(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が湿潤状態にある下水道施設のコンクリートについて、微生物の存在を検査する方法であって、
微生物由来以外のアデノシン三リン酸を除去するための組成物を前記コンクリートの表面に噴霧する段階と、
前記コンクリートの表面にアデノシン三リン酸を抽出する試薬を噴霧する段階と、
前記コンクリートの表面に対してＤ−ルシフェリンとルシフェラーゼとＭｇ２＋とを含む組成物を噴霧して化学発光を生じさせる段階と、
発生した化学発光を検出する段階とを含む、
コンクリート検査方法。
【請求項２】
前記微生物は、硫酸還元菌、イオウ酸化性菌を含む群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの検査に関し、より詳細には、下水道施設といったコンクリートを用いた施設におけるコンクリートの検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート構造物は、二酸化炭素、雨の中に含まれる酸性物質といった酸性物質の存在下で中性化が進行し、その結果として鉄筋が腐蝕し膨張することでコンクリートにひび割れなどを生じさせることが知られている。特に下水道施設といった施設に用いられるコンクリートは、下水道施設が処理または蓄積する汚水が硫化水素を含む場合もあり、炭酸ガスといった原因以外にも硫化水素が微生物により代謝され、その結果生じる硫酸によりコンクリートの中性化といった劣化を生じさせることが知られている。
【０００３】
また、このような硫化水素代謝性細菌以外にも、通常ではコンクリートの内部は高アルカリ環境下にあり微生物は生息しづらいといわれているものの、一旦コンクリートの表面やコンクリート内部に微生物が繁殖すると、微生物の呼吸により発生する二酸化炭素によっても、コンクリートが劣化するといわれている。
【０００４】
図１には、下水道施設において発生するコンクリートの劣化を示す。図１に示されるように、下水道施設１には硫化水素を含む汚水２が蓄積されている。この汚水２に含まれる硫化水素Ｈ２Ｓは、気化して結露により水分が含まれたコンクリート部分へと浸透する。このように浸透した硫化水素を微生物が代謝して硫酸を生成し、これがコンクリートの主成分である水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２と反応して、二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を発生させ、コンクリートの強度を低下させる。このようなコンクリートの劣化は、気化した硫化水素が接触する箇所ばかりではなく、汚水が直接接触するコンクリートの箇所においても発生する。図２には、上述した下水道施設におけるコンクリートの劣化の機構を示す。
【０００５】
従来、上述したコンクリートの劣化のうち、中性化といった劣化を検査する方法として、フェノールフタレイン法や、特に下水道といった硫酸による劣化がコンクリートの劣化の主要な要因となる施設においては、硫酸イオンの浸透領域を呈色反応により観測する方法が用いられてきている。図３は、フェノールフタレイン法を用いるコンクリート検査方法を示す。図３に示したコンクリート３の下水道側は、劣化したコンクリート４により覆われており、劣化したコンクリート４の下水道側とは反対側のコンクリート５は、健全に保たれている。図３においては、この下水道側の劣化したコンクリート４に対して噴霧装置などによりフェノールフタレインの溶液が噴霧されている。コンクリート３の中性化が進行した部分では、フェノールフタレインが赤く呈色され、健全部では無色となるため、コンクリート３の劣化した領域が観測することができるようになっている。
【０００６】
しかしながら、上述した方法は、下水道施設というようにコンクリート表面が湿潤状態にある場合には、判定領域が滲んで不鮮明となり、充分な測定ができない場合も生じていた。また、測定を行うにしても時間を必要とし、迅速、かつ正確な検査が困難であるという問題があった。また、コンクリートの中性化が、微生物由来であることを確認することが困難であるという問題点もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがってこれまで、下水道施設などにおけるコンクリートの劣化原因の主要な原因である微生物によるコンクリートの劣化を検査することを可能とする新規なコンクリート検査方法が必要とされていた。
【０００８】
また、下水道施設といったコンクリートの表面が湿潤状態にある場合でも良好に劣化の判定を行うことが可能なコンクリート検査方法が必要とされていた。
【０００９】
さらには、コンクリート表面またはコンクリート内部における微生物の存在を検査することを可能なコンクリート検査方法が必要とされていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明者らは、健常なコンクリート自体には上述したように微生物は生息しずらく、したがって微生物が生息している領域がコンクリートの劣化を生じている領域であることから、コンクリートの劣化を検査するために、微生物の分布を用いることができることを見出し、本発明に至ったものである。本発明の上記課題は、本発明のコンクリート検査方法を提供することにより解決される。
【００１１】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、本発明の請求項５の発明によれば、コンクリートに存在する微生物からアデノシン三リン酸を抽出する段階と、該アデノシン三リン酸に対してＤ−ルシフェリンとルシフェラーゼとＭｇ２＋とを含む組成物を付着または混合して化学発光を生じさせる段階と、発生した化学発光を検出する段階とを含む、コンクリート検査方法が提供される。
【００１２】
本発明の請求項２の発明によれば、前記微生物は、硫酸還元菌、イオウ酸化性菌を含む群から選択されることを特徴とする、コンクリート検査方法が提供される。
【００１３】
本発明の請求項３の発明によれば、前記コンクリートは、下水道施設として用いられることを特徴とする、コンクリート検査方法が提供される。
【００１４】
本発明の請求項４の発明によれば、さらに微生物由来以外のアデノシン三リン酸を除去するための組成物を付着または混合する段階を含む、コンクリート検査方法が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施例をもって説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００１６】
図４には、本発明のコンクリート検査方法に用いるシステムの概略図を示す。本発明のコンクリート検査方法においては、概ねコンクリート３に存在する微生物を使用して化学発光を生じさせる手段６と、該化学発光を検出するための手段７とから構成されている。コンクリート３は、下水道側に向いたコンクリート４が劣化しており、また、下水道側とは反対側のコンクリート５は、健常に保たれている。
【００１７】
本発明において用いられるコンクリート３としては、特に限定されるものではなく、これまで知られたいかなる組成のコンクリート３であっても用いることができる。例えば、本発明において用いることができるコンクリートとしては、セメントと、骨材とから形成されるものを挙げることができ、セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、超速硬セメント、白色ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメント、マグネシアセメント、及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００１８】
また、上述した骨材としては具体的には、海砂、山砂、川砂、陸砂、砕砂、高炉スラグ、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、鉱滓といった従来用いられている骨材を適宜混合して用いることも可能である。さらに発明のコンクリート組成物には、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、防錆剤、起泡剤、高純度シリカ、フライアッシュや高炉スラグといった混和剤、膨張剤等を適宜添加して用いることができる。
【００１９】
さらに、本発明は、必ずしも無機質硬化組成物であるコンクリートにのみ適用されるものではなく、セメントペースト、コンクリート、モルタルといったいかなる無機質硬化性組成物に対しても適用できる。
【００２０】
本発明において化学発光を生じさせるために用いることができる微生物としては、アデノシン三リン酸を生産することが可能な微生物であれば特に限定されるものではないが、特に下水道施設においては硫酸還元性菌およびイオウ酸化性菌などを含む細菌が繁殖しやすく、これらの菌により生じた硫酸がコンクリートの劣化に対する影響が大きく、特にこれらの細菌により生じる劣化を検査することが必要とされることになる。また、上述した硫酸還元菌およびイオウ酸化性菌以外にも、コンクリート３内部に菌が進入すると菌の呼吸によりコンクリートが劣化するため、例えば大腸菌といった菌に対しても本発明のコンクリート検査方法は適用できる。
【００２１】
本発明において使用される化学発光を生じさせる手段６は、図１に示すように化学発光を生じさせるための組成物８を、コンクリート３へと付着または混合する。この化学発光を生じさせるための手段６は、微生物由来のアデノシン三リン酸と、化学発光を生じさせ、蛍光を発生させる。この化学発光を生じさせるための手段６としては、上述した組成物を噴霧するための噴霧装置および後述する拭取り法により測定を行う場合には、上述した組成物を含んだシャーレといった手段を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
【００２２】
微生物由来のアデノシン三リン酸を得るためには、本発明のコンクリート検査方法においてはさらに微生物の細胞膜を破壊して、アデノシン三リン酸を抽出することが可能な試薬を用いることが必要である。このような試薬としては、例えば生物の細胞膜を溶解することが可能なアルカリ試薬を挙げることができ、このような試薬としては具体的には例えば、キッコーマン株式会社から市販されているＡＴＰ抽出試薬（商標）を挙げることができる。
【００２３】
具体的には、上述した化学発光を生じさせるための組成物としては、蛍といった生体発光を生じさせるルシフェリンとルシフェラーゼとＭｇ２＋とを含む溶液を挙げることができる。この組成物は、上述した微生物由来のアデノシン三リン酸をエネルギー源としてルシフェリンを酸化させるものである。この反応における反応中間体としてアデニルルシフェリンが生じ、このアデニルルシフェリンが酸素により酸化される際に蛍光を発生する。上述した化学反応を下記式（１）に示す。また、本発明においては特にＤ−ルシフェリンを含む組成物を用いることもできる。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
上式中、ＡＭＰアデノシン一リン酸を示し、ｈは、プランク定数を示し、νは、化学発光により発生する蛍光の振動数を示す。上述した化学発光を生じさせるための組成物８としては、具体的には例えば、ＡＴＰ発光試薬としてキッコーマン株式会社から市販されているＡＴＰ発光試薬キットであるルシフェール２５０（商標）、ルシフェール２５０プラス（商標）、ルシフェールＡＴＰ標準試薬（商標）、を挙げることができる。また、本発明においては上述した組成物以外にも、甲殻類、細菌といった生物に由来するルシフェリンを用いて化学発光を生じさせるシステムであれば、特に限定されることなく用いることができる。
【００２６】
本発明において用いられる化学発光を観測するための手段７としては、微生物量が多く充分な発光強度を得ることができる場合には、光学的な写真装置、フォトダイオードや光電子増倍管といった受光素子を用いる装置を挙げることができる。上述した光学的な写真装置としては、フイルムを用いて現像処理を行う写真装置の他、ディジタルカメラにより化学発光をディジタル画像として記録するものを用いることができる。また、上述したＡＴＰ抽出試薬による発光を特に効率よく観測することができる観測手段としては、具体的には例えばルミスター（商標）Ｃ−１００、Ｋ−２００（キッコーマン株式会社製）および東亜電波工業株式会社製ＡＦ−１００といった発光量測定装置を挙げることができる。
【００２７】
また、本発明のコンクリート検査方法においては、さらに検出精度を向上させるため、微生物由来以外のフリーのアデノシン三リン酸を除去するために、アデノシン三リン酸を除去するための組成物を用いて精度を高めることもできる。アデノシン三リン酸を除去するための組成物としては例えばキッコーマン株式会社から市販されているルシフェールＡＴＰ消去剤（商標）などを挙げることができる。
【００２８】
本発明においては、上述した各試薬を導入するために、それぞれ異なった装置を用いて構成することもできるし、可能である場合には、特に上述した化学発光を生じさせるために用いる噴霧手段６にまず、ＡＴＰ消去剤を導入して微生物由来以外のＡＴＰを除去し、その後洗浄してＡＴＰ抽出試薬を導入してＡＴＰ抽出試薬を付着させ、さらに洗浄してＡＴＰ発光試薬を導入し、ＡＴＰ発光試薬を導入することができる。
【００２９】
また、本発明においてコンクリートの表面ばかりではなく、コンクリートの内部の検査を行う場合には、コンクリートの劣化が予測される部位に小径の穴を設け、オプティカルファイバといった手段により上述した試薬をコンクリートに付着させ、化学発光の観測を行うことも可能である。
【００３０】
以下に、本発明のコンクリート検査方法をフローチャートを用いて説明する。本発明においてコンクリートを検査する場合には、コンクリートの表面に生息する微生物を綿棒により拭き取り、別の場所で観測を行う拭取り法と、コンクリート表面に直接試薬を添加する直接法とを用いることができる。特に、拭取り法を行う際に用いる具体的な試薬の例としては、キッコーマン株式会社から市販されているルシパック（商標）などを挙げることができる。拭取り法および直接法のいずれを用いる場合であっても、ステップ５０１およびステップ６０１以下の手続は同じである。
【００３１】
図５（ａ）には、本発明のコンクリート検査方法の第１の実施例のフローチャートを示す。図５（ａ）に示したコンクリート検査方法は、まず、ステップ５０１において微生物に対してＡＴＰ抽出試薬を付着または混合する。この場合には、図４に示したように直接法を用いる場合には、噴霧することにより付着させることもできるし、綿棒などによる拭取り法を用いる場合には、別の容器へと微生物を移動させた後、ＡＴＰ抽出試薬を混合することにより行うことができる。
【００３２】
ついで本発明のコンクリート検査方法においては、ステップ５０２において、ＡＴＰ発光試薬を付着または混合する。この後、微生物から抽出されたＡＴＰと、ＡＴＰ発光試薬とが混合して式（１）に示した化学反応によりステップ５０３において化学発光が生じる。この化学発光は、噴霧または混合されるＡＴＰ発光試薬の量を一定にしておけば、微生物由来のＡＴＰの量に比例する。したがってステップ５０４において、発光量測定装置といった検出手段により提供分析を行うことにより微生物の量を定量的に測定することが可能となる。上述したように微生物の生息する領域は、コンクリートの劣化が進行している領域であることから、微生物の分布を検出することにより、コンクリートの劣化を検査することが可能となる。
【００３３】
図５（ｂ）は、本発明のコンクリート検査方法の別の実施例を示したフローチャートである。図５（ｂ）に示したコンクリート検査方法は、図５（ａ）に示した各ステップに加えて、ステップ６０２においてＡＴＰ除去剤を噴霧または混合するステップが加えられていることを除き、他は図５に示したコンクリート検査方法の各ステップと同一である。図５（ｂ）に示した別の実施例のコンクリート検査方法を用いることにより、微生物由来以外のＡＴＰの影響を除外して測定を行うことが可能となり、より高精度のコンクリートの検査を行うことが可能となる。
【００３４】
本発明のコンクリート検査方法によれば、測定時間が１０秒程度ときわめて短縮でき、原位置における検査が可能となり、さらに測定濃度範囲が５桁と非常に広い濃度範囲における測定が可能となる。また、従来のフェノールフタレインなどの呈色反応による劣化領域の判定は目視による観察であるため測定誤差を生じがちであるが、本発明の化学発光法では、コンクリートの劣化原因となる微生物の量が数値により与えられるため、微生物生息領域を容易に判断することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、コンクリートが湿潤状態にあっても良好な観測を可能とするコンクリート検査システムおよびコンクリート検査方法が提供される。また、本発明によれば、原位置において精度良く簡便、かつ迅速に検査を可能とするコンクリート検査システムおよびコンクリート検査方法が提供できる。
【００３６】
これまで本発明を図面に示した実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される下水道施設の概略図。
【図２】微生物に起因するコンクリートの中性化機構を示した図。
【図３】フェノールフタレインを用いる従来のコンクリートの中性化検査方法。
【図４】本発明のコンクリート検査システムの概略図。
【図５】本発明のコンクリート検査方法の実施例を示したフローチャート。
【符号の説明】
１…下水道施設
２…汚水
３…コンクリート
４…劣化したコンクリート
５…健常なコンクリート
６…化学発光を生じさせるための手段
７…化学発光を観測するための手段
８…化学発光を生じさせるための組成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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