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公開番号2025104339
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2024231374
出願日2024-12-26
発明の名称pHセンサ測定
出願人ゲオルクフィッシャーシグネットエルエルシー,Georg Fischer Signet LLC
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01N 27/26 20060101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】本発明は、pHセンサ電極のインピーダンスを測定するための方法を提供する。
【解決手段】方法は、pH電極に正の電圧パルスを印加するステップと、センサ電圧応答の複数のサンプルを取得するステップと、それらのサンプルから電極のインピーダンスを推定するステップとを含む。次いで、負電圧パルス幅を動的に調整して、pHセンサ上の正電圧から誘導電荷を相殺し、それにより、センサが迅速に回復して後続の媒体pHレベルを読み取る。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
ｐＨセンサ電極のインピーダンスを測定するための方法であって、
前記ｐＨ電極に正電圧パルスを印加するステップと、
前記正パルスに対する電極電圧応答の複数のサンプルを取得するステップであって、前記サンプルは、前記正パルスの印加中に互いに等しく時間調整される、ステップと、
これらのサンプルから、前記電極の前記インピーダンスを推定するステップと、
前記電極が迅速に回復して媒体ｐＨレベルを読み取るように、前記電極上の前記正電圧から誘導電荷を相殺するために負電圧パルスを印加するステップと
を含む、方法。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記サンプルは、前記正パルスの開始から２５０ｍｓ未満以内に取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
３つのサンプルが時間的に等間隔に取得される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記３つのサンプルは、前記電極電圧応答の曲線の漸近線の前に取得される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記負パルスは、前記電極電圧応答の関数として動的に調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記負パルスの幅が動的に調整される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記負パルスの前記幅は、
前記正パルスを印加した後の前記電極電圧応答のエネルギーを決定するステップと、
前記電極電圧応答の総エネルギーに実質的に一致する負パルスを生成するステップと、
によって動的に調整される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記負パルスの前記パルス幅は、前記電極電圧応答の総エネルギーを前記正パルスの電圧振幅で除算することによって決定される、請求項７に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ｐＨセンサに関し、より詳細には、ガラスｐＨセンサ電極のインピーダンスを測定するための技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
背景技術
ｐＨという用語は、水溶液または他の液体溶液の酸性度または塩基性度の定量的尺度を表す。ｐＨ＝－ｌｏｇ［Ｈ＋］という用語は、通常は１リットル当たり約１から１０
－１４
グラム当量の範囲である水素イオンの濃度の値を０から１４の間の数に変換する。中性（酸性でもアルカリ性でもない）である純水では、水素イオンの濃度は１０
－７
グラム当量／リットルであり、これはｐＨ７に対応する。ｐＨが７未満の溶液は酸性とみなされ、７より大きいｐＨを有する溶液は塩基性またはアルカリ性であるとみなされる。
【０００３】
ｐＨを測定することができるプローブは、２つの電極、すなわち、特別な配合ガラスに埋め込まれたガラス電極としても知られるセンサ電極および参照電極からなる。イオン交換により電圧が発生する。ガラス電極の内面でイオン交換が起こる。電極内部の塩化カリウムと測定される溶液の酸性度が異なるため、水素イオンの活性が異なり、電荷に差が生じる。これが起こると、ガラス電極の側面と参照電極との間に電位差が生じ、これは媒体溶液の酸性またはアルカリ性レベルに比例する。各１ｐＨ変化について、傾きとしても知られる電位は５９．１６ｍＶ変化する。基準は理想的なゼロ電位に保たれる。２つの電極間の電位差を測定し、ｐＨレベルの読み取り値に変換する。
【０００４】
測定されるべき電位差はｐＨガラスにわたって生成されるので、２５℃で５０ＭＯｈｍ～５００ＭＯｈｍの範囲の高いガラスインピーダンスにすべて起因して、電圧を適切に測定するために特別な手段を講じなければならない。
【０００５】
温度が２５℃を下回ると、ガラスインピーダンスは増加し、温度が上昇すると減少する。
【０００６】
ｐＨ測定の品質は、ガラスの状態に強く依存する。
【０００７】
ｐＨ電極の経年劣化は、経時的に、または過酷な用途もしくは環境の間に電極の電気的特性に変化をもたらす可能性がある。電極のエージングは、ガラス／基準インピーダンスの増加、測定応答時間、特にアルカリ領域における電圧－ｐＨ勾配の減少、および／または非対称電位のシフトを引き起こす。電極が劣化するにつれて、ｐＨを正確に測定するプローブの能力も劣化し、不正確なおよび／または一貫性のないｐＨレベル測定がもたらされる。
【０００８】
ガラス電極インピーダンスの増加は、膜ガラスの化学組成の変化、膜内部ゲル層の安定した成長、または測定および洗浄中の膜の外側ゲル層の機械的に誘発された損傷を示す可能性がある。ガラスが破損すると、ｐＨ測定が損なわれる。
【０００９】
上記のすべてについて、ガラスインピーダンスを測定することができることは、信頼性の高いｐＨ測定のための良い実践となる。Ｒｅｚｖａｎｉらの米国特許第９４８８６１１号明細書は、ｐＨ電極のインピーダンスを検出するための方法を開示している。
【００１０】
発明の概要
ｐＨセンサ電極のインピーダンスを測定するための方法が提供される。この方法は、ｐＨ電極に正の電圧パルスを印加するステップと、センサ電圧応答の複数の等しい時間のサンプルを取得するステップと、それらのサンプルから電極のインピーダンスを推定するステップとを含む。次いで、負電圧パルスを印加して、ｐＨセンサ上の正電圧から誘導電荷を相殺し、それにより、センサは迅速に回復して媒体ｐＨレベルを読み取る。
（【００１１】以降は省略されています）

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