JPS629264A - イオン活量測定方法および測定器具 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、水性液体、とくに生物体液（血液。

尿、唾液等）中の特定のイオンの活量（または濃度）を
ポテンシオメトリーを利用して定量分析するためのイオ
ン活量測定方法、およびそのイオン活量測定方法の実施
に用いられる測定器具に関するものである。

［発明の背景］ 液体（水道水、河川水、下水、産業排水等）や生物体液
（全血、血漿、血清などの血液、尿、唾液等）の液滴量
を用い、その中に含まれる特定のイオンの活量をシート
状のイオン活量測定器具を用いて測定する方法は既に知
られている。

すなわち、互いに電気的に分離された一対の最上部にイ
オン選択層を備えたシート状イオン選択電極のそれぞれ
のイオン選択層表面に参照液および被検液を付与し、次
いでブリッジにより両液体を星いに電気的に導通させた
状態において、各イオン選択電極間の電位差を測定する
ことにより、その被検液のイオン活量を測定する方法で
ある。

そのようなイオン活量測定器具の例としては、特開昭５
２−１４２５８８号公報（ＵＳ　４０５３３８１）　（
ＵＳは米国特許を表す）、特開昭５８−１３１４８号公
報（ＩＩＳ４２７３８３９）、特開昭５８−２１１８４
８号公報（［ＵＳ４４３７９７０）等に記載されている
イオン活量測定器具を挙げることができる。

これらのイオン活量測定器具は、基本的には一対のシー
ト状イオン選択電極をイオン選択層がＦ側となるように
配置し、その丘に液点着孔（標準液と被検液あ付怪を行
なうための開口部）を設けており、Ｅ方からそれぞれの
イオン選択層上に、液点着孔を介し、ピペットなどを用
いて参照液および被検液を付尖し、両イオン選択電極間
に発生する電位差を測定することによりイオン活量を測
定する方法を利用している。さらに、上記のイオン活量
測定器具を改良したものとして、−個のイオン活量測定
器具に複数組のイオン選択電極対を組み込んで、参照液
と被検液とをそれぞれ一回付チすることにより複数種の
イオンの活量を測定できるようにしたものも知られてい
る。

Ｌ記のような一対のシート状イオン選択電極を用いるイ
オン活量の測定法は簡便で優れた測定法であるが、木発
明者の検討によると、測定器共の製造および測定操作の
実施において種々の問題があることが判明した。

まず第・の問題として、参照液と被検液の付与のために
通常用いるピペットの先端によってイオン選択層が傷を
付けられやすいとの点があげられる。イオン選択層は固
体ではなく１通常はゼリー状の膜であるため、その表面
にピペットの先端が接触した場合に容易に傷が付き、あ
るいは変形を起す。このようなイオン選択層の形状の劣
化は測定誤差を引５起し、はなはだしい場合には測定が
不可能となる。

第二の問題としてイオン選択電極の塩化銀層が劣化しや
すいとの問題がある。イオン選択電極の多くは、内部参
照電極として［／塩化銀電極（ｆ−電池）を利用してい
るが、その場合、イオン活量測定器具を明室に放置する
と、液点着孔から入射する光によって塩化銀層が変質し
、その結果、電極が劣化する傾向がある。

第三の問題として、イオン選択電極間に発生した電位差
を測定用するための端ｆ（プローブ）が汚染されやすい
との問題がある。

シート状イオン選択電極は一般にプラスチックシート支
持体の表面に電極を載置した形態で用いられている。イ
オン選択電極を用いてイオン活量を１１１１１定するに
は、前記のように一対のイオン選択電極間の電位差を測
定する必要がある。このためイオン選択電極の導電部位
（銀／塩化銀電極においては銀層）の端部に電気接続用
領域〔たとえば銀層の延長部分〕が設けられる。そして
、別に用意される電位差測定装置の端子をその領域に接
触させて、電位差の測定が行なわれる。この場合、通常
のイオン選択層がと側となるような配置であると、電気
接続用領域の表面も当然上方に向けられ、電位差測定装
置の端ｆは上方から電気接続用領域面に接触するように
配置される。従って、同じく上方から付与される参照液
あるいは被検液によって電位差測定用端子が汚染されや
すいとの問題がある。

第四に、イオン活量測定器具と組合せて用いる電位差測
定装置の測定系が複雑になりやすいとの問題がある。す
なわち、通常のイオン選択層が上側となるような配置で
あると、上記のように電気接続用領域の表面も上方に向
けられ、電位差測定装置の端ｆは上方から電気接続用領
域面に接触するように配置される。このため電位差測定
用端子とその近傍に配置されるヘッドアンプ等への電気
配線を無理なく行なおうとすれば、その配線は上方ある
いは側部方向に行なう必要がある。一方、電位差測定装
置の端子は、参照液や被検液との接触を避けるためにも
、また装置が占める空間の節約のためにもイオン活量測
定器具の下側に配置することが有利となる。従って、イ
オン選択層を上側にして、その上に参照液や被検液を付
与する操作を想定している従来のイオン活量測定器具を
利用する場合、それと旭合せて用いる電位差測定装置の
端ｆとヘッドアンプ等の配線が複雑になりやすく、また
端子とヘッドアンプ等とその配線が必要とする空間が大
きくなる。

［発明の目的１ 本発明の目的は、一種またはａ数種のイオンの活量を一
個の器具を用いて測定する方法と、その測定方法に有利
に利用されるイオン活量測定器具を提供することにある
。

本発明の目的は特に、これまでに知られているイオン活
量測定方法とそれに用いる測定器具において問題となり
やすい上記の問題の解決を一挙に達成することのできる
イオン活量測定方法と、その測定方法に有利に利用され
るイオン活量測定器具を提供することにある。

［発明の要旨］ 本発明は、互いに電気的に分離された少なくとも一対の
、最北部にイオン選択層を備えたシート状イオン選択電
極のそれぞれのイオン選択層表面に参照液および被検液
を付与し１次いで両液体を互いに電気的に導通させた状
態において各イオン選択電極間の電位差を測定すること
からなる被検液のイオン活量の測定方法において、 各シート状イオン選択電極をイオン選択層が下側となる
ように配置し、上方から付与した各液体を一旦、イオン
選択層表面よりも下方の位置に移動させたのち、該被検
液をイオン選択層の表面位置まで上昇させることにより
各液体をイオン選択層表面に付与することを特徴とする
イオン活量の測定方法にある。

上記のイオン活量の測定方法は、互いに電気的に分離さ
れた少なくとも一対の、最上部にイオン選択層を備えた
シート状イオン選択電極、それぞれのイオン選択層表面
に参照液および被検液を竹子するための液体付与部、両
液体を互いに電気的に導通、させるためのブリッジを有
する被検液のイオン活量測定器具において、　各シート
状イオン選択電極はイオン選択層が下側となるように配
置され、そして液体付与部は、上方の液体付手用開口部
、液体をイオン選択層表面よりも下方の位置に移動させ
る下降通路、液体を次いでイオン選択層表面の直下に水
平方向に移動させる水平通路、および液体を次いでイオ
ン選択層の表面位置まで上昇させる上昇通路を含むこと
を特徴とするイオン活量測定器具を用いることにより有
利に実施することができる。

［発明の効果］ 本発明のイオン活量測定方法および測定器具を利用する
ことによって、これまでに知られているイオン活量測定
方法とそれに用いる測定器具において問題となりやすい
前述の問題の解決を一挙に達成することのできる。すな
わち、本発明のイオン活量測定方法および測定器具を利
用することによって、イオン選択電極のイオン選択層の
ピペット先端の接触などによる物理的劣化、露光による
イオン選択電極の電極部分の化学的劣化が効果的に回避
できる。さらに、本発明のイオン活量測定方法と測定器
具では電気接続用領域表面が下側に向けて配置されるた
め、上方の液体付学系に対しての下方への電位差測定用
端子とその近傍のへッドアアンプ等への配線が無理なく
実現する。従って、電位差測定用端子の汚染が防止され
、かつ電位差測定装置の測定系の単純化が可能となる。

なお、本発明のイオン活量測定器具は、器具の製造組立
て時にシート状イオン選択電極および器具枠体に歪みが
生じがたいとの利点もある。その結果、高精度のイオン
活量の測定が可能なイオン活量測定器具が得られる。

［発明の詳細な記述］ 本発明のイオン活量測定方法と測定器具を、添付図面に
示したイオン活量測定器具を参照しながら詳しく説明す
る。

第１図は、本発明のイオン活量測定器具の一例を示す斜
視図である。第１Ａ図は、第１図に示したイオン活量測
定器具のＩ−Ｉ線に沿った立面断面図であり、第１Ｂ図
は、第１図に示したイオン活量測定器具の底面図であり
、そして第１Ｃ図は、第１Ａ図に示した立面断面図の円
で囲った部分Ｘの拡大図である。

第２図は、第１図に示したイオン活量測定器具を構成す
る各部材を詳しく説明するために、各構成部材を分離し
て示した図である。

これらの図に示した態様のイオン活量測定器具には、最
上部にイオン選択層を備えた三対のシート状イオン選択
電極（一対のイオン選択電極は、互いに電気的に分離さ
れた参照液用イオン選択電極と被検液用イオン選択電極
との組合せからなっている）ｌｌａ、ｌｌｂ、、ｌｌｃ
が、イオン選択層が下側となるように配置されている。

この配置においてシート状イオン選択電極は、第１Ｃ図
に示されているように、たとえばプラスチックシート製
支持体１１１Ｌに、金属銀蒸着層１１２、塩化銀層１１
ｉ、電解質層１１４、そしてイオン選択層１１５の各層
が８１層されて構成されており、このように構成された
シート状イオン選択電極は測定器具内に倒立した状態で
配置されている。

第１Ｃ図に示されているように、イオン選択電極のイオ
ン選択層表面への参照液と被検液の付与のための液体付
与部は、上方の液体付手用開口部１２、液体をイオン選
択層表面よりも下方の位置に移動させる下降通路１３、
液体を次いでイオン選択層表面の直Ｆに水平方向に移動
させる水平通路１４、および、液体を次いで各々のイオ
ン選択層の表゛面位ｔにまで上昇させる上昇通路１５ａ
、１５ｂ、１５ｃから構成されている。水モ通路１４に
は、毛管現象を生じうる連続微細間隙を有する（本明細
古ではこれを多孔性という）液体移送用部材（綿包帯布
、綿ガーゼまたは連続間隙を有する不織布等）１６を充
填することが液体の円滑な移送にとって好ましい、また
、液体移送用多孔性部材の充填は、参照液と被検液が少
量となる場合に特に有利である。なお、液体移送用部材
は、上昇通路１５ａ、１５ｂ、１５ｃにも収容してもよ
い。

水平通路１４の先端部には液の移送を円滑にすすめるた
めの空気抜き孔１７が備えられている。

三対のイオン選択電極１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃはプラス
チック製の上部枠体１８に収容され、通常は固定状態に
ある。この上部枠体１８には液体付手用開口部１２が設
けられており、その二個の液体付与用開口部（参照液付
手用開口部と被検液付手用開口部〕を横切るようにして
、それぞれの液体付手用開口部に付与された液体（＃隔
液と被検液）を互いに電気的に導通させるためのブリッ
ジ（たとえば、ポリエチレンテレフタレート繊維加熱糸
（紡績糸）などの糸ブリッジ）１９が備えられている。

なお図には示していないが、液付芋開口部１２の周囲に
は小突起領域を設け、点着供給される液が開口の外側に
溢れ出すのを防ぐとともに、これを液の点着を容易確実
にするガイドとすることができる。

■一部枠体１８のｒ部にはシート状の水不透過性中間部
材（たとえば、プラスチック製のマスク）２０が設けら
れる０点着供給された液体のＦ降通路１３の・部、およ
び液体の１昇通路１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、このシー
ト状水不透過性中間部材２０に開口の形状で形成されて
いる。水不透過性中間部材２０は、上部枠体１８の下面
に接着剤（感圧接着剤、感熱接着剤など〕、熱融着、あ
るいは物理的保合材により接合されていることが望まし
い。

シート状水不透過性中間部材２０の下側には、プラスチ
ック製のＦ部枠体２１が配設される。

水モ通路１４は、この下部枠体２１に凹陥部として形成
されている。この水平通路１４には。

所望により液体移送用多孔性部材１６が充填（収容）さ
れる、液体移送用多孔性部材１６は水乎通Ｍ１４に固定
されていてもよい。

下部枠体２１の両側部には、イオン選択電極１１ａ、ｌ
ｌｂ、ｌｌｃの各々の電気接続用領域　　１２２ａ、２
２ｂ、２２ｃを下方に向けて露出させ　　。

る〔第１Ｂ図参照〕ための切欠き部２３が設けられてい
る。この切欠き部２３は、複数対のイオン選択電極のそ
れぞれに合わせて個別に形成してもよく、また全てのイ
オン選択電極の電気接続用領　　１域を、器具の両側に
設けた一対の切欠き部により露出させるようにしてもよ
い０図面に示されてい　　するのは後者の例である。

下部枠体２１は水不透過性中間部材２０の下面に、接着
剤（感圧接着剤、感熱接着剤など）、熱融着、あるいは
物理的係合材により接合されていることが望ましい。

なお、イオン選択電極の充填、および所望により用いら
れる液体移送用多孔性部材の充填が可能　　・である限
り、上部枠体、水不透過性中間部材、および下部枠体の
全部あるいは一部が−・体として成　　１、形されてい
てもよいことは勿論である。また、上部枠体、水不透過
性中間部材および下部枠体のいずれについても、それぞ
れを一体とする必要は特　　１こなく、上部枠体、水不
透過性中間部材および下部枠体のいずれについても複数
の部材から構成すにとができる。

Ｅ部枠体、水不透過性中間部材および下部枠体よ形状保
持性のある所望の材料から製造すること＞くできるが、
成形性、耐衝撃強度などの緒特性をム庫するとプラスチ
ック材料から形成することがＩｆましい、たとえば、プ
ラスチック材料を所望の艷に入れてモールド成形する方
法、シート状プラスチック材料を用いる絞り成形などの
公知の方法記利用することができる。

第３図は、本発明のイオン活量測定器具の別のＬ様を、
前記第２図と同様に、イオン活量測定器ｌを構成する各
部材を詳しく説明するように、各画成部材を分離して示
した図である。

この図に示した態様のイオン活量測定器具におハでも、
最り部にイオン選択層を備えた三対のンート状イオン選
択電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃケく、イオン選択層が下
側となるように配置されてハる。

三対のイオン選択電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃは前記の
例と同様に、プラスチック酸の上部枠体３８に収容され
、通常は固定状態にある。この上部枠体３８には液体付
手用開口部３２が設けられている。

第３図の例では、三対のイオン選択電極が液体付手用開
口部３２の左右に一対と二対とに振り分けられている。

このような構成にすることによって、液体付手用開口部
３２と最も遠いイオン選択電極との間の距離が第１〜２
図に示した例の測定器具に比較して近くなるため、たと
えば全血などのように粘度の高い液体を試料として用い
る場合に有利となる。

上部枠体３８の下部には、その液体付手用開口部３２に
対応する位置に二個の開口部５１を有するプラスチック
製ブリッジ支持部材５２が置かれる。この二個の開口部
５１を横切るようにして、液体付手用開口部の各々の部
位に打手された液体（参照液と被検液）を互いに電気的
に導通させるためのブリッジ３９が備えられている。な
お、このプラスチック製ブリッジ支持部材は一対のイオ
ン選択電極と実質的に同じサイズであることが好ましい
。

ブリッジ支持部材５２の下側にはシート状水不透過性中
間部材（たとえば、プラスチック酸のマスク）４０が設
けられる。液体の下降通路３３の・部、および液体のＥ
昇通路３５ａ、３５ｂ。

３５ｃは、このシート状水不透過性中間部材４０に開［
」部として形成されている。水不透過性中間部材４０は
、ブリッジ支持部材５２および上部枠体３８の下面に接
着剤（感圧接着剤、感熱接着剤など〕、熱融着、あるい
は物理的係合材により接合されていることが望ましい。

シート状水不透過性中間部材４０の下側には、プラスチ
ック酸のド部枠体４１が配設される。

水平通路３４は、この下部枠体４１に凹陥部として形成
されている。そして、この水平通路３４に、所望により
液体移送用多孔性部材３６が充填される。なお、液体移
送用多孔性部材３６は水平通路３４に固定されていても
よい。

下部枠体４１の両側部には、イオン選択電極３１ａ、３
１ｂ、３１ｃの各々の電気接続用領域を下側に向けて露
出（第１Ｂ図参照〕させるための切欠き部４３が設けら
れている。

また第３図に示した態様の測定器具では、三個のイオン
選択電極対が、液体の下降通路３３の両側に振り分けら
れているため、下部枠体４１の両端部に空気抜き孔３７
ａ、３７ｂが設けられている。

下部枠体４１は水不透過性中間部材４０の下面に、接着
剤（感圧接着剤、感＃Ｉ接著剤など）、！融着、あるい
は物理的保合材により接合されていることが望ましい。

なおイオン選択電極の収容、および所望により用いられ
る液体移送用多孔性部材の充填が可能である限り、上部
枠体、ブリッジ支持部材、水不透過性中間部材、および
下部枠体の全部あるいは一部が一体として成形されてい
てもよいことは勿論である。また、各部材が複数の部材
から構成されていてもよいこと、そして各部材は任意の
材料から形成されていてもよいことも前述の例と同様で
ある。

７ｆＳ３図に示した測定器具はＬ記のように上部枠体と
ブリッジ支持部材とを分割した態様であり、それぞれが
単純な形態の部材となるため、製造が容易となるとの利
点がある。

また、第３図に示した測定器具においては糸ブリッジが
上部枠体に固定されず、独立したブリッジ支持板（ブリ
ッジ支持部材）に固定されているので、ことに糸ブリッ
ジ固定のための熱融着操作時の歪みが上部枠体に発生せ
ず、従ってイオン選択電極に歪みが波及することがない
、従って、測定器具の製造時の組立て精度が高められる
ことになり、−その結果高精度のイオン活量測定器具が
得られやすいとの利点もある。

なお、第１〜２図および第３図により本発明のイオン活
量測定器具の代表的な態様を示したが。

本発明のイオン活ｍ測定器具はこれらの態様に限定され
るものでないことは勿論である。たとえば、第１〜２図
および第３図により示されたそれぞれの特徴的構成を相
互に組合わせた態様のイオン活量測定器具なども、本発
明のイオン活量測定器具の好ましい態様である。

本発明の測定器具においてはブリッジおよび液体移送用
部材としては毛管現象を生じうる°連続微細間隙を有す
る（多孔性）素材から適宜に選択して用いることができ
る。ブリッジ用多孔性素材としては加熱糸の他メンブラ
ンフィルタ、濾紙、特開昭５５−２０４９９号公報に記
載の両面に疎水性有機ポリマ一層をラミネートした濾紙
等を、そして液移送部材用多孔性素材としては線色帯布
、綿ガーゼ不織布の他に種々の加撚糸性の織布、加撚糸
性の編布、メンブランフィルタ、＋１！紙等をそれぞれ
用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明のイオン活量測定器具の一例を示す斜
視図である。第１Ａ図は、第１図に示したイオン活量測
定器具のＩ−Ｉ線に沿った立面断面図であり、第１Ｂ図
は、第１図に示したイオン活量測定器具の底面図であり
、そして第１Ｃ図は、第１Ａ図に示したη面断面図の円
で囲った部分Ｘの拡大図である。 第２図は、第１図に示したイオン活量測定器具を構成す
る各部材を詳しく説明するために、各構成部材を分離し
て示した図である。 丁３図は、本発明のイオン活量測定器具の別の態様を、
上記第２図と同様に、イオン活量測定器具を構成する各
部材を詳しく説明するように、各構成部材を分離して示
した図である。 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ：イオン選択電極３１ａ、３１
ｂ、３１ｃ：イオン選択電極１１１ニブラスチツクシー
ト製支持体 １１２：金属銀蒸着層 １１３：塩化銀層 １１４：電解質層 １１５：イオン選択層 １２．３２：液付手開口部 １３．３３：液体の下降通路 １４．３４：液体の水平通路 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ：液体の上昇通路３５ａ、３５
ｂ、３５ｃ：液体の上昇進路１６．３６：液体移送用多
孔性部材 １７．３７ａ、３７ｂ：空気抜き孔 １８．３８二上部枠体 １９．３９ニブリツジ ２０．４０：水不透過性中間部材（マスク〕２１．４１
：下部枠体 ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：イオン選択電極の電気接続用
領域 ２３．４３：切欠き部 ５１ニブリッジ支持部材 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　　理　　人
　　弁理士　　　柳　　川　　泰　　男第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに電気的に分離された少なくとも一対の、最上
   部にイオン選択層を備えたシート状イオン選択電極のそ
   れぞれのイオン選択層表面に参照液および被検液を付与
   し、次いで両液体をブリッジにて互いに電気的に導通さ
   せた状態において各イオン選択電極間の電位差を測定す
   ることからなる被検液のイオン活量の測定方法において
   、各シート状イオン選択電極をイオン選択層が下側とな
   るように配置し、上方から付与した各液体を一旦、イオ
   ン選択層表面よりも下方の位置に移動させたのち、各液
   体をイオン選択層の表面位置まで上昇させることにより
   各液体をイオン選択層表面に付与することを特徴とする
   イオン活量の測定方法。 ２、イオン選択層表面よりも下方の位置に移動させた液
   体を水平方向に移動させて、イオン選択層表面の直下に
   移し、次いでイオン選択層の表面位置にまで上昇させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオン活
   量の測定方法。 ３、液体の水平方向の移動が液体移送用多孔性部材を介
   して行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のイオン活量の測定方法。 ４、液体の上昇の少なくとも一部が液体移送用多孔性部
   材の存在下に行なわれることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項もしくは第３項記載のイオン活量の測定方法。 ５、互いに電気的に分離された少なくとも一対の、最上
   部にイオン選択層を備えたシート状イオン選択電極、そ
   れぞれのイオン選択層表面に参照液および被検液を付与
   するための液体付与部、両液体を互いに電気的に導通さ
   せるためのブリッジを有する被検液のイオン活量測定器
   具において、各シート状イオン選択電極はイオン選択層
   が下側となるように配置され、そして 液体付与部は、上方の液体付与用開口部、液体をイオン
   選択層表面よりも下方の位置に移動させる下降通路、液
   体を次いでイオン選択層表面の直下に水平方向に移動さ
   せる水平通路、および液体を次いでイオン選択層の表面
   位置まで上昇させる上昇通路を含むことを特徴とするイ
   オン活量測定器具。 ６、上記水平通路に液体移送用多孔性部材が充填されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のイオ
   ン活量測定器具。 ７、上記上昇通路の少なくとも一部に液体移送用多孔性
   部材が充填されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載のイオン活量測定器具。 ８、シート状イオン選択電極が、それぞれの液体付与用
   開口部に対応する位置に開口部を有する上部枠体、下降
   通路と上昇通路とに対応する位置に開口部を有する水不
   透過性中間部材、および水平通路を形成する凹陥部を有
   する下部枠体からなる容器に備えられ、ブリッジが上部
   枠体の上記開口部を横切るように上部枠体に固定されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項
   のいずれかの項記載のイオン活量測定器具。 ９、シート状イオン選択電極が、それぞれの液体付与用
   開口部に対応する位置に開口部を有する上部枠体、上記
   開口部に対応する位置に開口部を有するブリッジ支持部
   材、下降通路と上昇通路とに対応する位置に開口部を有
   する水不透過性中間部材、および水平通路を形成する凹
   陥部を有する下部枠体からなる容器に備えられ、ブリッ
   ジがブリッジ支持部材の上記開口部を横切るように該支
   持部材に固定されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項乃至第７項のいずれかの項記載のイオン活量測
   定器具。