JP6655551B2 - 水システムにおけるバイオフィルムの成長を検出するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年4月9日に出願された米国特許仮出願第61/977464号の利益を主張する。
本発明は、人為的な水システム及び他の流体システム内でバイオフィルムの生成を検出及び監視することにより、水システム又は他の流体システムの稼働及び処理を制御するのに役立つ情報を提供するものである。
冷却塔やボイラーなどの人為的な水又は流体のシステムの多くは、バイオフィルムが成長する傾向がある。バイオフィルムに含まれる混合細菌群は、流体システム内の構成要素の表面(パイプ壁等)に付着する。バイオフィルムの下層にある細菌は繁殖を続け、高密度細菌クラスタを作る。これらのバイオフィルム層が発生すると、他の無機堆積物及び有機堆積物を蓄積するため、サイズが増加して流体システムの流体を制限して閉塞を生じることになる。これは、流体システムの操業費用(ポンプに要する費用等)及びメンテナンス費用を増加させる結果となる。そのような流体システムに対して、バイオフィルムの除去、並びに増殖及びコロニー再形成の制御に有用な様々な化学処理剤及び殺生物剤を加えることは知られている。バイオフィルムを除去し、流体システムが再汚染されるまでの時間量を延ばすための有効な処理を施すことは、金額の有意な節約になる。有効かつ十分な処理により、定期的処理の頻度が低減され、日常のメンテナンス及び/又は定期的処理に必要な化学剤の量が低減されるので、労働及び処理用化学剤の費用を節約することができる。そのような処理により、清浄な熱交換表面で操業できるのでエネルギー費用の節約にもなり、また、汚染された水を除去し、新たな水と交換するための排出(bleed-off)及び補給(make-up)のサイクル回数を低減することができる。
図1を参照すると、バイオフィルムの検出又は監視システム10の好ましい実施形態が簡単なブロック図形式で示されている。バイオフィルムの検出又は監視システム10は、好ましくは、ハウジング12、コントローラ14、センサーハウジング16、染料リザーバ18、バルブ22、ベンチュリ26、入口ポート28、出口ポート36、及び、選択的に、コントローラ14が受信したデータをセンサーハウジング16内のセンサーから転送するためのUSB又は他の種類のポート28を含む。監視システム10はまた、好ましくは、後記するように、様々な構成部品を接続する複数のチューブセグメント又は配管セグメント(20、24、30、32等)を含む。
Claims (25)
- 流れる流体システムにおける微生物の成長を検出するための検出システムであって、
流体システムを通って流れる流体の一部を受け入れるように構成された測定領域を含むチューブと、
光が前記測定領域の中を通るように光を方向付けるための光源と、
前記測定領域を通る光又は前記測定領域からの光の放出又は透過を検出するように構成された光学センサーと、
前記測定領域内の微生物の成長の量を示す信号を前記光学センサーから受け取るように構成されたコントローラと、を具え、
前記チューブは、流体の層流が前記測定領域を通るように構成されている、検出システム。 - 前記光源の上流に配置され、前記チューブを通って流れる流体に染料を周期的に注入するためのインジェクタと、
前記インジェクタに流体連通するように配置され、前記染料を収容するための容器と、をさらに具え、
前記コントローラが前記インジェクタの作動を制御することができるように構成されている、請求項1の検出システム。 - インジェクタは、ベンチュリとバルブとを具え、前記バルブが開くと、染料が前記染料収容容器から前記ベンチュリを通り、前記チューブの中に流れることができる、請求項2の検出システム。
- コントローラは、光学センサーから受信した信号に応答して、処理剤投与システムを作動させて、ある量の処理用組成物を流体システムに分配するようにさらに構成されている、請求項1の検出システム。
- コントローラに接続されたユーザインタフェースをさらに具え、前記ユーザインタフェースが、光学センサーから受信した信号に基づいて前記測定領域内の微生物の成長量を示す情報を表示し、ユーザがコントローラを介して検出システム又は流体システムの1又は複数の構成要素を手動で作動させることができる入力を有する、請求項1の検出システム。
- 光源は、測定領域内への光を、前記測定領域を通る流体の流れの方向に対して実質的に直交する方向に向けるように構成されている、請求項1の検出システム。
- 流れる水システムにおける微生物の成長を検出するための検出システムであって、
壁と取外し可能又は開封可能なカバーとを含むハウジングと、
ハウジングの第1の壁に配置され、水システムを通って流れる水の一部を受け入れ、細いルーメンチューブの長さの第1の端部に取り付けるように構成された入口取付具と、
ハウジングの第2の壁に配置され、細いルーメンチューブの第2の端部に取り付けて、水の一部が水システムに戻るように構成された出口取付具と、
ハウジング内に配置され、光がチューブの中を通るように構成された光プローブと、
チューブを通る光の通過を検出することにより、チューブ内の堆積物を測定するように構成された光学センサーと、
前記光プローブの上流に配置され、染料を、チューブを通って流れる水の中に周期的に注入するためのインジェクタと、
前記インジェクタの作動を自動的に制御し、前記光学センサーから信号又は測定結果を受信するように構成されたコントローラとを含み、
前記光プローブの近傍にある前記細いルーメンチューブの少なくとも一部分を通る流れが層流となるように構成されている、検出システム。 - 複数の交換可能な細いルーメンチューブセグメントをさらに具え、各チューブセグメントは、第1の端部が入口取付具に取り付けられ、第2の端部が出口取付具に取り付けられるように十分な長さを有し、堆積物がチューブセグメント内に蓄積した後に取外し可能であって、新たなチューブセグメントと交換される、請求項7の検出システム。
- 流れる流体システムにおける微生物の成長を検出する方法であって、
測定領域を含み、少なくとも前記測定領域を層流が流れるように構成された細いルーメンチューブの中を、前記流れる流体システムからの流体の一部を、通過させること、
コントローラに接続された光源及び光学センサーを使用して1又は複数の信号を生成すること、
各信号を、前記測定領域内の微生物成長レベルの測定値に変換することを含む、方法。 - 微生物成長レベルの測定値が予め定められた閾値に達すると、前記ルーメンチューブの測定領域の上流の流体の中に、染料を、周期的に注入し、光学センサーを高解像度モードで周期的に作動させることをさらに含み、前記高解像度モードが、
染料を注入する直前に光学センサーで第1の信号を生成すること、
染料を注入した直後に第2の信号を生成すること、及び
前記第1の信号及び前記第2の信号を、それぞれ、前記測定領域における微生物成長レベルの第1の測定値及び第2の測定値に変換すること、を含む、請求項9の方法。 - 第1の測定値と第2の測定値を比較し、微生物成長を確認することをさらに含む、請求項10の方法。
- 第1の測定値を、第2の測定値又は第1の所定の閾値と比較すること、
前記第1の測定値が、前記第1の所定の閾値に達するか、又は前記第1の所定の閾値よりも上であるか若しくは下であるとき、或いは、前記第1の測定値と前記第2の測定値の比較が、前記第1の所定の閾値又は第2の所定の閾値に達するか、又は前記第1若しくは前記第2の所定の閾値よりも上であるか若しくは下であるとき、前記流体システムの動作パラメータを調節することをさらに含む、請求項9の方法。 - 前記動作パラメータが、流体システムに添加される殺生物剤又は他の処理用組成物の用量を増加又は減少させる、請求項12の方法。
- 前記用量は、コントローラによって自動的に増加又は減少される、請求項13の方法。
- 染料注入ステップ、信号発生ステップ、及び信号変換ステップが、所定の時間間隔で、又は測定値若しくはユーザの入力に応答して周期的に実施される、請求項10の方法。
- 染料はエリスロシン染料である、請求項10の方法。
- 流体システムは冷却塔又はボイラーシステムである、請求項15の方法。
- 流れる流体システムにおける微生物の成長を検出する方法であって、
流体システムからの流体の一部をチューブに向けて方向転換させること、
チューブの測定領域部分を通る層流を作り出すこと、
チューブの前記測定領域部分の上流で、チューブ内の流体に染料を注入すること、
チューブの前記測定領域部分に堆積した材料のレベルを測定することを含み、前記測定が、前記測定領域部分に光を向けること、チューブを通る光又はチューブからの光の透過又は放出を検出すること、前記透過又は前記放出に対応する信号を生成すること、前記信号を、チューブの前記測定領域部分に堆積された材料のレベルを示す測定値に変換することによって行われる、方法。 - 前記測定するステップ及び前記注入するステップは、所定の時間間隔で、或いは1又は複数の測定値又はユーザ入力に応答して周期的に実行される、請求項18の方法。
- 周期的に測定された測定値の1又は複数の測定値が所定の閾値に達するか又は超えるとき、前記測定領域部分に堆積された物質が微生物の成長であることを確認することをさらに含み、
前記確認が、染料を注入する直前及び染料を注入した直後に前記測定領域部分に堆積した材料のレベルを測定すること、及び、染料を注入する前の測定値と染料を注入した後の測定値を比較することにより行われる、請求項19の方法。 - 任意の測定値又は2以上の測定値の比較が、所定の閾値に達するか、所定の閾値よりも上又は下であるとき、ある量の殺生物剤又は他の処理用組成物を流体システムに投与することをさらに含む、請求項18の方法
- 前記投与は、コントローラによって自動的に行われる、請求項21の方法。
- チューブは、入口と出口とをさらに含み、前記入口が、流体システムを通って流れる流体の一部を受け入れるように構成され、前記出口が、流体の一部を流体システムに戻すことができるように構成されている、請求項1の検出システム。
- 流体の一部が測定領域を通過した後、前記流体の一部を流体システムに戻すことをさらに含む、請求項9の方法。
- 前記測定するステップの後、流体の一部を流体システムに戻すことをさらに含み、前記流体システムが、冷却塔又はボイラーシステムである、請求項18の方法。
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