JP2004132915A

JP2004132915A - 微生物電極、微生物電極用酸素電極及びそれを用いる測定装置

Info

Publication number: JP2004132915A
Application number: JP2002299767A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Hayashi; 林　隆造; Yoshiharu Isoda; 五十田　義晴
Original assignee: OJI KEISOKU KIKI KK; Fujisawa Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: OJI KEISOKU KIKI KK; Fujisawa Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】酸素透過膜を薄くして電極の応答速度を速くできるようにする。
【解決手段】酸素電極はその先端に内外を隔離する酸素透過膜５を備え、電極内部にはカソード１とアノード３を備えている。カソード１は酸素透過膜５に接触しており、カソード１とアノード３との間には内部液９が介在している。さらに、電極内部にカソード１の側方を包囲するカソード保護体１２が設けられ、カソード保護体１２の先端位置はカソード１の先端位置とほぼ同一面になるように配置されている。カソード保護体１２の先端も酸素透過膜５に接触している。微生物膜は多孔膜１３、１４を接着剤又は両面粘着テープ１５で張り合わせ、微生物１６を固定化したものである。酸素電極の酸素透過膜５を介してカソード１を微生物固定化膜に圧接させて使用する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境分析などに好適な固定化微生物電極、それに用いるガルバニ型酸素電極、及びその微生物電極を利用した測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境汚染防止を目的として、工業排水、河川水などの検水中の各種化学物質の定量を高精度で実施することは非常に重要である。また集中的な水処理を行う下水道システムにおいて化学物質濃度の正確な把握は、効率的な施設運用を行う上で経済的にも意味がある。これらの分析では連続して汚染状況を監視する必要があり、可能な限り自動分析が望まれる。
【０００３】
これらの検水に対する代表的な分析の項目としては、溶存酸素、ｐＨ、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全有機体炭素（ＴＯＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）などがある。これらの分析方法自体は数多くの方法が知られている。
【０００４】
近年、酵素、抗体、遺伝子、微生物など生体由来の物質、あるいは生物そのものを素子として利用したいわゆるバイオセンサを環境分析に応用する試みがなされている。バイオセンサの利点は以下のようなものである。
【０００５】
（１）他の分析方法に比べて生物あるいは生体物質の有する選択性を利用することにより生分解性有機物の検知や生物毒性の検知が可能であること、
（２）構成が比較的簡単であり自動化が容易であること、
（３）分析廃水が有害な金属や有機物を含む可能性が低くクリーンアナリシスを実現できること。
【０００６】
すでに日本工業規格　Ｋ３６０２においては、特定の微生物を利用した生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）センサが規定され、実用的に多く用いられている。この規格に規定される装置は、微生物を固定化した固定化微生物膜に酸素電極を圧接し、検水を接触させた際に消費される酸素量を酸素電極で検知している。
【０００７】
類似の構成を有する装置に鉄イオウ細菌や硝化菌を固定化した固定化微生物膜を組み込み、検水中の毒性物質を検知する装置も実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００８】
これらの装置において各種の酸素電極が利用されている。酸素電極は、少なくとも溶存酸素を電気化学的に還元するカソード、対応するアノード、酸素を選択的に透過する酸素透過膜から構成される。その電気回路の構成から、一定の外部電圧により駆動される電気化学反応を利用するポーラロ型酸素電極と、一種の電池反応を用いるガルバニ型酸素電極に大別される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
前者のポーラロ型酸素電極は白金のカソードと、銀のアノードで構成され、白金カソードに対アノード−０．６ボルト程度の電圧を印加し、酸素の還元電流を検出する。酸素透過膜とカソード及びアノードの間に塩化カリウムなどの電解液があれば動作するため比較的小型のものを作りやすい。ただし外部電圧を印加した際に、カソードに用いる白金の表面で酸化白金の還元反応が起き、安定した出力が得られるまでに時間がかかることと、低酸素濃度でのベース電流（残余電流）が大きく、測定範囲が限定される点が大きな問題点である。
【００１０】
一方、ガルバニ型酸素電極は構成が少し複雑にはなるが、安定性に優れ、残余電流が小さい点でバイオセンサに適している。
従来のガルバニ型酸素電極の概要を図３に示す。外部と酸素透過膜５により隔離された電極内部には、白金又は金からなるカソード１と、鉛からなるアノード３とを備え、内部液９にアルカリ水溶液などを使用する。カソード１は先端が酸素透過膜５に接触し、周囲がガラスなどの絶縁体１０に封入されている。酸素透過膜５にはフッ素樹脂、ポリエチレンなどの樹脂フィルムが使用される。酸素は酸素透過膜５を通り抜ける。内部液９の漏れ出しや、外部からの液の浸入を防ぐために、酸素透過膜５、外筒７及び先端部材６の間にシール材８及び１１が挿入されている。カソード１の表面では酸素の還元が起き、アノード３の表面では鉛の酸化が進む。その結果、カソード１のリード線２とアノード３のリード線４の間には酸素濃度に比例する電流が流れる。
【００１１】
微生物を固定化してその微生物による酸素消費を酸素電極で検出するためには、酸素透過膜を介してカソード１を微生物に極力近づけることが必要である。そのためにはカソード１と接触している部分の酸素透過膜５を先端部材６から突出させること、酸素透過膜５をできる限り薄くすることが必要となる。
しかし、突出量を大きくすると酸素透過膜５は延伸されて破れやすくなる。また酸素透過膜５を薄くすることも困難となる。酸素透過膜５が破れると当然外部の液と内部液９が混合し、正確な測定が不可能になる。同時に内部液９が微生物に悪影響を及ぼす。
【００１２】
そのため、微生物による酸素消費を検出するための酸素透過膜５としては、厚さが５０μｍ〜１０００μｍのものが主として使用されている。
そして、このように酸素透過膜５の薄さに制限があるため、電極の応答速度が遅くなり、ひいては分析速度の向上を阻む原因となっていた。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−９０３６０号公報
【特許文献２】
特開平２−１９０７６３号公報
【非特許文献１】
「電気化学測定法」，技報堂出版，１９８４年刊
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はガルバニ型酸素電極を対象とするものであるが、従来の技術では固定化微生物を利用した分析装置に適した酸素電極は得られていない。
本発明の第１の目的は、酸素透過膜を薄くして電極の応答速度を速くすることの容易な構造の酸素電極を提供することである。
本発明の第２の目的は、そのような酸素電極を備えた微生物電極を提供することである。
本発明の第３の目的は、そのような微生物電極を備えた測定装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の酸素電極は、先端に内外を隔離する酸素透過膜を備え、内部にはカソードとアノードを備え、カソードを酸素透過膜に接触させるとともに、カソードとアノードとの間には内部液を介在させたガルバニ型酸素電極に関するものであり、この電極内部にカソードの側方を包囲するカソード保護体を設け、このカソード保護体の先端位置をカソードの先端位置とほぼ同一面になるように配置し、このカソード保護体の先端も酸素透過膜に接触させたことを特徴とするものである。
【００１６】
酸素透過膜は保護体及びカソードでほぼ水平に保たれているため、酸素透過膜に無理な力がかかっておらず、酸素透過膜を微生物膜に圧接しても破損しにくい。そのため、酸素透過膜の膜厚を薄くすることができる。
【００１７】
酸素透過膜としては、例えば樹脂フィルムで、膜厚が８μｍから１０００μｍの範囲にあるものを使用することができる。応答速度を速くする観点からは酸素透過膜の膜厚は薄い方が好ましく、例えば５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１８】
カソード、アノード及び内部液としては、従来から使用されているものを使用することもできるが、カソードが白金又は金からなり、アノードがアルミニウムであり、内部液が少なくとも二塩基酸又はその塩類を含む溶液からなるようにすることが好ましい。
【００１９】
アノードに鉛を使用した場合には、酸素電極内部における反応でアノードの鉛は酸化鉛となり、沈殿を生じる。この沈殿形成が起きると電極の応答速度に悪影響を及ぼすと共にカソードと酸素透過膜の間に沈殿が入り込み、正常な応答値が得られないことになる。そのため、この形式の酸素電極では１ヶ月から３ヶ月に１回の頻度で内部液交換などのメンテナンスが必要となり分析者に多大の負担を強いることになる。
【００２０】
アルカリ水溶液が漏れ出すことによる悪影響を除くこともあって、内部液に酢酸塩類を用いた電極が開発されてきたが、酸化鉛及び酢酸鉛の沈殿が生じることを防ぐことはできず本質的解決ではなかった。また酸化鉛、酢酸鉛の沈殿は重金属塩であるからその処理に注意を払う必要がある点でも大きな問題があった。
鉛をアノードとして用いる場合に比べると、アルミニウムは比較的毒性の低い軽金属であり内部液の交換などにより有害廃棄物が出ない点が優れている。
【００２１】
そして、アノードとしてアルミニウムを用い、内部液として少なくとも二塩基酸又はその塩を含む溶液を用いると沈殿が生成せず、長期間安定な測定が可能になる。
二塩基酸又はその塩は安価であると共に、揮発性が低いために酢酸などの酸に比べて臭気がない、長時間安定であるなどの利点もある。
【００２２】
カソードに白金、アノードにアルミニウムを用い、内部液に塩化カリウムを使用する電極も開発されてきたが、その電極は信号に雑音が乗りやすく、高精度測定には用いにくかった。しかし、アノードとしてアルミニウムを用い、内部液として二塩基酸又はその塩を用いるとノイズが小さくするという利点もある。
【００２３】
本発明の微生物電極は、多孔膜に微生物を固定化した微生物固定化膜と、酸素透過膜がその微生物固定化膜に接触させられ電気化学的に酸素濃度を検出する酸素電極とを備え、微生物固定化膜の酸素電極と接する面とは逆の面に試料を接触させて試料中の化学物質を前記多孔膜を透過させ、微生物が試料中の化学物質を生物変換する際に消費される酸素の吸収を前記酸素電極により検知して化学物質濃度を測定するものであり、その酸素電極として上に述べた本発明の酸素電極を使用するものである。
【００２４】
本発明の測定装置は、測定対象試料、洗浄液、標準液を切り替える機構と、各液を吸引する機構と、別途緩衝液を送液する機構を備え、切り替えられたいずれかの液に緩衝液を混合し、混合された液に空気を送り、その気液混合物を微生物電極に接触させて化学物質濃度を測定するものであり、その微生物電極として上に述べた本発明の微生物電極を使用するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１を用いて、本発明の微生物電極の概要を説明する。
図の下部に記載されているのは微生物を固定した微生物膜、図の上部に記載されているのは酸素電極で、酸素電極の酸素透過膜が微生物膜に接触するように組み合わされて微生物電極となる。
【００２６】
酸素電極はその先端に内外を隔離する酸素透過膜５を備え、電極内部にはカソード１とアノード３を備えている。カソード１は酸素透過膜５に接触しており、カソード１とアノード３との間には内部液９が介在している。さらに、電極内部にカソード１の側方を包囲するカソード保護体１２が設けられ、カソード保護体１２の先端位置はカソード１の先端位置とほぼ同一面になるように配置されている。カソード保護体１２の先端も酸素透過膜５に接触している。
【００２７】
カソード１は白金又は金を用いる。金の場合、カソード絶縁体１０はエポキシ樹脂、フッ素樹脂などのプラスチックで構成することが望ましい。白金の場合はカソード絶縁体１０をガラスとし、白金を封入して用いることができる。これは白金とガラスの熱膨張率が近く密着性が良いことと、ガラスに封入する際の熱加工温度に白金が耐えるためである。
【００２８】
アノード３にはアルミニウムを用いる。アルミニウムの形状は棒材であってもよいが、管材をカソード絶縁体１０の周りに配置して用いると比較的狭い空間にアノード３を作ることができるので望ましい。アルミニウムは比較的毒性の低い軽金属であり内部液の交換などにより有害廃棄物が出ない点が優れている。また鉛をアノードとして用いる場合は加工時の作業環境に注意を払う必要があるが、アルミニウムの場合は粉塵の発生を防げばよい。
【００２９】
内部液９には二塩基酸又はその塩を用いることが望ましい。二塩基酸としてはクエン酸、乳酸、リンゴ酸などの有機酸を例示できる。これらの有機酸は安価であると共に、揮発性が低いために酢酸などの酸に比べて臭気がない、長時間安定であるなどの利点がある。特にクエン酸は溶解度も高く、試薬で保管する際の安定性に優れるため好適である。二塩基酸に防菌の目的でアジ化ナトリウムなどの制菌剤を添加することができる。
【００３０】
二塩基酸の濃度としては１０ｍＭから１Ｍ程度の濃度が望ましい。あまり低い濃度ではアルミニウムとの反応で酸が消費されてしまい長期間の安定性が確保できない。逆に濃すぎると塩が析出しやすく不適である。
【００３１】
また従来白金と他の卑金属を組み合わせたガルバニ型酸素電極の内部液としては塩化カリウムが用いられる例が多かったが、塩化カリウムを用いた場合は、ノイズが大きくなる傾向があり、高精度計測に不適である。二塩基酸を用いることにより長期間安定な測定が可能である理由は、まず沈殿が生成しないことが挙げられる。これは二塩基酸がアルミニウムのキレート剤として作用することによると考えられる。
【００３２】
また、アルカリ性の内部液では二酸化炭素が溶解することにより内部液ｐＨが変動して精度の低下をもたらすことがある。一方、二塩基酸を用いた場合は、溶液のｐＨが酸性となり、微生物の酸素消費と同時に発生する二酸化炭素が溶解しないため、影響を受けにくい点も利点である。
さらに、二塩基酸又はその塩と、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどの電解質を併用することもできる。電解質を共存させることにより、酸素以外のガスの溶解度を制限し、さらに精度を向上することができる。
【００３３】
酸素透過膜５はフッ素樹脂、ポリエチレンなどの樹脂フィルムが利用される。酸素透過膜５はカソード１の周囲を包囲する保護体１２の上から被せられ、外筒７の先端部材６との間にＯリングからなるシール材８が挿入されて固定されている。
【００３４】
カソード１の表面では酸素の還元が起き、アノード３の表面ではアルミニウムの酸化が進む。その結果、カソード１のリード線２とアノード３のリード線４の間には酸素濃度に比例する電流が流れる。
【００３５】
この構造を採ることにより、図３の従来型酸素電極に比べて酸素透過膜５に無理な力がかからないため、膜厚を薄くすることが可能である。酸素透過膜の膜厚は８μｍから１０００μｍ程度の範囲で変えることができるが、取り扱いの容易さと応答速度を勘案し、１０〜５０μｍ程度の厚みが望ましい。２５μｍ厚みのフッ素樹脂膜を用いた場合に、空気飽和の蒸留水中で安定化し、窒素ガスで除酸素した蒸留水に浸漬した場合の、出力値がゼロになるまでの応答時間は２５℃で約１０秒であった。
【００３６】
同様に、５０μｍ厚みの酸素透過膜を用いた場合の応答時間は約４０秒、１００μｍ厚みの酸素透過膜では約２分、２００μｍ厚みの酸素透過膜では約５分となった。微生物の酸素吸収に正確に追従するには応答時間が１分以内であることが望ましい。
【００３７】
微生物膜は多孔膜１３、１４を接着剤又は両面粘着テープ１５で張り合わせ、微生物１６を固定化する。この微生物を置く場合に、その移動を妨ぐためにガラス繊維などから成る充填材を配置しても良いし、接着剤又は両面粘着テープ１５の厚みを薄くすることにより微生物の移動を防ぐ程度に２枚の多孔膜を近接させてもよい。
【００３８】
多孔膜は内部に置かれた微生物が漏れ出さず、かつ試料側から他の微生物が混入しない程度の孔径を有するものを利用するが、孔径が０．１〜１μｍの範囲のものが望ましい。多孔膜の材質は、再生セルロース、アセチルセルロース、フッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンなどの各種の材質を用いることができるが、有機物の付着が少なく、親水性に富むポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンを用いることが望ましい。
【００３９】
この微生物電極は、酸素電極の酸素透過膜５を介してカソード１を微生物固定化膜に圧接させる。この構成では保護体１２が微生物膜に押し当てられ、保護体１２及びカソード１でほぼ水平に保たれた酸素透過膜５が微生物１６の固定化部分に接触することになる。従来の酸素電極では酸素透過膜に無理な力がかかっているため微生物膜と圧接することにより膜が破損して内部液が漏れることがあったが、本発明の酸素電極ではその可能性は少ない。
【００４０】
この酸素電極を利用し固定化微生物膜と組み合わせた微生物電極は、測定装置で利用することができる。そのような測定装置の一例は、測定対象試料、洗浄液、標準液を切り替える機構と、各液を吸引する機構と、別途緩衝液を送液する機構を備え、切り替えられたいずれかの液に緩衝液を混合し、混合された液に空気を送り、その気液混合物を微生物電極に接触させ、洗浄液の送液されている際の酸素電極指示値と、標準液又は試料が送液されている酸素電極指示値の差を記憶し、標準液と試料に対する酸素電極指示値の差を比較演算する機能を有する。
【００４１】
図２を用いてその測定装置の概要を説明する。装置全体は筐体３４に組み込まれている。緩衝液２０はポンプ２４を用い一定速度で吸引されている。もうひとつのポンプ２５も一定速度で動作している。試料水１７、洗浄液１８、標準液１９はチューブでポンプ２５とつながれるが、ポンプと各液はバルブ２１、２２、及び２３で区切られている。基本的にこのバルブのどれか１つが開放され、その結果、試料水、洗浄液、標準液のいずれかが合流点２６で緩衝液と合流する。合流後、恒温槽３５中に配置されたチューブ２８に流入する。エアポンプ２７で空気を吹き込み、気液混合体が微生物電極２９に流れ込む。酸素電極３０の出力は電気回路３２でデジタル化後解析され、プリンター３３に出力される。分析後の廃水は廃水ボトル３１に廃棄される。
【００４２】
各部をつなぐチューブは、シリコン、フッ素樹脂、ポリエチレンなどの樹脂チューブを使用できる。その内径は０．５〜５ｍｍ程度を利用できるが、細すぎると試料中の不溶物が詰まる可能性があり、太すぎると試料が通過するのに時間がかかりすぎるので１．０〜３ｍｍ程度のものが望ましい。用いるポンプ２４，２５は分析中に安定な流量が得られればよいが、試料中の不溶物が詰まりにくいチューブポンプが好適である。流量は０．１〜１０ｍＬ／分程度で分析する場合が多いが、分析時間と試料、緩衝液などの消費量を考え、０．５〜４ｍＬ／分程度が好適である。
【００４３】
同様にバルブ２１，２２，２３もチューブを挟み込むことにより閉鎖されるピンチバルブが不溶物が詰まることによる故障を避ける意味で好適である。
緩衝液２０は使用する微生物に合わせてリン酸塩、ホウ酸塩などを利用し、各種ｐＨの一般的組成のものが使用できる。ただし、試料中の有機物を測定する場合は、微生物により利用される有機物を含む緩衝液を利用することはできない。
【００４４】
恒温槽３５の温度は微生物に合わせて変化させる。特にその微生物の至適生育温度を利用すると酸素消費量が最大になる場合が多い。場合により加温ではなく冷却が必要になる場合がある。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて、本発明の内容をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
（１）酸素電極
図１の酸素電極において、カソード１は直径２ｍｍの白金棒からなり、外径４ｍｍの軟質ガラスからなるカソード絶縁体１０に封入されている。アノード３は内径４ｍｍ、外径６ｍｍのアルミニウム管からカソード絶縁体１０の周りに配置されている。内部液９として０．５Ｍのクエン酸溶液を用いた。酸素透過膜５は厚み２５μｍのフッ素樹脂膜を用いた。
【００４７】
（２）微生物膜の作成方法
Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ　ｃｕｔａｎｅｕｍ（ＩＦＯ−１０４６６株）を培養し、固定化した。培養液の濁度を６６０ｎｍで測定し、濁度２の培養液５０・Ｌを固定化に用いた。固定化に用いる多孔膜１３，１４としては、孔径０．４５μｍの親水性Ｄｕｒａｐｏｒｅ膜（ミリポア社製）を直径１８ｍｍに打ち抜いたものを用いた。２枚の多孔膜１３，１４を貼り合わせるために、両面粘着テープ１５としてポリエステルベース両面接着テープ（日東電工製）を用いた。
【００４８】
（３）測定装置
図２の装置に前記微生物固定化膜と前記酸素電極を装着した。恒温槽３５の温度を３５℃とし、緩衝液２０として１００ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０）を流量０．５ｍＬ／分で送液した。標準液１９としてグルコース／グルタミン酸混合液を用いた。その濃度はＢＯＤ値として２０ｍｇ／Ｌとした。洗浄液１８には蒸留水を用いた。試料１７として、標準液と同じくグルコース／グルタミン酸混合液を用い、その濃度はＢＯＤ値として１０ｍｇ／Ｌとした。これらの標準液、洗浄液、試料の流量は１．５ｍＬ／分とした。
標準液を５分間流した後、１５分間洗浄を行い、試料を各々１、３、及び５分間送液する。標準液に対する応答値Ａを試料に対する応答値Ｂを比較して試料の濃度Ｃを計算した。つまりＣ＝２０×（Ｂ／Ａ）として算出した。
【００４９】
（４）測定結果
もし充分に電極の応答速度が早ければ試料濃度は正しく計算されるはずであるが、逆に遅ければ低めの値になるはずである。その結果を表１に示す。表１よりほぼ３分間の送液で一定値が得られていることが分かる。
【００５０】
（比較例１）
電極として図２の構造を有し、カソードが白金であり、アノードが鉛であり、内部液に１％水酸化ナトリウムを用い、酸素透過膜の厚みが１００μｍのフッ素樹脂を用いた以外、実施例１と同様構造として、同じ条件で測定を行った。
その結果も表１に合わせて示す。比較例１では、５分間の送液を行っても正しい値が得られず応答速度に著しい差異があることが分かった。
【００５１】
【表１】

【００５２】
（実施例２）
実施例１記載の電極及び装置を用い、３５℃で連続的に運転を行った。１ヶ月毎に電極を取り出し、２５℃における空気飽和水と窒素ガスにより酸素を除いた水に交互に電極を浸漬し、その応答速度を評価した。その結果を表２に示す。
６ヶ月まで応答速度に変化がないことが分かった。この結果から本発明の電極は応答速度及び安定性の点で優れることが分かった。
【００５３】
（比較例２）
比較例１記載の電極及び装置を用い、３５℃で連続的に運転を行った。１ヶ月毎に電極を取り出し、２５℃における空気飽和水と窒素ガスにより酸素を除いた水に交互に電極を浸漬し、その応答速度を評価した。その結果も表２に示す。
応答時間自体が実施例２に比べて遅いが、３ヶ月目までは大きな変化はなかった。しかし４ヶ月目で著しく遅くなり、６ヶ月目では出力自体が小さくなって測定不能となった。この状態で分解すると内部液自体が酸化鉛の沈殿で濁っており、その結果、正常な動作ができなくなったものと考えられる。
【００５４】
【表２】

【００５５】
【発明の効果】
本発明の酸素電極は、電極内部にカソードの側方を包囲するカソード保護体を設け、このカソード保護体の先端位置をカソードの先端位置とほぼ同一面になるように配置し、このカソード保護体の先端も酸素透過膜に接触させたので、酸素透過膜は保護体及びカソードでほぼ水平に保たれることになり、酸素透過膜に無理な力がかからず、酸素透過膜の膜厚を薄くして応答速度を速くすることができる。
アノードとしてアルミニウムを用い、内部液として少なくとも二塩基酸又はその塩を含む溶液を用いる場合には、沈殿が生成せず、長期間安定な測定が可能になり、またノイズも小さい。
本発明の酸素電極を備えた微生物電極、さらにその微生物電極を備えた測定装置は、応答速度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の微生物電極を示す概略断面図である。
【図２】一実施例の測定装置を示す流路図である。
【図３】従来の酸素電極を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　　　カソード
３　　　アノード
５　　　酸素透過膜
９　　　内部液
１０　　　カソード絶縁体
１２　　　保護体
１３，１４　　　多孔膜
１６　　　微生物
１７　　　試料水
１８　　　洗浄液
１９　　　標準液
２０　　　緩衝液
２１，２２，２３　　　バルブ
２５　　　ポンプ
２７　　　エアポンプ
２９　　　微生物電極
３０　　　酸素電極
３５　　　恒温槽

Claims

先端に内外を隔離する酸素透過膜を備え、内部にはカソードとアノードを備え、前記カソードを前記酸素透過膜に接触させるとともに、前記カソードとアノードとの間には内部液を介在させたガルバニ型酸素電極において、
この電極内部に前記カソードの側方を包囲するカソード保護体を設け、このカソード保護体の先端位置を前記カソードの先端位置とほぼ同一面になるように配置し、このカソード保護体の先端も前記酸素透過膜に接触させたことを特徴とする酸素電極。
前記カソードが白金又は金からなり、前記アノードがアルミニウムからなる請求項１記載の酸素電極。
前記酸素透過膜は膜厚が８μｍから５０μｍの範囲にある請求項１又は２に記載の酸素電極。
前記内部液が少なくとも二塩基酸又はその塩類を含む溶液からなる請求項１，２又は３に記載の酸素電極。
多孔膜に微生物を固定化した微生物固定化膜と、酸素透過膜が前記微生物固定化膜に接触させられ電気化学的に酸素濃度を検出する酸素電極とを備え、前記微生物固定化膜の酸素電極と接する面とは逆の面に試料を接触させて試料中の化学物質を前記多孔膜を透過させ、微生物が試料中の化学物質を生物変換する際に消費される酸素の吸収を前記酸素電極により検知して化学物質濃度を測定する微生物電極において、
前記酸素電極が請求項１から４のいずれかに記載の酸素電極であることを特徴とする微生物電極。
測定対象試料、洗浄液、標準液を切り替える機構と、各液を吸引する機構と、別途緩衝液を送液する機構を備え、前記切り替えられたいずれかの液に緩衝液を混合し、混合された液に空気を送り、該気液混合物を微生物電極に接触させて化学物質濃度を測定する測定装置において、
前記微生物電極が請求項５に記載の微生物電極であることを特徴とする測定装置。