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pH指示用共重合体、それを用いたpHモニタリング装置及びpH測定方法

国内特許コード P110001589
掲載日 2011年3月4日
出願番号 特願2011-025104
公開番号 特開2012-163484
登録番号 特許第5665187号
出願日 平成23年2月8日(2011.2.8)
公開日 平成24年8月30日(2012.8.30)
登録日 平成26年12月19日(2014.12.19)
発明者
  • 鈴木 隆之
  • 小山 将輝
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 pH指示用共重合体、それを用いたpHモニタリング装置及びpH測定方法
発明の概要 【課題】既存のpH指示薬の本来の変色域よりも広いpH領域で、比色分析により水のpHを検出できるpH指示薬、さらに長期間連続して前記検出ができるpH指示薬を提供する。
【解決手段】イオン性部位及び重合性部位を含む単量体成分(A)と、pH指示部位及び重合性部位を含む単量体成分(B)とを含んで共重合してなるpH指示用共重合体、好ましくはさらに、電気的中性部位及び重合性部位を含む単量体成分(C)を含む。前記pH指示部位の固有のpH変色域と異なるpH変色域を有する。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要


水、空気(大気)、地質などを長期間にわたって調査し管理する環境モニタリングのうち、pHのモニタリングは河川、湖沼、水槽、廃水等の水質の変化を発見しやすく測定も容易なので、様々な分野から着目されている。



一般に用いられている水のpH測定方法は、比色分析と電気化学分析とに大別される。しかし、水質のモニタリングは間断なく長期間であり、その都度pH試験紙やpH指示薬を消費して人為的に測定する従来の比色分析は適していない。また、一種類のpH指示薬で検出できるpH値の幅は限られるので、水のpH変動幅が広い場合は多種類のpH指示薬が必要になる。



一方、電気化学分析ではpH電極を有するpHメータを用いて測定するが、正確に長期間作動させるためには電圧を一定値に維持するための頻繁なメンテナンスが欠かせない。また、水に含まれる成分が酸化還元反応により電極表面に析出したり、微生物や異物が電極に付着したりすると測定を阻害するため、電極からそれらを除去し清掃する必要がある。さらに、pHメータは適正な使用温度域が制限される。



比色分析において、基本の化合物を軸として置換基を替えて水素イオンの結合のしやすさを段階的にシフトさせた誘導体群を合成して用意することにより、幅広いpHに対応して検出することが提案されている(非特許文献1参照)。



また、フェノールレッド色素化合物をポリマー系支持体に結合させ、生理学的pH指示薬として使用すること(特許文献1参照)や、化学指示薬とシリコーンゴム重合体で形成された、pHを測定するセンサー(特許文献2参照)が提案されている。

産業上の利用分野


本発明は、水のpHを測定するためのpH指示用共重合体、それを用いたpHモニタリング装置及びpH測定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
イオン性部位及び重合性部位を含む単量体成分(A)と、pH指示部位及び重合性部位を含む単量体成分(B)と、電気的中性部位及び重合性部位を含む単量体成分(C)を含んで共重合してなるpH指示用共重合体。

【請求項2】
前記pH指示部位の固有のpH変色域と異なるpH変色域を有する請求項1記載のpH指示用共重合体。

【請求項3】
前記単量体成分(A)のイオン性部位が陰イオン性部位であり、下式(I)~(VI)で表す陰イオンのいずれかが陽イオンと塩を形成している基である請求項1または2記載のpH指示用共重合体(ただし、式(II)のRはアルキル基及び水素原子のいずれかであり、式(IV)のR~Rのいずれか一つは単結合であり、残りの二つは同一又は異なるアルキル基であり、式(V)のRはアルキル基である。)
【化1】



【請求項4】
前記単量体成分(A)のイオン性部位が陽イオン性部位であり、-NR(3-n)(Rはアルキル基、nは0~3の整数)、又は陽イオン化したヘテロ環が、陰イオンと塩を形成している基である請求項1または2記載のpH指示用共重合体。

【請求項5】
前記単量体成分(B)のpH指示部位が、水中で可逆的なプロトン化を示すpH指示薬の分子骨格をもつ請求項1~のいずれか記載のpH指示用共重合体。

【請求項6】
前記単量体成分(B)のpH指示部位が、メチルイエロー、クリスタルバイオレット、ブロモフェノールブルー、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、アリザリンイエローRのいずれかである請求項記載のpH指示用共重合体。

【請求項7】
前記重合性部位は付加重合性のアクリルロイル基、メタアクリルロイル基、アクリルロイルオキシ基、メタアクリルロイルオキシ基、ビニル基、及び縮合重合性のカルボキシル基、アミノ基、アルデヒド基、環状エーテル基のいずれかである請求項1~のいずれか記載のpH指示用共重合体。

【請求項8】
前記単量体成分(C)の電気的中性部位は、電気的に中性でかつ親水性の部位で、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、カルボニル基のいずれかを有する請求項1~7のいずれか記載のpH指示用共重合体。

【請求項9】
前記イオン性部位及びpH指示部位は、重合性部位と直接結合しているか、又は、アルキレン基、エーテル結合、カルボニル基、-CO-NH-の少なくとも一種を介して結合している請求項1~のいずれか記載のpH指示用共重合体。

【請求項10】
請求項1~のいずれか記載のpH指示用共重合体を備えるpHモニタリング装置。

【請求項11】
請求項1~のいずれか記載のpH指示用共重合体を用いるpHの測定方法であって、pH指示部位の固有の変色域と異なる範囲のpHが変色域である前記共重合体の呈色によりpHを測定する方法。

【請求項12】
前記単量体成分(A)対単量体成分(B)の比率が異なる複数のpH指示用共重合体を同時に用いる請求項11記載のpHの測定方法。

【請求項13】
イオン性部位が陰イオン性部位であるpH指示用共重合体を用いて、pH指示部位固有の変色域よりも高いpHを測定する請求項11または12記載のpHの測定方法。

【請求項14】
イオン性部位が陽イオン性部位であるpH指示用共重合体を用いて、pH指示部位固有の変色域よりも低いpHを測定する請求項11または12記載のpHの測定方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011025104thum.jpg
出願権利状態 登録
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