(57)【要約】  バイオフィルムの処理のための洗浄組成物及び方法。洗浄組成物は、アルカリ塩と、短い疎水性尾部基に結合したルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、を含む、水性アルカリ界面活性剤組成物である。バイオフィルムを処理するための方法は、影響される表面を、洗浄組成物と接触させる工程を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオフィルムにより影響される表面を処理する方法であって、前記方法が、前記影響される表面を、水酸化物の容量モル濃度が２〜９であり、
（ａ）アルカリと、
（ｂ）４〜１０個の脂肪族炭素原子を含む直鎖若しくは分枝鎖の脂肪族又はアリール炭化水素鎖の末端に位置するルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、
を含む、有効量の水性アルカリ界面活性剤組成物と接触させる工程を含む、方法。
【請求項２】
前記ルイス酸頭部基が、ボロン酸基、アミンオキシド基、ホスフィンオキシド基、スルホン酸基、スルタイン基、又はカルボン酸基からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アルカリ界面活性剤が、ボロン酸、ブチルボロン酸、ペンチルボロン酸、ヘキシルボロン酸、イソブチルボロン酸、アミンオキシド、オクチルジメチルアミンオキシド、ホスフィンオキシド、ヘキシルジメチルホスフィンオキシド、オクチルジメチルホスフィンオキシド、デシルジメチルホスフィンオキシド、スルホン酸、オクチルスルホン酸、デシルスルホン酸、スルタイン、アルキルヒドロキシプロピルスルタイン、カルボン酸、ヘキシルカルボン酸、オクチルカルボン酸、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記アルカリがアルカリ金属塩であり、好ましくは、前記アルカリ金属塩が、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アルカリが非金属塩基であり、好ましくは、前記非金属塩基がアンモニウムヒドロキシド又はアルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドを含み、好ましくは前記アルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドが、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ルイス酸頭部基の第一原子は、ポーリング電気陰性度の値が２〜４であり、好ましくは前記第一原子が、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉ、Ｐｏ、Ａｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択され、より好ましくは、前記第一原子が、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記影響される表面が、工業環境、海洋環境、又は家庭用環境の一部である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記影響される表面が、
（ｉ）冷却水システム、熱交換器、パルプ及び紙製造、食品加工システム、金属加工、写真加工、逆浸透膜、水処理、流路、タービン、ソーラーパネル、加圧水型反応器、噴射及びスプレーノズル、蒸気発生器、プロセス設備、二次油回収注入井、並びに配管を含む工業環境、
（ｉｉ）パイプライン、油田掘削装置、及び艇体を含む海洋システム環境、並びに
（ｉｉｉ）水泳プール、トイレ、家庭用排水設備、カット面、シンク、カウンター、シャワー及び浴室表面、花瓶、ペットフード又は水用ボウル、装飾用の水の造園、並びに鳥用水盤を含む家庭用システム環境、
から選択される環境の一部である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記表面が、金属、ステンレス鋼、プラスチック、セラミック、磁器、ゴム、木材、コンクリート、セメント、岩石、大理石、セッコウ、及びガラスからなる群から選択される材料を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
処理されたバイオフィルム断片を前記表面からすすぐ追加の工程を更に含み、好ましくは、前記バイオフィルムが、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ属、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ属、及びＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ属、腸内細菌科、及び真菌Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｍｙｃｅｌｉｏｐｈｔｈｏｒａ属、Ｈｕｍｉｃｏｌａ属、Ｉｒｐｅｘ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ属、Ｓｔａｃｈｙｂｏｔｒｙｓ属、Ｓｃｏｐｕｌａｒｉｏｐｓｉｓ属、Ｃｈａｅｔｏｍｉｕｍ属、Ｍｙｃｏｇｏｎｅ属、Ｖｅｒｔｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｍｙｒｏｔｈｅｃｉｕｍ属、Ｐａｐｕｌｏｓｐｏｒａ属、Ｇｌｉｏｃｌａｄｉｕｍ属、Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ属、Ａｃｒｅｍｏｍｕｍ属、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される微生物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオフィルムの処理のための組成物及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオフィルムは、微生物の組織化されたコミュニティであり、表面に付着し、かつ自己生産細胞外ポリマーマトリックス（例えば多糖類、糖蛋白質、蛋白質）中に埋め込まれている。バイオフィルムコミュニティは、単一の細菌種によって形成されることがあり、又は多くの種の細菌、並びに真菌、藻類、酵母、原生動物及び相乗的に共生する他の微生物からなることもある。バイオフィルムは、環境条件によって、いくつかの細胞層程度に薄くてもよく、又は数インチの厚さであってもよい。微生物のほぼ全ての種は、それらが表面に、及び互いに付着できるメカニズムを有するので、バイオフィルムは、非滅菌水性（例えば高湿度）環境で、事実上あらゆる表面上に生じることができる。
【０００３】
固着コロニー（例えば表面に付着したコロニー）で集合的に生きることは、孤立したプランクトン微生物（例えば浮動微生物）として生きることよりも、大幅な利点をもたらす。微生物コミュニティが呈する特性、挙動及び生き残り戦略は、個体としての能力を遥かに上回る。バイオフィルムで成長する微生物は、プランクトン細胞よりも除去及び消毒に対する耐性があり、この耐性は、バイオフィルムの成長期間（age）と共に増加する。これは、微生物の数が増加し、コロニーが発展する程、より効果的に微生物が処理に耐えることを示唆する。また、バイオフィルムは、乾燥、極端な温度、及び光に対する物理的耐性の増加も呈する。
【０００４】
栄養素が限られた自然及び工業生態系では、多くの場合、バイオフィルムが優位である。バイオフィルム汚染及び汚れは、ほぼ全ての工業用水に基づくプロセスで発生し、生産性の低下、資本設備の損傷、製品の欠陥、及び衛生の問題を引き起こす。影響される水システム及び一般に直面する課題は、冷却水塔（伝熱及び物質移動の減少）、熱交換器（伝熱の減少）、パルプ及び紙製造（製品の品質欠陥）、食品加工システム（汚染）、金属加工（金属加工流体の劣化）、写真加工（印刷不備、機械不良）、逆浸透水加工（膜透過性の低下、材料の劣化）、プロセス設備（腐食及び生物劣化）、二次油回収（secondary oil recovery）（注水井（water injection well）の閉塞、サワーリング（souring）、細菌が影響した腐食）、汚水システム（生物劣化）、及び飲料水配管（汚染）を含む。
【０００５】
海洋工学システム、例えば海底油及びガス工業のパイプラインでは、バイオフィルムが大幅な腐食の問題を生じ得る。この文脈における腐食は、主に、非生物要因によるが、相当の部分は、金属表面下に付着した微生物により引き起こされる（すなわち、細菌が影響した腐食）。艇体への細菌の付着は、航洋船の生物付着の基礎として機能する。細菌のフィルムが生じると、他の海洋微生物、例えばフジツボが付着することがより容易になる。こういった汚れは、航洋船の最高速度を大幅に減少させることがあり、航行を延長させ、追加の燃料を消費し得る。乾ドックで修理及び再塗装するための時間は、船舶資産の生産性を低下させ、船舶の耐用年数は、腐食及び船体からの海洋微生物の機械的除去（削り取ることなど）により、減少する。
【０００６】
また、家庭環境では、水泳プール（健康リスク、美容劣化）、トイレ（美容劣化）、家庭用排水設備（詰まった、及びゆっくりと排水するシンク）、及び他の家庭用表面、例えばカット面（cutting surface）、シンク、カウンター、シャワー及び浴室表面、花瓶、ペットフード／水用ボウル、装飾用の水の造園（landscaping）（例えば噴水、池）、並びに鳥用水盤（bird bath）も影響される。
【０００７】
従来の洗浄方法は、通常、バイオフィルムの蓄積を除去するのに不十分である。一般的な消毒剤（例えば酸化化合物、例えば塩素、塩素誘導体、塩素代替物）は、浮動するプランクトン微生物の制御のために有用であるが、システム表面にある固着バイオフィルム微生物は、そのポリマー性マトリックスによって保護されており、このポリマー性マトリックスは、消毒剤が細菌の集団に浸透する能力を減少させる。
【０００８】
高濃度の苛性溶液、例えば水中のアルカリ水酸化物は、様々な工業、商業、及び更には一部の家庭における表面を洗浄するために、広く使用されている。しかし、アルカリ溶液は、非常に高い表面張力を有するので、その性能は、多くの場合、最適な性能よりも低い。高い表面張力のために、アルカリ溶液は、アルカリ溶液が濡らす基材内へゆっくりと浸透し、又は全く浸透しないこともあり、更には多くの表面をロールオフ（roll off）するであろう。また、所望の化学的変換のために、混合が必要不可欠である場合、アルカリ溶液は、油及び脂肪のような非水性流体と十分には混合しない。
【０００９】
逆に、炭化水素溶媒は、多くの表面を容易に濡らしてこれに浸透し、多くの材料に対して、良好な溶媒和力（すなわち、溶解させる能力）を有する。例えば、多くのフッ素化又は塩素化炭化水素は、洗浄及び脱脂のために広範囲で使用されている。こういった溶媒は、最も頑固な工業環境の多くを洗浄するために効果的であるが、アルカリの加水分解力を欠くため、多くの目的では不適切である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、優れた材料浸透性及び強い洗浄力の両方を提供する洗浄組成物を提供することは望ましいであろう。また、バイオフィルム形成を除去すると共に、バイオフィルム形成を防ぐために使用できるこのような洗浄組成物を提供することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、バイオフィルムにより影響される表面（biofilm-affected surface）を、高いアルカリ濃度及び優れた濡れ性を有するアルカリ界面活性剤組成物で処理する方法を提供する。この組成物は、優れた材料浸透性及び強い洗浄力の両方を有するので、バイオフィルム形成を除去すると共に、バイオフィルム形成を防ぐための使用に適する。これらの水性組成物は、ルイス酸頭部官能基及び短鎖の疎水性（例えば炭化水素）尾部を有する界面活性薬剤を含む。頭部基の第一原子（primary atom）と、尾部の最も近接した骨格原子との間の化学結合は、濃縮アルカリ溶液中において、非加水分解性である。一実施形態では、界面活性薬剤は、ボロン酸頭部基と、４〜１０個の炭素原子を有する炭化水素尾部基（tail group）と、を含む。
【００１２】
界面活性薬剤は、組成物中に、組成物全体の０．０５〜３０重量％、又は０．１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％の濃度で存在してもよい。アルカリ組成物は、望ましくは、水酸化物の容量モル濃度が２〜９Ｍ、又は４〜９Ｍであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】様々な濃度のＫＯＨ水溶液について、ＫＯＨ容量モル濃度（「Ｍ」）対５１ミリ秒（「ｍｓ」）における動的表面張力のプロットである。
【図２】ブチルボロン酸の溶液及びＡｍｐｈｏｔｅｒｉｃ−１６界面活性剤の溶液について、ＫＯＨ濃度対５１ｍｓにおける動的表面張力のプロットである。
【図３】同じ同族列の３種の異なる界面活性剤の溶液について、ＫＯＨ濃度対５１ｍｓにおける動的表面張力のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ｉ．定義
本明細書で使用するとき、「ａ」及び「ａｎ」並びに「ｔｈｅ」のような冠詞は、特許請求又は記載されるものの１つ、又は１つ超の組み合わせを意味するものと理解される。例えば、「材料（a material）」は、１つの材料又は１つ超の材料の集合混合物を意味する。本明細書で使用するとき、「材料（a material）」、「材料（the material）」及び「材料（material）」等の用語は同義であり、そのため互換的に使用されることが明白であろう。
【００１５】
本明細書で使用するとき、用語「アルカリ（an alkali）」又は「アルカリ（alkali）」は、１つのアルカリ材料、又は１つ超のアルカリ材料の組み合わせを意味する。
【００１６】
本明細書で使用するとき、用語「界面活性剤（a surfactant）」又は「界面活性剤（surfactant）」は、１つの界面活性剤、又は１つ超の界面活性剤の組み合わせを意味する。例えば、「１０％の界面活性剤」は、存在する界面活性剤の集合全体が１０％であることを意味し、１つの界面活性剤の形態であっても、又は１つ超の界面活性剤（例えば、異なる尾部長の２つの界面活性剤）の混合物の形態であってもよい。
【００１７】
本明細書で使用するとき、「アルカリ金属塩（an alkali metal salt）」は、１つのアルカリ金属塩、又は１つ超のアルカリ金属塩の混合物を意味する。
【００１８】
本明細書で使用するとき、用語「バイオフィルム」は、広く、微生物の生産する保護ポリマーマトリックスで一緒に束縛され、表面に付着した微生物の付着層を指す。
【００１９】
本明細書で使用するとき、「非金属塩基（a non-metal base）」は、１つの非金属塩基、又は１つ超の非金属塩基の混合物を意味する。
【００２０】
本明細書で使用するとき、用語「含む（include）」、「含有する（contain）」及び「有する（have）」は、非限定的であり、説明又は請求項中に明示的に特定されるもの以外の他の構成要素又は特徴を除外しない。
【００２１】
本明細書で使用するとき、「補助剤」は、組成物の審美的及び／又は機能的特性を補完するために組成物に添加できる任意の材料を意味する。
【００２２】
本明細書で使用するとき、「キャリア」は、組成物と組み合わせて送達及び／又は使用を促進できる、流体を含むがこれに限定されない、任意の材料を意味する。
【００２３】
本明細書で使用するとき、用語「固体」は、顆粒、粉末、バー及び錠剤の製品形態を含む。
【００２４】
本明細書で使用するとき、用語「流体」は、液体、ゲル、及びペーストの製品形態を含む。
【００２５】
全ての百分率及び比率は、特に記載のない限り組成物全体の重量を基準にして計算される。
【００２６】
特に記載のない限り、全ての構成要素（すなわち成分）又は組成物の濃度は、当該構成要素又は組成物の活性部分に関するものであり、当該構成要素又は組成物の市販の供給源に存在し得る不純物、例えば残留溶媒又は副生成物は除外される。
【００２７】
特に記載のない限り、全ての百分率は、組成物全体の重量パーセントによるものである。
【００２８】
本明細書で使用するとき、用語「炭化水素基」は、炭素及び水素のみを含むポリマー基を意味する。例えば、炭化水素基は、アルキル基及び／又はフェニル基を含み得る。
【００２９】
本明細書で使用するとき、用語「基（radical）」は、「基（group）」及び／又は「部分」という用語と同義的に使用される。
【００３０】
本明細書を通して与えられるあらゆる最大の数値限定は、より小さいあらゆる数値限界を、そのようなより小さい数値限定があたかも本明細書に明示的に記載されているかのように包含することを理解すべきである。本明細書の全体を通して与えられるあらゆる最小の数値限定は、より高いあらゆる数値限定を、そのようなより高い数値限定があたかも本明細書に明示的に記載されているかのように包含する。本明細書の全体を通して与えられるあらゆる数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内に入るより狭いあらゆる数値範囲を、そのような狭い数値範囲があたかも全て本明細書に明示的に記載されているかのように包含する。
【００３１】
本明細書で使用するとき、「頭部基の第一原子」は、炭化水素尾部に直接結合した頭部基の原子である。
【００３２】
用語「表面」は、本明細書で使用するとき、バイオフィルムが付着し得る任意の基材に関係する。表面の例は、任意の硬質表面、例えば金属、プラスチック、ゴム、ボード、ガラス、木材、紙、コンクリート、岩石、大理石、セッコウ、及びセラミック材料であってもよい。例えば、硬質表面は、冷却塔、水処理設備、搾乳場（dairy）、食品加工工場、又は化学若しくは製薬プロセス工場のプロセス設備部材に存在し得る。多孔質表面は、フィルタ（例えば、メンブレンフィルタ）に存在し得る。
【００３３】
用語「バイオフィルムの除去」は、表面に付着したバイオフィルムの少なくとも一部が離れることを意味する。
【００３４】
本明細書で使用するとき、バイオフィルム「処理」は、バイオフィルム（例えば、成長又は再成長）の除去及び／又は予防の両方を含む。
【００３５】
ＩＩ．アルカリ界面活性剤組成物
本発明の水性アルカリ界面活性剤組成物は、（ａ）アルカリ塩と、（ｂ）界面活性剤と、を含む。組成物の容量モル濃度は、２〜９Ｍ、又は４〜９Ｍの範囲であり得る。界面活性剤は、組成物全体の０．０５〜３０重量％、又は０．１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％の量で存在し得る。界面活性剤は、炭化水素尾部（疎水性部分）に結合したルイス酸頭部基（親水性部分）を有し、この炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を有する。
【００３６】
本明細書で使用するとき、「ルイス酸」頭部基は、（１）完全に古典的なルイス酸であり、及び／又は（２）電子不足によるルイス部位を含有する。酸塩基反応のルイス理論では、塩基は電子対を供与し、酸は電子対を受容する。したがって、ルイス酸は、Ｈ＋イオン等の任意の実体であり、非結合電子対を受容できる。換言すれば、完全に古典的なルイス酸は、電子対受容体である。いくつかの分子は、ルイス部位と称される電子不足結合を有する。ルイス部位は、安定なオクテット構造を形成するには少なすぎる価電子を分子が有する場合に発生する。電子不足の化合物の例はボランであり、しばしば、三中心二電子結合を有するとして記載される。当該化学種は、容易にルイス塩基（すなわち、孤立電子対供給源）と反応して、安定な付加物をもたらす。
【００３７】
炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を含み、直鎖若しくは分枝鎖のアルキル基であってもよく、又はいくつかの場合には、アリール基を含んでもよい。他の実施形態では、尾部は、４〜８個の炭素原子、又は４〜６個の炭素原子を含む。
【００３８】
本発明のアルカリ界面活性剤組成物の様々な構成要素が、以下でより詳細に議論される。
【００３９】
Ａ．アルカリ
本発明の水性アルカリ組成物は、容量モル濃度が２〜９Ｍ、又は４〜９Ｍであり、強塩基を含む。強塩基は、酸塩基反応において、非常に弱い酸を脱プロトン化できる化合物である。強塩基の一般的な例は、アルカリ塩を含み、アルカリ塩は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の可溶性水酸化物である。このような塩基の例は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）2）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）2）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）、及びこれらの組み合わせを含む。これらの強塩基のカチオンは、周期表の第１族及び第２族（アルカリ及びアルカリ土類金属）に現れる。
【００４０】
一実施形態では、塩基はＮａＯＨであり、組成物は容量モル濃度が約４Ｍである。別の実施形態では、塩基はＫＯＨであり、組成物は容量モル濃度が約４Ｍ〜約５Ｍである。他の実施形態では、塩基はＬｉＯＨであり、組成物は容量モル濃度が約２Ｍ〜約９Ｍである。
【００４１】
非金属強塩基、例えば水酸化アンモニウムも有用であり得る。一実施形態では、組成物は、非金属塩基、例えばアンモニウムヒドロキシド又はアルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドを含む。特定の実施形態では、組成物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるアルキル置換されたアンモニウムヒドロキシドを含む。
【００４２】
代替の実施形態では、組成物は、ゲルの形態である。必要に応じて、ゲルは、ゲルの形態で使用でき（例えば、組成物が「付着する（cling）」ことが望ましい使用状況において）、又は使用前に希釈される濃縮物として使用できる。
【００４３】
本明細書でより詳細に議論されるように、組成物のアルカリ容量モル濃度は、水クラスター濃度と密接に関連する。
【００４４】
Ｂ．界面活性剤
界面活性剤は、組成物中に、組成物全体の０．０５〜３０重量％、又は０．１〜１０重量％、又は０．１〜５重量％の濃度で存在してもよい。界面活性剤は、炭化水素尾部（疎水性部分）に結合したルイス酸頭部基（親水性部分）を有し、この炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を有する。本明細書で使用するとき、「ルイス酸」頭部基は、（１）完全に古典的なルイス酸であり、及び／又は（２）電子不足によるルイス部位を含有する。
【００４５】
一実施形態では、頭部基の第一原子は、ポーリング電気陰性度の値が２〜４である原子を含む。ポーリング電気陰性度の値が２〜４である原子は、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉ、Ｐｏ、Ａｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択され得る。あるいは、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ、又はＩからなる群から選択され得る。
【００４６】
電気陰性度は、原子が分子中にある際に、原子が電子を引きつけ、原子自体に束縛する力である（Ｌｉｎｕｓ  Ｐａｕｌｉｎｇ，「Ｔｈｅ  Ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｏｎｄ」，Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９６０），ｐ．８８）。ポーリング電気陰性度の値は、一般的な科学的参考図書、例えばＭａｃｍｉｌｌａｎ’ｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄａｔａ，Ｍ．Ｊａｍｅｓ  ａｎｄ  Ｍ．Ｐ．Ｌｏｒｄ，Ｍａｃｍｉｌｌａｎ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ，１９９２に見出すことができ、本明細書で議論されるポーリング電気陰性度の値は、この参考文献を情報源とする。
【００４７】
炭化水素尾部は、４〜１０個の炭素原子を含み、直鎖若しくは分枝鎖のアルキル基であってもよく、又はいくつかの場合には、アリール基を含んでもよい。他の実施形態では、尾部は、４〜８個の炭素原子、又は４〜６個の炭素原子を含む。
【００４８】
頭部基の第一原子と、尾部の最も近接した骨格原子との間の化学結合は、濃縮アルカリ溶液中において、非加水分解性である。この結合は、双極子結合（付与（dative）共有結合、又は配位結合としても知られる）であり、二中心二電子共有結合の一種であって、２つの電子が同じ原子に由来する。双極子結合は、ルイス塩基（この場合、尾部基から）が電子対をルイス酸（頭部基）に供与する場合に形成される。対照的に、標準的な共有結合では、それぞれの原子は１つの電子を提供する。
【００４９】
一実施形態では、界面活性剤は、ボロン酸、ブチルボロン酸、ペンチルボロン酸、ヘキシルボロン酸、イソブチルボロン酸、アミンオキシド、オクチルジメチルアミンオキシド、ホスフィンオキシド、ヘキシルジメチルホスフィンオキシド、オクチルジメチルホスフィンオキシド（ocytldimethylphosphine oxide）、デシルジメチルホスフィンオキシド、スルホン酸、オクチルスルホン酸、デシルスルホン酸、スルタイン、アルキルヒドロキシプロピルスルタイン、カルボン酸、ヘキシルカルボン酸、オクチルカルボン酸、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００５０】
１．例示的なルイス酸頭部基
典型的なルイス酸頭部基の非限定例は、ボロン酸、アミンオキシド、ペルフルオロジメチルアミンオキシド、ホスフィンオキシド、スルホン酸、スルタイン、カルボン酸、ペルフルオロカルボン酸、及びこれらの混合物を含む。具体的なルイス酸頭部基について、本明細書で更に詳細に説明する。
【００５１】
ａ．ボロン酸
一実施形態では、界面活性剤は、下記の式（Ｉ）によって表されるボロン酸（式中、置換基Ｒは、４〜８個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖である）である。
【００５２】
【化１】
2017518432.tif 000003
【００５３】
ボロン酸は、炭素−ホウ素結合を含有するアルキル又はアリール置換されたホウ酸である。ボロン酸は、ルイス酸として作用する。これは、電子対受容体であるので、ルイス塩基によって供給される電子対を共有することにより、ルイス塩基と反応してルイス付加物を形成できる。
【００５４】
構造上、ボロン酸（ＲＢ（ＯＨ）2）は、三価のホウ素含有有機化合物であり、１つのアルキル又はアリール置換基（すなわち、Ｃ−Ｂ結合）と、ホウ素原子の残りの価数を満たす２つのヒドロキシル基と、を有する。６個のみの価電子、及びそれによる２つの電子の不足により、ｓｐ2混成ホウ素原子は、空のｐ軌道を有する。この低いエネルギー軌道は、３つの置換基と直交し、３つの置換基は三角形の平面幾何学的形状に向いている。
【００５５】
価数の不足により、ボロン酸は、空のｐ軌道を有する。この特徴は、塩基性分子に配位できる適度の有機ルイス酸としての独特の特性を、ボロン酸に付与する。このようにすることで、結果として生じる四面体付加物は、炭素と同様の構成を得る。そのため、２つのヒドロキシル基の存在にもかかわらず、大抵のボロン酸の酸性は、ルイス酸の酸性である。式（ＩＩ）は、水中でのボロン酸のイオン化平衡を描写する。
【００５６】
【化２】
2017518432.tif 000004
【００５７】
ボロン酸の反応性及び特性は、単一の可変置換基の性質に非常に依存し、より具体的には、ホウ素に直接結合した炭素基（Ｒ）の種類に依存する。ボロニル基の近位の嵩高い置換基は、四面体ボロン酸イオンの形成における立体阻害（stearic inhibition）により、酸強度を低下させる。
【００５８】
アニオン性配位子に配位する場合、生じる負電荷は、形式上ホウ素原子に引き寄せられるが、実際は、３つのヘテロ原子に広がる。この能力が、「間接的な」プロトン移動により、水をイオン化し、ヒドロニウムイオンを形成するが、このことが、水中での大抵のボロン酸の酸性度を特徴付ける。したがって、最も酸性のボロン酸は、最も求電子的なホウ素を有し、これは、ヒドロキシボロン酸アニオンを最も形成し、これを最も安定化できる。
【００５９】
ｂ．アミンオキシド
一実施形態において、界面活性剤はアミンオキシドである。アミンオキシドは、下記の式（ＩＩＩ）に描写されるように、官能基Ｒ3Ｎ+−Ｏ-（式中、Ｒ1及びＲ3はＨであり、Ｒ2は４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖である）を含有する。
【００６０】
【化３】
2017518432.tif 000005
【００６１】
アミンオキシドは、下記の式（ＩＶ）に図示されるように、２つの電子を酸素原子に供与する塩基性アミンの点から記載され得る。
Ｒ3Ｎ→Ｏ  （ＩＶ）
【００６２】
矢印→は、極性共有結合の両方の電子が、アミン部分に由来することを示す。
【００６３】
ｃ．ホスフィンオキシド
別の実施形態では、界面活性剤は、下記の式（Ｖ）の一般構造によって表されるホスフィンオキシド（ＯＰＲ3）（式中、Ｒ2は４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖であり、Ｒ1及びＲ3はそれぞれＨである）である。
【００６４】
【化４】
2017518432.tif 000006
【００６５】
リン原子はｓｐ3混成であり、孤立電子対を有する。リンから酸素への結合は、酸素ｐ−軌道から反結合性リン−炭素結合への孤立電子対の供与により生じる付与結合である。
【００６６】
ｄ．スルホン酸
スルホン酸は、下記の式（ＶＩ）によって表され得る（式中、Ｒは４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖であり、Ｓ（＝Ｏ）2ＯＨ基はスルホニルヒドロキシドである）。スルホン酸の非限定例は、オクチルスルホン酸及びデシルスルホン酸を含む。
【００６７】
【化５】
2017518432.tif 000007
【００６８】
ｅ．スルタイン
スルタインは、例えば、下記の式（ＶＩＩ）によって表され得る（式中、Ｒ1は、４〜１０個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール鎖である）。スルタインの非限定例は、アルキルヒドロキシルプロピルスルタインを含む。
【００６９】
【化６】
2017518432.tif 000008
【００７０】
ｆ．カルボン酸
カルボン酸は、例えば、下記の式（ＶＩＩＩ）によって表され得る（式中、Ｒは一価の官能基である）。カルボン酸の非限定例は、ヘキシルカルボン酸及びオクチルカルボン酸を含む。
【００７１】
【化７】
2017518432.tif 000009
【００７２】
２．疎水性尾部基
４〜１０個の炭素原子長を有する任意の適切な尾部基を本明細書で使用でき、例えば、アルカン炭化水素基、ペルフルオロアルキル基、及び／又はポリシロキサン基を使用できる。尾部基は、典型的には、Ｃ4〜Ｃ10炭化水素であり、例えば直鎖若しくは分枝鎖アルキル又はアリール基である。一実施形態では、尾部は、植物又は石油系油由来の炭化水素である。特定の実施形態では、尾部炭素のうちの１つ以上が、非炭素元素で置換されていてもよい。すなわち、尾部は、１つ以上の非酸素ヘテロ原子が、有機材料の炭化水素鎖の１つ以上の炭素原子を置換し、及び／又は有機材料の他の炭化水素鎖の炭素原子の代わりに作用する有機化合物材料である。例えば、炭化水素尾部基の一部又は全ては、シリコーン鎖又はフルオロカーボン鎖の疎水基によって置換されていてもよい。非炭素原子が炭素原子の代わりに存在する場合、これらの非炭素原子は、炭素鎖長の一部として数えられる。
【００７３】
ＩＩＩ．バイオフィルムを処理する方法
Ａ．バイオフィルム
プランクトン微生物（例えば細菌、真菌）は、ほとんど全ての天然及び合成表面に付着でき、当該微生物の多くは、永続的な付着を形成する。微生物は、プランクトン形態ではなく、固着生物として生存することを好むと一般に考えられる。なぜなら、固着状態での生活は、プランクトン状態では見られない独特の生き残りメカニズムの発展を容易にするからである。バイオフィルム形成の最初の工程として一般に認識されるのは、微生物の付着が細胞外マトリックスポリマーの生産を刺激することであり、これは、そのぬめり感及び外観により、口語的に「ぬめり（slime）」と呼ばれる。このマトリックスは付着を更に強化し、固着微生物個体群に対する保護を提供し、バイオフィルムコミュニティへの更なる微生物の追加及び成長を促進する。
【００７４】
バイオフィルムが成熟すると、連続した微生物層が互いの上に追加され、多層微生物システムを形成する。バイオフィルムは、膨大な数の異なる微生物の種類を含んでもよく、又は支配的な微生物として特定の微生物を含んでもよい。バイオフィルムはまた、一般に、様々な非生物材料（例えば錆、土）も含み、これはバイオフィルムマトリックス中に埋め込まれている。工業環境及び家庭環境で見出される一般的なバイオフィルムは、細菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ属、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ属、及びＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ属、腸内細菌科（Enterobacteriaceae）（例えば大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）を含む）、及び真菌Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｍｙｃｅｌｉｏｐｈｔｈｏｒａ属、Ｈｕｍｉｃｏｌａ属、Ｉｒｐｅｘ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ属、Ｓｔａｃｈｙｂｏｔｒｙｓ属、Ｓｃｏｐｕｌａｒｉｏｐｓｉｓ属、Ｃｈａｅｔｏｍｉｕｍ属、Ｍｙｃｏｇｏｎｅ属、Ｖｅｒｔｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｍｙｒｏｔｈｅｃｉｕｍ属、Ｐａｐｕｌｏｓｐｏｒａ属、Ｇｌｉｏｃｌａｄｉｕｍ属、Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ属、Ａｃｒｅｍｏｍｕｍ属、並びにこれらの組み合わせから選択される微生物によってコロニーが作られたものを含む。
【００７５】
バイオフィルムは、極めて複雑な微生物の生態系である。バイオフィルムのコロニーになると、微生物の挙動、構造、及び生理機能は劇的に変化し、その結果、浮動するプランクトン形態では有しない多くの潜在的利点が生じる。これらの利点は、限定するものではないが、有益な遺伝子の発現の増加、コロニー形態の表現型変化、プラスミド伝達による抗菌耐性遺伝子の取得、栄養素へのアクセスの向上、及び細胞同士の間でより近くに近接することにより、相利共生又は相乗的な関連及び保護を容易にすることを含む。
【００７６】
向上した生き残りメカニズムにより、バイオフィルムは、内部条件及び外部条件の変化に迅速に応答して適合し、バイオフィルムの除去及び予防を特に難しくする。バイオフィルム構造及びバイオフィルム内の微生物の生理学的属性はまた、抗菌剤（例えば、抗生物質、消毒剤、殺菌剤、抗真菌剤）への固有の耐性も付与する。バイオフィルムを、表面から、従来の手段、例えば工業洗浄剤及び／又は消毒剤を使用して、激しく機械的にこすることによって除去する場合、特に厳しい環境で代謝的に生き残るいくつかの「生残菌（persister）」細胞が、通常、表面上に残ったままになる。生残菌細胞は、表面に「再播種（re-seed）」し、バイオフィルムの再成長のトリガーとなる。バイオフィルム除去及び再成長のサイクルの繰り返しにより、通常、益々頑強な微生物は、益々積極的に再度コロニーを作る。
【００７７】
結果として、バイオフィルム制御は特に難しくなる。洗浄組成物が効果的であるためには、洗浄組成物が、存在する多種多様な頑強な微生物を殺すだけでなく、効果的にバイオフィルムの下の表面に達するために、十分に強くなければならない。これにより、バイオフィルム材料が完全に表面から離れるので、システムから除去できる（例えば流せる）ようになっている。これは、バイオフィルムマトリックスに浸透し、崩壊させることができる洗浄組成物を要求する。
【００７８】
理論により限定されることを望むものではないが、本発明の洗浄組成物は、マトリックスを含むバイオフィルム層を通って効果的に浸透し、良好に下の表面に達して、バイオフィルムの付着部位を崩壊させることができると考えられる。
【００７９】
本発明は、従来の工業溶媒と同様の動的表面張力プロファイルを有する濃縮アルカリ溶液を提供する。極端に低い表面張力のために、この「アルカリ溶媒」は、従来のアルカリ溶液よりも大幅に、疎水性基材（例えばバイオフィルムマトリックス材料）を濡らし、疎水性基材内へ浸透し、かつ浸み込む。
【００８０】
科学者に一般に知られているように、水は非常に興味深い材料であり、他の液体で観察される予想挙動パターンを常にたどるとは限らない。水は、特有の挙動を呈し、例えば固体から液体への変換時に密度が増加する。別の興味深い挙動は、異なる環境下における、様々なサイズの水クラスターの形成に関係する。例えば、高いアルカリ濃度溶液では、様々な構成の水クラスターが形成される。水クラスターの存在下での形成は、異なる界面活性剤の性能に影響すると考えられている。
【００８１】
濃縮アルカリ溶液は、希釈水溶液とは著しく異なる構造及び表面張力を有する。理論により限定されることを望むものではないが、革新は、水クラスターの存在下での高アルカリ溶液、例えばＨ7Ｏ4-（３Ｈ2Ｏ・ＯＨ-）及びＨ9Ｏ5-（４Ｈ2Ｏ・ＯＨ-）の付加物の構成の理解を伴う。出願人は、驚くべきことに、このようなシステムのために効果的な界面活性剤は、低濃度のアルカリ水性システムで有用な界面活性剤とは異なるであろうことを発見した。
【００８２】
非常に高い苛性溶液濃度では、溶液中に存在する水は、従来の水性溶媒としては振る舞わない。これは、水クラスターとしての水の存在が支配的であることによる。これは、遊離水がほとんど存在しない、高度水クラスター溶媒システムを生じる。
【００８３】
イオン性化合物、例えばアルカリ性水酸化物又は塩が添加される場合、一次水クラスター（primary water cluster）は、部分的に解離したカチオン性メンバー及びアニオン性メンバーの近くで生じる。アニオン性メンバーの近くで一次水クラスターを形成する水分子は、部分負電荷を含む水クラスターである一次δ−水クラスターを形成する。相補的な方法では、一次δ＋水クラスターは、水分子がカチオン性メンバーにごく近接している場所で生じる。一次δ＋水クラスターは、部分正電荷を含む。δ−及びδ＋の一次水クラスターは、反対の部分電荷により、近くに隣接するものとして互いに会合する。
【００８４】
一次水クラスターを構成する水分子の数は、溶液内のイオン性化合物、特にイオン性化合物の構成要素のモル濃度に依存する。また、これらの要因は、一次水クラスターと会合する、近くに引きつけられるヒドロキシルイオンの数にも影響を与えることに注意する。
【００８５】
例えば、理論に束縛されることを望むものではないが、１ＭのＫＯＨについて、ＯＨ−ヒドロキシルと会合する一次δ−水クラスターを構成する水分子の数は、確率的に、４つの水分子を複数含み、場合により、追加の水酸化物又は水分子が、一定の距離でこれに会合していると仮定される。同時に、Ｋ＋カチオン種と会合する一次δ＋水クラスターを構成する水分子の数は、確率的に、７つの水分子を複数含み、場合により、追加の１つ又は２つの水酸化物又は水分子が、一定の距離でこれに会合している。利用可能な水分子が豊富にあるので、二次水クラスターシェル（secondary water cluster shell）が、一次水クラスターの周辺に生じる。１ＭでのＯＨ−及びＫ＋種では、二次シェルは、より多くの水分子を伴う。これらの分子は、一次水クラスターの水分子ほど強固には束縛されない。それでもなお、追加の水分子が残っており、この追加の水分子は、任意の所与の時間において、水クラスターと会合しておらず、そのため自由に周りを動く。具体的に、１ＭのＫＯＨでは、多数の水分子が、ＫＯＨのあらゆる分子のための自由な運動状態に利用可能である。これは、従来の界面活性剤が表面張力を低下させることができず、働きを停止する状況である。
【００８６】
ＫＯＨ溶液の容量モル濃度が増加するほど、水分子の数は減少する。最初に、水分子は、部分的に帯電した一次水クラスターへと移動し続けるであろう。これらのクラスターは、より強固にＫ＋及びＯＨ−イオンと会合する。十分な水分子が残っている場合、少なくとも部分的な二次シェルが生じる。ＫＯＨ容量モル濃度が増加するほど、遊離水分子の数は減少し、完全な二次シェルを生成するために十分な水がなく、非常にわずかな水（ある場合）が自由に動くために利用可能である点まで減少する。この状況では、従来の界面活性剤種は、表面張力の減少を停止するので、働きを停止する。出願人は、異なる種類の界面活性剤が、この環境で働くために必要であることを理解し、この問題への解決策として、本発明を開発した。
【００８７】
水クラスターが支配的な溶液（例えば、高容量モル濃度のイオン性化合物添加により生成される）中で、表面張力を減少させるために、電子不足中心又は電子リッチ中心分子の一方又は両方が有用であることが見出された。前者は、δ−水クラスターと会合して、表面張力を低下させることができ、一方、後者は、δ＋水クラスターと会合して、表面張力を低下させることができる。
【００８８】
出願人は、高濃度アルカリ溶液において、効果的な界面活性剤は、ルイス酸頭部官能基、及び従来の界面活性剤尾部よりも短い尾部（例えば、従来のＣ12〜18界面活性剤尾部に対して、Ｃ4〜10）を有することを発見した。本明細書の実施例で示されるように、これらの溶液は、高度濃縮アルカリ溶液が利用される様々な領域において、優れた有効性を有する。
【００８９】
理論により限定されることを望むものではないが、４〜５ＭのＫＯＨの範囲で、変曲点に達すると考えられ、変曲点は水の構造が劇的に変化することを示すと考えられる。他のアルカリ溶液もまた変曲範囲を呈し、この変曲範囲は、存在する具体的なアルカリに依存するであろう。本明細書で使用するとき、変曲点とは、アルカリ界面活性剤組成物の表面張力が、５１ｍｓにおいて、出発アルカリ組成物の表面張力よりも４０ｍＮ（ミリニュートン）下になる点である。表面張力は５１ｍｓにおいて測定され、これは、この時点での測定が、組成物の洗浄能力に強く相関するからである。
【００９０】
出願人は、水クラスターが支配的な環境において、効果的な動的表面張力減少の重要な特徴は、より短い尾部長であることを見出した。例えば、水クラスターが支配的でない（non-water cluster dominate）水溶液で用いられる多くの従来の界面活性剤は、界面活性剤尾部、例えばＣ12又はＣ14尾部を含む、中程度〜長い炭素数の炭素鎖を有する。十分な数の利用可能な遊離水分子がある水溶液では、長い疎水性尾部は、尾部自体を水分子の間に十分に配置して、反発力が過剰にならず、かつ界面活性剤を溶液外に追い出さず、又は他の望ましくない効果を引き起こさないようにできる。しかし、遊離水が周りにほとんど又は全くない、水クラスターが支配的な溶液では、界面活性剤尾部は、部分電荷を有するより大きな水クラスターの周りに、尾部自体を配置するように働かなければならない。これは、より大きな反発力環境であり、従来の炭素尾部長は、表面張力の低下につながらない。しかし、より短い鎖長を用いるこの発明の界面活性剤（したがって、より少ない反発力を有する）は、動的表面張力効果の減少につながることが見出された。
【００９１】
水溶液が固体又は液体と接触する能力、及び表面に広がる能力は、一般に濡れ性と呼ばれ、一般にアルカリ性洗浄溶液で、特に硬質表面の洗浄では重要な特性である。接触の改善は、高濃度アルカリ溶液の表面張力の減少によって促進され得る。驚くべきことに、高度濃縮アルカリ溶液の表面張力は、これらの非常に特殊な特性を有する界面活性薬剤の使用によって、従来可能であると考えられた表面張力よりも減少し得ることが発見された。これは、アルカリと、意図される対象固体又は液体溶液との接触を改善することにより、アルカリ有効性を押し上げる。接触の改善は、様々な有用な方法、例えば接触、浸透、広がり、透過、又は固体若しくは液体内への、若しくは固体若しくは液体内での拡散の改善で明らかにできる。
【００９２】
理論に束縛されることを望むものではないが、界面活性剤は、アルカリがバイオフィルムの表面の小さなクラックを通じて進むことを許容することにより、バイオフィルムが付着している下の表面との接触を許容すると考えられる。これは、細胞外多糖類マトリックスがより容易にマトリックスを分解することを許容し、続いてマイクロフィルムを溶媒和し、溶液中に移動させる。溶液中では、マイクロフィルムがシステムから容易に流される。この苛性溶液は、バイオフィルムを除去すると共に、バイオフィルム中に含まれる微生物を破壊する。細胞外多糖類マトリックスが非束縛ポリマーへと分解され、懸濁及び／又は溶媒和した後、バイオフィルム微生物の破壊は、大幅に効果的に達成され得る。
【００９３】
Ｂ．方法
本発明は、バイオフィルムに影響される表面を処理するための方法を提供する。一態様では、方法は、影響される表面（affected surface）を、水性アルカリ界面活性剤組成物を含む、又はいくつかの場合には、本質的に水性アルカリ界面活性剤組成物からなる洗浄組成物と接触させる工程を含み、水性アルカリ界面活性剤組成物は、水酸化物の容量モル濃度が２〜９であり、（ａ）アルカリと、（ｂ）４〜１０個の炭素原子（例えば脂肪族）を含む直鎖若しくは分枝鎖の脂肪族又はアリールの炭化水素鎖の末端に位置するルイス酸頭部基を有する界面活性剤と、を含む。本明細書で使用するとき、「処理する」は、バイオフィルムの少なくとも一部を影響される表面から除去すること、又は予防的にバイオフィルムの形成、成長、若しくは再成長を防ぐことを意味する。
【００９４】
本明細書で使用するとき、「影響される表面」は、表面が少なくとも部分的にバイオフィルムで被覆されていること、又はバイオフィルムを展開させる傾向がある表面であること（例えば、バイオフィルムが過去に生じた水性又は湿った環境に存在すること）、又はバイオフィルムの予防が望ましい表面であること（例えば、水性又は湿った環境に存在すること）を意味する。「除去する」は、バイオフィルムの全部又は一部を除去することを含んでもよく、微生物の層を連続して除去することにより、バイオフィルムの厚みを減少させ、下にある更なる層を露出させることを含んでもよい。影響される表面から一度除去されると、離れたバイオフィルム材料を、すすぐこと、流すこと、又は他の方法で、影響される環境（例えば水システム）から移動させることができる。
【００９５】
別の態様では、本発明を使用して、バイオフィルムが表面に蓄積すること、特にバイオフィルムが生じる傾向のある表面に蓄積することを防ぐことができる。本明細書で使用するとき、「防ぐ」は、バイオフィルムの表面での形成又は再形成を予防的に阻害することを意味する。防ぐことは、永続的な又は一時的なバイオフィルム形成の停止を含んでもよく、かつ成長の遅延又は減速を含んでもよい。
【００９６】
典型的な表面は、金属、ステンレス鋼、プラスチック、セラミック、磁器、ゴム、木材、コンクリート、セメント、岩石、大理石、セッコウ、及びガラスからなる材料の群から選択されるものを含んでもよい。
【００９７】
バイオフィルムを処理する方法は、１つ又は複数の処理を伴ってもよい。例えば、バイオフィルム除去のために表面を処理し、続いて１つ以上の先制処理を行い、バイオフィルムのその後の再成長を防いでもよい。更に、処理する方法及び防ぐ方法を同時に実施してもよく、コロニーのある領域からバイオフィルムを除去すること、及びコロニーのない表面での成長（又は新しく洗浄された表面での再成長）を除去することが、同じ工程の一部として行われてもよい。
【００９８】
組成物は、任意の好適な手段により、例えば、灌流（lavage）（例えば、溶液の注入の繰り返しで洗うこと）、噴霧、スプレー、希釈、モップ掛け、注入、ディップ、浸漬、及びこれらの組み合わせにより、影響される表面に接触し得る。接触の後、離れた断片（debris）をシステムから除去してもよい。断片の除去は、任意の好適な手段により達成することができ、この手段は、例えばきれいな液体、例えば水で、流すこと、すすぐこと、排出すること、灌流すること、噴霧すること、スプレーすること、モップを掛けること、ふくこと、すすぐこと、ディップすること、及びこれらの組み合わせを含む。
【００９９】
影響される表面は、様々なシステムで見出される基材、例えば工業環境、海洋環境、及び家庭環境の基材を含み得る。工業システムは、冷却水システム、熱交換器、パルプ及び紙製造、食品加工システム、金属加工、写真加工、逆浸透膜、水処理、流路、タービン、ソーラーパネル、加圧水型反応器（pressurized water reactor）、噴射及びスプレーノズル、蒸気発生器、プロセス設備、二次油回収注入井（secondary oil recovery injection well）、並びに配管（例えば飲料水）を含み得る。海洋システムは、パイプライン（例えば海底油及びガス工業のパイプライン）、海底油田掘削装置、及び艇体を含み得る。家庭用システムは、水泳プール、トイレ、家庭用排水設備、及び他の家庭用表面、例えばカット面（cutting surface）、シンク、カウンター、シャワー及び浴室表面、花瓶、ペットフード又は水用ボウル、装飾用の水の造園（landscaping）（例えば噴水、池）、並びに鳥用水盤（bird bath）で見出される表面を含む。
【０１００】
任意の特定の状況で、効果的にバイオフィルムを処理し、及び／又は防ぐために必要とされるアルカリ界面活性剤洗浄組成物の濃度及び量は、使用される具体的なアルカリ界面活性剤、バイオフィルム汚染のレベル、望ましい処理のレベル、処理される表面の種類（例えば、家庭用、様々な工業用セッティング）、及び洗浄組成物と影響される表面とが接触しているであろう時間の長さ等の要因に依存するであろう。これらの要因の全ては、本開示を考慮して、当業者が決定できる。そのため、任意の所与の表面について必要であるアルカリ界面活性剤の量は、「有効量」であるであろうと言うことができる。本明細書で使用するとき、「有効量」は、特定の条件の組で、望ましいレベルの処理を達成するために必要であるアルカリ界面活性剤洗浄溶液の量（すなわち、濃度、分量）である。
【０１０１】
ＩＶ．洗浄組成物形態
洗浄組成物は任意の好適な形態であってよい。例えば、製品形態は、液体、ゲル、ペースト、及び懸濁液、並びに濃縮物等の形態を含んでもよい。このような製品及び濃縮物は、少ない投与量（例えば家庭用）から多い投与量（例えば工業洗浄用）までの範囲の様々なコンテナ、容器、タンク、又はパッケージに収容され、配置されてもよい（例えば、表面に放出され、付着してもよい）。かかるコンテナは、再使用可能（例えば工場タンク）であっても、使い捨て（例えば小さなボトル又はパウチ）であってもよい。コンテナは、１回の使用又は複数回の使用のために十分な製品を収容し得る。洗浄組成物は、完全に配合されたすぐに使用できる状態の製品であってもよく、又は使用前に調製を必要としてもよい。例えば、組成物は、組成物成分及び調製のための指示を含むキットの形態であってもよく、又はコンテナ内若しくはコンテナ外のいずれかで希釈するための濃縮物であってもよい。
【０１０２】
洗浄組成物は、任意選択で、任意の好適な補助成分、例えば、このような洗浄組成物で使用するために当該技術分野において既知の補助成分を含んでもよい。例えば、補助剤は、限定するものではないが、着色剤及び芳香剤を含む。
【０１０３】
分析方法
動的界面張力
液体の動的界面張力は、張力計の使用により決定され得る。張力計は、泡圧法に従って、液体の動的界面張力を測定し得る。泡圧法は、空気等のガスを、分析される液体に噴射することを含む。ガスは、液体内に浸されたキャピラリを通じて液体に入る。ガスと液体との間の圧力の差異が、いくつかのガス流速で記録される。それぞれの流速で、泡を形成するために必要とされる圧力の差異は、下記に再現されるヤング・ラプラスの式により、液体の表面張力に比例する：
σ＝（Δｐ・ｄ）／４
（式中、Δｐは、気泡内部と液体内の気泡外部との間の圧力差異（ニュートン／平方メートル（Ｎ／ｍ2））であり、ｄは、キャピラリの直径（メートル（ｍ））であり、σは、液体の表面張力（ニュートン／メートル（Ｎ／ｍ））である）。液体の動的表面張力は、それぞれの流速について、ヤング・ラプラスの式を使用してそれぞれのガス流速について計算される。泡寿命は、それぞれの泡の形成の間で経過する時間に等しく、それぞれのガス流速について記録される。計算される動的表面張力の値を、泡寿命に対してプロットする。
【０１０４】
液体の動的表面張力を測定する方法は、一般に、（１）張力計を較正する工程と、（２）張力計のキャピラリを洗浄する工程と、（３）液体の動的表面張力及び泡寿命を、張力計で測定する工程と、を含んでもよい。液体の動的表面張力を張力計で測定する方法は、例えば、一般に米国材料試験協会規格ＡＳＴＭ  Ｄ３８２５−０９に従ってもよい。
【０１０５】
ＳＩＴＡ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ｌｉｎｅ  ｔ６０張力計（ＳＩＴＡ  Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ（Ｄｒｅｓｄｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）を使用して、電解質溶液等の液体の動的表面張力を測定し得る。ｔ６０張力計を、ＳＩＴＡ  Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋの指示に従って、較正モードの張力計で較正してもよい（ＳＩＴＡ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ｌｉｎｅ  ｔ６０  Ｍａｎｕａｌ，ｐ．４，Ｓｅｃｔｉｏｎ  １２．１を参照のこと）。較正は、張力計のキャピラリチューブの先端を、ガラス容器、例えば５０ｍＬビーカーに保持された約２５ｍＬの脱イオン化（ＤＩ）水に入れることにより完了する。キャピラリチューブの先端は、張力計の温度プローブの印により示される製造業者の推奨深さまで、溶液中に延ばされるべきである。ＤＩ水の温度は、約２０℃〜約３０℃とすべきである。
【０１０６】
その後、ｔ６０張力計を、ＳＩＴＡ  Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋの指示に従って、洗浄モードの張力計で洗浄してもよい（同書ｐ．２０，Ｓｅｃｔｉｏｎ  １２．４を参照のこと）。キャピラリチューブを最初にＤＩ水ですすいでもよい。洗浄は、張力計のキャピラリチューブの先端を、ガラス容器、例えば５０ｍＬビーカーに保持された約２５ｍＬの脱イオン化（ＤＩ）水に入れることにより完了する。キャピラリチューブの先端は、張力計の温度プローブの印により示される製造業者の推奨深さまで、溶液中に延ばされるべきである。ＤＩ水の温度は、約２０℃〜約３０℃とすべきである。空気を速やかに、張力計のキャピラリチューブを通じて、約２分間発泡させる。
【０１０７】
その後、ｔ６０張力計を使用して、分析される液体溶液の動的表面張力を得てもよい。ＳＩＴＡ  Ｍｅｓｓｅｔｅｃｈｎｉｋの指示に従って、自動測定モードの張力計で、データを得てもよい（同書ｐ．１８，Ｓｅｃｔｉｏｎ  １２．３を参照のこと）。自動測定は、張力計のキャピラリチューブの先端を、ガラス容器、例えば５０ｍＬビーカーに保持された約２５ｍＬの液体溶液に入れることにより完了する。キャピラリチューブの先端は、張力計の温度プローブの印により示される製造業者の推奨深さまで、溶液中に延ばされるべきである。分析される溶液の温度は、約２０℃〜約３０℃とすべきである。自動測定は、約３０ミリ秒（「ｍｓ」）〜約１０秒（「ｓ」）の範囲の泡寿命を対象としてもよい。この時、泡寿命の範囲にわたって分析される、液体溶液の動的表面張力を記録してもよい。本発明の目的のために、動的表面張力は、温度約２５℃で、泡寿命５１ｍｓで測定される。
【０１０８】
明示的に、又は文脈のいずれかにより特に記載のない限り、用語「表面張力」は、本明細書で使用するとき、動的表面張力を指す。
【実施例】
【０１０９】
（実施例１）
ＫＯＨの水溶液を、表１に示す様々な容量モル濃度（Ｍ）で調製した。それぞれの溶液の（５１ｍｓにおける）動的表面張力を、本明細書で明記される分析方法に従って測定した。ＫＯＨ濃度対測定された表面張力をプロットした（図１）。このプロットは、水性アルカリ溶液の表面張力が、アルカリ濃度の増加と共に増加する傾向があることを示す。
【０１１０】
【表１】
2017518432.tif 000010
【０１１１】
（実施例２）
様々な濃度のＫＯＨ、及び１．５％のブチルボロン酸（Ｃ4）又は１．５％のＡｍｐｈｏｔｅｒｉｃ−１６界面活性剤（Ｃ16）のいずれか一方を含む水性アルカリ界面活性剤組成物を、下記の表２及び表３に示すように調製した。それぞれの溶液の（５１ｍｓにおける）動的表面張力を、本明細書で明記される分析方法に従って測定した。ＫＯＨ濃度対表面張力を、図２のようにプロットした。
【０１１２】
【表２】
2017518432.tif 000011
【０１１３】
【表３】
2017518432.tif 000012
【０１１４】
（実施例３）
下記の表４、表５、及び表６に示すように、同じ同族列（すなわち、尾部長を除き同じ化学構造）の３種の異なるＮ，Ｎ’−ジメチルアミンオキシド界面活性剤を使用して、２５００ｐｐｍの界面活性剤及び様々な濃度のＫＯＨを有する水性アルカリ界面活性剤組成物を作製した。それぞれのアルカリ界面活性剤組成物について、ＫＯＨ濃度対（５１ｍｓにおける）動的表面張力を図３のようにプロットした。この図に示されるように、より短い尾部のＣ8のＮ，Ｎ’−ジメチルアミンオキシド界面活性剤は、希薄濃度のＫＯＨ（＜１．５〜２．０Ｍ）で、表面張力を減少させないか、又はほとんど減少させないが、より長いＣ14及びＣ12尾部は、表面張力を多少減少させる。しかし、ＫＯＨ濃度が増加すると、Ｃ14/12尾部のＮ，Ｎ’−ジメチルアミンオキシド界面活性剤では表面張力が増加するのに対し、より短鎖のＣ8では表面張力が著しく減少する。更なる注意として、Ｃ12及びＣ14は、５Ｍを超えるＫＯＨ溶液に可溶性ではなく、一方でＣ8は、このような限界を有しない。
【０１１５】
【表４】
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【０１１６】
【表５】
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【０１１７】
【表６】
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【０１１８】
（実施例４）
アルカリ界面活性剤洗浄組成物の調製
４つの別個の濃度のＫＯＨ（１Ｍ、３Ｍ、５Ｍ及び８．７Ｍ）を、４５％のＫＯＨ(aq)（１１．６３Ｍ）原液から調製した。１ＭのＫＯＨ（３．８６％）：１００ｍＬのメスフラスコに、１５ｍＬの脱イオン水を入れた後、８．６０ｍＬの４５％のＫＯＨ原液をゆっくりと添加した。この均質な溶液に、１．６６グラム（９．６０ｍｍｏｌ）のＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクチルアミンオキシド及び０．３３グラム（３．２４ｍｍｏｌ）のブチルボロン酸を添加した。生じた溶液を１００ｍＬまで希釈した。
【０１１９】
（実施例５）
セラミックのペットの水用ボウルの内側表面を、ぬめりのあるバイオフィルムで被覆する。典型的な家庭用食器洗浄機で食器を洗浄すると、除去によりきれいに見える。数日後、バイオフィルムがボウルの内側に再び現れ、ボウルを再度食器洗浄機で洗浄する。食器は、除去によりきれいに見える。ボウルを実施例４の洗浄組成物に浸し、３０分間浸漬する。洗浄組成物をボウルから完全にすすいだ後、ボウルを再度食器洗浄機で洗浄する。１週間後、バイオフィルムは再び現れていない。ボウルを定期的に実施例１の組成物で処理し、バイオフィルムの再成長を防ぐ。
【０１２０】
（実施例６）
紙工場の水システムからバイオフィルムサンプルを得る。サンプルから確認される細菌種は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  Ｏｘｙｔｏｃａ、及びＥｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ  Ｃｌｏａｃａｅを含む。これらの微生物は、粘稠なぬめり付着フィルムを生成する能力で知られており、従来の洗浄方法を使用して、このフィルムに浸透することは、非常に難しい。水システムを排水した後、実施例４の組成物で充填する。８時間後、システムを排水した後、水で流す。バイオフィルムは水システムに残らない。
【０１２１】
本明細書に開示される寸法及び値は、記載される正確な数値に厳密に限られるとして理解されるべきではない。むしろ、特に断らない限り、それぞれのそのような寸法は、記載される値とその値の周辺の機能的に同等の範囲との両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。
【０１２２】
本明細書で引用されているあらゆる文献は、あらゆる相互参照特許又は関連特許を含め、明示的に除外されたり、別段に限定されたりしている場合を除き、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのような発明全てを教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する範囲において、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１２３】
以上、本発明の特定の実施形態を図示、説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び改変を実施することが可能である点は当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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