JPH0445069B2

JPH0445069B2 -

Info

Publication number: JPH0445069B2
Application number: JP60148564A
Authority: JP
Inventors: Osamu Seshimoto; Mitsuharu Nirasawa; Masaaki Terajima; Yoshio Saito
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1992-07-23
Also published as: EP0207530A3; DE3671967D1; EP0207530A2; US4684445A; EP0207530B1; JPS629264A

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、次いでブリツジにより両液体
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52−142586号公報（US ４ 053 381）
（USは米国特許を表す）、特開昭56−6148号公報
（US ４ 273 639）、特開昭58−211648号公報
（US ４ 437 970）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上
側となるように配置し、その上に液点着孔（標準
液と被検液の付与を行なうための開口部）を設け
ており、上方からそれぞれのイオン選択層上に、
液点着孔を介し、ピペツトなどを用いて参照液お
よび被検液を付与し、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、一個のイ
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
与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。

上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、本発明者の検討によると、測定器具の
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。

まず第一の問題として、参照液と被検液の付与
のために通常用いるピペツトの先端によつてイオ
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、通常はゼリー
状の膜であるため、その表面にピペツトの先端が
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
定誤差を引き起し、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銀／塩化銀電極（半
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
する光によつ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
た電位差を測定するための端子（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ツク
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
を測定するには、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上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子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。従つて、同
じく上方から付与される参照液あるいは被検液に
よつ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
装置の端子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ツ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。従つて、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、それと組合せて用いる電位差測定装
置の端子とヘツドアンプ等の配線が複雑になりや
すく、また端子とヘツ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］本発明の目的は、一種または複数種のイオンの
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
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ツ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
利用することによつて、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
達成することができる。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
よつて、イオン選択電極のイオン選択層のピペツ
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、上方の液体付与系に対し
ての下方への電位差測定用端子とその近傍のヘツ
ドアアンプ等への配線が無理なく実現する。従つ
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
付図面を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−線に沿つた立面断
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つた部
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つ
ている）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ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、たとえばプラスチツクシー
ト製支持体１１１上に、金属銀蒸着層１１２、塩
化銀層１１３、電解質層１１４、そしてイオン選
択層１１５の各層が積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、上方の液体付与用開口部
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
選択層表面の直下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
層の表面位置にまで上昇させる上昇通路１５ａ，
１５ｂ，１５ｃから構成されている。水平通路１
４には、毛管現象を生じうる連続微細間隙を有す
る（本明細書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
な移送にとつて好ましい。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，１１ｂ，１１ｃ
はプラスチツク製の上部枠体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
付与用開口部１２が設けられており、この二個の
液体付与用開口部（参照液付与用開口部と被検液
付与用開口部）を横切るようにして、それぞれの
液体付与用開口部に付与された液体（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ツ
ジ（たとえば、ポリエチレンテレフタレート繊維
加撚糸（紡績糸）などの糸ブリツジ）１９が備え
られている。

なお図には示していないが、液付与開口部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。

上部枠体１８の下部にはシート状の水不透過性
中間部材（たとえば、プラスチツク製のマスク）
２０が設けられる。点着供給された液体の下降通
路１３の一部、および液体の上昇通路１５ａ，１
５ｂ，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２０の下側には、
プラスチツク製の下部枠体２１が配設される。

水平通路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は水平通
路１４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１
１ａ，１１ｂ，１１ｃの各々の電気接続用領域２
２ａ，２２ｂ，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。図面に示されている
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、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
になく、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
ることができる。

上部枠体、水不透過性中間部材および下部枠体
は形状保持性のある所望の材料から製造すること
ができるが、成形性、耐衝撃強度などの諸特性を
考慮するとプラスチツク材料から形成することが
好ましい。たとえば、プラスチツク材料を所望の
型に入れてモールド成形する方法、シート状プラ
スチツク材料を用いる絞り成形などの公知の方法
を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
態様を、前記第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。

この図に示した態様のイオン活量測定器具にお
いても、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３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
が、イオン選択層が下側となるように配置されて
いる。

三対のイオン選択電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
は前記の例と同様に、プラスチツク製の上部枠体
３８に収容され、通常は固体状態にある。この上
部枠体３８には液体付与用開口部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
付与用開口部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つ
て、液体付与用開口部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、その液体付与用開口
部３２に対する位置に二個の開口部５１を有する
プラスチツク製ブリツジ支持部材５２が置かれ
る。この二個の開口部５１を横切るようにして、
液体付与用開口部の各々の部位に付与された液体
（参照液と被検液）を互いに電気的に導通させる
ためのブリツジ３９が備えられている。なお、こ
のプラスチツク製ブリツ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。

ブリツジ支持部材５２の下側にはシート状水不
透過性中間部材（たとえば、プラスチツク製のマ
スク）４０が設けられる。液体の下降通路３３の
一部、および液体の上昇通路３５ａ，３５ｂ，３
５ｃは、このシート状水不透過性中間部材４０に
開口部として形成されている。水不透過性中間部
材４０は、ブリツジ支持部材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、
プラスチツク製の下部枠体４１が配設される。

水平通路３４は、この下部枠体４１と凹陥部と
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３
１ａ，３１ｂ，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３７ａ，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、ブリツジ支持部材、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。

第３図に示した測定器具は上記のように上部枠
体とブリツ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
リツジが上部枠体に固定されず、独立したブリツ
ジ支持板（ブリツジ支持部材）に固定されている
ので、ことに糸ブリツ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、従つてイオン選
択電極に歪みが波及することがない。従つて、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、
本発明のイオン活量測定器具はこれらの態様に測
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ツジおよび液
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。ブリツジ用多孔性素材と
しては加撚糸の他メンブランフイルタ、濾紙、特
開昭55−20499号公報に記載の両面に疎水性有機
ポリマー層をラミネートした瀘紙等を、そして液
移送部材用多孔性素材としては綿包帯布、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、メンブランフイルタ、濾紙等をそれぞれ
用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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−線に沿つた立面断
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つた部
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。第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、３
１ａ，３１ｂ，３１ｃ：イオン選択電極、１１
１：プ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：液付与
開口部、１３，３３：液体の下降通路、１４，３
４：液体の水平通路、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：
液体の上昇通路、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ：液体
の上昇通路、１６，３６：液体移送用多孔性部
材、１７，３７ａ，３７ｂ：空気抜き孔、１８，
３８：上部枠体、１９，３９：ブリツジ、２０，
４０：水不透過性中間部材（マスク）、２１，４
１：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：ブリツジ支持部材。

Claims

【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ツ
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ツジ
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、ブリツ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
するブリツジ支持部材、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、ブリツジがブリ
ツ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。