JPS594283Y2 - 電気化学分析装置 - Google Patents
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- JPS594283Y2 JPS594283Y2 JP12503682U JP12503682U JPS594283Y2 JP S594283 Y2 JPS594283 Y2 JP S594283Y2 JP 12503682 U JP12503682 U JP 12503682U JP 12503682 U JP12503682 U JP 12503682U JP S594283 Y2 JPS594283 Y2 JP S594283Y2
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、一般的には電気化学分析装置に関し、さら
に詳述すれば、たとえば、血清中に存在する生物学的お
よび生化学的物質を自動的がっ直接に分析しうる分析装
置に関する。
に詳述すれば、たとえば、血清中に存在する生物学的お
よび生化学的物質を自動的がっ直接に分析しうる分析装
置に関する。
小量の血液試料を重炭酸塩、塩化物その他の成分の存在
に関して分析するために、従来様々の技術および装置が
開発されてきた。
に関して分析するために、従来様々の技術および装置が
開発されてきた。
これらの成分を測定して、手術、肺機能調査、心臓カテ
ーテル法、麻酔ならびに他の関連分野で適用することは
、内科医および他の臨床および診断専門医には良く知ら
れている。
ーテル法、麻酔ならびに他の関連分野で適用することは
、内科医および他の臨床および診断専門医には良く知ら
れている。
人の血液中にリットル当り約3Qmm当量で存在する重
炭酸塩は、血液を酸性化して二酸化炭素を放出させる種
々の方法で測定されてきた。
炭酸塩は、血液を酸性化して二酸化炭素を放出させる種
々の方法で測定されてきた。
これらの方法には次のものがある。
すなわち、血液試料に添加された既知量の酸の残量を塩
基で逆滴定する方法;試料剤溶から透析膜を通って酸−
塩基指示薬を含む塩基性溶液内へ拡散する二酸化炭素の
比色測定法;試料溶液から酸−塩基指示薬を含む塩基性
スクラッピング溶液内へ排出された二酸化炭素の比色測
定法;試料から放出された二酸化炭素の体積のガス定量
法;二酸化炭素の分圧を測定する通常のpCO2電極の
試料pHを測定するpH電極を使用して試料中の二酸化
炭素の量を計算する方法。
基で逆滴定する方法;試料剤溶から透析膜を通って酸−
塩基指示薬を含む塩基性溶液内へ拡散する二酸化炭素の
比色測定法;試料溶液から酸−塩基指示薬を含む塩基性
スクラッピング溶液内へ排出された二酸化炭素の比色測
定法;試料から放出された二酸化炭素の体積のガス定量
法;二酸化炭素の分圧を測定する通常のpCO2電極の
試料pHを測定するpH電極を使用して試料中の二酸化
炭素の量を計算する方法。
上記方法は重炭酸塩のある測度を与えるが、多くの点で
不満足であることが判明している。
不満足であることが判明している。
酸の残量を塩基で逆滴定する方法は、二酸化炭素が大気
中へ放出された後行なわれる間接的な測定技術である。
中へ放出された後行なわれる間接的な測定技術である。
間接的であるため、この方法は実際に放出された二酸化
炭素を直接に測定する方法より精度が低い。
炭素を直接に測定する方法より精度が低い。
さらに、滴定は測定値を得るためにその終点まで進行し
なければならない。
なければならない。
試料から放出された二酸化炭素の比色測定法は時間がか
かり複雑である。
かり複雑である。
放出二酸化炭素を吹流して吸収することは困難である。
この方法における反応は長時間にわたって平衡状態に達
するまで進行しなければならず、したがってこのような
方法は迅速かつ信頼性のある試料測定値を得るためには
不満足である。
するまで進行しなければならず、したがってこのような
方法は迅速かつ信頼性のある試料測定値を得るためには
不満足である。
放出された二酸化炭素のガス定量法もまた緩慢であり、
さらに、適正な実施のためには高度に訓練された作業者
を必要とする。
さらに、適正な実施のためには高度に訓練された作業者
を必要とする。
通常のpCO2電極は二酸化炭素にさらされた後平衡状
態に達するのに本質的に緩慢であす、シたがってこのよ
うな電極は試料の自動的かつ迅速な分析には一般に不適
当である。
態に達するのに本質的に緩慢であす、シたがってこのよ
うな電極は試料の自動的かつ迅速な分析には一般に不適
当である。
平衡過程は一般に各測定に対して二回起こるようにしな
ければならない。
ければならない。
すなわち、CO2含有試料に関して一回行ない、試料導
入前の新しい試薬に関して再び行なう。
入前の新しい試薬に関して再び行なう。
以上の点から明らかなように、最少の作業者の干渉と最
低レベルの所要作業者熟練で迅速かつ正確な測定を与え
うる、血液化学分析などを行なうための分析装置に対す
る要望が存在する。
低レベルの所要作業者熟練で迅速かつ正確な測定を与え
うる、血液化学分析などを行なうための分析装置に対す
る要望が存在する。
この装置は上述した重炭酸塩測定方法の欠点を克服しか
つ好適には同一試料の、塩化物のような、他の成分の同
時測定をも可能にすべきものである。
つ好適には同一試料の、塩化物のような、他の成分の同
時測定をも可能にすべきものである。
この考案は、血液のような生物学的および生化学的試料
の新規な改良分析装置であって、試料の二酸化炭素含量
を直接に、迅速にかつ正確に測定する能力を持つもので
ある。
の新規な改良分析装置であって、試料の二酸化炭素含量
を直接に、迅速にかつ正確に測定する能力を持つもので
ある。
さらに、この装置は先行装置の欠点を克服しかつこのよ
うな改良成果を比較的構造が簡単であり、動作に信頼性
がありかつ操作しやすい実用形態において遠戚する。
うな改良成果を比較的構造が簡単であり、動作に信頼性
がありかつ操作しやすい実用形態において遠戚する。
さらに、この装置は同一試料の塩化物含量を同時に測定
する能力を有する。
する能力を有する。
この考案の主要な面に従って、化学的に反応可能な被分
析物質をモニタする検知装置が設けられ、この検知装置
は該物質と反応したときpHの時間的変化を生ずる電解
液を含む。
析物質をモニタする検知装置が設けられ、この検知装置
は該物質と反応したときpHの時間的変化を生ずる電解
液を含む。
この考案はさらに、溶液のpHの瞬間的変化率に比例す
る出力信号を発生する検知装置、および該出力信号を測
定して電解液中の物質の濃度を決定する装置を含む。
る出力信号を発生する検知装置、および該出力信号を測
定して電解液中の物質の濃度を決定する装置を含む。
次の測定のために新しい電解液を与える装置も設けられ
る。
る。
この考案の検知装置は、試料カップ内に装着されかつガ
ス透過性、イオン不透過性膜を通して試料と連通ずるp
H測定電極を含む。
ス透過性、イオン不透過性膜を通して試料と連通ずるp
H測定電極を含む。
試料カップ内およびその中に収容された試薬内へ試料を
注入することにより、前記膜を通って拡散し、電解液の
pHを変化させる前記化学的に反応可能物質が発生する
。
注入することにより、前記膜を通って拡散し、電解液の
pHを変化させる前記化学的に反応可能物質が発生する
。
所望ならば、第二のpH測定電極が、第−pH測定電極
とそれから離隔した所で電解液連通をすることによって
基準電極として使用されてもよい。
とそれから離隔した所で電解液連通をすることによって
基準電極として使用されてもよい。
測定間で両pH測定電極を通して新しい電解液を循環さ
せて電極の急速な平衡状態を与える装置が設けられ、こ
のような循環装置は第二のpH測定電極をそれが使用さ
れた場合に包含するように拡張される。
せて電極の急速な平衡状態を与える装置が設けられ、こ
のような循環装置は第二のpH測定電極をそれが使用さ
れた場合に包含するように拡張される。
pH電極は接地差動増幅器の入力端子に結合され、pH
信号は増幅器出力端子において得られる。
信号は増幅器出力端子において得られる。
第二のpH測定電極が基準電極として使用される場合に
は、差動増幅器の2つの入力は第一および第二の電極と
結合され、その結果増幅器出力端子にpH差信号が得ら
れ、ドリフトおよび温度変化に対する不感性を改良する
。
は、差動増幅器の2つの入力は第一および第二の電極と
結合され、その結果増幅器出力端子にpH差信号が得ら
れ、ドリフトおよび温度変化に対する不感性を改良する
。
このpH信号は微分されてpHの瞬間的変化率に比例す
る出力信号を誘導する。
る出力信号を誘導する。
この考案の別の面に従って、同一試料の塩化物の電量測
定が二酸化炭素測定と同時に行なわれる。
定が二酸化炭素測定と同時に行なわれる。
第1〜3図を参照すると、この考案の装置はポリメチル
メタクリレートのような絶縁性材料のブロックから形成
された分析セル10で全体が示されている。
メタクリレートのような絶縁性材料のブロックから形成
された分析セル10で全体が示されている。
円筒形の垂直に延在するチャンバ12は、上端が開口し
、ブロック内に形成されている。
、ブロック内に形成されている。
被分析試料は、ピペットまたはビユレットのような通常
の微量試料採取器により、上端からチャンバに注入され
る。
の微量試料採取器により、上端からチャンバに注入され
る。
チャンバの下面14は円錐形になっている。
一対の通路16.18はブロック内の一般に水平な平面
内にあり、チャンバの円錐形下面の頂点において直角に
交差している。
内にあり、チャンバの円錐形下面の頂点において直角に
交差している。
試薬はこれらの通路を介してチャンバに供給されかつそ
こから排出される。
こから排出される。
チャンバ内には通常の磁気かくはんエレメント20が配
置され、セル10の下方に配置されかつモータ23で回
転される磁石22によって回転されるようになっている
。
置され、セル10の下方に配置されかつモータ23で回
転される磁石22によって回転されるようになっている
。
所望ならば、第3図に示されているように、分析セル1
0のブロックはねし嵌合する2つの部分25.26から
形成してもよい。
0のブロックはねし嵌合する2つの部分25.26から
形成してもよい。
血液中の二酸化炭素および塩化物を測定するために、3
つの電極モジュールが分析セル10の壁の水平ボア内に
装着されている。
つの電極モジュールが分析セル10の壁の水平ボア内に
装着されている。
第一のCO2測定検知器30は、第一の水平ボア32内
に装着され、ボア32の縮小径部分36を介して試料チ
ャンバ12と連通ずる検知端34を有する。
に装着され、ボア32の縮小径部分36を介して試料チ
ャンバ12と連通ずる検知端34を有する。
検知器30は円筒部材38によってボア32内に保持さ
れ、部材38はボア32内にねし嵌合し、検知器の環状
肩部40に当接している。
れ、部材38はボア32内にねし嵌合し、検知器の環状
肩部40に当接している。
第二のCO2測定検知器30′は、検知器30と同一で
あり、第二の水平ボア42内に装着されている。
あり、第二の水平ボア42内に装着されている。
第1図に示されているように、ボア42は反応チャンバ
12と連通しない盲孔である。
12と連通しない盲孔である。
したがって第二CO2測定検知器30′は反応チャンバ
から隔離され検知端34′を有する。
から隔離され検知端34′を有する。
検知器30′は第二の円筒部材38′によってボア42
内に保持され、部材38′はボア内にねし嵌合し、検知
器の環状肩部40′に当接している。
内に保持され、部材38′はボア内にねし嵌合し、検知
器の環状肩部40′に当接している。
CO2測定検知器30.30’は後述する方法で二酸化
炭素含量の測定に使用される。
炭素含量の測定に使用される。
第三の電極モジュール50は、第三の水平ボア52内に
装着され、円筒部材54によってボア内に保持され、部
材54はボア内にねし嵌合し、電極モジュールの環状肩
部56に当接している。
装着され、円筒部材54によってボア内に保持され、部
材54はボア内にねし嵌合し、電極モジュールの環状肩
部56に当接している。
この電極モジュールはボア52の縮小径部分62を介し
て反応チャンバ12内へ延在する二対の電極58.60
を含む。
て反応チャンバ12内へ延在する二対の電極58.60
を含む。
電極モジュール50は後述する方法で塩化物の測定に使
用される。
用される。
導管70は分析セル10の通路16を希硫酸のような適
当な試薬を内蔵する貯器72に接続している。
当な試薬を内蔵する貯器72に接続している。
好適には通常の注射器形のポンプ74は、貯器72から
試薬を引出し、通路16を介して反応チャンバ12内へ
送給するために設けられている。
試薬を引出し、通路16を介して反応チャンバ12内へ
送給するために設けられている。
ポンプ74は導管76によって一対のバルブ78.80
間に接続されている。
間に接続されている。
バルブ80は貯器72から所定量の試薬を引出すが、そ
の逆流を防止するように配置されている。
の逆流を防止するように配置されている。
バルブ78は所定量の試薬を導管70を介してチャンバ
12内へ送給するが、導管を介してチャンバから液体の
引出しを防止するように配置されている。
12内へ送給するが、導管を介してチャンバから液体の
引出しを防止するように配置されている。
所望ならば、この対のバルブを結合して単一部品として
もよい。
もよい。
反応チャンバ12から液体を排出するために、導管80
がセル10の通路18を廃液貯器82に接続している。
がセル10の通路18を廃液貯器82に接続している。
ポンプ84は、ポンプ74と構造が同一であり、一対の
バルブ88.90間の導管86によって導管80に接続
されている。
バルブ88.90間の導管86によって導管80に接続
されている。
バルブ88は、チャンバ12から導管80を介して導管
86に入る流れを可能にし、導管80を介する反対方向
の流れを防止するように配置されている。
86に入る流れを可能にし、導管80を介する反対方向
の流れを防止するように配置されている。
バルブ90は、廃液貯器82内への液体の流れを可能に
するが、貯器からの廃液の引出しを防止するように配置
されている。
するが、貯器からの廃液の引出しを防止するように配置
されている。
所望ならば、この対のバルブを結合して単一部品にして
もよい。
もよい。
第4図はガラスpH測定電極92を含むこの考案のCO
2測定検知器30または30′を示す。
2測定検知器30または30′を示す。
pH電極は平らな検知端94を有し、電解質溶液で充填
されたチャンバ内に配置された通常の銀−塩化銀半電池
96からなる。
されたチャンバ内に配置された通常の銀−塩化銀半電池
96からなる。
検知端94と反対側の電極の端部に半電池の電気接続が
設けられている。
設けられている。
シールド102で包囲された、導線(図示せず)を含む
ケーブル100が半電池に接合され、電極の端部98は
ケーブル100の中心導線に溶着されている。
ケーブル100が半電池に接合され、電極の端部98は
ケーブル100の中心導線に溶着されている。
ケーブルの接合部を包囲しかつ電極の上部分を包囲する
導電性収縮管により、電極の別のシールドを設けてもよ
い。
導電性収縮管により、電極の別のシールドを設けてもよ
い。
pH電極92のハウジングは、電極92のまわりに同軸
に配置されかつ電極の検知端94に隣接する開端を有す
る円筒部材104を含む。
に配置されかつ電極の検知端94に隣接する開端を有す
る円筒部材104を含む。
電極92はエポキシ接着剤106によって部材104内
の定位置に保持されている。
の定位置に保持されている。
円筒部材104の開端上にはガス透過性、イオン不透過
性膜108が配置され、保持リング110によって定位
置に保持されている。
性膜108が配置され、保持リング110によって定位
置に保持されている。
保持リング110は円筒部材の端部と摩擦係合し、膜の
周辺が保持リングと円筒部材間に強固に捕捉されている
。
周辺が保持リングと円筒部材間に強固に捕捉されている
。
膜108の適当な材料はシリコーンゴム、ポリエチレン
またはポリテトラフルオロエチレンである。
またはポリテトラフルオロエチレンである。
円筒部材104は、測定検知器をセル10の水平ボア内
に装着するためにねじ付部材38と係合する環状層部4
0を与える。
に装着するためにねじ付部材38と係合する環状層部4
0を与える。
Oリング111は保持リング110の凹部内に着座し、
測定検知器を水平ボア内で゛シールする。
測定検知器を水平ボア内で゛シールする。
約5/1000 in (0,127mm)の電解質皮
膜空間112が電極92の検知端94と膜108との間
に画成されている。
膜空間112が電極92の検知端94と膜108との間
に画成されている。
皮膜空間112との電解液連通が、円筒部材104内で
一般に軸方向に延在する第一および第二通路114.1
16によって設けられている。
一般に軸方向に延在する第一および第二通路114.1
16によって設けられている。
通路114、116は、円筒部材104の内壁を通って
電解液空間112と連通ずるように軽度に傾斜し、ステ
ンレス鋼118,120にそれぞれ接続されている。
電解液空間112と連通ずるように軽度に傾斜し、ステ
ンレス鋼118,120にそれぞれ接続されている。
管118.120の最内端はエポキシ接着剤によって円
筒部材内に固着され、管の外部露出端は閉端を有するキ
ャップ122の円筒壁のボアを通って軸方向に延在する
。
筒部材内に固着され、管の外部露出端は閉端を有するキ
ャップ122の円筒壁のボアを通って軸方向に延在する
。
管の外端は電解液供給源に接続されている。
たとえば、管118は貯器から電解液を受けて電解液皮
膜空間112へ送給する入口管として機能し、管120
は皮膜空間から電解液を廃液貯器へ送給する出口管とし
て機能する。
膜空間112へ送給する入口管として機能し、管120
は皮膜空間から電解液を廃液貯器へ送給する出口管とし
て機能する。
管118,120の寸法は、たとえば、長さ1.25i
n(約32 mm)、内径0.047in(約1.2m
m)、外径0.065in(約1.7mm)である。
n(約32 mm)、内径0.047in(約1.2m
m)、外径0.065in(約1.7mm)である。
実施にさいして、膜108と電極92の検知端94の間
隔は0.005in(約0.13mm)ノ程度である。
隔は0.005in(約0.13mm)ノ程度である。
コの微小な電解液空間により、その内部の電解液および
測定電極は、検知器30の動作中膜108を通して電解
液空間内へ拡散するガス、たとえば二酸化炭素に対して
きわめて感度が高く、分析セル10に注入された血液試
料中の二酸化炭素含量を検出測定する。
測定電極は、検知器30の動作中膜108を通して電解
液空間内へ拡散するガス、たとえば二酸化炭素に対して
きわめて感度が高く、分析セル10に注入された血液試
料中の二酸化炭素含量を検出測定する。
第3図を参照してさらに詳述すると、血液試料の二酸化
炭素含量を測定するためのこの考案の装置はCO2測定
検知器30’、30を含み、両者は第4図に示された構
造を有する。
炭素含量を測定するためのこの考案の装置はCO2測定
検知器30’、30を含み、両者は第4図に示された構
造を有する。
両CO2測定検知器を通る電解液流路は次のように与え
られる。
られる。
導管130は検知器30′の入口管118′を重炭酸カ
リウムのような適当な電解液を内蔵する貯器132に接
続する。
リウムのような適当な電解液を内蔵する貯器132に接
続する。
ポンプ74.84に類似したポンプ134は、貯器13
2から電解液を引出し、入口管118′を介してCO2
測定検知器30′の電解液空間内へ送給するために設け
られている。
2から電解液を引出し、入口管118′を介してCO2
測定検知器30′の電解液空間内へ送給するために設け
られている。
ポンプ134は一対のバルブ138゜140間の導管1
36によって導管130に接続されている。
36によって導管130に接続されている。
バルブ140は、貯器132から所定量の電解液の引出
しを可能にするが、貯器への液体の送給を防止するよう
に配置されている。
しを可能にするが、貯器への液体の送給を防止するよう
に配置されている。
バルブ138は、導管130を介してCO2測定検知器
30′内へ所定量の電解液の送給を可能にするが、導管
を介して測定検知器から液体の引出しを防止するように
配置されている。
30′内へ所定量の電解液の送給を可能にするが、導管
を介して測定検知器から液体の引出しを防止するように
配置されている。
この場合にも、所望ならば、対のバルブを結合して単一
部品としてもよい。
部品としてもよい。
検知器30′の出口管120′は導管142によって測
定検知器30の入口管118に接続され、2つのpH電
極間に電解液連通を与える。
定検知器30の入口管118に接続され、2つのpH電
極間に電解液連通を与える。
検知器30の出口管120は導管144によって廃液貯
器146に接続され、この廃液貯器は廃液貯器82から
分離されている。
器146に接続され、この廃液貯器は廃液貯器82から
分離されている。
かくして、ポンプ134は貯器132から所定量の電解
液を測定検知器30’、30を通って廃液貯器146に
至る直列流路に沿って送給する。
液を測定検知器30’、30を通って廃液貯器146に
至る直列流路に沿って送給する。
各pH電極92.92’からの電気出力信号はそれぞれ
のケーブル100’、 100を介して電子回路148
に供給される。
のケーブル100’、 100を介して電子回路148
に供給される。
導管142には電解液接地接続点150が設けられ、こ
の接地レベルは導線152を介して回路148に供給さ
れる。
の接地レベルは導線152を介して回路148に供給さ
れる。
試料の二酸化炭素含量の測定原理は第5図を参照して記
載する。
載する。
第5図は第3図のある構造上の特徴を線図で示しかつ第
3図の電子回路148,154を詳細に示すものである
。
3図の電子回路148,154を詳細に示すものである
。
第1〜4図で使用した参照数字が第5図にも使用されて
いる。
いる。
溶存二酸化炭素および重炭酸塩を含む血液試料が反応チ
ャンバ12に注入されると、試料中の重炭酸塩はチャン
バ内で硫酸試薬の作用によって分解する。
ャンバ12に注入されると、試料中の重炭酸塩はチャン
バ内で硫酸試薬の作用によって分解する。
その反応式は下記の通りである。全二酸化炭素(原二酸
化炭素と重炭酸塩から発生したもの)の比例部分がCO
2測定検知器30のガス透過性膜108を通って拡散す
る。
化炭素と重炭酸塩から発生したもの)の比例部分がCO
2測定検知器30のガス透過性膜108を通って拡散す
る。
測定セルの電解液空間112内の重炭酸塩電解液は一定
のpHを有する。
のpHを有する。
その理由は、下記の式に従って該電解液が大気中の二酸
化炭素の分圧と平衡状態にあるからである。
化炭素の分圧と平衡状態にあるからである。
膜108を通って拡散する二酸化炭素は重炭酸塩電解液
のpHを低下させる。
のpHを低下させる。
本考案者は、このpHの変化率を測定すれば重炭酸塩の
濃度が決定できることを発見した。
濃度が決定できることを発見した。
この目的のために、回路148は、第一および第二の入
力端子162,164、出力端子166および内部接地
端子168を有する差動増幅器160を含む。
力端子162,164、出力端子166および内部接地
端子168を有する差動増幅器160を含む。
CO2検知器の各pH電極92.92’は差動増幅器1
60の第一および第二入力端子にそれぞれ接続されてい
る。
60の第一および第二入力端子にそれぞれ接続されてい
る。
差動増幅器の内部接地端子は導線152によって重炭酸
塩試薬の電解液接地点150に接続さ・れている。
塩試薬の電解液接地点150に接続さ・れている。
かくして、差動増幅器はその出力端子においてpH電極
92.92’間のpH差を表わす差信号を与える。
92.92’間のpH差を表わす差信号を与える。
差動増幅器160の出力端子は微分回路170に接続さ
れ、微分回路はピーク引出・保持増幅器172に接続さ
れている。
れ、微分回路はピーク引出・保持増幅器172に接続さ
れている。
微分回路170は増幅器160からのpH差信号を微分
し、その出力にpHの瞬間変化率に比例する信号を誘導
する。
し、その出力にpHの瞬間変化率に比例する信号を誘導
する。
増幅器172は変化率信号の最大値を検知し、この最大
値における出力を与える。
値における出力を与える。
テ゛イジタル電圧計174のような記録装置が接地点と
ポテンショメータ抵抗体176との間に接続され、二酸
化炭素含量をリットル当りのミリ当量で指示する出力を
表示する。
ポテンショメータ抵抗体176との間に接続され、二酸
化炭素含量をリットル当りのミリ当量で指示する出力を
表示する。
微分回路170と増幅器172は、本出願人の1970
年版、XXGlucose Analyzer 5er
vice Manual、BeckmanInstru
ction 83544− B〃に記載された形態をと
ることができる。
年版、XXGlucose Analyzer 5er
vice Manual、BeckmanInstru
ction 83544− B〃に記載された形態をと
ることができる。
実施にさいしては、10μlの試料が分析チャンバ12
内の1ml酸試薬に導入される。
内の1ml酸試薬に導入される。
試料がチャンバ12内の試料に注入されると、二酸化炭
素が瞬間的に放出され、CO2測定検知器30がこの二
酸化炭素の比例骨に直接にさらされそれを測定する。
素が瞬間的に放出され、CO2測定検知器30がこの二
酸化炭素の比例骨に直接にさらされそれを測定する。
二酸化炭素は膜108を通って拡散し、測定検知器の電
解液空間112内のアルカリ試薬のpH1したがってp
H電極92におけるpHを低下させる。
解液空間112内のアルカリ試薬のpH1したがってp
H電極92におけるpHを低下させる。
pHの最高変化率は試料中の二酸化炭素含量の測定を与
えることが見い出されている。
えることが見い出されている。
典型的には、誘導されたこの最高信号は20秒以内に計
器174によってリットル当りのミリ当量で直接に表示
される。
器174によってリットル当りのミリ当量で直接に表示
される。
次の試料を注入する前に、反応チャンバは排液され、新
しい試薬で再充填される。
しい試薬で再充填される。
新しい電解液は測定検知器30.30’を通してポンプ
で送られ、次の測定に備える。
で送られ、次の測定に備える。
このようにして電解液を補給することにより、従来の二
酸化炭素電極と関連する長い平衡時間が解消される。
酸化炭素電極と関連する長い平衡時間が解消される。
第二のpH電極(電極92′)を使用することにより、
従来の液絡形参照電極と通常関連する液絡電位によって
導入される不正確さが解消される。
従来の液絡形参照電極と通常関連する液絡電位によって
導入される不正確さが解消される。
さらに、液絡形電極の参照電解液を周期的に補給する必
要がない。
要がない。
明らかに、この考案で使用されるアルカリ電解液の絶対
pH値は重要性がなくかつ測定検知器30内の電解液−
二酸化炭素反応から離隔した点においてpH電極92′
をアルカリ電解液にさらすことにより、両pH電極92
.92’間のpH差信号が得られる。
pH値は重要性がなくかつ測定検知器30内の電解液−
二酸化炭素反応から離隔した点においてpH電極92′
をアルカリ電解液にさらすことにより、両pH電極92
.92’間のpH差信号が得られる。
各測定電極を差動増幅器の各入力端子に結合することに
より、きわめて効果的な外来信号補償が得られ、信号対
雑音比が高められ、その結果として測定の感度および精
度が改良される。
より、きわめて効果的な外来信号補償が得られ、信号対
雑音比が高められ、その結果として測定の感度および精
度が改良される。
溶液接地点150を差動増幅器の内部接地端子に結合す
ることにより、溶液接地変動が解消される。
ることにより、溶液接地変動が解消される。
溶液接地点150は電解液流路中の比較的安価な金属接
続とすることができる。
続とすることができる。
この考案はさらに試料の塩化物含量を二酸化炭素含量と
同時に測定する装置を含む。
同時に測定する装置を含む。
第3,5図を参照すると、この目的のために、■方は白
金であり他方は銀である、対の電極58が反応チャンバ
12内で銀イオンを発生するために電量電流発生器に結
合されている。
金であり他方は銀である、対の電極58が反応チャンバ
12内で銀イオンを発生するために電量電流発生器に結
合されている。
実施にさいしては、銀電極は滴定中消耗するから、この
対のうちの銀電極を比較的大きくしかつ交換が容易にで
きるようにすることが望ましく、かつ銀電極は電極対5
8の白金電極および銀型流電極対60から分離して配置
される。
対のうちの銀電極を比較的大きくしかつ交換が容易にで
きるようにすることが望ましく、かつ銀電極は電極対5
8の白金電極および銀型流電極対60から分離して配置
される。
対の電極60は、両方とも銀であり、差動増幅器182
に接続され、チャンバ内の銀イオンをモニタし、銀反応
の電流終点検出を与える。
に接続され、チャンバ内の銀イオンをモニタし、銀反応
の電流終点検出を与える。
差動増幅器182は電流発生を制御するために導線18
4によって電流発生器180に接続されている。
4によって電流発生器180に接続されている。
電流積分器186は電極対58の白金電極に接続され、
これらの電極間を通される電荷の量を測定する。
これらの電極間を通される電荷の量を測定する。
ディジタル電圧計188はポテンショメータ190の可
動アームと接地点との間に接続されている。
動アームと接地点との間に接続されている。
試料中の塩化物の検出は電量的に発生された銀イオンに
よる塩化物の滴定に基くものである。
よる塩化物の滴定に基くものである。
対の検出電極60のアノードにおいては下記の反応が常
に利用できる。
に利用できる。
カソードにおいては、下記の反応が過剰の銀イオンが存
在するときにのみ利用できる。
在するときにのみ利用できる。
塩化物を含む試料が存在するときには、塩化銀として沈
澱するため、遊離銀イオンは存在しなくなる。
澱するため、遊離銀イオンは存在しなくなる。
この状態は、差動増幅器182によって検知され、電流
発生器180をターンオンするために使用され、それよ
り下記の反応が起こる。
発生器180をターンオンするために使用され、それよ
り下記の反応が起こる。
試料中のすべての塩化物が発生した銀イオンによって沈
澱されたとき、過剰の銀イオンが生成され、これによっ
て増幅器182から検出信号が発生し、それにより電流
発生器180がターンオフされる。
澱されたとき、過剰の銀イオンが生成され、これによっ
て増幅器182から検出信号が発生し、それにより電流
発生器180がターンオフされる。
存在塩化物を滴定するために要求された電荷の量の測度
は電流積分器186の電圧出力によって与えられる。
は電流積分器186の電圧出力によって与えられる。
テ゛イジタル電圧計188はこの電圧出力を塩化物のリ
ットル当りのミリ当量に校正された値に変換する。
ットル当りのミリ当量に校正された値に変換する。
このようにして電流積分器186を使用することにより
、電量塩化物測定法で通常実施されるように所定時間定
電流出力を与える必要性が解消される。
、電量塩化物測定法で通常実施されるように所定時間定
電流出力を与える必要性が解消される。
このようにして、発生された実際の電流が、積分され、
この電流信号の変動は重大でない。
この電流信号の変動は重大でない。
この考案の分析装置の動作の典型的波形は第6図に示さ
れている。
れている。
図において時間は横軸で示され、信号の測度の各単位は
縦軸で示されている。
縦軸で示されている。
ゼロ出発点は試料注入時点である。
第6図の上部分は、差動pH増幅器160、微分回路1
70、ピーク・保持増幅器172、およびディジタル電
圧計174から得られる波形を示す。
70、ピーク・保持増幅器172、およびディジタル電
圧計174から得られる波形を示す。
図の中央部分は、差勧銀増幅器182、電流発生器18
0、電流積分器186、およびディジタル電圧計188
から得られる波形を示す。
0、電流積分器186、およびディジタル電圧計188
から得られる波形を示す。
図の下部分は、かくはん器モータのオン・オフ状態、反
応チャンバ12の酸試薬充填、CO2検知器内の重炭酸
塩電解液循環、および反応チャンバの排液を示す。
応チャンバ12の酸試薬充填、CO2検知器内の重炭酸
塩電解液循環、および反応チャンバの排液を示す。
反応チャンバ内の二酸化炭素が膜108を通ってCO2
測定検知器30に入り、その内部の電解液と反応すると
、pH差信号が時間と共に増大し、信号の最高変化率が
注入後はぼ20秒において起こることがわかる。
測定検知器30に入り、その内部の電解液と反応すると
、pH差信号が時間と共に増大し、信号の最高変化率が
注入後はぼ20秒において起こることがわかる。
ピーク・保持増幅器はこの最高レベルを保持し、テ゛イ
ジタル電圧計が二酸化炭素濃度をリットル当りのミリ当
量で表示する。
ジタル電圧計が二酸化炭素濃度をリットル当りのミリ当
量で表示する。
試料注入後の塩化物の滴定においては、差動増幅器18
2の信号が電流発生器180をターンオンして銀イオン
を発生し、電流の測定は積分波形として示される。
2の信号が電流発生器180をターンオンして銀イオン
を発生し、電流の測定は積分波形として示される。
ディジタル電圧計は積分発生電流、したがって滴定塩化
物の測度を与え、測定値を保持する。
物の測度を与え、測定値を保持する。
塩化物滴定は30秒以内に完了する。次の試料注入に対
して装置を準備するために、CO2測定検知器30.3
0’および反応チャンバは排液され、特定の試薬で二回
充填され、前測定からの残留反応物がすべて装置から一
掃される。
して装置を準備するために、CO2測定検知器30.3
0’および反応チャンバは排液され、特定の試薬で二回
充填され、前測定からの残留反応物がすべて装置から一
掃される。
反応チャンバが新しい試薬で充填された後、塩化物空滴
定を行なって試薬中に存在する塩化物を析出させ、それ
により試料注入にさいして試料塩化物のみが測定される
ようにする。
定を行なって試薬中に存在する塩化物を析出させ、それ
により試料注入にさいして試料塩化物のみが測定される
ようにする。
pH検知器92の感度を向上するために、出口管120
からの廃液導管144が定圧貯器に接続され、膜108
にかかる圧力を一定に維持する。
からの廃液導管144が定圧貯器に接続され、膜108
にかかる圧力を一定に維持する。
これを遠戚するために、導管144の出口端を膜の下方
約4iH(IQ’l mm)の所に配置し、膜にかかる
負差圧を一定に維持する。
約4iH(IQ’l mm)の所に配置し、膜にかかる
負差圧を一定に維持する。
この考案の装置は、主として二酸化炭素の測定に適用さ
れたが、もちろん、二酸化硫黄、窒素酸化物、シアン化
水素のような他の酸性ガスの測定、またはアンモニア、
揮発性アミンのような他の塩基性ガスの測定にも適用で
きるものである。
れたが、もちろん、二酸化硫黄、窒素酸化物、シアン化
水素のような他の酸性ガスの測定、またはアンモニア、
揮発性アミンのような他の塩基性ガスの測定にも適用で
きるものである。
さらに、この考案の好適な実施態様が図示記載されたが
、もちろん、実用新案登録請求の範囲で規定されたこの
考案の範囲から離脱することなく種々の改変がなされつ
る。
、もちろん、実用新案登録請求の範囲で規定されたこの
考案の範囲から離脱することなく種々の改変がなされつ
る。
第1図はこの考案の分析装置で使用される試料カップの
平面図であり、重炭酸塩および塩化物測定電極の装着を
示す。 第2図は第1図の試料カップおよび電極の前面図である
。 第3図は第1図の3−3線断面図であり、かつ装置内の
酸およびアルカリ試薬の流れを暗示する。 第4図はこの考案のpHセルの断面図である。第5図は
この考案の分析装置の線図および電気回路図である。 第6図は第5図の装置の動作において得られる各種電気
信号および論理指令の時間に関するグラフである。 10:分析セル、12:反応チャンバ、16.18 :
通路、20:かくはんエレメント、22:磁石、23:
モータ、30.30’ : Co2測定検知器、50:
電極モジュール。
平面図であり、重炭酸塩および塩化物測定電極の装着を
示す。 第2図は第1図の試料カップおよび電極の前面図である
。 第3図は第1図の3−3線断面図であり、かつ装置内の
酸およびアルカリ試薬の流れを暗示する。 第4図はこの考案のpHセルの断面図である。第5図は
この考案の分析装置の線図および電気回路図である。 第6図は第5図の装置の動作において得られる各種電気
信号および論理指令の時間に関するグラフである。 10:分析セル、12:反応チャンバ、16.18 :
通路、20:かくはんエレメント、22:磁石、23:
モータ、30.30’ : Co2測定検知器、50:
電極モジュール。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 ガスが反応させられる電解液のpHの変化を測定するこ
とによってガスを測定するための電気化学分析装置にお
いて、 (a)pH測定検知器30であって、 (i)検知面94を有するpH測定電極92、(ii)
電極の検知面に隣接するガス、透過性、イオン不透過性
障壁108、および (iii)電極の検知面94と障壁108との間にこれ
らによって画定された電解液空間112、 を有する前記pH測定検知器30; (b)電解液貯器から電解液を電解液空間112へ送給
しかつ電解液空間から使用された電解液を除去すること
によって新測定のために電解液空間中に現存する電解液
を新電解液で急速に置換するための電解液供給装置であ
って、 (i)電極の検知面94に隣接しがつ電解液空間112
の一方の側へ開口する送給口を備えた送給導管、 (ii)電極の検知面94に隣接しがつ送給口と反対の
側で電解液空間112中へ開口する排出口を備えた排出
導管、および (iii)電解液貯器から所定量の電解液を前記送給導
管、電解液空間112および排出導管を通る直列流路中
を圧送するためのポンプ、 からなる前記電解液供給装置; (C)ガスとの反応に際して電解液空間112中の電解
液のpHの瞬間時間的変化率に比例する出力信号を発生
するためにpH電極92に結合された検出回路; (d)新平衡状態が実際に達成される前に電解液中のガ
スの予測された新平衡状態濃度を決定するために前記出
力信号を測定するための測定回路:からなる前記電気化
学分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12503682U JPS594283Y2 (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 電気化学分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12503682U JPS594283Y2 (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 電気化学分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130259U JPS58130259U (ja) | 1983-09-02 |
| JPS594283Y2 true JPS594283Y2 (ja) | 1984-02-07 |
Family
ID=30101355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12503682U Expired JPS594283Y2 (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 電気化学分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS594283Y2 (ja) |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP12503682U patent/JPS594283Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58130259U (ja) | 1983-09-02 |
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