JP2022553767A - 高い体積流量／流速のバイオファウリング保護 - Google Patents

Abstract

水生環境への長期間の曝露の間、ミクロおよび／またはマクロファウリングからの保護を含む、特定のタイプおよび／または種類の生物学的生物および／または植物による侵入および／またはコロニー形成に起因する汚染および／またはファウリングから、水生環境に曝露される、水生環境中に浸漬される、および／または部分的に浸漬される、アイテムおよび／または構造体を保護する際に使用するためのデバイス、方法、および／またはシステムが開示される。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年５月６日出願の「ＢＩＯＦＯＵＬＩＮＧ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＥＬＥＶＡＴＥＤ ＶＯＬＵＭＥ／ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＬＯＷＳ」と題する米国特許仮出願第６３／０２０，８２６号、２０１９年１１月１日出願の「ＤＵＲＡＢＬＥ ＢＩＯＦＯＵＬＩＮＧ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と題する特許協力条約（ＰＣＴ）特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／５９５４６号、および２０２０年３月１３日出願の「ＢＩＯＦＯＵＬＩＮＧ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と題する特許協力条約（ＰＣＴ）特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０／２２７８２号の優先権および利益を主張し、それらの開示は、各々、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、特定のタイプおよび／または種類の生物学的生物による侵入および／またはコロニー形成に起因する汚染および／またはファウリングから高い流速および／または高体積流量を経験する水性環境に曝露される、水生環境中におよび／またはそこに隣接して浸漬される、および／または部分的に浸漬される、アイテムおよび／または構造体を保護する際に使用するための改善されたデバイス、システム、および方法に関する。より具体的には、水生環境への曝露の期間の間、ミクロおよび／またはマクロファウリングから、そのような構造体および／または基材を保護するための改善された方法、装置、および／またはシステムが開示される。

バイオファウリングとして知られる、水生環境中の構造体に対する様々な海洋生物の成長および付着は、娯楽および産業の両方のボートおよび海運産業、石油およびガス産業、発電所、水処理プラント、水管理および制御、灌漑産業、製造業、科学研究、軍隊（工兵隊を含む）、ならびに漁業を含む、多くの産業にとって顕著な問題である。沿岸水、港湾水、または海洋水（およびそれらの淡水対応物）に曝露される、ボートの船体、水中ケーブル、チェーン、および杭、石油掘削プラットフォーム、ブイ、封じ込めブームシステム、漁網、埠頭、および桟橋と関連付けられたものなどのほとんどの表面は、フジツボ、ムール貝（ならびにカキおよび他の二枚貝）、コケムシ（ｂｒｙｏｚｏａｎ）、ヒドロ虫（ｈｙｄｒｏｉｄ）、チューブワーム、ホヤおよび／または他の尾索類などの動物種、ならびに様々な植物種によって、最終的にコロニー形成される。バイオファウリングは、様々な植物および／または動物種の間のそれらが最終的に付着する基材の態様との相互作用から結果的に生じ、これが、バイオファウリング生物を基材に堅固に結合する接着剤の形成につながり、これが、バイオファウリングにつながる。単純に見えるが、バイオファウリングのプロセスは、無数の微生物、マクロ生物、および水生環境の絶えず変化する特性によって影響を受ける非常に複雑な相互作用網である。

バイオファウリングの経済的影響は、多くの産業にとって最大の関心事である。水生環境に曝露された様々なバイオファウリング誘発腐食とは別に、バイオファウリングの別の顕著な経済的影響は、水消費または水の移動を伴う多くの施設の熱交換表面および／または他の湿潤表面上におけるバイオファウリングおよび／またはファウリング誘発スケールの形成である。例えば、大規模な水システムは、多種多様なプロセスで使用されており、それらの最も基本的なこれらのシステムは、高温の流体またはガスから低温の流体またはガスへの熱伝達に依存しており、この熱は、典型的には、「熱伝達表面」を通じて伝わり、熱伝達表面は、多くの場合、高温物質と低温物質とを分離する熱伝達配管の金属壁である。多くの場合、流体は、水を含むことになり、水は、多くの場合、湾、海、および／もしくは海洋から引き出された塩水、川、湖、もしくは井戸／帯水層から引き出された淡水、または様々なソースからの廃水とすることができる。水は、多くの生命体にとって好ましい環境であり、これらのファウリング生物は、多くの場合、熱伝達配管の接液表面にコロニー形成し、システムの熱伝達率を顕著に低減し得る。多くの場合、熱伝達表面上に形成された薄いバイオフィルムでさえ、この表面を顕著に断熱することになり、その熱伝達効率を低減させ、システムの全体的な作動コストを大幅に増加させる。

様々な水システムにおいてバイオファウリングの蓄積を停止および／または低減する試みにおいて、多種多様な方法が使用されてきた。バイオファウリングを改善するための一般的な試みの１つは、取水濾過の使用であるが、原水の取水に必要な大きい体積および／または高い水の速度は、典型的には、水流から魚および／またはより大きい破片を濾過するために、そのような努力を制限する。濾過に加えて、ほとんどの水システム、特に水システムは、原水の流れを何らかの形態の酸化殺生物剤または他の添加剤、最も一般的には、漂白剤、場合によっては、ガス状塩素、漂白剤／臭化ナトリウム、二酸化塩素、モノクロラミン、およびモノブロラミンで処理する。そのようなシステムの購入および／または作動の高いコストに加えて、そのような腐食性物質（塩素の場合、強力な酸化剤であり得る）は、意図された使用環境をはるかに超えて有害な影響を引き起こす可能性があり（すなわち、一旦、放出されると、それらは、周囲の水生環境中の生物を損傷させる可能性がある）、これらの物質の多くは、それらが保護することを意図するアイテムそのものまたは関連システム構成要素の腐食および／または分解を促進する可能性がある。多くの施設、特に発電業界における追加の問題は、米国環境保護庁（ＵＳＥＰＡ）のために、およびそれによって展開された規制が、典型的には、「最も利用可能な技術」として、１日当たり２時間、０．２ｐｐｍ以下の遊離塩素の平均残留量を許可することである。そのように制約されたプラントについて、処理は、１日の９％未満しか許可されないため、微生物および／または他のファウリング要素が定着し、コロニー形成し、かつ保護バイオフィルム層を形成する機会を与える。水システム内のファウリングを制限する試みにおいて、そのような水に追加され得る多くの他の毒素および／または化学物質について、同様の制限および／または安全上の懸念が存在する。

多くの事例では、業界は、ファウリングおよび／またはスケール形成がそれらの給水システム内で発生することを単に許容することになり、これらの業界は、洗浄、修理、ならびに／またはファウリングおよび／もしくはスケール形成の影響に別様に対処するために、影響を受けるシステム／サブシステムを定期的にサービスからバイパスおよび／または除去することを期待することになる。例えば、所与の供給システム内の水流は、ファウリング生物および／または他の閉塞物のいくつかを望ましくは殺す、および／または除去するために、毒剤および／または腐食剤がシステムに注入された状態で、停止および／または逆転され得る。様々な事例では、弁、センサ、熱交換器配管および／または他の構成要素などの、様々な構成要素の洗浄および／または交換が達成され得る。明らかに、そのような活動は、非常に費用がかかる、労働集約的である、時間がかかる、および／または汚染された表面に損傷を結果的にもたらし得、そのような措置はまた、そのような進展中のシステム／サブシステムのダウンタイムに対応するために追加のシステムリソース（すなわち、過剰能力）を購入することを企業に要求し得る。

それゆえに、水生環境に曝露された表面上のバイオファウリングの量を排除または低減する、改善されたデバイス、システム、および方法に対する必要性が存在する。

本明細書に開示される様々な発明は、水性環境内で曝露された基材または他の構造体をファウリング生物の存在および／または他の影響から完全に隔離することが非実用的、不可能、および／または不便であり得る状況を含む、水生環境への長期間の曝露に対するミクロおよび／またはマクロファウリングから構造体および／または基材を保護するための改善された方法、装置、および／またはシステムの必要性の理解を含む。これは、水性環境中の環境水が循環、消費、および／もしくは利用されている（すなわち、水のために、および／または淡水のために蒸留されている）状況、ならびに／またはセンサもしくは他のデバイスが周囲の水性環境を記録および／もしくはサンプリングするために利用されている状況の両方の水の通過および閉ループを含む。

本明細書に開示される様々な発明は、「保護された」基材が、無酸素性、酸性ならびに／または完全に密閉された包囲体内でおよび／もしくは基材に近接して発現し得る他の条件（ならびに／または微生物の誘発腐食の作用などの、そのような周囲環境に関連する他の条件）からの腐食または他の影響を受け得るという点で、基材を周囲の水性環境から完全に隔離する、完全に密閉された環境および／または水性流体「ループ」が、水性環境の様々な悪影響から基材を適切に保護しない可能性があるという理解をさらに含む。したがって、基材の最適な保護は、保護される基材から幾分「上流」の場所で、水性環境内の取水および／または再循環水を「前処理」または「処理」する、包囲体または同様のデバイスによって提供され得る。

様々な実施形態では、周囲の水性環境の１つ以上の特徴または特性から基材を包囲、保護、濾過、選別、分離、隔離、保護および／または遮蔽するために、基材または他の物体の上流および／または別様にそれらの近くに位置付けられ得る、バイオファウリング防止包囲体、濾過媒体、投与デバイス、前処理デバイス、混合デバイス、および／または同様のデバイスが説明され、２０２０年３月１３日出願の「ＢＩＯＦＯＵＬＩＮＧ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮと題された同時係属中の特許協力条約（ＰＣＴ）特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０／２２７８２号、および２０１９年１１月１日出願の「ＤＵＲＡＢＬＥ ＢＩＯＦＯＵＬＩＮＧ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と題された同時係属中の特許協力条約（ＰＣＴ）特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／５９５４６号に説明されている様々な実施形態の採用を含み、これらの開示は、参照によりその全体が本明細書に各々組み込まれている。より具体的には、包囲体、濾過媒体、投与デバイス、前処理、および／または混合デバイスの様々な実施形態は、望ましくは、デバイスを通過するおよび／またはそれに近接する水および／または他の水性流体と相互作用することになり、任意選択的に、水の化学組成を潜在的に変化させながら流体流からのいくつかのファウリング生物の濾過および／もしくはスクリーニングすることを含む、ならびに／または任意選択的に、デバイスを通過し得る任意のファウリング生物に直接および／もしくはそれらに近接して様々な量の殺生物剤および／もしくは他の物質を適用する、様々なやり方で水を変化させるように機能することが望ましい。様々な実施形態では、デバイスの活動は、いくつかの種類のミクロおよび／または媒体による直接のバイオファウリングから下流の基材を保護するとともに、少なくともいくつかの事例では、１つ以上の基材上の比較的耐久性のある「人工」表面バイオフィルム、コーティングまたは層の形成を増進するように機能し得、このことは、デバイスがない場合でも、長期間、望ましくないタイプのバイオファウリング生物による基材表面のその後の定着、動員および／またはコロニー形成を潜在的に阻害、妨害、回避、および／または防止し得る。

様々な実施形態では、開示された包囲体システムは、望ましくは、「保護された」水性環境内の環境条件を変化させて、様々なバイオファウリング生物が水性環境内の様々な基材表面に定着および／またはコロニー形成することを阻害および／または防止し得る。いくつかの実施形態では、包囲体システムは、保護された環境内の様々なバイオフィルム生成生物のタイプ、量、および／または「混合」を変化させて、バイオフィルム形成の厚さ、速度、および／または程度を低減するとともに、それによって形成されるバイオフィルムを潜在的に変化させる（例えば、フィルム形成の速度を低減する、および／または最低限の熱絶縁品質を有するバイオフィルムを形成する）特徴を含み得、変化は、基材のバイオフィルム組成、厚さ、および構造的完全性の変化を含む。例示的な実施形態は、幼生および／もしくは小さい生物が基材表面に定着することを阻害および／もしくは防止するために、ならびに／またはそのような定着を低減もしくは遅延させるために、水性環境に対する変化を含み得る。様々な代替的な実施形態では、開示される包囲体の特徴は、保護された水性環境の特定の領域内の水の流れの体積および／または水の滞留時間を制御および／または変更し得、流れ制限器および／または導流器として作用する構成要素を含み得、繊維性媒体自体内および／または繊維性媒体の個々の細孔内もしくはそれらの間を含む、水性環境内の流体の混合および／または層流／非層流（乱流、層流、および／またはそれらの様々な組み合わせを含む）を誘発する繊維性基質媒体を含み得、任意選択的に、１つ以上の殺生物剤もしくは他の化学物質／材料投与装置、および／または投与装置を通って水が流れるときに放出される殺生物剤をカプセル化する水溶性または分解性樹脂を含む、制御された殺生物剤放出プロファイルを提供する構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、保護された水生環境をより大きい生物から濾過および／または遮蔽するとともに、生物が、繊維性基質媒体自体を含む、包囲体システムの様々な構成要素を閉塞または「目詰まり」させることを防止し得る、繊維性媒体が利用され得る。

包囲体、濾過、投与、および／または混合デバイスの様々な実施形態では、システム構成要素は、望ましくは、外部の水性環境から水システム内へのある量の水または他の水性流体を可能にする開口部、空隙および／または窓形成を組み込むことになり、いくつかの実施形態では、システムは、デバイスを通過する、および／または水システム内に残留する液体の水の化学組成および／または濁度を変化させ得、流体源（すなわち、デバイスを通過する前）であり得る開放された水性環境のものと比較して、水性流体システム内の液体中に懸濁された、異なるレベルの粘土、沈泥、細かく分割された無機および有機物、藻類、可溶性着色有機化合物、化学物質および化合物、プランクトンならびに／または他の微視的生物に潜在的につながり、それらのレベルは、システム内に収容されている異なる基材のファウリングおよび／もしくは腐食（ならびに／またはファウリングおよび／もしくは腐食の欠如）の様々なレベルに様々な形で寄与し得る。

様々な実施形態では、本明細書に説明されるデバイスは、システム内の、ならびに潜在的に保護される「基材」および／または表面とみなされ得る水性媒体と接触している、包囲体、境界壁、弁、熱交換器、センサ、および／または他のデバイスを含む、様々な水システム構成要素を有する給水システム内で少なくとも部分的に「濾過された」、「処理された」、「投与された」、および／または「区別された」水生環境を生成するように作用する。望ましくは、本明細書に説明されるデバイスは、様々な表面および／またはシステム構成要素に、様々なタイプのバイオファウリングに寄与する水生生物の定着および／または動員に不利にさせる潜在性を有する（１つ以上のタイプのバイオファウリング生物について、「負の」定着の手掛かりを作製する表面、ならびに「正の」定着の手掛かりを欠くおよび／またはその低減されたレベルを提示し得る表面を含み得る）。本明細書の様々な実施形態に説明されたデバイスおよび／または他の構築物はまた、望ましくは、バイオファウリングに寄与する多くの海洋生物が、水システムに侵入すること、ならびに／または基材の浸漬および／もしくは部分的に浸漬された表面に接触すること、および／もしくはコロニー形成することを濾過、低減、および／または防止し得る。

様々な実施形態では、ファウリング防止デバイスは、透過性の形成可能な基質および／または構造体材料を含み得、少なくとも１つの例示的な実施形態では、紡績ポリエステル糸から作製されたポリエステル織物構造体を含み得る。少なくとも１つのさらなる実施形態では、紡績ポリエステル糸の採用が、望ましくは、微小および／または微視的スケールで構造体材料の有効表面積および／または細線維化を増加させ得、これは、望ましくは、（１）構造体を通って延在する天然および／もしくは人工の開口部の「有効」もしくは平均サイズの顕著な減少につながり得る、（２）構造体を通るおよび／もしくは構造体内の開口部内の「自由空間」の量および／もしくは幅を減少させ、それによって、構造体の表面との微生物（流入／流出液体内の）の間の分離距離を潜在的に低減させ得る、ならびに／または（３）デバイスの下流の水質の変化を様々なやり方で変更および／もしくは誘発し得る。構造体の減少した平均開口サイズは、望ましくは、液体の「濾過」を増加させて、様々な生物学的生物および／または他の材料が構造体を自由に通過するのを低減および／または防止し、多くの場合、構造体を最終的に通り抜け得る生物のサブセットに対する構造体内の「滞留時間」を増加させるとともに、所与の局所エリア内の水の総量および／または構造体内の細孔もしくは他の開口部のセットを顕著に低減することになる。これらの因子は、望ましくは、構造体の壁に出入りするミクロおよびマクロ生物（ならびに様々な有機および／または無機の汚染物質および／または他の化合物）のサイズおよび／または生存率の顕著な低減または計量を結果的にもたらすことになる。さらに、これらの態様はまた、望ましくは、繊維性基質材料自体および／またはその開口部内で発生し得るバイオファウリングまたは他の分解の量、程度および／または速度を低減することになり、望ましくは、長期間、包囲体の構造体の可撓性、透過性、および／または他の特性を維持する。

いくつかの実施形態では、包囲体の構造体壁の少なくとも一部分は、いくつかの量の液体および／または他の物質が、比較的制御および／または計量された様式で、媒体の壁を通って通過および／または「濾過」することを可能にするのに十分な程度まで窓形成および／または穿孔され得（すなわち、外部または「開放された」水性環境から、包囲体の「下流」に位置する水システムまで）、これは、包囲体から下流であるが、保護される水システムから「上流」に位置する「区別された」水性環境の作成を含み得る。開放された環境から区別された水性環境への液体および／または他の組成物の移動、ならびに区別された水性環境から水システムの取水口への、および／またはそれを通る水の後続の移動は、（様々な天然および／または人工のプロセスと組み合わせて）、望ましくは、「区別された」水性環境内で、比較的「異なる」または動的な「人工の」環境、特に、周囲の水性環境の動的特性とは多くの形で異なる特性を有する環境を誘発、促進および／または形成し、望ましくは、多くのバイオファウリング生物にとって「望ましくない」区別された環境を与え、それによって、バイオファウリングが包囲体内および／またはそのすぐ下流で発生することを低減および／または排除する。加えて、包囲体の壁の多数の小さい穿孔の存在は、望ましくは、取り入れおよび／または交換液体の様々なレベルの濾過を提供し得、壁細孔を介して区別された水性環境に入る生物の数および／または生存率を潜在的に低減するとともに、包囲体内のおよび／または媒体壁の近くを通り得る包囲体の外側の生物に悪影響を及ぼし得る。

様々な実施形態では、包囲体ならびにそれを通る任意の任意選択の開口部および／または穿孔の存在は、周囲の水性環境よりも内部の基材のミクロおよび／またはマクロファウリングを助長しない可能性がある、包囲体から下流の「包囲された」または「部分的に包囲された」水性環境を形成し得、周囲の水性環境のバイオフィルム局所定着の手掛かりよりも、低い正のレベルにある、区別された水性環境内のバイオフィルム局所定着の手掛かりの実在および／または存在を含み得る。望ましくは、システムの包囲体および／または他の構成要素は、周囲の開放された水性環境内の同様の因子および／または化合物と比較して、「区別された」水性環境および／または水システム内の様々な環境因子および／または化合物の組成および分布に「差」を生じさせ得、これらの「差」は、（１）任意の保護された基材の表面上、（２）包囲体の内壁表面上、（３）包囲体の壁の開口部および／もしくは穿孔の隙間内、ならびに／または（４）包囲体の外壁表面上で発生する顕著な量のバイオファウリングを阻害および／または防止する。いくつかの実施形態では、包囲体および／または他のシステム構成要素は、ミクロおよび／またはマクロファウリング生物の一部および／または全てが任意の保護される基材からある程度遠位に位置することを誘発および／または推進する、「区別された」水性環境内の定着の手掛かりの勾配を生じさせ得るが、一方、他の実施形態では、包囲体および／または他のシステム構成要素は、基材のバイオファウリングおよび／他の分解を助長しない、１つ以上の保護される基材に近接する微小環境を形成し得る。さらに他の実施形態では、包囲体および／または他のシステム構成要素は、水システム内の熱交換器および／または熱交換管の入口に直接隣接するなどの、基材構成要素に近接しておよび／またはそのすぐ上流に位置付けられ得、依然として、本明細書に説明される様々な保護を提供する。

様々な実施形態では、包囲体は、構造体内のより小さい開口部、穿孔および／または細孔を有する複数の繊維性基質媒体とともに、開放された底部および／または上部（またはその一部分）などの１つ以上のより大きい開口部、ならびに水入口の側面の様々な開口部を含み得る。様々な実施形態では、「大きい」開口部は、システムの包囲体壁の外部表面積の表面積の少なくとも１０％以上を含む包囲体内の開口部として画定され得るが、一方、他の実施形態では、大きい開口部は、包囲体壁の外部表面積の表面積の２％以上、５％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、および／または４０％以上である面積を含み得る。様々な他の実施形態では、複数の比較的小さい開口部（すなわち、包囲体壁の外部表面積の表面積の０．２５％～２％）は、本明細書に説明されるより大きい開口部の１つ以上と機能および／または構造において幾分同等であり得る。

様々な開示される実施形態では、開示されるシステムから下流の水性環境内の独自の保護された環境は、水システム内の１つ以上のバイオフィルムの形成を誘発または増進し得る、保護される水システム内の細菌および／または他の微生物の独自の量および／または多様性を誘発し得、そのようなバイオフィルムは、保護されていない環境で通常遭遇するバイオフィルムよりも、基材に「あまりしっかりと取り付けられていない」可能性がある。そのようなバイオフィルムは、基材および／または中間バイオフィルム層からのファウリング生物の除去および／または「掻き取り」を容易にし得る。そのような場合、ミクロフローラおよび／またはミクロファウナは、天然または未処理の水性環境に位置するものとは異なる門（すなわち、異なる細菌および／またはシアノバクテリア、および／または珪藻）を含み得る。いくつかの実施形態では、結果的に得られるバイオフィルムは、より薄いか、または損なわれた構造的完全性を含み得る。いくつかの代替的な実施形態では、水量および／または速度に応じて、ポンピング状況で水を動かすことは、より静止したまたは静的な環境よりもより固着性のバイオフィルムの形成のみを可能にし得、これらの固着性バイオフィルムは、任意選択的に、特に誘導性歪みを含まない場合がある、および／またはより誘導性の天然に発生するバイオフィルムと比較して、十分な物理的支持構造体および厚さを欠いている場合がある。

本発明のいくつかの実施形態では、保護された基材について本明細書に説明されるバイオファウリング保護および／または有効性の一部または全ては、望ましくは、様々な補足的なバイオファウリング防止剤の使用なしで、包囲体およびその透過性の形成可能な基質、繊維性基質、および／または構造体壁材料によって提供され得るが、一方、他の実施形態では、包囲体は、壁構造および／またはそのコーティングのある部分に１つ以上の殺生物剤および／またはファウリング防止剤を組み込む、透過性の形成可能な繊維性基質および／または構造体壁材料を含み得る。いくつかの実施形態では、殺生物剤および／またはファウリング防止剤は、システム自体の壁および／または構成要素にバイオファウリング保護を提供し得る（包囲体は、基材の下流に、あるレベルのバイオファウリング保護を提供する）が、一方、他の実施形態では、殺生物剤および／またはファウリング防止剤は、基材自体に同様に、ある程度のレベルのバイオファウリング保護を提供し得、さらに他の実施形態では、殺生物剤および／またはファウリング防止剤は、包囲体および基材の両方、ならびに／またはそれらの様々な組み合わせにバイオファウリング保護を提供し得る。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、包囲体は、紡績ポリエステル糸から作製されたポリエステル材料の透過性の形成可能な繊維性基質から形成された複数の交換可能なモジュール式構成要素を含み得、これは、少なくとも片側（包囲体の外部に面する表面など）を殺生物性化合物もしくはコーティングまたは殺生物剤を含有する塗料でコーティングされ得、殺生物剤化合物の少なくとも一部が、材料の本体内への道筋の少なくとも一部分を透過する。少なくとも１つのさらなる実施形態では、リング紡績ポリエステル糸の採用が、望ましくは、微小および／または微視的スケールで構造体材料の有効表面積および／または細線維化を増加させ得、これは、望ましくは、（１）構造体を通って延在する天然の開口部の平均サイズの顕著な減少につながり得る、ならびに／または（２）構造体を通るおよび／もしくは構造体内の開口部内の「自由空間」の量および／もしくは幅を減少させ、それによって、微生物（流入／流出液体内の）と構造体上に常在する殺生物剤コーティングとの間の分離距離を潜在的に低減させ得る。そのような実施形態の構造体の減少した平均開口サイズは、望ましくは、液体の「濾過」を増加させて、様々な生物学的生物および／または他の材料が、包囲されたか、または境界のある環境に入ることを低減および／または防止することになるが、一方、開口部内の低減された「自由空間」は、望ましくは、生物が殺生物性コーティングに非常に近づいて通過するため、包囲体を通過する生物に対する殺生物剤の効果を向上または増幅することになる（殺生物剤と様々な生物との間に起こる直接接触の向上した潜在性を含む）。これらの因子は、望ましくは、包囲体内を通るミクロおよびマクロ生物（ならびに様々な有機および／または無機の汚染物質）のサイズおよび／または生存率の顕著な低減を結果的にもたらすことになる。さらに、包囲体の構造体上および／または構造体内の殺生物剤のコーティングおよび／または塗料および／または添加剤の存在は、望ましくは、包囲体材料自体および／またはその開口部内で発生し得るバイオファウリングまたは他の分解の量、程度および／または速度を顕著に低減することになり、望ましくは、長期間、包囲体の構造体の可撓性、透過性および／または他の特性を維持する。

いくつかの実施形態および／またはいくつかの水性環境では、可撓性材料の少なくとも外面上の任意選択の殺生物剤コーティングの存在は、望ましくは、包囲体自体内の開口部上および／または開口部内で受けるバイオファウリングおよび／または他の分解の厚さ、密度、重量および／または程度を低減することになり、このことは、基材から上流の包囲体の所望される位置における包囲体の耐用年数を延ばすことになる。多くの状況では、包囲体の様々な構成要素のバイオファウリングは、構成要素の重量および／または剛性を顕著に増加させ、これは、包囲体、包囲体、および／または包囲体に取り付けられた構造体（基材自体の一部分を含み得る）を損傷するとともに、包囲体および／またはそれに取り付けられた任意の物体の浮力に悪影響を及ぼし得る。加えて、包囲体構成要素のバイオファウリングは、様々な構造体構成要素の可撓性および／または延性を低減させ得、構造体および／または関連する取り付け機構の早期の破れおよび／または故障を引き起こし得る、および／またはそれに寄与し得る。さらに、包囲体上／内のバイオファウリング形成は、包囲体構造体を通る、および／またはその中の開口部のサイズを潜在的に「目詰まりさせる」または縮小する、および／または閉じる可能性があり、これは、潜在的に、望ましくない様式で透過性を変化させる、および／または包囲体を自由に流れる取水の能力を阻害し得る。

少なくとも１つの実施形態では、ファウリング防止包囲体は、複数の交換可能なモジュールを含み得、これは、同じまたは異なるサイズ、形状、厚さ、および／または殺生物剤（もしくは他の材料）コーティングのモジュール式濾過および／または投与要素を含み得、いくつかの場所における殺生物剤コーティングされたフィルタモジュール、およびシステムの他の場所におけるコーティングされていないフィルタモジュールの使用を含む。同様に、いくつかのモジュールは、流体流の開始後、限られた期間、最初に溶出および／または別様に分配する殺生物剤コーティングを含み得、この期間は、水システムおよび／または上流リザーバ区分が、区別された環境を発現することを可能にし、区別された環境は、様々な阻害性物質を生成して、最初の殺生物剤の溶出が、より低いおよび／またはより有効性のないレベルまで低下した後、および／または溶出もしくは分配を停止した後に、基材にその後のバイオファウリング保護を提供し得る。

実施形態の上記および他の目的、態様、特徴、および利点は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによってより明らかになり、より良好に理解され得る。

ファウリング防止包囲体および／または構造体を含むファウリング防止システムの１つの例示的な実施形態を図示する。 図１Ａのファウリング防止システムにおけるレースウェイの斜視図を図示する。 一連の例示的なレースウェイおよび関連構成要素を図示する。 図２Ａの１つの例示的なレースウェイの側面斜視図を図示する。 本明細書に開示される様々なファウリング防止システムで使用するための例示的なモジュールまたは構造体の斜視図を図示する。 展開可能なファウリング防止シートまたは同様の構成要素を組み込む例示的なファウリング防止システムの構成要素を図示する。 冷却液または他の水源の供給源として海水および／または淡水を利用するファウリング防止システムの別の例示的な実施形態を図示する。 バイオファウリングを低減し、かつ海水、淡水、汽水、または様々な工業目的のためのいくつかの他の水性液体の利用を容易にするためのシステムの別の例示的な実施形態を図示する。 １回通過冷却または再循環冷却システムの水源として使用するための、天然または人工のリザーバまたは池の１つの例示的な実施形態の斜視図を図示する。 図７Ａのリザーバで使用するための包囲体壁および／または他の構成要素の様々な配置を組み込むバイオファウリング保護システムの１つの例示的な実施形態を図示する。 図７Ａのリザーバで使用するための包囲体壁および／または他の構成要素の様々な配置を組み込むバイオファウリング保護システムの別の例示的な実施形態を図示する。 図７Ａのリザーバで使用するための包囲体壁および／または他の構成要素の様々な配置を組み込むバイオファウリング保護システムの別の代替的な実施形態を図示する。 複数の層を有する壁構造体を組み込む、様々なバイオファウリングの影響から給水システムを保護するためのシステムの別の例示的な実施形態の斜視図を図示する。 リザーバへ／から水性液体および／または他の材料もしくは物質を追加および／または除去するための補足的なポンピングシステムを含むバイオファウリング阻害システムの１つの例示的な実施形態を図示する。 布媒体内における使用のための例示的な紡績糸の走査型電子顕微鏡の顕微鏡写真を図示する。 図１０Ａの糸の中央体の断面図を図示する。 ＰＥＴ紡績糸を含む編布の拡大図を図示する。 様々なファウリング防止包囲体設計における使用のための例示的な圧延シート布を図示する。 接着剤、面ファスナ材料を組み込む、巻かれたシート布の１つの例示的な実施形態を図示する。 構造体の前面から背面に延在する様々な細孔開口部および通路を有し、殺生物剤コーティングが、少なくとも部分的に布およびその細孔内に浸透している、透過性構造体の１つの例示的な実施形態の断面図を図示する。 コーティングされていないポリエステル織布の別の例示的な実施形態を図示する。 殺生物剤コーティングでコーティングされた１３Ａの実施形態を図示する。 天然のコーティングされていない黄麻布を図示する。 溶剤ベースの殺生物性コーティングおよび水ベースの殺生物性コーティングでコーティングされた図１４Ａの布を図示する。 コーティングされていないポリエステル布を図示する。 殺生物性コーティングでコーティングされた図１５Ａの布を図示する。 コーティングされていない紡績ポリエステル布を図示する。 殺生物性コーティングでコーティングされた図１５Ｃの布を図示する。 コーティングされていない紡績ポリエステル布地を図示する。 コーティング後の図１５Ｅの紡績ポリエステル布地のコーティングされていない側を図示する。 一連の実験用レースウェイが、様々な量の、濾過された、事前調整された、および／または投与された環境水を流す際の様々なシステムの実施形態のファウリング防止効果を決定するために構築されたことを図示する。 図１６の実験用レースウェイにおける７日間の浸漬後の様々な基材のファウリングの影響を図示する。 図１６の実験用レースウェイにおける７日間の浸漬後のレースウェイのファウリングの上面図を図示する。 追加の実験用レースウェイのポンプおよび配管構成の概略的な上面図である。 図１９の実験用レースウェイにおける３０日間の浸漬後のレースウェイのファウリングの上面図を図示する。 様々な水吐き口上のレースウェイのファウリング蓄積の図を含む、図１９の追加の実験用レースウェイのいくつかの斜視図を図示する。 図１９の対照、保護された（すなわち、処理された水）、標準、および大型のレースウェイ上のバイオファウリング蓄積の図を図示する。 ３月上旬の初期作動時の図１９のレースウェイの寸法および水流特性の表形式の図である。 様々なサンプリング期間にわたる、周囲の水および図１９のレースウェイの化学組成特性の表形式の図である。 ３０日間の浸漬後の図１９のレースウェイ内の基材上の様々なタイプおよび量のバイオファウリングの表形式の図である。 ２か月の浸漬後の図１９のレースウェイ内の基材上の様々なタイプおよび量のバイオファウリングの表形式の図である。 リザーバまたはタンクに、またはそれらから水性液体および／または他の材料もしくは物質を追加および／または除去するための保護ポンピングシステムの別の例示的な実施形態を図示する。 ２か月の浸漬後の様々な基材上の異なるファウリング蓄積を図示する。 ２か月の浸漬後の保護されていない制御ポンプおよび様々な関連構成要素、標準ポンプおよびレースウェイ、高速ポンプおよびレースウェイ、ならびに大型ポンプおよびレースウェイ上のバイオファウリングを図示する。 例示的な試験設定におけるレースウェイの様々な寸法および性能特性の表形式の図を図示する。 表面積を劇的に増加させる、および／またはファウリング防止包囲体の濾過能力を潜在的に変化させ得る、起伏のある、および／またはアコーディオン状の布表面などの、折り曲げられた、または波形の複雑な布構造の１つの例示的な実施形態を図示する。 水の単一の流れに対して複数のモジュールの使用を可能にする、流体流に平行に複数の繊維性構造体モジュールを含む代替的なファウリング防止ユニットを図示する。 １層の包囲体、２層の包囲体、および３層の包囲体を含む、多層包囲体を使用して水の事前調整を調べる、別の包囲体試験の概略的な上面図を図示する。 Ｃａｐｅ Ｍａｒｉｎａのドックおよび／またはバージから、様々な保護包囲体配置を有する金属チェーンが吊り下げられた、別の実験用試験を図示する。

本明細書に説明される様々な実施形態の開示は、法的要件を満たすために十分な特異性を有して提供されるが、これらの説明は、必ずしも特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。特許請求の範囲の主題は、多種多様な他のやり方で具体化され得、異なるステップまたは要素を含み得、そして、過去、現在、および／または将来の開発を含む他の技術と組み合わせて使用され得る。本明細書に提供される説明は、個々のステップまたは要素の配置の順序が明示的に説明されているときを除いて、様々なステップまたは要素の中のまたはそれらの間のいかなる特定の順序または配置も示唆するように解釈されるべきではない。

本明細書に開示されるのは、バイオファウリングを受け易い水性環境または水性保持タンク内に位置する（またはそれらの中に配置される）基材または他の物体に近接して、それらの周囲、中、上部および／または下に利用され得る、様々な組立容易および／または使用容易なシステムおよび／またはデバイスである。様々な実施形態では、浸漬および／または部分的に浸漬された基材または他の物体（またはその一部分）を、水性バイオファウリングの影響から保護し得るシステム、デバイスおよび方法が開示され、様々なシステム構成要素が枯渇および／または除去され得る後のある程度の期間、基材によるバイオファウリング耐性の形成および潜在的な保持を含む。

様々な実施形態では、開示されるシステムは、ポリエステル、ナイロンまたはレーヨン構造体などの比較的安価で容易に入手可能な材料、および／または綿、リネンまたは黄麻布構造体（またはそれらの様々な組み合わせ）などの天然材料から形成される構造体または包囲体構成要素を利用し得る。構造体は、自然に、または設計上、経時的に劣化し得る、特に構造体の耐用年数内または構造体の耐用年数の前の任意の時間内に劣化し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの有効成分および／または殺生物剤は、構造体の表面に添加されるか、または構造体もしくは包囲体内に組み込まれ得る。非限定的な例では、殺生物剤は、当業者に一般に知られている任意のプロセスを用いて、構造体のポリマーブレンド、繊維、フィラメント、糸および／または糸束内に組み込まれ得る。様々な実施形態では、システムのモジュール式構成要素は、システムがバイオファウリング阻害剤として無期限に機能することを可能にするために取り外し可能および／または交換可能であり得、いくつかの実施形態では、システムの正常作動中にいくつかのシステム構成要素の交換可能性を潜在的に含み得る。

本明細書に開示される様々な実施形態では、「区別された水性環境」、「局所的な水性環境」、および／または保護されるか、もしくは処理される環境という用語は、ファウリング防止システムの影響および／または存在に起因して、ファウリング防止包囲体を通過した可能性がある、および／または変化した可能性があるか、もしくは変化することになる、取水の一部および／または全てを広く包含することを意味し、１）包囲体またはシステムの他の構成要素を既に通過した任意の水、２）包囲体の内面と外面との間の任意の細孔または空間内の（すなわち、繊維性基質内で「同伴された」）任意の水、および／または３）包囲体の外面に直ぐ近接する任意の水のうちの１つ以上（および／またはそれらの任意の組み合わせ）を含み得る。様々な実施形態では、「水性水は、塩水または海水、淡水および汽水を指し得る。

いくつかの実施形態では、取水の全量がファウリング防止システムを通過し得るが、一方、いくつかの代替的な用途では、取水量の一部分のみがファウリング防止システムを通過し得る。様々な実施形態では、「処理された」または「区別された」水性環境は、望ましくは、給水システムの内部配管内および／または貯水タンクの壁内などの、ファウリング防止システムの「下流」に位置付けられることになり、タンクの内壁は、保護される「基材」を構築し得、小川、湖、井戸、港、またはリザーバなどの外部環境源からポンピングされる水の一部または全ては、基材が保護されることを求められる「開放された水性環境」を構築する。

様々な実施形態では、本明細書に説明されるものなどのファウリング防止システムは、保護された基材に周期的にバイオファウリング保護を提供するために利用され得、これは、保護された基材に近接する水流が増加、減少し得るとき、および／またはいくつかの他の水流変化が所望されるときに（ファウリング防止システムの構成要素または要素を通る流体の交差流および／または逆流もしくは「逆洗」）、バイオファウリング保護の中断を含み得、バイオファウリング保護は、保護された基材に近接する水流が「通常」または所望のレベル（変化前水流レベルと同じであってもよく、または異なってもよい）で再開されている期間に潜在的に再開する。そのような機会は、システムの能力を越えて、冷却水および／または他の水の実質的なレベルに対する必要性を含み得、これは、増加した流れの期間中にシステムによって提供されるバイオファウリング保護の一部または全てを低減および／または取り除き得るが、一旦、水流量が所定の設計閾値を下回って低減すると、バイオファウリング保護の再開を提供し得る。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、ファウリング防止システムは、水源として海水および／または淡水を使用するシステムのためのバイオファウリング防止システムとして特定の有用性を有して提供され得る。この実施形態では、水性環境中に浮遊するか、または部分的／完全に浸漬された包囲体または「リザーバ」が提供され得、包囲体は、通常の使用ベースでシステムによって直ちに必要とされ得るよりも大量の水性流体を包含する。開示されるシステムは、望ましくは、包囲体を通して水をリザーバに引き込むために、リザーバの水入口に位置付けられ得る。バルク水分子および／または液滴がリザーバ内の水柱を通過するのに掛かる時間の間、水柱内の天然および／または人工プロセスは、望ましくは、少なくとも１つの水の化学組成因子が、水システムのための入口に移動する前に増加および／または枯渇しているように、リザーバ内の水の水の化学組成を変化させ得る（例えば、水中の溶存酸素レベルを低減するなど）。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、システムの適切な設計、サイズ、形状、および／または他の特徴を決定するための方法が、望ましくは、システムから下流のバイオファウリングを低減および／または排除するために、推奨される最小の、包囲されたか、または境界のある体積および／または水交換速度を決定するために利用され得る。システムが、製造プラント（すなわち、発電所、淡水化プラント、精製所および／または他の製造施設）用の水源および／または他の源水を提供するために利用され得る、膜フィルタ構成などの、いくつかの実施形態では、開示される方法は、水および／またはプラントの他の導管内のバイオファウリングを低減および／または排除するために、かつ、いくつかの実施形態では、水の追加の濾過および／または精密濾過を必要とせずに、潜在的に利用され得る。様々な実施形態では、包囲体または同様のシステムは、複数のモジュール式パネルを含み得、所望されるときに、パネルのうちの１つ以上が交換され得る。いくつかの実施形態では、パネルは、システムが正常作動中に交換され得る。

様々な実施形態では、システムの設計および使用は、特定の条件下で、基材および／またはシステム壁上の層、バイオフィルム、および／または材料の堆積の形成を潜在的に増進、誘発および／または推進し得、このことは、ミクロおよび／またはマクロ生物が、続いて、保護された基材の一部または全てにコロニー形成、動員、および／またはファウリングしようとすることを低減、撃退、阻害、および／または防止する（すなわち、基材にあるレベルの「バイオファウリング接種」を提供する）。例えば、本明細書に開示されるシステムの様々な実施形態は、水システム内に独自の水性環境の生成を引き起こし得、基材の表面に近接する１つ以上の水性層内を含むその環境内に、微生物および／またはミクロフローラの独自の混合物の形成を結果的にもたらす。多くの実施形態では、水システム内の微生物／ミクロフローラの独自の混合および／または分布は、様々な表面細菌と組み合わせて、基材上のファウリング生物の定着、動員および／またはコロニー形成に影響を及ぼす化合物を放出し得る、基材上の微生物のバイオフィルムまたは他の層の形成を誘発および／または誘導し得る。様々な実施形態では、一旦、独自の微生物のバイオフィルム層が確立されると、この層は、耐久性を残し得る、ならびに／またはその兆候および／もしくは自己補充性を維持し得、これは、システムがない場合（すなわち、システムが一時的および／または恒久的に除去および／または損傷され得る場合）、特定のタイプおよび／または量のバイオファウリングから基材を長期間保護し続け得る。様々な実施形態では、バイオフィルムは、異なる組成を含有し得、例えば、（とりわけ）温度、塩度、化学組成、一年の季節、保護された基材のタイプ、および／または基材が保護されるバイオファウリング生物のタイプに基づいて、異なる構造的完全性、厚さなどを有し得る。

様々な実施形態では、基材上のファウリング生物の定着、動員および／またはコロニー形成に影響を及ぼす化学物質および／または化合物は、毒素および／または殺生物剤と、そのような定着、動員および／またはコロニー形成を阻止する化学物質および／または化合物と、正の定着、動員および／またはコロニー形成の手掛かりを欠き得る化学物質および／または化合物と、周囲の水性環境内で表面上に生成されるレベルよりも、および／または有益な生物（例えば、一般に、顕著なバイオファウリング生物とみなされていない可能性がある生物）のための正の定着、動員および／またはコロニー形成の手掛かりを生成する化学物質および／または化合物と比較して、低いレベルの正の定着、動員および／またはコロニー形成の手掛かりを生成し得る化学物質および／または化合物と、を含み得る。いくつかの実施形態では、保護された基材および／または関連付けられたバイオフィルム上に特定の「歓迎する手掛かり」を欠くことが、基材に拡張されたファウリング保護を提供し得る。様々な実施形態では、「歓迎する手掛かり」は、ミクロおよび／もしくはマクロフローラが必要とする、望む、ならびに／または所与の表面上における定着、動員、コロニー形成、成長、および／もしくは複製を容易にする、栄養素および／または化学物質を包含し得、そのような「阻止手掛かり」は、所与の表面上におけるミクロおよび／またはマクロフローラの定着、動員、コロニー形成、成長、および／または複製を阻害、阻止、および／または防止する、廃棄代謝物および／または他の化学物質を含み得る。

多くの場合、複雑なバイオフィルムを形成する、細菌、珪藻、および原生動物などの単細胞微生物に起因する「ミクロファウリング」（多くの場合「スライム」と呼ばれる）と、ソフトコーラル、海綿動物、イソギンチャク、尾索動物、およびヒドロ虫などの肉眼で視認可能な藻類（海藻）および無脊椎動物を含む「ソフトマクロファウリング」と、フジツボ、ムール貝、およびチューブワームなどの殻付き無脊椎動物からの「ハードマクロファウリング」との間で区別が行われ得る。さらに、多くの場合、所与の殺生物剤または殺生物剤投与レベルは、同じ種の幼生および成体の一員に対する異なる有効性、ならびにｐＨ、溶存酸素レベル、水温、および／または多くの他の因子を含む、多数の水の化学組成因子に基づいて異なる有効性を有し得ることが可能である。

様々な実施形態では、ファウリングの阻害は、実質的に同様の水生環境中に浸漬および／または部分的に浸漬された実質的に同様の基材（保護包囲体なし）の総ファウリング被覆と比較して、ファウリング生物による基材および／または包囲体表面／隙間の総被覆の低減によって表され得る。このファウリングの低減は、ファウリングの１０％以上の低減、ファウリングの１５％以上の低減、ファウリングの２５％以上の低減、ファウリングの３０％以上の低減、ファウリングの４０％以上の低減、ファウリングの５０％以上の低減、ファウリングの６０％以上の低減、ファウリングの７０％以上の低減、ファウリングの８０％以上の低減、ファウリングの９０％以上の低減、ファウリングの９５％以上の低減、ファウリングの９８％以上の低減、ファウリングの９９％以上の低減、ファウリングの９９．９％以上の低減、および／またはファウリングの９９．９９％以上の低減であり得る。代替的に、保護された物品のファウリングの阻害は、同等の保護されていない基材上に形成されたファウリング被覆および／またはファウリング質量（すなわち、体積および／または重量による）の量のパーセンテージとして表され得る。例えば、保護された物品は、保護されていない基材のファウリング被覆の１０％未満を発現し得（保護された基材が、０．１インチ未満の厚さのファウリング被覆を発現し、保護されていない同等の基材が、１インチ以上の厚さのファウリング被覆を発現する場合など）、これは、保護されていない基材のファウリングレベルと比較して、保護された基材および／または包囲体壁のファウリングレベルの１０分の１を超える低減を反映することになる。他の実施形態では、保護された物品は、１％未満のファウリング、または保護された基材および／もしくは包囲体壁のファウリングレベルにおける１００分の１を超える低減を発現し得る。さらに他の実施形態では、保護された物品は、０．１％未満のファウリングを発現し得、これは、保護された基材および／もしくは包囲体壁のファウリングレベルにおける１０００分の１を超える低減である。本発明のさらに他の実施形態では、保護された基材および／またはシステム構成要素の壁は、基材および／または包囲体壁の任意の影響を受けたエリアに目に見えるほどのファウリングを有しない可能性があり、これは、保護されていない基材と比較して、０．０１％（もしくはそれ以上）またはさらには０％の保護された基材および／または包囲体のファウリングレベル（すなわち、保護された基材および／または包囲体壁のファウリングレベルにおける１万分の１超、またはそれを超える低減）を表し得る。ＡＳＴＭ Ｄ６９９０および海軍艦艇技術マニュアル（ＮＳＴＭ）は、基材上のファウリングパーセント範囲の量およびファウリング厚さを測定するために使用される既知の参照標準および方法である。

様々な追加の実施形態では、ファウリングの阻害は、実質的に同様の水生環境中に浸漬および／または部分的に浸漬された実質的に同様の基材（すなわち、保護包囲体なし）のファウリング被覆の総増加と比較して、ファウリング生物による基材およびシステム構成要素の表面の両方の総被覆増加の低減によって表され得、これは、目視検査、物理的測定によって、ならびに／または水性媒体から除去されたときの個々の構成要素および／もしくは基材および包囲体の組み合わせの増加した重量および／もしくは体積（すなわち、それらに付着したファウリング生物の重量に起因して増加した重量）に基づいて、測定され得る。このファウリングの低減は、ファウリングの１０％以上の低減、ファウリングの１５％以上の低減、ファウリングの２５％以上の低減、ファウリングの３０％以上の低減、ファウリングの４０％以上の低減、ファウリングの５０％以上の低減、ファウリングの６０％以上の低減、ファウリングの７０％以上の低減、ファウリングの８０％以上の低減、ファウリングの９０％以上の低減、ファウリングの９５％以上の低減、ファウリングの９８％以上の低減、ファウリングの９９％以上の低減、ファウリングの９９．９％以上の低減、および／またはファウリングの９９．９９％以上の低減であり得る。様々な実施形態では、例示的な重量の増加は、湿潤および／または乾燥状態（または他の湿度レベル）で決定され得、これは、特に、軟体のファウリング生物および／またはバイオフィルム、ならびにそれらの影響が分析および比較される場合、所与のシステム設計に対する総重量変化の程度に顕著に影響し得る。

保護システムおよび構造包囲体
様々な実施形態では、開示されたシステムおよび／またはシステム構成要素は、望ましくは、取水および分配システム内の「保護された」湿潤表面上のバイオファウリング生物の天然活性を変化させることになり、それによって、システム内の湿潤表面の天然バイオファウリングを低減、排除および／または変化させる。図１は、この実施形態では、外部包囲体壁を有する三次元「立方体」である包囲体および／または構造体２０と、流体配管３５を有するポンプ３０と、基材５０を収容するレースウェイ４０と、を含み得る、例示的なファウリング防止システム１０を図示する。この実施形態では、水などの水性流体は、外部環境から包囲体壁を通って立方体内に引き込まれ、処理された水は、流体管３５およびポンプ３０を通って流れ、続いて、保護される基材５０を収容するレースウェイ４０内に流れる。望ましくは、一定の水の流れがレースウェイ４０内に流れ込み、過剰な水がレースウェイ４０の一方向弁６０から外に通過する。

図１Ｂは、図１Ａのレースウェイ４０の斜視図を図示し、この実施形態では、レースウェイは、望ましくは、基材（図示せず）を実質的に取り囲むことになり、環境水が望ましくない様式で基材と接触することを阻害する。図２Ａは、一連のレースウェイおよび関連構成要素を図示し、図２Ｂは、１つの例示的なレースウェイの側面斜視図を図示する。

図３は、本明細書に開示される様々なシステムとともに使用され得る、例示的なモジュールまたは構造体３００の斜視図を図示する。モジュール３００は、支持構造３２０によって外縁で固設され得、この実施形態では、支持ビームの可撓性および／または剛性のある外側フレームを含み得る、構造包囲体および／または構造体３１０を備え得る。加えて、この実施形態は、望ましくは、エキスパンドメタルまたはワイヤメッシュまたはポリマーまたは布などの、媒体３１０の下流面に位置付けられ得る補強材料３３０（この材料は、望ましい場合、フレームにおよび／またはその中に固設され得る）を含み得、これは、媒体３１０を通過する流体からの流動力に対して、媒体３１０を剛性化および／または別様に支持し得る。望ましい場合、モジュール３００は、流体パイプおよび／または浸漬された濾過ユニットなどの、ファウリング防止ユニットのレシーバ内に収まるようにサイズ決めおよび構成され得、ユニットは、任意選択的に、その中に複数のモジュールまたは構造体（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、ファウリング防止ユニットは、望ましい場合、単一の水の流れのための複数のモジュールの使用を含む、流体流に直列および／または並列に複数の繊維性構造体モジュールを含み得る（図２８参照）。

図４Ａおよび図４Ｂは、複数の配備可能な「圧延」シート４００を含むファウリング防止システムの構成要素を図示し、各圧延シートは、貯蔵ロール４１０および配備可能な可撓性シート４２０を含み、可撓性シート４２０は、貯蔵ロール４１０から展開され、下向きに延在され得る（すなわち、望ましくは、いくつかの実施形態では重力下で）。様々な実施形態では、貯蔵ロール４１０は、望ましくは、水性媒体中に浮遊する浮遊性部材（例えば、浮遊性発泡スチロール（商標）中央チューブ）を含み得るが、一方、他の実施形態では、貯蔵ロール４１０は、支持機構、フレーム、または同様の構造体に取り付けられ得る（図示せず）。様々な実施形態では、複数のそのような展開可能な「圧延」シートは、水システムの取水口または同様の場所を横切って提供され得、可撓性シートは、本明細書に説明されるように、水流（矢印４３０として図示される）に対する包囲体、濾過および／または投与膜を作成するために展開される。望ましい場合、様々な圧延シートは、隣接するシートの互いの取り付けを可能にするように取り付け機構を含み得る。

図５は、水源として海水および／または淡水を利用する水システムのためのバイオファウリング防止システムとして特定の有用性を有し得る、ファウリング防止システムの別の例示的な実施形態を図示する。この実施形態では、水性環境５１０中の浮遊包囲体５００または「リザーバ」が提供され、包囲体は、通常の使用ベースでシステムによって必要とされ得るよりもはるかに大量の水性流体を包含し得る、１つ以上の外周壁５２０を有する。例えば、システムが通常の作動中に毎分１０００ガロンの水を必要とする場合、リザーバは、望ましくは、少なくとも１０，０００ガロン、少なくとも２０，０００ガロン、少なくとも５０，０００ガロン、少なくとも１００，０００ガロン、少なくとも５００，０００ガロン、および／または少なくとも１，０００，０００ガロンおよび／またはそれよりも多い水を包含し得る。任意選択の上部および／または底部カバー５３０および５３５が、望ましい場合、構造体、可撓性の非透過性膜、またはプラスチックタープ材料を使用することなどによって、包囲された水を大気および／またはより深い水から隔離するために提供され得る。水入口５４０は、リザーバ内に位置付けられ得、入口は、フロート５５０または他の支持体によって支持され、冷却機器または他の用途に移すために入口５４０から引き込まれた水（いくつかの実施形態では、比較的異なる溶存酸素レベル、または様々な実施形態では他の所望の水の化学組成因子レベルを有し得る）を運ぶ、接続された可撓性または剛性のある水配管５６０を有する。望ましくは、水は、壁、上部、および／または底部の様々な透過性膜を通ってリザーバに入り得る。いくつかの実施形態では、水分子がリザーバ内の水柱を通過および／または横断するために掛かる時間の間に、天然および／または人工プロセスは、溶存酸素レベルが入口内に移動する前に枯渇されるように、水中の溶存酸素レベルを低減させ得る、水柱内の天然および／または人工脱酸素剤の活性などによって、リザーバ内の水の化学組成を変化させ得る。しかしながら、少なくとも１つの代替的な実施形態では、水入口は、包囲体の底部および／またはリザーバの底面の近くにあり得、これは、一般に、冷却機器における使用のための包囲体／リザーバ内の最も冷たい水である。

上記のように、少なくとも１つの例示的な実施形態は、リザーバおよび／またはファウリング防止システムの適切な設計、サイズ、形状、および／または他の特徴を決定するための方法が、望ましくは、リザーバ内のバイオファウリングを低減および／または排除するために、推奨される最小の、包囲されたか、または境界のある体積および／または水交換速度を決定するために利用され得ることを含む。リザーバが、製造プラント（すなわち、発電所、淡水化プラント、精製所および／または他の製造施設）用の水源および／または他の源水を提供するために利用され得る、膜構成などの、いくつかの実施形態では、開示される方法は、水および／またはプラントの他の導管内のバイオファウリングを低減および／または排除するために、かつ、いくつかの実施形態では、水の追加の濾過および／または精密濾過を必要とせずに、潜在的に利用され得る。

図６Ａおよび図６Ｂは、バイオファウリングを低減し、製造プラント、発電所またはいくつかの他の施設による海水、淡水、汽水、またはいくつかの他の水性液体の利用を容易にするために利用され得るシステム６００の別の例示的な実施形態を図示する。この実施形態では、システム６００は、水域内に位置付けられ得、さらには、図６Ａに示されるように、水性環境（すなわち、水中「ベランダ」）内で深さ「Ｄ」まで完全に浸漬され得る。システムは、システム６００のリザーバ６３０内に位置付けられた水吸引パイプまたは他の入口デバイス６２０を有する、外面のうちの１つ以上に１つ以上の交換可能な含浸された構造包囲体６１０を含み得、水が吸引デバイスに引き込まれると、交換水の流れは、媒体６１０、ならびに／またはリザーバの壁（リザーバの天井、側壁、および／もしくは床面を含み得る）内および／もしくはそれらの間の任意の他の開口部および／もしくは穿孔を通ってリザーバに入り得る。

いくつかの実施形態では、リザーバの容積は、顕著な液体のリザーバを収容するのに十分に大きくてもよく、その結果、液体は、所望の「滞留時間」の間、リザーバ内に留まり、所望の水の化学組成の変化が起こることを可能にして、リザーバおよび／または施設の水配管内でバイオファウリングが発生することを低減および／または排除し得る。いくつかの他の実施形態では、リザーバの容積は、より小さく、顕著に大きい液体のリザーバを含有しなくてもよく（使用中の入口への予想される流量と比較して）、その実施形態では、液体は、所望の水の化学組成の変化を可能にするための所望の「滞留時間」の間、包囲体内に留まらない場合があるが、むしろ、濾過媒体を通して濾過および／または任意選択の殺生物剤適用に主に依存して、望ましくは、リザーバ、および／または施設の水配管、および／または熱伝達表面内でバイオファウリングが発生することを低減および／または排除し得る。

様々な所望の実施形態では、完全に浸漬されたシステムは、いくつかの実施形態では、水体内のより低温の水（すなわち、冷却水として有用）であり得る、ならびに／またはより低いおよび／もしくは最低レベルの溶存酸素（もしくは他の望ましい水の化学組成因子）を含有し得る、水柱内のより低いまたは最も低い点から水をリザーバが保持および／または引き込む場合に特に有用であり得る。

様々な実施形態では、システム設計は、望ましくは、施設のための毎日の（すなわち、２４時間の）水使用量以上である水の量を包含し得る。例えば、施設が２４時間にわたって毎時間１００，０００ガロンの水を利用する場合、１つの好ましいシステム設計は、少なくとも２４０万ガロンの水を包含し得る。１立方フィートの海水がおよそ７．４８ガロンを含有すると仮定すると、１つの好ましい設計は、およそ３２１，０００立方フィートを包含し得、これは、およそ１１３フィートの幅、１１３フィートの長さ、２６フィートの高さの内部容積（すなわち、３３１，９９４立方フィート）を有するリザーバとすることができる。他の好ましい実施形態では、収容される水の体積は、少なくとも８時間の水使用量を供給するのに十分であり得るが、一方、さらに他の好ましい実施形態は、２日以上の水使用量を提供し得る。いくつかの望ましい実施形態では、リザーバ内に存在する水は、望ましくは、いくつかのタイプの「調整された」水を生成するために、所望の様式（既に開示されたように）で水の化学組成を変更するのに十分な「滞留」時間を与えることになり、これは、所与の設置のための完全な水の必要性が、「調整された」水によって提供され得る状況、および所与の設置の水の必要性の一部分のみが、「調整された」水によって提供され得る状況を含み得る。

いくつかの代替的な実施形態では、冷却および／またはいくつかの他の水プロセスのための水を提供するために天然または人工の水源が利用されている場合などの、本システムの様々な特徴を含むように既存の水域を改質することが望ましい場合がある。例えば、エネルギー発生施設は、多くの場合、発生ユニットを冷却するために３００，０００～５００，０００ガロン／分の（またはそれよりも多い）水を使用することになるが、一方、典型的な大規模石油精製プラントは、３５０，０００～４００，０００ガロン／分を利用し得る。そのような場合、１日分の水使用量を含有する単一のリザーバまたは一連のリザーバを構築することが、経済的、実用的、および／または望ましくない場合がある。むしろ、本明細書に説明される「部分的」リザーバおよび／またはファウリング防止構成要素（すなわち、垂直シートおよび／またはスカート）を組み込む様々な実施形態が、所望される水の化学組成レベルに合致するように既存の天然および／または人工のリザーバ内の水のための曲がりくねった経路を作製するために利用され得、水リザーバの蒸発冷却および／または蛇行流路に沿った水の乱流混合を促進するために、流れている水の表面を大気に曝露する特徴を含み得る。

図７Ａは、天然または人工のリザーバまたは池７００の１つの例示的な実施形態の単純化された斜視図を図示し、これは、１回通過冷却用の水源、ならびに再循環システムで多くの場合に使用される再循環リザーバまたは「冷却池」を包含し得る。図７Ｂおよび図７Ｃに最良に見られるように、バイオファウリング保護システムは、池７００内に位置付けられ得る、複数の包囲体壁７１０および／または除去可能もしくは交換可能なフローティングブーム構造体もしくはスカートの非限定的な例を含んで、望ましくは、入口７２０に向かう流体の天然の流れを変更する、水盤、池または港湾内の一連の交互の壁７１０を位置付けることによるなどの、水体内の水性液体用の迷路または蛇行経路を生じさせ得る。この実施形態では、壁７１０は、望ましくは、所望の経路（複数可）に沿って（例えば、黒色の実線の矢印で示される経路を辿って）液体を再配向するとともに、壁を通過する水を濾過および／または投与し得（例えば、白色の破線の矢印で示される経路を辿る）、水のいくらかの部分または全てが、様々な本明細書の開示された改善を得るために所望の様式で「調整」されることを可能にし得る。例えば、そのような蛇行経路を通過する水は、いくつかのタイプの「調整された」水を生成するために、所望の様式で水の化学組成を変更するのに十分な「滞留」時間を与えることになり、これは、所与の設置のための完全な水の必要性が、「調整された」水によって提供され得る状況、および所与の設置の水の必要性の一部分のみが、「調整された」水によって提供され得る状況を含み得る。望ましい場合、異なる水の「流れ」が、図７Ｃの実施形態におけるなどの、本発明による異なる物質で処理され得、第１の水の流れ７５０は、入口７２０まで迷路全体を通過する、および／または透過性包囲体壁を通過するが、一方、第２の水の流れ７６０は、迷路の半分のみを通って（または包囲体壁を同様に通過して）入口７２０まで移動する迷路の場所に追加される。そのような配置は、既存の水システム内の調整された水に直接加えられる様々なソースからの水を含み得る。

迷路の別の代替的な配置が図７Ｄに示され、ここでは、一連の円形包囲体が用いられて、入口７２０が位置するリザーバの中心に向かって蛇行経路を作成し、入口７２０は、上記に説明されるように除去され得る場所に位置する。そのような実施形態は、構造の一部が経時的に目詰まりまたは汚染されることになり得る場合に特に有用であり得、取水が、構造体の目詰まりした区分の周囲の蛇行経路に沿って流れ得、最終的に蛇行経路にさらに沿って目詰まりしていない区分を通過する。

望ましい場合、包囲体および／または他のシステム設計は、幅および／または体積を徐々に増加および／または減少する水性流体用の１つ以上の流路を組み込み得、水流は、取水口に近づくにつれて断面が変化し、これは、流れる水の追加の滞留時間および／またはより多くの濾過／投与活動を提供するために、天然のリザーバおよび／または人工の支流もしくは河川で特に有用な設計特徴であり得る。

別の実施形態では、構造体または包囲体は、少なくとも１つの基材を保護するためのシートまたは壁として設計され得る。シート／カーテン構造体は、バイオファウリングの成長を防止するために鋼板の淡水バイオファウリングの有効性および効力を決定するために設計された。このアプリケーションは、様々な水中鋼および他の金属表面のバイオファウリング保護に有用であり得る。加えて、このアプリケーションは、淡水または塩水中の任意の金属、布、ポリマー、または他の基材に有用であり得る。実験は、５月中旬にＵＷＭ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓに隣接する護岸に展開され、かつ９月中旬に回収されてバイオファウリングの有効性を決定した、垂直シートプレートを用いて設計された。１枚のプレートは、保護処理なしで展開された対照であり、他の２枚のプレートは、構造体保護処理が施され、処理された（殺生物剤コーティング）布を有する１枚は、鋼板および護岸に向かって内向きに面し、もう一方の処理された（殺生物剤コーティング）布は、鋼板および護岸から離れて外側に面していた。

各プレートを、１／８インチの厚さの鋼板で構築した。各プレートは、幅１８．５ｃｍ×長さ１５５ｃｍの総寸法を有した。プレートの上部を水面下１ｍとした。プレートをチェーンで吊り下げた。

４か月の試験の結果およびデータが表１および表２に提示される。

この実験では、対照および処理の両方が、小さい線虫、ミジンコ類などの甲殻類、ワムシ類、腹毛動物、貧毛虫、珪藻、およびｐｒｏｔｏｚｏａを含む、少量の多くの天然の分類群を有した。淡水では、これらの小さい形態は、バイオファウリングの原因とはみなされない。

主要なバイオファウリング生物、特に、ドレイセニドクアッガ／ゼブラ貝、および外肛コケムシ。内向きに面する処理された布（１８９／ｍ^２）は、外向きに面する布（１１０８／ｍ^２）よりもムール貝のバイオファウリングを防止するのに効果的であった。以前の実験では、同様の実験は、対照の１２００／ｍ^２のムール貝の数を有した（これらの観察結果は、再試験されることになる）。内向きに面する布による以前の同様の実験では、０ｍ^２のムール貝を有した。コケムシの被覆率は、外向きに面する処理された布側面に対するより高い被覆率（１３．３％）と比較して、処理された側面が内側にある布で低かった（５．８％）。対照は、処理された布である低い被覆率を有した。

プレートの調査は、シート、カーテン、またはシールドとして設計された処理済みの布地が、バイオファウリングムール貝の数を大幅に減らすことを示唆している。内に面する処理された側面は、対照が１３９９／ｍ^２、外に面する処理側面が１１０４／ｍ^２であるのに対して、１８９／ｍ^２であった。これは、同様の調査からのデータで実証されている。以前の同様の調査は、１２００ｍ^２のムール貝を伴う対照を有した。コケムシファウリングに対する影響は、この調査では、対照が、内または外に配向された処理された布よりも低い被覆率を有したため、あまり明確ではない。ムール貝の大幅な低減は、追加の改良を加えた商用アプリケーションの成功の可能性を示している。

シートまたは壁としての処理された包囲体設計は、少なくとも４か月の鋼板へのバイオファウリング生物の低減された定着を提供する。包囲体は、対照と比較して８６％、クアッガおよびゼブラ貝の定着およびコロニー形成を実質的に低減する。基材に向かって面する布の処理側面（内側の布の殺生物剤コーティングされた側面）は、基材とは反対側の布の処理側面（外側の布の殺生物剤コーティングされた側面）と比較して、鋼板上に６倍少ない（８３％少ない）ムール貝を含んでいた。スカートまたはシート構造体は、基材上で少なくとも４か月間、成熟したクワッガガイおよびゼブラ貝の定着およびコロニー形成を防止し得る。初期の幼生ゼブラ貝は、定着することができるが、幼若体から成体の段階に成長することができない。影響のポイントは、初期の幼生から有足ベリジャー幼生の段階までの変態の間にあり得る。付着した光合成藻類の成長は、光の曝露に起因して、構造体の外側（処理された側面）に存在し得る。

図８は、複数の層を有する壁構造を組み込むバイオファウリングから給水システムを保護するためのシステム８００の別の例示的な実施形態の斜視図を図示し、各層に同じ、同様のもしくは異なる透過性、各層に同じ、同様のもしくは異なる材料、および／または各層に同じ、同様のまたは異なる厚さを有する複数の層を組み込む壁構造体を含み得る。別の実施形態では、層は、各層間の間隔の最小距離で、もしくは距離なしで、または各層間の間隔の顕著な距離で離隔され得る。様々な実施形態では、いくつかの層は、１つ以上の隣接する層と直接接触し得るが、一方、他の実施形態では、隣接する層は、１／１０インチ以下、０．２５インチ以下、０．５インチ以下、１インチ以下の間隔、またはそれよりも大きい分離によって分離され得る。いくつかの他の実施形態では、層は、１インチ以上、６インチ以上、１フィート以上、１０フィート以上、または１００フィート以上などの、より大きい距離だけ分離され得る。望ましい場合、いくつかの層は、多孔質の中間材料または充填剤によって分離され得る。

望ましい場合、第１の上層８１０は、除去可能であり得、第１の上層の除去（「引き剥がし」または他のタイプの接続区分８１５を含み得る）は、したがって、無傷の第２の下層８２０を露出させ、第２の下層の除去は、無傷の第３の下層（図示せず）を露出させ、以下同様であり、全て、保護された基材の上流である。望ましい場合、第１の上層は、除去可能であり得、残りの下層は、無傷のままであり、次いで、第１の上層が除去および／または交換を正当化するために十分に汚染された状態になり得る場合など、交換用の第１の上層が、無傷の下層の周囲に位置付けられ得る。代替的に、複数の上層および／または下層は、複数の犠牲層を含み得、各層は、十分に汚染された状態になると、除去され、下にある未使用または準未使用の層を露出させる（すなわち、依然として基材を取り囲み、保護する）。いくつかの実施形態では、下層は、上記に説明されたように、外層および／または下層の周期的な除去、交換、および／または更新（すなわち、汚染された層の除去、ならびに新しい上層との即時および／または遅延した交換）を伴って、毎日、毎週、毎月、３か月、６か月、１、２、３、４および／または５年以上でさえ、変更、交換、または除去され得る。そのようなシステムは、望ましい場合、塩水、淡水、および／または汽水中の用途を有し得る。

少なくとも１つの追加の代替的な実施形態では、ファウリング防止包囲体は、水の流れが通過し得る繊維性基質媒体の複数の層または「段階」を含み得、各層または層の区分は、水の異なる調整特性に寄与する。例えば、３段階のファウリング防止システムは、構造体を保護するための第１の層、水を調整するための第２の層、ならびに水を投与するおよび／またはそこを通過する生物を殺すための第３の層などを含み得る。望ましい場合、複数の層は、単一の交換可能なモジュールに組み込まれ得るか、または各層は、個別に除去可能および／もしくは交換可能であり得る。

図９は、リザーバ９１０へ／から水性液体および／または他の材料もしくは物質を追加および／または除去するための補足的なポンピングシステム９００の水性流機構の１つの例示的な実施形態を図示する。この実施形態では、システムは、外壁または境界を含み、これは、いくつかの実施形態では、１つ以上の透過性壁を含み得、他の実施形態では、１つ以上の半透過性および／または非透過性壁を含み得る（いくつかの実施形態では、非透過性である包囲体の一部または全ての壁を含み得る）。流れ空洞または取水口９３０および取水管９４０を有するポンピング機構９２０が提供され得、ポンプは、ポンプの出口から、リザーバの少なくとも１つの壁を通って、リザーバ内の水性環境を通って／内に延在する、出口９６０および出口管または流れ空洞もしくは流路管９７０をさらに含む。様々な実施形態では、出口管の少なくともいくつかの流れ空洞部分９８０は、リザーバ内である程度の距離で延在し得、出口は、保護された基材または給水システム（図示せず）および／またはリザーバの１つ以上の壁から近接して、および／または遠位に潜在的に位置付けられている。使用中、ポンピング機構がアクティブ化されて、所望される様式でリザーバ内に外側の水を供給し得る、および／またはポンプ操作は、リザーバの外側の環境内で放出されるように、望ましい場合、リザーバから水を引き込むように逆転され得る。代替的に、ポンピング機構は、リザーバに追加の酸素または他の水の化学組成因子を供給するために利用され得る。望ましい場合、ポンピング機構の一部または全てならびに／または流れ空洞および／もしくは取水口９３０は、リザーバ内に、または代替的にリザーバ壁のいくらかの部分内におよび／もしくはそれらを通って位置付けられ得るか、または望ましい場合、リザーバの外側に位置付けられ得る。別の実施形態では、水性流機構は、水を移動させるか、またはポンプシステムとして所望される流れ特性を生じさせるために同様の様式で使用され得る、プロペラシステム、ペダルシステム、流れパイプ、流れ水路、または流れトンネルであり得る。

様々な実施形態では、システム構成要素は、（１）取水口もしくは保護された基材を完全に包囲する包囲体（すなわち、「ボックス」または「可撓性バッグ」包囲体）、（２）取水口もしくは基材の外周を取り囲む側壁を有する包囲体（すなわち、基材の側面を取り囲むが、開いた上部および／もしくは底部を有し得る、「スカート」または「ドレープ」）、（３）様々な開口部および／もしくは欠落モジュール式区分を組み込み得る、取水口もしくは基材の周囲に組み立てられ得るモジュール式壁から形成された包囲体（すなわち、「開いたジオデシックドーム」包囲体）、（４）取水口もしくは基材の浸漬された部分のみを取り囲む包囲体（すなわち、上部が開いている「浮遊バッグ」包囲体）、ならびに／または（５）取水口もしくは基材の単一側面のみを保護する包囲体（すなわち、「ドレープ」包囲体）と、多くの他の潜在的な包囲体設計と、を含む、様々な構成の透過性壁を組み込み得る。加えて、包囲体壁は、比較的平滑もしくは平坦、または湾曲および／もしくは連続的であり得、あるいは包囲体壁および／または包囲体は、望ましい場合、起伏のある表面、波形もしくはアコーディオン状の表面（すなわち、図２７参照）、折り曲げられた、「しわくちゃの」もしくは「押しつぶされた」表面、ならびに／または表面積を劇的に増加させ得る、および／もしくは包囲体壁の濾過能力を潜在的に変更し得る他の特徴などの、非常に複雑な構造体を含み得る。

様々な実施形態では、ファウリング防止システムは、繊維フィラメントを含み、約６ミル以下（すなわち、０．１５２４ミリメートル以下）の平均ベースフィラメント直径を有する、三次元可撓性構造体を含む、１つ以上の壁を組み込み得る。様々な代替的な実施形態では、包囲体は、テクスチャード加工ポリエステルを含み得る。加えて、８０×８０の黄麻布などの天然繊維材料は、天然材料が水性環境中で比較的急速に分解し、下にある分解プロセスがシステム内の顕著な測定可能なｐＨ差に寄与する場合でも、包囲体に有用であり得、様々な水性環境中で有用であり得る。望ましい場合、様々な実施形態は、構成要素が水性媒体中で一定時間後に分解することを可能にする分解性および／または加水分解性の材料および／または結合（すなわち、構成要素間および／または構成要素材料のポリマー鎖に沿った）を組み込み得る。

いくつかの実施形態では、ファウリング防止システムまたはその様々な構成要素は、特に、１つ以上の「標的」ファウリング生物（すなわち、ファウリング防止システムによっていくつかの様式で影響を受けることを意図された生物）が、ｐＨレベルの増加または減少に敏感であり、かつそれらに「否定的に」応答し得る場合、保護された環境のｐＨレベルの測定可能な変化に寄与し得る。多くの場合、海洋生物は、わずかに酸性のｐＨ変化（ｐＨ＜８）に非常に敏感である。対照的に、淡水生物は、典型的には、７ｐＨ～８．４ｐＨの範囲で良好に生存し、アンモニウムレベルが増加すると、否定的な応答を開始する。いくつかの実施形態では、本発明の目的のいくつかまたは全てを達成するためのｐＨの有意な変化は、保護されたシステム内の金属および他の材料に悪影響を与えることになるものよりもはるかに少ない可能性があるレベルの変化であり得る。望ましい場合、ｐＨ制御されたファウリング防止システムは、所与の流体システムのｐＨの減少による低減されたスケール形成の追加された利益を提供し得、これは、水システムが構築される材料に悪影響を与えることになるよりも低いレベルで提供され得る。

図２３は、リザーバまたはタンクに、またはそれらから水性液体および／または他の材料もしくは物質を追加および／または除去するための保護ポンピングシステムの別の例示的な実施形態を図示する。この実施形態では、システムは、固体材料から構成される任意選択の外側リザーバまたはタンクと、内側リザーバまたは保持タンクと、を含み、これは、いくつかの実施形態では、１つ以上の透過性壁を含み得、他の実施形態では、１つ以上の半透過性および／または非透過性壁を含み得る（いくつかの実施形態では、非透過性である内側リザーバの一部または全ての壁を含み得る）。流れ空洞または水ストレーナまたは取水口および取水管を有するポンピング機構が提供され得、ポンプは、ポンプの出口から、内側リザーバの少なくとも１つの壁を通って、リザーバ内の水性環境を通って／内に延在する、出口および出口管または流れ空洞もしくは流路管をさらに含む。様々な実施形態では、少なくともいくつかの流れ空洞部分は、リザーバ内にいくつかの距離を延在し得、流路は、内側リザーバの取水口の孔（複数可）を通ってまたはその近くで内側リザーバに入る。流路は、調整または処理された構造体ストリップに導入される。流路内の液体または他の材料は、処理された構造体ストリップに曝露され、ストリップの周囲を、ストリップの上部を、ストリップの下を、またはストリップを通って、通過する。内側リザーバは、透過性または非透過性である１つ以上の処理された構造体ストリップを含有し得る。処理された構造体ストリップは、内側リザーバの内面に並ぶようにサイズ決めされるか、または内側リザーバ内の複数の構造体ストリップに適合するようにサイズ決めされ得る。複数の構造体ストリップは、内側リザーバまたはシリンダ内で垂直、水平、または斜めにサイズ決めおよび位置付けられ得る。調整または処理された構造体ストリップは、ストリップの少なくとも一方側で内部リザーバに取り付けられ、引張するように密に、または材料可撓性のために疎に位置付けられ得る。リザーバへのストリップの取り付けのために必要な張力の量は、流量、リザーバの体積、およびその他の因子に依存する。処理された構造体ストリップは、層流またはフローアプリケーションにおける混合を提供する。流路出口は、保護された基材もしくは給水システム、および／またはリザーバの１つ以上の壁に近接して、および／またはそれらから遠位に位置付けられ得る。任意選択の流体ストレーナまたはフィルタが出口に位置付けられ得る。使用中、ポンピング機構がアクティブ化されて、所望される様式でリザーバ内に外側の水を供給し得る、および／またはポンプ操作は、リザーバの外側の環境内で放出されるように、望ましい場合、リザーバから水を引き込むように逆転され得る。

好ましい実施形態では、複数の（いくつかの実施形態では、１２５～２５０であり得る）処理された構造体ストリップ（すなわち、２インチ×３０インチ）は、２５ガロンのシリンダリザーバ内で垂直構成（張力のない吊り下げを含み得る）に位置付けられ得る。水は、事前調整フィルタを通って流れ、次いで、リザーバの底部に位置付けられた取水口の孔を通ってシリンダリザーバに入る。一旦、シリンダリザーバが充填されると、水は、上部を通過し、複数の透過性の処理された構造体ストリップを通過し、次いで、リザーバ出口に溢れ出る。リザーバ出口は、処理された構造体または「バイオボール」または同様のものを有する、任意選択の含有ステップを含有し得る。水は、追加のストレーナ／フィルタまたは熱交換器に流入し得るか、または同様の用途に使用され得る。そのようなシステムは、淡水、スラットおよび／もしくは汽水、または本明細書に企図される別の他の液体で利用され得る。

スカートタンクおよびストリップタンクの実験は、各々、バイオファウリングを低減する際に潜在的に異なる用途の役割を有する。スカートタンクおよびストリップタンクは、両方、ムール貝、コケムシ、巻貝、および海綿動物に対してかなりの低減効果を有した。スカートタンクは、対照として機能したストリップタンク壁と比較して、特に、タンク壁に並ぶ処理された布のより近くで、かつ特にムール貝、コケムシ、海綿動物、巻貝のバイオファウリングを防止するために、バイオファウリングをかなり抑止することを示した。少数のムール貝が、スカート布上の破片蓄積物に見られたが、それらは、スカート上に幼生も成体も存在しなかったため、幼生に変態しなかったようである。

中央処理シリンダを使用するストリップタンクは、バイオファウリングゼロの抑制レベルで、ゼブラ貝、コケムシ、海綿動物、および有肺巻貝を含む、無脊椎動物のバイオファウリング生物の印象的な阻害を証明した。港の水の流入を受けるタンクの外側の未処理部分（タンク壁、中央シリンダ外壁、冷却管外面、マルチプレート人工基材を含む）と比較して、それは、これらの同じ生物の大きい集団を有した。

調査では、リザーバまたはタンクに、またはそれらから水性液体および／または他の材料もしくは物質を追加および／または除去するための保護ポンピングシステムを分析した。この調査は、高速水またはポンピングされた水による、２つの独立したバイオファウリング処理システムの有効性を決定するために設計された。一方の「ストリップタンク」が、曝露接触および時間を最大化するように設計された高密度処理された布ストリップを有する中央シリンダを使用した。他方のシステムの「スカートタンク」は、タンクの内壁の周囲を包む処理された布スカートを使用した。各ガラス繊維／ゲルコートタンク（水深３０インチ（７６ｃｍ）の４９５ガロン（１８７４リットル）。Ｌａｋｅ Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｈａｒｂｏｒの水が建物にポンピングされ、各タンクにほぼ均等に分割された。流入水は、タンクに入る前にＧｒｏｃｏブランドの水ストレーナに送られた。次いで、水は、孔を介して中央シリンダに流れ込み、サンプリング部分は、付属のポンプによってスタンドパイプで捕捉された。次いで、各タンク内の水は、工業環境で使用され得る冷却管の代用として、一連の垂直ステンレス鋼管に送達された。管は、各々、ＳＳ３１６（研磨済み）およびＳＳ３０４未研磨の区分から構成されていた。これらの管から、水は、第２の流出Ｇｒｏｃｏブランド水ストレーナに流れ、最後に廃棄のために排水管に流れた。このシステムは、数点のバイオファウリング付着の可能性を提供した：１）潜在的なバイオファウリング生物の配列を供給する港からの原水であった流入Ｇｒｏｃｏストレーナ、１か月間。２）タンクの壁の表面（スカートが壁に緩く取り付けられていたため、スカートタンク内に制限される）、４か月。３）中央処理シリンダの外壁および内壁、４か月。４）ｐｖｃスタンドパイプの外壁、４か月。５）外壁および内壁の両方の３０４ＳＳ管、４か月。６）外壁および内壁の両方の３１６ＳＳ管区分、４か月。７）ＳＳ管を所定の位置に保持するアルミニウムマニホールド、４か月。８）流出Ｇｒｏｃｏブランド水ストレーナ、１か月間。流入および流出の両方のＧｒｏｃｏブランドストレーナバスケットは、２つの顕微鏡スライドおよび４つの人工基材バイオボールを保持した。９）タンクの底部に４つのプレート人工基材を収容し、クリスマスツリーを鋳造した各タンク、４か月。図２３は、ストリップタンクを通る水流を見積もる。

以下の表３～表７は、ファウリングの量に関連するストリップおよびスカートタンク実験からのデータを提示する。

ストリップタンクは、ゼブラ貝、コケムシ、海綿動物、および有肺巻貝を含む無脊椎動物のバイオファウリング生物の明確な阻害を示し、全て、中央シリンダでは、後処理なしであった。港の水の流入を受容するタンクの対照の外側未処理部分（タンク壁、中央シリンダ外壁、冷却管外面、マルチプレート人工基材）は、これらの生物の大きい集団、ゼブラ貝（＞１５７５／ｍ２）、コケムシ（＞２８％の表面被覆率）、海綿動物（＞４５／ｍ２）、巻貝（＞５４０／ｍ２）を有した。

中央シリンダの内壁、スタンドパイプ外壁、および冷却管内壁を含んだストリップタンクの処理された部分は、中央シリンダの水／空気界面に生存する単一の巻貝標本を除いて、同じ無脊椎動物のバイオファウリング生物（ゼブラ貝、コケムシ、海綿動物、および有肺巻貝）のコロニー形成を有していなかった。淡水の有肺巻貝は、それらが鰓を欠くが、大気から取り込まれた酸素を取り込む有肺の外套腔を有するため、大部分が悪条件に耐性がある。したがって、それらは、低酸素環境に耐えることができ、過酷な化学組成に対する鰓の感受性を回避することができる。

ストリップタンク冷却管腔は、バイオファウリング生物を有していなかったが、壁上にわずかな破片の蓄積が存在した（図を参照）。比較すると、スカートタンク冷却管腔は、ストリップタンク管腔よりも壁上にかなり多くの破片の蓄積を有した（図を参照）。この差は、ストリップタンクおよびスカートタンクの両方の内壁上のマイクロフィルム（細菌？）の存在、および小さい無脊椎動物、特にスカートタンクの管内に存在した線虫およびワムシのより高い生物学的活性にも関連している可能性がある（ストリップタンクの中央シリンダに単一の線虫が見られた）。

ストリップタンク内の多様性変化の比較（表Ｃ６）は、４か月の実験の過程の間、システムが一般的な分類群に比べて希少な分類群を不均衡に減少させたことを示し、バイオファウリング処理の歪んだスペクトル影響を示唆している。スカートタンクの多様性（以下を参照）に対して、これは、より大きい表面処理面積および中央シリンダ内の水の限られた接触に起因し得る。これは、スカートシステムと比較して、より大きい誘発されたストレス（処理）を示唆する。また、これは、周辺タンクで処理された布から離れるほど、すなわち、水との処理接触が少ないほど、より多くのファウリングが存在した、スカートタンクシステム（下）を参照して指示され得る。これらの多様性に関連する推論は、限られたデータに基づく予備的な示差である。

スカートタンクは、対照として機能したストリップタンク壁と比較して、特に、タンク壁に並ぶ処理された布のより近くで、かつ特にムール貝、コケムシ、海綿動物、巻貝のバイオファウリングを防止するために、バイオファウリングをかなり抑止することを示した。少数のムール貝幼生が、スカート布上の破片蓄積物に見られたが、それらは、スカート上に幼生も成体も存在しなかったため、幼生に変態しなかったようである。

スカートタンクの処理された布、マルチプレート人工基材、および中央シリンダの配置は、壁布の近くからマルチプレートまで、および処理された布から最も離れた中央シリンダまでの範囲の６５ｃｍにわたってバイオファウリングの差を観察する機会を提供した。ゼブラ貝は、ファブリックスカート上で事実上ゼロ、マルチプレート上で７／ｍ２、中央シリンダ上で３１／ｍ２であった。コケムシのバイオファウリングは、布でゼロ、マルチプレート上で約１％の被覆率、中央シリンダ上で約１０％の被覆率であった。海綿動物および巻貝は、マルチプレートおよび中央シリンダ上で一貫して存在しなかった。一般に、バイオファウリングは、対照ストリップタンク（外側エリア）よりもスカートタンクの方がかなり少なかった。

スカートタンク内の多様性変化の比較（表Ｃ７）は、４か月の実験の過程の間、システムが希少および一般的な分類群に均衡して影響を与えたことを示し、バイオファウリング処理の広範なスペクトル影響を示唆している。

処理された布スカートは、定着バイオファウリング生物から少なくとも４か月の保護を提供する。バイオファウリングは、対照の保護されていないタンクと比較して、スカートタンクでかなり少なかった。スカートタンクは、ゼブラ貝、コケムシ、海綿動物、および有肺巻貝を含む無脊椎動物のバイオファウリング生物のかなりの抑止を示す。少数のムール貝幼生が、スカート布上の破片蓄積物に見られたが、決して幼生または成体に変態しなかった。ゼブラ貝は、マルチプレート上に７／ｍ^２、中央シリンダ上に３１／ｍ^２存在した。海綿動物および巻貝は、スカート布、マルチプレートおよび中央シリンダ上で一貫して存在しなかった。スカート実験からの処理された水に曝露された冷却管内壁は、ストリップ実験からの処理された水に曝露された冷却管内壁と比較して、より多くの破片蓄積物を含有する。処理された水の濁度は、ストリップタンク内の処理された水の濁度と比較して、スカートタンクの方が有意に高かった。スカート実験のタンク内壁は、ストリップ実験のタンク内壁と比較して、より多くのマイクロフィルムの存在を伴った。

ストリップ実験の処理された水は、スカート実験の処理された水と比較して、バイオファウリング体の低い生物学的活性を伴った。ストリップタンクは、ゼブラ貝、コケムシ、海綿動物、および有肺巻貝を含む無脊椎動物のバイオファウリング生物の明確な阻害を示す。ストリップ実験からの処理された水に曝露された冷却管内壁は、スカート実験からの処理された水に曝露された冷却管内壁と比較して、７４％少ない破片蓄積物を含有する。ストリップタンク内の生物多様性変化は、システムが一般的な分類群に比べて希少な分類群を不均衡に減少させたことを示し、バイオファウリング処理の歪んだスペクトル影響を示唆している。これは、スカート処理と比較して、より大きい誘発されたストレスにつながる、より大きい表面処理面積および中央シリンダ内の水の限られた接触に起因し得る。ストリップタンクのバイオボール基材は、４か月間にわたってマイクロファウリングの１５．６％の低減を示した。

滞在時間および滞留時間
いくつかの場合、所与の水システムによる数秒、数分、数時間、１日、または１週間分の流体使用量を顕著に超える水または他の水性流体のリザーバを作成することができる可能性があり、本明細書に説明されているような様々な水の化学組成の「差」は、リザーバ内に誘発されて、水システム内の基材に対する様々な所望のファウリング防止効果を作成、維持、および管理し得る。しかしながら、即座の使用のための天然源から水を直接引き込む、ならびに／または特に、設計上の制約が、利用可能な不動産の量、環境問題、および／もしくは水性媒体の他の同時使用によって制限され得る場合、１日またはさらに数時間の水使用量よりも顕著に少ない水を供給するリザーバを組み込むなどの、他の状況では、リザーバ能力をほとんどまたは全く有していないシステムを構築するために必要および／または望ましい場合がある。そのような場合、本明細書に説明される様々な水の化学組成因子を人工的に誘発および／または加速し得る、上記のような、連続的および／または周期的な水調整処理を提供することが望ましい場合がある。そのような場合、リザーバ内の水の化学組成は、周期的および／または連続的に監視され得、１つ以上の水調整処理が、必要に応じて、リザーバ内の水に適用されている。

例えば、１日程度で予想される必要量と、水の化学組成が水システムの一部または全部内で所望のおよび／または許容可能なレベルに到達することを可能にするために必要とされる時間（様々な代替的な実施形態で、「滞留時間」、「滞在時間」、および／または「ターンオーバー時間」と呼ばれ得る）」とを比較することによって、所望される最小包囲体サイズおよび関連構成要素を決定することが可能であり得る。「滞在時間」および／または「滞留時間」、および／または「ターンオーバー時間」ならびに同様の用語は、いくつかの好ましい実施形態で交換可能に使用され得る。「滞在時間」は、流体リザーバ内の流体保持時間に適用される周知の用語であり、一般に、水分子がリザーバ内で費やす平均時間の尺度である。定常状態システムに対して定義された滞在時間は、リザーバ体積を流入または流出速度で除算したものに等しくなり得るが、いくつかのシステム（本明細書に開示される様々な実施形態を含む）では、滞在時間は、任意選択的に、方程式へのリザーバ内の液体の特定の量の「混合」を組み込み得る。あるいは、流体の塊の滞在時間は、塊が制御量内（例えば、リザーバ内、水システム内、化学反応器内、熱交換器または他の構成要素内、湖および／またはさらに人体内）で費やした総時間であり得る。塊の「セット」の滞在時間は、滞在時間分布（ＲＴＤ）として知られるセット内の滞在時間の頻度分布の観点、または平均滞在時間として知られるその平均の観点で定量化され得る。

「滞留時間」は、同様の定義を有し得るが、典型的には、「滞在時間」として具体的に適用される（すなわち、軍事および／またはコンピュータアプリケーションで使用される）。一般に、滞在時間は、体積および流量の数学的関係（体積／流量）であり、さらに、滞在時間は、一般に、ターンオーバー速度の逆数として取り扱われ得る。

ファウリング防止システムの様々な実施形態では、システム構成要素は、溶存酸素（ＤＯ）および／または他の水質要素が所望のレベルに変化するために十分な時間が存在するとともに、望ましくは、保護された環境内の定着誘引性を評価および査定するためにファウリング生物に十分な時間を提供するなどの、水システムの保護された水域における十分な滞留時間および／または滞在時間を提供する１つ以上の構成要素を含み得る。水の事前調整が十分な滞留時間で発生し得る場合、これは、ファウリング生物が、定着および／またはコロニー形成を回避するために、いくつかの実施形態における評価を行うことを可能にし得る。

様々な実施形態では、基材および／または水システム構成要素のファウリングを阻害および／または防止するのに十分な滞留時間の量は、水流、温度、生物－花のタイプ、生育期、塩度、日光、利用可能な栄養素および／または酸素、汚染物質などを含む、様々な因子で変動し得る。いくつかの場合、水の化学組成変化の最小量が、所望の結果を達成するために必要であり得るが、一方、他の実施形態では、より顕著な水の化学組成変化が、所望の結果を達成するために必要であり得る。いくつかの場合、ファウリング防止包囲体内におよび／またはそれを通って通過した後、滞留時間の数秒、数分、または数時間のみが、十分な水の化学組成変化を生じさせ得るが、一方、数日または数か月または数年のより長い滞留時間が、望ましい、および／または望ましい結果を達成するために必要であり得る。最適な結果のために必要な滞留時間は、用途に基づいて調整または修正され得る。いくつかの用途は、１０秒、３０秒、１分、４分、１０分、３０分、１時間、２時間、４時間、６時間、１２時間、２４時間、３日、７日、１０日、１４日、３０日、６０日、３か月、６か月、９か月、または１２か月の滞留時間を必要とする。

例えば、ファウリング防止システムの１つの例示的な実施形態は、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性構造体の少なくとも１つの層を含む濾過および／または投与ユニットであって、透過性構造体が、少なくとも部分的に複数の細孔内に延在する少なくとも１つの表面上に殺生物剤コーティングを有する、濾過および／または投与ユニットを備え、濾過ユニットが、水回路の取水場所に近接して位置付けられ、水回路を通る水の一部または全てが、濾過ユニットを通過し、水が、濾過および／または投与ユニットならびに水回路を通過し、かつ水回路の排水から排出されるために平均滞留時間を必要とし、殺生物剤コーティングが、濾過および／または投与ユニットを通過する水中に殺生物剤を溶出し、殺生物剤が、水中の複数のファウリング生物と接触し、少なくとも平均滞留時間の間、水回路内の１つ以上の基材表面にコロニー形成する複数のファウリング生物のうちの少なくとも１つの種の能力を阻害する。

いくつかの実施形態（より高い流量システムなど）では、ファウリング防止システムは、コロニー形成および／または定着を十分に抑止するために生物が環境水性条件を評価および／または「拒絶」しなければならない時間量を単に短縮および／または制限することで十分であり得、任意選択的に、様々な水の化学組成変化および／またはファウリング防止システムによって提供される他の効果と一致し得る。しかしながら、いくつかの他の場合では、水システムにおけるより高い流量は、生物による「評価」が達成され得る前に、および／または所望の水の化学組成変化が効果を及ぼす前に、ファウリング生物を保護された環境内に、および／またはそれを通るように強いる、および／または引き込み得、これは、より速い速度で起こる「日和見的」な定着および／またはコロニー形成に起因して、ファウリングの増加を結果的にもたらし得、生物の自然剥離速度の変化、および微視的な捕食者などによるファウリング生物の異なるレベルの日和見的「放牧」によって、さらに悪化し得る。多くの場合、ファウリング生物による定着および／またはコロニー形成を最小化するが、一方、ファウリング生物の剥離、および／または微視的な捕食者などによるファウリング生物の消費を増加および／または促進する、所望の流速（または範囲もしくは流速）に対する「スイートスポット」が、望ましくは、得られることになる。

いくつかの実施形態では、ファウリング防止システムは、望ましくは、保護された環境内でファウリング防止バイオフィルムの形成を誘発すること、ファウリング生物を殺す、および／もしくは傷つけること、ならびに／または基材上のファウリング生物の定着、コロニー形成、および／もしくは成長を阻害し得る保護された環境内で様々な生物の挙動を誘発することなどによって、保護された環境内で様々なファウリング活動を防止および／または阻害する１つ以上の条件を形成することになる。例えば、そのような阻害活動は、ファウリング生物自体への直接的な効果（すなわち、コロニー形成および／もしくは成長の阻害、または剥離の促進）とともに、保護された環境内でバイオフィルムを形成および／もしくは展開し得る生物に対する効果、ならびに／または保護された環境内のファウリング生物を捕食し得る捕食性生物に対する効果を含み得る。そのような阻害効果は、永続的である、耐久性がある、および／または長期的であり得るか、または２秒以下、５秒以下、３０秒以下、１分以下、５分以下、１０分以下、３０分以下、１時間以下、６時間以下、１２時間以下、１日以下、もしくは他の時間などの、所望の期間にわたって、保護された環境もしくはその様々な部分の一部もしくは全ての中で一時的であり得る。

最小リザーバサイズが達成されることができない場合、または水の化学組成変化が、達成するために望ましくない時間を必要とする場合のいくつかの事例では、必要に応じて水を調整することが望ましい場合があり、これは、リザーバ内の水が排出および／または別様に交換されるように、周期的な「リフレッシャ」処理を含み得る。さらに、大きいリザーバの使用が所望されない場合、本明細書に説明される様々な水調整処理は、望ましい場合、より小さいリザーバで、および／または施設の吸引配管内でさえも連続的に利用され得る。そのような場合、本明細書に説明される様々な水調整処理は、窒素または他の気体および／もしくは化学物質で水を連続的に調整する（水プラント内などで）ために使用され得る。そのような処理は、バッチプロセスを達成するために十分な滞留時間が所与のリザーバ内に存在しない場合、または水を連続的に処理する閉ループプロセス技術が望ましい場合に特に有用であり得る（すなわち、特定の範囲内に所望される水の化学組成レベル（酸素レベルなど）を決定および／または維持するために閉じた試験および処理ループを用いる場合。様々な実施形態では、本明細書に説明される様々なシステム設計および／または水調整処理は、必要に応じて、別個におよび／または一緒に利用され得、このことは、望ましい場合、低い水需要期間中のリザーバの単独の使用、およびより高い水需要期間中の両方の技術の同時使用を含み得る。同様の様式で、本明細書に説明される水調整処理は、低い水需要期間中に単独で利用され得、より高い水需要の期間中に同時の包囲体による両方の水調整の使用を伴う。異なる環境条件が、水性媒体に対して異なる処理を必要とし得ることも理解されるべきであり、これは、季節的、および／または温度、日光、塩度、高／低水位、高／低ファウリング季節などの他の差を含む。）。

多くの事例では、特定の種のファウリング生物は、温度、酸素または他の溶存ガスレベル、溶存固形物レベル、ｐＨ、水の流量、および他の条件の範囲を含む、最適な範囲または条件の範囲内で生き残り、繁殖することになる。水の流量に関して、特定の最適な流量は、多くの場合、ファウリング生物のタイプに依存することになる。多くのファウリング生物は、生き残るために「より速く」流れる水に適応しており、例えば、ゼブラ貝は、元来、川の種であり、高流量で繁殖する。多くのファウリング生物に対する最適な流量は、生物の泳ぐ能力と、それらが何を食べるかに依存し得る（すなわち、高流量は、多くの場合、動かないまたは動きの少ない生物に食物を送達することを助ける）。多くの場合、流量が生物の臨界低流量レベルを下回り過ぎるか、または下回る場合、生物は、「飢え」、衰弱し始め、食物および栄養素（溶存酸素、窒素、および／または他の因子を含む）の不足に起因して、不健康になる。流速が速くなり過ぎる場合、いくつかの生物は、基材上に定着および／または繁殖する時間または手段を有しない可能性がある。一般に、ほとんどの生物は、それらの最適な流量についての「スイートスポット」を有し、これは、いくつかの実施形態では、ファウリング防止包囲体システムの一部として利用され得る。

大規模な水システムおよび熱交換器効率
大規模な流体システムは、多種多様なプロセスで使用され、それらの最も基本的なプロセスでは、これらのシステムは、流体の動きおよび流体の消費に依存する。多くの場合、流体は、水を含むことになり、水は、多くの場合、湾、海、および／もしくは海洋から引き出された塩水、川、湖、もしくは井戸／帯水層から引き出された淡水、または様々なソースからの廃水とすることができる。いくつかの施設では、１回通過またはシングルパス冷却プロセスを利用しており、このプロセスでは、水がプラントのシステムに引き込まれ、プロセスおよび／または機器を通るシングルパスに利用され、次いで、水が環境に排出されるが、一方、他の施設では、未使用または未消費の水を引き込むことを求めるプロセス、機器、または装置に水が入る前にタワーまたはリザーバを含む水再循環システムを使用し、この未消費の水がプロセスまたは機器に複数回戻されることを可能にする。再循環水システムは、シングルパスシステムと比較して外部ソースから少ない水を引き込むが、再循環システムは、典型的には、蒸発（開放された再循環システムの場合）および「ブローダウン」または濃縮された溶解固形分を含有する液体の排出によって失われた水を補充するために顕著な量の「補給」または交換水を依然として必要とする。

いくつかの場合、１回通過またはシングルパスシステムは、５サイクルの再循環で作動するリザーバシステムとして廃棄物、熱、または他の望ましくないパラメータを除去するために、２０～４０倍の水を利用し得る。非限定的な例に関して、１回通過冷却を使用する発電所は、生成された２０，０００～５０，０００ガロン／ＭＷｈを引き込み得るが、再循環冷却を使用する同等のプラントは、５００～１，２００ガロン／ＭＷｈしか引き込まなくてよい。１７５ＭＷｈの発電所に供給するために１時間当たり３，５００，０００～８，７５０，０００ガロンのオーダーである、１回通過プラントの水負荷は膨大であるが、再循環プラントでさえ、同等の１７５ＭＷｈに対して、１時間当たり８７，５００～２１０，０００ガロンのオーダーの顕著な量の水を依然として必要とする。

水は、多くの生命体にとって好ましい環境である。シングルパスシステムでは、システム内に引き込まれる水は、一般に、成体および／もしくは幼生のファウリング生物、ならびに／または幼生で溢れ、その多くは、様々な浸漬された表面にコロニー形成しようとする。低減された取水量（シングルパスシステムと比較して）を伴わないか、または伴う再循環システムの場合でも、システムに入る交換または「補給」水は、典型的には、多数の生物を含有することになり、再循環水システムの流れ特性は、食物、酸素、および栄養素の循環供給を使用するための固着生物によるコロニー形成を促進し、いくつかの実施形態では、水温は、システムの様々な部位の好熱性個体群を支援するために十分に高くなる場合がある。これらの生物は、多くの場合、管、弁、格子、フィルタ、ポンプなどを含む、水システム内の任意の表面または材料の接液表面にコロニー形成することになり、これは、システムの水消費速度またはシステムの任意の所望の生産速度を顕著に低下させ得る。多くの場合、システム表面上に形成された薄いバイオフィルムでさえ、この表面を顕著に断熱することになり、その効率を低減させ、システムの全体的な作動コストを大幅に増加させる。様々な実施形態では、開示されたシステムは、小規模または大規模な水システム、非限定的な例として、冷却水システムにおける任意の所望のプロセスの効率、機能、および／または耐久性を顕著に改善し得る。非限定的な例に関して、高温の流体またはガスから低温の流体またはガスに熱伝達する熱交換器のための冷却水システムは、この熱が、典型的には、「熱伝達表面」を通じて伝わり、熱伝達表面は、多くの場合、高温物質と低温物質とを分離する熱伝達配管の金属壁である。

様々な実施形態では、開示されたファウリング防止システムは、熱交換器および／または冷却塔の熱伝達配管などの、任意の水システム内のバイオフィルム形成を低減する方法を含み、システム構成要素は、可撓性多孔質構造体構成要素（可撓性多孔質構造体の第１の表面に塗布される任意選択の殺生物剤コーティングを有する）を含み、可撓性多孔質構造体は、可撓性多孔質構造体の第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔を有し、熱交換器／熱伝達配管から上流の場所で冷却塔の水流中に構造体を配置し、水流が、第１の表面から第２の表面まで複数の細孔を通って流れ（そして、任意選択の殺生物剤が、いくつかの実施形態では、コーティングから水流中に溶出する）、水の化学組成変化および／または任意選択の殺生物剤が、水流中の複数のバイオファウリング生物と接触し、それによって、未処理の水流からの未処理のバイオフィルム厚さと比較して、熱交換器／熱伝達配管の内面上の低減された厚さのバイオフィルムをもたらす。

熱伝達効率を直接低減させることに加えて、バイオファウリングはまた、典型的には、バイオフィルムが厚くなるにつれて、チューブ壁の材料および／またはその隣のセルにアクセス可能であり得る酸素が少なくなるため、接液金属表面のスケーリングおよび／または腐食を引き起こす、および／またはそれにつながる。硫酸塩還元菌および他のものなどの細菌は、微生物誘起腐食（ＭＩＣ）と呼ばれるプロセスで金属を攻撃する代謝物を生成し得る。１９８０年代および１９９０年代初頭に実施された研究では、熱交換器のファウリングに起因する洗浄、流体処理、部品の交換、および生産の損失のコストは、全ての先進国のＧＤＰのおよそ０．２５％であったと推定された。プロセスプラントについて、熱交換器およびボイラの修理のための推定されるコストは、プラント全体の保守コストのおよそ１５％であり、この値の約半分は、ファウリングのみに起因していた。２０１６年には、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（ＮＡＣＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）が、腐食の世界的なコストが２．５兆米ドルであったと推定した。

多くのシステムでは、熱交換器構成要素は、典型的には、少なくとも７０％～８０％過剰設計されており、この量には、望ましくは、熱交換器表面のファウリングに起因する３０％～５０％の予想される効率低下の補償を含む。熱伝達を低減することに加えて、ファウリングの蓄積はまた、チューブまたは流路の断面積を低減させ得、これは、熱伝達表面を通過する流体の抵抗を増加させる。継続して低減された流れは、熱交換器全体の圧力降下を劇的に増加させ、流量をさらに低減し、熱伝達の問題を悪化させ得る（熱交換器チューブの最終的な遮断を含む）。しかしながら、これらのシステムの多くでバイオファウリングの効果を制御および／または改善することによって、本システムは、オペレータが、この必要とされる「過剰設計」を顕著なレベルで低減することを可能にし、資本設備の大幅な節約を結果的にもたらし得る。

同様に、冷却塔などの再循環水システムの様々な要素で発生するバイオファウリングは、流れの分布を顕著に変更し、蒸発冷却速度を劇的に低減し得る。これらのシステムのバイオファウリングはまた、システムの金属壁の腐食速度を増加させる酸素濃度などの、望ましくない効果を生じさせるとともに、アメーバ内に生息するレジオネラ菌などの潜在的に有害な生物の成長および分布を促進し得る。様々な実施形態では、バイオファウリング保護システムの実施形態は、製造または発電プラントの水回路内を流れる水中のレジオネラの発生を低減するためのデバイスであって、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性構造体の少なくとも１つの層を含む包囲体ユニットであって、透過性構造体が、少なくとも部分的に複数の細孔内に延在する少なくとも１つの表面上に殺生物剤コーティングを有する、包囲体ユニットと、包囲体ユニットを通過する水中の溶存酸素の少なくとも一部分を除去する酸素除去システムと、を備え、濾過ユニットが、水回路の水濾過場所に位置付けられており、水回路内の水の少なくともいくらかの部分が、包囲体ユニットを通過し、殺生物剤コーティングが、包囲体ユニットを通過する水中に殺生物剤を溶出し、殺生物剤は、水中の複数のレジオネラ生物と接触し、水回路内で１つ以上の基材表面に繁殖またはコロニー形成する複数のレジオネラ生物の能力を阻害する、デバイスを含み得る。

様々な実施形態では、水システム、非限定的な例に関して、熱交換器配管の任意の表面上に形成されるバイオファウリングフィルムの厚さおよび／または範囲を顕著に低減させ、それによって、バイオファウリングの断熱効果を低減し、システム内で最適な熱伝達効率レベルの維持を確保し得る、バイオファウリング保護システムの実施形態が開示される。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるバイオファウリング保護システムは、システムの全体および／または複数の部分にファウリング保護を提供し得るが、一方、他の実施形態は、非限定的な例に関して、システムの１つ以上の熱交換器の接液熱伝達表面などの、システムの特定の領域および／または「モジュール」に「局所化された」または特化した保護を提供し得る。

１つの例示的な実施形態では、バイオファウリング保護システムは、水流の一部または全部が通過し得る、任意選択の殺生物剤含浸包囲体または「殺生物剤フィルタ」要素を含み得る。望ましくは、要素は、多くのファウリング種の成体生物、尾索類のようなより大きい定着幼生を含む、様々な「より大きい」ファウリング生物の一部および／または全部を阻害および／または「濾過」し得るが、一方、要素内の殺生物剤は、望ましくは、様々な「より小さい」および／または未熟なファウリング生物を殺傷、損傷および／または不活性化することになる。そのような阻害は、望ましくは、例えば、標的化されたファウリング生物が熱交換器チューブおよび／または水システム全体（例えば、シングルパスシステムにおいて）を通過するために必要な時間などの、限られた期間、接液表面にコロニー形成することに対する阻害を含み得る。様々な実施形態では、ファウリング防止システムによって潜在的に誘発される環境変化（任意選択の殺生物剤含浸繊維性基質媒体からの効果を含み得る）は、任意のシステム表面、非限定的な例として、接液熱伝達表面上に薄い、最小のおよび／または熱伝導性バイオフィルムの形成を誘導し得、これは、望ましくは、バイオファウリングによって負の影響を受け得る既存の熱伝達システムの熱伝達効率／構成要素と比較して、熱伝達効率の増加および／または熱伝達構成要素の耐用年数を提供することになる。様々な代替的な実施形態では、ファウリング防止システムは、任意のシステム表面、非限定的な例として、接液熱伝達表面上に容易に除去可能または還元可能なバイオフィルムの形成を誘発し得、これは、既存のバイオフィルムと比較して、より安価および／またはより低侵襲性の洗浄方法を使用して除去され得る。

非限定的な例として、熱交換器ユニットの上流に位置付けられたファウリング防止システムは、可撓性多孔質構造体を含む水処理包囲体を含み得、殺生物剤を含むコーティングが、可撓性多孔質構造体の第１の表面に塗布されており、可撓性多孔質構造体が、可撓性多孔質構造体の第１の表面から第２の表面に延在する複数の細孔を有し、コーティングされた構造体が、第１の平均温度を有する水流中に配置され、水流が、複数の細孔を通って第１の表面から第２の表面まで第１の平均水温で流れ、殺生物剤が、コーティングから水流中に溶出し、殺生物剤が、複数のバイオファウリング生物と接触し、水流が、第１の平均温度よりも高い第２の温度まで加熱され、殺生物剤は、複数のバイオファウリング生物が、水流の第２の温度で水と接触している基材表面にコロニー形成することを阻害する。様々な実施形態では、第１および第２の水温の両方で水にファウリング保護を提供する際の殺生物剤の有効性は、同等であり得、第１の温度から第２の温度まである程度改善され得る、および／または第１の温度から第２の温度まである程度劣化し得る。他の様々な実施形態では、殺生物剤の溶出を増加させる上昇した温度、および１つ以上の殺生物剤の溶出を減少させる上昇した温度を含む、水の温度は、殺生物剤がコーティングから溶出する速度を変更させ得る（これは、単一のコーティング内の複数の殺生物剤製剤の個々の殺生物剤溶出速度の異なる変更を含み得る）。

様々な実施形態は、水システムの水流中の複数のバイオファウリング生物からの微生物誘起腐食（ＭＩＣ）の低減に寄与する構成要素を含み得、システムは、可撓性多孔質構造体（可撓性多孔質構造体の第１の表面に塗布されている殺生物剤を含む任意選択のコーティングを有す、可撓性多孔質構造体が、可撓性多孔質構造体の第１の表面から第２の表面に延在する複数の細孔を有する）を含み得、コーティングされた構造体を水流中に配置し、水流が、複数の細孔を通って第１の表面から第２の表面に流れ、水の化学組成変化を誘発し、および／または殺生物剤をコーティングから水流中に任意選択的に溶出させ、水の化学組成変化および／または殺生物剤は、複数のバイオファウリング生物が、構造体の下流に位置付けられた基材表面にコロニー形成することを阻害する。

様々な実施形態では、殺生物剤含浸包囲体は、望ましくは、包囲体自体の上および／または内部におけるバイオファウリングの成長を阻害することになり、これは、開示されたシステムにおける包囲体の性能、耐用年数、および／または保守性を大幅に向上させることになる。殺生物剤の存在は、望ましくは、包囲体の外面および／または内面上の生物の付着、沈降、および／または成長を阻害することになり、包囲体の可撓性を維持するとともに、破れ、裂け目、ならびに／またはファウリング生物の存在および／もしくはそれによって引き起こされる総重量の増加に起因する繊維性基質の他の障害の機会を顕著に低減し得る。加えて、殺生物剤の存在および分布は、さらに望ましくは、ファウリング生物（特に、胞子、繁殖体（ｐｒｏｐｕｌｇａｔｅ）、幼虫および／または幼生の形態）が、包囲体の開口部および／または「細孔」内に付着、沈降および／または成長することを防止および／または阻害することになる。多くの場合、殺生物剤は、同じ種の成体および幼生の一員に対して非常に異なるレベルの有効性を有し得、より小さいおよび／または幼生生物に対して保護するために必要とされる投与量と比較して、所与の殺生物剤の顕著により高い投与量が、多くの場合、より大きいおよび／または成熟した生物によるファウリング活動を防止するために必要とされる。包囲体を通したより大きい生物の通過を阻害し、より小さい生物が包囲体の殺生物剤コーティングされた細孔を通過する際により小さい生物に直接的により高い有効投与量の殺生物剤を適用することによって、本システムは、高い毒性レベルの殺生物剤および／または他のシステム構成要素を必要とせずに、非常に効果的なファウリング保護を提供する。

本明細書に開示される様々な実施形態では、可撓性繊維性基質の表面に塗布され、かつそれに浸透するコーティング内における１つ以上の殺生物剤および／または他の化学物質／毒素の含有は、ファウリング防止包囲体の基質を通って流れる環境水などの水性媒体中への所与の殺生物剤の投与および有効性を顕著に改善し得る。多くの事例では、基質と接触するバルク水流は、構造体の開口部、細孔、および／または間隙（すなわち、いくつかの実施形態では、構造体織物の個々の糸の間）を通過する水の多数の個々の「流れ」に「崩壊」または断片化されることになる。これらの個々の水の流れは、望ましくは、基質の個々の糸を通過することになり、糸の多くは、殺生物剤および／または他の化学物質／毒素を直接流れ込む水中に溶出するコーティングを有する。これらの水の流れおよび溶出した殺生物剤は、繊維性基質を通過し続けることになり、基質を通る蛇行経路は、望ましくは、様々な水流およびその中に含有されるファウリング生物全体を通して、水を殺生物剤または他の化学物質と継続的に混合、攪拌、および流通させることになる。一旦、水が基質を離れると、水流は、「処理された」水のバルク流に再合流することになり、ファウリング生物の大部分は、それらの繊維性基質の通過中および／またはその後に、殺生物剤または他の化学物質と接触し、影響を受けたことになる。このように、開示されたファウリング防止システムにおいて殺生物剤含浸基質によって達成される個々の流れの投与は、現在使用されている既存の殺生物剤または他の化学物質投与システムに対する顕著な改善を表す。

包囲体構造体の所与の面積または体積内に非常に多数の「細孔」または他の開口部が存在し得るため、これらの「細孔」の壁は、殺生物剤溶出コーティングで潜在的にコーティングされ、水流中の構造体の有効溶出表面積は、同等の平坦表面の流れの何倍にもなる可能性がある。多くの事例では、そのような多孔質媒体を通る水流中に溶出される殺生物剤の量は、同等のサイズの平坦表面から溶出される量の１．１、１．５、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１００、１０００倍以上の係数になる可能性がある。さらに、殺生物剤は、構造体の細孔を通過する無数の水流の各々に直接溶出され得るため、水流内の殺生物剤の分布および均一性は、水流に沿って１つ以上の場所からの大量のまたは周期的な投与と比較して、大幅に向上する。加えて、可撓性包囲体構造は、様々なやり方で操作（すなわち、圧縮および／または拡張）されて、様々な環境におけるその有用性をさらに強化することができる（すなわち、構造体媒体を圧縮および／または「押し潰して」、その全体サイズを縮小するが、その広い有効表面積を維持する）。

様々な実施形態では、開示されたファウリング防止デバイスの「下流」の水性媒体の顕著な部分および／または全部は、望ましくは、１つ以上の殺生物剤含浸包囲体構成要素を通過していることになるが、一方、他の実施形態では、流体流のいくらかの部分は、バイパスされている、および／または殺生物剤含浸包囲体を通過していない場合がある。例えば、「スカート」または他のバイオファウリング保護デバイスは、殺生物剤含浸包囲体の外周の「壁」を組み込み得るが、一方、デバイスの様々な開口部および／または底部は、周囲の環境に開放され得る。そのような場合、包囲体が存在し、その効果が、保護されていない基材と比較して、保護された基質のファウリングの幾らかの低減を依然として提供し得るため、バイオファウリングは、任意の保護された基材に対して依然として効果的であり得る。同様の様式で、水または他の液体の水性流は、本明細書に開示されるバイオファウリング保護デバイス（すなわち、殺生物剤含浸包囲体を含む１つ以上のファウリング防止ユニットを組み込み得る）を通る水流の部分「濾過」から利益を得ることができ、したがって、濾過は、望ましくは、水流内のより大きいおよび／またはより小さいファウリング生物の両方を除去および／または不活性化し得るが、一方、水流内のある程度の量の溶出された殺生物剤は、繊維性基質の下流のエリア内のバイオファウリング生物の活動を潜在的に阻害するために、残りの未処理の水と混ざることになる。同様のファウリング防止システムのそのような「部分濾過」は、冷却塔などの水流を再循環させる際に特に有用性を有し得る。

構造体設計および材料特性
様々な実施形態では、本明細書に説明されるファウリング保護システムの一部または全部に組み込まれ得る、多種多様な構造体および／または他の構造体が説明される。これらの実施形態の多くでは、コーティングまたは塗料が構造体に組み込まれ得、コーティングまたは塗料は、構造体および／またはその細孔を通って流れる流体に放出および／または溶出され得る１つ以上の殺生物剤および／または生物毒性物質を含む。

図１０Ａは、例示的な紡績糸１０００の１つの例示的な走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真を図示し、これは、絡み合わされたフィラメント１０２０の中央本体または糸束１０１０を図示し、様々なフィラメント端１０３０が中央本体１０１０に対して横方向に延在している。図１０Ｂは、中央本体１０１０の断面図を図示し、糸束１０１０内の個々のフィラメント１０２０の非常に微細なサイズを強調している。ＰＥＴ紡績糸を含む編み構造体１０５０の拡大図を図示する図１０Ｃに最良に見られるように、一連の隙間または開口部１０８０は、編みプロセス中にヤード束１０７０の間に位置付けられ、１つ以上の延在する繊維または繊維端１０９０は、様々な開口部を横切って延在している（複数の繊維端が、望ましくは、様々な実施形態で各開口部を横断する）。

様々な実施形態では、構造体または包囲体およびその中で保護された基材は、約２００インチ、または約１５０インチ、または約１４４インチ、または約７２インチ以下、または約３６インチ以下、または約２４インチ以下、または約１２インチ以下、または約６インチ以下、または約１インチ以下、または約１インチ以上、または約６インチ以上、または約１インチ～約２４インチ、または約２インチ～約２４インチ、または約４インチ～約２４インチ、または約６インチ～約２４インチ、または約１２インチ～約２４インチ、または約１インチ～約１２インチ、または約２インチ～約１２インチ、または約４インチ～約１２インチ、または約６インチ～約１２インチ、または約１インチ～約６インチ、または約２インチ～約６インチ、および／または約４インチ～約６インチの最小間隔（すなわち、包囲体の内壁と基材の外面との間）によって分離および／または離隔され得る。様々な代替的な実施形態では、包囲体の少なくとも一部または全てが、１つ以上のエリア（限定されるものではないが、包囲体の閉鎖部分を含む）内で基材と直接接触し得、したがって、いくつかの実施形態では、媒体と基材との間に実質的にほとんどまたは全く距離がない場合がある。

図１１Ａは、本明細書に説明される様々なファウリング防止システムおよび／または要素を形成するために様々なやり方で使用され得る、圧延シート形態の例示的な構造体材料１１００を図示する。この実施形態では、材料は、望ましくは、可撓性繊維材料、この場合、天然繊維布地、ならびにポリエステルもしくは他の合成繊維の織られた、編まれた、フェルト加工された、不織および／もしくは他の構造、かつ／またはそれらの様々な組み合わせを含み得る、構造体材料を含む。様々な実施形態では、構造体は、本明細書に説明される様々な実施形態を構築するために利用され得る、ならびに／またはそのような圧延シート材料を用いて細長い基材を巻くか、もしくは別様に「被覆」することが可能である、および／もしくは望ましい場合があり、特に、圧延されていない、および巻き付けられていないシートが、漸進的に巻き付けられた基材または取水口を含む「包囲体」を作成し得る他のシート区分に重なり得る場合（すなわち、杭または支持ガーダに沿って）、構造体材料は、重なる「バーバーポール」もしくはメイポールタイプの技術で基材の周囲に巻き付けられるか、または水タンクもしくは灌漑用パイプの内壁の裏地となる。そのような場合、構造体が保護された基材または取水口と直接接触し、構造包囲体壁と基材表面との間の液体（および任意選択的に構造体自体の中の液体）の非常に薄い層が、本明細書に説明される「区別された環境」を構成することが望ましい場合がある。

一実施形態では、１つ以上の構造体および／または包囲体ラップは、基材または基材の一部分を完全にまたは部分的に包囲し得る。非限定的な例では、「バーバーポール」技術で包囲体材料で木製の杭を包むことは、基材が、少なくとも１８か月、または少なくとも１２か月、または少なくとも６か月、または少なくとも３か月にわたって、完全に浸漬、部分的に浸漬、または水位線に位置付けられたときに、木製の基材のファウリングを排除または顕著に低減する。

実験では、全長を覆う緩い包囲体バッグを有する杭（バッグ）、杭の全長を覆う緊密な包囲体ラップ（ラップ）、水位線で杭を部分的に覆う緊密な包囲体ラップ（水位線）、および保護されていない杭（開放）は、ランダム化され、最高潮の上の区分を維持するように線から吊り下げられた。処理された包囲体バッグおよび包囲体ラップは、少なくとも１８か月間、木製の杭のファウリングを顕著に低減する。包囲された、および包まれた木製の杭は、チューブワームおよびフジツボから構成される軽度のファウリングを伴い、外向きの穿孔の兆候はなかった。さらに、処理された包囲体およびラップは、１８か月の浸漬後に布上にファウリングを伴った。構造体、包囲体ラップ、およびバッグは、１．５年超経っても、ファウリングの被覆を顕著に低減する。

包囲体ラップは、少なくとも１８か月、または少なくとも１２か月、または少なくとも６か月、または少なくとも３か月にわたって、木製の杭上の穿孔生物の存在を排除または低減することを示した。木製の杭の周囲を完全に閉じた処理された包囲体は、木製の杭の穿孔を防止したが、木製の杭の周囲を包んだ布は、少なくとも１８か月にわたって木材の穿孔を顕著に低減し、一方で、穿孔は、包囲体またはラップによって保護されていない木材で発生した。穿孔は、包囲体ラップの下で顕著に減少し、フナクイムシについては、入口が存在しないバッグによって防止した。木製の杭または他の木製の基材のバイオファウリングおよび穿孔の量は、少なくとも１８か月にわたる塩水または淡水中における浸漬後、少なくとも１つのバッグまたはラップによって完全にまたは部分的に包囲されたときに、１００％、または９９％、または７５％、または５０％、または２５％、または１０％だけ低減され得る。

図１１Ｂは、望ましくは、他の布部分に、ならびに／または他のデバイスおよび／もしくは構成要素に自己接着し得る、構造体の様々な部分に沿って接着剤、面ファスナ材料１１１０（および／または縫い目）を組み込む、巻かれたシート構造体１１０５の別の例示的な実施形態を図示し、本明細書に説明されるように、構造体の大部分は、有孔または透過性部分１１２０を含む（そして様々な実施形態では、ファスナ材料自体が透過性および／または非透過性部分を同様に含み得る）。望ましい場合、いくつかの他の構造体部分を被覆する材料フラップは、非透過性であり、下にある構造体を保護し得る。

使用中、構造体は、取水口もしくは支持ガーダまたは他の構造体の周囲に巻き付けられて、取水口または保護された基材のいくらかの部分の周囲に包囲体を形成し得、これは、取水口または水システムの様々な部分をバイオファウリング生物および／または他の分解から保護するために、本明細書に説明されるものと同様の機能の様々な包囲体を作製するために、漸進的巻き付け方法（すなわち、「バーバーポール」タイプの巻き付け）または円形巻き付け方法（すなわち、「ラウンドロビン」タイプの巻き付け）を含み得る。様々な実施形態では、面ファスナまたは同様のファスナを使用する取り付けは、そのような締結技術が透過性になり、本明細書に説明される様々な透過性材料と同様の様式でそれを通して水交換を可能にし得るため、特に望ましい場合がある。

別の実施形態では、構造体または包囲体（完全にまたは部分的に包囲された）は、金属チェーンまたは他の金属基材をファウリングおよび腐食から保護し得る。処理された構造体および包囲体は、効果的な保護を提供し、少なくとも１９か月、または少なくとも１８か月、または少なくとも１２か月、または少なくとも６か月、または少なくとも３か月にわたって、金属チェーン上のファウリングを大幅に減少させ、腐食を減少させる。

１つの実験的試験では、金属チェーンは、Ｃａｐｅ Ｍａｒｉｎａの１８フィートのドックまたは同じマリーナの１０フィートのバージから吊り下げられた。ドックのチェーンは、潮に対して固定されているため、完全に露出した区分、完全に浸水した区分、潮間（浸水／浸水）区分を有する。バージのチェーンは、潮の変化とともに浮遊して、完全に浸水した区分、完全に露出した区分、および水位線区分を有する。図３０に示されるように、チェーンに対する４つの処理、および１つの対照を、各々３つの複製を用いて試験した：（１）全長を被覆する完全に包囲された構造体／包囲体を有するチェーン（完全）、（２）水位線の周囲に固定される構造体／包囲体を有するチェーン（水位線）、（３）水位線で浮遊している（ブームを介して）構造体／包囲体を有するチェーン、すなわち、保護構造体が潮とともに動く（浮遊）、（４）保護されていない対照（開放）。ドックに固定されたチェーンは、ランダム化され、最高潮位よりも上の区分を維持するように線から吊り下げられた。バージに固定されたチェーンは、クリートから吊り下げられ、空間制約に起因してブロック設計で配置された。全てのチェーンを２月中旬に浸水した。

少なくとも１つの構造体で完全に包囲されたチェーンは、１９か月後にチェーンの長さに散在するチューブワームから構成される非常に軽度のファウリングを伴った。処理された構造体／包囲体は、包囲体によって被覆されたエリアにおいて、水位線に位置付けられた金属チェーンを少なくとも１９か月にわたって有効な保護を提供する。軽度のファウリングが、包囲体で保護されたチェーンに蓄積し始めた。浮遊水位線包囲体は、１９か月までに、劣化し始め、保護されていないチェーンにファウリングを有する孔を伴い始めた。

腐食は、水中に浸水されたときに金属上に形成する酸素電池が存在する場所であればどこでも存在することになり得る。酸素電池は、水中の酸素または他の化学的勾配を有するエリアで発生する。保護構造体または包囲体（バッグ付きまたは巻き付けられた）は、少なくとも１９か月、または少なくとも１８か月、または少なくとも１２か月、または少なくとも６か月、または少なくとも３か月にわたって、水中に浸水されたときに、金属上の腐食の影響を低減または排除し得る。実験では、完全に包囲されたチェーンおよび水位線で包囲されたチェーンに最小限の腐食が存在したが、保護されていないチェーンは、バイオファウリングおよび腐食で完全に被覆されていた。腐食は、包囲体の内側の酸素勾配および／またはチェーンに対する包囲体の摩擦からのチェーン上のチョークの消失によって引き起こされ得る。さらに、腐食は、包囲体が損傷したエリアおよび包囲体の材料が消失したエリアで観察された。

望ましい場合、システムは、三次元（３Ｄ）構造に組み立てられ得る個々の構成要素区分を使用して構築され得る。例えば、包囲体の個々の壁区分は、三角形、正方形、および／または他の多角形を含む、様々な構成で互いに取り付けられるように提供され得る。望ましい場合、壁区分は、比較的剛性のある台枠によって支持され得るか、また区分は、高度に可撓性であり得、および／またはローラもしくは他の担体上に提供され得、組み立て前に各個々の区分を解放するように展開され得る。少なくとも１つの代替的な実施形態では、開放された包囲体フレームまたは支持体が提供され得、フレームセグメントの周囲に巻き付けられ得る、および／またはフレームセグメントに重ねられ得る（および、例えば、運輸業者によって出荷用の物体のテーピングまたは「出荷包装」と同様の様式でフレームに適用される）、細長いシートまたは包囲体壁材料が提供される。

繊維性構造体基質および濾過
様々な代替的な実施形態では、包囲体、システムおよび／またはその構成要素材料は、格子状、メッシュ、マット、または窓形成された構造体配置で形成された縫糸の織り合わされた、および／または絡み合わされたストランドから形作られた三次元構造体基質および／または繊維性基質構造体を含み得、様々な実施形態では、１つ以上の非平坦および／または非平滑構造体層を組み込み得る。１つの非常に単純化された形態では、包囲体は、複数の垂直に位置付けられた要素と織り合わされた複数の水平に位置付けられた要素を含有し得（および様々な方向に位置合わせされた他の繊維要素の様々な組み合わせ）、これは、複数の分離された、および／または織り合わされた層を含み得る。可撓性材料は、バッフルまたは様々な相互接続区分を含み得る、１つ以上の離隔された層を含み得る。望ましくは、包囲体材料内の各糸または他の縫糸要素は、事前選択された数の個々のストランドを含むことになり、ストランドの少なくとも一部分は、様々な場所および／または方向で縫糸コア要素から外向きに延在し、それによって、構造体に織り合された縫糸および縫糸ストランドの三次元の曲がりくねった網状組織を作製する。様々な実施形態では、繊維性基質の様々な要素は、対角線を含む、事実上任意の配向で、または互いに対して平行な様式で、それによって、直角を形成するか、または三次元配向、ならびに／またはランダム化された分布（すなわち、フェルトマット）および／もしくはパターンを含む、事実上任意の他の配向で、位置合わせされ得る。加えて、いくつかの実施形態では、個々の要素間に顕著な間隔があり得るが、一方、他の実施形態では、間隔は、間にほとんどまたは全く間隔を空けずに緊密なパターンを形成するために、非常に緊密なパターンに減少され得る。様々な好ましい実施形態では、縫糸および／または繊維などの要素は、天然または合成ポリマーで作製され得るが、金属、ナイロン、綿、またはそれらの組み合わせなどの他の材料で作製されてもよい。

本発明の様々な態様は、高度に繊毛化された繊維性基質および／または可撓性材料の使用を含み得、このことは、材料が、その表面から、もしくは細孔内に突出する巻きひげもしくは毛状付属物（すなわち、繊維）、または繊維性基質および／もしくは「濾過」媒体を形成する三次元可撓性構造体の開放空間を含み得ることを意味する。巻きひげまたは毛状付属物は、三次元可撓性材料を構成する材料の一部分であるか、またはその材料に組み込まれ得る。代替的に、巻きひげまたは毛状付属物は、可撓性材料に接着されたか、または取り付けられた別個の組成物から形成され得る。例えば、巻きひげまたは毛状付属物は、それ自体が可撓性材料の表面に取り付けられている接着剤層に取り付けられ、そこから突出し得る。本発明の態様では、巻きひげまたは毛状付属物は、繊維性基質材料の表面から突出し得るが、一方、他の態様では、巻きひげまたは毛状付属物は、繊維性材料から内向きに、ならびに／または材料基質および／もしくは構造体の他の縫糸および／もしくは繊維に向かっておよび／もしくはその中に内向きに延在し得る。本発明の様々な態様では、巻きひげまたは毛状付属物は、弾力性を有し得る、ならびに／または包囲体および／もしくは水の移動に起因して振動し得る、および／もしくは揺れ得る。様々な実施形態では、繊毛自体および／または巻きひげもしくは毛状付属物の移動の組み合わせはまた、包囲体の表面上または表面内のバイオファウリング生物の定着を断念させ得る。

様々な実施形態では、システムの透過性材料中の多数の小さい繊維の存在は、材料の三次元構造の複雑さの大幅な増加を提供し得、これは、これらの構造が織られたパターンの開いた隙間の中および／または周囲に延在し得るためである。繊維のこの配置は、構造体の深さを横断し、包囲体によって保護された内部環境に入ろうとする生物に、より曲がりくねった経路をさらに提供し得る、および／または任意選択の殺生物剤コーティングが接着する、構造体の非常に大きい表面積を提供し得る。様々な実施形態では、包囲体内への三次元「入口経路」（すなわち、微生物が材料の開口部および／または細孔を通過する際の）の形状および／またはサイズが、望ましくは、より長い経路、より大きい表面積を提供することになる、ならびに／または包囲体内へのファウリング生物の流入を妨害する、ならびに／またはより多い量の殺生物剤コーティングをその内部に保持する際により有効であることを証明することになるため、紡績ポリエステルが、包囲体材料として非常に望ましい特徴を有すると決定されている。

様々な実施形態では、システム内の包囲体の三次元地形は、望ましくは、そのような構造体構築が、壁の所望の「濾過効果」を向上させ得る、ならびに／または構造体および／もしくは保護された基材に「しがみつく」様々なファウリング生物の能力に悪影響を及ぼし得るという点で、システムのバイオファウリング防止効果に寄与することになる。しかしながら、他の実施形態では、包囲体壁および／または他の構成要素は、テクスチャード加工糸または他の材料（および／または他の材料構築技術）などの「より平坦な」および／または「より平滑な」材料を含み得、本明細書に開示される多くのバイオファウリング防止効果を依然として提供し得る。そのような材料は、紡績ポリエステル糸を組み込む材料よりも顕著に平坦、平滑、および／または低繊毛であり得るが、一方、これらの材料は、様々な用途に対して許容可能なバイオファウリング保護レベルを依然として提供し得る。

いくつかの実施形態では、可撓性繊維性基質は、特に、それらの基質が所望のサイズ、形状、および／または透過性／密度に対応するために異なる構成に折り曲げられる、および／または折り畳まれ得る場合、ファウリング防止包囲体の様々な構成要素への組み込みのために非常に望ましい場合がある。例えば、比較的大きい可撓性繊維性基質は、液体が通過するためのより大きい有効表面積／体積を基質が有するように、折り畳まれる、および／または折り曲げられ得る。そのような配置は、プリーツ状エアフィルタと同様の様式で基質材料をプリーツ状にすること、および／または折り畳むことを含み得、これは、基質の有効な濾過を増加させる、および／または特定の条件下で目詰まりする傾向を低減し得る。あるいは、繊維性基質は、望ましい場合、より大きい体積内に収まるように拡張および／または拡大され得る。

本明細書に説明されたシステム構成要素を構築するための様々な程度に好適であり得る様々な材料は、様々な天然および合成材料、またはそれらの組み合わせを含む。例えば、黄麻布、ジュート、帆布、羊毛、セルロース、絹、綿、麻、およびモスリンは、考えられる有用な天然材料の非限定的な例である。有用な合成材料は、限定なしで、ポリオレフィンのポリマー部類（ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、コポリマーなど）、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、レーヨン、ポリアミド、ポリアクリル、およびエポキシを含み得る。様々なタイプのガラス繊維組成物もまた、使用され得る。ポリマーおよびコポリマーの組み合わせもまた、有用であり得る。これらの三次元可撓性材料は、本明細書に説明されるようなファウリング防止特性を提供することができる構造を提供する繊維構造体、透過性シート、または他の構成に形成され得る。本明細書に説明されるシステムを構築する際の使用のための潜在的に好適な可撓性材料の例は、限定されるものではないが、黄麻布、帆、綿構造体、リネン、モスリン、透過性ポリマーシート、ポリマー繊維またはフィラメントから構築された構造体、ならびに透過性フィルムおよび膜を含む。本発明の態様では、可撓性材料は、黄麻布、編まれたポリエステルもしくは他の構造体、織られたポリエステルもしくは他の構造体、紡績ポリエステルもしくは他の構造体、それらの様々な組み合わせ、または様々な特性を有する他の布などの天然または合成構造体から選択され得、本明細書に開示されているものを含む。

様々な実施形態では、１つ以上の包囲体を形成する可撓性材料は、絡み合わされた繊維または繊維の束（すなわち、糸）によって形成された構造を有し得る。本明細書に使用される際、「絡み合わされた」は、本明細書に論じられる様々なファウリング防止および／または透水性および／または水交換特徴が可能な繊維性基質を生成するために、繊維が不織である、織られる、編み込まれる、編まれる、または別様に混在され得ることを意味する。繊維が絡み合わされている物質は、望ましくは、三次元可撓性材料中に開いた空間および閉じた空間のパターンを作製し得、その中の開いた空間が隙間を画定する。望ましくは、可撓性材料を構成し得る繊維は、例えば、単一のフィラメント、複数のフィラメントの束、天然もしくは合成組成物のフィラメント、または天然および合成組成物の組み合わせである。本発明の態様では、繊維は、約５０ミル以下、約２５ミル以下、約１０ミル以下、約６ミル以下、約５ミル以下、約４ミル以下、約３ミル以下、約２ミル以下、約１ミル以下、約０．５ミル以下、約０．４ミル以下、約０．３ミル以下、約０．２ミル以下、または約０．１ミル以下の平均直径（または「平均フィラメント直径」）を有する。

本発明のいくつかの態様では、可撓性材料は、織り構造体または編み構造体を含み得る。例えば、織り構造体は、約３～約１５０、約５～約１００、約１０～約５０、約１５～約２５、約２０～約４０、および／またはおよそ２０ｐｐｉのインチ当たりのピック数（「ｐｐｉ」またはインチ当たりの横糸）を有し得る。本発明の他の態様では、織り構造体は、約３～約１５０、約５～約１００、約１０～約５０、約１５～約２５、約２０～約４０、および／またはおよそ２０ｅｐｉもしくはおよそ２４ｅｐｉのインチ当たりの端数（「ｅｐｉ」またはインチ当たりの縦糸）を有し得る。本発明のさらに他の様々な他の態様では、編み構造体は、約３～約１２０、約５～約１００、約１０～約５０、約１５～約２５、約２０～約４０、および／またはおよそ３６ｃｐｉもしくはおよそ３７ｃｐｉのインチ当たりのコース（「ｃｐｉ」）を有し得る。本発明のさらに他の態様では、編み構造体は、約３～約８０、約５～約６０、約１０～約５０、約１５～約２５、約２０～約４０、および／またはおよそ３６ｗｐｉもしくはおよそ３３．７ｗｐｉのインチ当たりのウェール（「ｗｐｉ」）を有する。

したがって、本発明の少なくとも１つの態様では、織り構造体は、約９～約２２，５００、約１００～約２０，０００、約５００～約１５，０００、約１，０００～約１０，０００、約２，５００～約８，０００、約４，０００～約６，０００、約２，５００～約４，０００、約５，０００～約１５，０００、約１０，０００～約２０，０００、約８，０００～約２５，０００、約２０～約１００、約３０～約５０、約４５、または約４０糸／平方インチの糸サイズ密度（すなわち、縦糸に単位面積当たりの横糸を乗算したもの）を有する。

本発明の別の態様では、織り構造体または編み構造体の糸は、約４０デニール～７０デニール、約４０デニール～１００デニール、約１００デニール～約３０００デニール、約５００～約２５００デニール、約１０００～約２２５０デニール、約１１００デニール、約２１５０デニール、または約２２００デニールのサイズを有し得る。

本発明のさらに別の態様では、織り構造体または編み構造体は、約１～約２４オンス／平方ヤード（約３４～約８１４ｇ／ｍ２）、約１～約１５オンス／平方ヤード、約２～約２０オンス／平方ヤード（約６８～約６７８ｇ／ｍ２）、約１０～約１６オンス／平方ヤード（約３３９～約５４２ｇ／ｍ２）、約１２オンス／平方ヤード（約４０７ｇ／ｍ２）、または約７オンス／平方ヤード（約２３７ｇ／ｍ２）、または約３オンス／平方ヤードの単位面積当たりベース重量を有し得る。本発明の別の態様では、望ましい紡績ポリエステル繊維ベースの織り構造体は、包囲体材料として利用され得、構造体は、およそ４１０グラム／メートル^２の基本重量（任意のコーティングまたは改質が含まれる前のベース構造体の重量）を有する（表５参照）。

様々な例示的な実施形態では、好適な包囲体または構造体壁の厚さは、０．０２５インチ～０．０５７５インチ以上の範囲であり得、望ましい実施形態は、およそ０．０２０５インチの厚さ、およそ０．０３１９インチの厚さ、およそ０．０４８２インチの厚さ、および／またはおよそ０．０５７１インチの厚さである。包囲体内の穿孔および／または開口部のサイズ、ならびにシステム内の様々な開口部の形状、サイズ、および／または曲がりくねりの程度に依存して、具体的に説明されたものよりも厚いおよび／または薄い厚さの包囲体壁が、様々な成功度および様々な材料を伴う様々なシステム設計で利用され得る。様々な代替的な実施形態では、開示された繊維性基質の構築に利用される可撓性ベース材料、繊維、および／または縫糸は、保護されることになる所望される基材または特定の用途に依存して、厚さおよび／または長さの広い変化を有し得る。例えば、本発明のいくつかの態様では、可撓性材料の厚さは、約０．００１～約０．５インチ、約０．００５～約０．２５インチ、約０．０１～約０．１インチ、約０．０２インチ、約０．０３インチ、約０．０４インチ、約０．０５インチ、または約０．０６インチであり得る。膜構造体、およびその複数の層などの、単一の構造体内の厚さおよび透過性の変化が企図されている。

本明細書に説明される様々な目的を達成するために、多種多様な材料および／または材料の組み合わせが、システム材料として利用され得ることを理解されたい。例えば、フィルムまたは同様の材料は、包囲体壁の一部または全てに透過性および／または不透過性フィルムを含み得る、構造体壁材料の１つの代替例として利用され得る。同様に、ゴム、ラテックス、薄い金属、金属フィルム、および／もしくは箔、ならびに／またはプラスチックもしくはセラミックなどの天然および合成材料が利用され得、様々な結果を伴う。

使用される材料のタイプが何であれ、包囲体は、任意選択的に、包囲体が三次元的に、半径方向に、長手方向に、および／またはそれらの様々な組み合わせで拡張および／または収縮されることができるように形成可能であるように構築され得る。このタイプの構築物は、望ましくは、様々な構成で様々なリザーバおよび／または取水口の実施形態上および／またはその周囲に位置付けられることを可能にし、これは、望ましい場合、包囲体壁が取り付けられる任意の下にある物体の表面の輪郭を反映し得るように位置付けることを含み得る。いくつかの実施形態では、包囲体は、リザーバおよび／または取水口の１つ以上の表面の鏡像形状で形成され得、一般に、基材をその中に収容するために少なくともわずかに大きいサイズになる。

いくつかの例示的な実施形態では、システムまたは包囲体は、黄麻布または麻などの完全に天然の包囲体材料で構築され、人工材料および／または殺生物性毒素の使用が禁止され得る、および／または推奨されない場合がる、飲料水リザーバおよび／または野生生物保護区などの特に取り扱いに注意を要する水域中で基材を保護するために展開され得る。そのような場合、包囲体は、望ましくは、包囲体が基材および／または関連する支持構造体から剥離されることになり得る場合でも（剥離された構造体の追加の開口部が、ここで、保護された水性環境およびその付随する利点の発展を防止し得るため）、水を汚染する、および／または局所的な水生環境に害を及ぼす、顕著な潜在性をもたらさずに、所望される期間、下にある基材および／または取水口に保護を提供することになる。そのような場合、一旦、基材がもはや保護を必要としなくなると、または様々な理由で包囲体が汚染された、および／または損傷された場合、システム構成要素は、除去され得、ならびに／または同様の材料の新しい包囲体および／もしくは他の構成要素と交換され得、ファウリング防止が必要に応じて基材に復元される。

様々な実施形態では、「透過性」は、湿潤および／または乾燥条件の構造体の可撓性および／または形態の変化によって配合され得る、この構造体のアーキテクチャにおける「曖昧さ」および／またはランダム性に起因する、紡績ポリおよび／または黄麻布材料の全体の開口部の「有効」多孔度を測定および／または決定することが幾分困難であり得るため、望ましくは、包囲体および／または他のシステム構成要素のいくつかの態様の指標として利用され、出願人は、開示されたシステムおよびデバイスの様々な実施形態の有効性にとって任意選択的に重要であり得ると考える。様々な実施形態では、システムは、可撓性材料を含む１つ以上の壁を含み得、開口部および／または細孔が、そこを通って形成されている。いくつかの望ましい実施形態では、壁を通る開口部の一部または全ては、曲がりくねったか、または「曲がった」流路を含み得、曲路率は、流路の両端の間の直線距離に対する流路の実際の長さ（Ｌ_ｔ）の比として定義される：

１つの例示的な実施形態では、テクスチャード加工糸または紡績ポリエステル糸から作製された織り構造体は、例示的なファウリング防止システムの作成における使用に非常に望ましい場合があり、紡績ポリエステル糸は、様々な場所（すなわち、比較的高いレベルの「ヘアリネス」または繊毛）および複数の方向で糸から延在する顕著な数の繊維端を潜在的に有し、望ましくは、より複雑化された三次元マクロ構造および／または構造体の外部表面から内部表面へのより曲がりくねった経路につながる。様々な好ましい実施形態では、これらの繊維端は、織り構造体中に存在し得る天然の開口部内に延在し得、構造体を通るいくつかの「直線経路」開口部を潜在的に低減および／もしくは排除する、ならびに／または構造体を通る既存の経路の曲がりを増加させる（場合によっては、三次元構造体の地形を通じて相当な距離を延在し得る）。様々な実施形態では、構造体の一部分が１．２５超の曲路率を有する開口部を組み込むことが望ましい場合があるが、一方、他の実施形態では、構造体の様々な開口部について１．５超の曲路率がより望ましい場合がある。

多くの実施形態では、システム構成要素の一部および／または全てへの透過性の要素、構成要素、および／または構造体の組み込みが非常に望ましく、これは、制御された様式および／または速度で包囲体を通る水のある程度のバルク輸送を可能にする。望ましくは、包囲体用に選択された材料（複数可）は、周囲の水性環境から取水口および／またはリザーバ内への流体流を可能にする透過性のレベルを有する１つ以上の壁付き構造体を含むことになる。この透過性は、システムが配置されることになる局所的な環境に最適化される、および／または好適であることが望ましいことになるが、一般に、透過性が非常に低い材料が、必要とされる用途に対応するために十分な水流を提供するのに幾分効果が低い可能性があるため、包囲体は、中程度から高レベルの透過性を組み込み得る。多くの場合、局所的な環境条件（すなわち、水流、温度、生物－花のタイプ、生育期、塩度、利用可能な栄養素および／もしくは酸素、汚染物質など）ならびに／または局所的な水条件／速度（すなわち、流れおよび／または潮汐に起因する）は、所望される透過性および／または他の設計考慮事項に影響を及ぼし得、例えば、包囲体に対するより高速の液体の衝突は、材料の所与の透過性に対して増大した水交換速度を生じさせ得、これは、そのような条件では、より低透過性の材料の使用を必要とし得るか、または示唆し得る。

様々な実施形態では、システム構成要素は、望ましくは、水生環境に少なくとも部分的に浸漬された基材または基材部分のバイオファウリングを阻害し得、包囲体は、使用中に透水性であるか、または透水性になる材料を含み、包囲体は、基材を受容し、いくつかの実施形態では、包囲体の内部／外部表面から取水口または水システムまたは他の保護された基材まで延在する区別された水生環境を形成するように適合され、包囲体またはその部分は、基材の周りに構造体を位置付ける際、またはその後に、基材の１平方センチメートル当たり少なくとも１００ｍｌ／秒以下の透水性である。様々な実施形態では、構造体の透水性は、水が透過することを可能にする構造体を形成することによって、例えば、所望される透過性を有するように繊維を製造することなどによって達成され得る。いくつかの実施形態では、構造体は、それが使用されるときに、経時的に透水性になるように設計され得る。例えば、他の透水性構造体は、最初にそれを実質的に非透過性にするコーティングを含み得るが、コーティングが溶除、腐食、または溶解するにつれて、下にある透過性が増加する、および／または有用になる。

様々な実施形態では、包囲体の最適および／または所望される透過性レベルは、表１０（下記）に識別される構造体透過性のうちのいずれかに近似し得、いくつかの実施形態では、１００ｍｌ／秒／ｃｍ^２～０．０１ｍｌ／秒／ｓｍ^２の範囲の透過性を含み得る。様々な代替的な実施形態では、構造体または他の透過性材料は、０．０６ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４６．７１ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．０７ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４６．２２ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．０８ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４３．０８ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．１１ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４２．５４ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．１３ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４２．０４ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．１８ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４０．５５ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．１９ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２９．０８ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．３２ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２８．１６ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．４８ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２５．４１ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．５０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２２．３０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．７７ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２１．９７ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．７９ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２０．４６ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．８３ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１５．７９ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または０．９０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１４．７２ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または１．０５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１４．１９ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または１．０８ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１４．０４ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または１．１１ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１３．９１ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または１．６５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１１．２７ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．０９ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１１．１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．２５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１０．１７ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．２９ｍｌ／秒／ｃｍ^２～９．４３ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．３６ｍｌ／秒／ｃｍ^２～９．２０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．４３ｍｌ／秒／ｃｍ^２～９．０２ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．４７ｍｌ／秒／ｃｍ^２～８．２４ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．５７ｍｌ／秒／ｃｍ^２～８．１６ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または２．７７ｍｌ／秒／ｃｍ^２～８．１１ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または３．６８ｍｌ／秒／ｃｍ^２～６．０４ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または３．８４ｍｌ／秒／ｃｍ^２～５．９９ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または４．４３ｍｌ／秒／ｃｍ^２～５．４０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、および／または４．７０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～４．７７ｍｌ／秒／ｃｍ^２の透過性を有する材料を含む、包囲体の１つ以上の壁内または壁上で利用され得る。

材料の透水性は、材料の組成、材料の構築の方法およびタイプ、材料がコーティングされているか、もしくはコーティングなしかどうか、材料が乾燥しているか、湿っているか、もしくは飽和しているかどうか、材料自体が何らかの様式で汚染されているか否か、ならびに／または構造体が水性環境中における試験および／もしくは使用前に「事前に湿らされている」か否かを含む、多数の因子の関数であり得る。さらに、所与の材料の透過性が経時的に変化し得るため、単一の材料であっても、許容可能なおよび／または最適な透水性の範囲が存在し得る。本発明の様々な態様では、所与の包囲体の透水性は、望ましくは、局所的な（すなわち、保護された）水生環境中の一定の無酸素条件の形成を回避するために十分な初期最小透過性であり得るが、一方、他の実施形態では、透過性がより大きくてもよい。本発明の様々な態様では、材料は、上記の試験方法によって測定された際に、使用前か、または使用中に達成されたかのいずれかで、約１００以下、約９０以下、約８０以下、約７０以下、約６０以下、約５０以下、約４０以下、約３０以下、約２５以下、約２０以下、約１０以下、約５以下、約４以下、約３以下、約２以下、約１以下、約０．５以下、約０．１以下、約１以上、約０．５以上、約０．１以上、約０．１～約１００、約０．１～約９０、約０．１～約８０、約０．１～約７０、約０．１～約６０、約０．１～約５０、約０．１～約４０、約０．１～約３０、約０．１～約２５、約０．１～約２０、約０．１～約１０、約０．１～約５、約０．５～約１００、約０．５～約９０、約０．５～約８０、約０．５～約７０、約０．５～約６０、約０．５～約５０、約０．５～約４０、約０．５～約３０、約０．５～約２５、約０．５～約２０、約０．５～約１０、約０．５～約５、約１～約１００、約１～約９０、約１～約８０、約１～約７０、約１～約６０、約１～約５０、約１～約４０、約１～約３０、約１～約２５、約１～約２０、約１～約１０、または約１～約５の水透過性（基材１平方センチメートル当たり、ミリリットル／秒の水）を有し得る。

実験結果－試験１
南部の気候（すなわち、Ｍｅｌｂｏｕｒｎｅ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ）で冬季の間に行われた例示的な一連の実験では、様々な量の濾過された、事前調整された、および／または投与された環境水を流すために、４つのレースウェイを構築した。これらのレースウェイを、可撓性管によってポンプに取り付けた。各レースウェイは、ＰＶＣの「クリスマスツリー」定着基材を収容し、これは、この構成が定着する幼生に非常に魅力的であるため、選択された。本明細書に説明されるように、３つのポンプを殺生物性コーティングを組み込む可撓性構造体材料から構築されたバッグ内に配置し、４つ目のポンプをファウリングに対して開放したままにした（これは、望ましくは、対照として作用する）。１つのポンプを、全力で流れることを可能にし（７４８ガロン／時）、１つのポンプをおよそ１／２の流れ（およそ３６７ガロン／時）に設定し、３つ目のポンプをおよそ１／４の流れ（およそ１６０ガロン／時）に設定した。対照ポンプをおよそ１／２の流れ（約３７３ガロン／時）に設定した。４つのレースウェイを水中に設置し、１０月初旬の間にポンピングを開始した。各レースウェイの深さは、港の水位よりも上でレースウェイにおいておよそ６インチの水を有し、各レースウェイの後方に一方向出口を有するように設定した。図１６は、実験設定の様々な図を図示する。

７日間の浸漬後、レースウェイファウリングは、バッグ付きポンプとバッグなしポンプとの間で異なった（図１８参照）。開放されたポンプ（図１７Ｄ）は、７日後により多い、より厚いバイオフィルムを有した。１０日後、ヒドロ虫および稚貝（フジツボおよびチューブワームの可能性が高い）から構成された開放されたポンプレースウェイに視認可能なマクロファウリングが存在した。バッグ付きポンプを有するレースウェイは、入口に軽度のバイオフィルムおよび堆積物のみを有し、ポンピング速度による明らかな差はなかった。バッグ付きレースウェイのクリスマスツリー基材上のファウリング（全力－図１７Ａ、１／２の力－図１７Ｂ、および１／４の力－図１７Ｃ）は、軽度の綿状のシルト質のバイオフィルムのみから構成されていたが、一方、開放されたポンプレースウェイ内のクリスマスツリー基材上のファウリングは、より重度のバイオフィルム、ヒドロ虫、チューブワーム、尾索類、および稚貝（おそらく小さいフジツボ）から構成されていた。水質は、全てのレースウェイで同様であり、レースウェイの外側の港の条件と同様であった。最大の差は、全力のポンプと静的な開放水域との間であったが、測定された特性に関して水質の差は４％未満であるようであった。開放されたポンプもまた、１０日間で軽度のマクロファウリングを蓄積したようであったが、バッグ付きポンプは、視認可能なバイオフィルムのみを有した。バイオフィルムは、ポンプが包囲体バッグによって保護されたレースウェイ内およびクリスマスツリー上でより軽度であり、かつあまり被覆していなかった。

実験結果－試験２
別の例示的な一連の実験では、４つの追加のレースウェイを構築して、様々な量の処理された、および／または保護された環境水を、３つのレースウェイを通して流し、未処理の水を、４つ目のレースウェイ（「対照」）を通して流した。レースウェイを、可撓性管によってポンプに取り付けた。各レースウェイは、ＰＶＣの「クリスマスツリー」定着基材を収容し、これは、この構成が定着する幼生に非常に魅力的であるため、選択された。３つのレースウェイ（対照、および２つのポンピング速度）は、４０ガロンの水を収容し、４つ目は、１９０ガロンの水を収容した。

この実験では、４つのレースウェイのうちの３つ（２つの通常サイズ、１つの大型）の正面は、全ての側面上でコーティングされた構造体を有する箱であった。これらの箱を、水中に完全に浸漬させた。箱の下流に屈曲配管を使用してポンプを設置し、そのため、水は、箱を通して引き込まれ、次いで、レースウェイに押し込まれた（図１９参照）。対照および標準ポンプは、同じサイズであり、およそ２００ガロン／時で引き込む。高速かつ大型のレースウェイは、より大きいポンプを有し、およそ６００ガロン／時で引き込む（図２２Ａ参照）。レースウェイを水中に設置し、３月初旬にポンピングを開始した。

図２６Ａおよび図２６Ｂは、試験設定の様々なレースウェイに関する追加の説明を提供する。これらの実験では、様々な実験試験セットに対する実際のポンプ速度とともに、それぞれのレースウェイの体積、ならびに取水口を形成する透過性構造体箱の表面積および体積を決定した。各取水箱における１時間当たりの完全な水交換の回数を、各試験設定に対して１時間当たりのレースウェイにおける水交換の回数とともに計算した。加えて、図２６Ａは、各包囲体箱の繊維性構造体媒体の各平方フィートを通して引き込まれる水の量とともに、各試験設定の包囲体内、各箱内、および全長内の水交換を図示する。例示的な滞留時間はまた、レースウェイについても示され、各ファウリング防止システムにおける水に対する完全な平均滞留時間も示されている。図２６Ｂは、各例示的な包囲体における３０日間の水浸および水流にわたって放出され得る殺生物剤の量（３０日間にわたる殺生物剤の完全な放出を想定する）の追加の開示を、１ガロン当たりに放出された殺生物剤の全体総量とともに含む。

少なくとも１つの代替的な実施形態では、同様の量の殺生物剤を、６０日間（または他の望ましい期間）にわたって殺生物剤を放出する「徐放性」コーティング樹脂に懸濁し得、これは、６０日間にわたって総水流を２倍にするために、およそ１／２の最終濃度の殺生物剤を提供し得る（すなわち、図２６Ｂの同等の６０日間のファウリング防止システムの例４および例２の場合、８４６，７２０ガロンおよび／または２６２，０８０ガロン）。

３０日間の浸水後、保護されたレースウェイは、クリスマスツリー基材上のチューブワームから構成される視認可能な軽度のファウリングを有したが、一方、対照は、数日間の浸水後に視認可能になった顕著に多くのファウリングを有した（図２２Ｅおよび図２２Ｇ参照）。図２０Ａ、図２１Ａに最良に見られ、図２２Ｅおよび図２２Ｇに要約されているように、対照レースウェイのファウリングは、より重度であり、レースウェイおよびクリスマスツリー上の樹枝状コケムシ、フジツボ、およびチューブワーム、ならびにクリスマスツリー上のヒドロ虫および尾索類から構成されていた。保護された（すなわち、処理された水）標準（図２０および図２１Ｂ）レースウェイおよび保護された大型レースウェイ（図２０Ａおよび図２１Ｃ）のファウリングは、同様であり、保護されていないか、または未処理の水に曝露された基材の被覆量の半分から構成されていた。このバイオファウリング被覆範囲の低減は、チューブワームから構成されていた。高速ポンプレースウェイ（図２０Ａおよび図２１Ｄ－処理された水も収容する）のファウリングは、より重度であり、主にチューブワームから構成され、クリスマスツリーアレイのパネルの縁に１つの樹枝状コケムシを有していた。全てのレースウェイの天板に厚い堆積物が蓄積していた。いくつかの事例では、これは、チューブワームが表面から外に垂直に成長し、それらの頭部が沈泥の上にくることにつながった。

２か月の浸水後、視覚的評価は、異なるバイオファウリングコミュニティ組成（図２２Ｆおよび図２２Ｈ参照）と、未処理の水中の金属基材（対照、図２４Ａ）と比較して、処理された水中の金属基材（すなわち、標準ポンプ、図２４Ｂ、高速ポンプ、図２４Ｃ、および大型レースウェイ、図２４Ｄ）上における少ないバイオファウリングの蓄積を示した。２か月後の処理バッグの水中評価は、保護されていない対照ポンプ（対照、図２５Ａ）上で成長したマイクロファウリング、マクロファウリング、およびバイオフィルムと比較して、異なるバイオフィルム構造および厚さ、マイクロまたはマクロバイオファウリングがなかったことを示す（すなわち、標準ポンプ、図２５Ｂ、高速ポンプ、図２５Ｃ、および大型レースウェイ、図２５Ｄ）。チューブワームは、処理された水中の金属基材上で最も顕著な生物である。包囲体は、チューブワームの健康または繁殖を低減するために殺生物剤または構成要素を含有し得る。基材は、チューブワームの定着を防止するために、殺生物剤または他の組成物を含有するヒドロゲルシステムで事前調整または調整され得る。処理された水は、溶存酸素、水の化学組成、ｐＨ、および／または温度をチューブワームの生存および繁殖のための「毒性」レベルに低減するように調整され得る。

基材上のバイオファウリングの差（保護されていないか、または保護されている）に加えて、レースウェイの保護された後壁と保護されていない後壁との間の視覚的な差が認められた。レースウェイの後部に水吐き口を含んだ対照レースウェイ壁は、３０日後に広範囲のファウリングを示したが、処理された水流を有するレースウェイは、水吐き口に視認可能なファウリング蓄積を有しなかった（図２０Ｂ参照）。水質は、処理の間で変動するように見えた（図２２Ｂ～図２２Ｄ参照）。温度は、全てのサンプリング時間で全ての処理で同様であった。ポンピングされた処理の塩度は、非常に安定していたが、静的な開放水域の塩分は、より変動していた。溶存酸素は、それが全てのレースウェイ内の静的な開放から減少し始めたとき、おそらく、水を低速化させるポンプ内のファウリング、および／または被覆されたレースウェイ内の光合成の欠如に起因して、４週まで処理の間で同様であった。処理された水中の２か月後の溶存酸素（ＤＯ）のレベルは、開放／未処理の水域と比較したときにより低かった。ＤＯの差は、静的な水域と比較して高速水で発現するのにより長い時間が掛かると考えられ、様々なＤＯの差は、滞留時間（いくつかの実施形態では、好ましくは、より長い滞留時間）、水の速度、および／または水の体積に依存する。

図２２Ｄに最良に見られるように、水の化学組成の差を、開放／未処理の水域と比較して、処理された水域について１か月後に決定した。アンモニウム、全溶存窒素、リン酸塩は、未処理の水と比較して、処理された水域でより高かった。硝酸塩、アンモニウム、およびリン酸塩は、バイオファウリング生物の栄養素であり得、１つ以上の濃度が高過ぎると、生物にとって「毒性」または別様に望ましくなく、生物に悪影響を与えると考えられる。同様に、増加したアンモニウムレベルは、増加したｐＨを有する水域中の生物に対してより「毒性」があり得る。試験結果は、開放水域と比較して、処理された水域で、より「毒性」のアンモニウムレベルを示した。試験結果はまた、増加したリン酸塩が生物に過剰な刺激を与え得ることを潜在的に示した。これらの水の化学組成の差の多くは、滞留時間（すなわち、好ましくは、いくつかの実施形態では、より長い滞留時間）、水の体積、および／または基材を通過する水の速度に依存し得る。

実験結果－試験３
別の例示的な一連の実験では、１層の包囲体、２層の包囲体、および３層の包囲体を含む、多層の包囲体を使用した水の事前調整を試験した。この設定は、ａｂ包囲体バッグ内の包囲体バッグを表した。この実験設定では、包囲体の任意の数の層が利用され得る。

この実験では、４つのレースウェイを構築して、様々な量の処理された、および／または保護された環境水を、３つのレースウェイを通して流し、未処理の水を、４つ目のレースウェイ（「対照」）を通して流した。対照レースウェイのための水は、包囲体で前処理されなかった。試験設定２の水は、１つの包囲体でレースウェイを通って流れる前に前処理された。試験設定３の水は、２層の包囲体で前処理され、試験設定４の水は、水がレースウェイにポンピングされる前に３層の包囲体で前処理された。レースウェイを、可撓性管によってポンプに取り付けた（包囲体なしの設定１、およびポンプを保護する包囲体を有する設定２～４）。各レースウェイは、ＰＶＣの「クリスマスツリー」定着基材を収容し、これは、この構成が定着する幼生に非常に魅力的であるため、選択された。全ての４つのレースウェイは、約２４０ガロン／時のポンプ速度で５０ガロンの水を含有し、レースウェイ内の水の初期滞留時間は、１２．３～１２．６分であった。

この実験では、４つのレースウェイのうちの３つの正面は、全ての側面に、コーティングされた布包囲体構造を有する包囲体箱であった。これらの箱を、水中に完全に浸漬させた。各箱の内側に屈曲配管を使用してポンプを設置し、そのため、水は、箱を通して引き込まれ、次いで、レースウェイに押し込まれた（図２９参照）。レースウェイを水中に設置し、１０月初旬にポンピングを開始した。

以下、表１１は、試験設定の様々なレースウェイに関する追加の説明を提供する。

これらの実験では、様々な実験試験セットに対する実際のポンプ速度とともに、それぞれのレースウェイの体積、ならびに取水口を形成する透過性構造体箱の表面積および体積を決定した。各取水箱における１時間当たりの完全な水交換の回数を、各試験設定に対して１時間当たりのレースウェイにおける水交換の回数とともに計算した。加えて、表７は、各包囲体箱の繊維性構造体媒体の各平方フィートを通して引き込まれる水の量とともに、各試験設定の包囲体内、各箱内、および全長内の水交換を図示する。例示的な滞留時間はまた、レースウェイについても示され、各ファウリング防止システムにおける水に対する完全な平均滞留時間も示されている。表７は、各例示的な包囲体における３０日間の水浸および水流にわたって放出され得る殺生物剤の量（３０日間にわたる殺生物剤の完全な放出を想定する）の追加の開示を、１ガロン当たりに放出された殺生物剤の全体総量とともに含む。

３週間の浸水後、保護されたレースウェイは、クリスマスツリー基材上のチューブワームから構成される視認可能な軽度のファウリングを有したが、一方、対照は、浸水の２、３日後に視認可能になった、顕著に多くのファウリングを有した。保護されていないレースウェイ（包囲体なし）は、１週間後にファウリングの兆候を示し始めた。１つの包囲体で事前調整された水を有するレースウェイは、２週間後にファウリングの兆候を示し始めた。多層の包囲体（２層および３層の包囲体）で前処理された水を有するレースウェイは、２．５週間後にファウリングの兆候を示し始めた。３週間後、保護されていないレースウェイ、ならびに１つ、２つ、および３つの包囲体で事前調整された水を有するレースウェイは、全て、基材およびレースウェイ上にチューブワームを含有していた。保護されていないレースウェイは、基材およびレースウェイ上にヒドロ虫を含有する。対照レースウェイのファウリングは、より重度であり、レースウェイおよびクリスマスツリー上の樹枝状コケムシ、フジツボ、およびチューブワーム、ならびにクリスマスツリー上のヒドロ虫および尾索類から構成されていた。保護された（すなわち、処理された水）のファウリングも同様であり、保護されていないか、または処理されていない水に曝露された基材の被覆量の半分超で構成されていた。このバイオファウリング被覆範囲の低減は、チューブワームから構成されていた。全ての処理（保護されていない、１つの包囲体、２つの包囲体、３つの包囲体）は、２週間後、同様の水質、水の化学組成、および流れ特性を有した。全ての処理（保護されていない、１つの包囲体、２つの包囲体、３つの包囲他）は、１週間後の水中に、カイアシ類および他のホロプランクトンを含む、プランクトンを含有する。

基材上のバイオファウリングの差（保護されていないか、または保護されている）に加えて、レースウェイの保護された後壁と保護されていない後壁との間の視覚的な差が認められた。レースウェイの後部に水吐き口を含んだ対照レースウェイ壁は、３週間後に広範囲のファウリングを示したが、処理された水流を有するレースウェイは、水吐き口に視認可能なファウリング蓄積を有しなかった（図２０Ｂと同様）。

望ましいバイオフィルム形成
本明細書に開示されるように、システムが水システムを保護するために利用されている場合、水システム構成要素上の生物学的コロニー形成シーケンスは、通常予想される開放水域シーケンスとは顕著に異なり得る。例えば、本明細書に説明されるようなシステムが利用される場合、基材上の生物学的コロニー形成シーケンスは、基材の定着、動員、および最終的なマクロファウリングを低減および／または最小化するために中断（破壊、変更など）され得る。一旦、水システム取水口の上流に位置付けられると、ファウリング防止媒体および／または他のシステム構成要素の保護構造体壁は、望ましくは、包囲体内への様々なミクロおよび／またはマクロ生物の通過を濾過および／または妨害し得、包囲体壁と基材との間に形成された異なる水条件は、生物が既に包囲体内に位置する場合、および／または生物が最終的に包囲体を通過する場合、生物のうちの一部および／または全てが基材に定着および／またはコロニー形成することを防止し得る。例えば、微視的なプランクトンならびに他の従来の非定着性生物および他の定着性生物が透過性構造体膜を通過するとき、システム内の様々な水条件は、プランクトンの一部を害するか、または傷つけ得るが、一方、生き残って活動的なままである他のプランクトンは、基材表面の定着および／またはコロニー形成を回避することになる。

様々な実施形態では、基材から上流のシステムの初期配置は、基材の表面上に「保護」バイオフィルム層の形成を引き起こし得る、および／または誘発し得、このバイオフィルム層は、（１）下にある表面を通じた熱伝達とのバイオフィルム干渉を最小化するバイオフィルム層を形成すること、および／または（２）バイオフィルム層を形成することであって、包囲体の完全性が破れ得、基材が外側の環境に潜在的に直接曝露された後のバイオファウリング保護の提供をさらに含み得る、その後の顕著な追加のファウリングから基材を保護する、形成すること、などの様々な望ましい特性を有する。様々な実施形態では、順向性または非定着性バイオフィルムは、「天然」バイオフィルムと比較して、次のうちの１つ以上を含有し得る：（１）異なる量の生命および／または生物、（２）生物の組成の異なる変化、（３）バイオフィルムの異なる厚さ、および／または（４）バイオフィルムの異なる構造的完全性。

本発明の様々な態様では、本明細書に説明されるような保護システムの適切な設計および使用は、基材上のバイオファウリング生物の定着を効果的に低減および／または防止する基材の表面上における生物学的コーティング、層および／またはバイオフィルムの形成に影響を及ぼす、および／またはそれを誘発する水システム内に「異なる環境」を形成し得る。いくつかの本発明の態様では、この低減および／または防止は、基材上における定着の断念を含み得る、バイオファウリング生物の幼生の定着を断念させる（例えば、減少、最小化、または防止する）１つ以上の局所的な定着の手掛かりに起因し得るが、一方、本発明の他の態様では、減少および／または防止は、基材上における定着を同様に低減し得る、バイオファウリング生物の幼生の定着を促進する１つ以上の正の定着の手掛かりの不存在に起因し得る（ならびに／または定着の手掛かりの存在および／もしくは不存在の様々な組み合わせは、様々な実施形態に関与し得る）。本発明の別の態様では、システム構成要素は、システムによって形成された区別された水生環境内におけるバイオファウリング生物の幼生の定着を断念させる１つ以上の局所的な定着の手掛かりを作製する微生物の成長を促進し得る。本発明のさらなる態様では、システムは、繊維性基質材料自体の上および／または中にバイオファウリング生物の幼生の定着を断念させる１つ以上の局所的な手掛かりを作製する微生物の成長を促進し得る。したがって、本発明のこれらの態様では、バイオファウリング生物の幼生は、包囲体によって保護された、浸漬された基材または基材部分に定着または付着することができないか、またはそうする可能性が低い場合がある。

様々な実施形態では、バイオフィルムは、保護された基材上にあり得、包囲体の外側および／または包囲体自体の内側に形成され得る。各場所のバイオフィルムは、細菌、シアノバクテリア、珪藻の様々な量および／または分布、様々な細菌の門、多様性、厚さ、隔離能力、および／または完全性に基づいて、ならびに他の尺度によって異なり得る。いくつかの実施形態では、比較的高速の処理された水流は、保護または人工バイオフィルムを「過給」し得、これは、いくつかの実施形態では、より大量の「保護」バイオフィルムが基材に付加されるにつれて、より速く「成長」し得る。様々な実施形態では、包囲体は、望ましく、生物が基材表面に付着する能力を阻害および／または遅延させ得る、基材上に１つ以上の「保護」バイオフィルムを「成長」させる人工水生環境を形成する。様々な代替的な実施形態では、本明細書で形成された「人工」バイオフィルムは、ファウリング生物が定着するか、またはその中に閉じ込められるための、粗いか、または鋭いゾーンが少なくなるように、基材の表面を平滑化し得る。

様々な実施形態では、ファウリング防止バイオフィルムは、製造または発電プラントの水回路内の基材表面上に形成され得、水回路内を流れる水が、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性構造体の少なくとも１つの層を含む包囲体ユニットを周期的に通過し、包囲体が、複数の生物が、包囲体ユニット内またはその下流に位置付けられた１つ以上の基材表面にコロニー形成することを阻害する、１つ以上の水の化学組成変化を生じさせ、ファウリング防止バイオフィルムが、水回路の外側の水中で自然に作製されたバイオフィルムと比較して、少なくとも１つのシアノバクテリア、珪藻、または細菌の多様性の低減を含む。様々な代替的な実施形態では、透過性構造体は、媒体の複数の細孔内に少なくとも部分的に延在する外面上に殺生物剤コーティングを有し得、殺生物剤は、水中に溶出し、複数の生物が、包囲体ユニット内またはその下流に位置付けられた１つ以上の基材表面にコロニー形成することを阻害し、ファウリング防止バイオフィルムが、水回路の外側の水中で自然に作製されたバイオフィルムと比較して、少なくとも１つのシアノバクテリア、珪藻、または細菌の多様性の低減を含む。

海水、塩水および／または淡水などの水性媒体に浸水された基材上のファウリングコミュニティの確立に典型的につながる、多くの一般的に許容される「標準的な」進行またはコロニー形成シーケンスが存在する。典型的なシーケンスでは、水性媒体中への基材の浸水は、高分子吸着の物理的プロセスが即座に開始され、続いて、原核細胞および細菌が海洋環境内の任意の表面上に迅速に上陸し、付着してコロニーを形成する。いくつかの場合、次いで、その後の微生物バイオフィルムの形成が、藻類の胞子、原生動物、フジツボキプリド、および海洋菌類の付着を増進し得、続いて、他の海洋無脊椎動物の幼生および大型藻類が定着するが、一方、他の場合、マクロファウラは、バイオフィルムなしで定着し得、依然としていくつかの他のマクロファウラは、より清浄な表面を好み得る。

海洋ファウリングは、典型的には、生態系発達の４つの段階に続くものとして説明される。バイオフィルム形成の化学組成は、コロニー形成前の初期ステップを説明する。最初の１分以内に、ファンデルワールス相互作用が、浸漬された表面を、有機ポリマーのコンディショニングフィルムで被覆させる。次の２４時間で、この層は、細菌付着のプロセスが発生することを可能にし、珪藻および細菌（例えば、Ｖｉｂｒｉｏ ａｌｇｉｎｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐｕｔｒｅｆａｃｉｅｎｓ）の両方が付着して、バイオフィルムの形成を開始する。第１週の終わりまでに、豊富な栄養素およびバイオフィルムへの付着の容易さが、大型藻類（例えば、Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ、Ｕｌｏｔｈｒｉｘ）および原生動物（例えば、Ｖｏｒｔｉｃｅｌｌａ、Ｚｏｏｔｈａｍｎｉｕｍ ｓｐ．）の胞子の二次コロニー形成体がそれら自体に付着することを可能にする。２～３週間以内に、三次コロニー形成体であるマクロファウラが付着した。これらは、尾索類、軟体動物、および固着性刺胞動物を含む。

しかしながら、本明細書に説明されるようなシステムが利用される場合、基材上の生物学的コロニー形成シーケンスが変化し得る。例えば、基材上の生物学的コロニー形成シーケンスは、保護された基材の定着、動員、および最終的なマクロファウリングを低減および／または最小化するために中断（破壊、変更など）され得る。一旦、基材の周囲に位置付けられると、包囲体の透過性の保護構造体壁は、望ましくは、包囲体内への様々なミクロおよび／またはマクロ生物の通過を妨害するとともに、包囲体内の水の化学組成の様々な態様を潜在的に変更し得る。

システムによって保護された１つの例示的な水システムでは、基材または他の物品上に形成された細菌性バイオフィルムは、その保護された物品に近接する開放水域または他の水性環境内の基材または他の物体上に形成する任意の天然のバイオフィルムとは有意に異なっていた。様々な実施形態では、適切なシステム設計および操作は、望ましくは、微生物の特定の組み合わせの成長および複製を誘発および／または増進することになり、それらの多くは、通常、自然環境内で異なる（すなわち、多くの場合、比較的低い）レベルで見出され、微生物のこれらの組み合わせは、特定の「動員および定着」挙動を他の生物に増進し、基材の表面を、快適ではないおよび／または「あまり望ましくない」として識別する（そして、様々な手段を通じてこの事実を合図する）能力を有し得る。

ＤＮＡ分析は、様々なシステムの実施形態の下流のＰＶＣおよび青銅基材上に形成する表面バイオフィルムが、開放水域内の同様の基材上に形成されるものとは顕著に異なったことが確認され、これはまた、システム内に存在するバイオフィルム形成コミュニティ、およびシステム構成要素の内壁表面内／上に形成するバイオフィルムにも当てはまる。例えば、開放水域内のＰＶＣおよび青銅物品クーポンに出現するバイオフィルムは、本発明の実施形態によって保護されたＰＶＣおよび青銅物品クーポン上に出現するバイオフィルムと比較して、より厚く、より多様であった。加えて、マクロファウリングは、開放水域内の物品上に観察されたが、一方、マクロファウリングは、保護された基材上にほとんどまたは全く存在しなかった。いくつかの実施形態では、保護された基材上のバイオフィルムは、開放されたバイオフィルムよりも多様性に乏しく、異なる量の珪藻、細菌、シアノバクテリア、および異なる細菌門の分布を伴っていた。加えて、各保護された基材上の優勢な細菌門および細菌分布は、各システム設計ごとに著しく異なっていた。例えば、紡績ポリ構造体システム内のＰＶＣ基材（右端から３つの棒グラフ）は、Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ（棒グラフの最上部にある大きいグループ）およびＢａｃｔｅｒｉｏｄｅｔｅｓ（棒グラフの最下部に向かって２番目に大きいグルーピング）が優勢であった。対照的に、紡績ポリ構造体システム内の青銅基材（棒グラフ６～９）は、Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａが優勢であり、ずっと小さい残りの部分は、Ｂａｃｔｅｒｉｏｄｅｔｅｓが優勢であった。バイオフィルムの優勢な細菌門のこの分布図は、開放された青銅の棒グラフ（１列目～３列目）、開放されたＰＶＣの棒グラフ（４列目～６列目）、保護された青銅の棒グラフ（７列目～９列目）、および保護されたＰＶＣの棒グラフ（１０列目～１２列目）に関するものである。追加的に、保護された基材のバイオフィルムの「完全性」は、保護された基材のうちのいくつかの上にあるバイオフィルムが、開放された基材と比較して、基材表面から除去および／または洗浄しやすいように見えたという点で、開放サンプルとは異なっていた。様々な実施形態では、以下に示される細菌門およびその分布は、より高速の水流および／または他のファウリング防止システム設計に対して同様であり得る。

水性環境および改質化合物の調整
いくつかの実施形態では、保護されることになる基材／物体に近接する水性環境の補足的な改質を提供することが望ましい場合があり、上記のようにファウリング防止システムが物体の上流に配置される前、最中、および／または後に、そのような改質を含む。いくつかの実施形態では、そのような改質は、基材に近接する水性環境中への１つ以上の好気性微生物、化学物質、および／または化合物（酸素枯渇化合物を含む）の導入による、水性環境中の溶存酸素の加速された枯渇および／もしくは置換、または他の水の化学組成の変化を引き起こすことなどによって、水の化学組成の様々な成分を変更するために、天然および／または人工の機構および／または化合物の使用を含み得る。例えば、一実施形態では、バイオファウリングから保護されることになる物体は、水システムの水入口配管を備え得、本明細書に説明されるシステムが、取水口の上流に位置付けられ、次いで、好気性バクテロイデスなどの好気性細菌の１つ以上の種を含む、補足的な酸素枯渇化合物または物質が、リザーバの水性環境中に多数および／または大量に人工的に導入され得、望ましくは、溶存酸素レベルの低減を加速する。そのような導入は、液体、粉末化された、固体、および／もしくはエアロゾル化された補足物を海水および／もしくは包囲された／境界のある水性環境中に投入もしくは展開されるやり方であってもよく、または代替的に、酸素枯渇細菌または他の成分が、展開前に包囲体壁の内面内または内面上に形成された層またはバイオフィルムに組み込まれてもよい。望ましくは、好気性バクテロイデスは、水性環境中に既に存在する細菌種を含み得、包囲体の底部および／または壁／側面の開口部を通じたそのような細菌の最終的な放出は、周囲の環境に有害および／または重大なものではない。他の実施形態では、粉末化された鉄（すなわち、ゼロ価鉄Ｆｅ０または部分的に酸化された第一鉄Ｆｅ２＋）、窒素ガスまたは液体窒素などの化合物が、リザーバ内に導入されて、望ましくは、水から溶存酸素を吸収し得るか、または塩などの添加物が、水性環境に加えられて、水が限定された期間の間に保持し得る溶存酸素量を低減し得る。

様々な実施形態では、改質化合物は、水が基材と接触する前に、および／またはそれと同時に、包囲されたか、または境界のある水性環境中に導入される、固体、粉末、液体、気体もしくは気体化合物、および／またはエアロゾル化合物を含み得る。いくつかの実施形態では、改質化合物は、限定されるか、または所望される期間の間、境界のある水性環境内に位置付けられ、次いで、水の所望される改質および／または調整が起こった（すなわち、「区別された」水性環境の形成）後、その環境から除去され得る。他の実施形態では、改質化合物は、境界のある水性環境中に分散され得、化合物のいくつかの実施形態は、水中に潜在的に溶解および／または分散されるが、一方、他の化合物は、固体および／または粒状状態のままであり得る。望ましい場合、改質化合物は、望ましくは、化合物の一部または全てを包囲体内および／または水柱内の所望されるレベルに維持する、浮遊特徴を含み得るが、一方、他の実施形態では、化合物がシステム構成要素の底部および／または側面から出ること、ならびに／または包囲体内および／もしくは包囲体に近接して港もしくは他の海底特徴物の底部に静置されることを可能にし得る。さらに他の実施形態では、改質化合物は、区別された環境内の水または他の液体の密度および／または塩度を変更し得、これは、区別された環境内および／またはその外側の液体が一緒に混合する、および／または別様に流れる自然な傾向を低減および／または排除し得る。

少なくとも１つの代替的な実施形態では、改質化合物（複数可）は、ファウリング防止システムに隣接するか、またはその近くの、外部の包囲されていない水中に放出され得、望ましい場合、包囲体内に、および／または包囲体を通って流れ得る。さらに他の実施形態では、改質化合物および／またはその成分は、組み合わせられて展開され得、いくつかの構成要素が、包囲されたか、または区別された環境の外側に配置され、他の構成要素が、区別された環境内に配置され得る。

いくつかの実施形態では、改質化合物は、材料構築物および／またはその中／その上の任意のコーティング内を含む、システムの壁に取り付けられ得る、および／または統合され得る。望ましい場合、化合物は、水性媒体と反応する水および／または塩による活性化および／または溶除性材料を含み得、化合物が包囲体内の溶存酸素レベルおよび／または水の化学組成レベルに影響を及ぼす、１０分、１時間、１２時間、および／または２日間などの限定された期間を有するか、または化合物は、１週間、１か月、または１年などの長期間にわたって有効であり得る。望ましい場合、改質化合物または他の材料は、システム内および／またはその外側に位置付けられ得る交換可能なバッグ内に位置付けられ得、バッグ内の材料は、経時的に「枯渇」し、必要に応じて、交換を潜在的に必要とする。

１つの例示的な実施形態では、改質化合物は、カチオン性多金属コバルト錯体の結晶性塩（ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥにおいて公開された「Ｏｘｙｇｅｎ ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌ－ｔｏ－ｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」、ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１４に説明されている）などの、包囲体内の水性環境から酸素を吸収する結晶性材料を含み得る。この材料は、空気および／または水から溶存酸素（０_２）を吸収し、加熱されたとき（すなわち、周囲の日光に曝されているときなど）および／または低酸素圧を受けているときに、吸収された酸素を放出する能力を有する。望ましい場合、この酸素吸収性材料が、システムの壁材料に組み込まれ得、それにより、酸素は、包囲体が保護された基材に近接して水中に配置されたときに、即座に吸収されるが、そのような酸素吸収は、配置後の一定期間後に減衰することになる。その後、包囲体は、水から除去され得（保護が、もはや所望されなくなった後など）、日光に曝されて、吸収された酸素を放出し、次の使用のために「再生」する。

別の例示的な実施形態では、改質化合物は、気体形態でシステム内に導入され得るか、あるいはペレットまたは他の液体もしくは固体化合物（ＣＯ２の「ドライアイス」形態を潜在的に含む）から放出され得る、窒素または二酸化炭素（またはいくつかの他の気体もしくは化合物）などの気体または気体化合物を含み得る。そのような導入または「散布」は、システム内、またはシステムの壁内／壁に沿った、水中への窒素および／またはＮ２気泡の注入を含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるようなシステムは、必要とされるとき、設置された窒素投与システムおよび窒素フラッシュの周期的な更新を制御する酸素レベル用の監視プローブと組み合わせられ得る。様々な実施形態では、窒素注入は、多孔質加重ディスペンサ（すなわち、水族館の曝気石）を有する小さい窒素タンクを使用して達成され得るが、一方、他の実施形態は、オンサイト窒素発生器を利用して、空気から窒素を精製し、次いで、ポンピングシステムを通じて、この窒素を分配し得る。望ましい場合、窒素分配システムは、望ましい場合、単一の範囲のサイズまたは様々なサイズ範囲の気泡を放出する気泡分配システムを含み得る。少なくとも１つの実施形態では、窒素ナノバブル注入システムが利用され得る。

望ましくは、殺生物剤コーティングは、基材および／または水処理システム構成要素にある程度の望ましいレベルのファウリング保護を提供し得、これは、濾過および／または投与媒体の表面、細孔、および／または他の開口部に対する保護を含み得る。例えば、１つの例示的な実施形態では、ファウリング防止システムは、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性構造体媒体の少なくとも１つの層を含む水処理ユニットであって、透過性構造体媒体が、少なくとも部分的に複数の細孔内に延在する少なくとも１つの表面上に殺生物剤コーティングを有する、水処理ユニットを備え、水処理ユニットが、処理ユニットを通過した水中の溶存酸素の少なくとも一部分を除去する酸素除去システムをさらに有し、水処理ユニットが、水回路の取水場所に位置付けられ、水回路に入る水の全てが、水処理ユニットを通過し、水が、水回路を通って移動し、かつ水回路の排水から排出されるために平均滞留時間を必要とし、殺生物剤コーティングが、水処理ユニットを通過する水中に殺生物剤を溶出し、殺生物剤が、水中の複数のファウリング生物と接触し、少なくとも平均滞留時間の間、水回路内の１つ以上の基材表面にコロニー形成する複数のファウリング生物のうちの少なくとも１つの種の能力を阻害する。別の例示的な実施形態では、ファウリング防止システムは、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性構造体の少なくとも１つの層を含む水処理ユニットであって、透過性構造体が、外面上に殺生物剤コーティングを有する、包囲体ユニットと、水処理ユニットを通過する水中の溶存酸素の少なくとも一部分を除去する酸素除去システムと、を含み得、水処理ユニットが、水回路の取水場所に位置付けられており、水回路に入る水の全てが、水処理ユニットを通過し、殺生物剤コーティングが、透過性構造体の外面に近接した水中に殺生物剤を溶出し、殺生物剤は、水中の複数のファウリング生物と接触し、透過性構造体の外面にコロニー形成する複数のファウリング生物の能力を阻害する。さらに別の実施形態では、ファウリング防止システムは、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性構造体の少なくとも１つの層を含む水処理ユニットであって、透過性構造体が、少なくとも部分的に複数の細孔内に延在する外面上に殺生物剤コーティングを有する、水処理ユニットを含み得、水処理ユニットが、水回路の取水場所に位置付けられており、水回路に入る水の全てが、水処理ユニットを通過し、殺生物剤コーティングが、透過性構造体の細孔に近接した水中に殺生物剤を溶出し、殺生物剤は、水中の複数のファウリング生物と接触し、透過性構造体の複数の細孔にコロニー形成する複数のファウリング生物の能力を阻害する。望ましい場合、システムは、システムを通過する水中の溶存酸素の少なくとも一部分を除去する酸素除去構成要素を同様に含み得る。

少なくとも１つの代替的な実施形態では、本明細書に説明される様々なシステムにおける使用に好適な気体化合物注入は、Ｓｔｕａｒｔ Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡのＥｃｏｓｐｈｅｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されている、Ｏｚｏｎｉｘ（登録商標）システムなどのオゾン注入システムを含み得る。

様々な実施形態では、本明細書に説明される改質化合物は、望ましくは、数秒以内／後もしくは適用、および／または適用の数分以内／後（すなわち、適用された窒素バブリングの１分～５分～１０分～２０分～４０分～６０分）、および／または適用の数時間以内／後に、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、および／または少なくとも９０％以上の、包囲されたか、または境界のある水性環境の溶存酸素レベルの低減を誘発することになる。

水の化学組成の差
いくつかの実施形態では、開示されるファウリング防止システム、および／または関連リザーバシステムは、望ましくは、（１）給水システム内への顕著なレベルの酸素輸送に対する障壁、ならびに／あるいは（２）微生物の天然光合成もしくは他の代謝プロセスおよび／または望ましくない化学反応がリザーバ内で発生することを低減および／もしくは防止し得る、生物および／もしくは化学反応のためのリザーバ内の利用可能なエネルギーおよび／もしくは栄養素供給の潜在的な低減を提供することになる。望ましくは、開示されたファウリング防止システムが所望の位置にあると、リザーバ内の天然生物学的プロセスは、望ましくは、リザーバ内の液体に含有される溶存酸素の多くを利用することになり、それによって、無酸素レベルに近づき得るレベルまでリザーバ内の溶存酸素レベルを顕著に低下させるが、これは、長期間にわたって無酸素レベルを超えないことが望ましい（ある程度の溶存酸素は、ファウリング防止システムを介して補充される）。

様々な実施形態では、本明細書に説明されるシステムは、望ましくは、少なくとも１または２時間後、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも９０％以上、包囲された水性環境の溶存酸素レベルおよび／または他の水の化学組成レベルの差を誘発することになる（すなわち、包囲体の外側の溶存酸素レベルまたは他の水の化学組成成分と比較して包囲体内の）。

様々な実施形態では、本発明のデバイスは、望ましくは、バイオファウリングの低減、停止、および／または逆転、かつ／またはバイオファウリング生物の定着を阻止する、ならびに／または基材上における所望されるバイオファウリング防止層および／もしくはバイオフィルムの形成を助長する、すなわち、保護された基材または物品上の減少したバイオファウリングを結果的にもたらす有利なバイオフィルムの形成を誘導するために展開される際に、所望される局所的な水生環境（すなわち、「区別された環境」）の形成を開始する、所望される包囲された環境の形成を提供することになる。様々な実施形態では、この「区別された環境」は、基材から上流のシステム展開の数秒、数分、および／または数時間以内に形成され得るが、一方、他の実施形態では、所望される「区別された環境」を形成するために数日、数週間、または数か月掛かり得る。望ましい場合、システムは、保護される基材がその中に配置されるかなり前に展開され得るが、一方、他の実施形態では、システム構成要素は、基材もしくは給水取水口と同時に展開され得るか、またはシステムは、基材が水性環境中に浸水および／または維持されたかなり後に展開され得る。様々な実施形態では、顕著な水の化学組成の差および／または区別された環境の他の独自の態様の形成は、配備時に即座に開始し得るか、またはシステムが水性環境中に配置されてから１時間以内に形成され得るが（システムが環境中に、および／または保護されることになる基材に近接して単独で配置されることを含み得る）、一方、他の実施形態では、所望される区別された環境の開始および／または形成（完全な区別された環境の形成、ならびに区別された環境のさらなる態様が誘発される際に変更および／または補足され得る様々なファウリング阻害条件の形成を含み得る）は、システムが、少なくとも２時間、少なくとも３時間、少なくとも６時間、少なくとも１２時間、少なくとも１８時間、少なくとも１日、少なくとも２日、少なくとも３日、少なくとも４日、少なくとも５日、少なくとも６日、少なくとも１週間、少なくとも２週間、少なくとも３週間、少なくとも４週間、少なくとも１か月、少なくとも２か月、少なくとも３か月、および／または少なくとも６か月以上の間、基材から上流で、操作中であることを必要とし得る。様々な実施形態では、これらの様々な期間に生じ得る様々な水の化学組成の差は、溶存酸素、ｐＨ、総溶存窒素、アンモニウム、アンモニア性窒素、硝酸塩、亜硝酸塩、オルトリン酸塩、総溶存リン酸塩、シリカ、塩度、温度、濁度、クロロフィルなどを含み得）、その様々な濃度は、異なる時間で増加および／または減少し得、包囲体浸水の異なる持続時間における個々の成分の異なる濃度を含む。

いくつかの場合、本発明のデバイスおよび／またはそのデバイスは、一定期間後に、分解し得る、ならびに／または所望されるレベルのファウリング防止および／もしくは環境形成効果をもはや提供しない場合がある。様々な実施形態では、ファウリング防止システムがそのファウリング防止効果を失うまでの時間量は、特定の水生環境、季節、温度、存在する海洋生物の構成、温度、光、塩度、風、水の速度などを含む、多数の因子に基づいて変動し得る。水生環境の条件に基づいて、システムは、ファウリング防止および／または環境形成効果を一時的に失い、条件が正常に、またはいくつかの望ましい尺度に戻ったときに、そのファウリング防止／環境形成効果を取り戻し得ることに留意されたい。本明細書で使用される「耐用年数」は、システムの展開から、マクロファウリングのレベルが基材上で問題になる時点までの時間量を意味し得るが、「システム寿命」は、システム自体、またはその様々な構成要素（個々の包囲体構成要素の耐用年数、ならびに包囲体および／またはその様々な構成要素が、通常、周期的に洗浄、保守、および／または交換される推定されたシステム寿命全体を含み得る）が物理的に無傷のままであり、かつ基材自体の上流で有効である時間量を意味し得る（いくつかの実施形態の包囲体では、システムによって提供されたバイオファウリング保護の「耐用年数」によって超過され得る）本発明の様々な態様では、システムおよび／または個々の包囲体構成要素の耐用年数および／または包囲体寿命の一方または両方は、３日以上、７日以上、１５日以上、３０日以上、６０日以上、９０日以上、１２０日以上、１５０日以上、１８０日以上、２７０日以上、１年以上、１．５年以上、２年以上、３年以上、４年以上、または５年以上であり得る。

コロニー形成シーケンスの変更
様々な実施形態では、本明細書に説明されるようなシステムが利用されるとき、基材の下流の生物学的コロニー形成シーケンスは、基材の定着、動員、および最終的なマクロファウリングを低減および／または最小化するために中断（破壊、変更など）され得る。望ましくは、包囲体の透過性の保護構造体壁は、望ましくは、水システム内への様々なミクロおよび／またはマクロ生物の通過を妨害し得、殺生物剤コーティングは、包囲体のファウリングを防止し得る、ならびに／または生物が構造体に接触および／もしくは構造体を通過する際に生物の一部および／もしくは全てを傷つけ得る、および／もしくは害し得る。望ましい場合、殺生物性コーティングは、基材の周囲の初期配置の際に顕著な殺生物性溶出を受けて、ファウリング生物に影響を及ぼす初期のより高い「殺傷レベル」を確立し得、殺生物性溶出レベルは、一定の期間にわたって顕著に低減する。

本明細書に説明される実施形態の多くでは、開示されたバイオファウリング保護システムは、包囲体が環境水を処理すると、基材に顕著なレベルの保護を提供し得、次いで、環境水は、リザーバ内で保持され得るか、または水システムの取水口に直接移動し得る。望ましくは、基材から上流のシステムの設計および位置付けは、任意選択的に、開放された水性環境のものと比較して、基材と接触している液体の様々な水の化学組成特徴および／または成分を有意な程度に変更し得る。様々な事例では、システムは、周囲の水性環境と比較して「異なる」いくつかの水の化学組成特徴を誘発し得るが、一方、他の水の化学組成特徴は、周囲の水性環境と同じままであり得る。例えば、溶存酸素レベルが、しばしば、区別された環境と開放された環境との間で「異なる」可能性がある場合、区別された環境および開放された環境内の温度、塩度、および／またはｐＨレベルは、同様または同じであり得る。望ましくは、システムは、いくつかの水の化学組成特徴に所望される様式で影響を及ぼし得るが、一方、他の水の化学組成特徴を、周囲の開放された水性環境のものと比較して、最小限に影響される、および／または「手つかず」のままにする。潜在的に「異なる」可能性がある、および／または同じままであり得る（すなわち、包囲体設計ならびに／または場所および／もしくは季節などの他の環境因子に依存して）、いくつかの例示的な水の化学組成特徴は、溶存酸素、ｐＨ、総溶解窒素、アンモニウム、硝酸塩、亜硝酸塩、オルトリン酸塩、総溶存リン酸塩、シリカ、塩度、温度、濁度、クロロフィルなどを含み得る。

いくつかの例示的な実施形態では、１つ以上の水の化学組成の特徴の尺度は、システムの外側の同等の測定値（システムからある程度の距離で離れた測定値を含み得る）と比較して、水システムの内側で「異なる」場合がある。そのような「差」は、内側／外側の測定値の間の０．１％以上の差、または内側／外側の測定値の間の２％以上の差、または内側／外側の測定値の間の５％以上の差、または内側／外側の測定値の間の８％以上の差、または内側／外側の測定値の間の１０％以上の差、または１５％以上の差、または２５％以上の差、また５０％以上の差、または１００％以上の差を含み得る。加えて、そのような差は、等しくない差を伴う複数の化学組成因子に対するものであり得るか、または１つの因子の増加および別の因子の減少を含み得る。いくつかの水の化学組成因子がいくつかの因子に対して本質的に同じままであるが、一方、様々な差が他の因子に対して認められ得る状況を含む、全てのそのような説明された水の化学組成因子の組み合わせが企図される。

本発明の様々な実施形態では、システムは、システム構成要素の下流に「区別された水性環境」を形成し得る。望ましくは、システムによって形成された人工環境条件は、それによって、ファウリング生物による基材の定着、動員、成長、および／またはコロニー形成を阻害および／または防止することになる。様々な実施形態では、システムによって作り出された人工環境条件は、酸素の低減された利用可能性が、ある程度のファウリング生物が包囲体内および／または基材上でコロニー形成および／または繁殖することを困難にし得るという点で、基材のバイオファウリングの低減に顕著に寄与し得る、低減された溶存酸素レベルを含み得る。加えて、溶存酸素レベルの低減は、硫化水素および／またはアンモニア性窒素（すなわち、遊離アンモニア態窒素、窒素－アンモニアまたはＮＨ_３－Ｎ）などの廃棄物の形成を増加させ得、ならびに／または他の生物がそのような廃棄物を処理および／もしくは排除する機会を大幅に低減し得、硫化水素およびアンモニア性窒素の両方は、様々な水生生物および／または微生物に有害および／または有毒でさえある。例えば、様々な水体中に発生する生物学的に行われる窒素サイクルは、包囲体内の遊離酸素の低減に大きく寄与し得、ＮＨ_３－Ｎレベルは、利用可能な溶存酸素レベルに少なくとも部分的に依存している。加えて、いくつかの実施形態では、嫌気性アンモニア酸化反応は、包囲体内の細菌によって潜在的に開始および／または持続され得、これは、同様に海洋成長を阻害するヒドラジンおよび／または他の副生成物を生成し得る。一般に、これらの副生成物の濃度は、包囲体の外側よりも水システムの内側で高くなり、いくつかの実施形態では、包囲体内のこれらの副生成物の個々の濃度および／または比較比は、様々な理由で変動し得る。

例えば、様々な実施形態では、本明細書に説明されるシステムは、代謝廃棄物、毒素、または水システム内で０．５３ｍｇ／Ｌ～２２．８ｍｇ／Ｌの範囲の濃度のＮＨ_３－Ｎなどの他の阻害化合物の形成を誘発し得、これらは、様々な淡水生物にとって有毒であり得る（典型的には、ｐＨおよび／または温度に依存する）。他の実施形態では、区別された環境内で生じるＮＨ_３－Ｎの濃度は、０．０５３～２．２８ｍｇ／Ｌの範囲であり得、これは、水システム内のバイオファウリング形成を阻害し得る。加えて、０．００２ｍｇ／Ｌ以上程度の低いレベルのＮＨ_３－Ｎでは、コロニー形成および／または再生する様々な水生フローラおよび／またはファウナの能力は、顕著に低下し得る。

いくつかの例示的な実施形態では、溶存酸素、アンモニウム、総溶存窒素、硝酸塩、亜硝酸塩、オルトリン酸塩、総溶存リン酸塩、および／またはシリカ（ならびに本明細書に説明される様々な他の化学組成成分）などの、水の化学組成成分の個々のレベルの変動および／または変化は、システム構成要素から下流に形成された人工の環境が、望ましくは、異なる期間で異なるマクロファウリングおよびミクロフローラならびに／またはマクロファウリングおよびミクロファウナの繁殖を「増進」および／または「阻害」することになるという点で、本発明のいくつかの実施形態の重要な態様を形成することがさらに提案される。区別された環境中のそのような継続的な変化は、望ましくは、水システム内に、および／またはそれに近接して存在する様々な生物を、新しい環境条件に適応するように絶えず適合および／または変化させ得、このことは、包囲体内の、および／または包囲体に近接する、単一の種または種のグループ化の優勢を阻害する傾向にある。これは、システム内の様々なフローラおよび／またはファウナの間の競争を強化する効果を有し得、これは、単一の品種、種、ならびに／またはフローラおよび／もしくはファウナの分布によって阻害および／または防止し得、それによって、細菌または他のミクロもしくはマクロ実体の優勢な種が、繁栄する、および／または基材をファウリングすることにエネルギーを費やすか、もしくは他のファウリング生物が付着し得る土台を形成する機会を有する潜在性を低減する。

様々な実施形態では、システムは、外側の水性環境よりもシステム内でより高い濃度のアンモニア性窒素などのファウリングを阻害する水の化学組成因子の形成を誘発し得る。望ましい場合、アンモニア性窒素の濃度が取得され得、これは、０．１十億分率（ｐｐｂ）以上であり得る、１十億分率（ｐｐｂ）以上であり得る、１０十億分率（ｐｐｂ）以上であり得る、および／または１００十億分率（ｐｐｂ）以上であり得る。様々な実施形態では、システムは、システムの外側よりも高い濃度の亜硝酸塩などのファウリングを阻害する水の化学組成因子の形成を誘発し得る。望ましい場合、水システム内の亜硝酸塩の濃度が取得され得、これは、０．１十億分率（ｐｐｂ）以上であり得る、０．１百万分率（ｐｐｍ）以上であり得る、０．５百万分率（ｐｐｍ）以上であり得る、および／または１百万分率（ｐｐｍ）以上であり得る。

様々な実施形態では、基材から上流のシステムの配置は、望ましくは、溶存酸素を「調節」し、水システムの内側および外側の水域の間に溶存酸素差を生じさせ、これは、望ましくは、保護されたシステム構成要素のファウリングを防止する際に顕著な改善を提供する。多くの場合、区別された環境の溶存酸素調節は、外部環境と比較して、水システム内の有意に低い溶存酸素レベルの形成を包含し得、この溶存酸素レベルは、内部酸素消費量および外部溶存酸素レベルに応答して、様々な程度で変動する。加えて、区別された環境内の「バルク水」の溶存酸素と、保護された基材または物品の表面の「境界層」内の水中の溶存酸素との間の二次勾配もまた、存在し得、これは、外部環境と比較した包囲体内の低エネルギー環境、ならびに／または包囲体内の水を「混合」し得る顕著な乱流および／もしくは渦流の流れの不存在に少なくとも部分的に起因する。これらの局所化された差異条件は、生物による酸素および／もしくは栄養素の消費、ならびに／または基材のまたは物品の表面および／もしくは水柱中の他の因子によって引き起こされ得、これは、保護された物品上におけるバイオファウリングの欠如および／またはバイオファウリング防止バイオフィルムの形成に寄与するさらに枯渇した「境界層」につながり得る。

水システム内に含有される水中の溶存酸素レベルの低減の代わりに、および／またはそれに加えて、多種多様な他の水の化学組成因子は、本明細書に説明されるシステムの実施形態の設計および配置によって影響を及ぼされ得、これは、保護された基材のファウリングを顕著に遅延させ得る、および／または防止し得る、水の化学組成因子を含む。例えば、酸素が水システム内で枯渇したとき、包囲体内で自然発生する細菌のいくつかの種は、典型的には、海水では、硝酸塩である、次善の電子受容体に最初に変化することになる。脱窒が起こり、硝酸塩は、かなり急速に消費されることになる。いくつかの他の微量元素を還元した後、これらの細菌は、最終的に、硫酸塩を還元することに変化し、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）の副生成物、ほとんどの生物相に対する化学毒性、および特徴的な「腐った卵」の臭いの原因を結果的にもたらす。次いで、他の化学物質の中でもとりわけ、包囲体内のこの上昇したレベルの硫化水素は、本明細書に説明されるように、所望される様式で基材のファウリングを阻害し得る。さらに、包囲体内の硫化水素はまた、包囲体の壁を通って溶出し（すなわち、包囲体から外への水のバルク流を伴って）、包囲体の細孔内および／または外部表面上のファウリング成長を潜在的に阻害し得る。

保護された基材のファウリングを阻害する局所化された条件を形成することに加えて、本明細書に説明される様々な実施形態はまた、システム内で形成された任意の毒性および／または快適ではない条件が、システムの外側で迅速に中和されるという点で、非常に環境に優しい。例えば、流体がシステムから排出されるとき、この変位された流体は、海洋生物にとって毒性のおよび／または快適ではない成分を含有し得る（これは、好ましくは、ファウリングがシステム内の基材に付着することを低減および／または防止する）。しかしながら、一旦、システムの外側に出ると、これらの成分は、外部の水性環境で、多種多様な自然発生機構によって迅速に分解、酸化、中和、代謝、および／または希釈され、一般に、システム排出自体に近接しているとしても、水生環境に持続する影響を引き起こさない。これは、高レベルの殺生物剤および／または他の薬剤を組み込む既存のファウリング防止デバイスおよび／または塗料よりも非常に好ましく、高レベルの殺生物剤および／または他の薬剤のいくつかは、多くの形態の生命（魚および人間ならびに／または他の哺乳類を含む）に対して非常に有毒であり、海洋環境で何十年も持続し得る。

任意選択の殺生物剤を有するファウリング防止構造体
様々な実施形態では、開示されるものは、流体流内のバイオファウリング生物の付着、沈降および／または成長を望ましくは阻害するために、流体ストリームまたは流体フロー中に殺生物剤を適用および／または「投与」するための非常に効果的なデバイスおよび／またはシステムが本明細書に開示される。様々な実施形態では、包囲体または構造体が開示され、構造体は、上面、底面、および構造体を通って上面から底面まで延在する複数の細孔を有し、コーティングまたは「塗料」は、それに適用される少なくとも１つの殺生物剤または毒性物質を含有する。少なくとも１つの例示的な実施形態では、コーティングは、構造体の上面に適用され得、コーティングのいくらかの部分が、細孔の中および／またはそこを通過している。望ましい場合、コーティング適用プロセスは、構造体の底面への吸引または真空の適用を含み得、これは、望ましくは、構造体を通る細孔開口部の開存性（すなわち、「開放」条件）を維持しながら、コーティングのいくらかの部分を細孔内に引き込み得る。（すなわち、コーティングは、望ましくは、構造体への適用後、構造体を通る細孔の大部分を「塞がない」ことになる）。コーティングが乾燥するか、別様に所望の状態に硬化すると、コーティングされた構造体は、所望の形状および／または構成に形成され得、次いで、流体が構造体の細孔を通過する水流中に配置され、殺生物剤および／または毒性物質の量は、細孔を通過する個々の流体流中に溶出するか、または別様に分配される。胞子、繁殖体、幼虫および／または幼生の形態のファウリング生物もまた、これらの個々の細孔を通過しているため、これらの生物は、比較的高い投与量の殺生物剤および／または毒性物質に曝露され、殺生物剤および／または毒性物質は、望ましくは、包囲体の細孔内および／または流体流のさらに下流の接液表面上に付着、沈降、および／または成長する生物の能力を不活性化および／または阻害する。

様々な例示的な実施形態では、開示された包囲体は、任意選択的に、包囲体材料、取水口、および／または保護された基材に適切なバイオファウリング保護を提供するために、媒体用の補足的な殺生物剤および／またはファウリング防止剤の使用を含み得、これはまた、保護されていない構造体がマクロファウリングを含まないようなファウリング圧力であり得るとき、および／またはコーティングされていない包囲体が、所望される期間、収容した基材に保護を提供するために十分であり得る場合、一定の浸漬期間中のコーティングされていない構造包囲体構成要素の定期的使用を含み得る。多くの実施形態では、様々な代替的な任意選択の実施形態では、包囲体壁構造の表面の少なくとも一部分は、殺生物性塗料、コーティングおよび／または添加剤によって含浸、注入、および／またはコーティングされ得る。いくつかの追加の実施形態では、殺生物剤および／またはファウリング防止剤は、包囲体および／または他のシステム構成要素および／またはその他の部分に統合されて、望ましくは、望ましくないファウリングからシステム自体を保護し得る。いくつかの例示的な実施形態では、構造体または材料は、殺生物剤用の担体として作用し得る。一般に、化学的または生物学的手段によって任意の望ましくないか、または所望されない生物に対する破壊、阻止、無害化、および／または制御効果を及ぼす能力を有する、殺生物剤または他の化学物質、化合物および／もしくは微生物は、任意選択的に、材料または材料成分の製造中などに、材料のいくつかの部分内および／または上に組み込まれ得るか、または殺生物剤などは、製造後に材料に導入され得る。望ましくは、材料内／上の１つ以上の殺生物剤は、外面上および／または包囲体または他のシステム構成要素内の開口部内の水生生物のコロニー形成を阻害および／または防止することになるとともに、バイオファウリング生物を、包囲体内の開口部を貫通することを試みるか、または正常に貫通するために十分に小さく撃退する、無能力化する、障害を与える、および／または弱体化し、それにより、バイオファウリング生物は、包囲体の下流の人工または合成の局所的な水生環境内で繁殖することがあまりできない。様々な実施形態では、包囲体は、望ましくは、約３～７日以上、７～１５日以上、３～１５日以上、少なくとも１か月、少なくとも２か月、少なくとも３か月、少なくとも６か月、少なくとも１２か月、少なくとも２年、少なくとも３年、少なくとも４年、および／または少なくとも５年以上の耐用年数のための、バイオファウリングの保護および／または阻害を可能にする（および／または所望される人工の局所的な水生環境または合成の局所的な水性環境の形成を可能にする）ために十分な強度および／または完全性を維持する材料を組み込む。いくつかの実施形態では、１つ以上の殺生物剤をカプセル化する水溶性および／または分解性樹脂もしくは他の分解性材料を含有するコーティングが使用され得る。そのようなコーティングでは、樹脂または分解性材料（すなわち、ＰＬＡまたは同様のもの）が殺生物剤をカプセル化し得、一旦、樹脂または材料が水と接触すると、水が浸透して樹脂構造体を破壊し、殺生物剤が環境内に放出されることを可能にし得る。別の好ましい実施形態では、フィルムまたはシート材料と同様の分解性材料は、少なくとも１つの殺生物剤が含浸されて、材料が分解するときに殺生物剤を放出させ得る。この配置は、望ましくは、基質を通過する水の制御された殺生物剤投与のための非常に効果的なベースまたは構造体を提供し、これは、細孔、および／または繊維性基質の他のエリア、および／または保護された環境の他のエリア内の水との殺生物剤の混合を目下改善し得る。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、包囲体システムは、少なくとも１つの有効成分または殺生物剤を含む少なくとも１つのコーティングまたは塗料を含有し、コーティングは、包囲体の耐用年数にわたって、ある程度の速度で溶出する。いくつかの例示的な実施形態では、殺生物剤の溶出は、最初に、構造体の正面または面で、および／または構造体の細孔内で起こり得、いくつかの実施形態では、水溶解樹脂の崩壊が、細孔のサイズを増加させることを可能にし得、これは、バイオフィルムまたはバイオファウリングの成長を介して迅速に目詰まりすることなく、これらの細孔を水が通ることを構造体が可能にし続けることを可能にし得る。細孔のサイズが増加すると、細孔の各々の中の樹脂の有効表面積が増加し得、これは、いくつかの実施形態では、殺生物剤の溶出および殺生物剤処理の有効性を増加させ得る。所与の流体流内の所望の殺生物剤含有量は、とりわけ、樹脂内の殺生物剤のレベルおよび／もしくは濃度、樹脂が分解して殺生物剤が放出される速度、細孔体積に対する細孔内のコーティングの表面積であり得る殺生物剤接触比、基質を通って流れる水の速度および／もしくは体積、ならびに／または流れる水の温度を含む、様々な因子に依存し得る。

別の例示的な例では、殺生物剤または有効成分のレベルは、環境パラメータ、水の化学組成、ならびに／または生物のタイプおよび量に合わせて調整または最適化され得る。殺生物剤の濃度、溶出速度、および放出プロファイルは、水の流量、水の滞留時間、水の交換、水の混合、水の乱流などに基づいて変動し得る。放出または溶出される総殺生物剤は、水システム内の設定時間にわたって構造体を通過する、その上の、またはその周囲の水消費または水流の総体積当たりの総有効成分または殺生物剤に基づいて計算され得る。好ましい実施形態では、３０日後に流れる水中に放出される総殺生物剤は、少なくとも５００百万分率（ｐｐｍ）、少なくとも１００ｐｐｍ、少なくとも８０ｐｐｍ、少なくとも５０ｐｐｍ、少なくとも４０ｐｐｍ、少なくとも３０ｐｐｍ、少なくとも２５ｐｐｍ、少なくとも２０ｐｐｍ、少なくとも１５ｐｐｍ、少なくとも１０ｐｐｍ、少なくとも５ｐｐｍ、少なくとも１ｐｐｍ、少なくとも７５十億分率（ｐｐｂ）、少なくとも５０ｐｐｂ、少なくとも１０ｐｐｂ、少なくとも５ｐｐｂ、少なくとも１ｐｐｂ、または少なくとも０．１ｐｐｂであり得る。いくつかの実施形態では、６０日後に流れる水中に放出される総殺生物剤は、少なくとも５００ｐｐｍ、少なくとも１００ｐｐｍ、少なくとも５０ｐｐｍ、少なくとも５０ｐｐｍ、少なくとも４０ｐｐｍ、少なくとも３０ｐｐｍ、少なくとも２５ｐｐｍ、少なくとも２０ｐｐｍ、少なくとも１５ｐｐｍ、少なくとも１０ｐｐｍ、少なくとも５ｐｐｍ、少なくとも１ｐｐｍ、少なくとも７５ｐｐｂ、少なくとも５０ｐｐｂ、少なくとも３０ｐｐｂ、少なくとも１０ｐｐｂ、少なくとも５ｐｐｂ、少なくとも１ｐｐｂ、または少なくとも０．０１ｐｐｂであり得る。

殺生物剤および／または他の化学物質を含有するコーティングは、構造体の片面または両面にコーティングを追加すること、構造体内にコーティングを注入すること、構造体上にコーティングを押し出すこと、コーティング浴内に構造体を浸漬すること、または当技術分野で周知の他のコーティング技術によることを含む、複数のやり方で繊維性媒体に塗布され得る。

システムの少なくとも１つの例示的な実施形態では、包囲体は、殺生物剤コーティングによってコーティング、塗装、および／または含浸されている材料を含み得、これは、望ましくは、材料に所望される深さまで接着および／または浸透し（構造体の一方側のみに対する材料の表面コーティング、構造体を通る道筋の１％～９９％、または２５％、または５０％、または７５％を浸透し得るコーティング、ならびに構造体を通って完全に浸透し、構造体の対向する一部または全てをコーティングし得るコーティングを含み得る）、１つの側面をコーティングするか、２つの側面をコーティングするか、または構造体の全ての側面をコーティングする。少なくとも１つの実施形態では、コーティングは、保護を必要とする基材もしくは物品に面する表面上にあるか、もしくはその中に埋め込まれ得るか、または基材もしくは物品の反対側の表面上にあり得る。いくつかの実施形態では、殺生物剤コーティングまたは塗料は、バイオファウリングおよびバイオフィルムの蓄積を低減するために、少なくとも１つ（すなわち、２、３、４、５、６以上）の殺生物剤および／または有効成分を含有することになる。望ましくは、殺生物剤は、繊維性基質材料自体上のバイオファウリングのタイプ、速度、および／もしくは程度を低減および／もしくは防止することになる、ならびに／または材料内の開口部を通過して下流の水性環境に入ろうとする微生物に幾らかの有害な影響を有することになる（また、リザーバおよび／または下流の水システム内に既に存在する微生物にもいくつかの影響を有し得る）。様々な実施形態では、包囲体を通って三次元の「入口経路」に沿った殺生物剤コーティングまたは塗料の存在（すなわち、微生物が材料の開口部および／または細孔を通過するときの）は、望ましくは、より大きい表面積を提供し、今日の海洋用途の剛性のある浸漬された表面上で利用されている標準的な二次元「平面」塗料殺生物剤被覆（すなわち、硬質平面コーティング）よりも有効であることを証明することになる。様々な態様では、特に、構造体基質材料が高度に細繊維化および／または繊毛化されている場合、そのような材料のコーティングは、望ましくは、殺生物剤コーティングが接着するための構造体のより高度な「機能的表面積」を提供し得、このことは、望ましくは、生物が構造体を通過するときに、これらの小さい繊維（およびその上またはその中に存在する殺生物剤塗料、コーティング、または添加剤）の近くに位置する、および／またはそれらに接触する可能性がより高いため、バイオファウリング防止有効性の潜在性を向上させる。

様々な代替的な実施形態では、包囲体は、殺生物剤コーティング（構造体の一方側のみに対する材料の表面コーティング、ならびに構造体の細孔内をある程度の量で延在し得る構造体の前部および／または後部からの表面コーティングを含み得る）によってコーティング、塗装、および／または含浸されている材料を組み込み得、これは、構造体の細孔内に最大５％、構造体の細孔内に最大１０％、構造体の細孔内に最大１５％、構造体の細孔内に最大２０％、構造体の細孔内に最大２５％、構造体の細孔内に最大３０％、構造体の細孔内に最大３５％、構造体の細孔内に最大４０％、構造体の細孔内に最大４５％、構造体の細孔内に最大５０％、構造体の細孔内に最大５５％、構造体の細孔内に最大６０％、構造体の細孔内に最大６５％、構造体の細孔内に最大７０％、構造体の細孔内に最大７５％、構造体の細孔内に最大８０％、構造体の細孔内に最大８５％、構造体の細孔内に最大９０％、構造体の細孔内に最大９５％、構造体の細孔内に最大９９％、構造体の細孔を通る道筋の最大１００％浸透する、および／または構造体の対向する表面上まで細孔から外に延在する、構造体の一方の表面上のコーティングを含み得る。

様々な実施形態では、いくつかの実施形態の殺生物剤コーティングまたは他のコーティング／添加剤の追加の組み込みはまた、望ましくは、バイオファウリング生物および／または他の有害な薬剤が、浸水後の一定期間、可撓性構造体および／またはその中の穿孔にコロニー形成することを阻害および／または防止され、それによって、望ましくは、システム壁の可撓性の穿孔された性質、およびそれに付随する利点を維持するべきであるという点で、包囲体、システム、および／またはその構成要素の耐久性および機能寿命を改善する。殺生物剤が主に構造体基質に近接して保持される場合（すなわち、殺生物剤が、構造体または包囲体の外側の非常に低い殺生物剤溶出レベルを有するか、または殺生物剤溶出レベルがなくてもよい）、殺生物剤は、望ましくは、包囲体および／またはシステム壁のバイオファウリングを顕著に阻害することになるが、一方、システムの存在およびその下流に形成された「区別された水性環境」は、保護された水システムまたは他の基材のバイオファウリングを低減および／または阻害することになる。様々な例示的な実施形態では、殺生物剤は、包囲体から下流の水、および／または水システムから放出された水において極めて低い、および／または検出可能でないレベル（すなわち、３０ｎｇ／Ｌ未満）を有し、依然として、水システムおよび／またはシステム構成要素をバイオファウリングから保護する高い効果を残すことが可能である。１つの例では、コーティングされた繊維性基質材料からの殺生物剤放出速度は、人工海水中において７日間で０．２～２ｐｐｍ以下であると検出され、低い局所的な濃度（すなわち、殺生物剤放出速度）は、人工海水中において７日間で０．２～２ｐｐｍ以下であると検出され、これらの放出速度は、バイオファウリングから繊維性基質材料を保護することにおいて効果的であった。

様々な殺生物剤ならびに／または他の分配および／もしくは溶出材料を組み込む、多種多様な補足的なコーティングが、所与のシステム設計に組み込まれて、様々なファウリング防止の利点を提供し得る。例えば、様々な量および／またはタイミングでｅｃｏｎｅａおよび／またはピリチオンを放出するコーティングは、バイオファウリングと戦う際に有用であり得（Ｅｃｏｎｅａは、主に「硬質殻」生物を標的とし、亜鉛ピリチオンまたは銅ピリチオンは、主に「軟質殻または殻なし」生物を標的とする）、浸水後、数時間、数日、および／または数週間のみの後に顕著に低減する、最初に高い放出速度を有する実施形態、ならびに浸水時間とともに増加する最初に低い放出速度を有する他の実施形態を含む。例示的なコーティングは、１つ以上のファウリング種を標的とする単一の殺生物剤または製剤を組み込み得るか、またはコーティングは、異なる比率で２つ以上の殺生物剤を組み込み得、各殺生物剤は、１つ以上の異なるファウリング種および／または同様のファウリング生物の異なるライフステージを標的とする。選択された殺生物剤およびそれらの濃度は、所与の用途およびバイオファウリングのタイプに基づいて変動し得、これは、ファウリング防止の地理的場所、季節、様々な局所的なファウリング圧力、ファウリング包囲体に対する特定の水用途、ファウリング防止システムの設計および特徴、ファウリング保護および／もしくは構造体の所望の持続時間、ならびに／または保護が所望される基材のタイプを含む、様々な因子に依存し得る。いくつかの例示的な実施形態では、コーティング製剤中の第１の殺生物剤と第２の殺生物剤との比率は、およそ１：１、およそ１：２、およそ１：３、およそ１：４、およそ１：５、およそ１：１０であり得る。およそ１：１５、およそ１：２０、およそ１：２５５、およそ１：５０、およそ１：１００以上。１つの特に有用な実施形態では、Ｅｃｏｎｅａと亜鉛ピリチオン（または銅ピリチオン）との比率は、硬質および軟質殻の両方を標的とする例示的なコーティング製剤において、およそ３：１（すなわち、７５％のＥｃｏｎｅａ対２５％の亜鉛または銅ピリチオン）であり得る。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、包囲体は、登録された殺生物剤を含有する水ベースおよび／または溶媒ベースのコーティングを含む、市販の殺生物剤コーティングの表面および／または表面下コーティングを有する紡績ポリエステル構造体を含み得、コーティングは、ブラッシング、ローリング、塗装、ディッピング、スプレー、プロダクションプリンティング、カプセル化、および／またはスクリーンコーティング（真空補助有りおよび／またはなし）を含む、当該技術分野で知られている事実上任意の手段によって構造体に適用される。材料のコーティングは、材料の一方または両方の側面、および材料の内向きの側面上の片面コーティングで達成され得るが、材料の外向きの（すなわち、基材から離れて、開放された水性環境に向かう）側面上の片面コーティングは、殺生物剤の含有量、コストを最小化し、有利な可撓性を維持しながら、顕著のレベルの効果を実証した。水ベース（「ＷＢ」）の殺生物性コーティングは、本明細書の様々な実施形態で主に論じられているが、溶媒ベース（「ＳＢ」）の殺生物性コーティングが、代替的に、望ましい場合、様々な用途で（および／または水ベースの塗料と組み合わせて）使用され得る。

様々な実施形態では、コーティングのための様々な印刷プロセスの使用は、システム構成要素内および／またはその上に視認可能なパターンおよび／またはロゴの組み込みを可能にするという追加の利点を有し得、このことは、システムのソース（すなわち、システムの製造者）、１人以上のユーザの識別（すなわち、特定のマリーナおよび／もしくはボートの所有者／ボートの名称）、ならびに／または予想される使用エリアおよび／もしくは条件の識別（すなわち、「塩水浸水のみ」もしくは「Ｊａｃｋｓｏｎｖｉｌｌｅ Ｈａｒｂｏｒのみの使用」もしくは「夏季のみ使用」）を識別するために材料をマーケティングおよび／または広告することを含み得る。望ましい場合、様々なインジケータが、例えば、交換可能なモジュール式フィルタユニットの外側に「交換期限」の日付の印刷を含む、システム構成要素の使用年数および／または条件を識別するために組み込まれ得る。望ましい場合、視認可能なパターンが、コーティング混合物中に補足的なインクおよび／または染料を組み込み得る、殺生物剤コーティング自体を使用して印刷され得るか、または追加のロゴなどが、別個の添加剤を使用して印刷され得る。

様々な実施形態では、殺生物剤コーティングまたは塗料は、望ましくは、２２０グラム／平方メートル～２３５グラム／平方メートルの範囲の量で材料に適用され得るが、１００グラム／平方メートルを含む２２０グラム／平方メートル未満の適用、および３００グラム／平方メートル以上を含む、２３５グラム／平方メートル超の適用は、顕著な潜在性を示す。様々な代替実施形態では、コーティング混合物は、混合物の２％、５％、および／もしくは７％などの１０重量％以下の殺生物剤、またはコーティング混合物の１０重量％、２０重量％、３０重量％、４０重量％、５０重量％、および／もしくはそれ以上の殺生物剤を含む、より多くの量の殺生物剤、ならびにそれらの事実上任意の組み合わせを包含する範囲（すなわち、２％～１０％および／もしくは５％～５０％など）を含む、混合物の様々なパーセンテージ重量で１つ以上の殺生物剤を含み得る。包囲体設計が特に大きい可能性がある場合、コーティング混合物中の殺生物剤のパーセンテージを顕著に増加させることが望ましい場合があり、このことは、望ましくは、包囲体および／または基材の保護に必要なコーティングの総量を低減する。

図１２は、例示的な透過性構造体１２００の断面図を図示しており、様々な細孔開口部２１２１０および単純化された通路１２２０が、構造体１２００の前面１２３０から後面１２４０まで延在している。任意選択的に殺生物剤または他の衰弱性物質を含有するコーティング物質１２５０も示されており、このコーティング物質のいくらかの部分は、前面１２３０から少なくともある程度の距離「Ｄ」で、構造体１２００の細孔開口１２１０および／または通路１２２０内に延在する。様々な実施形態では、コーティング物質は、望ましくは、ある程度の平均距離「Ｄ」で、材料の構造体および／または構造体壁の開口部／細孔に浸透することになる（すなわち、３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、５０％、７５％以上の布への浸透深さ、図１２参照）。望ましくは、構造体がある程度まで曲げられること、および／または成形されることを可能にするような様式で、適用される構造体よりも乾燥した構成で多くの場合に「より剛性のある」コーティング物質が適用され（すなわち、コーティングは、望ましくは、望ましくない程度まで、目に見えるほど、または厳しく、構造体を「剛性化」させないことになる）、構造体が、所望される包囲体形状に形成されること、ならびに／または構造体の周囲に巻き付けられること、ならびに／または可撓性バッグおよび／もしくは容器に形成されることを可能にする（望ましい場合）。バッグまたは同様の包囲体（すなわち、閉鎖可能な形状）が提供される場合、コーティングは、望ましくは、その製造後にアイテム上／内に適用され得、これは、１つ以上のコーティング層の下の任意の継ぎ目および／または縫合／接着されたエリアのコーティングおよび／またはカプセル化を含み得る。様々な実施形態では、コーティング浸透深さは、平均して、材料を通る深さの半分以下になる。

本発明の様々な特徴によって提供される別の顕著な利点は、開示された透過性構造体の個々の繊維の構築および配置に関連し、これは、織りもしくは編み構造体の細孔、開口、空隙、および／または様々な開口部内の環境水を「混合」および／または別様に攪拌する能力を構造体に与える。この混合効果は、包囲体内および／または包囲体を通過した後の水の均質性および／または均一性を大幅に向上させ得る。殺生物剤コーティングが提供されるいくつかの実施形態では、この混合効果は、殺生物剤の濃度が細孔壁に近接する水中で最大であり得るが、水が包囲体壁を離れる前でも水流に効率的に混合され得るという点で、溶出する殺生物剤の有効性を大幅に向上させ得る。そのような配置は、細孔壁に近接するファウリング生物への殺生物剤の高い投与量を確保し得、また、非常に低い全体的な殺生物剤投与レベルでも、水流中の他のファウリング生物との十分な殺生物剤接触を確保する。

一旦、コーティングまたは塗料でコーティングされると、材料および／または包囲体は、所望される期間（いくつかの商業的用途では、２分未満、もしくは他の実施形態では、最大１時間以上）、保存処理および／もしくは空気乾燥することを可能にされ得る、またはガス、油もしくは電気加熱要素を利用して強制乾燥され得る。次いで、材料および／または包囲体は、本明細書に説明されるように使用され得る。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、ファウリング防止包囲体は、コーティングを有する可撓性繊維性材料および／または構造体を含み得、コーティングが、可撓性繊維性材料の第１の表面に塗布され、可撓性繊維性材料が、可撓性繊維性材料の第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔、間隙、および／または他の開口部を有し、コーティングは、複数の細孔が、少なくとも２５マイクロメートルのコーティング前の平均最小細孔開口および７５～２５マイクロメートルのコーティング後の平均最小細孔開口を有するように、細孔内に延在する。この材料が水流または他の液体流中に配置されるとき、水流が、複数の細孔を通って第１の表面から第２の表面に流れ、殺生物剤が、コーティングから水流中に溶出し、殺生物剤は、複数のバイオファウリング生物と接触し、複数のバイオファウリング生物のうちの１つ以上の種が、コーティングされた構造体の下流に位置付けられた基材表面にコロニー形成することを阻害する。

様々な実施形態では、包囲体は、材料の縫糸に取り付けられる、コーティングされる、カプセル化される、組み込まれる、および／または「織り込まれる」、任意選択の殺生物剤を含み得る。例えば、殺生物剤は、様々な濃度の１つ以上の殺生物剤を含有するストリップに組み込まれ、したがって、望ましくは、様々な植物および動物種が、包囲体上および／または包囲体内に付着すること、または存在を確立することを防止し得る。様々な実施形態では、１つ以上の殺生物剤の使用は、次のうちの１つ以上を提供し得る：（１）包囲体をファウリングから保護するための殺生物剤、（２）基材をファウリングから保護するための殺生物剤、（３）基材上および／もしくは保護された環境内に「人工」バイオフィルムを形成する環境条件を誘発する殺生物剤、（４）保護された環境内で水を投与するための殺生物剤、ならびに／または（５）繊維性構造体基質および／もしくは「フィルタ」要素の表面上および／もしくは細孔内のファウリング「構築」を低減する殺生物剤。

コーティング技術の当業者に知られているスプレー式塗布の使用などの、コーティングまたはファウリング防止剤を挿入および／または適用する他の方法が企図される。追加的に、包囲体は、個々の繊維性要素を含有することを必要としないが、代わりに、内部に埋め込まれたおよび／または材料にコーティングされた作用剤を含有する穿孔および／または柔軟性シートで作製され得る。固設機構を提供するために、包囲体は、限定されるものではないが、ＶＥＬＣＲＯ（登録商標）などの面ファスナ、スナップ、ボタン、留め金、クリップ、ボタン、接着剤ストリップ、またはジッパーなどの締結要素を含み得る。望ましい場合、システムは、望ましくは、複数の壁構造体を含み得、各壁構造体は、縫合、織りなどによって、１つ以上の隣接する壁構造体（もしあれば）に取り付けられ、これは、モジュール式包囲体を形成するために、１つ以上のコーティング層の下の任意の継ぎ目および／または縫合／接着されたエリアのコーティングおよび／またはカプセル化を含み得る。望ましい場合、包囲体材料は、締結要素をファウリングから保護するために、包囲体締結要素を越えて、および／またはその上に拡張するように追加され得る。

代替的な実施形態では、包囲体は、ベルクロもしくは面ファスナ構成要素、ジッパー、磁気閉鎖具、および／またはクロスステッチされた特徴などの、閉鎖可能および／または開放可能な特徴を含み得る。同様の接続タイプは、個々のシートの側縁を一緒に接続するために、または支持フレームもしくは他の構造体からの繊維性基質媒体の除去および交換を可能にするために利用され得る。

様々な実施形態では、包囲体は、望ましくは、システムのバイオファウリングを阻害および／または防止するために、縫糸および／または繊維（すなわち、繊維性基質の様々な要素）に取り付けられる、および／またはその中に埋め込まれる、バイオファウリング防止特性を含む。好ましい実施形態では、バイオファウリング防止剤は、Ｅｃｏｎｅａ（商標）（ＢｅｌｇｉｕｍのＪａｎｓｓｅｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ＮＶから市販されているトラロピリル）および／または亜鉛オマジン（すなわち、ピリチオン）を含む殺生物剤コーティングであるが、当業者に知られている、亜鉛、銅、またはその誘導体などの、現在入手可能な、および／または将来開発される他のバイオファウリング防止剤が使用されてもよい。さらに、微生物由来のファウリング防止化合物およびそれらの合成類似体が利用され得、これらの異なるソースは、典型的には、脂肪酸、ラクトン、テルペン、ステロイド、ベンゼノイド、フェニルエーテル、ポリケチド、アルカロイド、ヌクレオシドおよびペプチドを含む、１０のタイプに分類される。これらの化合物は、海藻、藻類、真菌、細菌、ならびに幼生、海綿、ワーム、巻貝、ムール貝、および他のものを含む、海洋無脊椎動物から隔離され得る。上記の化合物および／もしくはその同等物（ならびに／または任意の将来開発される化合物および／もしくはその同等物）のうちのいずれかの１つ以上（またはそれらの様々な組み合わせ）が、バイオフィルム形成および細菌付着などのミクロファウリングと、１つ以上の標的化された種に対する、フジツボもしくはムール貝を含む、大型生物の付着などのマクロファウリングとの両方を防止するバイオファウリング構造体を作製するために利用され得るか、または望ましい場合、複数のバイオファウリング生物に対するより「広範囲」の汚染物質防止として利用され得る。

１つの例示的な実施形態では、望ましい紡績ポリエステル繊維ベースの織り構造体は、包囲体材料として利用され得、構造体は、およそ４１０グラム／メートル^２の基本重量（任意のコーティングまたは改質が含まれる前のベース構造体の重量）を有する（表１３参照）。

表１４は、様々なレベルの実用性を有する包囲体材料として利用され得るいくつかの代替的な構造体仕様を図示する。

様々な構造体または包囲体の実施形態について、塗料／コーティングの標的追加重量は、およそ約５グラム／メートル^２～５００グラム／メートル^２、約５０グラム／メートル^２～４８０グラム／メートル^２、約１００グラム／メートル^２～３００グラム／メートル^２、約１２０グラム／メートル^２～２８０グラム／メートル^２、およそ２２４グラム／メートル^２から（または最大その±１０％まで）、に設定され得る。

殺生物剤または他のコーティングの追加が望まれ得る様々な実施形態において、いくつかの実施形態では、コーティングは、システムが完全に組み立てられた、および／または構築された後に、包囲体に適用され得るが、他の実施形態では、コーティングは、組み立ておよび／または構築の前に、システムの構成要素の一部または全てに適用され得ることを理解されたい。さらに他の実施形態では、包囲体のいくつかの部分は、事前コーティングおよび／または前処理され得るが、一方、他の部分は、組み立て後にコーティングされ得る。さらに、包囲体の製造および／または組み立て中のプロセスおよび／または処理ステップが、殺生物剤または他のコーティング特性の品質および／または性能に悪影響を及ぼし得る技術を伴い得る場合、それらのプロセスおよび／または処理ステップを、包囲体および／または包囲体構成要素のコーティングの適用前にそれらに実施することが望ましい場合がある。例えば、感熱性殺生物剤および／またはコーティングが望まれ得る場合、高温を伴う材料プロセス技術が、その殺生物剤コーティングの適用前に構造体および／または包囲体壁を作製および／または加工するために採用され得る（すなわち、殺生物剤および／またはコーティングの熱に関連する分解の機会を低減するために）。

様々な実施形態では、コーティング材料または他の添加剤（殺生物剤コーティングまたは他の材料を含む）は、包囲体の構造体に適用および／または組み込まれ得、変化したレベルの透過性を潜在的に結果的にもたらし、これは、基材をバイオファウリングから保護するためにあまり好適ではない場合がある材料を、一旦、コーティングされた条件になると、基材をバイオファウリングから保護するためにより望ましいものに変換し得る。例えば、本明細書に説明されるように、基材をバイオファウリングから保護するために包囲体を形成するためのあまり望ましくない場合がある、液体に対して比較的高い透過性を実験的に実証する（すなわち、１５０ｍＬの液体が５０秒未満で試験構造体を通過した）、コーティングされていないポリエステル構造体。しかしながら、殺生物性コーティングを用いて所望されるレベルまで適切にコーティングされたとき、コーティングされた構造体の透過性は、中程度の透過性レベル（すなわち、１００ｍＬの液体が５０～８０秒で試験構造体を通過した）、および／または非常に低い透過性レベル（すなわち、ほとんどまたは全く液体が試験構造体を通過しなかった）などの、非常に望ましいレベルまで実質的に低減され得る。このようにして、計画的な透過性レベルが、望ましい場合、各選択された構造体ごとに、任意選択的に、「ダイヤル設定」または合わせて調整され得る。

長期間にわたる水性環境中の浸水試験中に、ポリエステルコーティングされた構造体を組み込む包囲体の一実施形態は、マクロファウリングを発現しなかった、および／または極最小のマクロファウリングのコーティングを発現した。さらに、一例のポリエステル構造体は、浸水期間中により透過性が高かったが、別の例は、浸水期間中に低透過性になった。

繊維性基質材料および／または投与媒体
図１３Ａは、局所的な条件に依存して、本明細書に説明されるように、基材をバイオファウリングから保護するために、いくつかの包囲体設計を形成するための望ましい透過性範囲の下限上にあり得る、液体に対して比較的低い透過性を実験的に実証した（すなわち、１００ｍＬの液体がおよそ３９６秒で試験構造体を通過した）、コーティングされていない２３×２３のポリエステル織り構造体の例示的な実施形態を図示する。コーティングされたとき（図１３Ｂ参照）、これらの材料は、浸水前に本質的に非透過性になったが、浸水後により透過性になった。上記のように、所望される透過性レベルが、望ましい場合、各選択された構造体ごとに、「ダイヤル設定」または合わせて調整され得る。様々な実施形態では、所与の構造体および／または包囲体構成要素の透過性は、望ましい場合、湿潤または乾燥条件で変化するか、または異なり得る。

長期間にわたる水性環境中の浸水試験中、コーティングされていない２３×２３のポリエステルおよびコーティングされたポリエステル構造体は、全て、包囲体および／または基材上にマクロファウリングがなかった。さらに、これらの材料の各々は、浸水中に透過性の顕著な増加を受け、２３×２３のコーティングされていないポリエステル構造体は、１２０秒で１５０ｍＬの液体の通過を可能にしたが、一方、第１の２３×２３コーティングされたポリエステル構造体は、１６０秒で１５０ｍＬの液体を可能にし、第２の２３×２３のコーティングされたポリエステルは、１８０秒で１５０ｍＬの液体を可能にした。

他の代替的な実施形態では、図１４Ａ～図１４Ｃは、コーティングされていない（図１４Ａ）、溶媒ベースの殺生物性コーティングでコーティングされた（図１４Ｂ）、および水ベースの殺生物性コーティングでコーティングされた（図１４Ｃ）、天然材料、黄麻布を図示する。透過性試験中、コーティングされていない黄麻布構造体は、５０．９９ｍｌ／秒／ｃｍ２の透過性を実証したが、一方、コーティングされた黄麻布構造体は、溶剤ベースの殺生物性コーティングおよび水ベースの殺生物性コーティングについて、それぞれ、５２．３２ｍｌ／秒／ｃｍ２および３８．２３ｍｌ／秒／ｃｍ２の透過性を有した。塩水中の３２日間の浸水後、両方のコーティングされた構造体の透過性は、８５．２３ｍｌ／秒／ｃｍ２および８７．２８ｍｌ／秒／ｃｍ２まで顕著に増加したが、コーティングされていない黄麻布構造体は、透過性を２０．４２ｍｌ／秒／ｃｍ２まで減少させた。ファウリングの観察では、コーティングされていない黄麻布構造体は、極最小のファウリングを受け、コーティングされた黄麻布構造体は、事実上マクロファウリングを受けなかった。

追加的に、別の代替的な実施形態では、１／６４のポリエステルのコーティングされていない構造体を、溶媒ベースの殺生物性コーティングでコーティングし、代替的に水ベースの殺生物性コーティングでコーティングした。透過性試験中、コーティングされていない１／６４のポリエステル構造体は、２６．８２ｍｌ／秒／ｃｍ２の透過性を実証したが、一方、コーティングされた１／６４のポリエステル構造体は、溶剤ベースの殺生物性コーティングおよび水ベースの殺生物性コーティングについて、それぞれ、４４．４９ｍｌ／秒／ｃｍ２および２９．２５ｍｌ／秒／ｃｍ２の透過性を有した。塩水中の３２日間の浸水後、全ての１／６４のポリエステル構造体の透過性は、それぞれ、１０．９９ｍｌ／秒／ｃｍ２、１３．７８ｍｌ／秒／ｃｍ２、および１３．３１ｍｌ／秒／ｃｍ２まで顕著に減少した。ファウリングの観察では、コーティングされていない１／１６のポリエステル構造体は、ある程度のファウリングを受けたが、コーティングされた１／６４ポリエステル構造体は、事実上マクロファウリングを受けなかった。

異なる様々な構造布を製造し、コーティングし、バイオファウリング防止包囲体の構築および試験に利用した。第１の実施形態（１０００μｍの縮尺を有する図１５Ａに示されている）では、テクスチャード加工ポリエステル布地が、第１の表面上で殺生物剤コーティングでコーティングされており、このコーティングの相当な量が、布地を通って対向する第２の表面まで完全に貫通している（第２の表面上のコーティングのある程度エリアは、他のエリアよりも薄い）。図１５Ｂは、１０００μｍの縮尺で、このコーティングされた布地を図示する。平均して、このコーティングされた布は、５２３．５４（±２．３３）の細孔数／インチ^２を有し、細孔のおよそ５パーセント未満が閉塞されていた（平均して）。

図１５Ｃは、１００％紡績ポリエステル構造体の別の好ましい実施形態を図示し、図１５Ｄは、殺生物性コーティングでコーティングされたこの構造体を図示している。試験中、コーティングされていない１００％ポリエステル構造体は、構造体の１０．１７ｍｌ／秒／ｃｍ^２の透過性を実証したが、コーティングされたポリ構造体は、０．３２ｍｌ／秒／ｃｍ^２および１．０８ｍｌ／秒／ｃｍ^２の透過性を有していた。２３日間の浸水後、両方のコーティングされた構造体の透過性は、顕著に変化せず、コーティングされていないポリ構造体は、極最小のファウリングを受け、コーティングされたポリ構造体は、事実上マクロファウリングを受けなかった。しかしながら、他の様々な実施形態では、連続コアの周囲のコア紡績ステープル繊維、オープンエンド紡績、リング精紡、および／またはエアジェット紡績などの紡績ポリエステル糸を調製するための他の手法が、同様に好ましい結果をもたらすと予想される。

別の実施形態（５００μｍの縮尺を有する図１５Ｅに示されるコーティングされていない構造体）では、その後、紡績ポリエステル布が、第１の表面上に殺生物剤コーティングでコーティングされ、このコーティングの相当な量が布地の繊維および／または細孔を通って部分的に浸透している（いくつかの実施形態では、布を通って最大５０％またはそれを超えて浸透する）。図１５Ｆは、１０００μｍにおける構造体の対向するコーティングされていない側面を示しており、この図はまた、望ましい場合、このコーティング技術を使用して達成され得る顕著な細孔サイズの低減も実証している。平均して、このコーティングされた布は、４９３（±３．５３）の細孔数／インチ^２を有し、細孔のおよそ７～１０パーセントがコーティング材料によって完全に閉塞されていた（平均して）。

実験的に、これらの構造体の実施形態の全ては、望ましいレベルの透過性を実証し、これは、多数の小さい細孔、より小さいサイズの繊維、および／またはそれらの様々な組み合わせに起因し得る。様々なコーティング方法が、構造体を所望されるレベルまでコーティングおよび浸透する際に非常に効果的であり、保護包囲体に組み込むための非常に効果的な材料を生成した。

開示された本明細書は、本発明の様々な実施形態における使用に潜在的に好適な様々な構造体を、コーティングされていない、およびコーティングされた状態におけるこれらの構造体の例示的な透過性とともに図示する。例えば、Ｐｏｒｔ Ｃａｎａｖｅｒａｌ Ｈａｒｂｏｒ（Ｐｏｒｔ Ｃａｎａｖｅｒａｌ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ）では、０．５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～２５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～５０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～７５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～１００ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約０．１ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約１００ｍｌ／秒／ｃｍ^２、ｃｍ^２、または約１ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約７５ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約５ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約２０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約２５ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約５０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約２０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約７０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約４０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約２０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約６０ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約７５ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約１００ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約６０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約１００ｍｌ／秒／ｃｍ^２、または約１０ｍｌ／秒／ｃｍ^２～約３０ｍｌ／秒／ｃｍ^２の透過性範囲が、包囲体上および／もしくは包囲体内、ならびに／または保護された基材上で相当な量のファウリングが発生することを防止するために十分（局所的な条件に依存して）であり、一方、依然として、十分な水流を可能にし得ることが実験的に決定された。別の例示的な実施形態では、少なくとも０．３２ｍｌ／秒／ｃｍ^２、および最大１０．１７ｍｌ／秒／ｃｍ^２の透過性範囲が、包囲体の寿命の間の望ましい透過性特性の最適範囲および／または予想される透過性変化の所望される範囲であると決定された。他の実施形態では、少なくとも１．５ｍｌ／秒／ｃｍ^２、および最大８．０ｍｌ／秒／ｃｍ^２の範囲が、望ましい場合がある（および本明細書に開示される様々な範囲の任意の組み合わせ）。多くの場合、特定のファウリング生物のため、所与の領域および／または水体中のファウリング侵入の発生率および／またはファウリング成長の速度は、相互関連因子の多重度、ならびに意図された使用エリアの局所的および／または季節的条件（そして、とりわけ、保護されることを意図された基材）に非常に依存し得、所与の包囲体設計用の所与の構造体の透過性の許容範囲は、広範囲に変化し得、したがって、１つの包囲体設計および／または場所に最適および／または好適であり得る構造体の透過性は、別の包囲体設計および／または場所にあまり最適ではない、および／または好適ではない場合がある。したがって、所望される透過性の値およびその範囲は、ファウリング防止保護を提供するが、所与の水体中の長期間の無酸素条件、および嫌気性腐食を回避する、所与の構造体の能力および／または透過性の一般的な傾向として解釈されるべきであるが、他の包囲体設計および／または水条件における所与の構造体の使用を排除するものとして解釈されるべきではない。

様々な実施形態では、繊維性基質媒体および／または包囲体材料の透過性は、望ましくは、本来の場所におけるその耐用年数にわたって（または、望ましい場合、所望されるバイオフィルム層が確立されるまで）所望される透過性範囲内に維持され得、それにより、包囲体の構造および／または材料（一例として）の変化に起因する材料の透過性の任意の潜在的な増加は、望ましくは、有機および／または無機の破片（発生し得る、材料および／またはその細孔の任意のバイオファウリングを含む）による細孔の目詰まりに起因する材料の透過性の様々な予期される減少に近似することになる。この平衡は、望ましくは、長期間にわたって、包囲体の完全性および／または機能、ならびに区別された環境の特性を維持することになり、包囲体および／または保護された基材に顕著な保護を提供する。

様々な実施形態では、包囲体壁は、長期間にわたる水性環境中の浸水試験中に透過性の変化を受ける様々な材料を組み込み得る。例えば、コーティングされていない合成材料は、一般に、経時的に低透過性になり得るが（これは、一旦、基材の周囲に位置付けられたときの構造体の漸進的なファウリングに起因し得るが、しかしながら、構造体および殺生物剤の初期膨潤、ならびにバイオファウリングを考慮すると、コーティングが流出または溶解するため、透過性が維持されるか、または増加する）、一方、殺生物性コーティングでコーティングされたいくつかの材料は、経時的に低透過性になるいくつかの実施形態を含む、様々な透過性の変化を受け得る。加えて、コーティングされていない状態の天然の試験繊維（黄麻布）は、より透過性になったが、一方、殺生物剤でコーティングされた黄麻布は、経時的に低透過性になった。様々な実施形態では、コーティングパラメータ（すなわち、コーティングの追加／厚さ、適用方法、細孔サイズを維持および／または増加させるための真空適用、乾燥パラメータなど）の変化、および様々な繊維パラメータ（すなわち、構築物、材料、初期透過性、乾燥中の制約の有無、ヒートセットの有無など）が、所与の包囲体設計の寿命中の、幅広い範囲の所望される透過性特性、およびの予想される透過性の変化を生成することを可能にし得る。したがって、水性環境中に展開されたとき、透過性がある程度の期間にわたって経時的に増加または減少するか否か、および製品ライフサイクルとの関連付けられた相関に影響を及ぼす（および／またはそれを制御する）ことが可能である。

様々な実施形態では、包囲体は、望ましくは、水生環境に少なくとも部分的に浸漬された基材上のバイオファウリングを阻害し得、包囲体は、使用中に透水性であるか、または透水性になる材料を含み、包囲体は、基材を受容し、基材の表面から構造体の少なくとも内部／外部表面まで延在する区別された水生環境を形成するように適合され、構造体またはその部分は、基材の周りに構造体を位置付ける際、またはその後に、基材の１平方センチメートル当たり約１００ミリリットル／秒の水、基材の１平方センチメートル当たり約１００ミリリットル／分の水、もしくはそれらの間の値の流束を有する透水性、またはそれよりも大きい／小さい透過性を有する。

様々な実施形態では、構造体の透水性は、所望される透過性を有するように繊維を織ること、および／または任意選択的に所望される透過性を繊維に提供する殺生物剤コーティング（または非殺生物剤含有コーティング）で繊維をコーティングすることなどによって、水が構造体を通って透過することを可能にするように構造体を形成することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、構造体は、それが使用されるときに、経時的に透水性になるように設計され得る。例えば、他の透水性構造体は、最初にそれを実質的に非透過性にするコーティングを有し得るが、コーティングが溶除、腐食、または溶解するにつれて、下にある透過性が増加する、および／または有用になる。

システム構成要素アセンブリ
様々な実施形態では、システムは、単一の包囲体を備え得るか、または様々なシステム形状、サイズ、および／もしくは能力で組み立てられ得る複数のモジュール式部品を含み得る。例えば、システム設計は、望ましくは、複数のファウリング防止壁構造体を含み得、各壁構造体は、縫合、織り、面ファスナ、ベルクロなどによって、１つ以上の隣接する壁構造体（もしあれば）に取り付けおよび／または組み立てられ、これは、任意の継ぎ目および／または縫合／接着されたエリアのコーティングおよび／またはカプセル化を含み得る。代替的に、熱接合、超音波溶接、および／または他のエネルギーベースの接合技術、接着または接着剤、ならびに他の縫合および／または二次元織り／編み技術などの他の接続技術が、必要に応じて利用され得る。他の代替的な実施形態では、三次元構造体成形技術が、側面上の外部に面する継ぎ目を有していない、ならびに／または上部および／もしくは底部の１つ以上の継ぎ目および／もしくは開口部のみを有する、包囲体用の材料の「チューブ」またはバッグを作製するために使用され得る。いくつかの特に望ましい実施形態では、包囲体の様々な壁区分の取り付けおよび／または接着は、好ましくは、取り付け領域内である程度のレベルの可撓性が維持されるように、達成されることになる。

同様の様式で、包囲体の様々な実施形態は、望ましくは、比較的硬質の、途切れていない、および／または不透過性の表面が、望ましくは、包囲体によって周囲の水性環境の外部に提示されないように、透過性および／または可撓性の取り付け機構および／または包囲体を組み込むことになる。多くの場合、バイオファウリング実体は、本明細書に説明される包囲体のものなどの隣接する可撓性構造体区分上における後続するコロニー形成のための「足掛かり」をそのような実体に提供し得る、定着および／またはコロニー形成用の硬質の途切れていない表面を好み得る。そのような「足掛かり」の場所の潜在性を低減することによって、開示された包囲体設計の多くは、様々な開示された実施形態および／またはその提供される基材保護のバイオファウリング耐性を顕著に改善し得る。少なくとも１つの実施形態では、包囲体は、継ぎ目および／または不透過性壁区分を有していない単一の構築物として作製される基材に特化し得る。

面ファスナまたは「ベルクロ」ファスナの場合、そのような接続デバイスの採用は、そのようなファスナが透過性包囲体壁と同様の様式で水性媒体に対して透過性であり得るという点で、様々な包囲体の実施形態に特に良く好適であり得る。そのような設計特徴は、包囲体内の液体が、同様の様式でファスナ構成要素および／または包囲体壁を通って溶出することを可能にし、それによって、本明細書に説明されるようにファスナ表面のファウリングを阻害し得る。代替的に、可撓性面ファスナの接続「フラップ」は、対応する可撓性または非可撓性取り付け表面の上に配置されて、取り付け表面に追加の保護を提供し得る。

様々な実施形態では、構造体の透過性は、穿孔デバイス（すなわち、針、レーザ切断、微細孔を作製するための延伸など）、研磨材料、ならびに／または圧力および／もしくは真空の効果（すなわち、水および／またはエアジェット）の使用などによる、機械プロセス、または化学的手段（すなわち、エッチング化学組成）を含む、様々な技術によって影響を及ぼされ得る、および／または変更され得る。同様の様式では、低透過性構造体が、望ましくは、構造体の透過性を所望される範囲内まで高めるように処理されるが、一方、他の実施形態では、より高い透過性の構造体が、所望される量のより低い透過性まで改質され得る（例えば、塗料、コーティング、目詰まり、または凝固剤を使用することによって）。

多くの実施形態では、選択された包囲体壁材料（複数可）のタイプおよび／または透過性レベルは、包囲体および／または様々な包囲体構成要素の設計および配置において顕著な考慮事項になる。水性媒体中の包囲体の初期配置時に、透過性材料は、望ましくは、開放された環境と包囲されたおよび／または境界のある環境との間で十分な水交換が発生することを可能にし、バイオファウリングの形成に対して保護する、区別された環境を可能にすることになる。しかしながら、様々なファウリング圧力および／または他の因子が、水性媒体中の所与の包囲体壁材料の経時的な透過性および／もしくは多孔性を潜在的に変更し得る、ならびに／または別様に影響を及ぼし得るため、多くの場合、透過性材料が、区別された環境を維持する、所望される水交換レベルを可能にし続けることが重要であり、また望ましくは、いくつかの包囲体の実施形態内で長期の無酸素が発生することを回避する。これらの懸念によると、たとえ水交換速度が包囲体の耐用年数中の異なる時間で減少、増加、および／または同じままであり得ても、材料の細孔のうちのいくつかの目詰まりおよび／または閉鎖が、包囲体のファウリング防止性能に顕著に影響を及ぼすべきではないように、包囲体壁材料に対してより高い透過性レベルを選択することが望ましい場合がある。

システム配置および間隔
使用中、本明細書に説明されるようなシステムは、望ましくは、水性媒体中に浸水された基材と接触しておよび／またはその周囲の流体流路の上流および／または内部に位置付けられることになる。これは、物体が最初に水性媒体に初めて浸水される前の物体の保護（すなわち、水性環境中への物体の「未使用」の浸水）、および水性媒体から除去され、洗浄および／またはスケール除去された以前に浸水された物体の保護を含む。他の実施形態では、システムは、以前に長期間浸水された可能性がある、および／またはその上に既に顕著な量のバイオファウリングを有している物体を含む、水性環境中に既に浸水された物体を保護するために設置され得る。

基材の非限定的な例は、取水システムを使用する大量の水消費などの、任意の水の消費とともに、またはそれと組み合わせて、またはそれと併せて使用される任意の基材または材料を含む。水消費を伴う基材使用の非限定的な例は、商業的もしくは工業的用途のための任意の取水システム、または取水口の下流の任意の材料もしくは基材を含み、これは、例えば、海洋もしくは淡水濾過システム、膜フィルタ、水入口フィルタ、配管、および／または貯水タンクなどの、濾過システム機器、リフトおよびボート保管構造体、灌漑用水貯蔵タンクおよび灌漑用配管、および／または機器、ならびに／あるいはそれらの任意の部分を含み、門、ダム、弁、水門、および／または護岸などの、水管理システムおよび／またはシステム構成要素、廃水システム、逆浸透水システム、商業用水プラント、加熱、注入、処理、洗浄、希釈、冷却、および／または輸送する構造体に使用される水システム、製錬施設システム、石油精製所、ならびに化学製品、食品、および紙製品を生産する産業を含む。本開示を使用して対処され得るバイオファウリングによって影響を受ける他の機構は、微小電気化学薬物送達デバイス、製紙およびパルプ産業機械、水中機器、防火システム配管、ならびにスプリンクラシステムノズルを含む。機構を妨害するだけではなく、バイオファウリングはまた、それが表在底生生物として知られているものであるとき、生きている海洋生物の表面上でも発生する。バイオファウリングはまた、水ベースの液体が他の材料と接触しているほぼ全ての状況で見出される。産業的に重大な影響は、農業、膜システム（例えば、膜バイオリアクタおよび逆浸透スパイラル巻回膜）、ならびに大規模機器および発電所の水サイクルの保守にある。バイオファウリングはまた、同伴水を含む油を運ぶ油パイプライン、特に使用済み油、切削油、乳化によって水溶性になった油、および作動油を運ぶ油パイプラインでも発生し得る。

様々な実施形態では、保護されることになる基材は、限定されるものではないが、金属表面、ガラス繊維表面、ＰＶＣ表面、プラスチック表面、ゴム表面、木材表面、コンクリート表面、ガラス表面、セラミック表面、天然構造体表面、合成構造体表面、および／またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の材料から作製された表面または表面下部分であり得る。

したがって、本発明の例示的な実施形態が示され、説明されてきたが、本明細書に使用される全ての用語は、限定ではなく説明的であり、多くの変更、修正、および置換が、本発明の概念および範囲から逸脱せずに当業者によってなされ得ることが理解されるべきである。

本明細書で引用される刊行物、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれることが個別的に、かつ具体的に示され、その全体が本明細書に記載された場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書に使用される様々な見出しおよびタイトルは、読者の便宜のためであり、その下の特徴または開示のうちのいずれかを特定の実施形態（複数可）に限定または制約するように解釈されるべきではない。様々な例示的な実施形態は、説明された様々な利点および／または特徴の多数の組み合わせを組み込み得、それらの組み合わせの全ての様式が企図され、本明細書に明示的に組み込まれることを理解されたい。

本発明を説明する文脈中の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」という用語および同様の参照対象の使用は、本明細書に別途指示されない限り、または文脈によって明確に矛盾しない限り、単数形および複数形の両方を包含するように解釈されるべきである。「備える」、「有する」、「含む」、および「含有する」という用語は、別途記載されない限り、非限定的用語（すなわち、「含むが、限定されるものではない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書の値の範囲の列挙は、本明細書に別途示されない限り、範囲内に収まる各別個の値を個別的に参照する省略方法として機能することを単に意図し、各別個の値は、本明細書に個別的に記載されているかのように明細書に組み込まれる。本明細書に説明される全ての方法は、本明細書に別途示されない限り、または文脈によって別途明確に矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書に提供される任意のおよび全ての例、または例示的な文言（例えば、すなわち、「など」）の使用は、単に本発明をより良好に明らかにすることを意図しており、別途特許請求の範囲に記載されない限り、本発明の範囲に対する限定を課さない。明細書のいかなる文言も、特許請求の範囲に記載されていない任意の要素が本発明の実施に不可欠であることを示すと解釈されるべきではない。

本発明の好ましい実施形態は、本発明を実行するために発明者に既知の最良の方式を含み、本明細書に説明されている。それらの好ましい実施形態の変形は、上記の説明を読むと、当業者には明らかになり得る。本発明者は、当業者がそのような変形を適切に採用することを期待し、本発明者は、本明細書に具体的に説明されている以外の様式で本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって許可されるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に列挙された主題の全ての変更および均等物を含む。さらに、その全ての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書に別途示されない限り、または文脈によって別途明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。

Claims (75)

1. 水システムにおけるバイオファウリングを低減するためのデバイスであって、
   外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性布構造体の少なくとも１つの層を含む処理ユニットであって、前記透過性布構造体が、少なくとも部分的に前記複数の細孔内に延在する少なくとも１つの表面上に殺生物剤コーティングを有する、処理ユニットを備え、
   前記処理ユニットが、前記水システムの取水場所に位置付けられており、前記水システムを通過する水の全てが、前記処理ユニットを通過し、
   前記水が、前記処理ユニットおよび前記水システムを通過し、かつ前記水システムの排水から排出されるために平均滞留時間を必要とし、
   前記殺生物剤コーティングが、前記処理ユニットを通過する前記水中に殺生物剤を溶出し、前記殺生物剤が、前記水中の少なくとも１つのファウリング生物と接触し、少なくとも前記平均滞留時間の間、前記水システム内の１つ以上の基材表面上のファウリングを低減する、デバイス。
2. 前記処理ユニット内の前記コーティングされた透過性布構造体が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記透過性布構造体の前記少なくとも１つの層が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記処理ユニットのすぐ上流に位置する前記水の溶存酸素含有量が、前記処理ユニットのすぐ下流に位置する前記水の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記処理ユニットのすぐ上流に位置する前記水の溶存酸素含有量が、前記処理ユニットのすぐ下流に位置する前記水の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記殺生物剤コーティングが、前記透過性布構造体の上流外面上にある、請求項１に記載のデバイス。
7. 透過性布処理ユニットの下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記水システムが、１回通過システムを含む、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記水システムが、再循環システムを含む、請求項１に記載のデバイス。
10. 前記水システムが、再循環システムの補給水回路を含む、請求項１に記載のデバイス。
11. 流れる水流中の基材上のバイオファウリングを低減する方法であって、
    殺生物剤を含むコーティングを包囲体の表面に塗布することであって、前記包囲体が、前記包囲体の第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔を有し、前記コーティングが、前記複数の細孔が、少なくとも２５マイクロメートルのコーティング前の平均最小細孔開口および７５～２５マイクロメートルのコーティング後の平均最小細孔開口を有するように、前記複数の細孔内に延在する、塗布すること、
    前記流れる水流中に前記コーティングされた包囲体を配置することであって、前記流れる水流が、前記複数の細孔を通って前記第１の表面から前記第２の表面に流れ、前記殺生物剤が、前記コーティングから前記水流中に溶出し、前記殺生物剤が、バイオファウリング生物と接触し、バイオファウリング生物が前記コーティングされた包囲体の下流に位置付けられた基材表面上でコロニー形成することを低減する、配置することを含む、方法。
12. 前記包囲体が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する可撓性布材料を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 可撓性布材料が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記包囲体の上流に位置する前記流れる水流の一部分の溶存酸素含有量が、前記包囲体の下流に位置する前記流れる水流の一部分の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項１１に記載の方法。
15. 前記包囲体の上流に位置する前記流れる水流の一部分の溶存酸素含有量が、前記包囲体の下流に位置する前記流れる水流の一部分の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項１１に記載の方法。
16. 前記殺生物剤コーティングが、前記包囲体の上流外面上にある、請求項１１に記載の方法。
17. 透過性布フィルタ媒体の下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項１６に記載の方法。
18. 前記包囲体が、１回通過システムの取水口内に位置付けられている、請求項１１に記載の方法。
19. 前記包囲体が、再循環システムの取水口内に位置付けられている、請求項１１に記載の方法。
20. 前記包囲体が、再循環システムの補給水回路内に位置付けられている、請求項１１に記載の方法。
21. 水システムにおけるバイオファウリングを低減するためのデバイスであって、
    濾過および処理ユニットであって、
    外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性フィルタ媒体の少なくとも１つの層であって、前記透過性フィルタ媒体が、少なくとも部分的に前記複数の細孔内に延在する前記外面上に殺生物剤コーティングを有する、少なくとも１つの層と、
    前記濾過ユニットを通過する水中の溶存酸素の少なくとも一部分を除去する酸素除去システムと、を備える、濾過および処理ユニットを備え、
    前記濾過ユニットが、前記水システムの前記取水場所に位置付けられ、前記水システムに入る前記水の全てが、前記濾過ユニットを通過し、前記水が、前記濾過ユニットおよび前記水システムを通過し、かつ前記水システムの排水から排出されるために平均滞留時間を必要とし、
    前記殺生物剤コーティングが、前記濾過および処理ユニットを通過する前記水中に殺生物剤を溶出し、前記殺生物剤が、前記水中の複数のファウリング生物と接触し、少なくとも前記平均滞留時間の間、前記水システム内の１つ以上の基材表面にコロニー形成する、前記複数のファウリング生物の能力を阻害する、デバイス。
22. 前記濾過ユニット内の前記透過性布フィルタ媒体が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する、請求項２１に記載のデバイス。
23. 前記透過性布フィルタ媒体の前記少なくとも１つの層が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項２１に記載のデバイス。
24. 前記濾過ユニットのすぐ上流に位置する前記水の溶存酸素含有量が、前記濾過ユニットのすぐ下流に位置する前記水の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項２１に記載のデバイス。
25. 前記濾過ユニットのすぐ上流に位置する前記水の溶存酸素含有量が、前記濾過ユニットのすぐ下流に位置する前記水の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項２１に記載のデバイス。
26. 前記殺生物剤コーティングが、前記透過性布フィルタ媒体の上流外面上にある、請求項２１に記載のデバイス。
27. 前記透過性布フィルタ媒体の下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項２１に記載のデバイス。
28. 前記水システムが、１回通過システムを含む、請求項２１に記載のデバイス。
29. 前記水システムが、再循環システムを含む、請求項２１に記載のデバイス。
30. 前記水システムが、再循環システムの補給水回路を含む、請求項２１に記載のデバイス。
31. 高温を経験する冷却水流中の複数のバイオファウリング生物からのバイオファウリングを低減する方法であって、
    殺生物剤を含むコーティングを可撓性多孔質布の第１の表面に塗布することであって、前記可撓性多孔質布が、前記可撓性多孔質布の前記第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔を有する、塗布すること、
    前記冷却水流中に前記コーティングされた布を配置することであって、前記冷却水流が、前記複数の細孔を通って前記第１の表面から前記第２の表面に第１の平均水温で流れ、前記殺生物剤が、前記コーティングから前記冷却水流中に溶出し、前記殺生物剤が、前記複数のバイオファウリング生物と接触し、前記複数のバイオファウリング生物が前記コーティングされた布の下流に位置付けられた基材表面にコロニー形成することを阻害する、配置することを含み、
    前記冷却水流が、冷却水回路に入り、第２の平均温度まで加熱され、前記第２の平均温度が、前記第１の平均温度よりも高く、前記複数のバイオファウリング生物が基材にコロニーを形成することを阻害する前記殺生物剤の有効性が、前記冷却水流の上昇した平均温度によって低減されない、方法。
32. 前記可撓性多孔質布が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する材料を含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記可撓性多孔質布が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項３１に記載の方法。
34. 前記可撓性多孔質布の上流に位置する前記冷却水流の一部分の溶存酸素含有量が、前記可撓性多孔質布の下流に位置する前記冷却水流の一部分の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項３１に記載の方法。
35. 前記可撓性多孔質布の上流に位置する前記冷却水流の一部分の溶存酸素含有量が、前記可撓性多孔質布の下流に位置する前記冷却水流の一部分の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項３１に記載の方法。
36. 前記殺生物剤コーティングが、前記可撓性多孔質布の上流外面上にある、請求項３１に記載の方法。
37. 前記可撓性多孔質布の下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項３６に記載の方法。
38. 前記可撓性多孔質布が、１回通過冷却システムの取水口内に位置付けられている、請求項３１に記載の方法。
39. 前記可撓性多孔質布が、再循環冷却システムの取水口内に位置付けられている、請求項３１に記載の方法。
40. 前記可撓性多孔質布が、再循環冷却システムの補給水回路内に位置付けられている、請求項３１に記載の方法。
41. 人工的に作製されたバイオフィルムであって、
    水システム内に形成されたファウリング防止バイオフィルムを含み、前記水システム内を流れる水が、外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性布フィルタ媒体の少なくとも１つの層を含む濾過および処理ユニットを周期的に通過し、前記透過性布フィルタ媒体が、少なくとも部分的に前記複数の細孔内に延在する前記外面上に殺生物剤コーティングを有し、前記殺生物剤が、水中に溶出し、生物が前記濾過および処理ユニット内またはその下流に位置付けられた１つ以上の基材表面にコロニー形成することを阻害し、前記ファウリング防止バイオフィルムが、前記水システムの外側の水中で自然に作製されたバイオフィルムと比較して、少なくとも１つのシアノバクテリア、珪藻、または細菌の多様性の低減を含む、人工的に作製されたバイオフィルム。
42. 前記基材上に堆積した前記ファウリング防止バイオフィルムが、前記水システムの外側の水中で自然に発生するバイオフィルムよりも薄い、請求項４１に記載の人工的に作製されたバイオフィルム。
43. 前記基材上に堆積した前記ファウリング防止バイオフィルムが、前記水システムの外側の水中で自然に発生するバイオフィルムよりも弱い構造的完全性を有する、請求項４１に記載の方法。
44. 前記基材上に堆積した前記ファウリング防止バイオフィルムが、主にＰｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａまたはＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓを含む、請求項４１に記載の方法。
45. 前記基材上に堆積した前記ファウリング防止バイオフィルムが、非常に少ない量のＶｅｒｒｕｃｏｍｉｃｒｏｂｉａおよびＡｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａを含む、請求項４１に記載の方法。
46. 水システムの水流中の複数のバイオファウリング生物からの微生物誘起腐食（ＭＩＣ）を低減する方法であって、
    殺生物剤を含むコーティングを可撓性多孔質布の第１の表面に塗布することであって、前記可撓性多孔質布が、前記可撓性多孔質布の第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔を有する、塗布すること、
    前記水流中に前記コーティングされた布を配置することであって、前記水流が、前記複数の細孔を通って前記第１の表面から前記第２の表面に流れ、前記殺生物剤が、前記コーティングから前記水流中に溶出し、前記殺生物剤が、少なくとも１つのバイオファウリング生物と接触し、バイオファウリング生物が前記コーティングされた布の下流に位置付けられた少なくとも１つの基材表面上でコロニー形成することを低減する、配置することを含む、方法。
47. 前記可撓性多孔質布が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する材料を含む、請求項４６に記載の方法。
48. 前記可撓性多孔質布が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項４６に記載の方法。
49. 前記可撓性多孔質布の上流に位置する前記水流の一部分の溶存酸素含有量が、前記可撓性多孔質布の下流に位置する前記水流の一部分の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項４６に記載の方法。
50. 前記可撓性多孔質布の上流に位置する前記水流の一部分の溶存酸素含有量が、前記可撓性多孔質布の下流に位置する前記水流の一部分の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項４６に記載の方法。
51. 前記殺生物剤コーティングが、前記可撓性多孔質布の上流外面上にある、請求項４６に記載の方法。
52. 前記可撓性多孔質布の下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項４６に記載の方法。
53. 前記可撓性多孔質布が、１回通過水システムの取水口内に位置付けられている、請求項４６に記載の方法。
54. 前記可撓性多孔質布が、再循環水システムの取水口内に位置付けられている、請求項４６に記載の方法。
55. 前記可撓性多孔質布が、再循環システムの補給水システム内に位置付けられている、請求項５４に記載の方法。
56. 製造または発電プラントの冷却水回路内を流れる冷却水中のレジオネラの発生を低減するためのデバイスであって、
    濾過および処理ユニットであって、
    外面、内面、およびそれらの間に延在する複数の細孔を有する透過性布フィルタ媒体の少なくとも１つの層であって、前記透過性布フィルタ媒体が、少なくとも部分的に前記複数の細孔内に延在する前記外面上に殺生物剤コーティングを有する、少なくとも１つの層と、
    前記濾過ユニットを通過する冷却水中の溶存酸素の少なくとも一部分を除去する酸素除去システムと、を備える、濾過および処理ユニットを備え、
    前記濾過ユニットが、前記冷却水回路の冷却水濾過場所に位置付けられており、前記冷却水回路内の前記冷却水の少なくともいくらかの部分が、前記濾過ユニットを通過し、
    前記殺生物剤コーティングが、前記濾過ユニットを通過する前記冷却水中に殺生物剤を溶出し、前記殺生物剤が、前記冷却水中の複数のレジオネラ生物と接触し、前記冷却水回路内で１つ以上の基材表面に繁殖またはコロニー形成する前記複数のレジオネラ生物の能力を阻害する、デバイス。
57. 前記濾過および処理ユニット内の前記透過性布フィルタ媒体が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する、請求項５５に記載のデバイス。
58. 前記透過性布フィルタ媒体の前記少なくとも１つの層が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項５６に記載のデバイス。
59. 前記濾過および処理ユニットのすぐ上流に位置する前記冷却水の溶存酸素含有量が、前記濾過および処理ユニットのすぐ下流に位置する前記冷却水の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項５６に記載のデバイス。
60. 前記濾過ユニットのすぐ上流に位置する前記冷却水の溶存酸素含有量が、前記濾過ユニットのすぐ下流に位置する冷却水の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項５６に記載のデバイス。
61. 前記殺生物剤コーティングが、前記透過性布フィルタ媒体の上流外面上にある、請求項５６に記載のデバイス。
62. 前記透過性布フィルタ媒体の下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項５６に記載のデバイス。
63. 前記冷却水回路が、１回通過冷却システムを含む、請求項５６に記載のデバイス。
64. 前記冷却水回路が、再循環冷却システムを含む、請求項５６に記載のデバイス。
65. 前記冷却水回路が、再循環冷却システムの補給水回路を含む、請求項５６に記載のデバイス。
66. 水システムの配管内のバイオフィルム形成を低減する方法であって、
    殺生物剤を含むコーティングを可撓性多孔質布の第１の表面に塗布することであって、前記可撓性多孔質布が、前記可撓性多孔質布の前記第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔を有する、塗布することと、前記配管の上流の場所で前記水システムの水流中に前記コーティングされた布を配置することであって、前記水流が、前記複数の細孔を通って前記第１の表面から前記第２の表面に流れ、前記殺生物剤が、前記コーティングから前記水流中に溶出し、前記殺生物剤が、前記水流内で複数のバイオファウリング生物と接触し、未処理の水流からの未処理のバイオフィルム厚さと比較して、前記配管の内面上の低減された厚さのバイオフィルムの形成を誘発する、配置することと、を含む、方法。
67. 前記可撓性多孔質布が、水５ミリリットル／秒／平方センチメートル～水１００ミリリットル／秒／平方センチメートルの範囲で透過性を有する、請求項６５に記載の方法。
68. 前記可撓性多孔質布の前記少なくとも１つの層が、天然および合成の布、天然および合成の膜、天然および合成のシート、ならびに天然および合成材料の組み合わせから作製された布、膜、フィルム、およびシートからなる群から選択される三次元可撓性材料を含む、請求項６５に記載の方法。
69. 前記可撓性多孔質布のすぐ上流に位置する前記水の溶存酸素含有量が、前記可撓性多孔質布のすぐ下流に位置する前記水の溶存酸素含有量と実質的に同様である、請求項６５に記載の方法。
70. 前記可撓性多孔質布のすぐ上流に位置する前記水の溶存酸素含有量が、前記可撓性多孔質布のすぐ下流に位置する前記水の溶存酸素含有量よりも実質的に高い、請求項６５に記載の方法。
71. 前記殺生物剤コーティングが、前記可撓性多孔質布の上流外面上にある、請求項６５に記載の方法。
72. 前記可撓性多孔質布の下流外面が、前記殺生物剤コーティングを実質的に含まない、請求項６５に記載の方法。
73. 前記低減された厚さのバイオフィルムが、前記未処理のバイオフィルムよりも弱い構造的完全性を有する、請求項６５に記載の方法。
74. 前記低減された厚さのバイオフィルムが、主にＰｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａまたはＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓを含む、請求項６５に記載の方法。
75. 前記低減された厚さのバイオフィルムが、非常に少ない量のＶｅｒｒｕｃｏｍｉｃｒｏｂｉａおよびＡｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａを含む、請求項６５に記載の方法。
    
    

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