JP6842166B2 - Antifouling performance evaluation method and antifouling performance evaluation system by quantitative analysis of deposits - Google Patents
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Description
本発明は、船体等に付着する水生生物を含む付着物などの定量分析による防汚性能評価方法及び防汚性能評価システムに関する。 The present invention relates to an antifouling performance evaluation method and an antifouling performance evaluation system by quantitative analysis of deposits containing aquatic organisms adhering to a hull or the like.
船体（船底）に対する生物付着による生物越境移動等の環境影響を防いだり、船体の劣化、走行抵抗の増加を抑制するなどのため、船体には防汚塗料が塗装されている。現在使用されている防汚塗料は、塗膜表面から徐々に亜酸化銅などの防汚剤が溶出するものが主流である。そのため、塗膜が付着生物で覆われると防汚性能が著しく低下する。 Antifouling paint is applied to the hull in order to prevent environmental impacts such as cross-border movement of living organisms due to biofouling on the hull (bottom of the hull), and to suppress deterioration of the hull and increase in running resistance. Most of the antifouling paints currently used are those in which an antifouling agent such as cuprous oxide gradually elutes from the surface of the coating film. Therefore, if the coating film is covered with sessile organisms, the antifouling performance is significantly reduced.
ここで、海洋生物の船体への付着は、次のような段階を経て進む。
（ｉ）塗膜にバクテリアが着床し、繁殖する
（ｉｉ）バクテリアの繁殖によりスライム層が形成される
（ｉｉｉ）藻類が付着する
（ｉｖ）フジツボ、イガイなどの動物種が付着する
Here, the attachment of marine organisms to the hull proceeds through the following steps.
(I) Bacteria implant and propagate on the coating film (ii) A slime layer is formed by the propagation of bacteria (iii) Algae adhere (iv) Animal species such as barnacles and mussels adhere
ここで、塗料の防汚性能評価は、実験室内あるいは実海域で試験片の浸漬を長期間行い、スライム層（バクテリアなど微生物及びそれらが産出する粘液状物質）、藻類（アオノリ、ワカメなど）、動物種（フジツボ、イガイなど）の付着度合いを目視確認する方法などで行われている。動物種については、足糸形成や幼生付着を観測する方法などがある。 Here, the antifouling performance evaluation of the paint is carried out by immersing the test piece in a laboratory or in the actual sea area for a long period of time, and then the slime layer (microorganisms such as bacteria and the mucous liquid substance produced by them), algae (green laver, seaweed, etc.) This is done by visually checking the degree of adhesion of animal species (Fujitsubo, Ooze, etc.). For animal species, there are methods for observing byssus formation and larval attachment.
また、定量法については、十分スライム層が発達すれば、スライム層をサンプリングして乾燥重量を計測する方法がある。また、藻類の場合、固有の吸収・蛍光スペクトルを分光学的に計測することも行われている。 As for the quantitative method, if the slime layer is sufficiently developed, there is a method of sampling the slime layer and measuring the dry weight. In the case of algae, the unique absorption / fluorescence spectrum is also measured spectroscopically.
なお、特許文献１には、船底防汚塗料の防汚性能の定量的な評価方法についての提案がある。また、特許文献２には、糖化タンパク質の測定について示されており、また特許文献３，４には、タンパク質を加水分解してアミノ酸を分析することが示されている。特許文献５には、防汚塗料の溶出試験について示されている。 In addition, Patent Document 1 proposes a method for quantitatively evaluating the antifouling performance of the ship bottom antifouling paint. Further, Patent Document 2 shows the measurement of glycated protein, and Patent Documents 3 and 4 show that the protein is hydrolyzed to analyze amino acids. Patent Document 5 describes a dissolution test of an antifouling paint.
従来の付着生物分析は、目視が中心であることから、汚損が進んだ状態での評価となる。藻類の付着以降については目視によって容易に判定ができるが、スライム層については、その初期には目視での判定は困難である。また、乾燥重量による測定も、同様に汚損が進んだ状態での評価である。なお、藻類については、吸収・蛍光スペクトルによる分析は、光合成に関連するため、藻類が活動している必要があり、また必ずしも付着スライム量を把握することができるわけではない。 Since the conventional analysis of attached organisms is mainly visual, the evaluation is performed in a state where the stain is advanced. After the attachment of algae, it can be easily determined visually, but it is difficult to visually determine the slime layer at the initial stage. In addition, the measurement based on the dry weight is also an evaluation in a state where the stain has progressed. For algae, analysis by absorption / fluorescence spectrum is related to photosynthesis, so it is necessary for the algae to be active, and it is not always possible to grasp the amount of attached slime.
このように、目視ができないほど初期の付着スライムの場合、定量的評価法がない。またバクテリアそのものの定量法は、ＤＮＡのＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）増幅によって技術的には可能であるが、目的のＤＮＡ配列を特定しておく、すなわち生物種を特定しておく必要があり汎用性はない。 Thus, there is no quantitative evaluation method for adherent slime that is so early that it cannot be seen. The method for quantifying bacteria themselves is technically possible by PCR (polymerase chain reaction) amplification of DNA, but it is necessary to specify the target DNA sequence, that is, to specify the species, which is versatile. There is no.
以上のことから、従来の防汚性能評価法では、バクテリア着生やスライム層形成初期の極微量のスライムを定量できず、このため防汚性能を評価するために長期間を要するという問題があった。 From the above, there is a problem that the conventional antifouling performance evaluation method cannot quantify a very small amount of slime at the initial stage of bacterial growth and slime layer formation, and therefore it takes a long time to evaluate the antifouling performance. It was.
請求項１に対応した付着物の定量分析による防汚性能評価方法は、防汚剤を塗布した試験片を水生生物が存在する浸漬試験水中に所定の浸漬時間が経過するまで浸漬する浸漬ステップと、前記所定の浸漬時間が経過した後に前記試験片に付着した付着生物を含む付着物をサンプリングする試料採取ステップと、サンプリングした前記付着物を生体分子分析法を用いて分析し前記付着物の付着物量を定量する分析定量ステップと、を備える。 The antifouling performance evaluation method by quantitative analysis of deposits according to claim 1 includes a dipping step of immersing a test piece coated with an antifouling agent in a dipping test water in which aquatic organisms are present until a predetermined dipping time elapses. , A sampling step of sampling deposits containing adherent organisms adhering to the test piece after the elapse of the predetermined immersion time, and analyzing the sampled deposits using a biomolecular analysis method to adhere the deposits. It includes an analytical quantification step for quantifying a physical quantity.
また、前記生体分子分析法として、アミノ酸分析法を用いるとよい。 Further, as the biomolecule analysis method, an amino acid analysis method may be used.
また、前記アミノ酸分析法において、酸を使用してタンパク質の加水分解を行う加水分解法を利用するとよい。 Further, in the amino acid analysis method, it is preferable to use a hydrolysis method in which a protein is hydrolyzed using an acid.
また、前記アミノ酸分析法において、前記付着物を加水分解し、アミノ基を持った糖類であるアミノ糖を定量することで、前記付着物量を定量するとよい。 Further, in the amino acid analysis method, the amount of the deposit may be quantified by hydrolyzing the deposit and quantifying the amino sugar which is a saccharide having an amino group.
また、前記試験片を前記浸漬試験水中に浸漬する前記所定の浸漬時間を変更し、浸漬時間と前記付着物量との関係を求めるとよい。 Further, it is preferable to change the predetermined immersion time for immersing the test piece in the immersion test water and obtain the relationship between the immersion time and the amount of deposits.
また、前記浸漬試験水中に浸漬する所定時間を変更し、前記浸漬試験水中への浸漬時間の異なる複数の浸漬試験片を得、得られた複数の浸漬試験片を分析用試験水中に所定時間浸漬して分析用試験水中の防汚剤を検出し、試験片の浸漬試験水中への浸漬時間と前記防汚剤の溶出速度との関係を求める防汚剤溶出評価ステップをさらに備えるとよい。 Further, the predetermined time of immersion in the immersion test water was changed to obtain a plurality of immersion test pieces having different immersion times in the immersion test water, and the obtained plurality of immersion test pieces were immersed in the analysis test water for a predetermined time. It is preferable to further include an antifouling agent elution evaluation step for detecting the antifouling agent in the test water for analysis and determining the relationship between the immersion time of the test piece in the test water and the elution rate of the antifouling agent.
また、前記浸漬試験片を分析用試験水に所定時間浸漬して得られた分析用試験水をサンプリングし、質量分析法を用いて前記防汚剤の前記溶出速度を求めるとよい。 Further, it is preferable to sample the analytical test water obtained by immersing the immersion test piece in the analytical test water for a predetermined time and determine the elution rate of the antifouling agent by mass spectrometry.
また、前記試験片の前記浸漬試験水中への前記浸漬時間と前記付着物量との関係と、前記試験片の前記浸漬試験水中への前記浸漬時間と前記防汚剤の前記溶出速度との関係より、前記付着物量と前記防汚剤の前記溶出速度との相関を求めるとよい。 Further, from the relationship between the immersion time of the test piece in the immersion test water and the amount of deposits, and the relationship between the immersion time of the test piece in the immersion test water and the elution rate of the antifouling agent. , The correlation between the amount of deposits and the elution rate of the antifouling agent may be obtained.
また、定量した前記付着物量及び/又は定量した前記防汚剤の前記溶出速度の関係から、将来的な前記付着物の前記付着物量を予測する付着物量予測ステップをさらに備えるとよい。 Further, it is preferable to further include a deposit amount prediction step for predicting the deposit amount of the deposit in the future from the relationship between the quantified amount of the deposit and / or the quantified elution rate of the antifouling agent.
請求項１０に対応する付着物の定量分析による防汚性能評価システムは、防汚剤を塗布した試験片を水生生物の存在する浸漬試験水中に浸漬するための浸漬手段と、前記試験片に付着した付着生物を含む付着物をサンプリングする試料採取手段と、サンプリングした前記付着物を生体分子分析法を用いて分析し前記付着物量を定量する分析定量手段と、を備える。 The antifouling performance evaluation system by quantitative analysis of deposits according to claim 10 includes a dipping means for immersing a test piece coated with an antifouling agent in immersion test water in which aquatic organisms are present, and adhesion to the test piece. It is provided with a sampling means for sampling the deposits containing the attached organisms, and an analytical quantification means for analyzing the sampled deposits using a biomolecular analysis method and quantifying the amount of the deposits.
また、前記分析定量手段は、前記生体分子分析法を実行するアミノ酸分析手段を含むとよい。 Further, the analytical quantification means may include an amino acid analyzing means for executing the biomolecule analysis method.
また、前記アミノ酸分析手段は、酸を使用してタンパク質の加水分解を行う加水分解手段を含むとよい。 Further, the amino acid analysis means may include a hydrolysis means for hydrolyzing a protein using an acid.
また、前記防汚剤を塗布した前記試験片を分析用試験水に浸漬する溶出試験用浸漬手段と、前記溶出試験用浸漬手段の分析用試験水の一部をサンプリングして質量分析法を用いて前記防汚剤の溶出速度を求める防汚剤溶出評価手段と、をさらに備えるとよい。 Further, a mass spectrometry method is used by sampling a part of the test water for dissolution test in which the test piece coated with the antifouling agent is immersed in the test water for analysis and a part of the test water for analysis of the immersion test for dissolution test. It is also preferable to further provide an antifouling agent elution evaluation means for determining the elution rate of the antifouling agent.
請求項１に係る発明では、サンプリングした付着物を生体分子分析法によって定量分析するため、少量の付着物で生体量を検出できる。従って、試験片の浸漬期間を短期間とでき、防汚剤の性能を早期に評価できる。 In the invention according to claim 1, since the sampled deposits are quantitatively analyzed by the biomolecule analysis method, the biological amount can be detected with a small amount of deposits. Therefore, the immersion period of the test piece can be shortened, and the performance of the antifouling agent can be evaluated at an early stage.
また、前記生体分子分析法としてアミノ酸分析法を用いることで、微量のサンプルからタンパク質を定量して、付着物中の総タンパク質量を検出することができる。 Further, by using the amino acid analysis method as the biomolecule analysis method, it is possible to quantify the protein from a small amount of sample and detect the total amount of protein in the deposit.
また、タンパク質の加水分解を行うことで、アミノ酸分析によるタンパク質の定量が行える。 In addition, by hydrolyzing the protein, the protein can be quantified by amino acid analysis.
また、アミノ基を持った糖類であるアミノ糖を定量することで、付着物中の糖類を定量することができる。 Further, by quantifying amino sugar, which is a saccharide having an amino group, the saccharide in the deposit can be quantified.
また、浸漬時間と前記付着物量との関係を求めることによって、付着物の増殖速度を検出することができる。 In addition, the growth rate of deposits can be detected by determining the relationship between the immersion time and the amount of deposits.
また、試験片の浸漬試験水中への浸漬時間と防汚剤の溶出速度との関係を求めることで防汚剤の性能を評価することができる。 Further, the performance of the antifouling agent can be evaluated by obtaining the relationship between the immersion time of the test piece in the immersion test water and the elution rate of the antifouling agent.
また、質量分析法を用いることで、防汚剤の前記溶出速度を確実に求めることができる。 Further, by using the mass spectrometry method, the elution rate of the antifouling agent can be reliably determined.
また、付着物量と防汚剤の前記溶出速度との相関を求めることで、防汚剤の性能を評価することができる。 In addition, the performance of the antifouling agent can be evaluated by obtaining the correlation between the amount of deposits and the elution rate of the antifouling agent.
また、将来的な前記付着物の前記付着物量を予測することで、短期間の試験結果から長期での評価が行える。 In addition, by predicting the amount of the deposits in the future, long-term evaluation can be performed from the short-term test results.
請求項１０に対応する付着物の定量分析による防汚性能評価システムによれば、少量の付着物で生体量を検出できるため、防汚剤の性能を早期に評価できる。 According to the antifouling performance evaluation system by quantitative analysis of deposits according to claim 10, since the biological amount can be detected with a small amount of deposits, the performance of the antifouling agent can be evaluated at an early stage.
また、アミノ酸分析手段により微量の試料でタンパク質を分析することができる。 In addition, proteins can be analyzed with a small amount of sample by amino acid analysis means.
また、酸を使用してタンパク質の加水分解を行うことで、アミノ酸分析を確実に行うことができる。 In addition, amino acid analysis can be reliably performed by hydrolyzing proteins using acids.
また、分析用試験水をサンプリングして質量分析法することで、防汚剤の溶出速度を確実に求めることができる。 Further, by sampling the test water for analysis and performing mass spectrometry, the elution rate of the antifouling agent can be reliably determined.
このように、本発明によれば、微量の付着物を定量できるため、防汚剤の性能評価期間を大幅に短縮できる。 As described above, according to the present invention, since a trace amount of deposits can be quantified, the performance evaluation period of the antifouling agent can be significantly shortened.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described herein.
「全体構成」
図１に、本実施形態における防汚性能評価の全体構成を示す。まず、試験片１０を用意する。この試験片１０は、例えばプラスチック製の板の表面に防汚塗料（防汚剤）を塗布したものであり、防汚剤としては、例えば亜酸化銅を溶出するものが採用される。試験片１０は、浸漬手段１２に投入される。浸漬手段１２は、海水（浸漬試験水）を貯留する試験槽を有し、試験片１０がここに投入される。試験片の固定は、例えば試験片１０を上方から吊り下げる。
"overall structure"
FIG. 1 shows the overall configuration of the antifouling performance evaluation in this embodiment. First, the test piece 10 is prepared. The test piece 10 is obtained by applying an antifouling paint (antifouling agent) to the surface of a plastic plate, for example, and as the antifouling agent, for example, one that elutes cuprous oxide is adopted. The test piece 10 is put into the dipping means 12. The dipping means 12 has a test tank for storing seawater (immersion test water), and the test piece 10 is put into the test tank. To fix the test piece, for example, the test piece 10 is suspended from above.
そして、所定の期間経過後に浸漬後の試験片１０である浸漬試験片１０ａを取り出す。そして、この浸漬試験片１０ａの防汚剤上に形成されたスライム層の一部を試料採取手段１４によって採取する。試料採取手段１４は、例えばスライム層の一部を削り取るスパーテルなどを含む。 Then, after the elapse of a predetermined period, the immersion test piece 10a, which is the test piece 10 after immersion, is taken out. Then, a part of the slime layer formed on the antifouling agent of the immersion test piece 10a is collected by the sampling means 14. The sampling means 14 includes, for example, a spatula that scrapes off a part of the slime layer.
試料採取手段１４によって採取された採取試料１６は、分析定量手段１８に送られ、ここにおいてタンパク質質量が定量される。分析定量手段１８は、加水分解手段１８ａと、アミノ酸分析手段１８ｂを有している。そして、採取試料１６について、まず加水分解し、加水分解後の試料についてアミノ酸分析を行う。 The collected sample 16 collected by the sampling means 14 is sent to the analytical quantification means 18, where the protein mass is quantified. The analytical and quantitative means 18 includes a hydrolyzing means 18a and an amino acid analyzing means 18b. Then, the collected sample 16 is first hydrolyzed, and the sample after hydrolysis is subjected to amino acid analysis.
また、浸漬手段１２から取り出した、浸漬試験片１０ａは、溶出試験用浸漬手段２０に投入される。溶出試験用浸漬手段は、海水（分析用試験水）を回流させることが出来る水路を有する回流式溶出試験装置を用い、この回流水路内で浸漬試験片１０ａを所定時間浸漬させる。そして、これを防汚剤溶出評価手段２２に供給する。防汚剤溶出評価手段２２は、分析用試験水を採取する分析用試験水採取手段２２ａ、質量分析手段２２ｂ、溶出速度検出手段２２ｃを含む。分析用試験水採取手段２２ａによって、分析用試験水を所定量採取し、採取された分析用試験水が、質量分析手段２２ｂに送られ、ここで防汚剤の濃度が検出される。そして、溶出速度検出手段２２ｃが防汚剤の濃度に基づいて溶出速度を算出する。 Further, the immersion test piece 10a taken out from the immersion means 12 is put into the dissolution test immersion means 20. As the dissolution test immersion means, a circulation type dissolution test apparatus having a water channel capable of circulating seawater (analytical test water) is used, and the immersion test piece 10a is immersed in the circulation water channel for a predetermined time. Then, this is supplied to the antifouling agent elution evaluation means 22. The antifouling agent elution evaluation means 22 includes an analytical test water sampling means 22a for collecting analytical test water, a mass spectrometric means 22b, and an elution rate detecting means 22c. A predetermined amount of analytical test water is sampled by the analytical test water sampling means 22a, and the collected analytical test water is sent to the mass spectrometric means 22b, where the concentration of the antifouling agent is detected. Then, the elution rate detecting means 22c calculates the elution rate based on the concentration of the antifouling agent.
分析定量手段１８からのタンパク質質量と、防汚剤溶出評価手段２２からの防汚剤溶出速度は、防汚剤評価手段２４に供給され、ここで防汚剤が評価される。 The protein mass from the analytical quantitative means 18 and the antifouling agent elution rate from the antifouling agent elution evaluation means 22 are supplied to the antifouling agent evaluation means 24, where the antifouling agent is evaluated.
「付着物の定量」
試験片の浸漬及び付着物（スライム層）の定量について、図２に基づいて説明する。まず、防汚塗料を塗布した試験片と、水生生物が存在する海水（浸漬試験水）を用意する。試験片は、例えばポリカーボネート製の板に防汚剤（船底防汚塗料）を塗布後乾燥して得る。防汚剤としては、亜酸化銅系のものが利用されるが、防汚剤を溶出するものであれば他の形式のものでもよい。浸漬試験水は、天然の海水でもよいし、人工海水でもよい。
"Quantification of deposits"
Immersion of the test piece and quantification of deposits (slime layer) will be described with reference to FIG. First, a test piece coated with an antifouling paint and seawater (immersion test water) in which aquatic organisms are present are prepared. The test piece is obtained by applying an antifouling agent (ship bottom antifouling paint) to, for example, a polycarbonate plate and then drying it. As the antifouling agent, a cuprous oxide-based one is used, but other types may be used as long as the antifouling agent is eluted. The immersion test water may be natural seawater or artificial seawater.
そして、試験片を浸漬試験水中に浸漬する（Ｓ１１）。この状態で、所定期間（例えば１０日間程度）浸漬状態を維持し、所定期間が経過したかを判定する（Ｓ１２）。所定期間が経過した場合には、試験片（浸漬試験片）を取り出し、表面の一部（所定面積）のスライム層（試料）をスパーテルなどで採取（サンプリング）する（Ｓ１３）。なお、スライム層は、バクテリアなど微生物及びそれらが産出する粘液状物質を含むものである。 Then, the test piece is immersed in the immersion test water (S11). In this state, the immersion state is maintained for a predetermined period (for example, about 10 days), and it is determined whether or not the predetermined period has elapsed (S12). When the predetermined period has elapsed, the test piece (immersion test piece) is taken out, and a slime layer (sample) of a part of the surface (predetermined area) is sampled with a spatula or the like (S13). The slime layer contains microorganisms such as bacteria and mucous liquid substances produced by them.
そして、得られたサンプル（試料）について、加水分解する（Ｓ１４）。この加水分解は、強酸を加えることで行ってもよいが、特許文献３，４に記載されているように、サンプルのタンパク質と、固体触媒を水存在下かつ加熱下で接触させることによって行うことが好適である。このようにして、スライム層を構成するタンパク質を加水分解することができ、これによってタンパク質がアミノ酸に分解される。 Then, the obtained sample (sample) is hydrolyzed (S14). This hydrolysis may be carried out by adding a strong acid, but as described in Patent Documents 3 and 4, the hydrolysis is carried out by contacting the protein of the sample with a solid catalyst in the presence of water and under heating. Is preferable. In this way, the proteins that make up the slime layer can be hydrolyzed, which breaks down the proteins into amino acids.
そして、加水分解物について、生体分子分析法であるアミノ酸分析を行う（Ｓ１５）。このアミノ酸分析は、公知の方法で行うことができ、特許文献３，４に記載されているような方法を利用することができる。 Then, the hydrolyzate is subjected to amino acid analysis, which is a biomolecule analysis method (S15). This amino acid analysis can be performed by a known method, and a method as described in Patent Documents 3 and 4 can be used.
ここで、本実施形態において用いるアミノ酸分析法は、超高感度である。すなわち、アミノ酸分析法は、タンパク質を構成するアミノ酸の絶対量を定量できる手法（S１６）であり、特許文献３，４に記載される、アミノ酸分析法を用いれば、０．５ｎｇ〜２５μｇ程度の極微量のタンパク質を定量することができる。 Here, the amino acid analysis method used in this embodiment has ultra-high sensitivity. That is, the amino acid analysis method is a method (S16) that can quantify the absolute amount of amino acids constituting a protein, and if the amino acid analysis method described in Patent Documents 3 and 4 is used, a pole of about 0.5 ng to 25 μg is used. Trace amounts of protein can be quantified.
また、このアミノ酸分析法では、アミノ基を持った糖類（Ｎ−アセチルグルコサミンなどのアミノ糖）を定量することも可能である（Ｓ１６）。バクテリアが形成するスライムは、アミノ糖を含む多糖類が多く含まれていることから、このアミノ糖からもスライム層量を推定可能である。 Further, in this amino acid analysis method, it is also possible to quantify sugars having an amino group (amino sugars such as N-acetylglucosamine) (S16). Since the slime formed by bacteria contains a large amount of polysaccharides including amino sugars, the amount of slime layer can be estimated from these amino sugars as well.
そして、この結果をサンプリングの条件と合わせ、試料片への面積当たりのタンパク質付着量、すなわちスライム層付着量を定量する（Ｓ１７）。 Then, this result is combined with the sampling conditions to quantify the amount of protein attached to the sample piece per area, that is, the amount of slime layer attached (S17).
このように、本実施形態のアミノ酸分析により、アミノ酸組成を調べることができ、アミノ酸組成からタンパク質を特定することができるとともに、スライム層を構成するタンパク質の量を算出することができ、スライム層付着量を定量することが可能になる。 As described above, by the amino acid analysis of the present embodiment, the amino acid composition can be investigated, the protein can be specified from the amino acid composition, and the amount of the protein constituting the slime layer can be calculated, and the slime layer adheres. It becomes possible to quantify the amount.
本実施形態では、生物種のタンパク質をターゲットとし、アミノ酸分析を行うことで、生物種の種類や生死にかかわらず、生物量（総タンパク質量）を定量することができる。また、超高感度な分析法を用いることで、極微量の付着物を検出・定量可能となる。微量定量を可能にすることで、短期間で防汚性能評価が可能になる。 In the present embodiment, by targeting the protein of a biological species and performing amino acid analysis, the biological amount (total protein amount) can be quantified regardless of the type of biological species and life or death. In addition, by using an ultrasensitive analytical method, it is possible to detect and quantify a very small amount of deposits. By enabling a small amount of quantification, it is possible to evaluate antifouling performance in a short period of time.
ここで、図３には、付着物定量（スライム層評価）の全体動作を模式的に示してある。所定浸漬時間を経過した試験片の表面のスライム層を所定面積採取（サンプリング）する。そして、サンプルについて加水分解をした後、アミノ酸分析を行い、タンパク質、アミノ糖を定量する。 Here, FIG. 3 schematically shows the overall operation of deposit quantification (slime layer evaluation). A predetermined area of the slime layer on the surface of the test piece that has passed the predetermined immersion time is sampled. Then, after hydrolyzing the sample, amino acid analysis is performed to quantify proteins and amino sugars.
「防汚剤溶出試験」
次に、防汚剤溶出試験について、説明する。この試験は、試験片を分析用試験水（人工海水）に所定時間浸漬させ、その後分析用試験水の防汚剤濃度を分析することで、防汚剤の溶出速度を算出する。
"Anti-fouling agent dissolution test"
Next, the antifouling agent dissolution test will be described. In this test, the test piece is immersed in the test water for analysis (artificial seawater) for a predetermined time, and then the concentration of the antifouling agent in the test water for analysis is analyzed to calculate the elution rate of the antifouling agent.
図４に示すように、分析用試験水である人工海水を回流水路を有する回流式溶出試験装置に入れる（Ｓ２１）。次に、浸漬試験水に所定時間浸漬させスライムの付着した浸漬試験片（スライムのサンプリングはしていないもの）を回流水路内に設置する（Ｓ２２）。そして、分析用試験水を回流させ、所定時間経過後、回流水路内の分析用試験水をサンプリングする（Ｓ２３）。そして、サンプリングした分析用試験水の防汚剤の濃度を分析する（Ｓ２４）。溶出試験の時間、試験片の塗装面積、回流水路内の分析用試験水量及びS２４で分析した防汚剤の濃度が分かっているため、防汚剤の溶出速度を求めることができる（S２５）。防汚剤の定量は、公知の方法が使用でき、例えばＡＡＳ（原子吸光分析）やＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）の質量分析法により分析することで防汚剤（亜酸化銅の銅）を定量すればよい。 As shown in FIG. 4, artificial seawater, which is a test water for analysis, is put into a circulation type dissolution test apparatus having a circulation channel (S21). Next, the immersion test piece (not sampled with slime) to which the slime is attached after being immersed in the immersion test water for a predetermined time is installed in the circulating water channel (S22). Then, the test water for analysis is circulated, and after a lapse of a predetermined time, the test water for analysis in the circulation channel is sampled (S23). Then, the concentration of the antifouling agent in the sampled analytical test water is analyzed (S24). Since the time of the dissolution test, the coating area of the test piece, the amount of test water for analysis in the circulating water channel, and the concentration of the antifouling agent analyzed in S24 are known, the dissolution rate of the antifouling agent can be determined (S25). A known method can be used for the quantification of the antifouling agent. For example, the antifouling agent (copper of cuprous oxide) is analyzed by mass spectrometry such as AAS (atomic absorption spectrometry) or ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry). ) May be quantified.
図５に、防汚剤溶出試験（防汚剤溶出評価）の全体動作を模式的に示してある。試験片を分析用試験水に所定時間浸漬して防汚剤を溶出させ、分析用試験水をサンプリングする。そして、分析用試験水について、防汚剤を質量分析により定量し、防汚剤の溶出速度を算出する。 FIG. 5 schematically shows the overall operation of the antifouling agent elution test (antifouling agent elution evaluation). The test piece is immersed in the test water for analysis for a predetermined time to elute the antifouling agent, and the test water for analysis is sampled. Then, with respect to the test water for analysis, the antifouling agent is quantified by mass spectrometry, and the elution rate of the antifouling agent is calculated.
「防汚剤の性能評価」
上述した浸漬試験、防汚剤溶出試験は、並行して行うことができ、また多数の試験片を用いて、経時的な変化も調べることができる。
"Performance evaluation of antifouling agent"
The above-mentioned immersion test and antifouling agent dissolution test can be performed in parallel, and changes over time can also be examined using a large number of test pieces.
従って、浸漬試験水中における浸漬時間の経過に応じた、スライム量、防汚剤溶出速度の変化を調べることができる。 Therefore, it is possible to investigate changes in the amount of slime and the elution rate of the antifouling agent with the passage of the immersion time in the immersion test water.
例えば、スライム層の付着量は図６に示すように、徐々に増加する。一方、防汚剤の溶出速度は、図７のように、減少する。特に、スライムが塗膜の表面を覆うと、その後防汚剤の溶出速度は減少し、一方スライムの付着量の増加速度は、大きく増加する。このような関係から、スライムの付着量と、防汚剤の溶出速度の関係（相関）が図８のように、導かれる。 For example, the amount of the slime layer adhered gradually increases as shown in FIG. On the other hand, the elution rate of the antifouling agent decreases as shown in FIG. In particular, when slime covers the surface of the coating film, the elution rate of the antifouling agent decreases thereafter, while the rate of increase in the amount of slime adhered increases significantly. From such a relationship, the relationship (correlation) between the amount of slime adhered and the elution rate of the antifouling agent is derived as shown in FIG.
これによって、定量した前記付着物量及び/又は定量した前記防汚剤の前記溶出速度の関係から、将来的な前記付着物の前記付着物量を予測することができる。また、防汚塗料の評価が行える。すなわち、各種の防汚塗料について、このような試験を行うことで防汚剤を評価することができる。また、浸漬試験水の種類に応じた防汚剤の評価も可能となる。 Thereby, the future amount of the deposit can be predicted from the relationship between the quantified amount of the deposit and / or the quantified elution rate of the antifouling agent. In addition, the antifouling paint can be evaluated. That is, the antifouling agent can be evaluated by conducting such a test on various antifouling paints. In addition, it is possible to evaluate the antifouling agent according to the type of immersion test water.
「実施形態の効果」
以上のように、本実施形態によれば、極微量のスライム層を定量できる。従って、汚損初期に防汚剤の防汚効果を判定できる。従って、防汚塗料の防汚性能評価期間も、従来の数ヶ月の長期浸漬から、１０日間内程度に劇的に短縮することも可能になる。
"Effect of embodiment"
As described above, according to the present embodiment, a very small amount of slime layer can be quantified. Therefore, the antifouling effect of the antifouling agent can be determined at the initial stage of fouling. Therefore, the antifouling performance evaluation period of the antifouling paint can be dramatically shortened to about 10 days from the conventional long-term immersion of several months.
シリコーン樹脂系防汚塗料を塗布した試験片に付着した生物タンパク量定量試験を行った。図９に示すように浸漬期間が異なる２つの試験片（ＦＲＣ１−４，ＦＲＣ２−４）を用意した。ＦＲＣ１−４は、目視で付着物を認識できるが、ＦＲＣ２−４では目視では明確には認識できない。 A quantitative test was conducted on the amount of biological protein adhering to the test piece coated with the silicone resin antifouling paint. As shown in FIG. 9, two test pieces (FRC1-4 and FRC2-4) having different immersion periods were prepared. FRC1-4 can visually recognize the deposits, but FRC2-4 cannot clearly recognize them visually.
スパーテルを用い、６ｍｍ×５０ｍｍの面積で付着物を採取（３カ所）し、得られた付着物を塩酸加水分解し、タンパク質をアミノ酸に分解した。加水分解した試料のうち、１／１００をアミノ酸分析した。その結果を図１０に示す。図１０における上図が各アミノ酸の組成比であり、下図が上図の各アミノ酸の名前を示している。 Using a spatula, deposits were collected (3 locations) in an area of 6 mm × 50 mm, the obtained deposits were hydrolyzed with hydrochloric acid, and the protein was decomposed into amino acids. Of the hydrolyzed samples, 1/100 was amino acid analyzed. The result is shown in FIG. The upper figure in FIG. 10 shows the composition ratio of each amino acid, and the lower figure shows the name of each amino acid in the upper figure.
この結果から、２つの試験片ＦＲＣ１−４、ＦＲＣ２−４におけるアミノ酸の組成は、ほぼ同一であった。すなわち、スライム層を形成するタンパク質は同一であり、同一のバクテリアからなると推定される。 From this result, the composition of amino acids in the two test pieces FRC1-4 and FRC2-4 was almost the same. That is, it is presumed that the proteins forming the slime layer are the same and consist of the same bacteria.
また、分析結果から得られた各試験片についてのタンパク量は、ＦＲＣ１−４：２０．４±３．７μｇ，ＦＲＣ２−４：５．３±１．３μｇであった。 The amount of protein in each test piece obtained from the analysis results was FRC1-4: 20.4 ± 3.7 μg and FRC2-4: 5.3 ± 1.3 μg.
これより、十分なタンパク質の同定及びタンパク量の定量が行えることが確認された。特に、タンパク量は、スライムを構成する生物量に対応するため、付着生物量を適切に把握することができる。 From this, it was confirmed that sufficient protein identification and protein amount quantification can be performed. In particular, since the amount of protein corresponds to the amount of biomass constituting slime, the amount of attached biomass can be appropriately grasped.
なお、サンプルの実際の分析量はサンプリング量の１／１００であったことから、この実験の試験片程度の付着量の場合、１／１０の面積（６ｍｍ×５ｍｍ）程度で十分な量だったことになる。このように、本実施形態の分析方法によれば、サンプル量を非常に少なくすることができ、試験片も小さくできる。従って、試験装置を小型化することが容易になる。 Since the actual amount of analysis of the sample was 1/100 of the sampling amount, about 1/10 of the area (6 mm x 5 mm) was sufficient for the amount of adhesion of the test piece of this experiment. It will be. As described above, according to the analysis method of the present embodiment, the sample amount can be very small and the test piece can be made small. Therefore, it becomes easy to miniaturize the test apparatus.
船体に塗布する防汚剤について、短期間に防汚性能を評価できるため、どのような防汚剤を使用すべきかなどの判断に有用である。 Since the antifouling performance of the antifouling agent applied to the hull can be evaluated in a short period of time, it is useful for determining what kind of antifouling agent should be used.
また、上述の説明では、試験を実験室などで行うことを想定しているが、これに限らずオンサイトで行ってもよい。例えば、実際に海上を走行する船に本システムを搭載すれば、航海中や、港に停泊しているときなどに評価が行える。この際は、船底からのスライム層の採取装置を用意すればよい。また、防汚剤の溶出試験は、船底をそのまま利用することはできないが、試験片を船体に貼り付けておく等の方法であれば、浸漬試験片を得ることができ、防汚剤の溶出速度評価が行える。これらの場合、浸漬試験水は実際の海水となる。また、試験片を船体に貼り付けて試験を行なうことも可能である。 Further, in the above description, it is assumed that the test is performed in a laboratory or the like, but the present invention is not limited to this, and the test may be performed on-site. For example, if this system is installed on a ship that actually travels on the sea, evaluation can be performed during a voyage or when anchored at a port. In this case, a device for collecting the slime layer from the bottom of the ship may be prepared. Further, in the elution test of the antifouling agent, the bottom of the ship cannot be used as it is, but if the test piece is attached to the hull or the like, the immersion test piece can be obtained and the antifouling agent is eluted. Speed evaluation can be performed. In these cases, the immersion test water is the actual seawater. It is also possible to carry out the test by attaching the test piece to the hull.
また、海上を走行する船舶船底へのスライムの付着を対象としたが、河川、湖沼など淡水域を走行する船舶船底についての評価を行うこともできる。さらに、橋梁その他の水中構造物へのスライム層の形成の評価などにも利用可能である。また、配管系やプール等における防汚性能の評価にも利用が可能である。 In addition, although the target is the adhesion of slime to the bottom of a ship traveling on the sea, it is also possible to evaluate the bottom of a ship traveling in freshwater areas such as rivers and lakes. Furthermore, it can be used for evaluation of the formation of a slime layer on bridges and other underwater structures. It can also be used to evaluate antifouling performance in piping systems and pools.
１０ 試験片、１０ａ 浸漬試験片、１２ 浸漬手段、１４ 試料採取手段、１６ 採取試料、１８ 分析定量手段、１８ａ 加水分解手段、１８ｂ アミノ酸定量手段、２０ 溶出試験用浸漬手段、２２ 防汚剤溶出評価手段、２２ａ 分析用試験水採取手段、２２ｂ 質量分析手段、２２ｃ 溶出速度検出手段、２４ 防汚剤評価手段。
10 Specimen, 10a Immersion Specimen, 12 Immersion Means, 14 Sampling Means, 16 Sampling Samples, 18 Analytical Quantitative Means, 18a Hydrolysis Means, 18b Amino Acid Quantitative Means, 20 Dissolution Test Immersion Means, 22 Antifouling Agent Dissolution Evaluation Means, 22a analytical test water sampling means, 22b mass spectrometric means, 22c elution rate detecting means, 24 antifouling agent evaluation means.
Claims (13)
前記所定の浸漬時間が経過した後に前記試験片に付着した付着生物を含む付着物をサンプリングする試料採取ステップと、
サンプリングした前記付着物を生体分子分析法を用いて分析し前記付着物の付着物量を定量する分析定量ステップと、
を備えたことを特徴とする付着物の定量分析による防汚性能評価方法。 A dipping step in which a test piece coated with an antifouling agent is immersed in a dipping test water in which aquatic organisms are present until a predetermined dipping time elapses, and a dipping step.
A sampling step of sampling a deposit containing an attached organism attached to the test piece after the predetermined immersion time has elapsed, and a sampling step.
An analytical quantification step of analyzing the sampled deposits using a biomolecule analysis method and quantifying the amount of the deposits.
A method for evaluating antifouling performance by quantitative analysis of deposits.
前記試験片に付着した付着生物を含む付着物をサンプリングする試料採取手段と、
サンプリングした前記付着物を生体分子分析法を用いて分析し前記付着物量を定量する分析定量手段と、
を備えたことを特徴とする付着物の定量分析による防汚性能評価システム。 Immersion means for immersing the test piece coated with the antifouling agent in the immersion test water in which aquatic organisms are present, and
A sampling means for sampling deposits containing attached organisms attached to the test piece, and
Analytical quantification means for quantifying the amount of the deposits by analyzing the sampled deposits using a biomolecule analysis method.
An antifouling performance evaluation system by quantitative analysis of deposits, which is characterized by being equipped with.
前記溶出試験用浸漬手段の分析用試験水の一部をサンプリングして質量分析法を用いて前記防汚剤の溶出速度を求める防汚剤溶出評価手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０から請求項１２のうちの１項に記載の付着物の定量分析による防汚性能評価システム。
Dissolution test dipping means for immersing the test piece coated with the antifouling agent in analytical test water, and
An antifouling agent elution evaluation means for determining the elution rate of the antifouling agent by sampling a part of the analysis test water of the elution test dipping means and using a mass spectrometry method.
The antifouling performance evaluation system by quantitative analysis of the deposit according to claim 10 to claim 12, further comprising.
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