JP2005254118A - 微生物収集装置及び微生物収集方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 河川や飲料用水などの被処理水から微生物やウイルス、その他の微細物を効率的かつ簡便に同定、定量、除去、検出が可能な微生物収集装置に関するものである。
【解決手段】 本発明の微生物収集装置は、被処理水の流路中に、一対の電極と少なくとも微生物を収集可能な導電体を浸漬し、導電体に正電荷を印加し、且つ、電極に負電位を印加することによって、微生物を導電体に吸着させることができる。被処理水中に含まれる微生物は負電位に帯電していることから、正電位とされた電極に引き寄せられ、吸着される。よって、微生物の大きさにかかわらず、吸着させることができ、被処理水の流れも妨げることはない。よって、濾過膜を用いた物理的手法の欠点であった目詰まり、圧力損失を抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川水や飲料用水などの被処理水から微生物を吸着する微生物収集装置およびそれを用いた微生物収集方法に関するものである。

貯水槽などに貯留された水道水などの飲料用水に含まれる細菌やカビ、原虫などの微生物を除去する場合において、従来ではフィルタが用いられている。これら微生物を収集可能な多孔質のフィルタ材を流水路中に配設し、このフィルタ材に微生物を固着させることによって、浄化する方法がとられている（特許文献１を参照）。

また、被処理水からウイルスや生物学的に活性な蛋白質を除去する方法にもフィルタが用いられている（特許文献２を参照）。
特開２０００−４２３０７号公報 特開平１０−２８５８１号公報

しかしながら、フィルタを用いる方法は、フィルタ材の表面に形成された微細な穴に微生物を受け止めて収集するものであるため、微生物が係るフィルタ材の表面に衝突し、或いは、その近傍を通過しなければ固着できない。そして、フィルタ材の孔寸法が被処理水から除去しようとする捕集対象物の粒子寸法より小さいことが必要である。よって、フィルタを用いる方法は一般的に低い流速および急速に詰まる傾向を示す。

更に、被処理水には、細菌、酵母、カビ、原生動物、原虫、ウイルスなどの微小生物が含有されているが、その大きさは非常に幅広い。ウイルスは直径０．０１μｍ〜０．３μｍであるのに対し、クリプトスポリジウムなど原虫は数μｍ〜数十μｍである。そのため、被処理水からすべての微生物を除去するには非常に細かい孔寸法のものを用いなければならず、早期に目詰まりが起こる。また、複数の孔寸法のフィルタを段階的に用いた場合では、ある程度、早期の目詰まりは抑えられるが、圧力損失が甚だしく、非常に時間がかかり、効果的な捕集を行うことはできない。また、コスト面での問題点も指摘されている。

このようにフィルタ材には微生物が固着されるため、やがては飽和状態になって流路中に放出するようになる。また、カビや酵母などの真菌は菌糸を形成することにより、数日でフィルタ材を通過する。そこで、フィルタ材を加熱するなどして固着した微生物を死滅させることが考えられるが、微生物には熱に耐性を持つものもあり、殺菌効果を確実にするには、比較的高温にフィルタ材を加熱しなければならない。

また、環境水から原虫やウイルスを検出、同定、定量するには、回収率が悪いため採取した被処理水を濃縮しなければならず、繁雑な作業と時間が必要であった。

本発明は、上記した問題を鑑みて成されたものである。従って、本発明の主な目的は、被処理水に含有する細菌、カビ、酵母、原生動物、原虫、ウイルスなどの微小生物および微細物を効率的かつ簡便に吸着可能な微生物収集装置およびそれを用いた微生物収集方法を提供することにある。

本発明の微生物収集装置は、正に帯電している電極と第１の電極と第２の電極とを具備し、第１の電極に微生物を吸着させることを特徴としている。従って、一般的に負に帯電している微生物を捕獲することが出来る。

更に本発明の微生物収集装置は、正電位が印可される第1の電極と、負電位が印可される第２の電極と、前記両電極に電圧を供給する供給手段とを具備し、前記第１の電極に微生物を吸着させることを特徴とする。従って、第１の電極に安定した電位を印可することが可能となり、一般的に負に帯電している微生物を効率的に捕獲することが出来る。

更に本発明の微生物収集装置では、前記第１の電極は、導電性の材料から成る多孔質体であることを特徴とする。このことから、より多数の微生物の吸着を行うことが出来る。

更に本発明の半導体装置では、前記第１の電極は、繊維状の炭素を含むこと特徴とする。従って、微生物が吸着される面積を大きくすることが出来る。炭素を正に帯電させることで、負に帯電している微生物の吸着を更に効率よくすることができる。

更に本発明の微生物収集装置は、前記炭素繊維同士の間隔は、前記微生物よりも大きいことを特徴とする。従って、被処理水の流通を阻害せずに微生物の吸着を行うことが出来る。

更に本発明の微生物収集装置では、前記供給手段は、前記両電極に対して直流電圧を印可することを特徴とする。このことにより、一方の電極に集中して微生物を吸着させることが出来る。

更に本発明の微生物収集装置では、前記第２の電極は、貴金属をその表面に有することを特徴とする。したがって、安価で導電性に優れた物質を電極に用いることができる。

更に前記貴金属を、ルテニウム、ロジウム、パラジューム、タンタル、銀、オスミウム、イリジウム、白金、または、金であることを特徴とする。このことにより、電圧を加えることによる電極の溶融を抑止することが出来る。

更に本発明の微生物収集装置では、前記第１の電極は、前記微生物を吸着したまま着脱可能であることを特徴とする。従って、吸着された微生物の回収を容易にすることができる。

更に本発明の微生物収集装置では、前記両電極の極性を切り替えることにより、吸着させた微生物を放出することを特徴とする。従って、吸着された微生物の回収が容易になる。

更に本発明の微生物収集装置では、前記微生物は、原生動物、細菌、カビ、酵母、原虫、ウイルスまたは、生物学的に活性な蛋白質を含むことを特徴とする。生物学的に活性な蛋白質とは、狂牛病の原因物質であるプリオンのような、遺伝子を有さず、タンパク質だけで自己増殖可能な蛋白質を指す。従って、幅広い種類の微生物の吸着を行うことが出来る。

本発明の微生物収集方法は、正に帯電した第1の電極および第２の電極から成る電極対を、微生物を含む被処理水と接触させるステップと、前記被処理水中に含まれる前記微生物を前記第1の電極に吸着させるステップとを具備することを特徴とする。したがって、従って、電極対を用いた簡易的な微生物の吸着を行うことが出来る。

また、本発明の微生物収集方法は、第1の電極および第２の電極から成る電極対を、微生物を含む被処理水と接触させるステップと、前記第1の電極対に正電位を印可し、前記第２の電極に負電位を印可することにより、前記被処理水中に含まれる前記微生物を前記第1の電極に吸着させるステップとを具備することを特徴とする。従って、第１の電極に安定した電位を印可することが可能となり、効率のよい微生物の吸着が出来る。

更に本発明の微生物収集方法では、前記微生物が吸着された前記第1の電極を回収して、前記微生物の同定あるいは定量を行うことを特徴とする。従って、吸着した微生物の回収を容易に行うことが出来る。

更に本発明の微生物収集方法では、前記微生物が死滅していない状態で前記回収を行うことを特徴とする。従って、微生物の定量等の方法に寄与する。

更に本発明の微生物収集方法では、前記電極対に前記被処理水を通過させつつ前記吸着を行い、前記被処理水をワンパスで前記電極対を通過させることを特徴とする。このことから、通過した流量等も計測することで、流路における微生物の観測等に寄与することができる。

更に本発明の微生物収集方法では、前記電極対に前記被処理水を通過させつつ前記吸着を行い、前記被処理水を前記電極対を複数回に渡って通過するように循環させることを特徴とする。したがって、より確実な微生物の吸着を行うことが出来る。

更に本発明の微生物収集方法では、前記第１の電極に吸着した前記微生物を顕微鏡による形態観察、蛍光抗体法、固相酵素免疫測定法、ＰＣＲ法、またはＲＴ−ＰＣＲ方法により同定するステップ、または前記微生物が吸着した前記第１の電極をそのまま、または分割して培地に添加し、前記微生物を増殖させた後、前記微生物を同定するステップとを具備することを特徴とする。従って、被処理水中の微生物を同時に、且つ簡易に同定することができる。また、非常に微生物濃度が希薄な被処理水から検出可能であることから、未然に微生物による汚染を防止することが出来る。

更に本発明の微生物収集方法では、前記第１の電極に吸着した前記微生物をコロニーカウント法、嫌気培養法、または定量ＰＣＲ法により定量するステップを具備することを特徴とする。従って、被処理水中に含有する前記微生物を容易に定量でき、汚染濃度の測定などに寄与する。

更に本発明の微生物収集方法は、前記微生物が吸着した前記第１の電極をホモジナイズ処理、またはストッカー処理して前記微生物を定量するステップを具備することを特徴とする。従って、被処理水中の微生物濃度を測定することが可能で、被処理水の汚染濃度の観察などに寄与する。

更に、本発明の微生物収集方法における、前記微生物は、細菌、カビ、酵母、原生動物、原虫、ウイルスまたは、生物学的に活性な蛋白質を含むことを特徴とする。従って、幅広い種類の微生物の収集、同定、定量、検出が出来る。

即ち発明は、飲食用水、浴槽水、プールの水、水耕栽培、養殖場、熱交換器冷却水などの微生物を含有し、または微生物発生の可能性のある各種被処理水の流路中に、少なくとも微生物を収集可能な導電体を浸漬し、該導電体に電圧を印加して微生物を吸着させることを特徴とする。

本発明によれば、被処理水中に含まれる微生物は負電位に帯電していることから、正電位とされた電極に引き寄せられ、吸着される。よって、微生物の大きさにかかわらず、吸着させることができ、被処理水の流れも妨げることはない。よって、濾過膜を用いた物理的手法の欠点であった目詰まり、圧力損失を抑制することが可能となる。

また本発明によれば、被処理水中の微生物が電位の印可された電極に吸着されれば十分であり、両極間に電流を流して水素および酸素等のガス発生を伴う実質的な電解反応が生じない低い電位を電極に印加することが望ましい。電極が正に帯電していれば、被処理水中の微生物を吸着することができるので、電極対に電流を流さずとも吸着効果を得られる。よって微少電流しか必要としないので、エネルギー効率に優れており、更に微生物収集装置の軽量かつ小型化が可能となる。

また、本発明によれば、正極を印可する電極に多孔質体または炭素繊維を用いることにより、微生物を吸着させる面積が増大し、微生物の捕集効果を著しく向上させることが可能になる。

また、本発明によれば、両電極または導電体をルテニウム、ロジウム、パラジューム、銀、タンタル、オスミウム、イリジウム、白金、または、金などの貴金属を付加することにより、電極の劣化を抑制し、高寿命化を図ることが可能となる。

また、正電位を印可する電極を着脱可能な形態にすることにより、電極の交換が容易になり、被処理水の微生物除去、検査、観察、同定、または定量を、効率的に行うことが可能になる。

更に、電極対の間に連続して供給される被処理水の量を調整する調整手段を設けることにより、電極対に供給される被処理水の量を制御することが可能となる。

〈第1の実施の形態〉
図１を参照して本形態の微生物収集装置の構成等を説明する。図１は本形態の微生物収集装置装置の模式図である。

先ず、本形態の微生物収集装置の構成を説明する。本形態の微生物収集装置は、第１の電極１Ａと第２の電極１Ｂとから成る電極対を有する。第１の電極１Ａ、第２の電極１Ｂは筐体４の内壁と隙間なく設置されている。そして、第１の電極は正に、第２の電極は負に帯電するように直流電源１７に接続されている。

炭素繊維２は第１の電極１Ａと第２の電極に挟まれるように設置されており、第１の電極と電気的に接続されている。即ち、炭素繊維２は、第1の電極１Ａの一部分を形成している。また、短絡の防止と電気エネルギー損失を考慮し、炭素繊維２は第２の電極と電気的に接触しない程度に近接している。具体的には、両者の距離は５ｍｍ程度が好ましい。
この距離ならば、短絡の防止と省電力を両立させることができる。炭素繊維２は焼成温度８００℃から２５００℃、好ましくは２５００℃のもので、被処理水１５が透過可能な織布状、フェルト状などである。従来の濾過紙を用いた微生物の捕獲方法では、微生物よりも小さな孔を用いてその捕獲を行っていた。それと比較して、本形態では、正に帯電した炭素繊維２の表面に微生物を吸着させている。従って、炭素繊維２を構成する繊維同士の間隔は、吸着対象物である微生物よりも大きくても良い。このことから、従来の濾過紙を用いた手法と比較すると、炭素繊維２を用いた本形態は、目詰まりし難い、時間が掛からない、回収率が高い、という利点を有する。

更に、本形態の炭素繊維２は、装置全体から取り出し可能な状態で、筐体４に介装されても良い。このことにより、炭素繊維２にて吸着した微生物の定量等の測定を更に容易に行うことが出来る。具体的な測定方法を説明すると、先ず、河川等の水域に本形態の収集装置２０を浸漬させる。次に、炭素繊維２に、水域の被処理水に生息する微生物を吸着させる。更に、筐体４から炭素繊維２を取り出して、炭素繊維２に吸着した微生物の同定や定量を行う。以上の作業により、微生物の観測を行うことができる。

上記した観測の場合は、収集装置２０を通過した被処理水の量を同時に観測すると、単位量あたりの被処理水に含まれる微生物の量を特定することができる。この際は、筐体４の内部を通過した被処理水の流速を計測する計測手段を別途に設けても良い。筐体４の断面積は既知であるので、筐体４内部の流速を計測することで、流量の計測を容易に行うことが出来る。

第１の電極１Ａ、第２の電極１Ｂは、鉄、ステンレス、銅、チタンなどの導電性のある材料であり、ルテニウム、ロジウム、パラジューム、銀、タンタル、オスミウム、イリジウム、白金、または、金などの貴金属で被覆されており、不溶性電極として用いられる。また、炭素繊維２と第２の電極１Ｂとの間に一様な電解が生じ、かつ通水性が確保されるよう、メッシュ状やパンチングプレート状などの多孔質板体からなる。一例として、チタンから成る基材の表面に貴金属膜が形成されたものを上記電極の材料として用いることができる。基材として比較的安価なチタンを用いることで、コスト性に優れた構成を得ることが出来る。

筐体４は、長期間の使用、再度の利用にも耐え、温度や紫外線による変形、変質が少なく、電気絶縁材料であることが望ましい。ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等が好ましい。本形態では、第1の電極１Ａ、第２の電極１Ｂ、炭素繊維２が筐体４に収納されている。ここでは、筐体３は円筒状の形状であるが、他の形状の筐体４を採用することも可能である。

被処理水１５は、河川、湖沼、飲食用水、浴槽水、プールの水、水耕栽培、養殖場、熱交換器冷却水などの微生物を含有し、または微生物発生の可能性のある水である。ここでは、第1の電極１Ａおよび第２の電極１Ｂとが配列される軸方向に被処理水１５が導入されている。

直流電源１７は、第1の電極１Ａおよび第２の電極１Ｂに電圧を供給する働きを有する。具体的には、供給される電圧は数Ｖから１０Ｖ程度の低い電圧でよい。また、直流電源１７を制御する制御部を設けて、電極１に供給される電圧を制御しても良い。具体的には、電極１による微生物の吸着を行った後に、第１の電極１Ａに負電位を印可し、第２の電極１Ｂに正電位を印可する。このことにより、第1の電極１Ａに吸着された微生物をリリースすることができる。このことが、微生物の同定や定量に寄与する。この場合は、第1の電極１Ａを第２の電極１Ｂよりも下流側の筐体４に介装することが好適である。この構成により、第１の電極１Ａからリリースされた微生物が第２の電極１Ｂに吸着されることを防止することができる。電源１７としては、蓄電池や市販のバッテリーを用いることが出来る。本形態では、数ボルトの低い電圧で足りるので、市販の電池を用いることが出来る。また、本形態では、電極間では殆ど電流が流れないので、長期間にわたり電池等の交換を行わずに微生物の吸着を行うことができる。

次に本形態の微生物収集装置の原理を説明する。

先ず、被処理水１５を導入口１８から流入する。流入した被処理水１５は、直流電源１７により、第２の電極１Ｂと炭素繊維２との間にできた電場を通過する。この際、第２の電極１Ｂは負電位に、炭素繊維２は正電位に帯電している。一般的に、微生物は負電位に帯電していることからクーロン力により、正に帯電している炭素繊維２引き寄せられ、吸着される。本発明の収集装置では、被処理水１５中の微生物が電位の印可された電極に吸着されれば十分であり、両極間に電流を流して水素および酸素等のガス発生を伴うような、実質的な電解反応が生じない低い電位を電極に印加することが望ましい。また、炭素繊維２が正に帯電していれば、微生物を吸着可能であることにより、直流電源１７を用いずとも吸着効果を得られる。しかし、安定した電位を第１の電極１Ｂに印可することが望ましい。

また、被処理水１５の流量は特に規定しないが、微生物に生じるクーロン力よりも強い力が生じない程度の流量であることが望ましい。この程度の流量にすることにより、被処理水１５は、ワンパスで本発明装置を通過することで、被処理水１５に含まれる微生物のほとんどの吸着を行うことが出来る。ここで、ワンパスとは、本形態の第１の電極１Ａ、第２の電極１Ｂで形成される電場に一回のみ被処理水１５を通過させることを指す。また、被処理水１５が複数回に渡って前記電場を通過するように、被処理水１５を循環させても良い。このことにより、より確実な微生物の吸着を行うことが可能となる。

上述した微生物としては、原生動物、細菌、カビ、酵母、原虫、ウイルスまたは、生物学的に活性な蛋白質を含む。したがって、本形態の収集装置は、幅広い用途で用いることが可能となる。

炭素繊維２による微生物の吸着を行った後は、着脱可能に介装されている炭素繊維２を取り出して、炭素繊維２に吸着された微生物の観測を行っても良い。更に、第1の電極１Ａおよび第２の電極１Ｂに大電圧を印可することにより加熱を行い、炭素繊維２に吸着された微生物を死滅させても良い。このことにより、微生物のより確実な除去を行うことが出来る。ここで、微生物を死滅させるために電極に加えられる電力としては、交流電流でも良い。具体的な微生物の観測方法については後述する。

〈第２の実施の形態〉
図２を参照して本形態について説明する。図２（Ａ）および図２（Ｂ）は本形態を示す収集装置の断面図である。

図２（Ａ）の装置の構成、材質は図１と同じであるが、炭素繊維２と第２の電極１Ｂとの間に短絡を防止するための絶縁体３を設けてある。本形態は、炭素繊維２と第２の電極１Ｂの間に絶縁体３を設置し、短絡の可能性を低減させ、被処理水１１が常に流れている水道管や循環式の風呂の配管などに設置可能にしたものである。

絶縁体３は、被処理水の通水性が確保されるよう、メッシュ状やパンチングプレート状などの多孔質板体からなる。絶縁体３の厚さは、第２の電極１Ｂと炭素繊維２が電気的に接触せず、かつ電気的エネルギーの損失が最小限に抑えられる程度であることが望ましい。材料は、アクリル、セラミック、合成樹脂などの、耐水性、耐電性、耐候性を持ち合わせたものが好ましい。本形態でも、両電極の距離は５ｍｍ程度が好ましい。このことから、両電極を離間させる絶縁体３の厚みも、略５ｍｍ程度が好適である。

水道水には浄水場の塩素処理では効果を示さないクリプトスポリジウム原虫、ジアルディア原虫、耐塩素性緑膿菌、耐塩素性大腸菌、または耐塩素性アメーバなどの原虫、細菌が混入する危険があるが、本発明装置によってこれらの除去は可能がある。更に、水道管などの配管は常に一定の方向に流れており、かつ、流量も上限があり、本発明装置による微生物除去が効果的に行われる。

図２（Ｂ）は図２（Ａ）の収集装置２０Ａを多段的に配置したものである。本形態では、大きな流量の配管や、確実な微生物の除去および検査が望まれる配管に設置し、効果的かつ迅速な微生物処理を可能にしたものである。

〈第３の実施の形態〉
図３を参照して本形態について説明する。図３（Ａ）は図３（Ｂ）の装置を用いた、貯水タンクなどの閉鎖的水域の浄化行程の模式図である。

図３（Ｂ）の装置構成、材質は図１に示したものと同様である。先ず、貯水槽５から被処理水をポンプ７によって気液分離器６に送り込む。被処理水は、気液分離器６で気泡を除去され、収集装置２０Ｃの導入口１９に送り込まれる。収集装置２０Ｃでは、被処理水中の微生物が炭素繊維２に吸着される。導出口１８からは、微生物が除去された被処理水が吐出される。そして、被処理水は再び貯水槽５に戻され、循環的に処理されている。

貯水タンク５としては、プール、ビルや集合住宅の屋上などに設置されている貯水槽等が考えられる。これらの閉鎖的水域ではレジオネラ菌などの細菌が爆発的に増加する環境になりやすく、常に監視、浄化をする必要がある。また、コイヘルペスウイルスなど、養殖魚や観賞魚に悪影響を与え、かつ感染力が強い微生物の検査および、除去は常時に行われていることが重要である。よって、本形態のような循環式微生物収集装置は非常に有効な手段である。

気液分離器６を導入口１９の前に接続することにより、貯水槽５から送られてくる被処理水中の気泡が除去され、気泡の炭素繊維２への付着による微生物の吸着能力の低下を未然に防ぐことが可能となる。

また、ポンプ７を用いて被処理水の流量を一定に保つことにより、微生物の検出、または除去を効果的に行うことが可能となる。

〈第４の実施の形態〉
図４を参照して本形態について説明する。図４（Ａ）の収集装置は、図１中の炭素繊維２部分を、カートリッジ型導電体８とした模式図である。その他の構成、材質は図１と同じである。図４（Ｂ）は水道の蛇口１０に、本形態の発明装置を設置した模式図である。

図４（Ａ）において、カートリッジ型導電体８は炭素繊維と、それを固定する枠から形成される。枠の材質は特に明記しないが、耐水性、耐候性、耐熱性、耐冷性を兼ね備えた合成樹脂などであることが望ましい。また、炭素繊維と少なくとも一方の電極を、カートリッジ型導電体８とすることもできる。

本発明装置は、微少電流で十分な効果を得られることから、図４（Ｂ）に示すように、直流電源に電池９を用いることができる。電池９は乾電池、燃料電池、太陽電池などが利用できる。

微生物吸着部、または微生物吸着部と装置の一部を着脱可能なカートリッジ型導電体８とすることで利便性、保守性が向上する。更に、直流電源に電池９を用いることにより、装置が小型化され、より幅広い分野に応用可能となる。

図４（Ｂ）において、電池９にはボタン型電池を用いた。カートリッジ型導電体８と電池９を用いた本形態を蛇口１０に設置することにより、飲食用水を利用する直前に微生物を除去できる。また、従来の浄水器と比較し、省スペース化、高性能化されている。更に、イニシャルコスト、ランニングコストも非常に低い。観賞魚の水質浄化装置、農作物の洗浄水などにも利用できる。

微生物吸着部を着脱可能なカートリッジ型導電体８とすることで、被処理水の検査を迅速かつ効率的に行うことができる。また、装置が小型であることから、河川や湖沼などでの現地調査が可能となる。

〈第５の実施の形態〉
図５を参照して本形態について説明する。図５は、大規模な水処理施設に本発明装置を設置した、模式図である。

本形態の収集装置の構成、材料は図１の形態と同じであるが、大規模な水処理施設での応用を考慮して、装置自体の大型化、多段化がなされている。

先ず、被処理水１１は沈殿１２で大きな粒子などを取り除く処理を施され、濾過槽１３で物理的濾過を施される。そして被処理水１１はポンプ１４により、本発明装置内を一定の流量で流れる。一般的な、浄水場では被処理水を濾過した後、被処理水１１に塩素を混和して、微生物を消毒する。しかし、塩素処理により、被処理水１１中の有機物質と遊離塩素が反応し、消毒副生成物が生成される。この消毒副生成物には発ガン性、催奇形性が確認されているトリハロメタンが含まれる。本形態の発明装置を用いれば、塩素処理を行わずに微生物を除去できる。

〈第６の実施の形態〉
本形態では、図６および図７を参照して、図１に示した収集装置の効果を実験結果を説明する。図６、図７は被処理水を本形態の収集装置２０に流した際の、ウイルス力価の経時変化を示したグラフである。縦軸はウイルス力価で、横軸は時間である。ここで、ウイルス力価は、被処理水に残存している微生物の量に関連する指標である。

先ず、本形態の実験の条件を説明する。使用した微生物はポリオウイルスであり、炭素繊維は直径３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、重さ１ｇである。流量は２００ｍＬ／ｍｉｎである。また、本形態の収集装置に被処理水を循環させつつ実験は行われた。

図６では初期ウイルス力価は１０００ＴＣＩＤ５０、電流は０ｍＡ、１ｍＡ、１０ｍＡである。図７では初期ウイルス力価は４０００ＴＣＩＤ５０、電流は１ｍＡ、１０ｍＡである。

初期ウイルス力価に関わらず、１ｍＡ、１０ｍＡの微弱電流で１００％の吸着効果があることがわかる。また、一度吸着された微生物は、時間が経過しても被処理水中に再び放出されないことがわかる。更に、外部から電流を加えなくとも微生物吸着効果を得られた。これにより、直流電源１７などの電源装置を付加せずとも炭素繊維２と金属である電極間に生じる電位差だけも微生物吸着が可能であることがわかる。従って、電源装置を具備しない本発明装置の形態も可能である。

被処理水１５を本検出装置に流し終えた後、炭素繊維２を取り出すことにより、被処理水１５中に存在していた微生物を取り出すことができる。また、溶液中で、取り出した炭素繊維２に負電位を印加することにより、吸着した微生物を放出することも可能である。よって、積算流量計を用いれば単位体積当たりの微生物の量を調べることができる。更に、微生物含有液の濃縮が可能であることにより、希薄な濃度における微生物の存在を確認することが可能になる。

吸着した微生物は、光学顕微鏡および電子顕微鏡による形態観察、蛍光抗体法、ELISA（固相酵素免疫測定法）または、PCR法やRT-PCR方法などで同定することができる。また、処理した炭素電極をそのまま、あるいは分割して培地に添加して、吸着微生物を増殖し、同定することも可能である。また、コロニーカウント法、嫌気培養法、定量PCR法により被処理水中の微生物の定量ができる。また、処理した炭素電極をホモジナイズやストマッカー処理をして定量することも可能である。

本発明の微生物収集装置を示す模式図である。 本発明の微生物収集装置を示す断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の微生物収集装置を示す模式図（Ａ）、斜視図（Ｂ）である。 本発明の微生物収集装置を示す斜視図（Ａ）、模式図（Ｂ）である。 本発明の微生物収集装置を示す模式図である。 本発明の収集装置を用いたウイルス力価の経時変化を示すグラフである。 本発明の収集装置を用いたウイルス力価の経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１Ａ 第１の電極
１Ｂ 第２の電極
２ 炭素繊維
３ 絶縁体
４ 筐体
５ 貯水槽
６ 気液分離器
７ ポンプ
８ カートリッジ型導電体
９ 電池
１０ 蛇口
１１ 被処理水
１２ 沈殿槽
１３ 濾過槽
１４ ポンプ
１５ 被処理水
１７ 直流電流
１８ 導入口
１９ 導出口
２０ 収集装置
２０Ａ〜２０Ｄ 収集装置

Claims (21)

1. 正に帯電している第１の電極と、
   第２の電極とを具備し、
   前記第１の電極に微生物を吸着させることを特徴とする微生物収集装置。
2. 正電位が印加される前記第1の電極と、
   負電位が印加される前記第２の電極と、
   前記両電極に電圧を供給する供給手段とを具備し、
   前記第１の電極に微生物を吸着させることを特徴とする微生物収集装置。
3. 前記第１の電極は、導電性の材料から成る多孔質体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の微生物収集装置。
4. 前記第１の電極は、繊維状の炭素を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の微生物収集装置。
5. 前記炭素繊維同士の間隔は、前記微生物よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の微生物収集装置。
6. 前記供給手段は、前記両電極に対して直流電圧を印可することを特徴とする請求項２記載の微生物収集装置。
7. 前記第２の電極は、貴金属をその表面に有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の微生物収集装置。
8. 前記貴金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジューム、タンタル、銀、オスミウム、イリジウム、白金、または、金であることを特徴とする請求項７記載の微生物収集装置。
9. 前記第１の電極は、前記微生物を吸着したまま着脱可能であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の微生物収集装置。
10. 前記両電極の極性を切り替えることにより、吸着させた微生物を放出することを特徴とする請求項２記載の微生物収集装置。
11. 前記微生物は、細菌、カビ、酵母、原生動物、原虫、ウイルスまたは、生物学的に活性な蛋白質を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の微生物収集装置。
12. 正に帯電した第1の電極および第２の電極から成る電極対を、微生物を含む被処理水と接触させるステップと、
    前記被処理水中に含まれる前記微生物を前記第1の電極に吸着させるステップとを具備することを特徴とする微生物収集方法。
13. 第1の電極および第２の電極から成る電極対を、微生物を含む被処理水と接触させるステップと、
    前記第1の電極対に正電位を印可し、前記第２の電極に負電位を印可することにより、前記被処理水中に含まれる前記微生物を前記第1の電極に吸着させるステップとを具備することを特徴とする微生物収集方法。
14. 前記微生物が吸着された前記第1の電極を回収して、前記微生物の同定あるいは定量を行うことを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
15. 前記微生物が死滅していない状態で前記回収を行うことを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
16. 前記電極対に前記被処理水を通過させつつ前記吸着を行い、前記被処理水をワンパスで前記電極対を通過させることを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
17. 前記電極対に前記被処理水を通過させつつ前記吸着を行い、前記被処理水が前記電極対に複数回に渡って通過するように循環させることを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
18. 前記第１の電極に吸着した前記微生物を顕微鏡による形態観察、蛍光抗体法、固相酵素免疫測定法、ＰＣＲ法、またはＲＴ−ＰＣＲ方法により同定するステップ、または前記微生物が吸着した前記第１の電極をそのまま、または分割して培地に添加し、前記微生物を増殖させた後、前記微生物を同定するステップとを具備することを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
19. 前記第１の電極に吸着した前記微生物をコロニーカウント法、嫌気培養法、または定量ＰＣＲ法により定量するステップを具備することを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
20. 前記微生物が吸着した前記第１の電極をホモジナイズ処理、またはストッカー処理して前記微生物を定量するステップを具備することを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
21. 前記微生物は、細菌、カビ、酵母、原生動物、原虫、ウイルスまたは、生物学的に活性な蛋白質を含むことを特徴とする請求項１２記載または請求項１３記載の微生物収集方法。
    
    

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