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バイオフィルム形成および機能解析のためのマイクロデバイスの開発

Research Project

Project/Area Number 16760629
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

宮永 一彦  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助手 (40323810)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywordsバイオフィルム / モニタリング / 基質消費速度 / 冷却管 / 微生物腐食 / 微生物叢解析 / 炭素鋼 / カソード防食 / 静電的反発力 / 微小pH電極 / pH上昇 / 顕微鏡観察 / 生菌率 / エステラーゼ活性 / 蛍光色素 / 微小溶存酸素電種
Research Abstract

化学プラントにおける冷却管などに付着するバイオフィルムは,管内部を観察することが出来ないため,バイオフィルムの形成や肥大化を把握することが困難である。これまで,観察窓を有するバイパスを設ける,バルク水のATP含量を測定するなどの方法がとられてきたがどれも実際のバイオフィルム形成との相関が難しく,これといった手法がないのが現状であった。そこで,本研究では流路下部に担体(基材)を設置し,バルク水を循環させることで担体表面にバイオフィルムを形成することが可能なリアクターを作製した。本リアクターはアクリル製であるため,フィルム形成過程の観察が容易であり,小片である各担体を経時的にサンプリングしていくことが可能である。さらに,フィルム形成の評価を行うために,バイオフィルム形成微生物による各基質(有機酸,イオン,糖など)消費速度の検討を行った。その結果,乳酸の消費速度が最も速く,バイオフィルムの有無による消費速度の差異が顕著に見られた。また,初期の乳酸濃度は10mg/Lであるため,系内のバイオフィルムに大きな影響を与えないと考えられる。リアクターで得られた結果を基に,実際の現場の冷却水系にトレーサーとして乳酸ナトリウムを添加したところ,リアクター実験と同様に冷却管の洗浄前後で乳酸消費速度に大きな差が見られた。これらの結果より,バイオフィルム形成場および観察場としてのリアクターを用いて得られた知見を基に,非破壊的にバイオフィルム形成を評価することが可能であることが明らかとなった。さらに,本リアクターを用いて連続運転を行い炭素鋼片にバイオフィルムを形成させることにより,微生物腐食の評価および16S rRNA遺伝子を用いた遺伝子工学的手法を用いたバイオフィルム中の微生物叢の解析も可能となった。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2007 2006

All Journal Article (3 results)

  • [Journal Article] Iron dependent degradation of an isothiazolone biocide (5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one)2007

    • Author(s)
      Y.Tanji, T.Nishihara, K.Miyanaga
    • Journal Title

      Biofouling 23・2

      Pages: 73-77

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Monitoring of biofilm in cooling water system by measuring lactic acid consumption rate2007

    • Author(s)
      Y.Tanji, T.Nishihara, K.Miyanaga
    • Journal Title

      Biochemical Engineering Journal (掲載決定)(印刷中)

    • NAID

      120006581821

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Estimation of the self-purification capacity of biofilm formed in domestic sewer pipes2006

    • Author(s)
      Y.Tanji, R.Sakai, K.Miyanaga, H.Unno
    • Journal Title

      Biochemical Engineering Journal 31・1

      Pages: 96-101

    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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