複合電極イオンプローブ
複合電極イオンメータ（１００）が提供される。この複合電極イオンメータ（１００）は、複数のイオン濃度電圧測定値を受信してこれら複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器（１０２）と、このメータ電子機器（１０２）と通信する３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）とを備えている。これら３つ以上の電極ユニット（１０８）は、メータ電子機器（１０２）に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンプローブ技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製薬の生産、食品加工および／または食品品質、水質試験などのための製造条件の設定の際の液体試験を含む複数の状況において液体のイオン濃度を測定することが望まれている。イオン濃度またはイオン活動度の測定値は、反応の完了を示す場合もあれば、構成物質の割合を示す場合などもある。
【０００３】
たとえば、１つの測定法はｐＨ濃度の測定法であり、このｐＨ濃度の測定法は試験液体の酸性度を測定する方法である。ｐＨの測定値は液体の酸性状態もしくは塩基性状態または濃度を示すことができる。
【０００４】
ｐＨ測定値は、溶液中の水素イオンの測定値であり、約０と１４との間の対数として表現されている（場合によっては著しい酸性を示す溶液の場合には負の数になることもある）。ｐＨスケールにおいては、非常に酸性を示す溶液は、水素イオン（Ｈ＋）の大きな濃度に対応して、０または１の如き低いｐＨ値を示す。それに対して、塩基性の溶液は、非常に少数の水素イオンに対応して（すなわち、多数のＯＨ−イオンに対応して）高いｐＨ値を示す。ほぼ純水の中性溶液は約７のｐＨ値を示す。
【０００５】
図１には、動作電極と参照電極とを有する従来のｐＨメータプローブの一部が示されている。動作電極は、一端にイオン感応ガラス球を備えたガラスチューブから構成されている。このチューブは電解質と電極とを収容している。イオン感応球の外部のガラスは試験液体とイオン交換するようになっている。このことにより、球の外部の水和層に電荷が形成されることになる。内部の電解質は、イオン感応ガラスと相互作用し、ガラスの外側のイオンにより生じた電位を反映する。
【０００６】
参照電極は、別個のチャンバの溶液の中に設けられていることが多く、試験液体とイオン流通している。このことにより、バッテリーのように、これら２つの電極間に電位が形成される。電極間に形成される電位は、溶液のイオン濃度と直接的に関係している。参照電極は、測定電極と比較しうる安定した電位を供給している。例えば、電位を、表、式または他のアルゴリズムに従って処理してｐＨ値の如きイオン濃度測定値を算出することができる。
【０００７】
動作電極と接地電極との間にイオンの回路が形成され測定可能な電位が形成される。参照電位は、既知で、ほぼ一定の量であり、それに対してプロセス電圧（すなわち、電圧測定値）を従来のｐＨメータを用いて比較し解析することができる。動作電極と参照電極との間の電位を処理して外部試験液体のイオン濃度を求めることができる。
【０００８】
イオン測定および／またはｐＨ測定の精度は、たとえば温度および／または汚染された電解質溶液を含むさまざまな要因により影響される場合がある。不正確性の共通の原因は、参照電極から生成される不適切なまたは不正確な参照信号でありうる。参照信号が不正確である場合、得られるｐＨまたはイオン測定値が影響を受けることとなる。したがって、適切でかつ正確な参照値が得られることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
参照電極は、参照電極と外部試験液体との間のイオン流通を可能とする塩橋の如きイオンブリッジを有するチューブまたはチャンバの中に収容されている。しかしながら、イオンブリッジは液体の交換を許容することによる内部緩衝溶液の汚染および内部参照電極の被毒の可能性を招いてしまうために、測定される液体をも汚染してしまう恐れがある。
【００１０】
ｐＨプローブに関する主要な問題は、参照電極アッセンブリの内部充填溶液と外部試験液体との間の接合部に存在する。接合部に詰まりが生じたり故障が発生したりすると、一般的に読み取りが非常に遅くなったりまたは誤りを生じたりする。また、接合部は、測定媒体による充填溶液の汚染をも許してしまう恐れがある。このことが参照電極を劣化させ、次いで、ｐＨプローブを不正確にし、それを交換することが通常必要となる。１つの従来の解決策は、参照電極と外部媒体との間に複数の接合部およびチャンバを設けることである。他の従来の解決策では、連続して供給される充填溶液が参照電極のコンパートメントへ供給されて小さな孔または導管を通じて排出されるようになっている流れ接合部が用いられている。これは、充填溶液および参照電極の汚染を防ぐという長所を有するが、電極への配管が厄介であるという欠点と測定媒体が充填溶液により汚染されるにつれて測定媒体を廃棄する必要性があるという欠点とを有する。
【００１１】
より新しいアプローチは、たとえばガラスチャンバの如き不浸透性のチャンバ内に動作電極および参照電極を収納することである。このことは、ハーマン（Ｈａｒｍａｎ）に付与された米国特許第４，６５０，５６２号に記載されている。ハーマンの参照電極１２は、動作電極１１の構造に類似して、ｐＨ感応ガラス球を通じて外部試験液体と繋がっている。したがって、外部試験液体は、参照電極の内部充填溶液と混じることもなければそれを汚染することもない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
複合電極イオンメータが提供される。この複合電極イオンメータは、複数のイオン濃度電圧測定値を受信してこれら複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器と、このメータ電子機器と通信する３つ以上の個別の電極ユニットとを備えている。これら３つ以上の電極ユニットは、メータ電子機器に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成する。
【００１３】
複合電極イオンプローブが提供される。この複合電極イオンプローブは、実質的にシールされた少なくとも４つの電極チャンバと、これら少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成された少なくとも４つのイオン感応領域とを備えている。これら少なくとも４つのイオン感応領域は、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とする。複合電極イオンプローブは、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極をさらに有している。
【００１４】
複合電極イオンプローブが提供される。この複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバを備えている。第一の対の電極チャンバは第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバは第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有している。複合電極イオンプローブは、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成された少なくとも４つのイオン感応領域をさらに備えている。これら少なくとも４つのイオン感応領域は、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とする。複合電極イオンプローブは、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極をさらに備えている。
【００１５】
複合電極イオンプローブが提供される。この複合電極イオンプローブは、実質的にシールされた少なくとも４つの電極チャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成された少なくとも４つのイオン感応領域とを備えている。これら少なくともイオン感応領域は、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とする。第一の対の電極チャンバは第一の対のイオン感応領域を有し、第二の対の電極チャンバは第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有している。複合電極イオンプローブは、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極をさらに有している。
【００１６】
＜態様＞
本発明の一つの様態では、復合電極イオンメータは、複数のイオン濃度電圧測定値を受信してこれら複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器と、このメータ電子機器と通信する３つ以上の個別の電極ユニットとを備えており、これら３つ以上の個別の電極ユニットは、メータ電子機器に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成されている。
【００１７】
好ましくは、複合電極イオンメータは接地電極をさらに備えている。
【００１８】
好ましくは、複合電極イオンメータは、３つ以上の個別の電極ユニットを含むハウジングをさらに備えている。
【００１９】
好ましくは、３つ以上の個別の電極ユニットを有する複合電極イオンメータは、実質的にシールされている３つ以上の電極チャンバと、これら３つ以上の電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、これら３つ以上の電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された３つ以上のイオン感応領域と、メータ電子機器に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成され、３つ以上の電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する３つ以上の電極とを備えている。
【００２０】
好ましくは、３つ以上の個別の電極ユニットを有する複合電極イオンメータは、実質的にシールされている４つの電極チャンバと、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された４つのイオン感応領域と、メータ電子機器に向けて複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成され、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する４つの電極とを備えている。
【００２１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２２】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるタイプのイオンまたは濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２４】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２５】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００２６】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備えている。
【００２７】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００２８】
好ましくは、複合電極イオンプローブは少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００２９】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３０】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるイオンタイプまたはイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３２】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバを有している。
【００３４】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つのチャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備えている。
【００３５】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００３６】
好ましくは、複合電極イオンプローブは少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００３７】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３８】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるイオンタイプまたはイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３９】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００４０】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００４１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００４２】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つのチャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備え、少なくとも４つのチャンバは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００４３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００４４】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００４５】
好ましくは、第二の電解質溶液は、第一の電解質溶液とは異なるイオンタイプまたは異なるイオン濃度を有している。
【００４６】
好ましくは、第二の電解質溶液は、第一の電解質溶液とは異なるｐHレベルを有している。
【００４７】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００４８】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００４９】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つのチャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備え、少なくとも４つのイオン感応領域は、第一の対の電極チャンバに第一の対のイオン感応領域が設けられ、第二の対の電極チャンバに第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域が設けられている。
【００５０】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００５１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００５２】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対の電極チャンバが第一の電解質溶液を有し、第二の対の電極チャンバが第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有している。
【００５３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のチャンバが第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバが第一の電解質溶液とは異なるイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有している。
【００５４】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のチャンバが第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバが第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有している。
【００５５】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第二の対のイオン感応領域が第一のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
同一の参照番号はすべての図面上で同一の要素を表わしている。図面は必ずしも同一の縮尺ではないことはいうまでもない。
【図１】動作電極と参照電極とを有する従来技術におけるｐＨメータプローブの一部分を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオンメータを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの一部分を示す図である
【図４】本発明の一実施形態に係る４つの電極ユニットを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電極ユニット特性を示すグラフである。
【図６】単一の電圧測定値が誤っている場合の複合電極イオンプローブの出力例を示す図である。
【図７】２つの電圧測定値が誤っている場合の複合電極イオンプローブの出力例を示す図である。
【図８】２つの電圧測定値が誤っている場合の複合電極イオンプローブの他の出力例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１〜図１３および下記記載には、本発明のベストモードを作製および利用する方法を当業者に教示するための特定の実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また当業者にとって明らかなように、以下の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することができる。したがって、本発明は、下記の記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によりのみ限定される。
【００５８】
図２には、本発明の実施形態に係るイオンメータ１００が示されている。イオンメータ１００は、複合電極イオンプローブ１０６と、メータ電子機器１０２と、メータ電子機器１０２に複合電極イオンプローブ１０６を接続するケーブル１０４とを備えている。それに代えて、イオンメータ１００が無線システムであって、複合電極イオンプローブ１０６がメータ電子機器１０２と無線で通信することができるようになっていてもよい。複合電極イオンプローブ１０６は、試験端子１０７を有していてもよい。
【００５９】
使用時において、複合電極イオンプローブ１０６は外部試験液体内に配設される。複合電極イオンプローブ１０６全体を浸けることもできるが、試験端子１０７を外部試験液体に接触させるかまたはその中に浸けるようになっている。外部試験液体はたとえば水であってもよいが、いうまでもなく、さまざまな他の液体を試験することができる。したがって、複合電極イオンプローブ１０６は、サンプル液体内に浸けられ、サンプル液体と相互作用し、ケーブル１０４によりメータ電子機器１０２へ転送される複数のイオン電圧信号／測定値を生成する。復合電極イオンプローブ１０６により生成される複数のイオン濃度電圧測定値は、たとえばｐＨレベルの如き外部試験液体内のイオン濃度に関するものである。
【００６０】
メータ電子機器１０２は、複合電極イオンプローブ１０６から複数のイオン濃度電圧測定値を受け取り、たとえばｐＨ値の如きイオン濃度測定値を取得するためこの信号を処理する。しかしながら、いうまでもなく、イオンメータ１００が他のイオンおよびイオン濃度を検知および／または測定してもよい。この処理には、測定電圧信号を参照信号と比較することが含まれており、動作電圧信号の測定電圧レベルと参照電極からの参照信号の電圧レベルとの間の差からイオン濃度測定値を求めることができる。したがって、参照信号が、すべてのイオン濃度測定値の基準として機能するために、所定の温度において非常に安定していることが重要である。参照信号が安定しておらず一定でなければ、得られるイオン濃度測定値は不正確なものとなる。
【００６１】
本発明によれば、複合電極イオンプローブ１０６は、２つ以上の動作電極を備えることができる（図３およびそれに対する記述を参照）。それに加えて、複合電極イオンプローブ１０６は２つ以上の参照電極を備えることができる。
【００６２】
複合電極イオンプローブ１０６はさらなる構成要素を備えることができる。たとえば複合電極イオンプローブ１０６はプリアンプおよび／または他の信号調整回路を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、保護ピン、バンプ、リッジなどの如き試験端子１０７から延出する保護用突起を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、ハウジング１２０（図９を参照）およびそれに関連する任意のシール、埋め込み材料、乾燥剤、充填剤などを備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、接地電極または接地要素を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、測温体を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、取り付け部品または取り付け機能を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、電磁干渉シールドを備えることができる。また、複合電極イオンプローブ１０６のための他の構成要素も考えられ、上記の記載が余すところのない完全なリストというわけではない。
【００６３】
図３には、本発明の実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一部が示されている。共通の構成要素は参照番号を共有している。本実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６は、少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄを備えている。少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄは、たとえばｐＨ測定値の如きイオン濃度測定値を生成するために用いられる。分かり易いように本明細書では４つの電極ユニットに焦点が当てられているが、いうまでもなく、３つ以上の電極ユニットが用いられ得る。
【００６４】
イオン濃度測定値を取得するためには２つの電極ユニットと１つのグランド（接地）とがあればよいが、上記の少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄはさらなる利点を提供することができる。複合電極は、複数の測定信号の相関関係を通じて測定精度を向上させることを提供する。複合電極は、測定信号を比較して異常値を排除する能力を通じて測定精度を向上させることを提供する。複合電極は、一または複数の電極ユニットにおいて問題を検出する能力を提供する。複合電極は、温度差および他の外部環境特性差に対して敏感にならない。
【００６５】
３つ以上の電極ユニット１０８により生成されるイオン電圧測定値を処理してイオン濃度測定値を生成することができる。複数のイオン濃度電圧測定値は、なんらかの冗長性および相互相関の機会が提供される。これらの３つ以上の電極ユニット１０８は、参照電極としてまたは動作電極／測定電極として必ずしも標識付けされる必要はない。
【００６６】
各電極ユニット１０８は、イオン感応領域１１６を含む電極チャンバ１１０と、電極チャンバ１１０内の電解質溶液１１２と、電極１１４とを備えている。電極チャンバ１１０は、図示されるように、ほぼ円筒形状を含むいかなる形状も有することができる。しかしながら、いうまでもなく、電極チャンバ１１０がたとえば楕円形、長方形、または断面異形状を含むいかなる所望の形状を有していてもよい。
【００６７】
電極チャンバ１１０は、適切ないかなる材料から形成されてもよい。この材料は、実質的に無孔性でなければならず、また、内部と外部との間の液体の交換を許容してはならない。それに加えて、イオン感応領域１１６はその材料に固定されなくてはならない。一実施形態では、電極チャンバ１１０はガラスから形成されている。しかしながら、他の材料も考えられ、それらは本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。有利なことに、電極１１４は電極チャンバ１１０内にシールされており、外部試験液体により汚染されることもなければ、影響を受けることもない。そうすることで、電極ユニット１０８が長い時間にわたって非常に安定する。
【００６８】
イオン感応領域１１６は、イオン感応材料の外表面でイオン交換を許容することによりイオン相互作用を可能とするが、電極チャンバ１１０の内部と外部との間での液体の交換を許容しない。内部の電解質溶液１１２は固定されているため、イオン感応材料の内表面には実質的に一定の電荷が存在する。イオン感応材料の外部の水和層内でのイオン交換により、外部試験液体と内部の電解質溶液１１２との間に電位差（すなわち、電位）が生じる。この電位の大きさは、内部の電解質溶液のイオン値および外部の試験液体のイオン値に依存する。たとえば、内部の電解質溶液がｐＨ７の値を有し、外部の試験液体がｐＨ７の値を有している場合、電位はほぼ０になる。外部の試験液体がｐＨ４の値を有している場合、対応する電位、たとえば標準型の５９ｍＶ／ｐＨのｐＨ感応ガラスに対して通常約（−１７７）ｍＶが電極１１４に発生する。
【００６９】
イオン感応領域１１６はいかなる態様のイオン反応材料であってもよい。たとえば、イオン感応領域１１６がイオン感応ガラスまたはｐＨ感応ガラスから形成されてもよい。しかしながら、他のイオン感応材料も本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。イオン感応領域１１６は測定される外部の試験液体に応じて選択される。一実施形態に係るイオン感応領域１１６は、シリカ、リチウム、カルシウムおよびその他の元素の酸化物からなる特別に調製されたｐＨ感応リチウムイオン導電ガラスを有している。このｐＨガラスの構造により、リチウムイオン電子が水溶液中の水素イオンと交換され、イオン感応領域１１６の外表面に水和層を形成することが可能となる。しかしながら、他の材料も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７０】
イオン感応領域１１６は、それぞれ対応する電極チャンバ１１０に接合されるイオン感応材料の部分を含んでいる。イオン感応領域１１６はいかなる形状またはサイズであってもよい。イオン感応領域１１６は図示されるように突出する球状部を含んでいてもよい。それに代えて、イオン感応領域１１６はほぼ平面形状の部分を含んでいてもよい（図９を参照）。いうまでもなく、他の形状およびサイズも考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７１】
イオン感応領域１１６は、電極チャンバ１１０のいかなる位置、たとえば端部（図示されている）に設けられてもよい。イオン感応領域１１６は、たとえば電極チャンバ１１０のアパーチャに成型されてもよいしまたは接合されてもよい。それに代えて、イオン感応領域１１６は、電極チャンバの形成中に、たとえばガラス吹き成形により電極チャンバ１１０内に形成されてもよい。
【００７２】
さまざまなイオン感応領域１１６は、共通のイオン相互作用特性を共有するように非常に類似している点がある場合もある。そのような１つのイオン相互作用特性にはイオン感応特性が含まれる。たとえば、従来技術における典型的なｐＨガラスの感応度は単位ｐＨ当たり約５９〜６０ミリボルト（ｍＶ／ｐＨ）である。それに代えて、さまざまなイオン感応領域１１６は複合電極イオンプローブ１０６の所望の特性に応じて異なっていてもよい。さまざまなイオン感応領域１１６は、同一のサイズ、形状、厚さ、組成などである必要はない。たとえば、イオン感応領域１１６Ａに、イオン感応領域１１６Ｂよりも低いイオン感応度を有するイオン感応材料が含まれてもよい。
【００７３】
電極チャンバ１１０は、電解質溶液１１２で実質的に満たされている。電解質溶液１１２には、対応する電極１１４に（イオン感応領域１１６上の）電位を伝えることができるいかなる溶液が含まれてもよい。電解質溶液１１２には、いかなる所望のタイプまたは濃度のイオンが含まれていてもよい。以下に記載するように、イオンメータ１００の所望の動作を達成するように電解質溶液１１２のイオンタイプまたは濃度を選択することができる。
【００７４】
電極１１４は適切ないかなる材料から形成してもよい。実施形態によっては、当該技術分野において公知になっているような銀／塩化銀から電極１１４を形成する場合もある。しかしながら、他の材料も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７５】
実施形態によっては、図示されているように、電極１１４は電極チャンバ１１０のほぼ中心軸上に設けられている場合もある。しかしながら、いうまでもなく、他の配置も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７６】
いうまでもなく、複数の電極は同一である必要はない。それどころか、電極ユニット１０８は複数の点において異なってもよい。電極ユニット１０８は、さまざまなイオン反応率／イオン感応度を有するイオン感応領域１１６を備えることができる。電極ユニット１０８は、たとえば異なるｐＨ値の如き異なる特性を有する電解質溶液１１２で満たされていてもよい。このことについて図４と関連させて以下に説明する。
【００７７】
図４には、本発明の実施形態に係る４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄが示されている。この実施形態では、４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄを組み合わせて２つの対が形成されている。第一の電極対においては、電極ユニット１０８Ａが約５９ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域１１６Ａと約ｐＨ４の電解質溶液とを備えており、電極ユニット１０８Ｂが約５９ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域１１６Ｂと約ｐＨ７の電解質溶液とを備えている。この対の２つの電解質溶液は、たとえば外部試験液体のｐＨを測定することができるように、イオンタイプおよび／またはイオン濃度が異なっていてもよい。第二の電極対においては、電極ユニット１０８Cが約４ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域域１１６Cと約ｐＨ４の電解質溶液とを備えており、電極ユニット１０８Dが約４ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域１１６Dと約ｐＨ７の電解質溶液とを備えている。この対の２つの電解質溶液は、外部試験液体のｐＨを別々に測定することができるように、先の場合と同様に異なっていてもよい。
【００７８】
したがって、電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂは同様のイオン応答特性と異なる電解質とを有している。同様に、電極ユニット１０８Ｃおよび１０８Ｄは同様のイオン応答特性と異なる電解質と有している。
【００７９】
外部試験液体について、第一のイオン測定を行うべく電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂを相互に比較することができ、また、第二の独立したイオン測定を行うべく電極ユニット１０８Ｃおよび１０８Ｄを相互に比較することができる。
【００８０】
イオン感応領域についての５９ｍＶ／ｐＨおよび４ｍＶ／ｐＨの値は例示のみを意図したものであり、これに限定されるものではない。イオン感応領域に対していかなる態様のイオン特性が選択されてもよい。しかしながら、イオン電圧測定値間で比較を行うことができるように２対の電極ユニットが異なるイオン特性を有していることが有利である。なお、いうまでもなく、２対の電極ユニット間の応答距離が大きいと、信号対雑音比が大きくなり、イオンメータ１００の計測能力が向上する。
【００８１】
さらに、１対の電極ユニットのイオン応答を可及的に０にすることが有利である。したがって、５９ｍＶ／ｐＨのイオン感応ガラスを加熱すると、そのイオン応答を本実施形態に記載の４ｍＶ／ｐＨのイオンガラスの如き一桁のイオン応答値に至るまで低下させることができる。他のイオン応答値も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００８２】
これらの２つの電極対の正常動作での反応が図５に図示および説明されている。これらの２つの電極対の異常動作での反応が図６〜図８に図示および説明されている。なお、いうまでもなく、この実施形態に記載のイオン感応領域および電解質は、例示のみを意図したものであり、いかなる意味においても限定されるものではない。
【００８３】
４未満の電極の数／値で外部試験液体のｐＨを測定することは可能であるが、４つの電極ユニットによりクロス検証ができるようになる。単一の外部試験液体の場合には、液体のイオン濃度が未知の場合であっても、４つの電圧測定値は実質的に一致する。単一の異常値は、容易に検出され、適切に対処される。
【００８４】
４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄにより、相互にクロス検証することができるようになる。有利なことには、実施形態によっては、メータ電子機器１０２は、自動的にイオン応答の傾斜を補償することができるようになっている（図５を参照）。さらに、４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄは永続的に校正を行うことができる。４つの電圧測定値のうちの３つが近似しており、１つが著しく異なっている場合、イオンメータ１００は、異なっている測定値が信頼できるものではなく、このような測定値は無視可能であると判断することができる。さらに、測定値のうちの２つに著しく差がある場合、イオンメータ１００は４つのうちのいずれかの２つをイオン濃度測定値に用いることができないと判断することができる。
【００８５】
それに代えて、電極ユニット１０８Ａと電極ユニット１０８Ｄとを対にし、電極ユニット１０８Ｂと電極ユニット１０８Ｃとを対にして比較するようにしてもよい。さらに、実施形態によっては、２つの対（たとえば、対（１０８Ａ−１０８Ｂおよび１０８Ｃ−１０８Ｄ）または対（１０８Ａ−１０８Ｄおよび１０８Ｂ−１０８Ｃ）を比較するようになっていてもよい。
【００８６】
なお、この図の電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂの対は、イオン感応度が両方の電極ユニットにおいて同一（すなわち、５９ｍＶ／ｐＨ対５９ｍＶ／ｐＨ）であるため、イオン濃度を検出するようには機能しない。しかしながら、電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂの対を診断目的で用いることができる。
【００８７】
図５は、本発明の一実施形態に係る電極ユニットの特性を示すグラフである。水平軸はｐＨ値を表わしており、鉛直軸はミリボルト（ｍＶ）で表わされる測定電圧を表わしている。グラフの４つの破線は、４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄのイオン応答特性を表わしている。４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄのうちの少なくとも１つは参照電極ユニットとして扱われている。参照電極は、参照電圧応答（クロス検証作業には必要でない）として用いるために異なるイオン感応度を有していなければならない。このグラフでは、電極ユニットのうちの２つは、約ｐＨ４の電解質Ａである第一の電解質溶液を有しており、他の２つの電極ユニットは、約ｐＨ７の第二の電解質溶液を有している。電解質Ａは、ｐＨレベル４（グラフ上のＡ点）を有しており、また、電解質Ｂは、ｐＨレベル７（Ｂ点）を有している。本例における電解質Ａを保持する２つの電極ユニットは、約５９ｍＶ／ｐＨおよび約４ｍＶ／ｐＨのｐＨ感応ガラスを有している。このことは、２つの電極の破線の傾きに反映されている。同様に、電解質Ｂを保持する２つの電極ユニットは、約５９ｍＶ／ｐＨおよび約４ｍＶ／ｐＨのｐＨ感応ガラスを有している。したがって、特定の外部試験液体について、各電極は異なる電位を測定することになる。４つの電位測定値／電圧測定値を用いて外部試験液体のイオン濃度を求めることができる。
【００８８】
Ｃ点を通る鉛直線は１つのイオン濃度測定値の一例である。本例では、外部試験液体は、ｐＨ６の値を有している。したがって、複合電極イオンプローブ１０６が、適切に作動している場合、近似的に図示されているようにＣ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４の電圧測定値を生じることになる。電解質ＢがｐＨレベル７を有しているので、電圧測定値Ｃ１およびＣ２は、負の電圧値（ｐＨ６はｐＨ７より小さい）になり、電圧測定値Ｃ３およびＣ４は、正の値（ｐＨ６はｐＨ４より大きい）になる。
【００８９】
これらの４つの電圧測定値のクロス相関関係を取ることにより４つの値のすべてが期待値を有することを確かめることができる。たとえば、この例においてＣ１〜Ｃ３が与えられた場合、外部試験液体はｐＨレベル６を有することになる。したがって、電極ユニットが５９ｍＶ／ｐＨのガラスとｐＨ４の内部の電解質とを有している場合、差がｐH２であるので、Ｃ４の値は約１１８ｍＶになる（ｐＨ２×５９ｍＶ／ｐＨ＝１１８ｍＶ）。Ｃ４の測定値が約１１８ｍＶでない場合、Ｃ４の測定値が誤っている恐れがある。
【００９０】
図６には、単一の電圧測定値が誤っている複合電極イオンプローブの出力例が示されている。先の場合と同様に、Ｃ点は外部試験液体の値がｐＨ６であることを反映している。ここでは、Ｃ１の測定値は期待値よりも大きな負の電圧である。グラフから明らかなように、Ｃ１の電圧レベルは、７／５９ラインとｐＨ軸上の６の値（すなわち、Ｃ点を通る鉛直線）との交点に反映されるべきである。本例では、Ｃ１の電圧測定値は本来あるべき値よりも著しく負の値になっている。この結果、Ｃ１の測定値は、記録されてもよいし、報告されてもよいし、および／または、後のイオン濃度測量値においては無視されてもよい。
【００９１】
電圧測定値が、誤差しきい値またはその範囲を超えて期待値から変化している場合、誤りの電圧測定値は、イオン濃度測定値の決定値から除かれてもよいし、何らかの方法で補償または訂正されてもよい。ここで、所望ならば、誤りのＣ１の電圧測定値をイオン濃度測定値の決定値から省いてもよい。それに代えて、誤りの電圧測定値は、低い重み付けが与えられるようにしてもよいし、または、誤差しきい値もしくはその範囲の中に測定値を収めるように変更されてもよい。他の補償または訂正も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００９２】
図７には、２つの電圧測定値が誤りである複合電極イオンプローブの出力例が示されている。先の場合と同様に、Ｃ点は外部試験液体の値がｐＨ６であることを反映している。ここでは、Ｃ１およびＣ２の測定値の両方が不正確であると思われる。Ｃ１の電圧は、７／５９の破線とＣの鉛直線との交点に一致すべきである。Ｃ２の電圧は、７／５の破線とＣの鉛直線と交点に一致すべきである。（Ｃ３、Ｃ４）の対が外部試験液体のｐＨ６を示しているものの、Ｃ１およびＣ２がばらばらで一致していない場合、Ｃ１およびＣ２の両方が誤った読み取り値を生じている恐れがある。しかしながら、（Ｃ１、Ｃ２）の電極対が近似的に一致している場合、電極のうちのどれが誤利を生じているのかを区別することは可能ではない。
【００９３】
図８には、２つの電圧測定が誤りである複合電極イオンプローブの他の出力例が示されている。先の場合と同様に、Ｃ点は外部試験液体の値がｐＨ６であることを反映している。ここでは、Ｃ１およびＣ４の測定値が不正確であると思われる。このシナリオでは、Ｃ２およびＣ３の測定は正確であると思われる。先の場合と同様に、Ｃ１およびＣ４がＣ２およびＣ３の測定値から離れているとともに互いにも異なっている場合、Ｃ１およびＣ４の測定値が問題であると考えられる。
【００９４】
図９には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、複合電極イオンプローブ１０６は、少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄを備えている（分かりやすいように、イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄには符号を付けていない）。電極１１４／電極ユニット１０８の各々にケーブル１０４（図２を参照）を接続することができる。電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄは、イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄのうちの少なくとも一部が露出するようにハウジング１２０内に設けられている。イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄには、イオン感応材料からなるドーム状のまたは突出した部分が含まれてもよいし、または、イオン感応材料からなる円板もしくは平板が含まれてもよい。イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄは、ハウジング１２０に接合されてもよいし、または、他の方法で固定されてもよい。
【００９５】
電極チャンバ１１０Ａ〜１１０Ｄの一部としてイオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄを形成することができる。それに代えて、ハウジング１２０が、当該ハウジング１２０を複数のチャンバに分割する内部隔壁１２３Ａ〜１２３Ｄを有し、イオン感応領域１０８Ａ〜１０８Ｄが、ハウジング１２０の適切な領域内に固定されまたは形成されてもよい。４つのチャンバ、すなわち４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄが図示されているが、いうまでもなくこれに代えて、複合電極イオンプローブ１０６内に他の数の電極ユニット１０８が設けられてもよい。
【００９６】
ハウジング１２０から延びて電極ユニット１０８を保護する一または複数の突出部（図示さず）の如きさらなる構成要素が設けられてもよい。複合電極イオンプローブ１０６は、ハウジング１２０内またはハウジング１２０の内表面もしくは外表面に形成される接地電極もしくは接地領域（図示せず）および／またはシールド部の如き特徴部をさらに備えていてもよい。たとえば、ハウジング１２０の少なくとも一部分が金属シールドから構成されていてもよい。
【００９７】
図１０には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、複合電極イオンプローブ１０は、ハウジング１２０内に保持される個別の複合電極ユニット１０８を備えている。電極１１４または電極ユニット１０８の各々にケーブル１０４を接続することができる。この複合電極イオンプローブ１０６は接地電極１２３をさらに有することができる。各電極ユニット１０８は、対応するイオン感応領域１１６および電極１１４（図示せず）を有している。
【００９８】
ハウジング１２０は、いかなる態様の材料であってよいし、適切ないかなる形状に形成されていてもよい。実施形態によっては、複合電極ユニット１０８は、ハウジング１２０に接合されているかまたは他の方法で固定されている。それに代えて、複合電極ユニット１０８は、摩擦嵌合により保持されてもよいし、または、なんらかの方法でハウジング１２０内に保持されてもよい。
【００９９】
図１１には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、復合電極イオンプローブ１０６が２つのデュアル電極ユニット１１９Ａおよび１１９Ｂからなっている。各デュアル電極ユニット１１９は、２つの電解質溶液（１１２Ａ、１１２Ｂ）または（１１２Ｃ、１１２Ｄ）と、２つのイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）または（１１６Ｃ、１１６Ｄ）と、２つの電極（１１４Ａ、１１４Ｂ）または（１１４Ｃ、１１４Ｄ）とを備えている。したがって、２つのデュアル電極ユニット１１９Ａおよび１１９Ｂが先に説明したような４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄに相当する。
【０１００】
図１２には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、複合電極イオンプローブ１０６は、２つのデュアル電極ユニット１２９Ａおよび１２９Ｂからなっている。各デュアル電極ユニット１２９は、二つのイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）または（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有するハウジング１３０Ａおよび１３０Ｂを備えており、また、動作電極１１４Ａおよび１１４Ｃならびに参照電極１１４Ｂおよび１１４Ｄ（図示しないが、ハウジング１３０Ａもしくは１３０Ｂの内部に位置しかつイオン感応領域１１６Ｂもしくは１１６Ｄに隣接している）をさらに備えている。
【０１０１】
２つのイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）または（１１６Ｃ、１１６Ｄ）は、それぞれに対応するハウジング１３０Ａまたは１３０Ｂの端部に位置する第一のイオン感応領域１１６Ａまたは１１６Ｃと、ハウジング１３０Ａまたは１３０Ｂの側面に位置する第二のイオン感応領域１１６Ｂまたは１１６Ｄとを含みうる。この実施形態では、図面から明らかなように、イオン感応領域は、それぞれ対応する電極ユニット１２９Ａおよび１２９Ｂの端部に制限されているわけではない。
【０１０２】
図１３Ａ〜図１３Ｂには、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、ハウジング１２０の内部を４つのチャンバ、すなわち４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄに分割する隔壁１２４Ａ〜１２４Ｄを有している。これらのイオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄ（分かり易いよう符号は付さず）は、先に記載したようなイオン感応材料からなるドーム状のまたは突出した部分であって、球状の端部１２８を形成することができる。内部隔壁１２４〜１２７は、球状の端部１２８まで延びて球状の端部１２８と結合することにより、４つの独立した電極チャンバをハウジング１２０内に形成するようになっていてもよい。ケーブル１０４（図２を参照）を電極ユニット１０８の各々の中の電極１１４Ａ〜１１４Ｄに接続することができる。
【０１０３】
図示されている実施形態では、電極ユニットのうちの２つは、たとえばｐＨ＝４の溶液と、Ａ型ガラスおよびＢ型ガラスとを有している。他の２つの電極ユニットは、ｐＨ＝７の溶液と、Ａ型ガラスおよびＢ型ガラスとを有している。いうまでもなく、ガラスのタイプはさまざまなイオン感応度を有していてもよい。また、他のタイプのイオンおよび濃度を用いてもよく、先に記載した数は例示のみを意図したものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンプローブ技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製薬の生産、食品加工および／または食品品質、水質試験などのための製造条件の設定の際の液体試験を含む複数の状況において液体のイオン濃度を測定することが望まれている。イオン濃度またはイオン活動度の測定値は、反応の完了を示す場合もあれば、構成物質の割合を示す場合などもある。
【０００３】
たとえば、１つの測定法はｐＨ濃度の測定法であり、このｐＨ濃度の測定法は試験液体の酸性度を測定する方法である。ｐＨの測定値は液体の酸性状態もしくは塩基性状態または濃度を示すことができる。
【０００４】
ｐＨ測定値は、溶液中の水素イオンの測定値であり、約０と１４との間の対数として表現されている（場合によっては著しい酸性を示す溶液の場合には負の数になることもある）。ｐＨスケールにおいては、非常に酸性を示す溶液は、水素イオン（Ｈ＋）の大きな濃度に対応して、０または１の如き低いｐＨ値を示す。それに対して、塩基性の溶液は、非常に少数の水素イオンに対応して（すなわち、多数のＯＨ−イオンに対応して）高いｐＨ値を示す。ほぼ純水の中性溶液は約７のｐＨ値を示す。
【０００５】
図１には、動作電極と参照電極とを有する従来のｐＨメータプローブの一部が示されている。動作電極は、一端にイオン感応ガラス球を備えたガラスチューブから構成されている。このチューブは電解質と電極とを収容している。イオン感応球の外部のガラスは試験液体とイオン交換するようになっている。このことにより、球の外部の水和層に電荷が形成されることになる。内部の電解質は、イオン感応ガラスと相互作用し、ガラスの外側のイオンにより生じた電位を反映する。
【０００６】
参照電極は、別個のチャンバの溶液の中に設けられていることが多く、試験液体とイオン流通している。このことにより、バッテリーのように、これら２つの電極間に電位が形成される。電極間に形成される電位は、溶液のイオン濃度と直接的に関係している。参照電極は、測定電極と比較しうる安定した電位を供給している。例えば、電位を、表、式または他のアルゴリズムに従って処理してｐＨ値の如きイオン濃度測定値を算出することができる。
【０００７】
動作電極と接地電極との間にイオンの回路が形成され測定可能な電位が形成される。参照電位は、既知で、ほぼ一定の量であり、それに対してプロセス電圧（すなわち、電圧測定値）を従来のｐＨメータを用いて比較し解析することができる。動作電極と参照電極との間の電位を処理して外部試験液体のイオン濃度を求めることができる。
【０００８】
イオン測定および／またはｐＨ測定の精度は、たとえば温度および／または汚染された電解質溶液を含むさまざまな要因により影響される場合がある。不正確性の共通の原因は、参照電極から生成される不適切なまたは不正確な参照信号でありうる。参照信号が不正確である場合、得られるｐＨまたはイオン測定値が影響を受けることとなる。したがって、適切でかつ正確な参照値が得られることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
参照電極は、参照電極と外部試験液体との間のイオン流通を可能とする塩橋の如きイオンブリッジを有するチューブまたはチャンバの中に収容されている。しかしながら、イオンブリッジは液体の交換を許容することによる内部緩衝溶液の汚染および内部参照電極の被毒の可能性を招いてしまうために、測定される液体をも汚染してしまう恐れがある。
【００１０】
ｐＨプローブに関する主要な問題は、参照電極アッセンブリの内部充填溶液と外部試験液体との間の接合部に存在する。接合部に詰まりが生じたり故障が発生したりすると、一般的に読み取りが非常に遅くなったりまたは誤りを生じたりする。また、接合部は、測定媒体による充填溶液の汚染をも許してしまう恐れがある。このことが参照電極を劣化させ、次いで、ｐＨプローブを不正確にし、それを交換することが通常必要となる。１つの従来の解決策は、参照電極と外部媒体との間に複数の接合部およびチャンバを設けることである。他の従来の解決策では、連続して供給される充填溶液が参照電極のコンパートメントへ供給されて小さな孔または導管を通じて排出されるようになっている流れ接合部が用いられている。これは、充填溶液および参照電極の汚染を防ぐという長所を有するが、電極への配管が厄介であるという欠点と測定媒体が充填溶液により汚染されるにつれて測定媒体を廃棄する必要性があるという欠点とを有する。
【００１１】
より新しいアプローチは、たとえばガラスチャンバの如き不浸透性のチャンバ内に動作電極および参照電極を収納することである。このことは、ハーマン（Ｈａｒｍａｎ）に付与された米国特許第４，６５０，５６２号に記載されている。ハーマンの参照電極１２は、動作電極１１の構造に類似して、ｐＨ感応ガラス球を通じて外部試験液体と繋がっている。したがって、外部試験液体は、参照電極の内部充填溶液と混じることもなければそれを汚染することもない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
複合電極イオンメータが提供される。この複合電極イオンメータは、複数のイオン濃度電圧測定値を受信してこれら複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器と、このメータ電子機器と通信する３つ以上の個別の電極ユニットとを備えている。これら３つ以上の電極ユニットは、メータ電子機器に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成する。
【００１３】
複合電極イオンプローブが提供される。この複合電極イオンプローブは、実質的にシールされた少なくとも４つの電極チャンバと、これら少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成された少なくとも４つのイオン感応領域とを備えている。これら少なくとも４つのイオン感応領域は、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とする。複合電極イオンプローブは、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極をさらに有している。
【００１４】
複合電極イオンプローブが提供される。この複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバを備えている。第一の対の電極チャンバは第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバは第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有している。複合電極イオンプローブは、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成された少なくとも４つのイオン感応領域をさらに備えている。これら少なくとも４つのイオン感応領域は、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とする。複合電極イオンプローブは、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極をさらに備えている。
【００１５】
複合電極イオンプローブが提供される。この複合電極イオンプローブは、実質的にシールされた少なくとも４つの電極チャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成された少なくとも４つのイオン感応領域とを備えている。これら少なくともイオン感応領域は、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とする。第一の対の電極チャンバは第一の対のイオン感応領域を有し、第二の対の電極チャンバは第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有している。複合電極イオンプローブは、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極をさらに有している。
【００１６】
＜態様＞
本発明の一つの様態では、復合電極イオンメータは、複数のイオン濃度電圧測定値を受信してこれら複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器と、このメータ電子機器と通信する３つ以上の個別の電極ユニットとを備えており、これら３つ以上の個別の電極ユニットは、メータ電子機器に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成されている。
【００１７】
好ましくは、複合電極イオンメータは接地電極をさらに備えている。
【００１８】
好ましくは、複合電極イオンメータは、３つ以上の個別の電極ユニットを含むハウジングをさらに備えている。
【００１９】
好ましくは、３つ以上の個別の電極ユニットを有する複合電極イオンメータは、実質的にシールされている３つ以上の電極チャンバと、これら３つ以上の電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、これら３つ以上の電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された３つ以上のイオン感応領域と、メータ電子機器に向けた複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成され、３つ以上の電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する３つ以上の電極とを備えている。
【００２０】
好ましくは、３つ以上の個別の電極ユニットを有する複合電極イオンメータは、実質的にシールされている４つの電極チャンバと、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された４つのイオン感応領域と、メータ電子機器に向けて複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成され、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する４つの電極とを備えている。
【００２１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２２】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるタイプのイオンまたは濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２４】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００２５】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００２６】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備えている。
【００２７】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００２８】
好ましくは、複合電極イオンプローブは少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００２９】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３０】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるイオンタイプまたはイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３２】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバを有している。
【００３４】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つのチャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備えている。
【００３５】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００３６】
好ましくは、複合電極イオンプローブは少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００３７】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３８】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるイオンタイプまたはイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００３９】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバと、第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００４０】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００４１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００４２】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つのチャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備え、少なくとも４つのチャンバは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対の電極チャンバと第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対の電極チャンバとを有している。
【００４３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００４４】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００４５】
好ましくは、第二の電解質溶液は、第一の電解質溶液とは異なるイオンタイプまたは異なるイオン濃度を有している。
【００４６】
好ましくは、第二の電解質溶液は、第一の電解質溶液とは異なるｐHレベルを有している。
【００４７】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００４８】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバと、第一の対のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバとを有している。
【００４９】
本発明の他の態様では、複合電極イオンプローブは、実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバと、少なくとも４つの電極チャンバ内にそれぞれ対応して形成され、少なくとも４つの電極チャンバと複合電極イオンプローブの外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域と、４つのチャンバ内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極とを備え、少なくとも４つのイオン感応領域は、第一の対の電極チャンバに第一の対のイオン感応領域が設けられ、第二の対の電極チャンバに第一の対のイオン感応領域とは異なる第二の対のイオン感応領域が設けられている。
【００５０】
好ましくは、複合電極イオンプローブは接地電極をさらに備えている。
【００５１】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、少なくとも４つの電極チャンバを有するハウジングをさらに備えている。
【００５２】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対の電極チャンバが第一の電解質溶液を有し、第二の対の電極チャンバが第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有している。
【００５３】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のチャンバが第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバが第一の電解質溶液とは異なるイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有している。
【００５４】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第一の対のチャンバが第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバが第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有している。
【００５５】
好ましくは、複合電極イオンプローブは、第二の対のイオン感応領域が第一のイオン感応領域の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
同一の参照番号はすべての図面上で同一の要素を表わしている。図面は必ずしも同一の縮尺ではないことはいうまでもない。
【図１】動作電極と参照電極とを有する従来技術におけるｐＨメータプローブの一部分を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオンメータを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの一部分を示す図である
【図４】本発明の一実施形態に係る４つの電極ユニットを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電極ユニット特性を示すグラフである。
【図６】単一の電圧測定値が誤っている場合の複合電極イオンプローブの出力例を示す図である。
【図７】２つの電圧測定値が誤っている場合の複合電極イオンプローブの出力例を示す図である。
【図８】２つの電圧測定値が誤っている場合の複合電極イオンプローブの他の出力例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１〜図１３および下記記載には、本発明のベストモードを作製および利用する方法を当業者に教示するための特定の実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また当業者にとって明らかなように、以下の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することができる。したがって、本発明は、下記の記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によりのみ限定される。
【００５８】
図２には、本発明の実施形態に係るイオンメータ１００が示されている。イオンメータ１００は、複合電極イオンプローブ１０６と、メータ電子機器１０２と、メータ電子機器１０２に複合電極イオンプローブ１０６を接続するケーブル１０４とを備えている。それに代えて、イオンメータ１００が無線システムであって、複合電極イオンプローブ１０６がメータ電子機器１０２と無線で通信することができるようになっていてもよい。複合電極イオンプローブ１０６は、試験端子１０７を有していてもよい。
【００５９】
使用時において、複合電極イオンプローブ１０６は外部試験液体内に配設される。複合電極イオンプローブ１０６全体を浸けることもできるが、試験端子１０７を外部試験液体に接触させるかまたはその中に浸けるようになっている。外部試験液体はたとえば水であってもよいが、いうまでもなく、さまざまな他の液体を試験することができる。したがって、複合電極イオンプローブ１０６は、サンプル液体内に浸けられ、サンプル液体と相互作用し、ケーブル１０４によりメータ電子機器１０２へ転送される複数のイオン電圧信号／測定値を生成する。復合電極イオンプローブ１０６により生成される複数のイオン濃度電圧測定値は、たとえばｐＨレベルの如き外部試験液体内のイオン濃度に関するものである。
【００６０】
メータ電子機器１０２は、複合電極イオンプローブ１０６から複数のイオン濃度電圧測定値を受け取り、たとえばｐＨ値の如きイオン濃度測定値を取得するためこの信号を処理する。しかしながら、いうまでもなく、イオンメータ１００が他のイオンおよびイオン濃度を検知および／または測定してもよい。この処理には、測定電圧信号を参照信号と比較することが含まれており、動作電圧信号の測定電圧レベルと参照電極からの参照信号の電圧レベルとの間の差からイオン濃度測定値を求めることができる。したがって、参照信号が、すべてのイオン濃度測定値の基準として機能するために、所定の温度において非常に安定していることが重要である。参照信号が安定しておらず一定でなければ、得られるイオン濃度測定値は不正確なものとなる。
【００６１】
本発明によれば、複合電極イオンプローブ１０６は、２つ以上の動作電極を備えることができる（図３およびそれに対する記述を参照）。それに加えて、複合電極イオンプローブ１０６は２つ以上の参照電極を備えることができる。
【００６２】
複合電極イオンプローブ１０６はさらなる構成要素を備えることができる。たとえば複合電極イオンプローブ１０６はプリアンプおよび／または他の信号調整回路を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、保護ピン、バンプ、リッジなどの如き試験端子１０７から延出する保護用突起を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、ハウジング１２０（図９を参照）およびそれに関連する任意のシール、埋め込み材料、乾燥剤、充填剤などを備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、接地電極または接地要素を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、測温体を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、取り付け部品または取り付け機能を備えることができる。複合電極イオンプローブ１０６は、電磁干渉シールドを備えることができる。また、複合電極イオンプローブ１０６のための他の構成要素も考えられ、上記の記載が余すところのない完全なリストというわけではない。
【００６３】
図３には、本発明の実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一部が示されている。共通の構成要素は参照番号を共有している。本実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６は、少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄを備えている。少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄは、たとえばｐＨ測定値の如きイオン濃度測定値を生成するために用いられる。分かり易いように本明細書では４つの電極ユニットに焦点が当てられているが、いうまでもなく、３つ以上の電極ユニットが用いられ得る。
【００６４】
イオン濃度測定値を取得するためには２つの電極ユニットと１つのグランド（接地）とがあればよいが、上記の少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄはさらなる利点を提供することができる。複合電極は、複数の測定信号の相関関係を通じて測定精度を向上させることを提供する。複合電極は、測定信号を比較して異常値を排除する能力を通じて測定精度を向上させることを提供する。複合電極は、一または複数の電極ユニットにおいて問題を検出する能力を提供する。複合電極は、温度差および他の外部環境特性差に対して敏感にならない。
【００６５】
３つ以上の電極ユニット１０８により生成されるイオン電圧測定値を処理してイオン濃度測定値を生成することができる。複数のイオン濃度電圧測定値は、なんらかの冗長性および相互相関の機会が提供される。これらの３つ以上の電極ユニット１０８は、参照電極としてまたは動作電極／測定電極として必ずしも標識付けされる必要はない。
【００６６】
各電極ユニット１０８は、イオン感応領域１１６を含む電極チャンバ１１０と、電極チャンバ１１０内の電解質溶液１１２と、電極１１４とを備えている。電極チャンバ１１０は、図示されるように、ほぼ円筒形状を含むいかなる形状も有することができる。しかしながら、いうまでもなく、電極チャンバ１１０がたとえば楕円形、長方形、または断面異形状を含むいかなる所望の形状を有していてもよい。
【００６７】
電極チャンバ１１０は、適切ないかなる材料から形成されてもよい。この材料は、実質的に無孔性でなければならず、また、内部と外部との間の液体の交換を許容してはならない。それに加えて、イオン感応領域１１６はその材料に固定されなくてはならない。一実施形態では、電極チャンバ１１０はガラスから形成されている。しかしながら、他の材料も考えられ、それらは本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。有利なことに、電極１１４は電極チャンバ１１０内にシールされており、外部試験液体により汚染されることもなければ、影響を受けることもない。そうすることで、電極ユニット１０８が長い時間にわたって非常に安定する。
【００６８】
イオン感応領域１１６は、イオン感応材料の外表面でイオン交換を許容することによりイオン相互作用を可能とするが、電極チャンバ１１０の内部と外部との間での液体の交換を許容しない。内部の電解質溶液１１２は固定されているため、イオン感応材料の内表面には実質的に一定の電荷が存在する。イオン感応材料の外部の水和層内でのイオン交換により、外部試験液体と内部の電解質溶液１１２との間に電位差（すなわち、電位）が生じる。この電位の大きさは、内部の電解質溶液のイオン値および外部の試験液体のイオン値に依存する。たとえば、内部の電解質溶液がｐＨ７の値を有し、外部の試験液体がｐＨ７の値を有している場合、電位はほぼ０になる。外部の試験液体がｐＨ４の値を有している場合、対応する電位、たとえば標準型の５９ｍＶ／ｐＨのｐＨ感応ガラスに対して通常約（−１７７）ｍＶが電極１１４に発生する。
【００６９】
イオン感応領域１１６はいかなる態様のイオン反応材料であってもよい。たとえば、イオン感応領域１１６がイオン感応ガラスまたはｐＨ感応ガラスから形成されてもよい。しかしながら、他のイオン感応材料も本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。イオン感応領域１１６は測定される外部の試験液体に応じて選択される。一実施形態に係るイオン感応領域１１６は、シリカ、リチウム、カルシウムおよびその他の元素の酸化物からなる特別に調製されたｐＨ感応リチウムイオン導電ガラスを有している。このｐＨガラスの構造により、リチウムイオン電子が水溶液中の水素イオンと交換され、イオン感応領域１１６の外表面に水和層を形成することが可能となる。しかしながら、他の材料も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７０】
イオン感応領域１１６は、それぞれ対応する電極チャンバ１１０に接合されるイオン感応材料の部分を含んでいる。イオン感応領域１１６はいかなる形状またはサイズであってもよい。イオン感応領域１１６は図示されるように突出する球状部を含んでいてもよい。それに代えて、イオン感応領域１１６はほぼ平面形状の部分を含んでいてもよい（図９を参照）。いうまでもなく、他の形状およびサイズも考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７１】
イオン感応領域１１６は、電極チャンバ１１０のいかなる位置、たとえば端部（図示されている）に設けられてもよい。イオン感応領域１１６は、たとえば電極チャンバ１１０のアパーチャに成型されてもよいしまたは接合されてもよい。それに代えて、イオン感応領域１１６は、電極チャンバの形成中に、たとえばガラス吹き成形により電極チャンバ１１０内に形成されてもよい。
【００７２】
さまざまなイオン感応領域１１６は、共通のイオン相互作用特性を共有するように非常に類似している点がある場合もある。そのような１つのイオン相互作用特性にはイオン感応特性が含まれる。たとえば、従来技術における典型的なｐＨガラスの感応度は単位ｐＨ当たり約５９〜６０ミリボルト（ｍＶ／ｐＨ）である。それに代えて、さまざまなイオン感応領域１１６は複合電極イオンプローブ１０６の所望の特性に応じて異なっていてもよい。さまざまなイオン感応領域１１６は、同一のサイズ、形状、厚さ、組成などである必要はない。たとえば、イオン感応領域１１６Ａに、イオン感応領域１１６Ｂよりも低いイオン感応度を有するイオン感応材料が含まれてもよい。
【００７３】
電極チャンバ１１０は、電解質溶液１１２で実質的に満たされている。電解質溶液１１２には、対応する電極１１４に（イオン感応領域１１６上の）電位を伝えることができるいかなる溶液が含まれてもよい。電解質溶液１１２には、いかなる所望のタイプまたは濃度のイオンが含まれていてもよい。以下に記載するように、イオンメータ１００の所望の動作を達成するように電解質溶液１１２のイオンタイプまたは濃度を選択することができる。
【００７４】
電極１１４は適切ないかなる材料から形成してもよい。実施形態によっては、当該技術分野において公知になっているような銀／塩化銀から電極１１４を形成する場合もある。しかしながら、他の材料も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７５】
実施形態によっては、図示されているように、電極１１４は電極チャンバ１１０のほぼ中心軸上に設けられている場合もある。しかしながら、いうまでもなく、他の配置も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００７６】
いうまでもなく、複数の電極は同一である必要はない。それどころか、電極ユニット１０８は複数の点において異なってもよい。電極ユニット１０８は、さまざまなイオン反応率／イオン感応度を有するイオン感応領域１１６を備えることができる。電極ユニット１０８は、たとえば異なるｐＨ値の如き異なる特性を有する電解質溶液１１２で満たされていてもよい。このことについて図４と関連させて以下に説明する。
【００７７】
図４には、本発明の実施形態に係る４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄが示されている。この実施形態では、４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄを組み合わせて２つの対が形成されている。第一の電極対においては、電極ユニット１０８Ａが約５９ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域１１６Ａと約ｐＨ４の電解質溶液とを備えており、電極ユニット１０８Ｂが約５９ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域１１６Ｂと約ｐＨ７の電解質溶液とを備えている。この対の２つの電解質溶液は、たとえば外部試験液体のｐＨを測定することができるように、イオンタイプおよび／またはイオン濃度が異なっていてもよい。第二の電極対においては、電極ユニット１０８Cが約４ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域域１１６Cと約ｐＨ４の電解質溶液とを備えており、電極ユニット１０８Dが約４ｍＶ／ｐＨのイオン感応度を有するイオン感応領域１１６Dと約ｐＨ７の電解質溶液とを備えている。この対の２つの電解質溶液は、外部試験液体のｐＨを別々に測定することができるように、先の場合と同様に異なっていてもよい。
【００７８】
したがって、電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂは同様のイオン応答特性と異なる電解質とを有している。同様に、電極ユニット１０８Ｃおよび１０８Ｄは同様のイオン応答特性と異なる電解質と有している。
【００７９】
外部試験液体について、第一のイオン測定を行うべく電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂを相互に比較することができ、また、第二の独立したイオン測定を行うべく電極ユニット１０８Ｃおよび１０８Ｄを相互に比較することができる。
【００８０】
イオン感応領域についての５９ｍＶ／ｐＨおよび４ｍＶ／ｐＨの値は例示のみを意図したものであり、これに限定されるものではない。イオン感応領域に対していかなる態様のイオン特性が選択されてもよい。しかしながら、イオン電圧測定値間で比較を行うことができるように２対の電極ユニットが異なるイオン特性を有していることが有利である。なお、いうまでもなく、２対の電極ユニット間の応答距離が大きいと、信号対雑音比が大きくなり、イオンメータ１００の計測能力が向上する。
【００８１】
さらに、１対の電極ユニットのイオン応答を可及的に０にすることが有利である。したがって、５９ｍＶ／ｐＨのイオン感応ガラスを加熱すると、そのイオン応答を本実施形態に記載の４ｍＶ／ｐＨのイオンガラスの如き一桁のイオン応答値に至るまで低下させることができる。他のイオン応答値も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００８２】
これらの２つの電極対の正常動作での反応が図５に図示および説明されている。これらの２つの電極対の異常動作での反応が図６〜図８に図示および説明されている。なお、いうまでもなく、この実施形態に記載のイオン感応領域および電解質は、例示のみを意図したものであり、いかなる意味においても限定されるものではない。
【００８３】
４未満の電極の数／値で外部試験液体のｐＨを測定することは可能であるが、４つの電極ユニットによりクロス検証ができるようになる。単一の外部試験液体の場合には、液体のイオン濃度が未知の場合であっても、４つの電圧測定値は実質的に一致する。単一の異常値は、容易に検出され、適切に対処される。
【００８４】
４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄにより、相互にクロス検証することができるようになる。有利なことには、実施形態によっては、メータ電子機器１０２は、自動的にイオン応答の傾斜を補償することができるようになっている（図５を参照）。さらに、４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄは永続的に校正を行うことができる。４つの電圧測定値のうちの３つが近似しており、１つが著しく異なっている場合、イオンメータ１００は、異なっている測定値が信頼できるものではなく、このような測定値は無視可能であると判断することができる。さらに、測定値のうちの２つに著しく差がある場合、イオンメータ１００は４つのうちのいずれかの２つをイオン濃度測定値に用いることができないと判断することができる。
【００８５】
それに代えて、電極ユニット１０８Ａと電極ユニット１０８Ｄとを対にし、電極ユニット１０８Ｂと電極ユニット１０８Ｃとを対にして比較するようにしてもよい。さらに、実施形態によっては、２つの対（たとえば、対（１０８Ａ−１０８Ｂおよび１０８Ｃ−１０８Ｄ）または対（１０８Ａ−１０８Ｄおよび１０８Ｂ−１０８Ｃ）を比較するようになっていてもよい。
【００８６】
なお、この図の電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂの対は、イオン感応度が両方の電極ユニットにおいて同一（すなわち、５９ｍＶ／ｐＨ対５９ｍＶ／ｐＨ）であるため、イオン濃度を検出するようには機能しない。しかしながら、電極ユニット１０８Ａおよび１０８Ｂの対を診断目的で用いることができる。
【００８７】
図５は、本発明の一実施形態に係る電極ユニットの特性を示すグラフである。水平軸はｐＨ値を表わしており、鉛直軸はミリボルト（ｍＶ）で表わされる測定電圧を表わしている。グラフの４つの破線は、４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄのイオン応答特性を表わしている。４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄのうちの少なくとも１つは参照電極ユニットとして扱われている。参照電極は、参照電圧応答（クロス検証作業には必要でない）として用いるために異なるイオン感応度を有していなければならない。このグラフでは、電極ユニットのうちの２つは、約ｐＨ４の電解質Ａである第一の電解質溶液を有しており、他の２つの電極ユニットは、約ｐＨ７の第二の電解質溶液を有している。電解質Ａは、ｐＨレベル４（グラフ上のＡ点）を有しており、また、電解質Ｂは、ｐＨレベル７（Ｂ点）を有している。本例における電解質Ａを保持する２つの電極ユニットは、約５９ｍＶ／ｐＨおよび約４ｍＶ／ｐＨのｐＨ感応ガラスを有している。このことは、２つの電極の破線の傾きに反映されている。同様に、電解質Ｂを保持する２つの電極ユニットは、約５９ｍＶ／ｐＨおよび約４ｍＶ／ｐＨのｐＨ感応ガラスを有している。したがって、特定の外部試験液体について、各電極は異なる電位を測定することになる。４つの電位測定値／電圧測定値を用いて外部試験液体のイオン濃度を求めることができる。
【００８８】
Ｃ点を通る鉛直線は１つのイオン濃度測定値の一例である。本例では、外部試験液体は、ｐＨ６の値を有している。したがって、複合電極イオンプローブ１０６が、適切に作動している場合、近似的に図示されているようにＣ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４の電圧測定値を生じることになる。電解質ＢがｐＨレベル７を有しているので、電圧測定値Ｃ１およびＣ２は、負の電圧値（ｐＨ６はｐＨ７より小さい）になり、電圧測定値Ｃ３およびＣ４は、正の値（ｐＨ６はｐＨ４より大きい）になる。
【００８９】
これらの４つの電圧測定値のクロス相関関係を取ることにより４つの値のすべてが期待値を有することを確かめることができる。たとえば、この例においてＣ１〜Ｃ３が与えられた場合、外部試験液体はｐＨレベル６を有することになる。したがって、電極ユニットが５９ｍＶ／ｐＨのガラスとｐＨ４の内部の電解質とを有している場合、差がｐH２であるので、Ｃ４の値は約１１８ｍＶになる（ｐＨ２×５９ｍＶ／ｐＨ＝１１８ｍＶ）。Ｃ４の測定値が約１１８ｍＶでない場合、Ｃ４の測定値が誤っている恐れがある。
【００９０】
図６には、単一の電圧測定値が誤っている複合電極イオンプローブの出力例が示されている。先の場合と同様に、Ｃ点は外部試験液体の値がｐＨ６であることを反映している。ここでは、Ｃ１の測定値は期待値よりも大きな負の電圧である。グラフから明らかなように、Ｃ１の電圧レベルは、７／５９ラインとｐＨ軸上の６の値（すなわち、Ｃ点を通る鉛直線）との交点に反映されるべきである。本例では、Ｃ１の電圧測定値は本来あるべき値よりも著しく負の値になっている。この結果、Ｃ１の測定値は、記録されてもよいし、報告されてもよいし、および／または、後のイオン濃度測量値においては無視されてもよい。
【００９１】
電圧測定値が、誤差しきい値またはその範囲を超えて期待値から変化している場合、誤りの電圧測定値は、イオン濃度測定値の決定値から除かれてもよいし、何らかの方法で補償または訂正されてもよい。ここで、所望ならば、誤りのＣ１の電圧測定値をイオン濃度測定値の決定値から省いてもよい。それに代えて、誤りの電圧測定値は、低い重み付けが与えられるようにしてもよいし、または、誤差しきい値もしくはその範囲の中に測定値を収めるように変更されてもよい。他の補償または訂正も考えられ、それらも本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。
【００９２】
図７には、２つの電圧測定値が誤りである複合電極イオンプローブの出力例が示されている。先の場合と同様に、Ｃ点は外部試験液体の値がｐＨ６であることを反映している。ここでは、Ｃ１およびＣ２の測定値の両方が不正確であると思われる。Ｃ１の電圧は、７／５９の破線とＣの鉛直線との交点に一致すべきである。Ｃ２の電圧は、７／５の破線とＣの鉛直線と交点に一致すべきである。（Ｃ３、Ｃ４）の対が外部試験液体のｐＨ６を示しているものの、Ｃ１およびＣ２がばらばらで一致していない場合、Ｃ１およびＣ２の両方が誤った読み取り値を生じている恐れがある。しかしながら、（Ｃ１、Ｃ２）の電極対が近似的に一致している場合、電極のうちのどれが誤利を生じているのかを区別することは可能ではない。
【００９３】
図８には、２つの電圧測定が誤りである複合電極イオンプローブの他の出力例が示されている。先の場合と同様に、Ｃ点は外部試験液体の値がｐＨ６であることを反映している。ここでは、Ｃ１およびＣ４の測定値が不正確であると思われる。このシナリオでは、Ｃ２およびＣ３の測定は正確であると思われる。先の場合と同様に、Ｃ１およびＣ４がＣ２およびＣ３の測定値から離れているとともに互いにも異なっている場合、Ｃ１およびＣ４の測定値が問題であると考えられる。
【００９４】
図９には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、複合電極イオンプローブ１０６は、少なくとも４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄを備えている（分かりやすいように、イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄには符号を付けていない）。電極１１４／電極ユニット１０８の各々にケーブル１０４（図２を参照）を接続することができる。電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄは、イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄのうちの少なくとも一部が露出するようにハウジング１２０内に設けられている。イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄには、イオン感応材料からなるドーム状のまたは突出した部分が含まれてもよいし、または、イオン感応材料からなる円板もしくは平板が含まれてもよい。イオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄは、ハウジング１２０に接合されてもよいし、または、他の方法で固定されてもよい。
【００９５】
電極チャンバ１１０Ａ〜１１０Ｄの一部としてイオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄを形成することができる。それに代えて、ハウジング１２０が、当該ハウジング１２０を複数のチャンバに分割する内部隔壁１２３Ａ〜１２３Ｄを有し、イオン感応領域１０８Ａ〜１０８Ｄが、ハウジング１２０の適切な領域内に固定されまたは形成されてもよい。４つのチャンバ、すなわち４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄが図示されているが、いうまでもなくこれに代えて、複合電極イオンプローブ１０６内に他の数の電極ユニット１０８が設けられてもよい。
【００９６】
ハウジング１２０から延びて電極ユニット１０８を保護する一または複数の突出部（図示さず）の如きさらなる構成要素が設けられてもよい。複合電極イオンプローブ１０６は、ハウジング１２０内またはハウジング１２０の内表面もしくは外表面に形成される接地電極もしくは接地領域（図示せず）および／またはシールド部の如き特徴部をさらに備えていてもよい。たとえば、ハウジング１２０の少なくとも一部分が金属シールドから構成されていてもよい。
【００９７】
図１０には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、複合電極イオンプローブ１０は、ハウジング１２０内に保持される個別の複合電極ユニット１０８を備えている。電極１１４または電極ユニット１０８の各々にケーブル１０４を接続することができる。この複合電極イオンプローブ１０６は接地電極１２３をさらに有することができる。各電極ユニット１０８は、対応するイオン感応領域１１６および電極１１４（図示せず）を有している。
【００９８】
ハウジング１２０は、いかなる態様の材料であってよいし、適切ないかなる形状に形成されていてもよい。実施形態によっては、複合電極ユニット１０８は、ハウジング１２０に接合されているかまたは他の方法で固定されている。それに代えて、複合電極ユニット１０８は、摩擦嵌合により保持されてもよいし、または、なんらかの方法でハウジング１２０内に保持されてもよい。
【００９９】
図１１には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、復合電極イオンプローブ１０６が２つのデュアル電極ユニット１１９Ａおよび１１９Ｂからなっている。各デュアル電極ユニット１１９は、２つの電解質溶液（１１２Ａ、１１２Ｂ）または（１１２Ｃ、１１２Ｄ）と、２つのイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）または（１１６Ｃ、１１６Ｄ）と、２つの電極（１１４Ａ、１１４Ｂ）または（１１４Ｃ、１１４Ｄ）とを備えている。したがって、２つのデュアル電極ユニット１１９Ａおよび１１９Ｂが先に説明したような４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄに相当する。
【０１００】
図１２には、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、複合電極イオンプローブ１０６は、２つのデュアル電極ユニット１２９Ａおよび１２９Ｂからなっている。各デュアル電極ユニット１２９は、二つのイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）または（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有するハウジング１３０Ａおよび１３０Ｂを備えており、また、動作電極１１４Ａおよび１１４Ｃならびに参照電極１１４Ｂおよび１１４Ｄ（図示しないが、ハウジング１３０Ａもしくは１３０Ｂの内部に位置しかつイオン感応領域１１６Ｂもしくは１１６Ｄに隣接している）をさらに備えている。
【０１０１】
２つのイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）または（１１６Ｃ、１１６Ｄ）は、それぞれに対応するハウジング１３０Ａまたは１３０Ｂの端部に位置する第一のイオン感応領域１１６Ａまたは１１６Ｃと、ハウジング１３０Ａまたは１３０Ｂの側面に位置する第二のイオン感応領域１１６Ｂまたは１１６Ｄとを含みうる。この実施形態では、図面から明らかなように、イオン感応領域は、それぞれ対応する電極ユニット１２９Ａおよび１２９Ｂの端部に制限されているわけではない。
【０１０２】
図１３Ａ〜図１３Ｂには、本発明の一実施形態に係る複合電極イオンプローブ１０６の一例が示されている。この実施形態では、ハウジング１２０の内部を４つのチャンバ、すなわち４つの電極ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄに分割する隔壁１２４Ａ〜１２４Ｄを有している。これらのイオン感応領域１１６Ａ〜１１６Ｄ（分かり易いよう符号は付さず）は、先に記載したようなイオン感応材料からなるドーム状のまたは突出した部分であって、球状の端部１２８を形成することができる。内部隔壁１２４〜１２７は、球状の端部１２８まで延びて球状の端部１２８と結合することにより、４つの独立した電極チャンバをハウジング１２０内に形成するようになっていてもよい。ケーブル１０４（図２を参照）を電極ユニット１０８の各々の中の電極１１４Ａ〜１１４Ｄに接続することができる。
【０１０３】
図示されている実施形態では、電極ユニットのうちの２つは、たとえばｐＨ＝４の溶液と、Ａ型ガラスおよびＢ型ガラスとを有している。他の２つの電極ユニットは、ｐＨ＝７の溶液と、Ａ型ガラスおよびＢ型ガラスとを有している。いうまでもなく、ガラスのタイプはさまざまなイオン感応度を有していてもよい。また、他のタイプのイオンおよび濃度を用いてもよく、先に記載した数は例示のみを意図したものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のイオン濃度電圧測定値を受信し、該複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器（１０２）と、
前記メータ電子機器（１０２）と通信し、前記複数のイオン濃度電圧測定値を前記メータ電子機器（１０２）に向けて生成するように構成された３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）と
を備えてなる、複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項２】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項３】
前記３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）を収容するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項４】
前記３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）が、
実質的にシールされている３つ以上の電極チャンバ（１１０）と、
前記３つ以上の電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して形成され、前記３つ以上の電極チャンバ（１１０）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された３つ以上のイオン感応領域（１１６）と、
前記３つ以上の電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して位置し、前記メータ電子機器（１０２）に向けて前記複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成された３つ以上の電極（１１４）と
を備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項５】
前記３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）が、
実質的にシールされている４つの電極チャンバ（１１０）と、
前記４つの電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して形成され、前記４つの電極チャンバ（１１０）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された４つのイオン感応領域（１１６）と、
前記４つの電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して位置し、前記メータ電子機器に向けて前記複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成された４つの電極（１１４）と
を備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項６】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項７】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるタイプのイオンまたは濃度を有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項８】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項９】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）とは異なる第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項１０】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項１１】
実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と、
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して形成され、前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域（１１６Ａ〜１１６Ｄ）と、
前記４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極（１１４Ａ〜１１４Ｄ）と
を備えてなる、複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１２】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１３】
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を有するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１４】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１５】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるイオンのタイプまたはイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１６】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１７】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）とは異なる第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１８】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１９】
第一の電解質溶液を有する第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有し、実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と、
前記少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して形成され、前記少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域（１１６Ａ〜１１６Ｄ）と、
前記４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極（１１４Ａ〜１１４Ｄ）と
を備えてなる、複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２０】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２１】
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を収容するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２２】
前記第二の電解質溶液が前記第一の電解質溶液とは異なるイオンのタイプまたはイオン濃度を有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２３】
前記第二の電解質溶液が前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２４】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）とは異なる第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２５】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２６】
実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と、
前記少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して形成され、前記少なくとも４つのチャンバ（１１ＯＡ〜１１０Ｄ）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成され、第一のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一のイオン感応領域とは異なる第二のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、少なくとも４つのイオン感応領域（１１６Ａ〜１１６Ｄ）と、
前記４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極（１１４Ａ〜１１４Ｄ）とを備えてなる、複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２７】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２８】
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を有するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２９】
第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の電解質溶液を有し、第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項３０】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の電解質溶液とは異なるイオンのタイプまたはイオン濃度を有する第二の電解質溶液を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項３１】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項３２】
前記第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）が前記第一のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１】
複数のイオン濃度電圧測定値を受信し、該複数のイオン濃度電圧測定値からイオン濃度測定値を生成するように構成されたメータ電子機器（１０２）と、
前記メータ電子機器（１０２）と通信し、前記複数のイオン濃度電圧測定値を前記メータ電子機器（１０２）に向けて生成するように構成された３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）と
を備えてなる、複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項２】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項３】
前記３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）を収容するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項４】
前記３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）が、
実質的にシールされている３つ以上の電極チャンバ（１１０）と、
前記３つ以上の電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して形成され、前記３つ以上の電極チャンバ（１１０）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された３つ以上のイオン感応領域（１１６）と、
前記３つ以上の電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して位置し、前記メータ電子機器（１０２）に向けて前記複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成された３つ以上の電極（１１４）と
を備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項５】
前記３つ以上の個別の電極ユニット（１０８）が、
実質的にシールされている４つの電極チャンバ（１１０）と、
前記４つの電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して形成され、前記４つの電極チャンバ（１１０）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された４つのイオン感応領域（１１６）と、
前記４つの電極チャンバ（１１０）内にそれぞれ対応して位置し、前記メータ電子機器に向けて前記複数のイオン濃度電圧測定値を生成するように構成された４つの電極（１１４）と
を備えてなる、請求項１に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項６】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項７】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるタイプのイオンまたは濃度を有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項８】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項９】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）とは異なる第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項１０】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項５に記載の複合電極イオンメータ（１００）。
【請求項１１】
実質的にシールされている少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と、
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して形成され、前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域（１１６Ａ〜１１６Ｄ）と、
前記４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極（１１４Ａ〜１１４Ｄ）と
を備えてなる、複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１２】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１３】
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を有するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１４】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１５】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるイオンのタイプまたはイオン濃度を有している第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１６】
第一の電解質溶液を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１７】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）とは異なる第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１８】
第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有する第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有する第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、請求項１１に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項１９】
第一の電解質溶液を有する第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有する第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有し、実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と、
前記少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して形成され、前記少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成された少なくとも４つのイオン感応領域（１１６Ａ〜１１６Ｄ）と、
前記４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極（１１４Ａ〜１１４Ｄ）と
を備えてなる、複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２０】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２１】
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を収容するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２２】
前記第二の電解質溶液が前記第一の電解質溶液とは異なるイオンのタイプまたはイオン濃度を有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２３】
前記第二の電解質溶液が前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２４】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）とは異なる第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２５】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の対のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有する第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）を有してなる、請求項１９に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２６】
実質的にシールされている少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）と、
前記少なくとも４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して形成され、前記少なくとも４つのチャンバ（１１ＯＡ〜１１０Ｄ）と前記複合電極イオンプローブ（１０６）の外部との間のイオン相互作用を可能とするように構成され、第一のイオン感応領域を有する第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、前記第一のイオン感応領域とは異なる第二のイオン感応領域を有する第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とを有している、少なくとも４つのイオン感応領域（１１６Ａ〜１１６Ｄ）と、
前記４つのチャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）内にそれぞれ対応して位置する少なくとも４つの電極（１１４Ａ〜１１４Ｄ）とを備えてなる、複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２７】
接地電極（１２３）をさらに備えてなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２８】
前記少なくとも４つの電極チャンバ（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を有するハウジング（１２０）をさらに備えてなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項２９】
第一の対の電極チャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の電解質溶液を有し、第二の対の電極チャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の電解質溶液とは異なる第二の電解質溶液を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項３０】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の電解質溶液とは異なるイオンのタイプまたはイオン濃度を有する第二の電解質溶液を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項３１】
第一の対のチャンバ（１１０Ａ、１１０Ｂ）が第一の電解質溶液を有し、第二の対のチャンバ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）が前記第一の電解質溶液とは異なるｐＨレベルを有する第二の電解質溶液を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【請求項３２】
前記第二の対のイオン感応領域（１１６Ｃ、１１６Ｄ）が前記第一のイオン感応領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）の第一のイオン感応特性とは異なる第二のイオン感応特性を有してなる、請求項２６に記載の複合電極イオンプローブ（１０６）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【公表番号】特表２０１１−５０１１５４（Ｐ２０１１−５０１１５４Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３００３５（Ｐ２０１０−５３００３５）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７９４６７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５２０２２
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５１０１０９０３９）ハッチ カンパニー (2)
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７９４６７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５２０２２
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５１０１０９０３９）ハッチ カンパニー (2)
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