JPH0580017A - イオン濃度分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は回路構成の複雑化を防止しながら、
校正動作によって得られた検量線が正しい検量線かどう
かを判定し、これによって正しくない測定結果を出力す
る可能性を全て排除して、いかなる場合にも高い精度で
イオン濃度測定を行なう。 【構成】 第１校正液８、第２校正液９が前記イオン電
極１７に導かれて比較演算部５によって検量線が得られ
たとき、検量線判定部６によって前記検量線の値が測定
対象イオンの価数に対応した予め設定されている設定範
囲に入っているかどうかを判定し、前記検量線が前記設
定範囲内に入っているとき、前記検量線を正しい検量線
と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオンセンサを用いて液
体中のイオン濃度を分析するフローセル型のイオン濃度
分析計に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解質溶液中の特定イオン、例えばＫ⁺
の濃度を分析する装置の１つとして、従来、イオン選択
性電極（イオン電極）を用いたフローセル型のイオン濃
度分析計が知られている。

【０００３】図２はこのようなフローセル型のイオン濃
度分析計の一例を示す構成図である。

【０００４】この図に示すイオン濃度分析計はポンプ１
０１と、液貯留部１０２と、測定部１０３と、排液貯留
部１０４と、比較演算部１０５とを備えており、センサ
校正時にはポンプ１０１を動作させて液貯留部１０２か
ら第１校正液１０８や第２校正液１０９を汲み出すとと
もに、測定部１０３によって第１校正液１０８や第２校
正液１０９の測定対象となるイオンの濃度を測定した
後、前記第１校正液１０８や第２校正液１０９を排液貯
留部１０４に排出する。そして、前記測定部１０３の測
定結果に基づいて前記第１校正液１０８や第２校正液１
０９中の測定対象イオンの濃度を演算してこの演算結果
に基づいてネルンストの検量線を作成してこれを記憶す
る。また、測定時には、ポンプ１０１を動作させて液貯
留部１０２から被測定液１０７を汲み出すとともに、測
定部１０３によって前記被測定液１０７中の測定対象と
なるイオンの濃度を測定した後、前記被測定液１０７を
排液貯留部１０４に排出する。そして、前記測定部１０
３の測定結果および校正動作によって得られた検量線に
基づいて前記被測定液１０７中の測定対象イオンの濃度
を演算してこの演算結果を出力する。

【０００５】ポンプ１０１は前記測定部１０３の校正を
行なうときや被測定液１０７中に含まれている測定対象
イオンの測定動作を行なうときにオン状態にされるポン
プであり、オン状態となっているとき、測定部１０３に
接続されている流路１１０を介して液貯留部１０２から
第１校正液１０８や第２校正液１０９、被測定液１０７
を汲み出し、これを測定部１０３に供給するとともに、
測定部１０３から排出される第１校正液１０８や第２校
正液１０９、被測定液１０７を排液貯留部１０４に導
く。

【０００６】液貯留部１０２は被測定液１０７を貯留し
ている被測定液タンク１１１と、高濃度の測定対象イオ
ンを含む第１校正液１０８を貯留している第１校正液タ
ンク１１２と、低能度の測定対象イオンを含む第２校正
液１０９を貯留している第２校正液タンク１１３と、こ
れら被測定液タンク１１１に貯留されている被測定液１
０７または第１校正液タンク１１２に貯留されている第
１校正液１０８、第２校正液タンク１１３に貯留されて
いる第２校正液１０９のいずれか１つを選択する２つの
三方口電磁弁１１４、１１５とを備えており、前記ポン
プ１０１がオン状態となったとき、被測定液１０７また
は第１校正液１０８、第２校正液１０９のいずれか１つ
を三方口電磁弁１１４、１１５によって選択するととも
に、これを前記流路１１０を介して前記測定部１０３に
供給する。

【０００７】測定部１０３は前記流路１１０を介して供
給された被測定液１０７または第１校正液１０８、第２
校正液１０９を一時、貯留するフローセル１１６と、こ
のフローセル１１６内に一時的に貯留されている被測定
液１０７または第１校正液１０８、第２校正液１０９中
の測定対象イオンの濃度を測定するイオン電極１１７
と、前記フローセル１１６内に一時的に貯留されている
被測定液１０７または第１校正液１０８、第２校正液１
０９中の測定対象イオン濃度を測定するとき比較電位を
発生する比較電極１２０とを備えている。

【０００８】そして、前記流路１１０を介して供給され
た被測定液１０７または第１校正液１０８、第２校正液
１０９をフローセル１１６に一時的に貯留しながら、被
測定イオン電極１１７や比較電極１２０によって測定対
象イオンの濃度を測定し、この測定動作によって得られ
た電位を比較演算部１０５に供給するとともに、測定が
終了した被測定液１０７または第１校正液１０８、第２
校正液１０９を流路１１０を介して排液貯留部１０４に
供給する。

【０００９】排液貯留部１０４は１つの排液貯留容器１
２１を備えており、前記流路１１０を介して供給される
排液、すなわち前記測定部１０３から排出される被測定
液１０７または第１校正液１０８、第２校正液１０９を
排液貯留容器１２１内に貯留する。

【００１０】また、比較演算部１０５は前記イオン電極
１１７から出力される信号の電位と前記比較電極１２０
から出力される信号の電位との差（電位差）を演算する
電位差計１２２と、この電位差計１２２によって得られ
た電位差に基づいて検量線を作成したり、この検量線に
基づいて被測定液１０７のイオン濃度を演算するイオン
濃度演算回路１２３とを備えており、前記測定部１０３
から供給される測定結果、すなわち測定部１０３に第１
校正液１０８、第２校正液１０９を順次、供給したとき
におけるイオン電極１１７に発生した電位および比較電
極１２０に発生した電位に基づいて図３に示す検量線１
２４を作成する処理や前記測定部１０３から供給される
測定結果、すなわち測定部１０３に被測定液１０７を供
給したときにおけるイオン電極１１７に発生した電位お
よび比較電極１２０に発生した電位と前記検量線１２４
とに基づいて前記被測定液１０７中の測定対象イオン濃
度を演算する処理、この処理によって得られた測定対象
イオンの濃度データを外部に出力する処理等を行なう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のイオン濃度分析計においては、検量線１２４を
作成する際に、何等かの異常が発生し、正しくない検量
線１２４を作成したとしても、この検量線１２４が正し
い検量線なのかどうかを判定することができないので、
たとえ校正動作によって得られた検量線１２４が正しく
ない検量線であっても、この検量線１２４に基づいて被
測定液１０７のイオン濃度測定を演算して誤った測定結
果を出力してしまう恐れがあった。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑み、回路構成の複
雑化を防止しながら、校正動作によって得られた検量線
が正しい検量線かどうかを判定することができ、これに
よって正しくない測定結果を出力する可能性を全て排除
して、いかなる場合にも高い精度でイオン濃度測定を行
なうことができるイオン濃度分析計を提供することを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によるイオン濃度分析計は、校正液をイオン
電極に導いて得られた電位に基づいて検量線を作成した
後、被測定液を前記イオン電極に導いて得られた電位と
前記検量線とに基づいて前記被測定液のイオン濃度を演
算するイオン濃度分析計において、前記校正液を前記イ
オン電極に導いて得られた検量線の値が測定対象イオン
の価数に対応した予め設定されている設定範囲に入って
いるかどうかを判定する検量線判定部を備えたことを特
徴としている。

【００１４】

【作用】上記の構成において、校正液が前記イオン電極
に導かれて検量線が得られたとき、検量線判定部によっ
て前記検量線の値が予め設定されている設定範囲に入っ
ているかどうかが判定され、前記検量線が前記設定範囲
内に入っているとき、前記検量線が正しい検量線と判定
される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明によるイオン濃度分析計の一実
施例を示すブロック図である。

【００１６】この図に示すイオン濃度分析計はポンプ１
と、液貯留部２と、測定部３と、排液貯留部４と、比較
演算部５と、検量線判定部６と、装置動作制御部１８と
を備えており、センサ校正時にはポンプ１を動作させて
液貯留部２から第１校正液８や第２校正液９を汲み出す
とともに、測定部３によって第１校正液８や第２校正液
９の測定対象となるイオンの濃度を測定した後、前記第
１校正液８や第２校正液９を排液貯留部４に排出する。
そして、前記測定部３の測定結果に基づいて前記第１校
正液８や第２校正液９中の測定対象イオンの濃度を演算
してこの演算結果に基づいてネルンストの検量線を作成
してこれが正しいかどうかを判定して正しいときにの
み、これを記憶し、正しくないときには、警報を発生し
て校正動作によって得られた検量線が正しくないことを
オペレータ等に知らせる。また、測定時には、ポンプ１
を動作させて液貯留部２から被測定液７を汲み出すとと
もに、測定部３によって前記被測定液７中の測定対象と
なるイオンの濃度を測定した後、前記被測定液７を排液
貯留部４に排出する。そして、前記測定部３の測定結果
および校正動作によって得られた検量線に基づいて前記
被測定液７中の測定対象イオンの濃度を演算してこの演
算結果を出力する。

【００１７】ポンプ１は前記測定部３の校正を行なうと
きや被測定液７中に含まれている測定対象イオンの測定
動作を行なうときにオン状態にされるポンプであり、オ
ン状態となっているとき、測定部３に接続されている流
路１０を介して液貯留部２から第１校正液８や第２校正
液９、被測定液７を汲み出し、これを測定部３に供給す
るとともに、測定部３から排出される第１校正液８や第
２校正液９、被測定液７を排液貯留部４に導く。

【００１８】液貯留部２は被測定液７を貯留している被
測定液タンク１１と、高濃度の測定対象イオンを含む第
１校正液８を貯留している第１校正液タンク１２と、低
能度の測定対象イオンを含む第２校正液９を貯留してい
る第２校正液タンク１３と、これら被測定液タンク１１
に貯留されている被測定液７または第１校正液タンク１
２に貯留されている第１校正液８、第２校正液タンク１
３に貯留されている第２校正液９のいずれか１つを選択
する２つの三方口電磁弁１４、１５とを備えており、前
記ポンプ１がオン状態となったとき、被測定液７または
第１校正液８、第２校正液９のいずれか１つを三方口電
磁弁１４、１５によって選択するとともに、これを前記
流路１０を介して前記測定部３に供給する。

【００１９】測定部３は前記流路１０を介して供給され
た被測定液７または第１校正液８、第２校正液９を一
時、貯留するフローセル１６と、このフローセル１６内
に一時的に貯留されている被測定液７または第１校正液
８、第２校正液９中の測定対象イオンの濃度を測定する
イオン電極１７と、前記フローセル１６内に一時的に貯
留されている被測定液７または第１校正液８、第２校正
液９中の測定対象イオン濃度を測定するとき比較電位を
発生する比較電極２０とを備えている。

【００２０】そして、前記流路１０を介して供給された
被測定液７または第１校正液８、第２校正液９をフロー
セル１６に一時的に貯留しながら、被測定イオン電極１
７や比較電極２０によって測定対象イオンの濃度を測定
し、この測定動作によって得られた電位を比較演算部５
に供給するとともに、測定が終了した被測定液７または
第１校正液８、第２校正液９を流路１０を介して排液貯
留部４に供給する。

【００２１】排液貯留部４は１つの排液貯留容器２１を
備えており、前記流路１０を介して供給される排液、す
なわち前記測定部３から排出される被測定液７または第
１校正液８、第２校正液９を排液貯留容器２１内に貯留
する。

【００２２】また、比較演算部５は前記イオン電極１７
から出力される信号の電位と前記比較電極２０から出力
される信号の電位との差（電位差）を演算する電位差計
２２と、この電位差計２２によって得られた電位差に基
づいて検量線を作成したり、この検量線に基づいて被測
定液７のイオン濃度を演算するイオン濃度演算回路２３
とを備えており、前記測定部３から供給される測定結
果、すなわち測定部３に第１校正液８、第２校正液９を
順次、供給したときにおけるイオン電極１７に発生した
電位および比較電極２０に発生した電位に基づいて検量
線を作成してこれを検量線判定部６に供給する処理や前
記検量線判定部６から正しい検量線であることを示す信
号が供給されたとき、前記信号によって指定された検量
線を記憶する処理、前記測定部３から供給される測定結
果、すなわち測定部３に被測定液７を供給したときにお
けるイオン電極１７に発生した電位および比較電極２０
に発生した電位と検量線とに基づいて前記被測定液７中
の測定対象イオン濃度を演算する処理、この処理によっ
て得られた測定対象イオンの濃度データを外部に出力す
る処理等を行なう。

【００２３】検量線判定部６は前記イオン濃度演算回路
２３から出力される検量線の値を取り込んでこれが予め
設定されている許容範囲内にあるかどうかを判定する数
値比較回路２５と、この数値比較回路２５によって前記
検量線が前記許容範囲内から外れているとき、警報を発
してオペレータ等に知らせる警報出力装置２６とを備え
ており、前記イオン濃度演算回路２３から出力される検
量線の値を取り込んでこれが予め設定されている許容範
囲内にあるかどうかを判定し、前記検量線が前記許容範
囲内に入っているときには、この検量線が正しいことを
示す信号を生成してこれを前記イオン濃度演算回路２３
に供給し、また前記検量線が前記許容範囲内から外れて
いるとき、再校正動作指令を生成してこれを装置動作制
御部１８に供給し、この後この再校正動作によっても正
しい検量線が得られないときには、警報を発して今回の
校正動作によって得られた検量線が正しくないことオペ
レータ等に知らせる。

【００２４】また、装置動作制御部１８はデジタル方式
のシーケンサ等を備えており、予め設定されているシー
ケンスや前記検量線判定部６の出力に基づいて前記液貯
留部７の各三方口電磁弁１４、１５やポンプ１、検量線
判定部６を制御して校正動作やイオン濃度測定動作を行
なわせる。

【００２５】次に、図１を参照しながらこの実施例の動
作を説明する。

【００２６】《校正動作》校正動作においては、まず２
つの三方弁１４、１５が切り替えられて第１校正液８が
選択されるとともに、ポンプ１がオン状態にされる。

【００２７】これによって、第１校正液タンク１２内の
第１校正液８が汲み出されて測定部３のフローセル１６
に貯留された後、イオン電極１７および比較電極２０に
よって前記第１校正液８中にある測定対象イオンの濃度
が測定され、この測定動作によって得られた各電位が比
較演算部５に供給されて記憶される。

【００２８】この後、フローセル１６内にある第１校正
液８が排液貯留部４の排液貯留容器２１内に排出され
て、ポンプ１がオフ状態にされる。

【００２９】次いで、２つの三方弁１４、１５が切り替
えられて第２校正液９が選択されるとともに、ポンプ１
がオン状態にされる。

【００３０】これによって、第２校正液タンク１３内の
第２校正液９が汲み出されて測定部３のフローセル１６
に貯留された後、イオン電極１７および比較電極２０に
よって前記第２校正液９中にある測定対象イオンの濃度
が測定され、この測定動作によって得られた各電位が比
較演算部５に供給され、これらの各電位と、記憶してい
る各電位とに基づいて検量線が作成されて検量線判定部
６に供給される。

【００３１】この後、この検量線判定部６で前記検量線
が予め設定されている設定範囲内に入っているかどうか
が判定される。

【００３２】この場合、測定対象となるイオンが
“Ｋ⁺ ”のように１価の陽イオンであれば、“２５℃”
でその理論電位勾配が“５９．１６”mV/decade になる
ので、その上限を“６１”mV/decade 、下限を“４０”
mV/decade と決めたときには、前記イオン濃度演算回路
２３によって作成された検量線が上限値“６１”mV/dec
ade、下限値“４０”mV/decade の設定範囲内に入って
いるかどうかが判定される。

【００３３】また、測定対象となるイオンが２価の陽イ
オンであれば、その理論的勾配が“５９．１６”mV/dec
ade の“１／２”に対応する“２９．５８”mV/decade
になるので、前記検量線がこの“２９．５８”mV/decad
e に対応する上限値および下限値の範囲内に入っている
かどうかが判定され、また測定対象となるイオンが１価
の陰イオンであれば、“２５℃”でその理論電位勾配が
“−５９．１６”mV/decade になるので、前記検量線が
この“−５９．１６”mV/decade に対応する上限値およ
び下限値の範囲内に入っているかどうかが判定され、ま
た測定対象となるイオンが２価の陰イオンであれば、そ
の理論電位勾配が“−２９．５８”mV/decade になるの
で、前記検量線がこの“−２９．５８”mV/decade に対
応する上限値および下限値の範囲内に入っているかどう
かが判定される。

【００３４】同様に、測定対象となるイオンがｎ価の陽
イオンであれば、その理論的勾配が“５９．１６”mV/d
ecade の“１／ｎ”に対応する“５９．１６／ｎ”mV/d
ecade になるので、前記検量線がこの“５９．１６／
ｎ”mV/decade に対応する上限値および下限値の範囲内
に入っているかどうかが判定され、また測定対象となる
イオンがｎ価の陰イオンであれば、その理論的勾配が
“−５９．１６”mV/decade の“１／ｎ”に対応する
“−５９．１６／ｎ”mV/decade になるので、前記検量
線がこの“−５９．１６／ｎ”mV/decade に対応する上
限値および下限値の範囲内に入っているかどうかが判定
される。

【００３５】そして、前記イオン濃度演算回路２３によ
って作成された検量線が前記設定範囲内に入っていると
きには、検量線判定部６の数値比較回路２５から前記検
量線が正しいことを示す信号が生成されてこれが比較演
算部５のイオン濃度演算回路２３に供給され、今回の校
正動作によって得られた検量線が正しい検量線として記
憶される。

【００３６】この後、フローセル１６内にある第２校正
液９が排液貯留部４の排液貯留容器２１内に排出されて
校正動作が終了する。

【００３７】また、前記イオン濃度演算回路２３によっ
て作成された検量線が前記設定範囲内から外れていると
きには、検量線判定部６の数値比較回路２５によってこ
れが検知されて前記検量線が正しくないことを示す信号
が生成される。

【００３８】これによって、イオン濃度演算回路２３に
よって今回の校正動作で得られた検量線が破棄されると
ともに、装置動作制御部１８によってもう１度校正動作
が行われる。

【００３９】そして、２回目の校正動作によって得られ
た検量線が正しい検量線であれば、検量線判定部６の数
値比較回路２５によってこれが検知されて前記検量線が
正しいことを示す信号が生成されてこれが比較演算部５
のイオン濃度演算回路２３に供給され、今回の校正動作
によって得られた検量線が正しい検量線として記憶され
る。

【００４０】この後、フローセル１６内にある第２校正
液９が排液貯留部４の排液貯留容器２１内に排出されて
校正動作が終了する。

【００４１】また、２回目の校正動作によっても正しい
検量線が得られないときには、検量線判定部６の数値比
較回路２５によってこれが検知され、この検知結果に基
づいてイオン濃度演算回路２３によって今回の校正動作
によって得られた検量線が破棄されるとともに、警報出
力装置２６から警報が出力されて正しい検量線が得られ
ないことがオペレータ等に報知される。

【００４２】《測定動作》測定動作においては、まず２
つの三方弁１４、１５が切り替えられて被測定液７が選
択されるとともに、ポンプ１がオン状態にされる。

【００４３】これによって、被測定液タンク１１内の被
測定液７が汲み出されて測定部３のフローセル１６に貯
留された後、被測定イオン電極１７および比較電極２０
によって前記被測定液７中にある測定対象イオンの濃度
が測定され、この測定動作によって得られた各電位が比
較演算部５に供給される。

【００４４】そして、比較演算部５によって、これらの
各電位および校正動作によって得られた検量線から測定
対象イオンの濃度が演算され、これが測定対象イオンの
濃度として出力される。

【００４５】この後、フローセル１６内にある被測定液
７が排液貯留部４の排液貯留容器２１内に排出されて、
ポンプ１がオフ状態にされる。

【００４６】このようにこの実施例においては、検量線
判定部６によって校正動作で得られた検量線が正しい検
量線かどうかを判定し、この判定結果に基づいて正しい
検量線のみを用いて被測定液７のイオン濃度測定を行な
うようにしたので、回路構成の複雑化を防止しながら、
校正動作によって得られた検量線が正しい検量線かどう
かを判定することができ、これによって正しくない測定
結果を出力する可能性を全て排除して、いかなる場合に
も高い精度でイオン濃度測定を行なうことができる。

【００４７】また、上述した実施例においては、数値比
較回路２５によって検量線が正しいかどうかのみを判定
するようにしているが、正しくない検量線が得られたと
き、その原因を判定してこれをランプ表示するようにし
ても良い。

【００４８】この場合、正しい検量線が得られない原因
として、イオン電極１７の影響、比較電極２０の影響、
第１校正液８や第２校正液９が正しくきていない、流路
１０中の気泡に起因して電位が安定しない等が判定され
て表示される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
路構成の複雑化を防止しながら、校正動作によって得ら
れた検量線が正しい検量線かどうかを判定することがで
き、これによって正しくない測定結果を出力する可能性
を全て排除して、いかなる場合にも高い精度でイオン濃
度測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるイオン濃度分析計の一実施例を示
す構成図である。

【図２】従来から知られているイオン濃度分析計の一例
を示す構成図である。

【図３】図２に示すイオン分析計によって得られる検量
線の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ポンプ ２ 液貯留部 ４ 排液貯留部 ５ 比較演算部 ６ 検量線判定部 ７ 被測定液 ８ 第１校正液 ９ 第２校正液 １６ フローセル １７ イオン電極 ２０ 比較電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 校正液をイオン電極に導いて得られた電
   位に基づいて検量線を作成した後、被測定液を前記イオ
   ン電極に導いて得られた電位と前記検量線とに基づいて
   前記被測定液のイオン濃度を演算するイオン濃度分析計
   において、 前記校正液を前記イオン電極に導いて得られた検量線の
   値が測定対象イオンの価数に対応した予め設定されてい
   る設定範囲に入っているかどうかを判定する検量線判定
   部、 を備えたことを特徴とするイオン濃度分析計。