JP7267588B2 - Detection method and piping maintenance method - Google Patents

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Description

本発明は、検知方法、及び、配管保守方法に関する。 The present invention relates to a detection method and a pipe maintenance method.

近年、化石燃料(例、石油、天然ガス、シェールオイル、シェールガス等)の採掘では高圧水による岩盤の破砕(水圧破砕法)等が行われており、この高圧水の流路である鉄配管等において微生物腐食がみられている。 In recent years, when mining fossil fuels (e.g. petroleum, natural gas, shale oil, shale gas, etc.), crushing of bedrock (hydraulic fracturing) using high-pressure water has been carried out. etc., microbial corrosion is observed.

このような微生物腐食の発生の兆候の一つであるバイオフィルムの形成を検知するための技術が知られている。
特許文献1には、「流路内に配置される金属電極と、前記流路内に配置される参照電極と、非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部とを備える、バイオフィルム形成センサ。」を用いた方法が記載されている。
Techniques for detecting biofilm formation, which is one of the signs of the occurrence of such microbial corrosion, are known.
In Patent Document 1, "a metal electrode arranged in a flow path, a reference electrode arranged in the flow path, and a non-metallic material are formed, and the metal electrode is upstream in the flow direction in the flow path. and a cover portion covering the side surface.

特開2014-181963号公報JP 2014-181963 A

特許文献1の方法は流路にモニタリング用の金属材料を配置し、その金属材料上におけるバイオフィルムの発生を検知する間接的な手法であり、金属配管自体の微生物腐食、又は、その兆候を直接検知するものではなかった。 The method of Patent Document 1 is an indirect method of placing a metal material for monitoring in the flow path and detecting the occurrence of biofilm on the metal material, and directly detects microbial corrosion of the metal pipe itself or its signs. It was nothing to detect.

本発明は上記課題に鑑み、流体が流通している金属配管自体の微生物腐食、又は、その兆候を直接検知する検知方法を提供することを課題とする。また、本発明は配管保守方法を提供することも課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a detection method for directly detecting microbial corrosion of a metal pipe through which a fluid is circulating, or a sign thereof. Another object of the present invention is to provide a pipe maintenance method.

本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。 As a result of intensive studies aimed at achieving the above object, the inventors of the present invention have found that the above object can be achieved with the following configuration.

[1] 流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、上記流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも1種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程と、変化を予め定めた基準と比較する工程とを有する、検知方法。
[2] 標的分子がバクテリオファージに由来する産生物である、[1]に記載の検知方法。
[3] 含有量は、標識化された標的分子の相対量である、[1]又は[2]に記載の検知方法。
[4] 測定は、蛍光強度の測定である、[1]~[3]のいずれかに記載の検知方法。
[5] [1]~[4]のいずれかに記載の検知方法を実施する工程と、比較の結果、異常と判断された場合に、流体に微生物の活性を抑制するための薬剤を添加する工程とを有する、配管保守方法。
[1] A detection method for detecting microbial corrosion of metal piping through which a fluid is circulating, wherein at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof in the fluid A detection method comprising the steps of measuring a change per unit time in the content of a target molecule and comparing the change with a predetermined standard.
[2] The detection method according to [1], wherein the target molecule is a product derived from a bacteriophage.
[3] The detection method according to [1] or [2], wherein the content is the relative amount of labeled target molecules.
[4] The detection method according to any one of [1] to [3], wherein the measurement is fluorescence intensity measurement.
[5] The step of performing the detection method according to any one of [1] to [4], and adding an agent for suppressing the activity of microorganisms to the fluid when it is determined to be abnormal as a result of the comparison. A pipe maintenance method, comprising:

本発明によれば、流体が流通している金属配管自体の微生物腐食、又は、その兆候を直接検知する検知方法が提供できる。また、本発明は配管保守方法も提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection method which directly detects microbial corrosion of metal piping itself in which the fluid distribute|circulates, or its sign can be provided. The present invention can also provide a pipe maintenance method.

流体が流通する金属配管の模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a metal pipe through which fluid flows; 図1の断面図における金属配管内のP1点において、流体中の産生物の含有量を測定した結果を示す説明図である。1. It is explanatory drawing which shows the result of having measured the content of the product in the fluid in the P1 point in metal piping in sectional drawing of FIG. 流体が流通する金属配管の模式的な断面図の他の例である。It is another example of a schematic cross-sectional view of a metal pipe through which a fluid flows. 図1の断面図における金属配管内のP2点において、流体中の標的分子の含有量を測定した結果を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing the result of measuring the content of target molecules in the fluid at point P2 in the metal pipe in the cross-sectional view of FIG. 1. FIG. 本発明の他の実施形態に係る検知方法を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining a detection method concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る検知方法を説明するためのフロー図である。FIG. 5 is a flow diagram for explaining a detection method according to another embodiment of the present invention;

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
The present invention will be described in detail below.
Although the description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments of the present invention, the present invention is not limited to such embodiments.
In this specification, a numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.

[検知方法]
本発明の実施形態に係る検知方法(以下「本検知方法」ともいう。)は、流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、上記流体中におけるタンパク質、及び、核酸からなる群より選択される少なくとも1種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程と、上記変化を予め定めた基準と比較する工程とを有する、検知方法である。
[Detection method]
A detection method according to an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "this detection method") is a detection method for detecting microbial corrosion of a metal pipe through which a fluid is flowing, comprising protein in the fluid, and measuring a change per unit time in the content of at least one target molecule selected from the group consisting of nucleic acids; and comparing the change with a predetermined standard. .

なお、本明細書において、金属配管とは、材料として少なくとも一部に金属が用いられている配管を意味する。また、配管とは、流体を流通させるために用いられる部材一式を意味し、管、継手、及び、ガスケット等が含まれる。
また、微生物腐食を検知するとは、微生物の活動によって腐食が発生したこと、及び/又は、微生物の活動によって腐食が発生するおそれがあることを検知することを意味し、典型的には、金属配管内に局所的に増殖する細胞集団が発生していることを検知することを意味する。なお、一般に上記の様な細胞集団は、金属配管に付着し、増殖した微生物群であることが多く、更に、上記微生物群はバイオフィルムを形成していることが多い。
In addition, in this specification, a metal pipe means a pipe in which metal is used as a material at least in part. Piping means a set of members used for circulating fluid, and includes pipes, joints, gaskets, and the like.
Further, detecting microbial corrosion means detecting that corrosion has occurred due to the activity of microorganisms and/or that corrosion may occur due to the activity of microorganisms. It means to detect the occurrence of locally proliferating cell populations within. In addition, in general, the above cell populations are often microbial groups that have adhered to and proliferated on metal pipes, and moreover, the microbial groups often form biofilms.

水圧破砕法等に用いられる金属配管に生ずる腐食の原因の一つとして、微生物の活動に起因するものが注目されている。このような腐食は、一般に、微生物腐食(Microbiologicaly Influenced Corrosion)と呼ばれている。微生物腐食は、流体中に存在する微生物群(例えば、硫酸還元細菌、硫黄還元細菌、硫黄酸化細菌、鉄酸化細菌、鉄還元細菌、及び、酸生成菌等)が複合的に寄与することにより引き起こされると考えられている。 One of the causes of corrosion in metal pipes used in hydraulic fracturing and the like is the activity of microorganisms. Such corrosion is commonly referred to as Microbiologically Influenced Corrosion. Microbial corrosion is caused by the combined contribution of microorganisms present in the fluid (e.g., sulfate-reducing bacteria, sulfur-reducing bacteria, sulfur-oxidizing bacteria, iron-oxidizing bacteria, iron-reducing bacteria, acid-producing bacteria, etc.). It is believed that

上記微生物群は、金属配管の内部を流通する流体中に含まれていることがあるが、これらの微生物群が流体中に浮遊状態で存在している場合よりも、金属配管内に付着し、更に、固定化している場合、特に、バイオフィルムを形成している場合に、金属配管の微生物腐食への寄与の大きいことを本発明者らは知見している。
一般に、バイオフィルム内は、流体中と比較して酸素の含有量が低く、特殊な環境下にあり、バイオフィルム内において微生物群が行う特殊な代謝及び/又は物質生産が、微生物腐食の進行に寄与すると推測される。
The above microorganisms may be contained in the fluid flowing through the inside of the metal pipe, but these microorganisms adhere to the metal pipe more than when they are present in the fluid in a floating state, Furthermore, the present inventors have found that when immobilized, particularly when biofilms are formed, metal pipes greatly contribute to microbial corrosion.
In general, biofilms have a lower oxygen content than fluids and are in a special environment. presumed to contribute.

つまり、金属配管内における局所的に増殖する細胞集団(特にバイオフィルムを形成した状態の微生物群)の形成は微生物腐食が発生している、又は、腐食が発生する兆候の一つと考えられ、これを早期に検知することが金属配管の保守管理上、重要と考えられる。
しかし、上記細胞集団の占める表面積と比較して、広大な表面積を有する金属配管において、上記細胞集団の発生を直接的に精度よく検知するのは困難と考えられてきた。
また、上記細胞集団がバイオフィルムを形成した微生物群である場合、上記微生物群はバイオフィルム内部で恒常性を維持し、バイオフィルム外へと浮遊状態の微生物細胞が放出されることは必ずしも多くない。従い、流体中の微生物の量(個数)を測定してもバイオフィルムの形成に由来する変化を検出することは困難だった。
In other words, the formation of locally proliferating cell populations (particularly biofilm-forming microorganisms) in metal pipes is considered to be one of the signs that microbial corrosion is occurring or that corrosion is occurring. Early detection of this is considered important for maintenance management of metal pipes.
However, it has been considered difficult to directly and accurately detect the generation of the cell population in a metal pipe having a vast surface area compared to the surface area occupied by the cell population.
In addition, when the cell population is a group of microorganisms that formed a biofilm, the group of microorganisms maintains homeostasis inside the biofilm, and microbial cells in a floating state are not necessarily released outside the biofilm. . Therefore, it has been difficult to detect changes resulting from biofilm formation by measuring the amount (number) of microorganisms in a fluid.

そのため、従来は、金属配管の状態を間接的に調べる方法が用いられてきた。例えば、特許文献1に記載した方法は、金属配管内にセンサを配置し、そのセンサ内に流体の滞留部を形成し、上記滞留部におけるバイオフィルムの発生を検知することにより、金属配管内におけるバイオフィルムの発生を予測しようとするものである。これらの方法は、局所的なバイオフィルムの発生を直接的に検出する方法とは言えなかった。 Therefore, conventionally, a method of indirectly examining the state of metal piping has been used. For example, in the method described in Patent Document 1, a sensor is placed in a metal pipe, a fluid retention portion is formed in the sensor, and biofilm generation in the retention portion is detected. It is intended to predict biofilm development. These methods cannot be said to directly detect local biofilm development.

上記の方法により金属配管内にバイオフィルムの発生が予測された場合、金属配管内を流通する流体に殺菌剤を添加する等して微生物腐食を抑制する処置がとられることが多かった。しかし、上記の様な測定方法によれば、配管の実態を必ずしも反映しているわけではなく、バイオフィルムの発生が実際にはないにもかかわらず、殺菌剤を投入してしまう場合があった。これは環境面でも、コスト面でも不利だった。 When the generation of biofilms in metal pipes is predicted by the above method, measures such as adding a disinfectant to the fluid flowing through the metal pipes are often taken to suppress microbial corrosion. However, according to the above measurement method, it does not necessarily reflect the actual situation of the piping, and there were cases where the disinfectant was put in even though there was no actual biofilm generation. . This was both environmentally and economically disadvantageous.

一方で、実際にバイオフィルムの発生が予想される場合であっても、金属配管のどの部分で発生している可能性が高いのかを判別することはできず、例えば、総延長の長い配管の場合には、全体を等しく処理しなければならず、この場合もコストと環境の面から問題があった。
また、バイオフィルムの発生位置を特定しようとしても、地下及び/又は埋設された金属配管においては、バイオフィルム等を直接採取して分析することは困難だった。更に、バイオフィルムを形成した状態では、内部はの微生物群は恒常性を維持するため、微生物自体がバイオフィルム外の流体中に放出されることは少なく、流体中からバイオフィルムの形成に由来する微生物(又はその変化)を検出するのは難しかった。
On the other hand, even if biofilms are actually expected to occur, it is not possible to determine in which part of the metal pipes the biofilms are likely to occur. In some cases, the whole must be treated equally, and in this case also there were problems in terms of cost and environment.
In addition, even if an attempt is made to identify the position where biofilms are generated, it has been difficult to directly sample and analyze biofilms and the like in underground and/or buried metal pipes. Furthermore, in the state where the biofilm is formed, the internal microbial community maintains homeostasis, so the microorganisms themselves are less likely to be released into the fluid outside the biofilm, and the biofilm originates from the fluid. Microorganisms (or changes thereof) have been difficult to detect.

これに対し、本発明者らは金属配管内に発生した細胞集団、典型的には、金属配管に付着し固定化されてバイオフィルムを形成している微生物群が、バイオフィルムの内外で物質の輸送を行っていることに着目し、なかでも、バイオフィルムを形成している微生物群から一定量のタンパク質、及び、核酸からなる群より選択される少なくとも1種の標的分子が放出されることに着目した。 On the other hand, the present inventors found that the cell population generated in the metal pipe, typically the microorganism group that adheres to the metal pipe and is immobilized to form a biofilm, is a substance inside and outside the biofilm. Focusing on the fact that transport is performed, among others, a certain amount of proteins and at least one target molecule selected from the group consisting of nucleic acids are released from the group of microorganisms forming the biofilm. I paid attention.

上記標的分子が放出されるメカニズムとしては必ずしも明らかではないが、本発明者らは、バクテリオファージに由来する産生物が寄与しているものと推測している。 Although the mechanism by which the target molecule is released is not necessarily clear, the present inventors speculate that products derived from bacteriophage contribute to this.

バクテリオファージは微生物(典型的には細菌)に感染するウィルスであり、その感染の工程において、感染した微生物を介して多くの子孫バクテリオファージが生成される。
通常、流体が流通している金属配管中に存在する微生物の一定量もバクテリオファージに感染している場合があり、金属配管中に微生物を含有する流体が流通している場合、流体中には、バクテリオファージも存在している。
しかし、流体が金属配管を流通している場合、金属配管内の所定の位置における流体中に含まれるバクテリオファージに由来する産生物の含有量には経時的に大きな変化はないことが多い。
A bacteriophage is a virus that infects a microorganism (typically a bacterium) and in the process of infection many progeny bacteriophage are produced via the infecting microorganism.
Normally, a certain amount of microorganisms present in metal pipes through which fluid is circulated may also be infected with bacteriophages, and when fluid containing microorganisms is circulated in metal pipes, , bacteriophages are also present.
However, when fluid is flowing through a metal pipe, the content of bacteriophage-derived products contained in the fluid at a given location in the metal pipe often does not change significantly over time.

図1は流体が流通する金属配管の模式的な断面図を表している。図1において、金属配管10内を流体11が図中の「Flow」方向に流通しており、流体11は微生物12を含有している。図2は、金属配管10内のP1点において、流体中の産生物の含有量を測定した結果を示す説明図である。図2において、横軸は時間を、縦軸は流体中における標的分子の含有量(相対量であって、後述する蛍光強度)を示しており、測定は経時的に複数回行われ、測定データ13として図中にプロットされている。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a metal pipe through which fluid flows. In FIG. 1, a fluid 11 flows through a metal pipe 10 in the "Flow" direction in the drawing, and the fluid 11 contains microorganisms 12 . FIG. 2 is an explanatory diagram showing the result of measuring the content of the product in the fluid at point P1 in the metal pipe 10. As shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the content of the target molecule in the fluid (relative amount, fluorescence intensity described later). 13 is plotted in the figure.

上記のように、配管10内に局所的に増殖した細胞集団が存在していない場合、標的分子の含有量には経時的に大きな変化がない。この場合、検出される産生物は流体11中に存在する微生物12に由来するものであるが、流体11が定常的に流通している環境下においては、P1点における標的分子の含有量には大きな変化は生じにくい。 As described above, when there is no locally proliferated cell population in the pipe 10, the target molecule content does not change significantly over time. In this case, the detected product is derived from the microorganism 12 present in the fluid 11, but in an environment in which the fluid 11 is constantly flowing, the content of the target molecule at point P1 is Big changes are unlikely.

図3は流体が流通する金属配管の模式的な断面図の他の例を表している。図3において、金属配管10内を流体11が図中の「Flow」方向に流通しており、流体11は微生物12を含有しており、更に、微生物の一部が金属配管10に付着し、固定化して、局所的に増殖した細胞集団14を形成している。
図4は、金属配管10内のP2点において、流体中の標的分子の含有量を測定した結果を示す説明図である。図4において、横軸は時間を、縦軸は流体中における標的分子の含有量(相対量であって、後述する蛍光強度)を示しており、測定は経時的に複数回行われ、測定データ15として図中にプロットされている。
FIG. 3 shows another example of a schematic cross-sectional view of a metal pipe through which fluid flows. In FIG. 3, a fluid 11 flows in the metal pipe 10 in the "Flow" direction in the figure, the fluid 11 contains microorganisms 12, and some of the microorganisms adhere to the metal pipe 10, Immobilized to form a locally proliferated cell population 14 .
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the result of measuring the target molecule content in the fluid at the point P2 in the metal pipe 10. As shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the content of target molecules in the fluid (relative amount, fluorescence intensity described later). 15 is plotted in the figure.

上記のように、配管10内に局所的に増殖した細胞集団14が存在している場合、流体11中には、微生物12に由来する標的分子に加えて、局所的に増殖した細胞集団14がバイオフィルム外へと放出する標的分子の分が加わり、経時的に標的分子の含有量が変化する。 As described above, when the locally proliferated cell population 14 is present in the pipe 10, the fluid 11 contains the locally proliferated cell population 14 in addition to the target molecule derived from the microorganism 12. The amount of target molecules released outside the biofilm is added, and the content of target molecules changes over time.

この変化は、微生物群の増殖、及び、バイオフィルムの形成等の細胞集団形成過程で変化し、例えば、図4中、ar1の領域では配管10内に微生物が付着、固定化して増殖していること、ar2の領域では配管10内にバイオフィルムが形成され、内部の恒常性が維持されていることがわかる。 This change changes during the cell population formation process such as the growth of the microorganism group and the formation of the biofilm. For example, in the area of ar1 in FIG. It can be seen that a biofilm is formed in the pipe 10 in the region of ar2, and internal homeostasis is maintained.

このように、流体中における標的分子の経時的な含有量の変化は、バイオフィルム内外における標的分子の移動を反映していると考えられる。そのため、流体中における標的分子の含有量の経時変化を測定することにより、金属配管内において微生物が付着、固定化し、更にはバイオフィルムを形成していることを検知することができる。また、標的分子がバクテリオファージの産生物である場合、微生物細胞の一つから生ずる標的分子は多数にわたるため、実質的に微生物細胞1つからの信号が増幅されることになり、優れた感度が得られる。 Thus, changes in the content of target molecules in the fluid over time are thought to reflect movement of the target molecules inside and outside the biofilm. Therefore, by measuring the time-dependent change in the content of the target molecule in the fluid, it is possible to detect that the microorganisms are attached and immobilized in the metal pipe, and that the biofilm is formed. In addition, when the target molecule is a product of a bacteriophage, since there are many target molecules generated from one microbial cell, the signal from one microbial cell is substantially amplified, resulting in excellent sensitivity. can get.

すでに説明したとおり、バイオフィルムの形成は微生物腐食の兆候であり、本検知方法によれば、流体が流通している金属配管の状態を調べることで、微生物腐食を検知できる。
以下では、本検知方法の各工程について詳述する。
As already explained, biofilm formation is a sign of microbial corrosion, and according to this detection method, microbial corrosion can be detected by examining the state of metal pipes in which fluid is flowing.
Below, each process of this detection method is explained in full detail.

〔測定工程〕
測定工程は、流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも1種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程である。
[Measurement process]
The measuring step is a detection method for detecting microbial corrosion of a metal pipe through which a fluid is circulating, wherein at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof in the fluid. This is the step of measuring the change in the target molecule content per unit time.

標的分子の単位時間あたりの変化とは、金属配管中の所定の位置で、所定時間測定を連続的又は断続的に行った場合の流体中における標的分子の含有量の変化を意味する。 The change in the target molecule per unit time means the change in the content of the target molecule in the fluid when the measurement is continuously or intermittently performed at a predetermined position in the metal pipe for a predetermined period of time.

(標的分子)
標的分子は、タンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも1種であり、典型的には、バクテリオファージに由来する産生物であることが好ましい。本明細書において、バクテリオファージに由来する産生物とはバクテリオファージ自体、感染細胞中でバクテリオファージが産生される途中で生じる中間物質、及び、バクテリオファージに感染して破裂した細胞に由来する物質(タンパク質、及び、核酸等)等を意味する。
なお、本検知方法において定量対象とする標的分子は1種でもよく、2種以上であってもよい。
(target molecule)
The target molecule is at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof, and is typically preferably a bacteriophage-derived product. As used herein, a product derived from a bacteriophage means the bacteriophage itself, an intermediate substance produced during the production of the bacteriophage in an infected cell, and a substance derived from a ruptured cell infected with a bacteriophage ( protein, nucleic acid, etc.).
In addition, the number of target molecules to be quantified in this detection method may be one or two or more.

標的分子がバクテリオファージ自体である場合、バクテリオファージとしては特に制限されない。バクテリオファージは1種であっても、2種以上であってもよい。本明細書において、バクテリオファージは、生きている細菌、真菌、マイコプラズマ、原生動物、酵母、及び、他の顕微鏡レベルの(microscopic)生きている生物に侵入することができ、それ自体が複製するためにこれらを使用するウイルスを指す任意の他の用語を含む。 When the target molecule is the bacteriophage itself, the bacteriophage is not particularly limited. One type of bacteriophage may be used, or two or more types may be used. As used herein, bacteriophages are capable of invading living bacteria, fungi, mycoplasma, protozoa, yeast, and other microscopic living organisms and replicating themselves. includes any other term referring to viruses that use these to.

ここで、「顕微鏡レベル」とは、最も大きな寸法が1ミリメートル以下であることを意味する。バクテリオファージは、これら自体が複製する手段として細菌を使用するように自然の中で進化したウイルスである。ファージは、ファージ自体が細菌に付着し、そのDNA(またはRNA)をその細菌中に注入し、細菌がファージを数百回またはそれどころか数千回複製するように誘導することによってこれを行う。これは、ファージ増幅と称される。 Here, "microscopic level" means one millimeter or less in its largest dimension. Bacteriophages are viruses that have evolved in nature to use bacteria as a means of replicating themselves. Phages do this by attaching themselves to a bacterium, injecting its DNA (or RNA) into the bacterium, and inducing the bacterium to replicate the phage hundreds or even thousands of times. This is called phage amplification.

標的分子の含有量を検出する方法としては特に制限されないが、例えば、マトリクス支援レーザ脱離イオン化/質量分析(MALDI/TOF)法、イオン移動度分光分析法、光学分光分析法、及び、抗原抗体反応法等の公知の方法が使用可能である。 Methods for detecting the content of target molecules are not particularly limited, but examples include matrix-assisted laser desorption/ionization/mass spectrometry (MALDI/TOF), ion mobility spectroscopy, optical spectroscopy, and antigen-antibody A known method such as a reaction method can be used.

なかでも、より簡便に測定が可能である点で、標的分子の含有量は、標識化された標的分子の相対量であることが好ましい。本検知方法は、金属配管を絶えず流通している流体中の異常な変化を検知することに特徴があるため、相対量を測定すれば十分に所望の結果が得られる。絶対量を測定する必要がない点でより簡便な点で優れている。 Among others, the target molecule content is preferably the relative amount of the labeled target molecule, since it can be measured more easily. Since this detection method is characterized by detecting abnormal changes in the fluid that is constantly flowing through metal pipes, measuring the relative amount is sufficient to obtain the desired results. It is superior in that it is simpler in that it does not need to measure the absolute amount.

標識化された標的分子とは、典型的には、染色され分光法により定量検出可能になった状態の標的分子を意味する。
標的分子の標識化方法としては特に制限されず、公知の色素を用いればよい。公知の色素としては、例えば、2-(4-amidinophenyl)-1H-indole-6-carboxamidine(DAPI)、Hoechst 33342、Propidium Iodide、及び、クマシーブリリアントブルー等が使用可能である。
標識化された標的分子の含有量の測定方法としては特に制限されないが、より簡便な点で、蛍光強度の測定が好ましい。この場合、励起、蛍光波長は用いる色素に応じて適宜変更すればよい。
A labeled target molecule typically means a target molecule that has been dyed so that it can be quantitatively detected by spectroscopy.
A method for labeling the target molecule is not particularly limited, and a known dye may be used. Examples of known dyes that can be used include 2-(4-amidinophenyl)-1H-indole-6-carboxamidine (DAPI), Hoechst 33342, Propidium Iodide, and Coomassie Brilliant Blue.
Although the method for measuring the content of the labeled target molecule is not particularly limited, measurement of fluorescence intensity is preferred because it is simpler. In this case, the excitation and fluorescence wavelengths may be appropriately changed according to the dye used.

(流体)
流体としては特に制限されないが、例えば、海水、及び、河川水等が挙げられる。
(fluid)
Although the fluid is not particularly limited, examples thereof include seawater and river water.

(微生物)
微生物としては特に制限されないが、配管の腐食の原因となる微生物であることが好ましい。配管の腐食の原因となる微生物としては特に制限されないが、
例えば、Desulfovibrio属菌、及び、Desulfuromonas属菌等の硫黄還元細菌;Thiobacillus属菌等の硫黄酸化細菌;Gallionella属菌、Leptothrix属菌、及び、Mariprofundus属菌等の鉄(又はマンガン)酸化細菌;Pseudomonas属菌、Shewanella属菌、及び、Geothermobacter属菌等の鉄還元細菌;Clostridium属菌、Fusarium属菌、Penicillium属菌、及び、Hormoconis 属菌等の酸生成菌及び真菌;等が挙げられる。なお、本段落において「;」は分類の階層を示す記号として用いており、本明細書において以下も同様である。
(Microorganism)
Although the microorganism is not particularly limited, it is preferably a microorganism that causes corrosion of pipes. Microorganisms that cause corrosion of piping are not particularly limited, but
For example, sulfur-reducing bacteria such as Desulfovibrio and Desulfuromonas; sulfur-oxidizing bacteria such as Thiobacillus; iron (or manganese)-oxidizing bacteria such as Galionella, Leptothrix, and Mariprofundus; iron-reducing bacteria such as the genera, Shewanella and Geothermobacter; acidogenic bacteria and fungi such as Clostridium, Fusarium, Penicillium and Hormoconis; In this paragraph, ";" is used as a symbol indicating the hierarchy of classification, and the same applies to the following in this specification.

〔比較工程〕
比較工程は、上記変化を予め定めた基準と比較する工程である。比較のための基準は特に制限されず、適宜定めることができる。例えば、直前の測定値と比較したとき、測定値の上昇が3回連続で検出されることを基準として、上記との比較で異常を判断することができる。
[Comparison process]
The comparison step is a step of comparing the change with a predetermined criterion. The criteria for comparison are not particularly limited and can be determined as appropriate. For example, when comparing with the immediately preceding measured value, it is possible to determine an abnormality based on the fact that the measured value rises three times in a row as a reference.

[配管保守方法]
本発明の実施形態に係る配管保守方法はすでに説明した検知方法を実施する工程と、上記比較の結果異常と判断された場合に、上記流体に微生物の活性を抑制するための薬剤を添加する工程とを有する、配管保守方法である。
[Pipe maintenance method]
The pipe maintenance method according to the embodiment of the present invention includes the steps of performing the already described detection method, and the steps of adding a chemical agent to the fluid to suppress the activity of microorganisms when it is determined to be abnormal as a result of the comparison. and a pipe maintenance method.

添加する薬剤としては、微生物の活性を抑制することができれば特に制限されず、公知の殺菌剤等を使用することができる。 The agent to be added is not particularly limited as long as it can suppress the activity of microorganisms, and known bactericides and the like can be used.

[検知方法の他の実施形態]
本発明の他の実施形態に係る検知方法は、流体が流通している金属配管における微生物腐食の発生、及び、前記発生の箇所を検知するための検知方法であって、金属配管内において、上流側の測定点、及び、下流側の測定点を選択する第1工程と、それぞれの測定点における上記流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも1種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する第2工程と、上記上流側の測定点における前記変化の量が、上記下流側の測定点における上記変化の量以上である場合、上記上流側の測定点を新たな下流側の測定点とし、上記上流側の測定点よりも上流側から、新たな上流側の測定点を選択し、上記新たな上流側の測定点における上記変化の量が、上記新たな下流側の測定点における上記変化の量より小さくなるまで、前記工程A及び前記工程Bを繰り返す工程Cと、を有する検知方法である。
[Another embodiment of the detection method]
A detection method according to another embodiment of the present invention is a detection method for detecting the occurrence of microbial corrosion in a metal pipe in which a fluid is circulating, and the location of the occurrence, wherein in the metal pipe, an upstream A first step of selecting a measurement point on the side and a measurement point on the downstream side, and at least one selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof in the fluid at each measurement point a second step of measuring a change in the content of the target molecule per unit time; side measurement point as a new downstream measurement point, select a new upstream measurement point from the upstream side of the upstream measurement point, and determine the amount of change at the new upstream measurement point is less than said amount of change at said new downstream measurement point, repeating said steps A and B until said step C is repeated.

本検知方法によれば、微生物腐食の発生、及び、その箇所を検知することができる。図5には、本方法を説明するための説明図を示した。
図5には、「Flow」方向に流体が流通する金属配管が示されている。ここで、A~Dはそれぞれ測定点(箇所)を示している。
According to this detection method, the occurrence of microbial corrosion and its location can be detected. FIG. 5 shows an explanatory diagram for explaining this method.
FIG. 5 shows a metal pipe through which fluid flows in the "Flow" direction. Here, A to D respectively indicate measurement points (places).

図5の4つのグラフは、それぞれ金属配管の各箇所A~Dにおける観測時間に対する標的分子の含有量に由来する蛍光強度(合計)、言い換えれば、蛍光強度の経時変化が示されている。
これらの測定方法等について、第1実施形態に係る検知方法の説明において既に述べたとおりであり、説明を省略する。
The four graphs in FIG. 5 show the fluorescence intensity (total) derived from the target molecule content versus the observation time at each point A to D of the metal pipe, in other words, the change in fluorescence intensity over time.
These measurement methods and the like have already been described in the description of the detection method according to the first embodiment, and description thereof will be omitted.

図5のグラフBをみると、時間t1から蛍光強度(図中「Intensity」と記載した。)が増加していることがわかる。この時ベースラインと最大値との差は「IL-1」である。同様にしてC及びDでも時間t1、又はそれ以降に蛍光強度が増加している(増加量はそれぞれ「IL-2」「IL-3」と示した。)。 Graph B in FIG. 5 shows that the fluorescence intensity (denoted as “Intensity” in the figure) increases from time t1. The difference between the baseline and maximum value at this time is "IL-1". Similarly, in C and D, the fluorescence intensity increased at time t1 or later (the amounts of increase are shown as "IL-2" and "IL-3", respectively).

一方、A点では、蛍光強度は略一定であることがわかる。すでに説明したとおり、金属配管を流通している流体中には一定量の微生物、及び、バクテリオファージ等が存在している。一方で、B点のように、経時的に標的分子の含有量が増加していくことは、その付近に(典型的にはその上流に)局所的、かつ、異常に増殖した細胞集団(典型的には、配管内壁において付着増殖する微生物群)が存在することを示唆している。 On the other hand, it can be seen that at point A, the fluorescence intensity is substantially constant. As already explained, a certain amount of microorganisms, bacteriophages, etc. are present in the fluid flowing through metal pipes. On the other hand, as at point B, the increase in the content of the target molecule over time means that local and abnormally proliferating cell populations (typically Specifically, it suggests the existence of a group of microorganisms adhering and proliferating on the inner wall of the pipe.

図6は、本方法のフローを示す図である。本方法においては、まず、配管内における流体の流通方向に沿って、上流側の測定点と、下流側の測定点とを選択する。例えば、図5におけるB点を上流側、C点を下流側として選択したとして、次の工程を説明する。 FIG. 6 is a diagram showing the flow of the method. In this method, first, an upstream measurement point and a downstream measurement point are selected along the flow direction of the fluid in the pipe. For example, assuming that point B in FIG. 5 is selected as the upstream side and point C is selected as the downstream side, the following steps will be described.

次に、それぞれの測定点において標的分子の含有量の単位時間当たりの変化を測定する。図5ではIL-1とIL-2とが上記に対応する。
次に、上流側の測定点と下流側の測定点との間で、上記の変化の量を比較する。このとき、B点の方が、C点よりも変化の量が大きい。
Next, the change in the target molecule content per unit time is measured at each measuring point. In FIG. 5, IL-1 and IL-2 correspond to the above.
Next, the amount of change is compared between the upstream measurement point and the downstream measurement point. At this time, the amount of change at the B point is greater than at the C point.

次に、B点を新たな下流側の測定点とし、B点よりも上流のA点を新たな上流側の測定点として選択し、再度、上流側の測定点と下流側の測定点との間で、上記の変化の量を比較する。このとき、A点の方が、B点よりも変化の量が小さい。 Next, point B is set as a new downstream measurement point, point A, which is upstream of point B, is selected as a new upstream measurement point, and again, the difference between the upstream measurement point and the downstream measurement point is between, compare the amount of change above. At this time, the amount of change at point A is smaller than at point B.

このようにすることで、最終的に測定された上流側の測定点(上記の場合A点)と下流側の測定点(上記の場合B点)との間の領域において、微生物腐食が発生している可能性があることを検知することができる。 By doing so, microbial corrosion occurs in the area between the finally measured upstream measurement point (point A in the above case) and the downstream measurement point (point B in the above case). It is possible to detect that there is a possibility that

本方法によれば、例えば水圧破砕法において用いられる高圧水用の金属配管の微生物腐食の発生とその箇所とを高精度に検知することができる。 According to this method, it is possible to detect, with high accuracy, the occurrence and location of microbial corrosion in metal pipes for high-pressure water used, for example, in hydraulic fracturing.

10 :金属配管
11 :流体
12 :微生物
13、15 :測定データ
14 :微生物群
10: Metal piping 11: Fluid 12: Microorganisms 13, 15: Measurement data 14: Microorganism group

Claims (4)

流体が流通している金属配管の微生物腐食を検知するための検知方法であって、
前記流体中におけるタンパク質、核酸、及び、これらの複合体からなる群より選択される少なくとも1種の標的分子の含有量の単位時間あたりの変化を測定する工程と、
前記変化を予め定めた基準と比較する工程と
前記比較の結果、異常と判断された場合に、前記金属配管内に前記微生物腐食の原因となる微生物を含むバイオフィルムが形成されていると判断する工程と、を有し、
前記標的分子が、前記金属配管を流通している前記流体中に存在している物質であり、且つ、前記微生物に感染するバクテリオファージに由来する産生物である、検知方法。
A detection method for detecting microbial corrosion of metal piping through which a fluid flows, comprising:
measuring changes per unit time in the content of at least one target molecule selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, and complexes thereof in the fluid;
comparing the change to a predetermined criterion ;
a step of determining that a biofilm containing microorganisms that cause microbial corrosion is formed in the metal pipe when it is determined to be abnormal as a result of the comparison ;
The detection method, wherein the target molecule is a substance present in the fluid flowing through the metal pipe and a product derived from a bacteriophage that infects the microorganism.
前記含有量は、標識化された前記標的分子の相対量である、請求項1に記載の検知方法。 The detection method according to claim 1 , wherein the content is the relative amount of the labeled target molecule. 前記測定は、蛍光強度の測定である、請求項1又は2に記載の検知方法。 The detection method according to claim 1 or 2 , wherein the measurement is fluorescence intensity measurement. 請求項1~のいずれか1項に記載の検知方法を実施する工程と、
前記比較の結果、異常と判断された場合に、前記流体に微生物の活性を抑制するための薬剤を添加する工程とを有する、配管保守方法。
A step of performing the detection method according to any one of claims 1 to 3 ;
and adding a chemical agent to the fluid for suppressing the activity of microorganisms when the fluid is determined to be abnormal as a result of the comparison.
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