ｐＨ測定方法
【課題】 被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができるｐＨ測定方法を提供すること。
【解決手段】 上記課題を解決する本発明のｐＨ測定方法は、被検液のｐＨを測定する方法であって、支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材を被検液により濡らす第１のステップと、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材の光透過率を測定する第２のステップと、予め得られているｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、第２のステップで得られる光透過率の測定値から被検液のｐＨを求める第３のステップとを備える。
【解決手段】 上記課題を解決する本発明のｐＨ測定方法は、被検液のｐＨを測定する方法であって、支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材を被検液により濡らす第１のステップと、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材の光透過率を測定する第２のステップと、予め得られているｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、第２のステップで得られる光透過率の測定値から被検液のｐＨを求める第３のステップとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被検液のｐＨを測定する際には、水素イオン選択性の感応膜を有するｐＨ測定電極や、ｐＨ指示薬の水溶液をろ紙に含浸し乾燥したｐＨ試験紙が使用される（例えば、非特許文献１を参照）。ｐＨ測定電極を使用する場合、ｐＨを精度よく求めることができるものの、被検液の数が多いときなどは測定毎に電極を洗浄する必要があるため作業が煩雑となり、迅速な測定が困難である。一方、ｐＨ試験紙を使用する場合、簡便且つ迅速にｐＨを測定することができる。具体的には、ｐＨ試験紙を被検液で濡らし、変色したｐＨ試験紙と色見本とを目視で比較することによりｐＨを求めることができる。
【非特許文献１】高木誠司、「定量分析の実験と計算」、ｐ．５０８及びｐ．５３６、共立出版株式会社、昭和５９年３月１０日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のｐＨ試験紙を用いた目視による測定では、誤差が生じやすく、被検液のｐＨを数値化するには不向きであり、精度の点で不十分となる場合が多かった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができるｐＨ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明のｐＨ測定方法は、被検液のｐＨを測定する方法であって、支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材を被検液により濡らす第１のステップと、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材の光透過率を測定する第２のステップと、予め得られているｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、第２のステップで得られる光透過率の測定値から被検液のｐＨを求める第３のステップとを備える。
【０００６】
本発明のｐＨ測定方法によれば、被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができる。
【０００７】
上記の効果は、支持体として例えばセルロース繊維を主成分とするものなどを用いれば被検液をｐＨ指示部材内に良好に拡散させることができるとともに、被検液により濡らされた上記ｐＨ指示部材の光透過率と被検液のｐＨとの間に高い相関関係があり、その相関関係を用いれば光透過率を指標として被検液のｐＨを精度よく見積もることができるという本発明者の知見に基づくものである。なお、従来の目視による判定精度を高めるものとして、反射率を測定してこれを指標とする方法が考えられるが、本発明者の検討によると、反射率を指標とする場合には本発明のｐＨ測定方法で達成できる精度を得ることは困難であることが判明している。
【０００８】
また、被検液にｐＨ指示薬を直接滴下し、比色計を用いてｐＨを見積もる方法も考えられる。しかし、このような方法は、被検液とｐＨ指示薬とを十分混合するという煩雑な操作を必要とするため簡便性が十分ではなく、またｐＨを精度よく測定するためには一定量以上（通常１ｍｌ以上）の被検液を必要とするため被検液が少量である場合には測定が困難となる。これに対して、本発明のｐＨ測定方法によれば、少量の被検液であってもｐＨ指示部材内に良好に拡散させることができることから、ｐＨを精度よく測定することができる。
【０００９】
更に、本発明のｐＨ測定方法によれば、支持体として例えばセルロース繊維を主成分とするものなどを適用することで、被検液を毛細管現象により迅速にｐＨ指示部材中に拡散させることができることから、測定時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のｐＨ測定方法によれば光透過率を測定することによって被検液のｐＨを精度よく求めることができることから、本発明のｐＨ測定方法を適用してｐＨの測定システムを構築する場合、反射率を測定する場合よりも光学系を小さく設計することが可能となり、ｐＨの測定システムをよりコンパクトなものにすることが可能となる。
【００１１】
本発明のｐＨ測定方法においては、上記ｐＨ指示部材が、光透過性の外装体に密封されたものであり、上記第１のステップにおいて、外装体の一部を開口し、当該開口から被検液を注入してｐＨ指示部材を被検液により濡らすことが好ましい。
【００１２】
ｐＨ指示部材が光透過性の外装体に密封されることで、ｐＨ指示部材の長期保存が可能となり、ｐＨ測定における簡便性を更に向上させることができる。また、ｐＨ指示部材が光透過性の外装体に収容された状態にあることから、測定に際して外装体の一部を開口し、この開口から被検液を注入するだけで所望の量の被検液を容易に充填することができ、ｐＨ測定の精度を更に向上させることが可能となる。さらには、ｐＨ指示部材が外装体に収容されていることで、被検液による汚染をより有効に防止することができ、廃棄処理も容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができるｐＨ測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。
【００１５】
先ず、本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材について説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材の好適な一実施形態を示す正面図である。図２は、図１に示されるｐＨ測定用部材のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。図１に示されるｐＨ測定用部材１００は、セルロース繊維を主成分とする板状の支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材１１０と、ｐＨ指示部材１１０を密封する光透過性の外装体１２０とを備えて構成されている。また、外装体１２０の一部には、開口１３０が設けられており、更にこの開口１３０は剥がすことが可能なシール部１４０によって塞がれている。ｐＨを測定する場合、シール部１４０を剥がすことで開口１３０から被検液を注入することができるようになり、ｐＨ指示部材１１０を被検液により濡らすことが可能となる。
【００１７】
ｐＨ指示部材１１０を構成するセルロース繊維を主成分とする支持体としては、例えば、ろ紙、メンブランフィルター、ろ過板、ガラス繊維が混在するろ紙などが挙げられる。これらのうち、ろ紙は、ｐＨ０〜１２において安定であるとともに、吸水度が６．０〜１０．０ｃｍと優れた吸水性を有していることから好ましく使用できる。支持体としてろ紙を使用することにより、被検液で濡らしたｐＨ指示部材が適度な光透過性を示すようになるとともに、ｐＨ指示部材の吸水性及びｐＨ安定性が向上し、ｐＨを更に精度よく、迅速に測定することが可能となる。更に、ろ紙は、その種類（単位面積あたりの質量及び厚さ）によって、水にぬらした際の可視光域の光に対する透過率が４０％以上となるものがある。
【００１８】
また、本実施形態においては、被検液を良好に分散させる点で、支持体がセルロース繊維を５０質量％以上含有するものであることが好ましく、７５質量％以上含有するものであることがより好ましい。
【００１９】
また、本実施形態においては、ｐＨ指示部材１１０の光透過率の変化を精度よく測定する観点から、支持体が被検液の屈折率に近い屈折率を有する材質から構成されていることが好ましい。
【００２０】
支持体１１０の形、大きさについては特に限定されないが、取扱い性、少量の被検液であっても測定できること、精度よくｐＨを測定することなどを考慮して、矩形のシートであることが好ましい。例えば、厚み：０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、長辺長さ：５ｍｍ〜１５０ｍｍ、短辺長さ：５ｍｍ〜１００ｍｍとすることができる。
【００２１】
支持体上に吸着させるｐＨ指示薬としては、被検液の水素イオン濃度（ｐＨ）により変色する公知の色素（酸塩基指示薬）を用いることができる。なお、色素の変色機構は次の式によるものである。
ＨＩｎ ⇔ Ｈ＋ ＋ Ｉｎ−
ＨＩｎは分子形を示し、Ｉｎ−はイオン形を示す。分子形（ＨＩｎ）とイオン系（Ｉｎ−）では吸収する光の波長が異なるため、変色が生じる。なお、変色域においては、両者が混ざった状態となるため、溶液の色は中間の色調になる。
【００２２】
本実施形態において好適に用いられるｐＨ指示薬としては、例えば、表１〜４に示されるｐＨ指示薬１〜７０が挙げられる。また、表１〜４には、各ｐＨ指示薬１〜７０のｐＨ変色域及び色の変化、並びに、ｐＨ指示薬水溶液の吸収ピークの波長を合わせて示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
これらのｐＨ指示薬は、ｐＨ測定用部材１００によって測定されるｐＨの範囲に応じて適宜選択して使用される。例えば、ｐＨ５．０〜７．０を測定範囲とするｐＨ測定用部材１００を作製する場合には、ｐ−Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（ｐＨ変色域：（淡黄色）５．０−７．６（黄色）、吸収ピーク波長：４２０ｎｍ）などを用いることができる。また、上記の指示薬は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、ｐＨ指示薬溶液の吸収ピーク波長は、溶液の溶媒組成、指示薬の溶解状態、温度など、様々な要因でシフトし、その範囲は±１００ｎｍに至ることがある。そのため、測定の際の各種条件（溶媒組成、ｐＨ指示薬の濃度、支持体の種類など）が決定された後に、この条件で分光光度計などを用いて吸収ピーク波長を測定し、測定の際に有効となる波長を確認することが好ましい。
【００２８】
また、吸収ピークが１つであり、且つ、ｐＨ変色域がより広範囲にあるｐＨ指示薬を用いれば、後述するｐＨ測定装置における光源を一種類のみ設けてｐＨ変色域に対応する吸収ピーク波長の光強度の増減を測定することが可能となり、装置の低コスト化を図ることができる。
【００２９】
ｐＨ指示部材１１０は、例えば、ｐＨ指示薬を水またはアルコールに溶解させた溶液を、ろ紙などの支持体に含浸させ、これを５〜１５０℃で乾燥することにより作製することができる。
【００３０】
外装体１２０としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ナイロンなどのラミネートフィルムから形成されるものが挙げられる。これらのラミネートフィルムによってｐＨ指示部材１１０を挟み、フィルムの周縁部を熱融着することにより外装体を形成することができる。
【００３１】
ｐＨ測定用部材１００においては、開口１３０及びシール部１４０を設けなくてもかまわないが、この場合、測定する際に外装体１２０の一部に被検液を注入するための開口部が設けられる。
【００３２】
次に、本発明のｐＨ測定方法を実施するためのｐＨ測定システムについて説明する。図３は、本発明のｐＨ測定方法を実施するためのｐＨ測定システムの一実施形態を示す概略構成図である。図３に示されるｐＨ測定システム１は、上述した本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材１００、及び、ｐＨ測定装置５０から構成されている。ｐＨ測定装置５０は、所定の波長の光を含む光Ｌを出射する光源１０と、光源１０に対向して設けられ、光源１０から出射された光Ｌに対して感度を有する受光素子２０と、光源１０と受光素子２０との間にｐＨ測定用部材１００を保持するホルダー３０と、光源１０及び受光素子２０に電気的に接続された制御部４０とを備える。なお、図１には、ｐＨ測定用部材１００がホルダー３０に保持された状態、すなわち測定時の状態が示されている。ｐＨ測定用部材１００は、測定毎に取り換えられる。
【００３３】
制御部４０は、ＣＰＵ及び外部記憶装置から構成され、ＣＰＵは、所定の演算処理を行なう演算プログラムが記憶されたＲＯＭと演算処理の際に各種データを記憶するＲＡＭとを有している。このＣＰＵは、受光素子２０で検出された光強度に基づいて算出されたｐＨ指示部材についての光透過率から、外部記憶装置に記憶させた予め得られているｐＨ指示部材についての光透過率とｐＨとの相関（検量線）に基づいて被検液のｐＨを算出し、得られた結果をディスプレイに出力する。なお、ｐＨ指示部材についての光透過率は、ゼロ点補正された関数を基準に検出された光強度を透過率に変換することにより算出してもよい。
【００３４】
光源１０としては、例えば、ＬＥＤ、半導体レーザー、ＥＬ、蛍光灯、電球などが挙げられる。本実施形態においては、ｐＨ測定用部材１００に含まれるｐＨ指示薬の吸収ピークの波長に応じて光源を選択することが好ましい。具体的には、例えば、表１〜４に示されるｐＨ指示薬を用いる場合、吸収ピーク波長は指示薬の溶解状態によって約±１００ｎｍの範囲でシフトすることがあるため、ｐＨ測定用部材（例えば、支持体としてのろ紙にｐＨ指示薬を染み込ませた状態や、更に外装体を有する場合にはそれに収容させた状態など）ごとに分光光度計で吸収ピーク波長を確認し、この波長に基づいて使用する光源を設定することが好ましい。本実施形態においては、上記のようにして確認された吸収ピーク波長の好ましくは±７０ｎｍ、より好ましくは±３０ｎｍの範囲内の光を出射できる光源を使用することが好ましい。例えば、ｐＨ指示薬として、ｐ−Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（ｐＨ変色域：（淡黄色）５．０−７．６（黄色）、吸収波長：４２０ｎｍ）を含むｐＨ測定用部材１００を用いてｐＨの測定を行う場合、波長が３５０〜４９０ｎｍの範囲にある光を出射できるＬＥＤを光源１０として使用することが好ましい。
【００３５】
また、本実施形態においては、カラーフィルターを用いて光源１０から出射される光の波長を調節してもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、ｐＨ測定装置５０の小型化を図る観点から、光源１０としてＬＥＤ、半導体レーザーを使用することが好ましい。
【００３７】
受光素子２０としては、所定の波長の光としてｐＨ測定用部材１００に含まれるｐＨ指示薬の吸収波長域の光に対して感度を有するものであればよく、例えば、フォトダイオード、太陽電池および光電変換素子が挙げられる。
【００３８】
ｐＨ測定装置５０においては、一対の光源１０及び受光素子２０が設けられているが、光源及び受光素子をそれぞれ複数設け、ｐＨ測定用部材１００に含まれるｐＨ指示薬の種類に応じて光源及び受光素子を選定できるようにしてもよい。また、測定精度を更に向上させる観点から、２種以上の波長の光に対して光透過率を測定してもよい。この場合、より広範囲のｐＨ測定に対応させることも容易となる。
【００３９】
上述したｐＨ測定システム１により実施される本実施形態のｐＨ測定方法においては、ｐＨ測定用部材１００の開口１３０から被検液を注入し、ｐＨ指示部材１１０を被検液により濡らす第１のステップと、第１のステップを経たｐＨ測定用部材１００をｐＨ測定装置５０のホルダー３０に装着し、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材１１０の光透過率を測定する第２のステップと、予め得られているｐＨ指示部材１１０の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、第２のステップで得られる光透過率の測定値から被検液のｐＨを求める第３のステップとが行われる。
【００４０】
被検液は、吸水性の観点から粘度１０Ｐ（１Ｐａ・Ｓ）以下の水溶液であることが好ましい。
【００４１】
被検液がタンパク質を含むものである場合、ｐＨ指示薬との吸着反応が生じるため、タンパク質除去フィルターなどを用いて被検液からタンパク質を除去することが好ましい。本実施形態においては、ｐＨ測定用部材１００の開口１３０にタンパク質除去フィルターを設けることも可能であり、この場合、ｐＨ測定用部材１００の開口１３０から被検液を注入する際に被検液からタンパク質を除去することができる。
【００４２】
ｐＨ測定装置５０には、ｐＨ測定用部材１００をｐＨ測定装置５０のホルダー３０に装着したときにｐＨ測定装置５０の電源が入るとともに自動でゼロ点補正が行われ、例えば、測定ボタンを押すことで、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材１１０の光透過率の測定が開始され、上記第３のステップを経て測定結果が表示されるような測定プログラムを組み込むこともできる。なお、上記ゼロ点補正は、例えば、光に対する透過率が既知の２つのサンプルを測定し、測定された光強度の結果から、ゲインとオフセットを調整する、或いは、暗くした状態で光源からの光強度を測定し、オフセットを補正する方法によって実施される。
【００４３】
また、本発明によれば、上述したｐＨ測定用部材１００及びｐＨ測定装置５０を、本発明のｐＨ測定方法が適用されたｐＨ測定用キットとして提供することができる。
【００４４】
次に、本発明のｐＨ測定方法で用いられるｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関（検量線）を作成する手順について実施例により詳述する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
＜ｐＨ測定用部材の作製＞
濃度０．１質量％のｐ−ニトロフェノール水溶液を調製した。次に、この水溶液に、５ｃｍ×２ｃｍのサイズに裁断した定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）を浸漬することにより、定性ろ紙にｐ−ニトロフェノール水溶液を含浸した。次に、定性ろ紙を引き上げ、これを２５℃で乾燥することにより、定性ろ紙上にｐ−ニトロフェノールが付着したｐＨ指示部材を得た。
【００４６】
次に、ｐＨ指示部材をラミネートフィルム（ＬＬＤＰＥ／ＰＥ）で挟み、脱気しながらラミネートフィルムの周縁部を重ね熱融着した。これにより、ＬＬＤＰＥ／ＰＥからなる外装体にｐＨ指示部材が密封されたｐＨ測定用部材を得た。
【００４７】
＜検量線の作成＞
一方で、ｐＨ４．６、ｐＨ５．０、ｐＨ５．４、ｐＨ５．６、ｐＨ５．８、ｐＨ６．０、ｐＨ６．２、ｐＨ６．４及びｐＨ７．０のリン酸クエン酸緩衝液をそれぞれ調製した。
【００４８】
上記で作製したｐＨ測定用部材の外装体の一部を切断して開口を設け、そこから上記のリン酸クエン酸緩衝液を注入し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００４９】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域における光透過率を測定した。光透過率の測定は、分光光度計ＵＶ３１０１ＰＣ（島津製作所社製）を用いて行った。得られた結果を図４に示す。
【００５０】
図４に示されるように、ｐＨが大きくなるに従って４００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける光透過率が減少することが確認された。なお、ｐ−ニトロフェノールのｐＨ変色域はｐＨ５．０〜７．６であり、この間でｐＨが大きくなるにしたがい淡黄色から黄色へと変色することから、ｐ−ニトロフェノール水溶液を含浸させたろ紙の吸収ピーク波長は約４２０ｎｍであるといえる。
【００５１】
次に、波長４２０ｎｍの光に対する光透過率とｐＨとの関係をプロットしたグラフ及び検量線を図５に示す。なお、図５に示されるデータは、ｐ−ニトロフェノールを付着させなかったこと以外は上記ｐＨ測定用部材と同様にして作製した補正用部材に水を注入したものの光透過率をバックグラウンドとして、図４に示される光透過率を補正して得られたものである。また、検量線は、得られた９種類のデータに基づいて、最小二乗法により作成した。
【００５２】
図５に示されるように、被検液のｐＨが上昇すると測定される光透過率が減少し、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との間には良好な相関関係があることが確認された。
【００５３】
（比較例１）
実施例１と同様にして得られた、ｐＨ５．０、ｐＨ６．０及びｐＨ７．０のリン酸クエン酸緩衝液をそれぞれ含む３種類のｐＨ測定用部材について、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域の光に対する反射率を測定した。反射率の測定は、分光光度計ＵＶ３１０１ＰＣ（島津製作所社製）を用い、入射角５°、１２°、３０°及び４５°の条件でそれぞれ行った。得られた結果を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００５４】
図６（ａ）〜（ｄ）に示されるように、反射率とｐＨとの間には良好な相関関係は見られず、入射角が異なると得られる反射率の値が大きく変動することから、反射率を指標として被検液のｐＨを精度よく求めることは困難であることが確認された。
【００５５】
（実施例２）
実施例１における定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に代えて、定性ろ紙「Ｎｏ．１３１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図７に示す。また、比較のために実施例１で得られた検量線も図７に示す。
【００５６】
（実施例３）
実施例１における定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に代えて、定性ろ紙「Ｎｏ．２」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図７に示す。
【００５７】
（実施例４）
実施例１における定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に代えて、定性ろ紙「Ｎｏ．３」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図７に示す。
【００５８】
図７に示されるように、支持体として、定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）、定性ろ紙「Ｎｏ．１３１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）、定性ろ紙「Ｎｏ．２」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）及び定性ろ紙「Ｎｏ．３」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）のいずれを用いた場合であっても、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との間には良好な相関関係があることが確認された。
【００５９】
（実施例５）
実施例１と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６０】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、青色ＬＥＤ（豊田合成社製）により最大ピーク波長４７０ｎｍの光を照射し、ｐＨ測定用部材を透過した光の光強度をフォトダイオード（ＴＤＫ社製）により検出した。フォトダイオードから出力された電圧をｐＨ測定用部材の光透過率の代用とし、出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６１】
（実施例６）
実施例２と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６２】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、実施例５と同様にして光強度を検出した。そして、得られた出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６３】
（実施例７）
実施例３と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６４】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、実施例５と同様にして光強度を検出した。そして、得られた出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６５】
（実施例８）
実施例４と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６６】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、実施例５と同様にして光強度を検出した。そして、得られた出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６７】
図８に示されるように、光源として青色ＬＥＤを用い、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合も、被検液のｐＨに対応して変化するｐＨ指示部材の光透過度を十分に検出可能であり、被検液のｐＨを精度よく簡便に測定できることが確認された。
【００６８】
（実施例９）
実施例１における、濃度０．１質量％のｐ−ニトロフェノール水溶液に代えて、濃度０．０２質量％のメチルレッド水溶液を調製したこと、及び、波長３７０ｎｍ及び５６０ｎｍの光それぞれに対する光透過率とｐＨとの関係をプロットして検量線を作成したこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図９に示す。なお、メチルレッドのｐＨ変色域はｐＨ４．４〜６．２であり、この間でｐＨが大きくなるにしたがい赤色から黄色へと変色する。また、メチルレッド水溶液の吸収ピーク波長は４８０ｎｍ及び５００ｎｍである。
【００６９】
図９に示されるように、ｐＨ指示薬としてメチルレッドを用いた場合も、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との間には良好な相関関係があることが確認された。また、図９に示す結果から、ｐＨが６．０以下のときには３７０ｎｍ近傍の光源を使用し、ｐＨが６．０以上のときには５６０ｎｍ近傍の光源を使用することで、精度よく広範囲のｐＨ測定が可能となることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材の好適な一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示されるｐＨ測定用部材のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。
【図３】本発明のｐＨ測定方法を実施するためのｐＨ測定システムの一例を示す概略構成図である。
【図４】９種類のｐＨ測定用部材について、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域における光透過率を示すグラフである。
【図５】実施例１のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との関係を示すグラフである。
【図６】３種類のｐＨ測定用部材について、入射角５°、１２°、３０°及び４５°の条件で測定された３５０ｎｍ〜５００ｎｍの光に対する反射率を示すグラフである。
【図７】実施例１〜４のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との関係を示すグラフである。
【図８】実施例５〜８のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとフォトダイオードから出力された電圧との関係を示すグラフである。
【図９】実施例９のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１…ｐＨ測定システム、１０…光源、２０…受光素子、３０…ホルダー、４０…制御部、５０…ｐＨ測定装置、１００…ｐＨ測定用部材、１１０…ｐＨ指示部材、１２０…外装体、１３０…開口、１４０…シール部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被検液のｐＨを測定する際には、水素イオン選択性の感応膜を有するｐＨ測定電極や、ｐＨ指示薬の水溶液をろ紙に含浸し乾燥したｐＨ試験紙が使用される（例えば、非特許文献１を参照）。ｐＨ測定電極を使用する場合、ｐＨを精度よく求めることができるものの、被検液の数が多いときなどは測定毎に電極を洗浄する必要があるため作業が煩雑となり、迅速な測定が困難である。一方、ｐＨ試験紙を使用する場合、簡便且つ迅速にｐＨを測定することができる。具体的には、ｐＨ試験紙を被検液で濡らし、変色したｐＨ試験紙と色見本とを目視で比較することによりｐＨを求めることができる。
【非特許文献１】高木誠司、「定量分析の実験と計算」、ｐ．５０８及びｐ．５３６、共立出版株式会社、昭和５９年３月１０日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のｐＨ試験紙を用いた目視による測定では、誤差が生じやすく、被検液のｐＨを数値化するには不向きであり、精度の点で不十分となる場合が多かった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができるｐＨ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明のｐＨ測定方法は、被検液のｐＨを測定する方法であって、支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材を被検液により濡らす第１のステップと、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材の光透過率を測定する第２のステップと、予め得られているｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、第２のステップで得られる光透過率の測定値から被検液のｐＨを求める第３のステップとを備える。
【０００６】
本発明のｐＨ測定方法によれば、被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができる。
【０００７】
上記の効果は、支持体として例えばセルロース繊維を主成分とするものなどを用いれば被検液をｐＨ指示部材内に良好に拡散させることができるとともに、被検液により濡らされた上記ｐＨ指示部材の光透過率と被検液のｐＨとの間に高い相関関係があり、その相関関係を用いれば光透過率を指標として被検液のｐＨを精度よく見積もることができるという本発明者の知見に基づくものである。なお、従来の目視による判定精度を高めるものとして、反射率を測定してこれを指標とする方法が考えられるが、本発明者の検討によると、反射率を指標とする場合には本発明のｐＨ測定方法で達成できる精度を得ることは困難であることが判明している。
【０００８】
また、被検液にｐＨ指示薬を直接滴下し、比色計を用いてｐＨを見積もる方法も考えられる。しかし、このような方法は、被検液とｐＨ指示薬とを十分混合するという煩雑な操作を必要とするため簡便性が十分ではなく、またｐＨを精度よく測定するためには一定量以上（通常１ｍｌ以上）の被検液を必要とするため被検液が少量である場合には測定が困難となる。これに対して、本発明のｐＨ測定方法によれば、少量の被検液であってもｐＨ指示部材内に良好に拡散させることができることから、ｐＨを精度よく測定することができる。
【０００９】
更に、本発明のｐＨ測定方法によれば、支持体として例えばセルロース繊維を主成分とするものなどを適用することで、被検液を毛細管現象により迅速にｐＨ指示部材中に拡散させることができることから、測定時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のｐＨ測定方法によれば光透過率を測定することによって被検液のｐＨを精度よく求めることができることから、本発明のｐＨ測定方法を適用してｐＨの測定システムを構築する場合、反射率を測定する場合よりも光学系を小さく設計することが可能となり、ｐＨの測定システムをよりコンパクトなものにすることが可能となる。
【００１１】
本発明のｐＨ測定方法においては、上記ｐＨ指示部材が、光透過性の外装体に密封されたものであり、上記第１のステップにおいて、外装体の一部を開口し、当該開口から被検液を注入してｐＨ指示部材を被検液により濡らすことが好ましい。
【００１２】
ｐＨ指示部材が光透過性の外装体に密封されることで、ｐＨ指示部材の長期保存が可能となり、ｐＨ測定における簡便性を更に向上させることができる。また、ｐＨ指示部材が光透過性の外装体に収容された状態にあることから、測定に際して外装体の一部を開口し、この開口から被検液を注入するだけで所望の量の被検液を容易に充填することができ、ｐＨ測定の精度を更に向上させることが可能となる。さらには、ｐＨ指示部材が外装体に収容されていることで、被検液による汚染をより有効に防止することができ、廃棄処理も容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被検液のｐＨを簡便に且つ精度よく測定することができるｐＨ測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。
【００１５】
先ず、本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材について説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材の好適な一実施形態を示す正面図である。図２は、図１に示されるｐＨ測定用部材のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。図１に示されるｐＨ測定用部材１００は、セルロース繊維を主成分とする板状の支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材１１０と、ｐＨ指示部材１１０を密封する光透過性の外装体１２０とを備えて構成されている。また、外装体１２０の一部には、開口１３０が設けられており、更にこの開口１３０は剥がすことが可能なシール部１４０によって塞がれている。ｐＨを測定する場合、シール部１４０を剥がすことで開口１３０から被検液を注入することができるようになり、ｐＨ指示部材１１０を被検液により濡らすことが可能となる。
【００１７】
ｐＨ指示部材１１０を構成するセルロース繊維を主成分とする支持体としては、例えば、ろ紙、メンブランフィルター、ろ過板、ガラス繊維が混在するろ紙などが挙げられる。これらのうち、ろ紙は、ｐＨ０〜１２において安定であるとともに、吸水度が６．０〜１０．０ｃｍと優れた吸水性を有していることから好ましく使用できる。支持体としてろ紙を使用することにより、被検液で濡らしたｐＨ指示部材が適度な光透過性を示すようになるとともに、ｐＨ指示部材の吸水性及びｐＨ安定性が向上し、ｐＨを更に精度よく、迅速に測定することが可能となる。更に、ろ紙は、その種類（単位面積あたりの質量及び厚さ）によって、水にぬらした際の可視光域の光に対する透過率が４０％以上となるものがある。
【００１８】
また、本実施形態においては、被検液を良好に分散させる点で、支持体がセルロース繊維を５０質量％以上含有するものであることが好ましく、７５質量％以上含有するものであることがより好ましい。
【００１９】
また、本実施形態においては、ｐＨ指示部材１１０の光透過率の変化を精度よく測定する観点から、支持体が被検液の屈折率に近い屈折率を有する材質から構成されていることが好ましい。
【００２０】
支持体１１０の形、大きさについては特に限定されないが、取扱い性、少量の被検液であっても測定できること、精度よくｐＨを測定することなどを考慮して、矩形のシートであることが好ましい。例えば、厚み：０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、長辺長さ：５ｍｍ〜１５０ｍｍ、短辺長さ：５ｍｍ〜１００ｍｍとすることができる。
【００２１】
支持体上に吸着させるｐＨ指示薬としては、被検液の水素イオン濃度（ｐＨ）により変色する公知の色素（酸塩基指示薬）を用いることができる。なお、色素の変色機構は次の式によるものである。
ＨＩｎ ⇔ Ｈ＋ ＋ Ｉｎ−
ＨＩｎは分子形を示し、Ｉｎ−はイオン形を示す。分子形（ＨＩｎ）とイオン系（Ｉｎ−）では吸収する光の波長が異なるため、変色が生じる。なお、変色域においては、両者が混ざった状態となるため、溶液の色は中間の色調になる。
【００２２】
本実施形態において好適に用いられるｐＨ指示薬としては、例えば、表１〜４に示されるｐＨ指示薬１〜７０が挙げられる。また、表１〜４には、各ｐＨ指示薬１〜７０のｐＨ変色域及び色の変化、並びに、ｐＨ指示薬水溶液の吸収ピークの波長を合わせて示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
これらのｐＨ指示薬は、ｐＨ測定用部材１００によって測定されるｐＨの範囲に応じて適宜選択して使用される。例えば、ｐＨ５．０〜７．０を測定範囲とするｐＨ測定用部材１００を作製する場合には、ｐ−Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（ｐＨ変色域：（淡黄色）５．０−７．６（黄色）、吸収ピーク波長：４２０ｎｍ）などを用いることができる。また、上記の指示薬は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、ｐＨ指示薬溶液の吸収ピーク波長は、溶液の溶媒組成、指示薬の溶解状態、温度など、様々な要因でシフトし、その範囲は±１００ｎｍに至ることがある。そのため、測定の際の各種条件（溶媒組成、ｐＨ指示薬の濃度、支持体の種類など）が決定された後に、この条件で分光光度計などを用いて吸収ピーク波長を測定し、測定の際に有効となる波長を確認することが好ましい。
【００２８】
また、吸収ピークが１つであり、且つ、ｐＨ変色域がより広範囲にあるｐＨ指示薬を用いれば、後述するｐＨ測定装置における光源を一種類のみ設けてｐＨ変色域に対応する吸収ピーク波長の光強度の増減を測定することが可能となり、装置の低コスト化を図ることができる。
【００２９】
ｐＨ指示部材１１０は、例えば、ｐＨ指示薬を水またはアルコールに溶解させた溶液を、ろ紙などの支持体に含浸させ、これを５〜１５０℃で乾燥することにより作製することができる。
【００３０】
外装体１２０としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ナイロンなどのラミネートフィルムから形成されるものが挙げられる。これらのラミネートフィルムによってｐＨ指示部材１１０を挟み、フィルムの周縁部を熱融着することにより外装体を形成することができる。
【００３１】
ｐＨ測定用部材１００においては、開口１３０及びシール部１４０を設けなくてもかまわないが、この場合、測定する際に外装体１２０の一部に被検液を注入するための開口部が設けられる。
【００３２】
次に、本発明のｐＨ測定方法を実施するためのｐＨ測定システムについて説明する。図３は、本発明のｐＨ測定方法を実施するためのｐＨ測定システムの一実施形態を示す概略構成図である。図３に示されるｐＨ測定システム１は、上述した本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材１００、及び、ｐＨ測定装置５０から構成されている。ｐＨ測定装置５０は、所定の波長の光を含む光Ｌを出射する光源１０と、光源１０に対向して設けられ、光源１０から出射された光Ｌに対して感度を有する受光素子２０と、光源１０と受光素子２０との間にｐＨ測定用部材１００を保持するホルダー３０と、光源１０及び受光素子２０に電気的に接続された制御部４０とを備える。なお、図１には、ｐＨ測定用部材１００がホルダー３０に保持された状態、すなわち測定時の状態が示されている。ｐＨ測定用部材１００は、測定毎に取り換えられる。
【００３３】
制御部４０は、ＣＰＵ及び外部記憶装置から構成され、ＣＰＵは、所定の演算処理を行なう演算プログラムが記憶されたＲＯＭと演算処理の際に各種データを記憶するＲＡＭとを有している。このＣＰＵは、受光素子２０で検出された光強度に基づいて算出されたｐＨ指示部材についての光透過率から、外部記憶装置に記憶させた予め得られているｐＨ指示部材についての光透過率とｐＨとの相関（検量線）に基づいて被検液のｐＨを算出し、得られた結果をディスプレイに出力する。なお、ｐＨ指示部材についての光透過率は、ゼロ点補正された関数を基準に検出された光強度を透過率に変換することにより算出してもよい。
【００３４】
光源１０としては、例えば、ＬＥＤ、半導体レーザー、ＥＬ、蛍光灯、電球などが挙げられる。本実施形態においては、ｐＨ測定用部材１００に含まれるｐＨ指示薬の吸収ピークの波長に応じて光源を選択することが好ましい。具体的には、例えば、表１〜４に示されるｐＨ指示薬を用いる場合、吸収ピーク波長は指示薬の溶解状態によって約±１００ｎｍの範囲でシフトすることがあるため、ｐＨ測定用部材（例えば、支持体としてのろ紙にｐＨ指示薬を染み込ませた状態や、更に外装体を有する場合にはそれに収容させた状態など）ごとに分光光度計で吸収ピーク波長を確認し、この波長に基づいて使用する光源を設定することが好ましい。本実施形態においては、上記のようにして確認された吸収ピーク波長の好ましくは±７０ｎｍ、より好ましくは±３０ｎｍの範囲内の光を出射できる光源を使用することが好ましい。例えば、ｐＨ指示薬として、ｐ−Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（ｐＨ変色域：（淡黄色）５．０−７．６（黄色）、吸収波長：４２０ｎｍ）を含むｐＨ測定用部材１００を用いてｐＨの測定を行う場合、波長が３５０〜４９０ｎｍの範囲にある光を出射できるＬＥＤを光源１０として使用することが好ましい。
【００３５】
また、本実施形態においては、カラーフィルターを用いて光源１０から出射される光の波長を調節してもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、ｐＨ測定装置５０の小型化を図る観点から、光源１０としてＬＥＤ、半導体レーザーを使用することが好ましい。
【００３７】
受光素子２０としては、所定の波長の光としてｐＨ測定用部材１００に含まれるｐＨ指示薬の吸収波長域の光に対して感度を有するものであればよく、例えば、フォトダイオード、太陽電池および光電変換素子が挙げられる。
【００３８】
ｐＨ測定装置５０においては、一対の光源１０及び受光素子２０が設けられているが、光源及び受光素子をそれぞれ複数設け、ｐＨ測定用部材１００に含まれるｐＨ指示薬の種類に応じて光源及び受光素子を選定できるようにしてもよい。また、測定精度を更に向上させる観点から、２種以上の波長の光に対して光透過率を測定してもよい。この場合、より広範囲のｐＨ測定に対応させることも容易となる。
【００３９】
上述したｐＨ測定システム１により実施される本実施形態のｐＨ測定方法においては、ｐＨ測定用部材１００の開口１３０から被検液を注入し、ｐＨ指示部材１１０を被検液により濡らす第１のステップと、第１のステップを経たｐＨ測定用部材１００をｐＨ測定装置５０のホルダー３０に装着し、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材１１０の光透過率を測定する第２のステップと、予め得られているｐＨ指示部材１１０の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、第２のステップで得られる光透過率の測定値から被検液のｐＨを求める第３のステップとが行われる。
【００４０】
被検液は、吸水性の観点から粘度１０Ｐ（１Ｐａ・Ｓ）以下の水溶液であることが好ましい。
【００４１】
被検液がタンパク質を含むものである場合、ｐＨ指示薬との吸着反応が生じるため、タンパク質除去フィルターなどを用いて被検液からタンパク質を除去することが好ましい。本実施形態においては、ｐＨ測定用部材１００の開口１３０にタンパク質除去フィルターを設けることも可能であり、この場合、ｐＨ測定用部材１００の開口１３０から被検液を注入する際に被検液からタンパク質を除去することができる。
【００４２】
ｐＨ測定装置５０には、ｐＨ測定用部材１００をｐＨ測定装置５０のホルダー３０に装着したときにｐＨ測定装置５０の電源が入るとともに自動でゼロ点補正が行われ、例えば、測定ボタンを押すことで、被検液により濡れた状態にあるｐＨ指示部材１１０の光透過率の測定が開始され、上記第３のステップを経て測定結果が表示されるような測定プログラムを組み込むこともできる。なお、上記ゼロ点補正は、例えば、光に対する透過率が既知の２つのサンプルを測定し、測定された光強度の結果から、ゲインとオフセットを調整する、或いは、暗くした状態で光源からの光強度を測定し、オフセットを補正する方法によって実施される。
【００４３】
また、本発明によれば、上述したｐＨ測定用部材１００及びｐＨ測定装置５０を、本発明のｐＨ測定方法が適用されたｐＨ測定用キットとして提供することができる。
【００４４】
次に、本発明のｐＨ測定方法で用いられるｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関（検量線）を作成する手順について実施例により詳述する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
＜ｐＨ測定用部材の作製＞
濃度０．１質量％のｐ−ニトロフェノール水溶液を調製した。次に、この水溶液に、５ｃｍ×２ｃｍのサイズに裁断した定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）を浸漬することにより、定性ろ紙にｐ−ニトロフェノール水溶液を含浸した。次に、定性ろ紙を引き上げ、これを２５℃で乾燥することにより、定性ろ紙上にｐ−ニトロフェノールが付着したｐＨ指示部材を得た。
【００４６】
次に、ｐＨ指示部材をラミネートフィルム（ＬＬＤＰＥ／ＰＥ）で挟み、脱気しながらラミネートフィルムの周縁部を重ね熱融着した。これにより、ＬＬＤＰＥ／ＰＥからなる外装体にｐＨ指示部材が密封されたｐＨ測定用部材を得た。
【００４７】
＜検量線の作成＞
一方で、ｐＨ４．６、ｐＨ５．０、ｐＨ５．４、ｐＨ５．６、ｐＨ５．８、ｐＨ６．０、ｐＨ６．２、ｐＨ６．４及びｐＨ７．０のリン酸クエン酸緩衝液をそれぞれ調製した。
【００４８】
上記で作製したｐＨ測定用部材の外装体の一部を切断して開口を設け、そこから上記のリン酸クエン酸緩衝液を注入し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００４９】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域における光透過率を測定した。光透過率の測定は、分光光度計ＵＶ３１０１ＰＣ（島津製作所社製）を用いて行った。得られた結果を図４に示す。
【００５０】
図４に示されるように、ｐＨが大きくなるに従って４００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける光透過率が減少することが確認された。なお、ｐ−ニトロフェノールのｐＨ変色域はｐＨ５．０〜７．６であり、この間でｐＨが大きくなるにしたがい淡黄色から黄色へと変色することから、ｐ−ニトロフェノール水溶液を含浸させたろ紙の吸収ピーク波長は約４２０ｎｍであるといえる。
【００５１】
次に、波長４２０ｎｍの光に対する光透過率とｐＨとの関係をプロットしたグラフ及び検量線を図５に示す。なお、図５に示されるデータは、ｐ−ニトロフェノールを付着させなかったこと以外は上記ｐＨ測定用部材と同様にして作製した補正用部材に水を注入したものの光透過率をバックグラウンドとして、図４に示される光透過率を補正して得られたものである。また、検量線は、得られた９種類のデータに基づいて、最小二乗法により作成した。
【００５２】
図５に示されるように、被検液のｐＨが上昇すると測定される光透過率が減少し、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との間には良好な相関関係があることが確認された。
【００５３】
（比較例１）
実施例１と同様にして得られた、ｐＨ５．０、ｐＨ６．０及びｐＨ７．０のリン酸クエン酸緩衝液をそれぞれ含む３種類のｐＨ測定用部材について、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域の光に対する反射率を測定した。反射率の測定は、分光光度計ＵＶ３１０１ＰＣ（島津製作所社製）を用い、入射角５°、１２°、３０°及び４５°の条件でそれぞれ行った。得られた結果を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００５４】
図６（ａ）〜（ｄ）に示されるように、反射率とｐＨとの間には良好な相関関係は見られず、入射角が異なると得られる反射率の値が大きく変動することから、反射率を指標として被検液のｐＨを精度よく求めることは困難であることが確認された。
【００５５】
（実施例２）
実施例１における定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に代えて、定性ろ紙「Ｎｏ．１３１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図７に示す。また、比較のために実施例１で得られた検量線も図７に示す。
【００５６】
（実施例３）
実施例１における定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に代えて、定性ろ紙「Ｎｏ．２」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図７に示す。
【００５７】
（実施例４）
実施例１における定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に代えて、定性ろ紙「Ｎｏ．３」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図７に示す。
【００５８】
図７に示されるように、支持体として、定性ろ紙「Ｎｏ．１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）、定性ろ紙「Ｎｏ．１３１」（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）、定性ろ紙「Ｎｏ．２」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）及び定性ろ紙「Ｎｏ．３」（Ｗｈａｔｍａｎ社製）のいずれを用いた場合であっても、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との間には良好な相関関係があることが確認された。
【００５９】
（実施例５）
実施例１と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６０】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、青色ＬＥＤ（豊田合成社製）により最大ピーク波長４７０ｎｍの光を照射し、ｐＨ測定用部材を透過した光の光強度をフォトダイオード（ＴＤＫ社製）により検出した。フォトダイオードから出力された電圧をｐＨ測定用部材の光透過率の代用とし、出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６１】
（実施例６）
実施例２と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６２】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、実施例５と同様にして光強度を検出した。そして、得られた出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６３】
（実施例７）
実施例３と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６４】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、実施例５と同様にして光強度を検出した。そして、得られた出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６５】
（実施例８）
実施例４と同様にしてｐＨ測定用部材を作製し、各ｐＨのリン酸クエン酸緩衝液を含む９種類のｐＨ測定用部材をそれぞれ得た。
【００６６】
続いて、これら９種類のｐＨ測定用部材について、実施例５と同様にして光強度を検出した。そして、得られた出力電圧とｐＨとの関係をプロットすることにより検量線を得た。得られた結果を図８に示す。
【００６７】
図８に示されるように、光源として青色ＬＥＤを用い、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合も、被検液のｐＨに対応して変化するｐＨ指示部材の光透過度を十分に検出可能であり、被検液のｐＨを精度よく簡便に測定できることが確認された。
【００６８】
（実施例９）
実施例１における、濃度０．１質量％のｐ−ニトロフェノール水溶液に代えて、濃度０．０２質量％のメチルレッド水溶液を調製したこと、及び、波長３７０ｎｍ及び５６０ｎｍの光それぞれに対する光透過率とｐＨとの関係をプロットして検量線を作成したこと以外は実施例１と同様にして、ｐＨ測定用部材の作製及び検量線の作成を行った。得られた検量線を図９に示す。なお、メチルレッドのｐＨ変色域はｐＨ４．４〜６．２であり、この間でｐＨが大きくなるにしたがい赤色から黄色へと変色する。また、メチルレッド水溶液の吸収ピーク波長は４８０ｎｍ及び５００ｎｍである。
【００６９】
図９に示されるように、ｐＨ指示薬としてメチルレッドを用いた場合も、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との間には良好な相関関係があることが確認された。また、図９に示す結果から、ｐＨが６．０以下のときには３７０ｎｍ近傍の光源を使用し、ｐＨが６．０以上のときには５６０ｎｍ近傍の光源を使用することで、精度よく広範囲のｐＨ測定が可能となることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るｐＨ指示部材を含むｐＨ測定用部材の好適な一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示されるｐＨ測定用部材のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。
【図３】本発明のｐＨ測定方法を実施するためのｐＨ測定システムの一例を示す概略構成図である。
【図４】９種類のｐＨ測定用部材について、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域における光透過率を示すグラフである。
【図５】実施例１のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との関係を示すグラフである。
【図６】３種類のｐＨ測定用部材について、入射角５°、１２°、３０°及び４５°の条件で測定された３５０ｎｍ〜５００ｎｍの光に対する反射率を示すグラフである。
【図７】実施例１〜４のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との関係を示すグラフである。
【図８】実施例５〜８のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとフォトダイオードから出力された電圧との関係を示すグラフである。
【図９】実施例９のｐＨ測定用部材について、被検液のｐＨとｐＨ指示部材の光透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１…ｐＨ測定システム、１０…光源、２０…受光素子、３０…ホルダー、４０…制御部、５０…ｐＨ測定装置、１００…ｐＨ測定用部材、１１０…ｐＨ指示部材、１２０…外装体、１３０…開口、１４０…シール部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検液のｐＨを測定する方法であって、
支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材を、前記被検液により濡らす第１のステップと、
前記被検液により濡れた状態にある前記ｐＨ指示部材の光透過率を測定する第２のステップと、
予め得られている前記ｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、前記第２のステップで得られる光透過率の測定値から前記被検液のｐＨを求める第３のステップと、
を備える、ｐＨ測定方法。
【請求項２】
前記ｐＨ指示部材が、光透過性の外装体に密封されたものであり、
前記第１のステップにおいて、前記外装体の一部を開口し、当該開口から前記被検液を注入して前記ｐＨ指示部材を前記被検液により濡らす、請求項１に記載のｐＨ測定方法。
【請求項１】
被検液のｐＨを測定する方法であって、
支持体上にｐＨ指示薬を吸着させてなるｐＨ指示部材を、前記被検液により濡らす第１のステップと、
前記被検液により濡れた状態にある前記ｐＨ指示部材の光透過率を測定する第２のステップと、
予め得られている前記ｐＨ指示部材の光透過率とｐＨとの相関に基づいて、前記第２のステップで得られる光透過率の測定値から前記被検液のｐＨを求める第３のステップと、
を備える、ｐＨ測定方法。
【請求項２】
前記ｐＨ指示部材が、光透過性の外装体に密封されたものであり、
前記第１のステップにおいて、前記外装体の一部を開口し、当該開口から前記被検液を注入して前記ｐＨ指示部材を前記被検液により濡らす、請求項１に記載のｐＨ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２４９６５７（Ｐ２００８−２４９６５７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９４５４５（Ｐ２００７−９４５４５）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]