JPH06506060A - 電極の調整 - 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】 電極の調整 本発明は、複数のセンサプローブ電極を有する電気分析用検出器具、特に、電極 の調整及び使用方法に関する。

電位差を利用して活性な電気化学物質を測定する場合、即ち、電解質（分析物） 中の電極間の電圧を測定する場合、第一に、活性が既知の標準溶液、又は緩衝液 中で器具を調整し、傾斜電圧及びオフセット電圧をめて、その後の測定に利用す ることが必須である。これら電圧値は、測定器具の回路内でアナログ電位差計に より保持するか、又は器具がデジタル式である場合は、記憶装置に記憶させる。

調整後は、分離可能なインジケータ電極及び基準電極の何れかか、又は組み合わ せた対の電極とした複数の測定電極をその器具から取り外して再調整せずに、多 分、別の箇所にある別の器具に接続することは出来ない。

故に、本発明は、かかるセンサの調整及び測定を一箇所で又は１つの器具で行い 、別の器具、又は別の箇所で使用することを許容するという課題に関するもので ある。

本発明は、更に、再調整を必要とするあらゆる型式のセンサに使用することの出 来る装置を提供するという課題に関するものである。

電位差型電気化学センサを使用して測定した電圧は、主として、分析物に依存し 、次のネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の等式でめられることが公知である。

Ｅ　（測定）［＝Ｅ　（インジケータ電極半セル）−Ｅ　基準ここで、 Ｅ　（イ／ノケ−を電ｅａ半セｓｙ　）＝Ｅ’　（ｍｓ　）＋　（ｒｒ／ｎＦ） 　−Ｉｎ　（Ａ　ｍ　）Ｅ　基準　：Ｅ　（基皐半セル）＋Ｅ　（結合部の電位 ）Ａ＠は、種Ａの活性度であり、希釈溶液中のＡの濃度に略等しい。

通常の状況のとき、基準半セル及び結合部の電位は、数ミリボルト以上は予想不 可能であり、異なる基準電極の間では著しく異なる可能性がある。濃度、又はＩ ｎ（濃度）で直接、器具による測定を行うためには、第一に、多くの標準溶液に ついてシステムを調整することにより、測定したミリボルトを換算することが必 要である。理論−Ｌのミリポルトと測定値との差がその特定のシステムのオフセ ット電圧である。この電圧は、電位差計を使用して、測定したミリポルトを理論 値に戻し、又は、後で使用するためにマイクロプロセッサ及び記憶装置を使用し て、デジタル式に測定器具に記憶させる。

完全なシステムにおいて、測定したミリポルトは、分析物の活性度の対数値に比 例する。ネルンストの等式から、これは、次のようになるのが分かる。

（ＲＴ／ｎＦ）　・Ｉｎ　（Ａ　ｍ　）又は、 ２．３０３−　（訂／ｎＦ）　・ｌｏｇ　（Ａ　１１　）２５°Ｃの温度のとき 、コノ値は、濃度のＩＯ単位（ｄｅｃａｄｅ）の増加当たり５９．１３ｍＶであ る。

実際には、この理論上のファクタが得られることが殆どな（、それに代えて、標 準溶液を測定してめた調整データから経験上のファクタが計算される。このファ クタは、標準溶液を測定するとき、入力回路の利得を設定してめ且つ後で使用し 得るようにアナログ計器に記憶させる。マイクロプロセッサ器具において、これ は、１つの７アクタとして記憶装置に直接、記憶させる。このファクタは、シス テムの傾斜として規定され、パーセントで表示することが出来る。

上述のように、電位差を利用して活性な電気化学物質を測定するとき、第一に活 性度が既知の標準溶液又は緩衝液中で調整し、傾斜電圧及びオフセット電圧をめ て、その後の測定に利用することが、必須である。

本発明によれば、調整データは、器具自体のより広い範囲ではなく、電極又は電 極対の組立体と密接に物理的に関係する状態で調整装置に記憶させる。このこと は、電極組立体及び調整装置は、器具から取り外して、離れた箇所に移動可能で あることを意味する。新しい器具がこの情報を読み取り、再調整を必要とせずに 、測定の準備が整う。

従って、本発明は、少なくとも一つの測定電極と、該電極と関係する記憶装置を 有する調整装置と、を備える電気分析検出器具に接続される電極組立体を提供し 、該記憶装置は、複数の検出器具と共に組立体を使用し得るようにするため、調 整データを記憶し得るように配置される。

この解決策は、単一のインジケータ電極、及び基準電極の対を実験室内で又は清 浄な箇所で調整することが出来、又、溶液の測定のため、緩衝液又は標準溶液が 汚染される可能性のある工場環境に移動可能であることを、意味する。

本発明による組立体は、マイクロプロセッサ装置と共に、電極、又はプローブ或 はホルダ組立体の何れかに密封された小型の記憶装置及び通信集積回路を備える ことが望ましい。該電極対は、緩衝液又は標準溶液で通常の方法により調整する ことが出来、傾斜電圧及びオフセット電圧のような調整データは、直列の通信リ ンクを介して電極対内の記憶手段に記憶させることが出来る。次に、この情報は 、後で利用し得るようにするため、例えば、電池支援のＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ又は ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性記憶装置に記憶させることが出来る。次に、電極 の接続を外し、新たな箇所に移動して別の器具に接続することが出来る。この新 たな器具は、この調整データを検索し、測定を行う準備が整うこととなる。

調整の時間、再調整前に利用可能な安全な時間に関するその他の情報、識別番号 及び電極の型式を記憶させることが出来る。

該記憶手段は、又、既存の電極システムの導線組立体内に便宜に組み込まれる。

又、電極のインピーダンスが大きく、又は測定器具が電極から非常に離れた箇所 に設置される可能性がある場合は、記憶手段は、複数のライントライバ（ｌｉｎ ｅｄｒｉｖｅｒｓ）　、又は複数のインピーダンス変換器を備えることも出来る 。

又、本発明による電極組立体は、可燃性溶剤が使用される箇所で、本質的に安全 であるようにすることが出来る。次に、調整は、水浴及び関係する装置を安全に 使用することの出来る通常の箇所で行うことが出来る。次に、電極組立体の測定 器具への接続は、短絡−ダイオード安全しゃ断機（ｂａｒｒｉｅｒ）を介して行 うことが望ましい。

以下に、添付図面を参照しつつ、−例としての本発明の幾つかの実施例について 説明する。添付図面において、 第１図は、調整装置が取り付けられたインジケータ電極の概略図的な線図、第２ 図は、調整装置が取り付けられた電極の組み合わせ対の概略図的な線図、第３図 は、センサと別個のコーナ装置に調整装置が取り付けられたセンサプローブの概 略図的な線図、 第４図は、導線内に調整装置が取り付けられた電極システムの概略図的な線図、 第５図は、調整装置のブロック回路図、第６図ａ乃至第６図ｅは、本発明を具体 化することの出来る各種の公知の電極の図である。

第１図には、調整装置を内蔵するインジケータ電極が示しである。円筒状のガラ ス容器１がその下端に電極薄膜２を支持し、電解質３を保持する。該薄膜２は、 導電性導線４により、遮蔽した多数ストランドの出力導線５に接続されている。

該導線４は、金属製遮蔽外装６により遮蔽されている。これは、概略図で図示し であるが、実際には、電解質３の内部ではな（、同心状のガラス内側壁と外側壁 との間に配置することが出来る。

該ガラス容器１は、電極組立体の頂部で担体７により支持されており、該電極組 立体は、容器１を支持すると共に、多心ケーブル５内に伸長する線を包み込む。

又、該担体７は、その出力導線が多数ストランドケーブル５に接続された調整装 ｆ１８を包み込む。

該電極は、調整対の電極の一部を形成する基準電極と共に使用される。基準電極 における顕著な相違点は、電圧が発生される電極薄膜２ではなく、多孔質の壁が その下端に使用されており、このため、該基準電極は、電極内の溶液から得られ 、故に一定である電位に保持される。調整データは、インジケータ電極と関係す る装置内に保持される一方、又、該調整は、基準電極内の変動をも考慮に入れる 。故に、特定の基準電極は、常に、識別され且つ調整された同一のインジケータ 電極と共に使用されなければならない。

第２図には、基本的に、囲繞する基準電極と組み合わされた、第１図に図示した 型式の測定電極から成る組み合わせ電極が示しである。

第１図の実施例と同一の構成要素は、同一の参照符号で表示し、これら構成要素 は、略同−である。しかし、包み込むガラスジャケット１０が測定電極を囲繞し ており、これにより、環状の区画室内に基準溶液１１のリザーバを形成する。

該基準溶液１１内には、基準要素１２があり、円形のジャケット１ｏの下面は、 多孔質の環状枠１３で閉じられている。このように、基準要素は、基準溶液によ り決定される一定の電位に維持することが出来る。

このことは、検出要素２（Ｐｈの測定用等のもの）の両側における液体間の差を 検出するため、ガラス薄［２がその薄膜に電位差を発生させることを許容する測 定電極の場合と対照的である。次に、この基準要素１２は、導線１４を介して多 数ストランドの化カケーブル５に接続される。

第３図には、更に別の構成が図示されている。この構成において、測定電極２０ 及び基準電極２１（略第１図に図示する形状のもの）が主たる担体７に接続する 接続担体２２内に設けられる。これら２つの電極２０．２１、及び接地端子２２ は、導体２３により、プラグ及びソケット２４を介して出力増幅器２５、従って 、器具（図示せず）に給電する多数ストランドケーブル５に接続される。

第４図には、本発明の更に別の形態が図示されており、ここで、組み合わせた電 極３１には、導体３２により調整装置８を介して器具（図示せず）に給電される 、即ち、調整装置は電極を接続する導線内に組み込まれる。

上記の実施例の各々において、該調整装置８は、常に一方又は双方の電極に関係 しており、これにより、該又は各々の電極を該器具との接続を解除して別の箇所 に移動したとき、該調整装置は、常に正確に調整されていることになる。

第５図には、特定の形態の調整装置の概略図が示しである。この調整装置はイン ピーダンスの大きい一対の作動増幅器４１．４２を備え、その作動増幅器は図面 の右側にて入力導線を介してセンサから入力され、従って、第５図の左側で一対 の出力導線に出力される。該調整装置は、又、直列線のドライブ４４．４５を介 して多数ストランドケーブル５から給電されるカプセル型電池及び記憶装置４・ ３を備えるマイクロプロセッサを内蔵する。

このようにして、実際上、一対の電極を調整し、その調整結果を記憶装置４３に 記憶させ、その電極は、別の箇所でその他の器具に接続することにより利用可能 となる。

本発明は、公知の測定電極の多数の形態に適用可能である。例えば、第５図に図 示した型式の調整装置は、出力導線に、又は電極の担体ヘッドに容易に組み込む ことが出来る。

このようにして、第６図ａ乃至第６図ｅには、本発明を適用することの出来る各 種の電極が示しである。これら電極は、次の通りである。

第６図ａは、金属製電極を示す。

第６図すは、被覆した金属製電極を示す。

第６図Ｃは、イオン選択型電極を示す。

第６図ｄは、液体イオン交換イオン選択型電極を示す。

第６図ｅは、ｐＨ電極である。

これらの電極における構成要素は、次の通りである。

第６図ａ及び第６図すにおいて、符号５１は絶縁体を示し、符号５２は本来の電 極を示す一方、第６図すにおいて、符号５３は検出被覆部分を示す。

第６図Ｃに関し固体状態のイオン選択型電極において、符号５５は固体薄膜５４ の導電性接点を示す。

第６図ｄにおいて、液体鉄の交換イオン選択型電極５７は内部の基準溶液、符号 ５８は内部の基準要素である一方、符号５６はその全体に電圧を発生させること の出来る検出薄膜である。

最後に、第６図ｅは、ガラス薄膜５９を内蔵し、ガラス本体６０から伸長する従 来のｐＨ電極を示し、該ガラス本体６０は、内部の基準溶液６２内に内部の基準 要素６１を収容する。

平成　５年１０月　４（

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．調整を必要とする複数の測定センサを備える測定器具にして、組立体を複数 の検出器具と共に使用することを可能にするために調整データを記憶し得るよう に配置された記憶手段を有する調整装置が前記複数のセンサと密接な関係に配置 される測定器具。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の測定器具にして、前記複数のセンサが電気分析型 の検出器具の複数の測定電極である測定器具。
3. ３．請求の範囲第２項に記載の測定器具にして、前記複数の測定電極がＰｈ電極 である測定器具。
4. ４．請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の測定器具にして、前記センサ が、担体ハウジングを備え、前記調整装置が前記担体ハウジング内に配置される 測定器具。
5. ５．請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の測定器具にして、その一方が インジケータ電極であり、その他方が基準電極である一対の電極を備え、前記調 整装置が前記インジケータ電極に関係付けられる測定器具。
6. ６．請求の範囲第５項に記載の測定器具にして、前記インジケータ電極及び基準 電極が単一のユニットとして組み合わされる測定器具。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の測定器具にして、前記調整装置が前記センサの出 力導線内に支持される測定器具。
8. ８．概略図的な添付図面に関して実質的に記載した測定器具。
9. ９．請求の範囲第１項乃至第８項の何れかに記載した測定器具に使用される電極 組立体。