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公開番号2025015551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024187268,2021542111
出願日2024-10-24,2020-01-23
発明の名称固体表面上でバイオフィルムを視覚化及び定量化する方法
出願人ディディピースペシャルティエレクトロニックマテリアルズユーエス,エルエルシー
代理人個人,個人,個人
主分類C12Q 1/02 20060101AFI20250123BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】固体表面上でバイオフィルムを視覚化する方法を提供する。
【解決手段】この方法は、
(a)水性媒体と接触しており、且つ固体表面の少なくとも一部分が潜在的にバイオフィルムによって被覆されている固体表面を提供するステップと、
(b)水平位置で固体表面を維持し、そして固体表面を炭素粒子の水性分散体で被覆するステップと、
(c)過剰量の炭素粒子の水性分散体を表面から流すために、水平位置から少なくとも5の角度で固体表面を傾けるステップと、
(d)炭素粒子の水性分散体によって被覆されていない領域の有無を決定することによって、固体表面上に存在する任意のバイオフィルムを検出するステップと
を含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
固体表面上でバイオフィルムを視覚化する方法であって、
（ａ）水性媒体と接触しており、且つ固体表面の少なくとも一部分が潜在的にバイオフィルムによって被覆されている固体表面を提供するステップと、
（ｂ）水平位置で前記固体表面を維持し、前記固体表面を炭素粒子の水性分散体で被覆するステップと、
（ｃ）過剰量の炭素粒子の水性分散体を前記表面から流すために、水平位置から少なくとも５°の角度で前記固体表面を傾けるステップと、
（ｄ）炭素粒子の水性分散体によって被覆されていない領域の有無を決定することによって、前記固体表面上に存在する任意のバイオフィルムを検出するステップと
を含む、方法。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
前記固体表面がポリマー表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炭素粒子の水性分散体が墨汁である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
炭素粒子の水性分散体を含むバイオフィルムの写真イメージを得ることによって、前記バイオフィルムが検出される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記写真イメージをデジタル的に処理し、１ビットイメージが作成される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固体表面が、水平から少なくとも２０°の角度で傾けられる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記炭素粒子の水性分散体が、少なくとも０．１ｍＬ／ｃｍ
２
の量で前記表面に添加される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記炭素粒子の水性分散体が、０．５～１０重量％の炭素含有量を有する、請求項７に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、固体表面、特にポリマー表面上でバイオフィルムを視覚化及び定量化する方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
逆浸透（ＲＯ）及びナノ濾過（ＮＦ）膜要素におけるバイオフィルム成長（生物付着）は、依然としてＲＯ／ＮＦ市場の鍵となる課題の１つのままである。細菌が産生したバイオフィルムによる妨害は、ＲＯモジュール全体での圧力低下の増加を引き起こす可能性があり、そして液圧不均衡及びモジュールへの損傷の可能性を導くおそれがある。さらに、バイオフィルムは、膜輸送特性に影響を及ぼす可能性があり、流動を低下させる、膜間圧（ＴＭＰ）低下を生じる可能性がある。これらの影響のそれぞれが、操作エネルギーを増加させるが、膜性能を回復するために、頻繁なクリーニング（ＣＩＰ）も導く。典型的な方法は、バイオフィルムを染料で着色することを必要とする。これは不可逆であり得、また膜に有害であり得る。例えばＮ．Ｓｒｅｅｄｈａｒｅｔａｌ．，Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，２０１８，４２５：１２－２１は、膜を染色するためにクリスタルバイオレットを使用する方法を報告する。本発明は、バイオフィルム構造又は膜に永久的な影響を及ぼすことなく、バイオフィルム構造の強化された視覚化及び定量化のためのツールを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、固体表面上でバイオフィルムを視覚化する方法である。この方法は、
（ａ）水性媒体と接触しており、且つ固体表面の少なくとも一部分が潜在的にバイオフィルムによって被覆されている固体表面を提供するステップと、
（ｂ）水平位置で固体表面を維持し、そして固体表面を炭素粒子の水性分散体で被覆するステップと、
（ｃ）過剰量の炭素粒子の水性分散体を表面から流すために、水平位置から少なくとも５°の角度で固体表面を傾けるステップと、
（ｄ）炭素粒子の水性分散体によって被覆されていない領域の有無を決定することによって、固体表面上に存在する任意のバイオフィルムを検出するステップと
を含む。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
特に明記されない限り、全ての百分率は重量百分率（重量％）であり、そして全ての温度は℃である。特に明記されない限り、平均は算術平均である。実施例における全ての操作は、特に明記されない限り、室温（１８～２５℃）で実行された。好ましくは、本発明の方法は、３℃～４５℃、好ましくは１０℃～３５℃の範囲で実行される。
【０００５】
好ましくは、炭素粒子の水性分散体は「墨汁（インディアインク）」である。これは炭素粒子の水性分散体であり、この名称で製品が販売されている。好ましくは、炭素粒子は、２ミクロン以下、好ましくは１ミクロン以下、好ましくは０．７ミクロン以下の算術平均直径を有する。好ましくは、粒子は、少なくとも０．０１ミクロン、好ましくは少なくとも０．０５ミクロン、好ましくは少なくとも０．１ミクロンの算術平均直径を有する。上限及び下限は組み合わせ可能である。好ましくは、水性分散体の炭素含有量は、０．５～１０重量％、好ましくは１～９重量％、好ましくは２～８重量％である。水性分散体は、少量の他の物質、例えば、バインダー、界面活性剤等を含有してもよい。
【０００６】
好ましくは、固体表面は、ポリマー表面、好ましくは、膜、例えば、逆浸透、ナノ濾過又は過剰濾過膜である。好ましくは、ポリマー表面を形成するポリマーは、ポリアミド（例えば、ｍ－フェニレンジアミン又はピペラジン及びトリメソイルクロリドの重合単位を含む）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）又はポリオレフィン、好ましくはポリアミドである。
【０００７】
好ましくは、水性分散体は、水平位置で固体表面に適用され、次いで、過剰量のインクを除去するために表面を傾ける。好ましくは、少量のインクを、水平位置にあるポリマー表面の一隅に配置する。好ましくは、表面に添加されるインクの量は、表面の面積に基づき、少なくとも０．１ｍＬ／ｃｍ
２
、好ましくは少なくとも０．１１ｍＬ／ｃｍ
２
、好ましくは少なくとも０．１２ｍＬ／ｃｍ
２
、好ましくは少なくとも０．１３ｍＬ／ｃｍ
２
である。必要量よりも多い量は、それを傾けた時に単に表面から流れるため、インクの最大量は重要でない。典型的に０．２ｍＬ／ｃｍ
２
以下が必要とされる。好ましくは、使用時に液体が表面上を流れる方向でインクが流れるように、表面を傾ける。好ましくは、表面を、水平から少なくとも２０°、好ましくは少なくとも３０°、好ましくは８０°以下、好ましくは６０°以下、好ましくは５０°以下、好ましくは４０°以下の角度で傾ける。好ましくは、表面を、２～４０秒間、好ましくは少なくとも５秒間、好ましくは少なくとも１０秒間、好ましくは３０秒間以下、好ましくは２０秒間以下、傾ける。好ましくは、バイオフィルムを有する表面の面積は、視覚的観察から、好ましくはデジタル写真及びデジタルイメージ処理を用いて、計算によって決定される。
【０００８】
好ましくは、表面バイオフィルム定量化のためのイメージ処理は、以下：
（ａ）好ましくは、イメージ処理ソフトウェアを用いて、デジタルイメージを処理するステップと、
（ｂ）好ましくは、色チャネルをＲＧＢ空間に分割することによって、次いで、好ましくは、緑色層を選択し、そしてそれを８ビットグレイスケールに変換することによって、イメージを８ビットグレイスケールに変換するステップと、
（ｃ）好ましくは、黒色閾値を２５５から、（１０周期の単純移動平均で）色範囲あたりの画素数の一次導関数が０以下である色範囲まで調整することによって、イメージを１ビットに変換するステップと、
（ｄ）バイオフィルム画素（白画素）を１ビット空間の全画素数（ＰＴ）に対して分割することによって、バイオフィルム表面被覆百分率が算出されるステップと
を含む。
【０００９】
好ましくは、透明且つ明るい点として現れる生物付着が存在する面積の対比及び視覚化を強化するために、膜を下から照明する。好ましくは、試験されるポリマー表面は、少なくとも１００ルクス、好ましくは少なくとも３００ルクス、好ましくは４０００ルクス以下、好ましくは３０００ルク以下の平均明度を有する。
【実施例】
【００１０】
染色された試料の巨視的視覚的試験のために、０．６３倍～４倍の倍率を有するＬｅｉｃａＭＳ５ステレオ顕微鏡を使用し、試料の現実的な視覚化を可能にした。この機器は、２つの対物レンズ及び接眼レンズを用いて、２つの別個の光路を使用する。結果は、試料の３次元視覚化を生じるわずかに異なる視野角である。対象の下に電球を有することによって、透過光照明も可能である。照明は、生物付着が存在する面積の対比及び視覚化を強化するために使用される。カメラで捕獲される試料の面積は、ステレオ顕微鏡で使用される倍率レベル次第で、７．６～５１０．７ｍｍ
２
で変動可能である。イメージ取得のための１２メガピクセルデジタルカメラを使用して得られる写真の解像度は約１０μｍであると推定され、これはＬｅｉｃａＭＳ５ステレオ顕微鏡の回折限界と一致する。この技術は、１ビットイメージ上での、背景（黒色）からの画素からのバイオフィルム（白色）に相当する画素の分離に基づく。
（【００１１】以降は省略されています）

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