JP2013015512A - Water quality measuring apparatus and filtration unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、河川や湖沼等の環境水や上下水道の各処理プロセスにおける処理水等の原水中に含まれる微生物を検出,計数する水質測定装置及びろ過ユニットに関する。 The present invention relates to a water quality measuring device and a filtration unit for detecting and counting microorganisms contained in raw water such as environmental water such as rivers and lakes and treated water in each treatment process of water and sewage.
近年、クリプトスポリジウム等の原虫類,腸管出血性大腸菌O157やレジオネラ菌等の細菌,及びウィルス等の微生物による水系感染症の発生が大きな社会問題となっている。水系感染症の発生を防ぐためには、水処理プロセスにおいて微生物をモニタリングすることが重要である。このような背景から、特許出願人は、試料水中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、洗浄液をろ過ユニットに通水することによって膜上に捕捉された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出,計数する水質測定装置を提案している(特許文献1参照)。 In recent years, the occurrence of water-borne infectious diseases caused by protozoa such as Cryptosporidium, bacteria such as enterohemorrhagic Escherichia coli O157 and Legionella, and microorganisms such as viruses has become a major social problem. In order to prevent the occurrence of waterborne infections, it is important to monitor microorganisms in the water treatment process. Against this background, the patent applicant concentrates the microorganisms contained in the sample water by membrane filtration, collects the microorganisms captured on the membrane by passing the washing liquid through the filtration unit, and fluoresces the collected microorganisms. A water quality measuring device that binds labeled antibodies and detects and counts microorganisms using a fluorescence detector has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の水質測定装置では、微生物の標識(蛍光)強度が測定時の外部温度の影響で変化することによってSN比が悪化し、微生物を精度高く検出,計数できないことがあった。また、従来の水質測定装置では、試料水を貯留する試料水タンクと洗浄液を貯留する洗浄水タンクとがろ過ユニットより低い位置に設置されている。このため、従来の水質測定装置によれば、ろ過時に必要な圧力が大きくなり、膜に掛かる圧力が変動しやすくなることで、微生物の回収率が変動しやすい。また、従来のろ過ユニットの構成によれば、ろ過膜を逆洗浄する際、逆洗浄時に発生する通常時とは逆方向の洗浄圧力によってろ過膜が損傷、変形することがあった。 However, in the conventional water quality measuring device, the SN ratio deteriorates due to the change of the label (fluorescence) intensity of the microorganism due to the influence of the external temperature at the time of measurement, and the microorganism may not be detected and counted with high accuracy. Moreover, in the conventional water quality measuring apparatus, the sample water tank for storing the sample water and the cleaning water tank for storing the cleaning liquid are installed at a position lower than the filtration unit. For this reason, according to the conventional water quality measuring device, the pressure required during filtration increases, and the pressure applied to the membrane tends to fluctuate, so that the recovery rate of microorganisms tends to fluctuate. Further, according to the configuration of the conventional filtration unit, when the filtration membrane is reversely washed, the filtration membrane may be damaged or deformed by the washing pressure in the reverse direction to the normal time that occurs during the reverse washing.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、微生物を精度高く検出,計数可能な水質測定装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ろ過膜が損傷、変形することを抑制可能なろ過ユニットを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the water quality measuring apparatus which can detect and count microorganisms with high precision. Another object of the present invention is to provide a filtration unit capable of suppressing the filtration membrane from being damaged or deformed.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水質測定装置は、ろ過膜を用いて試料水中に含まれる微生物を回収するろ過部と、前記ろ過部によって回収された微生物に蛍光標識された抗体を結合させる蛍光標識部と、蛍光検出器を用いて蛍光強度を測定することによって前記微生物を検出、計数する測定部と、を備え、前記標識部と前記測定部は、温度制御装置によって常に同じ温度に制御されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, a water quality measurement device according to the present invention uses a filtration membrane to collect microorganisms contained in sample water, and fluoresces microorganisms collected by the filtration unit. A fluorescence labeling unit that binds the labeled antibody; and a measurement unit that detects and counts the microorganisms by measuring fluorescence intensity using a fluorescence detector, and the labeling unit and the measurement unit are temperature controlled. The same temperature is always controlled by the device.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るろ過ユニットは、試料水を供給する配管と、試料水から分離された懸濁液を空気圧によって回収するための加圧及び/又は吸気用の配管と、試料水を回収する配管とが接続される上部フローセルと、洗浄液を供給する配管と、排液を排出する配管とが接続される下部フローセルと、前記上部フローセルと前記下部フローセルとによって挟持された、前記試料水をろ過するろ過膜と、前記上部フローセルと前記ろ過膜との間に配設された、ろ過膜保護用のメッシュを有する封止部材と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, a filtration unit according to the present invention includes a pipe for supplying sample water, pressurization and / or for recovering the suspension separated from the sample water by air pressure. An upper flow cell to which a pipe for intake and a pipe for collecting sample water are connected, a lower flow cell to which a pipe for supplying cleaning liquid and a pipe for discharging waste liquid are connected, the upper flow cell and the lower flow cell A filtration membrane that filters the sample water, and a sealing member that is disposed between the upper flow cell and the filtration membrane and has a mesh for protecting the filtration membrane. And
本発明に係る水質測定装置によれば、微生物を精度高く検出,計数することができる。また、本発明に係るろ過ユニットによれば、ろ過膜が損傷、変形することを抑制できる。 According to the water quality measurement apparatus of the present invention, microorganisms can be detected and counted with high accuracy. Moreover, according to the filtration unit which concerns on this invention, it can suppress that a filtration membrane is damaged and deform | transformed.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態である水質測定装置の内部構成を示す図である。図2は、図1に示す標識/測定ユニット4の内部構成を示す図である。図3は、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成を示す機能ブロック図である。図4は、図3に示すろ過ユニットの構成を示す分解斜視図である。
Hereinafter, the configuration of a water quality measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of a water quality measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the sign /
図1に示すように、本発明の一実施形態である水質測定装置1は、小容量試料濃縮部(1L,平膜ろ過)2,大容量試料濃縮部(10L,セラミック膜ろ過)3,及び標識/測定部4を主な構成要素として備えている。図2に示すように、標識/測定部4は、標識部4aと測定部4bとを備えている。小容量試料濃縮部2は、平膜を用いて試料水から微生物を分離及び濃縮するものである。小容量試料濃縮部2は、図3に示すように、試料水を貯留する小容量試料水タンク21,洗浄液を貯留する洗浄液タンク22,ろ過膜を備えるろ過ユニット23,及び排液を貯留する排液タンク24を備えている。
As shown in FIG. 1, the water quality measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a small-volume sample concentration unit (1 L, flat membrane filtration) 2, a large-volume sample concentration unit (10 L, ceramic membrane filtration) 3, and A sign /
ろ過ユニット23は、図4に示すように、試料水や洗浄液を攪拌する攪拌子230,膜保護と機密性を保つためのメッシュ231aを有する平パッキン231,平膜232,サポート板233,径方向に形成された複数のスリット234aを有する液量調整用部材234,及びOリング235を上部フローセル236a及び下部フローセル236bによって挟持した構成となっている。上部フローセル236aには、小容量試料水タンク21内の試料水を供給する配管237aと、試料水から分離された微生物を含む懸濁液を空気圧によって回収するための加圧及び/又は吸気用の配管237bと、試料水を回収する配管237cとが接続される。下部フローセル236bには、洗浄液タンク22内の洗浄液を供給する配管237dと、排液タンク24に排液を排出する配管237eが接続される。ろ過ユニット23は、小容量試料水タンク21内に貯留されている試料水から微生物を分離する。平膜232上に捕捉された微生物は、洗浄液タンク22内に貯留されている洗浄液を用いて平膜232を逆洗浄することによって回収される。
As shown in FIG. 4, the
攪拌子230と平膜232との間に介在する平パッキン231には、メッシュ231aが張設されている。このような構成によれば、攪拌子230が平膜232に直接接触することを抑制できるので、逆洗浄の際に攪拌子230の攪拌強度を上げても攪拌子230との接触による平膜232の損傷を防ぐことが可能となり、平膜232上に捕捉された微生物の回収効率を上げることができる。また、逆洗浄時に発生する通常時とは逆方向の洗浄圧力によって平膜232が損傷、変形することを抑制し、システムの安全性を向上できる。また、メッシュ231aは平パッキン231と一体に設けられているので、メッシュ231aと平パッキン231とを別体で設けた場合と比較して、ろ過ユニット23の組み付け作業が容易になる。
A
サポート板233とOリング235との間に介在する液量調整用部材234は、サポート板233と下部フローセル236bとの間に形成される空間を小さくする。また、この液量調整用部材234は、複数のスリット234aを介して洗浄液を供給することによって逆洗浄時に平膜232に供給される洗浄液の液量を一定に制御する。これにより、平膜232上に捕捉された微生物の回収率の再現性を向上させることができる。また、複数のスリット234aは径方向に形成されているので、平膜232の全面に洗浄液が供給され、平膜232上に捕捉された微生物の回収効率を上げることができる。
The liquid
なお、ろ過ユニット23は、平膜232が水平面に対して傾きを有するように配置することが望ましい。ろ過ユニット23を斜めに配置することにより、逆洗浄後、ろ過ユニット23内の洗浄水を全量回収できるので、微生物の回収率及び回収率の再現性を向上させることができる。
In addition, as for the
大容量試料濃縮部3は、セラミック膜31を用いて大容量試料水タンク32内に貯留されている試料水を濃縮して、回収した試料水を小容量試料水タンク21内に注入するものである。図示しない制御装置は、図示しない濁度計によって計測された試料水の濁度値に基づいて、小容量試料濃縮部2又は大容量試料濃縮部3のいずれかに試料水を注入する。例えば、試料水の濁度が20度以上である場合、制御装置は、試料水(沈殿処理水、10L)を大容量試料濃縮部3に注入する。大容量試料濃縮部3によって濁度が所定値以下に処理された試料水を小容量試料濃縮部2に注入することができる。一方、試料水の濁度が所定値(例えば20度)未満である場合には、制御装置は、1Lの試料水を小容量試料濃縮部2に直接注入する。
The large-capacity
標識部4aは、標識抗体タンク41内に貯留されている蛍光標識された抗体を原虫に結合させる標識装置42を備えている。測定部4bは、蛍光検出器43を用いて試料水中に含まれている微生物を検出,計数し、検出した微生物を回収タンク44内に分取する。光学検出器43は、光源45,フローセル46,及び検出器47を備え、フローセル46内を流れる試料水に例えば波長488nmのレーザー光を照射し、蛍光強度と散乱光とを検出器47で測定することによって、試料水中に含まれている微生物を検出,計数する。
The
このような構成を有する水質測定装置1では、標識部4aと測定部4bとの温度が温度制御装置49によって常に所定の温度に保たれている。このような構成によれば、蛍光強度が測定時の外部温度の影響で変化することによってSN比が悪化することを抑制できるので、微生物を精度高く検出,計数することができる。また、このような構成を有する水質測定装置1では、試料水を貯留する小容量試料水タンク21と洗浄液を貯留する洗浄水タンク22とがろ過ユニット23より高い位置に設置されている。このため、従来の原虫測定装置によれば、ろ過時に必要な圧力が大きくなり、膜に掛かる圧力が変動しやすくなることで、原虫の回収率が変動することを抑制できる。
In the water quality measuring apparatus 1 having such a configuration, the temperature of the
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form a part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 水質測定装置
2 ろ過部
3 試料濃縮部
4 標識/測定部
4a 標識部
4b 測定部
21 小容量試料水タンク
22 洗浄液タンク
23 ろ過ユニット
24 排液タンク
31 セラミック膜
32 大容量試料水タンク
41 標識抗体タンク
42 標識装置
43 光学検出器
44 回収タンク
45 光源
46 フローセル
47 検出器
49 温度制御装置
230 攪拌子
231 平パッキン
231a メッシュ
232 平膜
233 サポート板
234 液量調整用部材
234a スリット
235 Oリング
236a 上部フローセル
236b 下部フローセル
237a〜237e 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water
Claims (5)
前記小容量試料濃縮部によって回収された微生物に蛍光標識された抗体を結合させる蛍光標識部と、
光学検出器を用いて蛍光強度を測定することによって前記微生物を検出、計数する測定部と、
を備え、
前記標識部及び前記測定部は、温度制御装置によって常に同じ温度に制御されていること
を特徴とする水質測定装置。 A small-volume sample concentration unit that concentrates and collects microorganisms contained in the sample water using a filtration membrane;
A fluorescent labeling part for binding the fluorescently labeled antibody to the microorganisms collected by the small-volume sample concentration part;
A measurement unit that detects and counts the microorganisms by measuring fluorescence intensity using an optical detector;
With
The water quality measuring device, wherein the labeling unit and the measuring unit are always controlled at the same temperature by a temperature control device.
前記試料水を貯留する小容量試料水タンクと、
前記ろ過膜を用いて前記試料水中に含まれる微生物を回収するろ過ユニットと、
前記ろ過膜を洗浄する洗浄液を貯留する洗浄液タンクと
を備え、
前記小容量試料水タンク及び前記洗浄液タンクは、前記ろ過ユニットよりも高い位置に配置されていること
を特徴とする請求項1に記載の水質測定装置。 The small volume sample concentrating section is
A small-capacity sample water tank for storing the sample water;
A filtration unit for recovering microorganisms contained in the sample water using the filtration membrane;
A cleaning liquid tank for storing a cleaning liquid for cleaning the filtration membrane,
The water quality measuring device according to claim 1, wherein the small-capacity sample water tank and the cleaning liquid tank are arranged at a position higher than the filtration unit.
洗浄液を供給する配管と、排液を排出する配管とが接続される下部フローセルと、
前記上部フローセルと前記下部フローセルとによって挟持された、前記試料水をろ過するろ過膜と、
前記上部フローセルと前記ろ過膜との間に配設された、ろ過膜保護用のメッシュを有する封止部材と、
を備えることを特徴とするろ過ユニット。 A pipe for supplying the sample water, a pressure and / or intake pipe for collecting the suspension separated from the sample water by air pressure, and an upper flow cell connected to the pipe for collecting the sample water;
A lower flow cell to which a pipe for supplying cleaning liquid and a pipe for discharging waste liquid are connected;
A filtration membrane for filtering the sample water sandwiched between the upper flow cell and the lower flow cell;
A sealing member disposed between the upper flow cell and the filtration membrane and having a mesh for protecting the filtration membrane;
A filtration unit comprising:
The filtration unit according to claim 3 or 4, wherein the upper flow cell and the lower flow cell are arranged such that a filtration membrane has an inclination with respect to a horizontal direction.
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