JP2020169846A - Detection method and pipe maintenance method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検知方法、及び、配管保守方法に関する。 The present invention relates to a detection method and a pipe maintenance method.
近年、化石燃料（例、石油、天然ガス、シェールオイル、シェールガス等）の採掘では高圧水による岩盤の破砕（水圧破砕法）等が行われており、この高圧水の流路である鉄配管等において微生物腐食がみられている。 In recent years, in the mining of fossil fuels (eg, oil, natural gas, shale oil, shale gas, etc.), rock mass crushing with high-pressure water (hydraulic fracturing method) has been performed, and iron pipes, which are the flow paths of this high-pressure water. Microbial corrosion is observed in such areas.
このような微生物腐食の発生の兆候の一つであるバイオフィルムの形成を検知するための技術が知られている。
特許文献１には、「流路内に配置される金属電極と、前記流路内に配置される参照電極と、非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部とを備える、バイオフィルム形成センサ。」を用いた方法が記載されている。
Techniques for detecting the formation of biofilm, which is one of the signs of the occurrence of such microbial corrosion, are known.
Patent Document 1 states that "a metal electrode arranged in a flow path, a reference electrode arranged in the flow path, and a non-metal material are formed, and the metal electrode is upstream in the flow direction in the flow path. A method using a biofilm forming sensor provided with a cover portion that covers the side surface is described.
特許文献１の方法は流路にモニタリング用の金属材料を配置し、その金属材料上におけるバイオフィルムの発生を検知する間接的な手法であり、金属配管自体の微生物腐食、又は、その兆候を直接検知するものではなかった。 The method of Patent Document 1 is an indirect method of arranging a metal material for monitoring in a flow path and detecting the generation of a biofilm on the metal material, and directly causes microbial corrosion of the metal pipe itself or its sign. It was not something to detect.
本発明は上記課題に鑑み、流体が流通している金属配管自体の微生物腐食、又は、その兆候を直接検知する検知方法を提供することを課題とする。また、本発明は配管保守方法を提供することも課題とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a detection method for directly detecting microbial corrosion of a metal pipe itself through which a fluid is flowing or a sign thereof. Another object of the present invention is to provide a pipe maintenance method.
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。 As a result of diligent studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved by the following configurations.
［１］ 流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、上記流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも１種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程と、変化を予め定めた基準と比較する工程とを有する、検知方法。
［２］ 標的分子がバクテリオファージに由来する産生物である、［１］に記載の検知方法。
［３］ 含有量は、標識化された標的分子の相対量である、［１］又は［２］に記載の検知方法。
［４］ 測定は、蛍光強度の測定である、［１］〜［３］のいずれかに記載の検知方法。
［５］ ［１］〜［４］のいずれかに記載の検知方法を実施する工程と、比較の結果、異常と判断された場合に、流体に微生物の活性を抑制するための薬剤を添加する工程とを有する、配管保守方法。
[1] A detection method for detecting microbial corrosion of a metal pipe through which a fluid flows, and at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof in the fluid. A detection method comprising a step of measuring a change in the content of a target molecule per unit time and a step of comparing the change with a predetermined standard.
[2] The detection method according to [1], wherein the target molecule is a product derived from bacteriophage.
[3] The detection method according to [1] or [2], wherein the content is a relative amount of the labeled target molecule.
[4] The detection method according to any one of [1] to [3], wherein the measurement is a measurement of fluorescence intensity.
[5] When it is determined that the fluid is abnormal as a result of comparison with the step of carrying out the detection method according to any one of [1] to [4], a drug for suppressing the activity of microorganisms is added to the fluid. Piping maintenance method having a process.
本発明によれば、流体が流通している金属配管自体の微生物腐食、又は、その兆候を直接検知する検知方法が提供できる。また、本発明は配管保守方法も提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a detection method for directly detecting microbial corrosion of a metal pipe itself through which a fluid is flowing or a sign thereof. The present invention can also provide a piping maintenance method.
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
In the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.
［検知方法］
本発明の実施形態に係る検知方法（以下「本検知方法」ともいう。）は、流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、上記流体中におけるタンパク質、及び、核酸からなる群より選択される少なくとも１種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程と、上記変化を予め定めた基準と比較する工程とを有する、検知方法である。
[Detection method]
The detection method according to the embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as “the present detection method”) is a detection method for detecting microbial corrosion of a metal pipe through which a fluid flows, and is a detection method for detecting a protein in the fluid. A detection method comprising a step of measuring a change in the content of at least one target molecule selected from the group consisting of nucleic acids per unit time, and a step of comparing the change with a predetermined standard. ..
なお、本明細書において、金属配管とは、材料として少なくとも一部に金属が用いられている配管を意味する。また、配管とは、流体を流通させるために用いられる部材一式を意味し、管、継手、及び、ガスケット等が含まれる。
また、微生物腐食を検知するとは、微生物の活動によって腐食が発生したこと、及び／又は、微生物の活動によって腐食が発生するおそれがあることを検知することを意味し、典型的には、金属配管内に局所的に増殖する細胞集団が発生していることを検知することを意味する。なお、一般に上記の様な細胞集団は、金属配管に付着し、増殖した微生物群であることが多く、更に、上記微生物群はバイオフィルムを形成していることが多い。
In addition, in this specification, a metal pipe means a pipe in which metal is used at least partly as a material. Further, the pipe means a set of members used for circulating a fluid, and includes a pipe, a joint, a gasket and the like.
Further, detecting microbial corrosion means detecting that corrosion has occurred due to the activity of microorganisms and / or that corrosion may occur due to the activity of microorganisms, and typically metal piping. It means to detect the occurrence of a locally proliferating cell population within. In general, the above-mentioned cell population is often a group of microorganisms attached to a metal pipe and proliferated, and further, the above-mentioned group of microorganisms often forms a biofilm.
水圧破砕法等に用いられる金属配管に生ずる腐食の原因の一つとして、微生物の活動に起因するものが注目されている。このような腐食は、一般に、微生物腐食（Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｙ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）と呼ばれている。微生物腐食は、流体中に存在する微生物群（例えば、硫酸還元細菌、硫黄還元細菌、硫黄酸化細菌、鉄酸化細菌、鉄還元細菌、及び、酸生成菌等）が複合的に寄与することにより引き起こされると考えられている。 As one of the causes of corrosion occurring in metal pipes used in hydraulic fracturing and the like, those caused by the activity of microorganisms are attracting attention. Such corrosion is commonly referred to as microbial corrosion (Microbiological Influenced Corrosion). Microbial corrosion is caused by the combined contribution of a group of microorganisms present in the fluid (for example, sulfate-reducing bacteria, sulfur-reducing bacteria, sulfur-oxidizing bacteria, iron-oxidizing bacteria, iron-reducing bacteria, and acid-producing bacteria). It is believed that
上記微生物群は、金属配管の内部を流通する流体中に含まれていることがあるが、これらの微生物群が流体中に浮遊状態で存在している場合よりも、金属配管内に付着し、更に、固定化している場合、特に、バイオフィルムを形成している場合に、金属配管の微生物腐食への寄与の大きいことを本発明者らは知見している。
一般に、バイオフィルム内は、流体中と比較して酸素の含有量が低く、特殊な環境下にあり、バイオフィルム内において微生物群が行う特殊な代謝及び／又は物質生産が、微生物腐食の進行に寄与すると推測される。
The above microbial group may be contained in the fluid flowing inside the metal pipe, but these microbial groups adhere to the metal pipe more than when they are present in the fluid in a suspended state. Furthermore, the present inventors have found that the contribution of metal pipes to microbial corrosion is large when they are immobilized, especially when a biofilm is formed.
In general, the biofilm has a lower oxygen content than the fluid and is in a special environment, and the special metabolism and / or substance production performed by the microbial community in the biofilm causes the progress of microbial corrosion. It is presumed to contribute.
つまり、金属配管内における局所的に増殖する細胞集団（特にバイオフィルムを形成した状態の微生物群）の形成は微生物腐食が発生している、又は、腐食が発生する兆候の一つと考えられ、これを早期に検知することが金属配管の保守管理上、重要と考えられる。
しかし、上記細胞集団の占める表面積と比較して、広大な表面積を有する金属配管において、上記細胞集団の発生を直接的に精度よく検知するのは困難と考えられてきた。
また、上記細胞集団がバイオフィルムを形成した微生物群である場合、上記微生物群はバイオフィルム内部で恒常性を維持し、バイオフィルム外へと浮遊状態の微生物細胞が放出されることは必ずしも多くない。従い、流体中の微生物の量（個数）を測定してもバイオフィルムの形成に由来する変化を検出することは困難だった。
In other words, the formation of locally proliferating cell populations (particularly microbial communities in the state of forming a biofilm) in metal pipes is considered to be one of the signs that microbial corrosion is occurring or that corrosion is occurring. It is considered important for the maintenance and management of metal pipes to detect this at an early stage.
However, it has been considered difficult to directly and accurately detect the development of the cell population in a metal pipe having a large surface area as compared with the surface area occupied by the cell population.
Further, when the cell population is a group of microorganisms forming a biofilm, the group of microorganisms maintains homeostasis inside the biofilm, and floating microbial cells are not always released to the outside of the biofilm. .. Therefore, it was difficult to detect changes caused by the formation of biofilm even by measuring the amount (number) of microorganisms in the fluid.
そのため、従来は、金属配管の状態を間接的に調べる方法が用いられてきた。例えば、特許文献１に記載した方法は、金属配管内にセンサを配置し、そのセンサ内に流体の滞留部を形成し、上記滞留部におけるバイオフィルムの発生を検知することにより、金属配管内におけるバイオフィルムの発生を予測しようとするものである。これらの方法は、局所的なバイオフィルムの発生を直接的に検出する方法とは言えなかった。 Therefore, conventionally, a method of indirectly checking the state of a metal pipe has been used. For example, the method described in Patent Document 1 arranges a sensor in a metal pipe, forms a fluid retention portion in the sensor, and detects the generation of a biofilm in the retention portion in the metal pipe. It is an attempt to predict the occurrence of biofilms. These methods could not be said to be methods for directly detecting the occurrence of local biofilms.
上記の方法により金属配管内にバイオフィルムの発生が予測された場合、金属配管内を流通する流体に殺菌剤を添加する等して微生物腐食を抑制する処置がとられることが多かった。しかし、上記の様な測定方法によれば、配管の実態を必ずしも反映しているわけではなく、バイオフィルムの発生が実際にはないにもかかわらず、殺菌剤を投入してしまう場合があった。これは環境面でも、コスト面でも不利だった。 When the generation of biofilm in the metal pipe was predicted by the above method, measures were often taken to suppress microbial corrosion by adding a bactericide to the fluid flowing in the metal pipe. However, according to the measurement method as described above, it does not necessarily reflect the actual condition of the piping, and even though the biofilm is not actually generated, the disinfectant may be added. .. This was both environmentally and costly disadvantageous.
一方で、実際にバイオフィルムの発生が予想される場合であっても、金属配管のどの部分で発生している可能性が高いのかを判別することはできず、例えば、総延長の長い配管の場合には、全体を等しく処理しなければならず、この場合もコストと環境の面から問題があった。
また、バイオフィルムの発生位置を特定しようとしても、地下及び／又は埋設された金属配管においては、バイオフィルム等を直接採取して分析することは困難だった。更に、バイオフィルムを形成した状態では、内部はの微生物群は恒常性を維持するため、微生物自体がバイオフィルム外の流体中に放出されることは少なく、流体中からバイオフィルムの形成に由来する微生物（又はその変化）を検出するのは難しかった。
On the other hand, even when biofilm is actually expected to occur, it is not possible to determine in which part of the metal pipe it is likely to occur. For example, in a pipe with a long total length. In some cases, the whole had to be treated equally, which was also problematic in terms of cost and environment.
Further, even if an attempt was made to identify the position where the biofilm was generated, it was difficult to directly collect and analyze the biofilm or the like in the underground and / or the buried metal pipe. Furthermore, in the state where the biofilm is formed, since the microorganisms inside maintain homeostasis, the microorganisms themselves are rarely released into the fluid outside the biofilm, which is derived from the formation of the biofilm from the fluid. It was difficult to detect microorganisms (or their changes).
これに対し、本発明者らは金属配管内に発生した細胞集団、典型的には、金属配管に付着し固定化されてバイオフィルムを形成している微生物群が、バイオフィルムの内外で物質の輸送を行っていることに着目し、なかでも、バイオフィルムを形成している微生物群から一定量のタンパク質、及び、核酸からなる群より選択される少なくとも１種の標的分子が放出されることに着目した。 On the other hand, the present inventors have a group of cells generated in a metal pipe, typically a group of microorganisms adhering to and immobilized on a metal pipe to form a biofilm, which are substances inside and outside the biofilm. Focusing on the fact that it is being transported, a certain amount of protein and at least one target molecule selected from the group consisting of nucleic acids are released from the group of microorganisms forming the biofilm. I paid attention to it.
上記標的分子が放出されるメカニズムとしては必ずしも明らかではないが、本発明者らは、バクテリオファージに由来する産生物が寄与しているものと推測している。 Although the mechanism by which the target molecule is released is not always clear, the present inventors speculate that the product derived from the bacteriophage contributes.
バクテリオファージは微生物（典型的には細菌）に感染するウィルスであり、その感染の工程において、感染した微生物を介して多くの子孫バクテリオファージが生成される。
通常、流体が流通している金属配管中に存在する微生物の一定量もバクテリオファージに感染している場合があり、金属配管中に微生物を含有する流体が流通している場合、流体中には、バクテリオファージも存在している。
しかし、流体が金属配管を流通している場合、金属配管内の所定の位置における流体中に含まれるバクテリオファージに由来する産生物の含有量には経時的に大きな変化はないことが多い。
Bacteriophage is a virus that infects microorganisms (typically bacteria), and in the process of infection, many progeny bacteriophages are produced through the infected microorganisms.
Normally, a certain amount of microorganisms present in the metal pipe through which the fluid is circulating may also be infected with bacteriophage, and if the fluid containing the microorganism is circulating in the metal pipe, the fluid may be infected. , Bacterial fluids also exist.
However, when the fluid circulates in the metal pipe, the content of the bacteriophage-derived product contained in the fluid at a predetermined position in the metal pipe often does not change significantly with time.
図１は流体が流通する金属配管の模式的な断面図を表している。図１において、金属配管１０内を流体１１が図中の「Ｆｌｏｗ」方向に流通しており、流体１１は微生物１２を含有している。図２は、金属配管１０内のＰ１点において、流体中の産生物の含有量を測定した結果を示す説明図である。図２において、横軸は時間を、縦軸は流体中における標的分子の含有量（相対量であって、後述する蛍光強度）を示しており、測定は経時的に複数回行われ、測定データ１３として図中にプロットされている。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a metal pipe through which a fluid flows. In FIG. 1, the fluid 11 circulates in the metal pipe 10 in the “Flow” direction in the drawing, and the fluid 11 contains the microorganism 12. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the result of measuring the content of the product in the fluid at the point P1 in the metal pipe 10. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the content (relative amount, fluorescence intensity described later) of the target molecule in the fluid. The measurement is performed a plurality of times over time, and the measurement data It is plotted as 13 in the figure.
上記のように、配管１０内に局所的に増殖した細胞集団が存在していない場合、標的分子の含有量には経時的に大きな変化がない。この場合、検出される産生物は流体１１中に存在する微生物１２に由来するものであるが、流体１１が定常的に流通している環境下においては、Ｐ１点における標的分子の含有量には大きな変化は生じにくい。 As described above, when there is no locally grown cell population in the pipe 10, the content of the target molecule does not change significantly with time. In this case, the detected product is derived from the microorganism 12 present in the fluid 11, but in an environment in which the fluid 11 is constantly circulating, the content of the target molecule at the P1 point is determined. Large changes are unlikely to occur.
図３は流体が流通する金属配管の模式的な断面図の他の例を表している。図３において、金属配管１０内を流体１１が図中の「Ｆｌｏｗ」方向に流通しており、流体１１は微生物１２を含有しており、更に、微生物の一部が金属配管１０に付着し、固定化して、局所的に増殖した細胞集団１４を形成している。
図４は、金属配管１０内のＰ２点において、流体中の標的分子の含有量を測定した結果を示す説明図である。図４において、横軸は時間を、縦軸は流体中における標的分子の含有量（相対量であって、後述する蛍光強度）を示しており、測定は経時的に複数回行われ、測定データ１５として図中にプロットされている。
FIG. 3 shows another example of a schematic cross-sectional view of a metal pipe through which a fluid flows. In FIG. 3, the fluid 11 circulates in the metal pipe 10 in the “Flow” direction in the drawing, the fluid 11 contains the microorganism 12, and a part of the microorganism adheres to the metal pipe 10. It is immobilized to form a locally proliferated cell population 14.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the result of measuring the content of the target molecule in the fluid at the point P2 in the metal pipe 10. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the content (relative amount, fluorescence intensity described later) of the target molecule in the fluid. The measurement is performed a plurality of times over time, and the measurement data It is plotted as 15 in the figure.
上記のように、配管１０内に局所的に増殖した細胞集団１４が存在している場合、流体１１中には、微生物１２に由来する標的分子に加えて、局所的に増殖した細胞集団１４がバイオフィルム外へと放出する標的分子の分が加わり、経時的に標的分子の含有量が変化する。 As described above, when the locally proliferated cell population 14 is present in the pipe 10, the locally proliferated cell population 14 is contained in the fluid 11 in addition to the target molecule derived from the microorganism 12. The amount of the target molecule released to the outside of the biofilm is added, and the content of the target molecule changes with time.
この変化は、微生物群の増殖、及び、バイオフィルムの形成等の細胞集団形成過程で変化し、例えば、図４中、ａｒ１の領域では配管１０内に微生物が付着、固定化して増殖していること、ａｒ２の領域では配管１０内にバイオフィルムが形成され、内部の恒常性が維持されていることがわかる。 This change changes in the process of cell population formation such as the growth of a group of microorganisms and the formation of a biofilm. For example, in the region of ar1 in FIG. 4, the microorganisms adhere to, immobilize and proliferate in the pipe 10. It can be seen that, in the region of ar2, a biofilm is formed in the pipe 10 and the internal homeostasis is maintained.
このように、流体中における標的分子の経時的な含有量の変化は、バイオフィルム内外における標的分子の移動を反映していると考えられる。そのため、流体中における標的分子の含有量の経時変化を測定することにより、金属配管内において微生物が付着、固定化し、更にはバイオフィルムを形成していることを検知することができる。また、標的分子がバクテリオファージの産生物である場合、微生物細胞の一つから生ずる標的分子は多数にわたるため、実質的に微生物細胞１つからの信号が増幅されることになり、優れた感度が得られる。 As described above, the change in the content of the target molecule in the fluid with time is considered to reflect the movement of the target molecule in and out of the biofilm. Therefore, by measuring the change over time in the content of the target molecule in the fluid, it is possible to detect that the microorganism is attached and immobilized in the metal pipe and further forms a biofilm. Further, when the target molecule is a product of bacteriophage, since there are many target molecules generated from one of the microbial cells, the signal from one microbial cell is substantially amplified, and excellent sensitivity is obtained. can get.
すでに説明したとおり、バイオフィルムの形成は微生物腐食の兆候であり、本検知方法によれば、流体が流通している金属配管の状態を調べることで、微生物腐食を検知できる。
以下では、本検知方法の各工程について詳述する。
As described above, the formation of biofilm is a sign of microbial corrosion, and according to this detection method, microbial corrosion can be detected by examining the state of the metal pipe through which the fluid is flowing.
In the following, each step of this detection method will be described in detail.
〔測定工程〕
測定工程は、流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも１種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程である。
[Measurement process]
The measuring step is a detection method for detecting microbial corrosion of a metal pipe through which a fluid flows, and is at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof in the fluid. This is a step of measuring the change in the content of the target molecule per unit time.
標的分子の単位時間あたりの変化とは、金属配管中の所定の位置で、所定時間測定を連続的又は断続的に行った場合の流体中における標的分子の含有量の変化を意味する。 The change per unit time of the target molecule means a change in the content of the target molecule in the fluid when the measurement is continuously or intermittently performed at a predetermined position in the metal pipe for a predetermined time.
（標的分子）
標的分子は、タンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも１種であり、典型的には、バクテリオファージに由来する産生物であることが好ましい。本明細書において、バクテリオファージに由来する産生物とはバクテリオファージ自体、感染細胞中でバクテリオファージが産生される途中で生じる中間物質、及び、バクテリオファージに感染して破裂した細胞に由来する物質（タンパク質、及び、核酸等）等を意味する。
なお、本検知方法において定量対象とする標的分子は１種でもよく、２種以上であってもよい。
(Target molecule)
The target molecule is at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof, and is typically a product derived from bacteriophage. In the present specification, the product derived from the bacteriophage is the bacteriophage itself, an intermediate substance produced during the production of the bacteriophage in the infected cell, and a substance derived from the cell infected with the bacteriophage and ruptured ( It means proteins, nucleic acids, etc.).
The target molecule to be quantified in this detection method may be one type or two or more types.
標的分子がバクテリオファージ自体である場合、バクテリオファージとしては特に制限されない。バクテリオファージは１種であっても、２種以上であってもよい。本明細書において、バクテリオファージは、生きている細菌、真菌、マイコプラズマ、原生動物、酵母、及び、他の顕微鏡レベルの（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ）生きている生物に侵入することができ、それ自体が複製するためにこれらを使用するウイルスを指す任意の他の用語を含む。 When the target molecule is the bacteriophage itself, the bacteriophage is not particularly limited. The bacteriophage may be one kind or two or more kinds. As used herein, bacteriophage can invade living bacteria, fungi, mycoplasmas, protozoa, yeasts, and other microscopic living organisms, because they replicate themselves. Includes any other term that refers to viruses that use these.
ここで、「顕微鏡レベル」とは、最も大きな寸法が１ミリメートル以下であることを意味する。バクテリオファージは、これら自体が複製する手段として細菌を使用するように自然の中で進化したウイルスである。ファージは、ファージ自体が細菌に付着し、そのＤＮＡ（またはＲＮＡ）をその細菌中に注入し、細菌がファージを数百回またはそれどころか数千回複製するように誘導することによってこれを行う。これは、ファージ増幅と称される。 Here, "microscopic level" means that the largest dimension is 1 millimeter or less. Bacteriophage are viruses that have evolved in nature to use bacteria as a means of replicating themselves. Phage do this by attaching the phage itself to the bacterium, injecting its DNA (or RNA) into the bacterium, and inducing the bacterium to replicate hundreds or even thousands of times. This is referred to as phage amplification.
標的分子の含有量を検出する方法としては特に制限されないが、例えば、マトリクス支援レーザ脱離イオン化／質量分析（ＭＡＬＤＩ／ＴＯＦ）法、イオン移動度分光分析法、光学分光分析法、及び、抗原抗体反応法等の公知の方法が使用可能である。 The method for detecting the content of the target molecule is not particularly limited, and for example, matrix-assisted laser desorption / ionization / mass spectrometry (MALDI / TOF), ion mobility spectroscopic analysis, optical spectroscopic analysis, and antigen-antibody. A known method such as a reaction method can be used.
なかでも、より簡便に測定が可能である点で、標的分子の含有量は、標識化された標的分子の相対量であることが好ましい。本検知方法は、金属配管を絶えず流通している流体中の異常な変化を検知することに特徴があるため、相対量を測定すれば十分に所望の結果が得られる。絶対量を測定する必要がない点でより簡便な点で優れている。 Among them, the content of the target molecule is preferably a relative amount of the labeled target molecule in that the measurement can be performed more easily. Since this detection method is characterized by detecting anomalous changes in the fluid constantly flowing through the metal pipe, a sufficiently desired result can be obtained by measuring the relative amount. It is superior in that it is simpler in that it does not need to measure the absolute amount.
標識化された標的分子とは、典型的には、染色され分光法により定量検出可能になった状態の標的分子を意味する。
標的分子の標識化方法としては特に制限されず、公知の色素を用いればよい。公知の色素としては、例えば、２−（４−ａｍｉｄｉｎｏｐｈｅｎｙｌ）−１Ｈ−ｉｎｄｏｌｅ−６−ｃａｒｂｏｘａｍｉｄｉｎｅ（ＤＡＰＩ）、Ｈｏｅｃｈｓｔ ３３３４２、Ｐｒｏｐｉｄｉｕｍ Ｉｏｄｉｄｅ、及び、クマシーブリリアントブルー等が使用可能である。
標識化された標的分子の含有量の測定方法としては特に制限されないが、より簡便な点で、蛍光強度の測定が好ましい。この場合、励起、蛍光波長は用いる色素に応じて適宜変更すればよい。
A labeled target molecule typically means a targeted molecule that has been stained and quantitatively detectable by spectroscopy.
The method for labeling the target molecule is not particularly limited, and a known dye may be used. As known dyes, for example, 2- (4-amidinophenyl) -1H-indole-6-carboxamide (DAPI), Hoechst 33342, Propidium Iodide, Coomassie Brilliant Blue and the like can be used.
The method for measuring the content of the labeled target molecule is not particularly limited, but the measurement of the fluorescence intensity is preferable in terms of simplicity. In this case, the excitation and fluorescence wavelengths may be appropriately changed according to the dye to be used.
（流体）
流体としては特に制限されないが、例えば、海水、及び、河川水等が挙げられる。
(fluid)
The fluid is not particularly limited, and examples thereof include seawater and river water.
（微生物）
微生物としては特に制限されないが、配管の腐食の原因となる微生物であることが好ましい。配管の腐食の原因となる微生物としては特に制限されないが、
例えば、Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ属菌、及び、Ｄｅｓｕｌｆｕｒｏｍｏｎａｓ属菌等の硫黄還元細菌；Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属菌等の硫黄酸化細菌；Ｇａｌｌｉｏｎｅｌｌａ属菌、Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ属菌、及び、Ｍａｒｉｐｒｏｆｕｎｄｕｓ属菌等の鉄（又はマンガン）酸化細菌；Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属菌、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ属菌、及び、Ｇｅｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ属菌等の鉄還元細菌；Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ属菌、Ｆｕｓａｒｉｕｍ属菌、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属菌、及び、Ｈｏｒｍｏｃｏｎｉｓ 属菌等の酸生成菌及び真菌；等が挙げられる。なお、本段落において「；」は分類の階層を示す記号として用いており、本明細書において以下も同様である。
(Microorganisms)
The microorganism is not particularly limited, but is preferably a microorganism that causes corrosion of pipes. The microorganisms that cause corrosion of pipes are not particularly limited, but
For example, sulfur-reducing bacteria such as Desulphovibrio and Desulfuromonas; sulfur-oxidizing bacteria such as Thiobacillus; iron (or manganese) -oxidizing bacteria such as Gallionella, Leptothrix, and Mariprofundus; Examples thereof include iron-reducing bacteria such as genus, Shewanella, and Geothermovacter; acid-producing bacteria and fungi such as Clostridium, Fusarium, Pencillium, and Hormoconis. In this paragraph, ";" is used as a symbol indicating the hierarchy of classification, and the same applies to the following in the present specification.
〔比較工程〕
比較工程は、上記変化を予め定めた基準と比較する工程である。比較のための基準は特に制限されず、適宜定めることができる。例えば、直前の測定値と比較したとき、測定値の上昇が３回連続で検出されることを基準として、上記との比較で異常を判断することができる。
[Comparison process]
The comparison step is a step of comparing the above changes with a predetermined standard. The criteria for comparison are not particularly limited and can be set as appropriate. For example, when compared with the immediately preceding measured value, an abnormality can be determined by comparison with the above on the basis that an increase in the measured value is detected three times in a row.
［配管保守方法］
本発明の実施形態に係る配管保守方法はすでに説明した検知方法を実施する工程と、上記比較の結果異常と判断された場合に、上記流体に微生物の活性を抑制するための薬剤を添加する工程とを有する、配管保守方法である。
[Piping maintenance method]
The piping maintenance method according to the embodiment of the present invention includes a step of carrying out the detection method already described and a step of adding a chemical for suppressing the activity of microorganisms to the fluid when it is determined to be abnormal as a result of the above comparison. It is a piping maintenance method having and.
添加する薬剤としては、微生物の活性を抑制することができれば特に制限されず、公知の殺菌剤等を使用することができる。 The agent to be added is not particularly limited as long as the activity of the microorganism can be suppressed, and a known bactericidal agent or the like can be used.
［検知方法の他の実施形態］
本発明の他の実施形態に係る検知方法は、流体が流通している金属配管における微生物腐食の発生、及び、前記発生の箇所を検知するための検知方法であって、金属配管内において、上流側の測定点、及び、下流側の測定点を選択する第１工程と、それぞれの測定点における上記流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも１種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する第２工程と、上記上流側の測定点における前記変化の量が、上記下流側の測定点における上記変化の量以上である場合、上記上流側の測定点を新たな下流側の測定点とし、上記上流側の測定点よりも上流側から、新たな上流側の測定点を選択し、上記新たな上流側の測定点における上記変化の量が、上記新たな下流側の測定点における上記変化の量より小さくなるまで、前記工程Ａ及び前記工程Ｂを繰り返す工程Ｃと、を有する検知方法である。
[Other Embodiments of Detection Method]
The detection method according to another embodiment of the present invention is a detection method for detecting the occurrence of microbial corrosion in a metal pipe through which a fluid is flowing and the location of the occurrence, and is upstream in the metal pipe. At least one selected from the group consisting of the first step of selecting the measurement point on the side and the measurement point on the downstream side, and the protein, nucleic acid, and the complex thereof in the fluid at each measurement point. The second step of measuring the change in the content of the target molecule per unit time, and when the amount of the change at the measurement point on the upstream side is equal to or greater than the amount of the change at the measurement point on the downstream side, the upstream The measurement point on the side is set as the new measurement point on the downstream side, a new measurement point on the upstream side is selected from the upstream side of the measurement point on the upstream side, and the amount of change at the measurement point on the new upstream side is the same. Is a detection method including a step C in which the step A and the step B are repeated until the amount of the change at the new measurement point on the downstream side becomes smaller than the amount of the change.
本検知方法によれば、微生物腐食の発生、及び、その箇所を検知することができる。図５には、本方法を説明するための説明図を示した。
図５には、「Ｆｌｏｗ」方向に流体が流通する金属配管が示されている。ここで、Ａ〜Ｄはそれぞれ測定点（箇所）を示している。
According to this detection method, it is possible to detect the occurrence of microbial corrosion and its location. FIG. 5 shows an explanatory diagram for explaining this method.
FIG. 5 shows a metal pipe through which a fluid flows in the “Flow” direction. Here, A to D indicate measurement points (locations), respectively.
図５の４つのグラフは、それぞれ金属配管の各箇所Ａ〜Ｄにおける観測時間に対する標的分子の含有量に由来する蛍光強度（合計）、言い換えれば、蛍光強度の経時変化が示されている。
これらの測定方法等について、第１実施形態に係る検知方法の説明において既に述べたとおりであり、説明を省略する。
The four graphs of FIG. 5 show the fluorescence intensity (total) derived from the content of the target molecule with respect to the observation time at each of the points A to D of the metal pipe, in other words, the change with time of the fluorescence intensity.
These measurement methods and the like have already been described in the description of the detection method according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
図５のグラフＢをみると、時間ｔ１から蛍光強度（図中「Intensity」と記載した。)が増加していることがわかる。この時ベースラインと最大値との差は「ＩＬ−１」である。同様にしてＣ及びＤでも時間ｔ１、又はそれ以降に蛍光強度が増加している（増加量はそれぞれ「ＩＬ−２」「ＩＬ−３」と示した。）。 Looking at the graph B in FIG. 5, it can be seen that the fluorescence intensity (described as “Intensity” in the figure) increases from time t1. At this time, the difference between the baseline and the maximum value is "IL-1". Similarly, in C and D, the fluorescence intensity increased at time t1 or later (the amount of increase was shown as "IL-2" and "IL-3", respectively).
一方、Ａ点では、蛍光強度は略一定であることがわかる。すでに説明したとおり、金属配管を流通している流体中には一定量の微生物、及び、バクテリオファージ等が存在している。一方で、Ｂ点のように、経時的に標的分子の含有量が増加していくことは、その付近に（典型的にはその上流に）局所的、かつ、異常に増殖した細胞集団（典型的には、配管内壁において付着増殖する微生物群）が存在することを示唆している。 On the other hand, at point A, it can be seen that the fluorescence intensity is substantially constant. As described above, a certain amount of microorganisms, bacteriophage, etc. are present in the fluid flowing through the metal pipe. On the other hand, as in point B, the increase in the content of the target molecule over time means that the cell population (typically) locally and abnormally proliferated in the vicinity (typically upstream). Specifically, it suggests that there is a group of microorganisms that adhere and proliferate on the inner wall of the pipe.
図６は、本方法のフローを示す図である。本方法においては、まず、配管内における流体の流通方向に沿って、上流側の測定点と、下流側の測定点とを選択する。例えば、図５におけるＢ点を上流側、Ｃ点を下流側として選択したとして、次の工程を説明する。 FIG. 6 is a diagram showing a flow of this method. In this method, first, a measurement point on the upstream side and a measurement point on the downstream side are selected along the flow direction of the fluid in the pipe. For example, assuming that point B in FIG. 5 is selected as the upstream side and point C is selected as the downstream side, the next step will be described.
次に、それぞれの測定点において標的分子の含有量の単位時間当たりの変化を測定する。図５ではＩＬ−１とＩＬ−２とが上記に対応する。
次に、上流側の測定点と下流側の測定点との間で、上記の変化の量を比較する。このとき、Ｂ点の方が、Ｃ点よりも変化の量が大きい。
Next, the change in the content of the target molecule per unit time is measured at each measurement point. In FIG. 5, IL-1 and IL-2 correspond to the above.
Next, the amount of the above change is compared between the measurement point on the upstream side and the measurement point on the downstream side. At this time, the amount of change at point B is larger than that at point C.
次に、Ｂ点を新たな下流側の測定点とし、Ｂ点よりも上流のＡ点を新たな上流側の測定点として選択し、再度、上流側の測定点と下流側の測定点との間で、上記の変化の量を比較する。このとき、Ａ点の方が、Ｂ点よりも変化の量が小さい。 Next, point B is selected as a new measurement point on the downstream side, point A upstream of point B is selected as a new measurement point on the upstream side, and the measurement points on the upstream side and the measurement points on the downstream side are again selected. Compare the amount of change above. At this time, the amount of change at point A is smaller than that at point B.
このようにすることで、最終的に測定された上流側の測定点（上記の場合Ａ点）と下流側の測定点（上記の場合Ｂ点）との間の領域において、微生物腐食が発生している可能性があることを検知することができる。 By doing so, microbial corrosion occurs in the region between the finally measured upstream measurement point (point A in the above case) and the downstream measurement point (point B in the above case). It is possible to detect that it may be.
本方法によれば、例えば水圧破砕法において用いられる高圧水用の金属配管の微生物腐食の発生とその箇所とを高精度に検知することができる。 According to this method, for example, the occurrence of microbial corrosion of a metal pipe for high-pressure water used in a hydraulic fracturing method and its location can be detected with high accuracy.
１０ ：金属配管
１１ ：流体
１２ ：微生物
１３、１５ ：測定データ
１４ ：微生物群
10: Metal pipe 11: Fluid 12: Microorganisms 13, 15: Measurement data 14: Microorganism group
Claims (5)
前記比較の結果、異常と判断された場合に、前記流体に微生物の活性を抑制するための薬剤を添加する工程とを有する、配管保守方法。 The step of implementing the detection method according to any one of claims 1 to 4, and
A pipe maintenance method comprising a step of adding a chemical for suppressing the activity of microorganisms to the fluid when it is determined to be abnormal as a result of the comparison.
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