JPS6212858B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、試験試料のイオン強度測定に関する
ものである。更に詳しくは、本発明は水性の試験
試料の比重の大きさと相関関係を有するイオン強
度を測定するための浸漬−読取型試験具用組成物
に関するものである。 液体の比重は広範囲な分野で利用されている。
例えば、醸造、尿分析、水の精製、海上の船舶で
の飲料水の製造等の互いに関係のない技術は、全
て比重の測定が関与している。言うまでもなく、
この特性を迅速かつ容易に測定する方法があれ
ば、比重の迅速かつ正確な測定が求められている
技術を含めて多くの科学の分野のレベルは大きく
向上するであろう。従つて、例えば、仮に医療用
実験室又は試験室の技術者が尿試料の比重を数秒
間で正確に測定することが可能となれば、診断医
にとつて、その迅速な結果が役立つばかりではな
く、それまでに可能であつたよりも数多くの分析
が可能となるため実験室の効率は向上する。 本発明は広範囲に利用することができるが、理
解を明瞭にするために、尿のイオン強度又は比重
の測定についての議論を中心にして記述する。尿
分析に於ける本発明の関与を理解すれば、他の分
野への利用については明白となるであろう。 尿の比重を測定することは、電解質による妨害
を解明し、医療面で管理する際に大きな価値を有
するものである。完全な尿分析を行なうに際して
は比重測定を行なう必要があり、また実際に通常
行なわれている。一般的には、適当な装置、器具
で直接に比重を計測することにより、その測定を
行なつているが、同様に有用な方法としては、対
応する比重値に還元することのできる種々の適当
な性質、例えば、浸透圧もしくはイオン強度、を
計測する方法を挙げることができる。 比重は無次元数であり、溶液の場合には、一定
体積のその溶液の重量を、同じ温度で同体積の水
の重量で除した値となる。尿のような溶液につい
て言えば、比重は、種々の溶解物質の数、密度、
イオン強度及び重量の関数である。 比重を測定するのに現在まで用いられた装置、
器具としては、比重計、尿分析計、比重びん、重
力計、等を挙げることができる。これらの器具に
よる操作は多くの場合、充分に鋭敏ではあるが、
全て、壊れ易く、見掛けの大きな器具を必要と
し、更にその信頼性を継続して維持するためには
常に清浄にして保存し、また検定する必要があ
る。更に言えば、それらの器具を用いる場合の操
作技術に関しては多くの不便な点もある。メニス
カスを読む困難さもあるであろうし、また液体表
面の泡や液泡も、その読み取りを妨げる場合があ
る。尿分析計については、液体試料の容器の測面
に付着してしまう場合もある。尿の場合には、上
記の装置、器具の一つを用いるには得られる試料
が少なすぎる場合も応々にして発生する。 近年の進歩により、上述の不利な点を実際面で
除くことができ、浸透圧（従つて、比重）の測定
が迅速にできるようになつた。この技術は、グレ
イソン（Greyson）らにより1976年１月８日に米
国に出願され、本出願人に醸渡された米国特許第
4015462号に開示されている。この特許は、半透
性膜材から成るカプセル壁を用いた、浸透圧に弱
いマイクロカプセルを組み入れた支持体マトリツ
クスに関する発明を記述したものである。カプセ
ルの壁の内側には色素物質を含む溶液が入れられ
ている。このカプセルは、カプセル内の溶液より
も低い浸透圧を持つ溶液に接触すると、カプセル
壁を超える低い浸透圧の方向への浸透圧傾斜が起
こり、カプセル内の静水圧が増加し、カプセルを
膨潤させ、最後には、破裂が起こり、色素内容物
を放出する。この現象により生成する色の量は、
その溶液の比重の関数となる。 上記の記載より理解されるように、比重を直接
的に測定する多くの装置、器具を用いる以外に
も、例えば溶液の浸透圧測定のような関接的な手
段により、比重を測定することが可能である。比
重を、直接測定しないで見積る更に他の方法とし
ては、溶液のイオン強度に比例する値の測定を行
なう方法がある。水系の比重が荷電種の存在に大
きく影響されることは良く知られている。従つ
て、イオン性溶液については、各溶液のイオン強
度に比例する比重の値を計測し、次いで予め校正
した標準曲線、式等と計測値を比較することによ
り、各溶液の比重の精度高い近似値を求めること
ができる。 「イオン強度」の用語は、その溶液中の種々の
イオン種の数と、それらの荷電との間の数式的関
係を意味している。従つて、イオン強度μは次式
のように数式により表現できる。 上式に於いて、ｃは特定のイオン種のモル濃度
であり、ｚはその荷電の絶対値である。合計のΣ
は、溶液中の種々のイオンの全部についてまとめ
たものである。 米国特許第3449080号には、溶解しているナト
リウムと塩素のイオンの測定について論じられて
いる。この文献は、体の汗の中のそれらのイオン
の濃度を測定するための試験用具を目的として開
示している。簡単に言えば、この特許には、イオ
ン交換樹脂をPH指示物質と一緒に用いることが示
されている。この用具を用いて、ナトリウム及び
塩素のイオンを、イオン交換樹脂内でPH指示物質
により生起する色の変化から測定すると述べられ
ている。この文献はイオン強度を測定する方法を
開示することを主旨としているものであるが、実
施例に示された教示は、本願発明者によれば、比
重の測定については利用できないことが見出され
た。関接的に比重を測定するために浸透圧及びイ
オン強度を利用するという方法は、両方ともに、
精度が非イオン種の存在に関係する点に於いて影
響を受けることが考えられる。従つて、1976年８
月23日に出願された米国出願第716962号には、精
度を下げる可能性のある要因を除去する方法が記
されており、そして非イオン性溶解物をイオン種
に変換することのできるイオン化剤を含む比重検
知系を用いる装置が開示されている。 本発明に関係する技術の現状を要約すると、ま
ず、直接法及び関接法の両方について、比重の測
定法が多数知られている。直接測定法は、壊れ易
く、見掛けが大きく、かつ高価な装置を用いるも
のであり、その装置は常に清浄にして保存し、検
定する必要がある。関接法の中では、浸透圧の名
で知られている溶液のある特性の測定により、比
重との正確な対応関係が求められることが知られ
ている。本発明は別の面、即ち比重と溶液のイオ
ン強度との関係を利用するものであり、その関係
を利用する浸漬−読取型試験具用の組成物を提供
するものである。米国特許第3449080号には、体
の汗の中のナトリウムイオン及び／又は塩素イオ
ンの濃度を測定する方法が記述されている。この
文献では、未知のイオンに対する弱酸性又は弱塩
基性のイオン交換樹脂の親和性、及び既知のPH指
示物質の色の変化容量が利用されている。本願の
基礎となる米国出願の出願時に於いては、本明細
書で開示し、特許請求の範囲に記す発明を教示も
しくは示唆する先行技術は存在しない。 簡単に述べれば、本発明は水性の試験試料のイ
オン強度を測定するための浸漬−読取型試験具用
組成物に関するものである。この組成物は、少な
くとも部分的に中和されている弱酸性又は弱塩基
性の多価高分子電解質（高分子電解質）、及びこ
の高分子電解質と試験対象の試料との間のイオン
交換に対して検知可能な応答を生起せしめること
のできるPH指示物質を含むものである。本発明に
係る用具は、この組成物を組み入れた支持体（キ
ヤリアー）マトリツクスを含むものである。本発
明における浸漬−読取型試験具の一般的使用方法
は、上記の用具又は組成物を試験試料に浸漬し
て、これと接触させ、次いで例えば色の変化等の
検知可能な応答を読取ることから成るものであ
る。 本発明の組成物には、その一成分として、弱酸
性もしくは弱塩基性の多価電解質（高分子電解
質）が含まれる。そのような高分子物質は関係技
術分野では多数知られており、それらの共通の特
性として、その高分子物質が水性環境に接した場
合に、その高分子物質から下つているイオン性基
が解離する度合いが主要なものである。高分子電
解質の多くのものは、(a)水性の系及び(b)高分子鎖
に付いたイオン化可能基のイオン的性質に依つ
て、水に可溶であるか、或は部分的に可溶であ
り、また、容易にイオン化する。 従つて、多価高分子電解質は、そのイオン的な
挙動に依つて、弱い又は強い、酸性又は塩基性と
名付けられる。一般には、水に接触した場合にほ
ぼ完全にイオン化する高分子電解質、例えばポリ
（ビニル硫酸）及びポリ（スチレン・スルホン
酸）、は多価強電解質と見られる。一方、多価弱
電解質は、弱酸性又は弱塩基性のイオン化可能基
を含むものである。それらの高分子物質の分子鎖
に沿つて荷電密度は、中和の程度を変えることに
より変化させることができる。本発明で用いるの
に特に適した弱酸性又は弱塩基性の多価高分子電
解質の例としては、ポリアクリル酸、ポリマレイ
ン酸、マレイン酸とメチルビニルエーテルの共重
合体、ポリメタクリル酸、スチレンとマレイン酸
の共重合体、ポリ（４−ビニルピリジン）、その
他、を挙げることができる。 本発明の組成物は、弱塩基性又は弱酸性の多価
高分子電解質を含むものであるが、更に詳しく言
えば、その電解質として部分的に中和されたもの
を用いるものである。高分子電解質の官能基の少
なくともいくつかは、その高分子電解質を試験用
組成物に組み入れる前に、それらが弱酸性（例、
COOH）又は弱塩基性であるかにより、最初
に、それぞれ塩基又は酸による滴定に供される。
通常は、水溶液の滴定液が用いられ、塩基性の滴
定液の例としては、NaOH，KOH，Na₂CO₃、ポ
リエチレンイミン、トリス（ヒドロキシメチルア
ミノ）メタン、そして当該分野の通常の化学者に
知られている他の物質を挙げることができる。試
験対象溶液のイオン強度又は比重のレベルを有意
差を持つて識別するためには、意外にも、上記の
ような部分的な滴定もしくは中和が必要であるこ
とが見出された。 高分子電解質は、50〜95％が中和されている。
理想的な中和度の範囲、即ち、本発明について最
も好ましいと現在判明している範囲としては、約
75％から約95％の中和度を挙げることができ、比
重又はイオン強度に関してPH変化もしくは他の検
知可能な応答に於いて最も大きな分離を得るため
に最高に適した値は、これまでに判明した限りで
は90％である。 本発明で用いるために選ばれる高分子電解質
は、上述のように、部分的に中和されていなけれ
ばならない。これは、所望の適当な酸又は塩基の
滴定に高分子電解質を供するか、或は、所望の部
分中和を得ることのできる他のいかなる方法によ
つても達成することができる。例えば、第１図
は、ジエネラル・アニリン・アンド・フイルム・
コーポレイシヨンにより販売されているマレイン
酸とメチルビニルエーテルの共重合体である
Gantrez（ガントレツ：登録商標）Ｓ−97を水酸
化ナトリウムの水溶液で滴定した結果の曲線であ
る。第２図はポリアクリル酸について、第３図は
ポリ（ビニルアミン）について、それぞれ同様な
データを示すものである。 本発明の組成物の他の成分は、イオン交換に応
答するPH指示物質である。PHの特定の変化はその
特定の試料のイオン強度に対応するように比較対
照用の系を決めることができる。 PH指示物質としては、既知のPH検知用の色素系
試薬物質を用いる方法がある。この方法によれ
ば、試験対象の系のイオン強度又は比重を示し、
かつ測定担当者により観察され得る色の変化及び
出現が起こる。色原体を用いる場合には、比較対
照用の系を予め決めておけば、組成物の系と対照
系とを目ですぐに比較することにより目的とする
結果を得ることができる。本発明で用いる適当な
色原体の例としては、ブロモチモールブルー、ア
リザリン、ブロムクレゾールパープル、フエノー
ルレツド及びニユートラルレツドを挙げることが
でき、特に適当なものはブロモチモールブルーで
ある。 溶液のイオン強度又は比重を迅速、かつ信頼性
高く見積もるためには、前記試験用組成物を支持
体マトリツクスに組み含むことが好ましい。支持
体マトリツクスとしては通常は、紙のような多
孔性物質が用いられるが、これらに限られるもの
ではない。支持体マトリツクスの材料として技術
的に知られている他の形態としては、フエルト、
多孔性セラミツク条片及び織るか編むかしたグラ
スフアイバーを挙げることができる（米国特許第
3846247号参照）。更に他の例としては、木材質、
布類、海綿状物質及び陶性物質をも挙げることが
できる（米国特許第3552928号参照）。これらの支
持体マトリツクスの材料の全ては、他の材料と同
じく、本発明で用いることが可能である。特に適
当なものと判明しているのは紙である。 好ましい一態様としては、部分的に中和した高
分子電解質の水溶液もしくは水性分散液、又は通
常の実験室での実験により容易に測定可能な他の
適当な媒体で、紙を湿らせ、次いで乾燥させる
ことが行なわれる。この高分子電解質を保持した
紙を、次いで、メタノール、又はエタノール、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシドのような他の適当な溶媒に目的のPH指示物
質（例えば、ブロモチモールブルー）を溶解させ
た溶液で湿らせ、そして乾燥させる。他の方法と
しては、最初の溶液もしくは分散液に、高分子電
解質とPH指示物質とを同時に存在させる一回浸漬
法も用いることができる。 乾燥した試薬保持支持マトリツクスは所望によ
り裏打ち材に載せても良い。好ましい態様の試験
用具としては、上述のように部分的に中和した高
分子電解質とPH指示物質とを組み入れた紙の支
持体マトリツクスを、その支持体マトリツクスが
細長い形の透明のポリスチレンフイルム片にその
一端で固定されている形で含むものが挙げられ
る。この支持体マトリツクスは適当な手段、例え
ば両面接着テープ（スリーエム・カンパニーより
販売されているDouble Stick（ダブル・スチツ
ク：登録商標）等）、を用いてフイルムの一端に
固定され、ポリスチレンフイルムの他の一端は把
持部として働く。使用に際しては、それらの用具
では、裏打ち材のポリスチレンフイルムの自由端
を持ち、支持体マトリツクスの一端を試験試料
（例、尿）に浸漬し、すぐに取り出すようにす
る。予め決められた時間後に、発色もしくは検知
可能な他の応答が見られ、これを、既知のイオン
強度又は比重の溶液に対する対照用標準（例え
ば、検量線、色票等）の応答と比較する。 用いられる特定の対照用標準の種類は、本発明
の組成物を単独で用いるか又は支持体マトリツク
スに組み入れて用いるかにより更には、PH指示物
質の種類により異なる。本発明の組成物の一成分
である部分的に中和した高分子電解質の働きを調
べるには、これを直接に試料に加え、PH指示物質
の代りにPH計を用いる。このような場合の対照標
準としては、既知イオン強度を持つ標準容量の溶
液に標準重量の高分子電解質を加えたものを用い
ることができる。高分子電解質の添加前と添加後
のPH変化は、PH計を用いて記録する。同様な操作
により、異なつた既知のイオン強度を有する一連
の溶液について記録する。未知の試験試料のイオ
ン強度の測定を行なうには、同様な操作を行な
い、PHの変化を既知溶液のPHの変化と比較すれば
そのイオン強度が求まる。 本発明において、部分的に中和した高分子電解
質を含む支持体マトリツクスと色原体から成る試
験用具を用い、既知のイオン強度を持つ溶液にこ
れを浸漬すると、一定時間後に支持体マトリツク
スに呈色反応が起り、発色する。この一連の呈色
とイオン強度の大きさの関係を求めることによつ
て、対照用標準が得られる。未知の試料を試験す
る時は、試験用具の支持体マトリツクスを試料中
に浸漬し、取り出し、一定時間後の発色又は色の
変化を観察することにより行なう。そして、色に
関するいかなる応答をも対照標準呈色片と比較対
照し、その試料のイオン強度もしくは比重を決定
する。 次に記す例は、本発明の組成物を、どのように
調製し、かつ用いるかの点について詳しく示すも
のであり、従つて、好ましい態様について記述及
び解析がなされている。これらの例は、例示の意
味を持つだけであり、本明細書に記載し、特許請
求の範囲に記した本発明の範囲を制限することを
意図するものではない。 Ａ 組成物 参考例 １ マレイン酸とメチルビニルエーテルの共重合体
の部分的な中和 本実験は、高分子電解質（Gantrez（ガントレ
ツ：登録商標）Ｓ−97；ジエネラル・アニリン・
アンド・フイルム・コーポレイシヨンにより販
売）の部分的な中和（部分中和）、及び溶液の比
重測定用の組成物へのその影響を調べるために行
なわれたものである。 モジユラー型自動滴定装置を、本発明の検討に
関連した種々の高分子電解質の滴定用に組み立て
る。滴定装置は、ミクロメデツク
（Micromedic）・システムズ・インコーポレイテ
ツドより入手した自動ピペツター、モデル25000
から構成されている。この装置は、滴定対象の高
分子物質溶液に、単位時間当り一定の滴定量を分
与することができる。滴定液の添加速度（即ち、
高分子電解質の中和速度）は、ピペツト容量の選
択、ピペツト容量の分与分画、及び適定液の濃度
で調整する。滴定中のPHの変化は、標準型PH電極
とオリオン（Orion）モデル701デジタル型PH計
を用いて検知する。このPH計の出力はヒユーレツ
ト・パツカード・モデル17500Aの10インチ・チ
ヤート片記録計に供給される。この記録計のスケ
ールは、その１インチが１PH単位変化に相当する
ように校正する。従つて、時間に対して（従つ
て、添加滴定容量に対して）のPH変化を、この記
録計により監視することができる。 上記の装置は滴定と、そして弱酸性の高分子電
解質であるガントレツＳ−97に対する部分中和の
効果を観察するために用いられる。ガントレツの
溶液は、１リツトルの脱イオン水に20グラムの、
この高分子電解質が含まれるように調整する。こ
の溶液を100mlづつ３点取り、それぞれを250mlの
ビーカーに入れる。その内の一つはNaClで0.1N
に、他の一つはNaClで1.0Nにする。残りの一つ
には、塩を加えない。これらの高分子電解質溶液
のそれぞれを、50mlのピペツトを用い、１時間当
りの滴定量9.0mlの速度で、1.0NのNaOH溶液を
用いて滴定すると、ガントレツの滴定特性、及び
異なつたイオン強度を識別する能力に対する部分
中和の影響を調べることができる。 この実験で得られた滴定のデータは第１図にグ
ラフの形でプロツトしてある。Ａの曲線は塩を加
えていない高分子電解質溶液の滴定結果を示し、
Ｂの曲線はNaClで0.1Nにした高分子電解質溶液
の滴定結果を示す。Ｃの曲線は、NaClを1.0Nの
濃度で含む高分子電解質溶液の滴定結果を示す。
第１図のＡ，Ｂ及びＣの曲線が明確に分離してい
ることは、高分子電解質の見掛けのpKにイオン
強度が影響を与えていることを示している。従つ
て、滴定曲線間の分離の程度、即ち或る滴定量で
のPH値の差、を見ることにより、異なつたいくつ
かのレベルの比重を測定する際のその差の極大の
位置を見出すことができる。例えば、より大きな
分離は、高分子電解質の他の中和段階に比較し
て、PH５とPH10の間の幅に於いて見られる。第１
図の各曲線は、最適の分離が高分子電解質の中和
度が約70％から95％、もしくはそれ以上（即ち、
約6.0から9.0mlの滴定量）で起こることを示して
いる。この情報は、水系に於ける高分子電解質の
有効性を計るのに有用なだけではなく、後に参考
例４に示すように支持体マトリツクスに組み入れ
るための高分子電解質の最適中和度を決める為に
も有用なものである。 与えられた高分子電解質の中和度パーセント
は、第１図でＡの曲線（ここではガントレツＳ−
97の高分子電解質で、塩を加えていないものの滴
定結果を表わす）によりグラフの形で表わしたよ
うな滴定データから算出することができる。滴定
した高分子電解質溶液の与えられたPHについての
その高分子電解質の中和度パーセントを求めるに
は、縦軸で溶液のPHを見出し、その縦軸位置から
水平な線を引きＡの曲線に当て、Ａの曲線のその
点から横軸に垂直な線を下ろし、1.0NのNaOHの
mlを見る。滴定量（上記の垂直な線と横軸とが交
わる点に相当）を、滴定の終点での滴定量で除
し、これに100を乗ずると、高分子電解質の中和
度パーセントの近接した近似値となる。滴定の終
点は右端に見られるＡの曲線の垂直々線部により
示され、加えた滴定液の容量にて表わすことがで
きる。 ガントレツ（Gantrez）Ｓ−97について見る
と、第１図に見られる終点は、1.0NのNaOH滴定
液で9.0mlに非常に近い（約8.6ml）。脱イオン水
を用いたガントレツ溶液の滴定でPHを約7.5にす
る量は、約6.0mlの滴定液に相当する。終点が滴
定液で約8.6mlであることから、中和度パーセン
トは次のように計算される。 ６．０ml（滴定液）／８．６ml（終点での滴定液） ×100＝70（中和された％） 参考例 ２ ポリアクリル酸の部分的な中和 本実験は、ポリアクリル酸の部分中和、及び溶
液の比重を測定する場合の、この高分子電解質の
有用性へのその部分中和の影響を調べるために行
なわれたものである。参考例１に記されているモ
ジユラー型自動滴定装置、PH計及び電極を用い、
更に操作も同様に行なつた。 アルドリツチ（Aldrich）・ケミカル・カンパニ
ーより入手した弱酸性の高分子電解質（カタログ
番号19205−８）であるポリアクリル酸20ｇを１
リツトルの脱イオン水に溶解させてポリアクリル
酸の溶液を調製する。この溶液を100mlづつ取
り、それぞれを250mlのビーカーに入れる。その
内の一つはNaClで0.1Nに、他の一つは同様に
1.0Nにする。三番目のものには塩を加えない。
これらの溶液のそれぞれを、50mlのピペツトを用
い、１時間当りの滴定量3.0mlの速度で、10.0Nの
NaOH溶液を用いて滴定する。結果を第２図に示
す。Ａの曲線は塩を含まない高分子電解質溶液、
Ｂの曲線はNaClで0.1Nにした溶液、そしてＣの
曲線はNaClで1.0Nにした溶液をそれぞれ表わ
す。 第２図に示したデータによれば、イオン強度に
関する最も大きな分離（即ち、Ａ，Ｂ，Ｃの曲線
間の分離）は、高分子電解質の中和度が50％から
95％、もしくはそれ以上の部分（即ち、約1.5か
ら3.0mlの滴定量）で起きている。従つて、例え
ば、この高分子電解質に40分間の滴定を行なつた
場合（10NのNaOHで2.0ml）に、溶液のイオン強
度に依存して現われるPHの明白な分離が見られる
ことになる。1.0NのNaClに該当するＣの曲線は
約5.25のPH値を与え、0.1NのNaClに該当するＢ
の曲線は約5.8のPH値を与え、NaClの濃度がゼロ
のＡの曲線は約6.25のPH値を与える。このように
して、或る溶液のイオン強度もしくは比重の近似
値を、それらの値を用いて内挿を行なうことによ
り求めることができる。 参考例 ３ ポリ（ビニルアミン）の部分的な中和 本実験は、ダイナポール（Dynapol）・インコ
ーポレイテツドより入手した弱塩基性の高分子電
解質であるポリ（ビニルアミン）の部分中和、及
び比重測定に於けるこの高分子電解質の有用性へ
の部分中和の影響を調べるために行なわれたもの
である。参考例１に記されているモジユラー型自
動滴定装置、PH計及び電極を用い、更に操作も同
様に行なつた。 約60000の分子量を持つポリ（ビニルアミン）
の塩酸塩（完全に中和されているもの）20ｇを１
リツトルの脱イオン水に溶解した溶液を調製す
る。この溶液を100mlづつ３点取り、それぞれを
250mlのビーカーに入れる。その内の一つはNaCl
で0.5Nに、他の一つは同様に3.0Nにする。残り
の一つには塩を加えない。次に、これらの溶液の
それぞれを、50mlのピペツトを用い、１時間当り
の滴定量9.0mlの速度で、1.0NのNaOH溶液を用
いて滴定する。結果を第３図に示す。Ａの曲線は
塩を加えていない高分子電解質の溶液の滴定結果
を示し、ＢとＣの曲線はそれぞれNaClで0.5Nと
3.0Nにした溶液の滴定結果を示す。 第３図に示したデータによれば、この高分子電
解質は完全にアミン型が未中和型（PH10，35分）
である場合にはイオン強度に対して殆んど応答を
示さず、一方、滴定が進んでいない範囲、即ち高
分子電解質の中和が非常に大きい場合に優れた分
離が起きている。従つて、異なつたイオン強度の
レベルを識別するポリ（ビニルアミン）の能力
は、滴定の最初の段階（95％以上の中和度）で優
れた分離が得られる一方、中和度がゼロの場合
（滴定量約5.3ml）には分離が全く起らないといつ
たような滴定量と逆な関係で変動する。 Ｂ 試験用具 参考例 ４ 支持体マトリツクス内のマレイン酸とメチルビ
ニルエーテルとの共重合体の性能 参考例１で用いた溶液（脱イオン水１リツトル
に対して20ｇのガントレツＳ−97）が支持体マト
リツクスに組み入れられた時に、尿の比重の測定
においてどのような挙動をとるかを見るために更
に検討を行なった。 上記のガントレツＳ−97の溶液を紙に組み入
れ（この場合は、含ませるようにすること）、次
いで乾燥させることによりイオン強度もしくは比
重に感応する試験用具（試験片）を調製する。中
和度を変えた場合の高分子電解質の性能を調べる
ために種々の試験用具を調製した。即ち、ガント
レツＳ−97の溶液をいくつかに分け、それぞれに
NaOHを滴下して種々の程度に中和を行なつた。
イートン・アンド・ダイクマン（Eaton and
Dikeman）から入手した紙片（番号204）の
各々を、上記のように部分的に滴下中和した各溶
液に浸漬し、次いで乾燥させる。各溶液が含浸さ
れた乾燥紙片の各々を既知の種々の比重を持つ
尿に浸し、次に脱イオン水に浸して、そのPHを測
定する。マークソン（Markson）・サイエンス・
インコーポレイテツドから入手した平滑表面型電
極（番号1207；バクチメデイア（BactiMedia）・
コンビネーシヨン・PH／参照電極）を有するPH計
を用いて、その測定を行なつた。ΔPHの値、即ち
同一の紙片を各々、脱イオン水と比重が既知の
尿に浸した場合のPHの差、を次の表に示す。

【表】 上の表のデータを第４図にプロツトする。三つ
の曲線は、種々の中和度の溶液を用いて調製した
紙片で、表示した比重値を持つ尿を試験した時
に得られたΔPHを表わしている。第４図によれ
ば、各曲線の分離の度合いは、高分子電解質の中
和の程度、即ちPH、が増加するに従つて、著るし
く増加している。従つて、ガントレツの高分子電
解質の部分中和度が大きい程、尿の比重レベルを
識別する能力は高くなる。 参考例 ５ 支持体マトリツクス内のポリアクリル酸の性能 参考例２で用いた高分子電解質の溶液（脱イオ
ン水１リツトルに対して20ｇのポリアクリル酸）
が支持体マトリツクスに組み入れられた（含浸さ
れた）時に、尿の比重の測定においてどのような
挙動をとるかを見るために更に検討を行なつた。 ガントレツＳ−97をポリアクリル酸で置き換え
た以外は、参考例４と同様に試験用具を調製し、
試験した。脱イオン水１リツトル当りポリアクリ
ル酸20ｇの溶液を調製し、この溶液を分け取り、
各々を10Nの水酸化ナトリウム溶液で滴定して以
下の表に記したPHレベルにする。 イートン・アンド・ダイクマンから入手した
紙片（番号204）の各々を上記の各溶液に浸し、
乾燥させる。各々を既知の種々の比重を持つ尿に
浸し、次に脱イオン水に浸して、そのPHを測定す
る。参考例４で規定したΔPHの値で、以下の表に
記す。この測定は、マークソン・サイエンス・イ
ンコーポレイテツドから入手した平滑表面型電極
（番号1207；バクチメデイア・コンビネーシヨ
ン・PH／参照電極）を有するPH計を用いて行なつ
た。

【表】 上の表のデータを第５図にプロツトする。第４
図の場合と同様に、各曲線の分離の度合いは高分
子電解質の中和の程度、即ちPH、の増加に応じ
て、著るしく増加する。 参考例 ６ 支持体マトリツクス内のポリ（ビニルアミン）
の性能 参考例３で用いた高分子電解質が支持体マトリ
ツクスに組み入れられた時に、種々の尿の測定に
おいてどのような挙動をとるかを見るために更に
検討を行なつた。 ガントレツＳ−97又はポリアクリル酸をポリ
（ビニルアミン）で置き換えた以外は、参考例４
及び参考例５と同様に試験用具を調製し、試験し
た。脱イオン水１リツトル当り20ｇのポリ（ビニ
ルアミン）（ダイナボール（Dynapol）・インコー
ポレイテツドより入手；分子量60000；ダウソ
ン、他（Dawson，et al）J.A.C.S.98，5996，
1976参照）を含む溶液を調製する。この高分子電
解質の塩酸塩の形の物、従つて完全に中和された
状態のものを用いた。この溶液の各々に1.0Nの
NaOH溶液の滴定を行ない、以下の表に記したPH
レベルの溶液をつくる。イートン・アンド・ダイ
クマンから入手した各紙片（番号204）を各々
の溶液に浸し、乾燥させる。各々を既知の種々の
比重を持つ尿に浸し、次に脱イオン水に浸して、
参考例４及び参考例５に記載した平滑表面電極を
用いて、そのPHを測定する。参考例４及び参考例
５と同様に算出したΔPHの値を、以下の表に記
す。

【表】 このデータのグラフ、第６図、によれば、この
高分子電解質は約PH５以下にまで部分中和された
場合に有効な分離を示すことがわかる。また、比
重1.005の尿の曲線は、比重1.030の尿に比較し
て、はるかに小さなPHの変化を示している。比重
1.015の尿は、予想通りそれらの中間のΔPH値を
示している。 上記の結果は、ポリ（ビニルアミン）の試験用
具をそれぞれ異なつたイオン強度を持つ塩水溶液
に浸し、次に脱イオン水に浸して、そのPHを測定
してΔPH値を求めれば更に明白に見られる。即
ち、上述のように調製した紙片を、脱イオン水
に種々の濃度で塩化ナトリウムを入れた溶液で、
試験を行なつた。それらの塩溶液の濃度は、具体
的には、NaClで0.5，1.5及び3.0Nである。この実
験で得られた値を以下の表に示し、第７図にプロ
ツトを行なつた。Ａ，Ｂ及びＣの曲線はそれぞ
れ、3.0，1.5及び0.5NのNaClの塩溶液に相当す
る。

【表】 第７図を見ると、この高分子電解質が実質的に
脱プロトン化され、荷電を失なつた点であるPH10
では、塩の濃度を変えた場合の効果が実際には存
在しないことがわかる。しかしながら、イオン強
度の差に応じて大きく広がるΔPHを反映する各々
のプロツトの差の増大が証明するように、高分子
電解質の部分中和は、イオン強度に応答する分離
性能の着実な増大をもたらすことができる。 実施例 マレイン酸とメチルビニルエーテルとの共重合
体とブロモチモールブルーを用いて調製した試
験用具 参考例１の試験用組成物を、既知のPH指示薬で
あるブロモチモールブルーと共に支持体マトリツ
クスに組み入れて用い、比重を目視により測定す
る方法に関しての本発明の特性を調べた。 脱イオン水１リツトルにガントレツ
（Gantrez）Ｓ−97を20ｇ含むように溶液を調製
する。この溶液の一部を取りNaOH溶液で滴定し
て、参考例１に記載したPH計と電極で測定してPH
が8.0となる溶液を得る。紙片（イートン・ア
ンド・ダイクマン、番号204）を、この部分中和
（滴定）された溶液に浸漬し、次いで乾燥させ
る。乾燥した高分子電解質含有紙片を次に、ブ
ロモチモールブルーのメタノール溶液（濃度：１
リツトル当り1.2ｇ）に浸漬する。乾燥後、この
紙片を透明なプラスチツク製の裏打ち材
（Trycite：トライサイト・ダウ・ケミカル・カン
パニーより入手）に、両面接着テープ（ダブルス
チツク：スリーエム・カンパニーより入手）を用
いて載置する。得られた試験用具は、それぞれ、
3.5インチ×0.2インチ（約、8.9cm×0.51cm）のト
ライサイト片から成り、その片の一端には、正方
形で一辺が0.2インチ（約0.51cm）の含浸紙が
付いている。トライサイトの残りの部分は手掛け
の役目をする。 これらの試験用具（試験片）の比重に対する感
度を、三種の異なつた比重の尿試料と水とを用い
て試験して調べた。試験用具を目的の試験溶液に
浸漬し、すぐに取り出し、60秒後に、この用具を
反射型分光々度計で調べる。この反射型分光々度
計は可視光線領域全般を、２分の１秒毎に、試験
用具から得られる反射光の強度について走査、測
定するものである。 60分後に得られたデータを第８図にプロツトす
る。このデータによれば、水（比重：1.000）そ
して、それぞれ1.005，1.015，1.030の比重レベル
を持つ尿の間の比重の差を容易かつ正確に識別す
ることのできる大きな分離が得られることがわか
る。この試験用具（試験片）は水に対しては青色
を示し、比重1.005の尿では青緑色、比重1.015の
尿では緑色、そして比重1.030の尿では黄色を示
すため、目視による識別も同様に容易である。 この例は高分子電解質の部分中和と、比重もし
くはイオン強度の測定との間の関係を示してい
る。本試験用具を作るのに用いたガントレツはPH
が約８であつた。第１図のＡの曲線を見ると、こ
のPHは滴定量約6.8に相当している。参考例１に
記載した計算を用いれば、これは約79％の中和度
に相当するものである。本実験により実現した各
比重レベル間の明白な識別性能は、この比較的高
い程度の高分子電解質の中和度に帰因するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

添付の図面中の第１−８図は、(a)種々のイオン
強度又は比重を持つ試験試料に対する三個の高分
子電解質の応答及び(b)それらの高分子電解質の滴
定又は部分的な中和、を示すグラフである。第
１，２及び３図はそれぞれ、メチルビニルエーテ
ルとマレイン酸の共重合体、ポリアクリル酸、及
びポリ（ビニルアミン）の滴定曲線であり、これ
らの図の横軸の下段の数値はNaOH溶液の滴下量
を表し、上段の数値は一定速度で滴下したとき下
段の滴下量に至るまでの滴下時間を表わし、縦軸
の数値は溶液のPH値を表わす。第４，５及び６図
は、高分子電解質から下つている基の部分中和の
程度を種々変えた後の、尿の比重を測定するに際
しての、それらの高分子電解質の性能を示すもの
である。第７図は、種々の濃度の塩の水溶液中の
ポリ（ビニルアミン）の同様な性能を示すもの
で、第８図は、好ましい用具の性能を示すもので
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 50〜95％が中和されている弱酸性もしくは弱
   塩基性の多価高分子電解質、及び、該電解質と試
   験対象の試料との間のイオン交換に対して検知可
   能な応答を生起せしめることができるPH指示物質
   とからなることを特徴とする水性試験試料のイオ
   ン強度を測定するための浸漬−読取型試験具用組
   成物。 ２ 多価高分子電解質が、ポリアクリル酸、ポリ
   マレイン酸、マレイン酸とメチルビニルエーテル
   の共重合体、ポリメタクリル酸、スチレンとマレ
   イン酸の共重合体、ポリ（ビニルアミン）、又は
   ポリ（４−ビニルピリジン）である特許請求の範
   囲第１項記載の組成物。 ３ 多価高分子電解質が約75〜95％中和されてい
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の組成
   物。 ４ 多価高分子電解質がメチルビニルエーテルと
   マレイン酸の共重合体であり、かつ、PH指示物質
   がブロモチモールブルーである特許請求の範囲第
   ２項記載の組成物。 ５ 多価高分子電解質とPH指示物質が支持体マト
   リツクスに担持された特許請求の範囲第１〜４項
   のいずれか１項に記載の組成物。