherein the electrically active surface and the inner surface of the insulating material are coplanar with the inner surface of the body; and (a) the at least two active test electrode segments. (b) a device for connecting the reference electrode to a reference potential;
and (c) a device for connecting the counter electrode to a further potential, wherein the active test electrode segment is configured to simultaneously measure at least two electrolytic potentials of the sample solution with reference to a reference potential. an electrolytic cell consisting of a first and a second electrolytic cell, the first electrolytic cell holding a sample in a reagent, and measuring a charge transfer reaction between the sample and the reagent; the second electrolytic cell is adapted to hold only the reagent and measure the charge transfer reaction of the reagent alone, and the first and second electrolytic cells are and, by comparison, at least one electrolytic cell having an active electrode segment with an active electrode segment in which the corresponding segment in the first electrolytic cell is paired at the same potential as the corresponding segment in the second electrolytic cell; consisting of a device for comparing signals corresponding to currents in at least two active test segments to determine the amount of a selected substance in the sample, one of the electrode segments being active for both iron and copper; one electrode segment adapted to measure a second charge transfer for a separate quantity selected from iron and copper; an apparatus for applying a first potential for measuring charge transfer of both iron and copper;
an apparatus for applying a second potential for measuring the charge transfer of separate amounts selected from iron and copper to the other electrode segment; and by comparison determining the amount of iron in the sample; An electrochemical test device comprising: a device for comparing signals corresponding to first and second charge transfers for measurement. 17. In an electrolytic cell for electrochemical testing of samples in solution, the sensing electrode in the form of a hollow cylindrical body defining an enclosure for holding said solution for testing, said body at least two attached to the inner surface of
an active test segment, a counter electrode segment, and a reference electrode segment, all of which have an electrically active surface;
sensing electrodes electrically separated from each other by an insulating material, such that the electrically active surface and the inner surface of the insulating material are in the same plane as the inner surface of the body; and (a) a device for connecting the at least two active test electrode segments to different potentials, (b) a device for connecting the reference electrode to a reference potential, and (c) a device for connecting the counter electrode to a further potential. an apparatus, wherein the active test electrode segment is at least 2 volts of sample solution with reference to a reference potential.
The first one is designed to be able to measure two electrolytic potentials simultaneously.
and a second electrolytic cell, the first electrolytic cell being adapted to hold a sample in a reagent and to measure a charge transfer reaction between the sample and the reagent. the second electrolytic cell is adapted to hold only the reagent and measure the charge transfer reaction of the reagent alone, and the first and second electrolytic cells have corresponding active electrode segments. at least one electrolytic cell in which the corresponding segment in the first electrolytic cell is paired at the same potential as the corresponding segment in the second electrolytic cell and, by comparison, the selected cell in the sample. (d) a stirring device housed in said sensing electrode; (e) A sample loading device for introducing a measured amount of sample into the sensing electrode; (
F) A charging device for introducing the electrolyte into the sensing electrode; (G) A take-out device for taking out the electrolyte from the sensing electrode; (H) A device for supplying the electrolyte to the charging device; (i) includes a device for flushing electrolyte through the electrolytic cell to remove the electrolyte from the cell and replace it with fresh electrolyte, the washing device supplying fresh electrolyte to the electrolytic cell; a first conduit for
a second conduit for receiving waste electrolyte from the electrolytic cell, an optical emitter and an optical detector on opposite sides of one of the first and second conduits, and between the emitter and the detector; comprising a curved transparent wall within one of the conduits, whereby radiation from the radiator is more completely focused onto the detector while the electrolyte is in the conduit; An electrochemical test device featuring:
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