JP2003169697A - 水中のリン酸計測方法と装置 - Google Patents
水中のリン酸計測方法と装置Info
- Publication number
- JP2003169697A JP2003169697A JP2001371761A JP2001371761A JP2003169697A JP 2003169697 A JP2003169697 A JP 2003169697A JP 2001371761 A JP2001371761 A JP 2001371761A JP 2001371761 A JP2001371761 A JP 2001371761A JP 2003169697 A JP2003169697 A JP 2003169697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphoric acid
- water
- measuring
- enzyme
- sample water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料水中の無機リン酸濃度を、他の物質の影
響を受けることなく正確に、リアルタイムで連続計測可
能な水中のリン酸計測方法および装置を提供する。 【解決手段】 無機リン酸（Pi）を含む試料水１２に、
グリセルアルデヒド-3-リン酸（GAP）および補酵素ニコ
チンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD+）を含む試薬
１３を混合し、リアクタ１において、酵素グリセルアル
デヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ（GAPDH）を触媒とし
て、グリセリン酸-1,3-二リン酸（GDP）および還元型ニ
コチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）を生成
し、このNADHの生成量を、リアクタ前後のフローセル６
ａ，６ｂ部における波長340nmの光の吸光度変化量とし
て光学的に検出することにより、試料水中の無機リン酸
濃度を計測する。
響を受けることなく正確に、リアルタイムで連続計測可
能な水中のリン酸計測方法および装置を提供する。 【解決手段】 無機リン酸（Pi）を含む試料水１２に、
グリセルアルデヒド-3-リン酸（GAP）および補酵素ニコ
チンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD+）を含む試薬
１３を混合し、リアクタ１において、酵素グリセルアル
デヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ（GAPDH）を触媒とし
て、グリセリン酸-1,3-二リン酸（GDP）および還元型ニ
コチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）を生成
し、このNADHの生成量を、リアクタ前後のフローセル６
ａ，６ｂ部における波長340nmの光の吸光度変化量とし
て光学的に検出することにより、試料水中の無機リン酸
濃度を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、都市下水や産業
排水あるいは水道原水のリン酸濃度、特に無機リン酸の
濃度を計測する方法および装置に関する。
排水あるいは水道原水のリン酸濃度、特に無機リン酸の
濃度を計測する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、湖沼や湾などへ流入する下水の窒
素やリンによって、これらの閉鎖性水域での富栄養化が
進行している。このため、植物プランクトンの異常繁殖
が発生し、水道水の異臭味や植物プランクトン由来の毒
性物質混入、港湾での溶存酸素不足による養殖被害の原
因となっている。このような背景から窒素、リンに対す
る総量規制等の規制強化や下水処理場への高度処理導入
の動きが活発になっている。
素やリンによって、これらの閉鎖性水域での富栄養化が
進行している。このため、植物プランクトンの異常繁殖
が発生し、水道水の異臭味や植物プランクトン由来の毒
性物質混入、港湾での溶存酸素不足による養殖被害の原
因となっている。このような背景から窒素、リンに対す
る総量規制等の規制強化や下水処理場への高度処理導入
の動きが活発になっている。
【０００３】下水高度処理におけるリン除去法には物理
化学的手法と生物学的手法があり、前者は凝集法、後者
は嫌気−好気法（AO法）、嫌気−無酸素−好気法（A2O
法）などがある。凝集法は原水または沈殿水に凝集剤を
添加してリンを凝集沈殿させる方式である。AO、A2O法
は活性汚泥が酸素のない嫌気条件下で菌体内に蓄積して
いるポリリン酸をオルトリン酸として放出し、好気条件
下で放出した以上のオルトリン酸を摂取し菌体内に蓄積
することを利用してリン除去を行なっている。
化学的手法と生物学的手法があり、前者は凝集法、後者
は嫌気−好気法（AO法）、嫌気−無酸素−好気法（A2O
法）などがある。凝集法は原水または沈殿水に凝集剤を
添加してリンを凝集沈殿させる方式である。AO、A2O法
は活性汚泥が酸素のない嫌気条件下で菌体内に蓄積して
いるポリリン酸をオルトリン酸として放出し、好気条件
下で放出した以上のオルトリン酸を摂取し菌体内に蓄積
することを利用してリン除去を行なっている。
【０００４】以上の処理法において、最適なリン除去処
理を行なうには、前者は凝集剤の注入率制御、後者は微
生物の嫌気条件下でのリン酸放出量制御および好気条件
下でのリン酸摂取量制御を行なう必要がある。そのた
め、流入水や処理水中の無機リン酸濃度をリアルタイム
で、連続計測可能なリン酸検出方法および装置が必要と
されている。
理を行なうには、前者は凝集剤の注入率制御、後者は微
生物の嫌気条件下でのリン酸放出量制御および好気条件
下でのリン酸摂取量制御を行なう必要がある。そのた
め、流入水や処理水中の無機リン酸濃度をリアルタイム
で、連続計測可能なリン酸検出方法および装置が必要と
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、リン酸濃度測定
法として、吸光光度法であるモリブデン−アスコルビン
酸法（JIS K0101 43.1およびJIS K0102 46.1）が一般的
に用いられている。この方法を自動化した自動全リン測
定装置やリン酸測定装置があるが、試料水中の他の成分
の吸収による測定誤差があること、メンテナンスが煩雑
であり連続計測が困難であること、装置価格が高い（約
800万円／台）ことなどの問題があり、プロセス制御に
は用いられていない。
法として、吸光光度法であるモリブデン−アスコルビン
酸法（JIS K0101 43.1およびJIS K0102 46.1）が一般的
に用いられている。この方法を自動化した自動全リン測
定装置やリン酸測定装置があるが、試料水中の他の成分
の吸収による測定誤差があること、メンテナンスが煩雑
であり連続計測が困難であること、装置価格が高い（約
800万円／台）ことなどの問題があり、プロセス制御に
は用いられていない。
【０００６】この発明は、上記従来の問題点に鑑みてな
されたもので、この発明の課題は、試料水中の無機リン
酸濃度を他の物質の影響を受けることなく正確に、リア
ルタイムで、連続計測可能な水中のリン酸計測方法およ
び装置を提供することにある。
されたもので、この発明の課題は、試料水中の無機リン
酸濃度を他の物質の影響を受けることなく正確に、リア
ルタイムで、連続計測可能な水中のリン酸計測方法およ
び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明によれば、無機リン酸（Pi）を含む試料
水に、酵素グリセルアルデヒド-3-リン酸（GAP）および
補酵素ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD+）
を含む試薬を混合し、酵素グリセルアルデヒド-3-リン
酸デヒドロゲナーゼ（GAPDH）を触媒として、下記反応
（１）により、グリセリン酸-1,3-二リン酸（GDP）およ
び還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD
H）を生成し、このNADHの生成量を、波長340nmの光の吸
光度変化量として光学的に検出することにより、前記試
料水中の無機リン酸濃度を計測する（請求項１の発
明）。
めに、この発明によれば、無機リン酸（Pi）を含む試料
水に、酵素グリセルアルデヒド-3-リン酸（GAP）および
補酵素ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD+）
を含む試薬を混合し、酵素グリセルアルデヒド-3-リン
酸デヒドロゲナーゼ（GAPDH）を触媒として、下記反応
（１）により、グリセリン酸-1,3-二リン酸（GDP）およ
び還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD
H）を生成し、このNADHの生成量を、波長340nmの光の吸
光度変化量として光学的に検出することにより、前記試
料水中の無機リン酸濃度を計測する（請求項１の発
明）。
【０００８】
（GAPDH）
GAP + Pi + NAD+ ⇔ GDP + NADH + H+ （１）
上記計測方法を実施するための装置としては、下記請求
項５の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の計測方
法を実施するための装置であって、前記酵素（GAPDH）
を充填または固定化したリアクタと、このリアクタ前後
に配設したフローセルと、この各フローセルに波長340n
mの光を照射する光源およびその透過光量を検出する受
光素子と、前記前後の受光素子で検出した透過光量の差
に基づき前記試料水中の無機リン酸濃度を演算する演算
手段と、前記試料水および試薬の送液手段とを備えるも
のとする。
項５の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の計測方
法を実施するための装置であって、前記酵素（GAPDH）
を充填または固定化したリアクタと、このリアクタ前後
に配設したフローセルと、この各フローセルに波長340n
mの光を照射する光源およびその透過光量を検出する受
光素子と、前記前後の受光素子で検出した透過光量の差
に基づき前記試料水中の無機リン酸濃度を演算する演算
手段と、前記試料水および試薬の送液手段とを備えるも
のとする。
【０００９】上記請求項１および５の発明によれば、前
記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量を、吸
光度変化量として光学的に検出することができ、試料水
中のリン酸濃度をリアルタイムで連続計測する事が可能
となり、下水高度処理におけるリン除去処理の制御が可
能となる。
記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量を、吸
光度変化量として光学的に検出することができ、試料水
中のリン酸濃度をリアルタイムで連続計測する事が可能
となり、下水高度処理におけるリン除去処理の制御が可
能となる。
【００１０】また、前記請求項１の発明とは異なるこの
発明の計測方法によれば、前記請求項１に記載の反応
（１）で生成したNADHを、酵素NADHオキシダーゼ（NO
D）を触媒として、下記反応（２）により、NAD+および
過酸化水素（H2O2）を生成し、前記反応（２）の生成物
に、ルミノールを含む試薬を混合し、酵素ペルオキシダ
ーゼ（POD）を触媒として、下記反応（３）により発生
する青色発光（ｈν）の発光量を検出することにより、
前記試料水中の無機リン酸濃度を計測する（請求項２の
発明）。
発明の計測方法によれば、前記請求項１に記載の反応
（１）で生成したNADHを、酵素NADHオキシダーゼ（NO
D）を触媒として、下記反応（２）により、NAD+および
過酸化水素（H2O2）を生成し、前記反応（２）の生成物
に、ルミノールを含む試薬を混合し、酵素ペルオキシダ
ーゼ（POD）を触媒として、下記反応（３）により発生
する青色発光（ｈν）の発光量を検出することにより、
前記試料水中の無機リン酸濃度を計測する（請求項２の
発明）。
【００１１】
（NOD）
NADH + H+ + O2 → NAD+ + H2O2 （２）
（POD）
H2O2 + ルミノール → アミノフタル酸 + H2O + N2 +ｈν （３）
上記計測方法を実施するための装置としては、下記請求
項６ないし７の発明が好ましい。即ち、請求項２に記載
の計測方法を実施するための装置であって、前記酵素
（GAPDH），（NOD）および（POD）を充填または固定化
したリアクタと、このリアクタの後段に配設したフロー
セルと、この各フローセル内の試料液が発する青色発光
（ｈν）の発光量を検出する受光素子と、この受光素子
での検出値に基づき前記試料水中の無機リン酸濃度を演
算する演算手段と、前記試料水および試薬の送液手段と
を備えるものとする（請求項６の発明）。また、請求項
６に記載のリン酸計測装置において、前記リアクタに代
えて、前記三種類の酵素を固定化した酵素固定化膜を用
い、この酵素固定化膜と受光素子とを前記フローセル内
に配設して一体化してなるものとする（請求項７の発
明）。
項６ないし７の発明が好ましい。即ち、請求項２に記載
の計測方法を実施するための装置であって、前記酵素
（GAPDH），（NOD）および（POD）を充填または固定化
したリアクタと、このリアクタの後段に配設したフロー
セルと、この各フローセル内の試料液が発する青色発光
（ｈν）の発光量を検出する受光素子と、この受光素子
での検出値に基づき前記試料水中の無機リン酸濃度を演
算する演算手段と、前記試料水および試薬の送液手段と
を備えるものとする（請求項６の発明）。また、請求項
６に記載のリン酸計測装置において、前記リアクタに代
えて、前記三種類の酵素を固定化した酵素固定化膜を用
い、この酵素固定化膜と受光素子とを前記フローセル内
に配設して一体化してなるものとする（請求項７の発
明）。
【００１２】上記請求項２、６および７の発明によれ
ば、前記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量
を、最終的に化学発光量として検出することができ、前
記発明と同様に試料水中のリン酸濃度をリアルタイムで
連続計測する事が可能となる。また、請求項７の発明に
よれば、装置がコンパクトになる利点がある。
ば、前記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量
を、最終的に化学発光量として検出することができ、前
記発明と同様に試料水中のリン酸濃度をリアルタイムで
連続計測する事が可能となる。また、請求項７の発明に
よれば、装置がコンパクトになる利点がある。
【００１３】さらに異なるこの発明の計測方法によれ
ば、前記請求項２に記載の反応（２）により生成したH2
O2の生成量を、酵素電極を用いてH2O2の酸化電流として
検出することにより、前記試料水中の無機リン酸濃度を
計測する（請求項３発明）。
ば、前記請求項２に記載の反応（２）により生成したH2
O2の生成量を、酵素電極を用いてH2O2の酸化電流として
検出することにより、前記試料水中の無機リン酸濃度を
計測する（請求項３発明）。
【００１４】また、上記計測方法を実施するための装置
としては、下記請求項８の発明が好ましい。即ち、請求
項３に記載の計測方法を実施するための装置であって、
フローセル内に装着され前記酵素（GAPDH）および（NO
D）を固定化した酵素電極と、H2O2の酸化電流を発生さ
せるための酵素電極への電圧印加用のポテンシオスタッ
トと、前記酸化電流に基づき前記試料水中の無機リン酸
濃度を演算する演算手段と、前記試料水および試薬の送
液手段とを備えるものとする。
としては、下記請求項８の発明が好ましい。即ち、請求
項３に記載の計測方法を実施するための装置であって、
フローセル内に装着され前記酵素（GAPDH）および（NO
D）を固定化した酵素電極と、H2O2の酸化電流を発生さ
せるための酵素電極への電圧印加用のポテンシオスタッ
トと、前記酸化電流に基づき前記試料水中の無機リン酸
濃度を演算する演算手段と、前記試料水および試薬の送
液手段とを備えるものとする。
【００１５】上記請求項３および８の発明によれば、前
記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量を、生
成したH2O2の酸化電流として検出することができ、前記
発明と同様に試料水中のリン酸濃度をリアルタイムで連
続計測する事が可能となる。
記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量を、生
成したH2O2の酸化電流として検出することができ、前記
発明と同様に試料水中のリン酸濃度をリアルタイムで連
続計測する事が可能となる。
【００１６】また、さらに異なるこの発明の計測方法に
よれば、請求項２に記載の反応（２）に基づき、溶存酸
素電極を用いて溶存酸素消費量を検出することにより、
前記試料水中の無機リン酸濃度を計測する（請求項４の
発明）。
よれば、請求項２に記載の反応（２）に基づき、溶存酸
素電極を用いて溶存酸素消費量を検出することにより、
前記試料水中の無機リン酸濃度を計測する（請求項４の
発明）。
【００１７】上記計測方法を実施するための装置として
は、下記請求項９ないし１０の発明が好ましい。即ち、
請求項４に記載の計測方法を実施するための装置であっ
て、前記酵素（GAPDH）および（NOD）を充填または固定
化したリアクタと、フローセル内に装着され液中の溶存
酸素濃度を電圧検出する溶存酸素電極と、前記試料水お
よび試薬の混合液（Ａ液）と純水および試薬の混合液
（Ｂ液）とを切り換えてリアクタおよびフローセル内に
送液する送液手段と、前記Ａ液およびＢ液の各溶存酸素
濃度に応ずる電圧の差に基づき前記試料水中の無機リン
酸濃度を演算する演算手段とを備えるものとする（請求
項９の発明）。また、請求項９に記載のリン酸計測装置
において、前記リアクタに代えて、前記二種類の酵素触
媒を固定化した溶存酸素電極を用い、この溶存酸素電極
を前記フローセル内に装着してなるものとする（請求項
１０の発明）。
は、下記請求項９ないし１０の発明が好ましい。即ち、
請求項４に記載の計測方法を実施するための装置であっ
て、前記酵素（GAPDH）および（NOD）を充填または固定
化したリアクタと、フローセル内に装着され液中の溶存
酸素濃度を電圧検出する溶存酸素電極と、前記試料水お
よび試薬の混合液（Ａ液）と純水および試薬の混合液
（Ｂ液）とを切り換えてリアクタおよびフローセル内に
送液する送液手段と、前記Ａ液およびＢ液の各溶存酸素
濃度に応ずる電圧の差に基づき前記試料水中の無機リン
酸濃度を演算する演算手段とを備えるものとする（請求
項９の発明）。また、請求項９に記載のリン酸計測装置
において、前記リアクタに代えて、前記二種類の酵素触
媒を固定化した溶存酸素電極を用い、この溶存酸素電極
を前記フローセル内に装着してなるものとする（請求項
１０の発明）。
【００１８】上記請求項４、９および１０の発明によれ
ば、前記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量
を、溶存酸素消費量として検出することができ、前記発
明と同様に試料水中のリン酸濃度をリアルタイムで連続
計測する事が可能となる。
ば、前記酵素（GAPDH）の触媒反応によるリン酸消費量
を、溶存酸素消費量として検出することができ、前記発
明と同様に試料水中のリン酸濃度をリアルタイムで連続
計測する事が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施例に
ついて以下にのべる。
ついて以下にのべる。
【００２０】（実施例１）図１は、請求項１および５の
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHと試料水中のリン酸との酵素反応を試料水の
吸光度変化量として検出し、試料水中のリン酸濃度を測
定・記録するための装置を示す。
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHと試料水中のリン酸との酵素反応を試料水の
吸光度変化量として検出し、試料水中のリン酸濃度を測
定・記録するための装置を示す。
【００２１】図１において、GAPDHを充填または固定化
したリアクタ１は、熱交換器２と共に恒温槽３にセット
される。測定は次の手順により行なわれる。送液ポンプ
４により無機リン酸を含む試料水１２を、送液ポンプ５
によりGAPおよびNAD+を含む試薬１３を送液し、両者を
混合後、フローセル６ａに通水する。フローセル６ａに
光源７ａから波長340nmの光を照射し、透過光量１１ａ
をフォトダイオード等の受光素子８ａで検出し、演算部
９に記憶させる。
したリアクタ１は、熱交換器２と共に恒温槽３にセット
される。測定は次の手順により行なわれる。送液ポンプ
４により無機リン酸を含む試料水１２を、送液ポンプ５
によりGAPおよびNAD+を含む試薬１３を送液し、両者を
混合後、フローセル６ａに通水する。フローセル６ａに
光源７ａから波長340nmの光を照射し、透過光量１１ａ
をフォトダイオード等の受光素子８ａで検出し、演算部
９に記憶させる。
【００２２】フローセル６ａに続いてリアクタ１に通水
すると、試料水１２中の無機リン酸とGAPおよびNAD+が
反応し、リアクタ１からGDPおよびNADHを含む溶液１４
が排出され、フローセル６ｂに通水される。フローセル
６ｂに光源７ｂから波長340nmの光を照射し、透過光量
１１ｂをフォトダイオード等の受光素子８ｂで検出し、
演算部９に記憶させ、１１ａと１１ｂの差分１１ｃがリ
ン酸濃度に変換され、記録計１０に出力される。
すると、試料水１２中の無機リン酸とGAPおよびNAD+が
反応し、リアクタ１からGDPおよびNADHを含む溶液１４
が排出され、フローセル６ｂに通水される。フローセル
６ｂに光源７ｂから波長340nmの光を照射し、透過光量
１１ｂをフォトダイオード等の受光素子８ｂで検出し、
演算部９に記憶させ、１１ａと１１ｂの差分１１ｃがリ
ン酸濃度に変換され、記録計１０に出力される。
【００２３】なお、試薬１３としては、以下の組成から
なる測定試薬を調製して用いた。Tricine-NaOH緩衝液
(pH8.8) 0.1M、GAP30mM、NAD+30mM。なお、リアクタ１
内に充填した酵素溶液の組成はTris-HCl (pH7.5) 50mM,
20U/ml（Uは、Uniteで、酵素活性量を意味する。）と
した。
なる測定試薬を調製して用いた。Tricine-NaOH緩衝液
(pH8.8) 0.1M、GAP30mM、NAD+30mM。なお、リアクタ１
内に充填した酵素溶液の組成はTris-HCl (pH7.5) 50mM,
20U/ml（Uは、Uniteで、酵素活性量を意味する。）と
した。
【００２４】図２に、酵素反応開始300秒後の、340nm吸
光度とリン酸濃度との相関についての測定結果を示す。
波長340nmの吸光度とリン酸濃度は良好な比例関係にあ
ることが確認された。なお、図２において、ｙは吸光
度、ｘはリン酸濃度を示し、また、Ｒ2は相関係数を示
す。
光度とリン酸濃度との相関についての測定結果を示す。
波長340nmの吸光度とリン酸濃度は良好な比例関係にあ
ることが確認された。なお、図２において、ｙは吸光
度、ｘはリン酸濃度を示し、また、Ｒ2は相関係数を示
す。
【００２５】（実施例２）図３は、請求項２および６の
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHと試料水中のリン酸との酵素反応をNOD、POD
の酵素反応を用いて化学発光として検出し、試料水中の
リン酸濃度を測定・記録するための装置を示す。
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHと試料水中のリン酸との酵素反応をNOD、POD
の酵素反応を用いて化学発光として検出し、試料水中の
リン酸濃度を測定・記録するための装置を示す。
【００２６】図３において、GAPDH、NODおよびPODを充
填または固定化したリアクタ２１は、熱交換器２２と共
に恒温槽２３にセットされる。測定は次の手順により行
なわれる。送液ポンプ２４により無機リン酸を含む試料
水３１を、送液ポンプ２５によりGAP、NAD+、ルミノー
ルを含む試薬３２を送液し、両者を混合後、酸素律速を
防ぐためエアポンプ２６により空気を混合し、リアクタ
２１に通水する。
填または固定化したリアクタ２１は、熱交換器２２と共
に恒温槽２３にセットされる。測定は次の手順により行
なわれる。送液ポンプ２４により無機リン酸を含む試料
水３１を、送液ポンプ２５によりGAP、NAD+、ルミノー
ルを含む試薬３２を送液し、両者を混合後、酸素律速を
防ぐためエアポンプ２６により空気を混合し、リアクタ
２１に通水する。
【００２７】リアクタ２１において、試料水３１中の無
機リン酸とGAP、NAD+、およびルミノールが反応し、リ
アクタ２１からGDP、NAD+、アミノフタル酸、およびN2
を含み、試料水中の無機リン酸濃度に比例して青色光を
呈する溶液３３が排出される。溶液３３をフローセル２
７に通水し、光電子増倍管やフォトダイオード等の受光
素子２８により溶液３３の青色光を電気信号に変換す
る。上記電気信号は演算部２９において試料水３１のリ
ン酸濃度測定値に変換され、記録計３０に出力される。
機リン酸とGAP、NAD+、およびルミノールが反応し、リ
アクタ２１からGDP、NAD+、アミノフタル酸、およびN2
を含み、試料水中の無機リン酸濃度に比例して青色光を
呈する溶液３３が排出される。溶液３３をフローセル２
７に通水し、光電子増倍管やフォトダイオード等の受光
素子２８により溶液３３の青色光を電気信号に変換す
る。上記電気信号は演算部２９において試料水３１のリ
ン酸濃度測定値に変換され、記録計３０に出力される。
【００２８】（実施例３）図４は、請求項７の発明に関
わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図であり、
実施例２と同様の酵素反応を用いて、試料水中のリン酸
濃度を測定・記録するための装置を示す。図４（ａ）は
装置全体図、図４（ｂ）はフローセル部の部分拡大図を
示す。
わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図であり、
実施例２と同様の酵素反応を用いて、試料水中のリン酸
濃度を測定・記録するための装置を示す。図４（ａ）は
装置全体図、図４（ｂ）はフローセル部の部分拡大図を
示す。
【００２９】図４において、酵素を固定化した酵素膜４
１および受光素子４４を装着したフローセル４３は、熱
交換器４２と共に恒温槽４５にセットされる。測定は次
の手順により行なわれる。送液ポンプ４６により無機リ
ン酸を含む試料水５１を、送液ポンプ４７によりGAP、N
AD+、ルミノールを含む試薬５２を送液し、両者を混合
後、酸素律速を防ぐためエアポンプ４８により空気を混
合し、酵素膜４１を装着したフローセル４３に通水す
る。
１および受光素子４４を装着したフローセル４３は、熱
交換器４２と共に恒温槽４５にセットされる。測定は次
の手順により行なわれる。送液ポンプ４６により無機リ
ン酸を含む試料水５１を、送液ポンプ４７によりGAP、N
AD+、ルミノールを含む試薬５２を送液し、両者を混合
後、酸素律速を防ぐためエアポンプ４８により空気を混
合し、酵素膜４１を装着したフローセル４３に通水す
る。
【００３０】酵素膜４１において、試料水中のリン酸と
GAP、NAD+、およびルミノールが反応し、試料水５２中
のリン酸濃度に比例して酵素膜４１は青色光を呈する。
光電子増倍管やフォトダイオード等の受光素子４４によ
り上記青色光を電気信号に変換する。上記電気信号は演
算部４９において試料水５１のリン酸濃度に変換され、
記録計５０に出力される。
GAP、NAD+、およびルミノールが反応し、試料水５２中
のリン酸濃度に比例して酵素膜４１は青色光を呈する。
光電子増倍管やフォトダイオード等の受光素子４４によ
り上記青色光を電気信号に変換する。上記電気信号は演
算部４９において試料水５１のリン酸濃度に変換され、
記録計５０に出力される。
【００３１】（実施例４）図５は、請求項３および８の
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHおよびNODを固定化した酵素電極において、GA
PDHと試料水中のリン酸との酵素反応をNODの酵素反応を
用いてH2O2の酸化電流として検出し、試料水中のリン酸
濃度を測定・記録するための装置を示す。
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHおよびNODを固定化した酵素電極において、GA
PDHと試料水中のリン酸との酵素反応をNODの酵素反応を
用いてH2O2の酸化電流として検出し、試料水中のリン酸
濃度を測定・記録するための装置を示す。
【００３２】図５において、酵素電極６１はフローセル
６３内に装着され、熱交換器６２と共に恒温槽６４にセ
ットされる。測定は次の手順により行なわれる。送液ポ
ンプ６５により無機リン酸を含む試料水７１を、送液ポ
ンプ６６によりGAPおよびNAD +を含む試薬７２を送液
し、両者を混合後、酸素律速を防ぐためエアポンプ６７
により空気を混合し、酵素電極６１を装着したフローセ
ル６３に通水する。
６３内に装着され、熱交換器６２と共に恒温槽６４にセ
ットされる。測定は次の手順により行なわれる。送液ポ
ンプ６５により無機リン酸を含む試料水７１を、送液ポ
ンプ６６によりGAPおよびNAD +を含む試薬７２を送液
し、両者を混合後、酸素律速を防ぐためエアポンプ６７
により空気を混合し、酵素電極６１を装着したフローセ
ル６３に通水する。
【００３３】酵素電極６１において、試料水７１中の無
機リン酸とGAPおよびNAD+が反応し、試料水中のリン酸
濃度に比例してH2O2が生成する。ポテンシオスタット６
８を用いて酵素電極６１に電圧を印加することにより、
H2O2の酸化電流が発生する。上記酸化電流はA/Dコンバ
ータ６９を介してコンピュータ７０に送信され、コンピ
ュータ７０において試料水７１のリン酸濃度に変換さ
れ、コンピュータ７０の画面上に出力される。
機リン酸とGAPおよびNAD+が反応し、試料水中のリン酸
濃度に比例してH2O2が生成する。ポテンシオスタット６
８を用いて酵素電極６１に電圧を印加することにより、
H2O2の酸化電流が発生する。上記酸化電流はA/Dコンバ
ータ６９を介してコンピュータ７０に送信され、コンピ
ュータ７０において試料水７１のリン酸濃度に変換さ
れ、コンピュータ７０の画面上に出力される。
【００３４】（実施例５）図６は、請求項４および９の
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHおよびNODを充填または固定化したリアクタに
おいて、GAPDHと試料水中のリン酸との酵素反応をNODの
酵素反応を用いて溶存酸素消費量として検出し、試料水
中のリン酸濃度を測定・記録するための装置を示す。
発明に関わるリン酸計測装置の一例を示す模式的構成図
で、GAPDHおよびNODを充填または固定化したリアクタに
おいて、GAPDHと試料水中のリン酸との酵素反応をNODの
酵素反応を用いて溶存酸素消費量として検出し、試料水
中のリン酸濃度を測定・記録するための装置を示す。
【００３５】図６において、リアクタ８１は、溶存酸素
電極８２を装着したフローセル８４、熱交換器８３と共
に恒温槽８５にセットされる。測定は次の手順により行
なわれる。まず、送液ポンプ８６により純水９１を、送
液ポンプ８７によりGAPおよびNAD+を含む試薬９２を送
液し、両者を混合後、酸素律速を防ぐためエアポンプ８
８により空気を混合し、リアクタ８１に続いて溶存酸素
電極８２が装着されたフローセル８４に通水し、この時
の溶存酸素電極８２の電圧値８２ａを演算部８８に記憶
させる。
電極８２を装着したフローセル８４、熱交換器８３と共
に恒温槽８５にセットされる。測定は次の手順により行
なわれる。まず、送液ポンプ８６により純水９１を、送
液ポンプ８７によりGAPおよびNAD+を含む試薬９２を送
液し、両者を混合後、酸素律速を防ぐためエアポンプ８
８により空気を混合し、リアクタ８１に続いて溶存酸素
電極８２が装着されたフローセル８４に通水し、この時
の溶存酸素電極８２の電圧値８２ａを演算部８８に記憶
させる。
【００３６】次に、電磁弁８９を切替えて、無機リン酸
を含む試料水９３を試薬９２と共に送液すると、リアク
タ８１において、試料水９３中の無機リン酸とGAPおよ
びNAD +が反応し、リアクタ81からGDPおよびNADHを含む
溶液９４が排出される。溶液９４をフローセル８４に通
水し、この時の溶存酸素電極８２の電圧値８２ｂを演算
部８８に記憶させ、８２ａと８２ｂの差分８２ｃがリン
酸濃度に変換され、記録計９０に出力される。
を含む試料水９３を試薬９２と共に送液すると、リアク
タ８１において、試料水９３中の無機リン酸とGAPおよ
びNAD +が反応し、リアクタ81からGDPおよびNADHを含む
溶液９４が排出される。溶液９４をフローセル８４に通
水し、この時の溶存酸素電極８２の電圧値８２ｂを演算
部８８に記憶させ、８２ａと８２ｂの差分８２ｃがリン
酸濃度に変換され、記録計９０に出力される。
【００３７】なお、本実施例のリアクタ８１は、請求項
１０の発明のように、GAPDHおよびNODが微孔性高分子膜
に固定化された酵素膜を溶存酸素電極８２に装着するこ
とで置き換えることも可能である。
１０の発明のように、GAPDHおよびNODが微孔性高分子膜
に固定化された酵素膜を溶存酸素電極８２に装着するこ
とで置き換えることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】上記のとおり、この発明のリン酸計測方
法および装置は、下記（１）式の化学反応において触媒
作用を持ち、無機リン酸に対して選択性を持つ酵素であ
るGAPDH、下記（２）式の化学反応において触媒作用を
持つNOD、および下記（３）式の化学反応において触媒
作用を持つPODを、リアクタあるいは膜に固定化し、試
料水に浸漬した時、リン酸消費量と比例する下記（２）
式のH2O2生成量を、下記（３）式における青色発光量と
して検出する方法、下記（２）式のH2O2生成量を、GAPD
H−NOD固定化電極でのH2O2酸化電流として検出する方
法、同じくリン酸消費量と比例する下記（２）式の溶存
酸素消費量を溶存酸素電極で検出する方法、下記（１）
式のNADH生成量を340nmの吸光度変化量として検出する
方法等により求め、演算部においてこれらの値を試料水
中のリン酸濃度に換算することとしたので、 （GAPDH） GAP + Pi + NAD+ ⇔ GDP + NADH + H+ （１） （NOD） NADH + H+ + O2 → NAD+ + H2O2 （２） （POD） H2O2 + ルミノール → アミノフタル酸 + H2O + N2 +ｈν （３） 試料水中の無機リン酸濃度を、他の物質の影響を受ける
ことなく正確にリアルタイムで、かつ連続計測すること
が可能となる。
法および装置は、下記（１）式の化学反応において触媒
作用を持ち、無機リン酸に対して選択性を持つ酵素であ
るGAPDH、下記（２）式の化学反応において触媒作用を
持つNOD、および下記（３）式の化学反応において触媒
作用を持つPODを、リアクタあるいは膜に固定化し、試
料水に浸漬した時、リン酸消費量と比例する下記（２）
式のH2O2生成量を、下記（３）式における青色発光量と
して検出する方法、下記（２）式のH2O2生成量を、GAPD
H−NOD固定化電極でのH2O2酸化電流として検出する方
法、同じくリン酸消費量と比例する下記（２）式の溶存
酸素消費量を溶存酸素電極で検出する方法、下記（１）
式のNADH生成量を340nmの吸光度変化量として検出する
方法等により求め、演算部においてこれらの値を試料水
中のリン酸濃度に換算することとしたので、 （GAPDH） GAP + Pi + NAD+ ⇔ GDP + NADH + H+ （１） （NOD） NADH + H+ + O2 → NAD+ + H2O2 （２） （POD） H2O2 + ルミノール → アミノフタル酸 + H2O + N2 +ｈν （３） 試料水中の無機リン酸濃度を、他の物質の影響を受ける
ことなく正確にリアルタイムで、かつ連続計測すること
が可能となる。
【図１】本発明に関わる水中のリン酸計測装置の実施例
を示す模式的構成図
を示す模式的構成図
【図２】340nm吸光度とリン酸濃度との相関についての
測定結果を示す図
測定結果を示す図
【図３】本発明に関わる水中のリン酸計測装置の異なる
実施例を示す模式的構成図
実施例を示す模式的構成図
【図４】図３のリン酸計測装置の変形例を示す模式的構
成図
成図
【図５】本発明の水中のリン酸計測装置のさらに異なる
実施例を示す模式的構成図
実施例を示す模式的構成図
【図６】本発明の水中のリン酸計測装置のさらに異なる
実施例を示す模式的構成図
実施例を示す模式的構成図
１，２１，８１：リアクタ、６ａ，６ｂ、２７，４３，
６３，８４：フローセル、７ａ，７ｂ：光源、８ａ，８
ｂ，２８，４４：受光素子、９，２９，４９，８８：演
算部、１２，３１，５１，７１，９３：試料水、１３，
３２，５２，７２，９２：試薬、４１：酵素膜、６１：
酵素電極、６８：ポテンシオスタット、８２：溶存酸素
電極、８９：電磁弁、９１：純水。
６３，８４：フローセル、７ａ，７ｂ：光源、８ａ，８
ｂ，２８，４４：受光素子、９，２９，４９，８８：演
算部、１２，３１，５１，７１，９３：試料水、１３，
３２，５２，７２，９２：試薬、４１：酵素膜、６１：
酵素電極、６８：ポテンシオスタット、８２：溶存酸素
電極、８９：電磁弁、９１：純水。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 21/78 Ｇ０１Ｎ 21/78 Ｃ
Ｚ
27/327 Ｃ１２Ｑ 1/00 Ｂ
27/416 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５３Ｐ
// Ｃ１２Ｑ 1/00 27/46 ３０１Ｇ
Ｆターム(参考） 2G054 AA02 AB10 CA10 CE02 EA03
EA04 FA32 JA05
4B029 AA07 BB16 BB18 CC03 FA12
4B063 QA01 QQ18 QQ89 QR02 QR04
QR57 QR64 QR90 QS02 QS39
QX02
Claims (10)
- 【請求項１】無機リン酸（Pi）を含む試料水に、グリセ
ルアルデヒド-3-リン酸（GAP）および補酵素ニコチンア
ミドアデニンジヌクレオチド（NAD+）を含む試薬を混合
し、酵素グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナー
ゼ（GAPDH）を触媒として、下記反応（１）により、グ
リセリン酸-1,3-二リン酸（GDP）および還元型ニコチン
アミドアデニンジヌクレオチド（NADH）を生成し、この
NADHの生成量を、波長340nmの光の吸光度変化量として
光学的に検出することにより、前記試料水中の無機リン
酸濃度を計測することを特徴とする水中のリン酸計測方
法。 （GAPDH） GAP + Pi + NAD+ ⇔ GDP + NADH + H+ （１） - 【請求項２】請求項１に記載の反応（１）で生成したNA
DHを、酵素NADHオキシダーゼ（NOD）を触媒として、下
記反応（２）により、NAD+および過酸化水素（H2O2）を
生成し、前記反応（２）の生成物に、ルミノールを含む
試薬を混合し、酵素ペルオキシダーゼ（POD）を触媒と
して、下記反応（３）により発生する青色発光（ｈν）
の発光量を検出することにより、前記試料水中の無機リ
ン酸濃度を計測することを特徴とする水中のリン酸計測
方法。 （NOD） NADH + H+ + O2 → NAD+ + H2O2 （２） （POD） H2O2 + ルミノール → アミノフタル酸 + H2O + N2 +ｈν （３） - 【請求項３】請求項２に記載の反応（２）により生成し
たH2O2の生成量を、酵素電極を用いてH2O2の酸化電流と
して検出することにより、前記試料水中の無機リン酸濃
度を計測することを特徴とする水中のリン酸計測方法。 - 【請求項４】請求項２に記載の反応（２）に基づき、溶
存酸素電極を用いて溶存酸素消費量を検出することによ
り、前記試料水中の無機リン酸濃度を計測することを特
徴とする水中のリン酸計測方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の計測方法を実施するため
の装置であって、前記酵素（GAPDH）を充填または固定
化したリアクタと、このリアクタ前後に配設したフロー
セルと、この各フローセルに波長340nmの光を照射する
光源およびその透過光量を検出する受光素子と、前記前
後の受光素子で検出した透過光量の差に基づき前記試料
水中の無機リン酸濃度を演算する演算手段と、前記試料
水および試薬の送液手段とを備えることを特徴とする水
中のリン酸計測装置。 - 【請求項６】請求項２に記載の計測方法を実施するため
の装置であって、前記酵素（GAPDH），（NOD）および
（POD）を充填または固定化したリアクタと、このリア
クタの後段に配設したフローセルと、このフローセル内
の試料液が発する青色発光（ｈν）の発光量を検出する
受光素子と、この受光素子での検出値に基づき前記試料
水中の無機リン酸濃度を演算する演算手段と、前記試料
水および試薬の送液手段とを備えることを特徴とする水
中のリン酸計測装置。 - 【請求項７】請求項６に記載のリン酸計測装置におい
て、前記リアクタに代えて、前記三種類の酵素を固定化
した酵素固定化膜を用い、この酵素固定化膜と受光素子
とを前記フローセル内に配設して一体化してなることを
特徴とする水中のリン酸計測装置。 - 【請求項８】請求項３に記載の計測方法を実施するため
の装置であって、フローセル内に装着され前記酵素（GA
PDH）および（NOD）を固定化した酵素電極と、H2O2の酸
化電流を発生させるための酵素電極への電圧印加用のポ
テンシオスタットと、前記酸化電流に基づき前記試料水
中の無機リン酸濃度を演算する演算手段と、前記試料水
および試薬の送液手段とを備えることを特徴とする水中
のリン酸計測装置。 - 【請求項９】請求項４に記載の計測方法を実施するため
の装置であって、前記酵素（GAPDH）および（NOD）を充
填または固定化したリアクタと、フローセル内に装着さ
れ液中の溶存酸素濃度を電圧検出する溶存酸素電極と、
前記試料水および試薬の混合液（Ａ液）と純水および試
薬の混合液（Ｂ液）とを切り換えてリアクタおよびフロ
ーセル内に送液する送液手段と、前記Ａ液およびＢ液の
各溶存酸素濃度に応ずる電圧の差に基づき前記試料水中
の無機リン酸濃度を演算する演算手段とを備えることを
特徴とする水中のリン酸計測装置。 - 【請求項１０】請求項９に記載のリン酸計測装置におい
て、前記リアクタに代えて、前記二種類の酵素触媒を固
定化した溶存酸素電極を用い、この溶存酸素電極を前記
フローセル内に装着してなることを特徴とする水中のリ
ン酸計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001371761A JP2003169697A (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 水中のリン酸計測方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001371761A JP2003169697A (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 水中のリン酸計測方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003169697A true JP2003169697A (ja) | 2003-06-17 |
Family
ID=19180763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001371761A Pending JP2003169697A (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 水中のリン酸計測方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003169697A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044052A (ja) * | 2003-09-02 | 2007-02-22 | Expressive Constructs Inc | 合成チモーゲンを用いるシグナル増幅 |
| EP2062979A1 (en) * | 2007-11-22 | 2009-05-27 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Method for measuring phosphoric acid |
-
2001
- 2001-12-05 JP JP2001371761A patent/JP2003169697A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044052A (ja) * | 2003-09-02 | 2007-02-22 | Expressive Constructs Inc | 合成チモーゲンを用いるシグナル増幅 |
| EP2062979A1 (en) * | 2007-11-22 | 2009-05-27 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Method for measuring phosphoric acid |
| US8440422B2 (en) * | 2007-11-22 | 2013-05-14 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Method for measuring phosphoric acid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4340239B2 (ja) | 排水処理装置及び排水処理方法 | |
| Vanrolleghem et al. | On-line monitoring equipment for wastewater treatment processes: state of the art | |
| JP2005193236A5 (ja) | ||
| Han et al. | Measuring the activity of heterotrophic microorganism in membrane bioreactor for drinking water treatment | |
| JP5984137B2 (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
| JP4304453B2 (ja) | 窒素除去システムの運転制御装置 | |
| CN101948176A (zh) | 基于hpr在线监测控制sbr曝气历时实现短程硝化反硝化的方法 | |
| JP2003169697A (ja) | 水中のリン酸計測方法と装置 | |
| EP1200812B1 (en) | Hydrogen peroxide monitoring | |
| JPH06258284A (ja) | Ｂｏｄ測定装置 | |
| CN110451738B (zh) | 一种高效的污水处理系统及其高效处理方法 | |
| JPS5999353A (ja) | Ｂｏｄの測定方法及びその装置 | |
| US6177276B1 (en) | Oxidation and measurement of phosphonates in aqueous solutions | |
| JPH1054829A (ja) | オゾン処理水の液相オゾン濃度測定装置及び過マンガン酸イオン検出装置 | |
| JP3030955B2 (ja) | Ｂｏｄ測定装置 | |
| GB2231657A (en) | Determining chemical oxygen demand of industrial water | |
| JP3077461B2 (ja) | 水中の有害物質のモニタ方法 | |
| JPH0735741A (ja) | Ｂｏｄ測定装置 | |
| JPH11169885A (ja) | 水処理プロセスの制御方法及び装置 | |
| Chee et al. | Stopped-flow system with ozonizer for the estimation of low biochemical oxygen demand in environmental samples | |
| TWI773233B (zh) | 即時監測硝化菌活性之方法及設備 | |
| JPS62155996A (ja) | 生物学的脱窒素プロセスにおける有機炭素源注入制御装置 | |
| KR100784877B1 (ko) | 바이오 센서형 이상 수질 감시 장치 | |
| JP2007007494A (ja) | メタン発酵槽の運転方法 | |
| JP2595141B2 (ja) | リン酸イオン濃度測定装置 |