(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-01
(45)【発行日】2023-05-12
(54)【発明の名称】濃縮装置及び濃縮方法
(51)【国際特許分類】
C02F 1/44 20230101AFI20230502BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230502BHJP
C12N 1/02 20060101ALN20230502BHJP
【ＦＩ】
C02F1/44 A
C12M1/00
C12N1/02
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021013736
(22)【出願日】2021-01-29
(65)【公開番号】P2022117175
(43)【公開日】2022-08-10
【審査請求日】2022-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100188307
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 昌宏
(72)【発明者】
【氏名】松井 康弘
(72)【発明者】
【氏名】井上 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】片山 浩之
【審査官】目代 博茂
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－０８７０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－０７９３５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１７７７４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０２３７１４２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９０６１７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】KATAYAMA, Hiroyuki et al.，Development of a Virus Concentration Method and Its Application to Detection of Enterovirus and Norwalk Virus from Coastal Seawater，Applied and Environmental Microbiology，2002, Vol.68, No.3, P.1033-1039
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０２Ｆ１／４４
Ｂ０１Ｄ６１／００－７１／８２
Ｃ１２Ｎ１／００－１／３８
Ｃ１２Ｍ１／００－３／１０
Ｇ０１Ｎ３０／００－３０／９６
Ｇ０１Ｎ１／００－１／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
負電荷に帯電した陰電荷膜と、前記陰電荷膜の上流側に配置され、試料水を供給する試料水供給部と、
前記試料水供給部から前記陰電荷膜への流路上に配置された第１電磁弁と、
前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部と並列に配置され、酸性溶液を貯留する酸性溶液貯留タンクと、
前記酸性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第２電磁弁と、
前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部及び前記酸性溶液貯留タンクと並列に配置され、アルカリ性溶液を貯留するアルカリ性溶液貯留タンクと、
前記アルカリ性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第３電磁弁と、
前記陰電荷膜の下流側に配置され、流体を外部に排出する排出口と、
前記陰電荷膜から前記排出口への流路上に配置された第４電磁弁及び第１吸引ポンプと、
前記陰電荷膜の下流側において前記排出口と並列に配置され、流体を回収する回収容器と、
前記陰電荷膜から前記回収容器への流路上に配置された第５電磁弁と、
前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁、前記第４電磁弁及び前記第５電磁弁の開閉を制御する制御部と、
を備える、濃縮装置であって、
前記制御部は、
前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第１ステップと、
前記第２電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第２ステップと、
前記第３電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第４電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じる第３ステップと、
を順に実行する、濃縮装置。
【請求項2】
前記第１電磁弁の上流側において、前記試料水供給部と並列に配置され、前記試料水に対して混合する混合溶液を貯留する混合溶液貯留タンクをさらに備える、請求項１に記載の濃縮装置。
【請求項3】
前記混合溶液を下流側に送液する第１送液ポンプと、前記試料水を下流側に送液する第２送液ポンプと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１送液ポンプ及び前記第２送液ポンプによる送液を制御する、
請求項２に記載の濃縮装置。
【請求項4】
前記第１電磁弁の上流側において、前記試料水供給部から供給された前記試料水を貯蔵する加圧タンクをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の濃縮装置。
【請求項5】
前記回収容器の内部を陰圧にする第２吸引ポンプをさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の濃縮装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記第５電磁弁を閉じ、前記第２吸引ポンプを駆動することによって前記回収容器の内部を陰圧にする第４ステップと、
前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第４電磁弁を閉じ、前記第５電磁弁を開く第５ステップと、
を順に実行する、請求項５に記載の濃縮装置。
【請求項7】
前記濃縮装置は、一体化した１つの装置として構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の濃縮装置。
【請求項8】
前記濃縮装置は、全体が筐体の内部に収容されることにより一体化した装置として構成されている、請求項７に記載の濃縮装置。
【請求項9】
前記筐体は、ユーザが把持することが可能な持ち手を備える、請求項８に記載の濃縮装置。
【請求項10】
前記濃縮装置は、車輪をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の濃縮装置。
【請求項11】
負電荷に帯電した陰電荷膜と、前記陰電荷膜の上流側に配置され、試料水を供給する試料水供給部と、
前記試料水供給部から前記陰電荷膜への流路上に配置された第１電磁弁と、
前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部と並列に配置され、酸性溶液を貯留する酸性溶液貯留タンクと、
前記酸性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第２電磁弁と、
前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部及び前記酸性溶液貯留タンクと並列に配置され、アルカリ性溶液を貯留するアルカリ性溶液貯留タンクと、
前記アルカリ性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第３電磁弁と、
前記陰電荷膜の下流側に配置され、流体を外部に排出する排出口と、
前記陰電荷膜から前記排出口への流路上に配置された第４電磁弁及び第１吸引ポンプと、
前記陰電荷膜の下流側において前記排出口と並列に配置され、流体を回収する回収容器と、
前記陰電荷膜から前記回収容器への流路上に配置された第５電磁弁と、
を備える、濃縮装置が実行する方法であって、
前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第１ステップと、
前記第２電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第２ステップと、
前記第３電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第４電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じる第３ステップと、
を含む、濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、濃縮装置及び濃縮方法に関する。
【背景技術】
【0002】
細菌やウイルスなどを含む微生物は、一般的に中性からアルカリ性の水域では、負電荷を帯び、酸性の水域では正電荷を帯びるという性質を有する。従来、この性質を利用して、水中から微生物を捕捉する方法が知られている。例えば、非特許文献１には、陰電荷膜を用いて水中から微生物を捕捉する、陰電荷膜法が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】Katayama et al, “Development of a Virus Concentration Method and Its Application to Detection of Enterovirus and Norwalk Virus from Coastal Seawater”, Appl Environ Microbiol, 2002年3月, Vol. 68, No. 3, p.1033-1039
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、例えば、浄水場、下水処理場、水再生施設又は海水淡水化施設等の水処理インフラにおいて、陰電荷膜法を適用して水中のウイルスを検出することは容易ではない。例えば、水処理インフラの現場で陰電荷膜法を実施しようとする場合、陰電荷膜法による処理を行う専用の装置を作業員が現場で組み立てる必要があるため、作業員を手配する必要がある上、手間と時間を要する。また、水処理インフラで試料水を採水した後、水処理インフラの現場から離れた実験室で陰電荷膜法の処理を行う場合には、当該実験室まで適切に運搬及び保管するための、容器などの道具や、運搬作業が別途必要となる。この場合、採水現場と陰電荷膜の処理を行う実験室が離れているため、水処理インフラの施設における試料水の採水状況に応じて、陰電荷膜法を用いた対応方針を変更することが困難であるという問題も発生し得る。また、陰電荷膜法による処理を行う設備の操作は、作業員が行う必要があるため、作業員に負担がかかっていた。
【0005】
本開示は、陰電荷膜法による処理の利便性を向上可能な濃縮装置及び濃縮方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
幾つかの実施形態に係る濃縮装置は、負電荷に帯電した陰電荷膜と、前記陰電荷膜の上流側に配置され、試料水を供給する試料水供給部と、前記試料水供給部から前記陰電荷膜への流路上に配置された第１電磁弁と、前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部と並列に配置され、酸性溶液を貯留する酸性溶液貯留タンクと、前記酸性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第２電磁弁と、前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部及び前記酸性溶液貯留タンクと並列に配置され、アルカリ性溶液を貯留するアルカリ性溶液貯留タンクと、前記アルカリ性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第３電磁弁と、前記陰電荷膜の下流側に配置され、流体を外部に排出する排出口と、前記陰電荷膜から前記排出口への流路上に配置された第４電磁弁及び第１吸引ポンプと、前記陰電荷膜の下流側において前記排出口と並列に配置され、流体を回収する回収容器と、前記陰電荷膜から前記回収容器への流路上に配置された第５電磁弁と、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁、前記第４電磁弁及び前記第５電磁弁の開閉を制御する制御部と、を備える。これにより、濃縮装置における陰電荷膜法による処理が自動化されるため、陰電荷膜法による処理を行うに際し、作業員による労務負担を軽減することができる。そのため、陰電荷膜法による処理の利便性を向上可能である。
【0007】
一実施形態において、前記第１電磁弁の上流側において、前記試料水供給部と並列に配置され、前記試料水に対して混合する混合溶液を貯留する混合溶液貯留タンクをさらに備えてよい。これにより、混合溶液を混合した試料水を陰電荷膜に供給可能である。
【0008】
一実施形態において、前記混合溶液を下流側に送液する第１送液ポンプと、前記試料水を下流側に送液する第２送液ポンプと、をさらに備え、前記制御部は、前記第１送液ポンプ及び前記第２送液ポンプによる送液を制御してよい。これにより、試料水に対する混合溶液の混合量が制御部によって自動制御される。
【0009】
一実施形態において、前記第１電磁弁の上流側において、前記試料水供給部から供給された前記試料水を貯蔵する加圧タンクをさらに備えてよい。試料水を、一定以上の圧力で陰電荷膜に供給することができる。
【0010】
一実施形態において、前記制御部は、前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第１ステップと、前記第２電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第２ステップと、前記第３電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第４電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じる第３ステップと、を順に実行してよい。これにより、陰電荷膜法による処理が実行され、微生物の濃縮液が精製される。
【0011】
一実施形態において、前記回収容器の内部を陰圧にする第２吸引ポンプをさらに備えてよい。これにより、回収容器の内部を陰圧にして、濃縮液を回収容器に引き込むことができる。
【0012】
一実施形態において、前記制御部は、前記第５電磁弁を閉じ、前記第２吸引ポンプを駆動することによって前記回収容器の内部を陰圧にする第４ステップと、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第４電磁弁を閉じ、前記第５電磁弁を開く第５ステップと、を順に実行してよい。これにより、陰電荷膜法による処理において、微生物の濃縮液が適切に回収容器に回収される。
【0013】
一実施形態において、前記濃縮装置は、一体化した１つの装置として構成されていてよい。これにより、陰電荷膜法による処理を行うことが必要な場所に、濃縮装置を運搬することができる。そのため、陰電荷膜法による処理の利便性が高まる。
【0014】
一実施形態において、前記濃縮装置は、全体が筐体の内部に収容されることにより一体化した装置として構成されていてよい。これにより、濃縮装置の運搬が容易になるとともに、濃縮装置内部の各機構が保護される。
【0015】
一実施形態において、前記筐体は、ユーザが把持することが可能な持ち手を備えてよい。これにより、持ち手を把持して、濃縮装置を持ち運ぶことが可能になる。
【0016】
一実施形態において、前記濃縮装置は、車輪をさらに備えてよい。これにより、濃縮装置を地面を走行させて運搬可能になる。
【0017】
幾つかの実施形態に係る濃縮方法は、負電荷に帯電した陰電荷膜と、前記陰電荷膜の上流側に配置され、試料水を供給する試料水供給部と、前記試料水供給部から前記陰電荷膜への流路上に配置された第１電磁弁と、前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部と並列に配置され、酸性溶液を貯留する酸性溶液貯留タンクと、前記酸性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第２電磁弁と、前記陰電荷膜の上流側において前記試料水供給部及び前記酸性溶液貯留タンクと並列に配置され、アルカリ性溶液を貯留するアルカリ性溶液貯留タンクと、前記アルカリ性溶液貯留タンクから前記陰電荷膜への流路上に配置された第３電磁弁と、前記陰電荷膜の下流側に配置され、流体を外部に排出する排出口と、前記陰電荷膜から前記排出口への流路上に配置された第４電磁弁及び第１吸引ポンプと、前記陰電荷膜の下流側において前記排出口と並列に配置され、流体を回収する回収容器と、前記陰電荷膜から前記回収容器への流路上に配置された第５電磁弁と、を備える、濃縮装置が実行する濃縮方法であって、前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第２電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第１ステップと、前記第２電磁弁及び前記第４電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第３電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じ、前記第１吸引ポンプを駆動させる第２ステップと、前記第３電磁弁を開き、前記第１電磁弁、前記第２電磁弁、前記第４電磁弁及び前記第５電磁弁を閉じる第３ステップと、を含む。これにより、濃縮装置における陰電荷膜法による処理が自動化されるため、陰電荷膜法による処理を行うに際し、作業員による労務負担を軽減することができる。そのため、陰電荷膜法による処理の利便性を向上可能である。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、陰電荷膜法による処理の利便性を向上可能な濃縮装置及び濃縮方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0021】
まず、陰電荷膜法によって細菌やウイルスなどを含む微生物の濃縮液を精製する設備の比較例について説明する。本明細書では、一例として、ウイルスの濃縮液を精製する場合について説明するが、細菌などの他の微粒子に対しても、同様の設備及び方法を適用可能である。細菌やウイルスなどを含む微生物は、中性からアルカリ性の水域では、負電荷に帯電するという性質を有する。陰電荷膜法による処理を実行する試料水は、中性からアルカリ性であるため、これらの微生物は、試料水中で負電荷に帯電している。
【0022】
図１は、陰電荷膜法の処理を実行可能な設備の比較例を説明するための概略構成図である。図１に示すように、比較例に係る設備１は、陰電荷膜２と、アスピレータ３と、吸引ビン４と、を備える。図１において、各構成要素を結合する実線は、流体を流す配管を示す。
【0023】
陰電荷膜２は、負電荷に帯電した膜であり、例えばMillipore社製の混合セルロース膜（以下、単に「ＨＡ膜」とも言う）を用いることができる。陰電荷膜２には、ウイルスを捕捉可能で、水分子などの流体を構成する分子を透過可能な孔が設けられている。陰電荷膜２の孔の孔径は、陰電荷膜２で捕捉するウイルス等に応じて、適宜定められてよい。
【0024】
陰電荷膜２の上流側には、流体を供給するための配管５が設けられている。図１に示す比較例では、配管５には、それぞれの手順ごとに３本の異なる配管５ａ、５ｂ及び５ｃを手動で繋ぎ変えることで、それぞれ異なる流体が配管５を経由して陰電荷膜２に供給される。配管５に配管５ａ、５ｂ及び５ｃが繋ぎ変えられる代わりに、配管５に投入する溶液を変えることで、それぞれ異なる流体が配管５を経由して陰電荷膜２に供給されてもよい。
【0025】
３本の配管５ａ、５ｂ及び５ｃのうち第１配管５ａは、配管５と、試料水供給口６とをつなぐ配管である。試料水供給口６からは、ウイルスを含みうる試料水が第１配管５ａに供給される。なお、試料水供給口６からは、水処理インフラの施設から採水された試料水に、所定の溶液が混合された溶液が供給されてもよい。所定の溶液は、例えば塩化マグネシウム溶液であってよい。所定の溶液には、試料水の性質に応じて適宜の溶液が用いられてよい。また、所定の溶液は、試料水の性質に応じて、用いられなくてもよい。
【0026】
３本の配管５ａ、５ｂ及び５ｃのうち第２配管５ｂは、配管５と、酸性の水溶液が貯留された酸性溶液貯留タンク７とをつなぐ配管である。酸性溶液貯留タンク７からは、酸性の水溶液が第２配管５ｂに供給される。本明細書では、酸性の水溶液は、一例として硫酸溶液であるとして説明するが、これに限られない。
【0027】
３本の配管５ａ、５ｂ及び５ｃのうち第３配管５ｃは、配管５と、アルカリ性の水溶液が貯留されたアルカリ性溶液貯留タンク８とをつなぐ配管である。アルカリ性溶液貯留タンク８からは、アルカリ性の水溶液が第３配管５ｃに供給される。本明細書では、アルカリ性の水溶液は、一例として水酸化ナトリウム水溶液であるとして説明するが、これに限られない。
【0028】
各手順で連結された３本の配管５ａ、５ｂ及び５ｃのそれぞれから、配管５を介して、陰電荷膜２に流体が供給される。陰電荷膜２には、試料水、酸性の水溶液及びアルカリ性の水溶液のいずれか１つのみが、同じタイミングで供給される。すなわち、同じタイミングで、試料水、酸性の水溶液及びアルカリ性の水溶液の２つ以上が供給されないように、それぞれの手順ごとに配管５ａ、５ｂ及び５ｃが手動で繋ぎ変えられる。
【0029】
アスピレータ３は、陰電荷膜２に対して下流側に配置される。アスピレータ３は、減圧状態を作り出すことにより、陰電荷膜２に供給された流体を引き込む。図１に示す比較例では、試料水及び酸性の水溶液が陰電荷膜２に供給される場合に、アスピレータ３が駆動されて、流体がアスピレータ３側に引き込まれ、外部に排出される。
【0030】
吸引ビン４は、陰電荷膜２に対して下流に配置され、アスピレータ３と並列に配置される。吸引ビン４は、減圧状態を作り出すことにより、陰電荷膜２に供給された流体を引き込んで、内部に設けられた濃縮液回収容器１０に、流体を回収する。図１に示す比較例では、アルカリ性の水溶液が陰電荷膜２に供給される場合に、流体が吸引ビン４に引き込まれ、濃縮液回収容器１０に回収される。
【0031】
次に、図１の比較例に係る設備を用いた、陰電荷膜法による処理方法について説明する。図２から図４は、図１の設備１により実行される陰電荷膜法の処理手順を説明するための概略図である。図２から図４における太線は、流体の流れを表す。
【0032】
まず、配管５に第１配管５ａが接続され、アスピレータ３が駆動されることによって、図２に示すように、試料水が試料水供給口６から第１配管５ａを経由して陰電荷膜２に供給される。試料水が陰電荷膜２を通ると、試料水中に含まれる陽イオンは、正電荷に帯電しているため、負電荷に帯電した陰電荷膜２に捕捉される。また、試料水中に含まれるウイルスは、陰電荷膜２の孔よりも大きいため、陰電荷膜２に捕捉される。陰電荷膜２として、このときにウイルスを捕捉可能なものが使用される。例えば、陰電荷膜２として、孔径０．４５μｍ、口径１３－９０ｍｍのＨＡ膜を使用することができる。陽イオン及びウイルスが捕捉された試料水は、アスピレータ３により、陰電荷膜２の下流に配置された配管１１及び１１ａを通して排水される。
【0033】
次に、第１配管５ａに代えて第２配管５ｂが配管５に接続され、アスピレータ３が駆動されることによって、図３に示すように、酸性溶液貯留タンク７から第２配管５ｂを通り硫酸溶液が陰電荷膜２に供給される。これにより、陰電荷膜２の酸洗浄が行われる。つまり、硫酸溶液を陰電荷膜２に供給し、アスピレータ３で下流に流すことにより、陰電荷膜２に捕捉された陽イオンが、陰電荷膜２からはがされて硫酸溶液とともに配管１１及び１１ａを通して排水される。硫酸溶液は、酸洗浄が可能な任意のものであってよく、例えばｐＨ３．０で、０．５ｍＭの硫酸溶液を用いることができる。また、硫酸溶液は、適宜の量が供給されてよく、例えば供給された試料水の１０分の１の容量が供給されてよい。酸洗浄により、陰電荷膜２にはウイルスが付着して残っている状態となる。
【0034】
そして、第２配管５ｂに代えて第３配管５ｃが配管５に接続され、図４に示すように、アルカリ性溶液貯留タンク８から第３配管５ｃを通り水酸化ナトリウム水溶液が陰電荷膜２に供給される。これにより、陰電荷膜２に捕捉され、負電荷に帯電したウイルスが、陰電荷膜２からはがされて水酸化ナトリウム水溶液とともに、配管１１及び１１ｂを通って吸引ビン４に流れ、濃縮液回収容器１０に回収される。水酸化ナトリウム水溶液は、ウイルスを回収可能な任意のものであってよく、例えばｐＨ１０．５－１０．８で、１．０ｍＭの水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。また、水酸化ナトリウム水溶液は、適宜の量が供給されてよく、例えば１－１０ｍｌが供給されてよい。
【0035】
なお、濃縮液回収容器１０には、ウイルスを回収した水酸化ナトリウム水溶液を中和するための溶液が、予め入れられていることが好ましい。例えば、濃縮液回収容器１０には、５－５０μｌの０．２Ｎの硫酸溶液と、１０－１００μｌのｐＨ８．０の緩衝液とが、予め入れられていることが好ましい。
【0036】
【0037】
上述した設備１による陰電荷膜法は、例えば、浄水場、下水処理場、水再生施設又は海水淡水化施設等の水処理インフラに適用可能である。しかしながら、水処理インフラに対して、上述の設備１による陰電荷膜法を適用するに際し、例えば水処理インフラの現場で陰電荷膜法を実施しようとする場合、処理で使用する設備１を、作業員が現場で組み立てる必要がある。また、設備１を用いて陰電荷膜法による処理を行う場合には、上述したように配管を繋ぎ変える作業を、作業員が行う必要がある。そのため、設備１の組立て・解体や、配管の繋ぎ変えを行うことが可能な技能を持った作業員を手配する必要がある。また、設備１の組立て及び解体のための手間と時間が必要となる。採水対象となる水処理インフラが屋外にある場合、追加的な設備が必要となる可能性があり、その場合、さらなる手間と時間が必要となり得る。さらに、現場でのトラブル対応に備えて、現場に常時作業員を配置しておく必要がある。また、水処理インフラの現場では、施設への立ち入り人数や時間が制限される場合があり、多くの作業員を派遣できなかったり、作業や採水にかけられる時間を長く確保できなかったりする場合がある。
【0038】
また、水処理インフラで試料水を採水した後、水処理インフラの現場から離れた実験室で陰電荷膜法の処理を行う場合には、当該実験室まで適切に運搬及び保管するための、容器などの道具や、運搬作業が別途必要となる。この場合、採水現場と陰電荷膜の処理を行う実験室が離れているため、水処理インフラの施設における試料水の採水状況に応じて、陰電荷膜法を用いた対応方針を変更することが困難であるという問題も発生し得る。
【0039】
また、陰電荷膜法は、細菌やウイルスなどの微生物を高い回収率で捕捉可能であるが、設備１において、図２から図４を参照して説明した作業は、作業員が行う必要があった。そのため、作業員に負担がかかっていた。また、図２から図４を参照して説明した作業を的確に行うことは容易ではなく、また、煩雑である。特に、水処理インフラでの緊急時や非常時に水質管理を行う必要が生じた場合、必ずしも、陰電荷膜法を行う設備１の作業に精通していない担当者が、設備１の運転作業を実施する必要が生じることがあり、的確な作業が行われない結果、適切に微生物を回収できないおそれがある。
【0040】
また、実務上は、水処理インフラの運転管理や水質管理を行うに際しては、必ずしも、陰電荷膜法を行うに適した設備や環境の条件が整っていない場合があり、より簡便に陰電荷膜法の処理を実施可能であることが望まれる。陰電荷膜法の処理の煩雑さに起因し、特に立入り制限が厳格な水処理インフラにおいては、単発的な試料採取による陰電荷膜法の実施が行われるに留まらざるを得ないという問題もある。
【0041】
以下、上述した問題を解決可能な濃縮装置について説明する。
【0042】
図５は、本開示の一実施形態に係る濃縮装置１００の概略構成図である。図５に示すように、濃縮装置１００は、制御部１０１と、陰電荷膜１０２と、第１吸引ポンプ１０３と、第２吸引ポンプ１０４と、混合溶液貯留タンク１０５と、試料水供給部１０６と、酸性溶液貯留タンク１０７と、アルカリ性溶液貯留タンク１０８と、加圧タンク１０９と、濃縮液回収容器１１０と、を備える。図５において、各構成要素を結合する実線は、流体を流す配管を示す。図５に示すように、濃縮装置１００は、さらに、第１送液ポンプＰ１と、第２送液ポンプＰ２と、第１流量計Ｍ１と、第２流量計Ｍ２と、第３流量計Ｍ３と、圧力センサＳと、第１電磁弁Ｖ１と、第２電磁弁Ｖ２と、第３電磁弁Ｖ３と、第４電磁弁Ｖ４と、第５電磁弁Ｖ５と、第６電磁弁Ｖ６と、を備える。図５において、各構成要素を結合する破線は、制御部１０１との間で送受信させる信号の送信経路を示す。
【0043】
制御部１０１は、濃縮装置１００が備える各構成要素をはじめとして、濃縮装置１００の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部１０１は、第１吸引ポンプ１０３と、第２吸引ポンプ１０４と、第１送液ポンプＰ１と、第２送液ポンプＰ２と、第１電磁弁Ｖ１と、第２電磁弁Ｖ２と、第３電磁弁Ｖ３と、第４電磁弁Ｖ４と、第５電磁弁Ｖ５と、第６電磁弁Ｖ６と、に対し、制御信号を送信することにより、これらの構成要素の制御を行う。また、制御部１０１は、第１流量計Ｍ１、第２流量計Ｍ２及び第３流量計Ｍ３から、測定された流量に関する情報を取得するとともに、圧力センサＳから、測定された圧力に関する情報を取得する。制御部１０１により実行される処理は、マイクロコンピュータ、Raspberry Pi又はArduino等により設計されてよいが、これらに限られるものではない。制御部１０１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成される。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば濃縮装置１００の内部又は外部の記憶媒体等に格納される。
【0044】
陰電荷膜１０２は、負電荷に帯電した膜であり、例えばＨＡ膜を用いることができる。陰電荷膜１０２は、図１に示した比較例の陰電荷膜２と同様に構成されていてよい。
【0045】
陰電荷膜１０２の上流側には、流体を供給するための上流側配管１１１が設けられている。上流側配管１１１には、３本の異なる配管１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃが連結されており、これら３本の配管１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃから、それぞれ異なる流体が上流側配管１１１を経由して陰電荷膜２に供給される。
【0046】
第１配管１１１ａは、上流側配管１１１と、加圧タンク１０９とをつなぐ配管である。第１配管１１１ａには第１電磁弁Ｖ１が設けられている。第１電磁弁Ｖ１は、試料水供給部１０６から陰電荷膜１０２への流路上に配置され、加圧タンク１０９に貯蔵された流体の陰電荷膜１０２への供給を制御する。加圧タンク１０９の上流側には、混合溶液貯留タンク１０５と試料水供給部１０６とが設けられている。
【0047】
混合溶液貯留タンク１０５には、試料水供給部１０６から供給される試料水に対して混合される溶液（以下、単に「混合溶液」とも言う）が貯留されている。混合溶液は、例えば塩化マグネシウム溶液であってよいが、これに限られるものではない。所定の溶液には、試料水の性質に応じて適宜の溶液が用いられてよい。本実施形態では、混合溶液は、塩化マグネシウム溶液であるとして、以下説明する。混合溶液貯留タンク１０５には、塩化マグネシウム溶液を供給する第４配管１１２ａが連結され、第４配管１１２ａを介して、加圧タンク１０９に繋がる混合配管１１２に、塩化マグネシウム溶液が供給される。第４配管１１２ａには、塩化マグネシウム溶液の流量を制御する第１送液ポンプＰ１と、第４配管１１２ａの内部を流れる流体の流量を測定する第１流量計Ｍ１とが配置されている。第１流量計Ｍ１が測定した流量に関する情報は制御部１０１に送信され、制御部１０１は、取得した流量に関する情報に基づいて第１送液ポンプＰ１による送液を制御する。
【0048】
試料水供給部１０６は、水処理プラントから採水された試料水を供給する。試料水供給部１０６は、水処理プラントからホース又はチューブなどで採水された試料水を供給する機構として構成されていてもよく、水処理プラントで採水された試料水を貯水するタンクとして構成されていてもよい。試料水供給部１０６には、試料水を供給する第５配管１１２ｂが連結され、第５配管１１２ｂを介して、加圧タンク１０９に繋がる混合配管１１２に、試料水が供給される。第５配管１１２ｂには、試料水の流量を制御する第２送液ポンプＰ２と、第５配管１１２ｂの内部を流れる流体の流量を測定する第２流量計Ｍ２とが配置されている。第２流量計Ｍ２が測定した流量に関する情報は制御部１０１に送信され、制御部１０１は、取得した流量に関する情報に基づいて第２送液ポンプＰ２による送液を制御する。
【0049】
第１送液ポンプＰ１及び第２送液ポンプＰ２は、流体を下流側に送液可能なポンプである。第１送液ポンプＰ１及び第２送液ポンプＰ２は、例えば、軟質チューブをローラーでしごいて送液するペリスタポンプ（登録商標）であってもよい。第１送液ポンプＰ１及び第２送液ポンプＰ２を用いることにより、試料水に対する混合溶液の混合量が制御部１０１によって自動制御される。
【0050】
試料水と、塩化マグネシウム溶液とは、同時に混合配管１１２に供給され、混合配管１１２で混合されて、加圧タンク１０９に供給される。加圧タンク１０９は、試料水と塩化マグネシウム溶液とが混合された溶液（以下、単に「混合後溶液」とも言う）を保管するタンクである。加圧タンク１０９は、大気圧より高い圧力を加えた状態で、混合後溶液を密閉保管することが可能である。加圧タンク１０９には圧力センサＳが取り付けられている。圧力センサＳは、加圧タンク１０９の内部の圧力を測定し、測定した圧力に関する情報を制御部１０１に送信する。
【0051】
第２配管１１１ｂは、上流側配管１１１と、酸性溶液貯留タンク１０７とをつなぐ配管である。酸性溶液貯留タンク１０７は、酸性の水溶液（酸性溶液）を貯留するタンクである。本明細書では、酸性の水溶液は、一例として硫酸溶液であるとして説明するが、これに限られない。第２配管１１１ｂには第２電磁弁Ｖ２が設けられている。第２電磁弁Ｖ２は、酸性溶液貯留タンク１０７から陰電荷膜１０２への流路上に配置され、酸性溶液貯留タンク１０７に貯蔵された酸性の水溶液の陰電荷膜１０２への供給を制御する。
【0052】
第３配管１１１ｃは、上流側配管１１１と、アルカリ性溶液貯留タンク１０８とをつなぐ配管である。アルカリ性溶液貯留タンク１０８は、アルカリ性の水溶液（アルカリ性溶液）を貯留するタンクである。本明細書では、アルカリ性の水溶液は、一例として水酸化ナトリウム水溶液であるとして説明するが、これに限られない。第３配管１１１ｃには第３電磁弁Ｖ３が設けられている。第３電磁弁Ｖ３は、アルカリ性溶液貯留タンク１０８から陰電荷膜１０２への流路上に配置され、アルカリ性溶液貯留タンク１０８に貯蔵されたアルカリ性の水溶液の陰電荷膜１０２への供給を制御する。
【0053】
陰電荷膜１０２の下流側には、陰電荷膜１０２を通った流体を排出するための下流側配管１１３が設けられている。下流側配管１１３には、２本の異なる配管１１３ａ及び１１３ｂが連結されている。
【0054】
第６配管１１３ａには、第４電磁弁Ｖ４と、第１吸引ポンプ１０３と、第３流量計Ｍ３とが設けられている。第６配管１１３ａは、排出口１１４から流体を排出する。第４電磁弁Ｖ４は、陰電荷膜１０２から排出口１１４への流路上に配置され、陰電荷膜１０２を通った流体の、第６配管１１３ａからの排出を制御する。第１吸引ポンプ１０３は、陰電荷膜１０２から、第６配管１１３ａ側に流体を引き込むポンプである。第１吸引ポンプ１０３は、例えば減圧状態を作り出すことによって流体を引き込むアスピレータにより構成されている。第３流量計Ｍ３は、第６配管１１３ａの内部を流れる流体の流量を測定する。第３流量計Ｍ３が測定した流量に関する情報は制御部１０１に送信され、制御部１０１は、取得した流量に関する情報に基づいて第１吸引ポンプ１０３による流体の引き込みを制御する。
【0055】
第７配管１１３ｂには、第５電磁弁Ｖ５が設けられている。第７配管１１３ｂは、下流側配管１１３と、濃縮液回収容器１１０とをつなぐ配管である。第５電磁弁Ｖ５は、陰電荷膜１０２から回収容器１１０への流路上に配置され、陰電荷膜１０２を通った流体の、濃縮液回収容器１１０への引き込みを制御する。濃縮液回収容器１１０は、陰電荷膜１０２で捕捉されたウイルスを含む流体（濃縮液）を回収する容器である。濃縮液回収容器１１０は、密閉可能な容器により構成されている。
【0056】
濃縮液回収容器１１０には、配管１１４が取り付けられている。配管１１４には、第６電磁弁Ｖ６と、第２吸引ポンプ１０４とが設けられている。配管１１４は、配管１１４の一端が濃縮液回収容器１１０の内部の空間に位置するように配置される。第２吸引ポンプ１０４は、濃縮液回収容器１１０の内部の気体を引き込んで外部に排出するポンプである。第６電磁弁Ｖ６は、濃縮液回収容器１１０の内部の気体の、外部への引き込みを制御する。
【0057】
濃縮装置１００は、一体化（パッケージ化）した１つの装置として構成されている。濃縮装置１００は、例えばＬ字アングル等のフレームを用いて形成された構造体に各機能部が固定されることにより、全体として一体化した装置として構成されていてよい。
【0058】
あるいは、濃縮装置１００は、図５に模式的に示すように、全体が、例えばジュラルミンケースなどの筐体１２０の内部に収容されることにより、一体化した装置として構成されていてもよい。筐体１２０に収容されることにより、濃縮装置１００の運搬が容易になるとともに、濃縮装置１００内部の各機構が保護される。濃縮装置１００は、筐体１２０の外部から電力を取得するための電源ケーブルをさらに備えていてもよい。あるいは、濃縮装置１００は、筐体１２０の内部に、電力を供給可能なバッテリ等の電力源を備えていてもよい。濃縮装置１００は、筐体１２０の外部に、ユーザが手で把持することが可能な持ち手を備えていてもよい。濃縮装置１００が持ち手を備えることにより、ユーザは、持ち手を把持して、濃縮装置１００を持ち運び可能である。
【0059】
フレーム又は筐体１２０により一体化された濃縮装置１００は、車輪を備えていてもよい。車輪は例えば筐体１２０に設けられてもよい。車輪により、ユーザは、濃縮装置１００を地面を走行させて運搬可能となる。
【0060】
次に、図５に示した濃縮装置１００による陰電荷膜法の処理手順について、図６から図１１を参照して説明する。図６から図１０は、濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の各ステップを説明するための概略図である。図６から図１０における太線は、流体の流れを表す。図１１は、濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の各ステップにおいて制御部１０１により制御される機能部を、一覧で示す図である。図１１において、「開」は、電磁弁が開いていることを示し、「閉」は、電磁弁が閉じていることを示す。また、図１１において、「on」は、第１送液ポンプＰ１、第２送液ポンプＰ２、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３、圧力センサＳ、第１吸引ポンプ１０３及び第２吸引ポンプ１０４が駆動されていることを示し、「off」は、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３、圧力センサＳ、第１吸引ポンプ１０３及び第２吸引ポンプ１０４が停止されていることを示す。
【0061】
濃縮装置１００による陰電荷膜法の処理は、制御部１０１による制御によって実現される。すなわち、濃縮装置１００では、陰電荷膜法の処理が自動化されている。具体的には、制御部１０１は、第１電磁弁Ｖ１から第６電磁弁Ｖ６と、第１送液ポンプＰ１と、第２送液ポンプＰ２と、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３と、圧力センサＳと、第１吸引ポンプ１０３及び第２吸引ポンプ１０４と、を制御することにより、陰電荷膜法の処理を実行する。
【0062】
図６は、図５の濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の第１ステップを説明するための概略図である。第１ステップにおいて、図１１に示すように、制御部１０１は、第１電磁弁Ｖ１及び第４電磁弁Ｖ４を開き、その他の電磁弁を閉じる。また、制御部１０１は、第１送液ポンプＰ１と、第２送液ポンプＰ２と、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３と、圧力センサＳと、第１吸引ポンプ１０３とを駆動し、第２吸引ポンプ１０４を停止させた状態にする。
【0063】
これにより、制御部１０１は、第１流量計Ｍ１及び第２流量計Ｍ２から、それぞれ第４配管１１２ａ及び第５配管１１２ｂの流量に関する情報を取得する。制御部１０１は、取得した流量に関する情報に基づき、第１送液ポンプＰ１及び第２送液ポンプＰ２を制御する。
【0064】
第１ステップでは、第１電磁弁Ｖ１及び第４電磁弁Ｖ４が開かれ、第１吸引ポンプ１０３が駆動されていることにより、図６に示すように、試料水と塩化マグネシウム溶液とが混合配管１１２で混合され、加圧タンク１０９から陰電荷膜１０２に供給される。制御部１０１は、第１流量計Ｍ１、第２流量計Ｍ２、第１送液ポンプＰ１及び第２送液ポンプＰ２を連動して制御することにより、試料水と塩化マグネシウム溶液とを混合配管１１２で混合することができる。
【0065】
制御部１０１は、圧力センサＳから、加圧タンク１０９の圧力に関する情報を取得する。制御部１０１は、混合配管１１２で混合された混合後溶液を、一定量以上陰電荷膜１０２に供給する場合には、加圧タンク１０９を加圧させて、陰電荷膜１０２に供給してよい。これにより、混合後溶液を、一定以上の圧力で陰電荷膜１０２に供給することができる。なお、濃縮装置１００の仕様により、混合後溶液を加圧する必要がない場合には、濃縮装置１００は、加圧タンク１０９を備えていなくてもよい。
【0066】
混合配管１１２で混合された混合後溶液は、陰電荷膜１０２に供給されて、溶液中の陽イオンとウイルスとが捕捉される。陰電荷膜１０２からは、陽イオンとウイルスとが捕捉された後の液体が、第６配管１１３ａから外部に排出される。このとき、排出される液体の流量が第３流量計Ｍ３により測定され、測定された流量に関する情報が制御部１０１に送信される。制御部１０１は、取得した流量に関する情報に基づき第１吸引ポンプ１０３による吸引量を制御することができる。
【0067】
制御部１０１は、例えば第１ステップを開始してから所定時間経過した後、又は、第１ステップにおいて所定量の流体を排出した後、などの適宜定められたタイミングで、第１ステップを終了し、第２ステップに移行する。
【0068】
図７は、図５の濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の第２ステップを説明するための概略図である。第２ステップにおいて、図１１に示すように、制御部１０１は、第２電磁弁Ｖ２及び第４電磁弁Ｖ４を開き、その他の電磁弁を閉じる。また、制御部１０１は、第３流量計Ｍ３及び第１吸引ポンプ１０３を駆動し、第１送液ポンプＰ１、第２送液ポンプＰ２、第１流量計Ｍ１、第２流量計Ｍ２、圧力センサＳ及び第２吸引ポンプ１０４を停止させた状態にする。
【0069】
これにより、図７に示すように、酸性溶液貯留タンク１０７から陰電荷膜１０２に硫酸溶液が供給される。これにより、陰電荷膜１０２の酸洗浄が行われ、陰電荷膜１０２に捕捉された陽イオンが、陰電荷膜２からはがされて硫酸溶液とともに下流側に流れる。酸洗浄された後の液体は、第６配管１１３ａから外部に排出される。このとき、排出される液体の流量が第３流量計Ｍ３により測定され、測定された流量に関する情報が制御部１０１に送信される。制御部１０１は、取得した流量に関する情報に基づき第１吸引ポンプ１０３による吸引量を制御することができる。
【0070】
制御部１０１は、第２ステップにおいて、供給された硫酸溶液を全て外部に排出させた後、第２ステップを終了し、第３ステップに移行する。
【0071】
図８は、図５の濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の第３ステップを説明するための概略図である。第３ステップにおいて、図１１に示すように、制御部１０１は、第３電磁弁Ｖ３を開き、その他の電磁弁を閉じる。また、制御部１０１は、第１送液ポンプＰ１、第２送液ポンプＰ２、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３、圧力センサＳ、第１吸引ポンプ１０３及び第２吸引ポンプ１０４を停止させた状態にする。
【0072】
これにより、図８に示すように、酸性溶液貯留タンク１０７から陰電荷膜１０２に水酸化ナトリウム水溶液が供給される。水酸化ナトリウム水溶液は、陰電荷膜１０２の膜面に流れる。濃縮装置１００は、必要に応じて、このときに配管内の空気抜きをするための機構を別途備えていてもよい。水酸化ナトリウム水溶液は、陰電荷膜１０２上で数ｍｍの厚さとなる量が、供給されることが好ましい。
【0073】
制御部１０１は、陰電荷膜１０２に水酸化ナトリウム水溶液を供給すると、第３ステップを終了し、第４ステップに移行する。
【0074】
図９は、図５の濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の第４ステップを説明するための概略図である。第４ステップにおいて、図１１に示すように、制御部１０１は、第６電磁弁Ｖ６を開き、その他の電磁弁を閉じる。また、制御部１０１は、第２吸引ポンプ１０４を駆動し、第１送液ポンプＰ１、第２送液ポンプＰ２、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３、圧力センサＳ及び第１吸引ポンプ１０３を停止させた状態にする。
【0075】
これにより、濃縮液回収容器１１０の内部の空間から気体が外部に排出され、濃縮液回収容器１１０の内部が陰圧となる。
【0076】
制御部１０１は、例えば、第４ステップを開始してから予め定められた所定時間が経過した後、第４ステップを終了し、第５ステップに移行する。
【0077】
図１０は、図５の濃縮装置１００により実行される陰電荷膜法の処理の第５ステップを説明するための概略図である。第５ステップにおいて、図１１に示すように、制御部１０１は、第５電磁弁Ｖ５を開き、その他の電磁弁を閉じる。また、制御部１０１は、第１送液ポンプＰ１、第２送液ポンプＰ２、第１流量計Ｍ１から第３流量計Ｍ３、圧力センサＳ、第１吸引ポンプ１０３及び第２吸引ポンプ１０４を停止させた状態にする。
【0078】
第４ステップにより、濃縮液回収容器１１０の内部が陰圧となっているため、第５電磁弁Ｖ５が開かれることにより、第３ステップで陰電荷膜１０２に供給された水酸化ナトリウム水溶液が、陰電荷膜１０２に捕捉されたウイルスとともに、濃縮液回収容器１１０に引き込まれ、ウイルスの濃縮液が適切に回収容器に回収される。このようにして、陰電荷膜法による処理が実行され、試料水中のウイルスを濃縮した濃縮液を、濃縮液回収容器１０に精製することができる。
【0079】
このように、本実施形態に係る濃縮装置１００は、制御部１０１により、第１電磁弁Ｖ１から第６電磁弁Ｖ６の開閉が制御されて、陰電荷膜法による処理が実行される。つまり、濃縮装置１００において、陰電荷膜法による処理が自動化されている。そのため、陰電荷膜法による処理を行うに際し、作業員による労務負担を軽減することができる。例えば、濃縮装置１００では、制御部１０１が電磁弁や各種ポンプを制御することによって、陰電荷膜法による処理が実行されるため、作業員が目視で確認したり、手動で溶液の流路を操作したりする必要がなくなる。これにより、濃縮装置１００によれば、陰電荷膜法による処理の利便性が高まる。また、自動化により、作業員が作業を行ったときに発生し得る人為的なミスを減らすことができるとともに、細菌やウイルスなどの微生物の回収効率を一定の水準に安定化させることができる。
【0080】
また、本実施形態に係る濃縮装置１００は、一体化した１つの装置として構成されているため、陰電荷膜法による処理を行うことが必要な場所に運搬することができる。つまり、濃縮装置１００そのものが、可搬化されている。そのため、濃縮装置１００を運搬することで、様々な水処理プラントの現場で、試料水を採取して陰電荷膜法による処理を行うことができる。これにより、例えば、緊急時、非常時又は一時的に処理を行いたいという要求がある場合等、多様な目的に応じて、必要とされる場所に濃縮装置１００を運搬し、陰電荷膜法による処理を実行することができる。また、陰電荷膜法による処理を行う設備が整っていない環境下であっても、濃縮装置１００を搬送して、陰電荷膜法による処理を行うことができる。このようにして、濃縮装置１００によれば、陰電荷膜法による処理の利便性が高まる。特に、筐体１２０に持ち手がついていたり、車輪がついていたりする場合には、運搬が容易である。
【0081】
上記実施形態では、濃縮装置１００が細菌やウイルスなどを含む微生物の濃縮液を自動制御で精製する場合の例について説明したが、濃縮装置１００は、液中で負電荷に帯電して浮遊する微粒子やコロイド分散系に対しても、同様に適用可能である。
【0082】
上述した濃縮装置１００は、多様な分野及び用途に用いることができる。例えば、上述した濃縮装置１００は、浄水場、下水処理場、水再生施設又は海水淡水化施設等の水処理インフラの水質管理や処理性能を把握するために用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、例えば、河川、海洋、親水域、プール又は水浴場等の水域における環境の動態調査を行うことができる。また、上述した濃縮装置１００は、例えば、水域や環境インフラを網羅する都市の微生物感染リスクを把握するための水質検査に用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、飲料用又は加工食品の製造に使用される液体の質的リスク、安全把握又は品質管理を目的として、リスクを定量化したり、安全と判定できる閾値との比較検証を行ったりするために用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、工業用水、灌漑・農業用水などの水質検査に用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、例えば、ミスト散布、加湿装置又は打ち水等の温湿度管理に用いられる液体の質的リスク、安全把握又は品質管理を行うために用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、緊急時又は災害時用の水等、常設水質調査設備の使用が制限されている水に対して用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、例えば、キャンピングカー、大型バス、船舶、潜水艦、航空機又は宇宙ステーション等の、居住施設が併設された乗り物又は交通機関において使用される水の品質検査に用いることができる。また、上述した濃縮装置１００は、医薬品製造又は人工透析療法等の医療に関連する水の品質管理検査に用いることができる。
【0083】
上述した濃縮装置１００は、試料水供給部１０６から供給される試料水の流量と、排出口１１４から排出される排水の流量とを測定し、これらの流量を比較することにより、例えば濃縮装置１００における流体漏洩等の不具合を検出する機能をさらに有していてもよい。
【0084】
上述した濃縮装置１００は、タイマー等により自動的に採水を開始及び停止する機構を有していてもよい。また、上述した濃縮装置１００は、遠隔操作により採水を開始及び停止する機構を有していてもよい。このように、タイマーや遠隔操作の機能を有する場合、濃縮装置１００を駆動させる現場に作業員を立ち会わせることなく、陰電荷膜法による処理を実行させることができる。
【0085】
本開示は、上述した実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再構成可能であり、複数の構成部またはステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0086】
１ 設備
２、１０２ 陰電荷膜
３ アスピレータ
４ 吸引ビン
５、１１、１１ａ、１１ｂ、１１４ 配管
５ａ、１１１ａ 第１配管
５ｂ、１１１ｂ 第２配管
５ｃ、１１１ｃ 第３配管
６ 試料水供給口
７、１０７ 酸性溶液貯留タンク
８、１０８ アルカリ性溶液貯留タンク
１０、１１０ 濃縮液回収容器
１００ 濃縮装置
１０１ 制御部
１０３ 第１吸引ポンプ
１０４ 第２吸引ポンプ
１０５ 混合溶液貯留タンク
１０６ 試料水供給部
１０９ 加圧タンク
１１１ 上流側配管
１１２ 混合配管
１１２ａ 第４配管
１１２ｂ 第５配管
１１３ 下流側配管
１１３ａ 第６配管
１１３ｂ 第７配管
１１４ 排出口
１２０ 筐体
Ｍ１ 第１流量計
Ｍ２ 第２流量計
Ｍ３ 第３流量計
Ｐ１ 第１送液ポンプ
Ｐ２ 第２送液ポンプ
Ｓ 圧力センサ
Ｖ１ 第１電磁弁
Ｖ２ 第２電磁弁
Ｖ３ 第３電磁弁
Ｖ４ 第４電磁弁
Ｖ５ 第５電磁弁
Ｖ６ 第６電磁弁
２、１０２ 陰電荷膜
３ アスピレータ
４ 吸引ビン
５、１１、１１ａ、１１ｂ、１１４ 配管
５ａ、１１１ａ 第１配管
５ｂ、１１１ｂ 第２配管
５ｃ、１１１ｃ 第３配管
６ 試料水供給口
７、１０７ 酸性溶液貯留タンク
８、１０８ アルカリ性溶液貯留タンク
１０、１１０ 濃縮液回収容器
１００ 濃縮装置
１０１ 制御部
１０３ 第１吸引ポンプ
１０４ 第２吸引ポンプ
１０５ 混合溶液貯留タンク
１０６ 試料水供給部
１０９ 加圧タンク
１１１ 上流側配管
１１２ 混合配管
１１２ａ 第４配管
１１２ｂ 第５配管
１１３ 下流側配管
１１３ａ 第６配管
１１３ｂ 第７配管
１１４ 排出口
１２０ 筐体
Ｍ１ 第１流量計
Ｍ２ 第２流量計
Ｍ３ 第３流量計
Ｐ１ 第１送液ポンプ
Ｐ２ 第２送液ポンプ
Ｓ 圧力センサ
Ｖ１ 第１電磁弁
Ｖ２ 第２電磁弁
Ｖ３ 第３電磁弁
Ｖ４ 第４電磁弁
Ｖ５ 第５電磁弁
Ｖ６ 第６電磁弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】