(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードと電解液とを内空部に備え，内空部中央先端部にカソードを突設してなり，外周部にオスネジを設けた中空円筒状のジャケットと、酸素透過性隔膜と、この酸素透過性隔膜固定用であって，中央部に前記隔膜を臨む窓を有する片側有底中空円筒状の，前記ジャケット外周部オスネジに係合してネジ締め可能なメスネジを円筒内周部に設けてなるキャップとを有し、このキャップのジャケットへのネジ締め操作により、前記ジャケットの中央先端部の外方から，前記酸素透過性隔膜の中央部を前記カソードの突設部に当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して電解液密に当接固定してなり、さらに、前記キャップを、ジャケット外周部オスネジにネジ締め可能なメスネジを有する段付き中空円筒状の第１キャップと、この第１キャップの内側の段付き中空部に遊嵌し，第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴いジャケットの軸方向に移動可能にしてなる第２キャップとから構成し、この第２キャップは、前記酸素透過性隔膜の中央部を前記カソードに当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して電解液密に当接固定するための，中央部に前記隔膜を臨む窓を有する有底中空円筒状となし、第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴い，第２キャップを介して前記酸素透過性隔膜をジャケットの軸方向に移動させて固定してなるバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置において、前記第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴い，第２キャップが回転することを防止し，かつジャケットの軸方向には移動可能とするための，回転防止手段を前記第２キャップとジャケットとの間に設けたことを特徴とするバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、回転防止手段は、第２キャップとジャケットのいずれか一方に固定したピンと、このピンをガイドとしてジャケットの軸方向に移動可能に他方に設けたピン穴とからなることを特徴とするバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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、水中の化学成分をモニタリングするために使用されるバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記バイオセンサは、検水中の測定対象物質を認識する分子識別素子として、酵素や抗体などの生体機能高分子や、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ーサとを組み合わせて試料中の化学成分の測定を行うセンサである。
【０００３】
バイオセンサは、検水を上記生体材料の固定化膜に接触させこれによって生じる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（電圧、電流など）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。
【０００４】
最近、水中の毒物検出用微生物バイオセンサが開発され、実用化された(特公平７−８５０７２号公報および特開平１０−３００７１１号公報参照)。上記公報に記載された微生物バイオセンサにおいては、微生物として、有毒物質に極めて弱い硝化細菌を用い、これを多孔性高分子膜上に固定化した固定化微生物膜とトランスデューサとして溶存酸素電極を用いている。
【０００５】
図３は、上記特開平１０−３００７１１号公報に記載された微生物バイオセンサの概略構成を示す模式図である。図示のように、試料流路２０を有するフローセル１８内に、ステンレス製の金網２６と、硝化菌の一種であるニトロソモナスユーロピア（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ  ｅｕｒｏｐａｅａ）を固定化した固定化微生物膜２５と、溶存酸素電極１９とをこの順に取付け固定し、微生物膜２５と溶存酸素電極１９とを密着させて、有害物質検出用微生物センサ１を構成している。
【０００６】
溶存酸素電極１９は、円筒形のジャケットに高分子フィルムからなる酸素透過性隔膜２４（以下、単に隔膜ともいう。）が張られ、内部に水酸化カリウムと塩化カリウムを主成分とするアルカリ性の電解液２３が充填される。内部のガラス管中央先端には白金からなるカソード（正極）２１が設けられ、又電解液中には、カソードに対向するアノード（負極）２２が設けられ、各リード線２８ａ，２８ｂから電気信号を取り出すように構成されている。その他、シール用のＯリング２７ａ〜２７ｃにより、電解液や試料の液封を行うように構成されている。
【０００７】
上記図３は模式図であるが、実際の装置においては、カソード（正極）２１はジャケットの中央を貫通するガラス管の先端に設けてリード線をそのガラス管内軸方向に引き出し、アノードはガラス管のジャケット取付け部外側の付け根部分に設け、ジャケット内径とガラス管外径との間のジャケット中空部に電解液を充填する構造が採用されている。
【０００８】
図２に、前記従来の溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置の要部断面図を示す。図２に示す従来の酸素透過性隔膜の固定装置は、酸素透過性隔膜５を金属製ワッシャー１０に接着し、このワッシャーをキャップ11の内部に置き、キャップ11をジャケット12に捻じ込み固定することにより隔膜５を固定するものである。また、隔膜５とジャケット１２は、シリコンゴム製のＯリング１４で液密にシールし、ジャケット内部の電解液の漏出を防いでいる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の酸素透過性隔膜の固定装置は、構造上下記のような問題があった。
【００１０】
上述のような従来の溶存酸素電極を用い、固定化微生物膜内の硝化細菌の呼吸量すなわち酸素消費量を測定する場合、固定化微生物膜と溶存酸素電極を密着させ、固定する必要がある。このとき、隔膜と固定化微生物膜の摩擦により隔膜が破断することがあった。このため、アルカリ性の電解液が漏出し、固定化微生物膜内の微生物を死滅させ、バイオセンサとして使用できなくなる問題が生じることがあった。
【００１１】
また、長期間連続的に使用した場合、シリコンゴム製Oリングが劣化し、アルカリ性の電解液が漏出し、固定化微生物膜内の微生物を死滅させ、比較的早期に、バイオセンサとして使用できなくなるなどの問題もあった。
【００１２】
これらの問題が発生する理由は、下記によるものと推測される。即ち、ワッシャーをキャップ１１の内部に置き、キャップ１１をジャケット１２に捻じ込み固定することにより隔膜５を固定する場合、隔膜５はカソード２の先端に押付けられ、引っ張られる。
【００１３】
また、キャップ１１を捻じ込む際、隔膜５が回転しながらカソード２の先端に押付けられるので、隔膜５はカソード２の先端を力点とする引張りとねじりという２つの応力を受けて強度的に弱い状態にあった。また、隔膜５とジャケット１２をシリコンゴム製のＯリング１４でシールし、ジャケット内部の電解液の漏出を防いでいるが、電解液がアルカリ性のためシリコンゴムが劣化し、電解液が早期に漏出することとなる。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、酸素透過性隔膜を固定し電解液を液封する場合に、隔膜における引張りやねじり応力の発生を防止し，電解液液封の長寿命化を図り、安定かつ長期間使用し得るバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明は、アノードとカソードと電解液とを内空部に備え，内空部中央先端部にカソードを突設してなり，外周部にオスネジを設けた中空円筒状のジャケットと、酸素透過性隔膜と、この酸素透過性隔膜固定用であって，中央部に前記隔膜を臨む窓を有する片側有底中空円筒状の，前記ジャケット外周部オスネジに係合してネジ締め可能なメスネジを円筒内周部に設けてなるキャップとを有し、このキャップのジャケットへのネジ締め操作により、前記ジャケットの中央先端部の外方から，前記酸素透過性隔膜の中央部を前記カソードの突設部に当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して電解液密に当接固定してなり、さらに、前記キャップを、ジャケット外周部オスネジにネジ締め可能なメスネジを有する段付き中空円筒状の第１キャップと、この第１キャップの内側の段付き中空部に遊嵌し，第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴いジャケットの軸方向に移動可能にしてなる第２キャップとから構成し、この第２キャップは、前記酸素透過性隔膜の中央部を前記カソードに当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して電解液密に当接固定するための，中央部に前記隔膜を臨む窓を有する有底中空円筒状となし、第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴い，第２キャップを介して前記酸素透過性隔膜をジャケットの軸方向に移動させて固定してなるバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置において、前記第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴い，第２キャップが回転することを防止し，かつジャケットの軸方向には移動可能とするための，回転防止手段を前記第２キャップとジャケットとの間に設けたものとする（請求項１）。
【００１６】
上記構成により、第１キャップのジャケットへのネジ締め操作により酸素透過性隔膜を固定する場合に、第２キャップがジャケットの軸方向に移動して、隔膜を中央部でカソードに当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して当接するので、隔膜に無理な引張りやねじり応力を作用することなく固定できる。
【００１７】
また、前記回転防止手段を、第２キャップとジャケットのいずれか一方に固定したピンと、このピンをガイドとしてジャケットの軸方向に移動可能に他方に設けたピン穴とからなるものとする（請求項２）ことにより、簡単な構成で、酸素透過性隔膜の固定をより安全に行うことができる。。
【００１８】
なお、シール部材を、耐アルカリ性を有するフッ素ゴム製Ｏリングとすることにより、電解液のシール寿命を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施の形態について以下に述べる。
【００２０】
図１は本発明に関わるバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置の実施例の概略構成を示す。図１において、図２に示す従来装置と同じ部材には同一の記号を付して説明を省略する。図１の装置と図２の装置の構成の基本的な相違点は、図２に示すキャップを、ジャケットの外周部にネジ締め可能な段付き中空円筒状の第１キャップ８と、この第１キャップ８の内側の段付き中空部に遊嵌し，第１キャップ８のジャケット３へのネジ締め操作に伴いジャケット３の軸方向に移動可能にしてなる第２キャップ６とから構成し、ジャケット３に固定したピン７と、このピンをガイドとしてジャケットの軸方向に第２キャップ６が移動可能なように、第２キャップ６にピン穴９を設け、さらに、シール部材として、フッ素ゴム（例えば、Du Pont社 商品名：バイトンゴム）製Ｏリング４を用いた点である。
【００２１】
酸素透過性隔膜５の固定に至る手順は、下記のとおりである。円筒形のジャケット３のＯリング溝にフッ素ゴム製Ｏリング４を挿入する。この上に高分子フィルムからなる酸素透過性隔膜５をのせ、その上に第２キャップ６をのせる。ジャケット３に設けた位置決めピン７を第２キャップ６に設けたピン穴９に挿入し、第２キャップが回転しないように位置決めを行う。第２キャップ６を押さえるため第１キャップ８をジャケット３に捻じ込み、締め付ける。これに伴い、第２キャップ６はピン７にガイドされて、ジャケット３の軸方向に移動し、酸素透過性隔膜５を介してＯリング４を圧縮し、シールと同時に、酸素透過性隔膜５の固定を完了する。
【００２２】
上記実施例において、第２キャップ６の回転防止手段用のピンは、第２キャップ側に設け、ピン穴をジャケット３側に設けることもできる。さらに前記回転防止手段は、ピンとピン穴の組み合わせに限らず、例えば、ジャケット側の軸方向に設けたキー溝と、対応して第２キャップ側に設けたキーとからなるものとすることもできる。その他細部の構造は、この発明の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能である。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば前述のように、アノードとカソードと電解液とを内空部に備え，内空部中央先端部にカソードを突設してなり，外周部にオスネジを設けた中空円筒状のジャケットと、酸素透過性隔膜と、この酸素透過性隔膜固定用であって，中央部に前記隔膜を臨む窓を有する片側有底中空円筒状の，前記ジャケット外周部オスネジに係合してネジ締め可能なメスネジを円筒内周部に設けてなるキャップとを有し、このキャップのジャケットへのネジ締め操作により、前記ジャケットの中央先端部の外方から，前記酸素透過性隔膜の中央部を前記カソードの突設部に当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して電解液密に当接固定してなり、さらに、前記キャップを、ジャケット外周部オスネジにネジ締め可能なメスネジを有する段付き中空円筒状の第１キャップと、この第１キャップの内側の段付き中空部に遊嵌し，第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴いジャケットの軸方向に移動可能にしてなる第２キャップとから構成し、この第２キャップは、前記酸素透過性隔膜の中央部を前記カソードに当接し，外周部を前記ジャケットの円筒端面部にシール部材を介して電解液密に当接固定するための，中央部に前記隔膜を臨む窓を有する有底中空円筒状となし、第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴い，第２キャップを介して前記酸素透過性隔膜をジャケットの軸方向に移動させて固定してなるバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置において、前記第１キャップのジャケットへのネジ締め操作に伴い，第２キャップが回転することを防止し，かつジャケットの軸方向には移動可能とするための，回転防止手段を前記第２キャップとジャケットとの間に設けたことにより、バイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜を固定し電解液を液封する場合に、隔膜における引張りやねじり応力の発生を防止し，さらに電解液液封の長寿命化を図り、安定かつ長期間使用し得る装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関わるバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置の一例の概略構成を示す図である。
【図２】従来のバイオセンサ用溶存酸素電極の酸素透過性隔膜の固定装置の概略構成を示す図である。
【図３】従来の微生物バイオセンサの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
２：カソード、３：ジャケット、４：フッ素ゴム製Ｏリング、５：酸素透過性隔膜、６：第２キャップ、７：ピン、８：第１キャップ、９：ピン穴。
【図１】
0003647019.tif 000002
【図２】
0003647019.tif 000003
【図３】
0003647019.tif 000004