(57)【要約】  水槽用濾過装置は、水が流れ込む濾過チャンバと、その内部のフィルタ媒体と、を備え、フィルタ媒体は、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、その繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリアのコロニー形成を実現する。別の例示的な実施形態として、本開示は、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリア又はその前駆体を含有するフィルタ媒体に関する。
2014519332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽用濾過装置であって、
水が流れ込む濾過チャンバと、その内部のフィルタ媒体と、を備え、前記フィルタ媒体は、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、前記繊維は、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリアのコロニー形成を実現する水槽用濾過装置。
【請求項２】
前記繊維の直径が、０．１ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾過チャンバ内の前記繊維の８０重量％の直径が、２００ｎｍ〜８００ｎｍである請求項１に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記ナノ繊維の表面積が、２．０ｍ2／グラム〜１０．０ｍ2／グラムである請求項１に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記ナノ繊維が、不織布の形態である請求項１に記載の濾過装置。
【請求項６】
前記ナノ繊維が、表面を有し、前記ニトロソモナス属バクテリア及び／又は前記硝化バクテリアのコロニー形成が、前記ナノ繊維の表面で生じる請求項１に記載の濾過装置。
【請求項７】
前記ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリアの５０．０重量％以上が、前記ナノ繊維の表面で発生する請求項６に記載の濾過装置。
【請求項８】
前記ナノ繊維が、互いに結合している請求項１に記載の濾過装置。
【請求項９】
セラミック材料、砕かれたサンゴ、及び、砕かれた貝殻のうちの少なくとも一つを更に含む請求項１に記載の濾過装置。
【請求項１０】
活性炭、ゼオライト、発泡体、及び、ガラス繊維のうちの少なくとも一つを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項１１】
フィルタ媒体であって、
直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、前記繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリア又はその前駆体を含有するフィルタ媒体。
【請求項１２】
前記繊維の直径が、０．１ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１３】
前記繊維の８０重量％の直径が、２００ｎｍ〜８００ｎｍである請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１４】
前記ナノ繊維の表面積が、２．０ｍ2／グラム〜１０．０ｍ2／グラムである請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１５】
前記ナノ繊維が、不織布の形態である請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１６】
前記ナノ繊維が表面を有し、前記ニトロソモナス属バクテリア及び／又は前記硝化バクテリアが、前記ナノ繊維の表面に存在する請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１７】
前記ニトロソモナス属バクテリア及び／又は前記硝化バクテリアの５０．０重量％以上が、前記ナノ繊維の表面で発生する請求項１６に記載のフィルタ媒体。
【請求項１８】
前記ナノ繊維が互いに結合している請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１９】
セラミック材料、砕かれたサンゴ、砕かれた貝殻、のうちの少なくとも一つを更に含む請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項２０】
活性炭、ゼオライト、発泡体、ガラス繊維、のうちの少なくとも一つを更に含む請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項２１】
水槽の水を濾過するための方法であって、
フィルタ媒体を供給する工程を含み、前記フィルタ媒体は、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、前記繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリアのコロニー形成を実現する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年６月９日に出願された米国仮出願Ｎｏ．６１／４９５，３３８の利益を主張し、その教示は参照により本願に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、概して水槽（アクアリウム）フィルタに関し、特に機械的及び生物学的濾過を提供するナノ繊維を含むフィルタ媒体に関する。フィルタ媒体は、窒素循環に従って生物学的濾過を引き起こすために、その媒体に予め組み込まれたバクテリアを含むことができる。これにより、フィルタ媒体は、化学的及び／又は機械的濾過を損なうことなく、比較的高効率の生物学的濾過をもたらす。
【０００３】
発明の背景
フィルタは、水槽の水から粒状物質を除去して清浄な水槽を維持するために、長年にわたり水槽で使用されている。伝統的に、水槽フィルタの最も一般的なタイプは、水槽の上端を越えて外側に垂れ下がるパワーフィルタである。パワーフィルタは、フィルタボックス内に水槽から水を運ぶサイフォン管を備える。フィルタボックス内に入った水は、水から粒状物質を除去する様々なタイプのフィルタ媒体上を流れる。水は、水から化学的不純物を除去するためのフィルタカーボンを通過し、その後、ポンプを用いて水槽に戻される。このようなパワーフィルタの例には、Ｅ．  Ｇ．  Ｄａｎｎｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏ．により市販されるＳｕｐｒｅｍｅ  Ａｑｕａ  Ｋｉｎｇ  パワーフィルタ、Ｗｉｌｌｉｎｇｅｒ  Ｂｒｏｓ．  Ｍｆｇ．  Ｃｏ．により市販されるＳｅｃｏｎｄ  Ｎａｔｕｒｅ  Ｗｈｉｓｐｅｒ  パワーフィルタ、及び、Ｒｏｌｆ  Ｈａｇｅｎ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏ．により市販されるＡｑｕａ  Ｃｌｅａｒ  パワーフィルタが含まれる。
【０００４】
別のタイプの水槽フィルタは、水槽の外側及び水槽の下方に配置することができるキャニスタ型フィルタである。吸入及び出力ホースは水槽の縁を越えて垂れ下がり、床の上のキャニスタフィルタに接続される。水は重力により水槽からキャニスタに吸入ホースを通じて供給される。水槽の水は機械的かつ化学的に処理されて、キャニスタに含まれるポンプによって水槽に戻される。キャニスタ型フィルタの例には、Ｈａｇｅｎ  ＵＳＡ  Ｍｆｇ．，  Ｃｏ．によって市販されるＨａｇｅｎ  Ｆｌｕｖａｌ  フィルタ、Ａｑｕａｒｉａ，  Ｉｎｃ．により市販されるＭａｒｉｎｅ  Ｌａｎｄ  Ｃａｎｉｓｔｅｒ  Ｆｉｌｔｅｒ、及び、Ｅｈｅｉｍ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧによって市販されるＥｈｅｉｍ  Ｃｌａｓｓｉｃ  Ｃａｎｉｓｔｅｒ  Ｆｉｌｔｅｒが含まれる。
【０００５】
内部に取り付けられるパワーフィルタもまた、別のタイプの水槽フィルタである。このようなフィルタは、水槽の内側に沈められた、組込ポンプを備えた小さなキャニスタを備える。水はキャニスタの底部に浸入し、粒子と化学廃棄物を除去するフィルタスリーブを通って流れる。そして、濾過された水は、キャニスタの上部から汲み出され、水槽の中に戻される。このタイプのフィルタの例には、Ｄａｎｎｅｒ  Ｍｆｇ．によって市販されるＳｕｐｒｅｍｅ  Ｏｖａｔｉｏｎ  内部フィルタ、及び、Ｈａｇｅｎ  ＵＳＡ  Ｍｆｇ．  Ｃｏ．から販売されるＨａｇｅｎ  Ｆｌｕｖａｌ  内部フィルタが含まれる。
【０００６】
水槽で用いられる更に別のタイプのフィルタは、水槽の床上に置かれる有孔の隆起した板で構成される砂利下フィルタである。フィルタの両端にライザー管が設けられ、水槽の上部に延びている。砂利は、プレート上に約２インチの厚さで置かれる。外部ポンプからの空気ラインがライザー管から底板まで設置され、エアストーンは、空気ラインの端部に配置される。空気は、ポンプによって強制的にエアストーンを通過させられ、それにより気泡が強制的に管を通って水面に移動させられて乱流又は流れを生成する。そして、水は砂利を通して引き寄せられ、ライザー管の中を押し上げられる。水槽からの廃棄物は、バクテリアがアンモニアや亜硝酸塩をあまり有害でない硝酸塩に分解する砂利の層を通して引き込まれる。しかしながら、生物学的フィルタは、全ての化学廃棄物を除去しない。このような砂利下フィルタの例には、Ｐｅｒｆｅｃｔｏ  Ｍｆｇ．及びＰｅｎｐｌｅｘ  Ｍｆｇ．により市販されるフィルタが含まれる。
【０００７】
水槽で一般的に使用される更に別タイプの従来技術のフィルタは、上部から水槽の内部に垂れ下がるスキマーボックスを含む湿式／乾式トリクル型フィルタである。サイフォン管が、水槽の外側でスキマーボックスの真後ろに取り付けられるプレフィルタに水槽から水を運ぶために設けられる。水は、粒状物質を捕らえるために、プレフィルタで発砲体スリーブを通過する。水は、その後、ホースを通って、通常、水槽の下方に位置するタンクに移動する。水は、水槽の下のタンクに入ると、プラスチック生物圏を複数含むフィルタのドライチャンバ内の滴下プレート又は散水バー上に流れる。水は、生物圏を通してタンクの底部に滴り落ちる。バクテリアコロニーは、全ての生物圏で成長し、それらの上を通過する水の廃棄物を餌にする。そこから、水は、フィルタタンクの底部に集まり、次いで、水から化学廃棄物を除去する活性炭フィルタ又は他のフィルタを通過する。水はその後、水を中和するドロマイト、砕かれた珊瑚、砕かれた貝殻を通過し、リターンホースを通して水槽へポンプで戻される。湿式／乾式フィルタは、機械的、化学的及び生物学的フィルタを含むことができる。このようなフィルタの例には、Ｏｃｅａｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ，  Ｉｎｃ．により市販されるＰｌｕｓ  Ｓｅｒｉｅｓ  トリクルフィルタ、及びＰｅｒｆｅｃｔｏ  Ｍｆｇ．  Ｃｏ．から販売されるＰｅｒｆｅｃｔｏ  Ｗｅｔ／Ｄｒｙ濾過システムが含まれる。
【０００８】
湿式／乾式フィルタは、水槽に組み込まれてもよく、タンクの恒久的な部分を形成することができる。恒久的にタンク内に組み込まれる湿式／乾式フィルタの一つは、アリゾナ州テンペのＴｅｎｅｃｏｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより市販されている。
【０００９】
湿式／乾式フィルタの代替形態が、小さな水槽のための統合されたポンプとヒーターとを含む内部装着型の湿式／乾式フィルタである。フィルタは、水面の高さにフィルタの上部がある状態で、後部の壁に対して水槽の内側に配置される。水はフィルタに入り、その後、微粒子や化学廃棄物質を除去するフィルタカートリッジを通過する。水の一部は、その後、生物濾過用のドライチャンバ内の滴下プレートに送り込まれる。そして、残りの水は、ドライエリアを迂回するように水槽内に直接ポンプで戻される。このようなフィルタの一つは、「Ｂｉｏｌｉｆｅ」フィルタの商標下でＲｏｌｆ  Ｈａｇｅｎ  Ｍｆｇ．により市販されている。
【００１０】
上記から明らかであるように、適切かつ継続的な濾過が、魚を幸せで健康に保つために重要であり、基本的な濾過方法には、機械的、生物学的、及び化学的の三つがある。しかしながら、長年の問題の一つは、例えば、新たに装填されたフィルタ媒体が、その意図された目標を達成する一方で、時間をかけて、効率性を失う傾向があることである。
【００１１】
例えば、過剰な餌や他の残骸の大きな粒子を水から除去、スクリーニング、又はスキムする機械的な濾過媒体は、時間と共に目詰まりし、意図したとおりに機能する能力が低下する。化学的濾過は、活性炭及びゼオライトなどのアンモニア吸着剤を使用し、水から、臭気、色、及び、アンモニア等の有害物質を除去する。しかしながら、活性炭も時間と共にその有効性を失い、同様に交換が必要になる。
【００１２】
加えて、機械的及び化学的濾過の交換が最終的に必要である一方で、生物学的フィルタである、アンモニアと亜硝酸塩（魚の廃棄物の副産物）を除去する主要な手段に細心の注意が払われなければならない。十分に確立された水槽は、魚と自然に水槽内に発生する有益なバクテリアとが相互に依存し、幸せで健康的に生活する自然な生態系である。この相互関係の成果は、一般に「窒素循環」と呼ばれる。魚は食事をし、廃棄物としてアンモニアを生成する。過剰な食料や植物材料も腐敗してアンモニアを生成する。有益なバクテリア（好気）がアンモニアを中和して亜硝酸塩を生成し、今度は、亜硝酸塩が他の有益なバクテリアで中和され、硝酸塩を生成する。正常レベルでの硝酸塩は淡水魚に無害であり、時間の経過と共に、容易に部分的な水換えにより水槽から除去できる。従って、水槽の中の自然なシステムは、化学物質や消費者の支援を全く得ずに、有毒なアンモニアを無害な硝酸塩に変換する。
【００１３】
上記を更に詳しく説明すると、明らかに、フィルタシステム内に、好気性バクテリアが育ち成長するための場所が存在する必要がある。バクテリアは、フィルタアセンブリ内の任意の多孔質表面で、例えば、バクテリアが生き残るための水の定常流を送り込むキャニスタフィルタの媒体上で、成長することが分かっている。すなわち、好気性バクテリアは繁殖及び成長するために酸素を必要とするので、水は酸素化されなければならない。水が適切にエアレーションされ、有益なバクテリアの上を良好に水が流れる水槽は、有益な好気性バクテリアを維持するのに十分な酸素を提供する。そして、もちろん、バクテリアのための食糧（アンモニア）源が存在する必要がある。魚や植物を備えたタンクであれば、十分な食料を提供する。濾過システムは、アンモニアを運ぶ水を有益なバクテリア上に循環させてそれらが食べられるようにする。
【００１４】
一度確立されると、キャニスタフィルタアセンブリ内のバクテリアは、成功した水槽にとって、明らかに貴重かつ重要である。しかし、上述したように、化学的及び機械的媒体の部分は、取り外したり、定期的に交換する必要性もある。しかし、機械的及び化学的媒体を交換する際に、壊滅的な結果につながる可能性があるため、生物学的フィルタ媒体を完全に破壊しないような方法で行うことが重要である。
【００１５】
加えて、このようなフィルタが、効率的であり、好ましくは、媒体が水に作用するのに十分な滞留時間を有する蛇行した流路を提供することが重要である。
従って、本発明の目的は、水槽に、その周辺に、あるいは、その内部に取り付けられ得るフィルタ及び／又はフィルタシステムであって、バクテリア及び／又は他の生物学的有機体の成長を促進するフィルタ材料を含む、及び／又は、機械的に水中環境を濾過するための手段を提供する、フィルタ及び／又はフィルタシステムを提供することである。
【００１６】
それゆえに、本発明のより具体的な目的は、水槽（アクアリウム）用のフィルタ媒体であって、ナノ繊維の幾何学的配置に依存し、その構成が、比較的高効率の生物学的濾過、比較的短い初期タンク循環を可能にし、それが、よりバランスのとれた生物学的濾過環境を生じさせ得る、水槽用のフィルタ媒体を提供することである。
【００１７】
概要
水槽用の濾過装置であって、水が流れ込む濾過チャンバと、その内部のフィルタ媒体とを備え、前記フィルタ媒体は、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、前記繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリアのコロニー形成を実現する。
【００１８】
別の例示的な実施形態において、本開示は、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、前記繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリア又はその前駆体を含有するフィルタ媒体に関する。
【００１９】
さらなる実施形態において、本開示は、水槽の水を濾過するための方法であって、フィルタ媒体を供給する工程を含み、前記フィルタ媒体が、直径が０．１ｎｍ〜３０００ｎｍで、直径に対する長さのアスペクト比が５：１〜１０，０００：１である繊維を含み、前記繊維が、ニトロソモナス属バクテリア及び／又は硝化バクテリアのコロニー形成を実現する、方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本開示の上述した特徴及び他の特徴、及び、それらを達成する方法は、添付の図面と併せて本明細書に説明した以下の実施形態の説明を参照することによって、より明らかになると共に、より良く理解されるようになるであろう。
【図１】バクテリアのコロニーがアンモニアを亜硝酸塩に変えた後、亜硝酸塩を硝酸塩に変える生物学的濾過のメカニズムを示す。
【図２】ナノ繊維上にバクテリアコロニーを含むナノ繊維の実施形態を示す。
【図３】本願のナノ繊維を利用する際の、タンクのスタートアップの間に示されるアンモニア、亜硝酸塩、及び、硝酸塩ブルーム曲線の変化を示す。
【図４】隙間を有する粒子を示す。
【図５】シート状のナノ繊維１０を含むフィルタ媒体の実施形態を示す。
【図６】フィルタ媒体の層、及び、それと共に使用される他のフィルタ媒体又は支持層を含む実施形態を示す。
【図７】他のフィルタ媒体に加えて、内部に配置されたナノ繊維のバット（ｂａｔｔ）を含むフィルタカートリッジの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
発明の詳細な説明
上述したように、フィルタ媒体内などの水槽内に存在するバクテリアは、魚や他の種の副生成物であるアンモニアを、亜硝酸塩に変換した後、亜硝酸塩を硝酸塩に変換することができる。アンモニアは、１〜３ｐｐｍの低濃度で、ほとんどの水槽魚類に比較的有毒である。亜硝酸塩は、３０〜４０ｐｐｍの濃度までなら、ほとんどの水槽魚類に比較的毒性が低く、硝酸塩は、３００から４００ｐｐｍの濃度までなら、水槽魚類に安全であり得る。そして、硝酸塩は、水槽の植物によって取り込まれ、植生構成要素として使用されることができる。従って、存在するバクテリアの量がより多いほど、生物学的／化学的濾過が増加し得る。本開示は、基本的に、水槽フィルタに関し、特に、ナノ繊維を含み、さらなるバクテリアの成長を支援する、フィルタ媒体に関する。フィルタ媒体は、サイズの小さい粒状物質に対する機械的濾過を提供するだけでなく、生物学的及び／又は化学的濾過も増加させ得る。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、本明細書中のナノ繊維１０を含むフィルタ媒体上で促進されるバクテリア増殖は、例えば、主にアンモニア（ＮＨ3）を亜硝酸塩（ＮＯ2）に変換するニトロソモナス属バクテリアを含み得る。加えて、本明細書中で促進されるバクテリア増殖は、亜硝酸塩（ＮＯ2）を硝酸（ＮＯ3）に変換する硝化バクテリアを含み得る。以下により詳細に説明するように、更に、このようなバクテリアの成長及びコロニー形成は、比較的高効率の粒子及び／又は化学的濾過を可能にしながらも、所与の水槽タンクの初期循環時に比較的迅速に起きる。コロニー形成とは、バクテリアの領域がナノ繊維基板上又は基板内で発達する状況と理解することができる。
【００２３】
フィルタ媒体は、基本的にナノ繊維からなり、又は、ナノ繊維からなり、０．１〜３，０００ｎｍの範囲の直径（または最大線形断面）及び１μｍ以下の平均直径（または最大線形断面）を示し、１００〜９００ｎｍ、３００〜８００ｎｍなど、０．１ｎｍ〜１，０００ｎｍの全ての値及び範囲を含むことができる。いくつかの実施形態では、最大で繊維の８０重量％が２００ｎｍ及び８００ｎｍの範囲内にあってよい。また、ナノ繊維を含むフィルタ媒体は、グラム当たり２平方メートルより大きく且つグラム当たり５０平方メートルまでの比較的大きい表面積を示してよく、グラム当たり２平方メートルからグラム当たり１０平方メートルなどの、全ての値及び範囲を含むことができる。比較的大きい表面積は、さらなるバクテリアの成長及び／又は比較的大容量の水との接触のために、より大きな表面積を提供することができる。さらなる実施形態では、ナノ繊維の表面は、更に表面積を増やすためにテクスチャ加工が行われ得て、さらなるバクテリアの成長をもたらすことができる。
【００２４】
ナノ繊維はまた、５：１以上、及び、例えば１０，０００：１までの長さ対直径の比、すなわちアスペクト比を示し得て、その中には、１００：１、５００：１、１，０００：１などの全ての値及び範囲を含むことができる。ナノ繊維は、例えばポリエチレン若しくはポリプロピレンなどのポリオレフィンを含む熱可塑性材料から、又は、例えばポリエチレンテレフタレート若しくはポリブチレンテレフタレート等のポリエステルから形成され得て、ナイロン、アクリル、セルロースなどのような他の材料からも形成され得る。繊維は、ベール梱包、織布若しくは不織布、又は、バット（ｂａｔｔ）として提供されてもよい。いくつかの実施形態では、布地又はバットはロフトされてもよい。フィルタ媒体はまた、０．１〜１６ミクロンの範囲の平均細孔径を示すことができ、その中には、０．１〜２ミクロン等の全ての値及び範囲を含むことができる。更に、フィルタ媒体は、平方メートル当たり３０グラムから平方メートル当たり７０グラムの基本重量を示し得て、その中には、例えば、平方メートル当たり５０グラム等の全ての値及び範囲を含むことができる。
【００２５】
その実施形態が図２に示されている本明細書に記載のナノ繊維１０は、比較的高水準の微粒子濾過を維持する一方で、その表面上で比較的迅速に有益なバクテリアの成長１２をもたらすことができるものである。例えば図３は、相対的なスタートアップ時間に対する毒素量のグラフを示す。図から理解されるように、本明細書のナノ繊維を利用することにより、比較的より急速なコロニー形成とタンクスタートアップ時の生物学的濾過要件の発達とが可能になり、アンモニア、亜硝酸塩及び硝酸塩のブルーム曲線を左へシフトする。この意図された効果の理由の少なくとも１つは、ナノ繊維が、硝化バクテリアのために比較的大きい表面積を提供しながらも、なお高いフロースルー及びアンモニアとの初期交換を実現できることにある。つまり、比較的高い繊維のアスペクト比は、比較的高い割合のバクテリアがフィルタアセンブリ内を流れる水に暴露されるために、より効率的なアンモニアの交換及び除去をもたらし得る。それゆえに、ナノ繊維の構造及び幾何学的形状は、当技術分野において使用される多孔性粒状材料よりも予想外に、より効率的な生物学的濾過を提供し得る。例えば、図４に示す、数多くの隙間領域１６（又はクレーター）を含み得る粒状材料１４とは違い、本明細書のナノ繊維は、５０重量％〜９９重量％までの全ての値及び範囲を含む、少なくとも５０重量％以上のバクテリア増殖を繊維の外部表面上で発生させることができる。従って、バクテリア増殖は、基本的に円形の粒子に依存する必要はないが、いくつかの実施形態においては、そのような粒子が存在してもよい。
【００２６】
フィルタ媒体は、比較的高いフロースルー率を維持しながら、例えば、ボール又は円柱状バット（ｂａｔｔ）のような様々な幾何学的形状に予め形成され得る。別の実施形態では、図５は、フィルタ媒体１６がまた、所定寸法のシート１８（又はパッド）状、及び／又は、様々な幾何学的形状に形成されてもよいことを示している。いくつかの実施形態では、シートをプリーツ加工して、更にフィルタ媒体の表面積を増加させることができる。従って、フィルタ媒体が、バルク媒体として、又は、カートリッジ挿入物として提供されてもよいことは理解されるだろう。プリーツ構造の場合、プリーツ構造の複数のシートを所与のフィルタシステムの必要に応じて使用することができる。バルク媒体として提供される場合、所定量の媒体をバルクから除去してフィルタアセンブリに入れてもよい。カートリッジとして提供される場合、カートリッジは、フィルタアセンブリ内に配置することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ナノ繊維は不織布に形成することができる。ナノ繊維は、エレクトロスピニング、メルトブロー、又は、最大１，０００ｎｍでの０．１ｎｍより大きい平均直径を有する繊維を製造し得る他の方法によって生成され得る。繊維は、直接、又は、例えばカーディング、ガーネッティング、エアライイング（ａｉｒ  ｌｙｉｎｇ）などのような工程を経て、クモの巣状に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、繊維は、熱点接着、エンボスローラー使用あるいは不使用のカレンダ加工、水流交絡、熱風ナイフ、超音波接合などの、熱接着、機械的エンタングルメント、化学接着剤若しくは溶剤、又はそれらの組み合わせを通して結合されてもよい。結合により、不織布を安定化することができる。フィルタ媒体ナノ繊維の例には、不織布やバットとして提供される、サウスカロライナ州スパルタンバーグのＭＩＬＬＩＫＥＮから入手可能なＥＭＩＮＵＳが含まれ得る。
【００２８】
ナノ繊維フィルタ媒体１６は、図６に示すように、単独で、又は他のフィルタ媒体２０又はサポート材料２２の一つ以上の層と組み合わせて使用され得る。例えば、他の不織布又は織布、又は発泡体、の支持層２０は、ナノ繊維フィルタ媒体と組み合わせて使用するために提供されてもよい。加えて、図７に示すように、フィルタ媒体１６は、フィルタカートリッジフレーム２６内に配置され得て、セラミックリング、生物圏、ドロマイト、砕かれた珊瑚、砕かれた貝殻、並びに、アンモニア及び亜硝酸塩の減少を増進し得る生物学的媒体などのセラミック材料（非金属無機固体）を含むがこれらに限定されない、水槽の水の濾過又は処理に有用な他の媒体２８と組み合わせて使用され得る。本明細書のナノ繊維媒体と併せて使用され得る他のフィルタ媒体は、活性炭、ゼオライト、及び、臭いや不純物を吸収するための吸収剤のようなもの、及び、発泡体、ガラス繊維、及び、汚れや残骸を除去するための多孔構造のようなものを含む。更に、フィルタ媒体は、別々にバクテリアの成長を改善することができる様々な添加剤で処理され得る。
【００２９】
従って、本明細書には、バクテリア増殖のための表面積を大きくしたフィルタ媒体を提供する方法もまた記載されている。その方法は、０．１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の平均直径を有するナノ繊維を含むフィルタ媒体を提供する工程を含み得る。更に、フィルタ媒体のナノ繊維は、グラム当たり２平方メートルを超える比較的大きい表面積を示してもよい。比較的大きい表面積は、アンモニアを亜硝酸塩に、亜硝酸塩を硝酸塩及びこれらの組み合わせに変換するのを助けるバクテリアの成長の増加をもたらし得る。
【００３０】
加えて、フィルタ媒体を用いた水槽水の処理時に、所定体積の水がフィルタ媒体及びその上にコロニーを形成するバクテリアと接触し得るように、水槽水は、フィルタ媒体上、及び／又は、フィルタ媒体内を通過し得る。そのゆえに、ナノ繊維を含むフィルタ媒体を用いて水を濾過する方法もまた本明細書に記載されており、フィルタ媒体の比較的大きい表面積、すなわち、グラム当たり２平方メートルより大きい表面積が、バクテリアのコロニー形成の増加、大量の水への暴露、及び、高い濾過効率をもたらし得る。繰り返しになるが、バクテリアの量の増加は、アンモニアから亜硝酸塩、亜硝酸塩を硝酸塩への変換効率を予想外に増加させることができる。
【００３１】
ここでの濾過に適した水槽は、どんな一般的なサイズ又は構成の水槽でもあり得る。しかし、より一般的には、水槽に対して本明細書に記載のナノ繊維を利用することの利益は、好ましくは、１０〜１０００ガロンの水槽上で実現される。従って、本明細書に記載のフィルタ媒体は、濾過装置が取り外し可能なフィルタ要素を含む濾過室に概して依存することができ、キャニスタフィルタ、水中フィルタアセンブリ及び／又は外部フィルタアセンブリなどの形態であることのできる水槽で利用されるフィルタシステムの一部となることができる。
【００３２】
また、本明細書のナノ濾過システムは、生物学的濾過に必要なバクテリアが予め組み込まれた形態で提供され得ることが本明細書において意図されている。すなわち、アンモニア源にさらされたとき、窒素循環が直ちに、ナノ繊維表面上に既に存在する指定バクテリアのコロニー形成を開始するように、ナノ繊維濾過は、ニトロソモナスと硝化バクテリアを含み得る。ニトロソモナスの場合、これは、ｎ．ａｅｓｔｕａｒｉｉ、ｎ．  ｃｏｍｍｕｎｉｓ、ｎ．  ｅｕｒｏｐａｅａ、  ｎ．  ｈａｌｐｈｉｌａ、ｎ．  ｍａｒｉｎａ、ｎ．  ｎｉｔｒｏｓａ、ｎ．  ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈａ、及び、ｎ．  ｕｒｅａｅを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。硝化バクテリアの場合、これは、ｎ．  ａｌｋａｌｉｃｕｓ、ｎ．  ｈａｍｂｕｒｇｅｎｓｉｓ、ｎ．  ｖｕｌｇａｒｉｓ、ｎ．  ｗｉｎｏｇｒａｄｓｋｙｉを含んでもよい。従って、予め組み込まれたバクテリアの量は、好ましくは、０．１〜１０．０重量％のレベルであってよく、そこにおいては、バクテリアが、特に比較的休眠又は前駆状態にあって、それによって水の流れに暴露されると活性化する状態にあってもよい。この点について、窒素循環の所望の制御及び調節を達成するための所与のタンクのスタートアップサイクルは、比較的より迅速に達成され、所与の水槽は、比較的より迅速なレベルで（すなわち、比較的短い期間で）魚を放流することができる。
【００３３】
いくつかの方法及び実施形態についての上記の説明は、例示の目的で提示されている。網羅的であること、又は、開示された明確なステップ及び／若しくは形態に特許請求の範囲を限定することは意図されておらず、明らかに多くの修正及び変形が上記の教示に照らして可能である。本発明の範囲が添付の特許請求の範囲によって定義されることが意図されている。
【図２】
2014519332.tif 000003
【図４】
2014519332.tif 000004
【図５】
2014519332.tif 000005
【図６】
2014519332.tif 000006
【図７】
2014519332.tif 000007
【図１】
2014519332.tif 000008
【図３】
2014519332.tif 000009
【国際調査報告】
2014519332.tif 000010