JPS6229955Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は有機又は無機化合物を電気化学的に測
定する微生物電極に取り付けられたフローセルに
関し、その目的は簡単な構造で温度管理ができ、
撹拌装置を必要とせず、組み立て、修理、清浄が
容易で、透明材料によつて囲繞されているため外
方からの管理を容易になし得るフローセルを提供
することにある。

本考案者らは種々の有機又は無機化合物を電気
化学的に測定する微生物電極に関する発明を完成
し、特願昭52−113625号（特開昭54−47699号公
報）「BODの測定法」、特願昭53−146324号（特
開昭55−72853号公報）「微生物電極によるアンモ
ニアの定量法」、特願昭54−6357号（特開昭55−
98348号公報）「Ｌ−アミノ酸の定量法」、特願昭
54−6358号（特開昭55−98349号公報）「Ｌ−リジ
ンの定量法」、（特願昭54−61874号（特開昭55−
153593号公報）「固定化微生物膜」等の種々の特
許を出願したが、今度当初に記載したような目的
をもつて管理、組立、修理、清浄が容易な微生物
電極に取りつけられたフローセルに関する考案を
完成した。

本考案の要旨は横断面、同心円状の円筒形の内
円軸部において、上部より下部へ順次に感応電極
部、該感応電極の感応膜面に密接した固定化微生
物膜及びサンプル注入口と排出口を有するフロー
セルをそれぞれ配設し、上記内円周と外円部とに
よつて形成される中空部を透明素材をもつて囲繞
した恒温ジヤケツト部に構成し、上記ジヤケツト
には定温水入口と出口を備え、かつ上記フローセ
ルにはサンプル注入口とサンプル排出口を備え、
上記サンプル注入口へ供給されるサンプルはあら
かじめ一定量の緩衝液及び空気又は不活性ガスと
完全に混和、飽和されて供給されるようにし、空
気又は不活性ガスにより、フローセル内の液を流
動させ、電極面への物質移動係数を一定に保ち測
定を安定化させる微生物電極付フローセルであ
る。以下本考案を図面と共に説明する。

本考案のフローセルの構造は第１図に例えば酸
素電極を取りつけたものを、第２図に炭酸ガス電
極を取りつけたものを、それぞれ縦断正面図をも
つて例示しているが、これらの添付図面に示され
るように、横断図が同心円状の円筒形の内心円軸
部の部分において、上部から下部へ順次に電極３
又は３′、微生物膜８及びフローセル１５を取り
付けかつ電極に指示部及び記録部２４（２３は増
幅器）を付属したもので構成され、その内心円の
軸部を囲繞している。上記、内心円の円周部と外
円周によつて構成される。くり抜き円筒体の部分
がジヤケツト１７として上記の内心円の軸部の電
極３又は３′、固定化微生物膜８及びフローセル
１５を一定温度に保持する機能を有していると共
に、ジヤケツト１７の周壁はすべて例えば透明な
ポリアクリルアミドまたはポリエステル樹脂等を
用いて外部より内部を透視管理できるように構成
している。

電極３には第１図のものは常用の酸素電極で、
Pt電極１とAl電極２を有し、感応膜としてはテ
フロン膜４をＯリング７をもつて電極外筒６に固
定し、電極用の液絡部としては電極外筒に囲まれ
た空所に塩化カリウム電解液５を注入した通常の
もので、Pt電極１とAl電極２は記録計２４に接
続しそれに電気化学的反応によつて発生する電流
の強さを経時的に記録するようになつている。

一方第２図は常用の炭酸ガス電極を用いた場合
を示し、電極３′は複合Ｐ^H電極でガラス電極１′
と甘こう電極２′よりなり、炭酸ガス透過膜４′と
してはシリコン膜がＯリング７によつて電極外筒
６に固定されている。甘こう電極２′は塩化カリ
飽和溶液２′Ａ、液絡部２′Ｂを通じて炭酸緩衝液
５′に接触してその電位を測定する。一方ガラス
電極１′は炭酸ガス透過膜４′近傍の炭酸緩衝液
５′の電位を測定する。両者の電位差は炭酸ガス
透過膜近傍の炭酸緩衝液のＰ^Hに比例する。すな
わち炭酸ガス緩衝液のＰ^Hは炭酸ガス分圧に対応
するので、本電極によつて固定化微生物膜によつ
て被測定物質液から発生した炭酸ガスを測定する
ことによつてその定量を行なうことができる。ガ
ラス電極と比較電極である甘こう電極は増幅器２
３を通じて記録計２４に接続しその電位差が経時
的に記録される。

固定化微生物膜８は第１図の場合も第２図の場
合も穴あきキヤツプ９によつて保持されてそれぞ
れ電極膜４又は４′に密着し、穴あきキヤツプ９
はキヤツプ固定リング１０を介して電極外筒６の
底部に取り付けられている。固定化微生物膜８前
記特願昭53−146324（特開昭55−72853号公報）、
特願昭54−6357（特開昭55−98348号公報）及び
特願54−6358（特開昭55−98349号公報）各発明
に見られるような１枚の多孔質膜をもつて特定の
微生物の活性菌体を電極膜に取り付けて固定した
もの、又は特願昭54−61874号（特開昭55−
153593号公報）の発明に見られるような活性菌体
が２枚の多孔質膜にはさまれてリングスペーサー
内に固定保持されている形式のもの又は通常の固
定化微生物を用いるなど先行技術のどの型のもの
を用いてもよい。（以下の説明は第１図、第２図
共、共通である。）上記のジヤケツト１７は電極
及び固定化微生物膜８の保持体である穴あきキヤ
ツプ９の位置よりも長く下方に伸びてジヤケツト
１７の底部内側に凹部を形成している。この凹部
に陥凹部を有する底蓋１２が下方から上方を向け
て嵌合されその上端はゴムパツキン１１を介して
穴あきキヤツプ９の下面に密着し、上記底蓋１２
の陥凹部と穴あきキヤツプ９の穴あき部によつて
フローセル１５が形成され固定化微生物膜に接し
ている。該フローセル底蓋１２の陥凹部すなわち
フローセル１５の底部相当部分にはそれぞれサン
プル注入口１３とサンプル排出口１４が設けられ
て一定量の試料が常にこのフローセル１５内に供
給され排出されるようになつている。本発明のフ
ローセル１５には特に撹拌機又はマグネテイツク
スターラーによる回転子を設けていない。フロー
セル内の撹拌子はサンプルを均一化するためより
は前述したように電極面で液を流動させて物質移
動係数を一定化させて安定な測定を行なわせるた
めであるが、本考案では撹拌子を用いず、それに
代えてフローセルに供給される前に行われるガス
吹込が、撹拌子の作用を代用し、それによつてか
さばる機械的部分をなくしているのが特徴であ
る。すなわち、サンプル液はこの供給口に達する
前に例えば第３図の測定系の系統略図に示される
ように一定時間に緩衝液の一定量が２７から供給
されて、２６からの一定容量の空気ないしは不活
性ガスと混じて飽和され、２５から一定時間に一
定量送られるサンプル液と完全に混合されて送ら
れてくる。又フローセル内で、２６からの空気な
いしは不活性ガスにより混合撹拌されるので特に
フローセル１５において撹拌する必要がない。２
６から不活性ガスを送る場合はＬ−アミノ酸をＬ
−アミノ酸脱炭酸酵素活性によつて測定する場合
のように測定系を嫌気的に保つ必要の場合に限
る。このようにして、フローセル内１５に送られ
たサンプル液は、例えば廃水のBODを測定する
場合、固定化微生物膜８内の活性菌体によつてサ
ンプル中の有機物が資化され酸素電極近傍の酸素
が減少し電流値は次第に低下し、10〜20分後にあ
る一定値（平衡電流値）に達する。これは、サン
プル液から微生物膜内への酸素の拡散量と封入微
生物によつて消費される酸素量との間に平衡関係
が成立するためである。ここで微生物によつて消
費される酸素量はサンプル中のBOD成分の濃度
に依存する。換言すれば、電流値とサンプル中の
BODの間には対応関係が成立する。この電流値
は経時的に記録されるようになつており、記録紙
上から平衡電流値を読みとつてサンプルのBOD
を知ることができる。

以上に述べたような経過をとらえBODの変化
を経時的に膜内の酸素量の減少が記録計に記録
し、モニターされるようになつている。その他上
記と同じようにして、本考案のフローセルを用い
て種々の微生物反応と該微生物の活性菌体を用い
た固定化微生物膜を用いて種々の有機又は無機の
化合物の電気化学的測定が可能である。

又微生物電極による測定システムは温度の影響
を受けやすいのでジヤケツト１７にはジヤケツト
外筒１６に温水入口２０と出口２１を備え、恒温
水を通すことによつて電極、微生物膜、フローセ
ル等のすべての測定装置を恒温に保ち正確な測定
を可能としている。ジヤケツトの頭部は上蓋１９
の外周がジヤケツト外筒１６の上端に係合し内周
がゴムパツキン１８を介して電極外筒６の肩部分
に係合することによつて外部から遮断され、必要
なときは上蓋１９を取り除くことによつてジヤケ
ツト内の掃除が可能であり、電極外筒６の頭部は
電極キヤツプ２２にて蓋をされ、これを除くこと
によつて電極及び液絡液の取り替え又は掃除が可
能な構造となつている。

本考案の微生物電極付フローセルは、以上のよ
うな構造となつているため、 (1) 軽量で、分解、組み立てが容易で部品の取り
換え、修理、洗浄が容易である。

(2) 撹拌部材を必要とせず装置がコンパクトとな
り故障が少ない。

(3) 透明プラスチツクのために汚れの付着状態が
外から見えるので、管理、洗浄を適確に行なう
ことができる。

(4) 底蓋を取りはずすことが簡単で洗浄が可能で
微生物膜と電極との間隔が変化せず測定値が安
定した数値を示し、再スタート後も指示が安定
している。

(5) ジヤケツトによつて電極、フローセル内の温
度一定に保たれ指示値が正確で安定した測定値
を示すなどの種々の優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の微生物電極付フローセルの縦
断正面図よる構造説明図で電極として常用の酸素
電極を用いた例を示し、第２図は同じく本考案の
微生物電極付フローセルの縦断正面図で電極とし
て常用の炭酸ガス電極を用いた例を示し、第３図
は本考案の微生物電極付フローセルを用いた測定
系の系統説明図を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 横断面、同心円状の円筒形の内円軸部におい
   て、上部より下部へ順次に感応電極部、該感応電
   極の感応膜面に密接した固定化微生物膜及びサン
   プル注入口と排出口を有するフローセルをそれぞ
   れ配設し、上記内円周と外円部とによつて形成さ
   れる中空部を透明素材をもつて囲繞した恒温ジヤ
   ケツト部に構成し、上記ジヤケツトには定温水入
   口と出口を備え、かつ上記フローセルにはサンプ
   ル注入口とサンプル排出口を備え、上記サンプル
   注入口へ供給されるサンプルはあらかじめ一定量
   の緩衝液及び空気又は不活性ガスと完全に混和、
   飽和されて供給されるようにし、空気又は不活性
   ガスにより、フローセル内の液を流動させ、電極
   面への物質移動係数を一定に保ち測定を安定化さ
   せる微生物電極付フローセル。