JPH1038842A - 水質計用緩衝溶液 - Google Patents
水質計用緩衝溶液Info
- Publication number
- JPH1038842A JPH1038842A JP8193802A JP19380296A JPH1038842A JP H1038842 A JPH1038842 A JP H1038842A JP 8193802 A JP8193802 A JP 8193802A JP 19380296 A JP19380296 A JP 19380296A JP H1038842 A JPH1038842 A JP H1038842A
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- Japan
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- buffer solution
- water
- water quality
- solution
- biosensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】上下水道の処理水や河川水等の化学成分を測定
するバイオセンサ応用水質計測器は、酵素や微生物の固
定化膜と電気化学的検出器とで構成されるが、固定化膜
の生体材料が安定に機能するように温度は熱交換器と恒
温槽、ｐＨは燐酸緩衝溶液により測定条件を一定にして
いる。検水がＣａやＭｇ等の硬度成分を含むと、この燐
酸緩衝液と反応して、水に不溶性の燐酸カルシウムが生
成し、沈殿物が流路の閉塞や固定化膜面に付着して、応
答性や測定感度の低下の原因となり長期測定に支障をき
たす場合があり、この課題の解決が要望されていた。 【解決手段】従来の燐酸緩衝液にＥＤＴＡ・４ＮＡ等の
キレ−ト試薬を添加した溶液を使用する。測定で検水と
緩衝溶液を混合すると、検水中のＣａイオンと緩衝溶液
中のキレ−ト試薬とで錯体を形成するため、燐酸カルシ
ウムの沈殿生成を防ぐことができ、より安定に検水水質
に関係なく水質を連続監視できる。
するバイオセンサ応用水質計測器は、酵素や微生物の固
定化膜と電気化学的検出器とで構成されるが、固定化膜
の生体材料が安定に機能するように温度は熱交換器と恒
温槽、ｐＨは燐酸緩衝溶液により測定条件を一定にして
いる。検水がＣａやＭｇ等の硬度成分を含むと、この燐
酸緩衝液と反応して、水に不溶性の燐酸カルシウムが生
成し、沈殿物が流路の閉塞や固定化膜面に付着して、応
答性や測定感度の低下の原因となり長期測定に支障をき
たす場合があり、この課題の解決が要望されていた。 【解決手段】従来の燐酸緩衝液にＥＤＴＡ・４ＮＡ等の
キレ−ト試薬を添加した溶液を使用する。測定で検水と
緩衝溶液を混合すると、検水中のＣａイオンと緩衝溶液
中のキレ−ト試薬とで錯体を形成するため、燐酸カルシ
ウムの沈殿生成を防ぐことができ、より安定に検水水質
に関係なく水質を連続監視できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上下水道の各処理
プロセスの水や河川水・湖沼水などの環境水を対象とし
て、その化学成分をモニタリングすることを目的とした
バイオセンサ応用水質計測器に関する。
プロセスの水や河川水・湖沼水などの環境水を対象とし
て、その化学成分をモニタリングすることを目的とした
バイオセンサ応用水質計測器に関する。
【０００２】
【従来の技術】バイオセンサは、溶液中の測定対象物質
を認識する分子識別素子（レセプタ）として、酵素や抗
体などの生体機能性分子や、微生物や細胞など生体その
ものを利用し、これらの生体材料を多孔性高分子膜に包
括または共有結合させることにより固定化した膜と、電
気化学的検出器などのトランスデュ−サと、を組み合わ
せて試料液（検水）中の化学成分の測定を行なうセンサ
であり、例えば有機汚濁物質（ＢＯＤ）やシアンや農薬
などの有害化学物質など、従来の他の理化学センサでは
計測が難しい化学物質の計測に利用されている。
を認識する分子識別素子（レセプタ）として、酵素や抗
体などの生体機能性分子や、微生物や細胞など生体その
ものを利用し、これらの生体材料を多孔性高分子膜に包
括または共有結合させることにより固定化した膜と、電
気化学的検出器などのトランスデュ−サと、を組み合わ
せて試料液（検水）中の化学成分の測定を行なうセンサ
であり、例えば有機汚濁物質（ＢＯＤ）やシアンや農薬
などの有害化学物質など、従来の他の理化学センサでは
計測が難しい化学物質の計測に利用されている。
【０００３】バイオセンサは、検水を上記の生体材料の
固定化膜に接触させ、これによって生ずる生化学反応に
より生成または消費される物質の濃度変化を、検出器の
出力（電流、電圧など）変化に変換して測定するもの
で、既知濃度の被測定物質の標準液によって得られた検
量線を用い、検水に対するセンサ出力から、検水中の目
的物質の濃度を算出する。従って、測定にあたっては、
固定化生体材料が安定に機能するよう温度とｐＨ条件を
一定にすることが必要で、バイオセンサ応用計測器は温
度を一定にするために、検水を一定温度に加温する熱交
換器と、センサの温度を一定とする恒温槽とが備えら
れ、また、ｐＨ条件を一定とするために、緩衝溶液が用
いられている。
固定化膜に接触させ、これによって生ずる生化学反応に
より生成または消費される物質の濃度変化を、検出器の
出力（電流、電圧など）変化に変換して測定するもの
で、既知濃度の被測定物質の標準液によって得られた検
量線を用い、検水に対するセンサ出力から、検水中の目
的物質の濃度を算出する。従って、測定にあたっては、
固定化生体材料が安定に機能するよう温度とｐＨ条件を
一定にすることが必要で、バイオセンサ応用計測器は温
度を一定にするために、検水を一定温度に加温する熱交
換器と、センサの温度を一定とする恒温槽とが備えら
れ、また、ｐＨ条件を一定とするために、緩衝溶液が用
いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】バイオセンサの緩衝溶
液には主として燐酸緩衝液が用いられているが、検水が
地下水や河川水などの環境水や浄水、下水など硬度成分
（カルシウム、マグネシウム）を含む場合には、緩衝液
成分中の燐イオンと検水中のカルシウムイオンとが反応
して水不溶性の燐酸カルシウムが生成して、沈殿物が流
路の閉塞や固定化膜面に付着して、応答性や測定感度の
低下の原因となり、長期モニタリングに支障をきたす場
合があった。
液には主として燐酸緩衝液が用いられているが、検水が
地下水や河川水などの環境水や浄水、下水など硬度成分
（カルシウム、マグネシウム）を含む場合には、緩衝液
成分中の燐イオンと検水中のカルシウムイオンとが反応
して水不溶性の燐酸カルシウムが生成して、沈殿物が流
路の閉塞や固定化膜面に付着して、応答性や測定感度の
低下の原因となり、長期モニタリングに支障をきたす場
合があった。
【０００５】本発明はこの課題を解決するためになされ
たものであり、実用的で完成度の高いバイオセンサ応用
水質計を提供することにある。
たものであり、実用的で完成度の高いバイオセンサ応用
水質計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、緩衝溶液と
してキレ−ト試薬を溶解させた溶液を使用する。測定で
検水と緩衝溶液を混合する際に、検水中のカルシウムイ
オンと緩衝溶液中に溶解しているキレ−ト試薬とが錯体
を形成するため、燐酸カルシウムの沈殿生成を防ぐこと
ができる。その結果、検水中の硬度成分濃度の濃淡に依
らず安定に長期のモニタリングが可能となった。
してキレ−ト試薬を溶解させた溶液を使用する。測定で
検水と緩衝溶液を混合する際に、検水中のカルシウムイ
オンと緩衝溶液中に溶解しているキレ−ト試薬とが錯体
を形成するため、燐酸カルシウムの沈殿生成を防ぐこと
ができる。その結果、検水中の硬度成分濃度の濃淡に依
らず安定に長期のモニタリングが可能となった。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のバイオセンサ応用水質計
測器用の緩衝溶液には、キレ−ト試薬、好ましくは、エ
チレンジアミン四酢酸四ナトリウム（以下、ＥＤＴＡ・
４ＮＡと記載する）を所定量溶解させて用いる。以下に
実施例に基づいて説明する。図１はバイオセンサ応用水
質計の構成を示すフロ−図、図２はバイオセンサ（微生
物センサ）の構成を示す模式図である。
測器用の緩衝溶液には、キレ−ト試薬、好ましくは、エ
チレンジアミン四酢酸四ナトリウム（以下、ＥＤＴＡ・
４ＮＡと記載する）を所定量溶解させて用いる。以下に
実施例に基づいて説明する。図１はバイオセンサ応用水
質計の構成を示すフロ−図、図２はバイオセンサ（微生
物センサ）の構成を示す模式図である。
【０００８】まず、図２に示すようにフロ−セル１８内
にステンレス製の金網２６を入れ、次に公知の方法で作
製した硝化細菌の１種であるニトロソモナス・ユ−ロピ
ア（Nitrosomonas europaea)を固定化した固定化微生物
膜２５を入れて、その上に溶存酸素電極１９を取り付け
ナットで固定、微生物膜２５と密着させて、有害物質検
出用微生物センサ１を構成する。これを図１に示すよう
に３０°Ｃに設定された恒温槽２に入れて取り付ける。
にステンレス製の金網２６を入れ、次に公知の方法で作
製した硝化細菌の１種であるニトロソモナス・ユ−ロピ
ア（Nitrosomonas europaea)を固定化した固定化微生物
膜２５を入れて、その上に溶存酸素電極１９を取り付け
ナットで固定、微生物膜２５と密着させて、有害物質検
出用微生物センサ１を構成する。これを図１に示すよう
に３０°Ｃに設定された恒温槽２に入れて取り付ける。
【０００９】図１において、はじめに零点校正のために
緩衝溶液Ａ６ａと純水４とを流し、微生物センサ１の安
定化した電流値を記憶する。次に有害物質のない状態の
センサ出力として、バルブ７ｄを閉、バルブ７ｅを開に
して、アンモニア態窒素を含む緩衝液Ｂ６ｂと純水４と
を流し、センサ出力安定化後の電流値を記憶する。次に
バルブ７ｂを閉、バルブ７ａを開にして検水３の測定を
開始する。本装置は１日に１回程度、前記のようにして
センサの自動校正を行いながら、連続的に検水のモニ
タリングを行う。
緩衝溶液Ａ６ａと純水４とを流し、微生物センサ１の安
定化した電流値を記憶する。次に有害物質のない状態の
センサ出力として、バルブ７ｄを閉、バルブ７ｅを開に
して、アンモニア態窒素を含む緩衝液Ｂ６ｂと純水４と
を流し、センサ出力安定化後の電流値を記憶する。次に
バルブ７ｂを閉、バルブ７ａを開にして検水３の測定を
開始する。本装置は１日に１回程度、前記のようにして
センサの自動校正を行いながら、連続的に検水のモニ
タリングを行う。
【００１０】表１には、従来の緩衝溶液Ｂの組成表と本
発明による緩衝溶液ＢA の組成表を示す。本発明の緩衝
溶液ＢA は、従来の緩衝溶液ＢにＥＤＴＡ−Ｆｅ(III)
を添加したものである。図３には、従来の緩衝溶液と本
発明による緩衝溶液を用いた場合のバイオセンサのベ−
ス電流値の経時変化の比較を示す図である。
発明による緩衝溶液ＢA の組成表を示す。本発明の緩衝
溶液ＢA は、従来の緩衝溶液ＢにＥＤＴＡ−Ｆｅ(III)
を添加したものである。図３には、従来の緩衝溶液と本
発明による緩衝溶液を用いた場合のバイオセンサのベ−
ス電流値の経時変化の比較を示す図である。
【００１１】検水として硬度成分のカルシウムイオンを
１５ｍｇ／Ｌから２０ｍｇ／Ｌ程度含む試料水を測定し
た場合、従来の緩衝溶液では、燐酸カルシウムの沈殿が
流路やセンサの微生物膜表面に付着するため、溶存酸素
の透過性が劣化して、ベ−ス電流値（零点の値）が時間
とともに小さくなり、１０日程度で零点の電流値とアン
モニア態窒素を含む緩衝液を流したときの出力差が得ら
れなくなってしまう。これは見かけ上、微生物膜の寿命
ということになり、微生物膜を交換してフロ−セルを洗
浄しないと連続的モニタリングが行えず、長期の連続的
モニタリングは難しい。しかし、表１の緩衝溶液組成表
に示したようなキレ−ト試薬としてＥＤＴＡ・４ＮＡを
０. ６ｇ／Ｌとなるように添加した緩衝溶液を用いる
と、燐酸カルシウムの沈殿が生成しないので、センサ出
力は３か月以上安定で、微生物膜の交換なしに連続的モ
ニタリングが可能とするができた。また、ＥＤＴＡ・４
ＮＡの濃度は微生物センサに接する場所の溶液濃度とし
て３０〜８０ｍｇ／Ｌの範囲となるように調整すること
が望ましく、これ以下の濃度では燐酸カルシウムの沈殿
生成を完全に防止することはできず、またこれ以上の濃
度ではセンサに使用している微生物に対して有害となり
センサ寿命が著しく短くなることがわかった。
１５ｍｇ／Ｌから２０ｍｇ／Ｌ程度含む試料水を測定し
た場合、従来の緩衝溶液では、燐酸カルシウムの沈殿が
流路やセンサの微生物膜表面に付着するため、溶存酸素
の透過性が劣化して、ベ−ス電流値（零点の値）が時間
とともに小さくなり、１０日程度で零点の電流値とアン
モニア態窒素を含む緩衝液を流したときの出力差が得ら
れなくなってしまう。これは見かけ上、微生物膜の寿命
ということになり、微生物膜を交換してフロ−セルを洗
浄しないと連続的モニタリングが行えず、長期の連続的
モニタリングは難しい。しかし、表１の緩衝溶液組成表
に示したようなキレ−ト試薬としてＥＤＴＡ・４ＮＡを
０. ６ｇ／Ｌとなるように添加した緩衝溶液を用いる
と、燐酸カルシウムの沈殿が生成しないので、センサ出
力は３か月以上安定で、微生物膜の交換なしに連続的モ
ニタリングが可能とするができた。また、ＥＤＴＡ・４
ＮＡの濃度は微生物センサに接する場所の溶液濃度とし
て３０〜８０ｍｇ／Ｌの範囲となるように調整すること
が望ましく、これ以下の濃度では燐酸カルシウムの沈殿
生成を完全に防止することはできず、またこれ以上の濃
度ではセンサに使用している微生物に対して有害となり
センサ寿命が著しく短くなることがわかった。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【発明の効果】本発明では、緩衝溶液中にキレ−ト試薬
を添加して、検水中の硬度成分であるカルシムイオンが
緩衝液成分の燐酸イオンと反応してできる燐酸カルシウ
ムの沈殿生成を防止したので、より安定に検水水質に関
係なく水質を連続監視でき、より実用性の高い、バイオ
センサ応用水質計を提供できる。
を添加して、検水中の硬度成分であるカルシムイオンが
緩衝液成分の燐酸イオンと反応してできる燐酸カルシウ
ムの沈殿生成を防止したので、より安定に検水水質に関
係なく水質を連続監視でき、より実用性の高い、バイオ
センサ応用水質計を提供できる。
【図１】バイオセンサ応用水質計の構成を示すフロ−図
【図２】バイオセンサ（微生物センサ）の構成を示す模
式図
式図
【図３】本発明と従来の緩衝溶液を用いた場合のセンサ
出力の経時変化の比較図
出力の経時変化の比較図
１ バイオセンサ ２ 恒温槽 ３ 検水 ４ 純水 ５ 酸洗浄水 ６ａ 緩衝液Ａ ６ｂ 緩衝液Ｂ ７ａ〜７ｇ 電磁弁 ８ａ〜８ｂ 送液ポンプ ９ 熱交換器 １０ エアポンプ １１ 圧力センサ １２ ニードルバルブ １３ 二方切換三方弁 １４ 表示部 １５ 制御部 １６ 記録計 １７ 測定部１８ フローセル１９ 溶存酸素電極 ２０ 試料流路 ２１ 正極 ２２ 負極 ２３ 電解液 ２４ 隔膜 ２５ 固定化微生物膜 ２６ 金網 ２７ａ〜２７ｆ Ｏリング ２８ａ〜２８ｂ リード線
Claims (3)
- 【請求項１】河川水、地下水などの水道原水や下・排水
処理プロセスの流入水中の化学物質を計測するバイオセ
ンサを利用した水質計測器において、 ｐＨ条件を一定とするために用いる溶液が、キレ−ト試
薬を含有していることを特徴とする水質計用緩衝溶液。 - 【請求項２】請求項１に記載のキレ−ト試薬が、ＥＤＴ
Ａ・４ＮＡであることを特徴とする水質計用緩衝溶液。 - 【請求項３】請求項１に記載のキレ−ト試薬が、ＥＤＴ
Ａ・４ＮＡであり、かつバイオセンサに接する場所のＥ
ＤＴＡ・４ＮＡ濃度が３０〜８０ｍｇ／Ｌの範囲となる
ように調製されていることを特徴とする水質計用緩衝溶
液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8193802A JPH1038842A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 水質計用緩衝溶液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8193802A JPH1038842A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 水質計用緩衝溶液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038842A true JPH1038842A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16314023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8193802A Pending JPH1038842A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 水質計用緩衝溶液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038842A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106830118A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-13 | 上海帆煜自动化科技有限公司 | 一种用于湖泊污水净化处理的智能机器人系统 |
-
1996
- 1996-07-24 JP JP8193802A patent/JPH1038842A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106830118A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-13 | 上海帆煜自动化科技有限公司 | 一种用于湖泊污水净化处理的智能机器人系统 |
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