JPH059739B2 - - Google Patents

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JPH059739B2
JPH059739B2 JP60219172A JP21917285A JPH059739B2 JP H059739 B2 JPH059739 B2 JP H059739B2 JP 60219172 A JP60219172 A JP 60219172A JP 21917285 A JP21917285 A JP 21917285A JP H059739 B2 JPH059739 B2 JP H059739B2
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JP
Japan
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carbon dioxide
gas
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oxygen
oxygen electrode
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JP60219172A
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Masao Karube
Hiroaki Suzuki
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔概要〕 微生物を用いた二酸化炭素(CO2)センサーが
開示される。本発明のCO2センサーは、アンペロ
ペトリツクにCO2を計測できるという点で画期的
であり、医療、環境、醗酵工業プロセスをはじめ
とする数多くの計測分野において有利に使用する
ことができる。本発明のセンサー、すなわち、微
生物電極において用いることのできる微生物は、
CO2を資化することが可能な微生物、好ましくは
ヒドロゲノモナス属に属する菌体である。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶液中あるいは空気中の二酸化炭素
の濃度を測定するための方法及び装置に関する。
本発明は、さらに詳しく述べると、微生物機能と
電気化学的な電極を利用した二酸化炭素計測方
法、そして二酸化炭素計測用センサーに関する。
本発明は、上記した通り、医療、環境、醗酵工業
プロセスをはじめとする数多くの計測分野におい
て有利に利用することができる。 〔従来の技術〕 計測の分野において、二酸化炭素の計測が重要
視されていることは周知の通りである。従来、二
酸化炭素計測用のセンサーとしては、特に体液
(血液)中の二酸化炭素成分の測定を目的として、
ポテンシオメトリーに基づく二酸化炭素電極が開
発され、そして実際に用いられている(このタイ
プの二酸化炭素電極についての詳細は、例えば、
J.W.セバーリングハウス(Severinghaus)及び
A.F.ブラドレイ(Bradley)、J.Appl.Physiol.、
13、515(1958)を参照されたい)。しかし、この
ポテンシヨメトリツクな方式の二酸化炭素電極
は、その構成に原因して、測定に際して発生する
いろいろな問題点を有する。例えば、この方式で
は、夾雑物質の影響を受けやすい、感度がネルン
ストの式により左右されるためにあるレベル以上
の感度の向上を計ることができない、などの問題
点がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記した従来のポテンシヨメトリツクな二酸化
炭素電極のもつ問題点が、今本発明が解決しよう
とする問題点である。アンペロメトリーに基づく
二酸化炭素計測用センサーが開発されれば、より
高感度な二酸化炭素の定量が可能になり、いろい
ろな方面にその用途が拡大することが期待され
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上述の問題点を解決すべく研究
を行なつた結果、二酸化炭素を資化する微生物の
呼吸活性が微生物近傍の二酸化炭素の濃度変化に
より変わることに着目し、この吸収活性の変化を
酸素電極により検出して二酸化炭素濃度の定量を
行なうのが問題点の解決につながることを見い出
した。 本発明は、その1つの面によれば、例えば体液
のような溶液中あるいは空気中の二酸化炭素の濃
度を測定するための計測方法であつて、前記溶液
あるいは空気をガス透過性膜と接触させて二酸化
炭素及び酸素を透過させ、膜を透過せる二酸化炭
素をそれを選択的に資化可能な微生物で資化し、
その際にひきおこされる酸素濃度の減少を酸素電
極により電流値として測定し、この電流値の変化
量から二酸化炭素の濃度を測定することを特徴と
する二酸化炭素計測方法にある。 また、本発明は、そのもう1つの面によれば、
上記計測方法を実施するための計測用センサーで
あつて、酸素電極と、該酸素電極のカソードの近
傍に固定されてものであつて前記二酸化炭素を選
択的に資化可能な微生物と、前記カソードの全体
及び前記微生物のそれぞれを被覆したガス透過性
膜とを組み合わせて含んでなることを特徴とする
二酸化炭素計測用センサーにある。 本発明の実施において有利に使用することので
きる微生物は、二酸化炭素を選択的に資化可能な
ヒドロゲノモナス属に属する菌体である。本発明
者らは、ヒドロゲノモナス属TIT/FJ−0001菌
(微工研菌寄第8473号)を用いて、特に好ましい
結果を得ることができた。この菌体の菌学的諸性
質は次の通りである。 1 TIT/FJ−0001菌(工業技術院微生物工業
技術研究所、微生物受託番号:微工研菌寄第
8473号) 一酸化炭素を主な炭素源、窒素ガスを主な窒
素源、水素ガス及び酸素ガスを化学エネルギー
源とし、その他通常使用される無機化合物と水
により増殖させることが可能な微生物である。 (a) 形態的性質 ビーフエキス0.3%、ペプトン0.5%の寒天
培地上で30℃で4日間培養するときは1×4
〜5ミクロンの桿菌で直状または油状。7日
間培養では、上記の形も若干残るが大部分は
長径が1.9〜2.1ミクロンの短桿形となる。大
部分は単独に存在するが、まれに2個位つな
がつていることもある。液体培養したときも
同様だが、菌形の変化に要する時間はやや短
縮される。すなわち、多形性を示す。運動性
なし。ライフソン(Leifson)法による染色
によつては鞭毛は見当らない。胞子の形成は
見られない。グラム陰性。非抗酸性。 (b) 培養的性質 (1) 肉汁寒天平板培養:生育して黄色の平滑
で光沢あるコロニーを形成する。コロニー
は円形。色素の拡散は見られない。 (2) 肉汁寒天斜面培養:肉汁寒天平板培養に
同じ。 (3) 肉汁液体培養:表面発育は認められな
い。粘質物生成のために培養液の粘性がや
や増加する。 (4) 肉汁ゼラチン穿刺培養:生育しない。液
化も見られない。 (5) リトマスミルク:凝固、液化は見られな
い。長時間培養するときはアルカリ性とな
る。 (c) 生理的性質 硝酸塩の還元:陰性 脱窒反応:陰性 MRテスト:陰性 V−Pテスト:陰性 インドール生成:陰性
【表】
〔作用〕
本発明の作用の理解を容易ならしめるため、添
付の第1図を参照しながら本発明の二酸化炭素計
測用センサーの原理を説明する。 溶液中あるいは空気中の二酸化炭素(CO2)及
び酸素(O2)は、図示される通り、ガス透過性
膜1を透過した後、固定化微生物膜2の微生物3
の近傍に到達する。微生物3は、二酸化炭素を資
化し、この際呼吸活性が盛んになり酸素が消費さ
れ、したがつて、膜近傍の酸素濃度が低下する。
この酸素濃度の低下量を、酸素が透過可能なガス
透過性膜4を介して酸素電極(カソード)5に到
達する酸素量から測定し、結果としてひきおこさ
れる電流値の低下をベースとして二酸化炭素濃度
を測定することができる。従来、二酸化炭素はア
ンペロメトリツクに測定することができなかつた
けれども、本発明では、酸素電極をトランスデユ
ーサとして用いることにより、このようなアンペ
ロメトリツクな二酸化炭素の定量が可能になつ
た。 〔実施例〕 本例では、第2図に略示されるような構造をも
つた二酸化炭素計測用センサーを製作した。図中
の7は酸素電極本体であり、カソード(Pt)5
及びアノード(Pb)6を有している。この電極
の場合、電解液8として1N KOHを使用した。
酸素電極7は、そのカソード5の部分が完全に覆
われるようにテフロン(商品名)製のガス透過性
膜4で被覆されている。さらに、この膜4の外側
に配置された微生物3の固定化膜2もまたテフロ
ン製のガス透過性膜1で被覆されている。9は、
ガス透過性膜を固定するための輪ゴム(Oリング
でもよい)である。このセンサーの製作例を以下
に示す: 予め殺菌した坂口フラスコに、ビーフエキス
0.3%、ペプトン0.5%及び蒸留水99.2%からなる
液体培地100mlを加えた。この培地にヒドロゲノ
モナス属TIT/FJ−0001菌(微工研菌寄第8473
号)を接種し、好気性条件下で30℃で4日間培養
した。次いで、菌を培地ごと5mlの量で採取し、
これを孔径0.2μmの多孔性ニトロセルロース製多
孔膜上に吸引濾過し、0.05M KH2PO4/NaOH
緩衝液(PH5.5)で洗浄した。 次いで、上記のようにして菌を濾過した膜2
を、第2図に示されるように、菌体3のついてい
る側をガルバニ型の酸素電極7のカソード5の面
に向けて配置し、さらにその外側を菌体固定膜2
及び酸素電極のカソード5の部分が完全に覆われ
るようにテフロン製のガス透過性膜1で被覆し
た。最後に、輪ゴム9で固定することによつて、
図示の二酸化炭素センサーが完成した。 本例では、二酸化炭素計測の一例として、緩衝
液中の溶存二酸化炭素濃度の測定を行なつた。二
酸化炭素によつて溶存酸素濃度が変化することが
考えられたので、PHを5〜8に保つた緩衝液中に
炭酸塩溶液を加え、炭酸イオンの一部を溶存二酸
化炭素に変え、測定した。以下にこの測定の実際
を示す: 上記のようにして製作した二酸化炭素センサー
を0.05M KH2PO4/NaOH緩衝液(30℃、PH5.5)
50ml中に浸漬し、安定するまで放置した。次い
で、この緩衝液中に1M K2CO3を100μずつ添
加していつた(第3図の矢印参照)。第3図の時
間応答の挙動を示すグラフから判るように、測定
は12分間隔で行ない、また、センサーは約3分程
度でほぼ定常状態に達した。 第4図は、上記のような測定により得られたセ
ンサーの検量線である。この図から、K2CO3
度の変化(溶存二酸化炭素濃度の変化)に対応し
てセンサーの電流値が減少し、この電流値の変化
量から溶存二酸化炭素濃度を測定できることが判
る。 また、第5図は、第4図のK2CO3濃度に代え
てCO2濃度を示した検量線である。 以上のような一連の測定を経て、二酸化炭素濃
度と電流減少量との間には200ppm以下の濃度範
囲で比例関係が認められた。また、感度について
調べたところ、1ppm程度の二酸化炭素の濃度変
化まで十分に測定可能であつた。 〔発明の効果〕 本発明によれば、二酸化炭素センサーをアンペ
ロメトリツクに製作することができるので、夾雑
物質の影響を減らし、従来のポテンシヨメトリツ
クな二酸化炭素電極よりも高感度な計測を可能に
することができ、また、センサーの応用分野も拡
げることができる。また、本発明によれば、ガル
バニ型酸素電極の使用により、より簡単な計測が
可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の二酸化炭素センサーの原理
図、第2図は、本発明の二酸化炭素センサーの好
ましい一例を示した構造図、第3図は、本発明の
センサーを用いて得られる時間応答の挙動を示す
グラフ、そして第4図及び第5図は、それぞれ、
本発明のセンサーの検量線である。 図中、1及び4はガス透過性膜、2は固定化微
生物膜、3は微生物、そして5は酸素電極のカソ
ードである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 溶液中あるいは空気中の二酸化炭素の濃度を
    測定するための計測方法であつて、前記溶液ある
    いは空気をガス透過性膜と接触させて二酸化炭素
    及び酸素を透過させ、膜を透過せる二酸化炭素を
    それを選択的に資化可能な下記の特性を有するヒ
    ドロゲノモナス属に属する菌体: (1) 非運動性であること; (2) 多形性のグラム陰性・非抗酸性の桿菌である
    こと; (3) 成育PH範囲は4.0〜8.6であること;及び (4) 無機培地において、水素ガス及び酸素ガスの
    共存下に、炭酸ガスを固定・利用して旺盛成育
    する好気性桿菌であること; で資化し、その際にひきおこされる酸素濃度の減
    少を酸素電極により電流値として測定し、この電
    流値の変化量から二酸化炭素の濃度を測定するこ
    とを特徴とする二酸化炭素計測方法。 2 前記ガス透過性膜がシリコーンゴム膜であ
    る、特許請求の範囲第1項に記載の二酸化炭素計
    測方法。 3 前記ガス透過性膜が含ふつ素高分子膜であ
    る、特許請求の範囲第1項に記載の二酸化炭素計
    測方法。 4 前記酸素電極がガルバニ型酸素電極である、
    特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1項に
    記載の二酸化炭素計測方法。 5 溶液中あるいは空気中の二酸化炭素の濃度を
    アンペロメトリーに基いて測定するための計測用
    センサーであつて、酸素電極と、該酸素電極のカ
    ソードの近傍に固定されたものであつて前記二酸
    化炭素を選択的に資化可能な下記の特性を有する
    ヒドロゲノモナス属に属する菌体: (1) 非運動性であること; (2) 多形性のグラム陰性・非抗酸性の桿菌である
    こと; (3) 成育PH範囲は4.0〜8.6であること;及び (4) 無機培地において、水素ガス及び酸素ガスの
    共存下に、炭酸ガスを固定・利用して旺盛成育
    する好気性桿菌であること; と、前記カソードの全体及び前記菌体のそれぞれ
    を被覆したガス透過性膜とを組み合わせて含んで
    なることを特徴とする二酸化炭素計測用センサ
    ー。 6 前記酸素電極がガルバニ型酸素電極である、
    特許請求の範囲第5項に記載の二酸化炭素計測用
    センサー。 7 前記ガス透過性膜がシリコーンゴム膜であ
    る、特許請求の範囲第5項又は第6項に記載の二
    酸化炭素計測用センサー。 8 前記ガス透過性膜が含ふつ素高分子膜であ
    る、特許請求の範囲第5項又は第6項に記載の二
    酸化炭素計測用センサー。
JP60219172A 1985-10-03 1985-10-03 二酸化炭素計測方法及び計測用センサ− Granted JPS6280549A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100629683B1 (ko) * 1999-11-02 2006-09-29 김태진 필름의 산소 투과도 측정 장치 및 이를 이용한 산소투과도 측정방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5836736A (ja) * 1981-08-27 1983-03-03 Toyota Motor Corp 車両用表示方式

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5836736A (ja) * 1981-08-27 1983-03-03 Toyota Motor Corp 車両用表示方式

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