JP3304206B2 - Ｂｏｄセンサ及びｂｏｄの測定方法 - Google Patents
Ｂｏｄセンサ及びｂｏｄの測定方法Info
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- JP3304206B2 JP3304206B2 JP20213494A JP20213494A JP3304206B2 JP 3304206 B2 JP3304206 B2 JP 3304206B2 JP 20213494 A JP20213494 A JP 20213494A JP 20213494 A JP20213494 A JP 20213494A JP 3304206 B2 JP3304206 B2 JP 3304206B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＢＯＤセンサに関し、
詳しくは、酸素電極を用いないＢＯＤセンサに関する。
詳しくは、酸素電極を用いないＢＯＤセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】河川や産業排水の水質管理に重要な項目
として、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）があり、国際
的な有機性水質汚濁の指標とされている。有機化合物に
起因する水質汚濁は、好気性微生物による酸化反応で減
少、消去され、その有機物質濃度に対応して溶存酸素が
消費される。この消費された酸素量を計測することで、
水質汚濁が明らかになる。すなわちＢＯＤは、有機化合
物濃度を、酸素量により間接的に表したものである。
として、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）があり、国際
的な有機性水質汚濁の指標とされている。有機化合物に
起因する水質汚濁は、好気性微生物による酸化反応で減
少、消去され、その有機物質濃度に対応して溶存酸素が
消費される。この消費された酸素量を計測することで、
水質汚濁が明らかになる。すなわちＢＯＤは、有機化合
物濃度を、酸素量により間接的に表したものである。
【０００３】日本工業規格ＪＩＳでＢＯＤの測定法が規
定されているが、この方法は煩雑な操作を必要とし、さ
らに測定に５日間を要するなどの問題点があった。そこ
で迅速、簡単、かつオンライン計測可能なＢＯＤ測定法
が要望され、既にＢＯＤセンサが開発されており、工場
排水などの測定に利用されている。
定されているが、この方法は煩雑な操作を必要とし、さ
らに測定に５日間を要するなどの問題点があった。そこ
で迅速、簡単、かつオンライン計測可能なＢＯＤ測定法
が要望され、既にＢＯＤセンサが開発されており、工場
排水などの測定に利用されている。
【０００４】従来使用されているＢＯＤセンサは、微生
物膜と酸素電極で構成されており、溶液中の溶存酸素の
減少量によりＢＯＤを測定するものである。このような
センサとして、例えば、酸素電極の隔膜とそれを覆う透
析膜の間に有機物を資化し酸素を消費する微生物を封入
せしめた微生物電極（特開昭５４−４７６９９号公報）
が知られている。
物膜と酸素電極で構成されており、溶液中の溶存酸素の
減少量によりＢＯＤを測定するものである。このような
センサとして、例えば、酸素電極の隔膜とそれを覆う透
析膜の間に有機物を資化し酸素を消費する微生物を封入
せしめた微生物電極（特開昭５４−４７６９９号公報）
が知られている。
【０００５】しかしながら、上記のような溶存酸素の減
少量によりＢＯＤを測定するセンサでは、溶存酸素の低
い廃液では正確な値を測定することは難しいという問題
がある。また、酸素電極の構造は、電極内に電解液等を
内蔵するために、ある程度の大きさが必要であった。
少量によりＢＯＤを測定するセンサでは、溶存酸素の低
い廃液では正確な値を測定することは難しいという問題
がある。また、酸素電極の構造は、電極内に電解液等を
内蔵するために、ある程度の大きさが必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記観点か
らなされたものであり、酸素電極を用いずに直接に有機
化合物濃度を測定することができ、溶存酸素量が低くて
も測定が可能なＢＯＤセンサを提供することを課題とす
る。
らなされたものであり、酸素電極を用いずに直接に有機
化合物濃度を測定することができ、溶存酸素量が低くて
も測定が可能なＢＯＤセンサを提供することを課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、ＢＯＤセンサを以下の構成とした。す
なわち本発明は、金属又は炭素からなる電極並びにこの
電極に当接された微生物菌体を含有する薄膜からなる作
用電極（微生物電極）と、対極とを有するＢＯＤセンサ
である。また本発明は、有機物を含有する溶液に、金属
又は炭素からなる電極並びにこの電極に当接された微生
物菌体を含有する薄膜からなる作用電極（微生物電極）
と、対極とを有するセンサを浸漬し、微生物電極と対極
との間に電位差を負荷したときに流れる電流を計測する
ことにより、この溶液のＢＯＤを測定する方法を提供す
る。
解決するために、ＢＯＤセンサを以下の構成とした。す
なわち本発明は、金属又は炭素からなる電極並びにこの
電極に当接された微生物菌体を含有する薄膜からなる作
用電極（微生物電極）と、対極とを有するＢＯＤセンサ
である。また本発明は、有機物を含有する溶液に、金属
又は炭素からなる電極並びにこの電極に当接された微生
物菌体を含有する薄膜からなる作用電極（微生物電極）
と、対極とを有するセンサを浸漬し、微生物電極と対極
との間に電位差を負荷したときに流れる電流を計測する
ことにより、この溶液のＢＯＤを測定する方法を提供す
る。
【０００８】また本発明は、上記構成に加えてさらに参
照電極を有するＢＯＤセンサ、及び有機物を含有する溶
液に、このＢＯＤセンサを浸漬し、作用電極と参照電極
との間に電位差を負荷したときに流れる電流を計測する
ことにより、この溶液のＢＯＤを測定する方法を提供す
る以下、本発明を詳細に説明する。
照電極を有するＢＯＤセンサ、及び有機物を含有する溶
液に、このＢＯＤセンサを浸漬し、作用電極と参照電極
との間に電位差を負荷したときに流れる電流を計測する
ことにより、この溶液のＢＯＤを測定する方法を提供す
る以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】＜１＞本発明のＢＯＤセンサ 本発明のＢＯＤセンサは、金属又は炭素からなる電極
（以下、単に「金属電極」ともいう）並びにこの金属電
極に当接された微生物菌体を含む薄膜（以下、単に「微
生物膜」ともいう）からなる作用電極と、対極とを有す
る。本発明の他の態様のＢＯＤセンサは、金属電極並び
にこの金属電極に当接された微生物菌体を含む薄膜（以
下、単に「微生物膜」ともいう）からなる作用電極と、
対極と、さらに参照電極とを有する。
（以下、単に「金属電極」ともいう）並びにこの金属電
極に当接された微生物菌体を含む薄膜（以下、単に「微
生物膜」ともいう）からなる作用電極と、対極とを有す
る。本発明の他の態様のＢＯＤセンサは、金属電極並び
にこの金属電極に当接された微生物菌体を含む薄膜（以
下、単に「微生物膜」ともいう）からなる作用電極と、
対極と、さらに参照電極とを有する。
【００１０】微生物を有機化合物を含む試料溶液に存在
させると、微生物は有機化合物をエネルギー獲得のため
に代謝する。その過程において、呼吸鎖の電子伝達系に
電子の移動が起こる。この際、代謝される有機物濃度と
移動する電子の量には相関がある。したがって、この移
動する電子の量を測定することによって微生物のまわり
に存在する有機物濃度がわかり、ＢＯＤを測定すること
ができる。この電子の移動量を直接計測することは困難
であるので、本発明においては、上記構成を有するＢＯ
Ｄセンサを有機化合物含有溶液に浸漬し、センサの作用
電極と対極もしくは参照電極との間に、電子が移動しや
すいように一定の電位差を負荷し、両電極間に流れる電
流を計測する。以下に、本発明のＢＯＤセンサの構成を
説明する。
させると、微生物は有機化合物をエネルギー獲得のため
に代謝する。その過程において、呼吸鎖の電子伝達系に
電子の移動が起こる。この際、代謝される有機物濃度と
移動する電子の量には相関がある。したがって、この移
動する電子の量を測定することによって微生物のまわり
に存在する有機物濃度がわかり、ＢＯＤを測定すること
ができる。この電子の移動量を直接計測することは困難
であるので、本発明においては、上記構成を有するＢＯ
Ｄセンサを有機化合物含有溶液に浸漬し、センサの作用
電極と対極もしくは参照電極との間に、電子が移動しや
すいように一定の電位差を負荷し、両電極間に流れる電
流を計測する。以下に、本発明のＢＯＤセンサの構成を
説明する。
【００１１】微生物膜は、微生物菌体を金属電極表面又
はその近傍に存在させるためのものであり、薄膜状のも
のであれば、特に形態は問わない。例えば、微生物菌体
を、アルギン酸ゲル膜、アガロースゲル膜、光架橋性ポ
リビニルアルコール膜あるいはポリアクリルアミド膜等
の三次元架橋構造体中に封入したものが挙げられる。金
属電極と透析膜等の微生物菌体を透過させない膜との間
に微生物を膜状に封入してもよい。また、高分子膜に微
生物菌体を固定してもよい。さらには、作用電極を構成
する金属膜表面に、グルタルアルデヒド等を用いて微生
物を膜状に固定化したものでもよい。薄膜中の微生物は
生存していることが望ましい。
はその近傍に存在させるためのものであり、薄膜状のも
のであれば、特に形態は問わない。例えば、微生物菌体
を、アルギン酸ゲル膜、アガロースゲル膜、光架橋性ポ
リビニルアルコール膜あるいはポリアクリルアミド膜等
の三次元架橋構造体中に封入したものが挙げられる。金
属電極と透析膜等の微生物菌体を透過させない膜との間
に微生物を膜状に封入してもよい。また、高分子膜に微
生物菌体を固定してもよい。さらには、作用電極を構成
する金属膜表面に、グルタルアルデヒド等を用いて微生
物を膜状に固定化したものでもよい。薄膜中の微生物は
生存していることが望ましい。
【００１２】上記微生物としては、有機物を代謝するこ
とにより電子伝達系に電子の移動が起こるものであれば
よく、特に制限されない。前核微生物及び真核微生物の
いずれも使用できるが、真核生物細胞内では呼吸鎖の電
子伝達がミトコンドリア内で行われるため、作用電極に
移動する電子の量が比較的少ないので、ＢＯＤ測定感度
の点では前核微生物が好ましい。前核微生物としては、
例えば、大腸菌、バチルス属、アシネトバクター属、グ
ルコノバクター属あるいはシュードモナス属に属する細
菌、放線菌などの前核微生物が、真核微生物としてはト
リコスポロン属に属する酵母等が挙げられる。
とにより電子伝達系に電子の移動が起こるものであれば
よく、特に制限されない。前核微生物及び真核微生物の
いずれも使用できるが、真核生物細胞内では呼吸鎖の電
子伝達がミトコンドリア内で行われるため、作用電極に
移動する電子の量が比較的少ないので、ＢＯＤ測定感度
の点では前核微生物が好ましい。前核微生物としては、
例えば、大腸菌、バチルス属、アシネトバクター属、グ
ルコノバクター属あるいはシュードモナス属に属する細
菌、放線菌などの前核微生物が、真核微生物としてはト
リコスポロン属に属する酵母等が挙げられる。
【００１３】金属又は炭素からなる電極は、ＢＯＤ測定
試料中の有機物が微生物により代謝されて生じる電子を
受け取る。作用電極の素材としては、安定であり、か
つ、導電性が大きく、微生物に実質的に無害なものであ
ればよく、例えば、白金、金、銀等の金属、又はグラフ
ァイト、カーボン等の炭素素材が挙げられる。また、そ
の形状としては、特に制限はないが、棒状、筒状、シー
ト状が挙げられる。
試料中の有機物が微生物により代謝されて生じる電子を
受け取る。作用電極の素材としては、安定であり、か
つ、導電性が大きく、微生物に実質的に無害なものであ
ればよく、例えば、白金、金、銀等の金属、又はグラフ
ァイト、カーボン等の炭素素材が挙げられる。また、そ
の形状としては、特に制限はないが、棒状、筒状、シー
ト状が挙げられる。
【００１４】本発明のＢＯＤセンサを構成する作用電極
は、上記金属電極に微生物膜を当接させたものである。
金属電極と微生物膜との距離が離れすぎると、微生物膜
で生じた電子が金属電極に移動することができない。こ
の意味で、「当接」とは必ずしも完全に接している必要
はなく、溶液中で電子が移動可能な程度に近接していれ
ばよい。
は、上記金属電極に微生物膜を当接させたものである。
金属電極と微生物膜との距離が離れすぎると、微生物膜
で生じた電子が金属電極に移動することができない。こ
の意味で、「当接」とは必ずしも完全に接している必要
はなく、溶液中で電子が移動可能な程度に近接していれ
ばよい。
【００１５】上記作用電極の具体的構造としては、金属
電極表面上に官能基を介して微生物を固定したもの、微
生物を含むゲル膜を金属電極に接着したもの、金属電極
端に透析膜を被せ、金属電極と透析膜の間に微生物を入
れたものなどが挙げられる。また、微生物懸濁液をアセ
チルセルロース等の薄膜上で吸引濾過し、この薄膜上に
微生物を膜状に集菌し、アセチルセルロース膜の外側か
ら透析膜で覆うようにして金属電極に被せてもよい。ま
た、金属電極の形状及び微生物膜の形状は、これらの接
触面積が大きくなるようにするとよい。
電極表面上に官能基を介して微生物を固定したもの、微
生物を含むゲル膜を金属電極に接着したもの、金属電極
端に透析膜を被せ、金属電極と透析膜の間に微生物を入
れたものなどが挙げられる。また、微生物懸濁液をアセ
チルセルロース等の薄膜上で吸引濾過し、この薄膜上に
微生物を膜状に集菌し、アセチルセルロース膜の外側か
ら透析膜で覆うようにして金属電極に被せてもよい。ま
た、金属電極の形状及び微生物膜の形状は、これらの接
触面積が大きくなるようにするとよい。
【００１６】本発明のＢＯＤセンサは、上記作用電極と
対極とを有し、必要に応じてさらに参照電極を有する。
対極の素材としては、白金、銀、金、カーボン等が挙げ
られる。ＢＯＤセンサを測定試料液に浸漬し、作用電極
と対極との間に電位差を負荷したときに、電極反応が進
行するにつれて、電極表面での反応種の濃度は減少し、
また生成物の濃度が増加するなどして電極電位が設定し
た電位からずれてしまうことがある。そこで、Ａｇ／Ａ
ｇＣｌ電極等の参照電極を試料液に浸漬し、参照電極を
電位設定の基準として作用電極の電位を設定することが
好ましい（３極法）。
対極とを有し、必要に応じてさらに参照電極を有する。
対極の素材としては、白金、銀、金、カーボン等が挙げ
られる。ＢＯＤセンサを測定試料液に浸漬し、作用電極
と対極との間に電位差を負荷したときに、電極反応が進
行するにつれて、電極表面での反応種の濃度は減少し、
また生成物の濃度が増加するなどして電極電位が設定し
た電位からずれてしまうことがある。そこで、Ａｇ／Ａ
ｇＣｌ電極等の参照電極を試料液に浸漬し、参照電極を
電位設定の基準として作用電極の電位を設定することが
好ましい（３極法）。
【００１７】本発明のＢＯＤセンサは、作用電極と対極
及び必要に応じて参照電極とを別体としてもよいし、ま
た一体構造としてもよい。
及び必要に応じて参照電極とを別体としてもよいし、ま
た一体構造としてもよい。
【００１８】＜２＞ＢＯＤの測定法 本発明のＢＯＤの測定法は、有機物を含有する溶液（測
定試料液）に上記ＢＯＤセンサを浸漬し、作用電極と対
極もしくは参照電極との間に電位差を負荷したときに両
電極間に流れる電流を計測することにより、この溶液の
ＢＯＤを測定する方法である。
定試料液）に上記ＢＯＤセンサを浸漬し、作用電極と対
極もしくは参照電極との間に電位差を負荷したときに両
電極間に流れる電流を計測することにより、この溶液の
ＢＯＤを測定する方法である。
【００１９】具体的には、例えば、上記ＢＯＤセンサを
測定試料液に浸漬し、作用電極と対極との間に電位差を
負荷し、両電極間に流れる電流を計測する。また、３極
法においては、作用電極と参照電極との間に電位差を負
荷し、両電極間に流れる電流を計測する。電位差の負荷
及び電流の測定は、ポテンシオスタット等を用いるとよ
い。
測定試料液に浸漬し、作用電極と対極との間に電位差を
負荷し、両電極間に流れる電流を計測する。また、３極
法においては、作用電極と参照電極との間に電位差を負
荷し、両電極間に流れる電流を計測する。電位差の負荷
及び電流の測定は、ポテンシオスタット等を用いるとよ
い。
【００２０】また、試料液にメディエータを添加してお
くと、より高感度な測定が可能となるので好ましい。あ
るいは、微生物膜中又は微生物膜と金属電極との間にメ
ディエータを含ませてもよい。
くと、より高感度な測定が可能となるので好ましい。あ
るいは、微生物膜中又は微生物膜と金属電極との間にメ
ディエータを含ませてもよい。
【００２１】メディエータは、微生物により有機物が代
謝されて生じる電子が、金属電極に移行するのを促進す
るものである。メディエータとしては、微生物から金属
電極に電子が移行するのを促進するものであればよく、
具体的には１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメ
チルスルフォネート（１−Ｍ−ＰＭＳ）、２，６−ジク
ロロインドフェノール（ＤＣＩＰ）、９−ジメチルアミ
ノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライド、メチレ
ンブルー、インジゴトリスルホン酸、フェノサフラニ
ン、チオニン、ニューメチレンブルー、２，６−ジクロ
ロフェノール、インドフェノール、アズレＢ、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’、Ｎ’−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミンジ
ヒドロクロリド、レゾルフィン、サフラニン、ソディウ
ムアントラキノンβ−スルフォネート、インジゴカーミ
ン等の色素、リボフラビン、Ｌ−アスコルビン酸、フラ
ビンアデニンジヌクレオチド、フラビンモノヌクレオチ
ド、ニコチンアデニンジヌクレオチド、ルミクロム、ユ
ビキノン、ハイドロキノン、２，６−ジクロロベンゾキ
ノン、２−メチルベンゾキノン、２，５−ジヒドロキシ
ベンゾキノン、２−ヒドロキシ−１，４−ナフトキノ
ン、グルタチオン、パーオキシダーゼ、チトクロムＣ、
フェレドキシン等の生体酸化還元物質又はその誘導体、
その他Ｆｅ−ＥＤＴＡ、Ｍｎ−ＥＤＴＡ、Ｚｎ−ＥＤＴ
Ａ、メソスルフェート、２，３，５，６−テトラメチル
−ｐ−フェニレンジアミン、フェリシアン化カリウム等
が挙げられる。これらのメディエータの濃度は、１０ｎ
Ｍ（「Ｍ」はモル濃度を表す）以上、特に４０ｎＭ以上
程度が好ましい。
謝されて生じる電子が、金属電極に移行するのを促進す
るものである。メディエータとしては、微生物から金属
電極に電子が移行するのを促進するものであればよく、
具体的には１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメ
チルスルフォネート（１−Ｍ−ＰＭＳ）、２，６−ジク
ロロインドフェノール（ＤＣＩＰ）、９−ジメチルアミ
ノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライド、メチレ
ンブルー、インジゴトリスルホン酸、フェノサフラニ
ン、チオニン、ニューメチレンブルー、２，６−ジクロ
ロフェノール、インドフェノール、アズレＢ、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’、Ｎ’−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミンジ
ヒドロクロリド、レゾルフィン、サフラニン、ソディウ
ムアントラキノンβ−スルフォネート、インジゴカーミ
ン等の色素、リボフラビン、Ｌ−アスコルビン酸、フラ
ビンアデニンジヌクレオチド、フラビンモノヌクレオチ
ド、ニコチンアデニンジヌクレオチド、ルミクロム、ユ
ビキノン、ハイドロキノン、２，６−ジクロロベンゾキ
ノン、２−メチルベンゾキノン、２，５−ジヒドロキシ
ベンゾキノン、２−ヒドロキシ−１，４−ナフトキノ
ン、グルタチオン、パーオキシダーゼ、チトクロムＣ、
フェレドキシン等の生体酸化還元物質又はその誘導体、
その他Ｆｅ−ＥＤＴＡ、Ｍｎ−ＥＤＴＡ、Ｚｎ−ＥＤＴ
Ａ、メソスルフェート、２，３，５，６−テトラメチル
−ｐ−フェニレンジアミン、フェリシアン化カリウム等
が挙げられる。これらのメディエータの濃度は、１０ｎ
Ｍ（「Ｍ」はモル濃度を表す）以上、特に４０ｎＭ以上
程度が好ましい。
【００２２】上記の化合物の中では、１−Ｍ−ＰＭＳ、
ＤＣＩＰ、フェリシアン化カリウム及び９−ジメチルア
ミノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライドが好ま
しい。
ＤＣＩＰ、フェリシアン化カリウム及び９−ジメチルア
ミノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライドが好ま
しい。
【００２３】ＢＯＤの測定は、有機物を含有しない緩衝
液を用いて対極若しくは参照電極と作用電極との間を流
れる電流を測定し、続いて測定試料あるいは前記緩衝液
で希釈した測定試料液を用いて同様に電流を測定し、こ
れらの電流の差を、標準試料を用いたときの電流の差と
比較することにより行う。
液を用いて対極若しくは参照電極と作用電極との間を流
れる電流を測定し、続いて測定試料あるいは前記緩衝液
で希釈した測定試料液を用いて同様に電流を測定し、こ
れらの電流の差を、標準試料を用いたときの電流の差と
比較することにより行う。
【００２４】センサを流れる電流は、微生物の種類、金
属電極と微生物膜との接触面積、メディエータの種類及
び濃度、対極と金属電極との間に負荷する電位差、ＢＯ
Ｄ濃度等に依存するので、これらは予備実験を行って適
宜設定するとよい。
属電極と微生物膜との接触面積、メディエータの種類及
び濃度、対極と金属電極との間に負荷する電位差、ＢＯ
Ｄ濃度等に依存するので、これらは予備実験を行って適
宜設定するとよい。
【００２５】本発明のＢＯＤセンサを有機物含有溶液に
浸漬すると、センサの微生物膜中の微生物により、有機
物が代謝される。その結果、電子が電子伝達系に移動す
る。対極と金属電極との間に電位差を負荷すると、電子
が微生物膜から金属電極に移行する。その結果、電子が
発生しないときと比べて得られる電流が異なる。この電
流を計測することにより、有機物濃度、すなわちＢＯＤ
を測定することができる。
浸漬すると、センサの微生物膜中の微生物により、有機
物が代謝される。その結果、電子が電子伝達系に移動す
る。対極と金属電極との間に電位差を負荷すると、電子
が微生物膜から金属電極に移行する。その結果、電子が
発生しないときと比べて得られる電流が異なる。この電
流を計測することにより、有機物濃度、すなわちＢＯＤ
を測定することができる。
【００２６】この際、試料溶液中又は微生物膜にメディ
エータを添加しておくと、微生物から電子が金属電極に
移行するのを促進するので、測定感度が向上する。
エータを添加しておくと、微生物から電子が金属電極に
移行するのを促進するので、測定感度が向上する。
【００２７】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。
【００２８】
【実施例１】 ＢＯＤセンサ はじめに、ＢＯＤセンサを構成する作用電極の一例、及
びこの作用電極を有するＢＯＤセンサを用いた測定系
を、図１、２に基づいて説明する。
びこの作用電極を有するＢＯＤセンサを用いた測定系
を、図１、２に基づいて説明する。
【００２９】活性汚泥からスクリーニングされたバチル
ス属に属する微生物（Ｌ−ＧＬ３と命名した）を、０．
３％Ｋ2ＨＰＯ4、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０３％Ｍｇ
ＳＯ 4・７Ｈ2Ｏ、０．５％硫酸アンモニウム、０．００
１％Ｌ−グルタミン酸、０．１％酵母エキスを含む培地
８０ｍｌ（ｐＨ７．０）に植菌し、３０℃で４８時間、
振盪培養した。培養液を遠心して菌体と培地とを分離
し、菌体を緩衝液（０．０５Ｍリン酸ｐＨ７．０）で洗
滌し、同緩衝液に懸濁させた。
ス属に属する微生物（Ｌ−ＧＬ３と命名した）を、０．
３％Ｋ2ＨＰＯ4、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０３％Ｍｇ
ＳＯ 4・７Ｈ2Ｏ、０．５％硫酸アンモニウム、０．００
１％Ｌ−グルタミン酸、０．１％酵母エキスを含む培地
８０ｍｌ（ｐＨ７．０）に植菌し、３０℃で４８時間、
振盪培養した。培養液を遠心して菌体と培地とを分離
し、菌体を緩衝液（０．０５Ｍリン酸ｐＨ７．０）で洗
滌し、同緩衝液に懸濁させた。
【００３０】上記で得られた菌懸濁液を多孔性アセチル
セルロース膜１ａ（孔径０．４５μｍ）で濾過し、膜面
に菌体１ｂを付着させた。この膜１を微生物膜とし、テ
フロンチューブ８を被覆することにより側面を絶縁した
直径３ｍｍの円柱状の白金電極２の一方の端部に、膜の
菌体１ｂが付着している面が接するように被せ、その上
から透析膜１ｃで覆い、Ｏ−リング３で固定した（図
１）。電極の他方の端部には、リード線４を銀ペースト
で接着することにより結線した。リード線は、クリップ
等を用いて金属電極に固定してもよい。上記リード線と
金属電極との接続部位は、熱収縮チューブを被覆するこ
とにより絶縁した。金属電極の側面及びリード線との接
続部位の絶縁は、以下の実施例においても上記と同様に
して行った。
セルロース膜１ａ（孔径０．４５μｍ）で濾過し、膜面
に菌体１ｂを付着させた。この膜１を微生物膜とし、テ
フロンチューブ８を被覆することにより側面を絶縁した
直径３ｍｍの円柱状の白金電極２の一方の端部に、膜の
菌体１ｂが付着している面が接するように被せ、その上
から透析膜１ｃで覆い、Ｏ−リング３で固定した（図
１）。電極の他方の端部には、リード線４を銀ペースト
で接着することにより結線した。リード線は、クリップ
等を用いて金属電極に固定してもよい。上記リード線と
金属電極との接続部位は、熱収縮チューブを被覆するこ
とにより絶縁した。金属電極の側面及びリード線との接
続部位の絶縁は、以下の実施例においても上記と同様に
して行った。
【００３１】上記のように構成された作用電極２０を用
いて、以下のような測定系（３極法）（図２）によりＢ
ＯＤ測定法の検討を行った。上記作用電極と参照電極５
（Ag/AgCl電極）と対極（白金電極）７とをポテンシオ
スタット６に接続し、緩衝液を入れた試料槽９に浸漬
し、ＢＯＤセンサとした。参照電極と作用電極との間に
定電圧を負荷し、流れる電流を計測した。次に、ＢＯＤ
標準液又はＬ−グルタミン酸溶液を添加し、同様に電流
値を測定した。ＢＯＤの測定中は、マグネチックスター
ラ１０を用いて試料液を撹拌した。測定値は、レコーダ
１２で記録した。
いて、以下のような測定系（３極法）（図２）によりＢ
ＯＤ測定法の検討を行った。上記作用電極と参照電極５
（Ag/AgCl電極）と対極（白金電極）７とをポテンシオ
スタット６に接続し、緩衝液を入れた試料槽９に浸漬
し、ＢＯＤセンサとした。参照電極と作用電極との間に
定電圧を負荷し、流れる電流を計測した。次に、ＢＯＤ
標準液又はＬ−グルタミン酸溶液を添加し、同様に電流
値を測定した。ＢＯＤの測定中は、マグネチックスター
ラ１０を用いて試料液を撹拌した。測定値は、レコーダ
１２で記録した。
【００３２】
【実施例２】 至適電位の検討 上記測定系における至適負荷電位の検討を行った。試料
液３０を４０ｎＭ ＤＣＩＰ、４０ｎＭ １−Ｍ−ＰＭＳ
を含む０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）とし、こ
れを５ｍｌ入れた試料槽中にＢＯＤセンサを挿入し、負
荷電位を＋２００ｍＶ〜１Ｖに設定し、一定濃度の有機
物（１５０ｍｇ／ｌ Ｌ−グルタミン酸）４０μｌを添
加し、電流値の増加を測定した。結果を図３に示す。
液３０を４０ｎＭ ＤＣＩＰ、４０ｎＭ １−Ｍ−ＰＭＳ
を含む０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）とし、こ
れを５ｍｌ入れた試料槽中にＢＯＤセンサを挿入し、負
荷電位を＋２００ｍＶ〜１Ｖに設定し、一定濃度の有機
物（１５０ｍｇ／ｌ Ｌ−グルタミン酸）４０μｌを添
加し、電流値の増加を測定した。結果を図３に示す。
【００３３】この結果から、＋２００ｍＶ〜８００ｍＶ
の間でほぼ等しい応答値を示し、上記条件下においては
この範囲で測定するのが好ましいことがわかった。
の間でほぼ等しい応答値を示し、上記条件下においては
この範囲で測定するのが好ましいことがわかった。
【００３４】
【実施例３】 緩衝液の至適濃度の検討 緩衝液濃度の検討を行った。リン酸緩衝液（ｐＨ７．
０）の濃度を１０ｍＭ〜２００ｍＭの間で変化させ、負
荷電位を＋４００ｍＶに固定した以外は実施例２と同様
にして電流値の増加を測定した。結果を図４に示す。
０）の濃度を１０ｍＭ〜２００ｍＭの間で変化させ、負
荷電位を＋４００ｍＶに固定した以外は実施例２と同様
にして電流値の増加を測定した。結果を図４に示す。
【００３５】この結果から、１０ｍＭ〜２００ｍＭのリ
ン酸緩衝液（ｐＨ７．０）では等しい応答値を示し、少
なくともこの範囲で測定できることがわかった。
ン酸緩衝液（ｐＨ７．０）では等しい応答値を示し、少
なくともこの範囲で測定できることがわかった。
【００３６】
【実施例４】 至適メディエータ濃度の検討（１） メディエータにＤＣＩＰ及び１−Ｍ−ＰＭＳを用い、１
−Ｍ−ＰＭＳが濃度４０ｎＭのときの至適ＤＣＩＰ濃度
の検討を行った。リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）の濃度を
０．０１Ｍとし、負荷電位を＋４００ｍＶに固定し、Ｄ
ＣＩＰ濃度を１０〜８０ｎＭの間で変化させた以外は実
施例２と同様にして電流値の増加を測定した。結果を図
５に示す。ＤＣＩＰ濃度１０ｎＭ以上で良い応答値が得
られた。
−Ｍ−ＰＭＳが濃度４０ｎＭのときの至適ＤＣＩＰ濃度
の検討を行った。リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）の濃度を
０．０１Ｍとし、負荷電位を＋４００ｍＶに固定し、Ｄ
ＣＩＰ濃度を１０〜８０ｎＭの間で変化させた以外は実
施例２と同様にして電流値の増加を測定した。結果を図
５に示す。ＤＣＩＰ濃度１０ｎＭ以上で良い応答値が得
られた。
【００３７】
【実施例５】 至適メディエータ濃度の検討（２） メディエータにＤＣＩＰ及び１−Ｍ−ＰＭＳを用い、Ｄ
ＣＩＰ濃度が４０ｎＭのときの至適１−Ｍ−ＰＭＳ濃度
の検討を行った。ＤＣＩＰ濃度を４０ｎＭとし、１−Ｍ
−ＰＭＳ濃度を０〜８０ｎＭの間で変化させた以外は実
施例４と同様にして電流値の増加を計測した。結果を図
６に示す。
ＣＩＰ濃度が４０ｎＭのときの至適１−Ｍ−ＰＭＳ濃度
の検討を行った。ＤＣＩＰ濃度を４０ｎＭとし、１−Ｍ
−ＰＭＳ濃度を０〜８０ｎＭの間で変化させた以外は実
施例４と同様にして電流値の増加を計測した。結果を図
６に示す。
【００３８】この結果から１０ｎＭ以上で良い応答値が
得られることがわかる。
得られることがわかる。
【００３９】
【実施例６】 メディエータが電流値に与える影響の検
討 ０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）５ｍｌ中に、メ
ディエータとして１−Ｍ−ＰＭＳのみ４０ｎＭ、ＤＣＩ
Ｐのみ４０ｎＭ、あるいは１−Ｍ−ＰＭＳ及びＤＣＩＰ
を各々４０ｎＭとなるように添加し、これらの緩衝液ま
たはメディエータを添加していない緩衝液にＢＯＤセン
サを挿入し、さらに、ＢＯＤ標準液（グルコース及びＬ
−グルタミン酸をそれぞれ１５０ｍｇ／ｌ含む混合溶液
（ＢＯＤ２２０ｍｇ／ｌ）：以下、単に「ＢＯＤ標準
液」という）を加え、電流を測定した。結果を図７に示
す。
討 ０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）５ｍｌ中に、メ
ディエータとして１−Ｍ−ＰＭＳのみ４０ｎＭ、ＤＣＩ
Ｐのみ４０ｎＭ、あるいは１−Ｍ−ＰＭＳ及びＤＣＩＰ
を各々４０ｎＭとなるように添加し、これらの緩衝液ま
たはメディエータを添加していない緩衝液にＢＯＤセン
サを挿入し、さらに、ＢＯＤ標準液（グルコース及びＬ
−グルタミン酸をそれぞれ１５０ｍｇ／ｌ含む混合溶液
（ＢＯＤ２２０ｍｇ／ｌ）：以下、単に「ＢＯＤ標準
液」という）を加え、電流を測定した。結果を図７に示
す。
【００４０】高濃度のＢＯＤ標準溶液添加では、メディ
エータなしでも小さいながら電流値の増加が得られた。
しかし、メディエータを添加した方が、大きい電流値の
増加が得られた。従って、本センサは、メディエータな
しでもＢＯＤ測定が可能であるが、メディエータを添加
した方がより効果があることが示された。
エータなしでも小さいながら電流値の増加が得られた。
しかし、メディエータを添加した方が、大きい電流値の
増加が得られた。従って、本センサは、メディエータな
しでもＢＯＤ測定が可能であるが、メディエータを添加
した方がより効果があることが示された。
【００４１】
【実施例７】 ＢＯＤ測定用検量線の作成 ４０ｎＭ ＤＣＩＰ、４０ｎＭ １−Ｍ−ＰＭＳを含む
０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を５ｍｌ入れた
試料槽中に、ＢＯＤセンサを挿入し、＋４００ｍＶの電
位を負荷し、ＢＯＤ標準液を添加し、電流値の増加を測
定した。結果を図８に示す。
０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を５ｍｌ入れた
試料槽中に、ＢＯＤセンサを挿入し、＋４００ｍＶの電
位を負荷し、ＢＯＤ標準液を添加し、電流値の増加を測
定した。結果を図８に示す。
【００４２】この結果から明らかなように、少なくとも
１５００ｍｇ／ｍｌ程度までは、電流値はＢＯＤ濃度に
比例して増加し、本発明の方法により、ＢＯＤを正確に
測定できることがわかる。
１５００ｍｇ／ｍｌ程度までは、電流値はＢＯＤ濃度に
比例して増加し、本発明の方法により、ＢＯＤを正確に
測定できることがわかる。
【００４３】
【実施例８】 溶存酸素の影響の検討 本発明の方法に溶存酸素が与える影響を調べた。０．０
１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）５ｍｌ中に、窒素、酸
素、空気をそれぞれ３０分間通気し、ＤＣＩＰ及び１−
Ｍ−ＰＭＳを各々終濃度が４０ｎＭとなるように添加
し、ＢＯＤセンサを挿入し、＋４００ｍＶの電位を負荷
し、ＢＯＤ標準液を４０μｌ添加し、電流値の増加を測
定した。同様に気体を通気せずに測定を行った。結果を
図９に示す。
１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）５ｍｌ中に、窒素、酸
素、空気をそれぞれ３０分間通気し、ＤＣＩＰ及び１−
Ｍ−ＰＭＳを各々終濃度が４０ｎＭとなるように添加
し、ＢＯＤセンサを挿入し、＋４００ｍＶの電位を負荷
し、ＢＯＤ標準液を４０μｌ添加し、電流値の増加を測
定した。同様に気体を通気せずに測定を行った。結果を
図９に示す。
【００４４】各種気体の通気の有無に関わらず、電流値
は一定であり、本発明のＢＯＤセンサは、溶存酸素の影
響を受けずにＢＯＤを測定できた。本発明のＢＯＤセン
サは、従来のセンサのように、溶存酸素の減少量により
ＢＯＤを測定するものではなく、有機物が代謝されるこ
とにより生じる電子を計測することによりＢＯＤを測定
するものであることを支持するものである。
は一定であり、本発明のＢＯＤセンサは、溶存酸素の影
響を受けずにＢＯＤを測定できた。本発明のＢＯＤセン
サは、従来のセンサのように、溶存酸素の減少量により
ＢＯＤを測定するものではなく、有機物が代謝されるこ
とにより生じる電子を計測することによりＢＯＤを測定
するものであることを支持するものである。
【００４５】
【実施例９】 他のメディエータの検討 ０．０１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）５ｍｌ中に、１
−Ｍ−ＰＭＳのみ（８０ｎＭ）、フェリシアン化カリウ
ム（８ｍＭ）あるいは９−ジメチルアミノベンゾ−α−
フェナゾキソニウムクロライド（４０ｎＭ）を添加し、
ＢＯＤセンサを挿入し、さらに、ＢＯＤ標準液を加え、
電流を測定した。結果を図１０〜１２に示す。
−Ｍ−ＰＭＳのみ（８０ｎＭ）、フェリシアン化カリウ
ム（８ｍＭ）あるいは９−ジメチルアミノベンゾ−α−
フェナゾキソニウムクロライド（４０ｎＭ）を添加し、
ＢＯＤセンサを挿入し、さらに、ＢＯＤ標準液を加え、
電流を測定した。結果を図１０〜１２に示す。
【００４６】
【実施例１０】 電極素材についての検討 白金電極と同じく、径３ｍｍの金、銀、カーボン電極を
用いてＢＯＤセンサを作製し、実施例６と同様にＢＯＤ
の測定を行った。但し、参照電極を使用せず、作用電極
と対極との間に電位差を負荷し、両電極間に流れる電流
を測定した。結果を図１３に示す。この結果から明らか
なように、白金、金、銀、カーボン電極とも同様の結果
が得られ、安定な金属あるいはカーボンの様な導電性の
物質であれば測定可能であることがわかった。
用いてＢＯＤセンサを作製し、実施例６と同様にＢＯＤ
の測定を行った。但し、参照電極を使用せず、作用電極
と対極との間に電位差を負荷し、両電極間に流れる電流
を測定した。結果を図１３に示す。この結果から明らか
なように、白金、金、銀、カーボン電極とも同様の結果
が得られ、安定な金属あるいはカーボンの様な導電性の
物質であれば測定可能であることがわかった。
【００４７】
【実施例１１】 微生物膜に用いる微生物の種類の検討 （１）エシェリヒア・コリ（Escherichia coli：大腸
菌） エシェリヒア・コリ ＪＭ１０９を３７℃で１２時間振
盪培養し、ニトロセルロース膜に固定化して、これをＰ
ｔ電極に装着した。得られた作用電極と対極と参照電極
から構成されるＢＯＤセンサを、メディエータ（１−Ｍ
−ＰＭＳ、ＤＣＩＰ各４０ｎＭ）を含む緩衝液中に挿入
し、ＢＯＤ標準液を添加し、上記と同様にして電流値の
増加を測定した。結果を図１４に示す。
菌） エシェリヒア・コリ ＪＭ１０９を３７℃で１２時間振
盪培養し、ニトロセルロース膜に固定化して、これをＰ
ｔ電極に装着した。得られた作用電極と対極と参照電極
から構成されるＢＯＤセンサを、メディエータ（１−Ｍ
−ＰＭＳ、ＤＣＩＰ各４０ｎＭ）を含む緩衝液中に挿入
し、ＢＯＤ標準液を添加し、上記と同様にして電流値の
増加を測定した。結果を図１４に示す。
【００４８】（２）バチルス・ステアロサーモフィルス
（Bacillus stearothermophilus） バチルス・ステアロサーモフィルス ＩＡＭ１１６０２
を４５℃で振盪培養して同様の実験を行った。結果を図
１５に示す。
（Bacillus stearothermophilus） バチルス・ステアロサーモフィルス ＩＡＭ１１６０２
を４５℃で振盪培養して同様の実験を行った。結果を図
１５に示す。
【００４９】（３）アシネトバクター・カルコアセティ
カス（Acinitobacter calcoaceticus） アシネトバクター・カルコアセティカス ＩＦＯ１２５
５２を３０℃で培養して同様の実験を行った。メディエ
ータにはフェリシアン化カリウム（８ｍＭ）を使用し
た。結果を図１６に示す。
カス（Acinitobacter calcoaceticus） アシネトバクター・カルコアセティカス ＩＦＯ１２５
５２を３０℃で培養して同様の実験を行った。メディエ
ータにはフェリシアン化カリウム（８ｍＭ）を使用し
た。結果を図１６に示す。
【００５０】（４）トリコスポロン・クタネウム（Tric
hosporon cutaneum） トリコスポロン・クタネウム ＩＦＯ１０４６６を３０
℃で培養して同様の実験を行った。メディエータには１
−Ｍ−ＰＭＳ（８０ｎＭ）を使用した。結果を図１７に
示す。
hosporon cutaneum） トリコスポロン・クタネウム ＩＦＯ１０４６６を３０
℃で培養して同様の実験を行った。メディエータには１
−Ｍ−ＰＭＳ（８０ｎＭ）を使用した。結果を図１７に
示す。
【００５１】（５）グルコノバクター・サブオキシダン
ス（Gluconobacter suboxydans） グルコノバクター・サブオキシダンス ＩＦＯ３１７２
を３０℃で培養して同様の実験を行った。メディエータ
にはフェリシアン化カリウム（１０ｍＭ）を使用した。
結果を図１８に示す。
ス（Gluconobacter suboxydans） グルコノバクター・サブオキシダンス ＩＦＯ３１７２
を３０℃で培養して同様の実験を行った。メディエータ
にはフェリシアン化カリウム（１０ｍＭ）を使用した。
結果を図１８に示す。
【００５２】（６）シュードモナス・エルギノーサ（Ps
eudomanas aeruginosa） シュードモナス・エルギノーサ ＩＦＯ１０４６６を３
０℃で培養して同様の実験を行った。メディエータには
フェリシアン化カリウム（８ｍＭ）を使用した。結果を
図１９に示す。
eudomanas aeruginosa） シュードモナス・エルギノーサ ＩＦＯ１０４６６を３
０℃で培養して同様の実験を行った。メディエータには
フェリシアン化カリウム（８ｍＭ）を使用した。結果を
図１９に示す。
【００５３】以上の結果から、異なる種類の微生物を用
いても、本発明の方法によりＢＯＤを測定できることが
明らかである。
いても、本発明の方法によりＢＯＤを測定できることが
明らかである。
【００５４】
【実施例１２】 溶存酸素の低い溶液中でのＢＯＤ測定 ０．０１Ｍリン酸緩衝液に窒素ガスを３０分間通気させ
た後に、５ｍｌ緩衝液中に最終濃度４０ｎＭになるよう
にＤＣＩＰ及び１−Ｍ−ＰＭＳを添加した。これに実施
例１と同様のＢＯＤセンサを挿入し、＋４００ｍＶの電
位差をかけ、ＢＯＤ標準液を添加した。測定中、緩衝液
中の溶存酸素のない状態又は低い状態を保つために液面
に窒素ガスを吹き付けながら、電流値の増加を測定し
た。
た後に、５ｍｌ緩衝液中に最終濃度４０ｎＭになるよう
にＤＣＩＰ及び１−Ｍ−ＰＭＳを添加した。これに実施
例１と同様のＢＯＤセンサを挿入し、＋４００ｍＶの電
位差をかけ、ＢＯＤ標準液を添加した。測定中、緩衝液
中の溶存酸素のない状態又は低い状態を保つために液面
に窒素ガスを吹き付けながら、電流値の増加を測定し
た。
【００５５】窒素ガスを吹き付けたものと、通常通り測
定したものとではほぼ同様の結果を得た（図２０）。よ
って、本発明のＢＯＤセンサを用いることにより溶存酸
素の低いあるいはない溶液でもＢＯＤの測定が可能であ
ることが示された。
定したものとではほぼ同様の結果を得た（図２０）。よ
って、本発明のＢＯＤセンサを用いることにより溶存酸
素の低いあるいはない溶液でもＢＯＤの測定が可能であ
ることが示された。
【００５６】
【実施例１３】 ＢＯＤセンサの他の実施例 実施例１と同様にして培養して得られたＬ−ＧＬ３株の
菌体を、直径３ｍｍの円柱状の白金電極の金属面に、ア
ガロース、光架橋性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−Ｓ
ｂＱ：polyvinyl alcohol stilbazole quaternized）又
はグルタルアルデヒドを用いて固定化し、作用電極を作
製した。これらの作用電極と、対極及び参照電極からな
るＢＯＤセンサを用いて、ＢＯＤの測定を行った。
菌体を、直径３ｍｍの円柱状の白金電極の金属面に、ア
ガロース、光架橋性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−Ｓ
ｂＱ：polyvinyl alcohol stilbazole quaternized）又
はグルタルアルデヒドを用いて固定化し、作用電極を作
製した。これらの作用電極と、対極及び参照電極からな
るＢＯＤセンサを用いて、ＢＯＤの測定を行った。
【００５７】（１）アガロース アガロースを適当な濃度（例えば２％）となるように加
熱溶解し、約６０℃に保持しながら、これにＬ−ＧＬ３
菌体をリン酸緩衝液に懸濁させた懸濁液を混合した。こ
うして得られた菌体を懸濁させたアガロース溶液を、直
径３ｍｍの円柱状の白金電極の一方の端面に均一に付着
させ、冷却し、作用電極とした。
熱溶解し、約６０℃に保持しながら、これにＬ−ＧＬ３
菌体をリン酸緩衝液に懸濁させた懸濁液を混合した。こ
うして得られた菌体を懸濁させたアガロース溶液を、直
径３ｍｍの円柱状の白金電極の一方の端面に均一に付着
させ、冷却し、作用電極とした。
【００５８】この作用電極、対極及び参照電極を用い
て、図１と同様の測定系によりＢＯＤの測定を行った。
試料には前記ＢＯＤ標準液を、メディエータには１００
ｎＭ１−Ｍ−ＰＭＳを用いた。結果を図２１に示す。
て、図１と同様の測定系によりＢＯＤの測定を行った。
試料には前記ＢＯＤ標準液を、メディエータには１００
ｎＭ１−Ｍ−ＰＭＳを用いた。結果を図２１に示す。
【００５９】（２）ＰＶＡ−ＳｂＱ リン酸緩衝液に懸濁したＬ−ＧＬ３懸濁液に、ＰＶＡ−
ＳｂＱ溶液を適量混合し、これを直径３ｍｍの円柱状の
白金電極の金属面に均一に付着させ、３７℃で３時間暗
所でインキュベートした。この後、蛍光灯を照射し、Ｐ
ＶＡ−ＳｂＱを架橋させた。
ＳｂＱ溶液を適量混合し、これを直径３ｍｍの円柱状の
白金電極の金属面に均一に付着させ、３７℃で３時間暗
所でインキュベートした。この後、蛍光灯を照射し、Ｐ
ＶＡ−ＳｂＱを架橋させた。
【００６０】この作用電極を用いて、（１）と同様にし
てＢＯＤの測定を行った。但し、メディエータには１ｍ
Ｍフェリシアン化カリウムを用いた。結果を図２２に示
す。
てＢＯＤの測定を行った。但し、メディエータには１ｍ
Ｍフェリシアン化カリウムを用いた。結果を図２２に示
す。
【００６１】（３）グルタルアルデヒド リン酸緩衝液に懸濁したＬ−ＧＬ３懸濁液にウシ血清ア
ルブミン（ＢＳＡ）を適量溶解させ、直径３ｍｍの円柱
状の白金電極の金属面に均一に付着させた。これを、約
２５％濃度のグルタルアルデヒド水溶液の蒸気に２０分
曝した後、リン酸緩衝液で３回リンスした。
ルブミン（ＢＳＡ）を適量溶解させ、直径３ｍｍの円柱
状の白金電極の金属面に均一に付着させた。これを、約
２５％濃度のグルタルアルデヒド水溶液の蒸気に２０分
曝した後、リン酸緩衝液で３回リンスした。
【００６２】この作用電極を用いて、（１）と同様にし
てＢＯＤの測定を行った。但し、メディエータには８０
ｎＭ １−Ｍ−ＰＭＳを用いた。結果を図２３に示す。
以上の結果から、金属電極に菌体を固定化する方法にか
かわらず、本発明のＢＯＤセンサを用いてＢＯＤを測定
することができることが明らかである。
てＢＯＤの測定を行った。但し、メディエータには８０
ｎＭ １−Ｍ−ＰＭＳを用いた。結果を図２３に示す。
以上の結果から、金属電極に菌体を固定化する方法にか
かわらず、本発明のＢＯＤセンサを用いてＢＯＤを測定
することができることが明らかである。
【００６３】
【発明の効果】本発明のＢＯＤセンサを用いると、溶存
酸素濃度に影響されることなく、ＢＯＤを測定すること
ができる。
酸素濃度に影響されることなく、ＢＯＤを測定すること
ができる。
【図１】 本発明のＢＯＤセンサを構成する作用電極の
一実施例を示す断面図。
一実施例を示す断面図。
【図２】 本発明のＢＯＤセンサを用いたＢＯＤ測定系
の一例を示す正面図。
の一例を示す正面図。
【図３】 負荷電圧と電流値との関係を示すグラフ図。
【図４】 緩衝液濃度と電流値との関係を示すグラフ
図。
図。
【図５】 メディエータ（ＤＣＩＰ）濃度と電流値との
関係を示すグラフ図。
関係を示すグラフ図。
【図６】 メディエータ（１−Ｍ−ＰＭＳ）濃度と電流
値との関係を示すグラフ図。
値との関係を示すグラフ図。
【図７】 メディエータの種類を変えたときのＢＯＤと
電流値との関係を示すグラフ図。
電流値との関係を示すグラフ図。
【図８】 ＢＯＤ測定検量線の一例を示すグラフ図。
【図９】 溶存気体がＢＯＤ測定に与える影響を示すグ
ラフ図。
ラフ図。
【図１０】メディエータとして８ｍＭフェリシアン化カ
リウムを使用したときのＢＯＤと電流値との関係を示す
グラフ図。
リウムを使用したときのＢＯＤと電流値との関係を示す
グラフ図。
【図１１】メディエータとして４０ｎＭ ９−ジメチル
アミノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライドを使
用したときのＢＯＤと電流値との関係を示すグラフ図。
アミノベンゾ−α−フェナゾキソニウムクロライドを使
用したときのＢＯＤと電流値との関係を示すグラフ図。
【図１２】メディエータとして８０ｎＭ １−Ｍ−ＰＭ
Ｓを使用したときのＢＯＤと電流値との関係を示すグラ
フ図。
Ｓを使用したときのＢＯＤと電流値との関係を示すグラ
フ図。
【図１３】電極素材を変えたときのＢＯＤと電流値との
関係を示すグラフ図。
関係を示すグラフ図。
【図１４】微生物膜の微生物として大腸菌を用いたとき
ＢＯＤと電流値との関係を示すグラフ図。
ＢＯＤと電流値との関係を示すグラフ図。
【図１５】微生物膜の微生物としてバチルス・ステアロ
サーモフィルスを用いたときＢＯＤと電流値との関係を
示すグラフ図。
サーモフィルスを用いたときＢＯＤと電流値との関係を
示すグラフ図。
【図１６】微生物膜の微生物としてアシネトバクター・
カルコアセティカスを用いたときＢＯＤと電流値との関
係を示すグラフ図。
カルコアセティカスを用いたときＢＯＤと電流値との関
係を示すグラフ図。
【図１７】微生物膜の微生物としてトリコスポロン・ク
タネウムを用いたときＢＯＤと電流値との関係を示すグ
ラフ図。
タネウムを用いたときＢＯＤと電流値との関係を示すグ
ラフ図。
【図１８】微生物膜の微生物としてグルコノバクター・
サブオキシダンスを用いたときＢＯＤと電流値との関係
を示すグラフ図。
サブオキシダンスを用いたときＢＯＤと電流値との関係
を示すグラフ図。
【図１９】微生物膜の微生物としてシュードモナス・エ
ルギノーサを用いたときＢＯＤと電流値との関係を示す
グラフ図。
ルギノーサを用いたときＢＯＤと電流値との関係を示す
グラフ図。
【図２０】低溶存酸素がＢＯＤ測定に与える影響を示す
グラフ図。
グラフ図。
【図２１】アガロースを用いて微生物菌体を金属電極に
固定したＢＯＤセンサによるＢＯＤの測定を示す図。
固定したＢＯＤセンサによるＢＯＤの測定を示す図。
【図２２】光架橋性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−Ｓ
ｂＱ：polyvinyl alcohol stilbazole quaternized）を
用いて微生物菌体を金属電極に固定したＢＯＤセンサに
よるＢＯＤの測定を示す図。
ｂＱ：polyvinyl alcohol stilbazole quaternized）を
用いて微生物菌体を金属電極に固定したＢＯＤセンサに
よるＢＯＤの測定を示す図。
【図２３】グルタルアルデヒドを用いて微生物菌体を金
属電極に固定したＢＯＤセンサによるＢＯＤの測定を示
す図。
属電極に固定したＢＯＤセンサによるＢＯＤの測定を示
す図。
１ａ．多孔性アセチルセルロース膜 １ｂ．菌体 １ｃ．透析膜 ２．金属電極 ３．Ｏ−リング ４．リード線 ５．参照電極 ６．ポテンシオスタット ７．対極 ８．テフロンチューブ ９．試料槽 １０．マグネチックスターラ １１．スターラバー １２．レコーダ ２０．作用電極 ３０．測定試料液
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−117496（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−47699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−12546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133454（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−337453（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−238454（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−137597（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/327 G01N 27/416 G01N 33/18 105 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (9)
- 【請求項１】 金属又は炭素からなる電極並びにこの電
極に当接された微生物菌体を含有する薄膜からなる微生
物電極と、対極とを有するＢＯＤセンサ。 - 【請求項２】 さらに参照電極を有する請求項１記載の
ＢＯＤセンサ。 - 【請求項３】 前記微生物が前核生物であることを特徴
とする請求項１又は２記載のＢＯＤセンサ。 - 【請求項４】 有機物を含有する溶液に、金属又は炭素
からなる電極並びにこの電極に当接された微生物菌体を
含む薄膜からなる作用電極と対極とを浸漬し、作用電極
と対極との間に電位差を負荷したときに両電極間に流れ
る電流を計測することにより、この溶液のＢＯＤを測定
する方法。 - 【請求項５】 請求項４において、前記溶液にさらに参
照電極を浸漬し、作用電極と参照電極との間に電位差を
負荷したときに両電極間に流れる電流を計測することに
より、この溶液のＢＯＤを測定する方法。 - 【請求項６】 前記微生物が前核生物であることを特徴
とする請求項４又は５に記載のＢＯＤを測定する方法。 - 【請求項７】 前記有機物を含有する溶液及び／又は微
生物膜にメディエータを添加することを特徴とする請求
項４〜６のいずれか一項に記載のＢＯＤを測定する方
法。 - 【請求項８】 前記メディエータが、１−メトキシ−５
−メチルフェナジニウムメチルスルフォネート、２，６
−ジクロロインドフェノール及びフェリシアン化カリウ
ム、からなる群から選ばれることを特徴とする請求項６
記載のＢＯＤを測定する方法。 - 【請求項９】 前記メディエータが、１０ｎＭ以上の濃
度範囲で添加されることを特徴とする請求項７記載のＢ
ＯＤを測定する方法。
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|---|---|---|---|
| JP20213494A JP3304206B2 (ja) | 1993-08-26 | 1994-08-26 | Ｂｏｄセンサ及びｂｏｄの測定方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-211954 | 1993-08-26 | ||
| JP21195493 | 1993-08-26 | ||
| JP20213494A JP3304206B2 (ja) | 1993-08-26 | 1994-08-26 | Ｂｏｄセンサ及びｂｏｄの測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167824A JPH07167824A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3304206B2 true JP3304206B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=26513206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20213494A Expired - Fee Related JP3304206B2 (ja) | 1993-08-26 | 1994-08-26 | Ｂｏｄセンサ及びｂｏｄの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| KR100483584B1 (ko) * | 2002-09-11 | 2005-04-19 | 한국바이오시스템(주) | 수질의 실시간 비오디 측정용 부표형 센서 |
| JP4568879B2 (ja) * | 2004-05-19 | 2010-10-27 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 土壌診断用バイオセンサおよびこれを用いた土壌診断法 |
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| JP4798503B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2011-10-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | グルコースの測定法 |
| JP4868405B2 (ja) * | 2007-02-01 | 2012-02-01 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 微生物の活性測定法 |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP20213494A patent/JP3304206B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07167824A (ja) | 1995-07-04 |
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