JPH082293B2 - 反応器 - Google Patents
反応器Info
- Publication number
- JPH082293B2 JPH082293B2 JP3154663A JP15466391A JPH082293B2 JP H082293 B2 JPH082293 B2 JP H082293B2 JP 3154663 A JP3154663 A JP 3154663A JP 15466391 A JP15466391 A JP 15466391A JP H082293 B2 JPH082293 B2 JP H082293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheet
- functional
- substrate
- functional sheet
- reactor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分析、定量、有用物質の
生産或は環境汚染物質の分解除去等の用途に用いられる
反応器に関する。詳細には、高効率な反応を実現するこ
とができ、かつ触媒などの機能性材料が機能低下を生じ
ない状態で反応に寄与できるようにした反応器に関す
る。
生産或は環境汚染物質の分解除去等の用途に用いられる
反応器に関する。詳細には、高効率な反応を実現するこ
とができ、かつ触媒などの機能性材料が機能低下を生じ
ない状態で反応に寄与できるようにした反応器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、シート状の触媒は粒子状に比べて
成型性が良く、取扱いが容易なことからシート状触媒を
用いた反応器の開発が行われており、例えば酵素を固定
化した紙をメンブレンホルダー等の円盤状の容器内に充
填して基質を連続的に通過させることにより、基質と触
媒とを接触させて有用物質を生産する試みがなされた。
「Ｈ．ＩＣｈｉｊｏ，ｅｔ ａｌ．，ＳＥＮ−Ｉ ＧＡ
ＫＫＡＩＳＨＩ， Ｖｏ１．４２， Ｔ−６３６〜Ｔ−
６４２（１９８６）」この反応器にあっては、シート面
に対して厚みの方向に基質が通過する配置となってお
り、基質が触媒層を移動する距離が短く反応の効率が悪
いという欠点があった。基質と触媒との接触を良くし、
反応効率を高めるには、緻密なシート構造とするか、幾
重にもシートを積層して層長を大きくすることにより接
触時間を長くしなければならなかった。しかしながら構
造を緻密にすると、通液抵抗が大きくなり、生産速度が
低下するという問題があった。
成型性が良く、取扱いが容易なことからシート状触媒を
用いた反応器の開発が行われており、例えば酵素を固定
化した紙をメンブレンホルダー等の円盤状の容器内に充
填して基質を連続的に通過させることにより、基質と触
媒とを接触させて有用物質を生産する試みがなされた。
「Ｈ．ＩＣｈｉｊｏ，ｅｔ ａｌ．，ＳＥＮ−Ｉ ＧＡ
ＫＫＡＩＳＨＩ， Ｖｏ１．４２， Ｔ−６３６〜Ｔ−
６４２（１９８６）」この反応器にあっては、シート面
に対して厚みの方向に基質が通過する配置となってお
り、基質が触媒層を移動する距離が短く反応の効率が悪
いという欠点があった。基質と触媒との接触を良くし、
反応効率を高めるには、緻密なシート構造とするか、幾
重にもシートを積層して層長を大きくすることにより接
触時間を長くしなければならなかった。しかしながら構
造を緻密にすると、通液抵抗が大きくなり、生産速度が
低下するという問題があった。
【０００３】一方、分析や計測の分野では、多数の検体
の処理を目的とする場合が多く、大型の反応容器を用い
ると、大量の基質（被処理流体）と触媒とを要する上
に、処理時間も長くなり、大変不経済であるので、でき
るだけ少量の被処理流体と微少な反応容器を用いる必要
があった。しかし、シート状触媒を幾重にも重ねて微少
な反応容器を製造することは実質的に困難であり、この
ため、新しい反応容器を創作する必要があった。
の処理を目的とする場合が多く、大型の反応容器を用い
ると、大量の基質（被処理流体）と触媒とを要する上
に、処理時間も長くなり、大変不経済であるので、でき
るだけ少量の被処理流体と微少な反応容器を用いる必要
があった。しかし、シート状触媒を幾重にも重ねて微少
な反応容器を製造することは実質的に困難であり、この
ため、新しい反応容器を創作する必要があった。
【０００４】又、生体触媒を固定化したガラスビーズや
キトサンビーズをチューブ状カラムに充填した反応部を
備えた触媒センサーがあり、このセンサーでは、基質が
反応部に連続的に送られて反応が行われるようになって
いる。しかしながら、このセンサーにあっては、通常１
〜２ｍｍ程度の径小なチューブ状カラム内にビーズを充
填することから、生体触媒を固定化する操作が難しく、
煩雑を極めていた。又、このセンサーにあっては、カラ
ム内に一旦気泡が入ると、これを除去するのが難しく、
このため、カラム内を常に湿潤状態に保たねばならず、
コンディショニングが難しかった。又、カラム内を常に
湿潤状態とした場合には、水中の夾雑物の影響を受け易
くなり触媒の活性が低下し易く、長期に保存しておくこ
とができなかった。更に、測定時の被処理流体中のタン
パク質やバクテリアなどの夾雑物により目づまりが生じ
易く、触媒機能の低下を招いていた。
キトサンビーズをチューブ状カラムに充填した反応部を
備えた触媒センサーがあり、このセンサーでは、基質が
反応部に連続的に送られて反応が行われるようになって
いる。しかしながら、このセンサーにあっては、通常１
〜２ｍｍ程度の径小なチューブ状カラム内にビーズを充
填することから、生体触媒を固定化する操作が難しく、
煩雑を極めていた。又、このセンサーにあっては、カラ
ム内に一旦気泡が入ると、これを除去するのが難しく、
このため、カラム内を常に湿潤状態に保たねばならず、
コンディショニングが難しかった。又、カラム内を常に
湿潤状態とした場合には、水中の夾雑物の影響を受け易
くなり触媒の活性が低下し易く、長期に保存しておくこ
とができなかった。更に、測定時の被処理流体中のタン
パク質やバクテリアなどの夾雑物により目づまりが生じ
易く、触媒機能の低下を招いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑み成されたものであり、高効率な反応を実現す
ることができ、少量の被処理流体でも処理が可能で、か
つ触媒などの機能性材料が機能低下を生じない状態で反
応に寄与できるようにした反応器を提供することを目的
とするものである。
事情に鑑み成されたものであり、高効率な反応を実現す
ることができ、少量の被処理流体でも処理が可能で、か
つ触媒などの機能性材料が機能低下を生じない状態で反
応に寄与できるようにした反応器を提供することを目的
とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、請求項１記載の発明にあっては、「連続した
三次元的な多孔構造を有するシートの構成材表面に触媒
などの機能性材料が担持されている機能シートを備え、
この機能シートの長手方向の一端側に基質が強制的に送
り込まれる流入部が設けられていると共に、機能シート
の他端側に反応物が流出する流出部が設けられており、
当該機能シート内に送り込まれた基質が機能シート内を
長手方向へ移動する過程で、基質と機能性材料とが接触
し反応するように構成されたことを特徴とする反応器」
をその要旨とした。
するため、請求項１記載の発明にあっては、「連続した
三次元的な多孔構造を有するシートの構成材表面に触媒
などの機能性材料が担持されている機能シートを備え、
この機能シートの長手方向の一端側に基質が強制的に送
り込まれる流入部が設けられていると共に、機能シート
の他端側に反応物が流出する流出部が設けられており、
当該機能シート内に送り込まれた基質が機能シート内を
長手方向へ移動する過程で、基質と機能性材料とが接触
し反応するように構成されたことを特徴とする反応器」
をその要旨とした。
【０００７】請求項２記載の発明にあっては、「機能シ
ートの長手方向一端側に設けた通液手段によってキャリ
ヤー流体が機能シート内部に強制的に送り込まれること
で、機能シートの一端側から他端側に至るフローが作ら
れ、このキャリヤー流体のフローに沿って当該機能シー
ト内に送り込まれた基質が機能シート内を一端側から他
端側へ移動するように構成されたことを特徴とする反応
器」をその要旨とした。
ートの長手方向一端側に設けた通液手段によってキャリ
ヤー流体が機能シート内部に強制的に送り込まれること
で、機能シートの一端側から他端側に至るフローが作ら
れ、このキャリヤー流体のフローに沿って当該機能シー
ト内に送り込まれた基質が機能シート内を一端側から他
端側へ移動するように構成されたことを特徴とする反応
器」をその要旨とした。
【０００８】又、請求項３記載の発明にあっては、「機
能シートが、構成繊維表面に形成した絹フィブロイン層
に触媒が包括固定された不織布であることを特徴とする
反応器」をその要旨とした。
能シートが、構成繊維表面に形成した絹フィブロイン層
に触媒が包括固定された不織布であることを特徴とする
反応器」をその要旨とした。
【０００９】以下に本発明の反応器を詳細に説明する。
本発明の反応器は、連続した三次元的な多孔構造を有す
るシートの構成材表面 に触媒などの機能性材料が担持さ
れている機能シートを用い、この機能シートに基質を強
制的に送り込み、機能シート内を長手方向に移動させる
ことにより、基質と触媒とを接触させて反応させるとい
う点に特徴がある。
本発明の反応器は、連続した三次元的な多孔構造を有す
るシートの構成材表面 に触媒などの機能性材料が担持さ
れている機能シートを用い、この機能シートに基質を強
制的に送り込み、機能シート内を長手方向に移動させる
ことにより、基質と触媒とを接触させて反応させるとい
う点に特徴がある。
【００１０】機能シートは、不織布、フェルト、織物、
編物またはこれらの複合体など連続した三次元的な多孔
構造を有する繊維シートや連続した三次元的な多孔構造
を有する合成樹脂シートを担体とし、これら繊維シート
や合成樹脂シートの構成材表面、すなわち繊維シートや
合成樹脂シートを構成する繊維や合成樹脂表面に触媒な
どの機能性材料を担持させたものである。機能性材料と
しては、白金などの金属触媒や、酵素、微生物菌体、オ
ルガネラ、植物の組織片などの生体触媒等、触媒機能を
有する物質の他、発色剤等の試薬を用いることができ
る。特に生体触媒は、高選択性を持ち高感度であること
から、複数の物質を含んだ混合物中から微量に含まれる
特定の基質を反応させることができる。又、内部に複数
の触媒（酵素）を保有する微生物菌体、オルガネラ、植
物の組織片などの生体触媒を利用した場合には多段的或
は複数種の触媒反応を一つのシートで一度に起こせると
いう利点がある。尚、機能シートには複数種の機能性材
料を担持させてもよく、この場合、微生物菌体やオルガ
ネラと同様に多段的或は複数種の反応を機能シート内で
起こすことができる。機能性材料の機能シートへの固定
化方法としては、結合剤を用いる方法や機能シートの構
成物（例えば繊維）中に触媒等の機能性材料を練り込む
方法などがある。中でも酵素などの生体触媒を固定化す
る方法としては、担体に共有結合、イオン結合、物理的
吸着、生化学的親和力により触媒自体を固定化する担体
結合法、網目構造を有する絹フィブロインなどの高分子
ゲルの格子内や樹脂膜に触媒を閉じ込めて固定化する包
括法などの固定化法を適用することができる。特に絹フ
ィブロインは、タンパク質などの大きな分子は通過させ
ず、基質などの小さな分子は通過させる性質があるた
め、生体触媒を固定化する手段として望ましい。このよ
うに構成された機能シートの長手方向の一端側に基質が
強制的に送り込まれる流入部が設けられている。
編物またはこれらの複合体など連続した三次元的な多孔
構造を有する繊維シートや連続した三次元的な多孔構造
を有する合成樹脂シートを担体とし、これら繊維シート
や合成樹脂シートの構成材表面、すなわち繊維シートや
合成樹脂シートを構成する繊維や合成樹脂表面に触媒な
どの機能性材料を担持させたものである。機能性材料と
しては、白金などの金属触媒や、酵素、微生物菌体、オ
ルガネラ、植物の組織片などの生体触媒等、触媒機能を
有する物質の他、発色剤等の試薬を用いることができ
る。特に生体触媒は、高選択性を持ち高感度であること
から、複数の物質を含んだ混合物中から微量に含まれる
特定の基質を反応させることができる。又、内部に複数
の触媒（酵素）を保有する微生物菌体、オルガネラ、植
物の組織片などの生体触媒を利用した場合には多段的或
は複数種の触媒反応を一つのシートで一度に起こせると
いう利点がある。尚、機能シートには複数種の機能性材
料を担持させてもよく、この場合、微生物菌体やオルガ
ネラと同様に多段的或は複数種の反応を機能シート内で
起こすことができる。機能性材料の機能シートへの固定
化方法としては、結合剤を用いる方法や機能シートの構
成物（例えば繊維）中に触媒等の機能性材料を練り込む
方法などがある。中でも酵素などの生体触媒を固定化す
る方法としては、担体に共有結合、イオン結合、物理的
吸着、生化学的親和力により触媒自体を固定化する担体
結合法、網目構造を有する絹フィブロインなどの高分子
ゲルの格子内や樹脂膜に触媒を閉じ込めて固定化する包
括法などの固定化法を適用することができる。特に絹フ
ィブロインは、タンパク質などの大きな分子は通過させ
ず、基質などの小さな分子は通過させる性質があるた
め、生体触媒を固定化する手段として望ましい。このよ
うに構成された機能シートの長手方向の一端側に基質が
強制的に送り込まれる流入部が設けられている。
【００１１】この機能シートの長手方向の一端側にはポ
ンプ、インジェクターなどの通液手段が配されており、
反応器の流入部を通して機能シート内にキャリヤー流体
が強制的に送り込まれるようになっている。キャリヤー
流体はリン酸緩衝液やホウ酸緩衝液などの緩衝液や不活
性ガスなどの流体であり、このキャリヤー流体が通液手
段によって機能シートの長手方向の一端側から流入部を
通して送り込まれ、機能シート内を長手方向に通過して
同機能シートの長手方向の他端側へと流出し、機能シー
トの長手方向の一端から他端へ至るフローが作られてい
る。
ンプ、インジェクターなどの通液手段が配されており、
反応器の流入部を通して機能シート内にキャリヤー流体
が強制的に送り込まれるようになっている。キャリヤー
流体はリン酸緩衝液やホウ酸緩衝液などの緩衝液や不活
性ガスなどの流体であり、このキャリヤー流体が通液手
段によって機能シートの長手方向の一端側から流入部を
通して送り込まれ、機能シート内を長手方向に通過して
同機能シートの長手方向の他端側へと流出し、機能シー
トの長手方向の一端から他端へ至るフローが作られてい
る。
【００１２】キャリヤー流体の流速としては、特に限定
されないが、キャリヤー流体の流速と機能シートの体積
と空間速度との間には、空間速度＝キャリヤー流速／機
能シートの体積という関係があり、その設定に際して
は、機能シートのサイズ、機能性材料の反応速度、基質
応答曲線のピーク強度などを考慮する必要がある。仮に
キャリヤー流速を０．５ｍｌ／分とした場合、機能シー
トの幅は０．３〜１．０ｃｍ、長さは２〜１０ｃｍ、厚
さは０．１〜１．５ｍｍの範囲にあることが望ましい。
というのは、基質応答曲線のピーク強度が大で、応答速
度が速い、空間速度の条件が３０〜３０００／ｈ−１、
望ましくは２００〜４００／ｈ−１であるからである。
されないが、キャリヤー流体の流速と機能シートの体積
と空間速度との間には、空間速度＝キャリヤー流速／機
能シートの体積という関係があり、その設定に際して
は、機能シートのサイズ、機能性材料の反応速度、基質
応答曲線のピーク強度などを考慮する必要がある。仮に
キャリヤー流速を０．５ｍｌ／分とした場合、機能シー
トの幅は０．３〜１．０ｃｍ、長さは２〜１０ｃｍ、厚
さは０．１〜１．５ｍｍの範囲にあることが望ましい。
というのは、基質応答曲線のピーク強度が大で、応答速
度が速い、空間速度の条件が３０〜３０００／ｈ−１、
望ましくは２００〜４００／ｈ−１であるからである。
【００１３】又、反応器の流入部からは、キャリヤー流
体とともに基質も通液手段によって機能シート内に送り
込まれるようになっている。ここで、基質と、基質と反
応を起こす機能性材料とを例示すると、グルコース−グ
ルコースオキシターゼ、エタノール−アルコールオキシ
ターゼ、尿酸−ウリカーゼ、Ｌ−アミノ酸−Ｌアミノ酸
オキシターゼ、Ｌ−アスパラギン−アスパラギナーゼ、
尿素−ウレアーゼ、コレステロール−コレステロールエ
ステラーゼ、中性脂肪−リパーゼ、グルコース−ペセウ
ドモナスフロレッセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆ
ｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）、アンモニア−消化菌、ＢＯＤ
−トリコスポロンカタネウム（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏ
ｎ ｃｕｔａｎｅｕｍ）などを挙げることができる。
体とともに基質も通液手段によって機能シート内に送り
込まれるようになっている。ここで、基質と、基質と反
応を起こす機能性材料とを例示すると、グルコース−グ
ルコースオキシターゼ、エタノール−アルコールオキシ
ターゼ、尿酸−ウリカーゼ、Ｌ−アミノ酸−Ｌアミノ酸
オキシターゼ、Ｌ−アスパラギン−アスパラギナーゼ、
尿素−ウレアーゼ、コレステロール−コレステロールエ
ステラーゼ、中性脂肪−リパーゼ、グルコース−ペセウ
ドモナスフロレッセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆ
ｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）、アンモニア−消化菌、ＢＯＤ
−トリコスポロンカタネウム（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏ
ｎ ｃｕｔａｎｅｕｍ）などを挙げることができる。
【００１４】反応器の流入部を通して機能シート内に送
り込まれた基質は、キャリヤー流体のフローに沿って、
機能シートの長手方向の一端側から他端側へと移動する
ようになる。この移動の過程で機能シートの構成材表面
に担持された機能性材料と基質とが接触し、ここに反応
が起こるのである。尚、予め所定量だけの基質とキャリ
ヤー流体とを混合しておき、これをインジェクター等で
機能シートに送り込むようにすることもできる。
り込まれた基質は、キャリヤー流体のフローに沿って、
機能シートの長手方向の一端側から他端側へと移動する
ようになる。この移動の過程で機能シートの構成材表面
に担持された機能性材料と基質とが接触し、ここに反応
が起こるのである。尚、予め所定量だけの基質とキャリ
ヤー流体とを混合しておき、これをインジェクター等で
機能シートに送り込むようにすることもできる。
【００１５】前記機能シートで生じた反応物、即ち反応
生成物若しくは反応消費物は機能シートの長手方向の他
端側に設けられた流出部から流出するようになってい
る。この流出部には、有用物質の生産、分析、定量或は
環境汚染物質の分解除去等の目的に応じて、精製機、検
出器などが接続され、反応物の処理が行われるようにな
っている。
生成物若しくは反応消費物は機能シートの長手方向の他
端側に設けられた流出部から流出するようになってい
る。この流出部には、有用物質の生産、分析、定量或は
環境汚染物質の分解除去等の目的に応じて、精製機、検
出器などが接続され、反応物の処理が行われるようにな
っている。
【００１６】反応器の具体例として、図１及び図２に
は、２枚のアクリル製板６，６の間にシリコーンシート
をスペーサー７として充填して、アクリル製板６，６の
間に機能シート５を収納する収納部４を形成すると共
に、この収納部４の長手方向の一端側にはキャリヤー流
体及び基質の流入部２を設け、他端側には流出部３を設
けたプラスチックセル１を用い、このセル１の収納部４
内に機能シート５を長手方向に収納したものが示されて
いる。この反応器によれば、プラスチックセル１の流入
部２を通してキャリヤー流体と基質とがセル１内に流入
し、これらキャリヤー流体及び基質がセル１に設けた収
納部４の機能シート５内部を長手方向に移動し、機能シ
ート５内で基質と機能シート５の構成材表面に担持され
た機能性材料とが接触して反応が起き、この反応による
反応物が同じくセル１の流出部３を通して流出されるよ
うになっている。尚、反応器の別の態様として、図３に
示すように、両側壁に流入部２と流出部３が夫々設けら
れた容器をプラスチックセル１とし、このセル１内に機
能シート５を長手方向に収納したものも挙げることが出
来る。
は、２枚のアクリル製板６，６の間にシリコーンシート
をスペーサー７として充填して、アクリル製板６，６の
間に機能シート５を収納する収納部４を形成すると共
に、この収納部４の長手方向の一端側にはキャリヤー流
体及び基質の流入部２を設け、他端側には流出部３を設
けたプラスチックセル１を用い、このセル１の収納部４
内に機能シート５を長手方向に収納したものが示されて
いる。この反応器によれば、プラスチックセル１の流入
部２を通してキャリヤー流体と基質とがセル１内に流入
し、これらキャリヤー流体及び基質がセル１に設けた収
納部４の機能シート５内部を長手方向に移動し、機能シ
ート５内で基質と機能シート５の構成材表面に担持され
た機能性材料とが接触して反応が起き、この反応による
反応物が同じくセル１の流出部３を通して流出されるよ
うになっている。尚、反応器の別の態様として、図３に
示すように、両側壁に流入部２と流出部３が夫々設けら
れた容器をプラスチックセル１とし、このセル１内に機
能シート５を長手方向に収納したものも挙げることが出
来る。
【００１７】反応器の機能シートについて好適な例を挙
げて更に詳説する。例えばレーヨンなどの親水性繊維を
主体とし、これら繊維を水流絡合により三次元的に絡合
した不織布を用い、この不織布の構成繊維表面に絹フィ
ブロインのゲル層を形成し、この絹フィブロイン層に触
媒を包括固定した機能シートがよい。この機能シートに
あっては、絹フィブロインのゲル層が表面部では結晶構
造領域が集中し、内部ではこの領域が少ない不均一な構
造となっており、このため、酵素などの触媒分子は大き
いためゲル層から容易に出ることはできないが、低分子
である基質や反応物は自由に出入りすることができる。
また、ゲル層内では酵素などの触媒の自由度が大きいた
め、反応しやすい状態となっており、故に層内の触媒の
活性が高く、特定の化学物質と触媒とが接触しやすい状
態を実現することができる。更に、親水性繊維を主体と
する不織布の構成繊維表面に絹フィブロインのゲル層が
形成されているため、繊維とゲル層との親和性が高く、
ゲル層が繊維表面から容易に脱落しないようになる。上
記機能シートは、親水性繊維を主体とする水流絡合不織
布に触媒を含む絹フィブロイン水溶液を含浸して、不織
布の構成繊維表面に絹フィブロインを付着せしめ、これ
を乾燥した後、アルコールにより不溶化するという工程
で得ることができる。
げて更に詳説する。例えばレーヨンなどの親水性繊維を
主体とし、これら繊維を水流絡合により三次元的に絡合
した不織布を用い、この不織布の構成繊維表面に絹フィ
ブロインのゲル層を形成し、この絹フィブロイン層に触
媒を包括固定した機能シートがよい。この機能シートに
あっては、絹フィブロインのゲル層が表面部では結晶構
造領域が集中し、内部ではこの領域が少ない不均一な構
造となっており、このため、酵素などの触媒分子は大き
いためゲル層から容易に出ることはできないが、低分子
である基質や反応物は自由に出入りすることができる。
また、ゲル層内では酵素などの触媒の自由度が大きいた
め、反応しやすい状態となっており、故に層内の触媒の
活性が高く、特定の化学物質と触媒とが接触しやすい状
態を実現することができる。更に、親水性繊維を主体と
する不織布の構成繊維表面に絹フィブロインのゲル層が
形成されているため、繊維とゲル層との親和性が高く、
ゲル層が繊維表面から容易に脱落しないようになる。上
記機能シートは、親水性繊維を主体とする水流絡合不織
布に触媒を含む絹フィブロイン水溶液を含浸して、不織
布の構成繊維表面に絹フィブロインを付着せしめ、これ
を乾燥した後、アルコールにより不溶化するという工程
で得ることができる。
【００１８】
【実施例】実施例 家蚕精練絹からなる繊維ウェブを、水流絡合法により絡
合して厚さ０．５ｍｍ、見かけ密度０．１８ｇ／ｃｍ３
の不織布とした。一方、３％絹フィブロイン水溶液を調
整し、これに生体触媒としてグルコースオキシターゼ
（ＥＣ．１．１．３．４）を絹フィブロインに対して３
％の割合で添加した溶液を作製した。この溶液を上記不
織布に含浸し、２０℃、５０％の相対温度下で２時間風
乾した後、８０％メタノール水溶液に３０秒間浸漬して
絹フィブロインを不溶化した。図１及び図２に示すよう
に、この機能シートを幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍの長方形
にカットし、２枚のアクリル製板６，６の間に厚さ０．
５ｍｍのシリコーンシートをスペーサー７として充填し
て平板状のプラスチックセル１を作製した。このセル１
に収納された機能シート５の長手方向の一端側にはキャ
リヤー流体及び基質の流入部２を設け、更にこの流入部
２にはキャリアー流体及び基質を反応器に強制的に送り
込むポンプ８、インジェクター９を配した。一方、機能
シート５の長手方向の他端側には酵素電極１０を設置し
てバイオセンサーを作製した。
合して厚さ０．５ｍｍ、見かけ密度０．１８ｇ／ｃｍ３
の不織布とした。一方、３％絹フィブロイン水溶液を調
整し、これに生体触媒としてグルコースオキシターゼ
（ＥＣ．１．１．３．４）を絹フィブロインに対して３
％の割合で添加した溶液を作製した。この溶液を上記不
織布に含浸し、２０℃、５０％の相対温度下で２時間風
乾した後、８０％メタノール水溶液に３０秒間浸漬して
絹フィブロインを不溶化した。図１及び図２に示すよう
に、この機能シートを幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍの長方形
にカットし、２枚のアクリル製板６，６の間に厚さ０．
５ｍｍのシリコーンシートをスペーサー７として充填し
て平板状のプラスチックセル１を作製した。このセル１
に収納された機能シート５の長手方向の一端側にはキャ
リヤー流体及び基質の流入部２を設け、更にこの流入部
２にはキャリアー流体及び基質を反応器に強制的に送り
込むポンプ８、インジェクター９を配した。一方、機能
シート５の長手方向の他端側には酵素電極１０を設置し
てバイオセンサーを作製した。
【００１９】キャリアー流体としてｐＨ７のリン酸緩衝
液をダブルプランジャー型ポンプで０．５ｍｌ／分の速
度で機能シートに送り込むと共に、基質として１０μｌ
のぶどう糖（グルコース）水溶液をループインジェクタ
ーでキャリヤー流体のフロー中に強制的に送り込み、反
応器の機能シート内においてグルコースオキシターゼと
触媒反応させ、反応器の流出部の酸素電極により溶存酸
素濃度を測定した。なお、溶存酸素濃度の測定はグルコ
ースオキシターゼがグルコースを酸化させる際に酸素を
消費することに基づいている。
液をダブルプランジャー型ポンプで０．５ｍｌ／分の速
度で機能シートに送り込むと共に、基質として１０μｌ
のぶどう糖（グルコース）水溶液をループインジェクタ
ーでキャリヤー流体のフロー中に強制的に送り込み、反
応器の機能シート内においてグルコースオキシターゼと
触媒反応させ、反応器の流出部の酸素電極により溶存酸
素濃度を測定した。なお、溶存酸素濃度の測定はグルコ
ースオキシターゼがグルコースを酸化させる際に酸素を
消費することに基づいている。
【００２０】この測定値は基質応答曲線として得られ、
曲線はピーク型を示した。ぶどう糖濃度を０．０５〜
２．００％の範囲で変化させて測定を行い、ぶどう糖濃
度の逆数とピーク強度の逆数とをプロットしたところ、
比例関係を示す直線の検量線が得られた。従って、この
実施例のバイオセンサーによれば、この検量線を利用し
て、未知のサンプル内に含まれるぶどう糖の濃度を測定
することができる。
曲線はピーク型を示した。ぶどう糖濃度を０．０５〜
２．００％の範囲で変化させて測定を行い、ぶどう糖濃
度の逆数とピーク強度の逆数とをプロットしたところ、
比例関係を示す直線の検量線が得られた。従って、この
実施例のバイオセンサーによれば、この検量線を利用し
て、未知のサンプル内に含まれるぶどう糖の濃度を測定
することができる。
【００２１】比較例 シート面に対して直角の方向にキャリヤー流体が流れる
ように設計された円盤状のセルに、実施例で得た機能シ
ートを直径２２ｍｍの円盤状に打ち抜いたものを装着し
て、リアクター部を作製した。
ように設計された円盤状のセルに、実施例で得た機能シ
ートを直径２２ｍｍの円盤状に打ち抜いたものを装着し
て、リアクター部を作製した。
【００２２】リアクター部を上記リアクター部に変えた
こと以外は、実施例と同様にして溶存酸素濃度を測定し
たところ、基質応答性が極めて低く、ピーク強度は実施
例で検出された強度の１０％以下で、感度が低く使用に
耐えないものであった。
こと以外は、実施例と同様にして溶存酸素濃度を測定し
たところ、基質応答性が極めて低く、ピーク強度は実施
例で検出された強度の１０％以下で、感度が低く使用に
耐えないものであった。
【００２３】
【発明の効果】上記構成を備えたことにより、請求項１
記載の反応器にあっては、連続した三次元的な多孔構造
を有するシートの構成材表面に触媒などの機能性材料が
担持されている機能シートに基質が送り込まれ、この基
質が機能シート内部を長手方向に移動する過程で基質と
機能性材料との反応が行われるようになっていることか
ら、機能シートでの高効率な反応を実現することがで
き、基質や機能性材料の量を必要最小限にとどめること
ができる。又、この反応器にあっては、基質が機能シー
トの長手方向の一端側より連続的に送り込まれ、機能シ
ート内で反応が連続的に行われるようになっており、分
析、定量、有用物質の生産或は環境汚染物質の分解除去
等の処理を効率的に行うことができる。又、この反応器
にあっては、連続した三次元的な多孔構造を有するシー
トの構成材表面に触媒などの機能性材料が担持されてい
る機能シートを備えていることから、気泡を除くことが
容易であり、湿潤状態にする必要がなく、数分間キャリ
ヤー流体を流すことでコンディショニングをすることが
できる。又、乾燥した状態に保存できるので、水中の夾
雑物の影響を受けにくく、夾雑物による触媒の活性の低
下を招きにくく長期の保存が可能となる。又、この反応
器にあっては、機能シートが大きな空隙が連続した三次
元的な多孔構造を持つことから、タンパク質や微生物な
どの夾雑物によって目づまりが生しにくく、機能シート
の目づまりによる触媒機能の低下を招きにくくすること
ができる。
記載の反応器にあっては、連続した三次元的な多孔構造
を有するシートの構成材表面に触媒などの機能性材料が
担持されている機能シートに基質が送り込まれ、この基
質が機能シート内部を長手方向に移動する過程で基質と
機能性材料との反応が行われるようになっていることか
ら、機能シートでの高効率な反応を実現することがで
き、基質や機能性材料の量を必要最小限にとどめること
ができる。又、この反応器にあっては、基質が機能シー
トの長手方向の一端側より連続的に送り込まれ、機能シ
ート内で反応が連続的に行われるようになっており、分
析、定量、有用物質の生産或は環境汚染物質の分解除去
等の処理を効率的に行うことができる。又、この反応器
にあっては、連続した三次元的な多孔構造を有するシー
トの構成材表面に触媒などの機能性材料が担持されてい
る機能シートを備えていることから、気泡を除くことが
容易であり、湿潤状態にする必要がなく、数分間キャリ
ヤー流体を流すことでコンディショニングをすることが
できる。又、乾燥した状態に保存できるので、水中の夾
雑物の影響を受けにくく、夾雑物による触媒の活性の低
下を招きにくく長期の保存が可能となる。又、この反応
器にあっては、機能シートが大きな空隙が連続した三次
元的な多孔構造を持つことから、タンパク質や微生物な
どの夾雑物によって目づまりが生しにくく、機能シート
の目づまりによる触媒機能の低下を招きにくくすること
ができる。
【００２４】又、請求項２記載の反応器にあっては、機
能シートの一端側から他端側に至るキャリヤー流体のフ
ローに沿って当該機能シート内に送り込まれた基質が機
能シート内を一端側から他端側へ移動するようになって
いるので、基質が機能シート内をスムーズに移動するこ
とができ、より効率的な反応を実現することができる。
能シートの一端側から他端側に至るキャリヤー流体のフ
ローに沿って当該機能シート内に送り込まれた基質が機
能シート内を一端側から他端側へ移動するようになって
いるので、基質が機能シート内をスムーズに移動するこ
とができ、より効率的な反応を実現することができる。
【００２５】又、請求項３記載の反応器にあっては、機
能シートとして用いた不織布の構成繊維表面に形成され
た絹フィブロインのゲル層が、酵素などの触媒分子は大
きいためゲル層から容易に出入りできないのに対し、低
分子である基質や反応物は自由に出入りすることができ
るという性質を有しており、また、このゲル層では触媒
の自由度が大きいことから、高効率な触媒反応を実現す
ることができる。
能シートとして用いた不織布の構成繊維表面に形成され
た絹フィブロインのゲル層が、酵素などの触媒分子は大
きいためゲル層から容易に出入りできないのに対し、低
分子である基質や反応物は自由に出入りすることができ
るという性質を有しており、また、このゲル層では触媒
の自由度が大きいことから、高効率な触媒反応を実現す
ることができる。
【図１】図１は請求項１記載の反応器を模式的に示した
正面図である。
正面図である。
【図２】図２はプラスチックセル及び機能シートを正面
からみた拡大断面図である。
からみた拡大断面図である。
【図３】図３は反応器の別の例を示す拡大断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 １・・・プラスチックセル ２・・・流入部 ３・・・
流出部 ４・・・収納部 ５・・・機能シート
流出部 ４・・・収納部 ５・・・機能シート
Claims (3)
- 【請求項１】 連続した三次元的な多孔構造を有するシ
ートの構成材表面に触媒などの機能性材料が担持されて
いる機能シートを備え、この機能シートの長手方向の一
端側に基質が強制的に送り込まれる流入部が設けられて
いると共に、機能シートの他端側に反応物が流出する流
出部が設けられており、当該機能シート内に送り込まれ
た基質が機能シート内を長手方向へ移動する過程で、基
質と機能性材料とが接触し反応するように構成されたこ
とを特徴とする反応器。 - 【請求項２】 前記機能シートの長手方向一端側に設け
た通液手段によってキャリヤー流体が機能シート内部に
強制的に送り込まれることで、機能シートの一端側から
他端側に至るフローが作られ、このキャリヤー流体のフ
ローに沿って当該機能シート内に送り込まれた基質が機
能シート内を一端側から他端側へ移動するように構成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の反応器。 - 【請求項３】 機能 シートが、構成繊維表面に形成した
絹フィブロイン層に触媒が包括固定された不織布である
ことを特徴とする請求項１または２記載の反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3154663A JPH082293B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3154663A JPH082293B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538280A JPH0538280A (ja) | 1993-02-19 |
| JPH082293B2 true JPH082293B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=15589173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3154663A Expired - Fee Related JPH082293B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH082293B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004010062B3 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-08 | Drägerwerk AG | Vorrichtung zur Dosierung von Substanzen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58116040A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-11 | Toshiba Corp | 回転電機の軸受装置 |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP3154663A patent/JPH082293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0538280A (ja) | 1993-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Luo et al. | Biocatalytic membrane: Go far beyond enzyme immobilization | |
| Liu et al. | Characterization of immobilization of an enzyme in a modified Y zeolite matrix and its application to an amperometric glucose biosensor | |
| D’souza | Immobilization and stabilization of biomaterials for biosensor applications | |
| Cammann | Bio-sensors based on ion-selective electrodes | |
| US4307195A (en) | Immobilized enzyme membrane | |
| CA1083057A (en) | Pressure driven enzyme coupled membranes | |
| Ulbricht et al. | Polyacrylonitrile enzyme ultrafiltration membranes prepared by adsorption, cross-linking, and covalent binding | |
| CN101762628A (zh) | 一种干酶法生物芯片/试条 | |
| Wang et al. | Confinement of high-loading probes within silica film for paper-based sensor with enhanced imidacloprid sensitivity application | |
| Datta et al. | Functionalized membranes by layer-by-layer assembly of polyelectrolytes and in situ polymerization of acrylic acid for applications in enzymatic catalysis | |
| Dalvie et al. | Distribution of immobilized enzymes on porous membranes | |
| Pariente et al. | Enzyme support systems for biosensor applications based on gold-coated nylon meshes | |
| JPH082293B2 (ja) | 反応器 | |
| Kurbanoglu et al. | Nanobiodevices for electrochemical biosensing of pharmaceuticals | |
| WO2002083931A2 (de) | Verfahren zur anbindung von biomolekülen an chemisch inerte oberflächen | |
| EP0996706B1 (en) | Microbial membrane reactor for use in flow systems | |
| Magne et al. | Enzyme textile for removal of urea with coupling process: enzymatic reaction and electrodialysis | |
| Pathania et al. | Understanding enzyme immobilization: methods, technologies, and applications | |
| US5190872A (en) | Immobilized alcohol utidase for use in an alcohol measuring apparatus | |
| Godjevargova et al. | Influence of matrix on external mass transfer resistance in immobilized urease membranes | |
| JPH0763393B2 (ja) | フローインジェクション分析方法及びフローインジェクション分析装置 | |
| De Benedetto et al. | Flow-through tyrosinase enzyme reactor based on reticulated vitreous carbon functionalized by an electrochemically synthesized film | |
| US5283186A (en) | Preparation of a compressed membrane containing immobilized biologically acting material | |
| JPS6238245A (ja) | 気・液反応用撥水性微細孔性触媒及びそれを使用した気・液反応方法 | |
| JPH0889938A (ja) | 過酸化水素含有水系液体の処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |